JP2023013679A - 誘導加熱装置と、スタビライザの加熱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】棒状ワークの被加熱部を均一に近い温度分布に加熱することが可能な誘導加熱装置を提供する。【解決手段】誘導加熱装置２０は第１のコイル部３０と第２のコイル部４０とを有している。第１のコイル部３０と第２のコイル部４０との間に棒状ワークが配置される。第１のコイル部３０は、両端部に形成された一対の小ピッチ部７１，７２と、小ピッチ部７１，７２の間に形成された大ピッチ部７３，７４と、中央に形成された中ピッチ部７５とを有している。第２のコイル部４０は、両端部に形成された一対の小ピッチ部１１１，１１２と、小ピッチ部１１１，１１２の間に形成された大ピッチ部１１３，１１４と、中央に形成された中ピッチ部１１５とを有している。【選択図】図３

Description

この発明は、金属ロッドや鋼管等の棒状ワークを高周波誘導コイルによって加熱する誘導加熱装置と、スタビライザの加熱方法に関する。

車両の懸架機構部に配置されるスタビライザ装置は、鋼製の棒材あるいは中空材からなるスタビライザと、スタビライザを車体に支持するための支持部とを含んでいる。スタビライザは、車両の幅方向に延びるトーション部と、トーション部の両端に曲がり部を介して連なる一対のアーム部を有している。前記支持部の一例は、ゴムブシュを備えた一対のブシュユニットであり、該ブシュユニットを介してスタビライザが車体に支持される。また前記アームの先端が接続部材を介してサスペンション部材等に接続される。

前記ゴムブシュをスタビライザに固定するために、例えば熱硬化性の接着剤が使用されることがある。その場合、スタビライザの長さ方向の一部（ブシュ取付部）が加熱される。接着剤が塗布されたゴムブシュを、加熱されたスタビライザに重ね、加圧された状態で接着剤が硬化する。

棒状ワークの長さ方向の一部を加熱するために、高周波誘導加熱装置が使用されることがある。例えば特許文献１に記載された高周波誘導加熱装置は一対の誘導加熱コイルを有している。一般に誘導加熱コイルは、同一ピッチで巻かれた導体からなる。

特許第６８３２３１２号公報

棒状ワークの長さ方向の一部を従来の誘導加熱コイルによって均等に加熱した場合、以下に述べるような問題が生じるとの知見が得られた。

棒状ワークを従来の誘導加熱コイル（ピッチが一定のコイル）によって加熱すると、被加熱部はコイル幅の範囲内でおおむね均等の発熱密度で加熱される。しかし加熱開始直後から、伝熱作用によって熱の一部が被加熱部の周囲に逃げてゆく。このため被加熱部の両端付近の温度が被加熱部の中央部付近の温度と比較して低下する。

加熱されたスタビライザにゴムブシュを取付けるには、スタビライザをゴムブシュの取付けステージまで搬送する必要がある。その搬送の間にブシュ取付部（被加熱部）の温度が低下することが避けられず、特にブシュ取付部の両端付近の温度が低下する。このためブシュ取付部の温度が接着剤の硬化温度に保たれているように、加熱時の温度管理を行なう必要がある。

またスタビライザは、耐久性を高めるためにショットピーニングによって圧縮残留応力を生じさせている。もしもスタビライザが許容温度以上に加熱されると、圧縮残留応力が消滅してしまう。このため被加熱部の温度が許容値を越えないように温度管理を行なう必要があり、そのうえで接着剤が硬化する温度がゴムブシュ接着時に保持されている必要がある。こうした事情から温度管理が難しく、改善の余地があった。

従って本発明の目的は、スタビライザ等の棒状ワークの被加熱部を均一に近い温度に加熱することが可能な誘導加熱装置を提供することにある。

１つの実施形態は、スタビライザ等の棒状ワークの被加熱部を加熱する誘導加熱装置であって、第１コイルと第２コイルとを有している。前記第１コイルは、複数の巻部からなる第１のコイル部を含み、かつ、前記第１のコイル部の中心を通る第１の軸線を有している。前記第２コイルは、複数の巻部からなる第２のコイル部を含み、かつ、前記第２のコイル部の中心を通る第２の軸線を有している。前記第１のコイル部と前記第２のコイル部とは、それぞれ偶数巻きでもよいし、奇数巻きでもよい。前記第１のコイル部と前記第２のコイル部との間にワーク配置部が形成される。

前記第１コイルは、前記第１のコイル部の両端部に形成された一対の第１の小ピッチ部と、前記一対の第１の小ピッチ部間に形成され、ピッチが前記第１の小ピッチ部よりも大きい第１の大ピッチ部を有している。また前記第２コイルは、前記第２のコイル部の両端部に形成された一対の第２の小ピッチ部と、前記一対の第２の小ピッチ部間に形成され、ピッチが前記第２の小ピッチ部よりも大きい第２の大ピッチ部とを具備している。

