JP6114435B1 - 誘導加熱コイルユニット - Google Patents

Abstract

【課題】加熱対象物を冷却することなく加熱コイルを効率良く冷却することができ、更には取り扱いを容易にする。
【解決手段】誘導加熱コイルユニット１は、加熱対象物を誘導加熱により加熱する加熱コイル２０と、加熱コイルを収容するケース３０と、を備える。ケースは、ケースの内部と外部とを連通しケースの外部から供給される冷却用気体をケース内に供給するための供給口１５１と、ケースの内部と外部とを連通し供給口からケースの内に供給された冷却用気体をケースの外部へ排出するための排出口１５２と、ケースと加熱コイルとの間に形成され供給口と排出口とを繋ぐ冷却経路３４１、３４２と、を有している。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、誘導加熱コイルユニット、及び誘導加熱システムに関する。

近年、加熱対象物の加熱方式として、誘導加熱方式が普及しつつある。誘導加熱方式は、加熱対象物の近傍に配置した加熱コイルに高周波電流を流し、電磁誘導により加熱対象物に渦電流を発生させることで、加熱対象物を加熱する加熱方式である。誘導加熱方式は、物理的に非接触かつ電気的に非接続の状態にある加熱対象物を、高速でかつ高効率で加熱できること等の特徴を備えている。また、誘導加熱方式では、加熱コイルの形状を加熱対象物に合わせることで、複雑な形状の加熱対象物全体を均一に効率良く加熱することができる。

このような誘導加熱方式では、加熱コイルに高出力の高周波電流を流すことで、加熱対象物を高速で高温に加熱することができる。しかしこの場合、加熱コイルの自己発熱や加熱対象物から受ける輻射熱の影響によって、加熱コイル自身の温度が上昇するという問題がある。そのため、誘導加熱方式では、加熱コイルの巻き線の耐熱温度を越えないように、加熱コイルを冷却する必要がある。

そこで、従来構成では、例えば冷却ファンや水冷管を用いた冷却方式を採用している。例えば冷却ファンを用いた冷却方式では、冷却ファンからの冷却風を加熱コイル全体に当てることで加熱コイルを冷却する。しかしながら、この冷却方式では、冷却ファンからの冷却風が加熱対象物に当たり、加熱対象物をも冷却されてしまう。また、水冷管を用いたものでは、加熱コイルを銅管等の水冷管で構成し、その銅管内に冷却水を通して加熱コイルを冷却する。しかしながら、この冷却方式では、銅管をコイル状に加工しなければならないため、加熱コイルを加熱対象物に合わせた形状にすることが難しく、したがって、加熱対象物を均一に加熱することが難しい。また、この冷却方式では、水を用いて冷却するため漏電の危険性が高まる。このように、従来の冷却方式では、種々の問題があった。

また、従来構成において、加熱コイルは、装置に一体的に組み込まれている。そのため、装置から加熱コイルを取り外して加熱コイルのメンテナンスをしたり、取り外した加熱コイルを他の装置に流用したりすること等が難しい。

特開２００２−２０８４６８号公報 特開２０１２−２１４０４０号公報

本発明の実施形態は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、加熱対象物を冷却することなく加熱コイルを効率良く冷却することができ、更には取り扱いが容易な誘導加熱コイルユニット及び、その誘導加熱コイルユニットを用いた誘導加熱システムを提供することにある。

実施形態による誘導加熱コイルユニットは、加熱対象物を誘導加熱により加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルを収容するケースと、を備える。前記ケースは、前記ケースの内部と外部とを連通し前記ケースの外部から供給される冷却用気体を前記ケース内に供給するための供給口と、前記ケースの内部と外部とを連通し前記供給口から前記ケースの内に供給された前記冷却用気体を前記ケースの外部へ排出するための排出口と、前記ケースと前記加熱コイルとの間に形成され前記供給口と前記排出口とを繋ぐ冷却経路と、を有している。前記冷却経路は、前記加熱コイルにおける前記加熱対象物側の面と前記ケースとの間に形成され前記加熱コイルの表面及び前記ケースの内面を冷却するための第１冷却経路と、前記第１冷却経路に連通し前記加熱コイルの外周部と前記ケースとの間にあって前記加熱コイルの外周部に沿って形成され前記加熱コイルの外周部を冷却するための第２冷却経路と、を含んでいる。

第１実施形態による誘導加熱コイルユニットを示す平面図 第１実施形態について、図１のＸ２−Ｏ−Ｘ２線に沿って示す断面展開図 第１実施形態について、図１のＸ３−Ｘ３線に沿って示す断面図 第１実施形態について、加熱コイルを示す平面図 第１実施形態について、誘導加熱コイルユニットの中心部周辺を示す断面図 第１実施形態について、誘導加熱システムの一例を概念的に示す図 第１実施形態について、制御装置により行われる冷却制御を示すフローチャート 第１実施形態の変形例について、矩形状に形成された誘導加熱コイルユニットを示す平面図 第１実施形態の変形例について、矩形状の加熱コイルを示す平面図 第２実施形態による誘導加熱コイルユニットを示す平面図 第２実施形態について、図１０のＸ１１−Ｏ−Ｘ１１線に沿って示す断面展開図 第２実施形態について、図１０のＸ１２−Ｘ１２線に沿って示す断面図 第２実施形態による誘導加熱コイルユニットが組み込まれた金型装置を概念的に示す断面図 第３実施形態による誘導加熱コイルユニットの一部を破断して示す平面図 第４実施形態による誘導加熱コイルユニットの一部を破断して示す平面図 第５実施形態による誘導加熱コイルユニットを示す断面図 第５実施形態について、図１６のＸ１７−Ｘ１７線に沿って示す平断面図 第６実施形態による誘導加熱コイルユニットを示す断面図 第６実施形態について、図１８のＸ１９−Ｘ１９線に沿って示す平断面図 第７実施形態による誘導加熱コイルユニットを示す断面図

以下、本発明の複数の実施形態について説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図７を参照しながら説明する。
［誘導加熱コイルユニットの構成］
まず、第１実施形態による誘導加熱コイルユニット１の構成について説明する。誘導加熱コイルユニット１は、図１〜図３に示すように、加熱コイル２０とケース３０とを備えている。誘導加熱コイルユニット１は、加熱コイル２０をケース３０内に収容してユニット化されている。誘導加熱コイルユニット１は、加熱対象物９０を接触又は非接触状態で加熱することができる。この場合、加熱対象物９０は、図示しない規制部材等によって、誘導加熱コイルユニット１に対して所定の距離Ｌを維持した状態で配置される。所定の距離Ｌは０ｍｍ以上である。

なお、以下の説明において、誘導加熱コイルユニット１に対して加熱対象物９０側を誘導加熱コイルユニット１又は加熱コイル２０の表側とし、誘導加熱コイルユニット１に対して加熱対象物９０とは反対側を誘導加熱コイルユニット１又は加熱コイル２０の裏側とする。また、本実施形態において、「平面視」とは、誘導加熱コイルユニット１又は加熱コイル２０を表面側から見た状態を言う。

加熱コイル２０は、外部から高周波電流の供給を受けて駆動されて、加熱対象物９０を誘導加熱により加熱する。加熱コイル２０は、単層巻き又は多層巻きのコイルであり、例えば銅線やアルミ線等の導線で構成された巻線を渦巻き状に複数回巻回して形成されている。この場合、単層巻きとは、加熱コイル２０の厚み方向において、巻線の層が１層で構成されていることを意味する。また、多層巻きとは、加熱コイル２０の厚み方向において、巻線の層が複数層で構成されていることを意味する。

本実施形態の場合、加熱コイル２０は、例えば直径０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の導線を撚り線にして、その撚り線を複数本束ねたものを巻線として使用された多層巻きのコイルである。これによれば、加熱コイル２０の巻線の表面積を増やすことができる。したがって、加熱コイル２０に高周波電流が流れた際において、表皮効果による実行抵抗の増大を抑制することができ、その結果、加熱コイル２０の出力効率を向上させることができる。

なお、加熱コイル２０を形成する巻線は、撚り線に限られず、１本の導線で構成されていてもよい。加熱コイル２０を形成する巻線は、一般に絶縁導線が用いられ、絶縁被膜で覆われている。また、本実施形態において、加熱コイル２０は、図１及び図４に示すように、円環状であって、その円環状の中心部に中空部２０１が形成されている。中空部２０１は、加熱コイル２０の中心部をその厚み方向に円形に貫くように形成されている。

加熱コイル２０は、図４等に示すように、加熱コイル２０の巻き始めとなる口出し線２２と、巻き終わりとなる口出し線２３とを有している。巻き始めの口出し線２２は、加熱コイル２０の内周側つまり中空部２０１側でかつ加熱コイル２０の裏面側から引き出されている。巻き終わりの口出し線２３は、加熱コイル２０の外周側でかつ加熱コイル２０の表面側から引き出されている。なお、本実施形態において、口出し線２２、２３を区別する場合には、巻き始めの口出し線２２を始端側口出し線２２と称し、巻き終わりの口出し線２３を終端側口出し線２３と称する。口出し線２２、２３の端部にはそれぞれ図示しない圧着端子等の接続端子が設けられている。そして、図示しない接続端子は、例えば図６に示すように電源装置４１に接続される。

