JP6931286B2

JP6931286B2 - 誘導加熱装置及び誘導加熱方法

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Publication number: JP6931286B2
Application number: JP2017011689A
Authority: JP
Inventors: 千春赤坂
Original assignee: Chubu Electric Power Co Inc
Current assignee: Chubu Electric Power Co Inc
Priority date: 2017-01-25
Filing date: 2017-01-25
Publication date: 2021-09-01
Anticipated expiration: 2037-01-25
Also published as: JP2018120767A

Description

本発明は、誘導加熱装置及び誘導加熱方法に関する。

誘導加熱によって金型を加熱する方法が提案されている。誘導加熱によって被加熱部材としての金型を加熱すると、加熱された被加熱部材の熱が誘導コイルに伝播し、誘導コイルの温度が上昇してしまい、この結果、誘導コイルが焼き付いてしまう場合があるといった課題があった。誘導コイルを備える誘導加熱装置において、誘導コイルの温度上昇を抑制することのできる技術としては、種々の方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−３６６５８７特開平１１−４０３３４特開２００６−２０２５５１特開２０１２−７９６４７特開２０１６−１１８０４

しかしながら、金型等の被加熱部材を高温（例えば６００℃程度）まで加熱する場合には、誘導コイルの温度上昇を抑制する従来の方法では誘導コイルの冷却能力が不十分であり、誘導コイルが焼き付いてしまったり、熱効率の高いリッツ線を誘導コイルとして用いることが困難であった。したがって、誘導コイルの温度上昇をさらに抑制することのできる技術が求められる。

なお、このような課題は、金型を予熱する場合に限らず、一般に、誘導加熱によって被加熱部材を加熱する場合においても同様に発生する。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、被加熱部材を誘導加熱によって加熱する誘導加熱装置が提供される。この誘導加熱装置は、前記被加熱部材を支持可能な支持部と、コイル線が複数回巻かれることによって形成された誘導コイルと、前記支持部に支持された状態の前記被加熱部材と前記誘導コイルとの間に設けられ、前記誘導コイルへの輻射の到達を抑制する抑制部とを備え、前記抑制部は、前記支持部に支持された状態の前記被加熱部材と当該抑制部との間に第１の空気層が形成され、当該抑制部と前記誘導コイルとの間に第２の空気層が形成されるように配置されている。
この形態によれば、抑制部を備えるので、誘導加熱によって加熱された被加熱部材からの輻射、および、支持部からの輻射が誘導コイルに到達することを抑制することができ、誘導コイルが輻射によって加熱されることを抑制することができる。
また、被加熱部材と当該抑制部との間に第１の空気層が形成されるので、当該第１の空気層が形成されている領域においては、被加熱部材または支持部からの熱的な接触による熱伝導によって抑制部が加熱されることを抑制することができる。
さらに、抑制部と誘導コイルとの間に第２の空気層が形成されるので、当該第２の空気層が形成されている領域においては、抑制部からの熱的な接触による熱伝導によって誘導コイルが加熱されることを抑制することができる。

（２）上記形態の誘導加熱装置において、前記抑制部は、前記誘導コイルを前記支持部に支持された状態の前記被加熱部材の方向に投影した場合における当該誘導コイルの投影図が当該抑制部の外縁の内側に含まれるように構成されていてもよい。
この形態によれば、誘導加熱によって加熱された被加熱部材からの輻射、および、支持部からの輻射が、直接的に誘導コイルに到達することを抑制することができる。その結果、誘導コイルが被加熱部材からの輻射および支持部からの輻射によって加熱されることをさらに抑制することができる。

（３）上記形態の誘導加熱装置において、前記支持部は、前記被加熱部材を一方の面に載せた状態で支持可能な板状の部材であり、前記誘導コイルは、前記支持部の他方の面の側に設けられており、前記抑制部は、前記支持部の前記他方の面と前記誘導コイルとの間に設けられており、前記第１の空気層は、前記支持部の前記他方の面と前記抑制部との間に形成されており、前記第２の空気層は、前記抑制部と前記誘導コイルとの間に形成されている構成としてもよい。
この形態によれば、被加熱部材を板状の部材に載せた状態で誘導加熱をすることが可能であるので、例えば、被加熱部材の側面や上部から誘導コイルによって当該被加熱部材を加熱する誘導加熱装置と比較して、誘導加熱装置のコンパクト化（小型化）を実現することができる。

