JP6406674B2 - Induction heating device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、誘導加熱装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to an induction heating apparatus.
一般に熱間圧延ラインでは、被加熱材を加熱炉で圧延可能な温度にまで加熱し、粗圧延機によって粗圧延して、粗バーと呼ばれる状態に成形する。さらに、成形された粗バーを仕上圧延機にかけることによって、所望の板圧や板幅を有する製品を得ている。近年、このような熱間圧延ラインにおいては、粗バーが仕上圧延機に到達する期間に起こる温度降下に対して、圧延機の負荷軽減を目的として、誘導加熱装置が一般的に用いられている。誘導加熱装置では、粗バーの両エッジ部の昇温にはエッジヒータが適用され、粗バーの全体昇温にはバーヒータが適用される。 In general, in a hot rolling line, a material to be heated is heated to a temperature that can be rolled in a heating furnace, roughly rolled by a roughing mill, and formed into a state called a rough bar. Furthermore, a product having a desired plate pressure and plate width is obtained by applying the formed rough bar to a finish rolling mill. In recent years, in such a hot rolling line, an induction heating device is generally used for the purpose of reducing the load on the rolling mill against the temperature drop that occurs during the period when the rough bar reaches the finishing mill. . In the induction heating apparatus, an edge heater is applied to raise the temperature at both edges of the coarse bar, and a bar heater is applied to raise the overall temperature of the coarse bar.
これらエッジヒータやバーヒータは、粗バーを加熱するための加熱コイルおよび鉄心を有している。エッジヒータやバーヒータでは、粗バーからの輻射熱、スケールの付着および冷却等のための水の浸入から加熱コイルおよび鉄心を保護するために、シールドカバーおよび耐熱プレートを設けている。加熱コイルや鉄心については、点検およびメンテナンスが不可欠であり、そのためにシールドカバーや耐熱プレートは、着脱することができるように構成されている。 These edge heaters and bar heaters have a heating coil and an iron core for heating the coarse bar. In edge heaters and bar heaters, a shield cover and a heat-resistant plate are provided in order to protect the heating coil and the iron core from radiant heat from the coarse bar, adhesion of scale, and entry of water for cooling. Inspection and maintenance are indispensable for the heating coil and the iron core. For this reason, the shield cover and the heat-resistant plate are configured to be detachable.
バーヒータにおいて、粗バーを通過する加熱コイルの開口部の粗バー幅方向にエアを吹き付けるエアパージノズルを配置し、エアパージするタイミングを制御する技術が知られている(特許文献1等)。このようなエアパージ機構を設けることにより、バーヒータの加熱コイルに付着したり、堆積したりしたスケールを飛散させる。 In the bar heater, a technique is known in which an air purge nozzle that blows air in the direction of the coarse bar width of the opening of the heating coil that passes through the coarse bar is arranged to control the timing of air purge (Patent Document 1 and the like). By providing such an air purge mechanism, the scale adhered to or deposited on the heating coil of the bar heater is scattered.
また、メンテナンス等のためにエッジヒータのC型形状の鉄心を上下に分割した構造の場合に、付着等したスケールや水等に対して、鉄心を保護する方法に関する技術が知られている(特許文献2等)。この技術では、下側鉄心に対して上側鉄心が可動するように構成されるとともに、上側鉄心と下側鉄心との分割面は、絶縁処理されており、腐食等の進行を抑制している。
In addition, in the case of a structure in which the C-shaped iron core of the edge heater is vertically divided for maintenance or the like, a technique relating to a method for protecting the iron core against adhered scale or water is known (patent)
スケールの大きさはさまざまであり、雰囲気中を舞っている微細なものもあり、水も水蒸気となって雰囲気中に存在する。また、製鉄所内に特有の雰囲気ガス(たとえば、硫黄酸化物、硫化水素、塩素等)が存在するので、誘導加熱装置内は絶えず、これらスケール、水蒸気、雰囲気のガスに晒されている状態になっている。誘導加熱装置内には、加熱コイルや鉄心のみならず主回路導体としてのブスバーやコンデンサといった電気品が存在する。コンデンサは、本体部では、ケースによってモールドされているが、主回路側のブスバーに接続されている接続ブスバーは剥き出しのままである。また、主回路導体として布設されるブスバーは、インダクタンス低減のために相間はできるだけ近づける必要があり、そのために絶縁シートを挟んで近接した状態で布設されている。このような配線構造上、ブスバーの腐食や、絶縁不良によって、突発的な地絡や絶縁破壊等を生ずるおそれがある。したがって、誘導加熱装置として加熱コイルと鉄心を保護すれば安定して操業できるとはとは言い難い。 There are various scales, some of which are fluttering in the atmosphere, and water is also converted into water vapor in the atmosphere. In addition, because there are unique atmospheric gases (for example, sulfur oxide, hydrogen sulfide, chlorine, etc.) in the steelworks, the inside of the induction heating device is constantly exposed to these scale, water vapor, and atmospheric gases. ing. In the induction heating apparatus, there are not only heating coils and iron cores but also electrical products such as bus bars and capacitors as main circuit conductors. The capacitor is molded by the case in the main body, but the connection bus bar connected to the bus bar on the main circuit side remains exposed. Further, the bus bars installed as the main circuit conductors need to be close as much as possible to reduce the inductance, and for this purpose, they are installed in a state of being close to each other with an insulating sheet interposed therebetween. On such a wiring structure, there is a risk of sudden ground faults or dielectric breakdown due to bus bar corrosion or insulation failure. Therefore, it is difficult to say that if the heating coil and the iron core are protected as the induction heating device, the operation can be stably performed.
