(57)【要約】  本発明は、成形金型を効率良く均一に加熱するとともに、誘導コイルを腐食性ガスから保護するものであり、成形金型２の上端面２ａに接触する上板３Ｔと、成形金型２の下端面２ｂに接触する下板３Ｄと、各板に設けられて商用電源により電圧が印加される誘導コイル４とを備え、各板が、誘導コイル４を収容する収容凹部３１１が形成された金属板本体３１と、その収容凹部３１１を誘導コイル４が収容された状態で塞ぐ蓋体３２とを有し、金属板本体３１に金属蓋３２の厚み以上の段差を有する蓋載置部３１２が形成され、金属板本体３１に気液二相の熱媒体が封入される複数のジャケット室３１３が形成されている。
2014024864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に中空部を形成する成形金型を誘導加熱する金型誘導加熱装置であって、
前記成形金型の上端面に接触する上板と、
前記成形金型の下端面に接触する下板と、
前記各板に設けられ、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用電源により電圧が印加される誘導コイルと、を備えてなり、
前記各板が、前記誘導コイルを収容する収容凹部が形成された概略円環状の金属板本体と、その収容凹部を誘導コイルが収容された状態で塞ぐ金属蓋と、を有し、
前記金属板本体における収容凹部の開口縁全周に前記金属蓋の厚み以上の段差を有する蓋載置部が形成されており、
前記金属板本体内に気液二相の熱媒体が封入される複数のジャケット室が形成されている金型誘導加熱装置。
【請求項２】
前記ジャケット室における前記誘導コイルに隣接するコイル隣接部分の下面が、前記コイル隣接部分以外の下面よりも低い部分を有する請求項１記載の金型誘導加熱装置。
【請求項３】
前記ジャケット室が、前記金属板本体において、液状の熱媒体が誘導コイル側に流れるように傾斜させて設けられている請求項２記載の金型誘導加熱装置。
【請求項４】
前記各収容凹部を塞ぐ金属蓋が、複数に分割され、又はスリット部が形成されている請求項１記載の金型誘導加熱装置。
【請求項５】
前記上板又は下板に形成された収容凹部が平面視において概略円形状をなすものであり、
前記誘導コイルが概略円環形状をなすものであり、
前記誘導コイルを前記収容凹部に収容した状態において、前記誘導コイルの中心部により前記収容凹部内に形成される空間に分割又はスリット加工された磁性体鉄心部が設けられている請求項１記載の金型誘導加熱装置。
【請求項６】
前記上板又は下板に形成された収容凹部が平面視において概略円形状をなすものであり、
前記誘導コイルが、概略円環形状をなすものであり、前記金属体本体の径方向最内側の円環位置又はその近傍から前記金属体本体の径方向寸法の半分以下の部分に配置されている請求項１記載の金型誘導加熱装置。
【請求項７】
前記収容凹部の内面に非磁性体金属からなる通電用短絡部が設けられている請求項１記載の金型誘導加熱装置。
【請求項８】
前記上板及び下板のジャケット室が、前記金属板本体の中心部から放射状に形成されている請求項１記載の金型誘導加熱装置。
【請求項９】
前記成形金型が、タイヤ加硫用成形金型である請求項１記載の金型誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形金型を加熱するための金型誘導加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、金型内に充填された被成形物を加熱する方法としては、特許文献１に示すように、金型に設けた蒸気流通路に水蒸気を流通させること、又は金型の外面に接触させた部材に設けた蒸気流通路に水蒸気を流通させることによって金型を昇温して被成形物を加熱するものがある。【０００３】
そして近年、クリーンなエネルギーを用いることによるＣＯ２削減、及び加熱時間の短縮などの観点から誘導加熱方式によって金型を加熱するものが考えられている。具体的には、例えば特許文献２及び特許文献３に示すように、金型の周囲を取り囲むように設けられた誘導コイルを配設し、その誘導コイルから生じる磁束を金型内に通過させて、その際に生じる誘導電流によるジュール熱によって金型を直接加熱するように構成したものがある。【０００４】
しかしながら、誘導コイルを成形金型の外部に設けて、成形金型を直接誘導加熱するものでは、誘導コイルから生じる磁束を効率よく成形金型内を通過させることが難しく、誘導コイルから生じる磁束が成形金型内部を通過することなく外部に漏れてしまい、成形金型を十分に加熱することができないという問題もある。また、成形金型に温度斑が生じやすく、被成形品を均一に加熱することができないという問題がある。さらに、金型の外部に存在し得る腐蝕性ガスによって誘導コイルが腐蝕してしまうという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２９０２７９号公報
【特許文献２】特開２０００−３２６３２９号公報
【特許文献３】特開２００４−０２６５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、成形金型を効率良く均一に加熱するとともに、誘導コイルを腐食性ガスから保護することをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明に係る金型誘導加熱装置は、内部に中空部を形成する成形金型を誘導加熱する金型誘導加熱装置であって、前記成形金型の上端面に接触する上板と、前記成形金型の下端面に接触する下板と、前記各板に設けられ、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用電源により電圧が印加される誘導コイルとを備えてなり、前記各板が、前記誘導コイルを収容する収容凹部が形成された金属板本体と、その収容凹部を誘導コイルが収容された状態で塞ぐ金属蓋とを有し、前記金属板本体における収容凹部の開口縁全周に前記金属蓋の厚み以上の段差を有する蓋載置部が形成されており、前記金属板本体内に気液二相の熱媒体が封入される複数のジャケット室が形成されていることを特徴とする。【０００８】
