(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水洗浄または温水洗浄された有底金属缶を乾燥させる方法において、有底金属缶をその開口部を下方に向けた状態で磁石によって固定しつつ高周波誘導加熱装置内を搬送し、高周波誘導加熱装置に金属表面に集中して渦電流が流れるように交番磁界を発生させることによって、有底金属缶の表面に付着した水分を急激に加熱し、有底金属缶表面から剥離して水滴状態で自然落下させて、有底金属缶を乾燥することを特徴とする有底金属缶乾燥方法。
【請求項２】
高周波誘導加熱装置は、有底金属缶の周方向に電流を誘導するものである請求項１記載の有底金属缶乾燥方法。
【請求項３】
高周波誘導加熱装置は、有底金属缶を連続的に搬送する搬送手段と、有底金属缶の搬送路の両側に搬送方向に沿って延びる１対の並行コイル部及び両並行コイル部を接続する１対の接続コイル部とを備えた加熱コイル部とを有する請求項１または２記載の有底金属缶乾燥方法。
【請求項４】
高周波誘導加熱装置の並行コイル部は、複数のコイルエレメントが積層されてなる請求項３記載の有底金属缶乾燥方法。
【請求項５】
有底金属缶を電池缶とした請求項１から４のいずれかに記載の有底金属缶乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高周波誘導加熱装置を用いた電池缶等の有底金属缶の乾燥方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電池缶等に使用される有底金属缶の製造方法においては、金属板を電池缶等の所定の有底金属缶形状に加工した後、フロン洗浄を行う方法が一般に採用されていた。また、フロン洗浄ではなく水洗浄も試みられていたが、水洗浄を行った場合は有底金属缶に付着した水分等により錆が発生するため，その錆の発生、腐食を防止するための乾燥が必要である。
【０００３】
この乾燥方法として従来は、熱風乾燥が主に考えられており、その他には、有底金属缶を対象とした乾燥方法ではないが、高周波誘導加熱を利用した乾燥方法が塗料の焼付け乾燥方法の発明として特開平１−１９４９７２号公報に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、フロンによるオゾン層の破壊が地球規模で問題となり、紫外線からの人体への悪影響を避けるために、フロンの使用を全廃することが要求されており従来から用いられていたフロン洗浄は使用できなくなってきており、有底金属缶の製造工程においてフロン洗浄にかわる代替の洗浄方法が必要になってきた。
【０００５】
ところが、前記したように水洗浄を使用した場合には、その後の乾燥が必要であり、その手段として従来はシーズヒーターまたはガス、重油等による間接的な加熱による熱風乾燥が主に考えられていた。しかし、電池缶のような深絞り加工をした有底金属缶の小部品を熱風等で乾燥を行うためには、有底金属缶の内部の乾燥が困難なことから大熱量、大風量が要求され、エネルギ効率上、優れた方法ではなく、また乾燥には時間がかかって生産性が悪く、さらにその装置も大がかりなものとなり好ましいものではなかった。
【０００６】
また、生産性を上げるための急速乾燥法として赤外線加熱も考えうるが、所定形状に加工後の電池缶等の有底金属缶は鏡面状態にあり、赤外線を反射してしまうことが多く、効率よく乾燥することは困難であり、結局この方法も有底金属缶の乾燥方法としては適してはいない。
【０００７】
さらに、高周波誘導加熱を利用した乾燥方法が前記の特開平１−１９４９７２号公報に開示されており、自動車車体に塗布された塗料を焼付け乾燥するする場合に使用されている。ところが、この乾燥方法は熱風乾燥の持つ熱効率が低い等の欠点を解消しているものの、その乾燥過程は溶剤の揮発を促進するという点において熱風乾燥と本質的に変わりはない。従って、単にこの乾燥方法を電池缶等の深絞り加工をした有底金属缶の乾燥方法として利用すると、電池缶に付着した水分を誘導加熱により全て蒸発させることにより乾燥させることとなり、熱風乾燥とその乾燥過程に大差がないため、迅速な乾燥が要求される有底金属缶の乾燥方法としては、適切な方法ではない。また特開平１−１９４９７２号公報に開示されている加熱コイルの形状は、自動車車体という大物を対象としたものであるため、自動車のボディに則して平面的であるが、これではそこに生じる渦電流も自動車のボディに則して略平面的であり、誘導加熱の効率向上は望めず、一つのワークの乾燥に比較的時間がかかり、多数の、有底金属缶でできた小部品を極短時間の内に、流れ作業的に乾燥させる場合には適した加熱コイル形状とはいえない。
