JP2018133232A - 誘導加熱装置及び塗装乾燥方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この形態によれば、第1のコイル部(トランスバース型のコイル)と第2のコイル部(ソレノイド型のコイル)とは電気的に直列に接続されているので、第1のコイル部による誘導加熱と、第2のコイル部による誘導加熱とを1つの電源からの電力供給によって、同時に行うことができ、加熱工程の簡略化、誘導加熱装置の構造および回路構成の簡易化を実現することができる。
さらに、この形態の加熱ユニットは少なくとも2種類のコイル部(第1のコイル部、第2のコイル部)を備えるので、主に第1のコイル部によって加熱される部分(以下、第1被加熱部分とも呼ぶ)の熱容量と、主に第2のコイル部によって加熱される部分(以下、第2被加熱部分とも呼ぶ)の熱容量とが異なっていても、各被加熱部分(第1被加熱部分及び第2被加熱部分)の各熱容量に応じて各コイル部の形状(例えば、コイルの巻き数)を調整することによって、これら熱容量の異なる被加熱部分を略等しい(または、所定の温度差以下に抑制した)温度となるように加熱することが可能である。よって、1つの被加熱部材が熱容量の異なる被加熱部分を有する場合であっても、1つの電源によって、同時に、当該被加熱部材を略均一に(または、各被加熱部分の温度差を所定の温度差以下に抑制して)加熱することができる。
この形態によれば、熱容量の異なる被加熱部分を有する被加熱部材を、同時に、複数個、加熱することができる。
この形態によれば、1つの加熱ユニット単位で考察した場合に、複数の加熱ユニットのうちの少なくとも1つの加熱ユニットは、当該加熱ユニットを構成する第1のコイル部と第2のコイル部との間に形成される空間に、電気的な接続部材を介在させることを回避した構成(図5参照)を実現することができる。したがって、この形態によれば、同じ加熱ユニット内の第1のコイル部の一端と第2のコイル部の他端とが電気的に接続され、かつ、各加熱ユニット間の接続方法として、一の加熱ユニットの第2のコイル部の一端と他の加熱ユニットの第1のコイル部の他端とが電気的に接続される構成(図1参照)と比較して、複数の加熱ユニットを構成する第1のコイル部と複数の第2のコイル部との間に形成される空間に介在する電気的な接続部材の数を少なくした構成を実現することができる。よって、第1のコイル部と第2のコイル部との間に形成される空間に介在する電気的な接続部材が及ぼす電気的・磁気的な影響を抑制することができる。
この形態によれば、加熱時の被加熱部材の姿態において第1のコイル部が形成する平面の垂線方向を当該被加熱部材の長手方向とした場合に、長手方向の長さが異なる種々の被加熱部材を、第1のコイル部と第2のコイル部との距離を変更することによって加熱することができる。特に、上記(3)の形態に本形態を適用した場合、複数の加熱ユニットを構成する複数の第1のコイル部と複数の第2のコイル部との間に形成される空間に介在する電気的な接続部材が少ないので、第1のコイル部と第2のコイル部との距離を変更した場合の接続部材への影響を軽減することができる。例えば、接続部材の長さの調整作業が必要である場合であっても、第1のコイル部と第2のコイル部との距離を変更した場合に、接続部材の数が少ないので、当該調整作業を軽減することができる。その他、接続部材が変形可能な部材で形成されている場合であっても、第1のコイル部と第2のコイル部との距離を変更した場合に、変形させる接続部材の数が少ないので、接続部材の変形による影響を軽減することができる。
この形態によれば、複数の被加熱部材のうちの1つの被加熱部材の温度に基づいて複数の加熱ユニットに供給する高周波電力を制御するので、複数の被加熱部材の温度に基づいて複数の加熱ユニットに供給する高周波電力を制御する構成と比較して、制御を簡易化することができる。また、温度検出部を1つだけ備えるので、構造の簡易化、低コスト化を実現することがでできる。
