JP2816680B2 - 帯材通電加熱装置 - Google Patents
帯材通電加熱装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は鋼，鉄あるいは非鉄金属等の広巾帯材を加熱
する場合に使用する帯材通電加熱装置に関する。 （従来の技術および問題点） 長尺材を通電加熱する例としては、例えば電線メーカ
等が銅，アルミニユウム線材等をより線の材料とすべく
極細にまで伸線する伸線工程の途中で、当該線材に通電
加熱、所謂焼なましを施す場合、あるいは得られたより
線や伸線の表面にプラスチックコーチングするために通
電で予熱する場合などが挙げられる。この種の加熱に使
用される通電加熱装置の基本構成を第４図（ａ）に示
す。 当該構成では、導電性シーブES1,ES2を使用すること
が特徴とされる。上記シーブES1は線材送り通路Ｌ′が
接線となる如く，またシーブES2は上記線材送り通路
Ｌ′から離間してシーブES1と所定間隔を隔てる如く配
置され、被伸線材Ｗ′が両シーブES1,ES2それぞれの周
面外側半周面および両シーブES1,ES2間の所定間隔をつ
なぐ、例えば図示の如く同径の両シーブES1,ES2が共有
する並行な接線taおよびtbを走路として１周回ないし２
周回走行するようにし、かつ所定の走路上，例えば走路
ta上に図示しない電源と接続する環状のトランスＴ′を
配設する構成とし、他方側走路tbを走行する被伸線材
Ｗ′が二次電流の帰線となる如く設定し、被伸線材Ｗ′
を通電加熱するようにしている。 ところで、上記構成は可撓性のある線材Ｗ′を対象と
する場合に限り適用可能である。何故ならば、広巾の帯
材の場合には、たとえ可撓性があつても、例えばシーブ
ES1,ES2それぞれを導電性の広巾ロールER1,ER2に替えて
も、第４図（ｂ）に示される如く，ロールER1には帯材
Ｗが２巾分横並びに接触することとなり、当該帯材Ｗの
巾の広・狭および可撓性の良・不良により差はあるもの
の，帯材Ｗに捻れが生ずるので、帯材ＷをロールER1,ER
2それぞれの表面に密着させつつ走行させることは極め
て困難である。特に帯材Ｗの巾が500mm前後ともなると
密着走行は不可能といってよい。 帯材Ｗと各ロールERとの密着不良は加熱の均一性を阻
害するばかりか、スパーク発生原因となつてスパーク疵
のある不良品を製造してしまうなどの種々間題点を生ず
る虞があるとして、シーブ方式は帯材Ｗの加熱にはこれ
まで実施されなかつた。 他方、鋼線を熱処理により高強度化する場合にも通電
加熱が用いられている。この種の高強度化熱処理では、
素材鋼線自体が可撓性に乏しく、かつは仕上がりが高強
度化した直線となっているので、熱処理ラインが直線的
とならざるを得ない。それ故、外部への漏電が比較的少
ない前掲のシーブ方式が採れず、例えば第５図（ａ）に
示されるように，線材Ｗ″の送り通路Ｌ″を挟んで周面
が所定間隙を隔てて相対向するロールa,bからなる対ロ
ール電極RO1およびRO2を送り通路Ｌ″上に所定間隔隔て
て配置し、各対ロール電極RO1,RO2それぞれの何れか一
方または両方のロール……図ではｂ……をＳとして示す
摺動子を介して電源Ｅに接続し、走行する線材Ｗ″が各
対になって相対向するロールa,bの周面と接触しつつ通
過する構成とし、対ロール電極RO1・RO2間にある線材
Ｗ″が抵抗加熱されるにうに設定している。また、第５
図（ｂ）の如く，対ロール電極RO1〜RO3を配置して２つ
の電源Ｅから給電する場合もある。 当該外部電源方式の通電加熱装置では、加熱ゾーンに
ある線材Ｗ″の両端に加熱電圧が現れ、通電電流が走行
する線材Ｗ″を介して対ロール電極RO1・RO2ないしRO3
間外に漏洩し、当該漏洩電流が他の機器を損傷したり，
線材Ｗ″を過熱したり，あるいは付近の作業者に危険を
与えたりするが如き不測の事故を防止するため、線材送
り通路Ｌ″の入，出側対ロール電極ROの外側片方または
両方に環内が線材Ｗ″の通路となる限流リアクタCHを配
置する構成としている。 外部電源方式通電加熱装置は限流リアクタCHの配置を
必須とし、かつ限流リアクタCHの配置により装置が長大
化し、設備コスト高および製造コスト高を招来するとい
う欠点があった。 （発明の目的） 本発明は、これまで実施困難とされていた広巾帯材に
ついて、スパークを発生させず、高効率で均一な通電加
熱が可能であり、そのうえ外部への漏電が殆どなく、従
つて限流リアクタを不要とする極めてな安全性に優れ、
かつは設備スペースをコンパクト化し得る帯材通電加熱
装置を提供することを目的とする。 （発明の構成） 本願第１発明の構成は、 （１） 帯材を通電加熱する装置が、 （２） 帯材送り通路沿いに所定間隔を隔てて配置した
第1,第２ロール電極、当該第１・第２ロール電極間に配
設した環状のトランス、当該トランスの長手方向外周添
いに配置した導電部材からなり、 （３） 上記帯材は各ロール電極それぞれの周面と密着
走行可能に構成され、 （４） 上記トランスは一次コイルの巻回された環内が
帯材の送り通路を形成可能とするとともに，所定長さに
設定され、 （５） 上記導電部材は両端が摺動子を介して上記ロー
ル電極それぞれと接続し、 （６） 通電電流に対する帯材の抵抗R1と導電部材の抵
抗R2との関係が R1＞＞R2 となる如く設定した ことを特徴とする帯材通電加熱装置にある。 （第１発明の実施例） 本願第１発明を第１図（ａ）〜（ｃ）に示す一実施例
装置に従って以下に詳述する。 第１図の（ａ）は実施例通電加熱装置の正面図，
（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。 図において、帯材Ｗの送り通路Ｌ沿いに所定間隔を隔
