JP2020119807A - 板状部材の誘導加熱装置及び誘導加熱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】板状部材を均一に加熱することができる板状部材の誘導加熱装置の提供。【解決手段】立体構造を有する板状部材１０を、当該板状部材１０に対応した立体構造を有すると共に対向配置された板状コイル対２０、３０の間に挟むように配置して誘導加熱する、板状部材の誘導加熱装置。板状コイル対２０、３０の間に配置された板状部材１０は、板状コイル対２０、３０に流れる電流に垂直な所定断面において複数面を有するものであり、板状コイル対２０、３０は、少なくとも板状部材１０の複数面ごとに、電流が流れる方向（ｙ軸方向）に沿って複数ターンに分割して設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は板状部材の誘導加熱装置及び誘導加熱方法に関し、特に、対向配置された板状コイル対の間に立体構造を有する板状部材を挟むように配置して誘導加熱する板状部材の誘導加熱装置及び誘導加熱方法に関する。

近年、例えば自動車用構造部材として、耐衝撃性を向上させるため、衝撃に耐える硬質領域と衝撃を吸収する軟質領域とを備えた鋼板部材（すなわち板状部材）が開発されている。特許文献１には、板状部材の一部の領域のみをオーステナイト変態完了温度Ａ３よりも高温まで加熱して焼き入れることによって、１枚の板状部材に硬質領域と軟質領域とを形成する手法が開示されている。

他方、焼き入れによって板状部材全体を硬質領域にした後、一部の領域のみを加熱して焼き戻し、１枚の板状部材に硬質領域と軟質領域を形成してもよい。

特開２０１２−１４４７７３号公報

発明者らは、板状部材の加熱手法として、対向配置された板状コイル対の間に立体構造を有する板状部材を挟むように配置して誘導加熱する手法について検討し、以下の問題点を見出した。
以下に、図１０〜図１２を参照して説明する。図１０は、板状部材の一例を示す斜視図である。図１１は、本発明が解決しようとする課題に係る板状コイル対の斜視図である。図１２は、本発明が解決しようとする課題に係る誘導加熱装置の斜視図である。

図１０に示すように、加熱対象である板状部材１０は、例えば自動車のセンターピラーリインフォースメントの下部であって、本体部１１及び下部フランジ部１３を備えている。図１０に示した一点鎖線は、本体部１１と下部フランジ部１３との便宜的な境界線である。板状部材１０が自動車に取り付けられた状態では、ｘ軸正方向側が下側、ｘ軸負方向側が上側となる。

図１０に示すように、本体部１１は、ｘ軸方向に延設された天板１１１、側壁１１２、フランジ部１１３を備えた断面ハット型形状の部位である。ｘ軸方向に延設された天板１１１の幅方向（ｙ方向）の両端から一対の側壁１１２がｚ軸負方向に形成されている。さらに、それぞれの側壁１１２の端部からフランジ部１１３が外側に張り出している。

下部フランジ部１３は、天板１１１のｘ軸正方向側端部から長手方向外側に延長して張り出すと共に、幅方向（ｙ軸方向）に延設された平板状の部位である。ここで、本体部１１の側壁１１２及びフランジ部１１３は、天板１１１の端部から下部フランジ部１３に沿ってｙ軸方向に延設されている。すなわち、本体部１１の側壁１１２及びフランジ部１１３は、ｘｙ平面視Ｌ字状に形成されている。

なお、図１０に示した板状部材１０の形状はあくまでも一例であって、誘導加熱の対象となる立体構造を有する板状部材の形状は、これに限定されることはない。また、図１０及び他の図面に示した右手系ｘｙｚ直交座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸正向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面である。

図１１に示すように、課題に係る板状コイル対は、例えば板状部材１０に対応した立体構造を有した２枚の板状コイル（上側板状コイル２００、下側板状コイル３００）からなる。図１１では、誘導加熱される板状部材１０が二点鎖線で示されている。

上側板状コイル２００は、板状部材１０の本体部１１に対応したハット型部２１０、ハット型部２１０と平板部２３０とを接続する接続壁２２０、板状部材１０の下部フランジ部１３に対応した平板部２３０を備えている。図１１、図１２に示した一点鎖線は、ハット型部２１０と平板部２３０との便宜的な境界線である。ここで、ハット型部２１０は、天板１１１に対応した天板２１１と、側壁１１２に対応した側壁２１２と、フランジ部１１３に対応した底板２１３と、を備えた断面ハット型形状の部位である。接続壁２２０は、ハット型部２１０の底板２１３と平板部２３０とを接続している。

