(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を加熱する赤外線ヒータを囲むように配置される加熱装置の本体に、前記赤外線ヒータを挟んで前記被加熱物と反対側で該被加熱物に対向して取り付けられて、前記赤外線ヒータが発する赤外線を前記被加熱物に向けて反射させる金属製の反射部材を有する反射ユニットであって、
内部に前記反射部材と不活性ガスとが封入されたガラス管を備えて前記加熱装置から独立して前記加熱装置と別体で形成されることを特徴とする反射ユニット。
【請求項２】
前記本体が、直線状に配列された複数の前記赤外線ヒータを囲むように配置されて、
前記反射ユニットには、前記複数の赤外線ヒータの配列方向と同方向で該複数の赤外線ヒータの配列範囲よりも大きい範囲に、複数の前記ガラス管が直線状に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の反射ユニット。
【請求項３】
前記本体が、直線状に配列された複数の前記赤外線ヒータを囲むように配置されて、
前記反射ユニットには、前記複数の赤外線ヒータの配列方向と同方向で該複数の赤外線ヒータの配列範囲よりも大きい範囲において、複数の前記ガラス管が、前記同方向と交差する方向で千鳥状に配置されて、前記同方向で隣り合う前記ガラス管同士を近接させたことを特徴とする請求項１に記載の反射ユニット。
【請求項４】
各前記ガラス管の断面形状を、前記直線状に配列された前記複数のガラス管の配列方向あるいは前記複数の赤外線ヒータの配列方向と同方向に長い長円状あるいは楕円状として、
前記反射部材を長尺の薄板状に形成し、該反射部材の短手方向を前記複数のガラス管の配列方向あるいは前記同方向と一致させて、前記断面形状が前記長円状あるいは前記楕円状の前記ガラス管の内部に前記反射部材が封入され、前記短手方向の寸法を、前記複数のガラス管の配列方向あるいは前記同方向での該ガラス管の内部寸法と略同一にしたことを特徴とする請求項２又は３に記載の反射ユニット。
【請求項５】
加熱装置の本体が、被加熱物を加熱する赤外線ヒータを囲むように配置され、前記本体に、前記赤外線ヒータが発する赤外線を前記被加熱物に向けて反射させる金属製の反射部材を有する反射ユニットが、前記赤外線ヒータを挟んで前記被加熱物と対向して取り付けられた加熱装置であって、
前記反射ユニットを、請求項１ないし４のいずれかに記載の反射ユニットとしたことを特徴とする加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被加熱物を加熱する赤外線ヒータを囲むように配置される加熱装置の本体に、前記赤外線ヒータを挟んで前記被加熱物と反対側で該被加熱物に対向して取り付けられる反射ユニット、該反射ユニットが取り付けられた加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、光透過性を有する被加熱物に対して照射される遠赤外線を低減し、被加熱物をその厚み方向に対して均一に加熱する光加熱装置が開示されている。特許文献１の光加熱装置は、ヒータランプから放射される光を反射して被加熱物に照射する反射部材と、光の照射方向でヒータランプの前方側に配置された遠赤外線吸収部材とを備えており、反射部材には、ヒータランプの点灯時に、反射部材及びヒータランプを冷却する冷却風を流通させるための冷却風流通孔が形成されている。この光加熱装置では、ヒータランプから放射される放射光や、反射部材からの反射光が、前記遠赤外線吸収部材を介して被加熱物に照射される。このとき、反射部材、ヒータランプ及び遠赤外線吸収部材を冷却するために、冷却風が、反射部材の冷却風流通孔に供給されてヒータランプの表面や遠赤外線吸収部材の表面に吹き付けられる。その際には、冷却風により、反射部材の温度上昇が原因となって反射部材が黒色化することが抑えられる結果、反射部材による光の反射効果が低下することを抑制できる。
【０００３】
また、非特許文献１には、加熱装置の本体に被加熱物を加熱する赤外線ヒータを設け、この本体に、赤外線ヒータが発する赤外線を被加熱物に向けて反射させる反射ユニットが取り付けられており、この反射ユニットを冷却するために、反射ユニットの外面に沿って冷却水を強制的に流通させる加熱装置が開示されている。この場合にも、冷却水が、反射ユニットが黒色化することを抑えることにより、前記反射効果が低下することを抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６６９８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】製品情報／ヘレウス株式会社、２０１４年、［２０１４年７月３０日検索］、<URL:http://heraeus.co.jp/ja/products/ip/heater_modules/water_cooling/watercooling.aspx>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の光加熱装置のように、冷却風によって反射部材を冷却するためには、例えば、光加熱装置に、冷却風を強制的に発生させる冷却ファンを設けなければならないことから、反射部材の反射効果の低下を抑制する構造が簡単であるとは言い難かった。さらに、非特許文献１に記載の加熱装置のように、冷却水を用いて反射ユニットを冷却するためには、反射ユニットに冷却水の流通路を形成する空間を確保する必要があることに伴って、反射ユニットや該反射ユニットが取り付けられた加熱装置が大型化するという不都合があった。
【０００７】
この発明は、このような状況に鑑み提案されたものであって、反射効果の低下を抑制する構造が簡単であり小型化が可能な反射ユニット、該反射ユニットが取り付けられた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】