てて配置された１および２それぞれは第１および第２ロ
ール電極であり、当該実施例では、各ロール電極1,2は
被加熱帯材Ｗの巾以上の軸方向長さを有する導電材から
なるロールa,bを、それぞれの周面が送り通路Ｌを挟ん
で所定間隙を隔てて相対向させた構成としている。上記
所定間隙とは帯材Ｗがロールa,b周面に挟着・接触しつ
つ通過可能な設定をいう。 ３は上記第１ロール電極１・第２ロール電極２間に配
置された環状のトランスであり、例えば磁路として好適
な性質を有する珪素鋼板等を第１図（ｂ）に31として示
す如く、その環内が線材送り通路Ｌとなるごとき形状と
して積層し，所定長さに形成した鉄心と、当該環の内外
周にかけて線材送り通路Ｌと対称を維持する如く巻回し
た一次コイル32とから構成され、上記一次コイル32の両
端端子は図示しない電源に接続されている。 トランス３の外周の上記一次コイル32に近接して対向
する位置には、41および42として示す銅材等の良導電材
で形成された所定巾，厚みを有する導電部材４が配置さ
れる。導電部材41,42は帯材Ｗの送り通路Ｌに対称であ
り、かつ平行である。而して、導電部材41,42それぞれ
の両端はトランス３の端面沿いに屈折させたうえ、摺動
子Ｓを介してロール電極１および２それぞれのロールａ
およびｂに接続している。 上記接続方法は一例であり、導電部材41,42それぞれ
の両端を合一して各ロール電極1,2それぞれのいずれか
のロールに接続してもよい。この場合、少なくとも電流
が導電部材41,42を均等に分流するように配慮すればよ
く、また摺動子Ｓが摺動・接触する箇所も図示される如
き回転軸周に限らず、電気的接続が良好に維持されれば
場所の如何を問わない。 尚、加熱目的に応じて帯材Ｗの加熱温度は異なるが、
加熱温度が高い場合は一次コイル32として水冷導管が使
用され、昇温した帯材Ｗからの輻射熱による焼損を防止
する。 第１図（ｃ）は上記実施例の電気回路図である。図に
おける３はトランスであり、当該トランス３の一次側は
端子3m,3nを介して図示しない電源に接続されている、
トランス３の二次側の、１および２が第１ロール電極お
よび第２ロール電極、当該第１ロール電極１・第２ロー
ル電極２間を結び,R1として示す抵抗を含む回路が両ロ
ール電極１・２間に位置する被加熱帯材Ｗ、Ｓが各ロー
ル電極1,2それぞれと摺動・接触する摺動子、当該摺動
子Ｓそれぞれの間を結び、R2として示す抵抗を含む回路
が導電部材４であり、これらにより二次側閉回路が構成
される。当該二次側閉回路上のR1は被加熱帯材Ｗの，ま
たR2は導電部材４の等価抵抗分をそれぞれ表している。 而して、被加熱帯材Ｗは比較的電気抵抗が大きく、ま
た導電部材４は断面積等諸元を任意に設定可能であるの
で、帯材Ｗの抵抗R1と導電部材４の抵抗R2との関係を R1＞＞R2 とすることは極めて容易である。 （第１発明の作用） 本願第１発明は、トランス３の外周に配置した電気抵
抗が十分低い導電部材４を電流の帰線として閉回路が成
立しているので、導電部材４に比べて遥かに電気抵抗の
高い帯材Ｗを回路として流れる電流が当該帯材Ｗを高効
率で加熱する作用がある。 また、帰線である導電部材４は一次側に対して二次側
を低インピーダンスに保ち、これにより電圧変動を小と
する作用がある。 さらに、第1,第２ロール電極1,2間にトランス３を位
置させ、抵抗の十分高い帯材Ｗを二次側としているの
で、給電電圧は負荷電流としてロール電極1,2間にある
帯材Ｗの加熱に殆ど消費され、無負荷電圧が消失して外
部への漏電を殆ど生じさせない作用がある。即ち、外部
に表れる電圧Ｕ′は無負荷電圧をＵとすると、 の関係にあるが、R1＞＞R2であるので、上記作用が齎さ
れる。 尚、付言すれば、第４図（ａ）として示した従来シー
ブ方式線材通電加熱装置では、被伸線材Ｗ′が走路ta,t
bそれぞれを走行するので、走路taの抵抗と走路tbの抵
抗とが同一となり、本発明の場合のように給電電圧が帯
材Ｗの加熱に全部消費されないため、例えば、第４図に
Ｉとして示す電流が矢印方向に流れると、印加電圧はシ
ーブES2がシーブES1の1/2〜1/3となる。この点で本発明
は従来装置と大きく異なる。 （第２発明の構成） 本願第２発明は帯材を３ケの電極を用いて加熱する場
合で、その要旨は、 （７） 第１、第２および第３ロール電極、当該第１・
第２ロール電極間および第２・第３ロール電極間それぞ
れに配設した環状の第１および第２トランス、ならびに
当該第１トランスおよび第２トランスそれぞれの長手方
向外周添いに配置した導電部材からなり、 （８） 上記第１および第２トランスそれぞれの一次コ
イルは三相電力にスコット結線された両単相変圧器から
給電される にあり、その他の構成は第１発明と同一とした帯材通電
加熱装置にある。 （第２発明の実施例） 本願第２発明を、例えば帯材Ｗが可撓性のある場合に
適用した，第２図（ａ）〜（ｃ）に示す一実施例に従っ
て以下に詳述する。 第２図（ａ）は実施例装置の正面図であって、1,2お
よび５はそれぞれ第１ロール電極，第２ロール電極およ
び第３ロール電極、6a,6bおよび6cは補助ロール、3aお
よび3bは環状の第１および第２トランス、4aおよび4bは
上記各トランス3a,3bそれぞれの外周に近接配置した導
電部材、７は帯材Ｗが巻回されているアンコイラ、８は
矯直ロール群、9a,9bはピンチロールである。 上記各ロール電極1,2および５それぞれは、帯材Ｗの
送り通路Ｌ沿いに所定間隔を隔てて、図示の如き位置に
配置されて処理ラインを形成する。各ロール電極1,2お
