JPS5831720B2 - 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、特に加熱器の温度分布を
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封を行なう
場合、キャンプ内底面には錯化ビニール、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ンプとしては、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ブ
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幻の往復路電流導体、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。

従来装置において、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まり重要な問題とは
ならなかった。

しカルながら、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。

本発明は上記従来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均一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である。

上記目的を達成するために、本発明は加熱コイルを形成
する往復路電流導体が移送路に沿ってかつその移送方向
へ向は略■字のテーパ状に配置されていることを特徴と
する。

本発明における往復路電流導体は移送路に沿って均一な
テーパ傾度としても良く、また、被加熱物の形状或いは
温度上昇特性に適合させて往復路の各部において異なる
テーパ傾度を有する配置としてもよい。

本発明には更に、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は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
内板が設けられていることを特徴とする。

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フ シュート１４内にて整列されて１個づつ切欠部１２内ｌ
こ挿入される。

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’Ｃ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、回転テーブル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戒って
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
ャップか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、図示した実施例においては、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テーブル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から常に予め定めな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プラ
イマー３４は良好な接着作用に適する温度にまで加熱さ
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ま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に刻するキャップ底部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ミリメートル以下、好ましくは０．５ミＩＪメー
トル以下であることが必要である。

第１図から明らかな様に、本発明においては加熱コイル
２０の往復路電流導体２４．２６が移送路に沿ってかつ
その移送方向へ向は略■字のテーパ状に配置されている
ことを特徴とする。

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図の実施例において、加熱コイル２０は二組の往復
路電流導体からなり、高周波電流２２から被加熱物１６
の移送方向Ａと同方向に向っ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２
４ａ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。

図示した実施例においては、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。

図示した実施例においては、電流導体２４゜２６及び２
４ａ 、２６ａが以上の様な略■字のテーパ形状からな
るので、第４図に示した被加熱物１６はその移送路１０
０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、導体直径に刻して比較的
大きな被加熱面が加熱部を移送される間物−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はまずその中央部から
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央部に向って移動し、全面が均一
に加熱された後次の接着工程へ送られる。

第４図において、移送路１００に沿った加熱コイル２０
の全長りが１メートル、高周波電源２２からの給電部に
おけるコイル間隔即ち最大コイル幅Ｗ１が３０ミリメー
トル、加熱コイル２０の両端におけるコイル幅Ｗ２が１
０ミリメートルそして被加熱物１６の最外径が３８ミリ
メートル、被加熱物１６の送り速度が０．８メ一トル毎
秒に設定された場合、被加熱物１６は１．２５秒で加熱
部を通過し、通過後の温度偏位は１０％以内に抑制され
た。

従来の平行電流導体によれば加熱部通過直後の温度偏位
は最高温度部に対して４０％もの偏位を有し、本発明に
よれば著しく温度分布の均一性を向上させることが出来
る。

第５図には本発明の他の実施例が示され、加熱コイル２
０は１組の往復路導体２４．２６からなり、被加熱物の
移送方向Ａと同方向に導体間隔が増加した構成が示され
ている。

第５図の実施例によれば、被加熱物の中央部が先に加熱
されるので被加熱物の外周部が内周部に比して冷え易い
被加熱物に好適である。

第６図には本発明の更に他の実施例が示され、第５図の
一方向テーパ形状と類似するが、移送路１００に沿った
各部においてそのテーパ傾度が−定でない実施例か示さ
れている。

第６図では、領域２００で示される部分が他の部分と比
較して大きなテーパ傾度を有し、従って、移送路１００
に沿って矢印Ａ方向に一定速度で移送される被加熱物は
領域２００においては他の部分と比較して少ない加熱エ
ネルギしか供給されない。

実験によれば、アルミニウムなどからなる金属キャップ
の場合、キャップの中心部及び外周部に比較して中間部
は温度上昇が急激であり、この様な被加熱物に苅しては
第６図の様なテーパ形状が均一加熱を得るためには極め
て好適である。

第７図には第６図と類似する本発明の更に他の実施例が
示され、テーパ傾度の急激な領域Ｂが移送路１００の前
端部に設けられ、被加熱物の中央部より外周部に大きな
加熱エネルギを与えるために好適である。

第８図は本発明の更に他の実施例を示し、移送路１００
の外周縁近傍にテーパ傾度の大きな領域Ｂが設けられ被
加熱物の中央部に大きな加熱エネルギを与える場合に好
適である。

以上の各実施例においては加熱コイルが全域に渡ってテ
ーパ形状を有しているが、移送路の一部で移送路と平行
な部分を設けることも可能である。

本発明における高周波電源２２は真空管発生器でもまた
トランジスタ発振器でも利用することが可能である。

また、本発明は鉄等の強磁性材から成る被加熱物にも適
用することができる。

以上説明した様に、本発明によれば、被加熱物の特性に
適合した加熱温度を得ることが出来、被加熱物を均一に
加熱することも、また被加熱物の種類によって６１被加
熱物の所望の部分のみ他と異なる湿度に加熱することも
可能である。

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
実施例の金体構成を示す平面図、第２図は第１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
図にお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図は本発明に用いられる加
熱コイルの他の実施例を示す概略構成図、第６図は本発
明に用いられる加熱コイルの更に他の実施例を示す概略
構成図、第７，８図はそれぞれ本発明に用いられる加熱
コイルの更に他の実施例を示す概略図である。 １０・・・・・・回転テーブル、１６・・・・・・被加
熱部、２０・・・・・・加熱コイル、２４．２４ａ 、
２６．２６ａ・・・・・・電流導体、３２・・・・・・
案内板。

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、高周波電流の供給される加熱コイルを有
   し被加熱物の移送器に設置された加熱部と、を含む高周
   波誘導加熱装置において、加熱コイルを形成する往復路
   電流導体は移送路に沿ってかつその移送方向へ向は略■
   字のテーパ状に配置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１において、加熱コイルを形成する
   電流導体が移送路に沿って均一なテーパ傾度を有する高
   周波誘導加熱装置。 ３ 特許請求の範囲１において、加熱コイルを形成する
   電流導体が移送路の一部で他と異なるテーパ傾度を有す
   る高周波誘導加熱装置。 ４ 特許請求の範囲１，２．３のいずれかにおいて、移
   送装置は電流導体と対向して設置されその効向面にて被
   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。