JP2012094441A - 誘導加熱装置に用いる加熱コイル - Google Patents

Abstract

【課題】特に誘導加熱による乾燥工程を採用した塗装システムにおいて、加熱コイル又はワークを上昇又は下降させることなく加熱コイルの内部の空間にワークを挿装可能として、コストを抑えるとともに加熱効率を高めることを可能とした誘導加熱装置に用いる加熱コイルを提供すること。
【解決手段】天井部１１と、側部の一方６と背部７と側部の他方８を有するとともに正面側に開口部９を有した側壁部１０を有する円筒状に成形することで構成され、側壁部１０は、１本の電線２を円筒状に形成するとともに正面側となる部分を構成する電線２を上方側に変形させて正面側に開口部９を形成することで構成され、天井部１１は、側壁部１０を形成した電線２に連続した電線２を、側壁部１０の上方側において、側壁部１０の上部の開口を塞ぐようにしてうずまき状に成形することで構成されたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘導加熱装置に用いる加熱コイルに係り、より詳しくは、加熱コイル内へのワークの挿入、及び加熱コイル内のワークの取り出しを容易とするとともに加熱効率を高めることを可能にした誘導加熱装置に用いる加熱コイルに関する。

周知の通り、塗装システムにおいて、被塗装物（以下「ワーク」という。）の塗装に際しては、スプレーガン等によってワークに塗料を塗布した後に、この塗布した塗料を乾燥させてワークに定着させる必要がある。そして、従来からこの乾燥は、乾燥炉を用いて、塗料を塗布したワークを前記乾燥炉に入れた後に、ワークに熱風を吹き付けることにより行なわれていた。

しかしながら、一般的に、乾燥炉内を１６０度程度にするためには約４０分程度が必要なために、熱風乾燥では乾燥時間が長時間に及んでしまい、これにより塗装時間全体が長くなってしまうという問題点が指摘できる。

また、乾燥炉内での乾燥においては、有毒ガス等が発生するために、この有毒ガスを排気する必要上、乾燥炉内は換気されており、これにより熱ロスが生じてしまい、このことが乾燥炉内を所定温度にするまでの時間を長引かせている。

そのため、このような熱風による乾燥の問題点を解決する手法として、高周波誘導加熱を利用した乾燥方法が提案されている。

特開２００９−３６３８９号公報 特開２００７−２７５７２０号公報 特開２００７−２０３１６６号公報 特開２００７−１０７３７号公報 特開２０００−２３９８９６号公報

ところで、従来の塗装システムにおける誘導加熱装置に用いられる加熱コイルは一般的に、銅パイプ等により構成される電線を、天井部を有する円筒形状に成形して構成されており、加熱コイル内部の空間にワークを挿装した状態で電線に高周波の大電流を流すことで、ワークに渦電流を生じさせて、ジュール熱によってワークを加熱することとしている。

そのために、塗装システムにおいてこの誘導加熱装置によってワークの加熱を行う場合には、加熱コイルを下降又は上昇させるか、あるいはワークを上昇又は下降することで、加熱コイルの内部の空間にワークを挿装する必要があった。

従って、ワークを加熱するための誘導加熱装置を備えた従来の塗装システムでは、誘導加熱装置による加熱工程において、ワークあるいは加熱コイルの上昇又は下降を行うための機構が必要になり、構造が複雑になることで、システムの製造コストが上がってしまうという問題点が指摘されていた。

また、誘導加熱においては、ワークをできるだけ加熱コイルに近づけることで加熱効率が良くなるために、ワークの形状に沿った形状の加熱コイルを用いることが望ましいが、ワーク又は加熱コイルの上昇又は下降によって加熱コイルの内部の空間にワークを挿装しなければならない従来の加熱コイルでは、ワークの形状に沿った加熱コイルを用いることができない場合があった。例えば、図８は自動車のホイールを加熱コイル３１内に挿装した状態を示しているが、図に示すように、自動車のホイールはリム部分が凹んでいるため、加熱効率を高めるためには、加熱コイルの側壁部分をリムの凹部に沿うように内部に凹ませることが望ましいが、ワーク又は加熱コイルの上昇又は下降によって加熱コイルの内部の空間にワークを挿装しなければならない従来の加熱コイルにおいては、側壁部分を内部に凹ませた場合には、この凹ませた部分が、ワーク又は加熱コイルの上昇又は下降のときに、ホイールの上面の縁に当たってしまうため、図８に示すように、加熱コイルの側壁はストレートにしなければならず、そのため、加熱効率を高めることができなかった。

