JPH071754Y2 - 誘導加熱装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A. 産業上の利用分野 本考案は搬送される板状の被加熱材を加熱する誘導加熱
装置に関する。

B. 考案の概要 本考案は、搬送される板状の被加熱材を加熱する誘導加
熱装置において、誘導加熱コイルと、この誘導加熱コイ
ルに電力を供給する導体および誘導加熱コイルを冷却す
る連結ホースを含む通水管とを一体的に、且つ回転可能
に構成し、誘導加熱コイル等の点検、取替作業、その他
コイルの位置調整作業時に最適な位置に回転できるよう
になし、且つ冷却水量が増して給、排水の通水ホースの
径が大となっても、従来の如く可撓性が低下して、加熱
コイルの回動の妨げとなるという課題を解決し、大量の
冷却水の給排水を可能とすることによって、大電流容量
の誘導加熱装置が得られるようにしたものである。

C. 従来の技術 搬送される板状の被加熱材を搬送途中で誘導加熱コイル
によって加熱する例を第５図に側面図にて示す。第５図
にてアンコイラー２から巻き戻されて入口側のガイドロ
ール3,3および出口側のガイドロール4,4によってガイド
されながら図中の矢印方向に搬送される被加熱材１は、
搬送途中に配設された誘導加熱コイル５内を通過する間
に所定の温度に誘導加熱される。誘導加熱コイル５には
電源６が接続されていて、加熱のための交番電力が供給
される。

ところで板状の被加熱材を誘導加熱する際の誘導加熱コ
イルには大別して横断磁束コイル方式と縦断磁束コイル
方式があり、被加熱材の材質や厚さ等によって使い分け
られる。

横断磁束コイルの１例を第６図に斜視図にて示す。板状
の被加熱材１を挟んでその両側に対向して夫々形成した
コイル部分7aおよび7bとこれらを連結する部分とで横断
磁束コイル７が構成されている。そして電源６に接続し
て電源６から電力を供給することにより、横断磁束コイ
ル７に流れる交番電流ｉによって被加熱材１の板面と直
交して被加熱材１と横断交叉する交番磁束が発生し、こ
の交番磁束によって被加熱材１の誘導加熱が行われる。

また縦断磁束コイルの１例を第７図に斜視図にて示す。
被加熱材１を囲周するコイル導体11aによって縦断磁束
コイル11が形成されている。そして電源６に接続して電
源６から電力を供給することにより、縦断磁束コイル11
に流れる交番電流ｉによって被加熱材１の板面と平行な
交番磁束が発生し、この交番磁束によって被加熱材１の
誘導加熱が行われる。

ところで誘導加熱コイルでは、横断磁束コイルおよび縦
断磁束コイルとも一般に磁束の漏洩を減らして加熱効率
を高めるために、コイル導体を囲んでその背後に鉄心を
設けることが多い。第８図に鉄心を設けた横断磁束の例
を斜視図にて示す。被加熱材１を挟んでその両面に対向
せしめて形成した夫々のコイル導体９の背後に鉄心10を
配設して横断磁束コイル８を形成してある。

そして板状の被加熱材を誘導加熱する際、板幅方向の昇
温温度分布の均一化を計ることが重要であり、または後
工程との関係から放熱による冷却速度が早い両側のエッ
ジ部の昇温温度を故意に所定の温度だけ高温に加熱昇温
せしめることも行われている。

これらの温度分布調整のために例えば第８図の横断磁束
コイル８において、鉄心10のうち被加熱材１の両側のエ
ッジ部近傍に対向する部分の鉄心10を取り除いたりまた
は追加する方法が従来から行われている。この鉄心の一
部の除去または追加による温度分布の調整方法は縦断磁
束コイルについても同じく従来から実施されている。

また板状の樋加熱材を加熱するための別の横断磁束コイ
ルの例を第９図（Ａ）および第９図（Ｂ）に示す。第９
図（Ａ）は平面図、第９図（Ｂ）は側面図である。

第９図（Ａ）および（Ｂ）に示す横断磁束コイルは、本
出願人の出願による特願昭61-118934号に記載されてい
るように、加熱の際の被加熱材１の板厚方向の温度分布
を均一にするために、主コイル12と補助コイル13とを図
中に矢印Ｓで示す被加熱材１の搬送方向に沿って配置
し、主コイル12による加熱において昇温不足となる被加
熱材１の板幅方向の両側端部の内側の部分を補助コイル
13によって更に加熱昇温することによって板幅方向の昇
温温度の均一化を計るものである。

