電磁誘導加熱装置
【課題】防水シートを固定部材へ確実に固定できる電磁誘導加熱装置を提供する。
【解決手段】導電性を有する導電性層の上面に熱可塑性を有する熱可塑性層が積層されてなる固定部材５４の上に、熱可塑性素材からなる防水シート５２を介して載置された状態で用いられ、磁束Ｍを発生させることで固定部材５４の導電性層に渦電流を発生させて、該導電性層を加熱することによって、固定部材５４の熱可塑性層に防水シート５２を加熱融着させるための電磁誘導加熱装置１において、固定部材５４に対して防水シート５２を介して押し当てられる押し当て面１５と、押し当て面１５に平行または略平行な面上に配置された渦巻き状のコイル２２と、コイル２２に交流電流を供給する電流供給部３４とを設け、コイル２２の芯部２３に軟磁性体２８を配置する。
【解決手段】導電性を有する導電性層の上面に熱可塑性を有する熱可塑性層が積層されてなる固定部材５４の上に、熱可塑性素材からなる防水シート５２を介して載置された状態で用いられ、磁束Ｍを発生させることで固定部材５４の導電性層に渦電流を発生させて、該導電性層を加熱することによって、固定部材５４の熱可塑性層に防水シート５２を加熱融着させるための電磁誘導加熱装置１において、固定部材５４に対して防水シート５２を介して押し当てられる押し当て面１５と、押し当て面１５に平行または略平行な面上に配置された渦巻き状のコイル２２と、コイル２２に交流電流を供給する電流供給部３４とを設け、コイル２２の芯部２３に軟磁性体２８を配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の躯体表面に固定された固定部材に、躯体表面および固定部材の上に敷設された防水シートを加熱融着させるための電磁誘導加熱装置に好適に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
建物の屋上の床面に防水シートを敷設する際、何らかの方法により防水シートを床面に固定する必要があり、その方法の一つとして、電磁誘導加熱装置を用いた方法が知られている。
【０００３】
電磁誘導加熱装置を用いた方法により防水シートを敷設する際、先ず、鋼板の表面に熱可塑性樹脂（例えば塩化ビニル樹脂、オレフィン樹脂等）が被覆されてなる円盤状の固定部材を、床面に複数散在させて配置し、各固定部材をビス等の固定具により床面に固定した後、床面と固定部材の上に防水シートを敷設する。続いて、固定部材の設置部分に生じた防水シートの段差を目視することで、固定部材の設置位置を確認し、防水シートを介して固定部材の上に電磁誘導加熱装置を載置する。
【０００４】
固定部材の上に載置した電磁誘導加熱装置の電源をオンにすると、装置の内部に設けられたコイルに交流電流が流れ、これに伴ってコイルの芯部および周辺部に磁束が発生する。コイルの芯部を通る磁束は固定部材を通過し、固定部材の鋼板に渦電流が流れて、この鋼板が加熱される。鋼板が加熱されると、鋼板表面の熱可塑性樹脂と防水シートが溶融し、これにより、防水シートが固定部材に加熱融着される。なお、電磁誘導加熱装置を用いて防水シートを固定部材に加熱融着させる技術は、例えば特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２３３４６９号公報
【０００５】
固定部材に対して電磁誘導加熱装置を正確に位置決めした場合、コイルの芯部を通る磁束は、固定部材の中心周辺部を通り、固定部材の鋼板には、磁束が通る部分の周辺、すなわち中心周辺部のさらに周辺の部分に渦電流が発生する。これにより、固定部材は、渦電流が発生した部分、すなわち中心とその周辺部を除く部分が加熱され、この加熱部分に防水シートが融着される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、従来は、防水シートが固定部材の中心部に融着されず、固定部材の外側の部分にのみ融着される。特に、電磁誘導加熱装置を固定部材に対して位置ずれした状態で使用した場合、固定部材の加熱部分がずれてしまうため、固定部材に対して防水シートが融着される強度と面積が極めて小さくなる恐れがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、防水シートを固定部材へ確実に固定できる電磁誘導加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る電磁誘導加熱装置は、
導電性を有する導電性層の上面に熱可塑性を有する熱可塑性層が積層されてなる固定部材の上に、熱可塑性素材からなる防水シートを介して載置された状態で用いられ、磁束を発生させることで上記固定部材の上記導電性層に渦電流を発生させて、該導電性層を加熱することによって、上記固定部材の上記熱可塑性層に上記防水シートを加熱融着させるための電磁誘導加熱装置であって、
上記固定部材に対して上記防水シートを介して押し当てられる押し当て面と、
該押し当て面に平行または略平行な面上に配置された渦巻き状のコイルと、
該コイルに交流電流を供給する電流供給部とを備え、
上記コイルの芯部に軟磁性体が配置されていることを特徴とする。
【０００９】
ここで、「軟磁性体」とは、透磁力が大きく保磁力が小さい部材を指し、具体的には例えばフェライトコアが挙げられる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電磁誘導加熱装置は、コイルに交流電流が供給されることで発生する磁束が、コイルの芯部に配置された軟磁性体を通るため、コイルの中心に極めて近い部分に磁束を集中させることができる。したがって、小さな範囲に集中させた磁束を固定部材に通すことができ、固定部材における渦電流の発生部分に囲まれた部分、すなわち非加熱部分の範囲を極めて小さくできるため、固定部材のほぼ全面を加熱できる。