実施形態は、スケール、水や雰囲気ガスの浸入等に対するブスバーの腐食や突発的な地絡や絶縁破壊を未然に防止する誘導加熱装置を提供する。 Embodiments provide an induction heating device that prevents bus bar corrosion, sudden ground faults and dielectric breakdown in advance of scale, water and atmospheric gas intrusion, and the like.
実施形態に係る誘導加熱装置は、誘導コイルと、前記誘導コイルに電力を供給する交流電源と前記誘導コイルとを電気的に接続する内部配線と、を備える。前記内部配線は、第1方向に延伸する部分を含む第1ブスバーと、前記第1ブスバーに平行して配置された第2ブスバーと、前記第1ブスバーと前記第1絶縁板との間に設けられた第1絶縁板と、第1部分と第2部分とを有し、前記第1方向に交差する第2方向に延伸し、前記第1ブスバー、前記第2ブスバー、および前記第1絶縁板を、前記第1部分と前記第2部分との間に挟持する絶縁性の支持部材と、を含む。前記第1ブスバーおよび前記第2ブスバーは、表面に絶縁層が設けられている。前記第1部分および前記第2部分の前記第2方向の長さは、前記第1ブスバーおよび前記第2ブスバーの前記第2方向の長さよりも長い。前記第1絶縁板の面積は、前記第1絶縁板を挟持している前記第1部分および前記第2部分を、前記第1絶縁板の面に投影した投影面の面積よりも大きい。前記第1絶縁板の前記第2方向の長さは、前記第1部分および前記第2部分の前記第2方向の長さよりも長い。 The induction heating device according to the embodiment includes an induction coil, an AC power supply that supplies power to the induction coil, and an internal wiring that electrically connects the induction coil. The internal wiring is provided between a first bus bar including a portion extending in a first direction, a second bus bar arranged in parallel to the first bus bar, and the first bus bar and the first insulating plate. The first bus bar, the second bus bar, and the first insulating plate, each of which has a first insulating plate, a first portion, and a second portion, and extends in a second direction intersecting the first direction. And an insulating support member sandwiched between the first part and the second part. The first bus bar and the second bus bar have an insulating layer on the surface. The lengths of the first part and the second part in the second direction are longer than the lengths of the first bus bar and the second bus bar in the second direction. The area of the first insulating plate is larger than the area of the projection surface obtained by projecting the first portion and the second portion sandwiching the first insulating plate onto the surface of the first insulating plate. The length of the first insulating plate in the second direction is longer than the lengths of the first portion and the second portion in the second direction.
本実施形態では、第1ブスバーおよび第2ブスバーのそれぞれの表面に絶縁層が設けられているので、第1ブスバーと第2ブスバーとの間の電気的な絶縁が確保される。さらに、実施形態では、前記第1ブスバーと前記第2ブスバーとの間に設けられ、支持部材よりも面積が大きく、長さが長い第1絶縁板を備えているので、第1ブスバーと第2ブスバーとの間の沿面距離を長く保つことができる。したがって、スケール、水や雰囲気ガスの浸入等に対するブスバーの腐食や突発的な地絡や絶縁破壊を未然に防止することができる。 In the present embodiment, since the insulating layers are provided on the surfaces of the first bus bar and the second bus bar, electrical insulation between the first bus bar and the second bus bar is ensured. Furthermore, in the embodiment, the first bus bar and the second bus bar are provided between the first bus bar and the second bus bar and have a first insulating plate having a larger area and a longer length than the support member. The creepage distance between the bus bars can be kept long. Accordingly, it is possible to prevent busbar corrosion, sudden ground faults and dielectric breakdown against scale, water and atmospheric gas intrusion, and the like.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between the parts, and the like are not necessarily the same as actual ones. Further, even when the same part is represented, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawings.
In the present specification and drawings, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態に係る誘導加熱装置を例示する模式図である。
図2は、図1のA部を例示する斜視図である。
図3は、図2のCCにおける断面図である。
図4は、図2のDDにおける断面図である。
以下の説明では、誘導加熱装置が設置されている設置面に平行なX軸およびY軸と、X軸およびY軸に垂直なZ軸とからなる座標軸を用いる。設置面は、たとえばプラントの床面である。
図1および図2に示すように、本実施形態の誘導加熱装置は、ヒータ4と、内部配線10と、を備える。ヒータ4は、内部配線10によって外部接続端子7と電気的に接続されている。ヒータ4は、外部接続端子7に接続される外部配線3を介して交流電源2に電気的に接続される。交流電源2は、たとえばインバータ装置によって供給される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic view illustrating an induction heating device according to this embodiment.
FIG. 2 is a perspective view illustrating part A of FIG.
3 is a cross-sectional view taken along CC in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along DD in FIG.
In the following description, a coordinate axis composed of an X axis and a Y axis parallel to the installation surface on which the induction heating device is installed, and a Z axis perpendicular to the X axis and the Y axis is used. The installation surface is, for example, a plant floor.
