(57)【要約】      （修正有）【課題】加熱特性が帯状で均一となる電磁誘導加熱コイルにより構成されることを特徴とする電磁誘導加熱装置を提供する。【解決手段】従来のリニアモータや交流回転機の固定子と同様の巻線構造３を施し、相対的に位相の異なる複数個の交流電流を出力する電力変換装置２より各巻線３に商用周波数またはそれを超える高周波の多相交流電流を流し、本来の可動子が配される場所に電磁誘導加熱の加熱対象となる電気導体５を配して移動磁界または回転磁界のいずれかを発生させる。これにより電気導体５を帯状に均一に加熱できる。【選択図】図１
2005216595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンツの電磁誘導の法則に基づき電気導体内に渦電流を発生させて該渦電流によるジュール熱の発生を利用して該電気導体を加熱する電磁誘導加熱装置で、複数個の巻線回路について相対的に位相の異なる複数個の交流電流を出力する電力変換装置と複数個の巻線回路に相対的に位相の異なる複数個の交流電流を流すことにより移動磁界または回転磁界のいずれかを発生する電磁誘導加熱コイルにより構成されることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁誘導加熱装置において、商用電源周波数に等しい周波数または該商用電源周波数を超える高周波のいずれかの交流電流を複数個の電流回路について該電流回路の個数を必要十分に満たす個数の該交流電流出力を有し該交流電流の各相の周波数は等価または各々異なる周波数の多相交流電流を出力する電力変換装置により構成されることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電磁誘導加熱装置において、複数個の巻線回路に流れる複数個の交流電流の相対的な位相差を制御することにより該渦電流を発生させるための磁界の強弱分布を該電磁誘導加熱コイル上の静止点から見て空間的に一方向に移動させる電磁誘導加熱コイルにより構成されることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の電磁誘導加熱装置において、請求項３に記載の電磁誘導加熱コイルを従来のリニアモータの固定子構造で実施して移動磁界により被加熱電気導体を電磁誘導加熱する電磁誘導加熱コイルで構成されることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の電磁誘導加熱装置において、請求項３に記載の電磁誘導加熱コイルを従来の交流回転機の固定子構造で実施して回転磁界により被加熱電気導体を電磁誘導加熱する電磁誘導加熱コイルで構成されることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱電気導体を帯状の形状特性をもって均一に加熱することができる電磁誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電磁誘導加熱装置は、巻線構造が単相で渦巻形の電磁誘導加熱コイルまたはフェライトなどの磁性体の形状に沿って単相の巻線が施された構造の電磁誘導加熱コイルを使用して、単相の交流電流を出力する電力変換装置を用いてこれらの電磁誘導加熱コイルに単相の交流電流を流すことにより、これらの電磁誘導加熱コイルから放射される交番磁束に起因する被加熱電気導体の渦電流によるジュール熱発生の原理を用いて、この被加熱電気導体の表面を加熱するものである。
従来の電磁誘導加熱装置について、例えば特許文献１には物理学で呼称されるアラゴの円板の原理に基づき渦電流を被加熱電気導体表面に発生させ該渦電流に起因するジュール熱を利用して該被加熱電気導体を加熱する電磁誘導加熱方式並びにその装置が提案されているが特許文献１に記載の該電磁誘導加熱を実施するためには磁界発生源上の静止点から見た該被加熱電気導体の位置を所定速度で機械的に移動させる必要がある。
従来の電磁誘導加熱装置について、例えば特許文献２に記載の電磁誘導加熱装置には複数の巻線による電磁誘導加熱コイルの実施例が記載されているが特許文献２に記載の電磁誘導加熱装置に属する電磁誘導加熱コイルの巻線には全て同相で大きさが等しい交流電流を１回路のみ流すものである。