【００１１】
それゆえ、固定部材のほぼ全面に防水シートを融着できるため、防水シートを固定部材に確実に固定できる。また、電磁誘導加熱装置を固定部材に対して多少位置ずれした状態で使用しても、固定部材に対して防水シートを十分な強度で融着できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る電磁誘導加熱装置１の装置本体２を示し、図２は、装置本体２に電気的に接続された操作ボックス４を示している。
【００１４】
電磁誘導加熱装置１は、コイル２２に交流電流を供給して磁束を発生させることで、加熱対象物に渦電流を発生させ、加熱対象物を加熱するものである。
【００１５】
図３は、電磁誘導加熱装置１の具体的な使用例を示す。図３に示すように、電磁誘導加熱装置１は、防水シート５２を固定部材５４に加熱融着させるために用いられる。
【００１６】
防水シート５２を敷設する際、図６に示すように、先ず、建物の躯体の表面（例えば屋上の床面）に、円盤状の固定部材５４を複数散在させて配置し、各固定部材５４をビス６０により躯体５０に固定した後、躯体５０と固定部材５４の上に防水シート５２を敷設し、電磁誘導加熱装置１を用いて防水シート５２を固定部材５４に加熱融着させる。これにより、防水シート５２は、固定部材５４を介して躯体５０の表面に固定される。
【００１７】
かかる工法に用いられる固定部材５４は、図７に示すように、導電性を有する導電性層５５の上面と下面に、熱可塑性を有する熱可塑性層５６，５７が積層されてなるものである。導電性層５５としては、例えば鋼板が用いられる。上側の熱可塑性層５６の素材としては、防水シート５２と熱融着可能な素材が用いられ、具体的には、例えば、塩化ビニル樹脂、オレフィン樹脂、またはホットメルト系接着剤等が用いられる。下側の熱可塑性層５７の素材としては、導電性層５５を保護可能な素材が用いられ、例えば塩化ビニル樹脂等が用いられる。
【００１８】
防水シート５２の素材としては、固定部材５４の上面の熱可塑性層５６と熱融着可能な熱可塑性素材が用いられ、具体的には、例えば、塩化ビニル樹脂またはオレフィン樹脂等が用いられる。
【００１９】
図３に戻って、電磁誘導加熱装置１の装置本体２は、防水シート５２を介して固定部材５４の上に載置された状態で用いられ、磁束Ｍを発生させることで固定部材５４の導電性層５５に渦電流を発生させて、導電性層５５を加熱することによって、固定部材５４の上面の熱可塑性層５６に防水シートが加熱融着される。
【００２０】
図１に戻って、装置本体２は、コイル２２を収容するハウジング８を備えている。ハウジング８は、例えば円筒形の側板１０と、側板１０の上端開口部を塞ぐ天板１２と、側板１０の下端開口部を塞ぐ底板１４とを備えている。
【００２１】
側板１０と天板１２の素材は特に限定されないが、例えば塩化ビニル樹脂が用いられる。底板１４の素材としては、耐熱性および電気絶縁性に優れた素材が用いられ、例えばベークライト、エポキシガラスまたは人工大理石等が用いられる。
【００２２】
側板１０には電気ケーブル３２の一端部が取り付けられている。天板１２の上面には把手１６が取り付けられている。また、天板１２には、コイル２２の通電時に点灯する通電確認ランプ１８が取り付けられている。通電確認ランプ１８としては、例えば発光ダイオードが用いられる。通電確認ランプ１８には、図５に示すようにコイル１９が接続されており、コイル１９の周囲に磁束Ｍ1が発生すると、コイル１９に交流電流が発生し、ランプ１８が点灯するようになっている。
【００２３】
装置本体２には、コイル２２の通電時に断続的若しくは継続的にブザー音を発生させるか、またはコイル２２の通電終了時にブザー音を発生させる図示しないブザーが収容されている。
【００２４】
図３に戻って、底板１４の下面は、加熱対象物である固定部材５４に防水シート５２を介して押し当てられる押し当て面１５となっている。
【００２５】
底板１４の上面は、押し当て面１５に平行または略平行な面とされ、底板１４の上面に、渦巻き状のコイル２２が取り付けられている。コイル２２は、上方から見てコイル２２の中心と押し当て面１５の中心が合致するように配置されている。コイル２２の外径は、固定部材５４の外径よりもやや大きい径とされている。具体的に、固定部材５４の外径が６５ｍｍであるとき、コイル２２の外径は例えば８０ｍｍとされ、コイル２２の内径、すなわちコイル２２の芯部の径は例えば２０ｍｍとされる。コイル２２の両端は、操作ボックス４に収められた電流供給部３４に、電気ケーブル３２を介して接続されている。
【００２６】
コイル２２の材料としては、例えば、より合わせた複数の細い銅線を絶縁性部材で被覆してなるリッツ線が用いられ、特に、扁平となるように銅線をより合わせてなるリッツ線が好適に用いられる。扁平なリッツ線を巻回してコイル２２を構成することで、単位面積当たりのリッツ線の巻き回数を多く確保できる。したがって、コイル２２の小径化を実現でき、装置本体２の小型化を図ることができる。
【００２７】
図３と図４に示すように、コイル２２の芯部２３に、第１の軟磁性体２８が例えば複数配置されている。実施形態において、第１の軟磁性体２８は棒状の部材である。第１の軟磁性体２８の上端部は、コイル２２の上面よりも上側に突出しており、後述する第２の軟磁性体２４で囲まれた空間３０に配置されている。
【００２８】
コイル２２の芯部２３の周辺部には、押し当て面１５とは反対側に第２の軟磁性体２４が配置されている。
【００２９】
第２の軟磁性体２４は例えば円環状の部材であり、コイル２２の上面に取り付けられている。第２の軟磁性体２４で囲まれた空間３０とコイル２２の芯部２３とは上下方向に互いに連続した空間となっている。
【００３０】
実施形態において、第２の軟磁性体２４は、比較的大径の円環状の磁性体２７の内側に、比較的小径の円環状の磁性体２６が内嵌されて構成されている。ただし、第２の軟磁性体２４は、必ずしも２つの磁性体２６，２７で構成する必要はなく、１つの磁性体で構成したり、３つ以上の磁性体を組み合わせて構成したりしてもよい。
【００３１】
内側の磁性体２６の内径、すなわち第２の軟磁性体２４の内径は、コイル２２の芯部２３の径と略等しく、例えば２０ｍｍとされている。内側の磁性体２６の外径は、外側の磁性体２７の内径と比較して等しいか又は僅かに小さな径とされ、例えば３４ｍｍとされている。
【００３２】
外側の磁性体２７の内径は例えば３５ｍｍとされている。外側の磁性体２７の外径、すなわち第２の軟磁性体２４の外径は、コイル２２の外径よりも小さな径とされ、例えば６０ｍｍとされている。
【００３３】
第２の軟磁性体２４とコイル２２との当接部分の幅、すなわち、第２の軟磁性体２４の外周面と内周面との距離Ｌ1は、コイル２２の外周面と内周面との距離Ｌ2よりも小さく、距離Ｌ2の１／２よりも大きい距離とされている。
【００３４】
第１の軟磁性体２８および第２の軟磁性体２４としては、フェライトコアが好適に用いられる。ただし、第１の軟磁性体２８および第２の軟磁性体２４として、フェライトコア以外の軟磁性体を用いてもよく、例えば、センダスト（登録商標）等の圧粉鉄心を用いてもよい。
【００３５】
図２に戻って、操作ボックス４の正面には、電源スイッチ６６、加熱強度切り替え用つまみ７０，７２が設けられ、操作ボックス４の上面には把手６２が取り付けられている。また、操作ボックス４には電源コード６８が取り付けられている。
【００３６】
操作ボックス４の側面にはヒートシンク６４が設けられており、ボックス４の内部で発生した熱はヒートシンク６４から放出される。このように、操作ボックス４はヒートシンク６４を備えているため、冷却ファンを設けなくても十分に放熱できる。そのため、冷却ファン設置用の開口部をボックス４の側面に設ける必要がなく、操作ボックス４の防水性が高められている。
【００３７】
操作ボックス４の内部には、装置本体２のコイル２２に高周波の交流電流を供給する電流供給部３４が設けられている。
【００３８】
以上の構成からなる電磁誘導加熱装置１を使用する際、操作ボックス４の電源コード６８を交流電源（例えば電圧１００Ｖ、周波数５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）に接続するとともに、加熱強度切り替え用つまみ７０，７２を、固定部材５４が所望の加熱強度で加熱されるように操作しておく。また、装置本体２を、図３に示すように、固定部材５４の上に防水シート５２を介して載置しておく。このとき、装置本体２は、上方から見て押し当て面１５の中心が固定部材５４の中心に概ね合致するように位置決めする。
【００３９】
かかる状態において、操作ボックス４の電源スイッチ６６をオンにすると、交流電源４６から供給される交流電流が、電流供給部３４により、高周波の交流電流に変換される。
【００４０】
電流供給部３４により変換された高周波の交流電流は、装置本体２のコイル２２を予め設定された所定時間（例えば１０秒）流れる。
【００４１】
コイル２２に高周波の交流電流が流れると、図３の破線で示すように、コイル２２の芯部２３およびその周辺に磁束Ｍが発生する。磁束Ｍは固定部材５４を通るため、固定部材５４において磁束Ｍの周辺に渦電流が発生し、渦電流の発生部分が加熱されて、固定部材５４に防水シート５２が加熱融着される。
【００４２】
このとき、磁束Ｍは、コイル２２の芯部２３に配置された第１の軟磁性体２８を通るため、図８に示すようにコイル２２の芯部２３に軟磁性体を配置しない場合の構成と比較して、コイル２２の中心に近い部分を磁束Ｍが通る。また、磁束Ｍは、コイル２２の芯部２３の周辺部に配置された第２の軟磁性体２４を通るため、図８に示す構成と比較して、コイル２２の周囲への磁束Ｍの拡がりを軽減できる。このように磁束Ｍの拡がりが軽減されることで、磁束Ｍは、コイル２２の中心に一層近い部分を通ることとなる。したがって、固定部材５４における渦電流の発生部分で囲まれた部分、すなわち非加熱部分を縮小でき、固定部材５４の加熱ムラを大幅に軽減できるため、防水シート５２を固定部材５４に確実に加熱融着できる。
【００４３】
なお、コイル２２の通電時において、コイル２２の周辺部から漏れた磁束Ｍ1が、図５に示すように、通電確認ランプ１８に接続されたコイル１９の周囲に達し、コイル１９に交流電流が流れる。これにより、ランプ１８が点灯し、コイル２２の通電を確認できる。また、コイル２２の通電中に鳴るブザーを設けた場合は、ブザーが鳴り止むことによりコイル２２の通電終了を確認でき、コイル２２の通電終了と同時に鳴るブザーを設けた場合は、ブザーが鳴ることによりコイル２２の通電終了を確認できる。
【００４４】
以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
【００４５】
例えば、上述の実施形態では、第２の軟磁性体２４が円環状の部材である場合について説明したが、第２の磁性体２４は、その他の形状であってもよい。したがって、例えば、円盤状に形成された第２の軟磁性体を、コイル２２の芯部２３およびその周辺部を上側から覆うように配置してもよい。
【実施例】
【００４６】
（試験１）
実施例、比較例１、比較例２および比較例３の各電磁誘導装置を用いて、固定部材への防水シートの加熱融着を行い、それぞれの融着状態を確認する試験を行った。
【００４７】
実施例としては、上述の実施形態に係る電磁誘導加熱装置を用い、比較例１としては、上述の実施形態に係る電磁誘導加熱装置から第１の軟磁性体（棒状のフェライトコア）を取り外したものを用い、比較例２としては、上述の実施形態に係る電磁誘導加熱装置から第２の軟磁性体（円環状のフェライトコア）のうち外側の磁性体を取り外したものを用い、比較例３としては、上述の実施形態に係る電磁誘導加熱装置から第２の軟磁性体（円環状のフェライトコア）のうち内側の磁性体を取り外したものを用いた。
