JP7780368B2 - Electrical heating device and cylindrical laminate manufacturing system - Google Patents
Electrical heating device and cylindrical laminate manufacturing systemInfo
- Publication number
- JP7780368B2 JP7780368B2 JP2022043292A JP2022043292A JP7780368B2 JP 7780368 B2 JP7780368 B2 JP 7780368B2 JP 2022043292 A JP2022043292 A JP 2022043292A JP 2022043292 A JP2022043292 A JP 2022043292A JP 7780368 B2 JP7780368 B2 JP 7780368B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal body
- heating device
- electrodes
- electrode
- electric 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.)
- Active
Links
Landscapes
- Resistance Heating (AREA)
Description
本発明は、金属体に直接電流を流して加熱する通電加熱装置及びこの通電加熱装置を備える円筒状積層体の製造システムに関する。 The present invention relates to an electric heating device that heats a metal body by passing an electric current directly through it, and a cylindrical laminate manufacturing system equipped with this electric heating device.
カートリッジフィルタなどの円筒状積層体は、例えば不織布シートなどの熱融着性シートを加熱しながら巻芯に巻き取り、熱融着性シートの各層を熱融着させることで製造される(例えば特許文献1参照。)。特許文献1に記載の円筒状積層体の製造方法では、熱融着性シートの密着性を向上させて皺の発生を防止するため、熱媒体や電気ヒーターなどにより、金属製巻芯を駆動ローラーよりも高い温度になるまで予備加熱している。 Cylindrical laminates such as cartridge filters are manufactured by heating a heat-sealable sheet, such as a nonwoven fabric sheet, while winding it around a core and then heat-sealing each layer of the heat-sealable sheet (see, for example, Patent Document 1). In the method for manufacturing a cylindrical laminate described in Patent Document 1, the metal core is preheated to a temperature higher than that of the drive roller using a heat transfer medium or electric heater to improve the adhesion of the heat-sealable sheet and prevent wrinkles from forming.
一方、巻芯などの棒状又は筒状の金属体を加熱する方法としては、金属体に直接電流を流して加熱する通電加熱法がある。しかしながら、円筒状積層体の製造では、巻芯を短時間で150℃程度まで加熱する必要があるため、通電加熱法を適用した場合、電極から金属製の巻芯に500A程度の大電流を流すこととなり、巻芯と電極とが短絡してスパーク(アーク放電)が発生しやすくなる。 On the other hand, one method for heating rod-shaped or cylindrical metal bodies such as winding cores is resistance heating, in which an electric current is passed directly through the metal body to heat it. However, in the production of cylindrical laminates, the winding core needs to be heated to about 150°C in a short period of time. Therefore, when resistance heating is used, a large current of about 500 A must be passed from the electrode to the metal winding core, which can short-circuit the winding core and electrode, making it more likely to generate sparks (arc discharge).
従来、通電加熱においてスパークの発生を防止する方法としては、例えば、通電加熱装置に制御部を設けて電極に供給する電流値を段階的に制御する方法(特許文献2参照)、加熱対象の金属体の表面に、酸化防止剤が塗布された塗布部と、酸化防止剤が塗布されていない露出部を設け、露出部に電極を接触させる方法(特許文献3参照)などが提案されている。 Conventionally, methods proposed to prevent sparks from occurring during resistance heating include, for example, providing a control unit in the resistance heating device to gradually control the current value supplied to the electrodes (see Patent Document 2), and providing a coated section on the surface of the metal body to be heated, where an antioxidant is applied, and an exposed section where no antioxidant is applied, and bringing the electrode into contact with the exposed section (see Patent Document 3).
通電加熱中にスパークが発生すると、被加熱体である金属体の表面にスパーク痕による凹凸が形成され、電極と金属体との間に隙間ができて電流の通り道が狭くなり、更にスパークが発生しやすくなる。このように、従来の通電加熱装置には、一度スパークが発生すると、より一層スパークが発生しやすくなるという課題がある。特に、円筒状積層体の製造においては、スパーク痕により形成される凹凸が0.1~0.2mm程度であっても、円筒状積層体を巻芯から取り外す際に内側に凹凸由来の傷が生じて製品不良の原因となるため、確実にスパーク発生を抑制することが求められる。 When sparks occur during resistance heating, the spark marks create irregularities on the surface of the metal body being heated, creating gaps between the electrodes and the metal body, narrowing the path for current and making sparks even more likely to occur. Thus, conventional resistance heating devices have the problem that once a spark occurs, it becomes even more likely to occur. In particular, in the production of cylindrical laminates, even if the irregularities created by the spark marks are only around 0.1 to 0.2 mm, scratches caused by the irregularities can appear on the inside of the cylindrical laminate when it is removed from the core, resulting in product defects. Therefore, it is necessary to reliably suppress sparks.
一方、特許文献2,3には通電加熱においてスパーク発生を抑制する方法が提案されているが、いずれの方法も金属体を繰り返し通電する用途には不向きである。具体的には、特許文献2に記載の方法は、スパークが発生した場合は、露出部を切り離して捨てることを前提にしているが、円筒状積層体の巻芯のように繰り返し使用される金属体の場合、使用途中でその一部を切り離して捨てることはできない。また、特許文献2に記載の方法は、電極を接触させる部分以外に酸化防止剤を塗布しているが、円筒状積層体の巻芯に酸化防止剤を塗布すると、製造される円筒状積層体に酸化防止剤が転写して異物となる可能性がある。 Meanwhile, Patent Documents 2 and 3 propose methods for suppressing spark generation during resistance heating, but neither method is suitable for applications in which electricity is repeatedly passed through a metal body. Specifically, the method described in Patent Document 2 assumes that if a spark occurs, the exposed portion will be cut off and discarded. However, in the case of metal bodies that are used repeatedly, such as the winding core of a cylindrical laminate, it is not possible to cut off and discard a portion of the metal body midway through use. Furthermore, the method described in Patent Document 2 applies an antioxidant to areas other than those that come into contact with the electrodes, but applying an antioxidant to the winding core of a cylindrical laminate can result in the antioxidant being transferred to the manufactured cylindrical laminate and becoming a foreign substance.
また、特許文献3に記載の方法は、最初に小さい電流を流して電極や金属体へのダメージが小さい状態であえて短絡させ、その後、電流値を大きくして金属体の温度を上昇させているため、金属体を目的の温度まで加熱するのに時間がかかる。また、円筒状積層体の巻芯のように繰り返し使用される金属体の場合、1回の短絡でのダメージは小さくても、それを繰り返せば大きな疵になる可能性あるため、スパークの発生は最小限に抑制することが望ましい。 In addition, the method described in Patent Document 3 involves first passing a small current to intentionally short-circuit the electrodes and metal body while minimizing damage, and then increasing the current value to raise the temperature of the metal body, so it takes time to heat the metal body to the desired temperature. Furthermore, in the case of metal bodies that are used repeatedly, such as the winding core of a cylindrical laminate, even if a single short circuit causes little damage, repeated short-circuiting can result in major defects, so it is desirable to minimize the generation of sparks.
そこで、本発明は、スパーク発生を抑制でき、繰り返し通電しても加熱対象の金属体に疵が発生しにくい通電加熱装置及び円筒状積層体の製造システムを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide an electric heating device and a cylindrical laminate manufacturing system that can suppress spark generation and is less likely to cause scratches on the metal object being heated even when electricity is repeatedly applied.
本発明者は、前述した課題を解決するために鋭意検討を行った結果、電極に溝を形成し、この溝上に薄厚の金属板からなる通電チップを配置して、金属体と電極が通電チップを介して電気的に接続される構成にすることで、棒状又は筒状の金属体を大電流で通電加熱してもスパークの発生を抑制できることを見出し、本発明に至った。 The inventors conducted extensive research to solve the above-mentioned problems, and discovered that by forming a groove in the electrode and placing a conductive tip made of a thin metal plate over this groove, and electrically connecting the metal body and electrode via the conductive tip, it is possible to suppress the generation of sparks even when a rod-shaped or cylindrical metal body is heated by passing a large current through it, leading to the present invention.