よび５は、第２図（ｂ）に示されるように、駆動源MOに
より所定回転速度で矢印方向へ回転駆動される。駆動軸
の上記駆動源MOの反対側は受電部erとなつていて、導電
部材４に接続する摺動子Ｓと接触する。 上記補助ロール6a〜6cは各ロール電極1,2および５と
それぞれ所定間隙を隔てて対向配置され、自由回転可能
な非導電性と耐熱性とを備えた，例えば硬質ゴム等から
なるロールであり、上記所定間隙とは帯材Ｗを各電極の
周面に密着して走行せしめることが可能な設定をいう。 矯直ロール群８はアンコイラ７に巻回されて巻癖のつ
いた帯材Ｗを矯直可能である。 ピンチロール9aおよび9bは走行する帯材Ｗを緊張状態
とし、かつ補助ロール6bと協同して第２ロール電極２の
周面所定円弧範囲に密着・走行させる。 尚、各ロール電極1,2,5および導電部材4a,4bの構造な
らびに両者の配置関係は前記第１発明と同一であるが、
第２ロール電極２には導電部材4a,4bそれぞれが摺動子
Ｓを介して接続する設定とされている。 以上の構成では、アンコイラ７から巻戻しされる帯材
Ｗは矯直ロール群８を経て第１ロール電極１に密着・接
触しつつ走行し、次いで第１トランス3aの環内を通過し
たのち、第２ロール電極２の周面所定範囲に密着しつつ
回つて第２トランス3bへと進行し、当該第２トランス3b
の環内を通過のうえ、第３ロール電極５に密着・接触し
つつ走行可能である。 当該実施例装置における電気回路構成を第２図（ｃ）
に示す。 同図において、ＭおよびＴはそれぞれ単相変圧器であ
り、当該単相変圧器M,Tの一次側は図示の如く三相電力
とスコット結線で接続される。変圧器Ｍの二次側は第１
トランス3aに，また変圧器Ｔの二次側は第２トランス3b
にそれぞれパワーコントロール用スイツチSUを介して接
続される。 上記第１トランス3aの二次側は第１ロール電極１・第
２ロール電極２間にある走行中の帯材Waであり、また第
１ロール電極１と第２ロール電極２とにそれぞれ接続す
る摺動子Ｓ・Ｓ間は導電部材4aからなる回路であって、
R1aは帯材Waの,R2aは導電部材4aの等価抵抗分をそれぞ
れ表す。 上記第２トランス3bの二次側は第２ロール電極２・第
３ロール電極５間にある走行中の帯材Wbであり、また第
２ロール電極２と第３ロール電極５とにそれぞれ接続す
る摺動子Ｓ・Ｓ間は導電部材4bからなる回路であって、
R1bは帯材Wbの、R2bは導電部材4bの等価抵抗分をそれぞ
れ表す。 （第２発明の作用） 本願第２発明は、第１発明が奏する作用に、さらに三
相電力にスコット結線された両単相変圧器から給電され
る構成が三相電圧の不平衡を発生させない作用を加重す
る。即ち，取扱が複雑なバランサーを使用せず、簡易に
三相負荷とすることができる。 （他の実施例） 上記各実施例では、トランス３ないし3a,3bは一次コ
イル32の巻回を鉄心31における上下側の環内・外とした
例であったが、例えば第３図（ａ）に示すように、一次
コイル32の巻回を鉄心31における上下および左右側の環
内・外としてもよく、この場合には導電部材４を41〜44
として示すように上下，左右側に配置して、送り通路Ｌ
に対称を維持する構造とする。 さらに第３図（ｂ）に40として示す如く導電部材を筒
状に形成し、かつトランス３の両端面で筒壁を縮小して
トランス３を内包するが如き形状に形成し、さらに縮小
された筒壁内を帯材Ｗの送り通路となる如く電極近傍ま
で延長し、当該延長端を摺動子Ｓを介して電極に接続す
る構成としてもよい。当該構成では、筒内は酸欠状態と
なり、加熱昇温した帯材Ｗの酸化が防止可能である。必
要に応じて筒内に不活性ガスを導入・充填するようにす
れば、より酸化防止が完全となり、その上帯材Ｗの表面
酸化に起因する帯材Ｗ・電極間のスパーク発生が防止さ
れ、帯材Ｗの高品質維持と、電極の耐用時間の延長に資
する。 ところで、上記各実施例装置図ならびに説明では、ト
ランス３の一次コイル32は帯材の送り通路Ｌと対称を維
持する如く鉄心31に巻回している。当該巻回方法は加熱
効果や電磁力による帯材の振動防止に関し，最適条件に
従った場合であるが、本発明はこれに限定されるもので
はない。例えば、帯材Ｗが充分な緊張状態下で上記電磁
機械力に抗して直線的走行を維持可能ならば、一次コイ
ル32は必ずしも帯材送り通路Ｌと対称に巻回しなくても
支障は発生せず、実施例同様の作用，効果を奏する。 また、上記各実施例装置図ならびに説明では、導電部
材４を帯材の送り通路Ｌと対称，かつ平行に配置する場
合としたが、当該配置は電気的見地における最適条件に
従つた場合であり、本発明はこれに限定されるものでは
ない。例えば装置全体の構成上から上記の配置に困難が
生ずるような場合には、導電部材４を帯材Ｗの送り通路
Ｌに非対称に配置してもよい、ただし、この場合には一
次側に対する二次側の低インピーダンス効果が減ずる。 帯材Ｗを各電極に密着・接触せしめつつ走行させる構
成として、第１図ではロールa,bを帯材Ｗの送り通路Ｌ
を挟んで対向させる対ロール電極1,2の構成を、また第
２図では補助ロール6a〜6cを各ロール電極1,2,5それぞ
れに対向配置する構成、および帯材Ｗをピンチロール9
a,9bにより緊張状態とするとともに補助ロール6bで帯材
Ｗを第２ロール電極２に圧着して帯材Ｗが周面所定円弧
範囲を回るようにした構成を示したが、本発明は上記開
示構成に限定されるものではない。例えば，帯材Ｗに十
分可撓性があって曲率半径を小とし得て電極周面との接
触が良好ならば、第２ロール電極２に対向する補助ロー
ル6bは不要である。 尚、第１発明の対ロール電極1,2の構成を第２発明
に、逆に第２発明の補助ロール６を用いる構成を第１発