上記目的を達成するために、請求項１の発明に係る反射ユニットは、被加熱物を加熱する赤外線ヒータを囲むように配置される加熱装置の本体に、前記赤外線ヒータを挟んで前記被加熱物と反対側で該被加熱物に対向して取り付けられて、前記赤外線ヒータが発する赤外線を前記被加熱物に向けて反射させる金属製の反射部材を有する反射ユニットであって、内部に前記反射部材と不活性ガスとが封入されたガラス管を備えて前記加熱装置から独立して前記加熱装置と別体で形成されることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、前記本体が、直線状に配列された複数の前記赤外線ヒータを囲むように配置されて、前記反射ユニットには、前記複数の赤外線ヒータの配列方向と同方向で該複数の赤外線ヒータの配列範囲よりも大きい範囲に、複数の前記ガラス管が直線状に配列されていることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１に記載の構成において、前記本体が、直線状に配列された複数の前記赤外線ヒータを囲むように配置されて、前記反射ユニットには、前記複数の赤外線ヒータの配列方向と同方向で該複数の赤外線ヒータの配列範囲よりも大きい範囲において、複数の前記ガラス管が、前記同方向と交差する方向で千鳥状に配置されて、前記同方向で隣り合う前記ガラス管同士を近接させたことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項２又は３に記載の構成において、各前記ガラス管の断面形状を、前記直線状に配列された前記複数のガラス管の配列方向あるいは前記複数の赤外線ヒータの配列方向と同方向に長い長円状あるいは楕円状として、前記反射部材を長尺の薄板状に形成し、該反射部材の短手方向を前記複数のガラス管の配列方向あるいは前記同方向と一致させて、前記断面形状が前記長円状あるいは前記楕円状の前記ガラス管の内部に前記反射部材が封入され、前記短手方向の寸法を、前記複数のガラス管の配列方向あるいは前記同方向での該ガラス管の内部寸法と略同一にしたことを特徴とする。
請求項５の発明に係る加熱装置は、加熱装置の本体が、被加熱物を加熱する赤外線ヒータを囲むように配置され、前記本体に、前記赤外線ヒータが発する赤外線を前記被加熱物に向けて反射させる金属製の反射部材を有する反射ユニットが、前記赤外線ヒータを挟んで前記被加熱物と対向して取り付けられた加熱装置であって、前記反射ユニットを、請求項１ないし４のいずれかに記載の反射ユニットとしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明に係る反射ユニット及び請求項５の発明に係る加熱装置によれば、不活性ガスによって、ガラス管内では反射部材が酸化することを抑制できる。したがって、ガラス管内に反射部材と不活性ガスとを封入するだけの簡単な構造で、反射部材の光沢を維持できる結果、この反射部材による赤外線の反射効果が低下することを抑制できる。
さらに、従来のような冷却ファンによって発生させる冷却風や流通路を流通させる冷却水による冷却を行わなくても、ガラス管内に反射部材と不活性ガスとを封入するだけで、前記反射効果が低下することを抑制できる。これにより、反射ユニットを冷却のために、冷却ファンや冷却水の流通路を設ける必要がなくなる結果、反射ユニットやこの反射ユニットが取り付けられた加熱装置を小型化することが可能になる。
請求項２及び５の発明によれば、複数の赤外線ヒータから放射される赤外線を、複数の赤外線ヒータの配列範囲よりも大きい範囲に配列した反射部材により、被加熱物に向けて反射させ易くすることができる。これにより、反射部材による赤外線の反射効果が低下することをより抑制できる。
請求項３及び５の発明によれば、複数の赤外線ヒータの配列方向と同方向では、複数の赤外線ヒータの配列範囲よりも大きい範囲において、隣り合うガラス管同士の間に隙間が生じることを抑制できる。これにより、複数の赤外線ヒータから放射される赤外線が、隣り合うガラス管同士の間を透過し難くなる結果、該赤外線を、ガラス管に封入された反射部材によって、被加熱物に向けて反射させ易くすることができる。これに伴って、反射部材による赤外線の反射効果が低下することをより抑制できる。
請求項４及び５の発明によれば、断面形状を円状にしたガラス管の内部に封入される反射部材の短手方向の寸法と比較して、断面形状が長円状あるいは楕円状のガラス管の内部に封入される反射部材の短手寸法を大きくすることができる。これにより、前記円状にしたガラス管の内部に封入される反射部材の反射面の大きさと比較して、前記長円状あるいは楕円状のガラス管の内部に封入される反射部材の反射面の大きさを増加させることできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１で反射ユニットが取り付けられた金型加熱装置の概略全体斜視図である。
【図２】同金型加熱装置の概略側断面図である。
【図３】同金型加熱装置の概略縦断面図である。
【図４】重力鋳造金型の上面に金型加熱装置を載置した状態を示す概略斜視図である。
【図５】金型加熱装置に取り付けられる実施形態２の反射ユニットの概略縦断面図である。
【図６】実施形態２の反射ユニットの内部構造を示す概略平面図である。
【図７】実施形態２の反射ユニットに備えられて反射部材と不活性ガスとが封入された石英ガラス管の概略全体平面図である。
【図８】同石英ガラス管の概略側面図である。
【図９】実施形態２の反射ユニットが取り付けられた金型加熱装置の概略縦断面図である。
【図１０】実施形態３の反射ユニットに備えられて反射部材と不活性ガスとが封入された石英ガラス管の正面図である。
