JP3484106B2 - 誘導加熱装置 - Google Patents
誘導加熱装置Info
- Publication number
- JP3484106B2 JP3484106B2 JP20597799A JP20597799A JP3484106B2 JP 3484106 B2 JP3484106 B2 JP 3484106B2 JP 20597799 A JP20597799 A JP 20597799A JP 20597799 A JP20597799 A JP 20597799A JP 3484106 B2 JP3484106 B2 JP 3484106B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- copper tube
- solenoid coil
- induction heating
- coil block
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- General Induction Heating (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、搬送ラインにて
被加熱物をソレノイドコイル内周側に通過させて加熱す
る誘導加熱装置に関するものである。
被加熱物をソレノイドコイル内周側に通過させて加熱す
る誘導加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１１は、例えば特開平１０−１３４９
４８号公報に記載された従来の誘導加熱装置の断面図で
ある。図１１において、１はソレノイドコイルの内周側
を通過させる被加熱物、２は各コイルブロックに接続さ
れる電源、３は内部に冷却水を流すことができる中空な
角銅管、３１は角銅管３を巻回したコイルブロック、７
は各銅管に流す冷却水である。ソレノイドコイル８は、
角銅管３からなる、複数個に分割されたコイルブロック
３１により構成され、複数個のコイルブロック３１は同
一の電源２に接続される。電源２から角銅管３に高周波
電流が通電されると磁束が発生し、ソレノイドコイル７
の内周側を通過する被加熱物１は誘導加熱される。
４８号公報に記載された従来の誘導加熱装置の断面図で
ある。図１１において、１はソレノイドコイルの内周側
を通過させる被加熱物、２は各コイルブロックに接続さ
れる電源、３は内部に冷却水を流すことができる中空な
角銅管、３１は角銅管３を巻回したコイルブロック、７
は各銅管に流す冷却水である。ソレノイドコイル８は、
角銅管３からなる、複数個に分割されたコイルブロック
３１により構成され、複数個のコイルブロック３１は同
一の電源２に接続される。電源２から角銅管３に高周波
電流が通電されると磁束が発生し、ソレノイドコイル７
の内周側を通過する被加熱物１は誘導加熱される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図１３は、図１１の電
源２から角銅管３に高周波電流が通電された場合を示
す。図１３において、点線は磁束の流れ、角銅管３の黒
色部は電流の通電部をそれぞれ示している。
源２から角銅管３に高周波電流が通電された場合を示
す。図１３において、点線は磁束の流れ、角銅管３の黒
色部は電流の通電部をそれぞれ示している。
【０００４】ところで、高周波誘導加熱時のコイル通電
部の浸透深さδは、次式で表される。 δ＝√（２ρ／ωμ） ・・・（１） （１）式で、μは透磁率、ρは銅管の比抵抗、ωは次式
で表される。 ω＝２πｆ ・・・（２） （２）式で、ｆはコイルに通電する高周波電流の周波数
である。また、インダクタンスＬは一般的に次式で表さ
れる。 Ｌ＝ＫＮ2μＳ／ｌ ・・・（３） （３）式で、Ｋは形態係数、Ｎはコイルブロックの巻
数、μは上記透磁率、Ｓはコイル有効断面積、ｌはコイ
ル有効長さである。
部の浸透深さδは、次式で表される。 δ＝√（２ρ／ωμ） ・・・（１） （１）式で、μは透磁率、ρは銅管の比抵抗、ωは次式
で表される。 ω＝２πｆ ・・・（２） （２）式で、ｆはコイルに通電する高周波電流の周波数
である。また、インダクタンスＬは一般的に次式で表さ
れる。 Ｌ＝ＫＮ2μＳ／ｌ ・・・（３） （３）式で、Ｋは形態係数、Ｎはコイルブロックの巻
数、μは上記透磁率、Ｓはコイル有効断面積、ｌはコイ
ル有効長さである。
【０００５】また、交流回路において電圧Ｖは次式で表
される。 Ｖ＝ＩＺ ・・・（４） （４）式で、Ｉは通電電流、Ｚは次式で表されるインピ
ーダンスである。 Ｚ＝√｛Ｒ2＋（ωＬ）2｝ ・・・（５） （５）式で、Ｒは通電部位の抵抗、Ｌは通電部位のイン
ダクタンス、ωは通電電流の周波数である。さらに、損
失Ｐは次式で表される。 Ｐ＝ＲＩ2 ・・・（６） （６）式で、Ｒは通電部位の抵抗、Ｉは通電電流であ
る。
される。 Ｖ＝ＩＺ ・・・（４） （４）式で、Ｉは通電電流、Ｚは次式で表されるインピ
ーダンスである。 Ｚ＝√｛Ｒ2＋（ωＬ）2｝ ・・・（５） （５）式で、Ｒは通電部位の抵抗、Ｌは通電部位のイン
ダクタンス、ωは通電電流の周波数である。さらに、損
失Ｐは次式で表される。 Ｐ＝ＲＩ2 ・・・（６） （６）式で、Ｒは通電部位の抵抗、Ｉは通電電流であ
る。
【０００６】従って、電圧Ｖが一定の場合、（３）式に
て表されるインダクタンスＬが大きくなると、（５）式
よりインピーダンスＺが大きくなる。故に（４）式より
通電電流Ｉ、及び（６）式より損失Ｐは小さくなる。
て表されるインダクタンスＬが大きくなると、（５）式
よりインピーダンスＺが大きくなる。故に（４）式より
通電電流Ｉ、及び（６）式より損失Ｐは小さくなる。
【０００７】一方、図１３において、磁束の向きがソレ