即ち、本発明に係る通電加熱装置は、棒状又は筒状の金属体を加熱する通電加熱装置であって、前記金属体に相互に離間して配設される1対の電極と、前記1対の電極に電力を供給する電力供給部と、前記電極と前記金属体の間に配置され、厚さ0.05~1mmの金属板からなる通電チップと、を有し、前記1対の電極は、表面に金属めっきが施されると共に、前記金属体が配置される側の面に一端から他端に向かって延びる直線状の溝が形成されており、前記通電チップは前記1対の電極の各溝上に配置されており、前記金属体は、前記通電チップ上に前記溝に沿って配置され、前記金属体と前記電極は前記通電チップを介して電気的に接続されるものである。
前記1対の電極には、放熱板が取り付けられていてもよい。その場合、前記放熱板は、例えば複数のフィンが櫛歯状に配列され、前記フィンの厚さが1~10mm、各フィンの間隔が厚さの2~6倍の構成とすることができる。
前記1対の電極に形成された溝は、例えば断面がV字状のV溝とすることができ、その場合V字の内側の角度は150~170°とすることができる。
前記電極の金属めっきは、例えばニッケルめっきである。
In other words, the electric heating device of the present invention is an electric heating device for heating a rod-shaped or cylindrical metal body, and comprises a pair of electrodes arranged spaced apart on the metal body, a power supply unit that supplies power to the pair of electrodes, and an electric tip that is arranged between the electrodes and the metal body and consists of a metal plate with a thickness of 0.05 to 1 mm, the surfaces of the pair of electrodes are metal-plated and have linear grooves extending from one end to the other end formed on the surface on which the metal body is arranged, the electric tip is arranged on each groove of the pair of electrodes, the metal body is arranged on the electric tip along the groove, and the metal body and the electrodes are electrically connected via the electric tip.
A heat sink may be attached to the pair of electrodes. In this case, the heat sink may have, for example, a plurality of fins arranged in a comb-like pattern, with the fins having a thickness of 1 to 10 mm and the spacing between the fins being 2 to 6 times the thickness.
The grooves formed in the pair of electrodes may be V-grooves having a V-shaped cross section, for example, and in this case the inner angle of the V may be 150 to 170°.
The metal plating of the electrodes is, for example, nickel plating.
本発明に係る円筒状積層体の製造システムは、前述した通電加熱装置と、熱融着性シートが巻回される棒状又は筒状の金属体と、該金属体に前記熱融着性シートを巻き取る巻取装置とを備え、前記通電加熱装置によって前記金属体が通電加熱される。 The cylindrical laminate manufacturing system of the present invention includes the aforementioned electric heating device, a rod-shaped or cylindrical metal body around which a heat-sealable sheet is wound, and a winding device that winds the heat-sealable sheet around the metal body, and the metal body is electrically heated by the electric heating device.
本発明によれば、棒状又は筒状の金属体と電極が通電チップを介して電気的に接続される構成としているため、通電加熱におけるスパーク発生を抑制することができ、繰り返し通電しても加熱対象の金属体に疵が発生しにくい。 According to the present invention, the rod-shaped or cylindrical metal body and the electrode are electrically connected via an electric tip, which suppresses sparks during electrical heating and reduces the risk of scratches on the metal body being heated, even when current is applied repeatedly.
以下、本発明を実施するための形態について、添付の図面を参照して、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。 The following describes in detail the embodiments of the present invention, with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below.
(第1の実施形態)
先ず、本発明の第1の実施形態に係る通電加熱装置について説明する。図1は本実施形態の通電加熱装置の構成を示す概念図である。また、図2A,Bは図1に示す通電加熱装置1の電極11及び通電チップ13と金属体2との関係を示す断面図であり、図2Aは使用前の状態を示す図、図2Bは通電加熱時の状態を示す図である。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the resistance heating device according to the present invention will be described. Fig. 1 is a conceptual diagram showing the configuration of the resistance heating device of this embodiment. Also, Figs. 2A and 2B are cross-sectional views showing the relationship between the electrode 11, the current-carrying tip 13, and the metal body 2 of the resistance heating device 1 shown in Fig. 1, with Fig. 2A showing the state before use and Fig. 2B showing the state during resistance heating.
図1に示すように、本実施形態の通電加熱装置1は、棒状又は筒状の金属体2に直接電流を流して加熱する装置であって、1対の電極11と、各電極11に電力を供給する電力供給部12と、各電極11と金属体2の間に配置される通電チップ13を少なくとも備える。この通電加熱装置1には、必要に応じて、各電極11に放熱板14が取り付けられる。 As shown in FIG. 1, the electric heating device 1 of this embodiment is a device that heats a rod-shaped or cylindrical metal body 2 by passing current directly through it, and includes at least a pair of electrodes 11, a power supply unit 12 that supplies power to each electrode 11, and an electric tip 13 that is disposed between each electrode 11 and the metal body 2. If necessary, a heat sink 14 can be attached to each electrode 11 of this electric heating device 1.
[金属体2]
加熱対象の金属体2は、例えば断面が円形、楕円形若しくは多角形の中実材又は中空材である。金属体2は、通電加熱可能な金属材料により形成されていればよく、その材質、形状及び大きさは、特に限定されるものではない。例えば、金属体2が円筒状積層体の製造に用いられる巻芯の場合は、鉄やステンレス鋼からなり、比較的肉厚の円筒体が用いられる。
[Metal body 2]
The metal body 2 to be heated is, for example, a solid or hollow material having a circular, elliptical, or polygonal cross section. The metal body 2 may be made of any metallic material that can be heated by electrical current, and its material, shape, and size are not particularly limited. For example, when the metal body 2 is a winding core used in the manufacture of a cylindrical laminate, a relatively thick cylindrical body made of iron or stainless steel is used.
[電極11]
一対の電極11には、例えばブロック状電極を用いることができ、各電極11は金属体2の両端部に相互に離間して配設される。なお、ここでいう「端部」は、厳密に金属体2の端部である必要はなく、加熱する必要がある部分の端であればよい。また、図1及び図2では、金属体2の下方に電極11を配設し、電極11上に金属体2を載置する構成を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、電極11を上側電極と下側電極の2つの部材で構成し、上側電極と下側電極で金属体2を挟んでもよく、また、電極11としてリング状電極を用いてもよい。
[Electrode 11]
The pair of electrodes 11 may be, for example, block-shaped electrodes, and the electrodes 11 are disposed at opposite ends of the metal body 2 at a distance from each other. Note that the "ends" referred to here do not necessarily have to be the ends of the metal body 2 in the strict sense, but may be the ends of the portion that needs to be heated. Also, although Figures 1 and 2 show a configuration in which the electrode 11 is disposed below the metal body 2 and the metal body 2 is placed on the electrode 11, the present invention is not limited to this. The electrode 11 may be composed of two members, an upper electrode and a lower electrode, and the metal body 2 may be sandwiched between the upper electrode and the lower electrode, or a ring-shaped electrode may be used as the electrode 11.
一般に、電極材には経済的で導電性の高い銅が用いられるが、銅電極は、通電加熱により金属体2が加熱されると、その熱で酸化されて表面に酸化銅が生成する。酸化銅は電気抵抗が高いため、酸化銅の生成により電極に電気抵抗が高い部分と低い部分が生じる。具体的には、銅(Cu)の電気抵抗率が1.7×10-8Ω・mであるのに対し、酸化銅(I)(Cu2O)の電気抵抗率は106~107Ω・mであり、約1012倍の差が見られる。 Generally, copper is used as an electrode material because it is economical and has high conductivity, but when the metal body 2 of a copper electrode is heated by electrical heating, the copper electrode is oxidized by the heat and copper oxide is formed on the surface. Because copper oxide has high electrical resistance, the formation of copper oxide creates areas of high and low electrical resistance in the electrode. Specifically, the electrical resistivity of copper (Cu) is 1.7× 10-8 Ω·m, while the electrical resistivity of copper (I) oxide ( Cu2O ) is 106 to 107 Ω ·m, a difference of approximately 1012 times.
このように、銅と酸化銅は電気抵抗率の差が大きいため、電極に酸化している部分と酸化していない部分が存在すると、電気抵抗率の最大値と最小値の差が大きくなり、その結果、電気が流れない部分ができ、電気が流れる部分に大量の電流が流れこんでスパークが発生する。そこで、本実施形態の通電加熱装置1では、各電極11の表面全体に金属めっきを施し、電極材である銅が酸素と接触しないようにしている。これにより、電極11に酸化銅が生成することを防止できる。 As such, because there is a large difference in electrical resistivity between copper and copper oxide, if an electrode has both oxidized and non-oxidized parts, the difference between the maximum and minimum electrical resistivity values will be large. As a result, areas will be created where electricity does not flow, and large amounts of current will flow into areas where electricity does flow, causing sparks. Therefore, in the resistance heating device 1 of this embodiment, the entire surface of each electrode 11 is metal-plated to prevent the copper electrode material from coming into contact with oxygen. This prevents copper oxide from forming on the electrode 11.