同様に、下側板状コイル３００は、板状部材１０の本体部１１に対応したハット型部３１０、ハット型部３１０と平板部３３０とを接続する接続壁３２０、板状部材１０の下部フランジ部１３に対応した平板部３３０を備えている。ここで、ハット型部３１０は、天板１１１に対応した天板３１１と、側壁１１２に対応した側壁３１２と、フランジ部１１３に対応した底板３１３と、を備えた断面ハット型形状の部位である。接続壁３２０は、ハット型部３１０の底板３１３と平板部３３０とを接続している。

図１２に示すように、課題に係る誘導加熱装置では、管状コイル４０が、図１１に示した板状コイル対（上側板状コイル２００、下側板状コイル３００）に接合されると共に、当該板状コイル対の外側を１ターン（１周）するように設けられている。管状コイル４０の両端は、高周波電源ＰＳに接続されており、全体として閉回路を構成している。図１２に示した管状コイル４０は、上側板状コイル２００の上面及び下側板状コイル３００の下面において２本に分岐され、ｙ軸方向に延設されている。

図１２に示すように、上側板状コイル２００、下側板状コイル３００では、ｙ軸方向に流れる電流に平行な断面長さが、ｘ軸方向の位置によって変化する。例えば、ハット型部２１０、３１０は、平板部２３０、３３０よりも断面長が長いため、抵抗が大きくなる。そのため、図１２に示すように、上側板状コイル２００及び下側板状コイル３００のそれぞれにおいて抵抗が小さい領域（例えば平板部２３０、３３０）に電流が集中してしまい、板状部材１０を均一に加熱することができないという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、板状部材を均一に加熱することができる板状部材の誘導加熱装置及び誘導加熱方法を提供するものである。

本発明の一態様に係る板状部材の誘導加熱装置は、
立体構造を有する板状部材を、当該板状部材に対応した立体構造を有すると共に対向配置された板状コイル対の間に挟むように配置して誘導加熱する、板状部材の誘導加熱装置であって、
前記板状コイル対の間に配置された前記板状部材は、前記板状コイル対に流れる電流に垂直な所定断面において複数面を有するものであり、
前記板状コイル対は、少なくとも前記板状部材の前記複数面ごとに、前記電流が流れる方向に沿って複数ターンに分割して設けられているものである。

本発明の一態様に係る板状部材の誘導加熱装置では、板状コイル対の間に配置された板状部材は、板状コイル対に流れる電流に垂直な所定断面において複数面を有するものであり、板状コイル対は、少なくとも板状部材の複数面ごとに、電流が流れる方向に沿って複数ターンに分割して設けられている。そのため、分割された板状コイル対のそれぞれに流れる電流を等しくすることができ、板状部材を均一に加熱することができる。

前記板状コイル対の外形は、平面視において前記板状部材と互いに重複するように形成されていてもよい。板状コイル対の間全体に板状部材が配置され、板状部材をより均一に加熱することができる。

分割された前記板状コイル対のそれぞれの外表面に接合されると共に分割された前記板状コイル対を直列に接続する管状コイルをさらに備えてもよい。ここで、分割された前記板状コイル対を構成する少なくとも１つの板状コイルに対し、前記管状コイルが第１及び第２の分岐部に分岐して接合されていてもよい。そして、前記第１の分岐部は、前記第２の分岐部に比べ、前記板状コイルに接合された部位の長さは短く、前記板状コイルからはみ出した部位の長さは長くてもよい。このような構成によって、板状部材をより均一に加熱することができる。

本発明の一態様に係る板状部材の誘導加熱方法は、
立体構造を有する板状部材を、当該板状部材に対応した立体構造を有すると共に対向配置された板状コイル対の間に挟むように配置して誘導加熱する、板状部材の誘導加熱方法であって、
前記板状コイル対の間に配置された前記板状部材は、前記板状コイル対に流れる電流に垂直な所定断面において複数面を有するものであり、
前記板状コイル対を、少なくとも前記板状部材の前記複数面ごとに、前記電流が流れる方向に沿って複数ターンに分割して設けるものである。

本発明の一態様に係る板状部材の誘導加熱方法では、板状コイル対の間に配置された板状部材を、板状コイル対に流れる電流に垂直な所定断面において複数面を有するものであり、板状コイル対は、少なくとも板状部材の複数面ごとに、電流が流れる方向に沿って複数ターンに分割して設ける。そのため、分割した板状コイル対のそれぞれに流れる電流を等しくすることができ、板状部材を均一に加熱することができる。

