JP2000326329A - 円筒状金型の電磁誘導加熱方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベルト製造用の円筒状金型を短時間で加熱
し、かつ全体を均一に加熱する電磁誘導加熱方法を提供
する。 【解決手段】 ベルト製造用の円筒状金型２の周囲に配
置された電磁誘導用コイル体１に交流を通電することに
より発生する磁束ｘを、円筒状金型２の長さ方向に誘導
することにより円筒状金型２を発熱させる円筒状金型２
の電磁誘導加熱方法であって、円筒状金型２の両端に円
柱状の透磁性体ダミー３、４を取り付けることにより、
磁束ｘを円筒状金型２に収束しかつその磁束ｘの密度が
円筒状金型２の一端部から他端部まで均一となるように
誘導する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ベルトの製造工
程において、ベルト材料を被着する前に円筒状金型を予
熱する方法もしくは装置、および前記円筒状金型にベル
ト材料を成形した後、ベルトとして加硫させるための加
熱方法もしくはその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ベルト製造用の円筒状金型を予熱
したり加熱させる方法としては、一般的には、予熱方法
としては円筒状金型を所定温度に加熱されている炉内に
所定時間置いて所定の温度まで昇温させている。また加
硫させるための加熱方法としては、加硫缶の中にいれ、
段階的に金型温度を上げていた。こうすることで、ベル
ト材の架橋時の温度分布のバラツキを少なくして、ベル
ト物性を均質化させていた。これらの熱源としては、通
常熱風や蒸気が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の円筒状金型の予熱・加熱方法では通常、鉄
製である金型を所定の温度まで昇温させる時間が長くな
り、円筒状金型の回転率が悪くなる。また、加硫缶の中
にいる時間も長くなり、製品のリードタイムが長くな
る。そのため、ベルトを能率よく生産するためには、多
数の金型や加硫缶を準備する必要があった。

【０００４】この発明は上述の点に鑑みてなされたもの
であって、ベルト製造用の円筒状金型を短時間でかつ均
一に加熱する、生産性が良く、金型や加硫缶が少なくて
すむ、電磁誘導加熱方法およびそれに使用される電磁誘
導加熱装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために本発明に係る円筒状金型の電磁誘導加熱方法（請
求項１）は、ベルト製造用の円筒状金型（単に円筒状金
型ともいう）の周囲に配置された電磁誘導コイル体に交
流を通電することにより発生する磁束を、前記円筒状金
型の長さ方向に誘導することにより前記円筒状金型を発
熱させる円筒状金型の電磁誘導加熱方法であって、前記
円筒状金型の両端に円柱状の磁性体ダミーを取り付け
て、前記磁束を前記円筒状金型の端部に収束させ、前記
磁束の密度が前記円筒状金型の一端部から他端部まで均
一となるように前記磁束を誘導することを特徴としてい
る。

【０００６】上記の構成を有する本発明の電磁誘導加熱
方法は、円筒状金型の周囲に配置された電磁誘導コイル
体に交流を通電することにより発生する磁束は、前記電
磁誘導コイル体の内側であって円筒状金型の長さ方向に
沿って生じる。磁性体である前記円筒状金型は、磁束に
より発生する渦電流により発熱され、中間部では強く均
一に発熱されるが、前記円筒状金型の両端部では発熱が
少なくなる。したがって、加熱された円筒状金型の両端
部と中間部との温度差が大きくなる。

【０００７】そこで、磁束の密度が小さい被加熱磁性体
の両端に相当する位置（円筒状金型の端部）に円柱状の
磁性体ダミーを取り付けることによって、円筒状金型全
体に前記磁束の密度が均一となるように誘導し、円筒状
金型全体を均一に発熱させるのである。

【０００８】上記した目的を達成するために本発明に係
る円筒状金型の電磁誘導加熱装置（請求項２）は、前記
円筒状金型の外径より大きい内径を有し前記円筒状金型
の長さより長い電磁誘導コイル体と、この電磁誘導コイ
ル体の内側に挿入された前記円筒状金型の両端部に取り
付ける一対の磁性体ダミーとを備えたことを特徴として
おり、請求項１に記載の電磁誘導加熱方法を効率よく実
施できる装置である。

【０００９】上記の構成を有する本発明の電磁誘導加熱
装置は、磁性体であるこの円筒状金型を加熱するため
に、電磁誘導コイル体の内側に生じる磁束により発生す
るジュール熱を活用する。そこで電磁誘導コイル体の内
径をこの円筒状金型の外径より大きく設計し、前記円筒
状金型を前記電磁誘導コイル体の内側に挿入可能とし、
円筒状金型全体を効率よく均一に加熱するためには、少
なくとも前記円筒状金型の長さより長い電磁誘導コイル
体を用いる。なお、磁束密度が小さくなる円筒状金型の
端部においては加熱不足を生じる恐れがある。そこで、
円筒状金型の両端部に磁性体ダミーを取り付けて、連続
体とみなし、この円筒状金型の両端部に磁束を収束させ
ることにより円筒状金型全体を均一に加熱する。なお、
磁性体ダミーの外形寸法は、電磁誘導コイル体の長さ・
内径、材質等、および加熱される円筒状金型の長さ・外
形・材質等との関係により変化するので、実験により設
計するのが望ましい。

