JP2012234671A

JP2012234671A - 誘導加熱装置

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Publication number: JP2012234671A
Application number: JP2011101538A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Suzuki; 聡史鈴木; Tsutomu Ishima; 勉石間
Original assignee: SPC Electronics Corp
Current assignee: SPC Electronics Corp
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2012-11-29
Anticipated expiration: 2031-04-28
Also published as: JP5269943B2

Abstract

【課題】コスト高を招来することなく段階加熱や保温を行うことができるトランスバース型の誘導加熱装置を提供する。
【解決手段】薄板状被加熱物を誘導加熱するトランスバース型構造の誘導加熱装置において、薄板状被加熱物の幅方向と直交する搬送方向に沿って少なくとも１回以上交差して、当該幅方向で延長されるとともに当該幅方向の長さより長い長軸を備えた略楕円形状の第１の空間を形成する第１の加熱コイルと、搬送方向に沿って第１加熱コイルと同数だけ交差して、当該幅方向で延長されるとともに当該幅方向の長さより長い長軸を備えた略楕円形状の第２空間を形成し、第１加熱コイルとの間に薄板状被加熱物が搬送可能な間隔を開け、第１空間と第２空間とが互いに対向するように配置された第２加熱コイルと、第１加熱コイルと第２加熱コイルとの間に配設され、薄板状被加熱物の両端部の近傍に配設される断面コ字形状のフェライトコアとを有するようにした。
【選択図】図８

Description

本発明は、誘導加熱装置に関し、さらに詳細には、非磁性材および磁性材よりなる薄板状の被加熱物（以下、「薄板状の被加熱物」を、単に「薄板状被加熱物」と適宜に称することとする。）を加熱する際に用いて好適な誘導加熱装置に関する。

一般に、磁性材の薄板状被加熱物を誘導加熱する際には、加熱コイルとして、所謂、トンネル型コイルを備えた誘導加熱装置を用いて加熱することが行われている。

しかしながら、非磁性材の薄板状被加熱物を誘導加熱する際に、こうしたトンネル型コイルを備えた誘導加熱装置を用いて加熱しようとすると、薄板状被加熱物の表面および裏面のそれぞれにおいて生じた誘導電流が、互いに相殺し合い加熱することができないものであった。

このため、非磁性材の薄板状被加熱物を誘導加熱する際には、当該薄板状被加熱物の上方側、下方側の少なくともどちらか一方に加熱コイルを配置した構造（トランスバース型構造）を備えた誘導加熱装置が用いられてきた。

トランスバース型構造を備えた誘導加熱装置（本明細書においては、「トランスバース型構造を備えた誘導加熱装置」を、単に「トランスバース型誘導加熱装置」と適宜に称することとする。）においては、薄板状被加熱物の上下に配置された加熱コイルが作る磁束が当該薄板状被加熱物を貫通することにより、当該薄板状被加熱物が加熱されることになる。

ここで、上記したトランスバース型誘導加熱装置の一例として、所定の形状に形成された加熱コイルの上方側または下方側において薄板状被加熱物を搬送することにより、当該薄板状被加熱物を加熱する手法が知られている。

以下、図１および図２を参照しながら、トランスバース型誘導加熱装置について詳細に説明することとする。

図１（ａ）には、トランスバース型誘導加熱装置の一例を示す概略構成説明図が示されており、また、図１（ｂ）には、図１（ａ）のＡ矢視図が示されており、また、図１（ｃ）には、図１（ａ）のＩ−Ｉ線による断面図が示されており、図２には、図１（ａ）に示す誘導加熱装置により加熱された薄板状被加熱物の幅方向の温度分布を示すグラフが示されている。

この図１に示すトランスバース型誘導加熱装置１００は、磁性部材たる断面Ｅ字形状のフェライトコア１０２と、フェライトコア１０２の中央の凸部を囲むように配設されるとともに、電源１０４より高周波電流を給電される第１加熱コイル１０６とを有して構成されている。

また、誘導加熱コイル１００は、フェライトコア１０２の凹凸面が薄板状被加熱物と対向するようにして、薄板状被加熱物２００の下方側に配設される。

以上の構成において、誘導加熱装置１００の第１加熱コイル１０６に電源１０４より高周波電流が給電されると、第１加熱コイル１０６により生成された磁束が、誘導加熱装置１００の上方側を搬送される薄板状被加熱物２００を貫通することとなり、これにより薄板状被加熱物２００の表面に渦電流が誘導されて薄板状被加熱物２００が加熱されることになる。

ここで、図２には、こうした誘導加熱装置１００において加熱される薄板状被加熱物２００の幅方向における温度分布が示されている。

図２に示されるように、誘導加熱装置１００においては、薄板状被加熱物２００が非磁性体である場合には、薄板状被加熱物２００の幅方向の両端部で温度が上昇するとともに、当該両端部の内側部分において温度が下降している（実線部分を参照する。）。また、薄板状被加熱物２００が磁性体である場合には、薄板状被加熱物２００の幅方向の両端部の内側部分において温度が下降することはないが、当該両端部において温度が上昇している（破線部分を参照する。）。

薄板状被加熱物２００においては、構成素材が磁性体、非磁性体のどちらであっても、磁束が薄板状被加熱物２００を通過することにより渦電流が発生し、その結果、マクロ的には、誘導電流として薄板状被加熱物２００の周辺に集中した状態で電流は分布することで、薄板状被加熱物２００の幅方向の両端部の温度が上昇することになる。

ところが、誘導電流が端部に集中すると、その集中した電流により発生した誘電磁界が第１加熱コイル１０６の磁束を打ち消すことになり、端部の内側部分において温度が下降することとなる。

こうした温度上昇現象は、薄板状被加熱物２００の両端部において１０ｍｍ以内において発生し、温度下降現象は、両端部から５０ｍｍ内側当たりに発生することが確認されている。

