JP2009252643A - 誘導加熱装置及び誘導加熱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギー効率を改善しつつ、鋼板を加熱する昇温速度の変化を低減することができる誘導加熱装置及び誘導加熱方法を提供すること。
【解決手段】ソレノイド方式により鋼板を連続的に加熱する誘導加熱装置を提供する。この誘導加熱装置１は、鋼板２が内部を通過するように、鋼板の長手方向に沿って配置された少なくとも３つの加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄと、各加熱コイルと当該各加熱コイルに電圧を印可する電源とを電気的に接続する電気経路１１上に配置され、自己誘導を発生させ、かつ、当該自己誘導における自己インダクタンスを調整可能なインダクタンス調整器１２Ａ〜１２Ｄと、を有し、各インダクタンス調整器は、少なくとも相隣接したインダクタンス調整器の間に相互誘導が発生するように配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘導加熱装置及び誘導加熱方法に関する。

鋼板の製造等において、例えば焼鈍炉・メッキの合金化炉・塗装鋼板の乾燥など様々なところで、鋼板の加熱が行われる。この鋼板の加熱方法としては、例えば、ガス加熱・トランス誘導加熱などがある。例えば、ガス加熱は、焼鈍炉に多く使用され、トランス誘導加熱は、メッキ前の加熱に使用されうるが、主にメッキの合金化炉、塗装鋼板の乾燥などで主に用いられている。

一方、誘導加熱方法としては、大きく分けてソレノイド方式（軸方向磁束加熱）とトランスバース方式（横断磁束加熱）などがある。ソレノイド方式は、鋼板の長手方向に沿った磁束を鋼板に印可して加熱する。トランスバース方式は、鋼板を貫通する方向に沿った磁束を鋼板に印可して加熱する。トランスバース方式の誘導加熱方法は、通常、非磁性体材料の加熱に用いられ、鋼板の加熱には、主としてソレノイド方式の誘導加熱方法が用いられる。このソレノイド方式の誘導加熱方法としては、従来から例えば特許文献１、２のような方法が知られている。

特開２００３−２４３１３７号公報 特開２００５−２０６９０６号公報 特開２００１−２１２７０号公報 特開平１１−２５７８５０号公報

特許文献１の誘導加熱方法は、誘導加熱に使用される加熱コイル毎に直列可変コンデンサを設けて、各加熱コイルに流れる電流量を等しくする。しかし、かかる方法では、例えば５０ｋＨｚなどの高周波交流電圧を加熱コイルに印可すると、直列可変コンデンサでの容量性リアクタンス値が減少し、適切に電流量を制御するために更に大容量の直列可変コンデンサが必要となる。一方、鋼板を例えばキュリー点近傍の高温域まで加熱したり、加熱速度を上昇させる場合には、例えば、加熱コイルに大電流を流すか、印可電圧の周波数を上げるなどの必要があるが、この特許文献１の誘導加熱方法では、上記の理由に高周波電圧を印可することはできず、電流量を上昇させる必要がある。大電流を流すことが可能なように装置全体の設計をすることは困難であり、例えば鋼板を高温域まで加熱することなどが困難であった。

一方、特許文献２の誘導加熱方法は、２台以上のシングルターンコイルを鋼板の長手方向に沿って設置し、最後段の加熱コイルの磁化力を最前段の１倍〜１０倍にする。この特許文献２の誘導加熱方法によれば、鋼板をキュリー点近傍の高温域まで加熱し、かつ、キュリ点近傍における昇温速度の低下を低減することができる。尚、鋼板の加熱において、昇温速度の低下は、例えば再結晶挙動や界面制御等を曖昧にし、最適な品質の造り込みを困難にしてしまうので、特許文献２の誘導加熱方法は、昇温速度の低下を低減させている。しかしながら、特許文献２の誘導加熱方法は、各加熱コイルと電源との間に可変抵抗を挿入し、この可変抵抗値を変更することにより、各加熱コイルの磁化力を制御している。よって、この特許文献２の誘導加熱方法によれば、可変抵抗においてジュール熱が発生するので、エネルギー損失（発熱ロス）が大きい。よって、少ない電流が流れる分にはかまわないが、鋼板を加熱する場合例えば４５００Ａの大電流が流れるため、かかるエネルギー損失は無視できず、更にエネルギー効率を向上させることが希求されている。また、また、特許文献２の誘導加熱方法によっても、完全に昇温速度を一定にすることは難しく、更に昇温速度の低下を低減させることが可能な誘導加熱方法も希求されている。

また、昇温速度を制御するために最終加熱温度を制御する方法や昇温速度を調整する方法などの他の方法でも、最終的な加熱速度や昇温速度の平均値が制御されるにとどまっていた。一方、従来の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造工程において、合金化加熱の加熱炉は、例えば５〜１０ｍ程度と全長が長く、上記のような平均値を制御する加熱方法では、キュリー点近傍の高温域でなくとも、メッキ浴温度から最終加熱到達温度までの昇温速度を一定に保つことは困難であった。合金構造を厳密に制御するためには、昇温速度を一定に保つことが重要であり、このことからも昇温速度を一定に保つことが可能な誘導加熱方法が希求されている。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ソレノイド方式の誘導加熱装置及び誘導加熱方法において、エネルギー効率を改善しつつ、鋼板を加熱する昇温速度の変化を低減することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ソレノイド方式により鋼板を連続的に加熱する誘導加熱装置であって、鋼板が内部を通過するように、鋼板の長手方向に沿って配置された少なくとも３つの加熱コイルと、各加熱コイルと当該各加熱コイルに電圧を印可する電源とを電気的に接続する電気経路上に配置され、自己誘導を発生させ、かつ、当該自己誘導における自己インダクタンスを調整可能なインダクタンス調整器と、を有し、各インダクタンス調整器は、少なくとも相隣接したインダクタンス調整器の間に相互誘導が発生するように配置されることを特徴とする、誘導加熱装置が提供される。

かかる構成によれば、相隣接した加熱コイルにより発生する鋼板の加熱密度を重畳させることができる。インダクタンス調整器の自己インダクタンスを調整することにより、少なくとも３つの加熱コイルに印可される電圧を調整することができる。また、相隣接したインダクタンス調整器間の相互インダクタンスにより、インダクタンス調整の効果を相乗させることができる。

また、鋼板の長手方向の最前段の加熱コイル及び最後段の加熱コイルの各インダクタンス調整器が発生させる自己インダクタンスは、最前段の加熱コイルと最後段の加熱コイルとの間に配置された加熱コイルのインダクタンス調整器が発生させる自己インダクタンスよりも小さくなるように調整されてもよい。