【００４８】
第１の軟磁性体としては、寸法が４ｍｍ×６ｍｍ×２２ｍｍである角柱状のフェライトコアを用いた。第２の軟磁性体の内側の磁性体としては、外径が６０ｍｍであり内径が３５ｍｍであるフェライトコアを用い、外側の磁性体としては、外径が３４ｍｍであり内径が２０ｍｍであるフェライトコアを用いた。
【００４９】
コイルへの通電時間は１０秒に設定し、電流供給部から供給される電流の電力値（１０秒間の通電により消費される電力値）としては、低いものから順に設定値１、設定値２、設定値３および設定値４の４つの電力値を設定した。
【００５０】
融着状態の評価は、固定部材の表面全体が完全に融着されている融着状態を「Ａ」、固定部材の表面の大部分が融着されている融着状態を「Ｂ」、固定部材の表面の１／３程度が融着不良である融着状態を「Ｃ］、固定部材の表面の２／３程度が融着不良である融着状態を「Ｄ］で表した（図９参照）。
【００５１】
試験結果を図９に示す。
【００５２】
図９に示すように、比較例１では、設定値１〜設定値４のいずれにおいても融着不良が発生した。これは、比較例１ではコイルの芯部に磁性体が配置されていないため、コイルの芯部を通る磁束がコイルの中心付近に集中せず、固定部材における渦電流の発生部分で囲まれた部分、すなわち非加熱部分の範囲が大きくなってしまうためだと考えられる。
【００５３】
比較例２では、設定値２〜設定値４のときに融着不良は生じなかったが、良好な融着状態を実現できた設定出力は設定値４のみであり、設定値１のときには融着不良が発生した。すなわち、比較例２では、設定出力の大きさによっては融着不良を防止できるが、良好な融着状態を実現できる設定出力の範囲が限られてしまうことを確認できた。これは、比較例２では、第２の軟磁性体（円環状のフェライトコア）の外側の磁性体が設けられていないため、第２の軟磁性体の外周面と内周面との距離（図３に示すＬ1）が、コイルの外周面と内周面との距離（図３に示すＬ2）と比較して顕著に小さくなり、磁束が第２の軟磁性体を通過する距離が著しく小さくなってしまうことから、磁束の拡がりを十分に軽減できず、固定部材の非加熱部分の範囲を十分に縮小できないためだと考えられる。
【００５４】
比較例３では、設定値３と設定値４のときに融着不良は生じなかったが、良好な融着状態を実現できた設定出力は設定値４のみであり、設定値１と設定値２のときには融着不良が発生した。すなわち、比較例３においても、比較例２と同様、設定出力の大きさによっては融着不良を防止できるが、良好な融着状態を実現できる設定出力の範囲が限られてしまうことを確認できた。これは、比較例３では、第２の軟磁性体（円環状のフェライトコア）の内側の磁性体が設けられていないため、コイルの芯部と第２の軟磁性体との距離が大きく、磁束を第２の軟磁性体へ十分に導くことができないことから、磁束の拡がりを十分に軽減できず、固定部材の非加熱部分の範囲を十分に縮小できないためだと考えられる。
【００５５】
これらに対して、実施例では、設定値１〜設定値４のいずれにおいても良好な融着状態を実現でき、特に設定値２と設定値３のときは優れた融着状態を実現できた。これは、第１の軟磁性体と第２の軟磁性体によって、磁束をコイルの中心付近に導くことができ、固定部材における非加熱部分の範囲を十分に縮小できたためだと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】電磁誘導加熱装置の装置本体を示す斜視図である。
【図２】電磁誘導加熱装置の操作ボックスを示す斜視図である。
【図３】電磁誘導加熱装置の使用例を示す断面図である。
【図４】コイルおよび軟磁性体を示す斜視図である。
【図５】通電確認ランプへ電流が供給される構成を示すブロック図である。
【図６】防水シートの施工手順を示す図である。
【図７】固定部材を示す拡大断面図である。
【図８】図３に示す電磁誘導加熱装置から軟磁性体を除いた構成を示す断面図である。
【図９】試験１の結果を示す表である。
【符号の説明】
【００５７】
１：電磁誘導加熱装置、
２２：コイル、
２４：第２の軟磁性体、
２８：第１の軟磁性体、
３４：電流供給部、
５２：防水シート、
５４：固定部材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の躯体表面に固定された固定部材に、躯体表面および固定部材の上に敷設された防水シートを加熱融着させるための電磁誘導加熱装置に好適に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
建物の屋上の床面に防水シートを敷設する際、何らかの方法により防水シートを床面に固定する必要があり、その方法の一つとして、電磁誘導加熱装置を用いた方法が知られている。
【０００３】
電磁誘導加熱装置を用いた方法により防水シートを敷設する際、先ず、鋼板の表面に熱可塑性樹脂（例えば塩化ビニル樹脂、オレフィン樹脂等）が被覆されてなる円盤状の固定部材を、床面に複数散在させて配置し、各固定部材をビス等の固定具により床面に固定した後、床面と固定部材の上に防水シートを敷設する。続いて、固定部材の設置部分に生じた防水シートの段差を目視することで、固定部材の設置位置を確認し、防水シートを介して固定部材の上に電磁誘導加熱装置を載置する。
【０００４】
固定部材の上に載置した電磁誘導加熱装置の電源をオンにすると、装置の内部に設けられたコイルに交流電流が流れ、これに伴ってコイルの芯部および周辺部に磁束が発生する。コイルの芯部を通る磁束は固定部材を通過し、固定部材の鋼板に渦電流が流れて、この鋼板が加熱される。鋼板が加熱されると、鋼板表面の熱可塑性樹脂と防水シートが溶融し、これにより、防水シートが固定部材に加熱融着される。なお、電磁誘導加熱装置を用いて防水シートを固定部材に加熱融着させる技術は、例えば特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２３３４６９号公報
【０００５】
固定部材に対して電磁誘導加熱装置を正確に位置決めした場合、コイルの芯部を通る磁束は、固定部材の中心周辺部を通り、固定部材の鋼板には、磁束が通る部分の周辺、すなわち中心周辺部のさらに周辺の部分に渦電流が発生する。これにより、固定部材は、渦電流が発生した部分、すなわち中心とその周辺部を除く部分が加熱され、この加熱部分に防水シートが融着される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、従来は、防水シートが固定部材の中心部に融着されず、固定部材の外側の部分にのみ融着される。特に、電磁誘導加熱装置を固定部材に対して位置ずれした状態で使用した場合、固定部材の加熱部分がずれてしまうため、固定部材に対して防水シートが融着される強度と面積が極めて小さくなる恐れがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、防水シートを固定部材へ確実に固定できる電磁誘導加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る電磁誘導加熱装置は、
導電性を有する導電性層の上面に熱可塑性を有する熱可塑性層が積層されてなる固定部材の上に、熱可塑性素材からなる防水シートを介して載置された状態で用いられ、磁束を発生させることで上記固定部材の上記導電性層に渦電流を発生させて、該導電性層を加熱することによって、上記固定部材の上記熱可塑性層に上記防水シートを加熱融着させるための電磁誘導加熱装置であって、
上記固定部材に対して上記防水シートを介して押し当てられる押し当て面と、
該押し当て面に平行または略平行な面上に配置された渦巻き状のコイルと、
該コイルに交流電流を供給する電流供給部とを備え、
上記コイルの芯部に軟磁性体が配置されていることを特徴とする。
【０００９】
ここで、「軟磁性体」とは、透磁力が大きく保磁力が小さい部材を指し、具体的には例えばフェライトコアが挙げられる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電磁誘導加熱装置は、コイルに交流電流が供給されることで発生する磁束が、コイルの芯部に配置された軟磁性体を通るため、コイルの中心に極めて近い部分に磁束を集中させることができる。したがって、小さな範囲に集中させた磁束を固定部材に通すことができ、固定部材における渦電流の発生部分に囲まれた部分、すなわち非加熱部分の範囲を極めて小さくできるため、固定部材のほぼ全面を加熱できる。
【００１１】
それゆえ、固定部材のほぼ全面に防水シートを融着できるため、防水シートを固定部材に確実に固定できる。また、電磁誘導加熱装置を固定部材に対して多少位置ずれした状態で使用しても、固定部材に対して防水シートを十分な強度で融着できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る電磁誘導加熱装置１の装置本体２を示し、図２は、装置本体２に電気的に接続された操作ボックス４を示している。
【００１４】
電磁誘導加熱装置１は、コイル２２に交流電流を供給して磁束を発生させることで、加熱対象物に渦電流を発生させ、加熱対象物を加熱するものである。
【００１５】
図３は、電磁誘導加熱装置１の具体的な使用例を示す。図３に示すように、電磁誘導加熱装置１は、防水シート５２を固定部材５４に加熱融着させるために用いられる。
【００１６】
防水シート５２を敷設する際、図６に示すように、先ず、建物の躯体の表面（例えば屋上の床面）に、円盤状の固定部材５４を複数散在させて配置し、各固定部材５４をビス６０により躯体５０に固定した後、躯体５０と固定部材５４の上に防水シート５２を敷設し、電磁誘導加熱装置１を用いて防水シート５２を固定部材５４に加熱融着させる。これにより、防水シート５２は、固定部材５４を介して躯体５０の表面に固定される。
【００１７】
かかる工法に用いられる固定部材５４は、図７に示すように、導電性を有する導電性層５５の上面と下面に、熱可塑性を有する熱可塑性層５６，５７が積層されてなるものである。導電性層５５としては、例えば鋼板が用いられる。上側の熱可塑性層５６の素材としては、防水シート５２と熱融着可能な素材が用いられ、具体的には、例えば、塩化ビニル樹脂、オレフィン樹脂、またはホットメルト系接着剤等が用いられる。下側の熱可塑性層５７の素材としては、導電性層５５を保護可能な素材が用いられ、例えば塩化ビニル樹脂等が用いられる。
【００１８】
防水シート５２の素材としては、固定部材５４の上面の熱可塑性層５６と熱融着可能な熱可塑性素材が用いられ、具体的には、例えば、塩化ビニル樹脂またはオレフィン樹脂等が用いられる。
【００１９】
図３に戻って、電磁誘導加熱装置１の装置本体２は、防水シート５２を介して固定部材５４の上に載置された状態で用いられ、磁束Ｍを発生させることで固定部材５４の導電性層５５に渦電流を発生させて、導電性層５５を加熱することによって、固定部材５４の上面の熱可塑性層５６に防水シートが加熱融着される。
【００２０】
図１に戻って、装置本体２は、コイル２２を収容するハウジング８を備えている。ハウジング８は、例えば円筒形の側板１０と、側板１０の上端開口部を塞ぐ天板１２と、側板１０の下端開口部を塞ぐ底板１４とを備えている。
【００２１】
側板１０と天板１２の素材は特に限定されないが、例えば塩化ビニル樹脂が用いられる。底板１４の素材としては、耐熱性および電気絶縁性に優れた素材が用いられ、例えばベークライト、エポキシガラスまたは人工大理石等が用いられる。
