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WO2024024668A1 - トランスバース方式の誘導加熱装置 - Google Patents

トランスバース方式の誘導加熱装置 Download PDF

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Publication number
WO2024024668A1
WO2024024668A1 PCT/JP2023/026773 JP2023026773W WO2024024668A1 WO 2024024668 A1 WO2024024668 A1 WO 2024024668A1 JP 2023026773 W JP2023026773 W JP 2023026773W WO 2024024668 A1 WO2024024668 A1 WO 2024024668A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
region
core
heating
conductor plate
induction heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2023/026773
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
健斗 森田
康弘 真弓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to EP23846399.6A priority Critical patent/EP4565004A4/en
Priority to JP2024537671A priority patent/JPWO2024024668A1/ja
Priority to US18/872,753 priority patent/US20250351238A1/en
Priority to KR1020257000325A priority patent/KR102880535B1/ko
Priority to CN202380053730.5A priority patent/CN119586321A/zh
Publication of WO2024024668A1 publication Critical patent/WO2024024668A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H05B6/02—Induction heating
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a transverse type induction heating device.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2022-121377 filed in Japan on July 29, 2022, the entire content of which is incorporated herein by reference.
  • an induction heating device as a device that heats a conductor plate.
  • the induction heating device has a coil.
  • An alternating magnetic field (alternating current magnetic field) is generated from the coil of an induction heating device.
  • Eddy currents are induced in the conductor plate by the alternating magnetic field.
  • the conductor plate is heated by Joule heat based on the eddy current.
  • a transverse type induction heating device causes an alternating magnetic field to cross the conductor plate substantially perpendicularly (preferably perpendicularly) to induce an eddy current in the conductor plate.
  • Patent Document 1 discloses that one U-shaped core, a core with two U-shaped cores arranged next to each other, and a core with three or more U-shaped cores arranged next to each other are used as the core of a transverse type induction heating device. Disclosed for use.
  • Patent Document 2 also discloses that a core (E-shaped core) in which the two U-shaped cores described above are arranged next to each other is used as a core of a transverse type induction heating device.
  • Patent Document 3 discloses that a core having a plurality of legs arranged in a staggered manner at regular intervals in the conveying direction of a conductor plate is used as a core of a transverse type induction heating device. There is.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a transverse type induction heating device that can induction-heat a conductor plate so as to satisfy the quality required for the conductor plate. With the goal.
  • the transverse type induction heating device of the present invention has an upper inductor and a lower inductor that are arranged to face each other with a conductor plate in between, and applies an alternating magnetic field to the surface of the conductor plate.
  • a transverse type induction heating device that inductively heats the conductor plate by crossing the conductor plate, wherein each of the upper inductor and the lower inductor includes a coil and a core, and the upper inductor
  • the volume of one core that the lower inductor has and the volume of one core that the lower inductor has are, respectively, a heating upstream region of the one core and a heating downstream region of the one core.
  • the heated upstream region of the core is a region upstream of the reference position of the core in the conveying direction of the conductor plate
  • the heated downstream region of the core is a region of the conductor that is further upstream than the reference position of the core.
  • a region on the downstream side in the conveyance direction of the plate, and the reference position of the core is a center position in the heating length direction between the most upstream end position of the coil of the core and the most downstream end position of the coil of the core
  • the heating length direction is a direction parallel to the conveying direction of the conductor plate, and the most upstream end position of the coil of the core is located in the heating length direction among the ends of the coil arranged with respect to the core.
  • the most downstream end position of the coil of the core is the position of the end of the core located most downstream in the heating length direction among the coils arranged with respect to the core.
  • the same main magnetic flux flows through one core of the upper inductor, and the same main magnetic flux flows through one core of the lower inductor.
  • the main magnetic flux is the magnetic flux passing through the conductor plate.
  • FIG. 1 is a sectional view showing an example of a transverse induction heating device.
  • FIG. 2A is a plan view showing an example of a transverse induction heating device.
  • FIG. 2B is a bottom view showing an example of a transverse induction heating device.
  • FIG. 3 is a rear view showing an example of a transverse type induction heating device.
  • FIG. 4 is a front view showing an example of a transverse type induction heating device.
  • FIG. 5 is a diagram conceptually showing an example of the main magnetic flux flowing through the induction heating device.
  • FIG. 6A is a diagram conceptually showing an example of the amount of heat generated by a conductor plate heated using the induction heating device of this embodiment.
  • FIG. 6B is a diagram conceptually showing an example of the amount of heat generated by a conductor plate heated using two general induction heating devices.
  • comparison objects are the same in terms of length, position, size, spacing, etc., as well as being strictly the same, as well as being different within the scope of the gist of the invention (for example, due to tolerances determined at the time of design). This shall also include items that are different within the scope.
  • xyz coordinates indicate the orientation relationship in each figure.
  • a symbol with a cross mark (x) inside a white circle ( ⁇ ) indicates that the axis is positive in the direction from the front side to the back side of the page.
  • a symbol with a black circle ( ⁇ ) inside a white circle ( ⁇ ) indicates that the axis has a positive direction from the back side to the front side of the page.
  • a case will be exemplified in which the xy plane is a horizontal plane and the z-axis direction is the height direction.
  • the conveyance direction of the conductor plate M is the positive direction of the y-axis
  • the width direction of the conductor plate M is the x-axis direction
  • the thickness direction of the conductor plate M is the z-axis direction.
  • the upstream side in the conveyance direction of the conductor plate M is the negative side of the y-axis
  • the downstream side is the positive side of the y-axis.
  • the direction parallel to the conveyance direction (positive direction of the y-axis) of the conductor plate M ie, the y-axis direction
  • the heating length direction corresponds to the longitudinal direction of the conductor plate M.
  • FIG. 1 shows a cross section (yz cross section) of a transverse induction heating device 1000 when cut perpendicular to the width direction (x-axis direction) of the conductor plate M.
  • FIG. 2A shows a transverse type induction heating apparatus 1000 viewed from above (positive direction side of the z-axis) (plan view).
  • FIG. 2B shows a transverse type induction heating apparatus 1000 viewed from below (negative side of the z-axis) (bottom view).
  • FIG. 3 shows a transverse type induction heating apparatus 1000 viewed from the upstream side (the negative direction side of the y-axis) in the conveyance direction of the conductor plate M (rear view).
  • FIG. 1 shows a cross section (yz cross section) of a transverse induction heating device 1000 when cut perpendicular to the width direction (x-axis direction) of the conductor plate M.
  • FIG. 2A shows a transverse type induction heating apparatus 1000 viewed from above (positive direction side of the z-axi
  • FIG. 4 shows a transverse type induction heating apparatus 1000 viewed from the downstream side (positive direction side of the y-axis) in the conveying direction of the conductor plate M (front view).
  • the conveyance direction of the conductor plate M is abbreviated as the conveyance direction as necessary
  • the width direction of the conductor plate M is abbreviated as the width direction as necessary
  • the thickness direction of the conductor plate M is It is abbreviated as the plate thickness direction if necessary.
  • the transverse type induction heating apparatus 1000 inductively heats the conductor plate M by causing an alternating magnetic field to cross the surface of the conductor plate M substantially perpendicularly (preferably perpendicularly) during transport.
  • the conductor plate M is, for example, a metal plate such as a steel plate.
  • the transverse type induction heating device will be abbreviated as an induction heating device if necessary.
  • An example of the configuration of the induction heating device 1000 will be described below. Note that the dimensions (W 1 to W 5 ) of the induction heating device 1000 will be described later in the (Design Method) section.
  • Induction heating device 1000 includes an upper inductor 1100 and a lower inductor 1200.
  • the upper inductor 1100 and the lower inductor 1200 are arranged with a gap in the thickness direction (z-axis direction) of the conductor plate M so as to face each other with the conductor plate M in between.
  • the thickness direction (z-axis direction) of the conductor plate M corresponds to the direction in which the upper inductor 1100 and the lower inductor 1200 face each other.
  • FIGS. 1 to 4 a case is illustrated in which the upper inductor 1100 and the lower inductor 1200 have a plane-symmetrical relationship with the virtual plane SL as the plane of symmetry.
  • the virtual plane SL is a plane passing through the center of the conductor plate M in the thickness direction (z-axis direction) and parallel to the width direction (x-axis direction) and the longitudinal direction (y-axis direction). Note that the virtual surface SL is not a real surface.
  • Upper inductor 1100 and lower inductor 1200 each have coils 1110 and 1210 and cores 1120 and 1220.
  • the number of turns of each of the coils 1110 and 1210 is N (N is an integer of 1 or more).
  • the number of turns of the coils 1110 and 1210 is not limited.
  • FIGS. 1 and 2 illustrate a case where the number of turns N of the coils 1110 and 1210 is 5, respectively.
  • the coils 1110 and 1210 are arranged such that, for example, the center lines of the coils 1110 and 1210 are approximately perpendicular (preferably perpendicular) to the plate surface of the conductive plate M. Coils 1110 and 1210 may be electrically connected in series or in parallel.
  • the alternating currents flowing through the coils 1110 and 1210 are alternating currents supplied from the same alternating current power source. Further, the coils 1110 and 1210 may not be electrically connected. In this case, the alternating currents flowing through the coils 1110 and 1210 are alternating currents supplied from separate alternating current power sources.
  • electrically connected in series has the same meaning as series connection commonly used in the field of electric circuits.
  • electrically connected in parallel has the same meaning as parallel connection commonly used in the field of electric circuits. In the following description, being electrically connected in series will be referred to simply as being connected in series, as appropriate. Moreover, electrically connected in parallel is simply referred to as being connected in parallel, as necessary.
  • An alternating current flowing from an AC power supply to the coils 1110, 1210 causes magnetic fluxes generated from the coils 1110, 1210 to have substantially the same (preferably the same) direction at the same time, and an alternating magnetic field generated from the coils 1110, 1210. It is only necessary to intersect the conductor plate M substantially perpendicularly (preferably perpendicularly) to the plate surface of the conductor plate M.
  • the total number of turns of the coils 1110 and 1210 in the induction heating device 1000 is five.
  • FIGS. 1 to 4 illustrate the case where the coils 1110 and 1210 are constructed using copper pipes.
  • the copper pipe has, for example, a hollow rectangular parallelepiped shape.
  • a cooling medium for example, cooling water
  • FIGS. 2A and 2B a case where the coils 1110 and 1210 are configured using spiral copper pipes will be exemplified.
  • the configuration of coils 1110 and 1220 is not limited to this configuration.
  • the induction heating device 1000 may have a coil having a known configuration employed in induction heating devices.
  • Coils 1110 and 1210 are arranged (wound) on the cores 1120 and 1220, respectively.
  • Cores 1120 and 1220 are constructed using a soft magnetic material. Further, the volumes of the cores 1120 and 1220 are different between the heating upstream region and the heating downstream region.
  • the heating upstream region is a region on the upstream side in the transport direction (on the negative side of the y-axis) with respect to the reference position SP.
  • the heating downstream region is a region on the downstream side in the transport direction (positive direction side of the y-axis) with respect to the reference position SP.
  • the upstream side in the conveyance direction and the downstream side in the conveyance direction will be abbreviated as upstream side and downstream side, respectively, as necessary.
  • the reference position SP is the center position in the heating length direction (y-axis direction) between the coil most upstream end position MU and the coil most downstream end position MD.
  • the coil most upstream end position MU is the position of the end located most upstream (negative direction side of the y-axis) in the heating length direction (y-axis direction) among the end positions of the coils 1110 and 1210.
  • the coil most downstream end position MD is the position of the end located at the most downstream side (positive direction side of the y-axis) in the heating length direction (y-axis direction) among the end positions of the coils 1110 and 1210. .
  • the most upstream end position MU of the coil is Among the positions of the ends of the coils 1110 and 1210, this is the position of the end located on the most upstream side (negative side of the y-axis) in the heating length direction (y-axis direction).
  • the coil most downstream end position MD is the end located at the most downstream side (on the positive side of the y-axis) in the heating length direction (y-axis direction) among the end positions of the coils 1110 and 1210. It's the location.
  • the most upstream end position MU of the coil is It is determined for the coil located most upstream (negative side of the y-axis) in the heating length direction. That is, the coil most upstream end position MU is the position of the end located most upstream in the heating length direction among the positions of the ends of the coil located most upstream in the heating length direction. Further, the coil most downstream end position MD is determined in the coil located most downstream (on the positive side of the y-axis) in the heating length direction among the plurality of coils. That is, the coil most downstream end position MD is the position of the end located most downstream in the heating length direction among the positions of the ends of the coil located most downstream in the heating length direction.
  • the volume of one core 1120 of the upper inductor 1100 is different between the heating upstream region of the one core 1120 and the heating downstream region of the one core 1120.
  • the volume of one core 1220 of the lower inductor 1200 is different between the heating upstream region of the one core 1220 and the heating downstream region of the one core 1220.
  • FIG. 5 is a diagram conceptually showing an example of the main magnetic flux flowing through the induction heating device 1000. Note that in FIG. 5, the configurations of the coils 1110 and 1210 are shown in a simplified manner. Further, in FIG. 5, hatching indicating the cross section is omitted.
