感应加热装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及利用使交流磁通量通过加热对象物而产生的感应电流对该加热对象物进行加热的感应加热装置，特别涉及对加热对象物垂直地导入磁通量的方式的感应加热
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【背景技术】
[0002]在工厂中，对金属板等进行加热的工序是重要的作业工序之一。在该加热的方式中有各种方式，其一种是感应加热方式。该感应加热方式基本上是如下方式:将通过向线圈供给交流电流而产生的磁通量导入到金属板等的加热对象物，利用由该磁通量而在加热对象物中产生的感应电流对加热对象物进行加热。
[0003]在这样的感应加热装置中，在加热对象物的宽度方向的中央部，磁通量难以通过，在其边缘部，磁通量容易通过。因此，以从中央部开始绕着边缘部的方式流动的磁通量分布增加，在边缘部聚集的磁通量密度变高。其结果是，存在边缘部被过度加热的倾向，确保边缘部和中央部的温度分布的均匀性(以下，称为“均热性”)是困难的。
[0004]特别是，在加热对象物为薄板的情况下，一般采用使针对加热对象物的磁通量的导入方向为垂直的横向方式。在该情况下，产生边缘部的过加热，确保均热性是困难的。因此，在专利文献I所公开的横向方式的感应加热装置中，使磁通量集中地通过在加热对象物的边缘部的附近配置的磁性体，由此，谋求抑制边缘部的过加热。
[0005]现有技术文献专利文献
专利文献1:日本特开2006-294396号公报。
【发明内容】
[0006]发明要解决的课题
在专利文献I的装置中，对于加热对象物的边缘部抑制过加热，但是，关于在加热对象物的中央部磁通量难以通过的情况没有做任何考虑。因此，残留有不能够促进中央部的升温，加热效率未提高这样的问题。
[0007]本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种感应加热装置，能够抑制边缘部的过加热并且促进中央部的升温，能够谋求加热的均热性以及加热效率的提高。
[0008]用于解决课题的方案
本发明提供一种感应加热装置，使通过向线圈通电而产生的磁通量流到导电性且板状的加热对象物，产生感应电流，从而对加热对象物进行加热。因此，该感应加热装置的特征在于，具有核心、线圈、导体(第一磁通量控制要素)以及侧面磁性体(第二磁通量控制要素)。
[0009]核心由能够传递磁通量的磁性材料形成，具有以在其间夹着加热对象物的方式配置并且磁极性彼此相反的一对以上的磁极。所谓磁极是指产生磁通量的部分的部位。
[0010]线圈缠绕在核心上，被通电交流电流而产生磁通量。
[0011]导体在加热对象物的主板面(例如，板厚度方向的两侧面)的至少一个侧与磁极相邻并且沿着加热对象物的主板面设置。导体具有“难以通过交流磁场”的性质，所以，将朝向沿着加热对象物的主板面从磁极离开的方向的磁通量截断。此处，“将磁通量截断”并不一定是100%截断的意思，而是“截断主要的流”的意思。导体由铜等具有导电性的材料形成。即，优选导体由磁导率与空气同等的非磁性金属材料形成。
[0012]侧面磁性体由磁性材料形成，对于加热对象物的宽度方向的端部即边缘部的至少一个，以在从该宽度方向的中央部离开的方向沿着边缘部并且在厚度方向上跨过加热对象物的方式设置。侧面磁性体采用磁导率与空气相比充分大的磁性材料，具体地说，硅钢等符口 O
[0013]例如，在将磁通量垂直地导入(照射)到由铝构成的加热对象物时，该磁通量难以通过加热对象物的中央部，具有以向边缘部迂回的方式传播的倾向。
[0014]因此，与磁极相邻并且沿着加热对象物的主板面设置的导体将从中央部向边缘部迂回的磁通量截断，使该磁通量集中到中央部。由此，能够使通过中央部的磁通量增加，能够促进中央部的升温，能够提高加热效率。
[0015]此外，通过了加热对象物和导体的间隔的磁通量容易在边缘部集中。因此，在边缘部的附近设置由磁性材料构成的侧面磁性体，将磁通量引导到侧面磁性体，由此，使边缘部的磁通量密度缓和。由此，能够抑制边缘部的过加热，能够提高均热性。
[0016]这样，在本发明的感应加热装置中，关于磁通量的分布，在加热对象物的边缘部缓和磁通量密度，并且，在中央部使磁通量集中，由此，形成“作为目标的磁通量分布”。由此，能够同时提高均热性以及加热效率。
【附图说明】
[0017]图1是本发明的第一实施方式的感应加热装置的示意图。
[0018]图2是图1的I1-1I线剖面图。
[0019]图3是图1的主要部分放大图。
