(57)【要約】      （修正有）【課題】トレイがレールに焼き付くことのない誘導加熱装置を提供する。【解決手段】誘導加熱装置５０は、誘導加熱コイル５２ａ，５２ｂ，５２ｃ、非磁性のパイプレール５７およびトレイＴＲを備える。非磁性のパイプレールは、誘導加熱コイルの内部空間に通される。このパイプレールの内部には、冷却媒体が流される。トレイは、パイプレール上を移動可能に設置される。【選択図】図４
2009299143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導加熱コイル（５２ａ，５２ｂ，５２ｃ）と、
前記誘導加熱コイルの内部空間に通される非磁性のパイプレール（５７）と、
前記パイプレール上を移動可能に設置されるトレイ（ＴＲ）と
を備える誘導加熱装置（５０）。
【請求項２】
前記パイプレールは、前記トレイと線接触する
請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記パイプレールは、前記トレイと異なる素材から形成される
請求項１又は２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記パイプレールは、ステンレス鋼から形成されており、
前記トレイは、セラミックから形成される
請求項３に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記誘導加熱コイルは、複数、直列的に設けられ、
前記パイプレールは、全ての誘導加熱コイルに亘って連続している
請求項１から４のいずれかに記載の誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
過去に「誘導加熱装置において筒状加熱室の底面にレールを敷設し、そのスライドレールに沿ってトレイをスライド移動させる」ことが提案されている（例えば、特許文献１、２及び３参照）。
【特許文献１】特開平７−２５６３３４号公報
【特許文献２】特開平８−８５８２６号公報
【特許文献３】特開平１１−２５１０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、加熱温度が比較的高い場合において、レール及びトレイが共に耐火物で形成されていると、トレイがレールに焼き付いてトレイが動かなくなるという不具合があった。
【０００４】
本発明の課題は、トレイがレールに焼き付くのを防止することができる誘導加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１発明に係る誘導加熱装置は、誘導加熱コイル、非磁性のパイプレールおよびトレイを備える。なお、パイプレールの本数は特に制限されず１本であってもよいし２本以上であってもよい。非磁性のパイプレールは、誘導加熱コイルの内部空間に通される。なお、このパイプレールの内部には、冷却媒体が流される。また、この「冷却媒体」は、特に限定されず水やエチレングリコール等であってよい。また、冷却媒体をパイプレール内に流す方法としては、ポンプを利用する方法や、位置エネルギーを利用する方法などが例示される。また、誘導加熱コイルとバイプレールとの間には壁等が存在してもよい。トレイは、パイプレール上を移動可能に設置される。なお、このトレイには、加熱対象物が置かれる。
【０００６】
この誘導加熱装置では、非磁性のパイプレールの内部に冷却媒体が流され、パイプレールが冷却される。また、この誘導加熱装置では、レールに接触するトレイも同時に冷却される。このため、この誘導加熱装置では、トレイがレールに焼き付くのを防止することができる。
【０００７】
第２発明に係る誘導加熱装置は、第１発明に係る誘導加熱装置であって、パイプレールは、トレイと線接触する。なお、パイプレールの断面形状は、例えば、円形や、三角形、菱形等である。
【０００８】
このため、この誘導加熱装置では、パイプレールとトレイとの接触面積が極めて小さくなりスライド移動に対する抵抗が小さくなる。したがって、この誘導加熱装置では、トレイがスライド移動しやすくなる。
【０００９】
第３発明に係る誘導加熱装置は、第１発明又は第２発明に係る誘導加熱装置であって、パイプレールは、トレイと異なる素材から形成される。
【００１０】
このため、この誘導加熱装置では、トレイがレールに焼き付くおそれを低減することができる。
【００１１】
第４発明に係る誘導加熱装置は、第３発明に係る誘導加熱装置であって、パイプレールは、ステンレス鋼から形成されている。また、トレイは、セラミックから形成されている。
【００１２】
このため、この誘導加熱装置では、トレイがレールに焼き付くおそれの低減を安価に行うことができる。
【００１３】
第５発明に係る誘導加熱装置は、第１発明から第４発明のいずれかに係る誘導加熱装置であって、誘導加熱コイルは、複数、直列的に設けられる。また、パイプレールは、全ての誘導加熱コイルに亘って連続している。
【００１４】
このため、この誘導加熱装置では、パイプレールに段差が生じるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
第１発明に係る誘導加熱装置では、非磁性のパイプレールの内部に冷却媒体が流され、パイプレールが冷却される。また、この誘導加熱装置では、レールに接触するトレイも同時に冷却される。このため、この誘導加熱装置では、トレイがレールに焼き付くのを防止することができる。
【００１６】
第２発明に係る誘導加熱装置では、パイプレールとトレイとの接触面積が極めて小さくなりスライド移動に対する抵抗が小さくなる。したがって、この誘導加熱装置では、トレイがスライド移動しやすくなる。
【００１７】
第３発明に係る誘導加熱装置では、トレイがレールに焼き付くおそれを低減することができる。
【００１８】
第４発明に係る誘導加熱装置では、トレイがレールに焼き付くおそれの低減を安価に行うことができる。
【００１９】
第５発明に係る誘導加熱装置では、パイプレールに段差が生じるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明に係る誘導加熱装置１は、図１に示されるように、主に、予備加熱装置１０、トレイ搬送装置３０及び本加熱装置５０から構成される。以下、各装置について詳述する。
【００２１】
＜誘導加熱装置の構成要素の詳細＞
（１）予備加熱装置
予備加熱装置１０は、図２に示されるように、主に、第１誘導加熱炉１１ａ、第２誘導加熱炉１１ｂ、第３誘導加熱炉１１ｃ、第１プッシャー１６、第１非接触式温度センサ１９および第１制御装置１８から構成されている。
【００２２】
第１誘導加熱炉１１ａ、第２誘導加熱炉１１ｂおよび第３誘導加熱炉１１ｃは、直列的に連結されている。なお、本実施の形態において、第１誘導加熱炉１１ａは金属ビレットＷＫの投入側に配置され、第３誘導加熱炉１１ｃは金属ビレットＷＫの排出側に配置されている。また、これらの誘導加熱炉１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、全て同一の構成を有している。したがって、ここでは、第１誘導加熱炉１１ａについてのみ説明を行う。
【００２３】
第１誘導加熱炉１１ａは、図２に示されるように、主に、外壁１４ａ、内壁１３ａおよび誘導加熱コイル１２ａから構成されている。外壁１４ａは、略円筒形の壁であって、耐火物から形成されている。内壁１３ａは、外壁１４ａよりも小さな径を有する略円筒形の壁であって、外壁１４ａと同様に耐火物から形成されている。誘導加熱コイル１２ａは、内壁１３ａ及び外壁１４ａの間に位置し、内壁１３ａを囲うように設けられている。また、この誘導加熱コイル１２ａは、第１制御装置１８に接続されており、制御装置１８によって出力調整される。
【００２４】
第１プッシャー１６は、いわゆる油圧シリンダであって、第１金属ビレット設置台１５に取り付けられており、一定時間おきに第３誘導加熱炉１１ｃに向かって金属ビレットＷＫを押し出す。この結果、金属ビレットＷＫは、第１誘導加熱炉１１ａに投入された後に第３誘導加熱炉１１ｃから順次排出される。なお、第３誘導加熱炉１１ｃから排出された金属ビレットＷＫは、図３に示されるトレイＴＲに載せられた後、トレイ搬送装置３０により本加熱装置５０に送られる。なお、トレイＴＲは、金属ビレットＷＫが第３誘導加熱炉１１ｃから排出される前にトレイ搬送装置３０によってトレイ設置台１７に置かれる。
【００２５】
第１非接触式温度センサ１９は、第３誘導加熱炉１１ｃの排出口付近に取り付けられており、金属ビレットＷＫの表面温度を計測する。そして、計測されたビレットＷＫの表面温度は、電気信号として第１制御装置１８に送られた後、Ａ／Ｄ変換されてデータ化され（以下、このデータを「表面温度データ」という）、第１制御装置１８に蓄積される。
【００２６】
第１制御装置１８は、表面温度データが常に設定値以下となるように誘導加熱コイル１２ａ，１２ｂ，１２ｃの出力をフィードバック制御する。なお、本実施の形態において、設定値は、金属ビレットＷＫの変態点よりも低く設定されている。また、炭素鋼は７００℃付近に変態点を有する。
【００２７】
（２）トレイ搬送装置
トレイ搬送装置３０は、いわゆるアームロボットであって、二本の爪をトレイＴＲの両脇に差し込んでトレイＴＲを持ち上げて移動させる。なお、本実施の形態において、トレイ搬送装置３０は、空のトレイＴＲを予備加熱装置１０のトレイ設置台１７に置く第１動作と、金属ビレットＷＫが載ったトレイＴＲをトレイ設置台１７から本加熱装置５０の第２金属ビレット設置台５５（図４参照）に移動させる第２動作とを繰り返す。
【００２８】
なお、本実施の形態において、トレイＴＲは、カーボンセラミック製であって、金属ビレットＷＫと接触する面には耐熱性の無機塗膜が形成されている。
【００２９】
（３）本加熱装置
本加熱装置５０は、図４、図５および図６に示されるように、主に、第４誘導加熱炉５１ａ、第５誘導加熱炉５１ｂ、第６誘導加熱炉５１ｃ、第２プッシャー５６、ガイドレール５７、冷却媒体循環装置６０、第２非接触式温度センサ５９および第２制御装置５８から構成されている。
【００３０】
第４誘導加熱炉５１ａ、第５誘導加熱炉５１ｂおよび第６誘導加熱炉５１ｃは、直列的に連結されている。なお、本実施の形態において、第４誘導加熱炉５１ａは金属ビレットＷＫの投入側に配置され、第６誘導加熱炉５１ｃは金属ビレットＷＫの排出側に配置されている。また、これらの誘導加熱炉５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、全て同一の構成を有している。したがって、ここでは、第４誘導加熱炉５１ａについてのみ説明を行う。なお、第６誘導加熱炉５１ｃは、主に均熱処理のために設けられている。
【００３１】
第４誘導加熱炉５１ａは、図４および図５に示されるように、主に、外壁５４ａ、内壁５３ａおよび誘導加熱コイル５２ａから構成されている。外壁５４ａは、略円筒形の壁であって、耐火物から形成されている。内壁５３ａは、外壁５４ａよりも小さな径を有する略円筒形の壁であって、外壁５４ａと同様に耐火物から形成されている。なお、第４誘導加熱炉５４ａの外壁５４ａ及び内壁５３ａは、トレイＴＲ付き金属ビレットＷＫが通過できるように第１誘導加熱炉１１ａのそれよりも径が大きく設計されている。誘導加熱コイル５２ａは、内壁５３ａ及び外壁５４ａの間に位置し、内壁５３ａを囲うように設けられている。なお、この誘導加熱コイル５２ａもまた上記の事情により第１誘導加熱炉１１ａの誘導加熱コイル１２ａよりも径が大きく設計されている。また、この誘導加熱コイル５２ａは、第２制御装置５８に接続されており、第２制御装置５８によって出力調整される。
【００３２】
第２プッシャー５６は、いわゆる油圧シリンダであって、第２金属ビレット設置台５５に取り付けられており、一定時間おきに第６誘導加熱炉５１ｃに向かってトレイＴＲ付き金属ビレットＷＫを押し出す。この結果、トレイＴＲ付き金属ビレットＷＫは、第４誘導加熱炉５１ａに投入された後に第６誘導加熱炉５１ｃから順次排出される。なお、第６誘導加熱炉５１ｃから排出されたトレイＴＲ付き金属ビレットＷＫは、図示しないアームロボットによって図示しない成形機に投入される。
【００３３】
ガイドレール５７は、図４、図５及び図６に示されるように、１本のステンレス製（非磁性体）のパイプレールであって、第４誘導加熱炉５１ａ、第５誘導加熱炉５１ｂおよび第６誘導加熱炉５１ｃの内壁５３ａ，５３ｂ，５３ｃの内部の下方に敷設されている。このガイドレール５７は、図６に示されるように略「コ（Ｕ）」の字状に成形されており、図５および図６に示されるように一端が冷却媒体循環装置６０の入口に接続されており、他端が冷却媒体循環装置６０の出口に接続されている。そして、このガイドレール５７の内部には、冷却媒体循環装置６０により冷却媒体（水、塩化カルシウム水溶液、エチレングリコール等）が流される。なお、トレイＴＲは、このガイドレール５７に沿って第６誘導加熱炉５１ｃに向かって移動する。
【００３４】
冷却媒体循環装置６０は、主に、冷凍機、液体ポンプおよび冷却媒体貯留タンクから構成されており、ガイドレール５７の内部に低温の冷却媒体を送出し、戻ってきた高温の冷却媒体を再冷却して、再度、ガイドレール５７の内部に低温の冷却媒体を送出する。
【００３５】
第２非接触式温度センサ５９は、第４誘導加熱炉５１ａの誘導加熱コイル５２ａと第５誘導加熱炉５１ｂの誘導加熱コイル５２ｂとの間、第５誘導加熱炉５１ｂの誘導加熱コイル５２ｂと第６誘導加熱炉５１ｃの誘導加熱コイル５２ｃとの間、および第６誘導加熱炉５１ｃの排出口付近に取り付けられており（図４では排出口付近のもののみ表示されている）、金属ビレットＷＫの表面温度を計測する。そして、計測されたビレットＷＫの表面温度は、電気信号として第２制御装置５８に送られた後、Ａ／Ｄ変換されてデータ化され、第２制御装置５８に蓄積される。
【００３６】
第２制御装置５８は、表面温度データが常に設定範囲内となるように誘導加熱コイル５２ａ，５２ｂ，５２ｃの出力をフィードバック制御する。なお、本実施の形態において、設定範囲は、金属ビレットＷＫが半溶融状態となる温度範囲とされている。また、炭素鋼が半溶融状態となる温度範囲は、１１６０〜１２２０℃である。
【００３７】
＜誘導加熱装置の特徴＞
（１）
本実施の形態に係る本加熱装置５０では、ガイドレール５７の内部に冷却媒体が流され、ガイドレール５７が冷却される。また、この本加熱装置５０では、ガイドレール５７に接触するトレイＴＲも同時に冷却される。このため、この本加熱装置５０では、トレイＴＲがガイドレール５７に焼き付くのを防止することができる。
【００３８】
（２）
本実施の形態に係る本加熱装置５０では、ガイドレール５７の断面形状が円形である。このため、この本加熱装置５０では、トレイＴＲは、ガイドレール５７に線接触する。したがって、この本加熱装置５０では、ガイドレール５７とトレイＴＲとの接触面積が極めて小さくなりスライド移動に対する抵抗が小さくなる。したがって、この本加熱装置５０では、トレイＴＲがスライド移動しやすくなる。
【００３９】
（３）
本実施の形態に係る本加熱装置５０では、ガイドレール５７は、非磁性のステンレス鋼から形成されている。また、トレイＴＲは、カーボンセラミックから形成されている。このため、この本加熱装置５０では、トレイＴＲがガイドレール５７に焼き付くおそれを低減することができる。
【００４０】
（４）
本実施の形態に係る本加熱装置５０では、ガイドレール５７は、１本のステンレス製パイプであって、全ての誘導加熱コイル５２ａ，５２ｂ，５２ｃに亘って連続している。このため、この本加熱装置５０では、ガイドレール５７に段差がなく、トレイＴＲのスムーズなスライド移動が可能となっている。
【００４１】
＜変形例＞
（Ａ）
先の実施の形態に係る誘導加熱装置１では予備加熱装置１０および本加熱装置５０においてそれぞれ３つの誘導加熱炉が用いられたが、誘導加熱炉の数は特に限定されず、３つよりも少なくてもよいし多くてもよい。
【００４２】
（Ｂ）
先の実施の形態に係る誘導加熱装置１では非接触式温度センサ１９，５９により金属ビレットＷＫの表面温度が計測されたが、接触式温度センサにより金属ビレットＷＫの内部温度が計測されてもよい。
【００４３】
（Ｃ）
先の実施の形態に係る誘導加熱装置１では冷却媒体循環装置６０により冷却された冷却媒体がガイドレール５７内部に流されたが、冷却媒体の供給方法は特に限定されず、水道から供給されてもよいし、ガイドレール５７よりも高位置に設置された給水タンクから供給されてもよい。
【００４４】
（Ｄ）
先の実施の形態に係る誘導加熱装置１ではガイドレール５７が１本のステンレス製のパイプから形成されていたが、ガイドレールは２本の独立したパイプから構成されていてもよい。
【００４５】
（Ｅ）
先の実施の形態に係る誘導加熱装置１ではガイドレール５７の横断面の形状が円形とされていたが、ガイドレールの横断面の形状は特に限定されず、三角形や菱形等、トレイＴＲと線接触するものであればよい。
【００４６】
（Ｆ）
先の実施の形態に係る誘導加熱装置１ではガイドレール５７は１本の連続物とされていたが、ガイドレールは、金属ビレットＷＫの搬送方向下流側に向かって高さが段階的に低くなる複数の独立したレールから構成されていてもよい。
【００４７】
（Ｇ）
先の実施の形態に係る誘導加熱装置１ではガイドレール５７はステンレス製であったが、ガイドレールの素材は非磁性体であって加熱温度よりも高い耐熱性を有するものであれば特に限定されない。
【００４８】
（Ｈ）
先の実施の形態に係る誘導加熱装置１ではトレイＴＲはカーボンセラミックス製であったが、トレイＴＲの素材は金属ビレットＷＫの加熱温度以上の耐熱性を有するものであれば特に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る誘導加熱装置は、トレイがレールに焼き付くのを防止することができるという特徴を有し、加熱対象物の加熱温度が比較的高い場合において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る誘導加熱装置の簡易的な全体構成図である。
【図２】本発明に係る誘導加熱装置を構成する予備加熱装置の縦断面図である。
【図３】本発明に係る誘導加熱装置において用いられるトレイの外観斜視図である。
【図４】本発明に係る誘導加熱装置を構成する本加熱装置の縦断面図である。
【図５】本発明に係る誘導加熱装置を構成する本加熱装置の横断面図である。
【図６】本発明に係る本加熱装置に敷設されるパイプレールの部分平面図である。
【符号の説明】
【００５１】
５０      本加熱装置（誘導加熱装置）
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ      誘導加熱コイル
５７      パイプレール（ガイドレール）
ＴＲ        トレイ
【図１】
2009299143.tif 000003
【図２】
2009299143.tif 000004
【図３】
2009299143.tif 000005
【図４】
2009299143.tif 000006
【図５】
2009299143.tif 000007
【図６】
2009299143.tif 000008