(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２端部を有するホットスタンプ用めっき金属板に通電して加熱する通電加熱装置であって、
前記めっき金属板の前記第１および第２端部とそれぞれ位置を揃えて配置される第１および第２端部を有する第１補助通電筒体と、
前記めっき金属板の前記第１および第２端部とそれぞれ位置を揃えて配置される第１および第２端部を有する第２補助通電筒体と、
前記めっき金属板の第１および第２端部、ならびに前記第１および第２補助通電筒体の各々の第１および第２端部に接続され、前記めっき金属板に電流を流すとともに、前記第１および第２補助通電筒体の各々に、前記めっき金属板に流れる電流と逆向きの電流を流す電源装置とを備え、
前記めっき金属板の幅Ｗに対して幅Ｗｘ（０＜Ｗｘ≦Ｗ）を有するめっき層が前記めっき金属板に形成されており、
前記第１補助通電筒体は、０．９５×Ｗｘ以上の幅を有する第１平板部を含み、前記第１平板部は、前記第１平板部の幅方向の中心と前記めっき層の幅方向の中心とが位置をそろえて、前記めっき金属板の第１表面に対向して配置され、
前記第２補助通電筒体は、０．９５×Ｗｘ以上の幅を有する第２平板部を含み、前記第２平板部は、前記第２平板部の幅方向の中心と前記めっき層の幅方向の中心とが位置をそろえて、前記めっき金属板の第２表面に対向して配置される、ホットスタンプ用めっき金属板の通電加熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の通電加熱装置であって、
前記めっき層が、前記めっき金属板の幅方向全域にわたって形成されている、通電加熱装置。
【請求項３】
請求項２に記載の通電加熱装置であって、
前記第１および第２平板部の各々が、前記めっき金属板と同じ平面形状を有する、通電加熱装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の通電加熱装置であって、
前記第１補助通電筒体の断面形状が、前記第１平板部の垂直二等分線に対して対称であり、
前記第２補助通電筒体の断面形状が、前記第２平板部の垂直二等分線に対して対称である、通電加熱装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の通電加熱装置であって、
前記第１および第２補助通電筒体の各々の横断面形状が矩形である、通電加熱装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の通電加熱装置であって、
前記第１および第２補助通電筒体の内部に冷却媒体を流す冷却装置をさらに備えた、通電加熱装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の通電加熱装置であって、
前記めっき金属板が、ホットスタンプ用めっき鋼板である、通電加熱装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の通電加熱装置であって、
前記第１および第２補助通電筒体が、銅または銅合金からなる、通電加熱装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の通電加熱装置であって、
前記第１および第２平板部の各々と前記めっき金属板とが、１ｍｍ以上の間隔をあけて配置される、通電加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホットスタンプ用めっき金属板、たとえば、自動車用部品のめっき鋼板を通電加熱する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高強度の金属板（たとえば、鋼板）を所望の形状に成形する方法の一つとして、ホットスタンプ法がある。ホットスタンプ法では、たとえば、金属板が鋼板である場合、鋼板をオーステナイト化温度（またはＡ３変態点）以上に加熱した状態でプレス成形する。金属板の加熱は、現在、炉を用いて行われることが多いが、より短時間で金属板を所望の温度に加熱し得る方法として、通電加熱が注目されている。
【０００３】
表面に低融点金属がめっきされた金属板、たとえば、Ａｌがめっきされた鋼板を、通電加熱すると、めっき金属が、特定の方向に移動することが知られている。具体的には、めっき金属の一部が、金属板の面内方向、かつ、金属板を流れる電流の方向に直交する方向に移動し、その結果、めっき層に薄い部分と厚い部分とが生じる。このようにめっき金属が移動する現象を、以下、「めっき層の寄り」ともいう。
