JP5311257B2

JP5311257B2 - 鋼材加熱装置の電源用トランス及び鋼材加熱装置

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Publication number: JP5311257B2
Application number: JP2009177123A
Authority: JP
Inventors: 国博小林; 茂奥浦; 文昭生田
Original assignee: Neturen Co Ltd
Current assignee: Neturen Co Ltd
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2029-07-29
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Description

本発明は、鋼材を直接通電加熱するための鋼材加熱装置に用いる電源用トランスと、それを用いた鋼材加熱装置に関するものである。

従来、各種の鋼材や鋼材からなる各種の部材を加熱する方式として、ワークの互いに離間した二箇所に電極部を接触させ、電極部間に交流電流を流すことにより直接通電加熱する方式が知られている。

例えば特許文献１には、直接通電加熱を用いた自動車用ドアガードビームの製造方法が開示されている。

特許文献１では、加熱装置の電源にトランスが使用されており、トランスの一次巻線に制御部を介して交流電流を供給し、トランスの二次巻線に生じる交流電流を、熱処理する鉄鋼製パイプの両端付近から電極部を介して通電している。鉄鋼製パイプは、交流電流が流れることにより所定温度まで加熱され、その後冷却水が鉄鋼製パイプに噴射されることにより、鉄鋼製パイプの焼入れが行なわれる。

直接通電加熱では、ワークの大きに応じた交流電流がワークに供給される。ワーク内部まで加熱するような場合には供給電流をより大きくする。

電源用トランスからの供給電流を大きくし易くするために、鉄芯に巻回された一次巻線や二次巻線を導電材料からなる中空パイプにより構成し、中空パイプに冷却水を循環させて各巻線の冷却を行うことで、巻線の単位面積当たりの電流を増加させることも行われている。乾式の場合、単位面積当たりの電流は４Ａ／ｍｍ^２程度に設定されるのに対して、水冷の場合には１０Ａ／ｍｍ^２程度に設定される。

一般にトランスの巻線電圧は、Ｅ＝4.44ｆnΦm（式中、Ｅは巻線電圧［Ｖ］、ｆは周波数［Ｈｚ］、ｎは巻数［回］、Φmは磁束［Ｗｂ］でＢm×Ａ［Ｔｍ²］、Ｂmは磁束密度［Ｔ］、Ａ［ｍ²］は鉄芯の断面積である。）で示される。そのため、鉄芯の断面積ＡはＥ／（4.44・ｆ・n・Ｂm）［ｍ²］であり、１ターンあたりの巻線電圧に比例し、周波数に反比例している。

商用周波数のトランスを設計する場合、損失の許容される磁束密度Ｂｍを選定し、１ターンあたりの電圧を決め、鉄芯の大きさを求める。目的の２次出力電圧を得るために、Ｅ１／Ｅ２＝ｎ１／ｎ２（式中、Ｅ１は一次巻線の巻線電圧、Ｅ２は二次巻線の巻線電圧、ｎ１は一次巻線の巻数、ｎ２は二次巻線の巻数である。）の関係から、１次電圧に対し巻数を決定する。ただしＥ１／ｎ１、Ｅ２／ｎ２が１ターンあたりの電圧を超えないようにする。

効率、特性、重量などを経済的で最良なものにするため、例えば図１１に示すシェル型のトランス２１０では、鉄芯２１１の中央部に一次巻線２２０を巻回し、この一次巻線２２０の周囲に二次巻線２３０を巻回して構成されている。一次巻線２２０と二次巻線２３０は漏れ磁束を防ぐためできるだけ密着させて巻き、鉄損、銅損、重量などを総合的にみて最良になるよう鉄芯断面積、巻線導体断面積、巻数などを選択している。ここでは、１ターンあたりの電圧を数ボルトにするのが一般的である。

特開平０４−２８０９２４号公報

しかしながら、従来の直接通電加熱を行う鋼材加熱装置では、より大きいワークを加熱したり、より短時間でワークを昇温するには、高電圧大電流をワークに供給するが、そのような場合、鋼材加熱装置の電源用トランスが大型化し易かった。

即ち、電源用トランスにおいてワークに供給する電流を増加させるには、出力電流に見合う導体断面積の巻線を用いることになる。ところが、一般的なトランスの製造方法で鉄芯に巻回されている巻線を太くすると、太い巻線を所定回数巻回することが可能な配置スペースを鉄芯に設けなければならず、鉄芯の中空部などの大きさも十分に確保しなければならない。その結果、鉄芯が大型化して電源用トランスが大きくなり易かった。

巻線を太くする代わりに、複数の巻線を並列に設けるとしても、隣接する線間或いは巻線と鉄芯間を絶縁した状態で配置するため、やはり鉄芯が大型化して電源用トランスが大きくなり易かった。

例えば中空パイプからなる巻線の場合、加工し易いために一般的に使用される直径１０ｍｍ、厚さ２ｍｍ、導体断面積１２．５ｍｍ^２の銅パイプを用い、導体断面積を２０００ｍｍ^２程度にするとすれば、１６０本ほど並列に配置しなければならず、配置スペースが大きくなる。しかも、複数回巻くにはかなりの加工技術と労力も必要である。

一方、１本の巻線を太くするとすれば、曲げ加工が困難になるため、鉄芯に巻回すことが容易でなく、電源用トランスの製造に手間を要することになり、製造が困難である。

そこで、本発明は、直接通電加熱を行う鋼材加熱装置において、より大きな交流電流を供給し易く、小型で製造容易な電源用トランスを提供することを第一の目的とし、また、幅の広いワーク全体に均一に大きな交流電圧及び電流を供給し易く、小型化可能な鋼材加熱装置を提供することを第二の目的とする。