加熱コイル２０は、図２及び図３に示すように、ケース３０内に収容されている。ケース３０は、電気絶縁性及び耐熱性を有する材料、例えばセラミックや樹脂等の非金属材料で構成されている。ケース３０の耐熱温度は、加熱コイル２０の耐熱温度よりも高いことが好ましい。ケース３０は、第１ケース３１と第２ケース３２とを組み合わせて構成されており、内部に加熱コイル２０を収容可能な収容空間を有している。

第１ケース３１は、図２及び図３に示すように、加熱コイル２０の表面及び外周面側を覆っている。第１ケース３１は、全体として加熱コイル２０の裏面側が開放された円形の容器状に形成されている。第１ケース３１は、底部３１１と周壁部３１２とを有している。底部３１１は、第１ケース３１の容器状の底部分つまり加熱対象物９０側部分を形成している。底部３１１は、加熱コイル２０の表面から離間した状態つまり加熱コイル２０の表面に対して隙間Ｓ１を有した状態で、加熱コイル２０の表面側を覆っている。また、底部３１１の加熱対象物９０側の面は、平坦面に形成されている。この場合、図３に示すように、隙間Ｓ１の断面において、加熱コイル２０の平面方向に対する寸法をＷ１とし、加熱コイル２０の厚み方向に対する寸法をＨ１とする。

周壁部３１２は、底部３１１の外周縁部分に沿って設けられており、底部３１１の外周縁部分に対して加熱コイル２０の裏面側へ向けて立設するように設けられている。周壁部３１２は、加熱コイル２０の外周面から離間した状態つまり加熱コイル２０の外周面に対して隙間Ｓ２を有した状態で、加熱コイル２０の外周面側を覆っている。この場合、図３に示すように、隙間Ｓ２の断面において、加熱コイル２０の平面方向に対する寸法をＷ２とし、加熱コイル２０の厚み方向に対する寸法をＨ２とする。

また、第１ケース３１は、図２及び図３に示すように、円柱部３１３及び段差部３１４を有している。円柱部３１３は、底部３１１の中心部分にあって、底部３１１の内面側から加熱コイル２０の裏面側へ向けて突出するように設けられている。円柱部３１３は、円柱状に形成されており、その外径は、加熱コイル２０の中空部２０１の内径よりもやや小さい。したがって、円柱部３１３は、加熱コイル２０の中空部２０１に挿通可能となっている。

段差部３１４は、図１及び図５に示すように、円柱部３１３の根元部分つまり円柱部３１３と底部３１１との接続部分にあって、加熱コイル２０の裏面側へ向けて突出すると共に円柱部３１３の根元部分を囲むような円板状に形成されている。この場合、段差部３１４の突出量は、隙間Ｓ１において加熱コイル２０の厚み方向の寸法Ｈ１に略等しい。そして、段差部３１４の突出量Ｈ１は、加熱コイル２０の厚み寸法の半分以下となっている。また、段差部３１４の外径は、円柱部３１３の外径よりも大きく、かつ、加熱コイル２０の外径の半分以下となっている。

加熱コイル２０は、中空部２０１に第１ケース３１の円柱部３１３が通された状態で第１ケース３１内に配置される。その際、加熱コイル２０が底部３１１側へ押し込まれると、加熱コイル２０の表面が段差部３１４に当たって、加熱コイル２０の底部３１１側への移動が規制される。これにより、加熱コイル２０の表面と底部３１１の内面との離間距離が、段差部３１４の突出量Ｈ１に維持される。すなわち、段差部３１４は、第１ケース３１の底部３１１の内面に対して加熱コイル２０の位置を規定することで、底部３１１の内面と加熱コイル２０の表面との間に隙間Ｓ１を形成する規定部として機能する。

第２ケース３２は、加熱コイル２０の裏面側を覆っている。第２ケース３２は、全体として円板状に形成されている。第２ケース３２の外径は、第１ケース３１の内径すなわち周壁部３１２の内径よりも若干小さい。すなわち、第２ケース３２の外径と第１ケース３１の内径とがいわゆる隙間嵌めとなるように、第２ケース３２と第１ケースとが形成されている。また、第２ケース３２の中心部には、穴部３２１が形成されている。穴部３２１の内径は、第１ケース３１の円柱部３１３の外径よりも若干大きい。すなわち、この場合、穴部３２１の内径と円柱部３１３の外径とがいわゆる隙間嵌めとなるように、穴部３２１と円柱部３１３とが形成されている。

誘導加熱コイルユニット１は、図２等に示すように、防磁部材としてのフェライトコア１１、及び取付板１２を備えている。フェライトコア１１は、磁性材料で構成されており、加熱コイル２０と共にケース３０内に収容されている。本実施形態の場合、フェライトコア１１は、加熱コイル２０の裏面に例えば接着剤等によって貼り付けられている。この場合、フェライトコア１１は、例えば複数個の矩形状のブロックで構成されている。そして、各フェライトコア１１は、中空部２０１を中心にして加熱コイル２０の内周側から外周側へ向けて延びるような略放射状に配置されている。

フェライトコア１１は、加熱コイル２０で発生した磁束を吸収する。これにより、加熱コイル２０で発生した磁束が誘導加熱コイルユニット１の裏面側へ漏れ出ることを防ぎ、誘導加熱コイルユニット１の裏面側に配置された加熱対象物９０以外の物体が加熱されることを防ぐ。なお、フェライトコア１１は矩形ブロック状のものに限られず、例えば加熱コイル２０の形状に合わせた円環板状であってもよい。

取付板１２は、誘導加熱コイルユニット１を、対象とする装置に取り付けるための部材である。取付板１２は、例えばアルミ板や高剛性を有する樹脂板等によって全体として円板状に構成されている。取付板１２は、ケース３０の裏面側つまり第２ケース３２の裏面側に設けられている。本実施形態の場合、図２及び図３に示すように、ネジ１３１が取付板１２の中心部を貫いて第１ケース３１の円柱部３１３にねじ込まれている。これにより、取付板１２が、ケース３０に固定されている。また、ケース３０は、ケース３０の内部と外部とを連通する取り出し部３３１、３３２を有している。取り出し部３３１、３３２は、第１ケース３１及び第２ケース３２に形成された切り欠きによって構成されている。加熱コイル２０の口出し線２２、２３は、それぞれ取り出し部３３１、３３２に通されて、ケース３０の外部に引き出されている。

図１に示すように、取付板１２は、複数個の場合４個の取付部１２１を有している。取付部１２１は、取付板１２の外周部分から外側へ突出するように設けられている。取付部１２１には、取付部１２１を円形に貫く貫通穴１２２が形成されている。誘導加熱コイルユニット１は、貫通穴１２２に通されたネジ等の図示しない締結部材によって、対象とする装置に着脱可能に取り付けられる。なお、ケース３０内の気密性を高めるために、取付板１２とケース３０にパッキン等のシール部材を設けても良い。

誘導加熱コイルユニット１は、図１〜図３に示すように、複数の冷却経路この場合第１冷却経路３４１及び第２冷却経路３４２と、供給口１５１及び排出口１５２とを備えている。冷却経路３４１、３４２は、ケース３０の内面と加熱コイル２０との間に形成された空間であって、加熱コイル２０を冷却するための冷却用気体が通る経路である。本実施形態の場合、加熱コイル２０における加熱対象物９０側の面つまり表面と第１ケース３１の底部３１１の内側面との間に形成された隙間Ｓ１によって、第１冷却経路３４１が形成されている。また、加熱コイル２０の外周部と第１ケース３１の周壁部３１２の内側面との間にあって加熱コイル２０の外周部に沿って形成された隙間Ｓ２によって、第２冷却経路３４２が形成されている。この場合、図３に示すように、隙間Ｓ２の断面積つまりＨ２×Ｌ２で示される第２冷却経路３４２の断面積は、隙間Ｓ１の断面積つまりＨ１×Ｌ１で示される第１冷却経路３４１の断面積よりも大きい。

供給口１５１及び排出口１５２は、ケース３０の内部と外部とを連通するように形成されている。すなわち、供給口１５１及び排出口１５２は、第１冷却経路３４１及び第２冷却経路３４２に連通している。換言すれば、第１冷却経路３４１及び第２冷却経路３４２は、それぞれ供給口１５１と排出口１５２とを繋ぐ経路である。供給口１５１は、ケース３０の外部から供給される加熱コイル２０の冷却用気体を、ケース３０内つまり第１冷却経路３４１及び第２冷却経路３４２に供給するためのものである。また、排出口１５２は、供給口１５１からケース３０の内つまり第１冷却経路３４１及び第２冷却経路３４２に供給された冷却用気体を、ケース３０の外部へ排出するためのものである。

