JP5479044B2 - 絶縁電線の製造装置及び絶縁電線の製造方法 - Google Patents
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Description
前記絶縁塗料が塗布された導線を加熱して、未硬化状態の絶縁塗料から溶剤を気化させる工程。
気化した溶剤を凝縮して回収する工程。
[絶縁電線の製造装置]
{概要}
図1に示す絶縁電線の製造装置100は、繰出リール1、伸線装置2、軟化装置3、エナメル被覆装置4、及び巻取リール5を備える。この製造装置100では、繰出リール1から繰り出される金属線9Sを伸線・軟化して導線9とした後、その導線9の外周にエナメル被覆を形成し、完成したエナメル線9Eを巻取リール5に巻き取るという一連の操作が行われる。伸線装置2は、繰出リール1から繰り出される金属線9Sを所定の線径に伸線する装置である。また、軟化装置3は、伸線後の金属線9Sを加熱して軟化させる装置である。そして、エナメル被覆装置4は、軟化後の導線9の外周に溶剤を含む絶縁ワニス(絶縁塗料)を焼き付けてエナメル被覆を形成する装置である。本実施形態の製造装置100の最も特徴とするところは、エナメル被覆装置4に溶剤回収機構42を設けた点にある。溶剤回収機構42は、導線に塗布された絶縁ワニスから溶剤を分離して回収する機構である。以下、エナメル線9Eの製造工程に従って、絶縁電線の製造装置100に備わる各装置2〜4を詳細に説明する。
伸線装置2は、繰出リール1から繰り出される金属線9Sを所望の断面形状、所望の線径となるように伸線加工するためのものである。金属線9Sの具体例としては、銅線、銅合金線、錫めっき銅線、アルミ線、アルミ合金線、鋼心アルミ線、カッパーフライ線、ニッケルめっき銅線、銀めっき銅線、銅覆アルミ線などが挙げられる。伸線装置2は、図1では詳細を省略しているが、例えば、複数の伸線ダイスを備え、この伸線ダイスに金属線9Sを挿通させることで金属線9Sを所望の断面形状・線径に徐々に近づけることができる。伸線された金属線9Sの直径は、例えば50μm〜3.0mm程度である。伸線ダイスは、線引きダイスであっても良いし、ローラダイスであっても良い。
軟化装置3は、金属線9Sを加熱するための軟化炉(図示略)と、軟化炉に導入する加熱流体を生成する流体加熱装置(図示略)とを備える。伸線装置2で伸線された金属線9Sは、軟化炉に導入されて加熱流体で熱処理されることで伸線時に導入された加工歪みが除去され、金属線9Sが軟化される。
エナメル被覆装置4は、周回装置40と、塗布装置41と、溶剤回収機構42と、焼付炉43とを備える。
周回装置40は、上下に対向配置されるプーリー40d、40uを有し、このプーリー40d、40uに掛け渡される導線9を周回させる装置である。ここで、図1ではプーリー42d、42uは一つずつしか示されていないが、実際には紙面奥側に複数並列されており、順次導線9を掛け渡すプーリー42d、42uを紙面奥側にズラしていくことで、導線9を周回させることができるようになっている。一定回数周回させて表面にエナメル被覆が形成された導線9、即ち、エナメル線9Eは、最終的には巻取リール5に巻き取られる。
塗布装置41は、絶縁ワニスを貯留する絶縁ワニス槽41tと、絶縁ワニス槽41tを通過した導線9が挿通される塗布ダイス41dとを備え、周回する導線9の外周に絶縁ワニスを塗布する装置である。絶縁ワニス槽41tの底部には、周回する導線9が貫通されており、絶縁ワニス槽41tを通過した導線9の外周には絶縁ワニスが塗布される。そして、導線9の外周に塗布された絶縁ワニスは、導線9が絶縁ワニス槽41tよりも導線9の進行方向側にある塗布ダイス41dを通過することでほぼ均一な厚さに整えられる。この塗布ダイス41dは、紙面奥側に複数整列され、紙面奥側に行くほどダイス孔の径が大きくなっている。そのため、この塗布装置41を使用すれば、導線9の外周に形成されるエナメル被覆を徐々に厚くしていくことができるので、均一な厚さのエナメル被覆を形成できる。
次に、溶剤回収機構42は、図1に示すように、塗布ダイス41dと後述する焼付炉43との間に配置され、導線9の外周に塗布された絶縁ワニスから溶剤を一旦気化させて、気化した溶剤を凝縮により液化して回収するための機構である。溶剤回収機構42のより具体的な構成を図2に示す。溶剤の気化には加熱装置(誘導加熱装置42D)を用い、気化した溶剤の凝縮には液化部材42Lを用いる。そして、液化部材42Lは、その表面に気化した溶剤を凝縮して液滴として付着させられるよう、冷却機構により冷却する。
加熱装置は、それ自体が発熱源とはならずに、導線9を非接触で加熱できる加熱手段が好適に利用できる。例えば、誘電加熱(マイクロ波加熱)や誘導加熱が挙げられる。特に、本例では、加熱装置として、導線9自体を発熱源とし、高い昇温速度が得られる誘導加熱装置42Dを用いている。誘導加熱装置42Dは、周回装置40により、絶縁ワニスが塗布された状態で走行される導線9の外周に間隔をあけて配置された誘導加熱コイル42Cと、誘導加熱電源42Pとを備える。本例では、誘導加熱コイル42Cとして、中実の平角導線を用いている。この誘導加熱コイル42Cに電源42Pから所定の高周波を印加することで、電磁誘導により導線9を加熱する。この加熱により、導線9の表面に塗布された絶縁ワニスも加熱され、そのワニス中に含まれる溶剤が気化される。ここでの誘導加熱は、溶剤は気化できるが、絶縁ワニスが硬化しない程度の温度とすることが好ましい。絶縁ワニスが硬化する前段階であれば、効率的に溶剤を気化することができる。誘導加熱コイル42Cが覆う導線9の長さ方向の距離は、走行される導線9の線速や誘導加熱コイル42Cに印加する高周波の出力にもよるが、2.0cm〜5.0cm程度とすることが挙げられる。この距離が短すぎると十分に導線9を加熱できず、長すぎると不必要に誘導加熱コイル42Cが大型化する虞がある。
一方、液化部材42Lは、その表面に気化した溶剤を接触させることで凝縮し、液滴とするための部材である。
液化部材42Lは冷却機構により冷却されて、気化した溶剤が液化部材42Lに接触した際に凝縮させやすい温度に保持される。本例では、図3に示すように、液化部材42Lを内筒42Liと外筒42Loを有する二重構造の筒状体とし、内外筒42Li,42Loの間に冷媒を循環させることで液化部材42Lの冷却を行っている。図3では液化部材42Lの一部の構成しか示していないが、例えば、液化部材42Lの下端側の外周に冷媒供給管を接続し、液化部材42Lの上端側の外周に冷媒排出管を接続しておいて、これら供給管・排出管を用いて内外筒42Li,42Loの間に形成される冷媒循環路に冷媒を循環させることができる。さらに、冷却機構は、排出管を介して戻された冷媒を冷却する冷却機と、冷却された冷媒を排出管に圧送するポンプを備えている(いずれも図示略)。この冷却機構は、気化された溶剤の効率的な液化を考慮すれば設けられていることが好ましいが、液化部材42Lの冷却を行わなくても相当程度の溶剤の凝縮が可能であれば必須ではない。また、冷媒は、循環しなくても、単に液化部材42Lに形成される冷媒路を通過するだけでもよい。
液化部材42Lに沿って滴下される溶剤は、溶剤受け(図示略)で回収することが好ましい。溶剤受けは、例えば溶剤を貯留できる適宜な容器が好ましく、液化部材42Lの下方に設置すればよい。或いは、液化部材42Lから滴下した溶剤を直接絶縁ワニス槽41tで受けるようにしてもよい。いずれにせよ、回収した溶剤は再利用することができる。
焼付炉43は、周回装置40により周回走行する絶縁ワニス付きの導線9を加熱して、絶縁ワニスに含まれる樹脂を硬化させ、導線9の外周にエナメル被覆を定着させるためのものである。従来、絶縁ワニスを塗布した導線を焼付炉43に導入することで、絶縁ワニスに含まれる有機溶剤を揮発させ、この揮発と並行して、又揮発の後に前記樹脂の硬化が進行されるが、本例の場合、焼付炉43に導線9を導入する前に絶縁ワニス中の溶剤は大半が除去されているため、焼付炉43内での溶剤の揮発はほとんど行われない。
以上の絶縁電線の製造装置100によれば、溶剤回収機構42を備えることで、次の効果を奏することができる。
次に、図2とは異なる構成の溶剤回収機構を図4に基づいて説明する。本例の絶縁電線の製造装置は、溶剤回収機構の構成を除いて他の構成は実施形態1と共通であるため、以下の説明は溶剤回収機構についてのみ行う。
実施形態2に係る絶縁電線の製造装置を用いて絶縁電線の製造を行い、溶剤回収機構でどの程度の溶剤が回収できているかを調べてみた。この試験条件は次の通りである。
絶縁ワニス:ポリアミドイミド絶縁ワニス(田岡化学工業(株)製、商品名AE2-27)
溶剤:N-メチル-2ピロリドン
塗布厚:4.6μm
誘導加熱装置:アロニクス(株)製、商品名EasyHeat
誘導加熱コイル:コイル径6.0mm、コイル長35mm
液化部材:石英ガラス管、内径4.0mm、外径6.0mm
誘導加熱コイルの上方で導線を覆う領域の長さ:150mm
線速:1.25m/min
線温:100℃
1 繰出リール
2 伸線装置
3 軟化装置
4 エナメル被覆装置
40 周回装置 40u、40d プーリー
41 塗布装置 41t 絶縁ワニス槽 41d 塗布ダイス
42 溶剤回収機構
42D 誘導加熱装置 42C 誘導加熱コイル 42P 誘導加熱電源
42L 液化部材 42Li 内筒 42Lo 外筒
42r 冷媒
43 焼付炉
5 巻取リール
9S 金属線 9 導線 9E エナメル線
Claims (7)
- 溶剤が含まれる絶縁塗料を導線に塗布する塗布装置と、
この絶縁塗料が塗布された導線を走行状態で加熱し、絶縁塗料を硬化させて絶縁層を形成する焼付炉とを備える絶縁電線の製造装置であって、
前記導線に塗布された未硬化状態の絶縁塗料から溶剤を回収する溶剤回収機構を備え、
前記溶剤回収機構は、
前記絶縁塗料が塗布された導線の外周に配されると共に、該導線を加熱して絶縁塗料から溶剤を気化させる加熱装置と、
気化された溶剤と接触して、この溶剤を凝縮させる液化部材とを備え、
前記液化部材は、
前記加熱装置内に配置され、前記絶縁塗料が塗布された導線の外周を覆う内外径が一様な円筒体と、
前記加熱装置から露出され、前記円筒体から導線の入線側に向かって内外径が広がる円錐筒状体とを備える絶縁電線の製造装置。 - 前記加熱装置は、誘導加熱コイルを備える請求項1に記載の絶縁電線の製造装置。
- 前記液化部材は、その内部に冷媒が導入される冷媒路を備える請求項1又は請求項2に記載の絶縁電線の製造装置。
- 前記加熱装置は、その内部に冷媒が導入される冷媒路を備える請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の絶縁電線の製造装置。
- 前記加熱装置と前記液化部材は、互いに接触されている請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の絶縁電線の製造装置。
- 前記溶剤回収機構が、前記塗布装置と焼付炉との間に設けられている請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の絶縁電線の製造装置。
- 溶剤が含まれる絶縁塗料を導線に塗布する工程と、
この絶縁塗料が塗布された導線を走行させながら加熱し、前記絶縁塗料を硬化させて絶縁層を形成する工程とを含む絶縁電線の製造方法であって、
前記絶縁塗料が塗布された導線の外周に配される加熱装置により前記絶縁塗料が塗布された導線を加熱して、未硬化状態の絶縁塗料から溶剤を気化させる工程と、
気化された溶剤と接触する液化部材により気化した溶剤を凝縮して回収する工程とを含み、
前記液化部材は、
前記加熱装置内に配置され、前記絶縁塗料が塗布された導線の外周を覆う内外径が一様な円筒体と、
前記加熱装置から露出され、前記円筒体から導線の入線側に向かって内外径が広がる円錐筒状体とを備える絶縁電線の製造方法。
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