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−０８２２４８号公報
【０００４】
【特許文献２】特願２００２−３４２１１５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の単相巻線構造の電磁誘導加熱コイルを使用して平面状の被加熱電気導体を加熱する場合、交番磁束の放射の指向性が該電磁誘導加熱コイルの形状に依存するため、該被加熱電気導体の発熱の形状特性がこの磁束の指向性に依存する。したがって、ある形状を目的とする被加熱電気導体の加熱には従来の電磁誘導加熱コイルが適しているが、平面上を帯状の形状特性をもって均一に加熱する用途において従来の電磁誘導加熱コイルは加熱形状特性を満足しないことが課題である。
【０００６】
単相の交流電流を流して交番磁束を発生させる従来の電磁誘導加熱コイルは、交番磁束の腹と節の位置が該電磁誘導加熱コイル上のある静止点から見ると空間的に一方向に移動せず、被加熱金属導体において腹の部分の磁束が放射される位置では渦電流損によるジュール熱が大きく、該被加熱金属導体において節の部分の磁束が放射される位置では該渦電流損によるジュール熱は該腹の位置の場合と比較して小さいため、該被加熱電気導体の表面全体で見たとき加熱分布が不均一になる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従来の電磁誘導加熱装置について単相の交流電流を流すことにより電磁誘導加熱コイルから放射される交番磁界の概念は下記の数式で記述できる。
【０００８】
【数１】
2005216595.tif 000003
【０００９】
上記数１において磁束密度をB、磁束密度の最大値をBm、コイルのある静止点の位置をθ、時刻をt、角速度をωとする。数１を非特許文献１に解説される２回転磁界理論により展開すると下記の数式で記述できる。
【００１０】
【非特許文献１】最新電気機器学（宮入庄太著、丸善）
【００１１】
【数２】
2005216595.tif 000004
【００１２】
上記数２の右辺の第１項をBf、第２項をBbとするとBfとBbはそれぞれ大きさが等しく移動方向が異なる移動磁界または回転磁界のいずれかである。請求項１または請求項３から請求項５のいずれかに記載の電磁誘導加熱装置について移動磁界または回転磁界の概念は電磁誘導加熱コイル上のある静止点から見て数２のBfまたはBbのどちらか１つの磁界分布が独立して存在するように電磁誘導加熱コイルを実現するものである。
【００１３】
該２回転磁界理論の展開式について該数２の右辺の第１項Bf、第２項Bbをそれぞれ下記のように数式で表現する。
【００１４】
【数３】
2005216595.tif 000005
【００１５】
【数４】
2005216595.tif 000006
【００１６】
上記数３、４においてBmf≠Bmb、ωf≠ωbとすると数２に記載の数式は下記のように記述できる。
【００１７】
【数５】
2005216595.tif 000007
【００１８】
上記数５で表現される磁界分布も移動磁界または回転磁界である。請求項１または請求項３から請求項５のいずれかに記載の電磁誘導加熱コイルは数５で表現される磁界分布の実現も含むものであり、請求項２に記載の電力変換装置は該電磁誘導加熱コイルに数５で表現される磁界分布を実現するために複数個の交流電流を出力するものである。
請求項１に係る発明は、既存の交流回転機と該交流回転機を駆動するための多相交流電流を出力する電力変換装置の結合構造に似ているが、該交流回転機は該電力変換装置から出力される電気的エネルギーを該交流回転機の回転子の回転トルクに作用させるというエネルギーの電気機械変換を行うものである。一方、請求項１に記載する電磁誘導加熱コイルは該電力変換装置から出力される電気的エネルギーを該電磁誘導加熱コイルに供給することにより被加熱金属導体表面にレンツの法則に起因して渦電流を発生させ該渦電流によるジュール熱を積極的に利用して該被加熱金属導体を加熱するものであることを特徴とし、該電磁誘導加熱コイルはエネルギーの電気熱変換を実現するものである。
請求項２に係る発明は、商用電源周波数に等しい周波数、または該商用電源周波数を超える高周波のいずれかの交流電流を複数個の電流回路について該電流回路の個数を必要十分に満たす個数の該交流電流を出力することを特徴する電力変換装置を請求項１に記載の電磁誘導加熱装置において使用することにより、複数の巻線で構成される該電磁誘導加熱コイルに相対的に位相が異なる複数個の交流電流を供給することを実現するものである。
請求項３に係る発明は、従来の単相交流電流による電磁誘導加熱コイルから放射される単相交番磁界における腹と節の位置を空間的に一方向に移動させることにより該被加熱電気導体表面に生じる渦電流回路を空間的に同じ方向に移動させて該被加熱電気導体を帯状の形状特性をもって均一に加熱することを実現するものである。
請求項４に係る発明は請求項１または請求項３のいずれかに記載の電磁誘導加熱コイルを従来のリニアモータの固定子構造を利用して実施し移動磁界により被加熱電気導体を電磁誘導加熱する該電磁誘導加熱コイルにより請求項１に記載の電磁誘導加熱装置を実現するものである。
請求項５に係る発明は請求項１または請求項３のいずれかに記載の電磁誘導加熱コイルを従来の交流回転機の固定子構造を利用して実施し回転磁界により被加熱電気導体を電磁誘導加熱する該電磁誘導加熱コイルにより請求項１に記載の電磁誘導加熱装置を実現するものである。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の電磁誘導加熱装置を製作すると電気的に独立した複数の巻線の構造を有する電磁誘導加熱コイルに相対的に位相の異なる多相交流電流をこの個数を必要十分に満たす個数の出力する電力変換装置を有することを特徴とする電磁誘導加熱装置であり、該多相交流電流を該電磁誘導加熱コイルの各巻線に流すことにより移動磁界または回転磁界を発生することによりレンツの法則に従う渦電流回路の損失に起因するジュール熱をもって電気導体を電磁誘導加熱することを特徴とする電磁誘導加熱装置となる。
【００２０】
請求項２に記載の電力変換装置を製作するとこれは複数の巻線回路にそれぞれ相対的に位相が異なる多相交流電流を出力する電力変換装置であり該多相交流電流の各相の周波数は商用電源周波数またはこれを超える高周波の交流電流を出力する電力変換装置であり該多相交流電流の各相の周波数は等価な周波数または各々異なる周波数のいずれかの周波数の交流電流を出力する電力変換装置を有することを特徴とする電磁誘導加熱機となる。
【００２１】
請求項３に記載の電磁誘導加熱コイルを製作するとこれは複数個の電気的に独立した巻線を有するものであり請求項２に記載の電力変換装置における複数個の出力系統を各巻線に独立して接続することにより各巻線に流れる交流電流について相対的に位相が異なるように制御された多相交流電流で各巻線に流れる交流電流の周波数について商用周波数またはそれを超える高周波のいずれかの多相交流電流で各巻線に流れる交流電流の周波数について等価な周波数または各々異なる周波数のいずれかの周波数の多相交流電流であり各々の巻線に交流電流が流れることにより電磁誘導による誘導磁界が各巻線部分に生じて各誘導磁界のベクトル要素を含む磁界分布を該電磁誘導加熱コイルについて総合的に求めると時刻経過について被加熱電気導体に渦電流を発生させるための磁界の強弱分布が該電磁誘導加熱コイルのある静止点から見て空間的に一方向に移動させる電磁誘導加熱コイルを有することを特徴とする電磁誘導加熱装置となる。
請求項４に記載の従来のリニアモータの固定子巻線構造と同様の巻線構造の電磁誘導加熱コイルを製作すると、これは複数個の巻線により構成されているものであり、これに該リニアモータの駆動電源、または請求項２に記載の電力変換装置を該電磁誘導加熱コイルに接続して相対的に位相が異なる多相交流電流を個々の巻線回路に流すことにより、磁界の強弱分布が従来のリニアモータの可動子が移動する方向に従って空間的に一方向に移動する。従来のリニアモータはフレミングの左手の法則によって該電力変換装置から供給されるエネルギーが該可動子のトルクに寄与して該可動子を機械的に一方向に移動させるものである。これに対して請求項３または請求項４のいずれかに記載の電磁誘導加熱コイルは該可動子が本来存在する位置に被加熱電気導体を配して該被加熱電気導体の位置を固定子に対して拘束することによりレンツの法則に従う該被加熱電気導体表面の渦電流に起因するジュール熱発生に積極的に寄与するものだから該磁界強弱分布は該電磁誘導加熱コイルの形状の直線方向に移動するためレンツの法則による該渦電流回路も該磁界の強弱分布の移動と同じ方向に移動させることにより該渦電流損による該ジュール熱発生源が該直線方向に移動し該電磁誘導加熱コイルの形状に沿って帯状の形状特性をもって該被加熱電気導体を加熱することができる。
請求項５に記載の従来の交流回転機の固定子巻線構造と同様の巻線構造の電磁誘導加熱コイルを製作すると、これは複数個の巻線により構成されているものであり、これに該交流回転機の駆動電源、または請求項２に記載の電力変換装置を該電磁誘導加熱コイルに接続して相対的に位相が異なる多相交流電流を個々の巻線回路に流すことにより、磁界の強弱分布が従来の交流回転機の可動子が回転する方向に従って空間的に一方向に移動する。従来の交流回転機はフレミングの左手の法則によって該電力変換装置から供給されるエネルギーが該可動子の回転トルクに寄与して該可動子を機械的に回転させるものであるが、請求項３または請求項５のいずれかに記載の電磁誘導加熱コイルは該可動子が本来存在する位置に被加熱電気導体を配して該被加熱電気導体の位置を固定子に対して拘束することによりレンツの法則に従う該被加熱電気導体表面の渦電流に起因するジュール熱発生に積極的に寄与するものである。そのため該磁界強弱分布は該電磁誘導加熱コイルの形状の回転方向に移動するためレンツの法則による該渦電流回路も該磁界の強弱分布の移動と同じ方向に回転させることにより該渦電流損による該ジュール熱発生源が該回転方向に回転し該電磁誘導加熱コイルの形状に沿って帯状の形状特性をもって該被加熱電気導体を加熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の電磁誘導加熱装置について装置構成を図１に示す。図１において、符号２は本発明の電力変換装置であり、商用周波数または該商用周波数を超える高周波の交流電流を出力し、該交流電流電流回路の個数を必要十分に満たす個数の該交流電流を出力することを特徴とする。図１において、符号３は本発明の電磁誘導加熱コイルであり、該渦電流を発生させるための磁界の強弱分布を該電磁誘導加熱コイル上の静止点から見て空間的に一方向に移動させることを特徴とする。図１において、符号１は該電力変換装置の入力電源である。図１において、符号４は該電磁誘導加熱コイル３に交流電流を流すことにより発生する移動磁界または回転磁界のいずれかの磁束線を表し、符号５は該電磁誘導加熱装置の加熱対象物である被加熱電気導体である。図１において、符号６はレンツの法則により発生した該被加熱電気導体表面に生じる渦電流の電流路を表すものである。
【００２３】
本発明の電磁誘導加熱装置について、複数個の巻線回路について相対的に位相の異なる複数個の交流電流を出力する電力変換装置および複数個の巻線回路に交流電流を流すことにより交番磁界を発生する電磁誘導加熱コイルの電気回路の概念について図２に示す。図２において、該電力変換装置の出力数と該巻線回路の個数をＮ個として、Ｎは２以上の自然数である。図２において符号７、８、９、１０で表す該電力変換装置の出力交流電圧および符号１５、１６、１７、１８で表す該電力変換装置の出力交流電流は、三角関数で各々の位相情報を表現できるものであり、これは該交流電圧の波形および該交流電流の波形をフーリエ級数展開によってこれらの基本波を三角関数で表現できる矩形波や三角波などでも良い。符号７、８、９、１０はそれぞれ相対的に位相が異なる電圧であり、符号１５、１６、１７、１８はそれぞれ相対的に位相が異なる電流である。図２において、符号１１、１２、１３、１４は該電磁誘導加熱コイルの巻線である。図２はおいて、符号１９、２０、２１、２２は各々の巻線に該交流電流が流れることにより発生する交番磁界の磁束線を表すものである。
【００２４】
図２の電気回路の概念をもとに本発明の電力変換装置と電磁誘導加熱コイルの電気回路の実施例を図３に示す。ここでは、複数の巻線回路３７、３８、３９の個数を３個としている。図３における電力変換装置の電力ゲート素子３０、３１、３２、３３、３４、３５の構成は、電気工学においてフル・ブリッジ方式と呼称される。本発明の電力変換装置について電力ゲート素子の構成は電気工学において呼称されるハーフ・ブリッジ方式でも良い。図３において３６、３７、３８の巻線接続構造は、電気工学においてスター結線と呼称されるものであるが、これは電気工学において呼称されるデルタ結線でも良い。図３に示す電気回路の基本的な概念は、本発明の電力変換装置の出力が３個を超える場合でもこれに準じて考えることができる。
図３に示す電力変換装置の電力ゲート素子３０、３１、３２、３３、３４、３５について、スイッチングのタイミングの実施例を図４に示す。図４のスイッチングのタイミングは電気工学において６ステップ三相スイッチングと呼称される。図４に示す電力ゲート素子のスイッチングの基本的な概念は、本発明の電力変換装置の出力が３個を超える場合でもこれに準じて考えることができる。
【００２５】
本発明の電磁誘導加熱コイルについて、複数個の巻線回路に流れる交流電流の相対的な位相差を制御することにより磁界の強弱分布をコイルのある静止点からみて空間的に一方向に移動させる方式を移動磁界あるいは回転磁界と呼称し、これは交流回転機を扱う分野ではごく一般的に知られている原理である。特にリニアモータの場合は移動磁界、交流回転機の場合は回転磁界と呼称することは一般に知られている。本発明の電磁誘導加熱コイルについて、実施例の説明の便宜上この習慣に従って、リニアモータの巻線構造を利用した電磁誘導加熱コイルを移動磁界式電磁誘導加熱コイル、交流回転機の巻線構造を利用した電磁誘導加熱コイルを回転磁界式電磁誘導加熱コイルとそれぞれ仮称する。
【実施例１】
【００２６】
本発明の移動磁界式電磁誘導加熱コイルを実施する場合は、まず図５に示す歯型に似た立体形状の磁性体を用意する。該磁性体の素材には磁歪損やヒステリシス損が少ないフェライトなどが良い。該磁性体において立体的に複数個の巻線を実施することにより本発明の電磁誘導加熱コイルを実現する。該巻線の方法はリニアモータと同様に全節巻や短節巻などが考えられ、全節巻による巻線を図６に、また短節巻による巻線を図７にそれぞれ示す。ここでは図６、図７について両者とも３個の巻線３６、３７、３８で構成されるものとして、これに接続して使用する本発明の電力変換装置は、商用電源の周波数、またはそれを超える高周波の交流電流を出力し、互いに位相が異なる該交流電流を出力するものである。特に３個の該出力交流電流を平衡三相の条件で設定すると、該交流電流は３つの巻線にはそれぞれ120度ずつ位相が異なり同じ大きさの電流となる。また、図６、７における電気回路は本発明の電力変換装置をハーフ・ブリッジ方式で構成し、本発明の電磁誘導加熱コイルの巻線をスター結線にしたものと等価である。
【００２７】
図６ならびに図７に示す移動磁界の巻線を従来のリニアモータにおける固定子と見立てれば、それぞれ該リニアモータの設計仕様による可動子を該リニアモータの該固定子の位置に合わせて配することにより、該可動子は移動磁界に合わせて該固定子の延伸方向にフレミングの左手の法則に従い一方向に移動することは周知の事実である。また、該可動子を固定子の位置から見て移動しないように人為的に拘束する状態で配したときは、該可動子上にレンツの法則により発生する渦電流に起因するジュール熱が発生することも、従来から一般的に知られていることである。しかしながら、本発明では、本来は機械的に動くように設計されている該リニアモータの固定子の作用に電気機械変換を至らしめるのではなく、該固定子からの電気エネルギーが被加熱電気導体の表面に発生するジュール熱に積極的に寄与するように作用することを特徴としている。該被加熱電気導体は、従来の該リニアモータの可動子と同様な構造でなくても良く、該電磁誘導加熱コイルの延伸方向に沿って平面状の該被加熱電気導体を配し、本発明の電力変換装置により商用周波数、または該商用周波数を超える高周波電流で該電磁誘導加熱コイルの複数の巻線に相対的に位相が異なる該高周波電流を流すことにより、該被加熱電気導体の加熱が実現する。
【００２８】
本発明の移動磁界式電磁誘導加熱コイルの実施例について図５のフェライトに図７に示す要領で短節巻を施しこれを２極の移動磁界式電磁誘導加熱コイル６７と呼称し、本発明の電力変換装置２を使用して該巻線に多相交流電流を供給し被加熱電気導体５を加熱する様子を図８に示す。前記２極とは、ある時刻における該電磁誘導加熱コイル６７から照射される磁界分布の強弱について、Ｎ極が１つ、Ｓ極が１つ発生し、合わせて２極と呼称する。図８において、例えば該被加熱電気導体５は短冊状のステンレスの延板でも良く、この形が平面状でも良い。また、該被加熱電気導体５の素材は、該ステンレスに限らず、該移動磁界式電磁誘導加熱コイルの巻線区分によらず、レンツの法則により交番磁界に起因する渦電流が該被加熱金属導体に流れ該渦電流によるジュール熱が発生するものならば良い。図８において、該移動磁界式電磁誘導加熱コイル６７と被加熱電気導体５は空間的に符号６８に示す距離をもって互いに被接触であっても該被加熱電気導体５は発熱することから、この発熱要因は明らかに電磁誘導加熱の原理に基づくものである。
【００２９】
本発明の移動磁界式電磁誘導加熱コイルの強弱分布が該電磁誘導加熱コイルのある静止点から見て空間的に一方向に移動する様子を磁束放射面について水平方向で見たものを図９に示す。図９において、該電磁誘導加熱コイル６７に本発明の電力変換装置２を接続するものとして、この電気的条件は平衡三相とする。平衡三相の位相について、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相と呼称し、これらの相についてＵ相の巻線７０、７３にはＵ相の交流電流、Ｖ相の巻線７２、７５にはＶ相の交流電流、Ｗ相の巻線７１、７４にはＷ相の交流電流を流すものとする。該電磁誘導加熱コイル６７の磁束照射面に垂直方向を軸として、Ｕ相の巻線７０と７３は互いに異なる周回方向の巻線、Ｖ相の巻線７２と７５は互いに異なる周回方向の巻線、Ｗ相の巻線７１と７４は互いに異なる周回方向の巻線であり、巻線７０、７２、７４は互いに等しい周回方向の巻線、巻線７１、７３、７５は互いに等しい周回方向の巻線である。平衡三相の位相に合わせてある時刻ｔ＝０の磁界の強弱分布を実線７８、そこから時刻がΔｔだけ経過したｔ＝０＋Δｔにおける磁界の強弱分布を破線７９で示す。図９において、該電磁誘導コイル６７のある静止点から見た磁界の強弱分布が時間経過を伴って幾何学的なベクトル要素として該電磁誘導加熱コイル６７の直線方向７７に移動する。これは、本発明の電磁誘導加熱コイルの特徴である。この磁界強度の空間的な移動方向に従って、被加熱電気導体５の表面における渦電流回路６が移動するので、これは該被加熱電気導体５の表面に発生する該渦電流に起因するジュール熱も該移動方向７７に移動し、該電磁誘導加熱の形状に沿って帯状に該被加熱金属導体５を加熱することができる。
【実施例２】
【００３０】
本発明の回転磁界式電磁誘導加熱コイルの実施例を図１０に示す。図１０において、巻線の構造は従来の２極の三相誘導回転機の固定子と同様のもので、図１０における移動磁界式誘導加熱コイル６７の磁束照射面について該磁束照射面の垂線が中心軸８５と直角に交わるように該磁束照射面を配したものと同等である。図１０において、一例として巻線７０、７１、７２、７３、７４、７５の構造は電気工学にて呼称される単節巻であるが、これらの構造は電気工学にて呼称される全節巻でも良い。図１０において巻線７０、７１、７２、７３、７４、７５は電気工学で呼称されるスター結線あるいはデルタ結線のいずれかの巻線を施し本発明の電力変換装置に接続する。本発明に係り交流電圧源６４、６５、６６の構造は電気工学において呼称されるハーフ・ブリッジ式であるが、これは電気工学にて呼称されるフル・ブリッジでも良い。本発明の電磁誘導加熱コイルは進相コンデンサを使用して磁界の強弱分布を空間的に一方向に移動させる仕組みの交流回転機の固定子構造を使用しても良い。該回転式電磁誘導加熱コイル８４の被加熱電気導体は従来の交流回転機の可動子の構造でなくても良く、特に該被加熱電気導体製のパイプの表面を周回方向に帯状に加熱する用途に適している。
【実施例３】
【００３１】
本発明の電磁誘導加熱装置について本発明の移動磁界式電磁誘導加熱コイルの適用例を図１１に示す。図１１において符号８０は被着材を表し符号８１は該被着材８０に塗布された熱可塑性または熱硬化性のいずれかの接着特性を現す接着剤である。図１１において、該被着材８０と被加熱電気導体５を該接着剤８１で接着する際に本発明の電力変換装置を接続した移動磁界式電磁誘導加熱コイル６７を使用して該被加熱電気導体５を加熱すると該接着剤８１に熱作用が生じて接着効果を促進して従来よりも短い時間で接着することができる。また図１１に示す接着構造体を解体する際に該移動磁界式電磁誘導加熱コイル６７を使用して該被加熱電気導体５を加熱することにより該接着剤８１の溶融化または炭化のいずれかの劣化効果を得ることができ該被着材８０と該被加熱電気導体５を容易に解体することができるので接着構造体の解体時に係る材料の分離分別作業の能率が改善される。該移動磁界式電磁誘導加熱コイル６７の加熱範囲は該移動磁界式電磁誘導加熱コイル６７の磁束照射面の面積に沿って帯状の形状特性となり、該移動磁界式電磁誘導加熱コイル６７の巻線数の増減により加熱範囲の帯長方向の寸法８２が決定され該移動磁界式電磁誘導加熱コイル６７の骨組みとなる磁性体の形状により加熱範囲の帯幅方向の寸法８３が決定されることが該移動磁界式電磁誘導加熱コイル６７の特徴である。
【実施例４】
【００３２】
本発明の電磁誘導加熱装置について回転磁界式電磁誘導加熱コイルの適用例を図１２に示す。図１２における実施例は本発明の電磁誘導加熱装置を水あるいはアルコールあるいは水蒸気などの流体加熱装置として使用したときの一例である。図１２において符号９０は流体貯蔵タンクを表すものであり特に水を蓄える場合は水源と呼称しても良い。図１２において符号８７は流体送り出しポンプであり流体吸入口８８と流体送出口８９を有している。該流体貯蔵タンク９０と該流体送り出しポンプ８７は吸入口側連結パイプ９１により連結されており該被加熱電気導体製のパイプ８６と該流体送り出しポンプ８９とは送出口側連結パイプ９２により連結されている。図１２において本発明の電力変換装置を回転磁界式電磁誘導加熱コイル８４に接続して該被加熱電気導体製のパイプ８６を加熱する際に該被加熱電気導体製のパイプ８６の内径部分に流体を流すと該流体は該被加熱電気導体製のパイプ８６から熱エネルギーを奪い取るため送出口側連結パイプ９２の位置と比較して被加熱流体排出口９３に位置する流体は温度が高くなる。従来の交番磁界による電磁誘導加熱装置と比較して本発明の回転磁界式電磁誘導加熱コイル８４は該被加熱電気導体製のパイプ８６を複数個束ねて該回転磁界式電磁誘導加熱コイル８４に挿入しても各被加熱電気導体製のパイプ８６における流体の加熱効果を一様に得られることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の装置構成の一例を示す。
【図２】本発明の装置構成について電気回路の基本概念を示す。
【図３】本発明の装置構成について電力変換装置の一例を示す。
【図４】本発明の電力変換装置に関して図３に示すゲート素子についてスイッチングのタイミング図の一例を示す。
【図５】本発明の移動磁界式電磁誘導加熱コイルに関して、該電磁誘導加熱コイルの一部品である磁性体の構造の一例を示す。
【図６】図５に示す磁性体にリニアモータの全節巻を三相構造で実施した一例を示す。
【図７】図５に示す磁性体にリニアモータの短節巻を三相構造で実施した一例を示す。
【図８】本発明の移動磁界式電磁誘導加熱コイルと被加熱電気導体の配置構成の一例を示す。
【図９】本発明における移動磁界式電磁誘導加熱コイルコイルから照射される磁束の強弱分布の概念を示す。
【図１０】本発明の回転磁界式電磁誘導加熱コイルと電力変換装置の一例を示す。
【図１１】本発明における移動磁界式電磁誘導加熱コイルの解体性接着に関する実施の一例を示す。
【図１２】本発明における回転磁界式電磁誘導加熱コイルの流体の加熱装置に関する実施の一例を示す。
【符号の説明】
【００３４】
１            電力変換装置の入力電源
２            電力変換装置
３            電磁誘導加熱コイル
４            磁束線
５            被加熱電気導体
６            渦電流回路
７            第１番目の交流電圧源
８            第２番目の交流電圧源
９            第３番目の交流電圧源
１０            第Ｎ番目の交流電圧源
１１            第１番目の巻線
１２            第２番目の巻線
１３            第３番目の巻線
１４            第Ｎ番目の巻線
１５            第１番目の巻線に流れる交流電流
１６            第２番目の巻線に流れる交流電流
１７            第３番目の巻線に流れる交流電流
１８            第Ｎ番目の巻線に流れる交流電流
１９            第１番目の巻線に誘起する磁束
２０            第２番目の巻線に誘起する磁束
２１            第３番目の巻線に誘起する磁束
２２            第Ｎ番目の巻線に誘起する磁束
２３            第１の整流用ダイオード
２４            第２の整流用ダイオード
２５            第３の整流用ダイオード
２６            第４の整流用ダイオード
２７            平滑用リアクタ
２８            平滑用コンデンサ
２９            電力変換装置の制御回路
３０            電力ゲート素子Ｕ
３１            電力ゲート素子Ｘ
３２            電力ゲート素子Ｖ
３３            電力ゲート素子Ｙ
３４            電力ゲート素子Ｗ
３５            電力ゲート素子Ｚ
３６            Ｕ相の巻線
３７            Ｖ相の巻線
３８            Ｗ相の巻線
３９            電力ゲート素子状態表示の軸
４０            電力ゲート素子ＵのＯＮ状態
４１            電力ゲート素子Ｕ、ＸのＯＦＦ状態
４２            電力ゲート素子ＸのＯＮ状態
４３            電力ゲート素子ＶのＯＮ状態
４４            電力ゲート素子Ｖ，ＹのＯＦＦ状態
４５            電力ゲート素子ＹのＯＮ状態
４６            電力ゲート素子ＷのＯＮ状態
４７            電力ゲート素子Ｗ，ＺのＯＦＦ状態
４８            電力ゲート素子ＺのＯＮ状態
４９            電力ゲート素子Ｕ，Ｘの時間軸
５０            電力ゲート素子Ｖ，Ｙの時間軸
５１            電力ゲート素子Ｗ、Ｚの時間軸
５２            電力ゲート素子ＸがＯＦＦの時刻
５３            電力ゲート素子ＷがＯＦＦの時刻
５４            電力ゲート素子ＹがＯＦＦの時刻
５５            電力ゲート素子ＵがＯＦＦの時刻
５６            電力ゲート素子ＺがＯＦＦの時刻
５７            電力ゲート素子ＶがＯＦＦの時刻
５８            出力電圧波形の１周期
５９            デットタイム
６０            歯型の磁性体
６１            歯型の磁性体の平面図
６２            歯型の磁性体の正面図
６３            歯型の磁性体の側面図
６４            Ｕ相の交流電圧源
６５            Ｖ相の交流電圧源
６６            Ｗ相の交流電圧源
６７            移動磁界式電磁誘導加熱コイル
６８            コイルと被加熱物体との距離
６９            磁束照射面
７０            Ｕ相Ｎ極巻線
７１            Ｗ相Ｓ極巻線
７２            Ｖ相Ｎ極巻線
７３            Ｕ相Ｓ極巻線
７４            Ｗ相Ｎ極巻線
７５            Ｖ相Ｓ極巻線
７６            磁界強度と極性を表現する軸
７７            コイル上の位置座標を表現する軸
７８            時刻ｔ＝０の磁界強弱分布
７９            時刻ｔ＝０＋Δｔの磁界強弱分布
８０            被着材
８１            接着剤
８２            加熱範囲の帯長方向の寸法
８３            加熱範囲の帯幅方向の寸法
８４            回転磁界式電磁誘導加熱コイル
８５            中心軸
８６            被加熱電気導体製のパイプ
８７            流体送り出しポンプ
８８            流体吸入口
８９            流体送出口
９０            流体貯蔵タンク
９１            吸入口側連結パイプ
９２            送出口側連結パイプ
９３            被加熱流体排出口
【図１】
2005216595.tif 000008
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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