また、相隣接した加熱コイルの相互距離は、加熱コイルの高さ方向の内側の距離の１／１０以上１／３以下であり、各インダクタンス調整器は、電気経路に対して交差する方向に沿って配置され、相隣接したインダクタンス調整器同士の間隙は、５０ｍｍ〜５００ｍｍであってもよい。

また、各インダクタンス調整器は、当該インダクタンス調整器が配置された電気経路を略コイル状に迂回させることにより自己誘導を発生させ、かつ、迂回させた電気経路の略コイル状の迂回経路に囲まれた領域の断面積を変更することにより自己誘導における自己インダクタンスを調整してもよい。

また、各加熱コイルと電源とを接続する電気経路のそれぞれは、各加熱コイルから長尺状に延設された一対の入出力端子により構成され、インダクタンス調整器は、一対の入出力端子の一方と他方とが互いに離隔するように一対の入出力端子を迂回させ、かつ、迂回経路における一対の入出力端子の一方と他方との間の距離を変更して迂回経路に囲まれた領域の断面積を変更してもよい。

また、各加熱コイルと当該加熱コイルに接続されたインダクタンス調整器との間隙は、５００ｍｍ〜２０００ｍｍであってもよい。

また、各加熱コイルは、シングルターンコイル又はダブルターンコイルであってもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ソレノイド方式により鋼板を連続的に加熱する誘導加熱方法であって、少なくとも３つの加熱コイルを、鋼板が内部を通過するように鋼板の長手方向に沿って配置し、自己誘導を発生させ、かつ、当該自己誘導における自己インダクタンスを調整可能なインダクタンス調整器を、各加熱コイルと当該各加熱コイルに電圧を印可する電源とを電気的に接続する電気経路上において、少なくとも相隣接したインダクタンス調整器の間に相互誘導が発生するように配置して、鋼板の長手方向の最前段の加熱コイル及び最後段の加熱コイルの各インダクタンス調整器が発生させる自己インダクタンスを、最前段の加熱コイルと最後段の加熱コイルとの間に配置された加熱コイルのインダクタンス調整器が発生させる自己インダクタンスよりも小さくなるように調整することを特徴とする、誘導加熱方法が提供される。

また、相隣接した加熱コイルの相互距離は、加熱コイルの高さ方向の内側の距離の１／１０以上１／３以下であり、各インダクタンス調整器は、電気経路に対して交差する方向に沿って配置され、相隣接したインダクタンス調整器同士の間隙は、５０ｍｍ〜５００ｍｍであってもよい。

また、各インダクタンス調整器は、当該インダクタンス調整器が配置された電気経路を略コイル状に迂回させることにより自己誘導を発生させ、かつ、迂回させた電気経路の略コイル状の迂回経路に囲まれた領域の断面積を変更することにより自己誘導における自己インダクタンスを調整してもよい。

また、各加熱コイルと電源とを接続する電気経路のそれぞれは、各加熱コイルから長尺状に延設された一対の入出力端子により構成され、インダクタンス調整器は、一対の入出力端子の一方と他方とが互いに離隔するように一対の入出力端子を迂回させ、かつ、迂回経路における一対の入出力端子の一方と他方との間の距離を変更して迂回経路に囲まれた領域の断面積を変更してもよい。

また、各加熱コイルと当該加熱コイルに接続されたインダクタンス調整器との間隙は、５００ｍｍ〜２０００ｍｍであってもよい。

また、各加熱コイルは、シングルターンコイル又はダブルターンコイルであってもよい。

以上説明したように本発明によれば、エネルギー効率を改善しつつ、鋼板を加熱する昇温速度の変化を低減することができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜誘導加熱装置の構成＞
まず、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態に係る誘導加熱装置の構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る誘導加熱装置を示す斜視図であり、図２は、本実施形態に係る誘導加熱装置を鋼板の通板方向から見た側面図であり、図３は、本実施形態に係る誘導加熱装置を上方から見た上面図である。

本実施形態に係る誘導加熱装置１は、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄ，電気経路１１，及びＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄを有する。よって、以下ではまず、これらの各構成について説明する。

本実施形態に係る誘導加熱装置１は、通板方向Ｊ１に通板される鋼板２をソレノイド方式により加熱する。ソレノイド方式（軸方向磁束加熱）とは、ほぼ被加熱体（例えば鋼板２）の長手方向（軸方向、ｘ軸方向）に向いた磁束を被加熱体の内部に発生させて、この磁束を変化させることにより、被加熱体内部に渦電流を発生させ、この渦電流のジュール熱により被加熱体を加熱する誘導加熱の方式である。

（加熱コイル）
誘導加熱装置１は、上記の鋼板１の長手方向の磁束を発生させるために、図１及び図２に示すように、鋼板２を取囲むように配置された少なくとも３つ以上の加熱コイルを有する。尚、本実施形態では、説明の便宜上、誘導加熱装置１が４つの加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄを有する場合について説明する。しかし、加熱コイルの個数は、４つに限定されるものではなく、４つ以外の３つの加熱コイルを備える場合、誘導加熱装置１は、他の構成も加熱コイルに対応した個数を備える。

図３に示すように、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄのそれぞれは、鋼板１が内部を通過するように、鋼板１を取囲んで形成され、鋼板２の長手方向（ｘ軸方向）に沿って配置される。還元すれば、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄは、コイルを形成する形成面が略平行となり、かつ、形成面の中心点が略同一直線上に位置するように並べられて配置される。この際、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄのコイル形成面の中心点を鋼板２が通過するように各加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄを配置すると、加熱効率を高めることができる。

（加熱密度の重畳）
また、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄのそれぞれは、相隣接する加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの相互距離Ｄ１が加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの高さ方向の内側の距離Ｗ１の１／１０倍以上１／３倍以下となるように、配置される。このように相隣接した加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの相互距離Ｄ１を、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの高さ方向の内側の距離Ｗ１の１／１０以上１／３以下とすることにより、各加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄは、鋼板２の加熱速度を一定に保つことができ、加熱効率を高めることができる。よって、この構成によれば、キュリー点近傍で低下する鋼板２の透磁率に起因する加熱量の不足を、近接するかねるコイル１０Ａ〜１０Ｄの加熱領域で補うことができる。

また、上記の構成によれば、各加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄ間において相互インダクタンスが発生し、この相互インダクタンスの影響を相乗させることができる。つまり、端部に配置された加熱コイル１０Ａ，１０Ｄ（最前段と最後段の加熱コイル）に流れる電流を大きくすることができる。これは、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄを近接させた結果、中央の加熱コイル１０Ｂ，１０Ｃにおけるインダクタンスが増加したために、相対的に端部の加熱コイル１０Ａ，１０Ｄのインダクタンスが低下したことによる。そして、このような相互インダクタンスにより、最後段における加熱コイル１０Ａ（及び最前段における加熱コイル１０Ｄ）での加熱速度を、他の加熱コイル１０Ｂ，１０Ｃでの加熱速度よりも大きくすることができる。よって、最後段においてキュリー点近傍に加熱された鋼板２の加熱速度を大きくすることができる。

尚、相隣接した加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの相互距離Ｄ１を加熱コイルコイル１０Ａ〜１０Ｄの高さ方向の内側の距離Ｗ１の１／１０未満とすると、高周波交流電圧を印可した場合に相隣接する加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄ間で放電が発生する恐れがある。また、以下で説明するように、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄに印可する電圧は、コイルそのものに起因した電位差以外にも、下記のＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄにより各コイル毎に調整可能であり、コイル間に電位差が生じる。よって、かかる電位差によっても、放電が発生する恐れがある。よって、相隣接した加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの相互距離Ｄ１は、加熱コイルコイル１０Ａ〜１０Ｄの高さ方向の内側の距離Ｗ１の１／１０以上であることが好ましい。また、相隣接した加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの相互距離Ｄ１を加熱コイルコイル１０Ａ〜１０Ｄの高さ方向の内側の距離Ｗ１の１／３超過とすると、相隣接する加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの加熱効率を向上させることができない。この相隣接した加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの相互距離Ｄ１を加熱コイルの高さ方向の内側の距離Ｗ１の１／３以下とすることによる鋼板２の加熱について、図４を参照して、概略的に説明する。

図４は、本実施形態に係る誘導加熱装置において、加熱コイル１０Ｃ、１０Ｄにより発生する鋼板上の加熱密度を説明するための説明図である。尚、図４（Ａ）は、本実施形態の場合、つまり、相隣接した加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの相互距離Ｄ１を、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの高さ方向の内側の距離Ｗ１の１／１０以上１／３以下とした場合を示す。図４（Ｂ）は、本実施形態と比較するために、コイルの導線の幅を一定にして、相隣接した加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの相互距離Ｄ１を、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの高さ方向の内側の距離Ｗ１の１／３超過とした場合を示す。

図４（Ａ）に示すように、相隣接した加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの相互距離Ｄ１を、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの高さ方向の内側の距離Ｗ１の１／１０以上１／３以下とした場合、加熱コイル１０Ｄにより発生する加熱密度（単位は、「Ｑ／ｍ^２」。以下同じ。）Ｈ１と、加熱コイル１０Ｃにより発生する加熱密度Ｈ２とは、鋼板２の長手方向に対して略ガウス分布となる。よって、加熱密度Ｈ１と加熱密度Ｈ２とは、相隣接した加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの相互距離Ｄ１が、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの高さ方向の内側の距離Ｗ１の１／１０以上１／３以下となるように、加熱コイル１０Ｃ、１０Ｄが隣接配置されることにより、裾野が重畳する。よって、実際に鋼板２を加熱する加熱密度Ｔ１は、加熱コイル１０Ｄと加熱コイル１０Ｃとの間においても、高い値を保つこと、つまり、昇温速度を一定に保つことができる。また、図４（Ｂ）に示すように、相隣接した加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの相互距離Ｄ１を、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの高さ方向の内側の距離Ｗ１の１／３超過とした場合には、当然加熱密度Ｈ１，Ｈ２の重畳が消失し、一定の昇温速度を保つができないことは、いうまでもない。

尚、本実施形態では、説明の便宜上、図１等に示すように加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄは、シングルターンコイルであるが、しかし、加熱コイルは、ダブルターンであってもよい。

（電気経路）
この加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄには、交流電源３から交流電圧が印可される。この交流電圧を印可する端子として、各加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄのそれぞれには、電気経路１１が延設され、この電気経路１１のそれぞれに交流電源３からの交流電圧が印可される。換言すれば、電気経路１１は、交流電源３と各加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄとを電気的に接続し、交流電源３からの交流電圧を各加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄに印可し、交流電源３からの電流を入出力させるために用いられる入出力導線である。

電気経路１１は、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄのコイル形状の両端部からそれぞれ長尺状に延設された一対の入出力端子１１１，１１２により構成される。また、この一対の入出力端子１１１，１１２のそれぞれは、接続された加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄと一体に形成される。この構成によれば、両者が別体に形成される場合に比べて、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄと一対の入出力端子１１１，１１２との接続部位での電気抵抗を低減し、強度を高め、かつ、製造を容易にすることができる。しかし、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄと一対の入出力端子１１１，１１２とを別体に形成することも可能であることはいうまでもない。尚、図１等には、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄが幅広の板材により形成される場合を示し、この一対の入出力端子１１１，１１２も加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄと同じ幅を持たせている。一対の入出力端子１１１，１１２は、幅広の板材で形成されることにより、耐電流強度を高めて大電流を流すことができるが、一対の入出力端子１１１，１１２は、必ずしも板材により構成される必要はない。

また、一対の入出力端子１１１，１１２は、互いに略平行に延設される。そして、一対の入出力端子１１１，１１２のそれぞれ（つまり、電気経路１１同士）は、接続された各加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄによらず略同一平面内（ｘｙ平面内）において略同一の方向（ｙ軸方向）に延設されることが好ましい。この構成によれば、誘導加熱装置１をコンパクト化（小型化）することができ、かつ、各加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄを同一の形状で形成できるため、製造が容易である。

（Ｌ調整器）
各加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄと交流電源３との間の電気経路１１のそれぞれの電気経路上には、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄが挿入配置される。
Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄは、自己インダクタンスを調整して、回路内のリアクタンスを調整可能なインダクタンス調整器の一例であって、電気経路１１を略コイル状に迂回させる。より具体的には、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄは、図２に示すように、電気経路１１を構成する一方の入出力端子１１１を上方（ｚ軸正の方向）に迂回させ，他方の入出力端子１１２を下方（ｚ軸負の方向）に迂回させることにより、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄが配置され位置において、一方の入出力端子１１１と他方の入出力端子１１２とを離隔させる。換言すれば、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄは、電気経路１１の入出力端子１１１，１１２のそれぞれを略コの字状に迂回させる。その結果、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄは、入出力端子１１１，１１２が迂回された迂回経路１２１，１２２により取囲まれた領域Ｓを形成する。この領域Ｓを取囲む入出力端子１１１，１１２の迂回経路１２１，１２２は、シングルターンコイルのような略コイルを形成する。かかる構成を有するＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄは、略コイル状の形状を有するので、交流電源３から交流電流が流れると（交流電圧が印可されると）自己誘導を発生させる。

図２を参照して、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄの各構成例について、Ｌ調整器１２Ａを例に、更に具体的に説明する。
Ｌ調整器１２Ａは、立設部１１１Ｃ，１１１Ｂ，１１２Ｃ，１１２Ｂと、連結部１１１Ｍ，１１２Ｍとを有する。立設部１１１Ｃは、加熱コイル１０Ａから延設された入出力端子１１１を鉛直方向（ｚ軸方向）上方に向けて折曲げることにより形成され、立設部１１１Ｂは、交流電源３が接続される入出力端子１１１を同様に折曲げることにより形成される。よって、立設部１１１Ｃと立設部１１１Ｂとは、略平行に立設される。そして、連結部１１１Ｍは、この立設部１１１Ｃと立設部１１１Ｂとの間を電気的に接続する。この立設部１１１Ｃ，１１１Ｂ及び連結部１１１Ｍが、迂回経路１２１を形成する。

一方、立設部１１２Ｃは、加熱コイル１０Ａから延設された入出力端子１１２を鉛直方向（ｚ軸方向）上方に向けて折曲げることにより形成され、立設部１１２Ｂは、交流電源３が接続される入出力端子１１１を同様に折曲げることにより形成される。よって、立設部１１２Ｃと立設部１１２Ｂとは、略平行に立設される。そして、連結部１１２Ｍは、この立設部１１２Ｃと立設部１１２Ｂとの間を電気的に接続する。この立設部１１２Ｃ，１１２Ｂ及び連結部１１２Ｍが、迂回経路１２２を形成する。つまり、この迂回経路１２１と迂回経路１２１との間の空間が領域Ｓを形成し、この領域Ｓを形成することにより、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄは、略コイル形状を形成し、自己誘導における自己インダクタンスを発生させる。

（自己インダクタンス）
また、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれは、各自の自己インダクタンスを調整可能に構成される。具体的には、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄは、迂回経路１２１，１２２により取囲まれた領域Ｓの断面積（ｙｚ平面内への投影面積）、つまり略コイル状を形成する面の面積を変更することにより、自己インダクタンスを調整することができる。尚、コイルの自己インダクタンスは、例えば巻数・コイル半径・コイル長・導線の径・周囲の透磁率（コア、つまり鋼板２の透磁率）等により決定されるので、コイルの断面積を変えて例えばコイル半径等を変更することにより、コイルのインダクタンスを調整することができる。よって、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄは、領域Ｓの断面積を変更することにより、自己インダクタンスを調整することができる。よって、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄにより、回路中のリアクタンスを調整して、加熱コイル１０Ａ〜１２Ｄのそれぞれに印可する電圧を調整することができる。よって、加熱コイル１０Ａ〜１２Ｄによる鋼板２の加熱量を、各コイル毎に調整することができる。

図２を参照して、この自己インダクタンス調整のための断面積変更について、Ｌ調整器１２Ａを例に更に具体的に説明する。図２に示すように、迂回経路１２１と迂回経路１２２との間で平行に延設された部位、つまり、連結部１１１Ｍと連結部１１２Ｍとは、離隔距離を調整することができるように配置される。つまり、連結部１１１Ｍ，１１２Ｍは、上下動可能に配置され、この連結部１１１Ｍ，１１２Ｍを上下動させることにより、Ｌ調整器１１２Ａは、領域Ｓの断面積を調整する。尚、この連結部１１１Ｍ，１１２Ｍは、立設部１１１Ｃ，１１１Ｂ，１１２Ｃ，１１２Ｂの延設された長さの範囲内で上下動し、領域Ｓの中心点Ｏが、入出力端子１１１，１１２間の中心に位置するように、上下動されることが好ましい。つまり、連結部１１１Ｍが最下端に位置して、入出力端子１１１と略平行となった状態（迂回していない状態）からの連結部１１１Ｍの上方への移動距離は、連結部１１２Ｍが最上端に位置して、入出力端子１１２と略平行となった状態（迂回していない状態）からの連結部１１２Ｍの下方への移動距離とほぼ等しくなるように、連結部１１１Ｍ，１１２Ｍは、上下動される。

また、このようにＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄの断面積を変更する方法としては、連結部１１１Ｍ、１１２Ｍを上下動させてＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄの高さを変更する方法以外にも、立設部１１１Ｃ，１１１Ｂ，１１２Ｃ，１１２Ｂを平行移動させてＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄの幅を変更する方法も可能である。しかし、誘導加熱装置１は、例えばブスバー（Bus bar）や整合器などと接続されているので、幅を変更する方法では、それらの接続位置を変更する必要があり、装置の設計上困難性が高い。一方、高さを変更する方法は、変更可能な高さに制限がある。しかし、以下で説明するＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄ間で相互インダクタンスを発生させる際に、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄと加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄとの間の相互インダクタンスを幾何学的に分離できるので、Ｌ調整器間の相互インダクタンス調整が容易である。

尚、本実施形態において、各連結部１１１Ｍ，１１２Ｍは、例えばボルトなどの締結手段により、立設部１１１Ｃ，１１１Ｂ，１１２Ｃ，１１２Ｂに電気的に接続されて締結固定される。

また、構成上全く異なり、他の技術分野からではあるが、インダクタンスを調整して電圧を変更する技術として、例えば上記の特許文献３のようなアーク式電気炉の電気炉用変圧器も挙げられる。しかしながら、この変圧器における調整は、３相電源の各相の端子間距離を変更して、１つの回路内の相間の相互インダクタンスを変更して、回路内のインピーダンスを調整している。一方、本実施形態に係る誘導加熱装置１は、１つの回路内の自己インダクタンスを調整するため、全く異なる構成を有する。また更に、本実施形態に係る誘導加熱装置１は、以下で説明するように各回路間の相互リアクタンスを利用して、電圧調整の機構を特許文献３に比べてコンパクト化することが可能である。

（相互インダクタンス）
また、各Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれは、電気経路１１の延設方向と交差する方向（図１のｘ軸方向）に沿って配置される。換言すれば、図２に示すように、各Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄの領域Ｓの中心点Ｏが略同一直線上に位置するように、各Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄは配置される。より具体的には、図１等に示すように、各Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄは、加熱コイル１０Ａ〜１２Ｄの配列方向と同様の方向に沿って、領域Ｓの断面が略平行になるように配置される。つまり、各Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄの立設部１１１Ｃ同士は、平行となるように折曲げて形成される。他の立設部１１１Ｂ，１１２Ｃ，１１２Ｂも同様に形成される。また、この際、各Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄは、鋼板２の通板方向（ｘ軸方向）と平行な方向に並べられることが好ましい。

更に、各Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれは、図３に示すように、相隣接するＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄ同士の間隙Ｄ２が５０ｍｍ〜５００ｍｍとなるように配置される。上記のように、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄを、同一直線上に並列に５０ｍｍ〜５００の間隙Ｄ２を空けて配置することにより、少なくとも相隣接するＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄ同士の間に相互インダクタンスを発生させて、相互誘導を発生させることができる。相互誘導を発生させることにより、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄは、自己インダクタンスの調整による回路内のリアクタンス調整効果及び効率を向上させることができる。よって、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄによる自己インダクタンス調整の幅を小さくすることができる。つまり、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄの断面積等を減少させ、誘導加熱装置１全体の構成を小さくすることができ、装置をコンパクトにすることができる。

一方、例えば上記特許文献３の電圧調整機構によれば、インピーダンスを約４０％調整するのに各相の端子間の距離を９００ｍｍ以上も変更する必要がある。かかる電圧調整機構は、装置の構成が大きくなるばかりか、例えばブスバーや整合器などと接続する必要がありレイアウトの変更が困難な誘導加熱装置には適用することは困難である。一方、本実施形態に係る誘導加熱装置１は、上記のように自己インダクタンス調整をＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄの高さ調整のみで行うことによりコンパクト化することができるだけでなく、相互インダクタンスを利用することによりＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄを更にコンパクト化することが可能である。よって、本実施形態に係る誘導加熱装置１が有する電圧調整機構は、特許文献３が有する電圧調整機構よりも非常にコンパクトであり、装置全体の構成を小型化することが可能である。

尚、隣接するＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄ同士の間隙Ｄ２が５０ｍｍ未満の場合には、高周波交流電圧を印可した場合に隣接するＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄ間で放電が発生する恐れがある。また、隣接するＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄ同士の間隙Ｄ２が５００ｍｍ超過の場合には、隣接するＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄ間の相互インダクタンスが減少する。

このＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄの相対的な配置位置について、相互インダクタンスの観点から説明する以下のようになる。上記のように各Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄを配置することにより、相隣接するＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄ間の相互インダクタンスを、各Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄの自己インダクタンスの５〜３０％に調整することができる。尚、相互インダクタンスが自己インダクタンスの３０％を超えると、１つのＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄの面積変化に対して加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの電流変化量が大きすぎる。すなわち、この場合、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄの調整が敏感になりすぎて、昇温速度を制御するために、高精度の調整（１ｍｍ単位の調整）が必要となる。よって、昇温速度を制御が困難となる。また、相互インダクタンスが自己インダクタンスの５％未満であると、１つのＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄの面積変化に対して加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの電流の変化量が小さすぎて、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄのコンパクト化が難しくなる。

尚、この場合、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄ間の相互インダクタンスは、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄに対するＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄの面積変化の比と、その加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄに流れる電流変化の比とにより、概略的に求めることができる。つまり、電流変化の比を面積変化の比で割った値が１．２である場合、この値の増加分（０．２）が、相互インダクタンスに対応する。よって、この場合、相互インダクタンスは、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄの自己インダクタンスの２０％であると算出することができる。

（加熱コイルとＬ調整器との関係）
また、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄは、各加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄとそれに接続された各Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄとの間の間隙Ｄ３が５００ｍｍ〜２０００ｍｍとなるように配置される。この間隙Ｄ３を空けてＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄを配置することにより、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄによるインダクタンス調整をより容易かつ安定して行うことができる。すなわち、この間隙Ｄ３が５００ｍｍ未満である場合には、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄで発生する磁場が加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄに干渉してしまい、両者の間に相互インダクタンスが発生する。よって、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄの調整が困難になる。一方、間隙Ｄ３の上限２０００ｍｍは、対地間耐圧を確保することが可能な、加熱コイル１０Ａ〜１０ＤとＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄを含めた回路全体のインピーダンスの値により決定される。つまり、間隙Ｄ３が２０００ｍｍ超過の場合には、装置全体の構成が大きくなりコンパクト化を妨げるだけでなく、回路全体のインピーダンスが増加し、コイル間の電位差が増加して放電し易くなる。

また、鋼板２の大きさにも起因するが、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄの鋼板２の板幅方向（ｙ軸方向）の幅は、例えば５００〜２５００ｍｍ（加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの約３０〜５０％）、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄの鋼板２の板厚方向（ｚ軸方向）の高さは、例えば１００〜２００ｍｍ（加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの約２０〜２００％）に設定されることが好ましい。換言すれば、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄの大きさは、（加熱コイルの面積＋Ｌ調整器の面積）／加熱コイルの面積＝１〜３となるように設定されることが好ましい。また、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄの鋼板２の通板方向Ｊ１の幅は、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄと略同一に設定される。

（Ｌ調整器の効果の例）
以上のように構成されるＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄは、装置全体のコンパクト化が可能で、かつ、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｂそれぞれの電流量を調整することが可能である。電流量を調整する際、このＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄは、上記特許文献２のような抵抗を使用しないため、ジュール熱の発生によるエネルギー損失が発生せず、本実施形態に係る誘導加熱装置１は、エネルギー効率を向上させることができる。また、各Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄは、自己インダクタンスを調整することができるため、例えば、鋼板２の材質や板厚、板幅等に応じて、自己インダクタンスを調整して鋼板２の加熱を調整することが容易である。

（Ｌ調整器の調整方法）
更に、本実施形態に係る誘導加熱装置１は、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄの面積を調整することにより自己インダクタンスだけでなく相互インダクタンスをも調整することにより、キュリー点近傍においても一定の昇温速度を保つことを可能にしている。高温域において昇温速度を一定に保つ際のＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄの面積調整について、以下で説明する。なお、以下で説明するＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄの面積調整だけでなく、上記の各構成等も作用してキュリー点近傍における昇温速度を一定に保つことを可能にしていることは、いうまでもない。

Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄは、図５に示すように、鋼板２の長手方向の最前段の加熱コイル１０Ｄと、最後段の加熱コイル１０Ａとにそれぞれ接続されたＬ調整器１２Ｄ，１２Ａで発生する自己インダクタンスが、それらの間のＬ調整器１２Ｃ，１２Ｂで発生する自己インダクタンスよりも小さくなるように、調整される。

より具体的には、Ｌ調整器１２Ｄ，１２Ａの領域Ｓにおける断面積が、Ｌ調整器１２Ｃ，１２Ｂの領域Ｓにおける断面積よりも小さくなるように、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄは調整される。換言すれば、Ｌ調整器１２Ｄ，１２Ａにおける連結部１１１Ｍ，１１２Ｍ間の離隔距離は、Ｌ調整器１２Ｃ，１２Ｂにおける連結部１１１Ｍ，１１２Ｍ間の離隔距離よりも小さくなるように、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄは調整される。Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄの高さで説明すると、Ｌ調整器１２Ｄ，１２Ａの高さは、Ｌ調整器１２Ｂ，１２Ｃの高さよりも低くなる。

このような構成にすると、Ｌ調整器１２Ｄ，１２Ａが配置された回路内のリアクタンスが、他の回路と比べて小さくなり、結果として加熱コイル１０Ｄ，１０Ａに、加熱コイル１０Ｃ，１０Ｂよりも大きな電流を流すことができる。このように最前段と最後段の加熱コイル１０Ｄ，１０Ａの電流量を大きくすることにより、この加熱コイル１０Ｄ，１０Ａに対応した鋼板２で加熱密度を大きくすることができ、キュリー点近傍での鋼板２の昇温速度を一定に保つことができる。

（実施例）
このＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄの調整による電流量や加熱密度の変化について、実施例を示す。この本実施形態に係る実施例では、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの幅（図１のｙ軸方向の幅）は、１０００ｍｍとし、高さ（図１のｚ軸方向の長さ、図２の距離Ｗ１）は、４００ｍｍとし、各加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄのコイル長さは１００ｍｍ、相隣接した加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの相互距離Ｄ１は、５０ｍｍとした（つまりこの場合、相隣接した加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの相互距離Ｄ１は、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの高さ方向の内側の距離Ｗ１の１／８倍）。そして、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄの幅（図１のｙ軸方向の幅）は、４００ｍｍとして、高さ（図１のｚ軸方向の長さ）は、０ｍｍ（入出力端子１１１，１１２間の間隙）〜３００ｍｍまで変化させた。

この際、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄの面積を調整した結果、対応した加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄに流れる電流の変化を図６に示す。尚、図６中、横軸は、各加熱コイル１０Ｄ，１０Ｃ，１０Ｂ，１０Ａを表し、縦軸は、各加熱コイルに流れる電流を表す。そして、「全閉」は、Ｌ調整器を閉じた場合、つまり、連結部１１１Ｍを最下端に位置させて入出力端子１１１の直線上に配置し、連結部１１２Ｍを最上端に位置させて入出力端子１１２の直線上に配置した場合を意味する。具体的には、この実施例の場合、Ｌ調整器の高さを０ｍｍ（入出力端子１１１，１１２間の間隙）とした状態を示す。「全開」は、Ｌ調整器を開いた場合、つまり、連結部１１１Ｍを最上端に位置させ、連結部１１２Ｍを最下端に位置させて、Ｌ調整器の領域Ｓの断面積を最大にした場合を意味する。具体的には、この実施例の場合、Ｌ調整器の高さ（連結部１１１Ｍ，１１２Ｍの間の距離）を３００ｍｍとした状態を示す。

図６に示すように、全て全閉の場合、つまり、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄを全開にした場合、最前段の加熱コイル１０Ａ，１０Ｄの電流量が増加した。この場合、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄは、電気経路１１１を迂回させておらず、上述で説明した加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄを近接配置した結果の相互インダクタンスによる影響により、両端の加熱コイル１０Ａ，１０Ｄの電流量を増加させることができる。つまり、両端の加熱コイル１０Ａ，１０Ｄでのインダクタンスが、それらの間の加熱コイル１０Ｂ，１０Ｃでのインダクタンスよりも小さくなった結果、両端の加熱コイル１０Ａ，１０Ｄの電流量を増加させることができる。

一方、中央全開の場合、つまり、両端のＬ調整器１２Ａ，１２Ｄを全閉とし、それらの間の中央のＬ調整器１２Ｂ，１２Ｃを全開とした場合、更に最前段の加熱コイル１０Ａ，１０Ｄの電流量が増加した。この場合、中央のＬ調整器１２Ｂ，１２Ｃで発生するインダクタンスにより、それに接続された加熱コイル１０Ｂ，１０Ｃに流れる電流は減少する。そして、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄ間の相互インダクタンス及び加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄ間の相互インダクタンスにより、両端の加熱コイル１０Ａ，１０Ｄに流れる電流量を増加させることができる。

他方、両端全開の場合、つまり、両端のＬ調整器１２Ａ，１２Ｄを全開とし、それらの間の中央のＬ調整器１２Ｂ，１２Ｃを全閉とした場合、この加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄにおける電流量の差は減少し、略同一の電流が、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄに流れる。この場合、両端のＬ調整器１２Ａ，１２Ｄで発生するインダクタンスにより、それに接続された加熱コイル１０Ａ，１０Ｄに流れる電流は減少する。しかしながら、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄ間の相互インダクタンス及び加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄ間の相互インダクタンスにより、中央の加熱コイル１０Ｂ，１０Ｃに流れる電流量を増加させることができる。その結果、各加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄで流れる電流を、ほぼ一定に調整することができる。

このようなＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄの高さ調整による加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの電流量の変化は、相隣接する加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの相互距離Ｄ１が加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの高さ方向の内側の距離Ｗ１の１／１０倍以上１／３倍以下に変更し、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの幅を１０００ｍｍ，１５００ｍｍ，２０００ｍｍと変更しても同様の傾向が得られる。

この場合、中央全開とした方が、全温度領域での昇温速度を均一化することができる。このことについて、図７〜図９を参照して、説明する。

（中央全開）
図７は、本実施形態に係る誘導加熱装置１による鋼板２の長手方向における昇温速度を概略的に説明するための説明図であり、図８は、両端全開における昇温速度を表したグラフであり、図９は、中央全開における昇温速度を表したグラフである。

図７（Ａ）に示す、長手方向における鋼板２の位置ｘ１，ｘ２，ｘ３は、それぞれ加熱コイル１０Ａ〜加熱コイル１０Ｄの中央、ｘ１から１００ｍｍ後方（加熱コイル１０Ｂの中心）、ｘ３から３００ｍｍ後方（加熱コイル１０Ａの中心）を示す。そして、図８及び図９に示す、測定値Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、それぞれ位置ｘ１，ｘ２，ｘ３における鋼板２の温度変化を示す。

図８に示すように、両端全開として、各加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄに流れる電流量を一定とした場合、位置ｘ３における昇温速度（Ｌ３の傾き）は、位置ｘ１，ｘ２における昇温速度（Ｌ１，Ｌ２の傾き）よりも小さくなる。これは、鋼板２の温度がキュリー点（例えば約７７０℃）近傍（例えば約６５０℃）の高温領域となり、鋼板２の透磁率が低下した結果、昇温速度が低下したことによる。一方、図９に示すように、中央全開として、両端の加熱コイル１０Ａ，１０Ｄに流れる電流量を増加させた場合、位置ｘ３における昇温速度（Ｌ３の傾き）は、位置ｘ１，ｘ２における昇温速度（Ｌ１，Ｌ２の傾き）の約１００℃／ｓに近づく。よって、キュリー点近傍の温度領域における鋼板２の昇温速度の低下を減少させることができる。

