JP2015187954A - 高周波誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱コイルによる加熱で加熱ムラが生じる構造の被加熱部材であっても、均一に加熱することが可能な高周波誘導加熱装置を得る。
【解決手段】被加熱部材５が誘導加熱により局所的に昇温しにくい領域を有する場合、補助加熱部材８を用いることで、誘導加熱によって被加熱部材５の目標温度以上に昇温させた補助加熱部材８からの輻射熱によって、他の領域と同等程度の温度まで昇温させることが可能になる。また、遮蔽部材１０を用いることで、被加熱部材５が誘導加熱により局所的に昇温しやすい領域を有する場合においても、他の領域と同等程度の温度までに昇温を抑制することが可能になる。このため、複雑構造の被加熱部材５であっても急速かつ均一に加熱することが可能になる。
【選択図】図６

Description

本発明は、高周波加熱コイルによって被加熱部材を加熱する高周波誘導加熱装置に関するものである。

高周波誘導加熱は、コイルに高周波電流を流すことで被加熱部材に誘導電流を発生させ、ジュール熱によって被加熱部材を加熱する直接加熱方式である。原理的に、金属部材の表面を集中的に加熱できること、および、雰囲気温度に関わらず被加熱部材に対して一定の熱量を入力できることから急速加熱が可能であり、焼き嵌め、金属の溶融など、多方面で使用されている。しかし、被加熱部材への入熱量が、材質およびコイルとの位置関係に依存するために、被加熱部材に温度分布が発生しやすいといった短所もある。また、雰囲気温度による加熱と異なり、入熱量が熱源と被加熱部材の温度差に依存しないために、被加熱部材を均一な温度に保持することが難しい。例えば、１５０℃程度で数十分にわたり焼き付ける塗装乾燥工程などでは、必要な塗膜性能を満足するために、被加熱物全体を均一な温度で保持することが要求されるため、誘導加熱方式を適用するためには前記の温度分布を抑制するための工夫が必要である。

例えば、加熱コイルの内側一面に金属製のチューブを配置することで、誘導加熱によって昇温させた金属製のチューブからの輻射熱によって被加熱部材全体を均一に加熱するものがある（例えば特許文献１参照）。
また、過加熱を防止する箇所の外周面に対応する位置に、高周波による磁束と逆向きの磁束を発生させる渦電流が流れるように巻装した非鉄金属からなるリングを被加熱物の周囲に配置することによって、局所的な過加熱を防止するものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開平０２−２９７８８８号公報（第１図） 特開２００２−３４３５５０号公報（第１図）

従来の高周波誘導加熱方式では、入熱量が誘導起電力と電気抵抗に依存するために、複数の材料で構成されるような被加熱部材を加熱する場合、材料が異なる領域間によって発熱密度が異なり、温度差が拡大する。また、局所的に薄肉部を有するなどの複雑形状の被加熱部材に関しては、形状が異なる領域間での熱容量差に起因して加熱中の温度差が拡大する。

本発明は、上記のような課題を解決するために考案されたものであり、材質や形状に起因して発生する被加熱部材内の温度ばらつきを抑制することで、誘導加熱のメリットとして挙げられる急速加熱を実現しながら、被加熱部材の均一加熱を可能にする高周波誘導加熱装置を提供することを目的としている。

この発明に係わる高周波誘導加熱装置は、高周波電流が流されることにより、被加熱部材の内部に誘導電流を発生させ、上記被加熱部材を加熱する加熱コイル、上記被加熱部材の近傍に配置され、上記被加熱部材を部分的に補助加熱する補助加熱部材を備えたもので
ある。

また、この発明に係わる高周波誘導加熱装置は、高周波電流が流されることにより、被加熱部材の内部に誘導電流を発生させ、上記被加熱部材を加熱する加熱コイル、上記被加熱部材に部分的に形成された突起形状部の近傍に配置され、上記突起形状部の周囲の磁場を遮蔽する遮蔽部材を備えたものである。

この発明の高周波誘導加熱装置によれば、被加熱部材を誘導加熱しつつ、局所的に補助加熱することで被加熱物の加熱状態を調整することが可能となる。

この発明の高周波誘導加熱装置によれば、被加熱部材を誘導加熱しつつ、被加熱部材の突起形状部の過加熱を遮蔽部材によって抑制し、突起形状部の加熱状態を調整することが可能である。