このため、誘導加熱装置１００においては、薄板状被加熱物２００を幅方向で均等に加熱することができないという問題点が指摘されていた。

そこで、こうした問題点を解決するための手法として、特許文献１または特許文献２に開示された技術が知られている。

まず、特許文献１に開示された技術について、図３および図４を参照しながら詳細に説明することとする。

図３（ａ）には、特許文献１に開示された誘導加熱装置の概略構成説明図が示されており、また、図３（ｂ）には、図３（ａ）のＢ矢視図が示されており、また、図３（ｃ）には、図３（ａ）のＩＩ−ＩＩによる断面図が示されており、また、図４には、図３（ａ）に示す誘導加熱装置により加熱された薄板状被加熱物の幅方向の温度分布を示すグラフが示されている。

この図３に示す誘導加熱装置１５０は、電源１５４に接続された第１加熱コイル１５６が配設されたフェライトコア１５２と薄板状被加熱物２００との間に、第１加熱コイル１５６により生成され、薄板状被加熱物２００のを貫通しない磁束たる漏洩磁束を利用して、新たに磁束を生成する第２加熱コイル１６０を配設するようにしたものである。

なお、以下の説明においては、「加熱コイル１５６により生成された磁束」を「一次磁束」と称することとし、「一次磁束の漏洩磁束を利用して加熱コイル１６０により生成された磁束」を「二次磁束」と称することとする。

この第２加熱コイル１６０は、加熱コイル１５６による一次磁束と同方向の二次磁束を生成させるため、導線を途中で一度交差させて形成されている。

電源１５４により第１加熱コイル１５６に実線矢印方向の電流が流れて、一次磁束が発生するが、薄板状被加熱物２００の外側の加熱コイル１５６（つまり、加熱コイル１５６のうち、上方側に薄板状被加熱物２００が通過しない部分のことである。）と重なる加熱コイル１６０においては、この一次磁束により誘導器電圧が発生し、加熱コイル１６０に破線矢印で示される一次磁束とは逆方向の電流が流れることとなる。

この電流は、加熱コイル１１０が途中で一度交差した形状であるため、薄板状被加熱物２００の下方側に位置する部分においては、加熱コイル１５６において流れる電流と同方向の電流が流れることとなり、このため、薄板状被加熱物２００の下方側に位置する部分の加熱コイル１６０においては、加熱コイル１５６から発生される一次磁束を補強するようにして二次磁束が生成されることとなる。

これにより、温度が下降していた薄板状被加熱物２００の両端部の内側において、磁束が補強されることにより温度が上昇して、当該内側における温度下降現象が解消され平坦な温度特性となる（図４を参照する。）。

次に、特許文献２に開示された技術について、図５乃至図７を参照しながら詳細に説明することとする。

図５（ａ）には、特許文献２に開示された誘導加熱装置の概略構成説明図が示されており、また、図５（ｂ）には、図５（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図が示されており、また、図６には、図５（ａ）における薄板状被加熱物の幅方向における一方の端部の近傍の領域を示す要部拡大説明図が示されており、また、図７には、図５（ａ）に示す誘導加熱装置により加熱された薄板状被加熱物の幅方向の温度分布を示すグラフが示されている。

この図５に示す誘導加熱装置３００は、上記した加熱コイルが配設された２つのフェライトコアを凹凸面が対向するようにして所定の間隔を設けて配設し、当該２つのフェライトコアにより形成された空間内に薄板状被加熱物を搬送するようにし、搬送される薄板状被加熱物の両端の近傍において磁性体を設けるようにしたものである。

即ち、特許文献２に開示された誘導加熱装置３００は、薄板状被加熱物２００を通過させる所定の間隙ｇを開けて対向して配置された一対の磁性部材たる断面Ｅ字形状の第１フェライトコア３０２および第２フェライトコア３０４と、電源（図示せず。）により発生された高周波電流を導通する線路たるフィーダー（図示せず。）を介して当該高周波発振器から高周波電流を給電される第１誘導コイル３０６と第２誘導コイル３０８と、第１フェライトコア３０２と第２フェライトコア３０４との間に形成された間隙ｇ内において、薄板状被加熱物２００の両方の端部の近傍に配設された磁性体３１０ａ、３１０ｂとを有して構成されている（図５（ａ）（ｂ）を参照する。）。

なお、所定の間隙ｇは、薄板状被加熱物２００の厚さｔや薄板状被加熱物２００の上下の位置変動あるいは加熱効率により決定される。

また、第１フェライトコア３０２と第２フェライトコア３０４とは、Ｅ字形状を構成する凹凸面を互いに対向させて配置された複数の磁性材３０２ａ、３０４ａをそれぞれ隙間なく連接して構成されており、第１誘導コイル３０６は第１フェライトコア３０２を構成する磁性材３０２ａの凹所３０２ｂ内に配設され、第２誘導コイル３０８は第２フェライトコア３０４を構成する磁性材３０４ａの凹所３０４ｂ内に配置されている。

また、磁性体３１０ａ、３１０ｂは、誘導加熱装置３００においては、第１フェライトコア３０２と第２フェライトコア３０４との間にそれぞれ所定の間隙ｇ_Ｕ、ｇ_Ｌを形成するように配置されている。

なお、この所定の間隙ｇ_Ｕ、ｇ_Ｌは、薄板状被加熱物２００の材質などを考慮して温度分布均一性により決定される。

以上の構成において、誘導加熱装置３００によれば、図６に示すように、薄板状被加熱物２００の両端部の外側近傍に配設された磁性体３１０ａ、３１０ｂの存在により、第１誘導コイル３０６を備えた第１フェライトコア３０２と第２誘導コイル３０８を備えた第２フェライトコア３０４との間に形成された間隙ｇに生起される磁束が、磁性体３１０ａ、３１０ｂを集中的に通過するようになる。

