JP2000353584A - 誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内部に被加熱物を配置し、これを誘導加熱す
るのに使用する筒状鉄心として、十分な機械的強度を具
備するとともに、漏洩磁束による損失の僅少化を図るこ
とを目的とする。 【解決手段】 わん曲部と、このわん曲部の内端に連続
して形成された屈曲部とによって鉄心鋼板を形成する。
この鉄心鋼板の複数を、円筒状に積層して筒状鉄心を構
成する。この筒状鉄心の外周を固着し、この筒状鉄心の
内側に誘導コイルを設置する。この誘導コイルの内部に
被加熱物を配置する。スリットなどを形成する必要がな
くなり、漏洩磁束は鉄心鋼板の厚さ方向に貫通しないの
で、損失が軽減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は誘導加熱装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のように誘導加熱装置は、鉄心と誘
導コイルとからなる誘導発熱機構を備え、これによって
発生する交番磁束を被加熱物に通し、電磁誘導により誘
起する電流によりジュール発熱させて、被加熱物を加熱
するようにしている。このような誘導加熱装置におい
て、誘導発熱機構を構成している鉄心として、これを筒
状に構成し、その内部に筒状の誘導コイルを設置すると
ともに、誘導コイルの内部に被加熱物を配置するように
したものが知られている。

【０００３】図１はそのような構成の誘導加熱装置の一
例を示し、１は誘導発熱機構で、筒状鉄心２と、その内
部に設置された筒状の誘導コイル３とより主として構成
されている。４は導電性材料または磁性材料のような金
属製の被加熱物で、誘導コイル３の内部に配置されてい
る。

【０００４】実際には底壁５に筒状鉄心２を設置し、ま
た上壁６により筒状鉄心２の上面を閉塞するようにし、
締付ボルト７により上壁６を筒状鉄心２に押しつけるよ
うにして固定する。８は被加熱物４の出し入れに使用さ
れるため上壁６に設けられた開口部を塞ぐ開閉蓋、９は
誘導コイル３のリード線でこれは底壁５から外部に引出
されている。

【０００５】誘導コイル３が交流電源により励磁される
ことによって発生する交番磁束は、被加熱物４を上下方
向に貫通し、筒状鉄心２を磁路として還流する。被加熱
物４を貫通する磁束により被加熱物４の円周方向に沿っ
て電磁誘導により電流が誘起する。また磁束が通ること
によって被加熱物４に渦電流が発生する。これらの誘起
電流により被加熱物４が加熱されるようになる。

【０００６】ところで従来におけるこの種装置に使用さ
れる筒状鉄心は、巻鉄心を使用するのを普通としてい
た。周知のように巻鉄心は磁性鋼板からなる鉄心鋼板を
筒状に巻回することによって構成されるものであるか
ら、簡単に筒状の鉄心を製作できることから、誘導加熱
装置の鉄心として広く使用されている。

【０００７】しかしこのような巻鉄心による筒状鉄心を
使用するときは、誘導コイルによって発生する交番磁束
に対して巻鉄心の筒状とされた鉄心鋼板が鎖交すること
になるので、鉄心鋼板が誘導コイルの二次巻線として作
用することになるため、短絡電流が発生する。この短絡
電流により鉄心が発熱してしまう。

【０００８】これを回避するために巻鉄心にその軸心方
向に沿ってスリットを設け、鉄心鋼板が二次巻線として
の閉回路を完成しないようにすることが必要となる。し
かしこのようなスリットを設けると、巻鉄心自体の剛性
が失われ、軸心のたわみが発生するといった欠点があ
る。

【０００９】また誘導コイルが励磁されたことによって
発生する交番磁束のすべてが、鉄心の上下端面側から鉄
心内部を通っていくものではなく、その一部は鉄心の中
間から鉄心内部を通る、いわゆる漏洩磁束が存在する。
このような漏洩磁束は巻鉄心を構成している鉄心鋼板を
その厚さ方向に沿って貫通するので、鉄心鋼板に渦電流
が発生する。このような渦電流の発生により鉄心が発熱
してその磁気特性が低下するし、また誘導コイルも熱影
響を受けて電気特性、絶縁特性などが低下するようにな
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、内部に被加
熱物を配置し、これを誘導加熱するのに使用する筒状鉄
心として、十分な機械的強度を具備するとともに、漏洩
磁束による損失の僅少化を図ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、わん曲部と、
このわん曲部の内端に連続して形成された屈曲部とによ
って鉄心鋼板を構成し、この鉄心鋼板の複数を、円筒状
に積層して筒状鉄心を構成し、この筒状鉄心の外周を溶
接、締付リングなどにより固着し、この筒状鉄心の内側
に誘導コイルを設置してなり、この誘導コイルの内部に
被加熱物を配置してなることを特徴とする。

【００１２】わん曲部が任意の曲率をもってわん曲され
た鉄心鋼板を順次積層していけば、円筒状の鉄心が得ら
れる。得られる筒状鉄心の外径は鉄心鋼板のわん曲部の
曲率によって決定される。得られた筒状鉄心には、巻鉄
心のようなスリットを形成する必要がないので、十分な
機械的強度が維持される。

【００１３】得られた筒状鉄心は、これを構成している
鉄心鋼板が等価的に放射状に並べたものとなるので、誘
導コイルが励磁されることによって発生した交番磁束の
うちの漏洩磁束は、鉄心鋼板の幅方向に沿って通るよう
になり、巻鉄心の場合のように鉄心鋼板をその厚さ方向
に通ることはないので、漏洩磁束による渦電流の発生は
僅少となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施態様を図によって説
明する。本発明において使用する磁性鋼板からなる鉄心
鋼板１０は、図４に示すように任意の曲率をもってわん
曲されたわん曲部１１と、このわん曲部１１の内端に連
続して形成された屈曲部１２とによって構成されてい
る。屈曲部１２の長さはできるだけ短いほうがよく、た
とえば鉄心鋼板１０の厚さの３〜１０倍程度が望まし
い。

【００１５】前記した鉄心鋼板１０をその内端すなわち
屈曲部１２の内端が所定の円の外周に沿うようにして順
次積層していけば、筒状鉄心２が構成されるようにな
る。図３はこのようにして構成された筒状鉄心を示す。
鉄心鋼板１０の積層に当たり、屈曲部１２が順次積層さ
れていくが、その屈曲部１２はわん曲部１１に対して屈
曲されているので、隣合う屈曲部１２同志は、互いに係
合し合う。この係合によっていったん積層された鉄心鋼
板を引き抜くことはできない。

【００１６】鉄心鋼板１０を積層して得た筒状鉄心２を
接着剤の含浸により一体化するとよく、またその外周を
その円周方向に沿って溶接するなり、あるいは図３に示
すように外周に非磁性材料からなる金属製のリング１３
を嵌め込んで溶接するなりして、円筒としての剛性の強
化を図るようにするとよい。このように外側にリング１
３を固着すれば、この溶接部分、リングなどは誘導コイ
ル３の設置にはなんら邪魔な存在とはならない。

【００１７】このようにして構成された筒状鉄心２は、
巻鉄心の場合のようなスリットを必要としない。そして
これを構成している鉄心鋼板１０が等価的に放射状に並
べたものとなり、したがってこの内部に誘導コイル３を
配置しても、鉄心鋼板１０には短絡電流が発生すること
はない。また漏洩磁束は鉄心鋼板１０の内部を、その幅
方向に沿って通り、その厚さ方向に貫通して通ることが
ないので、渦電流の発生は僅少である。

【００１８】なおここに使用される筒状鉄心２は、既に
実用新案登録第２５３２９８６号として登録されている
誘導発熱ローラ装置用の鉄心と特に相違するものではな
い。しかし既提案の鉄心はローラの内部に配置された誘
導発熱機構に使用されるものであるのに対し、本発明は
内部に被加熱物が配置された誘導発熱機構に使用される
筒状鉄心である点で相違するものである。

【００１９】図５は別の実施態様を示すもので、これは
両端に駆動軸２１を備えた磁性材料からなるローラ２２
を被加熱物として加熱するのに使用した例である。駆動
軸２１は機台２３に軸受２４により回転自在に支持さ
れ、外部の駆動源によって回転される。このような回転
するローラ２２を誘導加熱するのには、誘導発熱機構を
ローラ２２の内部に設置するのを普通としているが、ロ
ーラの内径が小さく、そのため誘導発熱機構を内部に設
置するのに必要な空間がないとき、次のようにローラの
外周に誘導発熱機構を設置する。

【００２０】すなわち図５に示すようにローラ２２の両
端（または何れか一方の端部）を機台２３に支持された
本発明の加熱装置を構成している誘導コイル３の内部に
通しておく。これによると誘導コイル３が励磁されるこ
とによって発生する磁束は、ローラ２２の内部を、その
軸心方向に沿って通るので、誘導コイル３の中に位置し
ているローラ２２の端部が誘導発熱する。発生した熱は
ローラ２２内を伝導し、全体が加熱されることになる。
なお図５に示す構成では、ローラ２２の両端を支持する
構成としているが、これに代えて片持式のローラでも本
発明の利用が可能である。

【００２１】なおこの熱伝導が速やかに行われ、かつそ
の熱伝導によって表面温度が速やかに均一になるように
するには、ローラ２２の肉厚部分に、図６に示すように
ローラ２２の軸心方向に孔２５を設け、ここに気液二相
の熱媒体を封入し、この熱媒体の相変換の際の潜熱によ
る凝縮、気化を利用するようにするとよい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、誘
導加熱装置の誘導発熱機構を構成するにあたり、内側に
誘導コイルを備えた筒状鉄心として、わん曲部と屈曲部
とが形成されてある鉄心鋼板を筒状に積層して構成した
ものを使用するので、巻鉄心によって構成した筒状鉄心
を使用する場合に比較して、機械的剛性を十分に維持す
ることができるとともに、漏洩磁束による損失を低減さ
せることができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様を示す断面図である。

【図２】図１に示す誘導発熱機構の斜視図である。

【図３】図２に示す筒状鉄心の斜視図である。

【図４】図３に示す筒状鉄心を構成している鉄心鋼板の
正面図である。

【図５】本発明の他の実施態様を示す断面図ある。

【図６】図５に示すローラの一部を省略した斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 誘導発熱機構 ２ 筒状鉄心 ３ 誘導コイル ４ 被加熱物 １０ 鉄心鋼板 １１ わん曲部 １２ 屈曲部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状鉄心と、前記筒状鉄心の内側に設置
   される誘導コイルとからなる誘導発熱機構を備え、前記
   誘導コイルの内部に被加熱物を配置してなる誘導加熱装
   置において、前記筒状鉄心を、わん曲部と、前記わん曲
   部の内端に連続して形成された屈曲部とからなる鉄心鋼
   板の複数を筒状に積層し、その外周を溶接、締付リング
   などにより固着してなる誘導加熱装置。