JP6406754B2 - 絶縁電線製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、絶縁電線製造装置に関する。

外周に絶縁被覆を有する絶縁電線は、線状の導体の外周面に絶縁塗料を塗布し、絶縁塗料を塗布した導体を加熱することにより絶縁塗料を硬化させて導体の外周面に焼付けることで製造される。

導体は、複数のガイドシーブに架け渡されて搬送されるが、外周面に絶縁塗料が塗布されてから、加熱により絶縁塗料が焼付けられるまでは、ガイドシーブで支持することができない。また、絶縁塗料を焼付けた直後の絶縁電線は、熱によりガイドシーブの回転不良を引き起こし、絶縁被覆を傷つけるおそれがある。このため、導体は、絶縁塗料が塗布される直前と、ある程度冷却された位置とにおいてガイドシーブで支持され、この間は張力によって直線的に延在させられる。

ここで、上記絶縁塗料を焼付けるための導体の加熱方法の一つとして、誘導加熱（高周波加熱ともいう）がある。誘導加熱は、励磁コイルに高周波電流を通電することによって発生する交番磁界を導体に印加し、導体内に渦電流を生じさせることでこの渦電流のジュール損により導体を発熱させる方法である。

このような誘導加熱により線状の導体を加熱する装置として、導体と平行に延在する直線状の実効励磁部を接続して形成される誘導加熱コイルを有する装置が提案されている（特開２０１４−３５９０８号公報参照）。

特開２０１４−３５９０８号公報

上記公報に開示される装置の誘導加熱コイルでは、導体の軸と垂直な方向にローレンツ力、つまり加熱コイルから導体を押し出そうとする押出力が作用するため、ガイドシーブ間で導体がたわんで芯ずれし易い。このような芯ずれを起こすと、導体と平行に延在する実効励磁部により形成される磁界を導体に効率よく印加できなくなり、加熱効率が低下するという不都合や、上流側の塗布機構において芯ずれにより絶縁塗料の一様な塗布ができなくなるという不都合が発生する場合がある。また、他の形式の加熱装置を用いる場合にも、振動等によって導体の芯ずれが発生する場合がある。

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、導体の芯ずれを抑制できる絶縁電線製造装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る絶縁電線製造装置は、線状の導体に連続的に絶縁塗料を塗布及び焼付けする絶縁電線製造装置であって、上記導体を加熱する加熱部と、上記加熱部の下流側で導体を冷却する冷却部と、上記加熱部と冷却部との間に配設され、導体を案内するガイドシーブと、上記ガイドシーブを回転可能に支持し、内部に冷却媒体が流通される中空軸とを備える。

本発明の一態様に係る絶縁電線製造装置は、導体の芯ずれを抑制できる。

図１は、本発明の一実施形態の絶縁電線製造装置を示す模式図である。 図２は、図１の絶縁電線製造装置のガイドシーブの模式的断面図である。 図３は、図１の絶縁電線製造装置の加熱部における導体の芯ずれ量と導体の復原力及び加熱部による押出力との関係の測定結果を示すグラフである。

［本発明の実施形態の説明］
本発明の一態様に係る絶縁電線製造装置は、線状の導体に連続的に絶縁塗料を塗布及び焼付けする絶縁電線製造装置であって、上記導体を誘導加熱する加熱部と、上記加熱部の下流側で導体を冷却する冷却部と、上記加熱部と冷却部との間に配設され、導体を案内するガイドシーブと、上記ガイドシーブを回転可能に支持し、内部に冷却媒体が流通される中空軸とを備える。

当該絶縁電線製造装置は、加熱部と冷却部との間に導体を案内するガイドシーブを有するので、導体の架け渡し距離が短く、加熱部において導体が横方向に芯ずれすることを効果的に抑制できる。また、上記ガイドシーブは、内部に冷却媒体が流通される中空軸によって支持されるため、加熱直後の高温の導体と当接しても、熱により回転不良を起こすことを防止できる。従って、ガイドシーブにより導体の芯ずれを継続的に抑制できる。

上記加熱部が上記導体を誘導加熱する加熱コイルを含むとよい。このように、加熱部が上記導体を誘導加熱する加熱コイルを含むことによって、導体を加熱するためのエネルギー効率を高くすることができる。

