(57)【要約】  伝導性材料から形成されるロールを含むシステムであって、ロールは軸（２１４）を中心に回転し、回転方向（２１６、６０８）を備えるように構成される。このシステムは、複数の誘導加熱ワークコイル（２０２ａ−２０２ｃ、４０２、４２２、６０２）を有し、複数の誘導加熱ワークコイルの各々は、ロール内に１つ以上の磁気フラックスを誘導し、ロール内に１つ以上の電流を発生させるように構成される。各誘導加熱ワークコイルは、ワークコイルにより誘導される平均磁気フラックスがロールの回転方向に対して傾斜するように向き決めされる。各誘導加熱ワークコイルはバランスされていない誘導加熱ワークコイルを表わし、または、各誘導加熱ワークコイルは、ロールの直径に実質的に依存しない形状を備えるコア（２０６、４０６、４２６）を含む。【選択図】図１
2012517669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムであって、
伝導性材料を有するロール（１１９、２１２、６０４）を有し、前記ロールは、軸（２１４）を中心に回転するように構成され、且つ、回転方向（２１６、６０８）を有し、
前記システムはさらに、複数のバランスされていない誘導加熱ワークコイル（２０２ａ−２０２ｃ、４０２、４２２、６０２）を有し、前記誘導加熱ワークコイルの各々は、前記ロール内に１つ以上の磁気フラックスを誘導し、前記ロール内に１つ以上の電流を生成するように構成され、
前記バランスされていない誘導加熱ワークコイルの各々は、前記ワークコイルにより誘導される平均磁気フラックスが前記ロールの回転方向に対して傾斜するように向き決めされる、システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、前記誘導加熱ワークコイルの各々は、平均磁気フラックスが、前記ロールの回転方向に対して少なくとも２５°であり且つ９０°未満である角度を形成するように向き決めされる、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、前記誘導加熱ワークコイルの各々は、前記ロールの回転方向に対して約３５°の角度を形成するように向き決めされる、システム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムであって、前記ロールは、反対回転するロールの１つのセットを有し、前記反対回転するロールは、材料のウェブ（１０８）を圧縮するように構成される、システム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムであって、
複数の誘導加熱アクチュエータの各々が、少なくとも１つの誘導加熱ワークコイルおよび少なくとも１つのパワー源（２１０）を有し、
前記システムはさらに、前記反対回転するロールの少なくとも一部により提供される圧縮量を制御するために、前記誘導加熱アクチュエータの前記パワー源を制御するように構成されるコントローラ（１０４）を有する、システム。
【請求項６】
システムであって、
伝導性材料を有するロール（１１９、２１２、６０４）を有し、前記ロールは、軸（２１４）を中心に回転し、且つ、直径および回転方向（２１６、６０８）を備えるように構成され、
前記システムはさらに、複数の誘導加熱ワークコイル（２０２ａ−２０２ｃ、４０２、４２２、６０２）を有し、前記複数の誘導加熱ワークコイルの各々は、前記ロール内に１つ以上の磁気フラックスを誘導し、前記ロール内に１つ以上の電流を生成するように構成され、
前記複数の誘導加熱ワークコイルの各々は、前記ワークコイルにより誘導される平均磁気フラックスが前記ロールの回転方向に対して傾斜するように向き決めされ、
前記複数の誘導加熱ワークコイルの各々は、前記ロールの直径に実質的に依存しない形状を備えるコアを有する、システム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムであって、前記誘導加熱ワークコイルの各々は、平均磁気フラックスが、前記ロールの回転方向に対して少なくとも２５°であり且つ９０°未満の角度を形成するように向き決めされる、システム。
【請求項８】
請求項６に記載のシステムであって、前記誘導加熱ワークコイルの各々は、平均磁気フラックスが、前記ロールの回転方向に対して約３５°の角度を形成するように向き決めされる、システム。
【請求項９】
請求項６に記載のシステムであって、前記誘導加熱ワークコイルの各々は、バランスされていない誘導加熱ワークコイルを有する、システム。
【請求項１０】
方法であって、
ロール（１１９、２１２、６０４）の近くに複数の誘導加熱ワークコイル（２０２ａ−２０２ｃ、４０２、４２２、６０２）を配置するステップと、
前記誘導加熱ワークコイルを使用して前記ロール内に複数の電流を発生させるステップと、を有し、
前記誘導加熱ワークコイルの各々は、前記誘導加熱ワークコイル間の誘導カップリングを減少させるように、前記ワークコイルにより前記ロール内に誘導される１つ以上の磁気フラックスの平均が、前記ロールの回転方向に対して傾斜するように向き決めされる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本開示は、以下の米国特許出願に関係し、これらの特許文献は参照により本明細書に組み込まれる。
