JP2019200966A - 電磁誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミ材料などの被加熱物を効率的に加熱することができる電磁誘導加熱装置を提供する。【解決手段】被加熱物側に同じ極が位置するように複数の磁石２１が配置された回転体２と、回転体を回転させる回転駆動手段３と、を備え、回転体を回転させて生じる誘導電流により被加熱物を加熱する電磁誘導加熱装置において、回転体が回転する方向に隣接する磁石が１０ｍｍ以上の間隔を空けて配置されている。これにより、電磁誘導による加熱効率が良好になり、被加熱物を短時間で所定温度とすることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、ガスの火炎や電気ヒーター等を用いた加熱装置に代用可能な、磁石を用いた誘導電流の発生によりアルミ材料等の被加熱物を加熱する電磁誘導加熱装置に関する。

アルミは、軽量性、加工性、リサイクル性に優れている。このため、自動車、建築、家庭用の電子・電気器具等の材料として用いられるアルミの使用量は増加している。アルミの材料を加工する際、溶解・熱処理加工等の熱源として用いられるのは、主にガスの火炎や電熱等である。例えば、アルミの材料を加工する際、ガス炉や電気炉の中にアルミの材料を入れて周囲から火炎や電熱で加熱することが行われている。熱源として火炎や電熱を用いる加熱方法は、消費エネルギーの経済効率が低いという問題があり、さらには二酸化炭素の発生量が多いという問題もある。したがって、火炎や電熱を熱源として用いる加熱方法は、環境保護の観点から好ましくない。

ガスの火炎や電熱以外を熱源として加熱する方法として、磁石を用いて誘導電流を発生させることによって被加熱物を加熱する電磁誘導加熱がある。この電磁誘導加熱は、ガスやオイルなどの燃料を用いないから、燃焼に伴う二酸化炭素が発生しない。このため、従来の加熱方法よりも環境にやさしい方法である。また、電磁誘導加熱は、周囲へ放出する熱量が少ないから、火炎や電熱を用いた加熱方法のような加熱炉を必要としない。したがって、アルミ材料の加工において電磁誘導加熱を用いることは、工場の省スペース化に寄与し得る。このように、電磁誘導加熱は、環境への負荷が小さく、省スペース化に有用な点において、火炎や電熱を用いた加熱方法よりも優れている。
電磁誘導加熱を用いた装置として、導電部材と、導電部材に近接配置された磁石とを備え、磁石が導電部材に対して周期的に変化する磁界を作用させることにより導電部材を熱するヒーター装置が記載されている（特許文献１）。

特表２００４−５３７１４７号公報

特許文献１には、フレームの周縁部に対称的にまたは非対称的に複数の磁石が配置されたヒーター装置および、フレームの中心に近い円弧と周縁部にある円弧とに沿って複数の磁石が配置されたヒーター装置が記載されている。しかし、被加熱部材を効率よく加熱するための構成については記載されていない。
本発明の課題は、アルミ材料などの被加熱物を効率良く加熱することができる加熱効率の良好な電磁誘導加熱装置を提供することにある。

発明者らは磁石の配置が電磁誘導加熱装置の加熱効率に大きく影響することを見出して本発明に至った。上記の課題を解決するために提供される本発明は以下のとおりである。

本発明の電磁誘導加熱装置は、被加熱物側に同じ極が位置するように複数の磁石が配置された回転体と、前記回転体を回転させる回転駆動手段と、を備え、前記回転体を回転させて生じる誘導電流により前記被加熱物を加熱する電磁誘導加熱装置において、前記回転体が回転する方向に隣接する磁石の間隔が１０ｍｍ以上であることを特徴とする。

前記間隔は、２０ｍｍ以上４５ｍｍ以下であってもよい。また、複数の前記磁石は、前記回転体の回転中心を中心として同心円状に配置されていてもよい。

複数の前記磁石が、前記回転体の回転中心を中心として同心円状に配置されており、それぞれの円に沿って配置されている複数の前記磁石が等間隔に配置されており、前記間隔が２０ｍｍ以上４５ｍｍ以下であってもよい。
前記同心円が等間隔に配置されており、隣接する前記同心円の直径の差が４０ｍｍ以上６０ｍｍ以下であってもよい。

