電磁誘導加熱コイル、電磁誘導加熱装置及び金属体の加熱方法
【課題】金属体を移動させながら、該金属体を電磁誘導により加熱するための電磁誘導加熱コイルであって、金属体を均一に加熱することができる電磁誘導加熱コイルを提供する。
【解決手段】本発明に係る電磁誘導加熱コイル１は、金属体を移動させながら、該金属体を電磁誘導により加熱するための電磁誘導加熱コイルである。コイル１は、長さ方向と幅方向とを有する。コイル１は、２層以上に導線が巻かれて形成されており、２層以上に導線が巻かれていることによって、導線の積層方向に並んで配置された第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とを有する。コイル１は、コイル１の長さ方向の一端１ａ側において、第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とが互いに重なり合っていない領域を有する。
【解決手段】本発明に係る電磁誘導加熱コイル１は、金属体を移動させながら、該金属体を電磁誘導により加熱するための電磁誘導加熱コイルである。コイル１は、長さ方向と幅方向とを有する。コイル１は、２層以上に導線が巻かれて形成されており、２層以上に導線が巻かれていることによって、導線の積層方向に並んで配置された第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とを有する。コイル１は、コイル１の長さ方向の一端１ａ側において、第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とが互いに重なり合っていない領域を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属体を移動させながら、該金属体を電磁誘導により加熱する用途に用いられる電磁誘導加熱コイル、並びに該電磁誘導加熱コイルを用いた電磁誘導加熱装置に関する。また、本発明は、電磁誘導加熱コイルに電流を流すことにより渦電流を発生させ、上記金属体を加熱する金属体の加熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属を加熱する方法として、電磁誘導加熱を用いる方法が知られている。金属体上に配置された電磁誘導加熱コイルに電流を流して、強力な磁場を発生させると、電磁誘導により渦電流が発生し、金属体が加熱される。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、予め定められた流れ方向に送られる金属体などのストリップを電磁誘導により加熱するための電気誘導加熱装置が開示されている。特許文献１に記載の電磁誘導加熱装置は、上記ストリップの板幅方向に、互いに並列に且つ上記ストリップと対向するように配列された複数個の磁極セグメントと、各磁極セグメントを上記ストリップの厚み方向に、他の磁極セグメントとは独立に移動させるための駆動機構と、上記複数個の磁極セグメントをそれぞれ取り囲むように設けられた電磁誘導加熱コイルとを有する。特許文献１に記載の電磁誘導加熱装置は、上記ストリップのエッジ部が局所的に高温に加熱されるのを抑制するために、上記ストリップのエッジ部を冷却するための冷却手段をさらに有する。該冷却手段は、ストリップのエッジ部に渦電流が集中して、エッジ部が他の部分よりも加熱されるのを抑制するために設けられている。冷却手段としては、具体的には、エアーブローノズルにより、局所的に加熱されやすい上記ストリップのエッジ部に、エアーを吹き付ける手段が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−６８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の電磁誘導加熱装置に記載のように、エアーブローノズルなどの冷却手段を用いて、局所的に加熱されやすい金属体部分を冷却する方法では、金属体の温度を高精度に制御することは困難である。具体的には、金属体が局所的に高温に加熱されるのを十分に抑制できなかったり、逆に局所的に温度が低下してしまったりすることがある。さらに、特許文献１に記載の電磁誘導加熱装置では、エアーブローノズルなどの冷却手段を別途設けなければならず、かつエアーの吹き付け速度及び吹き付け量などを制御しなければならない。
【０００６】
本発明の目的は、金属体を移動させながら、該金属体を電磁誘導により加熱するための電磁誘導加熱コイルであって、金属体を均一に加熱することができる電磁誘導加熱コイル、並びに該電磁誘導加熱コイルを用いた電磁誘導加熱装置及び金属体の加熱方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電磁誘導加熱コイルは、金属体を移動させながら、該金属体を電磁誘導により加熱するための電磁誘導加熱コイルであって、長さ方向と幅方向とを有し、２層以上に導線が巻かれて形成されており、２層以上に上記導線が巻かれていることによって、導線の積層方向に並んで配置された第１の巻き導線部と第２の巻き導線部とを有し、コイルの長さ方向の一端側において、上記第１の巻き導線部と上記第２の巻き導線部とが互いに重なり合っていない領域を有する、電磁誘導加熱コイルが提供される。
【０００８】
本発明に係る電磁誘導加熱コイルのある特定の局面では、コイルの長さ方向の一端側においてコイルの長さ方向にずれていることによって、上記第１の巻き導線部と上記第２の巻き導線部とは、上記重なり合っていない領域を有する。
【０００９】
本発明に係る電磁誘導加熱コイルの他の特定の局面では、上記第１の巻き導線部と上記第２の巻き導線部とは、上記重なり合っていない領域に、巻かれた上記導線が曲線状に延びる曲線部を有する。
【００１０】
本発明に係る電磁誘導加熱コイルの他の特定の局面では、上記第１の巻き導線部と上記第２の巻き導線部とは、上記重なり合っていない領域全体に、上記曲線部を有する。
【００１１】
本発明に係る電磁誘導加熱コイルの別の特定の局面では、上記第１，第２の巻き導線部はそれぞれ、巻かれた上記導線が直線状に延びる第１の直線部と、巻かれた上記導線が直線状に延びる第２の直線部と、該第１の直線部に一端が連なっておりかつ該第２の直線部に他端が連なっている上記曲線部とを有する。
【００１２】
本発明に係る電磁誘導加熱コイルのさらに別の特定の局面では、上記曲線部が、コイルの長さ方向の外側に向かって突出した円弧状である。
【００１３】
コイルの長さ方向における上記第１の巻き導線部と上記第２の巻き導線部とのずれの最大距離は、７ｍｍ以上、１６ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る電磁誘導加熱コイルの他の特定の局面では、上記第１の巻き導線部と上記第２の巻き導線部とが、１本の同じ導線により形成されている。
【００１５】
本発明に係る電磁誘導加熱装置は、本発明に従って構成された電磁誘導加熱コイルと、該電磁誘導加熱コイルに電流を流すための電流供給装置とを備える。
【００１６】
また、本発明の広い局面によれば、金属体の少なくとも一方の表面上に、本発明に従って構成された電磁誘導加熱コイルを、上記第１の巻き導線部と上記第２の巻き導線部とが互いに重なり合っていない領域が上記金属体の表面に対向するように配置して、上記金属体を移動させ、かつ上記電磁誘導加熱コイルに電流を流すことにより渦電流を発生させ、上記金属体を加熱する、金属体の加熱方法が提供される。
【００１７】
本発明に係る金属体の加熱方法のある特定の局面では、上記金属体の移動方向と直交する方向と、上記電磁誘導加熱コイルの長さ方向とが略平行となるように、上記電磁誘導加熱コイルを配置して、上記金属体を加熱する。
【００１８】
本発明に係る金属体の加熱方法の他の特定の局面では、上記金属体と上記電磁誘導加熱コイルとの間の隙間の距離が、コイルの長さ方向における上記第１の巻き導線部と上記第２の巻き導線部とのずれの最大距離の０．７４倍以上となるように、上記金属体と上記電磁誘導加熱コイルとを配置して、上記金属体を加熱する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る電磁誘導加熱コイルは、長さ方向と幅方向とを有し、２層以上に導線が巻かれて形成されており、２層以上に上記導線が巻かれていることによって、導線の積層方向に並んで配置された第１の巻き導線部と第２の巻き導線部とを有し、コイルの長さ方向の一端側において、上記第１の巻き導線部と上記第２の巻き導線部とが互いに重なり合っていない領域を有するので、本発明に係る電磁誘導加熱コイルを用いて、金属体を移動させながら、該金属体を電磁誘導により加熱したときに、金属体を均一に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る電磁誘導加熱コイルを備えた電磁誘導加熱装置を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る電磁誘導加熱コイルを備えた電磁誘導加熱装置を示す平面図である。
【図３】図３は、図１に示す電磁誘導加熱装置と金属体との位置関係を説明するための図である。
【図４】図４は、図１に示す電磁誘導加熱コイルの金属体の表面上における他の配置例を示す正面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、電磁誘導加熱コイルの重なり合っていない部分のずれ距離を説明するための図である。
【図６】図６は、図１に示す電磁誘導加熱コイルの金属体の表面上における他の配置例を示す正面図である。
【図７】図７は、図１に示す電磁誘導加熱コイルの金属体の表面上における別の配置例を示す正面図である。
【図８】図８は、電磁誘導加熱コイルの変形例を示す平面図である。
【図９】図９は、電磁誘導加熱コイルの他の変形例を示す正面図である。
【図１０】図１０は、図１に示す電磁誘導加熱コイルの用途の一例を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２２】
図１に、本発明の一実施形態に係る電磁誘導加熱コイルを備えた電磁誘導加熱装置を斜視図で示す。図２に、図１に示す電磁誘導加熱装置を平面図で示す。図１〜２では、電磁誘導加熱装置の電磁誘導加熱コイルが、金属体の表面上に配置された状態が示されている。
【００２３】
図１〜２に示す電磁誘導加熱装置２１は、コイル１を備える。コイル１は、電磁誘導加熱コイルである。具体的には、コイル１は、金属体２２を移動させながら、金属体２２を電磁誘導により加熱するための電磁誘導加熱コイルである。コイル１は、金属体２２を移動させながら、金属体２２を電磁誘導により加熱する用途に用いられる。金属体２２は、被加熱体である。
【００２４】
図１〜２では、金属体２２の第１の表面２２ａ上に、電磁誘導加熱コイル１が配置されている。金属体２２を加熱する際には、例えば、金属体２２を矢印Ｘで示す方向に移動させる。金属体２２は、長尺状であり、長さ方向と幅方向とを有する。図１〜２では、金属体２２は、該金属体２２の長さ方向に移動される。金属体２２は、例えば、板状体である。
【００２５】
コイル１は、長さ方向と幅方向とを有する。コイル１は、２層以上に導線が巻かれて形成されている。該導線は、コイル１が長さ方向と幅方向とを有するように巻かれている。コイル１は、導線が環状に巻かれて形成されている。
【００２６】
コイル１の長さ方向の一端１ａ側において、導線は２層以上に積層されており、コイルの長さ方向の他端１ｂ側において、導線は２層以上に積層されていない。電磁誘導加熱コイルの一部の領域及び導線の一部の領域は、２層以上に積層されていなくてもよい。例えば、電磁誘導加熱コイルの長さ方向の一端側において、導線が２層以上に積層されており、電磁誘導加熱コイルの長さ方向の他端側において、導線が２層以上に積層されていなくてもよい。なお、他端１ｂは、導線が巻かれている部分を示し、導線が巻かれていない部分を除くこととする。
【００２７】
２層以上に導線が巻かれていることによって、コイル１は、導線の積層方向に並んで配置された第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とを有する。
【００２８】
コイル１は、１本の導線により形成されている。第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とは、１本の同じ導線により形成されている。コイル１を形成する導線の両端は、コイル１に電流を流すための電流供給装置２３に接続されている。電流供給装置２３は、コイル１の他端１ｂ側に配置されている。
【００２９】
コイル１は、コイル１の長さ方向の一端１ａ側において、導線の積層方向に並んで配置された第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とが、互いに重なり合っていない領域Ｒを有する。具体的には、コイル１では、コイル１の長さ方向において、第１の巻き導線部１１が内側に、第２の巻き導線部１２が外側にずれるように、第１，第２の巻き導線部１１，１２が形成されている。言い換えれば、第１の巻き導線部１１が、相対的に小さく巻かれており、第２の巻き導線部１２が相対的に大きく巻かれている。
【００３０】
本実施形態の主な特徴の一つは、コイル１の長さ方向の一端１ａ側において、導線の積層方向に並んで配置された第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とが互いに重なり合っていない領域Ｒを、コイル１が有することである。
【００３１】
コイル１は、導線の積層方向において、第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とが互いに重なり合っていない領域Ｒを有する。仮に、電磁誘導加熱コイルの長さ方向の一端側において、第１，第２の巻き導線部が、互いに重なり合っている場合には、該重なり合っている領域に対向する金属体部分に、渦電流が集中し、金属体が局所的に高温に加熱されやすい。これに対して、上記重なり合っていない領域Ｒを設けることにより、該重なり合っていない領域Ｒに対向する金属体部分に、渦電流が集中し難くなり、金属体が局所的に加熱されるのを抑制でき、金属体を均一に加熱することができる。
【００３２】
コイル１は、コイル１の長さ方向の一端１ａ側においてコイル１の長さ方向にずれていることによって、第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とが重なり合っていない領域Ｒを有する。このように、重なり合っていない領域Ｒは、コイル１の長さ方向の一端１ａにおいてコイル１の長さ方向にずれていることによって設けられていることが好ましい。このような特定の方向のずれにより重なり合っていない領域Ｒを設けることにより、金属体が局所的に加熱されるのをより一層効果的に抑制できる。
【００３３】
第１の巻き導線部１１は、重なり合っていない領域Ｒ全体に、巻かれた導線が曲線状に延びる曲線部１１ａを有する。第２の巻き導線部１２は、重なり合っていない領域Ｒ全体に、巻かれた導線が曲線状に延びる曲線部１２ａを有する。曲線部１１ａ，１２ａは、コイルの長さ方向の外側に向かって突出した円弧状である。曲線部１１ａ，１２ａは、コイル１の長さ方向の一端に位置している。このように、第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とが、重なり合っていない領域Ｒ全体に曲線部１１ａ，１２ａを有すると、コイル１の長さ方向の一端１ａに対向する金属体２２部分に渦電流がより一層集中し難くなり、金属体２２が局所的に加熱されるのをより一層効果的に抑制できる。また、曲線部１１ａ，１２ａが、コイルの長さ方向の外側に向かって突出した円弧状であれば、金属体２２をより一層均一に加熱することができる。
【００３４】
第１の巻き導線部１１は、巻かれた導線が直線状に延びる第１の直線部１１ｂと、巻かれた導線が直線状に延びる第２の直線部１１ｃと、第１の直線部１１ｂに一端が連なっておりかつ第２の直線部１１ｃに他端が連なっている曲線部１１ａとを有する。第１，第２の直線部１１ｂ，１１ｃは、コイル１の長さ方向に延びている。第１の直線部１１ｂと第２の直線部１１ｃとは、略平行に配置されている。第１の直線部１１ｂと第２の直線部１１ｃとは、対向している。
【００３５】
第２の巻き導線部１２は、巻かれた導線が直線状に延びる第１の直線部１２ｂと、巻かれた導線が直線状に延びる第２の直線部１２ｃと、第１の直線部１２ｂに一端に連なっておりかつ第２の直線部１２ｃに他端が連なっている曲線部１２ａとを有する。第１，第２の直線部１２ｂ，１２ｃは、コイル１の長さ方向に延びている。第１の直線部１２ｂと第２の直線部１２ｃとは、略平行に配置されている。第１の直線部１２ｂと第２の直線部１２ｃとは、対向している。
【００３６】
このように、２つの第１，第２の直線部が１つの曲線部に連なっている場合には、曲線部に対向する金属体部分が他の部分よりも高温に加熱されやすくなる傾向がある。しかし、導線の積層方向に曲線部１１ａと曲線部１２ａとが重なり合っていないことによって、曲線部１１ａ，１２ａに対向する金属体部分が他の部分よりも高温に加熱され難くなる。この結果、金属体２２をむらなく均一に加熱することができる。
【００３７】
なお、第１の巻き導線部１１の第２の直線部１１ｃは、曲線部１３の一端に連なっており、第２の巻き導線部１２の第１の直線部１２ｂは、曲線部１３の他端に連なっている。従って、コイル１は、第１の直線部１１ｂと、曲線部１１ａと、第２の直線部１１ｃと、曲線部１３と、第１の直線部１２ｂと、曲線部１２ａと、第２の直線部１２ｃとがこの順で連なっている。第１の直線部１１ｂの曲線部１１ａ側とは反対側の端部が、電流供給装置２３に接続されている。第２の直線部１１ｃの曲線部１２ａ側とは反対側の端部が、電流供給装置２３に接続されている。
【００３８】
図１〜３に示すように、電磁誘導加熱コイル１を備えた電磁誘導加熱装置２１を用いて、金属体２２を加熱する際には、金属体２２の第１の表面２２ａ上に、電磁誘導加熱コイル１を配置する。このとき、第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とが重なり合っていない領域Ｒが金属体２２の第１の表面２２ａに対向するように、コイル１を配置する。すなわち、重なり合っていない領域Ｒが、金属体２２の第１の表面２２ａ上に位置するように、コイル１を配置する。
【００３９】
ここでは、第１の巻き導線部１１が金属体２２側、第２の巻き導線部１２が金属体２２側とは反対側となるように、コイル１が配置されている。コイル１の長さ方向の一端１ａ側において、金属体２２に相対的に近い第１の巻き導線部１１が内側に、金属体２２に相対的に遠い第２の巻き導線部１２が外側にずれている。
【００４０】
図１〜３に示す配置で、金属体２２を矢印Ｘの方向に移動させ、かつ電流供給装置２３からコイル１に電流を流すことにより渦電流を発生させる。この結果、金属体２２が加熱される。金属体２２を矢印Ｘの方向とは反対側の方向に移動させてもよい。
【００４１】
図１〜２に示すように、金属体２２の移動方向（矢印Ｘの方向）と直交する方向と、電磁誘導加熱コイル１の長さ方向とが略平行となるように、電磁誘導加熱コイル１を配置して、金属体２２を加熱することが好ましい。この場合には、金属体２２を広範囲にわたり効果的に加熱することができる。
【００４２】
図１〜３では、第１の巻き導線部１１が金属体２２側、第２の巻き導線部１２が金属体２２側とは反対側となるように、コイル１が配置されている。図４に示すように、金属体２２の第１の表面２２ａ上で、コイル１の上下が反転されて、第２の巻き導線部１２が金属体２２側、第１の巻き導線部１１が金属体２２側とは反対側となるように、コイル１が配置されていてもよい。コイル１の長さ方向の一端１ａ側において、金属体２２に相対的に近い第２の巻き導線部１２が外側に、金属体２２に相対的に遠い第１の巻き導線部１１が内側にずれるように、第１，第２の巻き導線部１１，１２が配置されている。言い換えれば、コイル１の長さ方向一端において、金属体２２に相対的に近い第１の巻き導線部１２が大きく巻かれており、金属体２２に相対的に遠い第１の巻き導線部１１が小さく巻かれているように、第１，第２の巻き導線部１１，１２が配置されていてもよい。
【００４３】
コイル１の長さ方向寸法Ｌ（ｍｍ）は、コイル１の幅方向寸法Ｗを超えていればよく、任意に選ぶことができる。長さ方向寸法Ｌは特に限定されない。長さ方向寸法Ｌは、好ましくは２０ｍｍ以上、より好ましくは１００ｍｍ以上である。コイル１の長さ方向寸法Ｌは、加熱される金属体２２の長さ方向寸法Ｌ２（ｍｍ）に応じて適宜決められる。コイルの長さ方向寸法Ｌは、加熱される金属体２２の長さ方向寸法Ｌ２よりも小さいことが好ましい。好ましくはＬ≦（Ｌ２−１０）であり、より好ましくはＬ≦（Ｌ２−１５）である。
【００４４】
図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、コイル１の長さ方向における第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とのずれの最大距離Ｄ１は、適宜変更することができる。図５（ａ）に示すコイル１Ａのずれの最大距離Ｄ１ａは、図５（ｂ）に示すコイル１Ｂのずれの最大距離Ｄ１ｂよりも小さい。図５（ｂ）に示すコイル１Ｂのずれの最大距離Ｄ１ｂは、図５（ｃ）に示すコイル１Ｃのずれの最大距離Ｄ１ｃよりも小さい。コイル１の長さ方向における第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とのずれの最大距離Ｄ１は、好ましくは７ｍｍ以上、好ましくは１６ｍｍ以下である。
【００４５】
図３に示すように、金属体２２と電磁誘導加熱コイル１との間の隙間の距離Ｄ２が、コイル１の長さ方向における第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とのずれの最大距離の０．７４倍以上となるように、金属体２２と電磁誘導加熱コイル１とを配置して、金属体２２を加熱することが好ましい。この場合には、金属体２２をより一層均一に加熱することができる。
【００４６】
図６に示すように、金属体２２の第１の表面２２ａ上には、２つの電磁誘導加熱コイル１が積層されて配置されてもよい。ここでは、１つのコイル１に対して、他のコイル１が、長さ方向に反転された状態で、２つのコイル１，１が配置されている。この場合には、金属体をより一層効果的に加熱することができる。さらに、金属体の幅方向の一端と他端側とにおいて、金属体が局所的に加熱されるのをより一層効果的に抑制できる。
【００４７】
図７に示すように、金属体２２の第１の表面２２ａ上だけでなく、第１の表面２２ａとは反対の第２の表面２２ｂ上にも、コイル１が配置されていてもよい。
【００４８】
図１〜３に示すコイル１では、第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とは、重なり合っていない領域Ｒ全体に、曲線部１１ａ，１２ａを有する。図８に示すコイル３１のように、第１の巻き導線部３２の巻き導線部３３とは、重なり合っていない領域Ｒの一部に、巻かれた導線が曲線状に延びる曲線部３２ａ，３３ａを有していてもよい。コイル３１では、第１の巻き導線部３２は、重なり合っていない領域Ｒに、２つの曲線部３２ａを有する。２つの曲線部３２ａは、巻かれた導線が直線状に延びる直線部３２ｂの一端と他端とに連なっている。第２の巻き導線部３３は、重なり合っていない領域Ｒに、２つの曲線部３３ａを有する。２つの曲線部３３ａは、巻かれた導線が直線状に延びる直線部３３ｂの一端と他端とに連なっている。
【００４９】
図１に示すコイル１は、導線の積層方向に並んで配置された第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とを有し、２層に導線が巻かれている。図９に示すように、コイル４１は、導線の積層方向に並んで配置された第１の巻き導線部４２と第２の巻き導線部４３と第３の巻き導線部４４と有し、３層に導線が巻かれていてもよい。さらに、４層以上に導線が巻かれていてもよい。
【００５０】
コイル４１では、コイル４１の長さ方向の一端４１ａ側において、第１の巻き導線部４２と第２の巻き導線部４３と第３の巻き導線部４４とが互いに重なり合っていない領域Ｒを有する。このように、コイルの長さ方向の一端側において、第１の巻き導線部と第２の巻き導線部と第３の巻き導線部とが互いに重なり合っていない領域Ｒを有することが好ましい。この場合には、金属体２２をより一層均一に加熱することができる。但し、コイルの長さ方向の一端側において、第３の巻き導線部は、第１の巻き導線部と互いに重なり合っていない領域を有していなくてもよく、第２の巻き導線部と互いに重なりあっていない領域を有していなくてもよい。
【００５１】
電磁誘導加熱コイル１は、金属体が加熱される様々な用途に用いられる。電磁誘導加熱コイル１は、例えば、樹脂層により被覆された金属体を得る用途などに用いることができる。
【００５２】
具体的に説明すると、図１０に示すように、例えば、ローラー６１，６２を回転させて、金属体２２を移動させながら、電磁誘導加熱コイル１により金属体２２を加熱する。金属体２２が加熱された状態で、金属体２２の第１の表面２２ａ上に、ローラー６３により樹脂シート５１を圧接しながら積層して、金属体２２の熱により樹脂シート５１を加熱する。それによって、金属体２２と樹脂シート５１とを接着させる。このようにして、樹脂層により被覆された金属体を得ることができる。本発明に係る電磁誘導加熱コイルは、この用途以外にも用いることができる。なお、図１０では、電磁誘導加熱装置２１は、略図的に示されている。
【００５３】
以下、本発明の具体的な実施例及び比較例を挙げて、本発明の効果を明らかにする。
【００５４】
（実施例１）
金属体として、厚み０．３ｍｍ、幅方向寸法４００ｍｍのＳＵＳ３０４を用意した。図１に示す電磁誘導加熱コイル１を用意した。コイル１の長さ方向寸法Ｌは３６０ｍｍ、コイル１の幅方向寸法は６０ｍｍ、重なり合っていない領域Ｒのずれの最大距離Ｄ１は１０ｍｍとした。
【００５５】
金属体の表面上に、コイル１を配置した。金属体と電磁誘導加熱コイル１との間の隙間の距離Ｄ２は、１０ｍｍとした。また、コイル１の長さ方向において、金属体に相対的に近い第１の巻き導線部１１が内側に、金属体２２に相対的に遠い第２の巻き導線部１２が外側にずれるように、第１，第２の巻き導線部１１，１２を配置した。
【００５６】
金属体を１．２ｍ／分の移動速度で移動させ、コイル１に４００ｋＨｚの高周波で２４Ａの電流を流し、金属体を加熱した。
【００５７】
（実施例２）
重なり合っていない領域Ｒのずれの最大距離Ｄ１を１０ｍｍから７ｍｍに変更したこと以外は実施例１と同様に構成されたコイルを用いて、金属体を加熱した。
【００５８】
（実施例３）
重なり合っていない領域Ｒのずれの最大距離Ｄ１を１０ｍｍから１５ｍｍに変更したこと以外は実施例１と同様に構成されたコイルを用いて、金属体を加熱した。
【００５９】
（実施例４）
金属体の移動速度を１．２ｍ／分から１．８ｍ／分に変更したこと以外は実施例１と同様にして、金属体を加熱した。
【００６０】
（比較例１）
重なり合っていない領域Ｒが存在せず、ずれ距離Ｄ１を０ｍｍに変更したこと以外は実施例１と同様に構成されたコイルを用いて、金属体を加熱した。
【００６１】
（評価）
金属体が、該金属体の幅方向に均一に加熱されているか否かを評価した。
【００６２】
金属体の幅方向全体の温度をサーモビュアで観察し、温度を計測した。コイルの中心部に対向する金属体の温度をＴ（℃）としたときに、金属体の温度が０．９５Ｔ以上、１．０５Ｔ以下である温度を示す部分を、均一加熱範囲とした。該均一加熱範囲の金属体の幅方向における距離を、金属体が均一に加熱されているか否かの指標とした。均一温度範囲は大きいほどよい。
【００６３】
金属体が、該金属体の幅方向に均一に加熱されているかを下記の判定基準で判定した。
【００６４】
［判定基準］
○○：コイルの長さ方向寸法Ｌ対して、均一加熱範囲の金属体の幅方向における距離が、１００％以上
○：コイルの長さ方向寸法Ｌに対して、均一加熱範囲の金属体の幅方向における距離が、９７％以上、１００％未満
△：コイル長さ方向寸法Ｌに対して、均一加熱範囲の金属体の幅方向における距離が、９０％以上、９７％未満
×：コイル長さ方向寸法Ｌに対して、均一加熱範囲の金属体の幅方向における距離が、９０％未満
結果を下記の表１に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
表１に示すように、コイル１に重なり合っていない領域が存在することで、金属体を均一に加熱することができることがわかる。また、金属体の移動速度をかえると場合に、金属体の温度はかわるものの、金属体が均一に加熱される幅方向における距離に大きな変化はないことがわかる。
【符号の説明】
【００６７】
１…コイル
１ａ…一端
１ｂ…他端
１Ａ〜１Ｃ…コイル
１１…第１の巻き導線部
１１ａ…曲線部
１１ｂ…第１の直線部
１１ｃ…第２の直線部
１２…第２の巻き導線部
１２ａ…曲線部
１２ｂ…第１の直線部
１２ｃ…第２の直線部
１３…曲線部
２１…電磁誘導加熱装置
２２…金属体
２２ａ…第１の表面
２２ｂ…第２の表面
２３…電流供給装置
３１…コイル
３２，３３…第１，第２の巻き導線部
３２ａ，３３ａ…曲線部
３２ｂ，３３ｂ…直線部
４１…コイル
４１ａ…一端
４２〜４４…第１〜第３の巻き導線部
５１…樹脂シート
６１〜６３…ロール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属体を移動させながら、該金属体を電磁誘導により加熱する用途に用いられる電磁誘導加熱コイル、並びに該電磁誘導加熱コイルを用いた電磁誘導加熱装置に関する。また、本発明は、電磁誘導加熱コイルに電流を流すことにより渦電流を発生させ、上記金属体を加熱する金属体の加熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属を加熱する方法として、電磁誘導加熱を用いる方法が知られている。金属体上に配置された電磁誘導加熱コイルに電流を流して、強力な磁場を発生させると、電磁誘導により渦電流が発生し、金属体が加熱される。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、予め定められた流れ方向に送られる金属体などのストリップを電磁誘導により加熱するための電気誘導加熱装置が開示されている。特許文献１に記載の電磁誘導加熱装置は、上記ストリップの板幅方向に、互いに並列に且つ上記ストリップと対向するように配列された複数個の磁極セグメントと、各磁極セグメントを上記ストリップの厚み方向に、他の磁極セグメントとは独立に移動させるための駆動機構と、上記複数個の磁極セグメントをそれぞれ取り囲むように設けられた電磁誘導加熱コイルとを有する。特許文献１に記載の電磁誘導加熱装置は、上記ストリップのエッジ部が局所的に高温に加熱されるのを抑制するために、上記ストリップのエッジ部を冷却するための冷却手段をさらに有する。該冷却手段は、ストリップのエッジ部に渦電流が集中して、エッジ部が他の部分よりも加熱されるのを抑制するために設けられている。冷却手段としては、具体的には、エアーブローノズルにより、局所的に加熱されやすい上記ストリップのエッジ部に、エアーを吹き付ける手段が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−６８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の電磁誘導加熱装置に記載のように、エアーブローノズルなどの冷却手段を用いて、局所的に加熱されやすい金属体部分を冷却する方法では、金属体の温度を高精度に制御することは困難である。具体的には、金属体が局所的に高温に加熱されるのを十分に抑制できなかったり、逆に局所的に温度が低下してしまったりすることがある。さらに、特許文献１に記載の電磁誘導加熱装置では、エアーブローノズルなどの冷却手段を別途設けなければならず、かつエアーの吹き付け速度及び吹き付け量などを制御しなければならない。
【０００６】
本発明の目的は、金属体を移動させながら、該金属体を電磁誘導により加熱するための電磁誘導加熱コイルであって、金属体を均一に加熱することができる電磁誘導加熱コイル、並びに該電磁誘導加熱コイルを用いた電磁誘導加熱装置及び金属体の加熱方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電磁誘導加熱コイルは、金属体を移動させながら、該金属体を電磁誘導により加熱するための電磁誘導加熱コイルであって、長さ方向と幅方向とを有し、２層以上に導線が巻かれて形成されており、２層以上に上記導線が巻かれていることによって、導線の積層方向に並んで配置された第１の巻き導線部と第２の巻き導線部とを有し、コイルの長さ方向の一端側において、上記第１の巻き導線部と上記第２の巻き導線部とが互いに重なり合っていない領域を有する、電磁誘導加熱コイルが提供される。
【０００８】
本発明に係る電磁誘導加熱コイルのある特定の局面では、コイルの長さ方向の一端側においてコイルの長さ方向にずれていることによって、上記第１の巻き導線部と上記第２の巻き導線部とは、上記重なり合っていない領域を有する。
【０００９】
本発明に係る電磁誘導加熱コイルの他の特定の局面では、上記第１の巻き導線部と上記第２の巻き導線部とは、上記重なり合っていない領域に、巻かれた上記導線が曲線状に延びる曲線部を有する。
【００１０】
本発明に係る電磁誘導加熱コイルの他の特定の局面では、上記第１の巻き導線部と上記第２の巻き導線部とは、上記重なり合っていない領域全体に、上記曲線部を有する。
【００１１】
本発明に係る電磁誘導加熱コイルの別の特定の局面では、上記第１，第２の巻き導線部はそれぞれ、巻かれた上記導線が直線状に延びる第１の直線部と、巻かれた上記導線が直線状に延びる第２の直線部と、該第１の直線部に一端が連なっておりかつ該第２の直線部に他端が連なっている上記曲線部とを有する。
【００１２】
本発明に係る電磁誘導加熱コイルのさらに別の特定の局面では、上記曲線部が、コイルの長さ方向の外側に向かって突出した円弧状である。
【００１３】
コイルの長さ方向における上記第１の巻き導線部と上記第２の巻き導線部とのずれの最大距離は、７ｍｍ以上、１６ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る電磁誘導加熱コイルの他の特定の局面では、上記第１の巻き導線部と上記第２の巻き導線部とが、１本の同じ導線により形成されている。
【００１５】
本発明に係る電磁誘導加熱装置は、本発明に従って構成された電磁誘導加熱コイルと、該電磁誘導加熱コイルに電流を流すための電流供給装置とを備える。
【００１６】
また、本発明の広い局面によれば、金属体の少なくとも一方の表面上に、本発明に従って構成された電磁誘導加熱コイルを、上記第１の巻き導線部と上記第２の巻き導線部とが互いに重なり合っていない領域が上記金属体の表面に対向するように配置して、上記金属体を移動させ、かつ上記電磁誘導加熱コイルに電流を流すことにより渦電流を発生させ、上記金属体を加熱する、金属体の加熱方法が提供される。
【００１７】
本発明に係る金属体の加熱方法のある特定の局面では、上記金属体の移動方向と直交する方向と、上記電磁誘導加熱コイルの長さ方向とが略平行となるように、上記電磁誘導加熱コイルを配置して、上記金属体を加熱する。
【００１８】
本発明に係る金属体の加熱方法の他の特定の局面では、上記金属体と上記電磁誘導加熱コイルとの間の隙間の距離が、コイルの長さ方向における上記第１の巻き導線部と上記第２の巻き導線部とのずれの最大距離の０．７４倍以上となるように、上記金属体と上記電磁誘導加熱コイルとを配置して、上記金属体を加熱する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る電磁誘導加熱コイルは、長さ方向と幅方向とを有し、２層以上に導線が巻かれて形成されており、２層以上に上記導線が巻かれていることによって、導線の積層方向に並んで配置された第１の巻き導線部と第２の巻き導線部とを有し、コイルの長さ方向の一端側において、上記第１の巻き導線部と上記第２の巻き導線部とが互いに重なり合っていない領域を有するので、本発明に係る電磁誘導加熱コイルを用いて、金属体を移動させながら、該金属体を電磁誘導により加熱したときに、金属体を均一に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る電磁誘導加熱コイルを備えた電磁誘導加熱装置を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る電磁誘導加熱コイルを備えた電磁誘導加熱装置を示す平面図である。
【図３】図３は、図１に示す電磁誘導加熱装置と金属体との位置関係を説明するための図である。
【図４】図４は、図１に示す電磁誘導加熱コイルの金属体の表面上における他の配置例を示す正面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、電磁誘導加熱コイルの重なり合っていない部分のずれ距離を説明するための図である。
【図６】図６は、図１に示す電磁誘導加熱コイルの金属体の表面上における他の配置例を示す正面図である。
【図７】図７は、図１に示す電磁誘導加熱コイルの金属体の表面上における別の配置例を示す正面図である。
【図８】図８は、電磁誘導加熱コイルの変形例を示す平面図である。
【図９】図９は、電磁誘導加熱コイルの他の変形例を示す正面図である。
【図１０】図１０は、図１に示す電磁誘導加熱コイルの用途の一例を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２２】
図１に、本発明の一実施形態に係る電磁誘導加熱コイルを備えた電磁誘導加熱装置を斜視図で示す。図２に、図１に示す電磁誘導加熱装置を平面図で示す。図１〜２では、電磁誘導加熱装置の電磁誘導加熱コイルが、金属体の表面上に配置された状態が示されている。
【００２３】
図１〜２に示す電磁誘導加熱装置２１は、コイル１を備える。コイル１は、電磁誘導加熱コイルである。具体的には、コイル１は、金属体２２を移動させながら、金属体２２を電磁誘導により加熱するための電磁誘導加熱コイルである。コイル１は、金属体２２を移動させながら、金属体２２を電磁誘導により加熱する用途に用いられる。金属体２２は、被加熱体である。
【００２４】
図１〜２では、金属体２２の第１の表面２２ａ上に、電磁誘導加熱コイル１が配置されている。金属体２２を加熱する際には、例えば、金属体２２を矢印Ｘで示す方向に移動させる。金属体２２は、長尺状であり、長さ方向と幅方向とを有する。図１〜２では、金属体２２は、該金属体２２の長さ方向に移動される。金属体２２は、例えば、板状体である。
【００２５】
コイル１は、長さ方向と幅方向とを有する。コイル１は、２層以上に導線が巻かれて形成されている。該導線は、コイル１が長さ方向と幅方向とを有するように巻かれている。コイル１は、導線が環状に巻かれて形成されている。
【００２６】
コイル１の長さ方向の一端１ａ側において、導線は２層以上に積層されており、コイルの長さ方向の他端１ｂ側において、導線は２層以上に積層されていない。電磁誘導加熱コイルの一部の領域及び導線の一部の領域は、２層以上に積層されていなくてもよい。例えば、電磁誘導加熱コイルの長さ方向の一端側において、導線が２層以上に積層されており、電磁誘導加熱コイルの長さ方向の他端側において、導線が２層以上に積層されていなくてもよい。なお、他端１ｂは、導線が巻かれている部分を示し、導線が巻かれていない部分を除くこととする。
【００２７】
２層以上に導線が巻かれていることによって、コイル１は、導線の積層方向に並んで配置された第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とを有する。
【００２８】
コイル１は、１本の導線により形成されている。第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とは、１本の同じ導線により形成されている。コイル１を形成する導線の両端は、コイル１に電流を流すための電流供給装置２３に接続されている。電流供給装置２３は、コイル１の他端１ｂ側に配置されている。
【００２９】
コイル１は、コイル１の長さ方向の一端１ａ側において、導線の積層方向に並んで配置された第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とが、互いに重なり合っていない領域Ｒを有する。具体的には、コイル１では、コイル１の長さ方向において、第１の巻き導線部１１が内側に、第２の巻き導線部１２が外側にずれるように、第１，第２の巻き導線部１１，１２が形成されている。言い換えれば、第１の巻き導線部１１が、相対的に小さく巻かれており、第２の巻き導線部１２が相対的に大きく巻かれている。
【００３０】
本実施形態の主な特徴の一つは、コイル１の長さ方向の一端１ａ側において、導線の積層方向に並んで配置された第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とが互いに重なり合っていない領域Ｒを、コイル１が有することである。
【００３１】
コイル１は、導線の積層方向において、第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とが互いに重なり合っていない領域Ｒを有する。仮に、電磁誘導加熱コイルの長さ方向の一端側において、第１，第２の巻き導線部が、互いに重なり合っている場合には、該重なり合っている領域に対向する金属体部分に、渦電流が集中し、金属体が局所的に高温に加熱されやすい。これに対して、上記重なり合っていない領域Ｒを設けることにより、該重なり合っていない領域Ｒに対向する金属体部分に、渦電流が集中し難くなり、金属体が局所的に加熱されるのを抑制でき、金属体を均一に加熱することができる。
【００３２】
コイル１は、コイル１の長さ方向の一端１ａ側においてコイル１の長さ方向にずれていることによって、第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とが重なり合っていない領域Ｒを有する。このように、重なり合っていない領域Ｒは、コイル１の長さ方向の一端１ａにおいてコイル１の長さ方向にずれていることによって設けられていることが好ましい。このような特定の方向のずれにより重なり合っていない領域Ｒを設けることにより、金属体が局所的に加熱されるのをより一層効果的に抑制できる。
【００３３】
第１の巻き導線部１１は、重なり合っていない領域Ｒ全体に、巻かれた導線が曲線状に延びる曲線部１１ａを有する。第２の巻き導線部１２は、重なり合っていない領域Ｒ全体に、巻かれた導線が曲線状に延びる曲線部１２ａを有する。曲線部１１ａ，１２ａは、コイルの長さ方向の外側に向かって突出した円弧状である。曲線部１１ａ，１２ａは、コイル１の長さ方向の一端に位置している。このように、第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とが、重なり合っていない領域Ｒ全体に曲線部１１ａ，１２ａを有すると、コイル１の長さ方向の一端１ａに対向する金属体２２部分に渦電流がより一層集中し難くなり、金属体２２が局所的に加熱されるのをより一層効果的に抑制できる。また、曲線部１１ａ，１２ａが、コイルの長さ方向の外側に向かって突出した円弧状であれば、金属体２２をより一層均一に加熱することができる。
【００３４】
第１の巻き導線部１１は、巻かれた導線が直線状に延びる第１の直線部１１ｂと、巻かれた導線が直線状に延びる第２の直線部１１ｃと、第１の直線部１１ｂに一端が連なっておりかつ第２の直線部１１ｃに他端が連なっている曲線部１１ａとを有する。第１，第２の直線部１１ｂ，１１ｃは、コイル１の長さ方向に延びている。第１の直線部１１ｂと第２の直線部１１ｃとは、略平行に配置されている。第１の直線部１１ｂと第２の直線部１１ｃとは、対向している。
【００３５】
第２の巻き導線部１２は、巻かれた導線が直線状に延びる第１の直線部１２ｂと、巻かれた導線が直線状に延びる第２の直線部１２ｃと、第１の直線部１２ｂに一端に連なっておりかつ第２の直線部１２ｃに他端が連なっている曲線部１２ａとを有する。第１，第２の直線部１２ｂ，１２ｃは、コイル１の長さ方向に延びている。第１の直線部１２ｂと第２の直線部１２ｃとは、略平行に配置されている。第１の直線部１２ｂと第２の直線部１２ｃとは、対向している。
【００３６】
このように、２つの第１，第２の直線部が１つの曲線部に連なっている場合には、曲線部に対向する金属体部分が他の部分よりも高温に加熱されやすくなる傾向がある。しかし、導線の積層方向に曲線部１１ａと曲線部１２ａとが重なり合っていないことによって、曲線部１１ａ，１２ａに対向する金属体部分が他の部分よりも高温に加熱され難くなる。この結果、金属体２２をむらなく均一に加熱することができる。
【００３７】
なお、第１の巻き導線部１１の第２の直線部１１ｃは、曲線部１３の一端に連なっており、第２の巻き導線部１２の第１の直線部１２ｂは、曲線部１３の他端に連なっている。従って、コイル１は、第１の直線部１１ｂと、曲線部１１ａと、第２の直線部１１ｃと、曲線部１３と、第１の直線部１２ｂと、曲線部１２ａと、第２の直線部１２ｃとがこの順で連なっている。第１の直線部１１ｂの曲線部１１ａ側とは反対側の端部が、電流供給装置２３に接続されている。第２の直線部１１ｃの曲線部１２ａ側とは反対側の端部が、電流供給装置２３に接続されている。
【００３８】
図１〜３に示すように、電磁誘導加熱コイル１を備えた電磁誘導加熱装置２１を用いて、金属体２２を加熱する際には、金属体２２の第１の表面２２ａ上に、電磁誘導加熱コイル１を配置する。このとき、第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とが重なり合っていない領域Ｒが金属体２２の第１の表面２２ａに対向するように、コイル１を配置する。すなわち、重なり合っていない領域Ｒが、金属体２２の第１の表面２２ａ上に位置するように、コイル１を配置する。
【００３９】
ここでは、第１の巻き導線部１１が金属体２２側、第２の巻き導線部１２が金属体２２側とは反対側となるように、コイル１が配置されている。コイル１の長さ方向の一端１ａ側において、金属体２２に相対的に近い第１の巻き導線部１１が内側に、金属体２２に相対的に遠い第２の巻き導線部１２が外側にずれている。
【００４０】
図１〜３に示す配置で、金属体２２を矢印Ｘの方向に移動させ、かつ電流供給装置２３からコイル１に電流を流すことにより渦電流を発生させる。この結果、金属体２２が加熱される。金属体２２を矢印Ｘの方向とは反対側の方向に移動させてもよい。
【００４１】
図１〜２に示すように、金属体２２の移動方向（矢印Ｘの方向）と直交する方向と、電磁誘導加熱コイル１の長さ方向とが略平行となるように、電磁誘導加熱コイル１を配置して、金属体２２を加熱することが好ましい。この場合には、金属体２２を広範囲にわたり効果的に加熱することができる。
【００４２】
図１〜３では、第１の巻き導線部１１が金属体２２側、第２の巻き導線部１２が金属体２２側とは反対側となるように、コイル１が配置されている。図４に示すように、金属体２２の第１の表面２２ａ上で、コイル１の上下が反転されて、第２の巻き導線部１２が金属体２２側、第１の巻き導線部１１が金属体２２側とは反対側となるように、コイル１が配置されていてもよい。コイル１の長さ方向の一端１ａ側において、金属体２２に相対的に近い第２の巻き導線部１２が外側に、金属体２２に相対的に遠い第１の巻き導線部１１が内側にずれるように、第１，第２の巻き導線部１１，１２が配置されている。言い換えれば、コイル１の長さ方向一端において、金属体２２に相対的に近い第１の巻き導線部１２が大きく巻かれており、金属体２２に相対的に遠い第１の巻き導線部１１が小さく巻かれているように、第１，第２の巻き導線部１１，１２が配置されていてもよい。
【００４３】
コイル１の長さ方向寸法Ｌ（ｍｍ）は、コイル１の幅方向寸法Ｗを超えていればよく、任意に選ぶことができる。長さ方向寸法Ｌは特に限定されない。長さ方向寸法Ｌは、好ましくは２０ｍｍ以上、より好ましくは１００ｍｍ以上である。コイル１の長さ方向寸法Ｌは、加熱される金属体２２の長さ方向寸法Ｌ２（ｍｍ）に応じて適宜決められる。コイルの長さ方向寸法Ｌは、加熱される金属体２２の長さ方向寸法Ｌ２よりも小さいことが好ましい。好ましくはＬ≦（Ｌ２−１０）であり、より好ましくはＬ≦（Ｌ２−１５）である。
【００４４】
図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、コイル１の長さ方向における第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とのずれの最大距離Ｄ１は、適宜変更することができる。図５（ａ）に示すコイル１Ａのずれの最大距離Ｄ１ａは、図５（ｂ）に示すコイル１Ｂのずれの最大距離Ｄ１ｂよりも小さい。図５（ｂ）に示すコイル１Ｂのずれの最大距離Ｄ１ｂは、図５（ｃ）に示すコイル１Ｃのずれの最大距離Ｄ１ｃよりも小さい。コイル１の長さ方向における第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とのずれの最大距離Ｄ１は、好ましくは７ｍｍ以上、好ましくは１６ｍｍ以下である。
【００４５】
図３に示すように、金属体２２と電磁誘導加熱コイル１との間の隙間の距離Ｄ２が、コイル１の長さ方向における第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とのずれの最大距離の０．７４倍以上となるように、金属体２２と電磁誘導加熱コイル１とを配置して、金属体２２を加熱することが好ましい。この場合には、金属体２２をより一層均一に加熱することができる。
【００４６】
図６に示すように、金属体２２の第１の表面２２ａ上には、２つの電磁誘導加熱コイル１が積層されて配置されてもよい。ここでは、１つのコイル１に対して、他のコイル１が、長さ方向に反転された状態で、２つのコイル１，１が配置されている。この場合には、金属体をより一層効果的に加熱することができる。さらに、金属体の幅方向の一端と他端側とにおいて、金属体が局所的に加熱されるのをより一層効果的に抑制できる。
【００４７】
図７に示すように、金属体２２の第１の表面２２ａ上だけでなく、第１の表面２２ａとは反対の第２の表面２２ｂ上にも、コイル１が配置されていてもよい。
【００４８】
図１〜３に示すコイル１では、第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とは、重なり合っていない領域Ｒ全体に、曲線部１１ａ，１２ａを有する。図８に示すコイル３１のように、第１の巻き導線部３２の巻き導線部３３とは、重なり合っていない領域Ｒの一部に、巻かれた導線が曲線状に延びる曲線部３２ａ，３３ａを有していてもよい。コイル３１では、第１の巻き導線部３２は、重なり合っていない領域Ｒに、２つの曲線部３２ａを有する。２つの曲線部３２ａは、巻かれた導線が直線状に延びる直線部３２ｂの一端と他端とに連なっている。第２の巻き導線部３３は、重なり合っていない領域Ｒに、２つの曲線部３３ａを有する。２つの曲線部３３ａは、巻かれた導線が直線状に延びる直線部３３ｂの一端と他端とに連なっている。
【００４９】
図１に示すコイル１は、導線の積層方向に並んで配置された第１の巻き導線部１１と第２の巻き導線部１２とを有し、２層に導線が巻かれている。図９に示すように、コイル４１は、導線の積層方向に並んで配置された第１の巻き導線部４２と第２の巻き導線部４３と第３の巻き導線部４４と有し、３層に導線が巻かれていてもよい。さらに、４層以上に導線が巻かれていてもよい。
【００５０】
コイル４１では、コイル４１の長さ方向の一端４１ａ側において、第１の巻き導線部４２と第２の巻き導線部４３と第３の巻き導線部４４とが互いに重なり合っていない領域Ｒを有する。このように、コイルの長さ方向の一端側において、第１の巻き導線部と第２の巻き導線部と第３の巻き導線部とが互いに重なり合っていない領域Ｒを有することが好ましい。この場合には、金属体２２をより一層均一に加熱することができる。但し、コイルの長さ方向の一端側において、第３の巻き導線部は、第１の巻き導線部と互いに重なり合っていない領域を有していなくてもよく、第２の巻き導線部と互いに重なりあっていない領域を有していなくてもよい。
【００５１】
電磁誘導加熱コイル１は、金属体が加熱される様々な用途に用いられる。電磁誘導加熱コイル１は、例えば、樹脂層により被覆された金属体を得る用途などに用いることができる。
【００５２】
具体的に説明すると、図１０に示すように、例えば、ローラー６１，６２を回転させて、金属体２２を移動させながら、電磁誘導加熱コイル１により金属体２２を加熱する。金属体２２が加熱された状態で、金属体２２の第１の表面２２ａ上に、ローラー６３により樹脂シート５１を圧接しながら積層して、金属体２２の熱により樹脂シート５１を加熱する。それによって、金属体２２と樹脂シート５１とを接着させる。このようにして、樹脂層により被覆された金属体を得ることができる。本発明に係る電磁誘導加熱コイルは、この用途以外にも用いることができる。なお、図１０では、電磁誘導加熱装置２１は、略図的に示されている。
【００５３】
以下、本発明の具体的な実施例及び比較例を挙げて、本発明の効果を明らかにする。
【００５４】
（実施例１）
金属体として、厚み０．３ｍｍ、幅方向寸法４００ｍｍのＳＵＳ３０４を用意した。図１に示す電磁誘導加熱コイル１を用意した。コイル１の長さ方向寸法Ｌは３６０ｍｍ、コイル１の幅方向寸法は６０ｍｍ、重なり合っていない領域Ｒのずれの最大距離Ｄ１は１０ｍｍとした。
【００５５】
金属体の表面上に、コイル１を配置した。金属体と電磁誘導加熱コイル１との間の隙間の距離Ｄ２は、１０ｍｍとした。また、コイル１の長さ方向において、金属体に相対的に近い第１の巻き導線部１１が内側に、金属体２２に相対的に遠い第２の巻き導線部１２が外側にずれるように、第１，第２の巻き導線部１１，１２を配置した。
【００５６】
金属体を１．２ｍ／分の移動速度で移動させ、コイル１に４００ｋＨｚの高周波で２４Ａの電流を流し、金属体を加熱した。
【００５７】
（実施例２）
重なり合っていない領域Ｒのずれの最大距離Ｄ１を１０ｍｍから７ｍｍに変更したこと以外は実施例１と同様に構成されたコイルを用いて、金属体を加熱した。
【００５８】
（実施例３）
重なり合っていない領域Ｒのずれの最大距離Ｄ１を１０ｍｍから１５ｍｍに変更したこと以外は実施例１と同様に構成されたコイルを用いて、金属体を加熱した。
【００５９】
（実施例４）
金属体の移動速度を１．２ｍ／分から１．８ｍ／分に変更したこと以外は実施例１と同様にして、金属体を加熱した。
【００６０】
（比較例１）
重なり合っていない領域Ｒが存在せず、ずれ距離Ｄ１を０ｍｍに変更したこと以外は実施例１と同様に構成されたコイルを用いて、金属体を加熱した。
【００６１】
（評価）
金属体が、該金属体の幅方向に均一に加熱されているか否かを評価した。
【００６２】
金属体の幅方向全体の温度をサーモビュアで観察し、温度を計測した。コイルの中心部に対向する金属体の温度をＴ（℃）としたときに、金属体の温度が０．９５Ｔ以上、１．０５Ｔ以下である温度を示す部分を、均一加熱範囲とした。該均一加熱範囲の金属体の幅方向における距離を、金属体が均一に加熱されているか否かの指標とした。均一温度範囲は大きいほどよい。
【００６３】
金属体が、該金属体の幅方向に均一に加熱されているかを下記の判定基準で判定した。
【００６４】
［判定基準］
○○：コイルの長さ方向寸法Ｌ対して、均一加熱範囲の金属体の幅方向における距離が、１００％以上
○：コイルの長さ方向寸法Ｌに対して、均一加熱範囲の金属体の幅方向における距離が、９７％以上、１００％未満
△：コイル長さ方向寸法Ｌに対して、均一加熱範囲の金属体の幅方向における距離が、９０％以上、９７％未満
×：コイル長さ方向寸法Ｌに対して、均一加熱範囲の金属体の幅方向における距離が、９０％未満
結果を下記の表１に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
表１に示すように、コイル１に重なり合っていない領域が存在することで、金属体を均一に加熱することができることがわかる。また、金属体の移動速度をかえると場合に、金属体の温度はかわるものの、金属体が均一に加熱される幅方向における距離に大きな変化はないことがわかる。
【符号の説明】
【００６７】
１…コイル
１ａ…一端
１ｂ…他端
１Ａ〜１Ｃ…コイル
１１…第１の巻き導線部
１１ａ…曲線部
１１ｂ…第１の直線部
１１ｃ…第２の直線部
１２…第２の巻き導線部
１２ａ…曲線部
１２ｂ…第１の直線部
１２ｃ…第２の直線部
１３…曲線部
２１…電磁誘導加熱装置
２２…金属体
２２ａ…第１の表面
２２ｂ…第２の表面
２３…電流供給装置
３１…コイル
３２，３３…第１，第２の巻き導線部
３２ａ，３３ａ…曲線部
３２ｂ，３３ｂ…直線部
４１…コイル
４１ａ…一端
４２〜４４…第１〜第３の巻き導線部
５１…樹脂シート
６１〜６３…ロール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属体を移動させながら、該金属体を電磁誘導により加熱するための電磁誘導加熱コイルであって、
長さ方向と幅方向とを有し、
２層以上に導線が巻かれて形成されており、２層以上に前記導線が巻かれていることによって、導線の積層方向に並んで配置された第１の巻き導線部と第２の巻き導線部とを有し、
コイルの長さ方向の一端側において、前記第１の巻き導線部と前記第２の巻き導線部とが互いに重なり合っていない領域を有する、電磁誘導加熱コイル。
【請求項２】
コイルの長さ方向の一端側においてコイルの長さ方向にずれていることによって、前記第１の巻き導線部と前記第２の巻き導線部とは、前記重なり合っていない領域を有する、請求項１に記載の電磁誘導加熱コイル。
【請求項３】
前記第１の巻き導線部と前記第２の巻き導線部とは、前記重なり合っていない領域に、巻かれた前記導線が曲線状に延びる曲線部を有する、請求項１又は２に記載の電磁誘導加熱コイル。
【請求項４】
前記第１の巻き導線部と前記第２の巻き導線部とは、前記重なり合っていない領域全体に、前記曲線部を有する、請求項３に記載の電磁誘導加熱コイル。
【請求項５】
前記第１，第２の巻き導線部はそれぞれ、巻かれた前記導線が直線状に延びる第１の直線部と、巻かれた前記導線が直線状に延びる第２の直線部と、該第１の直線部に一端が連なっておりかつ該第２の直線部に他端が連なっている前記曲線部とを有する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の電磁誘導加熱コイル。
【請求項６】
前記曲線部が、コイルの長さ方向の外側に向かって突出した円弧状である、請求項２〜５のいずれか１項に記載の電磁誘導加熱コイル。
【請求項７】
コイルの長さ方向における前記第１の巻き導線部と前記第２の巻き導線部とのずれの最大距離が、７ｍｍ以上、１６ｍｍ以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電磁誘導加熱コイル。
【請求項８】
前記第１の巻き導線部と前記第２の巻き導線部とが、１本の同じ導線により形成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電磁誘導加熱コイル。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の電磁誘導加熱コイルと、
前記電磁誘導加熱コイルに電流を流すための電流供給装置とを備える電磁誘導加熱装置。
【請求項１０】
金属体の少なくとも一方の表面上に、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電磁誘導加熱コイルを、前記第１の巻き導線部と前記第２の巻き導線部とが互いに重なり合っていない領域が前記金属体の表面に対向するように配置して、
前記金属体を移動させ、かつ前記電磁誘導加熱コイルに電流を流すことにより渦電流を発生させ、前記金属体を加熱する、金属体の加熱方法。
【請求項１１】
前記金属体の移動方向と直交する方向と、前記電磁誘導加熱コイルの長さ方向とが略平行となるように、前記電磁誘導加熱コイルを配置して、前記金属体を加熱する、請求項１０に記載の金属体の加熱方法。
【請求項１２】
前記金属体と前記電磁誘導加熱コイルとの間の隙間の距離が、コイルの長さ方向における前記第１の巻き導線部と前記第２の巻き導線部とのずれの最大距離の０．７４倍以上となるように、前記金属体と前記電磁誘導加熱コイルとを配置して、前記金属体を加熱する、請求項１０又は１１に記載の金属体の加熱方法。
【請求項１】
金属体を移動させながら、該金属体を電磁誘導により加熱するための電磁誘導加熱コイルであって、
長さ方向と幅方向とを有し、
２層以上に導線が巻かれて形成されており、２層以上に前記導線が巻かれていることによって、導線の積層方向に並んで配置された第１の巻き導線部と第２の巻き導線部とを有し、
コイルの長さ方向の一端側において、前記第１の巻き導線部と前記第２の巻き導線部とが互いに重なり合っていない領域を有する、電磁誘導加熱コイル。
【請求項２】
コイルの長さ方向の一端側においてコイルの長さ方向にずれていることによって、前記第１の巻き導線部と前記第２の巻き導線部とは、前記重なり合っていない領域を有する、請求項１に記載の電磁誘導加熱コイル。
【請求項３】
前記第１の巻き導線部と前記第２の巻き導線部とは、前記重なり合っていない領域に、巻かれた前記導線が曲線状に延びる曲線部を有する、請求項１又は２に記載の電磁誘導加熱コイル。
【請求項４】
前記第１の巻き導線部と前記第２の巻き導線部とは、前記重なり合っていない領域全体に、前記曲線部を有する、請求項３に記載の電磁誘導加熱コイル。
【請求項５】
前記第１，第２の巻き導線部はそれぞれ、巻かれた前記導線が直線状に延びる第１の直線部と、巻かれた前記導線が直線状に延びる第２の直線部と、該第１の直線部に一端が連なっておりかつ該第２の直線部に他端が連なっている前記曲線部とを有する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の電磁誘導加熱コイル。
【請求項６】
前記曲線部が、コイルの長さ方向の外側に向かって突出した円弧状である、請求項２〜５のいずれか１項に記載の電磁誘導加熱コイル。
【請求項７】
コイルの長さ方向における前記第１の巻き導線部と前記第２の巻き導線部とのずれの最大距離が、７ｍｍ以上、１６ｍｍ以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電磁誘導加熱コイル。
【請求項８】
前記第１の巻き導線部と前記第２の巻き導線部とが、１本の同じ導線により形成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電磁誘導加熱コイル。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の電磁誘導加熱コイルと、
前記電磁誘導加熱コイルに電流を流すための電流供給装置とを備える電磁誘導加熱装置。
【請求項１０】
金属体の少なくとも一方の表面上に、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電磁誘導加熱コイルを、前記第１の巻き導線部と前記第２の巻き導線部とが互いに重なり合っていない領域が前記金属体の表面に対向するように配置して、
前記金属体を移動させ、かつ前記電磁誘導加熱コイルに電流を流すことにより渦電流を発生させ、前記金属体を加熱する、金属体の加熱方法。
【請求項１１】
前記金属体の移動方向と直交する方向と、前記電磁誘導加熱コイルの長さ方向とが略平行となるように、前記電磁誘導加熱コイルを配置して、前記金属体を加熱する、請求項１０に記載の金属体の加熱方法。
【請求項１２】
前記金属体と前記電磁誘導加熱コイルとの間の隙間の距離が、コイルの長さ方向における前記第１の巻き導線部と前記第２の巻き導線部とのずれの最大距離の０．７４倍以上となるように、前記金属体と前記電磁誘導加熱コイルとを配置して、前記金属体を加熱する、請求項１０又は１１に記載の金属体の加熱方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１１３８３８（Ｐ２０１２−１１３８３８Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５９３７４（Ｐ２０１０−２５９３７４）
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【出願人】（５０４１７３４７１）国立大学法人北海道大学 (971)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【出願人】（５０４１７３４７１）国立大学法人北海道大学 (971)
【Ｆターム（参考）】
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