本発明により、板状部材を均一に加熱することができる板状部材の誘導加熱装置及び誘導加熱方法を提供することができる。

第１の実施形態に係る板状部材の誘導加熱装置における板状コイル対を示す斜視図である。 第１の実施形態に係る誘導加熱装置の平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 第２の実施形態に係る誘導加熱装置の平面図である。 図４のＶ−Ｖ断面図である。 第２の実施形態に係る板状部材の誘導加熱装置における壁状コイル２２の斜視図である。 板状部材の一例を示す斜視図である。 比較例に係る板状部材の誘導加熱装置におけるシミュレーション結果を示す図である。 第２の実施形態の実施例に係る板状部材の誘導加熱装置におけるシミュレーション結果を示す図である。 板状部材の一例を示す斜視図である。 本発明が解決しようとする課題に係る板状コイル対の斜視図である。 本発明が解決しようとする課題に係る誘導加熱装置の斜視図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（第１の実施形態）
＜板状部材の誘導加熱装置＞
まず、図１〜図３を参照して、第１の実施形態に係る板状部材の誘導加熱装置及び誘導加熱方法について説明する。図１は、第１の実施形態に係る板状部材の誘導加熱装置における板状コイル対を示す斜視図である。図２は、第１の実施形態に係る誘導加熱装置の平面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
なお、当然のことながら、図１及び他の図面に示した右手系ｘｙｚ直交座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸正向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面である。

本実施形態に係る板状部材の誘導加熱装置は、高強度と優れた衝撃吸収特性との両立が求められる自動車用の鋼板部材の誘導加熱装置として好適である。本実施形態に係る板状部材の誘導加熱装置は、焼き入れ用途にも焼き戻し用途にも用いることができる。以下の説明では焼き戻し用途について説明する。

まず、図１に二点鎖線で示した板状部材１０について説明する。板状部材１０は、誘導加熱可能であれば特に限定されないが、例えば厚さ１〜４ｍｍ程度のマンガン・ボロン鋼からなるホットスタンプ用鋼板である。誘導加熱される前の板状部材１０は、例えば、全面がマルテンサイトからなるミクロ組織を有した硬質材である。

板状部材１０は、図１０に示した板状部材１０である。図１０に示すように、板状部材１０は、例えば自動車のセンターピラーリインフォースメントの一部（下部）であって、本体部１１及び下部フランジ部１３を備えている。図１０に示した一点鎖線は、本体部１１と下部フランジ部１３との便宜的な境界線である。板状部材１０が自動車に取り付けられた状態では、ｘ軸正方向側が下側、ｘ軸負方向側が上側となる。

図１０に示すように、本体部１１は、ｘ軸方向に延設された天板１１１、側壁１１２、フランジ部１１３を備えたｙｚ断面がハット型形状の部位である。ｘ軸方向に延設された天板１１１の幅方向（ｙ方向）の両端から一対の側壁１１２がｚ軸負方向に形成されている。さらに、それぞれの側壁１１２の端部からフランジ部１１３が外側に張り出している。

下部フランジ部１３は、天板１１１のｘ軸正方向側端部から長手方向（ｘ軸方向）外側に延長して張り出すと共に、幅方向（ｙ軸方向）に延設された平板状の部位である。ここで、本体部１１の側壁１１２及びフランジ部１１３は、天板１１１の端部から下部フランジ部１３に沿ってｙ軸方向に延設されている。すなわち、本体部１１の側壁１１２及びフランジ部１１３は、ｘｙ平面視Ｌ字状に形成されている。

ここで、板状部材１０は、図１に示すように、板状コイル対（上側板状コイル２０、下側板状コイル３０）にｙ軸方向に流れる電流に垂直な所定断面において複数面を有する立体構造を有している。具体的には、図３に示すように、所定のｘｚ断面において、板状部材１０は、いずれも平板状の下部フランジ部１３、側壁１１２、フランジ部１１３からなる３面を有している。
なお、板状部材１０の用途やその他の形状は限定されることはない。

