(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛溶融メッキ槽を加熱する加熱装置であって、
前記亜鉛溶融メッキ槽の側面壁に対してその面沿いに並べて配置された複数個の誘導加熱コイルと、
前記各誘導加熱コイルに対してその裏面側に重ねて配置され、各誘導加熱コイルの裏面を覆う磁気シールド部材であって、前記誘導加熱コイルの裏面を分担して覆う複数のフェライト板片によって分割構成された磁気シールド部材と、
前記各誘導加熱コイルにそれぞれ専用に設けられ前記誘導加熱コイルに高周波の交流電圧を印加させる電源装置と、
枠内空間を表裏に仕切る仕切り板を具備し、表面側に前記誘導加熱コイルを収容し、裏面側に前記磁気シールド部材を構成する各フェライト板片を収容する外枠体を備え、
前記誘導加熱コイルは方形型の平面コイルであると共に、
前記複数のフェライト板片は十字型のフェライト板片と、Ｌ字型のフェライト板片を含んで構成され、これら十字型のフェライト板片とＬ字型のフェライト板片を、隣接して配置される各フェライト板片の隙間が縦横ほぼ均等になるように、前記外枠体に配置していることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記各フェライト板片を個々に覆い、かつ絶縁材料からなるフェライトカバーを備えることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記亜鉛溶融メッキ槽内に前記各誘導加熱コイルに対応させて温度センサをそれぞれ設け、前記各温度センサの出力に基づいて前記各誘導加熱コイルの電源装置を個別に制御する構成としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜鉛溶融メッキ槽を加熱する加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
亜鉛溶融メッキ槽の加熱は、従来、バーナによる燃焼方式が採用されてきた。しかし、バーナによる加熱は局部的な加熱となるから、亜鉛溶融メッキ槽を均一に加熱できない。また、火力の調整が段階的であるので、緻密な温度制御には不向きである。そのため、近年では、亜鉛溶融メッキ槽を誘導加熱する試みがされている。例えば、下記特許文献１には、亜鉛溶融メッキ槽の側面壁に、高周波加熱装置を配置して、亜鉛溶融メッキ槽を誘導加熱する点が開示されている（文献中の図３８参照）。また、下記特許文献２には、複数の高周波加熱装置を用いて亜鉛溶融メッキ槽を分担して誘導加熱する点が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−９５２０７公報
【０００４】
【特許文献２】特開平８−１３１１１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
亜鉛溶融メッキ槽を均一に加熱するには、誘導加熱コイル（高周波加熱装置）の配置間隔を狭くする必要がある。ところが、誘導加熱コイルの配置間隔を狭くすると、各誘導加熱コイルの作る磁束が干渉（具体的には漏れ磁束が、隣接する誘導加熱コイルの磁束に干渉）するという問題があり、意図するように亜鉛溶融メッキ槽及びメッキ浴を温度制御できない。
【０００６】
これを解消するには、例えば、図１５にて示すように、各誘導加熱コイル７に対応させて、フェライトよりなる磁気シールド板８を配置して、磁束の漏れを防ぐことが考えられる。しかし、フェライトは焼結体であるため、これを一枚の大きな板形状にしようとすると、加熱処理して焼き固めたときに、歪みや割れが発生するなどの問題があり成形し難い。そのため、コスト高となる。
【０００７】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、温度制御能力が高く、かつ低コストな加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、亜鉛溶融メッキ槽を加熱する加熱装置であって、前記亜鉛溶融メッキ槽の側面壁に対してその面沿いに並べて配置された複数個の誘導加熱コイルと、前記各誘導加熱コイルに対してその裏面側に重ねて配置され、各誘導加熱コイルの裏面を覆う磁気シールド部材であって、前記誘導加熱コイルの裏面を分担して覆う複数のフェライト板片によって分割構成された磁気シールド部材と、前記各誘導加熱コイルにそれぞれ専用に設けられ前記誘導加熱コイルに高周波の交流電圧を印加させる電源装置と、枠内空間を表裏に仕切る仕切り板を具備し、表面側に前記誘導加熱コイルを収容し、裏面側に前記磁気シールド部材を構成する各フェライト板片を収容する外枠体を備え、前記誘導加熱コイルは方形型の平面コイルであると共に、前記複数のフェライト板片は十字型のフェライト板片と、Ｌ字型のフェライト板片を含んで構成され、これら十字型のフェライト板片とＬ字型のフェライト板片を、隣接して配置される各フェライト板片の隙間が縦横ほぼ均等になるように、前記外枠体に配置したところに特徴を有する。
