JP5471817B2 - 通電加熱方法 - Google Patents

Description

本発明は、ブランクに通電することにより、当該ブランクを加熱する通電加熱技術に関する。特に、ホットプレス成形に用いるブランクを通電加熱する技術に関する。

従来、鋼板等により構成される板状ブランクに通電加熱を施した上で、金型によるプレス成形を行うホットプレスが広く知られている。ここでは、成形前のブランクを加熱することによってブランクの成形性を向上している。
また、通電加熱時にブランクを所定の温度（オーステナイト組織が現れる温度）以上に加熱し、冷却した金型と接触させることにより、プレスと同時に焼入れ処理を施す成形方法が公知である。

近年、環境、安全等への配慮から、自動車用鋼板等を成形して得られる成形品の高強度化が進められている。しかし、高強度化に伴い、複数の成形品を接合する際の精度保証の要求が大きくなる。さらには、生産性向上を目的とし、部品点数を削減するために複数の部品を一体化する等の要求が高まっている。
これらの要求に応えるために種々の工夫がなされている。例えば、複数の部品を一体化するために、所望形状（Ｈ型、Ｔ型等の異形状）を有する高強度ブランクを用意し、その異形状のブランクを加熱してプレス加工する方法が提案されている。

特許文献１には、非矩形状（台形状）に形成されるブランクに対する通電加熱方法として、ブランクの相対する両端部の二箇所以上に球状の電極を取り付け、当該電極に供給する電力を電極毎に調整する技術が開示されている。
これによれば、各電極に供給する電流値を所望値に制御できるが、各電極間に発生する等電位線の間隔が一定とならず、等電位線の間隔が短い箇所に電流が集中して局所過熱されるため、ブランク内の通電領域において加熱温度が一定とならない。

特開２００２−２４８５２５号公報

本発明は、非矩形のブランクに対して、特に、湾曲部、屈曲部、分岐部、又はこれらの組み合わせを含むブランクに対して、通電領域内での加熱均一性を向上することが可能な通電加熱方法を提供することを課題とする。

本発明の通電加熱方法は、ブランクに直線状の電極と曲線状の電極とにより構成される電極対を配置し、当該電極対に通電することによって前記ブランクを加熱する通電加熱方法であって、前記電極対間の距離が前記各電極の延出方向に亘って一定となるように、かつ、前記ブランクの端部と、各電極の端部とのなす角度が直角に近づくように、前記電極対を配置する。

本発明の通電加熱方法において、前記電極対を複数用意し、前記複数の電極対による通電領域の一部を重ね合わせるとともに、当該重ね合わせた箇所において、前記電極を交差させて配置することが好ましい。

前記ブランクにおいて、前記電極対による通電領域が重複する箇所は、前記複数の電極対による通電領域のうち、電流密度の低い領域を含むように前記複数の電極対を配置することが好ましい。

前記ブランクにおいて、前記電極を交差させて配置することにより生じる非通電領域が、前記複数の電極対による通電領域のうち、電流密度の高い領域の近傍、若しくは前記重複通電領域の近傍に位置するように前記複数の電極対を配置することが好ましい。

さらに、前記電極が交差する部位を前記ブランクの表裏面に配置することが好ましい。

本発明によれば、非矩形のブランクに対して、特に、湾曲部、屈曲部、分岐部、又はこれらの組み合わせを含むブランクに対して、通電領域内での加熱均一性を向上できる。

湾曲状のブランクに通電する場合の電流の流れ特性を示す図である。 分岐状のブランクに通電する場合の電流の流れ特性を示す図である。 ブランク形状のモデル化に用いる典型形状を示す図であり、（ａ）は弓形を示し、（ｂ）は分岐形を示す。 典型形状を用いてブランク形状をモデル化する例を示す図である。 第一実施形態に係る通電加熱工程を示す図である。 第二実施形態に係る通電加熱工程を示す図である。 第二実施形態の通電加熱工程における電流密度の分布を示す図であり、（ａ）は一方の電極対によって発生する電流密度の分布を示し、（ｂ）は他方の電極対によって発生する電流密度の分布を示す。 第二実施形態の通電加熱工程における電流密度の分布を示す図であり、（ａ）は両方の電極対によって発生する電流密度の分布を重ねたものを示し、（ｂ）はブランク内での熱量の移動を示す。 第三実施形態に係る通電加熱工程を示す図である。 第三実施形態の通電加熱工程における電流密度の分布を示す図である。 第三実施形態の通電加熱工程における電流密度の分布を示す図であり、（ａ）は全ての電極対によって発生する電流密度の分布を重ねたものを示し、（ｂ）はブランク内での熱量の移動を示す。 曲線電極の交差の方法を示す図である。 第四実施形態に係る通電加熱工程を示す図である。 第四実施形態に係る通電加熱工程に用いる通電制御の例を示す図である。

以下では、図面を参照して、本発明に係る通電加熱方法の実施形態について説明する。
本発明の通電加熱方法は、平板状のブランクに通電することにより加熱する工程である。また、通電加熱の後工程として、ブランクを焼き入れつつプレス成形するホットプレス工程や焼入れを含まない温間プレス工程等が行われる。