次に、図１に示すように、板状コイル対は、板状部材１０に対応した立体構造を有した上側板状コイル２０及び下側板状コイル３０からなる。そして、図２に示すように、本実施形態に係る誘導加熱装置は、図１に示した板状コイル対（上側板状コイル２０、下側板状コイル３０）に加え、管状コイル４０、高周波電源ＰＳを備えている。
ここで、図１〜図３に示すように、本実施形態に係る板状部材の誘導加熱装置における板状コイル対（上側板状コイル２０及び下側板状コイル３０）は、板状部材１０の複数面ごとに、電流が流れる方向（ｙ軸方向）に沿って複数ターンに分割して設けられている。

図示した例では、上側板状コイル２０は、図３に示した下部フランジ部１３、側壁１１２、フランジ部１１３の３面ごとに、ハット型コイル２１、壁状コイル２２、平板コイル２３に３分割して設けられている。同様に、下側板状コイル３０は、図３に示した下部フランジ部１３、側壁１１２、フランジ部１１３の３面ごとに、ハット型コイル３１、壁状コイル３２、平板コイル３３に３分割して設けられている。

図１に示すように、ハット型コイル２１、３１は、いずれも板状部材１０の本体部１１に対応したｙｚ断面がハット型形状の板状コイルであって、対向配置されている。ハット型コイル２１は、天板１１１に対応した天板２１１と、側壁１１２に対応した側壁２１２と、フランジ部１１３に対応した底板２１３と、を備える。同様に、ハット型コイル３１は、天板１１１に対応した天板３１１と、側壁１１２に対応した側壁３１２と、フランジ部１１３に対応した底板３１３と、を備える。

図１に示すように、壁状コイル２２、３２は、いずれも板状部材１０の下部フランジ部１３に沿ってｙ軸方向に延設された側壁１１２に対応した壁部を有する板状コイルであって、対向配置されている。壁状コイル２２は、ハット型コイル２１の底板２１３と平板コイル２３との間でｙ軸方向に延設された一対の壁部同士が、ｙ軸方向に延びた棒状部（ハット型コイル２１の天板２１１に対応）によって架橋された構造を有している。同様に、壁状コイル３２は、ハット型コイル３１の底板３１３と平板コイル３３との間でｙ軸方向に延設された一対の壁部同士が、ｙ軸方向に延びた棒状部（ハット型コイル３１の天板３１１に対応）によって架橋された構造を有している。

図１に示すように、平板コイル２３、３３は、いずれも板状部材１０の下部フランジ部１３に対応した平板状コイルであって、対向配置されている。

図２に示すように、管状コイル４０は、対向配置された３対の板状コイルである平板コイル２３、３３、壁状コイル２２、３２、ハット型コイル２１、３１をこの順に直列に接続する。すなわち、管状コイル４０は、電流が流れる方向（ｙ軸方向）に沿って３分割された板状コイル対（上側板状コイル２０、下側板状コイル３０）のそれぞれの外表面に接合され、１ターンずつ合計３ターンするように設けられている。管状コイル４０の両端は、高周波電源ＰＳに接続されており、全体として閉回路を構成している。管状コイル４０の内部には、管状コイル４０、上側板状コイル２０、下側板状コイル３０を冷却するための冷却水が流れている。

管状コイル４０は、ハット型コイル２１、壁状コイル２２、平板コイル２３の上面及びハット型コイル３１、壁状コイル３２、平板コイル３３の下面において２本に分岐され、ｙ軸方向に延設されている。
なお、図２では、理解を容易にするため、管状コイル４０が分岐されずに１本で描かれているが、管状コイル４０は実際に分岐されていなくてもよい。

また、図３に示すように、本実施形態では、管状コイル４０は角パイプである。そして、２本に分岐された管状コイル４０が、ハット型コイル２１、壁状コイル２２、平板コイル２３の上面及びハット型コイル３１、壁状コイル３２、平板コイル３３の下面に接合されている。
なお、管状コイル４０は、角パイプに限定されず、例えば丸パイプであってもよい。また、管状コイル４０は、２本でなく３本以上に分岐されてもよい。

ここで、図１２に示した誘導加熱装置では、上側板状コイル２００、下側板状コイル３００において、ｙ軸方向に流れる電流に平行な断面長さが、ｘ軸方向の位置によって変化する。例えば、ハット型部２１０、３１０は、平板部２３０、３３０よりも断面長が長いため、抵抗が大きくなる。そのため、図１２に示すように、上側板状コイル２００及び下側板状コイル３００のそれぞれにおいて抵抗が小さい領域（例えば平板部２３０、３３０）に電流が集中してしまい、板状部材１０を均一に加熱することができないという問題があった。