このようなものであれば、収容凹部内に誘導コイルを収容することによって、その誘導コイルから生じる磁束を効率良く各板内に通すことができ、各板を効率良く誘導加熱させることができる。そして各板は、成形金型の上端面及び下端面に接触していることから、成形金型を効率良く加熱することができる。
また、各板に気液二相の熱媒体が封入される複数のジャケット室を形成しているので、各板の温度を均一化することができ、結果、成形金型を均一に加熱することができる。さらに、金属蓋により収容凹部を塞ぎ固定しているので、各板の耐圧強度を損なうことなく、各板外部への磁束の漏れを一層低減することができ、発熱効率及び力率を向上させることができる。その上、蓋載置部に金属蓋を固定することによって、外部と誘導コイルとを仕切ることができ、外部に存在し得る腐蝕性ガスによって誘導コイルが腐蝕してしまうことを防止することができる。加えて、蓋載置部が金属蓋の厚み以上の段差を有しているので、各板の外側に配置される部品、機構等に設計変更を施す必要もない。なお、各板内に設けられた誘導コイルは比較的低磁気抵抗の磁気回路が形成されるため、前記誘導コイルに電圧を印加する電源が、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用電源であっても７０〜９０％の高力率の特性を示す。また、商用電源を用いることができるので、電源コストが低く抑えられる。【０００９】
前記ジャケット室における前記誘導コイルに隣接するコイル隣接部分の下面が、前記コイル隣接部分以外の下面よりも低い部分を有することが望ましい。これならば、ジャケット室における誘導コイルに隣接するコイル隣接部分の下面が、前記コイル隣接部分以外の下面よりも低い部分を有するので、液状の熱媒体を誘導コイル側に流れるようにでき、ジャケット室内における熱媒体の気液循環を促進して、温度の均一化を一層容易にすることができる。【００１０】
より効率的に液状の熱媒体を誘導コイル側に流れるようにするためには、前記ジャケット室が、前記金属板本体において、液状の熱媒体が誘導コイル側に流れるように傾斜した傾斜面を有することが望ましい。【００１１】
金属蓋の発熱を可及的に抑えるためには、前記各収容凹部を塞ぐ金属蓋が、複数に分割され、又はスリット部が形成されていることが望ましい。【００１２】
低磁気抵抗の磁路を形成することによって発熱効率及び力率を向上すると共に、コイル中心に設置する磁性体の発熱を低減し、コイルの熱的損傷を防止するためには、前記上板又は下板に形成された収容凹部が平面視において概略円形状をなすものであり、前記誘導コイルが概略円環形状をなすものであり、前記誘導コイルを前記収容凹部に収容した状態において、前記誘導コイルにより前記収容凹部内に形成される空間に分割又はスリット加工された磁性体鉄心部が設けられていることが望ましい。【００１３】
また従来、タイヤ等の円環形状をなす被成型物を誘導コイルで加熱する場合、熱を側面全体に伝えるために径方向の全域である側面全体に誘導コイルを配置させるように考えるのが通常である。
しかしながら、タイヤ等の円環形状をなす被成型物においては、誘導コイルを側面部の径方向に均等に配置して、径方向最内側の円環位置から金属体本体の径方向最外側の円環位置まで誘導コイルで加熱すると、当該誘導コイルの周辺のみが局所的に高温となり、被成型物の側面や全体を均一の温度で加熱することができないことが分かった。
そこで、前記上板又は下板に形成された収容凹部が平面視において概略円形状をなすものであり、前記誘導コイルが概略円環形状をなすものにおいて、前記誘導コイルを前記金属体本体の径方向最内側の円環位置から前記金属体本体の径方向寸法の半分以下の部分に配置したところ、温度の均一化を達成することができた。タイヤ等の円環形状をなす被成型物では、円環形状の誘導コイルによって熱が円環形状の径方向外側に向かって放射状に拡散していくことによるものである。【００１４】
前記収容凹部の内面に非磁性体金属からなる通電用短絡部が設けることによって、発熱効率及び力率を向上させることができる。【００１５】
前記上板及び下板のジャケット室が、前記金属板本体の中心部から放射状に形成されていることが望ましい。これならば、上板及び下板における径方向の温度を均一化することができる。また、ジャケット室を各板の中央部から放射状に形成しているので、ジャケット室の加工を容易にすることができる。【００１６】
このとき、各ジャケット室を連通する連通路を設けることによって、上板及び下板の周方向の温度も均一化することができる。【００１７】
ジャケット室における誘導コイルに隣接するコイル隣接部分の下面が、前記コイル隣接部分以外の下面よりも低い部分を有することが望ましい。これならば、液状の熱媒体を誘導コイル側に流れるようにでき、ジャケット室内における熱媒体の気液循環を促進して、温度の均一化を一層容易にすることができる。【００１８】
ジャケット室内における熱媒体の気液循環を促進して、温度の均一化を一層容易にするためには、前記ジャケット室が、前記金属板本体において、液状の熱媒体が誘導コイル側に流れるように傾斜させて設けられていることが望ましい。【００１９】
前記成形金型が、タイヤ加硫用成形金型である場合には、金型を均一に加熱できることからタイヤを均一に加熱（加硫）することが可能となり、高品質のタイヤを製造することができる。
【発明の効果】
【００２０】
このように構成した本発明によれば、成形金型を効率良く均一に加熱するとともに、誘導コイルを腐食性ガスから保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る金属誘導加熱装置の模式的断面図である。
【図２】同実施形態における上板及び下板の平面図である。
【図３】同実施形態における上板のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】同実施形態における下板のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】同実施形態における誘導コイルの斜視図である。
【図６】同実施形態における蓋体の平面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る金型誘導加熱装置の模式的断面図である。
【図８】同実施形態における上板の平面図である。
【図９】同実施形態における下板の平面図である。
【図１０】同実施形態における上板の模式的断面図である。
【図１１】同実施形態における下板の模式的断面図である。
【図１２】同実施形態における誘導コイルの斜視図である。
【図１３】同実施形態における金属蓋の平面図である。
【図１４】変形実施形態に係る上板の平面図である。
【図１５】変形実施形態に係る上板（又は下板）の底面図及び右側面図である。
【図１６】変形実施形態のＢ−Ｂ線部分拡大断面図である。
【図１７】変形実施形態に係る上板のジャケット室の構成を示す拡大断面図である。
【図１８】別の変形実施形態に係る上板の平面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１００・・・金型誘導加熱装置
２    ・・・成形金型
２Ｘ  ・・・中空部
２ａ  ・・・上端面
２ｂ  ・・・下端面
２ｃ  ・・・外側周面
３Ｔ  ・・・上板
３Ｄ  ・・・下板
３１  ・・・金属板本体
３１１・・・収容凹部
３１２・・・蓋載置部
３１３・・・ジャケット室
３２  ・・・金属蓋（蓋体）
３２１・・・スリット部
４    ・・・誘導コイル
５    ・・・磁性体鉄心部
６    ・・・通電用短絡部
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明に係る金型誘導加熱装置１００の第１実施形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
＜第１実施形態＞
本実施形態に係る金型誘導加熱装置１００は、上下１対の成形金型２の間に被処理物を収容して、当該被処理物を加熱して成型する成形装置に用いられるものである。
【００２５】
具体的にこのものは、図１に示すように、被処理物を内部に収容する中空部２Ｘを形成する概略直方体形状をなす成形金型２を誘導加熱するものであり、成形金型２の上端面２ａに接触する平面視概略矩形状の上板３Ｔと、成形金型２の下端面２ｂに接触する平面視概略矩形状の下板３Ｄと、各板３Ｔ、３Ｄに設けられ、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用電源（不図示）により電圧が印加されて各板３Ｔ、３Ｄに磁束を供給して誘導発熱させる誘導コイル４と、を備える。
【００２６】
本実施形態では、上板３Ｔに成形金型２の上金型２１が固定されており、下板３Ｄに成形金型２の下金型２２が固定されている。そして、上板３Ｔ又は下板３Ｄの少なくとも一方が昇降機構により昇降移動されることによって、上金型２１が下金型２２に対して昇降自在となるように構成されている。
【００２７】
上板３Ｔ及び下板３Ｄはそれぞれ、誘導コイル４を収容する収容凹部３１１が形成された平面視概略矩形状の金属板本体３１と、その収容凹部３１１を誘導コイル４が収容された状態で塞ぎ閉磁路を形成する蓋体３２とを有する。
【００２８】
上板３Ｔの金属板本体３１は、図２に示すように、その上面に、誘導コイル４を収容する複数の収容凹部３１１が、平面視において中心に対して上下左右対称に設けられている。本実施形態では、金属板本体３１の中央部に１つの収容凹部３１１とその周りに周方向に等間隔に４つの収容凹部３１１を形成した場合を示している。各収容凹部３１１の形状は、平面視において概略円形状をなすものであり、その深さは、図３に示すように、誘導コイル４の厚さ以上である。なお、収容凹部３１１の形状としては、平面視概略円形状に限られず、平面視において楕円状、多角状又は棒状等種々の形状にしても良い。
【００２９】
ここで、上板３Ｔの収容凹部３１１に収容される誘導コイル４は、図５に示すように、帯状のコイルを概略円環状に巻回することによって形成されたものであり、その平面視における輪郭形状は、収容凹部３１１の開口形状と概略同一のものである。
【００３０】
下板３Ｄの金属板本体３１は、前記上板３Ｔと同様に、図２に示すように、その下面に、誘導コイル４を収容する収容凹部３１１が、平面視において中心に対して上下左右対称に設けられている。各収容凹部３１１の形状は、前記上板３Ｔに形成された収容凹部３１１と同様に、平面視において概略円形状をなすものであり、その深さは、誘導コイル４の厚さ以上である（図４参照）。なお、下板３Ｄの収容凹部３１１に収容される誘導コイル４は、上述した上板３Ｔの収容凹部３１１に収容される誘導コイル４と同様の構成である。
【００３１】
さらに、図３及び図４に示すように、上板３Ｔ及び下板３Ｄにおいて、収容凹部３１１の開口縁全周には、金属蓋３２の厚み以上の段差を有する蓋載置部３１２が形成されている。この蓋載置部３１２上に平板状の蓋体３２がねじ固定される。なお、ねじ固定された状態において、蓋体３２及び蓋載置部３１２同士の当接面は密着する。
【００３２】
上板３Ｔ及び下板３Ｄの収容凹部３１１を閉塞する蓋体３２は、図６に示すように、収容凹部３１１に形成された蓋載置部３１２の開口形状と平面視において略同一形状をなす円板状であり、本実施形態では、平面視において概略円板状をなす金属平板である。また、蓋体３２には、特に図６に示すように、その中心から径方向外側に向かって略直線状のスリット部３２１が形成されている。このスリット部３２１により、蓋体３２において生じる誘導電流を抑制することができ、蓋体３２自体の発熱を抑えることができる。