本実施形態の場合、供給口１５１及び排出口１５２は、周壁部３１２に設けられており、例えばエア配管用のいわゆるワンタッチ継手等で構成されている。この場合、第１ケース３１は、周壁部３１２を貫いて形成された２つの雌ネジ部３１５、３１６を有している。そして、供給口１５１及び排出口１５２を構成するワンタッチ継手は、それぞれ雌ネジ部３１５、３１６にねじ込まれて、第１ケース３１の周壁部３１２に取り付けられている。また、本実施形態の場合、図２等に示すように、排出口１５２の内径つまり断面積は、供給口１５１の内径つまり断面積よりも大きく設定されている。

供給口１５１と排出口１５２とには、供給側のエア配管１６１と排出側のエア配管１６２とが接続されている。なお、供給口１５１及び排出口１５２は、各エア配管１６１、１６２を接続することがきる構成であればよく、ワンタッチ継手に限られない。また、エア配管１６１、１６２は、例えば市販されている樹脂製のエアチューブ等であるが、これに限られず、樹脂等で構成されて柔軟性を有するもの、又は金属等で構成されて剛性を有するもののいずれでも良い。

供給口１５１及び排出口１５２は、図１に示すように、加熱コイル２０の円周方向において隣接して配置されている。すなわち、図１に示すように、平面視において加熱コイル２０の中心部を頂点Ｏとした場合、供給口１５１及び排出口１５２は、この頂点Ｏと供給口１５１とを結ぶ直線Ｌ１と頂点Ｏと排出口１５２とを結ぶ直線Ｌ２との成す角度αが鋭角となる位置に設けられている。つまり、供給口１５１と排出口１５２とは、頂点Ｏを中心とした場合に、供給口１５１と頂点Ｏと排出口１５２との成す角度αが４５°以下となるように配置されている。換言すれば、供給口１５１と排出口１５２とは、角度αが４５°を超えて離間しないように配置されている。

また、供給口１５１は、始端側口出し線２２の取り出し部３３１又は終端側口出し線２３の取り出し部３３２の一方と平面視において重なる位置に配置されている。そして、排出口１５２は、始端側口出し線２２の取り出し部３３１又は終端側口出し線２３の取り出し部３３２の他方と平面視において重なる位置に配置されている。本実施形態の場合、図１及び図２に示すように、供給口１５１と終端側口出し線２３の取り出し部３３２とが平面視において重なる位置に設けられている。また、排出口１５２と始端側口出し線２２の取り出し部３３１とが平面視において重なる位置に設けられている。

また、誘導加熱コイルユニット１は、図１及び図２に示すように、仕切り部１４１を備えている。図１に示すように、仕切り部１４１は、第２冷却経路３４２中において、鋭角α側の領域に設けられており、供給口１５１と排出口１５２との間を仕切っている。これにより、供給口１５１から第２冷却経路３４２内に入った冷却用気体が鋭角α側の領域つまり最短経路を通って排出口１５２側へ至るいわゆるショートサーキットを抑制することができる。

なお、仕切り部１４１は、第２冷却経路３４２の鋭角α側の領域における供給口１５１と排出口１５２との間を完全な気密状態で仕切っている必要は無い。例えば供給口１５１から第２冷却経路３４２内に流入した冷却用気体の大部分が、図１の矢印Ｙ１に示すように第２冷却経路３４２を大きく迂回して排出口１５２に至る程度に、仕切り部１４１は、供給口１５１と排出口１５２との間を仕切っていれば良い。

また、この場合、第２冷却経路３４２は、平面視において半円を超える長さの円弧状に形成されている。これによれば、第２冷却経路３４２の長さを極力長く確保することができるため、加熱コイル２０の外周部をより効果的に冷却することができる。

本実施形態の場合、仕切り部１４１は、終端側口出し線２３によって構成されている。更に、本実施形態の場合、仕切り部１４１は、シート部材１７を含んで構成されている。シート部材１７は、例えば電気絶縁性及び耐熱性を有する矩形長尺のシート状の部材である。図４に示すように、シート部材１７は、終端側口出し線２３を覆うようにして、加熱コイル２０の外周部分に貼り付けられている。この場合、シート部材１７は、例えば熱硬化性の接着剤等によって加熱コイル２０の外周の一部分に貼り付けられている。

そして、図１等に示すように、終端側口出し線２３は、シート部材１７を介して第１ケース３１における周壁部３１２の内側面に接している。この場合、終端側口出し線２３と周壁部３１２との間には、シート部材１７が存在している。したがって、加熱コイル２０と第１ケース３１とは、終端側口出し線２３の周辺部分においてはシート部材１７によって電気的に絶縁されている。そして、このシート部材１７は、平面視において、終端側口出し線２３における中心部Ｏとは反対側部分、つまり第１ケース３１の周壁部３１２の内側面に対して接触している部分から、終端側口出し線２３の両側における加熱コイル２０の外周部分に亘って滑らかな斜面に形成されている。

なお、仕切り部１４１は、必ずしも終端側口出し線２３とシート部材１７とによって構成されている必要は無い。仕切り部１４１は、例えばシート部材１７を有することなく終端側口出し線２３のみによって構成されていてもよい。また、例えば、仕切り部１４１は、第１ケース３１又は第２ケース３２と一体に形成されたものでも良い。また、仕切り部１４１は、例えば棒状のスポンジやゴム部材等であっても良い。

また、誘導加熱コイルユニット１は、図１及び図４に示すように、温度センサ１８を備えている。温度センサ１８は、例えば熱電対等で構成されており、加熱コイル２０の裏面側に設けられている。温度センサ１８は、加熱コイル２０の温度を検出可能な温度検出手段として機能する。なお、温度検出手段は、駆動時の加熱コイル２０の抵抗値を検出することで加熱コイル２０の温度を計測するものであってもよいし、加熱コイル２０から発生する赤外線を捉えて温度を計測するいわゆるサーモグラフィー等であっても良い。

［誘導加熱システムの構成］
次に、誘導加熱コイルユニット１を用いた誘導加熱システム４０について図６を参照して説明する。誘導加熱システム４０は、図６に示すように、誘導加熱コイルユニット１、電源装置４１、冷却用気体供給装置４２、電磁弁４３、及び制御装置４４を備えている。電源装置４１は、加熱コイル２０の口出し線２２、２３に接続されており、加熱コイル２０に対して駆動用の高周波電流を供給する。冷却用気体供給装置４２は、供給側のエア配管１６１を介して誘導加熱コイルユニット１の供給口１５１に接続されている。冷却用気体供給装置４２は、ケース３０内に例えば圧縮空気や圧縮窒素等の冷却用の気体を供給するためのものである。冷却用気体供給装置４２は、例えば空気を送風可能な送風機、圧縮空気や液体窒素を蓄えたボンベ、又は空気を大気圧以上の圧力に圧縮して供給可能な圧縮機等である。

電磁弁４３は、空気圧用のソレノイドバルブであり、制御装置４４からの制御信号を受けて開閉駆動される。電磁弁４３は、冷却用気体供給装置４２と誘導加熱コイルユニット１との間に設けられている。電磁弁４３が開状態になると、冷却用気体供給装置４２と誘導加熱コイルユニット１の供給口１５１とを繋ぐ経路が開通する。これにより、冷却用気体供給装置４２から吐出された冷却用気体が、誘導加熱コイルユニット１の供給口１５１を通ってケース３０内に供給される。

供給口１５１からケース３０内に流入した冷却用気体は、図１及び図６の矢印Ｙ１、Ｙ２に示すように、第１冷却経路３４１及び第２冷却経路３４２を通って、排出口１５２に至る。その際、第１冷却経路３４１及び第２冷却経路３４２を通る冷却用気体によって、加熱コイル２０の表面及び外周部が冷却される。その後、第１冷却経路３４１及び第２冷却経路３４２を通って加熱コイル２０を冷却した冷却用気体は、排出口１５２からケース３０外へ排出された後、大気中に放出される。

また、電磁弁４３が閉状態になると、冷却用気体供給装置４２と誘導加熱コイルユニット１の供給口１５１とを繋ぐ経路が閉鎖される。これにより、冷却用気体供給装置４２から吐出された冷却用気体が、誘導加熱コイルユニット１のケース３０内に供給されなくなる。すなわち、電磁弁４３が閉状態になると、冷却用気体供給装置４２による冷却気体の供給が停止される。

制御装置４４は、主に電磁弁４３の駆動を制御することで、誘導加熱コイルユニット１の冷却動作を制御する。制御装置４４は、制御部４４１、操作部４４２、及び表示部４４３を有している。制御部４４１は、例えば図示しないＣＰＵや、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び書き換え可能なフラッシュメモリ等の記憶領域を有するマイクロコンピュータを主体に構成されている。制御部４４１は、電磁弁４３及び温度センサ１８と電気的に接続されている。制御部４４１は、電磁弁４３に対して動作指令を出力することで、電磁弁４３の開閉動作を制御する。また、温度センサ１８の検出結果は、制御部４４１に入力される。