【０００４】
めっき層の寄りが生じると、成形品の外観が損なわれ、また、めっき層厚が薄い部分では耐食性が低下する。めっき層の寄りは、加熱によりめっき層の融液が生じ、この融液に流れる電流によるローレンツ力が作用することにより生ずるものと考えられている。
【０００５】
このようなめっき層の寄りを防止するため、種々の方法が提案されている。特許文献１では、めっき鋼鈑の電流が流れる方向に延びる側縁に対して絶縁間隙を挟んで延びる側縁を有する補助通電板を、めっき鋼鈑と同一平面内に並べ、めっき鋼鈑および補助通電板に同位相の電流を通電する装置が提案されている。この装置では、補助通電板に流れる電流によるローレンツ力で、金属板に流れる電流によるローレンツ力の少なくとも一部が打ち消される。
【０００６】
また、特許文献２では、めっき鋼板の表面に直交する壁面を有する強磁性の磁束誘導体を、めっき鋼板の電流が流れる方向に延びる側面に沿って配置する装置が提案されている。めっき鋼板の側面と磁束誘導体の壁面との間には、絶縁間隙が設けられる。この装置では、磁束誘導体で金属板に流れる直流電流による磁界を制御することにより、ローレンツ力の少なくとも一部が打ち消される。
【０００７】
特許文献３には、ホットスタンプ用めっき金属板と同一形状の金属導体と、ホットスタンプ用めっき金属板とを、位置を揃えて平行に配置し、ホットスタンプ用めっき金属板と金属導体とを電気的に接続して通電することが提案されている。
【０００８】
図１Ａに、特許文献３に開示された通電加熱装置での、めっき金属板と金属導体との電気的接続態様の一例を示し、図１Ｂに、その通電回路を示す。図１Ａおよび図１Ｂに示す態様は、特許文献３に開示された各種の態様の中では、めっき層の寄りを抑制する効果を最も大きくすることができると考えられる。
【０００９】
この通電加熱装置は、長手形状を有する板状の金属導体４Ａ、４Ｂを備えている。金属導体４Ａと金属導体４Ｂとは、互いに同じ形状（平面形状は、ホットスタンプ用素材１と同じ）を有し、互いに同じ材料からなる。ホットスタンプ用素材（めっき金属板）１と金属導体４Ａ、４Ｂとは、位置を揃えて配置されている。金属導体４Ａ、４Ｂは、それぞれ、ホットスタンプ用素材１の表面と裏面とに、間隙をおいて対向されている。ホットスタンプ用素材１と金属導体４Ａとの間隔Ｌ１は、ホットスタンプ用素材１と金属導体４Ｂとの間隔Ｌ２に等しい。
【００１０】
ホットスタンプ用素材１ならびに金属導体４Ａ、４Ｂの各々について、長手方向の両端には、給電部材２が電気的に接続されている。ホットスタンプ用素材１ならびに金属導体４Ａ、４Ｂ、いずれも、給電部材２によって支持されている。
【００１１】
ホットスタンプ用素材１の端部、および金属導体４Ａ、４Ｂの端部には、給電部材２を介して、電源３が接続されている。電源３に対して、ホットスタンプ用素材１と金属導体４Ａ、４Ｂとは直列に接続されており、金属導体４Ａと金属導体４Ｂとは並列に接続されている。各金属導体４Ａ、４Ｂに流れる電流の向きは、ホットスタンプ用素材１に流れる電流の向きと逆である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１２−１１５８６４号公報
【特許文献２】特開２０１２−１６６２４２号公報
【特許文献３】特開２０１２−２２１７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、特許文献１および２の装置では、めっき層の寄りを抑制する効果は十分ではなく、特に、めっき鋼板の幅が広い場合は、補助通電板、または磁束誘導体を配置することによる効果は限定的なものとなる。
【００１４】
これに対して、特許文献３の装置を用いる場合は、ホットスタンプ用素材の幅方向に関して、めっき層の寄りが抑制される領域が広くなる。ところが、めっき金属板を通電加熱すると、金属導体は、加熱されたホットスタンプ用素材からの輻射熱を受けることにより、加熱される。金属導体の温度が、ある程度以上に高くなると、金属導体の剛性は著しく低下し、金属導体は、たわみやすくなる。
【００１５】
さらに、ホットスタンプ用素材および金属導体への通電により生じる磁界と、金属導体中を流れる電流とにより、金属導体には、面外方向、すなわち、ホットスタンプ用素材から遠ざかる方向のローレンツ力が作用する。板厚が小さく剛性（たわみ方向に対する断面二次モーメント）が小さい金属導体を用いた場合には、このローレンツ力によっても、金属導体はたわみ得る。