  • the main magnetic flux is a magnetic flux that contributes to heating the conductor plate M.
  • the main magnetic flux is the magnetic flux that passes through the conductor plate M among the magnetic fluxes generated from the cores 1120 and 1220.
  • the main magnetic flux is substantially perpendicular (preferably perpendicular) to the plate surface of the conductor plate M.
  • the magnetic flux lines ⁇ 1 to ⁇ 32 representing the main magnetic flux each have the same starting point and ending point. That is, as shown in FIG. 5, the path (magnetic path) formed by the individual magnetic flux lines ⁇ 1 to ⁇ 32 becomes a closed circuit.
  • FIG. 5 the path (magnetic path) formed by the individual magnetic flux lines ⁇ 1 to ⁇ 32 becomes a closed circuit.
  • the path (magnetic path) formed by the magnetic flux lines ⁇ 1 to ⁇ 32 is a closed path passing through the core 1120 of the upper inductor 1100, the conductor plate M, and the core 1220 of the lower inductor 1200.
  • An example is given below.
  • the same main magnetic flux flows through the core 1120. That is, inside the core 1120, there exists a path (magnetic path) formed by the same lines of magnetic flux ⁇ 1 to ⁇ 32. Therefore, core 1120 is one core.
  • the same main magnetic flux flows through the core 1220. That is, inside the core 1220, there exists a path (magnetic path) formed by the same lines of magnetic flux ⁇ 1 to ⁇ 32. Therefore, core 1220 is one core.
  • 1 to 4 illustrate the case where the cores 1120 and 1220 are each integral. Assume that a plurality of parts constituting the core are arranged at intervals from each other. When the same main magnetic flux flows through the plurality of parts, the core constituted by the plurality of parts is one core.
  • cores through which the same main magnetic flux does not flow are not the same cores (that is, they are different cores).
  • cores through which the same main magnetic flux does not flow are different cores. Further, even though the cores have the same main magnetic flux flowing through them, the core 1120 of the upper inductor 1100 and the core 1220 of the lower inductor 1200 are different cores.
  • FIGS. 1 to 4 illustrate the case where the upper inductor 1100 has one core 1120. Further, FIGS. 1 to 4 illustrate a case where the volume of the heated downstream region of the core 1120 is larger than the volume of the heated upstream region of the core 1120. Similarly, FIGS. 1 to 4 illustrate the case where the lower inductor 1200 has one core 1220. Further, FIGS. 1 to 4 illustrate a case where the volume of the heated downstream region of the core 1220 is larger than the volume of the heated upstream region of the core 1220.
  • the heating upstream region and the heating downstream region the region where the core volume is smaller will be referred to as a heating amount reduction region as necessary. Further, the region where the core volume is larger is referred to as a heating amount increasing region as necessary. In FIGS.
  • heating upstream region is a heating amount reduction region and the heating downstream region is a heating amount increasing region.
  • FIG. 1 FIG. 1
  • FIG. 2A, and FIG. 2B (heating amount reduction region) is shown below the heating upstream region, and (heating amount increasing region) is shown below the heating downstream region. , means this.
  • the region from the most upstream end position MU of the coil to the reference position SP is the heating upstream region (heating amount reduction region).
  • the region from the reference position SP to the most downstream position CD is the heating downstream region (heating A case in which the amount is increased (increased amount area) will be exemplified.
  • FIGS. 1, 2A, and 2B among the regions in the heating length direction (y-axis direction) of the upper inductor 1100, the region from the reference position SP to the most downstream position CD is the heating downstream region (heating A case in which the amount is increased (increased amount area) will be exemplified.
  • FIGS. 1 the region from the most upstream end position MU of the coil to the reference position SP is the heating upstream region (heating amount reduction region).
  • the most downstream position CD is the position of the end located at the most downstream side (on the positive side of the y-axis) in the heating length direction (y-axis direction) among the ends of the upper inductor 1100 and the lower inductor 1200. It is.
  • the volume of the heated upstream region may be larger than the volume of the heated downstream region.
  • the volume of the heated upstream region may be larger than the volume of the heated downstream region.
  • the position of the rotation axis in the heating length direction (y-axis direction) when rotating the induction heating apparatus 1000 shown in FIGS. 1 to 4 by 180 degrees is, for example, the reference position SP.
  • the position of the rotation axis in the width direction (x-axis direction) is, for example, the center position of the cores 1120, 1220, and the direction in which the rotation axis extends is, for example, the thickness direction (z-axis direction). It is.
  • the volumes of the cores 1120 and 1220 are made different between the heated upstream region and the heated downstream region. Therefore, in order to satisfy the quality required for the conductor plate M, the amount of heat generated by the conductor plate M passing through the heated downstream area (that is, the amount of heating for the conductor plate M) and the amount of heat generated by the conductor plate M passing through the heated upstream area are determined. The amount of heat generated by the plate M can be made different. Therefore, the quality of the conductor plate M can be improved.
  • the ratio of the volume of the cores 1120, 1220 in the heating amount increasing region to the volume of the cores 1120, 1220 in the heating amount reducing region is determined by the amount of heat generated by the conductor plate M passing through the heating downstream region and the heating amount passing through the heating upstream region. It is determined depending on the difference between the amount of heat generated by the conductor plate M inside and the amount of heat generated by the conductor plate M inside. From the viewpoint of clearly differentiating the quality of the conductor plate M between when such a difference is made and when not, the volume of the cores 1120, 1220 in the heating amount increasing region with respect to the volume of the cores 1120, 1220 in the heating amount reducing region. It is preferable that the ratio of each is 5.1 or more.
  • the cores 1120, 1220 have central legs 1121, 1221, central trunks 1122, 1222, end trunks 1123, 1223, and end legs 1124, 1224, respectively. , is exemplified.
  • the central legs 1121 and 1221 are arranged in the hollow regions of the coils 1110 and 1210, respectively.
  • 1 to 4 illustrate the case where the central legs 1121, 1221 are arranged such that the central position of the central legs 1121, 1221 in the heating length direction (y-axis direction) is the reference position SP. .
  • the end legs 1124, 1224 are arranged closer to the heating amount increasing region (in the positive direction of the y-axis in FIGS. 1 to 4) than the coils 1110, 1210, respectively.
  • the center body parts 1122, 1222 and the end body parts 1123, 1223 are arranged closer to the back side than the coils 1110, 1210, respectively.
  • the back side is the side opposite to the side where the conductor plate M is present (that is, the side where the conductor plate M is not present).
  • the back side of the upper inductor 1100 is the side where the lower inductor 1200 is not present.
  • the back side of lower inductor 1200 is the side where upper inductor 1100 is not present.
  • the back side of the coil 1110 is on the positive side of the z-axis rather than the coil 1110, and the side of the back side of the coil 1210 is on the negative side of the z-axis than the coil 1210. It's on the side.
  • the central trunk portions 1122 and 1222 each include a region closer to the heating amount increasing region (in the positive direction of the y-axis in FIGS. 1 to 4) than the central leg portions 1121 and 1221, respectively.
  • the end body parts 1123 and 1223 are arranged closer to the heating amount increasing region than the center body parts 1122 and 1222 and the coils 1110 and 1210, respectively.
  • FIGS. 1 to 4 a case is illustrated in which the central leg portions 1121, 1221, the central body portions 1122, 1222, the end body portions 1123, 1223, and the end leg portions 1124, 1224 have a rectangular parallelepiped shape.
  • the width direction (x-axis direction) of the center side legs 1121, 1221, the center side body parts 1122, 1222, the end side body parts 1123, 1223, and the end side legs 1124, 1224 The case where the lengths are the same is illustrated. Further, in FIGS.
  • FIGS. 1 to 4 a case is illustrated in which the tip surfaces (end surfaces on the conductor plate M side) of the central leg portions 1121 and 1221 are arranged closer to the conductor plate M than the coils 1110 and 1210. Further, FIGS. 1 to 4 illustrate a case where the coils 1110 and 1210 are arranged closer to the conductor plate M than the tip surfaces of the end-side legs 1124 and 1224. Furthermore, in FIGS. 1 to 4, a case is illustrated in which the lengths of the center side body parts 1122, 1222 and the end side body parts 1123, 1223 in the plate thickness direction (z-axis direction) are the same. Furthermore, in FIGS.
  • FIGS. 1 to 4 illustrate a case where the center side body part 1222 and the end side body part 1223 are magnetically connected so as to form one rectangular parallelepiped shape as a whole. Note that being magnetically connected means that the same main magnetic flux flows as the main magnetic flux described above with reference to FIG.
  • FIGS. 1 to 4 illustrate a case where the center body portion 1122 is arranged closer to the back side than the center leg portion 1121. Specifically, FIGS. 1 to 4 illustrate a case where the base end surface (the end surface on the opposite side to the conductor plate M side) of the central leg portion 1121 is connected to the central body portion 1122 without a break. Therefore, the same main magnetic flux as the main magnetic flux flowing through the center body portion 1122 flows through the center leg portion 1121 . Furthermore, in FIGS. 1 to 4, a case is illustrated in which the center side body part 1122 is arranged upstream of the end side body part 1123. Specifically, FIGS.
  • FIG. 1 to 4 illustrate a case where the downstream end surface of the central body portion 1122 is connected to the upstream end surface of the end body portion 1123 without a break. Therefore, the same main magnetic flux as the main magnetic flux flowing through the end body parts 1123 flows through the center body part 1122 .
  • FIGS. 1 to 4 illustrate a case where the end body portion 1123 is disposed closer to the back side than the end leg portion 1124. Specifically, FIGS. 1 to 4 illustrate a case where the base end surface of the end leg portion 1124 is connected to the end body portion 1123 without a break. Therefore, the same main magnetic flux as the main magnetic flux flowing through the end leg portions 1124 flows through the end body portion 1123 .
  • the distal end surface of the center leg 1121 and the distal end surface of the end leg 1124 are spaced from the plate surface of the conductive plate M (the surface on the positive side of the z-axis). The following is an example of the case where they face each other.
  • FIGS. 1 to 4 illustrate a case where the base end surface (the end surface on the opposite side to the conductor plate M side) of the central leg portion 1221 is connected to the central body portion 1222 without a break. Therefore, the same main magnetic flux as the main magnetic flux flowing through the center body portion 1222 flows through the center leg portion 1221 .
  • FIGS. 1 to 4 a case is illustrated in which the center side body part 1222 is disposed upstream of the end side body part 1223. Specifically, FIGS.
  • FIG. 1 to 4 illustrate a case where the downstream end surface of the central body portion 1222 is connected to the upstream end surface of the end body portion 1223 without a break. Therefore, the same main magnetic flux as the main magnetic flux flowing through the end-side trunk portions 1223 flows through the center-side trunk portion 1222 .
  • FIGS. 1 to 4 illustrate a case where the end body portion 1223 is disposed closer to the back side than the end leg portion 1224. Specifically, FIGS. 1 to 4 illustrate a case where the base end surface of the end leg portion 1224 is connected to the end body portion 1223 without a break. Therefore, the same main magnetic flux as the main magnetic flux flowing through the end leg portions 1224 flows through the end body portion 1223 .
  • the distal end surface of the central leg 1221 and the distal end surface of the end leg 1224 are spaced apart from the plate surface of the conductive plate M (the surface on the negative side of the z-axis). The following is an example of the case where they face each other.
  • FIGS. 1 to 4 the width direction (x-axis direction) of the center side legs 1121, 1221, the center side body parts 1122, 1222, the end side body parts 1123, 1223, and the end side legs 1124, 1224
  • the center legs 1121, 1221, the center trunks 1122, 1222, the end trunks 1123, 1223, and the end legs 1124, 1224 on the positive x-axis side The case where the positions of the ends are the same will be exemplified.
  • FIGS. 1 to 4 the center legs 1121, 1221, the center trunks 1122, 1222, the end trunks 1123, 1223, and the end legs 1124, 1224 on the positive x-axis side
  • FIGS. 1 to 4 illustrate a case where the portions of the cores 1120 and 1220 other than the center leg portions 1121 and 1221 and the center body portions 1122 and 1222 do not exist in the heating amount reduction region.
  • center side leg parts 1121 and 1221 center side body parts 1122 and 1222, end side body parts 1123 and 1223, and end side leg parts. It was explained separately as 1124 and 1224.
  • the central legs 1121, 1221, the central trunks 1122, 1222, the end trunks 1123, 1223, and the end legs 1124, 1224 are each integral. Therefore, there is no boundary line at the boundary between the central legs 1121, 1221, the central trunks 1122, 1222, the end trunks 1123, 1223, and the end legs 1124, 1224.
  • one core may be constructed by manufacturing these as separate parts and combining them.
  • At least two portions of the center leg portion 1121, the center body portion 1122, the end body portion 1123, and the end leg portions 1124 may be arranged with a distance from each other. good. However, the at least two portions are configured and arranged so that the same main magnetic flux flows through the at least two portions. Similarly, at least two portions of the center leg portion 1221, the center body portion 1222, the end body portions 1123, 1223, and the end leg portions 1224 are arranged with a space therebetween. It's okay to be. However, the at least two portions are configured and arranged so that the same main magnetic flux flows through the at least two portions.