As shown in FIGS. 1 and 2, the induction heating apparatus of the present embodiment includes a
ヒータ4は、鉄心5にコイル6を巻回することによって、誘導コイルとして機能する。コイル6には、内部配線10を介して交流電流が供給される。交流電源2から供給される交流電流を流して、コイル6は磁界を発生させる。
The
この例では、ヒータ4は、エッジヒータであり、鉄心5は、英字の「C」の形状を有する。鉄心5には、ギャップ5aが設けられており、被圧延材50は、ギャップ5aを通って搬送される。この例では、被圧延材50は、Y軸に沿った方向に搬送される。ギャップ5a中には、コイル6によって被圧延材50の面に達する磁界が発生されており、被圧延材50は、この磁界によって発生した渦電流により加熱される。なお、鉄心の形状を被圧延材50の幅方向(X軸方向)に延伸するようにコイルを設けることによって、バーヒータとすることができる。
In this example, the
ヒータ4は、本体フレーム8aに取り付けられている。本体フレーム8aは、強度等の点から金属製であり、導電性を有する。コイル6から引き出された内部配線10は、後述する取付手段によって本体フレーム8aに固定されている。ヒータ4、内部配線10、および本体フレーム8aは、金属製の筐体9の内部に収納されている。内部配線10の一端は、外部接続端子7に接続されており、外部接続端子7は、筐体9から外部に露出するように設けられている。外部接続端子7には、外部配線3が接続される。筐体9は、ギャップ5aに相当する位置が開口しており、この開口部分からコイル6および鉄心5の一部が露出している。
The
この例では、内部配線10は、Z軸方向に延伸する場合に、クランプ18,19を用いて本体フレーム8aに固定される。内部配線10は、Z軸方向に延伸する場合に限らず、他の任意の方向に延伸する場合についても本体フレーム8aに取り付けることができる。
In this example, the
内部配線10は、第1ブスバー12と、第2ブスバー14と、絶縁シート16と、絶縁板17と、クランプ18,19と、を含む。第1ブスバー12および第2ブスバー14のそれぞれの一端は、外部接続端子7に電気的に接続されている。第1ブスバー12および第2ブスバー14のそれぞれの他端は、ヒータ4に電気的に接続されている。
The
第1ブスバー12および第2ブスバー14は、交流電源2からの交流電流をヒータ4のコイル6に供給する。第1ブスバー12および第2ブスバー14からコイル6に流れる電流は、ヒータ4のギャップ5a中を通る磁界を発生させる。
The
第1ブスバー12および第2ブスバー14は、インダクタンスを低減して、他の回路等からの電磁誘導等の影響を抑制するために、互いに近接して配置されている。一方、第1ブスバー12および第2ブスバー14は、それぞれ異なる電位に接続されているため、互いに電気的に絶縁されている。
The
この例では、第1ブスバー12および第2ブスバー14は、コイル6の接続部から本体フレーム8aに向かって、XY平面にほぼ垂直な方向に延伸し、本体フレーム8aの近傍でほぼ垂直に屈曲して、Z軸に平行な方向に延伸している。上下の2つのコイル6,6から引き出された第1ブスバー12および第2ブスバー14は、それぞれ垂直に屈曲する位置で接続されている。第1ブスバー12および第2ブスバー14は、Z軸に平行な方向に延伸している数か所において、本体フレーム8aの取付面8bに支持されている。本体フレーム8aに支持される位置や方向については、この例に限らず、任意に設定することができる。
In this example, the
図3および図4に示すように、第1ブスバー12および第2ブスバー14は、それぞれX軸方向の長さ(幅)がWであり、Y軸方向の長さ(厚さ)がTの長方形断面を有する。幅Wは、厚さTに比べて広い。第1ブスバー12および第2ブスバー14は、幅Wをそろえて、Z軸方向に延伸する部分を有する。この部分のZ方向の長さL(図1)は、幅Wおよび厚さTに比べて十分長い。
As shown in FIGS. 3 and 4, each of the
第1ブスバー12は、W×Tの長方形断面を取り巻き、Z軸方向に延伸する4つの面12a〜12dを含む。4つの面は、X軸方向にほぼ平行な面12a,12bおよびY軸方向にほぼ平行な面12c,12dである。面12aは、第2ブスバー14の面14aに対向して配置されている。面12bは、面12aの反対側の面であり、この面12b上にはZ軸方向に沿って、水冷パイプ21が設けられている。水冷パイプ21は、この例のように、第1ブスバー12の長さ方向(Z軸方向)に沿って2本設けられている場合に限らず、1本や3本以上設けられていてもよい。水冷パイプ21は、中空の円筒部材であり、高熱伝導性を有する銅等の金属により形成されている。水冷パイプ21は、第1ブスバー12の面12b上に接着剤や、はんだ付けあるいは溶接等周知の接合技術によってブスバー12に接合されている。水冷パイプ21は、中空部分に冷却水やその他の冷却媒体を流して、第1ブスバー12を冷却する。
The
第1ブスバー12の4つの面12a〜12dおよび面12bに接合された水冷パイプ21の表面には、絶縁層13が設けられている。絶縁層13は、ほぼ均一な厚さの層であり、たとえば、絶縁性の塗料等を用いて静電塗装法等によって、形成される。
An insulating
第2ブスバー14は、第1ブスバー12とほぼ同一の形状を有する配線部材である。すなわち、第2ブスバー14は、幅Wで厚さTの長方形断面で、Z軸方向に延伸する4つの面14a〜14dを含む。4つの面は、X軸方向にほぼ平行な面14a,14bと、Y軸方向にほぼ平行な面14c,14dとからなる。面14aは、第1ブスバー12の面12aに対向して配置されている。面14bは、面14aの反対側の面であり、この面14b上にZ軸方向に沿って、水冷パイプ22が設けられている。水冷パイプ22は、第2ブスバー14の面14b上に接合されている。水冷パイプ22は、中空部分に冷却水やその他の冷却媒体を流して、第2ブスバー14を冷却する。