複数の前記磁石は、直径が５ｍｍ以上２５ｍｍ以下、高さが１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の円柱形であってもよい。
複数の前記磁石は、前記高さが前記直径の０．５倍以上２倍以下であってもよい。
前記磁石の磁束密度が４００ｍＴ以上６００ｍＴ以下であってもよい。
複数の前記磁石が、高さ調整手段を介して、前記回転体に取り付けられていてもよい。

本発明の電磁誘導加熱装置は、回転体の回転方向に隣接する磁石の間隔が１０ｍｍ以上となるように配置することで、狭い間隔で多くの磁石を配置した場合よりも、効率よく被加熱物を加熱することができる。したがって、加熱効率の良好な電磁誘導加熱装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る電磁誘導加熱装置の概略構成を模式的に示す正面図 図１におけるＡ1‐Ａ1矢視図であり、磁石が設けられた磁石面側から回転体を見た平面図 磁石の形状を示す斜視図 回転体および被加熱物の正面図 実施例１における被加熱体の配置を説明する、磁石面側から回転体を見た平面図 実施例６から９における磁石の配置を模式的に示す平面図 実施例６から９における磁束密度の測定方法を説明する断面図 実施例６および７の測定結果を示すグラフ 実施例８および９の測定結果を示すグラフ

本発明の実施形態について、図面を参照しつつ以下に説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態に係る電磁誘導加熱装置１の概略構成を模式的に示す正面図である。同図に示すように、本実施形態の電磁誘導加熱装置１は、回転体２、回転駆動モータ３、距離測定手段４、温度測定手段５、移動用モータ６、および制御手段７を備えている。

図２は、図１におけるＡ１−Ａ１矢視図であり、回転体２に磁石２１が設けられた面（以下、「磁石面」ともいう）側から見た回転体２の平面図である。図２に示すように、回転体２は円盤の一方の面に複数の磁石２１が同心円状（円環状）に配置されている。

図２には、一点鎖線で示す半径Ｒ１、Ｒ２およびＲ３の円Ｃ１、Ｃ２およびＣ３のそれぞれに沿って、回転体２の回転中心Ｏの周りに複数の磁石２１が配置された形態を示している。なお、同図に示す、磁石の数、配列は、本発明の実施形態を説明するための一例に過ぎず、回転体２および磁石２１のサイズに応じて変更することができる。

図２に一点鎖線で示した円Ｃ１、円Ｃ２および円Ｃ３に沿って配置された複数の磁石２１は、回転体２が回転する方向に隣接する磁石２１との間隔Ｌ１が所定の距離となるように配置されている。ここで、「間隔Ｌ１」とは、それぞれの円Ｃ１、円Ｃ２および円Ｃ３に沿って配置された隣接する磁石２１の最近接部間の距離をいう。図２に示す円柱形の磁石２１の場合、間隔Ｌ１は、隣接する磁石２１の円の中心間の距離（ピッチ）から二つの磁石２１の半径を減じた距離となる。例えば、中心間の距離が５０ｍｍで、隣接する磁石２１の円の半径が１０ｍｍである場合、間隔Ｌ１は中心間の距離５０ｍｍから二つの磁石２１の半径の合計２０ｍｍを減算して得られた３０ｍｍである。

図２に示すように、本実施形態の電磁誘導加熱装置１は、円Ｃ１、円Ｃ２および円Ｃ３（以下、円Ｃ１、円Ｃ２および円Ｃ３に共通する態様を説明する場合、円Ｃという）に沿って配置されている複数の磁石２１が回転方向に所定の間隔Ｌ１を空けて配置されている。このように間隔Ｌ１を空けて配置することにより、複数の磁石２１が相互に接するように配置された場合よりも、被加熱物８の加熱効率が向上する。本発明において、複数の磁石２１が円Ｃに沿って配置されているとは、図２に示す磁石２１が各円Ｃ上に位置することをいう。各磁石２１はその中心が一点鎖線で示した円Ｃ上に位置するように配置されることが好ましい。