この発明の実施の形態１による高周波誘導加熱装置の構成図である。 実施の形態１における高周波誘導加熱装置の加熱コイル部の要部斜視図である。 実施の形態１における加熱コイル部の磁場の分布を示す模式図である。 本発明の実施の形態２を示す加熱コイル部の要部斜視図である。 実施の形態２における加熱コイル部の磁場の分布を示す模式図である。 本発明の実施の形態３を示す加熱コイル部の要部斜視図である。 実施の形態３の比較例に係る加熱コイル部の断面図である。 本発明の実施の形態３の実施例に係る加熱コイル部の断面図である。 実施の形態３の比較例に係る被加熱部材の温度履歴を示す図である。 実施の形態３の実施例に係る被加熱部材の温度履歴を示す図である。 本発明の実施の形態４を示す加熱コイル部の要部斜視図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１における高周波誘導加熱装置について図１から図３を参照して説明する。図１は、この発明の実施の形態１の高周波誘導加熱装置を示す概略構成図である。この実施の形態１の高周波誘導加熱装置は、被加熱部材の加熱ムラが生じる部分を覆うように配置された補助加熱部材を備えたことを特徴としている。被加熱部材の加熱ムラが生じる部分とは、例えば、図２の加熱コイル部の模式図に示すような突起形状部である。このような突起形状部が磁性金属以外の材料で構成される場合は、高周波誘導加熱による昇温が他部よりも遅くなる傾向が見られる。

図１に示すように、高周波誘導加熱装置では、高周波発振器１により高周波電流２（便宜上、流れる方向を矢印で表記するのみとした。）を発生させ、高周波変流器３により電流を好適な大きさに変流し、加熱コイル４に通電する。加熱コイル４を流れる高周波電流２により発生する交番磁束（図示せず）が被加熱部材５を貫通することで、被加熱部材５に誘導電流６（流れる方向を矢印で表記）が発生し、被加熱部材５は、その固有の抵抗値に応じたジュール熱によって加熱される。従って、空気などの熱エネルギーを輸送する媒体を介さずに被加熱部材５を発熱させることが可能な直接加熱方式であるために、被加熱部材５へのエネルギーの投入効率が良いという特徴を持つ。なお、高周波電流２により、加熱コイル４に発生するジュール熱、および、加熱中の被加熱部材５からの輻射熱による昇温を抑制するため、冷却水循環装置７を設け、加熱コイル４の内部に冷却水を循環させている。

図２は、図１の加熱コイル部の拡大図（便宜上、加熱コイル４のみは断面図で示した）であり、本実施の形態１に係る高周波誘導加熱装置の加熱コイル部の概略を示す要部斜視図である。本実施の形態１に係る高周波誘導加熱装置は、加熱コイル４と、被加熱部材５の突起形状部である付属品５ｂの近傍に配置される補助加熱部材８を含む構成である。略円筒形状の被加熱部材５は、加熱コイル４によって囲まれる空間内に配置され、磁性金属材料からなる円筒形の本体部５ａと非磁性金属材料からなる突起形状の付属品５ｂで構成される。なお、被加熱部材５は、加熱時、加熱コイル４に対向する位置に配置される場合もある。被加熱部材５の付属品５ｂの近傍に配置される補助加熱部材８は、被加熱部材５と加熱コイル４の間に樹脂スタンド等を用いて保持される。本実施の形態１に係る高周波誘導加熱装置では高周波発振器１によって発生させた高周波電流２により、被加熱部材５および補助加熱部材８に誘導電流６が発生し、加熱される。

前述のとおり、誘導加熱方式では、被加熱部材への入熱量が被加熱部材の材質およびコイルとの位置関係に依存するために、被加熱部材内に温度分布が発生しやすい。特に、３０ｋＨｚ程度の周波数領域で発振する一般的な誘導加熱装置は、鉄などの磁性を有する金属に対しては効率良く加熱することが可能であるが、銅などの非磁性金属材料に対しては、材料の透磁率が磁性金属材料と比較して極めて小さいために、誘導電流の発生量が小さく、十分に加熱することができない場合が多い。そのため、上述の被加熱部材５が、磁性金属材料からなる本体部５ａと非磁性金属材料からなる付属品５ｂにより構成される場合、両者の間に数十〜数百度の温度差が発生する。