【０００８】
上述のとおり、従来は有底金属缶の最適な乾燥方法がないという問題点があったために、フロン洗浄の代替として、水洗浄を用いることは困難であった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するため、水洗浄または温水洗浄された有底金属缶を乾燥させる方法において、有底金属缶をその開口部を下方に向けた状態で磁石によって固定しつつ高周波誘導加熱装置内を搬送し、高周波誘導加熱装置に金属表面に集中して渦電流が流れるように交番磁界を発生させることによって、有底金属缶の表面に付着した水分を急激に加熱し、有底金属缶表面から剥離して水滴状態で自然落下させて、有底金属缶を乾燥することを特徴とする。
【００１０】
この高周波誘導加熱装置は、有底金属缶の周方向に電流を誘導するものであることを好ましい構成とする。
【００１１】
また、この高周波誘導加熱装置は、有底金属缶を連続的に搬送する搬送手段と、有底金属缶の搬送路の両側に搬送方向に沿って延びる１対の並行コイル部及び両並行コイル部を接続する１対の接続コイル部とを備えた加熱コイル部とを有することを好ましい構成とする。
【００１２】
さらに、この高周波誘導加熱装置の並行コイル部は、複数のコイルエレメントが積層されてなることを好ましい構成とする。
【００１３】
そして、上述の有底金属缶を電池缶とすれば、電池缶の乾燥に最適である。
【００１４】
本発明によれば、有底金属缶の開口部が下方を向いているために、有底金属缶の水洗浄または温水洗浄の後、殆どの水分はその開口部から排出される。そして、有底金属缶が高周波誘導加熱装置に搬入され、このときに高周波誘導加熱装置内の加熱コイルに交番電流を流すことによって、交番磁界が発生し、その磁界内を導電体である有底金属缶が通過またはその磁界内に保持されることによって、電磁誘導によって導電体である有底金属缶中に電圧が誘起され、その有底金属缶中に誘導電流が流れる。この電流によって有底金属缶内にジュール熱が発生し、有底金属缶自身が即座に効率よく発熱する。そして、この誘導電流は渦電流と呼ばれるが、この渦電流は導電体である金属等の表面に集中して流れる性質、つまり表皮効果があるため、本発明の場合、高周波誘導加熱装置により有底金属缶の表面が集中的に発熱することになる。
【００１５】
その結果、有底金属缶の表面に付着した水分は急激に加熱され、部分的に急沸騰を生じ、有底金属缶の表面に付着した水分は急沸騰部分において有底金属缶表面から剥離され、表面張力により球状の水滴になり有底金属缶の表面で弾かれるような現象がおこる。そして、この有底金属缶の表面の水滴はその自重により有底金属缶の表面から自然に落下していき、有底金属缶の開口部が下方に向いているためにその開口部からその水滴を排出することができる。このように、有底金属缶の表面に付着した水分のすべてが蒸発するのを待たずに、水分の多くが水滴となって有底金属缶の開口部から排出されるので、熱風による従来例のように多大な蒸発熱を前記水分に与えてはじめて乾燥が完了するものに比較し、有底金属缶の乾燥を効率よくできることになる。しかも、有底金属缶自身が発熱するため、媒体となる空気等を温める必要がなく、有底金属缶の乾燥に必要とする消費電力の大きな低減が図れる。
【００１６】
また、前記渦電流の流れる方向を有底金属缶の周方向とすることによって、有底金属缶の表面に閉回路ができ、渦電流による加熱効率を向上させることができる。
【００１７】
また、有底金属缶の搬送手段を設け、この搬送路の両側でその搬送方向に平行な加熱コイル部を設けることにより、有底金属缶を搬送しながら複数個同時にその乾燥が効率よくでき、生産性の向上を図ることができる。