隣接する磁石２１の間隔Ｌ１は、被加熱物８の加熱効率を良好にする観点から、１０ｍｍ以上が好ましく、２０ｍｍ以上がより好ましく、３０ｍｍ以上がさらに好ましい。また、同様の観点から磁石２１の間隔Ｌ１は、５０ｍｍ以下が好ましく、４５ｍｍ以下がより好ましく、４０ｍｍ以下がさらに好ましい。間隔Ｌ１を上記の範囲とすることにより、複数の磁石２１が配置された回転体２の磁石面の近傍における磁束密度が大きくなる。したがって、回転体２の回転に伴って被加熱物８に生じる誘導電流が大きくなり、効率良く被加熱物８を加熱することができる。

円Ｃ上に隣接する磁石２１が間隔Ｌ１となるように配置するとは、隣接する磁石２１との距離が間隔Ｌ１の範囲内となるように配置することをいう。間隔Ｌ１は特定の一つの距離ではなく、幅を有する距離の範囲を意義している。このため、隣接する磁石２１の間隔を全て同じ距離となるように均等に配置された構成に限らず、隣接する磁石２１の距離が異なる場合であっても、各距離が間隔Ｌ１の範囲内であればよい。ただし、被加熱物８の加熱効率を良好にする観点から、それぞれの円Ｃに沿って配置されている複数の磁石２１が等間隔に配置された構成が好ましい。

同心円状に配置された円Ｃ１、円Ｃ２および円Ｃ３は、磁石２１を並べて配置可能な大きさとすればよい。例えば、磁石２１が断面の直径が２０ｍｍの円柱形状である場合、隣接する同心円の直径の差Ｄ１（＝Ｒ１−Ｒ２）、Ｄ２（＝Ｒ３−Ｒ２）は、４０ｍｍ以上６０ｍｍ以下が好ましく、４５ｍｍ以上５５ｍｍ以下がより好ましい。同心円状に配置された円Ｃ１、円Ｃ２および円Ｃ３がそれぞれ等間隔に配置された構成（Ｄ１＝Ｄ２）としてもよい。

回転体２は、磁石面とは反対の面において、磁石２１の同心円の中心の位置で回転軸２２を介して回転駆動モータ３と接続されている（図１参照）。回転駆動モータ３で回転体２を回転し、被加熱物８に誘導電流を生じさせて加熱する。回転体２と回転駆動モータ３とを繋げる手段としては回転軸２２の他、チェーン、ベルトなど他の公知の手段を用いてもよい。

磁石２１としては、フェライト磁石、サマコバ磁石（Ｓｍ−Ｃｏ系マグネット）、ネオジウム磁石（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系マグネット）などの希土類磁石、アルニコ磁石（Ａｌ・Ｎｉ・Ｃｏ磁石）等を用いることができる。被加熱物８を効率よく加熱する観点から、希土類磁石等の磁力が強い磁石が好ましい。

図３は、磁石２１の形状を示す斜視図である。同図に示すように磁石２１の形状は円柱形が好ましい。円柱形の磁石２１は、例えば、直径Φが５ｍｍ以上２５ｍｍ以下であり、高さＨが５ｍｍ以上３０ｍｍ以下のものを用いることができる。円柱形の磁石２１を用いる場合、磁石の加熱による影響を避ける為、高さＨは、直径Φの０．５倍以上２．０倍以下（０．５Φ≦Ｈ≦２．０Φ）が好ましく、直径Φの０．７倍以上１．５倍以下（０．７Φ≦Ｈ≦１．５Φ）がより好ましく、直径Φの０．８倍以上１．２倍以下（０．８Φ≦Ｈ≦１．２Φ）がさらに好ましい。

磁石２１の表面における磁束密度は、被加熱物８の加熱効率を高くする観点から、３５０ｍＴ以上であることが好ましく、４００ｍＴ以上であることがより好ましく、４５０ｍＴ以上であることがさらに好ましい。磁束密度の上限は、特に限定されないが、例えば６００ｍＴ以下である。