【０００９】
フェライトは焼結体であるため、これを板形状に成形しようとすると、加熱処理して焼き固めたときに、歪みや割れが発生する。この発明では、磁気シールド部材を、複数のフェライト板片により分割して構成した。このような構成であれば、フェライトを一枚板にする場合に比して格段に作り易いため、コストを抑えることが出来る。また、隣接して配置される各フェライト板片を、隙間が縦横ほぼ均等になるように配置しているので、誘導加熱コイルの作る磁束の漏れを縦、横双方とも均等にカバーできる。また、フェライト板片の間に隙間を持たせることで熱がこもり難くなり、放熱効果が高まる。
【００１０】
この発明の実施態様として、以下の構成とすることが好ましい。
【００１１】
・前記フェライト板片を個々に覆い、かつ絶縁材料からなるフェライトカバーを設ける。このようにすれば、各フェライト板片の破損、ひび割れを防止できる。
【００１２】
【００１３】
・前記亜鉛溶融メッキ槽内に各誘導加熱コイルに対応させて温度センサをそれぞれ設け、各温度センサの出力に基づいて各誘導加熱コイルの電源装置を個別に制御する構成とする。このようにすれば、亜鉛溶融メッキ槽及びメッキ浴の緻密な温度制御が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、温度制御能力の高く、かつ低コストな加熱装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る亜鉛溶融メッキ槽の斜視図
【図２】亜鉛溶融メッキ槽と炉体との関係を示す平面図（炉体は断面で示す）
【図３】コイルユニットの斜視図
【図４】コイルユニットの分解斜視図
【図５】コイルホルダの斜視図
【図６】コイルユニットの正面図（表面側から見た図）
【図７】フェライト板片の形状を示す図（フェライトカバーを外した状態を示す）
【図８】Ｌ字型のフェライト板片の形状を示す図（フェライトカバー装着状態を示す）
【図９】十字型のフェライト板片の形状を示す図（フェライトカバー装着状態を示す）
【図１０】フェライト板片に対するフェライトカバーの組み付け構造を示す図
【図１１】コイルユニットの背面図（裏面側から見た図）
【図１２】フェライトホルダの形状を示す図
【図１３】収容部にコイルユニットの収容させた状態を示す断面図
【図１４】加熱装置の電気的構成を示すブロック図
【図１５】磁気シールド板によるシールド効果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜一実施形態＞
本発明の一実施形態を図１ないし図１５によって説明する。
１．全体構造
図１に示すように、加熱容器である亜鉛溶融メッキ槽１０は鉄製であって横長な浴槽型（横長ボックス型）をしている。この亜鉛溶融メッキ槽１０は、図２に示すように、炉体１５によって周囲４方を囲まれている。炉体１５は、耐熱煉瓦や不定形キャスタブル耐火物を用いたものであり、メッキ槽１０に相対する内壁面に収容部１６を設けている。
【００１７】
収容部１６は、亜鉛溶融メッキ槽１０の長手側の側面壁１０Ａ、１０Ｂの面沿いに各５室設けられており、これら各収容部１６に対してそれぞれコイルユニット５０が収容されている。そして、収容部１６は亜鉛溶融メッキ槽１０の長手方向に距離を詰めて設けられており、亜鉛溶融メッキ槽１０の側面壁１０Ａ、１０Ｂのほぼ全面に、各コイルユニット５０の誘導加熱コイル７１が、均等に対面する構成となっている。
【００１８】
２．コイルユニット５０の構造説明
コイルユニット５０は後述する電源装置３０などと共に、亜鉛溶融メッキ槽１０を誘導加熱する加熱装置Ｍを構成するものである。本コイルユニット５０は、図３、図４にて示すように、外枠体６１と、仕切り板６５と、誘導加熱コイル７１と、磁気シールド部材８１と、を主体に構成されている。外枠体６１は方形枠型をなし、絶縁材料（具体的には、マイカ材）よりなる。この外枠体６１は、絶縁材料（具体的には、マイカ材）よりなる仕切り板６５によって、表面側と裏面側に仕切られている。
【００１９】
そして、外枠体６１の表面側（図３、図４では下側）に、誘導加熱コイル７１が取り付けられている。誘導加熱コイル７１は、銅パイプを渦巻き状に加工したものである。誘導加熱コイル７１は方形角型の平面コイルであり、コイルの全体が外枠体６１の枠内に収まる構成となっている。そして、外枠体６１の表面側には、十字型をなすコイルホルダ７５が、端部を外枠体６１の内面壁に形成した固定溝に嵌め合わせるようにして組み付けられる構成となっている。
【００２０】
コイルホルダ７５は、図５にて示すように、角状の棒材を十字型に組み合わせたものである。このコイルホルダ７５は一定間隔で支持溝７６を形成しており、この支持溝７６に誘導加熱コイル７１が嵌合する構成となっている。これにより、誘導加熱コイル７１は、図６に示すように四方を均一に保持され、外枠体６１にがたつきなく支持される構成となっている。
【００２１】
次に、外枠体６１の裏面側（図３、図４では上側）には、磁気シールド部材８１が取り付けられている。磁気シールド部材８１は、フェライト製であって、誘導加熱コイル７１の作る磁束の漏れを防ぐものである。図７に示すように、磁気シールド部材８１は、複数のフェライト板片９１、９５により分割構成されている。フェライト板片９１、９５は平板状をなし、十字型をなすフェライト板片９１と、Ｌ字型をなすフェライト板片９５の２種から構成されている。
【００２２】
これら各フェライト板片９１、９５には、図８、図９に示すように、フェライトカバー９７が被せ付けられている。このフェライトカバー９７は絶縁材料、具体的には焼成マイカ材（粉末マイカをバインダで固めたもの）よりなる。係るフェライトカバー９７は、図１０に示すように、先端をテーパ状に切り落とした短冊型をしており、Ｌ字型のフェライト板片９１に対しては、これを２個使いすることでＬ字の両辺をカバーし、十字型のフェライト板片９５に対しては、これを４個使いすることで十字の４辺をカバーする構成となっている。
【００２３】
各フェライトカバー９７には、カバー中央に開口窓９８が形成してあり、この開口窓９８を通じてフェライト板片９１、９５は露出されるようになっている。すなわち、フェライトカバー９７は、フェライト板片９１、９５の周縁部のみを被覆する構成となっている。そして、各フェライト板片９１、９５は、端部を外枠体６１の内面壁に形成した取付溝６２に嵌め合わせるようにして外枠体６１に組み付けられる構成となっている。
【００２４】
次に、外枠体６１に対する各フェライト板片９１、９５の配置を説明する。図７、図１１に示すように、十字型のフェライト板片９１は外枠体６１の中心に配置してあり、外枠体６１の枠内空間を十字に横切る構成となっている。一方、Ｌ字型のフェライト板片９５は、サイズの異なる３つが用意されており、外枠体６１のコーナ側から十字の中心に向かってサイズ順（小さい順）に並べて配置されている。
【００２５】
各Ｌ字型のフェライト板片９５は、隣接するフェライト板片９１、９５に対して一定距離空けつつ、向きを揃えて配置してある。尚、ここで言う「向きを揃えて」とは、フェライト板片９５を構成する２つの片が、それぞれ縦方向、横方向を向くように、片の方向を揃えることを意味する。そして、本実施形態では、図７にて示すように、隣接するフェライト板片間の隙間Ｄを縦横均等に設定してある。このようにすることで、各フェライト板片９１、９５により、方形型をなす誘導加熱コイル７１の裏面を均等に覆うことが可能となる。そのため、誘導加熱コイル７１の全面を均等にシールドすることが可能となり、磁束の漏れを生じさせない構造となる。また、フェライト板片９１、９５の間に隙間を持たせることで、熱がこもり難くなり、放熱効果が高まる。
【００２６】
尚、図７は、外枠体６１に対するフェライト板片９１、９５の配置説明を目的とした図であり、フェライトカバー９７を省いた図となっている。
【００２７】
外枠体６１の裏面側には、格子型をなすフェライトホルダ８５が、端部を外枠体６１の内面壁に形成した固定溝６３に嵌め合わせるようにして組み付けられる構成となっている。
【００２８】
フェライトホルダ８５は、図１２にて示すように、角状の棒材を格子型に組み合わせたものである。このフェライトホルダ８５は一定間隔で支持溝８６を形成しており、この支持溝８６に各フェライト板片９１、９５が嵌合する構成となっている。これにより、各フェライト板片９１、９５は、図１１に示すように外枠体６１にがたつきなく支持される構成となっている。
【００２９】
上記の如く構成されたコイルユニット５０は、図１３にて示すように、誘導加熱コイル７１が取り付けられた表面を亜鉛溶融メッキ槽１０の側面壁１０Ａ、１０Ｂに向けた状態で、炉体１５の収容部１６に対して取り付けられる構成となっている。
【００３０】
次に、図１４を参照して加熱装置Ｍの電気的構成を述べる。加熱装置Ｍは上記したコイルユニット５０と、電源装置３０と、温度センサ４０と、制御装置２０とを備えた構成となっている。
【００３１】
電源装置３０はいわゆるインバータ電源（周波数変換器）であって、コイルユニット５０の誘導加熱コイル７１に高周波の交流電圧を印加するものである。電源装置３０は各コイルユニット５０の誘導加熱コイル７１に対応してそれぞれ個別に設けられている。
【００３２】
温度センサ４０は亜鉛溶融メッキ槽１０の温度を検出するものであり、亜鉛溶融メッキ槽１０の内壁に沿うようにして取り付けられている。温度センサ４０は各誘導加熱コイル７１に対応して個別に設けられており、出力ラインは制御装置２０に連なっている。
【００３３】
制御装置２０は、各電源装置３０に対して制御信号を与えて各電源装置３０の出力（誘導加熱コイル７１に対する通電量）を制御することにより、各誘導加熱コイル７１の交番磁束の強さをコントロールする機能を担うものである。
【００３４】
そして、本実施形態では、各温度センサ４０の出力値に基づいて、制御装置２０が各電源装置３０の出力を個々に調整する結果、亜鉛溶融メッキ槽１０及びメッキ浴の温度が、目標温度である６７０度に自動コントロールされる構成となっている。
【００３５】
３．効果説明
（１）温度制御面から見た効果
加熱装置Ｍは誘導加熱方式を採用している。誘導加熱方式であれば、電源装置３０の出力調整により、誘導加熱コイル７１の交番磁束の強さ、すなわち発熱量を無段階で連続して調整出来る。しかも、電源装置３０を個別に設けているので、各誘導加熱コイル７１の交番磁束の強さを個別制御できる。以上のことから、緻密な温度制御が可能となり、亜鉛溶融メッキ槽１０及びメッキ浴の温度を、所望する温度に正確にコントロール出来る。
【００３６】
また、本実施形態では、誘導加熱コイル７１を亜鉛溶融メッキ槽１０の側面壁１０Ａ、１０Ｂに沿って隙間なく並べて配置している。そのため、亜鉛溶融メッキ槽１０の側面壁１０Ａ、１０Ｂを、長手方向の全面に亘って均一に加熱することが可能であり、亜鉛溶融メッキ槽１０及びメッキ浴の温度を全面一定にすることが可能である。
【００３７】
一方、誘導加熱コイル７１を並べて配置する場合、磁束の相互干渉の問題がある。仮に、誘導加熱コイル７１の作る磁束が、コイル間で干渉すると、意図するような発熱量が得られず、温度制御が不安定になる。この点、本実施形態では、各誘導加熱コイル７１に対応させて磁気シールド部材８１を設けている。そのため、各コイル７１の作る磁束の漏れを最小限に抑えることが可能であり（図１５参照）、制御に影響を及ぼすようなレベルの相互干渉が起きない。以上のことから、高い温度制御能力を発揮することが可能となる。
【００３８】
（２）コスト面から見た効果
本実施形態では、磁気シールド部材８１を複数のフェライト板片９１、９５により分割している。このような構成であれば、フェライトを一枚板にする場合に比して格段に作り易い。そのため、温度制御能力の高い加熱装置Ｍを、低コストにて提供することが可能となり、効果的である。
【００３９】
また、このものでは、各誘導加熱コイル７１ごとに電源装置３０を個々に設けている。このような構成であれば、誘導加熱コイル７１を単一の電源装置３０で駆動する場合に比べて、電源装置３０は小出力のもので済む。そのため、電源装置３０に、例えば、業務用電磁調理器に使用される汎用の電源装置（ＩＨ電源装置）を流用することが可能となり、設備コストを抑えることが可能である。
【００４０】
（３）その他の効果
本実施形態では、誘導加熱コイル７１と磁気シールド部材８１とを外枠体６１に固定して全体をコイルユニット５０としてまとめている。そのため、取り扱いに優れた構成となる。また、本実施形態では、フェライト板片９１、９５をフェライトカバー９７によって覆うようにしてある。そのため、フェライト板片９１、９５の割れ、破損を防止できる。
【００４１】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４２】
（１）上記の実施形態では、コイルユニット５０の並びを１段にしたものを例示したが、コイルユニット５０の段数は１段に限定されるものではなく、多段（例えば、上下２段など）に配列させる構成であっても無論よい。
【符号の説明】
【００４３】
１０...鉛溶融メッキ槽
２０...御装置
３０...電源装置
４０...温度センサ
５０...コイルユニット
６１...外枠体
６５...仕切り板
７１...誘導加熱コイル
７５...コイルホルダ
８１...磁気シールド部材
８５...シールド部材カバー
９１、９５...フェライト板片
９７...フェライトカバー
【図１】
0005606133.tif 000002
【図２】
0005606133.tif 000003
【図３】
0005606133.tif 000004
【図４】
0005606133.tif 000005
【図５】
0005606133.tif 000006
【図６】
0005606133.tif 000007
【図７】
0005606133.tif 000008
【図８】
0005606133.tif 000009
【図９】
0005606133.tif 000010
【図１０】
0005606133.tif 000011
【図１１】
0005606133.tif 000012
【図１２】
0005606133.tif 000013
【図１３】
0005606133.tif 000014
【図１４】
0005606133.tif 000015
【図１５】
0005606133.tif 000016