JP3436956B2 - 高周波誘導加熱変圧器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は高周波高電圧を１次コイ
ルに印加し、もって２次コイルに高周波低電圧を発生せ
しめ、誘導子ブロックの挿通孔に包納された被加熱物に
渦電流損およびヒステリシス損を発生させて加熱する変
圧器に関するもので、特にカラーブラウン管のパネルに
金属スタッドを封着する装置について有効である。 【０００２】 【従来の技術】この種の技術として特公昭６１−２８２
０４に開示されるものなど、従来技術として以下の２例
が知られている。 【０００３】（その１）２次コイルとして同心円状二重
管構造を採用し、その二重管の空隙部分に冷却媒体を流
し冷却している。本発明で「銅台」と称している誘導子
ブロックの固定台に相当する部分は極く小さい。誘導子
ブロックの発熱による固定台部分の熱の冷却は二重管構
造部の空隙の冷却媒体により間接的に行われていること
になる。１次コイルは中空銅管を螺旋状に巻いたものを
この二重管構造の内側管内に収納されている。 【０００４】（その２）２次コイルとして直方体状の銅
塊を切削加工して円筒状の空間を設け、ここに上記例と
同様の１次コイルを収納し、樹脂でモールドして固定し
ている。２次コイルの銅塊にはさらに複数の孔を設け、
冷却媒体を通ずる経路としている。この銅塊は２次巻線
であると同時に誘導子ブロックを固定する台座としても
機能している。この構造的な条件から冷却面ではかなり
大きな熱容量を有しているが、かなり重たくなってい
る。 【０００５】上記２つの例の特徴としては １．共に中空状銅管を螺旋状に巻いたものを１次コイル
とし、銅管内に冷却媒体を流して冷却している。 ２．形状，構造は異なるが、１次コイルを同心円状に包
み込むような２次コイルである。 ３．１次コイル，２次コイルが完全分離独立しており、
かつ十分な絶縁距離が保持されているので、保安上等の
目的で２次コイルを接地してもスパーク発生の危険性が
少ない。 ４．１次コイル，２次コイルを各々別系統で冷却するこ
とができるので、冷却が効果的に行える。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の変圧器には次のような問題点がある。 １．構造が複雑で、加工・製作が簡易にできない。 【０００７】２．２次コイルの２次巻線部の形状および
内径の条件によって１次コイル外径が制約されることな
どにより、１次コイルから２次コイルへの電力伝達率が
低く、損失が大きい。 【０００８】３．１次コイル，２次コイルとも冷却用口
出し銅管が折損した時の修理などメンテナンスが困難で
ある。 【０００９】本発明者らは高周波誘導加熱変圧器を簡素
な構造で加工・製作が容易であるためには、１次コイル
から２次コイルへの電力伝達率を向上させるためには、
そして保守・修理が容易であるためには、いかなる構成
とすべきかをそれぞれ研究して本発明を完成したもので
ある。 【００１０】即ち、本発明は上記従来技術の欠点に鑑み
なされたものであって、簡単な構造で加工製作が容易に
でき、１次コイルから２次コイルへの電力伝達損失を低
減させ、しかも保守点検修理が容易にできる高周波誘導
加熱変圧器の提供を目的とする。 【００１１】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る高周波誘導加熱変圧器は、冷却媒体を
循環させる孔を設けた銅台部と本変圧器の最大許容外形
寸法の限界まで外径を大きくし、かつ電気的条件の許す
最大の大きさまで内径も大きくした一重円筒状銅板もし
くは銅管の２次巻線部を一体取付けして２次コイルを形
成し、冷却媒体を通流させることのできる小口径銅管を
螺旋状に巻いたもので、その外径が２次巻線部の構造上
および電気絶縁上の要求に対して許容される最大の大き
さに巻いた１次コイルを上記２次巻線部内部に絶縁物を
介して収納することと、１次コイルを高周波特性が良好
で優れた絶縁性のレジンによって包み、さらに１次コイ
ル口出し部銅管を絶縁物の固定用板と接着剤により固定
することを特徴とするものである。 【００１２】 【作用】前記構成によって、銅台部・円筒状２次コイル
・誘導子ブロックは十分冷却されながら、極めて簡素な
構造となり加工・製作が簡易化される。また、２次コイ
ルが必要な絶縁を確保された上で２次巻線部内径の制約
の下で最大外径に巻いた１次コイルと同心円的に構成さ
れて、１次コイル・２次コイル間の相互インダクタンス
を限られたスペースで最大限大きくすることができる。
これにより、加熱効率を向上させることと、１次コイル
の交換および２次コイル銅台部の冷却用口出し銅管の交
換等、保守・修理を極めて容易にすることを可能にした
ものである。 【００１３】 【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例について
説明する。 【００１４】図１および図２において、１は誘導電流に
より加熱を行う一重管構造の２次コイル、２は２次コイ
ル１内に絶縁層３を介して装着され２次コイル１に誘導
電流を発生させる１次コイルである。４および１４（図
４）は円筒形２次巻線部１３と一体取付けされて２次コ
イル１を形成する銅台であり、これらにより変圧器Ａが
構成される。このような変圧器Ａはカラーブラウン管の
パネルに金属スタッドを封着する装置として用いられ、
その封着方法自体は公知であって、例えば前述の特公昭
６１−２８２０４に記載されている。すなわち、誘導子
ブロック５０のスタッド保持部５１のワークコイル５２
内に金属スタッド（不図示）を装着し、この金属スタッ
ドをこれに対向する位置に配設したパネル（不図示）に
接近させる。このとき１次コイル２に高周波電圧を印加
し２次コイル１に誘導電流を発生させる。これにより金
属スタッドが加熱され、これをパネルの封着部に進入さ
せて溶着する。 【００１５】この変圧器をスタッド封着装置の変圧器送
り板に取付けるために、図１、図４および図５に示すベ
ース５を側板６および７によって２次コイル銅台４、１
４に固定し、正面板８，背面板９を取付けて、１次コイ
ル２を固定して完成する。ベース５は変圧器送り板と電
気的に絶縁するために絶縁物の厚い板を加工して作られ
ている。側板６および７は強度と冷却を考慮して銅板に
よって作られ、ベースの固定部分はＬ形に折曲げ加工さ
れ、ベース下部からねじによって固定される。正面板８
および背面板９は２次コイルの間隙を電気的，構造的に
確保するために絶縁物の板で作られ、それぞれ銅台４、
１４とベース５にねじによって取付けられる。側板６お
よび７とベース５の間には、変圧器送り板からの固定用
ねじが長すぎるために、銅板製側板６、７に接触して電
気的絶縁が損なわれないように絶縁物の薄いスペーサ１
０、１１がはさんである。 【００１６】絶縁層３はテフロン（商品名：デュポン
社）シートなどの高耐圧のもので、１次コイル２を包み
込みながら、その両端部が銅台４、１４間の間隙１２に
入っている。２次巻線部１３は銅管の上部を全周切落と
して銅台４、１４の下部に所定の間隙１２が保持される
ように硬ロー付などで一体形成される。図２のように銅
台４、１４にはそれぞれ１５、１６の孔が明けられ、対
面側に貫通しないところで、それぞれ１７、１８のよう
に銅台下部に孔があけられ、通水連結用銅管１９を硬ロ
ー付などで取付け、１５−１９−１６のような通水経路
をつくる。通水孔１５、１６にはそれぞれその開口部に
水継手用のＰＴねじ２０、２１が加工されており、専用
の水継手を取付け、水継手に所定の銅管を接続して冷却
媒体の入口と出口とする。通水連結用銅管１９は２次巻
線部１３と外周が等しくなるように曲げ加工されてお
り、電気的には２次巻線の一部となるとともに２次巻線
部１３と接触していることによってその冷却にも効果が
ある。 【００１７】図７は１次コイル２の平面図である。１次
コイル２は銅管２２を螺旋状に巻き、巻き端部２３、２
４に接続用銅管２５、２６が硬ロー付され、それぞれ巻
き端部のいずれか一方の方向（本図は２３の方）に突出
させている。口出し銅管２５、２６の外径はこの変圧器
に使用する装置の冷却媒体用のつなぎの外径に合わせて
変更することができ、１次コイル用銅管２２と同径のつ
なぎならば銅管２２をそのまま延長して突出させてもよ
い。１次コイル２の巻きのそれぞれの間にはテフロン
（商品名）シートのような絶縁テープ（絶縁物のテープ
状のもの）２７、２８、２９および３０（２７と反対側
のため不図示）により１次コイルの銅管の外側と内側を
交互にぬうように通し、隣接する銅管の各巻き間の絶縁
を確保している。このテープ状のものの使用数・間隔は
本図では４枚・９０゜ずつであるが、必要な絶縁が確保
されることが満たされていればよい。そして、この１次
コイルは螺旋状部全体がシリコーンレジンのようなもの
に含浸され、レジンの効果によって機械的強度が増加し
て、耐振動性が向上するとともに、水冷方式に付随する
結露による絶縁耐力の低下を防止することを含めて、絶
縁の補強がされている。 【００１８】図６のように１次コイル２は絶縁層３に包
み込まれて２次巻線部１３に収納され、絶縁物でつくら
れた１次コイル口出し固定板３１を貫通し、背面板９を
貫通して外部に突出する。固定板３１には、１次コイル
口出し銅管２５、２６が貫通する孔が明けられ、背面板
９側の面には３２、３２’のようにその貫通孔を中心に
円錐状のへこみが施され、背面板９も１次コイル口出し
銅管２５、２６が貫通する孔があけられ、口出し固定板
３１側の面には同様に３３、３３’のようにその孔を中
心に円錐状のへこみが施されている。その両方のへこみ
には接着剤が充填され、１次コイル口出し銅管２５、２
６は接着剤によって口出し板３１と背面板９に接着固定
される。背面板９と口出し板３１は接着剤とねじによっ
て接着固定される。図３に示されるように１次コイル口
出し固定板３１には３４、３４’のように二つの角が２
次巻線部１３の内周に密着するように削られ、口出し固
定板３１は２次巻線部１３の内周に嵌合され、２次巻線
部１３によっても口出し部の固定が補強されている。 【００１９】図８は構造−形状による相互インダクタン
スと電流分布の状態を、（Ａ）本発明、（Ｂ）二重管構
造、（Ｃ）銅塊加工の３方式について比較したものであ
る。変圧器外形，１次コイル４０のパイプ径φ，１次コ
イル４０と２次コイル４１間の距離Ｄは等しいものとす
る。 【００２０】変圧器外形と２次コイル巻線部の構造・形
状から２次巻線部外径は（Ｃ）が一番大きく、（Ａ）、
（Ｂ）は同等だが、２次巻線部内径は（Ａ）が一番大き
くなり、Ｄが等しいので１次コイル外径は（Ａ）が一番
大きくなり、相互インダクタンス値も最大となる。ま
た、３方式とも１次コイルと２次コイルは同心円状に配
置されているため、２次コイル巻線部の２次電流の分布
は（Ａ）の場合が最も良くなる。 【００２１】このように、（Ａ）の本発明の方式が１次
コイル・２次コイル間の相互インダクタンスを最も大き
くすることは明らかであり、実験結果も一致している。
したがって本発明はスタッド封着時、加熱効率が最も高
く電力損失が最も少ない経済性の高いものである。 【００２２】 【発明の効果】以上説明してきたように本発明は従来技
術の評価すべきところを生かしながら、従来技術では解
決できない問題点を解決した、スタッド封着工程に極め
て有効な技術である。２次コイル巻線部はＪＩＳ Ｈ３
３００，Ｈ３３２０などに規定される銅管を素材に加工
すれば容易に製作できるため、製作工程も従来技術に比
して極めて簡易である。構造も説明してきた通り極めて
簡素である。 【００２３】電気的性能については、図８で図示・説明
したように相互インダクタンス値が優れており、高効率
の変圧器で、スタッド封着工程での電力の節約に貢献す
る。また軽量化したことにより、スタッド封着時に変圧
器送り板の動きが制御しやすくなり、スタッド封着の正
確さにも役立つことになる。保守・修理に関しては１次
コイル・２次コイルの冷却用口出し銅管の破損が最も多
く発生するが、従来技術の場合ほとんど修理はできず、
交換することで対応せざるをえなかった。二重管方式の
場合は１次コイル口出し破損の場合のみ、１次コイル全
体の交換が行なえるにすぎなかった。銅塊加工の場合、
１次コイル・２次コイルどちらの冷却用口出しが破損し
ても、全体の交換をすることになる。本発明の場合は２
次コイル側冷却口出しが破損した時は、水継手のところ
で破損したパイプのみ交換すればよく、１次コイル側が
破損した時は１次コイルと口出し固定板・背面板を交換
すればよくなる。このように保守・修理についても極め
て容易で、経済的効果の高い技術である。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明に係る変圧器の側面図である。 【図２】 図１の変圧器の正面図である。 【図３】 図１の変圧器の背面図である。 【図４】 図１の変圧器のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図
である。 【図５】 図２のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 【図６】 図１のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。 【図７】 １次コイルの構造を示す平面図である。 【図８】 本発明と従来技術の比較説明図である。 【符号の説明】 １……２次コイル；２……１次コイル；３……絶縁層；
４，１４……銅台；５……ベース；６，７……側板；８
……正面板；９……背面板

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−84228（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−78426（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01F 30/00 H05B 6/42

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】銅板を円筒状に曲げ加工し、曲げ端部間に
   間隙を残したもの、または銅管の全周に切れ目を入れ、
   切れ目端部間に間隙を施したものを形成して、これらの
   対向する各々の端部に一対の銅台を取付けし、各々の銅
   台には前記間隙と平行な方向に冷却媒体を通すための孔
   を設け、これら一対の孔の片側の口を冷却媒体の入口と
   出口とし、反対側の一対の孔の口は銅台下部に設け、こ
   の下部の孔の口に前記円筒状銅板または銅管と実質的に
   同形状に曲げ加工した小口径の銅管の端部を取付けし、
   冷却媒体が一方の銅台から他方の銅台へ流通する経路が
   形成されており、銅台の、円筒状銅板または銅管が取付
   けられている面と反対側の面に、金属スタッドを保持す
   る挿通口を有する誘導子ブロックを接触固定し、これら
   円筒状銅板または銅管と誘導子ブロックにより形成され
   る一巻きのコイルで２次コイルが構成されており、小口
   径銅管を螺旋状に巻き、その両端部を同一方向に向けて
   突出させるとともに、それぞれの巻き間を絶縁物で絶縁
   して１次コイルを作成し、該１次コイルが前記２次コイ
   ル内に絶縁層を介して同心円状となるように収納されて
   おり、１次コイルの螺旋状銅管は１次電流の経路と冷却
   媒体の経路として機能し、１次コイルおよび２次コイル
   のコイル内に冷却媒体を循環させるように構成したこと
   を特徴とする高周波誘導加熱変圧器。