上記ホットプレス工程では、本発明の通電加熱方法によって所定の温度以上に加熱されたブランクを、プレス用金型を用いて急冷しつつプレス成形を行う。
この際、プレス成形に係る成形性の向上、及びブランクの焼入性の向上が求められている。つまり、ホットプレス工程に導入されるブランクが上記成形性及び焼入性を担保できる所定の温度以上に均一に加熱されているか否かが大きな課題となる。
また同時に、工程数削減、部品点数削減等の要請に応えるために、ホットプレス工程後のトリミング工程等の後工程を経て一つの製品として使用できる状態、つまり、製品形状と略同一形状を有する異形状（非矩形状）のブランク、又は製品形状を含み、かつ、後工程において容易に製品形状に加工可能な形状のブランクを用意して、当該ブランクに通電加熱し、そのままホットプレス工程に移行することが求められている。
本発明は、上記の課題を解決する新規な通電加熱方法を提案するものであり、以下に本発明を具現化する実施形態について詳細に述べる。

［基本原理］
以下では、本実施形態に係る通電加熱方法の基本原理について説明する。
まず、金属等の導体内を流れる電流の基本特性について述べる。導体内を流れる電流は、電極及び等電位線に対して直角方向に流れるという特性、並びに、導体端部に沿って流れるという特性を有する。また、導体内の各部位を流れる電流密度、つまり等電位線の間隔は、電極間距離（抵抗）に反比例する。
上記の特性により、矩形ブランクの対向する両端部に対の電極を配置して通電加熱する場合は、電極に対して直角方向に等間隔の等電位線が発生するため、均一な加熱が可能であるが、非矩形ブランクの対向する両端部に対の電極を配置して通電加熱する場合は、均一な等電位線が発生せず、加熱後のブランク温度が不均一となる。

例えば、図１（ａ）に示すように、ブランクが円弧形状、円環状等の湾曲形状、若しくは、Ｌ形状等の屈曲形状を有する場合は、内周と外周における電極間距離に差（内周長Ｌ１＜外周長Ｌ２）が生じるため、端部に沿って流れるという電流特性により、内周を流れる電流が外周を流れる電流に比べて大きくなる。これにより、内周の加熱度合いが外周に比べて大きくなり、内周に局所過熱が発生する。
また、図１（ｂ）に示すように、電極（又はブランク端部）が電流の流れ方向に対して傾斜している場合は、電極に対して直角方向に流れるという電流特性により、電極とブランク端部との成す角が鈍角となる側に電流が集中して局所的に過熱され、鋭角となる側の電流密度は疎となり、低温部となってしまう。

以上のことより、非矩形ブランクを通電加熱する本実施形態の通電加熱方法では、直線電極（両端部間が一直線状に形成される電極）と曲線電極（両端部が同一直線上に位置しない電極）とにより構成される電極対を、以下の（１）、（２）に示す二因子を考慮して配置し、通電することによって、加熱後のブランク温度の均一化を図っている。

（１）電極間距離
ブランクの一側端部に直線電極を配置し、ブランク上での当該直線電極からの距離が、直線電極の延出方向に亘って略一定となるように曲線電極をブランク上に配置する。このとき、電極間距離が小さい方が低い抵抗値となり電流が流れやすくなるため、ブランクの形状に応じて電極間距離が短い方を基準として他の部位の電極間距離を設定する。つまり、曲線電極の形状を自由曲線として、曲線電極の各部位とそれに対応する直線電極の各部位での電極間距離が略同一となるように構成する。
このように電極間距離に関する因子を設定することによって、電極間の電気抵抗値が略均一となるため、加熱温度を均一化できる。

（２）曲線電極の法線方向
電流は電極に対して直角に進入することより、ブランクの端部と曲線電極の端部とが成す角が直角に近づくように曲線電極の端部形状を設定する。つまり、ブランク端部における曲線電極の法線方向を、ブランク端部に対して直角に近づけることによって、電流集中を抑制する。
このように曲線電極の法線方向に関する因子を設定することによって、電極の端部付近での電流の流れが均一となるため、電極間に生じる等電位線の間隔を均一化できる。
なお、電流の流れを逃がしたい箇所の近傍、又は局所的に電流を集中させたい箇所（ただし、局所過熱とならない程度）では、電流の流れ方向に対する電極の角度（曲線電極の法線方向）を直角から鈍角に変更することによって電流の流れを制御する方法も効果的である。

例えば、図１（ａ）に示すような円弧形状のブランクについて上記（１）、（２）の因子を用いて電極対を配置する方法について説明する。
（１）両端部に配置される電極間距離が一定とならない。このため、電極間距離が一定となるように設定する必要がある。このことより、電極対のうち少なくとも一方を曲線電極として、ブランク内部（ブランクの平面上）に配置し、電極間距離が略一定となるようにする。
（２）電極間距離を一定にした場合に外周側端部において曲線電極とブランク端部との角度が鈍角となるため、ここでの角度を直角に近づける必要がある。このことより、電極間距離に若干の差が生じるが、電流集中による過熱を防止することを優先して、曲線電極の端部とブランク外周側端部とが成す角度が略直角となるように設定する。

