誘導加熱装置
【課題】誘導加熱コイルとしての誘導加熱ユニット２の製造が容易であると共に、対象物を均一に加熱することが可能な誘導加熱装置１を提供することを目的とする。
【解決手段】誘導加熱装置１は、導電性を有する平板部材が渦巻き状に形成される誘導加熱部４と、誘導加熱部４における一方の面４４ｂに沿うように配置されると共に、一方の面４４ｂに接合される冷却パイプ部５と、を有する誘導加熱ユニット２と、誘導加熱部４に電流を供給する電源装置３０と、冷却パイプ部５に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置３１，３２と、を備える。
【解決手段】誘導加熱装置１は、導電性を有する平板部材が渦巻き状に形成される誘導加熱部４と、誘導加熱部４における一方の面４４ｂに沿うように配置されると共に、一方の面４４ｂに接合される冷却パイプ部５と、を有する誘導加熱ユニット２と、誘導加熱部４に電流を供給する電源装置３０と、冷却パイプ部５に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置３１，３２と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱を利用した誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車車体、家電製品等は、鋼板、亜鉛メッキ鋼板等の金属材料を金属成型物とした後、この金属成型物の塗装及び組み立て等を行うことにより製品化される。
【０００３】
金属成型物の塗装は、脱脂、表面調整、化成処理等を行った後、表面に塗膜を形成することにより行われる。塗膜は、所定形状の金属成型物の表面に塗料を塗布し、この塗料を乾燥させることにより形成される。
【０００４】
ところで、金属成型物の表面に塗布された塗料は、塗布直後においては液状である。そのため、塗料を塗布した直後の金属成型物は、把持等により次の工程に搬送することができない。これにより、金属成型物は、塗料が塗布された後、一定時間放置するか、又は熱風等の所定の方法により乾燥させる必要がある。
【０００５】
塗料の乾燥は、例えば、自動車のホイール等の工業部品における塗料の乾燥工程では、常温で放置するセッティング工程に３分から５分、乾燥炉中で熱風加熱する乾燥工程に２５分、及び手で取り扱える温度まで冷却する冷却工程に２分から５分の所要時間を要している。これら一連の製造工程のなかでは、特に乾燥工程の占める割合が大きい。そのため、従来より、この乾燥工程にかかる時間の短縮化が望まれていた。
【０００６】
これに対して、塗料が塗布された所定形状の金属成型物を塗料が乾燥可能な温度に短時間で加熱させる方法として、誘導加熱を利用した誘導加熱装置が提案されている。例えば、短時間の加熱と同時に加熱対象である部品全体を均一に加熱するために、部品全体の形状に応じて加熱する面に沿うように配置される誘導加熱コイルを有する誘導加熱装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、従来技術においては、対象物の温度を短時間で急速に高温域に上昇させる手段として誘導加熱装置を用いた誘導加熱が行われてきたが、誘導加熱は、金属成型物を加熱させる際に、誘導加熱コイルも発熱してしまう。そのため、従来は、断面が略円形状の丸パイプを螺旋状に加工して誘導加熱コイルを形成し、丸パイプの内部に冷却水を流通させることにより誘導加熱コイルを冷却させる方法が一般的であった（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１２４５１２号公報
【特許文献２】特開平７−１１６７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に開示の誘導加熱装置では、金属成型物を塗料が乾燥可能な温度に短時間で加熱させることが可能になるが、誘導加熱コイルを冷却する手段を備えていないため、誘導加熱コイルが過熱した場合に、当該コイルを冷却することができないという問題がある。そのため、誘導加熱装置が破損等をするおそれがあるという問題がある。
【００１０】
また、特許文献２に開示の誘導加熱装置では、丸パイプは断面が略円形状に形成されているため、金属成型物の外表面と丸パイプの外周面との距離が均一にならない。そのため、金属成型物は、誘導加熱コイルとしての丸パイプの外表面に近い場所においては高温に加熱されるが、外表面から離れた場所においては低温にしか加熱されないという問題がある。つまり、特許文献２に開示の誘導加熱装置では、金属成型物が均一に加熱されないという問題がある。
【００１１】
これに対しては、例えば、断面が矩形状の角パイプを連結させて螺旋形状に形成した誘導加熱コイルを用いることにより、金属成型物の外表面と誘導加熱コイルとしての角パイプの外表面との距離を均一にし、金属成型物を均一に加熱可能にすることが考えられる。しかし、断面が矩形状の角パイプは、角パイプ同士を連結させて螺旋状に加工することが困難であるという問題がある。
【００１２】
本発明は、誘導加熱コイルとしての誘導加熱ユニットの製造が容易であると共に、対象物を均一に加熱することが可能な誘導加熱装置を提供することを目的の１つとする。
また、本発明は、金属製の成型物に塗布された塗料を乾燥させて塗膜を形成する塗膜形成装置であって、誘導加熱コイルとしての誘導加熱ユニットの製造が容易であると共に、成型物を均一に加熱することが可能な塗膜形成装置を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、導電性を有する平板部材が渦巻き状に形成される誘導加熱部と、前記誘導加熱部における一方の面に沿うように配置されると共に、前記一方の面に接合される冷却パイプ部と、を有する誘導加熱ユニットと、前記誘導加熱部に電流を供給する電源装置と、前記冷却パイプ部に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置と、を備える誘導加熱装置に関する。
【００１４】
また、前記誘導加熱部は、平板部材を打ち抜き加工することにより形成されることが好ましい。
【００１５】
また、前記誘導加熱部は、直線部と、前記直線部に連続する屈曲部と、を有して構成されることが好ましい。
【００１６】
また、前記冷却パイプ部は、前記直線部における一方の面に接合される直線パイプと、前記直線パイプに連結されると共に、前記屈曲部における一方の面に接合される屈曲パイプと、を有して構成されることが好ましい。
【００１７】
また、前記直線パイプの両端には、螺合部が形成され、前記屈曲パイプの両端には、前記螺合部と螺合可能な被螺合部が形成されており、前記直線パイプと前記屈曲パイプとは、前記螺合部と前記被螺合部とが螺合固定されて互いに連結されることが好ましい。
【００１８】
また、前記誘導加熱ユニットは、螺旋状であることが好ましい。
なお、ここでいう「螺旋状」とは、立体的に形成された渦巻き形状をいうものとする。
【００１９】
また、前記誘導加熱ユニットを複数有する誘導加熱ユニット群を備え、前記誘導加熱ユニット群は、前記複数の誘導加熱ユニットが直列接続されて構成されることが好ましい。
【００２０】
また、前記複数の誘導加熱ユニットそれぞれは、外形が矩形状に形成されており、前記誘導加熱ユニット群は、前記複数の誘導加熱ユニットそれぞれが互いに近接配置されて構成されることが好ましい。
【００２１】
本発明は、導電性の被塗装物（被塗膜物）に塗布された塗料を乾燥させて塗膜を形成する塗膜形成装置であって、導電性を有する平板部材が渦巻き状に形成される誘導加熱部と、前記誘導加熱部における一方の面に沿うように配置されると共に、前記一方の面に接合される冷却パイプ部と、を有する誘導加熱ユニットと、前記誘導加熱部に電流を供給する電源装置と、前記冷却パイプ部に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置と、を備える塗膜形成装置に関する。
【００２２】
また、前記誘導加熱部は、直線部と、前記直線部に連続する屈曲部と、を有して構成され、前記冷却パイプ部は、前記直線部における一方の面に接合される直線パイプと、前記直線パイプに連結されると共に、前記屈曲部における前記一方の面に接合される屈曲パイプと、を有して構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、誘導加熱コイルとしての誘導加熱ユニットの製造が容易であると共に、対象物を均一に加熱することが可能な誘導加熱装置を提供することができる。
また、本発明によれば、金属製の成型物に塗布された塗料を乾燥させて塗膜を形成する塗膜形成装置であって、誘導加熱コイルとしての誘導加熱ユニットの製造が容易であると共に、成型物を均一に加熱することが可能な塗膜形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る誘導加熱装置を模式的に示す外観斜視図である。
【図２】前記実施形態に係る誘導加熱ユニットの上面側を示す平面図である。
【図３】前記実施形態に係る誘導加熱ユニットの下面側を示す底面図である。
【図４】前記実施形態に係る誘導加熱ユニットの誘導加熱部と冷却パイプ部の接合状態を示す断面図である。
【図５】ベルトコンベアにより搬送される被塗物と誘導加熱ユニットとの位置関係を示す平面図である。
【図６】ベルトコンベアにより搬送される被塗物と誘導加熱ユニットとの位置関係を示す断面図である。
【図７】実施例に用いられる誘導加熱装置を示す模式図である。
【図８】比較例に用いられる誘導加熱装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について説明する。
具体的には、本発明の誘導加熱装置（塗膜形成装置）１における一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明を実施するための誘導加熱装置１は、金属製の成型物（以下、「被塗物」という）の塗装乾燥に用いられる。塗装方法としては、スプレー、刷毛、ローラー、浸漬、静電、電着等が例示できるが、誘導加熱装置１は、これら被塗物において適宜使用することができる。
以下の説明においては、電着により塗装が行われる電着塗装を例に挙げて説明する。電着塗装は、前処理工程、電着塗装工程、乾燥工程、及び冷却工程を有し、誘導加熱装置１は、上述の各工程のうち、乾燥工程において好適に用いられる。まず、電着塗装における上述の各工程について簡単に説明する。