これに対し、本実施形態に係る板状部材の誘導加熱装置では、板状コイル対（上側板状コイル２０及び下側板状コイル３０）が、板状部材１０の複数面ごとに、電流が流れる方向（ｙ軸方向）に沿って複数ターンに分割して設けられている。上述の通り、平板コイル２３、３３、壁状コイル２２、３２、ハット型コイル２１、３１は、管状コイル４０によって直列に接続されている。そのため、平板コイル２３、３３、壁状コイル２２、３２、ハット型コイル２１、３１に流れる電流を等しくすることができ、板状部材１０を全体に亘って均一に加熱することができる。

さらに、ハット型コイル２１、３１については、ｙ軸方向に流れる電流に平行な断面長さが、ｘ軸方向の位置によって変化せずに一定である。そのため、ハット型コイル２１、３１のそれぞれにおいて抵抗がｘ軸方向の位置によらず一定となり、ハット型コイル２１、３１の間に挟まれた板状部材１０の領域全体を均一に加熱することができる。

また、平板コイル２３、３３についても、ｙ軸方向に流れる電流に平行な断面長さが、ｘ軸方向の位置によって変化せずに一定である。そのため、平板コイル２３、３３のそれぞれにおいて抵抗がｘ軸方向の位置によらず一定となり、平板コイル２３、３３の間に挟まれた板状部材１０の領域全体を均一に加熱することができる。

また、上述の通り、平板コイル２３、３３に流れる電流は、ハット型コイル２１、３１に流れる電流と等しい。そのため、平板コイル２３、３３の間に挟まれた板状部材１０の領域の加熱温度を、ハット型コイル２１、３１の間に挟まれた板状部材１０の領域の加熱温度と同等にすることができる。

壁状コイル２２、３２については、ｙ軸方向に流れる電流に平行な断面長さが、幅方向の位置によって変化する。しかしながら、壁状コイル２２、３２は、幅が狭いため、壁状コイル２２、３２の間に挟まれた板状部材１０の領域全体を略均一に加熱することができる。

また、上述の通り、壁状コイル２２、３２に流れる電流は、ハット型コイル２１、３１及び平板コイル２３、３３に流れる電流と等しい。そのため、壁状コイル２２、３２の間に挟まれた板状部材１０の領域の加熱温度を、ハット型コイル２１、３１及び平板コイル２３、３３の間に挟まれた板状部材１０の領域の加熱温度と同等にすることができる。

さらに、壁状コイル２２、３２は、ハット型コイル２１、３１と、平板コイル２３、３３との間に位置する。ここで、上述の通り、平板コイル２３、３３の間に挟まれた板状部材１０の領域の加熱温度と、ハット型コイル２１、３１の間に挟まれた板状部材１０の領域の加熱温度とは同等である。従って、壁状コイル２２、３２の間に挟まれた板状部材１０の領域の加熱温度は、ハット型コイル２１、３１及び平板コイル２３、３３の間に挟まれた板状部材１０の領域の加熱温度と同等になり易い。

（第２の実施形態）
＜板状部材の誘導加熱装置＞
まず、図４、図５を参照して、第２の実施形態に係る板状部材の誘導加熱装置について説明する。図４は、第２の実施形態に係る誘導加熱装置の平面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ断面図である。

図４に示すように、第２の実施形態に係る誘導加熱装置では、ｘｙ平面視での上側板状コイル２０及び下側板状コイル３０の外形が、板状部材１０と互いに重複するように形成されている。具体的には、図４に示すように、板状部材１０の外形に合わせて、ハット型コイル２１の底板２１３に切り欠き部２１３ａが形成されている。ハット型コイル３１の底板３１３にも同様に切り欠き部（不図示）が形成されている。

第１の実施形態に係る板状部材の誘導加熱装置では、図３に示すように、ハット型コイル２１、３１の間において板状部材１０が配置されていない非配置領域が形成されている。非配置領域と、板状部材１０が配置された配置領域とでは、ハット型コイル２１、３１内において抵抗が変化する。具体的には、配置領域では、板状部材１０からの反磁界によって抵抗が高くなるのに対し、非配置領域では、板状部材１０からの反磁界の影響が小さい。そのため、ハット型コイル２１、３１内において、配置領域よりも非配置領域の方が、抵抗が小さくなり、非配置領域に電流が集中するようになる。