電極11の表面に形成する金属めっき皮膜の材質は、導電性がありかつ酸化されにくい金属材料であればよく、例えばニッケル、コバルト、金及び銀などを用いることができる。各種金属めっき皮膜の中でも、耐熱性の観点から、ニッケルめっき皮膜が好ましい。ニッケルめっき皮膜は、耐熱性が高く、電極表面の酸化による電気抵抗の増大も防ぐことができるため、スパーク発生も抑制することができる。 The material for the metal plating film formed on the surface of the electrode 11 can be any metallic material that is conductive and resistant to oxidation, such as nickel, cobalt, gold, and silver. Among the various metal plating films, nickel plating is preferred from the perspective of heat resistance. Nickel plating has high heat resistance and can prevent an increase in electrical resistance due to oxidation of the electrode surface, thereby suppressing spark generation.
電極11の表面に形成される金属めっき皮膜の厚さは、酸化防止及び耐熱性向上の観点から、5~15μmが好ましく、より好ましくは5~10μmである。なお、金属めっき皮膜の厚さが5μm未満の場合、十分な耐熱性が得られない場合があり、また15μmを超える厚さのめっき皮膜を形成してもその効果は変わらず、コストだけ増加する。更に、スパーク発生抑制の観点から、金属めっき層の電気抵抗率は、1.6×10-8~2.2×10-7Ω・m程度であることが好ましい。 The thickness of the metal plating film formed on the surface of the electrode 11 is preferably 5 to 15 μm, more preferably 5 to 10 μm, from the viewpoints of preventing oxidation and improving heat resistance. If the thickness of the metal plating film is less than 5 μm, sufficient heat resistance may not be obtained, and forming a plating film with a thickness greater than 15 μm will not change the effect but will only increase costs. Furthermore, from the viewpoint of suppressing spark generation, the electrical resistivity of the metal plating layer is preferably approximately 1.6×10 −8 to 2.2×10 −7 Ω·m.
また、電極11の金属体2が配置される面には、一端から他端に向かって直線状に溝11aが形成されており、金属体2はこの溝11aに沿って配置される。溝11aの形状は、例えば断面がV字状のV溝、断面がU字状のU溝、断面が矩形状の溝などが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、長手方向に垂直な断面が左右対称の形状であればよい。そして、例えば溝11aがV溝である場合は、V字の内側の角度が150~170°であることが好ましい。V溝の内角をこの範囲にすることで、電極11と通電チップ13間の接触面積及び通電チップ13と金属体2間の接触面積を確保して、電極11から金属体2への通電性を向上させることができる。 A groove 11a is formed linearly from one end to the other on the surface of the electrode 11 on which the metal body 2 is placed, and the metal body 2 is placed along this groove 11a. The shape of the groove 11a may be, for example, a V-groove with a V-shaped cross section, a U-groove with a U-shaped cross section, or a rectangular cross section, but is not limited to these. It is sufficient if the cross section perpendicular to the longitudinal direction has a symmetrical shape. For example, if the groove 11a is a V-groove, the inner angle of the V-shape is preferably 150 to 170 degrees. By setting the inner angle of the V-groove within this range, the contact area between the electrode 11 and the conductive tip 13 and the contact area between the conductive tip 13 and the metal body 2 can be secured, improving the conductivity from the electrode 11 to the metal body 2.
溝11aの大きさも、特に限定されるものではなく、通電チップ13と金属体2との間で十分な通電量を確保できる程度の接触面積が得られる大きさであればよく、通電チップ13の厚さや金属体2の直径に応じて適宜設定することができる。 The size of the groove 11a is not particularly limited, as long as it is large enough to provide a contact area between the conductive tip 13 and the metal body 2 to ensure a sufficient amount of current flow, and can be set appropriately depending on the thickness of the conductive tip 13 and the diameter of the metal body 2.
[電力供給部12]
電力供給部12は、一対の電極11に電力を供給して各電極11間に電流を流すものである。本実施形態の通電加熱装置1における電力供給部12は、500A程度の大電流を流すことができる電源が好ましく、温度管理の観点からはPID制御(Proportional-Integral-Differential Controller)できるものが好ましい。例えば、200Vの電圧を15V程度に降圧することができる変圧器(トランス)を用いることで、500A(最大800A)程度の大電流を流すことができる電力供給部12を実現することができる。
[Power supply unit 12]
The power supply unit 12 supplies power to the pair of electrodes 11 to cause a current to flow between the electrodes 11. The power supply unit 12 in the resistance heating device 1 of this embodiment is preferably a power supply capable of flowing a large current of about 500 A, and from the viewpoint of temperature control, it is preferable that it is capable of PID control (Proportional-Integral-Differential Controller). For example, by using a transformer capable of stepping down a voltage of 200 V to about 15 V, it is possible to realize a power supply unit 12 capable of flowing a large current of about 500 A (maximum 800 A).
[通電チップ13]
通電チップ13は、厚さが0.05~1mmの薄厚の金属板であり、各電極11と金属体2との間に配置され、電極11と金属体2は通電チップ13を介して電気的に接続される。通電チップ13の厚さが0.05mm未満の場合、通電を繰り返す間に破損する可能性があり、また、通電チップ13の厚さが1mmを超えると、通電チップ13が金属体2の曲面に追従できず、接触面積が減少して、十分な通電量を確保できなくなる。なお、通電チップ13の厚さは、材質などに応じて適宜設定することができるが、真鍮板を用いる場合は0.2~0.4mmとすることが好ましい。
[Electrifying tip 13]
The current-carrying tip 13 is a thin metal plate having a thickness of 0.05 to 1 mm, and is disposed between each electrode 11 and the metal body 2, with the electrodes 11 and the metal body 2 being electrically connected via the current-carrying tip 13. If the thickness of the current-carrying tip 13 is less than 0.05 mm, it may be damaged during repeated energization. If the thickness of the current-carrying tip 13 exceeds 1 mm, the current-carrying tip 13 will not be able to conform to the curved surface of the metal body 2, reducing the contact area and making it impossible to ensure a sufficient amount of current. The thickness of the current-carrying tip 13 can be set appropriately depending on the material, etc., but when a brass plate is used, it is preferably 0.2 to 0.4 mm.
通電チップ13の材質は、電気抵抗率が1.6×10-8~2.2×10-7Ω・m程度の金属であればよく、例えば真鍮、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、鉛などを用いることができる。ただし、通電チップ13の剛性が高いと、通電チップ13が金属体2の曲面に追従できず、接触面積が少なくなって、十分な通電量を確保できなくなる虞がある。また、通電チップ13の剛性が低いと、通電を繰り返す間に破損する可能性がある。そこで、通電チップ13の剛性は、弾性係数(ヤング率)で75×109~120×109N/m2程度であることが好ましい。 The material of the energizing tip 13 may be any metal with an electrical resistivity of approximately 1.6×10 −8 to 2.2×10 −7 Ω·m, such as brass, silver, copper, aluminum, nickel, or lead. However, if the rigidity of the energizing tip 13 is high, the energizing tip 13 may not be able to conform to the curved surface of the metal body 2, reducing the contact area and potentially preventing a sufficient amount of current from being passed through. Furthermore, if the rigidity of the energizing tip 13 is low, it may be damaged during repeated energization. Therefore, it is preferable that the rigidity of the energizing tip 13 be approximately 75×10 9 to 120×10 9 N/m 2 in terms of elastic modulus (Young's modulus).
電極11と金属体2との間に前述した通電チップ13を配置することにより、通電状態を改善し、スパークの発生を抑制することができる。通電チップ13を用いずに、ブロック電極上に金属体2を設置すると、電極と金属体2との接触は幅1mm程度の線接触となり、金属体2を加熱できる程度の通電量を実現することはできない。また、溝11aが形成された電極11を用い、溝11aに沿って金属体2を配置したとしても、金属体2の形状や径に合わせて溝11aの形状やサイズを設定しないと、十分な接触面積が得られず、通電量が低下する。 By placing the aforementioned conductive tip 13 between the electrode 11 and the metal body 2, the current flow can be improved and sparks can be suppressed. If the metal body 2 is placed on a block electrode without using the conductive tip 13, the contact between the electrode and the metal body 2 will be a line contact with a width of about 1 mm, and it will not be possible to achieve a current flow sufficient to heat the metal body 2. Furthermore, even if an electrode 11 with a groove 11a is used and the metal body 2 is placed along the groove 11a, if the shape and size of the groove 11a are not set to match the shape and diameter of the metal body 2, a sufficient contact area will not be obtained and the current flow will be reduced.
