JP2010027470A - トランスバース方式の誘導加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 加熱効率の低下を抑制しつつ、加熱対象の導体板の上下に配置される２つのコイルの間隔を従来よりも大きくすることができるトランスバース方式の誘導加熱装置を提供する。
【解決手段】 上側加熱コイル２４の加熱コイル幅と下側加熱コイル２８の加熱コイル幅が、上側加熱コイル２４と下側加熱コイル２８との間隔（ギャップ）以上になるようにする。したがって、ギャップを大きくしても、誘導加熱装置２０から発生する主磁場を漏れ磁場よりも多くすることができる。よって、良好な加熱効率を得ることと、ギャップを従来よりも大きくすることとの双方を満足するトランスバース方式の誘導加熱装置を実現することができる。
【選択図】 図２
【解決手段】 上側加熱コイル２４の加熱コイル幅と下側加熱コイル２８の加熱コイル幅が、上側加熱コイル２４と下側加熱コイル２８との間隔（ギャップ）以上になるようにする。したがって、ギャップを大きくしても、誘導加熱装置２０から発生する主磁場を漏れ磁場よりも多くすることができる。よって、良好な加熱効率を得ることと、ギャップを従来よりも大きくすることとの双方を満足するトランスバース方式の誘導加熱装置を実現することができる。
【選択図】 図２
Description
本発明は、トランスバース方式の誘導加熱装置に関し、特に、導体板に交番磁界を略垂直に交差させて当該導体板を誘導加熱するために用いて好適なものである。
従来から、誘導加熱装置を用いて鋼板等の導体板を加熱することが行われている。誘導加熱装置は、コイルから発生した交番磁界（交流磁界）により導体板に誘起される渦電流に基づくジュール熱を当該導体板に発生させ、このジュール熱により当該導体板を加熱するものである。このような誘導加熱装置として、トランスバース方式の誘導加熱装置がある。トランスバース方式の誘導加熱装置は、加熱対象の導体板に交番磁界を略垂直に交差させるようにするものである。
そして、トランスバース方式の誘導加熱装置に関する技術として、特許文献１、２に記載の技術がある。
特許文献１に記載の技術では、Ｊの字状の導体を組み合わせてコイルを形成する。そして、このようにして形成された２つのコイルが金属ストリップを介して相互に対向するように、当該２つのコイルを当該金属ストリップの上下に配置する。このとき、Ｊの字状の導体の湾曲した部分が、金属ストリップの両側端の領域と対向するようにする。このように特許文献１に記載の技術では、Ｊの字状の導体の湾曲した部分を、金属ストリップの両側端の領域と対向させることによって、金属ストリップの両側端の領域が過加熱になることを抑制することができる。
特許文献１に記載の技術では、Ｊの字状の導体を組み合わせてコイルを形成する。そして、このようにして形成された２つのコイルが金属ストリップを介して相互に対向するように、当該２つのコイルを当該金属ストリップの上下に配置する。このとき、Ｊの字状の導体の湾曲した部分が、金属ストリップの両側端の領域と対向するようにする。このように特許文献１に記載の技術では、Ｊの字状の導体の湾曲した部分を、金属ストリップの両側端の領域と対向させることによって、金属ストリップの両側端の領域が過加熱になることを抑制することができる。
また、特許文献２に記載の技術では、２つのコイルが金属ストリップを介して相互に対向するように、当該２つのコイルを当該金属ストリップの上下に配置する。また、コイルと金属ストリップとの間の位置であって、金属ストリップの両側端の領域と対向する位置に、磁気通過材料からなる補助ポールピースを配置する。更に、補助ボールピースと金属ストリップとの間の位置であって、金属ストリップの両側端の領域と対向する位置に、導電体からなる遮蔽板を配置する。特許文献２に記載の技術では、遮蔽板がコイルとシートとの電磁結合度を弱めると共に、補助ボールピースがコイルとシートとの電磁結合度を強めることによって、金属ストリップの両側端の領域が過加熱及び加熱不足になることを抑制するようにしている。
以上のように前述した従来の技術は、導体板の両側端の温度に着目するものであるが、本願発明者らは、前述した従来の技術では、導体板の上下に配置された２つのコイルの間隔を大きくすると、導体板の加熱効率が低下してしまう虞があるということを見出した。すなわち、本願発明者らは、前述した従来の技術では、コイルの間隔を大きくすることが困難であるということを見出した。
ところで、誘導加熱装置では、コアにコイルを巻き回すようにしている。また、鋼板の連続焼鈍炉の加熱帯では、鋼板を高温度（例えば８５０［℃］）に加熱する。したがって、鋼板の連続焼鈍炉の加熱帯に誘導加熱装置を適用する場合には、鋼板からの熱輻射によってコアが高温にならないようにする必要がある。コアが高温になると当該コアの磁気特性が急激に低下するためである。例えば、コアにフェライトコアを使用した場合には、当該コアの温度が１００〜１５０［℃］程度になると当該コアの磁気特性が急激に低下する。したがって、２つのコイルの間隔（鋼板とコイルとの間隔）を可能な限り大きくすることが望ましい。
また、鋼板の連続焼鈍炉の加熱帯では、外気と遮断された状態で鋼板を搬送しながら加熱する必要がある。鋼板が酸化することを防止するためである。よって、鋼板の連続焼鈍炉の加熱帯に誘導加熱装置を適用する場合には、外気を遮断できる薄型の断熱スロート内を搬送する鋼板に対し、当該断熱スロートの上下に配置された２つのコイルから交番磁界を与えて、当該鋼板を加熱する。したがって、このような場合には、２つのコイルの間に断熱スロートを配置することができるように、２つのコイルの間隔を可能な限り大きくする必要がある。
しかしながら、前述したように、従来の技術では、導体板の上下に配置された２つのコイルの間隔を大きくすると、導体板の加熱効率が低下してしまう虞があり、コイルの間隔を大きくすることが困難である。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、加熱効率の低下を抑制しつつ、加熱対象の導体板の上下に配置される２つのコイルの間隔を従来よりも大きくすることができるトランスバース方式の誘導加熱装置を提供することを目的とする。
本発明のトランスバース方式の誘導加熱装置は、加熱対象の導体板に交番磁界を垂直に交差させて当該導体板を誘導加熱するトランスバース方式の誘導加熱装置であって、前記導体板の板面とコイル面とが対向するように、当該導体板の上側に配置された上側の加熱コイルと、前記上側の加熱コイルを巻き回すためのスロットが形成されており、前記上側の加熱コイルが当該スロットを通って巻き回された上側のコアと、前記導体板の板面とコイル面とが対向するように、当該導体板の下側に配置された下側の加熱コイルと、前記下側の加熱コイルを巻き回すためのスロットが形成されており、前記下側の加熱コイルが当該スロットを通って巻き回された下側のコアとを有し、前記加熱コイルの前記スロット内にある部分における幅方向の長さが、前記上側の加熱コイル及び前記下側の加熱コイルの間隔以上であることを特徴とする。
本発明によれば、上側の加熱コイル及び下側の加熱コイルが巻き回されているコアのスロット内にある加熱コイルの幅方向における長さが、上側の加熱コイル及び下側の加熱コイルの間隔以上になるようにした。したがって、上側の加熱コイル及び下側の加熱コイルの間隔を大きくしても、誘導加熱装置から発生する主磁場を漏れ磁場よりも多くすることができる。よって、加熱効率の低下を抑制しつつ、加熱対象の導体板の上下に配置される２つのコイルの間隔を従来よりも大きくすることができるトランスバース方式の誘導加熱装置を提供することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。以下に示す本発明の各実施形態では、トランスバース方式の誘導加熱装置を、鋼板の連続焼鈍ラインに適用した場合を例に挙げて説明する。尚、以下の説明では、トランスバース方式の誘導加熱装置を、必要に応じて誘導加熱装置と略称する。
