JP3036839B2 - 交流磁界中で用いるための取り外し可能な加熱物品 - Google Patents

交流磁界中で用いるための取り外し可能な加熱物品

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Description

【発明の詳細な説明】 関連出願 この発明は1988年９月９日に出願され共に譲渡された
米国出願第07/242,208の一部継続出願である。また1989
年９月８日に出願され共に譲渡された米国出願第07/40
4,621の一部継続出願である。
発明の分野 本発明は、基体と除去が可能な磁性粒子を含む物品と
を交流磁界中に置くことによって、選択された基体を加
熱するための物品、方法、およびシステムに関する。
発明の背景 交流磁界中にて熱を発生させるためにフェライト粒子
を用いることは、当該技術として既知である。ホワイト
に与えられた米国特許第3,391,846およびヘラー他に与
えられた米国特許第3,902,940において開示されている
ように、フェライト粒子は化学反応を起こさせるため、
物質を溶融するため、溶剤を蒸発させるため、ガスを生
成させるため、またその他の目的のために、熱を発生さ
せるのが望ましい場所に熱を発生させるために用いられ
ている。
デルビシャイヤのPCT国際公開W084/02098（出願番号P
CT/US83/01851）は電気伝導層中の所望のキュリー温度
を有する強磁性体材料を用い、強磁性体材料伝導層に交
流電流を加えることによって材料を加熱し、キュリー温
度に自動調節加熱することを開示している。強磁性体層
に加える電力は強磁性体連続体中に表皮効果電流あるい
は渦電流による加熱を生じさせるような交流電流源の形
で供給される。強磁性体層がキュリー温度に達すると、
層の透磁率が低下し、それによって強磁性体層のより低
い領域まで電流が広がり全体がキュリー温度に達し、所
望の加熱が達成される。
上に参照し、またここに参照併合されている同時係属
出願中の共に譲渡された出願において、磁性粒子を熱回
復可能な物品と共に組み合わせて用い、磁界中で有効な
回復をさせることが開示されている。これらのシステム
に関して、我々は、いろいろな基体や材料を加熱するた
めのある応用において、さらに好都合に用いることがで
きる、上記とは異なった形の自己調整・自己加熱型の物
品が望まれることがわかった。
従って、本発明の目的は、交流磁界を用いて基体を加
熱するための改良された物品とシステムとを提供するこ
とにある。
発明の要約 加熱すべき基体の表面に損失加熱粒子を含む物品を置
き、交流磁界中に置いて所望の熱を発生させて、基体に
対して加熱を行、基体の加熱が終了した後に粒子を含ん
でいる物品を取り去るか、または物品から粒子を取り除
くことによって基体から粒子を取り除くようにすること
によって、上に述べた目的およびその他の効用・利益が
達成できることを我々は見い出した。
１つの態様における本発明の物品は、交流磁界中にて
基体を加熱するように適合された物品であって、この物
品は、 基盤材料と、および 前記基盤材料によって保持され加熱すべき基体の到達
すべき温度に少なくとも等しいキュリー温度を有し交流
磁界中に置いたときに所望の熱を発生するに十分な高透
磁率と高損失とを有する損失加熱粒子とを含み、 前記粒子を保持している前記基盤材料は、前記基体を
加熱するために、基体の表面上に置かれるように適合さ
れており、また、この基盤材料は、交流磁界中での前記
基体の加熱が終了した後には、基体から前記粒子を取り
除くことが可能なように適合されている。
本発明の１つの好適な態様においては、上記の物品
は、除去が可能なように基体の上に配置され、所望の加
熱が達せられた後にこの物品を取り除くことによって、
粒子を基体から取り除くように成されている。
本発明の他の好適な態様においては、上記の物品は、
基盤材料の表面に物品を除去可能な形で接着するための
接着手段を備え、これにより物品を加熱すべき基体に当
てがい、さらには加熱が終了した後に、例えば液体で洗
うことによって粒子を基盤材料から取り除くことが可能
なように成されている。
本発明の他の好適な態様においては、物品は100％の
伸張が可能なテープの形態をしており、さらに好適には
少なくとも200％の伸張が可能なゲル型の材料から成
り、それによって物品を交流磁界中で加熱すべき基体の
上に張り付け、熱回復基体などのように基体の大きさや
形状が変化したときにその形状の変化に合わせてテープ
の大きさが変わることが可能なように成されている。
本発明の他の好適な態様においては、物品中に含まれ
る磁性粒子は、熱を発生させるための損失加熱粒子と、
加熱中により良い磁気回路結合ができるようにするため
の無損失粒子とを組み合わせたものとから成っている。
他の態様においては、本発明は、 基盤材料と、前記基盤材料によって保持され加熱すべ
き基体の到達すべき温度に少なくとも等しいキュリー温
度を有し交流磁界中に置いたときに所望の熱を発生する
のに十分な高透磁率と高損失とを有する損失加熱粒子と
を含み基体の加熱が終了した後に前記粒子を除去できる
ように適合された物品に基体の表面が接触するように基
体を置くこと、 前記物品を基体の表面に接触して備えている基体を交
流磁界中に置き、前記基体に対して所望の加熱を行うこ
と、および 前記物品を前記基体から取り除く ことを含むことを特徴とする基体の加熱方法を提供す
る。
他の態様においては、本発明は 加熱すべき基体と、 前記基体の上に配置された、基盤材料と前記基盤材料
によって保持され加熱すべき前記基体の到達すべき温度
に少なくとも等しいキュリー温度を有し交流磁界中に置
いたときに所望の熱を発生するのに十分な高統辞率と高
損失とを有する損失加熱粒子とを含み基体の加熱が終了
した後に前記粒子を除去できるように適合された物品
と、 前記磁界を発生するように適合された誘導コイルと、
および 前記粒子を加熱するのに有効なあらかじめ選択された
周波数の交流電流を前記誘導コイルに電力として供給す