  • the induction heating device 1000 of this embodiment includes leakage flux reducing members 1140 and 1240.
  • the leakage flux reducing members 1140 and 1240 are arranged to reduce leakage of magnetic flux generated when the cores 1120 and 1220 are excited by the alternating current flowing through the coils 1110 and 1210, respectively.
  • the leakage magnetic flux is magnetic flux that does not contribute to the heating of the conductor plate M.
  • the leakage magnetic flux is a magnetic flux generated from the cores 1120 and 1220 that does not pass through the conductor plate M.
  • the leakage flux reduction members 1140 and 1240 are arranged in the heating amount reduction region. 1 to 4 illustrate a case where the leakage flux reducing members 1140, 1240 are arranged to face the end surfaces of the coils 1110, 1210 on the back side with a space therebetween. Moreover, in this embodiment, a case will be exemplified in which the leakage flux reducing member is not disposed in the heating amount increasing region. However, the leakage flux reducing member may be placed in the heating amount increasing region.
  • each of the leakage flux reducing members 1140 and 1240 is a single plate.
  • FIGS. 1 to 4 illustrate a case in which the lengths of the leakage flux reducing members 1140 and 1240 in the width direction (x-axis direction) are the same as the lengths of the cores 1120 and 1220 in the width direction, respectively.
  • the length of the leakage magnetic flux reducing members 1140 and 1240 in the heating length direction (y-axis direction) is from the length of the center side trunk portions 1122 and 1222 in the heating length direction, respectively.
  • FIGS. 1 to 4 A case where the value is obtained by subtracting the length of the portions 1121 and 1221 in the heating length direction will be exemplified.
  • the positions of the rear surfaces of the leakage flux reducing members 1140 and 1240 are aligned with the positions of the rear surfaces of the cores 1120 and 1220, respectively (the z-axis direction of the surfaces is The following is an example of the case where the positions of the two are the same.
  • the positions of the ends of the leakage flux reducing members 1140 and 1240 in the width direction are aligned with the positions of the ends of the cores 1120 and 1220 in the width direction, respectively.
  • the leakage flux reducing members 1140 and 1240 are preferably constructed using a non-magnetic material from the viewpoint of reducing leakage of magnetic flux generated when the cores 1120 and 1220 are excited by the alternating current flowing through the coil 1110. Further, from the viewpoint of suppressing heat generation in the induction heating device 1000, it is more preferable that the leakage flux reducing members 1140 and 1240 are made of copper having high thermal conductivity. In this embodiment, a case is illustrated in which each of the leakage flux reducing members 1140 and 1240 includes one copper plate. Note that the leakage flux reducing members 1140 and 1240 may be configured using, for example, a plurality of copper plates stacked so that the plate surfaces face each other.
  • the induction heating device 1000 of this embodiment includes intervening members 1130 and 1230.
  • the intervening members 1130 and 1230 are used for positioning the leakage flux reducing members 1140 and 1240 and ensuring electrical insulation between the coils 1110 and 1210 and the leakage flux reducing members 1140 and 1240, respectively.
  • Intervening members 1130 and 1230 are arranged between leakage flux reducing members 1140 and 1240 and coils 1110 and 1210, respectively.
  • the intervening members 1130, 1230 are made of resin material.
  • the resin material is, for example, glass epoxy resin or phenol resin.
  • 1 to 4 illustrate a case where the intervening members 1130, 1230 have a rectangular parallelepiped shape with the same size as the space between the leakage flux reducing members 1140, 1240 and the coils 1110, 1210.
  • the cores 1120 and 1220 are not located upstream (on the negative side of the y-axis) of the central leg portions 1121 and 1221, respectively. Therefore, if the leakage flux reducing members 1140 and 1240 do not exist, for example, the magnetic flux exiting from the cores 1120 and 1220 to the downstream side (the negative direction side of the y-axis) from the cores 1120 and 1220 will not pass through the conductor plate M. It becomes easy to cause magnetic flux leakage.
  • the leakage flux reducing members 1140 and 1240 by arranging the leakage flux reducing members 1140 and 1240, the magnetic flux exiting from the cores 1120 and 1220 on the downstream side (the negative direction side of the y-axis) from the cores 1120 and 1220 is reduced by the leakage flux reducing members 1140 and 1240.
  • it is easier to move toward the direction of the conductor plate M see magnetic flux lines ⁇ 19, ⁇ 21, ⁇ 23, ⁇ 25, ⁇ 27, ⁇ 29, and ⁇ 31 shown in FIG. 5). Therefore, these magnetic fluxes are less likely to become leakage fluxes (that is, more likely to become main magnetic fluxes).
  • the induction heating device 1000 may include a shield plate (not shown) for preventing overheating of the edge portion (end portion in the width direction) of the conductor plate M.
  • the shield plates are arranged between the edge portion of the conductor plate M and the cores 1120 and 1220, respectively. Further, the shield plate may be moved according to the width of the conductor plate M and the meandering amount (the amount of movement in the width direction) of the conductor plate M. Note that the shield plate is for suppressing the main magnetic flux from passing through the edge portion of the conductor plate M, and is not for reducing leakage magnetic flux.
  • FIG. 6A is a diagram conceptually showing an example of the amount of heat generated by the conductor plate M heated using the induction heating device 1000 of this embodiment.
  • FIG. 6B is a diagram conceptually showing an example of the calorific value of the conductor plate M heated using two general induction heating devices. The two general induction heating devices are arranged at a distance from each other in the heating length direction (x-axis direction).
  • P min is the minimum value of the amount of heat generated at a certain portion of the conductive plate M while passing through the induction heating device 1000.
  • the region is, for example, a center region in the width direction (x-axis direction).
  • P max is the maximum value of the amount of heat generated at a certain portion of the conductive plate M while passing through the induction heating device 1000 .
  • the amount of heat generated at each part of the conductor plate M passing through the induction heating apparatus 1000 of this embodiment is maximum at the most downstream position CD.
  • P A and P B are the amount of heat generated at a certain part of the conductor plate M that is passing through the central leg parts 1121 and 1221 of the induction heating apparatus 1000.
  • the volume of the heating upstream region and the volume of the heating downstream region are made different.
  • the amount of heat generated at each part of the conductor plate M passing through the central legs 1121 and 1221 of the induction heating device 1000 can be adjusted. It is possible to adjust the calorific value P A , P B , etc. (the double-arrowed line shown in FIG. 6A indicates this).
  • the amount of heat generated by the conductor plate M on the downstream side of the reference position SP (that is, the amount of heating for the conductor plate M) can be made different from the amount of heat generated by the conductor plate M on the upstream side of the reference position SP. . Therefore, a difference should be made between the temperature increase rate in the heating length direction (y-axis direction) in the region upstream from the reference position SP and the temperature increase rate in the heating length direction in the region downstream from the reference position SP. can be realized with one core 1120, 1220. From the above, the quality of the conductor plate M can be adjusted by adjusting the volume of the heated upstream region and the volume of the heated downstream region.
  • CU1 represents the most upstream position of the induction heating device located on the upstream side of two general induction heating devices.
  • the most upstream position is the position of the end located at the most upstream side (negative side of the y-axis) in the heating length direction (y-axis direction) among the ends of the upper inductor and the lower inductor.
  • the coil most upstream end position MU and the most upstream position are the same position is illustrated.
  • MU1 represents the most upstream end position of the coil of the induction heating device disposed on the upstream side.
  • SP1 represents the reference position of the induction heating device disposed on the upstream side.
  • MD1 represents the most downstream end position of the coil of the induction heating device disposed on the upstream side.
  • CD1 represents the most downstream position of the induction heating device disposed on the upstream side.
  • P1min is the minimum value of the amount of heat generated at a certain portion of the conductor plate M that is passing through the induction heating device disposed on the upstream side of two general induction heating devices. As shown in FIG. 6B, the amount of heat generated at each part of the conductor plate M passing through the induction heating device disposed on the upstream side becomes minimum at the coil most upstream position CU1. P 1max is the maximum value of the amount of heat generated at a certain portion of the conductor plate M that is passing through the induction heating device disposed on the upstream side. As shown in FIG. 6B, the amount of heat generated at each part of the conductor plate M passing through the induction heating device disposed on the upstream side becomes maximum at the most downstream position CD1. In addition, in FIG. 6B, P 1C is the amount of heat generated at a certain portion of the conductive plate M that is passing through the central leg of the induction heating device disposed on the upstream side.
  • the volume of one core is the same in the heating upstream region and the heating downstream region. Therefore, of the two general induction heating devices, the amount of heat generated P 1C of each part of the conductor plate M passing through the central leg of the induction heating device placed on the upstream side is The maximum value P1max of the calorific value at the relevant portion of the conductive plate M passing through the induction heating device is fixed at 1/2 times.
  • CU2 represents the most upstream position of the induction heating device located on the downstream side among two general induction heating devices.
  • MU2 represents the most upstream end position of the coil of the induction heating device disposed on the downstream side.
  • SP2 represents the reference position of the induction heating device disposed on the downstream side.
  • MD2 represents the most downstream end position of the coil of the induction heating device disposed on the downstream side.
  • CD2 represents the most downstream position of the induction heating device disposed on the upstream side.
  • P2min is the minimum value of the amount of heat generated at a certain portion of the conductor plate M that is passing through the induction heating device located downstream of two general induction heating devices. As shown in FIG. 6B, the amount of heat generated at each part of the conductor plate M passing through the induction heating device disposed on the downstream side becomes minimum at the coil most upstream position CU2. P2max is the maximum value of the amount of heat generated at a certain portion of the conductor plate M while passing through the induction heating device disposed on the downstream side. As shown in FIG. 6B, the amount of heat generated at each part of the conductive plate M passing through the induction heating device disposed on the downstream side becomes maximum at the most downstream position CD2. In addition, in FIG. 6B, P2C is the amount of heat generated at a certain portion of the conductor plate M that is passing through the central leg of the induction heating device disposed on the downstream side.
  • the volume of one core is the same in the heating upstream region and the heating downstream region. Therefore, of the two general induction heating devices, the amount of heat generated P 2C of each part of the conductor plate M passing through the central leg of the induction heating device placed downstream is The maximum value P2max of the calorific value at the relevant portion of the conductor plate M passing through the induction heating device is fixed at 1/2 times.
  • the volume of one core is the same in the heating upstream region and the heating downstream region. Therefore, the amount of heat generated by the conductor plate M upstream of the reference positions SP1 and SP2 (that is, the amount of heating for the conductor plate M) is the same as the amount of heat generated by the conductor plate M downstream of the reference positions SP1 and SP2. All I can do is Furthermore, unless a plurality of induction heating devices are used, the amount of heat generated by the conductor plate M in the heating length direction (y-axis direction) cannot be adjusted.
  • the amount of heat generated by the conductor plate M in the heating length direction (y-axis direction) cannot be adjusted.
  • the amount of heat generated by the conductor plate M in the heating length direction (y-axis direction) cannot be adjusted. Therefore, compared to the induction heating device 1000 of this embodiment, the time during which the conductor plate M is heated by the induction heating device is longer. Furthermore, as shown in FIG. 6B, there is a region between the two induction heating devices where the conductive plate M is not heated.
  • Design method Next, an example of a method for designing the dimensions of the cores 1120 and 1220 for configuring an induction heating device so that the conductor plate can be inductively heated to meet the quality required for the conductor plate will be described.
  • a method for designing the dimensions of the cores 1120 and 1220 will be exemplified when the heating upstream region is a heating amount reduction region and the heating downstream region is a heating amount increasing region.
  • the length (mm) of the leakage flux reducing members 1140 and 1240 in the heating length direction (y-axis direction) is defined as W1 .
  • the length (mm) of the central body portions 1122, 1222 in the heating length direction (y-axis direction) is defined as W 2 (>W 1 ).
  • the length (mm) of the end-side body portions 1123, 1223 in the heating length direction (y-axis direction) is defined as W3 .
  • the length (mm) of the end leg portions 1124, 1224 in the plate thickness direction (z-axis direction) is defined as W4 .
  • the length (mm) in the plate thickness direction (z-axis direction) of the region that protrudes toward the conductor plate M side from the tip surfaces of the coils 1110 and 1210 is defined as W 5 .
  • W 1 to W 5 shown in FIGS. 1 to 4 represent these lengths.
  • the heat generation ratio (%) of the region is defined as P (P 1 to P 4 ).
  • the calorific value ratio P of a certain part of the conductor plate M is the heating value ratio P of the part when the part is passing through the induction heating device 1000 (the heating upstream region and the heating downstream region). This is the ratio of the amount of heat generated in the region when passing through the upstream region, expressed as a percentage.
  • the calorific value ratio P is expressed as P A ⁇ P max ⁇ 100 and P B ⁇ P max ⁇ 100.
  • the present inventors performed numerical analysis on the induction heating device by configuring cores with different combinations of numerical values of W 1 to W 5 and calculated the calorific value ratio P for each combination. Note that the conditions other than the numerical values of W 1 to W 5 are the same. Furthermore, in the notation of the following mathematical expressions, the numerical values given as each symbol P 1 to P 4 and W 1 to W 5 are assumed to be 0 (zero) or a positive value. Therefore, for example, -W 1 becomes 0 (zero) or a negative value.
