JP2023046920A - 熱処理装置、および、熱処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】開口が形成された被処理物を誘導加熱する際に、開口の縁部の過熱を抑制でき、且つ、被処理物の大きさが変わる度に治具と被処理物との相対位置を調整する手間を省略できる、熱処理装置、および、熱処理方法を提供する。
【解決手段】熱処理装置１は、磁性体である被処理物１００と、被処理物１００を誘導加熱するコイル２と、過熱抑制治具２０と、を有する。被処理物１００には開口１０１，１０２が設けられる。開口の縁部１０５，１０６において、誘導加熱により開口１０１，１０２の周辺に流れる電流が集中する箇所へ対向するように過熱抑制治具２０が配置される。
【選択図】 図５

Description

本発明は、熱処理装置、および、熱処理方法に関する。

特許文献１に記載の構成では、歯車のエッジの周辺に電磁波吸収部材を配置して高周波加熱を行なう。電磁波吸収部材は、例えば純鉄のような透磁率の比較的低い材料で作成される。そして、歯車の誘導加熱の際には、歯車のエッジ付近の磁束を歯車のエッジに近づかないようにして磁束密度が低減されることで、エッジの過度な温度上昇を阻止している。

特開平８－２９５９２５号公報（［要約］、［００２１］）

特許文献１に記載の構成では、電磁波吸収部材は、歯車のエッジを挟むように歯車の軸方向両側に配置されている。このため、歯車の大きさが変わる度に、歯車と電磁波吸収部材との相対位置を調整するという手間のかかる作業が必要である。また、歯車と電磁波吸収部材を支持する装置側との相対位置を調整するということは、装置側を動かすことになる為、歯車を交換するような作業に比べ手間となり、作業性に改善の余地がある。

上記の課題に鑑み、本発明の目的の一つは、開口が形成された被処理物を誘導加熱する際に、開口の縁部の過熱を抑制でき、且つ、被処理物の大きさが変わる度に治具と被処理物との相対位置を調整する手間を省略できる、熱処理装置、および、熱処理方法を提供することにある。

（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる熱処理装置は、磁性体である被処理物と、前記被処理物を誘導加熱するコイルと、を備える熱処理装置において、前記被処理物には開口が設けられ、前記開口の縁部において、前記誘導加熱により前記開口の周辺に流れる電流が集中する箇所へ対向するように配置される治具を備えている。

（２）前記治具が前記開口から前記被処理物の外方へ突出される場合がある。

（３）前記誘導加熱時の前記治具と前記開口の縁部との間には隙間が設けられている場合がある。

（４）前記治具は、少なくとも前記開口の縁部と対向する箇所が、絶縁体で形成されている場合がある。

（５）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる熱処理方法は、磁性体である被処理物をコイルで誘導加熱する熱処理方法において、前記被処理物の開口の縁部において誘導加熱により前記開口の周辺に流れる電流が集中する箇所へ対向するように治具を配置して、誘導加熱を行う。

本発明によると、開口が形成された被処理物を誘導加熱する際に、開口の縁部の過熱を抑制でき、且つ、被処理物の大きさが変わる度に治具と被処理物との相対位置を調整する手間を省略できる。

図１は、本発明の熱処理装置の模式的な平面図である。 図２は、誘導加熱コイル、および、被処理物等を示す斜視図である。 図３は、図２の一部を拡大した図である。 図４は、被処理物の開口に過熱抑制治具が挿入された状態を示す断面図であり、２つの開口が紙面の左右に並んだ状態を見ている。 図５は、被処理物の開口に過熱抑制治具が挿入された状態を示す断面図であり、２つの開口が紙面の前後に並んだ状態を見ている。 図６（Ａ）は、第１実施形態の第１変形例を示す図である。図６（Ｂ）は、第１実施形態の第２変形例を示す図である。 図７（Ａ）は、第１実施形態の第３変形例を示す図である。図７（Ｂ）は、第１実施形態の第４変形例を示す図である。 図８は、第１実施形態の第５変形例を示す図である。 図９は、第２実施形態に係る熱処理装置および被処理物を示す模式的な断面図である。 図１０は、第２実施形態において被処理物の開口に過熱抑制治具が挿入された状態を示す一部断面図であり、２つの開口が紙面の前後に並んだ状態を見ている。 図１１（Ａ）は、第２実施形態の第１変形例を示す図である。図１１（Ｂ）は、第２実施形態の第２変形例を示す図である。 図１２（Ａ）は、第２実施形態の第３変形例を示す図である。図１２（Ｂ）は、第２実施形態の第４変形例を示す図である。 図１３は、第２実施形態の第５変形例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の熱処理装置１の模式的な平面図である。図２は、誘導加熱コイル２、および、被処理物１００等を示す斜視図である。図３は、図２の一部を拡大した図である。図４は、被処理物１００の開口１０１，１０２に過熱抑制治具２０が挿入された状態を示す断面図であり、２つの開口１０１，１０２が紙面の左右に並んだ状態を見ている。図５は、被処理物１００の開口１０１，１０２に過熱抑制治具２０が挿入された状態を示す断面図であり、２つの開口１０１，１０２が紙面の前後に並んだ状態を見ている。

なお、以下では、特に説明なき場合、被処理物１００が縦向きに配置されている状態を基準として説明を行う。本実施形態では、被処理物１００の軸方向Ｓは、上下方向（鉛直方向）と平行である。

図１～図４を参照して、熱処理装置１は、誘導加熱によって被処理物１００に熱処理を施すように構成されている。この熱処理は、加熱処理である。加熱処理として、焼入のための加熱処理、浸炭加熱処理、均熱処理などを例示することができる。例えば浸炭加熱処理では、被処理物１００の表面温度を精度よく均等にする必要がある。熱処理装置１は、バッチ処理装置であり、被処理物１００を１つ毎に誘導加熱する。熱処理装置１は、大気雰囲気下で被処理物１００を誘導加熱してもよいし、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で被処理物１００を誘導加熱してもよい。本実施形態では、浸炭ガス雰囲気下で被処理物１００に浸炭処理を行う。

本実施形態では、被処理物１００は、金属部品であり、たとえば、トルク伝達シャフトの素材としての中空の金属軸である。なお、被処理物１００は、一般的な長尺な金属軸に限らず、軸方向が短い形態であっても含まれる。被処理物１００は、開口が形成され且つ誘導加熱可能な磁性体であればよい。被処理物１００の材質として、ＳＣＭ材、ＳＣＲ材等の合金鋼を例示できる。なお、本実施形態では、被処理物１００が中空軸である形態を例に説明するけれども、被処理物１００は、当該被処理物１００の径方向に貫通する開口が形成された中実シャフトであってもよい。

被処理物１００には、開口１０１，１０２が設けられている。本実施形態の開口１０１，１０２は、被処理物１００を当該被処理物１００の径方向に貫通する貫通孔であり、被処理物１００の径方向に並んでいる。なお、開口１０１，１０２の何れかかが省略されてもよいし、開口１０１，１０２の少なくとも一方が被処理物１００の軸方向Ｓに沿って複数形成されていてもよい。

本実施形態の各開口１０１，１０２は、軸方向Ｓに細長い矩形状に形成されているとともに四隅が滑らかな湾曲形状に形成されている。なお、各開口１０１，１０２は、縦長形状に限らず、軸方向Ｓに短く被処理物１００の周方向Ｃに長い横長形状であってもよい。

