WO2011013774A1 - 誘導加熱焼入装置、誘導加熱焼入方法、誘導加熱コイル、熱処理装置及び熱処理方法 - Google Patents

Abstract

　ワーク（１２）と加熱コイルの少なくとも一方の回動により、ワーク（１２）の被処理部（Ａ）の周方向に沿ってワーク（１２）と加熱コイル（２６）を相対的に移動させるとともに、被処理部（Ａ）の周方向（Ｒ）と交差する軸方向の異なる部分を誘導加熱する加熱導体部（３１Ａ）を有する加熱コイル（２６）を備え、加熱コイル（２６）は、軸方向の一方側に開口する屈曲部（３４）と、軸方向の他方側に開口する屈曲部（３５）とが、交互に、対向する向きで、周方向（Ｒ）に沿って連続して配置されるジグザグ形状を成すことで、高い処理効率で、所望の加熱領域の熱処理を容易に実現する。

Description

誘導加熱焼入装置、誘導加熱焼入方法、誘導加熱コイル、熱処理装置及び熱処理方法

　本発明は、誘導加熱焼入装置、誘導加熱焼入方法、誘導加熱コイル、熱処理装置及び熱処理方法に関し、特に熱処理効率を向上させるとともに、均一処理を行う技術に関する。

　金属部材に高周波焼入れ等の熱処理を行う誘導加熱焼入方法において、被処理部全域に対向する誘導加熱コイルを用いて一括して処理を行う一発加熱方式の熱処理装置が知られている（例えば、特開２００５－１２０４１５号公報、特開２００２－１７４２５１、特開２００４－４４８０２）。このような一発加熱方式の熱処理装置では、誘導加熱コイルは、被処理部全域に対応する形状に構成されている。例えば被処理部が円周形状の場合には円環状の誘導加熱コイルを被処理部に対面させ、被処理部が平面状の場合には平板状の誘導加熱コイルを被処理部に対面させている。このような一発加熱方式の加熱装置では、処理対象物及び被処理部の形状及び大きさに対応する誘導加熱コイルを用いるため、処理対象物及び被処理部が大きい場合には、大型の誘導加熱コイルが必要となり、また高出力の電力を要する。

　一方、被処理部の一部のみに対向する誘導加熱コイルを、被処理部に対して相対的に移動させながら加熱処理及び冷却処理を順次行う移動式の熱処理装置が知られている（例えば、特開２００５－８９８０３号公報、特開昭６０－１１６７２４号公報）。このような移動式の熱処理装置において、誘導加熱コイルは、被処理部の一部に対応する形状に構成されている。

　上述した誘導加熱の技術においては、次のような問題があった。すなわち、上述の一発加熱方式の誘導加熱焼入装置では、被処理部の大きさや形状に対応する誘導加熱コイルを用いる必要があるため、例えば被処理部の形状が複雑な場合には、誘導加熱コイルの形状や条件設定が複雑なものとなり、実現が困難あるいは不可能となる。また、被処理部が大きい場合には大型の誘導加熱コイルが必要となり、高出力の電力を要するという問題がある。さらに、処理対象物に誘導加熱時の熱膨張などによる変形が生じる場合には、誘導加熱コイルと処理対象物との間の寸法を適正に維持することが困難となる。このため、誘導加熱コイルを予め大きめに設定する必要があるので、加熱効率が悪くなるという問題を生じる。

　一方、上述の移動式の熱処理方法において、誘導加熱コイルが被処理部の一部に対応する形状に構成されている場合には、単位時間当たりの処理面積が小さく、処理時間が長くなり、処理効率が悪い。また、加熱処理及び冷却処理を連続的に行いながら移動する場合には、例えば環状の被処理部を対象とする際に、処理の開始部と終端部の境目において必要な硬さが得られないソフトゾーンが発生するという問題がある。

　そこで、本発明は、高い電力を必要とせず、所望の加熱領域の熱処理を容易に実現できる技術、均一な処理が可能な技術、大型の処理対象物であっても誘導加熱する際の熱処理効率を向上することが可能な技術を提供することを目的とする。

　本発明の一形態に係る誘導加熱焼入装置は、処理対象物と加熱コイルの少なくとも一方の回動により、前記処理対象物の被処理部の周方向に沿って前記処理対象物と前記加熱コイルを相対的に移動させるとともに、前記被処理部の前記周方向と交差する軸方向の異なる部分を誘導加熱する加熱導体部を有する複数の加熱コイルを備え、前記複数の加熱コイルのうち少なくとも１つは、前記軸方向の一方側に開口する曲部と、前記軸方向の他方側に開口する曲部とが、交互に、対向する向きで、前記周方向に沿って連続して配置されるジグザグ形状を成す加熱導体部を有することとした。

　本発明の一形態に係る誘導加熱焼入方法は、処理対象物の被処理部の周方向と交差する軸方向の異なる部分をそれぞれ誘導加熱する加熱導体部を有する複数の加熱コイルを、前記被処理部の少なくとも一部にそれぞれ対向させ、前記被処理部に対して前記複数の加熱コイルによる熱処理を施しながら、前記被処理部の周方向に沿って相対的に前記被処理部と前記加熱コイルを移動させる移動加熱工程を備え、前記複数の加熱コイルの加熱導体部により加熱される前記被処理部の各々の領域が、１つの連続した加熱領域をなし、前記複数の加熱コイルのうち少なくとも１つは、前記軸方向の一方側に開口する曲部と、前記軸方向の他方側に開口する曲部とが、交互に、対向する向きで、前記周方向に沿って連続して配置されるジグザグ形状を成す加熱導体部を有することとした。

　本発明の一形態に係る誘導加熱コイルは、被処理部の少なくとも一部に対向し、前記被処理部に対して相対的に回転移動しながら前記被処理部の熱処理を行う加熱導体部を備え、前記加熱導体部は、前記回転の周方向に対して交差して延びるとともに、前記回転移動の中心から遠い部位における前記周方向の長さが前記中心から近い部位における前記周方向の長さに比べて長く構成された導体部分を有することを特徴とする。

　本発明の他の一形態に係る熱処理方法は、前記誘導加熱コイルを、前記被処理部に対向させて誘導加熱により前記被処理部を加熱しながら、前記被処理部を前記誘導加熱コイルに対して前記周方向に沿って相対的に移動させる移動加熱工程を備えることを特徴とする。

　本発明の一形態に係る誘導加熱コイルは、導体部材で形成され、第１方向の一方側に開口する曲部と、前記第１方向の他方側に開口する曲部とが、交互に、対向する向きで、前記第１方向に交差する第２方向に沿って連続して配置されるジグザグ形状を成す加熱導体部を有することを特徴とする。

　本発明の一形態に係る熱処理装置は、前記誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルに接続される高周波電源と、前記被処理部を前記誘導加熱コイルに対して前記第２方向に沿って相対的に移動させる移動手段とを備えたことを特徴とする。

　本発明の一形態に係る熱処理方法は、前記誘導加熱コイルを、前記第２方向に沿って連続する無端のループ状を成す被処理部のうち一部に対向させて誘導加熱により前記被処理部を加熱しながら、前記被処理部を前記誘導加熱コイルに対して前記第２方向に沿って相対的に移動させる、移動加熱工程と、前記被処理部の前記第２方向における全行程に対する加熱処理の後に、前記被処理部を冷却する冷却工程とを備えたことを特徴とする。

図１は、本発明の第１実施形態に係る誘導加熱焼入装置を図２におけるＦ２－Ｆ２線で切断し矢印方向に見た断面図である。 図２は、同実施形態に係る誘導加熱焼入装置を示す平面図である。 図３は、同実施形態に係る第１誘導加熱焼入装置を示す平面図である。 図４は、同実施形態に係る第１加熱コイルを示す正面図である。 図５は、同実施形態に係る第２誘導加熱焼入装置を示す平面図である。 図６は、同実施形態に係る第２加熱コイルを示す正面図である。 図７は、同実施形態に係る加熱コイルの断面構造を示す説明図である。 図８は、同実施形態に係る第１及び第２の加熱領域の説明図である。 図９は、同実施形態に係る第３の加熱領域の説明図である。 図１０は、本発明の第２実施形態に係る誘導加熱焼入装置の加熱導体部の構成を示す説明図である。 図１１は、同誘導加熱焼入装置の加熱導体部分の構成を示す説明図である。 図１２は、本発明の第３実施形態に係る誘導加熱焼入装置を示す説明図である。 図１３は、本発明の第４実施形態に係る誘導加熱焼入装置の要部を示す説明図である。 図１４は、本発明の第５実施形態に係る誘導加熱焼入装置を示す説明図である。 図１５は、本発明の第６実施形態に係る誘導加熱焼入装置に組み込まれた加熱コイルの説明図である。 図１６は、本発明の第７実施形態に係る誘導加熱焼入装置に組み込まれた加熱コイルの正面図である。 図１７は、本発明の第８実施形態に係る誘導加熱焼入装置を示す説明図である。 図１８は、本発明の第９実施形態に係る誘導加熱焼入装置を示す説明図である。 図１９は、本発明の第１０実施形態に係る誘導加熱焼入装置を示す説明図である。 図２０は、本発明の第１１実施形態に係る誘導加熱焼入装置を示す説明図である。 図２１は、本発明の第１２実施形態に係る誘導加熱焼入装置を示す説明図である。 図２２は、本発明の第１３実施形態に係る誘導加熱焼入装置を示す説明図である。 図２３は、同実施形態に係る誘導加熱装置を示す平面図である。 図２４は、同実施形態に係る加熱コイルを示す斜視図である。 図２５は、同実施形態に係る加熱コイルの導体部分の説明図である。 図２６は、同実施形態に係る加熱コイルの断面構造を示す説明図である。 図２７は、本発明の第１４実施形態に係る誘導加熱装置の加熱コイルを示す斜視図である。 図２８は、同加熱コイルを示す平面図である。 図２９は、同加熱コイルを示す側面図である。 図３０は、同加熱コイルの導体部分の構成を示す説明図である。 図３１は、本発明の第１５実施形態に係る誘導加熱焼入装置を示す説明図である。 図３２は、本発明の第１６実施形態に係る導体部分の構成を示す説明図である。 図３３は、本発明の第１７実施形態に係る導体部分の構成を示す説明図である。 図３４は、本発明の第１８実施形態に係る熱処理装置を示す説明図である。 図３５は、同実施形態に係る熱処理装置を示す平面図である。 図３６は、同実施形態に係る熱処理装置を示す側面図である。 図３７は、同実施形態に係る熱処理装置を示す正面図である。 図３８は、同実施形態に係る加熱コイルの断面構造を示す説明図である。 図３９は、本発明の第１９実施形態に係る熱処理装置の説明図である。 図４０は、本発明の第２０実施形態に係る熱処理装置の説明図である。 図４１は、本発明の第２１実施形態に係る熱処理装置の説明図である。 図４２は、本発明の第２２実施形態に係る熱処理装置の説明図である。 図４３は、本発明の第２３実施形態に係る熱処理装置の説明図である。

