JP3624983B2 - 挿入型誘導加熱コイル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービン車室の継手フランジ等の締付け、緩めに用いられるボルトの加熱、その他各種装置の大型ボルトの加熱、或いはボイラチューブの加熱、２重管の内管加熱、小径管溶接部の加熱等のように、加熱すべき部材に形成されている長尺の孔内に挿入し、その孔内から部材を加熱するために使用する挿入型誘導加熱コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より陸用或いは舶用の蒸気タービンの車室の横継手面等のボルトの締め、緩め時にボルトに伸び代を生じさせるためにボルトを加熱することが行われており、そのための手段として、あらかじめボルトに中心孔を開けておき、その中心孔に抵抗線加熱によるボルトヒータを挿入して加熱していた。しかしながら、抵抗線加熱では、加熱能率が悪く、時間がかかるばかりでなく、劣化が激しく、寿命が短いという問題があった。また、加熱に時間がかかるため、熱伝導によってボルトの周囲の部材も加熱されてしまい、ボルトの必要伸び代に変化が生じて、管理が難しいという問題もあった。
【０００３】
この問題点を解決するものとして、高周波誘導加熱を利用した高周波ボルトヒータが特開平６−２０３９４８号公報に提案されている。この公報に提案のものは、断面がほぼ半円形の金属パイプを細長いＵ字状に折り曲げ、そのＵ字の内側に磁性体を配置して一体化し、断面がほぼ円形の長い棒状としたものであり、これをボルトの中心孔に挿入し、通電することにより、ボルトの長手方向の所望領域をきわめて敏速に且つ能率良く加熱することができ、ボルトの締め、緩め作業の時間を大幅に短縮できるという利点を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この高周波ボルトヒータにも更に改良すべき点のあることが判明した。すなわち、この高周波ボルトヒータを使用する時には、ボルトの中心に軸線方向に形成している中心孔に対してその一端側からボルトヒータを挿入してゆくが、従来の高周波ボルトヒータは剛性が高く湾曲させることができないため、そのボルトの中心孔の延長線上に、高周波ボルトヒータの全長を収容しうるスペースが必要であり、そのようなスペースを確保できない場所では使用できないという問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる問題点に鑑みて為されたもので、ボルト等の加熱すべき部材に形成している孔内に挿入して使用する形式の誘導加熱コイルであって、その孔の延長線上に、孔内に挿入すべき誘導加熱コイルの全長よりも小さいスペースしか確保できない場所でも使用可能な挿入型誘導加熱コイルを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本願の第一の発明は、上記問題点を解決するため、挿入型誘導加熱コイルの、加熱すべき部材に形成している孔内に挿入させる棒状の部分を弾性的に湾曲させることの可能な構成とし、挿入型誘導加熱コイルを湾曲させながら孔内に挿入させることにより、孔の延長線上に狭いスペースしかなくても、そのスペースを利用して挿入可能としたものである。
【０００７】
本願の第二の発明は、上記問題点を解決するため、挿入型誘導加熱コイルの、加熱すべき部材に形成している孔内に挿入させる棒状の部分を、長手方向に複数のセグメントに分割可能な構成とし、孔内に一つのセグメントを挿入した後、そのセグメントに次のセグメントを接続して挿入するという動作を繰り返すことにより、孔の延長線上に狭いスペースしかなくても、そのスペースを利用して挿入可能としたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本願請求項１の発明になる挿入型誘導加熱コイルは、細長いＵ字状に形成された中空のコイル本体と、該コイル本体の両端にそれぞれ、電流及び冷却媒体を供給及び排出させるように接続された一対の端子部材と、前記コイル本体のＵ字の内側にはさまれた磁性体と、前記コイル本体の外側を覆うように配置された絶縁性の且つ可撓性の保護材とを具備し、前記コイル本体はそのＵ字面内にて容易に且つ弾性的に曲げることができるよう、Ｕ字面内の形状に関して細長い金属製の導電体より成り、前記磁性体は前記コイル本体と同じ曲げ方向に容易に且つ弾性的に曲げることができるよう複数の薄板を、各薄板がＵ字面に直交し且つコイル本体の長手方向に平行となるように配向させ且つ相互に摺動可能に積層した構造を有していることを特徴とするものである。
【０００９】
上記構成の挿入型誘導加熱コイルでは、細長いＵ字状に形成されたコイル本体がそのＵ字面内の形状に関して細長い金属製の導電体より成るのでそのＵ字面内にて弾性的に曲げ易く、また、前記磁性体も複数の薄板を相互に摺動可能に積層した構成であるので弾性的に曲げ易く、しかも、両者を曲げやすい方向が一致するように配置しているので、結局、コイル本体とそのＵ字の内側にはさまれた磁性体を全体として容易に且つ弾性的に湾曲させることができ、加熱すべき部材に形成されている孔の延長線上のスペースが小さい場合でもそのスペースを利用して、孔内に挿入することができる。
【００１０】
ここで、前記コイル本体は、Ｕ字面を向き合わせて並べられた円形断面の金属パイプより成る複数のＵ字状コイルで構成することが好ましい。円形断面のパイプは、偏平な断面のパイプに比べて曲げた時に局部的な折れ曲がりを生じにくく、このため繰り返し使用に適し、又、冷却媒体の通路が塞がってトラブルを起こすということが生じにくい。なお、本発明におけるＵ字状のコイル本体は、その長手方向に延びる平行部分が湾曲させやすければよいので、該平行部分のみを前記Ｕ字断面に関して細長くする構成としてもよい。
【００１１】
前記した構成の挿入型誘導加熱コイルには、更に、前記一対の端子部材を、各端子部材同志がコイル本体の長手方向に相対的に移動可能なように保持する端子支持部材を設けることが好ましい。この端子支持部材を設けておくと、この端子支持部材が一対の端子部材を保持するので、端子部材間にコイル本体を破損させるような外力が作用するのを防ぎ、又、各端子部材に対して電源装置からの接続ケーブルを接続する作業が容易となり、しかも、各端子部材同志はコイル本体の長手方向に相対的に移動できるので、コイル本体を曲げた時に生じるコイル本体の平行部分の円弧長さのずれに応じて各端子部材の位置が相対的にずれることができ、曲げ動作に干渉することがない。
【００１２】
更に、前記磁性体を構成する複数の薄板を、非接着性の絶縁テープでらせん状に巻いておくことが好ましい。この構成により、磁性体の曲げ易さを損なうことなく、磁性体の絶縁を確保することができる。
【００１３】
本願請求項５の発明になる挿入型誘導加熱コイルは、先端セグメントと、それに接続可能な１個若しくは複数個の中間セグメントと、それに接続可能な１個若しくは複数個の後端セグメントを具備しており、前記先端セグメントは、略Ｕ字状に形成された中空のコイルセグメントと、そのＵ字の内側にはさまれた磁性体と、前記コイルセグメントの両端にそれぞれ設けられた電流及び冷却媒体連通用のコネクターと、前記コイルセグメントの外周に設けられた絶縁体とを有しており、前記中間セグメントは、向かい合うように配置された一対の中空のコイルセグメントと、その間にさまれた磁性体と、前記一対のコイルセグメントのそれぞれの両端にそれぞれ設けられた電流及び冷却媒体連通用のコネクターと、前記コイルセグメントの外周に設けられた絶縁体とを有しており、前記後端セグメントは、平行に並ぶように配置された一対の中空のコイルセグメントと、その間にさまれた絶縁体と、前記一対のコイルセグメントのそれぞれの一端にそれぞれ設けられた電流及び冷却媒体連通用のコネクターと、前記コイルセグメントの外周に設けられた絶縁体とを有しており、前記先端セグメントと中間セグメントと後端セグメントとをそれぞれの端部に設けているコネクターで接続することにより、前記コイルセグメントを長いＵ字状に接続してなるコイルを形成するように構成したことを特徴とするものである。
【００１４】