開口１０１は、開口の縁部１０５によって区画されており、開口１０２は開口の縁部１０６によって区画されている。開口の縁部１０５，１０６は、何れも、軸方向Ｓに沿って延びる一対の第１縁部１１１，１１１と、周方向Ｃに沿って延びる一対の第２縁部１１２，１１２と、複数（本実施形態では、４つ）のコーナー部１１３と、を有している。

第１縁部１１１，１１１は、軸方向Ｓに沿って延びる縁部であり、周方向Ｃに向かい合っている。第２縁部１１２，１１２は、周方向Ｃに沿って延びる縁部であり、軸方向Ｓに向かい合っている。各コーナー部１１３は、円弧形状をしており、対応する２つの縁部１１１，１１２に連続している。

熱処理装置１は、被処理物１００と、誘導加熱コイル２と、電源３と、被処理物１００を支持する支持機構４と、を有している。

電源３は、商用電源に接続される交流電源回路であり、商用電源を所定の電圧、電流、および、周波数の電力に変換して誘導加熱コイル２へ出力する。なお、誘導加熱コイル２が被処理物１００へ磁束を作用させて被処理物１００を誘導加熱できればよく、電源３は、交流電源に限定されない。

誘導加熱コイル２は、銅等、高周波電流を流されることで交番磁束を発生する材料で形成されている。誘導加熱コイル２は、電源３から上述した交流電力を与えられることで、被処理物１００を誘導加熱する。誘導加熱コイル２は、被処理物１００の軸方向Ｓに沿って細長い形状に形成されている。実施形態では、誘導加熱コイル２は、軸方向Ｓにおける被処理物１００の全域に亘って被処理物１００を加熱する。

誘導加熱コイル２は、誘導加熱時の被処理物１００の軸方向Ｓに沿って延び互いに向かい合って配置される第１加熱導体５および第２加熱導体６と、これらの加熱導体５，６同士を接続する第１接続導体７および第２接続導体８と、電源３に接続される第１端子９および第２端子１０と、を有している。

第１加熱導体５および第２加熱導体６は、被処理物１００に交番磁束を与えて被処理物１００に渦電流を発生させるために設けられている。第１加熱導体５および第２加熱導体６は、本実施形態では、軸方向Ｓに細長い形状に形成されている。

軸方向Ｓにおける加熱導体５，６の長さは、被処理物１００の全長よりも長い。加熱導体５，６の上端部と下端部との間に被処理物１００の開口１０１，１０２が配置されており、加熱導体５，６への通電によって発生する磁束が、開口の縁部１０５，１０６を含む被処理物１００の全体を通過する。

本実施形態では、第１加熱導体５と第２加熱導体６とは直列に接続されて互いに平行である。誘導加熱コイル２に交流電流が流れているときにおいて、第１加熱導体５および第２加熱導体６には、軸方向Ｓを向く電流が流れる。この構成により、被処理物１００には、加熱導体５，６の周囲に軸方向Ｓと直交する磁束（水平方向の磁束）が作用する。そして、被処理物１００には、この磁束による渦電流が生じる。被処理物１００の開口の縁部１０５，１０６において、渦電流の流れ方向の主成分は、矢印Ｅ１に示すように、軸方向Ｓである。すなわち、本実施形態では、開口１０１，１０２の周囲において、矢印Ｅ１に流れる電流によって開口の縁部１０５，１０６が加熱されると考えることができる。

加熱導体５，６の上端部同士が、第１接続導体７によって互いに接続されている。同様に、加熱導体５，６の下端部同士が、第２接続導体８によって互いに接続されている。

第１端子９および第２端子１０は、電源３からの高周波電力を加熱導体５，６へ供給するために設けられている。本実施形態では、端子９，１０は、第２加熱導体６に接続されている。具体的には、軸方向Ｓにおける第２加熱導体６の中間部に端子９，１０の一端が繋がっている。端子９，１０の他端は、直接、または、コネクタ等の他の導電部材（図示せず）を介して電源３の電極に接続されている。

次に、被処理物１００を支持する支持機構４について説明する。

支持機構４は、回転モータ１１と、回転モータ１１によって回転されるホルダ１２と、過熱抑制治具２０と、を有している。

回転モータ１１は、誘導加熱時に被処理物１００をホルダ１２とともに被処理物１００の中心軸線回りに回転させる。回転モータ１１は、本実施形態では、被処理物１００の下方に配置されているけれども、被処理物１００の上方に配置されていてもよい。回転モータ１１の出力軸にホルダ１２が取り付けられている。

ホルダ１２は、シャフト１３と、シャフト１３の下部に取り付けられる載置部１４と、シャフト１３の上部に取り付けられるキャップ１５と、を有している。

シャフト１３は、回転モータ１１の出力軸によって回転される。シャフト１３は、本実施形態では、軸方向Ｓに延びている。

載置部１４は、例えば環状板で形成されており、シャフト１３に保持されている。載置部１４に被処理物１００が載せられている。載置部１４に被処理物１００が載せられている状態では、シャフト１３は、被処理物１００を軸方向Ｓに貫通している。

キャップ１５は、例えば環状板で形成されており、シャフト１３に貫通されている。キャップ１５は、被処理物１００の上端を載置部１４側に押さえている。

過熱抑制治具２０は、開口の縁部１０５，１０６において、誘導加熱により開口１０１，１０２の周辺に流れる電流が集中する箇所へ対向するように配置される治具である。過熱抑制治具２０は、被処理物１００の開口１０１，１０２に挿入されている。過熱抑制治具２０は、誘導加熱により開口の縁部１０５，１０６に流れる渦電流の流れ方向の主成分Ｅ１と直交する方向（本実施形態では、周方向Ｃ）において開口の縁部１０５，１０６に隣接配置された治具であるともいえる。過熱抑制治具２０は、例えば、開口１０１，１０２に挿入された状態でシャフト１３に通されることでシャフト１３に保持される。また、過熱抑制治具２０は、シャフト１３から抜き取られることで、開口１０１，１０２を通して被処理物１００から取り出すことができる。本実施形態では、過熱抑制治具２０は、開口１０１，１０２が並んでいる方向に細長い四角柱状に形成されている。

過熱抑制治具２０は、磁性体からなる治具本体２０ａと、治具本体２０ａの外表面に形成され過熱抑制治具２０の外表面を構成する絶縁体（絶縁層）２０ｂと、を有している。

治具本体２０ａは、高周波電流が流れている加熱導体５，６によって生じる磁束を吸収する材料としての磁性体で構成されている。治具本体２０ａを構成する磁性体は、高周波電流が流れている加熱導体５，６によって生じ且つ開口の縁部１０５，１０６を通る磁束を吸収する性質を有していればよい。このような磁性体として、銅、アルミニウム等の非鉄金属、非鉄金属の合金、炭素鋼、ステンレス鋼を例示できる。銅、アルミニウム等は、非磁性体として扱われる場合もあるが、本実施形態では、磁性体として扱う。

炭素鋼として、Ｓ１０Ｃ，Ｓ２０Ｃ等の低炭素鋼（機械構造用炭素鋼、ＪＩＳ（日本産業規格））を例示できる。

ステンレス鋼として、ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス、ＳＵＳ４３０等のフェライト系ステンレス、および、ＳＵＳ４１０等のマルテンサイト系ステンレスを例示できる。

治具本体２０ａは、導電性を有している。治具本体２０ａは、導電性を有していることで、高周波電流が流れている加熱導体５，６からの磁束によって被処理物１００とともに誘導加熱される。

