JP2018037167A - 誘導加熱コイルユニット及び誘導加熱装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施の形態である誘導加熱コイルユニット2を含む誘導加熱装置の全体構成を示す模式図である。図1に示すように、誘導加熱装置は、先端の手首部に誘導加熱コイルユニット2が取り付けられたロボットアーム3、制御部5、表示部6、操作部7、及び、記憶部8を有する。
図2は、誘導加熱コイルユニット2の構成を示す平面図である。図2に示すように、誘導加熱コイルユニット2は、略正方形の支持板に2つの同一の誘導加熱コイル21,22が同一平面上に配置される。誘導加熱コイルユニット2は、正方形の一辺に垂直な第1の移動方向A1と、第1の移動方向A1に垂直な第2の移動方向A2との2方向に移動する。誘導加熱コイル21,22は、第1の移動方向A1と第2の移動方向A2とを2分する斜め方向A10(第1の移動方向A1を基準に反時計回りに45度傾いた方向)に配置される。各誘導加熱コイル21,22は、それぞれ同一内径の穴2aが円中心に形成されている。穴2aは、コイルを渦巻き状に巻回する構成のために形成される。
ΔW=D/2−d/2
=(D−d)/2 …(1)
ΔC2=D/2+D/2−ΔW
=D−(D−d)/2
=(D+d)/2 …(2)
ΔC=√(2)×ΔC2
=√(2)×(D+d)/2
=(D+d)/√(2) …(3)
D<(D+d)/√(2) …(4)
d>(√(2)−1)D
d/D>0.414…≒0.4 …(5)
すなわち、コイル外径Dに対する穴2aの内径dの比(内径比)が約0.4を超える値であることが好ましいと言える。換言すれば、内径dは、コイル外径Dの約0.4倍を超える値が好ましいと言える。
ΔD=ΔC−D
=((D+d)/√(2))−D
=(d−(√(2)−1)×D)/√(2) …(6)
図3は、誘導加熱コイル21,22のコイル外径Dが200.0mm、穴径dが82.8mmのときに誘導加熱コイル21,22を単体で移動させた場合の温度分布プロファイルを示している。この温度分布プロファイルは、上述したように釣鐘状となっている。
上述した実施の形態における誘導加熱コイルユニット2の誘導加熱コイル数は、2つであったが、誘導加熱コイル数は、nを1以上の自然数として、2×n2であればよい。例えば、図5に示すように、n=2とした場合で8つの誘導加熱コイル21〜28を同一平面上に配置している。
図7に示すように、被加熱対象物1は、上述したように、成形本体用のCFRP板材11に、補強用のCFRP板材12aを重ねた状態で、誘導加熱コイルユニット2を移動させて成形本体用のCFRP板材11と補強用のCFRP板材12aと同時に加熱し、成形本体のCFRP板材11と補強用のCFRP板材12aとを樹脂の軟化点温度まで昇温することが生産性向上のため好ましい。
ここで、図8に示すように、例えば2つの誘導加熱コイル21,22による合成温度分布プロファイルではピークが4つ形成されるが、このピーク間の幅は、単体の誘導加熱コイルの中央部分の温度が高くなる部分の径間隔Wと同じであり、穴径dとほぼ同じ値となる。そこで、図8の破線で示すように、1回目の誘導加熱コイル21,22の移動経路を経た加熱後、2回目の加熱を行う場合、1回目の移動経路に垂直な方向に所定距離Δd分、シフトした移動経路に沿って加熱すると、さらに平坦な合成温度分布プロファイルを形成することができる。この場合、所定距離Δdは、穴径dの1/2であるd/2であることが好ましい。1回目の加熱によって生じたピーク間の凹部を、2回目の加熱によって生じたピークによって平坦化することができるからである。
図11は、隣接する誘導加熱コイル21,22の電流の向きを示す図である。図11に示すように、誘導加熱コイル21の導線31には、時計回り方向の電流Icwを流し、誘導加熱コイル22の導線32には、反時計回り方向の電流Iccwを流す。この結果、隣接する誘導加熱コイル21,22の最外周の電流の向きは同一方向となる。これにより、誘導加熱コイル21,22のそれぞれに発生する磁力線の向きが一致するため、誘導加熱を効率的に行うことができる。
1u 上面
2 誘導加熱コイルユニット
2a 穴
3 ロボットアーム
5 制御部
6 表示部
7 操作部
8 記憶部
11 成形本体用のCFRP板材
12a 補強用のCFRP板材
21〜28 誘導加熱コイル
31,32 導線
A1 第1の移動方向
A2 第2の移動方向
A10,A11,A12,A21,A22 斜め方向
D コイル外径
d 穴の内径
Icw,Iccw 電流
ΔC 中心点間距離
Δd 所定距離
ΔD 最小隙間
ΔW 重なり量
Claims (7)
- 被加熱面を有する加熱対象物と前記被加熱面に比して小さい加熱面を有し、中央部分に穴が形成された平板状の誘導加熱コイルとを非接触で相対的に移動させて前記加熱対象物を加熱する誘導加熱装置に用いられる誘導加熱コイルユニットであって、
同一平面上に複数の前記誘導加熱コイルが配置され、前記誘導加熱コイルの数は、nを1以上の自然数として、2×n2であることを特徴とする誘導加熱コイルユニット。 - 各誘導加熱コイルの移動方向は、第1の移動方向と該第1の移動方向に直交する第2の移動方向であり、各誘導加熱コイルは、前記第1の移動方向と前記第2の移動方向を2分する斜め方向に配列されることを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱コイルユニット。
- 各誘導加熱コイルの中心点間距離ΔCは、コイル外径をDとし、前記穴の径をdとすると、ΔC=(D+d)/2(1/2)であることを特徴とする請求項1または2に記載の誘導加熱コイルユニット。
- 各誘導加熱コイルのコイル外径に対する前記穴の径の比である内径比は、0.4以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の誘導加熱コイルユニット。
- 隣接する誘導加熱コイルの最外周の電流の向きは同一方向であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の誘導加熱コイルユニット。
- 請求項1〜5のいずれか一つに記載の誘導加熱コイルユニットを備えたことを特徴とする誘導加熱装置。
- 前記加熱対象物は、成形本体用のCFRP板材上に該成形本体用のCFRP板材の被加熱面よりも小さい被加熱面を有する補強用のCFRP板材を重ねたものであり、各誘導加熱コイルのコイル外径は、前記補強用のCFRP板材の被加熱面の最大幅以下であることを特徴とする請求項6に記載の誘導加熱装置。
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---|---|---|---|---|
WO2011104980A1 (ja) * | 2010-02-23 | 2011-09-01 | 東レ株式会社 | プリフォームおよびその製造方法 |
JP2011198591A (ja) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 誘導加熱装置 |
JP2014026884A (ja) * | 2012-07-27 | 2014-02-06 | Tokuden Co Ltd | 誘導加熱装置 |
JP2015156296A (ja) * | 2014-02-20 | 2015-08-27 | 中部電力株式会社 | 誘導加熱方法 |
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2016
- 2016-08-29 JP JP2016167216A patent/JP6745681B2/ja active Active
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