JP2003272809A - 条材の誘導加熱装置および誘導加熱方法 - Google Patents
条材の誘導加熱装置および誘導加熱方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 断面異形条に対しても、幅方向の各部で正確
な温度制御が行える条材の誘導加熱装置および方法を提
供する。 【解決手段】 この装置は、条材送り機構と、条材Ｔの
両面を挟むように配置されたチャンネル型インダクター
１２，１８と、これらインダクターに高周波電流を供給
する高周波電源とを具備する。チャンネル型インダクタ
ー１２，１８であるコイル１２Ａは、条材Ｔの側縁を迂
回する一対の迂回部１２Ｂと、これら迂回部１２Ｂの一
端同士をつなぎ条材の第１面に対向する第１部１２Ｃ
と、迂回部１２Ｂの他端同士をつなぎ条材の第２面に対
向する第２部１２Ｄとを有し、第１部１２Ｃと第２部１
２Ｄは、電流の流れる向きが互いに逆である。前記高周
波電源からの高周波電流の周波数を条材の薄肉部の臨界
周波数よりも低く設定することにより、条材の厚肉部と
薄肉部を略等しい温度に加熱することが容易である。
な温度制御が行える条材の誘導加熱装置および方法を提
供する。 【解決手段】 この装置は、条材送り機構と、条材Ｔの
両面を挟むように配置されたチャンネル型インダクター
１２，１８と、これらインダクターに高周波電流を供給
する高周波電源とを具備する。チャンネル型インダクタ
ー１２，１８であるコイル１２Ａは、条材Ｔの側縁を迂
回する一対の迂回部１２Ｂと、これら迂回部１２Ｂの一
端同士をつなぎ条材の第１面に対向する第１部１２Ｃ
と、迂回部１２Ｂの他端同士をつなぎ条材の第２面に対
向する第２部１２Ｄとを有し、第１部１２Ｃと第２部１
２Ｄは、電流の流れる向きが互いに逆である。前記高周
波電源からの高周波電流の周波数を条材の薄肉部の臨界
周波数よりも低く設定することにより、条材の厚肉部と
薄肉部を略等しい温度に加熱することが容易である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、条材の誘導加熱装
置および誘導加熱方法に関し、特に、厚さが部分的に異
なる断面異形条の加熱温度を局部的に制御する場合に好
適な装置およびそれを用いた誘導加熱方法に関する。
置および誘導加熱方法に関し、特に、厚さが部分的に異
なる断面異形条の加熱温度を局部的に制御する場合に好
適な装置およびそれを用いた誘導加熱方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属製の条材を加熱する方法として、条
材に近づけて誘導加熱コイルを配置し、この誘導加熱コ
イルに高周波電流を流すことにより、条材内部に渦電流
を発生させ、条材を加熱する誘導加熱方法が知られてい
る。このような場合、誘導加熱コイルは、図８のように
条材の断面を囲むように配置されるか、または図９のよ
うに条材の一面または両面と平行に対向させて配置され
ていた。
材に近づけて誘導加熱コイルを配置し、この誘導加熱コ
イルに高周波電流を流すことにより、条材内部に渦電流
を発生させ、条材を加熱する誘導加熱方法が知られてい
る。このような場合、誘導加熱コイルは、図８のように
条材の断面を囲むように配置されるか、または図９のよ
うに条材の一面または両面と平行に対向させて配置され
ていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体素子
製造用のリードフレームを製造する場合などには、幅方
向の断面において局部的に厚さが異なる、断面異形条と
称される金属条材が素材として使用される。この種の断
面異形条を加熱処理する目的で、図８または図９に示す
ように配置された誘導加熱コイルを使用すると、厚肉部
と薄肉部における渦電流の単位密度が相違し、加熱温度
が一定にならないという問題を有していた。
製造用のリードフレームを製造する場合などには、幅方
向の断面において局部的に厚さが異なる、断面異形条と
称される金属条材が素材として使用される。この種の断
面異形条を加熱処理する目的で、図８または図９に示す
ように配置された誘導加熱コイルを使用すると、厚肉部
と薄肉部における渦電流の単位密度が相違し、加熱温度
が一定にならないという問題を有していた。
【０００４】そこで、図１０に示すように、幅の狭いＵ
字状をなすコイルを有するヘアピン型インダクターを、
断面異形条Ｔの厚肉部ＴＡおよび薄肉部ＴＢのそれぞれ
に対向させて配置し（図１０では一つのインダクターの
み図示）、これらインダクターにより厚肉部ＴＡと薄肉
部ＴＢをそれぞれ独立して加熱することにより、各部の
温度を個別に制御し、均一な加熱を可能にすることも考
えられる。
字状をなすコイルを有するヘアピン型インダクターを、
断面異形条Ｔの厚肉部ＴＡおよび薄肉部ＴＢのそれぞれ
に対向させて配置し（図１０では一つのインダクターの
み図示）、これらインダクターにより厚肉部ＴＡと薄肉
部ＴＢをそれぞれ独立して加熱することにより、各部の
温度を個別に制御し、均一な加熱を可能にすることも考
えられる。
【０００５】しかし、例えば厚肉部ＴＡの幅Ａが小さ
