JPH05506744A - 交流磁界中で用いるための取り外し可能な加熱物品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 交流磁界中で用いるための取り外し可能な加熱物品腓ｍ この発明は１９８８年９月９日に出願され共に譲渡された米国出願第０７／２４ ２，２０８の一部継続出願である。また１９８９年９月８日に出願され共に譲渡 された米国出願第０７／４０４，６２１の一部継続出願である。

余浬目し主！ 本発明は、基体と除去が可能な磁性粒子を含む物品とを交流磁界中に置くことに よって、選択された基体を加熱するための物品、方法、およびシステムに関する 。

交流磁界中にて熱を発生させるためにフェライト粒子を用いることは、当該技術 として既知である。ホワイトに与えられた米国特許第３，３９１，８４６および ヘラー他に与えられた米国特許第３，９０２，９４０において開示されているよ うに、フェライト粒子は化学反応を起こさせるため、物質を溶融するため、溶剤 を蒸発させるため、ガスを生成させるため、またその他の目的のために、熱を発 生させるのが望ましい場所に熱を発生させるために用いられている。

デルビシャイヤのＰＣＴ国際公開ＷＯ８４１０２０９８（出願番号ＰＣＴ／ＵＳ ８３１０１８５１）は電気伝導層中の所望のキュリ一温度を有する強磁性体材料 を用い、強磁性体材料伝導層に交流電流を加えることによって材料を加熱し、キ ュリ一温度に自動調節加熱することを開示している。強磁性体層に加える電力は 強磁性体連続体中に表皮効果電流あるいは渦電流による加熱を生じさせるような 交流電流源の形で供給される。強磁性体層がキュリ一温度に達すると、層の透磁 率が低下し、それによって強磁性体層のより広い領域まで電流が広がり全体がキ ュリ一温度に達し、所望の加熱が達成される。

上に参照し、またここに参照併合されている同時係属出願中の共に譲渡された出 願において、磁性粒子を熱回復可能な物品と共に組み合わせて用い、磁界中で有 効な回復をさせることが開示されている。これらのシステムに関して、我々は、 いろいろな基体や材料を加熱するためのある応用において、さらに好都合に用い ることができる、上記とは異なった形の自己調整・自己加熱型の物品が望まれる ことがわかった。

従って、本発明の目的は、交流磁界を用いて基体を加熱するための改良された物 品とシステムとを提供することにある。

ｌ見立Ｉカ 加熱すべき基体の表面に損失加熱粒子を含む物品を置き、交流磁界中に置いて所 望の熱を発生させて、基体に対して加熱を行い、基体の加熱が終了した後に粒子 を含んでいる物品を取り去るか、または物品から粒子を取り除くことによって基 体から粒子を取り除くようにすることによって、上に述べた目的およびその他の 効用・利益が達成できることを我々は見い出した。

１つの態様における本発明の物品は、交流磁界中にて基体を加熱するように適合 された物品であって、この物品は、 基盤材料と、および 前記基盤材料によって保持され加熱すべき基体の到達すべき温度に少なくとも等 しいキュリ一温度を有し交流磁界中に置いたときに所望の熱を発生するのに十分 な高透磁率と高損失とを有する損失加熱粒子とを含み、前記粒子を保持している 前記基盤材料は、前記基体を加熱するために、基体の表面上に置かれるように適 合されており、また、この基盤材料は、交流磁界中での前記基体の加熱が終了し た後には、基体から前記粒子を取り除くことが可能なように適合されている。

本発明の１つの好適な態様においては、上記の物品は、除去が可能なように基体 の上に配置され、所望の加熱が達せられた後にこの物品を取り除くことによって 、粒子を基体から取り除くように成されている。

本発明の他の好適な態様においては、上記の物品は、基盤材料の表面に物品を除 去可能な形で接着するための接着手段を備え、これにより物品を加熱すべき基体 に当てがい、さらには加熱が終了した後に、例えば液体で洗うことによって粒子 を基盤材料から取り除くことが可能なように成されている。

本発明の他の好適な態様においては、物品は１００％の伸張が可能なテープの形 態をしており、さらに好適には少なくとも２００％の伸張が可能なゲル型の材料 から成り、それによって物品を交流磁界中で加熱すべき基体の上に張り付け、熱 回復基体などのように基体の大きさや形状が変化したときにその形状の変化に合 わせてテープの大きさが変わることが可能なように成されている。

本発明の他の好適な態様においては、物品中に含まれる磁性粒子は、熱を発生さ せるための損失加熱粒子と、加熱中により良い磁気回路結合ができるようにする ための無損失粒子とを組み合わせたものとから成っている。

他の態様においては、本発明は、 基盤材料と、前記基盤材料によって保持され加熱すべき基体の到達すべき温度に 少なくとも等しいキュリ一温度を有し交流磁界中に置いたときに所望の熱を発生 するのに十分な高透磁率と高損失とを有する損失加熱粒子とを含み基体の加熱が 終了した後に前記粒子を除去できるように適合された物品に基体の表面が接触す るように基体を置くこと、 前記物品を基体の表面に接触して備えている基体を交流磁界中に置き、前記基体 に対して所望の加熱を行うこと、および 前記物品を前記基体から取り除く ことを含むことを特徴とする基体の加熱方法を提供する。

他の態様においては、本発明は 加熱すべき基体と、 前記基体の上に配置された、基盤材料と前記基盤材料によって保持され加熱すべ き前記基体の到達すべき温度に少なくとも等しいキュリ一温度を有し交流磁界中 に置いたときに所望の熱を発生するのに十分な高透磁率と高損失とを有する損失 加熱粒子とを含み基体の加熱が終了した後に前記粒子を除去できるように適合さ れた物品と、前記磁界を発生するように適合された誘導コイルと、および 前記粒子を加熱するのに有効なあらかじめ選択された周波数の交流電流を前記誘 導コイルに電力として供給するように適合された電源と を組み合わせてなされていることを特徴とする基体を加熱するためのシステムを 提供する。

他の態様においては、本発明は 磁界を発生するように適合された誘導コイルと、基体を加熱するように適合され また加熱終了後には基体から除去するように適合された、基盤材料と前記基盤材 料によって保持され加熱すべき基体の到達すべき温度に少なくとも等しいキュリ 一温度を有し交流磁界中に置いたときに所望の熱を発生するのに十分な高透磁率 と高損失とを有する損失加熱粒子とを含み基体の加熱が終了した後に前記粒子を 除去できるように適合された物品を基体の表面に有する、前記交流磁界中に置か れた基体と、および 前記粒子を加熱するのに有効なあらかじめ選択された周波数の交流電流を前記誘 導コイルに電力として供給するように適合された、前記誘導コイルに接続された 電源とを含むことを特徴とする集成装置を提供する。

なお、好適な態様においては、上記方法、システム、および集成装置に用いられ る電源は定電流源である。

の　な！　Ｕ 図１は本発明の一つの実施態様であるテープ物品の断面を示したものである。

図２は加熱すべき基体と、その表面上の加熱テープとの組み合わせから成る本発 明の実施態様の断面を示したものである。

図３は本発明に用いられるシステムの概略図である。

図４は本発明によるシステムの部分断面図である。

図５は本発明による集成装置の部分断面図である。

日の−な１日 この発明は損失フェライトのような損失磁性粒子を適当な周波数の磁界中に置く と熱を発生する現象を用いている。これらの損失加熱粒子は、適当な周波数中で 加熱するときに、加熱最大温度が自己調整される性質を有している。というのは 、温度が高くなってキュリ一温度に近づき、あるいは到達するにつれて、透磁率 およびヒステリシス損とが減少するからである。キュリ一温度に到達すると、フ ェライト粒子の透磁率は大きく低下し、ヒステリシス損が消失してしまうので、 交流磁界による熱の発生が行われなくなってしまう。このような最大加熱温度が 、粒子のキュリ一温度に自己調整されるという特徴は多くの応用で有用なもので ある。同時係属出願中の出願箱０７／４０４，６２１において、損失粒子として 機能する磁性粒子を熱回復基体中に含ませるか、または、まわりを覆ってこれら の基体を交流磁界中で加熱することが開示されている。多くの例において、磁性 粒子は簡便に加熱すべき基体に含ませたり、またはそれを覆わせることができる 。しかしながら、他の例においては、交流磁界中で基体を加熱するために、磁性 粒子を加熱すべき基体に含ませたり、またはそれを覆わすことが容易ではなく、 また／あるいは経済的に現実的ではないものがある。従って、もっと容易に、経 済的な形で、損失磁性加熱粒子を多くの交流磁界中での基体加熱応用に用いるこ とができるようにするため、我々は本発明を開発した。

ひとつの好適な形態において、本発明は交流磁界中で熱を発生するための損失加 熱粒子を含むシート状あるいはテープ状の基盤材料を提供する。この基盤材料は 、基体の表面に除去可能な形で置かれ、前記基盤材料は、粒子を加熱するため、 適当な交流磁界に曝している間、基体の表面に接触しているかまたは熱的近傍に 存続し続ける。その後、粒子は、磁界中での所望の加熱が達成された後に基体の 表面から基盤材料を取り除くことによって除去される。このようにして、本発明 は、磁性粒子を基体中に含ませたり、基体表面に塗布したりすることなしに、交 流磁界中でどのような基体をも加熱する実際的で、好都合な経済的手段を提供す る。

本発明のひとつの実施態様においては、図１に示したような形状を採用すること ができる。この例では、本発明の物品は、交流磁界中で加熱すべき基体に基盤材 料を除去可能な形で接着し、加熱が終了した後に基体から基盤材料を除去するこ とに用いる接着手段を基盤材料表面に有する基盤材料１を有している。基盤材料 １の他の表面は、交流磁界中に置かれたときに熱を発生する損失加熱粒子３の層 となっている。このような物品は従来のロール状のテープとして簡便に作成・使 用が可能である。

またこのテープ状物品はオプションとして引き剥し用紙を備えさせてテープの使 用に慣れた技能職員が便利に用いることができるような形態とすることもできる 。

図２に示された他の実施態様においては、テープ５は、基盤材料中に分散させた 損失加熱粒子６を含有する基盤材料を有している。テープ５は基体７に当てがわ れて、何らかの適当な手段によってその表面に保持される。交流磁界中で基体７ が加熱された後に、テープ５は基体７から取り除かれる。

本発明においては、基盤材料は、損失加熱粒子を保持するのに適し、加熱し、ま たその後に取り除くために除去可能な形で基体に配置するのに適した材料であれ ばどのような材料であってもよい。従って、基盤材料として、高分子の、織られ たあるいは織られていない、自然のあるいは合成した材料あるいはその他の材料 による生地を用いることができる。モールド法におけるように、基体を柔らかく させ、あるいは溶融させて基体の形を基盤材料の形に追随させるような場合には 、基盤材料は硬いものであってもよい。しかしながら、はとんどの応用において は、基盤材料は柔軟であり、物品の方が基体の形状に追随して基体に効果的に熱 的接触をし、基体を加熱することができるようになされている。また、好適な態 様においては、基盤材料はある程度の伸張が可能で、物品を基体により良く追随 できるようになされる。従って、伸張可能な材料は、本発明の物品の基盤材料と して特に有用なものである。

本発明の好適な実施態様においては、基盤材料は少なくとも１００％の伸張が可 能なものが用いられる。基盤材料のこのような性質によって、本発明による物品 を用いる際に、加熱すべき基体の周囲をあるいは基体に対して物品を張って用い ることが可能となる。伸張性があるという特徴によって、接着手段あるいはその 他の手段なしに物品を基体表面にしっかりと保持することが可能となり、また物 品がその形状を変えることによって、加熱中の基体の形状の変化、例えば縮みに 対して物品の形状が追随することが可能となる。しかし、もし必要があれば、基 体と物品との望ましい接触を実現するのを助けるために、物品の表面を接着性表 面としてもよい。先に述べたように、損失加熱粒子は物品の表面に在ってもよい し、または物品の基盤材料中に分散させてもよい。また、基体上を物品で張るこ とによって、密接な熱的接触が保証される。

本発明の他の好適な実施態様においては、基盤材料は、テープ形状あるいはシー ト状で用いることが可能な、非常に柔らかで、高度に弾力があるゲル型の材料か ら成り、ゲル型材料の種々の独特な特徴が組み合わされて多くの利点を発揮する ことができる。好適な材料は、ＡＳＴＭＤ２１７−６８＋、：ヨルＦ［侵入値が 約５０（１０−’ｍｍ）以上、好適には１００（１０−’　ｍｍ）以上であるよ うな、非常に柔軟な材料である。さらに、基盤材料はＡＳＴＭ　Ｄ６３８−８０ の定義による伸張性が少なくとも約１００％を有しているのが望ましく、さらに 好適には少なくとも約２００％の伸張性を有することが望ましい。本発明に好適 なそのようなゲル型材料としては、テキサス州ヒユーストンのシェル化学会社の 各種［クレイトン（Ｋｒａｔｏｎ）Ｊ　（シェル化学会社の商標）高分子が含ま れる。非常に多くの種類のクレイトン材料が入手でき、多くの等級のクレイトン 高分子が前記の望ましい円錐浸透値と伸張特性とを有する。ある種のクレイトン 材料同志を混ぜ合、わせたちのもま・た本発明の基盤材料として有用である。例 えば、チェノ（Ｃｈ　ｅ　ｎ）による米国特許第４，３６９，２８４を参照のこ と。同様の物理的特性を有し、本発明の基盤材料として特に有用なものとしては 、ニーケン（Ｕｋｅｎ）の米国特許第４゜８６５．９０５によるポリウレタン材 料、特にこの特許中に開示されている柔軟母体に浸透させたゲルの形のポリウレ タン材料、およびダブロウ（Ｄｕｂｒｏｗ）等による米国特許第４．７７７．０ ６３のポリシロキサン材料がある。上記の特許開示をここに参照併合する。

これらのゲル材料の、本発明にとって特に有用である特徴は、材料の柔軟な性質 と、この柔軟性と結びついた高伸張性とであり、この高伸張性が、これらの材料 を加熱すべき基体の上に配置するのに、あるいは周囲を包むのに適したものとし ている。これらの材料は凹凸形状の基体に対してその形状が非常に追随的である 。さらに、伸張性があるため、これらの材料を、加熱中にその幾何学形状が変化 する熱回復物品のような基体の上に、あるいは周囲に張ることが可能である。縮 小などによって基体がその形状を変えるとき、加熱によって生じる基体表面の凹 凸形状の有無にかかわらず、これらのゲル材料は収縮して基体の形状に終始追随 する。このことは、本発明において特に有用な点である。なぜならば、このよう な性質があるために、そのような損失加熱粒子を含んでいるかまたは保持してい るゲル型テープは、基体が加熱されている間、終始、損失加熱粒子を基体と密接 に接触維持することができるからである。このような最初から終始形状が追随す る能力は、完全に回復が達成されるまで又の部分を加熱することが本質的に必要 であるにもかかわらず、そうすることが困難であるブーツや分岐形状物などの、 扱いにくい熱収縮物品に熱を伝達するのに重要である。

これらのゲル型基盤材料が有する他の有用な性質として、表面がべたべたして接 着性をもっているということがある。このことは、本発明において、ゲル基盤材 料の表面が加熱しようとしている基体に本発明の物品を一時的に接着するための 手段となり、また加熱が終了した後に基体から物品を容易に取り除く手段をも与 えるという点で有用である。さらに、本発明において基盤材料として用いられる ゲル材料の表面が粘着性あるいは接着性を有することは、基盤材料の上に損失加 熱粒子を保持して、本発明の物品を基盤材料と損失加熱粒子とから成るようにさ せるためにも用いることができる。さらに、損失加熱粒子をゲル基盤材料の一表 面に当てがい、ゲル材料の他の表面を加熱すべき基体に当てかうか、または損失 加熱粒子をゲル基盤材料の一表面に接着して、その同じ表面を加熱すべき基体に 当てがい、加熱すべき基体に対して損失加熱粒子をより密接に接触させるように することもできる。加熱終了後に、基体からゲル基盤材料を取り除く際に、損失 加熱粒子はゲル基盤材料に接着されたまま、基盤材料といっしょに基体表面から 取り除かれることになる。もちろん、必要があれば、前記の参照特許中に述べら れているように、ゲル材料を硬化あるいは溶融して本発明の物品を製造する際に 、損失加熱粒子をゲル基盤材料中に取り込ませることも、ゲル基盤材料中に分散 させることも可能である。あるいは、応用によっては、損失加熱粒子を基盤材料 の両方の表面に在るようにさせることもできる。

本発明の物品の基盤材料として好都合に用いることができる他の材料としては、 ゴム、布、エラストマー発砲体、およびその他の、交流磁界中で加熱する間、損 失加熱粒子を所定の位置に保持し、加熱が終了後に基盤材料と粒子とを取り除く のにふされしい材料であれば用いることができる。上記のゲル型基盤材料は本発 明を多くの応用に用いる際に好適ではあるが、当業者にとっては、本発明の教え るところに従って、いろいろな基盤材料を損失加熱粒子と組み合わせて使用でき ることは重置明白であろう。

本発明のひとつの好適な実施態様においては、誘導コイルと、粒子をその中に含 んだ基盤材料とが、一体で形成され、基体の上に置かれて基体を加熱するために 電力を加えられ、その後に取り除かれるようになされた加熱物品を備えている。

例えば、パンケーキ型の誘導コイルを用いて、ゴムまたはエラストマーと損失加 熱粒子とを混合させたものを、そのコイルの周囲に流し込んで注型し、誘導コイ ルがその中に埋め込まれたエラストマー／粒子合成物のかたまり、あるいは詰め 物を形成することができる。そのようなかたまり、あるいは詰め物は、基体の上 に置いて交流電源に接続して基体を加熱し、その後に取り除くことができる。他 に、円筒型の誘導コイルと、その周囲の材料と粒子との混合物とから成るような 構成とすることも可能で、この場合には、円筒の中央部分の穴に加熱すべき基体 を置く。コイルと材料粒子とを混成させたその他のいろいろな構成をここでの教 えに従って得られることは、当業者には明かであろう。

本発明において有用である損失加熱粒子は、所望のキュリ一温度を有し、本発明 のシステムと共に用いるように意図された交流磁界中で所望の量の加熱をするの に充分な損失を有するような望ましい粒子であればどのようなものであってもよ い。ここに参照併合されている、同時係属出願中の出願束０７／４０４，６２１ において論じられているように、これらの損失発熱粒子は一般には、大きな初透 磁率と、用いる交流磁界の特定の周波数範囲において大きな損失成分とを有する 強磁性体あるいはフェリ磁性体粒子であることは当業者には明かであろう。

また、フェライト粒子の損失成分は一般に、初期比透磁率の損失成分部分であり 、これが加熱に寄与することも、当該技術として既知である。この損失成分部分 はチェノの軟磁性体の磁気と冶金学、４０５ページ（１９８６）およびスミス等 の先進的エレクトロニクス、６：６９（１９５４）においてμ″と呼ばれている 。ある特定の粒子に対してμ”成分が大きいほど、その粒子はある特定の周波数 の磁界中で熱を発生するための本発明の損失加熱粒子として、より有効である。

交流磁界中でそのような粒子が発生する熱は、損失成分、粒子の大きさ、磁界の 強さ、磁界を発生させている交流電流の周波数、粒子の分布密度、および当該技 術において既知のその他の要因と直接に関係する。初透磁率、高損失、および特 定の周波数と磁界強度を有する特定の磁界中での熱発生特性に関しては適当な粒 子を容易に選択できる。粒子の大きさについては、少なくとも一つの磁区の大き さよりは大きい必要があるが、そうでありさえすればどのような所望の大きさと することもできる。粒子の大きさは一般には小さい方が好適で、その方が多くの 応用において加熱に有効である。本発明のシステムに用いられる粒子の分布密度 はいろいろな要因によって決定されるが、一般的には、粒子の加熱のために選択 された磁界において所望の熱を発生する最小の粒子密度とすることが望ましい。

本発明に用いるのに特別に好適で有用な粒子系は、１９９０年１月１６日に出願 された同時係属出願中の出願束ｏ７／４６５，９３３に開示されているような粒 子系である。この同時係属出願中の出願において開示されているように、損失加 熱粒子は無損失粒子と共に用いることが可能である。損失粒子は本発明に従って 、物品および基体を加熱するための熱を発生し、一方、無損失粒子は、損失加熱 粒子がそのキュリ一温度に達して透磁率が減少した後においても、引き続き磁界 との結合をもたらす。交流磁界中で加熱される基体がその幾何学的形状を変化さ せても、磁界強度を最大に維持させようとのもくろみを含め、前記の同時係属出 願において述べられているのと同じ理由で、本発明の物品およびシステムにおい ては損失粒子と無損失粒子との組み合わせは特別に有用なものである。本発明に 用いる磁性粒子としてどのようなものを選択すべきかは、ここでの開示および前 記の同時係属出願に開示されている内容により当業者には明かであろう。

ここに用いられている「損失加熱粒子」という用語は、指定された周波数の交流 磁界中に置くときに、本発明の目的に対して充分な熱を発生する能力を有するよ うな特有の性質をもっているすべての粒子を意味する。従って、このような性質 をもっており、本発明に有用であるすべての粒子がこの定義の範囲内に含まれる 。ここに指摘するように、磁界に応答する材料に関して用いられる用語には矛盾 および／または混乱が存在する。特定の用語に束縛されるわけではないが、本発 明にとって有用な損失加熱粒子は、一般に強磁性体およびフェリ磁性体として知 られている２つの材料の種類に分類される。

一般に、フェライトのようなフェリ磁性体粒子は、通常は非電気伝導性粒子であ って、また交流磁界中に置いたときにヒステリシス損による熱を発生するという 理由で、好適なものである。従って、フェリ磁性体粒子は、その大きさが小さい か大きいかには本質的にかかわりなく、適当な交流磁界中においてヒステリシス 損による熱を発生する。また、フェリ磁性体粒子は電気的な非導伝性を維持する ことができるので、多くの最終用途応用において好適である。

通常、電気的導伝性を示す強磁性体粒子もまた、本発明において有用であり、あ る応用においては好適である。

強磁性体粒子は、その粒子の大きさが充分に小さければヒステリシス損が支配的 な熱の発生を行う。しかしながら、強磁性体粒子には電気伝導性があるので、大 きな粒子では、渦電流損失による熱の発生を、かなり生じる。

一般に、本発明の実施においては、ヒステリシス損によって熱を発生させる方が 好適である。というの・は、ヒステリシス損が有効であるような粒子の大きさは 、導伝性母体中に分散された粒子に対して渦電流が有効である大きさよりもずっ と小さくできるからである。すなわち、ヒステリシス損による加熱では、粒子の 大きさを、より小さくでき、粒子の大きさが小さければ、大きな粒子に比べてよ り多くを分散させることができ、また非電気伝導性を維持できるので、物品をよ り均一に加熱することが可能となり、材料の機械的特性を劣化させることもない 。より多く分散された、より小さい粒子の方が、一般的には、加熱に対してより 有効である。しかしながら、粒子の大きさは少なくとも１つの磁区の大きさより も大きいことが必要である。すなわち、粒子は実際上可能な限り小さいほど好適 ではあるが、複数の磁区を含んでいる必要がある。

本発明において有用である損失加熱粒子によって発生する熱は、粒子を電気的な 抵抗材料とともに塗布することによって実現できる。あるいは発熱を高めること ができる。当業者には理解できることであろうが、渦電流損失を示さないような 無損失粒子に対して、その粒子の表面にこのような塗布を施すことによって、本 発明に用いるための損失加熱粒子へ変換することが可能である。このような塗布 によって、塗布された粒子の表面効果による渦電流損失を発生させることができ る。同時に、ヒステリシス屓による損失を有する粒子は、そのような塗布を施す ことによって、ヒステリシ損と渦電流損との両方によって加熱する損失加熱粒子 とすることができ、ある応用に対しては、より有効なものとすることができる。

２つの文献：マーカミ「低キユリ一温度を有するフェライトコアとその応用Ｊ、 ＩＥＥＥ、磁性論文集、１９６５年６月号、ｐ、９６．　シュミット、ライジン 、フェライト、ジョーン・ウィーリ、１９５９．ｐ、１５６に開示されているよ うに、フェライトは、亜鉛、マンガン、コバルト、ニッケル、リチュウム、鉄、 あるいは銅との化合物とすることによ７て、任意の範囲のキュリ一温度を有する ようにすることが可能であることが知られている。従って、所望のキュリ一温度 を有する損失加熱粒子を選択することが可能であることは当業者にとっては明か であろう。

これまで、強磁性体粒子に関する用語において、矛盾した一貫しない使われ方が されてきた。例えば、ホワイトによる米国特許第３，３１９．８４６における用 語法と、リーによる、磁性、入門的概論、ドーパ出版社、ニューヨーク、１９７ ０、の２０３ページの図４４での用語法とを比較のこと。リーが用いている用語 法の方が好適であると信じられるので、ここではそれを用いている。

また、プレイスフオード、磁性材料、メシュエン社、ロンドン、１９６０も参照 のこと。

「強磁性」という用語はしばしば、その特別な性質の有無にかかわらずに一般の 磁性粒子を呼ぶのに使われる。

このような理由で、フェライトは普通は強磁性体、あるいは強磁性体の一般的な グループに属するものとされる。

しかしながら、本発明の目的においては、前記のり一の図４４に示された用語法 を用いるのが好適であり、そこでは、磁性粒子は強磁性体とフェリ磁性体との２ つのグループに分類されている。強磁性体は通常は電気的伝導性を有し、いろい ろな磁性的特性を有する材料であると考えられている。フェリ磁性体粒子は、通 常は、電気的に非伝導性を示し、やはりいろいろな磁性的特性を示す材料である と考えられる。フェライトは通常は電気的に伝導性を示さない金属酸化物である と考えられる。従って、フェライトはフェリ磁性体材料に属するものである。

強磁性体材料、およびフェリ磁性体材料の両方ともか低損失、あるいは無損失型 の材料とすることができる。すなわち、電位あるいは磁界中に置いたときに、著 しいエネルギ損失を生じないようにすることができる、すなわち熱の発生がない ようにすることができる。このような無損失型磁性材料は、エネルギ損失／発熱 が全く無いか、あっても最小に抑えることが望まれるような装置、例えばフェラ イト磁心コイルなどのような多くの電気装置部品に用いられる種類の材料である 。しかし、また、これらの材料は、両方とも高損失型の材料とすることも可能で ある。すなわち、電位あるいは交流磁界中に置いたときにかなりのエネルギ損失 と熱の発生を生じるようにもできる。本発明における損失加熱粒子として有用な のは、このような損失のある、あるいは高度に損失のある強磁性体材料およびフ ェリ磁性体材料である。

磁性粒子をどのような用語を用いて呼ぶかにかかわらず、本発明のための「損失 加熱粒子」という用語の範囲に含まれる有用な磁性粒子としては単に以下の性質 を有しさえすればよい。すなわち：　（１）適当な交流磁界中に置いたときに自 動温度調整がなされるように所望のキュリ一温度を有していること、および（２ ）交流磁界中に置いたときに所望の熱を発生するのに必要な、ヒステリシス損か 、あるいは渦電流損によるか、あるいはその両方による、十分に大きな損失を有 していること、である。これらの粒子を「高損失粒子」と呼ぶ。粒子の大きさは 本発明においては格別に重要というわけではないが、より小さな粒子を用いるの が望ましい。というのは、小さい方が熱回復材料あるいは物品の中により均一に 分散させることができ、従って、より有効にまた均一に加熱ができるからである 。当業者には理解できるであろうが、粒子の大きさは１つの磁区の大きさよりも 小さくてはならない。すなわち、粒子は複数の磁区を含んだものでなければなら ない。

同様に、それをどう呼ぶかにはかかわらず、本発明にとっての「無損失粒子」と いう用語の範囲に含まれる磁性材料としては単に以下の特性を有しさえすればよ い。

すなわち：　（１）使用のために選択した磁気回路と結合するために十分に大き な透磁率を有していること、（２）使用のために選択した磁界の特定の周波数と 強度において、粒子が著しい熱を発生させない、すなわちシステムに干渉を与え るほどの熱を発生させない程度に十分に無損失であること、（３）作動が望まれ る温度の範囲において、粒子が著しい透磁率の減少を示すことがないように、十 分に大きなキュリ一温度を有していること、とである。これらの粒子を「無損失 高透磁率粒子」と呼ぶ。

この発明と共に用いるのに有用な基体、あるいは本発明のシステムおよび集成装 置の一部として用いるのに有用な基体としては、交流磁界中にて加熱することが 望まれる、あるいは加熱することが好都合であるような材料あるいは物品がすべ て含まれる。これらの基体としては、熱回復物品・材料、成形しようとしている あるいは溶融しようとしている熱可塑性材料、反応をさせようとしているあるい は硬化させようとしている熱硬化性材料、そこから気体あるいは溶剤を除去しよ うとしている材料、およびその他の当業者に明かな材料とが含まれる。

図３は本発明に有用な典型的な電源と誘導コイルの集成装置を、特にこの出願で 説明している実施例に用いるための集成装置を示したものである。交流電流源３ １は、直列キャパシター３４と並列キャパシター３５とを有する回路の一部分で ある手段３３を通して、誘導コイル３２に接続されている。ここでの例において 用いられている特別の構成においては、回路は１つの直列キャパシターと４つの 並列キャパシターとを有しているものを用いた。また回路は負荷を接続すること によって共振インピーダンス５０オームに同調させた。電源３１の定電流源とし ては、カリフォルニア、メン口・パークのメトカル社から入手可能なメトカルＢ Ｍ３００型を用いた。これは６００Ｗ、１３．５６ＭＨｚの定電流源である。こ の電源は電流検出器３６とフィードバックループ３７とによって定電流モードで 安定化されている。誘導コイル３２は図４に示されている誘導コイルと類似のも のである。

例において用いたコイルは、テフロンチューブで絶縁された直径０．１８フイン チ（４，７５ｍｍ）のチューブ状の銅を用いて内径１．７９０インチ（４５，４ ７ｍｍ）の巻数が４のコイルである。定電流源および誘導コイルの他の構成につ いては当業者には明かであろう。

図４は、本発明によるシステムの実施態様を示したものであるが、この例では物 品１０は図１のテープであり、このテープは外側に損失加熱粒子を有し、内側に は接着手段を有している。テープ１０は基体１４上に当てがわれており、この基 体は半田の挿入物７１を有する熱収縮チューブで、チューブ１４が収縮し半田７ １が溶融することによってワイヤ７９同志を接続するようになされている。この 、損失加熱粒子テープ１０を上部に有するコネクターは、リード７５によって交 流電流源７４に接続されている誘導コイル７３（断面が示されている）の中に置 かれる。望ましくは、電源には当該技術として知られている定電流源を用いるが 、例えば、ここに参照併合しているドルジャックへ与えられた米国特許第４，７ ８９．７６７を参照のこと。物品１０を受け入れるように適合された誘導コイル は、コネクター１０の領域に交流磁界を発生させてテープ１０の損失加熱粒子に 熱を発生させ、基体１４を加熱する。

図５は、本発明による集成装置の実施例と、本発明に用いるための交流磁界を発 生させるための他の実施例とを示したものである。分割型環状心８１が物品１０ を受け入れるように適合された領域に磁界を発生させる。コイル８２は所望の交 流磁界を発生させるための交流電流源８３に接続されている。

上記の一般的な記述および特定の実施例に関する記述を鑑み、これらの教えると ころに従って、本発明のいろいろな変形と実施とを各種の所望の用途に適合でき ることは当業者には明かであろう。

以下の実例は、本発明によるシステムの特定の好適な実施例について説明をした ものである。以上の説明および以下に示す実例は当業者が本発明を実施できるよ うに示すものであり、本発明の範囲はあくまでもここに添付されている請求範囲 によって定義されるものである。

寒月ユ この例においては、本発明による物品はゲル様の材料テープとフェライト粒子を 用いて作られた。テープにはカリフォルニア・メン口・パークのレイケム社から 入手可能なレイケム・ゲルチック１０００のテープを用いた。

このテープは１インチ（２５，４０ｍｍ）の幅で、約０゜０３２インチ（０，８ １ｍｍ）の厚さを有している。このゲルチック１００のテープはポリシロキサン ゲル材料で、およそ２４０から２６０ｍｍ　（１０−１）の範囲の円錐侵入値を 有していると信じられ、また少なくとも約４００％の伸張率を有している。ポリ シロキサンは連続気泡発砲体構造を有する柔軟な母体にしみこませて硬化せられ ている（米国特許第４，７７７．０６３および４゜８６５．９０５を参照）。ゲ ルチック１０００テープは十分な表面粘着性を有しており、この粘着性を用いて フェライト粒子をテープの表面にくっつけて表面を覆うことができた。

フェライト粉末にはメリーランド・アダムスタウンのトランス・チックから入手 が可能なＴＴＩ−１５００フエライト粉末を用いた。このフェライト粉末のキュ リ一温度は１８０℃である。このフェライト粉末をゲルチック１０００テープの 一表面に塗布した。１．７５インチ（４４，４５ｍｍ）の直径で、回復温度が約 １２５℃、収縮率が３＝１の熱収縮チューブを用いて２つの試料を準備した。表 面にフェライト粒子を有するゲルチック１０００テープを約３倍の長さに伸ばし て熱収縮チューブの周囲に張った。第１の試料は、ゲルチック１０００テープの 外側の表面にフェライト粒子を塗布したテープで試料の周囲を伯んだ。第２の試 料は、フェライト粒子が塗布された表面が内側となるようにしてゲルチック１０ ００テープで試料を包んだ。各試料は１インチ（２５゜４０ｍｍ）の径のニッケ ルメッキされた銅のケーブルの周囲に配置し、チューブとケーブルとを約３００ Ｗの電力を印可した誘導コイル中に挿入した。それぞれの試料は加熱されて、約 １５秒でチューブは回復してケーブル周囲に収縮した。どちらの試料も温度は粒 子のキュリ一温度を越えなかった。それぞれの試料は誘導コイルから取り出して 冷却した。ゲルチック１０００テープを取り除き、それによって回復チューブか ら粒子を除去した。

ゲルチック１０００テープの粒子が塗布されている表面の方が内側になるように して熱収縮チューブに対して配置した試料においてさえも、粒子はチューブから 完全に除去することができた。ケーブル中に存在するニッケルメッキ導体が磁界 中で著しい加熱を受けなかったことは注目すべきであろう。これは、この発明に よる物品が下地の基体とワイヤとを磁気的に遮蔽するという事実によるものであ る。従って、ワイヤが望ましくない加熱を受けることがない。

夫轟遣 フェライト粒子として、キュリ一温度が１８０℃の損失粒子であるＴＴＩ−４５ ００と、３７５℃のキュリ一温度を有する無損失粒子であるＴＴ２−１１１　（ やはり、トランスチックから入手可能）とを５０１５０に混合したものを用いた 点を除いて他は実例１と同様である。回復時間、温度、特性は、実例１における のと本質的には同じであったが、ただし、ＴＴＩ−１５００のみを用いた場合よ りも、再生はより均一により円滑に進んだように思われる。

寒Ａ】 １つの引き入れ口と２つの引き出し口を備えた導管からなる分岐部分を有するモ ールドされた熱回復が可能なブーツを、基体として用いた点を除いては、実例１ と同様である。同様なケーブルを引き入れ口部分に挿入し、ブーツの２つの引き 出し口の導管を通してそれぞれ個々のワイヤが伸ばされているようにした。フェ ライト粒子を塗布したゲルチックテープを１００から３００％伸展し、張ること によって、ブーツの周囲、それぞれの引き出し口の周囲、２つの引き出し口の又 の部分の間を包み込んだ。このような形状のものを包み込むにあたって、基体の 数カ所の部分、特に分岐の部分すなわち又の領域はテープを数層にわたって巻き 付けた。その後、テープが巻かれたケーブル／ワイヤ付きブーツを交流磁界中に 置くと、数秒でブーツはケーブルおよびワイヤの上に回帰した。磁界を除いて冷 却してから、テープをブーツから取り除くことによってフェライト粒子を除去し た。ここで、テープは均一に包囲されてはいないにもかかわらず、すなわち基体 のある部分は単層のテープで包まれ、また他のある部分は数層のテープで包まれ ているにもかかわらず加熱は均一であって加熱中に異常に高温になる点がないこ とには注意すべきである。この均一加熱は、本発明による物品が自動調節の特徴 を有しており、テープの層の数にかかられず、あるいは存在する粒子の量にかか らず、発生される最大温度は粒子のキュリ一温度であるということによっている 。

ＦＩＧ、　Ｉ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、　４ ＦＩＧ、　５ 要　約　書 本発明は、損失加熱粒子を用いて交流磁界中で基体（７）を加熱するシステムを 提供する。本発明においては、基盤材料（５）と、誘導コイル（３２）が発生す る交流磁界中に置いたときに、所望の熱を発生し、あらかじめ選択されたキュリ 一温度に加熱温度が自己調整される損失加熱粒子（６）とを結合させた物品が特 に開示されている。本発明によるこの物品は基体（７）の上に置かれて、この基 体を交流磁界中で加熱するように適合されている。また加熱が終了した後には粒 子を基体から取り除くことができるようにも適合されている。本発明のこのよう な物品のための好適な材料は、少なくとも５０（１０−”ｍｍ）の円錐侵入値を 有し、また少なくとも約１００％の伸張が可能なゲル材料である。本発明に用い るための好適な磁性粒子としては、損失加熱粒子のみを組み合わせたもの、およ び損失加熱粒子がキュリ一温度に達した後にも磁気回路との結合を維持できるよ うに無損失粒子を損失加熱粒子に組み合わせたものとが含まれる。

国際調査報告

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．基盤材料、および 前記基盤材料によって保持され加熱すべき基体の到達すべき温度に少なくとも等 しいキュリー温度を有し交流磁界中に置いたときに所望の熱を発生するのに十分 な高透磁率と高損失とを有する損失加熱粒子、との結合から成り、 前記粒子を保持する前記の基盤材料は、前記基体を加熱するために前記基体の表 面に置くように適合されており、また交流磁界中で基体を加熱した後に粒子を基 体から取り除くことができるように適合されている、ことを特徴とする、交流磁 界中で基体を加熱するための物品。
2. ２．前記基盤材料が前記粒子を後に除去が可能なように前記物品に接着するよう に適合された接着手段を有し、これによって、所望の加熱が達せられた後に前記 粒子を除去することが可能なように適合されたことを特徴とする請求の範囲第１ 項に記載の物品。
3. ３．前記粒子が接着剤によって前記基盤材料の表面に、所望の加熱が終了した後 に、液体で洗うことによって前記粒子と前記接着剤とを前記基盤材料から取り除 くことが可能なように接着されていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載 の物品。
4. ４．前記基盤材料が少なくとも１００％の伸張が可能なテープを含んでいること を特徴とする請求の範囲第２項に記載の物品。
5. ５．前記テープが、少なくとも１００ｍｍ（１０−１）の円錐侵入値を有し、ま た少なくとも２００％の伸張が可能であるゲル材料を含んでいることを特徴とす る請求の範囲第４項に記載の物品。
6. ６．前記基盤材料が、前記基体の表面に除去可能なように置き、加熱が終了した 後に基体から除去するように適合されており、これによって前記粒子を前記基体 から除去することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の物品。
7. ７．前記基盤材料が少なくとも１００％の伸張が可能なテープを含んでいること を特徴とする請求の範囲第６項に記載の物品。
8. ８．前記テープが、少なくとも１００ｍｍ（１０−１）の円錐侵入値を有し、ま た少なくとも２００％の伸張が可能であるゲル材料を含んでいることを特徴とす る請求の範囲第７項に記載の物品。
9. ９．前記物品が前記基盤材料中に分散している損失加熱粒子を含んでいることを 特徴とする請求の範囲第６項に記載の物品。
10. １０．前記物品が、高透磁率を有しかつ損失加熱粒子を介して磁気回路と結合を することが可能な無損失粒子を含んでいることを特徴とする請求の範囲第１項に 記載の物品。
11. １１．前記損失加熱粒子が電気的な導伝を示さない層状形態で存在することを特 徴とする請求の範囲第１項に記載の物品。
12. １２．前記損失加熱粒子がフェリ磁性体粒子であることを特徴とする請求の範囲 第１項に記載の物品。
13. １３．前記損失加熱粒子がフェライト粒子であることを特徴とする請求の範囲第 １項に記載の物品。
14. １４．基盤材料と、前記基盤材料によって保持され加熱すべき基体の到達すべき 温度に少なくとも等しいキュリー温度を有し交流磁界中に置いたときに所望の熱 を発生するのに十分な高透磁率と高損失とを有する損失加熱粒子とを含み基体の 加熱が終了した後に前記粒子を除去できるように適合された物品に基体の表面が 接触するように基体を置くこと、および、 前記物品を基体の表面に接触して備えている基体を交流磁界中に置き、前記基体 に対して所望の加熱を行うこと、 を含むことを特徴とする基体の加熱方法。
15. １５．所望の加熱が終了した後に前記基体から前記物品を取り除くステップをさ らに含むことを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の方法。
16. １６．前記交流磁界を発生させるための電源として定電流源を用いることを特徴 とする請求の範囲第１４項に記載の方法。
17. １７．加熱すべき基体と、 前記基体の上に配置された、基盤材料と前記基盤材料によって保持され加熱すべ き前記基体の到達すべき温度に少なくとも等しいキュリー温度を有し交流磁界中 に置いたときに所望の熱を発生するのに十分な高透磁率と高損失とを有する損失 加熱粒子とを含み基体の加熱が終了した後に前記粒子を除去できるように適合さ れた物品と、前記磁界を発生するように適合された誘導コイル、および、 前記粒子を加熱するのに有効なあらかじめ選択された周波数の交流電流を前記誘 導コイルに電力として供給するように適合された電源、 とを組み合わせてなされていることを特徴とする、基体を加熱するためのシステ ム。
18. １８．前記電源が定電流源を含んでいることを特徴とする請求の範囲第１７項に 記載のシステム。
19. １９．磁界を発生するように適合された誘導コイルと、基体を加熱するように適 合されまた加熱終了後には基体から除去するように適合された、基盤材料と前記 基盤材料によって保持され加熱すべき基体の到達すべき温度に少なくとも等しい キュリー温度を有し交流磁界中に置いたときに所望の熱を発生するのに十分な高 透磁率と高損失とを有する損失加熱粒子とを含み基体の加熱が終了した後に前記 粒子を除去できるように適合された物品を基体の表面に有する、前記交流磁界中 に置かれた基体、および、 前記粒子を加熱するのに有効なあらかじめ選択された周波数の交流電流を前記誘 導コイルに電力として供給するように適合された、前記誘導コイルに接続された 電源、とを含むことを特徴とする集成装置。
20. ２０．前記電源が定電流源を含んでいることを特徴とする請求の範囲第１９項に 記載の集成装置。