The
第2ブスバー14の4つの面14a〜14dおよび面14bに接合された水冷パイプ22の表面には、絶縁層15が設けられている。絶縁層15は、第1ブスバー12の場合と同様に静電塗装等によって形成されている。
An insulating
絶縁シート16は、第1ブスバー12の面12aと第2ブスバー14の面14aとの間に設けられている。絶縁シート16は、第1ブスバー12および第2ブスバー14の幅Wよりも広い幅Wi1を有する。絶縁シート16は、第1ブスバー12および第2ブスバー14が延伸している方向に沿って設けられている。絶縁シート16は、電気的に絶縁性の材料で形成されており、たとえばポリエステルフィルムやポリイミドフィルム等からなる絶縁シートである。絶縁性の材料には、マイカ等を用いてももちろんよい。好ましくは、絶縁シート16は、接触面に応力を加えたときに厚さが薄くなるような低弾性を有する材料からなる。
The insulating
絶縁シート16の幅Wi1は、第1ブスバー12および第2ブスバー14の幅Wよりも広いので、第1ブスバー12の面12cおよび第2ブスバー14の面14d、ならびに、第1ブスバー12の面12dおよび第2ブスバー14の面14cにおける沿面距離を、それぞれ(Wi−W)/2程度長くすることができる。
Since the width Wi1 of the insulating
絶縁板17は、第1ブスバー12の面12aと第2ブスバー14の面14aとの間に設けられている。絶縁板17は、絶縁シート16と、第2ブスバー14との間に設けられており、したがって、絶縁シート16は、第1ブスバー12と絶縁板17との間に設けられている。絶縁板17のX軸方向の長さLiは、クランプ18,19のX軸方向の長さLcよりも長い。また、絶縁板17のZ軸方向の長さ(幅)Wi2は、クランプ18,19のZ軸方向の長さ(幅)Wcよりも長い。換言すれば、絶縁板17の面積は、クランプ18,19が互いに対向する面の面積よりも大きい。さらに換言すると、絶縁板17がクランプ18,19によって挟持されたときに、絶縁板17の周縁部は、クランプ18,19の外周からから外側に延出されている。つまり、絶縁板17の周縁部は、クランプ18,19の外周からはみ出している。絶縁板17がクランプ18,19からはみ出している長さの分だけ、第1ブスバー12および第2ブスバー14の間の沿面距離をさらに長くすることができる。
The insulating
クランプ18,19は、この2つの部分によって、第1ブスバー12、絶縁シート16、絶縁板17および第2ブスバー14をこの順で挟持する。第1ブスバー12、絶縁シート16、絶縁板17および第2ブスバー14を挟持する面は、上述したように、長さLcおよび幅Wcのほぼ長方形である。
The
絶縁板17は、絶縁シート16と第2ブスバー14との間に設けられている場合に限らず、絶縁シート16と第1ブスバー12との間に設けられていてもよい。その場合には、クランプ18,19は、第1ブスバー12、絶縁板17、絶縁シート16および第2ブスバー14をこの順で挟持する。
The insulating
クランプ18は、XZ平面に平行な面を含む。この面には、凹部18aが形成されている。凹部18aは、第1ブスバー12の面12bの側に設けられている。凹部18aは、Z軸方向、つまり、第1ブスバー12が延伸する方向に沿って連続的に設けられている。凹部18aのY軸方向の長さ(深さ)Drは、第1ブスバー12の厚さTと水冷パイプの径との合計値よりもやや短く設定されている。この寸法によって、クランプ18がクランプ19とともに、第1ブスバー12、絶縁シート16、絶縁板17および第2ブスバー14を挟持する場合に、挟持した方向に応力を発生してこれらをクランプ18,19に固定することができる。
The
クランプ19は、XZ平面に平行な面を含む。この面には、凹部19aが形成されている。凹部19aは、凹部18aと同様に、第2ブスバー14の面14bの側で、Z軸方向つまり第2ブスバー14が延伸する方向に沿って設けられている。凹部19aのY軸方向の長さ(深さ)Drは、凹部18aの深さDrと同じである。凹部19aの深さDrも、第2ブスバー14の厚さTと水冷パイプ22の径との合計値よりもやや短く設定されている。
The
クランプ18,19は、絶縁性の材料、たとえば耐熱性の高い合成樹脂等によって形成されている。クランプ18,19は、それぞれ凹部18a,19aが設けられている面を対向させて、凹部18a,19aに、第1ブスバー12、第2ブスバー14および水冷パイプ21,22を収納しつつ、第1ブスバー12、第2ブスバー14、絶縁シート16および絶縁板17を挟持する。
The
第1ブスバー12、第2ブスバー14、絶縁シート16および絶縁板17を挟持したクランプ18,19は、X軸方向の一端で本体フレーム8aに取り付けられる。本体フレーム8aへの取り付けのために、取付部材24,25が用いられる。取付部材24,25は、この例では、XY平面視でL字状の取付金具である。取付部材24,25は、強度を確保する観点から金属材料によって形成されている。
The
取付部材24は、X軸にほぼ平行、すなわちクランプ18の、凹部18aが形成されている側とは反対側の面に沿った面を含む部分24aと、Y軸とほぼ平行、すなわち本体フレーム8aの取付面8bに沿った面を含む部分24bとを含む。部分24bは、部分24aのクランプ18への取付面とは反対側にL字状に屈曲されている。部分24aの面には、Y軸方向に貫通する取付穴24cが開口されている。部分24bの面にも、X軸方向に貫通する取付穴24dが開口されている。
The mounting
