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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024106886
(43)【公開日】2024-08-08
(54)【発明の名称】加熱装置、および、その制御方法
(51)【国際特許分類】
H05B 6/10 20060101AFI20240801BHJP
H05B 6/06 20060101ALI20240801BHJP
【ＦＩ】
H05B6/10 381
H05B6/06 311
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023011359
(22)【出願日】2023-01-27
(71)【出願人】
【識別番号】520285880
【氏名又は名称】中部電力ミライズ株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000213297
【氏名又は名称】中部電力株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003052
【氏名又は名称】弁理士法人勇智国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】赤坂 千春
(72)【発明者】
【氏名】吉光 聖洋
【テーマコード（参考）】
3K059
【Ｆターム（参考）】
3K059AA02
3K059AA08
3K059AB26
3K059AC07
3K059AC38
3K059AC54
3K059AD03
3K059AD05
3K059AD13
3K059CD15
3K059CD16
3K059CD75
(57)【要約】
【課題】非磁性金属のインゴットを誘導加熱によって加熱する際の加熱効率や加熱品質のばらつきの発生を抑制する技術を提供する。
【解決手段】加熱装置は、非磁性金属のインゴットを搬送する搬送部と、前記インゴットの形状に関する情報を取得する情報取得部と、コイルを備え、前記コイルによる誘導加熱によって、前記搬送部に搬送されている前記インゴットを加熱する加熱部と、前記情報取得部によって取得された前記形状に関する情報を用いて、前記加熱部への前記インゴットの搬送の可否を判定する判定処理と、前記形状に関する情報を用いて、前記加熱部による前記インゴットの加熱条件を決定する加熱制御処理と、を実行する制御部と、を備える。
【選択図】 図１
【解決手段】加熱装置は、非磁性金属のインゴットを搬送する搬送部と、前記インゴットの形状に関する情報を取得する情報取得部と、コイルを備え、前記コイルによる誘導加熱によって、前記搬送部に搬送されている前記インゴットを加熱する加熱部と、前記情報取得部によって取得された前記形状に関する情報を用いて、前記加熱部への前記インゴットの搬送の可否を判定する判定処理と、前記形状に関する情報を用いて、前記加熱部による前記インゴットの加熱条件を決定する加熱制御処理と、を実行する制御部と、を備える。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
非磁性金属のインゴットを加熱する加熱装置であって、
前記インゴットを搬送する搬送部と、
前記インゴットの形状に関する情報を取得する情報取得部と、
コイルを備え、前記コイルによる誘導加熱によって、前記搬送部に搬送されている前記インゴットを加熱する加熱部と、
前記情報取得部によって取得された前記形状に関する情報を用いて、前記加熱部への前記インゴットの搬送の可否を判定する判定処理と、前記形状に関する情報を用いて、前記加熱部による前記インゴットの加熱条件を決定する加熱制御処理と、を実行する制御部と、
を備える、加熱装置。
前記インゴットを搬送する搬送部と、
前記インゴットの形状に関する情報を取得する情報取得部と、
コイルを備え、前記コイルによる誘導加熱によって、前記搬送部に搬送されている前記インゴットを加熱する加熱部と、
前記情報取得部によって取得された前記形状に関する情報を用いて、前記加熱部への前記インゴットの搬送の可否を判定する判定処理と、前記形状に関する情報を用いて、前記加熱部による前記インゴットの加熱条件を決定する加熱制御処理と、を実行する制御部と、
を備える、加熱装置。
【請求項2】
請求項１記載の加熱装置であって、
前記情報取得部は、前記形状に関する情報として、前記インゴットの寸法を取得し、
前記制御部は、予め準備された、前記寸法に一意に対応付けられた前記インゴットに関する情報を用いて、前記判定処理と、前記加熱制御処理と、を実行する、加熱装置。
前記情報取得部は、前記形状に関する情報として、前記インゴットの寸法を取得し、
前記制御部は、予め準備された、前記寸法に一意に対応付けられた前記インゴットに関する情報を用いて、前記判定処理と、前記加熱制御処理と、を実行する、加熱装置。
【請求項3】
請求項２記載の加熱装置であって、
前記制御部は、予め準備された、前記寸法のうちの厚みと前記インゴットの重量とが一意に対応付けられた関係を用いて、前記インゴットの重量を取得し、前記加熱制御処理において、前記重量に応じて、前記インゴットの加熱条件を決定する、加熱装置。
前記制御部は、予め準備された、前記寸法のうちの厚みと前記インゴットの重量とが一意に対応付けられた関係を用いて、前記インゴットの重量を取得し、前記加熱制御処理において、前記重量に応じて、前記インゴットの加熱条件を決定する、加熱装置。
【請求項4】
請求項１記載の加熱装置であって、
前記加熱部は、前記搬送部によって前記コイルの内部空間に挿入された前記インゴットを加熱するように構成されており、
前記制御部は、前記判定処理において、前記形状に関する情報として取得された前記インゴットの寸法が、前記コイルの寸法に応じて予め定められた許容範囲内であるときに、前記コイルへの前記インゴットの挿入を許容し、前記インゴットの寸法が、前記許容範囲外であるときに、前記インゴットの前記コイルへの挿入を中止する、加熱装置。
前記加熱部は、前記搬送部によって前記コイルの内部空間に挿入された前記インゴットを加熱するように構成されており、
前記制御部は、前記判定処理において、前記形状に関する情報として取得された前記インゴットの寸法が、前記コイルの寸法に応じて予め定められた許容範囲内であるときに、前記コイルへの前記インゴットの挿入を許容し、前記インゴットの寸法が、前記許容範囲外であるときに、前記インゴットの前記コイルへの挿入を中止する、加熱装置。
【請求項5】
請求項１記載の加熱装置であって、
前記加熱部は、前記搬送部によって前記コイルの内部空間に挿入された前記インゴットを加熱するように構成されており、
前記コイルの巻き線は、前記コイルに挿入された前記インゴットの側面に対する離間距離が略均一に保たれるように巻かれている、加熱装置。
前記加熱部は、前記搬送部によって前記コイルの内部空間に挿入された前記インゴットを加熱するように構成されており、
前記コイルの巻き線は、前記コイルに挿入された前記インゴットの側面に対する離間距離が略均一に保たれるように巻かれている、加熱装置。
【請求項6】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の加熱装置であって、
前記加熱部は、
電源に接続された共振形インバータ回路と、
前記コイルと共振コンデンサとを含む共振回路と、
前記共振形インバータ回路と前記共振回路との間に設けられ、前記共振形インバータ回路から前記共振回路に電圧降下をさせながら電力を伝達するトランスと、
を備える、加熱装置。
前記加熱部は、
電源に接続された共振形インバータ回路と、
前記コイルと共振コンデンサとを含む共振回路と、
前記共振形インバータ回路と前記共振回路との間に設けられ、前記共振形インバータ回路から前記共振回路に電圧降下をさせながら電力を伝達するトランスと、
を備える、加熱装置。
【請求項7】
請求項６記載の加熱装置であって、