また、図２に示すようなＴ形状のブランクについて上記（１）、（２）の因子を用いて電極対を配置する方法について説明する。
（１）Ｔ形状のブランクは、一方向に延びる直線部とその中途部の分岐部から他方向に向けて延出する直線部とにより構成される。図２（ａ）に示すように、対向する直線部の端部に配置される電極対によって囲まれる領域は矩形状に近い形状となるが、端部形状に沿って流れる電流特性により分岐部に沿って電流の流れが分断し、かつ、分岐部のコーナー部に電流が集中する。また、図２（ｂ）に示すように、対向する直線部の一つと、それと直交方向に延在する直線部とに配置される電極対に通電する場合は、分岐部のコーナー内周側に電流が集中するとともに、電流が分岐部で分散する。
このため、分岐部のコーナー内周側への電流密度を疎にする必要がある。このことより、分岐部に曲線電極を配置し、コーナー部近傍における電極間距離が長くなるように設定することによって、分岐部での電流の分流を抑制するとともに、分岐部での電流密度を調整するようにする。
（２）上述のように分岐部のコーナー部に電流が集中するため、曲線電極の一部が分岐部のコーナー形状と略対称となるように構成し、曲線電極をコーナー部に対向させて配置する。これにより、分岐部において曲線電極の法線方向、つまり電流の流れ方向が曲線電極側に傾き、曲線電極側に多くの電流が流れるため、コーナー内周側への電流集中が抑制される。

［ブランク形状のモデル化］
実際には、非矩形ブランクの形状に多岐に亘るため、それぞれの形状に応じた電極対の構成及び配置が必要である。しかし、多くの場合、非矩形ブランクの形状を特定の典型形状を用いてモデル化することが可能である。以下に、本実施形態で用いるブランクのモデル化について説明する。

曲率を有する円弧形状、屈曲部を有するＬ形状、分岐部を有するＴ形状、Ｈ形状、穴開き形状等の非矩形状に形成されるブランクは、図３（ａ）に示す弓形１及び図３（ｂ）に示す分岐形２の二つの典型形状を用いてモデル化できる。
例えば、図４（ａ）に示すようにブランク内に一つの貫通穴を有する穴開き形状のブランクの場合、半円弧状の弓形１を二つ用いてモデル化でき、図４（ｂ）に示すようにブランク内に二つの貫通穴を有する穴開き形状のブランクの場合、半円弧状の弓形１を二つ、及び、分岐形２を二つ用いてモデル化できる。

図３（ａ）に示すように、弓形１は、円弧形状に形成される。具体的には、弓形１は、直線状の端部１ａ・１ａを有し、その両端部１ａ・１ａ間に湾曲部１ｂを有する。言い換えれば、弓形１は、曲率を有する領域を画定する外周端面のうち曲率を有する方向の両端部に位置する端面が平面として形成され、かつ、一側端面から他側端面に向かって曲率を有する方向に沿って円弧状に湾曲する形状である。
図４に示すように、弓形１は、ブランクの角部に形成される湾曲部、屈曲部等のモデル化に適用可能である。

図３（ｂ）に示すように、分岐形２は、Ｔ形状に形成される。具体的には、分岐形２は、一方向に延びる第一直線部２ａと、第一直線部２ａと直交する方向に延びる第二直線部２ｂとにより形成され、第一直線部２ａと第二直線部２ｂとは分岐部２ｃにて交差するように配置されている。また、第一直線部２ａの端面、及び第二直線部２ｂの端面は平面として形成されており、互いに直交する方向に沿って延在している。
図４に示すように、分岐形２は、ブランクの分岐部（三叉部、十字部）等のモデル化に適用可能である。

以上のように、本実施形態に係る通電加熱方法は、ブランクの形状を弓形１及び分岐形２の二つの典型形状を用いてモデル化し、そのモデル化されたブランクについて、（１）電極間距離、及び（２）曲線電極の法線方向の二因子を考慮して電極対を構成・配置し、通電することによりブランクを加熱する形態を提案するものである。そして、モデル化されたブランクへの通電加熱形態を基にして実際形状のブランクに対する通電加熱形態を適宜決定することにより実用化することができる。

［第一実施形態］
以下では、図５を参照して、本発明の通電加熱方法の第一実施形態である通電加熱工程Ｓ１について説明する。通電加熱工程Ｓ１では、典型形状の一つである「弓形」に形成されるブランク１０を一つの電極対２０を用いて通電加熱する。
ブランク１０は、通電加熱工程Ｓ１における加熱対象であり、導電性を有し、かつ、焼き入れ可能な平板素材（鋼板等）により構成されている。ブランク１０は、弓形１と同一形状に形成されており、所定幅を有する円弧形状の湾曲部１０ｂを含む。この湾曲部１０ｂにより両端部１０ａ・１０ａ間の距離が円弧の径によって（湾曲部１０ｂの幅方向の位置に応じて）異なっている。
電極対２０は、直線電極２１と曲線電極２２とにより構成される対の電極である。電極対２０は、適宜の電源装置に接続され、一方が正極、他方が負極として用いられる。電極対２０に電流を供給し、ブランク１０に通電することにより、ブランク１０を加熱する。

図５に示すように、直線電極２１は、ブランク１０の一側端部１０ａの長手方向（ブランク１０の幅方向）全域に亘って配置される棒状の電極であり、曲線電極２２はブランク１０の湾曲部１０ｂを幅方向に横断するよう配置される曲線状の電極である。このような曲線電極は、例えば、棒状の直線電極を曲げることによって得られる。
ここで、曲線電極２２は、上記（１）電極間距離に関する因子、及び（２）曲線電極の法線方向に関する因子を考慮して配置されている。
（１）曲線電極２２は、一側端部１０ａに配置される直線電極２１に対応する各部位における直線電極２１からの距離が、略一定となるにように配置されている。つまり、曲線電極２２は、幅方向における各部位の直線電極２１との距離が湾曲部１０ｂのうち最小距離となる内周側部１０ｃの円弧長と略等しい距離となるように外周側部１０ｄ側に曲線状に延出されている。これにより、電極対２０間の電気抵抗が均一化される。
（２）曲線電極２２の外周側部１０ｄ側の端部は、曲線電極２２と外周側部１０ｄとの成す角が直角となるように設定されている。これにより、曲線電極２２の端部への電流集中が緩和され、電流の流れが均一化される、すなわち電極対２０間に発生する等電位線の間隔が均一化される。
ここでいう「直角」とは、９０°付近の角度も含むものとし、ブランク端部に沿って流れる電流が曲線電極の端部から逃げない（曲線電極の端部での電流密度が疎にならない）程度の鋭角よりも大きく、かつ、曲線電極の端部においてブランク端部に沿って流れる電流以外に流入する電流量が大きくなりすぎない（曲線電極の端部で過熱とならない）程度の鈍角よりも小さい角度を示す。

以上のように曲線電極２２を配置することにより、ブランク１０の電極対２０に挟まれる通電領域内での電流密度を略均等にすることができ、かつ、局所的な電流集中を緩和できる。これにより、ブランク１０に対する通電加熱を均一化できる。

［第二実施形態］
以下では、図６〜図８を参照して、本発明の通電加熱方法の第二実施形態である通電加熱工程Ｓ２について説明する。通電加熱工程Ｓ２では、典型形状の一つである「弓形」に形成されるブランク１０を二つの電極対３０・４０を用いて通電加熱する。本実施形態の通電加熱工程Ｓ２は、複数の電極対を用いて通電加熱を行う点で第一実施形態の通電加熱工程Ｓ１と異なっている。
ブランク１０は、通電加熱工程Ｓ１の通電加熱対象と同様のものであり、両端部１０ａ・１０ａ間に円弧形状の湾曲部１０ｂが形成される。また、ブランク１０は、両端部１０ａ・１０ａの中央部を中心として対称形状を有する。なお、本実施形態でのブランク１０は、９０°以上に広がった円弧形状を有するものとする。
電極対３０は、ブランク１０の一側端部１０ａの長手方向（図６における左右方向）全域に亘って配置される直線電極３１と、ブランク１０上に配置される曲線電極３２とにより構成される対の電極である。
電極対４０は、ブランク１０の他側端部１０ａの長手方向（図６における上下方向）全域に亘って配置される直線電極４１と、ブランク１０上に配置される曲線電極４２とにより構成される対の電極である。

図６に示すように、直線電極３１は、ブランク１０の一側端部１０ａの長手方向全域に亘って配置され、曲線電極３２はブランク１０の湾曲部１０ｂを幅方向に横断するよう配置されている。
ここで、曲線電極３２は、上記（１）電極間距離に関する因子、及び（２）曲線電極の法線方向に関する因子を考慮して配置されている。
（１）曲線電極３２は、一側端部１０ａに配置される直線電極３１に対応する各部位における直線電極３１からの距離が、略同一となるにように配置されている。つまり、曲線電極３２は、幅方向における各部位の直線電極３１との距離が最小距離となる内周側部１０ｃ側の円弧長と略等しい距離となるように外周側部１０ｄ側に曲線状に延出されている。これにより、電極対３０間の電気抵抗が均一化される。
（２）曲線電極３２の外周側部１０ｄ側の端部は、曲線電極３２と外周側部１０ｄとの成す角が略直角となるように設定されている。これにより、曲線電極３２の端部への電流集中が緩和され、電流の流れが均一化される、すなわち電極対３０間に発生する等電位線の間隔が均一化される。

図６に示すように、直線電極４１及び曲線電極４２は、電極対３０の直線電極３１及び曲線電極３２と同様に構成されるものであり、ブランク１０の中央部に対して、直線電極３１及び曲線電極３２とそれぞれ対称位置に配置される。つまり、曲線電極３２と曲線電極４２とは、ブランク１０の中央部にて交差することにより、ブランク１０の中央部において、電極対３０・４０による通電領域が一部で重なり合っている（重複通電領域）。

通電加熱工程Ｓ２では、電極対３０・４０の何れか一方に通電することにより、それぞれの通電領域に対して断続的に通電してブランク１０を加熱する。このとき、通電されていない側の領域では伝熱により温度均一化が進むため、通電加熱工程Ｓ２における加熱の均一化が促進される。
このように本実施形態では、複数の電極対を用いて、それぞれの通電領域が一部で重なり合うように各曲線電極を配置し、通電領域を選択的に切り替えて一つの通電領域に対して通電することによって、加熱の均一化を図っている。

より詳細には、図７（ａ）に示すように、ブランク１０では、電極対３０の通電領域において電流密度の低い領域Ａ１、電流密度の高い領域Ａ２、並びに、電極対３０に囲まれない非通電領域Ａ３が存在する。領域Ａ１は、曲線電極３２の内周側の近傍、及び直線電極３１の外周側の近傍に発生する。領域Ａ２は、曲線電極３２の外周側に発生する。領域Ａ３は、ブランク１０において電極対３０によって挟まれない領域である。また、その他の領域は、中程度の通電加熱が行われる領域であり、適正な発熱量を確保できる領域であり、電流密度の低い領域Ａ１は、所定時間の通電では目的の加熱温度に達しない領域、電流密度の高い領域Ａ２は、所定時間の通電よりも早く目的の加熱温度に達する領域としてそれぞれ定義される。
また、図７（ｂ）に示すように、電極対４０の通電領域において電流密度の低い領域Ｂ１、電流密度の高い領域Ｂ２、並びに、電極対４０に囲まれない非通電領域Ｂ３が存在する。領域Ｂ１は、曲線電極４２の内周側の近傍、及び直線電極４１の外周側の近傍に発生する。領域Ｂ２は、曲線電極４２の外周側に発生する。領域Ｂ３は、ブランク１０において電極対４０によって挟まれない領域である。また、その他の領域は、中程度の通電加熱が行われる領域であり、適正な発熱量を確保できる領域であり、電流密度の低い領域Ｂ１は、所定時間の通電では目的の加熱温度に達しない領域、電流密度の高い領域Ｂ２は、所定時間の通電よりも早く目的の加熱温度に達する領域としてそれぞれ定義される。

図８（ａ）に示すように、電極対３０及び電極対４０による通電領域を重ね合わせると、ブランク１０の中央部の内周側に重複通電領域Ｃが現れる。重複通電領域Ｃは、電流密度の低い領域Ａ１・Ｂ１が含まれるが、係る領域では電極対３０・４０による断続的な通電加熱によって連続的に加熱されるため、効率的に加熱される。
このように、電極対３０・４０の通電領域が重複する領域は、それぞれの通電領域において電流密度の低い領域を含むことが好ましい。言い換えれば、ブランク１０に配置される電極対３０・４０による通電領域のうち、電流密度の低い領域を重ね合わせることによって、効率的な加熱を実現できる。

また、図８（ａ）に示すように、電極対３０及び電極対４０による通電領域を重ね合わせると、ブランク１０の中央部の外周側に非通電領域Ｄとなる。非通電領域Ｄでは、電極対３０・４０による通電が行われないが、非通電領域Ｄの近傍に電流密度の高い領域Ａ２・Ｂ２が存在することにより、係る領域からの伝熱効果が大きい（図８（ｂ）参照）。これにより、非通電領域Ｄの温度上昇に必要な熱量を確保している。
このように、電極対３０・４０の非通電領域が重複する領域は、それぞれの通電領域において電流密度の高い領域の近傍に配置することが好ましい。
また、電流密度が高い領域Ａ２・Ｂ２については、通電が断続的に行われること、並びに、近傍に電流密度の低い領域Ａ１・Ｂ１がそれぞれ存在することにより、伝熱による熱移動が効率的に起こるため、局所的な過熱は抑制されて、通電加熱工程後の加熱温度が適正範囲内に収まることとなる。

以上のように、通電加熱工程Ｓ２では、電極対３０・４０の曲線電極３２・４２の形状及び配置により、各通電領域内を均一に加熱できるとともに、曲線電極３２・４２を交差させて配置し、各電極対３０・４０の通電領域を重ね合わせることにより、ブランク１０全体の加熱温度を均一化できる。
なお、上記曲線電極の法線方向に関する因子を利用して、曲線形状を設定して、電流密度が低い領域及び非通電領域の近傍に電流密度が高い領域を配置することにより、加熱温度の均一化を図っても良い。具体的には、電流密度を高くする要望のある箇所において曲線電極を通電領域内部に対して凸となるように形成することにより、係る凸部に対して電流を集中させる。この場合、複数の通電領域に対して断続的に通電を行うため、局所過熱が起こることがなく、良好な伝熱効果も期待できる。

［第三実施形態］
以下では、図９〜図１１を参照して、本発明の通電加熱方法の第三実施形態である通電加熱工程Ｓ３について説明する。通電加熱工程Ｓ３では、典型形状の一つである「分岐形」に形成されるブランク５０を二つの電極対６０・７０、及び一つの直線電極８０を用いて通電加熱する。
ブランク５０は、通電加熱工程Ｓ３の通電加熱対象であり、一方向に延びる第一直線部５１と、第一直線部５１と直交する方向に延びる第二直線部５２とにより形成され、第一直線部５１と第二直線部５２とは、第一直線部５１の中途部に位置する分岐部５３にて接続されている。第一直線部５１の両端部５１ａ・５１ａの端面は平面として形成され、第二直線部５２の端部５２ａの端面も平面として形成されている。

電極対６０は、第一直線部５１の一側端部５１ａの長手方向（図９における上下方向）全域に亘って配置される直線電極６１と、第一直線部５１から分岐部５３にかけて配置される曲線電極６２とにより構成される対の電極である。
電極対７０は、第一直線部５１の他側端部５１ａの長手方向（図９における上下方向）全域に亘って配置される直線電極７１と、第一直線部５１から分岐部５３にかけて配置される曲線電極７２とにより構成される対の電極である。
直線電極８０は、第二直線部５２の端部５２ａの長手方向（図９における左右方向）全域に亘って配置される電極であり、曲線電極６２・７２のそれぞれと電極対８１・８２を構成する。