これに対し、第２の実施形態に係る板状部材の誘導加熱装置では、図５に示すように、ハット型コイル２１、３１の間全体に板状部材１０が配置される。すなわち、ハット型コイル２１、３１の間において板状部材１０が配置されていない非配置領域が形成されていない。この結果、非配置領域に電流が集中することがなく、ハット型コイル２１、３１の間において板状部材１０をより均一に加熱することができる。

また、第１の実施形態に係る誘導加熱装置と同様に、管状コイル４０は、ハット型コイル２１、壁状コイル２２、平板コイル２３の上面及びハット型コイル３１、壁状コイル３２、平板コイル３３の下面において２本に分岐され、ｙ軸方向に延設されている。
なお、図４では、理解を容易にするため、管状コイル４０が分岐されずに１本で描かれている。

また、図５に示すように、本実施形態では、管状コイル４０は角パイプである。そして、２本に分岐された管状コイル４０が、ハット型コイル２１、壁状コイル２２、平板コイル２３の上面及びハット型コイル３１、壁状コイル３２、平板コイル３３の下面に接合されている。
なお、管状コイル４０は、角パイプに限定されず、例えば丸パイプであってもよい。また、管状コイル４０は、２本でなく３本以上に分岐されてもよい。

ここで、図６は、第２の実施形態に係る板状部材の誘導加熱装置における壁状コイル２２の斜視図である。図６に示すように、第２の実施形態に係る誘導加熱装置では、壁状コイル２２に対し、管状コイル４０が第１の分岐部４１と第２の分岐部４２とに分岐して接合されている。ここで、管状コイル４０は、２つの分岐点４０ａの間において、第１の分岐部４１と第２の分岐部４２に分岐されている。

図６に示すように、第１の分岐部４１は直線状に形成されているのに対し、第２の分岐部４２はハット型に屈曲するように形成されている。そのため、第１の分岐部４１は、第２の分岐部４２に比べ、壁状コイル２２に接合された部位の長さが短くなっている。ここで、第１の分岐部４１及び第２の分岐部４２における壁状コイル２２からはみ出した部位の長さが等しければ、第１の分岐部４１の全長は第２の分岐部４２の全長よりも短くなる。そのため、第１の分岐部４１の抵抗が第２の分岐部４２の抵抗よりも小さくなり、第２の分岐部４２よりも第１の分岐部４１に電流が流れ易くなる。従って、壁状コイル２２において第１の分岐部４１近傍が加熱され易くなる。

そこで、図６に示すように、本実施形態では、第１の分岐部４１が第２の分岐部４２に比べ、壁状コイル２２からはみ出した部位の長さが長くなっている。すなわち、第１の分岐部４１及び第２の分岐部４２の全長が等しくなるように、第１の分岐部４１及び第２の分岐部４２における壁状コイル２２からはみ出した部位の長さが調整されている。そのため、第１の分岐部４１の抵抗が第２の分岐部４２の抵抗よりと略等しくなり、第１の分岐部４１及び第２の分岐部４２に流れる電流も略等しくなる。従って、壁状コイル２２をより均一に加熱することができる。
その他の構成は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

＜板状部材の具体例＞
次に、図７を参照して、実施形態に係る板状部材の誘導加熱装置を用いて加熱する板状部材の具体例の構成について説明する。図７は、板状部材の一例を示す斜視図である。図７に示した板状部材５０は、車両用部材であるピラー用板状部材であって、より詳細にはセンターピラーリインフォースメントである。図７に示した矢印は、車両における各方向を示している。

図７に示すように、板状部材５０は、本体部５１、上部フランジ部５２、下部フランジ部５３を備えている。
なお、図７に示した板状部材５０の用途や形状はあくまでも一例であって、本実施形態に係る板状部材の誘導加熱装置の適用対象となる板状部材の用途や形状は何ら限定されることはない。

図７に示すように、本体部５１は、上下方向に延設された天板５１１、側壁５１２、及びフランジ部５１３を備えた断面ハット型形状の部位である。より詳細には、上下方向に延設された天板５１１の幅方向の端部から一対の側壁５１２が内向きに形成されている。さらに、それぞれの側壁５１２の端部からフランジ部５１３が外側に張り出している。

また、本体部５１は、全体的に外側に張り出すようにやや湾曲している。さらに、本体部５１の上端部及び下端部は、幅方向（前後方向）に拡がって平面視Ｔ字状に形成されている。ここで、上端部よりも下端部の方が幅方向（前後方向）に拡がっている。