取付部材25は、X軸にほぼ平行、すなわちクランプ19の、凹部19aが形成されている側とは反対側の面に沿った面を含む部分25aと、Y軸とほぼ平行、すなわち本体フレーム8aの取付面8bに沿った面を含む部分25bとを含む。部分25bの屈曲方向は、一方の取付部材24の部分24bの屈曲方向とは、反対方向である。部分25aの面には、Y軸方向に貫通する取付穴25cが開口され、部分25bの面にも、X軸方向に貫通する取付穴25dが開口されている。
The mounting
クランプ18,19の取付穴18c,19cは、取付部材24,25の取付穴24c,25cに対応する位置に、Y軸方向に貫通して開口されている。
The mounting
図示しないが、絶縁板17の対応する位置にもボルト31aを挿通する穴が開口されている。ボルト31aの軸は、取付部材24、クランプ18、絶縁板17、クランプ19、および取付部材25を介して挿通されている。挿通されたボルト31aの軸には、ワッシャ31cおよびナット31bが取り付けられている。
Although not shown, holes for inserting the
クランプ18,19によって、第1ブスバー12、絶縁シート16、絶縁板17および第2ブスバー14を挟持するときに、第1ブスバー12、絶縁シート16、絶縁板17および第2ブスバー14の面に印加される応力を均等にするために、取付部材24,25とは、X軸方向の反対側、すなわちクランプ18,19の先端の側にも取付穴を開口して、ボルトとナットによってクランプ18,19を締め付けるようにしてもよい。
When the
クランプ18,19を挟持した取付部材24,25は、部分24b,25bに開口された取付穴24d,25dによって、本体フレーム8aに取り付けられている。
The
本体フレーム8aは、一般に金属製であり、導電性を有するために、導電性を有する取付部材24,25と電気的に絶縁するのが好ましい。取付部材24,25の本体フレーム8aに取り付ける部分24b,25bの取付面と、本体フレーム8aの取付面8bとの間には、絶縁板28が設けられている。絶縁板28は、クランプ18,19および取付部材24,25の部分24b,25bの本体フレーム8aへの取付面の面積よりも大きい面積を有する。したがって、たとえば、クランプ18,19の上面18b,19bにスケールや水等が付着し、第1ブスバー12の絶縁層13あるいは第2ブスバー14の絶縁層15の絶縁抵抗が劣化等により低下したことによって、スケールによる通電パスが生じても、取付部材24,25は、本体フレーム8aと電気的に絶縁されており、第1ブスバー12および第2ブスバー14の絶縁性能に実質的に何ら影響を与えない。
Since the
取付部材24,25と、本体フレーム8aとの接合には、ボルトとナットが用いられる。本体フレーム8aには、取付部材24,25の取付穴24d,25dに対応する位置には、それぞれX軸方向に貫通する取付穴9a,9bが開口されている。また、絶縁板28の取付穴9a,24dおよび9b,25dに対応する位置にもX軸方向に貫通する取付穴が開口されている。取付穴9aから取付穴24dに挿通するボルト32aおよび取付穴9bから取付穴25dに挿通するボルト33aは、強度を確保する観点から金属製のものが用いられる。ボルトによって取付部材24,25と本体フレーム8aとが導通しないように、ボルト32a,33aの軸の頭部側には、絶縁ワッシャ32d,33dが挿通され、絶縁ワッシャ32d,33dに続いて、ボルト32a,33aの軸に、絶縁チューブ32e,33eが挿通されている。また、ナット32b,33bの側には、通常のワッシャ32c,33cに加えて、絶縁ワッシャ32f,33fが挿通されている。したがって、絶縁ワッシャ32d,33d、絶縁チューブ32e,33eおよび絶縁ワッシャ32f,33fによって、本体フレーム8a、取付部材24,25およびボルト32a,33aは、それぞれ電気的に絶縁される。
Bolts and nuts are used for joining the mounting
このようにして、各ボルトは取付穴にそれぞれ挿通され、取付部材24,25は、本体フレーム8aに固定される。
In this way, each bolt is inserted through the mounting hole, and the mounting
本実施形態の誘導加熱装置の作用および効果について、比較例の誘導加熱装置と比較しつつ説明する。
図5(a)は、比較例の誘導加熱装置の一部を例示する斜視図である。図5(b)は、図5(a)のEEにおける断面図である。図5(c)は、図5(a)のFFにおける断面図である。
図5(a)〜図5(c)に示すように、比較例の内部配線110は、第1ブスバー112と、第2ブスバー114と、絶縁シート116とを含んでいる。絶縁シート116は、第1ブスバー112と第2ブスバー114との間に設けられている。絶縁シート116のX軸方向の長さ(幅)は、第1ブスバー112および第2ブスバー114の幅よりも広い。第1ブスバー112および第2ブスバー114には、表面に絶縁層が設けられておらず、クランプ118,119の対向する面の面積よりも広い面積を有する絶縁板も設けられていない。
The operation and effect of the induction heating device of the present embodiment will be described in comparison with the induction heating device of the comparative example.
FIG. 5A is a perspective view illustrating a part of the induction heating device of the comparative example. FIG.5 (b) is sectional drawing in EE of Fig.5 (a). FIG.5 (c) is sectional drawing in FF of Fig.5 (a).