この形態によれば、塗料を乾燥させる際の制御として必要である被加熱部材の昇温速度の制御や、被加熱部材の温度の上限値の制御など、被加熱部材の温度に関する制御を、加熱ユニットに供給する電力の制御によって行うので、塗料を乾燥させる工程を簡易化することができる。
この形態によれば、被加熱部材を加熱する第3の工程と、被加熱部材の温度を調整する第4の工程とに用いる加熱ユニットが備える第1のコイル部(トランスバース型のコイル)と第2のコイル部(ソレノイド型のコイル)とは電気的に直列に接続されているので、例えば、被加熱部材を加熱する第3の工程と、被加熱部材の温度を調整する第4の工程とにおいて、第1のコイル部と第2のコイル部とに高周波電力を供給する際に、1つの電源からの電力供給によって行うことができ、被加熱部材を加熱する工程および被加熱部材の温度を調整する工程の簡略化を実現することができる。また、被加熱部材を加熱する工程および被加熱部材の温度を調整する工程を実行するための加熱ユニットと当該加熱ユニットに高周波電力を供給するための電源とを含む回路の構成および構造の簡易化を実現することができる。
さらに、本形態の第3の工程と第4の工程とに用いる加熱ユニットは、少なくとも2種類のコイル部(第1のコイル部、第2のコイル部)を備えるので、主に第1のコイル部によって加熱される部分(以下、第1被加熱部分とも呼ぶ)の熱容量と、主に第2のコイル部によって加熱される部分(以下、第2被加熱部分とも呼ぶ)の熱容量とが異なっていても、各被加熱部分の各熱容量に応じて各コイル部の形状(例えば、コイルの巻き数)を調整することによって、これら熱容量の異なる被加熱部分を略等しい(または、所定の温度差以下に抑制した)温度となるように加熱することが可能である。よって、1つの被加熱部材が熱容量の異なる被加熱部分を有する場合であっても、1つの電源によって、同時に、当該被加熱部材を略均一に(または、各被加熱部分の温度差を所定の温度差以下に抑制して)加熱することを可能にする。
すなわち、本形態の塗装乾燥方法は、熱容量の異なる第1被加熱部分と第2被加熱部分とを有する被加熱部材に塗布された塗料を乾燥させる際に、第1被加熱部分と第2被加熱部分との温度を略等しくした状態(または、所定の温度差以下に抑制した状態)で、被加熱部材を加熱する第3の工程と、被加熱部材の温度を調整する第4の工程とを実現することができる。
この形態によれば、被加熱部材を加熱する第3の工程を加熱ユニットによって行うとともに、被加熱部材に加熱処理を施して温度を調整する第4の工程を当該加熱ユニットに供給する高周波電力を制御することによって行う。したがって、この形態の塗装乾燥方法を、例えば、複数の工程を一つの設備によって行うバッチ式の塗装乾燥方法に適用することができる。この形態の塗装乾燥方法をバッチ式の塗装乾燥方法に適用した場合、各工程毎に設備を設けて塗装乾燥を行う連続式の塗装乾燥方法と比較して、被加熱部材の塗装を乾燥させるための設備を小さくすることができる。一例として、連続式の塗装乾燥方法においては、被加熱部材を加熱する工程を誘導加熱によって行い、被加熱部材の温度を調整する工程を当該被加熱部材に温風を当てて行う場合があるが、このような連続式の塗装乾燥方法と比較して、本形態の塗装乾燥方法は、複数の工程を加熱ユニットによって実現することができるので、設備の小型化、低コスト化を実現することができる。
この形態によれば、第3の工程を複数の被加熱部材に対して同時に実施することができるとともに、第4の工程を複数の被加熱部材に対して同時に実施することができるので、複数の被加熱部材の塗装乾燥を効率的に行うことができる。また、複数の加熱ユニットに1つの電源から高周波電力を供給するので、複数の加熱ユニットに複数の電源から高周波電力を供給する方法と比較して、各加熱ユニットへ高周波電力を供給する制御を簡易化することができるとともに、複数の電源を用意する必要がないことによる低コスト化を実現することができる。