【００３３】
さらに蓋体３２には、スリット部３２１の他に、収容凹部３１１に収容された誘導コイル４からの出力端子４１を外部に取り出すために取出し孔３２Ｈが形成されている（図６参照）。そして、この蓋体３２は、図示しない固定ねじによって、蓋載置部３１２の上面と蓋体３２の内側面とが密着するように固定される。なお、蓋載置部３１２に固定された蓋体３２（の外側面）は、蓋載置部３１２が形成された上板３Ｔ及び下板３Ｄの面よりも内側に位置する（図３及び図４参照）。
【００３４】
具体的に、上板３Ｔの場合には、蓋体３２の外側面が金属板本体３１の上面よりも内側に位置し、下板３Ｄの場合には、蓋体３２の外側面が金属板本体３１の下面よりも内側に位置する。これにより、各板３Ｔ、３Ｄの外部機構及び部品に変更を加える必要がない。
【００３５】
そして、本実施形態の金型誘導加熱装置１００は、図３及び図４に示すように、上板３Ｔ及び下板３Ｄの収容凹部３１１に収容された誘導コイル４の中空部には、分割又はスリット加工が施された磁性体鉄心部５が設けられている。このように磁性体鉄心部５を設けることによって、誘導コイル４の中空部内に低磁気抵抗の磁路が形成される。
【００３６】
本実施形態の磁性体鉄心部５は、複数の磁性鋼板を、幅方向にずらして積み重ねることにより円筒状に形成されたものである。磁性鋼板は、矩形板状をなすものであり、幅方向断面が湾曲形状をなす湾曲部を有する。この磁性鋼板は、例えば表面に絶縁皮膜が施されたケイ素鋼板により形成されており、その板厚は、例えば約０．３ｍｍである。湾曲部は、全体に亘って一定の曲率で湾曲しているもの、又は、連続して曲率が変化しながら湾曲するものが考えられ、例えばインボリュート曲線の一部を用いたインボリュート形状、部分円弧形状又は部分楕円形状などが考えられる。
【００３７】
また、磁性体鉄心部５の上下両端には絶縁処理が施され、又は、磁性体鉄心部５の上下両端には絶縁物が設けられている。これによって、これによって磁性体鉄心部５の上下両端に流れる短絡電流の発生を防止することができる。
【００３８】
また、本実施形態の金型誘導加熱装置１００は、図３及び図４に示すように、収容凹部３１１の内面、具体的には底面及び内側周面に、例えば銅やステンレス鋼等の非磁性体金属からなる通電用短絡部６が設けられている。この通電用短絡部６は、収容凹部３１１の底面において誘導コイル４に対向して設けられた概略円環状をなす部分と、収容凹部３１１の内側周面において誘導コイル４の外側周面に対向して設けられた概略円筒状をなす部分とを有する例えば銅製の薄板状部材により形成されている。なお、通電用短絡部６は、前記概略円環状をなす部分と前記概略円筒状をなす部分との何れか一方からなるものであっても良い。
【００３９】
さらに、各板の金属板本体３１には、気液二相の熱媒体が封入される直線状のジャケット室３１３が複数形成され、さらに各ジャケット室３１３を連通する連通路３１４が形成されている。
【００４０】
ジャケット室３１３は、図３に示すように、上板３Ｔの金属板本体３１においては、収容凹部３１１よりも下面側に形成され、図４に示すように、下板３Ｄの金属板本体３１においては、収容凹部３１１よりも上面側に形成されている。
【００４１】
また、上下板３Ｔ、３Ｄに形成されるジャケット室３１３は、図２に示すように、平面視において中心に対して実質的に放射状に設けられている。本実施形態の連通路３１４は、隣接するジャケット室３１３同士の内側端部を連通させる第１連通路３１４ｍと、隣接するジャケット室３１３同士の外側端部を連通させる第２連通路３１４ｎと、を有している。
【００４２】
そして、上板３Ｔ及び下板３Ｄに形成された複数のジャケット室３１３は、図３及び図４に示すように、誘導コイル４に隣接するコイル隣接部分の下面が、コイル隣接部分以外の下面よりも低い部分を有しており、金属板本体３１において、液状の熱媒体が誘導コイル４側、つまり金属板本体３１のコイル配置部に流れるように傾斜した傾斜面３１３ｘを有する。具体的には、複数のジャケット室３１３が、金属板本体３１の中央部の収容凹部３１１内に設けられる誘導コイル４側に流れるように傾斜した傾斜面３１３ｘを有する。より詳細には、各ジャケット室３１３の下面が、金属板本体３１の中央部の収容凹部３１１内に設けられる誘導コイル側に向かって下り勾配となる傾斜面３１３ｘを有する。図３及び図４に示す傾斜面３１３ｘは、ジャケット室３１３自体を金属板本体３１内部に傾斜して形成することで、その下面が傾斜面３１３ｘとなるように構成している。このように傾斜面３１３ｘにより、誘導コイル４側にある液状の熱媒体が気化して、ジャケット室３１３の外側及び第２連通路３１４ｎに流入して、外側の金属板本体３１に熱を伝達する。そして、金属板本体３１に熱を伝達することで液化した熱媒体は、再度傾斜面３１３ｘに沿って誘導コイル４側に流れる。
なお、ジャケット室３１３を後述する第２実施形態の構成（後述する深底部３１３ｐ及び浅底部３１３ｑを有する構成）としても良い。
【００４３】
このように構成した第１実施形態に係る金型誘導加熱装置１００によれば、収容凹部３１１内に誘導コイル４を収容することによって、その誘導コイル４から生じる磁束の効率良く各板３Ｔ、３Ｄ内に通すことができ、各板３Ｔ、３Ｄを効率良く誘導加熱させることができる。そして各板３Ｔ、３Ｄは、成形金型２の上端面２ａ及び下端面２ｂに接触していることから、成形金型２を効率良く加熱することができる。
【００４４】
また、各板３Ｔ、３Ｄに複数のジャケット室３１３を形成しているので、各板３Ｔ、３Ｄの温度を均一化することができ、結果、成形金型２を均一に加熱することができる。特に、ジャケット室３１３が、液状の熱媒体が誘導コイル４側に流れるように傾斜した傾斜面３１３ｘを有するので、ジャケット室３１３内における熱媒体の気液循環を促進して、温度の均一化を一層容易にすることができる。
【００４５】
さらに、蓋体３２により収容凹部３１１を塞ぎ固定しているので、各板３Ｔ、３Ｄの耐圧強度を損なうことなく、各板３Ｔ、３Ｄ外部への磁束の漏れを一層低減することができ、発熱効率及び力率を向上させることができる。その上、蓋載置部３１２に蓋体３２を固定することによって、外部と誘導コイル４とを仕切ることができ、外部に存在し得る腐蝕性ガスによって誘導コイル４が腐蝕してしまうことを防止することができる。加えて、蓋載置部３１２が蓋体３２の厚み以上の段差を有しているので、各板３Ｔ、３Ｄの外側に配置される部品、機構等に設計変更を施す必要もない。
【００４６】
＜第２実施形態＞
以下に本発明に係る金型誘導加熱装置１００の第２実施形態について図面を参照して説明する。
【００４７】
本実施形態に係る金型誘導加熱装置１００は、例えば上下１対の成形金型２の間に被加熱物であるタイヤを収容し、当該タイヤを加熱及び加圧して成形するタイヤ加硫成形装置に用いられるものである。
【００４８】
具体的にこのものは、図７に示すように、タイヤを内部に収容する中空部２Ｘを形成する概略円柱状をなすタイヤ加硫用成形金型２を誘導加熱するものであり、成形金型２の上端面２ａに接触する概略円環状の上板３Ｔと、成形金型２の下端面２ｂに接触する概略円環状の下板３Ｄと、成形金型２の外側周面２ｃに接触するサイド板３Ｓと、各板３Ｔ、３Ｄ、３Ｓに設けられ、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用電源（不図示）により電圧が印加されて各板３Ｔ、３Ｄ、３Ｓに磁束を供給して誘導発熱させる誘導コイル４と、を備える。
【００４９】
本実施形態では、上板３Ｔに成形金型２の上金型２１が固定されており、下板３Ｄに成形金型２の下金型２２が固定されており、サイド板３Ｓに摺動可能に取り付けられた押圧片３Ｓ１に側面金型２３が固定されている。そして、少なくとも上板３Ｔが昇降機構１１により昇降移動されることによって、上金型２１が下金型２２に対して昇降自在となるとともに押圧片３Ｓ１に固定された側面金型２３が押圧片３Ｓ１の傾斜面３Ｓａを介して拡縮するように構成されている。なお、側面金型２３は、周方向に複数に分割（例えば９等分割）されて概略円筒状に配置されるものであり、その分割要素毎に対応して押圧片３Ｓ１が設けられている。また、押圧片３Ｓ１は側面金型２３と一体とされており側面金型を構成するものである。このとき、押圧片３Ｓ１の傾斜面３Ｓａが側面金型２３の外側周面２ｃである。
【００５０】
上板３Ｔは、特に図８に示すように、中心部に開口部が形成された概略円板状をなすものであり、その外周面から内部に向かって固定用スリットＳが形成されている。なお、この開口部には、昇降機構１１が接続される（図７参照）。
【００５１】
下板３Ｄは、上板３Ｔと同様に、図９に示すように、中心部に開口部が形成された概略円板状をなすものであり、その外周面から内部に向かって固定用スリットＳが形成されている。なお、この開口部には、例えば下板３Ｄを支持する支持機構等が取り付けられる。
【００５２】
サイド板３Ｓは、図７に示すように、概略円筒状をなすものであり、本実施形態では、その内面に摺動可能な押圧片３Ｓ１が設けられている。
【００５３】
上板３Ｔ、下板３Ｄ及びサイド板３Ｓはそれぞれ、誘導コイル４を収容する収容凹部３１１が形成された概略円環状の金属板本体３１と、その収容凹部３１１を誘導コイル４が収容された状態で塞ぎ閉磁路を形成する金属蓋３２とを有する。
【００５４】
上板３Ｔの金属板本体３１は、図８に示すように、その上面に、誘導コイル４を収容する複数の収容凹部３１１が、平面視において中心に対して上下左右対称に設けられている。各収容凹部３１１の形状は、平面視において概略円形状をなすものであり、その深さは、図１０に示すように、誘導コイル４の厚さ以上である。
【００５５】
ここで、上板３Ｔの収容凹部３１１に収容される誘導コイル４は、図１２に示すように、帯状のコイルを概略円環状に巻回することによって形成されたものであり、その平面視における輪郭形状は、収容凹部３１１の開口形状と概略同一のものである。
【００５６】
また、各収容凹部３１１は、他の部材への取付等のために上板３Ｔに設けられた孔、溝及び固定用スリットＳ等を避けた位置、つまりそれらと干渉しない位置に設けられている（図８参照）。なお、収容凹部３１１の形状としては、平面視概略円形状に限られず、平面視において楕円状、多角状又は棒状等種々の形状にしても良い。
【００５７】
下板３Ｄの金属板本体３１は、図９に示すように、その下面に、誘導コイル４を収容する複数の収容凹部３１１が、平面視において中心に対して上下左右対称に設けられている。各収容凹部３１１の形状は、前記上板３Ｔに形成された収容凹部３１１と同様に、平面視において概略円形状をなすものであり、その深さは、図１１に示すように、誘導コイル４の厚さ以上である。なお、下板３Ｄの収容凹部３１１に収容される誘導コイル４は、上述した上板３Ｔの収容凹部３１１に収容される誘導コイル４と同様の構成である。
【００５８】
また、サイド板３Ｓの金属板本体３１は、その外側周面に、誘導コイル４が巻回されることによって収容される収容凹部３１１が周方向に沿って周回するように設けられている。本実施形態では、上下２段の収容凹部３１１が形成されているが、２段に限られず、１段又は３段以上であっても良い。
【００５９】
さらに、図１０及び図１１に示すように、上板３Ｔ及び下板３Ｄにおいて、収容凹部３１１の開口縁全周には、金属蓋３２の厚み以上の段差を有する蓋載置部３１２が形成されている。この蓋載置部３１２上に平板状の金属蓋３２がねじ固定される。なお、ねじ固定された状態において、金属蓋３２及び蓋載置部３１２の当接面は密着する。
【００６０】
一方、サイド板３Ｓにおいては、図７に示すように、上下２段の収容凹部３１１を共通の金属蓋３２によって閉塞するように構成している。つまり、上段の収容凹部３１１の上部開口縁に蓋載置部３１２が形成されると共に、下段の収容凹部３１１の下部開口縁に蓋載置部３１２が形成される。また、上段の収容凹部３１１と下段の収容凹部３１１とを仕切る仕切り壁３１ｐの周端面も蓋載置部３１２となる。この蓋載置部３１２上に湾曲した金属蓋３２がねじ固定される。ねじ固定された状態において、金属蓋３２及び蓋載置部３１２の当接面は密着する。なお、各段毎に対応して蓋載置部３１２を形成し、各段毎に金属蓋３２によって閉塞するようにしても良い。
【００６１】
上板３Ｔ及び下板３Ｄの収容凹部３１１を閉塞する金属蓋３２は、図１３に示すように、収容凹部３１１に形成された蓋載置部３１２の開口形状と平面視において略同一形状をなす円板状であり、本実施形態では、平面視において概略円板状をなす金属平板である。また、金属蓋３２には、特に図１３に示すように、その中心から径方向外側に向かって略直線状のスリット部３２１が形成されている。このスリット部３２１により、金属蓋３２において生じる誘導電流を抑制することができ、金属蓋３２自体の発熱を抑えることができる。
【００６２】
一方、サイド板３Ｓの収容凹部３１１を閉塞する金属蓋３２は、収容凹部３１１に形成された蓋載置部３１２に嵌る形状をなすものであり、本実施形態では、前記蓋載置部３１２と同じ曲率で湾曲した湾曲形状をなす金属板である。また、この金属蓋３２は、蓋載置部３１２の周方向に沿って複数に分割されている。このように分割することによって、金属蓋３２において生じる誘導電流を抑制することができ、金属蓋３２自体の発熱を抑えることができる。
【００６３】
さらに金属蓋３２には、スリット部３２１の他に、収容凹部３１１に収容された誘導コイル４からの出力端子４１を外部に取り出すために取出し孔３２Ｈが形成されている（図１３参照）。そして、この金属蓋３２は、図示しない固定ねじによって、蓋載置部３１２の上面と金属蓋３２の内側面とが密着するように固定される。なお、蓋載置部３１２に固定された金属蓋３２（の外側面）は、蓋載置部３１２が形成された上板３Ｔ、下板３Ｄ及びサイド板３Ｓの面よりも内側に位置する。
【００６４】
具体的に、上板３Ｔの場合には、金属蓋３２の外側面が金属板本体３１の上面よりも内側に位置し、下板３Ｄの場合には、金属蓋３２の外側面が金属板本体３１の下面よりも内側に位置し、サイド板３Ｓの場合には、金属蓋３２の外側面が金属板本体３１の外側周面よりも内側に位置する。これにより、各板３Ｔ、３Ｄ、３Ｓの外部機構及び部品に変更を加える必要がない。
【００６５】
そして、本実施形態の金型誘導加熱装置１００は、図１０及び図１１に示すように、上板３Ｔ及び下板３Ｄの収容凹部３１１に収容された誘導コイル４の中空部には、分割又はスリット加工が施された磁性体鉄心部５が設けられている。このように磁性体鉄心部５を設けることによって、誘導コイル４の中空部内に低磁気抵抗の磁路が形成される。
【００６６】
本実施形態の磁性体鉄心部５は、複数の磁性鋼板を、幅方向にずらして積み重ねることにより円筒状に形成されたものである。磁性鋼板は、矩形板状をなすものであり、幅方向断面が湾曲形状をなす湾曲部を有する。この磁性鋼板は、例えば表面に絶縁皮膜が施されたケイ素鋼板により形成されており、その板厚は、例えば約０．３ｍｍである。湾曲部は、全体に亘って一定の曲率で湾曲しているもの、又は、連続して曲率が変化しながら湾曲するものが考えられ、例えばインボリュート曲線の一部を用いたインボリュート形状、部分円弧形状又は部分楕円形状などが考えられる。
【００６７】
また、磁性体鉄心部５の上下両端には絶縁処理が施され、又は、磁性体鉄心部５の上下両端には絶縁物が設けられている。これによって磁性体鉄心部５の上下両端に流れる短絡電流の発生を防止することができる。
【００６８】
また、本実施形態の金型誘導加熱装置１００は、図１０及び図１１に示すように、収容凹部３１１の内面、具体的には内側周面には、例えば銅やステンレス鋼等の非磁性体金属からなる通電用短絡部６が設けられている。この通電用短絡部６は、収容凹部３１１の内側周面の略全面を被覆するように設けられた例えば銅製の薄板状部材により形成されている。なお、図１０及び図１１においては上板３Ｔ及び下板３Ｄの断面図を示しているが、サイド板３Ｓの収容凹部３１１の内面に通電用短絡部６を設けても良い。
【００６９】
さらに、各板の金属板本体３１には、気液二相の熱媒体が封入されるジャケット室３１３が複数形成され、さらに各ジャケット室３１３を連通する連通路３１４が形成されている。
【００７０】
ジャケット室３１３は、図７に示すように、上板３Ｔの金属板本体３１においては、収容凹部３１１よりも下面側に形成され、下板３Ｄの金属板本体３１においては、収容凹部３１１よりも上面側に形成されている。また、サイド板３Ｓの金属板本体３１においては、収容凹部３１１によりも中心側（内面側）に形成されている。
【００７１】
また、上下板３Ｄに形成されるジャケット室３１３は、図８及び図９に示すように、上下板３Ｄに形成された固定用スリットＳを避けるように、平面視において中心に対して実質的に上下左右対称に設けられている。本実施形態の連通路３１４は、隣接するジャケット室３１３同士の径方向内側端部を連通させる第１連通路３１４ｍと、隣接するジャケット室３１３同士の径方向外側端部を連通させる第２連通路３１４ｎと、を有している。
【００７２】
そして上板３Ｔ及び下板３Ｄに形成された複数のジャケット室３１３は、図１０及び図１１に示すように、誘導コイル４に隣接するコイル隣接部分の下面が、コイル隣接部分以外の下面よりも低い部分を有しており、金属板本体３１において、液状の熱媒体が誘導コイル４側、つまり金属板本体３１のコイル配置部に溜まるように形成された深底部３１３ｐを有する。この深底部３１３ｐは、ジャケット室３１３において誘導コイル４に隣接するコイル隣接部分（平面視において金属板本体３１のコイル配置部に重なる部分）の略全体に亘って形成されており、ジャケット室３１３におけるコイル隣接部以外の部分は浅底部３１３ｑとなる。このようなジャケット室３１３において、液状の熱媒体の液面が深底部３１３ｐだけでなく浅底部３１３ｑ内に位置するように熱媒体が封入されている。
【００７３】
なお、前記第１連通路３１４ｍ及び第２連通路３１４ｎはジャケット室３１３の浅底部３１３ｑ同士を連通するものである。また、連通路３１４は、隣接するジャケット室３１３の深底部３１３ｐ同士を連通する第３連通路３１４ｏを有する（図８〜図１１参照）。
【００７４】
このようにジャケット室３１３及び連通路３１４を設けることによって、上板３Ｔ及び下板３Ｄにおける径方向の温度を均一化することができる。また、各ジャケット室３１３を連通路３１４によって連通させているので、上板３Ｔ及び下板３Ｄの周方向の温度も均一化することができる。さらに、ジャケット室３１３を上板３Ｔ及び下板３Ｄの中央部から放射状に形成しているので、ジャケット室３１３の加工を容易にすることができる。特に、ジャケット室３１３がコイル隣接部分に深底部３１３ｐを有するので、液状の熱媒体を誘導コイル４側に流れるようにでき、ジャケット室３１３内における熱媒体の気液循環を促進して、温度の均一化を一層容易にすることができる。
【００７５】
さらに、誘導コイル４に電圧を印加する電源は、商用電源周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）の商用電源である。誘導コイル４が収容凹部３１１内に設けられていることにより、誘導コイル４には、比較的低磁気抵抗の磁気回路が形成されるため、商用電源を用いた場合でも７０〜９０％の高力率の特性を示す。また、商用電源を用いることができるので、電源コストを抑えることができる。
【００７６】
このように構成した第２実施形態に係る金型誘導加熱装置１００によれば、収容凹部３１１内に誘導コイル４を収容することによって、その誘導コイル４から生じる磁束の効率良く各板３Ｔ、３Ｄ、３Ｓ内に通すことができ、各板３Ｔ、３Ｄ、３Ｓを効率良く誘導加熱させることができる。各板３Ｔ、３Ｄ、３Ｓは、成形金型２の上端面２ａ、下端面２ｂ及び側面２ｃに接触していることから、概略円柱状の成形金型２を効率良く加熱することができる。
【００７７】
また、各板３Ｔ、３Ｄ、３Ｓに気液二相の熱媒体が封入される複数のジャケット室３１３を形成しているので、各板３Ｔ、３Ｄ、３Ｓの温度を均一化することができ、結果、成形金型２を均一に加熱することができる。これにより、タイヤを均一に加熱（加硫）することが可能となり、高品質のタイヤを製造することができる。特に、ジャケット室３１３がコイル隣接部分に深底部３１３ｐを有するので、液状の熱媒体を誘導コイル４側に流れるようにでき、ジャケット室３１３内における熱媒体の気液循環を促進して、温度の均一化を一層容易にすることができる。
【００７８】
さらに、金属蓋３２により収容凹部３１１を塞ぎ固定しているので、各板３Ｔ、３Ｄ、３Ｓの耐圧強度を損なうことなく、各板３Ｔ、３Ｄ、３Ｓ外部への磁束の漏れを一層低減することができ、発熱効率及び力率を向上させることができる。
【００７９】
その上、蓋載置部３１２に金属蓋３２を固定することによって、外部と誘導コイル４とを仕切ることができ、外部に存在し得る腐蝕性ガス（例えば亜硫酸ガス）によって誘導コイル４が腐蝕してしまうことを防止することができる。
【００８０】
加えて、蓋載置部３１２が金属蓋３２の厚み以上の段差を有しているので、各板３Ｔ、３Ｄ、３Ｓの外側に配置される部品、機構等に設計変更を施す必要もない。
【００８１】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、前記実施形態において、上下板に固定される金属蓋にはスリット部が形成されているが、その金属蓋を複数に分割して形成したものであっても良い。
【００８２】
また、前記実施形態の磁性体鉄心部は、複数の磁性鋼板を、幅方向にずらして積み重ねることにより円筒状に形成されたものであるが、その他、概略円筒形状をなし、その側壁にスリットが形成された鉄心部等を用いても良い。
【００８３】
さらに、上下板に形成される収容凹部は概略円形状をなすものの他、概略円環状をなすものであっても良い。また、サイド板に形成される収容凹部は、周方向に沿って周回する溝であったが、上下板と同様に、概略円形状をなす凹部であっても良い。
【００８４】
収容凹部３１１を概略円環状に形成する態様としては、図１４の平面図に示すように、開口部の周囲を囲むように同心円状に、且つ固定用スリットＳよりも径方向内側に形成することが考えられる。このとき、この収容凹部３１１に収容する誘導コイルの平面視形状及び金属蓋３２の平面視形状は、収容凹部３１１の開口形状と概略同一である。なお、図１５において、図１４に示す加熱板（上板又は下板）の底面図（図１５中（Ａ））及び右側面図（図１５中（Ｂ））を示している。この底面図においては、内部に形成されるジャケット室３１３及び連通路３１４を点線で示している。
【００８５】
また、図１４の構成において、誘導コイル４を、金属体本体３１の径方向最内側の円環位置から金属体本体３１の径方向寸法の半分以下の部分に配置することが望ましい。つまり、誘導コイル４を、金属体本体３１の径方向最内側の円環位置と径方向最外側の円環位置との中間位置よりも径方向内側に配置することが望ましい。このように誘導コイル４を配置することで、円環形状の誘導コイル４によって熱が径方向外側に向かって放射状に拡散するので、各板３Ｔ、３Ｄを効率良く均一に誘導加熱することができる。さらに、ジャケット室３１３および連通路３１４を用いて熱を拡散させ易くすることでタイヤ等の円環状をなす被成型物の側面全体の温度分散をより均一化することができる。
【００８６】
ここで、誘導コイルを側面部の半径方向に均等に配置して金属体本体３１の径方向最内側の円環位置から金属体本体３１の半径方向最外側の円環位置まで誘導コイルで加熱した場合、温度の高い部分と低い部分との温度差が２００度以上であった。これに対して、誘導コイル４を金属体本体３１の径方向最内側の円環位置又はその近傍から金属体本体３１の径方向寸法の半分以下の部分に配置した場合は、温度の高い部分と低い部分との温度の差が１０度以下とすることができた。なお、誘導コイル４を、金属体本体３１の径方向最内側の円環位置から金属体本体３１の径方向寸法の３分の１以下の部分に配置した場合であっても十分な温度の均一化を達成することができた。
【００８７】
その上、前記実施形態の上板３Ｔ及び下板３Ｄに形成されたジャケット室３１３は、深底部３１３ｐ及び浅底部３１３ｑを有することにより、誘導コイル４に隣接するコイル隣接部分の下面が、コイル隣接部分以外の下面よりも低い部分を有する構成としているが、ジャケット室３１３を、金属板本体３１において、液状の熱媒体が誘導コイル側、つまり金属板本体３１のコイル配置部に流れるように傾斜した傾斜面３１３ｘを有するものであっても良い。図１５の加熱板のＢ−Ｂ線拡大断面図を図１６に示す。図１６に示すように、金属板本体３１の径方向外側から径方向内側に行くに従って徐々に誘導コイル４側に向かって傾斜するようにジャケット室３１３が形成されている。なお、図１６においては下板３Ｄの場合の構成を示しているが、上板３Ｔの場合には、図１７に示すように、金属板本体３１の径方向外側から径方向内側に行くに従って徐々に誘導コイル４から離れるように傾斜してジャケット室３１３が形成されている。このように構成することで、ジャケット室３１３内における熱媒体の気液循環を促進して、温度の均一化を一層容易にすることができ、タイヤの加硫をより一層精度良く行うことができ、高品質のタイヤを製造することができる。
【００８８】
加えて、図１８に示すように、隣接するジャケット室３１３同士の径方向内側端部を連通させる第１連通路３１４ｍと、隣接するジャケット室３１３同士の径方向外側端部を連通させる第２連通路３１４ｎの他に、複数のジャケット室３１３を誘導コイル４近傍にて連通させる第４連通路３１４ｐを設けても良い。
【００８９】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形や前記各実施形態の組み合わせが可能であるのは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明を適用することにより、成形金型を効率良く均一に加熱するとともに、誘導コイルを腐食性ガスから保護することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年3月30日(2015.3.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に中空部を形成する成形金型を誘導加熱する金型誘導加熱装置であって、
前記成形金型の上端面に接触する上板と、
前記成形金型の下端面に接触する下板と、
前記各板に設けられ、電圧が印加される誘導コイルと、を備えてなり、
前記各板が、前記誘導コイルを収容する収容凹部が形成された概略円環状の金属板本体と、その収容凹部を誘導コイルが収容された状態で塞ぐ金属蓋と、を有し、
前記金属板本体に蓋載置部が形成されており、
前記金属板本体内に気液二相の熱媒体が封入される複数のジャケット室が形成されている金型誘導加熱装置。
【請求項２】
前記ジャケット室における前記誘導コイルに隣接するコイル隣接部分の下面が、前記コイル隣接部分以外の下面よりも低い部分を有する請求項１記載の金型誘導加熱装置。
【請求項３】
前記ジャケット室が、前記金属板本体において、液状の熱媒体が誘導コイル側に流れるように傾斜させて設けられている請求項２記載の金型誘導加熱装置。
【請求項４】
前記各収容凹部を塞ぐ金属蓋が、複数に分割され、又はスリット部が形成されている請求項１記載の金型誘導加熱装置。
【請求項５】
前記上板又は下板に形成された収容凹部が平面視において概略円形状をなすものであり、
前記誘導コイルが概略円環形状をなすものであり、
前記誘導コイルを前記収容凹部に収容した状態において、前記誘導コイルの中心部により前記収容凹部内に形成される空間に分割又はスリット加工された磁性体鉄心部が設けられている請求項１記載の金型誘導加熱装置。
【請求項６】
前記上板又は下板に形成された収容凹部が平面視において概略円形状をなすものであり、
前記誘導コイルが、概略円環形状をなすものであり、前記金属体本体の径方向最内側の円環位置又はその近傍から前記金属体本体の径方向寸法の半分以下の部分に配置されている請求項１記載の金型誘導加熱装置。
【請求項７】
前記収容凹部の内面に非磁性体金属からなる通電用短絡部が設けられている請求項１記載の金型誘導加熱装置。
【請求項８】
前記上板及び下板のジャケット室が、前記金属板本体の中心部から放射状に形成されている請求項１記載の金型誘導加熱装置。
【請求項９】
前記成形金型が、タイヤ加硫用成形金型である請求項１記載の金型誘導加熱装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
すなわち本発明に係る金型誘導加熱装置は、内部に中空部を形成する成形金型を誘導加熱する金型誘導加熱装置であって、前記成形金型の上端面に接触する上板と、前記成形金型の下端面に接触する下板と、前記各板に設けられ、電圧が印加される誘導コイルと、を備えてなり、前記各板が、前記誘導コイルを収容する収容凹部が形成された概略円環状の金属板本体と、その収容凹部を誘導コイルが収容された状態で塞ぐ金属蓋と、を有し、前記金属板本体に蓋載置部が形成されており、前記金属板本体内に気液二相の熱媒体が封入される複数のジャケット室が形成されていることを特徴とする。
【国際調査報告】
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