　以下、本発明の各実施形態を説明する。なお、図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚはそれぞれ互いに直交する３方向を示す。また、各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。

[第１実施形態]
　以下、本発明の第１実施形態にかかる誘導加熱焼入装置、及び誘導加熱焼入方法について、図１乃至図９を参照して説明する。図１は本実施形態に係る誘導加熱焼入装置１の構成を示す断面図、図２は平面図である。図１及び図２に示すように、誘導加熱焼入装置１は、処理対象物であるワークＱ１を移動可能に支持する移動支持部（移動手段）と、ワークＱ１の外周にそれぞれ複数配置された各加熱装置１０Ａ、１０Ｂと、ワークＱ１の加熱処理工程の後にワークＱ１を冷却する冷却部１３（冷却手段）と、を備えて構成される。下方に設けられた冷却部１３は、加熱処理後に下方に移動したワークＱ１の外側を囲むように筒状に構成され、内側の空間１３ａに配されたワークＱ１を冷却する。

　本実施形態においては、例えば段差を有する円筒形状のワークＱ１を用い、このワークの段付きの外周面を被処理部Ａとする。

　処理対象物の一例としてのワークＱ１は、軸Ｃ１を中心とした段付きの円筒状部材であり、軸方向中央に内側に凹んだ凹部Ｑ１ａが形成され、軸方向両端に外側に突出した凸部Ｑ１ｂが形成されている。例えばここでは凸部外側半径ｒ１＝１８００ｍｍ、凹部外側半径ｒ２＝１７８０ｍｍ、内径半径ｒ３＝１７００ｍｍ、軸方向（第２方向）長さｈ１＝２５０ｍｍのワークＱ１を用いる。なお、外側肉厚δ１＝１００ｍｍ、内側肉厚δ２＝８０ｍｍである。

　ワークＱ１を軸Ｃ１を中心に回転移動させながら、ワークＱ１の周りの所定の経路に沿って配された複数の第１加熱装置１０Ａと複数の第２加熱装置１０Ｂとにより、無端のループ状である円形状に連続する被処理部Ａをループの連続方向である周方向全域にわたって加熱する。

　被処理部Ａのうち、軸方向中央の凹部Ｑ１ａの外周面領域を第１領域Ａ１とし、軸方向両端の一対の凸部Ｑ１ｂの外周面領域を第２領域Ａ２とする。第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とは、処理対象物の軸方向において互いに離間しているとともに径方向においても互いに離間している。第１領域Ａ１は、軸方向長さｈ２＝１５０ｍｍの円形の帯状領域であり、一対の第２領域Ａ２はそれぞれ軸方向長さｈ３＝５０ｍｍの円形の帯状領域である。

　図２に示すように、複数の第１加熱装置１０Ａは、周方向に沿う経路において、中心角９０度で互いに離間する４箇所に、それぞれ配置されている。第２加熱装置１０Ｂは、周方向に沿う経路において、中心角９０度で互いに離間する４箇所に配置され、それぞれの箇所において上下一対の凸部Ｑ１ｂに対応するように軸方向に２つずつ並列配置されている。

　第１加熱装置１０Ａと第２加熱装置１０Ｂとは互いに周方向及び軸方向に離間して交互に配置されている。

　第１領域Ａ１に対向して、所定のギャップ寸法Ｇ１を確保して、第１加熱装置１０Ａの第１の加熱導体部３１Ａが配置される。第１加熱装置１０Ａは、ワークＱ１の外周の被処理部Ａのうち第１領域Ａ１を重点的に誘導加熱する。第２領域Ａ２に対向して、所定のギャップ寸法Ｇ２を確保して、第２加熱装置１０Ｂの加熱導体部３１Ｂが配置される。第２加熱装置１０Ｂは、第２領域Ａ２を重点的に誘導加熱する。

　この実施形態では、軸Ｃ１を中心としてワークＱ１の外周面に沿う周方向Ｒを第１方向とし、ワークＱ１の軸方向であるＺ方向を第２方向とする。なお、ワークＱ１は段付き形状であるので、第１加熱導体部と第２加熱導体部とでは周方向Ｒの半径寸法が異なるが、ワークＱ１を軸Ｃ１を中心に回転させることで、両方の周方向に沿って移動することとなる。周方向Ｒ１及びＲ２を含む経路を移動経路として規定するとともに、Ｒ１及びＲ２を含めＣ１を中心とした回転方向を第１方向Ｒとする。周方向Ｒ１の半径は凹部Ｑ１ａの外径寸法の半径寸法ｒ２にギャップ寸法Ｇ１を足した値であって、ｒ２＋Ｇ１となる。周方向Ｒ２の半径は凸部Ｑ１ｂの外径寸法の半径寸法ｒ１に、ギャップ寸法Ｇ２を足した値であって、ｒ１＋Ｇ２となる。

　図１乃至図４に示すように、複数の第１加熱装置１０Ａ及び第２加熱装置１０Ｂは、それぞれ電源供給手段としての高周波電源２１と、高周波電源２１に接続されるリード線２２、２３と、リード線２２，２３に接続される一対の導電板２４，２５を備えるスペーサ２８と、両端が一対の導電板２４，２５にそれぞれ接続された誘導加熱コイル２６と、誘導加熱コイル２６の加熱導体部３１Ａ，３１Ｂの裏側に配置されるコア２７とを備えて構成されている。

　加熱装置１０Ａの誘導加熱コイル２６は、ワークＱ１の第１領域Ａ１に対向するジグザグ形状の加熱導体部３１Ａと、加熱導体部３１Ａの一端側３１ａに連続する第１の接続導体部３２と、加熱導体部３１Ａの他端側３１ｂに連続する第２の接続導体部３３と、をそれぞれ連続して一体に備えている。

　図４に示すように、第１加熱装置１０Ａの加熱導体部３１Ａは、複数のコ字状の屈曲部３４、３５がＺ方向における中央に向かって開口して、交互に対向する向きで、周方向Ｒに沿って複数連続して配置されるジグザグ形状を成す。屈曲部３４は下向きに開口したコ字形状を成し、屈曲部３５は上向きに開口したコ字形状を成す。隣り合うコイルの間隔Ｒ５は、コイル幅であるＲ４の寸法の１倍以上、かつ、２倍以下に設定する。ここでは、一例として、４つの加熱導体部３１Ａの第１方向の寸法Ｌ１の合計が、第１領域Ａ１の第１方向の全周の寸法の１／３程度に設定されている。すなわち、第１領域Ａ１に対する１つの加熱導体部３１Ａの第１方向の寸法の割合であるカバー率は１／１２、中心角α１は３０度に設定されている。

　図５及び図６に示すように、第２加熱装置１０Ｂの誘導加熱コイル２６は、ワークＱ１の第２領域Ａ２に対向するヘアピン形状の加熱導体部３１Ｂと、加熱導体部３１Ｂの一端側３１ａに連続する第１の接続導体部３２と、加熱導体部３１Ｂの他端側３１ｂに連続する第２の接続導体部３３と、を連続して一体に備えている。加熱導体部３１Ｂは正面視において図６中左側の一端側３１ａから矩形の枠形状に屈曲して他端側３１ｂが一端側３１ａの図中下方に戻るように構成され、図中左側の両端３１ａ，３１ｂにおいて接続導体部３２、３３に連続している。なお、第２加熱装置１０Ｂのカバー率は、第１加熱装置１０Ａと同じにするとは限らず、ワークの形状に対応して変わる。

　各加熱装置１０Ａ，１０Ｂにおいて、第１の接続導体部３２と第２の接続導体部３３とは、スペーサ２８を挟んで配置されている。スペーサ２８は、それぞれ矩形の平板状を成す一対の導電板２４，２５と、これら一対の導電板２４，２５の間に挟まれる矩形の平板状の絶縁板３８とが重ねて配置されるとともに、これら導電板２４，２５及び絶縁板３８が絶縁ブッシュ３９を介してボルト４１及びナット４２により固定されて構成されている。各導電板２４，２５は、リード線２２，２３を介して高周波電源２１に接続されている。第１の接続導体部３２及び第２の接続導体部３３の端部には冷却液用のホースなどの部品を接続するためのカップラ３６、３６（一方のみ図示）がそれぞれ設けられている。

　図７にその断面を示すように、誘導加熱コイル２６は銅などの材質から例えば矩形の中空形状に形成されている。この中空部分２６ａは冷却液が流通する通路となる。コア２７は、ケイ素鋼板、ポリアイアンコア、フェロトン等の高透磁率を有する材料からなり、加熱導体部３１Ａ，３１Ｂの裏側に配置されている。コア２７は、加熱導体部３１Ａ、３１Ｂの両側部及び後方の壁部を一体に備える断面コ字形状に形成されている。

　図１に示す移動支持部１１は、ワークＱ１を、所定位置にセットした状態で、軸Ｃ１を中心に回転移動させる機能を有する。このとき、移動支持部１１は、加熱導体部３１Ａと第１領域Ａ１との間のギャップ寸法Ｇ１を所定値に維持するとともに、加熱導体部３１Ｂと第２領域Ａ２との間のギャップ寸法Ｇ２を所定値に維持するように制御する。

　以上のように、第１加熱導体部３１Ａと第２加熱導体部３１Ｂとは互いに異なる形状を有するとともに軸方向に沿って離間しており、各領域Ａ１，Ａ２の大きさ、形状、及び位置も互いに異なっている。このため、図８に示すように、凹部Ｑ１ａのＺ方向中央部を中心として形成される第１の加熱領域Ｐ１と、上下一対の凸部Ｑ１ｂのＺ方向中央を中心として形成される第２の加熱領域Ｐ２とは軸方向において異なる加熱領域を対象としている。

　以下、本実施形態にかかる誘導加熱焼入方法について説明する。本実施形態の誘導加熱焼入方法は、被処理部Ａを加熱しながら被処理部Ａと加熱導体部３１Ａ，３１Ｂを相対移動させる移動加熱工程と、移動加熱工程後に被処理部Ａを冷却する冷却工程とで構成される。

　移動加熱工程においては、第１加熱導体部３１Ａに被処理部Ａの一部である第１領域Ａ１を対向させるとともに、第１加熱導体部３１Ａによる第１の加熱領域Ｐ１とは異なる第２の加熱領域Ｐ２を有する第２加熱導体部３１Ｂに被処理部Ａの少なくとも一部である第２領域Ａ２を対向させ、被処理部Ａに対して第１加熱導体部３１Ａ及び第２加熱導体部３１Ｂで加熱しながら、第１加熱導体部３１Ａ及び第２加熱導体部３１Ｂに対して所定の第１方向Ｒに沿って領域Ａ１、Ａ２を相対的に移動させる。