本実施の形態１に係る高周波誘導加熱装置では、従来の誘導加熱装置とは異なり、非磁性金属材料よりなる付属品５ｂの近傍に、誘導加熱の影響を受けやすい磁性金属材料からなる補助加熱部材８が配置される。また、この補助加熱部材８は、被加熱部材５に対して熱容量が小さく、被加熱部材５に対して誘導加熱による昇温が速いことを特徴とする。

本実施の形態１に係る高周波誘導加熱装置では、加熱コイル４を流れる高周波電流２により、補助加熱部材８に誘導電流（図示せず）が発生し、補助加熱部材８が加熱される。このとき、補助加熱部材８は被加熱部材５に対して熱容量が小さいために昇温が速く、被加熱部材５の目標加熱温度以上の高温に到達する。補助加熱部材８の近傍には、非磁性金属材料からなる付属品５ｂが配置されているために、補助加熱部材８からの輻射熱によって付属品５ｂが補助的に加熱される。このとき、補助加熱部材８は、付属品５ｂの近傍にのみ局所的に配置された状態であり、本体部５ａを覆うものではないため、本体部５ａに与える熱量は、誘導電流６により発生するジュール熱と比較して無視できるほど小さく、本体部５ａの温度には影響しない。このように、誘導加熱により高温化した補助加熱部材８を熱源とすることで、例えばハロゲンランプなどの他の方式の熱源を追加することなく、誘導加熱方式単体により、急速かつ均一に被加熱部材５を加熱することが可能となる。

ここで、補助加熱部材８として好適に用いられる形態について述べる。補助加熱部材８を構成する磁性金属材料としては、誘導加熱による発熱量が大きいほど好適であり、つまり、透磁率が高く、電気抵抗が高い金属が好適である。このような材料として、鉄、ニッケル、コバルトなどの純金属に加え、炭素鋼やフェライト系ステンレスなどの合金を用いることができる。補助加熱部材８の材料として前記の材料を用いる場合において、好適に本発明に係る高周波誘導加熱装置を用いることができる。

また、補助加熱部材８は、例えば薄板形状など、少なくとも一つの平面部を含む形状であり、上述の付属品５ｂの周囲を低熱容量で包囲できる形状であることが好ましい。さらに、補助加熱部材８を、付属品５ｂに対して、コの字型やＬ字型、または曲面型など、付属品５ｂに対する包囲面積がより広い形状となるように形成することで、付属品５ｂへの輻射加熱量が増大する。また、本実施の形態１に係る高周波誘導加熱装置では、補助加熱部材８の温度上昇に応じて電源の消費電力が増大するため、消費電力の観点からも補助加熱部材８は低熱容量の薄板形状であることが好ましい。

図３は、加熱コイル４に高周波電流２が流れる場合の加熱コイル４周囲における磁場の分布を示す模式図である。例えば、加熱コイル４がソレノイドコイルである場合、加熱コイル４内には鉛直方向の磁場９ａ（図中に実線矢印で示す。）が発生する。この磁場９ａは、紙面上下方向で、図３の場合は下向きを示している。高周波電流２は交流電流であるために時間的に向きが変化し、それに応じて加熱コイル４内部の磁場９ａは鉛直上下方向に交互に時間変化し、その変化量に応じて被加熱部材５に誘導電流６が発生する。このとき、磁場９ａの方向と、補助加熱部材８の面方向が平行である場合において、磁性金属材料よりなる補助加熱部材８に周囲の磁場が収束するために補助加熱部材８が誘導電流６により昇温しやすい特性がある。このため、磁場９ａの方向に対して、補助加熱部材８の少なくとも一平面部の面方向を平行に設置する場合において、補助加熱の効果が得られ、好適に本発明に係る高周波誘導加熱装置を用いることができる。

図２、図３に示した被加熱部材５は、例えば圧縮機や消火器などの円筒鉄系部品の容器を想定したものであるが、平板形状等の別の形状であっても同等の効果を得ることができる。
本実施の形態１に係る付属品５ｂは、非磁性金属で構成される場合を例として説明してきたが、その形状や材質に関わらず本体部５ａと比較して誘導加熱により昇温しにくい全ての場合において本発明の効果を得ることができるため、特にその形状や材質に規定されるものではない。また、本実施の形態１では加熱コイル４としてソレノイドコイルを用いる場合を例として説明してきたが、その他の形状の加熱コイルでも本発明の効果を得ることができるため、特に加熱コイル４の形状に規定されるものではない。

以上の実施の形態１では、単一の加熱コイル４で単一の被加熱部材５を加熱するバッチ投入式の使用方法について説明してきたが、加熱コイル４に被加熱部材５が連続的に搬送される連続投入式の加熱装置においても同様に、補助加熱部材８を用いた補助加熱を実施することができ、本発明の適用範囲は搬送方法に規定されるものではない。このことは後述する他の実施の形態についても同様である。

実施の形態２．
実施の形態２について、図４、図５を用いて説明する。なお、実施の形態１と共通する部分および同一の作用をする部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
図４は、本発明の実施の形態２に係る高周波誘導加熱装置の加熱コイル部の概略を示す要部斜視図である。本実施の形態２に係る高周波誘導加熱装置は、加熱コイル４と、加熱コイル４に対向する位置または加熱コイル４によって囲まれる空間内に配置され、磁性金属材料からなる本体部５ａと、その本体部５ａと同じく磁性金属材料からなり、本体部５ａに対して熱容量が小さい付属品５ｃで構成される被加熱部材５と、付属品５ｃの近傍に配置される遮蔽部材１０を含む構成である。本実施の形態２に係る高周波誘導加熱装置では高周波発振器１によって発生させた高周波電流２により、付属品５ｃ有する被加熱部材５に誘導電流６が発生し、加熱される。なお、付属品５ｃは、例えば、本体部５ａから突出した突起形状部である。

本実施の形態２のように、本体部５ａと付属品５ｃが共に磁性金属材料で構成され、かつ、付属品５ｃの熱容量が本体部５ａに対して小さい場合においては、両者の熱容量差に起因して、付属品５ｃが本体部５ａと比較して急激に昇温するために、両者の間に数十〜数百度の温度差が発生する。

本発明の実施の形態２に係る高周波誘導加熱装置では、この付属品５ｃの近傍に、非磁性金属材料からなる遮蔽部材１０が配置される。また、遮蔽部材１０を流れる誘導電流（図示せず）により、付属品５ｃの周囲の磁場を抑制（遮蔽）できることを特徴とする。

加熱コイル４を流れる高周波電流２により、遮蔽部材１０に誘導電流が発生するが、非磁性金属材料では磁性金属材料と比較して誘導起電力が小さいために、発生するジュール熱が磁性金属材料からなる被加熱部材５と比較して小さい。このとき、付属品５ｃの周囲の磁場は、遮蔽部材１０を流れる誘導電流により発生する磁場との重ね合わせとなる。そのため、それぞれ磁場の方向が逆向きである場合は、付属品５ｃの周囲の磁場が遮蔽部材１０によって弱められ、付属品５ｃの加熱量を抑制することが可能である。ここで、遮蔽部材１０は、付属品５ｃの近傍にのみ局所的に配置された状態となり、本体部５ａを覆わないため、遮蔽部材１０を流れる誘導電流により発生する逆向き磁場の影響は本体部５ａには及ばず、本体部５ａの温度には影響しない。このため、被加熱部材５が、本体部５ａと比較して熱容量が小さい付属品５ｃを有する場合においても、急速かつ均一に加熱することが可能となる。

ここで、遮蔽部材１０として好適に用いられる形態について述べる。遮蔽部材１０の非磁性金属材料としては、誘導電流による発熱量が小さいものほど好適であり、つまり、非磁性で電気抵抗が低いものほど好適である。このような材料として、金、銀、アルミニウム、銅などの純金属に加え、オーステナイト系ステンレスなどの合金を用いることができる。遮蔽部材１０の材料として前記の材料を用いる場合において、好適に本発明に係る装置を用いることができる。

次に、好適に用いられる遮蔽部材１０の配置について、図５を用いて説明する。図５は高周波電流２（図示せず）の流れる加熱コイル４内の空間に遮蔽部材１０を配置する場合の磁場の分布を示す模式図である。ここで、遮蔽部材１０は加熱コイル４を流れる高周波電流２と逆方向の誘導電流のループを形成しやすい形状であることが好適である。例えば、遮蔽部材１０として平板を用いる場合には、少なくとも一つの平面部の面方向を磁場９ａに対して垂直に配置することで、面方向を貫く磁場の変化に応じて、面方向に加熱コイル４を流れる高周波電流２（図示せず）とは逆周りの誘導電流が発生し、これにより、遮蔽部材１０の内側には磁場９ａと逆方向、外側には磁場９ａと同方向の磁場９ｂ（図中に破線矢印で示す。）がそれぞれ発生する。このため、磁場９ａと磁場９ｂの重ね合わせにより、磁場９ａに対して遮蔽部材１０の板厚方向の延長線上に位置する付属品５ｃが配置される領域の磁場が抑制され、付属品５ｃの誘導加熱による発熱量が低下し、付属品５ｃの過加熱が抑制される。このように、遮蔽部材１０の一つの平面部を、磁場９ａの方向に対し垂直に配置し、付属品５ｃの周囲の磁場を弱める（遮蔽する）場合において、付属品５ｃの過加熱抑制効果が得られ、好適に本発明に係る高周波誘導加熱装置を用いることができる。

本実施の形態２では、過加熱抑制の対象が突起形状部である付属品５ｃの場合について説明したが、過加熱抑制の対象は、その形状や材質に関わらず本体部５ａと比較して誘導加熱により昇温しやすい部分とすることができ、遮蔽部材１０を配置可能な全ての場合において本発明の効果を得ることができる。また、本実施の形態２ではソレノイドコイルを用いる場合を例として説明してきたが、その他の形状の加熱コイルでも本発明の効果を得ることができる。

実施の形態３．
実施の形態３について図６を用いて説明する。なお、実施の形態１および２と共通する部分および同一の作用をする部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態３に係る高周波誘導加熱装置は、実施の形態１にて示した補助加熱部材８と、実施の形態２にて示した遮蔽部材１０の両方を備えたことを特徴とする。
図６は本発明の実施の形態３に係る高周波誘導加熱装置の加熱コイル部の概略を示す要部斜視図である。本実施の形態３に係る高周波誘導加熱装置は、加熱コイル４と、加熱コイル４と対向する位置または加熱コイル４によって囲まれる空間内に配置され、磁性金属材料からなる本体部５ａと非磁性金属材料からなる付属品５ｂと磁性金属材料からなる付属品５ｃで構成される被加熱部材５と、付属品５ｂの近傍に配置される補助加熱部材８と、付属品５ｃの近傍に配置される遮蔽部材１０を含む構成である。

被加熱部材５が、上述の付属品５ｂと付属品５ｃの両方を有する場合、被加熱部材５において、実施の形態１および２で説明した理由により、被加熱部材５の到達温度にばらつきが生じる。このとき、補助加熱部材８と遮蔽部材１０をそれぞれの近傍に各々配置することで、本体部５ａの加熱量に影響を与えることなく、付属品５ｂと付属品５ｃで発生する本体部５ａとの温度差を同時に小さく抑制することが可能となり、他の方式の熱源を追加することなく、誘導加熱方式単体により急速かつ均一に加熱することが可能となる。

ここで、補助加熱部材８と遮蔽部材１０として好適に用いられる形態は、実施の形態１および２で説明したものと同様であるため、説明を省略する。
次に、以上のような本発明の実施可能性および効果を比較例と実施例を示して説明する。なお、後述する実施例は一例であり、本発明は、この例に限定されるものではなく、本発明を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものであることは言うまでもない。

（比較例）
本発明の実施の形態３に係る高周波誘導加熱装置の効果を説明するため、まず、一般的なタイプ（補助加熱部材８および遮蔽部材１０を用いないタイプ）の高周波加熱装置を比較例として図７に示す。図７は、比較例である高周波誘導加熱装置の加熱コイル部分の断面図であり、加熱コイル４および被加熱部材５等の位置関係を示す図である。
加熱コイル４として、外径ＤがΦ３５０ｍｍ、高さＨが３５０ｍｍ、巻数が１０の銅パイプから成るソレノイドコイルを用いた。２０℃の雰囲気温度において、被加熱部材５は、外径ＤがΦ２０ｍｍ、高さＨが１００ｍｍ、無酸素銅から成るパイプ形状の付属品５ｂと、同じく外径ＤがΦ２０ｍｍ、高さＨが１００ｍｍ、ＳＵＳ４３０から成るパイプ形状の付属品５ｃを有する、外径Ｄが１８０ｍｍ、高さＨが１８０ｍｍ、板厚ｔが５ｍｍの円筒形状の圧力容器用鋼板で構成される。この被加熱部材５を樹脂ブロック１１上に載置した状態で加熱コイル４の中央に設置して、加熱試験を実施した。ここで、被加熱部材５を設置するステージには日光化成（株）製のベスサーモＦから成る樹脂ブロック１１を使用した。加熱には、島田理化工業（株）製の高周波誘導加熱装置Ｄ−５ＴＭを用い、加熱条件は発振周波数を２８ｋＨｚ、加熱コイル４を流れる電流値を１００Ａ、電源電圧を２７０Ｖとした。なお、加熱時は、加熱コイル４に冷却水を循環することで、加熱コイル４の温度上昇を抑制している。被加熱部材５の温度は、各表面にスポット溶接により取り付けた熱電対１２ａ、１２ｂ、１２ｃ（Ｋ型熱電対）によりその時間変化を測定した。

（実施例）
本発明の実施の形態３に係る実施例を説明する。図８は、本実施例に係る高周波誘導加熱装置の加熱コイル部の断面図であり、加熱コイル４、被加熱部材５、補助加熱部材８、遮蔽部材１０等の位置関係を示している。本実施例に係る補助加熱部材８は、板厚（図示せず）が２ｍｍ、幅Wが５０ｍｍ、長さ（図示せず）が６０ｍｍ、高さｈが１２０ｍｍのコの字型冷間圧延鋼板であり、付属品５ｂの側面および背面に対向する配置（形状）で、ベスサーモＦ製の樹脂スタンド１３により固定した。ここで、樹脂スタンド１３は、樹脂ブロック１１に固定されている。また、本実施例に係る遮蔽部材１０は、板厚ｄ（図示せず）が１ｍｍ、幅Wが６０ｍｍ、長さ（図示せず）が１００ｍｍ、高さｈが１２０ｍｍのコの字型タフピッチ銅であり、付属品５ｃの上下面および背面に対向する配置（形状）で、樹脂スタンド１３を使用して固定した。また、加熱実験に用いた装置、加熱条件および周囲環境は、比較例との対比のため、比較例と同等とした。

このとき、図９に比較例における被加熱部材５の温度履歴を示す。また、図１０に実施例における被加熱部材５の温度履歴を示す。本実施の形態３の比較例の場合、図９のように、被加熱部材５の本体部５ａ、付属品５ｂ、付属品５ｃの昇温傾向がばらついており、磁性金属材料よりなる付属品５ｃについては昇温傾向が最も高く、次に、本体部５ａ、非磁性金属材料よりなる付属品５ｂの昇温傾向が最も低いことが分かる。これに対し、実施例の場合、図１０のように、各部での昇温ばらつきが小さく、時間が６００ｓに至ると全ての部分で同程度の温度に昇温されることが分かる。このように、補助加熱部材８による付属品５ｂの補助加熱効果、および、遮蔽部材１０による付属品５ｃの過加熱抑制効果による被加熱部材５の均一加熱効果が認められた。

本発明の実施の形態３によれば、被加熱部材５が誘導加熱により局所的に昇温しにくい領域（付属品５ｂ）を有する場合、補助加熱部材８を用いることで、誘導加熱によって被加熱部材５の目標温度以上に昇温させた補助加熱部材８からの輻射熱によって、他の領域と同等程度の温度まで当該領域の温度を昇温させることが可能になる。また、遮蔽部材１０を用いることで、被加熱部材５が誘導加熱により局所的に昇温しやすい領域（付属品５ｃ）を有する場合、他の領域と同等程度の温度までに当該領域の温度上昇を抑制することが可能になる。このため、複雑構造の被加熱部材５であっても急速かつ均一に加熱することが可能になる。

実施の形態４．
実施の形態４について、図１１を用いて説明する。なお、実施の形態１から３と共通する部分および同一の作用をする部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
上述の実施の形態３では、補助加熱部材８と遮蔽部材１０の両方を有する高周波誘導加熱装置について説明したが、本実施の形態４は、遮蔽部材１０を補助加熱部材８の加熱を抑制する形で配置したことを特徴としている。
図１１は、本発明の実施の形態４に係る高周波誘導加熱装置の加熱コイル部の概略を示す要部斜視図である。本実施の形態４に係る高周波誘導加熱装置は、加熱コイル４と、被加熱部材５の付属品５ｂの近傍に配置される補助加熱部材８と、補助加熱部材８の近傍に配置される遮蔽部材１０を含む構成である。被加熱部材５は、加熱コイル４と対向する位置または加熱コイル４によって囲まれる空間内に配置され、磁性金属材料からなる本体部５ａと非磁性金属材料からなる付属品５ｂで構成される。

上述の実施の形態１および３に係る高周波誘導加熱装置では、実施の形態１にて説明したとおり、補助加熱部材８を被加熱部材５の温度以上に昇温させるために、補助加熱部材８の加熱量に応じて消費電力が増大するものであった。従って、補助加熱部材８の熱容量が小さいほど、高周波誘導加熱装置の消費電力を抑えることができるが、補助加熱部材８の熱容量が小さい場合は、補助加熱部材８が急激に昇温することで補助加熱部材８と被加熱部材５との温度差が拡大し、その結果、補助加熱部材８からの輻射熱によって付属品５ｂが急激に加熱され、本体部５ａとの温度差が拡大する可能性がある。

本実施の形態４では、図１１に示したように、補助加熱部材８の近傍に遮蔽部材１０を配置する。このため、補助加熱部材８に発生する誘導電流を遮蔽部材１０によって抑制することで、補助加熱部材８の過加熱による付属品５ｂの急峻な温度上昇を抑制でき、補助加熱部材８の熱容量を上げることなく、被加熱部材５を均一に加熱することができる。よって、補助加熱部材８の熱容量が小さい場合であっても、好適な温度に補助加熱部材８を保持することが可能となり、電力の損失を最小限に抑えながら被加熱部材５全体を均一に加熱することが可能となる。
このとき、補助加熱部材８の加熱を抑制する遮蔽部材１０としての好適な形態は、実施の形態２にて付属品５ｃに適用した遮蔽部材１０と同様であるため、ここでは説明を省略する。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 高周波発振器、２ 高周波電流、３ 高周波変流器、４ 加熱コイル、５ 被加熱部材、５ａ 本体部、５ｂ、５ｃ 付属品、６ 誘導電流、７ 冷却水循環装置、８ 補助加熱部材、９ａ、９ｂ 磁場、１０ 遮蔽部材、１１ 樹脂ブロック、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 熱電対、１３ 樹脂スタンド。

Claims (11)

1. 高周波電流が流されることにより、被加熱部材の内部に誘導電流を発生させ、上記被加熱部材を加熱する加熱コイル、上記被加熱部材の近傍に配置され、上記被加熱部材を部分的に補助加熱する補助加熱部材を備えたことを特徴とする高周波誘導加熱装置。
2. 上記被加熱部材に部分的に形成された突起形状部の近傍に、上記補助加熱部材が配置されたことを特徴とする請求項１記載の高周波誘導加熱装置。
3. 上記加熱コイルにより加熱される上記被加熱部材の周囲の磁場を部分的に遮蔽する非磁性金属材料よりなる遮蔽部材を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の高周波誘導加熱装置。
4. 上記補助加熱部材は、磁性金属材料よりなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の高周波誘導加熱装置。
5. 上記補助加熱部材は、鉄、ニッケル、コバルト、炭素鋼、フェライト系ステンレスのうち、少なくとも一つの材料から構成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の高周波誘導加熱装置。
6. 上記補助加熱部材を構成する一つの平面部が、上記加熱コイルにより形成される磁場の方向に対して平行な向きに配置されたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の高周波誘導加熱装置。
7. 上記遮蔽部材を構成する一つの平面部が、上記加熱コイルが形成する磁場の方向に対して垂直な向きに配置され、上記遮蔽部材は上記補助加熱部材の加熱を抑制することを特徴とする請求項３記載の高周波誘導加熱装置。
8. 高周波電流が流されることにより、被加熱部材の内部に誘導電流を発生させ、上記被加熱部材を加熱する加熱コイル、上記被加熱部材に部分的に形成された突起形状部の近傍に配置され、上記突起形状部の周囲の磁場を遮蔽する遮蔽部材を備えたことを特徴とする高周波誘導加熱装置。
9. 上記遮蔽部材は、金、銀、アルミニウム、銅、オーステナイト系ステンレスのうち、少なくとも一つの材料から構成されたことを特徴とする請求項３、７、８のいずれか一項記載の高周波誘導加熱装置。
10. 上記被加熱部材は樹脂ブロック上に載置された状態で加熱処理され、上記補助加熱部材は上記樹脂ブロックに固定された樹脂スタンドに保持され、上記被加熱部材の近傍に配置されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の高周波誘導加熱装置。
11. 上記被加熱部材は樹脂ブロック上に載置された状態で加熱処理され、上記遮蔽部材は上記樹脂ブロックに固定された樹脂スタンドに保持され、上記被加熱部材の近傍に配置されることを特徴とする請求項３、７から９のいずれか一項記載の高周波誘導加熱装置。