ノイドコイルの巻軸方向と平行であるソレノイドコイル
中央部付近では、高周波電流を（１）式で表される浸透
深さでソレノイドコイルの内周側に均等に流すことがで
きる。従って、ソレノイドコイル中央部付近に角銅管３
を適用すると通電電流面積を大きくできる。しかし、ソ
レノイドコイル端部近辺のように、磁束が銅管の角部を
よぎり、磁束により銅管自体が誘導加熱される個所に角
銅管３を用いると、電流を角銅管３の内周側に均等に流
すことができず、ソレノイドコイル内周の開口面に近い
側の角部に集中して流れ通電面積が小さくなる。
ノイドコイルの巻軸方向と平行であるソレノイドコイル
中央部付近では、高周波電流を（１）式で表される浸透
深さでソレノイドコイルの内周側に均等に流すことがで
きる。従って、ソレノイドコイル中央部付近に角銅管３
を適用すると通電電流面積を大きくできる。しかし、ソ
レノイドコイル端部近辺のように、磁束が銅管の角部を
よぎり、磁束により銅管自体が誘導加熱される個所に角
銅管３を用いると、電流を角銅管３の内周側に均等に流
すことができず、ソレノイドコイル内周の開口面に近い
側の角部に集中して流れ通電面積が小さくなる。
【０００８】また、各々のコイルブロックの巻数Ｎ、コ
イル有効断面積Ｓ、及びコイル有効長さｌのすべてが同
一である場合、ソレノイドコイル端部のコイルブロック
のインダクタンスＬは、コイルブロック同士の相互誘導
により、他のコイルブロックのインダクタンスＬより小
さくなる。従って、同一の電源２に接続された場合、印
加電圧が同じであるのでソレノイドコイル８の端部のコ
イルブロック３１の通電電流が大きくなる。
イル有効断面積Ｓ、及びコイル有効長さｌのすべてが同
一である場合、ソレノイドコイル端部のコイルブロック
のインダクタンスＬは、コイルブロック同士の相互誘導
により、他のコイルブロックのインダクタンスＬより小
さくなる。従って、同一の電源２に接続された場合、印
加電圧が同じであるのでソレノイドコイル８の端部のコ
イルブロック３１の通電電流が大きくなる。
【０００９】上記のような理由により、ソレノイドコイ
ルブロック端部のコイルブロック３１は、ソレノイドコ
イル中央部のコイルブロック３１と比較して、電流密度
が高くなるため局部的な発熱が大きくなり、銅管の破断
や銅管に塗布した絶縁物の劣化といった問題が発生しや
すい。さらに銅管損失Ｐが大きくなり、従って加熱効率
が低下する。この傾向はソレノイドコイル両端部に近い
銅管ほど顕著となる。
ルブロック端部のコイルブロック３１は、ソレノイドコ
イル中央部のコイルブロック３１と比較して、電流密度
が高くなるため局部的な発熱が大きくなり、銅管の破断
や銅管に塗布した絶縁物の劣化といった問題が発生しや
すい。さらに銅管損失Ｐが大きくなり、従って加熱効率
が低下する。この傾向はソレノイドコイル両端部に近い
銅管ほど顕著となる。
【００１０】そこで、図１２に示すような上記特開平１
０−１３４９４８号公報に記載された、ソレノイドコイ
ル端部のコイルブロック４１が丸銅管４を巻回したこと
により構成された装置が提案されている。しかしなが
ら、ソレノイドコイルを設置するスペースの制約から、
丸銅管４の銅管幅は角銅管３と同じにせざるを得ず、銅
管幅が同じであれば丸銅管４の断面積は小さくなる。従
って、丸銅管４は角銅管３より電流の通過面積が増え電
流の局部集中は減るものの、銅管損失Ｐの低減効果は小
さい。
０−１３４９４８号公報に記載された、ソレノイドコイ
ル端部のコイルブロック４１が丸銅管４を巻回したこと
により構成された装置が提案されている。しかしなが
ら、ソレノイドコイルを設置するスペースの制約から、
丸銅管４の銅管幅は角銅管３と同じにせざるを得ず、銅
管幅が同じであれば丸銅管４の断面積は小さくなる。従
って、丸銅管４は角銅管３より電流の通過面積が増え電
流の局部集中は減るものの、銅管損失Ｐの低減効果は小
さい。
【００１１】上記局部発熱の問題を解決するため、電源
からソレノイドコイルへの印加電圧を下げることで通電
電流を抑制する方法があるが、この方法は被加熱物１に
投入できる電力が低下するなどの問題が発生する。
からソレノイドコイルへの印加電圧を下げることで通電
電流を抑制する方法があるが、この方法は被加熱物１に
投入できる電力が低下するなどの問題が発生する。
【００１２】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたものであり、ソレノイドコイル端部における局部
発熱、銅管の劣化を抑制すると共に、銅管損失を少なく
して加熱効率を向上した誘導加熱装置の提供を目的とす
る。
されたものであり、ソレノイドコイル端部における局部
発熱、銅管の劣化を抑制すると共に、銅管損失を少なく
して加熱効率を向上した誘導加熱装置の提供を目的とす
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明に係る誘導加熱
装置は、複数個のコイルブロックのうちソレノイドコイ
ル中央部付近のコイルブロックには角銅管を用い、ソレ
ノイドコイルの端部から中央部へ向けて少なくともコイ
ルブロック１個の銅管は、ソレノイドコイル内周の開口
面に近い側の角部に円弧状の欠落部を有する角状銅管を
用いたものである。
装置は、複数個のコイルブロックのうちソレノイドコイ
ル中央部付近のコイルブロックには角銅管を用い、ソレ
ノイドコイルの端部から中央部へ向けて少なくともコイ
ルブロック１個の銅管は、ソレノイドコイル内周の開口
面に近い側の角部に円弧状の欠落部を有する角状銅管を
用いたものである。
【００１４】また、角状銅管の円弧状の欠落部は、ソレ
ノイドコイルの中央部から端部へ向けて各コイルブロッ
クごとに漸次的に大きくしたものである。
ノイドコイルの中央部から端部へ向けて各コイルブロッ