このため、薄板状被加熱物２００の両端部に貫通する磁束が減少し、当該両端部に集中して流れる誘導渦電流を減少することができる。

これにより、薄板状被加熱物２００の両端部における集中加熱を抑制することができるようになる。

つまり、薄板状被加熱物２００の両端部に対する磁性体３１０ａ、３１０ｂの配置場所を変化させることで、当該両端部を貫通する磁束が増減するため、磁性体３１０ａ、３１０ｂの配置場所を適宜に選択することにより、図７に示すように、薄板状被加熱物２００の両端部における加熱温度を制御することができるものである。

具体的には、磁性材３１０ａ、３１０ｂを薄板状被加熱物２００の端部へそれぞれ近づけていくと、各端部の加熱温度が徐々に下がっていき、薄板状被加熱物２００の温度分布は、磁性材３１０ａ、３１０ｂを設けていない誘導加熱装置による特性を示すパターンＡからパターンＢへと移行し、均一加熱となるパターンＣが得られる。

このパターンＣが得られた磁性材３１０ａ、３１０ｂの位置より、磁性材３１０ａ、３１０ｂをさらに各端部へそれぞれ近づけると、パターンＤのように各端部の温度は、薄板状被加熱物２００の他の領域の温度よりも低下することになる。

このようにして、特許文献１および特許文献２に開示された技術においては、薄板状被加熱物２００を幅方向において均一に加熱するようにしていた。

しかしながら、こうしたトランスバース型誘導加熱装置においては、加熱スペースが狭く、局所的な加熱となることから薄板状被加熱物を段階加熱するのに適さない場合が多くあった。

例えば、リチウム電池用などの１０μｍ程度の箔の上に、１００μｍ程度の電子触媒がコートされたものを乾燥させる場合などには、当該箔を誘導加熱により急速に加熱しても熱容量が小さいため全体を加熱するには不適当であった。

このため、トランスバース型誘導加熱装置を薄板状被加熱物の搬送路状に複数設けて、当該複数の誘導加熱装置を用いて段階的な昇温パターンにより加熱を行うようにしていたが、複数の誘導加熱装置を配置するスペースが必要になることや、複数の誘導加熱装置を用いるためにコスト高を招来することが問題点として指摘されていた。

さらに、こうした構成のため、トランスバース型誘導加熱装置においては、搬送方向において薄板状被加熱物２０を保温するための長さを確保することができないため、薄板状被加熱物を保温することができないことも問題点として指摘されていた。

特開２００７−１２２９２４号公報特開２００６−２９４３９６号公報

本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コスト高を招来することなく段階加熱や保温を行うことができるトランスバース型の誘導加熱装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、薄板状被加熱物を高周波電流により誘導加熱するトランスバース型構造の誘導加熱装置において、薄板状被加熱物の幅方向と直交する搬送方向に沿って少なくとも１回以上交差して、上記薄板状被加熱物の幅方向で延長されるとともに上記薄板状被加熱物の幅方向の長さより長い長軸を備えた略楕円形状の第１の空間を形成する第１の加熱コイルと、上記薄板状被加熱物の幅方向と直交する搬送方向に沿って上記第１の加熱コイルと同数だけ交差して、上記薄板状被加熱物の幅方向で延長されるとともに上記薄板状被加熱物の幅方向の長さより長い長軸を備えた略楕円形状の第２の空間を形成し、上記第１の加熱コイルとの間に上記薄板状被加熱物が搬送可能な所定の間隔を開けて、上記第１の空間と上記第２の空間とが互いに対向するように配置された第２の加熱コイルと、上記第１の加熱コイルと上記第２の加熱コイルとの間に配設されるとともに、上記第１の加熱コイルと上記第２の加熱コイルとの間を搬送される上記薄板状被加熱物の一方の端部の近傍に配設される断面コ字形状の第１のフェライトコアと、上記第１の加熱コイルと上記第２の加熱コイルとの間に配設されるとともに、上記第１の加熱コイルと上記第２の加熱コイルとの間を搬送される上記薄板状被加熱物の他方の端部の近傍に配設される断面コ字形状の第２のフェライトコアとを有するようにしたものである。

また、本発明は、上記した発明において、さらに、上記第１の加熱コイルと上記薄板状被加熱物との間に配設されるとともに、上記薄板状被加熱物の両端部の近傍において上記搬送方向に延設される略矩形形状の第１の補正コイルと、上記第２の加熱コイルと上記薄板状被加熱物との間に配設されるとともに、上記薄板状被加熱物の両端部の近傍において上記搬送方向に延設される略矩形形状の第２の補正コイルとを有するようにしたものである。

また、本発明は、上記した発明において、さらに、上記第１の加熱コイルの外側に配設されるとともに、上記薄板状被加熱物の両端部の近傍において上記搬送方向に延設される略矩形形状の第１の補正コイルと、上記第２の加熱コイルの外側に配設されるとともに、上記薄板状被加熱物の両端部の近傍において上記搬送方向に延設される略矩形形状の第２の補正コイルとを有するようにしたものである。

また、本発明は、上記した発明において、上記薄板状被加熱物を搬入する搬入口と上記薄板状被加熱物を搬出する搬出口との近傍に位置する上記第１の補正コイルと上記第１の加熱コイルとを、互いに近づけて配設するとともに、該搬入口と該搬出口との近傍に位置する上記第１の補正コイルと上記第１の加熱コイルとに流れる電流が互いに逆方向に流れるように設計するようにしたものである。

また、本発明は、上記した発明において、上記第１の加熱コイルと上記第１の補正コイルとは、それぞれ別電源に接続され、上記第２の加熱コイルと前記第２の補正コイルとは、それぞれ別電源に接続されるようにしたものである。