【００２２】
側板１０には電気ケーブル３２の一端部が取り付けられている。天板１２の上面には把手１６が取り付けられている。また、天板１２には、コイル２２の通電時に点灯する通電確認ランプ１８が取り付けられている。通電確認ランプ１８としては、例えば発光ダイオードが用いられる。通電確認ランプ１８には、図５に示すようにコイル１９が接続されており、コイル１９の周囲に磁束Ｍ1が発生すると、コイル１９に交流電流が発生し、ランプ１８が点灯するようになっている。
【００２３】
装置本体２には、コイル２２の通電時に断続的若しくは継続的にブザー音を発生させるか、またはコイル２２の通電終了時にブザー音を発生させる図示しないブザーが収容されている。
【００２４】
図３に戻って、底板１４の下面は、加熱対象物である固定部材５４に防水シート５２を介して押し当てられる押し当て面１５となっている。
【００２５】
底板１４の上面は、押し当て面１５に平行または略平行な面とされ、底板１４の上面に、渦巻き状のコイル２２が取り付けられている。コイル２２は、上方から見てコイル２２の中心と押し当て面１５の中心が合致するように配置されている。コイル２２の外径は、固定部材５４の外径よりもやや大きい径とされている。具体的に、固定部材５４の外径が６５ｍｍであるとき、コイル２２の外径は例えば８０ｍｍとされ、コイル２２の内径、すなわちコイル２２の芯部の径は例えば２０ｍｍとされる。コイル２２の両端は、操作ボックス４に収められた電流供給部３４に、電気ケーブル３２を介して接続されている。
【００２６】
コイル２２の材料としては、例えば、より合わせた複数の細い銅線を絶縁性部材で被覆してなるリッツ線が用いられ、特に、扁平となるように銅線をより合わせてなるリッツ線が好適に用いられる。扁平なリッツ線を巻回してコイル２２を構成することで、単位面積当たりのリッツ線の巻き回数を多く確保できる。したがって、コイル２２の小径化を実現でき、装置本体２の小型化を図ることができる。
【００２７】
図３と図４に示すように、コイル２２の芯部２３に、第１の軟磁性体２８が例えば複数配置されている。実施形態において、第１の軟磁性体２８は棒状の部材である。第１の軟磁性体２８の上端部は、コイル２２の上面よりも上側に突出しており、後述する第２の軟磁性体２４で囲まれた空間３０に配置されている。
【００２８】
コイル２２の芯部２３の周辺部には、押し当て面１５とは反対側に第２の軟磁性体２４が配置されている。
【００２９】
第２の軟磁性体２４は例えば円環状の部材であり、コイル２２の上面に取り付けられている。第２の軟磁性体２４で囲まれた空間３０とコイル２２の芯部２３とは上下方向に互いに連続した空間となっている。
【００３０】
実施形態において、第２の軟磁性体２４は、比較的大径の円環状の磁性体２７の内側に、比較的小径の円環状の磁性体２６が内嵌されて構成されている。ただし、第２の軟磁性体２４は、必ずしも２つの磁性体２６，２７で構成する必要はなく、１つの磁性体で構成したり、３つ以上の磁性体を組み合わせて構成したりしてもよい。
【００３１】
内側の磁性体２６の内径、すなわち第２の軟磁性体２４の内径は、コイル２２の芯部２３の径と略等しく、例えば２０ｍｍとされている。内側の磁性体２６の外径は、外側の磁性体２７の内径と比較して等しいか又は僅かに小さな径とされ、例えば３４ｍｍとされている。
【００３２】
外側の磁性体２７の内径は例えば３５ｍｍとされている。外側の磁性体２７の外径、すなわち第２の軟磁性体２４の外径は、コイル２２の外径よりも小さな径とされ、例えば６０ｍｍとされている。
【００３３】
第２の軟磁性体２４とコイル２２との当接部分の幅、すなわち、第２の軟磁性体２４の外周面と内周面との距離Ｌ1は、コイル２２の外周面と内周面との距離Ｌ2よりも小さく、距離Ｌ2の１／２よりも大きい距離とされている。
【００３４】
第１の軟磁性体２８および第２の軟磁性体２４としては、フェライトコアが好適に用いられる。ただし、第１の軟磁性体２８および第２の軟磁性体２４として、フェライトコア以外の軟磁性体を用いてもよく、例えば、センダスト（登録商標）等の圧粉鉄心を用いてもよい。
【００３５】
図２に戻って、操作ボックス４の正面には、電源スイッチ６６、加熱強度切り替え用つまみ７０，７２が設けられ、操作ボックス４の上面には把手６２が取り付けられている。また、操作ボックス４には電源コード６８が取り付けられている。
【００３６】
操作ボックス４の側面にはヒートシンク６４が設けられており、ボックス４の内部で発生した熱はヒートシンク６４から放出される。このように、操作ボックス４はヒートシンク６４を備えているため、冷却ファンを設けなくても十分に放熱できる。そのため、冷却ファン設置用の開口部をボックス４の側面に設ける必要がなく、操作ボックス４の防水性が高められている。
【００３７】
操作ボックス４の内部には、装置本体２のコイル２２に高周波の交流電流を供給する電流供給部３４が設けられている。
【００３８】
以上の構成からなる電磁誘導加熱装置１を使用する際、操作ボックス４の電源コード６８を交流電源（例えば電圧１００Ｖ、周波数５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）に接続するとともに、加熱強度切り替え用つまみ７０，７２を、固定部材５４が所望の加熱強度で加熱されるように操作しておく。また、装置本体２を、図３に示すように、固定部材５４の上に防水シート５２を介して載置しておく。このとき、装置本体２は、上方から見て押し当て面１５の中心が固定部材５４の中心に概ね合致するように位置決めする。
【００３９】
かかる状態において、操作ボックス４の電源スイッチ６６をオンにすると、交流電源４６から供給される交流電流が、電流供給部３４により、高周波の交流電流に変換される。