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態を説明する。
図１は、鋼板の連続焼鈍ラインの概略構成の一例を示す図である。
図１において、連続焼鈍ライン１は、第１の容器１１と、第２の容器１２と、第３の容器１３と、第１のシールローラ組立体１４と、移送器１５と、第２のシールローラ組立体１６と、気体供給装置１７と、交流電源１８と、ローラ１９ａ〜１９ｕと、誘導加熱装置２０とを有している。
まず、本発明の第１の実施形態を説明する。
図１は、鋼板の連続焼鈍ラインの概略構成の一例を示す図である。
図１において、連続焼鈍ライン１は、第１の容器１１と、第２の容器１２と、第３の容器１３と、第１のシールローラ組立体１４と、移送器１５と、第２のシールローラ組立体１６と、気体供給装置１７と、交流電源１８と、ローラ１９ａ〜１９ｕと、誘導加熱装置２０とを有している。
第１のシールローラ組立体１４は、第１の容器１１と外気とを遮蔽しながら帯状鋼鈑１０を第１の容器１１内に搬送するものである。この第１のシールローラ組立体１４により第１の容器１１内に搬送された帯状鋼鈑１０は、第１の容器１１内のローラ１９ａ、１９ｂによって第２の容器１２内に搬送される。第２の容器１２内に搬送された帯状鋼鈑１０は、第２の容器１２の水平部分の上下に配置された誘導加熱装置２０によって加熱されながら、ローラ１９ｇ、１９ｈによって第１の容器１１内に再び搬送される。ここで、誘導加熱装置２０は、交流電源１８に電気的に接続されており、この交流電源１８から交流電力を受けることにより、帯状鋼鈑１０の板面に対して略垂直に交差する交番磁界を発生し、帯状鋼鈑１０を誘導加熱する。尚、誘導加熱装置２０の構成の詳細については後述する。また、以下の説明では、「電気的に接続」を必要に応じて「接続」と略称する。
第１の容器１１内に戻った帯状鋼鈑１０は、ローラ１９ｃ〜１９ｆによって、均熱・緩冷ステージを通って移送器１５に搬送される。移送器１５に搬送された帯状鋼鈑１０は、ローラ１９ｉ、１９ｊによって、第３の容器１３に搬送される。第３の容器１３に搬送された帯状鋼鈑１０は、ローラ１９ｋ〜１９ｕによって上下に蛇行し、第３の容器１３内で急冷される。
第２のシールローラ組立体１６は、このようにして急冷された帯状鋼鈑１０を、第３の容器１３と外気とを遮断しながら後工程に送り出す。
以上のような"帯状鋼鈑１０の搬送経路"となる"第１の容器１１、第２の容器１２、第３の容器１３、及び移送器１５"には、気体供給装置１７によって非酸化性の気体が供給されている。そして、前述したように外部と内部とを遮断する"第１のシールローラ組立体１４及び第２のシールローラ組立体１６"によって、第１の容器１１、第２の容器１２、第３の容器１３、及び移送器１５は、非酸化性の気体雰囲気が保たれた状態となる。
第２のシールローラ組立体１６は、このようにして急冷された帯状鋼鈑１０を、第３の容器１３と外気とを遮断しながら後工程に送り出す。
以上のような"帯状鋼鈑１０の搬送経路"となる"第１の容器１１、第２の容器１２、第３の容器１３、及び移送器１５"には、気体供給装置１７によって非酸化性の気体が供給されている。そして、前述したように外部と内部とを遮断する"第１のシールローラ組立体１４及び第２のシールローラ組立体１６"によって、第１の容器１１、第２の容器１２、第３の容器１３、及び移送器１５は、非酸化性の気体雰囲気が保たれた状態となる。
図２は、誘導加熱装置の構成の一例を示す図である。具体的に図２（ａ）は、本実施形態の誘導加熱装置２０の一例を示す図であって、帯状鋼板１０の長手方向に沿って（図１の上下方向から）切った縦断面図である。一方、図２（ｂ）は、従来の誘導加熱装置を示す図であって、図２（ａ）に対応する部分を示す図である。尚、図２の右から左に向いている矢印は、帯状鋼鈑１０の搬送方向を示す。また、図２では、寸法［ｍｍ］も併せて示している。
図２（ａ）において、誘導加熱装置２０は、上側誘導器２１と、下側誘導器２２とを有している。
上側誘導器２１は、コア２３と、上側加熱コイル２４とを有している。
上側加熱コイル２４は、コア２１のスロット（ここではコア２３の凹み部）を通してコア２３に巻き回されたコイルであり、巻数が「１」のコイル（いわゆるシングルターン）である。また、図２（ａ）に示すように、上側加熱コイル２４は、その縦断面の形状が口の字状の部分を有する。この口の字状の部分の中空部分の端面には、水冷パイプが接続されている。この水冷パイプから供給される冷却水が当該口の字状の部分の中空部分に流れ、上側誘導器２１が冷却される。
図２（ａ）において、誘導加熱装置２０は、上側誘導器２１と、下側誘導器２２とを有している。
上側誘導器２１は、コア２３と、上側加熱コイル２４とを有している。
上側加熱コイル２４は、コア２１のスロット（ここではコア２３の凹み部）を通してコア２３に巻き回されたコイルであり、巻数が「１」のコイル（いわゆるシングルターン）である。また、図２（ａ）に示すように、上側加熱コイル２４は、その縦断面の形状が口の字状の部分を有する。この口の字状の部分の中空部分の端面には、水冷パイプが接続されている。この水冷パイプから供給される冷却水が当該口の字状の部分の中空部分に流れ、上側誘導器２１が冷却される。
下側誘導器２２も、上側誘導器２１と同様に、コア２７と、下側加熱コイル２８とを有している。
下側加熱コイル２８も、上側加熱コイル２４と同様に、コア２７のスロットを通してコア２７に巻き回され、巻数が「１」のコイル（いわゆるシングルターン）となっている。更に、下側加熱コイル２８は、その縦断面の形状が口の字状の部分を有している。そして、この口の字状の部分の中空部分の端面には水冷パイプが接続され、当該口の字状の部分の中空部分に冷却水が流れるようになっている。
下側加熱コイル２８も、上側加熱コイル２４と同様に、コア２７のスロットを通してコア２７に巻き回され、巻数が「１」のコイル（いわゆるシングルターン）となっている。更に、下側加熱コイル２８は、その縦断面の形状が口の字状の部分を有している。そして、この口の字状の部分の中空部分の端面には水冷パイプが接続され、当該口の字状の部分の中空部分に冷却水が流れるようになっている。
そして、上側誘導器２１の上側加熱コイル２４のコイル面（ループが形成されている面）と、下側誘導器２２の下側加熱コイル２８のコイル面とが、帯状鋼鈑１０を介して対向するように、上側誘導器２１は、帯状鋼鈑１０よりも上側（第２の容器１２の水平部分の上面付近）に設けられ、下側誘導器２２は、帯状鋼鈑１０よりも下側（第２の容器１２の水平部分の下面付近）に設けられている。
以上のように、上側誘導器２１と、下側誘導器２２は、配置する位置が異なるだけであり、同じ構成を有する。
以上のように、上側誘導器２１と、下側誘導器２２は、配置する位置が異なるだけであり、同じ構成を有する。
図２（ａ）に示す本実施形態の誘導加熱装置２０では、上側加熱コイル２４と下側加熱コイル２８との間隔と、上側加熱コイル２４の加熱コイル幅と、下側加熱コイル２８の加熱コイル幅とを同じ（２５０［ｍｍ］）にしている。
ここで、加熱コイル幅とは、スロット内にある上側加熱コイル２４（下側加熱コイル２８）の幅方向における長さをいう。図２（ａ）に示す例では、加熱コイル幅は、後述する図３に示す各銅パイプ３１ａ〜３１ｄの幅方向の長さになり、スロットの幅と略同じ値になる。
ここで、加熱コイル幅とは、スロット内にある上側加熱コイル２４（下側加熱コイル２８）の幅方向における長さをいう。図２（ａ）に示す例では、加熱コイル幅は、後述する図３に示す各銅パイプ３１ａ〜３１ｄの幅方向の長さになり、スロットの幅と略同じ値になる。