また、本発明は、上記した発明において、さらに、上記フェライトコアと上記第１の補正コイルと上記第２の補正コイルとを上記薄板状被加熱物の幅方向で移動可能に固定し、上記フェライトコア同士の該幅方向の間隔、上記第１の補正コイルの該幅方向の間隔および上記第２の補正コイルの該幅方向の間隔を同時に制御することが可能な移動部材とを有するようにしたものである。

また、本発明は、上記した発明において、上記第１の加熱コイルを共振コンデンサを介して上記搬送方向に複数接続するとともに、上記第２の加熱コイルを共振コンデンサを介して上記搬送方向に上記第１の加熱コイルと同数だけ接続するようにしたものである。

本発明は、以上説明したように構成されているので、トランスバース型の誘導加熱装置であって、コスト高を招来することなく段階加熱や保温を行うことができるという優れた効果を奏するものである。

図１（ａ）は、従来の技術のトランスバース型誘導加熱装置を示す概略構成説明図であり、また、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ矢視図であり、また、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。図２は、図１（ａ）に示す誘導加熱装置により加熱された薄板状被加熱物の幅方向の温度分布を示すグラフである。図３（ａ）は、特許文献１に開示された誘導加熱装置を示す概略構成説明図が示されており、また、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ矢視図であり、また、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図４は、図３（ａ）に示す誘導加熱装置により加熱された薄板状被加熱物の幅方向の温度分布を示すグラフである。図５（ａ）は、特許文献２に開示された誘導加熱装置を示す概略構成説明図であり、また、図５（ｂ）には、図５（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図６は、図５（ａ）における薄板状被加熱物の幅方向における一方の端部の近傍の領域を示す要部拡大説明図である。図７は、図５（ａ）に示す誘導加熱装置により加熱された薄板状被加熱物の幅方向の温度分布を示すグラフである。図８は、本発明の第１の実施の形態による誘導加熱装置を示す概略構成斜視説明図である。図９（ａ）は、加熱コイルを示す概略構成説明図であり、また、図９（ｂ）は、図８のＣ矢視図であり、また、図９（ｃ）には、図８のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図１０は、図８に示す誘導加熱装置の各領域における磁界の向きを示す説明図である。図１１（ａ）は、本発明の第２の実施の形態による誘導加熱装置を示す概略構成説明図であり、また、図１１（ｂ）には、図１１（ａ）のＤ矢視図であり、また、図１１（ｃ）は、加熱コイルおよび補正コイルを示す概略構成説明図が示されている。図１２は、補正コイルを用いたときの薄板状被加熱物の幅方向の温度分布および補正コイルを用いていないときの薄板状被加熱物の幅方向の温度分布を示すグラフである。図１３（ａ）は、本発明の第３の実施の形態による誘導加熱装置の概略構成説明図であり、また、図１３（ｂ）は、加熱コイルおよび補正コイルを示す概略構成説明図である。図１４（ａ）は、本発明の第４の実施の形態による誘導加熱装置を示す概略構成説明図であり、また、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＥ矢視図であり、また、図１４（ｃ）は、加熱コイルおよび補正コイルを示す概略構成説明図である。図１５は、本発明による誘導加熱装置の変形例を示す説明図である。図１６は、本発明による誘導加熱装置の変形例を示す説明図である。図１７は、本発明による誘導加熱装置の変形例を示す説明図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明による誘導加熱装置の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。

なお、以下の説明においては、図１乃至図７を参照しながら説明した従来の誘導加熱装置と同一または相当する構成については、上記において用いた符号と同一の符号を用いて示すことにより、その詳細な構成ならびに作用効果の説明は適宜に省略することとする。

まず、図８乃至図９を参照しながら、本発明による誘導加熱装置の第１の実施の形態について説明する。

図８には、本発明の第１の実施の形態による誘導加熱装置の概略構成斜視説明図が示されており、また、図９（ａ）には、加熱コイルの概略構成説明図が示されており、また、図９（ｂ）には、図８のＣ矢視図が示されており、また、図９（ｃ）には、図８のＩＶ−ＩＶ線による断面図が示されている。

この図８に示す誘導加熱装置１０は、一方の端部１２ａがフィーダー１４に接続され、フィーダー１４を介して高周波電流を給電する電源１８の一方の端子１８ａに接続されるとともに、他方の端部１２ｂがフィーダー１６に接続され、フィーダー１６を介して電源１８の他方の端子１８ｂに接続された一連の加熱コイル１２と、一方の端部２２ａがフィーダー２４に接続され、フィーダー２４を介して高周波電流を給電する電源２８の一方の端子２８ａに接続されるとともに、他方の端部２２ｂがフィーダー２６に接続され、フィーダー２６を介して電源２８の他方の端子２８ｂに接続された一連の加熱コイル２２と、搬送される薄板状被加熱物２００の端部２００ａ、２００ｂの近傍にそれぞれ配設される断面コ字形状のフェライトコア２０、３０とを有して構成されている。

より詳細には、加熱コイル１２と加熱コイル２２とは、所定の間隙Ｇを設けて配設されており、この所定の間隙Ｇは、間隙Ｇ中を搬送される薄板状被加熱物２００の厚さＴや薄板状被加熱物２００の一変動あるいは加熱効率により決定される。

また、加熱コイル１２および加熱コイル２２はそれぞれ、同じ形状に成形され、薄板状被加熱物２００の表面に生起されるために、少なくとも１回以上交差するように配設されている。

具体的には、誘導加熱装置１０における加熱コイル１２は、図２（ａ）に示すように、８回交差していて、８箇所の交差部１２ｃが形成されている。この際、上方側に位置する加熱コイルと下方側に位置する加熱コイルとが互いに接することがないようにして、交差部１２ｃを作成する。