主コイル12は被加熱材１の板幅方向に延在する複数の導
体14と、これらの導体14を接続する導体15および鉄心16
で構成されると共に電源6aに接続されている。また補助
コイル13は被加熱材１の両側端部の内側にて夫々被加熱
材１の搬送方向に延在する一対の導体17と、これらの導
体17を接続する導体18および鉄心20で構成されると共に
接続導体19a,19bによって電源6bに接続されている。

そして補助コイル13における導体17と導体18および導体
17と接続導体19a,19bとの連結部であるT₁,T₂,T₃およびT
₄に夫々調節手段を設けて、１対の導体17間の間隔Ｕを
調整して１対の導体17の位置を、主コイル12による加熱
において昇温不足が生じる位置に合致させることによっ
て板幅方向の温度の均一化を計る。

また、本願出願人の出願による特願昭62-20240号に記載
されているように、補助コイル13における１対の導体17
を夫々被加熱材１の両側端部に対して傾斜配置せしめ
て、主コイル12による加熱における昇温不足となる部分
の幅に合わせて導体17の傾斜の角度を調節して温度分布
の均一化を計ることができる。

更にまた本願出願人の出願による特願昭62-85582号に記
載されているように、主コイル12における導体14と導体
15の連結部であるT₅,T₆,T₇,T₈,T₉およびT₁₀に夫々調節
手段を設けて、隣合う導体14間の間隔V₁,V₂,V₃およびV₄
を変更することによって被加熱材１の板幅方向の中央部
分と両側端のエッジ部分での昇温温度を調節してこれら
の部分での温度の均一化を計ったりまたは所定の温度分
布とすることができる。

次に従来の板状の被加熱材を加熱する誘導加熱装置の例
を第10図に示す。ベース22上にねじ軸30、モータ31およ
び減速機32を備えた昇降手段29を介して架台28が昇降自
在に載置されている。架台28には整合トランス33が載置
されると共に、先頭部の取付け面28aにはコイルサポー
ト21が固定して取り付けられている。コイルサポート21
上には誘導加熱コイル５が載置固定されている。

整合トランス33と誘導加熱コイル５の間を導体34,35で
接続すると共に、電源36と整合トランス33の間を一対の
可撓導体37で接続し、電源36から整合トランス33を介し
て誘導加熱コイル５に電力を供給して搬送される板状の
被加熱材１を誘導加熱する。

なお昇降手段29は被加熱材１の搬送ラインの高さに合わ
せて誘導加熱コイル５の高さを調整するために設けられ
ているものである。

D. 発明が解決しようとする課題 ところで従来の誘導加熱装置では、第10図に例示したよ
うに誘導加熱コイルは一般に装置の架台に固定して取り
付けられていた。

従って第１には、誘導加熱コイルを取り付けたままでの
誘導加熱コイルの保守，点検や補修作業が行いにくかっ
たり、または充分な作業を行うことが困難であるという
問題点が有った。特に誘導加熱コイルの下面側について
は上向きの作業となることから不都合が生じ易かった。
なおコイルサポートは周囲の枠部のみで誘導加熱コイル
を保持しているものであって、周囲の枠部以外は中空と
なっていて直接誘導加熱コイルに触れることができる。

第２には、誘導加熱コイルを架台に取り付けたりまたは
交換する場合にも、コイル形状や取付けボルトの位置等
によっては同じく作業が行いにくいという問題点が有っ
た。

第３には、板状の被加熱材を誘導加熱コイルで誘導加熱
する場合、板幅方向の昇温温度分布の均一化を計ること
が重要であり、または前述のように両側のエッジ部の温
度を高めるなど設定した所定の温度分布条件に加熱する
ことも行われる。

そしてこれらの温度分布の調整のために例えば前述のよ
うに誘導加熱コイルの鉄心の一部を取り除いたり追加し
たり、また第９図に例示した誘導加熱コイルにおける主
コイルのコイル導体間の間隔V₁〜V₄や、補助コイルのコ
イル導体間の間隔Ｕを調整したり、補助コイルの導体の
角度を調節などの方法が行われるが、加熱コイルの下側
部分等についてこれらの作業の実施に不便が多く従って
また時間もかかるという問題点が有った。

更に第５として、本願の出願人は先に上記の各問題点
を、導体及び誘導加熱コイルを同時に回動することによ
って解決を図ったが（特願昭63-82683号）、更に設備容
量が増し、誘導加熱コイルが大形化し、その通電容量が
大きくなった場合には、誘導加熱コイルへの冷却水量も
増大し（例えば700/min）、給・排水のための通水ホー
スの径も大となって可撓性が低下し、加熱コイルを回動
させる際の妨げとなる等の新しい課題を生じた。

そこで、本考案は、これらのすべての課題を解決する誘
導加熱装置を提供することを目的とする。

E. 課題を解決するための手段 上記の課題を解決するための手段は、搬送される被加熱
物を誘導加熱コイルによって加熱する誘導加熱装置にお
いて、前記誘導加熱コイルを支持する架台と、該架台に
回転自在に支承された回転リングと、この回転リングに
該回転リングを加熱コイル側および電源側に貫通して設
けられた回転通電部と、前記回転リングに取り付けられ
誘導加熱コイルを支持するコイルサポートとを備え、前
記回転通電部は、筒状の外側導体と、該外側導体の内側
に電気的に絶縁されて設けられた内側導体と、該内側導
体の内側に設けられた通水路を有する第１および第２の
通水管とで形成し、外側導体と内側導体の加熱コイル側
端部を誘導加熱コイルに、電源側端部を通電端子を介し
て電源に接続された整合トランスに夫々接続するととも
に、第１および第２の通水管の加熱コイル側端を誘導加
熱コイル内の通水路に、電源側端を通水ロータリージョ
イントを介して冷却水源に夫々連通して構成する。

F. 作用 誘導加熱コイルへの給電は、外側導体および内側導体を
介して行われ、誘導加熱コイルの冷却は通水ロータリジ
ョイントから第１通水管および第２通水管を通して冷却
水を送排水することによって行われる。

そして、誘導加熱コイルの点検やその他の作業を行う場
合は、回転リングをモータ等の適宜な駆動手段によって
回動し、これと一体に回動するコイルサポートおよび回
転通電部を作業に適した位置に回転して行う。

G. 実施例 以下、本考案を第１図および第２図に示す実施例に基づ
いて説明する。

第１図は、本考案の一実施例による板状材の誘導加熱装
置の全体の側面図である。但しインバータ等によりなる
電源部は省略してある。第２図は、第１図のＡ部の拡大
断面図を示している。

なお、前記の第10図と同一機能の部分又は同一名称の部
分には、第10図と同じ記号を付してその説明を省略す
る。

第１図に図示した本実施例の誘導加熱装置においては、
ベース22上に移動台車23が図中の左右方向に移動自在に
載置されている。移動台車23は、ねじ軸25,モータ26お
よび減速機27を備えてベース22との間に設けられた移動
手段24によつてベース22上を移動する。なお、板状の被
加熱体１は、紙面と直交する方向に搬送される。

移動台車23上にはねじ軸30、モーター31および減速機32
を備えた昇降手段29を介して架台28が昇降自在に載置さ
れている。架台28の後部には整合トランス33が載置され
ている。また架台28の先頭部28bには回転通電部50が設
けられると共に、コイルサポート21が水平方向の軸心の
周りに回動自在に取り付けられている。この部分につい
ては後で第２図を参照して詳細に説明する。

コイルサポート21上には誘導加熱コイル５が固定載置さ
れている。また図示を省略したインバータ等よりなる電
源側の接続端子83と架台28上にあつて整合トランス33と
接続されている接続端子84との間は可撓導体としてのケ
ーブルベア82で接続されていて、電源から整合トランス
33に電力が供給される。更に整合トランス33と誘導加熱
コイル５との間は、次に詳細に説明する回転円板43に取
付けられた回転通電部50を介して夫々一対づつの導体5
8,59によって電気的に接続されている。従って電源から
整合トランス33を介して誘導加熱コイル５に交番電力が
供給される。

次に第１図におけるＡ部について第２図を参照して説明
する。

架台28の先頭部28bには、水平方向に嵌入孔28cが穿設さ
れ、この嵌入孔28cにリング状の軸受40を介して回転リ
ング41が水平方向に軸心の周りに回動自在にはめこまれ
て回転リング押え42によって保持されている。また、こ
の回転リング41の左右両側には絶縁板53,54が設けら
れ、この絶縁板53,54に回転通電部50が貫通して設けら
れている。回転リング41には更に円形のリング状であっ
て全外周に歯部43aを有する回転円板43が固定して装着
されると共に、この回転円板43にコイルサポート21（21
a,21b,21c,21d）が固定して取り付けられている。コイ
ルサポート21には誘導加熱コイル５が固定載置されてい
る。また架台の先頭部28bの頂部にはモーター45が固定
されると共にこのモーター45に連結された減速機46の出
力軸にはギヤー44が設けられて前記の回転円板43の外周
の歯部43aとかみ合っている。なお、回転円板43の外周
の歯部43aは全周でなく、誘導加熱コイル５を回動せし
める角度に応じて例えば半周に設けてもよい。また、回
転円板43は、回転リング41と一体に設けてもよい。

回転通電部50は、最外周に円筒状の外側導体51を配設
し、その内側に絶縁筒55を介して内側導体52,第１の通
水管106および絶縁筒108を介して第２の通水管116の順
に同心的に配置して形成されている。そして外側導体51
は、該外側導体51に設けたフランジ51aによって絶縁板5
3を介して回転リング41の右側面に固定され、且つ絶縁
板54を介して回転リング41の左側面に保持されている。
外側導体51および内側導体52の電源側端部には、摺動接
触による回転通電端子60および70を有し、これら回転通
電端子60,70を介して整合トランス33からの導体58,59に
接続されている。また外側導体51および内側導体52の加
熱コイル側の端部は、夫々端子T₁およびT₂を介して誘導
加熱コイル５に接続された導体80および81に接続されて
いる。従って電流は、整合トランス33−導体59−通電端
子60−外側導体51−端子T₁−導体80−誘導加熱コイル50
−導体81−端子T₂−内側導体52−回転通電端子70−導体
58−整合トランス33を通して流れる（又はその反対）。

第１および第２の通水管106および116の電源側端部に
は、夫々通水管に対して回動自在のケース101および111
を備えた通水ロータリージョイント100および110が水密
に設けられている。即ち、通水ロータリージョイント10
0では、２連の軸受103を介して、第１の通水管106に対
して回動自在にケース101が設けられるとともに、Ｏリ
ング等のパッキン104、105によって水密性が保たれてい
る。通水ロータリージョイント110についても同様であ
る。102,112はケース101,111に設けられたノズルを示
す。

また第１および第２の通水管106および116の加熱コイル
側の端部には、夫々水ホースを取り付けるためのノズル
が設けられていて、誘導加熱コイル５のコイル導体内に
設けられている通水路とホースによって接続されてい
る。従って冷却水は、冷却水源（図示省略）からノズル
112−第２の通水管116−水ホースF₂−誘導加熱コイル５
−ホースF₁−第１の通水管106−ノズル102を通して流れ
（又はその逆）、誘導加熱コイル５内および内側導体52
を冷却する。126は第３の通水管で、回転通電部50が加
熱する場合に、外側導体51の外周に螺旋状に設けられ
る。そして前記の通水管と別個の通水管および通水ロー
タリージョイントを設けて給水する。

本考案は、以上のように構成しているので、誘導加熱コ
イルを取り付けたままでの保守，点検や、誘導加熱コイ
ルを架台に取り付けたりまたは交換するときとか、また
は温度分布の調整のための鉄心の一部の除去又は追加、
誘導加熱コイルにおける主コイルのコイル導体間の間隔
の調整等を行う場合は、架台28の先頭部28b上に設けた
モータ45を起動する。然るときは、減速機46,ギヤー44
を介して回転円板43が回転される。そして、該回転円板
43に取り付けられた回転リング41,この回転リング41を
貫通して取り付けられた回転通電部50,および誘導加熱
コイル５を取り付けたコイルサポート21が、軸受40に支
承されて回転する。従って、誘導加熱コイル５を上記の
作業に適した位置に自由に回転して作業を行うことがで
きる。この場合、水ホースF₁,F₂も同時に回動するの
で、弛みは全く生じない。

なお、第２図に示した実施例では、第１の通水管106の
内径側に絶縁筒108を介して第２の通水管116を設けてあ
るが、絶縁筒108を使用する代わりに、両端部付近にの
みリング状の絶縁物を介在させるようにしてもよい。

また、給電電圧が低い場合や、または第２の通水管116
の材質を絶縁材のパイプとした場合などでは、絶縁筒10
8を設けることなく第１の通水管106の内径側に直接第２
の通水管116を設ける構成としてもよい。

また、誘導加熱コイルへの通電電流が、それ程大でない
場合等には、通水ロータリージョイント部以外では、第
３図に示すように第１の通水管106と第２の通水管116と
を同心的に設けることなく、円筒状の内側導体52の中に
並列的に設けてもよい。

また、第２図の実施例では、通水ロータリージョイント
のケースは第１および第２の通水管用に別設している
が、これらは一体のケースに納設してもよい。

また、第２図の実施例においては、内側および外側回転
通電端子70および60は、回転摺動接触によるものである
が、第４図に示すように通常のボルト締めによる締付端
子とし、回転操作のときのみボルトをゆるめるようにし
てもよい。

また、本考案は整合トランス、架台又は移動台車、等の
配置又は誘導加熱コイルの異なる誘導加熱装置に適用し
得ることは勿論である。

H. 考案の効果 以上説明したように、本考案の板状材の誘導加熱装置
は、誘導加熱コイルに電力を供給する導体およびこの誘
導加熱コイル内部に冷却水を通水する通水管を導体の内
側に一体に設けて、回転可能な回転通電部を形成し、誘
導加熱コイルをこの回転通電部と一体に回転するように
構成したので、誘導加熱コイルおよび回転通電部を360
°にわたり任意の大きな回転角度で誘導コイルを回動さ
せることができる。

従って誘導加熱コイルの保守，点検や補修または交換等
の作業を実施する際に、誘導加熱コイルを90°または18
0°以上の角度で回転させて作業を行うことが容易であ
るので、上向きでの作業がなくなるなど作業性が著しく
良くなり作業時間が短縮されると共に完全な点検や充分
な補修を行うことができる。

また板状の被加熱材を板幅方向に均一な温度分布でまた
は所定の温度分布で加熱するために、誘導加熱コイルの
導体の配置や導体間の間隔または鉄心の配置等を調節す
る作業を行う際にも、前記と同様に誘導加熱コイルを大
きく回転させることにより作業性が著しく良くなり調節
作業の時間が短縮されて生産性が向上すると共に、微調
整を実施し易くなるので被加熱材の板幅方向の温度分布
の精度を向上することができる。

また電源側と誘導加熱コイルとを可撓導体で接続してい
ないので、従来のように可撓導体が作業の邪魔になるこ
とがないので作業性が向上する。また誘導加熱コイルを
回動するたびに導体を取り外したり取り付けるわずらわ
しい作業も全く不要となる。また回動によって可撓導体
が傷んだり寿命が短くなって事故を生じることもなくな
る。

また被加熱材の搬送ラインの方向を水平方向から垂直方
向にまたはその逆にというように搬送ラインの方向や角
度を大きく変更する場合や、誘導加熱装置を異なる搬送
方向のラインに使用する場合にも容易に適用することが
できる。

更に、誘導加熱装置の容量が増大し通電電流が大きくな
り、冷却水量が増した場合でも、冷却水は、誘導加熱コ
イルと一体に回転する通水管および水ホースによって導
かれるので、回転を見込んだ可撓性の通水ホースは不用
となり、従って通水ホースの可撓性は全く問題とするこ
とがないので、通水管を増大することができ、このこと
により大電流容量の此種の装置が得られるとともに、加
熱コイルを回動させる際にホースを従動させることのわ
ずらわしさがなくなり、且つ旋回給排水部の小型化及び
信頼性を向上させる等の極めて優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す板状の誘導加熱装置の
側面図、第２図は第１図のＡ部の拡大断面図、第３図は
回転通電端子における他の実施例の断面図、第４図は回
転通電部における他の実施例の断面図、第５図は誘導加
熱コイルによる搬送される板状の被加熱材の誘導加熱の
概略説明図である。第６図は横断磁束コイルの斜視図、
第７図は縦断磁束コイルの斜視図、第８図は鉄心を備え
た横断磁束コイルの斜視図、第９図（Ａ）および第９図
（Ｂ）は別の横断磁束コイルの平面図および側面図であ
る。第10図は従来の板状材の誘導加熱装置の側面図であ
る。 １……被加熱材、５……誘導加熱コイル、21……コイル
サポート、28……架台、28b……架台の先頭部、40……
軸受、41……回転リング、43……回転円板、50……回転
通電部、51……外側導体、、52……内側導体、53,54…
…絶縁板、55……絶縁筒、60……外側回転通電端子、70
……内側回転通電端子、106……第１の通水管、100,110
……ロータリージョイント、116……第２の通水管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】搬送される被加熱物を誘導加熱コイルによ
   って加熱する誘導加熱装置において、前記誘導加熱コイ
   ルを支持する架台と、該架台に回転自在に支承された回
   転リングと、この回転リングに該回転リングを加熱コイ
   ル側および電源側に貫通して設けられた回転通電部と、
   前記回転リングに取り付けられ誘導加熱コイルを支持す
   るコイルサポートとを備え、前記回転通電部は、筒状の
   外側導体と、該外側導体の内側に電気的に絶縁されて設
   けられた内側導体と、該内側導体の内側に設けられた通
   水路を有する第１および第２の通水管とで形成し、外側
   導体と内側導体の加熱コイル側端部を誘導加熱コイル
   に、電源側端部を通電端子を介して電源に接続された整
   合トランスに夫々接続するとともに、第１および第２の
   通水管の加熱コイル側端を誘導加熱コイル内の通水路
   に、電源側端を通水ロータリージョイントを介して冷却
   水源に夫々連通したことを特徴とした誘導加熱装置。