この場合の鋼板２の昇温速度を誘導加熱装置１の全体にわたり概略的に説明すると、以下のようになる。

つまり、図７（Ｂ）に示すように、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄを両端全開として電流を一定とした場合、鋼板２の入側の加熱コイル１０Ｄは、加熱開始時に必要な加熱密度が得られずに昇温速度が低下する。一方、出側の加熱コイル１０Ａは、鋼板２の温度が高温域に達した結果、透磁率が低下して昇温速度が低下する。これらに対して、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄを中央全開とした場合、中央の加熱コイル１０Ｂ，１０Ｃにおける電流量が低下して昇温速度が減少するものの、両端の加熱コイル１０Ａ，１０Ｄにおける電流量が増加して昇温速度を増加させることができる。この際、中央の加熱コイル１０Ｂ，１０Ｃにおける昇温速度の減少は、両端の加熱コイル１０Ａ，１０Ｄにおける昇温速度の増加による効果よりも影響が少なくて済む。これは、Ｌ調整器１２〜１２Ｄ間において相互リアクタンスが働くことによる。

つまり、中央全開とした場合、両端の加熱コイル１０Ａ，１０Ｄには、中央の加熱コイル１０Ｂ，１０Ｃよりも大きな電流を流すことができ、昇温速度の変化を低減することが可能である。尚、このような昇温速度を実現するために、本実施形態に係る誘導加熱装置１では、コイル電流は最高でも、約３０００Ａであった。一方、例えば可変抵抗を利用した上記特許文献では、各コイル電圧を同じ値に使用とする場合、約４５００Ａもの電流を必要とした。つまり、本実施形態に係る誘導加熱装置１によれば、消費電力で約３３％のエネルギーを削減することができる。この削減量は、家庭用消費電力の約数千戸分の電力に相当する。また、このエネルギー削減は、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄの相互インダクタンスによる効果が大きく、例えば特許文献１のように可変コンデンサを使用したとしても、このようなエネルギー削減を実現することは難しい。

このことを、図１０を参照して、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄの面積比で考察する。
図１０は、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄの面積比に対する加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄの電流比を表したグラフである。

尚、図１０の横軸には、中央のＬ調整器１２Ｂ，１２Ｃの面積に対する両端のＬ調整器１２Ａ，１２Ｄの面積の比を示し、縦軸には、両端の加熱コイル１０Ａ，１０Ｄの電流に対する中央の加熱コイル１０Ｂ，１０Ｃの電流の比を示す。そして、この場合、各測定点の近似直線は、横軸をｘとし縦軸をｙとすると、ｙ＝１．２２ｘ−０．５０で表される。

図１０に示すように、Ｌ調整器の面積比を変更することにより、加熱コイルの電流比を変更することができる。具体的には、中央のＬ調整器１２Ｂ，１２Ｃと両端のＬ調整器１２Ａ，１２Ｄの面積を等しくすると（面積比を１にすると）、中央の加熱コイル１０Ｂ，１０Ｃよりも両端の加熱コイル１０Ａ，１０Ｄに流れる電流の方が大きくなる。一方、中央のＬ調整器１２Ｂ，１２Ｃの面積を、両端のＬ調整器１２Ａ，１２Ｄよりも大きくすると（例えば面積比を０．８にすると）、両端の加熱コイル１０Ａ，１０Ｄの電流は、更に増加して、中央の加熱コイル１０Ｂ，１０Ｃの電流の約２倍となる（電流比が約０．５となる。）。他方、中央のＬ調整器１２Ｂ，１２Ｃの面積を、両端のＬ調整器１２Ａ，１２Ｄよりも小さくすると（例えば面積比を１．２にすると）、両端の加熱コイル１０Ａ，１０Ｄの電流は、減少して、中央の加熱コイル１０Ｂ，１０Ｃの電流とほぼ等しくなる（電流比が約１となる。）。

つまり、面積比を０．８から１．２として約１．５倍に増加させると、電流は、０．５から１．０へと約２倍に増加させることができる。つまり、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄの面積を変化させることにより、電流量を効率よく制御することができることが判る。これは、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄが自己インダクタンスが発生するだけでなく、互いの間で相互インダクタンスを発生させることによる。

（印可電圧の周波数）
次に、図１１を参照して、本実施形態に係るＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄを有する誘導加熱装置１に印可する交流電圧の周波数（運転周波数ともいう。）について説明する。図１１は、本実施形態に係る誘導加熱装置１において、交流電源３の交流電圧の周波数に対する交流電圧を示すグラフである。

加熱する鋼板１の昇温範囲／昇温速度等の使用によって、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄに流されるべき電流Ｉが決定される。この電流及びその周波数（電圧の周波数）と、各コイル及びブスバー等によるコイルのインダクタンスとにより、加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄのコイル電圧とブスバーとの間の電圧が発生する。このコイル電圧には、装置の許容電圧又は供給電圧等の関係上、下記の（数式１）の制約が係る。

（数１）
コイル電圧［Ｖ］＝２×π×（運転周波数ｆ［Ｈｚ］）
×（コイルのインダクタンスＬ［Ｈ］）×コイル電流Ｉ
≦３０ｋＶ ・・・（数式１）

この（数式１）の制約上、運転周波数ｆと、Ｌ×Ｉ（つまり、コイル電圧）との関係は、図１１のグラフのようになる。

一方、各コイルのインダクタンスは、対地間耐圧、コイル電流Ｉ、及び運転周波数ｆにより範囲を決定する必要がある。よって、上記のようにＬ調整器１２Ａ〜１２Ｄのインダクタンスを調整するためには、運転周波数ｆは、例えば５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの範囲に設定することが好ましい。５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの範囲では、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄを含めたコイルによるインダクタンスが全体のインダクタンスの９９％以上となるので、コアとしての鋼板２による負荷による影響を抑えて、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄによって各加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄに流れる電流を調整することができる。

尚、運転周波数ｆが５０ｋＨｚ未満では、コアとしての鋼板２による抵抗の影響を受け、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄによる電流の調整の効果が小さくなる。一方、運転周波数ｆが５００ｋＨｚ超過では、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄによるインダクタンスの変化に対して、対地間耐圧の余裕が少なくなり、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄの高さ調整の範囲が狭い範囲に限定されてしまい、適切に電流を調整することが難しくなる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、Ｌ調整器１２Ａ〜１２Ｄにおいて、連結部１１１Ｍ，１１２Ｍの締結手段は、例えばボルトであるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、連結手段は、連結部と立設部との間を電気的に接続することが可能であればよく、例えばラッチ等を使用してもよい。ラッチ等を使用する場合、例えばモータ等の駆動手段により、ラッチを外して締結状態を解除することができ、他の駆動手段により、自動で連結部１１１Ｍ，１１２Ｍを上下動させることも可能である。この場合、例えば、各加熱コイル１０Ａ〜１０Ｄでの電流量や対応した位置での鋼板２の温度などを測定して、所望の昇温速度などが実現されるように、自動で連結部１１１Ｍ，１１２Ｍを上下動させることも可能である。

本発明の第１実施形態に係る誘導加熱装置を示す斜視図である。 同実施形態に係る誘導加熱装置を鋼板の通板方向から見た側面図である。 同実施形態に係る誘導加熱装置を上方から見た上面図である。 同実施形態に係る誘導加熱装置において、加熱コイルにより発生する鋼板上の加熱密度を説明するための説明図 同実施形態に係る誘導加熱装置において、Ｌ調整器の調整方法を説明するための説明図である。 同実施形態に係る誘導加熱装置において、Ｌ調整器を調整した際の加熱コイルを流れる電流量を表したグラフである。 同実施形態に係る誘導加熱装置による鋼板の長手方向における昇温速度を概略的に説明するための説明図 両端全開における昇温速度を表したグラフである。 中央全開における昇温速度を表したグラフである。 Ｌ調整器の面積比に対する加熱コイルの電流比を表したグラフである。 同実施形態に係る誘導加熱装置において、交流電源の交流電圧の周波数に対する交流電圧を示すグラフである。

符号の説明

１ 誘導加熱装置
２ 鋼板
３ 交流電源
１０Ａ〜１０Ｄ 加熱コイル
１１ 電気経路
１２Ａ〜１２Ｄ Ｌ調整器
１１１，１１２ 入出力端子
１１１Ｂ，１１２Ｂ 立設部
１１１Ｃ，１１２Ｃ 立設部
１１１Ｍ，１１２Ｍ 連結部

Claims (13)

1. ソレノイド方式により鋼板を連続的に加熱する誘導加熱装置であって、
   前記鋼板が内部を通過するように、前記鋼板の長手方向に沿って配置された少なくとも３つの加熱コイルと、
   各前記加熱コイルと当該各加熱コイルに電圧を印可する電源とを電気的に接続する電気経路上に配置され、自己誘導を発生させ、かつ、当該自己誘導における自己インダクタンスを調整可能なインダクタンス調整器と、
   を有し、
   各前記インダクタンス調整器は、少なくとも相隣接した前記インダクタンス調整器の間に相互誘導が発生するように配置されることを特徴とする、誘導加熱装置。
2. 前記鋼板の長手方向における最前段の前記加熱コイル及び最後段の前記加熱コイルの各前記インダクタンス調整器が発生させる自己インダクタンスは、前記最前段の加熱コイルと前記最後段の加熱コイルとの間に配置された前記加熱コイルの前記インダクタンス調整器が発生させる自己インダクタンスよりも小さくなるように調整されることを特徴とする、請求項１に記載の誘導加熱装置。
3. 相隣接した前記加熱コイルの相互距離は、前記加熱コイルの高さ方向の内側の距離の１／１０以上１／３以下であり、
   前記各インダクタンス調整器は、前記電気経路に対して交差する方向に沿って配置され、
   前記相隣接したインダクタンス調整器同士の間隙は、５０ｍｍ〜５００ｍｍであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の誘導加熱装置。
4. 前記各インダクタンス調整器は、当該インダクタンス調整器が配置された前記電気経路を略コイル状に迂回させることにより前記自己誘導を発生させ、かつ、迂回させた前記電気経路の略コイル状の迂回経路に囲まれた領域の断面積を変更することにより前記自己誘導における自己インダクタンスを調整することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の誘導加熱装置。
5. 前記各加熱コイルと前記電源とを接続する前記電気経路のそれぞれは、前記各加熱コイルから長尺状に延設された一対の入出力端子により構成され、
   前記インダクタンス調整器は、前記一対の入出力端子の一方と他方とが互いに離隔するように前記一対の入出力端子を迂回させ、かつ、前記迂回経路における前記一対の入出力端子の一方と他方との間の距離を変更して前記迂回経路に囲まれた領域の前記断面積を変更することを特徴とする、請求項４に記載の誘導加熱装置。
6. 前記各加熱コイルと当該加熱コイルに接続された前記インダクタンス調整器との間隙は、５００ｍｍ〜２０００ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の誘導加熱装置。
7. 前記各加熱コイルは、シングルターンコイル又はダブルターンコイルであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の誘導加熱装置。
8. ソレノイド方式により鋼板を連続的に加熱する誘導加熱方法であって、
   少なくとも３つの加熱コイルを、前記鋼板が内部を通過するように前記鋼板の長手方向に沿って配置し、
   自己誘導を発生させ、かつ、当該自己誘導における自己インダクタンスを調整可能なインダクタンス調整器を、各前記加熱コイルと当該各加熱コイルに電圧を印可する電源とを電気的に接続する電気経路上において、少なくとも相隣接した前記インダクタンス調整器の間に相互誘導が発生するように配置して、
   前記鋼板の長手方向の最前段の前記加熱コイル及び最後段の前記加熱コイルの各前記インダクタンス調整器が発生させる自己インダクタンスを、前記最前段の加熱コイルと前記最後段の加熱コイルとの間に配置された前記加熱コイルの前記インダクタンス調整器が発生させる自己インダクタンスよりも小さくなるように調整することを特徴とする、誘導加熱方法。
9. 相隣接した前記加熱コイルの相互距離は、前記加熱コイルの高さ方向の内側の距離の１／１０以上１／３以下であり、
   前記各インダクタンス調整器は、前記電気経路に対して交差する方向に沿って配置され、
   前記相隣接したインダクタンス調整器同士の間隙は、５０ｍｍ〜５００ｍｍであることを特徴とする、請求項８に記載の誘導加熱方法。
10. 前記各インダクタンス調整器は、当該インダクタンス調整器が配置された前記電気経路を略コイル状に迂回させることにより前記自己誘導を発生させ、かつ、迂回させた前記電気経路の略コイル状の迂回経路に囲まれた領域の断面積を変更することにより前記自己誘導における自己インダクタンスを調整することを特徴とする、請求項８又は９に記載の誘導加熱方法。
11. 前記各加熱コイルと前記電源とを接続する前記電気経路のそれぞれは、前記各加熱コイルから長尺状に延設された一対の入出力端子により構成され、
    前記インダクタンス調整器は、前記一対の入出力端子の一方と他方とが互いに離隔するように前記一対の入出力端子を迂回させ、かつ、前記迂回経路における前記一対の入出力端子の一方と他方との間の距離を変更して前記迂回経路に囲まれた領域の前記断面積を変更することを特徴とする、請求項１０に記載の誘導加熱方法。
12. 前記各加熱コイルと当該加熱コイルに接続された前記インダクタンス調整器との間隙は、５００ｍｍ〜２０００ｍｍであることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれかに記載の誘導加熱方法。
13. 前記各加熱コイルは、シングルターンコイル又はダブルターンコイルであることを特徴とする、請求項８〜１２のいずれかに記載の誘導加熱方法。

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