前記搬送部は、前記インゴットを前記加熱部に対して重力方向に搬送し、
前記加熱部は、前記誘導加熱によって前記インゴットを融解させ、前記インゴットが融解した金属を重力によって下方に落下させ、
前記制御部は、前記共振形インバータ回路の出力に基づいて、前記搬送部による前記インゴットの前記コイル内への挿入を制御する、加熱装置。
前記搬送部は、前記インゴットを前記加熱部に対して重力方向に搬送し、
前記加熱部は、前記誘導加熱によって前記インゴットを融解させ、前記インゴットが融解した金属を重力によって下方に落下させ、
前記制御部は、前記共振形インバータ回路の出力に基づいて、前記搬送部による前記インゴットの前記コイル内への挿入を制御する、加熱装置。
【請求項8】
非磁性金属のインゴットを搬送しながら、加熱部においてコイルによる誘導加熱によって前記インゴットを加熱する加熱装置の制御方法であって、
前記インゴットの加熱前に、前記インゴットの形状に関する情報を取得する工程と、
前記インゴットの加熱前に、前記形状に関する情報を用いて、前記インゴットの前記加熱部への搬送の可否を判定する工程と、
前記インゴットの加熱前に、前記形状に関する情報を用いて、前記加熱部による前記インゴットの加熱条件を決定する工程と、
を備える、制御方法。
前記インゴットの加熱前に、前記インゴットの形状に関する情報を取得する工程と、
前記インゴットの加熱前に、前記形状に関する情報を用いて、前記インゴットの前記加熱部への搬送の可否を判定する工程と、
前記インゴットの加熱前に、前記形状に関する情報を用いて、前記加熱部による前記インゴットの加熱条件を決定する工程と、
を備える、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願発明は、非磁性金属のインゴットを加熱する加熱装置、および、その制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
非磁性金属のインゴットの一例としては、アルミニウムのインゴットが知られている。インゴットは、鋳物の製造の際に加熱されて融解される。例えば、下記の特許文献１には、インゴットを融解させる前の予熱のために、火炎放射によってインゴットを加熱する予熱装置が開示されている。
【0003】
ところで、非磁性金属の加熱方法としては、上記のような火炎放射等の燃焼による方法以外に、誘導加熱を用いた方法が知られている。アルミニウムなどの非磁性金属のインゴットの加熱に誘導加熱を利用すれば、加熱効率を向上させることができ、加熱のための設備の小型化も可能である。また、インゴットの加熱の際の二酸化炭素の発生量の低減も可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１６－４３３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
誘導加熱によって非磁性金属を加熱する場合、加熱効率を高めるためには、加熱対象の非磁性金属と誘導加熱用のコイルとの間の距離をより小さくすることが好ましい。しかしながら、一般に、インゴットは、製造上の寸法誤差のばらつきが大きい傾向にある。そのため、誘導加熱によるインゴットの加熱装置では、多くの場合、インゴットの寸法のばらつきに対応できるように、コイルとインゴットとの間に、大きめのクリアランスを設けており、それが加熱効率の低下の原因になっていた。また、誘導加熱によるインゴットの加熱装置では、インゴットの寸法誤差に起因するコイルとインゴットの間の距離のばらつきにより、インゴットごとに加熱効率に差が生じ、必要な加熱時間が変動して、加熱品質に影響する場合があった。
【0006】
本願発明は、寸法のばらつきが大きい非磁性金属のインゴットを誘導加熱によって加熱する際の加熱効率や加熱品質のばらつきの発生を抑制できる技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本願発明は、以下の形態として実現することが可能である。
【0008】
［第１形態］第１形態は、非磁性金属のインゴットを加熱する加熱装置として提供される。第１形態の加熱装置は、前記インゴットを搬送する搬送部と、前記インゴットの形状に関する情報を取得する情報取得部と、コイルを備え、前記コイルによる誘導加熱によって、前記搬送部に搬送されている前記インゴットを加熱する加熱部と、前記情報取得部によって取得された前記形状に関する情報を用いて、前記加熱部への前記インゴットの搬送の可否を判定する判定処理と、前記形状に関する情報を用いて、前記加熱部による前記インゴットの加熱条件を決定する加熱制御処理と、を実行する制御部と、
を備える。
第１形態の加熱装置によれば、インゴットの形状に関する情報に基づいて加熱部へのインゴットの搬送の可否が判定される。そのため、例えば、寸法誤差が大きいなど、規格から大きく外れた形状のインゴットが加熱部に搬送されることを抑制できる。これにより、搬送中に加熱部に干渉する可能性がある形状を有するインゴットが加熱部に搬送されることを抑制でき、加熱部を保護することができる。また、コイルに干渉するほど大きい寸法誤差を有するインゴットが加熱部に搬送されることを抑制できるため、コイルとインゴットとの間のクリアランスを小さく設計することも可能になる。さらに、第１形態の加熱装置によれば、インゴットの形状に関する情報を用いてインゴットの加熱条件が決定されるため、加熱対象のインゴットの形状に応じた適切な加熱条件でインゴットを加熱できる。よって、インゴットの形状のばらつきに起因して、加熱効率や加熱品質にばらつきが生じることを抑制できる。
を備える。
第１形態の加熱装置によれば、インゴットの形状に関する情報に基づいて加熱部へのインゴットの搬送の可否が判定される。そのため、例えば、寸法誤差が大きいなど、規格から大きく外れた形状のインゴットが加熱部に搬送されることを抑制できる。これにより、搬送中に加熱部に干渉する可能性がある形状を有するインゴットが加熱部に搬送されることを抑制でき、加熱部を保護することができる。また、コイルに干渉するほど大きい寸法誤差を有するインゴットが加熱部に搬送されることを抑制できるため、コイルとインゴットとの間のクリアランスを小さく設計することも可能になる。さらに、第１形態の加熱装置によれば、インゴットの形状に関する情報を用いてインゴットの加熱条件が決定されるため、加熱対象のインゴットの形状に応じた適切な加熱条件でインゴットを加熱できる。よって、インゴットの形状のばらつきに起因して、加熱効率や加熱品質にばらつきが生じることを抑制できる。
【0009】
［第２形態］上記の第１形態の加熱装置において、前記情報取得部は、前記形状に関する情報として、前記インゴットの寸法を取得し、前記制御部は、予め準備された、前記寸法に一意に対応付けられた前記インゴットに関する情報を用いて、前記判定処理と、前記加熱制御処理と、を実行してよい。
第２形態の加熱装置によれば、予め準備されたインゴットに関する情報を用いることにより、搬送中のインゴットについて、形状に関する情報以外の様々な情報を取得することができる。よって、情報取得部によって取得する情報量を低減することができる。また、情報取得部の装置構成の簡素化や、制御部による判定精度の向上、処理内容の簡略化、処理時間の短縮等が可能である。
第２形態の加熱装置によれば、予め準備されたインゴットに関する情報を用いることにより、搬送中のインゴットについて、形状に関する情報以外の様々な情報を取得することができる。よって、情報取得部によって取得する情報量を低減することができる。また、情報取得部の装置構成の簡素化や、制御部による判定精度の向上、処理内容の簡略化、処理時間の短縮等が可能である。
【0010】
［第３形態］上記第２形態の加熱装置において、前記制御部は、予め準備された、前記寸法のうちの厚みと前記インゴットの重量とが一意に対応付けられた関係を用いて前記インゴットの重量を取得し、前記加熱制御処理において、前記重量に応じて、前記インゴットの加熱条件を決定してよい。
第３形態の加熱装置によれば、インゴットの厚みの計測により、インゴットの重量に応じた適切な加熱量を実現する加熱条件の決定が可能である。よって、加熱装置によるインゴットの加熱をより効率的に実行できる。
第３形態の加熱装置によれば、インゴットの厚みの計測により、インゴットの重量に応じた適切な加熱量を実現する加熱条件の決定が可能である。よって、加熱装置によるインゴットの加熱をより効率的に実行できる。
【0011】
［第４形態］上記第１形態、第２形態、および、第３形態のいずれか１つに記載の加熱装置において、前記加熱部は、前記搬送部によって前記コイルの内部空間に挿入された前記インゴットを加熱するように構成されており、前記制御部は、前記判定処理において、前記形状に関する情報として取得された前記インゴットの寸法が、前記コイルの寸法に応じて予め定められた許容範囲内であるときに、前記コイルへの前記インゴットの挿入を許容し、前記インゴットの寸法が、前記許容範囲外であるときに、前記インゴットの前記コイルへの挿入を中止してよい。
第４形態の加熱装置によれば、インゴットがコイル内に挿入されて加熱されるため、加熱部の小型化が可能であるとともに、インゴットの加熱効率を、さらに高めることができる。また、寸法が大きいインゴットが搬送されてコイルに干渉することを抑制できる。
第４形態の加熱装置によれば、インゴットがコイル内に挿入されて加熱されるため、加熱部の小型化が可能であるとともに、インゴットの加熱効率を、さらに高めることができる。また、寸法が大きいインゴットが搬送されてコイルに干渉することを抑制できる。
【0012】
［第５形態］上記第１形態、第２形態、第３形態、および、第４形態のいずれかに記載の加熱装置において、前記加熱部は、前記搬送部によって前記コイルの内部空間に挿入された前記インゴットを加熱するように構成されており、
前記コイルの巻き線は、前記コイルに挿入された前記インゴットの側面に対する離間距離が略均一に保たれるように巻かれてよい。
第５形態の加熱装置によれば、挿入方向に見たときのインゴットの外周輪郭形状とコイルの内周輪郭形状とが異なることによって、コイルとコイルに挿入されたインゴットとの間に大きな隙間が生じることを抑制することができる。よって、インゴットの加熱効率をより一層、高めることができる。
前記コイルの巻き線は、前記コイルに挿入された前記インゴットの側面に対する離間距離が略均一に保たれるように巻かれてよい。
第５形態の加熱装置によれば、挿入方向に見たときのインゴットの外周輪郭形状とコイルの内周輪郭形状とが異なることによって、コイルとコイルに挿入されたインゴットとの間に大きな隙間が生じることを抑制することができる。よって、インゴットの加熱効率をより一層、高めることができる。
【0013】
［第６形態］上記第１形態、第２形態、第３形態、第４形態、および、第５形態のいずれかに記載の加熱装置において、前記加熱部は、電源に接続された共振形インバータ回路と、前記コイルと共振コンデンサとを含む共振回路と、前記共振形インバータ回路と前記共振回路との間に設けられ、前記共振形インバータ回路から前記共振回路に電圧降下をさせながら電力を伝達するトランスと、を備えてよい。
第６形態の加熱装置によれば、共振形インバータ回路と共振回路との間でのトランスによる電圧変換により、共振回路のコイルに流れる電流を増大せることができる。また、共振回路での発振が、トランスを介在させたことによるインダクタンスの増大分を打ち消す方向に働く。そのため、共振形インバータ回路と共振回路の全体で見たときのインダクタンスの増加を抑えながら、コイルの巻き数を増加させることができる。コイルの巻き数を増加させることができれば、誘導加熱によるインゴットの加熱効率を高めることができる。
第６形態の加熱装置によれば、共振形インバータ回路と共振回路との間でのトランスによる電圧変換により、共振回路のコイルに流れる電流を増大せることができる。また、共振回路での発振が、トランスを介在させたことによるインダクタンスの増大分を打ち消す方向に働く。そのため、共振形インバータ回路と共振回路の全体で見たときのインダクタンスの増加を抑えながら、コイルの巻き数を増加させることができる。コイルの巻き数を増加させることができれば、誘導加熱によるインゴットの加熱効率を高めることができる。
【0014】
［第７形態］上記の第６形態に記載の加熱装置において、前記搬送部は、前記インゴットを前記加熱部に対して重力方向に搬送し、前記加熱部は、前記誘導加熱によって前記インゴットを融解させ、前記インゴットが融解した金属を重力によって下方に落下させ、前記制御部は、前記共振形インバータ回路の出力に基づいて、前記搬送部による前記インゴットの前記コイル内への挿入を制御してよい。
第７形態の加熱装置によれば、誘導加熱による高い加熱効率でインゴットを融解させることができる。また、インゴットが融解した金属を、重力を利用して加熱部から移動させることができるため効率的である。さらに、第７形態の加熱装置では、融解によってインゴットの体積が減少するのに従って、加熱部の共振形インバータ回路の出力が自動的に低下する。制御部は、その共振形インバータ回路の出力に基づいて搬送部を制御するため、コイルへのインゴットの挿入を、インゴットの融解状態に応じて適切に制御することが可能である。
第７形態の加熱装置によれば、誘導加熱による高い加熱効率でインゴットを融解させることができる。また、インゴットが融解した金属を、重力を利用して加熱部から移動させることができるため効率的である。さらに、第７形態の加熱装置では、融解によってインゴットの体積が減少するのに従って、加熱部の共振形インバータ回路の出力が自動的に低下する。制御部は、その共振形インバータ回路の出力に基づいて搬送部を制御するため、コイルへのインゴットの挿入を、インゴットの融解状態に応じて適切に制御することが可能である。
【0015】
［第８形態］第８形態は、非磁性金属のインゴットを搬送しながら、加熱部においてコイルによる誘導加熱によって前記インゴットを加熱する加熱装置の制御方法として提供される。第８形態の制御方法は、前記インゴットの加熱前に、前記インゴットの形状に関する情報を取得する工程と、前記インゴットの加熱前に、前記形状に関する情報を用いて、前記インゴットの前記加熱部への搬送の可否を判定する工程と、前記インゴットの加熱前に、前記形状に関する情報を用いて、前記加熱部による前記インゴットの加熱条件を決定する工程と、を備える。
第８形態の制御方法によれば、インゴットの形状に関する情報によって加熱部へのインゴットの搬送の可否が判定される。そのため、例えば、寸法誤差が大きいなど、規格から大きくはずれた形状のインゴットが加熱部に搬送されることを抑制することができる。これにより、搬送中に加熱部に干渉する可能性がある形状を有するインゴットが加熱部に搬送されることを抑制できるため、加熱部を保護することができる。また、コイルに干渉するような形状ほど大きい寸法誤差を有するインゴットが加熱部に搬送されることを抑制できるため、コイルとインゴットとの間のクリアランスを小さく設計することも可能になる。さらに、第８形態の制御方法によれば、インゴットの形状に関する情報を用いてインゴットの加熱条件が決定されるため、インゴットの形状に応じた適切な加熱条件でインゴットを加熱できる。よって、インゴットの形状のばらつきに起因して、加熱効率や加熱品質にばらつきが生じることを抑制できる。
第８形態の制御方法によれば、インゴットの形状に関する情報によって加熱部へのインゴットの搬送の可否が判定される。そのため、例えば、寸法誤差が大きいなど、規格から大きくはずれた形状のインゴットが加熱部に搬送されることを抑制することができる。これにより、搬送中に加熱部に干渉する可能性がある形状を有するインゴットが加熱部に搬送されることを抑制できるため、加熱部を保護することができる。また、コイルに干渉するような形状ほど大きい寸法誤差を有するインゴットが加熱部に搬送されることを抑制できるため、コイルとインゴットとの間のクリアランスを小さく設計することも可能になる。さらに、第８形態の制御方法によれば、インゴットの形状に関する情報を用いてインゴットの加熱条件が決定されるため、インゴットの形状に応じた適切な加熱条件でインゴットを加熱できる。よって、インゴットの形状のばらつきに起因して、加熱効率や加熱品質にばらつきが生じることを抑制できる。
【0016】
本願発明は、加熱装置や加熱装置の制御方法以外の種々の形態によって実現することが可能である。本願発明は、例えば、加熱システムや、加熱装置の制御装置、非磁性金属のインゴットの加熱方法、インゴットを加熱して加工する加工装置および加工方法、インゴットを融解させて鋳物を製造する製造装置および製造方法等の形態によって実現することができる。また、本願発明は、前述した制御方法を実行させるためのコンピュータプログラムや、そのプログラムが記録された記録媒体等の形態で実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】第１実施形態の加熱装置の構成を示す概略図。
【図2】加熱部の回路構成を示す概略図。
【図3】加熱処理のフローチャートを示す説明図。
【図4】金型中でインゴットが鋳造されている様子を例示する概略図。
【図5】インゴット情報の内容を説明するための概略ブロック図。
【図6】加熱部のコイル内に挿入されたインゴットを示す概略図。
【図7】第２実施形態の加熱部のコイルを示す概略図。
【図8】第３実施形態の加熱装置の構成を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【0018】
１．第１実施形態：
図１は、第１実施形態の加熱装置１０の構成を示す概略図である。加熱装置１０は、非磁性金属のインゴットＩＧを誘導加熱によって加熱する。本実施形態では、インゴットＩＧは、アルミニウムインゴットであり、棒状体として構成されている。また、本実施形態では、加熱装置１０は、インゴットＩＧを融解する前の予熱のための加熱を実行する。なお、本実施形態のインゴットＩＧは、後に参照する図６に示されているように、長手方向に見たときの外周輪郭形状が略台形形状を有している。
図１は、第１実施形態の加熱装置１０の構成を示す概略図である。加熱装置１０は、非磁性金属のインゴットＩＧを誘導加熱によって加熱する。本実施形態では、インゴットＩＧは、アルミニウムインゴットであり、棒状体として構成されている。また、本実施形態では、加熱装置１０は、インゴットＩＧを融解する前の予熱のための加熱を実行する。なお、本実施形態のインゴットＩＧは、後に参照する図６に示されているように、長手方向に見たときの外周輪郭形状が略台形形状を有している。
【0019】
加熱装置１０は、複数のインゴットＩＧを次々に搬送して連続的に加熱する。加熱装置１０は、加熱装置１０の動作を制御する制御部１１と、インゴットＩＧを搬送する搬送部２０と、インゴットＩＧの形状に関する情報を取得する情報取得部２５と、インゴットＩＧを加熱する加熱部３０と、を備える。
【0020】
制御部１１は、例えば、マイクロプロセッサによって構成された中央処理装置（ＣＰＵ）と、主記憶装置（ＲＡＭ）と、を備えるコンピュータによって構成される。制御部１１は、ＣＰＵがＲＡＭ上の記憶領域を利用して、命令やプログラムを読み込んで実行することにより、加熱装置１０を制御するための種々の機能を発揮する。なお、制御部１１は、単体のコンピュータによって構成されていなくてもよい。制御部１１によって実現される機能の少なくとも一部は、単体の電子回路や複数の電子回路の組み合わせによって実現されていてもよい。
【0021】
本実施形態では、制御部１１は、図示しない記憶部に、予め準備されたインゴットＩＧに関する情報に相当するインゴット情報ＩＤを格納している。制御部１１は、インゴット情報ＩＤを用いて、インゴットＩＧの加熱処理を実行する。インゴット情報ＩＤの詳細、および、制御部１１が実行する加熱処理の手順については後述する。
【0022】
搬送部２０は、例えば、インゴットＩＧの搬送路を構成する複数の搬送ローラー２１を備える。搬送部２０は、図示しないモータによる搬送ローラー２１の回転駆動によってインゴットＩＧを長手方向に搬送する。搬送部２０によるインゴットＩＧの搬送は、制御部１１によって制御される。他の実施形態では、インゴットＩＧの搬送路は、ベルトコンベアによって構成されてもよい。
【0023】
本実施形態では、搬送部２０は、インゴットＩＧの搬送路の側方に、搬送中のインゴットＩＧを搬送路から押し出す押出機構２３を有している。押出機構２３は、後述する情報取得部２５がインゴットＩＧの形状に関する情報を検出する場所と加熱部３０との間に設けられている。押出機構２３は、例えば、エアシリンダーなどの伸縮機構を備えており、その伸縮機構が伸長することにより、インゴットＩＧを側方から押して搬送路から排除することができる。押出機構２３は、制御部１１から指令を受けたときに、インゴットＩＧを搬送路から押し出す。
【0024】
情報取得部２５は、インゴットＩＧの搬送路上に設けられている。情報取得部２５は、制御部１１の制御下において、搬送中のインゴットＩＧについて、加熱部３０に搬送される前にその形状に関する情報を取得する。情報取得部２５は、取得した情報を制御部１１に出力する。詳細は後述するが、制御部１１は、情報取得部２５によって取得されたインゴットＩＧの形状に関する情報を用いて、インゴットＩＧの搬送の可否の判定や、インゴットＩＧの加熱条件の制御を実行する。
【0025】
本実施形態では、情報取得部２５は、インゴットＩＧの形状に関する情報として、インゴットＩＧの寸法情報を取得する。情報取得部２５は、例えば、レーザーセンサーによって構成され、インゴットＩＧを光学的に走査し、自身とインゴットＩＧとの間の距離を検出することにより、インゴットＩＧの寸法を計測する。なお、他の実施形態では、情報取得部２５は、レーザーセンサーの代わりに、接触式センサーによって構成されてもよい。
【0026】
本実施形態の情報取得部２５は、インゴットＩＧの搬送路の上方からインゴットＩＧにレーザーを照射することにより、インゴットＩＧの寸法のうちの厚みを計測する。より具体的には、情報取得部２５は、インゴットＩＧを長手方向に走査し、複数個所の厚みを計測することにより、厚みの平均値を取得する。厚みを計測する理由については後述する。
【0027】
なお、他の実施形態では、情報取得部２５は、インゴットＩＧの寸法として、厚みに加えて、あるいは、厚みの代わりに、他の寸法を計測してもよい。情報取得部２５は、インゴットＩＧの幅を計測してもよいし、インゴットＩＧの長さを計測してもよい。情報取得部２５は、レーザーによりインゴットＩＧを走査して、その走査方向における寸法の変化やばらつきに関する情報を取得可能であるとしてもよい。情報取得部２５は、互いに直交する三方向からレーザーを照射して、インゴットＩＧの三次元測定が可能であるとしてもよい。
【0028】
加熱部３０は、制御部１１の制御下において、搬送部２０によって搬送されていくインゴットＩＧを誘導加熱によって加熱する。本実施形態では、加熱部３０は、第１加熱部３０ａと、第２加熱部３０ｂと、を含む。第１加熱部３０ａと第２加熱部３０ｂとは、インゴットＩＧの搬送路に、第１加熱部３０ａを上流側とし、第２加熱部３０ｂを下流側として隣り合って配列されている。インゴットＩＧは、搬送部２０によって搬送されることにより、第１加熱部３０ａと第２加熱部３０ｂとを連続して通過する。
【0029】
なお、第１加熱部３０ａと第２加熱部３０ｂの少なくとも一方は省略されてもよい。以下では、第１加熱部３０ａと第２加熱部３０ｂとを特に区別しなくてもよい場合には、単に、「加熱部３０」と呼ぶ場合がある。
【0030】
各加熱部３０ａ，３０ｂは、インゴットＩＧの加熱のための炉室３１と、炉室３１内に設置された誘導加熱用のコイル３５と、を備える。本実施形態では、コイル３５はソレノイドコイルによって構成されている。インゴットＩＧは、その長手方向を挿入方向として、搬送部２０によって、コイル３５の内部空間に挿入されることにより加熱される。
【0031】
本実施形態の加熱装置１０では、インゴットＩＧがコイル３５内に挿入されて加熱されるため、加熱部３０の小型化が可能である。また、この構成であれば、コイル３５とインゴットＩＧとの間の距離を小さくすることができるため、インゴットＩＧの加熱効率を高めることができる。
【0032】
なお、本明細書において、「加熱効率」は、加熱で消費されたエネルギー量に対する加熱対象物に付与された熱量で求められる値に相当する。従って、加熱装置１０での加熱効率は、加熱部３０でインゴットＩＧに付与された熱量を、加熱部に供給される外部電源からの出力で除することにより算出できる。インゴットＩＧに付与された熱量は、例えば、熱電対でインゴットＩＧの複数個所の温度を計測して平均温度を出し、その平均温度と、インゴットＩＧの重量と、インゴットＩＧの材料の平均比熱と、を乗算することにより算出できる。
【0033】
【0034】
共振形インバータ回路４０は、制御部１１の制御下において、誘導加熱用のコイル３５に供給される交流の周波数及び電力を調整する電源装置として機能する。共振形インバータ回路４０は、外部電源である交流電源ＡＣに接続されたコンバータ回路部４１と、交流変換回路部４５と、を備える。
【0035】
コンバータ回路部４１は、交流電源ＡＣの交流を直流に変換して交流変換回路部４５に出力する。コンバータ回路部４１は、ノイズフィルタ４２と、整流素子４３と、平滑コンデンサ４４と、を有する。ノイズフィルタ４２は、交流電源ＡＣと整流素子４３との間に設けられている。整流素子４３は、交流変換回路部４５に接続されている。平滑コンデンサ４４は、整流素子４３とともに交流変換回路部４５に対して並列に接続されている。
【0036】
交流変換回路部４５は、スイッチング回路４６と、一対の一次側共振コンデンサ４８ａ，４８ｂと、を有する。交流変換回路部４５は、スイッチング回路４６での周期的な開閉動作により、コンバータ回路部４１から出力される直流を、制御部１１からの指令に応じた周波数と電力の交流に変換して出力する。
【0037】
本実施形態では、スイッチング回路４６は、フルブリッジ方式を採用しており、４つのスイッチング素子４７を備える。スイッチング素子４７は、例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ；Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）によって構成される。なお、スイッチング回路４６は、ハーフブリッジ方式を採用していてもよい。
【0038】
スイッチング回路４６は、トランス５５が有する一次コイル５６に接続されている。一対の一次側共振コンデンサ４８ａ，４８ｂは、スイッチング回路４６と一次コイル５６との間に設けられている。一対の一次側共振コンデンサ４８ａ，４８ｂは、一次コイル５６の一方の端子に対して互いに並列に接続されている。
【0039】
なお、本実施形態の共振形インバータ回路４０は、業務用のＩＨクッキングヒータ用に設計された汎用品のＩＨインバータに相当する構成を有する。共振形インバータ回路４０の出力周波数は、１０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下であり、定格出力は、３ｋＷ以上３０ｋＷ以下としてよい。
【0040】
共振回路５０は、図１で説明したインゴットＩＧを加熱するための誘導加熱用のコイル３５と、コイル３５に直列に接続されている一対の二次側共振コンデンサ５１ａ，５１ｂと、を備える。コイル３５は、一対の二次側共振コンデンサ５１ａ，５１ｂを介して、トランス５５が有する二次コイル５７に直列に接続されている。一対の二次側共振コンデンサ５１ａ，５１ｂはそれぞれ、コイル３５の両端に設けられている。
【0041】
トランス５５の二次コイル５７の巻き数は、一次コイル５６の巻き数より小さい。これにより、トランス５５は、共振形インバータ回路４０から共振回路５０に電圧降下をさせながら電力を伝達する。
【0042】
上記の回路構成を有する各加熱部３０ａ，３０ｂによれば、共振形インバータ回路４０と共振回路５０との間に設けられたトランス５５の電圧変換作用により、共振回路５０のコイル３５に流れる電流を増大せることができる。また、上記の回路構成によれば、一対の二次側共振コンデンサ５１ａ，５１ｂの作用によって共振回路５０で生じる発振が、トランス５５を介在させたことによるインダクタンスの増大分を打ち消す方向に働く。そのため、加熱部３０の回路全体で見たときのインダクタンスの増加を抑えながら、コイル３５の巻き数を増加させることができる。コイル３５の巻き数を増加させることができれば、誘導加熱によるインゴットＩＧの加熱効率を高めることができる。
【0043】
図３には、制御部１１の制御によって加熱装置１０において実行される加熱処理のフローチャートが示されている。加熱装置１０では、１つのインゴットＩＧを加熱するステップＳ１０～Ｓ５０の１周期分の加熱処理が周期的に繰り返されことにより、複数のインゴットＩＧの加熱が連続的に実行される。
【0044】
ステップＳ１０では、搬送部２０により、現周期の加熱対象となるインゴットＩＧの搬送が開始される。ステップＳ２０では、情報取得部２５により、搬送中のインゴットＩＧの形状に関する情報が取得される。上述したように、本実施形態では、情報取得部２５は、形状に関する情報として、インゴットＩＧの厚みを計測する。
【0045】
図４を参照して、インゴットＩＧの厚みを計測する理由を説明する。図４は、金型ＭＭ中でインゴットＩＧが鋳造されている様子を示す概略断面図である。図４には、インゴットＩＧの長手方向に直交する切断面における金型ＭＭのキャビティ内の様子が模式的に示されている。
【0046】
インゴットＩＧは、金型ＭＭのキャビティ内に融解したアルミニウムが注入されることによって製造される。インゴットＩＧの寸法誤差は、多くの場合、金型ＭＭに注入される融解金属の量の誤差や、水平面に対する金型ＭＭの配置角度の誤差によって生じる。そのため、インゴットＩＧの寸法誤差の多くは、厚みＴｉの誤差として現れる。このことは、インゴットＩＧに関しては、多くの場合、その厚みＴｉの誤差を把握できれば、金型ＭＭのキャビティの形状に基づいて、インゴットＩＧの幅Ｗｉや体積の誤差を把握できることを意味している。そこで、本実施形態の加熱装置１０では、インゴットＩＧの寸法誤差を把握するために、情報取得部２５によって、インゴットＩＧの厚みを計測する。
【0047】
図５を参照して、情報取得部２５によって取得したインゴットＩＧの厚みから、加熱処理に用いられるインゴットＩＧに関する情報を取得する方法を説明する。図５は、図１に示した、制御部１１が有するインゴット情報ＩＤの内容を示す概略ブロック図である。
【0048】
本実施形態では、制御部１１は、以下に説明するように、インゴット情報ＩＤを用いることにより、情報取得部２５によって得たインゴットＩＧの厚みＴｉから、インゴットＩＧの他の寸法や、体積、重量を取得することができる。インゴットＩＧの厚みＴｉとインゴット情報ＩＤに含まれる情報とは、マップやデータベースなどによって一意に対応づけられている。
【0049】
インゴット情報ＩＤには、インゴットＩＧに関する情報として、例えば、インゴットＩＧの幅Ｗｉや、インゴットＩＧの体積Ｖｉが含まれている。本明細書において、インゴットＩＧの幅Ｗｉは、インゴットＩＧの幅方向の寸法のうちの最大値である。これらの情報は、インゴットＩＧの金型ＭＭのキャビティの寸法の情報から予め取得されたものである。これにより、制御部１１は、インゴット情報ＩＤを用いて、インゴットＩＧの厚みＴｉに対して、インゴットＩＧの幅Ｗｉと体積Ｖｉとを取得することができる。
【0050】
また、インゴット情報ＩＤには、インゴットＩＧの材料の体積密度が含まれる。これにより、制御部１１は、インゴット情報ＩＤを用いて求めた体積Ｖｉと体積密度とを用いて、インゴット情報ＩＤの重量を算出することができる。インゴット情報ＩＤには、インゴットＩＧの材料の比熱が含まれる。制御部１１は、算出したインゴットＩＧの重量とインゴット情報ＩＤの比熱とを用いて、インゴットＩＧを目標温度まで加熱するのに必要な加熱量を算出する。
【0051】
このように、本実施形態の加熱装置１０では、制御部１１がインゴット情報ＩＤを用いることにより、情報取得部２５がインゴットＩＧの厚みＴｉを計測するだけで、加熱処理に用いられるインゴットＩＧに関する種々の情報を取得することができる。これにより、情報取得部２５によって取得する情報量が低減され、情報取得部２５の簡素化が実現されている。また、以下に説明するステップＳ３０，Ｓ４０において制御部１１が処理する情報量が低減され、加熱装置１０の制御内容の簡略化や処理時間の短縮等が実現されている。
【0052】
図３に戻る。ステップＳ３０は、制御部１１が、情報取得部２５によって取得された、インゴットＩＧの形状に関する情報を用いて、インゴットＩＧが加熱部３０に搬送可能か否かを判定する判定処理に相当する。この判定処理では、インゴットＩＧの形状が、搬送中に加熱部３０に干渉するか否かが判定される。本実施形態では、制御部１１は、情報取得部２５が計測したインゴットＩＧの寸法と、加熱部３０の寸法に基づいて予め定められた閾値と、を比較することによって、インゴットＩＧが加熱部３０に干渉するか否かを判定する。また、本実施形態では、上述したように、インゴットＩＧは加熱部３０のコイル３５の内部空間に挿入されるため、判定処理の閾値は、コイル３５の寸法に基づいて定められる。
【0053】
ステップＳ３０では、制御部１１は、まず、インゴット情報ＩＤを参照することにより、情報取得部２５から得られたインゴットＩＧの厚みＴｉの計測結果に対して、インゴットＩＧの幅Ｗｉを取得する。次に制御部１１は、厚みＴｉと幅Ｗｉとを用いて、インゴットＩＧの加熱部３０への搬送の可否を判定する。
【0054】
図６を参照する。図６は、加熱部３０のコイル３５内に挿入されたインゴットＩＧを長手方向に見たときの概略図である。本実施形態では、インゴットＩＧは幅Ｗｉが厚みＴｉよりも大きい略台形形状を有している。また、コイル３５の内部空間の入口の開口形状は、略長方形形状を有しており、その幅Ｗｃが高さＨｃより大きい。
【0055】
制御部１１は、インゴットＩＧの厚みＴｉが、予め定められた厚みの上限値ＴＬ以下であり、かつ、インゴットＩＧの幅Ｗｉが、予め定められた幅の上限値ＷＬ以下である場合に、インゴットＩＧを加熱部３０へと搬送可能であると判定する。一方、制御部１１は、インゴットＩＧの厚みＴｉが上限値ＴＬより大きい場合、あるいは、インゴットＩＧの幅Ｗｉが上限値ＷＬより大きい場合に、インゴットＩＧを加熱部３０へと搬送できないと判定する。
【0056】
ステップＳ３０の判定処理で判定基準となる閾値は、コイル３５の幅Ｗｃと高さＨｃに基づいて定められる。上述した上限値ＴＬ，ＷＬはそれぞれ、コイル３５の内部空間の幅Ｗｃおよび高さＨｃに所定のクリアランスの分を差し引いた値より小さい値に設定されている。所定のクリアランスは、例えば、コイル３５の内部空間の幅Ｗｃおよび高さＨｃの５～３０％程度の値としてもよい。
【0057】
ステップＳ３０で、インゴットＩＧを加熱部３０へと搬送できないと判定した場合には、インゴットＩＧが加熱部３０のコイル３５に干渉する可能性が高い。そのため、制御部１１は、ステップＳ３５において、搬送部２０によるインゴットＩＧの加熱部３０への搬送を中止させる。つまり、制御部１１は、インゴットＩＧの加熱部３０のコイル３５への挿入を中止させる。この場合には、本実施形態では、制御部１１は、搬送部２０の押出機構２３によって、インゴットＩＧを搬送路から排除する。
【0058】
ステップＳ３０で、インゴットＩＧを加熱部３０へと搬送可能と判定した場合には、インゴットＩＧが加熱部３０のコイル３５に干渉する可能性が小さいため、制御部１１は、搬送部２０に、そのままインゴットＩＧを加熱部３０へと搬送させる。そして、ステップＳ４０を実行する。
【0059】
ステップＳ４０は、制御部１１が、情報取得部２５によって取得されたインゴットＩＧの形状に関する情報を用いて、加熱部３０によるインゴットＩＧの加熱条件を決定する加熱制御処理に相当する。ステップＳ４０は、インゴットＩＧが加熱部３０に到達する前に実行される。本実施形態では、制御部１１は、インゴットＩＧの厚みＴｉとインゴット情報ＩＤとを用いて、上述した方法により、インゴットＩＧの重量を取得する。また、制御部１１は、取得したインゴットＩＧの重量とインゴット情報ＩＤに含まれる比熱とからインゴットＩＧを目標温度まで加熱するのに必要な加熱量を算出する。
【0060】
制御部１１は、算出した加熱量を達成するための加熱条件を決定する。本実施形態では、制御部１１は、インゴットＩＧの加熱時間、つまり、インゴットＩＧが加熱部３０を通過するのにかかる時間を決定する。制御部１１は、加熱条件として、加熱部３０のコイル３５に流す目標電流を決定してもよい。このように、本実施形態の加熱装置１０によれば、制御部１１は、インゴット情報ＩＤの利用により、情報取得部２５によってインゴットＩＧの厚みＴｉを計測するだけで、インゴットＩＧの重量に応じたより適切な加熱条件の決定が可能である。
【0061】
ステップＳ５０では、制御部１１は決定した加熱条件によって加熱部３０によるインゴットＩＧの加熱を実行する。制御部１１は、ステップＳ４０で決定した加熱時間に基づいて、搬送部２０によるインゴットＩＧの搬送速度を制御する。上記のように、ステップＳ４０において、制御部１１が、加熱条件として、コイル３５の目標電流を決定した場合には、制御部１１は、ステップＳ５０において、その目標電流に応じて、共振形インバータ回路４０が出力する電力を制御する。
【0062】
以上のように、本実施形態の加熱装置１０によれば、情報取得部２５によって取得されたインゴットＩＧの形状に関する情報に基づいて加熱部３０へのインゴットの搬送の可否が判定される。これにより、例えば、寸法誤差が大きいインゴットＩＧ等、搬送中に加熱部３０に干渉するような形状を有するインゴットＩＧが加熱部３０に搬送されることを抑制できる。よって、加熱部３０をインゴットＩＧの干渉から保護することができる。
【0063】
また、本実施形態の加熱装置１０によれば、コイル３５に干渉するほど大きい寸法誤差を有するようなインゴットＩＧが加熱部３０に搬送されることが抑制される。そのため、コイル３５とインゴットＩＧとの間のクリアランスを小さく設計することが可能になる。よって、コイル３５とインゴットＩＧとの間のクリアランスを低減して加熱部３０によるインゴットＩＧの加熱効率を高めるこができる。
【0064】
さらに、本実施形態の加熱装置１０によれば、インゴットＩＧの形状に関する情報として取得された寸法情報を用いてインゴットＩＧの加熱条件が決定される。そのため、加熱対象のインゴットＩＧの寸法に応じた適切な加熱条件でインゴットＩＧを加熱できる。よって、インゴットＩＧの寸法のばらつきに起因して、加熱効率や加熱品質にばらつきが生じることを抑制できる。
【0065】
２．第２実施形態：
図７は、第２実施形態の加熱装置１０Ａが備える加熱部３０Ａが有する誘導加熱用のコイル３５Ａの構成を示す概略図である。図７は、炉室３１に収容されているコイル３５ＡにインゴットＩＧが挿入された状態をインゴットＩＧの長手方向に見たときの様子を示している。第２実施形態の加熱装置１０Ａは、コイル３５Ａの形状が異なる点以外は、第１実施形態の加熱装置１０の構成とほぼ同じである。
図７は、第２実施形態の加熱装置１０Ａが備える加熱部３０Ａが有する誘導加熱用のコイル３５Ａの構成を示す概略図である。図７は、炉室３１に収容されているコイル３５ＡにインゴットＩＧが挿入された状態をインゴットＩＧの長手方向に見たときの様子を示している。第２実施形態の加熱装置１０Ａは、コイル３５Ａの形状が異なる点以外は、第１実施形態の加熱装置１０の構成とほぼ同じである。
【0066】
第２実施形態では、コイル３５Ａの巻き線は、コイル３５Ａに挿入されたインゴットＩＧの側面に対する離間距離が略均一に保たれるように巻かれている。これにより、コイル３５Ａの開口形状は、長手方向に見たときのインゴットＩＧの外周輪郭形状に対応した形状となっている。第２実施形態では、コイル３５Ａの開口形状は、長手方向に見たときのインゴットＩＧの外周輪郭形状と略相似な略台形形状となっている。
【0067】
【0068】
これに対して、第２実施形態の加熱装置１０Ａによれば、図７に示すように、コイル３５Ａとコイル３５Ａの内部空間に挿入されたインゴットＩＧとの間の距離が、コイル３５Ａの部位ごとに異なってしまうことが抑制されている。そのため、第２実施形態の加熱装置１０Ａによれば、第１実施形態の加熱装置１０よりも、誘導加熱の加熱効率が高められる。
【0069】
第２実施形態の加熱装置１０Ａによれば、前述のように加熱効率を高めることができる分だけ、コイル３５ＡとインゴットＩＧとの間のクリアランスを大きくとることが許容される。よって、第２実施形態の加熱装置１０Ａによれば、加熱効率の低下を抑制しながら、加熱部３０Ａに搬送可能なインゴットＩＧの寸法の許容範囲を拡大することが可能である。
【0070】
その他に、第２実施形態の加熱装置１０Ａおよびその制御方法によれば、上記の第１実施形態で説明したのと同様な種々の効果を奏することができる。
【0071】
３．第３実施形態：
図８は、第３実施形態の加熱装置１０Ｂの構成を示す概略図である。第３実施形態の加熱装置１０Ｂは、以下に説明する点以外は、第１実施形態の加熱装置１０の構成とほぼ同じである。図８には、重力方向を示す矢印Ｇを図示してある。
図８は、第３実施形態の加熱装置１０Ｂの構成を示す概略図である。第３実施形態の加熱装置１０Ｂは、以下に説明する点以外は、第１実施形態の加熱装置１０の構成とほぼ同じである。図８には、重力方向を示す矢印Ｇを図示してある。
【0072】
加熱装置１０Ｂでは、搬送部２０Ｂは、三軸ロボットアームによって構成されており、インゴットＩＧを１つずつ把持して、加熱部３０Ｂへと運搬する。また、加熱装置１０Ｂでは、加熱部３０Ｂは１つであり、コイル３５の中心軸が重力方向に平行になるように配置されている。搬送部２０Ｂは、把持したインゴットＩＧを、加熱部３０Ｂに対して重力方向に搬送する。これにより、インゴットＩＧは、コイル３５の上方からコイル３５の内部空間へと、その長手方向に挿入される。なお、加熱部３０Ｂは、コイル３５の代わりに、第２実施形態で説明した図７に示すコイル３５Ａのように、インゴットＩＧの形状に適合させたコイルを備えていてもよい。
【0073】
加熱装置１０Ｂでは、加熱部３０Ｂは、インゴットＩＧを誘導加熱により融解させ、融解した金属を下方に落下させる。そのため、加熱装置１０Ｂは、加熱部３０Ｂの下方に、融解した金属を受けて貯留する貯留部３８を有する。図示は省略するが、貯留部３８は、融解した金属の温度低下を抑制する保温機構を備えている。このように、加熱装置１０Ｂによれば、インゴットＩＧが融解した金属を、重力を利用して加熱部３０Ｂから移動させることができるため効率的である。
【0074】
加熱装置１０Ｂでは、制御部１１は、上記の第１実施形態および第２実施形態で説明したのと同様に、図３に示す手順で加熱処理を実行する。制御部１１は、ステップＳ２０で情報取得部２５によって計測されたインゴットＩＧの寸法を用いて、ステップＳ３０の判定処理とステップＳ４０の加熱制御処理とを実行する。
【0075】
加熱装置１０Ｂでは、制御部１１は、ステップＳ３０で、インゴットＩＧを加熱部３０Ｂに搬送できないと判定したときには、ステップＳ３５で、搬送部２０Ｂに、インゴットＩＧを図示しない回収場所へと搬送させる。そして、ステップＳ１０において、搬送部２０Ｂに、次の新しいインゴットＩＧを把持させ、その搬送を開始させる。
【0076】
加熱装置１０Ｂでは、コイル３５内においてインゴットＩＧが融解してその体積が減少すると、共振形インバータ回路４０と共振回路５０との間の共振の作用により、共振形インバータ回路４０の出力が自動的に低下する。加熱装置１０Ｂでは、制御部１１は、インゴットＩＧが加熱部３０Ｂで加熱されている間、加熱部３０Ｂの共振形インバータ回路４０の出力を検出している。制御部１１は、共振形インバータ回路４０の出力の所定の低下を検出すると、その出力の低下に応じて、コイル３５内のインゴットＩＧの体積が所定の値以上になり、共振形インバータ回路４０の出力が上昇するように、コイル３５内のインゴットＩＧを下方に搬送する。これにより、コイル３５内でのインゴットＩＧの位置が、インゴットＩＧの融解状態に応じて次第に下方へと移動される。このように、第３実施形態の加熱装置１０Ｂによれば、共振形インバータ回路４０の出力に基づいて、搬送部２０ＢによるインゴットＩＧの搬送が適切に制御される。
【0077】
以上のように、第３実施形態の加熱装置１０Ｂによれば、誘導加熱を利用して、インゴットＩＧの融解をより効率的に実行することができる。その他に、第３実施形態の加熱装置１０Ｂおよびその制御方法によれば、上記の第１実施形態や第２実施形態で説明した種々の作用効果を奏することができる。
【0078】
４．他の実施形態：
本開示の技術は、上記の各実施形態において説明された構成に限定されることはない。上記の各実施形態の構成は、例えば、以下のように改変することも可能である。以下に説明する、他の実施形態の構成は、上記の実施形態中で説明された構成と同様に、本開示の技術を実施するための一形態として位置づけられる。
本開示の技術は、上記の各実施形態において説明された構成に限定されることはない。上記の各実施形態の構成は、例えば、以下のように改変することも可能である。以下に説明する、他の実施形態の構成は、上記の実施形態中で説明された構成と同様に、本開示の技術を実施するための一形態として位置づけられる。
【0079】
４－１．他の実施形態１：
上記の各実施形態において、インゴットＩＧは、アルミニウム以外の非磁性金属によって構成されていてもよい。インゴットＩＧは、例えば、銅によって構成されていてもよいし、アルミニウムや銅を主成分とする合金によって構成されていてもよい。
上記の各実施形態において、インゴットＩＧは、アルミニウム以外の非磁性金属によって構成されていてもよい。インゴットＩＧは、例えば、銅によって構成されていてもよいし、アルミニウムや銅を主成分とする合金によって構成されていてもよい。
【0080】
４－２．他の実施形態２：
上記の各実施形態において、インゴットＩＧは、長手方向に見たときの外周輪郭形状が略台形形状以外の形状を有していてもよい。この場合には、第２実施形態のコイル３５Ａの開口形状は、インゴットＩＧのその外周輪郭形状に応じて変更されてもよい。例えば、インゴットＩＧの長手方向に見たときの外周輪郭形状が略三角形形状である場合には、コイル３５Ａの開口形状はそれに応じて略三角形状に変更されてもよい。
上記の各実施形態において、インゴットＩＧは、長手方向に見たときの外周輪郭形状が略台形形状以外の形状を有していてもよい。この場合には、第２実施形態のコイル３５Ａの開口形状は、インゴットＩＧのその外周輪郭形状に応じて変更されてもよい。例えば、インゴットＩＧの長手方向に見たときの外周輪郭形状が略三角形形状である場合には、コイル３５Ａの開口形状はそれに応じて略三角形状に変更されてもよい。
【0081】
４－３．他の実施形態３：
上記の各実施形態において、加熱部３０，３０Ａ，３０Ｂは、誘導加熱用のコイル３５，３５Ａの内部空間にインゴットＩＧが挿入されるように構成されていなくてもよい。例えば、加熱部３０，３０Ａ，３０Ｂでは、誘導加熱用のコイルが、インゴットＩＧの搬送経路の側方に配置されていてもよい。この場合には、ステップＳ３０での判定処理で用いられる閾値は、例えば、加熱部３０，３０Ａ，３０Ｂの炉室３１の入口の形状や寸法に基づいて定められてもよい。
上記の各実施形態において、加熱部３０，３０Ａ，３０Ｂは、誘導加熱用のコイル３５，３５Ａの内部空間にインゴットＩＧが挿入されるように構成されていなくてもよい。例えば、加熱部３０，３０Ａ，３０Ｂでは、誘導加熱用のコイルが、インゴットＩＧの搬送経路の側方に配置されていてもよい。この場合には、ステップＳ３０での判定処理で用いられる閾値は、例えば、加熱部３０，３０Ａ，３０Ｂの炉室３１の入口の形状や寸法に基づいて定められてもよい。
【0082】
４－４．他の実施形態４：
上記の各実施形態において、加熱部３０，３０Ａ，３０Ｂは、図２に示した回路構成以外の回路構成を有していてもよい。加熱部３０，３０Ａ，３０Ｂは、例えば、共振形インバータ回路４０と誘導加熱用のコイル３５，３５Ａとの間のトランス５５が省略された回路構成を有していてもよい。また、加熱部３０，３０Ａ，３０Ｂは、一対の二次側共振コンデンサ５１ａ，５１ｂが省略された回路構成を有していてもよい。
上記の各実施形態において、加熱部３０，３０Ａ，３０Ｂは、図２に示した回路構成以外の回路構成を有していてもよい。加熱部３０，３０Ａ，３０Ｂは、例えば、共振形インバータ回路４０と誘導加熱用のコイル３５，３５Ａとの間のトランス５５が省略された回路構成を有していてもよい。また、加熱部３０，３０Ａ，３０Ｂは、一対の二次側共振コンデンサ５１ａ，５１ｂが省略された回路構成を有していてもよい。
【0083】
４－５．他の実施形態５：
上記の各実施形態において、制御部１１は、インゴットＩＧの厚みＴｉとインゴットＩＧの幅Ｗｉの少なくとも一方が予め定めた下限値以下であるときにも、インゴットＩＧを加熱部３０へと搬送できないと判定してもよい。この場合、前記の下限値は、コイル３５，３５ＡとインゴットＩＧとの間のクリアランスが大きくなりすぎてインゴットＩＧの加熱効率が許容範囲を超える可能性がある値として設定されてもよい。このようにすれば、加熱効率が著しく低くなる可能性があるほど寸法誤差が大きいインゴットＩＧの加熱を予め中止することができるため、加熱装置１０によるインゴットＩＧの加熱品質のばらつきを抑制できる。
上記の各実施形態において、制御部１１は、インゴットＩＧの厚みＴｉとインゴットＩＧの幅Ｗｉの少なくとも一方が予め定めた下限値以下であるときにも、インゴットＩＧを加熱部３０へと搬送できないと判定してもよい。この場合、前記の下限値は、コイル３５，３５ＡとインゴットＩＧとの間のクリアランスが大きくなりすぎてインゴットＩＧの加熱効率が許容範囲を超える可能性がある値として設定されてもよい。このようにすれば、加熱効率が著しく低くなる可能性があるほど寸法誤差が大きいインゴットＩＧの加熱を予め中止することができるため、加熱装置１０によるインゴットＩＧの加熱品質のばらつきを抑制できる。
【0084】
４－６．他の実施形態６：
上記の各実施形態において、制御部１１は、ステップＳ３０の後に、上記の各実施形態で説明した以外の判定結果に応じた処理を実行してもよい。例えば、制御部１１は、ステップＳ３０で、加熱部３０へのインゴットＩＧの搬送ができないと判定した場合には、判定結果を管理者に通知する処理を実行してもよい。
上記の各実施形態において、制御部１１は、ステップＳ３０の後に、上記の各実施形態で説明した以外の判定結果に応じた処理を実行してもよい。例えば、制御部１１は、ステップＳ３０で、加熱部３０へのインゴットＩＧの搬送ができないと判定した場合には、判定結果を管理者に通知する処理を実行してもよい。
【0085】
４－７．他の実施形態７：
上記の各実施形態の加熱装置１０，１０Ａ，１０Ｂは、例えば、構成部の少なくとも一部が離れた場所に設置されるなどした加熱システムとして構成されていてもよい。また、上記の各実施形態の加熱装置１０，１０Ａ，１０Ｂは、非磁性金属の鋳物を製造する製造装置や製造システムの一部として組み込まれていてもよい。
上記の各実施形態の加熱装置１０，１０Ａ，１０Ｂは、例えば、構成部の少なくとも一部が離れた場所に設置されるなどした加熱システムとして構成されていてもよい。また、上記の各実施形態の加熱装置１０，１０Ａ，１０Ｂは、非磁性金属の鋳物を製造する製造装置や製造システムの一部として組み込まれていてもよい。
【0086】
４－８．他の実施形態８：
上記の各実施形態において、情報取得部２５によって取得されるインゴットＩＧの形状に関する情報は、寸法以外の情報であってもよい。インゴットＩＧの形状に関する情報は、例えば、インゴットＩＧの光学的な走査によって得られる三次元形状を表す三次元データであってもよい。インゴットＩの形状に関する情報は、インゴットＩＧを所定の方向から見たときの表面形状や所定の断面の形状を表す二次元データであってもよい。また、上記の各実施形態において、制御部１１は、ステップＳ２０で情報取得部２５が計測した寸法を用いて、インゴットＩＧの形状を求めてもよい。例えば、制御部１１は、複数個所のインゴットＩＧの厚みや幅の計測結果のばらつきからインゴットＩＧの既定の形状からの反りの大きさを検出してもよい。制御部１１は、ステップＳ３０において、求めたインゴットＩＧの形状に基づいて、そのインゴットＩＧを搬送したときに加熱部３０，３０Ａ，３０Ｂに干渉する部位があるか否かを判定してもよい。この場合には、制御部１１は、インゴットＩＧが加熱部３０，３０Ａ，３０Ｂに干渉する可能性があると判定したときにインゴットＩＧの搬送を不可であると判定してもよい。また、制御部１１は、ステップＳ４０において、求めたインゴットＩＧの形状に基づいて、加熱条件を決定してもよい。例えば、制御部１１は、インゴットＩＧの形状に応じて、部位ごとに加熱量を変更する制御を行ってもよい。
上記の各実施形態において、情報取得部２５によって取得されるインゴットＩＧの形状に関する情報は、寸法以外の情報であってもよい。インゴットＩＧの形状に関する情報は、例えば、インゴットＩＧの光学的な走査によって得られる三次元形状を表す三次元データであってもよい。インゴットＩの形状に関する情報は、インゴットＩＧを所定の方向から見たときの表面形状や所定の断面の形状を表す二次元データであってもよい。また、上記の各実施形態において、制御部１１は、ステップＳ２０で情報取得部２５が計測した寸法を用いて、インゴットＩＧの形状を求めてもよい。例えば、制御部１１は、複数個所のインゴットＩＧの厚みや幅の計測結果のばらつきからインゴットＩＧの既定の形状からの反りの大きさを検出してもよい。制御部１１は、ステップＳ３０において、求めたインゴットＩＧの形状に基づいて、そのインゴットＩＧを搬送したときに加熱部３０，３０Ａ，３０Ｂに干渉する部位があるか否かを判定してもよい。この場合には、制御部１１は、インゴットＩＧが加熱部３０，３０Ａ，３０Ｂに干渉する可能性があると判定したときにインゴットＩＧの搬送を不可であると判定してもよい。また、制御部１１は、ステップＳ４０において、求めたインゴットＩＧの形状に基づいて、加熱条件を決定してもよい。例えば、制御部１１は、インゴットＩＧの形状に応じて、部位ごとに加熱量を変更する制御を行ってもよい。
【符号の説明】
【0087】
１０...加熱装置、１０Ａ...加熱装置、１０Ｂ...加熱装置、１１...制御部、２０...搬送部、２０Ｂ...搬送部、２１...搬送ローラー、２３...押出機構、２５...情報取得部、３０...加熱部、３０Ａ...加熱部、３０Ｂ...加熱部、３０ａ...第１加熱部、３０ｂ...第２加熱部、３１...炉室、３５...コイル、３５Ａ...コイル、３８...貯留部、４０...共振形インバータ回路、４１...コンバータ回路部、４２...ノイズフィルタ、４３...整流素子、４４...平滑コンデンサ、４５...交流変換回路部、４６...スイッチング回路、４７...スイッチング素子、４８ａ，４８ｂ...一次側共振コンデンサ、５０...共振回路、５１ａ，５１ｂ...二次側共振コンデンサ、５５...トランス、５６...一次コイル、５７...二次コイル、ＡＣ...交流電源、ＩＤ...インゴット情報、ＩＧ...インゴット、ＭＭ...金型
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】