【００２６】
前処理工程は、被塗物を水洗いする洗浄処理工程と、被塗物の表面に付着した油分を取り除く脱脂処理工程と、被塗物に付着した脱脂液を洗浄する水洗処理工程と、被塗物表面の化成性を向上させるためにその表面を調整する表面調整処理工程と、被塗物に化成皮膜を形成する化成処理工程と、被塗物に付着した化成処理液を洗浄する水洗処理工程と、更に純水によって被塗物を洗浄する純水処理工程と、を有する。
前処理工程は、被塗物表面の油やゴミ等を洗い流し、電着塗膜との密着性及び耐食性を向上させる化成皮膜を被塗物に形成させるための処理を施す。
【００２７】
電着塗装工程は、電着槽において被塗物に電着塗膜を形成する電着処理工程と、被塗物の未乾燥塗膜上に付着した槽内塗料をＵＦ処理したろ液により洗浄するＵＦ水洗処理工程と、更に被塗物を洗浄する最終洗浄処理工程と、を有する。
電着塗装工程は、電着によって被塗物に塗膜成分を電気的に付着させ、電着塗膜を形成する。
【００２８】
乾燥工程は、誘導加熱装置１を用いて被塗物を焼付乾燥させ、未乾燥塗膜を硬化させる乾燥処理工程を有する。
乾燥工程は、被塗物に形成された未硬化の塗膜の焼付・乾燥を行い、最終的に所望の硬度を有する塗膜を完成させる。
【００２９】
冷却工程は、冷風により冷却させる冷却処理工程を有する。
冷却工程は、次の工程における諸処理を施すことが可能な温度、又は作業者が取り扱うことが可能な温度にまで被塗物を冷却する。
【００３０】
次に、図１から図４を参照して、本発明を実施するための誘導加熱装置（塗膜形成装置）１の実施形態について具体的に説明する。
【００３１】
図１は、本発明の実施形態に係る誘導加熱装置１を模式的に示す外観斜視図である。図２は、前記実施形態に係る誘導加熱ユニット２の上面側を示す平面図である。図３は、前記実施形態に係る誘導加熱ユニット２の下面側を示す底面図である。図４は、前記実施形態に係る誘導加熱ユニット２の誘導加熱部４と冷却パイプ部５の接合状態を示す断面図である。
【００３２】
図１に示すように、本実施形態に係る誘導加熱装置１は、誘導加熱コイルを構成する誘導加熱ユニット２と、誘導加熱ユニット２に対して所定の操作を行う操作ユニット３と、を備えて構成されている。
【００３３】
誘導加熱ユニット２は、渦巻き状に形成される誘導加熱部４と、誘導加熱部４に接合され、誘導加熱部４を冷却させる冷却パイプ部５と、を備える。
【００３４】
図２から図４に示すように、誘導加熱ユニット２は、上面４４ａ及び一方の面としての下面４４ｂを有する平板部材としての導電性材料により形成される誘導加熱部４と、中空状の伝熱材料により形成される冷却パイプ部５と、を備える。
【００３５】
誘導加熱部４は、板幅Ｗの導電性材料が屈曲しながら中心に向かって収束する渦巻き状に形成されている。具体的には、誘導加熱部４は、複数の直線部４０と、複数の屈曲部４１と、を有して構成されている。
複数の直線部４０は、互いに略平行に隣接する直線部４０同士の長手方向における長さが、誘導加熱部４の中心に近くなるにつれて短くなるように構成されている。
また、複数の直線部４０は、互いに略平行に隣接する直線部４０同士が所定間隔Ｗ３で離間するように構成されている。
【００３６】
例えば、複数の直線部４０は、図２に示すように、第１直線部４０ａと、第２直線部４０ｂと、第３直線部４０ｃと、第４直線部４０ｄと、第５直線部４０ｅと、第６直線部４０ｆと、第７直線部４０ｇと、第８直線部４０ｈと、第９直線部４０ｉと、第１０直線部４０ｊと、第１１直線部４０ｋと、第１２直線部４０ｌと、第１３直線部４０ｍと、第１４直線部４０ｎと、第１５直線部４０ｐと、を備える。
【００３７】
第１直線部４０ａ、第３直線部４０ｃ、第５直線部４０ｅ、第７直線部４０ｇ、第９直線部４０ｉ、第１１直線部４０ｋ、第１３直線部４０ｍ及び第１５直線部４０ｐは、Ｘ方向に互いに略平行に位置している。
また、第１直線部４０ａ、第３直線部４０ｃ、第５直線部４０ｅ、第７直線部４０ｇ、第９直線部４０ｉ、第１１直線部４０ｋ、第１３直線部４０ｍ及び第１５直線部４０ｐは、隣接するもの同士の長手方向（本実施形態においてはＸ方向）における長さが、誘導加熱部４の中心近くに位置するに従い短くなっている。
更に、第１直線部４０ａ、第３直線部４０ｃ、第５直線部４０ｅ、第７直線部４０ｇ、第９直線部４０ｉ、第１１直線部４０ｋ、第１３直線部４０ｍ及び第１５直線部４０ｐは、隣接するもの同士が所定間隔Ｗ３で離間している。
【００３８】
第２直線部４０ｂ、第４直線部４０ｄ、第６直線部４０ｆ、第８直線部４０ｈ、第１０直線部４０ｊ、第１２直線部４０ｌ及び第１４直線部４０ｎは、Ｙ方向（Ｘ方向と直交する方向）に互いに略平行に位置している。
また、第２直線部４０ｂ、第４直線部４０ｄ、第６直線部４０ｆ、第８直線部４０ｈ、第１０直線部４０ｊ、第１２直線部４０ｌ及び第１４直線部４０ｎは、隣接するもの同士の長手方向（本実施形態においてはＹ方向）における長さが、誘導加熱部４の中心近くに位置するに従い短くなっている。
更に、第２直線部４０ｂ、第４直線部４０ｄ、第６直線部４０ｆ、第８直線部４０ｈ、第１０直線部４０ｊ、第１２直線部４０ｌ及び第１４直線部４０ｎは、隣接するもの同士が所定間隔Ｗ３で離間している。
【００３９】
複数の屈曲部４１は、上述の直線部４０同士の間に設けられており、直線部４０同士を屈曲させた状態で連続させる。具体的には、複数の屈曲部４１は、直線部４０同士を、平面方向（図２に示すＸ方向及びＹ方向により規定される平面におけるいずれかの方向をいい、以下、これを「平面方向」という。）に直角に屈曲させた状態で連続させる。
【００４０】
例えば、複数の屈曲部４１は、図２に示すように、第１屈曲部４１ａと、第２屈曲部４１ｂと、第３屈曲部４１ｃと、第４屈曲部４１ｄと、第５屈曲部４１ｅと、第６屈曲部４１ｆと、第７屈曲部４１ｇと、第８屈曲部４１ｈと、第９屈曲部４１ｉと、第１０屈曲部４１ｊと、第１１屈曲部４１ｋと、第１２屈曲部４１ｌと、第１３屈曲部４１ｍと、第１４屈曲部４１ｎと、を備え、それぞれが複数の直線部４０を直角に屈曲させた状態で連続させている。
【００４１】
誘導加熱部４は、Ｙ２方向に屈曲させる第１屈曲部４１ａを第１直線部４０ａと第２直線部４０ｂとの間に設け、Ｘ２方向に屈曲させる第２屈曲部４１ｂを第２直線部４０ｂと第３直線部４０ｃとの間に設け、Ｙ１方向に屈曲させる第３屈曲部４１ｃを第３直線部４０ｃと第４直線部４０ｄとの間に設けることにより、渦巻き形状における第１パターンを形成する。
なお、第１直線部４０ａの端部は、誘導加熱部４における一端部４２を構成し、後述の第１給電ケーブル３０ａが接続される。
【００４２】
また、誘導加熱部４は、Ｘ１方向に屈曲させる第４屈曲部４１ｄを第４直線部４０ｄと第５直線部４０ｅとの間に設け、Ｙ２方向に屈曲させる第５屈曲部４１ｅを第５直線部４０ｅと第６直線部４０ｆとの間に設け、Ｘ２方向に屈曲させる第６屈曲部４１ｆを第６直線部４０ｆと第７直線部４０ｇとの間に設け、Ｙ１方向に屈曲させる第７屈曲部４１ｇを第７直線部４０ｇと第８直線部４０ｈとの間に設けることにより、渦巻き形状における第２パターンを形成する。
【００４３】
また、誘導加熱部４は、Ｘ１方向に屈曲させる第８屈曲部４１ｈを第８直線部４０ｈと第９直線部４０ｉとの間に設け、Ｙ２方向に屈曲させる第９屈曲部４１ｉを第９直線部４０ｉと第１０直線部４０ｊとの間に設け、Ｘ２方向に屈曲させる第１０屈曲部４１ｊを第１０直線部４０ｊと第１１直線部４０ｋとの間に設け、Ｙ１方向に屈曲させる第１１屈曲部４１ｋを第１１直線部４０ｋと第１２直線部４０ｌとの間に設けることにより、渦巻き形状における第３パターンを形成する。
【００４４】
また、誘導加熱部４は、Ｘ１方向に屈曲させる第１２屈曲部４１ｌを第１２直線部４０ｌと第１３直線部４０ｍとの間に設け、Ｙ２方向に屈曲させる第１３屈曲部４１ｍを第１３直線部４０ｍと第１４直線部４０ｎとの間に設け、Ｘ２方向に屈曲させる第１４屈曲部４１ｎを第１４直線部４０ｎと第１５直線部４０ｐとの間に設けることにより、渦巻き形状における第４パターンを形成する。
なお、第４パターンの端部となる第１５直線部４０ｐの端部は、誘導加熱部４における他端部４３を構成し、後述の第２給電ケーブル３０ｂが接続される。
【００４５】
このように、誘導加熱部４は、複数の直線部４０と、平面方向に直角に屈曲する複数の屈曲部４１とにより、板幅Ｗの導電性材料が屈曲しながら誘導加熱部４の中心に向かって収束する渦巻き状が形成される。
【００４６】
なお、本実施形態に係る誘導加熱部４は、板状の導電性材料を所定の金型を用いて打ち抜き加工することにより渦巻き状に形成されている。
導電性材料としては、例えば、銅、黄銅、軟銅、アルミニウム、若しくは鉄等を用いることができるが、電気抵抗の小さい銅を用いることが好ましい。誘導加熱部４に、電気抵抗の小さな銅を用いることにより、誘導加熱部４の過熱を抑制することができる。
【００４７】
図３に示すように、冷却パイプ部５は、渦巻き状に形成された誘導加熱部４の下面４４ｂに沿って配置され、伝熱性を有する接合部６により誘導加熱部４の下面４４ｂに伝熱可能に接合されている。つまり、冷却パイプ部５は、誘導加熱部４と同様に渦巻き状に形成される。
【００４８】
冷却パイプ部５は、複数の直線パイプ５０と、複数の屈曲パイプとしてのエルボ５１と、を備えて構成されている。複数の直線パイプ５０は、直線部４０の下面４４ｂに接合される。複数のエルボ５１は、屈曲部４１の下面４４ｂに接合される。
【００４９】
また、複数の直線パイプ５０それぞれには、両端に雄ネジが切られた螺合部としての雄ネジ部（図示せず）が設けられている。一方、複数のエルボ５１それぞれには、両端に雌ネジが切られた被螺合部としての雌ネジ部（図示せず）が設けられている。雄ネジ部と雌ネジ部とは、互いに螺合可能に形成されている。冷却パイプ部５は、直線パイプ５０の雄ネジ部をエルボ５１の雌ネジ部に押し込むように螺合させることにより連結される。冷却パイプ部５は、複数の直線パイプ５０と複数のエルボ５１とを連結させることにより、誘導加熱部４の下面４４ｂに沿った渦巻き状に形成される。
【００５０】
また、複数の直線パイプ５０は、冷却液を流通可能な中空部（図示せず）を有している。同様に、複数のエルボ５１は、冷却液を流通可能な中空部（図示せず）を有している。複数の直線パイプ５０の中空部と複数のエルボ５１の中空部とは、互いに連結されることにより流入部５２から排出部５３までをつなぐ一の中空空間を形成する。冷却パイプ部５は、複数の直線パイプ５０と複数のエルボ５１とを連結させることにより、互いの中空部が連通し、冷却液が流通可能になる。
