JP5122253B2

JP5122253B2 - 加熱装置

Info

Publication number: JP5122253B2
Application number: JP2007301733A
Authority: JP
Inventors: 二郎渡邊; 和也斉藤; 哲朗山野邉; 孝中川路
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2027-11-21
Also published as: JP2009125764A

Description

本発明は、加熱装置に関する。詳しくは、湾曲した加熱板を備える加熱装置に関する。

従来より、自動車のパネルを成形する工程では、ブロー成形が行われている。このブロー成形では、加圧ガスによりワークを金型に対して加圧して成形する前に、このワークを所定の加工温度まで加熱する。このようなブロー成形において良質なパネルを成形するためには、ワークを加熱する際に、ワークの表面に傷を付けないこと、および、ワークを均一かつ速やかに昇温することが重要となっている。

図５は、従来の加熱装置９０の構成を示す断面図である（特許文献１参照）。
加熱装置９０は、平らな加熱板９１と、この加熱板９１の上方に配置されて熱風を供給する熱風発生装置９２と、を備える。この加熱装置９０では、加熱板９１の上にワーク９３を載置し、ヒータ９４で加熱板９１に入熱し、この加熱板９１でワーク９３を下面側から加熱するとともに、熱風発生装置９２からワーク９３の上面に向かって熱風を吹き付けて、ワーク９３を上面側から加熱する。

したがって、従来の加熱装置９０によれば、熱風によりワーク９３を加熱することでワーク９３の表面に傷が付くのを防止しつつ、ワーク９３を両面側から加熱することでワーク９３を速やかに昇温することができる。
特開昭６１−１３３３１６号公報

図５に示すように、熱風を吹き付けてワーク９３を上面側から加熱する際、ワーク９３の端部側に供給された熱風は、ワーク９３の表面に沿って外側に向かって流れるので、高温の熱風を供給し続けることができる。しかしながら、ワーク９３の中央部に供給された熱風は逃げ道を確保できずに滞留してしまい、高温の熱風を供給し続けることができない。その結果、ワーク９３の中央部の加熱効率が低下してしまうため、ワーク９３を均一に昇温できず、また、ワークを所定の温度まで昇温させるのに時間がかかるおそれがある。

図６は、従来の加熱装置９０の構成を示す断面図であり、破線で示す加熱前の状態におけるワーク９３ａと、実線で示す加熱後の状態におけるワーク９３ｂとを比較する図である。
図６に示すように、従来の加熱装置９０によれば、加熱後のワーク９３ｂには、波打つようにしわが発生する場合がある。このしわは、ワークの下面内における加熱むらと、ワークの下面側と上面側との温度差と、を原因として発生する。

つまり、加熱前のワーク９３ａには微小なそりがあるため、加熱板に載置した状態では、ワーク９３ａには、加熱板に接触する部分と接触しない部分とができてしまい、ワークの下面内には加熱むらが生じる。

このような状態でワークを加熱し続けると、ワークの加熱板に接触する部分では、下面側は上面側と比較して速く昇温するため、板厚方向に沿った温度差が大きくなる。このため、ワークの下面側の熱膨張が上面側の熱膨張より大きくなり、図６に示すように、加熱後のワーク９３ｂには、波打つようなしわが形成される。また、このようなしわが形成されると、ワーク全体を所定の温度まで昇温するのに時間がかかってしまうおそれもある。

本発明は、ワークを短時間でかつ均一に加熱できる加熱装置を提供することを目的とする。

本発明の加熱装置は、ブロー成形に先立って行われる板状のワークの加熱に用いられる加熱装置（例えば、後述の加熱装置１）であって、ブロー成形に供されるワークが載置される加熱板（例えば、後述の加熱板２）と、前記加熱板に入熱するヒータ（例えば、後述のヒータ３）と、前記加熱板に載置されたワークの上面に熱風を吹き付ける送風手段（例えば、後述の熱風発生装置４）と、を備え、前記加熱板のうちワークと接する面（例えば、後述の載置面２１）は湾曲しており、当該加熱板の中央部分は、当該加熱板の端部側に比べて高いことを特徴とする。

この発明によれば、加熱板の上にワークを載置し、ヒータで入熱された加熱板によりワークを下面側から加熱するとともに、送風手段によりワークの上面に熱風を吹き付けて、ワークを上面側から加熱する。

ここで、加熱板のうちワークと接する面を湾曲させて、加熱板の中央部分を端部側に比べて高くした。よって、送風手段により熱風を吹き付けると、この熱風は加熱板の外側に向かって流れやすくなる。その結果、ワークの中央部分の加熱効率を向上できるうえに、ワークの端部側の加熱効率も向上できる。

また、加熱板のワークと接する面を湾曲させたため、加熱板の上にワークを載置して加熱すると、まず、加熱板によりワークの中央部分が加熱される。その後、ワークの上面が熱風の圧力により徐々に加熱板になじんで、ワークの端部側も加熱される。すなわち、熱風により加熱しにくいワークの中央部分を、加熱板で先に加熱することにより、ワーク全体の温度をより均一にかつ速やかに昇温させることができる。

また、熱風の圧力によってワークが加熱板の表面になじんで湾曲する。すると、ワークの剛性が向上するため、上述のようなしわが生じにくくなる。これにより、ワークと加熱板との接触面積が減少するのを防いで、加熱時間を短縮できる。

本発明の加熱装置によれば、ワークの中央部分の加熱効率を向上できるうえに、ワークの端部側の加熱効率も向上できる。また、熱風により加熱しにくいワークの中央部分を、加熱板で先に加熱することにより、ワーク全体の温度をより均一にかつ速やかに昇温させることができる。また、熱風の圧力によってワークが加熱板の表面になじんで湾曲する。すると、ワークの剛性が向上するため、上述のようなしわが生じにくくなる。これにより、ワークと加熱板との接触面積が減少するのを防いで、加熱時間を短縮できる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態の加熱装置１の構成を示す断面図である。

加熱装置１は、板状のワーク９が載置され、ワーク９を下面側から加熱する加熱板２と、加熱板２に載置されたワーク９の上面に熱風を吹き付ける送風手段としての熱風発生装置４とを備え、ワーク９を両面から加熱する。この加熱装置１は、ブロー成形を行うワークを加熱する際に用いられる。

加熱板２には、この加熱板２に入熱するヒータ３が接続されている。このように、加熱板２を介して間接的にワーク９を加熱することにより、ワーク９を全面に亘ってむら無く加熱することができる。

熱風発生装置４は、加熱用のガスを供給するガス供給器と、このガスを加熱するヒータと、を備える。この熱風発生装置４のうち加熱板２と対向する面内には、加熱されたガスを整流して加熱板２へ向けて噴出する複数のスリットが所定の間隔で形成されている。

図２は、加熱板２の外観を示す斜視図である。
加熱板２の上面は、ワークが載置される載置面２１となっており、図２に示すように、この載置面２１は湾曲している。より具体的には、Ｘ−Ｙ平面内に延びる加熱板２において、載置面２１は図２中Ｙ軸で示される一軸方向でのみ湾曲しており、これにより、加熱板２の中央部２３は、この加熱板２の両端部２４ａ，２４ｂ側に比べて高くなっている。換言すれば、加熱板２の板厚は、中央部２３が最も厚く、この中央部２３からＹ軸に沿って両端部２４ａ，２４ｂにかけて薄くなっている。

本実施形態によれば、以下のような作用効果がある。
本実施形態の加熱装置１によれば、加熱板２の載置面２１にワーク９を載置し、ヒータ３で入熱された加熱板２によりワーク９を下面側から加熱するとともに、熱風発生装置４によりワーク９の上面に熱風を吹き付けて、ワーク９を上面側から加熱する。
ここで、加熱板２のうちワーク９と接する載置面２１を湾曲させて、加熱板２の中央部２３を両端部２４ａ，２４ｂ側に比べて高くした。よって、熱風発生装置４により熱風を吹き付けると、この熱風は加熱板２の外側に向かって流れやすくなる。その結果、ワーク９の中央部分の加熱効率を向上できるうえに、ワーク９の両端部側の加熱効率も向上できる。

また、加熱板２のワーク９と接する載置面２１を湾曲させたため、加熱板２の載置面２１にワークを載置して加熱すると、まず、加熱板によりワークの中央部分が加熱される。その後、ワークの上面が熱風の圧力により徐々に加熱板になじんで、ワークの端部側も加熱される。すなわち、熱風により加熱しにくいワークの中央部分を、加熱板で先に加熱することにより、ワーク全体の温度をより均一にかつ速やかに昇温させることができる。

＜比較試験＞
上述の実施形態に基づいて加熱装置を製作し、この湾曲した載置面を有する実施例と、平らな載置面を有する比較例とについて、それぞれ、ワークの昇温試験を行った。次に、この昇温試験の結果について、図３及び図４を参照して説明する。

この昇温試験では、ワークを加熱しながら、このワークの加熱面の温度を複数の温度センサで測定した。この昇温試験では、正方形状の鋼板をワークとして用い、このワークの加熱面のうち異なる複数の箇所の温度を測定した。

図３は、比較例及び実施例による昇温試験の結果を示す図である。図３の（ａ）は、比較例による昇温試験の結果を示す図であり、図３の（ｂ）は、実施例による昇温試験の結果を示す図である。

図３の（ａ）において、一点鎖線３１はワークの端部における温度を示し、二点鎖線３２はワークの中央部における温度を示し、実線３３はワークの各点の平均温度を示す。また、実線３４は、ワークの各点の温度のうち最も高い部分と最も低い部分との差である温度レンジを示す。

図３の（ｂ）において、一点鎖線４１はワークの端部における温度を示し、二点鎖線４２はワークの中央部における温度を示し、実線４３はワークの各点の平均温度を示す。また、実線４４は、ワークの各点の温度のうち最も高い部分と最も低い部分との差である温度レンジを示す。

図３の（ａ）に示すように、比較例によれば、ワークの端部の温度は、平均と比較して速く昇温し、時刻ｔ_１において所定の目標温度に到達する。ワークの中央部の温度は、平均と比較して遅く昇温し、時刻ｔ_１よりも遅い時刻ｔ_２において目標温度に到達する。

一方、図３の（ｂ）に示すように、実施例によれば、ワークの端部の温度は、平均と比較して速く昇温し、時刻ｔ_３において所定の目標温度に到達する。ワークの中央部の温度は、平均と比較して遅く昇温し、時刻ｔ_３よりも遅い時刻ｔ_４において目標温度に到達する。

ここで、これら図３の（ａ）および図３の（ｂ）の結果を比較すると、ｔ_３はｔ_１よりも小さく、また、ｔ_４はｔ_２よりも小さい。したがって、実施例によれば、ワークの端部および中央部の温度は、比較例と比較して、より速く目標温度に達することが判明した。また、実施例によれば、ワークの端部と中央部における、目標温度に達するまでの時間差（ｔ_４−ｔ_３）は、比較例における時間差（ｔ_２−ｔ_１）と比較して、より短いことが判明した。

図４は、比較例による昇温試験の結果と、実施例による昇温試験の結果とを比較する図である。図４において、一点鎖線５１，５２は、それぞれ、比較例によるワークの各点の平均温度および温度レンジを示し、実線５３，５４は、それぞれ、実施例によるワークの各点の平均温度および温度レンジを示す。

図４に示すように、ワークの各点の平均温度は、実施例によれば、時刻ｔ_５において目標温度に達し、比較例によれば、時刻ｔ_５より遅い時刻ｔ_６において目標温度に達する。
また、ワークの温度レンジは、実施例によれば、時刻ｔ_７において目標温度レンジに達し、比較例によれば、時刻ｔ_７よりも遅いｔ_８において目標温度レンジに達する。
したがって、実施例によれば、比較例と比較して、ワークをより速やかに、かつ、むらなく昇温させることができることが判明した。

なお、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

本発明の一実施形態に係る加熱装置の構成を示す断面図である。前記実施形態に係る加熱板の構成を示す斜視図である。比較例及び実施例の加熱装置による昇温試験の結果を示す図である。比較例の加熱装置による昇温試験の結果と、実施例の加熱装置による昇温試験の結果とを比較する図である。従来の加熱装置の構成を示す断面図である。従来の加熱装置の構成を示す断面図であり、加熱前の状態におけるワークと、加熱後の状態におけるワークと、を比較する図である。

符号の説明

１…加熱装置
２…加熱板
２１…載置面
３…ヒータ
４…熱風発生装置
９…ワーク

Claims

ブロー成形に先立って行われる板状のワークの加熱に用いられる加熱装置であって、
ブロー成形に供されるワークが載置される加熱板と、
前記加熱板に入熱するヒータと、
前記加熱板に載置されたワークの上面に熱風を吹き付ける送風手段と、を備え、
前記加熱板のうちワークと接する面は湾曲しており、当該加熱板の中央部分は、当該加熱板の端部側に比べて高いことを特徴とする加熱装置。