【００１６】
金属導体がたわむと、金属導体とホットスタンプ用素材との間隔が変化する。この場合、ローレンツ力を最小化するための通電条件が、金属導体のたわみを考慮せずに、最適化したものであると、所望のローレンツ力抑制効果が得られない。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、ホットスタンプ用めっき金属板、特に、ホットスタンプ用めっき鋼板の通電加熱装置であって、従来の通電加熱装置よりも、溶融しためっき層に作用するローレンツ力を小さくして、めっき層の寄りを低減することができる通電加熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、下記通電加熱装置を要旨とする。
第１および第２端部を有するホットスタンプ用めっき金属板に通電して加熱する通電加熱装置であって、
前記めっき金属板の前記第１および第２端部とそれぞれ位置を揃えて配置される第１および第２端部を有する第１補助通電筒体と、
前記めっき金属板の前記第１および第２端部とそれぞれ位置を揃えて配置される第１および第２端部を有する第２補助通電筒体と、
前記めっき金属板の第１および第２端部、ならびに前記第１および第２補助通電筒体の各々の第１および第２端部に接続され、前記めっき金属板に電流を流すとともに、前記第１および第２補助通電筒体の各々に、前記めっき金属板に流れる電流と逆向きの電流を流す電源装置とを備え、
前記めっき金属板の幅Ｗに対して幅Ｗｘ（０＜Ｗｘ≦Ｗ）を有するめっき層が前記めっき金属板に形成されており、
前記第１補助通電筒体は、０．９５×Ｗｘ以上の幅を有する第１平板部を含み、前記第１平板部は、前記第１平板部の幅方向の中心と前記めっき層の幅方向の中心とが位置をそろえて、前記めっき金属板の第１表面に対向して配置され、
前記第２補助通電筒体は、０．９５×Ｗｘ以上の幅を有する第２平板部を含み、前記第２平板部は、前記第２平板部の幅方向の中心と前記めっき層の幅方向の中心とが位置をそろえて、前記めっき金属板の第２表面に対向して配置される、ホットスタンプ用めっき金属板の通電加熱装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の通電加熱装置では、従来の通電加熱装置で板状の部材である金属導体（補助通電板）の代わりに、補助通電筒体が備えられている。筒体は、板材に対して、材質が同じであれば、同じ重量および同じ設計空間（補助通電部材の設置可能空間寸法）という条件では、曲げ剛性を高くできるので、たわみにくい。また、補助通電筒体の内部には、冷却水等の冷却媒体を流すことができ、この場合、めっき金属板の通電加熱中に補助通電筒体の温度が上昇することを抑制することができ、これによっても、補助通電板のたわみを抑制することができる。
【００２０】
補助通電板を用いると、その温度が過度に上昇して、たわみが生じる場合は、めっき金属板と補助通電板との接触を回避するために、めっき金属板と補助通電板との間隔を大きくとる必要がある。このような場合でも、補助通電板の代わりに補助通電筒体を用いると、補助通電筒体がたわみにくいことにより、めっき金属板との間隔を小さくすることができる。したがって、同じめっき金属板に対して、全体としてローレンツ力を小さくできる適切な通電加熱条件を決定する過程において、設定の自由度を大きくすることができる。このため、補助通電板を用いた場合に比して、溶融しためっき層に作用するローレンツ力を小さくして、めっき層の寄りを低減し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】図１Ａは、従来の通電加熱装置を用いた場合のホットスタンプ用素材および金属導体の電気的接続態様を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示すホットスタンプ用素材および金属導体の通電回路を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に係る通電加熱装置の構成を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態に係る通電加熱装置の構成を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の第３の実施形態に係る通電加熱装置に備えられた第１補助通電筒体、およびめっき金属板の横断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の第４の実施形態に係る通電加熱装置に備えられた第１補助通電筒体、およびめっき金属板の横断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明の第５の実施形態に係る通電加熱装置に備えられた第１補助通電筒体、およびめっき金属板の横断面図である。