２００８年４月１５日に出願された「SYSTEM, APPARATUS, AND METHOD FOR INDUCTION HAETING USING FLUX-BALANCED INDUCTION HEATING WORKCOIL」との表題の米国特許出願第１２／１０３１７３号
２００８年４月１５日に出願された「SYSTEM AND METHOD FOR REDUCING CURENT EXITTING A ROLL THROUGH ITS BEARINGS USING BALANCD MAGNETIC FLUX VECTORS IN INDUCTION HEATING APPLICATIONS」との表題の米国特許出願第１２／１０３１９５号
２００８年４月１５日に出願された「SYSTEM AND METHOD FOR REDUCING CURRENT EXITTING A ROLL THROUGH ITS BEARINGS USING BALANCED MAGNETIC FLUX VECTORS IN INDUCTION HEATING APPLICATIONS」との表題の米国特許出願第１２／１０３２３９号
[0002]本開示は、全体として、ロールを用いる製紙システムおよび他のシステムに関する。より具体的には、本開示は、誘導加熱応用におけるワークコイル間のクロストークを減少させるシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0003]製紙システムおよび他のタイプの連続ウェブシステムは、しばしば多数の大きな回転ロールを含む。たとえば、形成される紙シートを圧縮するために、反対に回転するロールのセットが製紙システムにおいて使用されることがある。反対回転するロールにより提供される圧縮の量は、しばしば、誘導加熱ワークコイルの使用を通じて制御される。誘導加熱ワークコイルは、ロール内に電流を形成し、これは、ロールの表面を加熱する。熱またはその損失は、ロールが膨張または収縮する原因となり、これは、形成される紙シーツに付与される圧力の量を制御する。
【０００３】
[0004]いくつかの従来の製造システムにおいて、誘導加熱ワークコイルは、関連するロールの回転方向に整合されていた。換言すれば、ワークコイルは、ワークコイルにより生成されるロール内の磁気フラックスが、ロールの回転方向に概ね平行になるように向き決めされていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
[0005]従来の製造システムにおいて、あるタイプの誘導加熱コイルは、関連するロールの回転方向にいくらか傾斜するように僅かに回転させられていた。たとえば、ロール直径に依存するバランスされる誘導加熱ワークコイルは、ロールにわたるエネルギー輸送プロファイルを平均化するために、１１°から１３°回転され、これは、ロールにわたってより均一な加熱を生成することができる。しかし、これらの従来のシステムにおいて、誘導加熱ワークコイルのさらなる回転は、エネルギー輸送プロファイルに悪影響を与え、ロールにわたるエネルギー輸送プロファイルの制御をより困難にする。これは、たとえば製造される紙のウェブに認識できるすじを発生させるので、望ましくない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0006]本開示は、誘導加熱応用におけるワークコイル間のクロストークを減少させるシステムおよび方法に関する。
[0007]第１の実施形態において、システムは、誘導材料から形成されるロールを含み、ロールは軸を中心に回転するように構成され、また、回転方向を備えるように構成される。本システムは、バランスされない複数の誘導加熱ワークコイルを含み、各々は、ロール内に１つ以上の電流を生じさせるために、ロール内の１つ以上の磁気フラックスを誘導するように構成される。バランスされない誘導加熱ワークコイルは、ワークコイルにより生成される平均磁気フラックスがロールの回転方向に対して傾斜するように向き決めされる。
【０００６】
[0008]第２の実施形態において、システムは、伝導性材料から形成されるロールを含み、このロールは、軸を中心に回転し、直径および回転方向を備えるように構成される。また、このシステムは、複数の誘導加熱ワークコイルを含み、各々は、ロール内で１つ以上の磁気フラックスを誘導し、ロール内の１つ以上の電流を生成するように構成される。誘導加熱ワークコイルの各々は、ワークコイルにより誘導される平均磁気フラックスが、ロールの回転方向に対して傾斜するように向き決めされる。誘導加熱ワークコイルは、ロールの直径に実質的に依存しない形状を備えるコアを含む。
【０００７】
[0009]第３の実施形態において、方法は、ロールの近くに複数の誘導加熱ワークコイルを配置するステップと、誘導加熱ワークコイルを使用してロール内に複数の電流を生成するステップと、を含む。各々の誘導加熱ワークコイルは、誘導加熱ワークコイル間の誘導カップリングを減少させるように、ワークコイルによりロール内に誘導される１つ以上の磁気フラックスの平均が、ロールの回転方向に対して傾斜するように向き決めされる。
【０００８】
[0010]以下の図面および特許請求の範囲から、他の技術的な特徴が当業者に容易に明らかになる。
[0011]本開示のより完全な理解のために、添付図面とともに以下の説明が参照される。添付図面は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示による製紙システムを示す図である。
【図２】本開示による、ロールに対する誘導加熱ワークコイルの向きの例を示す図である。
【図３Ａ】本開示による、誘導加熱ワークコイルの例を示す図である。
【図３Ｂ】本開示による、誘導加熱ワークコイルの例を示す図である。
【図４Ａ】本開示による、誘導加熱ワークコイルの他の例を示す図である。
【図４Ｂ】本開示による、誘導加熱ワークコイルの他の例を示す図である。
【図４Ｃ】本開示による、誘導加熱ワークコイルの他の例を示す図である。
【図５】本開示による、誘導加熱ワークコイルの回転による、クロストークの減少の例を示す図である。
【図６】本開示による、ロールに対する誘導加熱ワークコイルの構成の例を示す図である。
【図７】本開示による、誘導加熱応用においてワークコイル間のクロストークを減少させる方法の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[0019] 本発明の原理を説明するために本稿において使用される、以下で議論される図１から図７および様々な実施形態は、説明のためだけのものであり、いかなる意味でも本発明の範囲を限定するものとみなされるべきではない。当業者は、本発明の原理を任意のタイプの好適に設計された装置またはシステムにおいて適用できることを理解するであろう。
【００１１】
[0020]図１は、本開示による製紙システム１００の例を示す。図１に示される製紙システム１００の実施形態は、単に説明目的のためのものである。本開示の範囲から逸脱することなく、製紙システム１００の他の実施形態を用いることができる。
【００１２】
[0021]図１に示されるように、製紙システム１００は、製紙機１０２、コントローラ１０４、およびネットワーク１０６を含む。製紙機１０２は、紙製品を製造するのに用いられる様々な要素を含む。この例において、様々な要素は、リール１１０において収集される連続紙ウェブまたはシート１０８を生成するため用いることができる。コントローラ１０４はシステム１００を監視および制御し、製紙機１０２により生成される紙シート１０８の品質を維持または向上させるのを助けることができる。
【００１３】
[0022]この例において、製紙機１０２は、ヘッドボックス１１２を含み、これは、パルプ懸濁液を、連続する移動するワイヤスクリーンまたはメッシュ１１３上で機械にわたって均一に分配する。ヘッドボックス１１２に入るパルプ懸濁液は、たとえば、０．２％−３％の木質ファイバ、フィラー、および／または他の材料を含むことができ、懸濁液の残りは水である。ヘッドボックス１１２は、希釈アクチュエータのアレイを含むことができ、これは、希釈水または異なる組成の懸濁液を、シートにわたってパルプ懸濁液に分配させる。希釈水は、生成される紙シート１０８がシート１０８にわたってより均一な連量またはより均一の組成を備えることを保障することを支援するために用いることができる。また、ヘッドボックス１１２は、スライスリップアクチュエータのアレイを含むことができ、これは、機械にわたって開口するスライスを制御し、ここからパルプ懸濁液がヘッドボックス１１２から移動するワイヤスクリーンまたはメッシュ１１３上に出る。スライスリップアクチュエータのアレイは、紙の連量を制御するのに用いることができ、または、シート１０８にわたる紙のファイバの方位角度の分布を制御するのに用いることができる。
【００１４】
[0023] 真空ボックスのような排水要素１１４のアレイは、できる限り多くの水を除去する。スチームアクチュエータ１１６のアレイは、紙シート１０８を通る熱蒸気を生成し、紙シート１０８内に蒸気の潜熱を解放し、シートにわたるセクションにおける紙シート１０８の温度を上昇させる。温度の上昇は、紙シート１０８からの水の容易な除去を可能にする。再湿シャワーアクチュエータ１１８のアレイは、水の小さな飛沫（空気で霧化することができる）を紙シート１０８の一方または両方の表面上に添加する。再湿シャワーアクチュエータ１１８のアレイは、紙シート１０８の湿気プロファイルを制御するために使用することができ、紙シート１０８の過乾燥を減少または防止し、紙シート１０８における乾燥すじを修正し、または、後続の（カレンダリングのような）表面処理の効果を増強させる。
【００１５】
[0024] その後、紙シート１０８は、しばしば、反対回転するロール１１９のいくつかのニップ部を備えるカレンダを通過する。誘導加熱ワークコイル１２０のアレイは、これらのロール１１９の様々なものの表面を加熱する。各ロール表面が局所的に加熱されるので、ロール直径が局所的に膨張し、それゆえニップ圧力が上昇し、これが今度は、紙シートを局所的に圧縮し、熱エネルギーを紙シートに伝達させる。誘導加熱ワークコイル１２０のアレイは、それゆえ、紙シート１０８のカリパス（厚さ）プロファイルを制御するために用いることができる。また、カレンダのニップは、空気シャワーのアレイまたは蒸気シャワーのアレイのような他のアクチュエータアレイを備えることができ、これは、紙シートの光沢（グロス）プロファイルまたは滑らかさのプロファイルを制御するのに用いることができる。
【００１６】
[0025]２つの追加的なアクチュエータ１２２−１２４が図１に示されている。厚いストックフローアクチュエータ１２２は、ヘッドボックス１１２において受け取られる流入するストックの一貫性を制御する。蒸気フローアクチュエータ１２４は、乾燥シリンダ１２３から紙シート１０８へ伝達される熱の量を制御する。アクチュエータ１２２−１２４は、たとえば、ストックおよび蒸気の流れを制御する値をそれぞれ表わす。これらのアクチュエータは、紙シート１０８の乾燥重量および水分を制御するために用いることができる。紙シート１０８をさらに処理するために、（紙シートの厚さ、なめらかさ、および光沢を改善するために）スーパーカレンダ、または１つ以上のコーティングステーション（紙シートのなめらかさおよび印刷性を改善するために、紙の表面にコーティング材（coatant）の層を付与する）のような追加的な要素を使用することができる。同様に、追加のフローアクチュエータは、厚いストック内の異なるタイプのパルプおよびファイバ材料の比率を制御するために用いることができ、また、ストック内に混合される様々な添加剤の量を制御するために用いることができる。
【００１７】
[0026]これは、紙製品を生成するのに用いることができる製紙機１０２の一タイプの簡単な説明を表わす。このタイプの製紙機１０２に関する追加的な詳細は、当業者によく知られており、本開示を理解するのに必ずしも必要ではない。また、これは、システム１００内で使用することができる特定の一タイプの製紙機１０２を表わす。紙製品を製造するための任意の他のまたは追加的な要素を含む、他の機械または装置を用いることができる。さらに、本開示は、紙シートを製造するシステムに用いることに限定されず、紙シートを処理するシステムに用いることができ、または、他の連続するウェブ（たとえばプラスチックシートまたはアルミニウムフォイルのような薄い金属フィルムなど）の製品または材料を製造または処理するシステムに用いることができる。
【００１８】
[0027]製紙プロセスを制御するために、紙シート１０８の１つ以上の特性を連続的にまたは繰り返し測定することができる。シート特性は、製造プロセスにおける１つまたは様々なステージで測定することができる。この情報は、製紙機１０２内の様々なアクチュエータを調整することにより製紙機１０２を調整するのに用いることができる。これは、シート特性の望ましい目標からの変動を補償するのを支援することができ、これは、シート１０８の品質を維持するのを助ける。
【００１９】
[0028]図１に示されるように、製紙機１０２は、１つ以上のセンサを備えるスキャナ１２６を含む。スキャナ１２６は、紙シート１０８を走査することができ、また、紙シート１０８の１つ以上の特性を測定することができる。たとえば、スキャナ１２６は、重量、水分、カリパス（厚さ）、グロス、色、なめらかさ、または他の任意のまたは追加的な紙シート１０８の特性を測定するためのセンサを含む。スキャナ１２６は、センサアレイのセットのような、紙シート１０８の１つ以上の特定を測定または検出するための任意の好適な構造を含む。
【００２０】
[0029]コントローラ１０４は、スキャナ１２６から測定データを受け取り、このデータを使用してシステム１００を制御する。たとえば、コントローラ１０４は、測定データを使用して製紙機１０２内の様々なアクチュエータを調整し、紙シート１０８が望ましい特性またはその付近の特性を備えるようにする。コントローラ１０４は、システム１００の少なくとも一部の動作を制御するために、任意のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせを含む。また、１つのコントローラが図示されるが、製紙機１０２を制御するために多数のコントローラを使用することもできる。
【００２１】
[0030]ネットワーク１０６は、コントローラ１０４およびシステム１００の様々な要素（アクチュエータおよびスキャナなど）に連結される。ネットワーク１０６は、要素とシステム１００との間の通信を容易にする。ネットワーク１０６は、要素とシステム１００との間の通信を促進する任意の好適なネットワークまたはその組み合わせを表わす。ネットワーク１０６は、たとえば、イーサネットネットワーク、電気的な信号のネットワーク（HART または FOUNDATION FIELDBUS network など）空気力学制御信号ネットワーク、または他の任意のまたは追加的なネットワークを表わすことができる。
【００２２】
[0031]動作の一側面において、誘導加熱ワークコイル１２０は、１つ以上のロール１１９の表面上に磁気フラックスを生成するように動作し、これらのロール１１９の表面に電流を形成する。いくつかの従来のシステムにおいて、隣接する誘導加熱ワークコイル間で望ましくない誘導カップリングが生じることがある。このカップリングまたは「クロストーク」は、共有される磁場を通して１つのワークコイルから他のワークコイルへエネルギーを伝達させることがあり、これは、１つのワークコイル（望まれる場所）から他のワークコイル（望まれない場所）へパワーを伝達することがある。これはワークコイルおよび関連するパワーモジュールの安定動作を減少させることがあり、性能の低下、低効率、制御の困難性、および損傷を生じさせることがある。また、このクロストークは、しばしば、ワークコイルおよびそのパワーモジュールが、クロストークのときに伝達される増加したエネルギーを処理する収容力を備えることを要求し、これは、ワークコイルおよびパワーモジュールのコストを上昇させる。ワークコイルは、クロストークを減少させるために大きな距離だけ分離させることができ、これは、ワークコイルを使用して生成される電磁場の密度を減少させる（また、それゆえ、ロール内に形成される電流を変えるので、ロールにわたる加熱の制御に干渉する）。
【００２３】
[0032]本開示によれば、誘導加熱ワークコイル１２０は、隣接するワークコイル間１２０のクロストークの総量を減少させるように向き決めされる。特に、誘導加熱コイル１２０は、誘導フラックスベクトルがロールまたはロールの回転方向に対して傾斜する（平行でも垂直でもない）ように回転される。誘導加熱ワークコイル１２０により生成される誘導されるフラックスベクトルは、概ね互いに平行に生成されるが、フラックスベクトルは、ロール１１９の側部に向かって傾斜する。たとえば、ワークコイル１２０は、約３５°回転され、ロールの表面上にロールの回転方向に対して約３５°回転したフラックスベクトルを生成する。これは、ワークコイル１２０間のクロストークを有意に減少または最小化させることができる。ワークコイル１２０を回転させる具体的な角度または角度範囲は、誘導加熱ワークコイル１２０の幾何学または構成に応じて変化し得る。この角度は、ワークコイル１２０に応じて１°から８９°である。
【００２４】
[0033]このようにして、ワークコイル１２０間のクロストークは、減少または最小化され、性能を改善するのを助け、また、ワークコイル１２０のコストを減少させる。さらに、ワークコイル１２０は、ワークコイル１２０のさらなる分離を必要とせずに使用することができ、これは、ワークコイル１２０を、有意な程度においてロール１１９にわたる熱プロファイルの制御と妥協することなく使用することができことを意味する。
【００２５】
[0034]図１は、製紙システム１００の１つの例を示しているが、図１において様々な変更を施すことができる。たとえば、紙シートまたは他の製品を製造するために他のシステムを使用することができる。また、様々な要素および単一のコントローラ１０４を備える単一の製紙機１０２を含むものとして図示されているが、製造システム１００は、任意の好適な構造を備える任意の数の製紙機または他の製造機械を含むことができ、また、システム１００は、任意のコントローラを含むことができる。さらに、図１は、１つの動作環境を示しており、誘導加熱ワークコイル１２０または他のワークコイルがクロストークを減少または最小化するように向き決めされる。この機能は、任意の好適なシステムにおいて使用し得る。
【００２６】
[0035]図２は、本開示による、ロールに対する誘導加熱ワークコイルの向き２００の例を示す。図２に示されるように、３つの誘導加熱ワークコイル２０２ａ−２０２ｃが互いに列として隣接するように位置決めされている。各誘導加熱ワークコイル２０２ａ−２０２ｃは、少なくとも２つの別個に巻かれたコイル２０４および少なくとも１つのコア２０６を含む。各コイル２０４は、全体として、コイル状に巻かれた、またはコア２０６の少なくとも一部の周りに巻かれた任意の好適な伝導性材料を表わす。各コイル２０４は、たとえば、リッツワイヤまたはコア２０６の周りで巻かれた他の伝導性ワイヤを表わす。各コア２０６は、一般的に、少なくとも１つのコイル２０４を通って流れる電流により形成される磁場を、方向付け、収束させ、または集中させる構造を表わす。各コア２０６は、たとえば、フェライトとすることができる。ターミナルワイヤ２０８は、各コイル２０４をパワー源２１０に連結させる。１つ以上のワークコイルと、１つ以上のパワー源との組み合わせは、誘導加熱アクチュエータを形成する。各パワー源２１０は、一般的に、１つ以上のコイル２０４を通って流れる電気エネルギーの源を表わす。各パワー源２１０は、たとえば、一般的に、特定の周波数（１６ｋＨｚまたは他の周波数など）で動作する交流（ＡＣ）電源とすることができる。ＡＣ信号はコイル２０４を通って流れ、ロール２１２内に磁気フラックスを生成し、これは軸２１４を中心に回転している。ロール２１２内の磁気フラックスは、ロール２１２の表面に電流を生成し、ロール２１２の表面を加熱する。ロールの表面の加熱の量を制御するために電流の生成を調整することができ、ロールの表面は、ロール２１２により紙シートまたは他の製品へ適用される圧縮の量を制御する。
【００２７】
[0036]この例において示されるように、誘導加熱ワークコイル２０２ａ−２０２ｃは、ロール２１２の回転方向に対して斜めまたは傾斜している。これは、回転方向２１６と、各ワークコイルによりロール表面に形成される磁気フラックスベクトル２２０の方向との間に角度２１８を形成する。各磁気フラックスベクトル２２０は、それゆえ、回転方向２１６に対して斜めまたは傾斜している。ワークコイル２０２ａ−２０２ｃの回転（または、少なくとも磁気フラックスベクトル２２０の回転）は、誘導加熱ワークコイル２０２ａ−２０２ｃ間のクロストークを有意に減少または最小化する。たとえば、ワークコイル２０２ａ−２０２ｃの設計に依存して、少なくとも３５°の回転角度２１８は、ワークコイル２０２ａ−２０２ｃ間のクロストークを７５％またはそれ以上減少させ得る。他の設計は、０°より大きく９０°より小さい異なる回転角度２１８を備えることができる。
【００２８】
[0037]この回転は、ワークコイル２０２ａ−２０２ｃ間のクロストークを減少させるのを助け、同時に、ワークコイル２０２ａ−２０２ｃを互いに近接した位置に維持するのを助ける。換言すれば、ワークコイル２０２ａ−２０２ｃは、ロール２１２の熱プロファイルの制御を維持するのを助けるために、互いに近接するように配置することができ、一方で、クロストークの劇的な減少を可能にする。クロストークの減少は、少なくとも部分的に、ワークコイルの磁極の外角がロールに近いことによるものであり、これは、磁極と付加（ロール）との間の空気ギャップを減少させ、クロストークを減少させる。
【００２９】
[0038]この実施形態において、誘導加熱ワークコイル２０２ａ−２０２ｃは、「バランスされていない」ワークコイルを表わし、これはワークコイルが明らかな非ゼロの総空間ベクトルを備える磁気フラックス２２０を生成することを意味する。総空間ベクトルは、ワークコイルにより生成される「平均磁気フラックス」を表わしている。これは、明らかなゼロの総空間ベクトルを備える磁気フラックスを生成する、「バランスされた」ワークコイルと対照的である。また、ワークコイル２０２ａ−２０２ｃのコア２０６は、ロールの直径に実質的に独立でもそうでなくてもよい。
【００３０】
[0039]任意の好適なタイプのワークコイルを使用し得ることに注意されたい。図２に示される例において、誘導加熱ワークコイル２０２ａ−２０２ｃは、Ｕ形状またはＣ形状のコア２０６を備え、コイル２０４はコア２０６の各外側脚部の周りに配置される。図３Ａおよび図３Ｂは、本開示による誘導加熱コイルの例を示す。特に、図３Ａ、３Ｂは、ロール２１２の付近に取り付けまたは位置決めされる図２のワークコイルを示している。図３Ａに示されるように、ワークコイルは、コイル２０４およびＵ形状またはＣ形状のコア２０６を含む。ワークコイルは、大きな構造体（単一のユニットとしてパッケージされるワークコイルの集合体など）の一部を構成するものとすることができ、これは様々なコネクタ３０４によりバー３０２に取り付けられる。この例において、コネクタ３０４は、バー３０２の周りのワークコイルを含むユニットの回転運動を可能にする。バネ３０６は、ワークコイルを含むユニットを特定の位置、ワークコイルがロール２１２の付近にある動作位置など、にバイアスするために用いることができる。
【００３１】
[0040]図３Ｂにおいて、ワークコイル２０２ａの１つが示される。この例において、ワークコイル２０２ａは、保護エンクロージャ３０８とともにコイル２０４およびコア２０６を含む。保護エンクロージャ３０８は、ワークコイル２０２ａのコアおよびコイルを保護および補強する。保護エンクロージャ３０８は、任意の好適な材料から形成することができ、たとえば、エポキシのポッティング（epoxy potting）または被包、ワニスコーティング、または、シールされた容器などである。また、保護エンクロージャ３０８は、コアおよびコイルから熱シンクへの熱エネルギーの伝導性を増加させるフィラーパウダーまたは他の材料を含むことができる。
【００３２】
[0041]また、ワークコイル２０２ａはコネクタ３１０を含み、この上にコア２０６が取り付けられる。コネクタ３１０は、電気ケーブル３１２ａ−３１２ｂに連結させることができる突起部を含み、これは、１つ以上のパワー源２１０に連結させることができる。このようにして、ワークコイル２０２ａは、動作のために容易に１つ以上のパワー源２１０に連結させることができる。
【００３３】
[0042]ここでは誘導加熱ワークコイル２０２ａ−２０２ｃが全体としてＵ形状またはＣ形状のコアを備え、コイルがコアの外側脚部の周りにあるものとして示されているが、他のタイプの様々な誘導加熱ワークコイルを使用することができる。図４Ａ、４Ｂにおいて、誘導加熱ワークコイル４０２は、複数のＥ形状のコア４０６を含み、これらはより大きなアーチまたは傾斜したコアを形成するように接続される。また、ワークコイル４０２は、コイル４０４ａ−４０４ｂを含み、これらはコア４０６の各外側脚部の周りに長さ方向に巻かれる。コア４０６により形成されるより大きなアーチコアは、ともに使用されるワークコイル４０２のロールの曲率に有意な程度に適合させてもさせなくてもよい。
【００３４】
[0043]図４Ｃにおいて、ワークコイル４２２は、コイル４２４および単一のＥ形状コア４２６を含む。コイル４２４は、Ｅ形状コア４２６の内側脚部の周りに巻かれる。また、ワークコイル４２２は、第１コイル４２４の周りに巻かれる第２コイル４２８を含む。第２コイル４２８は、この例では、管状または他の中空の構造を表わし、これを通して水または他の流体または材料が通過する。これは、コイル４２４および／またはコア４２６から熱エネルギーが移動することを可能にする。このようにして、冷却材料は、コイル４２４の周り、および、可能であればワークコイル４２２の開放面上を移動でき、動作中にワークコイル４２２の冷却を支援する。第２コイル４２８は、任意の好適な材料から形成することができ、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のような非強磁性体の非金属材料である。
【００３５】
[0044]これらは、単に、ロールとともに使用でき、ロールの回転方向に傾斜するように向き決めされる誘導加熱ワークコイルのいくつかの例を表わしているにすぎない。任意の他のまたは追加的なタイプの誘導加熱コイルを使用し得ることに注意されたい。また、任意の好適な誘導加熱ワークコイルは、アーチ形のコアおよび／または冷却機構を含む任意の好適な特徴を含むことができることに注意されたい（他のまたは追加的な特徴を使用することもできる）。
【００３６】
[0045]図２は、誘導加熱ワークコイルのロールに対する向きの例を示しているが、図２に様々な変更を施すことができる。たとえば、任意の好適な数の誘導加熱ワークコイルをロール２１２に使用することができる。図３Ａから図４Ｃは、誘導加熱ワークコイルの例を示しているが、図３Ａ−４Ｃに様々な変更を施すことができる。たとえば、任意の他の好適な形状のコアおよび任意の好適な配置のコイルを使用し得る。一般に、クロストークを減少または最小化するためにロールの回転方向に対して角度を備えるように向き決めされる任意の誘導加熱ワークコイルを使用し得る。
【００３７】
[0046]図５は、本開示による、誘導加熱ワークコイルの回転によるクロストークの減少の例を示す。図５に示す減少は、単に説明目的のためである。回転させたときに他の性質を備える誘導加熱ワークコイルを使用することもできる。
【００３８】
[0047]図５に示されるように、チャート５００は、誘導カップリング（クロストーク）に対する回転角度をプロットしている。線５０２−５１２は、異なるパワーレベルおよび分離における、隣接する平行な誘導加熱ワークコイル間のクロストークの量を画定している。たとえば、線５０２は、４ｋＷ信号を用いてエネルギー付与された、隣接する平行な誘導加熱ワークコイル間のクロストークを表わし、ここでワークコイルは１００ｍｍの分離距離である。線５０４は、６ｋＷ信号を用いてエネルギー付与された、隣接する平行な誘導加熱ワークコイル間のクロストークを表わし、ここでワークコイルは１００ｍｍの分離距離である。線５０６は、４ｋＷ信号を用いてエネルギー付与された、隣接する平行な誘導加熱ワークコイル間のクロストークを表わし、ここでワークコイルは１２０ｍｍの分離距離である。６ｋＷ信号を用いてエネルギー付与された、隣接する平行な誘導加熱ワークコイル間のクロストークを表わし、ここでワークコイルは１２０ｍｍの分離距離である。線５１０は、４ｋＷ信号を用いてエネルギー付与された、隣接する平行な誘導加熱ワークコイル間のクロストークを表わし、ここでワークコイルは１５０ｍｍの分離距離である。線５１２は、６ｋＷ信号を用いてエネルギー付与された、隣接する平行な誘導加熱ワークコイル間のクロストークを表わし、ここでワークコイルは１５０ｍｍの分離距離である。
【００３９】
[0048]図示されたように、エネルギー輸送プロファイルを平均化するために、バランスされたワークコイル（ロール径に依存するコアを備える）を１１°から１３°回転させる従来の技術は、クロストークの低減に有意な結果をもたらさない。図５において、この回転量は、クロストークの１０％減少より少ない結果をもたらす。反対に、図５に示されるように、誘導加熱ワークコイルをより大きく回転させることは、ワークコイル間のクロストークの大きさに有意な減少を生じさせる。たとえば、２５°の回転は、これらの例の全てにおいてクロストークを少なくとも５０％減少させる。３５°の回転は、これらの全ての例においてクロストークを少なくとも８０−９０％減少させる。
【００４０】
[0049]誘導加熱ワークコイルを回転させることは、ロールにわたる熱プロファイルに負の影響を与え得ることに注意されたい。たとえば、誘導加熱ワークコイルを回転させることは、熱プロファイルの悪化を生じさせ得る（ガウス型の統計分布からの熱プロファイルの逸脱として定義される）。また、ワークコイルの回転角度を増加させることは、ある点においては、熱プロファイル内に、制御性を制限し得る肩部を生じさせ得る。結果として、クロストークの許容レベルと、熱プロファイルの悪化の許容レベルのバランスがなされ得る。図５に示される例において、３５°の回転は、クロストークの有意な減少を提供することができ、一方で、熱プロファイル形状は許容できる低下とすることができる。それゆえ、傾斜して配置されるワークコイルを湾曲した表面に使用することは、有意な程度に熱プロファイルと妥協することなく、クロストークを低レベル（ワークコイルのバンクの近接を可能にする）に減少させることができる。
【００４１】
[0050]図５は、誘導加熱ワークコイルの回転によるクロストークの低減の例を示しているが、図５に様々な変更を施すことができる。たとえば、図５の結果は、誘導加熱ワークコイルの特定の実施態様に関連付けられている（図３Ａ、３Ｂに示されているものなど）。他の誘導加熱ワークコイルは、幾何学構成、サイズ、および位置に基づいて異なる結果となり得る。そのように、適切な回転角度（または角度範囲）は、使用される実際のワークコイル、クロストークの望まれる減少、および熱プロファイルの低下の許容レベルに基づいて容易に決定および選択することができる。
【００４２】
[0051]図６は、本開示による、ロールに対する誘導加熱ワークコイルの構成６００の例を示している。図６に示されるように、構成６００は、ロール６０４の表面にわたって端部と端部が互いに隣接するように配置された複数の誘導加熱ワークコイル６０２を含む。誘導加熱ワークコイル６０２は、任意の好適な間隔を備えることができ、たとえば誘導加熱ワークコイルが５０ｍｍ−１５０ｍｍである。また、構成６００は、誘導加熱ワークコイル６０２の複数の列を含む。異なる列における誘導加熱ワークコイル６０２は、オフセットしていてもしていなくてもよく、また、列は、任意の好適な間隔を備えることができる。また、様々な誘導加熱ワークコイル６０２は、１つ以上の列のワークコイル６０２が、単一のパッケージ内にある場合のように、より大きなユニットの一部を形成することができる。
【００４３】
[0052]誘導加熱ワークコイル６０２は、ロール６０４の伝導性シェル６０６の異なる面積または領域に電流を生成するように動作する。伝導性シェル６０６は、一般に、ロール６０４の紙シートまたは他の形成される製品と接触する部分を表わす。伝導性シェル６０６またはロール６０４は、任意の好適な材料から形成することができ、金属性強磁性体材料などから形成することができる。ロールが中実である場合などに、電流はロール６０４の異なる面積または領域で生成される。領域を通して流れる電流の量は、（電源２１０の制御を介して）誘導加熱ワークコイル６０２のコイル内に流すエネルギーの量を調整することにより制御することができる。この制御は、たとえば、図１の製紙システム１００内のコントローラ１０４により提供することができる。
【００４４】
[0053]ワークコイル６０２間のクロストークを減少または最小化するために、ワークコイル６０２（または少なくともワークコイルが生成する磁気フラックスベクトル）は、ロールの回転方向６０８に対して角度が付けられている。上述したように、たとえば、３５°の回転角度は、クロストークを有意に減少させ、一方で、ロールの熱プロファイルの許容できる制御を可能にする。しかし、他の回転角度を使用することもできる。
【００４５】
[0054]図６は、ロールに対する誘導加熱コイルの構成６００の一例を示しているが、図６に様々な変更を施すことができる。たとえば、構成６００は、誘導加熱ワークコイル６０２の任意の数の列を、任意の均一な間隔または非均一の間隔で含むことができる。また、各列は、誘導加熱ワークコイル６０２の任意の数を、任意の均一の間隔または非均一の間隔で含むことができる。
【００４６】
[0055]図７は、本開示による、誘導加熱応用におけるワークコイル間のクロストークを減少させる方法の例を示している。図７に示されるように、ステップ７０２において、１つ以上の誘導加熱ワークコイルがロールに近接して配置される。これは、たとえば、１つまたは複数の誘導加熱ワークコイル１２０を紙カレンダ内のロール１１９付近に配置することを含む。任意の好適な数の誘導加熱ワークコイルをロールの近くに配置することができ、また、誘導加熱ワークコイルは、任意の好適な配置または構成を備えることができる。
【００４７】
[0056]誘導加熱ワークコイルは、ステップ７０４において向き決めされる。これは、たとえば、誘導加熱ワークコイルを、誘導加熱ワークコイルが生成する磁気フラックスがロールの回転方向に対して所定角度に回転されるように向き決めすることを含む。これは、ロールの回転方向２１６に非平行な磁気フラックスベクトル２２０を生じさせる。ワークコイル間のクロストークが有意に減少し、熱プロファイルの十分な制御性が維持される限り、ここで任意の好適な角度を使用することができる。
【００４８】
[0057]設置され方向決めされると、ステップ７０６において、紙シートまたは他の連続ウェブ製品の製造の間、ロールは回転され、ステップ７０８においてロールを通じて電流が生成される。電流は、ＡＣ信号を誘導加熱ワークコイルのコイル２０４に提供することにより生成することができる。さらに、それらの向き決めの結果として、誘導加熱ワークコイル間のクロストークの減少または最小化が生じる。これは、ワークコイル間のエネルギー伝達を低減または防止するのを助けることができ、製造プロセスにわたるより効率的な制御を可能にする。
【００４９】
[0058]図７は、誘導加熱応用におけるワークコイル間のクロストークを減少させる方法の例を示しているが、図７に様々な変更を施すことができる。たとえば、一連のステップに示されるように、図７に示される様々なステップは、重複し、並行に行われ、異なる順序で行われ、または、複数回行われるようにすることができる。
【００５０】
[0059]本特許文献を通して使用される特定の用語および熟語の定義を説明することが便宜的である。「連結」およびその派生語は、２つ以上の要素が互いに物理的に接触するかどうかに関わらず、これらの要素の任意の直接的または非直接的な連絡を意味する。「含む」および「有する」およびそれらの派生語は、非限定的な包含を意味する。「または」との語は包括的であり、および／またはを意味する。「関連付けられる」との用語およびその派生語は、含む、含まれる、相互に接続される、包含する、収容される、接続される、連結される、連絡可能である、協働する、インターリーブする、並列される、近似される、結合される、備える、その特性を備える、等の意味である。「コントローラ」との語は、少なくとも１つの動作を制御する任意の装置、システム、またはその一部を意味する。コントローラは、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはこれらの少なくとも２つの組み合わせ内に実装することができる。具体的なコントローラに関連する機能性は、ローカルまたはリモートに関わらず、中央化または分散化することができる。
【００５１】
[0060]本開示は、具体的な実施形態および一般的に関連する方法を説明してきたが、これらの実施形態および方法の変更および交換は当業者に明らかであろう。したがって、上述の実施形態の例の説明は、本開示を定義付けたり制限したりしない。他の変更、代替、変形は、添付の特許請求の範囲により画定される本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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