明に適用してもよいこと勿論である。 第２発明実施例は帯材Ｗに可撓性があって送り通路Ｌ
をＵ字状にした装置例であつたが、帯材Ｗに可撓性のな
い場合や可撓性があっても設備スペースに余裕がある場
合ならば直線的配置構成とすればよいこと勿論である。 （応用例） 上記実施例ならびに説明では、連続する板状の帯材に
重点をおいたが、本発明は広義において、例えば連続す
るパイプ材または型材等，特殊な断面形状の帯材が被加
熱対象である場合の加熱にも応用可能である。即ち，ト
ランスを被加熱対象材が通過可能な環内形状に形成する
とともに、ロール電極の周面形状を被加熱対象材と良好
に接触して通電し得る如く設定のうえ、前述した要件に
副う如く構成すればよく、板状の帯材の場合と同様な作
用・効果が得られる。 （発明の効果） 本発明にかかる帯材通電加熱装置は従来実施が困難で
あった広巾帯材を捻れなく各電極に密着して通電加熱可
能なので、スパーク疵のない，かつ均一加熱された高品
質加熱帯材を得ることができる。しかも加熱効率は極め
て良好である。また、従来のシーブ方式通電加熱装置で
はシーブを絶縁構造とするので、電圧が大きくなると危
険が増大して扱い難かつたが、本発明は二次側の電圧が
極めて低く、かつ外部への漏電が殆どなく安全性に優れ
ている。さらに従来の外部電源方式通電加熱装置で必須
の限流リアクタを本発明は不要とするので、装置のコン
パクト化が達成され、処理ラインの短縮，ないし加工ラ
インの加工装置間への挿入・設置の容易等の利点が齎さ
れる。その上、本願第２発明は以上の効果に加え、簡易
に三相電圧の不平衡を防止可能であり、この面での設備
コストを逓減させるとともに、装置をコンパクト化する
こととなる。 このように、本発明の奏する効果は顕著であり、また
利用範囲が極めて広いとして賞用される。
する場合に使用する帯材通電加熱装置に関する。 （従来の技術および問題点） 長尺材を通電加熱する例としては、例えば電線メーカ
等が銅，アルミニユウム線材等をより線の材料とすべく
極細にまで伸線する伸線工程の途中で、当該線材に通電
加熱、所謂焼なましを施す場合、あるいは得られたより
線や伸線の表面にプラスチックコーチングするために通
電で予熱する場合などが挙げられる。この種の加熱に使
用される通電加熱装置の基本構成を第４図（ａ）に示
す。 当該構成では、導電性シーブES1,ES2を使用すること
が特徴とされる。上記シーブES1は線材送り通路Ｌ′が
接線となる如く，またシーブES2は上記線材送り通路
Ｌ′から離間してシーブES1と所定間隔を隔てる如く配
置され、被伸線材Ｗ′が両シーブES1,ES2それぞれの周
面外側半周面および両シーブES1,ES2間の所定間隔をつ
なぐ、例えば図示の如く同径の両シーブES1,ES2が共有
する並行な接線taおよびtbを走路として１周回ないし２
周回走行するようにし、かつ所定の走路上，例えば走路
ta上に図示しない電源と接続する環状のトランスＴ′を
配設する構成とし、他方側走路tbを走行する被伸線材
Ｗ′が二次電流の帰線となる如く設定し、被伸線材Ｗ′
を通電加熱するようにしている。 ところで、上記構成は可撓性のある線材Ｗ′を対象と
する場合に限り適用可能である。何故ならば、広巾の帯
材の場合には、たとえ可撓性があつても、例えばシーブ
ES1,ES2それぞれを導電性の広巾ロールER1,ER2に替えて
も、第４図（ｂ）に示される如く，ロールER1には帯材
Ｗが２巾分横並びに接触することとなり、当該帯材Ｗの
巾の広・狭および可撓性の良・不良により差はあるもの
の，帯材Ｗに捻れが生ずるので、帯材ＷをロールER1,ER
2それぞれの表面に密着させつつ走行させることは極め
て困難である。特に帯材Ｗの巾が500mm前後ともなると
密着走行は不可能といってよい。 帯材Ｗと各ロールERとの密着不良は加熱の均一性を阻
害するばかりか、スパーク発生原因となつてスパーク疵
のある不良品を製造してしまうなどの種々間題点を生ず
る虞があるとして、シーブ方式は帯材Ｗの加熱にはこれ
まで実施されなかつた。 他方、鋼線を熱処理により高強度化する場合にも通電
加熱が用いられている。この種の高強度化熱処理では、
素材鋼線自体が可撓性に乏しく、かつは仕上がりが高強
度化した直線となっているので、熱処理ラインが直線的
とならざるを得ない。それ故、外部への漏電が比較的少
ない前掲のシーブ方式が採れず、例えば第５図（ａ）に
示されるように，線材Ｗ″の送り通路Ｌ″を挟んで周面
が所定間隙を隔てて相対向するロールa,bからなる対ロ
ール電極RO1およびRO2を送り通路Ｌ″上に所定間隔隔て
て配置し、各対ロール電極RO1,RO2それぞれの何れか一
方または両方のロール……図ではｂ……をＳとして示す
摺動子を介して電源Ｅに接続し、走行する線材Ｗ″が各
対になって相対向するロールa,bの周面と接触しつつ通
過する構成とし、対ロール電極RO1・RO2間にある線材
Ｗ″が抵抗加熱されるにうに設定している。また、第５
図（ｂ）の如く，対ロール電極RO1〜RO3を配置して２つ
の電源Ｅから給電する場合もある。 当該外部電源方式の通電加熱装置では、加熱ゾーンに
ある線材Ｗ″の両端に加熱電圧が現れ、通電電流が走行
する線材Ｗ″を介して対ロール電極RO1・RO2ないしRO3
間外に漏洩し、当該漏洩電流が他の機器を損傷したり，
線材Ｗ″を過熱したり，あるいは付近の作業者に危険を
与えたりするが如き不測の事故を防止するため、線材送
り通路Ｌ″の入，出側対ロール電極ROの外側片方または
両方に環内が線材Ｗ″の通路となる限流リアクタCHを配
置する構成としている。 外部電源方式通電加熱装置は限流リアクタCHの配置を
必須とし、かつ限流リアクタCHの配置により装置が長大
化し、設備コスト高および製造コスト高を招来するとい
う欠点があった。 （発明の目的） 本発明は、これまで実施困難とされていた広巾帯材に
ついて、スパークを発生させず、高効率で均一な通電加
熱が可能であり、そのうえ外部への漏電が殆どなく、従
つて限流リアクタを不要とする極めてな安全性に優れ、
かつは設備スペースをコンパクト化し得る帯材通電加熱
装置を提供することを目的とする。 （発明の構成） 本願第１発明の構成は、 （１） 帯材を通電加熱する装置が、 （２） 帯材送り通路沿いに所定間隔を隔てて配置した
第1,第２ロール電極、当該第１・第２ロール電極間に配
設した環状のトランス、当該トランスの長手方向外周添
いに配置した導電部材からなり、 （３） 上記帯材は各ロール電極それぞれの周面と密着
走行可能に構成され、 （４） 上記トランスは一次コイルの巻回された環内が
帯材の送り通路を形成可能とするとともに，所定長さに
設定され、 （５） 上記導電部材は両端が摺動子を介して上記ロー
ル電極それぞれと接続し、 （６） 通電電流に対する帯材の抵抗R1と導電部材の抵
抗R2との関係が R1＞＞R2 となる如く設定した ことを特徴とする帯材通電加熱装置にある。 （第１発明の実施例） 本願第１発明を第１図（ａ）〜（ｃ）に示す一実施例
装置に従って以下に詳述する。 第１図の（ａ）は実施例通電加熱装置の正面図，
（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。 図において、帯材Ｗの送り通路Ｌ沿いに所定間隔を隔
てて配置された１および２それぞれは第１および第２ロ
ール電極であり、当該実施例では、各ロール電極1,2は
被加熱帯材Ｗの巾以上の軸方向長さを有する導電材から
なるロールa,bを、それぞれの周面が送り通路Ｌを挟ん
で所定間隙を隔てて相対向させた構成としている。上記
所定間隙とは帯材Ｗがロールa,b周面に挟着・接触しつ
つ通過可能な設定をいう。 ３は上記第１ロール電極１・第２ロール電極２間に配
置された環状のトランスであり、例えば磁路として好適
な性質を有する珪素鋼板等を第１図（ｂ）に31として示
す如く、その環内が線材送り通路Ｌとなるごとき形状と
して積層し，所定長さに形成した鉄心と、当該環の内外
周にかけて線材送り通路Ｌと対称を維持する如く巻回し
た一次コイル32とから構成され、上記一次コイル32の両
端端子は図示しない電源に接続されている。 トランス３の外周の上記一次コイル32に近接して対向
する位置には、41および42として示す銅材等の良導電材
で形成された所定巾，厚みを有する導電部材４が配置さ
れる。導電部材41,42は帯材Ｗの送り通路Ｌに対称であ
り、かつ平行である。而して、導電部材41,42それぞれ
の両端はトランス３の端面沿いに屈折させたうえ、摺動
子Ｓを介してロール電極１および２それぞれのロールａ
およびｂに接続している。 上記接続方法は一例であり、導電部材41,42それぞれ
の両端を合一して各ロール電極1,2それぞれのいずれか
のロールに接続してもよい。この場合、少なくとも電流
が導電部材41,42を均等に分流するように配慮すればよ
く、また摺動子Ｓが摺動・接触する箇所も図示される如
き回転軸周に限らず、電気的接続が良好に維持されれば
場所の如何を問わない。 尚、加熱目的に応じて帯材Ｗの加熱温度は異なるが、
加熱温度が高い場合は一次コイル32として水冷導管が使
用され、昇温した帯材Ｗからの輻射熱による焼損を防止
する。 第１図（ｃ）は上記実施例の電気回路図である。図に
おける３はトランスであり、当該トランス３の一次側は
端子3m,3nを介して図示しない電源に接続されている、
トランス３の二次側の、１および２が第１ロール電極お
よび第２ロール電極、当該第１ロール電極１・第２ロー
ル電極２間を結び,R1として示す抵抗を含む回路が両ロ
ール電極１・２間に位置する被加熱帯材Ｗ、Ｓが各ロー
ル電極1,2それぞれと摺動・接触する摺動子、当該摺動
子Ｓそれぞれの間を結び、R2として示す抵抗を含む回路
が導電部材４であり、これらにより二次側閉回路が構成
される。当該二次側閉回路上のR1は被加熱帯材Ｗの，ま
たR2は導電部材４の等価抵抗分をそれぞれ表している。 而して、被加熱帯材Ｗは比較的電気抵抗が大きく、ま
た導電部材４は断面積等諸元を任意に設定可能であるの
で、帯材Ｗの抵抗R1と導電部材４の抵抗R2との関係を R1＞＞R2 とすることは極めて容易である。 （第１発明の作用） 本願第１発明は、トランス３の外周に配置した電気抵
抗が十分低い導電部材４を電流の帰線として閉回路が成
立しているので、導電部材４に比べて遥かに電気抵抗の
高い帯材Ｗを回路として流れる電流が当該帯材Ｗを高効
率で加熱する作用がある。 また、帰線である導電部材４は一次側に対して二次側
を低インピーダンスに保ち、これにより電圧変動を小と
する作用がある。 さらに、第1,第２ロール電極1,2間にトランス３を位
置させ、抵抗の十分高い帯材Ｗを二次側としているの
で、給電電圧は負荷電流としてロール電極1,2間にある
帯材Ｗの加熱に殆ど消費され、無負荷電圧が消失して外
部への漏電を殆ど生じさせない作用がある。即ち、外部
に表れる電圧Ｕ′は無負荷電圧をＵとすると、 の関係にあるが、R1＞＞R2であるので、上記作用が齎さ
れる。 尚、付言すれば、第４図（ａ）として示した従来シー
ブ方式線材通電加熱装置では、被伸線材Ｗ′が走路ta,t
bそれぞれを走行するので、走路taの抵抗と走路tbの抵
抗とが同一となり、本発明の場合のように給電電圧が帯
材Ｗの加熱に全部消費されないため、例えば、第４図に
Ｉとして示す電流が矢印方向に流れると、印加電圧はシ
ーブES2がシーブES1の1/2〜1/3となる。この点で本発明
は従来装置と大きく異なる。 （第２発明の構成） 本願第２発明は帯材を３ケの電極を用いて加熱する場
合で、その要旨は、 （７） 第１、第２および第３ロール電極、当該第１・
第２ロール電極間および第２・第３ロール電極間それぞ
れに配設した環状の第１および第２トランス、ならびに
当該第１トランスおよび第２トランスそれぞれの長手方
向外周添いに配置した導電部材からなり、 （８） 上記第１および第２トランスそれぞれの一次コ
イルは三相電力にスコット結線された両単相変圧器から
給電される にあり、その他の構成は第１発明と同一とした帯材通電
加熱装置にある。 （第２発明の実施例） 本願第２発明を、例えば帯材Ｗが可撓性のある場合に
適用した，第２図（ａ）〜（ｃ）に示す一実施例に従っ
て以下に詳述する。 第２図（ａ）は実施例装置の正面図であって、1,2お
よび５はそれぞれ第１ロール電極，第２ロール電極およ
び第３ロール電極、6a,6bおよび6cは補助ロール、3aお
よび3bは環状の第１および第２トランス、4aおよび4bは
上記各トランス3a,3bそれぞれの外周に近接配置した導
電部材、７は帯材Ｗが巻回されているアンコイラ、８は
矯直ロール群、9a,9bはピンチロールである。 上記各ロール電極1,2および５それぞれは、帯材Ｗの
送り通路Ｌ沿いに所定間隔を隔てて、図示の如き位置に
配置されて処理ラインを形成する。各ロール電極1,2お
よび５は、第２図（ｂ）に示されるように、駆動源MOに
より所定回転速度で矢印方向へ回転駆動される。駆動軸
の上記駆動源MOの反対側は受電部erとなつていて、導電
部材４に接続する摺動子Ｓと接触する。 上記補助ロール6a〜6cは各ロール電極1,2および５と
それぞれ所定間隙を隔てて対向配置され、自由回転可能
な非導電性と耐熱性とを備えた，例えば硬質ゴム等から
なるロールであり、上記所定間隙とは帯材Ｗを各電極の
周面に密着して走行せしめることが可能な設定をいう。 矯直ロール群８はアンコイラ７に巻回されて巻癖のつ
いた帯材Ｗを矯直可能である。 ピンチロール9aおよび9bは走行する帯材Ｗを緊張状態
とし、かつ補助ロール6bと協同して第２ロール電極２の
周面所定円弧範囲に密着・走行させる。 尚、各ロール電極1,2,5および導電部材4a,4bの構造な
らびに両者の配置関係は前記第１発明と同一であるが、
第２ロール電極２には導電部材4a,4bそれぞれが摺動子
Ｓを介して接続する設定とされている。 以上の構成では、アンコイラ７から巻戻しされる帯材
Ｗは矯直ロール群８を経て第１ロール電極１に密着・接
触しつつ走行し、次いで第１トランス3aの環内を通過し
たのち、第２ロール電極２の周面所定範囲に密着しつつ
回つて第２トランス3bへと進行し、当該第２トランス3b
の環内を通過のうえ、第３ロール電極５に密着・接触し
つつ走行可能である。 当該実施例装置における電気回路構成を第２図（ｃ）
に示す。 同図において、ＭおよびＴはそれぞれ単相変圧器であ
り、当該単相変圧器M,Tの一次側は図示の如く三相電力
とスコット結線で接続される。変圧器Ｍの二次側は第１
トランス3aに，また変圧器Ｔの二次側は第２トランス3b
にそれぞれパワーコントロール用スイツチSUを介して接
続される。 上記第１トランス3aの二次側は第１ロール電極１・第
２ロール電極２間にある走行中の帯材Waであり、また第
１ロール電極１と第２ロール電極２とにそれぞれ接続す
る摺動子Ｓ・Ｓ間は導電部材4aからなる回路であって、
R1aは帯材Waの,R2aは導電部材4aの等価抵抗分をそれぞ
れ表す。 上記第２トランス3bの二次側は第２ロール電極２・第
３ロール電極５間にある走行中の帯材Wbであり、また第
２ロール電極２と第３ロール電極５とにそれぞれ接続す
る摺動子Ｓ・Ｓ間は導電部材4bからなる回路であって、
R1bは帯材Wbの、R2bは導電部材4bの等価抵抗分をそれぞ
れ表す。 （第２発明の作用） 本願第２発明は、第１発明が奏する作用に、さらに三
相電力にスコット結線された両単相変圧器から給電され
る構成が三相電圧の不平衡を発生させない作用を加重す
る。即ち，取扱が複雑なバランサーを使用せず、簡易に
三相負荷とすることができる。 （他の実施例） 上記各実施例では、トランス３ないし3a,3bは一次コ
イル32の巻回を鉄心31における上下側の環内・外とした
例であったが、例えば第３図（ａ）に示すように、一次
コイル32の巻回を鉄心31における上下および左右側の環
内・外としてもよく、この場合には導電部材４を41〜44
として示すように上下，左右側に配置して、送り通路Ｌ
に対称を維持する構造とする。 さらに第３図（ｂ）に40として示す如く導電部材を筒
状に形成し、かつトランス３の両端面で筒壁を縮小して
トランス３を内包するが如き形状に形成し、さらに縮小
された筒壁内を帯材Ｗの送り通路となる如く電極近傍ま
で延長し、当該延長端を摺動子Ｓを介して電極に接続す
る構成としてもよい。当該構成では、筒内は酸欠状態と
なり、加熱昇温した帯材Ｗの酸化が防止可能である。必
要に応じて筒内に不活性ガスを導入・充填するようにす
れば、より酸化防止が完全となり、その上帯材Ｗの表面
酸化に起因する帯材Ｗ・電極間のスパーク発生が防止さ
れ、帯材Ｗの高品質維持と、電極の耐用時間の延長に資
する。 ところで、上記各実施例装置図ならびに説明では、ト
ランス３の一次コイル32は帯材の送り通路Ｌと対称を維
持する如く鉄心31に巻回している。当該巻回方法は加熱
効果や電磁力による帯材の振動防止に関し，最適条件に
従った場合であるが、本発明はこれに限定されるもので
はない。例えば、帯材Ｗが充分な緊張状態下で上記電磁
