JPH08195276A - 電磁誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電磁誘導加熱装置の加熱制御が、負荷（被加
熱物）の大きさの大小にかかわらず良好にできるように
する。 【構成】 高周波電流発生手段１１，１２，１７，２２
と、この高周波電流発生手段が出力する高周波電流が印
加される加熱用コイル３０ａ〜３０ｄとを備え、加熱用
コイルの近傍に配置された被加熱物を、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、高周波電流発生手段が消費する電力の検出手段
２３と、加熱用コイルに信号を印加する時間の制御手段
２４とを備え、高周波電流発生手段が発生する高周波電
流を一定周波数の信号とすると共に、検出手段が検出し
た電力に応じて、加熱用コイルに信号を印加する時間を
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５及び図６に示す原理のものが開発
されている。即ち、図５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６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７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、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８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７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、製本装置で
製本する場合に使用するカバーのサイズには、種々のも
のがあり、上述した電磁誘導加熱装置を製本装置として
使用する場合には、使用するカバー１のサイズに合わせ
た加熱時間などの制御が必要になる。即ち、必要以上に
加熱すると、カバーや被製本物の温度が高くなって、カ
バーや被製本物を損傷させてしまうおそれがあり、接着
剤が溶融する程度の温度への加熱だけを行うように制御
する必要がある。

【００１３】このため、例えばこの製本装置で製本する
場合には、製本するサイズにより加熱時間やコイルの駆
動電流を切換えるスイッチを設け、このスイッチの切換
で適切な加熱時間やコイルの駆動電流が設定されるよう
にすることが考えられるが、スイッチで一々切換えるの
は手間がかかり面倒であると共に、万一切換操作を間違
えた場合には、カバーや被製本物を損傷させる可能性が
高い。

【００１４】特に、製本装置として電磁誘導加熱装置を
使用する場合には、被製本物の量によって、カバーの背
表紙（底部１ｃ）の幅が大きく変化する。例えば数ｍｍ
程度の厚さの薄いものを製本する場合から、数ｃｍの厚
さのあるものを製本する場合まで種々の場合が考えら
れ、加熱時間や駆動電流の変化の幅が大きく、従来から
実用化されている鍋などを加熱する調理用の電磁誘導加
熱装置の制御回路を適用するのは困難であった。

【００１５】本発明はかかる点に鑑み、電磁誘導加熱装
置の加熱制御が、負荷（被加熱物）の大きさの大小にか
かわらず良好にできるようにすることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、例えば図１に
示すように、高周波電流発生手段１１，１２，１７，２
２と、この高周波電流発生手段が出力する高周波電流が
印加される加熱用コイル３０ａ〜３０ｄとを備え、加熱
用コイルの近傍に配置された被加熱物を、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、高周波電流発生手段が消費する電力の検出手
段２３と、加熱用コイルに信号を印加する時間の制御手
段２４とを備え、高周波電流発生手段が発生する高周波
電流を一定周波数の信号とすると共に、検出手段が検出
した電力に応じて、加熱用コイルに信号を印加する時間
を設定するようにしたものである。

【００１７】またこの場合に、検出手段が検出した電力
の増大に反比例して、加熱用コイルに信号を印加する時
間を短く設定するようにしたものである。

【００１８】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。

【００１９】

【作用】本発明によると、高周波電流発生手段が発生す
る高周波電流を一定周波数の信号とした上で、高周波電
流発生手段が消費する電力の検出手段が検出した電力に
応じて、加熱用コイルに信号を印加する時間を設定する
ことで、負荷の大小に応じた最適な加熱時間の設定が可
能になる。

【００２０】この場合、検出手段が検出した電力の増大
に反比例して、加熱用コイルに信号を印加する時間を短
く設定することで、負荷の大きさに応じた正確な加熱時
間を自動的に設定することが可能になる。

【００２１】また、この電磁誘導加熱装置を製本装置に
適用することで、カバーによる製本が、被製本物のサイ
ズの変化にかかわらず、常時良好にできるようになる。

【００２２】

【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、図５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。

【００２３】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７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。

【００２４】そして、この製本に使用する電磁誘導加熱
装置の駆動回路の構成を図１に示す。本例においては、
加熱用コイルとして４個のコイル３０ａ，３０ｂ，３０
ｃ，３０ｄを使用したもので、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。そして、４個直列に接続された加
熱用コイル３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄと並列に、
共振用コンデンサ１５を接続する。

【００２５】そして本例においては、商用交流電源１１
と整流回路１２との間に、電流検出回路２３を接続し、
この検出回路２３で整流回路１２側に流れる電流（即ち
加熱用コイル３０ａ〜３０ｄに印加する電流）を検出さ
せる。そして、この検出回路２３で検出した電流値のデ
ータを、タイマ回路２４に供給する。このタイマ回路２
４では、供給される電流値を判断して、適切な加熱時間
を設定し、設定された加熱時間だけ加熱開始から経過す
ると、出力制御回路２２に加熱停止指令を送る。なお、
この電流値と加熱時間との関係については後述する。

【００２６】出力制御回路２２では、この加熱停止指令
が供給されると、制御信号の出力を停止させ、出力トラ
ンジスタ１７をオフ状態として、加熱用コイル３０ａ〜
３０ｄへの電流の印加を停止させる。

【００２７】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
時一定周波数とする。

【００２８】その他の部分は、図８に示した従来の回路
と同様に構成する。

【００２９】次に、このような回路で駆動される加熱用
コイル３０ａ〜３０ｄが配置された製本装置の構成を、
図２及び図３を参照して説明する。

【００３０】図２は製本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３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、それぞれ円形で平板状のコア３１の中央に、棒状の
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、巻線３３の
巻径が円形のコア３１の径と同じか小さくなるようにし
てある。また、巻線３３としては、例えば直径０．４ｍ
ｍ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。但し、
図３に矢印で示すように、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
毎に巻装方向が変化するように配置してある。

【００３１】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。

【００３２】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２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
波電流の印加を開始させて、加熱を行う。

【００３３】次に、この加熱開始からの処理を説明する
と、本例の場合には電流検出回路２３で検出した電流値
に基づいて、適切な加熱時間を設定するのであるが、こ
の電流値と加熱時間との関係は、図４に示す状態となっ
ている。この図４に示す関係は、タイマ回路２４で判断
される。なお、図４に示す関係は、電力と加熱時間との
関係となっているが、電圧は１００Ｖで一定であるの
で、検出した電流値と電圧値１００Ｖとの乗算により電
力が求まる。従って、電流検出回路２３で検出した電流
値を、タイマ回路２４で電力値に換算した後、タイマ回
路２４内での図４の関係に基づいた演算で、電力値から
加熱時間を得る。

【００３４】そして、このようにして得た加熱時間が、
加熱開始から経過したことをタイマ回路２４が検出した
とき、タイマ回路２４が出力制御回路２２に加熱停止指
令を供給し、出力制御回路２２からの制御信号の出力を
停止させ、出力トランジスタ１７をオフ状態として、加
熱用コイル３０ａ〜３０ｄへの電流の印加を停止させ、
加熱を停止させる。

【００３５】ここで、図４に示す電力と加熱時間との関
係について説明すると、この図４の表は、次の表１に示
す３種類のカバー１の最適な加熱時間の実測値に基づい
て得られたものである。ここでの３種類のカバー１と
は、アルミ箔で構成された金属シート５の幅（即ちカバ
ーの背表紙の幅）が、５ｍｍ，１０ｍｍ，３０ｍｍの３
種類のものを用意したものである。

【００３６】

【表１】

【００３７】この表１より判るように、金属シート５の
幅（即ち加熱する負荷の幅）の変化により、入力電力
（有効電力）が変化し、接着剤６が溶ける温度になるま
での加熱時間（これを最適加熱時間とする）が、電力の
増大と反比例して減少している。これは、幅が広くなる
程、負荷が大きくなって有効電力が増えて、磁力線が有
効に活用されて、加熱時間が短くなるためである。

【００３８】なお、この例では、いずれの幅の場合で
も、加熱用コイル３０ａ〜３０ｄへ印加する高周波電流
は、約２２ｋＨｚの一定周波数としてある。この表１に
基づいた特性直線を示したのが図４であり、この図４に
基づいて電力値（電流値）を加熱時間に換算すること
で、最適加熱時間が得られ、被製本物３をカバー１に接
着させるための最適な加熱ができる。

【００３９】このように検出した電力に基づいて加熱時
間の制御を行うことで、製本するものの幅などが変化し
ても、自動的に適切な加熱時間が設定され、どのような
大きさのものを製本する場合でも、常時良好な製本作業
が行われる。この場合、切換スイッチなどの操作は全く
必要がなく、自動的に行われる。また、自動的に加熱が
適切なタイミングで停止するので、安全性の点からも好
ましい。

【００４０】また、カバーに取付けられた金属シートな
どの寸法（幅や厚さ）に不均一があった場合でも、それ
らの寸法の変化に基づいて電力が変化するので、寸法の
変化を加味して加熱時間が設定され、正確な加熱ができ
る。

【００４１】なお、上述した加熱時間は一例を示したも
のであり、カバーの構成（即ち金属シートの材質，接着
剤の溶ける温度など）により変化するものであり、使用
するカバーに取付けられた金属シートや接着剤の材質が
全く異なる場合には、加熱時間の設定を変える必要があ
る。

【００４２】また、上述実施例では電流検出回路２３で
電流を検出する構成については特に説明しなかったが、
カレントトランス，低抵抗の挿入など、種々の方式によ
る電流値の検出回路が適用できる。また、上述実施例で
は電圧値が一定であると想定して、電流値から電力を算
定するようにしたが、電圧値も同時に検出して、より正
確に電力を検出するようにしても良い。

【００４３】また、電流値を検出する位置は、上述実施
例では交流電源１１と整流回路１２との間としたが、図
１に示す駆動回路中の他の位置で電流値（電力値）を検
出するようにしても良い。なお、図１に示す電流検出回
路２３の場合には、出力制御回路２２を駆動させるため
の電源を得る電源回路２１で消費する電力についても検
出されてしまうが、この電源回路２１で消費する電力
は、加熱コイルを駆動させる電力に比べて非常に小さ
く、無視できる程度であり、加熱時間の制御をする上で
問題はない。

【００４４】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
磁誘導加熱装置の加熱時間の制御にも適用できることは
勿論である。

【００４５】

【発明の効果】本発明によると、高周波電流発生手段が
発生する高周波電流を一定周波数の信号とした上で、高
周波電流発生手段が消費する電力の検出手段が検出した
電力に応じて、加熱用コイルに信号を印加する時間を設
定することで、負荷の大小に応じた最適な加熱時間の設
定が可能になる。

【００４６】この場合、検出手段が検出した電力の増大
に反比例して、加熱用コイルに信号を印加する時間を短
く設定することで、負荷の大きさに応じた正確な加熱時
間を自動的に設定することが可能になり、正確な一定温
度への加熱ができるようになる。

【００４７】また、この電磁誘導加熱装置を製本装置に
適用することで、カバーによる製本が、被製本物のサイ
ズの変化にかかわらず、常時一定の状態で良好にできる
ようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路構成図である。

【図２】一実施例による製本装置の断面図である。

【図３】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４】一実施例の加熱時間と駆動電力との関係を示す
特性図である。

【図５】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６】従来の製本装置の一例を示す説明図である。

【図７】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８】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。

【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 ２３ 電流検出回路 ２４ タイマ回路 ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ 加熱用コイル ３１，３２ コア ３３ 巻線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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加熱用コイル
   とを備え、 上記加熱用コイルの近傍に配置された被加熱物を、上記
   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、 上記高周波電流発生手段が消費する電力の検出手段と、
   上記加熱用コイルに信号を印加する時間の制御手段とを
   備え、 上記高周波電流発生手段が発生する高周波電流を一定周
   波数の信号とすると共に、 上記検出手段が検出した電力に応じて、上記加熱用コイ
   ルに信号を印加する時間を設定するようにした電磁誘導
   加熱装置。
2. 【請求項２】 上記検出手段が検出した電力の増大に反
   比例して、上記加熱用コイルに信号を印加する時間を短
   く設定するようにした請求項１記載の電磁誘導加熱装
   置。
3. 【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。