JP2007018965A - 高周波誘電加熱用の電極材 - Google Patents

Abstract

【課題】 被加熱材の周面に沿うように電極材を配設することができる。
【解決手段】 電極材６０は、被加熱材に高周波電圧を印加し、高周波誘電加熱をするための電極材である。電極材６０は、略円筒状の加熱材の外周面を取り巻く円筒状の電極部６５を有する。電極部６５は、複数の軸方向に延びるスリット７５を有する。このスリットにより分割された電極部６５の各薄板部７６はその厚さが非常に薄く可撓性を有する。各薄板部７６は、径方向に押圧されると、その押圧される方向に撓みつつ、被加熱材の外周面に沿うように変形可能である。
【選択図】 図４

Description

本発明は、高周波誘電加熱用の電極材に関する。

従来、被加熱材を加熱する方法として、被加熱物を、２つの電極間に配置して、高周波電圧により加熱する高周波誘電加熱が知られている。高周波誘電加熱においては、誘電効率を高め被加熱材を効率よく加熱するために、２つの電極を被加熱体に空気の層を介さずに密着させることが好ましく、したがって特許文献１に記載されるように、平板の被加熱材が加熱される場合、被加熱材は平板電極に挟持されている。

しかし、被加熱材が例えば円筒形状を呈し、その表面が曲面である場合、平板電極を用いて、被加熱材を加熱しようとすると、被加熱材の表面は平板電極に密着されないので、誘電効率が低下させられ、加熱効率が低下させられる。そこで、被加熱材の表面が曲面である場合、その曲面にあわせて、特許文献２に記載されるような表面が曲面に形成された電極を用いることが考えられる。
特開平９−２８９０７８号公報 特開平１１−１２３７５８号公報

しかし、通常被加熱材の種類は多岐に亘り、各被加熱材の形状は必ずしも一定というわけではなく、被加熱材が例えば円筒形状を呈する場合、その外周面の曲率に相違がある場合がある。このような場合、従来の電極材では、各被加熱材それぞれの曲率に合わせて電極を用意する必要がある。

また、高周波誘電加熱では、特許文献１に記載されるように、被加熱材が２つの電極によって圧力が加えられながら加熱されることが多い。しかし、被加熱材の表面が電極の表面に沿っていなければ、被加熱材には均一に圧力が付勢されない。さらに、圧力を付勢しつつ被加熱材を加熱する場合、被加熱材は膨張又は収縮し、外周面が変形することがあるが、従来の電極材は、そのような被加熱材の表面変形に追随して変形することは困難である。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑みて成されたものであり、被加熱材を効率良く加熱することが可能な高周波誘電加熱用の電極材を提供することを主たる目的とする。また、被加熱材に圧力を付勢しながら加熱する場合に適した高周波誘電加熱用の電極材を提供することを他の目的とする。

本発明に係る電極材は、柱形の被加熱材に、高周波電圧を印加し、高周波誘電加熱をするための電極材であって、被加熱材の周面に対向するように配設されるとともに、周面の周方向に分離された可撓性を有する複数の薄板部と、複数の薄板部を、周方向に連接する固定部とを備え、複数の薄板部はそれぞれ、周面に沿うように径方向に変形可能であることを特徴とする。

各薄板部が、スリットにより、互いに分離されていることが好ましい。そして、スリットは、例えば被加熱材の軸方向に平行に延びるスリットである。また例えば、少なくとも一部が軸方向に対して斜めに延びるスリットである。または例えば、少なくとも一部が屈曲しているスリットであって、例えばスリットはジグザグ状、またはＳ字状に形成されても良い。

これにより、例えば周面が楕円弧面、円弧面、楕円周面、および円周面のいずれかを含み、薄板部が周面の外周側に配置されるとともに、周面に向かって変形する場合、隣接する薄板部間の距離が狭められ、各薄板部は、被加熱材の周面に沿いやすくなる。

また、隣接する薄板部の一部は、周方向において互いに重なるように設けられても良い。この場合、被加熱材の周面が、楕円弧面、円弧面、楕円周面、および円周面のいずれかみ、各薄板部が周面の内周側に配置されるとともに、周面に向かって変形する場合、隣接する薄板部間の距離が離間され、各薄板部は、被加熱材の周面に沿いやすくなる。

固定部は、例えば各薄板部の少なくとも一方の端部を連接する。固定部が、各薄板部の端部を連接すると、例えば各薄板部の中央部を連接する場合に比べ、各薄板部は撓みやすくなり、被加熱材の周面に沿いやすくなる。

前記電極材は、前記複数の薄板部により構成される円筒部を有することが好ましい。これにより、被加熱材が、円筒形状、または円柱形状を呈する場合、円筒部を構成する各薄板部を、被加熱材の内周面または外周面に対向して設けることができる。この場合、好ましくは円筒部の一方の端部に固定部が設けられ、固定部が円筒形状の全周に亘って各薄板部の一方の端部を連接する。また、例えば固定部および薄板部は、一体的に成形される。

また、被加熱材には、薄板部を介して圧力が付勢可能であることが好ましい。

本発明においては、電極材を被加熱材の周面に沿わせることができるので、高周波誘電加熱における誘電効率を高めることができる。また、本発明に係る電極材は、押圧により撓み変形するので、薄板部を介して、被加熱材に均一に圧力を付勢することができる。さらに、圧力を付勢しつつ被加熱材を加熱する場合、被加熱材の膨張・収縮により周面が変形しても、本発明の電極材はその周面の変形にあわせて撓み変形することができ、これにより被加熱材を安定的に加熱・加圧することが可能である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る加硫成型装置を示す。加硫成型装置１０は、内型２０と、内型２０を内部に収納するための外型４０を有する。内型２０は、略円柱状に金属で形成され、その内型２０内部には熱媒体が通過するための通路が設けられ、熱媒体が通過することにより、内型２０の外周面２７が加熱させられる。内型２０の上面２２および下面２３には、内型２０内部に熱媒体を送入出するための入出管２４、２５が設けられる。入出管２４、２５は、上面２２および下面２３の中心から、それぞれ上方および下方に突出する。なお、熱媒体としては、例えば水蒸気、オイル等が使用される。