本実施形態の通電加熱装置1では、図2Aに示すように、電極11の溝11a上に通電チップ13を配置し、更にその上に溝11aに沿って金属体2を載置して、その状態で金属体2を上方から加圧する。これにより、図2Bに示すように、通電チップ13が金属体2の外面に沿うように湾曲し、凹状となった通電チップ13及び金属体2の一部が溝11a内に押し込まれる。その結果、通電チップ13と金属体2との接触面積が拡大し、電極11から通電チップ13を介して金属体2への通電性が向上する。 In the electric resistance heating device 1 of this embodiment, as shown in FIG. 2A, the electric-conductive tip 13 is placed on the groove 11a of the electrode 11, and the metal body 2 is placed on top of it along the groove 11a. In this state, pressure is applied to the metal body 2 from above. As a result, as shown in FIG. 2B, the electric-conductive tip 13 curves to fit the outer surface of the metal body 2, and the concave electric-conductive tip 13 and part of the metal body 2 are pressed into the groove 11a. As a result, the contact area between the electric-conductive tip 13 and the metal body 2 increases, improving the conductivity from the electrode 11 to the metal body 2 via the electric-conductive tip 13.
ここで、通電チップ13と金属体2との接触率は、金属体2の長さ方向における任意の断面において、外周の10%以上に通電チップ13が接触していることが好ましい。これにより、通電チップ13と金属体2との接触部における抵抗Rが低下し、図2Aに示す状態の約1/15以下にすることができる。 Here, the contact rate between the conductive tip 13 and the metal body 2 is preferably such that the conductive tip 13 contacts at least 10% of the circumference of the metal body 2 at any cross section in the longitudinal direction. This reduces the resistance R at the contact point between the conductive tip 13 and the metal body 2, making it possible to reduce the resistance R to approximately 1/15 or less of the state shown in Figure 2A.
[放熱板14]
通電加熱装置1により、電極11から金属体2への通電加熱を繰り返し行うと、電極11の温度が上昇し、抵抗値が高くなることがある。例えば、電極11が銅で形成されている場合、160℃における抵抗値は、20℃における抵抗値の約1.6倍となる。電極11の抵抗値が高くなるとスパーク発生の原因となるため、本実施形態の通電加熱装置1では、必要に応じて各電極11に放熱板14が取り付けられる。このように、電極11に一体的に放熱板14を取り付けることで、通電による電極11の温度上昇を防止し、電気抵抗の増大によるスパーク発生を抑制することができる。
[Heat sink 14]
When the electric heating device 1 repeatedly applies electric current to heat the metal body 2 from the electrodes 11, the temperature of the electrodes 11 may rise, increasing their resistance. For example, if the electrodes 11 are made of copper, their resistance at 160°C is approximately 1.6 times their resistance at 20°C. Since high resistance of the electrodes 11 can cause sparks to occur, the electric heating device 1 of this embodiment has heat sinks 14 attached to each electrode 11 as needed. Attaching the heat sinks 14 integrally to the electrodes 11 in this manner prevents the temperature of the electrodes 11 from rising due to the passage of current, and suppresses sparks due to increased electrical resistance.
図3は通電加熱装置1の電極11に放熱板14が取り付けられた状態を示す図である。放熱板14の種類は、特に限定されるものではないが、放熱性の観点から、図1及び図3に示すような複数のフィン14aが櫛歯状に配列されたものが好ましい。ここで、放熱板14の材質は、特に限定されるものではなく、ジュール熱の影響を考慮すると電気抵抗値が低い材料が好ましいが、フィンへの加工性、硬さ及び経済的な観点から、電気抵抗値が比較的低く、加工性に優れるアルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。 Figure 3 shows the heat sink 14 attached to the electrode 11 of the electric heating device 1. The type of heat sink 14 is not particularly limited, but from the perspective of heat dissipation, a heat sink with multiple fins 14a arranged in a comb-like pattern as shown in Figures 1 and 3 is preferred. The material of the heat sink 14 is not particularly limited, and considering the influence of Joule heat, a material with low electrical resistance is preferred. However, from the perspectives of workability into fins, hardness, and economy, aluminum or an aluminum alloy is preferred, as it has a relatively low electrical resistance and excellent workability.
例えば、電極11を銅製とし、放熱板14をアルミニウム製とした場合、電気抵抗値は銅よりもアルミニウムの方が高いため、電極11からの電流は放電板14よりも金属体2の方に流れる。一方、電極11の熱は、放電板14にも伝搬し、フィン14aから放熱されるため、電極11の温度上昇を抑制することができる。 For example, if the electrode 11 is made of copper and the heat sink 14 is made of aluminum, the electrical resistance of aluminum is higher than that of copper, so the current from the electrode 11 flows toward the metal body 2 rather than the discharge plate 14. On the other hand, the heat from the electrode 11 is also transmitted to the discharge plate 14 and dissipated from the fins 14a, thereby suppressing the temperature rise of the electrode 11.
放熱板14の表面積及び機械強度の観点から、各フィン14aの厚さは、1~10mmが好ましく、より好ましくは1~3mmである。フィン14aの厚さが厚すぎると、フィン14aを設置できる数が少なくなり、結果として放熱板14全体の表面積が不足して、放熱効率が低下する。一方、フィン14aの厚さが薄すぎると、強度が不足する。また、各フィン14aの間隔dは、フィン14aの厚さの2~6倍であることが好ましく、より好ましくは3~5倍である。フィン14aの間隔が狭すぎると熱が籠もりやすくなり、またフィン14aの間隔を広くしすぎると、フィン14aを設置できる数が少なくなり、結果として放熱板14全体の表面積が不足して、放熱効率が低下する。 From the perspective of the surface area and mechanical strength of the heat sink 14, the thickness of each fin 14a is preferably 1 to 10 mm, and more preferably 1 to 3 mm. If the fins 14a are too thick, fewer fins 14a can be installed, resulting in an insufficient surface area for the entire heat sink 14 and reduced heat dissipation efficiency. On the other hand, if the fins 14a are too thin, the strength will be insufficient. Furthermore, the spacing d between each fin 14a is preferably 2 to 6 times the thickness of the fins 14a, and more preferably 3 to 5 times. If the spacing between the fins 14a is too narrow, heat will easily become trapped, and if the spacing between the fins 14a is too wide, fewer fins 14a can be installed, resulting in an insufficient surface area for the entire heat sink 14 and reduced heat dissipation efficiency.
なお、放熱板14に設けられた各フィン14aの高さは、図1に示すように全て同じでもよいが、図3に示すように電極11側の数枚のフィン14aの高さを他のフィン14aよりも低くしてもよく、また、電極11から離れるに従いフィン14aの高さが高くなるようにしてもよい。更に、各フィン14aは等間隔で配置されていてもよいが、フィン14a毎に間隔が異なっていてもよい。 The height of each fin 14a on the heat sink 14 may all be the same as shown in Figure 1, or as shown in Figure 3, several fins 14a on the electrode 11 side may be lower than the other fins 14a, or the height of the fins 14a may increase as they move away from the electrode 11. Furthermore, the fins 14a may be arranged at equal intervals, or the intervals between each fin 14a may vary.
以上、詳述したように、本実施形態の通電加熱装置は、電極に一端から他端に延びる直線状の溝を形成すると共に、この溝上に薄厚の金属板からなる通電チップを配置し、電極の溝部において加熱対象の金属体と電極とが通電チップを介して電気的に接続される構成にしているため、通電状態が向上し、大電流で通電加熱してもスパークの発生を抑制することができる。このため、本実施形態の通電加熱装置は、繰り返し通電しても加熱対象の金属体や電極に疵が発生しにくい。 As described above in detail, the resistance heating device of this embodiment forms a linear groove extending from one end to the other in the electrode, and a thin metal plate current-carrying tip is placed in this groove. The metal object to be heated and the electrode are electrically connected in the electrode groove via the current-carrying tip. This improves the electrical conductivity and suppresses the occurrence of sparks even when a large current is used for electrical heating. Therefore, the resistance heating device of this embodiment is less likely to cause scratches on the metal object to be heated or the electrode, even when current is passed repeatedly.
また、本実施形態の通電加熱装置は、電極に放電板を一体的に取り付けることで、電極の温度上昇を抑制し、スパークの発生抑制効果を更に高めることが可能となる。 In addition, the electric heating device of this embodiment has a discharge plate integrally attached to the electrode, which suppresses temperature increases in the electrode and further enhances the effectiveness of suppressing spark generation.
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る円筒状積層体の製造システムについて説明する。図4は本実施形態の円筒積層体の製造システムの構成例を示す概念図である。図4に示すように、本実施形態の円筒状積層体の製造システムは、前述した第1の実施形態の通電加熱装置1と、熱融着性シート3が巻回される棒状又は筒状の金属体(巻芯21)と、巻芯21に熱融着性シート3を巻き取る巻取装置4を備える。この製造システムでは、例えば、通電加熱装置1によって巻芯21を通電加熱した後、巻取装置4によって巻芯21に熱融着性シート3を巻き取りつつ、熱融着性シート3の各層を熱融着させる。
Second Embodiment
Next, a cylindrical laminate manufacturing system according to a second embodiment of the present invention will be described. Fig. 4 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of the cylindrical laminate manufacturing system of this embodiment. As shown in Fig. 4, the cylindrical laminate manufacturing system of this embodiment includes the electric heating device 1 of the first embodiment described above, a rod-shaped or tubular metal body (winding core 21) around which the heat-sealable sheet 3 is wound, and a winding device 4 that winds the heat-sealable sheet 3 around the winding core 21. In this manufacturing system, for example, the winding core 21 is electrically heated by the electric heating device 1, and then the heat-sealable sheet 3 is wound around the winding core 21 by the winding device 4, while heat-sealing each layer of the heat-sealable sheet 3.
[熱融着性シート3]
円筒状積層体を構成する熱融着性シート3としては、例えば繊維集合体である不織布シートを用いることができる。不織布シートの原料繊維は、熱融着性繊維を含むものであればよく、要求される耐熱性、耐薬品性などに応じて適宜選択することができる。熱融着性シートに用いられる熱融着性繊維は、例えば、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、スチレン系樹脂、セルロース系樹脂、ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン及び熱可塑性ポリイミドなどの熱可塑性樹脂により形成することができる。
[Heat-fusible sheet 3]
The thermal adhesive sheet 3 constituting the cylindrical laminate can be, for example, a nonwoven fabric sheet, which is a fiber assembly. The raw fibers of the nonwoven fabric sheet may be any fibers containing thermal adhesive fibers, and can be appropriately selected depending on the required heat resistance, chemical resistance, etc. The thermal adhesive fibers used in the thermal adhesive sheet can be formed from thermoplastic resins such as olefin resins, polyester resins, polyamide resins, styrene resins, cellulose resins, vinyl resins, fluorine resins, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, polyether ketone, and thermoplastic polyimide.
オレフィン系樹脂としては、ポリエチレン及びポリプロピレンなどが挙げられる。ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及び芳香族ポリエステルなどが挙げられる。ポリアミド系樹脂としては、ポリアミド6及びポリアミド66などが挙げられる。スチレン系樹脂としては、ポリスチレン、スチレン-アクリロニトリル共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体及びアクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体などが挙げられる。 Examples of olefin-based resins include polyethylene and polypropylene. Examples of polyester-based resins include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and aromatic polyester. Examples of polyamide-based resins include polyamide 6 and polyamide 66. Examples of styrene-based resins include polystyrene, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-butadiene copolymer, and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer.
セルロース系樹脂としては、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート及びセルロースブチレートなどが挙げられる。ビニル系樹脂としては、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール及びエチレン-酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。フッ素系樹脂としては、四フッ化エチレンペルフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体(PFA)及びポリ四フッ化エチレン(PTFE)などが挙げられる。 Cellulose-based resins include cellulose acetate, cellulose propionate, and cellulose butyrate. Vinyl-based resins include polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, and ethylene-vinyl acetate copolymer. Fluorine-based resins include tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyvinyl ether copolymer (PFA) and polytetrafluoroethylene (PTFE).
不織布シートに用いられる熱融着性繊維は、単一の熱可塑性樹脂で形成された単一繊維でもよいし、融点が異なる2以上の熱可塑性樹脂からなる複合繊維でもよい。2以上の熱可塑性樹脂からなる複合繊維としては、例えば、芯鞘型複合繊維、偏心鞘芯型複合繊維及びサイドバイサイド型複合繊維が挙げられる。なお、融点が異なる2以上の単一繊維、又は、融点が異なる2以上の熱可塑性樹脂からなる複合繊維により不織布を構成する場合、不織布の構造を維持させるという観点から、低融点の熱可塑性樹脂は溶融し、高融点の熱可塑性樹脂は溶融しない温度で加熱して、低融点の熱可塑性樹脂のみにより各繊維を熱融着させることが好ましい。 The heat-fusible fibers used in nonwoven fabric sheets may be single fibers made of a single thermoplastic resin, or may be composite fibers made of two or more thermoplastic resins with different melting points. Examples of composite fibers made of two or more thermoplastic resins include core-sheath composite fibers, eccentric sheath-core composite fibers, and side-by-side composite fibers. When a nonwoven fabric is made of two or more single fibers with different melting points or composite fibers made of two or more thermoplastic resins with different melting points, from the perspective of maintaining the structure of the nonwoven fabric, it is preferable to heat the fibers at a temperature that melts the low-melting-point thermoplastic resin but not the high-melting-point thermoplastic resin, and to heat-fusibly bond the fibers only with the low-melting-point thermoplastic resin.
円筒状積層体に用いられる不織布シートには、熱融着性繊維の他に、1種又は2種以上の非熱融着性繊維が含まれていてもよい。熱融着性シートに用いられる非熱融着性繊維には、無機繊維、熱硬化性樹脂繊維、天然繊維及び高強度繊維などが含まれていてもよい。無機繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維及び金属繊維などが挙げられる。熱硬化性樹脂繊維としては、エポキシ樹脂繊維、フェノール樹脂繊維、不飽和ポリエステル系繊維、ポリイミド系繊維及びポリウレタン系繊維などが挙げられる。天然繊維としては、セルロース繊維及びシルク繊維などが挙げられる。高強度繊維としては、アラミド繊維、ポリアリレート繊維及びポリパラフェニレンベンゾオキサゾール繊維などが挙げられる。 The nonwoven fabric sheet used in the cylindrical laminate may contain one or more types of non-thermal-bonding fibers in addition to thermally bondable fibers. Non-thermal-bonding fibers used in the thermally bondable sheet may include inorganic fibers, thermosetting resin fibers, natural fibers, and high-strength fibers. Examples of inorganic fibers include glass fibers, carbon fibers, ceramic fibers, and metal fibers. Examples of thermosetting resin fibers include epoxy resin fibers, phenolic resin fibers, unsaturated polyester fibers, polyimide fibers, and polyurethane fibers. Examples of natural fibers include cellulose fibers and silk fibers. Examples of high-strength fibers include aramid fibers, polyarylate fibers, and polyparaphenylene benzoxazole fibers.
なお、不織布シートを構成する繊維には、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、スリップ防止剤、アンチブロッキング剤、滑剤、着色剤、難燃剤、抗菌剤、可塑剤及び充填剤などを含有させることもできる。また、不織布シートの種類は、特に限定されるものではなく、例えば、サーマルボンド不織布、ニードルパンチ不織布、ウォーターパンチ不織布、メルトブロー不織布などを用いることができる。更に、不織布シートは、湿式不織布でも、乾式不織布でもよく、短繊維不織布でも、長繊維不織布でもよい。不織布シートの目付も、特に限定されるものでもなく、例えば10~100g/m2の範囲とすることができる。 The fibers constituting the nonwoven fabric sheet may optionally contain antioxidants, UV absorbers, light stabilizers, antistatic agents, antislip agents, antiblocking agents, lubricants, colorants, flame retardants, antibacterial agents, plasticizers, fillers, etc. The type of nonwoven fabric sheet is not particularly limited, and examples include thermally bonded nonwoven fabrics, needle-punched nonwoven fabrics, water-punched nonwoven fabrics, and melt-blown nonwoven fabrics. Furthermore, the nonwoven fabric sheet may be a wet-laid or dry-laid nonwoven fabric, and may be a short-fiber or long-fiber nonwoven fabric. The basis weight of the nonwoven fabric sheet is also not particularly limited, and may be, for example, in the range of 10 to 100 g/ m² .