上記第一の目的を達成するために、本発明の鋼材加熱装置の電源用トランスは、
一方の端面から他方の端面まで貫通した中空部を有する環状の鉄芯と、
中空部の内面、鉄芯の一方の端面、鉄芯の一方の端面と鉄芯の他方の端面とをつなぐ側面、鉄芯の他方の端面に沿って、中空部の内面に戻るように、中空パイプを複数ターン巻回して成り、上記中空パイプ内部に冷却媒体が流れる一次巻線と、
環状の鉄芯及び一次巻線に巻回した二次巻線と、
を備え、
二次巻線が、
鉄芯の中空部に挿通され、一端が鉄芯の一方の端面から外側に突出し、他端が鉄芯の他方の端面から外側に突出するように配置された板状の第一硬質導電部材と、
鉄芯の一方の端面よりも外側で、一端が第一硬質導電部材の一端に接続され、他端が鉄芯の側面から外側に突出するように配置された板状の一方の第二硬質導電部材と、
鉄芯の他方の端面よりも外側で、一端が第一硬質導電部材の他端に接続され、他端が鉄芯の側面から外側に突出するように配置された板状の他方の第二硬質導電部材と、
鉄芯の側面よりも外側で一端が一方の第二硬質導電部材の他端と接続された一方の第三硬質導電部材と、
鉄芯の側面よりも外側で一端が他方の第二硬質導電部材の他端と接続された他方の第三硬質導電部材と、
を備え、
第一硬質導電部材の一端と一方の第二硬質導電部材の一端とが連結され、第一硬質導電部材の他端と他方の第二硬質導電部材の一端とが連結され、一方の第二硬質導電部材の他端と一方の第三硬質導電部材の一端とが連結され、かつ他方の第二硬質導電部材の他端と他方の第三硬質導電部材の一端とが連結されることにより、二次巻線がワンターンを構成し、
一方の第三硬質導電部材の他端に一方のブスバーが接続され、他方の第三硬質導電部材の他端に他方のブスバーが接続され、一方のブスバー及び他方のブスバーにそれぞれ電極部を介してワークに接続されて、一次巻線に商用周波数又はそれよりも低い周波数の交流電流を流すことにより、二次巻線、ブスバー、電極部及びワークで形成される閉回路に電流が流れ、ワークを直接通電加熱することを特徴とする。

上記構成において、第一硬質導電部材、一方の第二硬質導電部材、他方の第二硬質導電部材、一方の第三硬質導電部材及び他方の第三硬質導電部材には、それぞれ冷却用パイプが個別に接触するように設けられている。

上記構成において、第一硬質導電部材、一方の第二硬質導電部材、他方の第二硬質導電部材、一方の第三硬質導電部及び他方の第三硬質導電部材における各断面積が同じである。

上記構成によれば、二次巻線が１ターンの巻線として構成されているので、二次巻線の断面積を大きくして十分な電流を通電可能にしても、１本の線が太くなるだけであり、鉄芯における二次巻線の配置スペースを小さく抑えることが可能である。例えば、太い二次巻線を鉄芯に複数回巻回するときのように各二次巻線間の間隙を確保する必要がない。そのため、鉄芯を小型に抑えることができ、電源用トランスの小型化を図り易い。しかも、二次巻線を複数回巻回する手間を簡略化できるため製造も容易である。

また、二次巻線は複数の硬質導電部材が互いに締結具により連結されることで構成されているので、二次巻線の断面積を大きく確保していても容易に鉄芯へ装着することができる。硬質導電部材を冷却する冷却手段として、硬質導電部材の表面に接合されて冷却媒体が流通される冷却パイプを備えるとよい。使用時に硬質導電部材を冷却することができるため、単位断面積あたりの電流を大きく確保し易く、二次巻線の断面積を小さく抑えることができて、電源用トランスの一層の小型化を図り易い。

上記第二の目的を達成するために、本発明の鋼材加熱装置は、上述の鋼材加熱装置の電源用トランスと、電源用トランスの一次巻線に供給される電流の周波数を調整する周波数調整部と、を備える。

このような構成によれば、上述のような鋼材加熱装置の電源用トランスを用いるので、大きな電流を供給可能であっても小型化でき、しかも、電極部に供給される交流電流の周波数を調整する周波数調整部を備えているので、幅の広いワークであっても、周波数を低下させることで、ワーク全体に均一に大きな交流電流を供給することが可能である。

本発明に係る鋼材加熱装置の電源用トランスによれば、二次巻線が１ターンの巻線として構成されているので、二次巻線の断面積を大きく確保しても、鉄芯における二次巻線の配置スペースを小さく抑えると共に二次巻線を巻回する手間を簡略化できる。従って、より大きな交流電流を供給し易く、小型で製造容易な電源用トランスを提供することが可能である。

本発明に係る鋼材加熱装置によれば、上述のような鋼材加熱装置の電源用トランスを備えると共に、電極部に供給する交流電流の周波数を調整する周波数調整部を備えるので、幅の広いワーク全体に均一に大きな交流電流を供給し易く、小型化可能な鋼材加熱装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る電源用トランスの構成を示し、一部を断面で示す概略平面図である。図１の電源用トランスを示す概略斜視図である。本発明の実施形態に係る電源用トランスを用いた鋼材加熱装置の構成を示す概略図である。低炭素鋼、ステンレス鋼からなる板材を１０００℃に昇温する場合の電流密度と昇温時間との関係を示すグラフである。低炭素鋼からなる板材に所定昇温時間で通電する場合の電極間距離と電圧との関係を示すグラフである。第２の実施形態に係る電源用トランスを示す概略斜視図である。第２の実施形態に係る電源用トランスの硬質導電部材又はブスバーの部分斜視図である。第３の実施形態に係る電源用トランスを示す概略断面図である。第４の実施形態に係る電源用トランスを用いた鋼材加熱装置の構成を示す概略図である。第４の実施形態に係る電源用トランスを用いた別の鋼材加熱装置の構成を示す概略図である。第５の実施形態に係る鋼材加熱装置を示す概略正面図である。図１１の鋼材加熱装置の概略Ａ−Ａ断面図である。図１１の鋼材加熱装置の概略側面図である。図１１の鋼材加熱装置の要部を示す部分拡大正面図である。図１１の鋼材加熱装置の要部を示す部分拡大側面図である。従来の電源用トランスを説明するための斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

この実施形態に係る鋼材加熱装置５０の電源用トランス１０は、図１及び図２に示すように、環状の鉄芯１１と、この鉄芯１１に巻回された一次巻線２０及び二次巻線３０を備える。

鉄芯１１は、公知の鉄芯材料により環状に形成されており、外形形状が略直方体状を呈し、中央に一方の端面１１ａから他方の端面１１ｂまで貫通する間口としての中空部１２を備えている。鉄芯１１の一次巻線２０及び二次巻線３０が巻回される領域において、その断面積は出力電圧及び周波数に対応して設定されている。

一次巻線２０は、導電材料からなる中空パイプにより構成されており、鉄芯１１の周囲に沿って、即ち鉄芯１１の中空部１２の内面、鉄芯１１の一方の端面１１ａ、一方又は他方の側面１１ｃ，１１ｄ、他方の端面１１ｂに沿って、鉄芯１１の中空部１２の内面に戻るように、鉄芯１１の表面に沿って引き回されている。