本実施形態の誘導加熱装置において、前記第１のコイル部の中央に形成された第１の中ピッチ部と、前記第２のコイル部の中央に形成された第２の中ピッチ部とを有してもよい。前記第１の中ピッチ部のピッチは、前記第１の小ピッチ部よりも大きくかつ前記第１の大ピッチ部よりも小さい。前記第２の中ピッチ部のピッチは、前記第２の小ピッチ部よりも大きくかつ前記第２の大ピッチ部よりも小さい。

前記第１のコイル部の各々の巻部が、前記ワーク配置部と対向する第１の側部と、前記ワーク配置部とは反対側の第２の側部と、上側の第３の側部と、下側の第４の側部とを含んでいてもよい。前記第１のコイル部を側面方向から見て、前記第１の側部が互いに平行でかつ前記第１の側部が前記第１の軸線に対し直角な方向に延びていてもよい。前記第１のコイル部が前記ワーク配置部に対して傾いていてもよい。前記第２のコイル部の各々の巻部が、前記ワーク配置部と対向する第５の側部と、前記ワーク配置部とは反対側の第６の側部と、上側の第７の側部と、下側の第８の側部とを含んでいてもよい。前記第２のコイル部を側面方向から見て、前記第５の側部が互いに平行でかつ前記第５の側部が前記第２の軸線に対して直角な方向に延びていてもよい。前記第２のコイル部が前記ワーク配置部に対して傾いていてもよい。

前記第１のコイル部の１つの例では、前記第１のコイル部を上方から見て、前記第３の側部が互いに平行でかつ前記第１の軸線に対し直角な方向に延び、前記第４の側部が互いに平行でかつ前記第１の軸線に対し直角な方向に延びていてもよい。前記第１のコイル部を側面方向から見ると、前記第２の側部が前記第１の小ピッチ部と前記第１の大ピッチ部に応じたピッチ角を有している。なお前記第３の側部または前記第４の側部が前記ピッチ角を有していてもよい。前記第２のコイル部の１つの例では、前記第２のコイル部を上方から見て、前記第７の側部が互いに平行でかつ前記第２の軸線に対し直角な方向に延び、前記第８の側部が互いに平行でかつ前記第２の軸線に対し直角な方向に延びていてもよい。前記第２のコイル部を側面方向から見ると、前記第６の側部が前記第２の小ピッチ部と前記第２の大ピッチ部に応じたピッチ角を有している。なお前記第７の側部または前記第８の側部が前記ピッチ角を有していてもよい。

１つの実施形態の誘導加熱装置は、電気絶縁性の材料からなるフレーム構体をさらに有し、前記第１のコイル部の各々の前記巻部に第１の位置決め部材が設けられ、前記第２のコイル部の各々の前記巻部に第２の位置決め部材が設けられてもよい。前記第１の位置決め部材と、前記第２の位置決め部材とが前記フレーム構体に固定される。

前記誘導加熱装置は、前記第１のコイル部と導通する給電導体と、前記第１のコイル部と前記第２のコイル部とを互いに電気的に接続する接続導体と、前記給電導体と前記接続導体とが互いに隣り合って同じ方向に延びる導体隣接部とを有してもよい。前記導体隣接部は、前記給電導体を流れる電流の方向と前記接続導体を流れる電流の方向とが互いに逆となるように、前記給電導体と前記接続導体とが配置されている。

本実施形態に係る誘導加熱装置によれば、例えば車両用スタビライザ等の棒状ワークの長さ方向の一部を均一に近い温度範囲に加熱することができる。

車両の一部とスタビライザを模式的に示す斜視図。 図１に示されたスタビライザの一部とゴムブシュの斜視図。 第１の実施形態に係る誘導加熱装置の一部の斜視図。 図３に示された誘導加熱装置の平面図。 図３に示された誘導加熱装置の正面図。 図５中のＦ６－Ｆ６線に沿う第１コイルの側面図。 図５中のＦ７－Ｆ７線に沿う第２コイルの側面図。 図３に示された誘導加熱装置をフレーム構体に組付けた状態の斜視図。 同誘導加熱装置によって加熱された被加熱部の位置と発熱密度との関係を示した図。 同誘導加熱装置による加熱が停止したのちの被加熱部の位置と温度との関係を示した図。 第２の実施形態に係る誘導加熱装置の一部の平面図。 図１１に示された誘導加熱装置によって加熱された被加熱部の位置と発熱密度との関係を示した図。 図１１に示された誘導加熱装置による加熱が停止したのちの被加熱部の位置と温度との関係を示した図。