【図５】図５は、通電時の温度およびたわみを算出する対象とした通電加熱装置の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の通電加熱装置の実施形態について具体的に説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る通電加熱装置の構成を示す図である。
【００２３】
この通電加熱装置１０は、めっき金属板１１をホットスタンプ加工するに際して、めっき金属板１１に通電して加熱するためのものである。以下の説明で、特に断りがない場合は、めっき金属板１１の全面に（幅方向全域にわたって）めっき層が形成されているものとする。通電加熱装置１０は、第１および第２補助通電筒体１２、１３を備えている。めっき金属板１１、ならびに第１および第２補助通電筒体１２、１３は、いずれも、長手形状を有する。
【００２４】
第１補助通電筒体１２は、４つの平板部である、第１平板部１２ａ、１対の第１側板部１２ｂ、および第１天板部１２ｃを備えており、これらにより、全体として、角筒状に構成されている。第１補助通電筒体１２の横断面（長手方向に垂直な断面）の形状は、矩形である。
【００２５】
第１平板部１２ａは、めっき金属板１１と同じ平面形状（この実施形態では、矩形）を有する。めっき金属板１１の通電加熱時には、第１平板部１２ａは、めっき金属板１１の第１表面（図２において上面）に対向され、めっき金属板１１に平行に配置される。
【００２６】
同様に、第２補助通電筒体１３は、４つの平板部である、第２平板部１３ａ、１対の第２側板部１３ｂ、および第２天板部１３ｃを備えており、これらにより、全体として、角筒状に構成されている。第２補助通電筒体１３の横断面（長手方向に垂直な断面）の形状は、矩形である。
【００２７】
第２平板部１３ａは、めっき金属板１１と同じ平面形状を有する。めっき金属板１１の通電加熱時には、第２平板部１３ａは、めっき金属板１１の第２表面（図２において下面）に対向され、めっき金属板１１に平行に配置される。
【００２８】
通電加熱装置１０は、冷却装置１６を備えている。冷却装置１６により、第１および第２補助通電筒体１２、１３の各々の内部に、冷却媒体（たとえば、水）を流すことができる。冷却媒体は、冷却装置１６から出て、第１および第２補助通電筒体１２、１３の各々に対して、一端側から内部に入り、他端側から出て、冷却装置１６に戻る。
【００２９】
めっき金属板１１は、たとえば、表面に低融点金属（Ａｌ、Ｓｎ等）がめっきされた鋼板であってもよい。これらの低融点金属は、ホットスタンプを行うに際しての加熱により、液相を生ずる。第１および第２補助通電筒体１２、１３は、熱伝導性に優れる材料からなることが好ましく、たとえば、銅または銅合金からなる。
【００３０】
以下、めっき金属板１１ならびに第１および第２補助通電筒体１２、１３のそれぞれについて、長手方向の同じ一方側（図２で右側）の端部を「第１端部」といい、他方側（図２で左側）の端部を「第２端部」という。
【００３１】
めっき金属板１１の第１端部には、たとえば、非磁性絶縁体からなるスペーサを介して、めっき金属板１１の第１表面側に、第１補助通電筒体１２の第１端部が位置をそろえて重ねられ、めっき金属板１１の第２表面側に、第２補助通電筒体１３の第１端部が位置をそろえて重ねられる。同様に、めっき金属板１１の第２端部には、たとえば、非磁性絶縁体からなるスペーサを介して、めっき金属板１１の第１表面側に、第１補助通電筒体１２の第２端部が位置をそろえて重ねられ、めっき金属板１１の第２表面側に、第２補助通電筒体１３の第２端部が位置をそろえて重ねられる。めっき金属板１１と第１平板部１２ａとの間隔は、めっき金属板１１と第２平板部１３ａとの間隔に、実質的に等しくされる。第１および第２平板部１２ａ、１３ａの各々とめっき金属板１１とは、１ｍｍ以上の間隔をあけて配置されることが好ましい。
【００３２】
この通電加熱装置１０は、電源１５を含む電源装置を備えている。電源１５は、第１出力端子１５ａ、および第２出力端子１５ｂを備えている。第１出力端子１５ａと第２出力端子１５ｂとの間には、めっき金属板１１と、第１および第２補助通電筒体１２、１３とが、接続されている。