図２に示すように、内型２０の外周面２７には、被加熱材３０として帆布８０およびゴムシート８１が順に巻き付けられ、巻き付けられた被加熱材３０は略円筒形状を呈する。被加熱材３０は、このように巻き付けられることにより、その内周面３１が内型２０の外周面２７に沿うように、内型２０に装着される。略円筒状の被加熱材３０は、その軸方向の長さが、図１に示すように内型２０の軸方向の長さより短く、内型２０の下端部、上端部においては、被加熱材３０が巻きつけられていない。なお、被加熱材３０は、この構成に限定されず、高周波誘電により加熱され得るものならば良く、各種樹脂、エラストマー、天然高分子材料等を含むものであれば良い。また、ゴムシート８１の上にはさらにポリテトラフルオロエチレンシート等が被覆されても良い。ポリテトラフルオロエチレンシートは、ゴムに対して離型性が高く、加硫によりゴムシートには接着されず、後述するように加硫により得られるベルト等を構成しない。すなわち、被加熱材３０はこのように、加硫成型の対象となる材料以外の材料（本実施形態ではポリテトラフルオロエチレンシート）を含んでいても良い。

図１に示すように、略円筒状の被加熱材３０の上方には円筒状に成形された第１絶縁ブロック６１ａが被加熱材３０に対して同心的に載せられ、第１絶縁ブロック６１ａの内側には、内型２０の上端部が配置されている。第１絶縁ブロック６１ａには、内型２０の軸方向に貫通したエア抜き穴７１が設けられる。

外型４０は、有底の略円筒形状を呈する外枠４１と、外枠４１の上面に固定される上蓋４２と、外枠４１の内側に設けられるゴムジャケット４３を備える。外枠４１および上蓋４２は、電流が導通可能なように金属で形成される。外枠４１の底部５０は、段差状に形成され、中央部に略円形の挿通孔４６が設けられる円形の基底面４７と、基底面４７の外周縁部から外枠４０の軸方向に立ち上げられる接続部４８と、接続部４８に連設され、基底面４７と平行に接続部４８から外側に広がり外枠４１の側面７２に接続される中底部４９とによって構成される。挿通孔４６には、内型２０が収納されたとき、入出管２５に接続される接続管８５が挿通されている。

上蓋４２は、内型２０を挿入するための円形の開口部が設けられ、該開口部は上蓋４２の側面４５により形成される。上蓋４２の下面および中底部４９の内縁部には、全周に亘ってそれぞれ下方および上方に突出する環状形状の底面突起部５６および上面突起部５７が連接される。

ゴムジャケット４３は、円筒形状を呈し外枠４１と同心的に配設されるとともに、その円筒形状の両端部が拡径するように広げられ、底面突起部５６および上面突起部５７の外周側の側面に嵌合されて上蓋４２および中底部４９に固定されている。ゴムジャケット４３は、これら突起部に嵌合することにより、内側に向かって押圧された場合でも、ゴムジャケット４３の上蓋４２および中底部４９に対する固定状態は維持される。

以上の構成により、ゴムジャケット４３と外枠４１の側面７２の間には、中底部４９を底面とし、上蓋４２を上面とする密閉空間５４が形成される。そして、ゴムジャケット４３の内周面は、上蓋４２の側面４５、底部５０の接続部４８とともに、略同一曲面を形成し、これにより、この同一曲面を内周面とし、基底面４７を底面とする円筒状の収納室６７が設けられる。

ゴムジャケット４３（すなわち収納室６７）の内部には、電極材６０が設けられる。電極材６０は、円筒形に形成される電極部６５と、電極部６５の上端部から外側に向かって広がる鍔部６６を有す。電極部６５は、収納室６７の内周面（すなわち、ゴムジャケット４３、側面４５、接続部４８）に沿うように外枠４１に同心的に設けられ、鍔部６６は上蓋４２の上面に沿って設けられる。電極材６０の鍔部６６は上蓋４２の上面に固定され、これにより電極材６０は、外型４０に取り付けられている。また、電極部６５の下端部は、後述するように、接続部４８に軸方向に変位可能に支持されている。

外枠４１には、注入口５２および排出口５３が設けられ、注入口５２から密閉空間５４に水蒸気等の圧力媒体が注入されるとともに、密閉空間５４の圧力媒体は排出口５３から排出される。

収納室６７の基底面４７の上面には、挿通孔４６を避けるように、内径が挿通孔４６の直径に一致し、外周面が収納室６７の内周面（すなわち、電極部６５の内周面）に沿うように形成された円筒形状の第２絶縁ブロック６１ｂが設けられる。第２絶縁ブロック６１ｂの上面には、内周面が内型２０の外周面に沿うような内径を有するとともに、外周面が収納室の内周面に沿うように形成された円筒形状の第３絶縁ブロック６１ｃが設けられる。なお、第２絶縁ブロック６１ｂおよび第３絶縁ブロック６１ｃは、一体的に成形され、その断面形状がＬ字状を呈する絶縁ブロックであっても良い。また、第１ないし第３の絶縁ブロック６１ａ、６１ｂ、６１ｃは、シリコンまたはフッ素樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン）等の絶縁体で形成される。