本実施形態では、治具本体２０ａは、ＳＵＳ３０４で構成されている。すなわち、治具本体２０ａを難浸炭で且つ融点の高いステンレス鋼で形成している。これにより、複数の被処理物１００を繰り返し浸炭加熱したときにおける、治具本体２０ａの炭素濃度上昇を少なくできる。その結果、治具本体２０ａの炭素濃度上昇に起因する耐溶融性能の低下を通じて、過熱抑制治具２０の耐久性を高めることができる。よって、過熱抑制治具２０を繰り返し利用できる回数をより多くできる。

なお、本実施形態では、前述したように、被処理物１００の材質は、ＳＣＭ材等の合金鋼であり、常温では磁性体である。一方、本実施形態の被処理物１００は、誘導加熱時の温度域であるオーステナイト温度域では、磁性が弱まる。また、治具本体２０ａは、誘導加熱時にオーステナイト域まで加熱される。このとき、過熱抑制治具２０の透磁率と被処理物１００の透磁率とは、概ね等価となる。

絶縁体２０ｂは、治具本体２０ａと、被処理物１００の開口の縁部１０５，１０６と、の間で導通による溶着（接合）を抑制するために設けられている。絶縁体２０ｂは、治具本体２０ａの外表面に例えばセラミック等の絶縁体で形成されている。絶縁体２０ｂは、誘導加熱コイル２の誘導加熱時において被処理物１００と過熱抑制治具２０との間で導通しなければよく、具体的な材質および厚みは限定されない。より具体的には、絶縁体２０ｂは、過熱抑制治具２０のうち、少なくとも開口の縁部１０５，１０６と向かい合って配置される箇所の外表面を構成していることが好ましい。絶縁体２０ｂは、僅かな厚みの層であり、過熱抑制治具２０の外表面形状は、治具本体２０ａの外表面形状と同じであるといえる。なお、過熱抑制治具２０と開口の縁部１０５，１０６との距離が、過熱抑制治具２０と開口の縁部１０５，１０６とで導通を生じない程度に大きい場合には、絶縁体２０ｂが省略されてもよい。

過熱抑制治具２０には、貫通孔２０ｃが形成されており、この貫通孔２０ｃにホルダ１２のシャフト１３が通されている。過熱抑制治具２０は、シャフト１３に取り外し可能に保持されている。本実施形態では、特に言及なき場合、過熱抑制治具２０がシャフト１３に保持され且つ開口１０１，１０２に挿入されている状態を基準に説明する。

過熱抑制治具２０は、本実施形態では、開口１０１，１０２を開口１０１，１０２が並ぶ方向から見たときに、開口の縁部１０５，１０６と略相似な外形（本実施形態では、矩形形状）を有している。

過熱抑制治具２０は、軸方向Ｓに沿って延びる一対の第１側面２１，２１と、軸方向Ｓと直交する方向に沿って延びる一対の第２側面２２，２２と、複数（本実施形態では、４つ）のコーナー部２３と、を有している。

一対の第１側面２１，２１は、開口の縁部１０５，１０６の対応する第１縁部１１１，１１１と周方向Ｃに向かい合っている。一対の第２側面２２，２２は、開口の縁部１０５，１０６の対応する第２縁部１１２，１１２と軸方向Ｓに向かい合っている。コーナー部２３は、径方向から見て円弧形状をしており、対応する２つの側面２１，２２に連続している。

本実施形態では、誘導加熱時の過熱抑制治具２０と開口の縁部１０５，１０６との間には隙間Ｇが設けられている。本実施形態では、過熱抑制治具２０の全体が、開口の縁部１０５，１０６から離隔している。これにより、浸炭ガスが開口の縁部１０５，１０６と過熱抑制治具２０との間を通ることができ、開口の縁部１０５，１０６の浸炭をより均等に行うことができる。誘導加熱時において、過熱抑制治具２０と、開口の縁部１０５，１０６の第１縁部１１１との隙間Ｇは、第１縁部１１１，１１１の磁束が過熱抑制治具２０に吸収されるように、且つ、過熱抑制治具２０と開口の縁部１０５，１０６との間での熱伝導をしないように設定されている。上記隙間Ｇを適度な大きさとすることで、開口の縁部１０５，１０６の磁束を治具本体２０ａが吸収する効果をより確実に発揮できる。また、上記隙間Ｇをゼロより大きくすることで、過熱抑制治具２０を被処理物１００に接触させずに済み、過熱抑制治具２０から開口の縁部１０５，１０６への熱伝導による開口の縁部１０５，１０６の温度低下を抑制できる。

前述したように、本実施形態では、誘導加熱により開口の縁部１０５，１０６に流れる電流の流れ方向の主成分Ｅ１は、軸方向Ｓとなる。このため、開口の縁部１０５，１０６のうち、第１縁部１１１，１１１に流れる電流量が特に大きくなって過熱される傾向にある。すなわち、第１縁部１１１，１１１は、誘導加熱により開口１０１，１０２の周辺に流れる電流が集中する箇所となる。このように、過熱される傾向にある第１縁部１１１，１１１と対向するように、過熱抑制治具２０の第１側面２１，２１が沿わされている。本実施形態では、誘導加熱により開口の縁部１０５，１０６に流れる電流の流れ方向の主成分Ｅ１と直交する方向（本実施形態では、周方向Ｃ）における開口の縁部１０５，１０６の最も幅広の幅広部１０３（一対の第１縁部１１１，１１１）が存在している。そして、この幅広部１０３（一対の第１縁部１１１，１１１）と前記直交する方向（周方向Ｃ）に並ぶようにして、過熱抑制治具２０が開口１０１，１０２に挿入されている。

上述した過熱抑制治具２０の配置により、開口の縁部１０５，１０６の磁束、特に、第１縁部１１１，１１１の磁束を過熱抑制治具２０で吸収している。これにより、第１縁部１１１，１１１に流れる電流の値が被処理物１００の他の部分の電流値よりも大きくなることを抑制されている。過熱抑制治具２０と開口の縁部１０５，１０６との隙間Ｇは、過熱抑制治具２０と第１縁部１１１，１１１との間において最も小さくされていることが好ましい。より具体的には、過熱抑制治具２０の一方の第１側面２１と開口の縁部１０５，１０６の対応する第１縁部１１１との距離Ａ１よりも、一方の第２側面２２と対応する第２縁部１１２との距離Ａ２のほうが小さいことが好ましい（Ａ１＜Ａ２）。これにより、開口の縁部１０５，１０６のなかで、誘導加熱によって特に過熱されやすい第１縁部１１１，１１１の磁束を、より確実に過熱抑制治具２０で吸収できる。なお、距離Ａ１＝Ａ２であってもよい。

本実施形態では、過熱抑制治具２０の一部が、開口１０１，１０２から被処理物１００の外方に突出している。本実施形態では、過熱抑制治具２０は、シャフト１３から開口の縁部１０５，１０６に向けて延びて開口１０１，１０２を貫通しており、さらに、被処理物１００の径方向外方に突出している。本実施形態では、過熱抑制治具２０の両端部２０ｄ，２０ｄが、被処理物１００から突出している。これにより、開口の縁部１０５，１０６の磁束を過熱抑制治具２０でより吸収しやすい。被処理物１００の外周面からの過熱抑制治具２０の突出量Ｂと、過熱抑制治具２０による、開口の縁部１０５，１０６の磁束を吸収する量とは、ある値までは相関がある。しかしながら、上記突出量Ｂが大きすぎても、開口の縁部１０５，１０６の磁束を過熱抑制治具２０が吸収できる量は飽和する。よって、上記突出量Ｂは、開口の縁部１０５，１０６の磁束を吸収する効果に応じて適宜設定されることが好ましい。

また、開口１０１，１０２が並ぶ方向における過熱抑制治具２０の両端部２０ｄ，２０ｄのそれぞれにおいて、一対の第１側面２１，２１が向かい合う方向のコーナー部２０ｅ，２０ｅは、丸い形状よりは角張ってる形状のほうが、開口の縁部１０５，１０６の磁束を吸収し易い。これにより、過熱抑制治具２０の両端部２０ｄ，２０ｄが、エッジ効果によって開口の縁部１０５，１０６の磁束をより多く吸収できる。

上記の構成を有する熱処理装置１において、被処理物１００の開口の縁部１０５，１０６において誘導加熱により開口１０１，１０２の周辺に流れる電流が集中する第１縁部１１１，１１１へ対向するように過熱抑制治具２０を配置して、誘導加熱を行う。

以上説明したように、本実施形態によると、被処理物１００の誘導加熱時、被処理物１００の開口の縁部１０５，１０６は、被処理物１００の他の部分と比べてエッジ効果によって過熱されやすい傾向にある。しかしながら、開口の縁部１０５，１０６が一律に過熱されるのではなく、誘導加熱により開口の縁部１０５，１０６に流れる電流が集中する第１縁部１１１，１１１（幅広部１０３）が最も高温となる。そして、被処理物１００の誘導加熱時に電流が集中し高温となりやすい第１縁部１１１，１１１からの磁束を吸収し易い位置に過熱抑制治具２０を配置することで、第１縁部１１１，１１１の周囲における磁束密度の偏りが低減されて開口の縁部１０５，１０６の電流の分布をより均等にできる。その結果、第１縁部１１１，１１１におけるジュール熱による過熱を抑制できる。すなわち、被処理物１００における開口の縁部１０５，１０６の過熱を抑制できる。しかも、過熱抑制治具２０を開口１０１，１０２内に挿入する構成である。このため、被処理物１００の大きさ（開口１０１，１０２の外側部分の大きさ）が変更されても、それに合った過熱抑制治具２０を挿入するだけでよいので、従来のように装置の位置を変更するような大掛かりな作業をしなくてもよい。よって、被処理物１００の大きさが変わる度に過熱抑制治具２０と被処理物１００との相対位置を調整するために装置側を動かす手間を省略でき、ユーティリティが向上する。このような作業性の向上を通じて、被処理物１００の加工に必要な時間を短縮できる。よって、被処理物１００の生産効率の向上を通じて被処理物１００の製造コストを低減できる。

また、本実施形態によると、過熱抑制治具２０（端部２０ｄ，２０ｄ）が開口１０１，１０２から被処理物１００の外方へ突出している。この構成によると、過熱抑制治具２０が開口１０１，１０２から突出することで、開口１０１，１０２周辺の磁束を過熱抑制治具２０に吸収する量をより多くできる。これにより、開口の縁部１０５，１０６における誘導加熱時のエッジ効果が低減され、電流が第１縁部１１１，１１１に集中することを抑制できる。その結果、開口の縁部１０５，１０６の各部における加熱量の偏りを抑制できる。

また、本実施形態によると、誘導加熱時の過熱抑制治具２０と開口の縁部１０５，１０６との間に隙間Ｇが設けられている。この隙間Ｇは、開口の縁部１０５，１０６の磁束が過熱抑制治具２０に吸収されるように、且つ、過熱抑制治具２０と開口の縁部１０５，１０６との間の熱伝導がされないように設定されている。過熱抑制治具２０と開口の縁部１０５，１０６との隙間Ｇを適度な大きさとすることで、開口の縁部１０５，１０６周辺の磁束を過熱抑制治具２０に吸収する効果を発揮でき、開口の縁部１０５，１０６の過熱を抑制できる。また、過熱抑制治具２０と開口の縁部１０５，１０６との間に隙間Ｇを設けることで、誘導加熱時に過熱抑制治具２０から開口の縁部１０５，１０６への熱伝導を抑制でき、この熱伝導に起因する開口の縁部１０５，１０６の温度低下を抑制できる。よって、被処理物１００の温度を、開口の縁部１０５，１０６の周囲とそれ以外とで偏ることを抑制できる。

また、本実施形態によると、過熱抑制治具２０は、少なくとも開口の縁部１０５，１０６と対向する箇所が、絶縁体２０ｂで形成されている。この構成によると、被処理物１００の開口の縁部１０５，１０６と過熱抑制治具２０とが短絡によって溶着（接合）することを防止できる。

以下では、上述の第１実施形態の構成と異なる点について主に説明し、同様の構成には図に同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

＜第１実施形態の変形例＞
次に、第１実施形態の変形例を説明する。第１実施形態の変形例では、誘導加熱コイル２が第１加熱導体５および第２加熱導体６を有している構成を前提に説明する。

＜過熱抑制治具の表面に起伏が形成された変形例＞
第１実施形態では、過熱抑制治具２０の一対の第２側面２２，２２が平坦である形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。過熱抑制治具２０の外表面に起伏形状が存在していてもよい。

図６（Ａ）は、第１実施形態の第１変形例を示す図である。図６（Ａ）では、一方の開口１０１側の構成を図示し、他方の開口１０２側の構成は、一方の開口１０１側の構成と同じであるので図示を省略している。図６（Ａ）に示すように、過熱抑制治具２０Ａの一対の第２側面２２Ａ，２２Ａのそれぞれに凹部が形成されていてもよい。この場合、過熱抑制治具２０Ａの断面形状は、Ｈ形状である。誘導加熱時、開口の縁部１０５，１０６において、第２縁部１１２，１１２の電流の流れ方と第１縁部１１１，１１１の電流の流れ方が異なる。第１縁部１１１，１１１には渦電流が集中する一方、第２縁部１１２，１１２には、第１縁部１１１，１１１に流れるほどの大きな電流は流れない。よって開口の縁部１０５，１０６において、第１縁部１１１，１１１の発熱量よりも第２縁部１１２，１１２の発熱量のほうが小さい。このため、第２縁部１１２，１１２を通る磁束を過熱抑制治具２０Ａで吸収する必要性は、第１縁部１１１，１１１を通る磁束を過熱抑制治具２０で吸収する必要性と比べて低い。よって、第２側面２２Ａ，２２Ａと、第２縁部１１２，１１２との間の空間が、第１側面２１Ａ，２１Ａと、第１縁部１１１，１１１との間の空間より広くされていても、開口の縁部１０５，１０６の過熱を過熱抑制治具２０Ａで抑制する効果を十分に発揮できる。

＜被処理物の開口の形状、および、過熱抑制治具の形状の変形例＞
第１実施形態では、開口１０１，１０２が細長い孔である形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。開口は、丸孔であってもよい。

図６（Ｂ）は、第１実施形態の第２変形例を示す図である。図６（Ｂ）では、一方の開口１０１Ｂ側の構成を図示し、他方の開口１０２Ｂ側の構成は、一方の開口１０１Ｂ側の構成と同じであるので図示を省略している。図６（Ｂ）に示すように、この変形例では、開口１０１Ｂ，１０２Ｂは、単一の曲率半径を有する丸孔である。この変形例では、開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂは、丸い縁部である。そして、被処理物１００において、誘導加熱により開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂに流れる電流の流れ方向の主成分Ｅ１は、軸方向Ｓである。開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂにおいては、軸方向Ｓと直交する方向（本変形例では、周方向Ｃ）における最も幅広の幅広部１０３Ｂにおいて、渦電流が主成分Ｅ１にスムーズに流れる構成となっている。このため、開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂにおいて、上記幅広部１０３Ｂに渦電流が集中して最も過熱され易い。