（４）上記形態の誘導加熱装置において、前記誘導コイルを前記支持部の方向に投影した場合に形成される柱状の領域を投影領域とした場合において、少なくとも前記投影領域においては前記支持部と前記抑制部とが熱的に接触しないように前記第１の空気層が形成されており、少なくとも前記投影領域においては前記抑制部と前記誘導コイルとが熱的に接触しないように前記第２の空気層が形成されている構成としてもよい。
この形態によれば、少なくとも投影領域においては支持部と抑制部とが熱的に接触しないように第１の空気層が形成されているので、当該投影領域においては、被加熱部材または支持部からの熱的な接触による熱伝導によって抑制部が加熱されることを抑制することができる。さらに、少なくとも投影領域においては抑制部と誘導コイルとが熱的に接触しないように第２の空気層が形成されているので、当該投影領域においては、抑制部からの熱的な接触による熱伝導によって誘導コイルが加熱されることを抑制することができる。

（５）上記形態の誘導加熱装置において、前記抑制部は、複数の板状の部材が、前記誘導コイルから前記支持部へ向かう方向に互いに空気層を挟んで重なって構成されており、前記複数の板状の部材のそれぞれには、前記誘導コイルから前記支持部へ向かう方向に貫通孔が形成されており、前記複数の板状の部材のそれぞれに形成された前記各貫通孔は、前記誘導コイルから前記支持部へ向かう方向に投影した場合に、前記複数の板状の部材のうちの当該貫通孔が形成されている板状の部材とは異なる少なくとも１つの他の板状の部材における前記貫通孔が形成されていない領域と重なる位置に形成されている構成としてもよい。
この形態によれば、抑制部は、複数の板状の部材が、誘導コイルから支持部へ向かう方向に重なって構成されているので、誘導加熱によって加熱された被加熱部材からの輻射、および、支持部からの輻射が誘導コイルに到達することを、より一層抑制することができる。
また、複数の板状の部材が互いに空気層を挟んで重なっているとともに、複数の板状の部材のそれぞれには、誘導コイルから支持部へ向かう方向に貫通孔が形成されているので、第２の空気層と、複数の板状の部材に挟まれた空気層と、第１の空気層との間で空気が流動することが可能となり、被加熱部材および支持部からの輻射によって加熱された各板状の部材を空冷することができる。
さらに、複数の板状の部材のそれぞれに形成された各貫通孔は、誘導コイルから支持部へ向かう方向に投影した場合に、複数の板状の部材のうちの当該貫通孔が形成されている板状の部材とは異なる少なくとも１つの他の板状の部材における貫通孔が形成されていない領域と重なる位置に形成されているので、被加熱部材および支持部からの輻射が、各板状の部材の貫通孔を通って直接的に誘導コイルに到達することを抑制することができる。

（６）上記形態の誘導加熱装置において、前記誘導コイルの前記抑制部が設けられている側とは反対側に設けられ、前記誘導コイルに向けて送風する送風機構を備える構成としてもよい。
この形態によれば、誘導コイルを空冷により直接的に冷却することができる。また、誘導コイルに向けて送られた風は誘導コイルを経由して抑制部にも到達するので、抑制部も、空冷によって冷却することができる。さらに、誘導コイルの抑制部が設けられている側とは反対側から誘導コイルに向けて送風するので、抑制部によって加熱された第２の空気層の空気が誘導コイル側に流動してくることを抑制することができ、加熱された第２の空気層の空気によって誘導コイルが加熱されることを抑制することができる。

（７）上記形態の誘導加熱装置において、前記支持部及び前記抑制部のうちの少なくとも一方は、ガラス繊維を含んだ材料によって形成されている構成としてもよい。
この形態によれば、支持部及び抑制部のうちの少なくとも一方は、絶縁性、耐熱性、強度において優れた構成とすることができる。

（８）上記形態の誘導加熱装置において、前記誘導コイルを形成する前記コイル線は、リッツ線である構成としてもよい。
この形態によれば、例えば、誘導コイルを水冷式の銅パイプで形成する構成と比較して、誘導コイルの構造を簡素化することができるとともに、熱効率が高く、安価で、容易に形状を変更可能な誘導コイルを実現することができる。