[巻芯21]
巻芯21は、棒状又は筒状の金属体である。巻芯21の材質は特に限定されるものではないが、筒状金属体の場合は、加熱による変形を防止するために、鉄又はステンレスなどの鋼材で形成されていることが好ましい。また、本実施形態の円筒状積層体の製造システムで用いられる巻芯21の直径は、例えば6~95mmである。
[Core 21]
The winding core 21 is a rod-shaped or cylindrical metal body. There are no particular limitations on the material of the winding core 21, but in the case of a cylindrical metal body, it is preferably formed from a steel material such as iron or stainless steel to prevent deformation due to heating. The diameter of the winding core 21 used in the cylindrical laminate manufacturing system of this embodiment is, for example, 6 to 95 mm.
ここで、巻芯21に筒状金属体を用いる場合、撓み防止のために肉厚を厚くすることが望ましいが、肉厚を厚くしすぎると体積が増加し、通電加熱により所定の温度にするまでに時間を要し、生産性が低下する。そこで、巻芯21が筒状金属体の場合は、肉厚を2.5~4.5mm程度にすることが好ましい。なお、巻芯21の直径が14mm以下の場合は、体積が小さく、通電加熱時間や扱い易さへの影響が少ないため、撓み防止の観点から、巻芯21には棒状金属体を用いることが好ましい。 When a cylindrical metal body is used for the winding core 21, it is desirable to make it thick to prevent warping; however, if the wall thickness is too large, the volume increases, and it takes time to reach the specified temperature by electrical heating, reducing productivity. Therefore, when the winding core 21 is a cylindrical metal body, it is preferable to make the wall thickness approximately 2.5 to 4.5 mm. Note that when the diameter of the winding core 21 is 14 mm or less, the volume is small, which has little effect on electrical heating time and ease of handling, so from the perspective of preventing warping, it is preferable to use a rod-shaped metal body for the winding core 21.
[巻取装置4]
巻取装置4は、熱融着性シート3を巻芯21に巻き取るものであり、巻芯21の軸と平行な軸を中心として回転駆動される駆動ローラー41を備える。駆動ローラー41は、例えば同一径の2本のローラー41a,41bで構成され、各ローラー41a,41bはそれぞれ独立して回転駆動される。また、巻取装置4において熱融着性シート3の各層を熱融着させる場合は、駆動ローラー41の各ローラー41a,41bは、電気ヒーターや熱媒体などで加熱され、その表面が所定温度になるよう独立して制御される。
[Take-up device 4]
The winding device 4 winds the heat-fusible sheet 3 onto the winding core 21 and includes a drive roller 41 that is driven to rotate about an axis parallel to the axis of the winding core 21. The drive roller 41 is composed of, for example, two rollers 41a and 41b of the same diameter, and each of the rollers 41a and 41b is driven to rotate independently. When the layers of the heat-fusible sheet 3 are heat-fused in the winding device 4, the rollers 41a and 41b of the drive roller 41 are heated by an electric heater or a heat medium, and are independently controlled so that their surfaces reach a predetermined temperature.
巻取装置4には、必要に応じて、巻芯21を、下方、即ちローラー41a,41bに向けて加圧する加圧部42や、自重により熱融着性シート3を駆動ローラー41のローラー41aに向けて加圧することで、巻芯21に巻回される熱融着性シート3に皺の発生を抑制するガイドローラー43が設けられる。巻取装置4は、更に、熱融着性シート3を切断するシート切断装置(図示せず)や熱融着性シート3を繰り出すシート繰り出し機(図示せず)を備えていてもよい。 If necessary, the winding device 4 may be provided with a pressure unit 42 that presses the winding core 21 downward, i.e., toward rollers 41a and 41b, and a guide roller 43 that uses its own weight to press the heat-sealable sheet 3 toward roller 41a of the drive roller 41, thereby preventing wrinkles from forming in the heat-sealable sheet 3 wound around the winding core 21. The winding device 4 may further be provided with a sheet cutting device (not shown) that cuts the heat-sealable sheet 3 and a sheet unwinding machine (not shown) that unwinds the heat-sealable sheet 3.
[その他の構成]
本実施形態の円筒状積層体の製造システムには、前述した通電加熱装置1、巻芯2及び巻取装置4の他に、円筒状積層体を冷却する冷却装置(図示せず)、円筒状積層体から巻芯21を引き抜く引抜機(図示せず)、円筒状積層体を所定の長さに切断する積層体切断装置(図示せず)などが設けられていてもよい。
[Other configurations]
In addition to the above-described electrical heating device 1, winding core 2, and winding device 4, the cylindrical laminate manufacturing system of this embodiment may also be provided with a cooling device (not shown) for cooling the cylindrical laminate, a drawing machine (not shown) for pulling out the winding core 21 from the cylindrical laminate, a laminate cutting device (not shown) for cutting the cylindrical laminate to a predetermined length, and the like.
[動作]
次に、本実施形態の円筒状積層体の製造システムの動作、即ち、図4に示す円筒状積層体の製造システムを用いて、円筒状積層体を製造する方法について説明する。本実施形態の製造システムで円筒状積層体を製造する場合は、先ず、通電加熱装置1によって、巻芯21を所定の温度になるまで加熱し、加熱後の巻芯21を、巻取装置4の駆動ローラー41の2本のローラー41a,41b間に配置する。
[Operation]
Next, we will explain the operation of the cylindrical laminate manufacturing system of this embodiment, i.e., a method of manufacturing a cylindrical laminate using the cylindrical laminate manufacturing system shown in Fig. 4. When manufacturing a cylindrical laminate using the manufacturing system of this embodiment, first, the winding core 21 is heated to a predetermined temperature by the electrical heating device 1, and the heated winding core 21 is placed between the two rollers 41a, 41b of the drive roller 41 of the winding device 4.
この状態で駆動ローラー41を回転させると、巻芯21も回転し、例えばシート繰り出し機(図示せず)などから繰り出された熱融着性シート3が、巻芯21に巻き取られる。このとき、巻芯21に巻き取られた熱融着性シート3の各層は、巻芯21及び駆動ローラー41の熱により熱融着する。そして、所定の巻径になったら、シート切断装置(図示せず)などにより、熱融着性シート3を切断し、残りのシートを巻き取った時点で巻回を終了する。 When the drive roller 41 is rotated in this state, the core 21 also rotates, and the heat-sealable sheet 3, which has been unwound from a sheet unwinder (not shown), for example, is wound onto the core 21. At this time, each layer of the heat-sealable sheet 3 wound onto the core 21 is thermally fused by the heat of the core 21 and the drive roller 41. Then, once the predetermined winding diameter is reached, the heat-sealable sheet 3 is cut using a sheet cutting device (not shown) or the like, and winding is completed when the remaining sheet has been wound.
次に、必要に応じて加圧部42で加圧することによって円筒状積層体の外径を調整した後、円筒状積層体を、巻芯21に巻回された状態のまま排出し、風冷などによりほぼ常温になるまで冷却する。その後、引抜機(図示せず)などを用いて、円筒状積層体から巻芯21を引き抜き、必要に応じて積層体切断装置(図示せず)などで所定の長さに切断されて、カートリッジフィルタなどの製品となる。 Next, the outer diameter of the cylindrical laminate is adjusted by applying pressure using the pressure unit 42 as needed, and the cylindrical laminate is then discharged while still wound around the winding core 21 and cooled to approximately room temperature by air cooling or the like. The winding core 21 is then pulled out of the cylindrical laminate using a drawing machine (not shown) or the like, and if needed, cut to a predetermined length using a laminate cutting device (not shown) or the like to produce products such as cartridge filters.
なお、図4に示す円筒状積層体の製造システムでは、巻取装置4とは別に通電加熱装置1を設け、通電加熱装置1で加熱した巻芯21を巻取装置4に配置しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、巻取装置4で熱融着性シート3巻き取りながら、通電加熱装置1で巻芯21を加熱してもよい。 In the cylindrical laminate manufacturing system shown in Figure 4, an electric heating device 1 is provided separately from the winding device 4, and the winding core 21 heated by the electric heating device 1 is placed on the winding device 4, but the present invention is not limited to this. The winding core 21 may be heated by the electric heating device 1 while the heat-sealable sheet 3 is being wound by the winding device 4.
以上詳述したように、本実施形態の円筒状積層体の製造システムは、前述した第1の実施形態の通電加熱装置を用いて巻芯を加熱しているため、通電加熱時にスパークの発生が抑制され、巻芯の表面に凹凸が生じることを防止できる。巻芯の表面に凹凸があると、円筒状積層体から巻芯を引き抜く際に、円筒状積層体の内側に疵をつけてしまうが、本実施形態の製造システムでは、凹凸を生じさせずに巻芯を加熱できるため、円筒状積層体に巻芯の凹凸に由来する疵が発生しない。その結果、円筒状積層体の製造において、製品不良の発生が減少するため、歩留まりを向上させることができる。 As described above in detail, the cylindrical laminate manufacturing system of this embodiment heats the winding core using the electric heating device of the first embodiment described above, thereby suppressing the generation of sparks during electric heating and preventing the occurrence of unevenness on the surface of the winding core. If the surface of the winding core is uneven, scratches will be made on the inside of the cylindrical laminate when the winding core is pulled out of the cylindrical laminate. However, with the manufacturing system of this embodiment, the winding core can be heated without causing unevenness, so scratches caused by the unevenness of the winding core do not occur on the cylindrical laminate. As a result, the occurrence of product defects is reduced in the production of cylindrical laminates, thereby improving yield.
以下、本発明の実施例により、本発明の効果について具体的に説明する。本実施例においては、以下に示す方法及び条件で、通電加熱を行い、スパーク発生の有無を確認した。 The effects of the present invention will be specifically explained below using examples. In these examples, electrical heating was performed using the method and conditions shown below, and the occurrence of sparks was confirmed.
<実施例1>
一の面に一端から他端に延びる直線状のV溝が形成された1対の銅製のブロック状電極を準備し、各電極の表面に総厚で約10μmのニッケルめっき皮膜を形成し、更に各電極に複数のフィンが櫛歯状に配列された放熱板を取り付けた。次に、1対の電極を、V溝が直線状に配置される向きで相互に離間して配置し、各電極のV溝上に、厚さ0.3mmの真鍮製通電チップを載置した。
Example 1
A pair of copper block electrodes with a linear V-groove extending from one end to the other was prepared, a nickel plating film with a total thickness of approximately 10 μm was formed on the surface of each electrode, and a heat sink with multiple fins arranged in a comb-like pattern was attached to each electrode. The pair of electrodes were then arranged spaced apart so that the V-grooves were aligned linearly, and a 0.3 mm thick brass conductive tip was placed on the V-groove of each electrode.
そして、加熱対象のステンレス鋼製円筒状巻芯を、所定間隔を空けて配置された1対の電極のV溝に沿って通電チップ上に載置し、上方からシリンダで押圧して巻芯の外周面に沿って通電チップを変形させ、通電チップに巻芯と同様の湾曲を付与した。その後、シリンダで通電チップと電極及び巻芯を密着させ、その状態を維持したまま電流値を500Aにして通電を開始し、巻芯が150℃になった時点で通電を停止した。この操作を200回繰り返し、電極及び巻芯の外観を目視と手触りにより観察した。 The stainless steel cylindrical core to be heated was then placed on the current-carrying tip along the V-groove of a pair of electrodes spaced a specified distance apart, and the current-carrying tip was pressed from above with a cylinder to deform along the outer surface of the core, giving the current-carrying tip a curve similar to that of the core. The current-carrying tip, electrode, and core were then tightly attached with the cylinder, and while maintaining this state, electricity was applied at a current value of 500 A. When the core reached 150°C, electricity was stopped. This procedure was repeated 200 times, and the appearance of the electrodes and core was observed visually and by touch.
<実施例2>
電極に取り付けた放電板を外した以外は、前述した実施例1と同様の方法及び条件で通電加熱を行い、電極及び巻芯の外観を目視と手触りにより確認した。
Example 2
Heating was carried out by applying current under the same method and conditions as in Example 1, except that the discharge plate attached to the electrode was removed, and the appearance of the electrode and core was checked visually and by touch.
<実施例3>
電極に形成された溝の形状を断面がU字状のU字溝にした以外は、前述した実施例1と同様の方法及び条件で通電加熱を行い、電極及び巻芯の外観を目視と手触りにより観察した。
Example 3
Heating by applying current was carried out in the same manner and under the same conditions as in Example 1, except that the shape of the groove formed in the electrode was changed to a U-shaped groove having a U-shaped cross section, and the appearance of the electrode and the winding core was observed visually and by touch.
<実施例4>
電極に形成された溝の形状を断面が矩形状の溝にした以外は、前述した実施例1と同様の方法及び条件で通電加熱を行い、電極及び巻芯の外観を目視と手触りにより観察した。
Example 4
Heating by applying current was carried out in the same manner and under the same conditions as in Example 1, except that the shape of the grooves formed in the electrodes was changed to grooves having a rectangular cross section, and the appearances of the electrodes and winding cores were observed visually and by touch.
<比較例1>
溝のない1対の銅製のブロック状電極を準備し、各電極の表面に総厚で約10μmのニッケルめっき皮膜を形成した。この1対の電極を所定の間隔を空けて配置し、その上に加熱対象のステンレス鋼製円筒状巻芯を直接(通電チップを介さずに)載置し、上方からシリンダで押圧して電極と巻芯を密着させた。その状態を維持したまま電流値を500Aにして通電を開始し、巻芯が150℃になった時点で通電を停止した。本比較例では、この操作を100回繰り返し、電極及び巻芯の外観を目視と手触りにより観察した。
<Comparative Example 1>
A pair of copper block electrodes without grooves was prepared, and a nickel plating film with a total thickness of approximately 10 μm was formed on the surface of each electrode. This pair of electrodes was arranged with a predetermined distance between them, and a stainless steel cylindrical winding core to be heated was placed directly on top of them (without an electric tip), and pressed from above with a cylinder to bring the electrodes and winding core into close contact. While maintaining this state, current was increased to 500 A and current was applied, and was stopped when the winding core reached 150°C. In this comparative example, this procedure was repeated 100 times, and the appearance of the electrodes and winding core was observed visually and by touch.
<比較例2>
溝もニッケルめっき皮膜もない1対の銅製のブロック状電極を用いた以外は、前述した比較例1と同様の方法及び条件で通電加熱を行い、電極及び巻芯の外観を目視と手触りにより観察した。
<Comparative Example 2>
Resistance heating was carried out in the same manner and under the same conditions as in Comparative Example 1, except that a pair of copper block electrodes without grooves or nickel plating films was used, and the appearances of the electrodes and the core were inspected visually and by touch.
〔スパーク発生の評価〕
前述した実施例1~4及び比較例1,2の通電加熱装置について、以下の基準で評価した。その結果を下記表1に示す。
◎:200回通電しても電極及び巻芯のいずれにも疵なし。
○:200回通電した後、電極又は巻芯にわずかに疵が発生した。
△:100回の通電で、電極又は巻芯に凹凸状の疵が発生した。
×:100回の通電で、電極又は巻芯に大きな凹凸状の疵が発生し、電極の温度も大きく上昇した。
[Evaluation of spark generation]
The electric heating devices of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 1 below.
⊚: No flaws on either the electrode or the core even after 200 cycles of current application.
◯: After 200 cycles of current application, slight scratches were observed on the electrode or core.
Δ: After 100 cycles of energization, uneven defects occurred on the electrode or the winding core.
x: After 100 cycles of current application, large irregular flaws were formed on the electrode or core, and the electrode temperature also rose significantly.
上記表1に示すように、実施例1,3,4の通電加熱装置は、通電・停止の動作を200回繰り返しても、電極及び巻芯のいずれにも疵はなく、電極の温度も60~80℃であった。また、実施例2の通電加熱装置は、200回の通電後、巻芯の表面にわずかな疵が確認され、電極の温度も120~140℃と実施例1よりも高くなっていたが、問題ないレベルであった。 As shown in Table 1 above, the electric heating devices of Examples 1, 3, and 4 showed no defects on either the electrodes or the core, and the electrode temperature was 60-80°C, even after 200 cycles of energization and shutdown. Furthermore, with the electric heating device of Example 2, slight defects were found on the surface of the core after 200 cycles of energization, and the electrode temperature was 120-140°C, which was higher than in Example 1, but was still at a negligible level.
