高周波誘導加熱装置
【課題】長尺で幅の狭い薄板状被加熱物を効率よく加熱する高周波誘導加熱装置を提供する。
【解決手段】トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置であって、薄板状被加熱物の幅より幅の広い中央に位置する第１の凸部に第１の誘導コイルが配設されたＥ字形状の第１の磁性部材と、第１の磁性部材と所定の間隙を開けて凹凸部が互いに対向するように配置され、薄板状被加熱物の幅より幅の広い中央に位置する第２の凸部に第２の誘導コイルが配設されたＥ字形状の第２の磁性部材と、第１の磁性部材と第２の磁性部材の両端に位置する凸部において第１の磁性部材と第２の磁性部材とを接合する第３の磁性部材とを有し、第１の凸部と第２の凸部とに挟まれて形成された空間内に長尺の薄板状被加熱物を第１の凸部および第２の凸部の幅方向に直交する方向に通過させるようにしたものである。
【解決手段】トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置であって、薄板状被加熱物の幅より幅の広い中央に位置する第１の凸部に第１の誘導コイルが配設されたＥ字形状の第１の磁性部材と、第１の磁性部材と所定の間隙を開けて凹凸部が互いに対向するように配置され、薄板状被加熱物の幅より幅の広い中央に位置する第２の凸部に第２の誘導コイルが配設されたＥ字形状の第２の磁性部材と、第１の磁性部材と第２の磁性部材の両端に位置する凸部において第１の磁性部材と第２の磁性部材とを接合する第３の磁性部材とを有し、第１の凸部と第２の凸部とに挟まれて形成された空間内に長尺の薄板状被加熱物を第１の凸部および第２の凸部の幅方向に直交する方向に通過させるようにしたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波誘導加熱装置に関し、さらに詳細には、薄板状の形状を備えた金属の被加熱物（本明細書においては、「薄板状の形状を備えた金属の被加熱物」を単に「薄板状被加熱物」と適宜に称することとする。）を加熱する際に用いて好適な高周波誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、各種の形状を備えた被加熱物、例えば、薄板状被加熱物を加熱するにあたっては、電気炉やガス炉などが使用されてきた。
【０００３】
ところが、電気炉やガス炉を用いて長尺の薄板状被加熱物を加熱するには、薄板状被加熱物の長さに見合った長い炉が必要とされ、炉の機動および停止に長い時間が必要になるという問題点があった。
【０００４】
このため、近年においては、起動および停止に長い時間を必要としない高周波による電磁誘導を利用した高周波誘導加熱装置により、長尺の薄板状被加熱物を加熱することが行われている。
【０００５】
ここで、従来の高周波誘導加熱装置としては、例えば、トンネル状に形成された誘導コイルのトンネル内に薄板状被加熱物を通過させて加熱するタイプの高周波誘導加熱装置や、薄板状被加熱物の上下に誘導コイルを配置した構造（トランスバース型構造）を備えた高周波誘導加熱装置（トランスバース型構造を備えた高周波誘導加熱装置においては、薄板状被加熱物の上下に配置された誘導コイルが作る高周波磁束が当該薄板状被加熱物を貫通することにより、当該薄板状被加熱物に渦電流が誘導されて当該薄板状被加熱物が加熱されることになる。）などが知られている。
【０００６】
しかしながら、上記したような従来の高周波誘導加熱装置により長尺で幅の狭い薄板状被加熱物を加熱する場合には、誘導コイルが作る高周波磁束を幅の狭い薄板状被加熱物に効率よく貫通させることが困難であり、長尺で幅の狭い薄板状被加熱物を効率よく加熱することができず、高周波発振器から発振される高周波エネルギーの多くを損失していたという問題点があった。
【０００７】
なお、本願出願人が特許出願時に知っている先行技術は、上記において説明したようなものであって文献公知発明に係る発明ではないため、記載すべき先行技術情報はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、長尺で幅の狭い薄板状被加熱物を効率よく加熱することができるようにした高周波誘導加熱装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明による高周波誘導加熱装置は、薄板状被加熱物の幅よりも幅の広い凸部に挟まれて形成された空間内に、幅方向と直交する方向に薄板状被加熱物が通過するようにしたものである。
【００１０】
即ち、本発明のうち請求項１に記載の発明は、長尺の薄板状被加熱物を誘導加熱するトランスバース型構造の高周波誘導加熱装置であって、薄板状被加熱物の幅より幅の広い中央に位置する凸部に第１の誘導コイルが配設されたＥ字形状の第１の磁性部材と、上記第１の磁性部材と所定の間隙を開けて凹凸部が互いに対向するように配置され、薄板状被加熱物の幅より幅の広い中央に位置する凸部に第２の誘導コイルが配設されたＥ字形状の第２の磁性部材と、上記第１の磁性部材と上記第２の磁性部材とのそれぞれ両端に位置する凸部において上記第１の磁性部材と上記第２の磁性部材とを接合し、上記第１の凸部と上記第２の凸部とに挟まれて形成された空間内に長尺の薄板状被加熱物を上記第１の凸部および上記第２の凸部の幅方向に直交する方向に通過させるようにしたものである。
【００１１】
従って、本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、薄板状被加熱物が通過する際の入口と出口を除いてクローズされた磁気回路が構成されるため、高周波誘導加熱装置の外部へ漏れる漏れ磁束を大幅に減少することができる。
【００１２】
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、本発明のうち請求項１に記載の発明において、上記第１の磁性部材と上記第２の磁性部材とは、上記第１の磁性部材と上記第２の磁性部材とのそれぞれ両端に位置する凸部において第３の磁性部材を介して接合されるようにしたものである。
【００１３】
また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、長尺の薄板状被加熱物を誘導加熱するトランスバース型構造の高周波誘導加熱装置であって、薄板状被加熱物の幅より幅の広い凸部の一方に第１の誘導コイルが配設されたＵ字形状の第１の磁性部材と、上記第１の磁性部材と所定の間隙を開けて凹凸部が互いに対向するように配置され、薄板状被加熱物の幅より幅の広い凸部の一方に第２の誘導コイルが配設されたＵ字形状の第２の磁性部材と、上記第１の磁性部材の他方の凸部と上記第２の磁性部材の他方の凸部とにおいて、上記第１の磁性部材と上記第２の磁性部材とを接合し、上記第１の磁性部材の一方の凸部と上記第２の磁性部材の一方の凸部とに挟まれて形成された空間に長尺の薄板状被加熱物を上記第１の磁性部材の一方の凸部および上記第２の磁性部材の一方の凸部の幅方向と直交する方向に通過させるようにしたものである。
【００１４】
また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、本発明のうち請求項３に記載の発明において、上記第１の磁性部材と上記第２の磁性部材とは、上記第１の磁性部材の他方の凸部と上記第２の磁性部材の他方の凸部において第３の磁性部材を介して接合されるようにしたものである。
【００１５】
また、本発明のうち請求項５に記載の発明は、長尺の薄板状被加熱物を加熱するトランスバース型構造の高周波誘導加熱装置であって、薄板状被加熱物の幅より幅が広い複数の凸部に誘導コイルが配設された第１の磁性部材と、薄板状被加熱物の幅より幅が広い複数の凸部に誘導コイルが配設され、上記第１の磁性部材と所定の間隙を開けて凹凸部が互いに対向するように配置された第２の磁性部材と、上記間隙に前記複数の凸部の幅方向と直交するように配設された薄板状被加熱物を搬送する搬送ラインとを有し、上記搬送ラインにより長尺の薄板状被加熱物が搬送されるようにしたものである。
【００１６】
また、本発明のうち請求項６に記載の発明は、本発明のうち請求項１、２、３、４または５のいずれか１項に記載の発明において、上記薄板状被加熱物の厚さは、０．３ｍｍ〜５ｍｍであるようにしたものである。
【００１７】
また、本発明のうち請求項７に記載の発明は、本発明のうち請求項１、２、３、４または５のいずれか１項に記載の発明において、上記薄板状被加熱物の厚さは、１ｍｍ〜５ｍｍであるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、以上説明したように構成されているので、長尺で幅の狭い薄板状被加熱物を効率よく加熱することができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による高周波誘導加熱装置の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。
【００２０】
まず、図１乃至図２（ａ）（ｂ）を参照しながら、本発明による高周波誘導加熱装置の第１の実施の形態について説明する。
【００２１】
即ち、図１には本発明の第１の実施の形態による高周波誘導加熱装置の概略構成斜視説明図が示されており、また、図２（ａ）には図１に示す高周波誘導加熱装置の右側面図が示されており、図２（ｂ）には図１に示す高周波誘導加熱装置のＡ−Ａ線による断面構成説明図が示されている。
【００２２】
この図１乃至図２（ａ）（ｂ）に示す高周波誘導加熱装置１０は、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置であって、金属製（例えば、アルミニウム製である。）の長尺で幅の狭い薄板状被加熱物１２を通過させる所定の間隙ｇ１を開けて対向して配設された一対の磁性部材たる断面Ｅ字形状のフェライトコア１４およびフェライトコア１６と、フェライトコア１４とフェライトコア１６の両端の凸部においてフェライトコア１４とフェライトコア１６とを接合するフェライトコア１８と、高周波発振器（図示せず。）により発生された高周波電流を導通する線路たるフィーダー（図示せず。）を介して当該高周波発振器から高周波電流を給電される誘導コイル２０および誘導コイル２２を有して構成されている。
【００２３】
なお、所定の間隙ｇ１は、薄板状被加熱物１２の厚さｔや薄板状被加熱物１２の上下の位置変動あるいは加熱効率により決定される。
【００２４】
より詳細には、フェライトコア１４とフェライトコア１６とは、Ｅ字形状を構成する凹凸面を互いに対向させて配置され、その両端の凸部においてフェライトコア１８により接合されている。
【００２５】
また、誘導コイル２０は、フェライトコア１４が形成する凹所１４ａ内において、フェライトコア１４の中央に位置する凸部１４ｂを囲うように配置されている。同様に、誘導コイル２２は、フェライトコア１６が形成する凹所１６ａ内において、フェライトコア１６の中央に位置する凸部１６ｂを囲うように配置されている。
【００２６】
ここで、フェライトコア１４の中央に位置し誘導コイル２０で囲まれた凸部１４ｂとフェライトコア１６の中央に位置し誘導コイル２２で囲まれた凸部１６ｂのそれぞれの幅Ｗ１は、薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２よりも大きくなるように設計されており、凸部１４ｂと凸部１６ｂとにより挟まれた空間Ｓ１内を薄板状被加熱物１２は通過することになる。
【００２７】
なお、薄板状被加熱物１２は、所定の速度で後方から前方へ連続的に移動しているものとする。
【００２８】
以上の構成において、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置１０の誘導コイル２０および誘導コイル２２に高周波発振器からフィーダーを介して高周波電流が給電されると、誘導コイル２０および誘導コイル２２が作る磁束が空間Ｓ１を通過する薄板状被加熱物１２を貫通することになり、これにより薄板状被加熱物１２に渦電流が誘導されて薄板状被加熱物１２が加熱されることになる。
【００２９】
ここで、仮に、フェライトコア１４の中央に位置する凸部１４ｂとフェライトコア１６の中央に位置する凸部１６ｂとのそれぞれの幅Ｗ１が薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２より小さい場合では、薄板状被加熱物１２は図３（ａ）に示すような温度分布となり、薄板状被加熱物１２のエッジ１２ａ、１２ｂにおける温度は薄板状被加熱物１２の中央部付近の温度より低くなる。これに対して、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置１０のようにフェライトコア１４の中央に位置する凸部１４ｂとフェライトコア１６の中央に位置する凸部１６ｂとのそれぞれの幅Ｗ１が薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２より大きい場合では、薄板状被加熱物１２は図３（ｂ）に示すような温度分布となり、薄板状被加熱物１２のエッジ１２ａ、１２ｂにおける温度が薄板状被加熱物１２の中央部付近の温度より高くなる。
【００３０】
従って、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置１０においては、空間Ｓ１に生起される磁束中を薄板状被加熱物１２が通過すると、薄板状被加熱物１２に渦電流が誘導されて薄板状被加熱物１２が加熱されることになるが、その際に、薄板状被加熱物１２の表面全面に流れる渦電流は薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２方向における両方の端部たるエッジ１２ａ、１２ｂへ主に流れることになる。つまり、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置１０では、フェライトコア１４の中央に位置する凸部１４ｂとフェライトコア１６の中央に位置する凸部１６ｂとのそれぞれの幅Ｗ１が薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２より大きくなるように設計されているので、フェライトコア１４の中央に位置する凸部１４ｂとフェライトコア１６の中央に位置する凸部１６ｂとにより挟まれた空間Ｓ１を通過する薄板状被加熱物１２は図３（ｂ）に示す温度分布を示し、薄板状被加熱物１２のエッジ１２ａ、１２ｂにおける温度が薄板状被加熱物１２の他の部位より上昇し、薄板状被加熱物１２内においてエッジ１２ａ、１２ｂの温度のみが他の領域と比べて高くなる。なお、薄板状被加熱物の表面全面に流れる渦電流が薄板状被加熱物の幅方向における両方の端部たるエッジへ主に流れるようになり、当該エッジが加熱される効果をエッジ効果と称する。
【００３１】
ここで、本願発明者が上記したトランスバース型構造の高周波誘導加熱装置１０を用いて行った実験結果について説明する。
【００３２】
この実験においては、フェライトコア１４の中央に位置する凸部１４ｂおよびフェライトコア１６の中央に位置する凸部１６ｂのそれぞれの幅Ｗ１を２９ｍｍとし、材質、幅Ｗ２および厚さｔの異なった薄板状被加熱物１２を用いて、各サイズにおける薄板状被加熱物１２の誘導加熱効率を測定するようにした。この誘導加熱効率を測定する計算式としては次式を用いた。
【００３３】
効率％＝（ＰＬｏａｄ−ＰＮｏｎｌｏａｄ）／ＰＬｏａｄ×１００
なお、ＰＬｏａｄは負荷時の全電力とし、ＰＮｏｎｌｏａｄは無負荷時の全電力とした。つまり、ＰＬｏａｄ−ＰＮｏｎｌｏａｄは実際に薄板状被加熱物１２の温度を上昇させるために使用された電力（有効電力）とし、ＰＮｏｎｌｏａｄは誘電加熱に使用するインバーターの変換効率もしくは加熱コイル損出などといった薄板状被加熱物１２以外の温度を上昇させた電力（無効電力）とした。
【００３４】
ここで、図４には、フェライトコア１４の中央に位置する凸部１４ｂおよびフェライトコア１６の中央に位置する凸部１６ｂのそれぞれの幅Ｗ１を一定とし、材質、幅Ｗ２および厚さｔの異なったサンプルＮｏ．１〜４の４種類の薄板状被加熱物１２における誘導加熱効率を算出した結果を表で示しており、詳細には、幅Ｗ１が２９ｍｍ、幅Ｗ２が１６ｍｍ、厚さｔが１ｍｍのアルミ製チューブであるサンプルＮｏ．１と、幅Ｗ１が２９ｍｍ、幅Ｗ２が１６ｍｍ、厚さｔが５ｍｍのアルミ製チューブであるサンプルＮｏ．２と、幅Ｗ１が２９ｍｍ、幅Ｗ２が２５ｍｍ、厚さｔが０．３ｍｍの銅箔であるサンプルＮｏ．３と、幅Ｗ１が２９ｍｍ、幅Ｗ２が５０ｍｍ、厚さｔが０．３ｍｍの銅箔であるサンプルＮｏ．４との誘導加熱効率を測定した結果を示した。
【００３５】
サンプルＮｏ．３とサンプルＮｏ．４とを比較すると、幅Ｗ２が幅Ｗ１より小さいサンプルＮｏ．３では誘導加熱効率３０％であるのに対し、幅Ｗ２が幅Ｗ１より大きいサンプルＮｏ．４では誘導加熱効率は２０％以下となっており、幅Ｗ２が幅Ｗ１より小さい方が誘導加熱効率が高いことが示されている。
【００３６】
さらに、サンプルＮ０．１とサンプルＮｏ．２を比較すると、厚さｔが１ｍｍのサンプルＮｏ．１では誘導加熱効率が８０％であるのに対し、厚さｔが５ｍｍのサンプルＮｏ．２では誘導加熱効率が５０％となっており、厚さｔは小さい方が誘導加熱効率が高いことが示されている。
【００３７】
しかし、サンプルＮｏ．１およびサンプルＮｏ．２とサンプルＮｏ．３およびサンプルＮｏ．４とを比較すると、材質に熱伝導性の高い銅を用い、厚さｔが０．３ｍｍのサンプルＮｏ．３およびサンプルＮｏ．４は誘電加熱効率がそれぞれ３０％、２０％以下であるのに対し、材質に熱伝導性が銅より低いアルミニウムを用い、厚さｔが１ｍｍのサンプルＮｏ．１および厚さｔが５ｍｍのサンプルＮｏ．２では誘導加熱効率がそれぞれ８０％、５０％となっており、厚さｔが小さすぎると誘導加熱効率が低くなることが示されている。これは、薄板状加熱物が箔ほど薄くなってしまうと熱伝導性が低下し、エッジ効果により温度が高くなったエッジから薄板状被加熱物の中央部分へ均熱化されにくくなったためである。
【００３８】
このように、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置１０のフェライトコア１４の中央に位置する凸部１４ｂおよびフェライトコア１６の中央に位置する凸部１６ｂのそれぞれの幅Ｗ１は薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２より大きくなるように設計され、薄板状被加熱物１２の厚さｔを、例えば、０．３ｍｍ〜５ｍｍすることにより効率的に誘導加熱を行うことができる。
【００３９】
即ち、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置１０によれば、フェライトコア１４の中央に位置する凸部１４ｂとフェライトコア１６の中央に位置する凸部１６ｂとにより挟まれた空間Ｓ１を通過する薄板状被加熱物１２は図３（ｂ）のような温度分布を示すエッジ効果によってエッジ１２ａ、１２ｂが集中的に加熱されることになるが、フェライトコア１４の凸部１４ｂおよびフェライトコア１６の凸部１６ｂのそれぞれの幅Ｗ１と薄板状被加熱物１２の厚さｔとは、凸部１４ｂと凸部１６ｂのそれぞれ幅Ｗ１が、例えば、２９ｍｍであるのに対し、薄板状被加熱物１２はその厚さｔが、例えば、０．３ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは、例えば、１ｍｍ〜５ｍｍであって、薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２は狭いので、薄板状被加熱物１２の中央部分はエッジ１２ａ、１２ｂからの熱伝導によってたちまち均熱化されることにより、薄板状被加熱物１２全体が効率的に加熱されることになり、エッジ１２ａ、１２ｂのみが高温になるということがない。
【００４０】
また、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置１０によれば、フェライトコア１８によりフェライトコア１４とフェライトコア１６とが接合されているため、薄板状被加熱物１２が通過する高周波誘導加熱装置１０の前方側および後方側を除いてクローズされた磁気回路が構成されるため、高周波誘導加熱装置１０の外部へ漏れる漏れ磁束を大幅に減少することができる。
【００４１】
次に、図５（ａ）（ｂ）を参照しながら、本発明による高周波誘導加熱装置の第２の実施の形態について説明する。
【００４２】
なお、以下の説明においては、図１乃至図２（ａ）（ｂ）を参照しながら説明した本発明による高周波誘導加熱装置の第１の実施の形態と同一または相当する構成については、上記において用いた符号と同一の符号を用いることにより、その構成ならびに作用の詳細な説明は適宜に省略することとする。
【００４３】
ここで、図５（ａ）には本発明による第２の実施の形態たる高周波誘導加熱装置３０の右側面図が示されており、図４（ｂ）には図４（ａ）のＢ−Ｂ線による断面構成説明図が示されている。
【００４４】
図５（ａ）（ｂ）に示す高周波誘導加熱装置３０は、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置であって、薄板状被加熱物１２を搬送する搬送ライン３２の上下方向から対向するようにして配置された１対の磁性部材たる断面Ｕ字形状のフェライトコア３４およびフェライトコア３６と、高周波発振器（図示せず。）により発生させられた高周波電流を導通する線路たるフィーダー（図示せず。）とを介して当該高周波発振器から高周波電流を給電される誘導コイル３８、誘導コイル４０、誘導コイル４２および誘導コイル４４を有して構成されている。
【００４５】
フェライトコア３４とフェライトコア３６とは、Ｕ字形状を構成する凹凸面を互いに対向させ、薄板状被加熱物１２が搬送される搬送ライン３２を上下方向から挟むようにして、フェライトコア３４の凸部３４ａ、３４ｂとフェライトコア３６の凸部３６ａ、３６ｂとを搬送ライン３２上に位置するように配設されており、誘導コイル３８と誘導コイル４０とはフェライトコア３４の凸部３４ａ、３４ｂにそれぞれ配設され、誘導コイル４２と誘導コイル４４とはフェライトコア３６の凸部３６ａ、３６ｂにそれぞれ配設されている。
【００４６】
ここで、フェライトコア３４の凸部３４ａ、３４ｂとフェライトコア３６の凸部３６ａ、３６ｂのそれぞれの幅Ｗ３は、薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２よりも広くなるように設計されており、凸部３４ａ、３４ｂと凸部３６ａ、３６ｂとにより挟まれた空間内を薄板状被加熱物１２は通過することになる。
【００４７】
以上の構成において、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置３０の誘導コイル３８、誘導コイル４０、誘導コイル４２および誘導コイル４４に高周波発振器からフィーダーを介して高周波電流が給電されると、誘導コイル３８と誘導コイル４２および誘導コイル４０と誘導コイル４４とが作る磁束が搬送ライン３２を通過する薄板状被加熱物１２を貫通することになり、これにより薄板状被加熱物１２に渦電流が誘導されて薄板状被加熱物１２が加熱されることになる。
【００４８】
このように搬送ライン３２上で生起される磁束中に薄板状被加熱物１２が通過すると、薄板状被加熱物１２に渦電流が誘導されて薄板状被加熱物１２が加熱されることになるが、その際に、薄板状被加熱物１２の表面全面に流れる渦電流は薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２方向における両方の端部たるエッジ１２ａ、１２ｂへ主に流れることになり、薄板状被加熱物１２のエッジ１２ａ、１２ｂが他の部位よりも温度上昇を示し、薄板状被加熱物１２内においてエッジ１２ａ、１２ｂの温度のみが他の領域と比べて高くなる。
【００４９】
即ち、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置３０によれば、薄板状被加熱物１２は上記したエッジ効果によりエッジ１２ａ、１２ｂが集中的に加熱されることになるが、フェライトコア３４の凸部３４ａ、３４ｂおよびフェライトコア３６の凸部３６ａ、３６ｂそれぞれの幅Ｗ３と薄板状被加熱物１２の厚さｔとは、凸部３４ａ、３４ｂおよび凸部３６ａ、３６ｂのそれぞれの幅Ｗ３が、例えば、２９ｍｍであるのに対し、薄板状被加熱物１２はその厚さｔが、例えば、０．３ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは、例えば、１ｍｍ〜５ｍｍであって、薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２は狭いので、薄板状被加熱物１２の中央部分はエッジ１２ａ、１２ｂからの熱伝導によってたちまち均熱化されることにより、薄板状被加熱物１２全体が効率的に加熱されることになり、エッジ１２ａ、１２ｂのみが高温になるということがない。
【００５０】
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（４）に示すように変形することができるものである。
【００５１】
（１）上記した実施の形態において、第１の実施の形態でＥ字形状のフェライトコアを用いるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、図６（ａ）（ｂ）に示すように、Ｕ字形状のフェライトコアを用いるようにしてもよい。
【００５２】
なお、以下の説明においては、上記した第２の実施の形態による高周波誘導加熱装置３０の説明と同様に、図１乃至図２を参照しながら説明した本発明による高周波誘導加熱装置の第１の実施の形態と同一または相当する構成については、上記において用いた符号と同一の符号を用いることにより、その構成ならびに作用の詳細な説明は適宜に省略することとする。
【００５３】
この図６（ａ）（ｂ）に示す高周波誘導加熱装置５０は、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置であって、薄板状被加熱物１２を通過させる所定の間隙ｇ２を開けて対向して配設された一対の磁性部材たる断面Ｕ字形状のフェライトコア５４およびフェライトコア５６と、フェライトコア５４とフェライトコア５６とのどちらか一方の凸部においてフェライトコア５４とフェライトコア５６とを接合するフェライトコア５８と、高周波発振器（図示せず。）により発生された高周波電流を導通する線路たるフィーダー（図示せず。）を介して当該高周波発振器から高周波電流を給電される誘導コイル６０と誘導コイル６２とを有して構成されている。なお、所定の間隙ｇ２は、薄板状被加熱物１２の厚さｔや薄板状被加熱物１２の上下の位置変動あるいは加熱効率により決定される。
【００５４】
フェライトコア５４とフェライトコア５６とは、Ｕ字形状を構成する凹凸面を互いに対向させ、どちらか一方の凸部においてフェライトコア５８により接合され（図６（ａ）（ｂ）においては、左側の凸部を接合した場合を示す。）、誘導コイル６０はフェライトコア５４のフェライトコア５８で接合されていない他方の凸部５４ａを囲うように配置され、誘導コイル６２はフェライトコア５６のフェライトコア５８で接合されていない他方の凸部５６ａを囲うように配置されている。
【００５５】
また、フェライトコア５４の誘導コイル６０で囲まれた凸部５４ａとフェライトコア５６の誘導コイル６２で囲まれた凸部５６ａのそれぞれの幅Ｗ４は、薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２よりも広くなるように設計され、凸部５４ａと凸部５６ａとにより挟まれた空間Ｓ２を薄板状被加熱物１２が通過することになる。
【００５６】
従って、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置５０によれば、誘導コイル６０および誘導コイル６２に高周波発振器からフィーダーを介して高周波電流が供給されると、誘導コイル６０および誘導コイル６２が作る磁束が空間Ｓ２を通過する薄板状被加熱物１２を貫通することになり、これにより薄板状被加熱物１２に渦電流が誘導されて薄板状被加熱物１２が加熱されることになる。
【００５７】
このように、空間Ｓ２に生起される磁束中を薄板状被加熱物１２が通過すると、薄板状被加熱物１２に渦電流が誘導されて薄板状被加熱物１２が加熱されることになるが、その際に、薄板状被加熱物１２の表面全面に流れる渦電流は薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２方向における両方の端部たるエッジ１２ａ、１２ｂへ主に流れることになり、薄板状被加熱物１２のエッジ１２ａ、１２ｂが他の部位よりも温度上昇を示し、薄板状被加熱物１２内においてエッジ１２ａ、１２ｂの温度のみが他の領域と比べて高くなる。
【００５８】
即ち、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置５０によれば、薄板状被加熱物１２は上記したエッジ効果によりエッジ１２ａ、１２ｂが集中的に加熱されることになるが、フェライトコア５４の凸部５４ａおよびフェライトコア５６の凸部５６ａのそれぞれの幅Ｗ４と薄板状被加熱物１２の厚さｔは、凸部５４ａおよび凸部５６ａのそれぞれの幅Ｗ４が、例えば、２９ｍｍであるのに対し、薄板状被加熱物１２はその厚さｔが、例えば、０．３ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは、例えば、１ｍｍ〜５ｍｍであって、薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２は狭いので、薄板状被加熱物１２の中央部分はエッジ１２ａ、１２ｂからの熱伝導によりたちまち均熱化されることにより、薄板状被加熱物１２全体が効率的に加熱されることになり、エッジ１２ａ、１２ｂのみが高温になるということがない。
【００５９】
（２）上記した第２の実施の形態において、図７に示すように、高周波誘導加熱装置３０を並列に並べるようにしてもよい。
【００６０】
このように高周波誘導加熱装置３０を並列に並べる際には、各高周波誘導加熱装置３０の磁界方向が同じ向きになるように配置する。
【００６１】
こうした図５に示す構造を採用することにより、複数の薄板状被加熱物１２を同時に加熱することが可能になり、しかも、各高周波誘導加熱装置３０における磁束の拡散が防止され、加熱効率をさらに高めることができる。
【００６２】
（３）上記した第１の実施の形態においては、対向して配置された２つのフェライトコアを当該フェライトコアとは別のフェライトコアを介して接合するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、対向して配設された２つのフェライトコアの接合対象の凸部を延長させ２つのフェライトコア同士が直接接合されるようにしてもよい。
【００６３】
（４）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（３）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、焼鈍などの熱処理や表面処理における加熱手段や、洗浄または塗装後の乾燥工程における乾燥手段として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態による高周波誘導加熱装置の概略構成斜視説明図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に示す高周波誘導加熱装置の右側面図であり、図２（ｂ）は、図１に示す高周波誘導加熱装置のＡ−Ａ線による断面構成説明図である。
【図３】図３（ａ）は、Ｗ２＞Ｗ１における薄板状被加熱物１２の温度分布を示したグラフであり、図３（ｂ）は、Ｗ２＜Ｗ１における薄板状被加熱物１２の温度分布を示したグラフである。
【図４】図４は、高周波誘導加熱装置１０を用い、各サイズの薄板状被加熱物１２における誘導加熱効率を示した表である。
【図５】図５（ａ）は、本発明の第２の実施の形態による高周波誘導加熱装置の右側面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す高周波誘導加熱装置のＢ−Ｂ線による断面構成説明図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の第１の実施の形態による高周波誘導加熱装置の変形例を示す概略構成斜視説明図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す高周波誘導加熱装置のＣ−Ｃ線による断面構成説明図である。
【図７】図７は、本発明による高周波誘導加熱装置の第２の実施の形態の変形例を示し、図５（ｂ）に対応する断面構成説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０、３０、５０ 高周波誘導加熱装置
１２ 薄板状被加熱物
１２ａ、１２ｂ エッジ
１４、１６、１８、３４、３６、５４、５６、５８ フェライトコア
２０、２２、３８、４０、４２、４４、６０、６２ 誘導コイル
３２ 搬送ライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波誘導加熱装置に関し、さらに詳細には、薄板状の形状を備えた金属の被加熱物（本明細書においては、「薄板状の形状を備えた金属の被加熱物」を単に「薄板状被加熱物」と適宜に称することとする。）を加熱する際に用いて好適な高周波誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、各種の形状を備えた被加熱物、例えば、薄板状被加熱物を加熱するにあたっては、電気炉やガス炉などが使用されてきた。
【０００３】
ところが、電気炉やガス炉を用いて長尺の薄板状被加熱物を加熱するには、薄板状被加熱物の長さに見合った長い炉が必要とされ、炉の機動および停止に長い時間が必要になるという問題点があった。
【０００４】
このため、近年においては、起動および停止に長い時間を必要としない高周波による電磁誘導を利用した高周波誘導加熱装置により、長尺の薄板状被加熱物を加熱することが行われている。
【０００５】
ここで、従来の高周波誘導加熱装置としては、例えば、トンネル状に形成された誘導コイルのトンネル内に薄板状被加熱物を通過させて加熱するタイプの高周波誘導加熱装置や、薄板状被加熱物の上下に誘導コイルを配置した構造（トランスバース型構造）を備えた高周波誘導加熱装置（トランスバース型構造を備えた高周波誘導加熱装置においては、薄板状被加熱物の上下に配置された誘導コイルが作る高周波磁束が当該薄板状被加熱物を貫通することにより、当該薄板状被加熱物に渦電流が誘導されて当該薄板状被加熱物が加熱されることになる。）などが知られている。
【０００６】
しかしながら、上記したような従来の高周波誘導加熱装置により長尺で幅の狭い薄板状被加熱物を加熱する場合には、誘導コイルが作る高周波磁束を幅の狭い薄板状被加熱物に効率よく貫通させることが困難であり、長尺で幅の狭い薄板状被加熱物を効率よく加熱することができず、高周波発振器から発振される高周波エネルギーの多くを損失していたという問題点があった。
【０００７】
なお、本願出願人が特許出願時に知っている先行技術は、上記において説明したようなものであって文献公知発明に係る発明ではないため、記載すべき先行技術情報はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、長尺で幅の狭い薄板状被加熱物を効率よく加熱することができるようにした高周波誘導加熱装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明による高周波誘導加熱装置は、薄板状被加熱物の幅よりも幅の広い凸部に挟まれて形成された空間内に、幅方向と直交する方向に薄板状被加熱物が通過するようにしたものである。
【００１０】
即ち、本発明のうち請求項１に記載の発明は、長尺の薄板状被加熱物を誘導加熱するトランスバース型構造の高周波誘導加熱装置であって、薄板状被加熱物の幅より幅の広い中央に位置する凸部に第１の誘導コイルが配設されたＥ字形状の第１の磁性部材と、上記第１の磁性部材と所定の間隙を開けて凹凸部が互いに対向するように配置され、薄板状被加熱物の幅より幅の広い中央に位置する凸部に第２の誘導コイルが配設されたＥ字形状の第２の磁性部材と、上記第１の磁性部材と上記第２の磁性部材とのそれぞれ両端に位置する凸部において上記第１の磁性部材と上記第２の磁性部材とを接合し、上記第１の凸部と上記第２の凸部とに挟まれて形成された空間内に長尺の薄板状被加熱物を上記第１の凸部および上記第２の凸部の幅方向に直交する方向に通過させるようにしたものである。
【００１１】
従って、本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、薄板状被加熱物が通過する際の入口と出口を除いてクローズされた磁気回路が構成されるため、高周波誘導加熱装置の外部へ漏れる漏れ磁束を大幅に減少することができる。
【００１２】
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、本発明のうち請求項１に記載の発明において、上記第１の磁性部材と上記第２の磁性部材とは、上記第１の磁性部材と上記第２の磁性部材とのそれぞれ両端に位置する凸部において第３の磁性部材を介して接合されるようにしたものである。
【００１３】
また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、長尺の薄板状被加熱物を誘導加熱するトランスバース型構造の高周波誘導加熱装置であって、薄板状被加熱物の幅より幅の広い凸部の一方に第１の誘導コイルが配設されたＵ字形状の第１の磁性部材と、上記第１の磁性部材と所定の間隙を開けて凹凸部が互いに対向するように配置され、薄板状被加熱物の幅より幅の広い凸部の一方に第２の誘導コイルが配設されたＵ字形状の第２の磁性部材と、上記第１の磁性部材の他方の凸部と上記第２の磁性部材の他方の凸部とにおいて、上記第１の磁性部材と上記第２の磁性部材とを接合し、上記第１の磁性部材の一方の凸部と上記第２の磁性部材の一方の凸部とに挟まれて形成された空間に長尺の薄板状被加熱物を上記第１の磁性部材の一方の凸部および上記第２の磁性部材の一方の凸部の幅方向と直交する方向に通過させるようにしたものである。
【００１４】
また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、本発明のうち請求項３に記載の発明において、上記第１の磁性部材と上記第２の磁性部材とは、上記第１の磁性部材の他方の凸部と上記第２の磁性部材の他方の凸部において第３の磁性部材を介して接合されるようにしたものである。
【００１５】
また、本発明のうち請求項５に記載の発明は、長尺の薄板状被加熱物を加熱するトランスバース型構造の高周波誘導加熱装置であって、薄板状被加熱物の幅より幅が広い複数の凸部に誘導コイルが配設された第１の磁性部材と、薄板状被加熱物の幅より幅が広い複数の凸部に誘導コイルが配設され、上記第１の磁性部材と所定の間隙を開けて凹凸部が互いに対向するように配置された第２の磁性部材と、上記間隙に前記複数の凸部の幅方向と直交するように配設された薄板状被加熱物を搬送する搬送ラインとを有し、上記搬送ラインにより長尺の薄板状被加熱物が搬送されるようにしたものである。
【００１６】
また、本発明のうち請求項６に記載の発明は、本発明のうち請求項１、２、３、４または５のいずれか１項に記載の発明において、上記薄板状被加熱物の厚さは、０．３ｍｍ〜５ｍｍであるようにしたものである。
【００１７】
また、本発明のうち請求項７に記載の発明は、本発明のうち請求項１、２、３、４または５のいずれか１項に記載の発明において、上記薄板状被加熱物の厚さは、１ｍｍ〜５ｍｍであるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、以上説明したように構成されているので、長尺で幅の狭い薄板状被加熱物を効率よく加熱することができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による高周波誘導加熱装置の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。
【００２０】
まず、図１乃至図２（ａ）（ｂ）を参照しながら、本発明による高周波誘導加熱装置の第１の実施の形態について説明する。
【００２１】
即ち、図１には本発明の第１の実施の形態による高周波誘導加熱装置の概略構成斜視説明図が示されており、また、図２（ａ）には図１に示す高周波誘導加熱装置の右側面図が示されており、図２（ｂ）には図１に示す高周波誘導加熱装置のＡ−Ａ線による断面構成説明図が示されている。
【００２２】
この図１乃至図２（ａ）（ｂ）に示す高周波誘導加熱装置１０は、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置であって、金属製（例えば、アルミニウム製である。）の長尺で幅の狭い薄板状被加熱物１２を通過させる所定の間隙ｇ１を開けて対向して配設された一対の磁性部材たる断面Ｅ字形状のフェライトコア１４およびフェライトコア１６と、フェライトコア１４とフェライトコア１６の両端の凸部においてフェライトコア１４とフェライトコア１６とを接合するフェライトコア１８と、高周波発振器（図示せず。）により発生された高周波電流を導通する線路たるフィーダー（図示せず。）を介して当該高周波発振器から高周波電流を給電される誘導コイル２０および誘導コイル２２を有して構成されている。
【００２３】
なお、所定の間隙ｇ１は、薄板状被加熱物１２の厚さｔや薄板状被加熱物１２の上下の位置変動あるいは加熱効率により決定される。
【００２４】
より詳細には、フェライトコア１４とフェライトコア１６とは、Ｅ字形状を構成する凹凸面を互いに対向させて配置され、その両端の凸部においてフェライトコア１８により接合されている。
【００２５】
また、誘導コイル２０は、フェライトコア１４が形成する凹所１４ａ内において、フェライトコア１４の中央に位置する凸部１４ｂを囲うように配置されている。同様に、誘導コイル２２は、フェライトコア１６が形成する凹所１６ａ内において、フェライトコア１６の中央に位置する凸部１６ｂを囲うように配置されている。
【００２６】
ここで、フェライトコア１４の中央に位置し誘導コイル２０で囲まれた凸部１４ｂとフェライトコア１６の中央に位置し誘導コイル２２で囲まれた凸部１６ｂのそれぞれの幅Ｗ１は、薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２よりも大きくなるように設計されており、凸部１４ｂと凸部１６ｂとにより挟まれた空間Ｓ１内を薄板状被加熱物１２は通過することになる。
【００２７】
なお、薄板状被加熱物１２は、所定の速度で後方から前方へ連続的に移動しているものとする。
【００２８】
以上の構成において、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置１０の誘導コイル２０および誘導コイル２２に高周波発振器からフィーダーを介して高周波電流が給電されると、誘導コイル２０および誘導コイル２２が作る磁束が空間Ｓ１を通過する薄板状被加熱物１２を貫通することになり、これにより薄板状被加熱物１２に渦電流が誘導されて薄板状被加熱物１２が加熱されることになる。
【００２９】
ここで、仮に、フェライトコア１４の中央に位置する凸部１４ｂとフェライトコア１６の中央に位置する凸部１６ｂとのそれぞれの幅Ｗ１が薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２より小さい場合では、薄板状被加熱物１２は図３（ａ）に示すような温度分布となり、薄板状被加熱物１２のエッジ１２ａ、１２ｂにおける温度は薄板状被加熱物１２の中央部付近の温度より低くなる。これに対して、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置１０のようにフェライトコア１４の中央に位置する凸部１４ｂとフェライトコア１６の中央に位置する凸部１６ｂとのそれぞれの幅Ｗ１が薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２より大きい場合では、薄板状被加熱物１２は図３（ｂ）に示すような温度分布となり、薄板状被加熱物１２のエッジ１２ａ、１２ｂにおける温度が薄板状被加熱物１２の中央部付近の温度より高くなる。
【００３０】
従って、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置１０においては、空間Ｓ１に生起される磁束中を薄板状被加熱物１２が通過すると、薄板状被加熱物１２に渦電流が誘導されて薄板状被加熱物１２が加熱されることになるが、その際に、薄板状被加熱物１２の表面全面に流れる渦電流は薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２方向における両方の端部たるエッジ１２ａ、１２ｂへ主に流れることになる。つまり、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置１０では、フェライトコア１４の中央に位置する凸部１４ｂとフェライトコア１６の中央に位置する凸部１６ｂとのそれぞれの幅Ｗ１が薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２より大きくなるように設計されているので、フェライトコア１４の中央に位置する凸部１４ｂとフェライトコア１６の中央に位置する凸部１６ｂとにより挟まれた空間Ｓ１を通過する薄板状被加熱物１２は図３（ｂ）に示す温度分布を示し、薄板状被加熱物１２のエッジ１２ａ、１２ｂにおける温度が薄板状被加熱物１２の他の部位より上昇し、薄板状被加熱物１２内においてエッジ１２ａ、１２ｂの温度のみが他の領域と比べて高くなる。なお、薄板状被加熱物の表面全面に流れる渦電流が薄板状被加熱物の幅方向における両方の端部たるエッジへ主に流れるようになり、当該エッジが加熱される効果をエッジ効果と称する。
【００３１】
ここで、本願発明者が上記したトランスバース型構造の高周波誘導加熱装置１０を用いて行った実験結果について説明する。
【００３２】
この実験においては、フェライトコア１４の中央に位置する凸部１４ｂおよびフェライトコア１６の中央に位置する凸部１６ｂのそれぞれの幅Ｗ１を２９ｍｍとし、材質、幅Ｗ２および厚さｔの異なった薄板状被加熱物１２を用いて、各サイズにおける薄板状被加熱物１２の誘導加熱効率を測定するようにした。この誘導加熱効率を測定する計算式としては次式を用いた。
【００３３】
効率％＝（ＰＬｏａｄ−ＰＮｏｎｌｏａｄ）／ＰＬｏａｄ×１００
なお、ＰＬｏａｄは負荷時の全電力とし、ＰＮｏｎｌｏａｄは無負荷時の全電力とした。つまり、ＰＬｏａｄ−ＰＮｏｎｌｏａｄは実際に薄板状被加熱物１２の温度を上昇させるために使用された電力（有効電力）とし、ＰＮｏｎｌｏａｄは誘電加熱に使用するインバーターの変換効率もしくは加熱コイル損出などといった薄板状被加熱物１２以外の温度を上昇させた電力（無効電力）とした。
【００３４】
ここで、図４には、フェライトコア１４の中央に位置する凸部１４ｂおよびフェライトコア１６の中央に位置する凸部１６ｂのそれぞれの幅Ｗ１を一定とし、材質、幅Ｗ２および厚さｔの異なったサンプルＮｏ．１〜４の４種類の薄板状被加熱物１２における誘導加熱効率を算出した結果を表で示しており、詳細には、幅Ｗ１が２９ｍｍ、幅Ｗ２が１６ｍｍ、厚さｔが１ｍｍのアルミ製チューブであるサンプルＮｏ．１と、幅Ｗ１が２９ｍｍ、幅Ｗ２が１６ｍｍ、厚さｔが５ｍｍのアルミ製チューブであるサンプルＮｏ．２と、幅Ｗ１が２９ｍｍ、幅Ｗ２が２５ｍｍ、厚さｔが０．３ｍｍの銅箔であるサンプルＮｏ．３と、幅Ｗ１が２９ｍｍ、幅Ｗ２が５０ｍｍ、厚さｔが０．３ｍｍの銅箔であるサンプルＮｏ．４との誘導加熱効率を測定した結果を示した。
【００３５】
サンプルＮｏ．３とサンプルＮｏ．４とを比較すると、幅Ｗ２が幅Ｗ１より小さいサンプルＮｏ．３では誘導加熱効率３０％であるのに対し、幅Ｗ２が幅Ｗ１より大きいサンプルＮｏ．４では誘導加熱効率は２０％以下となっており、幅Ｗ２が幅Ｗ１より小さい方が誘導加熱効率が高いことが示されている。
【００３６】
さらに、サンプルＮ０．１とサンプルＮｏ．２を比較すると、厚さｔが１ｍｍのサンプルＮｏ．１では誘導加熱効率が８０％であるのに対し、厚さｔが５ｍｍのサンプルＮｏ．２では誘導加熱効率が５０％となっており、厚さｔは小さい方が誘導加熱効率が高いことが示されている。
【００３７】
しかし、サンプルＮｏ．１およびサンプルＮｏ．２とサンプルＮｏ．３およびサンプルＮｏ．４とを比較すると、材質に熱伝導性の高い銅を用い、厚さｔが０．３ｍｍのサンプルＮｏ．３およびサンプルＮｏ．４は誘電加熱効率がそれぞれ３０％、２０％以下であるのに対し、材質に熱伝導性が銅より低いアルミニウムを用い、厚さｔが１ｍｍのサンプルＮｏ．１および厚さｔが５ｍｍのサンプルＮｏ．２では誘導加熱効率がそれぞれ８０％、５０％となっており、厚さｔが小さすぎると誘導加熱効率が低くなることが示されている。これは、薄板状加熱物が箔ほど薄くなってしまうと熱伝導性が低下し、エッジ効果により温度が高くなったエッジから薄板状被加熱物の中央部分へ均熱化されにくくなったためである。
【００３８】
このように、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置１０のフェライトコア１４の中央に位置する凸部１４ｂおよびフェライトコア１６の中央に位置する凸部１６ｂのそれぞれの幅Ｗ１は薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２より大きくなるように設計され、薄板状被加熱物１２の厚さｔを、例えば、０．３ｍｍ〜５ｍｍすることにより効率的に誘導加熱を行うことができる。
【００３９】
即ち、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置１０によれば、フェライトコア１４の中央に位置する凸部１４ｂとフェライトコア１６の中央に位置する凸部１６ｂとにより挟まれた空間Ｓ１を通過する薄板状被加熱物１２は図３（ｂ）のような温度分布を示すエッジ効果によってエッジ１２ａ、１２ｂが集中的に加熱されることになるが、フェライトコア１４の凸部１４ｂおよびフェライトコア１６の凸部１６ｂのそれぞれの幅Ｗ１と薄板状被加熱物１２の厚さｔとは、凸部１４ｂと凸部１６ｂのそれぞれ幅Ｗ１が、例えば、２９ｍｍであるのに対し、薄板状被加熱物１２はその厚さｔが、例えば、０．３ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは、例えば、１ｍｍ〜５ｍｍであって、薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２は狭いので、薄板状被加熱物１２の中央部分はエッジ１２ａ、１２ｂからの熱伝導によってたちまち均熱化されることにより、薄板状被加熱物１２全体が効率的に加熱されることになり、エッジ１２ａ、１２ｂのみが高温になるということがない。
【００４０】
また、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置１０によれば、フェライトコア１８によりフェライトコア１４とフェライトコア１６とが接合されているため、薄板状被加熱物１２が通過する高周波誘導加熱装置１０の前方側および後方側を除いてクローズされた磁気回路が構成されるため、高周波誘導加熱装置１０の外部へ漏れる漏れ磁束を大幅に減少することができる。
【００４１】
次に、図５（ａ）（ｂ）を参照しながら、本発明による高周波誘導加熱装置の第２の実施の形態について説明する。
【００４２】
なお、以下の説明においては、図１乃至図２（ａ）（ｂ）を参照しながら説明した本発明による高周波誘導加熱装置の第１の実施の形態と同一または相当する構成については、上記において用いた符号と同一の符号を用いることにより、その構成ならびに作用の詳細な説明は適宜に省略することとする。
【００４３】
ここで、図５（ａ）には本発明による第２の実施の形態たる高周波誘導加熱装置３０の右側面図が示されており、図４（ｂ）には図４（ａ）のＢ−Ｂ線による断面構成説明図が示されている。
【００４４】
図５（ａ）（ｂ）に示す高周波誘導加熱装置３０は、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置であって、薄板状被加熱物１２を搬送する搬送ライン３２の上下方向から対向するようにして配置された１対の磁性部材たる断面Ｕ字形状のフェライトコア３４およびフェライトコア３６と、高周波発振器（図示せず。）により発生させられた高周波電流を導通する線路たるフィーダー（図示せず。）とを介して当該高周波発振器から高周波電流を給電される誘導コイル３８、誘導コイル４０、誘導コイル４２および誘導コイル４４を有して構成されている。
【００４５】
フェライトコア３４とフェライトコア３６とは、Ｕ字形状を構成する凹凸面を互いに対向させ、薄板状被加熱物１２が搬送される搬送ライン３２を上下方向から挟むようにして、フェライトコア３４の凸部３４ａ、３４ｂとフェライトコア３６の凸部３６ａ、３６ｂとを搬送ライン３２上に位置するように配設されており、誘導コイル３８と誘導コイル４０とはフェライトコア３４の凸部３４ａ、３４ｂにそれぞれ配設され、誘導コイル４２と誘導コイル４４とはフェライトコア３６の凸部３６ａ、３６ｂにそれぞれ配設されている。
【００４６】
ここで、フェライトコア３４の凸部３４ａ、３４ｂとフェライトコア３６の凸部３６ａ、３６ｂのそれぞれの幅Ｗ３は、薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２よりも広くなるように設計されており、凸部３４ａ、３４ｂと凸部３６ａ、３６ｂとにより挟まれた空間内を薄板状被加熱物１２は通過することになる。
【００４７】
以上の構成において、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置３０の誘導コイル３８、誘導コイル４０、誘導コイル４２および誘導コイル４４に高周波発振器からフィーダーを介して高周波電流が給電されると、誘導コイル３８と誘導コイル４２および誘導コイル４０と誘導コイル４４とが作る磁束が搬送ライン３２を通過する薄板状被加熱物１２を貫通することになり、これにより薄板状被加熱物１２に渦電流が誘導されて薄板状被加熱物１２が加熱されることになる。
【００４８】
このように搬送ライン３２上で生起される磁束中に薄板状被加熱物１２が通過すると、薄板状被加熱物１２に渦電流が誘導されて薄板状被加熱物１２が加熱されることになるが、その際に、薄板状被加熱物１２の表面全面に流れる渦電流は薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２方向における両方の端部たるエッジ１２ａ、１２ｂへ主に流れることになり、薄板状被加熱物１２のエッジ１２ａ、１２ｂが他の部位よりも温度上昇を示し、薄板状被加熱物１２内においてエッジ１２ａ、１２ｂの温度のみが他の領域と比べて高くなる。
【００４９】
即ち、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置３０によれば、薄板状被加熱物１２は上記したエッジ効果によりエッジ１２ａ、１２ｂが集中的に加熱されることになるが、フェライトコア３４の凸部３４ａ、３４ｂおよびフェライトコア３６の凸部３６ａ、３６ｂそれぞれの幅Ｗ３と薄板状被加熱物１２の厚さｔとは、凸部３４ａ、３４ｂおよび凸部３６ａ、３６ｂのそれぞれの幅Ｗ３が、例えば、２９ｍｍであるのに対し、薄板状被加熱物１２はその厚さｔが、例えば、０．３ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは、例えば、１ｍｍ〜５ｍｍであって、薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２は狭いので、薄板状被加熱物１２の中央部分はエッジ１２ａ、１２ｂからの熱伝導によってたちまち均熱化されることにより、薄板状被加熱物１２全体が効率的に加熱されることになり、エッジ１２ａ、１２ｂのみが高温になるということがない。
【００５０】
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（４）に示すように変形することができるものである。
【００５１】
（１）上記した実施の形態において、第１の実施の形態でＥ字形状のフェライトコアを用いるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、図６（ａ）（ｂ）に示すように、Ｕ字形状のフェライトコアを用いるようにしてもよい。
【００５２】
なお、以下の説明においては、上記した第２の実施の形態による高周波誘導加熱装置３０の説明と同様に、図１乃至図２を参照しながら説明した本発明による高周波誘導加熱装置の第１の実施の形態と同一または相当する構成については、上記において用いた符号と同一の符号を用いることにより、その構成ならびに作用の詳細な説明は適宜に省略することとする。
【００５３】
この図６（ａ）（ｂ）に示す高周波誘導加熱装置５０は、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置であって、薄板状被加熱物１２を通過させる所定の間隙ｇ２を開けて対向して配設された一対の磁性部材たる断面Ｕ字形状のフェライトコア５４およびフェライトコア５６と、フェライトコア５４とフェライトコア５６とのどちらか一方の凸部においてフェライトコア５４とフェライトコア５６とを接合するフェライトコア５８と、高周波発振器（図示せず。）により発生された高周波電流を導通する線路たるフィーダー（図示せず。）を介して当該高周波発振器から高周波電流を給電される誘導コイル６０と誘導コイル６２とを有して構成されている。なお、所定の間隙ｇ２は、薄板状被加熱物１２の厚さｔや薄板状被加熱物１２の上下の位置変動あるいは加熱効率により決定される。
【００５４】
フェライトコア５４とフェライトコア５６とは、Ｕ字形状を構成する凹凸面を互いに対向させ、どちらか一方の凸部においてフェライトコア５８により接合され（図６（ａ）（ｂ）においては、左側の凸部を接合した場合を示す。）、誘導コイル６０はフェライトコア５４のフェライトコア５８で接合されていない他方の凸部５４ａを囲うように配置され、誘導コイル６２はフェライトコア５６のフェライトコア５８で接合されていない他方の凸部５６ａを囲うように配置されている。
【００５５】
また、フェライトコア５４の誘導コイル６０で囲まれた凸部５４ａとフェライトコア５６の誘導コイル６２で囲まれた凸部５６ａのそれぞれの幅Ｗ４は、薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２よりも広くなるように設計され、凸部５４ａと凸部５６ａとにより挟まれた空間Ｓ２を薄板状被加熱物１２が通過することになる。
【００５６】
従って、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置５０によれば、誘導コイル６０および誘導コイル６２に高周波発振器からフィーダーを介して高周波電流が供給されると、誘導コイル６０および誘導コイル６２が作る磁束が空間Ｓ２を通過する薄板状被加熱物１２を貫通することになり、これにより薄板状被加熱物１２に渦電流が誘導されて薄板状被加熱物１２が加熱されることになる。
【００５７】
このように、空間Ｓ２に生起される磁束中を薄板状被加熱物１２が通過すると、薄板状被加熱物１２に渦電流が誘導されて薄板状被加熱物１２が加熱されることになるが、その際に、薄板状被加熱物１２の表面全面に流れる渦電流は薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２方向における両方の端部たるエッジ１２ａ、１２ｂへ主に流れることになり、薄板状被加熱物１２のエッジ１２ａ、１２ｂが他の部位よりも温度上昇を示し、薄板状被加熱物１２内においてエッジ１２ａ、１２ｂの温度のみが他の領域と比べて高くなる。
【００５８】
即ち、トランスバース型構造の高周波誘導加熱装置５０によれば、薄板状被加熱物１２は上記したエッジ効果によりエッジ１２ａ、１２ｂが集中的に加熱されることになるが、フェライトコア５４の凸部５４ａおよびフェライトコア５６の凸部５６ａのそれぞれの幅Ｗ４と薄板状被加熱物１２の厚さｔは、凸部５４ａおよび凸部５６ａのそれぞれの幅Ｗ４が、例えば、２９ｍｍであるのに対し、薄板状被加熱物１２はその厚さｔが、例えば、０．３ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは、例えば、１ｍｍ〜５ｍｍであって、薄板状被加熱物１２の幅Ｗ２は狭いので、薄板状被加熱物１２の中央部分はエッジ１２ａ、１２ｂからの熱伝導によりたちまち均熱化されることにより、薄板状被加熱物１２全体が効率的に加熱されることになり、エッジ１２ａ、１２ｂのみが高温になるということがない。
【００５９】
（２）上記した第２の実施の形態において、図７に示すように、高周波誘導加熱装置３０を並列に並べるようにしてもよい。
【００６０】
このように高周波誘導加熱装置３０を並列に並べる際には、各高周波誘導加熱装置３０の磁界方向が同じ向きになるように配置する。
【００６１】
こうした図５に示す構造を採用することにより、複数の薄板状被加熱物１２を同時に加熱することが可能になり、しかも、各高周波誘導加熱装置３０における磁束の拡散が防止され、加熱効率をさらに高めることができる。
【００６２】
（３）上記した第１の実施の形態においては、対向して配置された２つのフェライトコアを当該フェライトコアとは別のフェライトコアを介して接合するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、対向して配設された２つのフェライトコアの接合対象の凸部を延長させ２つのフェライトコア同士が直接接合されるようにしてもよい。
【００６３】
（４）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（３）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、焼鈍などの熱処理や表面処理における加熱手段や、洗浄または塗装後の乾燥工程における乾燥手段として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態による高周波誘導加熱装置の概略構成斜視説明図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に示す高周波誘導加熱装置の右側面図であり、図２（ｂ）は、図１に示す高周波誘導加熱装置のＡ−Ａ線による断面構成説明図である。
【図３】図３（ａ）は、Ｗ２＞Ｗ１における薄板状被加熱物１２の温度分布を示したグラフであり、図３（ｂ）は、Ｗ２＜Ｗ１における薄板状被加熱物１２の温度分布を示したグラフである。
【図４】図４は、高周波誘導加熱装置１０を用い、各サイズの薄板状被加熱物１２における誘導加熱効率を示した表である。
【図５】図５（ａ）は、本発明の第２の実施の形態による高周波誘導加熱装置の右側面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す高周波誘導加熱装置のＢ−Ｂ線による断面構成説明図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の第１の実施の形態による高周波誘導加熱装置の変形例を示す概略構成斜視説明図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す高周波誘導加熱装置のＣ−Ｃ線による断面構成説明図である。
【図７】図７は、本発明による高周波誘導加熱装置の第２の実施の形態の変形例を示し、図５（ｂ）に対応する断面構成説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０、３０、５０ 高周波誘導加熱装置
１２ 薄板状被加熱物
１２ａ、１２ｂ エッジ
１４、１６、１８、３４、３６、５４、５６、５８ フェライトコア
２０、２２、３８、４０、４２、４４、６０、６２ 誘導コイル
３２ 搬送ライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺の薄板状被加熱物を誘導加熱するトランスバース型構造の高周波誘導加熱装置であって、
薄板状被加熱物の幅より幅の広い中央に位置する凸部に第１の誘導コイルが配設されたＥ字形状の第１の磁性部材と、
前記第１の磁性部材と所定の間隙を開けて凹凸部が互いに対向するように配置され、薄板状被加熱物の幅より幅の広い中央に位置する凸部に第２の誘導コイルが配設されたＥ字形状の第２の磁性部材と、
前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材とのそれぞれ両端に位置する凸部において前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材とを接合し、
前記第１の凸部と前記第２の凸部とに挟まれて形成された空間内に長尺の薄板状被加熱物を前記第１の凸部および前記第２の凸部の幅方向に直交する方向に通過させる
ことを特徴とした高周波誘導加熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の高周波誘導加熱装置において、
前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材とは、前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材とのそれぞれ両端に位置する凸部において第３の磁性部材を介して接合される
ことを特徴とする高周波誘導加熱装置。
【請求項３】
長尺の薄板状被加熱物を誘導加熱するトランスバース型構造の高周波誘導加熱装置であって、
薄板状被加熱物の幅より幅の広い凸部の一方に第１の誘導コイルが配設されたＵ字形状の第１の磁性部材と、
前記第１の磁性部材と所定の間隙を開けて凹凸部が互いに対向するように配置され、薄板状被加熱物の幅より幅の広い凸部の一方に第２の誘導コイルが配設されたＵ字形状の第２の磁性部材と、
前記第１の磁性部材の他方の凸部と前記第２の磁性部材の他方の凸部とにおいて、前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材とを接合し、
前記第１の磁性部材の一方の凸部と前記第２の磁性部材の一方の凸部とに挟まれて形成された空間に長尺の薄板状被加熱物を前記第１の磁性部材の一方の凸部および前記第２の磁性部材の一方の凸部の幅方向と直交する方向に通過させる
ことを特徴とする高周波誘導加熱装置。
【請求項４】
請求項３に記載の高周波誘導加熱装置において、
前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材とは、前記第１の磁性部材の他方の凸部と前記第２の磁性部材の他方の凸部において第３の磁性部材を介して接合される
ことを特徴とする高周波誘導加熱装置。
【請求項５】
長尺の薄板状被加熱物を加熱するトランスバース型構造の高周波誘導加熱装置であって、
薄板状被加熱物の幅より幅が広い複数の凸部に誘導コイルが配設された第１の磁性部材と、
薄板状被加熱物の幅より幅が広い複数の凸部に誘導コイルが配設され、前記第１の磁性部材と所定の間隙を開けて凹凸部が互いに対向するように配置された第２の磁性部材と、
前記間隙に前記複数の凸部の幅方向と直交するように配設された薄板状被加熱物を搬送する搬送ラインと
を有し、
前記搬送ラインにより長尺の薄板状被加熱物が搬送される
ことを特徴とする高周波誘導加熱装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５のいずれか１項に記載の高周波誘導加熱装置において、
前記薄板状被加熱物の厚さは、０．３ｍｍ〜５ｍｍである
ことを特徴とする高周波誘導加熱装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４または５のいずれか１項に記載の高周波誘導加熱装置において、
前記薄板状被加熱物の厚さは、１ｍｍ〜５ｍｍである
ことを特徴とする高周波誘導加熱装置。
【請求項１】
長尺の薄板状被加熱物を誘導加熱するトランスバース型構造の高周波誘導加熱装置であって、
薄板状被加熱物の幅より幅の広い中央に位置する凸部に第１の誘導コイルが配設されたＥ字形状の第１の磁性部材と、
前記第１の磁性部材と所定の間隙を開けて凹凸部が互いに対向するように配置され、薄板状被加熱物の幅より幅の広い中央に位置する凸部に第２の誘導コイルが配設されたＥ字形状の第２の磁性部材と、
前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材とのそれぞれ両端に位置する凸部において前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材とを接合し、
前記第１の凸部と前記第２の凸部とに挟まれて形成された空間内に長尺の薄板状被加熱物を前記第１の凸部および前記第２の凸部の幅方向に直交する方向に通過させる
ことを特徴とした高周波誘導加熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の高周波誘導加熱装置において、
前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材とは、前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材とのそれぞれ両端に位置する凸部において第３の磁性部材を介して接合される
ことを特徴とする高周波誘導加熱装置。
【請求項３】
長尺の薄板状被加熱物を誘導加熱するトランスバース型構造の高周波誘導加熱装置であって、
薄板状被加熱物の幅より幅の広い凸部の一方に第１の誘導コイルが配設されたＵ字形状の第１の磁性部材と、
前記第１の磁性部材と所定の間隙を開けて凹凸部が互いに対向するように配置され、薄板状被加熱物の幅より幅の広い凸部の一方に第２の誘導コイルが配設されたＵ字形状の第２の磁性部材と、
前記第１の磁性部材の他方の凸部と前記第２の磁性部材の他方の凸部とにおいて、前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材とを接合し、
前記第１の磁性部材の一方の凸部と前記第２の磁性部材の一方の凸部とに挟まれて形成された空間に長尺の薄板状被加熱物を前記第１の磁性部材の一方の凸部および前記第２の磁性部材の一方の凸部の幅方向と直交する方向に通過させる
ことを特徴とする高周波誘導加熱装置。
【請求項４】
請求項３に記載の高周波誘導加熱装置において、
前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材とは、前記第１の磁性部材の他方の凸部と前記第２の磁性部材の他方の凸部において第３の磁性部材を介して接合される
ことを特徴とする高周波誘導加熱装置。
【請求項５】
長尺の薄板状被加熱物を加熱するトランスバース型構造の高周波誘導加熱装置であって、
薄板状被加熱物の幅より幅が広い複数の凸部に誘導コイルが配設された第１の磁性部材と、
薄板状被加熱物の幅より幅が広い複数の凸部に誘導コイルが配設され、前記第１の磁性部材と所定の間隙を開けて凹凸部が互いに対向するように配置された第２の磁性部材と、
前記間隙に前記複数の凸部の幅方向と直交するように配設された薄板状被加熱物を搬送する搬送ラインと
を有し、
前記搬送ラインにより長尺の薄板状被加熱物が搬送される
ことを特徴とする高周波誘導加熱装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５のいずれか１項に記載の高周波誘導加熱装置において、
前記薄板状被加熱物の厚さは、０．３ｍｍ〜５ｍｍである
ことを特徴とする高周波誘導加熱装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４または５のいずれか１項に記載の高周波誘導加熱装置において、
前記薄板状被加熱物の厚さは、１ｍｍ〜５ｍｍである
ことを特徴とする高周波誘導加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２４３３９５（Ｐ２００８−２４３３９５Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７８１５５（Ｐ２００７−７８１５５）
【出願日】平成１９年３月２６日（２００７．３．２６）
【出願人】（０００２１９００４）島田理化工業株式会社 (205)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２６日（２００７．３．２６）
【出願人】（０００２１９００４）島田理化工業株式会社 (205)
【Ｆターム（参考）】
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