操作部４４２は、タッチパネルやスイッチ、キーボードやマウス等の入力デバイスであり、ユーザからの入力操作を受け付ける。表示部４４３は、例えば液晶パネルディスプレイや７セグメントディスプレイ等で構成されており、操作部４４２に入力された入力内容や設定内容、電磁弁４３の開閉状況、及び温度センサ１８の検出結果に基づく加熱コイル２０の温度状況等を表示する。

［誘導加熱システムによる冷却制御］
次に、図７も参照して、制御装置４４によって行われる冷却制御について説明する。制御部４４１は、加熱コイル２０を冷却するための冷却制御プログラムを記憶している。制御部４４１は、ＣＰＵにおいて冷却制御プログラムを実行することにより、冷却制御を実行する。なお、冷却制御は、ＣＰＵにおいて冷却制御プログラムを実行することにより行われるものに限られず、制御部４４１と一体の集積回路等で構成されたハードウェアによって行われても良い。

冷却制御は、温度センサ１８の検出結果に基づく加熱コイル２０の温度が閾値Ｔａ以上である場合に、冷却用気体供給装置４２からの冷却用気体を冷却経路３４１、３４２に供給し、温度センサ１８の検出結果に基づく加熱コイル２０の温度が閾値Ｔａ未満である場合に、冷却経路３４１、３４２に対する冷却用気体供給装置４２からの冷却用気体の供給を停止する制御である。

具体的には、ユーザは、誘導加熱コイルユニット１を駆動させる以前に、操作部４４２を操作して予め閾値Ｔａを設定する。操作部４４２の操作によって入力された閾値Ｔａは、制御部４４１の記憶領域に記憶される。そして、電源装置４１による高周波電流の供給が開始されて誘導加熱コイルユニット１が駆動されると、制御部４４１は、図７に示す冷却制御を実行する。

図７に示す冷却制御が実行されると、制御部４４１は、まず、ステップＳ１１に示すように、温度センサ１８による加熱コイル２０の検出温度Ｔｂを取得する。次に、制御部４４１は、ステップＳ１２で示すように、ステップＳ１１で取得した検出温度Ｔｂが、予め設定された閾値Ｔａ以上であるか否かを判断する。検出温度Ｔｂが閾値Ｔａ以上である場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、制御部４４１はステップＳ１３へ処理を移行し、電磁弁４３を開状態にする。これにより、冷却用気体供給装置４２からの冷却用気体が、誘導加熱コイルユニット１の冷却経路３４１、３４２に供給されて、加熱コイル２０やケース３０の内面が冷却される。その結果、加熱コイル２０を含む誘導加熱コイルユニット１全体の過度な温度上昇が抑制される。

一方、検出温度Ｔｂが閾値Ｔａ未満である場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、制御部４４１はステップＳ１４へ処理を移行し、電磁弁４３を閉状態にする。これにより、冷却用気体供給装置４２から誘導加熱コイルユニット１の冷却経路３４１、３４２に対する冷却用気体の供給が停止される。その後、制御部４４１は、ステップＳ１１へ処理を移行し、ステップＳ１１以降を繰り返す。ステップＳ１１〜Ｓ１４で示す冷却処理は、誘導加熱コイルユニット１が駆動されている間中行われている。

以上説明した第１実施形態によれば、加熱コイル２０は、ケース３０内に収容されてユニット化されている。これによれば、対象とする装置に加熱コイル２０を取り付ける際または加熱コイル２０を取り外す際に、ユーザは、加熱コイル２０とケース３０とを誘導加熱コイルユニット１として一体的に扱うことができるため、取り扱いが便利になる。したがって、加熱コイル２０のメンテナンスや他の装置への流用がし易くなる。

また、加熱コイル２０を収容するケース３０は、絶縁性を有している。したがって、ユーザは、誘導加熱コイルユニット１を対象装置に取り付けたり取り外したりする際に、高温や高電圧の危険性が有る加熱コイル２０を直接触ることなく、誘導加熱コイルユニット１を取り扱うことができる。したがって、安全性の向上が図られる。

また、ケース３０は、供給口１５１と、排出口１５２と、冷却経路３４１、３４２と、を有している。供給口１５１は、ケース３０の内部と外部とを連通しており、ケース３０の外部に設けられた冷却用気体供給装置４２から供給される冷却用気体をケース３０内に供給するためのものである。排出口１５２は、ケース３０の内部と外部とを連通しており、供給口１５１からケース３０の内に供給された冷却用気体をケース３０の外部へ排出するためのものである。そして、冷却経路３４１、３４２は、ケース３０と加熱コイル２０との間に形成された隙間Ｓ１、Ｓ２によって構成されており、供給口１５１と排出口１５２とを繋いでいる。

この構成において、冷却用気体供給装置４２から冷却用気体が供給されると、その冷却用気体は、誘導加熱コイルユニット１の供給口１５１を通ってケース３０内に供給される。そして、供給口１５１からケース３０内に流入した冷却用気体は、図１の矢印Ｙ１、Ｙ２に示すように、冷却経路３４１、３４２を通って、排出口１５２に至る。これにより、冷却経路３４１、３４２を通る冷却用気体によって、主に加熱コイル２０の表面及び外周部が冷却される。その際、冷却用気体は、ケース３０内に形成された冷却経路３４１、３４２を通るため、加熱対象物に接触することがない。これによれば、冷却用気体は、加熱対象物９０の温度を極力下げることなく加熱コイル２０を効率良く冷却することができる。したがって、加熱コイル２０の過度な温度上昇を抑制し、その温度上昇による抵抗の増加を抑制することができ、その結果、加熱コイル２０の出力効率を向上させることができる。

更に、本実施形態の場合、加熱コイル２０は、電気絶縁性を有するケース３０内に収容されている。そのため、取り扱いの安全性を確保するために、加熱コイル２０の周囲を、電気絶縁性を有する樹脂等で覆う必要が無い。これによれば、冷却経路３４１、３４２を通る冷却用気体の一部が、加熱コイル２０の巻線間を抜け易くなる。したがって、加熱コイル２０を１巻き毎に冷却することができるため、取り扱いについての安全性を向上させつつ冷却性能を向上させることができる。

また、誘導加熱コイルユニット１の供給口１５１は、エア配管１６１を介して外部の冷却用気体供給装置４２に接続可能となっている。この場合、冷却用気体供給装置４２は、空気や窒素等の気体を供給できるものであればよく、特定の構成に限定されない。ここで、誘導加熱コイルユニット１は、例えば工場や作業現場等での利用が想定される。そして、一般的な工場や作業現場等には、空圧駆動の機器を駆動させるための圧縮機等が設定されていることが多い。この場合、ユーザは、工場や作業現場等に設置されている一般的な圧縮機等を、冷却用気体供給装置４２として利用することができる。このように、誘導加熱コイルユニット１は、冷却用供給気体を供給するための専用の送風機等を必要としない。したがって、誘導加熱コイルユニット１単体及び誘導加熱コイルユニット１が組み込まれる装置を、小型化することができる。

ここで、加熱コイル２０において加熱対象物９０と対向する面つまり加熱コイル２０の表面は、加熱対象物９０からの輻射熱の影響を受けて温度上昇し易い。そこで、冷却経路３４１、３４２は、第１冷却経路３４１を含んで構成されている。第１冷却経路３４１は、加熱コイル２０における加熱対象物９０側の面つまり加熱コイル２０の表面とケース３０との間に形成された隙間Ｓ１で構成されている。これによれば、第１冷却経路３４１を通る冷却用気体が加熱コイル２０の表面に接触することによって、加熱コイル２０の表面が直接的に冷却される。したがって、加熱対象物９０からの輻射熱の影響を受けて温度上昇し易い加熱コイル２０の表面を効率良く冷却することができる。

また、冷却経路３４１、３４２は、第２冷却経路３４２を含んで構成されている。第２冷却経路３４２は、加熱コイル２０の外周部とケース３０との間にあって、加熱コイル２０の外周部に沿って形成された隙間Ｓ２で構成されている。第２冷却経路３４２を通る冷却用気体によって、加熱コイル２０の外周部も効率良く冷却することができる。

ここで、第１冷却経路３４１の断面積が小さいと、第１冷却経路３４１に十分な量の冷却用気体が流れなくなり、加熱コイル２０の冷却効果を十分に発揮することができない。この場合、第１冷却経路３４１の断面積を大きく確保するためには、加熱コイル２０の厚み方向に対する寸法Ｈ１を大きくする必要がある。しかしながら、加熱コイル２０の厚み方向に対する寸法Ｈ１を大きくすると、加熱コイル２０の表面から加熱対象物９０までの距離も大きくなり、その結果、加熱効率が低下してしまう。