  • P 1 which is the calorific value ratio P when only W 1 and W 2 were different, was calculated by numerical analysis. Note that when changing W 1 and W 2 , the condition of W 2 >W 1 was satisfied. Furthermore, when W 1 is set to a constant value and W 1 is made shorter than the state shown in FIG. Among them, W2 was made long assuming that a part of the region on the heating amount increasing region side (in the positive direction of the y-axis in FIG. 1) is the region of the core 1120. That is, the central body portions 1122, 1222 are extended toward the heating amount reduction region (in the negative direction of the y-axis in FIG. 1). However, the coil most upstream end position MU is not changed.
  • P2 which is the calorific value ratio P when W3 was varied in addition to W1 and W2 .
  • a regression equation including P 1 in equation (1) was calculated by regression analysis as a regression equation showing the relationship between P 2 and W 1 , W 2 , and W 3 .
  • P 2 by expressing P 2 with a formula that subtracts the function f(W 3 /(W 2 +W 3 )) of W 3 /(W 2 +W 3 ) from P 1 , as shown in formula ( 2) below.
  • Equation (2) the larger W 3 is, the smaller P 2 becomes.
  • the function f(W 3 /(W 2 +W 3 ) on the right side of equation (2) ) is the function f(W 3 / This shows that each area of the conductor plate M generates heat by the value of W 2 +W 3 ).
  • Equation (2) also shows that W 1 /(W 1 +W 2 ) and W 3 /(W 2 +W 3 ) This is a multiple regression equation with explanatory variables.
  • Equation (3) is a multiple regression equation using W 1 /(W 1 +W 2 ), W 3 /(W 2 +W 3 ), and W 4 as explanatory variables.
  • the calorific value ratio P 4 was calculated by numerical analysis when W 1 , W 2 , W 3 , W 4 , and W 5 were varied. From the results of the numerical analysis, a regression equation including P 3 in equation (3) is analyzed as a regression equation showing the relationship between P and W 1 , W 2 , W 3 , W 4 , and W 5 . Calculated by. As a result, the results of the numerical analysis can be well reproduced by expressing P4 with a formula that adds the function f( W5 ) of W5 to P3 , as shown in formula ( 4 ) below. Ta. In equation (4), the larger W 5 becomes, the larger P 4 becomes.
  • Equation (4) is a multiple regression equation using W 1 /(W 1 +W 2 ), W 3 /(W 2 +W 3 ), W 4 , and W 5 as explanatory variables.
  • W 1 , W 2 , W 3 , W 4 , and W 5 are selected so as to satisfy formulas (1) to (4).
  • W 1 , W 2 , W 3 , W 4 , and W 5 can be designed. At least one of W 1 , W 3 , W 4 and W 5 may be 0 (zero).
  • W 1 being 0 (zero) indicates that the intervening members 1130 and 1230 and the leakage flux reducing members 1140 and 1240 are not arranged.
  • W 3 being 0 (zero) means that the end-side body parts 1123, 1223 and the end-side leg parts 1124, 1224 are not arranged.
  • W 4 being 0 (zero) indicates that the end leg portions 1124 and 1224 are not arranged.
  • W 2 never becomes 0 (zero).
  • P4 is determined based on, for example, the results of a simulation experiment or numerical analysis.
  • the conductor plate is heated by induction heating or other methods with different amounts of heat input in a region corresponding to the heating amount reduction region and a region corresponding to the heating amount increasing region.
  • P4 is determined using the amount of heat input that satisfies the quality required for the conductor plate.
  • the crystal of a conductor plate when the conductor plate is induction heated with different regions corresponding to the heating amount reduction region, regions corresponding to the heating amount increasing region, and heat input amount.
  • evaluation indices of the crystal structure and magnetic properties of the conductive plate may be calculated. In this case, if the calculated result satisfies the quality required for the conductor plate, P4 is determined using the amount of heat input at that time.
  • the present invention can be used, for example, to heat a conductor plate.

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Abstract

加熱上流側領域と加熱下流側領域とでコア（１１２０、１２２０）の体積を異ならせる。

Description

トランスバース方式の誘導加熱装置
　本発明は、トランスバース方式の誘導加熱装置に関する。本願は、２０２２年７月２９日に日本に出願された特願２０２２－１２１３７７号に基づき優先権を主張し、その内容を全てここに援用する。
　導体板を加熱する装置として誘導加熱装置がある。誘導加熱装置は、コイルを有する。誘導加熱装置のコイルから交番磁界（交流磁界）が発生する。当該交番磁界により導体板に渦電流が誘起される。当該渦電流に基づくジュール熱により当該導体板は加熱される。このような誘導加熱装置としてトランスバース方式の誘導加熱装置がある。トランスバース方式の誘導加熱装置は、導体板に交番磁界を略垂直（好ましくは垂直）に交差させることによって当該導体板に渦電流を誘起させる。
　トランスバース方式の誘導加熱装置として、特許文献１～３に記載の技術がある。
　特許文献１には、１つのＵ形コア、２つのＵ形コアを隣り合わせて配置したコア、および３つ以上のＵ形コアを隣り合わせて配置したコアを、トランスバース方式の誘導加熱装置のコアとして用いることが開示されている。
　また、特許文献２にも、前述した２つのＵ形コアを隣り合わせて配置したコア（Ｅ形コア）をトランスバース方式の誘導加熱装置のコアとして用いることが開示されている。
　また、特許文献３には、導体板の搬送方向に一定間隔で千鳥配置になるように配置された複数の脚部を有するコアをトランスバース方式の誘導加熱装置のコアとして用いることが開示されている。
特開２０１０－２５７８９４号公報 特開２０１０－２７４７０号公報 実開平２－６９９５９号公報
　しかしながら、特許文献１～３に記載の技術では、トランスバース方式の誘導加熱装置の入側（導体板の搬送方向の上流側）の領域と出側（導体板の搬送方向の下流側）の領域とで、導体板に対して交差させる交番磁界が均一になる。したがって、導体板に対する加熱量が、トランスバース方式の誘導加熱装置の入側の領域と出側の領域とで同じになる。よって、導体板の品質として要求される品質を満たすことができない虞がある。
　本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、導体板に要求される品質を満たすように導体板を誘導加熱することができるトランスバース方式の誘導加熱装置を提供することを目的とする。
　本発明のトランスバース方式の誘導加熱装置は、導体板を間に挟んで相互に対向するように配置された上側誘導器および下側誘導器を有し、前記導体板の板面に交番磁界を交差させることによって当該導体板を誘導加熱するトランスバース方式の誘導加熱装置であって、前記上側誘導器および前記下側誘導器のそれぞれは、コイルと、コアと、を有し、前記上側誘導器が有する１つの前記コアの体積と、前記下側誘導器が有する１つの前記コアの体積は、それぞれ、当該１つのコアの加熱上流側領域と、当該１つのコアの加熱下流側領域と、で異なり、前記コアの加熱上流側領域は、当該コアの基準位置よりも前記導体板の搬送方向における上流側の領域であり、前記コアの加熱下流側領域は、当該コアの基準位置よりも前記導体板の搬送方向における下流側の領域であり、前記コアの基準位置は、当該コアのコイル最上流端位置と、当該コアのコイル最下流端位置と、の加熱長方向における中央の位置であり、前記加熱長方向は、前記導体板の搬送方向に平行な方向であり、前記コアのコイル最上流端位置は、当該コアに対して配置されている前記コイルの端部のうち、前記加熱長方向において最も前記上流側に位置する端部の位置であり、前記コアのコイル最下流端位置は、当該コアに対して配置されている前記コイルのうち、前記加熱長方向において最も前記下流側に位置する前記コイルの端部の位置であり、前記上側誘導器が有する１つの前記コアには、同一の主磁束が流れ、前記下側誘導器が有する１つの前記コアには、同一の主磁束が流れ、前記主磁束は、前記導体板を通る磁束である。
図１は、トランスバース方式の誘導加熱装置の一例を示す断面図である。 図２Ａは、トランスバース方式の誘導加熱装置の一例を示す平面図である。 図２Ｂは、トランスバース方式の誘導加熱装置の一例を示す下面図である。 図３は、トランスバース方式の誘導加熱装置の一例を示す背面図である。 図４は、トランスバース方式の誘導加熱装置の一例を示す正面図である。 図５は、誘導加熱装置に流れる主磁束の一例を概念的に示す図である。 図６Ａは、本実施形態の誘導加熱装置を用いて加熱される導体板の発熱量の一例を概念的に示す図である。 図６Ｂは、２つの一般的な誘導加熱装置を用いて加熱される導体板の発熱量の一例を概念的に示す図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
　なお、長さ、位置、大きさ、間隔等、比較対象が同じであることは、厳密に同じである場合の他、発明の主旨を逸脱しない範囲で異なるもの（例えば、設計時に定められる公差の範囲内で異なるもの）も含むものとする。また、各図において、説明および表記の都合上、説明に必要な部分のみを、必要に応じて簡略化して示す。また、各図において、ｘ－ｙ－ｚ座標は、各図における向きの関係を示す。白丸（○）の中にクロスマーク（×）が付されている記号は、紙面の手前側から奥側に向かう方向が正の方向である軸であることを示す。また、白丸（○）の中に黒丸（●）が付されている記号は、紙面の奥側から手前側に向かう方向が正の方向である軸であることを示す。また、本実施形態では、ｘ－ｙ平面が水平面であり、ｚ軸方向が高さ方向である場合である場合を例示する。