上記構成の挿入型誘導加熱コイルでは、加熱すべき部材に形成している孔内に、まず先端セグメントを挿入し、その先端セグメントの大部分を前記孔内に挿入した状態で、次の中間セグメントをコネクターを利用して接続し且つ孔内に挿入し、その中間セグメントの大部分を孔内に挿入した状態で、次の中間セグメントをコネクターを利用して接続し且つ孔内に挿入し、以下同様の動作を繰り返し、最後の中間セグメントの後端に後端セグメントをコネクターを利用して接続することにより、孔内に挿入された長いＵ字状のコイルを形成することができ、これに冷却媒体を通しながら通電することで孔の周囲を高周波加熱することができる。また、この逆の動作で孔内から各セグメントを取り出すことができる。これらの動作を行うために孔の延長線上に必要なスペースは、先端セグメント、中間セグメント、後端セグメント等の一つのセグメントの長さよりも少し長いスペースであればよく、従って、小さいスペースしかない場所の孔に対しても長い挿入型誘導加熱コイルを挿入することができる。
【００１５】
ここで、前記先端セグメント及び中間セグメントがほぼ同一寸法の且つほぼ円形の断面を有する構成とすることが好ましい。この構成とすると、先端セグメントと中間セグメントとを接続して形成したコイル本体の外周がほぼ円形となり、円形断面の孔内に挿入した状態では、孔内面に対して微小な且つほぼ均一な間隙を形成するような位置に位置させることができ、孔の周囲を効率良く且つほぼ均等に加熱することが可能となる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を説明する。
図１（ａ）は本発明の一実施例による挿入型誘導加熱コイルを、外周の保護材のみを破断して示す概略正面図、図１（ｂ）はその挿入型誘導加熱コイルを、曲げた状態で示す概略正面図、図２はその挿入型誘導加熱コイルの概略側面図、図３はその挿入型誘導加熱コイルの分解斜視図、図４はその挿入型誘導加熱コイルを図１の矢印Ａ−Ａ方向に見た概略断面図、図５はその挿入型誘導加熱コイルを図１の矢印Ｂ−Ｂ方向に見た概略断面図である。全体を参照符号１で示す挿入型誘導加熱コイルは、細長いＵ字状に形成された中空のコイル本体２と、そのコイル本体２の両端にそれぞれ、電流及び冷却媒体を供給及び排出させるように接続された一対の端子部材３と、コイル本体２のＵ字の内側にはさまれた磁性体４と、コイル本体２の外側を覆うように配置された絶縁性の且つ可撓性の保護材５と、一対の端子部材３を保持する端子支持部材６と、加熱すべき孔に対する挿入深さを規制するためのストッパ７等を備えている。
【００１７】
コイル本体２は、図４から良く分かるように、小径の円形断面の金属パイプからなるＵ字状コイル２ａを、Ｕ字面が向き合うように複数体並べて配置したものであり、この構成によりコイル本体２の平行部のそれぞれは、Ｕ字面内の形状（Ｕ字面に直角方向に見た形状、すなわち図１に示す形状）に関して細長さを保っており、Ｕ字面内にて容易に曲げることができる。なお、コイル本体２は金属パイプからなるＵ字状コイル２ａを複数体並べた構成とする代わりに、図６に示すように、偏平なパイプ２ｂを用い、これによって平行部が、Ｕ字面内の形状に関して細長さを保ち、Ｕ字面内にて容易に曲げられるようにしてもよい。ただし、図４に示すように小径の円形断面のパイプからなるＵ字状コイル２ａを複数体用いた方が、コイル本体２を図１（ｂ）に示すように曲げた時に、局部的な折れ曲がりが生じにくく、従って繰り返しの使用に適し、又、内部の孔がつぶれにくく好ましい。コイル本体２は導電性の点で金属材料で作られるものであり、好ましくは銅管が使用される。
【００１８】
端子部材３は、金属製の、好ましくは銅製のパイプで作られており、その一端にコイル本体２の端部がろう付け等により接続され、接続部１０を形成している。更に、図５から良く分かるように、各端子部材３には片側に、先端外周にねじを切った接続口３ａが形成され、その反対側に取付ねじ１１が固定されている。接続口３ａは電源からの接続ケーブル（図示せず）に接続するためのものであり、取付ねじ１１は端子支持部材６に取り付けるためのものである。端子支持部材６は、テフロン、ベークライト等の絶縁材料で作られるもので、端子部材３の取付ねじ１１を貫通させる孔を備え、その孔に取付ねじ１１を貫通させ、その先端にワッシャ１３、スプリングワッシャ１４を介してナット１５を締め込むことにより、２つの端子部材３を支持している。ここで、取付ねじ１１は端子支持部材６に対して回転しうるように固定されており、このため、図１（ｂ）に示すように、コイル本体２を湾曲させ、その曲げに応じて一対の端子部材３、３が長手方向に相対的にずれようとした際、端子支持部材６が取付ねじ１１に対して回転することにより端子部材３、３の相対的なずれを許容し、曲げ動作に干渉することがない。
【００１９】
図１において、一対の端子部材３の間及びコイル本体２の先端部分の間には、絶縁性の保護板１８が取り付けられている。この保護板１８は一対の端子部材３を相互に絶縁すると共に、接続部１０に過度な力が加わって破損しないように保護するためのものであり、剛性に優れた板、例えばＦＲＰ板が用いられる。一対の端子部材３の外周には適当な絶縁体（図示せず）が設けられている。
【００２０】
図３、図４において、磁性体４は、複数の薄板４ａを相互に摺動可能に積層し、更にその周囲を非接着性の絶縁テープ２０でらせん状に巻いて一体化した構造のものである。この構成とすると、積層した薄板４ａ同志が滑りやすく、且つ絶縁テープ２０と薄板４ａとの間、及びらせん状に巻かれた絶縁テープ２０同志も滑りやすいので、磁性体４を全体として、薄板４ａの面に直角方向に容易に弾性的に曲げることができる。ここで、絶縁テープ２０をらせん状に巻く際には、テープの側縁がオーバーラップするように巻いておく。これにより、磁性体４を曲げた際に絶縁テープ２０の位置がずれても内部の薄板４ａを露出させることがなく、確実な絶縁が得られる。薄板４ａとしては、厚さ０．０５ｍｍ程度の珪素鋼板を用いることが好ましく、また、絶縁テープ２０としては、ＰＴＦＥテープを用いることが好ましい。
【００２１】
この磁性体４は、Ｕ字状のコイル本体２の間に、その薄板４ａがＵ字面に直交し（図４に示す断面の線Ｘ−Ｘに平行で）且つコイル本体２の長手方向に平行に延びている。このため、コイル本体２の間に磁性体４をはさんだ状態でも、そのコイル本体２及び磁性体４を図１（ｂ）に示すようにＵ字面内にて容易に且つ弾性的に曲げることができる。磁性体４の長さ及びコイル本体２に対する取付位置は、加熱すべき部材に形成している孔内にコイル本体２を挿入して加熱する際、所望の領域を加熱しうるように定めている。なお、コイル本体２と磁性体４の間には確実な絶縁を確保するため、らせん状に巻かれたテープ２０に加えて絶縁性フィルム２２（例えば、０．１ｍｍ程度の厚さのポリイミドフィルム）が配置されており、またコイル本体２のＵターン部分と磁性体４の端部との間にも、確実な絶縁を確保するため、シリコンゴム等の絶縁材２３（図１参照）が配置されている。
【００２２】
コイル本体２の外側を覆うように配置される保護材５は、コイル本体２の間に挟んでいる磁性体４が抜け落ちないように保持すると共に、コイル本体２を加熱すべき部材の孔内に挿入した時に、そのコイル本体２を絶縁するためのものであり、絶縁性材料（例えばＰＴＦＥ）で作られたチューブ、ネット、或いは絶縁性繊維（例えば、ガラス繊維、セラミック繊維）の編組等を、単独で或いは組み合わせて使用できる。
【００２３】
ストッパ７は、コイル本体２を加熱すべき部材に形成した孔内に挿入する際に、その挿入深さを定めるためのもので、絶縁材料で作られており、止めねじ２４によって所望の位置に固定可能としている。
【００２４】
