(57)【要約】【課題】膜屋根／取付プレートとの間に湿気がある場合を含めた様々な周囲条件において、取付プレートの温度を正確に測定できる誘導加熱ツールを提供する。【解決手段】誘導タンク回路に供給される電圧または電流を一定に保ち、各誘導加熱サイクル中の電圧または電流の変化をトラッキングする。本明細書の誘導加熱ツールは、取付プレートの温度とともに、取付プレートの耐久性が向上すること効果がある。誘導加熱サイクル中において、取付プレートは作業コイルに磁気的に結合しており、取付プレートの耐久性は回路に反映される。取付プレートの耐久性の変化は、作業コイルから取付プレートへのエネルギー送達のパターンを予測可能な方向に変更する。一実施形態では、誘導タンク回路に掛かる電圧は一定に保たれ、誘導タンク回路に送達された電流の変化が測定され、取付プレートの温度を測定するために使用される。【選択図】図１Ｂ
2019522878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導コイルを用意する工程と、
前記誘導コイルにキャパシタンスを接続し、共振周波数を有するタンク回路を生成する工程と、
前記タンク回路を電力供給源と接続して前記タンク回路を通電する工程と、
導電性の加工対象物を用意する工程と、
前記加工対象物に隣接して前記誘導コイルを配置する工程と、
前記電力供給源の電源を入れ、前記共振周波数で共振する前記タンク回路を通電し、前記タンク回路は前記誘導コイルから振動磁界を生じ、前記加工対象物に渦電流を発生させ、前記加工対象物を加熱する工程と、
前記電力供給源の出力から少なくとも一つの変数を測定する工程と、
前記少なくとも一つの変数を使用して前記加工対象物の電気抵抗を測定する工程と、
前記加工対象物の電気抵抗の変化と、前記加工対象物の温度とを関連付ける工程と、
前記加工対象物の所定の目標温度に関連する、前記加工対象物の電気抵抗の変化に応答し、前記電力供給源を不活性にする工程と、を含む、誘導加熱装置を作動する方法。
【請求項２】
前記電力供給源の出力と接続する工程は、前記電力供給源の出力において、一定電圧出力を維持するために前記電力供給源の出力を構成する工程を含む、請求項１に記載の誘導加熱装置を作動する方法。
【請求項３】
前記少なくとも一つの変数を使用して前記加工対象物の電気抵抗を測定する工程は、前記電力供給源からの電流の出力を測定する工程を含み、
前記測定する工程は、前記電力供給源からの出力の変化を使用して前記加工対象物の前記電気抵抗を計算すること、を含む、請求項２に記載の誘導加熱装置を作動する方法。
【請求項４】
前記電力供給源を不活性にする工程は、前記電力供給源を不活性にする前に前記加工対象物の温度を所定温度で一定期間維持する工程を含む、請求項１に記載の誘導加熱装置を作動する方法。
【請求項５】
前記維持する工程は、所定の温度よりも低い温度である入力に応答し、または前記加工対象物に湿気があることの入力に応答し、前記所定期間を調整する工程を含む、請求項４に記載の誘導加熱装置を作動する方法。
【請求項６】
前記通電する工程は、所定の電圧出力または電流出力を有する電力を一定で供給することを含み、
前記測定する工程は、前記電圧出力または前記電流出力が一定ではないと測定することを含む、請求項１に記載の誘導加熱装置を作動する方法。
【請求項７】
誘導コイルに接続し、共振周波数を有するタンク回路を生成するキャパシタンスと、
前記タンク回路に電源を供給し、所定の電圧出力または電流出力を一定で供給する電源装置と、
一定に保たれていない前記電圧出力または電流出力を測定し、測定された前記電圧出力または前記電流出力の変化を前記加工対象物の温度と関連付けする制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記関連付けが、前記加工対象物が所定の温度に達する旨を表示すると、前記電源の供給を停止する、加工対象物を誘導加熱する装置。
【請求項８】
前記制御回路は、測定された前記電圧出力または前記電流出力を使用して前記加工対象物の電気抵抗を特定し、ルックアップテーブルを使用して前記電気抵抗と前記加工対象物の温度との関連付けを行う、請求項７に記載の加工対象物を誘導加熱する装置。
【請求項９】
前記制御回路は測定した前記電圧出力または前記電流出力を使用して前記加工対象物の温度を計算する、請求項７に記載の加工対象物を誘導加熱する装置。
【請求項１０】
前記誘導コイルは、前記装置の基部において前記加工対象物の上で支持される、請求項７に記載の加工対象物を誘導加熱する装置。
【請求項１１】
前記誘導コイルは、３本の楕円型の巻付部を有する３本のレーストラック型コイルである、請求項７に記載の加工対象物を誘導加熱する装置。
【請求項１２】
前記誘導コイルの巻付部に隣接して熱導電性の熱分散構造部が配置され、熱分散構造部が前記誘導コイルから生成される熱エネルギーを均等に分散する、請求項７に記載の加工対象物を誘導加熱する装置。
【請求項１３】
前記キャパシタンスは前記誘導コイルに並列して接続され、共振タンクの並列回路を形成する、請求項７に記載の加工対象物を誘導加熱する装置。
【請求項１４】
前記誘導コイルの抵抗、前記タンクキャパシタの抵抗及び前記加工対象物の抵抗は、前記装置の電力供給源の負荷を表す単一の損失抵抗に相当する、請求項７に記載の加工対象物を誘導加熱する装置。
【請求項１５】
前記加工対象物の温度の上昇は、前記加工対象物の抵抗の上昇を生じさせる、請求項７に記載の加工対象物を誘導加熱する装置。
【請求項１６】
前記加工対象物の抵抗の上昇は、前記電力供給源からの電流の上昇を生じさせる、請求項１５に記載の加工対象物を誘導加熱する装置。
【請求項１７】
前記加工対象物は、一定期間、所定温度で維持される、請求項７に記載の加工対象物を誘導加熱する装置。
【請求項１８】
寒い及び／または湿気がある状態において、前記加工対象物は、一定期間、所定温度で維持される、請求項７に記載の加工対象物を誘導加熱する装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、一般的には誘導加熱装置に関し、特に屋根に膜屋根を保持するために使用する誘導加熱装置に関する。
【０００２】
膜屋根システムは、一般的には屋根支持構造に保持された剛性断熱層と、その上に被膜された防水性の膜屋根とからなる。断熱材は取付ディスク（取付プレート）を通過するファスナによって、屋根構造に取り付けられる。取付プレートは、熱活性接着剤によってコーティングされる。この接着剤は、膜屋根が屋根全体を覆うまでは不活性である。米国特許第６，５０９，５５５号に記載されているような誘導加熱ツールは、膜屋根によってプレートを誘導加熱し、接着剤を活性化し、膜屋根に取付プレート及び屋根構造を保持するために使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６，５０９，５５５号
【０００４】
取付プレートと膜屋根との接着性は、完成品である屋根構造の全体的な剛性の判断にあたり、重要な役割を果たす。本発明の目的は、取付プレートを均等に加熱し、接着剤を活性化することである。均等ではないまたは不十分な加熱は接着効果の低下に繋がり、オーバーヒートも断熱材及び／又は膜屋根を焼いてしまうことになる。既知の誘導加熱ツールでは、付加されたエネルギー又は誘導加熱サイクルの時間を特定するために、取付プレートの温度を推定または測定するための様々な技術を使用してきた。既知の技術は、取付プレートが膜屋根の下に配置されており接触できないことから、複雑であった。既知の技術のうちの一つは、誘導溶接ツールの作業コイルに送達されるエネルギー量に基づく計算を使用し、取付プレートに送達するエネルギー量を推定する方法である。取付プレートに送達されるエネルギー量は、周知の周囲条件の下、プレートの温度上昇を推定するために使用する。この技術は（膜屋根と取付プレートとの間に）湿気がある状態では使用できず、著しく暑いまたは寒い周囲条件での測定も必要となる。
【０００５】
従って、周囲温度や膜屋根及び取付プレート間の湿気の有無にかかわらず、誘導加熱サイクル中に取付プレートの温度を正確に予測できる誘導加熱ツールが必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本明細書に係る誘導加熱ツールは、誘導タンク回路に供給される電圧または電流を一定に保ち、各誘導加熱サイクル中の電圧または電流の変化をトラッキングする。本明細書の誘導加熱ツールは、取付プレートの温度とともに、取付プレートの耐久性が向上すること効果がある。誘導加熱サイクル中において、取付プレートは作業コイルに磁気的に結合しており、取付プレートの耐久性は回路に反映される。取付プレートの耐久性の変化は、作業コイルから取付プレートへのエネルギー送達のパターンを予測可能な方向に変更する。一実施形態では、誘導タンク回路に掛かる電圧は一定に保たれ、誘導タンク回路に送達された電流の変化が測定され、取付プレートの温度を測定するために使用される。実験によって、膜屋根／取付プレートとの間に湿気がある場合を含めた様々な周囲条件において、取付プレートの温度を正確に測定できることが示された。開示された誘導加熱ツールは、周囲条件の目盛り調整を行うことなく、一定の成果をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】開示された誘導加熱ツールの実施例に係る主な電気構造のブロック図である。
【図１Ｂ】開示された誘導加熱ツールの変形例に係る主な電気構造のブロック図である。
【図２】開示された誘導加熱ツールに相当する作業コイルの一例を分解した拡大図である。
【図３】開示された誘導加熱ツールを膜屋根で使用している状態を示す断面図である。
【図４】環境温度を摂氏０度、２０度、５０度とした場合において、開示した誘導加熱ツールを使用した場合の接合強さを示すグラフである。
【図５】誘導加熱ツールの作業コイルに与えられた電流のオーバーレイ及び取付プレートで最終的に測定された温度を示すグラフである。
【図６】最終的な目標電流と、誘導加熱ツールの膜屋根の厚さとを比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１Ａ及び図１Ｂは、開示された誘導加熱ツールの実施例に係る主な電気構造のブロック図である。図１Ａは誘導加熱ツールの第一実施形態に係る主な電気構造のブロック図３００である。１１７ＶＡＣのＡＣ電源３０２（時に１２０ＶＡＣ代替電源ともいう）から開始し、電力線はヒューズ３０４に接続し、次にオン−オフスイッチ３０６、サーミスタ３０８へと繋がる。変換器３１６において線間電圧が供給され、１７０ＶＤＣ電力供給源３１４が供給される。１７０ＶＤＣ電力供給源３１４は、発振基板３２０に実質的に一定のＤＣ電圧を与えるバックブースト型であってもよい。開示されたバックブースト定電圧１７０ＶＤＣ電力供給源の実施形態は限定的なものではなく、発振基板３２０には他の電力供給源、例えば電池その他の電源供給装置による電源を与えることもできる。電池を使用する場合は、１１７ＶＡＣ（又は１２０ＶＡＣ）電源を使用しない。代わりに電池３１０を使用し、インバータ３１２で直流を供給し、１７０ＶＤＣの電源３１４に変換する。＋５ＶＤＣ電源供給３１８には、電池３１０又は変換器３１６から電源が供給される。＋５ＶＤＣ電源供給は、マイクロプロセッサ３５０及び回路のその他のデジタル部品に電源を供給する。
【０００９】
１７０ＶＤＣ電力供給源からの出力は、ＤＣ−ＡＣインバータである電力発振器３２２を駆動する。単一の発振基板（基板回路）３２０は、電力発振器３２２及び切替トランジスタ３２４の両方を含んでいてもよい。電力発振器３２２からの出力は作業コイル及び電力キャパシタのセットを駆動し、これらは総合して共振回路（タンク回路）３４０となる。作業コイルには温度センサ３４２（ここでは測温抵抗体（ＲＴＤ）という）が取り付けられ、温度センサ３４２からの出力はバッファ回路３４４に移動し、マイクロプロセッサ３５０の入力を駆動する。典型的には、これはアナログ信号であり、バッファ回路３４４又はマイクロプロセッサ３５０においてＡ／Ｄ変換器が必要となる。温度センサ３４２は、コイルの温度が所定温度よりも高くなった場合、ツールの動作を停止させる。
【００１０】
図１Ａの誘導加熱ツールは、複数分割型の棒グラフディスプレイ３５６、及び複数のＥＥＰＲＯＭメモリチップ３５８を使用する。加えて、第一実施例のツールは、ＲＪ−１１コネクタ３５４を備えるＲＳ−２３２シリアルポート３５２を使用する。これによって、誘導加熱ツールは図１Ａに係るＰＣ３６０等の遠隔コンピュータとの通信が可能となる。ＥＥＰＲＯＭチップ、棒グラフディスプレイ及びシリアル通信プロトコルは非限定的な実施例であり、本開示に係る誘導加熱ツールは、他のメモリ、表示方法及び通信方法のオプションも選択可能である。
【００１１】
開示された実施形態では、１７０ＶＤＣ電力供給源３１４は発振基板３２０に、連続的な１７０ＶＤＣを供給するように構成される。１７０ＶＤＣ電力供給源３１４から出力された電圧及び／又は電流は、マイクロプロセッサ３５０によって符号３２３において監視される。詳しくは後述するが、１７０ＶＤＣ電力供給源３１４から出力される電圧は一定に保たれるため、共振タンク回路３４０が消費する電力の変化は、１７０ＶＤＣ電源３１４で測定する電流に変化を与える。マイクロプロセッサ３５０は発振基板３２０に送られる電流の変化を監視するようにプログラムされ、これらの変化を例えば取付プレートなどの加工対象物の温度に対応させる。
【００１２】
図１Ｂは、誘導加熱ツールの変形例に係る主な電気構造のブロック図３０１を示す。整流／平滑装置３７０に電源を供給するために、１２０ＶＡＣ線間電圧等のＡＣ電源が供給される。ＤＣ−ＤＣプリレギュレータ３７２は、整流／平滑装置３７０から出力された直流を受け取り、ＤＣ−ＡＣインバータ３７４はＤＣ−ＤＣプリレギュレータ３７２から制御された電圧レベルを受け取る。ＤＣ−ＡＣインバータ３７４からの出力は、誘導ヘッド３７６を駆動するために使用される。
【００１３】
誘導ヘッド３７６は、作業コイル（図１Ｂでは図示されていないが、図２の誘導ヘッドの一部である）から高いエネルギーを発振する磁場を生成し、この磁場は加工対象物３９０に向けられる。本開示の範囲では、加工対象物は、図３に図示されている通り、膜屋根層８２の下部に配置される取付プレート９２である。取付プレート９２の一実施例は、直径３インチ（約７.６センチ）、厚さ０.０３０インチ（約０.７ミリ）の炭素鋼からなり、熱活性接着剤９６でコーティングされた円形板である。誘導ヘッド３７６で生成された磁場に鋼からなる取付プレートを配置すると、作業コイル７５（図２参照）及び取付プレート９２の間で「結合」関係が生じ、取付プレートの性質の変化は、磁場を生成する回路の動作を監視することによって検知できる。振動磁界は取付プレート９２で渦電流を引き起こし、振動電流に対する抵抗が取付プレート９２の熱を発生させる。取付プレート９２が加熱すると、取付プレート９２が吸収するエネルギーパターンが誘導タンク回路に反映され、供給された熱変化が電力供給源から送達された電流に変更を加える。
【００１４】
マイクロプロセッサのコントローラ３８０は、プリレギュレータ３７２からの出力において、電圧及び／又は電流の感知パラメータ３８２を検知する。コントローラ３８０は感知パラメータ３８２に反応し、ＤＣ−ＡＣインバータ３７４及び誘導ヘッド３７６に電力が供給される時間を特定する。コントローラ３８０は、必要であれば、マイクロプロセッサに代わり、ロジック状態装置を使用できる。さらに、通常の知識を有する当業者であれば、全体のインターフェース及び制御回路をアナログ要素のみで構築可能である。
【００１５】
図１Ｂを参照すると、整流／平滑装置３７０は、ＡＣ電源供給３０２からＡＣ電源を受け取る。ＤＣ−ＤＣプリレギュレータ３７２は、整流／平滑装置３７０のＤＣ信号のパルス幅を変調し、適切な量のＤＣ「電源」信号を供給し、ＤＣ−ＡＣインバータ３７４が誘導ヘッド３７６に適切な高周波ＡＣ電源を与えて通電し、加工対象物３９０の加熱を誘発する。
【００１６】
第２実施例の好ましい形態では、ＤＣ−ＡＣインバータ３７４は、約１００ｋＨｚの一定周波数で動作する。ＤＣ−ＤＣプリレギュレータ３７２の出力にて、感知パラメータ３８２で感知した電圧及び／又は電流は、感知した電圧及び／又は電流を使用するコントローラ３８０に供給され、誘導ヘッド３７６を作動するために適切な動作パラメータを特定し、ＤＣ−ＤＣプリレギュレータ３７２に作動指示又はコマンド３８４を与える。ＤＣ−ＤＣプリレギュレータ３７２から生成される電圧及び／又は電流は多様であり、必要に応じて入力電力（例えば感知パラメータ３８２で感知する入力電圧又は電流）を所定の値で実質的に安定させる。開示された実施例に係る誘導加熱ツールにおいて、作業コイルは約１００ｋＨｚの動作周波数を持つ共振タンク回路に統合される。当業者にとっては、誘導タンク回路は加工対象物への電力送達効率を最大限に発揮するように設計されていること、誘導タンク回路の構成、周波数及び電圧、電流は適宜調節可能であることは自明である。
【００１７】
図２は、本開示に係る誘導加熱ツールの下部の構成を図示したものである。図２の基部５０は、上述した誘導ヘッド３７６に対応する。基部５０は誘導コイル６８（「作業コイル」ともいう）を支持及び保持し、開示されている実施形態は、３本の「レーストラック型」誘導コイルの巻付部７４、７５及び７６である。図２を参照すると、誘導加熱ツールの基部５０の分解拡大図の一例が図示されており、一番上には接続部５８を含む上部カバー５６が配置されている。接続部５８の形態は、基部５０と誘導加熱ツールとを結合できれば、いかなる形態であってもよい。使用時には、誘導加熱ツールの基部５０は取付プレート９２（図３参照）の上から誘導コイル６８を支持し、取付プレート９２が誘導コイル６８から生成される振動磁界の範囲内となる。上側カバー５６の下には、多数のピンヒートシンク５４を支持する、サブアセンブリ５５が配置される。図２では、基部５０の中央線から線対称となる位置において、２つのサブアセンブリ５５が配置される。サブアセンブリ５５の下には、サブアセンブリ５５の位置を固定するスペーサ７２が配置される。
【００１８】
スペーサ７２及び誘導コイル６８の間には、符号７０で表された「熱分散」構造部が配置される。熱分散構造部は、熱エネルギーの放出（例えば熱伝達）を最大限とするために、誘導コイル６８から生成される熱エネルギーを均等に分配するために使用される。図２で図示された実施例では、２枚の熱分散構造部７０が配置され、いずれも誘導コイル６８の巻付部に隣接して配置されている。必要であれば、熱分散構造部を誘導コイル６８と物理的に接触させ、基部５０を通じたコイルからの（熱伝導による）熱エネルギー伝達を最大限にする。熱分散構造部の構造は熱伝導体であり、電気絶縁体でもある。熱分散構造部の材料として所定のセラミックを使用できるが、本発明の望ましい実施形態では、熱分散構造部７０は窒化アルミニウムが使用される。基部５０は、誘導加熱ツールの下側表面を構成する下側カバー６２を含む。下側カバー６２の真上には、誘導コイル６８が配置される。
【００１９】
レーストラック型で配置された３本の誘導コイル６８は、楕円型である３本の巻付部７４、７５及び７６から構成され、これらの巻付部は容易に電気的結合ができ、または並列に配置された３本の巻付部として配置できる。図２で表示された構成では、各巻付部７４、７５及び７６は複数のターン部から構成される。代わりに、１本の長いワイヤから３本楕円型のコイルを巻くこともできる。３本のレーストラック型コイルの構成は、取付プレート９２の上に誘導コイル６８を配置するにあたって、若干の余裕がある楕円形の磁場を生成する。図３を参照すると、楕円形の磁場とは、その位置は、前後方向（図３の平面とは垂直方向）よりも横方向（図３の平面とは水平方向）に対して柔軟に配置できるという意味である。誘導コイル６８の構成は、効率及び仕様容易性との間の妥協点を取ったものである。屋根システムにアルミ面である剛性断熱剤が使用されている場合、取付プレートの周囲よりも大きい磁場を形成することは好ましくない。なぜなら、大きい磁場を形成することは、アルミを加熱して断熱材を焦がすおそれがある。開示された誘導加熱ツールの動作理論は、特定の誘導コイルの構成に特定されず、図示された誘導コイルは非限定的ではない。
【００２０】
誘導コイルは、一つ以上の切替トランジスタでアシストされ、並列に配置されたキャパシタ（またはバンクキャパシタ）によって所定の周波数で共振する。並列配置による共振は、共振回路を駆動するために供給される電源が正弦波電流である間、誘導コイルからの電流を増幅する。この並列共振タンク回路において、電力供給源は抵抗で失われた負荷電流の一部のみを与え、又は加工対象物を加熱するのみであり、多くの使用電流は誘導コイル及びキャパシタ（典型的には複数のキャパシタである）に局所化される。加工対象物の存在は、並列共振タンク回路を減衰し、加工対象物が誘導コイルに結合すると電源供給からの電流が増幅する。
【００２１】
実際には、誘導コイルの有効抵抗（インピーダンス）、タンクキャパシタの有効抵抗（インピーダンス）及び加工対象物の反射抵抗は、それぞれタンク回路にロスを与え、共振を減衰させる。これらの抵抗の合計は、誘導加熱ツールに対する電力供給源の負荷を与える「損失抵抗」とすることができる。共振によって駆動させられると、タンクキャパシタ及び誘導コイル（合わせて誘導タンク回路という）からの電流の大きさは同じであり、位相が反対であることから、互いの電源を相殺する。このため、共振周波数で供給される電力供給源において見られる負荷は、誘導タンク回路全体の損失抵抗のみということとなる。キャパシタ及び誘導コイルで提示される抵抗は既知であり、概ね安定しているが、誘導コイルの磁場から生じる高周波数から誘発された渦電流によって温度が上がると、加工対象物の抵抗が著しく変化する。
【００２２】
加工対象物に対する抵抗の変化は、タンク回路への損失抵抗を上昇させ、誘導加熱ツールが消費する電力を著しく変化させる結果となる。図５の通り、加工対象物の抵抗（及び温度）の上昇ともに、電力供給源からの電流が上昇する。加工対象物の抵抗は、加工対象物の温度と相互関連するため、タンク回路に送達された電流の変化は、高い正確性をもって加工対象物の温度を計算（予測）するために使用できる。開示された膜屋根構造では、加工対象物、例えば取付プレートの性質は既知であり、取付プレート（加工対象物）にエネルギーを効率的に伝達できるタンク回路を設計するために使用できる。一実施例では、炭素鋼は抵抗温度係数αが摂氏０．００３／°Ｃであり、これは誘導タンク回路に電流を与えることによって生じる取付プレートの温度変化を計算するために使用できる。
温度変化は、以下の数式によって計算できる。
Rplate = R0[1 + α(T- T0)]
ＲＯは、既知の温度Ｔ０における板の抵抗である。
または、上記パターンをマイクロプロセッサで使用するルックアップテーブルに記憶させることにより、電流レベルと取付プレートの温度とを関連付けできる。
【００２３】
１７０ＶＤＣ電力供給源３１４、３７０／３７２の出力電圧は、入力電圧の供給に関わらず一定であることから、取付プレートの抵抗が上昇することにより、電流の流れの上昇に伴う電力の上昇が生じる。取付プレートの温度と、１７０ＶＤＣ電力供給源３１４、３７０／３７２の出力電圧から生じる電流との間には直接的な関連がある。膜屋根の厚さは誘導コイル及び取付プレートとの結合に影響を与えることから、上記関連は膜屋根の厚さにより異なる。上記関連を考慮するにあたり、各取付プレートは異なる温度／抵抗を有することを考慮する必要がある。測定された変数及び取付プレートの温度の関連は試験的に特定でき、マイクロプロセッサで参照するルックアップテーブルに記憶させることもできる。代わりに、取付プレートの温度及び取付プレートに送達されるエネルギーを特定するために、上記関連を測定変数に適用した数式に減縮することもできる。
【００２４】
膜屋根の厚さ及び材料は既知であってよく、開示された誘導加熱ツールの設計及び動作に適用できる。膜屋根の厚さが大きいと、誘導コイル及び加工対象物の距離が大きくなり、その結果、誘導コイルと加工対象物（取付プレート）との間の電磁結合が弱くなる。誘導コイルと加工対象物との間の電磁結合が弱くなると、誘導コイルから加工対象物に送達するエネルギーが減少し、電力供給源の出力部におけるエネルギー消費を減少させる。図６で示す通り、膜屋根が厚くなると、誘導コイルへ送達する目標電流が減少する。膜屋根が厚い場合、誘導コイル及び取付プレートの間の電磁結合及び電力伝達が低下し、所定の熱に到達するまでに要する時間が、ある程度増加する。ツールは、取付プレートの所定の目標温度に対応する、目標電流に達成する活動時間を制御する。
【００２５】
代替例では、取付プレートの所望の温度に対応する目標電流を達成するために、ツールの起動を制御した後、所定時間内は目標電流を維持する。本実施例では、所望の温度は取付プレートを接合するためのピーク温度よりも若干低くてもよいが、熱は短時間維持され、熱が取付プレート全体に伝達するため、取付プレートの熱が均一となり、取付プレートと膜屋根との間の結合が安定する。代替例では、延長ソーク時間（extended soak time）の特徴を導入し、熱をより長時間維持し、寒い及び／または湿気が高い環境でも接合プレートが均一に加熱されることを保証する。延長ソーク時間の特徴は、接合プレートの温度を華氏２１０〜２２０度（摂氏約９９度〜１０４度）の間で、０．５〜５秒間長く維持できるため、水分を蒸発させ、接合プレートから寒い及び／または湿気が高い環境を除去することを可能とする。ツールには、熱及び／又は湿気の問題が生じた際に起動するユーザインターフェース又はスイッチが配置されてもよい。延長ソーク時間が必要であることを示す工程において、ソフトウェアを使用し、取付プレートの温度を華氏約４５０度（摂氏約２３２度）である目標温度に到達させる前に、取付プレートの温度を沸騰温度よりも高い温度で維持する熱誘導パターンを導入してもよい。
【００２６】
開示された誘導加熱ツールの実施例では、定電圧電源からタンク回路に電力が送達される。電力供給源から出力する電圧は変動しないため、タンク回路が消費するエネルギーのバリエーションは、定電圧電源から出力される電流に変化を与える。
【００２７】
誘導コイルの主に変更できる要素は、主にワイヤの種類、ワイヤの全体長さ、巻付のパターン、ローブ及びコイルの分離等である。誘導コイルの変更要素は、発振基板の作動の変更要素とともに、誘導コイル及び加工対象物の間の有効な結合及び電力送達を達成させるために選択できる。開示された誘導加熱ツールの目的は、膜屋根及び取付プレートの間の接合の質を劣化させることなく、取付プレートの即時かつ安定した接着を可能とすることである。誘導コイルは様々な形状に巻くことができ、各コイルの形状は異なる磁場を生成するように構成される。誘導コイルの形状及び磁場は、直径約３インチ（７．６センチ）の円形である取付プレートの形状と一致する。コイルの形状と目標形状とを一致させることにより、コイルが目的物と適切に整列し、対象物を均一に加熱する。磁場の形状を対象の形状と一致させることにより、コイルが対象物と整列している限り、対象を包囲する材料の加熱を最小限とすることができる。代わりに、コイルが対象よりも大きい磁場を生成するように構成することにより、誘導コイルと対象とを正確に整列させなくても、対象全体を加熱することができる。
【００２８】
開示された誘導加熱ツールの誘導コイルは、取付プレートになるべく近い位置に配置されることにより、誘導コイルから生成された磁場が取付プレートを誘導加熱する。そのため、図３で示す通り、誘導コイルは、取付プレートの真上の位置に対応する膜屋根の上に配置されるツールの一部として構成される。
【００２９】
図３を参照すると、膜屋根の構造はゴム又はプラスチック化合物を備える膜屋根層８２を有する。膜屋根層８２の主な役割は、屋根が取り付けられる建物全体に水が浸入するのを防止することである。屋根構造部８６の上には、剛性の断熱材８４の層が配置される。断熱材８４は、典型的には、ファスナ９４が取り付けられた取付プレート９２のセットによって、屋根構造部８６に取り付けられる。必要であれば、ファスナ９４に取付プレート９２を永久的に取り付けることができる。
【００３０】
典型的な膜屋根では、取付プレート９２は円型であり、比較的に長いファスナ９４を取り付けるための開口部が形成されている。ファスナ９４は、回転しながら屋根構造部８６に押しつけて取り付けられるため、剛性断熱材８４の板を配置しつつ、取付プレートを固定させる。
【００３１】
本願発明では、ファスナ９４は取付プレート９２の中心開口部を貫通し、断熱材８４を通じて、屋根構造部８６に到達する。これらのファスナ９４は、膜屋根層８２を貫通しない。しかし、建築法で要求されるように、屋根が強風に露出されても、屋根の剛性を維持できるようにするために、膜屋根層８２を屋根構造部８６に取付する必要がある。本願発明では、取付プレート９２は、熱活性接着剤によりコーティングされている（主に工場でコーティングされる）。接着剤は、膜屋根が屋根全体を覆うまでは不活性である。その後、誘導加熱ツールは取付プレート９２のいずれか一つの近くに配置され、活性化される。誘導加熱ツールが活性化すると、誘導コイル６８により磁場が発生し、取付プレート９２の導電部に渦電流を生じさせる。
【００３２】
一般的には、取付プレート９２は、導電性である金属表面（例えばアルミニウム又は鋼）である。渦電流が発生すると、取付プレート９２の温度は、接着剤９６の温度が活性化し、溶融する温度にまで上昇する。接着剤９６は膜屋根層８２の下部表面に接着する。誘導加熱ツールが不活性となると、装置全体が冷却し、接着剤９６は膜屋根層８２の下部表面と接着した状態となり、膜屋根層８２は取付プレート９２の上に、「永久的に」取り付けられる。取付プレート９２は、ファスナ９４によって屋根構造部８６に取り付けられるため、膜屋根は屋根構造に有効に接合する。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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