以下に第１の実施形態に係る誘導加熱装置について、図１から図１０を参照して説明する。
図１はスタビライザ装置１を備えた車両２の一部を示している。スタビライザ装置１は、鋼製の中実または中空のスタビライザ４と、スタビライザ４を車体３に支持する支持部５とを含んでいる。スタビライザ４は、車体３の幅方向（矢印Ｙで示す方向）に延びている。支持部５の一例は、一対のゴムブシュ６，７を備えている。スタビライザ４は棒状ワークの一例である。

スタビライザ４は、車体３の幅方向に延びるトーション部１０と、一対のアーム部１１，１２とを含んでいる。トーション部１０は、ゴムブシュ６，７を介して、例えば車体３の一部に支持される。アーム部１１，１２は、接続部材１３，１４を介して、懸架機構に接続される。スタビライザ４には耐久性を高めるために、ショットピーニングによって圧縮残留応力が付与されている。またスタビライザ４の表面には樹脂系の塗料膜が設けられている。

一対のゴムブシュ６，７は互いに共通の構成である。図２に一方のゴムブシュ６が代表して示されている。ゴムブシュ６は熱硬化性の接着剤１５によって、スタビライザ４の長さ方向の一部（ブシュ取付部）に接着されている。図２に示されたゴムブシュ６の一例は、２分割された一対の第１ブシュ片６ａと第２ブシュ片６ｂとからなる。

スタビライザ４にゴムブシュ６を取付ける際に、スタビライザ４のブシュ取付部が誘導加熱装置２０（図３から図８に示す）によって加熱される。第１ブシュ片６ａと第２ブシュ片６ｂの内面には、予め熱硬化性の接着剤が塗布されている。所定温度に加熱されたブシュ取付部に第１ブシュ片６ａと第２ブシュ片６ｂとを重ね、加圧された状態で接着剤１５が硬化する。

図３から図８は、第１の実施形態に係る誘導加熱装置２０を示している。図３は誘導加熱装置２０の一部の斜視図、図４は誘導加熱装置２０の平面図、図５は誘導加熱装置２０の正面図である。

誘導加熱装置２０は、第１コイルＣ１と第２コイルＣ２とを備えている。第１コイルＣ１は、複数（例えば６つ）の巻部３１，３２，３３，３４，３５，３６を有する第１のコイル部３０を含んでいる。第１のコイル部３０は、巻部３１，３２，３３，３４，３５，３６の中心を通る第１の軸線Ｘ１（図３と図４に示す）を有している。図５に示されたように第１のコイル部３０を正面側から見ると、各々の巻部３１～３６は互いに同等の形状（丸みを帯びた正四角形）をなしている。

第２コイルＣ２は、複数（例えば６つ）の巻部４１，４２，４３，４４，４５，４６を有する第２のコイル部４０を含んでいる。第２のコイル部４０は、巻部４１，４２，４３，４４，４５，４６の中心を通る第２の軸線Ｘ２（図３と図４に示す）を有している。図５に示されたように第２のコイル部４０を正面側から見ると、各々の巻部４１～４６は互いに同等の形状（丸みを帯びた正四角形）をなしている。

図６は、図５中の矢印Ｆ６方向から見た第１コイルＣ１の側面図である。図７は、図５中の矢印Ｆ７方向から見た第２コイルＣ２の側面図である。図８は誘導加熱装置２０をフレーム構体５０に組付けた状態の斜視図である。フレーム構体５０は、例えば繊維強化樹脂（ＦＲＰ）等の電気絶縁性の材料からなる。

第１コイルＣ１と第２コイルＣ２とは、それぞれ、断面が円形の中実または中空の銅からなる導体５１を例えば左巻き（反時計回り）に巻くことにより形成されている。導体５１の断面は導体５１の長さ方向に一定である。導体５１の断面は円形以外（例えば四角形）であってもよい。導体５１の表面はガラス繊維等の電気絶縁材料からなる絶縁被覆５２（図５と図８に一部を示す）によって覆われている。

図４に示すように第１のコイル部３０と第２のコイル部４０とは、上方から見て仮想の点Ｚ１を中心とする１８０°回転対称形である。すなわち第１のコイル部３０を仮想の点Ｚ１を中心に１８０°回転させた形状は、実質的に第２のコイル部４０と等しい。なお第１のコイル部３０と第２のコイル部４０とが、ワーク（スタビライザ４）の中心軸を対称軸とする線対称の形状であってもよい。第１のコイル部３０と第２のコイル部４０とは、それぞれの軸線Ｘ１，Ｘ２（図３と図４に示す）が互いに平行となるように配置されている。第１のコイル部３０と第２のコイル部４０との間に、棒状ワークの一例としてのスタビライザ４を挿入するワーク配置部５５が形成されている。ワーク配置部５５に、スタビライザ４の一部（ブシュ取付部）が軸線Ｘ１，Ｘ２に沿って配置される。