As shown in FIGS. 5A to 5C, the
したがって、比較例の内部配線では、第1ブスバー112と第2ブスバー114との間の沿面距離は、絶縁シート116が第1ブスバー112および第2ブスバー114からはみ出している部分の長さによって決定される。第1ブスバー112および第2ブスバー114の幅をW’とし、絶縁シート116の幅をWi’として、絶縁シート116が第1ブスバー112および第2ブスバー114の両側から均等にはみ出している場合には、沿面距離は、(Wi’−W’)/2×2+Ti’=Wi’+Ti’となる。Ti’は、絶縁シート116の厚さである。つまり、比較例の誘導加熱装置の内部配線110では、絶縁シート116の幅Wi’によって、第1ブスバー112と第2ブスバー114との間の沿面距離が決定され、スケール等の堆積等による通電パスのできやすさが決まることになる。
Therefore, in the internal wiring of the comparative example, the creepage distance between the
また、比較例の内部配線110では、クランプ118,119を本体フレーム108aに取り付ける際に、金属製の取付部材124,125に対して、ボルトを挿通してナットで締め付けている。したがって、取付部材124,125は、本体フレーム108aと同電位である。図5(b)の実線の矢印のように、第1ブスバー112および第2ブスバー114と、本体フレーム108aとの沿面距離は、これらの最短の距離となる。
In the
本実施形態の誘導加熱装置の内部配線10では、第1ブスバー12および第2ブスバー14は、表面に絶縁層13,15をそれぞれ含む。そのため、第1ブスバー12と第2ブスバー14とは、互いに電気的に絶縁されており、第1ブスバー12および第2ブスバー14の間では、沿面距離の概念を生じない。したがって、第1ブスバー12および第2ブスバー14の周囲にスケール等が堆積等しても、通電パスとはならず、信頼性が維持される。
In the
上述したように、誘導加熱装置は、高温多湿の過酷な環境に置かれて動作することが求められるので、第1ブスバー12および第2ブスバー14の表面に形成された絶縁層13,15が劣化等することによって、その絶縁性能が低下することが考えられる。しかし、本実施形態の誘導加熱装置の内部配線10では、第1ブスバー12と第2ブスバー14との間に、クランプ18,19の対向する面よりも広い面積を有する絶縁板17を備えている。そのため、図3の破線の矢印のように、第1ブスバー12と第2ブスバー12との間の沿面距離は延長される。より具体的には、絶縁板17の長さLiは、クランプ18,19の長さLcよりも十分長い。たとえば、絶縁板17が、第1ブスバー12および第2ブスバー14からはみ出している長さをLeとしたときに、第1ブスバー12と第2ブスバー14との間の沿面距離は、2×Le+Tiとなる。ここで、Tiは、絶縁シート16および絶縁板17の合計の厚さである。Leは、比較例の場合の(Wi’−W’)/2よりも十分長くすることができるので、第1ブスバー12と第2ブスバー14との間の沿面距離を延長することができる。
As described above, since the induction heating device is required to operate in a severe environment of high temperature and humidity, the insulating
さらに、誘導加熱装置の設置面に対して平行に近い面ほど、スケール等が堆積等しやすいので、通電パスが形成されやすい。換言すれば、誘導加熱装置の設置面からの角度が大きい面ほど、スケール等が落下して堆積しにくいので、通電パスは形成されにくい。図1に示したように、第1ブスバー12および第2ブスバー14を、誘導加熱装置の設置面に対してほぼ垂直になるように配置する場合には、クランプ18,19の上面18b,19bは、設置面に対してほぼ水平となるので、スケール等が堆積しやすい。本実施形態の誘導加熱装置の内部配線10では、絶縁板17がクランプ18,19の互いの対向面の面積よりも広い面積を有している。つまり、絶縁板17の周縁部は、クランプ18,19の外周から外側にはみ出している。このはみ出している部分には、誘導加熱装置の設置面に平行な面がなく、スケール等は、堆積等することなくそのまま下へ落下する。したがって、絶縁板17がクランプ18,19の外周からはみ出している部分については、通電パスが形成されにくく、第1ブスバー12と第2ブスバー14との間の電気的な絶縁が維持される。
Furthermore, since a scale or the like is more likely to be deposited on a surface that is nearly parallel to the installation surface of the induction heating device, an energization path is easily formed. In other words, the larger the angle from the installation surface of the induction heating device, the more difficult it is to drop and deposit scales and the like, and thus the energization path is less likely to be formed. As shown in FIG. 1, when the
また、本実施形態の誘導加熱装置の内部配線10では、取付部材24,25と、本体フレーム8aとの間に絶縁板28が設けられているので、取付部材24,25は、本体フレーム8aから電気的に絶縁されている。そのため、図3の破線で表された直線の矢印の箇所には通電パスの一部が形成され得ることがあっても、この矢印の箇所が沿面距離となることはない。したがって、第1ブスバー12および第2ブスバー14と、取付部材24,25との間の絶縁抵抗を十分大きくすることができる。
Further, in the