図４は回転体および被加熱物の側面図である。同図では、最も外側の円Ｃ１（図２参照）上に設けられた磁石２１について、回転体２の内部における外形を破線で示している。図４には、全ての磁石２１のＮ極が被加熱物８側に位置する例を示しているが、全ての磁石２１のＳ極が被加熱物８側に位置する構成としてもよい。全ての磁石２１を被加熱物８側に同じ極が位置するように配置することによって、図４に点線矢印で示すように磁束が平行になり、回転体２から遠くの位置にまで磁力線が到達する。したがって、回転体２を回転させることにより、被加熱物８の広い範囲において大きな渦状の誘導電流（以下、「渦電流」ともいう。）を発生させることができるから、被加熱物８を効率良く加熱することが可能になる。

図４に示すように、磁石２１は高さ調整手段２３を介して回転体２に取り付けられている。高さ調整手段２３により、磁石２１の高さＨ（図３参照）の誤差を調整することにより、磁石面における磁石２１の高さを均一にすることができる。これにより、磁石２１と被加熱物８との間の距離Ｘを均等にして、被加熱物８を効率的に加熱することができる。

本実施形態では、被加熱物８に誘導電流を生じさせるために、回転体２を回転させる構成を示した。しかし、回転体２を固定して被加熱物８を回転させることにより、誘導電流を生じさせる構成としてもよい。ただし、回転体２を回転させることによって磁石２１が空気により冷却される効果が得られることから、キュリー点が比較的低い希土類磁石を磁石２１として用いる場合、回転体２を回転させる構成が好ましい。電磁誘導加熱装置１は、冷却ファンなどの冷却手段を用いて磁石２１を冷却してもよい。

回転駆動モータ３（図１参照）は、回転軸２２を介して回転体２を回転駆動するものであり、後述する制御手段７により、回転トルク、回転数等を変更可能に構成されている。

距離測定手段４は、回転体２の磁石２１の被加熱物８側端と被加熱物８との距離Ｘを測定するものである。距離測定手段４としては、例えば、回転体２の磁石２１と被加熱物８との間の静電容量の変化や、両者の間隙を通過するレーザー光の変化を検知する手段が挙げられる。

図１には距離測定手段４を２つ備えた例を示したが、距離測定手段４は、１個または３個以上であってもよい。測定精度の観点から、複数の距離測定手段４を用いて距離Ｘを測定することが好ましい。

温度測定手段５は、被加熱物８の温度を測定して結果を制御手段７に出力する。温度測定手段５として、熱電対等の公知の温度センサを用いることができる。図１に示すように被加熱物８の温度を１箇所で測定する構成としてもよいが、被加熱物８の部位ごとに温度を測定する必要がある場合には、複数の温度測定手段５を用いて被加熱物８の温度を測定することが好ましい。

移動用モータ６は、回転駆動モータ３を回転軸２２と平行な方向に移動させて、回転体２と被加熱物８との距離Ｘを変化させるものである。例えば、距離測定手段４によって被加熱物８が熱膨張して距離Ｘが小さくなった場合、被加熱物８から離れる方向に回転駆動モータ３を移動させて、加熱効率の良好な範囲に距離Ｘを維持することができる。

図１には、回転体２の位置を変化させるために、回転駆動モータ３を移動させる移動用モータ６を備えた構成を示したが、被加熱物８の位置を移動させる構成、または、回転体２および被加熱物８の位置をそれぞれ移動させる構成としてもよい。

制御手段７は、上述した回転駆動モータ３、距離測定手段４、温度測定手段５および移動用モータ６と有線または無線で電気的に接続され、それぞれを制御するものであり、例えばコンピュータなどを用いて構成することができる。

制御手段７は、距離測定手段４により測定された距離Ｘを用いて回転駆動モータ３や移動用モータ６を制御する。加熱により被加熱物８が膨張変形していること検知した場合、回転駆動モータ３を停止したり、移動用モータ６により回転体２を移動させたりする。これにより、回転体２と被加熱物８とが接触することを防止できる。例えば、回転体２と被加熱物８との距離Ｘが接触の危険があるほど小さくなった場合、被加熱物８から離れる方向に回転体２を移動させる。この際、距離Ｘを加熱効率が良好な範囲に維持すれば、加熱効率を良好にすることができる。