以下に第１コイルＣ１の具体的な構成の一例について、図３から図６を参照して説明する。
図３と図４に示されたように、第１コイルＣ１の主要な構成要素である第１のコイル部３０は、複数（例えば６つ）の巻部３１，３２，３３，３４，３５，３６を含んでいる。これらの巻部３１～３６は、図５に示されたように第１のコイル部３０を正面側から見ると共通の形状である。

各々の巻部３１～３６は、それぞれ、ワーク配置部５５と対向する第１の側部６１と、ワーク配置部５５とは反対側に位置する第２の側部６２と、上側の第３の側部６３と、下側の第４の側部６４と、第１のコーナー部６５と、第２のコーナー部６６と、第３のコーナー部６７と、第４のコーナー部６８とを含んでいる。

第１の側部６１と、第２の側部６２と、第３の側部６３と、第４の側部６４とは、いずれも実質的に直線か、直線に近い形状である。これらの側部６１，６２，６３，６４の長さは互いにほぼ同じである。このため第１のコイル部３０は、図５に示すように正面側から見て、丸みを帯びた正四角形に似た形状となっている。ただし第１のコイル部３０が円筒形であってもよい。

第１のコーナー部６５は、第１の側部６１と第３の側部６３との間に形成されている。第２のコーナー部６６は、第２の側部６２と第３の側部６３との間に形成されている。第３のコーナー部６７は、第２の側部６２と第４の側部６４との間に形成されている。第４のコーナー部６８は、第１の側部６１と第４の側部６４との間に形成されている。コーナー部６５～６８はいずれも円弧形である。なおコーナー部６５～６８が円弧以外の形状（例えば直角に近い角度で曲がる形状）であってもよい。

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第１のコイル部３０の巻部３１～３６は、第１の軸線Ｘ１に沿う方向に、所定のピッチＰ１～Ｐ５（図４に示す）となるように形成されている。具体的には、第１のコイル部３０の軸線方向の一方の端部に、１番目の巻部３１と２番目の巻部３２とによって狭いピッチＰ１が形成されている。第１のコイル部３０の軸線方向の他方の端部には、５番目の巻部３５と６番目の巻部３６とによって狭いピッチＰ５が形成されている。ピッチＰ１とピッチＰ５とは互いに同等である。

また第１のコイル部３０の軸線方向の中央部に、３番目の巻部３３と４番目の巻部３４とによって中程度のピッチＰ３が形成されている。中央のピッチＰ３は、両端部のピッチＰ１，Ｐ５以上である。好ましくは中央のピッチＰ３は両端部のピッチＰ１，Ｐ５よりも大きい。

２番目の巻部３２と３番目の巻部３３とによって、大きいピッチＰ２が形成されている。また４番目の巻部３４と５番目の巻部３５とによって、大きいピッチＰ４が形成されている。ピッチＰ２とピッチＰ４とは互いに同等である。しかもピッチＰ２，Ｐ４は、中程度のピッチＰ３よりも大きい。

このようにして、第１のコイル部３０の両端部に、最小のピッチＰ１，Ｐ５を有する第１の小ピッチ部７１，７２が形成されている。また第１のコイル部３０の中央に、中程度のピッチＰ３を有する第１の中ピッチ部７５が形成されている。一方の小ピッチ部７１と中ピッチ部７５との間に、ピッチＰ２の第１の大ピッチ部７３が形成されている。他方の小ピッチ部７２と中ピッチ部７５との間に、ピッチＰ４の第１の大ピッチ部７４が形成されている。

図３と図４に示されたように、第１のコイル部３０の各々の巻部３１～３６の第１の側部６１は互いに実質的に平行である。各々の巻部３１～３６の第３の側部６３も、互いに実質的に平行である。各々の巻部３１～３６の第４の側部６４も、互いに実質的に平行である。この明細書で「実質的に平行」とは、幾何学上の厳密な意味での平行も含むが、コイルＣ１，Ｃ２の製造過程や組立ての際に生じた許容範囲内の誤差も含む概念である。

第１のコイル部３０を側面方向から見ると、第１の側部６１は、第１の軸線Ｘ１に対してほぼ直角の方向に延びている。このため第１の側部６１のピッチ角はほぼゼロである。また図４に示すように第１のコイル部３０を上方から見ると、第３の側部６３と第４の側部６４とは、それぞれ、第１の軸線Ｘ１に対してほぼ直角の方向に延びている。このため第３の側部６３と第４の側部６４のピッチ角もほぼゼロである。

