JP5131232B2

JP5131232B2 - Transverse induction heating device

Info

Publication number: JP5131232B2
Application number: JP2009055624A
Authority: JP
Inventors: 健司梅津; 勉植木
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2009-03-09
Filing date: 2009-03-09
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2029-03-09
Also published as: JP2010212033A

Description

本発明は、トランスバース方式の誘導加熱装置に関し、特に、導体板に交番磁界を略垂直に交差させて当該導体板を誘導加熱するために用いて好適なものである。 The present invention relates to a transverse induction heating apparatus, and is particularly suitable for induction heating of a conductor plate by causing an alternating magnetic field to intersect the conductor plate substantially vertically.

従来から、鉄鋼業等において鋼板等を製造ラインで製造するのに際して、誘導加熱装置を用いて帯状の鋼板等の導体板を連続的に加熱することが行われている。誘導加熱装置は、コイルから発生した交番磁界（交流磁界）を導体板に印加し、電磁誘導により当該導体板に誘起される渦電流に基づくジュール熱を当該導体板に発生させ、このジュール熱により当該導体板を加熱するものである。このような誘導加熱装置として、ソレノイド方式の誘導加熱装置がある。ソレノイド方式の誘導加熱装置は、加熱対象の導体板をソレノイドコイルの内側に置いて、当該導体板の長手方向に交番磁界を略平行に印加するものである。ソレノイド方式の誘導加熱装置では、板厚が薄くなると（例えば１［ｍｍ］以下になると）、交番磁界の周波数を高くしても導体板を所望の温度に加熱することができなくなる虞がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, when a steel plate or the like is manufactured on a production line in the steel industry or the like, a conductive plate such as a strip-shaped steel plate is continuously heated using an induction heating device. The induction heating device applies an alternating magnetic field (AC magnetic field) generated from a coil to a conductor plate, generates Joule heat based on eddy currents induced in the conductor plate by electromagnetic induction, and generates the Joule heat. The conductor plate is heated. As such an induction heating device, there is a solenoid type induction heating device. A solenoid-type induction heating device places a conductor plate to be heated inside a solenoid coil and applies an alternating magnetic field substantially parallel to the longitudinal direction of the conductor plate. In the solenoid type induction heating device, when the plate thickness is reduced (for example, 1 [mm] or less), the conductor plate may not be heated to a desired temperature even if the frequency of the alternating magnetic field is increased.

そこで、薄い導体板を容易に誘導加熱することができる誘導加熱装置として、トランスバース方式の誘導加熱装置がある。トランスバース方式の誘導加熱装置は、例えば水平方向に移動する導体板の板面に対向して、その上及び下に一対のコイルを配設して加熱対象の導体板の板面に交番磁界を略垂直に印加するものである。一般的なトランスバース方式の誘導加熱装置では、帯状の導体板の幅方向における端部（以下の説明では、この部分を必要に応じてエッジ部と称する）に渦電流が多く流れるため、当該エッジ部が過加熱となる虞がある。 Therefore, there is a transverse induction heating apparatus as an induction heating apparatus that can easily induction heat a thin conductor plate. A transverse type induction heating device, for example, faces a plate surface of a conductor plate that moves in a horizontal direction, and a pair of coils is arranged above and below it to generate an alternating magnetic field on the plate surface of the conductor plate to be heated. It is applied almost vertically. In a general transverse-type induction heating apparatus, a large amount of eddy current flows at an end portion in the width direction of a strip-shaped conductor plate (in the following description, this portion is referred to as an edge portion as necessary). There is a risk of overheating the part.

そこで、特許文献１には、コイルの周回面が長円形のコイルや菱形のコイルを、当該長方形又は菱形の長軸の方向と金属帯板の幅方向とのなす角度が±４０［°］の範囲内で変わるように設置すると共に、長円形のコイルや菱形のコイルを金属帯板の幅方向に平行移動して、長円形のコイルや菱形のコイルの長軸方向の湾曲部を金属帯板のエッジ部と僅かに対向させることにより金属帯板の幅方向の磁束を変化させて、金属板の幅方向における温度分布を均一にすることが開示されている。 Therefore, in Patent Document 1, an angle formed between the direction of the major axis of the rectangle or rhombus and the width direction of the metal strip is set to ± 40 [°]. In addition to being installed so as to change within the range, the ellipse coil or rhombus coil is translated in the width direction of the metal strip, and the long-axis curved portion of the ellipse coil or rhombus coil is moved to the metal strip. It is disclosed that the temperature distribution in the width direction of the metal plate is made uniform by changing the magnetic flux in the width direction of the metal strip by slightly facing the edge portion of the metal plate.

また、特許文献２には、金属板に対向して配設された加熱コイルである１次コイルから発生する一次磁束のうち、金属板の外側を通過する漏洩磁束により二次磁束を発生する複数の２次コイルを金属板−加熱コイル間に設け、複数の２次コイルから、１次磁束と同方向又は逆方向の二次磁束を発生させたり、複数の２次コイルを金属板の板面方向に沿って動かしたりすることにより、金属板の幅方向における温度分布を均一にすることが開示されている。 Patent Document 2 discloses a plurality of secondary magnetic fluxes generated by leakage magnetic fluxes that pass outside the metal plate among primary magnetic fluxes generated from a primary coil that is a heating coil disposed to face the metal plate. The secondary coil is provided between the metal plate and the heating coil, and a secondary magnetic flux in the same direction as or opposite to the primary magnetic flux is generated from the plurality of secondary coils, or the plurality of secondary coils are formed on the plate surface of the metal plate. It is disclosed that the temperature distribution in the width direction of the metal plate is made uniform by moving along the direction.

特開２００３−１３３０３７号公報JP 2003-133037 A 特開２００７−１２２９２４号公報JP 2007-122924 A

しかしながら、通常は加熱対象の導体板の幅は製造ロットによって変動することがあり、特許文献１に記載の技術では、加熱対象となる導体板の板幅に合わせて、コイルの位置を調整しなければならない。また、コイルを動かすための機構が必要となる。
また、特許文献２に記載の技術では、２次コイルを新たに設ける必要がある。また、２次コイルを動かすための機構が必要となり、構造が複雑になるとともに２次コイルの損失が生じ、エネルギー効率の観点から不利である。 However, normally, the width of the conductor plate to be heated may vary depending on the production lot. With the technique described in Patent Document 1, the position of the coil must be adjusted according to the width of the conductor plate to be heated. I must. In addition, a mechanism for moving the coil is required.
Moreover, in the technique described in Patent Document 2, it is necessary to newly provide a secondary coil. In addition, a mechanism for moving the secondary coil is required, the structure becomes complicated, and the loss of the secondary coil occurs, which is disadvantageous from the viewpoint of energy efficiency.

以上のように従来の技術では、加熱コイルとは別の、例えば磁束調整用のための特別なコイルを用いたり、コイルの位置を調整したりしなければ、加熱対象の金属板の幅方向における温度分布を調整することができなかった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、特別なコイルを用いたり、コイルの位置を調整したりすることなく、加熱対象の金属板の幅方向における温度分布を従来よりも均一になるように調整することができるトランスバース方式の誘導加熱装置を提供することを目的とする。 As described above, in the conventional technique, if a special coil for adjusting magnetic flux, for example, other than the heating coil is not used or the position of the coil is not adjusted, the width of the metal plate to be heated is not adjusted. The temperature distribution could not be adjusted.
The present invention has been made in view of such problems, and the temperature distribution in the width direction of the metal plate to be heated is made higher than before without using a special coil or adjusting the position of the coil. An object of the present invention is to provide a transverse induction heating apparatus that can be adjusted to be uniform.

本発明のトランスバース方式の誘導加熱装置は、加熱対象の導体板の板面に交番磁界を略垂直に交差させて当該導体板を誘導加熱するトランスバース方式の誘導加熱装置であって、前記導体板の上側に配置され、互いに平行で所定の間隔Ａを有する複数の直線部分と、複数の折り返し部分とからなるつづら折形状の上側コイルと、当該導体板の下側に配置され、互いに平行で所定の間隔Ｂを有する複数の直線部分と、複数の折り返し部分とからなるつづら折形状の下側コイルとを有し、前記上側コイル及び下側コイルそれぞれのコイル面は、前記導体板の板面と所定の間隔Ｃ、Ｄを有して相互に対向しており、前記上側コイルの直線部分と下側コイルの直線部分とは互いに略直交する向きで、且つ、それぞれ導体板の長手方向または幅方向と平行な方向に向いており、前記上側コイルの直線部分の方向と、前記下側コイルの直線部分の方向とのなす角度は、４５°以上９０°以下の範囲内であることを特徴とする。
また、本発明のトランスバース方式の誘導加熱装置はさらに、前記上側コイルの隣接する直線部分の隙間に、当該上側コイルと電気的に絶縁された状態で配置された上側ティース状鉄心と、前記下側コイルの隣接する直線部分の隙間に、当該下側コイルと電気的に絶縁された状態で配置された下側ティース状鉄心とを有することを特徴とする。 The transverse type induction heating device of the present invention is a transverse type induction heating device that induces and heats a conductor plate by causing an alternating magnetic field to intersect the plate surface of the conductor plate to be heated substantially vertically. An upper coil of a zigzag shape, which is arranged on the upper side of the plate and is parallel to each other and having a predetermined interval A and a plurality of folded portions, and is arranged on the lower side of the conductor plate and is parallel to each other A plurality of linear portions having a predetermined interval B, and a lower coil having a zigzag shape composed of a plurality of folded portions, and the coil surfaces of the upper coil and the lower coil are plate surfaces of the conductor plate, respectively. With a predetermined distance C and D, and the linear portion of the upper coil and the linear portion of the lower coil are in a direction substantially orthogonal to each other, and the longitudinal direction or width of the conductor plate, respectively. Direction and Are oriented in the row direction, the direction of the linear portion of the upper coil, the angle between the direction of the linear portion of the lower coil is characterized in that it is in the range of 45 ° to 90 °.
In addition, the transverse induction heating apparatus of the present invention further includes an upper tooth-like iron core disposed in a gap between adjacent linear portions of the upper coil in a state of being electrically insulated from the upper coil, and the lower coil It has the lower teeth-like iron core arranged in the gap of the linear part which the side coil adjoins in the state electrically insulated from the lower coil concerned.

本発明によれば、導体板と間隔を有して対向する領域で、当該導体板の板面と平行な方向につづら折形状を有するコイルを、当該導体板の上側と下側とにそれぞれ設け、上側コイルの直線部分の方向と、下側コイルの直線部分の方向とのなす角度を、４５°以上９０°以下の範囲内にした。したがって、導体板に流れる渦電流を格子縞状に分布させることが可能になり、導体板の幅方向における温度分布を、これまでのトランスバース方式の加熱装置のように特別なコイルを用いたり、コイルの位置を調整したりすることなく調整することができる。特に、導体板の幅方向における端部が過加熱になることを、特別なコイルを用いたり、コイルの位置を調整したりすることなく実現することができる。 According to the present invention, in the region facing the conductor plate with a gap, the coils having a folded shape in the direction parallel to the plate surface of the conductor plate are provided on the upper side and the lower side of the conductor plate, respectively. The angle formed by the direction of the straight line portion of the upper coil and the direction of the straight line portion of the lower coil was set in the range of 45 ° to 90 °. Therefore, it is possible to distribute the eddy current flowing in the conductor plate in a grid pattern, and the temperature distribution in the width direction of the conductor plate can be obtained by using a special coil as in the case of the conventional transverse heating device, It is possible to adjust without adjusting the position. In particular, it is possible to realize that the end portion in the width direction of the conductor plate is overheated without using a special coil or adjusting the position of the coil.

本発明の第１の実施形態を示し、誘導加熱装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention and shows an example of a structure of the induction heating apparatus. 本発明の第１の実施形態を示し、上側コイルと下側コイルの位置関係の一例を示す図である。It is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention and shows an example of the positional relationship of an upper side coil and a lower side coil. 本発明の第１の実施形態を示し、誘導加熱装置によりステンレス鋼板がどのように加熱されるのかを解析した結果の一例を示す図である。It is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention and shows an example of the result of having analyzed how a stainless steel plate is heated with an induction heating apparatus. 本発明の第１の実施形態を示し、誘導加熱装置により加熱されたステンレス鋼板の幅方向における温度分布の一例を示す図である。It is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention and shows an example of the temperature distribution in the width direction of the stainless steel plate heated with the induction heating apparatus. 本発明の第２の実施形態を示し、誘導加熱装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd Embodiment of this invention and shows an example of a structure of the induction heating apparatus. 本発明の第２の実施形態を示し、誘導加熱装置によりステンレス鋼板がどのように加熱されるのかを解析した結果の一例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd Embodiment of this invention and shows an example of the result of having analyzed how a stainless steel plate is heated with an induction heating apparatus. 本発明の第３の実施形態を示し、誘導加熱装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd Embodiment of this invention and shows an example of a structure of the induction heating apparatus. 本発明の第４の実施形態を示し、誘導加熱装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows the 4th Embodiment of this invention and shows an example of a structure of the induction heating apparatus.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。以下に示す本発明の各実施形態では、加熱対象の導体板が、板厚０．２［ｍｍ］のステンレス鋼板（ＳＵＳ板）である場合を例に挙げて説明する。尚、以下の説明では、トランスバース方式の誘導加熱装置を、必要に応じて誘導加熱装置と略称する。また、以下の説明ではステンレス鋼板の比透磁率を１とする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments of the present invention, the case where the conductor plate to be heated is a stainless steel plate (SUS plate) having a thickness of 0.2 [mm] will be described as an example. In the following description, a transverse type induction heating apparatus is abbreviated as an induction heating apparatus as necessary. In the following description, the relative permeability of the stainless steel plate is 1.

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態を説明する。
図１は、誘導加熱装置の構成の一例を示す図である。具体的に図１（ａ）は、水平方向に搬送される帯状のステンレス鋼板１００を加熱している誘導加熱装置１０を斜め上方から俯瞰した図である。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ´断面をステンレス鋼板１００の幅方向から見た図である。また、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ´断面を通板方向から見た図である。尚、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示している数値は、誘導加熱装置１０の寸法［ｍｍ］の一例を示すものである。 (First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described.
Drawing 1 is a figure showing an example of composition of an induction heating device. Specifically, FIG. 1 (a) is an overhead view of the induction heating device 10 that heats the strip-shaped stainless steel plate 100 conveyed in the horizontal direction from obliquely above. 1B is a view of the AA ′ cross section of FIG. 1A viewed from the width direction of the stainless steel plate 100. FIG. Moreover, FIG.1 (c) is the figure which looked at the BB 'cross section of Fig.1 (a) from the passing plate direction. In addition, the numerical value shown in FIG.1 (b) and FIG.1 (c) shows an example of the dimension [mm] of the induction heating apparatus 10. FIG.

図１において、誘導加熱装置１０は、上側コイル１２と、下側コイル１３とを有している。上側コイル１２の一端と下側コイル１３の一端とが相互に接続されており、上側コイル１２の他端と下側コイル１３の他端は、図示しない交流電源に接続されている（すなわち、上側コイル１２と下側コイル１３は前記交流電源に対して直列に接続されている）。 In FIG. 1, the induction heating device 10 includes an upper coil 12 and a lower coil 13. One end of the upper coil 12 and one end of the lower coil 13 are connected to each other, and the other end of the upper coil 12 and the other end of the lower coil 13 are connected to an AC power source (not shown) (that is, the upper side). The coil 12 and the lower coil 13 are connected in series with the AC power source).

上側コイル１２及び下側コイル１３は、中空角柱形状（断面外形が角型で中空）を有する導体製（例えば銅製）のパイプを用いて形成され、ステンレス鋼板１００の板面と平行な面内において一方向に平行な直線部分と折り返し部分とからなるつづら折形状の部分を有する。当該つづら折形状の部分が形成する、ステンレス鋼板１００の板面と平行な面をコイル面と呼ぶ。また、上側コイル１２及び下側コイル１３のコイル面は、ステンレス鋼板１００の板面と、接触しないように所定の間隔を有して相互に対向している。本発明では、このように加熱対象の導体板の板面と平行なコイル面内においてつづら折形状を有し、つづら折形状が含まれる面が導体板の板面と所定の間隔を有して対向している導体をコイルと定義する。なお、ステンレス鋼板１００の通板方向が水平方向でないとき、例えば鉛直方向のときには上側コイル１２と下側コイル１３それぞれを、ステンレス鋼板１００を挟んでコイル面をステンレス鋼板１００の板面に並行に対向して設置された第１コイル及び第２コイルと呼び換えればよい。 The upper coil 12 and the lower coil 13 are formed using a pipe made of a conductor (for example, copper) having a hollow prism shape (a cross-sectional outer shape is square and hollow), and in a plane parallel to the plate surface of the stainless steel plate 100. It has a zigzag-shaped portion composed of a straight line portion and a folded portion parallel to one direction. A surface parallel to the plate surface of the stainless steel plate 100 formed by the zigzag-shaped portion is called a coil surface. Further, the coil surfaces of the upper coil 12 and the lower coil 13 are opposed to each other with a predetermined interval so as not to contact the plate surface of the stainless steel plate 100. In this invention, it has a zigzag shape in the coil surface parallel to the plate surface of the conductor plate to be heated in this way, and the surface including the zigzag shape has a predetermined distance from the plate surface of the conductor plate. The opposing conductor is defined as a coil. When the passing direction of the stainless steel plate 100 is not horizontal, for example, in the vertical direction, each of the upper coil 12 and the lower coil 13 is opposed to the plate surface of the stainless steel plate 100 with the stainless steel plate 100 interposed therebetween. What is necessary is just to call it the 1st coil and 2nd coil which were installed.