【図１１】実施形態３の石英ガラス管の概略全体平面図である。
【図１２】実施形態３の石英ガラス管の概略側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図４を参照しつつ説明する。図１ないし図３に示す金型加熱装置１は、本体２と、赤外線ヒータ３と、電源コード４とを備えている。この金型加熱装置１には、反射ユニット５が取り付けられている。本体２は、ステンレスによって形成されている。この本体２は、中空状で側面視において横長の箱形に形成されている。一例として、本体２の長手方向寸法を約６３０ｍｍ、短手方向寸法を約４００ｍｍ、高さ寸法を約１００ｍｍとした。なお、金型加熱装置１は、本発明の加熱装置の一例である。
【００１２】
図２及び図３に示すように本体２には、該本体２の前端部（図２の左側）及び後端部（図２の右側）を除く部分に貫通空間６が設けられている。この貫通空間６は、本体２の上面（図３の上側）及び本体２の下面（図３の下側）に開口し、本体２を貫通するように形成されている。さらに図２に示すように本体２内には、該本体２の前後方向（図２の左右方向）で、本体２の前端部と貫通空間６とを仕切る前側仕切壁９が形成されている。この前側仕切壁９には、本体２の短手方向（図２の手前奥方向）に等間隔をおいて貫通孔９Ａが６つ設けられている。この貫通孔９Ａは、貫通空間６と本体２内の前端部とを連通させて、後述する赤外線ヒータ３の前端側（図２の左側）を本体２内の前端部に進入させるために用いられる。
【００１３】
加えて、図２に示すように本体２内には、本体２の前後方向で本体２の後端部と貫通空間６とを仕切る後側仕切壁１０が形成されている。この後側仕切壁１０にも、前側仕切壁９と同様に、貫通空間６と本体２内の後端部とを連通させる貫通孔１０Ａが６つ設けられている。この貫通孔１０Ａは、赤外線ヒータ３の後端側（図２の右側）を本体２内の後端部に進入させるために用いられる。
【００１４】
また図２に示すように赤外線ヒータ３は、細長形状とされ本体２に取り囲まれて配置されている。本実施形態では、赤外線ヒータ３が、本体２の上面の開口１４及び本体２の下面の開口１５を臨むように貫通空間６に配置されている。ここでは、図３に示すように、貫通空間６に赤外線ヒータ３を、本体２の短手方向で６本直線状に配列した例を示した。各赤外線ヒータ３は、不活性ガス（例えばアルゴンガス）が封入された細長い石英ガラス管２５内に、長尺薄板状の炭素質発熱体２６を封入して形成したものである。本実施形態では、図３に示すように、石英ガラス管２５内において炭素質発熱体２６を横方向で２列に配置している。各炭素質発熱体２６は、石英ガラス管２５に収容されて該石英ガラス管２５よりも細径の石英ガラス管２４内に、不活性ガスと共に封入されている。各石英ガラス管２５の前端面（図２の左側）は閉塞されていると共に、各石英ガラス管２５の後端面の開口は、口金２７によって閉塞されている。この口金２７には、２つの外部接続端子（図示せず。）が、該口金２７の横方向に並んで突設されている。なお、図２では炭素質発熱体２６の図示を省略した。
【００１５】
石英ガラス管２５内では、電線によって、各石英ガラス管２４から引き出された両炭素質発熱体２６，２６の前端側同士を電気的に接続することにより、両炭素質発熱体２６，２６が直列に接続されている。一方各炭素質発熱体２６の後端側は、各石英ガラス管２４から引き出され、電線２８（図２参照。）によって、上記の各外部接続端子と電気的に接続されている。
【００１６】
図２に示すように本体２内では、各石英ガラス管２５の前端側（図２の左側）が、前側仕切壁９の貫通孔９Ａを通じて本体２内の前端部に進入し、各貫通孔９Ａの内周面と石英ガラス管２５の外周面との間に断熱材（図示せず。）が挟持されている。これに加えて、各石英ガラス管２５の後端側（図２の右側）が各貫通孔１０Ａを通じて本体２内の後端部に進入し、各貫通孔１０Ａの内周面と石英ガラス管２５の外周面との間に断熱材（図示せず。）が挟持されている。これにより、各赤外線ヒータ３の外部接続端子が、赤外線ヒータ３の輻射熱の影響を受けて損傷することを防止している。
【００１７】
また、図１及び図４に示すように電源コード４は、本体２の側面から引き出されている。本体２内には、図示しないリード線によって各赤外線ヒータ３の外部接続端子と電気的に接続された端子台（図示せず。）が配置されている。この端子台には、電源コード４の前端部が電気的に接続されている。これにより、電源コード４は、前記端子台、前記リード線及び前記外部接続端子を介し、各赤外線ヒータ３の炭素質発熱体２６と電気的に接続されることになる。さらに図１に示すように、本体２の背面３１には、本体２の平面視で半四角形状に開口する取っ手部３２が突設されている。加えて本体２の前面（図１の左斜め方向奥側）にも、取っ手部３２が突設されている。なお、図２では取っ手部３２の図示を省略した。
【００１８】
図２及び図３に示すように反射ユニット５は、ステンレス製であって、上下に２分割可能なユニット下側本体５Ａとユニット上側本体５Ｂとを組み付けて形成されている。この反射ユニット５も、中空状で側面視において横長の箱形に形成されている。一例として、反射ユニット５の長手方向寸法を約５３０ｍｍ、短手方向寸法を約３１０ｍｍ、高さ寸法を約３２ｍｍとした。
【００１９】
図２及び図３に示すように反射ユニット５には、該反射ユニット５の前端部（図２の左側）及び後端部（図２の右側）を除く部分に貫通空間３６が設けられている。この貫通空間３６は、反射ユニット５の上面（図３の上側）及び反射ユニット５の下面（図３の下側）に開口し、反射ユニット５を貫通するように形成されている。さらに図２に示すように、反射ユニット５内には、該反射ユニット５の前後方向（図２の左右方向）で、反射ユニット５の前端部と貫通空間３６とを仕切る前側仕切壁３７が形成されている。この前側仕切壁３７には、反射ユニット５の短手方向（図２の手前奥方向）に等間隔をおいて貫通孔３７Ａが９つ設けられている。この貫通孔３７Ａは、貫通空間３６と反射ユニット５内の前端部とを連通させて、後述する石英ガラス管４０の前端側（図２の左側）を反射ユニット５内の前端部に進入させるために用いられる。
