JP5053169B2 - 誘導加熱装置および誘導加熱方法 - Google Patents
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Description
本発明の要旨は下記の通りである。
電源と、前記被加熱金属の表側に並列配置された3つ以上の表側コイル導体と、前記被加熱金属の裏側に並列配置された3つ以上の裏側コイル導体と、前記表側コイル導体の端部に設けられて前記電源側にて前記3つ以上の表側コイル導体を連結する表側接続端子と、前記裏側コイル導体の端部に設けられて前記電源側にて前記3つ以上の裏側コイル導体を連結する裏側接続端子と、前記電源と前記表側接続端子とを接続する表側接続導体と、前記電源と前記裏側接続端子とを接続する裏側接続導体と、前記各表側コイル導体と前記各裏側コイル導体とを前記電源側とは反対側にてそれぞれを接続する3つ以上の表裏接続導体とを有し、
且つ、前記表側コイル導体のうち、前記被加熱金属の長手方向における最も両外側に配置された2つの表側コイル導体の少なくともいずれかは、前記表裏接続導体を介して、前記裏側コイル導体のうち、前記被加熱金属の長手方向における最も両外側に配置された裏側コイル導体以外の裏側コイル導体と接続され、更に、前記裏側コイル導体のうち、前記被加熱金属の長手方向における最も両外側に配置された2つの裏側コイル導体の少なくともいずれかは、前記表裏接続導体を介して、前記表側コイル導体のうち、前記被加熱金属の長手方向における最も両外側に配置された表側コイル導体以外の表側コイル導体と接続されていることを特徴とする誘導加熱装置。
更に、前記最も両外側に配置された2つの裏側コイル導体のうち、前記表側コイル導体に近い側の裏側コイル導体が、前記表裏接続導体を介して、前記表側コイル導体における前記最も両外側に配置された表側コイル導体以外の表側コイル導体と接続されていることを特徴とする(2)に記載の誘導加熱装置。
且つ、前記最も両外側に配置された2つの表側コイル導体のうち、被加熱金属の進行方向の上流側に近い側の表側コイル導体が、前記表裏接続導体を介して、前記裏側コイル導体のうちの最も両外側に配置された2つの裏側コイル導体以外の裏側コイル導体と接続され、
更に、前記最も両外側に配置された2つの裏側コイル導体のうち、被加熱金属の進行方向の上流側に近い側の裏側コイル導体が、前記表裏接続導体を介して、前記表側コイル導体のうちの最も両外側に配置された2つの表側コイル導体以外の表側コイル導体と接続されていることを特徴とする(1)に記載の誘導加熱装置。
更に、前記表裏接続導体のそれぞれが、前記表側コイル導体のそれぞれ、及び、前記裏側コイル導体のそれぞれとの接続位置を変更することにより前記表側コイル導体および前記裏側コイル導体の電流の分布を変更して、前記被加熱物の温度分布を制御することを特徴とする誘導加熱方法。
電源と、前記被加熱金属の表側に並列配置された3つ以上の表側コイル導体と、前記被加熱金属の裏側に並列配置された3つ以上の裏側コイル導体と、前記表側コイル導体の端部に設けられて前記電源側にて前記3つ以上の表側コイル導体を連結する表側接続端子と、前記裏側コイル導体の端部に設けられて前記電源側にて前記3つ以上の裏側コイル導体を連結する裏側接続端子と、前記電源と前記表側接続端子とを接続する表側接続導体と、前記電源と前記裏側接続端子とを接続する裏側接続導体と、前記各表側コイル導体と前記各裏側コイル導体とを前記電源側とは反対側にてそれぞれを接続する3つ以上の表裏接続導体とを有し、且つ、前記表側コイル導体のうち、前記被加熱金属の長手方向における最も両外側に配置された2つの表側コイル導体の少なくともいずれかは、前記表裏接続導体を介して、前記裏側コイル導体のうち、前記被加熱金属の長手方向における最も両外側に配置された裏側コイル導体以外の裏側コイル導体と接続され、更に、前記裏側コイル導体のうち、前記被加熱金属の長手方向における最も両外側に配置された2つの裏側コイル導体の少なくともいずれかは、前記表裏接続導体を介して、前記表側コイル導体のうち、前記被加熱金属の長手方向における最も両外側に配置された表側コイル導体以外の表側コイル導体と接続されていることを特徴とするものである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
表裏のコイル導体は、ずれて配置しているため前述の通り図2(a)に示すように斜めの磁束が発生し、被加熱金属1には図6に示すような誘導電流9が発生する。
本発明の効果を確認するため、0.6mm厚×800mm幅のSUS304板を静止状態で500℃まで加熱する実験を行った。
幅200mm、板厚0.4mmの普通鋼板をガスバーナーで700℃まで加熱したのち、長手方向に板厚5mm、幅150mmの水冷銅板4枚を、図9のような形状にて表側コイル導体を4つ、裏側コイル導体を4つ配置し、隙間10mmで表裏が同じ位置にくるように並べ、表裏銅板を図16のように表裏接続導体で接続し走行しながら加熱を行った(発明例3)。比較例として0.6m幅1枚の水冷銅板で製作した誘導コイルによるLF式誘導加熱装置により加熱を行った(比較例3)。どちらも鋼板とのギャップは100mmで10kHzで加熱した。実験は、鋼板中央にK熱電対を溶着し、ライン速度5mpmで行った。
その結果、本発明による発明例3では、誘導コイルの幅全体を使用して700℃から740℃に加熱されたが、比較例3の場合には、誘導コイルの入り側から1/3前後入った所で740℃まで加熱されてしまい、電流が偏よっていることが分かった。コイル導体の入り側から1/3の部分には、発明例3と比べて、平均的に流れる電流の3倍の電流が流れることになる。コイル導体の発熱量は電流の2乗に比例するので、この部分の発熱量は発明例3のそれの9倍となる。発熱量が多い場合、場合によってはコイル導体の変形や溶損などの可能性があり、設備保全上問題となる。
2 電源
3a 表側接続導体
3b 裏側接続導体
4a 表側接続端子
4b 裏側接続端子
5 コイル導体
5a、5b、5c、5d 表側コイル導体
6a、6b、6c、6d 表裏接続導体
7 コイル導体
7a、7b、7c、7d 裏側コイル導体
8 磁束
9 被加熱金属に発生する誘導電流
10 誘導コイル
10a〜10r 表側コイル導体
11a〜11r 表裏接続導体
12a〜12r 裏側コイル導体
13 電源
14 表側コイル導体
14a〜14f 表側コイル導体
15 裏側コイル導体
15a〜15f 裏側コイル導体
16a〜16r 表裏接続導体
Claims (6)
- 周回する誘導コイルに電流を通電し、前記誘導コイルの内側に配置した被加熱金属の内部に誘導電流を誘起して、前記被加熱金属を誘導加熱する装置であって、
電源と、前記被加熱金属の表側に並列配置された3つ以上の表側コイル導体と、前記被加熱金属の裏側に並列配置された3つ以上の裏側コイル導体と、前記表側コイル導体の端部に設けられて前記電源側にて前記3つ以上の表側コイル導体を連結する表側接続端子と、前記裏側コイル導体の端部に設けられて前記電源側にて前記3つ以上の裏側コイル導体を連結する裏側接続端子と、前記電源と前記表側接続端子とを接続する表側接続導体と、前記電源と前記裏側接続端子とを接続する裏側接続導体と、前記各表側コイル導体と前記各裏側コイル導体とを前記電源側とは反対側にてそれぞれを接続する3つ以上の表裏接続導体とを有し、
且つ、前記表側コイル導体のうち、前記被加熱金属の長手方向における最も両外側に配置された2つの表側コイル導体の少なくともいずれかは、前記表裏接続導体を介して、前記裏側コイル導体のうち、前記被加熱金属の長手方向における最も両外側に配置された裏側コイル導体以外の裏側コイル導体と接続され、更に、前記裏側コイル導体のうち、前記被加熱金属の長手方向における最も両外側に配置された2つの裏側コイル導体の少なくともいずれかは、前記表裏接続導体を介して、前記表側コイル導体のうち、前記被加熱金属の長手方向における最も両外側に配置された表側コイル導体以外の表側コイル導体と接続されていることを特徴とする誘導加熱装置。 - 前記被加熱金属の表側に並列配置された3つ以上の表側コイル導体と、前記被加熱金属の裏側に並列配置された3つ以上の裏側コイル導体は、前記両コイル導体をそれぞれ前記被加熱金属へ垂直投影した際の垂直投影像において、少なくとも前記被加熱金属の幅方向の中央部では、前記被加熱金属の長手方向にずれるように、配置されていることを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱装置。
- 前記3つ以上の表側コイル導体における前記最も両外側に配置された2つの表側コイル導体のうち前記裏側コイル導体に近い側の表側コイル導体が、前記表裏接続導体を介して、前記3つ以上の裏側コイル導体における前記最も両外側に配置された2つの裏側コイル導体以外の裏側コイル導体と接続され、
更に、前記最も両外側に配置された2つの裏側コイル導体のうち、前記表側コイル導体に近い側の裏側コイル導体が、前記表裏接続導体を介して、前記表側コイル導体における前記最も両外側に配置された表側コイル導体以外の表側コイル導体と接続されていることを特徴とする請求項2に記載の誘導加熱装置。 - 前記被加熱金属が前記周回する誘導コイルの内側を通過しながら加熱される誘導加熱装置であって、前記被加熱金属の表側に並列配置された3つ以上の表側コイル導体と、前記被加熱金属の裏側に並列配置された3つ以上の裏側コイル導体は、前記両コイル導体をそれぞれ前記被加熱金属へ垂直投影した際の垂直投影像において、一部または全部が重なるように配置され、
且つ、前記最も両外側に配置された2つの表側コイル導体のうち、被加熱金属の進行方向の上流側に近い側の表側コイル導体が、前記表裏接続導体を介して、前記裏側コイル導体のうちの最も両外側に配置された2つの裏側コイル導体以外の裏側コイル導体と接続され、
更に、前記最も両外側に配置された2つの裏側コイル導体のうち、被加熱金属の進行方向の上流側に近い側の裏側コイル導体が、前記表裏接続導体を介して、前記表側コイル導体のうちの最も両外側に配置された2つの表側コイル導体以外の表側コイル導体と接続されていることを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱装置。 - 前記3つ以上の表裏接続導体のそれぞれが、前記3つ以上の表側コイル導体のそれぞれ、及び、前記3つ以上の裏側コイル導体のそれぞれとの接続位置を変更できることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の誘導加熱装置。
- 請求項5に記載の誘導加熱装置を用いた誘導加熱方法であって、前記誘導コイルに電流を通電し、前記表側コイル導体のそれぞれに同相の電流を通電すると共に、前記裏側コイル導体のそれぞれに同相の電流を通電し、
更に、前記表裏接続導体のそれぞれが、前記表側コイル導体のそれぞれ、及び、前記裏側コイル導体のそれぞれとの接続位置を変更することにより前記表側コイル導体および前記裏側コイル導体の電流の分布を変更して、前記被加熱物の温度分布を制御することを特徴とする誘導加熱方法。
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