上記ガイドシーブ及び中空軸が、磁性を略有しない材料から形成されるとよい。このように、ガイドシーブ及び中空軸を、磁性を略有しない材料で形成することによって、加熱コイルが形成する交番磁界により発熱や振動が発生せず、また加熱コイルによる交番磁界の形成を阻害することもない。その結果、芯ずれ防止効果を促進しつつ、加熱効率を高められる。

上記加熱コイルが、導体と略平行に延在すると共に電流の向きが互いに異なる少なくとも一対の実効励磁部を有するとよい。このように、導体と略平行に延在する実効励磁部を有することにより、絶縁塗料の塗布及び焼付けを繰り返すために複数の加熱コイルを並んで配設した場合にも、隣接する加熱コイルとの干渉による効率低下が少ない。また、このように導体と平行に延在する実効励磁部を有する加熱コイルを用いる場合には、導体の加熱コイルからの飛び出しを防止できる効果がより顕著となる。

上記ガイドシーブから上記加熱部までの距離としては、２００ｍｍ以下が好ましい。このように、ガイドシーブから加熱部までの距離を上記上限以下にすることにより、加熱部内を含む導体の架け渡し長さを短くすることができ、芯ずれを抑制する効果を大きくすることができる。

上記ガイドシーブが転がり軸受を介して上記中空軸に支持されるとよい。このように、ガイドシーブが転がり軸受を介して中空軸に支持されることによって、ガイドシーブによる導体の搬送抵抗の増加を小さくすることができる。

上記転がり軸受が非磁性材料から形成されるとよい。このように、転がり軸受が非磁性材料から形成されることによって、交番磁界が作用しても発熱や振動が発生せず、また交番磁界を用いる場合には交番磁界の形成を阻害しない。その結果、導体の芯ずれを抑制する機能を継続的に発揮できる。

上記冷却部が上記加熱部の上方に位置するとよい。このように、冷却部が加熱部の上方に位置すること、つまり導体が略垂直上向きに搬送されることにより、絶縁塗料の塗工が容易となる。

ここで、「ガイドシーブから加熱部までの距離」とは、最上流のガイドシーブと導体との設計上の接点、つまり最上流のガイドシーブの回転中心から加熱部の上端までの導体の軸方向の距離を意味する。「磁性を略有しない材料」とは、強磁性体以外の材料で、かつ標準状態で比透磁率が１．１以下、好ましくは１．０１以下の材料を意味する（なお、以下、単に「非磁性材料」ということがある）。また、「略平行」とは両者の延在方向の角度差が１０°以内、好ましくは５°以内、より好ましくは３°以内であることを意味する（なお、以下、単に「平行」ということがある）。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明に係る絶縁電線製造装置の実施形態について図面を参照しつつ詳説する。

図１の絶縁電線製造装置は、線状の導体Ｃに連続的に絶縁塗料（ワニス）を塗布及び焼付けするための装置である。

当該絶縁電線製造装置は、導体Ｃをその軸方向に搬送する送り機構１と、導体Ｃの外周面に絶縁塗料を塗布する塗布機構２と、絶縁塗料が塗布された導体Ｃを加熱する加熱部３と、加熱部３の下流側で加熱された導体Ｃを冷却する冷却部４と、塗布機構２の上流側に配設され、導体Ｃを案内する塗布前補助シーブ５と、加熱部３と冷却部４との間に配設され、導体Ｃを案内するガイドシーブ６と、ガイドシーブ６を回転可能に支持し、内部に冷却媒体が流通される中空軸７と、冷却部４の中に配設され、導体Ｃを案内する冷却部内補助シーブ８とを備える。

この絶縁電線製造装置は、上記各構成要素が、例えば鋼材等によって形成されるフレームＦによって支持されることで、相互の位置関係が担保されている。この絶縁電線製造装置において、加熱部３が塗布機構２の上方に配置され、さらに冷却部４が加熱部３の上方に配置されることが好ましい。

図１の絶縁電線製造装置は、塗布機構２、加熱部３及び冷却部４を複数組有し、これらが紙面奥行方向に配列されている。従って、当該絶縁電線製造装置は、導体Ｃに複数回にわたって絶縁塗料を塗布及び焼付けし、絶縁塗料により形成される絶縁層の厚さを徐々に大きくできるよう構成されている。なお、以降の説明では、一回の塗布及び焼付けを行う一組の塗布機構２、加熱部３及び冷却部４について説明する。

＜導体＞
導体Ｃとしては、特に限定されないが、例えば銅線、銅合金線、錫めっき線、アルミニウム線、アルミニウム合金線、鋼心アルミニウム線、カッパーフライ線、ニッケルめっき銅線、銀めっき銅線、銅覆アルミニウム線等が挙げられる。導体Ｃの平均断面積としては、特に限定されないが、例えば０．０１ｍｍ^２以上１０ｍｍ^２以下とされる。また、導体Ｃの断面形状としては、典型的には円形状とされるが、特に限定されず、例えば長方形状であってもよい。

＜絶縁塗料＞
絶縁塗料の主成分としては、絶縁性及び耐熱性が高い樹脂であればよく、例えばポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド等が挙げられる。また絶縁塗料は、例えばＮ−メチル−２−ピロリドン、クレゾール等の溶剤を含むことができる。

＜送り機構＞
送り機構１は、導体Ｃが架け渡される下側搬送シーブ（プーリー）１ａ及び上側搬送シーブ１ｂを含み、下側搬送シーブ１ａから上側搬送シーブ１ｂに向けて導体を搬送する。下側搬送シーブ１ａ及び上側搬送シーブ１ｂ間において導体Ｃは、張力により直線的に張架される。好ましくは、送り機構１は、下側搬送シーブ１ａから上側搬送シーブ１ｂまでの間の導体を略鉛直上向きに搬送する。

送り機構１による導体Ｃの搬送速度（線速）の下限としては、２ｍ／ｍｉｎが好ましく、５ｍ／ｍｉｎがより好ましい。一方、送り機構１による導体Ｃの搬送速度の上限としては、１５０ｍ／ｍｉｎが好ましく、８０ｍ／ｍｉｎがより好ましい。送り機構１による導体Ｃの搬送速度が上記下限に満たない場合、絶縁電線の生産性が不十分となるおそれがある。逆に、送り機構１による導体Ｃの搬送速度が上記上限を超える場合、絶縁塗料の乾燥及び焼付け時の昇温速度が高くなりすぎて発泡等により絶縁電線の外観が損なわれるおそれがある。

＜塗布機構＞
塗布機構２は、絶縁塗料を貯留し、下方から上方へと導体Ｃが貫通することにより、導体Ｃの外周面に絶縁塗料を付着させる塗布槽２ａと、導体Ｃの外周面に付着した絶縁塗料の厚さを略一定になるよう過剰な絶縁塗料を掻き落とすダイス２ｂとを有する。

（塗布槽）
塗布槽２ａは、上部が開放され、底部に、絶縁塗料を漏出させずに導体Ｃを貫通させるよう孔径及び開口形状が定められる貫通孔を有する。この貫通孔は、孔径及び開口形状を変えられるよう、交換可能なブッシングにより形成されてもよい。

また、塗布槽２ａの容量としては、導体Ｃを途切れることなく絶縁塗料に浸漬できるだけの絶縁塗料を貯留できればよく、絶縁塗料の供給機構の設計等によっても異なるが、例えば３００ｃｃ以上３０００ｃｃ以下とされる。

（ダイス）
ダイス２ｂは、絶縁塗料が外周面に付着した導体Ｃが通過する孔を有し、この孔の大きさによって絶縁塗料の外径を定めることにより、導体Ｃに付着する絶縁塗料の平均厚さを調整する。つまり、ダイス２ｂは、導体Ｃの外周面から過剰な絶縁塗料を除去する。また、ダイス２ｂは、内面が円錐面状に形成され、楔膜効果により導体Ｃを自動的に調心することで周方向に膜厚を一定にする効果を有するものが好適に利用される。このような調心効果を有するダイス２ｂは、導体Ｃの芯ずれに合わせて少なくとも導体の搬送方向と直交する方向に移動できるよう移動可能に配設されることが好ましい。

＜加熱部＞
図１の絶縁電線製造装置において、各加熱部３は、導体Ｃに沿って軸方向に並んで配列され、導体Ｃを誘導加熱（高周波加熱）する２つの加熱コイル９と、これらの加熱コイル９にそれぞれ高周波電流を供給する２つの高周波電源１０とを含む。

この加熱コイル９は、導体Ｃと平行に延在するよう導体Ｃを挟んで配設されると共に電流の向きが互いに異なる少なくとも一対の実効励磁部９ａを有する。このような実効励磁部９ａの長さとしては、例えば３００ｍｍ以上８００ｍｍ以下とされる。また、実効励磁部９ａの平均間隔としては、導体Ｃの実効励磁部対向方向の幅よりも例えば０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下大きい距離とされる。各実効励磁部９ａの平均断面積（下記空洞を除く）としては、例えば４ｍｍ^２以上４０ｍｍ^２以下とされる。なお、平均間隔とは、導体Ｃの軸方向に垂直な断面における実効励磁部９ａ間の最短距離（隙間）の平均値を意味する。このような実効励磁部９ａは、内部に冷媒を流通させる空洞が形成されていてもよい。また、各加熱コイル９は、導体Ｃに沿って軸方向に配列される複数対の実効励磁部９ａを有してもよい。

詳しく説明すると、この少なくとも一対の実効励磁部９ａの間を通過する導体Ｃには、導体Ｃの軸方向に直交し、かつ対をなす実効励磁部９ａの対向方向に略直交する向きの交番磁界が印加される。導体Ｃ内には、この交番磁界の変化を打ち消す方向に渦電流が生じる。この渦電流は表皮効果により導体Ｃの実効励磁部９ａに近い表面に集中して流れる。つまり、渦電流は、導体Ｃの一方の実効励磁部９ａ側の表面と他方の実効励磁部９ａ側の表面とに軸方向に沿って反対向きに流れる。この渦電流は、ジュール損（抵抗損）を生じて、導体Ｃを発熱させる。

加熱部３での加熱後の導体Ｃの温度の下限としては、絶縁塗料の成分にもよるが、１５０℃が好ましく、２００℃がより好ましい。一方、上記加熱後の導体Ｃの温度の上限としては、５５０℃が好ましく、４００℃がより好ましい。上記加熱後の導体Ｃの温度が上記下限に満たない場合、絶縁塗料を十分に硬化できないおそれがある。逆に、上記加熱後の導体Ｃの温度が上記上限を超える場合、導体Ｃに熱による損傷を与えるおそれがある。

＜冷却部＞
冷却部４は、加熱部３の下流側、つまり加熱部３の上方に位置している。この冷却部４は、不図示のファンによって冷却用空気が流通され、この冷却用空気に晒されるよう導体Ｃが挿通される冷却ダクト４ａを有する。上記冷却用空気としては、熱交換器を用いて冷熱源と熱交換した空気であってもよく、外気を好ましくはフィルターを通して取り入れた室温の空気であってもよい。

冷却ダクト４ａにおける冷却用空気の流通方向としては、導体Ｃの搬送方向と反対方向とすることが好ましいが、導体Ｃの搬送方向と同じ向きに冷却用空気を流通してもよい。

冷却部４による冷却後の導体Ｃの温度の下限としては、５０℃が好ましく、７０℃がより好ましい。一方、上記冷却後の導体Ｃの温度の上限としては、絶縁塗料の成分にもよるが、２００℃が好ましく、１５０℃がより好ましい。上記冷却後の導体Ｃの温度が上記下限に満たない場合、エネルギー効率が低下するおそれや、冷却部４が必要以上に大きくなるおそれがある。逆に、上記冷却後の導体Ｃの温度が上記上限を超える場合、さらなる絶縁塗料の塗布が困難となるおそれがある。

＜塗布前補助シーブ＞
塗布前補助シーブ５は、塗布機構２に送り込まれる導体Ｃを位置決めするシーブであり、従来の絶縁電線製造装置においても使用されることがあるものと同様である。塗布前補助シーブ５は、一般的な玉軸受等によって回転可能に支持される。塗布前補助シーブ５の材質としては、特に限定されず、例えば樹脂、金属等が用いられる。

＜ガイドシーブ＞
ガイドシーブ６は、図２に示すように、中空軸７によって、転がり軸受１１を介して支持される。このガイドシーブ６は、概略円板状に形成され、外周に導体Ｃと当接する略Ｖ字状の溝が配設されている。ガイドシーブ６は、略Ｖ字状の溝の両面を導体Ｃに当接させることによって、導体Ｃの水平方向の位置を定める。このため、ガイドシーブ６は、水平方向前後左右に位置を調節できるよう配設されている。

ガイドシーブ６は、非磁性材料から形成されることが好ましい。非磁性材料としては、例えばアルミニウム、銅、オーステナイト系非磁性ステンレス鋼、チタン合金、セラミックス等が挙げられ、中でも安価で機械的特性に優れるアルミニウムが好ましい。このように、ガイドシーブ６を非磁性材料から形成することによって、加熱コイル９が形成する交番磁界により発熱や振動が発生せず、また加熱コイル９による交番磁界の形成を阻害することもない。

ガイドシーブ６の外周部の直径としては、例えば２０ｍｍ以上２００ｍｍ以下とされる。また、ガイドシーブ６の外周部における平均厚さとしては、例えば８ｍｍ以上３０ｍｍ以下とされる。

ガイドシーブ６から加熱部３までの距離、具体的にはガイドシーブ６の回転中心から加熱部３に含まれる加熱コイル９の上端までの垂直距離の下限としては、１０ｍｍ好ましく、３０ｍｍがより好ましい。一方、ガイドシーブ６から加熱部３までの距離の上限としては、２００ｍｍ好ましく、１００ｍｍがより好ましい。ガイドシーブ６から加熱部３までの距離が上記下限に満たない場合、ガイドシーブ６と加熱部３とが干渉するおそれがある。逆に、ガイドシーブ６から加熱部３までの距離が上記上限を超える場合、加熱部３内での導体Ｃの芯ずれを抑制する効果が不十分となるおそれがある。

＜中空軸＞
中空軸７は、ガイドシーブ６を支持すると共に、ガイドシーブ６の焼付き、つまり熱の影響により回転不良が発生することを防止する。このため、中空軸７は、内部に冷却媒体が流通される。より具体的には、中空軸７を介してガイドシーブ６の回転機能を担う転がり軸受１１を冷却する。

中空軸７は、非磁性材料から形成されることが好ましく、高熱伝導率の非磁性材料から形成されることがより好ましい。高熱伝導率の非磁性材料としては、アルミニウム、銅、オーステナイト系非磁性ステンレス鋼等が挙げられ、中でも安価で機械的特性に優れるアルミニウムが好ましい。このように、中空軸７を非磁性材料から形成することによって、加熱コイル９が形成する交番磁界により発熱や振動が発生せず、また加熱コイル９による交番磁界の形成を阻害することもない。

中空軸７を形成する材料の熱伝導率の下限としては、１０Ｗ／ｍＫが好ましく、１００Ｗ／ｍＫがより好ましい。一方、中空軸７を形成する材料の熱伝導率の上限としては、特に限定されない。中空軸７を形成する材料の熱伝導率が上記下限に満たない場合、ガイドシーブ６の熱による機能不全を防止できないおそれがある。

中空軸７の外径の下限としては、５ｍｍが好ましく、８ｍｍがより好ましい。一方、中空軸７の外径の上限としては、８０ｍｍが好ましく、５０ｍｍがより好ましい。中空軸７の外径が上記下限に満たない場合、中空軸７の強度が不十分となるおそれがある。逆に、中空軸７の外径が上記上限を超える場合、ガイドシーブ６の径が大きくなり、ガイドシーブ６から加熱部３までの距離が過大となるおそれがある。

中空軸７の内径の下限としては、２ｍｍが好ましく、５ｍｍがより好ましい。一方、中空軸７の内径の上限としては、７０ｍｍが好ましく、４５ｍｍがより好ましい。中空軸７の内径が上記下限に満たない場合、冷却媒体の流量が確保できず、十分な冷却効果が得られないおそれがある。逆に、中空軸７の外径が上記上限を超える場合、中空軸７の肉厚が薄くなり十分な強度が得られないおそれや、中空軸７の外径が大きくなり、ガイドシーブ６から加熱部３までの距離が過大となるおそれがある。

中空軸７に流通される冷却媒体としては、典型的には水が用いられるが、十分な交換熱量を確保できるものであれば、気体、液体を問わず他の流体を用いてもよい。

冷却媒体の温度の下限としては、流体の比熱等にもよるが、１０℃が好ましく、１５℃がより好ましい。一方、冷却媒体の温度の上限としては、１００℃が好ましく、６０℃がより好ましい。冷却媒体の温度が上記下限に満たない場合、冷却媒体のコストが大きくなるおそれや、中空軸７の外周に結露を生じるおそれがある。逆に、冷却媒体の温度が上記上限を超える場合、十分な冷却効果が得られないおそれがある。

＜転がり軸受＞
転がり軸受１１は、ガイドシーブ６の回転抵抗を減じるために配設される。転がり軸受１１としては、例えば玉軸受、ころ軸受等任意の形式のものを使用できる。また、転がり軸受１１は、非磁性材料で形成されることが好ましい。転がり軸受１１を形成する材料としては、例えばセラミックス、チタン合金、オーステナイト系非磁性ステンレス鋼等が挙げられる。さらに、転がり軸受１１は、潤滑油を必要としないよう構成されることが好ましい。このように、転がり軸受１１を非磁性材料から形成することによって、加熱コイル９が形成する交番磁界により発熱や振動が発生せず、また加熱コイル９による交番磁界の形成を阻害することもない。

＜冷却部内補助シーブ＞
冷却部内補助シーブ８は、冷却部４内で導体Ｃを位置決めするシーブであり、従来の絶縁電線製造装置においても使用されることがあるものと同様である。冷却部内補助シーブ８の材質としては、特に限定されず、例えば樹脂、金属等が用いられる。冷却部内補助シーブ８は、例えば玉軸受等の転がり軸受や滑り軸受などによって回転可能に支持される。このような軸受は、比較的耐熱性の高いものであっても、非常に高温の加熱部３の近傍に配設されると、熱により短時間で機能を喪失する。従って、冷却部内補助シーブ８は、冷却部４の内部で、導体Ｃの温度が例えば２５０℃以下に低下する位置に配設される。冷却部内補助シーブ８は、冷却部４において冷却されるため、導体Ｃよりもさらに低い温度に維持される。

＜作用＞
当該絶縁電線製造装置は、加熱部３において加熱コイル９を用いて導体Ｃを誘導加熱する。つまり、導体Ｃは、加熱コイル９が形成する磁界中に置かれ、内部に渦電流が流れる。磁界中を移動する電荷には、その移動方向及び磁界の方向に直交する向きのローレンツ力が作用する。つまり、上記渦電流により、導体Ｃにはローレンツ力が作用する。導体Ｃが対をなす実効励磁部９ａ間の中央に位置する場合、渦電流の流れる導体Ｃの表面部分における磁界の向きが実効励磁部９ａの対向方向に直交する方向となる。このため、ローレンツ力の作用方向が実効励磁部９ａの対向方向となり、一方の実効励磁部９ａ側の表面を流れる渦電流により作用するローレンツ力と他方の実効励磁部９ａ側の表面に流れる渦電流により作用するローレンツ力とが打ち消し合うよう作用する。

しかしながら、導体Ｃが実効励磁部９ａの対向方向に直交する方向に芯ずれすると、渦電流の流れる導体Ｃの表面部分に印加される磁界の向きが実効励磁部９ａの対向方向の成分を有するようになる。これにより、一方の実効励磁部９ａ側の導体Ｃ表面を流れる渦電流により作用するローレンツ力と他方の実効励磁部９ａ側の導体Ｃ表面に流れる渦電流により作用するローレンツ力との合力が、実効励磁部９ａの対向方向に直交する方向の力となり、導体Ｃの芯ずれを助長して実効励磁部９ａの間から押し出そうする押出力として作用し得る。

このとき、当該絶縁電線製造装置では、加熱部３の近傍にガイドシーブ６が配設されているため、加熱部内での導体Ｃの芯ずれによる導体Ｃの張力の増加率が大きくなる。つまり、ガイドシーブ６の存在により、導体Ｃを芯ずれさせるために必要な横方向の力が大きくなる。従って、加熱部３の十分近くにガイドシーブ６が配設されていれば、導体Ｃの芯ずれを防止することができ、加熱部３において導体Ｃを安定して加熱し、絶縁塗料を確実に焼付けることができる。

ここで、ガイドシーブ６は、冷却媒体が流通されて冷却される中空軸７によって支持されているので加熱部３において加熱され、冷却されていない導体Ｃを案内しても、転がり軸受１１の焼付きを防止できる。これにより、ガイドシーブ６は、スムーズな回転を維持することにより、外周面に焼付けられた絶縁塗料の被膜を損傷することなく、ローレンツ力に抗して導体Ｃを保持することができる。

＜利点＞
以上のように、当該絶縁電線製造装置は、加熱部３と冷却部４との間に導体Ｃを案内するガイドシーブ６を有するので、導体Ｃの架け渡し距離が短く、加熱部３において導体Ｃが芯ずれすることを効果的に抑制できる。また、ガイドシーブ６は、内部に冷却媒体が流通される中空軸７によって支持されるため、冷却前の高温の導体Ｃと当接しても、加熱により機能不全、つまり回転不良状態に陥ることを防止できる。従って、当該絶縁電線製造装置は、ガイドシーブ６により導体Ｃの芯ずれを継続的に抑制できる。

当該絶縁電線製造装置は、加熱部３の加熱コイル９が、導体Ｃと平行に延在すると共に電流の向きが互いに異なる少なくとも一対の実効励磁部９ａを有することにより、絶縁塗料の塗布及び焼付けを繰り返すために塗布機構２、加熱部３及び冷却部４を並列して複数組配設した場合にも、隣接する加熱部３の加熱コイル９同士の干渉による効率低下が少ない。また、このように導体Ｃと平行に延在する実効励磁部９ａを有する加熱コイル９を用いる場合には、クーロン力が押出力として作用し得るので、導体Ｃの芯ずれを抑制できる効果がより顕著となる。

当該絶縁電線製造装置は、加熱部３と冷却部４との間にガイドシーブ６を備えるので、塗布前補助シーブ５及びガイドシーブ６間の加熱部３内を含む導体Ｃの架け渡し長さを短くすることができ、導体Ｃの芯ずれを抑制する効果を大きくすることができる。

当該絶縁電線製造装置は、ガイドシーブ６が転がり軸受１１を介して中空軸７に支持されているので、ガイドシーブ６に起因する導体Ｃの搬送抵抗の増加を小さくすることができる。

当該絶縁電線製造装置は、冷却部４が加熱部３の上方に位置するので、導体が略垂直上向きに搬送され、塗布機構２における絶縁塗料の塗工が容易である。

［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

当該絶縁電線製造装置において、ガイドシーブは、固体潤滑性のある材料で形成することにより、軸受を介さず直接中空軸に支持されてもよく、滑り軸受を介して中空軸に支持されてもよい。

当該絶縁電線製造装置において、加熱部に含まれる加熱コイルは、導体と平行に延在する実効励磁部を有するものに限られない。加熱コイルが例えばヘリカルコイルであっても、導体の軸方向と交差する方向の交番磁界を形成する場合には、本発明により芯ずれを防止することが好ましい。

当該絶縁電線製造装置において、各加熱部に含まれる加熱コイルの数は、１つだけであってもよく、３つ以上であってもよい。

当該絶縁電線製造装置において、冷却部は、冷却ダクトを有しないものであってもよく、例えば単に送風機の前を横切るよう導体を搬送数するようなものでもよい。

当該絶縁電線製造装置において、一連の塗布機構、加熱部及び冷却部間の導体の搬送方向は、下から上に限られず、上から下や水平方向であってもよい。特に、導体を上から下に搬送し、加熱部の下に冷却部を配置すれば、塗工が難しくなる半面、加熱部近傍の熱せられた空気が上昇して冷却部の温度を上昇させることがないので、熱効率を向上させられるメリットがある。

当該絶縁電線製造装置において、ガイドシーブは、導体の芯ずれを抑制できればよく、その数は任意である。例えば、回転軸が実効励磁部の対向方向に直交し、かつ外周部の溝が深いガイドシーブを１つだけ使用することもできる。

また、当該絶縁電線製造装置は、例えば導体延伸機構、導体軟化処理機構等を備えてもよい。

以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。

図１の絶縁電線製造装置に準ずる装置を使用して絶縁電線を試作し、運転条件を確認した。導体としては、平均直径１．８ｍｍのアルミニウム線を用い、絶縁塗料としては、ポリアミドイミドを主成分とするワニスを使用し、絶縁塗料を適切に塗布及び焼付けできる条件を確認した。

加熱コイルとしては、中心間距離が約８ｍｍで長さが６００ｍｍの一対の実効励磁部を有するものを、２つ上下に連続して配置した。下側搬送シーブから上側搬送シーブまでの距離は、約７ｍであり、搬送時に導体の軸方向に作用する張力は、約２５Ｎであった。また、下側搬送シーブから塗布前補助シーブまでの距離は、約３００ｍｍであり、塗布前補助シーブから加熱コイルの下端までの距離は約４００ｍｍであり、加熱コイル上端からガイドシーブまでの距離は約１００ｍｍであり、加熱コイル上端から冷却部内補助シーブまでの距離は約１３００ｍｍであった。

加熱コイルへの通電を停止した状態で、２つの加熱コイルの中間位置において、張力計（デジタルばねばかり）を用いて導体を軸方向と垂直方向に芯ずれさせ、芯ずれ量と芯ずれさせるために必要とされる力とを測定した。また、比較のためガイドシーブを取り外した状態でも、同様に芯ずれ量と芯ずれのために必要とされる力とを測定した。

次に、塗布装置後ガイドシーブ前の間のみに導体を配置し、加熱コイルに高周波電流を印加することにより、導体の軸方向及び実効励磁部の対向方向に垂直な方向に作用する力を、導体の芯ずれ量を変化させながら張力計で測定した。

以上の測定結果を、図３に示す。図示するように、ガイドシーブを設けない場合、導体の芯ずれ量が約１．５ｍｍ以下の場合、加熱コイルが導体を芯ずれさせる力が、搬送時の張力によって導体が中心位置に復原しようとする力よりも大きかった。つまり、上記運転条件では、芯ずれ量が約１．５ｍｍのとき張力による導体の復原力と加熱コイルの電磁力による導体の押出力とが約０．０６Ｎで相殺し合う平衡状態となる。従って、実際の絶縁電線の製造においては、導体が約１．５ｍｍ芯ずれした平衡状態となって運転されると考えられる。

一方、加熱コイルの直後にガイドシーブを設けた場合、導体の芯ずれ量にかかわらず、搬送時の張力によって導体が中心位置に復原しようとする力が、加熱コイルが導体を芯ずれさせる力よりも大きかった。従って、実際の絶縁電線の製造においては、一時的に芯ずれが発生したとしても、導体の張力によりすぐに芯ずれのない状態に復原すると考えられる。

このように、中空軸で支持することにより耐熱性を高めたガイドシーブを加熱コイルの直後に設けることにより、加熱コイルが導体を押し出す力に抗して、導体を加熱コイルの中心に保持し、効率よく加熱することができることが確認された。

当該絶縁電線製造装置は、エナメル線等の絶縁電線の製造に好適に用いられる。

１ 送り機構
１ａ 下側搬送シーブ
１ｂ 上側搬送シーブ
２ 塗布機構
２ａ 塗布槽
２ｂ ダイス
３ 加熱部
４ 冷却部
４ａ 冷却ダクト
５ 塗布前補助シーブ
６ ガイドシーブ
７ 中空軸
８ 冷却部内補助シーブ
９ 加熱コイル
９ａ 実効励磁部
１０ 高周波電源
１１ 転がり軸受

Claims (8)

1. 線状の導体に連続的に絶縁塗料を塗布及び焼付けする絶縁電線製造装置であって、
   下側搬送シーブと、
   上記下側搬送シーブの上方に配置され、上記導体を加熱する加熱部と、
   上記加熱部の上方に配置され、上記導体を冷却する冷却部と、
   上記冷却部の上方に配置され、上記下側搬送シーブとの張力により直線的に上記導体を張架する上側搬送シーブと、
   上記加熱部と冷却部との間に配設され、上記導体を案内するガイドシーブと、
   上記ガイドシーブを回転可能に支持し、内部に冷却媒体が流通される中空軸と、
   少なくとも上記加熱部及びガイドシーブと、上記冷却部とを収容するフレームと
   を備え、
   上記中空軸の熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上、内径が５ｍｍ以上７０ｍｍ以下であり、
   上記冷却媒体が、温度が１５℃以上６０℃以下の液体であり、
   上記導体の搬送速度が５ｍ／ｍｉｎ以上８０ｍ／ｍｉｎ以下であり、
   上記加熱部による導体の加熱温度が２００℃以上５５０℃以下であり、
   上記冷却部による導体の冷却温度が７０℃以上１５０℃以下であり、
   上記冷却部が冷却用空気を流通するファンを含む絶縁電線製造装置。
   
2. 上記加熱部が上記導体を誘導加熱する加熱コイルを含む請求項１に記載の絶縁電線製造装置。
3. 上記ガイドシーブ及び中空軸が、磁性を略有しない材料から形成される請求項２に記載の絶縁電線製造装置。
   
4. 上記加熱コイルが、導体と略平行に延在すると共に電流の向きが互いに異なる少なくとも一対の実効励磁部を有する請求項２又は請求項３に記載の絶縁電線製造装置。
   
5. 上記ガイドシーブから上記加熱部までの距離が２００ｍｍ以下である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の絶縁電線製造装置。
6. 上記ガイドシーブが転がり軸受を介して上記中空軸に支持される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の絶縁電線製造装置。
7. 上記転がり軸受が非磁性材料から形成される請求項６に記載の絶縁電線製造装置。
8. 上記冷却部が上記加熱部の上方に位置する請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の絶縁電線製造装置。

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