（９）本発明の他の形態によれば、被加熱部材を誘導加熱によって加熱する誘導加熱方法を提供することができる。この形態の誘導加熱方法は、コイル線が複数回巻かれることによって形成された誘導コイルと、前記誘導コイルへの輻射の到達を抑制する抑制部とを準備する工程と、前記被加熱部材と前記誘導コイルとの間に前記抑制部が配置され、前記被加熱部材と前記抑制部との間に第１の空気層が形成され、前記抑制部と前記誘導コイルとの間に第２の空気層が形成された状態となるように、前記誘導コイル、前記被加熱部材及び前記抑制部を配置する工程と、前記誘導コイル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工程とを備える。
この形態によれば、誘導コイルに高周波電力を供給することによって被加熱部材を加熱する場合に、被加熱部材と誘導コイルとの間に抑制部が配置されるので、誘導加熱によって加熱された被加熱部材からの輻射、および、支持部からの輻射が誘導コイルに到達することを抑制することができ、誘導コイルが輻射によって加熱されることを抑制することができる。
また、被加熱部材と前記抑制部との間に第１の空気層が形成されるので、当該第１の空気層が形成されている領域においては、被加熱部材または支持部からの熱的な接触による熱伝導によって抑制部が加熱されることを抑制することができる。
さらに、前記抑制部と前記誘導コイルとの間に第２の空気層が形成されるので、当該第２の空気層が形成されている領域においては、抑制部からの熱的な接触による熱伝導によって誘導コイルが加熱されることを抑制することができる。

第１実施形態における誘導加熱装置の断面の構成を模式的に示す説明図である。第２実施形態における誘導加熱装置の断面の構成を模式的に示す説明図である。第３実施形態における誘導加熱装置の断面の構成を模式的に示す説明図である。第４実施形態における誘導加熱装置の断面の構成を模式的に示す説明図である。誘導加熱方法の各工程を説明する工程図である。

本発明にかかる実施の形態について、図面を参照しながら以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施形態：
Ｂ．第２実施形態：
Ｃ．第３実施形態：
Ｄ．第４実施形態：
Ｅ．他の実施形態：
Ｆ．変形例：

Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の一実施形態としての誘導加熱装置１００の断面の構成を模式的に示す説明図である。なお、この図１には、空気の流れを示す矢印が記載されている。後述する図２〜図４においても同様である。

誘導加熱装置１００は、金型等の金属部材（以下、被加熱部材５とも呼ぶ）を誘導加熱によって加熱する機能を有している。誘導加熱装置１００は、被加熱部材５を一方の面Ｆ１に載せた状態で支持可能な板状の部材である支持板１０と、支持板１０の他方の面Ｆ２の側に設けられた誘導コイル２０と、支持板１０の他方の面Ｆ２と誘導コイル２０との間に設けられた板状の部材である板状部材３０と、誘導コイル２０の板状部材３０が設けられている側とは反対側に設けられたファン４０とを備えている。

支持板１０は、耐熱性、絶縁性に優れた高強度の材料によって形成されており、本実施形態では、ガラス繊維を含むガラス繊維強化プラスチックによって形成されている。ただし、支持板１０は、ガラス繊維強化プラスチック以外の材料によって形成されていてもよく、例えば、耐熱ガラスによって形成されていてもよい。誘導コイル２０は、本実施形態では、コイル線が同一の平面状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り、コイル線として、リッツ線が用いられている。リッツ線は、絶縁性の被膜によって表面が覆われた複数の導線（例えば、エナメル線）が撚り合わされることによって構成されている。ファン４０は、誘導コイル２０に向けて送風する機能を有しており、上述したように、誘導コイル２０の板状部材３０が設けられている側とは反対側に設けられている。そして、ファン４０の誘導コイル２０が設けられている側とは反対側には、ファン４０が空気を取り込むことを可能とするための吸気孔４２が設けられている。なお、図示は省略するが、誘導コイル２０は、樹脂製の固定部材によってファン４０の上方に位置するように固定されている。

本実施形態では、誘導コイル２０に高周波電力が供給されると、支持板１０に支持された被加熱部材５が誘導加熱によって加熱される。そして、被加熱部材５からの熱伝導によって支持板１０が加熱される。本実施形態の誘導加熱装置１００によれば、被加熱部材５を６００℃程度まで加熱することが可能であり、支持板１０は被加熱部材５からの熱伝導によって５００℃程度まで加熱される。ここで、仮に５００℃程度まで加熱された支持板１０からの輻射が誘導コイル２０に到達すると、誘導コイル２０が加熱されて焼き付いてしまうおそれがある。そこで、本実施形態の誘導加熱装置１００では、上述した板状部材３０が設けられている。