るように適合された電源と を組み合わせてなされていることを特徴とする基体を加
熱するためのシステムを提供する。
他の態様においては、本発明は 磁界を発生するように適合された誘導コイルと、 基体を加熱するように適合されまた加熱終了後には基
体から除去するように適合された、基盤材料と前記基盤
材料によって保持され加熱すべき基体の到達すべき温度
に少なくとも等しいキュリー温度を有し交流磁界中に置
いたときに所望の熱を発生するのに十分な高透磁率と高
損失とを有する損失加熱粒子とを含み基体の加熱が終了
した後に前記粒子を除去できるように適合された物品を
基体の表面に有する、前記交流磁界中に置かれた基体
と、および 前記粒子を加熱するのに有効なあらかじめ選択された
周波数の交流電流を前記誘導コイルに電力として供給す
るように適合された、前記誘導コイルに接続された電源
とを含むことを特徴とする集成装置を提供する。
なお、好適な態様においては、上記方法、システム、
および集成装置に用いられる電源は定電流源である。
図面の簡単な説明 図１は本発明の一つの実施態様であるテープ物品の断
面を示したものである。
図２は加熱すべき基体と、その表面上の加熱テープと
の組み合わせから成る本発明の実施態様の断面を示した
ものである。
図３は本発明に用いられるシステムの概略図である。
図４は本発明によるシステムの部分断面図である。
図５は本発明による集成装置の部分断面図である。
発明の詳細な説明 この発明は損失フェライトのような損失磁性粒子を適
当な周波数の磁界中に置くと熱を発生する現象を用いて
いる。これらの損失加熱粒子は、適当な周波数中で加熱
するときに、加熱最大温度が自己調整される性質を有し
ている。というのは、温度が高くなってキュリー温度に
近づき、あるいは到達するにつれて、透磁率およびヒス
テリシ損失とが減少するからである。キュリー温度に到
達すると、フェライト粒子の透磁率は大きく低下し、ヒ
ステリシス損が消失してしまうので、交流磁界による熱
の発生が行われなくなってしまう。このような最大加熱
温度が、粒子のキュリー温度に自己調整されるという特
徴は多くの応用で有用なものである。同時係属出願中の
出願第07/404,621において、損失粒子として機能する磁
性粒子を熱回復基体中に含ませるか、または、まわりを
覆ってこれらの基体を交流磁界中で加熱することが開示
されている。多くの例において、磁性粒子は簡便に加熱
すべき基体に含ませたり、またはそれを覆わせることが
できる。しかしながら、他の例においては、交流磁界中
で基体を加熱するために、磁性粒子を加熱すべき基体に
含ませたり、またはそれを覆わすことが容易ではなく、
また／あるいは経済的に現実的ではないものがある。従
って、もっと容易に、経済的な形で、損失磁性加熱粒子
を多くの交流磁界中での基体加熱応用に用いることがで
きるようにするため、我々は本発明を開発した。
ひとつの好適な形態において、本発明は交流磁界中で
熱を発生するための損失加熱粒子を含むシート状あるい
はテープ状の基盤材料を提供する。この基盤材料は、基
体の表面に除去可能な形で置かれ、前記基盤材料は、粒
子を加熱するため、適当な交流磁界に曝している間、基
体の表面に接触しているかまたは熱的近傍に存続し続け
る。その後、粒子は、磁界中での所望の加熱が達成され
た後に基体の表面から基盤材料を取り除くことによって
除去される。このようにして、本発明は、磁性粒子を基
体中に含ませたり、基体表面に塗布したりすることなし
に、交流磁界中でどのような基体をも加熱する実際的
で、好都合な経済的手段を提供する。
本発明のひとつの実施態様においては、図１に示した
ような形状を採用することができる。この例では、本発
明の物品は、交流磁界中で加熱すべき基体に基盤材料を
除去可能な形で接着し、加熱が終了した後に基体から基
盤材料を除去することに用いる接着手段を基盤材料表面
に有する基盤材料１を有している。基盤材料１の他の表
面は、交流磁界中に置かれたときに熱を発生する損失加
熱粒子３の層となっている。このような物品は従来のロ
ール状のテープとして簡便に作成・使用が可能である。
またこのテープ状物品はオプションとして引き剥し用紙
を備えさせてテープの使用に慣れた技能職員が便利に用
いることができるような形態とすることもできる。
図２に示された他の実施態様においては、テープ５
は、基盤材料中に分散させた損失加熱粒子６を含有する
基盤材料を有している。テープ５は基体７に当てがわれ
て、何らかの適当な手段によってその表面に保持され
る。交流磁界中で基体７が加熱された後に、テープ５は
基体７から取り除かれる。
本発明においては、基盤材料は、損失加熱粒子を保持
するのに適し、加熱し、またその後に取り除くために除
去可能な形で基体に配置するのに適した材料であればど
のような材料であってもよい。従って、基盤材料とし
て、高分子の、織られたあるいは織られていない、自然
のあるいは合成した材料あるいはその他の材料による生
地を用いることができる。モールド法におけるように、
基体を柔らかくさせ、あるいは溶融させて基体の形を基
盤材料の形に追随させるような場合には、基盤材料は硬
いものであってもよい。しかしながら、ほとんどの応用
においては、基盤材料は柔軟であり、物品の方が基体の
形状に追随して基体に効果的に熱的接触をし、基体を加
熱することができるようになされている。また、好適な
態様においては、基盤材料はある程度の伸張が可能で、
物品を基体により良く追随できるようになされる。従っ
て、伸張可能な材料は、本発明の物品の基盤材料として
特に有用なものである。
本発明の好適な実施態様においては、基盤材料は少な
くとも100％の伸張が可能なものが用いられる。基盤材
料のこのような性質によって、本発明による物品を用い
る際に、加熱すべき基体の周囲をあるいは基体に対して
物品を張って用いることが可能となる。伸張性があると
いう特徴によって、接着手段あるいはその他の手段なし
に物品を基体表面にしっかりと保持することが可能とな
り、また物品がその形状を変えることによって、加熱中