以上の構成になる挿入型誘導加熱コイル１は、コイル本体２及びその間に挟まれた磁性体４が共に同方向に曲げやすいので、図１（ｂ）に示すように、全体を作業者が手で大きく弾性的に湾曲させることができる。図７はこの挿入型誘導加熱コイル１をボルトヒータとして使用する場合の使用例を示すもので、２６は蒸気タービン車室の継手フランジ、２７は中心にボルトヒータを通すための孔２７ａを備えたボルト、２８は中心にボルトヒータを通すための孔２８ａを備えたナット、２９は球面座金、３０はナット２８の上方に張り出したケーシングである。この構造ではボルト２７及びその上端のナット２８の上方にケーシング３０が張り出しているので、ナット２８の上方から真っ直ぐなボルトヒータを挿入することはできない。しかしながら、本実施例の挿入型誘導加熱コイル１は容易に曲げることができるので、図７に示すように曲げた状態で孔２８ａ、２７ａに差し込んで行く。孔２８ａ、２７ａに差し込まれた部分は自身の弾性より、或いは孔２８ａ、２７ａ内面で案内されて元の真っ直ぐな状態に戻るので、挿入型誘導加熱コイル１を必要な長さだけ差し込むことができる。図８に示すように、挿入型誘導加熱コイル１を孔２８ａ、２７ａにストッパ７で定まる深さまで挿入した後、端子部材３に電源３２からの接続ケーブル３３を接続し、その接続ケーブル３３を介して冷却媒体（水）を流すと共に適宜周波数の交流電流を通電する。これにより、主として磁性体４を配置した部分のコイル本体２（図１参照）の周囲に交番磁束が発生し、ボルト２７に誘導電流が生じて急速に発熱し、数分でボルト２７に熱膨張による伸びが発生する。その後、挿入型誘導加熱コイル１を引き抜き、ナット２８の締め込み作業を行う。このように、本実施例の挿入型誘導加熱コイル１は、ボルト２７及びナット２８の上方に小さいスペースしかない場合にも、そのボルト２７の孔２７ａ内に容易に挿入して使用することができる。なお、挿入型誘導加熱コイル１に対する前記交流通電等の条件については従来技術に準じればよい。
【００２５】
以下に上記実施例の挿入型誘導加熱コイル１の具体的な寸法の１例を示す。
コイル本体２の長さ（接続部１０から先端までの長さ）：５８０ｍｍ
コイル本体２の構成：外径３ｍｍの銅管×４本
磁性体４の構成：厚さ０．０５ｍｍ×幅１３ｍｍ×長さ５００ｍｍの珪素鋼板を５０枚積層し、その外周をＰＴＥＦテープでらせん状に包装
保護材５：外径１６ｍｍ×肉厚１．０ｍｍ×長さ５５０ｍｍのＰＴＦＥチューブ
この挿入型誘導加熱コイル１を手で図１（ｂ）に示すように曲げたところ、半径５００ｍｍ程度に容易に且つ弾性的に曲げることができた。
【００２６】
次に、本発明の第二の実施例を説明する。図９は第二の実施例による挿入型誘導加熱コイルの概略正面図である。全体を参照符号４１で示す挿入型誘導加熱コイルは、先端セグメント４２と、それに接続された中間セグメント４３と、それに接続された後端セグメント４４と、その後端セグメント４４に取り付けられたストッパ４５等を有している。
【００２７】
この先端セグメント４２は図１０に示すように、略Ｕ字状に形成された中空のコイルセグメント４６と、その間にはさまれた磁性体４７と、略Ｕ字状のコイルセグメント４６の両端にそれぞれ設けられた電流及び冷却媒体連通用のコネクター４８Ａと、コイルセグメント４６の外周に設けられた絶縁体（図示せず）等を有し、一体として取り扱い可能としたものである。コイルセグメント４６は銅等の導電体で作られ、断面が円弧と弦で囲まれた部分円状をなしており、図１０（ｂ）から良く分かるように、先端セグメント４２全体として略円形断面を形成している。磁性体４７の材質、形態は特に制限されず、例えば、珪素鋼板等を積層したもの、珪素鋼粉末を固めたもの等任意である。コイルセグメント４６の外周に設ける絶縁体は、コイルセグメント４６の外周に固着して設けたもの（例えば溶射等によって固着したアルミナ系のセラミックス）でもよいし、或いはコイルセグメント４６及び磁性体４７全体を包囲するように設けた絶縁性のテープ、フィルム、チューブ（例えば、ガラステープ、ＰＴＦＥチューブ等）でもよい。先端セグメント４２の外径は、加熱効率を考慮し、この挿入型誘導加熱コイル４１を挿入する孔２７ａ（図１４参照）の内径よりわずかに（１〜２ｍｍ程度）小さく設定している。また、先端セグメント４２の長さは、図１４において、ナット２８の上方の空間を利用して孔２８ａに挿入しうる長さに定められるものであり、例えば、１１０ｍｍ程度に選定される。
【００２８】
先端セグメント４２の上端に設けているコネクター４８Ａは、中間セグメント４３の下端に設けているコネクター４８Ｂ（図１１参照）と接続可能なものである。このコネクター４８Ａ、４８Ｂとしては、電流及び冷却媒体を連通させることができるように接続可能な構成のものを適宜使用可能であり、本実施例では図１３に示すように、黄銅等の導電体で作られたホースユニオンが使用されている。すなわち、一方のコネクター４８Ａは、先端に外ねじ４８ａを、根元に六角部４８ｂを有しており、他方のコネクター４８Ｂは、袋ナット４８ｃを有しており、その袋ナット４８ｃを外ねじ４８ａに締め込むことにより、図１３（ｂ）に示すように連結でき、袋ナット４８ｃを緩めることにより、図１３（ａ）に示すように外すことができる。
【００２９】
中間セグメント４３は、図１１に示すように、向かい合うように配置された一対の中空のコイルセグメント５２と、その間にさまれた磁性体５３と、一対のコイルセグメント５２の両端にそれぞれ設けられた電流及び冷却媒体連通用のコネクター４８Ａ、４８Ｂと、コイルセグメント５２の外周に設けられた絶縁体（図示せず）とを有し、コイルセグメント５２と磁性体５３を接着するとか、全体を絶縁体で巻くとかすることにより一体化したものである。この中間セグメント４３のコイルセグメント５２も、先端セグメント４２のコイルセグメント４６と同一断面を有しており、中間セグメント４３の断面形状及び断面寸法も先端セグメント４２とほぼ同一である。また、磁性体５３、絶縁体も先端セグメント４２の磁性体４７、絶縁体と同様である。コイルセグメント５２の両端に設けられるコネクターとしては、下端に、先端セグメント４２の上端のコネクター４８Ａに接続可能なコネクター４８Ｂが用いられ、上端に、そのコネクター４８Ｂに接続可能なコネクター４８Ａが用いられる。従って、中間セグメント４３は先端セグメント４２の上に接続可能であると共に、その中間セグメント４３の上に別の中間セグメント４３を接続することが可能である。
【００３０】
中間セグメント４３の長さも、図１４において、ナット２８の上方の空間を利用して孔２８ａに挿入しうる長さに定められるものである。また、この中間セグメント４３と先端セグメント４２とが発熱領域となるので、加熱すべき領域の長さに応じて中間セグメント４３の使用個数及び長さが定められる。この中間セグメント４３の長さとしては、例えば、９０ｍｍ程度に選定される。
【００３１】
後端セグメント４４は、図１２に示すように、中間セグメント４３の磁性体５３に代えて薄い絶縁体５６を用いた以外は、中間セグメント４３と同様な構造であり、一対のコイルセグメント５２と、その両端に設けられたコネクター４８Ａ、４８Ｂと、コイルセグメント５２の外周に設けられた絶縁体（図示せず）等を有している。一対のコイルセグメント５２の間に配置される絶縁体５６としては、厚さ１ｍｍ程度のマイカ板が好適である。この後端セグメント４４は、中間セグメント４３に対する通電及び冷却媒体の連通のために設けたものであり、接続に必要な長さに応じて、長さ及び使用個数が定められる。
【００３２】
次に、上記構成の挿入型誘導加熱コイル４１の使用方法を、図１４に示す蒸気タービン車室の継手フランジ２６のボルト２７の加熱を例にとって説明する。なお、ここで使用している符号は、図７に示す符号と同一である。まず、上端のナット２８に形成している孔２８ａ内に、上方から先端セグメント４２を挿入し、その先端セグメント４２の大部分を孔２８ａ内に挿入した状態で、中間セグメント４３をコネクター４８Ａ、４８Ｂを利用して接続する。次いで、接続した中間セグメント４３を孔２８ａ内に挿入し、その上端に次の中間セグメント４３を接続する。以下同様の動作を行って、中間セグメント４３を接続して行き、その後、後端セグメント４４を接続し、ストッパ４５で位置が規制されるまで、挿入型誘導加熱コイル４１を孔２８ａ、２７ａ内に挿入する。これにより、図９に示すように、先端セグメント４２、中間セグメント４３、後端セグメント４４が接続され、各コイルセグメント４６、５２を長いＵ字状に接続してなるコイルが形成され、その先端セグメント４２及び中間セグメント４３が、図１４に示すボルト２７の孔２７ａ内の加熱すべき領域に位置することとなる。その後、後端セグメント４４の上端のコネクター４８Ａに電源からの接続ケーブル（図示せず）を接続し、その接続ケーブルを介して冷却媒体（水）を流すと共に適宜周波数の交流電流を通電する。これにより、主として、中間セグメント４３及び先端セグメント４２の周囲に交番磁束が発生し、ボルト２７に誘導電流が生じて急速に発熱し、数分でボルト２７に熱膨張による伸びが発生する。その後、ナット２８の締め込み作業を行う。締め込み作業終了後、適当な時期に挿入型誘導加熱コイル４１を抜き出す。この抜き出し動作は先に行った動作の逆を行えばよい。
