(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状ワークの回転加熱に用いられる誘導加熱コイルであって、
前記板状ワークを間に挟んで表裏の板面に沿って並行して延びるコイル導体群を複数有し、前記板状ワークの表裏の板面のうち前記板状ワークの回転軸を中心として板状ワークを内包する円の少なくとも一部の扇形領域内に含まれる部分を前記コイル導体群によって覆うコイルヘッドと、
前記コイルヘッドを電源に接続する一対のターミナルと、
を備え、
前記コイル導体群は、板状ワークの周縁を跨いで一続きにそれぞれ形成され、互いに並列に前記一対のターミナルに接続されており、
前記コイルヘッドは、前記コイル導体群毎に設けられ、前記一対のターミナルの電源接続端間における前記コイル導体群の各々の回路長を等しくするダミー導体をさらに有する誘導加熱コイル。
【請求項２】
請求項１記載の誘導加熱コイルであって、
前記コイル導体群は、前記板状ワークの回転軸と交差する板面内の直線と平行に、且つ板面内で前記直線と直交する方向に間隔をあけて並び、前記一対のターミナルにそれぞれ着脱可能に接続されている誘導加熱コイル。
【請求項３】
請求項１又は２記載の誘導加熱コイルであって、
前記コイルヘッドは、前記板状ワークの表裏の板面のうち前記円の１／２の扇形領域内に含まれる部分を前記コイル導体群によって覆う誘導加熱コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状ワークの回転加熱に用いられる誘導加熱コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載された誘導加熱コイルは、歯車の回転加熱に用いられる誘導加熱コイルであって、コイルヘッドは、歯車の表面に重なる２枚の略１／４円の板状導体と、歯車の裏面に重なる略１／２円の板状導体とを含み、歯車の略半分を収容可能な箱型に形成されている。
【０００３】
コイルヘッドに高周波の電流が供給されると、歯車はコイルヘッドの板状導体に対向する表面側及び裏面側から誘導加熱され、コイルヘッドへの電流供給に併せて歯車が回転されることにより、歯車の全体が誘導加熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３１１６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に記載された誘導加熱コイルでは、コイルヘッドが板状導体で構成されている。電流は抵抗が小さい経路に流れ易く、板状導体では電流密度の偏在が生じ、誘導加熱される歯車には電流密度の偏在に応じた温度分布が生じる虞がある。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、歯車等の板状ワークの回転加熱において加熱温度を均一化できる誘導加熱コイルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様の誘導加熱コイルは、板状ワークの回転加熱に用いられる誘導加熱コイルであって、前記板状ワークを間に挟んで表裏の板面に沿って並行して延びるコイル導体群を複数有し、前記板状ワークの回転軸を中心として板状ワークを内包する円の少なくとも一部の扇形領域内に含まれる前記板状ワークの表裏の板面を前記コイル導体群によって覆うコイルヘッドと、前記コイルヘッドを電源に接続する一対のターミナルと、を備え、前記コイル導体群は、板状ワークの周縁を跨いで一続きにそれぞれ形成され、互いに並列に前記一対のターミナルに接続されており、前記コイルヘッドは、前記コイル導体群毎に設けられ、前記一対のターミナルの電源接続端間における前記コイル導体群の各々の回路長を等しくするダミー導体をさらに有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、板状ワークの回転加熱において加熱温度を均一化できる誘導加熱コイルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態を説明するための、誘導加熱コイルの一例の平面図である。
【図２】図１の誘導加熱コイルの斜視図である。
【図３】図１の誘導加熱コイルの斜視図である。
【図４】図１の誘導加熱コイルにおいて一対のターミナルの電源接続端間における各導体群の電流経路長を示す模式図である。
【図５】図１の誘導加熱コイルの変形例の斜視図である。
【図６】本発明の実施形態を説明するための、誘導加熱コイルの他の例の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１から図３は、本発明の実施形態を説明するための、誘導加熱コイルの一例を示す。
【００１１】
誘導加熱コイル１は、板状ワークとしての歯車２の回転加熱に用いられる誘導加熱コイルである。
【００１２】
歯車２は略円板状を呈し、歯車２の中心部にはシャフトが挿通される軸孔３が形成されており、また、外周部と中心部との間の中間円周部には軽量化等を目的とする複数の肉抜き孔４が適宜形成されている。歯車２は、軸孔３に嵌る図示しないターンテーブルによって略水平に支持され、ターンテーブルとともに回転されながら誘導加熱コイル１によって誘導加熱される。
【００１３】
誘導加熱コイル１は、コイルヘッド１０と、コイルヘッド１０を電源に接続する一対のターミナル１１とを備える。
【００１４】
コイルヘッド１０は歯車２を間に挟んで表裏の板面に沿って並行して延びるコイル導体群を複数有し、図示の例では、第１導体群２１、第２導体群２２、第３導体群２３、第４導体群２４を有している。
【００１５】
第１導体群２１は、歯車２の表側の板面に沿って延びる表側導体２１ａ，２１ｂと、歯車２の裏側の板面に沿って延びる裏側導体２１ｃとを含む。表側導体２１ａ，２１ｂは、ターンテーブルによって回転される歯車２の回転軸と交差する板面内の直線、すなわち歯車２の直径線Ａと平行に、且つ直径線Ａと直交する直径線Ｂを挟んで互いに対称に配置されている。裏側導体２１ｃは、表側導体２１ａ，２１ｂの直下にて直径線Ａと平行に配置され、表側導体２１ａ，２１ｂと並行して延びている。
【００１６】
さらに、表側導体２１ａ，２１ｂは、直径線Ａに沿って歯車２を横断して延び、裏側導体２１ｃもまた直径線Ａに沿って歯車２を横断して延びている。そして、歯車２の外側に位置する表側導体２１ａの一方の端部と裏側導体２１ｃの一方の端部とが接続導体２１ｄによって接続され、歯車２の外側に位置する表側導体２１ｂの一方の端部と裏側導体２１ｃの他方の端部とが接続導体２１ｅによって接続されており、第１導体群２１は、歯車２の周縁を跨いで一続きに形成され、直径線Ｂの延在方向に歯車２を挿し込み可能な枠状に形成されている。
【００１７】
第２導体群２２は、第１導体群２１と同様に構成され、直径線Ａに沿って歯車２を横断して延びる表側導体２２ａ，２２ｂ及び裏側導体２２ｃ、並びに接続導体２２ｄ，２２ｅを含み、歯車２の周縁を跨いで一続きに形成されている。第３導体群２３もまた、表側導体２３ａ，２３ｂ及び裏側導体２３ｃ、並びに接続導体２３ｄ，２３ｅを含み、歯車２の周縁を跨いで一続きに形成され、第４導体群２４もまた、表側導体２４ａ，２４ｂ及び裏側導体２４ｃ、並びに接続導体２４ｄ，２４ｅを含み、歯車２の周縁を跨いで一続きに形成されている。
【００１８】
これらの第１導体群２１、第２導体群２２、第３導体群２３、及び第４導体群２４は、歯車２の板面の略半分（板面のうち歯車２の回転軸を中心として歯車２を内包する円の略１／２の扇形領域内に含まれる部分）を覆うように、直径線Ｂに沿って間隔をあけて並べられている。
【００１９】
第１導体群２１は、直径線Ｂ上で歯車２の外径部に重なる位置に配置され、第２導体群２２は、直径線Ｂ上で歯車２の中間円周部に重なる位置に配置され、第３導体群２３は、直径線Ｂ上で歯車２の内径部、すなわち軸孔３の縁部に重なる位置に配置され、第４導体群２４は、直径線Ｂ上で軸孔３に重なる位置に配置されている。なお、軸孔３に重なる位置に配置された第４導体群２４の裏側導体２４ｃは、軸孔３及び軸孔３に嵌るターンテーブルを避けるように適宜迂回して歯車２を横断している。
【００２０】
そして、それぞれ一続きに形成された第１導体群２１、第２導体群２２、第３導体群２３、及び第４導体群２４は、互いに並列に一対のターミナル１１に接続されている。
【００２１】
一対のターミナル１１は直径線Ｂに沿って軸孔３から歯車２の外側に向けて延びており、歯車２の外側に位置するターミナル１１の各々の先端（電源接続端）１２が図示しない電源に接続される。
【００２２】
第１導体群２１、第２導体群２２、第３導体群２３、及び第４導体群２４の各々の表側導体にはリード導体がそれぞれ延設されており、第１導体群２１のリード導体２１ｆ，２１ｇ、第２導体群２２のリード導体２２ｆ，２２ｇ、第３導体群２３のリード導体２３ｆ，２３ｇ、及び第４導体群２４のリード導体２４ｆ，２４ｇは、直径線Ｂに沿って互いに間隔をあけてターミナル１１の異なる部位にそれぞれ接続されている。
【００２３】
歯車２は、ターンテーブルに支持された状態で直径線Ｂの延在方向に移動され、枠状を呈する第１導体群２１、第２導体群２２、第３導体群２３、及び第４導体群２４に挿し込まれる。そして、コイルヘッド１０に高周波の電流が供給されると、第１導体群２１、第２導体群２２、第３導体群２３、及び第４導体群２４の各々に電流が流れ、歯車２は第１導体群２１、第２導体群２２、第３導体群２３、及び第４導体群２４に対向する表裏の板面側から誘導加熱される。コイルヘッド１０への電流供給に併せて歯車２が回転されることにより、歯車２の全体が誘導加熱される。
【００２４】
図４は、一対のターミナル１１の電源接続端１２間における各導体群の電流経路長を模式的に示す。
【００２５】
一対のターミナル１１の各々の電源接続端１２に最も近い位置に配置された第１導体群２１の電源接続端１２間における電流経路長は、電源接続端１２に最も遠い位置に配置される第４導体群２４の電源接続端１２間における電流経路長よりも短くなる。
【００２６】
電源接続端１２に対する位置に起因する電流経路長の差に対し、第１導体群２１には、表側導体２１ａと接続導体２１ｄとの間に介在する略Ｕ字状のダミー導体２１ｈ、及び表側導体２１ｂと接続導体２１ｅとの間に介在する略Ｕ字状のダミー導体２１ｉが設けられており、これらのダミー導体２１ｈ，２１ｉにより、電源接続端１２間における第１導体群２１の電流経路長Ｌ１が第４導体群２４の電流経路長Ｌ４と略等しくされている。
【００２７】
第２導体群２２にも、第１導体群２１と同様に、ダミー導体２２ｈ，２２ｉが設けられ、これらのダミー導体２２ｈ，２２ｉによって電源接続端１２間における第２導体群２２の電流経路長が第４導体群２４の電流経路長と略等しくされており、第３導体群２３にもダミー導体２３ｈ，２３ｉが設けられ、これらのダミー導体２３ｈ，２３ｉによって電源接続端１２間における第３導体群２３の電流経路長が第４導体群２４の電流経路長と略等しくされている。
【００２８】
電源接続端１２間における第１導体群２１、第２導体群２２、第３導体群２３、及び第４導体群２４の各々の電流経路長が略等しいことにより、各導体群の電流経路の抵抗もまた略等しく、互いに並列に一対のターミナル１１に接続された第１導体群２１、第２導体群２２、第３導体群２３、及び第４導体群２４の各々の電流経路に略等しく電流が流れる。これにより、歯車２の加熱温度を均一化することが可能となる。
【００２９】
なお、本例では、第１導体群２１、第２導体群２２、第３導体群２３、及び第４導体群２４によって歯車２の板面の略半分を覆うものとして説明したが、より多くのコイル導体群を用いて歯車２の表裏の板面の全体を覆い、加熱効率を高めてもよい。ただし、この場合、誘導加熱コイル１を複数の部分コイルに分割し、歯車２の着脱に際して部分コイルの開閉移動及び部分コイル間の接点の開閉を要する。この点、本例のように、歯車２の板面の略半分を覆うようにすれば、歯車２の着脱に支障のない範囲で板面を最大限に覆うことができ、誘導加熱コイル１の構成の簡素化と加熱効率とを両立することができる。
【００３０】
図５は、誘導加熱コイル１の変形例を示す。
【００３１】
図５に示す誘導加熱コイルでは、第１導体群２１、第２導体群２２、第３導体群２３、及び第４導体群２４が、一対のターミナル１１に対して互いに並列に、且つそれぞれ着脱可能に接続されている。
【００３２】
ターミナル１１において第１導体群２１、第２導体群２２、第３導体群２３、及び第４導体群２４の各々のリード導体が接続される部位には、ボルト１３がそれぞれ設けられている。第１導体群２１、第２導体群２２、第３導体群２３、及び第４導体群２４の各々のリード導体は、ボルト１３に締結されてターミナル１１にそれぞれ接続される。これにより、第１導体群２１、第２導体群２２、第３導体群２３、及び第４導体群２４はターミナル１１に対してそれぞれ着脱可能とされている。
【００３３】
第１導体群２１、第２導体群２２、第３導体群２３、及び第４導体群２４がターミナル１１に対して互いに並列に且つそれぞれ着脱可能に接続されることにより、一部の導体群を取り外して歯車２の各部の加熱温度を調整することが可能となる。
【００３４】
例えば、歯車２の外径部の加熱温度が相対的に高い場合には、直径線Ｂ上で歯車２の外径部に重なる位置に配置されている第１導体群２１を取り外すことにより、歯車２の外径部の加熱温度を下げ、歯車２の加熱温度をより均一化することが可能となる。
【００３５】
また、歯車２の内径部、すなわち軸孔３の縁部の加熱温度が相対的に高い場合には、直径線Ｂ上で軸孔３の縁部に重なる位置に配置されている第３導体群２３や、軸孔３に重なる位置に配置されている第４導体群２４を取り外すことにより、歯車２の内径部の加熱温度を下げ、歯車２の加熱温度をより均一化することが可能となる。
【００３６】
このように、第１導体群２１、第２導体群２２、第３導体群２３、及び第４導体群２４のうちの一部の導体群を取り外して歯車２の各部の加熱温度を調整可能であることにより、歯車２の形状変更に対して誘導加熱コイルを転用でき、新規に誘導加熱コイルを作製する場合に比べて経済性に優れ、さらに歯車２の均一加熱に適した導体群の配置を効率よく探索することが可能である。
【００３７】
図６は、本発明の実施形態を説明するための、誘導加熱コイルの他の例を示す。
【００３８】
図６に示す誘導加熱コイルでは、第１導体群２１の表側導体２１ａ，２１ｂ及び裏側導体２１ｃ、第２導体群２２の表側導体２２ａ，２２ｂ及び裏側導体２２ｃ、第３導体群２３の表側導体２３ａ，２３ｂ及び裏側導体２３ｃが、直列に接続されたものである。
【００３９】
直列に接続されることにより、第１導体群２１、第２導体群２２、第３導体群２３には、電源接続端１２に対する位置にかかわらず同じ電流が流れる。そこで、電源接続端１２間における導体群の各々の電流経路長を略等しくするためのダミー導体を不要として、誘導加熱コイルの構成を簡素化できる。
【００４０】
第１導体群２１、第２導体群２２、第３導体群２３、及び第４導体群２４が、一対のターミナル１１に対して互いに並列に、且つそれぞれ着脱可能に接続された図５に示す誘導加熱コイルを用いて歯車２の均一加熱に適する導体群の配置を探索し、探索結果に基づき、歯車２の均一加熱に適する複数の導体群を直列に接続した誘導加熱コイルを作製するようにすれば、経済的且つ効率的である。
【符号の説明】
【００４１】
１     誘導加熱コイル
２     歯車（板状ワーク）
１０   コイルヘッド
１１   ターミナル
１２   電源接続端
１３   ボルト
２１   第１導体群（コイル導体群）
２１ａ，２１ｂ       表側導体
２１ｃ 裏側導体
２１ｄ，２１ｅ       接続導体
２１ｆ，２１ｇ       リード導体
２１ｈ，２１ｉ       ダミー導体
２２   第２導体群（コイル導体群）
２２ａ，２２ｂ       表側導体
２２ｃ 裏側導体
２２ｄ，２２ｅ       接続導体
２２ｆ，２２ｇ       リード導体
２２ｈ，２２ｉ       ダミー導体
２３   第３導体群（コイル導体群）
２３ａ，２３ｂ       表側導体
２３ｃ 裏側導体
２３ｄ，２３ｅ       接続導体
２３ｆ，２３ｇ       リード導体
２３ｈ，２３ｉ       ダミー導体
２４   第４導体群（コイル導体群）
２４ａ，２４ｂ       表側導体
２４ｃ 裏側導体
２４ｄ，２４ｅ       接続導体
２４ｆ，２４ｇ       リード導体
Ａ     直径線
Ｂ     直径線
Ｌ１   電流経路長
Ｌ４   電流経路長
【図１】
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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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