上側コイル１２のつづら折形状の直線部分は、ステンレス鋼板１００の通板方向（図１（ａ）の矢印の方向）と平行になるようにステンレス鋼板１００の上側に配置される。また、上側コイル１２は、そのつづら折形状の折り返し部分において４回折り返されている。すなわち、上側コイル１２は、そのつづら折形状の部分のうち、相互に所定の間隔を有して通板方向に延設されている直線部分の数が５になるようにしている。ここで、上側コイル１２のつづら折の部分のうち、相互に間隔を有して延設されている直線部分の数をＮ（Ｎは自然数）とした場合、当該コイルのターン数は（Ｎ−１）ターンであると定義する。そうすると、上側コイル１２のターン数は４ターン（＝５−１）となる。尚、ここでいうターン数は、つづら折のための折り返し数と等しくなる。 The zigzag-shaped linear portion of the upper coil 12 is arranged on the upper side of the stainless steel plate 100 so as to be parallel to the plate passing direction of the stainless steel plate 100 (the direction of the arrow in FIG. 1A). In addition, the upper coil 12 is folded back four times at its zigzag folded portion. That is, the upper coil 12 is configured so that the number of straight portions extending in the sheet passing direction with a predetermined distance from each other among the folded portions is five. Here, when the number of straight portions of the upper coil 12 that are extended at intervals is N (N is a natural number), the number of turns of the coil is (N− 1) Define a turn. Then, the number of turns of the upper coil 12 is 4 turns (= 5-1). Note that the number of turns here is equal to the number of turns for spelling.

また、本実施形態では、上側コイル１２のつづら折を有している部分のうち、ステンレス鋼板１００の幅方向で相互に間隔を有して隣接している直線部分の当該間隔（図１に示す例では６０［ｍｍ］）と、上側コイル１２とステンレス鋼板１００との間隔（図１に示す例では６０［ｍｍ］）とを同じにしている。
さらに、本実施形態では、上側コイル１２の中空部分に冷却水を流して、上側コイル１２の発熱が大きくなることを抑制するようにしている（すなわち、上側コイル１２を水冷している）。 Further, in the present embodiment, among the portions where the upper coil 12 has a fold, the interval between the adjacent linear portions having an interval in the width direction of the stainless steel plate 100 (shown in FIG. 1). In the example, the distance between the upper coil 12 and the stainless steel plate 100 (60 [mm] in the example shown in FIG. 1) is the same.
Furthermore, in the present embodiment, cooling water is allowed to flow through the hollow portion of the upper coil 12 to suppress an increase in heat generation of the upper coil 12 (that is, the upper coil 12 is water-cooled).

一方、下側コイル１３のつづら折の直線部分は、ステンレス鋼板１００の幅方向に平行に、ステンレス鋼板１００の下側に配置される。すなわち、図２に示すように、本実施形態では、上側コイル１２の直線部分の方向２１と、下側コイル１３の直線部分の方向２２とのなす角度θが９０［°］になるようにしている。 On the other hand, the curved straight portion of the lower coil 13 is disposed below the stainless steel plate 100 in parallel with the width direction of the stainless steel plate 100. That is, as shown in FIG. 2, in this embodiment, the angle θ formed by the direction 21 of the straight line portion of the upper coil 12 and the direction 22 of the straight line portion of the lower coil 13 is set to 90 [°]. Yes.

尚、下側コイル１３のターン数は、上側コイル１２のターン数と同じであり、４ターンである。また、本実施形態では、下側コイル１３についても、下側コイル１３のつづら折形状を有している部分のうち、ステンレス鋼板１００の通板方向で相互に間隔を有して隣接している直線部分の当該間隔（図１に示す例では６０［ｍｍ］）と、下側コイル１３とステンレス鋼板１００との間隔（図１に示す例では６０［ｍｍ］）とを同じにしている。また、下側コイル１３の中空部分にも、上側コイル１２と同様に、冷却水を流すようにする。なお、上側コイル１２と下側コイル１３それぞれの直線部分の向きは入れ替えても良いことは明らかである。 The number of turns of the lower coil 13 is the same as the number of turns of the upper coil 12, and is four turns. Moreover, in this embodiment, also about the lower coil 13, among the parts which have the zigzag shape of the lower coil 13, it adjoins at intervals in the plate | board passing direction of the stainless steel plate 100, and adjoins. The interval between the straight portions (60 [mm] in the example shown in FIG. 1) and the interval between the lower coil 13 and the stainless steel plate 100 (60 [mm] in the example shown in FIG. 1) are the same. Further, similarly to the upper coil 12, the cooling water is allowed to flow through the hollow portion of the lower coil 13. It is obvious that the directions of the straight portions of the upper coil 12 and the lower coil 13 may be interchanged.

本願発明者らは、以上のような誘導加熱装置１０によりステンレス鋼板１００がどのように加熱されるのかをＦＥＭ（Finite Element Method：有限要素法）によって解析した。図３は、誘導加熱装置１０によりステンレス鋼板１００がどのように加熱されるのかを解析した結果の一例を示す図である。また、図４は、誘導加熱装置１０により加熱されたステンレス鋼板１００の幅方向における温度分布の一例を示す図である。
尚、ここでは、上側コイル１２と下側コイル１３に流れる電流の値（実効値）が５０００［Ａ］、上側コイル１２と下側コイル１３に流れる電流の方向が逆方向、周波数が６０［Ｈｚ］、３［ｋＨｚ］、空気の比透磁率が１、導電率が０［Ｓ／ｍ］、ステンレス鋼板１００の比透磁率が１、導電率が１．３８９×１０⁶［Ｓ／ｍ］であるとして解析を行った。 The inventors of the present application analyzed how the stainless steel plate 100 is heated by the induction heating apparatus 10 as described above by FEM (Finite Element Method). FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a result obtained by analyzing how the stainless steel plate 100 is heated by the induction heating device 10. FIG. 4 is a view showing an example of a temperature distribution in the width direction of the stainless steel plate 100 heated by the induction heating device 10.
Here, the value (effective value) of the current flowing through the upper coil 12 and the lower coil 13 is 5000 [A], the direction of the current flowing through the upper coil 12 and the lower coil 13 is reverse, and the frequency is 60 [Hz]. ] 3 [kHz], relative permeability of air is 1, conductivity is 0 [S / m], relative permeability of stainless steel plate 100 is 1, and conductivity is 1.389 × 10 ⁶ [S / m] The analysis was performed as if there were.

図３、図４に示すように、ステンレス鋼板１００に流れる渦電流は、格子縞状に分布し、ステンレス鋼板１００の幅方向における端部（エッジ部）が過加熱されていないことが分かる。尚、図４は、通板中のステンレス鋼板１００の或る時刻における或る箇所の温度分布を抜き出して示したものであるが、ステンレス鋼板１００の温度は通板により均される。したがって、ステンレス鋼板１００の幅方向における実際の温度分布は、図４に示すものよりも均一になる。 As shown in FIGS. 3 and 4, the eddy current flowing in the stainless steel plate 100 is distributed in a checkered pattern, and it can be seen that the end portion (edge portion) in the width direction of the stainless steel plate 100 is not overheated. FIG. 4 shows the temperature distribution at a certain point at a certain time of the stainless steel plate 100 in the threading plate. The temperature of the stainless steel plate 100 is equalized by the threading plate. Therefore, the actual temperature distribution in the width direction of the stainless steel plate 100 is more uniform than that shown in FIG.

以上のように本実施形態では、ステンレス鋼板１００の上側の領域でステンレス鋼板１００の通板方向につづら折になるように、上側コイル１２を配置すると共に、ステンレス鋼板１００の下側の領域でステンレス鋼板１００の幅方向につづら折になるように、下側コイル１３を配置する。そして、上側コイル１２及び下側コイル１３から、ステンレス鋼板１００に対して略垂直に交番磁界を交差させる。このようにすることによって、ステンレス鋼板１００に流す渦電流の分布を格子縞状にすることができる。したがって、加熱対象のステンレス鋼板１００の板幅が、上側コイル１２・下側コイル１３のつづら折の直線部分の当該板幅に対する部分の長さよりも極端に長くなければ（好ましくは短ければ）良い。そして、ターン数Ｎを適宜設定することにより、板幅が異なる複数種類のステンレス鋼板１００にも、誘導加熱装置１０を動かしたり、特別な機構や付属物（エッジシールド等の構造体等）を設けたりすることなく、ステンレス鋼板１００の幅方向における温度分布を所望の程度に均一にすることができ、ステンレス鋼板１００の幅方向における端部（エッジ部）が過加熱になることを抑制することができる。すなわち、通板し得る導体板の板幅の最大値よりも、上側コイル１２・下側コイル１３のつづら折形状の部分の当該板幅に対する部分の長さを長く設計すれば、いかなる板幅の導体板であっても、導体板の幅方向における端部（エッジ部）が過加熱になることを抑制することができる。これは導体板の移動方向についても該当し、上側コイル１２のつづら折り形状の直線部分を長くし、かつ、下側コイルのターン数を増やすことで導体板を長い加熱時間を確保することができる。 As described above, in the present embodiment, the upper coil 12 is arranged so as to be folded in the plate-passing direction of the stainless steel plate 100 in the upper region of the stainless steel plate 100, and the stainless steel is formed in the lower region of the stainless steel plate 100. The lower coil 13 is arranged so as to be folded in the width direction of the steel plate 100. Then, an alternating magnetic field is caused to intersect the stainless steel plate 100 from the upper coil 12 and the lower coil 13 substantially perpendicularly. By doing in this way, the distribution of the eddy current flowing through the stainless steel plate 100 can be made in a lattice pattern. Accordingly, it is sufficient that the plate width of the stainless steel plate 100 to be heated is not extremely longer (preferably shorter) than the length of the portion of the serpentine linear portion of the upper coil 12 and the lower coil 13 with respect to the plate width. Then, by appropriately setting the number of turns N, the induction heating device 10 is moved to a plurality of types of stainless steel plates 100 having different plate widths, or special mechanisms and accessories (structures such as edge shields) are provided. Therefore, the temperature distribution in the width direction of the stainless steel plate 100 can be made uniform to a desired level, and the end portion (edge portion) in the width direction of the stainless steel plate 100 can be prevented from being overheated. it can. That is, if the length of the portion of the folded-shaped portion of the upper coil 12 and the lower coil 13 with respect to the plate width is designed to be longer than the maximum value of the plate width of the conductor plate that can be passed, any plate width can be obtained. Even if it is a conductor plate, it can suppress that the edge part (edge part) in the width direction of a conductor plate becomes overheating. This also applies to the direction of movement of the conductor plate, and it is possible to ensure a long heating time for the conductor plate by increasing the length of the zigzag-shaped straight portion of the upper coil 12 and increasing the number of turns of the lower coil.

また、本実施形態では、上側コイル１２・下側コイル１３のつづら折形状を有している部分のうち、相互に間隔を有して隣接している直線部分の当該間隔と、上側コイル１２・下側コイル１３とステンレス鋼板１００との間隔とを同じにした。したがって、上側コイル１２及び下側コイル１３に流れる電流によって形成される磁束が、ステンレス鋼板１００に到達しなくなることを抑制することができ、それらの磁束がステンレス鋼板１００を貫通し、互いに結合して渦電流を格子縞状に形成する。 Further, in the present embodiment, among the portions of the upper coil 12 and the lower coil 13 that have a zigzag shape, the interval between the adjacent linear portions with an interval between the upper coil 12 and the upper coil 12. The interval between the lower coil 13 and the stainless steel plate 100 was the same. Therefore, it can suppress that the magnetic flux formed by the electric current which flows into the upper side coil 12 and the lower side coil 13 does not reach | attain the stainless steel plate 100, these magnetic flux penetrates the stainless steel plate 100, and couple | bonds together. Eddy currents are formed in a checkered pattern.

尚、本実施形態では、加熱対象の導体板としてステンレス鋼板１００を例に挙げて説明した。しかしながら、加熱対象の導体板は、ステンレス鋼板１００に限定されない。例えば、ステンレス鋼板１００以外の鋼板を加熱対象としてもよい。また、非磁性の金属板や強磁性の金属板等の導体板を加熱対象としてもよい。また、加熱対象の導体板の厚みは０．２［ｍｍ］に限定されない。トランスバース方式の誘導加熱装置は、ソレノイド方式の誘導加熱装置に比べて、薄板の加熱に適しているので、例えば、１［ｍｍ］以下の厚みの導体板を加熱対象にすることができる。 In the present embodiment, the stainless steel plate 100 has been described as an example of the conductor plate to be heated. However, the conductor plate to be heated is not limited to the stainless steel plate 100. For example, steel plates other than the stainless steel plate 100 may be heated. A conductor plate such as a non-magnetic metal plate or a ferromagnetic metal plate may be heated. Moreover, the thickness of the conductor plate to be heated is not limited to 0.2 [mm]. The transverse type induction heating device is suitable for heating a thin plate as compared with the solenoid type induction heating device. Therefore, for example, a conductor plate having a thickness of 1 [mm] or less can be used as a heating target.

また、本実施形態では、上側コイル１２の直線部分の方向２１と、下側コイル１３の直線部分の方向２２とのなす角度θが９０［°］である場合を例に挙げて説明した（図２を参照。なお、対称性から９０［°］以上１８０［°］は０［°］から９０［°］と同じ状況が再現される）。このようにすれば、ステンレス鋼板１００に流れる渦電流を、一様な格子縞状とし、各格子縞を密にすることが可能になるので、従来よりも均一に加熱することができて好ましい。しかしながら、ステンレス鋼板１００に流れる渦電流を概ね格子縞状に分布させることができれば、角度θは９０［°］に限定されない。例えば、実用上の角度θの精度を考慮して角度θを８０［°］以上、９０［°］以下の範囲の何れかの値にすることができる。また、角度θを４５［°］以上、９０［°］以下の範囲の何れかの値にすることができる。角度θが４５［°］を下回ると、渦電流の格子縞の間隔が広くなりすぎるため、ステンレス鋼板１００の幅方向における温度分布の均一化ができなくなる虞があるからである。 In the present embodiment, the case where the angle θ formed by the direction 21 of the linear portion of the upper coil 12 and the direction 22 of the linear portion of the lower coil 13 is 90 [°] has been described as an example (FIG. (Refer to 2. From the symmetry, 90 [°] to 180 [°] reproduces the same situation as 0 [°] to 90 [°]). In this way, the eddy current flowing in the stainless steel plate 100 can be made into a uniform checkered pattern and each checkered pattern can be made dense, which is preferable because it can be heated more uniformly than in the past. However, the angle θ is not limited to 90 [°] as long as the eddy current flowing through the stainless steel plate 100 can be distributed in a substantially lattice pattern. For example, the angle θ can be set to any value in the range of 80 [°] to 90 [°] in consideration of the accuracy of the practical angle θ. Further, the angle θ can be any value in the range of 45 [°] or more and 90 [°] or less. This is because if the angle θ is less than 45 [°], the interval between the lattice stripes of the eddy current becomes too wide, and the temperature distribution in the width direction of the stainless steel plate 100 may not be uniform.

また、本実施形態では、上側コイル１２・下側コイル１３のつづら折形状の直線部分において相互に間隔を有して隣接している部分の当該間隔が、上側コイル１２・下側コイル１３とステンレス鋼板１００との間隔と同じである場合を例に挙げて説明した。しかしながら、上側コイル１２・下側コイル１３に流れる電流によって形成される磁束が、ステンレス鋼板１００に到達するようにしていれば、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、上側コイル１２・下側コイル１３のつづら折形状の直線部分において相互に間隔を有して隣接している部分の当該間隔を、上側コイル１２・下側コイル１３とステンレス鋼板１００との間隔以上にしたり、当該閾値を上回るようにしたりすることができる。このように、上側コイル１２・下側コイル１３のつづら折形状の直線部分において相互に間隔を有して隣接している部分の当該間隔を大きくすれば、上側コイル１２・下側コイル１３に流れる電流によって形成される磁束を、より確実にステンレス鋼板１００に到達させることができる。 Further, in the present embodiment, the interval between the adjacent portions of the upper coil 12 and the lower coil 13 that are adjacent to each other with the interval between them is the upper coil 12 and the lower coil 13 and the stainless steel. The case where it is the same as the distance from the steel plate 100 has been described as an example. However, if the magnetic flux formed by the current flowing through the upper coil 12 and the lower coil 13 reaches the stainless steel plate 100, it is not always necessary to do so. For example, the interval between the adjacent portions of the upper coil 12 and the lower coil 13 that are adjacent to each other in the zigzag-shaped linear portion is the interval between the upper coil 12 and the lower coil 13 and the stainless steel plate 100. It is possible to make the above or exceed the threshold value. In this way, if the gap between the adjacent portions of the upper coil 12 and the lower coil 13 that are adjacent to each other is increased in the meandering linear portion, the current flows to the upper coil 12 and the lower coil 13. The magnetic flux formed by the current can reach the stainless steel plate 100 more reliably.

また、本実施形態では、上側コイル１２・下側コイル１３のターン数が４である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、上側コイル１２・下側コイル１３のターン数は、２以上（すなわち、つづら折のために折り返されている数が２以上）であれば幾つであってもよい。このようにターン数を規定するのは、ターン数を１ターンにすると、ステンレス鋼板１００に流れる渦電流を格子縞状に分布させることができなくなるからである。
また、本実施形態では、上側コイル１２のターン数と下側コイル１３のターン数とを同じにした場合を例に挙げて説明した。しかしながら、上側コイル１２のターン数と下側コイル１３のターン数とを異ならせてもよい。すなわち、つづら折形状の直線部分間の間隔、各コイル面と加熱対象との距離（すなわちリフトオフ）は、加熱対象の磁気的性質（磁性）や所望の温度分布の均一さや昇温の時系列パターン等に応じて適宜設定すればよく、均等である必要もない。特に、ステンレス鋼板１００の先端部が前記の２つのコイルを間を通過する場合は、各コイルを大きく移動して開口するか、横に移動して退避させておく必要があり、通過後に２つのコイルを所定の位置に移動させる。 In the present embodiment, the case where the number of turns of the upper coil 12 and the lower coil 13 is four has been described as an example. However, the number of turns of the upper coil 12 and the lower coil 13 may be any number as long as it is 2 or more (that is, the number of turns folded for zigzag folding is 2 or more). The reason for defining the number of turns in this manner is that if the number of turns is set to one, the eddy current flowing in the stainless steel plate 100 cannot be distributed in a lattice pattern.
In the present embodiment, the case where the number of turns of the upper coil 12 and the number of turns of the lower coil 13 are the same is described as an example. However, the number of turns of the upper coil 12 and the number of turns of the lower coil 13 may be different. That is, the distance between the straight portions of the zigzag shape and the distance between each coil surface and the object to be heated (ie, lift-off) are the magnetic properties (magnetism) of the object to be heated, the uniformity of the desired temperature distribution, and the time-series pattern of temperature rise. It may be set as appropriate according to the above, and need not be equal. In particular, when the tip of the stainless steel plate 100 passes between the two coils, it is necessary to move each coil greatly to open it or move it sideways to retract it. The coil is moved to a predetermined position.

また、本実施形態では、上側コイル１２・下側コイル１３が、中空角柱形状のものである場合を例に挙げて説明した。しかしながら、上側コイル１２・下側コイル１３の形状はこのようなものに限定されない。例えば、上側コイル１２・下側コイル１３を中空円筒形状のもので構成してもよい。また、上側コイル１２・下側コイル１３は、中空のものでなくてもよい。また、つづら折形状の折り返し部分が矩形である例を上記したが、その他の形状、例えば半円弧形、半楕円弧形及び三角形等の多角形状であっても、平板であってもよい。
また、本実施形態では、上側コイル１２・下側コイル１３を、その中空部を通る冷却水によって水冷する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、上側コイル１２・下側コイル１３を冷却する方法はこのようなものに限定されない。例えば、上側コイル１２・下側コイル１３を、空冷してもよい。また、上側コイル１２・下側コイル１３を、冷却しなくてもよい。
また、上側コイル１２・下側コイル１３の接続方法も前述したものに限定されない。ただし、２つのコイルのつづら折り形状の外側の両端子部は上側コイル１２・下側コイル１３を対として図１（ａ）に見られるように上または下から見た場合に重なるよう近接させることが望ましい。そうでない場合は、上下で互いに逆向きの電流が作る磁束が互いに相殺せずに周囲に漏れるため、電子部品に障害を与えたり、構造物の部材を加熱するなどの弊害をもたらす虞があるためである。 Moreover, in this embodiment, the case where the upper side coil 12 and the lower side coil 13 were a hollow prismatic shape was mentioned as an example, and was demonstrated. However, the shape of the upper coil 12 and the lower coil 13 is not limited to this. For example, the upper coil 12 and the lower coil 13 may be formed of a hollow cylindrical shape. Further, the upper coil 12 and the lower coil 13 do not have to be hollow. In addition, although the example in which the folded portion of the zigzag folded shape is rectangular has been described above, other shapes such as a polygonal shape such as a semicircular arc shape, a semielliptical arc shape, and a triangle may be used, or a flat plate.
Moreover, in this embodiment, the case where the upper coil 12 and the lower coil 13 were water-cooled with the cooling water which passed the hollow part was mentioned as an example, and was demonstrated. However, the method of cooling the upper coil 12 and the lower coil 13 is not limited to this. For example, the upper coil 12 and the lower coil 13 may be air-cooled. Further, the upper coil 12 and the lower coil 13 may not be cooled.
Further, the connection method of the upper coil 12 and the lower coil 13 is not limited to the above-described method. However, both the outer terminals of the zigzag folded shape of the two coils may be brought close to each other so that the upper coil 12 and the lower coil 13 are overlapped when viewed from above or below as seen in FIG. desirable. Otherwise, the magnetic fluxes generated by the currents in the opposite directions at the top and bottom leak to the surroundings without canceling each other, which may cause problems such as damage to electronic components and heating of structural members. It is.

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態で説明した上側コイル１２・下側コイル１３に加えて鉄心を用いて誘導加熱装置を構成する。このように本実施形態では、第１の実施形態で説明した誘導加熱装置１００に対し、鉄心を追加した構成である。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１の実施形態と同一の部分については、図１、図２に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, an induction heating device is configured using an iron core in addition to the upper coil 12 and the lower coil 13 described in the first embodiment. Thus, in this embodiment, it is the structure which added the iron core with respect to the induction heating apparatus 100 demonstrated in 1st Embodiment. Therefore, in the description of the present embodiment, the same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2, and detailed description thereof is omitted.

図５は、誘導加熱装置の構成の一例を示す図である。具体的に図５（ａ）は、ステンレス鋼板１００を加熱している誘導加熱装置５０を俯瞰した図である。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ´断面をステンレス鋼板１００の幅方向から見た図である。また、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ´断面を通板方向から見た図である。尚、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示している数値は、誘導加熱装置１０の寸法［ｍｍ］の一例を示すものである。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the configuration of the induction heating apparatus. Specifically, FIG. 5A is an overhead view of the induction heating device 50 that is heating the stainless steel plate 100. 5B is a view of the AA ′ cross section of FIG. 5A viewed from the width direction of the stainless steel plate 100. FIG. Moreover, FIG.5 (c) is the figure which looked at the BB 'cross section of Fig.5 (a) from the plate | board direction. In addition, the numerical value shown in FIG.5 (b) and FIG.5 (c) shows an example of the dimension [mm] of the induction heating apparatus 10. FIG.

図５において、誘導加熱装置５０は、上側コイル１２と、下側コイル１３と、ヨーク状鉄心５１と、ティース状鉄心５２とを有している。尚、コイル（上側コイル１２及び下側コイル１３）と、鉄心（ヨーク状鉄心５１及びティース状鉄心５２）との境界部分には、不図示の絶縁フィルムが設けられている。また、上側コイル１２と下側コイル１３の位置、大きさ、及び形状は、第１の実施形態で説明したものと同じである（図１、図２を参照）。 In FIG. 5, the induction heating device 50 includes an upper coil 12, a lower coil 13, a yoke-shaped iron core 51, and a teeth-shaped iron core 52. An insulating film (not shown) is provided at the boundary between the coil (upper coil 12 and lower coil 13) and the iron core (yoke-like iron core 51 and teeth-like iron core 52). The positions, sizes, and shapes of the upper coil 12 and the lower coil 13 are the same as those described in the first embodiment (see FIGS. 1 and 2).

ティース状鉄心５２ａ〜５２ｌは、上側コイル１２又は下側コイル１３のつづら折形状の直線部分の隙間に個別に配置される鉄心である。ティース状鉄心５２は、例えば、フェライト等の軟磁性材料により形成される。ただし、ティース状鉄心５２を形成する材料は、磁性体であればこのようなものに限定されない。
尚、本実施形態では、上側コイル１２のつづら折形状の直線部分の隙間に配置されるティース状鉄心５２ｂ、５２ｃ、５２ｋ、５２ｌが上側ティース状鉄心の一例となる。また、下側コイル１３のつづら折形状の直線部分の隙間に配置されるティース状鉄心５２ｆ、５２ｈ〜５２ｊが下側ティース状鉄心の一例となる。 The teeth-like iron cores 52a to 52l are iron cores that are individually arranged in the gaps of the zigzag-shaped linear portions of the upper coil 12 or the lower coil 13. The teeth-like iron core 52 is formed of a soft magnetic material such as ferrite, for example. However, the material forming the teeth-like iron core 52 is not limited to this as long as it is a magnetic material.
In the present embodiment, the tooth-like iron cores 52b, 52c, 52k, and 52l disposed in the gaps between the zigzag-shaped linear portions of the upper coil 12 are examples of the upper tooth-like iron core. Moreover, the teeth-like iron cores 52f and 52h to 52j arranged in the gaps of the zigzag linear portions of the lower coil 13 are examples of the lower teeth-like iron cores.

ヨーク状鉄心５１ａ（５１ｂ）は、上側コイル１２（下側コイル１３）の上面（下面）に設けられ、上側コイル１２（下側コイル１３）のつづら折形状の直線部分の隙間に配置されているティース状鉄心５２と磁気的に接続される。ヨーク状鉄心５１もティース状鉄心５２と同じように、フェライト等の軟磁性材料により形成される。ただし、ヨーク状鉄心５１を形成する材料は、磁性体であればこのようなものに限定されない。
尚、本実施形態では、ヨーク状鉄心５１ａが上側ヨーク状鉄心の一例となる。また、ヨーク状鉄心５１ｂが下側ヨーク状鉄心の一例となる。 The yoke-shaped iron core 51a (51b) is provided on the upper surface (lower surface) of the upper coil 12 (lower coil 13), and is disposed in a gap between the folded linear portions of the upper coil 12 (lower coil 13). The teeth-like iron core 52 is magnetically connected. The yoke-like iron core 51 is also made of a soft magnetic material such as ferrite, like the tooth-like iron core 52. However, the material forming the yoke-shaped iron core 51 is not limited to this as long as it is a magnetic material.
In the present embodiment, the yoke-shaped iron core 51a is an example of the upper yoke-shaped iron core. The yoke-shaped iron core 51b is an example of a lower yoke-shaped iron core.

本願発明者らは、以上のような誘導加熱装置５０についても、ステンレス鋼板１００がどのように加熱されるのかをＦＥＭによって解析した。図６は、誘導加熱装置１０によりステンレス鋼板１００がどのように加熱されるのかを解析した結果の一例を示す図である。尚、ここでは、第１の実施形態において図３を用いて説明したのと同じ条件で解析を行った。 The inventors of the present application also analyzed how the stainless steel plate 100 is heated by the FEM for the induction heating device 50 as described above. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a result obtained by analyzing how the stainless steel plate 100 is heated by the induction heating device 10. Here, the analysis was performed under the same conditions as those described in the first embodiment with reference to FIG.

図６から分かるように、本実施形態の誘導加熱装置５０でも、第１の実施形態の誘導加熱装置１０と同様に、ステンレス鋼板１００に流れる渦電流は格子縞状に分布し、ステンレス鋼板１００の幅方向における端部（エッジ部）が過加熱されていないことが分かる（図３も参照）。また、本実施形態の誘導加熱装置５０では、第１の実施形態の誘導加熱装置１０よりも、ステンレス鋼板１００における全発熱量［Ｗ］及び発熱密度の最大値［Ｗ／ｍ³］が格段に大きくなり、ステンレス鋼板１００を効率よく加熱することができることが分かる。上側コイル１２・下側コイル１３に電流を流すことにより発生する磁界の磁路がヨーク状鉄心５１及びティース状鉄心５２に形成されるため、ステンレス鋼板１００に磁界を伝え易くすることができるからである。 As can be seen from FIG. 6, in the induction heating device 50 of this embodiment, as in the induction heating device 10 of the first embodiment, eddy currents flowing in the stainless steel plate 100 are distributed in a checkered pattern, and the width of the stainless steel plate 100 is It can be seen that the end (edge) in the direction is not overheated (see also FIG. 3). Further, in the induction heating device 50 of the present embodiment, the total heat generation amount [W] and the maximum value [W / m ³ ] of the heat generation density in the stainless steel plate 100 are markedly higher than those of the induction heating device 10 of the first embodiment. It becomes large and it turns out that the stainless steel plate 100 can be heated efficiently. This is because the magnetic path of the magnetic field generated by passing an electric current through the upper coil 12 and the lower coil 13 is formed in the yoke-shaped iron core 51 and the teeth-shaped iron core 52, so that the magnetic field can be easily transmitted to the stainless steel plate 100. is there.

以上のように本実施形態では、上側コイル１２・下側コイル１３のつづら折形状の直線部分の隙間にティース状鉄心５２を個別に配置すると共に、ティース状鉄心５２と磁気的に接続されるように、上側コイル１２・下側コイル１３の上面・下面にヨーク状鉄心５１を配置するようにした。したがって、ステンレス鋼板１００に垂直に交差する磁界を第１の実施形態の誘導加熱装置１０よりも多くすることができ、ステンレス鋼板１００をより効率よく加熱することができる。特に、強磁性体の薄板については、キュリー温度以上の温度に加熱することができる。
また、上側コイル１２・下側コイル１３に電流を流すことにより発生する磁界の磁路をヨーク状鉄心５１及びティース状鉄心５２に形成することができるので、当該磁界が周囲に拡散してしまうことを可及的に抑制することができる。これにより、誘導加熱装置５０から発生した磁界が、誘導加熱装置５０の周囲にある電子機器や周囲構造物の部材等に影響を及ぼすことを可及的に抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, the teeth-like iron cores 52 are individually disposed in the gaps between the linearly-shaped portions of the upper coil 12 and the lower coil 13 and are magnetically connected to the teeth-like iron cores 52. Further, the yoke-shaped iron core 51 is arranged on the upper and lower surfaces of the upper coil 12 and the lower coil 13. Therefore, the magnetic field perpendicular to the stainless steel plate 100 can be increased more than the induction heating device 10 of the first embodiment, and the stainless steel plate 100 can be heated more efficiently. In particular, a ferromagnetic thin plate can be heated to a temperature equal to or higher than the Curie temperature.
Moreover, since the magnetic path of the magnetic field generated by passing an electric current through the upper coil 12 and the lower coil 13 can be formed in the yoke-shaped iron core 51 and the tooth-shaped iron core 52, the magnetic field diffuses to the surroundings. Can be suppressed as much as possible. Thereby, it can suppress as much as possible that the magnetic field which generate | occur | produced from the induction heating apparatus 50 influences the electronic device in the circumference | surroundings of the induction heating apparatus 50, the member of surrounding structure, etc. FIG.