【００３３】
電源１５に対して、めっき金属板１１と、第１および第２補助通電筒体１２、１３とは、直列に接続されており、第１補助通電筒体１２と、第２補助通電筒体１３とは、並列に接続されている。より詳細には、電源１５の第１出力端子１５ａは、めっき金属板１１の第１端部に接続されている。めっき金属板１１の第２端部は、第１および第２補助通電筒体１２、１３の各々の第２端部に接続されている。第１および第２補助通電筒体１２、１３の各々の第１端部は、電源１５の第２出力端子１５ｂに接続されている。
【００３４】
電源１５は、直流電圧を印加するものおよび交流電圧を発生するもののいずれであってもよい。いずれの場合でも、電源１５の第１出力端子１５ａと第２出力端子１５ｂとの間に電圧を印加すると、第１および第２補助通電筒体１２、１３の各々には、常に、めっき金属板１１に流れる電流とは逆向きの電流が流れる。めっき金属板１１に流れる電流の大きさをＩ1とすると、第１および第２補助通電筒体１２、１３の各々に流れる電流の大きさＩ2は、１／２×Ｉ1となる。第１および第２補助通電筒体１２、１３を流れる電流により形成される磁場により、めっき金属板１１に生じるローレンツ力を抑制することができる。
【００３５】
めっき金属板１１、ならびに第１および第２補助通電筒体１２、１３への通電により生じる磁界と、第１および第２補助通電筒体１２、１３を流れる電流とにより、第１および第２補助通電筒体１２、１３には、面外方向、すなわち、めっき金属板１１から遠ざかる方向のローレンツ力が作用する。しかし、第１および第２補助通電筒体１２、１３は、筒状であることにより、平板状の補助通電部材に比して、剛性が高いので、このローレンツ力による第１および第２補助通電筒体１２、１３のたわみは、著しく抑制される。
【００３６】
また、めっき金属板１１の通電加熱中に、冷却装置１６により、第１および第２補助通電筒体１２、１３の各々の内部に冷却媒体を流すことにより、第１および第２補助通電筒体１２、１３の温度上昇を抑制して剛性の低下を抑制することができる。これによっても、第１および第２補助通電筒体１２、１３のたわみを抑制することができる。
【００３７】
このため、めっき金属板１１と第１平板部１２ａとの間隔、およびめっき金属板１１と第２平板部１３ａとの間隔は、実質的に設定通りの距離に維持されるので、これらの間隔を小さくしても、めっき金属板１１と第１または第２平板部１２ａ、１３ａとは接触し難い。したがって、同じめっき金属板に対して、全体としてローレンツ力を小さくできる適切な通電加熱条件を決定する過程において、補助通電筒体の代わりに補助通電板を用いた場合に比して、設定の自由度を大きくすることができる。このため、補助通電板を用いた場合に比して、溶融しためっき層に対するローレンツ力を小さくして、めっき層の寄りを低減し得る。
【００３８】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る通電加熱装置の構成を示す図である。図３において、図２に示す構成要素に対応する構成要素には、図２と同じ参照符号を付して説明を省略する。
【００３９】
この通電加熱装置３０は、１対の出力端子である第１および第２端子３５ａ、３５ｂを有する電源３５と、第１および第２回路３７、３８とを備えている。電源３５は、直流電圧を発生するものであってもよく、交流電圧を発生するものであってもよい。第１および第２回路３７、３８は、電源３５に対して、めっき金属板１１と、第１補助通電筒体１２と、第２補助通電筒体１３とを並列に接続する回路を形成する。
【００４０】
第１回路３７は、電源３５の第１出力端子３５ａと、めっき金属板１１の第１端部、第１補助通電筒体１２の第２端部、および第２補助通電筒体１３の第２端部とを電気的に接続する。第１回路３７は、電源３５の第１出力端子３５ａとめっき金属板１１の第１端部とを接続し第１分岐点Ｐ１が設けられた導電経路と、第１補助通電筒体１２の第２端部と第２補助通電筒体１３の第２端部とを接続し第２分岐点Ｐ２が設けられた導電経路と、第１分岐点Ｐ１と第２分岐点Ｐ２とを接続する導電経路とを含む。
【００４１】
第２回路３８は、電源３５の第２出力端子３５ｂと、めっき金属板１１の第２端部、第１補助通電筒体１２の第１端部、および第２補助通電筒体１３の第１端部とを電気的に接続する。第２回路３８は、電源３５の第２出力端子３５ｂとめっき金属板１１の第２端部とを接続し第３分岐点Ｐ３が設けられた導電経路と、第１補助通電筒体１２の第１端部と第２補助通電筒体１３の第１端部とを接続し第４分岐点Ｐ４が設けられた導電経路と、第３分岐点Ｐ３と第４分岐点Ｐ４とを接続する導電経路とを含む。