一次巻線２０の巻数は、鉄芯１１の左右の各部分でそれぞれ複数ターンとなっている。

一次巻線２０は、鉄芯１１の左右の各部分において、それぞれ始端及び終端に接続端子２１，２２を備え、接続端子２１，２２には交流電源からの交流が電力調整部７０を介して供給されるように接続されている。

一次巻線２０は、鉄芯１１の端面１１ａ側に配置された始端及び終端に、図示しない水等の冷却媒体の供給部が接続されており、一次巻線２０の内部に冷却媒体が流通されて、一次巻線２０を冷却可能となっている。

二次巻線３０は、鉄芯１１の中空部１２に挿通された第一硬質導電部材３１と、この第一硬質導電部材３１に接続された一対の第二硬質導電部材３２，３３及び一対の第三硬質導電部材３４，３５とを備えている。硬質導電部材３１〜３５は、導電材料から十分な断面積を有して形成されており、曲げ加工が容易でない程度の剛性を有する。

具体的には、第一硬質導電部材３１は導電材料から板状に形成されており、その断面積は出力電流に対応して設定され、第一硬質導電部材３１の長さは鉄芯１１の中空部１２の長さより長く設定されている。第一硬質導電部材３１は、鉄芯１１の中空部１２内に挿通されたとき、その両端３１ａ，３１ｂが鉄芯１１の端面１１ａ，１１ｂから突出する。

各第二硬質導電部材３２，３３は、第一硬質導電部材３１と同様の導電材料から板状に形成されており、その断面積も同じである。第二硬質導電部材３２，３３には、一端３２ａ，３３ａを直角に屈曲されることで第一硬質導電部材３１との連結部位が立体的に形成されている。連結部位における第一硬質導電部材３１との接触面積は第二硬質導電部材３２，３３の断面積以上に確保されている。各第二硬質導電部材３２，３３は、第一硬質導電部材３１の両端３１ａ，３１ｂに対してそれぞれ一端３２ａ，３３ａが締結具としてのボルト３６により連結されている。

各第二硬質導電部材３２，３３の長さは、鉄芯１１の中空部１２内側から側面１１ｃまでの長さより長く設定されており、第一硬質導電部材３１と連結された状態で各第二硬質導電部材３２，３３の他端３２ｂ，３３ｂが鉄芯１１の側面１１ｃを越えて突出している。

各第三硬質導電部材３４，３５は、第一硬質導電部材３１及び第二硬質導電部材３２，３３と同様の導電材料から板状に形成され、その断面積も同様である。第三硬質導電部材３４、３５には、一端３４ａ，３５ａを直角に屈曲されることで第二硬質導電部材３２，３３との連結部位が立体的に形成されている。連結部位における各第二硬質導電部材３２，３３との接触面積は第三硬質導電部材３４，３５の断面積以上に確保されている。各第三硬質導電部材３４，３５は、第二硬質導電部材３２，３３の他端３２ｂ，３３ｂに対してそれぞれ一端３４ａ，３５ａが締結具としてのボルト３７により連結されている。

第三硬質導電部材３４，３５は、鉄芯１１の一方の側面１１ｃに向き合って延び、各第三硬質導電部材３４，３５の他端３４ｂ，３５ｂが、鉄芯１１の一方の側面１１ｃ側で互いに離れた位置に配置されている。

このような第一から第三硬質導電部材３１〜３５は、互いに連結されることで、二次巻線３０が全長で連続した１本の導電体として構成される。

第一から第三硬質導電部材３１〜３５のそれぞれその表面には、各硬質導部材３１〜３５毎に冷却手段４１，４２，４３，４４，４５が設けられている。各冷却手段４１〜４５は、各硬質導電部材３１〜３５の表面に接触状態で接合された冷却パイプから構成されており、その始端及び終端に、図示しない水等の冷却媒体の供給部及び排出部が接続されている。これにより、各冷却手段４１〜４５の内部に冷却媒体が流通されることで、第一から第三硬質導電部材３１〜３５が冷却可能となっている。

このような電源用トランス１０を用いて鋼材加熱装置５０を構成するには、図３に示すように、電源用トランス１０の各第三硬質導電部材３４，３５に、ブスバー３８，３９等を介して電極部１２０、１３０を接続することで構成される。なお、一次側には電力調整部７０として制御盤が設けられており、交流電源からの電力を必要に応じて調整して一次巻線２０へ供給できるように構成される。

鋼材加熱装置５０の加熱対象であるワークＷとしては、鋼材からなる板材、棒材、パイプ材、異形材、立体形状物など、各種の部材を対象にでき、長尺の部材であってもよい。好ましくはワークＷが、均一な厚さを有する板材や棒材などのように長手方向に一定の断面積を有する部材であるのが好適であり、この実施形態では、長さ１〜２ｍ、幅０．１〜０．５ｍ、厚さ１〜２ｍｍの板材又は板成形品に好適に使用可能な装置となっている。

電極部１２０、１３０は、ワークＷの表面の互いに離間した任意の位置に接触可能なものであればよいが、電極間距離Ｌが調整可能に構成されるのが好ましい。電極間距離Ｌとは、ワークＷの表面に接触された電極部１２０、１３０の接触面内側縁間の距離である。この電極部１２０、１３０は、ワークＷの表面に均一に面接触可能なものが好適で、ワークＷの全幅に接触可能なものが特に好適である。ワークＷの所望の領域に大電流を均一に流し易くできるからである。電極部１２０、１３０やブスバー３８，３９にも、二次巻線３０と同様に、導体に冷却媒体を流通可能なパイプにより冷却手段を設けていてもよい。

この鋼材加熱装置５０では、ワークＷの加熱領域全体を均一に急速温度上昇させることが可能であり、２００℃／秒以上の昇温速度を実現することも可能となっている。

そのような電源用トランス１０に要求される仕様としては、例えば商用周波数５０Ｈｚ若しくは６０Ｈｚで入力電圧がＡＣ２００Ｖ、４４０Ｖ又は６６０Ｖであり、容量が５００ｋＶＡ〜２０００ｋＶＡ以上で、１ターンの二次巻線３０により、ワークＷに応じた例えばＡＣ５０Ｖ〜１００Ｖの出力電圧、ＡＣ８，０００Ａ〜２０，０００Ａ又はそれ以上の出力電流が得られることが好ましい。

二次巻線３０としては、このような出力電圧及び出力電流が得られるように、断面積を確保することが好ましい。

例えば、低炭素鋼の板材からなるワークＷを１０００℃に昇温するには、電流密度と昇温時間との関係を示す図４の曲線Ａから分かるように、昇温時間を１０秒以下で昇温速度１００℃／秒以上にするには電流密度を３５Ａ／ｍｍ^２以上にし、昇温時間５秒以下で昇温速度２００℃／秒以上にするには電流密度を５０Ａ／ｍｍ^２以上にすることが必要である。また、ステンレス鋼からなるワークＷを１０００℃に昇温する場合には、図４の曲線Ｂのように昇温時間に対応した電流密度以上にすることが必要である。