上部フランジ部５２は、本体部５１の上端部から外側に立ち上がった板面と、その面の外側の端部から上側（本体部５１の長手方向外側）に張り出した板面とを備えている。すなわち、上部フランジ部５２は、幅方向（前後方向）に延設された断面Ｌ字状の部位である。

下部フランジ部５３は、天板５１１の下端部から下側（長手方向外側）に延長して張り出すと共に、幅方向（前後方向）に延設された平板状の部位である。下部フランジ部５３の下側には切り欠き部５３ａが設けられている。

図７には、板状部材５０の焼き戻しに用いる板状コイル対（上側板状コイル２０、下側板状コイル３０）が二点鎖線で示されている。板状部材５０において、上側板状コイル２０及び下側板状コイル３０の間に位置する下部フランジ部５３及び本体部５１の下部は軟質領域である。それ以外の領域は硬質領域である。

＜シミュレーション結果＞
次に、図８、図９を参照して、図７に示した板状部材５０を誘導加熱した熱解析シミュレーション結果について説明する。図８は、比較例に係る板状部材の誘導加熱装置におけるシミュレーション結果を示す図である。図９は、第２の実施形態の実施例に係る板状部材の誘導加熱装置におけるシミュレーション結果を示す図である。図８、図９の上段には比較例及び実施例の構成図が示されている。図８、図９の下段には比較例及び実施例の熱解析結果がそれぞれ示されている。

図８の上段に示すように、比較例に係る熱解析シミュレーションでは、上側板状コイル２００が、ｙ軸方向に延設されたハット型コイル２１０ａ、中間コイル２２０ａ、平板コイル２３０ａの３つの板状コイルから構成されている。下側板状コイル３００も同様に、ｙ軸方向に延設されたハット型コイル３１０ａ、中間コイル３２０ａ、平板コイル３３０ａの３つの板状コイルから構成されている。

管状コイル４０は、３対の板状コイルであるハット型コイル２１０ａ、ハット型コイル３１０ａ、中間コイル２２０ａ、中間コイル３２０ａ、平板コイル２３０ａ、平板コイル３３０ａをこの順に接続する銅管である。すなわち、管状コイル４０は、これら３対の板状コイルの外側を３ターンするように設けられている。すなわち、管状コイル４０は、それぞれ３分割された板状コイル対（上側板状コイル２００、下側板状コイル３００）と共に３ターンコイルを構成している。管状コイル４０の両端は、高周波電源ＰＳに接続されており、全体として閉回路を構成している。

このように、比較例に係る板状コイル対（上側板状コイル２００、下側板状コイル３００）は、電流が流れる方向（ｙ軸方向）に沿って３ターンに分割して設けられている。しかしながら、比較例に係る板状コイル対（上側板状コイル２００、下側板状コイル３００）は、板状部材５０の複数面ごとに、分割して設けられていない。具体的には、中間コイル２２０ａ、３２０ａが、本体部５１から下部フランジ部５３まで３面に跨がって形成されている。そのため、図８の下段に示すように、板状部材５０を均一に加熱することができなかった。

これに対し、図９の上段に示すように、実施例に係る熱解析シミュレーションでは、上側板状コイル２０が、板状部材５０の複数面ごとに、ｙ軸方向に延設されたハット型コイル２１、壁状コイル２２、平板コイル２３に分割されている。さらに、ハット型コイル２１は、ハット型コイル２１ａ、２１ｂに２分割されている。また、平板コイル２３も、平板コイル２３ａ、２３ｂに２分割されている。すなわち、上側板状コイル２０は、電流が流れる方向（ｙ軸方向）に沿って５分割されている。

下側板状コイル３０も同様に、板状部材５０の複数面ごとに、ｙ軸方向に延設されたハット型コイル３１、壁状コイル３２、平板コイル３３に分割されている。さらに、ハット型コイル３１は、ハット型コイル３１ａ、３１ｂに２分割されている。また、平板コイル３３も、平板コイル３３ａ、３３ｂに２分割されている。すなわち、下側板状コイル３０は、電流が流れる方向（ｙ軸方向）に沿って５分割されている。

管状コイル４０は、５対の板状コイルであるハット型コイル２１ａ、３１ａ、ハット型コイル２１ｂ、３１ｂ、壁状コイル２２、３２、平板コイル２３ａ、３３ａ、平板コイル２３ｂ、３３ｂをこの順に直列に接続する銅管である。すなわち、管状コイル４０は、これら５対の板状コイルの外側を５ターンするように設けられている。すなわち、管状コイル４０は、それぞれ５分割された板状コイル対（上側板状コイル２０、下側板状コイル３０）と共に５ターンコイルを構成している。管状コイル４０の両端は、高周波電源ＰＳに接続されており、全体として閉回路を構成している。

また、管状コイル４０は、ハット型コイル２１ａ、２１ｂ、壁状コイル２２、平板コイル２３ａ、２３ｂの上面及びハット型コイル３１ａ、３１ｂ、壁状コイル３２、平板コイル３３ａ、３３ｂの下面において２本に分岐され、ｙ軸方向に延設されている。ここで、実施例では、分割された板状コイルのそれぞれにおいて、２本に分岐された管状コイル４０の分岐部の全長が互いに等しくなるように調節されている。
さらに、実施例では、ｘｙ平面視での上側板状コイル２０及び下側板状コイル３０の外形が、板状部材５０と互いに重複するように形成されている。

このように、実施例に係る板状コイル対（上側板状コイル２０、下側板状コイル３０）は、板状部材５０の複数面ごとに、電流が流れる方向（ｙ軸方向）に沿って分割して設けられている。そのため、図９の下段に示すように、板状部材５０の全体を均一に加熱することができた。また、図１に示した板状コイル対（上側板状コイル２０、下側板状コイル３０）は３ターンに分割されている。これに対し、図９に示した実施例に係る板状コイル対（上側板状コイル２０、下側板状コイル３０）は、５ターンに分割されている。そのため、各ターンの面積が均一に近付き、板状部材５０の全体をより均一に加熱することができる。
以上の通り、熱解析シミュレーションによって、本実施形態に係る板状部材の誘導加熱装置の効果が確認できた。

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１０ 板状部材
１１ 本体部
１３ 下部フランジ部
２０ 上側板状コイル
２１、２１ａ、２１ｂ ハット型コイル
２２ 壁状コイル
２３、２３ａ、２３ｂ 平板コイル
３０ 下側板状コイル
３１、３１ａ、３１ｂ ハット型コイル
３２ 壁状コイル
３３、３３ａ、３３ｂ 平板コイル
４０ 管状コイル
４０ａ 分岐点
４１ 第１の分岐部
４２ 第２の分岐部
５０ 板状部材
５１ 本体部
５２ 上部フランジ部
５３ 下部フランジ部
５３ａ 切り欠き部
１１１ 天板
１１２ 側壁
１１３ フランジ部
２１１ 天板
２１２ 側壁
２１３ 底板
２１３ａ 切り欠き部
３１１ 天板
３１２ 側壁
３１３ 底板
５１１ 天板
５１２ 側壁
５１３ フランジ部
ＰＳ 高周波電源

Claims (4)

1. 立体構造を有する板状部材を、当該板状部材に対応した立体構造を有すると共に対向配置された板状コイル対の間に挟むように配置して誘導加熱する、板状部材の誘導加熱装置であって、
   前記板状コイル対の間に配置された前記板状部材は、前記板状コイル対に流れる電流に垂直な所定断面において複数面を有するものであり、
   前記板状コイル対は、少なくとも前記板状部材の前記複数面ごとに、前記電流が流れる方向に沿って複数ターンに分割して設けられている、
   板状部材の誘導加熱装置。
2. 前記板状コイル対の外形は、平面視において前記板状部材と互いに重複するように形成されている、
   請求項１に記載の板状部材の誘導加熱装置。
3. 分割された前記板状コイル対のそれぞれの外表面に接合されると共に分割された前記板状コイル対を直列に接続する管状コイルをさらに備え、
   分割された前記板状コイル対を構成する少なくとも１つの板状コイルに対し、前記管状コイルが第１及び第２の分岐部に分岐して接合されており、
   前記第１の分岐部は、前記第２の分岐部に比べ、前記板状コイルに接合された部位の長さは短く、前記板状コイルからはみ出した部位の長さは長い、
   請求項１又は２に記載の板状部材の誘導加熱装置。
4. 立体構造を有する板状部材を、当該板状部材に対応した立体構造を有すると共に対向配置された板状コイル対の間に挟むように配置して誘導加熱する、板状部材の誘導加熱方法であって、
   前記板状コイル対の間に配置された前記板状部材は、前記板状コイル対に流れる電流に垂直な所定断面において複数面を有するものであり、
   前記板状コイル対を、少なくとも前記板状部材の前記複数面ごとに、前記電流が流れる方向に沿って複数ターンに分割して設ける、
   板状部材の誘導加熱方法。