【００４２】
第１分岐点Ｐ１と第２分岐点Ｐ２との間の導電経路、および第３分岐点Ｐ３と第４分岐点Ｐ４との間の導電経路には、第１可変抵抗器Ｒ１１、Ｒ１２が、それぞれ介装されている。第１分岐点Ｐ１とめっき金属板１１の第１端部との間の導電経路、および第３分岐点Ｐ３とめっき金属板１１の第２端部との間の導電経路には、第２可変抵抗器Ｒ２１、Ｒ２２が、それぞれ介装されている。
【００４３】
第１可変抵抗器Ｒ１１および第１可変抵抗器Ｒ１２の少なくとも一方の抵抗値を大きくすると、第１および第２補助通電筒体１２、１３の各々に流れる電流の大きさＩ2が小さくなる。第２可変抵抗器Ｒ２１および第２可変抵抗器Ｒ２２の少なくとも一方の抵抗値を大きくすると、めっき金属板１１に流れる電流の大きさＩ1が小さくなる。すなわち、第１可変抵抗器Ｒ１１、Ｒ１２および第２可変抵抗器Ｒ２１、Ｒ２２の抵抗値を調整（いずれかの可変抵抗器の抵抗値をゼロにする場合を含む。）することにより、これらの電流の大きさＩ1、Ｉ2を調整することができる。
【００４４】
この実施形態では、電源３５が、直流電圧を発生するものである場合および交流電圧を発生するものである場合のいずれであっても、第１および第２補助通電筒体１２、１３の各々を流れる電流の向きは、常に、めっき金属板１１を流れる電流の向きと逆になる。また、第１可変抵抗器Ｒ１１、Ｒ１２および第２可変抵抗器Ｒ２１、Ｒ２２それぞれの抵抗値を適切に調整することにより、第１および第２補助通電筒体１２、１３の各々を流れる電流の大きさＩ2が、めっき金属板１１を流れる電流の大きさＩ1の１／２より大きくなるようにすることができる。
【００４５】
この場合、第１および第２補助通電筒体１２、１３の各々を流れる電流の大きさＩ2を適切に調整することにより、Ｉ2＝１／２×Ｉ1とした場合に比して、めっき金属板１１に生じるローレンツ力を低減することができる。これにより、めっき金属板１１を通電加熱することにより、めっき層が溶融しても、その融液に作用するローレンツ力を抑制し、その融液の移動を抑制することができる。したがって、この通電加熱装置３０を用いた通電加熱により、図２の通電加熱装置１０を用いた場合に比して、めっき層の寄りを抑制し得る。
【００４６】
めっき金属板１１の通電加熱により生じる融液に作用するローレンツ力は、たとえば、下記パラメータにより変化する。
(i) めっき金属板１１と第１補助通電筒体１２との間隔、およびめっき金属板１１と第２補助通電筒体１３との間隔
(ii) めっき金属板１１、ならびに第１および第２補助通電筒体１２、１３それぞれの板厚
(iii) 第１および第２補助通電筒体１２、１３の材質
【００４７】
このようなパラメータに応じて、融液全体についてローレンツ力が最小になるように、めっき金属板１１に流れる電流の大きさＩ1、ならびに第１および第２補助通電筒体１２、１３に流れる電流の大きさＩ2を最適化することが好ましい。第１可変抵抗器Ｒ１１、Ｒ１２および第２可変抵抗器Ｒ２１、Ｒ２２それぞれの抵抗値を調整することにより、このような最適な電流の大きさＩ1、Ｉ2を実現することができる。
【００４８】
通電加熱装置３０は、図２に示す通電加熱装置１０に備えられた冷却装置１６と同様の冷却装置により、第１および第２補助通電筒体１２、１３の各々の内部に冷却媒体を流すように構成されていてもよい。これにより、第１および第２補助通電筒体１２、１３の温度上昇を抑制して剛性の低下を抑制し、第１および第２補助通電筒体１２、１３のたわみを抑制することができる。
【００４９】
第１回路３７の第１可変抵抗器Ｒ１１、および第２回路３８の第１可変抵抗器Ｒ１２の一方は、設けられていなくてもよい。この場合でも、第１回路３７の第１可変抵抗器Ｒ１１、または第２回路３８の第１可変抵抗器Ｒ１２により、第１および第２補助通電筒体１２、１３に流れる電流の大きさＩ2を調整することができる。同様に、第１回路３７の第２可変抵抗器Ｒ２１、および第２回路３８の第２可変抵抗器Ｒ２２の一方は、設けられていなくてもよい。この場合でも、第１回路３７の第２可変抵抗器Ｒ２１、または第２回路３８の第２可変抵抗器Ｒ２２により、めっき金属板１１に流れる電流の大きさＩ1を調整することができる。
【００５０】