　具体的には、加熱導体部３１Ａ、３１Ｂをそれぞれ第１領域Ａ１，Ａ２に対向させた状態で、高周波電源２１をＯＮ状態とすると、高周波電流が、リード線２２、第１の導電板２４、第１の接続導体部３２、加熱導体部３１、第２の接続導体部３３、第２の導電板２５、及びリード線２３、を順に経て、高周波電源２１に戻る。このとき、加熱導体部３１Ａ，３１Ｂにおいて高周波電流が一端３１ａ側から他端３１ｂ側へ向かって流れ、加熱導体部３１Ａ，３１Ｂの表面に誘導電流が発生し、対向配置される領域Ａ１、Ａ２がそれぞれ重点的に加熱される。すると、軸方向及び径方向において一定距離離間した複数箇所において、同時に加熱がなされる。すなわち、互いに離間した各箇所においてそれぞれ対向するワークＱ１の表面に加熱処理を施す。

　この加熱処理を行いながら、移動支持部１１により、ギャップ寸法Ｇ１、Ｇ２を所定値に維持した状態で、ワークＱ１を軸Ｃ１を中心として回転することで、加熱導体部３１Ａ、３１Ｂに対して被処理部Ａを、第１方向Ｒに沿って、所定の速度で相対移動させる。例えばここでは、電力を１００～１５０ｋＷ、ギャップ寸法Ｇ１，Ｇ２＝２．５ｍｍを維持しながら、２００～３００ｍｍ／ｓｅｃの速度で相対移動させる。

　この移動加熱工程によって、被処理部Ａの各部位において前記第１加熱導体部による第１熱処理と前記第２加熱導体部による第２加熱とが順番に施される。ここではワークＱ１を９０度回転させることにより被処理部Ａの全周にそれぞれ第１及び第２の加熱がなされる。複数の加熱導体部３１Ａ，３１Ｂにより加熱される被処理部Ａの各々の加熱領域Ｐ１，Ｐ２は１つの連続した加熱領域Ｐ３を形成する。このため、図８及び図９に示すように、第１及び第２の加熱領域Ｐ１，Ｐ２が合成され、所望の第３の加熱領域Ｐ３で熱処理が行われることとなる。

　ついで、被処理部の前記第１方向における全行程に対する移動加熱工程の後に、移動支持部１１は、ワークＱ１を軸方向に沿って下方の冷却部１３に移動させる。冷却部１３は冷却ジャケットに囲まれた冷却領域である空間１３ａに配置されたワークＱ１を冷却液で冷却する（冷却工程）。

　本実施形態にかかる誘導加熱コイル、誘導加熱焼入装置及び誘導加熱焼入方法によれば、以下のような効果が得られる。

　上記実施形態によれば、複数の加熱導体部３１Ａ，３１Ｂを組み合わせて熱処理を行うことにより、位置が異なる複数の加熱領域を合成し、１つの連続した加熱領域を得ることができるため、単純な構成で所望の加熱領域の熱処理を実現することが可能となる。被処理部の形状が複雑な場合にも、単純な構成で均一な所望の熱処理が実現できる。

　また、軸方向に広い領域である第１領域Ａ１を加熱する第１の加熱導体部３１Ａを、複数の曲部を連続して有するジグザグ形状としたことにより、強磁界を確保できるとともに、良好な温度パターンが得られる。このため、少ない電力で、高速かつ均一な熱処理が可能となる。本実施形態にかかるジグザグ形状の加熱導体部３１を用いた場合には、電力１００ｋＷとして第１領域Ａ１の表面の到達温度８５０度にする場合には２００～３００ｍｍ／ｓｅｃの速度とし、加熱時間＝３００ｓで実現できる。すなわち、ジグザグ形状の加熱導体部３１を有する誘導加熱コイル２６を用いることで、例えば第１領域Ａ１に対応するヘアピン状の誘導加熱コイルでは実現できない移動式の部分加熱による大型ワークの熱処理が実現可能となる。例えばヘアピン状の誘導加熱コイルでの平面（端面）加熱ではコイル効率が３０～４０％とされているが、上記ジグザグ形状の誘導加熱コイルではコイル効率が７０％を超える。

　また、このように高効率の加熱コイルを使用することにより、被処理部Ａがループ状の場合に処理開始端及び終了端においてソフトゾーンのない均一な熱処理が可能となる。このため、例えば転がり軸受をワークとし、転動体が通過する軌道面を被処理部Ａとした場合に、ソフトゾーンのない均一な硬化層を形成できるので、特に良好な特性を得ることができる。

　被処理部Ａの一部のみに対向させつつ相対移動させながら加熱処理を行うこととしたので、被処理部Ａ及びワークＱ１が大型となる場合であっても加熱導体部３１のサイズを小さく抑えることができ、各加熱装置１０Ａ，１０Ｂを小型にすることができる。このため、必要な電力を低くするとともに製造コストを低く抑えることが可能となる。

　また、被処理部Ａの一部のみに対向させつつ相対移動させながら加熱処理を行うこととしたので、円形などの曲部を有する部材をワークとした場合に、熱膨張等の要因によりワークが変形しても、容易に、適正なギャップ寸法を維持することができる。例えば円形の被処理部に対応する円環状の誘導加熱コイルを用いて一発加熱方式で熱処理を行う場合には、熱膨張によりワークが変形するため、誘導加熱コイルを予め大きめに設定する必要があるので、加熱効率が悪くなるという問題があるが、本実施形態のようにカバー率が小さい場合には、ワークとの配置を調整するだけで適正なギャップを維持することが出来る。

[第２実施形態]
　以下、本発明の第２実施形態にかかる誘導加熱焼入装置２について図１０及び図１１を参照して説明する。なお、ワークＱ２及び加熱導体部３１の形状以外は上記第１実施形態と同様であるため、共通する説明を省略する。なお、ワークＱ２は円環状の平面部を有する円筒状の形状となっている。

　図１０は、本実施形態に係る誘導加熱焼入装置２の配置を示す平面図であり、図１１は同誘導加熱焼入装置２の加熱導体部３１の形状を示す説明図である。

　本実施形態において、図１０に示すように、ワークＱ２は、上下の端面が平面状の円筒形状をなし、この端面を被処理部Ａとした。また、第１加熱装置１０Ａの加熱導体部３１は、いずれも複数の屈曲部１３４、１３５が交互に対向する向きで周方向Ｒに沿って複数連続して配置されるとともに、対向する屈曲部１３４、１３５の間にそれぞれ曲成された導体部分１３６が配されるジグザグ形状を成す。複数の屈曲部１３４は移動方向に交差する方向の一方側である外側向きに開口した屈曲形状を成し、屈曲部１３５は他方側である径方向内側向きに開口した屈曲形状を成す。

　図１０及び１１に示すように、複数の導体部分１３６は、周方向Ｒに対して交差して延びるとともに、回転の中心である軸Ｃ１から遠い部位における周方向の長さが軸Ｃ１から近い部位における周方向の長さに比べて長く構成され、周方向における長さが前記周方向における速度に対応するように形成されている。導体部分１３６は、その延設方向に直交する断面積及び断面の形状を一定に保ったまま、軸Ｃ１から遠い部位における延設角度が、軸Ｃ１から近い部位における延設角度に比べて、周方向Ｒに対する角度が小さくなるように曲成されることで、周方向の速度と長さが対応するようになっている。

　本実施形態では、複数の導体部分１３６は径方向において３つの部分に区分けされ、その中心線Ｃ２が隣り合う部分の境界においてそれぞれα１＝α２＝１５０度で、屈曲している。この中心線は各部分の延設方向に沿っている。径方向内側の第１部分１３６ａは周方向Ｒに対してθ１＝９０度の角度を成し、中間の第２部分１３６ｂは周方向Ｒに対してθ２＝６０度の角度を成すように傾斜し、最も外側の第３部分１３６ｃは周方向Ｒに対してθ３＝３０度の角度を成すように傾斜している。すなわちθ１＞θ２＞θ３となっている。

　例えばここでは、ワークの最も内側の点Ｐ１と最も外側の点Ｐ３の２箇所を基準として寸法設定をする。第１部分１３６ａに対向する被処理部Ａ１上のある基準点Ｐ１の回転半径（軸心Ｃ１からの距離）をｒ４、第３部分１３６ｃに対向する被処理部Ａ１上のある基準点Ｐ３の回転半径（軸心Ｃ１からの距離）をｒ５とし、Ｐ１に対向する第１部分１３６ａの周方向寸法をＬ１、Ｐ３に対向する第３部分１３６ｃの周方向寸法をＬ３とすると、導体部分１３６は、Ｌ１：Ｌ３≒ｒ４：ｒ５に設定され、回転中心である軸Ｃ１からの距離と周方向寸法とが対応している。この場合、Ｐ１とＰ３を基準としてみれば、回転径に比例する周方向速度に対して、周方向寸法（距離）が反比例することとなり、通過に係る時間すなわち加熱時間が一定に保たれる。また中間の第２部分１３６ｂの寸法Ｌ２は、Ｌ１とＬ３の間の寸法となるように、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３に設定した。

　本実施形態においても上記第１実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態の誘導加熱焼入装置２は、軸Ｃ１を中心としてワークＱ２が回転移動した場合にワークＱ２が加熱導体部３１を横切って通過する速度が速くなる外周側において、速度が遅くなる内側よりも、加熱導体部３１の移動方向の寸法が大きくなるように設定されているため、通過にかかる時間を均一化することができ、熱処理時間が均一化される。

[第３実施形態]
　次に、本発明の第３実施形態にかかる誘導加熱焼入装置２について図１２を参照して説明する。なお、ワークＱ３の形状と、加熱導体部３１がワークＱ３の傾斜面に沿っている点以外は上記実施形態と同様であるため、共通する説明を省略する。

　誘導加熱焼入装置２の平面図は図１０と同様であり、加熱導体部３１の平面図は図１１と同様であるため省略する。

　本実施形態において、図１２に示すように、ワークＱ３は、上下の外周面が傾斜する鼓形状をなし、この外周面を被処理部Ａとした。ワークＱ３の傾斜する上外周面を第１領域Ａ１、傾斜する下外周面を第２領域Ａ２とした。本実施形態に係る誘導加熱焼入装置３は上面の第１領域Ａ１を誘導加熱する第１加熱装置１０Ａと、下面の第２領域Ａ２を誘導加熱する第２加熱装置１０Ａを備えて構成される。

