JP2001006860A - 誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ストリップの出側温度分布を均一にする。 【解決手段】 ＶＦＸ（登録商標）型誘導加熱装置は、
コイル１と鉄芯２とから成るインダクタの他に、冷却手
段として働くエアブローノズル３を備える。エアブロー
ノズル３はストリップ９の左右、表裏に、計４本設置さ
れる。エアブローノズル３は、ストリップ９の加熱過多
の部分であるエッジ部を強制的に冷却して、ストリップ
９の出側温度分布を均一にする。

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
し、特に、所定の流れ方向に送られるストリップ（薄
板）を誘導加熱により連続して加熱する誘導加熱装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の誘導加熱装置として、幅に比べ
て長さの長いストリップを電磁誘導を用いて加熱するも
のがある。このような誘導加熱装置はストリップの幅方
向にストリップと対向するようにストリップの片側又は
両側に配設された電磁石を備え、この電磁石は交流電流
によって付勢されている。この誘導加熱装置では、スト
リップをその幅方向に一様に加熱できることが望まし
い。

【０００３】この種の誘導加熱装置は、ストリップの進
行方向に磁力線（磁束）を発生させてストリップを加熱
する誘導加熱装置（以下「ＬＦＸ（住友重機械工業株式
会社の登録商標）型誘導加熱装置」と呼ぶが、「ＬＦ
Ｘ」は住友重機械工業株式会社の登録商標である。）
と、ストリップと垂直方向に磁力線を発生させてストリ
ップを加熱する誘導加熱装置（以下「ＶＦＸ（住友重機
械工業株式会社の登録商標）型誘導加熱装置」と呼ぶ
が、「ＶＦＸ」は住友重機械工業株式会社の登録商標で
ある。）との２つに分類される。

【０００４】従来から、ストリップの板幅方向の温度分
布を均一に加熱する、ＶＦＸ（登録商標）型誘導加熱装
置が種々提案されている。

【０００５】特公昭６３−２７８３６号公報（以下「先
行技術１」と呼ぶ）には、ストリップの板幅方向に、互
いに並列に且つストリップと対向するように配列された
複数個の磁極セグメントと、各磁極セグメントをストリ
ップの厚み方向に、他の磁極セグメントとは独立に移動
させるための駆動機構と、複数個の磁極セグメントを取
り囲むように配設された複数個の磁極セグメントに共通
なコイルと、ストリップ幅方向に出没自在に設けられ、
磁極セグメントからの磁場を調整する非磁性金属の磁気
遮蔽材料とを有する「電磁誘導加熱装置」が開示されて
いる。

【０００６】次に、図３を参照して、上記先行技術１に
開示された、従来のＶＦＸ型誘導加熱装置について説明
する。図示のＶＦＸ（登録商標）型誘導加熱装置は、磁
束を生成する主コイル１と、この主コイル１に高周波電
流を流すための高周波電源装置（図示せず）と、主コイ
ル１が巻回された主鉄芯２と、ストリップ（被処理材）
９のエッジ部の磁束密度を調整する磁気遮蔽材料（Ｆ／
Ｍ）１０とから構成されている。主コイル１と主鉄芯２
との組み合わせによって、主インダクタが構成される。
主鉄芯２は主コイル１の生成する磁束密度を大きくし、
かつ漏れ磁束を抑制し、ストリップ９の加熱効率を高め
るためのものである。

【０００７】ストリップ９は、図３中、例えば上方から
下方へ連続して移動しながら、ＶＦＸ（登録商標）型誘
導加熱装置に供給される。薄板状の導電性を有するスト
リップ９に、垂直な方向成分をもつ交番磁束を印加する
と、それを打ち消すようにストリップ９中に誘導電流
（渦電流）が生じ、そのジュール熱でストリップ９が加
熱する。この現象を利用して、ＶＦＸ（登録商標）型誘
導加熱装置はストリップ９を加熱する。ＶＦＸ（登録商
標）型誘導加熱装置を通過した後のストリップ９の幅方
向（板幅方向）の温度分布（出側温度分布）は、同装置
内部でのストリップ９平面上に生じる渦電流によるジュ
ール熱分布を、ストリップ９の進行方向（板長方向）に
積分したものとなる。

【０００８】発生した渦電流は、電磁界の境界条件に従
い、ストリップ９のエッジ部（板エッジ部）に集中する
性質がある。そのため、出側温度分布は板エッジ部が他
の部分に比べてより加熱されたものとなる。

【０００９】上記板エッジ部の温度上昇を抑制した、均
一な出側温度分布を得るために、上記先行技術１では主
鉄芯２を板幅方向にいつくかの磁極セグメントに分割
し、各磁極セグメントを駆動機構（図示せず）によりス
トリップ９の垂直方向に個別に可動としている。これに
より、ストリップ９を挟んで対向する主鉄芯２間距離
（鉄芯ギャップ）を個別に変更することができ、ストリ
ップ９に印加する磁束密度を幅方向に調整することがで
きる。これにより、出側温度分布が調整される。

【００１０】更に、磁気遮蔽材料１０は電気抵抗率の小
さい物質（例えば銅）で作成されており、磁気遮蔽材料
１０内部に渦電流を生成させることで、対向する磁気遮
蔽材料１０に挟まれている空間において、主コイル１と
主鉄芯２のつくる磁束を遮蔽し、上記空間内の磁束密度
を減衰させる作用をする。磁気遮蔽材料１０は板幅方向
に可動で、ストリップ９と磁気遮蔽材料１０の重複する
長さ（Ｆ／Ｍ挿入量）を変更できる。これにより、板エ
ッジ部での印加磁束密度を、Ｆ／Ｍ挿入量が大きいとき
小さく、Ｆ／Ｍ挿入量が小さいとき大きくなるように調
整できる。したがって、出側温度分布の特に板エッジ部
の温度を調整することができる。

【００１１】また、特開平１−２０４３８５号公報（以
下「先行技術２」と呼ぶ）には、１個のスロットを有し
た板（ストリップ）幅より長い鉄心を持った第１のイン
ダクタ（主インダクタ）と、板幅方向に移動可能に設け
られ板材の両端部を加熱する第２のインダクタ（補助イ
ンダクタ）とを備えた「誘導加熱装置」が開示されてい
る。

【００１２】特開昭６３−１９０２８１号公報（以下
「先行技術３」と呼ぶ）には、主コイル部（主インダク
タ）と平板（ストリップ）の長手方向に延在する補助コ
イル部（補助インダクタ）によって構成される誘導加熱
装置において、主コイル部における昇温不足部分をその
不足する温度に対応して補助コイル部を傾斜調整するよ
うにした「平板の誘導加熱方法とその装置」が開示され
ている。

【００１３】特開昭６３−１１９１８７号公報（以下
「先行技術４」と呼ぶ）には、被加熱材（ストリップ）
の流れ方向に所定のピッチ点を中心として左右対称に発
熱分布が低減する複数個のインダクタを板幅にわたって
配置することにより、温度分布を均一にできる「トラン
スバース磁束を利用した鋼板の誘導加熱装置」が開示さ
れている。

【００１４】特公平４−４９２３３号公報（以下「先行
技術５」と呼ぶ）には、電流分布が帯状金属（ストリッ
プ）のエッジ部で拡散する第1のインダクタ（主インダ
クタ）と、電流分布がエッジ部に集中するタイプの第２
のインダクタ（補助インダクタ）とを組み合わせ、第１
のインダクタの回転位置を調整するようにし、第１のイ
ンダクタでのエッジ部電流密度の拡散度合を変えられる
ようにした「トランスバース磁束を利用した帯状金属の
誘導加熱装置」が開示されている。

【００１５】更に、特開平７−１６９５６１号公報（以
下「先行技術６」と呼ぶ）には、ストリップの両端部よ
り少々内側の領域に生起する渦電流分布を制御し、スト
リップの幅方向に極めて均一な加熱を行わせるようにし
た「誘導加熱装置」が開示されている。先行技術６にお
いて、ストリップ流れ方向に、主インダクタと間を挟ん
でその両側に補助インダクタを並設する。この補助イン
ダクタはストリップの両エッジ部に分離して設けられる
と共にストリップの幅方向にＮ極とＳ極からなる２つの
磁極を作るようにした１対のものである。主インダクタ
の端部の磁極とこの磁極に隣接する補助インダクタのス
トリップエッジ側の磁極とは互いに反対の極性となるよ
うに、主インダクタと補助インダクタとにコイルが結線
されている。補助インダクタの各々はストリップをスポ
ット状に加熱する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述した先行技術は、
均一な出側温度分布を得るために、磁気遮蔽材料を設け
たり（先行技術１）、主インダクタとは別に補助インダ
クタを設けたり（先行技術２〜３、５、６）、或は複数
のインダクタを設けたり（先行技術４）している。すな
わち、加熱を抑制したり、加熱不足を補助インダクタ等
によって補償したりしているだけである。換言すれば、
上述した先行技術１〜６のいずれも、加熱過多の部分を
積極的（強制的）に冷却しようとする技術的思想につい
ては何等開示していない。

【００１７】したがって、本発明の課題は、ストリップ
の加熱過多の部分を積極的（強制的）に冷却することに
よって、ストリップの出側温度分布を均一にすることが
できる誘導加熱装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために次のような技術的構成を採用する。

【００１９】すなわち、本発明によれば、予め定められ
た流れ方向に送られるストリップを電磁誘導により加熱
する誘導加熱装置であって、ストリップの板幅方向に、
互いに並列に且つストリップと対向するように配列され
た複数個の磁極セグメントと、各磁極セグメントをスト
リップの厚み方向に、他の磁極セグメントとは独立に移
動させるための駆動機構と、複数個の磁極セグメントを
取り囲むように配設された複数個の磁極セグメントに共
通なコイルとを有する誘導加熱装置において、ストリッ
プの加熱過多の部分を強制的に冷却する冷却手段を備え
たことを特徴とする誘導加熱装置が得られる。

【００２０】上記誘導加熱装置において、冷却手段は、
例えば、ストリップのエッジ部に対向して設けられ、ス
トリップのエッジ部をエアブローして冷却するエアブロ
ー手段であって良い。

【００２１】

【作用】ストリップの加熱過多の部分を冷却手段で強制
的に冷却して、出側温度分布を均一にする。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００２３】図１および図２を参照して、本発明の一実
施の形態に係るＶＦＸ型誘導加熱装置について説明す
る。

【００２４】図示のＶＦＸ（登録商標）型誘導加熱装置
は、主コイル１と主鉄芯２とから成る主インダクタの他
に、冷却手段として働くエアブローノズル３を備え、エ
アブローノズル３をストリップ９の左右、表裏に、計４
本設置している。

【００２５】主鉄芯２は、図１及び図２に示されるよう
に、板幅方向にいくつかの磁極セグメントに分割されて
おり、ＶＦＸ（登録商標）型誘導加熱装置は、磁極セグ
メントを個別にストリップ９の垂直方向に移動させるた
めの駆動機構４を有している。

【００２６】前述したように、ストリップ９の出側温度
分布は、ストリップ９のエッジ部が他の部分に比べてよ
り加熱されたような分布をもつ。エアブローノズル３
は、このエッジ部を強制的に冷却して、ストリップ９の
出側温度分布を均一にする。

【００２７】以上、本発明を好ましい実施の形態によっ
て説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定せ
ず、本発明の要旨を脱逸しない範囲で種々の変形・変更
が可能なのはいうまでもない。例えば、上記実施の形態
では、エアブローノズル３をストリップ９の両面に対向
して配置しているが、エアブローノズル３をストリップ
９の片面にのみ配置しても良い。又、エアブローノズル
３をストリップ９の幅方向に対して位置調整可能に設け
ても良い。更に、加熱過多の部分を冷却する手段も、エ
アブローノズル９に限定せず、それ以外の種々の冷却手
段を使用しても良いのは勿論である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、加熱
過多の部分であるストリップのエッジ部をエアブロー手
段などの冷却手段によって強制的に冷却しているので、
ストリップの出側温度分布を均一にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による誘導加熱装置の概
略構成を示す斜視図である。

【図２】図１に示した誘導加熱装置の平面図である。

【図３】従来の誘導加熱装置の概略構成を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１ 主コイル ２ 主鉄芯 ３ エアブローノズル ４ 駆動機構 ９ ストリップ（被処理材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒木 達朗 東京都品川区北品川五丁目９番11号 住友 重機械工業株式会社内 (72)発明者 奥 勇 愛媛県新居浜市惣開町５番２号 住友重機 械工業株式会社内新居浜製造所内 (72)発明者 兼重 和人 愛媛県新居浜市惣開町５番２号 住友重機 械工業株式会社内新居浜製造所内 Ｆターム(参考） 3K059 AA08 AB19 AB20 AB26 AD05 CD14 CD48 CD74 CD75 CD76 CD79

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め定められた流れ方向に送られるスト
   リップを電磁誘導により加熱する誘導加熱装置であっ
   て、前記ストリップの板幅方向に、互いに並列に且つ前
   記ストリップと対向するように配列された複数個の磁極
   セグメントと、各磁極セグメントを前記ストリップの厚
   み方向に、他の磁極セグメントとは独立に移動させるた
   めの駆動機構と、前記複数個の磁極セグメントを取り囲
   むように配設された前記複数個の磁極セグメントに共通
   なコイルとを有する誘導加熱装置において、 前記ストリップの加熱過多の部分を強制的に冷却する冷
   却手段を備えたことを特徴とする誘導加熱装置。
2. 【請求項２】 前記冷却手段が前記ストリップのエッジ
   部に対向して設けられている、請求項１に記載の誘導加
   熱装置。
3. 【請求項３】 前記冷却手段が、前記ストリップのエッ
   ジ部をエアブローして冷却するエアブロー手段である、
   請求項２に記載の誘導加熱装置。