【００４０】
電流供給部３４により変換された高周波の交流電流は、装置本体２のコイル２２を予め設定された所定時間（例えば１０秒）流れる。
【００４１】
コイル２２に高周波の交流電流が流れると、図３の破線で示すように、コイル２２の芯部２３およびその周辺に磁束Ｍが発生する。磁束Ｍは固定部材５４を通るため、固定部材５４において磁束Ｍの周辺に渦電流が発生し、渦電流の発生部分が加熱されて、固定部材５４に防水シート５２が加熱融着される。
【００４２】
このとき、磁束Ｍは、コイル２２の芯部２３に配置された第１の軟磁性体２８を通るため、図８に示すようにコイル２２の芯部２３に軟磁性体を配置しない場合の構成と比較して、コイル２２の中心に近い部分を磁束Ｍが通る。また、磁束Ｍは、コイル２２の芯部２３の周辺部に配置された第２の軟磁性体２４を通るため、図８に示す構成と比較して、コイル２２の周囲への磁束Ｍの拡がりを軽減できる。このように磁束Ｍの拡がりが軽減されることで、磁束Ｍは、コイル２２の中心に一層近い部分を通ることとなる。したがって、固定部材５４における渦電流の発生部分で囲まれた部分、すなわち非加熱部分を縮小でき、固定部材５４の加熱ムラを大幅に軽減できるため、防水シート５２を固定部材５４に確実に加熱融着できる。
【００４３】
なお、コイル２２の通電時において、コイル２２の周辺部から漏れた磁束Ｍ1が、図５に示すように、通電確認ランプ１８に接続されたコイル１９の周囲に達し、コイル１９に交流電流が流れる。これにより、ランプ１８が点灯し、コイル２２の通電を確認できる。また、コイル２２の通電中に鳴るブザーを設けた場合は、ブザーが鳴り止むことによりコイル２２の通電終了を確認でき、コイル２２の通電終了と同時に鳴るブザーを設けた場合は、ブザーが鳴ることによりコイル２２の通電終了を確認できる。
【００４４】
以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
【００４５】
例えば、上述の実施形態では、第２の軟磁性体２４が円環状の部材である場合について説明したが、第２の磁性体２４は、その他の形状であってもよい。したがって、例えば、円盤状に形成された第２の軟磁性体を、コイル２２の芯部２３およびその周辺部を上側から覆うように配置してもよい。
【実施例】
【００４６】
（試験１）
実施例、比較例１、比較例２および比較例３の各電磁誘導装置を用いて、固定部材への防水シートの加熱融着を行い、それぞれの融着状態を確認する試験を行った。
【００４７】
実施例としては、上述の実施形態に係る電磁誘導加熱装置を用い、比較例１としては、上述の実施形態に係る電磁誘導加熱装置から第１の軟磁性体（棒状のフェライトコア）を取り外したものを用い、比較例２としては、上述の実施形態に係る電磁誘導加熱装置から第２の軟磁性体（円環状のフェライトコア）のうち外側の磁性体を取り外したものを用い、比較例３としては、上述の実施形態に係る電磁誘導加熱装置から第２の軟磁性体（円環状のフェライトコア）のうち内側の磁性体を取り外したものを用いた。
【００４８】
第１の軟磁性体としては、寸法が４ｍｍ×６ｍｍ×２２ｍｍである角柱状のフェライトコアを用いた。第２の軟磁性体の内側の磁性体としては、外径が６０ｍｍであり内径が３５ｍｍであるフェライトコアを用い、外側の磁性体としては、外径が３４ｍｍであり内径が２０ｍｍであるフェライトコアを用いた。
【００４９】
コイルへの通電時間は１０秒に設定し、電流供給部から供給される電流の電力値（１０秒間の通電により消費される電力値）としては、低いものから順に設定値１、設定値２、設定値３および設定値４の４つの電力値を設定した。
【００５０】
融着状態の評価は、固定部材の表面全体が完全に融着されている融着状態を「Ａ」、固定部材の表面の大部分が融着されている融着状態を「Ｂ」、固定部材の表面の１／３程度が融着不良である融着状態を「Ｃ］、固定部材の表面の２／３程度が融着不良である融着状態を「Ｄ］で表した（図９参照）。
【００５１】
試験結果を図９に示す。
【００５２】
図９に示すように、比較例１では、設定値１〜設定値４のいずれにおいても融着不良が発生した。これは、比較例１ではコイルの芯部に磁性体が配置されていないため、コイルの芯部を通る磁束がコイルの中心付近に集中せず、固定部材における渦電流の発生部分で囲まれた部分、すなわち非加熱部分の範囲が大きくなってしまうためだと考えられる。
【００５３】
比較例２では、設定値２〜設定値４のときに融着不良は生じなかったが、良好な融着状態を実現できた設定出力は設定値４のみであり、設定値１のときには融着不良が発生した。すなわち、比較例２では、設定出力の大きさによっては融着不良を防止できるが、良好な融着状態を実現できる設定出力の範囲が限られてしまうことを確認できた。これは、比較例２では、第２の軟磁性体（円環状のフェライトコア）の外側の磁性体が設けられていないため、第２の軟磁性体の外周面と内周面との距離（図３に示すＬ1）が、コイルの外周面と内周面との距離（図３に示すＬ2）と比較して顕著に小さくなり、磁束が第２の軟磁性体を通過する距離が著しく小さくなってしまうことから、磁束の拡がりを十分に軽減できず、固定部材の非加熱部分の範囲を十分に縮小できないためだと考えられる。
【００５４】
比較例３では、設定値３と設定値４のときに融着不良は生じなかったが、良好な融着状態を実現できた設定出力は設定値４のみであり、設定値１と設定値２のときには融着不良が発生した。すなわち、比較例３においても、比較例２と同様、設定出力の大きさによっては融着不良を防止できるが、良好な融着状態を実現できる設定出力の範囲が限られてしまうことを確認できた。これは、比較例３では、第２の軟磁性体（円環状のフェライトコア）の内側の磁性体が設けられていないため、コイルの芯部と第２の軟磁性体との距離が大きく、磁束を第２の軟磁性体へ十分に導くことができないことから、磁束の拡がりを十分に軽減できず、固定部材の非加熱部分の範囲を十分に縮小できないためだと考えられる。