そこで、本変形例では、過熱抑制治具２０Ｂは、開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂにおいて、誘導加熱により開口１０１Ｂ，１０２Ｂの周辺に流れる電流が集中する幅広部１０３Ｂへ対向するように配置される。より具体的には、過熱抑制治具２０Ｂは、幅広部１０３Ｂに対して主成分Ｅ１と直交する方向（周方向Ｃ）に並ぶように、開口１０１Ｂ，１０２Ｂに挿入されている。過熱抑制治具２０Ｂは、開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂの直径よりも小さな外径の円柱形状に形成されている。

この変形例によると、誘導加熱コイル２に高周波電流が流れることで幅広部１０３Ｂに流れる磁束を過熱抑制治具２０Ｂで吸収できる。これにより、幅広部１０３Ｂにおけるジュール熱による過熱が抑制され、開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂにおける過熱を抑制できる。

なお、図６（Ｂ）に示す変形例では、開口１０１Ｂ，１０２Ｂが並ぶ方向から見たときの過熱抑制治具２０Ｂの形状が、開口１０１Ｂ，１０２Ｂの丸孔形状と相似な円形形状であった。しかしながら、この通りでなくてもよい。

図７（Ａ）は、第１実施形態の第３変形例を示す図である。図７（Ａ）では、一方の開口１０１Ｂ側の構成を図示し、他方の開口１０２Ｂ側の構成は、一方の開口１０１Ｂ側の構成と同じであるので図示を省略している。図７（Ａ）に示すように、過熱抑制治具２０Ｃは、誘導加熱により開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂに流れる電流の流れ方向の主成分Ｅ１と直交する方向（本変形例では、周方向Ｃ）に相対的に長く、主成分Ｅ１と平行な方向に相対的に短い扁平な四角柱状に形成されている。図７（Ａ）に示す過熱抑制治具２０Ｃの断面形状は、周方向Ｃにおける端面の形状が滑らかに丸い長方形であるといえる。

過熱抑制治具２０Ｃは、主成分Ｅ１と直交する周方向Ｃにおいて開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂと向かい合う一対の第１側面２１Ｃ，２１Ｃと、主成分Ｅ１と平行な軸方向Ｓにおいて開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂと向かい合う一対の第２側面２２Ｃ，２２Ｃと、を有している。

一対の第１側面２１Ｃ，２１Ｃは、開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂの直径よりも小さな外径を有する円弧面であり、幅広部１０３Ｂと対向しており、幅広部１０３Ｂとは主成分Ｅ１と直交する周方向Ｃに対向している。一対の第２側面２２Ｃ，２２Ｃは、主成分Ｅ１と直交する方向に延びる平坦面であり、起伏形状を有していてもよい。開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂから一対の第１側面２１Ｃ，２１Ｃまでの周方向Ｃに沿った距離Ａ１Ｃは、開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂから一対の第２側面２２Ｃ，２２Ｃまでの軸方向Ｓに沿った距離Ａ２Ｃよりも小さい（Ａ１Ｃ＜Ａ２Ｃ）。過熱抑制治具２０Ｃと開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂとの距離の最小値は、幅広部１０３Ｂと一対の第１側面２１Ｃ，２１Ｃとの距離であることが好ましい。これにより、開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂのうち渦電流が集中して最も過熱されやすい幅広部１０３Ｂを通過するように作用する磁束を過熱抑制治具２０Ｃで効率よく吸収でき、幅広部１０３Ｂの渦電流による過熱を抑制できる。

なお、第１実施形態および上述の各変形例では、開口１０１，１０２および開口１０１Ｂ，１０２Ｂの何れもが、軸方向Ｓにおける被処理物１００の中間位置に形成された形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。開口は、軸方向Ｓにおける被処理物１００の端部に形成されていてもよい。

図７（Ｂ）は、第１実施形態の第４変形例を示す図である。この変形例では、開口１０１Ｄ，１０２Ｄは、軸方向Ｓにおける被処理物１００の例えば一端（上端）に形成されている。開口１０１Ｄ，１０２Ｄの形状は、第１実施形態の開口１０１，１０２のうちの上側の一部を水平に切り取った形状に相当するＵ字状の開口部分である。

各開口の縁部１０５Ｄ，１０６Ｄは、軸方向Ｓに沿って延びる一対の第１縁部１１１Ｄ，１１１Ｄと、周方向Ｃに沿って延びる一つの第２縁部１１２Ｄと、複数（本実施形態では、２つ）のコーナー部１１３Ｄと、を有している。

第１縁部１１１Ｄ，１１１Ｄは、軸方向Ｓに沿って延びる縁部である。第２縁部１１２Ｄ，１１２Ｄは、周方向Ｃに沿って延びる縁部である。コーナー部１１３Ｄは、円弧形状をしており、対応する２つの縁部１１１Ｄ，１１２Ｄに連続している。

本変形例においても、第１実施形態と同様に、誘導加熱により開口の縁部１０５Ｄ，１０６Ｄに流れる電流の流れ方向の主成分Ｅ１は、軸方向Ｓとなる。このため、開口の縁部１０５Ｄ，１０６Ｄのうち、軸方向Ｓと直交する方向に最も幅広の幅広部１０３Ｄ（第１縁部１１１Ｄ，１１１Ｄ）に流れる電流値が特に大きくなって過熱される傾向にある。このように、渦電流が集中して過熱される傾向にある第１縁部１１１Ｄ，１１１Ｄに対向する箇所に、過熱抑制治具２０Ｄの第１側面２１Ｄ，２１Ｄが配置されている。換言すれば、誘導加熱により開口の縁部１０５Ｄ，１０６Ｄに流れる電流の流れ方向の主成分Ｅ１と直交する周方向Ｃにおける開口の縁部１０５Ｄ，１０６Ｄの最も幅広部分である一対の第１縁部１１１Ｄ，１１１Ｄと周方向Ｃに並ぶようにして、過熱抑制治具２０Ｄが開口１０１Ｄ，１０２Ｄに挿入されている。

上述した過熱抑制治具２０Ｄの配置により、開口の縁部１０５Ｄ，１０６Ｄの磁束を過熱抑制治具２０Ｄで吸収し、第１縁部１１１Ｄ，１１１Ｄに流れる電流値が被処理物１００の他の部分の電流値よりも大きくなることが抑制されている。過熱抑制治具２０Ｄと開口の縁部１０５Ｄ，１０６Ｄとの隙間は、過熱抑制治具２０Ｄと第１縁部１１１Ｄ，１１１Ｄとの間において最も小さくされていることが好ましい。より具体的には、過熱抑制治具２０Ｄの一方の第１側面２１Ｄと対応する第１縁部１１１Ｄとの距離Ａ１Ｄが、一方の第２側面２２Ｄと対応する第２縁部１１２Ｄとの距離Ａ２Ｄよりも小さくされていることが好ましい（Ａ１Ｄ＜Ａ２Ｄ）。これにより、開口の縁部１０５Ｄ，１０６Ｄのなかで、誘導加熱によって特に過熱されやすい第１縁部１１１Ｄ，１１１Ｄの周囲の磁束を、より確実に過熱抑制治具２０Ｄで吸収できる。なお、距離Ａ１Ｄ＝Ａ２Ｄであってもよい。