そして、所定昇温時間で通電する際の電極間距離と電圧との関係を示す図５のグラフから分かるように、低炭素鋼の板材で電極間距離Ｌで電流密度を確保する場合、例えば昇温時間２０secでは直線ａ、昇温時間１５secでは直線ｂ、昇温時間１０secでは直線ｃ、昇温時間５secでは直線ｄの電圧とすることが必要である。

これらに基づき、低炭素鋼からなり、幅２５０ｍｍ及び厚さ１．６ｍｍで断面積が２５０×１．６＝４００ｍｍ^２の板材からなるワークＷにおいて、長さ１．５ｍの領域を昇温時間５ｓｅｃで１０００℃に加熱するには、電流密度が５０Ａ／ｍｍ^２で必要電流が４００×５０＝２００００Ａ、必要電圧７６Ｖとなる。

そのため、二次巻線３０としては、１０Ａ／ｍｍ^２の許容電流密度が得られる水冷の場合、２０００ｍｍ^２以上の断面積を有するものとすればよい。

なお、鉄芯１１は、商用周波５０Ｈｚとし、鉄芯の磁束密度１．５Ｔとした場合、必要出力電圧が７６Ｖであるため、Ｅ／（４．４４・ｆ・ｎ・Ｂｍ）から７６／（４．４４×５０×１×１．５）で０．２３ｍ^２以上の断面積を有するものとすればよい。鉄芯１１の形状は、例えば許容されるかぎり奥行きｄを長くとると共に幅ｗを小さくし、中空部１２のサイズを小さくすることで各寸法を設定すれば、鉄芯１１の総重量を軽減することができて好適である。

このような鋼材加熱装置５０によりワークＷを加熱するには、以下のようにする。

まず、ワークＷに対し、加熱予定の領域を介して互いに離間した位置に電極部１２０、１３０の接触面を全幅に接触させる。電源用トランス１０では、第一から第三硬質導電部材３１〜３５が接続されて二次巻線３０が構成され、この二次巻線３０がブスバー３８，３９及び電極部１２０、１３０を介してワークＷに接続されることで、全体で鉄芯１１の周囲に１ターンの閉じた回路が構成される。

この状態で、商用電源等の交流電源から交流を電源用トランス１０の複数巻回された一次巻線２０に供給する。このとき、電源用トランス１０の一次巻線２０及び二次巻線３０の冷却手段４１〜４５に対して冷却装置から冷却媒体を流通させつつ通電する。

二次巻線３０の第一硬質導電部材３１から第二硬質導電部材３２，３３、第三硬質導電部材３４，３５、ブスバー３８，３９、電極部１２０、１３０及びワークＷにより形成される閉回路に各種の条件に対応した電流が生じる。

このとき、二次巻線が１ターンの巻線として構成されているため、閉回路のワークＷには大電流を流すことができ、ワークＷを短時間で急激に昇温させることができる。例えば、ワークＷの加熱予定の領域を１０００℃程度の高温まで一気に昇温させることができる。

そして、ワークＷを所望の温度まで急昇温させた後には、直ちに、或いは必要に応じて通電を所定時間継続して所定温度を保持した後、通電を停止して冷却することで、ワークＷの各種の熱処理が行なわれる。

以上のような鋼材加熱装置の電源用トランス１０によれば、二次巻線３０が１ターンの巻線として構成されているので、二次巻線３０の断面積を大きくすることで、鋼材を短時間で昇温したり大きなワークＷを加熱できる程度に十分な電流を確保しても、鉄芯１１における二次巻線３０の配置スペースを複数回巻回する場合に比べて、小さく抑えることが可能である。例えば、二次巻線３０を挿通するために鉄芯１１の中空部１２を大きく確保する必要がない。そのため、鉄芯１１を小型化でき、電源用トランス１０全体の小型化が可能である。

このように二次巻線３０を１ターンの巻線として構成すると、電源用トランス１０の一次側から二次側への変換効率が低下することにはなる。しかし、それにもかかわらず二次巻線３０を１ターンの巻線として構成することで、二次巻線３０で大電流を得ることができ、ワークＷを短時間で所定温度まで加熱できて小型の電源用トランス１０を実現することが可能となるのである。

また、電源用トランス１０を製造する際、二次巻線３０を太くして、断面積を大きく確保できるようにしても、二次巻線３０を複数回巻回する手間が不要であり、電源用トランス１０の製造が容易である。

特に、二次巻線３０が第一硬質導電部材３１〜第三硬質導電部材３５を連結して構成されているため、二次巻線３０を鉄芯１１に装着する際に二次巻線３０を折り曲げて巻回する作業が不要であり、二次巻線を容易に鉄芯１１へ装着できる。

また、各硬質導電部材３１〜３５には、冷却手段４１〜４５が設けられているので、通電時に二次巻線３０を冷却でき、二次巻線３０の単位断面積あたりの電流量を大きく確保し易く、二次巻線３０の断面積を小さく抑えて、電源用トランス１０の一層の小型化を図り易い。
［第２の実施形態］
図６及び図７は、この実施形態の電源用トランス１０の斜視図である。この電源用トランス１０では、一次巻線２０が環状に形成された鉄芯１１の一方側に巻回されており、この一次巻線２０の周りに二次巻線３０が巻回されている。

この実施形態では、鉄芯１１について、商用周波５０Ｈｚ、鉄芯の磁束密度１．５Ｔとし、二次巻線３０を１ターンとして、要求される出力電圧にみあった鉄芯の断面積を選定している。ここでは、出力電圧５０Ｖとし、断面積Ａは、Ｅ／（４．４４・ｆ・ｎ・Ｂｍ）から５０／（４．４４×５０×１×１．５）で、０．１５ｍ^２とした。鉄芯１１の奥行きｄを７００ｍｍとすると、幅ｗが２１４ｍｍとなる。

間口である中空部１２は、鉄芯１１、一次巻線２０、二次巻線３０の相互間を絶縁した状態で、一次巻線２０及び二次巻線３０を通せる必要最小限の大きさにしている。

一次巻線２０は、一次巻線２０の導体部分の断面積を減らすため、水冷銅パイプを用いており、必要に応じてタップを設けておくことも可能である。

二次巻線３０及びブスバー３８，３９は、例えば図７（ａ）或いは図７（ｂ）に示すように、必要な断面積を有する硬質導電部材に、水冷パイプからなる冷却手段４６が溶接されていてもよい。