板状部材３０は、上述したように、支持板１０の他方の面Ｆ２と誘導コイル２０との間に設けられており、誘導コイル２０への輻射の到達を抑制する抑制部として機能する。板状部材３０は、耐熱性及び絶縁性に優れた材料によって形成されており、本実施形態では、支持板１０と同様にガラス繊維を含むガラス繊維強化プラスチックによって形成されている。なお、誘導コイル２０と被加熱部材５との間の距離を小さくして被加熱部材５に対する加熱効率を向上させるために、板状部材３０の板厚は、なるべく薄いことが好ましく、例えば、１〜２ｍｍ程度の板厚であることが好ましい。本実施形態では、板状部材３０の板厚は、１ｍｍとなっている。

そして、本実施形態では、支持板１０と板状部材３０との間には、第１の空気層ＡＬ１が形成され、板状部材３０と誘導コイル２０との間には、第２の空気層ＡＬ２が形成されている。なお、図１に示すように、第１の空気層ＡＬ１及び第２の空気層ＡＬ２は、誘導加熱装置１００の外部に開放された構成となっている。

さらに、本実施形態では、板状部材３０は、誘導コイル２０を支持板１０に支持された状態の被加熱部材５の方向に投影した場合における当該誘導コイル２０の投影図（本実施形態では、誘導コイル２０は円形に巻かれたトランスバース型コイルであるため、円形の投影図）が当該板状部材３０の外縁（本実施形態では、板状部材３０の形状は四角形であるため、四角形）の内側に含まれるように構成されている。すなわち、本実施形態では、誘導コイル２０を、被加熱部材５から板状部材３０に向かう方向から見ると、誘導コイル２０の全てが板状部材３０に隠れるように構成されている。

さらに、本実施形態では、図１に示すように、誘導コイル２０を支持板１０の方向に投影した場合に形成される柱状の領域を投影領域ＰＤと定義した場合において、少なくとも投影領域ＰＤにおいては支持板１０と板状部材３０とが熱的に接触しないように第１の空気層ＡＬ１が形成されている。そして、少なくとも投影領域ＰＤにおいては板状部材３０と誘導コイル２０とが熱的に接触しないように第２の空気層ＡＬ２が形成されている。

以上説明した本実施形態によれば、誘導加熱装置１００は、支持板１０と誘導コイル２０との間に板状部材３０を備えるので、被加熱部材５からの熱伝導によって加熱された支持板１０からの輻射が誘導コイル２０に到達することを抑制することができ、誘導コイル２０が輻射によって加熱されることを抑制することができる。

さらに、本実施形態によれば、支持板１０と板状部材３０との間に第１の空気層ＡＬ１が形成されるので、当該第１の空気層ＡＬ１が形成されている領域においては、支持板１０からの熱的な接触による熱伝導によって板状部材３０が加熱されることを抑制することができる。

さらに、本実施形態によれば、板状部材３０と誘導コイル２０との間に第２の空気層ＡＬ２が形成されるので、当該第２の空気層ＡＬ２が形成されている領域においては、板状部材３０からの熱的な接触による熱伝導によって誘導コイル２０が加熱されることを抑制することができる。

さらに、本実施形態によれば、板状部材３０は、誘導コイル２０を支持板１０に支持された状態の被加熱部材５の方向に投影した場合における当該誘導コイル２０の投影図が当該板状部材３０の外縁の内側に含まれるように構成されているので、被加熱部材５からの熱伝導によって加熱された支持板１０からの輻射が、直接的に誘導コイル２０に到達することを抑制することができる。その結果、誘導コイル２０が支持板１０からの輻射によって加熱されることをさらに抑制することができる。

さらに、本実施形態によれば、少なくとも投影領域ＰＤにおいては支持板１０と板状部材３０とが熱的に接触しないように第１の空気層ＡＬ１が形成されているので、当該投影領域ＰＤにおいては、支持板１０からの熱的な接触による熱伝導によって板状部材３０が加熱されることを抑制することができるとともに、支持板１０及び板状部材３０を空冷することができる。さらに、少なくとも投影領域ＰＤにおいては板状部材３０と誘導コイル２０とが熱的に接触しないように第２の空気層ＡＬ２が形成されているので、当該投影領域ＰＤにおいては、板状部材３０からの熱的な接触による熱伝導によって誘導コイル２０が加熱されることを抑制することができるとともに、板状部材３０及び誘導コイル２０を空冷することができる。ここで、投影領域ＰＤは、上述したように、誘導コイル２０を支持板１０の方向に投影した場合に形成される柱状の領域である。したがって、特に投影領域ＰＤにおける支持板１０からの熱的な接触による熱伝導によって板状部材３０が加熱されることを抑制することによって、誘導コイル２０の加熱を効果的に抑制することが可能となる。