【００２０】
加えて、図２に示すように反射ユニット５内には、該反射ユニット５の前後方向で、反射ユニット５の後端部と貫通空間３６とを仕切る後側仕切壁３８が形成されている。この後側仕切壁３８にも、前側仕切壁３７と同様に、貫通空間３６と反射ユニット５の後端部とを連通させる貫通孔３８Ａが９つ設けられている。この貫通孔３８Ａは、石英ガラス管４０の後端側（図２の右側）を反射ユニット５内の後端部に進入させるために用いられる。
【００２１】
図２及び図３に示すように反射ユニット５は、細長形状とされた石英ガラス管４０を備えている。本実施形態では、石英ガラス管４０の外径寸法を約３０ｍｍとした。この石英ガラス管４０は、反射ユニット５の下面の開口４２（図２参照。）を臨むように貫通空間３６に配置されている。ここでは、貫通空間３６に石英ガラス管４０を、反射ユニット５の短手方向で９本直線状に配列し、該短手方向で隣り合う石英ガラス管４０同士を近接させた例を示した。各石英ガラス管４０内には、不活性ガス（例えばアルゴンガス）が封入されていると共に、反射部材４５が封入されている。この反射部材４５は、長尺で正面視逆門型のステンレス板４５Ａと長尺で正面視門型のステンレス板４５Ｂとを上下に重ね合わせねじ止めして構成されている。両ステンレス板４５Ａ，４５Ｂを重ね合わせて反射部材４５を構成した理由は、赤外線ヒータ３の輻射熱による反射部材４５の反りを抑制するためである。一例として、各ステンレス板４５Ａ，４５Ｂの幅寸法を１８ｍｍ、長さ寸法を３５０ｍｍとした。図２に示すように、石英ガラス管４０の前端（図２の左側）は閉塞されていると共に、石英ガラス管４０の後端（図２の右側）には細管部４６が形成されている。この細管部４６には、両ステンレス板４５Ａ，４５Ｂの後端が封着されている。
【００２２】
図２に示すように反射ユニット５内では、各石英ガラス管４０の前端側が各貫通孔３７Ａを通じて反射ユニット５内の前端部に進入し、各貫通孔３７Ａの内周面と石英ガラス管４０の外周面との間に断熱材（図示せず。）が挟持されている。これに加えて、各石英ガラス管４０の後端側が各貫通孔３８Ａを通じて反射ユニット５内の後端部に進入し、各貫通孔３８Ａの内周面と石英ガラス管４０の外周面との間に断熱材（図示せず。）が挟持されている。図１ないし図３に示すように、反射ユニット５の上面の開口を上方から閉塞する板状の蓋部材４７が、反射ユニット５の上面にねじ止めされている。そして、図３に示すように反射ユニット５は、金型加熱装置１の本体２の上面の開口１４（図３参照。）を塞ぐと共に、両貫通空間６，３６が上下方向で一致するようにして本体２の上面に載置されている。これにより、上下方向で９本の石英ガラス管４０が、本体２の上面の開口１４を挟んで、６本の赤外線ヒータ３と向かい合って配置される。このとき、本体２の短手方向で６本の赤外線ヒータ３の配列範囲よりも大きい範囲に、９本の石英ガラス管４０が直線状に配列されることになる。加えて、本実施形態では、図４に示すように、反射ユニット５が載置された金型加熱装置１を、重力鋳造金型５０の上面に配置すると、図３に示す反射ユニット５は、各赤外線ヒータ３を挟んで、重力鋳造金型５０とは反対側（図３の上側）で該重力鋳造金型５０に対向して配置されることになる。なお、重力鋳造金型５０は本発明の被加熱物の一例であり、本体２の短手方向は、本発明の複数の赤外線ヒータの配列方向と同方向の一例である。
【００２３】
次に、反射ユニット５が載置された金型加熱装置１によって金型を予備加熱する方法を説明する。図４には、例えばアルミ合金を溶湯としてキャビティ５１内に流入させ、所定の成形品を得る金属製の重力鋳造金型５０を示した。この重力鋳造金型５０では、重力によって溶湯をキャビティ５１内に流入させる。これにより、溶湯をキャビティ５１内に均等に充填させる。キャビティ５１内に充填された溶湯を固化させる鋳造によって所定の成形品を得る。本実施形態では、キャビティ５１内に溶湯を充填する前に、以下に説明するようにして、反射ユニット５が載置された金型加熱装置１により、重力鋳造金型５０を予備加熱しておく。これにより、重力鋳造金型５０を高温に維持し、キャビティ５１内での湯回りを良くすることができる。
【００２４】
作業者は、本体２の背面３１及び前面にそれぞれ突設させた取っ手部３２を持ちながら、重力鋳造金型５０の上面に金型加熱装置１を支持させる。これにより、キャビティ５１の上方を金型加熱装置１によって塞ぐ。
【００２５】
その後に、金型加熱装置１の電源コード４（図１参照。）を電源に接続すると、電源コード４から、この電源コード４と電気的に接続された各赤外線ヒータ３の炭素質発熱体２６（図３参照。）に電流が供給される。すると、各炭素質発熱体２６は赤熱して赤外線を発生させる。この赤外線は、金型加熱装置１の開口１５（図３参照。）を通じて重力鋳造金型５０に直に照射される。その結果、赤外線の輻射熱により重力鋳造金型５０を予備加熱できる。この他にも、赤外線は、各石英ガラス管４０内に封入された反射部材４５によって反射し、金型加熱装置１の開口１５を通じて重力鋳造金型５０に向かう。これにより、赤外線が重力鋳造金型５０に照射される。その結果、赤外線の輻射熱により重力鋳造金型５０を予備加熱できる。
【００２６】
特に本実施形態のように、各炭素質発熱体２６の表面温度を１６５０℃〜１８００℃まで上昇可能にすると、この表面温度の範囲では、各炭素質発熱体２６から発せられる赤外線の波長領域（１μｍ〜１．４μｍ）が、金属製の重力鋳造金型５０に吸収され易いものとなる。これにより、重力鋳造金型５０を効率良く短時間で所定の温度に昇温させることができる。さらには、赤外線の輻射熱の熱エネルギーは、空気によって奪われることがないため、赤外線が直に重力鋳造金型５０を予備加熱できるという利点もある。
【００２７】
これらに加えて、反射ユニット５において、各石英ガラス管４０に封入された不活性ガスにより、各石英ガラス管４０内で反射部材４５が酸化することを抑制できる。よって、反射部材４５の光沢を維持できるため、この反射部材４５による赤外線の反射効果が低下することを抑制できる。そのうえ、図３に示したように、６本の赤外線ヒータ３から放射される赤外線を、金型加熱装置１の本体２の短手方向（図３の左右方向）でこれらの赤外線ヒータ３の配列範囲よりも大きい範囲に配列した反射部材４５によって、重力鋳造金型５０に向けて反射させ易くすることができる。これにより、反射部材４５による赤外線の反射効果が低下することをより抑制できる。さらには、各石英ガラス管４０内に反射部材４５と不活性ガスとを封入するだけで、反射部材４５による赤外線の反射効果が低下することを抑制できるため、該反射効果の低下を抑制するために、反射ユニット５には、従来とは異なり、冷却ファンや冷却水の流通路を設ける必要がない。その結果、反射ユニット５の小型化や、この反射ユニット５が載置された金型加熱装置１の小型化が可能になる。
【００２８】
上述した予備加熱によって、重力鋳造金型５０の温度が所定の温度に昇温されたときには、作業者が、金型加熱装置１の本体２の背面３１及び前面にそれぞれ突設させた取っ手部３２を持ちながら金型加熱装置１を、重力鋳造金型５０の上面から取り出す。
【００２９】
＜実施形態１の効果＞
本実施形態の反射ユニット５及び該反射ユニット５が載置された金型加熱装置１では、不活性ガスによって、各石英ガラス管４０内で反射部材４５が酸化することを抑制できる。したがって、各石英ガラス管４０内に反射部材４５と不活性ガスとを封入するだけの簡単な構造で、反射部材４５の光沢を維持できる結果、この反射部材４５による赤外線の反射効果が低下することを抑制できる。
さらに、従来のような冷却ファンによって発生させる冷却風や流通路を流通させる冷却水による冷却を行わなくても、各石英ガラス管４０内に反射部材４５と不活性ガスとを封入するだけで、前記反射効果が低下することを抑制できる。これにより、反射ユニット５を冷却のために、冷却ファンや冷却水の流通路を設ける必要がなくなる結果、反射ユニット５やこの反射ユニット５が載置された金型加熱装置１を小型化することが可能になる。
【００３０】
また、６本の赤外線ヒータ３から放射される赤外線を、金型加熱装置１の本体２の短手方向でこれらの赤外線ヒータ３の配列範囲よりも大きい範囲に配列した反射部材４５によって、重力鋳造金型５０に向けて反射させ易くすることができる。これにより、反射部材４５による赤外線の反射効果が低下することをより抑制できる。
【００３１】
＜実施形態２＞
本発明の実施形態２を図５ないし図９を参照しつつ説明する。ここでは、実施形態１と同一の構成は同一の符号を付しその説明を省略する。図５及び図６に示す反射ユニット６０は、ステンレス製であって、上下に２分割可能なユニット下側本体６０Ａとユニット上側本体６０Ｂと組み付けて形成されている。この反射ユニット６０も、実施形態１の反射ユニット５の寸法と同じ寸法に形成されている。
【００３２】
図６に示すように反射ユニット６０内には、該反射ユニット６０の前後方向（図６の左右方向）で、反射ユニット６０の前端部と貫通空間３６とを仕切る前側仕切壁６１が形成されている。この前側仕切壁６１には、反射ユニット６０の短手方向（図６の上下方向）に反射ユニット６０の上下方向（図６の手前奥方向）で２段に貫通孔６１Ａが２１個設けられている。ここでは、上段に１１個の貫通孔６１Ａが設けられ、下段に１０個の貫通孔６１Ａが設けられている。この貫通孔６１Ａは、貫通空間３６と反射ユニット６０内の前端部とを連通させて、後述する石英ガラス管４０Ａの前端部（図６の左側）を反射ユニット６０内の前端部に進入させるために用いられる。
【００３３】
加えて、図６に示すように反射ユニット６０内には、該反射ユニット６０の前後方向で、反射ユニット６０の後端部と貫通空間３６とを仕切る後側仕切壁６２が形成されている。この後側仕切壁６２にも、前側仕切壁６１と同様に、貫通空間３６と反射ユニット６０内の後端部とを連通させる貫通孔６２Ａが２１個設けられている。各貫通孔６２Ａと各前記貫通孔６１Ａとは、反射ユニット６０の前後方向で対向するように配置されている。各貫通孔６２Ａは、石英ガラス管４０Ａの後端部（図６の右側）を反射ユニット６０内の後端部に進入させるために用いられる。
【００３４】
さらに図６に示すように、ユニット上側本体６０Ｂの前端部には、反射ユニット６０の上下方向で、ユニット上側本体６０Ｂの前端部とユニット下側本体６０Ａの前端部とを仕切る仕切り面６４が形成されている。この仕切り面６４の上面には、反射ユニット６０の短手方向（図６の上下方向）に長く該短手方向正面視で門型のガラス管固定部材６５が立設されている。このガラス管固定部材６５の上面には、上段の各貫通孔６１Ａを通じて反射ユニット６０内の前端部に進入した石英ガラス管４０Ａの前端部がそれぞれ嵌め入れられる切り欠き部（図示せず。）が複数（ここでは１１個）設けられている。また、ユニット上側本体６０Ｂの後端部には、反射ユニット６０の上下方向で、ユニット上側本体６０Ｂの後端部とユニット下側本体６０Ａの後端部とを仕切る仕切り面６７が形成されている。この仕切り面６７の上面にも、仕切り面６４の上面に設ける場合と同様にして、ガラス管固定部材６８が立設されている。このガラス管固定部材６８の上面にも、上段の貫通孔６２Ａを通じて反射ユニット６０内の後端部に進入した石英ガラス管４０Ａの後端部がそれぞれ嵌め入れられる切り欠き部（図示せず。）が複数（ここでは１１個）設けられている。
【００３５】
そして、図５に示すように貫通空間３６には、石英ガラス管４０Ａの保持枠体７０が配置されている。本実施形態では、貫通空間３６内で各保持枠体７０を、反射ユニット６０の前端側（図６の左側）及び後端側（図６の右側）に配置し、各保持枠体７０を、貫通空間３６の側壁に固定した。この保持枠体７０は、反射ユニット６０の短手方向正面視で、反射ユニット６０（貫通空間３６）の上下方向で２段に千鳥状で互い違いに形成された石英ガラス管４０Ａの保持空間７１を２１個備えている。保持枠体７０は、反射ユニット６０の長手方向に所定の長さ有し、各保持空間７１の断面形状は、石英ガラス管４０Ａの表面の形状に一致させた円状とされている。図５に示すように、前記短手方向では、隣り合う保持空間７１同士が隙間なく配置され、上下方向では、連結部７２によって、隣り合う保持空間７１同士を連通するように連結させている。
【００３６】
さらには図６に示すように、ユニット上側本体６０Ｂの上面には、ユニット上側本体６０Ｂの前端部を上方から閉塞する板状の前側蓋部材７３が、ねじで止めされている。これに加えて、ユニット上側本体６０Ｂの上面には、ユニット上側本体６０Ｂの後端部を上方から閉塞する板状の後側蓋部材７４が、ねじ止めされている。そして、反射ユニット６０の上面の開口７６（図５参照。）を上方から閉塞する板状の中央蓋部材７８（図９参照。）が、ユニット上側本体６０Ｂの上面にねじ止めされている。
【００３７】
図５及び図６に示すように反射ユニット６０は、細長形状された石英ガラス管４０Ａ（図７及び図８参照。）を備えている。この石英ガラス管４０Ａの外径寸法は約３０ｍｍとした。図５に示すように石英ガラス管４０Ａは、反射ユニット６０の下面の開口７７を臨むように貫通空間３６に配置されている。ここでは、貫通空間３６に石英ガラス管４０Ａを、反射ユニット６０の短手方向と交差する方向（反射ユニット６０の上下方向）で２段に千鳥状にして２１本配置した例を示した。図７及び図８に示すように各石英ガラス管４０Ａ内には、不活性ガス（例えばアルゴンガス）が封入されていると共に、反射部材８０が封入されている。この反射部材８０は、長尺薄板状のステンレス板によって構成されており、幅寸法を７．６ｍｍ、長さ寸法を３５０ｍｍとした。図８に示すように、石英ガラス管４０Ａの前端及び後端には細管部８１が形成されている。さらに、反射部材８０の両端には、該反射部材８０の前後方向に屈曲して伸縮自在な板ばね８３の一端が溶接接続されている。この板ばね８３はモリブデン製とした。そして、各板ばね８３の他端は、金属箔（モリブ箔）８４に溶接接続されて、各金属箔８４は細管部８１にそれぞれ封着されている。これにより、石英ガラス管４０内では、反射部材８０が、板ばね８３によって前後方向へ移動自在に封入されることになる。よって、例えば、反射ユニット６０が受けた衝撃は、板ばね８３によって吸収され、反射部材８０の破損や、反射部材８０が石英ガラス管４０Ａに衝突して該石英ガラス管４０Ａが破損すること防止できる。また、板ばね８３や金属箔８４をモリブデン製とした理由は、モリブデンの耐熱温度が高いためである。なお、一例として、板ばね８３の厚み寸法を０．１ｍｍ、金属箔８４の厚み寸法を２８μｍとした。
【００３８】
図５及び図６に示すように反射ユニット６０内では、１１本の石英ガラス管４０Ａの前端側が、反射ユニット６０の前端側の保持枠体７０における上段の保持空間７１に挿通され、上段の貫通孔６１Ａを通じて反射ユニット６０内の前端部に進入し、ガラス管固定部材６５の切り欠き部に嵌め入れられている。そして、上段の貫通孔６１Ａの内周面と石英ガラス管４０Ａの外周面との間に断熱材（図示せず。）が挟持されている。これに加えて、１１本の石英ガラス管４０Ａの後端側が、反射ユニット６０の後端側の保持枠体７０における上段の保持空間７１に挿通され、上段の貫通孔６２Ａを通じて反射ユニット６０Ａ内の後端部に進入し、ガラス管固定部材６８の切り欠き部に嵌め入れられている。そして、上段の貫通孔６２Ａの内周面と石英ガラス管４０Ａの外周面との間に断熱材（図示せず。）が挟持されている。
【００３９】
一方、反射ユニット６０内では、１０本の石英ガラス管４０Ａの前端側が、反射ユニット６０の前端側の保持枠体７０における下段の保持空間７１に挿通され、下段の貫通孔６１Ａを通じて反射ユニット６０の前端部に進入し、仕切り面６４上で門型のガラス管固定部材６５の内側に配置されている。そして、下段の貫通孔６１Ａの内周面と石英ガラス管４０Ａの外周面との間に断熱材（図示せず。）が挟持されている。これに加えて、１０本の石英ガラス管４０Ａの後端側が、反射ユニット６０の後端側の保持枠体７０における下段の保持空間７１に挿通され、下段の貫通孔６２Ａを通じて反射ユニット６０の後端部に進入し、仕切り面６７上で門型のガラス管固定部材６８の内側に配置されている。そして、下段の貫通孔６２Ａの内周面と石英ガラス管４０Ａの外周面との間に断熱材（図示せず。）が挟持されている。
【００４０】
図９に示すように反射ユニット６０は、金型加熱装置１の本体２の上面の開口１４を塞ぐと共に、両貫通空間６，３６が上下方向で一致するようにして本体２の上面に載置されている。これにより、本体２の上下方向で２段に千鳥状に配置した２１本の石英ガラス管４０Ａが、前記開口１４を挟んで、該上下方向で６本の赤外線ヒータ３と向かい合って配置される。このとき、本体２の短手方向（図９の左右方向）で６本の赤外線ヒータ３の配列範囲よりも大きい範囲に、２１本の石英ガラス管４０Ａが、本体２の上下方向で２段に千鳥状に配列されることになる。加えて、図９に示すように、本体２の短手方向では、保持空間７１同士が隙間なく配置されているため、該短手方向で、各保持空間７１に挿通保持された隣り合う石英ガラス管４０Ａ同士は、近接することになる。なお、本体２の上下方向は、本発明の複数の赤外線ヒータの配列方向と交差する方向の一例である。
【００４１】
次に、実施形態２における金型を予備加熱する方法を説明する。実施形態１と同様に、作業者は、キャビティ５１（図４参照。）の上方を、反射ユニット６０が載置された金型加熱装置１によって塞ぐ。実施形態２においても、各赤外線ヒータ３の炭素質発熱体２６（図９参照。）で発生させた赤外線は、金型加熱装置１の開口１５を通じて重力鋳造金型５０（図４参照。）に直に照射される。この他にも、赤外線は、各石英ガラス管４０Ａに封入された反射部材８０によって反射し、金型加熱装置１の開口１５を通じて重力鋳造金型５０に向かう。これにより、赤外線が重力鋳造金型５０に照射される。その結果、赤外線の輻射熱により重力鋳造金型５０を予備加熱できる。
【００４２】
さらに、図９に示したように、本体２の短手方向では、６本の赤外線ヒータ３の配列範囲よりも大きい範囲において、隣り合う石英ガラス管４０Ａ同士は近接している。このため、該大きい範囲において、隣り合う石英ガラス管４０Ａ同士の間に隙間が生じることを抑制できる。これにより、６本の赤外線ヒータ３から放射される赤外線が、隣り合う石英ガラス管４０Ａ同士の間を透過し難くなる結果、該赤外線を、各石英ガラス管４０Ａに封入された反射部材８０によって、重力鋳造金型５０に向けて反射させ易くすることができる。これに伴って、反射部材８０による赤外線の反射効果が低下することをより抑制できる。
【００４３】
また、図５及び図９に示したように、各保持空間７１に石英ガラス管４０Ａが挿通保持されたときには、反射ユニット６０の上下方向では、連結部７２によって、隣り合う保持空間７１同士の間に隙間が設けられている。この隙間を通じて空気が流通することで、空気の対流性が高まるため、赤外線によって加熱された空気が反射ユニット６０内の上方に留まることを抑制できる。これにより、反射ユニット６０の上方側の温度上昇を抑えることができる。
【００４４】
＜実施形態２の効果＞
本実施形態の反射ユニット６０及び該反射ユニット６０が載置された金型加熱装置１では、金型加熱装置１の本体２の短手方向で、６本の赤外線ヒータ６の配列範囲よりも大きい範囲において、隣り合う石英ガラス管４０Ａ同士の間に隙間が生じることを抑制できる。これにより、６本の赤外線ヒータ３から放射される赤外線が、隣り合う石英ガラス管４０Ａ同士の間を透過し難くなる結果、該赤外線を、各石英ガラス管４０Ａに封入された反射部材８０によって、重力鋳造金型５０に向けて反射させ易くすることができる。これに伴って、反射部材８０による赤外線の反射効果が低下することをより抑制できる。
【００４５】
＜実施形態３＞
本発明の実施形態３を図１０ないし図１２を参照しつつ説明する。ここでは実施形態１，２と同一の構成は同一の符号を付しその説明を省略する。図１０ないし図１２には、実施形態１の反射ユニット５や実施形態２の反射ユニット６０に配置される石英ガラス管４０Ｂを示した。この石英ガラス管４０Ｂは、２枚の石英板ガラスを上下に重ね、両石英板ガラスの周縁部を溶接によって接合することで、前後方向（図１１及び図１２の左右方向）に長く、正面視で横方向に長い長円状の断面を有するように形成されている。図１１及び図１２に示すように、石英ガラス管４０Ｂ内には、反射部材９１が封入されていると共に、不活性ガス（例えばアルゴンガス）が封入されている。この反射部材９１は、長尺薄板状のステンレス板によって構成されている。そして、石英ガラス管４０Ｂ内では、反射部材９１の短手方向（図１１の上下方向）が、該石英ガラス管４０Ｂの正面視で横方向に一致しており、反射部材９１の幅寸法を、前記横方向での石英ガラス管４０Ｂの内部寸法と略同一とした。一例として、反射部材９１の幅寸法を５０ｍｍとし、長さ寸法を３５０ｍｍとした。これにより、反射部材９１の幅寸法を、実施形態１の反射部材４５（４５Ａ，４５Ｂ）の幅寸法（１８ｍｍ）や実施形態２の反射部材８０の幅寸法（７．６ｍｍ）よりも大きくした。
【００４６】
実施形態１の石英ガラス管４０に代えて、本実施形態の石英ガラス管４０Ｂを反射ユニット５に配置すると、石英ガラス管４０Ｂの断面形状は、金型加熱装置１の本体２の短手方向（図３の左右方向）に長い長円状となる。そして、石英ガラス管４０Ｂ内には、反射部材９１の幅方向を前記短手方向と一致させて、該反射部材９１が封入されている。加えて、反射部材９１の幅寸法は、前記短手方向で石英ガラス管４０Ｂの内部寸法と略同一になる。石英ガラス管４０Ｂを備えた反射ユニットが載置された金型加熱装置により、重力鋳造金型５０を予備加熱する場合には、実施形態１のような断面形状を円状にした石英ガラス管４０内に封入されている反射部材４５（４５Ａ，４５Ｂ）の幅寸法と比較して、石英ガラス管４０Ｂ内に封入されている反射部材９１の幅寸法が大きくなる。これにより、石英ガラス管４０内に封入されている反射部材４５の反射面の大きさと比較して、石英ガラス管４０Ｂ内に封入されている反射部材９１の反射面の大きさを増加させることができる。よって、石英ガラス管４０内に封入されている反射部材４５と比較して、石英ガラス管４０Ｂ内に封入されている反射部材９１は、６本の赤外線ヒータ３から放射される赤外線を、重力鋳造金型５０に向けて反射させ易くすることができる。なお、反射部材９１の幅寸法は、本発明の反射部材の短手方向の寸法の一例である。
【００４７】
一方、実施形態２の石英ガラス管４０Ａに代えて、本実施形態の石英ガラス管４０Ｂを反射ユニット６０に配置し、石英ガラス管４０Ｂを備えた反射ユニットが載置された金型加熱装置により、重力鋳造金型５０を予備加熱する場合にも、実施形態２のような断面形状を円状にした石英ガラス管４０Ａ内に封入されている反射部材８０の幅寸法と比較して、石英ガラス管４０Ｂ内に封入されている反射部材９１の幅寸法が大きくなる。これにより、石英ガラス管４０Ａ内に封入されている反射部材８０の反射面の大きさと比較して、石英ガラス管４０Ｂ内に封入されている反射部材９１の反射面の大きさを増加させることができる。よって、石英ガラス管４０Ａ内に封入されている反射部材８０と比較して、石英ガラス管４０Ｂ内に封入されている反射部材９１は、６本の赤外線ヒータ３から放射される赤外線を、重力鋳造金型５０に向けて反射させ易くすることができる。
【００４８】
＜実施形態３の効果＞
本実施形態の反射ユニット及び該反射ユニットが載置された金型加熱装置では、断面形状を円状にした石英ガラス管４０，４０Ａ内に封入されている反射部材４５，８０の幅寸法と比較して、断面形状が長円状の石英ガラス管４０Ｂ内に封入されている反射部材９１の幅方向の寸法を大きくすることができる。これにより、前記円状にした石英ガラス管４０，４０Ａ内に封入される反射部材４５，８０の反射面の大きさと比較して、前記長円状の石英ガラス管４０Ｂ内に封入されている反射部材９１の反射面の大きさを増加させることができる。
【００４９】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨を逸脱しない範囲内において構成の一部を適宜変更して実施できる。上述した実施形態では、本発明を各反射ユニット５，６０が載置された金型加熱装置１に適用する例を示したが、これに限らない。例えば、各反射ユニット５，６０を、金型加熱装置１と同形状の加熱装置に載置して、当該加熱装置を、金属、樹脂、セラミックス等の加熱処理や、塗装の乾燥のための加熱処理に用いてもよい。また、上述した実施形態とは異なり、反射ユニット５，６０が備える各石英管ガラス４０，４０Ａ内には、不活性ガスと共に、断面形状が円環状で長尺の反射部材や、赤外線ヒータ３側が開口するように折り曲げて形成した長尺の反射部材を封入してもよい。
【００５０】
さらに、上述した実施形態では、各反射ユニット５，６０を金型加熱装置１に載置した例を示したが、これに限らず、各反射ユニット５，６０は、ボルト止め等により金型加熱装置１に固定されるものであってもよい。加えて、上述した実施形態１では、反射ユニット５の貫通空間３６に、石英ガラス管４０を反射ユニット５の短手方向で９本直線状に配列した例を示したが、これに限らず、反射ユニット５の大きさに合わせて、貫通空間３６に、石英ガラス管４０を前記短手方向で８本以下や１０本以上直線状に配列してもよい。さらに加えて、上述した実施形態２では、反射ユニット６０の貫通空間３６に、石英ガラス管４０Ａを反射ユニット６０の上下方向で２段に千鳥状にして２１本配置した例を示したが、これに限らず、反射ユニット６０の大きさに合わせて、該貫通空間３６に、石英ガラス管４０Ａを前記上下方向で２段に千鳥状にして１９本以下や２３本以上配置してもよい。そして、実施形態３では、石英ガラス管４０Ｂの断面を長円状としたが、これに限らず、前記断面を楕円状としてもよい。この場合にも、実施形態３の場合と同様に、断面形状を円状にした石英ガラス管４０，４０Ａ内に封入されている反射部材４５，８０の反射面の大きさと比較して、前記楕円状の石英ガラス管内に封入されている反射部材の反射面の大きさを増加させることができる。さらには、上述した実施形態１では、反射ユニット５の短手方向で９本の石英ガラス管４０を直線状に配列し、該短手方向で隣り合う石英ガラス管４０同士を近接させた例を示したが、これに限らない。例えば、前記隣り合う石英ガラス管４０同士に適宜の隙間を設けた状態で、９本の石英ガラス管４０を直線状に配列してもよい。このような場合に、前記隙間の寸法を適宜に変更すると、６本の赤外線ヒータ３から放射される赤外線が、前記隙間を透過する度合いを変更することができる。これにより、赤外線が、石英ガラス管４０に封入された反射部材４５によって重力鋳造金型５０に向けて反射する度合いを調整できる結果、該重力鋳造金型５０の予備加熱の度合いを調整することが可能になる。
【００５１】
また、上述した実施形態では、赤外線ヒータ３が、石英ガラス管２５内に炭素質発熱体２６を横方向で２列に配置した例を示したが、これに限らない。例えば、石英ガラス管２５内に、１本の石英ガラス管２４内に封入された１つ炭素質発熱体２６を配置して赤外線ヒータ３を構成してもよい。さらに、これ以外にも、炭素質発熱体２６を、石英ガラス管２４内に封入せずに、石英ガラス管２５内に、２列又は１つ配置するようにしてもよい。加えて、上述した実施形態の金型加熱装置１に代表される加熱装置には、炭素質発熱体２６に代えて、石英ガラス管２５内に発熱体であるタングステンフィラメントを配置した赤外線ヒータを内蔵してもよい。これ以外にも、加熱装置には、不活性ガスを封入しないガラス管内に、発熱体であるニクロム線や鉄クロム線を配置した赤外線ヒータを内蔵してもよい。
【００５２】
さらに加えて、上述した実施形態では、金型加熱装置１の貫通空間６に、赤外線ヒータ３を本体２の短手方向で６本直線状に配列した例を示したが、これに限らず、予備加熱する金型の大きさに対応させた本体２の大きさに合わせて、貫通空間６に、赤外線ヒータ３を前記短手方向で５本以下や７本以上直線状に配列してもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１・・金型加熱装置、２・・金型加熱装置の本体、３・・赤外線ヒータ、５，６０・・反射ユニット、４０，４０Ａ，４０Ｂ・・石英ガラス管、４５，８０，９１・・反射部材、５０・・重力鋳造金型。
【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】
0006415922.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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