制御手段７は、温度測定手段５により測定された被加熱物８の温度を用いて回転駆動モータ３や移動用モータ６を制御することができる。例えば、被加熱物８が所定温度に到達するまでは、加熱効率が高い距離Ｘおよび回転数に維持し、目的の温度に近づくにつれて距離Ｘおよび回転数を変化させることにより、被加熱物８の温度を精緻に制御できる。被加熱物８が所定温度に到達した時点で、回転駆動モータ３を停止させて、回転体２を被加熱物８から離れる方向に移動させてもよい。

電磁誘導加熱装置１が距離測定手段４を複数備えている場合、制御手段７は、検出された複数の距離Ｘのうちの最大値または最小値を用いて各部を制御してもよい。

被加熱物８は、磁界を変化させることにより渦電流が生じる素材からなるものである。被加熱物８は、例えば、アルミニウムを含有するアルミニウム合金などからなる物、具体的には、アルミサッシ、アルミホイールなどが挙げられる。また、アルミニウム、マグネシウム、チタンなど軽金属を主体とする合金である軽合金からなる物も被加熱物８として加熱することができる。

図１では、被加熱物８の一方側に電磁誘導加熱装置１が配置されているが、被加熱物８の両側にそれぞれ電磁誘導加熱装置１が配置された構成としてもよい。電磁誘導加熱装置１を複数用いることにより、被加熱物８が所定の温度に達するまでの時間を短縮したり、被加熱物８をより高温にしたりすることができる。

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
以下の磁石を備えた電磁誘導加熱装置を用いて以下の被加熱物を加熱し、被加熱物の中心から１００ｍｍと１５０ｍｍの位置に配置した熱電対を用いて、加熱を開始してから被加熱物の温度が３００℃に到達するまでに要する時間を測定した。
・被加熱物（インゴット）
・材質：アルミニウム合金
・形状：台形柱状（幅９７ｍｍ、長さ６００ｍｍ）
・重量：５．０ｋｇ
・比熱：９００（Ｊ／Ｋｇ Ｋ）（２０℃）
・熱伝導率：２０４（Ｗ／ｍ Ｋ）
・磁石（ネオジウム磁石）
・形状：円柱状
・直径：２０ｍｍ
・高さ：２０ｍｍ
・磁束密度：５６０〜５９０ｍＴ

（実施例１）
磁石面に複数のネオジウム磁石が均等に配置された直径６６０ｍｍの回転体２を備えた電磁誘導加熱装置１を用いた（図１、図２参照）。被加熱物８から回転体２の磁石２１までの距離Ｘを０．４５ｍｍに設定した。図５に示すように、（Ａ）回転体２の中心と重なる位置、（Ｂ）（Ｃ）回転体２の中心からずらした位置、の３つの位置のうちいずれかに被加熱物８を一つ配置して加熱し、各位置における被加熱物８の温度変化を測定した。なお、図５では、磁石２１は省略して磁石２１の配置を示す同心円のみを示している。
磁石面には、直径５３０ｍｍ、４８０ｍｍ、４３０ｍｍ、３８０ｍｍ、３３０ｍｍ、２８０ｍｍ、２３０ｍｍおよび１８０ｍｍの８列の同心円の円Ｃに沿って、この順に６５個、５９個、５４個、４６個、４０個、３５個、２８個および２２個の磁石２１を同一の円Ｃに沿ってそれぞれ均等な間隔を空けて配置した。

本実施例では、回転方向に隣接する磁石２１間の間隔Ｌ１は５〜６ｍｍ（磁石２１の中心間の距離（ピッチ）は２５〜２６ｍｍ）、隣接する同心円間の間隔Ｄは５０ｍｍとした。
インバータ設定周波数を９０Ｈｚに設定し、加熱を開始してから被加熱物の温度が３００℃に到達するまでに要する時間を測定した。