さらに、第１および第２補助通電筒体１２、１３に適切な大きさＩ2の電流が流れる場合は、第１可変抵抗器Ｒ１１、Ｒ１２は設けられていなくてもよい。同様に、めっき金属板１１に適切な大きさＩ1の電流が流れる場合は、第２可変抵抗器Ｒ２１、Ｒ２２は設けられていなくてもよい。さらに、第１および第２補助通電筒体１２、１３に適切な大きさＩ2の電流が流れ、かつめっき金属板１１に適切な大きさＩ1の電流が流れる場合は、第１可変抵抗器Ｒ１１、Ｒ１２、および第２可変抵抗器Ｒ２１、Ｒ２２のいずれも設けられていなくてもよい。たとえば、第１および第２補助通電筒体１２、１３の抵抗値、ならびに、電源３５の出力電圧が適切に選択されている場合、第１および第２補助通電筒体１２、１３に適切な大きさＩ2の電流が流れ、かつめっき金属板１１に適切な大きさＩ1の電流が流れる状態を実現し得る。
【００５１】
この実施形態において、めっき金属板１１に流れる電流の大きさＩ1に対する、第１および第２補助通電筒体１２、１３の各々に流れる電流の大きさＩ2の比を変更する必要がない場合は、第１可変抵抗器Ｒ１１、Ｒ１２および第２可変抵抗器Ｒ２１、Ｒ２２の代わりに、いずれも、固定抵抗器を用いてもよい。
【００５２】
以上の実施形態では、いずれも、めっき金属板１１の全面にめっき層が形成されているが、めっき層は、めっき金属板１１の幅方向の一部に形成されていてもよい。また、以上の実施形態では、第１および第２平板部１２ａ、１３ａは、それぞれ、めっき金属板１１と同じ平面形状を有するが、第１および第２平板部は、いずれも、めっき金属板１１とは、必ずしも同じ平面形状を有さなくてもよい。さらに、第１および第２補助通電筒体１２、１３の断面形状は、以上の実施形態では、いずれも、矩形であったが、矩形以外の形状であってもよい。
【００５３】
図４Ａは、本発明の第３の実施形態に係る通電加熱装置に備えられた第１補助通電筒体を、加熱対象のめっき金属板と併せて示す横断面図である。
【００５４】
幅がＷであるめっき金属板１１の第１および第２表面には、Ｗより小さな幅Ｗｘを有するめっき層１１Ｐが形成されている。すなわち、めっき層１１Ｐは、めっき金属板１１の幅方向の一部に形成されている。第１表面のめっき層１１Ｐと、第２表面のめっき層１１Ｐとは、めっき金属板１１の幅方向および長さ方向に関して同じ位置に形成されている。めっき層１１Ｐの幅方向の中心と、めっき金属板１１の幅方向の中心とは、一致していてもよく、一致していなくてもよい。
【００５５】
第１補助通電筒体１２Ａは、第１平板部１２Ａａを有する。第１平板部１２Ａａの幅は、Ｗｅであり、０．９５×Ｗｘ≦Ｗｅを満たす。すなわち、第１平板部１２Ａａは、めっき金属板１１とは異なる平面形状を有する場合がある。第１補助通電筒体１２Ａにおいて、第１平板部１２Ａａ以外の部分は、不定形（この実施形態では、山形）を有する。第１平板部１２Ａａは、第１平板部１２Ａａの幅方向の中心とめっき層１１Ｐの幅方向の中心とが位置をそろえられて、めっき金属板１１に対向され、めっき金属板１１に平行に配置される。第２補助通電筒体（図４Ａでは、図示を省略）は、めっき金属板１１に対して対称の形状を有し、めっき金属板１１に対して対称の位置に配置される。
【００５６】
この実施形態の通電加熱装置でも、０．９５×Ｗｘ≦Ｗｅを満たすことにより、第１および第２平板部１２Ａａ、１２Ａｂの幅Ｗｅがめっき層１１Ｐの幅Ｗｘより小さい場合でも、めっき層１１Ｐのほぼ全域に、第１および第２平板部１２Ａａ、１２Ａｂが対向する。このため、第１および第２補助通電筒体に適切な大きさの電流を流せば、溶融しためっき層に作用し得るローレンツ力を抑制することができる。また、めっき金属板に通電加熱する際、第１および第２補助通電筒体は、板状の補助通電部材に比して、たわみにくい。さらに、第１および第２補助通電筒体内に、冷却媒体を流すことができ、この場合、第１および第２補助通電筒体のたわみを、さらに抑制することができる。
【００５７】
図４Ｂは、本発明の第４の実施形態に係る通電加熱装置に備えられた第１補助通電筒体を、加熱対象のめっき金属板と併せて示す横断面図である。図４Ｂにおいて、図４Ａに示す構成要素に対応する構成要素には、図４Ａと同じ参照符号を付して説明を省略する。
【００５８】
この実施形態では、第１補助通電筒体１２Ｂの断面形状は、第１平板部１２Ｂａの垂直二等分線に対して対称である。同様に、第２補助通電筒体（図４Ｂでは、図示を省略）の断面形状は、第２平板部の垂直二等分線に対して対称である。これにより、第３の実施形態に比して、第１および第２補助通電筒体に流れる電流によるローレンツ力が均一になり、めっき層の寄りを抑制する効果が得られやすくなる。
【００５９】