この変形例において、過熱抑制治具２０Ｄに代えて、断面Ｈ字形状過熱抑制治具２０Ａが用いられてもよい。

なお、図７（Ｂ）に示す変形例では、開口１０１Ｄ，１０２Ｄが並ぶ方向にみたときにおける開口１０１Ｄ，１０２Ｄの形状が、軸方向Ｓに細長いＵ字形状であった。しかしながら、この通りでなくてもよい。

図８は、第１実施形態の第５変形例を示す図である。図８では、一方の開口１０１Ｅ側の構成を図示し、他方の開口１０２Ｅ側の構成は、一方の開口１０１Ｅ側の構成と同じであるので図示を省略している。

図８に示すように、開口１０１Ｅ，１０２Ｅが並ぶ方向にみたときにおける開口１０１Ｅ，１０２Ｅの形状は、半円形状である。この構成において、誘導加熱により開口の縁部１０５Ｅ，１０６Ｅに流れる電流の流れ方向の主成分Ｅ１は、軸方向Ｓとなる。そして、開口の縁部１０５Ｅ，１０６Ｅのうち、主成分Ｅ１と直交する周方向Ｃにおける最も幅広の幅広部１０３Ｅに電流が集中し電流値が特に大きくなって過熱される傾向にある。このように、過熱される傾向にある幅広部１０３Ｅと対向するように、過熱抑制治具２０Ｅが配置される。過熱抑制治具２０Ｅの形状は、過熱抑制治具２０Ｂと同様の円柱形状である。

上述した過熱抑制治具２０Ｅの配置により、開口の縁部１０５Ｅ，１０６Ｅの磁束を過熱抑制治具２０Ｅで吸収し、幅広部１０３Ｅ，１０３Ｅへの電流の集中による過熱が抑制されている。

なお、図８に示す変形例において、過熱抑制治具２０Ｅに代えて細い形状の過熱抑制治具２０Ｃが用いられてもよい。

また、図８に示す変形例では、開口１０１Ｅ，１０２Ｅが並ぶ方向にみたときにおける開口の縁部１０５Ｅ，１０６Ｅの形状は、半円形状であった。しかしながら、この通りでなくてもよい。開口１０１Ｅ，１０２Ｅが並ぶ方向にみたときにおける開口の縁部１０５Ｅ，１０６Ｅの形状は、半円以外の円弧形状であってもよい。この場合、開口の縁部１０５Ｅ，１０６Ｅの角度範囲は、各開口の縁部１０５Ｅ，１０６Ｅの曲率中心回りの開口の縁部１０５Ｅ，１０６Ｅの角度であり、０度を超えて１８０度未満であってもよいし、１８０度を超えて３６０度未満であってもよい。このような開口の縁部においても、過熱抑制治具２０Ｅによる磁束吸収によって、過熱を抑制できる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。図９は、第２実施形態に係る熱処理装置１Ｆおよび被処理物１００を示す模式的な断面図である。図１０は、第２実施形態において被処理物１００の開口１０１，１０２に過熱抑制治具２０Ｆが挿入された状態を示す一部断面図であり、２つの開口１０１，１０２が紙面の前後に並んだ状態を見ている。

第２実施形態が第１実施形態と異なっているのは、主に、誘導加熱コイル２Ｆが螺旋状のコイルで被処理物１００を誘導加熱する点と、過熱抑制治具２０Ｆが第１実施形態の過熱抑制治具２０と比べて縦長である点と、にある。誘導加熱コイル２Ｆは、螺旋状の加熱導体１６を含んでいる。加熱導体１６の長手方向Ｄは、螺旋方向である。加熱導体１６の両端部は、電源（図示せず）と電気的に接続されており、この電源から高周波電流等、加熱導体１６に磁束を発生させる電流を与えられる。

被処理物１００の上端部、中間部、および、下端部が、加熱導体１６で囲まれた空間に配置されている。

本実施形態では、高周波電流を流されている加熱導体１６が発生する磁束によって、被処理物１００に渦電流が生じる。加熱導体１６が螺旋状に延びていることにより、誘導加熱により開口の縁部１０５，１０６に流れる電流の流れ方向の主成分Ｅ１Ｆは、被処理物１００の周方向Ｃに沿った方向となる。

このため、開口の縁部１０５，１０６うち、周方向Ｃに沿って延びる第２縁部１１２，１１２に電流が集中しこの第２縁部１１２，１１２に流れる電流値が特に大きくなって過熱される傾向にある。このように、電流が集中し過熱される傾向にある第２縁部１１２，１１２へ対向するように、過熱抑制治具２０Ｆの第２側面２２Ｆ，２２Ｆが配置されている。換言すれば、誘導加熱により開口の縁部１０５，１０６に流れる電流の流れ方向の主成分Ｅ１Ｆと直交する方向（本実施形態では、軸方向Ｓ）における開口の縁部１０５，１０６の最も幅広の幅広部１０３Ｆ（一対の第２縁部１１２，１１２）と軸方向Ｓに並ぶようにして、過熱抑制治具２０Ｆが開口１０１，１０２に挿入されている。

上述した過熱抑制治具２０Ｆの配置により、開口の縁部１０５，１０６の磁束を過熱抑制治具２０Ｆで吸収し、開口の縁部１０５，１０６の第２縁部１１２，１１２に電流が集中することで第２縁部１１２，１１２に流れる電流の値が被処理物１００の他の部分の電流値よりも大きくなることが抑制されている。過熱抑制治具２０Ｆと開口の縁部１０５，１０６との隙間は、過熱抑制治具２０Ｆと第２縁部１１２，１１２との間において最も小さくされていることが好ましい。より具体的には、過熱抑制治具２０Ｆの一方の第１側面２１Ｆと開口の縁部１０５，１０６の対応する第１縁部１１１との距離Ａ１Ｆよりも、一方の第２側面２２Ｆと対応する第２縁部１１２との距離Ａ２Ｆのほうが小さいことが好ましい（Ａ１Ｆ＞Ａ２Ｆ）。これにより、開口の縁部１０５，１０６のなかで、誘導加熱によって電流が集中し特に過熱されやすい第２縁部１１２，１１２の磁束を、より確実に過熱抑制治具２０Ｆで吸収できる。なお、距離Ａ１Ｆ＝Ａ２Ｆであってもよい。

＜第２実施形態の変形例＞
次に、第２実施形態の変形例を説明する。第２実施形態の変形例では、誘導加熱コイル２Ｆの加熱導体１６が被処理物１００を誘導加熱する構成を前提に説明する。

＜過熱抑制治具の表面に起伏が形成された変形例＞
第２実施形態では、過熱抑制治具２０Ｆの一対の第１側面２１Ｆ，２１Ｆが平坦である形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。過熱抑制治具２０Ｆに代えて、外表面に起伏形状が存在する過熱抑制治具２０Ｇが用いられてもよい。