以上のような電源用トランス１０によれば、第１の実施形態と同様の作用効果が得られる。特に、この実施形態の電源用トランス１０では、鉄芯１１の断面積や中空部１２を出来るだけ小さくしたことで、極めて小型化することが可能である。
［第３の実施形態］
図８は、この実施形態の電源用トランスを示す。この実施形態の電源用トランス１０において、鉄芯１１及び一次巻線２０は第１の実施形態１と同様である。

二次巻線３０は、鉄芯１１の中空部１２に挿通されて端面１１ａ，１１ｂから突出した板状の第一硬質導電部材８１と、第一硬質導電部材８１に接続されて両側に延び、鉄芯１１の両側面１１ｃ，１１ｄに達する板状の第二硬質導電部材８２，８２と、第二硬質導電部材８２，８２に接続されて鉄芯１１の端面１１ｂ側に達する板状の第三硬質導電部材８３，８３と、第三硬質導電部材８３，８３に接続されて鉄芯１１の端面１１ｂに配置される第四硬質導電部材８４とを備えており、第一硬質導電部材８１と第四硬質導電部材８４とにそれぞれブスバー３８，３９が接続されている。

ここでは、第一硬質導電部材８１、ブスバー３８，３９は、第二硬質導電部材８２，８２及び第四硬質導電部材８４の２倍の断面積となっている。

このような電源用トランス１０では、第１の実施形態と同様にブスバー３８，３９に電極部１２０、１３０が接続されており、電極部１２０、１３０がワークＷに接触することで、第一乃至第四硬質導電部材８１乃至８４、ブスバー３８，３９及びワークＷの全体で１ターンの巻線が構成されるようになっている。

以上のような構成の電源用トランス１０では、実施形態１と同様の作用効果を得ることが可能である。

特に、この実施形態によれば、二次巻線３０が鉄芯１１の中空部１２の両側にそれぞれ１ターン巻回され、各二次巻線３０，３０が並列に設けられて結線されている。そのため、第４の実施形態に係る電源用トランス１０によれば、第１の実施形態と同様の作用効果が得られることに加え、２倍の出力を得ることが可能である。

そのため、この実施形態では、鉄芯１１の形状が十分に小さく形成でき、電源用トランス１０をより小型化することが可能である。
［第４の実施形態］
第４の実施形態では、図３に示すように、交流電源から一次巻線２０に供給される交流電流を調整するための電流調整部７０である制御盤において、一次巻線２０に供給される交流電流の周波数をワークＷの幅に応じて調整できるように構成されている。

電流調整部７０は、例えば、周波数を２０Ｈｚから４００Ｈｚ程度の範囲で調整可能に構成してもよい。この電流調整部７０としては、単相の交流電源を使用している場合、図９に示すような単相逆並列回路７１を使用することができる。なお、容量が大きな単相逆並列回路７１では、電源側に高調波相間の電圧アンバランスなどが発生する場合がある。そのため、図１０に示すような出力制御に三相単相変換器７３（ＡＣ／ＡＣインバータ）を使用することができる。その他は、第１の実施形態と同様である。

このような鋼材加熱装置５０では、鉄芯１１の断面積を減らすことができる。即ち、出力周波数を上げることにより、Ｅ／（４．４４・ｆ・ｎ・Ｂｍ）に基づき周波数に反比例して断面積を減らすことが可能である。

一方、出力周波数を上げると、幅の広い板材等のワークＷなどは交流電流の表皮効果の影響で、外側と中心部とに温度差が発生し易くなり、その場合には均一な加熱ができなくなる。

例えば、第１の実施形態の鋼材加熱装置５０では、電源として、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用電源を使用しているが、ワークＷの幅が広くなると、ワークＷを流れる電流が、表皮効果の影響でワークＷの両側縁側に集中してしまい、ワークＷの幅方向に関する均一な加熱が困難になることがある。

そのため、この実施形態の鋼材加熱装置５０では、出力周波数の選択はワークＷの形状やサイズなどに応じて適切に調整するのが好ましい。この周波数の調整は、例えばワークＷの幅が所定値以上のとき、例えば５０〜２０Ｈｚのような低い周波数の交流電流を一次巻線２０に供給することが可能である。

以上のような鋼材加熱装置５０によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を得られる上、ワークＷの幅に応じて電流調整部７０でワークＷに供給する交流電流の周波数を変化させるので、ワークＷの幅が広い場合であっても、ワークＷの加熱予定の領域全体に均一に大きな交流電流を供給して、ワークＷの所定領域全体を均一に加熱することが可能である。

なお、交流電源の周波数を低くすることで、電源用トランス１０の鉄芯１１の断面積を大きくすることが必要となる場合もあるが、この実施形態では、二次巻線３０が１ターンの巻線として構成されているため、鉄芯１１の断面積を大きく確保したとしても、十分に小型化を図ることが可能である。

なお、上記第１乃至第４の実施形態は、この発明の範囲内において適宜変更可能であり、二次巻線３０を構成する硬質導電部材３１〜３５、８１〜８４の数は特に限定されるものではない。例えば、上記各１本の硬質導電部材３１〜３５、８１〜８４を、複数の硬質導電部材を直列に接合することで形成してもよい。

上述した各実施形態では、二次巻線３０の各硬質導電部材３１〜３５、８１〜８４は板状に形成されているが、棒状あるいは角柱状に形成されていてもよく、中空パイプによりに形成され、内部に冷却媒体を流通可能に構成してもよい。

上述した各実施形態では、何れもコア型トランスの例について説明したが、シェル型等の他の形態のトランスであってもよい。その場合、鉄芯の形状もそれぞれに応じた形状とすることができる。
［第５の実施の形態］
図１１乃至図１５は、第１実施形態に係る電源用トランス１０を用い、鋼材からなる板材を直接通電加熱する装置及び方法の例である。

この鋼材加熱装置１１０は、板材、棒材、パイプ材、異形材、立体形状物など、種々の形状を呈した鋼材からなる各種のワークＷを加熱するための装置である。ワークＷとしては、鋼材からなるものであれば特に限定されないが、この実施の形態では、例えば板厚２ｍｍ以下、幅５００ｍｍ以下、長さ２０００ｍｍ以下、断面積２０００ｍｍ^２以下の板又は板加工品の加熱に特に好適に使用可能である。

鋼材加熱装置１１０では、図１１乃至図１３に示すように、ワークＷの長さ方向の互いに離れた位置に電気的に接触する第一電極部１２０と第二電極部１３０とが、フレーム１１１の一方の側面側に、互いに離接可能に配置されて構成されている。第一電極部１２０及び第二電極部１３０には導電部材１４１,１４２が、ブスバー３８，３９を介して第１実施形態の電源用トランス１０に係る二次巻線３０に電気的に接続されている。

第一電極部１２０は、フレーム１１１の互いに縦方向に離間した位置に離接可能に配置された第一下側電極部１２０Ａ及び第一上側電極部１２０Ｂを備える。

第一下側電極部１２０Ａは、フレーム１１１に固定された略Ｌ字状の取付部材１２４と、取付部材１２４の水平部に固定された支持部１２３と、支持部１２３に揺動可能に支持された電極組立体１２１とを備える。

第一上側電極部１２０Ｂは、フレーム１１１に装着された加圧部としての駆動シリンダ１２７と、駆動シリンダ１２７に鉛直方向に上下動可能に装着された支持部１２５と、支持部１２５に揺動可能に支持された電極組立体１２２とを備える。駆動シリンダ１２７は、流体圧により駆動されるガイド付きシリンダであって、支持部１２５を第一下側電極部１２０Ａ側に加圧可能となっている。第一下側電極部１２０Ａ及び第一上側電極部１２０Ｂの支持部１２３，１２５及び電極組立体１２１，１２２の構造については後述する。

第二電極部１３０は、フレーム１１１の第一電極部１２０と同じ側面に装着されて第一電極部１２０との間の距離を調整するための間隔調整部１４０と、フレーム１１１に間隔調整部１４０を介して装着され、互いに縦方向に離間した位置に離接可能に配置された第二下側電極部１３０Ａ及び第二上側電極部１３０Ｂと、第一電極部１２０から離間する方向に第二電極部１３０に引張力又は加圧力を負荷可能な引張部１５０とを備える。

間隔調整部１４０及び引張部１５０は、フレーム１１１の上方及び下方の位置に互いに平行に固定されたガイドレール１１２ａ，１１２ｂと、ガイドレール１１２ａ，１１２ｂに水平方向に横移動可能に支持された移動ベース１３８と、ガイドレール１１２ａ，１１２ｂと平行に配置され、ハンドル１３９ｃにより回転可能なネジ軸１３９ｂと、ネジ軸１３９ｂに螺合する移動ブロック１３９ａと、移動ブロック１３９ａに固定され、移動ベース１３８と連結されたロッド１５１を有するエアーシリンダ１５２とを備える。

間隔調整部１４０では、ハンドル１３９ｃによりネジ軸１３９ｂを回転させて移動ブロック１３９ａを移動させると、エアーシリンダ１５２を介して連結された移動ベース１３８がガイドレール１１２ａ，１１２ｂに沿って移動し、これにより第二下側電極部１３０Ａ及び第二上側電極部１３０Ｂが、第一電極部１２０に対して近接又は離間することが可能となっている。

引張部１５０では、移動ベース１３８及び移動ブロック１３９ａが所定位置に配置された状態で、エアーシリンダ１５２に調整された空気圧を供給することで、供給された空気圧に対応する力で移動ベース１３８を移動ブロック１３９ａ側に引っ張ることが可能となっている。

引張部１５０による移動ベース１３８の付勢力は、ワークＷの加熱時及び冷却時の熱膨張及び熱収縮に対応した所定の力に調整されている。付勢力の調整はエアーシリンダ１５２に供給する空気圧の調整により行うことができる。ここでは、所定の力は加熱時にワークＷの熱膨張により第一電極部１２０と第二電極部１３０との間が離間することが可能であると共に、冷却時にワークＷの熱収縮により第一電極部１２０と第二電極部１３０との間が収縮することが可能に設定されている。

具体的には、ワークＷを挟持することでワークＷの重量が第二電極部１３０に負荷された状態で、エアーシリンダ１５２の引張力により移動ベース１３８がガイドレール１１２ａ，１１２ｂ上で移動できる力以上であって、ワークＷの冷却時の熱収縮する力で、エアーシリンダ１５２の引張力に抗して移動ベース１３８がガイドレール１１２ａ，１１２ｂ上で移動可能な力以下であることが必要である。特に、ワークＷの冷却時の熱収縮する力で、熱収縮量を完全に移動できる力であることが望ましい。

熱膨張及び熱収縮時にワークＷに生じる力は、ワークの材質、長さ、質量又は体積、形状、加熱温度、昇温速度又は降温速度など、種々の条件に応じて変動する。そのため、引張部１５０の引張力は、加熱予定のワークＷに応じて、移動ベース１３８を移動させるための力と複合して設定されるのが好適である。

引張部１５０の好ましい付勢力は、種々の条件から近似的に演算などにより求めてもよいが、予備試験などにより予め求めたり、その値を実際の鋼材加熱装置に応じて補正するなどにより求めることも可能である。

第二電極部１３０の第二下側電極部１３０Ａは、移動ベース１３８に固定された略Ｌ字状の取付部材１３４と、取付部材１３４の水平部に固定された支持部１３３と、支持部１３３に揺動可能に支持された電極組立体１３１とを備える。

第二電極部１３０の第二上側電極部１３０Ｂは、フレームに装着された加圧部としての駆動シリンダ１３７と、駆動シリンダ１３７により鉛直方向に上下動可能に装着された支持部１３５と、支持部１３５に揺動可能に支持された電極組立体１３２とを備える。

駆動シリンダ１３７は、流体圧により駆動されるガイド付きシリンダであって、支持部１３５を第二下側電極部１３０Ａ側に加圧可能となっている。

この鋼材加熱装置１１０では、第一下側電極部１２０Ａ、第一上側電極部１２０Ｂ、第二下側電極部１３０Ａ及び第二上側電極部１３０Ｂにおいて、支持部１２３，１２５，１３３，１３５及び電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２は同様の構成を有している。

具体的には、図１４及び図１５に示すように、支持部１２３，１２５，１３３，１３５は、板状体からなり、取付部材１２４，１３４又は駆動シリンダ１２７，１３７に絶縁断熱板１６６を介して固定されている。

電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２は、導電材料からなり板状を呈する電極基体１６１と、導電材料からなり電極基体１６１の表面に面接触して固定されると共に、固定部位から突出してワークＷとの接触面１６２が形成された電極本体１６３とを有する。

この実施の形態では、第一下側電極部１２０Ａ及び第一上側電極部１２０Ｂの接触面１６２同士は互いに対向しており、第二下側電極部１３０Ａ及び第二上側電極部１３０Ｂの接触面１６２同士も互いに対向している。

