JP2012074358A - 誘導加熱装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】誘導加熱装置及びその制御方法の提供。
【解決手段】本発明の誘導加熱装置及びその制御方法において、誘導加熱装置は、誘導コイルと磁気伝導体により構成し、誘導コイルは被加熱体に対して位置移動可能とし、励磁後の誘導コイルが被加熱体に対する加熱を行う。また、磁気伝導体は誘導コイルに近い予定位置に配置し、誘導コイルの励磁後、磁気伝導体を誘導コイルの被加熱体に近い側に配置することにより磁場の遮断作用を起こさせ、磁気伝導体を誘導コイルの被加熱体から離れた側に配置することにより磁場の増強作用を起こさせる。
【選択図】図１

Description

本発明はモールドの誘導加熱技術分野に関し、特に磁気伝導体によって磁場の分布と強弱をコントロールする誘導加熱装置及びその制御方法に係る。

一般に、非静止モールドの温度制御に最も大きな影響を与える要因となるのは加熱速度と加熱均等度である。加熱速度において、誘導コイルを用いて誘導加熱を行う構造と応用は、非常に良好な加熱速度をあげ、しかも最もエネルギー節約のできるエネルギー源として、変換効率９５％以上に達している。

例えば、特許文献１の「親子式瞬間予熱モジュール駆動装置」において、雄型モールドを加熱システムと冷却システムに基づく子型モールドと親型モールドとの組み合わせとし、雄型モールドをモールド結合過程において、先ず子型モールドを押し出して迅速加熱を行う。子型モールドの体積が比較的小さいため、迅速に予熱できる。また、その加熱システムは、高周波誘導加熱コイルをセラミックまたはプラスチックスチールパテでシールしたものを、子型モールドの凹溝に装着して渦電流を予定温度まで瞬時に予熱することにより、予熱時間を短縮し優れた予熱効果を得ることができる。

また、特許文献２の「高周波磁力分布均等化を促進する方法及びその装置」の発明においては、高周波電磁エネルギーを伝導するコイルを高低起伏の規律ある階層形状に繞設し、相隣するコイル間は非同一平面をなして配置する非平面形態とすることで、二つの相隣するコイル周囲を通過する磁束の反発や相殺を防ぎ、高周波加熱磁場状況を改善している。

また、特許文献３の「モールド瞬間予熱法及びその装置」の発明において、雄型モールドと雌型モールドとの間に熱伝導コイルを配置する。前記熱伝導コイルは、高周波誘導熱エネルギーを伝導するコイルを螺旋状に繞設したもので、雄型モールドと雌型モールドを分割した後、機械アームを使って、雄型モールドと雌型モールドのモールド分割面間に近い箇所に移動させ、高周波誘導熱を直接、モールドインサートに作用させることにより、モールドインサート表面を瞬時に予熱する目的を達成する。よって、予熱効率及び電力エネルギー節約を高めるだけでなく、プラスチック溶剤のモールドインサート内でのスムーズな流動を確実にする。

前記特許技術は全て、誘導コイルを用いたモールドへの誘導加熱を応用したものであり、迅速な加熱効果を達成するが、誘導コイルによってモールドの温度制御を行う重要な原因は加熱の均等度にあるが、これは現在もまだ克服の待たれる課題である。

誘導コイルの誘導加熱は全面式であるが、被加熱体（例えばモールドインサート）は非平面式の構造であるため、被加熱体の端部に磁気が集中しやすく、過度の加熱を起こし易い。また、誘導コイルは通常、螺旋状に繞設されているため、誘導コイルの中心箇所の加熱温度が低くなる問題点が残り、加熱均等度のコントロールが困難である。よって、加熱速度と加熱均等度を同時に行う加熱方式の提供が期待されている。

台湾特許公告第４６３７１８号明細書（即ちＵＳ６，４０２，５０１） 台湾特許公告第Ｉ２２８９４５号明細書（即ちＵＳ６，９１９，５４５） 台湾特許公告第Ｉ２２４５４８号明細書（即ちＵＳ６，９６０，７４６）

前述の問題点に鑑み、本発明の目的は、誘導加熱装置及びその制御方法を提供することにある。それは、誘導コイル上に磁気伝導体を配置し、磁気伝導体と誘導コイルの対応位置を変化させることにより磁場を強めたり弱めたりし、更に磁場の分布を変化させて加熱効率及び均等度を向上させる効果を達成するものである。

前述の目的を実現するために、本発明の誘導加熱装置は、少なくとも一つの誘導コイルと少なくとも一つの磁気伝導体により構成する。前記誘導コイルは被加熱体に対して位置移動可能とし、励磁後の誘導コイルは被加熱体に対する加熱を行う。前記磁気伝導体は誘導コイルに近い予定位置に配置し、誘導コイルの磁場を強めたり遮断したりする。

本発明の誘導加熱装置の制御方法には、被加熱体の近くに少なくとも一つの誘導コイルを配置し、少なくとも一つの磁気伝導体を誘導コイルに近い予定位置に配置し、誘導コイルを励磁し、磁気伝導体の位置によって励磁後の誘導コイルの磁場を強めたり遮断するステップを含む。

