JPWO2023033114A5 - - Google Patents

Description

図１に示す誘導加熱装置は、上側誘導器２００と下側誘導器３００とを備える。上側誘導器２００と下側誘導器３００は、帯状鋼板１００を介して互いに対向する位置に配置される（図２～図４を参照）。上側誘導器２００と下側誘導器３００とは同じ構成を有する。従って、ここでは、上側誘導器２００について詳細に説明し、下側誘導器３００の詳細な説明を必要に応じて省略する。帯状鋼板１００は、ｚ軸方向およびｘ軸方向に移動することがあり、帯状鋼板１００は、誘導加熱装置の中央から少し外れた位置にあることもある。このような帯状鋼板１００の位置の移動（例えば、蛇行など）があっても、公知の技術（例えば、国際公開公報ＷＯ２０１９／１８１６５３）により、帯状鋼板１００が、出来るだけ誘導加熱装置の中央に位置するように制御されることが多い。図１を含め以下の図では、原則として、帯状鋼板１００の上面側と下面側の加熱量と、帯状鋼板１００の搬送方向の左側と右側の加熱量と、が等しくなる理想的な位置（例えば、誘導加熱装置の中央に位置）に帯状鋼板１００がある場合の状態が、図示されている。以下の説明では、帯状鋼板１００が前記の理想的な位置にある場合において、帯状鋼板１００の厚さ方向の中心の位置を通り、且つ、当該帯状鋼板１００の厚さ方向に垂直な面を必要に応じて搬送予定面ＣＰと称する。尚、帯状鋼板１００の厚さ方向の中心の位置を通り、且つ、当該帯状鋼板１００の厚さ方向に垂直な面は、帯状鋼板１００の厚さ方向の中心の位置を通り、且つ、当該帯状鋼板１００の板面に平行な面でもある。誘導加熱装置の設計時に搬送予定面ＣＰは決定されているため、誘導加熱装置自体に搬送予定面ＣＰが内在している。搬送予定面ＣＰは、誘導加熱装置の中央に位置している場合が多い。このため、上側誘導器２００と下側誘導器３００との間隔の中央がなす面を、搬送予定面ＣＰとしてもよい。また、以下の説明では、帯状鋼板１００の搬送方向を必要に応じて搬送方向と称する。また、以下の説明では、上側誘導器２００と下側誘導器３００とが対向する方向を必要に応じてコイルの対向方向または単に対向方向と称する。図１では、搬送予定面ＣＰの表側がｚ軸の正の方向側であり、搬送予定面ＣＰの裏側がｚ軸の負の方向側である場合を例示する。また、図１では、上側誘導器２００が、搬送予定面ＣＰの表側に配置され、且つ、下側誘導器３００が、搬送予定面ＣＰの裏側に配置される場合を例示する。

図１のコイル２３０およびコイル３３０の内に示す矢印線は、誘導加熱装置を、その上方から俯瞰した場合に、コイル２３０に流れる交流電流の向きが時計回り（右回り）であり、コイル３３０に流れる交流電流の向きが時計回り（右周り）であることを示す。

長さαは、ブリッジコア２２０ａ、２２０ｂの板中心側ラップ長Ｌなどの好ましい範囲の下限となる長さである。長さαを簡易的に定める方法として、主コア２１１を除くコア（つまり部分エッジコア２１２ａ～２１２ｄ、２１３ａ～２１３ｄ）のｘ軸方向の長さの最小値をαとしてもよい旨を既に説明した。しかしながら、主コア２１１のｘ軸方向の長さは、部分エッジコア２１２ａ～２１２ｄ、２１３ａ～２１３ｄのｘ軸方向の長さより大きいため、長さαを簡易的に決める場合においては、主コア２１１を除く必要はない。このため、後述の図８のような実施形態の場合において、長さαを簡易的に決める場合、ｘ軸方向に離散した部分コア（つまり、図８の部分オリジナルコア７１０ａ～７１０ｆ）のｘ軸方向の長さの最小値をαとしてよい。

また、ブリッジコア２２０ａまたは２２０ｂの板端側の端部が、部分エッジコア２１２ａ、２１３ａの板端側の端部より、板端側（外側）に突き出すことを禁止する必要はない。しかしながら、基本的に、ブリッジコア２２０ａまたは２２０ｂの板端側の端部が、部分エッジコア２１２ａ、２１３ａの板端側の端部より、板端側（外側）に突き出す必要はない。何故なら、当該板端側に突き出した部分によるコアの磁束密度の向上効果（部分エッジコア２１２ａ～２１２ｄ、２１３ａ～２１３ｄがｘ軸方向に離散されることにより小さくなった部分エッジコア２１２ａ～２１２ｄ、２１３ａ～２１３ｄ内の磁束密度を、ブリッジコア２２０ａ、２２０ｂにより主コア２１１内の磁束密度と同程度に回復させる効果）は、比較的小さいためである。ここで、板端側は板中心側の反対側である。ブリッジコア２２０ａの板端側の端部、およびエッジコア２１２ａの板端側の端部は、ｘ軸の正の方向側の端部である。ブリッジコア２２０ｂの板端側の端部、およびエッジコア２１３ａの板端側の端部は、ｘ軸の負の方向側の端部である。誘導加熱装置のｘ軸方向の中心よりもｘ軸の正の方向側においては、板端側はｘ軸の正の方向側である。一方、誘導加熱装置のｘ軸方向の中心よりもｘ軸の負の方向側においては、板端側はｘ軸の負の方向側である。

以上のように本実施形態では、ブリッジコア２２０ａ、２２０ｂ、３２０ａ、３２０ｂにより、主コア２１１、３１１およびエッジコア２１２、２１３、３１２、３１３を通る主磁束の範囲と主磁束の量とを、ブリッジコア２２０ａ、２２０ｂ、３２０ａ、３２０ｂがない場合に比べて増やすことができる。従って、主コア２１１、３１１およびエッジコア２１２、２１３、３１２、３１３を効率よく磁気的に結合させることができる。

例えば、シールド板２４０ａ、２４０ｂが、シールド板２４０ａ、２４０ｂのｘ軸方向の可動範囲内で、誘導加熱装置のｘ軸方向の中心の位置に最も近づく位置まで移動したときに、冷却フィン２６０ｄ、２６０ｈの板中心側の端部が、シールド板２４０ａ、２４０ｂの板中心側の端部よりも内側（板中心側）に配置されてもよい。また、冷却フィン２６０ａ～２６０ｄ、２６０ｅ～２６０ｈの板中心側の端部が、それぞれシールド板２４０ａ、２４０ｂの板中心側の端部よりも内側（板中心側）に配置されてもよい。また、シールド板２４０ａ、２４０ｂが、シールド板２４０ａ、２４０ｂのｘ軸方向の可動範囲内で、誘導加熱装置のｘ軸方向の中心の位置に最も近づく位置まで移動したときに、冷却フィン２６０ａ～２６０ｄの少なくとも１つの板中心側の端部と、冷却フィン２６０ｅ～２６０ｈの少なくとも１つの板中心側の端部が、それぞれシールド板２４０ａ、２４０ｂの板中心側の端部よりも外側（板端側）に配置されてもよい。

ブリッジコア２２０ｃは、部分オリジナルコア７１０ａ～７１０ｆのうち、少なくとも１つのコアを磁気的に結合できるようにするための強磁性体である。尚、ブリッジコア２２０ｃ自体は、図６に示したブリッジコア２２０ｃと同じである。図７および図８では、ブリッジコア２２０ｃの搬送予定面ＣＰ側の端面（下面）と、部分オリジナルコア７１０ａ～７１０ｆの背面側の端面（上面）の全体とが互いに間隔を有する状態で対向する場合を例示する。ブリッジコア２２０ｃと、部分オリジナルコア７１０ａ～７１０ｆとの間隔は、ブリッジコア２２０ｃが、部分オリジナルコア７１０ａ～７１０ｆのうちの少なくとも１つの部分オリジナルコアと磁気的に結合できるように定められる。部分オリジナルコア７１０ａ～７１０ｆとの間隔は、ブリッジコア２２０ｃが、全ての部分オリジナルコア７１０ａ～７１０ｆと磁気的に結合できるように定められる。

本実施形態では、上側コア９１０、下側コア１０１０の領域のうち、ブリッジコア２２０ａ、２２０ｂ、３２０ａ、３２０ｂに相当する領域によりブリッジコアが構成される場合を例示する。また、本実施形態では、上側コア９１０、下側コア１０１０の領域のうち、主コア２１１、３１１およびエッジコア２１２～２１３、３１２～３１３に相当する領域により部分コアが構成される場合を例示する。

冷却管１６１０ａ、１６１０ｂは、ブリッジコア２２０ａ、２２０ｂの背面側の端面（上面）においてつづら折りになるように配置される。また、冷却管１６１０ａ、１６１０ｂは、ブリッジコア２２０ａ、２２０ｂに接触している。冷却管１６１０ａ、１６１０ｂは、例えば、銅等の非磁性の導電体により構成される。
同様に、冷却管１７１０ａ、１７１０ｂは、ブリッジコア３２０ａ、３２０ｂの背面側の端面（下面）においてつづら折りになるように配置される。また、冷却管１７１０ａ、１７１０ｂは、ブリッジコア３２０ａ、３２０ｂに接触している。冷却管１７１００ａ、１７１０ｂも、例えば、銅等の非磁性の導電体により構成される。

主コア１８１１を構成する複数の電磁鋼板は、互いに分離しないように固定される。また、部分エッジコア１８１２ａ～１８１２ｄ、１８１３ａ～１８１３ｄのそれぞれを構成する複数の電磁鋼板も、互いに分離しないように固定される。複数の電磁鋼板の固定の方法は限定されない。例えば、接着剤による固定、溶接による固定、カシメによる固定、および固定部材を用いた固定など、公知の種々の方法が、複数の電磁鋼板の固定の方法として採用される。尚、主コア１８１１を構成する電磁鋼板の厚さおよび平面形状と、エッジコア１８１２、１８１３を構成する電磁鋼板の厚さおよび平面形状は、同じである必要はない。また、表記の都合上、図１９では個々の電磁鋼板の境界線の図示を省略する。本実施形態では、主コア１８１１、１９１１と、エッジコア１８１２～１８１３、１９１２～１９１３（複数の部分エッジコア１８１２ａ～１８１２ｄ、１８１３ａ～１８１３ｄ、１９１２ａ～１９１２ｄ、１９１３ａ～１９１３ｄ）とを用いることにより部分コアが構成される場合を例示する。

中央脚部１８１１２、１９１１２は、それぞれ、コイル１８３０、１９３０の中空部分を通るように、胴部１８１１１、１９１１１から搬送予定面ＣＰの方向に延設される。中央脚部１８１１２、１９１１２のｙ軸方向における位置の中に、コイル１８３０、１９３０の軸心のｙ軸方向における位置が含まれるのが好ましい。即ち、中央脚部１８１１２、１９１１２のｙ座標の中に、コイル１８３０、１９３０の軸心のｙ座標と重複する座標が存在するのが好ましい。本実施形態では、中央脚部１８１１２、１９１１２の重心のｘ－ｙ平面における位置（ｘ－ｙ座標）と、コイル１８３０、１９３０の軸心のｘ－ｙ平面における位置（ｘ－ｙ座標）とが一致する場合を例示する。

図１９において、部分エッジコア１８１２ａ、１８１２ｂの間、部分エッジコア１８１２ｂ、１８１２ｃの間、部分エッジコア１８１２ｃ、１８１２ｄの間、部分エッジコア１８１２ｄと主コア１８１１との間には、それぞれ、冷却フィン１８６０ａ、１８６０ｂ、１８６０ｃ、１８６０ｄが配置される。同様に、部分エッジコア１８１３ａ、１８１３ｂの間、部分エッジコア１８１３ｂ、１８１３ｃの間、部分エッジコア１８１３ｃ、１８１３ｄの間、部分エッジコア１８１３ｄ、主コア１８１１の間には、それぞれ、冷却フィン１８６０ｅ、１８６０ｆ、１８６０ｇ、１８６０ｈが配置される。尚、本実施形態でも第１実施形態と同様に、これらの間隔が固定されている（変更されない）場合を例示する。しかしながら、これらの間隔は変更可能でもよい。

冷却フィン１８６０ａ～１８６０ｈと、その上に取り付けられる冷却小管１８７０ａ～１８７０ｈとは互いに接触している。また、図２０および図２１では、冷却フィン１８６０ａ～１８６０ｈと、冷却小管１８７０ａ～１８７０ｈとを合わせた領域のｙ－ｚ断面全体の外形が、オリジナルコア１８１０（主コア１８１１および部分エッジコア１８１２ａ～１８１２ｄ、１８１３ａ～１８１３ｄ）のｙ－ｚ断面の外形と同じである場合を例示する。即ち、図２０および図２１では、図２０における冷却フィン１８６０ａおよび冷却小管１８７０ａの領域全体の形状および大きさが、図２１における主コア１８１１の形状および大きさと同じである場合を例示する。冷却小管１８７０ａ～１８７０ｈの内部には、冷却小管２７０ａ～２７０ｈと同様に、冷却水等の冷却媒体が供給される。

しかしながら、ブリッジコア１８２０ａ、１８２０ｂと、主コア１８１１およびエッジコア１８１２、１８１３とが磁気的に結合できれば、ブリッジコア１８２０ａ、１８２０ｂと、主コア１８１１およびエッジコア１８１２、１８１３とを接触させる必要はない。例えば、ブリッジコア１８２０ａ、１８２０ｂは、主コア１８１１およびエッジコア１８１２、１８１３と間隔を有する状態で配置されてもよい。また、ブリッジコア１８２０ａ、１８２０ｂは、主コア１８１１およびエッジコア１８１２、１８１３のうちの一方のみと接触または間隔を有して対向してもよい。
以上のように本実施形態では、主コア１８１１およびエッジコア１８１２、１８１３のそれぞれが、ブリッジコア１８２０ａ、１８２０ｂの少なくとも一方と磁気的に結合できる場合を例示する。

・ ブリッジコア１８２０ａ、１８２０ｂの板中心側ラップ長Ｌの範囲（Ｌ≧β）
・ ブリッジコア１８２０ａ、１８２０ｂの板端側ラップ長Ｌ’の範囲（Ｌ’＞０等）
・ ブリッジコア１８２０ａ、１８２０ｂの高さＨの範囲（Ｈ＝０．５×ｈ、Ｈ＝０．５×α等）
・ 主コア１８１１および部分エッジコア１８１２ａ～１８１２ｄ、１８１３ａ～１８１３ｄのｙ軸方向の長さＣＬに対するブリッジコア１８２０ａ、１８２０ｂのｙ軸方向の長さＢＬの比の範囲（ＢＬ／ＣＬ≧０．２等）

Claims (8)

1. 互いに同じ向きの交流電流の通電により生じる交番磁界が、導電体板の搬送予定面と交差するように、前記搬送予定面の表側と裏側とに少なくとも１つずつ配置された一対のコイルと、
   前記一対のコイルを構成する１つのコイル毎に一組ずつ配置されたコアと、を備え、
   前記１つのコイル毎に配置された一組のコアは、幅方向において互いに間隔を有する状態で配置された複数の部分コアを有し、
   前記幅方向は、前記導電体板の搬送方向と、前記コイルの対向方向と、に垂直な方向であり、
   前記部分コアのそれぞれは、胴部と、中央脚部と、を有し、
   前記胴部は、前記コイルの背面側において、前記コイルよりも前記搬送方向の上流側の領域から、前記コイルよりも前記搬送方向の下流側の領域まで、前記搬送方向に延設され、
   前記背面側は、前記搬送予定面が存在する側の反対側であり、
   前記中央脚部は、前記コイルの中空部分を通るように、前記胴部から前記搬送予定面の方向に延設されるトランスバース方式の誘導加熱装置であって、
   前記一組のコアは、前記部分コアのうちの少なくとも２つの部分コアと磁気的に結合できる少なくとも１つのブリッジコアを有し、
   前記ブリッジコアは、前記部分コアの背面側に配置されることを特徴とする、トランスバース方式の誘導加熱装置。
2. 前記部分コアのそれぞれは、少なくとも１つの前記ブリッジコアと磁気的に結合できることを特徴とする、請求項１に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
3. 前記一組のコアに含まれる全ての前記部分コアは、前記ブリッジコアを介して磁気的に結合できることを特徴とする、請求項１または２に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
4. 前記一組のコアのそれぞれは、複数の前記ブリッジコアを有し、
   前記ブリッジコアは、前記幅方向において互いに間隔を有する状態で配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
5. 前記一組のコアのそれぞれは、２つの前記ブリッジコアを有し、
   前記２つのブリッジコアは、互いに間隔を有する状態で前記幅方向の両側に配置され、
   前記コイルの対向方向から見た場合に、前記部分コアのそれぞれの少なくとも一部は、１つの前記ブリッジコアと互いに重なり合うことを特徴とする、請求項４に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
6. 前記一組のコアのそれぞれが有する前記ブリッジコアの数は１であることを特徴とする、請求項１または２に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
7. 前記一組のコアにおいて、前記部分コアと、前記ブリッジコアとは、別々のコアであることを特徴とする、請求項１または２に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
8. 前記一組のコアにおいて、前記複数の部分コアの少なくとも１つと、前記ブリッジコアの少なくとも１つとは、一体のコアであることを特徴とする、請求項１または２に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。