JP2015043262A - 高周波誘導加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】誘導加熱される被加熱部材の周囲に、赤外波長域の電磁波に対して70%以上の反射率を有し、非金属材料または板厚が電流浸透深さに対して薄い金属材料から成る反射部材を配置することで、誘導加熱装置から被加熱部材への投入エネルギーを損失することなく、周囲への放熱によるエネルギー損失を抑制できるため、高周波誘導加熱装置の動力費用の削減が可能となる。
【選択図】 図2
Description
また、被加熱部材の周囲に配置したコイルケースによって周囲への磁束の漏洩と外気の侵入を遮断するとともに、コイル間に配置した加熱補償部材からの輻射熱によって、停滞部における被加熱部材の温度低下を抑制しているものがある(例えば特許文献2参照)。
被加熱部材に対向されるか、または前記被加熱部材を囲んで配置される誘導加熱コイルと、
赤外波長域の電磁波に対して所定の反射率を有し、前記被加熱部材と前記誘導加熱コイルとの間に配置された反射部材と、
を備えたものである。
実施の形態1.
実施の形態1について、図1〜3を用いて説明する。
図1は、本発明の実施の形態1に係る高周波誘導加熱装置全体の概略図である。高周波発振機8により高周波電流6(便宜上、流れる方向を矢印で表記するのみとした)を発生させ、高周波変流器9により電流を好適な大きさに変流し、加熱コイル1に通電する。加熱コイル1を流れる高周波電流6により発生する交番磁束が被加熱部材2を貫通することで、被加熱部材2に(図示しない)誘導電流7が発生し、被加熱部材2は、その固有の抵抗値に応じたジュール熱によって加熱される。従って、空気などの熱エネルギーを輸送する媒体を介さずに被加熱部材2を発熱させることが可能な直接加熱であり、被加熱部材2への投入効率が良いという特徴を持つ。なお、加熱中の被加熱部材からの輻射熱による昇温を抑制するため、冷却水循環装置10を設け、加熱コイル1の内部に冷却水を循環させている。
δ[mm] = 5.03×105(ρ/μsf)0.5 ・・・(1)
ここで、ρ:被加熱部材の電気抵抗率[Ωm]、μs:被加熱部材の比透磁率[‐(無次元)]、f:発振周波数[Hz]である。
実施の形態2について、図4〜5を用いて説明する。なお、実施の形態1と共通する部分および同一の作用をする部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
図4は本発明の実施の形態2に係る誘導加熱装置の概略図である。本発明に係る誘導加熱装置は、加熱コイル1と加熱コイル1の表面上にコーティングした反射膜12と、コイルと対向する位置またはコイルによって囲まれる空間内に配置される被加熱部材2により
構成される。なお、図4では、反射膜12が反射部材3の役割を成し、コイルにて支持する。
実施の形態1における反射部材3と異なり、前記反射膜12はコイルの表面上に形成されているために、反射膜12自身に高周波電流6が流れる。そのため、高周波電流6により発生する交番磁束が反射膜12を貫通することがないため、実施の形態1にて示したような、反射膜12に誘導電流が流れることで投入エネルギーを消費することが原理的に発生しない。
以上のような本発明の実施可能性および効果を従来例と実施例により以下でさらに説明する。なお、実施例で採用した例はそのための一例であり、本発明は、この例に限定されるものではなく、本発明を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
実施の形態3について、実施の形態2と同じ図4を用いて説明する。なお、実施の形態2と共通する部分および同一の作用をする部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
実施の形態2では、加熱コイル1の表面に反射膜12をコーティングすることを特徴とする誘導加熱装置について説明したが、本実施の形態3は加熱コイル1を絶縁部材14で被覆し、前記絶縁部材14をコーティングする形で赤外波長域の電磁波に対して70%以上の反射率を持つ反射膜12を有することを特徴とする誘導加熱装置に関するものである。
前記反射膜12へのエネルギー投入による加熱ロスを抑制するために好適な材料および板厚は実施の形態1と同様であるため、ここでは説明を省略する。
本発明に係る高周波加熱装置の効果を説明するため、まず、従来技術による高周波加熱装置について比較例として説明する。図6に本比較例に係る高周波誘導加熱装置の加熱コイル1、および被加熱部材2の位置関係を断面図にて示す。加熱コイル1として、外径Dが8mmの銅パイプからなる、高さHが120mm、幅Wが280mm、長さLが220mmのトンネル型のコイルを用いた。20℃の雰囲気温度において、被加熱部材2として板厚dtが10mm、幅dwが150mm、長さdlが150mmの冷間圧延鋼板を、ベークライト製の高さ調整治具(図示せず)を用いて加熱コイル1の中央に設置して加熱試験を実施した。上記で、被加熱部材2の幅dwは図示していないが、被加熱部材2の正方形状の面の一辺に相当する部分であり、正方形状の面の他の一辺であって前記長さdwの辺に隣接する一辺に相当する部分が長さdlである。また同様に、加熱コイル1の幅Wは図示していないが、このWは加熱コイル1の外形形状の一辺に相当する部分であり、外形形状の他の一辺に相当する部分が長さLである。そして、W、L、Hは、被加熱部材2のdw、dl、dtに、各々対応する部分となっている(以下、実施例1でも同様)。加熱には、島田理化工業(株)製の高周波誘導加熱装置SBT−EH40を用い、加熱条件は発振周波数を27kHz、電源トランスに入力する前の高周波電流値を30A、電源電圧を270Vとした。なお、加熱時は、加熱コイル1に冷却水を循環することで、加熱コイ
ル1の温度上昇を抑制している。冷間圧延鋼板の温度は、表面中央にスポット溶接により取り付けたK型熱電対13によりその時間変化を測定した。
本発明に係る実施例1を説明する。図7に本実施例に係る高周波誘導加熱装置の加熱コイル1、および被加熱部材2、反射部材支持ケース4(本実施例では反射部材を有していないが、便宜上、前記名称とする)の位置関係を断面図で示す。ここで、本実施例に係る加熱部は、前述した比較例の加熱部に対して板厚10mmのベークライト板をポリイミドテープなどの有機物のみを結合部材として貼りあわせて製作した外形の高さHが70mm、幅Wが240mm、長さLが220mmの長方形の筒を挿入している。また、加熱実験に用いた装置、加熱条件および周囲環境は、比較例との対比のため、比較例と同等とした。
本発明に係る実施例2を説明する。図8に本実施例に係る高周波誘導加熱装置の加熱コイル1、および被加熱部材2、反射部材3、反射部材支持ケース4の位置関係を断面図で示す。ここで、本実施例に係る加熱部は、実施例1にて示した反射部材支持ケース4と同等のものを使用し、前記反射部材支持ケース4の内面に、純度99%のアルミニウムを真空蒸着することにより膜厚1μm、赤外線反射率95%の反射部材3を形成している。また、加熱実験に用いた装置、加熱条件および周囲環境は、比較例との対比のため、比較例と同等とした。
本発明に係る実施例3を説明する。図9に本実施例に係る高周波誘導加熱装置の加熱コイル1、および被加熱部材2、反射膜12の位置関係を断面図で示す。本実施例に係る加熱部は、比較例にて示した加熱コイル1に、無電解銀めっきを施すことにより、膜厚5μm、赤外線反射率95%の銀薄膜を形成している。加熱コイル1以外の加熱実験に用いた装置、加熱条件および周囲環境は、比較例との対比のため、比較例と同等とした。
Claims (9)
- 被加熱部材に対向されるか、または前記被加熱部材を囲んで配置される誘導加熱コイルと、
赤外波長域の電磁波に対して所定の反射率を有し、前記被加熱部材と前記誘導加熱コイルとの間に配置された反射部材と、
を備えたことを特徴とする高周波誘導加熱装置。 - 被加熱部材に対向されるか、または前記被加熱部材を囲んで配置される誘導加熱コイルと、
赤外波長域の電磁波に対して所定の反射率を有し、前記誘導加熱コイルの表面にコーティングされた反射膜と、
を備えたことを特徴とする高周波誘導加熱装置。 - 前記所定の反射率は70%以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の高周波誘導加熱装置。
- 前記反射膜は、前記誘導加熱コイルを絶縁部材で被覆した後、この絶縁部材の表面にコーティングされることを特徴とする請求項2に記載の高周波誘導加熱装置。
- 前記反射部材を支持する反射部材支持ケースは、前記被加熱部材の周囲を囲むように、かつ、前記反射部材に対する前記被加熱部材の配置と反対側に設置されていることを特徴とする請求項1に記載の高周波誘導加熱装置。
- 前記反射部材は、アルミ、銅、銀、金のうち、少なくとも一つの材質から構成されることを特徴とする請求項1または請求項5に記載の高周波誘導加熱装置。
- 前記反射膜は、アルミ、銅、銀、金のうち、少なくとも一つから構成されることを特徴とする請求項2または請求項4に記載の高周波誘導加熱装置。
- 前記反射部材の板厚は、前記反射部材の材料の電流浸透深さより薄いことを特徴とする請求項1または請求項5に記載の高周波誘導加熱装置。
- 前記誘導加熱コイルは、内部に水冷機構を持たないことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の高周波誘導加熱装置。
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