機械力に抗して直線的走行を維持可能ならば、一次コイ
ル32は必ずしも帯材送り通路Ｌと対称に巻回しなくても
支障は発生せず、実施例同様の作用，効果を奏する。 また、上記各実施例装置図ならびに説明では、導電部
材４を帯材の送り通路Ｌと対称，かつ平行に配置する場
合としたが、当該配置は電気的見地における最適条件に
従つた場合であり、本発明はこれに限定されるものでは
ない。例えば装置全体の構成上から上記の配置に困難が
生ずるような場合には、導電部材４を帯材Ｗの送り通路
Ｌに非対称に配置してもよい、ただし、この場合には一
次側に対する二次側の低インピーダンス効果が減ずる。 帯材Ｗを各電極に密着・接触せしめつつ走行させる構
成として、第１図ではロールa,bを帯材Ｗの送り通路Ｌ
を挟んで対向させる対ロール電極1,2の構成を、また第
２図では補助ロール6a〜6cを各ロール電極1,2,5それぞ
れに対向配置する構成、および帯材Ｗをピンチロール9
a,9bにより緊張状態とするとともに補助ロール6bで帯材
Ｗを第２ロール電極２に圧着して帯材Ｗが周面所定円弧
範囲を回るようにした構成を示したが、本発明は上記開
示構成に限定されるものではない。例えば，帯材Ｗに十
分可撓性があって曲率半径を小とし得て電極周面との接
触が良好ならば、第２ロール電極２に対向する補助ロー
ル6bは不要である。 尚、第１発明の対ロール電極1,2の構成を第２発明
に、逆に第２発明の補助ロール６を用いる構成を第１発
明に適用してもよいこと勿論である。 第２発明実施例は帯材Ｗに可撓性があって送り通路Ｌ
をＵ字状にした装置例であつたが、帯材Ｗに可撓性のな
い場合や可撓性があっても設備スペースに余裕がある場
合ならば直線的配置構成とすればよいこと勿論である。 （応用例） 上記実施例ならびに説明では、連続する板状の帯材に
重点をおいたが、本発明は広義において、例えば連続す
るパイプ材または型材等，特殊な断面形状の帯材が被加
熱対象である場合の加熱にも応用可能である。即ち，ト
ランスを被加熱対象材が通過可能な環内形状に形成する
とともに、ロール電極の周面形状を被加熱対象材と良好
に接触して通電し得る如く設定のうえ、前述した要件に
副う如く構成すればよく、板状の帯材の場合と同様な作
用・効果が得られる。 （発明の効果） 本発明にかかる帯材通電加熱装置は従来実施が困難で
あった広巾帯材を捻れなく各電極に密着して通電加熱可
能なので、スパーク疵のない，かつ均一加熱された高品
質加熱帯材を得ることができる。しかも加熱効率は極め
て良好である。また、従来のシーブ方式通電加熱装置で
はシーブを絶縁構造とするので、電圧が大きくなると危
険が増大して扱い難かつたが、本発明は二次側の電圧が
極めて低く、かつ外部への漏電が殆どなく安全性に優れ
ている。さらに従来の外部電源方式通電加熱装置で必須
の限流リアクタを本発明は不要とするので、装置のコン
パクト化が達成され、処理ラインの短縮，ないし加工ラ
インの加工装置間への挿入・設置の容易等の利点が齎さ
れる。その上、本願第２発明は以上の効果に加え、簡易
に三相電圧の不平衡を防止可能であり、この面での設備
コストを逓減させるとともに、装置をコンパクト化する
こととなる。 このように、本発明の奏する効果は顕著であり、また
利用範囲が極めて広いとして賞用される。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）は第１発明の一実施例装置の正面図、策１
図（ｂ）は第１図（ａ）におけるＸ−Ｘ線断面側面図、
第１図（ｃ）は第１発明の電気回路図、第２図（ａ）は
第２発明の一実施例装置の正面図、第２図（ｂ）は第２
図（ａ）におけるＹ−Ｙ線側面図、第２図（ｃ）は第２
発明の電気回路図、第３図（ａ）および（ｂ）それぞれ
は本発明におけるトランスの他の実施例を示す断面図、
第４図（ａ）は従来シーブ方式による線材加熱装置の正
面図、第４図（ｂ）は従来シーブ方式の装置が帯材加熱
に転用困難なことを説明する斜視図、第５図（ａ）およ
び（ｂ）それぞれは従来外部電源方式による線材通電加
熱装置の正面図である。 1,2,5……第1,第2,第３ロール電極 3,3a,3b……トランス，第1,第２トランス 32……一次コイル 4,4a,4b……導電部材 6a〜6c……補助ロール a,b……ロール Ｓ……摺動子 Ｗ……帯材 Ｌ……帯材送り通路 M,T……単相変圧器
図（ｂ）は第１図（ａ）におけるＸ−Ｘ線断面側面図、
第１図（ｃ）は第１発明の電気回路図、第２図（ａ）は
第２発明の一実施例装置の正面図、第２図（ｂ）は第２
図（ａ）におけるＹ−Ｙ線側面図、第２図（ｃ）は第２
発明の電気回路図、第３図（ａ）および（ｂ）それぞれ
は本発明におけるトランスの他の実施例を示す断面図、
第４図（ａ）は従来シーブ方式による線材加熱装置の正
面図、第４図（ｂ）は従来シーブ方式の装置が帯材加熱
に転用困難なことを説明する斜視図、第５図（ａ）およ
び（ｂ）それぞれは従来外部電源方式による線材通電加
熱装置の正面図である。 1,2,5……第1,第2,第３ロール電極 3,3a,3b……トランス，第1,第２トランス 32……一次コイル 4,4a,4b……導電部材 6a〜6c……補助ロール a,b……ロール Ｓ……摺動子 Ｗ……帯材 Ｌ……帯材送り通路 M,T……単相変圧器
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．帯材を連続的に通電加熱する装置が、帯材の送り通
路沿いに所定間隔を隔てて配置した第１、第２ロール電
極、当該第１・第２ロール電極間に配設した環状のトラ
ンス、当該トランスの長手方向外周添いに配置した導電
部材からなり、上記各ロール電極それぞれは帯材がその
周面と密着走行可能に構成され、上記トランスは一次コ
イルの巻回された環内が帯材の送り通路を形成可能とす
るとともに所定長さに設定され、上記導電部材は両端が
摺動子を介して上記ロール電極それぞれと接続し、通電
電流に対する帯材の抵抗R1と導電部材の抵抗R2との関係
が、 R1≫R2 となる如く設定したことを特徴とする帯材通電加熱装
置。 ２．トランスの一次コイルを帯材の送り通路と対称を維
持する如く鉄心に巻回してなる特許請求の範囲第１項記
載の帯材通電加熱装置。 ３．導電部材を帯材の送り通路と対称、かつ平行に配置
してなる特許請求の範囲第１項記載の帯材通電加熱装
置。 ４．帯材とロール電極との密着走行可能な構成が、ロー
ル電極それぞれを対の構造とし、対向する周面間に帯材
を挟着するようにしたことからなる特許請求の範囲第１
項記載の帯材通電加熱装置。 ５．帯材とロール電極との密着走行可能な構成が、補助
ロールをロール電極に対向配置し、当該補助ロールが帯
材をロール電極方向へ押圧するようにしたことからなる
特許請求の範囲第１項記載の帯材通電加熱装置。 ６．帯材とロール電極との密着走行可能な構成が、帯材
を緊張状態でロール電極の周面所定角度範囲に一側表面
を接触させて回動可能としたことからなる特許請求の範
囲第１項記載の帯材通電加熱装置。 ７．帯材を通電加熱する装置が、帯材の送り通路沿いに
所定間隔を隔てて配置した第１、第２および第３ロール
電極、当該第１・第２ロール電極間および第２・第３ロ
ール電極間それぞれに配設した環状の第１および第２ト
ランス、ならびに当該第１トランスおよび第２トランス
それぞれの長手方向外周添いに配置した導電部材からな
り、上記各ロール電極それぞれは帯材がその周面と密着
走行可能に構成され、上記第１および第２トランスそれ
ぞれは環内を帯材の送り通路を形成可能な形状、かつ所
定長さに設定されるとともに、それぞれのトランスの一
次コイルは三相電源にスコット結線された両単相変圧器
から給電され、上記導電部材はそれぞれは両端が摺動子
を介して相隣るロール電極に接続し、それぞれの通電電
流に対する長尺材の抵抗R1と導電部材の抵抗R2との関係
が、 R1≫R2 となる如く設定したことを特徴とする帯材通電加熱装
置。 ８．トランスの一次コイルを帯材の送り通路と対称を維
持する如く鉄心に巻回してなる特許請求の範囲第７項記
載の帯材通電加熱装置。 ９．導電部材を帯材の送り通路と対称、かつ平行に配置
してなる特許請求の範囲第７項記載の帯材通電加熱装
置。 １０．帯材とロール電極との密着走行可能な構成が、ロ
ール電極それぞれを対の構造とし、対向する周面間に帯
材を挟着するようにしたことからなる特許請求の範囲第
７項記載の帯材通電加熱装置。 １１．帯材とロール電極との密着走行可能な構成が、補
助ロールをロール電極に対向配置し、当該補助ロールが
帯材をロール電極方向へ押圧するようにしたことからな
る特許請求の範囲第７項記載の帯材通電加熱装置。 １２．帯材とロール電極との密着走行可能な構成が、帯
材を緊張状態でロール電極の周面所定角度範囲に一側表
面を接触させて回動可能としたことからなる特許請求の
範囲第７項記載の帯材通電加熱装置。
Priority Applications (7)
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| JP62300127A JP2816680B2 (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 帯材通電加熱装置 |
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| SE8801791A SE8801791L (sv) | 1987-11-30 | 1988-05-11 | Apparat foer kontinuerlig direkt-motstaandsuppvaermning av laanga foeremaal |
| DE3816618A DE3816618A1 (de) | 1987-11-30 | 1988-05-16 | Vorrichtung zur direkten widerstandsheizung von gegenstaenden grosser laenge |
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|---|---|
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|---|---|
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| KR (1) | KR910009964B1 (ja) |
| CA (1) | CA1310054C (ja) |
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| GB (1) | GB2213030B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US5821500A (en) * | 1997-02-11 | 1998-10-13 | Nippon Steel Welding Products & Engineering Co., Ltd. | Process for manufacturing welding wire |
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