【００１８】
そして、有底金属缶の搬送方向に延びたこの並行コイル部のコイルエレメントを積層することによって、有底金属缶の全長にわたり均一な発熱を生じさせることができ、より急速な乾燥が可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明を、有底金属缶である円筒形の電池缶の乾燥に応用した実施の形態について図１〜図４を参照して説明する。
【００２０】
ここで、図１は本実施形態の高周波誘導加熱装置の概要及び電池缶が搬送されるようすを示す。図２は高周波誘導加熱装置及び電池缶の縦断面図である。図３は高周波誘導加熱装置内の加熱コイルの配設状況を示す。図４は電池缶の洗浄から乾燥までの工程概略図である。
【００２１】
図４に示すように、電池缶１は、ニッケルメッキを施した鋼板が所定の形状に形成されてなり、電池缶供給部分４１からマグネットコンベア４０ａによって洗浄部４２に移動し、この洗浄部４２で電池缶１に付着した切削油、その他の汚れ等を熱湯により除去され、そして電池缶１の予備乾燥工程４３、乾燥工程４４へと移される。
【００２２】
電池缶１の乾燥は予備乾燥工程４３と高周波誘導加熱装置１０を用いた乾燥工程４４とで行われる。乾燥工程４４に移行する前に予備乾燥工程４３を設けているのは、電池缶１の付近の雰囲気温度が急激に変化するのを防止し、高周波誘導加熱装置１０で効率よく電池缶１を乾燥させるためである。なお、予備乾燥工程４３は温められた乾燥空気を電池缶１に送風しているが、この送風の経路には鉄製パイプ４３ｂが使用され、この鉄製パイプ４３ｂには加熱コイル４３ａが巻かれており、この鉄製パイプ４３ｂを高周波誘導加熱により加熱することにより、乾燥空気を間接的に加熱することにより温風を作り出す工法が取られている。これにより、熱効率が向上し、均一な温風を得ることができ、生産設備のコンパクト化も図れる。
【００２３】
乾燥工程４４にはマグネットコンベア４０ｂと高周波誘導加熱装置１０とからなる。マグネットコンベア４０ｂは電池缶１を磁石によって固定しつつ搬送するものであり、電池缶１の開口部２から出る水分を排出できるように金網構造となっている。そして、電池缶１はその開口部２が下方に向くようにそのマグネットコンベア４０ｂの上に載置されている。
【００２４】
高周波誘導加熱装置１０は図１〜図３に示すように、加熱コイル１１とコイル支持体１２と外装ケース１３と固定部１４とからなる。加熱コイル１１は図３（Ａ）のように導線からなるコイルエレメント１１ｄを中空同心楕円形状に複数積層し、その楕円の長軸を対称軸として図３（Ｂ）のようにコの字型に折り曲げた形状をしている。そして、１対の並行コイル部１１ａと、これらを両端部で接続する１対の接続コイル部１１ｂを構成しており、交番電流を加熱コイル１１に流すために、端子部１１ｃを高周波電流発生装置に接続する。そして、横断面略コの字型をし、電池缶１を搬送させるための搬送空間１８を備えたガラス繊維製のコイル支持体１２の表面にこの加熱コイル１１を図３（Ｃ）のように巻着し、ガラス繊維製の外装ケース１３をこの上から被嵌する。そして、コイル支持体１２の下方延長部に形成された固定部１４をボルト等によって装置フレーム１９に固定することにより、高周波誘導加熱装置１０を電池缶１の乾燥工程４４に配置できることになる。ここでコイル支持体１２と外装ケース１３にガラス繊維を用いたのは加熱コイル１１による交番磁界の影響を殆ど受けることがなく、その発熱を防止できるからである。
【００２５】
次に、この高周波誘導加熱装置１０による電池缶１の乾燥方法を図１及び図２を用いて詳述する。
【００２６】
