JP2934486B2 - 誘導加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、対象物を誘導加熱により加熱する誘導加熱
装置に係り、例えば、誘導加熱により発熱するローラを
有し、該ローラに巻掛けされた糸条体または帯状体を加
熱する誘導加熱装置に関する。

〔従来の技術〕 上述のような従来の誘導加熱装置としては、例えば、
導電性のローラ内にコイルを配設し、コイルに交番電圧
を印加することによりローラを誘導加熱して発熱させる
ようにしたものが知られている。コイルは鉄芯に螺旋状
に多層に巻き付けられた線材からなり、この線材は、銅
線をセラミック系の塗体により被覆し、さらにこの塗体
の上にポリイミドまたはポリエステル等からなる被膜を
形成することにより、構成される。また、線材を鉄芯に
巻き付けるとき、あるいは、巻き付け終了後、鉄芯に巻
き付けられた線材と線材の隙間にセラミック系の塗体を
含浸させ、このセラミック系の塗体を上述の塗体と共に
焼成して固化させ、固化することにより形成されたセラ
ミックにより、特に、銅線に密着したセラミックからな
るセラミック絶縁膜により線材間の絶縁性を保持するよ
うにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の誘導加熱装置にあっ
ては、下述のような理由により、コイルが短絡し易いと
いった問題点があった。

すなわち、線材は鉄芯に螺旋状に多層にまかれている
ため、各層間の隣接する線材同士は互いに交差して点接
触することになり、この線材同士の接触部からはセラミ
ック系の塗体が押し出され、また、線材を塗体の上から
被覆するポリイミドまたはポリエステル等は焼成作業時
に消滅して隙間ができ、線材同士の接触部においては、
それぞれの線材を被覆するセラミック絶縁膜同士の接触
になる。セラミック絶縁膜は通常10μｍ程度の膜厚さで
あり、線材の温度上昇、降下に伴って膨張、収縮を繰り
返したり、機械的な振動を受けたりすることによって、
セラミック絶縁膜が割れて線材が短絡し易くなる。

そこで、本発明は、線状導電材の各層間に多孔質のシ
ート状または帯状の絶縁部材を設け、線状導電材および
シート状または帯状の絶縁部材により画成される空間等
に充填された固定体により線状導電材およびシート状ま
たは帯状の絶縁部材を固定することにより、絶縁膜の割
れを防止するとともにコイルの強度を向上して、コイル
の短絡を確実に防止することを課題としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記課題を解決するため、鉄芯と、セラミ
ック系の塗体を焼成することによって形成される絶縁膜
により被覆されて鉄芯に多層に巻き付けられた線状導電
材から構成されるコイルと、該コイルの近傍に設けられ
た導体と、を備え、コイルに交番電圧を印加して導体を
誘導加熱し発熱させる誘導加熱装置において、前記線状
導電材の各層間に配置された多孔質のシート状または帯
状の絶縁部材と、セラミック系の塗体を焼成することに
より形成され、シート状または帯状の絶縁部材の孔内と
線状導電材およびシート状または帯状の絶縁部材により
画成される空間とに充填され、線状導電材およびシート
状または帯状の絶縁部材を固定する固定体と、を設けた
ことを特徴とするものであり、 また、前記導体が、回転駆動されて糸条体または帯状
体を巻き付けることができるローラからなり、糸条体ま
たは帯状体を導体の発熱により加熱することができるよ
うにしてもよく、 さらに、前記線状導電材に絶縁膜の上から巻き付けら
れ、所定の耐熱特性を有する糸状または編状の絶縁体を
設けてもよい。

〔作用〕

本発明では、線状導電材の各層間に配置された多孔質
のシート状または帯状の絶縁部材により、セラミック系
の塗体の焼成により形成される固定体が線状導電材およ
びシート状または帯状の絶縁部材により画成される空間
等に隙間なく充填され、セラミックからなる絶縁膜の割
れが防止されるとともに、固定体によってコイルの強度
が向上する。したがって、コイルの短絡が確実に防止さ
れる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１、２図は本発明に係る誘導加熱装置の一実施例を
示す図である。

まず、構成を説明する。

第１、２図において、１は筒状の鉄芯であり、鉄芯１
はモータ２の側壁３にボルト４により固定されている。
また、鉄芯１は互いに対向して放射外方向に突出するフ
ランジ部1a、1bを有する。鉄芯１には線状導電材５が多
層に巻き付けられており、線状導電材５によりコイル６
が構成される。すなわち、本実施例においては、線状導
電材５は鉄芯１の軸線方向に沿って例えばフランジ部1a
近傍からフランジ部1bに向けて螺旋状に巻き付けられ、
次いでフランジ部1b近傍で折り返しフランジ部1a近傍ま
で巻き付けられており、２層に巻き付けられている。放
射内方の層から順に第１層、第２層とする。また、線状
導電材５の両先端部（図示しない）はフランジ部1aに形
成された切欠き（図示しない）から外部に引き出され
て、電源（図示しない）に接続されている。一方、線状
導電材５はニッケルメッキされた銅線からなり、セラミ
ックからなる絶縁膜７により被覆されており、さらに、
線状導電材５には絶縁膜７の上から所定の耐熱特性を有
する絶縁体８が巻き付けられている。絶縁膜７はセラミ
ック系の塗体を焼成することにより形成される。一方、
絶縁体８は、高耐熱性を有する例えばガラスファイバー
からなり、このガラスファイバーを螺旋状に巻き付ける
ことにより形成され、または、シート状に編まれた編状
のガラスファイバーを巻き付けることにより形成され
る。したがって、絶縁体８は、線状導電材５に絶縁膜７
の上から巻き付けられ、所定の耐熱特性を有する糸状ま
たは編状の絶縁体を構成する。コイル６の周囲近傍には
コイル６および鉄芯１から離隔する筒状の導体９が配設
されており、導体９の軸線は鉄芯１の軸線に一致してい
る。したがって、電源がコイル６に交番電圧を印加する
ことによって、導体９は誘導加熱され発熱するようにな
っている。

ここで、11〜15は多孔質のシート状または帯状の絶縁
部材であり、絶縁部材11〜15は例えばセラミック繊維の
網状体からなる。絶縁部材11は線状導電材５の第１層と
第２層との間に配置されている。絶縁部材12は鉄芯１に
張り付けられて線状導電材５の第１層と鉄芯１の間に配
置されており、絶縁部材13は線状導電材５の第２層を被
覆するように配置されている。絶縁部材14、15のそれぞ
れは鉄芯１のフランジ部1a、1bと線状導電材５の巻き端
の間に配置されている。16はセラミックからなる固定体
であり、固定体16はセラミック系の塗体を焼成すること
により形成される。固定体16は絶縁部材11〜15の孔内
と、線状導電材５および絶縁部材11〜15により画成され
る空間とに充填され、この固定体16により線状導電材５
および絶縁部材11〜15は固定されている。

一方、導体９は筒状のローラからなり、導体９の一端
は放射内方向に延在してモータ２の駆動軸17に固定され
ている。詳しくは、導体９の一端は放射内方向に延在し
駆動軸17のテーパ部17aに係合しており、座金18を介し
て駆動軸17先端のねじ部に螺合するナット19により固定
されている。したがって、導体９は、モータ２により回
転駆動されて糸条体または帯状体を巻き付けることがで
きるローラからなり、これらの糸条体または帯状体は導
体の発熱により加熱することができるようになってい
る。したがって、本実施例はこれら糸条体や帯状体（フ
ィルム等）の加熱処理に用いることができる。

次に、上述のコイル６の製造工程を簡単に説明する。

まず、線状導電材５にセラミック系の塗体を薄く塗布
してその上から絶縁体８を巻き付ける。次いで、鉄芯１
に絶縁部材12、14、15を貼り付け、絶縁体８が巻き付け
られた線状導電材５をフランジ部1a近傍からフランジ部
1b近傍まで螺旋状に巻き付け、線状導電材５の第１層を
形成する。次いで、絶縁部材11により第１層を被覆し、
線状導電材５を折り返してフランジ部1b近傍からフラン
ジ部1a近傍まで螺旋状に巻き付け、線状導電材５の第２
層を形成する。次いで、絶縁部材13により第２層を被覆
し、絶縁部材13の上からセラミック系の塗体を塗り、絶
縁部材11〜15の孔内と、絶縁部材11〜15および線状導電
材５により画成された空間とに含浸させる。次いで、線
状導電材５に塗布した塗体と、絶縁部材11〜15および線
状導電材５により画成される空間等に含浸させた塗体と
を焼成して固化させる。この塗体の固化したものが前述
の絶縁膜７および固定体16であり、以上の工程によりコ
イル６が製造される。なお、セラミック系の塗体を絶縁
部材11〜15および線状導電材５により画成される空間等
に含浸させる作業は、線状導電材５の巻き付け作業時に
ハケ塗りにより実施してもよく、また、線状導電材５お
よび絶縁部材11〜15に塗りながら巻き付け作業をするよ
うにして実施してもよい。

上述のような構成によれば、線状導電材５の第１層お
よび第２層間に絶縁部材11を配置しているので、各層間
の線状導電材５同士が点接触するのを防止することがで
き、各層間の線状導電材５を被覆する絶縁膜７同士の間
に隙間が生じるのを防止することができる。したがて、
温度上昇、降下に伴って線状導電材５が膨張、収縮を繰
り返したり、機械的な振動を受けたりしても、従来生じ
ていたような絶縁膜７の割れを確実に防止することがで
きる。

