JP4450999B2 - 温度分布を制御するための誘導加熱装置及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は誘導加熱、詳細に述べると加熱中の電気伝導体の温度分布を制御するための誘導加熱及びその処理方法に関する。非電気伝導体は、それを電気伝導体に隣接して置くことにより、制御された温度分布を保ちながら加熱することができる。
【０００２】
（発明の背景）
誘導加熱は、誘導加熱コイルに流れる交番する電流（すなわち、ＡＣ電流）によって発生する時間と共に変化する磁場に電気伝導体を置くことにより行われる。導体に誘導される渦電流は導体自体の中に熱源を作り出す。
【０００３】
誘導加熱はさらに、シリコンを基にした非伝導体ファイバー等の、非電気伝導体を加熱や溶解するためにも使用することができる。非電気伝導体には実質的に渦電流が誘導されないので、それを直接に誘導によって加熱または溶解することはできない。しかしながら、非電気伝導体を、サセプター（susceptor）、すなわち、非電気伝導体の代わりに電流を誘導するものとして画定される電気伝導体の囲い（以下、サセプターと呼ぶ）の中に置くことは可能である。サセプターの１つのタイプは、その中に非電気伝導体を通すことができる管状のものである。誘導電気炉の耐熱性の坩堝の周囲に配置される誘導コイルと同様な方法で、サセプター周りに誘導コイルが配置され、それにより、そのコイルにより発生する電磁場がサセプターを通過する。耐熱性の坩堝とは異なり、サセプターは電気伝導性を有する。サセプターの典型的な材料は、電気伝導性を有し、かつ、非常に高い温度に対し耐性のあるグラファイトである。サセプターは電気伝導性であるので、誘導コイルはサセプター内に大きな渦電流を誘導することができる。渦電流はサセプターを加熱し、さらに、サセプターは熱伝導または熱放射により、その中に（または、その付近に）置かれた非電気伝導性の加工物（すなわち、加熱の対象となる素材）を加熱するために使用することが可能である。
【０００４】
人工材料やシリコン等の非電気伝導体の誘導加熱の多くの応用例において、サセプターの内部に置かれた非電気伝導性の加工物に伝導する熱量を制御するために、サセプターの全長に沿って（すなわち、縦軸に沿って）、予め決められ、制御された温度分布を与えることがたびたび望まれる。これは、サセプターの全長に沿ったサセプターの複数の区間へ、異なった強度の（または、密度の）誘導力を伝達することによって達成することができる。
【０００５】
このサセプターはその全長に沿って、複数の誘導コイルにより囲まれてもよい。サセプターの軸方向の区分（すなわち、軸方向の切片）を囲んでいる各コイルは、予め決められた出力レベルに設定された、個々の高周波ＡＣ電源に接続される。サセプターは誘導によって、各電源による各コイルへの電流の量によって決められる軸方向の温度分布に加熱される。この手法の欠点は、隣接したコイルの間に位置するサセプターの区分が、２つの隣接したコイルの付加的な加熱効果により、必要以上に加熱される可能性があるということである。結果として、サセプターのこれらの区分を通しての温度分布の制御は（正確さに対して）限界を持つ。
【０００６】
もう１つの選択肢として、制御可能なスイッチングシステムを介して、複数のコイルを異なった期間に単体の高周波数ＡＣ電源に接続することもできる。単体の電源を使用した場合、高い電気的ポテンシャル（すなわち、電位差）が２つの隣接したコイルの端の間に存在する可能性があるので、隣接したコイルの端の間の電気アークの危険性を伴わずに、コイルの端の間のサセプターの区分の不十分な加熱を防ぐためにコイルの端と端を十分に近づけることは不可能に近い。結果として、この手法もやはり、サセプターのこれらの区分を通しての温度分布を制御する能力に限度がある。
【０００７】
よって、隣接したコイル区間の巻きが、コイル区間の間の部分を含むサセプターの軸方向に沿った予め選択された区間に（したがって、サセプター内または付近に置かれた加工物に）、制御可能な方法で誘導力を伝達することを可能にし、それにより、（周囲より）冷たい部分や熱い部分を排除し、サセプターの軸方向の全体にわたって、予め選択された所望の温度分布を可能にする誘導コイルを持った加熱装置に対する要求が存在する。これは、サセプター内に置かれた非電気伝導性の加工物が、熱伝導及び熱放射によって、予め選択された温度分布に加熱されることを可能にする。本発明はこの要求を満たす。
【０００８】
（発明の要約）
本発明のその広い側面において、本発明は電気伝導体またはサセプターに制御可能な温度分布を作り出すための誘導加熱装置である。装置は、（通常整流器及びインバーターから構成される）電源；サセプターの長さ全体にわたって配置される複数のコイル区間を持ったコイル；電源からの電力を複数のコイル間で切り替えるための切り替え回路；及び電源からそれぞれのコイル区間への電力の期間（または、間隔）を制御するための制御回路を含む。コイル区間の長さは（互いに）異なってもよいし、単位長当りの巻数も可変であってよい。切り替え回路は電源と各コイル区間の端子との間に接続されるシリコン制御整流器（ＳＣＲ）を含んでもよい。各コイル区間への変動する電力の適用はサセプター内の渦電流の変動するレベルを誘導し、それは異なったコイル区間で囲まれたサセプターの区間が、制御回路で決められる異なった温度に加熱されることを引き起こす。結果として、サセプターの全長に沿って、制御された温度分布が達成される。この制御回路はさらに、切り替え回路がコイル区間の間で切り替えられるとき、一定の出力を維持するために電源の出力を調整することができる。制御回路は、各コイル区間に供給される平均の電力を予め設定するために、各コイル区間に対する予め決められた電力の設定点の検出（装置）を含んでもよい。制御回路はまた、全てのコイル区間への電力を調整してサセプターの所望の温度分布を達成するために、サセプターの軸方向の点に沿ってそれの温度の検出（装置）を含んでもよい。非電気伝導体は、それをサセプターに近づけて配置することにより熱伝導及び熱放射によって制御された方法で加熱することができる。
【０００９】
本発明のもう１つの側面において、誘導過熱装置は、電源；サセプターの長さ全体にわたって配置された、１箇所または複数の個所で重ねられた複数のコイル区間を持った誘導コイル；電源からの電力を重ねられた複数のコイル区間の間で切り替えるための切り替え回路；及び電源からそれぞれのコイル区間への電力の期間（または、間隔）を制御するための制御回路を含む。コイル区間の長さは（互いに）異なってもよいし、単位長当りの巻数は可変であってもよい。切り替え回路は電源と各コイル区間の端子との間に接続される逆平行のシリコン制御整流器（ＳＣＲ）の組を含んでもよい。各コイル区間への変動する電力の適用はサセプター内の渦電流の変動するレベルを誘導し、それは異なったコイル区間で囲まれたサセプターの区間が、制御回路で決められる異なった温度に加熱されることを引き起こす。結果として、サセプターの全長に沿って、制御された温度分布が達成される。非電気伝導体は、それをサセプターに近づけて配置することにより熱伝導及び熱放射によって制御された方法で加熱することができる。この制御回路はさらに、切り替え回路がコイル区間の間で切り替えられるとき、一定の出力を維持するために電源の出力を調整することができる。制御回路は、各コイル区間に供給される平均の電力を予め設定するために、各コイル区間に対する予め決められた電力の設定点の検出（装置）を含んでもよい。制御回路はまた、全てのコイル区間への電力を調整してサセプターの所望の温度分布を達成するために、サセプターの軸方向の点に沿ったそれの温度の検出（装置）を含んでもよい。
【００１０】
本発明のもう１つの側面において、誘導過熱装置は、電源；サセプターの長さ全体にわたって配置された複数のコイル区間を持った誘導コイル；複数のコイル区間を電源に接続し、カスケード接続法によって、選択された複数のコイル区間に変動する電力を同時に印加することが可能な切り替え回路；及び電源から複数のコイル区間の各々への電力の期間（または、間隔）を制御するための制御回路を含む。コイル区間の長さは（互いに）異なってもよいし、単位長当りの巻数は可変であってもよい。切り替え回路は電源と、（電源に接続されるコイルの端子を除いた）各コイル区間の端子との間に接続される逆平行のシリコン制御整流器（ＳＣＲ）の組を含んでもよい。選択された複数のコイル区間への変動する電力の適用はサセプター内の渦電流の変動するレベルを誘導し、それは選択された複数のコイル区間で囲まれたサセプターの区間が、制御回路で決められる異なった温度に加熱されることを引き起こす。結果として、サセプターの全長に沿って、制御された温度分布が達成される。非電気伝導体は、それをサセプターに近づけて配置することにより熱伝導及び熱放射によって制御された方法で加熱することができる。この制御回路はさらに、切り替え回路がコイル区間の間で切り替えられるとき、一定の出力を維持するために電源の出力を調整することができる。制御回路は、各コイル区間に供給される平均の電力を予め設定するために、各コイル区間に対する予め決められた電力の設定点の検出（装置）を含んでもよい。制御回路はまた、全てのコイル区間への電力を調整してサセプターの所望の温度分布を達成するために、サセプターの軸方向の点に沿ってそれの温度の検出（装置）を含んでもよい。
【００１１】
本発明のもう１つの側面において、誘導加熱装置は電源及び、複数のコイル区間と共にサセプターの長さ全体にわたって配置された誘導コイルを含む。隣接したコイル区間は互いに反対の向きに巻かれ、コイルの組（以下、コイルペアと呼ぶ）を形成するように接続される。
【００１２】
装置はさらに、電源からの電力をコイルペアの間で（すなわち、コイルペアと他のコイルペアとの間で）切り替えるための切り替え回路を含む。制御回路は電源からそれぞれのコイルペアへの電力の期間（または、間隔）を制御する。コイル区間の長さは（互いに）異なってもよいし、単位長当りの巻数は可変であってもよい。切り替え回路は電源と各コイルペアの端子との間に接続される逆平行のシリコン制御整流器（ＳＣＲ）の組を含んでもよい。各コイルペアへの変動する電力の適用はサセプター内の渦電流の変動するレベルを誘導し、それは異なったコイルペアで囲まれたサセプターの区間が、制御回路で決められる異なった温度に加熱されることを引き起こす。結果として、サセプターの全長に沿って、制御された温度分布が達成される。非電気伝導体は、それをサセプターに近づけて配置することにより熱伝導及び熱放射によって制御された方法で加熱することができる。この制御回路はさらに、切り替え回路がコイル区間の間で切り替えられるとき、一定の出力を維持するために電源の出力を調整することができる。制御回路は、各コイル区間に供給される平均の電力を予め設定するために、各コイル区間に対する予め決められた電力の設定点の検出（装置）を含んでもよい。制御回路はまた、全てのコイル区間への電力を調整してサセプターの所望の温度分布を達成するために、サセプターの軸方向の点に沿ってそれの温度の検出（装置）を含んでもよい。本発明の前述及びその他の側面は以下の説明及び付随する請求項から明らかになるだろう。
【００１３】
本発明の説明のために、目下のところ好まれる実施例の図が示される。しかしながら、本発明が示された配置や手段に限定されないことは理解されなければならない。
【００１４】
（本発明の詳細な説明）
本発明はここで好まれる実施例との関連で説明されるが、それは本発明をその実施例に限定するためのものではないことは理解されなければならない。逆に、本発明は、付随する請求の範囲によって定義される本発明の意図及び範囲に含まれる全ての代替案、変更、等化物を含むと意図される。
【００１５】
ここで図面（そこにおいて、同じ数字は同じまたは同様な構成要素を示している）を参照すると、電気伝導体またはサセプター６０に制御された温度分布を作り出すための誘導加熱装置１０の略図が図１に示されている。誘導加熱装置１０は、切り替え回路３０を経由して複数の区間に別れた誘導コイル４０に接続された電源２０を含む。複数の誘導コイルの区間４０は、サセプター６０の縦方向に沿って拡張するコイル区間４１、４２、及び４３に分けられている。各コイル区間は２つの端子の間に拡張する（すなわち、２つの端子の間でつながっている）。コイル区間の端子は：コイル区間４１に対する４４及び４５；コイル区間４２に対する４６及び４７；コイル区間４３に対する４８及び４９である。本発明の開示された実施例では３つ、または６つのコイル区間が示されているが、本発明の範囲から外れることなく、いかなる数のコイル区間が使用されてもよい。本発明の全ての実施例において、サセプター６０の特定な温度分布を達成するために、コイル区間の長さは（互いに）異なった長さでもよいし、各コイル区間は単位長当りに可変な（すなわち、互いに異なった）数の巻数を持ってもよい。コイルの長さ、単位長当りの巻数、コイル区間の他の特徴の選択は、加熱されるサセプターの大きさ及び形状、サセプターの所望される温度分布のタイプ、及び切り替え回路のタイプを含む要因（もちろん、これらだけには限定されないが）に基づく。電源２０によって、切り替え回路３０を通して３つのコイル区間の各々に供給される電力の期間（すなわち、継続時間または間隔）は制御回路５０によって制御される。予め決められた方法で、３つのコイル区間の各々への継続時間（デューティーサイクル）を変えることによって、図５に示されているような、軸方向全体で均一な加熱の温度分布７０、一方の端で増大する加熱の温度分布７１、真中が増大した加熱の分布７２を持った（サセプターの渦電流の誘導による）温度分布をサセプター６０に達成することができる。温度分布７０、７１、及び７２は、本発明の適用により達成される本発明の全ての実施例の典型的な分布のグラフである。コイル区間の各々への電力の継続時間を適当に変えることにより、本発明の範囲から外れることなく多様な温度分布を達成することが可能である。
【００１６】
本発明の全ての実施例において、高周波のＡＣを供給するための電源の１つのタイプは、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）等の、固体（または、半導体）の高出力サイリスタ素子を利用した固体電源（または、半導体電源）である。誘導加熱装置と共に使用される典型的な電源及び、その電源で使用されるインバーター回路のブロック図は米国特許No.5,165,049の図１及び図２で図示され説明されている。その特許はここで、その全体が参照によって組み込まれている。参照している特許の電源は誘導炉と共に使用されているが、当業者は、誘導炉の代わりにサセプターと共に使用することができることを認識するだろう。参照している特許の図１に示されているＲＬＣ回路は、本発明のコイル区間、または負荷に相当する。
【００１７】
図１で、３つのコイル区間４１、４２、及び４３の各々への電力の切り替えのための適当な切り替え回路３０は、電源２０からの電力をコイル区間の間で電子的に切り替えるためのシリコン制御整流器（ＳＣＲ）を含む回路である。
【００１８】
制御回路５０は、切り替え回路３０によるコイル区間の間の切り替えにより負荷インピーダンス（すなわち、コイル区間４１、４２、及び４３）が変化したときに、安定したインバーターの電力出力を保持するために、電源２０のインバーターで使用されるシリコン制御整流器の整流作用を調節するために本発明の全ての実施例で使用することができる。使用可能な制御回路の１つのタイプは、米国特許No.5,523,631で説明されており、ここでも、その全体が参照によって取り込まれている。参照している特許において、（インバーターの電力出力が）いくつかの誘導負荷の間で切り替えられるとき、インバーターの出力電力レベルが制御される。本発明の実施例において、コイル区間４１、４２、及び４３は切り替えられる誘導負荷に相当する。参照している特許で誘導負荷に接続された電力設定用の電位差計（potentiometer）は、コイル区間４１、４２、及び４３の各々への電力供給の継続時間によって規定される所望の平均電圧レベルを設定するために使用することができる。さらに、先行する（すなわち、１つ前の）切り替えサイクル中にコイル区間へ供給された電力値のオーバーシュートやアンダーシュートに基づいた各コイル区間への電源（インバーター）出力を調節するための手段を含む、参照している特許で開示されている制御の付加的な特徴も本発明の制御回路５０及び電源２０に応用可能である。
【００１９】
本発明の全ての実施例において、１つまたは複数の熱電対等の温度センサーがサセプター６０の中に（または、付近に）備えられてもよい。センサーは、電源２０の出力及び、電源から各コイル区間への接続の切り替え回路による継続時間を調節し、サセプターの全長に沿った温度分布を綿密に調節できるように、制御回路５０に対しフィードバック信号を供給するために使用されてもよい。
【００２０】
図２は本発明のもう１つの実施例を示している。図２では、複数の誘導コイルの区間８０のコイル区間８１、８２、及び８３はサセプターの軸方向の区分６１に沿って、部分的に重なり合っている。重なり合っている軸方向の区分６１の数は使用されているコイル区間の数に依存する。しかし、所望される温度分布によっては、全ての区分が重なり合う必要はない。特定の温度分布を達成するために、区分６１は（互いに）異なった長さであってもよい。各コイル区間は端子の組：区間８１に対する８４及び８５；区間８２に対する８６及び８７；区間８３に対する８８及び８９を持つ。図２に示されているように、各コイル区間の一方の端子は切り替え回路３１に接続されている。各コイルのもう一方の端子は第２の切り替え回路３２に接続されている。切り替え回路３１及び３２はシリコン制御整流器（ＳＣＲ）の逆平行の組３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３２ａ、３２ｂ、及び３２ｃを含む。各コイルは、切り替え回路３１の逆平行のＳＣＲの一組に接続された一方の端子と、切り替え回路３２の逆平行のＳＣＲの組に接続されたもう一方の端子を持つ。例えば、コイル区間８１に対しては、端子８４が逆平行のＳＣＲの組３１ａに接続され、端子８５は逆平行のＳＣＲの組３２ａに接続されている。電源２０は、図２に示されているように、全ての逆平行のＳＣＲの組に接続されている。制御回路５０は、切り替え回路３１及び３２を切り替えることにより、電源２０から３つのコイル区間８１、８２、及び８３へ供給される電力の継続時間を制御する。上述されたように、制御回路は、切り替え回路３１及び３２によるコイル区間の間の切り替えにより負荷インピーダンスが変化したときに、安定したインバーターの電力出力を維持するために、電源２０のインバーターで使用されているＳＣＲの整流作用を調節するために使用されてもよい。本発明のこの実施例において、３つのコイル区間の各々は、切り替え回路３１及び３２の対応する逆平行のＳＣＲの組を介して、予め選択された時間（または、デューティーサイクル）だけ電源２０に接続される。したがって、対応するＳＣＲはコイル区間の全電流を伝導させ、それが開いた状態にあるときは、コイルの全電圧に対し耐性がなければならない。予め決められた方法で、３つの重なったコイル区間の各々への電力のデューティーサイクルを変化させることにより、サセプター６０の渦電流の誘導により、サセプター６０に図５に示されている典型的な均一な温度分布７１を達成することができる。
【００２１】
本発明のもう１つの実施例が図３に示されている。図３では、複数の誘導コイルの区間９０の３つのコイル区間９１、９２、及び９３の各々に対し、別々の切り替え回路３３、３４、及び３５が備えられている。コイル区間の端子は、サセプター６０の長さ全体に巻かれた一続きのコイルのタップ（すなわち、中間の接続点）である。図３に示されているように、コイルタップ９４は切り替え回路３３に接続され；コイルタップ９５は切り替え回路３４に接続され；コイルタップ９６は切り替え回路３５に接続されている。各切り替え回路は逆平行のＳＣＲの組を含む。電源２０は、切り替え回路３３から３５と、電源用コイルタップ９７に接続している。制御回路５０は、切り替え回路３３、３４、及び３５により、電源２０から３つのコイルの各々に供給される電力のデューティーサイクルを制御する。本発明の実施例において、切り替え回路３３はコイル区間９１、９２、及び９３に制御された電力を供給し；切り替え回路３４はコイル区間９２及び９３に制御された電力を供給し；切り替え回路３５はコイル区間９３に制御された電力を供給する。同時に電源に接続される複数のコイル区間を持った、このカスケード接続配置のコイル区間の切り替えに対して、予め決められた方法で電力の継続時間を変えることにより、サセプター６０の渦電流の誘導により、コイル区間９１側の端からコイル区間９３側の端に連続的に（または、段階的に）増大する、図５に示されているサセプター６０の加熱の典型的な温度分布７１を達成することができる。
【００２２】
図４は、コイル区間１２１から１２６を持った複数の区間を持った誘導コイル１２０を備えた本発明の代替的な実施例である。コイル区間１２１、１２３、及び１２５は、コイル区間１２２、１２４、及び１２６に対して反対の向きに巻かれている。図４に示されている配置において、コイル区間１２１、１２３、及び１２５は上方向に巻かれているように示され、コイル区間１２２、１２４、及び１２６は下方向に巻かれているように示されている。コイル区間の端子は図４に示されている通りである。逆向きに巻かれている隣接したコイル区間の組、すなわち、１２１と１２２、１２３と１２４、１２５と１２６はコイルペアを形成する。各コイルペアは、３つの切り替え回路のうちの１つに接続された２つの内側の端子と、電源２０に接続された２つの外側の端子を持つ。例えば、コイルペア１２１と１２２に対しては、端子１１１及び１１４が電源に接続され、端子１１２及び１１３が切り替え回路３６に接続される。電源２０もまた、３つの切り替え回路３６、３７、及び３８に接続される。各切り替え回路は、各コイルペアの２つの内側の端子に接続された２組の逆平行のＳＣＲを含む。例えば、コイルペア１２１と１２２に対しては、端子１１２が逆平行のＳＣＲの組３６ａに接続され、端子１１３が逆平行のＳＣＲの組３６ｂに接続される。この配置は、隣接したコイルペアの間の等しいポテンシャル（すなわち、電位）を保障するので、巻線間にアーク放電を起こす危険性を伴わずに、各コイルペアのコイルの端を隣接したコイルペアのコイルの端に近づけることを可能にする。制御回路５０は、電源から各コイル区間へ供給される電力のデューティーサイクルを制御する。本発明のこの実施例において、各コイルペアは、電源２０から切り替え回路３６、３７、または３８を経由して、制御された電力を供給される。コイルペアを逆方向に巻くことは、コイルペアが巻かれているサセプターの区分に放物線状の温度分布を与えることができる。したがって、１つまたは複数のコイル区間の組に対し長めの継続時間（または、長めのデューティーサイクル）の電力を適用することにより、サセプターの区分に増大した加熱を達成することができる。例えば、図４のコイル区間１２３及び１２４によって規定されるコイルペアに長めのデューティーサイクルの電力を与えることにより、サセプターの中間で増大した加熱を持った図５に示されている温度分布７２を達成することができる。または、３つのコイル区間の組に対して、同じデューティーサイクルの電力を同じ期間だけ与えることにより、均一な温度分布７０を達成することができる。ここで説明されたように、コイル区間の組に電力を与えるための（多様な）電力サイクル及びシーケンスを選択することにより、多数の種類の温度分布を作成することができる。
【００２３】
本発明の各実施例において、非電気伝導体を、制御された温度分布を持ったサセプター６０の近くに配置することで、その非電気伝導体も制御された方法で加熱することができる。
【００２４】
本発明は、制御可能な温度分布のための、フレキシブルで順応性のある誘導加熱装置を提供する。さらに、本発明の制御回路及び複数の区間の誘導コイルの構成は高い効率かつ生産性を与えると共に、電源の複雑性やコスト大幅に下げる。当業者にとって、本発明のこれら及びその他の長所は、前述の詳細な説明から明白であるだろう。本発明は、それの意図や本質的な特徴から外れることなく、他の特定の形式で実施することもできるだろう。したがって、本発明の範囲を示すためには、前述の詳細な説明ではなく、付随する請求の範囲を参照すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 電源、切り替え回路、及び電気伝導体の温度分布を制御するための誘導加熱装置の複数の区間の誘導コイルを示している略図である。
【図２】 重なったコイル区間のある複数の誘導コイルの区間、及び各コイル区間に対する切り替え回路を持った本発明の代替案の略図である。
【図３】 複数の誘導コイルの区間、及び各コイル区間に対する切り替え回路を持った本発明の代替案の略図である。
【図４】 （互いに）反対方向に巻かれた複数の誘導コイルの区間、及び各コイル区間に対する切り替え回路を持った本発明の代替案の略図である。
【図５】 本発明を使用した電気伝導体で達成される、典型的な温度分布を図示している。
【符号の説明】
１０ 誘導加熱装置
２０ 電源
３０−３８ 切り替え回路
３１ａ−３８ｂ 逆平行のシリコン制御整流器の組
４０ 誘導コイル
４１−４３ コイル区間
５０ 制御回路
６０ サセプター
６１ コイルの重なり合ったサセプターの軸方向の区分
７０ 均一な温度分布
７１ 一方の端で増大した加熱の温度分布
７２ 中間で増大した加熱の加熱の分布
８０ 誘導コイルの複数の区間
８１−８３ コイル区間
８４−８９ 端子
９０ 誘導コイルの複数の区間
９１−９３ コイル区間
９４−９６ コイルタップ
９７ 電源用コイルタップ
１１１−１２２ 端子
１２１−１２６ コイル区間

Claims (9)

1. 非電気伝導材料に制御された温度分布を生成するための誘導加熱装置であって：
   電源（２０）；
   電気伝導材料（６０）の全長の周りに配置された複数のコイル区間（８１，８２，８３）であって、各々が第１端子（８４，８６，８８）及び第２端子（８５，８７，８９）を有する複数のコイル区間、及び制御回路（５０）を備える誘導コイルであって、誘導的に加熱された前記電気伝導材料からの熱伝導及び熱放射によって前記非電気伝導材料を加熱するために前記非電気伝導材料が前記電気伝導材料内に配置されており、
   隣接した前記コイル区間の組のうち少なくとも１組が前記電気伝導材料の軸方向の区分に沿って互いに重なり合っている複数のコイル区間；及び、
   前記電源（２０）から前記コイル区間の間の電力を切り替えるための、少なくとも第１及び第２のスイッチ回路（３１，３２）を備え、
   前記非電気伝導材料の全長に沿って制御された温度分布を得るために、予め決められた様式で、前記スイッチ回路を制御して前記電源から前記コイル区間の各々へ供給される電力のデューティーサイクルを変動させるために前記各コイル区間が前記電源から個々に電力供給される誘導加熱装置。
2. 前記スイッチ回路が前記コイルの区間の間で切り替えられたとき、前記制御回路（５０）が一定の出力を維持するために前記電源の出力を調節する、請求項１に記載の誘導加熱装置。
3. 前記少なくとも第１及び第２のスイッチ回路（３１，３２）が前記電源（２０）と前記各コイル区間の各端子との間に接続された逆平行のシリコン制御整流器（３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ）の組を含む、請求項１または２に記載の誘導加熱装置。
4. 前記制御回路（５０）が前記各コイル区間に供給される電力を決定するために前記少なくとも１つの重なり合った隣接するコイルの組のための電力の設定点を感知する、請求項１〜３のいずれかに記載の誘導加熱装置。
5. 前記制御回路（５０）が前記少なくとも第１及び第２のスイッチ回路の出力を調節するために前記電気伝導材料（６０）上の選択された点の温度を感知するセンサーを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の誘導加熱装置。
6. 非電気伝導材料を加熱するための方法であって：
   電気伝導材料（６０）内に非電気伝導材料を配置すること；
   複数のコイル区間（８１，８２，８３）であって、その各々が第１端子（８４，８６，８８）及び第２端子（８５，８７，８９）を備えるものを有する誘導コイルを形成すること；
   前記電気伝導材料の全長の周りに前記誘導コイルを巻くこと；
   前記電気伝導材料を誘導的に加熱し、前記電気伝導材料からの熱を前記非電気伝導材料に伝導及び放射させて前記非電気伝導材料を加熱するために、前記複数のコイル区間の各々への電力を制御すること；
   隣接する前記コイル区間の少なくとも１組を重なり合わせること；
   少なくとも第１及び第２のスイッチ回路（３１，３２）を前記誘導コイルの各区間の端側端子及び電源（２０）に接続すること；及び、
   前記非電気伝導材料の全長に沿って制御された温度分布を得るために前記コイル区間の各々への電力のデューティーサイクルを制御することのステップを含む方法。
7. 前記電源（２０）から前記各コイル区間への電力を調節するために前記複数のスイッチ回路を整流するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記各コイル区間に供給される電力を決定するために各コイル区間のための電力の設定点を感知するステップをさらに含む、請求項６または７に記載の方法。
9. 前記複数のスイッチ回路の出力を調節するために前記電気伝導材料（６０）上の選択された点の温度を感知する、ステップをさらに含む、請求項６、７または８のいずれか１つに記載の方法。

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