【００５１】
具体的には、冷却パイプ部５は、第１直線パイプ５０ａと、第１エルボ５１ａと、第２直線パイプ５０ｂと、第２エルボ５１ｂと、第３直線パイプ５０ｃと、第３エルボ５１ｃと、第４直線パイプ５０ｄと、第４エルボ５１ｄと、第５直線パイプ５０ｅと、第５エルボ５１ｅと、第６直線パイプ５０ｆと、第６エルボ５１ｆと、第７直線パイプ５０ｇと、第７エルボ５１ｇと、第８直線パイプ５０ｈと、第８エルボ５１ｈと、第９直線パイプ５０ｉと、第９エルボ５１ｉと、第１０直線パイプ５０ｊと、第１０エルボ５１ｊと、第１１直線パイプ５０ｋと、第１１エルボ５１ｋと、第１２直線パイプ５０ｌと、第１２エルボ５１ｌと、第１３直線パイプ５０ｍと、第１３エルボ５１ｍと、第１４直線パイプ５０ｎと、第１４エルボ５１ｎと、第１５直線パイプ５０ｐと、を備える。
【００５２】
第１直線パイプ５０ａは、第１直線部４０ａとほぼ同じ長さに形成されている。第１直線パイプ５０ａは、第１直線部４０ａの長手方向（本実施形態においてはＸ方向）に沿って、第１直線部４０ａの下面４４ｂにおける略中央部に配置される。第１直線パイプ５０ａは、第１直線部４０ａの下面４４ｂに当接した状態で第１直線部４０ａの下面４４ｂに接合される。
【００５３】
また、第１直線パイプ５０ａには、図３に示すＸ方向におけるＸ１側の端部に冷却パイプ部５の流入部５２が接合されている。流入部５２は、Ｚ方向におけるＺ１側に開口が向くように接合されている。一方、第１直線パイプ５０ａの図３示すＸ方向におけるＸ２側には、第１エルボ５１ａが連結されている。
【００５４】
第１エルボ５１ａは、略直角に屈曲した形状を有しており、Ｘ方向に沿って配置される第１直線パイプ５０ａと、Ｙ方向に沿って配置される第２直線パイプ５０ｂとを連結させる。第１エルボ５１ａは、第１直線パイプ５０ａと第２直線パイプ５０ｂとを連結させた状態で、第１屈曲部４１ａの屈曲方向に沿うように、第１屈曲部４１ａの下面４４ｂに接合されている。
【００５５】
第２直線パイプ５０ｂは、第２直線部４０ｂの長手方向（本実施形態においてはＹ方向）に沿って、第２直線部４０ｂの下面４４ｂにおける略中央部に配置される。第２直線パイプ５０ｂは、第２直線部４０ｂの下面４４ｂに当接した状態で第２直線部４０ｂの下面４４ｂに接合されている。第２直線パイプ５０ｂは、第２直線部４０ｂとほぼ同じ長さに形成されている。
【００５６】
冷却パイプ部５は、上述の第１直線パイプ５０ａ、第１エルボ５１ａ及び第２直線パイプ５０ｂに示す規則的な連結配列を繰り返すことにより、誘導加熱部４に沿って直角に屈曲しながら渦巻きの中心に向かって収束する所定の渦巻き状に形成される。
なお、冷却パイプ部５の端部を構成する第１５直線パイプ５０ｐの端部には、排出部５３が接合されている。排出部５３は、Ｚ方向におけるＺ１側に開口が向くように接合されている。
【００５７】
冷却パイプ部５は、伝熱材料により形成されている。冷却パイプ部５は、伝熱材料を用いて冷却パイプ部５を形成することにより、誘導加熱部に発生した熱量を冷却パイプ部５に移動させ、効率よく誘導加熱部４を冷却させる。
伝熱材料としては、例えば、銅、黄銅、軟銅、アルミニウム、若しくは鉄等を用いることができるが、伝熱率の高い、銅を用いることが好ましい。
【００５８】
図４に示すように、冷却パイプ部５は、誘導加熱部４の下面４４ｂに当接した状態で接合されている。冷却パイプ部５は、接合部６により接合されている。冷却パイプ部５は、周面が誘導加熱部４の下面４４ｂに当接していない部分において、接合部６により接合される。
【００５９】
接合部６は、伝熱材料により形成されている。接合部６は、誘導加熱部４と冷却パイプ部５とを伝熱材料を用いて接合させることにより、誘導加熱部４が過熱された場合においても冷却パイプ部５を流通する冷却液により、誘導加熱部４の温度上昇が抑制される。
【００６０】
操作ユニット３は、誘導加熱部４に電力（交流電流）の供給を行う電源装置３０と、冷却パイプ部５に供給する冷却媒体としての冷却液を貯留する冷却媒体供給装置としての冷却液タンク３２と、冷却パイプ部５に冷却液を流通させる冷却媒体供給装置としての循環ポンプ３１と、冷却液を冷却する放熱器３３と、を有する。
なお、冷却媒体としては、例えば、水、エチレングリコール等、一般に冷却液として適用できるものであれば、特に制約はない。
【００６１】
電源装置３０は、電源コード（図示せず）を有している。電源装置３０は、電源コードにより、電源部（図示せず）に接続される。電源装置３０は、電源コードを介して電源部に接続されることで、電源部からの電力（電流）の供給を受けることが可能になる。
また、電源装置３０は、第１給電ケーブル３０ａと、第２給電ケーブル３０ｂと、を有する。第１給電ケーブル３０ａは、誘導加熱部４の一端部４２に接続される。第２給電ケーブル３０ｂは、誘導加熱部４の他端部４３に接続される。電源装置３０は、第１給電ケーブル３０ａを誘導加熱部４の一端部４２に接続し、第２給電ケーブル３０ｂを誘導加熱部４の他端部４３に接続することで、誘導加熱部４に電力（電流）を供給することが可能になる。
【００６２】
電源装置３０は、操作部（図示せず）を備えている。操作部は、誘導加熱部４に供給する電力（電流）の供給量を調整可能な調整部（図示せず）と、誘導加熱部４に加える電力（電流）の供給量を表示する表示部（図示せず）と、を備える。電源装置３０は、操作部により誘導加熱部４に加える電力（電流）の大きさや、電力（電流）を加える時間を調整する。
【００６３】
冷却液タンク３２は、冷却パイプ部５の流入部５２及び排出部５３のそれぞれに接続されている。冷却液タンク３２は、冷却パイプ部５の内部を流通する冷却液を一時的に貯留する。
循環ポンプ３１は、冷却液タンク３２と冷却パイプ部５の流入部５２との間に設けられる。循環ポンプ３１は、冷却液タンク３２から冷却パイプ部５に冷却液を流通させる。
放熱器３３は、冷却パイプ部５の排出部５３と冷却液タンク３２との間に設けられる。放熱器３３は、冷却パイプ部５の内部を流通して過熱した冷却液を冷却する。
なお、本実施形態においては、冷却液タンク３２と放熱器３３とは、直列に配置させる構成としたが、冷却液タンク３２と放熱器３３とは、並列に配置させる構成であってもよい。
【００６４】
次に、図５及び図６を参照しながら、誘導加熱装置１における誘導加熱装置１の使用方法について説明する。
図５は、ベルトコンベア７により搬送される被塗物１０と誘導加熱ユニット２との位置関係を示す平面図である。図６は、ベルトコンベア７により搬送される被塗物１０と誘導加熱ユニット２との位置関係を示す断面図である。
【００６５】
図５に示すように、誘導加熱装置１は、例えば、ネット式のベルトコンベア７の搬送路における所定の位置に誘導加熱ユニット２を配置して使用される。具体的には、誘導加熱ユニット２は、図６に示すように、ベルトコンベア７のＺ方向におけるＺ１側に配置されている。言い換えると、誘導加熱ユニット２は、搬送路に搬送された金属製の被塗物１０とベルトコンベア７を介して対向するように配置される。ベルトコンベア７には、Ｚ２方向側に塗膜が形成された金属製の被塗物１０が載置される。ベルトコンベア７は、搬送方向Ｈに所定の搬送速度で被塗物１０を搬送するように構成されている。
【００６６】
まず、不図示の電源部に接続された電源装置３０の電源を入れると、誘導加熱部４に交流電流Ｉが流れると共に、冷却液タンク３２から所定の冷却液が冷却パイプ部５の内部に流通される。
誘導加熱部４に流される交流電流Ｉは、予め設定された大きさ（Ａ）や時間（ｔ）等に基づいて流れるように設定されており、例えば、５（Ａ）の交流電流が誘導加熱部４に流される。同様に、冷却パイプ部５に流通される冷却液は、予め設定された流量が加えられるように設定されている。なお、冷却液は、循環ポンプ３１により、冷却液タンク３２から供給される。
【００６７】
ここで、誘導加熱部４に電流が流れると、誘導加熱部４の有する電気抵抗により、誘導加熱部４にジュール熱が発生する。しかしながら、誘導加熱部４の下面４４ｂには、伝熱性を有する接合部６により冷却パイプ部５が伝熱可能に接合されている。そのため、誘導加熱部４にジュール熱が発生しても冷却パイプ部５を流通する冷却液により誘導加熱部４は冷却される。
【００６８】
図５に示すように、誘導加熱部４に流れる交流電流の向きは矢印Ｉであり、交流電流は誘導加熱部４の一端部４２から他端部４３に向かって流れる。つまり、交流電流Ｉは、渦巻き状に流れる。誘導加熱部４に所定の交流電流が流れると、誘導加熱部４の周りには、向き及び強度の変化する磁力線が発生する。
【００６９】
ベルトコンベア７に載置された金属製の被塗物１０が所定の搬送速度で搬送方向Ｈに搬送され、誘導加熱ユニット２が設置された領域に到達すると、金属製の被塗物１０は、誘導加熱部４の周りに発生した磁力線の影響を受けて、その内部に渦電流を発生させる。ここで、被塗物は、金属製であり、通常、電気抵抗を有しているため被塗物１０に電流が流れると、所定の電力分のジュール熱が発生する。被塗物１０は、このジュール熱の発生により加熱され、塗膜を形成する。
【００７０】
以上のような構成を有する本実施形態に係る誘導加熱装置１によれば、以下に示す各効果が奏される。
本実施形態に係る誘導加熱装置１は、平板部材を打ち抜き加工した誘導加熱部４と、冷却パイプ部５とにより構成した。つまり、誘導加熱部４の対象となる被塗物１０と対向する面が平面状に形成される。そのため、例えば、ベルトコンベア７を介して誘導加熱部４と対向するように搬送される被塗物１０と誘導加熱部４とのＺ方向における距離が均一となる。これにより、被塗物１０の外表面には、一様に電流が流れ、被塗物１０の外表面には、一様なジュール熱が発生する。そのため、被塗物１０を均一に加熱することができる。つまり、被塗物１０に熱ムラが生じにくくなり、被塗物１０に形成された塗膜が均一に乾燥される。
【００７１】
また、このとき、冷却パイプ部５には、冷却液が流通されている。冷却パイプ部５は、伝熱性を有する接合部６により誘導加熱部４と接合されている。また、冷却パイプ部５は、誘導加熱部４の背面に当接した状態で接合されると共に、当接していない外周面において、接合部６により誘導加熱部４と接合されている。つまり、冷却パイプ部５と誘導加熱部４とは、接合面積が大きい。そのため、伝熱性が向上し、誘導加熱部４側に発生したジュール熱をより早く冷却させる。
【００７２】
また、本実施形態に係る誘導加熱部４は、平板部材を打ち抜き加工することにより形成されている。そのため、誘導加熱部４は製造が容易となると共に、加熱の対象となる被塗物１０に合わせた形状に容易に加工することも可能となる。例えば、誘導加熱部４は、対象となる被塗物１０の形状に対し、好適な形状の誘導加熱部４を高い精度で形成させることが可能になる。また、例えば、誘導加熱部４は、打ち抜き加工を行った後に、折り曲げ加工を行うことにより、立体形状を構成させることが可能になる。これにより、様々な形状の被塗物に対して好適な形状で焼付乾燥を行うことが可能になる。また、複雑な形状等が必要な場合においても加工精度の高い誘導加熱部４を容易に形成することが可能になる。
【００７３】
また、本実施形態に係る冷却パイプ部５は、複数の直線パイプ５０と複数のエルボ５１とにより構成されている。そのため、例えば、誘導加熱部４を複雑な形状に加工した場合においても、冷却パイプ部５は、直線パイプ５０とエルボ５１の組合せにより構成されるため、容易に誘導加熱部４の下面４４ｂに沿って配置させることが可能になる。これにより、例えば、被塗物の形状に適した誘導加熱ユニット２を容易に製造することが可能になる。
【００７４】
また、本実施形態に係る誘導加熱装置１は、誘導加熱部４が平板部材を打ち抜き加工することにより形成されているため、誘導加熱装置１は、誘導加熱部４の表面積を大きくすることが可能になる。そのため、誘導加熱装置１は、例えば、放熱効率を向上させることが可能になる。これにより、誘導加熱装置１は、誘導加熱ユニット２の冷却効率を向上させることが可能になる。
【００７５】
次に、実施例及び比較例を挙げて、本発明を具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００７６】
＜実施例＞
図７と以下の記載により、本発明の実施例について説明する。
実施例では、図７に示す誘導加熱装置１により、被塗物としての矩形状の金属プレート１０を加熱すると共に、複数箇所で金属プレート１０の表面温度を測定している。
以下、実施例における金属プレート１０を加熱する加熱条件等について説明する。
【００７７】
図１に示される誘導加熱装置１を以下に示す条件で製造し、誘導加熱ユニット２をネット式のベルトコンベア７に配置した。金属プレート１０をネット式のベルトコンベア７に載置し、金属プレート１０を所定の速度で搬送しながら所定時間加熱した。
誘導加熱装置１による金属プレート１０の表面到達温度を測定して、金属プレート１０の昇温状況を観察した。
温度測定は、金属プレート１０における左側後端部１０ａ、中央後縁部１０ｂ、右側後端部１０ｃ、左側縁部１０ｄ、中央部１０ｅ、右側縁部１０ｆ、左側前端部１０ｇ、中央前縁部１０ｈ、右側前端部１０ｉの９箇所で行った。
それらの測定結果を表１に示す。
＜条 件＞
１．誘導加熱装置１：
（１）誘導加熱ユニット２：
（誘導加熱部４＋冷却パイプ部（パイプは円筒状の管）５）型
誘導加熱部：
１コイルパターン外径：（縦：Ｗ１）１００ｍｍ×（横：Ｗ２）１００ｍｍ
１コイルパターン内径：（縦）３０ｍｍ×（横）２０ｍｍ
板厚（ｔ）：２ｍｍ
電極板幅（Ｗ）：８ｍｍ
電極間隙（Ｗ３）：２ｍｍ
コイル巻き数：３回
材料：銅板
加熱電力：電圧：２５０（Ｖ）、電流：５（Ａ）
印加時間：３（分）
冷却パイプ部：
パイプ外径（ｆ１）：φ６ｍｍ
パイプ内径（ｆ２）：φ４ｍｍ
材料：軟銅
２．金属プレート
材質：テストピース（塗膜評価用試験板）鋼板
形状：縦（Ｌ）１５０ｍｍ、横（Ｗ）７０ｍｍ、厚さ（ｔ）０．８ｍｍ
塗料名：パワースクエアー２００（日本ペイント株式会社製 電着塗料）
測定位置 左側後端部１０ａ
中央後縁部１０ｂ
右側後端部１０ｃ
左側縁部１０ｄ
中央部１０ｅ
右側縁部１０ｆ
左側前端部１０ｇ
中央前縁部１０ｈ
右側前端部１０ｉ
温度測定点：金属プレート上面
３．ネット式のベルトコンベア７：
ネット式のベルトコンベア
移動距離：１０〜１０００ｍｍ
搬送速度：０．３ｍ／ｍｉｎ
４．その他
温度測定は、非接触式の温度計を用いて測定した。
【００７８】
＜比較例＞
以下に示される条件で、誘導加熱ユニット２Ａを製造した。この誘導加熱ユニット２Ａをネット式のベルトコンベア７に配置して、図８に示す誘導加熱装置１Ａを製造した。この誘導加熱装置１Ａを用いて実施例と同一の条件で同一の観察をした。それらの結果を表１に示す。
【００７９】
１．誘導加熱装置１Ａ：
（１）誘導加熱ユニット２Ａ：
冷却パイプ型（パイプは円筒状の管）
誘導加熱部：
パイプ外径：φ６ｍｍ
パイプ内径：φ４ｍｍ
パイプ巻き数：３回
パイプ材料：軟銅
１コイルパターン外径：φ１００ｍｍ
１コイルパターン内径：φ２０ｍｍ
加熱電力：電圧：２５０（Ｖ）、電流：５（Ａ）
印加時間：３（分）
２．金属プレート
材質：テストピース（塗膜評価用試験板）鋼板
形状：縦（Ｌ）１５０ｍｍ、横（Ｗ）７０ｍｍ、厚さ（ｔ）０．８ｍｍ
塗料名：パワースクエアー２００（日本ペイント株式会社製 電着塗料）
測定位置 左側後端部１０ａ
中央後縁部１０ｂ
右側後端部１０ｃ
左側縁部１０ｄ
中央部１０ｅ
右側縁部１０ｆ
左側前端部１０ｇ
中央前縁部１０ｈ
右側前端部１０ｉ
温度測定点：金属プレート上面
３．ネット式のベルトコンベア７：
ネット式のベルトコンベア
移動距離：
１０〜１０００ｍｍ
搬送速度：０．３ｍ／ｍｉｎ
４．その他
温度測定は、非接触式の温度計を用いて測定した。
【００８０】
【表１】
【００８１】
＜結果＞
表１から分かるように、実施例に用いられる誘導加熱ユニット２を備えた誘導加熱装置１は、比較例に用いられる誘導加熱ユニット２Ａを備えた誘導加熱装置１Ａよりも、すべての測定位置において３分間の印加時間での金属プレート（被塗物１０）の表面温度が高いことが分かる。ここで、電着塗装における焼付乾燥工程においては、２００℃以上の温度が必要である。そのため、比較例に係る誘導加熱装置１Ａでは、更なる加熱を必要とすることが分かる。つまり、実施例に係る誘導加熱装置１の方が短時間で焼付乾燥が可能であることが分かる。
【００８２】
また、すべての測定位置の中で最も高い温度である最大温度と、すべての測定位置の中で最も低い温度である最小温度との温度差（Δｔ）が比較例に係る誘導加熱装置１Ａよりも実施例に係る誘導加熱装置１の方が小さいことが分かる。そのため、実施例に係る誘導加熱装置１は金属プレート１０全体の表面温度のばらつきは小さいが、比較例に係る誘導加熱装置１Ａは表面温度のばらつきが大きくなることが分かる。その結果、実施例に係る誘導加熱装置１は、比較例に係る誘導加熱装置１Ａよりも塗膜形成時における過熱むらによる塗膜形成状態のばらつきが生じにくいことが分かる。
【００８３】
また、比較例に用いられる誘導加熱装置１Ａは、渦巻き形状を形成するにあたり、専用の治具が必要となるが、実施例に係る誘導加熱装置１の場合においては、打ち抜き加工により形成された誘導加熱部４と、直線パイプ５０及びエルボ５１とにより構成されている。そのため、専用の治具は不要であり、容易に制作することが可能である。
【００８４】
また、制作時間においても、例えば、比較例に係る誘導加熱装置１Ａが９〜１０時間の制作時間を要するのに対し、実施例に係る誘導加熱装置１は、４〜５時間の制作時間で制作可能である。更に、制作費用に関しても、実施例に係る誘導加熱装置１は、比較例に係る誘導加熱装置１Ａの半分程度の費用で制作することが可能になる、
【符号の説明】
【００８５】
１ 誘導加熱装置
２ 誘導加熱ユニット
３ 操作ユニット
４ 誘導加熱部
５ 冷却パイプ部
３０ 電源装置
３１ 循環ポンプ（冷却媒体供給装置）
３２ 冷却液タンク（冷却媒体供給装置）
４０ 直線部
４１ 屈曲部
５０ 直線パイプ
５１ エルボ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱を利用した誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車車体、家電製品等は、鋼板、亜鉛メッキ鋼板等の金属材料を金属成型物とした後、この金属成型物の塗装及び組み立て等を行うことにより製品化される。
【０００３】
金属成型物の塗装は、脱脂、表面調整、化成処理等を行った後、表面に塗膜を形成することにより行われる。塗膜は、所定形状の金属成型物の表面に塗料を塗布し、この塗料を乾燥させることにより形成される。
【０００４】
ところで、金属成型物の表面に塗布された塗料は、塗布直後においては液状である。そのため、塗料を塗布した直後の金属成型物は、把持等により次の工程に搬送することができない。これにより、金属成型物は、塗料が塗布された後、一定時間放置するか、又は熱風等の所定の方法により乾燥させる必要がある。
【０００５】
塗料の乾燥は、例えば、自動車のホイール等の工業部品における塗料の乾燥工程では、常温で放置するセッティング工程に３分から５分、乾燥炉中で熱風加熱する乾燥工程に２５分、及び手で取り扱える温度まで冷却する冷却工程に２分から５分の所要時間を要している。これら一連の製造工程のなかでは、特に乾燥工程の占める割合が大きい。そのため、従来より、この乾燥工程にかかる時間の短縮化が望まれていた。
【０００６】
これに対して、塗料が塗布された所定形状の金属成型物を塗料が乾燥可能な温度に短時間で加熱させる方法として、誘導加熱を利用した誘導加熱装置が提案されている。例えば、短時間の加熱と同時に加熱対象である部品全体を均一に加熱するために、部品全体の形状に応じて加熱する面に沿うように配置される誘導加熱コイルを有する誘導加熱装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、従来技術においては、対象物の温度を短時間で急速に高温域に上昇させる手段として誘導加熱装置を用いた誘導加熱が行われてきたが、誘導加熱は、金属成型物を加熱させる際に、誘導加熱コイルも発熱してしまう。そのため、従来は、断面が略円形状の丸パイプを螺旋状に加工して誘導加熱コイルを形成し、丸パイプの内部に冷却水を流通させることにより誘導加熱コイルを冷却させる方法が一般的であった（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１２４５１２号公報
【特許文献２】特開平７−１１６７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に開示の誘導加熱装置では、金属成型物を塗料が乾燥可能な温度に短時間で加熱させることが可能になるが、誘導加熱コイルを冷却する手段を備えていないため、誘導加熱コイルが過熱した場合に、当該コイルを冷却することができないという問題がある。そのため、誘導加熱装置が破損等をするおそれがあるという問題がある。
【００１０】
また、特許文献２に開示の誘導加熱装置では、丸パイプは断面が略円形状に形成されているため、金属成型物の外表面と丸パイプの外周面との距離が均一にならない。そのため、金属成型物は、誘導加熱コイルとしての丸パイプの外表面に近い場所においては高温に加熱されるが、外表面から離れた場所においては低温にしか加熱されないという問題がある。つまり、特許文献２に開示の誘導加熱装置では、金属成型物が均一に加熱されないという問題がある。
【００１１】
これに対しては、例えば、断面が矩形状の角パイプを連結させて螺旋形状に形成した誘導加熱コイルを用いることにより、金属成型物の外表面と誘導加熱コイルとしての角パイプの外表面との距離を均一にし、金属成型物を均一に加熱可能にすることが考えられる。しかし、断面が矩形状の角パイプは、角パイプ同士を連結させて螺旋状に加工することが困難であるという問題がある。
【００１２】
本発明は、誘導加熱コイルとしての誘導加熱ユニットの製造が容易であると共に、対象物を均一に加熱することが可能な誘導加熱装置を提供することを目的の１つとする。
また、本発明は、金属製の成型物に塗布された塗料を乾燥させて塗膜を形成する塗膜形成装置であって、誘導加熱コイルとしての誘導加熱ユニットの製造が容易であると共に、成型物を均一に加熱することが可能な塗膜形成装置を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、導電性を有する平板部材が渦巻き状に形成される誘導加熱部と、前記誘導加熱部における一方の面に沿うように配置されると共に、前記一方の面に接合される冷却パイプ部と、を有する誘導加熱ユニットと、前記誘導加熱部に電流を供給する電源装置と、前記冷却パイプ部に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置と、を備える誘導加熱装置に関する。
【００１４】
また、前記誘導加熱部は、平板部材を打ち抜き加工することにより形成されることが好ましい。
【００１５】
また、前記誘導加熱部は、直線部と、前記直線部に連続する屈曲部と、を有して構成されることが好ましい。
【００１６】
また、前記冷却パイプ部は、前記直線部における一方の面に接合される直線パイプと、前記直線パイプに連結されると共に、前記屈曲部における一方の面に接合される屈曲パイプと、を有して構成されることが好ましい。
【００１７】
また、前記直線パイプの両端には、螺合部が形成され、前記屈曲パイプの両端には、前記螺合部と螺合可能な被螺合部が形成されており、前記直線パイプと前記屈曲パイプとは、前記螺合部と前記被螺合部とが螺合固定されて互いに連結されることが好ましい。
【００１８】
また、前記誘導加熱ユニットは、螺旋状であることが好ましい。
なお、ここでいう「螺旋状」とは、立体的に形成された渦巻き形状をいうものとする。
【００１９】
また、前記誘導加熱ユニットを複数有する誘導加熱ユニット群を備え、前記誘導加熱ユニット群は、前記複数の誘導加熱ユニットが直列接続されて構成されることが好ましい。
【００２０】
また、前記複数の誘導加熱ユニットそれぞれは、外形が矩形状に形成されており、前記誘導加熱ユニット群は、前記複数の誘導加熱ユニットそれぞれが互いに近接配置されて構成されることが好ましい。
【００２１】
本発明は、導電性の被塗装物（被塗膜物）に塗布された塗料を乾燥させて塗膜を形成する塗膜形成装置であって、導電性を有する平板部材が渦巻き状に形成される誘導加熱部と、前記誘導加熱部における一方の面に沿うように配置されると共に、前記一方の面に接合される冷却パイプ部と、を有する誘導加熱ユニットと、前記誘導加熱部に電流を供給する電源装置と、前記冷却パイプ部に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置と、を備える塗膜形成装置に関する。
【００２２】
また、前記誘導加熱部は、直線部と、前記直線部に連続する屈曲部と、を有して構成され、前記冷却パイプ部は、前記直線部における一方の面に接合される直線パイプと、前記直線パイプに連結されると共に、前記屈曲部における前記一方の面に接合される屈曲パイプと、を有して構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、誘導加熱コイルとしての誘導加熱ユニットの製造が容易であると共に、対象物を均一に加熱することが可能な誘導加熱装置を提供することができる。
また、本発明によれば、金属製の成型物に塗布された塗料を乾燥させて塗膜を形成する塗膜形成装置であって、誘導加熱コイルとしての誘導加熱ユニットの製造が容易であると共に、成型物を均一に加熱することが可能な塗膜形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る誘導加熱装置を模式的に示す外観斜視図である。
【図２】前記実施形態に係る誘導加熱ユニットの上面側を示す平面図である。
【図３】前記実施形態に係る誘導加熱ユニットの下面側を示す底面図である。
【図４】前記実施形態に係る誘導加熱ユニットの誘導加熱部と冷却パイプ部の接合状態を示す断面図である。
【図５】ベルトコンベアにより搬送される被塗物と誘導加熱ユニットとの位置関係を示す平面図である。
【図６】ベルトコンベアにより搬送される被塗物と誘導加熱ユニットとの位置関係を示す断面図である。
【図７】実施例に用いられる誘導加熱装置を示す模式図である。
【図８】比較例に用いられる誘導加熱装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について説明する。
具体的には、本発明の誘導加熱装置（塗膜形成装置）１における一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明を実施するための誘導加熱装置１は、金属製の成型物（以下、「被塗物」という）の塗装乾燥に用いられる。塗装方法としては、スプレー、刷毛、ローラー、浸漬、静電、電着等が例示できるが、誘導加熱装置１は、これら被塗物において適宜使用することができる。
以下の説明においては、電着により塗装が行われる電着塗装を例に挙げて説明する。電着塗装は、前処理工程、電着塗装工程、乾燥工程、及び冷却工程を有し、誘導加熱装置１は、上述の各工程のうち、乾燥工程において好適に用いられる。まず、電着塗装における上述の各工程について簡単に説明する。
【００２６】
前処理工程は、被塗物を水洗いする洗浄処理工程と、被塗物の表面に付着した油分を取り除く脱脂処理工程と、被塗物に付着した脱脂液を洗浄する水洗処理工程と、被塗物表面の化成性を向上させるためにその表面を調整する表面調整処理工程と、被塗物に化成皮膜を形成する化成処理工程と、被塗物に付着した化成処理液を洗浄する水洗処理工程と、更に純水によって被塗物を洗浄する純水処理工程と、を有する。
前処理工程は、被塗物表面の油やゴミ等を洗い流し、電着塗膜との密着性及び耐食性を向上させる化成皮膜を被塗物に形成させるための処理を施す。
【００２７】
電着塗装工程は、電着槽において被塗物に電着塗膜を形成する電着処理工程と、被塗物の未乾燥塗膜上に付着した槽内塗料をＵＦ処理したろ液により洗浄するＵＦ水洗処理工程と、更に被塗物を洗浄する最終洗浄処理工程と、を有する。
電着塗装工程は、電着によって被塗物に塗膜成分を電気的に付着させ、電着塗膜を形成する。
【００２８】
乾燥工程は、誘導加熱装置１を用いて被塗物を焼付乾燥させ、未乾燥塗膜を硬化させる乾燥処理工程を有する。
乾燥工程は、被塗物に形成された未硬化の塗膜の焼付・乾燥を行い、最終的に所望の硬度を有する塗膜を完成させる。
【００２９】
冷却工程は、冷風により冷却させる冷却処理工程を有する。
冷却工程は、次の工程における諸処理を施すことが可能な温度、又は作業者が取り扱うことが可能な温度にまで被塗物を冷却する。
【００３０】
次に、図１から図４を参照して、本発明を実施するための誘導加熱装置（塗膜形成装置）１の実施形態について具体的に説明する。
【００３１】
図１は、本発明の実施形態に係る誘導加熱装置１を模式的に示す外観斜視図である。図２は、前記実施形態に係る誘導加熱ユニット２の上面側を示す平面図である。図３は、前記実施形態に係る誘導加熱ユニット２の下面側を示す底面図である。図４は、前記実施形態に係る誘導加熱ユニット２の誘導加熱部４と冷却パイプ部５の接合状態を示す断面図である。
【００３２】
図１に示すように、本実施形態に係る誘導加熱装置１は、誘導加熱コイルを構成する誘導加熱ユニット２と、誘導加熱ユニット２に対して所定の操作を行う操作ユニット３と、を備えて構成されている。
【００３３】
誘導加熱ユニット２は、渦巻き状に形成される誘導加熱部４と、誘導加熱部４に接合され、誘導加熱部４を冷却させる冷却パイプ部５と、を備える。
【００３４】
図２から図４に示すように、誘導加熱ユニット２は、上面４４ａ及び一方の面としての下面４４ｂを有する平板部材としての導電性材料により形成される誘導加熱部４と、中空状の伝熱材料により形成される冷却パイプ部５と、を備える。
【００３５】
誘導加熱部４は、板幅Ｗの導電性材料が屈曲しながら中心に向かって収束する渦巻き状に形成されている。具体的には、誘導加熱部４は、複数の直線部４０と、複数の屈曲部４１と、を有して構成されている。
複数の直線部４０は、互いに略平行に隣接する直線部４０同士の長手方向における長さが、誘導加熱部４の中心に近くなるにつれて短くなるように構成されている。
また、複数の直線部４０は、互いに略平行に隣接する直線部４０同士が所定間隔Ｗ３で離間するように構成されている。
【００３６】
例えば、複数の直線部４０は、図２に示すように、第１直線部４０ａと、第２直線部４０ｂと、第３直線部４０ｃと、第４直線部４０ｄと、第５直線部４０ｅと、第６直線部４０ｆと、第７直線部４０ｇと、第８直線部４０ｈと、第９直線部４０ｉと、第１０直線部４０ｊと、第１１直線部４０ｋと、第１２直線部４０ｌと、第１３直線部４０ｍと、第１４直線部４０ｎと、第１５直線部４０ｐと、を備える。
【００３７】
第１直線部４０ａ、第３直線部４０ｃ、第５直線部４０ｅ、第７直線部４０ｇ、第９直線部４０ｉ、第１１直線部４０ｋ、第１３直線部４０ｍ及び第１５直線部４０ｐは、Ｘ方向に互いに略平行に位置している。
また、第１直線部４０ａ、第３直線部４０ｃ、第５直線部４０ｅ、第７直線部４０ｇ、第９直線部４０ｉ、第１１直線部４０ｋ、第１３直線部４０ｍ及び第１５直線部４０ｐは、隣接するもの同士の長手方向（本実施形態においてはＸ方向）における長さが、誘導加熱部４の中心近くに位置するに従い短くなっている。
更に、第１直線部４０ａ、第３直線部４０ｃ、第５直線部４０ｅ、第７直線部４０ｇ、第９直線部４０ｉ、第１１直線部４０ｋ、第１３直線部４０ｍ及び第１５直線部４０ｐは、隣接するもの同士が所定間隔Ｗ３で離間している。
【００３８】
第２直線部４０ｂ、第４直線部４０ｄ、第６直線部４０ｆ、第８直線部４０ｈ、第１０直線部４０ｊ、第１２直線部４０ｌ及び第１４直線部４０ｎは、Ｙ方向（Ｘ方向と直交する方向）に互いに略平行に位置している。
また、第２直線部４０ｂ、第４直線部４０ｄ、第６直線部４０ｆ、第８直線部４０ｈ、第１０直線部４０ｊ、第１２直線部４０ｌ及び第１４直線部４０ｎは、隣接するもの同士の長手方向（本実施形態においてはＹ方向）における長さが、誘導加熱部４の中心近くに位置するに従い短くなっている。
更に、第２直線部４０ｂ、第４直線部４０ｄ、第６直線部４０ｆ、第８直線部４０ｈ、第１０直線部４０ｊ、第１２直線部４０ｌ及び第１４直線部４０ｎは、隣接するもの同士が所定間隔Ｗ３で離間している。
【００３９】
複数の屈曲部４１は、上述の直線部４０同士の間に設けられており、直線部４０同士を屈曲させた状態で連続させる。具体的には、複数の屈曲部４１は、直線部４０同士を、平面方向（図２に示すＸ方向及びＹ方向により規定される平面におけるいずれかの方向をいい、以下、これを「平面方向」という。）に直角に屈曲させた状態で連続させる。
【００４０】
例えば、複数の屈曲部４１は、図２に示すように、第１屈曲部４１ａと、第２屈曲部４１ｂと、第３屈曲部４１ｃと、第４屈曲部４１ｄと、第５屈曲部４１ｅと、第６屈曲部４１ｆと、第７屈曲部４１ｇと、第８屈曲部４１ｈと、第９屈曲部４１ｉと、第１０屈曲部４１ｊと、第１１屈曲部４１ｋと、第１２屈曲部４１ｌと、第１３屈曲部４１ｍと、第１４屈曲部４１ｎと、を備え、それぞれが複数の直線部４０を直角に屈曲させた状態で連続させている。
【００４１】
誘導加熱部４は、Ｙ２方向に屈曲させる第１屈曲部４１ａを第１直線部４０ａと第２直線部４０ｂとの間に設け、Ｘ２方向に屈曲させる第２屈曲部４１ｂを第２直線部４０ｂと第３直線部４０ｃとの間に設け、Ｙ１方向に屈曲させる第３屈曲部４１ｃを第３直線部４０ｃと第４直線部４０ｄとの間に設けることにより、渦巻き形状における第１パターンを形成する。
なお、第１直線部４０ａの端部は、誘導加熱部４における一端部４２を構成し、後述の第１給電ケーブル３０ａが接続される。
【００４２】
また、誘導加熱部４は、Ｘ１方向に屈曲させる第４屈曲部４１ｄを第４直線部４０ｄと第５直線部４０ｅとの間に設け、Ｙ２方向に屈曲させる第５屈曲部４１ｅを第５直線部４０ｅと第６直線部４０ｆとの間に設け、Ｘ２方向に屈曲させる第６屈曲部４１ｆを第６直線部４０ｆと第７直線部４０ｇとの間に設け、Ｙ１方向に屈曲させる第７屈曲部４１ｇを第７直線部４０ｇと第８直線部４０ｈとの間に設けることにより、渦巻き形状における第２パターンを形成する。
【００４３】
また、誘導加熱部４は、Ｘ１方向に屈曲させる第８屈曲部４１ｈを第８直線部４０ｈと第９直線部４０ｉとの間に設け、Ｙ２方向に屈曲させる第９屈曲部４１ｉを第９直線部４０ｉと第１０直線部４０ｊとの間に設け、Ｘ２方向に屈曲させる第１０屈曲部４１ｊを第１０直線部４０ｊと第１１直線部４０ｋとの間に設け、Ｙ１方向に屈曲させる第１１屈曲部４１ｋを第１１直線部４０ｋと第１２直線部４０ｌとの間に設けることにより、渦巻き形状における第３パターンを形成する。
【００４４】
また、誘導加熱部４は、Ｘ１方向に屈曲させる第１２屈曲部４１ｌを第１２直線部４０ｌと第１３直線部４０ｍとの間に設け、Ｙ２方向に屈曲させる第１３屈曲部４１ｍを第１３直線部４０ｍと第１４直線部４０ｎとの間に設け、Ｘ２方向に屈曲させる第１４屈曲部４１ｎを第１４直線部４０ｎと第１５直線部４０ｐとの間に設けることにより、渦巻き形状における第４パターンを形成する。
なお、第４パターンの端部となる第１５直線部４０ｐの端部は、誘導加熱部４における他端部４３を構成し、後述の第２給電ケーブル３０ｂが接続される。
【００４５】
このように、誘導加熱部４は、複数の直線部４０と、平面方向に直角に屈曲する複数の屈曲部４１とにより、板幅Ｗの導電性材料が屈曲しながら誘導加熱部４の中心に向かって収束する渦巻き状が形成される。
【００４６】
なお、本実施形態に係る誘導加熱部４は、板状の導電性材料を所定の金型を用いて打ち抜き加工することにより渦巻き状に形成されている。
導電性材料としては、例えば、銅、黄銅、軟銅、アルミニウム、若しくは鉄等を用いることができるが、電気抵抗の小さい銅を用いることが好ましい。誘導加熱部４に、電気抵抗の小さな銅を用いることにより、誘導加熱部４の過熱を抑制することができる。
【００４７】
図３に示すように、冷却パイプ部５は、渦巻き状に形成された誘導加熱部４の下面４４ｂに沿って配置され、伝熱性を有する接合部６により誘導加熱部４の下面４４ｂに伝熱可能に接合されている。つまり、冷却パイプ部５は、誘導加熱部４と同様に渦巻き状に形成される。
【００４８】
冷却パイプ部５は、複数の直線パイプ５０と、複数の屈曲パイプとしてのエルボ５１と、を備えて構成されている。複数の直線パイプ５０は、直線部４０の下面４４ｂに接合される。複数のエルボ５１は、屈曲部４１の下面４４ｂに接合される。
【００４９】
また、複数の直線パイプ５０それぞれには、両端に雄ネジが切られた螺合部としての雄ネジ部（図示せず）が設けられている。一方、複数のエルボ５１それぞれには、両端に雌ネジが切られた被螺合部としての雌ネジ部（図示せず）が設けられている。雄ネジ部と雌ネジ部とは、互いに螺合可能に形成されている。冷却パイプ部５は、直線パイプ５０の雄ネジ部をエルボ５１の雌ネジ部に押し込むように螺合させることにより連結される。冷却パイプ部５は、複数の直線パイプ５０と複数のエルボ５１とを連結させることにより、誘導加熱部４の下面４４ｂに沿った渦巻き状に形成される。
【００５０】
また、複数の直線パイプ５０は、冷却液を流通可能な中空部（図示せず）を有している。同様に、複数のエルボ５１は、冷却液を流通可能な中空部（図示せず）を有している。複数の直線パイプ５０の中空部と複数のエルボ５１の中空部とは、互いに連結されることにより流入部５２から排出部５３までをつなぐ一の中空空間を形成する。冷却パイプ部５は、複数の直線パイプ５０と複数のエルボ５１とを連結させることにより、互いの中空部が連通し、冷却液が流通可能になる。
【００５１】
具体的には、冷却パイプ部５は、第１直線パイプ５０ａと、第１エルボ５１ａと、第２直線パイプ５０ｂと、第２エルボ５１ｂと、第３直線パイプ５０ｃと、第３エルボ５１ｃと、第４直線パイプ５０ｄと、第４エルボ５１ｄと、第５直線パイプ５０ｅと、第５エルボ５１ｅと、第６直線パイプ５０ｆと、第６エルボ５１ｆと、第７直線パイプ５０ｇと、第７エルボ５１ｇと、第８直線パイプ５０ｈと、第８エルボ５１ｈと、第９直線パイプ５０ｉと、第９エルボ５１ｉと、第１０直線パイプ５０ｊと、第１０エルボ５１ｊと、第１１直線パイプ５０ｋと、第１１エルボ５１ｋと、第１２直線パイプ５０ｌと、第１２エルボ５１ｌと、第１３直線パイプ５０ｍと、第１３エルボ５１ｍと、第１４直線パイプ５０ｎと、第１４エルボ５１ｎと、第１５直線パイプ５０ｐと、を備える。
【００５２】
第１直線パイプ５０ａは、第１直線部４０ａとほぼ同じ長さに形成されている。第１直線パイプ５０ａは、第１直線部４０ａの長手方向（本実施形態においてはＸ方向）に沿って、第１直線部４０ａの下面４４ｂにおける略中央部に配置される。第１直線パイプ５０ａは、第１直線部４０ａの下面４４ｂに当接した状態で第１直線部４０ａの下面４４ｂに接合される。
【００５３】
また、第１直線パイプ５０ａには、図３に示すＸ方向におけるＸ１側の端部に冷却パイプ部５の流入部５２が接合されている。流入部５２は、Ｚ方向におけるＺ１側に開口が向くように接合されている。一方、第１直線パイプ５０ａの図３示すＸ方向におけるＸ２側には、第１エルボ５１ａが連結されている。
【００５４】
第１エルボ５１ａは、略直角に屈曲した形状を有しており、Ｘ方向に沿って配置される第１直線パイプ５０ａと、Ｙ方向に沿って配置される第２直線パイプ５０ｂとを連結させる。第１エルボ５１ａは、第１直線パイプ５０ａと第２直線パイプ５０ｂとを連結させた状態で、第１屈曲部４１ａの屈曲方向に沿うように、第１屈曲部４１ａの下面４４ｂに接合されている。
【００５５】
第２直線パイプ５０ｂは、第２直線部４０ｂの長手方向（本実施形態においてはＹ方向）に沿って、第２直線部４０ｂの下面４４ｂにおける略中央部に配置される。第２直線パイプ５０ｂは、第２直線部４０ｂの下面４４ｂに当接した状態で第２直線部４０ｂの下面４４ｂに接合されている。第２直線パイプ５０ｂは、第２直線部４０ｂとほぼ同じ長さに形成されている。
【００５６】
冷却パイプ部５は、上述の第１直線パイプ５０ａ、第１エルボ５１ａ及び第２直線パイプ５０ｂに示す規則的な連結配列を繰り返すことにより、誘導加熱部４に沿って直角に屈曲しながら渦巻きの中心に向かって収束する所定の渦巻き状に形成される。
なお、冷却パイプ部５の端部を構成する第１５直線パイプ５０ｐの端部には、排出部５３が接合されている。排出部５３は、Ｚ方向におけるＺ１側に開口が向くように接合されている。
【００５７】
冷却パイプ部５は、伝熱材料により形成されている。冷却パイプ部５は、伝熱材料を用いて冷却パイプ部５を形成することにより、誘導加熱部に発生した熱量を冷却パイプ部５に移動させ、効率よく誘導加熱部４を冷却させる。
伝熱材料としては、例えば、銅、黄銅、軟銅、アルミニウム、若しくは鉄等を用いることができるが、伝熱率の高い、銅を用いることが好ましい。
【００５８】
図４に示すように、冷却パイプ部５は、誘導加熱部４の下面４４ｂに当接した状態で接合されている。冷却パイプ部５は、接合部６により接合されている。冷却パイプ部５は、周面が誘導加熱部４の下面４４ｂに当接していない部分において、接合部６により接合される。
【００５９】
接合部６は、伝熱材料により形成されている。接合部６は、誘導加熱部４と冷却パイプ部５とを伝熱材料を用いて接合させることにより、誘導加熱部４が過熱された場合においても冷却パイプ部５を流通する冷却液により、誘導加熱部４の温度上昇が抑制される。
【００６０】
操作ユニット３は、誘導加熱部４に電力（交流電流）の供給を行う電源装置３０と、冷却パイプ部５に供給する冷却媒体としての冷却液を貯留する冷却媒体供給装置としての冷却液タンク３２と、冷却パイプ部５に冷却液を流通させる冷却媒体供給装置としての循環ポンプ３１と、冷却液を冷却する放熱器３３と、を有する。
なお、冷却媒体としては、例えば、水、エチレングリコール等、一般に冷却液として適用できるものであれば、特に制約はない。
【００６１】
電源装置３０は、電源コード（図示せず）を有している。電源装置３０は、電源コードにより、電源部（図示せず）に接続される。電源装置３０は、電源コードを介して電源部に接続されることで、電源部からの電力（電流）の供給を受けることが可能になる。
また、電源装置３０は、第１給電ケーブル３０ａと、第２給電ケーブル３０ｂと、を有する。第１給電ケーブル３０ａは、誘導加熱部４の一端部４２に接続される。第２給電ケーブル３０ｂは、誘導加熱部４の他端部４３に接続される。電源装置３０は、第１給電ケーブル３０ａを誘導加熱部４の一端部４２に接続し、第２給電ケーブル３０ｂを誘導加熱部４の他端部４３に接続することで、誘導加熱部４に電力（電流）を供給することが可能になる。
【００６２】
電源装置３０は、操作部（図示せず）を備えている。操作部は、誘導加熱部４に供給する電力（電流）の供給量を調整可能な調整部（図示せず）と、誘導加熱部４に加える電力（電流）の供給量を表示する表示部（図示せず）と、を備える。電源装置３０は、操作部により誘導加熱部４に加える電力（電流）の大きさや、電力（電流）を加える時間を調整する。
【００６３】
冷却液タンク３２は、冷却パイプ部５の流入部５２及び排出部５３のそれぞれに接続されている。冷却液タンク３２は、冷却パイプ部５の内部を流通する冷却液を一時的に貯留する。
循環ポンプ３１は、冷却液タンク３２と冷却パイプ部５の流入部５２との間に設けられる。循環ポンプ３１は、冷却液タンク３２から冷却パイプ部５に冷却液を流通させる。
放熱器３３は、冷却パイプ部５の排出部５３と冷却液タンク３２との間に設けられる。放熱器３３は、冷却パイプ部５の内部を流通して過熱した冷却液を冷却する。
なお、本実施形態においては、冷却液タンク３２と放熱器３３とは、直列に配置させる構成としたが、冷却液タンク３２と放熱器３３とは、並列に配置させる構成であってもよい。
【００６４】
次に、図５及び図６を参照しながら、誘導加熱装置１における誘導加熱装置１の使用方法について説明する。
図５は、ベルトコンベア７により搬送される被塗物１０と誘導加熱ユニット２との位置関係を示す平面図である。図６は、ベルトコンベア７により搬送される被塗物１０と誘導加熱ユニット２との位置関係を示す断面図である。
【００６５】
図５に示すように、誘導加熱装置１は、例えば、ネット式のベルトコンベア７の搬送路における所定の位置に誘導加熱ユニット２を配置して使用される。具体的には、誘導加熱ユニット２は、図６に示すように、ベルトコンベア７のＺ方向におけるＺ１側に配置されている。言い換えると、誘導加熱ユニット２は、搬送路に搬送された金属製の被塗物１０とベルトコンベア７を介して対向するように配置される。ベルトコンベア７には、Ｚ２方向側に塗膜が形成された金属製の被塗物１０が載置される。ベルトコンベア７は、搬送方向Ｈに所定の搬送速度で被塗物１０を搬送するように構成されている。
【００６６】
まず、不図示の電源部に接続された電源装置３０の電源を入れると、誘導加熱部４に交流電流Ｉが流れると共に、冷却液タンク３２から所定の冷却液が冷却パイプ部５の内部に流通される。
誘導加熱部４に流される交流電流Ｉは、予め設定された大きさ（Ａ）や時間（ｔ）等に基づいて流れるように設定されており、例えば、５（Ａ）の交流電流が誘導加熱部４に流される。同様に、冷却パイプ部５に流通される冷却液は、予め設定された流量が加えられるように設定されている。なお、冷却液は、循環ポンプ３１により、冷却液タンク３２から供給される。
【００６７】
ここで、誘導加熱部４に電流が流れると、誘導加熱部４の有する電気抵抗により、誘導加熱部４にジュール熱が発生する。しかしながら、誘導加熱部４の下面４４ｂには、伝熱性を有する接合部６により冷却パイプ部５が伝熱可能に接合されている。そのため、誘導加熱部４にジュール熱が発生しても冷却パイプ部５を流通する冷却液により誘導加熱部４は冷却される。
【００６８】
図５に示すように、誘導加熱部４に流れる交流電流の向きは矢印Ｉであり、交流電流は誘導加熱部４の一端部４２から他端部４３に向かって流れる。つまり、交流電流Ｉは、渦巻き状に流れる。誘導加熱部４に所定の交流電流が流れると、誘導加熱部４の周りには、向き及び強度の変化する磁力線が発生する。
【００６９】
ベルトコンベア７に載置された金属製の被塗物１０が所定の搬送速度で搬送方向Ｈに搬送され、誘導加熱ユニット２が設置された領域に到達すると、金属製の被塗物１０は、誘導加熱部４の周りに発生した磁力線の影響を受けて、その内部に渦電流を発生させる。ここで、被塗物は、金属製であり、通常、電気抵抗を有しているため被塗物１０に電流が流れると、所定の電力分のジュール熱が発生する。被塗物１０は、このジュール熱の発生により加熱され、塗膜を形成する。
【００７０】
以上のような構成を有する本実施形態に係る誘導加熱装置１によれば、以下に示す各効果が奏される。
本実施形態に係る誘導加熱装置１は、平板部材を打ち抜き加工した誘導加熱部４と、冷却パイプ部５とにより構成した。つまり、誘導加熱部４の対象となる被塗物１０と対向する面が平面状に形成される。そのため、例えば、ベルトコンベア７を介して誘導加熱部４と対向するように搬送される被塗物１０と誘導加熱部４とのＺ方向における距離が均一となる。これにより、被塗物１０の外表面には、一様に電流が流れ、被塗物１０の外表面には、一様なジュール熱が発生する。そのため、被塗物１０を均一に加熱することができる。つまり、被塗物１０に熱ムラが生じにくくなり、被塗物１０に形成された塗膜が均一に乾燥される。
【００７１】
また、このとき、冷却パイプ部５には、冷却液が流通されている。冷却パイプ部５は、伝熱性を有する接合部６により誘導加熱部４と接合されている。また、冷却パイプ部５は、誘導加熱部４の背面に当接した状態で接合されると共に、当接していない外周面において、接合部６により誘導加熱部４と接合されている。つまり、冷却パイプ部５と誘導加熱部４とは、接合面積が大きい。そのため、伝熱性が向上し、誘導加熱部４側に発生したジュール熱をより早く冷却させる。
【００７２】
また、本実施形態に係る誘導加熱部４は、平板部材を打ち抜き加工することにより形成されている。そのため、誘導加熱部４は製造が容易となると共に、加熱の対象となる被塗物１０に合わせた形状に容易に加工することも可能となる。例えば、誘導加熱部４は、対象となる被塗物１０の形状に対し、好適な形状の誘導加熱部４を高い精度で形成させることが可能になる。また、例えば、誘導加熱部４は、打ち抜き加工を行った後に、折り曲げ加工を行うことにより、立体形状を構成させることが可能になる。これにより、様々な形状の被塗物に対して好適な形状で焼付乾燥を行うことが可能になる。また、複雑な形状等が必要な場合においても加工精度の高い誘導加熱部４を容易に形成することが可能になる。
【００７３】
また、本実施形態に係る冷却パイプ部５は、複数の直線パイプ５０と複数のエルボ５１とにより構成されている。そのため、例えば、誘導加熱部４を複雑な形状に加工した場合においても、冷却パイプ部５は、直線パイプ５０とエルボ５１の組合せにより構成されるため、容易に誘導加熱部４の下面４４ｂに沿って配置させることが可能になる。これにより、例えば、被塗物の形状に適した誘導加熱ユニット２を容易に製造することが可能になる。
【００７４】
また、本実施形態に係る誘導加熱装置１は、誘導加熱部４が平板部材を打ち抜き加工することにより形成されているため、誘導加熱装置１は、誘導加熱部４の表面積を大きくすることが可能になる。そのため、誘導加熱装置１は、例えば、放熱効率を向上させることが可能になる。これにより、誘導加熱装置１は、誘導加熱ユニット２の冷却効率を向上させることが可能になる。
【００７５】
次に、実施例及び比較例を挙げて、本発明を具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００７６】
＜実施例＞
図７と以下の記載により、本発明の実施例について説明する。
実施例では、図７に示す誘導加熱装置１により、被塗物としての矩形状の金属プレート１０を加熱すると共に、複数箇所で金属プレート１０の表面温度を測定している。
以下、実施例における金属プレート１０を加熱する加熱条件等について説明する。
【００７７】
図１に示される誘導加熱装置１を以下に示す条件で製造し、誘導加熱ユニット２をネット式のベルトコンベア７に配置した。金属プレート１０をネット式のベルトコンベア７に載置し、金属プレート１０を所定の速度で搬送しながら所定時間加熱した。
誘導加熱装置１による金属プレート１０の表面到達温度を測定して、金属プレート１０の昇温状況を観察した。
温度測定は、金属プレート１０における左側後端部１０ａ、中央後縁部１０ｂ、右側後端部１０ｃ、左側縁部１０ｄ、中央部１０ｅ、右側縁部１０ｆ、左側前端部１０ｇ、中央前縁部１０ｈ、右側前端部１０ｉの９箇所で行った。
それらの測定結果を表１に示す。
＜条 件＞
１．誘導加熱装置１：
（１）誘導加熱ユニット２：
（誘導加熱部４＋冷却パイプ部（パイプは円筒状の管）５）型
誘導加熱部：
１コイルパターン外径：（縦：Ｗ１）１００ｍｍ×（横：Ｗ２）１００ｍｍ
１コイルパターン内径：（縦）３０ｍｍ×（横）２０ｍｍ
板厚（ｔ）：２ｍｍ
電極板幅（Ｗ）：８ｍｍ
電極間隙（Ｗ３）：２ｍｍ
コイル巻き数：３回
材料：銅板
加熱電力：電圧：２５０（Ｖ）、電流：５（Ａ）
印加時間：３（分）
冷却パイプ部：
パイプ外径（ｆ１）：φ６ｍｍ
パイプ内径（ｆ２）：φ４ｍｍ
材料：軟銅
２．金属プレート
材質：テストピース（塗膜評価用試験板）鋼板
形状：縦（Ｌ）１５０ｍｍ、横（Ｗ）７０ｍｍ、厚さ（ｔ）０．８ｍｍ
塗料名：パワースクエアー２００（日本ペイント株式会社製 電着塗料）
測定位置 左側後端部１０ａ
中央後縁部１０ｂ
右側後端部１０ｃ
左側縁部１０ｄ
中央部１０ｅ
右側縁部１０ｆ
左側前端部１０ｇ
中央前縁部１０ｈ
右側前端部１０ｉ
温度測定点：金属プレート上面
３．ネット式のベルトコンベア７：
ネット式のベルトコンベア
移動距離：１０〜１０００ｍｍ
搬送速度：０．３ｍ／ｍｉｎ
４．その他
温度測定は、非接触式の温度計を用いて測定した。
【００７８】
＜比較例＞
以下に示される条件で、誘導加熱ユニット２Ａを製造した。この誘導加熱ユニット２Ａをネット式のベルトコンベア７に配置して、図８に示す誘導加熱装置１Ａを製造した。この誘導加熱装置１Ａを用いて実施例と同一の条件で同一の観察をした。それらの結果を表１に示す。
【００７９】
１．誘導加熱装置１Ａ：
（１）誘導加熱ユニット２Ａ：
冷却パイプ型（パイプは円筒状の管）
誘導加熱部：
パイプ外径：φ６ｍｍ
パイプ内径：φ４ｍｍ
パイプ巻き数：３回
パイプ材料：軟銅
１コイルパターン外径：φ１００ｍｍ
１コイルパターン内径：φ２０ｍｍ
加熱電力：電圧：２５０（Ｖ）、電流：５（Ａ）
印加時間：３（分）
２．金属プレート
材質：テストピース（塗膜評価用試験板）鋼板
形状：縦（Ｌ）１５０ｍｍ、横（Ｗ）７０ｍｍ、厚さ（ｔ）０．８ｍｍ
塗料名：パワースクエアー２００（日本ペイント株式会社製 電着塗料）
測定位置 左側後端部１０ａ
中央後縁部１０ｂ
右側後端部１０ｃ
左側縁部１０ｄ
中央部１０ｅ
右側縁部１０ｆ
左側前端部１０ｇ
中央前縁部１０ｈ
右側前端部１０ｉ
温度測定点：金属プレート上面
３．ネット式のベルトコンベア７：
ネット式のベルトコンベア
移動距離：
１０〜１０００ｍｍ
搬送速度：０．３ｍ／ｍｉｎ
４．その他
温度測定は、非接触式の温度計を用いて測定した。
【００８０】
【表１】
【００８１】
＜結果＞
表１から分かるように、実施例に用いられる誘導加熱ユニット２を備えた誘導加熱装置１は、比較例に用いられる誘導加熱ユニット２Ａを備えた誘導加熱装置１Ａよりも、すべての測定位置において３分間の印加時間での金属プレート（被塗物１０）の表面温度が高いことが分かる。ここで、電着塗装における焼付乾燥工程においては、２００℃以上の温度が必要である。そのため、比較例に係る誘導加熱装置１Ａでは、更なる加熱を必要とすることが分かる。つまり、実施例に係る誘導加熱装置１の方が短時間で焼付乾燥が可能であることが分かる。
【００８２】
また、すべての測定位置の中で最も高い温度である最大温度と、すべての測定位置の中で最も低い温度である最小温度との温度差（Δｔ）が比較例に係る誘導加熱装置１Ａよりも実施例に係る誘導加熱装置１の方が小さいことが分かる。そのため、実施例に係る誘導加熱装置１は金属プレート１０全体の表面温度のばらつきは小さいが、比較例に係る誘導加熱装置１Ａは表面温度のばらつきが大きくなることが分かる。その結果、実施例に係る誘導加熱装置１は、比較例に係る誘導加熱装置１Ａよりも塗膜形成時における過熱むらによる塗膜形成状態のばらつきが生じにくいことが分かる。
【００８３】
また、比較例に用いられる誘導加熱装置１Ａは、渦巻き形状を形成するにあたり、専用の治具が必要となるが、実施例に係る誘導加熱装置１の場合においては、打ち抜き加工により形成された誘導加熱部４と、直線パイプ５０及びエルボ５１とにより構成されている。そのため、専用の治具は不要であり、容易に制作することが可能である。
【００８４】
また、制作時間においても、例えば、比較例に係る誘導加熱装置１Ａが９〜１０時間の制作時間を要するのに対し、実施例に係る誘導加熱装置１は、４〜５時間の制作時間で制作可能である。更に、制作費用に関しても、実施例に係る誘導加熱装置１は、比較例に係る誘導加熱装置１Ａの半分程度の費用で制作することが可能になる、
【符号の説明】
【００８５】
１ 誘導加熱装置
２ 誘導加熱ユニット
３ 操作ユニット
４ 誘導加熱部
５ 冷却パイプ部
３０ 電源装置
３１ 循環ポンプ（冷却媒体供給装置）
３２ 冷却液タンク（冷却媒体供給装置）
４０ 直線部
４１ 屈曲部
５０ 直線パイプ
５１ エルボ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する平板部材が渦巻き状に形成される誘導加熱部と、
前記誘導加熱部における一方の面に沿うように配置されると共に、前記一方の面に接合される冷却パイプ部と、
を有する誘導加熱ユニットと、
前記誘導加熱部に電流を供給する電源装置と、
前記冷却パイプ部に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置と、
を備える誘導加熱装置。
【請求項２】
前記誘導加熱部は、平板部材を打ち抜き加工することにより形成される請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記誘導加熱部は、直線部と、前記直線部に連続する屈曲部と、を有して構成される請求項１又は２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記冷却パイプ部は、
前記直線部における一方の面に接合される直線パイプと、
前記直線パイプに連結されると共に、前記屈曲部における一方の面に接合される屈曲パイプと、
を有して構成される請求項３に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記直線パイプの両端には、螺合部が形成され、
前記屈曲パイプの両端には、前記螺合部と螺合可能な被螺合部が形成されており、
前記直線パイプと前記屈曲パイプとは、前記螺合部と前記被螺合部とが螺合固定されて互いに連結される請求項４に記載の誘導加熱装置。
【請求項６】
前記誘導加熱ユニットは、螺旋状である請求項１から５のいずれかに記載の誘導加熱装置。
【請求項７】
前記誘導加熱ユニットを複数有する誘導加熱ユニット群を備え、
前記誘導加熱ユニット群は、複数の前記誘導加熱ユニットが直列接続されて構成される請求項１から５のいずれかに記載の誘導加熱装置。
【請求項８】
前記複数の誘導加熱ユニットそれぞれは、外形が矩形状に形成されており、
前記誘導加熱ユニット群は、前記複数の誘導加熱ユニットそれぞれが互いに近接配置されて構成される請求項７に記載の誘導加熱装置。
【請求項９】
導電性の被塗装物に塗布された塗料を乾燥させて塗膜を形成する塗膜形成装置であって、
導電性を有する平板部材が渦巻き状に形成される誘導加熱部と、前記誘導加熱部における一方の面に沿うように配置されると共に、前記一方の面に接合される冷却パイプ部と、
を有する誘導加熱ユニットと、
前記誘導加熱部に電流を供給する電源装置と、
前記冷却パイプ部に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置と、を備える塗膜形成装置。
【請求項１０】
前記誘導加熱部は、直線部と、前記直線部に連続する屈曲部と、を有して構成され、
前記冷却パイプ部は、前記直線部における一方の面に接合される直線パイプと、前記直線パイプに連結されると共に、前記屈曲部における前記一方の面に接合される屈曲パイプと、を有して構成される請求項９に記載の塗膜形成装置。
【請求項１】
導電性を有する平板部材が渦巻き状に形成される誘導加熱部と、
前記誘導加熱部における一方の面に沿うように配置されると共に、前記一方の面に接合される冷却パイプ部と、
を有する誘導加熱ユニットと、
前記誘導加熱部に電流を供給する電源装置と、
前記冷却パイプ部に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置と、
を備える誘導加熱装置。
【請求項２】
前記誘導加熱部は、平板部材を打ち抜き加工することにより形成される請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記誘導加熱部は、直線部と、前記直線部に連続する屈曲部と、を有して構成される請求項１又は２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記冷却パイプ部は、
前記直線部における一方の面に接合される直線パイプと、
前記直線パイプに連結されると共に、前記屈曲部における一方の面に接合される屈曲パイプと、
を有して構成される請求項３に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記直線パイプの両端には、螺合部が形成され、
前記屈曲パイプの両端には、前記螺合部と螺合可能な被螺合部が形成されており、
前記直線パイプと前記屈曲パイプとは、前記螺合部と前記被螺合部とが螺合固定されて互いに連結される請求項４に記載の誘導加熱装置。
【請求項６】
前記誘導加熱ユニットは、螺旋状である請求項１から５のいずれかに記載の誘導加熱装置。
【請求項７】
前記誘導加熱ユニットを複数有する誘導加熱ユニット群を備え、
前記誘導加熱ユニット群は、複数の前記誘導加熱ユニットが直列接続されて構成される請求項１から５のいずれかに記載の誘導加熱装置。
【請求項８】
前記複数の誘導加熱ユニットそれぞれは、外形が矩形状に形成されており、
前記誘導加熱ユニット群は、前記複数の誘導加熱ユニットそれぞれが互いに近接配置されて構成される請求項７に記載の誘導加熱装置。
【請求項９】
導電性の被塗装物に塗布された塗料を乾燥させて塗膜を形成する塗膜形成装置であって、
導電性を有する平板部材が渦巻き状に形成される誘導加熱部と、前記誘導加熱部における一方の面に沿うように配置されると共に、前記一方の面に接合される冷却パイプ部と、
を有する誘導加熱ユニットと、
前記誘導加熱部に電流を供給する電源装置と、
前記冷却パイプ部に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置と、を備える塗膜形成装置。
【請求項１０】
前記誘導加熱部は、直線部と、前記直線部に連続する屈曲部と、を有して構成され、
前記冷却パイプ部は、前記直線部における一方の面に接合される直線パイプと、前記直線パイプに連結されると共に、前記屈曲部における前記一方の面に接合される屈曲パイプと、を有して構成される請求項９に記載の塗膜形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２４４８７０（Ｐ２０１０−２４４８７０Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９２９２８（Ｐ２００９−９２９２８）
【出願日】平成２１年４月７日（２００９．４．７）
【出願人】（０００２３００５４）日本ペイント株式会社 (626)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月７日（２００９．４．７）
【出願人】（０００２３００５４）日本ペイント株式会社 (626)
【Ｆターム（参考）】
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