図１１（Ａ）は、第２実施形態の第１変形例を示す図である。図１１（Ａ）では、一方の開口１０１側の構成を図示し、他方の開口１０２側の構成は、一方の開口１０１側の構成と同じであるので図示を省略している。図１１（Ａ）に示すように、過熱抑制治具２０Ｇは、Ｉ字形状（横向きのＨ字形状）となるように配置される。過熱抑制治具２０Ｇにおいては、一対の第１側面２１Ｇ，２１Ｇが、開口の縁部１０５，１０６の一対の第１縁部１１１，１１１とそれぞれ周方向Ｃに向かい合う。そして、一対の第２側面２２Ｇ，２２Ｇが、一対の第２縁部１１２，１１２とそれぞれ軸方向Ｓに向かい合う。誘導加熱時、開口の縁部１０５，１０６において、第２縁部１１２，１１２の電流の流れ方と第１縁部１１１，１１１の電流の流れ方が異なる。第２縁部１１２，１１２には渦電流が集中する一方、第１縁部１１１，１１１には、第２縁部１１２，１１２に流れるほどの大きな電流は流れない。よって、開口の縁部１０５，１０６において、第２縁部１１２，１１２の発熱量よりも第１縁部１１１，１１１の発熱量のほうが小さい。このため、第１縁部１１１，１１１を通る磁束を過熱抑制治具２０Ｇで吸収する必要性は、第２縁部１１２，１１２を通る磁束を過熱抑制治具２０Ｇで吸収する必要性と比べて低い。よって、第１側面２１Ｇ，２１Ｇと、第１縁部１１１，１１１との間の空間が、第２側面２２Ｇ，２２Ｇと、第２縁部１１２，１１２との間の空間より広くされていても、開口の縁部１０５，１０６の過熱を過熱抑制治具２０Ｇで抑制する効果を十分に発揮できる。

＜被処理物の開口の形状、および、過熱抑制治具の形状の変形例＞
第２実施形態では、開口１０１，１０２が細長い孔である形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。開口は、丸孔であってもよい。

図１１（Ｂ）は、第２実施形態の第２変形例を示す図である。図１１（Ｂ）では、一方の開口１０１Ｂ側の構成を図示し、他方の開口１０２Ｂ側の構成は、一方の開口１０１Ｂ側の構成と同じであるので図示を省略している。図１１（Ｂ）に示すように、この変形例では、開口１０１Ｂ，１０２Ｂは、単一の曲率半径を有する丸孔である。そして、この変形例では、被処理物１００において、誘導加熱により開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂに流れる電流の流れ方向の主成分Ｅ１Ｆは、周方向Ｃである。そして、開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂにおいては、周方向Ｃと直交する方向（本変形例では、軸方向Ｓ）における最も幅広の幅広部１０３Ｈにおいて、渦電流が主成分Ｅ１Ｆにスムーズに流れる構成となっている。このため、開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂにおいて、幅広部１０３Ｈに渦電流が集中して最も過熱され易い。

そこで、本変形例では、過熱抑制治具２０Ｈは、開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂにおいて、誘導加熱により開口１０１Ｂ，１０２Ｂの周辺に流れる電流が集中する幅広部１０３Ｈへ対向するように配置される。より具体的には、過熱抑制治具２０Ｈは、幅広部１０３Ｈに対して主成分Ｅ１Ｆと直交する軸方向Ｓに並ぶように、開口１０１Ｂ，１０２Ｂに挿入されている。過熱抑制治具２０Ｈの構成は、第１実施形態の第２変形例における過熱抑制治具２０Ｂと同様の円筒形状である。

この変形例によると、誘導加熱コイル２Ｆに高周波電流が流れることで幅広部１０３Ｈに流れる磁束を過熱抑制治具２０Ｈで吸収できる。これにより、幅広部１０３Ｈにおけるジュール熱による過熱が抑制され、開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂにおける過熱を抑制できる。

なお、図１１（Ｂ）に示す変形例では、開口１０１Ｂ，１０２Ｂが並ぶ方向から見たときの過熱抑制治具２０Ｈの形状が、開口１０１Ｂ，１０２Ｂの丸孔形状と相似な円形形状であった。しかしながら、この通りでなくてもよい。

図１２（Ａ）は、第２実施形態の第３変形例を示す図である。図１２（Ａ）では、一方の開口１０１Ｂ側の構成を図示し、他方の開口１０２Ｂ側の構成は、一方の開口１０１Ｂ側の構成と同じであるので図示を省略している。図１２（Ａ）に示すように、過熱抑制治具２０Ｉは、誘導加熱により開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂに流れる電流の流れ方向の主成分Ｅ１Ｆと直交する方向（本変形例では、軸方向Ｓ）に相対的に長く、主成分Ｅ１Ｆと平行な方向（本変形例では周方向Ｃ）に相対的に短い扁平な四角柱状に形成されている。過熱抑制治具２０Ｉの断面形状は、軸方向Ｓの端面の形状が滑らかに丸い長方形であるといえる。

過熱抑制治具２０Ｉは、第１実施形態の第３変形例における横向きの過熱抑制治具２０Ｃを縦向きに配置したといえる。過熱抑制治具２０Ｉは、主成分Ｅ１Ｆと直交する軸方向Ｓにおいて開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂと向かい合う一対の第１側面２１Ｉ，２１Ｉと、主成分Ｅ１と平行な周方向Ｃにおいて開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂと向かい合う一対の第２側面２２Ｉ，２２Ｉと、を有している。

開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂから一対の第１側面２１Ｉ，２１Ｉの何れかまでの軸方向Ｓに沿った距離Ａ１Ｉは、開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂから一対の第２側面２２Ｉ，２２Ｉの何れかまでの周方向Ｃに沿った距離Ａ２Ｉよりも小さい（Ａ１Ｉ＜Ａ２Ｉ）。過熱抑制治具２０Ｉと開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂとの距離の最小値は、幅広部１０３Ｈと一対の第１側面２１Ｉ，２１Ｉとの距離Ａ１Ｉであることが好ましい。これにより、開口の縁部１０５Ｂ，１０６Ｂのうち渦電流が集中して最も過熱されやすい幅広部１０３Ｈを通過する磁束を過熱抑制治具２０Ｉで効率よく吸収でき、幅広部１０３Ｈの渦電流による過熱を抑制できる。

なお、第２実施形態および上述の各変形例では、開口１０１，１０２および開口１０１Ｂ，１０２Ｂの何れもが、軸方向Ｓにおける被処理物１００の中間位置に形成された形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。開口は、軸方向Ｓにおける被処理物１００の端部に形成されていてもよい。

図１２（Ｂ）は、第２実施形態の第４変形例を示す図である。この変形例では、開口１０１Ｄ，１０２Ｄは、軸方向Ｓにおける被処理物１００の例えば上端に形成されている。開口１０１Ｄ，１０２Ｄの形状は、第２実施形態の開口１０１，１０２のうちの上側の一部を水平に切り取った形状に相当する。

本変形例においても、第２実施形態と同様に、誘導加熱により開口の縁部１０５Ｄ，１０６Ｄに流れる電流の流れ方向の主成分Ｅ１Ｆは、周方向Ｃとなる。このため、開口の縁部１０５Ｄ，１０６Ｄのうち、第２縁部１１２Ｄに渦電流が集中して過熱される傾向にある。このように、渦電流が集中して過熱される傾向にある第２縁部１１２Ｄに対向する箇所に、過熱抑制治具２０Ｊの第２側面２２Ｊが配置されている。換言すれば、誘導加熱により開口の縁部１０５Ｄ，１０６Ｄに流れる電流の流れ方向の主成分Ｅ１Ｆと直交する方向（本実施形態では、軸方向Ｓ）における開口の縁部１０５Ｄ，１０６Ｄの最も幅広の幅広部１０３Ｊ（第２縁部１１２Ｄ）と軸方向Ｓに並ぶようにして、過熱抑制治具２０Ｊが開口１０１Ｄ，１０２Ｄに挿入されている。

上述した過熱抑制治具２０Ｊの配置により、開口の縁部１０５Ｄ，１０６Ｄの磁束を過熱抑制治具２０Ｊで吸収し、第２縁部１１２Ｄに流れる渦電流の電流値が被処理物１００の他の部分の渦電流の電流値よりも大きくなることが抑制されている。過熱抑制治具２０Ｊと開口の縁部１０５Ｄ，１０６Ｄとの隙間は、過熱抑制治具２０Ｊと第２縁部１１２Ｄ，１１２Ｄとの間において最も小さいことが好ましい。より具体的には、過熱抑制治具２０Ｊの一方の第１側面２１Ｊと対応する第１縁部１１１Ｄとの距離Ａ１Ｊよりも、一方の第２側面２２Ｊと第２縁部１１２Ｄとの距離Ａ２Ｊのほうが小さいことが好ましい（Ａ１Ｊ＞Ａ２Ｊ）。これにより、開口の縁部１０５Ｄ，１０６Ｄのなかで、誘導加熱によって特に過熱されやすい第２縁部１１２Ｄ（幅広部１０３Ｊ）の周囲の磁束を、より確実に過熱抑制治具２０Ｊで吸収できる。なお、距離Ａ１Ｊ＝Ａ２Ｊであってもよい。

この変形例において、過熱抑制治具２０Ｊに代えて、第１側面２１Ｊ，２１Ｊに起伏が形成された過熱抑制治具、例えば断面Ｈ形状の過熱抑制治具が用いられてもよい。

なお、図１２（Ｂ）に示す変形例では、開口１０１Ｄ，１０２Ｄが並ぶ方向にみたときにおける開口１０１Ｄ，１０２Ｄの形状が、軸方向Ｓに細長いＵ字形状であった。しかしながら、この通りでなくてもよい。

図１３は、第２実施形態の第５変形例を示す図である。図１３では、一方の開口１０１Ｅ側の構成を図示し、他方の開口１０２Ｅ側の構成は、一方の開口１０１Ｅ側の構成と同じであるので図示を省略している。

図１３に示すように、開口１０１Ｅ，１０２Ｅが並ぶ方向にみたときにおける開口１０１Ｅ，１０２Ｅの形状は、半円形状である。この構成において、誘導加熱により開口の縁部１０５Ｅ，１０６Ｅに流れる電流の流れ方向の主成分Ｅ１Ｆは、周方向Ｃとなる。そして、開口の縁部１０５Ｅ，１０６Ｅのうち、主成分Ｅ１と直交する軸方向Ｓにおける最も幅広の幅広部１０３Ｋに電流が集中しこの幅広の幅広部１０３Ｋでの電流値が特に大きくなって過熱される傾向にある。このように、特に過熱される傾向にある幅広部１０３Ｋと向かい合うように、過熱抑制治具２０Ｋが配置される。過熱抑制治具２０Ｋの形状は、第２実施形態の第２変形例の過熱抑制治具２０Ｈと同様の円柱形状である。

上述した過熱抑制治具２０Ｋの配置により、開口の縁部１０５Ｅ，１０６Ｅの周辺の磁束を過熱抑制治具２０Ｋで吸収し、幅広部１０３Ｋに流れる電流値が被処理物１００の他の部分の電流値よりも大きくなることが抑制されている。

なお、図１３に示す変形例において、過熱抑制治具２０Ｋに代えて、第２実施形態の第３変形例の過熱抑制治具２０Ｉが用いられてもよい。

また、図１３に示す変形例では、開口１０１Ｅ，１０２Ｅが並ぶ方向にみたときにおける開口の縁部１０５Ｅ，１０６Ｅの形状は、半円形状であった。しかしながら、この通りでなくてもよい。開口１０１Ｅ，１０２Ｅが並ぶ方向にみたときにおける開口の縁部１０５Ｅ，１０６Ｅの形状は、半円以外の円弧形状であってもよい。この場合、開口の縁部１０５Ｅ，１０６Ｅの角度範囲は、各開口の縁部１０５Ｅ，１０６Ｅの曲率中心回りの開口の縁部１０５Ｅ，１０６Ｅの角度であり、０度を超えて１８０度未満であってもよいし、１８０度を超えて３６０度未満であってもよい。このような開口の縁部においても、過熱抑制治具２０Ｋによる磁束吸収によって、開口の縁部の過熱を抑制できる。

なお、上述の各実施形態および各変形例では、被処理物の軸方向から見て、過熱抑制治具は、被処理物の周方向における全ての範囲で開口から被処理物の径方向に突出する形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、被処理物の軸方向から見て、過熱抑制治具は、被処理物の周方向における一部のみの範囲が開口から被処理物の径方向に突出していてもよい。例えば、過熱抑制治具は、軸方向から見て、矩形等の多角形であり、且つ、過熱抑制治具の全長が被処理物の外径と同じであってもよい。この場合、軸方向から見たときに、被処理物の周方向における過熱抑制治具の中央部は、被処理物から突出していない一方で、上記周方向における過熱抑制治具の端部（過熱抑制治具の角部）は、被処理物から突出することとなる。このような構成であっても、過熱抑制治具が被処理物の開口から被処理物の外方へ突出しているといえる。

本発明は、上述の各実施形態および各変形例に限定されず、特許請求の範囲に記載の範囲内において、種々の変更が可能である。

本発明は、熱処理装置、および、熱処理方法として、広く適用することができる。

１，１Ｆ 熱処理装置
２，２Ｆ コイル
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈ，２０Ｉ，２０Ｊ，２０Ｋ 治具
２０ｂ 絶縁体
２０ｄ 長手方向端部（治具の一部）
１０３，１０３Ｂ，１０３Ｅ，１０３Ｈ，１０３Ｊ，１０３Ｋ 幅広部（電流が集中する箇所）
１００ 被処理物
１０１，１０１Ｂ，１０１Ｄ，１０１Ｅ 開口
１０２，１０２Ｂ，１０２Ｄ，１０２Ｅ 開口
１０５，１０５Ｂ，１０５Ｄ，１０５Ｅ 開口の縁部
１０６，１０６Ｂ，１０６Ｄ，１０６Ｅ 開口の縁部
Ｇ 隙間

Claims (5)

1. 磁性体である被処理物と、
   前記被処理物を誘導加熱するコイルと、
   を備える熱処理装置において、
   前記被処理物には開口が設けられ、
   前記開口の縁部において、前記誘導加熱により前記開口の周辺に流れる電流が集中する箇所へ対向するように配置される治具を備えている、熱処理装置。
2. 請求項１に記載の熱処理装置であって、
   前記治具が前記開口から前記被処理物の外方へ突出される、熱処理装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の熱処理装置であって、
   前記誘導加熱時の前記治具と前記開口の縁部との間には隙間が設けられている、熱処理装置。
4. 請求項１～請求項３の何れか１項に記載の熱処理装置であって、
   前記治具は、少なくとも前記開口の縁部と対向する箇所が、絶縁体で形成されている、熱処理装置。
5. 磁性体である被処理物をコイルで誘導加熱する熱処理方法において、
   前記被処理物の開口の縁部において誘導加熱により前記開口の周辺に流れる電流が集中する箇所へ対向するように治具を配置して、誘導加熱を行う熱処理方法。

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