【００３３】
このように、本実施例の挿入型誘導加熱コイル４１は、ボルト２７及びナット２８の上方に小さいスペースしかない場合にも、小さいスペースを利用して、そのボルト２７の孔２７ａ内に容易に出し入れすることが可能である。更に、この実施例の挿入型誘導加熱コイル４１は、湾曲させる必要がないので、個々のセグメント４２、４３、４４は剛性が大きくてもよく、このため、内径の大きい孔に挿入して加熱する用途に好適である。
【００３４】
以下に上記実施例の挿入型誘導加熱コイル４１の具体的な寸法の１例を示す。
▲１▼ 加熱対象
孔２７ａ、２７ｂの内径：５８ｍｍ
孔２７ａ、２７ｂの全長：９５０ｍｍ
孔２８ａの上方の有効スペース長さ：約１８０ｍｍ
▲２▼ 挿入型誘導加熱コイル４１
先端セグメント４２及び中間セグメント４３の外径：５０ｍｍ
先端セグメント４２の長さ（コネクターを含まず）：１１０ｍｍ
中間セグメント４３の長さ（コネクターを含まず）： ９０ｍｍ
中間セグメント４３の使用個数：３個
有効加熱長さ（先端セグメント４２及び中間セグメント４３の接続状態での全長）：５００ｍｍ
後端セグメント４４の長さ（コネクターを含まず）：１３５ｍｍ
後端セグメント４４の使用個数：２個
後端セグメント４４の接続状態での全長（リード長さ）：３００ｍｍ
【００３５】
なお、上記実施例では、挿入型誘導加熱コイル１、４１をボルト２７の加熱に用いる場合を説明したが、この挿入型誘導加熱コイル１、４１の加熱対象はボルトに限らず、管等の内面からの加熱に用いてもよいことは言うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本願請求項１の発明になる挿入型誘導加熱コイルは、細長いＵ字状に形成したコイル本体を、そのＵ字面内の形状に関して細長い金属製の導電体で形成し、しかもそのコイル本体間にはさんだ磁性体を、複数の薄板を相互に摺動可能に積層した構成としたことにより、挿入型誘導加熱コイルを全体として、容易に弾性的に湾曲させることができ、加熱すべき部材に設けている孔の延長線上の有効スペースが小さくても、その小さいスペースを利用して、その孔内に挿入することができ、加熱すべき部材を誘導加熱により敏速に且つ効率良く加熱することができるという効果を有している。
【００３７】
ここで、前記コイル本体を、Ｕ字面を向き合わせて並べられた円形断面の金属パイプより成る複数のＵ字状コイルで構成しておくと、コイル本体を曲げた時に局部的な折れ曲がりを生じにくく、このため繰り返し使用に適し、又、冷却媒体の通路が塞がってトラブルを起こすということを回避できるという効果が得られる。
【００３８】
更に、前記一対の端子部材を各端子部材同志がコイル本体の長手方向に相対的に移動可能なように保持する端子支持部材を設けておくと、各端子部材に対して電源側の端子を接続する作業が容易となり、しかも、端子部材同志はコイル本体の長手方向に相対的に移動できるので、コイル本体を曲げた時にその曲げに応じて端子部材同志が相対的にずれることができ、曲げ動作に干渉することがないという効果が得られる。
【００３９】
更に、前記磁性体を構成する複数の薄板を、非接着性の絶縁テープでらせん状に巻いた構成としておくと、磁性体の曲げ易さを損なうことなく、磁性体の絶縁を確保することができるという効果が得られる。
【００４０】
本願請求項５の発明になる挿入型誘導加熱コイルは、先端セグメントと、それに接続可能な１個若しくは複数個の中間セグメントと、それに接続可能な後端セグメントとを有する構成としたことにより、先端セグメント、中間セグメント、後端セグメントを次々と接続しながら、加熱すべき部材に形成している孔内に挿入することができ、そのため、孔の延長線上に小さいスペースしかない場合でも、その小さいスペースを利用して孔内に挿入することができ、且つ接続した状態では長いＵ字状のコイルを構成できるの、加熱すべき部材を誘導加熱により敏速に且つ効率良く加熱することができるという効果を有している。
【００４１】
ここで、前記先端セグメント及び中間セグメントをほぼ同一寸法の且つほぼ円形の断面を有する構成としておくと、円形断面の孔内に挿入した状態では、孔内面に対して微小な且つほぼ均一な間隙を形成するような位置に位置させることができ、孔の周囲を効率良く且つ比較的均等に加熱することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施例による挿入型誘導加熱コイルを、外周の保護材のみを破断して示す概略正面図
（ｂ）はその挿入型誘導加熱コイルを、曲げた状態で示す概略正面図
【図２】図１に示す挿入型誘導加熱コイルの概略側面図
【図３】図１に示す挿入型誘導加熱コイルの分解斜視図
【図４】図１に示す挿入型誘導加熱コイルを図１の矢印Ａ−Ａ方向に見た概略断面図
【図５】図１に示す挿入型誘導加熱コイルを図１の矢印Ｂ−Ｂ方向に見た概略断面図
【図６】本発明の他の実施例における図４と同一部分の断面図
【図７】図１に示す挿入型誘導加熱コイル１を、蒸気タービン車室の継手接続用のボルト２７に挿入する状態を示す概略断面図
【図８】挿入型誘導加熱コイル１をボルト２７内の所定位置まで挿入し通電する状態を示す概略断面図
【図９】本発明の他の実施例による挿入型誘導加熱コイルの概略正面図
【図１０】図９に示す挿入型誘導加熱コイルの先端セグメント４２を示すもので、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は概略断面図
【図１１】図９に示す挿入型誘導加熱コイルの中間セグメント４３を示す概略斜視図
【図１２】図９に示す挿入型誘導加熱コイルの後端セグメント４４を示す概略斜視図
【図１３】図９に示す挿入型誘導加熱コイルに用いているコネクター４８Ａ、４８Ｂを示すもので、（ａ）は外した状態を示す概略断面図、（ｂ）は連結した状態を示す概略断面図
【図１４】図９に示す挿入型誘導加熱コイル１を、蒸気タービン車室の継手接続用のボルト２７に挿入する状態を示す概略断面図
【符号の説明】
１、４１ 挿入型誘導加熱コイル
２ コイル本体
２ａ Ｕ字状コイル
３ 端子部材
４ 磁性体
４ａ 薄板
５ 保護材
６ 端子支持部材
７ ストッパ
１８ 保護板
２０ 絶縁テープ
２２ 絶縁性フィルム
２６ 継手フランジ
２７ ボルト
２７ａ 孔
２８ ナット
３０ ケーシング
４２ 先端セグメント
４３ 中間セグメント
４４ 後端セグメント
４６、５２ コイルセグメント
４７、５３ 磁性体
５６ 絶縁体
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービン車室の継手フランジ等の締付け、緩めに用いられるボルトの加熱、その他各種装置の大型ボルトの加熱、或いはボイラチューブの加熱、２重管の内管加熱、小径管溶接部の加熱等のように、加熱すべき部材に形成されている長尺の孔内に挿入し、その孔内から部材を加熱するために使用する挿入型誘導加熱コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より陸用或いは舶用の蒸気タービンの車室の横継手面等のボルトの締め、緩め時にボルトに伸び代を生じさせるためにボルトを加熱することが行われており、そのための手段として、あらかじめボルトに中心孔を開けておき、その中心孔に抵抗線加熱によるボルトヒータを挿入して加熱していた。しかしながら、抵抗線加熱では、加熱能率が悪く、時間がかかるばかりでなく、劣化が激しく、寿命が短いという問題があった。また、加熱に時間がかかるため、熱伝導によってボルトの周囲の部材も加熱されてしまい、ボルトの必要伸び代に変化が生じて、管理が難しいという問題もあった。
【０００３】
この問題点を解決するものとして、高周波誘導加熱を利用した高周波ボルトヒータが特開平６−２０３９４８号公報に提案されている。この公報に提案のものは、断面がほぼ半円形の金属パイプを細長いＵ字状に折り曲げ、そのＵ字の内側に磁性体を配置して一体化し、断面がほぼ円形の長い棒状としたものであり、これをボルトの中心孔に挿入し、通電することにより、ボルトの長手方向の所望領域をきわめて敏速に且つ能率良く加熱することができ、ボルトの締め、緩め作業の時間を大幅に短縮できるという利点を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この高周波ボルトヒータにも更に改良すべき点のあることが判明した。すなわち、この高周波ボルトヒータを使用する時には、ボルトの中心に軸線方向に形成している中心孔に対してその一端側からボルトヒータを挿入してゆくが、従来の高周波ボルトヒータは剛性が高く湾曲させることができないため、そのボルトの中心孔の延長線上に、高周波ボルトヒータの全長を収容しうるスペースが必要であり、そのようなスペースを確保できない場所では使用できないという問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる問題点に鑑みて為されたもので、ボルト等の加熱すべき部材に形成している孔内に挿入して使用する形式の誘導加熱コイルであって、その孔の延長線上に、孔内に挿入すべき誘導加熱コイルの全長よりも小さいスペースしか確保できない場所でも使用可能な挿入型誘導加熱コイルを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本願の第一の発明は、上記問題点を解決するため、挿入型誘導加熱コイルの、加熱すべき部材に形成している孔内に挿入させる棒状の部分を弾性的に湾曲させることの可能な構成とし、挿入型誘導加熱コイルを湾曲させながら孔内に挿入させることにより、孔の延長線上に狭いスペースしかなくても、そのスペースを利用して挿入可能としたものである。
【０００７】
本願の第二の発明は、上記問題点を解決するため、挿入型誘導加熱コイルの、加熱すべき部材に形成している孔内に挿入させる棒状の部分を、長手方向に複数のセグメントに分割可能な構成とし、孔内に一つのセグメントを挿入した後、そのセグメントに次のセグメントを接続して挿入するという動作を繰り返すことにより、孔の延長線上に狭いスペースしかなくても、そのスペースを利用して挿入可能としたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本願請求項１の発明になる挿入型誘導加熱コイルは、細長いＵ字状に形成された中空のコイル本体と、該コイル本体の両端にそれぞれ、電流及び冷却媒体を供給及び排出させるように接続された一対の端子部材と、前記コイル本体のＵ字の内側にはさまれた磁性体と、前記コイル本体の外側を覆うように配置された絶縁性の且つ可撓性の保護材とを具備し、前記コイル本体はそのＵ字面内にて容易に且つ弾性的に曲げることができるよう、Ｕ字面内の形状に関して細長い金属製の導電体より成り、前記磁性体は前記コイル本体と同じ曲げ方向に容易に且つ弾性的に曲げることができるよう複数の薄板を、各薄板がＵ字面に直交し且つコイル本体の長手方向に平行となるように配向させ且つ相互に摺動可能に積層した構造を有していることを特徴とするものである。
【０００９】
上記構成の挿入型誘導加熱コイルでは、細長いＵ字状に形成されたコイル本体がそのＵ字面内の形状に関して細長い金属製の導電体より成るのでそのＵ字面内にて弾性的に曲げ易く、また、前記磁性体も複数の薄板を相互に摺動可能に積層した構成であるので弾性的に曲げ易く、しかも、両者を曲げやすい方向が一致するように配置しているので、結局、コイル本体とそのＵ字の内側にはさまれた磁性体を全体として容易に且つ弾性的に湾曲させることができ、加熱すべき部材に形成されている孔の延長線上のスペースが小さい場合でもそのスペースを利用して、孔内に挿入することができる。
【００１０】
ここで、前記コイル本体は、Ｕ字面を向き合わせて並べられた円形断面の金属パイプより成る複数のＵ字状コイルで構成することが好ましい。円形断面のパイプは、偏平な断面のパイプに比べて曲げた時に局部的な折れ曲がりを生じにくく、このため繰り返し使用に適し、又、冷却媒体の通路が塞がってトラブルを起こすということが生じにくい。なお、本発明におけるＵ字状のコイル本体は、その長手方向に延びる平行部分が湾曲させやすければよいので、該平行部分のみを前記Ｕ字断面に関して細長くする構成としてもよい。
【００１１】
前記した構成の挿入型誘導加熱コイルには、更に、前記一対の端子部材を、各端子部材同志がコイル本体の長手方向に相対的に移動可能なように保持する端子支持部材を設けることが好ましい。この端子支持部材を設けておくと、この端子支持部材が一対の端子部材を保持するので、端子部材間にコイル本体を破損させるような外力が作用するのを防ぎ、又、各端子部材に対して電源装置からの接続ケーブルを接続する作業が容易となり、しかも、各端子部材同志はコイル本体の長手方向に相対的に移動できるので、コイル本体を曲げた時に生じるコイル本体の平行部分の円弧長さのずれに応じて各端子部材の位置が相対的にずれることができ、曲げ動作に干渉することがない。
【００１２】
更に、前記磁性体を構成する複数の薄板を、非接着性の絶縁テープでらせん状に巻いておくことが好ましい。この構成により、磁性体の曲げ易さを損なうことなく、磁性体の絶縁を確保することができる。
【００１３】
本願請求項５の発明になる挿入型誘導加熱コイルは、先端セグメントと、それに接続可能な１個若しくは複数個の中間セグメントと、それに接続可能な１個若しくは複数個の後端セグメントを具備しており、前記先端セグメントは、略Ｕ字状に形成された中空のコイルセグメントと、そのＵ字の内側にはさまれた磁性体と、前記コイルセグメントの両端にそれぞれ設けられた電流及び冷却媒体連通用のコネクターと、前記コイルセグメントの外周に設けられた絶縁体とを有しており、前記中間セグメントは、向かい合うように配置された一対の中空のコイルセグメントと、その間にさまれた磁性体と、前記一対のコイルセグメントのそれぞれの両端にそれぞれ設けられた電流及び冷却媒体連通用のコネクターと、前記コイルセグメントの外周に設けられた絶縁体とを有しており、前記後端セグメントは、平行に並ぶように配置された一対の中空のコイルセグメントと、その間にさまれた絶縁体と、前記一対のコイルセグメントのそれぞれの一端にそれぞれ設けられた電流及び冷却媒体連通用のコネクターと、前記コイルセグメントの外周に設けられた絶縁体とを有しており、前記先端セグメントと中間セグメントと後端セグメントとをそれぞれの端部に設けているコネクターで接続することにより、前記コイルセグメントを長いＵ字状に接続してなるコイルを形成するように構成したことを特徴とするものである。
【００１４】
上記構成の挿入型誘導加熱コイルでは、加熱すべき部材に形成している孔内に、まず先端セグメントを挿入し、その先端セグメントの大部分を前記孔内に挿入した状態で、次の中間セグメントをコネクターを利用して接続し且つ孔内に挿入し、その中間セグメントの大部分を孔内に挿入した状態で、次の中間セグメントをコネクターを利用して接続し且つ孔内に挿入し、以下同様の動作を繰り返し、最後の中間セグメントの後端に後端セグメントをコネクターを利用して接続することにより、孔内に挿入された長いＵ字状のコイルを形成することができ、これに冷却媒体を通しながら通電することで孔の周囲を高周波加熱することができる。また、この逆の動作で孔内から各セグメントを取り出すことができる。これらの動作を行うために孔の延長線上に必要なスペースは、先端セグメント、中間セグメント、後端セグメント等の一つのセグメントの長さよりも少し長いスペースであればよく、従って、小さいスペースしかない場所の孔に対しても長い挿入型誘導加熱コイルを挿入することができる。
【００１５】
ここで、前記先端セグメント及び中間セグメントがほぼ同一寸法の且つほぼ円形の断面を有する構成とすることが好ましい。この構成とすると、先端セグメントと中間セグメントとを接続して形成したコイル本体の外周がほぼ円形となり、円形断面の孔内に挿入した状態では、孔内面に対して微小な且つほぼ均一な間隙を形成するような位置に位置させることができ、孔の周囲を効率良く且つほぼ均等に加熱することが可能となる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を説明する。
図１（ａ）は本発明の一実施例による挿入型誘導加熱コイルを、外周の保護材のみを破断して示す概略正面図、図１（ｂ）はその挿入型誘導加熱コイルを、曲げた状態で示す概略正面図、図２はその挿入型誘導加熱コイルの概略側面図、図３はその挿入型誘導加熱コイルの分解斜視図、図４はその挿入型誘導加熱コイルを図１の矢印Ａ−Ａ方向に見た概略断面図、図５はその挿入型誘導加熱コイルを図１の矢印Ｂ−Ｂ方向に見た概略断面図である。全体を参照符号１で示す挿入型誘導加熱コイルは、細長いＵ字状に形成された中空のコイル本体２と、そのコイル本体２の両端にそれぞれ、電流及び冷却媒体を供給及び排出させるように接続された一対の端子部材３と、コイル本体２のＵ字の内側にはさまれた磁性体４と、コイル本体２の外側を覆うように配置された絶縁性の且つ可撓性の保護材５と、一対の端子部材３を保持する端子支持部材６と、加熱すべき孔に対する挿入深さを規制するためのストッパ７等を備えている。
【００１７】
コイル本体２は、図４から良く分かるように、小径の円形断面の金属パイプからなるＵ字状コイル２ａを、Ｕ字面が向き合うように複数体並べて配置したものであり、この構成によりコイル本体２の平行部のそれぞれは、Ｕ字面内の形状（Ｕ字面に直角方向に見た形状、すなわち図１に示す形状）に関して細長さを保っており、Ｕ字面内にて容易に曲げることができる。なお、コイル本体２は金属パイプからなるＵ字状コイル２ａを複数体並べた構成とする代わりに、図６に示すように、偏平なパイプ２ｂを用い、これによって平行部が、Ｕ字面内の形状に関して細長さを保ち、Ｕ字面内にて容易に曲げられるようにしてもよい。ただし、図４に示すように小径の円形断面のパイプからなるＵ字状コイル２ａを複数体用いた方が、コイル本体２を図１（ｂ）に示すように曲げた時に、局部的な折れ曲がりが生じにくく、従って繰り返しの使用に適し、又、内部の孔がつぶれにくく好ましい。コイル本体２は導電性の点で金属材料で作られるものであり、好ましくは銅管が使用される。
【００１８】
端子部材３は、金属製の、好ましくは銅製のパイプで作られており、その一端にコイル本体２の端部がろう付け等により接続され、接続部１０を形成している。更に、図５から良く分かるように、各端子部材３には片側に、先端外周にねじを切った接続口３ａが形成され、その反対側に取付ねじ１１が固定されている。接続口３ａは電源からの接続ケーブル（図示せず）に接続するためのものであり、取付ねじ１１は端子支持部材６に取り付けるためのものである。端子支持部材６は、テフロン、ベークライト等の絶縁材料で作られるもので、端子部材３の取付ねじ１１を貫通させる孔を備え、その孔に取付ねじ１１を貫通させ、その先端にワッシャ１３、スプリングワッシャ１４を介してナット１５を締め込むことにより、２つの端子部材３を支持している。ここで、取付ねじ１１は端子支持部材６に対して回転しうるように固定されており、このため、図１（ｂ）に示すように、コイル本体２を湾曲させ、その曲げに応じて一対の端子部材３、３が長手方向に相対的にずれようとした際、端子支持部材６が取付ねじ１１に対して回転することにより端子部材３、３の相対的なずれを許容し、曲げ動作に干渉することがない。
【００１９】
図１において、一対の端子部材３の間及びコイル本体２の先端部分の間には、絶縁性の保護板１８が取り付けられている。この保護板１８は一対の端子部材３を相互に絶縁すると共に、接続部１０に過度な力が加わって破損しないように保護するためのものであり、剛性に優れた板、例えばＦＲＰ板が用いられる。一対の端子部材３の外周には適当な絶縁体（図示せず）が設けられている。
【００２０】
図３、図４において、磁性体４は、複数の薄板４ａを相互に摺動可能に積層し、更にその周囲を非接着性の絶縁テープ２０でらせん状に巻いて一体化した構造のものである。この構成とすると、積層した薄板４ａ同志が滑りやすく、且つ絶縁テープ２０と薄板４ａとの間、及びらせん状に巻かれた絶縁テープ２０同志も滑りやすいので、磁性体４を全体として、薄板４ａの面に直角方向に容易に弾性的に曲げることができる。ここで、絶縁テープ２０をらせん状に巻く際には、テープの側縁がオーバーラップするように巻いておく。これにより、磁性体４を曲げた際に絶縁テープ２０の位置がずれても内部の薄板４ａを露出させることがなく、確実な絶縁が得られる。薄板４ａとしては、厚さ０．０５ｍｍ程度の珪素鋼板を用いることが好ましく、また、絶縁テープ２０としては、ＰＴＦＥテープを用いることが好ましい。
【００２１】
この磁性体４は、Ｕ字状のコイル本体２の間に、その薄板４ａがＵ字面に直交し（図４に示す断面の線Ｘ−Ｘに平行で）且つコイル本体２の長手方向に平行に延びている。このため、コイル本体２の間に磁性体４をはさんだ状態でも、そのコイル本体２及び磁性体４を図１（ｂ）に示すようにＵ字面内にて容易に且つ弾性的に曲げることができる。磁性体４の長さ及びコイル本体２に対する取付位置は、加熱すべき部材に形成している孔内にコイル本体２を挿入して加熱する際、所望の領域を加熱しうるように定めている。なお、コイル本体２と磁性体４の間には確実な絶縁を確保するため、らせん状に巻かれたテープ２０に加えて絶縁性フィルム２２（例えば、０．１ｍｍ程度の厚さのポリイミドフィルム）が配置されており、またコイル本体２のＵターン部分と磁性体４の端部との間にも、確実な絶縁を確保するため、シリコンゴム等の絶縁材２３（図１参照）が配置されている。
【００２２】
コイル本体２の外側を覆うように配置される保護材５は、コイル本体２の間に挟んでいる磁性体４が抜け落ちないように保持すると共に、コイル本体２を加熱すべき部材の孔内に挿入した時に、そのコイル本体２を絶縁するためのものであり、絶縁性材料（例えばＰＴＦＥ）で作られたチューブ、ネット、或いは絶縁性繊維（例えば、ガラス繊維、セラミック繊維）の編組等を、単独で或いは組み合わせて使用できる。
【００２３】
ストッパ７は、コイル本体２を加熱すべき部材に形成した孔内に挿入する際に、その挿入深さを定めるためのもので、絶縁材料で作られており、止めねじ２４によって所望の位置に固定可能としている。
【００２４】
以上の構成になる挿入型誘導加熱コイル１は、コイル本体２及びその間に挟まれた磁性体４が共に同方向に曲げやすいので、図１（ｂ）に示すように、全体を作業者が手で大きく弾性的に湾曲させることができる。図７はこの挿入型誘導加熱コイル１をボルトヒータとして使用する場合の使用例を示すもので、２６は蒸気タービン車室の継手フランジ、２７は中心にボルトヒータを通すための孔２７ａを備えたボルト、２８は中心にボルトヒータを通すための孔２８ａを備えたナット、２９は球面座金、３０はナット２８の上方に張り出したケーシングである。この構造ではボルト２７及びその上端のナット２８の上方にケーシング３０が張り出しているので、ナット２８の上方から真っ直ぐなボルトヒータを挿入することはできない。しかしながら、本実施例の挿入型誘導加熱コイル１は容易に曲げることができるので、図７に示すように曲げた状態で孔２８ａ、２７ａに差し込んで行く。孔２８ａ、２７ａに差し込まれた部分は自身の弾性より、或いは孔２８ａ、２７ａ内面で案内されて元の真っ直ぐな状態に戻るので、挿入型誘導加熱コイル１を必要な長さだけ差し込むことができる。図８に示すように、挿入型誘導加熱コイル１を孔２８ａ、２７ａにストッパ７で定まる深さまで挿入した後、端子部材３に電源３２からの接続ケーブル３３を接続し、その接続ケーブル３３を介して冷却媒体（水）を流すと共に適宜周波数の交流電流を通電する。これにより、主として磁性体４を配置した部分のコイル本体２（図１参照）の周囲に交番磁束が発生し、ボルト２７に誘導電流が生じて急速に発熱し、数分でボルト２７に熱膨張による伸びが発生する。その後、挿入型誘導加熱コイル１を引き抜き、ナット２８の締め込み作業を行う。このように、本実施例の挿入型誘導加熱コイル１は、ボルト２７及びナット２８の上方に小さいスペースしかない場合にも、そのボルト２７の孔２７ａ内に容易に挿入して使用することができる。なお、挿入型誘導加熱コイル１に対する前記交流通電等の条件については従来技術に準じればよい。
【００２５】
以下に上記実施例の挿入型誘導加熱コイル１の具体的な寸法の１例を示す。
コイル本体２の長さ（接続部１０から先端までの長さ）：５８０ｍｍ
コイル本体２の構成：外径３ｍｍの銅管×４本
磁性体４の構成：厚さ０．０５ｍｍ×幅１３ｍｍ×長さ５００ｍｍの珪素鋼板を５０枚積層し、その外周をＰＴＥＦテープでらせん状に包装
保護材５：外径１６ｍｍ×肉厚１．０ｍｍ×長さ５５０ｍｍのＰＴＦＥチューブ
この挿入型誘導加熱コイル１を手で図１（ｂ）に示すように曲げたところ、半径５００ｍｍ程度に容易に且つ弾性的に曲げることができた。
【００２６】
次に、本発明の第二の実施例を説明する。図９は第二の実施例による挿入型誘導加熱コイルの概略正面図である。全体を参照符号４１で示す挿入型誘導加熱コイルは、先端セグメント４２と、それに接続された中間セグメント４３と、それに接続された後端セグメント４４と、その後端セグメント４４に取り付けられたストッパ４５等を有している。
【００２７】
この先端セグメント４２は図１０に示すように、略Ｕ字状に形成された中空のコイルセグメント４６と、その間にはさまれた磁性体４７と、略Ｕ字状のコイルセグメント４６の両端にそれぞれ設けられた電流及び冷却媒体連通用のコネクター４８Ａと、コイルセグメント４６の外周に設けられた絶縁体（図示せず）等を有し、一体として取り扱い可能としたものである。コイルセグメント４６は銅等の導電体で作られ、断面が円弧と弦で囲まれた部分円状をなしており、図１０（ｂ）から良く分かるように、先端セグメント４２全体として略円形断面を形成している。磁性体４７の材質、形態は特に制限されず、例えば、珪素鋼板等を積層したもの、珪素鋼粉末を固めたもの等任意である。コイルセグメント４６の外周に設ける絶縁体は、コイルセグメント４６の外周に固着して設けたもの（例えば溶射等によって固着したアルミナ系のセラミックス）でもよいし、或いはコイルセグメント４６及び磁性体４７全体を包囲するように設けた絶縁性のテープ、フィルム、チューブ（例えば、ガラステープ、ＰＴＦＥチューブ等）でもよい。先端セグメント４２の外径は、加熱効率を考慮し、この挿入型誘導加熱コイル４１を挿入する孔２７ａ（図１４参照）の内径よりわずかに（１〜２ｍｍ程度）小さく設定している。また、先端セグメント４２の長さは、図１４において、ナット２８の上方の空間を利用して孔２８ａに挿入しうる長さに定められるものであり、例えば、１１０ｍｍ程度に選定される。
【００２８】
先端セグメント４２の上端に設けているコネクター４８Ａは、中間セグメント４３の下端に設けているコネクター４８Ｂ（図１１参照）と接続可能なものである。このコネクター４８Ａ、４８Ｂとしては、電流及び冷却媒体を連通させることができるように接続可能な構成のものを適宜使用可能であり、本実施例では図１３に示すように、黄銅等の導電体で作られたホースユニオンが使用されている。すなわち、一方のコネクター４８Ａは、先端に外ねじ４８ａを、根元に六角部４８ｂを有しており、他方のコネクター４８Ｂは、袋ナット４８ｃを有しており、その袋ナット４８ｃを外ねじ４８ａに締め込むことにより、図１３（ｂ）に示すように連結でき、袋ナット４８ｃを緩めることにより、図１３（ａ）に示すように外すことができる。
【００２９】
中間セグメント４３は、図１１に示すように、向かい合うように配置された一対の中空のコイルセグメント５２と、その間にさまれた磁性体５３と、一対のコイルセグメント５２の両端にそれぞれ設けられた電流及び冷却媒体連通用のコネクター４８Ａ、４８Ｂと、コイルセグメント５２の外周に設けられた絶縁体（図示せず）とを有し、コイルセグメント５２と磁性体５３を接着するとか、全体を絶縁体で巻くとかすることにより一体化したものである。この中間セグメント４３のコイルセグメント５２も、先端セグメント４２のコイルセグメント４６と同一断面を有しており、中間セグメント４３の断面形状及び断面寸法も先端セグメント４２とほぼ同一である。また、磁性体５３、絶縁体も先端セグメント４２の磁性体４７、絶縁体と同様である。コイルセグメント５２の両端に設けられるコネクターとしては、下端に、先端セグメント４２の上端のコネクター４８Ａに接続可能なコネクター４８Ｂが用いられ、上端に、そのコネクター４８Ｂに接続可能なコネクター４８Ａが用いられる。従って、中間セグメント４３は先端セグメント４２の上に接続可能であると共に、その中間セグメント４３の上に別の中間セグメント４３を接続することが可能である。
【００３０】
中間セグメント４３の長さも、図１４において、ナット２８の上方の空間を利用して孔２８ａに挿入しうる長さに定められるものである。また、この中間セグメント４３と先端セグメント４２とが発熱領域となるので、加熱すべき領域の長さに応じて中間セグメント４３の使用個数及び長さが定められる。この中間セグメント４３の長さとしては、例えば、９０ｍｍ程度に選定される。
【００３１】
後端セグメント４４は、図１２に示すように、中間セグメント４３の磁性体５３に代えて薄い絶縁体５６を用いた以外は、中間セグメント４３と同様な構造であり、一対のコイルセグメント５２と、その両端に設けられたコネクター４８Ａ、４８Ｂと、コイルセグメント５２の外周に設けられた絶縁体（図示せず）等を有している。一対のコイルセグメント５２の間に配置される絶縁体５６としては、厚さ１ｍｍ程度のマイカ板が好適である。この後端セグメント４４は、中間セグメント４３に対する通電及び冷却媒体の連通のために設けたものであり、接続に必要な長さに応じて、長さ及び使用個数が定められる。
【００３２】
次に、上記構成の挿入型誘導加熱コイル４１の使用方法を、図１４に示す蒸気タービン車室の継手フランジ２６のボルト２７の加熱を例にとって説明する。なお、ここで使用している符号は、図７に示す符号と同一である。まず、上端のナット２８に形成している孔２８ａ内に、上方から先端セグメント４２を挿入し、その先端セグメント４２の大部分を孔２８ａ内に挿入した状態で、中間セグメント４３をコネクター４８Ａ、４８Ｂを利用して接続する。次いで、接続した中間セグメント４３を孔２８ａ内に挿入し、その上端に次の中間セグメント４３を接続する。以下同様の動作を行って、中間セグメント４３を接続して行き、その後、後端セグメント４４を接続し、ストッパ４５で位置が規制されるまで、挿入型誘導加熱コイル４１を孔２８ａ、２７ａ内に挿入する。これにより、図９に示すように、先端セグメント４２、中間セグメント４３、後端セグメント４４が接続され、各コイルセグメント４６、５２を長いＵ字状に接続してなるコイルが形成され、その先端セグメント４２及び中間セグメント４３が、図１４に示すボルト２７の孔２７ａ内の加熱すべき領域に位置することとなる。その後、後端セグメント４４の上端のコネクター４８Ａに電源からの接続ケーブル（図示せず）を接続し、その接続ケーブルを介して冷却媒体（水）を流すと共に適宜周波数の交流電流を通電する。これにより、主として、中間セグメント４３及び先端セグメント４２の周囲に交番磁束が発生し、ボルト２７に誘導電流が生じて急速に発熱し、数分でボルト２７に熱膨張による伸びが発生する。その後、ナット２８の締め込み作業を行う。締め込み作業終了後、適当な時期に挿入型誘導加熱コイル４１を抜き出す。この抜き出し動作は先に行った動作の逆を行えばよい。
【００３３】
このように、本実施例の挿入型誘導加熱コイル４１は、ボルト２７及びナット２８の上方に小さいスペースしかない場合にも、小さいスペースを利用して、そのボルト２７の孔２７ａ内に容易に出し入れすることが可能である。更に、この実施例の挿入型誘導加熱コイル４１は、湾曲させる必要がないので、個々のセグメント４２、４３、４４は剛性が大きくてもよく、このため、内径の大きい孔に挿入して加熱する用途に好適である。
【００３４】
以下に上記実施例の挿入型誘導加熱コイル４１の具体的な寸法の１例を示す。
▲１▼ 加熱対象
孔２７ａ、２７ｂの内径：５８ｍｍ
孔２７ａ、２７ｂの全長：９５０ｍｍ
孔２８ａの上方の有効スペース長さ：約１８０ｍｍ
▲２▼ 挿入型誘導加熱コイル４１
先端セグメント４２及び中間セグメント４３の外径：５０ｍｍ
先端セグメント４２の長さ（コネクターを含まず）：１１０ｍｍ
中間セグメント４３の長さ（コネクターを含まず）： ９０ｍｍ
中間セグメント４３の使用個数：３個
有効加熱長さ（先端セグメント４２及び中間セグメント４３の接続状態での全長）：５００ｍｍ
後端セグメント４４の長さ（コネクターを含まず）：１３５ｍｍ
後端セグメント４４の使用個数：２個
後端セグメント４４の接続状態での全長（リード長さ）：３００ｍｍ
【００３５】