そこで、本実施形態において、誘導加熱コイルユニット１は、加熱コイル２０の周囲に設けられて第１冷却経路３４１に連通する第２冷却経路３４２を備えている。そして、第２冷却経路３４２の断面積は、第１冷却経路３４１の断面積よりも大きく設定されている。そのため、第２冷却経路３４２には、第１冷却経路３４１に比べて多くの冷却用気体が流れ易い。したがって、第１冷却経路３４１の寸法Ｈ１が小さい場合であっても、冷却用気体は、加熱コイル２０の周囲に設けられた第２冷却経路３４２を通って、加熱コイル２０の周囲から適宜、第１冷却経路３４１に流入し易くなる。これにより、冷却性能を低下させることなく第１冷却経路３４１の寸法Ｈ１を極力小さくすることができ、その結果、加熱コイル２０の加熱性能と冷却性能との両立を図ることができる。

また、供給口１５１及び排出口１５２は、平面視において加熱コイル２０の中心部である頂点Ｏと供給口１５１と排出口１５２との成す角度αが鋭角となる位置に設けられている。そして、誘導加熱コイルユニット１は、仕切り部１４１を備えている。仕切り部１４１は、第２冷却経路３４２中における鋭角側の領域に設けられて、供給口１５１と排出口１５２との間を仕切っている。

これにより、供給口１５１から第２冷却経路３４２内に入った冷却用気体が鋭角α側の領域つまり最短経路を通って排出口１５２側へ至るいわゆるショートサーキットを抑制することができる。すなわち、これによれば、供給口１５１から第２冷却経路３４２内に流入した冷却用気体が、図１の矢印Ｙ１に示すように、加熱コイル２０の外周部に沿って流れ易くなる。したがって、冷却用気体が、加熱コイル２０の外周部の略全域に亘って接触し易くなる。また、冷却用気体が第２冷却経路３４２を流れることで、第２冷却経路３４２から流出した冷却用気体が第１冷却経路３４１にも流れ易くなる。

したがって、供給口１５１から排出口１５２へ至る経路の距離つまり冷気用気体の流れる距離を極力長く確保することができる。すなわち、これによれば、冷却用気体との接触面積を極力大きく確保するとともに冷却用気体との接触時間を極力長く確保することができる。したがって、ケース３０内に供給された冷却用気体の多くを加熱コイル２０の冷却に寄与させることができ、その結果、冷却用気体を無駄にすること無く効率良く加熱コイル２０を冷却することができる。

この場合、仕切り部１４１は、終端側口出し線２３によって構成されている。すなわち、本実施形態において、仕切り部１４１は、加熱コイル２０が元来備える終端側口出し線２３によって構成されている。これによれば、仕切り部１４１を設けるために、第１ケース３１の形状を特殊なものとしたり、新たな部材を設けたりする必要がない。したがって、仕切り部１４１を設けることによる部品点数の増大を抑制でき、ひいては誘導加熱コイルユニット１の組立工数の抑制やコスト低減を図ることができる。

また、仕切り部１４１は、シート部材１７を含んで構成されている。シート部材１７は、平面視において、つまり第１ケース３１の周壁部３１２の内側面に対する接触部分から、終端側口出し線２３の両側における加熱コイル２０の外周部分に亘って滑らかな斜面に形成されている。これによれば、供給口１５１から流入した冷却用気体及び排出口１５２から流出する冷却用気体を、シート部材１７に沿って滑らかに流すことができる。すなわち、供給口１５１及び排出口１５２近傍を流れる冷却用気体を整流することができる。したがって、供給口１５１から排出口１５２に至る冷却用気体の流れを滑らかにすることができ、その結果、冷却用気体による加熱コイル２０等の冷却効率を向上させることができる。

また、加熱コイル２０の口出し線２２、２３は、それぞれ供給口１５１及び排出口１５２の一方と平面視において重なる位置に配置されている。すなわち、ケース３０から引き出された口出し線２２、２３と、供給口１５１及び排出口１５２に接続されたエア配管１６１、１６２とは、それぞれ同一方向へ延びるように配置されている。これによれば、口出し線２２、２３及びエア配管１６１、１６２の引き出し方向を略一方向に集約させることができる。その結果、誘導加熱コイルユニット１は全体としてコンパクトになる。更には口出し線２２、２３及びエア配管１６１、１６２の引き回しがし易くなり、ひいては対象装置に対する誘導加熱コイルユニット１の取り付け作業が容易になる。

また、誘導加熱システム４０によれば、制御装置４４は、温度センサ１８の検出結果が閾値Ｔａ以上である場合には、電磁弁４３を開状態にして、冷却用気体供給装置４２から冷却経路３４１、３４２に冷却用気体を供給する。一方、制御装置４４は、温度センサ１８の検出結果が閾値Ｔａ未満である場合には、電磁弁４３を閉状態にして、冷却用気体供給装置４２から冷却経路３４１、３４２に対する冷却用気体の供給を停止する。これによれば、加熱コイル２０の温度状態に応じて適宜冷却動作を行うことができるため、冷却用気体の使用量を低減でき、ひいては省エネ性能の向上が図られる。

なお、誘導加熱コイルユニット１の形状すなわち加熱コイル２０及びケース３０の形状は、加熱対象物９０の形状に合わせて適宜変更することができる。例えば、図８及び図９に示すように、加熱コイル２０及びケース３０を矩形状に形成しても良い。これによっても、上述したものと同等の作用効果が得られる。

また、電磁弁４３を排出口１５２側に設けても良い。更に、電磁弁４３は、単に経路を開閉するだけではなく、電磁弁４３を通過する冷却用気体の流量を電磁的に調整可能なものであってもよい。この場合、制御装置４４は、加熱コイル２０の温度状態に応じて閾値Ｔａを複数段階に設定し、その複数段階の閾値Ｔａに応じて電磁弁４３を通過する冷却用気体の流量を調整するようにする。これによれば、加熱コイル２０の温度状態に応じて冷却用気体の流量を調節できるため、加熱コイル２０の温度状態に応じて更に細かい調整が可能となる。したがって、これによれば、冷却用気体の使用量を更に低減でき、ひいては省エネ性能の更なる向上が図られる。

また、電磁弁４３に換えて、手動操作により開閉可能な手動バルブを設けても良い。この場合、制御装置４４による電磁弁４３の制御は不要となる。これによれば、制御装置４４による制御が不要となるため、より簡単な構成とすることができる。

また、誘導加熱コイルユニット１は、冷却経路として少なくとも第１冷却経路３４１又は第２冷却経路３４２のいずれか一方、すなわち隙間Ｓ１又は隙間Ｓ２のいずれか一方を備える構成であればよい。これによっても、第１冷却経路３４１及び第２冷却経路３４２の両方を備えたものに比べて若干劣りはするものの、加熱コイル２０の冷却効果を得ることができる。

また、誘導加熱コイルユニット１は、第１冷却経路３４１中において鋭角となる領域、例えば仕切り部１４１と中心部Ｏとを結ぶ線上に、第１冷却経路３４１を供給口１５１側と排出口１５２側とに仕切る仕切り部を備えていても良い。これによれば、供給口１５１から第１冷却経路３４１内に入った冷却用気体が鋭角α側の領域つまり最短経路を通って排出口１５２側へ至るいわゆるショートサーキットを抑制することができる。すなわち、これによれば、第１冷却経路３４１中に流入した冷却用気体が、段差部３１４の周囲を迂回するように加熱コイル２０の表面上を流れるため、加熱コイル２０の表面との接触距離を長く確保することができ、その結果、加熱コイル２０の表面を効率良く冷却することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図１０〜図１３を参照して説明する。
第２実施形態の誘導加熱コイルユニット２は、第１実施形態の誘導加熱コイルユニット１を基礎として構成されているが、各構成について寸法の変更等が適宜行われている。以下の説明では、上述した誘導加熱コイルユニット１に対して実質的な変更が必要な構成については、その構成の符号の末尾に「Ａ」を付している。

第２実施形態の誘導加熱コイルユニット２は、加熱コイル２０と、ケース３０Ａと、を備えている。ケース３０Ａは、第１実施形態のケース３０Ａの構成に加えて、ケース穴部３７を有している。ケース穴部３７は、ケース３０Ａつまり第１ケース３１Ａ及び第２ケース３２Ａの中心部を、加熱コイル２０の厚み方向に円形に貫いて形成されている。また、この場合、図１１に示すように、取付板１２Ａは、取付板穴部１２３を有している。取付板穴部１２３は、ケース穴部３７と重なる位置にあって、取付板１２Ａを厚み方向へ円形に貫いて形成されている。ケース穴部３７の内径寸法と取付板穴部１２３の内径寸法とは同等である。

また、誘導加熱コイルユニット２は、内側防磁リング１９１及び外側防磁リング１９２を更に備えている。内側防磁リング１９１及び外側防磁リング１９２は、フェライトコア１１と同様に磁性材料で構成されている。内側防磁リング１９１は、円環状に形成されており、第１ケース３１Ａの円柱部３１３の周囲を囲っている。外側防磁リング１９２は、円環状に形成されており、加熱コイル２０の外周部から離間した状態で、加熱コイル２０の外周部を囲っている。この場合、加熱コイル２０の外周部と第１ケース３１Ａの周壁部３１２との間でかつ外側防磁リング１９２の内周部と加熱コイル２０の外周部との間に、隙間Ｓ２Ａが形成されている。そして、この隙間Ｓ２Ａによって、第２冷却経路３４２Ａが形成されている。

なお、図１２に示すように、第１ケース３１Ａは、ネジ１３２によって第２ケース３２Ａに固定されている。また、取付板１２Ａは、ネジ１３３によって第２ケース３２Ａに固定されている。

誘導加熱コイルユニット２は、図１３に示すように、金型装置５０に組み込むことが可能である。なお、以下説明では、図１３における紙面上下方向を金型装置５０の上下方向とする。金型装置５０は、上金型５１１及び下金型５１２と、上金型支持台５２１及び下金型支持台５２２と、上ベース盤５３１及び下ベース盤５３２と、を備えている。上下の金型５１１、５１２は、詳細は図示しないが、相互に対向する面に型が形成されている。そして、その型内に樹脂等が充填されて成形される。

上下の金型５１１、５１２は、それぞれ上下の金型支持台５２１、５２２に取り付けられて支持されている。そして、上下の金型支持台５２１、５２２は、それぞれ上下のベース盤５３１、５３１に取り付けられて固定されている。上下の金型支持台５２１、５２２は、それぞれユニット収容部５２３と心棒５２４とを有している。ユニット収容部５２３は、誘導加熱コイルユニット２を収容可能に構成されている。心棒５２４は、ケース穴部３７及び取付板穴部１２３に挿通可能な円柱棒状に形成されており、金型支持台５２１、５２２と一体に構成されている。

誘導加熱コイルユニット２は、加熱コイル２０の表面が金型５１１、５１２に向いた状態で、かつケース穴部３７及び取付板穴部１２３に心棒５２４が通された状態で、ユニット収容部５２３に配置される。そして、誘導加熱コイルユニット２は、ネジ１３４等によって金型支持台５２１、５２２に取り付けられる。この場合、誘導加熱コイルユニット２の加熱対象物は、上下の金型５１１、５１２である。そして、この金型装置５０によれば、誘導加熱コイルユニット２によって金型５１１、５１２を加熱しながら成型を行うことができる。

この場合、誘導加熱コイルユニット２はユニット収容部５２３内に配置されているため、その周囲を金型支持台５２１、５２２に囲まれている。そのため、加熱コイル２０自身による発熱及び金型５１１、５１２からの輻射熱がケース３０Ａ内に蓄積され易くなっている。すなわち、本実施形態の加熱コイル２０は、第１実施形態のものと比べて高温になり易くなっている。しかし、誘導加熱コイルユニット２も、第１実施形態の誘導加熱コイルユニット１と同様に、冷却用気体が流れる第１冷却経路３４１及び第２冷却経路３４２Ａを備えている。これによれば、誘導加熱コイルユニット２のケース３０Ａ内に熱がこもり易い場合であっても、加熱コイル２０を効率良く冷却することができる。

また、この構成において、金型装置５０は、上ベース盤５３１と下ベース盤５３２とが相互に離接する方向へ移動可能に構成されている。ここで、金型５１１、５１２内に液状の樹脂等が注入される際には上ベース盤５３１と下ベース盤５３２とが相互に接近する方向へ加圧されており、その結果、金型５１１、５１２及び金型支持台５２１、５２２には数〜数十トンもの型締め力が作用する。この場合、ユニット収容部５２３を、心棒５２４が設けられていない単純な空間にすると、ユニット収容部５２３の周囲部分５２５に型締力による応力が集中してしまう。すると、周囲部分５２５が潰れるおそれがあり、ひいては誘導加熱コイルユニット２が押し潰されてしまうおそれがある。

これに対し、本実施形態によれば、金型支持台５２１、５２２は、心棒５２４を有している。そして、誘導加熱コイルユニット２は、加熱コイル２０の表面が金型５１１、５１２に向いた状態で、かつケース穴部３７及び取付板穴部１２３に心棒５２４が通された状態で、ユニット収容部５２３に配置される。これによれば、金型支持台５２１、５２２に作用する型締力を、ユニット収容部５２３の周囲部分５２５のみならず心棒５２４で受けることができる。これにより、ユニット収容部５２３の周囲部分５２５に型締力が集中してしまうことを防ぐことができる。その結果、周囲部分５２５が潰れてしまい、ひいては誘導加熱コイルユニット２が押し潰されてしまうこと抑制することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図１４を参照して説明する。
第３実施形態の誘導加熱コイルユニット３は、第１実施形態の誘導加熱コイルユニット１を基礎として構成されているが、各構成について寸法の変更等が適宜行われている。以下の説明では、上述した誘導加熱コイルユニット１に対して実質的な変更が必要な構成については、その構成の符号の末尾に「Ｂ」を付している。

第３実施形態の誘導加熱コイルユニット３は、加熱コイル２０と、ケース３０Ｂと、を備えている。本実施形態において、ケース３０Ｂの雄ネジ部３１５、３１６は、平面視において加熱コイル２０の中心部である頂点Ｏを挟んで直線上に配置されている。これにより、供給口１５１及び排出口１５２は、平面視において加熱コイル２０の中心部である頂点Ｏを挟んで直線上に設けられている。すなわち、供給口１５１及び排出口１５２は、頂点Ｏを挟んで略１８０°で対向する位置に設けられている。

また、誘導加熱コイルユニット３は、第２冷却経路３４２Ｂ内を２つに仕切る仕切り部として２つの整流部１４２、１４３を有している。２つの整流部１４２、１４３は、それぞれ第２冷却経路３４２Ｂ内において供給口１５１及び排出口１５２に対応する位置つまり供給口１５１及び排出口１５２に対向する位置に設けられている。すなわち、供給口１５１、排出口１５２、及び整流部１４２、１４３は、平面視において直線上に配置されている。

整流部１４２、１４３は、第２冷却経路３４２を流れる冷却用気体を分岐又は合流させるためのものである。すなわち、第２冷却経路３４２Ｂは、整流部１４２、１４３を基準にして２つの経路に別れている。つまり、本実施形態において、誘導加熱コイルユニット３は、２つの第２冷却経路３４２Ｂ、３４２Ｂを備えている。この場合、供給口１５１側に設けられた整流部１４２は、供給口１５１から第２冷却経路３４２Ｂ内に流入した冷却用気体を２方向に分岐させるための分流部１４２として機能する。また、排出口１５２側に設けられた整流部１４３は、分岐されて流れてきた冷却用気体を合流させて排出口１５２に導くための合流部１４３として機能する。

本実施形態の場合、分流部１４２及び合流部１４３は、それぞれ三角柱状に形成された部材であり、例えば電気絶縁性及び耐熱性を有する樹脂等によって構成されている。この場合、分流部１４２は、平面視において三角形の頂点を供給口１５１側へ向けた状態で、その底辺を加熱コイル２０の外周部に接着して設けられている。また、合流部１４３は、平面視において三角形の頂点を排出口１５２側へ向けた状態で、その底辺を加熱コイル２０の外周部に接着して設けられている。

これによれば、次のような作用効果を奏する。すなわち、供給口１５１から供給された冷却用気体は、図１４の矢印Ｙ３で示すように分流部１４２で二手に別れて第２冷却経路３４２Ｂを巡ると共に、矢印Ｙ４で示すように第１冷却経路３４１Ｂを巡る。これにより、第１冷却経路３４１Ｂ及び第２冷却経路３４２Ｂを巡る冷却用気体により、加熱コイル２０が冷却される。

ここで、加熱コイル２０の直径が比較的大きい場合、第１実施形態のように第２冷却経路３４２を半円の円弧を超える長さの円弧状に形成すると、第２冷却経路３４２の距離が長くなる。すると、排出口１５２側付近では、冷却用気体の温度が上昇し易くなって加熱コイル２０の冷却能力が低下する。これに対し、本実施形態の誘導加熱コイルユニット３は、略半円の円弧状に形成された２つの第２冷却経路３４２Ｂを備えている。したがって、第１実施形態のように第２冷却経路３４２を半円の円弧を超える長さの円弧状に形成した場合に比べて、１つの第２冷却経路３４２Ｂの距離すなわち供給口１５１から排出口１５２に至る経路の距離を短くすることができる。これにより、排出口１５２側付近おける冷却用気体の温度上昇を極力抑制し、その結果、加熱コイル２０の冷却能力が低下を抑制して効率良く加熱コイル２０を冷却することができる。これは、例えば加熱コイル２０の直径が１５０ｍｍ以上である場合により効果的である。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について、図１５を参照して説明する。
第４実施形態の誘導加熱コイルユニット４は、第１実施形態の誘導加熱コイルユニット１を基礎として構成されているが、各構成について寸法の変更等が適宜行われている。以下の説明では、上述した誘導加熱コイルユニット１に対して実質的な変更が必要な構成については、その構成の符号の末尾に「Ｃ」を付している。

第４実施形態の誘導加熱コイルユニット４は、図１５に示すように、複数組この場合２組の供給口１５１及び排出口１５２と、複数この場合２つの仕切り部１４１と、を備えている。各組の供給口１５１と排出口１５２とは、加熱コイル２０の中心部Ｏを頂点とする角度αが９０°以上の鈍角となる位置に配置されている。この場合、一方の組の供給口１５１と他方の組の排出口１５２とは、頂点Ｏを挟んで対向する位置に設けられている。また、２つの仕切り部１４１、１４１は、隙間Ｓ２において隣接する２つの供給口１５１、１５１の間、及び隣接する２つの排出口１５２、１５２の間にそれぞれ設けられている。これにより、相互に分離された２つの第２冷却経路３４２Ｃ、３４２Ｃが形成されている。

この第４実施形態においても、上述した第３実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、本実施形態における誘導加熱コイルユニット４は、相互に分離された２つの第２冷却経路３４２Ｃを備えている。そして、第２冷却経路３４２Ｃは、半円の円弧状よりも短い円弧状に形成されている。したがって、第１実施形態のように第２冷却経路３４２を半円の円弧を超える長さの円弧状に形成した場合に比べて、１つの第２冷却経路３４２Ｃの距離を短くすることができる。これにより、排出口１５２側付近おける冷却用気体の温度上昇を極力抑制し、その結果、加熱コイル２０の冷却能力が低下を抑制して効率良く加熱コイル２０を冷却することができる。これは、例えば加熱コイル２０の直径が１５０ｍｍ以上である場合により効果的である。

誘導加熱コイルユニット４は、３組以上の供給口１５１及び排出口１５２を備えていても良い。すなわち、誘導加熱コイルユニット４は、３つ以上の供給口１５１及び排出口１５２を備えていても良い。これによれば、供給口１５１から排出口１５２に至る冷却経路について、１つ当りの冷却経路の距離を更に短くできるため、加熱コイル２０の冷却効率を更に向上させることができる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態について、図１６及び図１７を参照して説明する。
第５実施形態の誘導加熱コイルユニット５は、第１実施形態の誘導加熱コイルユニット１を基礎として構成されているが、各構成について寸法の変更等が適宜行われている。以下の説明では、上述した誘導加熱コイルユニット１に対して実質的な変更が必要な構成については、その構成の符号の末尾に「Ｄ」を付している。

第５実施形態の誘導加熱コイルユニット５において、供給口１５１及び排出口１５２は、図１７に示すように、平面視において加熱コイル２０の中心部である頂点Ｏを挟んで略直線上に設けられている。すなわち、供給口１５１及び排出口１５２は、頂点Ｏを挟んで略１８０°で対向する位置に設けられている。また、誘導加熱コイルユニット５は、第１冷却経路３４１及び第２冷却経路３４２に加えて、第１接続経路３５１、第２接続経路３５２、第３接続経路３５３、及び第４接続経路３５４を更に備えている。第１接続経路３５１及び第２接続経路３５２は、供給口１５１と隙間Ｓ１とを接続する経路つまり供給口１５１と第１冷却経路３４１とを接続する経路である。また、第３接続経路３５３及び第４接続経路３５４は、隙間Ｓ２と排出口１５２とを接続する経路つまり第２冷却経路３４２と排出口１５２とを接続する経路である。

すなわち、ケース３０Ｄは、第１ケース３１Ｄと第２ケース３２Ｄとから構成されている。第１ケース３１Ｄは、円柱部３１３や段差部３１４を有さない円筒形の容器状に形成されており、加熱コイル２０の表面側及び外周面側を覆っている。この場合、第１ケース３１Ｄの表面内側と加熱コイル２０の表面との間には隙間Ｓ１が形成されている。この隙間Ｓ１は、上述した各実施形態と同様に、第１冷却経路３４１として機能する。また、加熱コイル２０の外周面側と、第１ケース３１Ｄの周壁部３１２との間には隙間Ｓ２が形成されている。この隙間Ｓ２は、上述した各実施形態と同様に、第２冷却経路３４２として機能する。なお、本実施形態において、供給口１５１及び排出口１５２は、第２ケース３２Ｄの周壁部に設けられた雌ネジ部３２４、３２５にねじ込まれて取り付けられている。

また、第２ケース３２Ｄは、円筒部３２２を有している。円筒部３２２は、円筒形状であって第２ケース３２Ｄの底部３２３の中心部に立設するように設けられている。そして、第１接続経路３５１は、第２ケース３２Ｄの底部３２３内を供給口１５１から第２ケース３２Ｄの中心部つまり加熱コイル２０の中心部Ｏ側へ向かって掘り進むように形成されている。また、第２接続経路３５２は、円筒部３２２の内側の空間によって構成されている。そして、第２接続経路３５２は、加熱コイル２０の表面側において隙間Ｓ１に連通している。これにより、第１接続経路３５１及び第２接続経路３５２は、供給口１５１と隙間Ｓ１つまり供給口１５１と第１冷却経路３４１とを接続している。

第３接続経路３５３は、第２ケース３２Ｄにおける加熱コイル２０側の面を、円筒部３２２の周囲を囲むような円環状に掘り下げるようにして形成されている。そして、第４接続経路３５４は、第２ケース３２Ｄの底部３２３内を第３接続経路３５３から排出口１５２へ向かって掘り進むように形成されている。これにより、第３接続経路３５３及び第４接続経路３５４は、隙間Ｓ２と排出口１５２つまり第２冷却経路３４２と排出口１５２とを接続している。

すなわち、本実施形態において、供給口１５１と排出口１５２とは、第１接続経路３５１、第２接続経路３５２、第１冷却経路３４１、第２冷却経路３４２、第３接続経路３５３、及び第４接続経路３５４の順に接続されて連通している。したがって、供給口１５１から供給された冷却用気体は、図１６及び図１７の矢印Ｙ５に示すように、第１接続経路３５１及び第２接続経路３５２を経て、第１冷却経路３４１に流入し、第１冷却経路３４１及び第２冷却経路３４２を流れる。その後、冷却用気体は、第３接続経路３５３及び第４接続経路３５４を経て排出口１５２に至り、排出口１５２から排出される。その際、主に第１冷却経路３４１及び第２冷却経路３４２を流れる冷却用気体によって、加熱コイル２０が冷却される。

この構成においても、上記各実施形態と同様の作用効果が得られる。なお、供給口１５１と排出口１５２との配置を逆にしても良い。この場合、冷却用気体の流れは図１６及び図１７に示す矢印Ｙ５の向きとは逆になる。すなわち、この場合、供給口としての排出口１５２から供給された冷却用気体は、第４接続経路３５４及び第３接続経路３５３を経て、第２冷却経路３４２に流入し、第２冷却経路３４２及び第１冷却経路３４１を流れて加熱コイル２０を冷却する。その後、冷却用気体は、第２接続経路３５２及び第１接続経路３５１を経て、排出口としての供給口１５１に至り、供給口１５１から排出される。これによっても、上述した構成と同等の冷却効果が得られる。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態について、図１８及び図１９を参照して説明する。
第６実施形態の誘導加熱コイルユニット６は、第１実施形態の誘導加熱コイルユニット１を基礎として構成されているが、各構成について寸法の変更等が適宜行われている。以下の説明では、上述した誘導加熱コイルユニット１に対して実質的な変更が必要な構成については、その構成の符号の末尾に「Ｅ」を付している。

第６実施形態の誘導加熱コイルユニット６において、加熱コイル２０Ｅは、第１実施形態の加熱コイル２０よりも厚みが大きい円筒形状に形成されている。誘導加熱コイルユニット６は、ネジ１３４等によって設置面１００に固定される。加熱対象物９０は、加熱コイル２０Ｅの円筒形状の内側に配置される。つまり、加熱コイル２０Ｅの内周側の面は、加熱対象物９０と対向する面つまり加熱対象物９０側の面となる。

ケース３０Ｅは、全体として円環状に形成されており、内部に加熱コイル２０Ｅを収容するための収容空間を有している。この場合、ケース３０Ｅは、第１ケース３１Ｅと第２ケース３２Ｅとを組み合わせて構成されている。加熱コイル２０Ｅは、第１隙間Ｓ１、第２隙間Ｓ２、及び第３隙間Ｓ３を有した状態で、ケース３０Ｅ内に収容されている。第１隙間Ｓ１は、加熱コイル２０Ｅの内周側の面と第１ケース３１Ｅの内周側の内面との間に形成された隙間である。第２隙間Ｓ２は、加熱コイル２０Ｅの外周側の面と第１ケース３１Ｅの外周側の内面この場合外側防磁リング１９２Ｅとの間に形成された隙間である。そして、第３隙間Ｓ３は、加熱コイル２０Ｅの表面つまり第２ケース３２Ｅとは反対側の面と第１ケース３１Ｅの底部３１１Ｅ側の内面との間に形成された隙間である。