また、加熱コイル２２も加熱コイル１２と同様にして、図２（ａ）に示すように、８回交差していて、８箇所の交差部２２ｃが形成されており、この際、上方側に位置する加熱コイルと下方側に位置する加熱コイルとが互いに接することがないようにして、交差部２２ｃを作成する。

なお、加熱コイル１２は、交差部１２ｃが形成されることにより、加熱コイル１２で形成された略楕円形状の空間１２ｄが形成されることとなり、略楕円形状の空間１２ｄは、長軸の長さＬ４が薄板状被加熱物２００の幅Ｗ１より大きくなるように寸法設計されている。

また、加熱コイル２２は、交差部２２ｃが形成されることにより、加熱コイル２２で形成された略楕円形状の空間２２ｄが形成されることとなり、略楕円形状の空間２２ｄは、長軸の長さＬ４が薄板状被加熱物２００の幅Ｗ１より大きくなるように寸法設計されている。

そして、加熱コイル１２および加熱コイル２２はそれぞれ、空間１２ｄと空間２２ｄとが互いに対向するようにして配設される。

さらに、この加熱コイル１２および加熱コイル２２は、電源１８および電源２８とそれぞれ、給電される高周波電流の向きが同じになるように接続されており、同じ寸法により形成されている。

従って、加熱コイル１２および加熱コイル２２の交差箇所を増やすことにより、Ｙ軸方向、つまり、薄板状被加熱物２００の搬送方向に加熱コイル１２および加熱コイル２２を延長して配設することができるものである。

また、フェライトコア２０は、凹凸面を薄板状被加熱物２００に対向するようにして配設され、凹部２０ａに薄板状被加熱物２００の端部２００ａが位置するようにして配設される。同様にフェライトコア３０は、凹凸面を薄板状被加熱物２００に対向するようにして配設され、凹部３０ａに薄板状被加熱物２００の端部２００ｂが位置するようにして配設される。

また、フィーダー１６およびフィーダー２６においては、それぞれ共振コンデンサ３２および３４が配設されている。

以上の構成において、この誘導加熱装置１０の加熱コイル１２および加熱コイル２２にそれぞれフィーダーを介して電源１８および電源２８から高周波電流が給電されると、加熱コイル１２および加熱コイル２２が生起する磁束が所定の間隙Ｇで搬送される薄板状被加熱物２００を貫通することとなり、これにより薄板状被加熱物２００に渦電流が誘導されて薄板状被加熱物２００が加熱されることとなる。

このとき、薄板状被加熱物２００の上方側に位置する加熱コイル１２が形成した空間１２ｄと薄板状被加熱物２００の下方側に位置する加熱コイル２２が形成した空間とによって形成された領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅ、領域Ｆ、領域Ｇ、領域Ｈ、領域Ｉの９つの領域において、それぞれ磁束が生起されることとなり（図１０を参照する。）、この９つの領域において生起された磁束が薄板状被加熱物２００を貫通して、その表面に渦電流を誘導することとなる。

また、薄板状被加熱物２００の端部２００ａ、２００ｂの近傍に配設されたフェライトコア２０およびフェライトコア３０の存在により、加熱コイル１２および加熱コイル２２により間隙Ｇに生起される磁束が、フェライトコア２０およびフェライトコア３０に集中的に通過するようになり、端部２００ａ、２００ｂの領域を通過する磁束が減少し、端部２００ａ、２００ｂに集中して流れる渦電流を減少することができる。

このように、誘導加熱装置１０は、加熱コイル１２と加熱コイル２２とにより、薄板状被加熱物２００の搬送方向に沿って複数の領域を形成し、当該領域において磁束が発生して薄板状被加熱物２００を加熱するようにした。

さらに、誘導加熱装置１０は、薄板状被加熱物２００の端部２００ａ、２００ｂの近傍にフェライトコア２０およびフェライトコア３０を配設するようにした。

これにより、誘導加熱装置１０においては、薄板状被加熱物２００の搬送方向に長いトランスバース型誘導加熱装置を実現することができ、フェライトコア２０、３０により、薄板状被加熱物２００の端部２００ａ、２００ｂの温度上昇現象、つまり、集中加熱を抑制しながら、段階加熱を行うことが可能となる。

また、誘導加熱装置１０においては、薄板状被加熱物２００の搬送方向に長い構成であるため、搬送方向において薄板状被加熱物２０を保温するための長さを確保することができ、薄板状被加熱物２００の保温が可能となる。

次に、図１１を参照しながら、本発明による誘導加熱装置の第２の実施の形態について説明する。

図１１（ａ）には、本発明の第２の実施の形態による誘導加熱装置の概略構成説明図が示されており、また、図１１（ｂ）には、図１１（ａ）のＤ矢視図が示されており、また、図１１（ｃ）には、加熱コイルおよび補正コイルの概略構成説明図が示されている。

この図１１に示す誘導加熱装置４０は、薄板状被加熱物２００と加熱コイル１２との間に補正コイル４２が設けられるとともに、薄板状被加熱物２００と加熱コイル２２との間に補正コイル４４が設けられており、こうした点において、上記した誘導加熱装置１０とは異なっている。

より詳細には、補正コイル４２は、一方の端部４２ａがフィーダー１４に接続され、フィーダー１４を介して電源１８の一方の端部１８ａに接続されるとともに、他方の端部４２ｂが加熱コイル１２の一方の端部１２ａに接続されている（図１１（ｃ）を参照する。）。

この補正コイル４２は略矩形形状であって、加熱コイル１２の搬送方向における長さＬ１と略一致する長さＬ２を有して構成されており、搬送方向と直交する幅方向の長さＬ３は、薄板状被加熱物２００の幅Ｗ１より短く設定されている。

さらに、長さＬ３は、フェライトコア２０とフェライトコア３０との間隔ｇ１より短く設定されている。

また、補正コイル４４は、一方の端部４４ａがフィーダー２４に接続され、フィーダー２４を介して電源２８の一方の端部１８ａに接続されるとともに、他方の端部４４ｂが加熱コイル２２の一方の端部２２ａに接続されている。

この補正コイル４４は略矩形形状であって、補正コイル４２と同様にして構成されており、加熱コイル２２の搬送方向における長さＬ１と略一致する長さＬ２を有して構成されており、搬送方向と直交する幅方向の長さＬ３は、薄板状被加熱物２００の幅Ｗ１より短く設定されている。

なお、この補正コイル４２、４４の長さＬ３は、薄板状被加熱物２００において、端部２００ａ、２００ｂの内側において温度が下降していた部分を考慮して設定されるものである。

以上の構成において、この誘導加熱装置４０の補正コイル４２および加熱コイル１２と、補正コイル４４と加熱コイル２２とに、それぞれフィーダーを介して電源１８および電源２８から高周波電流が給電されると、加熱コイル１２および加熱コイル２２が生起する磁束が所定の間隙Ｇ内で搬送される薄板状被加熱物２００を貫通することとなり、これにより薄板状被加熱物２００に渦電流が誘導されて薄板状被加熱物２００が加熱されることとなる。

このとき、誘導加熱装置１０と同様にフェライトコア２０、３０により、薄板状被加熱物２００の端部２００ａ、２００ｂに集中して流れる渦電流を減少することができるとともに、補正コイル４２、４４により薄板状被加熱物２００の端部２００ａ、２００ｂの内側に生じる低温部において、磁束が補強されることとなり、当該低温部における温度下降現象が解消された温度特性となる（図１２を参照する）。

このように、誘導加熱装置４０は、誘導加熱装置１０の構成に加えて、薄板状被加熱物２００と加熱コイル１２との間に補正コイル４２を設けるとともに、薄板状被加熱物２００と加熱コイル２２との間に補正コイル４４を設けるようにした。

これにより、誘導加熱装置４０においては、薄板状被加熱物２００の搬送方向に長いトランスバース型誘導加熱装置を実現することができ、フェライトコア２０、３０により、薄板状被加熱物２００の端部２００ａ、２００ｂの温度上昇現象、つまり、集中加熱を抑制しながら、段階加熱を行うことが可能となる。

また、誘導加熱装置４０においては、薄板状被加熱物２００の搬送方向に長い構成であるため、搬送方向において薄板状被加熱物２０を保温するための長さを確保することができ、薄板状被加熱物２００の保温が可能となる。

さらに、誘導加熱装置４０においては、薄板状被加熱物２００の端部２００ａ、２００ｂの内側における温度下降現象が解消され、薄板状被加熱物２００の幅方向において平坦な温度特性となる。

次に、図１３を参照しながら、本発明による誘導加熱装置の第３の実施の形態について説明する。

図１３（ａ）には、本発明の第３の実施の形態による誘導加熱装置の概略構成説明図が示されており、また、図１３（ｂ）には、加熱コイルおよび補正コイルの概略構成説明図が示されている。

この図１３に示す誘導加熱装置５０は、薄板状被加熱物２００が搬入される搬入口および薄板状被加熱物２００が搬出される搬出口において、補正コイル４２と加熱コイル１２とが接することがない程度に近づけて配設するとともに、当該搬入口および当該搬出口において、補正コイル４２に流れる電流と、加熱コイル１２に流れる電流とが互いに逆方向に流れるようにして加熱コイル１２を形成し、薄板状被加熱物２００が搬入される搬入口および薄板状被加熱物２００が搬出される搬出口において、補正コイル４４と加熱コイル２２とが接することがない程度に近づけて配設するとともに、当該搬入口および当該搬出口において、補正コイル４４に流れる電流と、加熱コイル２２に流れる電流とが互いに逆方向に流れるようにして加熱コイル２２を形成する点において、上記した誘導加熱装置４０とは異なっている。

以上の構成において、この誘導加熱装置５０の補正コイル４２および加熱コイル１２と、補正コイル４４および加熱コイル２２とに、電源１８および電源２８から高周波電流が給電されると、加熱コイル１２および加熱コイル２２が生起する磁束が所定の間隙Ｇ内で搬送される薄板状被加熱物２００を貫通することとなり、これにより薄板状被加熱物２００に渦電流が誘導されて薄板状被加熱物２００が加熱されることとなる。

このとき、誘導加熱装置１０と同様にして、フェライトコア２０、３０により、薄板状被加熱物２００の端部２００ａ、２００ｂに集中して流れる渦電流を減少することができるとともに、誘導加熱装置４０と同様にして、補正コイル４２、４４により薄板状被加熱物２００の端部２００ａ、２００ｂの内側に生じる低温部において、磁束が補強されることとなり、当該低温部における温度下降現象が解消された温度特性となる。

さらに、搬入口および搬出口において、薄板状被加熱物２００の表面において生じる渦電流を相殺することにより、必要のない加熱をすることがなくなる。

このように、誘導加熱装置５０においては、搬入口および搬出口において、薄板状被加熱物２００の幅方向に延設される補正コイル４２と加熱コイル１２とを近づけて配設し、補正コイル４２に流れる電流と加熱コイル１２に流れる電流とが互いに逆方向となるように加熱コイル１２を形成するとともに、薄板状被加熱物２００の幅方向に延設される補正コイル４４および加熱コイル２２を近づけて配設し、補正コイル４４に流れる電流と加熱コイル２２に流れる電流とが互いに逆方向となるように加熱コイル２２を形成することにより、搬入口および搬出口において薄板状被加熱物２００の表面に生じる渦電流を相殺することができ、必要のない加熱を行わずに済む。

次に、図１４を参照しながら、本発明による誘導加熱装置の第４の実施の形態について説明する。

図１４（ａ）には、本発明の第４の実施の形態による誘導加熱装置の概略構成説明図が示されており、また、図１４（ｂ）には、図１４（ａ）のＥ矢視図が示されており、また、図１４（ｂ）には、加熱コイルおよび補正コイルの概略構成説明図である。

この図１４示す誘導加熱装置６０は、加熱コイル１２と補正コイル４２とが互いに異なる電源に接続されており、また、加熱コイル２２と補正コイル４４とが互いに異なる電源接続されており、こうした点において、上記した誘導加熱装置４０と異なっている。

より詳細には、加熱コイル１２は、一方の端部１２ａがフィーダー１４に接続され、フィーダー１４を介して電源１８の一方の端子１８ａに接続されるとともに、他方の端部１２ｂがフィーダー１６に接続され、フィーダー１６を介して電源１８の他方の端子１８ｂに接続されている。

また、加熱コイル２２は、一方の端部２２ａがフィーダー２４に接続され、フィーダー２４を介して電源２８の一方の端子２８ａに接続されるとともに、他方の端部２２ｂがフィーダー２６に接続され、フィーダー２６を介して電源２８の他方の端子２８ｂに接続されている。

さらに、補正コイル４２は、一方の端部４２ａがフィーダー６４に接続され、フィーダー６４を介して高周波電流を給電する電源６８の一方の端子６８ａに接続されるとともに、他方の端部４２ｂがフィーダー６６に接続され、フィーダー６６を介して電源６８の他方の端子６８ｂに接続されている。

また、補正コイル４４は、一方の端部４４ａがフィーダー７４に接続され、フィーダー７４を介して高周波電流を給電する電源７８の一方の端子７８ａに接続されるとともに、他方の端部４４ｂがフィーダー７６に接続され、フィーダー７６を介して電源７８の他方の端子７８ｂに接続されている。

なお、フィーダー６６およびフィーダー７６においては、それぞれ共振コンデンサ８２および８４が配設されている。

以上の構成において、この誘導加熱装置６０の加熱コイル１２および加熱コイル２２にそれぞれフィーダーを介して電源１８および電源２８から高周波電流が給電されるとともに、補正コイル４２および補正コイル４４にそれぞれフィーダーを介して電源６８および電源７８から高周波電源が供給されると、加熱コイル１２および加熱コイル２２が生起する磁束が所定の間隙Ｇで搬送される薄板状被加熱物２００を貫通することとなり、これにより薄板状被加熱物２００に渦電流が誘導されて薄板状被加熱物２００が加熱されることとなる。

このとき、誘導加熱装置４０と同様に、フェライトコア２０、３０により、薄板状被加熱物２００の端部２００ａ、２００ｂに集中して流れる渦電流を減少することができるとともに、補正コイル４２、４４により薄板状被加熱物２００の端部２００ａ、２００ｂの内側に生じる低温部において、磁束が補強されることとなり、当該低温部における温度下降現象が解消された温度特性となる。

このように、誘導加熱装置６０においては、加熱コイル１２と補正コイル４２とを別電源に接続するとともに、加熱コイル２２と補正コイル４４とを別電源に接続するようにしたことにより、薄板状被加熱物２００の端部２００ａ、２００ｂの内側に生じる低温部の補正を、独立した電源で制御することができるようになる。

なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（５）に示すように変形することができるものである。

（１）上記した実施の形態においては、第２の実施の形態において説明した誘導加熱装置４０および第４の実施の形態において説明した誘導加熱装置６０において、薄板状被加熱物２００と加熱コイル１２との間に補正コイル４２を設けるとともに、薄板状被加熱物２００と加熱コイル２２との間に補正コイル４４を設けるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、補正コイル４２を加熱コイル１２の外側に設けるとともに、補正コイル４４を加熱コイル２２の外側に設けるようにしてもよい（図１５を参照する。）。

（２）上記した実施の形態においては、加熱コイル１２および加熱コイル２２の交差箇所を増やすことにより、Ｙ軸方向、つまり、薄板状被加熱物２００の搬送方向に加熱コイル１２および加熱コイル２２を延長するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、図１６に示すように、少なくとも１回以上交差するようにした加熱コイル１２および加熱コイル２２を共振コンデンサにより、直列に複数接続するようにして誘導加熱装置全体の長さを搬送方向に長く設計するようにしてもよい（図１６（ａ）を参照する。）。

これにより、装置の全長が長くなったとしても、コイル電圧を上げることなく構成することができるようになる（図１６（ｂ）を参照する。）。

なお、このときの電源はいずれか１つの加熱コイル１２および加熱コイル２２に接続していればよい。

また、このように多数の加熱コイルを簡単な構成で直列に接続することにより、高周波抵抗を大きくすることができ、従来の技術におけるトランスバース型の誘導加熱装置に比べ、加熱コイルに流す高周波電流を小さくすることが可能となる。

これにより、加熱コイルを、比較的高価である水冷銅パイプを用いることなく、比較的安価な空冷リッツ線を用いて構成することができるようになる。

（３）上記した実施の形態においては、フェライトコア２０とフェライトコア３０との間隔および補正コイル４２と補正コイル４４との間隔を別々に制御するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、図１７に示すように、フェライトコア２０と補正コイル４２、４４とを固定部材９２により固定し、フェライトコア３０と補正コイル４２、４４とを固定部材９４により固定し、当該固定部材９２、９４を薄板状被加熱物２００の幅方向で移動させることにより、フェライトコア２０および補正コイル４２、４４と、フェライトコア３０と補正コイル４２、４４とを一体的に調整できるようにしてもよい。