また、本形態の塗装乾燥方法によれば、塗装を乾燥させる対象である被加熱部材の個数に応じた個数の加熱ユニットを用意することによって、当該複数の被加熱部材の塗装乾燥をすることができる。比較例として、塗装乾燥方法を構成する複数の各工程毎に設備が必要となる連続式の塗装乾燥方法は、塗装を乾燥させる対象である被加熱部材の個数に関わらず、当該複数の各工程毎に設備を用意する必要がある。したがって、本形態の塗装乾燥方法によれば、連続式の塗装乾燥方法と比較して、加熱ユニットの個数を変更することによって、塗装乾燥させる対象物の個数(生産量)に応じて設備の規模の最適化を実現することができるとともに、低コスト化を実現することができる。
この形態によれば、複数の被加熱部材の温度を調整する際に、複数の被加熱部材のうちの1つの被加熱部材の温度を検出するので、複数の被加熱部材の温度を検出する方法と比較して、温度を検出するための設備を簡易化することができるとともに、低コスト化を実現することができる。さらに1つの被加熱部材の温度に基づいて複数の加熱ユニットに供給する高周波電力を制御するので、複数の被加熱部材の温度に基づいて複数の加熱ユニットに供給する高周波電力を制御する方法と比較して、制御を簡易化することができる。
この形態によれば、第1のコイル部と第2のコイル部との距離を変更することによって、被加熱部材に対する加熱の態様を変更することができる。例えば、被加熱部材の熱容量の異なる部分が均一な温度となるように、第1のコイル部と第2のコイル部との距離を調整する構成とすれば、熱容量の異なる部分を有する被加熱部材に温度ムラが生じることをさらに抑制することが可能となる。
この形態によれば、被加熱部材に塗布された塗料は粉末状であるので、溶剤に溶かした塗料が塗布された導電性の被加熱部材の塗装乾燥を誘導加熱によって行う場合と比較して、被加熱部材を加熱する第3の工程および被加熱部材に加熱処理を施して温度を調整する第4の工程において、被加熱部材に塗布された塗料が沸騰(揮発)して乾燥後の塗料に沸騰による気泡の痕跡が残存してしまうことを抑制することができる。
A.第1実施形態:
B.第2実施形態:
C.変形例:
図1は、本発明の一実施形態としての塗装乾燥装置100の全体の構成を模式的に示す説明図である。塗装乾燥装置100は、塗料が塗布された導電性の被加熱部材を誘導加熱によって加熱することによって、当該被加熱部材に塗布された塗料を乾燥させる装置である。
図5は、第2実施形態としての塗装乾燥装置100bの全体の構成を模式的に示す説明図である。以下では、上述した第1実施形態と異なる構成について説明し、第1実施形態と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
なお、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上記実施形態では、誘導加熱コイル10a〜10fを昇降装置50によって昇降させる構成としたが、この代わりに、被加熱部材が配置されたテーブル9を昇降させる構成としてもよい。
上記実施形態では、塗装乾燥装置100は、6個の誘導加熱コイル10a〜10fを備える構成としたが、塗装乾燥装置100が備える誘導加熱コイルの個数は、6個に限定されない。例えば、塗装乾燥装置100が備える誘導加熱コイルの個数は、1個であってもよく6個以外の複数の個数であってもよい。すなわち、塗装乾燥の工程に必要とされる処理能力に応じた個数の誘導加熱コイルを塗装乾燥装置100が備える構成としてもよい。
上記実施形態では、塗装乾燥装置100が備える誘導加熱コイルとして、トランスバース型コイル部とソレノイド型コイル部とを備える形状のコイルを採用したが、塗装乾燥装置100が備える誘導加熱コイルとして、他の形状のコイルを採用してもよい。例えば、塗装乾燥装置100が備える誘導加熱コイルとして、椀型のコイルや、円錐型のコイル等を採用してもよい。また、トランスバース型コイル部のみを備える形状のコイルやソレノイド型コイル部のみを備える形状のコイルを採用してもよい。すなわち、塗装乾燥装置100が備える誘導加熱コイルとして、被加熱部材の形状に応じた任意の形状のコイルを採用してもよい。
上記実施形態では、被加熱部材と誘導加熱コイルとが相対的に静止した状態で当該被加熱部材を加熱する構成としたが、被加熱部材をさらに均一に加熱するために、被加熱部材を回転させながら加熱する構成や、誘導加熱コイルを被加熱部材に対して上下方向に移動させながら加熱する構成、またはこれらを組み合わせた構成を採用してもよい。
上記第2実施形態において、被加熱部材の加熱中に、複数のトランスバース型コイル部33a〜33fと複数のソレノイド型コイル部35a〜35fとの距離を昇降装置50によって変更する構成としてもよい。具体的には、例えば、被加熱部材の熱容量の異なる部分が均一な温度となるように、複数のトランスバース型コイル部33a〜33fと複数のソレノイド型コイル部35a〜35fとの距離を昇降装置50によって調整する構成とする。この構成によれば、熱容量の異なる部分を有する被加熱部材に温度ムラが生じることをさらに抑制することが可能となる。なお、被加熱部材の加熱を中断して、複数のトランスバース型コイル部33a〜33fと複数のソレノイド型コイル部35a〜35fとの距離を変更する構成としてもよい。
6a...底部
7a...円筒部
8a...折り返し部
9...テーブル
10a〜10f...誘導加熱コイル
13a...トランスバース型コイル部
15a...ソレノイド型コイル部
20a〜20g...ブスバー
21a...銅板
21b...銅板
30a〜30f...誘導加熱コイル
33a〜33f...トランスバース型コイル部
35a〜35f...ソレノイド型コイル部
40a〜40g...ブスバー
43...リッツ線
50...昇降装置
52...アーム部
54...支持板
56...アーム部
57...アーム部
58...支持板
59...支持板
60...高周波電力供給装置
70...放射温度計
90...冷却水循環装置
100...塗装乾燥装置
100b...塗装乾燥装置
Claims (12)
- 導電性の被加熱部材を誘導加熱によって加熱する加熱ユニットを備える誘導加熱装置であって、
前記加熱ユニットは、
コイル線が同一の平面上に複数回巻かれることによって形成されたトランスバース型のコイルである第1のコイル部と、
前記第1のコイル部に電気的に直列に接続され、前記第1のコイル部が形成する前記平面の垂線であって前記第1のコイル部の重心位置を通る垂線を内包するようにコイル線が螺旋状に巻かれることによって形成されたソレノイド型のコイルである第2のコイル部と、
を備える
誘導加熱装置。 - 請求項1に記載の誘導加熱装置であって、
前記加熱ユニットを複数備え、
前記複数の加熱ユニットを構成する複数の前記第1のコイル部と複数の前記第2のコイル部とが電気的に直列に接続されている
誘導加熱装置。 - 請求項2に記載の誘導加熱装置であって、
前記複数の加熱ユニットは、
前記複数の前記第1のコイル部が互いに電気的に直列に接続され、
前記複数の前記第2のコイル部が互いに電気的に直列に接続され、
前記電気的に直列に接続された前記複数の前記第1のコイル部からなる直列回路の一端と、前記電気的に直列に接続された前記複数の前記第2のコイル部からなる直列回路の一端とが電気的に直列に接続された構成となっている
誘導加熱装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一つに記載の誘導加熱装置であって、
前記第1のコイル部と前記第2のコイル部との距離を変更可能な距離変更機構を備える
誘導加熱装置。 - 請求項2から請求項4のいずれか一つに記載の誘導加熱装置であって、
前記複数の加熱ユニットに高周波電力を供給する高周波電力供給装置と、
前記複数の加熱ユニットのそれぞれの加熱対象となる複数の被加熱部材のうちの1つの被加熱部材の温度を検出する温度検出部と、
