JPH10233321A - 高周波誘導加熱用シートコイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波誘導加熱を行う場合において、被加熱
物をその被加熱領域全域において、より均一にムラなく
加熱することができる高周波誘導加熱用シートコイルの
提供を課題とする。 【解決手段】 被加熱物を高周波誘導加熱するためのシ
ートコイルであって、シートコイルを構成する芯線10
を、表面が絶縁処理された複数本の素線を横一列状に合
わせてなる束線を複数本用いて、組紐組織からなる平帯
状に構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は高周波誘導加熱用
シートコイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】高周波誘導加熱は、コイルに高周波電流
を流し、発生する交流磁界の中に被加熱物を置くことに
よって、被加熱物が自ら発熱するジュール熱によって加
熱されることを利用した加熱方法である。高周波誘導加
熱を利用した加熱は、種々の民生用や産業用の加熱装置
として利用されている。図５は、従来用いられていた高
周波誘導加熱用シートコイルの芯線の例としての丸リッ
ツ線の実物例を複写した図で、図６はその丸リッツ線を
用いた高周波誘導加熱用シートコイルの断面図である。
従来、高周波誘導加熱用シートコイルの芯線としては、
例えば、図５に示すように、複数本の素線を撚り合わせ
てなる束線を更に複数本撚り合せて構成した円形状断面
の丸リッツ線１が用いられており、この丸リッツ線１を
平面上において渦巻き状に配線することで、平面コイル
を構成し、この平面コイルを被覆材２で被覆すること
で、高周波誘導加熱用シートコイルを構成している。そ
してこの高周波誘導加熱用シートコイルを被加熱物Ｗの
近くに配置し、高周波電流を流すことで、高周波交流磁
界Ｍが発生し、該磁界Ｍ内に置かれた被加熱物Ｗにジュ
ール熱が発生する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来に
おける高周波誘導加熱用シートコイルでは、前記芯線が
円形状断面の物を用い、これを一定の間隔で並列配置し
ているため、図６に示すように、シートコイルの横断方
向における磁界Ｍの分布の強い部分と弱い部分との差が
大きくなり、その結果、被加熱物Ｗの前記シートコイル
の横断方向（図６での左右方向）における発熱の温度Ｔ
分布に高低が生じやすい欠点があった。前記被加熱物Ｗ
における発熱の温度Ｔ分布が均一である必要性は、例え
ば、抗張力鋼等の溶接の際における予熱、焼き嵌めの際
の予熱、２つのポリエチレンライニング鋼管を溶接接合
して延長する場合の準備作業として、接合部付近全周の
ポリエチレン膜を一定の幅にわたって綺麗に剥離するた
めの加熱、製造ライン上にあるフライヤー装置の加熱部
等、被加熱物Ｗにおいて被加熱領域での正確な加熱温度
が要求される場合、或いは被加熱物Ｗの被加熱領域全体
において温度変動の無い均一な温度が要求される場合に
重要である。

【０００４】そこで、本発明は上記従来の高周波誘導加
熱用シートコイルの欠点を解消し、高周波誘導加熱を行
う場合において、被加熱物をその被加熱領域全域におい
て、より均一にムラなく加熱することができる高周波誘
導加熱用シートコイルの提供を課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の高周波誘導加熱用シートコイルは、被加熱
物を高周波誘導加熱するためのシートコイルであって、
シートコイルを構成する芯線を、表面が絶縁処理された
複数本の素線を横一列状に合わせてなる束線を複数本用
いて、組紐組織からなる平帯状に構成していることを第
１の特徴としている。また本発明の高周波誘導加熱用シ
ートコイルは、上記第１の特徴に加えて、組紐組織から
なる平帯状の芯線を用い、これを同一平面上において隣
り合う芯線同士が相互に当接して並ぶようにして、長方
形状の平面コイルに構成し、全体を被覆材で被覆してな
ることを第２の特徴としている。また本発明の高周波誘
導加熱用シートコイルは、上記第２の特徴に加えて、一
定の幅と長さを持つ剛性のシートとしたことを第３の特
徴としている。また本発明の高周波誘導加熱用シートコ
イルは、上記第２の特徴に加えて、一定の幅と長さを持
ち、被加熱物の形に合わせてあてがうことができる柔軟
性を持たせてあることを第４の特徴としている。また本
発明の高周波誘導加熱用シートコイルは、上記第３又は
第４の特徴に加えて、全体を細長い帯状にしてあること
を第５の特徴としている。