これに対し、ワーク配置部５５の反対側に位置する第２の側部６２は、巻部３１～３６のピッチＰ１～Ｐ５に応じて、ピッチ角θ１（図６に一部を示す）が変化する形状となっている。つまり第２の側部６２のみにピッチ角θ１が与えられている。しかもピッチが大きい箇所は、ピッチが小さい箇所と比較して、ピッチ角θ１が大きくなっている。

第１のコイル部３０の巻部３１～３６に、第１の位置決め部材８０が取付けられている。第１の位置決め部材８０は、例えばボルトを導体５１にろう付けすることにより形成されている。第１の位置決め部材８０をフレーム構体５０（図８に示す）に形成された孔に挿入し、ナット等の固定手段によってフレーム構体５０に固定することにより、第１のコイル部３０のピッチＰ１～Ｐ５を正確に維持することができる。

第１のコイル部３０の一端３０ａは、第１の給電導体８１を介して第１の電極部材８２（図４に示す）に接続されている。第１のコイル部３０の他端３０ｂは、接続導体８３を介して第２のコイル部４０の一端４０ａに接続されている。第２のコイル部４０の他端４０ｂは、第２の給電導体８４を介して第２の電極部材８５（図４と図５に示す）に接続されている。第１の電極部材８２と第２の電極部材８５とは、第１コイルＣ１と第２コイルＣ２に高周波電圧を印加するための交流電源８６に接続されている。

以下に第２コイルＣ２について説明する。
図３と図４に示されたように、第２コイルＣ２の主要な構成要素である第２のコイル部４０は、複数（例えば６つ）の巻部４１，４２，４３，４４，４５，４６を含んでいる。これらの巻部４１～４６は、図５に示されたように第２のコイル部４０を正面側から見ると共通の形状である。図４に示されたように、第２のコイル部４０の巻部４１～４６は、第１のコイル部３０の巻部３１～３６と対向している。

各々の巻部４１～４６は、それぞれ、ワーク配置部５５と対向する第５の側部１０１と、ワーク配置部５５とは反対側に位置する第６の側部１０２と、上側の第７の側部１０３と、下側の第８の側部１０４と、第５のコーナー部１０５と、第６のコーナー部１０６と、第７のコーナー部１０７と、第８のコーナー部１０８とを含んでいる。

第５の側部１０１と、第６の側部１０２と、第７の側部１０３と、第８の側部１０４とは、いずれも実質的にまっすぐか、まっすぐに近い形状である。これらの側部１０１，１０２，１０３，１０４の長さは互いにほぼ同じである。このため第２のコイル部４０は、図５に示すように正面側から見て、丸みを帯びた正四角形に似た形状となっている。ただし第２のコイル部４０が円筒形であってもよい。

第５のコーナー部１０５は、第５の側部１０１と第７の側部１０３との間に形成されている。第６のコーナー部１０６は、第６の側部１０２と第７の側部１０３との間に形成されている。第７のコーナー部１０７は、第６の側部１０２と第８の側部１０４との間に形成されている。第８のコーナー部１０８は、第５の側部１０１と第８の側部１０４との間に形成されている。コーナー部１０５～１０８はいずれも円弧形である。なおコーナー部１０５～１０８が円弧以外の形状（例えば直角に近い角度で曲がる形状）であってもよい。

第２のコイル部４０の巻部４１～４６は、第２の軸線Ｘ２に沿う方向に、所定のピッチＰ６～Ｐ１０（図４に示す）となるように形成されている。具体的には、第２のコイル部４０の軸線方向の一方の端部に、１番目の巻部４１と２番目の巻部４２とによって狭いピッチＰ６が形成されている。第２のコイル部４０の軸線方向の他方の端部には、５番目の巻部４５と６番目の巻部４６とによって狭いピッチＰ１０が形成されている。ピッチＰ６とピッチＰ１０とは互いに同等である。

また第２のコイル部４０の軸線方向の中央部に、３番目の巻部４３と４番目の巻部４４とによって中程度のピッチＰ８が形成されている。中央のピッチＰ８は、両端部のピッチＰ６，Ｐ１０よりも大きい。中央のピッチＰ８は、両端部のピッチＰ６，Ｐ１０以上である。好ましくは中央のピッチＰ８は両端部のピッチＰ６，Ｐ１０よりも大きい。

２番目の巻部４２と３番目の巻部４３とによって、大きいピッチＰ７が形成されている。また４番目の巻部４４と５番目の巻部４５とによって、大きいピッチＰ９が形成されている。ピッチＰ７とピッチＰ９とは互いに同等である。しかもピッチＰ７，Ｐ９は、中程度のピッチＰ８よりも大きい。

このようにして、第２のコイル部４０の両端部に、最小のピッチＰ６，Ｐ１０を有する第２の小ピッチ部１１１，１１２が形成されている。また第２のコイル部４０の中央に、中程度のピッチＰ８を有する第２の中ピッチ部１１５が形成されている。一方の小ピッチ部１１１と中ピッチ部１１５との間に、ピッチＰ７の第２の大ピッチ部１１３が形成されている。他方の小ピッチ部１１２と中ピッチ部１１５との間に、ピッチＰ９の第２の大ピッチ部１１４が形成されている。

図３と図４に示されたように、第２のコイル部４０の各々の巻部４１～４６の第５の側部１０１は、互いに実質的に平行である。各々の巻部４１～４６の第７の側部１０３も、互いに実質的に平行である。各々の巻部４１～４６の第８の側部１０４も、互いに実質的に平行である。

第２のコイル部４０を側面方向から見ると、第５の側部１０１は、第２の軸線Ｘ２に対してほぼ直角の方向に延びている。このため第５の側部１０１のピッチ角は、ほぼゼロである。また図４に示すように第２のコイル部４０を上方から見ると、第７の側部１０３と第８の側部１０４とは、それぞれ、第２の軸線Ｘ２に対してほぼ直角の方向に延びている。このため第７の側部１０３と第８の側部１０４のピッチ角は、ほぼゼロである。

これに対し、ワーク配置部５５の反対側に位置する第６の側部１０２は、巻部４１～４６のピッチＰ６～Ｐ１０に応じて、ピッチ角θ２（図７に一部を示す）が変化する形状となっている。つまり第６の側部１０２のみにピッチ角θ２が与えられている。しかもピッチが大きい箇所は、ピッチが小さい箇所と比較して、ピッチ角θ２が大きくなっている。

第２のコイル部４０の巻部４１～４６に、第２の位置決め部材１２０が取付けられている。第２の位置決め部材１２０は、例えばボルトを導体５１にろう付けすることにより形成されている。第２の位置決め部材１２０をフレーム構体５０（図８に示す）に形成された孔に挿入し、ナット等の固定手段によってフレーム構体５０に固定することにより、第２のコイル部４０のピッチＰ６～Ｐ１０を正確に維持することができる。

図５に示されたように、第１コイルＣ１の端部と第２コイルＣ２の端部を互いに接続部８８によって電気的および機械的に接続してもよい。こうすることにより、第１コイルＣ１と第２コイルＣ２とを別々に成形したのち、接続部８８において、ろう付け等により接続することができる。

図３と図８に導体隣接部９０が示されている。導体隣接部９０において、第１のコイル部３０と導通する給電導体８１と、第２のコイル部４０と導通する接続導体８３とが互いに実質的に平行に配置されている。この明細書で「実質的に平行」とは、幾何学上の厳密な意味での平行も含むが、コイル部３０，４０を製造する際に不可避的に生じた形状ばらつきや、製品の仕様上許される誤差を含む概念である。導体隣接部９０において、給電導体８１と接続導体８３とに互いに逆向きの電流（図３に矢印Ａ１，Ａ２で示す）が流れる。このため給電導体８１に生じる磁束と、接続導体８３に生じる磁束とが互いに打ち消し合う。よって給電導体８１と接続導体８３とに生じる磁束がコイル部３０，４０の磁界に悪影響を与えることが回避される。

図９中の実線Ｌ１は、本実施形態の誘導加熱装置２０を用いて棒状ワークの被加熱部を加熱したときの被加熱部の長さ方向の位置と発熱密度との関係を示している。本実施形態の誘導加熱装置２０は、第１のコイル部３０の両端に小ピッチ部７１，７２を有し、中央に中ピッチ部７５を有し、中ピッチ部７５の両側に大ピッチ部７３，７４を有している。また第２のコイル部４０の両端に小ピッチ部１１１，１１２を有し、中央に中ピッチ部１１５を有し、中ピッチ部１１５の両側に大ピッチ部１１３，１１４を有している。このためコイル部３０，４０による発熱密度は、コイル幅Ｗ１（図４と図９に示す）の両端付近が最大であり、コイル幅Ｗ１の中央の発熱密度が２番目に大きい。

図９中の破線Ｌ２は、従来の誘導加熱装置（コイルのピッチが一定）によって棒状ワークを加熱したときの被加熱部の温度分布を示している。ピッチが一定のコイルによって加熱した場合には、コイル幅の全体がおおむね均等に加熱される。

図１０中の実線Ｌ３は、本実施形態の誘導加熱装置２０による加熱が停止された瞬間の温度分布を示している。加熱が停止すると、被加熱部の両端付近の熱の一部が被加熱部から逃げる。しかし図９に示されたように加熱時にはコイル幅Ｗ１の両端付近の発熱密度が最大で、中央の温度もある程度高くなっていた。このため図１０に実線Ｌ３で示されたように加熱停止後の被加熱部の温度が均等化され、被加熱部を所定の温度範囲Ｔ１に維持することができた。

図１０中の破線Ｌ４は、従来のコイルによる加熱が停止された瞬間の温度分布を示している。破線Ｌ４で示されたように、被加熱部の両端付近の熱が周囲に逃げるため、被加熱部の両端付近の温度が中央部よりもかなり低くなる。このため被加熱部の全体を所定の温度範囲Ｔ１に維持することが難しかった。

図１１は、第２の実施形態に係る誘導加熱装置２０Ａの平面図である。この誘導加熱装置２０Ａの第１のコイル部３０Ａは、一方の端部のピッチＰ１１，Ｐ１２が中央部のピッチＰ１３よりも小さい。また他方の端部のピッチＰ１４，Ｐ１５が中央部のピッチＰ１３よりも小さい。すなわち第１のコイル部３０Ａの両端部に第１の小ピッチ部７１Ａ，７２Ａが形成され、小ピッチ部７１Ａ，７２Ａの間に第１の大ピッチ部７３Ａが形成されている。

第２のコイル部４０Ａも同様に、一方の端部のピッチＰ１６，Ｐ１７が中央部のピッチＰ１８よりも小さい。また他方の端部のピッチＰ１９，Ｐ２０が中央部のピッチＰ１８よりも小さい。すなわち第２のコイル部４０Ａの両端部に第２の小ピッチ部１１１Ａ，１１２Ａが形成され、小ピッチ部１１１Ａ，１１２Ａの間に第２の大ピッチ部１１３Ａが形成されている。それ以外の構成と作用について、第２の実施形態の誘導加熱装置２０Ａは第１の実施形態の誘導加熱装置２０（図３～図８）と共通であるため、第１の実施形態と共通の符号を付して説明を省略する。

図１２は誘導加熱装置２０Ａによって加熱された被発熱部の長さ方向の位置と発熱密度との関係を示している。図１２に示されたように、誘導加熱装置２０Ａによって加熱した場合、コイル幅Ｗ２（図１１と図１２に示す）の両端部の発熱密度が中央の発熱密度よりも大きい。

図１３は誘導加熱装置２０Ａによる加熱が停止し、数十秒が経過したときの被加熱部の温度分布を示している。加熱が停止すると、被加熱部の両端付近の熱の一部が被加熱部から逃げる。しかし図１２に示されたように加熱時にコイル幅Ｗ２の両端付近の発熱密度が大きい。このため図１３に示されたように、加熱停止後の被加熱部の温度を所定の温度範囲Ｔ１に保つことができた。

なお本発明を実施するに当たり、第１のコイル部および第２のコイル部の巻部の数が６以外でもよい。また必要に応じて中ピッチ部の数を複数としてもよい。棒状ワークは車両用スタビライザに限ることはなく、要するに長さ方向の一部を加熱する必要がある棒状ワークであれば本発明の誘導加熱装置を適用することが可能である。

４…スタビライザ（棒状ワーク）、２０，２０Ａ…誘導加熱装置、Ｃ１…第１コイル、Ｃ２…第２コイル、３０，３０Ａ…第１のコイル部、Ｘ１…第１の軸線、３１～３６…巻部、４０，４０Ａ…第２のコイル部、Ｘ２…第２の軸線、４１～４６…巻部、５０…フレーム構体、５１…導体、５５…ワーク配置部、６１…第１の側部、６２…第２の側部、６３…第３の側部、６４…第４の側部、７１，７１Ａ，７２，７２Ａ…小ピッチ部、７３，７３Ａ，７４…大ピッチ部、７５…中ピッチ部、８０…第１の位置決め部材、８１…給電導体、８２…第１の電極部材、８３…接続導体、８４…給電導体、８５…第２の電極部材、９０…導体隣接部、１０１…第５の側部、１０２…第６の側部、１０３…第７の側部、１０４…第８の側部、１１１，１１１Ａ，１１２，１１２Ａ…小ピッチ部、１１３，１１３Ａ，１１４…大ピッチ部、１１５…中ピッチ部、１２０…第２の位置決め部材。

Claims (7)