さらに、本実施形態によれば、誘導コイル２０に向けて送風するファン４０が設けられているので、誘導コイル２０を空冷により直接的に冷却することができる。また、誘導コイル２０に向けて送られた風は誘導コイル２０を経由して板状部材３０にも到達するので、板状部材３０も、空冷によって冷却することができる。さらに、誘導コイル２０の板状部材３０が設けられている側とは反対側から誘導コイル２０に向けて送風するので、板状部材３０によって加熱された第２の空気層ＡＬ２の空気が誘導コイル２０側に流動してくることを抑制することができ、加熱された第２の空気層ＡＬ２の空気によって誘導コイル２０が加熱されることを抑制することができる。

さらに、本実施形態によれば、支持板１０及び板状部材３０は、ガラス繊維を含んだガラス繊維強化プラスチックによって形成されているので、絶縁性、耐熱性、強度において優れた構成とすることができる。

さらに、本実施形態では、誘導コイル２０に到達する輻射を板状部材３０によって抑制し、誘導コイル２０が加熱されることを抑制することができるため、誘導コイル２０を形成するコイル線としてリッツ線を用いることが可能となる。したがって、本実施形態のように、誘導コイル２０を形成するコイル線としてリッツ線を用いた構成とすれば、例えば、誘導コイル２０を水冷式の銅パイプで形成する構成と比較して、誘導コイル２０の構造を簡素化することができるとともに、熱効率が高く、安価で、容易に形状を変更可能な誘導コイル２０を実現することができる。

さらに、本実施形態によれば、被加熱部材５を支持板１０に載せた状態で誘導加熱をすることが可能であるので、例えば、被加熱部材５の側面や上部から誘導コイル２０によって当該被加熱部材５を加熱する誘導加熱装置と比較して、誘導加熱装置のコンパクト化（小型化）を実現することができる。

さらに、本実施形態によれば、誘導コイル２０に到達する輻射を板状部材３０によって抑制し、誘導コイル２０が加熱されることを抑制することができるため、誘導コイル２０から被加熱部材５までの距離を近づけた構成を採用することが可能となる。したがって、誘導加熱装置のコンパクト化（小型化）を実現することができるとともに、被加熱部材５をさらに効率良く加熱することが可能となる。

なお、本実施形態の誘導加熱装置１００によれば、被加熱部材５が６００℃まで加熱された状態であっても、誘導コイル２０の温度を１５０℃程度に抑えることが可能となる。

Ｂ．第２実施形態：
図２は、第２実施形態における誘導加熱装置１００ｂの断面の構成を模式的に示す説明図である。上述した第１実施形態との主な違いは、誘導コイル２０への輻射の到達を抑制する抑制部として機能する部材として、２枚の板状部材３０ａ、３０ｂを備えている点であり、他の構成は上述した第１実施形態と同じである。なお、図２には、２枚の板状部材３０ａ、３０ｂを、誘導コイル２０から支持板１０へ向かう方向から示した平面図も示されている。

図２に示すように、板状部材３０ａ及び板状部材３０ｂは、誘導コイル２０から支持板１０へ向かう方向に重なって配置されており、板状部材３０ａと板状部材３０ｂとの間には、第３の空気層ＡＬ３が形成されている。なお、図２に示すように、この第３の空気層ＡＬ３も、第１の空気層ＡＬ１及び第２の空気層ＡＬ２と同様に、誘導加熱装置１００の外部に開放された構成となっている。

そして、板状部材３０ａ及び板状部材３０ｂのそれぞれには、誘導コイル２０から支持板１０へ向かう方向に複数の円形の貫通孔が形成されている。板状部材３０ａに形成された各貫通孔は、誘導コイル２０から支持板１０へ向かう方向に投影した場合に、板状部材３０ｂにおける貫通孔が形成されていない領域と重なる位置に形成されている。すなわち、板状部材３０ａに形成された各貫通孔は、誘導コイル２０から支持板１０へ向かう方向に投影した場合に、板状部材３０ｂに形成された各貫通孔とは重ならない位置に形成されている。

以上説明した本実施形態によれば、２枚の板状部材３０ａ、３０ｂが誘導コイル２０から支持板１０へ向かう方向に重なって配置されているので、被加熱部材５からの熱伝導によって加熱された支持板１０からの輻射が誘導コイル２０に到達することを、より一層抑制することができる。

さらに、本実施形態によれば、板状部材３０ａと板状部材３０ｂとの間には第３の空気層ＡＬ３が形成されているとともに、板状部材３０ａ、３０ｂのそれぞれには誘導コイル２０から支持板１０へ向かう方向に貫通孔が形成されているので、第２の空気層ＡＬ２と第３の空気層ＡＬ３と第１の空気層ＡＬ１との間で空気が流動することが可能となり、支持板１０からの輻射によって加熱された２枚の板状部材３０ａ、３０ｂを空冷することができる。

さらに、本実施形態では、誘導コイル２０の板状部材３０ａとは反対側に設けられた１つのファン４０が誘導コイル２０に向けて送風することによって、第２の空気層ＡＬ２、第３の空気層ＡＬ３及び第１の空気層ＡＬ１における空気を誘導加熱装置１００ｂの外部に流動させることが可能となり、誘導コイル２０、板状部材３０ａ、３０ｂ及び支持板１０を効率的に空冷することができる。

さらに、本実施形態によれば、板状部材３０ａに形成された各貫通孔は、誘導コイル２０から支持板１０へ向かう方向に投影した場合に、板状部材３０ｂにおける貫通孔が形成されていない領域と重なる位置に形成されているので、支持板１０からの輻射が、各板状部材３０ａ、３０ｂの貫通孔を通って直接的に誘導コイル２０に到達することを抑制することができる。この結果、誘導コイル２０が支持板１０からの輻射によって加熱されることを抑制することができる。

Ｃ．第３実施形態：
図３は、第３実施形態における誘導加熱装置１００ｃの断面の構成を模式的に示す説明図である。上述した第１実施形態との主な違いは、被加熱部材５を支持する支持板１０（図１参照）が誘導加熱装置１００ｃから省略されている点と、当該被加熱部材５を誘導加熱装置１００ｃの板状部材３０の上方に吊った状態で支持するクレーン９０が設置されている点であり、他の構成は上述した第１実施形態と同じである。

図３に示すように、本実施形態においては、クレーン９０が被加熱部材５を吊った状態において、当該被加熱部材５と板状部材３０との間に第１の空気層ＡＬ１が形成される。そして、本実施形態では、被加熱部材５と板状部材３０との間に第１の空気層ＡＬ１が形成された状態において、誘導加熱装置１００の誘導コイル２０に高周波電力を供給し、被加熱部材５を誘導加熱によって加熱する。

以上説明した本実施形態によれば、誘導加熱装置１００ｃが板状部材３０を備えるので、誘導加熱によって加熱された被加熱部材５からの輻射が誘導コイル２０に到達することを抑制することができ、誘導コイル２０が輻射によって加熱されることを抑制することができる。

さらに、本実施形態では、被加熱部材５がクレーン９０によって支持された状態において、当該被加熱部材５と板状部材３０との間に第１の空気層ＡＬ１が形成されるので、被加熱部材５からの熱的な接触による熱伝導によって板状部材３０が加熱されることを抑制することができる。

さらに、本実施形態では、上述した第１実施形態と同様に、板状部材３０と誘導コイル２０との間に第２の空気層ＡＬ２が形成されているので、当該第２の空気層が形成されている領域においては、板状部材３０からの熱的な接触による熱伝導によって誘導コイル２０が加熱されることを抑制することができる。

Ｄ．第４実施形態：
図４は、第４実施形態における誘導加熱装置１００ｄの断面の構成を模式的に示す説明図である。本実施形態の誘導加熱装置１００ｄは、上述した第３実施形態における誘導加熱装置１００ｃの設置方向を９０度回転させた構成となっており、誘導加熱装置１００ｄの内部構成は、上述した第３実施形態における誘導加熱装置１００ｃの内部構成と同じである。

そして、本実施形態では、誘導加熱装置１００ｄの板状部材３０の近傍の床には、被加熱部材５を載せた状態で支持可能な支持台９５が設置されている。具体的には、本実施形態における支持台９５は、誘導加熱装置１００ｄの加熱対象とする被加熱部材５を当該支持台９５に載せた際に、当該被加熱部材５と誘導加熱装置１００ｄの板状部材３０との間に第１の空気層ＡＬ１が形成される位置に設置されている。

本実施形態では、被加熱部材５と誘導加熱装置１００ｄの板状部材３０との間に第１の空気層ＡＬ１が形成されるように被加熱部材５を配置した上で、誘導加熱装置１００ｄの誘導コイル２０に高周波電力を供給し、被加熱部材５を誘導加熱によって加熱する。

さらに、本実施形態では、被加熱部材５と誘導加熱装置１００ｄの板状部材３０との間に第１の空気層ＡＬ１が形成された状態において、被加熱部材５を誘導加熱によって加熱するので、被加熱部材５からの熱的な接触による熱伝導によって板状部材３０が加熱されることを抑制することができる。

さらに、本実施形態では、支持台９５は床に直接設置されているため、構造上、支持台９５に載せることが可能な被加熱部材５の重量制限値を、上述した第１〜第３実施形態に示した構成における被加熱部材５の重量制限値よりも大きくすることができる。すなわち、本実施形態によれば、上述した第１〜第３実施形態に示した構成において扱うことのできる被加熱部材５よりも重量の大きい被加熱部材５を扱うことが可能となる。

Ｅ．他の実施形態：
本発明は、以下に説明する誘導加熱方法としても実現することができる。

図５は、誘導加熱方法の各工程を説明する工程図である。この図５には、工程Ｓ１０及び工程Ｓ２０の様子も示されている。工程Ｓ１０では、誘導コイル２０と、誘導コイル２０への輻射の到達を抑制する板状部材３０とを準備する。次に、工程Ｓ２０では、被加熱部材５と誘導コイル２０との間に板状部材３０が配置され、被加熱部材５と板状部材３０との間に第１の空気層ＡＬ１が形成され、板状部材３０と誘導コイル２０との間に第２の空気層ＡＬ２が形成された状態となるように、誘導コイル２０、被加熱部材５及び板状部材３０を配置する。次に、工程Ｓ３０では、誘導コイル２０に高周波電力を供給することによって被加熱部材５を加熱する。

この誘導加熱方法によれば、被加熱部材５と誘導コイル２０との間に板状部材３０が配置されているので、上述した各実施形態と同様に、被加熱部材５からの輻射が誘導コイル２０に到達することを抑制することができ、誘導コイル２０が輻射によって加熱されることを抑制することができる。

さらに、この誘導加熱方法によれば、被加熱部材５と板状部材３０との間に第１の空気層ＡＬ１が形成されるので、被加熱部材５からの熱的な接触による熱伝導によって板状部材３０が加熱されることを抑制することができる。さらに、板状部材３０と誘導コイル２０との間に第２の空気層ＡＬ２が形成されるので、板状部材３０からの熱的な接触による熱伝導によって誘導コイル２０が加熱されることを抑制することができる。

Ｆ．変形例：
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。

Ｆ１．変形例１：
上記第１及び第２実施形態において、誘導加熱装置１００、１００ｂが備える支持板１０に、被加熱部材５を搬送可能なローラーが設けられている構成としてもよい。このような構成とすれば、誘導加熱装置１００、１００ｂを、複数の被加熱部材を連続して加熱可能な連続式の加熱装置として利用することが可能となる。

Ｆ２．変形例２：
上記第１及び第２実施形態では、支持板１０及び板状部材３０は、ガラス繊維強化プラスチックによって形成されているが、他の材料によって形成されていてもよい。例えば、支持板１０は、ガラスや、耐熱性に優れたゴム材料、セラミックス等によって形成されていてもよい。また、板状部材３０は、例えば、ガラスや、耐熱性に優れたゴム材料等によって形成されていてもよい。

Ｆ３．変形例３：
上記第２実施形態では、誘導加熱装置１００ｂは、誘導コイル２０への輻射の到達を抑制する抑制部として機能する部材として、２枚の板状部材３０ａ、３０ｂを備える構成としたが（図２参照）、３枚以上の複数の板状部材を備える構成としてもよい。このような構成を採用した際には、複数の板状部材のそれぞれに形成された各貫通孔は、誘導コイル２０から支持板１０へ向かう方向に投影した場合に、複数の板状部材のうちの当該貫通孔が形成されている板状部材とは異なる少なくとも１つの他の板状部材における貫通孔が形成されていない領域と重なる位置に形成されている構成とすればよい。このような構成としても、上記第２実施形態と同様に、支持板１０からの輻射が、各板状部材の貫通孔を通って直接的に誘導コイル２０に到達することを抑制することができる。

また、各板状部材に形成される貫通孔の形状は、円形に限らず、種々の形状を採用することができる。例えば、楕円形や、縦長のスリット状の貫通孔を採用してもよい。

Ｆ４．変形例４：
上記第３実施形態では、被加熱部材５をクレーン９０によって吊って支持する構成としたが、クレーン９０以外の機構によって被加熱部材５を支持する構成としてもよい。例えば、被加熱部材５を側面から挟み込むアームによって被加熱部材５を支持する構成としてもよい。

Ｆ５．変形例５：
上記第４実施形態では、誘導加熱装置１００ｄの近傍に設置された支持台９５の上に被加熱部材５を載せる構成としたが、支持台９５を省略し、被加熱部材５を床に直接配置する構成としてもよい。この場合には、被加熱部材５が配置されている箇所の床が、被加熱部材５を支持する支持部として機能していることになる。
Ｆ６．変形例６：
上記各実施形態では、誘導コイル２０のコイル線としてリッツ線が用いられているが、リッツ線の代わりに、銅パイプが用いられてもよい。銅パイプは、耐熱温度が高く、パイプ内を空冷、水冷することができるため、被加熱部材を高温まで加熱する場合であっても用いることができる。

Ｆ７．変形例７：
上記各実施形態では、被加熱部材５を誘導加熱するための誘導コイル２０として、トランスバース型のコイルが用いられているが、誘導コイル２０として他の形状のコイルを用いてもよい。例えば、誘導コイル２０として、コイル線が螺旋状に巻かれたソレノイド型のコイルや、鉄芯が挿入されたソレノイド型のコイルを用いてもよい。

Ｆ８．変形例８：
上記各実施形態では、誘導コイル２０の近傍にファン４０を備える構成としたが、ファン４０を省略した構成としてもよい。上記各実施形態では、誘導コイル２０への輻射を抑制する板状部材３０を備える構成であるため、ファン４０を備えない構成としても、誘導コイル２０の温度上昇を十分に抑制することができる。

本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

５...被加熱部材
１０...支持板
２０...誘導コイル
３０...板状部材
３０ａ...板状部材
３０ｂ...板状部材
４０...ファン
４２...吸気孔
９０...クレーン
９５...支持台
１００...誘導加熱装置
１００ｂ...誘導加熱装置
１００ｃ...誘導加熱装置
１００ｄ...誘導加熱装置
ＡＬ１...第１の空気層
ＡＬ２...第２の空気層
ＡＬ３...第３の空気層

Claims

被加熱部材を誘導加熱によって加熱する誘導加熱装置であって、
前記被加熱部材を支持可能な支持部と、
コイル線が複数回巻かれることによって形成された誘導コイルと、
前記支持部に支持された状態の前記被加熱部材と前記誘導コイルとの間に設けられ、前記誘導コイルへの輻射の到達を抑制する抑制部と、
を備え、
前記抑制部は、
前記支持部に支持された状態の前記被加熱部材と当該抑制部との間に第１の空気層が形成され、当該抑制部と前記誘導コイルとの間に第２の空気層が形成されるように配置されており、
前記支持部は、前記被加熱部材を一方の面に載せた状態で支持可能な板状の部材であり、
前記誘導コイルは、前記支持部の他方の面の側に設けられており、
前記抑制部は、前記支持部の前記他方の面と前記誘導コイルとの間に設けられており、
前記第１の空気層は、前記支持部の前記他方の面と前記抑制部との間に形成されており、
前記第２の空気層は、前記抑制部と前記誘導コイルとの間に形成されており、
前記抑制部は、複数の板状の部材が、前記誘導コイルから前記支持部へ向かう方向に互いに空気層を挟んで重なって構成されており、
前記複数の板状の部材のそれぞれには、前記誘導コイルから前記支持部へ向かう方向に貫通孔が形成されており、
前記複数の板状の部材のそれぞれに形成された前記各貫通孔は、前記誘導コイルから前記支持部へ向かう方向に投影した場合に、前記複数の板状の部材のうちの当該貫通孔が形成されている板状の部材とは異なる少なくとも１つの他の板状の部材における前記貫通孔が形成されていない領域と重なる位置に形成されている
誘導加熱装置。
請求項１に記載の誘導加熱装置であって、
前記抑制部は、前記誘導コイルを前記支持部に支持された状態の前記被加熱部材の方向に投影した場合における当該誘導コイルの投影図が当該抑制部の外縁の内側に含まれるように構成されている
誘導加熱装置。
請求項１または請求項２に記載の誘導加熱装置であって、
前記誘導コイルを前記支持部の方向に投影した場合に形成される柱状の領域を投影領域とした場合において、
少なくとも前記投影領域においては前記支持部と前記抑制部とが熱的に接触しないように前記第１の空気層が形成されており、
少なくとも前記投影領域においては前記抑制部と前記誘導コイルとが熱的に接触しないように前記第２の空気層が形成されている
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、
前記誘導コイルの前記抑制部が設けられている側とは反対側に設けられ、前記誘導コイルに向けて送風する送風機構を備える
誘導加熱装置。
請求項１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、
前記誘導コイルを形成する前記コイル線は、リッツ線である
誘導加熱装置。