前述の磁気伝導体を被加熱体近くの誘導コイルの一方側に配置し、磁気伝導体で磁気伝導体近くの誘導コイルの磁力線を吸引すると、一部磁力線は被加熱体に送られず、遮断作用を起こす。また、磁気伝導体を被加熱体から離れた誘導コイルの一方側に配置すると、磁気伝導体は誘導コイルの磁力線を受けて磁化された後、磁気伝導体に対応する被加熱体への誘導コイルの磁場を強化し、磁場の増強作用を起こす。

一実施例において、被加熱体はモールドインサートとし、モールドインサートは、モールド内に配置される。

一実施例において、磁気伝導体は磁粉コアにより構成される。

一実施例において、磁気伝導体はソフトマグネット材により製作される。

一実施例において、磁気伝導体の厚さは３ｍｍを超えるものとする。

一実施例において、磁気伝導体の厚さは５ｍｍを超えるものを最良とする。

一実施例において、被加熱体は少なくとも一つの端部を備え、端部は被加熱体と誘導コイルに距離変化を起こさせる部分により形成される。前記磁気伝導体は被加熱体に近い誘導コイル側の端部に対応する位置に配置すると、端部に対する磁場の遮断効果を生じさせる。

一実施例において、誘導コイルは螺旋状をなして繞設される。前記磁気伝導体は被加熱体から離れた誘導コイルの一方側の誘導コイルの中央箇所に配置すると、誘導コイルの中央箇所に対する磁場の増強効果を生じさせる。

次の実施例では本発明の特徴及び長所についての詳細説明を行う。その内容は関連技術の熟知者に本発明の技術内容を理解し実施させるために充分なものである。また、本明細書に開示した内容、特許請求の範囲及び図面に基づき、関連技術の熟知者は、本発明に関する目的と長所を簡単に理解することができる。

本発明の誘導加熱装置及びその制御方法は、磁気伝導体によって磁場の分布と強弱をコントロールする効果を有する。

本発明の誘導加熱装置の構造図である。 誘導加熱装置の制御方法に関するフローチャートである。 磁気伝導体原理を応用し磁気伝導体の位置を変化させた本発明の磁場遮断を示す図である。 磁気伝導体原理を応用し磁気伝導体の位置を変化させた本発明の磁場増強を示す図である。

本発明の実施例の詳細は次のとおりである。

図１乃至図４において、図１には、本発明の誘導加熱装置の構造図、図２には、誘導加熱装置の制御方法に関するフローチャート、図３には、磁気伝導体原理を応用し磁気伝導体の位置を変化させた本発明の磁場遮断を示す図、図４には、磁気伝導体原理を応用し磁気伝導体の位置を変化させた本発明の磁場増強を示す図を表示した。

まず、図１に示すとおり、本発明の誘導加熱装置１は、誘導コイル１０と磁気伝導体２により構成される。前記誘導コイル１０は、被加熱体３（例えばモールド内のモールドインサート）に対して位置移動可能とし、励磁後の誘導コイル１０は、被加熱体３に対する加熱を行う。前記磁気伝導体２は、誘導コイル１０に近い予定位置に配置し、誘導コイル１０の磁場を増強または遮断する。

図２に示した本発明の誘導加熱装置の制御方法の流れ図のとおり、本発明の誘導加熱装置の制御方法のステップには、
ステップＳ１：誘導コイル１０を被加熱体３の近くに配置し、
ステップＳ２：磁気伝導体２を誘導コイル１０に近い予定位置に配置し、
ステップＳ３：誘導コイル１０を励磁し、
ステップＳ４：磁気伝導体２の位置によって励磁後の誘導コイル１０の磁場を強めたり遮断する、ステップを含む。

本実施例では、一つの誘導コイルと一つの磁気伝導体を例に挙げて説明したが、これによって制限されることはなく、実際の応用においては、一つの誘導コイルと複数の磁気伝導体、或いは複数の誘導コイルと複数の磁気伝導体とを組み合わせることも可能である。前記被加熱体３はモールド（未図示）に配置されるモールドインサート３Ａ（図３参照）とすることが可能である。
磁気伝導体２は磁粉コア或いはソフトマグネット材によって製作された立体、片体等の必要形状とする。
また、磁気伝導体２の厚さは３ｍｍ以上とするのがよく、５ｍｍ以上の厚さを最良とする。

磁気伝導体２の設置位置については、必要とする磁場分布に応じて変化させることが可能で、これによって、磁場分布と被加熱体３の加熱効果をコントロールする。

図３には、磁気伝導体原理を応用し磁気伝導体の位置を変化させた本発明の磁場遮断を示す図を表示した。被加熱体３をモールドインサート３Ａとする時、モールドインサート３Ａ内にモールド穴３１を配置しているため、モールド穴３１の深さの変化箇所にモールドインサート３Ａと誘導コイル１０間の距離変化が生じ、更に端部３２が形成される。端部３２が誘導加熱の過程において端部効果（End Effect.）を生み、過度に加熱されるのを避けるために、前記磁気伝導体２は、誘導コイル１０の被加熱体３に近い側の端部３２に対応する位置に配置可能である。よって、磁気伝導体２に近い誘導コイル１０の磁力線は、磁気伝導体２によって吸引されるため、磁力線の一部は被加熱体３に伝わらない。誘導コイル１０のその他部分の磁力線について言えば、磁気伝導体２に近い磁力線はわずかな一部だけが被加熱体３箇所に伝わり、磁気伝導体２に対する被加熱体３の加熱効果を遮断するため、遮断作用が起きる。

図４には、磁気伝導体原理を応用し磁気伝導体の位置を変化させた本発明の磁場増強を示す図を表示した。誘導コイル１０は通常、螺旋状をなして繞設されているため、誘導コイル１０の中央部分には磁場の弱い箇所が形成され、被加熱体３の加熱の均等度に影響を及ぼすため、磁気伝導体２を誘導コイル１０の被加熱体３から離れた側の中央位置に配置する。これにより、磁気伝導体２に近い誘導コイル１０の磁力線が磁気伝導体２に吸引され、しかも、磁気伝導体２を誘導コイル１０の被加熱体３から離れた側に配置しているため、磁気伝導体２は誘導コイル１０の磁力線を受けて磁化された後、磁気伝導体２に対応する被加熱体３への誘導コイル１０の磁場を強化し、誘導コイル１０全体の磁場分布を更に均等化し、更に、誘導コイル１０による被加熱体３の加熱均等度を向上させることができる。

簡単に言えば、磁気伝導体を誘導コイルの被加熱体に近い側に配置すると、磁場遮断効果を生じさせ、磁気伝導体を誘導コイルの被加熱体から離れた側に配置すると、磁場増強効果を生じさせる。よって、実際の応用において、被加熱体の加熱要求に応じて、磁気伝導体の位置を変化、調整することができ、磁場分布、加熱効果、及び加熱の均等性をコントロールするマルチ効果を達成する。

前述は、問題点を解決するために採用した本発明の技術手段の良好な実施方式及び実施例を挙げたのみで、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。よって、本発明の特許請求の範囲の内容に符合する、もしくは本発明の特許請求の範囲に基づいて為された同等効果を有する変化及び修飾はすべて、本発明の特許請求の範囲に含まれることをここに明記する。

１ 誘導加熱装置
１０ 誘導コイル
２ 磁気伝導体
３ 被加熱体
３Ａ モールドインサート
３１ モールド穴
３２ 端部
ステップＳ１〜Ｓ４ 本発明の磁場制御に応用する方法のステップ

Claims (14)

1. 被加熱体に対して位置を移動させ、励磁された後、被加熱体に対して加熱を行う誘導コイルと、
   前記誘導コイル近くの予定位置に配置し、誘導コイルの磁場を増強させたりして、遮断させる少なくとも一つの磁気伝導体とを備えることを特徴とする誘導加熱装置。
2. 前記被加熱体はモールドインサートとし、モールドインサートはモールド内に配置されることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
3. 前記磁気伝導体は磁粉コアにより構成される立体、片体等の必要な形状とすることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
4. 前記磁気伝導体はソフトマグネット材により製作される立体、片体等の必要な形状とすることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
5. 前記磁気伝導体は誘導コイルの被加熱体に近い側の予定位置に配置することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
6. 前記磁気伝導体は誘導コイルの被加熱体から離れた側の予定位置に配置することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
7. 前記磁気伝導体の厚さは３ｍｍを超えるものとすることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
8. 前記磁気伝導体の厚さは５ｍｍを超えるものとすることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
9. 前記被加熱体は少なくとも一つの端部を備え、端部は被加熱体と誘導コイルに距離変化を起こさせる部分により形成され、前記磁気伝導体は端部に対応させて配置することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
10. 前記誘導コイルは螺旋状をなして繞設され、前記磁気伝導体は誘導コイルの中央部分に配置することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
11. 誘導加熱装置の制御方法には、
    少なくとも一つの誘導コイルを被加熱体の近くに配置し、
    少なくとも一つの磁気伝導体を誘導コイルに近い予定位置に配置し、
    誘導コイルを励磁し、
    磁気伝導体の位置によって励磁後の誘導コイルの磁場を増強したり遮断するステップを含むことを特徴とする誘導加熱装置の制御方法。
12. 前記磁気伝導体を誘導コイルの被加熱体に近い側の予定位置に配置し、磁場の遮断効果を生じさせることを特徴とする請求項１１に記載の誘導加熱装置の制御方法。
13. 前記被加熱体には少なくとも一つの端部を備え、前記端部は被加熱体と誘導コイルに距離変化を起こさせる部分により形成され、前記磁気伝導体は端部に対応させて配置することを特徴とする請求項１２に記載の誘導加熱装置の制御方法。
14. 前記誘導コイルは誘導コイルの被加熱体から離れた側の予定位置に配置し、磁場の増強効果を生じさせることを特徴とする請求項１１に記載の誘導加熱装置の制御方法。

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