上述のように、本実施形態の誘導加熱装置では、第1ブスバー12と第2ブスバー14との間は、絶縁層13,15によって、電気的な絶縁が確保されている。絶縁層13,15が劣化等した場合であっても、誘導加熱装置では、第1ブスバー12と第2ブスバー14との間の沿面距離は十分長く、スケール等の堆積等による通電パスは形成されにくい。第1ブスバー12および第2ブスバー14と本体フレーム8aとの間の通電パスも十分長い。したがって、高温多湿、スケール等による通電パス形成を困難とすることによって、高い絶縁性能を有する誘導加熱装置が実現される。
As described above, in the induction heating device of the present embodiment, electrical insulation is ensured between the
上述では、内部配線10はZ軸方向に延伸する場合の本体フレーム8aへの取付に関して説明したが、上述の構造は、内部配線10がZ軸方向に延伸する場合に限らない。内部配線10がX軸方向やY軸方向に延伸する場合で、第1ブスバー12または第2ブスバー14の一方が設置面に対して上方に位置し、他方が設置面に対して下方に位置するような取付位置となることがあり得る。そのような場合には、上方のブスバーや絶縁板には、スケール等の堆積等生じ得るが、下方のブスバーや絶縁板にスケール等が付着しても、すぐに落下して堆積等は生じにくい。つまり、このような場合には、スケール等の付着、堆積等によって、第1ブスバー12と第2ブスバー14との間に通電パスが形成されにくい。そのため、本実施形態の場合の構造と同一の構造としなくても、絶縁性能上問題ない場合が多いと考えられる。しかし、誘導加熱装置の設置環境によって、内部配線が腐食性の雰囲気ガス等に晒されることがある。そのような場合には、ブスバーの腐食が進行したり、絶縁板の側面や下方にも導電性の微粒子が付着したり等の可能性があるので、上述の構造と同一の構造とすることによって、高い絶縁性能を維持することができる。
In the above description, the attachment to the
(第2の実施形態)
本実施形態の誘導加熱装置では、付着したり、堆積したりするスケール等の通電パス形成物質を積極的に除去する機構が追加されている。
図6は、本実施形態の誘導加熱装置を例示する模式図である。
図6に示すように、本実施形態の誘導加熱装置は、エアパージ機構60をさらに備える。エアパージ機構60は、ノズル61と、配管62とを含む。エアパージ機構60は、内部配線10のクランプ18,19の上方(Z方向の正側)に設けられている。エアパージ機構60は、クランプ18,19が取付部材24,25によって取り付けられている本体フレーム8aの上方に取付部材63によって固定されている。
(Second Embodiment)
In the induction heating apparatus of this embodiment, a mechanism for positively removing a current-carrying path forming substance such as a scale that adheres or accumulates is added.
FIG. 6 is a schematic view illustrating the induction heating device of this embodiment.
As shown in FIG. 6, the induction heating apparatus of the present embodiment further includes an
ノズル61は、配管62の面に設けられており、配管62の内部と流体接続されている。配管62には、空気(エア)あるいは不活性ガスが図示しないガス供給源から供給されており、配管62を供給されたエア等は、ノズル61から噴出される。ノズル61のエアの噴出方向は、クランプ18の上面18bに向かうように設定されている。図示しないが、エアは、クランプ19の上面19bにも吹き付けられる。
The
クランプ18,19の上面18b,19bは、誘導加熱装置の設置面とほぼ平行であるため、スケール等が付着し、堆積等しやすい。エアパージ機構60は、配管62にエアを供給し、たとえば定期的にノズル61からクランプ18,19の上面18b,19bにエア64を吹き付ける。吹き付けられるエア64によって、スケール等は吹き飛ばされ、スケール等の堆積等を防止する。
Since the
本実施形態の誘導加熱装置の作用および効果について説明する。
本実施形態の誘導加熱装置では、クランプ18,19の上面18b,19bに向かってエアを噴出するノズル61を含むエアパージ機構60を備えている。そのため、誘導加熱装置の設置面にほぼ平行な上面18b,19bに付着するスケール等を除去することができるので、スケール等による通電パスの形成を抑制することができる。上述の第1の実施形態の場合のように、複合的な絶縁構造を有する配線構造であっても、過酷な動作環境下で、絶縁層や絶縁板の腐食等により劣化等を生じた場合には、絶縁抵抗が低下し、誘導加熱装置の動作に影響を与える。本実施形態の誘導加熱装置では、スケール等の付着自体をあらかじめ抑制することができるので、誘導加熱装置の信頼性を向上させることができ、継続運転に寄与することができる。
The operation and effect of the induction heating device of this embodiment will be described.
The induction heating apparatus according to the present embodiment includes an
(第3の実施形態)
図7は、本実施形態の誘導加熱装置の一部を例示する斜視図である。
上述したように、鉄鋼プラント等の過酷環境下において、誘導加熱装置の動作の信頼性を維持するためには、積極的な絶縁性能確保を行う必要がある。そのような環境は、プラント内に一様に生じるわけではないので、環境の過酷さの程度に応じて、たとえば、エアパージ機構60の設置位置やエアパージ機構60の動作頻度等を設定することが有効である。本実施形態の誘導加熱装置は、環境測定器70をさらに備える。環境測定器70は、誘導加熱装置が設置される環境を定量的に把握するための客観的なデータを収集する。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a perspective view illustrating a part of the induction heating device of the present embodiment.
