JPS625034Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は誘導加熱コイルの構造、くわしくは加
熱電源側出力端子に接続する入力端子と被加熱材
の被加熱面に所定間隙をへだてて対向する加熱導
体部とを結ぶリード部が極めて長大であることを
要求される誘導加熱コイルの当該リード部の構造
に関する。

例えば長さ数メートルもある長尺管材の内面を
誘導加熱によつて焼入れ、焼戻しあるいは焼なま
し等するには、巻回加熱導体部を長尺管材内面の
一方端から他方端まで移動させつつ加熱すること
となるが、この場合には加熱電源側出力端子に接
続する加熱コイルの入力端子と上記加熱導体部と
を結ぶリード部の長さは少くとも管材の長さ以上
でなければならない。これを第１図ａに示す加熱
コイルで説明する。

第１図ａにおいて１は例えばボルト穴１１を介
して図示しないボルトで電源側出力端子に緊締さ
れる加熱コイル１０′の入力端子であつて、絶縁
材５を挾んで一方側入力端子１ａおよび他方側入
力端子１ｂとからなる。巻回状の加熱導体部２の
一方端は上記一方側の入力端子１ａから直角に突
出る水平方向リード部３１ａ・当該水平方向リー
ド部３１ａの先端から垂下する長さＬが長尺の垂
直方向リード部３２′ａを介して電気的に接続さ
れ、加熱導体２の他方端は上記一方側のリード部
３１ａ・３２′ａとは絶縁材５を挾んで他方側の
入力端子１ｂから直角に突出る水平方向リード部
３１ｂ・当該水平方向リード部３１ｂの先端から
垂下する長さＬが長尺の垂直方向リード部３２′
ｂを介して電気的に接続されている。当該両リー
ド部３１および３２′は例えばそれぞれの側面に
固着された銅パイプ等４ａ，４ｂの管内を流通す
る冷却用流体で自己発熱を抑制するように構成さ
れている。尚加熱導体部２に勿論自己発熱を奪熱
する冷却流体給排構成が設けられているが、本考
案には関係がないので図示を省略してある。而し
て上記構成からなる加熱コイル１０′を用い、例
えば軸方向を垂直とした長尺管の内面を焼入れの
ために加熱する場合を第１図ｂに示す。先ず図示
の如く、加熱コイル１０′は垂直とされている長
尺管Ｗの下方端面に加熱導体部２が位置するよう
に配置される。この状態において垂直方向リード
部３２′は長尺管Ｗのほぼ軸心にそつて全長が殆
んど挿入状態となつている。図示しない電源を投
入した後、所定送り速度で長尺管Ｗを下方へ移動
もしくは加熱コイル１０′を上方への移動させる
ことにより、加熱導体部２は矢印に従つて上方へ
順次変位せしめられ、当該長尺管Ｗの内面を移動
加熱し、加熱された内面は加熱導体部２の下方に
追随して移動する図示しない冷却流体噴射環から
噴射される冷却流体によつて順次急冷焼入れされ
る。かくして加熱導体部２が上方変位によつて長
尺管Ｗの上方端面から脱出状態となると当該長尺
管Ｗの全長にわたる内面焼入れは完了する。

ところで、上記焼入れを施された長尺管Ｗの内
面焼入層を調査すると硬化深度が加熱開始端面方
向（下方端面）に厚く、加熱終了端面方向（上方
端面）に向つて順次薄くなり加熱終了端面で最も
薄くなつていることが判明する。

上記は長尺管Ｗの内面焼入れを例に挙げたが、
この問題は焼戻しのため単に加熱のみを施す場合
には焼戻し層の深さの厚・薄となつて発生する。

従つて上記現象は加熱コイルの垂直方向リード
部３２′が長尺管Ｗの管内に十分挿入されている
ときには加熱効果が大きく、挿入が少なければ少
ない程加熱効果が小さくなることから齋らされる
と云える。

本考案者は上記問題点を次のように解析した。

即ち、絶縁材５で分離されている垂直方向リー
ド部３２′ａ，３２′ｂそれぞれは第１図ｃに示す
如く或る瞬間には相逆向きの磁束φを発生する
が、当該磁束φは管内では閉じ込められて管体に
流れ負荷状態となるので回路インピーダンスを高
くする結果、加熱導体部２から発生する磁束を大
とし、管外では空中へ無限大に拡散して無負荷状
態となるので回路インピーダンスを低くする結
果、加熱導体部２から発生する磁束を小とする。
このため垂直方向リード部３２′の管内挿入が最
大のときには加熱導体部２の加熱効果が最大に発
揮され、管内挿入がないときには加熱導体部２に
よる加熱効果が最小となる。

以上の解析結果から長尺の垂直方向リード部３
２′の洩れ磁束が原因であるとされ、その対応策
として洩れ磁束を生じない同軸リードを用いれば
よいことが結論ずけられる。しかし乍ら、同軸リ
ードを用いる場合にもまた問題を生ずる。これを
以下に説明する。

公知の如く、誘導加熱コイルのリード部は自己
発熱を奪熱するため冷却しなければならないの
で、例えば第２図に示す如く、加熱コイル１０″
として垂直方向リード部３２″の一方側３２″ａは
例えば丸棒状導体、他方側３２″ｂは所定内径を
有する管状導体として上記丸棒状導体と同軸的に
配置し、当該管状導体の両端面を絶縁材５１で閉
としたうえ管側の上下端部近傍に冷却流体の給・
排口６，６を設ける構造が一番簡易である。従つ
て、自己冷却用冷却流体は環状空腔８′を流通す
るので垂直方向リード部３２″における３２″ａお
よび３２″ｂは同時に冷却されることとなる。

この場合、自己冷却用冷却流体には上水の使用
が一般的である。而して上水には純水とは異なり
相当量の不純物を含むため絶縁抵が低い。そのた
め上記の如く、垂直方向リード部３２″の一方側
導体３２″ａと他方側導体３２″ｂとに逆極性の電
流が流れていると短絡電流が生ずる。流通路が短
小の場合には短絡電流は目立つ程ではないが、流
通路の長さｌが数メートルにも及ぶような当該加
熱コイル１０″の場合には絶縁抵抗の低さが短絡
電流を極めて多くするので電力損失が非常に大き
くなり、加熱導体部２へ供給されるべき電力を大
巾に低下させ、所期の加熱効果を得られなくする
という問題を惹起する。勿論冷却流体として純水
や例えばエア・窒素その他の気体を用いれば上記
問題は生ずるおそれはないが、純水は高価となつ
て経済的ではなく、気体は冷却効果が少ないばか
りでなくエア以外は高価である。

本考案は上述誘導加熱により被加熱材を加熱す
るに際して電源側出力端子と加熱導体とを結ぶリ
ード部が極めて長大であることを要求される場合
の問題点を解決する目的でなされたものであつ
て、被加熱面が長尺管材内面であれば長尺管材全
長にわたる均一加熱を、また上記長尺管材に限ら
ず、これを含む全ての長尺リード部での電力損失
の防止を廉価な上水を使用しつつ可能とする誘導
加熱コイルを提供するものである。

本考案を第３図に示す一実施例に従つて説明す
る。

第３図に示す本考案にかかる誘導加熱コイル１
０において第１図と同一符号を付したものは同一
部材である。即ち、３１ａおよび３１ｂはそれぞ
れ水平方向リード部３１の一方側および他方側導
体、２は加熱導体部、５は絶縁材である。本考案
では垂直方向リード部３２が第１図ａと異なるの
は勿論のこと第２図とも異なる。即ち垂直方向リ
ード部３２の一方側の導体３２ａは８ａで示され
る中空部を有する管状材であつて、接続部３１１
ａを介して上記水平方向リード部３１の一方側導
体３１ａに、また接続部２１ａを介して加熱導体
部２の一方端に接続する。垂直方向リード部３２
の他方側導体３２ｂは上記一方側導体３２ａの外
径よりやや大径の内径を有する内管３２１ｂと当
該内管３２１ｂの外径よりやや大径の内径を有す
る外管３２２ｂとからなる二重管材からなり、内
管３２１ｂと外管３２２ｂとによつて形成される
環状空隙８ｂの両端面は３２３ｂとして示す如く
閉面とされている。当該二重管材からなる他方側
導体３２ｂは例えば鍔状の接続部３１１ｂを介し
て上記水平方向リード部３１の一方側導体３１ｂ
に、また接続部２１ｂを介して加熱導体部２の他
方端に接続する。他方側導体３２ｂは一方側導体
３２ａの外周を囲繞する如く設けられた絶縁材７
を所定間隙保持材として一方側導体３２ａと同軸
的に配置される。而して一方側導体３２ａの軸方
向上・下端面には冷却流体給・排口９ａ，９ａが
設けられていて中空部８ａに冷却流体が流通可能
に、また他方側導体３２ｂの軸方向上・下端部近
傍外側壁には冷却流体給・排口９ｂ，９ｂが設け
られていて環状間隙８ｂに冷却流体が流通可能に
構成されている。

以上の構成をとることによつて、垂直方向リー
ド部３２における一方側導体３２ａと他方側導体
３２ｂとは同軸的に配置されるので洩れ磁束の発
生が防止されるとともに、一方側導体３２ａは中
空部８ａを流通する冷却流体で自己冷却が施さ
れ、また他方側導体３２ｂは環状間隙８ｂを流通
する冷却流体で自己冷却が施され、かつそれぞれ
の冷却流体の流通路となる管壁は単一極性の電流
が流れているので、短絡電流の流れるおそれがな
いため、たとえ不純物を含む上水を冷却流体とし
ても絶縁抵抗の低さを問題にする必要がなく、加
熱導体部２への供給電力の上水による損失は全く
なくなる。

上記実施例では垂直方向リード部３２の一方側
導体３２ａと他方側導体３２ｂとの同軸的配置に
上記一方側導体外周全長を囲繞した絶縁材７を用
いて行なつたが、これに限定されるものではな
く、例えば絶縁材からなる環材を部分的に用いた
り、あるいは駒材を用いたりして所定間隙を保持
するようにしてもよい。

また上記実施例では説明の都合上水平方向リー
ド部３１・垂直方向リード部３２の如く表現して
いるが、リード部３が実施例の如く屈折せずに直
線的に構成されていて、かつ全長もしくは所定範
囲のリード部３を上記実施例における３２ａ，３
２ｂと同様に構成してもよく、実施例と全く同一
の作用効果があること勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａおよびｂはそれぞれ必要に応じてリー
ド部を長大としただけの従来型誘導加熱コイルの
斜視図および加熱動作を示す正面図、第１図ｃは
従来型誘導加熱コイルに存する問題点を説明する
ための断面平面図、第２図は必要に応じてリード
部を長大としただけの同軸リード型誘導加熱コイ
ルの断面正面図、第３図は本考案誘導加熱コイル
の断面正面図である。 １……入力端子、１ａ……入力端子の一方側、
１ｂ……入力端子の他方側、２……加熱導体、３
……リード部、３１ａ，３２ａ……リード部の一
方側導体、３１ｂ，３２ｂ……リード部の他方側
導体、３２１ｂ，３２２ｂ……リード部の他方側
導体における内管および外管、７……絶縁材、８
ａ……中空部、８ｂ……環状間隙、１０……誘導
加熱コイル、Ｗ……被加熱材。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 加熱電源側出力端子に接続する入力端子と被
   加熱材の被加熱面に所定間隙をへだてて対向す
   る加熱導体部とを結ぶリード部が極めて長大で
   あることを要求される誘導加熱コイルにおい
   て、上記リード部を構成する入力端子の一方側
   と加熱導体部の一方端とを結ぶ一方側導体の全
   長もしくは所定範囲を管状材とするとともに、
   当該管状材の中空部に自己冷却用流体を流通可
   能とし、入力端子の他方側と加熱導体部の他方
   端とを結ぶ他方側導体を上記一方側の導体の全
   長もしくは所定範囲とほぼ同一範囲にわたり所
   定間隙をへだてて同軸的に配置した二重管材と
   するとともに、当該二重管材の内管と外管とで
   形成される環状空隙の両端面を閉として当該環
   状空隙内に自己冷却用流体を流通可能としたこ
   とを特徴とする誘導加熱コイル。 ２ 管状材と二重管材とが絶縁材によつて所定間
   隙をへだてる如く同軸的に配置されている実用
   新案登録請求の範囲第１項記載の誘導加熱コイ
   ル。 ３ 被加熱材が長尺管材であつて、被加熱面が当
   該管材の内面である実用新案登録請求の範囲第
   １項記載の誘導加熱コイル。