の基体の形状の変化、例えば縮みに対して物品の形状が
追随することが可能となる。しかし、もし必要があれ
ば、基体と物品との望ましい接触を実現するのを助ける
ために、物品の表面を接着性表面としてもよい。先に述
べたように、損失加熱粒子は物品の表面に在ってもよい
し、または物品の基盤材料中に分散させてもよい。ま
た、基体上を物品で張ることによって、密接な熱的接触
が保証される。
本発明の他の好適な実施態様においては、基盤材料
は、テープ形状あるいはシート状で用いることが可能
な、非常に柔らかで、高度に弾力があるゲル型の材料か
ら成り、ゲル型材料の種々の独特な特徴が組み合わされ
て多くの利点を発揮することができる。好適な材料は、
ASTM D217−68による円錐侵入値が約50（10-1mm）以
上、好適には100（10-1mm）以上であるように、非常に
柔軟な材料である。さらに、基盤材料はASTM D638−80
の定義による伸縮性が少なくとも約100％を有している
のが望ましく、さらに好適には少なくとも約200％の伸
張性を有することが望ましい。本発明に好適なそのよう
なゲル型材料としては、テキサス州ヒューストンのシェ
ル化学会社の各種「クレイトン（Kraton）」（シェル化
学会社の商標）高分子が含まれる。非常に多くの種類の
クレイトン材料が入手でき、多くの等級のクレイトン高
分子が前記の望ましい円錐浸透値と伸張特性とを有す
る。ある種のクレイトン材料同志を混ぜ合わせたものも
また本発明の基盤材料として有用である。例えば、チェ
ン（Chen）による米国特許第4,369,284を参照のこと。
同様の物理的特性を有し、本発明の基盤材料として特に
有用なものとしては、ユーケン（Uken）の米国特許第4,
865,905によるポリウレタン材料、特にこの特許中に開
示されている柔軟母体に浸透させたゲルの形のポリウレ
タン材料、およびダブロウ（Dubrow）等による米国特許
第4,777,063のポリシロキサン材料がある。上記の特許
開示をここに参照併合する。
これらのゲル材料の、本発明にとって特に有用である
特徴は、材料の柔軟な性質と、この柔軟性と結びついた
高伸張性とであり、この高伸張性が、これらの材料を加
熱すべき基体の上に配置するのに、あるいは周囲を含む
のに適したものとしている。これらの材料は凹凸形状の
基体に対してその形状が非常に追随的である。さらに、
伸張性があるため、これらの材料を、加熱中にその幾何
学形状が変化する熱回復物品のような基体の上に、ある
いは周囲に張ることが可能である。縮小などによって基
体がその形状を変えるとき、加熱によって生じる基体表
面の凹凸形状の有無にかかわらず、これらのゲル材料は
収縮して基体の形状に終始追随する。このことは、本発
明において特に有用な点である。なぜならば、このよう
な性質があるために、そのような損失加熱粒子を含んで
いるかまたは保持しているゲル型テープは、基体が加熱
されている間、終始、損失加熱粒子を基体と密接に接触
維持することができるからである。このような最初から
終始形状が追随する能力は、完全に回復が達成されるま
で又の部分を加熱することが本質的に必要であるにもか
かわらず、そうすることが困難であるブーツや分岐形状
物などの、扱いにくい熱収縮物品に熱を伝達するのに重
要である。
これらのゲル型基盤材料が有する他の有用な性質とし
て、表面がべたべたして接着性をもっているということ
がある。このことは、本発明において、ゲル基盤材料の
表面が加熱しようとしている基体に本発明の物品を一時
的に接着するための手段となり、また加熱が終了した後
に基体から物品を容易に取り除く手段をも与えるという
点で有用である。さらに、本発明において基盤材料とし
て用いられるゲル材料の表面が粘着性あるいは接着性を
有することは、基盤材料の上に損失加熱粒子を保持し
て、本発明の物品を基盤材料と損失加熱粒子とから成る
ようにさせるためにも用いることができる。さらに、損
失加熱粒子をゲル基盤材料の一表面に当てがい、ゲル材
料の他の表面を加熱すべき基体に当てがうか、または損
失加熱粒子をゲル基盤材料の一表面に接着して、その同
じ表面を加熱すべき基体に当てがい、加熱すべき基体に
対して損失加熱粒子をより密接に接触させるようにする
こともできる。加熱終了後に、基体からゲル基盤材料を
取り除く際に、損失加熱粒子はゲル基盤材料に接着され
たまま、基盤材料といっしょに基体表面から取り除かれ
ることになる。もちろん、必要があれば、前記の参照特
許中に述べられているように、ゲル材料を硬化あるいは
溶融して本発明の物品を製造する際に、損失加熱粒子を
ゲル基盤材料中に取り込ませることも、ゲル基盤材料中
に分散させることも可能である。あるいは、応用によっ
ては、損失加熱粒子を基盤材料の両方の表面に在るよう
にさせることもできる。
本発明の物品の基盤材料として好都合に用いることが
できる他の材料としては、ゴム、布、エラストマー発砲
体、およびその他の、交流磁界中で加熱する間、損失加
熱粒子を所定の位置に保持し、加熱が終了後に基盤材料
と粒子とを取り除くのにふさわしい材料であれば用いる
ことができる。上記のゲル型基盤材料は本発明の多くの
応用に用いる際に好適ではあるが、当業者にとっては、
本発明の教えるところに従って、いろいろな基盤材料を
損失加熱粒子と組み合わせて使用できることは単直明白
であろう。
本発明のひとつの好適な実施態様においては、誘導コ
イルと、粒子をその中に含んだ基盤材料とが、一体で形
成され、基体の上に置かれて基体を加熱するために電力
を加えられ、その後に取り除かれるようになされた加熱
物品を備えている。例えば、パンケーキ型の誘導コイル
を用いて、ゴムまたはエラストマーと損失加熱粒子とを
混合させたものを、そのコイルの周囲に流し込んで注型
し、誘導コイルがその中に埋め込まれたエラストマー／
粒子合成物のかたまり、あるいは詰め物を形成すること
ができる。そのようなかたまり、あるいは詰め物は、基
体の上に置いて交流電源に接続して基体を加熱し、その
後に取り除くことができる。他に、円筒型の誘導コイル
と、その周囲の材料と粒子との混合物とから成るような
構成とすることも可能で、この場合には、円筒の中央部
分の穴に加熱すべき基体を置く。コイルと材料粒子とを
混成させたその他のいろいろな構成をここでの教えに従
って得られることは、当業者には明かであろう。
本発明において有用である損失加熱粒子は、所望のキ
ュリー温度を有し、本発明のシステムと共に用いるよう
に意図された交流磁界中で所望の量の加熱をするのに充
分な損失を有するような望まし粒子であればどのような
ものであってもよい。ここに参照併合されている、同時
係属出願中の出願第07/404,621において論じられている
ように、これらの損失発熱粒子は一般には、大きな初透
磁率と、用いる交流磁界の特定の周波数範囲において大
きな損失成分とを有する強磁性体あるいはフェリ磁性体
粒子であることは当業者には明らかであろう。また、フ
ェライト粒子の損失成分は一般に、初期比透磁率の損失
成分部分であり、これが加熱に寄与することも、当該技
術として既知である。この損失成分部分はチェンの軟磁
性体の磁気と冶金学、405ページ（1986）およびスミス
等の先進的エレクトロニクス、6:69（1954）において
μ”と呼ばれている。ある特定の粒子に対してμ”成分
が大きいほど、その粒子はある特定の周波数の磁界中で
熱を発生するための本発明の損失加熱粒子として、より
有効である。交流磁界中でそのような粒子が発生する熱
は、損失成分、粒子の大きさ、磁界の強さ、磁界を発生
させている交流電流の周波数、粒子の分布密度、および
当該技術において既知のその他の要因と直接に関係す
る。初透磁率、高損失、および特定の周波数と磁界強度
を有する特定の磁界中での熱発生特性に関しては適当な
粒子を容易に選択できる。粒子の大きさについては、少
なくとも一つの磁区の大きさよりは大きい必要がある
が、そうでありさえすればどのような所望の大きさとす
ることもできる。粒子の大きさは一般には小さい方が好
適で、その方が多くの応用において加熱に有効である。
本発明のシステムに用いられる粒子の分布密度はいろい
ろな要因によって決定されるが、一般的には、粒子の加
熱のために選択された磁界において所望の熱を発生する
最小の粒子密度とすることが望ましい。
本発明に用いるのに特別に好適で有用な粒子系は、19
90年１月16日に出願された同時係属出願中の出願第07/4
65,933に開示されているような粒子系である。この同時
係属出願中の出願において開示されているように、損失
加熱粒子は無損失粒子と共に用いることが可能である。
損失粒子は本発明に従って、物品および基体を加熱する
ための熱を発生し、一方、無損失粒子は、損失加熱粒子
がそのキュリー温度に達して透磁率が減少した後におい
ても、引き続き磁界との結合をもたらす。交流磁界中で
加熱される基体がその幾何学的形状を変化させても、磁
界強度を最大に維持させようとのもくろみを含め、前記
の同時係属出願において述べられているのと同じ理由
で、本発明の物品およびシステムにおいては損失粒子と
無損失粒子との組み合わせは特別に有用なものである。
本発明に用いる磁性粒子としてどのようなものを選択す
べきかは、ここでの開示および前記の同時係属出願に開
示されている内容により当業者には明かであろう。
ここに用いられている「損失加熱粒子」という用語
は、指定された周波数の交流磁界中に置くときに、本発
明の目的に対して充分な熱を発生する能力を有するよう
な特有の性質をもっているすべての粒子を意味する。従
って、このような性質をもっており、本発明に有用であ
るすべての粒子がこの定義の範囲内に含まれる。ここに
指摘するように、磁界に応答する材料に関して用いられ
る用語には矛盾および／または混乱が存在する。特定の
用語に束縛されるわけではないが、本発明にとって有用
な損失加熱粒子は、一般に強磁性体およびフェリ磁性体
として知られている２つの材料の種類に分類される。
一般に、フェライトのようなフェリ磁性体粒子は、通
常は非電気伝導性粒子であって、また交流磁界中に置い
たときにヒステリシス損による熱を発生するという理由
で、好適なものである。従って、フェリ磁性体粒子は、
その大きさが小さいか大きいかには本質的にかかわりな
く、適当な交流磁界中においてヒステリシス損による熱
を発生する。また、フェリ磁性体粒子は電気的な非導伝
性を維持することができるので、多くの最終用途応用に
おいて好適である。
通常、電気的導伝性を示す強磁性体粒子もまた、本発
明において有用であり、ある応用においては好適であ
る。強磁性体粒子は、その粒子の大きさが充分に小さけ
ればヒステリシス損が支配的な熱の発生を行う。しかし
ながら、強磁性体粒子には電気伝導性があるので、大き
な粒子では、渦電流損失による熱の発生を、かなり生じ
る。
一般に、本発明の実施においては、ヒステリシス損に
よって熱を発生させる方が好適である。というのは、ヒ
ステリシス損が有効であるような粒子の大きさは、導伝
性母体中に分散された粒子に対して渦電流が有効である
大きさよりもずっと小さくできるからである。すなわ
ち、ヒステリシス損による加熱では、粒子の大きさを、
より小さくでき、粒子の大きさが小さければ、大きな粒
子に比べてより多くを分散させることができ、また非電
気伝導性を維持できるので、物品をより均一に加熱する
ことが可能となり、材料の機械的特性を劣化させること
もない。より多く分散された、より小さい粒子の方が、
一般的には、加熱に対してより有効である。しかしなが
ら、粒子の大きさは少なくとも１つの磁区の大きさより
も大きいことが必要である。すなわち、粒子は実際上可
能な限り小さいほど好適ではあるが、複数の磁区を含ん
でいる必要がある。
本発明において有用である損失加熱粒子によって発生
する熱は、粒子を電気的な抵抗材料とともに塗布するこ
とによって実現できる。あるいは発熱を高めることがで
きる。当業者には理解できることであろうが、渦電流損
失を示さないような無損失粒子に対して、その粒子の表
面にこのような塗布を施すことによって、本発明に用い
るための損失加熱粒子へ変換することが可能である。こ
のような塗布によって、塗布された粒子の表面効果によ
る渦電流損失を発生させることができる。同時に、ヒス
テリシス損による損失を有する粒子は、そのような塗布
を施すことによって、ヒステリシ損と渦電流損との両方
によって加熱する損失加熱粒子とすることができ、ある
応用に対しては、より有効なものとすることができる。
２つの文献：マーカミ「低キュリー温度を有するフェ
ライトコアとその応用」,IEEE,磁性論文集,1965年６月
号,p.96;シュミット，ウィジン、フェライト，ジョーン
・ウィーリ,1959,p.156に開示されているように、フェ
ライトは、亜鉛、マンガン、コバルト、ニッケル、リチ
ュウム、鉄、あるいは銅との化合物とすることによっ
て、任意の範囲のキュリー温度を有するようにすること
が可能であることが知られている。従って、所望のキュ
リー温度を有する損失加熱粒子を選択することが可能で
あることは当業者にとっては明かであろう。
これまで、強磁性体粒子に関する用語において、矛盾
した一貫しない使われ方がされてきた。例えば、ホワイ
トによる米国特許第3,319,846における用語法と、リー
による、磁性、入門的概論、ドーバ出版社、ニューヨー
ク、1970、の203ページの図44での用語法とを比較のこ
と。リーが用いている用語法の方が好適であると信じら
れるので、ここではそれを用いている。また、ブレイス
フォード，磁性材料，メシュエン社，ロンドン,1960も
参照のこと。
「強磁性」という用語はしばしば、その特別な性質の
有無にかかわらずに一般の磁性粒子を呼ぶのに使われ
る。このような理由で、フェライトは普通は強磁性体、
あるいは強磁性体の一般的なグループに属するものとさ
れる。しかしながら、本発明の目的においては、前記の
リーの図44に示された用語法を用いるのが好適であり、
そこでは、磁性粒子は強磁性体とフェリ磁性体との２つ
のグループに分類されている。強磁性体は通常は電気的
伝導性を有し、いろいろな磁性的特性を有する材料であ
ると考えられている。フェリ磁性体粒子は、通常は、電
気的に非伝導性を示し、やはりいろいろな磁性的特性を
示す材料であると考えられる。フェライトは通常は電気
的に伝導性を示さない金属酸化物であると考えられる。
従って、フェライトはフェリ磁性体材料に属するもので
ある。強磁性体材料、およびフェリ磁性体材料の両方と
もが低損失、あるいは無損失型の材料とすることができ
る。すなわち、電位あるいは磁界中に置いたときに、著
しいエネルギ損失を生じないようにすることができる、
すなわち熱の発生がないようにすることができる。この
ような無損失型磁性材料は、エネルギ損失／発熱が全く
無いか、あっても最小に抑えることが望まれるような装
置、例えば、フェライト磁心コイルなどのような多くの
電気装置部品に用いられる種類の材料である。しかし、
また、これらの材料は、両方とも高損失型の材料とする
ことも可能である。すなわち、電位あるいは交流磁界中
に置いたときにかなりのエネルギ損失と熱の発生を生じ
るようにもできる。本発明における損失加熱粒子として
有用なのは、このような損失のある、あるいは高度に損
失のある強磁性体材料およびフェリ磁性体材料である。
磁性粒子をどのような用語を用いて呼ぶかにかかわら
ず、本発明のための「損失加熱粒子」という用語の範囲
に含まれる有用な磁性粒子としては単に以下の性質を有
しさえすればよい。すなわち：（１）適当な交流磁界中
に置いたときに自動温度調整がなされるように所望のキ
ュリー温度を有していること、および（２）交流磁界中
に置いたときに所望の熱を発生するのに必要な、ヒステ
リシス損か、あるいは渦電流損によるか、あるいはその
両方による、充分に大きな損失を有していること、であ
る。これらの粒子を「高損失粒子」と呼ぶ。粒子の大き
さは本発明においては格別に重要というわけではない
が、より小さな粒子を用いるのが望ましい。というの
は、小さい方が熱回復材料あるいは物品の中により均一
に分散させることができ、従って、より有効にまた均一
に加熱ができるからである。当業者には理解できるであ
ろうが、粒子の大きさは１つの磁区の大きさよりも小さ
くてはならない。すなわち、粒子は複数の磁区を含んだ
ものでなければならない。
同様に、それをどう呼ぶかにはかかわらず、本発明に
とっての「無損失粒子」という用語の範囲に含まれる磁
性材料としては単に以下の特性を有しさえすればよい。
すなわち：（１）使用のために選択した磁気回路と結合
するために十分に大きな透磁率を有していること、
（２）使用のために選択した磁界の特定の周波数と強度
において、粒子が著しい熱を発生させない、すなわちシ
ステムに干渉を与えるほどの熱を発生させない程度に十
分に無損失であること、（３）作動が望まれる温度の範
囲において、粒子が著しい透磁率の減少を示すことがな
いように、十分大きなキュリー温度を有していること、
とである。これらの粒子を「無損失高透磁率粒子」と呼
ぶ。
この発明と共に用いるのに有用な基体、あるいは本発
明のシステムおよび集成装置の一部として用いるのに有
用な基体としては、交流磁界中にて加熱することが望ま
れる、あるいは加熱することが好都合であるような材料
あるいは物品がすべて含まれる。これらの基体として
は、熱回復物品・材料、成形しようとしているあるいは
溶融しようとしている熱可塑性材料、反応をさせようと
しているあるいは硬化させようとしている熱硬化性材
料、そこから気体あるいは溶剤を除去しようとしている
材料、およびその他の当業者に明かな材料とが含まれ
る。
図３は本発明に有用な典型的な電源と誘導コイルの集
成装置を、特にこの出願で説明している実施例に用いる
ための集成装置を示したものである。交流電流源31は、
直列キャパシター34と並列キャパシター35とを有する回
路の一部分である手段33を通して、誘導コイル32に接続
されている。ここでの例において用いられている特別の
構成においては、回路は１つの直列キャパシターと４つ
の並列キャパシターとを有しているものを用いた。また
回路は負荷を接続することによって共振インピーダンス
50オームに同調させた。電源31の定電流源としては、カ
リフォルニア、メンロ・パークのメトカル社から入手可
能なメトカルBM300型を用いた。これは600W、13.56MHz
の定電流源である。この電源は電流検出器36とフィード
バックループ37とによって定電流モードで安定化されて
いる。誘導コイル32は図４に示されている誘導コイルと
類似のものである。例において用いたコイルは、テフロ
ンチューブで絶縁された直径0.187インチ（4.75mm）の
チューブ状の銅を用いて内径1.790インチ（45.47mm）の
巻数が４のコイルである。定電流源および誘導コイルの
他の構成については当業者には明かであろう。
図４は、本発明によるシステムの実施態様を示したも
のであるが、この例では物品10は図１のテープであり、
このテープは外側に損失加熱粒子を有し、内側には接着
手段を有している。テープ10は基体14上に当てがわれて
おり、この基体は半田の挿入物71を有する熱収縮チュー
ブで、チューブ14が収縮し半田71が溶融することによっ
てワイヤ79同志を接続するようになされている。この、
損失加熱粒子テープ10を上部に有するコネクターは、リ
ード75によって交流電流源74に接続されている誘導コイ
ル73（断面が示されている）の中に置かれる。望ましく
は、電源には当該技術として知られている定電流源を用
いるが、例えば、ここに参照併合しているドルジャック
へ与えられた米国特許第4,789,767を参照のこと。物品1
0を受け入れるように適合された誘導コイルは、コネク
ター10の領域に交流磁界を発生させてテープ10の損失加
熱粒子に熱を発生させ、基体14を加熱する。
図５は、本発明による集成装置の実施例と、本発明に
用いるための交流磁界を発生させるための他の実施例と
を示したものである。分割型環状心81が物品10を受け入
れるように適合された領域に磁界を発生させる。コイル
82は所望の交流磁界を発生させるための交流電流源83に
接続されている。
上記の一般的な記述および特定の実施例に関する記述
を鑑み、これらの教えるところに従って、本発明のいろ
いろな変形と実施とを各種の所望の用途に適合できるこ
とは当業者には明かであろう。
以下の実例は、本発明によるシステムの特定の好適な
実施例について説明をしたものである。以上の説明およ
び以下に示す実例は当業者が本発明を実施できるように
示すものであり、本発明の範囲はあくまでもここに添付
されている請求範囲によって定義されるものである。
実例１ この例においては、本発明による物品はゲル様の材料
テープとフェライト粒子を用いて作られた。テープには
カリフォルニア・メンロ・パークのレイケム社から入手
可能なレイケム・ゲルテック1000のテープを用いた。こ
のテープは１インチ（25.40mm）の幅で、約0.032インチ
（0.81mm）の厚さを有している。このゲルテック100の
テープはポリシロキサンゲル材料で、およそ240から260
mm（10-1）の範囲の円錐侵入値を有していると信じら
れ、また少なくとも約400％の伸張率を有している。ポ
リシロキサンは連続気泡発砲体構造を有する柔軟な母体
にしみこませて硬化せられている（米国特許第4,777,06
3および4,865,905を参照）。ゲルテック1000テープは十
分な表面粘着性を有しており、この粘着性を用いてフェ
ライト粒子をテープの表面にくっつけて表面を覆うこと
ができた。
フェライト粉末にはメリーランド・アダムスタウンの
トランス・テックから入手が可能なTT1−1500フェライ
ト粉末を用いた。このフェライト粉末のキュリー温度は
180℃である。このフェライト粉末をゲルテック1000テ
ープの一表面に塗布した。1.75インチ（44.45mm）の直
径で、回復温度が約125℃、収縮率が3:1の熱収縮チュー
ブを用いて２つの試料を準備した。表面にフェライト粒
子を有するゲルテック1000テープを約３倍の長さに伸ば
して熱収縮チューブの周囲に張った。第１の試料は、ゲ
ルテック1000テープの外側の表面にフェライト粒子を塗
布したテープで試料の周囲を包んだ。第２の試料は、フ
ェライト粒子が塗布された表面が内側となるようにして
ゲルテック1000テープで試料を包んだ。各試料は１イン
チ（25.40mm）の径のニッケルメッキされた銅のケーブ
ルの周囲に配置し、チューブとケーブルとを約300Wの電
力を印可した誘導コイル中に挿入した。それぞれの試料
は加熱されて、約15秒でチューブは回復してケーブル周
囲に収縮した。どちらの試料も温度は粒子のキュリー温
度を越えなかった。それぞれの試料は誘導コイルから取
り出して冷却した。ゲルテック1000テープを取り除き、
それによって回復チューブから粒子を除去した。ゲルテ
ック1000テープの粒子が塗布されている表面の方が内側
になるようにして熱収縮チューブに対して配置した試料
においてさえも、粒子はチューブから完全に除去するこ
とができた。ケーブル中に存在するニッケルメッキ導体
が磁界中で著しい加熱を受けなかったことは注目すべき
であろう。これは、この発明による物品が下地の基体と
ワイヤとを磁気的に遮蔽するという事実によるものであ
る。従って、ワイヤが望ましくない加熱を受けることが
ない。
実例２ フェライト粒子として、キュリー温度が180℃の損失
粒子であるTT1−1500と、375℃のキュリー温度を有する
無損失粒子であるTT2−111（やはり、トランステックか
ら入手可能）とを50/50に混合したものを用いた点を除
いて他は実例１と同様である。回復時間、温度、特性
は、実例１におけるのと本質的には同じであったが、た
だし、TT1−1500のみを用いた場合よりも、再生はより
均一により円滑に進んだように思われる。
実例３ １つの引き入れ口と２つの引き出し口を備えた導管か
らなる分岐部分を有するモールドされた熱回復が可能な
ブーツを、基体として用いた点を除いては、実例１と同
様である。同様なケーブルを引き入れ口部分に挿入し、
ブーツの２つの引き出し口の導管を通してそれぞれ個々
のワイヤが伸ばされているようにした。フェライト粒子
を塗布したゲルテックテープを100から300％伸展し、張
ることによって、ブーツの周囲、それぞれの引き出し口
の周囲、２つの引き出し口の又の部分の間を包み込ん
だ。このような形状のものを包み込むにあたって、基体
の数カ所の部分、特に分岐の部分すなわち又の領域はテ
ープを数層にわたって巻き付けた。その後、テープが巻
かれたケーブル／ワイヤ付きブーツを交流磁界中に置く
と、数秒でブーツはケーブルおよびワイヤの上に回帰し
た。磁界を除いて冷却してから、テープをブーツから取
り除くことによってフェライト粒子を除去した。ここ
で、テープは均一に包囲されてはいないにもかかわら
ず、すなわち基体のある部分は単層のテープで包まれ、
また他のある部分は数層のテープで包まれているにもか
かわらず加熱は均一であって加熱中に異常に高温になる
点がないことには注意すべきである。この均一加熱は、
本発明による物品が自動調節の特徴を有しており、テー
プの層の数にかからわず、あるいは存在する粒子の量に
かからず、発生される最大温度は粒子のキュリー温度で
あるということによっている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 米国特許4695712（ＵＳ，Ａ) 米国特許4035547（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05B 6/10 321

Claims (19)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】交流磁界中で基体に熱を供給するように適
    合された物品であって、 基盤材料、並びに、 前記基盤材料により保持され、加熱する基体の到達すべ
    き温度以上のキュリー温度を有し、交流磁界中において
    所望の熱を発生するのに充分な高透磁率及び高損失を有
    する損失加熱粒子とを備え、 前記基盤材料は、前記基体を加熱するために前記基体の
    表面に配置されるように適合され、かつ、交流磁界中で
    前記基体を加熱した後、前記基体から前記損失加熱粒子
    を除去するように適合されており、 前記物品が前記基体の表面に配置された状態において前
    記損失加熱粒子は接着剤により前記表面上もしくはその
    熱的近傍に維持され、前記損失加熱粒子および前記接着
    剤は、所望の加熱が達せられた後に液体で洗浄すること
    により前記基体の表面もしくはその熱的近傍から除去さ
    れることを特徴とする物品。
  2. 【請求項２】前記基盤材料は、前記接着剤により前記物
    品に前記損失加熱粒子を除去可能に接着し、これにより
    所望の加熱が達せられた後、前記洗浄により前記損失加
    熱粒子の除去を可能にすることを特徴とする請求の範囲
    第１項に記載された物品。
  3. 【請求項３】前記基盤材料は、前記接着剤により前記基
    体の表面に除去可能に接着され、かつ、前記基体の加熱
    後、前記洗浄により前記基体から前記基盤材料を除去す
    ることにより、前記基体から前記損失加熱粒子が除去さ
    れることを特徴とする請求の範囲第１項に記載された物
    品。
  4. 【請求項４】交流磁界中で基体に熱を供給するように適
    合された物品であって、 基盤材料、並びに、 前記基盤材料により保持され、加熱する基体の到達すべ
    き温度以上のキュリー温度を有し、交流磁界中において
    所望の熱を発生するのに充分な高透磁率及び高損失を有
    する損失加熱粒子とを備え、 前記基盤材料は、前記基体を加熱するために前記基体の
    表面に配置されるように適合され、かつ、交流磁界中で
    前記基体を加熱した後、前記基体から前記損失加熱粒子
    を除去するように適合されており、 前記基盤材料は、ASTM D636−80に定義される伸張性が
    少なくとも100％の伸張部材を含むことを特徴とする物
    品。
  5. 【請求項５】前記伸張性部材は、ASTM D217−68に定義
    される円錐侵入値として少なくとも100（10-1mm）を有
    し、かつ前記伸張性が少なくとも200％のゲル材料を含
    むことを特徴とする請求の範囲第４項に記載された物
    品。
  6. 【請求項６】前記基盤材料中に前記損失加熱粒子が分散
    されていることを特徴とする請求の範囲第３項に記載さ
    れた物品。
  7. 【請求項７】さらに、前記損失加熱粒子を介して磁気回
    路結合することが可能な高透磁率を有する無損失粒子を
    含むことを特徴とする請求の範囲第１項乃至第６項のい
    ずれかに記載された物品。
  8. 【請求項８】前記損失加熱粒子は、非導電性の層形態で
    存在することを特徴とする請求の範囲第１項乃至第６項
    のいずれかに記載された物品。
  9. 【請求項９】前記損失加熱粒子はフェリ磁性粒子である
    ことを特徴とする請求の範囲第１項から第８項のいずれ
    かに記載された物品。
  10. 【請求項１０】前記損失加熱粒子はフェライト粒子であ
    ることを特徴とする請求の範囲第１項から第８項のいず
    れかに記載された物品。
  11. 【請求項１１】基体の加熱方法であって、 基盤材料、並びに、前記基盤材料により保持され、加熱
    する基体の到達すべき温度以上のキュリー温度を有し、
    交流磁界中において所望の熱を発生するのに充分な高透
    磁率及び高損失を有する損失加熱粒子を含み、前記基体
    の加熱後における前記損失加熱粒子の除去に適合された
    物品を、前記基体の表面に接触するように配置し、 所望する熱を生成させるために、その表面に前記物品が
    接触された前記基体に交流磁界を与え、 前記物品が前記基体の表面に配置された状態において前
    記損失加熱粒子は接着剤により前記基体の表面上もしく
    はその熱的近傍に維持され、所望の加熱が達せられた後
    に液体で洗浄することにより前記損失加熱粒子および前
    記接着剤を前記基体の表面もしくはその熱的近傍から除
    去することを特徴とする加熱方法。
  12. 【請求項１２】基体の加熱方法であって、 基盤材料、並びに、前記基盤材料により保持され、加熱
    する基体の到達すべき温度以上のキュリー温度を有し、
    交流磁界中において所望の熱を発生するのに充分な高透
    磁率及び高損失を有する損失加熱粒子を含み、前記基体
    の加熱後における前記損失加熱粒子の除去に適合された
    物品を、前記基体の表面に接触するように配置し、 所望する熱を生成させるために、その表面に前記物品が
    接触された前記基体に交流磁界を与え、 前記基盤材料は、ASTM D636−80に定義される伸張性が
    少なくとも100％の伸張性部材を含み、所望の加熱が達
    せられた後に該伸張性部材を前記基体の表面より除去す
    ることで前記損失加熱粒子を除去することを特徴とする
    加熱方法。
  13. 【請求項１３】前記交流磁界を発生させるために交流定
    電流電源が用いられることを特徴とする請求の範囲第11
    項または第12項に記載された加熱方法。
  14. 【請求項１４】基体を加熱するためのシステムであっ
    て、 加熱すべき基体と、 基盤材料、並びに、前記基盤材料により保持され、前記
    基体の到達すべき温度以上のキュリー温度を有し、交流
    磁界中において所望の熱を発生するのに充分な高透磁率
    及び高損失を有する損失加熱粒子を含み、前記基体の加
    熱後における前記損失加熱粒子の除去に適合され、前記
    基体の表面に配置される物品と、 前記交流磁界を発生する誘導コイルと、 前記損失加熱粒子を加熱するのに有効な、予め選択され
    た周波数の交流電流として前記誘導コイルに電力を供給
    する電源とを有し、 前記物品が前記基体の表面に配置された状態において前
    記損失加熱粒子は接着剤により前記基体の表面上もしく
    はその熱的近傍に維持され、前記損失加熱粒子および前
    記接着剤は、所望の加熱が達せられた後に液体で洗浄す
    ることにより前記基体の表面もしくはその熱的近傍から
    除去されることを特徴とするシステム。
  15. 【請求項１５】基体を加熱するためのシステムであっ
    て、 加熱すべき基体と、 基盤材料、並びに、前記基盤材料により保持され、前記
    基体の到達すべき温度以上のキュリー温度を有し、交流
    磁界中において所望の熱を発生するのに充分な高透磁率
    及び高損失を有する損失加熱粒子を含み、前記基体の加
    熱後における前記損失加熱粒子の除去に適合され、前記
    基体の表面に配置される物品と、 前記交流磁界を発生する誘導コイルと、 前記損失加熱粒子を加熱するのに有効な、予め選択され
    た周波数の交流電流として前記誘導コイルに電力を供給
    する電源とを有し、 前記基盤材料は、ASTM D636−80に定義される伸張性が
    少なくとも100％の伸張性部材を含み、所望の加熱が達
    せられた後に該伸張性部材を前記基体の表面より除去す
    ることで前記損失加熱粒子を除去することを特徴とする
    システム。
  16. 【請求項１６】前記電源は交流定電流電源であることを
    特徴とする請求の範囲第14項または第15項に記載された
    システム。
  17. 【請求項１７】交流磁界を発生する誘導コイル、 基体の加熱に適合され、加熱後における前記基体からの
    除去に適合された物品をその表面に有し、前記交流磁界
    中に置かれる基体と、ここで前記物品は、基盤材料、お
    よび、前記基盤材料により保持され、前記基体の到達す
    べき温度以上のキュリー温度を有し、交流磁界中におい
    て所望の熱を発生するのに充分な高透磁率ないし高損失
    を有する損失加熱粒子を含み、前記基体の加熱後におけ
    る前記損失加熱粒子の除去に適合されており、 前記損失加熱粒子を加熱するのに有効な、予め選択され
    た周波数の交流電流として前記誘導コイルに電力を供給
    する電源とを有し、 前記物品が前記基体の表面に配置された状態において前
    記損失加熱粒子は接着剤により前記基体の表面上もしく
    はその熱的近傍に維持され、所望の加熱が達せられた後
    に液体で洗浄することにより前記損失加熱粒子および前
    記接着剤を前記基体の表面もしくはその熱的近傍から除
    去することを特徴とする集成装置。
  18. 【請求項１８】交流磁界を発生する誘導コイル、 基体の加熱に適合され、加熱後における前記基体からの
    除去に適合された物品をその表面に有し、前記交流磁界
    中に置かれる基体と、ここで前記物品は、基盤材料、お
    よび、前記基盤材料により保持され、前記基体の到達す
    べき温度以上のキュリー温度を有し、交流磁界中におい
    て所望の熱を発生するのに充分な高透磁率ないし高損失
    を有する損失加熱粒子を含み、前記基体の加熱後におけ
    る前記損失加熱粒子の除去に適合されており、 前記損失加熱粒子を加熱するのに有効な、予め選択され
    た周波数の交流電流として前記誘導コイルに電力を供給
    する電源とを有し、 前記基盤材料は、ASTM D636−80に定義される伸張性が
    少なくとも100％の伸張性部材を含み、所望の加熱が達
    せられた後に該伸張性部材を前記基体の表面より除去す
    ることで前記損失加熱粒子を除去することを特徴とする
    集成装置。
  19. 【請求項１９】前記電源は交流定電流電源であることを
    特徴とする請求の範囲第17項または第18項に記載された
    集成装置。
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