図４Ｃは、本発明の第５の実施形態に係る通電加熱装置に備えられた第１補助通電筒体を、加熱対象のめっき金属板と併せて示す横断面図である。図４Ｃにおいて、図４Ａに示す構成要素に対応する構成要素には、図４Ａと同じ参照符号を付して説明を省略する。
【００６０】
この実施形態では、第１補助通電筒体１２Ｃの断面形状は、矩形であり、第１平板部１２Ｃａの垂直二等分線に対して対称である。したがって、第１補助通電筒体１２Ｃにおいて、第１平板部１２Ｃａのみならず、第１平板部１２Ｃａと反対側の平板部も、めっき金属板１１と平行になる。同様に、第２補助通電筒体（図示せず）の断面形状は、矩形であり、第２平板部の垂直二等分線に対して対称である。したがって、第２補助通電筒体において、第２平板部のみならず、第２平板部と反対側の平板部も、めっき金属板１１と平行になる。これにより、第４の実施形態に比して、第１および第２補助通電筒体に流れる電流によるローレンツ力が、より均一になり、めっき層の寄りを抑制する効果が、さらに得られやすくなる。
【００６１】
本発明の通電加熱装置では、第１および第２補助通電筒体の断面形状は、上記以外の形状であってもよく、たとえば、三角形、台形、または逆台形であってもよい。
【実施例】
【００６２】
本発明の効果を確認するために、従来の通電加熱装置、および本発明の通電加熱装置のそれぞれを用いた場合について、数値解析（シミュレーション）により、補助通電部材（補助通電板、および補助通電筒体）の最大たわみ量を求めた。
【００６３】
図５は、本発明例の通電加熱装置、および比較例として従来の通電加熱装置の構成を示す横断面図である。従来の通電加熱装置は、図１Ａおよび図１Ｂに示す構成を有し、補助通電部材として、平板状の補助通電板４Ａ、４Ｂを備えたものとした。本発明の通電加熱装置は、図２に示す構成を有し、補助通電部材として、横断面が矩形の補助通電筒体１２、１３を備えたものとした。
【００６４】
補助通電板４Ａ、４Ｂの厚さ、および補助通電筒体１２、１３全体の厚さ（めっき金属板１１に対向する面とその反対側の面との距離）は、いずれも１０ｍｍとした。補助通電筒体１２、１３を構成する各板部の厚さは、３ｍｍとした。通電加熱するめっき金属板１１の厚さは、１．６ｍｍとした。めっき金属板１１、補助通電板４Ａ、４Ｂ、および補助通電筒体１２、１３の各々について、幅は２００ｍｍで、長さは１０００ｍｍとした。
【００６５】
このめっき金属板１１に通電し、８５℃／ｓの昇温速度で８７０℃まで加熱するものとした。この際、補助通電板４Ａ、４Ｂまたは補助通電筒体１２、１３に、めっき金属板１１と逆向き（逆位相）の電流を流すものとし、これによるめっき金属板１１のめっき部に作用するローレンツ力Ｆｘを抑制する効果について検証した。
【００６６】
本発明例では、各補助通電筒体１２、１３の内部に２０℃の冷却水を通水し、各補助通電筒体１２、１３の内面が１００００Ｗ／ｍ2／Ｋの熱伝達係数で強制冷却されるものとした。めっき金属板１１と補助通電部材との間隔ｄが１０ｍｍの場合について、めっき金属板１１の表面に作用するローレンツ力Ｆｘ、補助通電部材の最高到達温度、および補助通電部材の最大たわみ量を、数値解析により算出した。
【００６７】
表１に、数値解析の結果を示す。本発明例では、比較例よりも、補助通電部材の温度上昇を大幅に抑制しつつ、補助通電部材のたわみを小さくしつつ、めっき金属板１１表面に作用するローレンツ力Ｆｘ（たわみ量を考慮しないもの）の抑制効果を比較例と同等以下にし得ることがわかる。たわみ量は、比較例で本発明例より大きくなっていることにより、実際の通電加熱時にめっき金属板に作用するローレンツ力は、比較例で、より大きくなり、めっき層の寄りが大きくなることが予想される。
【００６８】
【表１】
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【符号の説明】
【００６９】
１０、３０：通電加熱装置、    １１：ホットスタンプ用めっき金属板、
１１Ｐ：めっき層、    １２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ：第１補助通電筒体、
１２ａ、１２Ａａ、１２Ｂａ、１２Ｃａ：第１平板部、
１３：第２補助通電筒体、    １３ａ：第２平板部、    １６：冷却装置
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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