(57)【要約】【課題】本発明は、電磁誘導加熱コイルと被加熱物の距離に変更が生じないように、電磁誘導加熱コイルの支持体の変形を防止できる電磁誘導加熱装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、非加熱物を加熱する電磁誘導加熱コイル２を備える電磁誘導加熱装置１であって、電磁誘導加熱コイル２を支持する支持体８を有し、当該支持体８の温度調整を行なう温度調節手段を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非加熱物を加熱する電磁誘導加熱コイルを備える電磁誘導加熱装置であって、
前記電磁誘導加熱コイルを支持する支持体を有し、
当該支持体の温度調整を行なう温度調節手段を備える電磁誘導加熱装置。
【請求項２】
前記温度調節手段は、
前記支持体の内部及び／又は外部に配置するように構成した温度調節用の配管と、
前記配管内に温度調節用物質を供給する温度調節用物質供給部と、
前記支持体の温度が所定の温度範囲になるように、前記温度調節用供給部を制御する制御部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項３】
円筒状の非加熱物を軸方向に均等に加熱するように、前記電磁誘導加熱コイルを配置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電磁誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非加熱物を加熱する電磁誘導加熱装置に関し、例えば、円筒状の非加熱物に対し、温度ムラなく均等かつ急速に熱処理可能とする装置である。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱は、表皮効果のため被加熱物の表面を集中的に加熱できるので、表面焼入れなどに多く利用されている。また、誘導加熱は被加熱物自体が発熱するので急速に温度上昇し、このため炉加熱に比べて熱処理時間が著しく短縮できる。
【０００３】
誘導加熱には銅管で構成した加熱コイルが利用され、この加熱コイルに高周波電流を流し、これによって被加熱物に誘導電流が流れ、被加熱物が加熱される。実使用上、連続的に誘導加熱を行なうと、被加熱物からの輻射熟が発生するため、その影響を防止すべく、加熱コイルの管内部に冷却水が通され、通常水冷されるように構成されている。特許文献１（段落番号００２３）に、磁力線発生コイルに冷水を通すことが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−７５７８３号公報（段落番号００２３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、加熱コイルを水冷することにより、輻射熟による加熱コイルの形状は維持できるものの、加熱コイルの支持体が変形することがあり問題であった。この支持体をセラミック等の断熱材で構成することもできるが、加熱コイルの形状に合わせる必要があり製造コストが高いという問題がある。
【０００６】
また、支持体が変形した場合、被加熱物との距離が安定せず、加熱コイルと被加熱物の距離により加熱状態（誘導電流状態）が変化するため、例えば、被加熱物を軸方向に均等に加熱できないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、電磁誘導加熱コイルと被加熱物の距離に変更が生じないように、電磁誘導加熱コイルの支持体の変形を防止できる電磁誘導加熱装置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】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、電磁誘導加熱コイルの支持体に冷却水を流す配管を設置することで、被加熱物からの輻射熱の影響をなくすことができることを見出し、以下の構成の発明を創作した。
【０００９】
すなわち、本発明の電磁誘導加熱装置は、非加熱物を加熱する電磁誘導加熱コイルを備える電磁誘導加熱装置であって、
前記電磁誘導加熱コイルを支持する支持体を有し、
当該支持体の温度調整を行なう温度調節手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、電磁誘導加熱装置は、非加熱物を加熱する電磁誘導加熱コイルを備え、この電磁誘導加熱コイルを支持する支持体と、この支持体の温度調整を行なう温度調節手段を備える。これによって、電磁誘導加熱コイルを支持する支持体の温度調節が可能となり、被加熱部の輻射熱による支持体自体の変形を防止することができ、加熱コイルと被加熱物の距離が変化しないので、被加熱物を軸方向に均等に加熱できる。
【００１１】
また、本発明の好適な実施態様として温度調節手段は、支持体の内部及び／又は外部に配置するように構成した温度調節用の配管と、配管内に温度調節用物質を供給する温度調節用物質供給部と、支持体の温度が所定の範囲になるように、温度調節用供給部を制御する制御部とを有する構成を特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、温度調節部を、支持体の内部及び／又は外部に配置するように構成した温度調節用の配管と、配管内に温度調節用物質を供給する温度調節用物質供給部と、支持体の温度が所定の温度範囲になるように、温度調節用供給部を制御する制御部とを有する構成とすることで、適切に支持体の温度調節を行なうことができる。
【００１３】
「所定の温度範囲」は、支持体の変形開始温度に依存し、支持体の変形しない温度範囲で設定される。
【００１４】
また、本発明の好適な実施態様として、円筒状の非加熱物を軸方向に均等かつ急速に加熱するように、前記電磁誘導加熱コイルを配置することが好ましい。この構成によって、電磁誘導加熱コイルが、円筒状の非加熱物を軸方向に均等に加熱できるように配置されるので、円筒状の非加熱物を軸方向に均等かつ急速に加温することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について適宜図面（図１）を用いて説明する。
【００１６】
（電磁誘導加熱装置の主要構成）
電磁誘導加熱装置１は、主に、電磁誘導加熱コイル２、高周波発信器３、制御部４、入力部５、表示部６、冷却水循環ユニット７、支持体８、支持体用の配管８ａ等で構成される。被加熱物である円筒状金型１０は、その周軸方向に一定距離を維持するように電磁誘導加熱コイル２と接する。この円筒状金型１０はその中心軸方向に回転自在に駆動ローラ１１、フリーローラ１２に支持される。駆動ローラ１１は、モータＭ１によって駆動され、円筒状金型１０を所定の回転速度で回転させることができる。モータＭ１は、制御部４から制御信号を受け、所定の回転速度で回転するように制御される。以下に電磁誘導加熱装置１の主要素を詳細に説明する。
【００１７】
（電磁誘導加熱コイル）
電磁誘導加熱コイル２は、電磁誘導機能を発揮するものであれば特に制限されないが、例えば、面焼形コイル、角形コイル、円筒加熱用コイル等が例示され、円筒状金型の軸方向に沿って加熱させる場合、角形コイル、面焼形コイルが好ましい。また、円筒状金型１０の内面全面を加熱する場合、円筒状加熱用コイルが好ましい。なお、円筒状金型１０は、磁性金属で構成され、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム（Ａｌ）等が例示される。
【００１８】
また、電磁誘導加熱コイル２は、例えば、内部空洞の導管で構成し、この内部に冷却媒体を通し、適宜冷却されるように構成されることが好ましい。導管は、磁性金属が好ましく、例えば、銅管、ステンレス管、鉄管が例示される。冷却媒体は、例えば、冷却水、高絶縁性液、不凍液等が例示される。
【００１９】
（支持体）
支持体８は、電磁誘導加熱コイル２を支持する機能を有し、かかる支持機能を発揮するように構成され、例えば、支持体８は、コイル本体を埋め込み収納するように形成でき、又は、コイル本体の一部を支持するように形成することもできる。支持体８は、例えば、断熱部材、非磁性の金属、熱硬化性樹脂、高融点の樹脂等で構成できる。
【００２０】
支持体８は、支持体用の配管８ａを内部及び／又は外部に配置している。この配管８ａは、支持体８の温度調節機能を発揮するために配置され、例えば、支持体８の内部でＵ字状、Ｗ字状、渦巻き状、波状等に配置形成することができる。また、例えば、支持体８の側壁面に接するように配置形成することもできる。
【００２１】
支持体用の配管８ａは、温度調節用の冷却媒体（ここでは冷却水）を循環する冷却水循環ユニット７と接続され、支持体８が所定の温度範囲になるように、冷却水が循環されるように構成される。冷却水循環ユニット７は、後述する制御部４によって制御される。また、冷却媒体は、冷却水に限定されず、例えば、高絶縁性液、不凍液等が例示される。
【００２２】
（制御部）
制御部４は、支持体8の温度が所定の温度範囲になるように、冷却水循環ユニット７（温度調節用供給部に相当する）を制御する機能を有する。また、制御部４は、上記したように、モータＭ１の駆動制御、高周波発信器３等の制御を行う。制御部４は、各制御プログラムとソフトウエアとＣＰＵ、メモリ等のハードウエア資源の協働作用によって構成してもよく、専用回路、ファームウエア等で構成してもよい。
【００２３】
入力部５で入力された設定値（例えば、周波数、発信時間、発信タイミング、支持体の温度設定、モータＭ１の回転速度等）に基づいて、制御部４が、各種構成要素を制御することができる。また、予め設定された設定値に基づいて、制御部４が、各種構成要素を制御することができる。
【００２４】
（その他の構成要素）
高周波発信器３は、公知の高周波発信器が適用できる。冷却水循環ユニット７は、公知の冷却水循環ユニットが適用できる。入力部５は、例えば、タッチパネル、ボタン、ディップスイッチ等の公知の入力装置で構成できる。表示部６は、例えば、液晶表示装置、ＣＲＴ表示装置等の公知の表示装置で構成できる。表示部６は、各種設定値の入力操作案内を表示でき、装置全体の操作案内を表示できる。
【００２５】
（実施形態１）
実施形態１において、電磁誘導加熱装置１を竹輪の製造システムに用いた一例を示す。竹輪の製造システムは、一般的に、竹輪原料である魚肉練成原料を捲着した串杆を回転機構によって、回転移送しながら、すわり形成、加熱培焼、冷却及び串杆引抜き等の各製造工程を連続的に行うように構成されている。原料より竹輪を自動的に連続製造する過程において、すわり形成の加熱手段として電磁誘導加熱装置１を使用する。
【００２６】
原料を捲着する串杵（金型）の材料としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ）・アルミニウム（Ａｌ）等が好ましい。特に、その電磁誘導加熱作用を効率良く行うように、被加熱物（金型）を円筒状に形成したものが好ましい。
【００２７】
図１を用いて説明すれば、円筒状金型１０（串杵）に対して所定の距離をおいて電磁誘導加熱コイル２が設置されている。高周波発信器３から電磁誘導加熱コイル２に高周波電流が印加されると、円筒状金型１０に誘導電流が生じて内部抵抗によって発熱し、つまり円筒状金型１０自体が加熱される。
【００２８】
円筒状金型１０は、図１の下部に示すように、円筒状金型１０と接設する回転ローラ（駆動ローラ１１、フリーローラ１２）によって所定の回転数に回動することができる。これによって、この円筒状金型１０の外面に捲着された原料１０ａの製造工程に即した稼動状態（つまり、停止、高速回転、低速回転など）を実現している。
【００２９】
支持体８には冷却水が流れた配管８ａが設置され、これにより、円筒状金型１０からの輻射熱による支持体８の温度上昇を抑え、円筒状金型１０を軸方向のバラツキなく迅速かつ均等に加熱できる。冷却水の流通により、支持体８が所定の温度範囲で維持され、支持体８が変形しないように構成される。
【００３０】
実施形態１では、このように構成することにより、すわり形成する際に、回転移送されてきた串杆（円筒状金型１０）に捲着された原料１０ａは、電磁誘導加熱装置１の電磁誘導波によって加熱されて、すわりが形成される。この加熱作用は原料１０ａの中心部である串杆部分から周軸方向に均等かつ効率良く行われ、原料１０ａのすわり形成を軸方向のバラツキなく迅速かつ均等に行い品質の良い竹輪を製造することができる。
【００３１】
実施形態１の電磁誘導加熱装置１は、上記のすわり形成する際に、すわり形成装置の入口部の直前に電磁誘導加熱装置１が設置され、先ず成型原料の串杆挿着部分である内部を電磁誘導加熱した後、成型原料をすわり形成装置内に送り込む。すわり形成装置内では蒸気供給装置（不図示）から供給された常圧高温過熱水蒸気によって、前記成型原料の外側部を加熱して前記電磁誘導加熱との併用によりすわりを形成することが可能であり、このようにしてすわり形成処理をした成型原料は従来と同様にガスバーナー、その他の焼成装置（不図示）に搬送し、その表面を焼成して焼目を付した後、更に串抜装置（不図示）に移送し串杆から引抜き竹輪を製造する。
【００３２】
実施形態１の電磁誘導加熱コイル２の支持体８に冷却水を流す配管８ａを設置することで、被加熱物（串杆（円筒状金型１０））からの輻射熱の影響をなくすことができる。これにより円筒状被加熱物を軸方向に均等及び急速に加熱・加温することが可能となっている。また、すわり形成処理を本発明の電磁誘導加熱装置１と常圧高温過熱水蒸気の加熱とを同時に行うことができ、串杆に捲着された成型原料を内外からより均等にかつ効率よく短時間ですわりを形成することができ、弾力にムラのない品質のよい竹輪の製造ができる。
【００３３】
（実施形態２）
実施形態２において、電磁誘導加熱装置１をシームレスベルトの製造に用いた場合の一例を示す。シームレスベルトは、ポリイミド樹脂を主成分としているポリイミド樹脂系組成物からなるシームレスベルトである。ここで、上記「主成分」とは、ポリイミド樹脂系組成物を構成する主たる成分のことであって、組成物の特性に大きな影響を与えるものであることを意味する。
【００３４】
上記ポリイミド樹脂は、ポリアミド酸がイミド転化したものである。ポリイミド樹脂の前駆体である上記ポリアミド酸は、テトラカルボン酸二無水物あるいはその誘導体とジアミンとの略等モルを有機溶媒中で反応させて得ることができる（これは、従来公知の方法である）。
【００３５】
そして、上記テトラカルボン酸二無水物の具体例としては、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，３’，４−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，２’−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン酸二無水物、ペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、エチレンテトラカルボン酸二無水物等があげられる。
【００３６】
また、このようなテトラカルボン酸二無水物と反応させるジアミンの具体例としては、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジクロロベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド−３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、１，５−ジアミノナフタレン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、３，３’−ジメチル−４，４’−ビフェニルジアミン、ベンジジン、３，３’−ジメチルベンジジン、３，３’−ジメトキシベンジジン、４，４’−ジアミノフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、４，４’−ジアミノジフェニルプロパン、２，４−ビス（β−アミノ−第三ブチル）トルエン、ビス（ｐ−β−アミノ−第三ブチルフェニル）エーテル、ビス（ｐ−β−メチル−δ−アミノフェニル）ベンゼン、ビスーｐ−（１，１−ジメチル−５−アミノ−ペンチル）ベンゼン、１−イソプロピル−２，４−ｍ−フェニレンジアミン、ｍ−キシリレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミン、ジ（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ジアミノプロピルテトラメチレン、３−メチルヘプタメチレンジアミン、４，４−ジメチルヘプタメチレンジアミン、２，１１−ジアミノドデカン、１，２−ビス−３−アミノプロポキシエタン、２，２−ジメチルプロピレンジアミン、３−メトキシヘキサメチレンジアミン、２，５−ジメチルヘキサメチレンジアミン、２，５−ジメチルヘプタメチレンジアミン、３−メチルヘプタメチレンジアミン、５−メチルノナメチレンジアミン、２，１１−ジアミノドデカン、２，１７−ジアミノエイコサデカン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、１，１０−ジアミノ−１，１０−ジメチルデカン、１，１２−ジアミノオクタデカン、２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、ピペラジン、Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｏ（ＣＨ２）２ＯＣＨ２ＮＨ２、Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｓ（ＣＨ２）３ＮＨ２、Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｎ（ＣＨ３）（ＣＨ２）３ＮＨ２等が挙げられる。
【００３７】
これらテトラカルボン酸二無水物あるいはその誘導体およびジアミンは、それぞれ１種類以上を適宜に選定し反応させることができる。
【００３８】
上記テトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させる際に用いられる有機極性溶媒は、その官能基がテトラカルボン酸二無水物またはジアミンと反応しない双極子を有するものである。そして、系に対して不活性であり、かつ生成物であるポリアミド酸に対して溶媒として作用しなければならない。しかも、反応成分の少なくとも一方、好ましくは両者に対して溶媒として作用しなければならない。
【００３９】
上記有機極性溶媒としては、特にＮ，Ｎ−ジアルキルアミド類が有用であり、例えばこれの低分子量のものであるＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等があげられる。これらは蒸発、置換または拡散によりポリアミド酸およびポリアミド酸成形品から容易に除去することができる。
【００４０】
（ポリアミド酸溶液の調製方法）
上記ポリアミド酸溶液は、上記テトラカルボン酸二無水物（ｘ）とジアミン（ｙ）とを有機極性溶媒中で、０．５〜１０時間程度反応させて得ることが好ましい。すなわち、０．５時間未満であると反応が不十分となり、１０時間を超えてもそれ以上の効果が得られないからである。また、反応時におけるモノマー濃度〔上記溶媒中における（ｘ）＋（ｙ）の濃度〕は種々の要因に応じて設定できるが、通常５〜３０重量％である。また、反応温度は８０℃以下に設定することが好ましい。
【００４１】
このようなポリアミド酸溶液は、使用する際に、粘度が高い場合には適当な溶媒で希釈して粘度を低くして用いる。例えば、ポリアミド酸溶液の粘度は、塗布厚み、シリンダーの内径、溶液温度、走行体の形状等に応じて設定されるが、通常、１０〜１００００ポイズ（塗布作業時の温度（約２５℃）でＢ型粘度計にて測定）に設定される。
【００４２】
（シームレスベルトの製造方法）
シームレスベルト（フィルム状のポリイミド樹脂製ベルト）は、上記ポリアミド酸溶液を適宜な方式で展開し（円筒状金型１０の内面または外面等に塗布展開し）、その展開層の溶剤を加熱乾燥除去する方法（イミド化工程も有する方法）によって、フィルム状に成形することにより得ることができる。この塗布展開した後の加熱工程において、本発明の電磁誘導加熱装置１を用いることができる。
【００４３】
上記製法において、成形金型となる円筒状金型１０としては、磁性体の金属が好ましく、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム等が例示される。
【００４４】
円筒状金型１０の外面にポリアミド酸溶液を塗布する方法としては、円筒状金型１０を回転させながら、公知の塗布装置で塗布展開する方法が例示される。また、円筒状金型１０の内面にポリアミド酸溶液を塗布する方法としては、ポリアミド酸溶液中に円筒状金型１０を浸漬して内面に塗布膜を形成しこれを円筒状ダイス等で成膜する方法や、円筒状金型１０内面の片端部にポリアミド酸溶液を供給した後、この円筒状金型１０と一定のクリアランスを有する走行体（弾丸状、球状）を走行させる方法、円筒状金型１０を軸周りに回転させ、内面にポリアミド酸溶液を供給し、遠心力により均一な皮膜とする方法等が挙げられる。
【００４５】
塗布展開した後の加熱工程において、本発明の電磁誘導加熱装置１が用いられ、所定の温度になるように、高周波発信器３が制御部４によって制御され、この間、円筒状金型１０は、所定の回転速度で回転するように制御部４によって制御される。ポリアミド酸溶液が外側に塗布展開されている場合、実施形態１と同様に、電磁誘導加熱コイル２は、円筒状金型１０の周の中心軸に対して一定距離で配置される。また、ポリアミド酸溶液が内側に塗布展開されている場合、電磁誘導加熱コイル２は、金型内部に挿入される構成でもよい。
【００４６】
電磁誘導加熱コイル２は支持体８で支持され、電磁誘導加熱コイル２内部に冷却水が循環されて、温度調節されている。また、支持体８の配管８ａにも冷却水が循環され、所定の温度範囲で調節されている。これにより、円筒状金型１０からの輻射熱による支持体８の変形が生じないものとなる。
【００４７】
次いで、加熱乾燥除去後に、得られたシームレスベルトを円筒状金型１０より剥離する。円筒状金型１０からポリイミド樹脂製のシームレスベルトを剥離する方法として、例えば円筒状金型１０端部の周壁面に予め設けられた微小貫通孔に空気を圧送する方法等が挙げられる。なお、シームレスベルトを形成する円筒状金型１０内周面等に予めシリコーン樹脂等による離型処理を施しておけば、シームレスベルトの剥離作業性が向上し、好ましい。
【００４８】
＜別実施形態＞
上記の実施形態１，２において、本発明の電磁誘導加熱装置を竹輪とシームレスベルトの製造に用いる例を説明したが、これに限定されず、他の対象物に対しても適用できることは言うまでも無い。また、被加熱物を円筒状金型で説明したが、これに限定されず、他の形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】電磁誘導加熱装置を説明する図
【符号の説明】
【００５０】
１      電磁誘導加熱装置
２      電磁誘導加熱コイル
３    高周波発信器
４      制御部
５      入力部
６      表示部
７      冷却水循環ユニット
８      支持体
８ａ    配管
１０    円筒状金型
１０ａ  原料
１１    駆動ローラ
１２    フリーローラ
Ｍ１    モータ
【図１】
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