尚、本実施形態では、ヨーク状鉄心５１及びティース状鉄心５２を別体で形成した場合を例に挙げて説明したが、ヨーク状鉄心５１とこれに磁気的に接続されるティース状鉄心５２とを一体で形成してもよい。また、最も外側にあるティース状鉄心５２ａ、５２ｄ（５２ｅ、５２ｇ）は設けなくてもよい。このようにした場合、このティース状鉄心５２ａ、５２ｄ（５２ｅ、５２ｇ）とヨーク状鉄心５１ａ（５１ｂ）とを一体で形成して、これをヨーク状鉄心としてもよい。 In the present embodiment, the case where the yoke-shaped iron core 51 and the tooth-shaped iron core 52 are separately formed has been described as an example. However, the yoke-shaped iron core 51 and the tooth-shaped iron core 52 magnetically connected thereto are described. May be formed integrally. Further, the outermost teeth-like iron cores 52a and 52d (52e and 52g) may not be provided. In this case, the teeth-shaped iron cores 52a, 52d (52e, 52g) and the yoke-shaped iron core 51a (51b) may be integrally formed, and this may be used as the yoke-shaped iron core.

また、本実施形態では、コイル（上側コイル１２及び下側コイル１３）と、鉄心（ヨーク状鉄心５１及びティース状鉄心５２）との境界部分に、絶縁フィルムを設けるようにした場合を例に挙げて説明した。しかしながら、例えば、鉄心（ヨーク状鉄心５１及びティース状鉄心５２）を、絶縁性を有する材料で形成する場合には、絶縁フィルムを設けなくてもよい。また、コイル（上側コイル１２及び下側コイル１３）と、鉄心（ヨーク状鉄心５１及びティース状鉄心５２）とを電気的に絶縁する方法は、絶縁フィルムを用いるものに限定されない。例えば、絶縁テープを用いてもよいし、単なる空隙含めその他の方法で絶縁を行ってもよい。すなわち、コイル（上側コイル１２及び下側コイル１３）と、鉄心（ヨーク状鉄心５１及びティース状鉄心５２）とを電気的に絶縁された状態で配置するようにしていれば、どのようにして前記コイルと前記鉄心とを電気的に絶縁してもよい。
また、本実施形態においても、前述した第１の実施形態の種々の変形例を適用することができる。 Moreover, in this embodiment, the case where an insulating film is provided in the boundary part of a coil (the upper coil 12 and the lower coil 13) and an iron core (the yoke-shaped iron core 51 and the teeth-shaped iron core 52) is mentioned as an example. Explained. However, for example, when the iron core (the yoke-shaped iron core 51 and the tooth-shaped iron core 52) is formed of an insulating material, the insulating film may not be provided. Moreover, the method of electrically insulating a coil (the upper coil 12 and the lower coil 13) and an iron core (the yoke-shaped iron core 51 and the teeth-shaped iron core 52) is not limited to what uses an insulating film. For example, an insulating tape may be used, or insulation may be performed by other methods including a simple gap. That is, if the coil (upper coil 12 and lower coil 13) and the iron core (yoke-like iron core 51 and teeth-like iron core 52) are arranged in an electrically insulated state, how is the above described? The coil and the iron core may be electrically insulated.
Also in this embodiment, various modifications of the first embodiment described above can be applied.

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。前述した第２の実施形態では、鉄心として、ヨーク状鉄心５１及びティース状鉄心５２を用いる場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、ティース状鉄心５２を用いずにヨーク状鉄心５１だけで鉄心を構成する。すなわち、図７に示すように、本実施形態の誘導加熱装置７０は、図５に示した第２の実施形態の誘導加熱装置５０から、ティース状鉄心５２を除いたものになる。本実施形態の誘導加熱装置７０のその他の構成は、第２の実施形態の誘導加熱装置５０と同じであるので、その詳細な説明を省略する。 (Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the above-described second embodiment, the case where the yoke-shaped iron core 51 and the tooth-shaped iron core 52 are used as the iron core has been described as an example. On the other hand, in the present embodiment, the iron core is constituted only by the yoke-shaped iron core 51 without using the tooth-shaped iron core 52. That is, as shown in FIG. 7, the induction heating device 70 of the present embodiment is obtained by removing the toothed iron core 52 from the induction heating device 50 of the second embodiment shown in FIG. 5. Since the other structure of the induction heating apparatus 70 of this embodiment is the same as the induction heating apparatus 50 of 2nd Embodiment, the detailed description is abbreviate | omitted.

尚、図７（ａ）は、ステンレス鋼板１００を加熱している誘導加熱装置７０を俯瞰した図である。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ´断面をステンレス鋼鈑１００の幅方向から見た図である。また、図７（ｃ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ´断面を通板方向から見た図である。尚、図７（ｂ）、図７（ｃ）に示している数値は、誘導加熱装置７０の寸法［ｍｍ］の一例を示すものである。 FIG. 7A is an overhead view of the induction heating device 70 that is heating the stainless steel plate 100. FIG. 7B is a view of the AA ′ cross section of FIG. Moreover, FIG.7 (c) is the figure which looked at the BB 'cross section of Fig.7 (a) from the plate | board direction. In addition, the numerical value shown in FIG.7 (b) and FIG.7 (c) shows an example of the dimension [mm] of the induction heating apparatus 70. FIG.

以上のように本実施形態では、ティース状鉄心５２を用いずにヨーク状鉄心５１だけで鉄心を構成するようにした。したがって、鉄心のない第１の実施形態の誘導加熱装置１０よりも、ステンレス鋼板１００を効率よく加熱することができ、さらに周囲に与える磁界の影響を抑制することができる。これに対し、ティース状鉄心５２も鉄心として用いた第２の実施形態の誘導加熱装置５０よりは、これらの効果が得られない。しかしながら、ティース状鉄心５２を用いないので、第２の実施形態の誘導加熱装置５０よりも、誘導加熱装置の重量及びコストを抑制することができる。
尚、本実施形態においても、前述した第１の実施形態の種々の変形例を適用することができる。また、図５に示したティース状鉄心５２ａ、５２ｄ（５２ｅ、５２ｇ）とヨーク状鉄心５１ａ（５１ｂ）とを一体で形成して、これをヨーク状鉄心としてもよい。また、コイル（上側コイル１２及び下側コイル１３）と、鉄心（ヨーク状鉄心５１及びティース状鉄心５２）とを電気的に絶縁された状態で配置するようにしていれば、どのようにして前記コイルと前記鉄心とを電気的に絶縁してもよい。 As described above, in the present embodiment, the iron core is configured only by the yoke-shaped iron core 51 without using the teeth-shaped iron core 52. Therefore, the stainless steel plate 100 can be heated more efficiently than the induction heating device 10 of the first embodiment without an iron core, and the influence of the magnetic field on the surroundings can be suppressed. On the other hand, these effects cannot be obtained compared to the induction heating device 50 of the second embodiment in which the tooth-shaped iron core 52 is also used as the iron core. However, since the tooth-shaped iron core 52 is not used, the weight and cost of the induction heating device can be suppressed as compared with the induction heating device 50 of the second embodiment.
Also in this embodiment, various modifications of the first embodiment described above can be applied. Alternatively, the teeth-like iron cores 52a, 52d (52e, 52g) and the yoke-like iron core 51a (51b) shown in FIG. 5 may be integrally formed to form a yoke-like iron core. If the coil (upper coil 12 and lower coil 13) and the iron core (yoke-like iron core 51 and teeth-like iron core 52) are arranged in an electrically insulated state, how is the above described? The coil and the iron core may be electrically insulated.

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。前述した第２の実施形態では、鉄心として、ヨーク状鉄心５１及びティース状鉄心５２を用いる場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、ヨーク状鉄心５１を用いずにティース状鉄心５２だけで鉄心を構成する。すなわち、図８に示すように、本実施形態の誘導加熱装置８０は、図５に示した第２の実施形態の誘導加熱装置５０から、ヨーク状鉄心５１を除いたものになる。本実施形態の誘導加熱装置８０のその他の構成は、第２の実施形態の誘導加熱装置５０と同じであるので、その詳細な説明を省略する。 (Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the above-described second embodiment, the case where the yoke-shaped iron core 51 and the tooth-shaped iron core 52 are used as the iron core has been described as an example. On the other hand, in the present embodiment, the iron core is configured by only the teeth-shaped iron core 52 without using the yoke-shaped iron core 51. That is, as shown in FIG. 8, the induction heating device 80 of the present embodiment is obtained by removing the yoke-shaped iron core 51 from the induction heating device 50 of the second embodiment shown in FIG. Since the other structure of the induction heating apparatus 80 of this embodiment is the same as the induction heating apparatus 50 of 2nd Embodiment, the detailed description is abbreviate | omitted.

尚、図８（ａ）は、ステンレス鋼板１００を加熱している誘導加熱装置８０を俯瞰した図である。また、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ´断面をステンレス鋼鈑１００の幅方向から見た図である。また、図８（ｃ）は、図８（ａ）のＢ−Ｂ´断面を通板方向から見た図である。尚、図８（ｂ）、図８（ｃ）に示している数値は、誘導加熱装置８０の寸法［ｍｍ］の一例を示すものである。 FIG. 8A is an overhead view of the induction heating device 80 that is heating the stainless steel plate 100. FIG. 8B is a view of the AA ′ cross section of FIG. Moreover, FIG.8 (c) is the figure which looked at the BB 'cross section of Fig.8 (a) from the plate | board direction. In addition, the numerical value shown in FIG.8 (b) and FIG.8 (c) shows an example of the dimension [mm] of the induction heating apparatus 80. FIG.

以上のように本実施形態では、ヨーク状鉄心５１を用いずにティース状鉄心５２だけで鉄心を構成するようにした。したがって、鉄心のない第１の実施形態の誘導加熱装置１０よりも、ステンレス鋼板１００を効率よく加熱することができ、さらに周囲に与える磁界の影響を抑制することができる。これに対し、ヨーク状鉄心５１も鉄心として用いた第２の実施形態の誘導加熱装置５０よりは、これらの効果が得られない。しかしながら、ヨーク状鉄心５１を用いないので、第２の実施形態の誘導加熱装置５０よりも、誘導加熱装置の重量及びコストを抑制することができる。また、ヨーク状鉄心５１を用いないので、第３の実施形態の誘導加熱装置７０よりも、誘導加熱装置の高さを低くすることができる。
尚、本実施形態においても、前述した第１の実施形態の種々の変形例を適用することができる。また、最も外側にあるティース状鉄心５２ａ、５２ｄ（５２ｅ、５２ｇ）は設けなくてもよい。また、コイル（上側コイル１２及び下側コイル１３）と、鉄心（ヨーク状鉄心５１及びティース状鉄心５２）とを電気的に絶縁された状態で配置するようにしていれば、どのようにして前記コイルと前記鉄心とを電気的に絶縁してもよい。
本発明の実施形態として、上記４つの実施例を示したが、これらのどの例においても、渦電流は加熱対象の鋼板内に格子縞状に形成される。したがって、上記４つの実施例では上側コイル１２および下側コイル１３はステンレス鋼板１００の移動方向に対してつづら折り形状の直線部分が並行もしくは垂直となっているが、これに制約される必要性はなく、上側コイル１２及び下側コイル１３がステンレス鋼板１００に対して平行もしくは垂直と異なる角度を有しても同じ効果を得ることができる。このとき、上側コイル１２及び下側コイル１２は対としてステンレス鋼板１００に角度を有してもよいし、上側コイル１２の直線部分の方向２１と下側コイル１３の直線部分の方向２２とのなす角度θが４５［°］以上９０［°］以内という範囲を満たしている限りにおいて、各々独立に有してもよい。 As described above, in this embodiment, the iron core is configured by only the teeth-shaped iron core 52 without using the yoke-shaped iron core 51. Therefore, the stainless steel plate 100 can be heated more efficiently than the induction heating device 10 of the first embodiment without an iron core, and the influence of the magnetic field on the surroundings can be suppressed. On the other hand, these effects cannot be obtained compared to the induction heating device 50 of the second embodiment in which the yoke-shaped iron core 51 is also used as the iron core. However, since the yoke-shaped iron core 51 is not used, the weight and cost of the induction heating device can be suppressed as compared with the induction heating device 50 of the second embodiment. Moreover, since the yoke-shaped iron core 51 is not used, the height of the induction heating device can be made lower than that of the induction heating device 70 of the third embodiment.
Also in this embodiment, various modifications of the first embodiment described above can be applied. Further, the outermost teeth-like iron cores 52a and 52d (52e and 52g) may not be provided. If the coil (upper coil 12 and lower coil 13) and the iron core (yoke-like iron core 51 and teeth-like iron core 52) are arranged in an electrically insulated state, how is the above described? The coil and the iron core may be electrically insulated.
As the embodiment of the present invention, the above four examples are shown. In any of these examples, the eddy current is formed in a checkered pattern in the steel plate to be heated. Therefore, in the above four embodiments, the upper coil 12 and the lower coil 13 have straight and folded linear portions in parallel or perpendicular to the moving direction of the stainless steel plate 100, but there is no need to be restricted thereto. Even if the upper coil 12 and the lower coil 13 have an angle different from parallel or perpendicular to the stainless steel plate 100, the same effect can be obtained. At this time, the upper coil 12 and the lower coil 12 may have an angle with the stainless steel plate 100 as a pair, and the direction 21 of the straight portion of the upper coil 12 and the direction 22 of the straight portion of the lower coil 13 are formed. As long as the angle θ satisfies the range of 45 [°] or more and 90 [°] or less, each may be independently provided.

尚、以上説明した本発明の各実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、例えば、第１や第２の実施形態の装置を複数組み合わせて段階的に加熱す等、様々な形で実施することができる。 Note that each of the embodiments of the present invention described above is merely an example of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. It will not be. That is, the present invention can be implemented in various forms such as heating in stages by combining a plurality of apparatuses of the first and second embodiments without departing from the technical idea or main features thereof. Can do.

尚、上記の実施の形態及び実施例においては、比透磁率１のステンレス鋼板を例にして説明したが、本発明のトランスバース方式の誘導加熱装置のコイルは強磁性の鋼板等の金属板にも適用可能である。すなわち、強磁性の鋼板等を誘導加熱したとき、温度が上がるにつれてその飽和磁化が小さくなり、キュリー温度以上では常磁性となり、比等磁率は大幅にさがる。そのため、高温の強磁性の金属板の誘導加熱においても、比等磁率を１とした上記の説明が近似的に適用可能となる。 In the above embodiments and examples, a stainless steel plate having a relative permeability of 1 has been described as an example. However, the coil of the transverse induction heating apparatus of the present invention is applied to a metal plate such as a ferromagnetic steel plate. Is also applicable. That is, when a ferromagnetic steel plate or the like is induction-heated, its saturation magnetization becomes smaller as the temperature rises, becomes paramagnetic above the Curie temperature, and the specific magnetic constant is greatly reduced. For this reason, the above description with a relative isomagnetic constant of 1 can be approximately applied also to induction heating of a high-temperature ferromagnetic metal plate.

１０、５０、７０、８０トランスバース方式の誘導加熱装置
１２上側コイル
１３下側コイル
５１ヨーク状鉄心
５２ティース状鉄心
１００ステンレス鋼板 10, 50, 70, 80 Transverse induction heating device 12 Upper coil 13 Lower coil 51 York iron core 52 Teeth iron core 100 Stainless steel plate

Claims

A transverse type induction heating device that induction heats the conductor plate by crossing an alternating magnetic field substantially perpendicularly to the plate surface of the conductor plate to be heated,
A zigzag-shaped upper coil comprising a plurality of linear portions arranged on the upper side of the conductor plate and parallel to each other and having a predetermined interval A, and a plurality of folded portions;
A plurality of linear portions arranged on the lower side of the conductor plate and parallel to each other and having a predetermined interval B, and a zigzag lower coil comprising a plurality of folded portions,
The coil surfaces of the upper coil and the lower coil are opposed to each other with a predetermined distance C, D from the plate surface of the conductor plate,
The linear portion of the upper coil and the linear portion of the lower coil are in directions substantially orthogonal to each other, and are directed in a direction parallel to the longitudinal direction or the width direction of the conductor plate, respectively.
The transverse induction heating apparatus characterized in that an angle formed between the direction of the linear portion of the upper coil and the direction of the linear portion of the lower coil is in a range of 45 ° to 90 °.

In the gap between adjacent linear portions of the upper coil, the upper tooth-shaped iron core disposed in a state of being electrically insulated from the upper coil,
2. The transverse according to claim 1, further comprising: a lower tooth-shaped iron core disposed in a state of being electrically insulated from the lower coil in a gap between adjacent linear portions of the lower coil. Type induction heating device.

An upper yoke-shaped iron core disposed on the upper surface of the upper coil while being electrically insulated from the upper coil;
The transverse heating induction heating according to claim 1 or 2, further comprising a lower yoke-shaped iron core disposed on a lower surface of the lower coil in a state of being electrically insulated from the lower coil. apparatus.

The spacings A and B between the straight portions adjacent to each other in the zigzag-shaped portion of the upper and lower coils are equal to or greater than the spacing between the coil surfaces of the upper and lower coils and the conductor plate. The transverse heating apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein