(57)【要約】【課題】ワークを効率良く均一に加熱する。【解決手段】誘導加熱装置１は、ワークＷの収容空間Ｓ１を有する本体部２と、本体部２に巻回される誘導コイル４とを備える。本体部２は、この収容空間Ｓ１を区画する側壁部６を備える。側壁部６は、誘導コイル４を収容する閉空間Ｓ２を備える。誘導加熱装置１は、外気を側壁部６の閉空間Ｓ２に導入する導入部１６と、閉空間Ｓ２内の空気を本体部２におけるワークＷの収容空間Ｓ１に導出する導出部１７とをさらに備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの収容空間を有する本体部と、前記本体部に巻回される誘導コイルとを備える誘導加熱装置であって、
前記本体部は、前記収容空間を区画する側壁部を備え、
前記側壁部は、前記誘導コイルを収容する閉空間を備え、
外気を前記閉空間に導入する導入部と、前記閉空間内の空気を前記収容空間に導出する導出部とをさらに備えることを特徴とする誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導を利用してワークを加熱する誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の誘導加熱装置としては、下記の特許文献１に開示されるように、ワーク（被加熱材）を加熱するための加熱室と、この加熱室の外周に巻回される誘導コイルと、この誘導コイルの外周を覆うように形成された隔離部材と、この隔離部材の外周を囲むように形成されるとともに、内部に絶縁気体が封入される絶縁室とを備えたものがある。
【０００３】
この誘導加熱装置は、絶縁室に絶縁気体を注入するとともに、加熱室に気体を流通させて加熱により生じる蒸発物を外部に排出しながら、誘導コイルによる磁界によってワークに誘導電流を生じさせ、この誘導電流に起因するジュール熱によってワークを加熱するものである。この誘導加熱装置では、棒部材や帯板部材といった単純な構造のものを加熱対象（ワーク）としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１９８３６７号公報
【特許文献２】特開平８−１２７２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の誘導加熱装置では、単純な構造を有するワークの加熱には適するものの、例えば自動車部品のように多様で複雑な形状を有するものを加熱する場合には、以下のような問題があった。
【０００６】
例えば、トレーリングアーム式サスペンションは、上記の特許文献２に開示されるように、左右一対のトレーリングアームと、これら一対のトレーリングアームを連結するトーションビームとを有するものである。このサスペンションにおいて、トレーリングアームとトーションビームとは、その長手方向が交差するように構成される。サスペンションは、防錆等の目的により電着塗装が施されるため、これによる塗膜を適切な温度で加熱して乾燥（焼付）させる必要がある。
【０００７】
しかしながら、このサスペンションのように、トレーリングアームとトーションバーとが交差して構成されるワークに対して誘導加熱を行う場合、トレーリングアームを誘導コイルによる磁界の向きに沿うように配置すると、トーションバーが磁界の向きに交差するように配置されることになる。この場合、トレーリングアームには磁界による誘導電流が流れ易いが、トーションバーには誘導電流が流れ難くなる。したがって、トレーリングアームには所期の加熱を施すことができるが、トーションバーに対しては加熱に長時間を要していた。このように、従来の誘導加熱装置には、ワークを効率良く均一に加熱することができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ワークを効率良く均一に加熱することが可能な誘導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】
【０００９】
本発明は上記の課題を解決するためのものであり、ワークの収容空間を有する本体部と、前記本体部に巻回される誘導コイルとを備える誘導加熱装置であって、前記本体部は、前記収容空間を区画する側壁部を備え、前記側壁部は、前記誘導コイルを収容する閉空間を備え、外気を前記閉空間に導入する導入部と、前記閉空間内の空気を前記収容空間に導出する導出部とをさらに備えることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、側壁部の閉空間に収容される誘導コイルは、交流電流が流れることにより磁界を生じ、収容空間に収容されるワークには、この磁界によって誘導起電力が生じ、この誘導起電力による誘導電流が流れる。ワークは、この誘導電流によるジュール熱により発熱し、これによって所定温度まで加熱される。また、誘導コイルは、自身に流れる交流電流により発熱する。したがって、導入部を介して外気を側壁部の閉空間に導入すれば、この外気を誘導コイルの熱によって加熱することができる。このように加熱された空気を、導出部を介してワークの収容空間に導出し、加熱が十分でないワークの部分に当てることにより、この部分の加熱を促進させることができる。これにより、この部分の昇温時間を短縮させるとともに、加熱が十分に行われている部位との温度差を低減できる。したがって、誘導加熱装置は、ワークを効率良く均一に加熱することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ワークを効率良く均一に加熱することができる。  
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】誘導加熱装置の斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ―ＩＩ線断面図である。
【図３】図１におけるＩＩＩ―ＩＩＩ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１乃至図３は、本発明に係る誘導加熱装置の一実施形態を示す。本実施形態では、加熱対象となるワークＷとして、自動車部品であるトレーリングアーム式サスペンションを例示する。このサスペンションは、図１乃至図３に示すように、一対のトレーリングアームＴＡと、これら一対のトレーリングアームＴＡを連結するトーションバーＴＢとを備える。ワークＷには、防錆等のために電着塗装が施されることから、ワークＷに塗布された塗膜を誘導加熱装置によって加熱して乾燥（焼付）させる必要がある。
【００１５】
誘導加熱装置１は、ワークＷを収容する空間(以下「収容空間」という)Ｓ１を有する本体部２と、収容空間Ｓ１を閉塞する蓋体３と、本体部２に巻回される誘導コイル４と、収容空間Ｓ１の排気を行う排気部５とを備える。
【００１６】
本体部２及び蓋体３は、これら自体が誘導加熱されないように、樹脂又はセラミック等の導電性を有しない非金属材料により構成されることが好ましい。本体部２を樹脂製のものにする場合には、加熱時の高温に耐え得るような耐熱性、及び断熱性を有する樹脂を採用することが好ましい。
【００１７】
本体部２は、ワークＷの収容空間Ｓ１を区画する側壁部６及び底部７を含む。側壁部６は、図１に示すように、四角筒状に構成されるが、これに限定されず、円筒状その他の各種形状によって構成され得る。側壁部６は、上部が開口するとともに、下部が底部７により閉塞されている。側壁部６は中空状に構成されており、その内部に誘導コイル４を収容する閉空間Ｓ２を有する。
【００１８】
具体的には、側壁部６は、図３に示すように、その最外部となる外壁部８と、外壁部８から所定の間隔をおいて位置する内壁部９と、外壁部８の上部と内壁部９の上部との間を閉塞する上壁部１０と、外壁部８の下部と内壁部９の下部との間を閉塞する下壁部１１とを有する。側壁部６の閉空間Ｓ２は、これら各壁部８〜１１によって区画されたものである。
【００１９】
外壁部８と内壁部９とは、上下方向に沿ってほぼ平行となるように構成される。内壁部９は、底部７とともに本体部２におけるワークＷの収容空間Ｓ１を区画する。上壁部１０の上面は、蓋体３が載置されるように、水平状に構成される。下壁部１１の下面には、底部７が一体に固定されている。
【００２０】
図３に示すように、上壁部１０及び下壁部１１は、内壁部９と一体に構成されており、外壁部８は、上壁部１０及び下壁部１１に対して着脱自在に構成されている。この構成により、外壁部８を取り外すことで、閉空間Ｓ２に収容される誘導コイル４のメンテナンス作業を行うことができる。
【００２１】
底部７は、側壁部６と同じ材料により板状に構成される。この底部７は、溶着、接着等の固定手段により、側壁部６の下壁部１１に一体に固定されている。図３に示すように、底部７には、ワークＷが載置され得る。底部７は、載置されるワークＷを支持する支持手段（図示せず）を有する。この支持手段は、内壁部９に設けられていてもよい。
【００２２】
蓋体３は、本体部２の上部における開口部を閉塞するためのものである。蓋体３には、本体部２の開口面積よりも大きな面積を有する板部材が使用され得る。蓋体３は、図３に示すように、本体部２の上壁部１０に載置されることにより、収容空間Ｓ１を密閉する。これにより、収容空間Ｓ１は、側壁部６、底部７及びこの蓋体３によって区画される加熱室となる。
【００２３】
誘導コイル４は、側壁部６の閉空間Ｓ２内に収容されている。具体的には、誘導コイル４は、この閉空間Ｓ２内で側壁部６の内壁部９に巻回されている。誘導コイル４は、交流電源１２に接続されており、この交流電源１２による交流電圧が印加されることで、その電流により収容空間Ｓ１に磁界を生じさせる。
【００２４】
ワークＷに塗布される塗料には、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が含まれる。排気部５は、本体部２におけるワークＷの収容空間Ｓ１内で空気に含まれるこの揮発性有機化合物を回収するためのものである。収容空間Ｓ１の空気は、排気部５によって本体部２外に排出された後、蓄熱式排ガス処理装置（ＲＴＯ）等の浄化装置（図示せず）によって浄化される。
【００２５】
排気部５は、本体部２の収容空間Ｓ１に繋がる排気ダクト１３と、この排気ダクト１３の中途部に設けられる排気ファン１４とを備える。
【００２６】
排気ダクト１３は、その中途部が本体部２の側壁部６を貫通し、その端部が本体部２におけるワークＷの収容空間Ｓ１に位置するものである。図２、図３に示すように、側壁部６の外壁部８及び内壁部９には、この排気ダクト１３を挿通するための貫通孔８ａ，９ａが形成されている。排気ダクト１３の中途部は、各貫通孔８ａ，９ａに挿通されている。また、排気ダクト１３の端部は、収容空間Ｓ１内の空気を吸入する吸入口１５を有する。排気ダクト１３は、本体部２や蓋体３と同様に、電磁誘導によって加熱されることなく、かつ耐熱性を有する材料によって構成されることが望ましい。排気ファン１４は、排気ダクト１３の吸入口１５から収容空間Ｓ１内の空気を取り込み、この空気を本体部２外に排出するように動作する。
【００２７】
本実施形態に係る誘導加熱装置１は、上記構成の他、本体部２における側壁部６の閉空間Ｓ２に外気を導入する導入部１６と、この閉空間Ｓ２内の空気をワークＷの収容空間Ｓ１へと導出する導出部１７とをさらに備える。
【００２８】
導入部１６は、外気を側壁部６の閉空間Ｓ２に導入するダクト（以下「導入ダクト」という）１８と、この導入ダクト１８の中途部に設けられるファン（以下「導入ファン」という）１９とを備える。
【００２９】
図１に示すように、導入ダクト１８の一端部は、本体部２の側壁部６に繋がっている。図２、図３に示すように、側壁部６の外壁部８には、貫通孔８ｂが形成されており、導入ダクト１８の端部は、この貫通孔８ｂに接続されている。すなわち、導入ダクト１８は、この貫通孔８ｂを介して側壁部６の閉空間Ｓ２と連通している。また、この貫通孔８ｂは、側壁部６の閉空間Ｓ２に外気を導入するための導入口として機能する。導入ダクト１８は、本体部２や蓋体３と同様に、電磁誘導によって加熱されることなく、かつ耐熱性を有する材料によって構成されることが望ましい。導入ファン１９は、外気を導入ダクト１８に取り込むとともに、取り込んだ外気を側壁部６の貫通孔８ｂを通じて閉空間Ｓ２に送るように動作する。
【００３０】
導出部１７は、側壁部６の閉空間Ｓ２に導入された空気（外気）を本体部２におけるワークＷの収容空間Ｓ１へと導出するダクト（以下「導出ダクト」という）２０と、導出ダクト２０の中途部に設けられるファン（以下「導出ファン」という）２１とを備える。
【００３１】
図１に示すように、導出ダクト２０の一端部は、本体部２の側壁部６に繋がっている。図２に示すように、側壁部６の外壁部８には、貫通孔８ｃが形成されており、導出ダクト２０の一端部は、この貫通孔８ｃに接続されている。すなわち、導出ダクト２０は、この貫通孔８ｃを介して側壁部６の閉空間Ｓ２と連通している。また、この貫通孔８ｃは、閉空間Ｓ２内の空気を外部に導出する導出口として機能する。
【００３２】
導出ダクト２０の他端部は、本体部２におけるワークＷの収容空間Ｓ１内に配置されている。図２、図３に示すように、側壁部６の外壁部８及び内壁部９には、貫通孔８ｄ、９ｂが形成されており、導出ダクト２０の中途部は、これらの貫通孔８ｄ，９ｂに挿通されている。また、導出ダクト２０の他端部は、側壁部６の閉空間Ｓ２内の空気を収容空間Ｓ１内に放出する放出口２２を有する。放出口２２は、その向きを変更することができ、ワークＷにおいて加熱が十分でない部分に向けて空気を放出することができる。導出ダクト２０は、本体部２や蓋体３と同様に、電磁誘導によって加熱されることなく、かつ耐熱性を有する材料によって構成されることが望ましい。
【００３３】
導出ファン２１は、側壁部６の閉空間Ｓ２内の空気を導出ダクト２０に取り込み、この空気を放出口２２から収容空間Ｓ１内のワークＷに向けて放出させるように動作する。
【００３４】
以下、上記構成による誘導加熱装置１を用いてワークＷを加熱する方法、特に、電着塗料を塗布したワークＷを加熱して乾燥する方法について説明する。電着塗料が塗布されたワークＷは、その塗膜を乾燥させるために、本体部２の開口部を通じて収容空間Ｓ１に収容される。その後、蓋体３によって本体部２の上部が閉塞され、排気部５の排気ファン１４、導入部１６の導入ファン１９、及び導出部１７の導出ファン２１が作動する。
【００３５】
次に、交流電源１２により、誘導コイル４に交流電圧が印加される。そうすると、誘導コイル４に電流が流れ、これによる磁界が収容空間Ｓ１に発生する。ワークＷには、この磁界を受けることによって誘導起電力が生じ、これに起因する誘導電流が流れる。ワークＷは、その電気抵抗及び誘導電流に応じたジュール熱を生じ、この発熱によって加熱される。本実施形態において例示する加熱方法では、電着塗装に係る塗膜が好適な防食性を発揮するように、この塗膜を所定の温度に加熱して硬化させる。このために、ワークＷは、１５０〜１８０℃の温度に加熱されることが望ましい。
【００３６】
上記のようなワークＷに対する加熱が行われるとともに、収容空間Ｓ１（加熱室）の空気が排気部５によって排出される。また、導入部１６を通じて、外気が側壁部６の閉空間Ｓ２内に導入される。この閉空間Ｓ２内では、誘導コイル４自体がその電流により発熱した状態となっている。このため、導入された外気は、この閉空間Ｓ２内で、誘導コイル４によって加熱される。これにより、側壁部６の閉空間Ｓ２内の空気は、７０〜９０℃に加熱される。このように加熱された空気は、導出部１７の導出ダクト２０を介して導出され、放出口２２を通じて収容空間Ｓ１へと放出される。
【００３７】
ワークＷであるサスペンションは、一対のトレーリングアームＴＡと、これらを連結するトーションバーＴＢにより、Ｈ字状に構成される。このような構成の場合、トレーリングアームＴＡを上下方向に沿うように収容空間Ｓ１に収容すると（図３参照）、トーションバーＴＢが水平方向に沿うように位置付けられる。このような配置の場合、トレーリングアームＴＡは、誘導コイル４による磁界の向きに沿って配置され、トーションバーＴＢは、この磁界の向きに交差するように配置されることになる。このため、トレーリングアームＴＡには誘導電流が流れ易く、トーションバーＴＢには誘導電流が流れ難くなる。したがって、トーションバーＴＢは、トレーリングアームＴＡと比較して加熱され難くなり、このままでは所定温度までの昇温に長時間を要する。
【００３８】
これに対して、導出部１７から導出された空気は、放出口２２から、加熱が十分でないトーションバーＴＢに熱風として吹き付けられる。これにより、トーションバーＴＢの加熱が促進され、所定温度までの昇温時間が短縮される。以上の加熱を所定時間継続して行うことにより、ワークＷに塗布された塗膜を好適に乾燥することができる。
【００３９】
以上説明した本実施形態に係る誘導加熱装置１によれば、導入部１６を介して外気を側壁部６の閉空間Ｓ２に導入し、この外気を誘導コイル４によって加熱し、加熱された空気を導出部１７の放出口２２から放出することにより、ワークＷにおいて発熱し難い部位をこの空気によって補助的に加熱することが可能になる。これによって、この部位の昇温を促進させ、所定温度までの昇温時間を短縮できる。したがって、この誘導加熱装置１は、ワークＷを効率良く均一に加熱することができる。また、本実施形態では、ワークＷに対する加熱時間の長期化を防止できるとともに、別の熱源を追加する必要もなくなる。したがって、加熱が必要とされる部品の製造コストを可及的に低減することが可能になる。
【００４０】
なお、側壁部６の閉空間Ｓ２において外気を十分に加熱できるように、導入部１６と導出部１７とは、可能な限り離れた位置に設けられることが望ましい。この観点から、本実施形態では、四角筒状の側壁部６において、その四角形における同一辺に導入部１６と導出部１７とが設けられていない。
【００４１】
すなわち、本実施形態では、導入部１６と導出部１７とは、四角形における別々の辺に対して配置されており、より好ましくは、対向する一対の辺のうち、一方の辺と他方の辺に分かれて設けられる。これに関連して、側壁部６の外壁部８に形成される貫通孔８ｂ、８ｃは、四角（筒）形状の側壁部６において、四角形における別々の辺（隣り合う２辺）に設けられているが、対向する一対の辺の一方と他方とに分かれて形成され得る。また、同様の観点から、導入部１６に関係する貫通孔８ｂは、外壁部８の下部に形成され、導出部１７に関係する貫通孔８ｃは、外壁部８の上部に形成されている。
【００４２】
なお、本発明に係る誘導加熱装置は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。また、本発明に係る誘導加熱装置は、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明に係る誘導加熱装置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４３】
上記の実施形態では、誘導加熱装置１によって、ワークＷに塗布された塗膜を乾燥させる例を示したが、これに限定されない。誘導加熱装置１は、乾燥目的のみならず、ワークＷに対して焼入れその他の各種熱処理を施す場合に利用され得る。また、ワークＷとしては自動車部品のみならず、他の各種金属製部品が含まれる。
【００４４】
上記の実施形態では、導出部１７に１つの放出口２２を備えた例を示したが、これに限定されず、複数の放出口２２を設けることにより、側壁部６の閉空間Ｓ２内で加熱された空気を、ワークＷの複数箇所に吹き付けるようにしてもよい。
【００４５】
上記の実施形態では、側壁部６の外壁部８に形成された貫通孔８ｃに導出ダクト２０の端部が接続され、さらに、外壁部８と内壁部９に形成される貫通孔８ｄ、９ｂに導出ダクト２０の中途部が挿通されていたが、これに限定されるものではない。例えば、内壁部９に貫通孔（導出口）を形成するとともに、この貫通孔に放出口を設け、この放出口から閉空間Ｓ２内の空気を収容空間Ｓ１に放出（導出）させてもよい。この場合、空気を放出させるためのファン（導出ファン２１）を外壁部８に取り付けてもよい。これにより、導出ダクト２０を省略できる。
【００４６】
上記の実施形態では、本体部２を蓋体３で閉塞してワークＷを加熱する例を示したが、これに限定されない。蓋体３によって本体部２を閉塞することなく、収容空間Ｓ１に収容したワークＷを加熱してもよい。この場合、導出部１７は、導出ダクト２０の中途部が側壁部６を貫通することなく、本体部２の上部開口から収容空間Ｓ１へと回り込み、その放出口２２が収容空間Ｓ１内に位置するように構成されてもよい。
【００４７】
さらに、本体部２の底部７を省略し、筒状の側壁部６のみによって本体部２を構成してもよい。この場合、筒状の本体部２は、筒心方向における両端部が開口したものになる。誘導加熱装置１は、本体部２の両端部が閉塞されなくてもワークＷの加熱を行うことが可能である。
【００４８】
上記の実施形態では、本体部２の側壁部６を、外壁部８、内壁部９、上壁部１０及び下壁部１１により構成した例を示したが、これに限定されない。例えば、下壁部１１を省略して、外壁部８の下部と内壁部９の下部とを底部７に直接固定し、底部７、外壁部８、内壁部９及び上壁部１０によって閉空間Ｓ２を構成してもよい。また、上壁部１０及び下壁部１１は内壁部９と一体に構成されなくてもよく、外壁部８と一体に構成されてもよい。
【００４９】
上記の実施形態では、誘導加熱によって、ワークＷの一部が過剰に加熱される場合も考えられる。この場合、導入部１６の導入ダクト１８を分岐させ、その分岐ダクトを側壁部６に貫通させ、一部の外気を側壁部６の閉空間Ｓ２に導入することなく、ワークＷの収容空間Ｓ１に直接導入する構成を採用してもよい。すなわち、導入部１６は、外気を側壁部６の閉空間Ｓ２に導入する第１導入ダクトと、外気を本体部２におけるワークＷの収容空間Ｓ１に直接導入する第２導入ダクトを備えたものになる。この場合、導入部１６は、１つの導入ファン１９によって第１導入ダクト及び第２導入ダクトの外気を送り出してもよく、第１導入ダクトと第２導入ダクトに個別に導入ファン１９を設けた構成であってもよい。この第２導入ダクトの放出口から外気を収容空間Ｓ１に放出し、この外気を、過剰に加熱されたワークＷの部位に吹き付けることで、この部位を冷却でき、これによってワークＷの均一な加熱が可能になる。
【符号の説明】
【００５０】
１     誘導加熱装置
２     本体部
４     誘導コイル
６     側壁部
７     底部
１６   導入部
１７   導出部
Ｓ１   ワークの収容空間  
Ｓ２   閉空間
Ｗ     ワーク
【図１】
2016189263.tif 000003
【図２】
2016189263.tif 000004
【図３】
2016189263.tif 000005