（実施例２）
実施例１の電磁誘導加熱装置１とは、磁石面に、直径５３０ｍｍ、４８０ｍｍ、４３０ｍｍ、３８０ｍｍ、３３０ｍｍ、２８０ｍｍ、２３０ｍｍおよび１８０ｍｍの８列の等間隔に配置された同心円の円に沿って均等に配置する磁石２１の数を３３個、３０個、２７個、２３個、２０個、１７個、１４個および１１個とした構成においてのみ異なる電磁誘導加熱装置１を用いた。
被加熱物８から回転体２の磁石２１までの距離Ｘは実施例１同様に０．４５ｍｍとした。
本実施例では、回転体２に配置する磁石２１の数を概ね実施例１の半分としたため、回転方向に隣接する磁石２１間の間隔Ｌ１は３０〜３２ｍｍ（磁石２１の中心間の距離（ピッチ）は５０〜５２ｍｍ）、隣接する同心円間の間隔Ｄは等間隔（５０ｍｍ）とした。
インバータ設定周波数を実施例１同様９０Ｈｚに設定して、加熱を開始してから被加熱物の温度が３００℃に到達するまでに要する時間を測定した。

実施例１および２の測定結果を表１に示す。

表１に示す結果から、磁石の数を半分に減らすことにより、各磁石の間の距離（ピッチ）が大きくなり、被加熱物が３００℃に到達するまでの時間を短縮できることが分かった。
また、被加熱物を回転体２の回転中心からずらして配置することにより、回転体２の回転中心に重なるように配置するよりも加熱効率が向上することが分かった。

表１に示す結果から、円に沿って等間隔に配置する磁石の数が多いほど効率よく被加熱物を加熱できるわけではなく、被加熱物の加熱効率は回転体２の回転方向に隣接する磁石間の距離に大きく影響されることが分かった。そこで、磁石間の距離が磁束密度に及ぼす影響を調べるために、直径５３０ｍｍの円に沿って配置するネオジウム磁石の数を６５個とした実施例１と、同じ円に沿って配置するネオジウム磁石の数を３３個とした実施例２と、について、各磁石２１の被加熱物側の面からの距離１２ｍｍの位置における磁界を測定した。当該測定結果を表２に示す。

表２に示すように、磁石の配置が相対的に密な実施例１よりも相対的に疎な実施例２のほうが、被加熱物側の磁束密度が高いことが分かった。この結果から、磁石の数を少なくして配置したことによる加熱効率の向上は、磁束密度が大きくなったためであるといえる。

（実施例３〜５）
インバータ設定周波数を９０Ｈから６０〜８０Ｈｚに変更した以外は、実施例２と同様にして、被加熱物を加熱して３００℃に到達するまでに要する時間を測定した。実施例１〜５の測定結果を表３に示す。

実施例２〜５に示すように、被加熱物の加熱効率は、磁石が配置された回転体の回転速度（周波数）の影響を受けることが分かった。ただし、周波数を６０Ｈｚ・距離３０〜３２ｍｍとした実施例３は、周波数を９０Ｈｚ・距離を５〜６ｍｍとした実施例１よりも約４０％も短い時間で被加熱物を３００℃に到達させることができた。この結果から、回転方向に隣接する磁石２１間の間隔Ｌ１は、回転体の回転速度よりも加熱効率に対して及ぼす影響が大きいといえる。

実施例１〜５の結果から、回転体が回転する方向に隣接する磁石の間隔が大きくなるように配置することにより磁束密度が増大して加熱効率が向上すること、磁石を配置する間隔は回転体の回転数よりも加熱効率に及ぼす影響が大きいことが分かった。そこで、磁石の間隔（距離、ピッチ）と磁束密度との関係を以下のようにして調べた。

（実施例６）
図６および図７は、実施例６から９における、磁石の配置と磁束密度の測定方法とを模式的に示す図面である。
図６に示すように、正六角形の角および対角線の交点に、測定する側にＳ極を向けて、合計７個の磁石を均等な間隔（距離Ｌ１、ピッチＰ１）で配置する。そして、図７に示すように、六角形の中心に配置された磁石およびその両側に隣接する磁石を結ぶ直線Ｍに沿って、磁石の表面からの距離６ｍｍにおける磁束密度を測定した。測定結果を表４に示す。
・磁石：直径２０ｍｍ×高さ１０ｍｍの円柱、表面の磁束密度４５７〜４７８ｍＴ（平均４６８ｍＴ）
・間隔：１０〜４０ｍｍ（距離Ｌ１）、３０〜６０ｍｍ（ピッチＰ１）

（実施例７）
以下の磁石を用いて、実施例６と同様にして、以下の磁石について、磁束密度を測定した。結果を表５に示す。
・磁石：直径２０ｍｍ×高さ２０ｍｍの円柱形、表面の磁束密度５６７〜５９８ｍＴ（平均５７７ｍＴ）
・間隔：１０〜４０ｍｍ（距離Ｌ１）、３０〜６０ｍｍ（ピッチＰ１）

実施例６および実施例７について、各配置間隔におけるＳ極およびＮ極の最大の磁束密度をまとめて表６および図８に示す。

表４〜６および図８に示す結果から、磁束密度が４５０〜６００ｍＴ程度の磁石を用いた場合、磁石の表面からの距離６ｍｍの位置における磁束密度は、間隔Ｌ１が３０〜３５ｍｍ程度までは間隔Ｌ１が大きくなるにつれて大きくなり、３５ｍｍを超えるくらいから低下することが分かった。

（実施例８）
以下の磁石を用いて、実施例６と同様にして、以下の磁石について、磁束密度を測定した。結果を表７に示す。
・磁石：直径１０ｍｍ×高さ５ｍｍの円柱、表面の磁束密度４１１〜４４０ｍＴ（平均４２５ｍＴ）
・間隔：２７〜４５ｍｍ（距離Ｌ１）、３７〜５５ｍｍ（ピッチＰ１）

（実施例９）
以下の磁石を用いて、実施例６と同様にして、以下の磁石について、磁束密度を測定した。結果を表８に示す。
・磁石：直径１０ｍｍ×高さ１０ｍｍの円柱、表面の磁束密度５０７〜５３１ｍＴ（平均５２１ｍＴ）
・間隔：２７〜４５ｍｍ（距離Ｌ１）、３７〜５５ｍｍ（ピッチＰ１）

実施例８および実施例９について、各配置間隔におけるＳ極およびＮ極の最大の磁束密度をまとめて表９および図９に示す。

表７〜９および図９に示す結果から、磁束密度が４００〜５５０ｍＴ程度の磁石を用いた場合、磁石の表面からの距離６ｍｍの位置における磁束密度は、間隔Ｌ１が２５〜３５ｍｍ程度の範囲では同程度であり、３５ｍｍ程度を超えるあたりから低下しはじめることが分かった。

図８および図９の結果から、磁束密度が４００〜６００ｍＴ程度の磁石を用いた場合、電磁誘導加熱装置の加熱効率を良好にする観点から、回転体が回転する方向に隣接する磁石の間隔は、２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下が好ましく、２５ｍｍ以上４５ｍｍ以下がより好ましく、３０ｍｍ以上４０ｍｍ以下がさらに好ましいといえる。

本発明の電磁誘導加熱装置は、例えば、半製品状の軽合金ホイールやアルミサッシを製造する際に用いられるダイスなどを加熱して短時間で加工工程に適した所定温度とする装置として有用である。

１ 電磁誘導加熱装置
２ 回転体
２１ 磁石
２２ 回転軸
２３ 高さ調整手段
３ 回転駆動モータ（回転駆動手段）
４ 距離測定手段
５ 温度測定手段
６ 移動用モータ
７ 制御手段
８ 被加熱物
Ｘ 磁石と被加熱物との距離
Ｌ１ 磁石間の距離（磁石間の間隔）
Ｐ１ ピッチ（磁石の中心間の距離）
Ｏ 回転中心（同心円の中心）
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ 同心円
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 同心円の半径
Ｄ，Ｄ１，Ｄ２ 隣接する同心円の直径の差（同心円の間隔）
Φ 磁石の直径
Ｈ 磁石の高さ

本発明の電磁誘導加熱装置は、被加熱物側に同じ極が位置するように複数の磁石が配置された回転体と、前記回転体を回転させる回転駆動手段と、を備え、前記回転体を回転に伴って前記被加熱物に誘導電流が生じる回転数で回転させて生じる誘導電流により前記被加熱物を加熱する電磁誘導加熱装置において、前記回転体が回転する方向に隣接する磁石の間隔が２０ｍｍ以上４５ｍｍ以下であり、加熱の際における、前記被加熱物から前記回転体の前記磁石までの距離が１２ｍｍ以内であり、前記被加熱物が磁界を変化させることにより渦電流が生じる素材からなり、複数の前記磁石は、直径が５ｍｍ以上２５ｍｍ以下、高さが１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の円柱形であり、前記高さが前記直径の０．５倍以上２倍以下であり、磁束密度が４００ｍＴ以上６００ｍＴ以下であり、磁石面における複数の前記磁石の高さを均一にするために、前記磁石の高さの誤差を調整する高さ調整手段を介して、前記回転体に取り付けられていることを特徴とする。

複数の前記磁石は、前記回転体の回転中心を中心として同心円状に配置されていてもよい。

（実施例３〜５）
インバータ設定周波数を９０Ｈｚから６０〜８０Ｈｚに変更した以外は、実施例２と同様にして、被加熱物を加熱して３００℃に到達するまでに要する時間を測定した。実施例１〜５の測定結果を表３に示す。

実施例２〜５に示すように、被加熱物の加熱効率は、磁石が配置された回転体の回転速度（周波数）の影響を受けることが分かった。ただし、周波数を６０Ｈｚ・距離３０〜３２ｍｍとした実施例３は、周波数を９０Ｈｚ・距離を５〜６ｍｍとした実施例１よりも約４０％も短い時間で被加熱物を３００℃に到達させることができた。この結果から、回転方向に隣接する磁石２１間の間隔Ｌ１は、回転体の回転速度よりも加熱効率に対して及ぼす影響が大きいといえる。

Claims (9)

1. 被加熱物側に同じ極が位置するように複数の磁石が配置された回転体と、前記回転体を回転させる回転駆動手段と、を備え、前記回転体を回転させて生じる誘導電流により前記被加熱物を加熱する電磁誘導加熱装置において、
   前記回転体が回転する方向に隣接する磁石の間隔が１０ｍｍ以上であることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
2. 前記間隔が２０ｍｍ以上４５ｍｍ以下である
   請求項１に記載の電磁誘導加熱装置。
3. 複数の前記磁石が、前記回転体の回転中心を中心として同心円状に配置されている
   請求項１に記載の電磁誘導加熱装置。
4. 複数の前記磁石が、前記回転体の回転中心を中心として同心円状に配置されており、
   それぞれの円に沿って配置されている複数の前記磁石が等間隔に配置されており、
   前記間隔が２０ｍｍ以上４５ｍｍ以下である
   請求項１に記載の電磁誘導加熱装置。
5. 前記同心円が等間隔に配置されており、
   隣接する前記同心円の直径の差が４０ｍｍ以上６０ｍｍ以下である
   請求項４に記載の電磁誘導加熱装置。
6. 複数の前記磁石は、直径が５ｍｍ以上２５ｍｍ以下、高さが１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の円柱形である
   請求項１から５のいずれか一項に記載の電磁誘導加熱装置。
7. 複数の前記磁石は、前記高さが前記直径の０．５倍以上２倍以下である
   請求項６に記載の電磁誘導加熱装置。
8. 前記磁石の磁束密度が４００ｍＴ以上６００ｍＴ以下である
   請求項１から７のいずれか一項に記載の電磁誘導加熱装置。
9. 複数の前記磁石が、高さ調整手段を介して、前記回転体に取り付けられている
   請求項１から８のいずれか一項に記載の電磁誘導加熱装置。