図３は、内型２０が外型４０内に収納されたときの加硫成型装置を示す。被加熱材３０が装着された内型２０が、外型４０内に収納されると、内型２０の下端部が、第３絶縁ブロック６１ｃの内周側に挿入されるとともに、内型２０の入出管２５が第２絶縁ブロック６１ｂの内周内に挿通され、内型２０の下面２３が第２絶縁ブロック６１ｂの上面に載置される。そして、被加熱材３０の下面は、第３絶縁ブロック６１ｃの上面に接触し、または近接される。このように内型２０が収納されると、内型２０と外型４０（外枠４１）の軸が一致し、被加熱材３０は電極部６５の内側に配置され、その外周面が電極部６５の内周面に対向させられる。すなわち、内型２０が外型４０内に収納されると、内型２０、外型４０、被加熱材３０および電極部６５は、同心的に設けられ、それぞれの軸は一致する。

内型２０が、収納室６７内に収納されると、内型２０および外型４０には、それぞれ導線（不図示）が接続され、これら導線は、電源供給のための不図示の電源に接続される。したがって、外型４０は電極部６５に電気的に接続されており、電極部６５と内型２０の間には、高周波電圧が印加可能になる。

また、内型２０の入出管２４、２５には、熱媒体を供給するために、それぞれ接続管８５が接続される。接続管８５は、内型２０の供給された電流を導通しないように、シリコン等の絶縁体で構成される。

次に、本実施形態における加熱・加硫方法について説明する。本実施形態においては、内型２０が外型４０内に収納された状態において、外型４０に設けられた密閉空間５４に圧力媒体が供給され、ゴムジャケット４３が内側に向けて膨張させられる。ゴムジャケット４３の膨張により、円筒形の電極部６５は縮径し、被加熱材３０に向けて径方向内側に撓んで変位させられ、被加熱材３０に密着し、被加熱材３０を押圧する。電極部６５からの押圧により、被加熱材３０は、電極部６５と内型２０の外周面２７に挟み込まれ、所定圧力が付勢される。

このように、所定圧力が付勢された状態で、内型２０と外型４０間には、電力が供給され、電極部６５と、内型２０の間には、高周波電圧が印加される。したがって、被加熱材３０は高周波誘電により加熱される。また、密閉空間５４に供給される圧力媒体は、例えば水蒸気であって、熱媒体の役割を兼ねており、さらには内型２０にも熱媒体が供給される。すなわち、被加熱材３０は、内周および外周側から、熱媒体によっても加熱される。

内型２０および外型４０に供給される熱媒体並びに、高周波誘電により、被加熱材３０が加熱され、加硫温度（例えば、１５０℃）に達すると、内型２０および電極材６０間における高周波電圧の印加が停止され、高周波誘電による被加熱材３０の加熱が終了される。高周波誘電による加熱が終了した後においても、内型２０および外型４０への熱媒体および圧力媒体の供給は継続され、被加熱材３０の温度は加硫温度に維持されるとともに、所定圧力も同様に維持され、圧力と加硫温度が維持された状態で、所定時間にわたって被加熱材３０が加硫させられる。

加硫時間にわたる加硫が終了すると、内型２０内には、冷却水が供給され、被加熱部材３０が冷却された後、外型４０から内型２０が取り出される。内型２０は、外型４０の外部に取り出された後、被加熱材３０が内型２０から取り外され、これにより加硫成型された円筒状の被加熱材が得られる。なお、本実施形態においては、加硫成型された被加熱材３０は、ゴムシート８１の一方の面に帆布８０が加硫接着されたベルトスラブである。ベルトスラブは、研磨加工された後、幅方向に切断され、平ベルト、Ｖベルト等の各種ベルトと成る。

以上のように本実施形態においては、円筒形状の被加熱材３０が、その内周面側および外周面側から径方向に高周波電圧が印加される。したがって、被加熱材の全ての部分において、均一に高周波電圧が印加され、全ての部分において略均一に加熱が行われる。

また、本実施形態においては、被加熱材３０の内周面は、熱伝導率の高い金属である内型２０の外周面に接するために、熱損失されやすい。しかし、本実施形態においては、被加熱材３０の外周面、内周面は、内型２０および外型４０に供給される熱媒体により、加熱されるので、被加熱材３０は、温度むらなく加熱される。さらに、本実施形態では、被加熱材３０が加硫温度に達した後においては、熱損失がされやすい被加熱材３０の外周面、内周面を中心に加熱するために、高周波電圧の印加を停止し、内型２０および外型４０に供給される熱媒体のみにより加熱を継続する。

なお、被加熱材３０とゴムジャケット４３の間、および内型２０と被加熱材３０の間、並びに被加熱材３０内に内在される空気は、ゴムジャケット４３の加圧により、第１絶縁ブロック６１ａに設けられたエア抜き穴７１より加硫成型装置１０の外部に放出される。

また、内型２０の上端部および下端部の近傍は、外気に近いので熱損失されやすい。したがって、本実施形態において、内型２０の外周面２７の上端部および下端部は、第１および第３絶縁体ブロック６１ａ、６１ｃによって取り巻かれており、被加熱材３０は配置されていない。すなわち、本実施形態においては、均一に加熱可能である位置のみに被加熱材３０は配置される。

さらに、本実施形態では、内型２０は、第２絶縁ブロック６１ｂを介して、外型４０上に載置され、これにより２つの電極部（内型２０と外型４０）の接触が有効に防止される。

図４は、外型４０に設けられた電極材６０を示す。電極材６０は、上述したように略円筒形状を呈する電極部６５と、電極部６５の上端部に接続され、外側に向けて広がる鍔部６６が設けられる。電極材６０は、例えば、金、白金、銀、アルミニウム、銅等の導電性の高い金属により一体的に形成される。

電極部６５には、軸方向に平行に延びる矩形の複数のスリット７５が設けられ、これら複数のスリット７５によって電極部６５は、複数の軸方向に延びる薄板部７６として、周方向に分離されている。ここで、各スリット７５は、電極部６５の上端から所定の距離おいた位置から、下端から所定の距離おいて位置まで延び、電極部の下端部と上端部においては、電極部６５は周方向に分離されてない。すなわち、複数の軸方向に延びる薄板部７６は、その両端部が、周方向全周に亘って延びる環状の固定部７７により、連接されている。ここで、各薄板部７６はその厚さが非常に薄く可撓性を有し、径方向に押圧されると、固定部７７を支点としてその押圧される方向に撓みつつ変位される。

固定部７７には、電極材６０の軸方向に延び、スリット７５より幅及び長さが短い２以上の支持スリット９７が設けられる。接続部４８（図１参照）の支持スリット９７に対向する位置には、幅長さが支持スリット９７にほぼ等しく、軸方向の長さが支持スリット９７より短い突起（不図示）が設けられている。接続部４８に設けられた突起は、支持スリット９７内に挿通され、これにより電極材６０は、周方向には変位できないとともに、軸方向に所定量以上変位しようとすると、突起によりその変位が規制される。すなわち、電極材６０は、軸方向に変位可能に接続部４８により支持される。なお、電極材６０には、支持スリット９７が設けられず、接続部４８によって支持されていなくても良い。

なお、電極材６０の電極部６５および鍔部６６の厚さ、すなわち各薄板部７６の厚さは、ゴムジャケット４３の押圧により変形可能な範囲であれば良く、例えば０．１〜０．５ｍｍであって、好ましくは０．２ｍｍである。また、各スリットは、同一の矩形形状を呈し、等間隔に設けられ、その幅が例えば１〜５ｍｍであって、好ましくは２ｍｍである。一方、各薄板部の幅は、例えば１５〜２５ｍｍであって、好ましくは２０ｍｍである。

電極材６０が加硫成形装置１０に取り付けられている場合、電極材６０の固定部７７は、上蓋４２の側面４５および、底部５０の接続部４８に対向する位置に設けられる。一方、各薄板部７６はゴムジャケット４３に対向する位置に設けられる。したがって、ゴムジャケット４３が内側に向けて膨張させられると、固定部７７は、ゴムジャケット４３により押圧されない一方、各薄板部７６はゴムジャケット４３により押圧される。すなわち、各薄板部７６は、固定部７７を支点に内側に変形しつつ変位し、被加熱材３０の外周面に密着させられる。各薄板部７６の変形により電極材６０の固定部７７は変位するが、上述したように固定部７７は周方向に変位することができないので、電極材６０はねじれ変形を起こすことはない。また、固定部７７は軸方向には変位可能であるので、各薄板部７６の変形が妨げられることはない。

なお、電極材６０の固定部７７は、各薄板部７６と同様に、ゴムジャケット４３に対向する位置に設けられても良い。この場合、ゴムジャケット４３の径方向内側への押圧に伴い、各薄板部７６および固定部７７は、径方向内側に撓みつつ変位されるが、各薄板部７６は、スリット７５により分離されており、固定部７７に比べて大きく撓むこととなる。したがって、この場合においても、固定部７７を支点として、薄板部７６は径方向内側に撓み変形する。すなわち、電極材６０は、外型４０からの押圧により内部に相対的に大きく変形する各薄板部７６と、相対的に小さく変形する固定部７７から構成されることとなる。

ここで、各薄板部７６は、内側に変形しつつ変位すると、電極部６５は縮径し、各薄板部７６は接近させられる。したがって、電極部６５が押圧される前に離間されていた各薄板部７６は、押圧されるとほとんど接するような状態になる。すなわち、被加熱材３０の外周面のほぼ全ての領域は、電極部６５によって覆われることとなる。

以上の構成により、円筒形状の被加熱材３０は、その内周面のほぼ全ての領域が内型２０に、外周面のほぼ全ての領域が電極部６５に密着させられている。したがって、被加熱材３０は、高周波誘電加熱により、効率よく加熱される。また、複数に分割された各薄板部７６は、固定部７７によって連接されることにより、固定部７７から容易に電力供給を受けることができる。

また、被加熱材３０が加熱により膨張（または収縮）し、その外周面の径が大きく（または小さく）なる場合でも、電極材６０は、その拡径（または縮径）に追随して拡径（または縮径）し、加熱中継続して被加熱材３０に密着させられる。ここで、各薄板部７６は、接近し重なる場合もあるが、そのような場合でも、各薄板部７６は薄いので、被加熱材３０に充分に密着させられる。同様の理由により、被加熱材３０の外周径が異なるような場合でも、各薄板部７６は、被加熱材３０に密着可能であり、本実施形態に係る加硫成型装置１０では、周径の異なる被加熱材を加熱可能である。

さらに、電極材３０は可撓性を有し、変形して外周面に密着するので、ゴムジャケット４３からの押圧力を被加熱材に伝播させやすい。そして、被加熱材３０の外周面のほぼ全ての領域は電極部６５に密着させられるので、被加熱材には均一に圧力が付勢しやすい。

次に、電極材の変形例について説明する。なお、以下の変形例においては、同一の部材には同一の符号を付す。図５は、本実施形態の電極材６０の第１の変形例を示す。

本実施形態においては、軸方向に延びる各スリット７５は、矩形に形成されたが、矩形に形成されなくても良く、例えば図５に示すように幅がその長手の中央部に向かうに従って、広くなるように軸方向に長い楕円形に形成されても良い。すなわち、各薄板部７６はその幅が中央部に向かうに従って、広くなるように形成されても良い。なお、このように、薄板部７６において、その中央部の幅が小さく、両端部の幅が大きく設けられたのは、ゴムジャケット４３により押圧されたとき、薄板部７６の変位量は中央部のほうが、両端部に比べ大きいからである。

図６〜８は、それぞれ本実施形態の電極材６０の第２〜４の変形例を示す。第１の実施形態においては、電極材６０のスリット７５が電極材６０の軸方向に平行に延びる矩形のスリット７５であったが、図６に示すように、軸方向に対して斜めに延びるスリット７５であっても良い。このような構成においては、スリット７５により、分離される各薄板部７６も同様に、軸方向に対して斜めに延びることとなる。

また、図７に示すように、スリットは軸方向に傾きつつＳ字状に屈曲しつつ延びるスリット７５であっても良い。このような構成においては、スリット７５により分離される各薄板部７６も同様に、軸方向に対して傾きつつ、Ｓ字状に屈曲して延びる。さらには、スリット７５は、屈曲して延びる場合、図８に示すように直線的に延びるスリットが複数接続され、ジグザグ状に形成されても良い。

ただし、第１ないし第４の変形例においても、第１の実施形態と同様にスリット７５は上端および下端まで延ばされておらず、電極部６５の上端部および下端部には、各薄板部７６を周方向の全体に亘って連接する固定部７７が形成されている。

第１ないし第４の変形例においても、電極材６０が加硫成形装置１０に取り付けられている場合、電極材６０の固定部７７は、上蓋４２の側面４５および、底部５０の接続部４８に対向する位置に設けられる。一方、各薄板部７６はゴムジャケット４３に対向する位置に設けられる。したがって、各薄板部７６は、本実施形態と同様に固定部７７を支点に内側に向けて変形しつつ変位し、被加熱材３０の外周面に密着させられ、被加熱材３０の外周面のほぼ全ての領域は、電極部６５によって覆われることとなる。なお、第１〜４の変形例においても、第１の実施形態と同様に、支持スリット９７が設けられ、接続部４８により支持される。

図９は、本実施形態の第５の変形例に係る電極材を示す。第１の実施形態においては、電極材６０は一体的に成形された円筒状の電極部６５に複数のスリットが設けられ、薄板部７６が形成されていたが、本変形例では、複数の薄板２７６（薄板部）がすだれ状に配設され、その複数の薄板２７６の集合体により、略円筒状の電極材６０が形成される。

すなわち、本変形例では、軸方向に延びる短冊状の複数の薄板２７６が、同一円周上に沿って配設される。ここで、隣接する薄板２７６は、周方向において、互いに所定距離離間されて配設され、すなわち、薄板２７６の間にはスリット７５が設けられる。そして、同一円周上に沿って配設される複数の薄板２７６は、各上端部がその円周上において環状に形成された固定部７７に固定され、すなわち、薄板２７６は、周方向全体に亘って、固定部７７によって連接されている。

本変形例においても、各薄板２７６は、その厚さが非常に薄く、各薄板２７６は可撓性を有し、径方向に押圧されると、固定部７７を支点としてその押圧される方向に撓みつつ変位される。

第５の変形例においても、電極材６０が加硫成形装置１０に取り付けられている場合、電極材６０の固定部７７は、上蓋４２の側面４５に対向する位置に設けられる。一方、各薄板２７６はゴムジャケット４３に対向する位置に設けられる。したがって、各薄板２７６は、本実施形態と同様に固定部７７を支点に内側に向けて変形しつつ変位し、被加熱材３０の外周面に密着させられ、被加熱材３０の外周面のほぼ全ての領域は、電極部６０によって覆われることとなる。

なお、本変形例においても、第１の実施形態と同様に、電極材６０の上端部に接続される鍔部が設けられても良い。さらに、下端部も固定部によって連接されていても良い。また、各薄板はそれぞれ平板でも良いが、電極材６０が正確な円筒形を形成することができるように、同一の曲率を有するように、僅かに湾曲されて成形されても良い。

図１０、１１は、本実施形態の第６の変形例を示す。本実施形態においては、電極材６０はゴムジャケット４３の内周面に接するように設けられたが、本変形例においては、ゴムジャケット４３の内部に設けられる。

詳述すると、ゴムジャケット４３は、内周面側および外周面側に設けられた内ジャケット４３ａおよび外ジャケット４３ｂにより２層構造に構成され、その内ジャケット４３ａおよび外ジャケット４３ｂの間に設けられた間隙に電極材６０が配置されている。すなわち、本変形例においては、電極材６０は、ゴムジャケット４３に対して変位可能にゴムジャケット４３内に設けられている。

内外ジャケット４３ａ、４３ｂは、第１の実施形態のジャケット４３と同様に円筒形状を呈し、電極材６０も、第１の実施形態と同様に、円筒形状の電極部６５と、鍔部６６から成る。ここで、円筒形状の電極部６５は、内外ジャケット４３ａ、４３ｂの間に配置され、鍔部６６はその内外ジャケット４３ａ、４３ｂの上端部の間から延出され、上蓋４２の下面に沿って設けられる。

電極部６５は、その上端から切り込まれた複数の端部スリット９９と、第１の実施形態と同様に電極部６５の上端から所定の距離おいた位置から、下端から所定の距離おいて位置まで延びる複数の矩形のスリット７５とを有し、スリット７５と端部スリット９９の間には、周方向全周に亘って延びる環状の固定部７７が形成される。また、鍔部６６にも、鍔部６６の径方向全体に延び、鍔部６６を分離させる鍔部スリット９８が複数設けられ、各鍔部スリット９８は、それぞれ各端部スリット９９に接続される。

このように、電極部６５に端部スリット９９及び鍔部スリット９８が設けられることにより、内外ジャケット４３ａ、４３ｂの上端部が拡径されると、その拡径に伴い、可撓性を有する電極部６５の上端部は、拡径可能である。

したがって、本変形においては、電極材６０が内部に配設されたゴムジャケット４３が、その両端部が拡径するように広げられ、底面突起部５６および上面突起部５７の外周側の側面に嵌合されて上蓋４２および中底部４９に固定されている。ここで、ゴムジャケット４３の上端部の内部には、電極部６５が配置されるが、ゴムジャケット４３の下端部の内部には、電極部６５が配置されない。したがって、電極部６５の上端部は拡径される一方、下端部は拡径されないので、電極部６５の下端部にはスリットは設けられていない。

本変形例において、密閉空間５４から内側に圧力が付与されると、ゴムジャケット４３は押圧され、その押圧により電極材６０もその径方向内側に押圧される。内側への押圧に伴い、電極部６５は、内側に向けて撓みつつ変位される。ここで、電極部６５は、スリット７５により分離されており、固定部７７に比べて大きく撓むこととなる。すなわち、本変形例においても、第１の実施形態と同様に、固定部７７を支点として、薄板部７６は内側に向けて撓み変形する。また、ゴムジャケット４３も、弾性体で構成されおり、内側に変形される。したがって、密閉空間５４に圧力媒体が供給されると、本実施形態においては、内ジャケット４３ａが被加熱材３０の外周面に密着し、これにより各薄板部７６が被加熱材３０の外周面に沿うように変形される。

なお、本変形例では、外ゴムジャケット４３ｂが被加熱材３０に密着し、各薄板部７６は、その被加熱材３０に密着する外ゴムジャケット４３ｂに密着される。したがって、本変形例でも、第１の実施形態と同様に、誘電効率良く被加熱材３０が加熱させられる。

なお、本変形においては、ゴムジャケット４３は、内外ジャケットに分離されていなくてもよく、例えば電極材６０はゴムジャケット４３内に埋設されていても良い。ただしこの場合、電極材６０はゴムジャケット４３に接着され、ゴムジャケット４３の変形に伴い追従して動くので、電極材６０の変形量はゴムジャケットにより規制されることになる。

次に、本実施形態の第７の変形例について説明する。上述したように本実施形形態において、電極材は薄板の金属板で成形され外型４０に取り付けられたが、被加熱材３０とゴムジャケット４３の間に配置されるものであれば、外型４０に取り付けられなくても良い。

図１２は第７の変形例に係る電極材２６０を示す。第７の変形例においては、電極材２６０は、一体的にかつ可撓性を有する金属板で成形され、第１の実施形態と同様に、スリット７５が設けられる。各スリット７５は、電極材２６０の上端から所定の距離おいた位置から、下端から所定の距離おいて位置まで延び、電極部の下端部と上端部においては、電極部６５は周方向に分離されてない。すなわち、スリット７５によって複数の軸方向に延びる薄板部７６が形成され、薄板部７６の両端部が、周方向全周に亘って延びる環状の固定部７７により、連接されている。

第７の変形例の電極材２６０は、図１２に示すように内型２０が外型４０内に収納される前に、被加熱材３０の外周面に巻き付けられる。巻き付けられた電極材２６０は円筒形状を呈し、被加熱材３０と同心的に配設される。電極材２６０が巻き付けられた内型２０は、外型４０内に収納された後、外型４０と電極材２６０の外周面が導線によりに電気的に接続される。外型４０と電極材２６０が電気的に接続されることにより、外型４０および内型２０に電力が供給されると、電極材２６０と内型２０の間に高周波電圧が印加され、本実施形態と同様に、被加熱材３０に対して高周波誘電加熱が行われる。

電極材２６０は、第１実施形態と同様に、ゴムジャケット４３により押圧されると、固定部７７を支点に薄板部７６が径方向の内側に撓み変形され縮径し、被加熱材３０の外周面に密着されることとなる。

このように構成された電極材２６０は、被加熱材３０の外周面に巻き付けられると、被加熱材３０と同心的に略円筒形状を呈する。そして、第１の実施形態の電極材と同様に、ゴムジャケット４３により押圧されると、その径方向内側に縮径して変形する。したがって、電極材は被加熱材３０の外周面に沿うように密着することができ、ゴムジャケット４３の押圧力により被加熱材３０が外型４０と内型２０によって挟圧される。すなわち、これら電極材２６０が適用された加硫成型装置も、本実施形態と同様に、圧力が作用されつつ、高周波誘電加熱が行われる。

図１３〜１６を用いて本発明に係る第２の実施形態について説明する。第１の実施形態においては、電極材が被加熱材の外周面の外側に配設されるとともに、被加熱材の外側から内側に向けて、圧力が作用されたが、本実施形態においては、電極材が被加熱材の内周面の内側に配設されるとともに、被加熱材の内側から外側に向けて圧力が作用される。以下第２の実施形態について第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図１３および図１４は、第２の実施形態に係る加硫成型装置１００を示す。加硫成形装置１００は、内型１２０と、内型１２０を内部に収納するための外型１４０を有する。内型１２０は、円盤形状を有する上型１２２と、上型１２２に対向して設けられ、円盤形状を有する下型１２３と、これら上型１２２および下型１２３と同心的に略円筒状に形成されたゴムジャケット１４３を有する。ここで、ゴムジャケット１４３は上型１２２および下型１２３に接続されている。したがって、内型１２０は、上型１２２、下型１２３を上面、下面とし、ゴムジャケット１４３、および上型１２２と下型１２３の側面を外周面とする略円柱状に形成される。

上型１２２の下面には、外周縁全周に亘って、下方に向けて突出する環状の上面突起部１５７が設けられる。下型１２３の上面には、外周縁全周に亘って、上方に向けて突出する環状の底面突起部１５６が設けられる。ゴムジャケット１４３は円筒形状を呈し、その円筒形状の両端部が縮径するように縮められることにより、底面突起部１５６および上面突起部１５７の内周側の側面に係合されて上蓋１２２および下型１２３に固定されている。

ゴムジャケット１４３の内側には、密閉空間１９８が設けられ、密閉空間１９８には圧力媒体が供給される。密閉空間１９８は、圧力媒体が供給されると、ゴムジャケット１４３全体を外側に向けて押圧する。内型１２０の上型１２２および下型１２３には、第１の実施形態と同様に、入出管１２４、１２５が設けられ、入出管１２４は、密閉空間１９８に圧力媒体を供給し、入出管１２５は密閉空間１９８から圧力媒体を排出する。なお、上型１２２と下型１２３は、支柱１２８によって接続され、支柱１２８は、これら上型１２２と下型１２３を支持している。

ゴムジャケット１４３（すなわち内型１２０）の外側には、円筒形に形成された電極材１６０が設けられる。電極材１６０は、内型１２０の外周面（すなわち、ゴムジャケット１４３）に沿うように設けられ、その両端部が、上型１２２および下型１２３の側面に固定されている。電極材１６０の外周面には、さらに被加熱材１３０が巻きつけられ、巻きつけられた被加熱材１３０は第１の実施形態と同様に、略円筒形状を呈する。なお、被加熱材１３０の上には、第１の実施形態と同様に第１絶縁ブロック１６１ａが載せられる。

外型１４０は、有底の略円筒形状を呈する収納室１６７と、収納室１６７の内周面１６８を加熱するための加温部１４９を有する。収納室１６７の底面１４７は、中央部に略円形の挿通孔１４６が設けられ、挿通孔１４６には、内型１２０から圧力媒体を排出するための接続管１８５が挿通されている。なお、底面１４７上には、第１の実施形態と同様に第２および第３の絶縁体ブロック１６１ｂ、１６１ｃが設けられる。

加温部１４９は、外型１４０の収納室１６７の外周面を取り巻くように設けられ、加温部１４９には、熱媒体が供給され、この熱媒体により、収納室１６７の内周面１６８が加温される。熱媒体は、外型１４０に設けられた注入口１５２から注入されるとともに、排出口１５３から排出される。

図１４は、内型１２０が外型１４０内に収納されたときの加硫装置を示す。図１４に示すように、被加熱材１３０が装着された内型１２０が、収納室１６７内に収納されると、第１の実施形態と同様に第２および第３絶縁ブロック１６１ｃ上に、内型１２０が配置される。また、収納室１６７の内径は、被加熱材１３０の外径より僅かに大きく、これにより被加熱材１３０の外周面は収納室１６７の内周面１６８に対向される。

内型１２０が、収納室１６７内に収納されると、内型１２０および外型１４０には、それぞれ導線（不図示）が接続される。ここで、電極材１６０は内型１２０に電気的に接続されている。したがって、電極材１６０と外型１４０の間には、高周波電圧が印加可能になる。

また、内型１２０の入出管１２４、１２５には、圧力媒体を供給するために、それぞれ接続管１８５が接続される。接続管１８５は、内型１２０の供給された電流を導通しないように、シリコン等の絶縁体で構成される。

次に、本実施形態における加熱・加硫方法について説明する。本実施形態においては、内型１２０が外型１４０内に収納された状態において、内型１２０に設けられた密閉空間１９８には、圧力媒体が供給され、これにより、ゴムジャケット１４３が内側に膨張し、電極材１６０が押圧される。円筒形の電極材１６０は、外側に向けて押圧されると、後述するように撓み変形し拡径し、被加熱材１３０の外周面に密着し、被加熱材１３０を押圧する。これにより、被加熱材１３０は、電極材１６０と外型の内周面１６８に挟まれ、所定圧力が付勢される。また、外型１４０の加熱部１４９に熱媒体が供給されるとともに、電極材１６０、外型１４０の間に、高周波電圧が印加される。さらに、内型１４０の密閉空間１９８に供給される圧力媒体は、例えば水蒸気であって、熱媒体の役割を兼ねている。したがって、被加熱材１３０は、内周および外周側から、内型１２０の内周面および加熱部から熱媒体により加熱されるとともに、高周波電圧の印加により加熱される。

なお、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に加硫温度までは、高周波誘電および熱媒体で加熱するとともに、被加熱材１３０が加硫温度に達すると、内型２０および電極材６０間における高周波電圧の印加が停止され、熱媒体の加熱のみによって加硫温度が維持される。

図１５は、内型１２０に設けられた電極材１６０を示す。図１６は、薄板１７６と固定部１７７の連接部分を模式的に示す。第２の実施形態における電極材１６０は、先述した第３の変形例と同様に、複数の薄板１７６がすだれ状に配設され、その複数の薄板１７６の集合体により、円筒状の電極材１６０が形成される。ただし、第３の変形例では、薄板１７６は周方向において互いに所定の距離空けられていたが、本実施形態では、隣接する薄板１７６同士が、周方向において重なるように配設される。

このように重なるように略同一円周上に配設された薄板１７６は、それぞれの上端部および下端部がその円周上において環状に形成された固定部１７７に固定され、すなわち、薄板１７６は、周方向全体に亘って、固定部２７７によって連接されている。なお、図１４に示すように、各薄板部１７６は、環状の固定部１７７の内周面および外周面に交互に固定される。

本実施形態においては、電極材１６０は、電極材１６０の上端部の内面が上型の側面に固定され、加硫成形装置１０に取り付けられる。これにより、電極材１６０が加硫成形装置１００に取り付けられる場合、電極材１６０の固定部１７７は、上型及び下型の側面に対向する位置に設けられる一方、各薄板部１７６はゴムジャケット１４３に対向する位置に設けられる。したがって、ゴムジャケット１４３が外側に向けて膨張させられると、固定部１７７は、ゴムジャケット１４３により押圧されない一方、各薄板部１７６はゴムジャケット１４３により押圧される。すなわち、各薄板部１７６は、固定部１７７を支点に外側に向けて撓み変形しつつ変位し、被加熱材１３０の内周面に密着させられる。なお、電極材１６０の下端部は、下型の側面に接するが、第１の実施形態と同様に側面に可動可能に支持されていても良いし、支持されていなくても良い。

ここで、周方向において互いに重なっていた各薄板部１７６は、外側に変形しつつ変位すると、各薄板部１７６は、離間させられる。したがって、各薄板部１７６は、離間され、その側面同士が接するような状態になる。すなわち、被加熱材１３０の外周面のほぼ全ての領域は、電極材１６０によって覆われることとなる。

以上の構成により、円筒形状の被加熱材１３０は、その外周面のほぼ全ての領域が内型電極材１６０に、外周面のほぼ全ての領域が収納室の内周面に密着させられている。したがって、本実施形態においても、被加熱材３０は、高周波誘電加熱により、効率よく加熱される。

図１７は、第２の実施形態における電極材の変形例を示す。本実施形態においては、各薄板部１７６は矩形に形成されていたが、本変形例においては、各薄板部１７６は、その長手方向の中央部に向かうに従って、広くなるように楕円形に形成されても良い。このように形成されると、薄板部１７６の中央部においては、隣接する薄板部１７６同士が重なるが、両端部においては、隣接する薄板部１７６は重ならない。したがって、第２の実施形態においては、各薄板部１７６の両端部は、環状の固定部１７７の内周面および外周面に交互に固定されたが、本変形例においては、各薄板部１７６は、図１６に示すように外周面のみに固定させることが可能である。

なお、第１および第２の実施形態においては、各薄板部は、それぞれ固定部に接続され、この固定部によって連接されているが、それぞれ外型または内型に直接接続され、この外型および内型によって連接されても良い。この場合、各薄板部は、径方向に押圧されると、外型または内型を支点として、径方向に撓みつつ変形させられる。また、各電極材の薄板部や薄板等のゴムジャケットに沿う部分は、ゴムジャケットに接着されていても良い。

さらに、第１の実施形態の内型２０は、円柱状に形成され、その外周面２７が、円柱面状に形成されるが、外周面２７の形状は適宜変更可能であり、例えば、歯付きベルトを成型するために、周方向に凹部と凸部が交互に設けられても良い。すなわち、第１の実施形態の外周面２７は円周面であるが、その円周面は正確な円周で構成されなくても良い。また、同様に、第２の実施形態の収納室１６７の内周面も、円柱面状に形成されるが、この内周面の形状は適宜選択可能であり、例えば、周方向に凹部と凸部が交互に設けられても良い。すなわち、第２の実施形態の外型の内周面１６８は、円周面であるが、その円周面は正確な円周で構成されなくても良い。

第１の実施形態に係る加硫成型装置の内型と外型の断面図である。 被加熱材の模式的な断面図である。 内型が外型内に挿入されたときの加硫成型装置を示す断面図である。 第１の実施形態に係る電極材を示す斜視図である。 第１の変形例に係る電極材を示す斜視図である。 第２の変形例に係る電極材を示す斜視図である。 第３の変形例に係る電極材を示す斜視図である。 第４の変形例に係る電極材を示す斜視図である。 第５の変形例に係る電極材を示す斜視図である。 第６の変形例に係る加硫成型装置を示す断面図である。 第６の変形例に係る電極材を示す斜視図である。 第７の変形例に係る電極材が、内型に装着されたときの状態を示す斜視図である。 第２の実施形態に係る加硫成型装置の内型と外型の断面図である。 内型が外型内に挿入されたときの加硫成型装置を示す断面図である。 第２の実施形態に係る電極材を示す斜視図である。 第２の実施形態に係る電極材を上方から見たときの平面図である。 第２の実施形態に係る電極材の変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１０、１００ 加硫成型装置
２０、１２０ 内型
２７ 外周面
３０、１３０ 被加熱材
４０、１４０ 外型
４３、１４３ ゴムジャケット
５４、１９８ 密閉空間
６０、１６０ 電極材
６７、１６７ 収納室
６５ 電極部
６６ 鍔部
７５ スリット
７６ 薄板部
７７、１７７ 固定部
１７６、２７６ 薄板（薄板部）

Claims (8)

1. 柱形の被加熱材に、高周波電圧を印加し、高周波誘電加熱をするための電極材であって、
   前記被加熱材の周面に対向するように配設されるとともに、前記周面の周方向に分離された可撓性を有する複数の薄板部と、
   前記複数の薄板部を、周方向に連接する固定部とを備え、
   前記複数の薄板部はそれぞれ、前記周面に沿うように前記被加熱材の径方向に変形可能であることを特徴とする電極材。
2. 前記各薄板部が、スリットにより、互いに分離されており、
   前記スリットは、前記被加熱材の軸方向に平行に延びるスリット、少なくとも一部が前記軸方向に対して斜めに延びるスリット、又は少なくとも一部が屈曲しているスリットのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の電極材。
3. 隣接する前記薄板部の一部が、周方向において互いに重なるように設けられることを特徴とする請求項１に記載の電極材。
4. 前記被加熱材の周面が、楕円弧面、円弧面、楕円周面、および円周面のいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の電極材。
5. 前記固定部は、前記各薄板部の少なくとも一方の端部を連接することを特徴とする請求項１に記載の電極材。
6. 前記電極材は、前記複数の薄板部により構成される筒部を有することを特徴とする請求項１に記載の電極材。
7. 前記筒部の一方の端部に前記固定部が設けられ、前記固定部が前記筒部の全周に亘って前記各薄板部の一方の端部を連接することを特徴とする請求項６に記載の電極材。
8. 前記被加熱材には、前記薄板部を介して圧力が付勢可能であることを特徴とする請求項１に記載の電極材。
   
   

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