【０００６】上記第１の特徴において、組紐組織として
は平組紐組織、丸組紐組織が少なくとも含まれる。丸組
紐組織の場合には、丸組紐を組み上げた後、偏平に押圧
して平帯状にする。平組紐組織の場合には、組み上げた
ときから偏平な平帯状となる。この組紐組織からなる芯
線は、当然ながら可撓性を有する。また、束線自体は絶
縁素線を複数本、横一列状に合わせたものとするが、横
一列状とは、横一列及びそれに近い偏平な状態になされ
たものを含むものとする。また素線は銅線とするが、必
要に応じて導電性のよい他の金属線であってもよい。ま
た素線はその表面が絶縁処理された素線を用いるが、絶
縁処理の方法や材料は問わない。上記第２の特徴におい
て、長方形状とは、長方形及びそれに類する細長い形を
含む形を言うものとする。また全体を被覆する被覆材
は、特にその材料が限定されるものではなく、種々の絶
縁性を有する被覆材を用いることができるが、絶縁性、
高強度、耐熱性、耐磨耗性、衝撃吸収性、減衰性、寸法
安定性等にも優れたものとするのが好ましい。また被覆
材は、繊維素材からなるシート状の織布や不織布、或い
は絶縁素材を他の方法でシートとしたものが含まれる。
上記第３の特徴において、高周波誘導加熱用シートコイ
ルを剛性のシートとする場合は、この高周波誘導加熱用
シートコイルを被加熱物に対して、その形状に合わせて
あてがう必要のない場合である。この場合には全体を被
覆する被覆材を剛性体で構成することで、予め形の決ま
った剛性のシートとして構成する。前記高周波誘導加熱
用シートコイルを剛性のシートとする場合の例として
は、例えば既述したように、製造ライン上にある固定の
フライヤー装置の加熱部として用いる場合が相当する。
上記第４の特徴において、高周波誘導加熱用シートコイ
ルを柔軟性のシートとする場合は、形状が異なる被加熱
物に対して次々と使用する必要がある場合や、現場作業
として高周波誘導加熱用シートコイルによる被加熱物の
加熱作業を行う際に、その高周波誘導加熱用シートコイ
ルを運び易い形にして現場まで移動させる必要がある場
合等である。この場合、組紐組織からなる平帯状の芯線
は、本来的に柔軟性があるので、全体を被覆する被覆材
の材料を柔軟性のある材料とすればよい。前記高周波誘
導加熱用シートコイルを柔軟性のあるシートとする場合
の例としては、例えば既述したように、種々の被溶接物
の溶接の際における予熱、種々の形をした物の焼き嵌め
の際の予熱、また現場等において２つのポリエチレンラ
イニング鋼管を溶接接合して延長する場合の準備作業と
して、接合部付近全周のポリエチレン膜を一定の幅にわ
たって綺麗に剥離するための加熱に用いる場合がある。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の態様を示す
高周波誘導加熱用シートコイルの平面図、図２は実施の
態様を示す高周波誘導加熱用シートコイルの横断面図
で、被加熱物との関係及び横断方向での温度分布を示す
図である。図３は高周波誘導加熱用シートコイルを構成
する芯線を示し、（Ａ）は芯線の実物例を複写した図
で、（Ｂ）は実物例における組紐組織を分かりやすく描
いた図である。図４は組紐組織を構成する各束線の構成
例を示す図である。

【０００８】図１、２において、本発明の高周波誘導加
熱用シートコイルは、芯線10と該芯線10を被覆する被覆
材20とからなる。前記芯線10は組紐組織からなる平帯状
とされており、この芯線10を同一平面上において、長方
形状に巻くことで、長方形状の平面コイルを構成してい
る。ここで長方形状とは、四隅が直角である正確な意味
での長方形の他、長方形の四隅が適当に丸くなされたよ
うな長方形に類する細長い形状をも含むものとする。前
記平面コイルに構成された芯線10は、平面コイルの中心
部に構成される空間部Ｓを除き、隣り合う芯線10同士が
相互に当接して並ぶように構成されている。前記被覆材
20は、絶縁性を確保することの他、耐熱性、耐磨耗性、
耐切削性、防水性等の電線被覆材として必要な一般的性
質を有するものであれば、特にその材料を限定されるも
のではない。そして高周波誘導加熱用シートコイルを被
加熱材の形等に応じて適当に湾曲して沿うことができる
ような柔軟性のあるものに仕上げる場合には、織製布、
不織布、布以外のゴム等の柔軟性のある材料で被覆材20
を構成する。一方、高周波誘導加熱用シートコイルを、
形状に融通性を必要としない剛性の高周波誘導加熱用シ
ートコイルに仕上げる場合には、被覆材20も剛性材料で
構成することになる。

【０００９】前記芯線10は、図３に示すように、組紐組
織からなる平帯状に構成する。即ち、複数本の素線11a
を束ねてなる束線11を１単位とし、複数の束線11、11‥
‥を用いた複数単位によって組紐に組み上げたものであ
る。図３に示す例では、組紐組織が平組紐組織として組
み上げられており、さらに詳細には、各束線11の組目が
二間おきに上下する二間組として組み上げられている。
各束線11の進行の方向は組織をきつく組み上げる程、横
方向に近い斜めとなり、組織をゆるく組み上げる程、縦
方向に近い斜めになる。前記組紐組織は平組紐組織に限
定されるものではなく、丸組紐組織であってもよい。こ
の場合には組み上げた後に偏平に押圧して平帯状にすれ
ばよい。また前記芯線10を組紐組織とすることで、容易
に偏平な平帯状にすることができると共に、芯線10の柔
軟性、湾曲性、伸縮性等を確保することができる。即
ち、組紐組織に組み上げられてなる芯線10は本来的に十
分なる柔軟性を有する。芯線10を組紐組織からなる偏平
な平帯状とすることで、これを平面コイルに構成する場
合においても、丸形断面の芯線を用いる場合よりも、よ
り薄い平面コイルを構成することができ、よって高周波
誘導加熱用シートコイルも全体としてより薄く仕上げる
ことが可能となり、取り扱いがそれだけ容易になる。ま
た平面コイルの隣り合う芯線10同士が相互に当接して並
ぶように構成することで、その方向（シートコイルの横
断面方向）における、発生磁場の分布をより均一にする
ことができる。と同時に、個々の芯線10の断面形状が、
従来の丸形断面の芯線のものに比べて、より薄くて平い
断面形状にされることで、全体として、発生する磁場も
シートコイルの横断面方向に対してより低密度で、凹凸
が少なく、より広がりをもって分布することになる。

【００１０】前記素線11a はその表面を絶縁処理した銅
線を用いる。が、銅線以外の導電性の良い材料でも可能
である。絶縁処理の仕方は問わない。前記束線11は素線
11a を横一列状に合わせて単位としたものである。この
横一列状とは、図４に示すように、束線11は素線11a を
横一例に合わせたもの、及びそれに近い偏平な状態に素
線11a が合わされたものを意味する。実施例では、素線
11a を７本、横一列に合わせて束線11とし、この束線11
を32本用いて、平組紐組織に組み上げている。勿論、前
記束線11を構成する素線11a の本数は特に限定されるも
のではなく、必要に応じて細い素線11a を多数合わせて
束線11とすることもできるし、比較的太い素線11a を少
数合わせて束線11とすることもできる。また前記組紐組
織を組み上げる束線11の数も組紐組織を組み上げること
ができる最低本数である３本以上であれば、特にその数
が限定されるものではない。

【００１１】以上のようにしてなる高周波誘導加熱用シ
ートコイルは、一定の幅と長さを持つ剛性のシートとす
ることができる。剛性のシートコイルに仕上げる場合と
しては、例えば一定の定まった形状の被加熱物Ｗに対し
て、シートコイルを固定的に取り付けて使用するような
場合である。この場合には、被加熱物Ｗの形状に合わせ
て、シートコイルの形状を一定の固定形状にした剛性体
として仕上げればよい。また、高周波誘導加熱用シート
コイルは、一定の幅と長さを持ち、被加熱物Ｗの形に合
わせてあてがうことができる柔軟性を持たせたシートと
することができる。柔軟性のある高周波誘導加熱用シー
トコイルとする場合としては、種々の形をした被加熱物
Ｗに対して汎用的に適応させることができるようなシー
トコイルが要求される場合である。又、高周波誘導加熱
用シートコイルを加熱の必要な被加熱物Ｗの所まで運ん
で、そこで現場作業を行うような場合である。後者の場
合には、シートコイルを移動させたり運搬させたりする
のに適した形で作業現場まで運び、作業現場では被加熱
物Ｗの必要加熱箇所に対してシートコイルを適当に湾曲
させたりしてあてがい、加熱作業がなされる。また、高
周波誘導加熱用シートコイルはその全体を細長い帯状に
することができる。細長い帯状とすることで、例えば細
長い直線状の溶接接合部等の予熱を、溶接部を中心とす
る一定の幅で、一度に均一に加熱することができる。ま
た高周波誘導加熱用シートコイルを細長い帯状で、且つ
柔軟性のあるものとすれば、例えば大きな円管同士の接
合等、円周方向に長い距離を有する溶接での予熱を行う
場合等、一定の幅で比較的長い距離を均一に加熱する必
要があり、且つその被加熱物Ｗの加熱領域が適当に湾曲
していたりする場合においても、柔軟性を有する高周波
誘導加熱用シートコイルをその被加熱物Ｗに対して好ま
しくフィットさせることができ、一定の幅で且つ長い範
囲を効果的に加熱することができる。

【００１２】本発明による高周波誘導加熱用シートコイ
ルと、同様な条件下で、円形状断面の丸リッツ線を用い
て作成した従来の高周波誘導加熱用シートコイルとにつ
いて、同一電力で同一の加熱領域を加熱した場合の比較
を次の表１に示す。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【発明の効果】本発明は以上の構成、作用からなり、請
求項１に記載の高周波誘導加熱用シートコイルによれ
ば、被加熱物を高周波誘導加熱するためのシートコイル
であって、シートコイルを構成する芯線を、表面が絶縁
処理された複数本の素線を横一列状に合わせてなる束線
を複数本用いて、組紐組織からなる平帯状に構成してい
るこので、高周波誘導加熱を行う場合において、高周波
電流を平帯状の芯線に対してより平面的に流すことがで
き、磁界をより平面的に均一に発生させることが可能と
なる。また芯線を組紐組織からなる平帯状とすること
で、高周波を流す場合の芯線そのものによる減衰ないし
抵抗を十分に減少させることができ、よって電力消費を
減らし、また被加熱物による自己発熱を効率良く行うこ
とができる。また請求項２に記載の高周波誘導加熱用シ
ートコイルによれば、請求項１に記載の構成による効果
に加えて、平帯状の芯線を、隣り合う芯線同士が相互に
当接して並ぶようにして、平面コイルに構成しているの
で、平面コイルを高周波誘導加熱用シートコイルの横断
方向に非常に均一に一律に配することができ、よってシ
ートコイルの横断方向における磁界の発生を非常に均一
にすることができ、またシートコイルの横断方向におけ
る被加熱物の発熱を十分均一な温度に揃えることができ
る。よって被加熱物における加熱温度を加熱領域全体に
おいて、十分均一に且つ十分に正確な温度範囲に管理す
ることが可能となる。即ち、均一で且つ正確な温度管理
が必要な種々の加熱作業に対する精密な加熱手段として
の効果を発揮することができる。また請求項３に記載の
高周波誘導加熱用シートコイルによれば、請求項２に記
載の構成による効果に加えて、高周波誘導加熱用シート
コイルを一定の幅と長さを持つ剛性のシートとしたの
で、一定の形状を有し且つ固定配置せられた被加熱物に
対して、必要な一定の幅と長さをもって安定的に取り付
け配置し、使用することができ、これにより十分均一な
温度分布と正確な温度管理が可能な加熱ができる。ま
た、請求項４に記載の高周波誘導加熱用シートコイルに
よれば、請求項２に記載の構成による効果に加えて、高
周波誘導加熱用シートコイルに対して、一定の幅と長さ
を持ち、被加熱物の形に合わせてあてがうことができる
柔軟性を持たせてあるので、色々な形をもつ被加熱物に
対しても汎用的に使用することができる。また種々の作
業現場に容易に運び込んで、且つ必要な被加熱物の形状
に合わせて十分均一で正確な加熱を行うことができる。
また請求項５に記載の高周波誘導加熱用シートコイルに
よれば、請求項３又は４に記載の構成による効果に加え
て、高周波誘導加熱用シートコイルの全体を細長い帯状
にしてあるので、適当な幅で且つ比較的長い範囲にわた
って帯状の加熱を均一に且つ正確に行う必要がある被加
熱物に対して、良好な加熱を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の態様を示す高周波誘導加熱用シ
ートコイルの平面図である。

【図２】実施の態様を示す高周波誘導加熱用シートコイ
ルの横断面図で、被加熱物との関係及び横断方向での温
度分布を示す図である。

【図３】高周波誘導加熱用シートコイルを構成する芯線
を示し、（Ａ）は芯線の実物例を複写した図で、（Ｂ）
は実物例における組紐組織を分かりやすく描いた図であ
る。

【図４】組紐組織を構成する各束線の構成例を示す図で
ある。

【図５】従来用いられていた高周波誘導加熱用シートコ
イルの芯線の例としての丸リッツ線の実物例を複写した
図である。

【図６】図６は従来の丸リッツ線を用いた高周波誘導加
熱用シートコイルの断面図である。

【符号の説明】

10 芯線 11 束線 11a 素線 20 被覆材 Ｗ 被加熱物 Ｍ 高周波交流磁界

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加熱物を高周波誘導加熱するためのシ
   ートコイルであって、シートコイルを構成する芯線を、
   表面が絶縁処理された複数本の素線を横一列状に合わせ
   てなる束線を複数本用いて、組紐組織からなる平帯状に
   構成していることを特徴とする高周波誘導加熱用シート
   コイル。
2. 【請求項２】 組紐組織からなる平帯状の芯線を用い、
   これを同一平面上において隣り合う芯線同士が相互に当
   接して並ぶようにして、長方形状の平面コイルに構成
   し、全体を被覆材で被覆してなることを特徴とする請求
   項１に記載の高周波誘導加熱用シートコイル。
3. 【請求項３】 一定の幅と長さを持つ剛性のシートとし
   たことを特徴とする請求項２に記載の高周波誘導加熱用
   シートコイル。
4. 【請求項４】 一定の幅と長さを持ち、被加熱物の形に
   合わせてあてがうことができる柔軟性を持たせてあるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の高周波誘導加熱用シー
   トコイル。
5. 【請求項５】 全体を細長い帯状にしてあることを特徴
   としている請求項３又は４に記載の高周波誘導加熱用シ
   ートコイル。