一方、図２（ｂ）に示す従来の誘導加熱装置２００では、上側加熱コイル２４０と下側加熱コイル２８０との間隔は２５０［ｍｍ］であるのに対し、上側加熱コイル２４０の加熱コイル幅と下側加熱コイル２８０の加熱コイル幅は、夫々５０［ｍｍ］である。すなわち、図２（ｂ）に示す従来の誘導加熱装置２００では、上側加熱コイル２４０の加熱コイル幅と下側加熱コイル２８０の加熱コイル幅が、上側加熱コイル２４０と下側加熱コイル２８０との間隔よりも短くなっている。
尚、以下の説明では、上側加熱コイルの加熱コイル幅や、下側加熱コイルの加熱コイル幅を、必要に応じて単に加熱コイル幅と称し、上側加熱コイルと下側加熱コイルとの間隔を、必要に応じてギャップと称する。
尚、以下の説明では、上側加熱コイルの加熱コイル幅や、下側加熱コイルの加熱コイル幅を、必要に応じて単に加熱コイル幅と称し、上側加熱コイルと下側加熱コイルとの間隔を、必要に応じてギャップと称する。
図３は、上側加熱コイル２４と、下側加熱コイル２８の構成の一例を示す図である。尚、図３に示す矢印は、電流の流れる方向の一例を示している。
図３に示すように、上側加熱コイル２４は、銅パイプ３１ａ、３１ｂと、銅パイプ３１ａ、３１ｂの基端側に接続されている銅ブスバー（結線板）３２ｂとを有する。また、下側加熱コイル２８は、銅パイプ３１ｃ、３１ｄと、銅パイプ３１ｃ、３１ｄの基端側に接続されている銅ブスバー３２ｆとを有する。
図３に示すように、上側加熱コイル２４は、銅パイプ３１ａ、３１ｂと、銅パイプ３１ａ、３１ｂの基端側に接続されている銅ブスバー（結線板）３２ｂとを有する。また、下側加熱コイル２８は、銅パイプ３１ｃ、３１ｄと、銅パイプ３１ｃ、３１ｄの基端側に接続されている銅ブスバー３２ｆとを有する。
上側加熱コイル２４の一端（銅パイプ３１ａの先端側）は、銅ブスバー３２ａを介して交流電源１８の一端と相互に接続されている。一方、上側加熱コイル２４の他端（銅パイプ３１ｂの先端側）は、銅ブスバー３２ｃ〜３２ｅを介して下側加熱コイル２８の一端（銅パイプ３１ｃの先端側）と相互に接続されている。また、下側加熱コイル２８の他端（銅パイプ３１ｄの先端側）は、銅ブスバー３２ｉ、３２ｈ、３２ｇを介して交流電源１８の他端と相互に接続されている。
以上のように、上側加熱コイル２４及び下側加熱コイル２８は、銅パイプ３１ａ〜３１ｄと、銅ブスバー３２ａ〜３２ｉとを組み合わせることによって、交流電源１８に対して直列に接続され、夫々巻数が「１」のコイルを形成している。
以上のように、上側加熱コイル２４及び下側加熱コイル２８は、銅パイプ３１ａ〜３１ｄと、銅ブスバー３２ａ〜３２ｉとを組み合わせることによって、交流電源１８に対して直列に接続され、夫々巻数が「１」のコイルを形成している。
尚、ここでは、上側加熱コイル２４及び下側加熱コイル２８の構成を分かり易く示すために、図３に示すようにして、銅パイプ３１ａ〜３１ｄと、銅ブスバー３２ａ〜３２ｇとを接続するようにしている。しかしながら、上側加熱コイル２４、下側加熱コイル２８をコア２３、２７に巻き回す際には、銅パイプ３１ａ〜３１ｄを、コア２３、２７のスロットに通す（取り付ける）必要がある。したがって、実際には、銅ブスバー３２は、コア２３、２７に取り付けられる部分を避けて銅パイプ３１ａ〜３１ｄに取り付けられることになる。
図４は、誘導加熱装置２０から発生する磁界を解析した結果の一例を示す図である。具体的に図４（ａ）は、図２（ａ）に示した誘導加熱装置２０から発生する磁界を解析した結果を示す。一方、図４（ｂ）は、図２（ｂ）に示した誘導加熱装置２００から発生する磁界を解析した結果を示す。
図４（ａ）に示すように、図２（ａ）に示した本実施形態の誘導加熱装置２０では、漏れ磁場よりも、主磁場の方が多くなる。一方、図４（ｂ）に示すように、図２（ｂ）に示した従来の誘導加熱装置２００では、主磁場よりも、漏れ磁場の方が多くなる。
図４（ａ）に示すように、図２（ａ）に示した本実施形態の誘導加熱装置２０では、漏れ磁場よりも、主磁場の方が多くなる。一方、図４（ｂ）に示すように、図２（ｂ）に示した従来の誘導加熱装置２００では、主磁場よりも、漏れ磁場の方が多くなる。
そして、本願発明者らは、以下の条件で各誘導加熱装置２０、２００を動作させた場合の加熱効率を求めた。その結果、本実施形態の誘導加熱装置２０の加熱効率は約６２［％］であったのに対し、従来の誘導加熱装置２００の加熱効率は約３６［％］であった。
コア ；フェライトコア
加熱材料 ；ＳＵＳ板（幅５００［ｍｍ］、厚み０．３［ｍｍ］）
通板速度 ；８［ｍｐｍ］
加熱温度 ；３０〜１３０［℃］（中央昇温量を１００［℃］）
電源周波数 ；２０［ｋＨｚ］
加熱コイルに流す電流；１０００［Ａ］
コア ；フェライトコア
加熱材料 ；ＳＵＳ板（幅５００［ｍｍ］、厚み０．３［ｍｍ］）
通板速度 ；８［ｍｐｍ］
加熱温度 ；３０〜１３０［℃］（中央昇温量を１００［℃］）
電源周波数 ；２０［ｋＨｚ］
加熱コイルに流す電流；１０００［Ａ］
更に、本願発明者らは、上側加熱コイルと下側加熱コイルとの間隔（ギャップ）と、誘導加熱装置の加熱効率との関係についても調査した。
図５は、上側加熱コイルと下側加熱コイルとの間隔（ギャップ）と、誘導加熱装置の加熱効率との関係を磁場解析により求めた結果の一例を示す図である。
図５において、グラフ５１は、図２（ａ）に示したような加熱コイル幅が２５０［ｍｍ］である誘導加熱装置に対する解析結果である。一方、グラフ５２は、図２（ｂ）に示したような加熱コイル幅が５０［ｍｍ］である誘導加熱装置に対する解析結果である。
図５に示すように、同じ加熱効率を得るためのギャップは、加熱コイル幅が２５０［ｍｍ］である誘導加熱装置（グラフ５１）の方が、加熱コイル幅が５０［ｍｍ］である誘導加熱装置（グラフ５２）よりも大きくなる（言い換えると、同じギャップにおける加熱効率は、加熱コイル幅が２５０［ｍｍ］である誘導加熱装置（グラフ５１）の方が、加熱コイル幅が５０［ｍｍ］である誘導加熱装置（グラフ５２）よりも高くなる）。
図５は、上側加熱コイルと下側加熱コイルとの間隔（ギャップ）と、誘導加熱装置の加熱効率との関係を磁場解析により求めた結果の一例を示す図である。
図５において、グラフ５１は、図２（ａ）に示したような加熱コイル幅が２５０［ｍｍ］である誘導加熱装置に対する解析結果である。一方、グラフ５２は、図２（ｂ）に示したような加熱コイル幅が５０［ｍｍ］である誘導加熱装置に対する解析結果である。
図５に示すように、同じ加熱効率を得るためのギャップは、加熱コイル幅が２５０［ｍｍ］である誘導加熱装置（グラフ５１）の方が、加熱コイル幅が５０［ｍｍ］である誘導加熱装置（グラフ５２）よりも大きくなる（言い換えると、同じギャップにおける加熱効率は、加熱コイル幅が２５０［ｍｍ］である誘導加熱装置（グラフ５１）の方が、加熱コイル幅が５０［ｍｍ］である誘導加熱装置（グラフ５２）よりも高くなる）。
例えば、目標となる加熱効率を７０［％］とする。そうすると、この目標となる７０［％］の加熱効率を得るためのギャップは、加熱コイル幅が２５０［ｍｍ］である誘導加熱装置（グラフ５１）では約１８０［ｍｍ］となる。一方、加熱コイル幅が５０［ｍｍ］である誘導加熱装置（グラフ５２）では約１１０［ｍｍ］となる。このように、加熱コイル幅がギャップよりも小さい場合には、ギャップを小さくしないと目標となる効率を得ることができず、ギャップの拡大が困難となる。したがって、従来の技術では、目標となる加熱効率が得られる誘導加熱装置を構成しようとすると、第２の容器１２を設置するためのスペースを確保することができなくなる虞がある。