クごとに漸次的に大きくしたものである。
【００１５】また、コイルブロックの開口断面積は、ソ
レノイドコイルの中央部のコイルブロックを最小とした
ものである。
レノイドコイルの中央部のコイルブロックを最小とした
ものである。
【００１６】また、コイルブロックの巻数は、ソレノイ
ドコイルの中央部のコイルブロックを最小としたもので
ある。
ドコイルの中央部のコイルブロックを最小としたもので
ある。
【００１７】
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
一実施の形態を図について説明する。図１は、本発明の
実施の形態１における誘導加熱装置を示す断面図であ
る。図において、１はソレノイドコイルの内周側を通過
させる被加熱物、２は各コイルブロックに接続される電
源、３は内部に冷却水を流すことができる中空な角銅
管、３１は角銅管３を３回巻回したコイルブロック、５
はソレノイドコイル内周の開口面に近い側の角部に円弧
状の欠落部を有する角状銅管、５１は角状銅管５を３回
巻回したコイルブロック、６は上記角状銅管５１より円
弧状の欠落部が大きい角状銅管、６１は角状銅管６を３
回巻回したコイルブロック、７は各銅管に流す冷却水で
ある。コイルブロックの開口断面積は、すべてのコイル
ブロックを同一とする。ソレノイドコイル８は、ソレノ
イドコイル中央に角銅管３からなるコイルブロック３
１、コイルブロック３１の両側に角状銅管５からなるコ
イルブロック５１を各１個、及びソレノイドコイル８の
両端部に角状銅管６からなるコイルブロック６１を各１
個配置することにより構成され、各コイルブロックは同
一の電源２に接続される。
一実施の形態を図について説明する。図１は、本発明の
実施の形態１における誘導加熱装置を示す断面図であ
る。図において、１はソレノイドコイルの内周側を通過
させる被加熱物、２は各コイルブロックに接続される電
源、３は内部に冷却水を流すことができる中空な角銅
管、３１は角銅管３を３回巻回したコイルブロック、５
はソレノイドコイル内周の開口面に近い側の角部に円弧
状の欠落部を有する角状銅管、５１は角状銅管５を３回
巻回したコイルブロック、６は上記角状銅管５１より円
弧状の欠落部が大きい角状銅管、６１は角状銅管６を３
回巻回したコイルブロック、７は各銅管に流す冷却水で
ある。コイルブロックの開口断面積は、すべてのコイル
ブロックを同一とする。ソレノイドコイル８は、ソレノ
イドコイル中央に角銅管３からなるコイルブロック３
１、コイルブロック３１の両側に角状銅管５からなるコ
イルブロック５１を各１個、及びソレノイドコイル８の
両端部に角状銅管６からなるコイルブロック６１を各１
個配置することにより構成され、各コイルブロックは同
一の電源２に接続される。
【００１８】次に、図２について説明する。図２は、図
１の電源２から各銅管に高周波電流が通電された場合の
端部側の一部を示す図である。図２において、点線は磁
束の流れ、各銅管の黒色部は電流の通電部をそれぞれ示
している。図２のコイルブロック５１、コイルブロック
６１と図１３のコイルブロック３１を比較して分かるよ
うに、ソレノイドコイル８の中央部以外のコイルブロッ
クで電流の通過面積（黒色部分）を大きくすることがで
きる。即ち、電流集中を緩和することができるので、局
部的な発熱を抑制することができる。尚、かかる効果は
ソレノイドコイルの端部において顕著となるので、本発
明ではソレノイドコイル８の端部から中央部に向けて少
なくとも１個のコイルブロックの銅管に円弧状の欠落部
を有すればよく、即ち、ソレノイドコイル８の端部のコ
イルブロックの銅管のみ円弧状の欠落部を有する装置に
してもよい。
１の電源２から各銅管に高周波電流が通電された場合の
端部側の一部を示す図である。図２において、点線は磁
束の流れ、各銅管の黒色部は電流の通電部をそれぞれ示
している。図２のコイルブロック５１、コイルブロック
６１と図１３のコイルブロック３１を比較して分かるよ
うに、ソレノイドコイル８の中央部以外のコイルブロッ
クで電流の通過面積（黒色部分）を大きくすることがで
きる。即ち、電流集中を緩和することができるので、局
部的な発熱を抑制することができる。尚、かかる効果は
ソレノイドコイルの端部において顕著となるので、本発
明ではソレノイドコイル８の端部から中央部に向けて少
なくとも１個のコイルブロックの銅管に円弧状の欠落部
を有すればよく、即ち、ソレノイドコイル８の端部のコ
イルブロックの銅管のみ円弧状の欠落部を有する装置に
してもよい。
【００１９】図３及び図４は、図１に示す本実施の形態
による誘導加熱装置と、図１１に示す従来例の構成の誘
導加熱装置と、図１２に示す従来例の構成の誘導加熱装
置との比較実験結果である。実施条件は、角銅管３は縦
２５ｍｍ、横２５ｍｍ、角状銅管５は縦２５ｍｍ、横２
５ｍｍ、円弧外径１０ｍｍ、角状銅管６は縦２５ｍｍ、
横２５ｍｍ、円弧外径１５ｍｍ、丸銅管４は銅管外径２
５ｍｍ、銅管肉厚はすべての銅管とも３ｍｍ、被加熱物
への投入電力はすべて２５００ｋＷ、コイルブロックの
開口断面積はすべてのコイルブロックを４２００００ｍ
ｍ2、コイルピッチはすべて４０ｍｍ、各銅管の冷却水
の流速はすべて２．２ｍ／ｓｅｃとする。図３の縦軸は
銅管損失（ｋＷ）、横軸はソレノイドコイルの開口面か
らの巻数（ターン数）を示す。図４の縦軸は銅管表面局
所最大温度（℃）、横軸はソレノイドコイルの開口面か
らの巻数（ターン数）を示す。但し、ソレノイドコイル
は開口面から８ターン目で対称をなすので、図３及び図
４とも横軸は開口面から８ターン目までである。
による誘導加熱装置と、図１１に示す従来例の構成の誘
導加熱装置と、図１２に示す従来例の構成の誘導加熱装
置との比較実験結果である。実施条件は、角銅管３は縦
２５ｍｍ、横２５ｍｍ、角状銅管５は縦２５ｍｍ、横２
５ｍｍ、円弧外径１０ｍｍ、角状銅管６は縦２５ｍｍ、
横２５ｍｍ、円弧外径１５ｍｍ、丸銅管４は銅管外径２
５ｍｍ、銅管肉厚はすべての銅管とも３ｍｍ、被加熱物
への投入電力はすべて２５００ｋＷ、コイルブロックの
開口断面積はすべてのコイルブロックを４２００００ｍ
ｍ2、コイルピッチはすべて４０ｍｍ、各銅管の冷却水
の流速はすべて２．２ｍ／ｓｅｃとする。図３の縦軸は
銅管損失（ｋＷ）、横軸はソレノイドコイルの開口面か
らの巻数（ターン数）を示す。図４の縦軸は銅管表面局
所最大温度（℃）、横軸はソレノイドコイルの開口面か
らの巻数（ターン数）を示す。但し、ソレノイドコイル
は開口面から８ターン目で対称をなすので、図３及び図
４とも横軸は開口面から８ターン目までである。
【００２０】図３において、本実施の形態による誘導加
熱装置は、従来の誘導加熱装置と比較して銅管損失の低
減効果はあまりみられない。しかし、電流の通過面積が
特に大きくなったソレノイドコイル８の端部のコイルブ
ロック６１において、図４に示すように昇温を低減する
ことができた。かかるコイルブロックは同一ソレノイド
コイル内において最高温度を示すコイルブロックであ
る。従って、本実施の形態による誘導加熱装置は従来の
誘導加熱装置と比較して、投入電力を大きくできる。
熱装置は、従来の誘導加熱装置と比較して銅管損失の低
減効果はあまりみられない。しかし、電流の通過面積が
特に大きくなったソレノイドコイル８の端部のコイルブ
ロック６１において、図４に示すように昇温を低減する
ことができた。かかるコイルブロックは同一ソレノイド
コイル内において最高温度を示すコイルブロックであ
る。従って、本実施の形態による誘導加熱装置は従来の
誘導加熱装置と比較して、投入電力を大きくできる。
【００２１】以上のように、実施の形態１によれば、ソ
レノイドコイルの端部において、局部発熱を抑制し、従
って銅管の劣化を抑制できる効果を奏する。
レノイドコイルの端部において、局部発熱を抑制し、従
って銅管の劣化を抑制できる効果を奏する。
【００２２】実施の形態２．以下、この発明の他の実施
の形態を図について説明する。図５は本発明の実施の形
態２における誘導加熱装置を示す断面図である。図５に
おいて、上記実施の形態１と同一又は相当する構成には
同一の符号を付し、その説明を省略する。上記実施の形
態１では、すべてのコイルブロックの開口断面積を一定
としたが、本実施の形態ではコイルブロックの開口断面
積は、コイルブロック６１がコイルブロック３１及びコ
イルブロック５１より大きくなるよう構成した。
の形態を図について説明する。図５は本発明の実施の形
態２における誘導加熱装置を示す断面図である。図５に
おいて、上記実施の形態１と同一又は相当する構成には
同一の符号を付し、その説明を省略する。上記実施の形
態１では、すべてのコイルブロックの開口断面積を一定
としたが、本実施の形態ではコイルブロックの開口断面
積は、コイルブロック６１がコイルブロック３１及びコ
イルブロック５１より大きくなるよう構成した。
【００２３】コイルブロック６１のみコイルブロック開
口断面積を大きくするのは、（３）式にて表されるイン
ダクタンスＬが大きくなるので、（５）式よりインピー
ダンスＺが増加し、従って（４）式にて表される通電電
流Ｉが減少するからである。即ち、電源２の印加電圧を
下げることなくコイルブロック６１の通電電流のみ抑制
できる。
口断面積を大きくするのは、（３）式にて表されるイン
ダクタンスＬが大きくなるので、（５）式よりインピー
ダンスＺが増加し、従って（４）式にて表される通電電
流Ｉが減少するからである。即ち、電源２の印加電圧を
下げることなくコイルブロック６１の通電電流のみ抑制
できる。
【００２４】図６及び図７は、図５に示す本実施の形態
２による誘導加熱装置と、上記実施の形態１による誘導
加熱装置との比較実験結果である。実施条件は、角銅管
３は縦２５ｍｍ、横２５ｍｍ、角状銅管５は縦２５ｍ
ｍ、横２５ｍｍ、円弧外径１０ｍｍ、角状銅管６は縦２
５ｍｍ、横２５ｍｍ、円弧外径１５ｍｍ、銅管肉厚はす
べての銅管とも３ｍｍ、被加熱物への投入電力はともに
２５００ｋＷ、コイルブロックの開口断面積は、コイル
ブロック３１およびコイルブロック５１は４２００００
ｍｍ2、コイルブロック６１は４８００００ｍｍ2、コイ
ルピッチはすべて４０ｍｍ、各銅管の冷却水の流速はす
べて２．２ｍ／ｓｅｃである。図６の縦軸は銅管損失
（ｋＷ）、横軸はソレノイドコイルの開口面からの巻数
（ターン数）を示す。図７の縦軸は銅管表面局所最大温
度（℃）、横軸はソレノイドコイルの開口面からの巻数
（ターン数）を示す。但し、ソレノイドコイルは開口面
から８ターン目で対称をなすので、図６及び図７とも横
軸は開口面から８ターン目までである。
２による誘導加熱装置と、上記実施の形態１による誘導
加熱装置との比較実験結果である。実施条件は、角銅管
３は縦２５ｍｍ、横２５ｍｍ、角状銅管５は縦２５ｍ
ｍ、横２５ｍｍ、円弧外径１０ｍｍ、角状銅管６は縦２
５ｍｍ、横２５ｍｍ、円弧外径１５ｍｍ、銅管肉厚はす
べての銅管とも３ｍｍ、被加熱物への投入電力はともに
２５００ｋＷ、コイルブロックの開口断面積は、コイル
ブロック３１およびコイルブロック５１は４２００００
ｍｍ2、コイルブロック６１は４８００００ｍｍ2、コイ
ルピッチはすべて４０ｍｍ、各銅管の冷却水の流速はす
べて２．２ｍ／ｓｅｃである。図６の縦軸は銅管損失
（ｋＷ）、横軸はソレノイドコイルの開口面からの巻数
（ターン数）を示す。図７の縦軸は銅管表面局所最大温
度（℃）、横軸はソレノイドコイルの開口面からの巻数
（ターン数）を示す。但し、ソレノイドコイルは開口面
から８ターン目で対称をなすので、図６及び図７とも横
軸は開口面から８ターン目までである。
【００２５】図６に示すように、本実施の形態２による
誘導加熱装置は、上記実施の形態１による誘導加熱装置
と比較して、ソレノイドコイル８の端部のコイルブロッ
ク６１以外は銅管損失が増大している。しかし、同一ソ
レノイドコイル内において最大銅管損失を示すコイルブ
ロック６１の銅管損失を低減している。
誘導加熱装置は、上記実施の形態１による誘導加熱装置
と比較して、ソレノイドコイル８の端部のコイルブロッ
ク６１以外は銅管損失が増大している。しかし、同一ソ
レノイドコイル内において最大銅管損失を示すコイルブ
ロック６１の銅管損失を低減している。
【００２６】また、図７に示すように、本実施の形態２
による誘導加熱装置は、上記実施の形態１による誘導加
熱装置と比較して、ソレノイドコイル８の端部のコイル
ブロック６１以外は温度が上昇している。しかし、同一
ソレノイドコイル内において最高温度を示すコイルブロ
ック６１の昇温を低減し、全体の温度分布を平滑化して
いる。従って、本実施の形態２による誘導加熱装置は上
記実施の形態１による誘導加熱装置と比較して、更に投
入電力を大きくできる。
による誘導加熱装置は、上記実施の形態１による誘導加
熱装置と比較して、ソレノイドコイル８の端部のコイル
ブロック６１以外は温度が上昇している。しかし、同一
ソレノイドコイル内において最高温度を示すコイルブロ
ック６１の昇温を低減し、全体の温度分布を平滑化して
いる。従って、本実施の形態２による誘導加熱装置は上
記実施の形態１による誘導加熱装置と比較して、更に投
入電力を大きくできる。
【００２７】以上のように、実施の形態２によれば、ソ
レノイドコイルの端部において、更に局部発熱を抑制
し、従って銅管の劣化を抑制できる効果を奏する。ま
た、銅管損失を少なくして加熱効率が向上する効果を奏
する。
レノイドコイルの端部において、更に局部発熱を抑制
し、従って銅管の劣化を抑制できる効果を奏する。ま
た、銅管損失を少なくして加熱効率が向上する効果を奏
する。
【００２８】実施の形態３．以下、この発明のさらに他
の実施の形態を図について説明する。図８は本発明の実
施の形態３における誘導加熱装置を示す断面図である。
図８において、上記実施の形態１と同一又は相当する構
成には、同一の符号を付し、その説明を省略する。本実
施の形態では、コイルブロックの開口断面積はすべての
コイルブロックを同一とし、コイルブロック６１の巻数
を他のコイルブロックより多くする。
の実施の形態を図について説明する。図８は本発明の実
施の形態３における誘導加熱装置を示す断面図である。
図８において、上記実施の形態１と同一又は相当する構
成には、同一の符号を付し、その説明を省略する。本実
施の形態では、コイルブロックの開口断面積はすべての
コイルブロックを同一とし、コイルブロック６１の巻数
を他のコイルブロックより多くする。
【００２９】コイルブロック６のみコイルの巻数を多く
するのは、（３）式より、巻数が多くなる効果がコイル
有効長さが大きくなる効果より大きくなるとインダクタ
ンスＬが大きくなるので、（５）式よりインピーダンス
Ｚが増加し、従って（４）式にて表される通電電流Ｉが
減少するからである。即ち、電源２の印加電圧を下げる
ことなくコイルブロック６１の通電電流のみ抑制でき
る。
するのは、（３）式より、巻数が多くなる効果がコイル
有効長さが大きくなる効果より大きくなるとインダクタ
ンスＬが大きくなるので、（５）式よりインピーダンス
Ｚが増加し、従って（４）式にて表される通電電流Ｉが
減少するからである。即ち、電源２の印加電圧を下げる
ことなくコイルブロック６１の通電電流のみ抑制でき
る。
【００３０】図９及び図１０は、本実施の形態３による
誘導加熱装置と、上記実施の形態２による誘導加熱装置
との比較実験結果である。但し実施条件として、角銅管
３は縦２５ｍｍ、横２５ｍｍ、角状銅管５は縦２５ｍ
ｍ、横２５ｍｍ、円弧外径１０ｍｍ、角状銅管６は縦２
５ｍｍ、横２５ｍｍ、円弧外径１５ｍｍ、銅管肉厚はす
べての銅管とも３ｍｍ、被加熱物への投入電力はともに
２５００ｋＷ、コイルブロックの開口断面積はすべての
コイルブロックを４２００００ｍｍ2、コイルピッチは
すべて４０ｍｍ、各銅管の冷却水の流速はすべて２．２
ｍ／ｓｅｃとする。図９の縦軸は銅管損失（ｋＷ）、横
軸はソレノイドコイルの開口面からの巻数（ターン数）
を示す。図１０の縦軸は銅管表面局所最大温度（℃）、
横軸はソレノイドコイルの開口面からの巻数（ターン
数）を示す。但し、ソレノイドコイルは開口面から９タ
ーン目で対称をなすので、図９及び図１０とも横軸は開
口面から９ターン目までである。
誘導加熱装置と、上記実施の形態２による誘導加熱装置
との比較実験結果である。但し実施条件として、角銅管
３は縦２５ｍｍ、横２５ｍｍ、角状銅管５は縦２５ｍ
ｍ、横２５ｍｍ、円弧外径１０ｍｍ、角状銅管６は縦２
５ｍｍ、横２５ｍｍ、円弧外径１５ｍｍ、銅管肉厚はす
べての銅管とも３ｍｍ、被加熱物への投入電力はともに
２５００ｋＷ、コイルブロックの開口断面積はすべての
コイルブロックを４２００００ｍｍ2、コイルピッチは
すべて４０ｍｍ、各銅管の冷却水の流速はすべて２．２
ｍ／ｓｅｃとする。図９の縦軸は銅管損失（ｋＷ）、横
軸はソレノイドコイルの開口面からの巻数（ターン数）
を示す。図１０の縦軸は銅管表面局所最大温度（℃）、
横軸はソレノイドコイルの開口面からの巻数（ターン
数）を示す。但し、ソレノイドコイルは開口面から９タ
ーン目で対称をなすので、図９及び図１０とも横軸は開
口面から９ターン目までである。
【００３１】図９に示すように、本実施の形態３による
誘導加熱装置は、上記実施の形態２による誘導加熱装置
と比較して、ソレノイドコイル８の端部のコイルブロッ
ク６１以外は銅管損失が増大している。しかし、コイル
ブロック６１は銅管損失が６０ｋＷ以上も低減され、最
大銅管損失を示すコイルブロックではなくなっている。
また、ソレノイドコイル８内での最高銅管損失は５０ｋ
Ｗ以上も低減され、さらに、全体の銅管損失の分布を図
３、及び図６と比較して大幅に平滑化した。
誘導加熱装置は、上記実施の形態２による誘導加熱装置
と比較して、ソレノイドコイル８の端部のコイルブロッ
ク６１以外は銅管損失が増大している。しかし、コイル
ブロック６１は銅管損失が６０ｋＷ以上も低減され、最
大銅管損失を示すコイルブロックではなくなっている。
また、ソレノイドコイル８内での最高銅管損失は５０ｋ
Ｗ以上も低減され、さらに、全体の銅管損失の分布を図
３、及び図６と比較して大幅に平滑化した。
【００３２】また、図１０に示すように、本実施の形態
３による誘導加熱装置は、上記実施の形態２による誘導
加熱装置と比較して、ソレノイドコイル８の端部のコイ
ルブロック６１以外は温度が上昇している。しかし、コ
イルブロック６１は昇温が約３０℃も低減され、最高温
度を示すコイルブロックではなくなっている。また、ソ
レノイドコイル８内での最高温度は約２０℃も低減さ
れ、さらに全体の温度分布を図４、及び図７と比較して
大幅に平滑化した。従って、本実施の形態３による誘導
加熱装置は上記実施の形態２による誘導加熱装置と比較
して、更に投入電力を大きくできる。
３による誘導加熱装置は、上記実施の形態２による誘導
加熱装置と比較して、ソレノイドコイル８の端部のコイ
ルブロック６１以外は温度が上昇している。しかし、コ
イルブロック６１は昇温が約３０℃も低減され、最高温
度を示すコイルブロックではなくなっている。また、ソ
レノイドコイル８内での最高温度は約２０℃も低減さ
れ、さらに全体の温度分布を図４、及び図７と比較して
大幅に平滑化した。従って、本実施の形態３による誘導
加熱装置は上記実施の形態２による誘導加熱装置と比較
して、更に投入電力を大きくできる。
【００３３】以上のように、実施の形態３によれば、ソ
レノイドコイルの端部において、更に局部発熱を抑制
し、従って銅管の劣化を抑制できる効果を奏する。ま
た、更に銅管損失を少なくして加熱効率が向上する効果
を奏する。
レノイドコイルの端部において、更に局部発熱を抑制
し、従って銅管の劣化を抑制できる効果を奏する。ま
た、更に銅管損失を少なくして加熱効率が向上する効果
を奏する。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、複数個のコイルブロックのうちソレノイドコイル
中央部付近のコイルブロックには角銅管を用い、ソレノ
イドコイルの端部から中央部へ向けて少なくともコイル
ブロック１個の銅管はソレノイドコイル内周の開口面に
近い側の角部に円弧状の欠落部を有する角状銅管を用い
たので、電流の通過面積を大きくでき、ソレノイドコイ
ル端部における局部発熱、銅管の劣化を抑制することが
できる効果が得られる。
れば、複数個のコイルブロックのうちソレノイドコイル
中央部付近のコイルブロックには角銅管を用い、ソレノ
イドコイルの端部から中央部へ向けて少なくともコイル
ブロック１個の銅管はソレノイドコイル内周の開口面に
近い側の角部に円弧状の欠落部を有する角状銅管を用い
たので、電流の通過面積を大きくでき、ソレノイドコイ
ル端部における局部発熱、銅管の劣化を抑制することが
できる効果が得られる。
【００３５】請求項２記載の発明によれば、角状銅管の
円弧状の欠落部は、ソレノイドコイルの中央部から端部
へ向けて各コイルブロックごとに漸次的に大きくしたの
で、電流の通過面積を大きくでき、ソレノイドコイル端
部における局部発熱、銅管の劣化を抑制することがで
き、銅管損失を少なくして加熱効率を向上することがで
きる効果が得られる。
円弧状の欠落部は、ソレノイドコイルの中央部から端部
へ向けて各コイルブロックごとに漸次的に大きくしたの
で、電流の通過面積を大きくでき、ソレノイドコイル端
部における局部発熱、銅管の劣化を抑制することがで
き、銅管損失を少なくして加熱効率を向上することがで
きる効果が得られる。
【００３６】請求項３記載の発明によれば、コイルブロ
ックの開口断面積は、ソレノイドコイルの中央部のコイ
ルブロックを最小としたので、電流の通過面積を大きく
でき、ソレノイドコイル端部における局部発熱、銅管の
劣化を抑制することができ、銅管損失を少なくして加熱
効率を向上することができる効果が得られる。
ックの開口断面積は、ソレノイドコイルの中央部のコイ
ルブロックを最小としたので、電流の通過面積を大きく
でき、ソレノイドコイル端部における局部発熱、銅管の
劣化を抑制することができ、銅管損失を少なくして加熱
効率を向上することができる効果が得られる。
【００３７】請求項４記載の発明によれば、コイルブロ
ックの巻数は、ソレノイドコイルの中央部のコイルブロ
ックを最小としたので、電流の通過面積を大きくでき、
ソレノイドコイル端部における局部発熱、銅管の劣化を
抑制することができ、銅管損失を少なくして加熱効率を
向上することができる効果が得られる。
ックの巻数は、ソレノイドコイルの中央部のコイルブロ
ックを最小としたので、電流の通過面積を大きくでき、
ソレノイドコイル端部における局部発熱、銅管の劣化を
抑制することができ、銅管損失を少なくして加熱効率を
向上することができる効果が得られる。
【図１】 この発明の実施の形態１による誘導加熱装置
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による磁束の流れ、
及び電流の通過部を示す断面図である。
及び電流の通過部を示す断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による銅管損失の分
布を説明するためのグラフである。
布を説明するためのグラフである。
【図４】 この発明の実施の形態１による銅管表面局所
最大昇温値の分布を説明するためのグラフである。
最大昇温値の分布を説明するためのグラフである。
【図５】 この発明の実施の形態２による誘導加熱装置
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図６】 この発明の実施の形態２による銅管損失の分
布を説明するためのグラフである。
布を説明するためのグラフである。
【図７】 この発明の実施の形態２による銅管表面局所
最大昇温値の分布を説明するためのグラフである。
最大昇温値の分布を説明するためのグラフである。
【図８】 この発明の実施の形態３による誘導加熱装置
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図９】 この発明の実施の形態３による銅管損失の分
布を説明するためのグラフである。
布を説明するためのグラフである。
【図１０】 この発明の実施の形態３による銅管表面局
所最大昇温値の分布を説明するためのグラフである。
所最大昇温値の分布を説明するためのグラフである。
【図１１】 従来の誘導加熱装置を示す断面図である。
【図１２】 従来の誘導加熱装置を示す断面図である。
【図１３】 従来の誘導加熱装置の磁束の流れ、電流の
通過部を示す断面図である。
通過部を示す断面図である。
１ 被加熱物、２ 電源、３ 角銅管、４ 丸銅管、５
円弧状の欠落部を有する角状銅管、６ 円弧状の欠落
部を有する角状銅管
円弧状の欠落部を有する角状銅管、６ 円弧状の欠落
部を有する角状銅管
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−134948（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−171982（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−232210（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−118289（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−213823（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−10582（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H05B 6/36
Claims (4)
- 【請求項１】 銅管を巻回し、被加熱物の移送方向に複
数個分割されたコイルブロックからなるソレノイドコイ
ルを備え、上記ソレノイドコイルの内周側に上記被加熱
物を通過させて誘導加熱する誘導加熱装置において、上
記複数個のコイルブロックのうち上記ソレノイドコイル
中央部付近のコイルブロックには角銅管を用い、上記ソ
レノイドコイルの端部から中央部へ向けて少なくともコ
イルブロック１個の銅管は上記ソレノイドコイル内周の
開口面に近い側の角部に円弧状の欠落部を有する角状銅
管を用いたことを特徴とする誘導加熱装置。 - 【請求項２】 角状銅管の円弧状の欠落部は、ソレノイ
ドコイルの中央部から端部へ向けて各コイルブロックご
とに漸次的に大きくしたことを特徴とする請求項１記載
の誘導加熱装置。 - 【請求項３】 コイルブロックの開口断面積は、ソレノ
イドコイルの中央部のコイルブロックを最小としたこと
を特徴とする請求項１又は２記載の誘導加熱装置。 - 【請求項４】 コイルブロックの巻数は、ソレノイドコ
イルの中央部のコイルブロックを最小としたことを特徴
とする請求項１又は２記載の誘導加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20597799A JP3484106B2 (ja) | 1999-07-21 | 1999-07-21 | 誘導加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20597799A JP3484106B2 (ja) | 1999-07-21 | 1999-07-21 | 誘導加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001035647A JP2001035647A (ja) | 2001-02-09 |
| JP3484106B2 true JP3484106B2 (ja) | 2004-01-06 |
Family
ID=16515860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20597799A Expired - Lifetime JP3484106B2 (ja) | 1999-07-21 | 1999-07-21 | 誘導加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3484106B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4548997B2 (ja) * | 2001-09-28 | 2010-09-22 | 北芝電機株式会社 | 誘導加熱装置 |
| JP5148439B2 (ja) * | 2008-09-26 | 2013-02-20 | 三井造船株式会社 | 誘導加熱装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56118289A (en) * | 1980-02-25 | 1981-09-17 | Fuji Electric Co Ltd | Induction heater |
| JPS58213823A (ja) * | 1982-06-03 | 1983-12-12 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 高周波焼入れ方法 |
| JPS6010582A (ja) * | 1983-06-30 | 1985-01-19 | 富士電機株式会社 | ビレツトヒ−タ |
| JPH04232210A (ja) * | 1990-12-28 | 1992-08-20 | Honda Motor Co Ltd | ビレットの加熱装置 |
| JP3565595B2 (ja) * | 1994-12-16 | 2004-09-15 | 株式会社明電舎 | 誘導加熱コイル |
| JP3581974B2 (ja) * | 1996-10-31 | 2004-10-27 | 北芝電機株式会社 | 誘導加熱装置 |
-
1999
- 1999-07-21 JP JP20597799A patent/JP3484106B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001035647A (ja) | 2001-02-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6900420B2 (en) | Cooled induction heating coil | |
| US20060255029A1 (en) | Flux guide induction heating device and method of inductively heating elongated and nonuniform workpieces | |
| WO2005104622A1 (ja) | コイル装置及び磁界発生装置 | |
| JP5042909B2 (ja) | 金属板の誘導加熱装置および誘導加熱方法 | |
| JP2003123951A (ja) | 孔内周面加熱用誘導子 | |
| JP3484106B2 (ja) | 誘導加熱装置 | |
| JP2022096731A (ja) | 巻鉄心用誘導加熱式熱処理装置およびその熱処理方法 | |
| JP6161479B2 (ja) | 誘導加熱装置 | |
| JP2011129292A (ja) | 誘導加熱コイル | |
| JP2019507461A (ja) | ワークピースを加熱するための微調整された出力を有する高周波電源システム | |
| JP3045007B2 (ja) | 金属板の誘導加熱方法及び装置 | |
| KR102074086B1 (ko) | 트랜스버스 플럭스 유도 가열장치 | |
| JP4555838B2 (ja) | 誘導加熱装置 | |
| JP2002323260A (ja) | 水の瞬間加熱装置 | |
| JP2007027216A (ja) | 小型大電力カレントトランス | |
| JP3436956B2 (ja) | 高周波誘導加熱変圧器 | |
| JP2002043044A (ja) | 誘導加熱装置用加熱コイル | |
| CN215773631U (zh) | 对由可导电材料制成的工件进行感应式加热的凹面装置 | |
| JP2014229486A (ja) | 誘導加熱装置 | |
| KR890003616Y1 (ko) | 전자 유도 가열 장치 | |
| JP4890278B2 (ja) | 金属板の誘導加熱装置 | |
| JPS5952029B2 (ja) | 電縫管製造装置 | |
| JPS62287591A (ja) | 誘導加熱調理器 | |
| JP3025354B2 (ja) | 金属塊の空中浮揚加熱方法及びその装置 | |
| TWI580308B (zh) | Induction heating conditioner |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3484106 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081017 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081017 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091017 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091017 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101017 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111017 Year of fee payment: 8 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121017 Year of fee payment: 9 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121017 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131017 Year of fee payment: 10 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |