JPH08187971A

JPH08187971A - 電磁誘導加熱装置

Info

Publication number: JPH08187971A
Application number: JP430595A
Authority: JP
Inventors: Toshio Suzuki; 敏夫鈴木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-01-13
Filing date: 1995-01-13
Publication date: 1996-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】製本用のカバーのような細長い形状の被加熱
物を、効率良く加熱させることのできる電磁誘導加熱装
置を提供する。【構成】高周波電流発生手段と、この高周波電流発生
手段が出力する高周波電流が印加される複数の加熱用コ
イル３０ａ〜３０ｄとを備え、複数の加熱用コイルを少
なくとも１列に配置させ、各加熱用コイルの近傍に配置
された被加熱物を、各加熱用コイルから発生する磁力線
により加熱させる電磁誘導加熱装置において、それぞれ
の加熱用コイルの巻線３３の巻装方向を、隣接する加熱
用コイル間で相互に異なる方向に設定するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば紙などをカバー
で綴じて簡易的に製本する製本装置に適用して好適な電
磁誘導加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、紙などをカバーで簡易的に綴じる
製本装置として、図６及び図７に示す原理のものが開発
されている。即ち、図６はカバーの構成を示す図で、カ
バー１は、前扉部１ａと後扉部１ｂと両扉部１ａ，１ｂ
を接合する底部１ｃ（背表紙）とで構成され、底部１ｃ
の内面には熱溶融性の接着剤２を塗布しておく。そし
て、この接着剤２を熱で溶かして、複数枚の紙などの被
製本物３の端面を、このカバー１に接着させ、製本す
る。

【０００３】この場合、接着剤２を溶かす場合の熱源と
しては、従来は電熱線などのヒーターが使用されてい
た。即ち、例えば図７に示すように、カバー１の底部に
電熱線４を近接させ、この電熱線４により接着剤２を加
熱して溶かし、被製本物３の端面をカバー１の底部に接
着するようにしていた。

【０００４】ところが、このようなヒーターにより加熱
を行う製本装置の場合には、カバーそのものを加熱して
しまうため、カバーとして加熱により溶ける可能性のあ
る樹脂材料を使用できない不都合がある。また、紙で形
成されたカバーを使用した場合には、加熱でカバーであ
る紙が焼けて変色してしまう不都合があった。

【０００５】これらの問題点を解決するために、電磁誘
導加熱装置を製本装置に適用することが提案されてい
る。この製本装置は、例えば図８に示すように、カバー
１として、カバー１の底部の内面に金属シート５を貼
り、この金属シート５の上に熱溶融性の接着剤６（エポ
キシ系接着剤など）を塗布したものを使用する。

【０００６】そして、調理器具などで実用化されている
電磁誘導加熱装置を使用して、加熱する。即ち、電磁誘
導加熱装置の加熱用コイル１４（ワークコイル）を使用
して、金属シート５とその上の接着剤６を加熱する。こ
の場合、加熱用コイル１４には、例えば２０ｋＨｚ程度
の高周波電流を印加する。

【０００７】ここで、この加熱用コイル１４に高周波電
流を印加する構成を図９に示すと、図中１１は商用交流
電源を示し、この電源１１から得られる１００Ｖの交流
信号をダイオードブリッジによる整流回路１２に供給
し、全波整流された直流信号とする。そして、この整流
回路１２の整流信号出力部の＋側を、フィルタ用チョー
クコイル１３を介して加熱用コイル１４の一端に接続
し、この加熱用コイル１４の他端を出力トランジスタ
（ＮＰＮ型のトランジスタ）１７のコレクタに接続し、
この出力トランジスタ１７のエミッタを整流回路１２の
整流信号出力部の−側に接続する。

【０００８】そして、加熱用コイル１４には、並列に共
振用コンデンサ１５を接続する。また、出力トランジス
タ１７のエミッタ・コレクタ間には、ダンパー用ダイオ
ード１６を接続する。また、整流回路１２の整流信号出
力部の＋側と−側との間には、フィルタ用コンデンサ１
８を接続する。さらに、フィルタ用チョークコイル１３
と加熱用コイル１４との接続中点と、整流回路１２の整
流信号出力部の−側との間に、フィルタ用コンデンサ１
９を接続する。

【０００９】そして、出力トランジスタ１７のベースに
は、出力制御回路２２の出力を制御信号として供給す
る。この出力制御回路２２には、商用交流電源１１を電
源回路２１で変換した低圧直流信号が電源として供給さ
れる。そして、この出力制御回路２２内では、制御信号
として高周波信号を作成する処理が行われる。この高周
波信号としは、例えば数十ｋＨｚ程度の周波数の信号と
する。この数十ｋＨｚ程度の周波数の制御信号を出力ト
ランジスタ１７のベースに供給することで、整流回路１
２が出力する整流信号が、この制御信号の周波数に同期
してスイッチングされ、加熱用コイル１４に高周波電流
が流れる。

【００１０】このようにして加熱用コイル１４に高周波
電流が流れることで、加熱用コイル１４の表面から磁力
線が発生する。そして、この磁力線が到達する交番磁界
中（即ち加熱用コイル１４の近傍）に、被加熱物である
金属シート５を配置することで、電磁誘導現象により金
属シート５内に閉ループの電流（渦電流）が流れ、この
渦電流と金属シート５の導体抵抗とによって生じるジュ
ール熱（渦電流損）が、金属シート５そのものが加熱す
る。

【００１１】このような電磁誘導加熱装置を製本装置と
して使用することで、図８に示すようなカバー１の内部
の金属シート５とその上の接着剤６だけを加熱すること
ができ、カバー１として耐熱性の低い材質を使用できる
ようになる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
電磁誘導加熱装置を製本装置として使用する場合には、
被加熱物であるカバー１に取付けられた金属シート５
が、短冊状に細長い形状であるため、加熱用コイルを複
数個設け、各コイルを直列に配置して、細長い金属シー
ト５を効率良く加熱するようにすることが考えられる。

【００１３】図１０は、この加熱用コイルを複数直列に
配置した場合の例を示し、この例では３個の加熱用コイ
ル１４ａ，１４ｂ，１４ｃを配置した場合である。ここ
で、それぞれの加熱用コイル１４ａ，１４ｂ，１４ｃに
高周波電流を流すことで、図１０に示すように各コイル
１４ａ，１４ｂ，１４ｃから磁束φａ，φｂ，φｃが発
生し、この磁束が届く範囲に被加熱物（金属シート）を
配置することで、加熱され、細長い形状の被加熱物全体
を加熱することができる。

【００１４】ところが、この図１０の磁束発生状態を良
く見れば判るように、隣接するコイル間では、各コイル
から出力される磁束が向き合うために、この向き合った
磁束が打ち消されてしまい、それだけ加熱効率が低下し
てしまう不都合があった。即ち、加熱用コイル１４ａと
１４ｂとの間では、各コイルから出力される磁束φαが
向き合い、この磁束φαが打ち消されてしまう。また、
加熱用コイル１４ｂと１４ｃとの間では、各コイルから
出力される磁束φβが向き合い、この磁束φβが打ち消
されてしまう。

【００１５】このような隣接コイル間での干渉による磁
力線の減衰を防止するためには、各加熱用コイルを配置
する間隔を大きくあける必要があるが、このように間隔
をあけてコイルを配置すると、それだけコイルの設置ス
ペースが多く必要であると共に、コイルを配置した部分
と、コイルが配置されてない部分との加熱状態に差が出
て、負荷（金属シート）の加熱状態が不均一になってし
まう不都合があった。

【００１６】本発明はかかる点に鑑み、製本用のカバー
のような細長い形状の被加熱物を、効率良く加熱させる
ことのできる電磁誘導加熱装置を提供することを目的と
する。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、例えば図１及
び図２に示すように、高周波電流発生手段と、この高周
波電流発生手段が出力する高周波電流が印加される複数
の加熱用コイル３０ａ〜３０ｄとを備え、複数の加熱用
コイルを少なくとも１列に配置させ、各加熱用コイルの
近傍に配置された被加熱物を、各加熱用コイルから発生
する磁力線により加熱させる電磁誘導加熱装置におい
て、それぞれの加熱用コイルの巻線の巻装方向を、隣接
する加熱用コイル間で相互に異なる方向に設定するよう
にしたものである。

【００１８】またこの場合に、それぞれの加熱用コイル
として、磁性材よりなるコア３２の周囲に巻線３３を巻
回させて構成したものである。

【００１９】またそれぞれの場合に、被加熱物として、
シート状の被製本物の端面を挟持するカバーとし、この
カバーの被製本物の端面と接する箇所に、金属導体と熱
溶融性の接着剤とを配置し、加熱用コイルから発生する
磁力線により金属導体を加熱し、この金属導体の加熱に
より接着剤を加熱して溶かし、この溶けた接着剤により
シート状の被製本物をカバーに接着する製本装置とした
ものである。

【００２０】

【作用】本発明によると、各加熱用コイルの巻線の巻装
方向を、隣接する加熱用コイル間で相互に異なる方向に
設定してあることで、隣接するコイル間で磁束の向きが
一致するようになり、例えば図４に示すように隣接する
コイルとの間で一体となった磁束φ₂，φ₃，φ₄が発
生し、隣接するコイル間で磁束が打ち消されることがな
く、各コイルが発生した磁束が加熱用として有効に活用
される。

【００２１】また、それぞれの加熱用コイルとして、磁
性材よりなるコアの周囲に巻線を巻回させて構成するこ
とで、コアにより磁束が小さな負荷に集中するようにな
り、有効に磁力線を利用することができ、形状の小さな
負荷を効率良く加熱できるようになる。

【００２２】さらに、この電磁誘導加熱装置を製本装置
に適用することで、カバーの背表紙部分に配された短冊
状の金属シートの加熱が効率良くでき、カバーによる製
本が、電磁誘導加熱装置により効率良くできるようにな
る。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図４を参照
して説明する。この図１〜図４において、従来例として
説明した図６以降の図に対応する部分には同一符号を付
し、その詳細説明は省略する。

【００２４】本例においては、製本装置として構成され
た電磁誘導加熱装置としたもので、従来例として図８で
説明したカバー１と同様に、背表紙部分の内面に金属シ
ート５を貼り、この金属シート５の上に熱溶融性の接着
剤６を塗布したカバー１を使用して、製本を行う。な
お、本例においては金属シート５として、厚さ２０μｍ
〜３０μｍ程度のアルミ箔を使用する。

【００２５】図１は製本装置として構成された電磁誘導
加熱装置の断面を示す図で、カバー１に挟まれた被製本
物３の背表紙の部分に近接して、加熱用コイル３０ａ〜
３０ｄを配置するもので、図２に示すように、背表紙の
長さ方向に沿って４個を直線状に配置する。そして、本
例の各加熱用コイル３０ａ〜３０ｄは、それぞれ同一の
形状とされ、円形で平板状のコア３１の中央に、柱状で
所定高さの円形コア３２を接着し、このコア３２の周囲
に巻線３３を巻回させて形成させたもので、各コア３
１，３２はフェライトなどの高磁性材料を使用する。ま
た、巻線３３としては、例えば直径０．４ｍｍの線材を
２０本程度縒って形成されるリッツ線を、数ターン〜数
十ターン程度巻回させて構成させる。

【００２６】但し本例においては、図２に矢印で巻線の
巻回方向を示すように、加熱用コイル３０ａ，３０ｃの
巻線の巻装方向と、加熱用コイル３０ｂ，３０ｄの巻線
の巻装方向とは、逆方向となるようにしてあり、１個毎
に巻装方向が逆になるように配置してある。

【００２７】この４個の加熱用コイル３０ａ〜３０ｄ
は、基板４１上に配置され、この４個の加熱用コイル３
０ａ〜３０ｄの上に、カバーの背表紙と当接する底板４
２（非磁性材）が配置され、この底板４２に対して垂直
に２枚の押さえ板４３，４４が間隔を調整できる状態で
配置されている。そして、これらの部材が、筐体４５内
に一体に収納され、この筐体４５の上部から２枚の押さ
え板４３，４４の間に、カバー１に挟まれた被製本物３
を挿入することができるようにしてある。

【００２８】そして、カバー１に挟まれた被製本物３を
２枚の押さえ板４３，４４の間に挿入した後、この２枚
の押さえ板４３，４４に、図１に矢印ａ，ｂで示す方向
に力を加えて、カバー１に挟まれた被製本物３を押さえ
た状態で、４個の加熱用コイル３０ａ〜３０ｄへの高周
波電流の印加を行って、加熱を行う。

【００２９】次に、この４個の加熱用コイル３０ａ〜３
０ｄの駆動回路の構成を図３に示す。本例においては、
各加熱用コイル３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを直列
に接続する。即ち、整流回路１２の整流信号出力部の＋
側を、フィルタ用チョークコイル１３を介して加熱用コ
イル３０ａの一端に接続し、この加熱用コイル３０ａの
他端を、次段の加熱用コイル３０ｂの一端に接続し、以
下順に接続し、最終段の加熱用コイル３０ｃの他端を、
出力トランジスタ１７のコレクタに接続する。この場
合、加熱用コイル３０ａ，３０ｃの巻線３３の巻装方向
と、加熱用コイル３０ｂ，３０ｄの巻線３３の巻装方向
とが、逆方向となるようにコイルを接続する。そして、
４個直列に接続された加熱用コイル３０ａ，３０ｂ，３
０ｃ，３０ｄと並列に、共振用コンデンサ１５を接続す
る。

【００３０】なお、本例の回路の場合には、出力制御回
路２２から出力される制御信号の周波数は、約２２ｋＨ
ｚの一定周波数とし、加熱用コイル３０ａ〜３０ｄへ加
熱時に印加する高周波電流は、負荷状態にかかわらず常
時一定周波数とし、負荷の変化（即ちカバー１の金属シ
ート５の幅などの変化）により加熱時間を調整して、適
正な温度への加熱を行うようにする。この加熱時間の調
整としては、例えば負荷の変動に伴って生じる有効電力
の変化を検出して、加熱時間を制御することが考えられ
る。

【００３１】その他の部分は、図９に示した従来の回路
と同様に構成する。

【００３２】このような構成の電磁誘導加熱装置を使用
して、被製本物３が挟まれたカバー１による製本を行う
ことで、効率良く製本作業を行うことができる。即ち、
電磁誘導加熱装置内の４個の加熱用コイル３０ａ〜３０
ｄからの磁力線により、カバー１の金属シート５が電磁
誘導加熱され、カバー１の背表紙部分を加熱することな
く、接着剤６を加熱して溶かすことができ、カバー１と
して紙や耐熱温度の低い樹脂を使用することができる。

【００３３】そして本例においては、カバー１の背表紙
部分の形状に合わせて、加熱用コイル３０ａ〜３０ｄを
４個直列に配置したが、この４個直列に配置した加熱用
コイル３０ａ〜３０ｄとして、１個ずつ巻線３３の巻回
方向が逆になるようにしたので、隣接するコイル間での
磁束の相互干渉がなくなる。即ち、図４に磁束の発生状
態の一例を示すと、例えば加熱用コイル３０ａと加熱用
コイル３０ｂとの間で生じる磁束φ₂は、コイル３０ｂ
から出力して、金属シート５内を通過して、コイル３０
ａに入力するようになり、両コイル３０ａ，３０ｂ間の
磁束の流れが一体になり、両コイル間での磁束の相互干
渉がなくなる。同様に、加熱用コイル３０ｂと加熱用コ
イル３０ｃとの間で生じる磁束φ₃及び加熱用コイル３
０ｃと加熱用コイル３０ｄとの間で生じる磁束φ₄につ
いても、両コイル間の磁束の流れが一体になり、両コイ
ル間での磁束の相互干渉がなくなる。

【００３４】このように隣接するコイル間で磁束の流れ
が打ち消されることがなくなることで、効率良く各コイ
ルから発生する磁束が加熱に使用され、加熱効率がそれ
だけ高くなる。従って、複数の加熱用コイルを直線状に
配置した場合の、加熱効率を高くすることができると共
に、各コイルを配置する間隔を狭くでき、狭いスペース
に効率の良いコイル配置をすることが可能になる。ま
た、各コイル間の相互干渉がなくなるので、コイルの駆
動回路に相互干渉による悪影響がなくなり、それだけ駆
動回路の負担が少なくなる。

【００３５】なお、上述実施例では、コア３２の周囲に
巻線３３を巻回させてコイルを形成させたが、コアを使
用せずに巻線だけで形成させたいわゆる空芯コイルを使
用するようにしても良い。

【００３６】また、上述実施例では４個の加熱用コイル
を１列に配置するようにしたが、被加熱物であるカバー
の大きさに応じて、このコイルの数は適当に選定すれば
良い。この場合、加熱させる負荷の幅が広い場合には、
２列或いはそれ以上の列に配置するようにしても良い。

【００３７】例えば、図５は１列４個の加熱用コイルを
３列配置した場合の例を示し、この場合には、第１の列
の加熱用コイル３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄとし
て、それぞれ１個ずつ巻線の巻回方向を逆にすると共
に、第２の列の加熱用コイル３０ｅ，３０ｆ，３０ｇ，
３０ｈも、それぞれ１個ずつ巻線の巻回方向を逆にす
る。さらに、第３の列の加熱用コイル３０ｉ，３０ｊ，
３０ｋ，３０ｌも、それぞれ１個ずつ巻線の巻回方向を
逆にする。なお、この場合には、各コイル列の間に、シ
ールド板５１，５２を配置する等により、各列間の磁束
の相互干渉を防ぐ必要がある。

【００３８】この図５に示すように複数列コイルを配置
することで、例えば被加熱物であるカバーの背表紙の幅
に応じて、使用する列を選択して、どのような幅のもの
でも良好に製本できるようにしても良い。即ち、例えば
幅の狭い背表紙のカバーを使用して製本する場合には、
第２の列の加熱用コイル３０ｅ，３０ｆ，３０ｇ，３０
ｈだけに高周波電流を印加して加熱させ、幅の広い背表
紙のカバーを使用して製本する場合には、全ての列の加
熱用コイル３０ａ〜３０ｌに高周波電流を印加して加熱
させるようにすることが考えられる。

【００３９】また、上述実施例においては、製本装置と
して構成された電磁誘導加熱装置に適用したが、他の電
磁誘導加熱装置にも適用できることは勿論である。

【００４０】

【発明の効果】本発明によると、各加熱用コイルの巻線
の巻装方向を、隣接する加熱用コイル間で相互に異なる
方向に設定してあることで、隣接するコイル間で磁束の
向きが一致するようになり、隣接するコイルとの間で一
体となった磁束が発生し、隣接するコイル間で磁束が打
ち消されることがなく、各コイルが発生した磁束が加熱
用として有効に活用される。従って、複数の加熱用コイ
ルを直線状に配置した場合の、加熱効率を高くすること
ができると共に、各コイルを配置する間隔を狭くでき、
狭いスペースに効率の良いコイル配置をすることが可能
になる。また、各コイル間の相互干渉がなくなるので、
コイルの駆動回路に相互干渉による悪影響がなくなり、
それだけ駆動回路の負担が少なくなる。

【００４１】また、それぞれの加熱用コイルとして、磁
性材よりなるコアの周囲に巻線を巻回させて構成するこ
とで、コアにより磁束が小さな負荷に集中するようにな
り、有効に磁力線を利用することができ、形状の小さな
負荷を効率良く加熱できるようになる。

【００４２】さらに、この電磁誘導加熱装置を製本装置
に適用することで、カバーの背表紙部分に配された短冊
状の金属シートの加熱が効率良くでき、カバーによる製
本が、電磁誘導加熱装置により効率良くできるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による製本装置の断面図であ
る。

【図２】一実施例による製本装置の加熱コイルの配置状
態を示す側面図である。

【図３】一実施例の駆動回路を示す回路構成図である。

【図４】一実施例による磁束の発生状態を示す断面図で
ある。

【図５】加熱コイルを複数列配置した場合の例を示す平
面図である。

【図６】製本装置に使用するカバーの構成を示す斜視図
である。

【図７】従来の製本装置の一例を示す説明図である。

【図８】電磁誘導加熱装置による製本装置の一例を示す
説明図である。

【図９】従来の電磁誘導加熱装置の駆動回路の一例を示
す回路構成図である。

【図１０】従来の加熱コイルを直列配置した場合の磁束
発生状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１カバー３被製本物５金属シート６熱溶融性接着剤１７出力トランジスタ２２出力制御回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ加熱用コイル３１，３２コア３３巻線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波電流発生手段と、該高周波電流発
生手段が出力する高周波電流が印加される複数の加熱用
コイルとを備え、上記複数の加熱用コイルを少なくとも１列に配置させ、上記各加熱用コイルの近傍に配置された被加熱物を、上
記各加熱用コイルから発生する磁力線により加熱させる
電磁誘導加熱装置において、上記それぞれの加熱用コイルの巻線の巻装方向を、隣接
する加熱用コイル間で相互に異なる方向に設定するよう
にした電磁誘導加熱装置。
【請求項２】上記それぞれの加熱用コイルとして、磁
性材よりなるコアの周囲に巻線を巻回させて構成した請
求項１記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項３】上記被加熱物として、シート状の被製本
物の端面を挟持するカバーとし、該カバーの上記被製本物の端面と接する箇所に、金属導
体と熱溶融性の接着剤とを配置し、上記加熱用コイルから発生する磁力線により上記金属導
体を加熱し、この金属導体の加熱により上記接着剤を加
熱して溶かし、この溶けた接着剤により上記シート状の
被製本物を上記カバーに接着する製本装置とした請求項
１又は２記載の電磁誘導加熱装置。