また、線状導電材５の各層間に多孔質の絶縁部材11を
設けるとともに、絶縁部材12〜15を設け、絶縁部材11〜
15の孔内と線状導電材５および絶縁部材11〜15により画
成される空間とに充填された固定体16によりコイルおよ
びシート状または帯状絶縁部材を固定しているので、固
定体16となるセラミック系の塗体を線状導電材５および
絶縁部材11〜15により画成される空間等に容易に隙間な
く含浸させることができ、すなわち、固定体16を隙間な
く上記空間等に容易に充填することができる。したがっ
て、固定体16により線状導電材５および絶縁部材11〜15
を強固に固定することができ、コイルの強度を向上する
ことができる。

さらに、絶縁部材11〜15が多孔質であるので、セラミ
ック系の塗体の焼成時に発生するガスを絶縁部材11〜15
の孔を通して容易に外部に放出させることができ、焼成
時のガス圧力によって生じる絶縁膜７の破損を防止する
ことができる。

またさらに、線状導電材５には絶縁膜７の上から所定
の耐熱特性を有する（本実施例ではガラスファイバーか
らなる）糸状または編状の絶縁体８を巻き付けているの
で、線状導電材５の巻き付け作業時、絶縁体８により絶
縁膜７を保護することができ、また、セラミック系の塗
体を絶縁体８間に容易に含浸させて線状導電材５に密着
させることができ、コイル６の強度を一層向上すること
ができる。

したがって、本実施例を例えば200〜500℃の高温発熱
が要求される装置に適用しても、振動等によるコイルの
短絡を確実に防止することができる。

なお、絶縁部材11〜15の厚さは0.1〜1.0mmが好まし
く、1.0mm以上であってもよいが、絶縁部材による断熱
効果が大きくなり、伝熱効率が低下するといった不具合
が生じる。また、本実施例では、線状導電材５を２層に
巻き付けたが、１層または３層以上の多層に巻き付けて
もよい。また、線状導電材５に銅線材料を用いたが、ア
ルミ材料やその他の材料であってもよい。また、絶縁体
８を糸状または編状のガラスファイバーから構成した
が、糸状または編状のセラミックファイバー又はその他
の無機質材料から構成してもよく、本実施例では絶縁部
材11〜15にセラミック繊維の網状体を使用したが、ガラ
スファイバー網状体又はガラスファイバーやセラミック
ファイバー等の無機質繊維の不織布から構成してもよ
い。また、導体９を、回転駆動されて糸条体等を巻き付
けることができるローラから構成したが、導体９は固定
されたもの等であってもよく、さらに本実施例を糸状体
等の加熱処理装置だけでなく、他の対象物の加熱装置に
適用することはできるのは勿論である。

〔効果〕

本発明によれば、線状導電材の各層間に多孔質の絶縁
部材を配置しているので、各層間の線状導電材同士が点
接触するのを防止することができ、絶縁膜の割れを確実
に防止することができる。

また、線状導電材の各層間に多孔質の絶縁部材を配置
し、絶縁部材の孔内と線状導電材および絶縁部材により
画成される空間とに充填された固定体をセラミック系塗
体を焼成することにより形成しているので、セラミック
系の塗体を線状導電材および絶縁部材により画成される
空間等に容易に隙間なく含浸させることができ、すなわ
ち、固定体を隙間なく上記空間等に充填することができ
る。この結果、固定体により線状導電材および絶縁部材
を強固に固定することができ、コイルの強度を向上する
ことができる。

したがって、コイルの短絡を確実に防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１、２図は本発明に係る誘導加熱装置の一実施例を示
す図であり、第１図はその一部断面を含む正面図、第２
図はその要部拡大断面図である。 １……鉄芯、５……線状導電材、６……コイル、７……
絶縁膜、８……絶縁体、９……導体、11……絶縁部材、
16……固定体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05B 6/00 - 6/44

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄芯と、セラミック系の塗体を焼成するこ
   とによって形成される絶縁膜により被覆されて鉄芯に多
   層に巻き付けられた線状導電材から構成されるコイル
   と、該コイルの近傍に設けられた導体と、を備え、コイ
   ルに交番電圧を印加して導体を誘導加熱し発熱させる誘
   導加熱装置において、前記線状導電材の各層間に配置さ
   れた多孔質のシート状または帯状の絶縁部材と、セラミ
   ック系の塗体を焼成することにより形成され、シート状
   または帯状の絶縁部材の孔内と線状導電材およびシート
   状または帯状の絶縁部材により画成される空間とに充填
   され、線状導電材およびシート状または帯状の絶縁部材
   を固定する固定体と、を設けたことを特徴とする誘導加
   熱装置。
2. 【請求項２】前記導体が、回転駆動されて糸条体または
   帯状体を巻き付けることができるローラからなり、糸条
   体または帯状体を導体の発熱により加熱することができ
   るようにしたことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱
   装置。
3. 【請求項３】前記線状導電材に絶縁膜の上から巻き付け
   られ、所定の耐熱特性を有する糸状または編状の絶縁体
   を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の誘導
   加熱装置。