そこで、本発明は、特に誘導加熱による乾燥工程を採用した塗装システムにおいて、加熱コイル又はワークを上昇又は下降させることなく、加熱コイルの内部の空間にワークを挿装可能として、コストを抑えるとともに加熱効率を高めることを可能とした誘導加熱装置に用いる加熱コイルを提供することを課題としている。

本発明の誘導加熱装置に用いる加熱コイルは、
誘導加熱装置に用いる加熱コイルであって、
天井部１１と、側壁部１０と、を有する円筒状に成形することで構成され、
前記側壁部１０は、側部の一方６と、背部７と、側部の他方８と、を有するとともに、正面側には開口部９を有する、ことを特徴としている。

本発明の誘導加熱装置に用いる加熱コイルは、天井部と側壁部とを有する円筒状に成形することで構成されており、前記側壁部は、側部の一方と背部と側部の他方を有するとともに、正面側には開口部を有している。

そのために、側壁部における正面側の開口部を介して、加熱コイルの内部にワークを挿装することができ、また、加熱コイル内にあるワークを取り出すことができる。

従って、この加熱コイルを誘導加熱による乾燥工程を採用した塗装システムに用いた場合においては、加熱コイル又はワークを上昇又は下降させることが不要となり、ワークの出し入れが容易になるとともに、コストを抑えることも可能な塗装システムを得ることが可能となる。

また、加熱コイル又はワークを上昇又は下降させることなくワークの出し入れを可能にしたため、例えば自動車のホイールのように側面部分が凹んでいるワークを加熱する場合には、ワークの形状に沿って加熱コイルの側壁を内部に凹ませることができ、加熱効率を高めることが可能である。

本発明の加熱コイルの実施例を説明するための図である。 本発明の加熱コイルの実施例を説明するための図である。 本発明の加熱コイルの実施例を説明するための図である。 本発明の加熱コイルの実施例を説明するための図である。 本発明の加熱コイルの実施例に用いる電線の構造を説明するための断面図である。 本発明の加熱コイルの実施例に用いる電線の構造を説明するための断面図である。 本発明の加熱コイルの実施例の作用を説明するための図である。 従来の加熱コイルの問題点を説明するための図である。

本発明の誘導加熱装置に用いる加熱コイルでは、１本の電線を用いて、この電線を、天井部と側壁部を有する円筒状に成形することで構成されている。

そして、側壁部は、側部の一方と、背部と、側部の他方と、を有しており、更に側壁部の正面側には、開口部が備えられている。

ここで、前記側壁部は、電線を円筒状に形成するとともに、正面側となる部分を構成する電線を上方側に変形させることで正面側に開口部を形成し、また、天井部は、電線を、側壁部の上方側において、側壁部の上部の開口を塞ぐようにしてうずまき状に成形することで形成するとよく、これにより、容易に、天井部と側壁部を有するとともに、側壁部が、側部の一方と、背部と、側部の他方を有し、更に正面側に開口部が有している加熱コイルを得ることが可能である。

また、前記電線としては、シリコン製のフレキシブルなホースにより構成された外殻部と、この外殻部の内部に装填された１又は複数本のリッツ線よりなる電線本体と、前記外殻部の内部に充填された冷却材と、を具備して構成された電線を用いるとよく、この電線を用いることにより、ワークの形状に合わせた形状の加熱コイルにすることが容易であるとともに、大電流を流した場合でも燃えることの無い加熱コイルにすることが可能である。

本発明の誘導加熱装置に用いる加熱コイルの実施例について図面を参照して説明すると、図１乃至図４は、本実施例の加熱コイルを示す斜視図であり、図１は右側面側から示した図、図２は左側面側から示した図、図３は上面側から示した図、及び図４は、底面側から示した図である。

そして、図１において１が本実施例の加熱コイルであり、また、図１乃至図３においてＷは、加熱コイル１の内部において誘導加熱により加熱されるワークであり、本実施例においてこのワークは、自動車のホイールとしている。

次に、本実施例における加熱コイル１の具体的な構成について説明すると、本実施例における加熱コイル１は、１本の電線により構成されており、従って、電源に接続される一対の端部を有する。

即ち、図において３が、加熱コイル１を構成する電線の一方の端部、図において４が、加熱コイル１を構成する電線の他方の端部であり、これらの端部３、４は、使用に際しては電源に接続されることになる。

そして、本実施例の加熱コイル１では、前記両端部３、４を有する１本の電線を用いて、この電線を、天井部と側壁部を有する円筒状に成形することで構成されており、前記側壁部は、側部の一方６と、背部７と、側部の他方８と、を有するとともに更に、正面側には開口部９を有した構成とされている。

即ち、本実施例の加熱コイル１ではまず、前記一方の端部３から連続する電線を略円弧状に変形させることで形成される円弧部第１層５ａを有している。

そして、この円弧部第１層５ａを形成している電線は、全周の３／４程度を構成した箇所で、所定長だけ下方に変形され、これにより側部第１層の一方６ａが形成されている。

次に、側部第１層の一方６ａを形成した電線は、側部第１層の一方６ａの下端部分から、前記円弧部第１層５ａと反対側に凸状となる円弧状に変形されて背部第１層７ａを形成している。

そして、この背部第１層７ａを形成している電線は、全周の半分程度を構成した箇所で、前記円弧部第１層５ａと同じ程度の高さの箇所まで変形され、これにより側部第１層の他方８ａが形成されている。

次に、この側部第１層の他方８ａを形成した電線は、前記円弧部第１層５ａの内周側において、半周程度の円弧状に変形され、円弧部第２層５ｂを形成する。

次に、この円弧部第２層５ｂを形成した電線は、前記側部第１層の一方６ａを形成している電線よりも背後側において、前記背部第１層７ａを形成している電線の上方部分まで下方に向けて変形されて側部第２層の一方６ｂが形成されている。

そして、この側部第２層の一方６ｂを形成した電線は、前記円弧部第１層５ａと反対側に凸状となる円弧状に変形されて背部第２層７ｂを形成する。

次に、この背部第２層７ａを形成している電線は、全周の半分程度を構成した箇所で、前記円弧部第１層５ａと同じ程度の高さの箇所まで上方に向けて変形されて、これにより、側部第２層の他方８ｂが形成される。

そして、以降は同様な手順によって、背部第１層７ａの高さから円弧部第１層５ａの高さまでの間に、電線によって、側部の一方６、背部７、及び側部の他方８が形成され、これによって、正面側を開口部９とし、上方の一部を円弧部５によって閉鎖した、略円筒状の側壁部１０が構成されている。

次に、このようにして、円弧部５と、側部の一方６と、背部７、側部の他方８を形成した電線は更に、前記円弧部５の上方側まで延出され、側壁部１０の上方側において、側壁１０の上部の開口を塞ぐようにして、外周側から内周側に向かってうずまき状に変形されて天井部１１を形成するとともに、その先端部４は、前記端部の一方３とほぼ隣り合う配置において、加熱コイル１の外側に延出されている。

そしてこれにより、１本の電線によって、天井部１１と側壁部１０を有する円筒状に成形することで構成されるとともに、前記側壁部１０は、側部の一方６と、背部７と、側部の他方８を有し、更に正面側に開口部９を有して構成された加熱コイル１を得ることが可能である。

なお、本発明の加熱コイル１は、１本の電線を、天井部と側壁部を有する円筒状に成形することで構成され、側壁部の正面側に開口部を有した構成であればよく、必ずしも前述した形態で構成される必要は無い。

従って、天井部１１を円弧部５の下方に配置してもよく、あるいは側壁部１０の上方において、円弧部５が配設される部分を除いた開口部分にのみ天井部１０を配設してもよく、また、側壁部１０と天井部１１を形成する手順も前述の手順と逆にしてもよい。更に、前述の説明では、１本の電線を用いて側壁部１０と天井部１１とを形成したが、側壁部１０と天井部１１とを別の電線によって構成してもよい。

更にまた、例えばリム部分が内側に凹んでいる自動車のホイール用の加熱コイルの場合には、ホイールのリムの凹みに沿わせて、側壁部１０を内側に凹ませて構成してもよく、これによれば、加熱コイルをホイールにより近づけることができて加熱効率を高めることが可能となる。

次に、図５及び図６は、本実施例の加熱コイル１を構成する前記電線の構成を説明するための図であり、図５は電線を長手方向に見た縦断構造を示す断面図であり、また、図６は、電線を長手方向に沿って見た縦断構造を示す断面図で、図に置いて２が、本実施例における電線である。

そして、図において、本実施例における電線２は、外殻部を有している。即ち図において２１が外殻部であり、本実施例において前記外殻部２１は、中空のホースとしており、具体的には、シリコン製のフレキシブルなホースにより構成されている。

次に、図において２２は電線本体である。即ち、本実施例における電線２では、前記外殻部２１内に電線本体２２を装填し、この電線本体２２に電流を流すこととしている。そして、本実施例において前記電線本体２２は、約５ｍｍ径の細いリッツ線を用いており、これにより効率よく高周波の大電流を流すことを可能としている。

即ち、周知のように、高周波電流を導体に流した場合には、この電流は導体の表面のみを流れる性質がある。そのために、太い導線を用いて電線とした場合では大電流を効率よく流すことができない。また、細い電線を多数本束ねた場合でも全体の外周のみを絶縁している場合には太い導線１本と同様の構成になってしまい、効率よく高周波電流を流すことができない。

それに対して、１本１本を絶縁した細い導線を多数本束ねたリッツ線を用いた場合には、リッツ線に電流を流した場合は、リッツ線を構成する各導線のすべてが電流を流すために、大電流を効率よく流すことが可能である。

そのために、このリッツ線を電線本体２２として、この電線本体２２を前記外殻部２１内に装填している本実施例の電線２では、高周波の大電流を効率よく流すことが可能となる。

また、図に示す本実施例においては、前記外殻部２１内にリッツ線で構成される電線本体２２を２本装填しているために、より大電流の高周波を流すことが可能である。但し、必ずしも電線本体２を２本装填する必要は無く、１本のみでもよく、あるいは、３本以上にしてもよい。

なお、本実施例においては、前述したように、前記リッツ線として、約５ｍｍ径程度でフレキシブルなものを用いており、これにより、電線本体２２を容易に、所望する形状に変形可能としている。

次に、図において２３は冷却水である。即ち、本実施例における電線２では、前記外殻部２１内に冷却水２３を充填しており、これにより、前記電線本体２２が燃えてしまうことを防止している。

前述したように、塗装システムにおいて、ワークに塗布した塗料を乾燥させる工程で誘導加熱を用いる場合には、加熱コイルに大電流を流す必要があるため、加熱コイルとして細い電線を用いた場合には、燃えてしまうおそれがあったが、本実施例における電線２では、電線本体２２を装填した外殻部２１内に冷却水を充填しているために、電線本体２２が高温になって燃えてしまうことを有効に防止することが可能である。

なお、図示は省略するが、本実施例において、前記外殻部２２の両端はシールして閉鎖してあり、一方、前記電線２は、外殻部２１の外壁を貫通して外部に延出し、これにより、電線本体２２に電流を流しつつ、電線本体２２を冷却可能としている。

次に、このように構成される本実施例の加熱コイル１の作用について説明すると、本実施例の加熱コイル１を用いてワークの加熱を行う場合には、本実施例の加熱コイル１を構成する電線２の両端部３、４に電源を接続し、その状態で加熱コイル１の内部にワークを入れて、電線２に電源を流し、更に、適宜、ワークＷを円周方法に回転させる。即ち、本実施例の加熱コイル１では、正面側に開口部９を有しており、この部分に対応するワークの部分は加熱されないので、ワーク全体を均一に加熱するために、ワークを連続的に一定速度で回転させる。

そうすると、周知のように、加熱コイル１の内部に磁界が発生し、この磁界の中に位置するワークには渦電流が発生し、この渦電流とワークの電気抵抗でワークにジュール熱が発生してワークを加熱することができる。

そしてこのとき、本実施例の加熱コイル１では、正面側に開口部９を有しているために、加熱コイル１あるいはワークＷを上昇又は下降することなく、加熱コイル１の内部へのワークＷの出し入れが可能である。

従って、本実施例の加熱コイル１を誘導加熱による乾燥工程を採用した塗装システムに用いた場合においては、加熱コイル１又はワークＷを上昇又は下降させることが不要となり、ワークＷの出し入れが容易になるとともに、コストを抑えることも可能な塗装システムを得ることが可能となる。

また、本実施例の加熱コイル１では正面側に開口部９を有することで、加熱コイル１あるいはワークＷを上昇又は下降することなく加熱コイル１の内部へのワークＷの出し入れが可能であるため、例えば図７に示すように、リム面が凹んでいる自動車のホイールが加熱対象となるワークＷである加熱コイルの場合には、凹んでいる部分に沿うように、側壁部１０を内側に凹ませることができ、これによって、加熱コイル１をワークＷにより近づけることで、加熱効率を高めることも可能である。

更に、本実施例の誘導加熱装置に用いる加熱コイルでは、１本の電線を用いて構成されているために、電源を複数個備える必要がなく、消費電力も抑えることが可能である。

更にまた、本実施例における電線２では、約５ｍｍ径の細いリッツ線を電線本体２２として用いるとともに、この電線本体２２を、シリコン製のフレキシブルなホースから成る外殻部２１内に装填しているために、電線２の全体を所望する形状に加工することが可能であり、従って、加熱対象となるワークの形状に合わせて容易に所望する形状の加熱コイル１を得ることが可能である。

また、前記外殻部２１内には、電線本体２２の周囲を囲むようにして冷却水２３が充填されているために、前記電線本体２２に大電流を流した場合でも、電線本体２２が高温になり燃えてしまう事態を防止することも可能であり、従って、塗装システムにおける誘導加熱のような、大電流を流した場合でも、燃えることが無い加熱コイルを得ることが可能である。

本発明の誘導加熱装置に用いる加熱コイルは、加熱コイル又はワークを上昇又は下降することなくワークの出し入れを可能にしたため、加熱コイルの内部でワークを加熱する誘導加熱装置に用いる加熱コイルの全般に適用可能である。

１ 加熱コイル
２ 電線
３ 電線の端部の一方
４ 電線の端部の他方
５ 円弧部
６ 側部の一方
７ 背部
８ 側部の他方
９ 開口部
１０ 側壁部
１１ 天井部
２１ 外殻部
２２ 電線本体
２３ 冷却水

Claims (4)

1. 誘導加熱装置に用いる加熱コイルであって、
   天井部（１１）と、側壁部（１０）と、を有する円筒状に成形することで構成され、
   前記側壁部（１０）は、側部の一方（６）と、背部（７）と、側部の他方（８）と、を有するとともに、正面側には開口部（９）を有する、ことを特徴とする誘導加熱装置に用いる加熱コイル。
2. 前記側壁部（１０）は、電線（２）を円筒状に形成するとともに、正面側となる部分を構成する電線（２）を上方側に変形させて正面側に開口部（９）を形成することで構成され、
   前記天井部（１１）は、電線（２）を、前記側壁部（１０）の上方側において、側壁部（１０）の上部の開口を塞ぐようにしてうずまき状に成形することで構成された、ことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置に用いる加熱コイル。
3. 前記側壁部（１０）を内側に向けて円弧状に凹ませたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の誘導加熱装置に用いる加熱コイル。
4. 前記電線（２）は、
   シリコン製のフレキシブルなホースにより構成された外殻部（２１）と、
   該外殻部（２１）の内部に装填された１又は複数本のリッツ線よりなる電線本体（２２）と、
   前記外殻部（２１）の内部に充填された冷却材（２３）と、を具備して構成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の誘導加熱装置に用いる加熱コイル。

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