これに対して、比較例1の通電加熱装置は、100回の通電で巻芯の表面に大きな傷跡が確認でき、電極にも大きな傷が発生して凹凸が生じていた。また、比較例1の通電加熱装置は、電極の温度を測定したところ、140~160℃で実施例2の装置よりも更に温度が上昇していた。更に、電極の巻芯を置いた部分を観察したところ、めっき皮膜が剥がれて銅が露出しており、その一部が黒変していたことから酸化銅が形成されていると考えられた。 In contrast, with the electric heating device of Comparative Example 1, large scratches were visible on the surface of the winding core after 100 cycles of current application, and large scratches also appeared on the electrodes, creating unevenness. Furthermore, when the temperature of the electrodes in the electric heating device of Comparative Example 1 was measured, it was found to have risen to 140-160°C, even higher than that of the device of Example 2. Furthermore, when the area where the electrode winding core was placed was observed, the plating film had peeled off, exposing the copper, and some of this had turned black, suggesting the formation of copper oxide.
比較例2の通電加熱装置も、同様に、100回の通電で巻芯の表面に大きな傷跡が確認でき、電極には酸化銅と思われる黒変した凹凸が多数生じていた。また、比較例2の通電加熱装置は、電極の温度を測定したところ、150~170℃まで上昇していた。 Similarly, with the electric heating device of Comparative Example 2, large scratches were found on the surface of the winding core after 100 cycles of current application, and numerous blackened irregularities thought to be copper oxide had appeared on the electrodes. Furthermore, when the temperature of the electrodes of the electric heating device of Comparative Example 2 was measured, it had risen to 150-170°C.
以上の結果から、本発明によれば、大電流で金属体の通電加熱を繰り返し行っても、スパーク発生を抑制できる通電加熱装置を実現できることが確認された。 These results confirm that the present invention makes it possible to realize an electric heating device that can suppress spark generation even when repeatedly heating a metal body with a large current.
1 通電加熱装置
2 金属体
3 熱融着性シート
4 巻取装置
11 電極
11a 溝
12 電力供給部
13 通電チップ
14 放熱板
14a フィン
21 巻芯
41 駆動ローラー
41a、41b ローラー
42 加圧部
43 ガイドローラー
REFERENCE SIGNS LIST 1 Electric heating device 2 Metal body 3 Heat-sealable sheet 4 Winding device 11 Electrode 11a Groove 12 Power supply unit 13 Electrical tip 14 Heat sink 14a Fin 21 Winding core 41 Drive roller 41a, 41b Roller 42 Pressure unit 43 Guide roller
Claims (6)
前記金属体に相互に離間して配設される1対の電極と、
前記1対の電極に電力を供給する電力供給部と、
前記電極と前記金属体の間に配置され、厚さ0.05~1mmの金属板からなる通電チップと、
を有し、
前記1対の電極は、表面に金属めっきが施されると共に、前記金属体が配置される側の面に一端から他端に向かって延びる直線状の溝が形成されており、
前記通電チップは前記1対の電極の各溝上に配置されており、
前記金属体は、前記通電チップ上に前記溝に沿って配置され、前記金属体と前記電極は前記通電チップを介して電気的に接続される通電加熱装置。 An electric heating device for heating a rod-shaped or cylindrical metal body,
a pair of electrodes spaced apart from each other and disposed on the metal body;
a power supply unit that supplies power to the pair of electrodes;
a conductive tip arranged between the electrode and the metal body and made of a metal plate having a thickness of 0.05 to 1 mm;
and
The pair of electrodes has a surface that is metal-plated, and a linear groove extending from one end to the other end is formed on the surface on which the metal body is disposed,
the conductive tip is disposed on each groove of the pair of electrodes;
The metal body is disposed on the conductive tip along the groove, and the metal body and the electrode are electrically connected via the conductive tip.
熱融着性シートが巻回される棒状又は筒状の金属体と、
該金属体に前記熱融着性シートを巻き取る巻取装置と、を有し、
前記通電加熱装置によって前記金属体が通電加熱される円筒状積層体の製造システム。 The electric heating device according to any one of claims 1 to 5,
a rod-shaped or cylindrical metal body around which a heat-sealable sheet is wound;
a winding device that winds the heat-sealing sheet around the metal body,
The system for manufacturing a cylindrical laminate, wherein the metal body is electrically heated by the electric heating device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022043292A JP7780368B2 (en) | 2022-03-18 | 2022-03-18 | Electrical heating device and cylindrical laminate manufacturing system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022043292A JP7780368B2 (en) | 2022-03-18 | 2022-03-18 | Electrical heating device and cylindrical laminate manufacturing system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023137203A JP2023137203A (en) | 2023-09-29 |
| JP7780368B2 true JP7780368B2 (en) | 2025-12-04 |
Family
ID=88145225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022043292A Active JP7780368B2 (en) | 2022-03-18 | 2022-03-18 | Electrical heating device and cylindrical laminate manufacturing system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7780368B2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012147441A1 (en) | 2011-04-25 | 2012-11-01 | 中央発條株式会社 | Method for electrically heating rod-shaped member and device for same |
| JP2015046462A (en) | 2013-08-28 | 2015-03-12 | 株式会社ネイブヒート | Sintering molding heating element |
| JP6895150B1 (en) | 2020-11-20 | 2021-06-30 | 株式会社向洋技研 | Resistance welding equipment |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5852890U (en) * | 1981-09-28 | 1983-04-09 | 株式会社白山製作所 | Electrode for energizing heating of metal bars |
| JPH0638603Y2 (en) * | 1987-12-24 | 1994-10-12 | 新日本製鐵株式会社 | Molten metal flow pipe for electric heating |
| JPH0652971A (en) * | 1992-07-31 | 1994-02-25 | Canon Inc | heater |
-
2022
- 2022-03-18 JP JP2022043292A patent/JP7780368B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012147441A1 (en) | 2011-04-25 | 2012-11-01 | 中央発條株式会社 | Method for electrically heating rod-shaped member and device for same |
| JP2015046462A (en) | 2013-08-28 | 2015-03-12 | 株式会社ネイブヒート | Sintering molding heating element |
| JP6895150B1 (en) | 2020-11-20 | 2021-06-30 | 株式会社向洋技研 | Resistance welding equipment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023137203A (en) | 2023-09-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5753310B1 (en) | Fluorine resin film sheet heater | |
| JP4921553B2 (en) | Laminated heater, method for manufacturing laminated heater, and method for forming laminated heater | |
| JP3823076B2 (en) | Induction heating coil | |
| JP6101946B2 (en) | Welding equipment | |
| US3720808A (en) | Ceramic core laminating roll | |
| JP7780368B2 (en) | Electrical heating device and cylindrical laminate manufacturing system | |
| KR20230166902A (en) | Rolling roll and electrode rolling apparatus comprising the same | |
| JP2015034748A (en) | Thermal mass flow meter and mass flow controller | |
| KR100688997B1 (en) | Electrofusion Joint Pipes with Pressurized Structure of the Melting Part by Thread | |
| JP5450992B2 (en) | Press roll for thin film resin molding | |
| JP2014156317A (en) | Roller | |
| JP5559842B2 (en) | Planar heating plate for integrated gas supply device and method of manufacturing the same | |
| KR20150053355A (en) | Connecting method for plastic pipe and connecting structure therefor | |
| CN101553888A (en) | Multilayer conductive structure and potentiometer comprising same | |
| KR102243990B1 (en) | heating sheet for electric heating mat using covering yarn containing silver coated yarn | |
| KR100703000B1 (en) | Heating device and fixing device having same | |
| JP6515788B2 (en) | Electric heater and method of manufacturing electric heater | |
| JP7541275B1 (en) | Impedance sheet, mandrel for electric-resistance welded pipe manufacturing apparatus, and method for manufacturing electric-resistance welded pipe | |
| JP6954064B2 (en) | Seat manufacturing equipment, seat manufacturing method and balancing equipment | |
| US20060291892A1 (en) | Fusing roller and fusing device using the same | |
| CN113678570A (en) | Heater element containing primary conductor for high speed oven | |
| WO2018074036A1 (en) | Self-heating fixing roller and method for manufacturing self-heating fixing roller | |
| JP2003297662A (en) | Method for producing air-core coil and its producing apparatus | |
| JP6879090B2 (en) | Method for manufacturing rolls and sheet molded products for melt extrusion | |
| WO2024190039A1 (en) | Impeder sheet, mandrel of electric resistance welded pipe manufacturing device, and method of manufacturing electric resistance welded pipe |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20221006 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20250212 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20251114 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20251118 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20251121 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7780368 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |