JPS63128125A - 線材通電加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は比較的太径ないし可撓性に欠ける１例えば鋼線
材等を連続送りしつつ焼入れ、焼戻し。

あるいは焼ならし、焼なまし等のために加熱する場合の
線材通電加熱装置に関する。

（従来の技術） この種の従来通電加熱装置の基本構成は、第４図（ａ）
に示す如（、それぞれ線材送り通路りを挟んで所定間隙
を隔てて周面が相対向するｌａ＋１ｂおよび２ａ、２ｂ
として示す対ロール電極１゜２を線材送り通路り沿いに
所定間隙を隔てて配置し、各対ロール電極１．２それぞ
れの何れか一方□または両方のロール電極−−−−−−
一図では１ｂと２ｂ−一・−をＳとして示す摺動子を介
して電源Ｅと接続し、走行する線材Ｗが各対になって相
対向するロール電極１ａ、Ｉｂおよび２ａ、　　２ｂそ
れぞれの周面と接触しつつ通過する構成とし、線材Ｗが
対ロール電極１．２間を通過する間に上記電源Ｅから供
給される２例えば商用周波数の交流電流を対ロール電極
１・２間にある線材Ｗへ通電し、これにより線材Ｗが抵
抗加熱されるように設定しである。

而して当該通電加熱装置では、通電電流が走行する線材
Ｗを介して対ロール電極１・２間外に漏洩し、当該漏洩
電流が他の機器を損傷したり、線材Ｗを過熱したり、あ
るいは付近の作業者に危険を与えたりするが如き不測の
事故を防止するため、線材送り通路りの対ロール電極１
．２の外側片方または両方番コ、環内が線材Ｗの通路と
なる限流リアクタＣＨを配設する構成を採っている。

（参考例） 翻って、本発明とは加熱の対象と目的とが相違するので
技術分野を異にするが、一応通電加熱装置と言われるも
のがあるので、参考として挙げておく。

電線メーカ等では、可撓性のある銅線、アルミニュウム
線等をより線の材料とすべく極細：こまで伸線する伸線
工程の途中で、伸線（塑性加工）によって生じた加工硬
化に起因する塑性加工性低下の回復、ないし伸線中に惹
起する破断等を防止する目的で、銅線、アルミニュウム
線等に通電加熱。

所謂焼なましを施す場合がある。また、得られたより線
や伸線をその表面にプラスチックコーテングするために
予熱する場合がある。

上記加工硬化除去焼なまし用ないし予熱用の通電加熱装
置を第４図（ｂ）に示す。

当該装置には、導電性シーブＥＳＩ、ＥＳ２を使用する
ことが特徴とされる。上記シーブＥＳＩは線材送り通路
Ｌ°が接線となる如く、またシーブＥＳ２は上記線材送
り通路Ｌ°から離間してシーブＥＳＩと所定間隔を隔て
る如く配置され、被伸線材Ｗ°が両シーブＥＳＩ、ＥＳ
２それぞれの周面外側半周面および当該両シーブＥＳ１
．ＥＳ２間の所定間隔をつなぐ１例えば図示の如く同径
の両シーブＥＳＩ、ＥＳ２が共有する並行な接線イおよ
び口を走路として１周回ないし２周回走行するようにし
、かつ所定の走路上１例えば走路イ上に図示しない電源
と接続する環状のトランスＴを配設する構成とし、他方
側走路口を走行する被伸線材Ｗ゛が二次電流の帰線とな
る如く設定し、被伸線材Ｗ゛を通電加熱するようにして
いる。

（従来技術に存する問題点） 焼入れ、焼き戻し等を目的として比較的太径の鋼線材な
いし可撓性に乏しい線材等に通電加熱を施す従来装置は
、限流リアクタＣＨを配設することが必須とされている
ので、線材送り通路りとして要する床スペースが長大と
なり、製造コスト高および設備コスト高を招来するとい
う欠点があった。

（発明・参考側聞の技術分野の相違） また、参考例として挙げた加工硬化除去焼なまし装置は
、構造上の見地から、摺動子を用いずに通電加熱が可能
なので好ましい。しかし乍ら、加熱対象の被伸線材Ｗ°
をシーブＥＳＩ、ＥＳ２それぞれの外周を含む走路を走
行させる構成であるため、当該加熱対象が細径、かっ可
撓性に冨んでいることを必須条件とするので、本願発明
が処理の対象とする比較的太径で可撓性のない線材Ｗの
加熱、ないし細径であっても例えば焼入れ済み等により
硬化している可撓性に乏しい線材Ｗの焼戻し等の加熱で
は、線材Ｗを走路上に走行させることが出来ず、当該装
置は本願発明が加熱対象とする線材Ｗの加熱手段として
不向きである。

従って、両者は同じ通電加熱装置ではあるものの、技術
分野を異にするものといえる。

（発明の目的） 本発明は、比較的太径ないし可撓性に乏しい線材を加熱
する場合の従来装置に存する上述の問題点を解消するた
めになされたもので、限流リアク夕を不要とし、また装
置のコンパクト化により床スペースを縮小し、しかも漏
電防止が完璧であり、さらには電圧変動を小さくする等
が可能な線材通電加熱装置を提供することを目的とする
。

（発明の構成） 本発明の構成は、 （１１対ロール電極を線材送り通路沿いに所定間隔を隔
てて複数対配置し、相隣る対ロール電極間を走行する線
材が各対の相対向するロール電極周面それぞれと接触し
つつ通過する間に通電加熱されるようにした装置におい
て、 （２）上記相隣る対ロール電極間に加熱電源と接続され
る所定長さに形成した環状のトランスを、その環内が線
材通路となる如く、配置するとともに、（３）当該トラ
ンスの外周に線材送り通路を中心として対称を維持する
複数の導電部材を並行配置し、（４）当該複数の導電部
材の両端を摺動子を介してそれぞれの対ロール電極に接
続せしめ、 （５）通電電流に対する線材の抵抗Ｒ１と導電部材の抵
抗Ｒ２との関係が Ｒ１＞＞Ｒ２ となる如く設定してなる ことを特徴とする線材通電加熱装置にある。

（発明の作用） 本発明は、トランスの外周に等角度で並行配置した電気
抵抗の低い導電部材を電流の帰線とすることにより、電
気抵抗の高い線材を効果的に通電加熱する作用、−次側
に対する二次側のインピーダンスを低くする作用、なら
びに給電電圧の大部分が線材加熱に消費され、対ロール
電極それぞれの電位をほぼ等電位とすることができ、こ
れを接地することにより通電電流を回路外に漏洩せしめ
ない作用がある。

（実施例） 本発明線材通電加熱装置を第１図（ａ）〜第２図に示す
実施例に従って以下に詳述する。

第１図の（ａ）は実施例通電加熱装置の正面図。

（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。

第１図にみられるように、線材送り通路りを挟んでそれ
ぞれ周面を相対向させたロール電極１ａ。

１ｂからなる対ロール電極１とロール電極２ａ。

２ｂからなる対ロール電極２とが所定間隔を隔てて配置
され、線材Ｗは各対ロール電極１．２それぞれの相対向
するロール電極１ａ、ｌｂおよび２ａ、２ｂの周面とそ
れぞれ接触しつつ通過する設定とされている点では従来
装置と同様である。

本実施例は上記対ロール電極１・２間に３として示す環
状のトランスを、その環内が線材送り通路となる如く、
同心状に配置しである。当該トランスは３１として示す
、磁路として好適な性質を有する１例えば外形が方形で
中央に方形の孔が孔設されている環状の珪素鋼板等を積
層して所定長さとした鉄心と、当該鉄心３１の９０°ず
つ隔てて並行する環内外周それぞれに長尺の導線を分割
して巻回したコイル３２とから構成され、上記コイル３
２の両端端子は図示しない電源に接続しである。また、
トランス３の外周で分割巻回した導線と対向する位置そ
れぞれには、４ａ〜４ｄとして示す鋼材等の良導電材で
形成された所定中、厚みを有する導電部材が配置される
。従って、当該導電部材４ａ〜４ｄは、第１図（ｂ）に
見られるように、線材送り通路りを中心として対称を維
持することとなる。而して、導電部材４ａ〜４ｄそれぞ
れの両端はトランス３の端面沿いに屈折させたうえ、摺
動子Ｓを介してそれぞれの対ロール電極１．２に接続し
である。

この場合の接続方法は、例えば導電部材４ａ〜４ｄそれ
ぞれの両端末を合一し、合一された一方端はロール電極
１ａ〜ｌｂそれぞれに当接・摺動する摺動子Ｓに接続す
る導体の合一端へ、また他方端はロール電極２ａ〜２ｂ
それぞれに当接・摺動する摺動子Ｓに接続する導体の合
一端へ電気的に接続する。

上記は接続方法の一例であるが、少なくとも電流が均等
に分流するように配慮すればよく、接続方法は特定され
ない。また摺動子Ｓが各ロール電極に摺動する箇所も図
示される如き回転軸周に限らず、少なくとも電気的接続
が良好に維持されれば摺動箇所の如何を問わない。

尚、加熱目的に応じて線材Ｗの加熱温度は異なるが、焼
入れ等の加熱の場合、線材Ｗは通電中に１２００℃程度
まで昇温するので、トランス３のコイル３２の上記昇温
した線材Ｗと所定間隙を隔てて対向する導線には、輻射
熱による昇温を防止するため、水冷導管が使用されるこ
ととなる。

第２図は上記構成を回路図として示したものである。３
はトランスであり、当該トランス３の一次側は端子３ａ
、３ｂを介して図示しない電源に接続されている。トラ
ンス３の二次側の、１および２が対ロール電極、当該対
ロール電極１・２間を結び、Ｒ１として示す抵抗を含む
回路が対ロール電極１・２間に位置する被加熱線材Ｗ、
Ｓが対ロール電極１．２それぞれに摺動・接触する摺動
子、当該摺動子Ｓそれぞれの間を結び、Ｒ２として示す
抵抗を含む回路が導電部材４であり、これらにより閉回
路が構成される。当該二次側閉回路上のＲ１は被加熱線
材Ｗの、またＲ２は導電部材４の等価抵抗分をそれぞれ
表している。

而して、鋼材等の被加熱線材Ｗは比較的電気抵抗がおお
き（、また導電部材４は断面積等諸元を任意に設定可能
であるので、線材Ｗの抵抗Ｒ１と導電部材４の抵抗Ｒ２
との関係を Ｒ１＞＞Ｒ２ とすることは極めて容易である。

上記構成からなる実施例装置では、抵抗Ｒ２の十分小さ
い導電部材４を帰線として閉回路が成立しているので、
抵抗Ｒ１の十分大きい線材Ｗは回路を流れる電流により
高効率で加熱される二ととなる。

また、帰線である導電部材４を、第１図（ｂ）に見られ
るように、トランス３の外周沿いにコイル３２の分割巻
回した導体にそれぞれ対向する如く並行させ、かつ線材
送り通路りを中心として対称的に配置しているので、−
次側に対して二次側を低インピーダンスに保つことがで
き、これにより電圧変動を小とすることとなる。

さらに、当該閉回路は対ロール電極ｌ・２間にトランス
３を位置させ、抵抗Ｒ１の十分大きい線材Ｗを二次側と
しているので、給電電圧は対ロール電極１および２間に
位置する線材Ｗの加熱に殆ど消費されてしまい、対ロー
ル電極１，２の電位はほぼ等電位となり、これにより対
ロール電極１゜２を接地することが出来、従って走行す
る線材Ｗに流れる電流が対ロール電極ｌ・２間外に漏洩
する虞はない。それ故、従来装置に必須とされた限流リ
アクタンスＣＨは不要となる。

尚、付言すれば、前記参考側通電加熱装置では、走路イ
および口それぞれを被伸線材Ｗ゛が走行するので、走路
イの抵抗と走路口の抵抗とが同一となり、本発明の場合
のように給電電圧が線材Ｗの加熱に殆ど全部消費されは
しないため、例えば。

第４図に１として示す電流が矢印方向に流れると、給電
電圧はシーブＥＳ２がシーブＥＳＩの１／２〜１／３と
なる。この点でも、参考例と本発明とは相違している。

（他の実施例） 上記実施例では、トランス３の鉄心３１の断面外周を方
形とし、それぞれの外側面に分割巻回した導体が位置す
る如（し、かつ外側４面それぞれの巻回導体と対応する
位置に導電部材４を配置した例を挙げて説明したが、こ
れに限定されるものではなく、例えば鉄心３１を断面外
周が矩形となる如く形成してもよい。

トランス３の構造として、鉄心３１の断面形状を、珪素
鋼板帯をうず巻してドーナツ形とし、かつ導線が周方向
に放射状を呈する如く環内外周に巻回したコイル３２を
もってトランス３を形成すれば、電磁気的には理想的で
ある。しかし乍ら、本装置は例えば１００ＯＫＶＡの如
き大電流を用いる加熱であるので、上記うず巻鉄心は単
体に形成されて極めて重量大（１００ＯＫＶＡに対応さ
せると鉄心は４０００Ｋｇになる）となり、構造的に実
施が困難である。

電磁気的に理想的な状態に近ずける構成として、第３図
の如く、鉄心３１の断面形状を方形以上の多角形とし、
かつ実施例同様に導体を各側面に分割巻回してトランス
３０を構成し、上記側面の数に対応する導電部材４を配
置する構成としてもよい。ただし、第１図の実施例形状
に比べ、鉄心材料の歩留りが低下して、製造コストの上
昇を招く。

さらに、鉄心３１の断面形状を実施例同様に方形ないし
矩形とし、かつコイル３２導線を１８ｏ。

隔てた２方向の環内外周にかけて巻回するトランス３の
構成としてもよい。この場合には、−次線輪であるコイ
ル３２と二次線である被加熱線材Ｗとの位置が幾何学的
にバランスがとれてさえいれば、電磁力が相殺されるの
で支障を生じないが、一度バランスが崩れると被加熱線
材Ｗは電磁力の作用により振動し始めることとなる。そ
れ故、実施例の如く、コイル３２の導体が少なくとも線
材通路りを中心として対称を維持する位置に複数分割巻
回されているトランス３の構成とすれば、相互反撥によ
り電磁カバランスが中央部、叩ち線材通路りで平衡する
こととなり、好ましい。

上記実施例では、２対のロール電極１，２間で線材Ｗを
加熱する場合の装置例を挙げて説明したが、当該装置例
は基本型で、対ロール電極を３対以上配置する構成を採
る通電加熱装置とする場合も多く、かかる構成の装置で
は相隣る対ロール電極間それぞれに実施例同様の構成を
配置することとなる。

尚、前掲第３図における５はトランス３の環内を含むロ
ール電極間の線材送り通路りの全長にわたり配置した耐
熱性、電気絶縁性材質からなる管材であり、当該管材５
を配置することにより酸欠状態にある管内に線材を走行
させて、加熱昇温した線材の酸化を防止する構成として
いる。さらには、当該管材５内に不活性ガスを充填する
ようにすれば、より酸化防止が完全となる。斯かる構成
は、線材Ｗの表面酸化に起因する線材Ｗ・ロール電極間
のスパーク発生を防止し、線材Ｗの高品質維持と、ロー
ル電極の耐用時間の延長に資する。

（発明の効果） 本発明を実施することにより、比較的太径ないし可撓性
に乏しい線材の直接通電加熱装置として従来必須とした
限流リアクタが不要となり、従って製造コストの引き下
げが達成され、同時に装置のコンパクト化は床スペース
の縮小を可能とし、しかも限流リアクタを廃止しても漏
電防止が完全であり、さらには電圧変動を小さくするの
で線材全長にわたる均一加熱が得られて品質の向上が達
成される等、多枝にわたる顕著な効果を７すとして賞月
される。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明実施例装置の正面図、第１図（ｂ
）は第１図（ａ）におけるｘ−Ｘ線断面図、第２図は実
施例装置の回路図、第３図は他の実施例装置の断面図、
第４図（ａ）は従来線材加熱装置の正面図、第４図（ｂ
）は参考例として示す伸線工程に用いられる加熱装置の
正面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）対ロール電極を線材送り通路沿いに所定間隔を隔て
   て複数対配置し、相隣る対ロール電極間を走行する線材
   が各対の相対向するロール電極周面それぞれと接触しつ
   つ通過する間に通電加熱されるようにした装置において
   、上記相隣る対ロール電極間に加熱電源と接続される所
   定長さに形成した環状のトランスを、その環内が線材通
   路となる如く、配置するとともに、当該トランスの外周
   に線材送り通路を中心として対称を維持する複数の導電
   部材を並行配置し、当該複数の導電部材の両端を摺動子
   を介してそれぞれの対ロール電極に接続せしめ、通電電
   流に対する線材の抵抗Ｒ１と導電部材の抵抗Ｒ２との関
   係が Ｒ１＞＞Ｒ２ となる如く設定してなることを特徴とする線材通電加熱
   装置。 ２）加熱対象が可撓性に乏しい太径、もしくは細径であ
   っても可撓性の乏しい線材である特許請求の範囲第１項
   記載の線材通電加熱装置。 ３）トランスが少なくとも断面方形ないし矩形以上の多
   角形を呈し、当該トランスのコイルが導体を鉄心環内と
   各側面とにかけて巻回する如く分割巻きされていて、導
   電部材がそれぞれの分割巻きされた導体に対向配置され
   ている特許請求の範囲第１項記載の線材通電加熱装置。