を備え、
前記高周波電力供給装置は、前記温度検出部によって検出された温度に基づいて、前記複数の加熱ユニットに供給する高周波電力を制御する
誘導加熱装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか一つに記載の誘導加熱装置であって、
前記誘導加熱装置は、前記被加熱部材を誘導加熱によって加熱することによって当該被加熱部材に塗布された塗料を乾燥させる装置である
誘導加熱装置。 - 塗装を乾燥させる方法である塗装乾燥方法であって、
塗料が塗布された導電性の被加熱部材を準備する第1の工程と、
前記被加熱部材を誘導加熱によって加熱可能な加熱ユニットを準備する第2の工程と、
前記加熱ユニットに高周波電力を供給することによって、前記被加熱部材を加熱する第3の工程と、
前記加熱ユニットに供給する高周波電力を制御することによって、前記被加熱部材の温度を調整する第4の工程と、
を備え、
前記第2の工程は、
前記加熱ユニットとして、
コイル線が同一の平面上に複数回巻かれることによって形成されたトランスバース型のコイルである第1のコイル部と、
前記第1のコイル部に電気的に直列に接続され、前記第1のコイル部が形成する前記平面の垂線であって前記第1のコイル部の重心位置を通る垂線を内包するようにコイル線が螺旋状に巻かれることによって形成されたソレノイド型のコイルである第2のコイル部と、
を備える加熱ユニットを準備する工程を含む
塗装乾燥方法。 - 請求項7に記載の塗装乾燥方法であって、
前記第4の工程は、前記加熱ユニットに供給する高周波電力を制御することによって前記被加熱部材に加熱処理を施す工程を含む
塗装乾燥方法。 - 請求項7または請求項8に記載の塗装乾燥方法であって
前記第1の工程は、前記被加熱部材を複数準備する工程を含み、
前記第2の工程は、前記加熱ユニットを複数準備する工程を含み、
前記第2の工程において準備する前記複数の加熱ユニットを構成する複数の前記第1のコイル部と複数の前記第2のコイル部とが電気的に直列に接続されており、
前記第3の工程は、前記複数の加熱ユニットに1つの電源から高周波電力を供給することによって、前記複数の被加熱部材のそれぞれを前記複数の加熱ユニットのそれぞれによって加熱する工程を含み、
前記第4の工程は、前記複数の加熱ユニットに供給する高周波電力を制御することによって、前記複数の被加熱部材の温度を調整する工程を含む
塗装乾燥方法。 - 請求項9に記載の塗装乾燥方法であって
前記第4の工程は、
前記複数の加熱ユニットのそれぞれの加熱対象となる前記複数の被加熱部材のうちの1つの被加熱部材の温度を検出する工程と、
前記検出した温度に基づいて、前記複数の加熱ユニットに供給する高周波電力を制御することによって、前記複数の被加熱部材の温度を調整する工程と、
を含む
塗装乾燥方法。 - 請求項9または請求項10に記載の塗装乾燥方法であって、
前記複数の加熱ユニットは、
前記複数の前記第1のコイル部が互いに電気的に直列に接続され、
前記複数の前記第2のコイル部が互いに電気的に直列に接続され、
前記電気的に直列に接続された前記複数の前記第1のコイル部からなる直列回路の一端と、前記電気的に直列に接続された前記複数の前記第2のコイル部からなる直列回路の一端とが電気的に直列に接続された構成となっているとともに、
前記第1のコイル部と前記第2のコイル部との距離を変更可能な距離変更機構を備え、
前記第3の工程及び前記第4の工程のうちの少なくとも一方の工程は、
前記第1のコイル部と前記第2のコイル部との距離を変更する工程を含む
塗装乾燥方法。 - 請求項7から請求項11のいずれか一つに記載の塗装乾燥方法であって、
前記第1の工程は、粉末状の塗料が塗布された導電性の前記被加熱部材を準備する工程を含む
塗装乾燥方法。
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