　図１～図４は、トランスバース方式の誘導加熱装置の一例を示す図である。本実施形態では、導体板Ｍの搬送方向が、ｙ軸の正の方向であり、導体板Ｍの幅方向が、ｘ軸方向であり、導体板Ｍの板厚方向が、ｚ軸方向である場合を例示する。この場合、導体板Ｍの搬送方向の上流側はｙ軸の負の方向側であり、下流側はｙ軸の正の方向側である。ここで、導体板Ｍの搬送方向（ｙ軸の正の方向）に平行な方向（すなわちｙ軸方向）を加熱長方向と称することとする。加熱長方向は、導体板Ｍの長手方向に対応する。
　図１は、導体板Ｍの幅方向（ｘ軸方向）に対して垂直に切った場合のトランスバース方式の誘導加熱装置１０００の断面（ｙ－ｚ断面）を示す。図２Ａは、トランスバース方式の誘導加熱装置１０００を、その上方（ｚ軸の正の方向側）から見た様子（平面図）を示す。図２Ｂは、トランスバース方式の誘導加熱装置１０００を、その下方（ｚ軸の負の方向側）から見た様子（下面図）を示す。図３は、トランスバース方式の誘導加熱装置１０００を、導体板Ｍの搬送方向の上流側（ｙ軸の負の方向側）から見た様子（背面図）を示す。図４は、トランスバース方式の誘導加熱装置１０００を、導体板Ｍの搬送方向の下流側（ｙ軸の正の方向側）から見た様子（正面図）を示す。以下の説明では、導体板Ｍの搬送方向を、必要に応じて搬送方向と略称し、導体板Ｍの幅方向を、必要に応じて幅方向と略称し、導体板Ｍの板厚方向を、必要に応じて板厚方向と略称する。
　トランスバース方式の誘導加熱装置１０００は、搬送中の導体板Ｍの板面に交番磁界を略垂直（好ましくは垂直）に交差させることによって導体板Ｍを誘導加熱する。なお、導体板Ｍは、例えば、鋼板等の金属板である。以下の説明では、トランスバース方式の誘導加熱装置を、必要に応じて誘導加熱装置と略称する。以下に、誘導加熱装置１０００の構成の一例を説明する。なお、誘導加熱装置１０００の寸法（Ｗ１～Ｗ５）については（設計方法）の欄で後述する。
（誘導加熱装置１０００）
　誘導加熱装置１０００は、上側誘導器１１００と、下側誘導器１２００と、を有する。上側誘導器１１００および下側誘導器１２００は、導体板Ｍを間に挟んで相互に対向するように導体板Ｍの板厚方向（ｚ軸方向）において間隔を有する状態で配置される。このように導体板Ｍの板厚方向（ｚ軸方向）は、上側誘導器１１００および下側誘導器１２００が対向する方向に対応する。図１～図４に示す誘導加熱装置１０００では、上側誘導器１１００および下側誘導器１２００が、仮想面ＳＬを対称面とする面対称の関係にある場合を例示する。仮想面ＳＬは、導体板Ｍの板厚方向（ｚ軸方向）の中央の位置を通る面であって、幅方向（ｘ軸方向）および長手方向（ｙ軸方向）に平行な面である。なお、仮想面ＳＬは、実在する面ではない。
　上側誘導器１１００、下側誘導器１２００は、それぞれ、コイル１１１０、１２１０と、コア１１２０、１２２０と、を有する。
　コイル１１１０、１２１０のターン数は、それぞれＮ（Ｎは１以上の整数）である。コイル１１１０、１２１０のターン数は限定されない。図１および図２では、コイル１１１０、１２１０のターン数Ｎがそれぞれ５である場合を例示する。コイル１１１０、１２１０は、それぞれ、例えば、当該コイル１１１０、１２１０の中心線が、導体板Ｍの板面と略直交（好ましくは直交）するように配置される。コイル１１１０、１２１０は電気的に直列に接続されても良いし、電気的に並列に接続されても良い。この場合、コイル１１１０、１２１０に流れる交流電流は、同一の交流電源から供給される交流電流である。また、コイル１１１０、１２１０は電気的に接続されていなくても良い。この場合、コイル１１１０、１２１０に流れる交流電流は、別々の交流電源から供給される交流電流である。なお、電気的に直列に接続されるとは、電気回路の分野において一般的に使用される直列接続と同じ意味である。また、電気的に並列に接続されるとは、電気回路の分野において一般的に使用される並列接続と同じ意味である。以下の説明では、電気的に直列に接続されることを、必要に応じて、単に直列に接続されると称する。また、電気的に並列に接続されることを、必要に応じて、単に並列に接続されると称する。
　交流電源からコイル１１１０、１２１０に流れる交流電流によって、コイル１１１０、１２１０から発生する磁束の同時刻における向きを略同一（好ましくは同一）の方向にすることと、コイル１１１０、１２１０から発生する交番磁界を、導体板Ｍの板面に略垂直（好ましくは垂直）に交差させることと、が実現されれば良い。
　なお、図１、図２Ａ、および図２Ｂに示す例においてコイル１１１０、１２１０が直列に接続される場合、誘導加熱装置１０００におけるコイル１１１０、１２１０全体のターン数は１０（＝２×５）になる。一方、コイル１１１０、１２１０が並列に接続される場合、誘導加熱装置１０００におけるコイル１１１０、１２１０全体のターン数は５になる。
　図１～図４では、銅パイプを用いてコイル１１１０、１２１０が構成される場合を例示する。銅パイプは、例えば、中空の直方体形状を有する。銅パイプの中空部分に冷却媒体（例えば冷却水）が供給される。なお、ここでは表記を簡単にするため、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、渦巻き状の銅パイプを用いてコイル１１１０、１２１０を構成する場合を例示する。しかしながら、コイル１１１０、１２２０の構成は、このような構成に限定されない。誘導加熱装置１０００は、誘導加熱装置において採用されている公知の構成のコイルを有していても良い。
　コア１１２０、１２２０には、それぞれコイル１１１０、１２１０が配置される（巻き回される）。コア１１２０、１２２０は、軟磁性材料を用いて構成される。また、コア１１２０、１２２０の体積は、加熱上流側領域と、加熱下流側領域と、で異なる。加熱上流側領域は、基準位置ＳＰよりも搬送方向における上流側（ｙ軸の負の方向側）の領域である。加熱下流側領域は、基準位置ＳＰよりも搬送方向における下流側（ｙ軸の正の方向側）の領域である。以下の説明では、搬送方向における上流側、搬送方向における下流側を、必要に応じてそれぞれ、上流側、下流側と略称する。
　基準位置ＳＰは、コイル最上流端位置ＭＵと、コイル最下流端位置ＭＤと、の加熱長方向（ｙ軸方向）における中央の位置である。コイル最上流端位置ＭＵは、コイル１１１０、１２１０の端部の位置のうち、加熱長方向（ｙ軸方向）において最も上流側（ｙ軸の負の方向側）に位置する端部の位置である。コイル最下流端位置ＭＤは、コイル１１１０、１２１０の端部の位置のうち、加熱長方向（ｙ軸方向）において最も下流側（ｙ軸の正の方向側）に位置する端部の位置である。
　図１に例示するように、１つのコア１１２０、１２２０に対して加熱長方向（ｙ軸方向）に配置されるコイル１１１０、１２１０の数が１である場合、コイル最上流端位置ＭＵは、当該コイル１１１０、１２１０の端部の位置のうち、加熱長方向（ｙ軸方向）において最も上流側（ｙ軸の負の方向側）に位置する端部の位置である。また、コイル最下流端位置ＭＤは、当該コイル１１１０、１２１０の端部の位置のうち、加熱長方向（ｙ軸方向）において最も下流側（ｙ軸の正の方向側）に位置する端部の位置である。
　一方、１つのコア１１２０、１２２０に対して加熱長方向（ｙ軸方向）において間隔を有して並ぶように複数のコイルが配置される場合、コイル最上流端位置ＭＵは、当該複数のコイルのうち加熱長方向において最も上流側（ｙ軸の負の方向側）に位置するコイルにおいて定められる。すなわち、コイル最上流端位置ＭＵは、当該加熱長方向において最も上流側に位置するコイルの端部の位置のうち、加熱長方向において最も上流側に位置する端部の位置である。また、コイル最下流端位置ＭＤは、当該複数のコイルのうち加熱長方向において最も下流側（ｙ軸の正の方向側）に位置するコイルにおいて定められる。すなわち、コイル最下流端位置ＭＤは、当該加熱長方向において最も下流側に位置するコイルの端部の位置のうち、加熱長方向において最も下流側に位置する端部の位置である。
　前述したように上側誘導器１１００が有する１つのコア１１２０の体積は、当該１つのコア１１２０の加熱上流側領域と、当該１つのコア１１２０の加熱下流側領域と、で異なる。同様に、下側誘導器１２００が有する１つのコア１２２０の体積は、当該１つのコア１２２０の加熱上流側領域と、当該１つのコア１２２０の加熱下流側領域と、で異なる。
　ここで、上側誘導器１１００が有する１つのコア１１２０には、同一の主磁束が流れる。同様に、下側誘導器１２００が有する１つのコア１２２０には、同一の主磁束が流れる。図５は、誘導加熱装置１０００に流れる主磁束の一例を概念的に示す図である。なお、図５では、コイル１１１０、１２１０の構成を簡略化して示す。また、図５では、断面を示すハッチングを省略する。
　主磁束は、導体板Ｍの加熱に寄与する磁束である。主磁束は、コア１１２０、１２２０から発生する磁束のうち、導体板Ｍを通る磁束である。主磁束は、導体板Ｍの板面に対し略直交（好ましくは直交）する。図５に示すように、主磁束を表す磁束線φ１～φ３２は、それぞれ、始点および終点が同じである。すなわち、図５に示すように、個々の磁束線φ１～φ３２によって構成される経路（磁路）は、閉路になる。図５では、磁束線φ１～φ３２によって構成される経路（磁路）が、上側誘導器１１００が有するコア１１２０と、導体板Ｍと、下側誘導器１２００が有するコア１２２０と、を通る閉路である場合を例示する。
　上側誘導器１１００において、コア１１２０には、同一の主磁束が流れる。すなわち、コア１１２０の内部に、同一の磁束線φ１～φ３２によって構成される経路（磁路）が存在する。したがって、コア１１２０は１つのコアである。同様に、下側誘導器１２００において、コア１２２０には、同一の主磁束が流れる。すなわち、コア１２２０の内部に、同一の磁束線φ１～φ３２によって構成される経路（磁路）が存在する。したがって、コア１２２０は１つのコアである。図１～図４では、コア１１２０、１２２０がそれぞれ一体である場合を例示する。仮に、コアを構成する複数の部分が相互に間隔を有する状態で配置されているとする。当該複数の部分に同一の主磁束が流れる場合、当該複数の部分によって構成されるコアは、１つのコアである。
　一方、上側誘導器１１００において、このような主磁束として同一の主磁束が流れないコアは、同一のコアではない（すなわち、別のコアである）。同様に、下側誘導器１２００において、このような主磁束として同一の主磁束が流れないコアは、別のコアである。また、同一の主磁束が流れるコアであっても、上側誘導器１１００が有するコア１１２０と、下側誘導器１２００が有するコア１２２０と、は別のコアである。
　以上のように、図１～図４では、上側誘導器１１００が１つのコア１１２０を有する場合を例示する。また、図１～図４では、コア１１２０の加熱下流側領域の体積がコア１１２０の加熱上流側領域の体積よりも大きい場合を例示する。同様に、図１～図４では、下側誘導器１２００が１つのコア１２２０を有する場合を例示する。また、図１～図４では、コア１２２０の加熱下流側領域の体積がコア１２２０の加熱上流側領域の体積よりも大きい場合を例示する。コア１１２０、１２２０の加熱下流側領域の体積がコア１１２０、１２２０の加熱上流側領域の体積よりも大きくなるようにするのは、加熱上流側領域を通過中の導体板Ｍの発熱量（すなわち、導体板Ｍに対する加熱量）よりも、加熱下流側領域を通過中の導体板Ｍの発熱量を大きくするためである。以下の説明では、加熱上流側領域および加熱下流側領域のうち、コアの体積が小さい方の領域を、必要に応じて加熱量低減領域と称する。また、コアの体積が大きい方の領域を、必要に応じて加熱量増大領域と称する。図１～図４では、加熱上流側領域が加熱量低減領域であり、加熱下流側領域が加熱量増大領域である場合を例示する。図１、図２Ａ、および図２Ｂにおいて、加熱上流側領域の下に（加熱量低減領域）を示していることと、加熱下流側領域の下に（加熱量増大領域）を示していることと、は、このことを意味する。
　図１～図４では、誘導加熱装置１０００の加熱長方向（ｙ軸方向）の領域のうち、コイル最上流端位置ＭＵから基準位置ＳＰまでの領域が、加熱上流側領域（加熱量低減領域）である場合を例示する。また、図１、図２Ａ、および図２Ｂでは、上側誘導器１１００の加熱長方向（ｙ軸方向）の領域のうち、基準位置ＳＰから最下流位置ＣＤまでの領域が、加熱下流側領域（加熱量増大領域）である場合を例示する。同様に、図１、図２Ａ、および図２Ｂでは、下側誘導器１２００の加熱長方向（ｙ軸方向）の領域のうち、基準位置ＳＰから最下流位置ＣＤまでの領域が、加熱下流側領域（加熱量増大領域）である場合を例示する。最下流位置ＣＤは、上側誘導器１１００、下側誘導器１２００の端部のうち、加熱長方向（ｙ軸方向）において最も下流側（ｙ軸の正の方向側）に位置する端部の位置である。
　図１～図４に示す例とは逆に、上側誘導器が有する１つのコアにおいて、加熱下流側領域の体積よりも加熱上流側領域の体積の方が大きくても良い。同様に、下側誘導器が有する１つのコアにおいて、加熱下流側領域の体積よりも加熱上流側領域の体積の方が大きくても良い。加熱下流側領域を通過中の導体板Ｍの発熱量（すなわち、導体板Ｍに対する加熱量）よりも、加熱上流側領域を通過中の導体板Ｍの発熱量を大きくする場合に、このようにする。この場合には、加熱下流側領域が加熱量低減領域であり、加熱上流側領域が加熱量増大領域である。例えば、図１～図４に示す誘導加熱装置１０００を１８０°回転させた状態にすれば、加熱下流側領域よりも加熱上流側領域の方がコアの体積が大きい誘導加熱装置の一例が実現される。したがって、このような誘導加熱装置の図示を省略する。なお、図１～図４に示す誘導加熱装置１０００を１８０°回転させる際の回転軸の加熱長方向（ｙ軸方向）における位置は、例えば、基準位置ＳＰである。また、当該回転軸の幅方向（ｘ軸方向）における位置は、例えば、コア１１２０、１２２０の中央の位置である、また、当該回転軸が延びる方向は、例えば、板厚方向（ｚ軸方向）である。
　以上のように加熱上流側領域と加熱下流側領域とでコア１１２０、１２２０の体積を異ならせる。したがって、導体板Ｍに要求される品質を満たすように、加熱下流側領域を通過中の導体板Ｍの発熱量（すなわち、導体板Ｍに対する加熱量）と、加熱上流側領域を通過中の導体板Ｍの発熱量と、を異ならせることができる。よって、導体板Ｍの品質を向上させることができる。
　加熱下流側領域を通過中の導体板Ｍの発熱量と、加熱上流側領域を通過中の導体板Ｍの発熱量と、をどの程度異ならせれば導体板Ｍに要求される品質を満たすのかは、例えば、模擬実験や数値解析の結果に基づいて決定される。模擬実験では、例えば、導体板Ｍの誘導加熱を模擬する実験装置を用いて導体板Ｍを加熱することが行われる。当該加熱後の導体板Ｍから、導体板Ｍの品質を確認することができる。数値解析では、例えば、導体板Ｍの誘導加熱を模擬する数値シミュレーションが行われる。当該数値シミュレーションでは、例えば、導体板Ｍの内外の磁束密度の計算、導体板Ｍの磁気特性の計算、および導体板Ｍの結晶構造の計算のうちの少なくとも１つの計算が行われる。当該数値シミュレーションの結果から、導体板Ｍの品質を確認することができる。
　加熱量低減領域におけるコア１１２０、１２２０の体積に対する、加熱量増大領域におけるコア１１２０、１２２０の体積の比は、加熱下流側領域を通過中の導体板Ｍの発熱量と、加熱上流側領域を通過中の導体板Ｍの発熱量と、の差をどの程度にするのかに応じて定められる。このような差をつけるときとつけないときとで導体板Ｍの品質を明確に異ならせる観点から、加熱量低減領域におけるコア１１２０、１２２０の体積に対する、加熱量増大領域におけるコア１１２０、１２２０の体積の比は、それぞれ５．１以上であるのが好ましい。
　図１～図４では、コア１１２０、１２２０が、それぞれ、中央側脚部１１２１、１２２１と、中央側胴部１１２２、１２２２と、端側胴部１１２３、１２２３と、端側脚部１１２４、１２２４と、を有する場合を例示する。なお、図１～図４では、表記および説明の都合上、中央側脚部１１２１、１２２１と、中央側胴部１１２２、１２２２と、端側胴部１１２３、１２２３と、端側脚部１１２４、１２２４と、を二点鎖線（仮想線）で示す。
　中央側脚部１１２１、１２２１は、それぞれ、コイル１１１０、１２１０の中空領域に配置される。図１～図４では、中央側脚部１１２１、１２２１の加熱長方向（ｙ軸方向）の中央の位置が基準位置ＳＰとなるように中央側脚部１１２１、１２２１が配置される場合を例示する。端側脚部１１２４、１２２４は、それぞれ、コイル１１１０、１２１０よりも加熱量増大領域側（図１～図４ではｙ軸の正の方向側）に配置される。中央側胴部１１２２、１２２２および端側胴部１１２３、１２２３は、それぞれ、コイル１１１０、１２１０よりも背面側に配置される。背面側とは、導体板Ｍが存在する側とは反対側（すなわち、導体板Ｍが存在しない側）である。上側誘導器１１００における背面側は、下側誘導器１２００が存在しない側である。下側誘導器１２００における背面側は、上側誘導器１１００が存在しない側である。図１～図４に示す例では、コイル１１１０よりも背面側は、コイル１１１０よりもｚ軸の正の方向側であり、コイル１２１０よりも背面側は、コイル１２１０よりもｚ軸の負の方向側である。中央側胴部１１２２、１２２２は、それぞれ、中央側脚部１１２１、１２２１よりも加熱量増大領域側（図１～図４ではｙ軸の正の方向側）の領域を含む。端側胴部１１２３、１２２３は、それぞれ、中央側胴部１１２２、１２２２およびコイル１１１０、１２１０よりも加熱量増大領域側に配置される。
　図１～図４では、中央側脚部１１２１、１２２１、中央側胴部１１２２、１２２２、端側胴部１１２３、１２２３、および端側脚部１１２４、１２２４が、直方体形状を有する場合を例示する。また、図１～図４では、中央側脚部１１２１、１２２１、中央側胴部１１２２、１２２２、端側胴部１１２３、１２２３、および端側脚部１１２４、１２２４の幅方向（ｘ軸方向）の長さが同じである場合を例示する。また、図１～図４では、中央側脚部１１２１、１２２１の先端面（導体板Ｍ側の端面）の方がコイル１１１０、１２１０よりも導体板Ｍ側に配置される場合を例示する。また、図１～図４では、端側脚部１１２４、１２２４の先端面よりもコイル１１１０、１２１０の方が導体板Ｍ側に配置される場合を例示する。また、図１～図４では、中央側胴部１１２２、１２２２および端側胴部１１２３、１２２３の板厚方向（ｚ軸方向）の長さが同じである場合を例示する。また、図１～図４では、中央側胴部１１２２および端側胴部１１２３が全体として１つの直方体形状となるように磁気的に接続される場合を例示する。同様に、図１～図４では、中央側胴部１２２２および端側胴部１２２３が全体として１つの直方体形状となるように磁気的に接続される場合を例示する。なお、磁気的に接続されるとは、図５を参照しながら前述した主磁束として同一の主磁束が流れることを指す。
　図１～図４では、中央側脚部１１２１よりも中央側胴部１１２２が背面側に配置される場合を例示する。具体的に図１～図４では、中央側脚部１１２１の基端面（導体板Ｍ側とは反対側の端面）が中央側胴部１１２２と切れ目なしに繋がる場合を例示する。したがって、中央側脚部１１２１には、中央側胴部１１２２に流れる主磁束と同一の主磁束が流れる。また、図１～図４では、中央側胴部１１２２が端側胴部１１２３よりも上流側に配置される場合を例示する。具体的に図１～図４では、中央側胴部１１２２の下流側の端面が端側胴部１１２３の上流側の端面と切れ目なしに繋がる場合を例示する。したがって、中央側胴部１１２２には、端側胴部１１２３に流れる主磁束と同一の主磁束が流れる。
　また、図１～図４では、端側脚部１１２４よりも端側胴部１１２３が背面側に配置される場合を例示する。具体的図１～図４では、端側脚部１１２４の基端面が端側胴部１１２３と切れ目なしに繋がる場合を例示する。したがって、端側胴部１１２３には、端側脚部１１２４に流れる主磁束と同一の主磁束が流れる。
　また、図１～図４では、中央側脚部１１２１の先端面および端側脚部１１２４の先端面が、導体板Ｍの板面（ｚ軸の正の方向側の表面）と間隔を有する状態で対向する場合を例示する。
　同様に、中央側脚部１２２１よりも中央側胴部１２２２が背面側に配置される場合を例示する。具体的に図１～図４では、中央側脚部１２２１の基端面（導体板Ｍ側とは反対側の端面）が中央側胴部１２２２と切れ目なしに繋がる場合を例示する。したがって、中央側脚部１２２１には、中央側胴部１２２２に流れる主磁束と同一の主磁束が流れる。また、図１～図４では、中央側胴部１２２２が端側胴部１２２３よりも上流側に配置される場合を例示する。具体的に図１～図４では、中央側胴部１２２２の下流側の端面が端側胴部１２２３の上流側の端面と切れ目なしに繋がる場合を例示する。したがって、中央側胴部１２２２には、端側胴部１２２３に流れる主磁束と同一の主磁束が流れる。
　また、図１～図４では、端側脚部１２２４よりも端側胴部１２２３が背面側に配置される場合を例示する。具体的に図１～図４では、端側脚部１２２４の基端面が端側胴部１２２３と切れ目なしに繋がる場合を例示する。したがって、端側胴部１２２３には、端側脚部１２２４に流れる主磁束と同一の主磁束が流れる。
　また、図１～図４では、中央側脚部１２２１の先端面および端側脚部１２２４の先端面が、導体板Ｍの板面（ｚ軸の負の方向側の表面）と間隔を有する状態で対向する場合を例示する。
　また、図１～図４では、中央側脚部１１２１、１２２１、中央側胴部１１２２、１２２２、端側胴部１１２３、１２２３、および端側脚部１１２４、１２２４の幅方向（ｘ軸方向）の端部の位置がそれぞれ揃っている場合を例示する。すなわち、図１～図４では、中央側脚部１１２１、１２２１、中央側胴部１１２２、１２２２、端側胴部１１２３、１２２３、および端側脚部１１２４、１２２４のｘ軸の正の方向側の端部の位置がそれぞれ同じである場合を例示する。また、図１～図４では、中央側脚部１１２１、１２２１、中央側胴部１１２２、１２２２、端側胴部１１２３、１２２３、および端側脚部１１２４、１２２４のｘ軸の負の方向側の端部の位置がそれぞれ同じである場合を例示する。
　また、図１～図４では、中央側脚部１１２１、１２２１および中央側胴部１１２２、１２２２以外のコア１１２０、１２２０の部分が加熱量低減領域に存在しない場合を例示する。
　なお、ここでは説明の都合上、コア１１２０、１２２０の構成を、それぞれ、中央側脚部１１２１、１２２１と、中央側胴部１１２２、１２２２と、端側胴部１１２３、１２２３と、端側脚部１１２４、１２２４と、に分けて説明した。しかしながら、中央側脚部１１２１、１２２１と、中央側胴部１１２２、１２２２と、端側胴部１１２３、１２２３と、端側脚部１１２４、１２２４と、は、それぞれ一体となっている。したがって、中央側脚部１１２１、１２２１と、中央側胴部１１２２、１２２２と、端側胴部１１２３、１２２３と、端側脚部１１２４、１２２４と、の境界には、境界線が存在しない。ただし、これらを別々の部分として製造して組み合わせることにより１つのコアを構成しても良い。例えば、中央側脚部１１２１と、中央側胴部１１２２と、端側胴部１１２３と、端側脚部１１２４と、のうちの少なくとも２つの部分は、相互に間隔を有する状態で配置されても良い。ただし、当該少なくとも２つの部分は、当該少なくとも２つの部分に同一の主磁束が流れるように構成および配置される。同様に、中央側脚部１２２１と、中央側胴部１２２２と、端側胴部１１２３、１２２３と、端側脚部１２２４と、のうちの少なくとも２つの部分は、相互に間隔を有する状態で配置されても良い。ただし、当該少なくとも２つの部分は、当該少なくとも２つの部分に同一の主磁束が流れるように構成および配置される。
　また、本実施形態の誘導加熱装置１０００は、漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０を有する。漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０は、それぞれ、コイル１１１０、１２１０に流れる交流電流によってコア１１２０、１２２０が励磁されることにより発生する磁束の漏れを低減するために配置される。漏れ磁束は、導体板Ｍの加熱に寄与しない磁束である。漏れ磁束は、コア１１２０、１２２０から発生する磁束のうち、導体板Ｍを通らない磁束である。
　漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０は、加熱量低減領域に配置される。図１～図４では、漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０が、コイル１１１０、１２１０の背面側の端面と間隔を有する状態で対向するように配置される場合を例示する。また、本実施形態では、漏れ磁束低減部材が、加熱量増大領域に配置されない場合を例示する。ただし、漏れ磁束低減部材は、加熱量増大領域に配置されても良い。
　また、図１～図４では、漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０が、それぞれ１枚の板である場合を例示する。また、図１～図４では、漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０の幅方向（ｘ軸方向）の長さが、それぞれ、コア１１２０、１２２０の幅方向の長さと同じである場合を例示する。また、図１～図４では、漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０の加熱長方向（ｙ軸方向）の長さが、それぞれ、中央側胴部１１２２、１２２２の加熱長方向の長さから中央側脚部１１２１、１２２１の加熱長方向の長さを減算した値である場合を例示する。また、図１～図４では、漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０の背面側の表面の位置と、コア１１２０、１２２０の背面側の表面の位置と、がそれぞれ揃っている（当該表面のｚ軸方向の位置が同じである）場合を例示する。また、図１～図４では、漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０の幅方向（ｘ軸方向）の端部の位置と、コア１１２０、１２２０の幅方向の端部の位置と、がそれぞれ揃っている（ｘ軸の正の方向側の端部、負の方向側の端部の位置が同じである）場合を例示する。また、図１～図４では、漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０を構成する板の板面が導体板Ｍの板面と略平行（好ましくは平行）である場合を例示する。
　漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０は、コイル１１１０に流れる交流電流によってコア１１２０、１２２０が励磁されることにより発生する磁束の漏れを低減する観点から、非磁性材料を用いて構成されるのが好ましい。また、誘導加熱装置１０００の発熱を抑制する観点から、漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０は、熱伝導率が高い銅を用いて構成されるのがより好ましい。本実施形態では、漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０がそれぞれ１枚の銅板を有する場合を例示する。なお、漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０は、例えば、板面が対向するように積層された複数枚の銅板を用いて構成されても良い。
　また、本実施形態の誘導加熱装置１０００は、介在部材１１３０、１２３０を有する。介在部材１１３０、１２３０は、それぞれ、漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０の位置決めと、コイル１１１０、１２１０および漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０の電気的な絶縁の確保等のために用いられる。介在部材１１３０、１２３０は、それぞれ、漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０と、コイル１１１０、１２１０と、の間に配置される。コイル１１１０、１２１０と、漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０と、の電気的な絶縁を確保すると共に、加熱量低減領域における軟磁性材料を少なくする観点から、介在部材１１３０、１２３０は、樹脂製材料を用いて構成されるのが好ましい。樹脂製材料は、例えば、ガラスエポキシ樹脂またはフェノール樹脂である。図１～図４では、介在部材１１３０、１２３０が、漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０と、コイル１１１０、１２１０と、の間の空間と同じ大きさの直方体形状を有する場合を例示する。
　図１に示すように本実施形態の誘導加熱装置１０００では、コア１１２０、１２２０は、それぞれ、中央側脚部１１２１、１２２１よりも上流側（ｙ軸の負の方向側）に存在しない。したがって、漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０が存在しなければ、例えば、コア１１２０、１２２０からコア１１２０、１２２０よりも下流側（ｙ軸の負の方向側）に出る磁束は、導体板Ｍを通らない漏れ磁束になり易くなる。これに対し、漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０を配置することによって、コア１１２０、１２２０からコア１１２０、１２２０よりも下流側（ｙ軸の負の方向側）に出る磁束は、漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０を配置しない場合に比べて導体板Ｍの方向に向かい易くなる（図５に示す磁束線φ１９、φ２１、φ２３、φ２５、φ２７、φ２９、φ３１を参照）。したがって、これらの磁束は、漏れ磁束になりづらくなる（すなわち、主磁束になり易くなる）。
　なお、誘導加熱装置１０００は、導体板Ｍのエッジ部（幅方向の端部）の過加熱を防止するための不図示のシールド板を有していても良い。例えば、シールド板は、導体板Ｍのエッジ部と、コア１１２０、１２２０との間に、それぞれ配置される。また、シールド板は、導体板Ｍの幅および導体板Ｍの蛇行量（幅方向の移動量）に応じて移動しても良い。なお、シールド板は、導体板Ｍのエッジ部を主磁束が通ることを抑制するためのものであり、漏れ磁束を低減するためのものではない。
　図６Ａは、本実施形態の誘導加熱装置１０００を用いて加熱される導体板Ｍの発熱量の一例を概念的に示す図である。図６Ｂは、誘導加熱装置として、２つの一般的な誘導加熱装置を用いて加熱される導体板Ｍの発熱量の一例を概念的に示す図である。当該２つの一般的な誘導加熱装置は、加熱長方向（ｘ軸方向）において、相互に間隔を有する状態で配置される。
　図６Ａにおいて、Ｐｍｉｎは、誘導加熱装置１０００を通過中の導体板Ｍの或る部位における発熱量の最小値である。当該部位は、例えば、幅方向（ｘ軸方向）の中心の部位である。図６Ａに示すように、本実施形態の誘導加熱装置１０００を通過中の導体板Ｍの各部位における発熱量は、コイル最上流端位置ＭＵにおいて最小になる。Ｐｍａｘは、誘導加熱装置１０００を通過中の導体板Ｍの或る部位における発熱量の最大値である。図６Ａに示すように、本実施形態の誘導加熱装置１０００を通過中の導体板Ｍの各部位における発熱量は、最下流位置ＣＤにおいて最大になる。また、図６Ａにおいて、ＰＡ、ＰＢは、誘導加熱装置１０００が有する中央側脚部１１２１、１２２１を通過中の導体板Ｍの或る部位における発熱量である。
　前述したように本実施形態の誘導加熱装置１０００では、１つのコア１１２０、１２２０において、加熱上流側領域の体積と、加熱下流側領域の体積と、を異ならせる。加熱上流側領域の体積と、加熱下流側領域の体積と、を調整することによって、誘導加熱装置１０００が有する中央側脚部１１２１、１２２１を通過中の導体板Ｍの各部位の発熱量を、発熱量ＰＡ、ＰＢ等に調整することができる（図６Ａに示す両矢印線はこのことを示す）。したがって、基準位置ＳＰよりも下流側における導体板Ｍの発熱量（すなわち、導体板Ｍに対する加熱量）と、基準位置ＳＰよりも上流側における導体板Ｍの発熱量と、を異ならせることができる。よって、基準位置ＳＰよりも上流側の領域における加熱長方向（ｙ軸方向）の昇温速度と、基準位置ＳＰよりも下流側の領域における加熱長方向の昇温速度と、に差をつけることを１つのコア１１２０、１２２０で実現することができる。以上のことから、加熱上流側領域の体積と、加熱下流側領域の体積と、を調整することによって、導体板Ｍの品質を調整することができる。
　図６Ｂにおいて、ＣＵ１は、２つの一般的な誘導加熱装置のうち、上流側に配置される誘導加熱装置の最上流位置を表す。最上流位置は、上側誘導器、下側誘導器の端部のうち、加熱長方向（ｙ軸方向）において最も上流側（ｙ軸の負の方向側）に位置する端部の位置である。なお、本実施形態の誘導加熱装置１０００では、コイル最上流端位置ＭＵおよび最上流位置が同じ位置である場合を例示する。
　ＭＵ１は、当該上流側に配置される誘導加熱装置のコイル最上流端位置を表す。ＳＰ１は、当該上流側に配置される誘導加熱装置の基準位置を表す。ＭＤ１は、当該上流側に配置される誘導加熱装置のコイル最下流端位置を表す。ＣＤ１は、当該上流側に配置される誘導加熱装置の最下流位置を表す。
　Ｐ１ｍｉｎは、２つの一般的な誘導加熱装置のうち、上流側に配置される誘導加熱装置を通過中の導体板Ｍの或る部位における発熱量の最小値である。図６Ｂに示すように、当該上流側に配置される誘導加熱装置を通過中の導体板Ｍの各部位における発熱量は、コイル最上流位置ＣＵ１において最小になる。Ｐ１ｍａｘは、当該上流側に配置される誘導加熱装置を通過中の導体板Ｍの或る部位における発熱量の最大値である。図６Ｂに示すように、当該上流側に配置される誘導加熱装置を通過中の導体板Ｍの各部位における発熱量は、最下流位置ＣＤ１において最大になる。また、図６Ｂにおいて、Ｐ１Ｃは、当該上流側に配置される誘導加熱装置が有する中央側脚部を通過中の導体板Ｍの或る部位における発熱量である。
　一般的な誘導加熱装置では、１つのコアの体積は、加熱上流側領域と加熱下流側領域とで同じである。したがって、２つの一般的な誘導加熱装置のうち、上流側に配置される誘導加熱装置が有する中央側脚部を通過中の導体板Ｍの各部位の発熱量Ｐ１Ｃは、当該上流側に配置される誘導加熱装置を通過中の導体板Ｍの当該部位における発熱量の最大値Ｐ１ｍａｘの１／２倍で固定される。
　また、図６Ｂにおいて、ＣＵ２は、２つの一般的な誘導加熱装置のうち、下流側に配置される誘導加熱装置の最上流位置を表す。ＭＵ２は、当該下流側に配置される誘導加熱装置のコイル最上流端位置を表す。ＳＰ２は、当該下流側に配置される誘導加熱装置の基準位置を表す。ＭＤ２は、当該下流側に配置される誘導加熱装置のコイル最下流端位置を表す。ＣＤ２は、当該上流側に配置される誘導加熱装置の最下流位置を表す。
　Ｐ２ｍｉｎは、２つの一般的な誘導加熱装置のうち、下流側に配置される誘導加熱装置を通過中の導体板Ｍの或る部位における発熱量の最小値である。図６Ｂに示すように、当該下流側に配置される誘導加熱装置を通過中の導体板Ｍの各部位における発熱量は、コイル最上流位置ＣＵ２において最小になる。Ｐ２ｍａｘは、当該下流側に配置される誘導加熱装置を通過中の導体板Ｍの或る部位における発熱量の最大値である。図６Ｂに示すように、当該下流側に配置される誘導加熱装置を通過中の導体板Ｍの各部位における発熱量は、最下流位置ＣＤ２において最大になる。また、図６Ｂにおいて、Ｐ２Ｃは、当該下流側に配置される誘導加熱装置が有する中央側脚部を通過中の導体板Ｍの或る部位における発熱量である。
　前述したように一般的な誘導加熱装置では、１つのコアの体積は、加熱上流側領域と加熱下流側領域とで同じである。したがって、２つの一般的な誘導加熱装置のうち、下流側に配置される誘導加熱装置が有する中央側脚部を通過中の導体板Ｍの各部位の発熱量Ｐ２Ｃは、当該下流側に配置される誘導加熱装置を通過中の導体板Ｍの当該部位における発熱量の最大値Ｐ２ｍａｘの１／２倍で固定される。
　特許文献１～３に記載の誘導加熱装置では、１つのコアの体積が、加熱上流側領域と加熱下流側領域とで同じである。したがって、基準位置ＳＰ１、ＳＰ２よりも上流側における導体板Ｍの発熱量（すなわち、導体板Ｍに対する加熱量）と、基準位置ＳＰ１、ＳＰ２よりも下流側における導体板Ｍの発熱量と、を同じにすることしかできない。また、複数の誘導加熱装置を用いなければ、加熱長方向（ｙ軸方向）における導体板Ｍの発熱量を調整することができない。すなわち、上側誘導器が有するコアとして複数のコアを用いなければ、加熱長方向（ｙ軸方向）における導体板Ｍの発熱量を調整することができない。同様に、下側誘導器が有するコアとして複数のコアを用いなければ、加熱長方向（ｙ軸方向）における導体板Ｍの発熱量を調整することができない。したがって、本実施形態の誘導加熱装置１０００に比べて、導体板Ｍが誘導加熱装置によって加熱される時間が長くなる。また、図６Ｂに示すように、２つの誘導加熱装置の間に導体板Ｍが加熱されない領域が生じる。このため、２つの誘導加熱装置の間を搬送されているときに導体板Ｍの温度が低下する虞がある。以上のことから、導体板Ｍの品質として要求される品質を満たすことができない虞があることに加え、例えば、以下のデメリットが生じる虞がある。すなわち、誘導加熱装置の設置のために広いスペースを確保しなければならない。また、複数の誘導加熱装置を設置することによりコストが増大する。
（設計方法）
　次に、導体板に要求される品質を満たすように導体板を誘導加熱することができるように誘導加熱装置を構成するためのコア１１２０、１２２０の寸法の設計手法の一例を説明する。ここでは、加熱上流側領域が加熱量低減領域であり、加熱下流側領域が加熱量増大領域である場合のコア１１２０、１２２０の寸法の設計方法を例示する。
　漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０の加熱長方向（ｙ軸方向）の長さ（ｍｍ）をＷ１とする。中央側胴部１１２２、１２２２の加熱長方向（ｙ軸方向）の長さ（ｍｍ）をＷ２（＞Ｗ１）とする。端側胴部１１２３、１２２３の加熱長方向（ｙ軸方向）の長さ（ｍｍ）をＷ３とする。端側脚部１１２４、１２２４の板厚方向（ｚ軸方向）の長さ（ｍｍ）をＷ４とする。中央側脚部１１２１、１２２１の領域のうち、コイル１１１０、１２１０の先端面よりも導体板Ｍ側に突出している領域の板厚方向（ｚ軸方向）の長さ（ｍｍ）をＷ５とする。なお、図１～図４に示すＷ１～Ｗ５は、これらの長さを表す。
　また、導体板Ｍの或る部位領域に着目した場合の当該部位の発熱量比（％）をＰ（Ｐ１～Ｐ４）とする。導体板Ｍの或る部位の発熱量比Ｐは、当該部位が誘導加熱装置１０００（加熱上流側領域および加熱下流側領域）を通過しているときの当該部位の発熱量に対する、当該部位が加熱上流側領域を通過しているときの当該領域の発熱量の比を百分率で表したものである。なお、図６Ａに示す例では、発熱量比Ｐは、ＰＡ÷Ｐｍａｘ×１００およびＰＢ÷Ｐｍａｘ×１００で表される。
　本発明者らは、Ｗ１～Ｗ５の数値の組み合わせを異ならせてコアを構成して誘導加熱装置に対する数値解析を行い、それぞれの組み合わせにおける発熱量比Ｐを算出した。なお、Ｗ１～Ｗ５の数値以外の条件は同一の条件とする。また、以下の数式の表記において各記号Ｐ１～Ｐ４、Ｗ１～Ｗ５として与えられる数値は０（零）または正の値であるものとする。したがって、例えば－Ｗ１は、０（零）または負の値になる。
　まず、Ｗ１およびＷ２のみを異ならせた場合の発熱量比ＰであるＰ１を数値解析により算出した。なお、Ｗ１およびＷ２を変更する際には、Ｗ２＞Ｗ１の条件を満たすようにした。また、Ｗ１＋Ｗ２を一定値としたうえで、図１に示す状態よりもＷ１を短くする場合には、図１に示す介在部材１１３０、１２３０および漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０の領域のうち、加熱量増大領域側（図１ではｙ軸の正の方向側）の一部の領域がコア１１２０の領域であるものとしてＷ２を長くした。すなわち、中央側胴部１１２２、１２２２を加熱量低減領域側（図１ではｙ軸の負の方向側）に延長した。ただし、コイル最上流端位置ＭＵは変更しない。そして、その数値解析の結果から、Ｐ１と、Ｗ１およびＷ２との関係を示す回帰式（回帰係数および定数）を回帰分析により算出した。その結果、以下の（１）式のように、Ｐ１を、Ｗ1／（Ｗ１＋Ｗ２）の関数とすることにより、数値解析の結果を良好に再現することができた。（１）式において、Ｗ１が大きくなるほどＰ１は小さくなる。なお、（１）式は、Ｗ1／（Ｗ１＋Ｗ２）を説明変数とする単回帰式である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　次に、Ｗ１およびＷ２に加えてＷ３を異ならせた場合の発熱量比ＰであるＰ２を数値解析により算出した。そして、その数値解析の結果から、Ｐ２と、Ｗ１、Ｗ２、およびＷ３との関係を示す回帰式として、（１）式のＰ１を含む回帰式を回帰分析により算出した。その結果、以下の（２）式のように、Ｐ１から、Ｗ３／（Ｗ２＋Ｗ３）の関数ｆ（Ｗ３／（Ｗ２＋Ｗ３）を減算する式でＰ２を表すことにより、数値解析の結果を良好に再現することができた。（２）式において、Ｗ３が大きくなるほどＰ２は小さくなる。（２）式の右辺の関数ｆ（Ｗ３／（Ｗ２＋Ｗ３）は、端側胴部１１２３、１２２３が存在しない場合に比べ、端側胴部１１２３、１２２３が存在する場合の方が、加熱下流側領域（加熱量増大領域）において当該関数ｆ（Ｗ３／Ｗ２＋Ｗ３）の値だけ多く導体板Ｍの各領域が発熱することを示す。なお、（２）式は、Ｗ１／（Ｗ１＋Ｗ２）およびＷ３／（Ｗ２＋Ｗ３）を説明変数とする重回帰式である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　次に、Ｗ１、Ｗ２、およびＷ３に加えてＷ４を異ならせた場合の発熱量比ＰであるＰ４を数値解析により算出した。そして、その数値解析の結果から、Ｐ４と、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、およびＷ４との関係を示す回帰式として、（２）式のＰ２を含む回帰式を回帰分析により算出した。その結果、以下の（３）式のように、Ｐ２から、Ｗ４の関数ｆ（Ｗ４）を減算する式でＰ３を表すことにより、数値解析の結果を良好に再現することができた。（３）式において、Ｗ４が大きくなるほどＰ３は小さくなる。（３）式の右辺の関数ｆ（Ｗ４）は、端側脚部１１２４、１２２４が存在しない場合に比べ、端側脚部１１２４、１２２４が存在する場合の方が、加熱下流側領域（加熱量増大領域）においてｆ（Ｗ４）だけ多く導体板Ｍの各領域が発熱することを示す。なお、（３）式は、Ｗ１／（Ｗ１＋Ｗ２）、Ｗ３／（Ｗ２＋Ｗ３）、およびＷ４を説明変数とする重回帰式である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　最後に、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、およびＷ５を異ならせた場合の発熱量比Ｐ４を数値解析により算出した。そして、その数値解析の結果から、Ｐと、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、およびＷ５との関係を示す回帰式として、（３）式のＰ３を含む回帰式を回帰分析により算出した。その結果、以下の（４）式のように、Ｐ３に、Ｗ５の関数ｆ（Ｗ５）を加算する式でＰ４を表すことにより、数値解析の結果を良好に再現することができた。（４）式において、Ｗ５が大きくなるほどＰ４は大きくなる。（４）式の右辺の関数ｆ（Ｗ５）は、中央側脚部１１２１、１２２１がコイル１１１０、１２１０の先端面よりも導体板Ｍ側に突出していない場合に比べ、突出している場合の方が、加熱上流側領域（加熱量低減領域）においてｆ（Ｗ５）だけ多く導体板Ｍの各領域が発熱することを示す。なお、（４）式は、Ｗ１／（Ｗ１＋Ｗ２）、Ｗ３／（Ｗ２＋Ｗ３）、Ｗ４、およびＷ５を説明変数とする重回帰式である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　加熱対象の導体板Ｍに要求される品質に基づいてＰ４を定め、（１）式～（４）式を満たすようにＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、およびＷ５を選択すれば、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、およびＷ５を設計することができる。Ｗ１、Ｗ３、Ｗ４およびＷ５の少なくとも１つは０（零）であっても良い。Ｗ１が０（零）であることは、介在部材１１３０、１２３０および漏れ磁束低減部材１１４０、１２４０を配置しないことを指す。Ｗ３が０（零）であることは、端側胴部１１２３、１２２３および端側脚部１１２４、１２２４を配置しないことを指す。Ｗ４が０（零）であることは、端側脚部１１２４、１２２４を配置しないことを指す。一方、Ｗ２は、０（零）になることはない。