高周波誘導加熱装置１０に高周波交電流を流すと１対の並行コイル部１１ａ及び接続コイル部１１ｂに交番磁界が電池缶１の搬送方向に対し垂直な方向に発生する。そして高周波誘導加熱装置１０に電池缶１が搬入されると、導電体である電池缶１がその交番磁界内に入ることになり、電磁誘導により、電池缶１に電圧が誘起され、交番磁界の方向に垂直な方向に、つまり図２の矢印で示す方向に電池缶１の全長にわたり誘導電流が流れる。そしてこの誘導電流が渦電流であり、本実施形態のように電池缶１の搬送路４０に並行コイル部１１ａが延びているため、図２のようにその渦電流は電池缶１の円周方向に閉回路を構成することになる。そこで最適な周波数を選択して高周波電流を高周波誘導加熱装置１０に流すと、その閉回路には強い渦電流が流れることになり電池缶１に多量のジュール熱が発生し、またその表皮効果により電池缶１の表面付近が急速に発熱する。このような高周波誘導加熱により電池缶１の表面に付着していた水分を急激に加熱でき、水分は急沸騰しその表面張力によって水分は球状の水滴となり電池缶１の表面から弾かれるように自然落下していき、開口部２から排出される。このため、電池缶１に付着していた水分を急速に乾燥することができるようになる。この高周波誘導加熱によると電池缶１自体が発熱するために、電池缶を熱風等によって間接的に加熱するのに比較して熱効率が著しく優れており、かつ短時間で乾燥を終了させることが可能である。
【００２７】
本実施形態では、高周波誘導加熱装置１０の加熱コイル１１における並行コイル部１１ａが電池缶１の搬送方向に延びているため複数個の電池缶１を同時にかつ均一に加熱することが可能であり、また電池缶１を停止させることなくマグネットコンベア４０ｂによって搬送させながら連続的に乾燥させることが可能となる。これによって、生産性の向上が図れる。そして、図４では高周波誘導加熱装置１０が１機のみ設けてあるが、前記の形状により高周波誘導加熱装置１０を数台直列に連続して設けることも可能であり、これによって、電池缶１を確実に乾燥させながら電池缶１の搬送速度を上げることができるため、さらに生産性の向上を図ることが出来る。
【００２８】
また高周波誘導加熱装置１０の並行コイル部１１ａは電池缶１の全長にわたってコイルエレメント１１ｃを積層してもよいが、図１のように電池缶１の一部分であっても、磁界の性質からして交番磁界が発生している範囲に電池缶１がある限り、電池缶１を十分乾燥させることが可能である。このため、加熱コイル１１中の導線を節約でき設備のコスト削減も図ることができる。
【００２９】
また図１、図２に示すように電池缶１の開口部２が真下を向くようにして電池缶１を乾燥させる場合に限定されず、前記開口部２が斜下を向くようにして、電池缶１を乾燥させる場合も、本発明の範囲に含まれる。
【００３０】
さらに、以上は丸形の電池缶の乾燥方法について説明したが、他の有底金属缶の乾燥方法、例えば角形の電池缶、有底金属缶でできたケース等の乾燥方法にも利用できるものであることはいうまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、高周波誘導加熱装置によって有底金属缶自身を瞬時に発熱させることによって、有底金属缶の表面に付着した水分の大部分を水滴化して、開口部から排出することが容易となり、前記水分を蒸発させることと併せて短時間の内に有底金属缶を乾燥させることができる。
【００３２】
この乾燥方法によれば、従来の間接的な加熱方法に比較して、熱効率が格段に向上し、省エネルギ化を図ることができる。
【００３３】
特に、電池缶のように小さな有底金属缶の乾燥方法として有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である高周波誘導加熱装置の斜視図である。
【図２】その高周波誘導加熱装置及びその中にある電池缶の縦断面図である。
【図３】本発明の加熱コイルを示し、（Ａ）は加熱コイルの積層状態を示す平面図、（Ｂ）はその折り曲げ形状を示す斜視図、（Ｃ）はコイル支持体にその加熱コイルを巻着した状態を示す斜視図である。
【図４】本実施形態における電池缶の洗浄から乾燥までの工程を示す。
【符号の説明】
１      電池缶
２      開口部
１０    高周波誘導加熱装置
１１    加熱コイル
１１ａ  並行コイル部
１１ｂ  接続コイル部
１１ｄ  コイルエレメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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