JP6735137B2 - 誘導加熱ヘッド、誘導加熱装置及び金属体の検出装置 - Google Patents
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Description
本発明の他の目的は、上記誘導加熱ヘッドを具備し、微小金属体及びシート状体に含まれる金属体を効率よく加熱することを可能とする誘導加熱装置を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、上記誘導加熱装置を具備し、微小金属体及びシート状体に含まれる金属体を効率よく検出することを可能とする金属体の検出装置を提供することにある。
また、前記コアを、一対の脚部の後端が他の誘導加熱ヘッドとの連結端面を有する接続部により接続された逆π字状コアとすることができる。
第1の態様は、単体で小さい面積の微小金属及びシート状体に含まれる金属を加熱することに有効である。また、第2の態様は、帯状体若しくはシート状体をギャップに対して直角に配列して加熱することに有効である。更に、第3の態様は、第2の態様の誘導加熱ヘッドを更にギャップに対して直角に配列したものを千鳥状に配列することで、面状に加熱することに有効である。
また、本発明の第4の態様によれば、金属体及びシート状体に含まれる金属体を効率よく検出するができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る誘導加熱ヘッドを示す正面図である。図1に示す誘導加熱ヘッド1は、U字状コア2とコイル3a,3bとから構成される。この誘導加熱ヘッド1と、コイル3a,3bに高周波電流を供給する高周波電源(図示せず)により誘導加熱装置が構成される。U字状コア2は、一対の脚部4a,4bを有し、これらの脚部4a,4bの上部にコイル3a,3bが巻回されている。
そのため、湾曲磁界7が作用するギャップ6のやや上方に微小な金属体8を配置すると、金属体8に渦電流が発生し、金属体8自体が有する抵抗により金属体8は発熱し、加熱される。この場合、磁束の集中により金属体8へのピンポイント加熱が可能である。これが本発明における誘導加熱の原理である。
図2において、曲線は、電磁界解析ソフトJMAGを用いてシミュレートされた湾曲磁界分布を示し、丸い黒点は実験値を示す。図2から、誘導加熱ヘッド1A,1Bの連結により、2つの誘導加熱ヘッド1A,1Bの間においても漏れ磁束が増加し、湾曲磁界が拡大していることがわかる。
図1に示す誘導加熱ヘッド1において、U字状コア2の厚さを薄くし、銅板を挟んで複数のU字状コア2を積層することにより、コアの均熱及び放熱が促進され、長時間の連続加熱が可能となる。
図1に示す誘導加熱ヘッド1を2つ(誘導加熱ヘッド1A,1B)連結した誘導加熱装置を用い、U字状コア2の先端部5a,5bの上方3mmの位置にポリイミドフィルム(40mm×165mm)を配置し、その上に直径1mmのステンレス(SUS304)球を1列9個ずつ、3列等間隔に配置し、5秒間加熱し、ポリイミドフィルムのサーモグラフィ画像を撮影したところ、すべてのステンレス球の発熱を検出することが出来た。
図4に示す誘導加熱装置において、コイル13a,13bに高周波電源から高周波電流を流すと、先端部15a,15bのギャップ16に湾曲磁界17が発生する。この場合、先端部15a,15bがラッパ状に拡張されているため、隣接するコア間にも漏れ磁界18が発生する。従って、一列に配列された誘導加熱ヘッド10の先端部15a,15bの上に細長い金属体を配置すると、広範囲にわたって細長い金属体に渦電流が流れ、それによって広範囲にわたって金属体が発熱し、加熱される。
なお、両側の脚部24a,24cの幅は、複数の誘導加熱ヘッドを連結した場合に、隣接する誘導加熱ヘッドの脚部の幅との合計が中央の脚部24bの幅と同一となるように、中央の脚部24bの幅の2分の1としている。
図7に示す誘導加熱装置において、コイル23に高周波電流を流すと、先端部25a,25b,25c間のギャップ26a,26bに湾曲磁界27が発生する。この場合、中央の先端部25bがラッパ状に拡張されているため、隣接するコア間及び前後のコア間にも漏れ磁界が発生する。また、この誘導加熱ヘッドは、山形の中央にコイルを巻くことにより、中央部の25aの中心部の磁束の落ち込みが他と比べて小さくなっており、より広範囲での加熱に有効である。従って、誘導加熱ヘッド20A,20B,20Cの先端部25a,25b,25cの上に微小金属体を含むシート状体を配置すると、広範囲にわたって金属体に渦電流が流れ、それによって広範囲にわたって金属体が発熱し、加熱される。
加熱温度は、特に限定されず、加熱の用途に応じて、室温〜1500℃の加熱が可能である。
また、図10に示す検査装置によると、特に誘導加熱装置として図9に示すような誘導加熱ヘッドをマトリクス状に配列した誘導加熱装置を用いた場合に、樹脂シートのような広い面積の被検査体中の微小金属体を効率よく検出することが可能である。
2…U字状コア
3a,3b,13a,13b,23a,23b…コイル
4a,4b,14a,14b,24a,24b,24c…脚部
5a,5b,15a,15b,25a,25b,25c
6,16,26a,26b…ギャップ
7,17,18,27…湾曲磁界
8…金属体
11,21…接続部
12…逆π字状コア
22…山形コア
30…誘導加熱装置
31…樹脂フィルム
32…金属体
33…赤外線検出器
Claims (6)
- 一対の脚部及びこれら脚部を接続する接続部を有するコアと、前記一対の脚部のそれぞれに巻回されたコイルとを具備し、前記脚部の先端部は幅方向に突出し、突出部の下面は曲面状に湾曲しており、先端部間にはギャップが設けられ、前記コイルに高周波電流を流すことにより前記ギャップ近傍に湾曲磁界を発生させ、前記ギャップ近傍に配置された金属体を加熱することを特徴とする誘導加熱ヘッド。
- 前記コアは、一対の脚部の後端が湾曲した接続部により接続されたU字状コアであることを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱ヘッド。
- 前記コアは、一対の脚部の後端が他の誘導加熱ヘッドとの連結端面を有する接続部により接続された逆π字状コアであることを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱ヘッド。
- 3つの脚部及びこれら脚部を接続する接続部を有するコアと、前記3つの脚部のうち中央の脚部に巻回されたコイルとを具備し、前記中央の脚部の先端部は幅方向に突出し、突出部の下面は曲面状に湾曲しており、前記3つの脚部の先端部間にギャップが設けられ、前記コイルに高周波電流を流すことにより前記ギャップ近傍に湾曲磁界を発生させ、前記ギャップ近傍に配置された金属体を加熱することを特徴とする誘導加熱ヘッド。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の誘導加熱ヘッド、この誘導加熱ヘッドを複数個連結した誘導加熱ヘッド連結体、又はこの誘導加熱ヘッド連結体を複数列平行に配置した誘導加熱ヘッド配列体、及び前記コイルに高周波電流を供給する手段を具備することを特徴とする誘導加熱装置。
- 請求項5に記載の誘導加熱装置、及び前記誘導加熱装置により加熱された被検査体に含まれる金属体を検出する手段を具備することを特徴とする金属体検出装置。
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