図９に示すように、直線電極６１は、ブランク５０の一側（図９における左側）端部５１ａの長手方向（図９における上下方向）全域に亘って配置され、曲線電極６２は、ブランク５０の第一直線部５１から分岐部５３を横断するように配置されている。
ここで、曲線電極６２は、前述の（１）電極間距離に関する因子、及び、（２）曲線電極の法線方向に関する因子を考慮して配置されている。
（１）曲線電極６２は、第一直線部５１の第二直線部５２と接続される側と逆側（図９における上側）において、直線電極６１と略平行に対向するように形成される。これにより、ブランク５０の第一直線部５１における電極対６０の通電領域が略矩形状に形成される。
また、曲線電極６２は、第二直線部５２と接続される側（図９における下側）において分岐部５３のコーナー部内周の形状と略対称に湾曲する（互いに逆向きに湾曲する）ように形成される。つまり、分岐部５３において第二直線部５２へと分岐する箇所では、曲線電極６２を直線電極６１から遠ざけるように湾曲させることによって、第二直線部５２側に位置する曲線電極６２への電流の流れを小さくしている。これにより、分岐部５３のコーナー内周側への電流集中を回避でき、局所過熱を回避できる。
（２）曲線電極６２の分岐部５３のコーナー部と対向する箇所において、曲線電極６２の形状をコーナー部に向かって凸となるように形成する。これにより、コーナー部から曲線電極６２に向かう法線が曲線電極６２の凸部分に集中し、分岐部５３のコーナー内周側への電流集中を回避でき、局所過熱を回避できる。
以上のように構成することにより、電極対６０間に発生する等電位線の間隔を均一化できるとともに、曲線電極６２の端部、及び、ブランク５０の分岐部５３のコーナー内周側への局所過熱を回避できる。従って、電極対６０の通電領域内での加熱を均一化できる。

曲線電極６２において直線電極６１と対向する箇所は、以上のように形成されている。すなわち、電極対６０による通電領域のうち通電量が大きい部位は直線電極６１と、曲線電極６２の直線電極６１と略平行に対向する部分とによって囲まれる領域として形成されている。これに対して、曲線電極６２において直線電極８０と対向する箇所、すなわち電極対８１による通電領域の主たる部位（略矩形に形成される領域）は、以下のように形成されている。
図９に示すように、曲線電極６２において第二直線部５２上に延出して配置される箇所は、直線電極８０と略平行に対向するように形成されている。これにより、曲線電極６２と直線電極８０とにより構成される電極対８１の通電領域が略矩形状に形成され、これらの間に発生する等電位線の間隔が略一定となる。

以上のように、曲線電極６２は、直線電極６１と略平行に対向する直線部６２ａと、分岐部５３のコーナー内周に対して略対称に湾曲する湾曲部６２ｂと、直線電極８０と略平行に対向する直線部６２ｃとの三つの部位を有するように形成されている。このように、曲線電極６２を、分岐部５３を横断して配置する際に、直線電極６１・８０との間で略矩形状の通電領域を形成しつつ、分岐部５３を挟んで略直交する方向に湾曲させることによって、分岐部５３での電流の逃げを防止するとともに、分岐部５３のコーナー内周側への電流集中を回避している。

図９に示すように、直線電極７１は、第一直線部５１の他側（図９における右側）端部５１ａの長手方向（図９における上下方向）全域に亘って配置され、曲線電極７２は、ブランク５０の第一直線部５１から分岐部５３を横断するように配置されている。直線電極７１及び曲線電極７２は、電極対６０の直線電極６１及び曲線電極６２と同様に構成されるものであり、ブランク５０の中央部に対して、直線電極６１及び曲線電極６２とそれぞれ対称位置に配置される。
つまり、曲線電極６２と曲線電極７２とは、ブランク５０の中央部（分岐部５３）にて交差し、ブランク５０の中央部において、電極対６０・７０による通電領域が一部で重なり合っている（言い換えれば、重複通電領域が存在する）。このように、電極対６０・７０の曲線電極６２・７２をブランク５０の分岐部５３にて交差するように配置することによって、分岐部を有するＴ形状に形成されるブランク５０での、電流の分岐を最小限に抑えることが可能となり、電流密度が均一化される。

図９に示すように、直線電極８０は、第二直線部５２の端部５２ａの長手方向（図９における左右方向）全域に亘って配置される。

通電加熱工程Ｓ３では、電極対６０、電極対７０、直線電極８０と曲線電極６２とにより構成される電極対８１、直線電極８０と曲線電極７２とにより構成される電極対８２の何れか一つに通電することにより、それぞれの通電領域に対して断続的に通電してブランク５０を加熱する。このとき、通電されていない側の領域では伝熱により温度均一化が進むため、通電加熱工程Ｓ３における加熱の均一化が促進される。
このように本実施形態では、複数の電極対を用いて、それぞれの通電領域が一部で重なり合うように各曲線電極を配置し、それぞれの通電領域に選択的に断続通電することによって、加熱の均一化を図っている。

より詳細には、図１０（ａ）に示すように、ブランク５０では、電極対６０の通電領域において電流密度の低い領域Ｅ１、電流密度の高い領域Ｅ２、並びに、電極対６０に囲まれない非通電領域Ｅ３が存在する。領域Ｅ１は、ブランク５０の端部と電極対６０とにより囲まれている領域であるが、電流が小さい領域であり、ブランク５０の分岐部５３から第二直線部５２側にかけて発生する。領域Ｅ２は、ブランク５０の第一直線部５１の上方に発生する。領域Ｅ３は、ブランク５０の端部と曲線電極６２とにより囲まれる領域である。
また、図１０（ｂ）に示すように、ブランク５０では、電極対８１の通電領域において電流密度の低い領域Ｆ１、電流密度の高い領域Ｆ２、並びに、電極対６０に囲まれない非通電領域Ｆ３が存在する。領域Ｆ１は、ブランク５０の第二直線部５２の左方に発生する。領域Ｆ２は、ブランク５０の第二直線部５２の右方に発生する。領域Ｆ３は、ブランク５０の端部と曲線電極６２とにより囲まれる領域であり、上記領域Ｅ３と同一の領域である。

電極対７０は、電極対６０と対称に構成され、かつ、対称に配置されているので、電極対７０の通電領域及び電極対８２の通電領域における電流の分布は、電極対６０の通電領域及び電極対８１の通電領域における電流の分布とそれぞれ対称な分布となる。

図１１（ａ）に示すように、電極対６０・７０・８１・８２による通電領域を重ね合わせると、ブランク５０の中央部に非通電領域Ｇが現れる。非通電領域Ｇは、ブランク５０のうち曲線電極６２と曲線電極７２とにより囲まれる領域であり、それぞれの直線電極６１・７１に対して裏側に位置する領域であるため、非通電領域Ｇでは通電が行われない。しかしながら、非通電領域Ｇに近接した状態で、電流密度の高い領域が存在することにより、係る領域からの伝熱効果が大きく（図１１（ｂ）参照）、十分な熱量が確保されている。
このように、加熱領域が複数の通電領域に分割された場合、それぞれの通電領域に含まれない非通電領域が重複する領域の近傍に、若しくは、非通電領域に近接した状態で電流密度の高い領域を配置することが好ましい。

また、図１１（ａ）に示すように、電極対６０・８１による通電領域のうち電流密度の低い領域が重なり合い、電極対７０・８２による通電領域のうち電流密度の低い領域が重なり合うため、係る領域内での発熱量を十分な量とすることができ、加熱の均一化を促進できる。

以上のように、通電加熱工程Ｓ３では、電極対６０・７０の曲線電極６２・７２の形状及び配置により、各通電領域内を均一に加熱できるとともに、曲線電極６２・７２を分岐部５３で交差させて配置し、各電極対６０・７０・８１・８２の通電領域を重ね合わせることにより、ブランク５０全体の加熱温度を均一化できる。
特に、分岐部を有する分岐形２に形成されるブランク５０において、曲線電極６２・７２を略直角方向に湾曲する湾曲形状に構成し、分岐部５３にて交差させることによって、分岐での電流の逃げ（通電方向と直交する方向への電流の流れ）を防止し、第一直線部５１及び第二直線部５２での効率的な加熱を実現できる。

以上の実施形態では、弓形１又は分岐形２に形成されるブランク、すなわちブランク形状が対称形状の場合について説明したが、ブランク形状は非対称形状であっても良い。つまり、ブランク形状として、弓形の曲率が一定でないもの、分岐形の分岐部が９０度でないもの等を広く含む。
係る場合にも、上述の（１）電極間距離、及び（２）曲線電極の法線方向に関する二因子を用いて、曲線形状（プロファイル）の異なる曲線電極を交差させることによって、電流密度の分布を調整できる。このときの交差位置は、ブランク中央部に限らず、各ブランク形状に応じて最適な位置に設定される。

［交差する曲線電極の配置］
以下では、図１２を参照して、通電領域が重複する複数対の電極を用いて通電加熱する通電加熱工程Ｓ２において、複数の電極対３０・４０を交差させる方法について説明する。
図１２（ａ）に示すように、交差して配置される曲線電極３２・４２をブランク１０の表面と裏面に分けて配置する。つまり、ブランク１０に対して、曲線電極３２・４２を立体的に交差させて配置する。これにより、交差電極を簡易に構成できるとともに、薄板として形成されるブランクの全体的な温度を均一にできる。
なお、図１２（ｂ）に示すように、通電加熱工程Ｓ３においても同様に曲線電極６２・７２を表裏面に配置することにより同様の作用効果が得られる。

［第四実施形態］
以下では、図１３を参照して、本発明の通電加熱方法の第四実施形態である通電加熱工程Ｓ４について説明する。通電加熱工程Ｓ４では、複数の穴を有する穴開き形状に形成されるブランク１００を複数の電極対を用いて通電加熱する。
ブランク１００は、通電加熱工程Ｓ４の加熱対象であり、複雑形状を有する。具体的には、ブランク１００は、図１３に示すように、典型形状である弓形１と分岐形２とを組み合わせた形状を有する。このように形成されるブランク１００は、例えば、略矩形状の外形を有し、かつ、二つの貫通穴を有する穴開き形状に形成されているブランクをモデル化したものである。

図１３に示すように、ブランク１００は、弓形１に形成される弓形部１０１・１０１と、分岐形２に形成される分岐部１０２・１０２とを組み合わせることにより形成され、弓形部１０１の直線端部及び分岐部１０２のそれぞれの直線端部が接続されることによりブランク１００の全体形状が形成されている。言い換えれば、ブランク１００は、弓形部１０１・１０１及び分岐部１０２・１０２によって、二つの円環が連なった形状を有するように形成されている。
弓形部１０１は、半円弧状に形成され、ブランク１００の湾曲部分及び屈曲部分に対応する部位であり、分岐部１０２は、Ｔ形状に形成され、ブランク１００の穴開き部分の接続部（分岐部）に対応する部位である。弓形部１０１と分岐部１０２の幅は同一であり、ブランク１００は連続した平板部材として形成される。

弓形部１０１では、第二実施形態にて説明した弓形１に形成されるブランク１０に対する電極対３０・４０の電極構成と同様の電極構成を有する複数の電極対を用いて通電加熱し、分岐部１０２では、第三実施形態にて説明した分岐形２に形成されるブランク５０に対する電極対６０・７０、及び直線電極８０の電極構成と同様の電極構成を有する複数の電極対を用いて通電加熱する。
これにより、弓形部１０１及び分岐部１０２に配置される各電極対におけるそれぞれの通電領域内での均一加熱が実現され、これらの電極対に対して適宜通電制御を行うことにより、ブランク１００全体を均一に加熱することが可能となる。

以上のように、通電加熱工程Ｓ４では、穴開き形状等の複雑形状を有するブランク１００を、複数の典型形状（弓形１、分岐形２）を組み合わせることによって複数の通電領域に分割し、各典型形状に対応して構成される電極対を用いて通電加熱する。これにより、ブランク１００全体に対して良好な通電加熱が可能となる。

また、直線形状の端部を介して接続されている弓形部１０１と分岐部１０２との間に配置される直線電極、及び、分岐部１０２・１０２間に配置される直線電極は、隣接する部位の境界部分に配置される共通の電極として用いることが可能である。このように、直線形状に形成される各典型形状の端部に各電極対の直線電極を配置することによって、通電加熱に用いる直線電極の配置数を減らすことが可能となるとともに、各通電領域における加熱形態を最適に設定することが可能となる。つまり、典型形状である弓形１に形成されるブランク１０に対する通電形態、及び分岐形２に形成されるブランク５０に対する通電形態を組み合わせることによって、これらの典型形状を組み合わせて形成されるブランク１００に対する最適な通電加熱が実現される。

以下では、図１４を参照して、ブランク１００に配置される各電極対への通電制御について説明する。
本実施形態では、通電時間の短縮を考慮して同時通電を行う方法を採用する。この際、電極対のマイナス電極（アース電極）の裏側に電流を流さないように制御する。つまり、意図する通電領域外に電流が流出しないように電極対の正極及び負極を設定すること、並びに、同時に通電する電極対を選定することによって、同時通電を実現する。

具体的には、複数の電極対に同時通電する場合、一つの電極対の正極と他の電極対の負極とが近接しないように設定するとともに、異なる電極対の正極間の距離、若しくは一側の正極と他側の負極との間の距離が、意図する電極対の通電領域の正極と負極との間の距離よりも大きくなるように同時通電を行う電極対を選定する。

例えば、図１４（ａ）に示すように、弓形部１０１・１０１の分岐部１０２を挟んで対向して配置される直線電極をアース電極とし、曲線電極をプラス電極として、弓形部１０１・１０１の二つの領域に同時通電する場合、それぞれの通電領域における通電方向が逆向きとなること、並びに、一側のプラス電極から他側のアース電極への電極間距離が大きくなることにより、プラス電極側からアース電極と反対側の経路から円環状にアース電極へ向かう電流は発生しにくく、アース電極の裏側に電流が流れることが防止される。これにより、それぞれの通電領域において意図する加熱形態を実現できる。
以上のように、異なる電極対のアース電極が対向するように、若しくは、異なる電極対のアース電極が近傍に位置するように、同時通電を行う電極対を選定し、正極及び負極を適宜設定して同時通電を行うことは、通電する電極対のマイナス電極側に電流を流さない方法の一つである。

また、例えば、図１４（ｂ）に示すように、弓形部１０１とそれに隣接する分岐部１０２との接続部に配置される共通の直線電極をアース電極とし、それぞれの曲線電極をプラス電極として、弓形部１０１及び分岐部１０２の二つの領域に同時通電する場合、プラス側に設定される曲線電極からの電流の流れは同一の直線電極に収束するため、電極対のアース電極の裏側に電流が流出することがなく、それぞれの通電領域において意図する加熱形態を実現できる。
以上のように、隣接する通電領域の境界部分（典型形状の接続部分）に存在する直線電極を共通のアース電極として、同時通電を行うことは、通電する電極対のマイナス電極側に電流を流さない方法の一つである。

以上のように、本実施形態によれば、同時通電に際して、意図する通電領域内に確実に通電することが可能となる。このように通電制御を行うことによって、複数の電極対に対する同時通電を可能とし、通電時間を短縮できる。従って、非通電時の放熱による温度低下が抑制され加熱温度の均一化に寄与できる。

１ 弓形（典型形状）
２ 分岐形（典型形状）
１０、５０、１００ ブランク
２０、３０、４０、６０、７０ 電極対
２１、３１、４１、６１、７１、８０ 直線電極
２２、３２、４２、６２、７２ 曲線電極

Claims (5)

1. ブランクに直線状の電極と曲線状の電極とにより構成される電極対を配置し、当該電極対に通電することによって前記ブランクを加熱する通電加熱方法であって、
   前記電極対間の距離が前記各電極の延出方向に亘って一定となるように、かつ、前記ブランクの端部と、各電極の端部とのなす角度が直角に近づくように、前記電極対を配置する通電加熱方法。
2. 前記電極対を複数用意し、
   前記複数の電極対による通電領域の一部を重ね合わせるとともに、当該重ね合わせた箇所において、前記電極を交差させて配置する請求項１に記載の通電加熱方法。
3. 前記ブランクにおいて、前記電極対による通電領域が重複する箇所は、前記複数の電極対による通電領域のうち、電流密度の低い領域を含むように前記複数の電極対を配置する請求項２に記載の通電加熱方法。
4. 前記ブランクにおいて、前記電極を交差させて配置することにより生じる非通電領域が、前記複数の電極対による通電領域のうち、電流密度の高い領域の近傍、若しくは前記重複通電領域の近傍に位置するように前記複数の電極対を配置する請求項２又は３に記載の通電加熱方法。
5. 前記電極が交差する部位を前記ブランクの表裏面に配置する請求項２〜４の何れか一項に記載の通電加熱方法。

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