【００１０】請求項３に記載の電磁誘導加熱方法および
その装置は、前記磁性体ダミーの一部または全部が比透
磁率の大きい磁性体である。磁性体ダミーは磁束を通し
やすく渦電流の発生が少なく、磁界内に取り付けたとき
磁束を誘導する特性を必要とする。そこで磁性体ダミー
として比透磁率の大きい比透磁率の大きい磁性体を用い
ることにより、電磁誘導コイル体により発生する磁束を
少ない損失で円筒状金型に収束する。

【００１１】請求項４に記載の電磁誘導加熱方法および
その装置は、前記磁性体ダミーの一部または全部が比透
磁率が５００以上の金属体である。比透磁率の大きい磁
性体としては、鋼（ＳＳ４００）、ＳＵＳ４３０、フェ
ライト、ニッケル鋼材等があげられ、比透磁率は数百〜
数千であり、ケイ素鋼材では数万となる。磁性体ダミー
として使用する金属体は大きい比透磁率を有することが
好ましく、比透磁率が５００以上の金属体が好ましく使
用される。

【００１２】請求項５に記載の電磁誘導加熱方法および
その装置は、前記磁性体ダミーの比透磁率が、前記円筒
状金型の比透磁率と同等以上にしてあるので、電磁誘導
コイル体の発生する磁束を、磁性体ダミーは円筒状金型
の端部に収束してこの円筒状金型に密度の高い磁束を流
し、円筒状金型全体に均一な渦電流を生じさせて発熱さ
せる。

【００１３】請求項６に記載の電磁誘導加熱方およびそ
の装置は、前記磁性体ダミーが、所定幅の帯状で薄い鋼
板を渦巻き状に隙間なく巻き付けた円柱状であって、前
記鋼板の片面または両面に電気的・磁束的に絶縁性を有
する被膜を形成している。

【００１４】中実の円柱状磁性体ダミーに磁束を作用さ
せると、この磁性体ダミーは全体が一つの大きな渦電流
となって多量の電気エネルギーを消費することとなる。
そこで薄い鋼板の片面または両面に電気的・磁気的に絶
縁性を有する被膜を形成し、この薄い鋼板を隙間なく円
筒状に巻き付けて、所定寸法の長さおよび外径を有する
磁性体ダミーを形成する。この薄い鋼板に磁束を作用さ
せると、その鋼板の断面の範囲において小さい渦電流が
発生するが、この渦電流は、鋼板に形成された電気的絶
縁層により遮断されて隣り合う鋼板の間で流れることが
阻止される。従って、磁束によって発生する渦電流は、
小さい渦電流のままとなり大きなエネルギー消費となら
ない。また鋼板の厚さが薄いほど効果が大い。更に鋼板
作用された磁束は、磁性体ダミーの長さ方向（鋼板の幅
方向）に誘導され、その磁性体ダミーの端部に接続して
いる円筒状金型の端部に収束される。

【００１５】請求項７に記載の電磁誘導加熱方法および
その装置は、薄い鋼板を渦巻き状に隙間なく巻き付けて
円柱状とした前記磁性体ダミーに、その円周方向の一カ
所以上に半径方向の切れ目を設けている。これにより、
渦電流は薄い鋼板の範囲において円周方向に一周して流
れるに止まり、磁性体ダミー全体を一つの回路とする大
きなループ電流となることを防止する。

【００１６】請求項８に記載の電磁誘導加熱方法および
その装置は、前記磁性体ダミーが、前記円筒状金型軸心
の延長線を中心として、短冊状に裁断された多数枚の薄
い鋼板を放射状にかつ円周方向に配列して円柱状に形成
されている（この磁性体ダミーを放射状磁性体ダミーと
もいう）。

【００１７】中実の磁性体ダミーの外径は、電磁誘導コ
イル体の内径と円筒状金型の外径との関係において、磁
束密度を均一にさせる為に変化させることが必要であ
り、一つの電磁誘導コイル体を使用する場合であって
も、円筒状金型の外径に応じて外径の違う磁性体ダミー
を使用する必要があった。そこで、上記の放射状磁性体
ダミーを採用することにより、磁束は、放射状に配列さ
れた薄い鋼板に沿って円筒状金型の半径方向にも誘導さ
れ、電磁誘導コイル体の内径と、円筒状金型の外径の関
係を考慮することなく磁束密度を均一にすることができ
る。

【００１８】請求項９に記載の電磁誘導加熱方法および
その装置は、前記電磁誘導コイル体に通電する交流が５
０Ｈｚまたは６０Ｈｚ等の商用電源周波数である。電磁
誘導により円筒状金型に電流の浸透深さ（作用する深
さ）は、電磁誘導コイル体に通電される交流の周波数が
小さくなるに従って深くなる。商用電源の周波数は普通
５０Ｈｚまたは６０Ｈｚであるので、浸透深さを深くし
ようとすれば低周波（例えば２Ｈｚ）を使用することに
なるが、高価な周波数変換装置が必要となる。そこで、
加熱が必要な円筒状金型の肉厚を所定の厚さにすること
で、商用電源周波数によっても十分均等な加熱が得られ
ることが見いだされた。すなわち、円筒状金型の肉厚を
５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲に設定することによって５０Ｈ
ｚまたは６０Ｈｚの商用電源周波数をそのまま、周波数
変換装置を用いることなく電磁誘導コイル体に通電する
交流電源として使用できる。

【００１９】請求項１０に記載の電磁誘導加熱方法およ
びその装置は、前記電磁誘導コイル体を鉛直に立設し、
両端に磁性体ダミーを取り付けた前記円筒状金型を前記
電磁誘導コイル体内に挿入して、前記円筒状金型を前記
磁性体ダミーとともに水平に旋回させながら、前記電磁
誘導コイル体に交流を通電する。

【００２０】これに対して請求項１に記載の電磁誘導加
熱方法では、通常、円筒状金型はその両端部に一対の磁
性体ダミーを取り付けて電磁誘導コイル体のほぼ中央部
に装着された状態で、前記電磁誘導コイル体に交流が通
電され加熱される。しかし、円筒状金型の歪みや装着位
置のバラツキ、前記電磁誘導コイル体より発生する磁束
の変化等により円筒状金型の部位による加熱の程度にバ
ラツキを生じることがある。そこで請求項１０による発
明によれば、円筒状金型を回転させながら支持すること
により、円筒状金型の半径方向の温度バラツキを減少さ
せる。円筒状金型は、それ自体の中心軸を回転軸心とし
て回転する場合と、これらの回転を同時に行う場合とが
ある。いずれの方法によるかは電磁誘導コイル体の内径
と円筒状金型の外径によって設定される。これにより円
筒状金型は全体に均一に加熱される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る円筒状金型の
電磁誘導加熱方法およびその装置について実施の形態を
図面に基づいて説明する。

【００２２】図１は本発明の電磁誘導加熱方法に適した
電磁誘導加熱装置の実施例を示す斜視図である。

【００２３】本実施例の電磁誘導加熱装置は、図１に示
すように中央部に図示しない支持手段により軸心を鉛直
にして支持された電磁誘導コイル体１と、円筒状金型２
の両端部に取り付ける磁性体ダミー３、４（詳細後述）
と、電磁誘導コイル体１の下方に設けられ、円筒状金型
２と下磁性体ダミー３を着脱する下部ダミー着脱台車１
１と、電磁誘導コイル体１の上方にあって上磁性体ダミ
ー４を昇降可能に支持する上部ダミー着脱手段１４とを
備えている。

【００２４】電磁誘導コイル体１は、着脱する円筒状金
型２の外径より大きい内径を有し、上下端部を開口した
円筒体であり、非磁性体のステンレス製の内筒１７の外
周面に、絶縁被覆した電磁誘導コイル１８がその内筒１
７の上端から下端にわたり巻装されている。また、電磁
誘導コイル１８の外周側に非磁性体のステンレス製の外
筒１９が被装されている。電磁誘導コイル１８に通電す
ると電磁誘導コイル体１の長さ方向に磁束が発生する。

【００２５】下磁性体ダミー３は、その上部に円筒状金
型２をその長さ方向を鉛直に取り付けて下部ダミー着脱
台車１１の上部に取り付けられ、上下に伸縮する昇降手
段１０により電磁誘導コイル体１の内側に着脱される。
なお、下部ダミー着脱台車１１はレール１２に案内され
て電磁誘導コイル体１の下方と円筒状金型２を組立てる
場所との間を移動する。上磁性体ダミー４は、電磁誘導
コイル体１の上方に取り付けられた上部ダミー着脱手段
１４に吊り下げられて電磁誘導コイル体１の上開口部よ
り挿入され、その電磁誘導コイル体１の内側に装着され
ている円筒状金型２の上部に着脱される。なお、上部ダ
ミー着脱手段１４は昇降手段１５により昇降される。

【００２６】前記上下の磁性体ダミー４、３は一部また
は全部を比透磁率の大きい磁性体（以下、強磁性体とも
いう）で構成され、強磁性体としては比透磁率が５００
以上の材料を使用している。例えば、鋼（ＳＳ４０
０）、ＳＵＳ４３０、フェライト、ニッケル鋼材等があ
げられ比透磁率は数百〜数千であり、特に珪素鋼材では
数万となり磁性体ダミーの材料として好適に使用され
る。