As described above, in order to maintain the reliability of the operation of the induction heating apparatus in a harsh environment such as a steel plant, it is necessary to positively ensure insulation performance. Since such an environment does not occur uniformly in the plant, it is effective to set, for example, the installation position of the
図7に示すように、環境測定器70は、堆積物受け箱71と、ろ紙72と、温湿度計73と、銅板74とを含む。堆積物受け箱71、ろ紙72、温湿度計73および銅板74は、それぞれ設置板75上に載置されている。環境測定器70は、誘導加熱装置の特定の箇所に配置される。特定の箇所は、たとえば、クランプ18,19が本体フレーム8aに固定されている箇所の近傍である。環境測定器70は、誘導加熱装置の内部や周辺部を含む任意の場所に設置することができるのは言うまでもない。
As shown in FIG. 7, the
堆積物受け箱71は、上方が開口された直方体状の容器であり、設置箇所の雰囲気中から開口を介してスケール等の固形物や、塵埃を採取する。
The
ろ紙72は、誘導加熱装置内に存在する雰囲気ガスを吸着して、吸着されたガスを測定するために設置される。
The
温湿度計73は、誘導加熱装置内の温度および湿度の状況を測定するために用いられる。この例では、定期的に温度および湿度を測定し、測定した結果を内部(図示せず)のメモリ部に記憶する。
The
銅板74は、銅板74の表面に付着した物質等により生成された生成物を取得し、測定するために設置されている。
The
本実施形態の誘導加熱装置の作用および効果について説明する。
本実施形態の誘導加熱装置では、環境測定器70を備えているので、誘導加熱装置が設置されている環境の過酷さを定量的に把握することができる。環境測定器70は、堆積物受け箱71と、ろ紙72と、銅板74と、を含んでいるので、設置環境における堆積物の種類や量を把握することができる。そのため、堆積物や雰囲気等に応じた適切な絶縁材料を選定すること等ができる。また、堆積物の種類を把握することによって、エアパージにより除去することが有効であるかを認識することができる。
The operation and effect of the induction heating device of this embodiment will be described.
In the induction heating apparatus of this embodiment, since the
環境測定器70は、温湿度計73を含んでいるので、上述の堆積物や雰囲気等の温度および湿度による劣化加速の影響の有無に関するデータを取得することができる。そのため、より適切な絶縁材料等の選定に役立てることができる。
Since the
以上説明した実施形態によれば、スケール、水、雰囲気ガスの浸入等からブスバーの腐食、突発的な地絡および絶縁破壊等を未然に防止することができる誘導加熱装置を実現することができる。 According to the embodiment described above, it is possible to realize an induction heating apparatus that can prevent bus bar corrosion, sudden ground fault, dielectric breakdown, and the like from the invasion of scale, water, atmospheric gas, and the like.
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。 As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalents thereof. Further, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.
2 交流電源、3 外部配線、4 ヒータ、5 鉄心、6 コイル、7 外部接続端子、8a 本体フレーム、9 筐体、10 内部配線、12 第1ブスバー、13 絶縁層、14 第2ブスバー、15 絶縁層、16 絶縁シート、17 絶縁板、18,19 クランプ、21,22 水冷パイプ、24,25 取付部材、28 絶縁板、50 被圧延材、60 エアパージ機構、61 ノズル、62 配管、70 環境測定器、71 堆積物受け箱、72 ろ紙、73 温湿度計、74 銅板、75 設置板
2 AC power supply, 3 external wiring, 4 heater, 5 core, 6 coil, 7 external connection terminal, 8a body frame, 9 housing, 10 internal wiring, 12 1st bus bar, 13 insulation layer, 14 2nd bus bar, 15 insulation Layer, 16 Insulating sheet, 17 Insulating plate, 18, 19 Clamp, 21, 22 Water-cooled pipe, 24, 25 Mounting member, 28 Insulating plate, 50 Rolled material, 60 Air purge mechanism, 61 Nozzle, 62 Piping, 70
Claims (4)
前記誘導コイルに電力を供給する交流電源と前記誘導コイルとを電気的に接続する内部配線と、
を備え、
前記内部配線は、
第1方向に延伸する部分を含む第1ブスバーと、
前記第1ブスバーに平行して配置された第2ブスバーと、
前記第1ブスバーと前記第2ブスバーとの間に設けられた第1絶縁板と、
第1部分と第2部分とを有し、前記第1方向に交差する第2方向に延伸し、前記第1ブスバー、前記第2ブスバーおよび前記第1絶縁板を、前記第1部分と前記第2部分との間に挟持する絶縁性の支持部材と、
を含み、
前記第1ブスバーおよび前記第2ブスバーは、表面に絶縁層が設けられ、
前記第1部分および前記第2部分の前記第2方向の長さは、前記第1ブスバーおよび前記第2ブスバーの前記第2方向の長さよりも長く、
前記第1絶縁板の面積は、前記第1絶縁板を挟持している前記第1部分および前記第2部分を、前記第1絶縁板の面に投影した投影面の面積よりも大きく、
前記第1絶縁板の前記第2方向の長さは、前記第1部分および前記第2部分の前記第2方向の長さよりも長い誘導加熱装置。 An induction coil;
An internal wiring that electrically connects the induction coil and the AC power supply that supplies power to the induction coil;
With
The internal wiring is
A first bus bar including a portion extending in the first direction;
A second bus bar arranged in parallel to the first bus bar;
A first insulating plate provided between the first bus bar and the second bus bar;
A first portion and a second portion, extending in a second direction intersecting the first direction, the first bus bar, the second bus bar, and the first insulating plate, the first portion and the first portion; An insulating support member sandwiched between the two parts;
Including
The first bus bar and the second bus bar are provided with an insulating layer on the surface,
The length of the first portion and the second portion in the second direction is longer than the length of the first bus bar and the second bus bar in the second direction,
The area of the first insulating plate is larger than the area of the projection surface obtained by projecting the first portion and the second portion sandwiching the first insulating plate onto the surface of the first insulating plate,
The length of the said 1st insulating board in the said 2nd direction is an induction heating apparatus longer than the length of the said 1st part and the said 2nd part in the said 2nd direction.
前記取付部材と前記本体フレームとの間に設けられた第2絶縁板と、
をさらに備えた請求項1または2に記載の誘導加熱装置。 An attachment member for attaching the support member to the conductive main body frame;
A second insulating plate provided between the mounting member and the main body frame;
The induction heating apparatus according to claim 1 or 2, further comprising:
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