　前述したようにＰ４は、例えば、模擬実験や数値解析の結果に基づいて決定される。模擬実験を行う場合、例えば、加熱量低減領域に相当する領域と、加熱量増大領域に相当する領域と、で入熱量を異ならせて導体板を誘導加熱またはその他の方法で加熱する。加熱後の導体板の品質を確認することによって、導体板に要求される品質を満たすか否かを確認する。このようにする場合、導体板に要求される品質を満たすときの入熱量を用いてＰ４が決定される。また、数値解析を行う場合、例えば、加熱量低減領域に相当する領域と、加熱量増大領域に相当する領域と、入熱量と、を異ならせて導体板を誘導加熱した場合の導体板の結晶構造や磁気特性を計算する。なお、数値解析において、導体板の結晶構造や磁気特性の評価指標を計算しても良い。このようにする場合、計算した結果が、導体板に要求される品質を満たせば、そのときの入熱量を用いてＰ４が決定される。
（その他の実施形態）
　なお、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
　本発明は、例えば、導体板を加熱することに利用することができる。

Claims (16)

  1. 　導体板を間に挟んで相互に対向するように配置された上側誘導器および下側誘導器を有し、
    　前記導体板の板面に交番磁界を交差させることによって当該導体板を誘導加熱するトランスバース方式の誘導加熱装置であって、
    　前記上側誘導器および前記下側誘導器のそれぞれは、コイルと、コアと、を有し、
    　前記上側誘導器が有する１つの前記コアの体積と、前記下側誘導器が有する１つの前記コアの体積は、それぞれ、当該１つのコアの加熱上流側領域と、当該１つのコアの加熱下流側領域と、で異なり、
    　前記コアの加熱上流側領域は、当該コアの基準位置よりも前記導体板の搬送方向における上流側の領域であり、
    　前記コアの加熱下流側領域は、当該コアの基準位置よりも前記導体板の搬送方向における下流側の領域であり、
    　前記コアの基準位置は、当該コアのコイル最上流端位置と、当該コアのコイル最下流端位置と、の加熱長方向における中央の位置であり、
    　前記加熱長方向は、前記導体板の搬送方向に平行な方向であり、
    　前記コアのコイル最上流端位置は、当該コアに対して配置されている前記コイルの端部のうち、前記加熱長方向において最も前記上流側に位置する端部の位置であり、
    　前記コアのコイル最下流端位置は、当該コアに対して配置されている前記コイルのうち、前記加熱長方向において最も前記下流側に位置する前記コイルの端部の位置であり、
    　前記上側誘導器が有する１つの前記コアには、同一の主磁束が流れ、
    　前記下側誘導器が有する１つの前記コアには、同一の主磁束が流れ、
    　前記主磁束は、前記導体板を通る磁束である、トランスバース方式の誘導加熱装置。
  2. 　前記上側誘導器および前記下側誘導器のそれぞれは、漏れ磁束を低減するための漏れ磁束低減部材を有し、
    　前記漏れ磁束は、前記コアから発生する磁束のうち、前記導体板を通らない磁束を含み、
    　前記漏れ磁束低減部材は、加熱量低減領域に配置され、
    　前記加熱量低減領域は、前記加熱上流側領域と、前記加熱下流側領域と、のうち、前記コアの体積が小さい方の領域である、請求項１に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
  3. 　前記漏れ磁束低減部材は、非磁性材料を有する、請求項２に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
  4. 　前記漏れ磁束低減部材は、銅を有する、請求項３に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
  5. 　前記漏れ磁束低減部材は、加熱量増大領域に配置されず、
    　前記加熱量増大領域は、前記加熱上流側領域と、前記加熱下流側領域と、のうち、前記コアの体積が大きい方の領域である、請求項２～４のいずれか１項に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
  6. 　前記漏れ磁束低減部材は、前記コイルよりも背面側に配置され、
    　前記背面側は、前記導体板が存在する側とは反対側である、請求項２～５のいずれか１項に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
  7. 　前記上側誘導器および前記下側誘導器のそれぞれは、前記漏れ磁束低減部材と前記コイルとを電気的に絶縁するための介在部材を有する、請求項２～６のいずれか１項に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
  8. 　前記漏れ磁束低減部材は、１枚または複数枚の板を有し、
    　前記板の板面は、前記導体板の板面と略平行である、請求項２～７のいずれか１項に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
  9. 　加熱量低減領域における前記コアの体積に対する、加熱量増大領域における前記コアの体積の比は、５．１以上であり、
    　前記加熱量低減領域は、前記加熱上流側領域と、前記加熱下流側領域と、のうち、前記コアの体積が小さい方の領域であり、
    　前記加熱量増大領域は、前記加熱上流側領域と、前記加熱下流側領域と、のうち、前記コアの体積が大きい方の領域である、請求項１～８のいずれか１項に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
  10. 　前記コアは、
    　前記コイルの中空領域に配置される中央側脚部と、
    　前記中央側脚部に流れる主磁束と同一の主磁束が流れる中央側胴部と、を有し、
    　前記中央側脚部の先端面は、前記導体板と間隔を有する状態で対向し、
    　前記中央側胴部は、前記中央側脚部よりも加熱量増大領域側の領域を含み、
    　前記加熱量増大領域は、前記加熱上流側領域と、前記加熱下流側領域と、のうち、前記コアの体積が大きい方の領域であり、
    　前記中央側胴部は、前記コイルよりも背面側に配置され、
    　前記背面側は、前記導体板が存在する側とは反対側である、請求項１～９のいずれか１項に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
  11. 　前記上側誘導器および前記下側誘導器のそれぞれは、漏れ磁束を低減するための漏れ磁束低減部材を有し、
    　前記漏れ磁束は、前記コアから発生する磁束のうち、前記導体板を通らない磁束を含み、
    　前記漏れ磁束低減部材は、加熱量低減領域に配置され、
    　前記加熱量低減領域は、前記加熱上流側領域と、前記加熱下流側領域と、のうち、前記コアの体積が小さい方の領域であり、
    　前記中央側胴部の前記加熱長方向の長さは、前記漏れ磁束低減部材の加熱長方向の長さよりも長い、請求項１０に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
  12. 　前記コアは、前記中央側胴部に流れる主磁束と同一の主磁束が流れる端側胴部を有し、
    　前記端側胴部は、前記コイルよりも前記背面側に配置され、且つ、前記中央側脚部および前記コイルよりも前記加熱量増大領域側に配置される、請求項１０または１１に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
  13. 　前記コアは、
    　前記端側胴部に流れる主磁束と同一の主磁束が流れる端側脚部を有し、
    　前記端側脚部は、前記中央側胴部および前記コイルよりも前記加熱量増大領域側に配置され、且つ、前記端側胴部よりも前記導体板側に配置され、
    　前記端側脚部の先端面は、前記導体板と間隔を有する状態で対向する、請求項１２に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
  14. 　前記端側脚部の先端面よりも前記コイルの方が前記導体板側に配置される、請求項１３に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
  15. 　前記中央側脚部および前記中央側胴部以外の前記コアの部分が加熱量低減領域に存在せず、
    　前記加熱量低減領域は、前記加熱上流側領域と、前記加熱下流側領域と、のうち、前記コアの体積が小さい方の領域である、請求項１０～１４のいずれか１項に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
  16. 　前記加熱上流側領域における前記コアの体積よりも、前記加熱下流側領域における前記コアの体積の方が大きい、請求項１～１５のいずれか１項に記載のトランスバース方式の誘導加熱装置。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58113325A (ja) * 1981-12-28 1983-07-06 Nippon Steel Corp 金属帯の加熱方法
JPS6398993A (ja) * 1986-10-14 1988-04-30 住友金属工業株式会社 誘導加熱装置
JPH0269959U (ja) 1988-11-16 1990-05-28
JP2010027470A (ja) 2008-07-22 2010-02-04 Nippon Steel Corp トランスバース方式の誘導加熱装置
JP2010108605A (ja) * 2008-10-28 2010-05-13 Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd 高周波誘導加熱装置
JP2010257894A (ja) 2009-04-28 2010-11-11 Nippon Steel Engineering Co Ltd 金属板の誘導加熱装置
WO2013015297A1 (ja) * 2011-07-28 2013-01-31 Ｊｆｅスチール株式会社 鋼板の加熱方法および加熱装置
JP2022121377A (ja) 2021-02-08 2022-08-19 フォルシアクラリオン・エレクトロニクス株式会社 外界認識装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0269959A (ja) 1988-09-05 1990-03-08 Seiko Epson Corp 半導体装置
KR20000076143A (ko) * 1997-03-13 2000-12-26 울후 마그너손 유도 가열 유닛용 코어 구조체
CA3012808C (en) * 2016-03-30 2020-08-04 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Induction heating device and induction heating method
JP6734328B2 (ja) * 2018-08-06 2020-08-05 株式会社京三製作所 リアクトル
CN215453329U (zh) * 2021-08-27 2022-01-07 江阴中意电气有限公司 薄板感应加热器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58113325A (ja) * 1981-12-28 1983-07-06 Nippon Steel Corp 金属帯の加熱方法
JPS6398993A (ja) * 1986-10-14 1988-04-30 住友金属工業株式会社 誘導加熱装置
JPH0269959U (ja) 1988-11-16 1990-05-28
JP2010027470A (ja) 2008-07-22 2010-02-04 Nippon Steel Corp トランスバース方式の誘導加熱装置
JP2010108605A (ja) * 2008-10-28 2010-05-13 Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd 高周波誘導加熱装置
JP2010257894A (ja) 2009-04-28 2010-11-11 Nippon Steel Engineering Co Ltd 金属板の誘導加熱装置
WO2013015297A1 (ja) * 2011-07-28 2013-01-31 Ｊｆｅスチール株式会社 鋼板の加熱方法および加熱装置
JP2022121377A (ja) 2021-02-08 2022-08-19 フォルシアクラリオン・エレクトロニクス株式会社 外界認識装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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