なお、上記実施例では、挿入型誘導加熱コイル１、４１をボルト２７の加熱に用いる場合を説明したが、この挿入型誘導加熱コイル１、４１の加熱対象はボルトに限らず、管等の内面からの加熱に用いてもよいことは言うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本願請求項１の発明になる挿入型誘導加熱コイルは、細長いＵ字状に形成したコイル本体を、そのＵ字面内の形状に関して細長い金属製の導電体で形成し、しかもそのコイル本体間にはさんだ磁性体を、複数の薄板を相互に摺動可能に積層した構成としたことにより、挿入型誘導加熱コイルを全体として、容易に弾性的に湾曲させることができ、加熱すべき部材に設けている孔の延長線上の有効スペースが小さくても、その小さいスペースを利用して、その孔内に挿入することができ、加熱すべき部材を誘導加熱により敏速に且つ効率良く加熱することができるという効果を有している。
【００３７】
ここで、前記コイル本体を、Ｕ字面を向き合わせて並べられた円形断面の金属パイプより成る複数のＵ字状コイルで構成しておくと、コイル本体を曲げた時に局部的な折れ曲がりを生じにくく、このため繰り返し使用に適し、又、冷却媒体の通路が塞がってトラブルを起こすということを回避できるという効果が得られる。
【００３８】
更に、前記一対の端子部材を各端子部材同志がコイル本体の長手方向に相対的に移動可能なように保持する端子支持部材を設けておくと、各端子部材に対して電源側の端子を接続する作業が容易となり、しかも、端子部材同志はコイル本体の長手方向に相対的に移動できるので、コイル本体を曲げた時にその曲げに応じて端子部材同志が相対的にずれることができ、曲げ動作に干渉することがないという効果が得られる。
【００３９】
更に、前記磁性体を構成する複数の薄板を、非接着性の絶縁テープでらせん状に巻いた構成としておくと、磁性体の曲げ易さを損なうことなく、磁性体の絶縁を確保することができるという効果が得られる。
【００４０】
本願請求項５の発明になる挿入型誘導加熱コイルは、先端セグメントと、それに接続可能な１個若しくは複数個の中間セグメントと、それに接続可能な後端セグメントとを有する構成としたことにより、先端セグメント、中間セグメント、後端セグメントを次々と接続しながら、加熱すべき部材に形成している孔内に挿入することができ、そのため、孔の延長線上に小さいスペースしかない場合でも、その小さいスペースを利用して孔内に挿入することができ、且つ接続した状態では長いＵ字状のコイルを構成できるの、加熱すべき部材を誘導加熱により敏速に且つ効率良く加熱することができるという効果を有している。
【００４１】
ここで、前記先端セグメント及び中間セグメントをほぼ同一寸法の且つほぼ円形の断面を有する構成としておくと、円形断面の孔内に挿入した状態では、孔内面に対して微小な且つほぼ均一な間隙を形成するような位置に位置させることができ、孔の周囲を効率良く且つ比較的均等に加熱することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施例による挿入型誘導加熱コイルを、外周の保護材のみを破断して示す概略正面図
（ｂ）はその挿入型誘導加熱コイルを、曲げた状態で示す概略正面図
【図２】図１に示す挿入型誘導加熱コイルの概略側面図
【図３】図１に示す挿入型誘導加熱コイルの分解斜視図
【図４】図１に示す挿入型誘導加熱コイルを図１の矢印Ａ−Ａ方向に見た概略断面図
【図５】図１に示す挿入型誘導加熱コイルを図１の矢印Ｂ−Ｂ方向に見た概略断面図
【図６】本発明の他の実施例における図４と同一部分の断面図
【図７】図１に示す挿入型誘導加熱コイル１を、蒸気タービン車室の継手接続用のボルト２７に挿入する状態を示す概略断面図
【図８】挿入型誘導加熱コイル１をボルト２７内の所定位置まで挿入し通電する状態を示す概略断面図
【図９】本発明の他の実施例による挿入型誘導加熱コイルの概略正面図
【図１０】図９に示す挿入型誘導加熱コイルの先端セグメント４２を示すもので、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は概略断面図
【図１１】図９に示す挿入型誘導加熱コイルの中間セグメント４３を示す概略斜視図
【図１２】図９に示す挿入型誘導加熱コイルの後端セグメント４４を示す概略斜視図
【図１３】図９に示す挿入型誘導加熱コイルに用いているコネクター４８Ａ、４８Ｂを示すもので、（ａ）は外した状態を示す概略断面図、（ｂ）は連結した状態を示す概略断面図
【図１４】図９に示す挿入型誘導加熱コイル１を、蒸気タービン車室の継手接続用のボルト２７に挿入する状態を示す概略断面図
【符号の説明】
１、４１ 挿入型誘導加熱コイル
２ コイル本体
２ａ Ｕ字状コイル
３ 端子部材
４ 磁性体
４ａ 薄板
５ 保護材
６ 端子支持部材
７ ストッパ
１８ 保護板
２０ 絶縁テープ
２２ 絶縁性フィルム
２６ 継手フランジ
２７ ボルト
２７ａ 孔
２８ ナット
３０ ケーシング
４２ 先端セグメント
４３ 中間セグメント
４４ 後端セグメント
４６、５２ コイルセグメント
４７、５３ 磁性体
５６ 絶縁体
Claims (6)
- 細長い孔内に挿入してその周囲を誘導加熱するために使用する挿入型誘導加熱コイルであって、細長いＵ字状に形成された中空のコイル本体と、該コイル本体の両端にそれぞれ、電流及び冷却媒体を供給及び排出させるように接続された一対の端子部材と、前記コイル本体のＵ字の内側にはさまれた磁性体と、前記コイル本体の外側を覆うように配置された絶縁性の且つ可撓性の保護材とを具備し、前記コイル本体はそのＵ字面内にて容易に且つ弾性的に曲げることができるよう、Ｕ字面内の形状に関して細長い金属製の導電体より成り、前記磁性体は前記コイル本体と同じ曲げ方向に容易に且つ弾性的に曲げることができるよう複数の薄板を、各薄板がＵ字面に直交し且つコイル本体の長手方向に平行となるように配向させ且つ相互に摺動可能に積層した構造を有していることを特徴とする挿入型誘導加熱コイル。
- 前記コイル本体が、Ｕ字面を向き合わせて並べられた円形断面の金属パイプより成る複数のＵ字状コイルで構成されていることを特徴とする請求項１記載の挿入型誘導加熱コイル。
- 更に前記一対の端子部材を保持する端子支持部材が設けられており、その端子支持部材は、前記一対の端子部材の各端子部材同志がコイル本体の長手方向に相対的に移動可能なように保持していることを特徴とする請求項１又は２記載の挿入型誘導加熱コイル。
- 前記磁性体を構成する複数の薄板を、非接着性の絶縁テープでらせん状に巻いていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の挿入型誘導加熱コイル。
- 細長い孔内に挿入してその周囲を誘導加熱するために使用する挿入型誘導加熱コイルであって、先端セグメントと、それに接続可能な１個若しくは複数個の中間セグメントと、それに接続可能な１個若しくは複数個の後端セグメントを具備しており、前記先端セグメントは、略Ｕ字状に形成された中空のコイルセグメントと、そのＵ字の内側にはさまれた磁性体と、前記コイルセグメントの両端にそれぞれ設けられた電流及び冷却媒体連通用のコネクターと、前記コイルセグメントの外周に設けられた絶縁体とを有しており、前記中間セグメントは、平行に並ぶように配置された一対の中空のコイルセグメントと、その間にさまれた磁性体と、前記一対のコイルセグメントのそれぞれの両端にそれぞれ設けられた電流及び冷却媒体連通用のコネクターと、前記コイルセグメントの外周に設けられた絶縁体とを有しており、前記後端セグメントは、平行に並ぶように配置された一対の中空のコイルセグメントと、その間にさまれた絶縁体と、前記一対のコイルセグメントのそれぞれの一端にそれぞれ設けられた電流及び冷却媒体連通用のコネクターと、前記コイルセグメントの外周に設けられた絶縁体とを有しており、前記先端セグメントと中間セグメントと後端セグメントとをそれぞれの端部に設けているコネクターで接続することにより、前記コイルセグメントを長いＵ字状に接続してなるコイルを形成するように構成したことを特徴とする挿入型誘導加熱コイル。
- 前記先端セグメント及び中間セグメントがほぼ同一寸法の且つほぼ円形の断面を有していることを特徴とする請求項５記載の挿入型誘導加熱コイル。
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