　本実施形態の加熱導体部３１Ａはいずれも軸方向及び周方向に対して傾斜しており、ワークＱ３の上下の外周面にそれぞれ沿って構成されている。

　図１０に示すように、第１加熱装置１０Ａの加熱導体部３１Ａは、いずれも複数の屈曲部１３４、１３５が交互に対向する向きで周方向Ｒに沿って複数連続して配置されるとともに、対向する屈曲部１３４、１３５の間にそれぞれ曲成された導体部分１３６が配されるジグザグ形状を成す。複数の屈曲部１３４は移動方向に交差する方向の一方側である外側向きに開口した屈曲形状を成し、屈曲部１３５は他方側である径方向内側向きに開口した屈曲形状を成す。複数の導体部分１３６は、周方向Ｒに対して交差して延びるとともに、回転の中心である軸Ｃ１から遠い部位における周方向の長さが軸Ｃ１から近い部位における周方向の長さに比べて長く構成され、周方向における長さが前記周方向における速度に対応するように形成されている。導体部分１３６は、その延設方向に直交する断面積及び断面の形状を一定に保ったまま、軸Ｃ１から遠い部位における延設角度が、軸Ｃ１から近い部位における延設角度に比べて、周方向Ｒに対する角度が小さくなるように曲成されることで、周方向の速度と長さが対応するようになっている。

　本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。

[第４実施形態]
　以下、本発明の第４実施形態にかかる誘導加熱焼入装置３について図１３を参照して説明する。図１３は本実施形態に係る誘導加熱焼入装置の配置を示す説明図である。なお、ワークＱ４の形状以外は上記第２実施形態と同様であるため、共通する説明を省略する。ワークＱ４は中空体状であり、軸方向及び周方向に対して傾斜した内周面を有している。

　本実施形態の加熱導体部３１Ａはいずれも軸方向及び周方向に対して傾斜しており、ワークＱ４の上下の内周面にそれぞれ沿って構成されている。

　図１０に示すように、第１加熱装置１０Ａの加熱導体部３１Ａは、いずれも複数の屈曲部１３４、１３５が交互に対向する向きで周方向Ｒに沿って複数連続して配置されるとともに、対向する屈曲部１３４、１３５の間にそれぞれ曲成された導体部分１３６が配されるジグザグ形状を成す。複数の屈曲部１３４は移動方向に交差する方向の一方側である外側向きに開口した屈曲形状を成し、屈曲部１３５は他方側である径方向内側向きに開口した屈曲形状を成す。複数の導体部分１３６は、周方向Ｒに対して交差して延びるとともに、回転の中心である軸Ｃ１から遠い部位における周方向の長さが軸Ｃ１から近い部位における周方向の長さに比べて長く構成され、周方向における長さが前記周方向における速度に対応するように形成されている。導体部分１３６は、その延設方向に直交する断面積及び断面の形状を一定に保ったまま、軸Ｃ１から遠い部位における延設角度が、軸Ｃ１から近い部位における延設角度に比べて、周方向Ｒに対する角度が小さくなるように曲成されることで、周方向の速度と長さが対応するようになっている。

　本実施形態においても、上記第１～３実施形態と同様の効果が得られる。

[第５実施形態]
　以下、本発明の第５実施形態にかかる誘導加熱焼入装置４について図１４を参照して説明する。なお、ワークＱ５の形状及び被処理部Ａが傾斜している点以外は上記第１実施形態と同様であるため、共通する説明を省略する。

　図１４は、本実施形態に係る誘導加熱焼入装置４の配置を示す側面図である。

　本実施形態においては、図１４に示すように、段付きの断面台形状のワークＱ５の周面を被処理部Ａとした。軸方向中央部分の外周面を第１領域Ａ１とし，軸方向両端において外側に突出する段差部分の外周面を第２領域Ａ２とした。

　誘導加熱焼入装置４は、軸方向中央部分の第１被処理部Ａ１を誘導加熱する第１加熱装置１０Ａと、軸方向両端の２箇所の第２被処理部Ａ２を誘導加熱する第２加熱装置１０Ｂを備えている。領域Ａ１，Ａ２は軸に対して傾斜した面をなし、回動の中心からの距離が変化している。本実施形態の加熱導体部３１Ａ、３１Ｂはいずれも軸方向及び周方向に対して傾斜しており、ワークＱ５の上下の外周面に沿って構成されている。加熱導体部３１Ａの形状は、例えば第３実施形態と同様の加熱導体部３１Ａを用いる。すなわち、軸方向に傾斜するとともに、対向する屈曲部１３４，１３５を有するジグザグ形状であって、導体部分１３６は、その延設方向に直交する断面積及び断面の形状を一定に保ったまま、軸Ｃ１から遠い部位における延設角度が、軸Ｃ１から近い部位における延設角度に比べて、周方向Ｒに対する角度が小さくなるように曲成されている。

　本実施形態においても、上記第１～４実施形態と同様の効果が得られる。

　上記実施形態では、曲部として、断面コ字状に矩形に屈曲した屈曲部３４，３５を例示したがこれに限られるものではない。

[第６実施形態]
　図１５は、本発明の第６実施形態として、半円周状に湾曲した形状の湾曲部（曲部）３４，３５を有する構造の第１加熱導体部３１Ｃを適用してもよい。本実施形態においても上記第１～５実施形態と同様の効果を得ることができる。

[第７実施形態]
　図１６は、本発明の第７実施形態として、に示すように台形状に屈曲した曲部３４，３５を有する構造の第１加熱導体部３１Ｄを適用しても良い。本実施形態においても上記第１～５実施形態と同様の効果を得ることができる。

　さらに、これらのような屈曲形状ではなく、第１実施形態に示すようなジグザグ形状としてもよい。上記実施形態においてはワークＱ１を回転させることにより相対移動をする例を挙げたが、これに限られるものではなく、加熱導体部３１Ａ，３１Ｂ側を移動させることにより相対移動させてもよい。

[第８実施形態]
　上記第１～５実施形態では、第１加熱装置１０Ａ及び第２加熱装置１０Ｂをそれぞれ４箇所に配置した場合を例示したが、これに限られるものではない。

　図１７は、本発明の第８実施形態として、第１加熱装置１０Ａ及び第２加熱装置１０Ｂをそれぞれ２つ配置した場合の位置関係を概略的に示したものである。本実施形態においても上記第１～５実施形態と同様の効果を得ることができる。

[第９実施形態]
　図１８は、本発明の第９実施形態として、第１加熱装置１０Ａ及び第２加熱装置１０Ｂをそれぞれ３つ配置した場合の位置関係を概略的に示したものである。本実施形態においても上記第１～５実施形態と同様の効果を得ることができる。

[第１０実施形態]
　図１９は、本発明の第１０実施形態として、第１加熱装置１０Ａ及び第２加熱装置１０Ｂをそれぞれ５つ配置した場合の位置関係を概略的に示したものである。本実施形態においても上記第１～５実施形態と同様の効果を得ることができる。

[第１１実施形態]
　図２０は、本発明の第１１実施形態として、第１加熱装置１０Ａ及び第２加熱装置１０Ｂをそれぞれ６つ配置した場合の位置関係を概略的に示したものである。本実施形態においても上記第１～５実施形態と同様の効果を得ることができる。

[第１２実施形態]
　コイル配置は交互に配置したり、対向配置を例示したが、これに限るものではなく、１：３等、任意に配置できる。上記実施形態においては段差が１つであるワークＱ１を例示したが、これに限られるものではなく、２以上の段差を有するワークを対象とした場合にも本発明を適用可能である。

　図２１は、本発明の第１２実施形態として、２段の段差を有するワークＱ５を対象とした場合には、ワークの外周面である被処理部Ａにおいて、段差の位置に応じて、３つの第１乃至第３領域Ａ１，Ａ２，Ａ３を設定したものである。なお、ここではワークＱ５は上下方向に対称であり上下にそれぞれ段差を有しているため、第２領域Ａ２，第３領域Ａ３は軸方向において２箇所にそれぞれ配される。ここでは、３つの誘導加熱焼入装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを用い、領域Ａ１，Ａ２，Ａ３にそれぞれ対向させるように加熱導体部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを配置する。この場合にも、上記実施形態と同様に、加熱導体部３１Ａにより加熱される第１加熱領域Ｐ４、加熱導体部３１Ｂにより加熱される第２加熱領域Ｐ５、加熱導体部３１Ｃにより加熱される第３加熱領域Ｐ６が合成されることで、１つの連続した所望の加熱領域Ｐ７を容易に処理することができる。

　この他、ワークは中空に限らず、中実のものでもよい。

[第１３実施形態]
　以下、本発明の第１３実施形態にかかる誘導加熱焼入装置２０１（熱処理装置）について、図２２乃至図２６を参照して説明する。

　図２２は本実施形態に係る誘導加熱焼入装置２０１の全体構成を概略的に示す説明図である。図２２に示すように、誘導加熱焼入装置２０１は、高周波焼入れを行う装置であり、処理対象物であるワークＷ１を移動可能に支持する移動支持部（ワーク移動回転支持台）２１１と、ワークＷ１の被処理部Ｎ１を誘導加熱する誘導加熱装置１０（熱処理装置）と、被処理部Ｎ１の加熱処理工程の後にワークＷ１を冷却する冷却部２１３（冷却手段）と、を備えて構成される。誘導加熱装置２１０には、高周波電源２２１に接続される整合盤が内蔵されている。移動支持部２１１は、ワークＷ１を、所定位置にセットした状態で、軸Ｃ１を中心に回転方向（周方向）に回転移動させる。このとき、移動支持部２１１は、加熱導体部２３１とワークＷ１との間のギャップ寸法Ｊ１を所定値に維持するよう制御する。さらに、移動支持部２１１は、被処理部Ｎ１の全周（全行程）にわたって加熱処理が終了した後、ワークＷ１を冷却部２１３に移動させる。冷却部２１３は、加熱処理終了後にワークＷ１を冷却する。

　図２３乃至図２６に示すように、誘導加熱装置２１０は、電力供給手段としての高周波電源２２１と、高周波電源２２１に接続されるリード線２２２、２２３と、リード線２２２，２２３に接続される一対の導電板２２４，２２５を備えるスペーサ２２８と、両端が一対の導電板２２４，２２５にそれぞれ接続された誘導加熱コイル２２６と、誘導加熱コイル２２６の加熱導体部２３１の裏側に配置されるコア２２７（図２６のみに図示）と、を備えて構成されている。

　図２２に示すように、処理対象物の一例としてのワークＷ１は厚さ２５ｍｍ以上の肉厚部品であり、例えばここでは、軸Ｃ１を中心として、外側直径ｄ１＝５００ｍｍ、内側直径ｄ２＝２５０ｍｍ、軸方向長さｈ１＝１００ｍｍの円筒状部材を用いる。

　本実施形態においては、例えば、ワークＷ１の軸方向一端面である軸Ｃ１に直交する円環形状の平面領域を被処理部Ｎ１とする。被処理部Ｎ１は、ワークＷ１の周方向に沿って連続する無端のループ状を成す。ここでは、被処理部Ｎ１の一部分に対向して加熱導体部２３１が配置された状態で、移動支持部２１１によってワークＷ１が軸Ｃ１を中心に回転することにより、被処理部Ｎ１が加熱導体部３１に対して軸Ｃ１を中心とした周方向Ｒ（回転方向）に沿って相対移動し、被処理部Ｎ１を全周にわたって熱処理する場合を示す。

　図２２及び図２３に示すように、誘導加熱コイル２２６は、ワークＷ１の被処理部Ｎ１の一部分に対向するジグザグ形状の加熱導体部２３１と、加熱導体部２３１の一端側２３１ｂに連続する第１の接続導体部２３２と、加熱導体部２３１の他端側２３１ａに連続する第２の接続導体部２３３と、を連続して一体に備えている。第１の接続導体部２３２は、加熱導体部２３１の一端側の端部２３１ｂに連続して延び、その端部には冷却液用のホースなどの部品を接続するためのカップラ２３７が設けられている。第２の接続導体部２３３は、加熱導体部２３１の他端側の端部２３１ａに連続して延び、その端部には冷却液用のホースなどの部品を接続するためのカップラ２３７が設けられている。

　第１の接続導体部２３２と第２の接続導体部２３３とは、スペーサ２２８を挟んで配置されている。スペーサ２２８は、それぞれ矩形の平板状を成す一対の導電板２２４，２２５と、これら一対の導電板２２４，２２５の間に挟まれる矩形の平板状の絶縁板２３８とが重ねて配置されるとともに、これら導電板２２４，２２５及び絶縁板２３８が絶縁ブッシュ２３９を介してボルト２４１及びナット２４２により固定されて構成されている。各導電板２２４，２２５は、リード線２２２、２２３を介して高周波電源２２１に接続されている。

　図２３乃至図２５に示すように、加熱導体部２３１は複数の屈曲部２３４、２３５が交互に対向する向きで周方向Ｒに沿って複数連続して配置されるとともに、対向する屈曲部２３４、２３５の間にそれぞれ曲成された導体部分２３６が配されるジグザグ形状を成す。複数の屈曲部２３４は移動方向に交差する方向の一方側である外側向きに開口した屈曲形状を成し、屈曲部３５は他方側である径方向内側向きに開口した屈曲形状を成す。

　複数の屈曲部２３４，２３５及び、これらを連結する複数の導体部分２３６が連続して構成される加熱導体部２３１の周方向Ｒの寸法は、例えば被処理部Ｎ１の全周に対する加熱導体部２３１の周方向Ｒの寸法の割合であるカバー率が１/３であり、中心角β１＝１２０度に設定されている。

　複数の導体部分２３６は、周方向Ｒに対して交差して延びるとともに、回転の中心である軸Ｃ１から遠い部位における周方向の長さが軸Ｃ１から近い部位における周方向の長さに比べて長く構成され、周方向における長さが前記周方向における速度に対応するように形成されている。導体部分２３６は、その延設方向に直交する断面積及び断面の形状を一定に保ったまま、軸Ｃ１から遠い部位における延設角度が、軸Ｃ１から近い部位における延設角度に比べて、周方向Ｒに対する角度が小さくなるように曲成されることで、周方向の速度と長さが対応するようになっている。

　本実施形態では、図２５に示すように、複数の導体部分２３６は径方向において３つの部分に区分けされ、その中心線Ｃ２が隣り合う部分の境界においてそれぞれα１＝α２＝１５０度で、屈曲している。この中心線は各部分の延設方向に沿っている。径方向内側の第１部分２３６ａは周方向Ｒに対してθ１＝９０度の角度を成し、中間の第２部分２３６ｂは周方向Ｒに対してθ２＝６０度の角度を成すように傾斜し、最も外側の第３部分２３６ｃは周方向Ｒに対してθ３＝３０度の角度を成すように傾斜している。すなわちθ１＞θ２＞θ３となっている。

　例えばここでは、ワークの最も内側の点Ｐ１と最も外側の点Ｐ３の２箇所を基準として寸法設定をする。第１部分２３６ａに対向する被処理部Ｎ１上のある基準点Ｐ１の回転半径（軸心Ｃ１からの距離）ｒ１＝２５０ｍｍ、第３部分２３６ｃに対向する被処理部Ｎ１上のある基準点Ｐ３の回転半径（軸心Ｃ１からの距離）ｒ３＝５００ｍｍであり、Ｐ１に対向する第１部分２３６ａの周方向寸法Ｍ１＝１５ｍｍ、Ｐ３に対向する第３部分２３６ｃの周方向寸法Ｍ３＝３０ｍｍとする。すなわち、導体部分２３６は、Ｍ１：Ｍ３≒ｒ１：ｒ３となり回転中心である軸Ｃ１からの距離と周方向寸法とが対応している。このため、Ｐ１とＰ３を基準としてみれば、回転半径に比例する周方向速度に対して、周方向寸法（距離）が反比例することとなり、通過に係る時間すなわち加熱時間が一定に保たれる。また中間の第２部分２３６ｂの寸法Ｍ２は、Ｍ１とＭ３の間の寸法となるように、Ｍ１＜Ｍ２＜Ｍ３に設定した。

　すなわち、軸Ｃ１を中心としてワークＷ１が回転移動した場合に被処理部Ｎ１が加熱導体部２３１を横切って通過する速度が速くなる外周側において、速度が遅くなる内側よりも、加熱導体部２３１の移動方向の寸法が大きくなるように設定されているため、加熱時間を等しくすることができる。

　図２６に断面を示すように、誘導加熱コイル２２６は銅などの材質から例えば矩形の中空形状に形成されている。この中空部分２２６ａは冷却液が流通する通路となる。コア２２７は、ケイ素鋼板、ポリアイアンコア、フェロトン等の高透磁率を有する材料からなり、加熱導体部２３１の裏側に配置されている。コア２２７は、加熱導体部２３１の両側部及び後方の壁部を一体に備える断面コ字形状に形成されている。

　以下、本実施形態にかかる誘導加熱焼入方法(熱処理方法)について説明する。本実施形態の誘導加熱焼入方法は、被処理部Ｎ１を加熱しながら相対移動させる移動加熱工程と、移動加熱工程後に被処理部Ｎ１を冷却する冷却工程とで構成される。

　移動加熱工程において、図２２乃至図２５に示すように被処理部Ｎ１のうち一部に加熱導体部２３１を対向させた状態で、高周波電源２２１をＯＮ状態とすると、高周波電流が、リード線２２２、第１の導電板２２４、第１の接続導体部２３２、加熱導体部２３１、第２の接続導体部２３３、第２の導電板２２５、及びリード線２２３、を順に経て、高周波電源２２１に戻る。

　加熱導体部２３１において高周波電流は図中に矢印で示すように一端２３１ｂ側から他端２３１ａ側へ向かって、屈曲部２３４、導体部分２３６及び屈曲部２３５、を経て流れ、加熱導体部２３１の表面に誘導電流が発生し、対向配置される被処理部Ｎ１が誘導加熱される。

　移動支持部２１１により、ワークＷ１の被処理部Ｎ１の表面と加熱導体部２３１の表面との間のギャップ寸法Ｊ１を所定値に維持した状態で、ワークＷ１を回転することにより、被処理部Ｎ１を加熱導体部２３１に対して周方向に所定の速度で相対移動させる。

　例えばここでは、電力を１００～１５０ｋＷ、ギャップ寸法Ｊ１＝２．５ｍｍを維持しながら、２００～３００ｍｍ／ｓｅｃの速度で相対移動させる。ワークＷ１が回転することにより、加熱導体部２３１に対向配置されるワークＷ１の端面の円環状の領域である被処理部Ｎ１全域が均一に加熱される。

　ここで、導体部分２３６の基準点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３における熱処理の度合いを考えると、基準点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は周速度が異なっても、対向する被処理部Ｎ１を通るのにかかる時間は一定に保たれることとなる。このため、被処理部Ｎ１に施される加熱の度合いが均一になる。

　ついで、被処理部の周方向Ｒにおける全行程に対する移動加熱工程の後に、移動支持部２１１は、ワーク２１２を軸方向に沿って下方の冷却部２１３に移動させる。冷却部２１３は冷却ジャケットに囲まれた冷却領域である空間２１３ａに配置されたワーク２１２を冷却液で冷却する（冷却工程）。

　さらに、誘導加熱コイル２２６の内側の中空部分２２６ａを通って、第１の接続導体部２３２、加熱導体部２３１、第２の接続導体部２３３、の中空部分２２６ａを経由して冷却液が流れることにより、誘導加熱コイル２２６及び導電板２２４，２２５が冷却される。

　本実施形態にかかる誘導加熱コイル、誘導加熱装置及び誘導加熱方法によれば、以下のような効果が得られる。すなわち、加熱導体部２３１の導体部分２３６を、周方向の寸法を軸Ｃ１からの距離と対応するように変化させたことにより、通過に係る時間が一定に保たれるため、加熱時間が均一化される。このため、回転により部位ごとの移動速度が異なる場合にも均一な処理を実現できる。また、断面積は一定として周速度に対応する角度に曲成するだけの簡単な構成で、熱処理条件を複雑化することなく、加熱温度の均一化を容易に実現することが可能となる。

　加熱導体部２３１を、対向配置される複数の曲部を連続して有するジグザグ形状としたことにより、強磁界を確保できるとともに、良好な温度パターンが得られる。このため、少ない電力で、高速かつ均一な熱処理が可能となる。本実施形態にかかるジグザグ形状の加熱導体部２３１を用いた場合には、電力１００ｋＷとして、被処理部Ｎ１の表面の到達温度８５０度にする場合に２００～３００ｍｍ／ｓｅｃの速度とし、加熱時間＝３００ｓで実現できる。このため、ワークの直径が３．５ｍ程度の大型な場合にも、カバー率を１／３程度としてＡ３変態点を超える加熱が実現可能となる。

　ジグザグ形状の加熱導体部２３１を有する誘導加熱コイル２２６を用いることで、例えば平板状の誘導加熱コイルでは実現できない移動式の部分加熱による大型ワークの熱処理が実現可能となる。また、このように処理速度を早くすることができるため、最初に被処理部Ｎ１全体を移動しながら加熱処理した後に、冷却するという手順で処理することが可能となる。このため、部分加熱であっても、被処理部Ｎ１がループ状の場合にも処理開始端及び終了端においてソフトゾーンのない均一な熱処理が可能となる。

　被処理部Ｎ１の一部のみに対向させつつ相対移動させながら加熱処理を行うこととしたので、被処理部Ｎ１及びワークＷ１が大型となる場合であっても加熱導体部２３１のサイズを小さく抑えることができ、誘導加熱装置２１０全体を小型にすることができる。このため、必要な電力を低くするとともに製造コストを低く抑えることが可能となる。

　また、被処理部Ｎ１の一部のみに対向させつつ相対移動させながら加熱処理を行うこととしたので、熱膨張等の要因によりワークが変形しても、容易に、適正なギャップ寸法を維持することができる。例えば円形の被処理部に対応する円環状の誘導加熱コイルを用いて一発加熱方式で熱処理を行う場合には、熱膨張によりワークが変形するため、誘導加熱コイルを予め大きめに設定する必要があるので加熱効率が悪くなるという問題があるが、本実施形態のようにカバー率が小さい場合には、ワークとの配置を調整するだけで適正なギャップを維持することが出来る。

[第１４実施形態]
　以下、本発明の第１４実施形態にかかる誘導加熱装置２１０について図２７乃至３０を参照して説明する。なお、被処理部Ｎ２及び加熱導体部３３１が軸Ｃ１に対して傾斜している点以外は上記第１３実施形態と同様であるため、共通する説明を省略する。

　図２７は、本実施形態に係る誘導加熱装置２１０の加熱導体部３３１及びワークＷ２の構成を示す斜視図であり、図２８は平面図、図２９は側面図、図３０は一部を示す説明図である。

　この実施形態において、ワークＷ２は、中実の錐台状をなし、その軸方向一端側の面である被処理部Ｎ２は軸方向及び径方向に対して傾斜している。すなわち、第１実施形態では被処理部Ｎ１は、軸に直交する平面状の面であったが、この第１４実施形態においては被処理部Ｎ２が軸に傾斜する傾斜面を成している。

　加熱導体部３３１は、基本的な構成は第１実施形態の加熱導体部２３１と同様であり、複数の屈曲部３３４，３３５及びこれらを繋ぐ複数の導体部分３３６が連続して構成されている。複数の導体部分３３６は、周方向Ｒに対して交差して延びるとともに、回転の中心である軸Ｃ１から遠い部位における周方向の長さが軸Ｃ１から近い部位における周方向の長さに比べて長く構成され、周方向における長さが前記周方向における速度に対応するように形成されている。導体部分３３６は、その断面積を一定としたまま、軸Ｃ１から遠い部位における延設角度が、軸Ｃ１から近い部位における延設角度に比べて、周方向Ｒに対する角度が小さくなるように曲成されることで、周方向の速度と長さが対応するようになっている。

　例えばここでは、図３０に示すように、屈曲角α３＝α４＝１５０度、θ４＝９０度、θ５＝６０度、θ６＝３０度とし、第１部分３３６ａに対向する被処理部Ｎ２上の基準点Ｐ４の回転半径ｒ１、第３部分３３６ｃに対向する基準点Ｐ６の回転半径ｒ３、第１部分３３６ａの周方向寸法Ｍ４、及び第３部分３３６ｃの周方向寸法Ｍ６の関係は、ｒ１：ｒ３≒Ｍ４：Ｍ６となるように設定した。すなわち、軸Ｃ１からの距離と周方向寸法とが対応するように変化させ、移動速度と移動方向の寸法を対応させている。

　本実施形態においても、上記第１３実施形態と同様の効果が得られる。

　例えば、上記実施形態においては相対的に移動する例としてワークＷ１を回転させることにより相対移動をする例を挙げたが、これに限られるものではなく、加熱導体部２３１側を周方向Ｒに沿う所定の軌跡で移動させることにより相対移動させてもよい。

[第１５実施形態]
　上記実施形態においては、１つの被処理部Ｎ１，Ｎ２に対して加熱導体部２３１、３３１一箇所のみに配置した場合を例示したが、これに限られるものではなく、周方向Ｒに沿って等間隔で複数の誘導加熱装置２１０を配置してもよい。

　図３１は、本発明の第１５実施形態を示している。すなわち、２つの誘導加熱装置２１０を設置する場合には、誘導加熱焼入装置２０２のように互いに対向するように中心角１８０度の位置に２つの誘導加熱装置２１０を配置する。また、３つの場合には中心角１２０度の位置に設置する。このように複数の誘導加熱装置２１０を用いると１つの加熱導体部のカバー率を小さくできるとともに、処理時間を短縮して加熱処理を早く完了することができるため、特にワークのサイズが大きい場合に好適である。

　上述の実施形態では、被処理部Ｎ１、Ｎ２は平面状あるいは傾斜した円環状の面を例示したが、これに限られるものではなく、円形状や、この他の凹部や段差を有する形状にも適用可能である。また、上記第２実施形態では中実の錐台形状を例示したが、中空であってもよい。

　上記実施形態では、曲部の端部が矩形に屈曲した屈曲部を例示したがこれに限られるものではなく、例えば半円周状に湾曲した形状の湾曲部を有する構造としてもよい。

　さらに、軸方向における一端面のみに適用する場合を例示したが、軸方向両端面が円形の平面または傾斜面を成す場合に、その両端面に適用することも可能である。

[第１６実施形態]
　上記実施形態においては、径方向において３つの部位に区分けして設定したが、これに限られるものではない。２つまたは４つ以上に区分けしてもよい。

　図３２は、本発明の第１６実施形態を示している。例えば図３２に示す導体部分３４６のように４つ以上の部位３４６ａ，３４６ｂ，３４６ｃ，３４６ｄを設定して細かく区切って周方向速度と周方向寸法を対応させてもよい。

[第１７実施形態]
　図３３は、本発明の第１７実施形態を示している。図３３に示す導体部分３５６のように、径方向外側になるにつれて次第に角度が大きくなるように滑らかに湾曲させ、周方向速度と周方向寸法を対応させてもよい。導体部分３４６及び導体部分３５６は、いずれも、図中点線で示す延設方向Ｃ３，Ｃ４に直交する寸法（破線矢印）は一定として断面積を一様としたまま、移動方向Ｒの寸法（実線矢印）を、移動方向Ｒの速度に対応するように変化させている。また、径方向における区分けは等分としてもよい。

　さらに、回転中心からの距離と周方向寸法とが対応する例として、回転中心からの距離と周方向寸法とが比例する場合を例示したが、これに限られるものではなく、必ずしも厳密に比例していない場合であっても、本発明を適用可能である。

[第１８実施形態]
　図３４は本実施形態に係る熱処理装置の全体構成を概略的に示す説明図である。図３５乃至図３７は、それぞれ、熱処理装置の平面図、側面図、正面図を示す。

　図３４に示すように、熱処理装置４１０は、処理対象物であるワークＥ１を移動可能に支持する移動支持部４１１と、ワークＥ１の被処理部Ｕ１に対して相対的に移動しながら被処理部Ｕ１を誘導加熱する誘導加熱部４１２と、被処理部Ｕ１の加熱処理工程の後にワークＥ１を冷却する冷却部４１３（冷却手段）と、を備えて構成される。

　図３５乃至図３８に示すように、誘導加熱部４１２は、電源供給手段としての高周波電源４２１と、高周波電源４２１に接続されるリード線４２２、４２３と、リード線４２２，４２３に接続される一対の導電板４２４，４２５を備えるスペーサ４２８と、両端が一対の導電板４２４，４２５にそれぞれ接続された誘導加熱コイル４２６と、誘導加熱コイル４２６の加熱導体部４３１の裏側に配置されるコア４２７（図３５及び図３８のみに図示）と、を備えて構成されている。

　図３４に示す処理対象物の一例としてのワークＥ１は厚さ２５ｍｍ以上の肉厚部品（厚肉部）であり、例えばここでは、軸心Ｃ１を中心として、外側半径ｒ１＝２５０ｍｍ、内側半径ｒ２＝２００ｍｍ、肉厚寸法ｔ１＝５０ｍｍ、軸方向（第１方向）長さＳ１＝１００ｍｍの円筒状部材を用いる。ワークＥ１の被処理部Ｕ１における一部分に対向して、所定のギャップ寸法Ｋ１を確保して、加熱導体部４３１が配置される。

　本実施形態においては、例えば、ワークＥ１の外周面の軸方向中央部分の円形の帯状の領域を被処理部Ｕ１とし、肉厚部であるこの被処理部Ｕ１を全周にわたって熱処理する場合を示す。この実施形態においては、ワークＥ１の軸方向であるＺ方向が第１方向となり、軸心Ｃ１を中心としてワークＥ１の外周面に沿う周方向Ｒが第２方向となる。ここでは周方向Ｒの半径寸法はワーク外周面の半径寸法ｒ１に、ギャップ寸法Ｋ１を足した値であって、ｒ１＋Ｋ１となる。

　被処理部Ｕ１は、ワークＥ１の外周面において周方向に沿って連続する無端のループ状を成す。移動支持部４１１によって、ワークＥ１が軸心Ｃ１を中心に回転することにより、被処理部Ｕ１と加熱導体部４３１とが周方向Ｒに沿って相対移動することとなる。

　図３５乃至図３７に示すように、誘導加熱コイル４２６は、ワークＥ１の被処理部Ｕ１に対向するジグザグ形状の加熱導体部４３１と、加熱導体部４３１の一端側４３１ａに連続する第１の接続導体部４３２と、加熱導体部４３１の他端側４３１ｂに連続する第２の接続導体部４３３と、を連続して一体に備えている。

　図３７に示すように、加熱導体部４３１は、導体部材４３１ｗにより形成され、複数のコ字状の屈曲部４３４、４３５がＺ方向における中央Ｃ２に向かって開口して、交互に対向する向きで、周方向Ｒに沿って複数連続して配置されるジグザグ形状を成す。屈曲部４３４は下向きに開口したコ字形状を成し、屈曲部４３５は上向きに開口したコ字形状を成す。

　加熱導体部４３１の第２方向の全寸法Ｒ２は、加熱導体部４３１に対向する被処理部Ｕ１の第２方向の全周の寸法の１/１０以上１/２以下である。被処理部Ｕ１に対する加熱導体部４３１の第２方向の寸法の割合であるカバー率は、ここでは１/１０程度となるように設定している。

　なお、隣り合う導体部材４３１ｗの間隔であるＲ５は導体部材４３１ｗの幅であるＲ４の寸法の１倍以上、かつ、２倍以下に設定する。隣り合う導体部材４３１ｗの間隔が導体部材４３１ｗの幅寸法の１倍以下だと隣同士の電流が逆方向のため磁束を打ち消し合ってしまい、２倍より大きいと離れすぎて加熱効率が悪くなるためである。本実施形態においては、図３７中のＲ４＝１５ｍｍ、Ｒ５＝２０ｍｍに寸法設定されている。

　第１の接続導体部４３２は、加熱導体部４３１の一端側４３１ａの端部からＹ方向に延びる導体部４３２ａと、導体部４３２ａの端部から屈曲してＸ方向に沿って導電板４２４の幅方向中央側に向かって延びる導体部４３２ｂと、導電板４２４の中央で屈曲してＹ方向に向かって延びる導体部４３２ｃと、さらに屈曲してＺ方向に延びる導体部４３２ｄと、を連続して一体に備えて構成されている。第１の接続導体部４３２の端部には冷却液用のホースなどの部品を接続するためのカップラ４３６が設けられている。

　第２の接続導体部４３３は、加熱導体部４３１の他端側４３１ｂの端部からＹ方向に延びる導体部４３３ａと、導体部４３３ａの端部から屈曲してＸ方向に沿って導電板４２５の幅方向中央側に向かって延びる導体部４３３ｂと、導電板４２５の中央で屈曲してＹ方向に向かって延びる導体部４３３ｃと、さらに屈曲してＺ方向に延びる導体部４３３ｄと、を連続して一体に備えて構成されている。第２の接続導体部４３３の端部には冷却液用のホースなどの部品を接続するためのカップラ４３７が設けられている。

　第１の接続導体部４３２と第２の接続導体部４３３とは、スペーサ４２８を挟んで厚さ（Ｚ軸）方向に離間して配置されている。スペーサ４２８は、それぞれ矩形の平板状を成す一対の導電板４２４，４２５と、これら一対の導電板４２４，４２５の間に挟まれる矩形の平板状の絶縁板４３８とがＺ方向に重ねて配置されるとともに、これら導電板４２４，４２５及び絶縁板４３８が絶縁ブッシュ４３９を介してボルト４４１及びナット４４２により固定されて構成されている。各導電板４２４，４２５は、リード線４２２，４２３を介して高周波電源４２１に接続されている。

　図３８に断面を示すように、誘導加熱コイル４２６は銅などの材質から例えば矩形の中空形状に形成されている。この中空部分４２６ａは冷却液が流通する通路となる。誘導加熱コイル４２６の幅寸法Ｗ１＝１５ｍｍとし、Ｙ方向の厚み寸法Ｔ１＝１０ｍｍとした。

　コア４２７は、ケイ素鋼板、ポリアイアンコア、フェロトン等の高透磁率を有する材料からなり、加熱導体部４３１の裏側に配置されている。コア４２７は、厚さＴ２＝５ｍｍ程度を有し、加熱導体部４３１の両側部及び後方の壁部を一体に備える断面コ字形状に形成されている。

　図３４に示す移動支持部４１１は、ワークＥ１を、所定位置にセットした状態で、軸心Ｃ１を中心に回転移動させる。このとき、移動支持部４１１は、加熱導体部４３１とワークＥ１との間のギャップ寸法Ｋ１を所定値に維持するよう制御する。さらに、移動支持部４１１は、被処理部Ｕ１の全周（全行程）にわたって加熱処理が終了した後、ワークＥ１を軸方向に沿って下方の冷却部４１３に移動させる。

　加熱コイル４２６の下方に設けられた冷却部４１３は、加熱処理後に下方に移動したワークＥ１の外側を囲むように筒状に構成され、内側の空間４１３ａに配されたワークＥ１を冷却する。

　以下、本実施形態にかかる熱処理方法について説明する。本実施形態の熱処理方法は、被処理部Ｕ１を加熱しながら相対移動させる移動加熱工程と、移動加熱工程後に被処理部Ｕ１を冷却する冷却工程とで構成される。

　移動加熱工程において、図３４乃至図３７に示すように被処理部Ｕ１のうち一部に加熱導体部４３１を対向させた状態で、高周波電源４２１をＯＮ状態とすると、高周波電流が、リード線４２２、第１の導電板４２４、第１の接続導体部４３２、加熱導体部４３１、第２の接続導体部４３３、第２の導電板４２５、及びリード線４２３、を順に経て、高周波電源４２１に戻る。

　このとき、加熱導体部４３１において高周波電流は図３５乃至図３７中に矢印で示すように一端４３１ａ側から他端４３１ｂ側へ向かって流れ、加熱導体部４３１の表面に誘導電流が発生し、対向配置される被処理部Ｕ１が加熱される。

　このとき、移動支持部４１１により、ワークＥ１の被処理部Ｕ１の表面と加熱導体部４３１の表面との間のギャップ寸法Ｋ１を所定値に維持した状態で、ワークＥ１を回転することにより、被処理部Ｕ１に対して加熱導体部４３１が第２方向に所定の速度で相対移動する。

　例えばここでは、電力を１００～１５０ｋＷ、ギャップ寸法Ｋ１＝２．５ｍｍを維持しながら、２００～３００ｍｍ／ｓｅｃの速度で相対移動させる。

　以上により、加熱導体部３１に対向配置されるワークＥ１の外周面の帯状の領域である被処理部Ｕ１全域が均一に加熱される。

　被処理部Ｕ１の全周にわたって加熱処理が終了した後、移動支持部４１１は、ワークＥ１を、Ｚ方向に沿って下方の冷却部４１３に移動させる。冷却部４１３は冷却ジャケットに囲まれた冷却領域である空間４１３ａに配置されたワークＥ１を冷却液で冷却する。

　さらに、誘導加熱コイル４２６の内側の中空部分４２６ａを通って、第１の接続導体部４３２、加熱導体部４３１、第２の接続導体部４３３、の中空部分４２６ａを経由して冷却液が流れることにより、誘導加熱コイル４２６及び導電板４２４，４２５が冷却される。

　本実施形態にかかる誘導加熱コイル、熱処理装置及び熱処理方法によれば、以下のような効果が得られる。すなわち、加熱導体部４３１を、複数の曲部を連続して有するジグザグ形状としたことにより、強磁界を確保できるとともに、良好な温度パターンが得られる。このため、少ない電力で、高速かつ均一な熱処理が可能となる。

　例えばヘアピン状のコイルを用いた場合はコイル効率が３０％程度であるのに対し、本実施形態のようなジグザグ形状とした場合には７０％程度のコイル効率を確保することが出来る。

　さらに、隣り合う導体部材４３１ｗの間隔は、加熱導体部４３１の導体部材４３１ｗの幅寸法の１倍以上２倍以下に設定することで、磁束の打ち消しあいを防止でき、コイルの自己損失を低減することが可能である。

　本実施形態にかかるジグザグ形状の加熱導体部４３１を用いた場合には、電力１００ｋＷとして被処理部Ｕ１の表面の到達温度８５０度にする場合には２００～３００ｍｍ／ｓｅｃの速度とし、加熱時間＝３００ｓで実現できる。すなわち、ジグザグ形状の加熱導体部４３１を有する誘導加熱コイル４２６を用いることで、例えば平板状の誘導加熱コイルでは実現できない移動式の部分加熱による大型ワークの熱処理が実現可能となる。

　また、部分加熱であっても、被処理部Ｕ１がループ状の場合に処理開始端及び終了端においてソフトゾーンのない均一な熱処理が可能となる。

　このため、例えば転がり軸受をワークとし、転動体が通過する軌道面を被処理部Ｕ１とした場合に、ソフトゾーンのない均一な硬化層を形成できるので、特に良好な特性を得ることができる。

　被処理部Ｕ１の一部のみに対向させつつ相対移動させながら加熱処理を行うこととしたので、被処理部Ｕ１及びワークＥ１が大型となる場合には複数配置することにより加熱導体部４３１のサイズを小さく抑えることができ、熱処理装置４１０を小型にすることができる。このため、必要な電力を低くするとともに製造コストを低く抑えることが可能となる。

　また、被処理部Ｕ１の一部のみに対向させつつ相対移動させながら加熱処理を行うこととしたので、円形などの曲部を有する部材をワークとした場合に、誘導加熱時の熱膨張等の要因によりワークが変形しても、容易に、適正なギャップ寸法を維持することができる。例えば円形の被処理部に対応する円環状の誘導加熱コイルを用いて一発加熱方式で熱処理を行う場合には、熱膨張によりワークが変形するため、誘導加熱コイルを予め大きめに設定する必要があるので、加熱効率が悪くなるという問題があるが、本実施形態のようにカバー率が小さい場合には、ワークとの配置を調整するだけで適正なギャップを維持することが出来る。

　なお、ワークの厚さ２５ｍｍ以上の部位を肉厚部品（厚肉部）とする。

　例えば、上記実施形態においてはワークＥ１を回転させることにより相対移動をする例を挙げたが、これに限られるものではなく、誘導加熱部４１２側を第２方向に沿う所定の軌跡で移動させることにより相対移動させてもよい。屈曲部４３４，４３５をそれぞれ２つずつ配置したが、これに限られるものではなく、１つあるいは３つ以上であってもよいし、屈曲部４３４と屈曲部４３５の数が異なっていてもよい。

　上記実施形態においては、１つの被処理部Ｕ１に対して１つの誘導加熱部１２を一箇所のみに配置した場合を例示したが、これに限られるものではなく、第２方向に沿って複数の誘導加熱部１２を配置してもよい。

[第１９実施形態]
　例えば２つの誘導加熱部４１２を設置する場合には、図３９に示すように互いに対向するように中心角が１８０度ずれた位置に２つの誘導加熱コイル２６を配置し、３つの場合には中心角を１２０度とする。

[第２０実施形態]
　上述の実施形態では、加熱導体部４３１は平面視において中央が両端よりも突出するように湾曲した構成としたが、これに限られるものではなく、ワークの形状に応じて適宜変更可能である。図４０は、本発明の第２０実施形態を示している。円形のワークＥ２の内周面を被処理部Ｕ２とする場合には、加熱導体部４３１は両端部分が中央側よりも突出するように上記とは逆方向に湾曲した構成とする。

[第２１実施形態]
　図４１は、本発明の第２１実施形態を示している。ワークＥ３の平面を被処理部Ｕ３とする場合には、加熱導体部４３１は平面視直線状となるように構成する。なお、この場合には直線状のＸ方向が第１方向となる。これらの場合にも上記実施形態と同様の効果が得られる。

[第２２実施形態]
　図４２は、本発明の第２２実施形態を示している。上記実施形態では、曲部として、コ字状に矩形に屈曲した屈曲部４３４，４３５を例示したがこれに限られるものではない。例えば図９に示すように、半円周状に湾曲した形状の湾曲部５３４，５３５を有する構造としてもよい。この場合には、第１方向の中央Ｃ２に集中する温度パターンで加熱される。このため、例えば中央Ｃ２側の加熱温度を上げたい場合に好適となる。

　上記実施形態では、厚みが均一な円弧状の面を被処理部Ｕ１とした場合を例示したが、これに限られるものではなく、被処理部の表面が傾斜していてもよいし、凹部などの段差部分を有するものであってもよい。

　上記実施形態では、ワークの半径が２５０ｍｍ程度でカバー率が１/１０程度である場合について例示したが、これに限られるものではない。例えばカバー率の範囲はワークの径等の条件に応じて適宜変更可能であり、例えば１/１０倍以上１/２倍以下、１/１０～１/３のカバー率が好ましい。１/１０未満では十分な加熱ができない。１/２を超えると、加熱時のワーク膨張にコイルを追従させるのが難しい。また、設備コストも高くなる。

　本発明の他の実施形態として、例えば被処理部Ｕ１の寸法を、ワークの外径ｒ１＝φ１０００ｍｍ、高さＳ１＝１１０ｍｍ、と設定した場合には、被処理部Ｕ１に対向して２箇所に加熱導体部４３１を設置し、２箇所の加熱導体部４３１の合計の周方向の寸法を６００ｍｍとし、カバー率を１/５程度とした。この場合には、熱処理条件は、電力１４０ｋＷ、加熱時間＝３１０ｓで、被処理部Ｕ１の表面の到達温度を９００度として熱処理が実現できた。

　さらに、本発明の他の実施形態として、例えば被処理部Ｕ１の寸法を、ワークの外径ｒ１＝φ３０００ｍｍ、高さＳ１＝１３５ｍｍ、とした場合には、被処理部Ｕ１に対向して４箇所に加熱導体部４３１を設置し、４箇所の加熱導体部４３１の合計の周方向の寸法を２４００ｍｍとし、カバー率を１/４程度とした。この場合には、熱処理条件は、電力１８５ｋＷ、加熱時間＝２８０ｓで、被処理部Ｕ１の表面の到達温度を９２０度として熱処理が実現できた。

[第２３実施形態]
　図４３は、本発明の第２３実施形態として、４つの誘導加熱コイル４２６を中心角を９０度ずつずらして配置した平面図を示す。カバー率を１/３倍とし、第２方向に沿って４つの加熱導体部４３１を配置した場合を示す。ここでは等間隔に配置される４つの加熱導体部４３１の合計のカバー率を１/３に設定した。このようにカバー率を設定することで、所望の処理時間及び処理効率を維持しつつ、誘導加熱装置の小型化が可能となる。また、複数の誘導加熱部４１２を用いることで、処理時間を短縮して加熱処理を早く完了することができるので、ワークのサイズが大きい場合に好適である。

　なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、処理条件や、ワークやコイルなどの各構成要素の具体的形状、材質、材料、寸法などは上記実施形態で例示したものに限られず、適宜変更可能である。また、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を組合せてもよい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

　本発明によれば、高い電力を必要とせず、所望の加熱領域の熱処理を容易に実現できる技術、均一な処理が可能な技術、大型の処理対象物であっても誘導加熱する際の熱処理効率を向上することが可能な技術を提供することができる。

Claims (31)

1. 　処理対象物と加熱コイルの少なくとも一方の回動により、前記処理対象物の被処理部の周方向に沿って前記処理対象物と前記加熱コイルを相対的に移動させるとともに、
   　前記被処理部の前記周方向と交差する軸方向の異なる部分を誘導加熱する加熱導体部を有する複数の加熱コイルを備え、
   　前記複数の加熱コイルのうち少なくとも１つは、前記軸方向の一方側に開口する曲部と、前記軸方向の他方側に開口する曲部とが、交互に、対向する向きで、前記周方向に沿って連続して配置されるジグザグ形状を成す加熱導体部を有することを特徴とする誘導加熱焼入装置。
2. 　前記加熱コイルは、隣り合う屈曲部の間隔が、前記加熱導体部の幅寸法の１倍以上、かつ、２倍以下であることを特徴とする請求項１記載の誘導加熱焼入装置。
3. 　前記複数の加熱コイルのうち少なくとも１つは、前記回転の周方向に対して交差して延びるとともに、前記回転移動の中心から遠い部位における前記周方向の長さが前記中心から近い部位における前記周方向の長さに比べて長く構成された加熱導体部分を有することを特徴とする請求項１記載の誘導加熱焼入装置。
4. 　前記加熱導体部分は、その断面積が一定であって、前記中心から遠い部位における延設角度が、前記中心から近い部位における延設角度に比べて、前記周方向に対する角度が小さくなるように曲成されたことを特徴とする請求項３記載の誘導加熱焼入装置。
5. 　前記加熱コイルの前記周方向の寸法は、前記被処理部の前記周方向の寸法の１／１０以上１／２以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の誘導加熱焼入装置。
6. 　前記被処理部は前記周方向に沿う無端のループ状に連続することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の誘導加熱焼入装置。
7. 　前記処理対象物の被処理部は１つ以上の段差を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の誘導加熱焼入装置。
8. 　前記処理対象物は鼓形状を成すことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の誘導加熱焼入装置。
9. 　前記処理対象物は中空体であって軸方向及び周方向に対して傾斜した内周面が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の誘導加熱焼入装置。
10. 　前記複数の加熱コイルの加熱導体部により加熱される前記被処理部の各々の領域が、１つの連続した加熱領域をなすことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか記載の誘導加熱焼入装置。
11. 　前記被処理部の前記周方向における全行程において複数の前記加熱コイルによる加熱処理が施された後に前記被処理部の冷却処理を行う冷却部を備えたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか記載の誘導加熱焼入装置。
12. 　処理対象物の被処理部の周方向と交差する軸方向の異なる部分をそれぞれ誘導加熱する加熱導体部を有する複数の加熱コイルを、前記被処理部の少なくとも一部にそれぞれ対向させ、前記被処理部に対して前記複数の加熱コイルによる熱処理を施しながら、前記被処理部の周方向に沿って相対的に前記被処理部と前記加熱コイルを移動させる移動加熱工程を備え、
    　前記複数の加熱コイルの加熱導体部により加熱される前記被処理部の各々の領域が、１つの連続した加熱領域をなし、
    　前記複数の加熱コイルのうち少なくとも１つは、前記軸方向の一方側に開口する曲部と、前記軸方向の他方側に開口する曲部とが、交互に、対向する向きで、前記周方向に沿って連続して配置されるジグザグ形状を成す加熱導体部を有する誘導加熱焼入方法。
13. 　前記被処理部の前記周方向における全行程に対する移動加熱工程の後に、前記被処理部を冷却する冷却工程を備えたことを特徴とする請求項１２記載の誘導加熱焼入方法。
14. 　被処理部の少なくとも一部に対向し、前記被処理部に対して相対的に回転移動しながら前記被処理部の熱処理を行う加熱導体部を備え、
    　前記加熱導体部は、前記回転の周方向に対して交差して延びるとともに、前記回転移動の中心から遠い部位における前記周方向の長さが前記中心から近い部位における前記周方向の長さに比べて長く構成された導体部分を有することを特徴とする誘導加熱コイル。
15. 　前記導体部分は、その断面積が一定であって、前記中心から遠い部位における延設角度が、前記中心から近い部位における延設角度に比べて、前記周方向に対する角度が小さくなるように曲成されたことを特徴とする請求項１４記載の誘導加熱コイル。
16. 　前記加熱導体部は、前記周方向に交差する方向の一方側に開口する曲部と、他方側に開口する曲部とが、交互に、対向する向きで、前記周方向に沿って連続して配置されるジグザグ形状を成し、対向する曲部間に前記導体部分が配されることを特徴とする請求項１４または１５記載の誘導加熱コイル。
17. 　前記被処理部は、前記回転の軸方向に直交する平面を成し、
    　前記導体部分は、前記平面に沿って、前記被処理部に対向して配されることを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか記載の誘導加熱コイル。
18. 　前記被処理部は、前記回転の軸方向に対して傾斜する傾斜面を成し、
    　前記導体部分は、前記傾斜面に沿って、前記傾斜面に対向して配されることを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか記載の誘導加熱コイル。
19. 　請求項１４乃至１８のいずれかに記載の誘導加熱コイルと、
    　前記誘導加熱コイルに接続される高周波電源と、
    　前記被処理部及び前記誘導加熱コイルを相対的に前記周方向に移動させる移動手段と、を備えたことを特徴とする熱処理装置。
20. 　前記誘導加熱コイルが前記周方向に沿って複数配置されたことを特徴とする請求項１９記載の熱処理装置。
21. 　前記被処理部の前記周方向における全行程に対する加熱処理の後に前記被処理部を冷却する冷却部を備えたことを特徴とする請求項１９または２０記載の熱処理装置。
22. 　請求項１４乃至１８のいずれかに記載の誘導加熱コイルを、前記被処理部に対向させて誘導加熱により前記被処理部を加熱しながら、前記被処理部を前記誘導加熱コイルに対して前記周方向に沿って相対的に移動させる移動加熱工程を備えることを特徴とする熱処理方法。
23. 　前記被処理部の前記周方向における全行程に対する加熱処理の後に、前記被処理部を冷却する冷却工程を備えたことを特徴とする請求項２２記載の熱処理方法。
24. 　導体部材で形成され、第１方向の一方側に開口する曲部と、前記第１方向の他方側に開口する曲部とが、交互に、対向する向きで、前記第１方向に交差する第２方向に沿って連続して配置されるジグザグ形状を成す加熱導体部を有することを特徴とする誘導加熱コイル。
25. 　前記加熱導体部は、隣り合う曲部を形成する導体部材の間隔が、前記曲部を形成する導体部材の幅寸法の１倍以上、かつ、２倍以下であることを特徴とする請求項２４記載の誘導加熱コイル。
26. 　前記加熱導体部の前記第２方向の寸法は、前記加熱導体部に対向する被処理部の前記第２方向の寸法の１／１０以上１／２以下であることを特徴とする請求項２４記載の誘導加熱コイル。
27. 　前記各曲部はそれぞれコ字形状に屈曲して構成されたことを特徴とする請求項２４乃至２６のいずれか記載の誘導加熱コイル。
28. 　前記被処理部は厚肉部であることを特徴とする請求項２４乃至２７のいずれか記載の誘導加熱コイル。
29. 　請求項２４乃至２８のいずれかに記載の誘導加熱コイルと、
    　前記誘導加熱コイルに接続される高周波電源と、
    　前記被処理部を前記誘導加熱コイルに対して前記第２方向に沿って相対的に移動させる移動手段と、を備えたことを特徴とする熱処理装置。
30. 　前記被処理部は前記第２方向に沿って連続する無端のループ状を成し、
    　前記被処理部を前記誘導加熱コイルに対して前記第２方向に沿って相対的に移動させながら前記被処理部の前記第２方向における全行程を加熱した後、前記被処理部の冷却処理を行う冷却部を備えたことを特徴とする請求項２９記載の熱処理装置。
31. 　請求項２４乃至２８のいずれかに記載の誘導加熱コイルを、前記第２方向に沿って連続する無端のループ状を成す被処理部のうち一部に対向させて誘導加熱により前記被処理部を加熱しながら、前記被処理部を前記誘導加熱コイルに対して前記第２方向に沿って相対的に移動させる、移動加熱工程と、
    　前記被処理部の前記第２方向における全行程に対する加熱処理の後に、前記被処理部を冷却する冷却工程と、を備えたことを特徴とする、熱処理方法。

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