この際、補正コイル４２、４４は、補正コイル４２、４４の薄板状被加熱物２００の幅方向に延設される部分が伸縮可能に構成されるとともに、一方の端部４２ａ、４４ａおよび他方の端部４２ｂ、４４ｂが、各端部において接続された加熱コイルまたはフィーダーと接続した状態で薄板状被加熱物２００の幅方向に移動可能に構成されるものである。

（４）上記した実施の形態においては、第３の実施の形態において説明した誘導加熱装置５０において、１つの電源により、薄板状被加熱物２００の搬入口および搬出口近傍に位置する加熱コイル１２と補正コイル４２とを近づけて配設するとともに、当該搬入口および当該搬出口に位置する加熱コイル１２と補正コイル４２とに流れる電流が逆方向になるように設計するとともに、当該搬入口および当該搬出口近傍に位置する加熱コイル２２と補正コイル４４とを近づけて配設するとともに、当該搬入口および当該搬出口に位置する加熱コイル２２と補正コイル４４とに流れる電流が逆方向になるように設計したがこれに限られるものではないことは勿論である。

即ち、第４の実施の形態において説明した誘導加熱装置６０のように、加熱コイル１２と補正コイル４２とを別電源により制御するとともに、加熱コイル２２と補正コイル４４とを別電源により制御するようにしてもよく、これにより、簡単に電流の方向を制御することができる。

（５）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（４）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。

本発明は、板状の被加熱物、特に、薄板状の被加熱物を加熱する際に用いて好適なものである。

１０、４０、５０、６０、１００、１５０、３００誘導加熱装置
１２、２２、１０６、１５６、１６０、３０６、３０８加熱コイル
１４、１６、２４、２６、６４、６６、７４、７６フィーダー
１８、２８、６８、７８、１０４、１５４電源
２０、３０、１０２、１５２、３０２、３０４フェライトコア
４２、４４補正コイル
９２、９４固定部材
２００薄板状被加熱物

Claims

薄板状被加熱物を高周波電流により誘導加熱するトランスバース型構造の誘導加熱装置において、
薄板状被加熱物の幅方向と直交する搬送方向に沿って少なくとも１回以上交差して、前記薄板状被加熱物の幅方向で延長されるとともに前記薄板状被加熱物の幅方向の長さより長い長軸を備えた略楕円形状の第１の空間を形成する第１の加熱コイルと、
前記薄板状被加熱物の幅方向と直交する搬送方向に沿って前記第１の加熱コイルと同数だけ交差して、前記薄板状被加熱物の幅方向で延長されるとともに前記薄板状被加熱物の幅方向の長さより長い長軸を備えた略楕円形状の第２の空間を形成し、前記第１の加熱コイルとの間に前記薄板状被加熱物が搬送可能な所定の間隔を開けて、前記第１の空間と前記第２の空間とが互いに対向するように配置された第２の加熱コイルと、
前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルとの間に配設されるとともに、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルとの間を搬送される前記薄板状被加熱物の一方の端部の近傍に配設される断面コ字形状の第１のフェライトコアと、
前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルとの間に配設されるとともに、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルとの間を搬送される前記薄板状被加熱物の他方の端部の近傍に配設される断面コ字形状の第２のフェライトコアと
を有することを特徴とする誘導加熱装置。
請求項１に記載の誘導加熱装置において、さらに、
前記第１の加熱コイルと前記薄板状被加熱物との間に配設されるとともに、前記薄板状被加熱物の両端部の近傍において前記搬送方向に延設される略矩形形状の第１の補正コイルと、
前記第２の加熱コイルと前記薄板状被加熱物との間に配設されるとともに、前記薄板状被加熱物の両端部の近傍において前記搬送方向に延設される略矩形形状の第２の補正コイルと
を有することを特徴とする誘導加熱装置。
請求項１に記載の誘導加熱装置において、さらに、
前記第１の加熱コイルの外側に配設されるとともに、前記薄板状被加熱物の両端部の近傍において前記搬送方向に延設される略矩形形状の第１の補正コイルと、
前記第２の加熱コイルの外側に配設されるとともに、前記薄板状被加熱物の両端部の近傍において前記搬送方向に延設される略矩形形状の第２の補正コイルと
を有することを特徴とする誘導加熱装置。
請求項２または３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置において、
前記薄板状被加熱物を搬入する搬入口と前記薄板状被加熱物を搬出する搬出口との近傍に位置する前記第１の補正コイルと前記第１の加熱コイルとを、互いに近づけて配設するとともに、該搬入口と該搬出口との近傍に位置する前記第１の補正コイルと前記第１の加熱コイルとに流れる電流が互いに逆方向に流れるように設計する
ことを特徴とする誘導加熱装置。
請求項２、３または４のいずれか１項に記載の誘導加熱装置において、
前記第１の加熱コイルと前記第１の補正コイルとは、それぞれ別電源に接続され、
前記第２の加熱コイルと前記第２の補正コイルとは、それぞれ別電源に接続される
ことを特徴とする誘導加熱装置。
請求項２、３、４または５のいずれか１項に記載の誘導加熱装置において、さらに、
前記フェライトコアと前記第１の補正コイルと前記第２の補正コイルとを前記薄板状被加熱物の幅方向で移動可能に固定し、前記フェライトコア同士の該幅方向の間隔、前記第１の補正コイルの該幅方向の間隔および前記第２の補正コイルの該幅方向の間隔を同時に制御することが可能な移動部材と
を有することを特徴とする誘導加熱装置。
請求項１、２、３、４、５または６のいずれか１項に記載の誘導加熱装置において、
前記第１の加熱コイルを共振コンデンサを介して前記搬送方向に複数接続するとともに、前記第２の加熱コイルを共振コンデンサを介して前記搬送方向に前記第１の加熱コイルと同数だけ接続する
ことを特徴とする誘導加熱装置。