[0020]图4是示出使用了本发明的第一实施方式的感应加热装置的加热对象物的升温特性的图。
[0021]图5是本发明的第二实施方式的感应加热装置的主要部分示意图。
[0022]图6是本发明的第三实施方式的感应加热装置的主要部分示意图。
[0023]图7是本发明的第四实施方式的感应加热装置的主要部分示意图。
[0024]图8是本发明的第五实施方式的感应加热装置的主要部分示意图。
[0025]图9是本发明的第六实施方式的感应加热装置的主要部分示意图。
[0026]图10是本发明的第七实施方式的感应加热装置的主要部分示意图。
[0027]图11是比较例的感应加热装置的示意图。
[0028]图12是示出使用了比较例的感应加热装置的加热对象物的升温特性的图。
【具体实施方式】
[0029]以下，基于附图对本发明的多个实施方式进行说明。
[0030](第一实施方式)
参照图1?图3对本发明的第一实施方式的感应加热装置进行说明。
[0031]如图1?图3所示，感应加热装置101是对导电性且板状的加热对象物60进行加热的装置，在本实施方式中，将图1的上下方向作为铅垂方向(板厚度方向)来设置。
[0032]加热对象物60将主板面601、602设置为水平。此处，“主板面”是成为加热的对象的面。该主板面在加热对象物60为大致长方体且板状的情况下，是面积最大的表面和背面的面，即，板方向的表面和背面的面(两侧面或者两面)(以下，将该两侧面或者两面称作主板面进行说明)。该主板面不一定平坦，也可以弯曲或者形成有台阶差。此外，将图1中的加热对象物60的左右方向称作“加热对象物60的宽度方向”。
[0033]关于导电性且板状的加热对象物60，例如铝板符合。特别是在图2所示的例子中，加热对象物60是长条带状，通过由块箭头所示的输送动作，一边通过感应加热装置101，一边被加热。作为具体例子，本实施方式的感应加热装置101被使用于热交换器管材料用铝薄板的预热等的用途。
[0034]感应加热装置101主要具备核心10、线圈20、25、作为第一磁通量控制要素而起作用的导体311、312、313、314以及作为第二磁通量控制要素而起作用的侧面磁性体41、42。
[0035]核心10由方向性硅钢等磁性材料形成为四角框状。详细地说，左右的对边构成磁通量产生部11、12，上下的对边构成外传递部13、18。在外传递部13、18的中心部，形成有向框的内侧延伸的内传递部14、17。进而，在上侧的内传递部14的下端以及下侧的内传递部17的上端，形成有以比内传递部14、17窄的宽度向框的中心突出并且使磁通量集中的一对磁极15、16。
[0036]一对磁极15、16夹着空隙19对置。此外，在设置了加热对象物60时，一对磁极15、16的前端151、162在其间夹着加热对象物60的主板面601、602的方向成对配置。优选一对磁极15、16在其间夹着主板面601、602的中央部65。此外，加热对象物60在上下方向配置在一对磁极15、16间的大致中央。
[0037]线圈20、25在核心10的磁通量产生部11、12分别缠绕有缠绕部22、27。缠绕开始部21、26以及缠绕结束部23、28与未图示的电源输出装置连接。
[0038]当对线圈20、25供给交流电流I时，在核心10的磁通量产生部11、12产生磁通量Φ。该磁通量Φ根据交流电流I的周期，例如将正弦波作为基本波成分，强度以及朝向周期性地变化。
[0039]但是，在以下的说明中，为了方便，关注“磁通量Φ的波形为正的最大振幅的时亥|J”的磁通量Φ来定义朝向等。因此，如图1所示那样，将在核心10的磁通量产生部11、12产生从下朝向上的磁通量Φ的期间定义为“磁通量波形为正的期间”。此时，磁通量Φ以磁通量产生部11、12 —外传递部13 —内传递部14 —磁极15 —(空隙19)—磁极16 —内传递部17 —外传递部18 —磁通量产生部11、12这样的路径传递。
[0040]此处，对于一对磁极15、16来说，如果忽略磁通量波形过零的瞬间，那么极性始终彼此相反。如上述的定义那样，假定在磁通量Φ为正时磁极15的极性为N、磁极16的极性为S，将磁极15、16称作“模拟N磁极15”、“模拟S磁极16”。
[0041]在以下的图中，以由细的点构成的梨皮状表示模拟N磁极，以空白表示模拟S磁极。即，意思是以梨皮状表示的磁极和以空白表示的磁极的极性相反。此外，对从模拟N磁极朝向模拟S磁极的方向标记磁通量Φ的箭头。
[0042]接着，导体311?314由作为导电体并且非磁性金属材料的铜形成，具有“难以通过交流磁场”这样的性质。此处，所谓“非磁性金属材料”是磁导率与空气同等即与真空同等，因此“相对磁导率约为I”的金属材料。此外，“铜”不限于纯