接触面１６２は、それぞれワークＷの表面に対応した形状を呈しており、ここでは平面形状となっている。この接触面１６２は、ワークＷの幅方向に延びて加熱予定領域の幅以上に形成されていることが好適であり、ここでは、ワークＷ表面の全幅に亘って接触できる長さに形成されている。

電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２は、接触面１６２の中央部の背面側に、支持部１２３，１２５，１３３，１３５に対して揺動支点を中心に揺動可能に支持されている。接触面１６２の中央部は、ワークＷ幅方向において該中央部の両側に接触面１６２が存在する位置であればよいが、好ましくはワークＷの幅方向に対応する接触面１６２の幅方向における中心であり、特に接触面１６２の中心であるのが好適である。ここでは、揺動支点が後述するセンターピン１６７の突部１６７ａにより構成されている。

電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２の背面となる電極基体１６１の一方側の端部には複数の給電部１６１ａが設けられている。全ての給電部１６１ａは、電極基体１６１の揺動支点を通り、ワークＷの長さ方向、即ち、第一電極部１２０と第二電極部１３０との配置方向に延びる仮想の軸線上に設けられている。

給電部１６１ａに接続された給電用ケーブル１７２は、可撓性を有するものが好適であり、例えば編組銅線ケーブルを使用することができる。

電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２の背面となる電極基体１６１の揺動支点の位置にはセンターピン１６７が配置されており、センターピン１６７の一端側の大径部が電極基体１６１表面より支持部１２３，１２５，１３３，１３５側に突出することで突部１６７ａが形成されている。一方、支持部１２３，１２５，１３３，１３５の電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２側の表面には、突部１６７ａが遊嵌でき、突部１６７ａの厚さより浅い凹部１６８が形成されている。

そのため、突部１６７ａが凹部１６８に遊嵌されて、電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２が支持部１２３，１２５，１３３，１３５に近接したとき、突部１６７ａの頂部が凹部１６８の底部に当接可能である。

突部１６７ａが凹部１６８に遊嵌されると共に突部１６７ａの頂部が凹部１６８の底部に当接した状態では、電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２が支持部１２３，１２５，１３３，１３５に対して突部１６７ａを揺動支点として揺動可能である。

突部１６７ａの高さ及び凹部１６８の深さは、電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２と支持部１２３，１２５，１３３，１３５との対向面が平行な状態で、電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２と支持部１２３，１２５，１３３，１３５が最も近接したとき、両者間に所定の間隙ｄが形成されるように設定されている。

間隔ｄは、所望の揺動量が確保できる範囲であることが必要であり、接触面１６２の大きさに応じて設定するのが好適で、例えば１ｍｍ程度としてもよい。

支持部１２３，１２５，１３３，１３５には、凹部１６８とは異なる位置の貫通孔に、段付きネジ１６９が装着されており、電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２に螺合されることで、支持部１２３，１２５，１３３，１３５と電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２とが離接可能で離脱不能に連結されている。電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２が支持部１２３，１２５，１３３，１３５から離間した状態では、電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２の突部１６７ａと凹部１６８の底部とが互いに離間した状態となる。

段付きネジ１６９の周囲には付勢部としての圧縮バネ１７１が装着されており、電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２と支持部１２３，１２５，１３３，１３５とが互いに離間する方向に付勢されている。

以上のような電極構造を有する鋼材加熱装置１１０を用いて鋼材を加熱処理するには、例えば以下のようにする。

まず、直接通電加熱すべきワークＷの加熱予定の領域の長さに合わせ、間隔調整部１４０のハンドル１３９ｃを回転操作し、第一電極部１２０と第二電極部１３０の間隔を調整する。

ワークＷの全長に亘って加熱する場合には、第一電極部１２０の電極組立体１２１，１２２と第二電極部１３０の電極組立体１３１，１３２を、それぞれワークＷの両端部に接触できるように、第一電極部１２０と第二電極部１３０の間隔を調整する。

ワークＷの一部を加熱する場合には、第一電極部１２０の電極組立体１２１，１２２と第二電極部１３０の電極組立体１３１，１３２をそれぞれワークＷの加熱すべき領域の両端付近に接触できるように、第一電極部１２０と第二電極部１３０の間隔を調整する。

次いで、第一電極部１２０の電極組立体１２１，１２２の間、そして第二電極部１３０の電極組立体１３１，１３２の間にワークＷを挿入し、ワークＷの幅方向の中心に揺動支点を整合させるようにして、第一下側電極部１２０Ａ及び第二下側電極部１３０Ａの接触面１６２上にワークＷを載置する。

載置後、第一上側電極部１２０Ｂ及び第二上側電極部１３０Ｂの駆動シリンダ１２７，１３７を駆動し、第一上側電極部１２０Ｂ及び第二上側電極部の各接触面１６２を、それぞれワークＷ表面の各接触面１６２に対向する部位である被接触面に対して押し付ける。

このとき、各電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２では、電極本体１６３の接触面１６２がワークＷに当接した後、揺動支点に配置された突部１６７ａの頂部が凹部１６８の底部に当接するまでの間、圧縮バネ１７１を付勢力に抗して圧縮させることで各電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２を各支持部１２３，１２５，１３３，１３５に対して揺動傾斜させ、各接触面１６２をワークＷの表面に沿わせて当接させる。

揺動支点に配置された突部１６７ａの頂部が凹部１６８の底部に当接した後は、突部１６７ａの頂部を支点として電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２を揺動させつつ、電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２の各接触面１６２をワークＷ表面に圧接して面接触させる。

その際、突部１６７ａが電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２の接触面１６２の中央部に配置されているため、支持部１２３，１２５，１３３，１３５により電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２を加圧すると、接触面１６２を中央部で加圧でき、接触面１６２のワークＷとの接触部分全体を均一に圧接することができる。その結果、ワークＷ表面に傾斜などの歪みが多少存在していたとしても、電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２の各接触面１６２を確実にワークＷ表面に密着させて面接触させることができる。

この状態では、電源用トランス１０では、第一から第三硬質導電部材３１〜３５が接続されて二次巻線３０が構成され、この二次巻線３０が導電部材１４１,１４２、第一電極部及び第二電極部１２０，１３０を介してワークＷに接続されることで、全体で鉄芯１１の周囲に１ターンの閉じた回路が構成される。

そして、商用電源等の交流電源から交流を電源用トランス１０の複数巻回された一次巻線２０に供給する。このとき、電源用トランス１０の一次巻線２０及び二次巻線３０の冷却手段４１〜４５に対して冷却装置から冷却媒体を流通させつつ通電する。

これにより、二次巻線３０の第一硬質導電部材３１から第二硬質導電部材３２，３３、第三硬質導電部材３４，３５、導電部材１４１,１４２、第一電極部及び第二電極部１２０，１３０及びワークＷにより形成される閉回路に各種の条件に対応した電流が生じる。

このとき、二次巻線３０が１ターンの巻線として構成されているため、閉回路のワークＷには大電流を流すことができ、ワークＷを短時間で急昇温させることができる。例えば、ワークＷの加熱予定の領域を２００℃／秒以上の昇温速度で、１０００℃程度の高温まで一気に昇温させることができる。

この加熱時には、各電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２の接触面１６２がワークＷ表面に面接触しているため、接触面積を大きく確保できて接触抵抗をできるだけ小さく抑えることができる。そのため、ワークＷのより広い範囲で電流を均一に流し易く、ワークＷの広い領域を均一に加熱することが可能である。

特に、二次巻線３０が１ターンの巻線からなる電源用トランス１０により第一電極部１２０と第二電極部１３０との間に電圧を印加して第一電極部１２０と第二電極部１３０との間の領域に電流を流すことでワークＷを加熱しているので、電源用トランス１０を簡単な構成でコンパクトに形成し易いと共に、二次巻線３０の断面積を大きく確保して大電流を通電し易く、そのため、コンパクトな装置で、ワークＷの加熱対象領域に大電流量を通電して短い昇温時間でワークＷを急昇温させることが可能である。

そして、このようにワークＷの所定領域に大電流を通電して急昇温するような加熱処理を行う場合であっても、電極本体１６３を揺動させて接触面をワークＷ表面に沿わせて接触させ易いと共に、電極本体１６３の接触面をワークＷ表面に均一な接圧で圧接し易いので、昇温速度や温度のばらつきを防止できて均一な加熱を行うことが可能である。

このようにしてワークＷを所望の温度まで昇温させた後には、直ちに、或いは、必要に応じて通電を所定時間継続して所定温度を保持した後、通電を停止して冷却することで、ワークＷの各種の熱処理が行なうことができる。

なお、この鋼材加熱装置１１０では、第一電極部１２０及び第二電極部１３０のそれぞれで、ワークＷが各電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２により挟持されているが、引張部１５０のエアーシリンダ１５２に供給される空気圧のような流体圧により、第一電極部１２０に対して第二電極部１３０が離間方向に引っ張られている。そのため、加熱時及び冷却時にワークＷが熱膨張及び熱収縮して長さが変化したとき、ワークＷの長さ変化に追従して移動ベース１３８が移動できる。従って、ワークＷを各電極組立体１２１，１２２，１３１，１３２により挟持していても、熱膨張及び熱収縮による変形を防止することが可能である。

１０電源用トランス
１１鉄芯
１２中空部
２０一次巻線
２１，２２接続端子
３０二次巻線
３１，８１第一硬質導電部材
３２，３３，８２第二硬質導電部材
３４，３５、８３第三硬質導電部材
３６，３７ボルト（締結具）
３８，３９ブスバー
４１〜４５冷却手段
５０鋼材加熱装置
５３，５４電極
８４第四硬質導電部材
１２０、１３０電極部
Ｗワーク

Claims

一方の端面から他方の端面まで貫通した中空部を有する環状の鉄芯と、
上記中空部の内面、上記鉄芯の一方の端面、上記鉄芯の一方の端面と上記鉄芯の他方の端面とをつなぐ側面及び上記鉄芯の他方の端面に沿って、上記中空部の内面に戻るように中空パイプを複数ターン巻回して成り、上記中空パイプ内部に冷却媒体が流れる一次巻線と、
上記環状の鉄芯及び上記一次巻線に巻回した二次巻線と、
を備え、
上記二次巻線が、
上記鉄芯の中空部に挿通され、一端が上記鉄芯の一方の端面から外側に突出し、他端が上記鉄芯の他方の端面から外側に突出するように配置された板状の第一硬質導電部材と、
上記鉄芯の一方の端面よりも外側で、一端が上記第一硬質導電部材の一端に接続され、他端が上記鉄芯の側面から外側に突出するように配置された板状の一方の第二硬質導電部材と、
上記鉄芯の他方の端面よりも外側で、一端が上記第一硬質導電部材の他端に接続され、他端が上記鉄芯の側面から外側に突出するように配置された板状の他方の第二硬質導電部材と、
上記鉄芯の側面よりも外側で一端が上記一方の第二硬質導電部材の他端と接続された一方の第三硬質導電部材と、
上記鉄芯の側面よりも外側で一端が上記他方の第二硬質導電部材の他端と接続された他方の第三硬質導電部材と、
を備え、
上記第一硬質導電部材の一端と上記一方の第二硬質導電部材の一端とが連結され、上記第一硬質導電部材の他端と上記他方の第二硬質導電部材の一端とが連結され、上記一方の第二硬質導電部材の他端と上記一方の第三硬質導電部材の一端とが連結され、かつ上記他方の第二硬質導電部材の他端と上記他方の第三硬質導電部材の一端とが連結されることにより、上記二次巻線がワンターンを構成し、
上記一方の第三硬質導電部材の他端に一方のブスバーが接続され、上記他方の第三硬質導電部材の他端に他方のブスバーが接続され、上記一方のブスバー及び上記他方のブスバーにそれぞれ電極部を介してワークに接続されて、上記一次巻線に商用周波数又はそれよりも低い周波数の交流電流を流すことにより、上記二次巻線、上記ブスバー、上記電極部及び上記ワークで形成される閉回路に電流が流れ、上記ワークを直接通電加熱する、鋼材加熱装置の電源用トランス。
前記第一硬質導電部材、前記一方の第二硬質導電部材、前記他方の第二硬質導電部材、前記一方の第三硬質導電部材及び前記他方の第三硬質導電部材には、それぞれ冷却用パイプが個別に接触するように設けられている、請求項１に記載の鋼材加熱装置の電源用トランス。
前記第一硬質導電部材、前記一方の第二硬質導電部材、前記他方の第二硬質導電部材、前記一方の第三硬質導電部及び前記他方の第三硬質導電部材における各断面積が同じである、請求項１又は２に記載の鋼材加熱装置の電源用トランス。
請求項１乃至３の何れかに記載の鋼材加熱装置の電源用トランスと、
上記電源用トランスの一次巻線に供給される電流の周波数を調整する周波数調整部と、
を備える、鋼材加熱装置。