JPH0581648B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は比較的太径ないし可撓性に欠ける、例
えば鋼線材等を連続送りしつつ焼入れ、焼戻し、
あるいは焼ならし、焼なまし等のために加熱する
場合の線材通電加熱装置に関する。

（従来の技術） この種の従来通電加熱装置の基本構成は、第４
図ａに示す如く、それぞれ線材送り通路Ｌを挟ん
で所定間隔を隔てて周面が相対向する１ａ，１ｂ
および２ａ，２ｂとして示す対ロール電極１，２
を線材送り通路Ｌ沿いに所定間隙を隔てて配置
し、各対ロール電極１，２それぞれの何れか一方
または両方のロール電極……図では１ｂと２ｂ…
…をＳとして示す摺動子を介して電源Ｅと接続
し、走行する線材Ｗが各対になつて相対向するロ
ール電極１ａ，１ｂおよび２ａ，２ｂそれぞれの
周面と接触しつつ通過する構成とし、線材Ｗが対
ロール電極１，２間を通過する間に上記電源Ｅか
ら供給される、例えば商用周波数の交流電流を対
ロール電極１，２間にある線材Ｗへ通電し、これ
により線材Ｗが抵抗加熱されるように設定してあ
る。

而して当該通電加熱装置では、通電電流が走行
する線材Ｗを介して対ロール電極１，２間外に漏
洩し、当該漏洩電流が他の機器を損傷したり、線
材Ｗを過熱したり、あるいは付近の作業者に危険
を与えたりするが如き不測の事故を防止するた
め、線材送り通路Ｌの対ロール電極１，２の外側
片方または両方に、環内が線材Ｗの通路となる限
流リアクタCHを配設する構成を採つている。

（参考例） 翻つて、本発明とは加熱の対象と目的とが相違
するので技術分野を異にするが、一応通電加熱装
置と言われるものがあるので、参考として挙げて
おく。

電線メーカ等では、可撓性のある銅線、アルミ
ニウム線等をより線の材料とすべく極細にまで伸
線する伸線工程の途中で、伸線（塑性加工）によ
つて生じた加工硬化に起因する塑性加工性低下の
回復、ないし伸線中に惹起する破断等を防止する
目的で、銅線、アルミニウム線等に通電加熱、所
謂焼ましを施す場合がある。また、得られたより
線や電源をその表面にプラスチツクココーテング
するために予熱する場合がある。

上記加工硬化除去焼なまし用ないし予熱用の通
電加熱装置を第４図ｂに示す。

当該装置には、導電性シーブES１，ES２を使
用することが特徴とされる。上記シーブES１は
線材送り通路L′が接線となる如く、またシーブ
ES２は上記線材送り通路L′から離間してシーブ
ES１と所定間隔を隔てる如く配置され、被伸線
材W′が両シーブES１，ES２それぞれの周面外側
半周面および当該両シーブES１，ES２間の所定
間隔をつなぐ、例えば図示の如く同径の両シーブ
ES１，ES２が共有する並行な接線イおよびロを
走路として１周回ないし２周回走行するように
し、かつ所定の走路上、例えば走路イ上に図示し
ない電源と接続する環状のトランスＴを配設する
構成とし、他方側走路ロを走行する被伸線材
W′が二次電流の帰線となる如く設定し、被伸線
材W′を通電加熱するようにしている。

（従来技術に存する問題点） 焼入れ、焼き戻し等を目的として比較的太径の
鋼線材ないし可撓性に乏しい線材等に通電加熱を
施す従来装置は、限流リアクタCHを配設するこ
とが必須とされているので、線材送り通路Ｌとし
て要する床スーペスが長大となり、製造コスト高
および設備コスト高を招来するという欠点があつ
た。

（発明・参考例間の技術分野の相違） また、参考例として挙げた加工硬化除去焼なま
し装置は、構造上の見地から、摺動子を用いずに
通電加熱が可能なので好ましい。しかし乍ら、加
熱対象の被伸線材W′をシーブES１，ES２それぞ
れの外周を含む走路を走行させる構成であるた
め、当該加熱対象が細径、かつ可撓性に富んでい
ることを必須条件とするので、本願発明が処理の
対象とする比較的太径で可撓性のない線材Ｗの加
熱、ないし細径であつても例えば焼入れ済み等に
より硬化している可撓性に乏しい線材Ｗの焼戻し
等の加熱では、線材Ｗを走路上に走行させること
が出来ず、当該装置は本願発明が加熱対象とする
線材Ｗの加熱手段として不向きである。

従つて、両者は同じ通電加熱装置ではあるもの
の、技術分野を異にするものといえる。

（発明の目的） 本発明は、比較的太径ないし可撓性に乏しい線
材を加熱する場場合の従来装置に存する上述の問
題点を解消するためになされたもので、限流リア
クタを不要とし、また装置のコンパクト化により
床スペースを縮小し、しかも漏洩防止が完壁であ
り、さらには電圧変動を小さくする等が可能な線
材通電加熱装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明の構成は、 (1) 対ロール電極を線材送り通路沿いに所定間隔
を隔てて複数対配置し、相隣る対ロール電極間
を走行する線材が各対の相対向するロール電極
周面それぞれと接触しつつ通過する間に通電加
熱されるようにした装置において、 (2) 上記相隣る対ロール電極間に加熱電源と接続
される所定長さに形成した環状のトランスを、
その環内が線材通路となる如く、配置するとと
もに、 (3) 当該トランスの外周に線材送り通路を中心と
して対称を維持する複数の導電部材を並行配置
し、 (4) 当該複数の導電部材の両端を摺動子を介して
それぞれの対ロール電極に接続せしめ、 (5) 通電電流に対する線材の抵抗Ｒ１と導電部材
の抵抗Ｒ２との関係が R1≫R2 となる如く設定してなる ことを特徴とする線材通電加熱装置にある。

（発明の作用） 本発明は、トランスの外周に等角度で並行配置
した電気抵抗の低い導電部材を電流の帰線とする
ことにより、電気抵抗の高い線材を効果的に通電
加熱する作用、一次側に対する二次側のインピー
ダンスを低くする作用、ならびに給電電圧の大部
分が線材加熱に消費され、対ロール電極それぞれ
の電位をほぼ等電位とすることができ、これを接
地することにより通電電流を回路外に漏洩せしめ
ない作用がある。

（実施例） 本発明線材通電加熱装置を第１図ａ〜第２図に
示す実施例に従つて以下に詳述する。

第１図のａは実施例通電加熱装置の正面図、ｂ
はａにおけるＸ−Ｘ線断面図である。第１図にみ
られるように、線材送り通路Ｌを挟んでそれぞれ
周面を相対向させたロル電極１ａ，１ｂからなる
対ロール電極１とロール電極２ａ，２ｂからなる
対ロール電極２とが所定間隔を隔てて配置され、
線材Ｗは各対ロール電極１，２それぞれの相対向
するロール電極１ａ，１ｂおよび２ａ，２ｂの周
面とそれぞれ接触しつつ通過する設定とされてい
る点では従来装置と同様である。

本実施例は上記対ロール電極１，２間に３とし
て示す環状のトランスを、その環内が線材送り通
路となる如く、同心状に配置してある。当該トラ
ンスは３１として示す、磁路として好適な性質を
有する、例えば外形が方形で中央に方形の孔が孔
設されている環状の珪素鋼板等を積層して所定長
さとした鉄心と、当該鉄心３１の90゜ずつ隔てて
並行する環内外周それぞれに長尺の導線を分割し
て巻回したコイル３２とから構成され、上記コイ
ル３２の両端端子は図示しない電源に接続してあ
る。また、トランス３の外周で分割巻回した導線
と対向する位置それぞれには、４ａ〜４ｄとして
示す銅材等の良導電材で形成された所定巾、厚み
を有する導電部材が配置される。従つて、当該導
電部材４ａ〜４ｄは、第１図ｂに見られるよう
に、線材送り通路Ｌを中心として対称を維持する
こととなる。而して、導電部材４ａ〜４ｄそれぞ
れの両端はトランス３の端面沿いに屈折させたう
え、摺動子Ｓを介してそれぞれの対ロール電極
１，２に接続してある。

この場合の接続方法は、例えば導電部材４ａ〜
４ｄそれぞれの両端末を合一し、合一された一方
端はロール電極１ａ〜１ｂそれぞれに当接・摺動
する摺動子Ｓに接続する導体の合一端へ、また他
方端はロール電極２ａ〜２ｂそれぞれに当接・摺
動する摺動子Ｓに接続する導体の合一端へ電気的
に接続する。

上記は接続方法の一例であるが、少なくとも電
流が均等に分流するように配慮すればよく、接続
方法は特定されない。また摺動子Ｓが各ロール電
極に摺動する箇所も図示される如き回転軸周に限
らず、少なくとも電気的接続が良好に維持されれ
ば摺動箇所の如何を問わない。

尚、加熱目的に応じて線材Ｗの加熱温度は異な
るが、焼入れ等の加熱の場合、線材Ｗは通電中に
1200℃程度まで昇温するので、トランス３のコイ
ル３２の上記昇温した線材Ｗと所定間隙を隔てて
対向する導線には、輻射熱による昇温を防止する
ため、水冷導管が使用されることとなる。

第２図は上記構成を回路図として示したもので
ある。３はトランスであり、当該トランス３の一
次側は端子３ａ，３ｂを介して図示しない電源に
接続されている。トランス３の二次側の、１およ
び２対ロール電極、当該対ロール電極１，２間を
結び、Ｒ１として示す抵抗を含む回路が対ロール
電極１，２間に位置する被加熱線材Ｗ，Ｓが対ロ
ール電極１，２それぞれに摺動・接触する摺動
子、当該摺動子Ｓそれぞれの間を結び、Ｒ２とし
て示す抵抗を含む回路が導電部材４であり、これ
らにより閉回路が構成される。当該二次側閉回路
上のＲ１は被加熱線材Ｗの、またＲ２は導電部材
４の等価抵抗分をそれぞれ表している。

而して、鋼材等の被加熱線材Ｗは比較的電気抵
抗がおおきく、また導電部材４は断面積等諸元を
任意に設定可能であるので、線材Ｗの抵抗Ｒ１と
導電部材４の抵抗Ｒ２との関係を R1≫R2 とすることは極めて容易である。

上記構成からなる実施例装置では、抵抗Ｒ２の
十分小さい導電部材４を帰線として閉回路が成立
しているので、抵抗Ｒ１の十分大きい線材Ｗは回
路を流れる電流により高効率で加熱されることと
なる。

また、帰線である導電部材４を、第１図ｂに見
られるように、トランス３の外周沿いにコイル３
２の分割巻回した導体にそれそれ対向する如く並
行させ、かつ線材送り通路Ｌを中心として対称的
に配置しているので、一次側に対して二次側を低
インピーダンスに保つことができ、これにより電
圧変動を小とすることとなる。

さらに、当該閉回路は対ロール電極１，２間に
トランス３を位置させ、抵抗Ｒ１の十分大きい線
材Ｗを二次側としているので、給電電圧は対ロー
ル電極１および２間に位置する線材Ｗの加熱に殆
ど消費されてしまい、対ロール電極１，２の電位
はほぼ等電位となり、これにより対ロール電極
１，２を接地することが出来、従つて走行する線
材Ｗに流れる電流が対ロール電極１，２間外に漏
洩する虞はない。それ故、従来装置に必須とされ
た限流リアクタンスCHは不要となる。

尚、付言すれば、前記参考例通電加熱装置で
は、走路イおよびロそれぞれを被伸線材W′が走
行するので、走路イの抵抗と走路ロの抵抗とが同
一となり、本発明の場合のように給電電圧が線材
Ｗの加熱に殆ど全部消費されはしないため、例え
ば、第４図にＩとして示す電流が矢印方向に流れ
ると、給電電圧はシーブES２がシーブES１の1/
２〜1/3となる。この点でも、参考例と本発明とは
相違している。

（他の実施例） 上記実施例では、トランス３の鉄心３１の断面
外周を方形とし、それぞれの外側面に分割巻回し
た導体が位置する如くし、かつ外側４面それぞれ
の巻回導体と対応する位置に導電部材４を配置し
た例を挙げて説明したが、これに限定されるもの
ではなく、例えば鉄心３１を断面外周が矩形とな
る如く形成してもよい。

トランス３の構造として、鉄心３１の断面形状
を、珪素鋼板帯をうず巻してドーナツ形とし、か
つ導線が周方向に放射状を呈する如く環内外周に
巻回したコイル３２をもつてトランス３を形成す
れば、電磁気的には理想的である。しかし乍ら、
本装置は例えば1000KVAの如き大電流を用いる
加熱であるので、上記うず巻鉄心は単体に形成さ
れて極めて重量大（1000KVAに対応させると鉄
心は4000Kgになる）となり、構造的に実施が困難
である。

電磁気的に理想的な状態に近ずける構成とし
て、第３図の如く、鉄心３１の断面形状を方形以
上の多角形とし、かつ実施例同様に導体を各側面
に分割巻回してトランス３０を構成し、上記側面
の数に対応する導電部材４を配置する構成として
もよい。ただし、第１図の実施例形状に比べ、鉄
心材料の歩留りが低下して、製造コストの上昇を
招く。

さらに、鉄心３１の断面形状を実施例同様に方
形ないし矩形とし、かつコイル３２導線を180゜隔
てた２方向の環内外周にかけて巻回するトランス
３の構成としてもよい。この場合には、一次線輪
であるコイル３２と二次線である被加熱線材Ｗと
の位置が幾何学的にバランスがとれてさえいれ
ば、電磁力が相殺されるので支障を生じないが、
一度バランスが崩れると被加熱線材Ｗは電磁力の
作用により振動し始めることとなる。それ故、実
施例の如く、コイル３２の導体が少なくとも線材
通路Ｌを中心として対称を維持する位置に複数分
割巻回されているトランス３の構成とすれば、相
互反撥により電磁力バランスが中央部、即ち線材
通路Ｌで平衡することとなり、好ましい。

上記実施例では、２対のロール電極１，２間で
線材Ｗを加熱する場合の装置例を挙げて説明した
が、当該装置例は基本型で、対ロール電極を３対
以上配置する構成を採る通電加熱装置とする場合
も多く、かかる構成の装置では相隣る対ロール電
極間それぞれに実施例同様の構成を配置すること
となる。

尚、前掲第３図における５はトランス３の環内
を含むロール電極間の線材送り通路Ｌの全長にわ
たり配置した耐熱性、電気絶縁性材質からなる管
材であり、当該管材５を配置することにより酸欠
状態にある管内に線材を走行させて、加熱昇温し
た線材の酸化を防止する構成としている。さらに
は、当該管材５内に不活性ガスを充填するように
すれば、より酸化防止が完全となる。斯かる構成
は、線材Ｗの表面酸化に起因する線材Ｗ・ロール
電極間のスパーク発生を防止し、線材Ｗの高品質
維持と、ロール電極の耐用時間の延長に資する。

（発明の効果） 本発明を実施することにより、比較的太径ない
し可撓性に乏しい線材の直接通電加熱装置として
従来必須とした限流リアクタが不要となり、従つ
て前記コストの引き下げが達成され、同時に装置
のコンパクト化は床スペースの縮小を可能とし、
しかも限流リアクタを廃止しても漏電防止が完全
であり、さらには電圧変動を小さくするので線材
全長にわたる均一加熱が得られて品質の向上が達
成される等、多伎にわたる顕著な効果を齎すとし
て賞用される。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明実施例装置の正面図、第１図
ｂは第１図ａにおけるＸ−Ｘ線断面図、第２図は
実施例装置の回路図、第３図は他の実施例装置の
断面図、第４図ａは従来線材加熱装置の正面図、
第４図ｂは参考例として示す伸線工程に用いられ
る加熱装置の正面図である。 １，２……対ロール電極、１ａ，１ｂ，２ａ，
２ｂ……ロール電極、３……トランス、３１……
鉄心、３２……コイル、４，４ａ，４ｂ，４ｃ，
４ｄ……導電部材、Ｌ……線材送り通路、Ｗ……
線材、Ｓ……摺動子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 対ロール電極を線材送り通路沿いに所定間隔
   を隔てて複数対配置し、相隣る対ロール電極間を
   走行する線材が各対の相対向するロール電極周面
   それぞれと接触しつつ通過する間に通電加熱され
   るようにした装置において、上記相隣る対ロール
   電極間に加熱電源と接続される所定長さに形成し
   た環状のトランスを、その環内が線材通路となる
   如く、配置するとともに、当該トランスの外周に
   線材送り通路を中心として対称を維持する複数の
   導電部材を並行配置し、当該複数の導電部材の両
   端を摺動子を介してそれぞれの対ロール電極に接
   続せしめ、通電電流に対する線材の抵抗Ｒ１と導
   電部材の抵抗Ｒ２との関係が R1≫R2 となる如く設定してなることを特徴とする線材通
   電加熱装置。 ２ 加熱対象が可撓性に乏しい太径、もしくは細
   径であつても可撓性の乏しい線材である特許請求
   の範囲第１項記載の線材通電加熱装置。 ３ トランスが少なくとも断面方形ないし矩形以
   上の多角形を呈し、当該トランスのコイルが導体
   を鉄心環内と各側面とにかけて巻回する如く分割
   巻きされていて、導電部材がそれぞれの分割巻き
   された導体に対向配置されている特許請求の範囲
   第１項記載の線材通電加熱装置。