く、Ｕ字状コイルの幅も必然的に小さい場合には、コイ
ルと条材との距離ＢがＢ＜Ａであれば加熱が行われる
が、Ｂ＞ＡとなるとＵ字状コイルの往復電路でそれぞれ
発生した磁界が厚肉部ＴＡ内部でうち消し合い、加熱効
率が極端に低下する。すなわち、Ｂ＝Ａを境として加熱
効率が大きく変化するから、Ｕ字状コイルと条材Ｔとの
距離を正確に保たないと均一に加熱できないことにな
る。しかし、高速で走行する条材Ｔとコイルとの距離
を、加熱変動量が許容値以下になるように、一定に保つ
ことは構造上難しかった。
く、Ｕ字状コイルの幅も必然的に小さい場合には、コイ
ルと条材との距離ＢがＢ＜Ａであれば加熱が行われる
が、Ｂ＞ＡとなるとＵ字状コイルの往復電路でそれぞれ
発生した磁界が厚肉部ＴＡ内部でうち消し合い、加熱効
率が極端に低下する。すなわち、Ｂ＝Ａを境として加熱
効率が大きく変化するから、Ｕ字状コイルと条材Ｔとの
距離を正確に保たないと均一に加熱できないことにな
る。しかし、高速で走行する条材Ｔとコイルとの距離
を、加熱変動量が許容値以下になるように、一定に保つ
ことは構造上難しかった。
【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、例えば断面異形条に対しても、幅方向の各部で正確
な温度制御が行える条材の誘導加熱装置および誘導加熱
方法を提供することを課題としている。
で、例えば断面異形条に対しても、幅方向の各部で正確
な温度制御が行える条材の誘導加熱装置および誘導加熱
方法を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る条材の誘導加熱装置は、条材をその長
手方向に走行させる条材送り機構と、前記条材の両面を
挟むように配置されたチャンネル型インダクターと、こ
のチャンネル型インダクターに高周波電流を供給する高
周波電源とを具備する条材の誘導加熱装置であって、前
記チャンネル型インダクターは、前記条材の側縁を迂回
する一対の迂回部と、これら迂回部の一端同士をつなぎ
前記条材の第１面に対向する第１部と、前記迂回部の他
端同士をつなぎ前記条材の第２面に対向する第２部とを
有し、前記チャンネル型インダクターの前記第１部と前
記第２部は、電流の流れる向きが互いに逆であることを
特徴とする。
め、本発明に係る条材の誘導加熱装置は、条材をその長
手方向に走行させる条材送り機構と、前記条材の両面を
挟むように配置されたチャンネル型インダクターと、こ
のチャンネル型インダクターに高周波電流を供給する高
周波電源とを具備する条材の誘導加熱装置であって、前
記チャンネル型インダクターは、前記条材の側縁を迂回
する一対の迂回部と、これら迂回部の一端同士をつなぎ
前記条材の第１面に対向する第１部と、前記迂回部の他
端同士をつなぎ前記条材の第２面に対向する第２部とを
有し、前記チャンネル型インダクターの前記第１部と前
記第２部は、電流の流れる向きが互いに逆であることを
特徴とする。
【０００８】また、本発明の誘導加熱方法は、前記条材
の誘導加熱装置を用い、厚肉部と薄肉部を有する条材を
誘導加熱する誘導加熱方法であって、前記高周波電源か
らの高周波電流の周波数を前記薄肉部の臨界周波数より
も低く設定することにより前記厚肉部と前記薄肉部を略
等しい温度に加熱することを特徴とする。
の誘導加熱装置を用い、厚肉部と薄肉部を有する条材を
誘導加熱する誘導加熱方法であって、前記高周波電源か
らの高周波電流の周波数を前記薄肉部の臨界周波数より
も低く設定することにより前記厚肉部と前記薄肉部を略
等しい温度に加熱することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る条材の誘導
加熱装置の第１実施形態を示す側面図、図２は平面図、
図３は図１中のIII-III線視断面図である。図中符号１
は雰囲気チャンバーであり、この雰囲気チャンバー１内
には外部のガス供給源から窒素等の不活性ガスまたは水
素等の還元性ガスが供給される。この実施形態は、厚肉
部ＴＡと薄肉部ＴＢを有する断面異形条Ｔを加熱するも
のであるが、本発明はこの実施形態に限定されず、均一
な厚さの条材を加熱する用途にも使用可能である。
加熱装置の第１実施形態を示す側面図、図２は平面図、
図３は図１中のIII-III線視断面図である。図中符号１
は雰囲気チャンバーであり、この雰囲気チャンバー１内
には外部のガス供給源から窒素等の不活性ガスまたは水
素等の還元性ガスが供給される。この実施形態は、厚肉
部ＴＡと薄肉部ＴＢを有する断面異形条Ｔを加熱するも
のであるが、本発明はこの実施形態に限定されず、均一
な厚さの条材を加熱する用途にも使用可能である。
【００１０】図１に示すように、断面異形条Ｔは、図示
しない条材送り機構、例えば送りロール等により水平に
走行され、水平状態を保ったまま雰囲気チャンバー１を
通過する。雰囲気チャンバー１の入口および出口にはシ
ール部材８が設けられ、雰囲気チャンバー１からの雰囲
気ガス流出が抑制され、雰囲気チャンバー１内が不活性
または還元性雰囲気に保たれ、断面異形条Ｔの表面が酸
化しないようになっている。雰囲気チャンバー１の入口
側および出口側には、断面異形条Ｔの走行経路を規制す
るガイド機構２、２０がそれぞれ配置されている。これ
らガイド機構２、２０は、例えば断面異形条Ｔを支える
複数のガイドロールを供えたものであり、それぞれがガ
イド支持機構４に取り付けられている。ガイド支持機構
４は、ハンドル６を回転することによりガイド機構２、
２０を断面異形条Ｔの幅方向に移動させることができ、
これにより雰囲気チャンバー１内における断面異形条Ｔ
の走行位置が調整できる。
しない条材送り機構、例えば送りロール等により水平に
走行され、水平状態を保ったまま雰囲気チャンバー１を
通過する。雰囲気チャンバー１の入口および出口にはシ
ール部材８が設けられ、雰囲気チャンバー１からの雰囲
気ガス流出が抑制され、雰囲気チャンバー１内が不活性
または還元性雰囲気に保たれ、断面異形条Ｔの表面が酸
化しないようになっている。雰囲気チャンバー１の入口
側および出口側には、断面異形条Ｔの走行経路を規制す
るガイド機構２、２０がそれぞれ配置されている。これ
らガイド機構２、２０は、例えば断面異形条Ｔを支える
複数のガイドロールを供えたものであり、それぞれがガ
イド支持機構４に取り付けられている。ガイド支持機構
４は、ハンドル６を回転することによりガイド機構２、
２０を断面異形条Ｔの幅方向に移動させることができ、
これにより雰囲気チャンバー１内における断面異形条Ｔ
の走行位置が調整できる。
【００１１】ガイド機構２０を通過した断面異形条Ｔは
マッフル２２に通される。マッフル２２は冷却用ジャケ
ットを有し、この冷却用ジャケット内には冷却水２６が
満たされている。断面異形条Ｔは複数のローラ２４によ
り、冷却水２６中を屈折しつつ走行させられ、その過程
で冷却される。冷却用ジャケットには窒素ガスが供給さ
れ、内部は不活性雰囲気に保たれている。
マッフル２２に通される。マッフル２２は冷却用ジャケ
ットを有し、この冷却用ジャケット内には冷却水２６が
満たされている。断面異形条Ｔは複数のローラ２４によ
り、冷却水２６中を屈折しつつ走行させられ、その過程
で冷却される。冷却用ジャケットには窒素ガスが供給さ
れ、内部は不活性雰囲気に保たれている。
【００１２】雰囲気チャンバー１内には、断面異形条Ｔ
のほぼ全長を収容する細長いケース１０が水平に配置さ
れている。このケース１０は、断面が矩形状をなす筒状
のものであり、十分な耐熱性および絶縁性を有し、かつ
誘導加熱されない材質から形成されている。これによ
り、断面異形条Ｔの周囲を不活性または還元性雰囲気に
保つと共に、後述するインダクター１２、１８と断面異
形条Ｔとの接触が防止されている。ケース１０の材質と
しては、石英ガラス、テトラフルオロエチレン等のフッ
素樹脂が挙げられるが、これらに限定されることはな
い。
のほぼ全長を収容する細長いケース１０が水平に配置さ
れている。このケース１０は、断面が矩形状をなす筒状
のものであり、十分な耐熱性および絶縁性を有し、かつ
誘導加熱されない材質から形成されている。これによ
り、断面異形条Ｔの周囲を不活性または還元性雰囲気に
保つと共に、後述するインダクター１２、１８と断面異
形条Ｔとの接触が防止されている。ケース１０の材質と
しては、石英ガラス、テトラフルオロエチレン等のフッ
素樹脂が挙げられるが、これらに限定されることはな
い。
【００１３】この実施形態では、雰囲気チャンバー１内
に直接的に不活性ガスを供給しているが、その代わり
に、あるいは同時に、ケース１０内に直接、不活性ガス
を供給する構成としてもよい。その場合には、加熱され
た断面異形条Ｔと酸素との接触をより効果的に防ぎ、断
面異形条Ｔの表面酸化をさらに抑制することができる。
に直接的に不活性ガスを供給しているが、その代わり
に、あるいは同時に、ケース１０内に直接、不活性ガス
を供給する構成としてもよい。その場合には、加熱され
た断面異形条Ｔと酸素との接触をより効果的に防ぎ、断
面異形条Ｔの表面酸化をさらに抑制することができる。
【００１４】図２および図３に示すように、雰囲気チャ
ンバー１の内部には、１対の第１インダクター１２、お
よび１対の第２インダクター１８が条材走行方向上流側
から順に配置され、ケース１０を条材幅方向両側から挟
んでいる。これら第１インダクター１２および第２イン
ダクター１８は、いずれもチャンネル型インダクターで
ある。チャンネル型インダクターとは、断面Ｕ字状をな
してＵ字溝内に被加熱材を収容する形態のインダクター
であり、例えば、図４に示すような誘導加熱コイル１２
Ａである。
ンバー１の内部には、１対の第１インダクター１２、お
よび１対の第２インダクター１８が条材走行方向上流側
から順に配置され、ケース１０を条材幅方向両側から挟
んでいる。これら第１インダクター１２および第２イン
ダクター１８は、いずれもチャンネル型インダクターで
ある。チャンネル型インダクターとは、断面Ｕ字状をな
してＵ字溝内に被加熱材を収容する形態のインダクター
であり、例えば、図４に示すような誘導加熱コイル１２
Ａである。
【００１５】誘導加熱コイル１２Ａは、全体として鐙形
をなすように、銅などの導体を複数回巻いたものであ
り、被加熱材の側縁の外側を迂回する一対の迂回部１２
Ｂと、これら迂回部１２Ｂの一端同士をつなぎ被加熱材
の第１面に対向する第１部１２Ｃと、迂回部１２Ｂの他
端同士をつなぎ被加熱材の第２面に対向する第２部１２
Ｄとを有する。第１部１２Ｃ内部の導体と、第２部１２
Ｄ内部の導体では、電流の流れる向きが互いに逆となる
が、第１部１２Ｃおよび第２部１２Ｄのそれぞれの内部
では、各導体に電流の流れる向きは同じである。この実
施形態では、図３に示すように第１部１２Ｃおよび第２
部１２Ｄは、被加熱体の幅方向に離間した各一対の導体
群で構成されている。各導体群に含まれる導体の本数は
限定されないが、通常は第１部１２Ｃおよび第２部１２
Ｄで断面異形条Ｔの断面幅をカバーする本数とされる。
導体の占有率は物理的制約によって異なるものの、７０
〜８０％であることが好ましい。
をなすように、銅などの導体を複数回巻いたものであ
り、被加熱材の側縁の外側を迂回する一対の迂回部１２
Ｂと、これら迂回部１２Ｂの一端同士をつなぎ被加熱材
の第１面に対向する第１部１２Ｃと、迂回部１２Ｂの他
端同士をつなぎ被加熱材の第２面に対向する第２部１２
Ｄとを有する。第１部１２Ｃ内部の導体と、第２部１２
Ｄ内部の導体では、電流の流れる向きが互いに逆となる
が、第１部１２Ｃおよび第２部１２Ｄのそれぞれの内部
では、各導体に電流の流れる向きは同じである。この実
施形態では、図３に示すように第１部１２Ｃおよび第２
部１２Ｄは、被加熱体の幅方向に離間した各一対の導体
群で構成されている。各導体群に含まれる導体の本数は
限定されないが、通常は第１部１２Ｃおよび第２部１２
Ｄで断面異形条Ｔの断面幅をカバーする本数とされる。
導体の占有率は物理的制約によって異なるものの、７０
〜８０％であることが好ましい。
【００１６】この実施形態では、第１部１２Ｃ内部の導
体と、第２部１２Ｄ内部の導体では、電流の流れる向き
が互いに逆であり、これにより第１部１２Ｃおよび第２
部１２Ｄのそれぞれの内部では、各導体に電流の流れる
向きが共通であるから、図１０に示したヘアピン型イン
ダクターとは異なり、被加熱体との距離が多少離れても
インダクター内部において渦電流の打ち消しあいが生じ
ない。よって、被加熱体との距離変動による加熱効率の
変化が小さく、距離変動による加熱温度の不均一化が起
きにくい利点を有する。そのうえ、断面異形条Ｔが上下
に揺動した場合にも、断面異形条Ｔが第２部１２Ｄから
離れると第１部１２Ｃに接近し、第１部１２Ｃから離れ
ると第２部１２Ｄへ接近するから、この点においても断
面異形条Ｔの位置変化による加熱量の変化が相殺し、結
果的に均一な加熱が可能となる。
体と、第２部１２Ｄ内部の導体では、電流の流れる向き
が互いに逆であり、これにより第１部１２Ｃおよび第２
部１２Ｄのそれぞれの内部では、各導体に電流の流れる
向きが共通であるから、図１０に示したヘアピン型イン
ダクターとは異なり、被加熱体との距離が多少離れても
インダクター内部において渦電流の打ち消しあいが生じ
ない。よって、被加熱体との距離変動による加熱効率の
変化が小さく、距離変動による加熱温度の不均一化が起
きにくい利点を有する。そのうえ、断面異形条Ｔが上下
に揺動した場合にも、断面異形条Ｔが第２部１２Ｄから
離れると第１部１２Ｃに接近し、第１部１２Ｃから離れ
ると第２部１２Ｄへ接近するから、この点においても断
面異形条Ｔの位置変化による加熱量の変化が相殺し、結
果的に均一な加熱が可能となる。
【００１７】誘導加熱コイル１２Ａを構成する導体は、
銅管などの管体であってもよい。その場合には、中空部
に冷却水等を連続的に流すことにより、誘導加熱コイル
１２Ａの過熱を防ぐことが可能となる。導体の外周面に
は、導体同士の短絡を防ぎ、かつ導体の酸化を防ぐため
に、シリコンワニス等の絶縁体被覆を設けることが好ま
しい。
銅管などの管体であってもよい。その場合には、中空部
に冷却水等を連続的に流すことにより、誘導加熱コイル
１２Ａの過熱を防ぐことが可能となる。導体の外周面に
は、導体同士の短絡を防ぎ、かつ導体の酸化を防ぐため
に、シリコンワニス等の絶縁体被覆を設けることが好ま
しい。
【００１８】上記のような形状の第１インダクター１２
および第２インダクター１８内部を通過させることによ
り、図５に示すように、断面異形条Ｔの内部には、厚肉
部ＴＡおよび薄肉部ＴＢの全てに渦電流が発生する。渦
電流の発生する深さは、誘導加熱コイル１２Ａに供給す
る高周波電流の周波数に依存し、周波数を高くするとよ
り表面側に渦電流が発生し、周波数を低くすると表面か
ら深い位置で
および第２インダクター１８内部を通過させることによ
り、図５に示すように、断面異形条Ｔの内部には、厚肉
部ＴＡおよび薄肉部ＴＢの全てに渦電流が発生する。渦
電流の発生する深さは、誘導加熱コイル１２Ａに供給す
る高周波電流の周波数に依存し、周波数を高くするとよ
り表面側に渦電流が発生し、周波数を低くすると表面か
ら深い位置で
【００１９】一般に、誘導加熱される導体内の電流分布
は、以下の式で示すことができる。 ｜Ｉｘ｜＝｜Ｉｏ｜×ｅ(-x/δ) ここで、Ｉｏ：表層電流 Ｉｘ：表面からｘ離れた位置の電流 δ：電流の浸透深さ（ｃｍ） また、電流の浸透深さδは、以下の式で近似することが
できる。 δ≒５．０３×ＳＱＲＴ（ρ／（μ×ｆ）） ここで、ρ：導体の比抵抗（μΩ・ｃｍ） μ：比透磁率 ｆ：周波数（Ｈｚ） 条材の厚さｔがｔ＝２．２５δとなる周波数ｆを、その
条材の臨界周波数と呼び、それ以下の周波数では条材が
効率よく十分に加熱されなくなる。したがって、周波数
に対応して、効率よく加熱できる条材の最小厚さが決ま
ることになる。銅板においてはρ＝３．１５（μΩ・ｃ
ｍ）であるから、周波数（ｆ）、電流の浸透深さ
（δ）、および効率よく加熱できる条材の最小厚さ
（２．２５δ）の関係は例えば以下のように求められ
る。
は、以下の式で示すことができる。 ｜Ｉｘ｜＝｜Ｉｏ｜×ｅ(-x/δ) ここで、Ｉｏ：表層電流 Ｉｘ：表面からｘ離れた位置の電流 δ：電流の浸透深さ（ｃｍ） また、電流の浸透深さδは、以下の式で近似することが
できる。 δ≒５．０３×ＳＱＲＴ（ρ／（μ×ｆ）） ここで、ρ：導体の比抵抗（μΩ・ｃｍ） μ：比透磁率 ｆ：周波数（Ｈｚ） 条材の厚さｔがｔ＝２．２５δとなる周波数ｆを、その
条材の臨界周波数と呼び、それ以下の周波数では条材が
効率よく十分に加熱されなくなる。したがって、周波数
に対応して、効率よく加熱できる条材の最小厚さが決ま
ることになる。銅板においてはρ＝３．１５（μΩ・ｃ
ｍ）であるから、周波数（ｆ）、電流の浸透深さ
（δ）、および効率よく加熱できる条材の最小厚さ
（２．２５δ）の関係は例えば以下のように求められ
る。
【００２０】
【表１】
【００２１】表１から明らかなように、誘導加熱コイル
１２Ａに印可する高周波電流の周波数を薄肉部ＴＢの臨
界周波数よりも低く、厚肉部ＴＡの臨界周波数よりも高
くすると、薄肉部ＴＢへの加熱効率は低下する一方、厚
肉部ＴＡへの加熱効率は高められ、例えば図６に示すよ
うな温度分布となる。一方、誘導加熱コイル１２Ａに印
可する高周波電流の周波数を薄肉部ＴＢの臨界周波数よ
りも十分に高くすると、薄肉部ＴＢおよび厚肉部ＴＡへ
の加熱効率は同様になるため、厚肉部ＴＡの熱容量が高
い分、厚肉部ＴＡの温度は低下し、薄肉部ＴＢの温度は
相対的に上昇して、例えば図７に示すような温度分布と
なる。したがって、図６の状態と図７の状態の間で、高
周波電源の周波数を適正に設定することにより、厚肉部
ＴＡおよび薄肉部ＴＢをそれぞれ任意の温度に加熱する
ことが可能となる。
１２Ａに印可する高周波電流の周波数を薄肉部ＴＢの臨
界周波数よりも低く、厚肉部ＴＡの臨界周波数よりも高
くすると、薄肉部ＴＢへの加熱効率は低下する一方、厚
肉部ＴＡへの加熱効率は高められ、例えば図６に示すよ
うな温度分布となる。一方、誘導加熱コイル１２Ａに印
可する高周波電流の周波数を薄肉部ＴＢの臨界周波数よ
りも十分に高くすると、薄肉部ＴＢおよび厚肉部ＴＡへ
の加熱効率は同様になるため、厚肉部ＴＡの熱容量が高
い分、厚肉部ＴＡの温度は低下し、薄肉部ＴＢの温度は
相対的に上昇して、例えば図７に示すような温度分布と
なる。したがって、図６の状態と図７の状態の間で、高
周波電源の周波数を適正に設定することにより、厚肉部
ＴＡおよび薄肉部ＴＢをそれぞれ任意の温度に加熱する
ことが可能となる。
【００２２】第１インダクター１２および第２インダク
ター１８は、それぞれ支持体１４で支えられている。こ
れら支持体１４には雌ねじ部が形成され、これら雌ねじ
部を貫通してスクリューシャフト１７の雄ねじ部１７Ａ
が螺合されている。対をなす第１インダクター１２同
士、および第２インダクター１８同士の支持体１４と螺
合する雄ねじ部１７Ａは、互いに逆ネジにされている。
スクリューシャフト１７の端部にはハンドル１６が固定
され、このハンドル１６を回すことにより、対をなす第
１インダクター１２同士または第２インダクター１８同
士が互いに接近離間するようになっている。
ター１８は、それぞれ支持体１４で支えられている。こ
れら支持体１４には雌ねじ部が形成され、これら雌ねじ
部を貫通してスクリューシャフト１７の雄ねじ部１７Ａ
が螺合されている。対をなす第１インダクター１２同
士、および第２インダクター１８同士の支持体１４と螺
合する雄ねじ部１７Ａは、互いに逆ネジにされている。
スクリューシャフト１７の端部にはハンドル１６が固定
され、このハンドル１６を回すことにより、対をなす第
１インダクター１２同士または第２インダクター１８同
士が互いに接近離間するようになっている。
【００２３】上記構成からなる条材の誘導加熱装置を使
用するには、まず、ハンドル６をそれぞれ回して断面異
形条Ｔの中心線と、ケース１０の中心線、および対をな
す第１インダクター１２同士の間の中心線、第２インダ
クター１８同士の間の中心線を一致させる。
用するには、まず、ハンドル６をそれぞれ回して断面異
形条Ｔの中心線と、ケース１０の中心線、および対をな
す第１インダクター１２同士の間の中心線、第２インダ
クター１８同士の間の中心線を一致させる。
【００２４】次に、ハンドル１６をそれぞれ回し、第１
インダクター１２同士、および第２インダクター１８同
士を接近離間させて、断面異形条Ｔの幅および厚肉部Ｔ
Ａの位置と適合させ、厚肉部ＴＡと薄肉部ＴＢとに対す
る加熱効率が同程度になるように調整する。第１インダ
クター１２同士の距離、および第２インダクター１８同
士の距離は互いに同じであってもよいし、互いに異なら
せてもよい。異ならせた場合には、第１インダクター１
２が重点的に加熱する箇所と、第２インダクター１８が
重点的に加熱する箇所とが異なるため、断面異形条Ｔの
幅が広い場合にも、より広い範囲に亘って均一に加熱す
ることが可能となる。
インダクター１２同士、および第２インダクター１８同
士を接近離間させて、断面異形条Ｔの幅および厚肉部Ｔ
Ａの位置と適合させ、厚肉部ＴＡと薄肉部ＴＢとに対す
る加熱効率が同程度になるように調整する。第１インダ
クター１２同士の距離、および第２インダクター１８同
士の距離は互いに同じであってもよいし、互いに異なら
せてもよい。異ならせた場合には、第１インダクター１
２が重点的に加熱する箇所と、第２インダクター１８が
重点的に加熱する箇所とが異なるため、断面異形条Ｔの
幅が広い場合にも、より広い範囲に亘って均一に加熱す
ることが可能となる。
【００２５】さらに、図示しない高周波電源の出力周波
数を、前述のように厚肉部ＴＡと薄肉部ＴＢとに対する
加熱効率が同程度になるように調整する。ハンドル１６
による幅調整および高周波電源の周波数調整を組み合わ
せることにより、厚肉部ＴＡと薄肉部ＴＢとに対する加
熱効率をきめ細かく調整し、両者の温度をほぼ等しくす
ることが可能である。
数を、前述のように厚肉部ＴＡと薄肉部ＴＢとに対する
加熱効率が同程度になるように調整する。ハンドル１６
による幅調整および高周波電源の周波数調整を組み合わ
せることにより、厚肉部ＴＡと薄肉部ＴＢとに対する加
熱効率をきめ細かく調整し、両者の温度をほぼ等しくす
ることが可能である。
【００２６】次に、図示しない条材送り機構により断面
異形条Ｔを一定速度で走行させつつ、図示しない高周波
電源から第１インダクター１２および第２インダクター
１８の各誘導加熱コイル１２Ａに高周波電流を供給し、
ケース１０の外側から断面異形条Ｔに対して高周波磁場
をかける。すると、断面異形条Ｔの内部（特に表層部）
に渦電流が発生し、この渦電流によりジュール熱が発生
して断面異形条Ｔが加熱される。
異形条Ｔを一定速度で走行させつつ、図示しない高周波
電源から第１インダクター１２および第２インダクター
１８の各誘導加熱コイル１２Ａに高周波電流を供給し、
ケース１０の外側から断面異形条Ｔに対して高周波磁場
をかける。すると、断面異形条Ｔの内部（特に表層部）
に渦電流が発生し、この渦電流によりジュール熱が発生
して断面異形条Ｔが加熱される。
【００２７】その際、誘導加熱コイル１２Ａの第１部１
２Ｃの内部、および第２部１２Ｄの内部では、それぞれ
を構成する複数の導体を流れる電流の向きが共通である
から、断面異形条Ｔとの距離が多少離れても断面異形条
Ｔの表層部において渦電流の打ち消しあいが生じない。
よって、断面異形条Ｔとの距離変動による加熱効率の変
化が小さく、距離変動による加熱温度の不均一化が起き
にくい利点を有する。そのうえ、断面異形条Ｔが上下に
揺動した場合、断面異形条Ｔが第２部１２Ｄから離れる
と第１部１２Ｃに接近し、第１部１２Ｃから離れると第
２部１２Ｄへ接近するから、この点においても断面異形
条Ｔの位置変化による過熱量の変化が相殺し、結果的に
均一な加熱が可能となる。
２Ｃの内部、および第２部１２Ｄの内部では、それぞれ
を構成する複数の導体を流れる電流の向きが共通である
から、断面異形条Ｔとの距離が多少離れても断面異形条
Ｔの表層部において渦電流の打ち消しあいが生じない。
よって、断面異形条Ｔとの距離変動による加熱効率の変
化が小さく、距離変動による加熱温度の不均一化が起き
にくい利点を有する。そのうえ、断面異形条Ｔが上下に
揺動した場合、断面異形条Ｔが第２部１２Ｄから離れる
と第１部１２Ｃに接近し、第１部１２Ｃから離れると第
２部１２Ｄへ接近するから、この点においても断面異形
条Ｔの位置変化による過熱量の変化が相殺し、結果的に
均一な加熱が可能となる。
【００２８】したがって、この実施形態によれば、断面
異形条Ｔがケース１０の内部で若干暴れたとしても、断
面異形条Ｔの加熱温度を均一にすることが可能であり、
断面異形条Ｔの加熱処理を均一に行うことが可能とな
る。
異形条Ｔがケース１０の内部で若干暴れたとしても、断
面異形条Ｔの加熱温度を均一にすることが可能であり、
断面異形条Ｔの加熱処理を均一に行うことが可能とな
る。
【００２９】なお、本発明の実施形態では、断面異形条
Ｔの両側に第１インダクター１２および第２インダクタ
ー１８をそれぞれ配置しているが、本発明はこの構成に
限定されず、例えばＵ字の溝を深くしたチャンネル型イ
ンダクターを使用することにより、片側だけにインダク
ターを設けた構成にすることも可能である。
Ｔの両側に第１インダクター１２および第２インダクタ
ー１８をそれぞれ配置しているが、本発明はこの構成に
限定されず、例えばＵ字の溝を深くしたチャンネル型イ
ンダクターを使用することにより、片側だけにインダク
ターを設けた構成にすることも可能である。
【００３０】また、上記実施形態では、第１インダクタ
ー１２および第２インダクター１８を設けていたが、第
１インダクター１２のみであってもよいし、３列以上に
チャンネル型インダクターを配置することも可能であ
る。
ー１２および第２インダクター１８を設けていたが、第
１インダクター１２のみであってもよいし、３列以上に
チャンネル型インダクターを配置することも可能であ
る。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係る条材
の誘導加熱装置および誘導加熱方法によれば、チャンネ
ル型インダクターの第１部および第２部のそれぞれの内
部で、各導体に電流の流れる向きが共通であるから、ヘ
アピン型インダクターとは異なり、被加熱体との距離が
多少離れてもインダクター内部において磁束の打ち消し
あいが生じない。よって、被加熱体との距離変動による
加熱効率の変化が小さく、距離変動による加熱温度の不
均一化が起きにくい利点を有する。そのうえ、条材が上
下に揺動した場合にも、条材が第２部から離れると第１
部に接近し、第１部から離れると第２部へ接近するか
ら、この点においても断面異形条の位置変化による過熱
量の変化が相殺し、結果的に均一な加熱が可能となる。
の誘導加熱装置および誘導加熱方法によれば、チャンネ
ル型インダクターの第１部および第２部のそれぞれの内
部で、各導体に電流の流れる向きが共通であるから、ヘ
アピン型インダクターとは異なり、被加熱体との距離が
多少離れてもインダクター内部において磁束の打ち消し
あいが生じない。よって、被加熱体との距離変動による
加熱効率の変化が小さく、距離変動による加熱温度の不
均一化が起きにくい利点を有する。そのうえ、条材が上
下に揺動した場合にも、条材が第２部から離れると第１
部に接近し、第１部から離れると第２部へ接近するか
ら、この点においても断面異形条の位置変化による過熱
量の変化が相殺し、結果的に均一な加熱が可能となる。
【００３２】また、高周波電源の出力周波数を変更する
ための周波数調節部を設けた場合には、高周波電源の出
力周波数を調整することにより、厚肉部と薄肉部とに対
する加熱効率を相対的に変化させることができる。これ
により、厚肉部と薄肉部の温度を個別に調整することも
可能となる。特に、前記高周波電源からの高周波電流の
周波数を条材の薄肉部の臨界周波数よりも低く設定する
ことにより、条材の厚肉部と薄肉部を略等しい温度に加
熱することが容易になる。
ための周波数調節部を設けた場合には、高周波電源の出
力周波数を調整することにより、厚肉部と薄肉部とに対
する加熱効率を相対的に変化させることができる。これ
により、厚肉部と薄肉部の温度を個別に調整することも
可能となる。特に、前記高周波電源からの高周波電流の
周波数を条材の薄肉部の臨界周波数よりも低く設定する
ことにより、条材の厚肉部と薄肉部を略等しい温度に加
熱することが容易になる。
【００３３】さらに、チャンネル型インダクターを、条
材の両側部をそれぞれ挟むように一対設け、これらチャ
ンネル型インダクターの間の離間距離を調整するための
距離調整機構を設けた場合には、インダクター同士を接
近離間させることにより、条材の幅および厚肉部が存在
する場合にはその位置と適合させ、条材の各部に対する
加熱効率を相対的に変化させることが可能となる。した
がって、条材の厚肉部と薄肉部を略等しい温度に加熱す
ることがさらに容易になる。
材の両側部をそれぞれ挟むように一対設け、これらチャ
ンネル型インダクターの間の離間距離を調整するための
距離調整機構を設けた場合には、インダクター同士を接
近離間させることにより、条材の幅および厚肉部が存在
する場合にはその位置と適合させ、条材の各部に対する
加熱効率を相対的に変化させることが可能となる。した
がって、条材の厚肉部と薄肉部を略等しい温度に加熱す
ることがさらに容易になる。
【図１】 本発明に係る条材の誘導加熱装置の一実施形
態を示す側面図である。
態を示す側面図である。
【図２】 同実施形態の平面図である。
【図３】 図１中のIII-III線視断面図である。
【図４】 チャンネル型インダクターの誘導加熱コイル
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図５】 本発明の効果を示す断面異形条の断面図であ
る。
る。
【図６】 本発明による加熱効果を示すグラフである。
【図７】 本発明による加熱効果を示すグラフである。
【図８】 従来の誘導加熱方法を示す斜視図である。
【図９】 従来の誘導加熱方法を示す斜視図である。
【図１０】 従来の誘導加熱方法を示す斜視図である。
Ｔ 断面異形条（条材）
ＴＡ 厚肉部
ＴＢ 薄肉部
１ 雰囲気チャンバー
２、２０ ガイド機構
４ ガイド支持機構
８ シール部材
１０ ケース
１２ 第１インダクター（チャンネル型インダクター）
１２Ａ 誘導加熱コイル
１２Ｂ 迂回部
１２Ｃ 第１部
１２Ｄ 第２部
１７ スクリューシャフト
１７Ａ 雄ねじ部
１８ 第２インダクター（チャンネル型インダクター）
１６ ハンドル
Claims (6)
- 【請求項１】 条材をその長手方向に走行させる条材送
り機構と、前記条材の両面を挟むように配置されたチャ
ンネル型インダクターと、このチャンネル型インダクタ
ーに高周波電流を供給する高周波電源とを具備する条材
の誘導加熱装置であって、 前記チャンネル型インダクターは、前記条材の側縁を迂
回する一対の迂回部と、これら迂回部の一端同士をつな
ぎ前記条材の第１面に対向する第１部と、前記迂回部の
他端同士をつなぎ前記条材の第２面に対向する第２部と
を有し、 前記チャンネル型インダクターの前記第１部と前記第２
部は、電流の流れる向きが互いに逆であることを特徴と
する条材の誘導加熱装置。 - 【請求項２】 前記高周波電源は、出力周波数を変更す
るための周波数調節部を具備することを特徴とする請求
項１記載の条材の誘導加熱装置。 - 【請求項３】 前記チャンネル型インダクターは、前記
条材の両側部をそれぞれ挟むように一対設けられ、これ
らチャンネル型インダクターの間の離間距離を調整する
ための距離調整機構が設けられていることを特徴とする
請求項１または２記載の条材の誘導加熱装置。 - 【請求項４】 前記チャンネル型インダクターの前記第
１部と前記第２部は、前記条材の長手方向に対して平行
に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいず
れかに記載の条材の誘導加熱装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の条材の誘導加熱装置を用
い、厚肉部と薄肉部を有する条材を誘導加熱する誘導加
熱方法であって、前記高周波電源からの高周波電流の周
波数を前記薄肉部の臨界周波数よりも低く設定すること
により前記厚肉部と前記薄肉部を略等しい温度に加熱す
ることを特徴とする条材の誘導加熱方法。 - 【請求項６】 請求項３記載の条材の誘導加熱装置を用
い、厚肉部と薄肉部を有する条材を誘導加熱する誘導加
熱方法であって、前記高周波電源からの高周波電流の周
波数を前記薄肉部の臨界周波数よりも低く設定するとと
もに、前記チャンネル型インダクター同士の離間距離を
調整することにより、前記厚肉部と前記薄肉部を略等し
い温度に加熱することを特徴とする条材の誘導加熱方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002070834A JP2003272809A (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | 条材の誘導加熱装置および誘導加熱方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002070834A JP2003272809A (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | 条材の誘導加熱装置および誘導加熱方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003272809A true JP2003272809A (ja) | 2003-09-26 |
Family
ID=29201295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002070834A Withdrawn JP2003272809A (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | 条材の誘導加熱装置および誘導加熱方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003272809A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011054331A (ja) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 誘導加熱方法および誘導加熱装置 |
| JP2013041854A (ja) * | 2012-11-29 | 2013-02-28 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 加熱部位選択的誘導加熱装置 |
| JP2015210065A (ja) * | 2014-04-30 | 2015-11-24 | 富士電機株式会社 | 熱処理装置 |
-
2002
- 2002-03-14 JP JP2002070834A patent/JP2003272809A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011054331A (ja) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 誘導加熱方法および誘導加熱装置 |
| JP2013041854A (ja) * | 2012-11-29 | 2013-02-28 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 加熱部位選択的誘導加熱装置 |
| JP2015210065A (ja) * | 2014-04-30 | 2015-11-24 | 富士電機株式会社 | 熱処理装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050607 |