1. 棒状ワークの被加熱部を加熱する誘導加熱装置であって、
   複数の巻部からなる第１のコイル部を有しかつ前記第１のコイル部の中心を通る第１の軸線を有した第１コイルと、
   前記第１コイルと対向して配置され、複数の巻部からなる第２のコイル部を有しかつ前記第２のコイル部の中心を通る第２の軸線を有した第２コイルと、
   前記第１のコイル部と前記第２のコイル部との間に形成され、前記棒状ワークが挿入されるワーク配置部と、
   前記第１のコイル部の両端部に形成された一対の第１の小ピッチ部と、
   前記一対の第１の小ピッチ部間に形成され、ピッチが前記第１の小ピッチ部よりも大きい少なくとも１つの第１の大ピッチ部と、
   前記第２のコイル部の両端部に形成された一対の第２の小ピッチ部と、
   前記一対の第２の小ピッチ部間に形成され、ピッチが前記第２の小ピッチ部よりも大きい少なくとも１つの第２の大ピッチ部と、
   を具備したことを特徴とする誘導加熱装置。
2. 請求項１に記載の誘導加熱装置において、
   前記第１のコイル部の中央に形成され、ピッチが前記第１の小ピッチ部よりも大きくかつ前記第１の大ピッチ部よりも小さい第１の中ピッチ部と、
   前記第２のコイル部の中央に形成され、ピッチが前記第２の小ピッチ部よりも大きくかつ前記第２の大ピッチ部よりも小さい第２の中ピッチ部と、
   を有したことを特徴とする誘導加熱装置。
3. 請求項１に記載の誘導加熱装置において、
   前記第１のコイル部の各々の巻部が、前記ワーク配置部と対向する第１の側部と、前記ワーク配置部とは反対側の第２の側部と、上側の第３の側部と、下側の第４の側部とを含み、
   前記第１のコイル部を側面方向から見て、前記第１の側部が互いに平行でかつ前記第１の軸線に対し直角な方向に延び、
   前記第２のコイル部の各々の巻部が、前記ワーク配置部と対向する第５の側部と、前記ワーク配置部とは反対側の第６の側部と、上側の第７の側部と、下側の第８の側部とを含み、
   前記第２のコイル部を側面方向から見て、前記第５の側部が互いに平行でかつ前記第２の軸線に対し直角な方向に延びていることを特徴とする誘導加熱装置。
4. 請求項３に記載の誘導加熱装置において、
   前記第１のコイル部を上方から見て、前記第３の側部が互いに平行でかつ前記第１の軸線に対し直角な方向に延び、前記第４の側部が互いに平行でかつ前記第１の軸線に対し直角な方向に延び、
   前記第１のコイル部を側面方向から見て、前記第２の側部が前記第１の小ピッチ部と前記第１の大ピッチ部に応じたピッチ角を有し、
   前記第２のコイル部を上方から見て、前記第７の側部が互いに平行でかつ前記第２の軸線に対し直角な方向に延び、前記第８の側部が互いに平行でかつ前記第２の軸線に対し直角な方向に延び、
   前記第２のコイル部を側面方向から見て、前記第６の側部が前記第２の小ピッチ部と前記第２の大ピッチ部に応じたピッチ角を有したことを特徴とする誘導加熱装置。
5. 請求項１に記載の誘導加熱装置において、
   電気絶縁性の材料からなるフレーム構体をさらに有し、
   前記第１のコイル部の各々の前記巻部に第１の位置決め部材が設けられ、前記第１の位置決め部材が前記フレーム構体に固定され、
   前記第２のコイル部の各々の前記巻部に第２の位置決め部材が設けられ、前記第２の位置決め部材が前記フレーム構体に固定されたことを特徴とする誘導加熱装置。
6. 請求項１に記載の誘導加熱装置において、
   前記第１のコイル部と導通する給電導体と、
   前記第１のコイル部と前記第２のコイル部とを互いに電気的に接続する接続導体と、
   前記給電導体と前記接続導体とが互いに隣り合って同じ方向に延び、前記給電導体を流れる電流の方向と前記接続導体を流れる電流の方向とが互いに逆となるよう前記給電導体と前記接続導体とが配置された導体隣接部と、
   を有したことを特徴とする誘導加熱装置。
7. スタビライザの被加熱部を第１コイルと第２コイルとの間に配置し、前記第１コイルと前記第２コイルとに高周波電圧を印加することにより前記被加熱部を誘導加熱する加熱方法であって、
   前記第１コイルが、一対の第１の小ピッチ部と、前記第１の小ピッチ部間に形成された第１の大ピッチ部とを有し、
   前記第２コイルが、一対の第２の小ピッチ部と、前記第２の小ピッチ部間に形成された第２の大ピッチ部とを有し、
   前記第１コイルと前記第２コイルとに前記高周波電圧を印加し、
   前記第１の小ピッチ部と前記第２の小ピッチ部とによって前記被加熱部の両端部を誘導加熱するとともに、前記第１の大ピッチ部と前記第２の大ピッチ部とによって前記被加熱部の中間部を誘導加熱することにより、
   前記被加熱部の両端部の発熱密度を前記中間部の発熱密度よりも大きくし、
   前記両端部の発熱密度が前記中間部の発熱密度よりも大きい状態において、前記誘導加熱を停止することを特徴とするスタビライザの加熱方法。

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