JPS5826798B2 - 高周波誘導加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高周波誘導加熱装置、特に加熱部の温度分布を
任意に選択することのできる高周波誘導加熱装置の改良
に関するものである。

１０キロヘルツ以上の高周波電力による誘導加熱装置が
種々の分野に応用されており、特に連続的に供給される
被加熱物の均一な大量加熱に好適であり、例えば瓶容器
の金属キャップに密閉用樹脂シートを接着する際のキャ
ップ底部加熱などに用いられる。

即ち、金属キャップを瓶口に装着して瓶の密閉を行なう
場合、キャップ内底面には鉛化ビニール、ポリエチレン
或いはポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂シート（ライ
ナー）が接着され、この樹脂シートをバッキング材とし
て瓶口の密閉が行なわれる。

前述した樹脂シートをキャップ内底面に接着固定するた
め、キャップ内底面にはエポキシ系などの接着性プライ
マーが塗布され、このプライマーが加熱溶融された状態
で樹脂シートが接着固定される。

通常の場合、接着性プライマーはキャップ底面を約１０
０〜２００℃に加熱した際樹脂シートとキャップ底面と
を確実に接着し、この加熱工程に前述した高周波誘導加
熱が用いられる。

これらの瓶口密閉用キャップとしては、ネジ付キャップ
、王冠キャップ或いはピルファープルーフキャップなど
があるが、いずれのキャップ形状においてもほとんどの
場合その内底面には樹脂シートがバッキング材としてプ
ライマーを介して接着される。

従来の高周波誘導加熱装置においては、金属キャップな
どの被加熱物はコンベア装置或いは回転テーブル装置な
どの移送装置により一定速度で加熱部を移送され、この
間に被加熱物近傍に設けられた少なくとも１対の往復路
電流導体からなる加熱コイルにより加熱される。

通常の加熱コイルは１対の往復路電流導体、即ち１巻の
コイルからなり、各電流導体は移送路に沿って平行に設
置されている。

前述した従来装置では、加熱コイル導体が移送路に平行
にかつ互いに等間隔に設けられているので、被加熱物は
加熱部を移送される間、常に同一個所が加熱され、被加
熱物内部で温度上昇のばらつきが生じていた。

従来装置に釦いて、この様な不均一温度上昇は被加熱物
が金属であるため比較的迅速に熱伝導が生じ、この結果
、不均一温度上昇を解消するのであ１り重要な問題とは
ならなかった。

しかしながら、近年の様に加熱装置を含む処理工程が高
速化された場合には、熱伝導による不均一温度上昇が極
めて重要な問題となり、良好な処理作業を行なうことが
出来ないという欠点を生じていた。

例えば、金属キャップの加熱によるバッキング材の接着
工程において、不均一温度上昇のある金属キャップにバ
ッキング材としての樹脂シートを供給して圧着する場合
には、充分に加熱された部分でのみ接着が得られ、他の
低温部では接着不良が生じるという欠点があった。

本発明者は、上記従来の課題に対して、加熱コイルの電
流導体を移送路に沿ってかつその移送方向に向は略Ｖ字
のテーパ状に配置することにより従来の欠点を除去する
ことのできる加熱装置を提案した。

この加熱装置によれば、被加熱物が移送されるとき、そ
の加熱領域は順次電流導体の略Ｖ字形テーパ形状に沿っ
て移動し均一な加熱作用を得ることができる。

しかしながら、前述したテーパ形状加熱コイルを備えた
加熱装置においても、略Ｖ字のテーパ形状により温度分
布が定１ってし１い任意の温度分布選択が不可能であっ
た。

本発明は上記の課題に鑑みなされたものであり、その目
的は被加熱物を任意の温度分布に加熱することの出来る
改良された高周波誘導加熱装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は移送路の一部に卦
いて加熱コイルの下部にフェライトコアを設けたことを
特徴とする。

加熱コイルの下部にフェライトコアを設置した場合、加
熱コイルと被加熱物との電磁結合度が増加する結果、こ
の部分での加熱効率を向上させることが出来る。

従って、移送路の任意の部位にフェライトコアを設置す
ることにより均一な加熱作用あるいは部分的な加熱作用
を行なうことができる。

本発明においては更に、アルミニウムなどの非磁性材か
らなる被加熱物の加熱に際して、被加熱物と加熱コイル
との反発力により被加熱物が浮上跳躍することを防止す
るために電流導体と対向して設置され被加熱物を支承す
る案内板が設けることができる。

以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する。

第１図には被加熱物であるアルミニウムキャップを連続
的に加熱する本発明に係る加熱回路を含む高周波誘導加
熱装置の好適な実施例が示されている。

図示していない駆動装置により回転駆動され移送装置を
形成する回転テーブル１０の周縁部には多数の半円形切
欠部１２が等間隔に設けられ、各切欠部１２にはシュー
ト１４からキャップ１６が順次供給される。

キャップ１６はその底部が下向きとなる様シュート１４
内にて整列されて１個づつ切欠部１２内に挿入される。

キャップ１６は回転テーブル１０の回転に伴い矢印Ａ方
向に移送され、加熱部１８にて高周波誘導加熱により所
望の温度例えば１００〜２００℃に加熱され、その後、
後続するバッキング材供給工程に送られる。

加熱部１８には１巻の加熱コイル２０が設けられ、発振
器を含む高周波電源２２からの高周波電力が加熱コイル
２０に供給される。

加熱部１８の構造が第２図の断面図に詳細に示されてい
る。

第２図において、高周波誘導加熱コイルを形成する往復
路電流導体２４及び２６は回転テーブル１０の外周面下
方に固定されたベークライト或いはシリコン樹脂などか
らなる弧状のコイル基板２８に埋設固定されている。

従って、回転チーフル１０により移送される各キャップ
１６は加熱部１８にて誘導加熱され、この加熱作用時、
各キャップ１６は回転テーブル１０の外周近傍に固定さ
れた案内壁３０及び回転テーブル１０の外周近傍上面に
固定された案内板３２により移送路中を案内される。

金属キャップ材としては従来より一般にブリキ或いはテ
ィンフリースチール等の強磁性材が用いられていたが、
近年、アルミニウム、アルミニウム合金、銅或いはしん
ちゅう等の様な非磁性材が広く用いられるように成って
きた。

このような非磁性材キャップにおいては、従来より被加
熱物の底部及びその近傍に誘起された誘導電流と高周波
加熱コイル磁界とによって形成される反発力によりキャ
ップがコンベア等の移送体上を浮上跳躍して実際上の加
熱作用を得ることが出来ないという事態が生じていた。

しかしながら、図示した実施例に訃いては、第２図から
明らかな様に、キャップ１６の上方には案内板３２が設
けられているので、キャップ１６の開口面は案内板３２
の対向面３２ａと当接し、キャップ１６はこの対向面３
２ａを滑動しながら回転チーフル１０により移送される
。

従って、キャップ１６の底部１６ａは各電流導体２４及
び２６から常に予め定められた所定間隙で移動すること
となり、キャップ１６の底部１６ａは極めて効率良く誘
導加熱される。

そして、この結果、底部１６ａに付着された接着性ブラ
イマー３４は良好な接着作用に適する温度に１で加熱さ
れる。

案内板３２はその上下固定位置を任意に調節することが
出来、供給されるキャップ１６の大きさ特にキャップ高
さに応じて加熱部１８と対向面３２ａとの間隙を任意に
調節しキャップ１６の底部１６ａを最適の位置に保持す
ることが可能である。

案内板３２には浮上跳躍したキャップが衝撃当接するの
で、この様な衝撃力により変形筐たは損傷されないこと
が必要であり、またその対向面３２ａはキャップ１６の
開口面が滑動するために滑らかな平面を有すると共にキ
ャップ１６との滑動による摩耗損傷が起こりにくいとい
う要求を満足しなければならない。

図示した実施例においては、案内板３２として５〜１０
ミリメートルの厚さを有する強化ガラス板が用いられ、
この強化ガラス板によれば、更に、装置の上方から加熱
時のキャップ１６の送り状態を監視することが出来ると
いう利点をも得ることができる。

非磁性材からなる被加熱物を効果的に加熱するために電
流導体と被加熱物との間隙は小さい程良い。

第３図にはキャップ底部１６ａと導体２４及び２６の上
端部との間隙ｌに対するキャップ底部１６ａの温度上昇
率αの特性図が示され、この特性図から明らかな様に、
キャップ底部１６ａと導体２４及び２６上端部との距離
ｌは１□リメートル以下、好１しくは０．５ミ’Ｊメー
トル以下であることが必要である。

第１．２図から明らかな様に、本発明における加熱コイ
ル２０は移送路に沿ってかつその移送方向に向は略■字
のテーバ状に配置された往復路電流導体２４及び２６か
ら形成されている。

第４図には第１図における弧状加熱コイル２０を直線状
に移送路１００に沿って配置した第１実施例とほぼ同様
の実施例が示されている。

第４図の実施例にむいて、加熱コイル２０は二組の往復
路電流導体からなり、高周波電源２２から被加熱物１６
の移送方向Ａと同方向に向°つて導体間隔が減少する略
■字配置された往路導体２４と復路導体２６からなる一
組のコイルと、高周波電源２２から移送方向Ａと逆方向
に向って導体間隔が減少する逆Ｖ字配置された往路導体
２４ａと復路導体２６ａからなる他の一組のコイルとを
含む。

従って、高周波電源２２からの高周波電流は往路導体２
４゜２４ａとに分路され、復路導体２６．２６ａを通っ
て再び電源２２へ戻る。

高周波電源２２の位相が反転した場合には、それぞれ電
流路も反転することは勿論である。

図示した実施例に釦いては、高周波電源２２とのインピ
ーダンスマツチングのために二組の往復路電流導体が設
けられているが、回路特性の選択によっては一組の往復
路電流導体あるいは複数巻の往復路電流導体とすること
も可能である。

本発明ＶＣ耘いて特徴的なことは、加熱コイル２０の下
部に、第４．５図に示されるように、フェライトコア３
４ａ＞３４ｂ及び３４ｃが任意の位置に設置可能に設け
られていることである。

図において、コイル基板２８はべ、−クライトから成り
、この基板２８の肉薄部にフェライトコア３４ ａ ｔ
３４ ｂ ｔ ３４ ｃが接着固定されている。

従ってフェライトコア３４ａ 、３４ｂ 、３４ｃが設
けられた加熱部においては、加熱コイル２０と被加熱物
１６との電磁結合度が増加して加熱効率を向上させるこ
とができる。

図示した実施例にむいては、電流導体２４．２４ａ及び
２６，２６ａが図示したテーパ形状からなるので、第４
図に示した被加熱物１６はその移送路１００に沿って移
送される間、各導体との隣接部がハツチングで示した様
に順次加熱され、導体直径に対して比較的大きな被加熱
面が加熱部を移送される間はぼ均一に加熱されることが
理解される。

第４図においては、被加熱物１６は１ずその中心部から
加熱され順次外周部に加熱領域が移動し加熱部１８のほ
ぼ中央部即ち高周波電源２２から加熱コイル２０への給
電部においてその最外周部が加熱され、再び移送作用に
伴いその加熱領域が中心部に向って移動し、全面がほぼ
均一に加熱された後次の接着工程へ送られる。

被加熱部１６が金属キャップ底部のような円板形状の場
合、第４図の略■字形直線テーパ状加熱コイルによれば
、円板の中心部及び外周部が中間部に比して加熱されに
くい特性を有し、不均一温度分布が生じた。

しかしながら、本発明においては、加熱部１８の両端部
即ち被加熱部１６の中心部を加熱する領域及び加熱部１
８の中央部即ち被加熱部１６の外周部を加熱する領域に
フェライトコア３４ａ、３４ｃ及び３４ｂを配置して加
熱効率を向上させているので、被加熱物１６は極めて均
一な温度分布で加熱されることと成る。

図示した実施例においてはフェライトコアＩｒｉ加熱部
の両端部及び中央部に設けられているが、その設置位置
は、被加熱物の温度特性あるいは加熱コイルの略■字テ
ーパ形状に適合させて任意に選択することが出来、又、
被加熱物を均一に加熱することもあるいはその一部のみ
を異なる温度に加熱することも可能である。

また、本発明においてはフェライトコアと加熱コイルと
の設置間隔も任意に選択することができ、フェライトコ
アによる加熱コイルと被加熱物との電磁結合度の変化を
調節することができる。

又、本発明は鉄等の強磁性材からなる被加熱物にも適用
することが出来る。

第６図には本発明の更に他の実施例が示され、加熱コイ
ル電流導体２４．２６と被加熱物１６との電磁結合度を
増加させるために、フェライトコア３４で電流導体２４
．２６を包囲する構造を特徴とするものである。

フェライトコア３４はほぼＥ型形状から成り、その凹部
３６．３８に電流導体２４．２６がそれぞれ挿入配置さ
れている。

この結果、電流導体２４．２６による磁束集中度が高く
戒り、電流導体２４．２６と被加熱物１６との電磁結合
度が増加する。

以上説明したように、本発明によれば被加熱物の温度分
布をフェライトコアの設置位置により任意に設定するこ
とができる利点を有する。

本発明に係る高周波加熱装置は極めて広範囲に利用する
ことが出来るが、特に一定の速度で移送される大量の被
加熱物に対して有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る高周波誘導加熱装置の好適な第１
実施例の全体構成を示す平面図、第２図は第１図の■−
■断面図であって、加熱部と金属キャップ案内部との構
成を゛示す断面図、第３図は電流導体と被加熱部との間
隙に対する加熱温度上昇率特性を示す特性図、第４図は
第１図に釦ける加熱コイルを直線移送路に沿って展開し
た実施例を示す概略構成図、第５図は第４図の■−ｖ断
面図であり、加熱コイルとフェライトコアとの配置を示
す要部断面図、第６図は本発明の他の実施例にトける加
熱コイルとフェライトコアとの配置を示す要部断面図で
ある。 １０・・・回転テーブル、１６・・・被加熱物、２０・
・・加熱コイル、２４．２４ａ、２６．２６ａ・・・電
流導体、３２−・・案内板、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ・
・・フエライトコア

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被加熱物を移送路に沿って一定の送り速度で移送す
   る移送装置と、往復路電流導体を移送路に沿ってかつそ
   の移送方向へ向は略■字のアーパ形状に配して成る加熱
   コイルを有する加熱部と、を含み、被加熱物の移送に伴
   いその加熱領域を加熱コイルの略Ｖ字のテーパ形状に沿
   って移動させる高周波誘導加熱装置において、移送路の
   一部の加熱コイル下部にはフェライトコアが配設されて
   いることを特徴とする高周波誘導加熱装置。 ２、特許請求の範囲第１において、移送装置は電流導体
   と対向して配置されその対向面にて被加熱物を支承する
   案内板を有し、被加熱物は案内板に沿って滑動移送され
   る高周波誘導加熱装置。