【００５５】
これらに対して、実施例では、設定値１〜設定値４のいずれにおいても良好な融着状態を実現でき、特に設定値２と設定値３のときは優れた融着状態を実現できた。これは、第１の軟磁性体と第２の軟磁性体によって、磁束をコイルの中心付近に導くことができ、固定部材における非加熱部分の範囲を十分に縮小できたためだと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】電磁誘導加熱装置の装置本体を示す斜視図である。
【図２】電磁誘導加熱装置の操作ボックスを示す斜視図である。
【図３】電磁誘導加熱装置の使用例を示す断面図である。
【図４】コイルおよび軟磁性体を示す斜視図である。
【図５】通電確認ランプへ電流が供給される構成を示すブロック図である。
【図６】防水シートの施工手順を示す図である。
【図７】固定部材を示す拡大断面図である。
【図８】図３に示す電磁誘導加熱装置から軟磁性体を除いた構成を示す断面図である。
【図９】試験１の結果を示す表である。
【符号の説明】
【００５７】
１：電磁誘導加熱装置、
２２：コイル、
２４：第２の軟磁性体、
２８：第１の軟磁性体、
３４：電流供給部、
５２：防水シート、
５４：固定部材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する導電性層の上面に熱可塑性を有する熱可塑性層が積層されてなる固定部材の上に、熱可塑性素材からなる防水シートを介して載置された状態で用いられ、磁束を発生させることで上記固定部材の上記導電性層に渦電流を発生させて、該導電性層を加熱することによって、上記固定部材の上記熱可塑性層に上記防水シートを加熱融着させるための電磁誘導加熱装置であって、
上記固定部材に対して上記防水シートを介して押し当てられる押し当て面と、
該押し当て面に平行または略平行な面上に配置された渦巻き状のコイルと、
該コイルに交流電流を供給する電流供給部とを備え、
上記コイルの芯部に軟磁性体が配置されていることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項２】
上記コイルの芯部の周辺部において、上記押し当て面とは反対側に軟磁性体が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項３】
上記軟磁性体は、フェライトコアであることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項４】
上記コイルの芯部の周辺部に配置された上記軟磁性体は、円環状の部材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項５】
上記コイルの芯部に配置された軟磁性体の一部が、上記円環状の軟磁性体に囲まれた空間に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項１】
導電性を有する導電性層の上面に熱可塑性を有する熱可塑性層が積層されてなる固定部材の上に、熱可塑性素材からなる防水シートを介して載置された状態で用いられ、磁束を発生させることで上記固定部材の上記導電性層に渦電流を発生させて、該導電性層を加熱することによって、上記固定部材の上記熱可塑性層に上記防水シートを加熱融着させるための電磁誘導加熱装置であって、
上記固定部材に対して上記防水シートを介して押し当てられる押し当て面と、
該押し当て面に平行または略平行な面上に配置された渦巻き状のコイルと、
該コイルに交流電流を供給する電流供給部とを備え、
上記コイルの芯部に軟磁性体が配置されていることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項２】
上記コイルの芯部の周辺部において、上記押し当て面とは反対側に軟磁性体が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項３】
上記軟磁性体は、フェライトコアであることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項４】
上記コイルの芯部の周辺部に配置された上記軟磁性体は、円環状の部材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項５】
上記コイルの芯部に配置された軟磁性体の一部が、上記円環状の軟磁性体に囲まれた空間に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の電磁誘導加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１２７９７３（Ｐ２００８−１２７９７３Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１８０２２（Ｐ２００６−３１８０２２）
【出願日】平成１８年１１月２７日（２００６．１１．２７）
【出願人】（５９１０００５０６）早川ゴム株式会社 (110)
【出願人】（３０１０５１１４９）株式会社立売堀製作所大阪工場 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２７日（２００６．１１．２７）
【出願人】（５９１０００５０６）早川ゴム株式会社 (110)
【出願人】（３０１０５１１４９）株式会社立売堀製作所大阪工場 (1)
【Ｆターム（参考）】
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