また、本願発明者らは、加熱コイル幅をギャップ以上にすると、帯状鋼鈑１０の板幅方向における温度分布を変えずに昇温速度［℃／ｓｅｃ・ＫＷ］を大きくすること（誘導加熱装置２０の昇温能力を向上させること）ができることを確認した。
また、本願発明者らは、加熱コイル幅をギャップ以上にすると、帯状鋼鈑１０の板幅方向における温度分布を変えずに昇温速度［℃／ｓｅｃ・ＫＷ］を大きくすること（誘導加熱装置２０の昇温能力を向上させること）ができることを確認した。
以上のように本願発明者らは、鋭意検討を行った結果、加熱コイル幅をギャップ以上にすれば、ギャップを大きくしても、誘導加熱装置の加熱効率を良好にすることができることを見出した。このことは、次のように理論的にも裏付けられるものである。
すなわち、主磁束φ1は、主磁場が通る空間の長さ（ギャップ）Ｇに反比例し、漏れ磁束φ2は、漏れ磁場が通る空間の長さ（加熱コイル幅）Ｗに反比例する。したがって、主磁束φ1を漏れ磁束φ2以上にするためには、以下の（１）式を満たすようにする必要があり、この（１）式を変更すると、以下の（２）式が成り立つ。
１／Ｇ≧１／Ｗ ・・・（１）
Ｗ≧Ｇ ・・・（２）
以上のように、加熱コイル幅をギャップ以上にすれば、ギャップを拡大しつつ、誘導加熱装置の加熱効率を実用上要求される良好な値にすることができる。
すなわち、主磁束φ1は、主磁場が通る空間の長さ（ギャップ）Ｇに反比例し、漏れ磁束φ2は、漏れ磁場が通る空間の長さ（加熱コイル幅）Ｗに反比例する。したがって、主磁束φ1を漏れ磁束φ2以上にするためには、以下の（１）式を満たすようにする必要があり、この（１）式を変更すると、以下の（２）式が成り立つ。
１／Ｇ≧１／Ｗ ・・・（１）
Ｗ≧Ｇ ・・・（２）
以上のように、加熱コイル幅をギャップ以上にすれば、ギャップを拡大しつつ、誘導加熱装置の加熱効率を実用上要求される良好な値にすることができる。
以上のように本実施形態では、上側加熱コイル２４の加熱コイル幅と下側加熱コイル２８の加熱コイル幅が、上側加熱コイル２４と下側加熱コイル２８との間隔（ギャップ）以上になるようにした。したがって、ギャップを大きくしても、誘導加熱装置２０から発生する主磁場を漏れ磁場よりも多くすることができる。よって、良好な加熱効率を得ることと、ギャップを従来よりも大きくすることとの双方を満足するトランスバース方式の誘導加熱装置を実現することができる。これにより、誘導加熱装置が加熱対象から受ける熱輻射を低減したり、加熱対象を搬送する設備（断熱スロート等）をギャップの部分に容易に配置したりすることができる。
また、加熱コイル幅をギャップ以上にすることによって良好な加熱効率の誘導加熱装置を実現することができるので、加熱対象である導体板を高効率で電気加熱することが可能になる。ガス加熱は加熱効率が良くないので、ガス加熱を行う場合よりも電気加熱を行った場合の方が、加熱対象である導体板を目標温度にするための加熱長を短くすることができる。したがって、電気加熱を行うことによって炉長の短い焼鈍炉を形成することができ、焼鈍炉の建設コストの削減や、焼鈍炉のランニングコスト（電気料金やメンテナンス費用等）の削減等を図ることができる。例えば、電気加熱とガス加熱とを併用した焼鈍炉に、本実施形態の誘導加熱装置を適用すれば、電気加熱の高効率化によってガス加熱を行う工程を短くすることができ、焼鈍炉の炉長を短くすることができる。
また、本実施形態では、上側加熱コイル２４と、下側加熱コイル２８とを直列に接続した。したがって、上側加熱コイル２４及び下側加熱コイル２８に同じ電流が流れるので、上側加熱コイル２４及び下側加熱コイル２８の電気抵抗を正確に同じにしなくてもよくなる。よって、上側加熱コイル２４及び下側加熱コイル２８を容易に形成することができる。
また、本実施形態では、上側加熱コイル２４の巻数と、下側加熱コイル２８の巻数を、夫々「１」にした。したがって、上側加熱コイル２４及び下側加熱コイル２８のインダクタンスを低くすることができ、交流電源１８の電源周波数が高い場合であっても、交流電源１８から誘導加熱装置１０に印加する電圧が大きくなることを抑制することができる。
また、本実施形態では、上側加熱コイル２４の巻数と、下側加熱コイル２８の巻数を、夫々「１」にした。したがって、上側加熱コイル２４及び下側加熱コイル２８のインダクタンスを低くすることができ、交流電源１８の電源周波数が高い場合であっても、交流電源１８から誘導加熱装置１０に印加する電圧が大きくなることを抑制することができる。
尚、本実施形態では、加熱コイル幅とギャップとを同じにした場合を例に挙げて示したが、加熱コイル幅をギャップ以上にしていれば（又は加熱コイル幅をギャップよりも大きくしていれば）、加熱コイル幅とギャップの大きさは、前述したものに限定されない。
また、本実施形態では、上側加熱コイル２４及び下側加熱コイル２８を、銅を用いて形成するようにしたが、銅以外の導体（金属）を用いて上側加熱コイル２４及び下側加熱コイル２８を形成するようにしてもよい。
また、本実施形態では、加熱コイル幅の方向と、帯状鋼鈑１０の長手方向（搬送方向）とが並行になるように、上側加熱コイル２４及び下側加熱コイル２８を配置した場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこのようにする必要はない。
また、加熱コイル幅の上限値は、誘導加熱装置２０を配置するスペースや、誘導加熱装置２０に要求される重量やコスト等によって適宜決定することができる。
また、誘導加熱装置２０の配置箇所は、図１に示したものに限定されない。すなわち、導体板をトランスバース方式で誘導加熱するようにしていれば、誘導加熱装置２０をどのように配置してもよい。例えば、第２の容器１２内に誘導加熱装置２０を配置してもよい。また、連続焼鈍ライン以外に誘導加熱装置２０を適用してもよい。
また、図２（ａ）に示したコア２３、２７の寸法は、コア２３、２７が磁気飽和しない範囲で適宜決定することができる。ここで、コア２３、２７が磁気飽和するかどうかは、加熱コイル２４、２８に流れる電流に基づく磁界強度［Ａ／ｍ］から検証することができる。
また、本実施形態では、上側加熱コイル２４及び下側加熱コイル２８を、銅を用いて形成するようにしたが、銅以外の導体（金属）を用いて上側加熱コイル２４及び下側加熱コイル２８を形成するようにしてもよい。
また、本実施形態では、加熱コイル幅の方向と、帯状鋼鈑１０の長手方向（搬送方向）とが並行になるように、上側加熱コイル２４及び下側加熱コイル２８を配置した場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこのようにする必要はない。
また、加熱コイル幅の上限値は、誘導加熱装置２０を配置するスペースや、誘導加熱装置２０に要求される重量やコスト等によって適宜決定することができる。
また、誘導加熱装置２０の配置箇所は、図１に示したものに限定されない。すなわち、導体板をトランスバース方式で誘導加熱するようにしていれば、誘導加熱装置２０をどのように配置してもよい。例えば、第２の容器１２内に誘導加熱装置２０を配置してもよい。また、連続焼鈍ライン以外に誘導加熱装置２０を適用してもよい。
また、図２（ａ）に示したコア２３、２７の寸法は、コア２３、２７が磁気飽和しない範囲で適宜決定することができる。ここで、コア２３、２７が磁気飽和するかどうかは、加熱コイル２４、２８に流れる電流に基づく磁界強度［Ａ／ｍ］から検証することができる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。前述した第１の実施形態では、いわゆるシングルターンの加熱コイルを直列に接続した場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、いわゆるマルチターンの加熱コイル（巻数が２以上の加熱コイル）を直列に接続した場合を例に挙げて説明する。このように本実施形態と前述した第１の実施形態とは、加熱コイルの巻数が異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１の実施形態と同一の部分については、図１〜図５に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。前述した第１の実施形態では、いわゆるシングルターンの加熱コイルを直列に接続した場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、いわゆるマルチターンの加熱コイル（巻数が２以上の加熱コイル）を直列に接続した場合を例に挙げて説明する。このように本実施形態と前述した第１の実施形態とは、加熱コイルの巻数が異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１の実施形態と同一の部分については、図１〜図５に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
図６は、上側加熱コイルと、下側加熱コイルの構成の一例を示す図である。尚、図６に示す矢印は、電流の流れる方向の一例を示している。
図６に示すように、上側加熱コイル６１は、銅パイプ６３ａ〜６３ｆと、銅ブスバー６４ｂ〜６４ｆとを有する。また、下側加熱コイル６２は、銅パイプ６３ｇ〜６３ｌと、銅ブスバー６４ｊ〜６４ｎとを有する。
図６に示すように、上側加熱コイル６１は、銅パイプ６３ａ〜６３ｆと、銅ブスバー６４ｂ〜６４ｆとを有する。また、下側加熱コイル６２は、銅パイプ６３ｇ〜６３ｌと、銅ブスバー６４ｊ〜６４ｎとを有する。
上側加熱コイル６１の一端（銅パイプ６３ａの先端側）は、銅ブスバー６４ａを介して交流電源１８の一端と相互に接続されている。
銅パイプ６３ａの基端側は、銅ブスバー６４ｂを介して銅パイプ６３ｆの基端側と相互に接続されており、銅パイプ６３ｆの先端側は、銅ブスバー６４ｃを介して銅パイプ６３ｂの先端側と相互に接続されている。また、銅パイプ６３ｂの基端側は、銅ブスバー６４ｄを介して銅パイプ６３ｅの基端側と相互に接続されており、銅パイプ６３ｅの先端側は、銅ブスバー６４ｅを介して銅パイプ６３ｃの先端側と相互に接続されている。また、銅パイプ６３ｃの基端側は、銅ブスバー６４ｆを介して銅パイプ６３ｄの基端側と相互に接続されている。
銅パイプ６３ａの基端側は、銅ブスバー６４ｂを介して銅パイプ６３ｆの基端側と相互に接続されており、銅パイプ６３ｆの先端側は、銅ブスバー６４ｃを介して銅パイプ６３ｂの先端側と相互に接続されている。また、銅パイプ６３ｂの基端側は、銅ブスバー６４ｄを介して銅パイプ６３ｅの基端側と相互に接続されており、銅パイプ６３ｅの先端側は、銅ブスバー６４ｅを介して銅パイプ６３ｃの先端側と相互に接続されている。また、銅パイプ６３ｃの基端側は、銅ブスバー６４ｆを介して銅パイプ６３ｄの基端側と相互に接続されている。
そして、上側加熱コイル６１の他端（銅パイプ６３ｄの先端側）は、銅ブスバー６４ｇ〜６４ｉを介して、下側加熱コイル６２の一端（銅パイプ６３ｇの先端側）と相互に接続されている。この銅パイプ６３ｇの基端側は、銅ブスバー６４ｊを介して銅パイプ６３ｌの基端側と相互に接続されており、銅パイプ６３ｌの先端側は、銅ブスバー６４ｋを介して銅パイプ６３ｈの先端側と相互に接続されている。また、銅パイプ６３ｈの基端側は、銅ブスバー６４ｌを介して銅パイプ６３ｋの基端側と相互に接続されており、銅パイプ６３ｋの先端側は、銅ブスバー６４ｍを介して銅パイプ６３ｉの先端側と相互に接続されている。また、銅パイプ６３ｉの基端側は、銅ブスバー６４ｎを介して銅パイプ６３ｊの基端側と相互に接続されている。
そして、下側加熱コイル６２の他端（銅パイプ６３ｊの先端側）は、銅ブスバー６４ｏ〜６４ｑを介して交流電源１８の他端と相互に接続されている。
尚、図６に示す銅パイプ６３ａ〜６３ｌの相互に隣接する領域は、絶縁紙等を用いて電気的に絶縁されている。
そして、下側加熱コイル６２の他端（銅パイプ６３ｊの先端側）は、銅ブスバー６４ｏ〜６４ｑを介して交流電源１８の他端と相互に接続されている。
尚、図６に示す銅パイプ６３ａ〜６３ｌの相互に隣接する領域は、絶縁紙等を用いて電気的に絶縁されている。
以上のように、上側加熱コイル６１及び下側加熱コイル６２は、銅パイプ６３ａ〜６３ｌと、銅ブスバー６４ａ〜６４ｑとを組み合わせることによって、交流電源１８に対して直列に接続され、夫々、水平面上で螺旋状に巻き回された"巻数が「３」のコイル"を形成している。
そして、本実施形態では、上側加熱コイル６１と下側加熱コイル６２との間隔（ギャップ）と、上側加熱コイル６１の加熱コイル幅と、下側加熱コイル６２の加熱コイル幅とを同じ（２５０［ｍｍ］）にしている。
そして、本実施形態では、上側加熱コイル６１と下側加熱コイル６２との間隔（ギャップ）と、上側加熱コイル６１の加熱コイル幅と、下側加熱コイル６２の加熱コイル幅とを同じ（２５０［ｍｍ］）にしている。
前述したように、加熱コイル幅とは、スロット内にある上側加熱コイル６１（下側加熱コイル６２）の幅方向における長さをいう。図６に示す例では、加熱コイル幅は、スロット内で幅方向に並べられている３つの銅パイプ６３ａ〜６３ｃ、６３ｄ〜６３ｆ、６３ｇ〜６３ｉ、６３ｊ〜６３ｌの幅方向の長さ（の加算値）になり、スロットの幅と略同じ値になる。
尚、図３と同様に、ここでも、上側加熱コイル６１及び下側加熱コイル６２の構成を分かり易く示すために、図６に示すようにして、銅パイプ６３ａ〜６３ｌと、銅ブスバー６４ａ〜６４ｑとを接続するようにしている。しかしながら、上側加熱コイル６１、下側加熱コイル６２をコア２３、２７に巻き回す際には、銅パイプ６３ａ〜６３ｌを、コア２３、２７のスロットに通す（取り付ける）必要がある。したがって、実際には、銅ブスバー６４は、コア２３、２７に取り付けられる部分を避けて銅パイプ６３ａ〜６３ｌに取り付けられることになる。
以上のように、巻数が複数の加熱コイルを有するトランスバース方式の誘導加熱装置であっても、第１の実施形態で説明したように、良好な加熱効率を得ることと、ギャップを従来よりも大きくすることとの双方を満足させることができる。特に、本実施形態では、交流電源１８の電源周波数が低い領域での使用に適したトランスバース方式の誘導加熱装置を実現することができる。
尚、本実施形態では、上側加熱コイル６１、６２の巻数が「３」である場合を例に挙げて説明したが、上側加熱コイル６１、６２の巻数は、「２」以上であればいくつであってもよい。
また、本実施形態でも、前述した第１の実施形態で説明した種々の変形例を採ることができる。
尚、本実施形態では、上側加熱コイル６１、６２の巻数が「３」である場合を例に挙げて説明したが、上側加熱コイル６１、６２の巻数は、「２」以上であればいくつであってもよい。
また、本実施形態でも、前述した第１の実施形態で説明した種々の変形例を採ることができる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。前述した第１の実施形態では、上側加熱コイル２４及び下側加熱コイル２８を直列に接続した場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、上側加熱コイル及び下側加熱コイルを並列に接続した場合を例に挙げて説明する。このように本実施形態と前述した第１の実施形態とは、加熱コイルの接続方法が異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１、第２の実施形態と同一の部分については、図１〜図６に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。前述した第１の実施形態では、上側加熱コイル２４及び下側加熱コイル２８を直列に接続した場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、上側加熱コイル及び下側加熱コイルを並列に接続した場合を例に挙げて説明する。このように本実施形態と前述した第１の実施形態とは、加熱コイルの接続方法が異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１、第２の実施形態と同一の部分については、図１〜図６に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
図７は、上側加熱コイルと、下側加熱コイルの構成の一例を示す図である。尚、図７に示す矢印は、電流の流れる方向の一例を示している。
図７に示すように、上側加熱コイル７１は、銅パイプ７３ａ、７３ｂと、銅パイプ７３ａ、７３ｂの基端側に接続されている銅ブスバー７４ｅとを有する。また、下側加熱コイル７２は、銅パイプ７３ｃ、７３ｄと、銅パイプ７３ｃ、７３ｄの基端側に接続されている銅ブスバー７４ｉとを有する。
図７に示すように、上側加熱コイル７１は、銅パイプ７３ａ、７３ｂと、銅パイプ７３ａ、７３ｂの基端側に接続されている銅ブスバー７４ｅとを有する。また、下側加熱コイル７２は、銅パイプ７３ｃ、７３ｄと、銅パイプ７３ｃ、７３ｄの基端側に接続されている銅ブスバー７４ｉとを有する。
上側加熱コイル７１の一端（銅パイプ７３ａの先端側）は、銅ブスバー７４ｄ、７４ｃ、７４ｂ、７４ａを介して交流電源１８の一端と相互に接続されている。一方、上側加熱コイル７１の他端（銅パイプ７３ｂの先端側）は、銅ブスバー７４ｆ、７４ｇ、７４ｋ、７４ｌを介して交流電源１８の他端と相互に接続されている。また、下側加熱コイル７２の一端（銅パイプ７３ｃの先端側）は、銅ブスバー７４ｈ、７４ｃ、７４ｂ、７４ａを介して交流電源１８の一端と相互に接続されている。一方、下側加熱コイル７２の他端（銅パイプ７３ｄの先端側）は、銅ブスバー７４ｊ、７４ｇ、７４ｋ、７４ｌを介して交流電源１８の他端と相互に接続されている。
以上のように本実施形態では、上側加熱コイル７１及び下側加熱コイル７２は、銅パイプ７３ａ〜７３ｄと、銅ブスバー７４ａ〜７４ｌとを組み合わせることによって、交流電源１８に対して並列に接続され、夫々巻数が「１」のコイルを形成している。
そして、本実施形態では、上側加熱コイル７１と下側加熱コイル７２との間隔（ギャップ）と、上側加熱コイル７１の加熱コイル幅と、下側加熱コイル７２の加熱コイル幅とを同じ（２５０［ｍｍ］）にしている。
そして、本実施形態では、上側加熱コイル７１と下側加熱コイル７２との間隔（ギャップ）と、上側加熱コイル７１の加熱コイル幅と、下側加熱コイル７２の加熱コイル幅とを同じ（２５０［ｍｍ］）にしている。
前述したように、加熱コイル幅とは、スロット内にある上側加熱コイル７１（下側加熱コイル７２）の幅方向における長さをいう。図７に示す例では、加熱コイル幅は、各銅パイプ７３ａ〜７３ｄの幅方向の長さになり、スロットの幅と略同じ値になる。
尚、図３、図６と同様に、ここでも、上側加熱コイル７１及び下側加熱コイル７２の構成を分かり易く示すために、図７に示すようにして、銅パイプ７３ａ〜７３ｄと、銅ブスバー７４ａ〜７４ｌとを接続するようにしている。しかしながら、上側加熱コイル７１、下側加熱コイル７２をコア２３、２７に巻き回す際には、銅パイプ７３ａ〜７３ｄを、コア２３、２７のスロットに通す（取り付ける）必要がある。したがって、実際には、銅ブスバー７４は、コア２３、２７に取り付けられる部分を避けて銅パイプ７３ａ〜７３ｄに取り付けられることになる。
以上のように、並列に接続した加熱コイルを有するトランスバース方式の誘導加熱装置であっても、第１の実施形態で説明したように、良好な加熱効率を得ることと、ギャップを従来よりも大きくすることとの双方を満足させることができる。特に、本実施形態では、より一層高い加熱効率（加熱コイルを直接に接続した場合よりも高い加熱効率）を有するトランスバース方式の誘導加熱装置を実現することができる。
尚、本実施形態では、いわゆるシングルターンの加熱コイルを並列に接続する場合を例に挙げて説明したが、第２の実施形態のような、いわゆるマルチターンの加熱コイルを並列に接続することもできる。
また、本実施形態でも、前述した第１の実施形態で説明した種々の変形例を採ることができる。
尚、本実施形態では、いわゆるシングルターンの加熱コイルを並列に接続する場合を例に挙げて説明したが、第２の実施形態のような、いわゆるマルチターンの加熱コイルを並列に接続することもできる。
また、本実施形態でも、前述した第１の実施形態で説明した種々の変形例を採ることができる。
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。前述した第１の実施形態では、加熱コイルを流れる電流の経路が、当該加熱コイルの巻き始めから巻き終わりまで分岐しないようにした場合を例に挙げて示した。これに対し、本実施形態では、加熱コイルを流れる電流の経路が２つに分岐するようにした場合を例に挙げて説明する。このように本実施形態と前述した第１の実施形態とは、加熱コイルを流れる電流の経路を形成する方法が異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１〜第３の実施形態と同一の部分については、図１〜図７に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。前述した第１の実施形態では、加熱コイルを流れる電流の経路が、当該加熱コイルの巻き始めから巻き終わりまで分岐しないようにした場合を例に挙げて示した。これに対し、本実施形態では、加熱コイルを流れる電流の経路が２つに分岐するようにした場合を例に挙げて説明する。このように本実施形態と前述した第１の実施形態とは、加熱コイルを流れる電流の経路を形成する方法が異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１〜第３の実施形態と同一の部分については、図１〜図７に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
図８は、上側加熱コイルと、下側加熱コイルの構成の一例を示す図である。尚、図８に示す矢印は、電流の流れる方向の一例を示している。
図８に示すように、上側加熱コイル８１は、銅パイプ８３ａ〜８３ｄと、銅パイプ８３ａ、８３ｃの基端側に接続されている銅ブスバー８４ｃと、銅パイプ８３ｂ、８３ｄの基端側に接続されている銅ブスバー８４ｄとを有する。また、下側加熱コイル８２は、銅パイプ８３ｅ〜８３ｈと、銅パイプ８３ｅ、８３ｇの基端側に接続されている銅ブスバー８４ｈと、銅パイプ８３ｆ、８３ｈの基端側に接続されている銅ブスバー８４ｉとを有する。
図８に示すように、上側加熱コイル８１は、銅パイプ８３ａ〜８３ｄと、銅パイプ８３ａ、８３ｃの基端側に接続されている銅ブスバー８４ｃと、銅パイプ８３ｂ、８３ｄの基端側に接続されている銅ブスバー８４ｄとを有する。また、下側加熱コイル８２は、銅パイプ８３ｅ〜８３ｈと、銅パイプ８３ｅ、８３ｇの基端側に接続されている銅ブスバー８４ｈと、銅パイプ８３ｆ、８３ｈの基端側に接続されている銅ブスバー８４ｉとを有する。
上側加熱コイル８１の一端（銅パイプ８３ａ、８３ｂの先端側）は、銅ブスバー８４ｂ、８４ａを介して交流電源１８の一端と相互に接続されている。一方、上側加熱コイル８１の他端（銅パイプ８３ｃ、８３ｄの先端側）は、銅ブスバー８４ｅ〜８４ｇを介して下側加熱コイル８２の一端（銅パイプ８３ｅ、８３ｇの先端側）と相互に接続されている。また、下側加熱コイル８３の他端（銅パイプ８３ｇ、８３ｈの先端側）は、銅ブスバー８４ｊ〜８４ｌを介して交流電源１８の他端と相互に接続されている。
尚、図８に示す銅パイプ８３ａ〜８３ｈの相互に隣接する領域は、絶縁紙等を用いて電気的に絶縁されている。
尚、図８に示す銅パイプ８３ａ〜８３ｈの相互に隣接する領域は、絶縁紙等を用いて電気的に絶縁されている。
以上のように、本実施形態では、銅パイプ８３ａ、８３ｃと、銅ブスバー８４ｃとを組み合わせて、上側加熱コイル８１の第１の加熱コイル部分を形成し、銅パイプ８３ｂ、８３ｄと、銅ブスバー８４ｄとを組み合わせて、上側加熱コイル８１の第２の加熱コイル部分を形成する。また、銅パイプ８３ｅ、８３ｇと、銅ブスバー８４ｈとを組み合わせて、下側加熱コイル８２の第１の加熱コイル部分を形成し、銅パイプ８３ｆ、８３ｈと、銅ブスバー８４ｉとを組み合わせて、下側加熱コイル８２の第２の加熱コイル部分を形成する。すなわち、本実施形態では、加熱コイルの巻き始めの領域としての"２つの加熱コイル部分の巻き始めの領域"同士を相互に接続すると共に、加熱コイルの巻き終わりの領域としての"２つの加熱コイル部分の巻き終わりの領域"同士を相互に接続するようにして巻数が「１」の加熱コイルを２つ形成し、それら２つの加熱コイルを直列に接続するようにしている。
そして、本実施形態では、上側加熱コイル８１と下側加熱コイル８２との間隔（ギャップ）と、上側加熱コイル８１の加熱コイル幅と、下側加熱コイル８２の加熱コイル幅とを同じ（２５０［ｍｍ］）にしている。
そして、本実施形態では、上側加熱コイル８１と下側加熱コイル８２との間隔（ギャップ）と、上側加熱コイル８１の加熱コイル幅と、下側加熱コイル８２の加熱コイル幅とを同じ（２５０［ｍｍ］）にしている。
前述したように、加熱コイル幅とは、スロット内にある上側加熱コイル８１（下側加熱コイル８２）の幅方向における長さをいう。図８に示す例では、加熱コイル幅は、スロット内で幅方向に並べられた２つの銅パイプ８３ａ〜８３ｂ、８３ｃ〜８３ｄ、８３ｅ〜８３ｆ、８３ｇ〜８３ｈの幅方向の長さ（の加算値）になり、スロットの幅と略同じ値になる。
尚、図３、図６、図７と同様に、ここでも、上側加熱コイル８１及び下側加熱コイル８２の構成を分かり易く示すために、図８に示すようにして、銅パイプ８３ａ〜８３ｈと、銅ブスバー８４ａ〜８４ｌとを接続するようにしている。しかしながら、上側加熱コイル８１、下側加熱コイル８２をコア２３、２７に巻き回す際には、銅パイプ８３ａ〜８３ｈを、コア２３、２７のスロットに通す（取り付ける）必要がある。したがって、実際には、銅ブスバー８４は、コア２３、２７に取り付けられる部分を避けて銅パイプ８３ａ〜８３ｈに取り付けられることになる。
以上のように、本実施形態では、電流の経路が分岐するようにした"上側加熱コイル８１及び下側加熱コイル８２"を直列に接続してトランスバース方式の誘導加熱装置を構成した。これにより、第１の実施形態で説明したように、良好な加熱効率を得ることと、ギャップを従来よりも大きくすることとの双方を満足させることができる。特に、本実施形態では、加熱コイルにおける表皮効果を抑制できるトランスバース方式の誘導加熱装置を実現することができる。
尚、本実施形態では、いわゆるシングルターンの加熱コイルを複数の加熱コイル部分に分割する場合を例に挙げて説明したが、第２の実施形態のように、いわゆるマルチターンの加熱コイルを複数の加熱コイル部分に分割してもよい。
また、本実施形態でも、前述した第１の実施形態で説明した種々の変形例を採ることができる。
また、本実施形態でも、前述した第１の実施形態で説明した種々の変形例を採ることができる。
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。前述した第４の実施形態では、電流の経路が分岐するようにした"上側加熱コイル８１及び下側加熱コイル８２"を直列に接続した場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、そのような"上側加熱コイル及び下側加熱コイル"を並列に接続した場合を例に挙げて説明する。このように本実施形態と前述した第４の実施形態とは、加熱コイルの接続方法が異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１〜第４の実施形態と同一の部分については、図１〜図８に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。前述した第４の実施形態では、電流の経路が分岐するようにした"上側加熱コイル８１及び下側加熱コイル８２"を直列に接続した場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、そのような"上側加熱コイル及び下側加熱コイル"を並列に接続した場合を例に挙げて説明する。このように本実施形態と前述した第４の実施形態とは、加熱コイルの接続方法が異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１〜第４の実施形態と同一の部分については、図１〜図８に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
図９は、上側加熱コイルと、下側加熱コイルの構成の一例を示す図である。尚、図９に示す矢印は、電流の流れる方向の一例を示している。
図９に示すように、上側加熱コイル９１は、銅パイプ９３ａ〜９３ｄと、銅パイプ９３ａ、９３ｃの基端側に接続されている銅ブスバー９４ｅと、銅パイプ９３ｂ、９４ｄの基端側に接続されている銅ブスバー９４ｆとを有する。また、下側加熱コイル９２は、銅パイプ９３ｅ〜９３ｈと、銅パイプ９３ｅ、９３ｇの基端側に接続されている銅ブスバー９４ｊと、銅パイプ９３ｆ、９３ｈの基端側に接続されている銅ブスバー９４ｋとを有する。
図９に示すように、上側加熱コイル９１は、銅パイプ９３ａ〜９３ｄと、銅パイプ９３ａ、９３ｃの基端側に接続されている銅ブスバー９４ｅと、銅パイプ９３ｂ、９４ｄの基端側に接続されている銅ブスバー９４ｆとを有する。また、下側加熱コイル９２は、銅パイプ９３ｅ〜９３ｈと、銅パイプ９３ｅ、９３ｇの基端側に接続されている銅ブスバー９４ｊと、銅パイプ９３ｆ、９３ｈの基端側に接続されている銅ブスバー９４ｋとを有する。
上側加熱コイル９１の一端（銅パイプ９３ａ、９３ｂの先端側）は、銅ブスバー９４ｄ、９４ｃ、９４ｂ、９４ａを介して交流電源１８の一端と相互に接続されている。一方、上側加熱コイル９１の他端（銅パイプ９３ｃ、９３ｄの先端側）は、銅ブスバー９４ｇ、９４ｈ、９４ｍ、９４ｎを介して交流電源１８の他端と相互に接続されている。また、下側加熱コイル９２の一端（銅パイプ９３ｅ、９３ｆの先端側）は、銅ブスバー９４ｉ、９４ｃ、９４ｂ、９４ａを介して交流電源１８の一端と相互に接続されている。一方、下側加熱コイル９２の他端（銅パイプ９３ｇ、９３ｈの先端側）は、銅ブスバー９４ｌ、９４ｈ、９４ｍ、９４ｎを介して交流電源１８の他端と相互に接続されている。
また、上側加熱コイル９１の一端（銅パイプ９３ａ、９３ｂの先端側）と、下側加熱コイル９２の一端（銅パイプ９３ｅ、９３ｆの先端側）は、銅ブスバー９４ｄ、９４ｃ、９４ｉを介して相互に接続されており、上側加熱コイル９１の他端（銅パイプ９３ｃ、９３ｄの先端側）と、下側加熱コイル９２の他端（銅パイプ９３ｇ、９３ｈの先端側）は、銅ブスバー９４ｇ、９４ｈ、９４ｌを介して相互に接続されている。
尚、図９に示す銅パイプ９３ａ〜９３ｈの相互に隣接する領域は、絶縁紙等を用いて電気的に絶縁されている。
尚、図９に示す銅パイプ９３ａ〜９３ｈの相互に隣接する領域は、絶縁紙等を用いて電気的に絶縁されている。
以上のように、本実施形態では、銅パイプ９３ａ、９３ｃと、銅ブスバー９４ｅとを組み合わせて、上側加熱コイル９１の第１の加熱コイル部分を形成し、銅パイプ９３ｂ、９３ｄと、銅ブスバー９４ｆとを組み合わせて、上側加熱コイル９１の第２の加熱コイル部分を形成する。また、銅パイプ９３ｅ、９３ｇと、銅ブスバー９４ｊとを組み合わせて、下側加熱コイル９２の第１の加熱コイル部分を形成し、銅パイプ９３ｆ、９３ｈと、銅ブスバー９４ｋとを組み合わせて、下側加熱コイル９２の第２の加熱コイル部分を形成する。すなわち、本実施形態では、加熱コイルの巻き始めの領域としての"２つの加熱コイル部分の巻き始めの領域"同士を相互に電気的に接続すると共に、加熱コイルの巻き終わりの領域としての"２つの加熱コイル部分の巻き終わりの領域"同士を相互に電気的に接続するようにして巻数が「１」の加熱コイルを２つ形成し、それら２つの加熱コイルを並列に接続するようにしている。
そして、本実施形態では、上側加熱コイル９１と下側加熱コイル９２との間隔（ギャップ）と、上側加熱コイル９１の加熱コイル幅と、下側加熱コイル９２の加熱コイル幅とを同じ（２５０［ｍｍ］）にしている。
そして、本実施形態では、上側加熱コイル９１と下側加熱コイル９２との間隔（ギャップ）と、上側加熱コイル９１の加熱コイル幅と、下側加熱コイル９２の加熱コイル幅とを同じ（２５０［ｍｍ］）にしている。
前述したように、加熱コイル幅とは、スロット内における上側加熱コイル９１（下側加熱コイル９２）の幅方向における長さをいう。図９に示す例では、加熱コイル幅は、スロット内で幅方向に並べられた２つの銅パイプ９３ａ〜９３ｂ、９３ｃ〜９３ｄ（銅パイプ９３ｅ〜９３ｆ、９３ｇ〜９３ｈ）の幅方向の長さ（の加算値）になり、スロットの幅と略同じ値になる。
尚、図３、図６〜図８と同様に、ここでも、上側加熱コイル９１及び下側加熱コイル９２の構成を分かり易く示すために、図９に示すようにして、銅パイプ９３ａ〜９３ｈと、銅ブスバー９４ａ〜９４ｎとを接続するようにしている。しかしながら、上側加熱コイル９１、下側加熱コイル９２をコア２３、２７に巻き回す際には、銅パイプ９３ａ〜９３ｈを、コア２３、２７のスロットに通す（取り付ける）必要がある。したがって、実際には、銅ブスバー９４は、コア２３、２７に取り付けられる部分を避けて銅パイプ９３ａ〜９３ｈに取り付けられることになる。
以上のように、本実施形態では、電流の経路が分岐するようにした"上側加熱コイル９１及び下側加熱コイル９２"を並列に接続してトランスバース方式の誘導加熱装置を構成した。これにより、第１の実施形態で説明したように、良好な加熱効率を得ることと、ギャップを従来よりも大きくすることとの双方を満足させることができる。また、第３の実施形態で説明したように、より一層高い加熱効率（加熱コイルを直接に接続した場合よりも高い加熱効率）を有するトランスバース方式の誘導加熱装置を実現することができる。更に、第４の実施形態で説明したように、加熱コイルにおける表皮効果を抑制できるトランスバース方式の誘導加熱装置を実現することができる。
尚、本実施形態では、電流の経路が２つに分岐する場合を例に挙げて説明したが、分岐する数は３以上であってもよい。
また、本実施形態では、いわゆるシングルターンの加熱コイルを複数の加熱コイル部分に分割する場合を例に挙げて説明したが、第２の実施形態の変形例で説明したように、いわゆるマルチターンの加熱コイルを複数の加熱コイル部分に分割してもよい。
また、本実施形態でも、前述した第１の実施形態で説明した種々の変形例を採ることができる。
また、本実施形態では、いわゆるシングルターンの加熱コイルを複数の加熱コイル部分に分割する場合を例に挙げて説明したが、第２の実施形態の変形例で説明したように、いわゆるマルチターンの加熱コイルを複数の加熱コイル部分に分割してもよい。
また、本実施形態でも、前述した第１の実施形態で説明した種々の変形例を採ることができる。
また、以上説明した本発明の各実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
１０ 帯状鋼鈑
１８ 交流電源
２０ 誘導加熱装置
２１ 上側誘導器
２２ 下側誘導器
２３、２７ コア
２４、６１、７１、８１、９１ 上側加熱コイル
２８、６２、７２、８２、９２ 下側加熱コイル
３１、６３、７３、８３、９３ 銅パイプ
３２、６４、７４、８４、９４ 銅ブスバー
１８ 交流電源
２０ 誘導加熱装置
２１ 上側誘導器
２２ 下側誘導器
２３、２７ コア
２４、６１、７１、８１、９１ 上側加熱コイル
２８、６２、７２、８２、９２ 下側加熱コイル
３１、６３、７３、８３、９３ 銅パイプ
３２、６４、７４、８４、９４ 銅ブスバー
Claims (4)
- 加熱対象の導体板に交番磁界を垂直に交差させて当該導体板を誘導加熱するトランスバース方式の誘導加熱装置であって、
前記導体板の板面とコイル面とが対向するように、当該導体板の上側に配置された上側の加熱コイルと、
前記上側の加熱コイルを巻き回すためのスロットが形成されており、前記上側の加熱コイルが当該スロットを通って巻き回された上側のコアと、
前記導体板の板面とコイル面とが対向するように、当該導体板の下側に配置された下側の加熱コイルと、
前記下側の加熱コイルを巻き回すためのスロットが形成されており、前記下側の加熱コイルが当該スロットを通って巻き回された下側のコアとを有し、
前記加熱コイルの前記スロット内にある部分における幅方向の長さが、前記上側の加熱コイル及び前記下側の加熱コイルの間隔以上であることを特徴とするトランスバース方式の誘導加熱装置。 - 前記加熱コイルは、第１〜第ｎ（ｎは２以上の自然数）の加熱コイル部分を有し、
前記第１〜第ｎの加熱コイル部分の巻き始めの領域同士が相互に電気的に接続されるようにすると共に、前記第１〜第ｎの加熱コイル部分の巻き終わりの領域同士が相互に電気的に接続されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。 - 前記第１〜第ｎの加熱コイル部分の相互に隣接する領域は、電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項２に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
- 前記上側の加熱コイルと、前記下側の加熱コイルとが直列又は並列に接続されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008189206A JP2010027470A (ja) | 2008-07-22 | 2008-07-22 | トランスバース方式の誘導加熱装置 |
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|---|---|
| JP2010027470A true JP2010027470A (ja) | 2010-02-04 |
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| JP2008189206A Pending JP2010027470A (ja) | 2008-07-22 | 2008-07-22 | トランスバース方式の誘導加熱装置 |
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| JP (1) | JP2010027470A (ja) |
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2008
- 2008-07-22 JP JP2008189206A patent/JP2010027470A/ja active Pending
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