【００２７】続いて磁性体ダミーの構造に関する実施例
を図２〜４により説明する。

【００２８】図２に示す磁性体ダミー４は中実の磁性体
ダミーであって、この磁性体ダミー４の長さ方向に磁束
ｘが作用すると外周方向に沿って大きな渦電流ａが発生
し、この渦電流ａにより加熱を必要としない磁性体ダミ
ー４そのものが加熱され、消費電力の無駄を生じる。そ
こで、図３に斜視図で表す実施例では、磁性体ダミー
３’、４’がその高さｍ、ｍ’に相当する幅を有する帯
状で薄い鋼板２１を渦巻き状に隙間なく巻き付けて円柱
状に形成され、その磁性体ダミー３’、４’の円周方向
の一カ所に半径方向の切れ目３０を設けている（他の実
施例ではこの切れ目３０を設けない場合もある）。な
お、薄い鋼板２１の片面または両面が電気的・磁気的に
絶縁性のある被覆材で被覆されており、この被膜材によ
り巻き付けられた鋼板２１の間では渦電流が通電せず、
上記の大きな渦電流ａとなることを防止する。

【００２９】このように形成された磁性体ダミー３’、
４’の長さ方向に磁束ｘを通すと、図４（ａ）に部分拡
大図（巻き付け回数も省略）を示すように、薄い鋼板２
１の厚さに相当する小さい渦電流ｃが発生する。切り口
３０を設けない磁性体ダミーでは、薄い鋼板２１が渦巻
き状に連続して巻き付けられているので、小さい渦電流
ｃは隣り合わせの鋼板２１の間で相互に作用してやや大
きな渦電流ｂとなる場合がある。そこで半径方向の切れ
目３０を設けることにより、通電時に発生する渦電流ｃ
が大きな渦電流ｂとなることを防止する。

【００３０】また、この磁性体ダミー３’、４’を装着
した円筒状金型２を電磁誘導コイル体１に挿入してその
電磁誘導コイル体１に通電すると、図４（ｂ）に示すよ
うに磁束ｘは、磁性体ダミー４’の長さ方向ｄに、鋼板
２１に沿って誘導されて円筒状金型２の端部ｅ’に誘導
される。

【００３１】図５に放射状磁性体ダミーの実施例を示
し、磁性体ダミー４”は、円筒状金型２の軸心の延長線
３３を中心として、短冊状に裁断された多数枚の薄い鋼
板３２を、放射状にかつ円周方向に配列して円柱状に成
形されている。

【００３２】前記中実の磁性体ダミーは、電磁誘導コイ
ル体１の内径と円筒状金型２の外径との関係において変
化させることが必要であり、一つの電磁誘導コイル体１
を使用する場合であっても、円筒状金型２の外径に応じ
て外径の違う磁性体ダミーを使用する必要がある（詳し
くは後述する）。

【００３３】つまり、図６（ｂ）に示す両端に中実の磁
性体ダミー３、４は、上述のように、電磁誘導コイル体
１の内側における磁束が、電磁誘導コイル体１の内壁近
傍では密であり、軸心近くでは疎となる傾向があり、例
えば図４（ｂ）に示すような円筒状金型２の外径が電磁
誘導コイル体１の内径に近い場合は、電磁誘導コイル体
１の内壁の近傍を通る磁束によって円筒状金型２が発熱
されるので磁性体ダミー３、４の外径は小さくてよい。
逆に、例えば図３に示すような円筒状金型２の外径が電
磁誘導コイル体１の内径に比してかなり小さい場合に
は、磁性体ダミー３、４の外径を大きくすることによ
り、電磁誘導コイル体１の内壁近傍の磁束を円筒状金型
２に誘導・収束させる必要がある。

【００３４】そこで、図５に示すような上記の放射状に
配列された薄い鋼板３２を円柱状に成形した磁性体ダミ
ー４”では、電磁誘導コイル体１により発生された磁束
ｘは薄い鋼板３２に誘導されて、その磁性体ダミー４”
に接続された円筒状金型２の端部ｅ’に収束される。す
なわち、この磁束ｘは、放射状に配列された薄い鋼板３
２に沿って円筒状金型２の半径方向にも誘導され、矢印
ｆの方向に流れるので、外径の相違する円筒状金型２を
交互に使用する場合であっても一つの電磁誘導コイル体
１について一対の磁性体ダミー３”、４”により対応さ
せることができる。また、薄い鋼板３２には小さい渦電
流は発生するが、個々に独立した短冊状の鋼板３２の範
囲に限られて他の鋼板３２に影響を及ぼさないので、大
きな渦電流となることがない。

【００３５】

【実施例】実施例および比較例に共通する要素として、
内径２５０ｍｍ、所定長さであって所定の出力を有する
電磁誘導コイル体１の内側に、外径６５ｍｍ〜２００ｍ
ｍ、肉厚５ｍｍ〜２０ｍｍ、所定長さを有する円筒状金
型２（材質Ｓ４５Ｃ）を挿入し、電磁誘導コイル体１に
交流を一分間通電したのち、円筒状金型２の各部位の温
度を測定した。なお、実施例２および実施例３において
は磁性体ダミーの温度も測定した。

【００３６】実施例１ 図６（ａ）は５種の外径を有する円筒状金型２の両端に
電磁誘導コイル体１の内径に相当する放射状磁性体ダミ
ー３“、４”を取り付けたものと、図６（ｂ）は５種の
外径を有する円筒状金型２の両端に中実磁性体ダミー
３、４を取り付けたものを、それぞれ上記電磁誘導コイ
ル体１の内側に挿入して１分間通電し、通電中止直後に
円筒状金型２の両端、中央等所定位置９点の温度を測定
し、その最高温度と最低温度との温度差を計算し、この
結果を図６（ｃ）のグラフ（線図）で表している。

【００３７】図６（ｃ）のグラフには、図６（ｂ）に示
す中実磁性体ダミーを使用した場合の温度差を破線ｂで
表し、図６（ａ）に示す放射状磁性ダミーを使用した場
合を実線ａで表している。円筒状金型外径を６５ｍｍ〜
１６０ｍｍの間で５種を実験し、中実磁性体ダミー３、
４を使用する場合の温度差は、ほぼ０℃〜３０℃程度ま
で変化するが、放射状磁性体ダミー３”、４”を使用す
る場合の温度差はほぼ０℃〜３℃までの範囲に収まる。

【００３８】このように中実磁性体ダミーの場合は円筒
状金型外径が変わると、温度差が変動するので、金型外
径によって中実磁性体ダミーの外径を合わせなければな
らないことがわかる。また、放射状磁性体ダミーの場合
は金型外径が変化しても、一つの電磁誘導コイル体に対
して一対の放射状磁性体ダミーを準備するだけで対応で
きる。

【００３９】実施例２ 図７（ａ）に示すように、円筒状金型２の両端に渦巻き
状磁性体ダミー３’、４’を取り付けて、上記電磁誘導
コイル体１の内側に挿入して１分間通電した。通電中止
後に円筒状金型２の所定位置９点および渦巻状磁性体ダ
ミー３’、４’の温度を測定し、図７（ｄ）の線Ａにて
表した。円筒状金型２は全体が略１２０度に加熱され、
渦巻き状磁性体ダミー３’、４’の温度は、略４０℃で
あった。

【００４０】実施例３ 図７（ｂ）に示すように、円筒状金型２の両端に中実の
磁性体ダミー３、４を取り付けて、上記電磁誘導コイル
体１の内側に挿入して１分間通電した。通電中止直後に
円筒状金型２の所定位置９点及び中実の磁性体ダミー
３、４の温度を測定し、図７（ｄ）の線Ｂにて表した。
円筒状金型２は略１２０℃に加熱され、中実磁性体ダミ
ー３、４の温度は略７０℃であった。

【００４１】比較例１ 図７（ｃ）に示すように、磁性体ダミーを取り付けてい
ない円筒状金型２をそのまま、上記電磁誘導コイル体１
の内側ほぼ中央に挿入して１分間通電した。通電中止直
後に円筒状金型２の所定位置９点の温度を測定し、図７
（ｄ）の線Ｃに表す。円筒状金型２は両端が低く５５
℃、中央にいくほど高くなり１２０℃と、金型全体が不
均一に加熱された。

【００４２】これらの加熱実験結果を比較検討すると次
の効果が明らかとなる。円筒状金型２の加熱後の温度
は、ダミーのない比較例１においては、両端と中央で６
５℃の温度差が発生し、円筒状金型２の部位によりベル
ト架橋が不均一となり、金型の位置によりベルト物性が
バラツキ、所定品質のベルトが得られないが、磁性体ダ
ミーがある実施例１〜３においては、温度差が５℃〜１
０℃と少なく、均一な所定品質のベルトを製造すること
ができる。また実施例２、実施例３の磁性体ダミーの昇
温状態を比較すると、中実の磁性体ダミー３、４を使用
する実施例３では、磁性体ダミー３、４は７０℃前後ま
で上昇するが、渦巻き状磁性体ダミー３’、４’を使用
する実施例２では、４０℃前後の昇温に止まる。すなわ
ち、磁性体ダミーによるエネルギーロスは、渦巻き状ダ
ミー３’、４’を使用することにより大幅に減少でき
る。なお、渦巻き状磁性体ダミーであって切り口を設け
ない場合は、実施例２と実施例３との中間の効果があ
る。

【００４３】以上記述した円筒状金型の電磁誘導加熱方
法及びその装置において、円筒状金型の肉厚が５ｍｍ〜
２０ｍｍである場合には、前記電磁誘導コイル体に通電
する交流として商用電源周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）
の交流電源により加熱処理が可能になる。電磁誘導コイ
ル体に交流を通電すると、交流の周波数に相当する交番
磁界を生じ、この磁界により生じる渦電流の強さ（発熱
量）は、図８に破線Ｅにて示すように被加熱磁性体の表
面より内部に進むに従って指数関数的に減少する。図８
は縦軸に電流（磁束）の浸透深さ（Ｘｍｍ）を示し、横
軸に交番磁界（通電する交流電流）の周波数（Ｈｚ）を
表している。また経験的に、被加熱磁性体（円筒状金
型：材質ＳＳ材）を均一に加熱することのできる深さ
（被加熱磁性体の外面よりの深さ）は、図８に示す破線
Ｅよりも肉厚の薄い金型である（ＳＳ材の熱伝導による
影響よりも早く昇温できる範囲）。

【００４４】そこで、商用電源周波数で均一に加熱でき
る金型厚みは５０Ｈｚ時で約２７ｍｍ以下、６０Ｈｚ時
で約２１ｍｍ以下となり、肉厚が５ｍｍ〜２０ｍｍであ
るベルト用円筒状金型を加熱するのに、周波数変換器を
使用することなく商用電源周波数の交流電源をそのまま
使用することにより円筒状金型を均一に加熱できる。な
お、肉厚がこれ以上に厚くなれば、それにつれて厚さ方
向の温度差が大きくなる。また、本発明では磁性体ダミ
ーを円筒状金型の両端部に取り付けることを主としてい
るが、磁性体ダミーを取り付けない場合でも同様の効果
が生じる。

【００４５】図９は円筒状金型２自体を回転・旋回させ
ながら電磁誘導加熱する方法および装置について概要を
示す図面である。その加熱方法は、図９に示すように電
磁誘導コイル体１を鉛直に立設し、この電磁誘導コイル
体１の内側に、両端に磁性体ダミー３、４を取り付けた
円筒状金型２を挿入し、磁性体ダミー３、４と共に円筒
状金型２を、その軸心３３を回転中心として矢印ｈの方
向に回転する。またはこの回転とともに、上記円筒状金
型２を電磁誘導コイル体１の軸心３４を回転中心として
矢印ｇの方向に旋回させながら電磁誘導コイル体１に交
流を通電する。この方法により円筒状金型２の歪みや装
着位置のバラツキ、発生する磁束密度等にバラツキがあ
っても円筒状金型２全体を均一に加熱することができ
る。

【００４６】上記の方法に好適に使用される装置は、鉛
直に立設された電磁誘導コイル体１と、円筒状金型２の
両端部に取り付ける一対の磁性体ダミー３、４と、磁性
体ダミー３を支持して円筒状金型２を電磁誘導コイル体
１のほぼ中央部に鉛直に支持してその円筒状金型２の軸
心３３を回転中心として回転する円筒状金型支持盤４１
と、その円筒状金型支持盤４１を電磁誘導コイル体１の
軸心３４を回転中心とする回転盤４０とを備える。これ
らの円筒状金型支持盤４１、回転盤４０は個々にまたは
同時に回転することができる。また磁性体ダミーは渦巻
き状磁性体ダミーであるか、放射状磁性体ダミーである
かを問わない。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の円筒状金型の電磁誘導加熱方法および同加熱装
置には、次のような優れた効果がある。

【００４８】(１) 請求項１記載の電磁誘導加熱方法で
は、円筒状金型の周囲に配置された電磁誘導コイル体に
磁力線を発生させ、前記円筒状金型を発熱させることに
より、従来の熱風炉による加熱方法に比して、金型の大
小により異なるが、加熱時間を３０分から６０分を金型
の大小に関係無く略１分程度に大幅に短縮できる。ま
た、円筒状金型の両端に磁性体ダミーを取り付けること
により、円筒状金型の長さ方向に通る磁束の密度を円筒
状金型の全長において略均一となるように誘導すること
により前記円筒状金型を全長にわたって略均一に加熱す
ることができる。

【００４９】(２) 請求項２記載の電磁誘導加熱装置
は、請求項１に記載の円筒状金型の電磁誘導加熱方法を
効果的に活用できる装置である。電磁誘導コイル体の内
側に、磁性体ダミーを両端に取り付けた円筒状金型を配
置し通電することにより、磁性体ダミーにより磁束を円
筒状金型の全長に略均一に誘導できる。

【００５０】(３) 請求項３記載の電磁誘導加熱方法お
よびその装置は、磁性体ダミーの一部または全部が比透
磁率の大きい磁性体であるため、電磁誘導コイル体によ
り生じる磁束を円筒状金型の長さ方向に誘導するように
磁束を集めることができる。

【００５１】(４) 請求項４記載の電磁誘導加熱方法お
よびその装置は、磁性体ダミーの一部または全部が比透
磁率が５００以上であるので、請求項３と同様に電磁誘
導コイル体により生じる磁束を円筒状金型の長さ方向に
誘導するように磁束を集めることができる。

【００５２】(５) 請求項５記載の電磁誘導加熱方法お
よびその装置は、磁性体ダミーの比透磁率が、円筒状金
型の比透磁率より同等以上に設計されているので、より
効率的に電磁誘導対コイル体により生じる磁束を円筒状
金型の長さ方向に誘導することができる。

【００５３】(６) 請求項６記載の電磁誘導加熱方法お
よびその装置は、所定幅の帯状で薄い鋼板を渦巻き状に
隙間なく巻き付けた円柱状であって、前記鋼板の片面ま
たは両面に電気的・磁気的に絶縁性を有する被膜を形成
することにより、磁束の作用により生じる小さい渦電流
は、絶縁性被膜により隣合う鋼板の間では通電せず、磁
性体ダミー全体として大きな渦電流となることがなく、
磁性体ダミーの発熱は少なくなり、消費電力を少なくす
ることができる。

【００５４】(７) 請求項７記載の電磁誘導加熱方法お
よびその装置は、上記薄い鋼板を巻き付けた磁性体ダミ
ーの円周方向の一カ所以上に半径方向の切れ目を設ける
ことにより、連続する鋼板（回路）を一周以内ごとに切
断して、磁束を作用させたときに発生する小さい渦電流
が大きくなることを防止する。請求項６に記載の発明よ
り、更に消費電力を少なくすることができる。

【００５５】(８) 請求項８記載の電磁誘導加熱方法お
よびその装置は、磁性体ダミーが短冊状に裁断された多
数枚の薄い鋼板を放射状に配列して円柱状に成形され、
電磁誘導コイル体により発生した磁束は、放射状に配列
された薄い鋼板に沿って円筒状金型の半径方向にも誘導
される。また、発生する渦電流の流れは、個々の短冊状
の鋼板の範囲に限られて他の鋼板と絶縁しているので大
きな渦電流となることがない。

【００５６】(９) 請求項９記載の電磁誘導加熱方法お
よびその装置は、電磁誘導コイル体に通電する交流が５
０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用電源周波数であり、周波数
変換装置を使用することなく、円筒状金型を電磁誘導加
熱することができる。すなわち、肉厚が５ｍｍ〜２０ｍ
ｍの範囲である円筒状金型を加熱する場合には、商用電
源周波数にて周波数変換装置を用いることなく交流電源
として使用して全体を均一に加熱できる。

【００５７】(１０) 請求項１０記載の電磁誘導加熱方
法およびその装置は、電磁誘導コイル体内に立設した円
筒状金型を回転させまたは水平に旋回させながら前記電
磁誘導コイル体に通電することにより金型の歪みや装着
位置のバラツキ、発生する磁束密度のバラツキ等による
加熱のバラツキを減少させ、円筒状金型全体を均一に加
熱できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁性体ダミーを使用した電磁誘導加熱
装置の実施例を概略的に示す斜視図である。

【図２】中実の磁性体ダミー４に磁束ｘを作用させた場
合に発生する渦電流ａを示す説明図である。

【図３】渦巻き状磁性体ダミー３’、４’を円筒状金型
２に取り付けた状態を示す斜視図である。なお、磁性体
ダミーには切り口３０を設けている。

【図４】渦巻き状磁性体ダミー４’の作用を説明するた
めの斜視図で、図４（ａ）は磁束ｘにより生じる渦電流
ｃを説明する斜視図、図４（ｂ）は磁束の流れ方向ｄを
示す部分断面図である。

【図５】放射状磁性体ダミー４”の構成と、磁束の流れ
方向ｆを示す斜視図である。

【図６】放射状磁性体ダミー３”、４”の効果を説明す
るための図面で、図６（ａ）は放射状磁性体ダミー
３”、４”を取り付けた円筒状金型２を示す側面図、図
６（ｂ）は中実の磁性体ダミー３、４を取り付けた円筒
状金型２を示す側面図、図６（ｃ）は円筒状金型２の外
径を変化させた場合の円筒状金型２の全長の温度差を示
すグラフである。

【図７】各種の磁性体ダミーを取り付けた効果を説明す
るための図面で、図７（ａ）は切り口を設けた渦巻き状
磁性体ダミー３’、４’を取り付けた円筒状金型２を示
す側面図、図７（ｂ）は中実の磁性体ダミー３、４を取
り付けた円筒状金型２を示す側面図、図７（ｃ）は磁性
体ダミーを取り付けていない円筒状金型２を示す側面図
である。図７（ｄ）は通電停止直後の磁性体ダミーおよ
び円筒状金型２の温度分布を表すグラフである。

【図８】電磁誘導コイル体に通電する交流の周波数と浸
透深さとの関係を表すグラフである。

【図９】電磁誘導コイル体の内側に立設した円筒状金型
２を回転または旋回させながら加熱する電磁誘導加熱装
置を示すもので、図９（ａ）は側面図（一部断面図）、
図９（ｂ）は平面図である。

【符号の説明】

１：電磁誘導コイル体 ２：円筒状金型 ３・３'・３”：下磁性体ダミー ４・４'・４”：上磁性体ダミー １０：昇降手段 １１：下部ダミー着脱台車 １４：上部ダミー着脱手段 ２１：渦巻き状鋼板 ３０：切り口 ３２：短冊状鋼板 ｘ：磁束 ｄ・ｆ：磁束の方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅宮 正稔 兵庫県神戸市兵庫区明和通３丁目２番15号 バンドー化学株式会社内 (72)発明者 高嶋 均 兵庫県神戸市兵庫区明和通３丁目２番15号 バンドー化学株式会社内 Ｆターム(参考） 4F202 AH81 AK11 CA27 CB01 CN01 CN20 CN22 4F203 AH81 AK11 DA11 DB01 DC01 DC15 DD02 DF15 DK01 DL15 DM17 DN19 4F213 AH81 AK11 WA02 WB01 WF27 WK03

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベルト製造用の円筒状金型の周囲に配置
   された電磁誘導コイル体に交流を通電することにより発
   生する磁束を、前記円筒状金型の長さ方向に誘導するこ
   とにより前記円筒状金型を発熱させる電磁誘導加熱方法
   であって、 前記円筒状金型の両端に磁性体ダミーを取り付けて、前
   記磁束を前記円筒状金型の一端部から他端部まで均一と
   なるように前記磁束を誘導することを特徴とする円筒状
   金型の電磁誘導加熱方法。
2. 【請求項２】 ベルト製造用の円筒状金型を電磁誘導に
   より加熱する装置であって、 前記円筒状金型の外形より大きい内径を有し前記円筒状
   金型の長さより長い電磁誘導コイル体と、この電磁誘導
   コイル体の内側に挿入された前記円筒状金型の両端部に
   取り付ける一対の磁性体ダミーとを備えることを特徴と
   する円筒状金型の電磁誘導加熱装置。
3. 【請求項３】 前記磁性体ダミーの一部または全部が比
   透磁率の大きい磁性体である請求項１に記載の円筒状金
   型の電磁誘導加熱方法、又は請求項２に記載の円筒状金
   型の電磁誘導加熱装置。
4. 【請求項４】 前記磁性体ダミーの一部または全部が比
   透磁率が５００以上の金属体である請求項１に記載の円
   筒状金型の電磁誘導加熱方法、又は請求項２に記載の円
   筒状金型の電磁誘導加熱。
5. 【請求項５】 前記磁性体ダミーの比透磁率が、前記円
   筒状金型の比透磁率と同等以上の請求項１および請求項
   ３もしくは４のいずれかに記載の円筒状金型の電磁誘導
   加熱方法、又は請求項２〜４のいずれかに記載の円筒状
   金型の電磁誘導加熱装置。
6. 【請求項６】 前記弾性体ダミーが、所定幅の帯状で薄
   い鋼板を渦巻き状に隙間なく巻き付けた円柱状であっ
   て、前記鋼板の片面または両面に電気的・磁気的に絶縁
   性を有する被膜を形成している請求項１および請求項３
   〜５のいずれかに記載の円筒状金型の電磁誘導加熱装
   置。
7. 【請求項７】 前記磁性体ダミーの円周方向の一カ所以
   上に半径方向の切れ目を設けている請求項６に記載の円
   筒状金型の電磁誘導加熱方法又はその装置。
8. 【請求項８】 前記磁性体ダミーが、前記円筒状金型軸
   心の延長線を中心として、短冊状に裁断された多数枚の
   薄い鋼板を放射状にかつ円周方向に配列して円柱状に形
   成されている請求項１および請求項３〜５のいずれかに
   記載の円筒状金型の電磁誘導加熱方法、又は請求項２〜
   ５のいずれかに記載の円筒状金型の電磁誘導加熱装置。
9. 【請求項９】 前記電磁誘導コイル体に通電する交流が
   ５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ等の商用電源周波数である請求
   項１および請求項３〜８のいずれかに記載の円筒状金型
   の電磁誘導加熱方法、又は請求項２〜８のいずれかに記
   載の円筒状金型の電磁誘導熱装置。
10. 【請求項１０】前記電磁誘導コイル体を鉛直に立設し、
    両端に磁性体ダミーを取り付けた前記円筒状金型を前記
    電磁誘導コイル体内に挿入して、前記円筒状金型を前記
    磁性体ダミーとともに水平に旋回させながら前記電磁誘
    導コイル体に交流を通電する請求項１および請求項３〜
    ９のいずれかに記載の円筒状金型の電磁誘導加熱方法、
    又は請求項２〜９のいずれかに記載の円筒状金型の電磁
    誘導加熱装置。