供給口１５１と排出口１５２との間は、第１隙間Ｓ１、第２隙間Ｓ２、及び第３隙間Ｓ３を介して接続されている。この場合、第１隙間Ｓ１は、第１冷却経路３４１Ｅとして機能する。第２隙間Ｓ２は、第２冷却経路３４２Ｅとして機能する。第３隙間Ｓ３は、第３冷却経路３４３として機能する。この構成において、供給口１５１から供給された冷却用気体は、図１８及び図１９の矢印Ｙ６に示すように、第２冷却経路３４２Ｅを巡るとともに、第３冷却経路３４３から第１冷却経路３４１Ｅに流入して第１冷却経路３４１Ｅを巡る。その後、冷却用気体は、排出口１５２に至り、そして、排出口１５２から排出される。その際、各冷却経路３４１Ｅ、３４２Ｅ、３４３を流れる冷却用気体によって、加熱コイル２０Ｅが冷却される。

この誘導加熱コイルユニット６は、図１８に示すように、円筒形状の加熱対象物９０に対して円環状のリング部材９１を焼嵌め結合することに適している。すなわち、図１８に示す加熱対象物９０は、例えば円筒状に形成されている。また、リング部材９１は、円環状に構成されている。この場合、室温状態において、加熱対象物９０の内径は、リング部材９１の外形よりもやや大きく設定されている。そして、加熱対象物９０は、誘導加熱コイルユニット６の内側に配置されて、誘導加熱コイルユニット６によって誘導加熱される。これにより、加熱対象物９０が熱膨張し、加熱対象物９０の内径がリング部材９１の外形よりも若干大きくなる。そして、熱膨張した状態の加熱対象物９０の内側に、リング部材９１が挿入された後、加熱対象物９０が冷却される。これにより、加熱対象物９０の内径が縮小し、加熱対象物９０とリング部材９１とが焼嵌め結合される。なお、加熱対象物９０は、焼嵌め結合するものに限られず、例えば棒状であっても良い。
本実施形態によれば、上記各実施形態と同様の作用効果が得られる。

（第７実施形態）
次に、第７実施形態について、図２０を参照して説明する。
第７実施形態の誘導加熱コイルユニット７は、第１実施形態の誘導加熱コイルユニット１を基礎として構成されているが、各構成について寸法の変更等が適宜行われている。以下の説明では、上述した誘導加熱コイルユニット１に対して実質的な変更が必要な構成については、その構成の符号の末尾に「Ｆ」を付している。

第７実施形態の誘導加熱コイルユニット７において、加熱コイル２０Ｆは、第６実施形態の加熱コイル２０Ｅと同様に、第１実施形態の加熱コイル２０よりも厚みが大きい円筒形状に形成されている。加熱対象物９０は、加熱コイル２０Ｅの外周側に配置される。つまり、加熱コイル２０Ｅの外周側の面は、加熱対象物９０と対向する面つまり加熱対象物９０側の面となる。

ケース３０Ｆは、全体として円環状に形成されており、内部に加熱コイル２０Ｆを収容するための収容空間を有している。この場合、ケース３０Ｆは、第１ケース３１Ｆと第２ケース３２Ｆとを組み合わせて構成されている。加熱コイル２０Ｆは、第１隙間Ｓ１及び第２隙間Ｓ２を有した状態で、ケース３０Ｆ内に収容されている。第１隙間Ｓ１は、加熱コイル２０Ｆの外周側の面と第１ケース３１Ｆの外周側の内面との間に形成された隙間である。第２隙間Ｓ２は、加熱コイル２０Ｆの表面つまり第２ケース３２Ｆとは反対側の面と第１ケース３１Ｆの底部３１１Ｆ側の内面との間に形成された隙間である。

供給口１５１Ｆ及び排出口１５２Ｆは、それぞれ第２ケース３２Ｆにおける外周寄り部分、つまり第１隙間Ｓ１に対向する位置に設けられている。供給口１５１Ｆと排出口１５２Ｆとの間は、第１隙間Ｓ１又は第２隙間Ｓ２を介して接続されている。この場合、第１隙間Ｓ１は、第１冷却経路３４１Ｆとして機能する。また、第２隙間Ｓ２は、第２冷却経路３４２Ｆとして機能する。

この構成において、供給口１５１Ｆから供給された冷却用気体は、図２０の矢印Ｙ７に示すように、第１冷却経路３４１Ｆ及び第２冷却経路３４２Ｆを巡って排出口１５２Ｆに至り、そして、排出口１５２から排出される。その際、各冷却経路３４１Ｆ、３４２Ｆを流れる冷却用気体によって、加熱コイル２０Ｆが冷却される。

この誘導加熱コイルユニット７は、図２０に示すように、円筒状又は容器状の加熱対象物９０を、その内側から加熱することに適している。すなわち、図２０に示す加熱対象物９０は、例えば円筒状の容器状に形成されている。加熱対象物９０は、その内側に誘導加熱コイルユニット７を入れ込むようにして配置される。これにより、誘導加熱コイルユニット７は、加熱対象物９０をその内側から誘導加熱することができる。
本実施形態によれば、上記各実施形態と同様の作用効果が得られる。

なお、上記各実施形態において、加熱コイル２０等の形状は上述した様な円環の平板状又は筒状に限られない。例えば加熱対象物９０の加熱対象面が曲面である場合、加熱コイル２０等は、その加熱対象面に合わせて曲面に形成しても良い。
また、上記各実施形態は、適宜組み合わせて実施することができる。
また、第１実施形態の誘導加熱システム４０は、上述した各実施形態のうち第１実施形態以外の実施形態についても適用することができる。

以上、本発明の複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１、２、３、４、５、６、７は誘導加熱コイルユニット、１４１は仕切り部、１４２は分流部（仕切り部、整流部）、１４３は合流部（仕切り部、整流部）、１５１、１５１Ｆは供給口、１５２、１５２Ｆは排出口、１８は温度センサ（温度検出手段）、２０、２０Ｅ、２０Ｆは加熱コイル、３０、３０Ａ，３０Ｂ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆはケース、３４１、３４１Ｅ、３４１Ｆは第１冷却経路（冷却経路）、３４２、３４２Ａ、３４２Ｂ、３４２Ｃ、３４２Ｅ、３４２Ｆは第２冷却経路（冷却経路）、３４３は第３冷却経路（冷却経路）、３７はケース穴部（穴部）を示す。

Claims (6)

1. 加熱対象物を誘導加熱により加熱する加熱コイルと、
   前記加熱コイルを収容するケースと、を備え、
   前記ケースは、前記ケースの内部と外部とを連通し前記ケースの外部から供給される冷却用気体を前記ケース内に供給するための供給口と、前記ケースの内部と外部とを連通し前記供給口から前記ケースの内に供給された前記冷却用気体を前記ケースの外部へ排出するための排出口と、前記ケースと前記加熱コイルとの間に形成され前記供給口と前記排出口とを繋ぐ冷却経路と、を有し、
   前記冷却経路は、前記加熱コイルにおける前記加熱対象物側の面と前記ケースとの間に形成され前記加熱コイルの表面及び前記ケースの内面を冷却するための第１冷却経路と、前記加熱コイルの外周部と前記ケースとの間にあって前記加熱コイルの外周部に沿って形成され前記加熱コイルの外周部を冷却するための第２冷却経路と、を含んでいる、
   誘導加熱コイルユニット。
2. 前記供給口及び前記排出口は、平面視において前記加熱コイルの中心部を頂点とし前記頂点と前記供給口とを結ぶ線と前記頂点と前記排出口とを結ぶ線との成す角度が鋭角となる位置に設けられており、
   前記第２冷却経路中において前記鋭角側の領域に設けられ前記供給口と前記排出口との間を仕切る仕切り部を更に備えている、
   請求項１に記載の誘導加熱コイルユニット。
3. 前記供給口及び前記排出口は、平面視において前記加熱コイルの中心部を挟んで直線上に設けられており、
   前記第２冷却経路中における前記供給口及び前記排出口に対応する位置に前記第２冷却経路を流れる前記冷却用気体を分岐又は合流させるように整流する整流部を更に備えている、
   請求項１に記載の誘導加熱コイルユニット。
4. 前記ケースは、前記加熱コイルの中央部に対応して設けられ前記ケースを前記加熱コイルの厚み方向に貫く穴部を有している、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の誘導加熱コイルユニット。
5. 前記供給口と前記排出口とをそれぞれ２つ以上ずつ備えている、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の誘導加熱コイルユニット。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の誘導加熱コイルユニットと、
   前記加熱コイルの温度を検出可能な温度検出手段と、
   前記冷却経路に冷却用気体を供給可能な冷却用気体供給手段と、
   前記温度検出手段の検出結果が予め設定した閾値以上である場合に前記冷却用気体供給手段により前記冷却経路に冷却用気体を供給し、前記温度検出手段の検出結果が前記閾値未満である場合に前記冷却用気体供給手段による前記冷却用気体の供給を停止する冷却制御を行うことが可能な制御装置と、
   を備える誘導加熱システム。

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