JP6969714B2 - 誘導加熱コイル - Google Patents

Description

本発明は、例えば蒸気タービン室内のフランジを締付ける大型の金属製ボルトに設けられた軸孔内に挿入されて、軸孔の内径面を誘導加熱する際に使用される誘導加熱コイルに関する。

従来、この種の誘導加熱コイルは、例えば特許文献１に開示されている。この誘導加熱コイル（内径面誘導加熱コイル）は、絶縁体で形成され、板状部の中央部位に内径突出部が形成されたベース部材、及び大径の膨出部と細径の外径突出部を備えたカバー部材からなる中空のケースと、このケースの内部に配設された薄板状の導体を所定回数巻回した加熱部材とを備え、加熱部材に高周波電流を供給すると共に加熱部材を配設したケース内に冷却水を供給して、被加熱部材の内径面を誘導加熱するようにしたものである。

特許第３６２１６８５号公報

しかしながら、このような誘導加熱コイルにあっては、薄板状の導体をコイル状に巻回した加熱部材をケース内に配設し、このケース内に冷却水を供給して加熱部材の通電時の発熱を抑えるようにしているため、加熱部材の外周表面しか冷却できず、冷却水で加熱部材の内部を含めた全体を効果的に冷却することが難しく、十分な加熱効率が得られ難い。

また、加熱部材の外周面を覆う中空のケースが、膨出部の内部に大きな空間が形成されたカバー部材と、このカバー部材の空間上面を閉塞する大径の板状部を有するベース部材とで構成されているため、ケースの基端側の外径が加熱部材の外径よりかなり大きくなり、誘導加熱コイル自体が大型化し易い。その結果、この加熱コイルを例えば金属製ボルトに設けられた軸孔に挿入配置して、軸孔内面を誘導加熱してボルトを脱着する際に、ボルトの上方が広く開放されて作業ができる場合にのみ使用できる等、加熱コイルの使用範囲が限定されてその汎用性に劣る。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、コイル部に冷却媒体を供給可能で通電時のコイル部の発熱を効果的に抑制して加熱効率を高め得ると共に、コイル部を支持するクランプ部の小型化を図り、使用範囲を広めて汎用性を向上させ得る誘導加熱コイルを提供することにある。

かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、コイルカバー内に第１の導電性パイプと第２の導電性パイプを有して所定有効長さの円筒形状に形成されたコイル部と、カバー固定ナットとコイル固定カラーを有し、前記コイル固定カラーの外周面に設けたネジに、前記コイルカバーの基端部に脱着可能に配設される前記カバー固定ナットのネジを螺合した際に、前記カバー固定ナットで前記コイルカバーを支持すると共に前記コイル固定カラーで前記第１の導電性パイプ及び第２の導電性パイプの基端側を支持するコイルクランプ部と、前記コイルカバー内に冷却媒体を供給可能な冷却媒体供給部と、を備え、
前記コイル部を被加熱物の孔内に挿入配置した状態で、前記コイル部に高周波電流を供給すると共に前記冷却媒体供給部から前記コイルカバー内に冷却媒体を供給して、前記被加熱物の孔の内面を誘導加熱することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、内部に冷却媒体が流通可能な扁平な隙間を有する扁平パイプを所定回数コイル状に巻回することで形成され、その基端側に第１の導電性パイプの先端が電気的及び機械的に接続されその先端側に第２の導電性パイプの先端が電気的及び機械的に接続されたコイル状扁平パイプ、及び該コイル状扁平パイプの外周側を覆うコイルカバーにより、所定有効長さの円筒形状に形成されたコイル部と、カバー固定ナットとコイル固定カラーを有し、前記コイル固定カラーの外周面に設けたネジに、前記コイルカバーの基端部に脱着可能に配設される前記カバー固定ナットのネジを螺合した際に、前記カバー固定ナットで前記コイルカバーを支持すると共に前記コイル固定カラーで前記第１及び第２の導電性パイプの基端側を支持するコイルクランプ部と、前記コイルカバーと前記コイル状扁平パイプ内に冷却媒体を供給可能な冷却媒体供給部と、を備え、
前記コイル部を被加熱物の孔内に挿入配置した状態で、前記コイル状扁平パイプに高周波電流を供給すると共に、前記冷却媒体供給部から前記コイルカバー内と前記コイル状扁平パイプの隙間内に冷却媒体を供給して、前記被加熱物の孔の内面を誘導加熱することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記コイル状扁平パイプが、銅の丸パイプを扁平状に潰した潰し銅パイプか、もしくは断面長方形状の角銅パイプであることを特徴とする。さらに、請求項４に記載の発明は、前記第１の導電性パイプ及び第２の両導電性パイプと前記コイル状扁平パイプとの接続部に、前記両導電性パイプの内部空間と前記コイル状扁平パイプの隙間とを連通する冷却孔が設けられていることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、前記冷却媒体供給部が、前記コイル状扁平パイプの隙間及び又は前記コイルカバーの内部空間に連通する前記コイルクランプ部の空間に冷却媒体を供給可能に構成されていることを特徴とする。また、請求項６に記載の発明は、前記冷却媒体供給部から前記コイル状扁平パイプの隙間及び又は前記コイルクランプ部の空間への冷却媒体の供給が、前記コイルカバー内の冷却媒体の温度に基づいて制御されることを特徴とする。またさらに、請求項７に記載の発明は、前記コイル固定カラーの内部空間が、前記コイルカバーの内径と略等しい内径を有することを特徴とする。

本発明の請求項１または２に記載の発明によれば、コイル部を被加熱物の孔内に挿入配置した状態で、コイル部に高周波電流を供給すると共に、冷却媒体供給部からコイルカバー内に冷却媒体を供給して、被加熱物の孔の内面を誘導加熱するため、例えばコイル状扁平パイプの外周面の全域と隙間内面を冷却媒体で冷却できて、コイル部の通電時の発熱を効果的に抑制して加熱効率を高め得ると共に、コイルクランプ部の小型化を図り、誘導加熱コイルの使用範囲を広めてその汎用性を向上させることができる。

また、コイル状扁平パイプが、その基端側に第１の導電性パイプの先端が電気的及び機械的に接続され、その先端側に第２の導電性パイプの先端が電気的及び機械的に接続されているため、第１及び第２の導電性パイプの先端部にコイル状扁平パイプの両端部を電気的に接続しつつ機械的に安定支持することができると共に、コイルカバー内や第１及び第２の導電性パイプ内に冷却媒体を良好に流通させることができる。

さらに、コイルクランプ部がコイル固定カラーとカバー固定ナットを有し、コイル固定カラーの外周面に設けたネジに、コイルカバーの基端部に脱着可能に配設されるカバー固定ナットのネジを螺合した際に、カバー固定ナットでコイルカバーを支持すると共に、コイル固定カラーで第１及び第２の導電性パイプの基端側を支持するため、コイルクランプ部でコイルカバーやコイル状扁平パイプに接続された第１及び第２の導電性パイプの基端部を確実に支持できると共に、カバー固定ナットを緩めて外すことにより、コイルクランプ部の分解が可能になり、加熱コイル自体の点検や調整等の保守性を向上させたり、コイルクランプ部の組み立てや分解が簡単に行えて、径の異なるコイル部への交換等を容易に行うことができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、コイル状扁平パイプが、銅の丸パイプを扁平状に潰した潰し銅パイプか、もしくは断面長方形状の角銅パイプであるため、潰し銅パイプを巻回したり、あるいは断面長方形状（扁平形状）の角銅パイプを巻回することでコイル状扁平パイプを容易に形成することができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、請求項２または３に記載の発明の効果に加え、第１及び第２の導電性パイプとコイル状扁平パイプとの接続部に、各導電性パイプの内部空間とコイル状扁平パイプの内部隙間とを連通する冷却孔が設けられているため、第１及び第２の導電性パイプとコイル状扁平パイプ間で冷却媒体を流通できて、冷却媒体を効率的に供給してコイル状扁平パイプの冷却効果を一層高めることができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、請求項２ないし４に記載の発明の効果に加え、冷却媒体供給部が、コイル状扁平パイプの隙間及び又はコイルカバーの内部空間に連通するコイルクランプ部の空間に冷却媒体が供給可能に構成されているため、コイルカバー内に冷却媒体を二系統で供給することができ、例えば被加熱物の形態等に応じて冷却系統を設定できて、コイル状扁平パイプの冷却効果を一層高めることができる。

またさらに、請求項６に記載の発明によれば、請求項２ないし５に記載の発明の効果に加え、冷却媒体供給部からコイル状扁平パイプの隙間及び又はコイルクランプ部の空間への冷却水の供給が、コイルカバー内の冷却水の温度に基づいて制御されるため、コイル状扁平パイプの冷却状態に応じた最適な冷却が可能となる。

また、請求項７に記載の発明によれば、請求項１ないし６に記載の発明の効果に加え、コイルクランプ部が、そのコイル部側にコイルカバーの内径と略等しい内径の内部空間を有し、この内部空間の周壁に冷却媒体供給部が設けられているため、コイルクランプ部の一層の小型化を図りつつその内部空間を利用して冷却媒体の供給及び排出が行え、コイルカバー内に冷却媒体を均一に循環供給できて、コイル状扁平パイプの冷却効果をより一層高めることができる。

本発明に係わる誘導加熱コイルの一実施形態を示す平面図 同その内部を透視した状態の正面図 同図２の左側面図 同図２の右側面図 同図２の縦断面図 同図５のＡ部の拡大図 同図５のＢ部の拡大図 同コイル状扁平パイプの変形例を示す図７と同様の拡大図 同加熱コイルの使用状態の説明図

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図６は、本発明に係わる誘導加熱コイルの一実施形態を示している。図１〜図４に示すように、誘導加熱コイル１（加熱コイル１という）は、所定外径φ（例えば図２のφ＝３８ｍｍ）で所定有効長さ（例えば図２のＬ＝３５５ｍｍ）の円筒形状のコイル部２と、このコイル部２の基端側を支持するコイルクランプ部３を備えている。

前記コイル部２は、図５に示すように、扁平パイプを所定回数コイル状に巻回して形成したコイル状扁平パイプ２ａと、このコイル状扁平パイプ２ａの外周側を覆う絶縁体からなるコイルカバー２ｂを有している。このとき、コイル状扁平パイプ２ａは、図６及び図７に示すように、導体である銅丸パイプを潰すことで、内部に扁平な所定の幅寸法ｔの隙間２ａ２を有した潰し銅パイプ２ａ１が使用され、この潰し銅パイプ２ａ１を直線状の軸芯に沿って所定回数巻回することでコイル状に形成されている。

また、図５に示すように、コイル状扁平パイプ２ａのコイルクランプ部３側となる基端部には、第１の導電性パイプとしての長さの短い丸もしくは角の銅パイプ４ａの先端が例えばロー付け固定され、この銅パイプ４ａの基端部は、前記コイルクランプ部３に後述する如く支持されつつ、コイルクランプ部３外に所定長さ引き出されている。また、前記コイル状扁平パイプ２ａの先端部には、第２の導電性パイプとしての外周面に絶縁パイプ等の絶縁材５（図６参照）が嵌挿等された長さの長い丸もしくは角の銅パイプ４ｂの先端が例えばロー付け固定され、この銅パイプ４ｂは、コイル状扁平パイプ２ａの軸芯位置に貫通状態で配置されて、その基端側が銅パイプ４ａと同様に、コイルクランプ部３に支持されつつ該クランプ部３外に所定長さ引き出されている。

なお、コイル状扁平パイプ２ａの基端部と銅パイプ４ａ及びコイル状扁平パイプ２ａの先端部と銅パイプ４ｂの接続部には、図６及び図７に示すように、冷却孔６がそれぞれ形成されている。この冷却孔６により、コイル状扁平パイプ２ａの両端部である基端部及び先端部の前記隙間２ａ２と、各銅パイプ４ａ、４ｂの円形の内部空間とが連通状態とされ、冷却媒体としての冷却水や冷却ガス（以下の説明では冷却水）が両者間で流通することになる。また、この冷却孔６は、必ずしも必要ではなく省略することもできるし、コイル状扁平パイプ２ａの外周面の適宜位置に設けて、銅パイプ４ａ、４ｂの内部とコイルカバー２ｂの内部空間２ｂ２を連通させるようにしても良い。

なお、前記コイル状扁平パイプ２ａは、円形の銅パイプを潰した潰し銅パイプ２ａ１に限らず、例えば図８に示すように、断面長方形状の角銅パイプ２ａ３を使用することもできる。そして、これらの扁平パイプの内部に形成される扁平な隙間２ａ２の寸法ｔは、内部に冷却水（冷却媒体）が流通可能なできるだけ小さい寸法で扁平度が大きいことが好ましいが、コイル部２の外径や被加熱物の形態等に応じて適宜に設定すれば良い。

前記コイルカバー２ｂは、図５に示すように、例えばベーク材等の絶縁材で、基端側が開口すると共に先端側が底壁２ｂ１で閉塞されて内部空間２ｂ２を形成する有底円筒形状に形成されている。また、コイルカバー２ｂの内径は、コイル状扁平パイプ２ａの外径より若干大きいか略同一に形成されて、コイル状扁平パイプ２ａをコイルカバー２ｂの内部空間２ｂ２内に収容した際に、コイル状扁平パイプ２ａの外周側の全域を覆う（カバーする）ようになっている。なお、コイルカバー２ｂの先端側の底壁２ｂ１の内面は、中心位置が深くなる断面円錐形状に形成されて、冷却水のコイルカバー２ｂ内における流れがスムーズとなるように設定されている。

前記コイルクランプ部３は、図５及び図６に示すように、それぞれ絶縁材で形成された、カバー固定ナット３ａ、コイル固定カラー３ｂ及びコイル固定板３ｃ等を有している。カバー固定ナット３ａは、反コイル状扁平パイプ２ａ側に円形の凹部３ａ１を有し、この凹部３ａ１の内周側面にはネジ３ａ２が形成されると共に、凹部３ａ１の底壁の中心位置には、コイルカバー２ｂが嵌合される嵌合孔３ａ３が形成されている。なお、嵌合孔３ａ３に嵌合されるコイルカバー２ｂの基端部には、２つの段差を有する肉厚部２ｂ３が形成され、この肉厚部２ｂ３の段差の端面にカバー固定ナット３ａの底壁面が当接して位置決めされることで、カバー固定ナット３ａの反コイル状扁平パイプ２ａ側への抜けが防止されるようになっている。

また、コイルカバー２ｂの肉厚部２ｂ３の段差の外周面にはＯリング（オーリング）７ａが配設され、このＯリング７ａを介して前記コイル固定カラー３ｂが、コイルカバー２の基端部に密着状態で嵌合配置されている。このとき、コイル固定カラー３ｂは、反コイル状扁平パイプ２ａ側が閉塞しコイル状扁平パイプ２ａ側が開口した内部空間３ｂ１を有する略カップ形状に形成され、開口側の外周面にはネジ３ｂ２が形成されている。このネジ３ｂ２に、前記カバー固定ナット３ａのネジ３ａ２をねじ込んだり緩めることにより、カバー固定ナット３ａとコイル固定カラー３ｂを一体的に組み付けたり取り外し可能なっている。

また、前記コイル固定カラー３ｂの前記内部空間３ｂ１は、コイル固定カラー３ｂをカバー固定ナット３ａでコイルカバー２ｂに組み付け固定した際に、コイルカバー２ｂの基端側の内部空間２ｂ２に連通するようになっている。このコイル固定カラー３ｂの内部空間３ｂ１の内径は、コイルカバー２ｂの内径と略同一に設定されている。

また、コイル固定カラー３ｂの周壁の直径方向の対向位置に設けた一対の孔には、冷却水を供給したり排出するための一対のホースジョイント８ａ、８ｂが嵌合固着されている。この一対のホースジョイント８ａ、８ｂと一対の銅パイプ４ａ、４ｂとにより、本発明の冷却媒体供給部が構成される。なお、コイル固定カラー３ｂの底壁には、一対の貫通孔が形成され、この各貫通孔には前記一対の銅パイプ４ａ、４ｂが、Ｏリング７ｂを介し機密性を有してそれぞれ貫通配置されている。

前記コイル固定板３ｃは、角柱形状に形成され、図３に示すように、その長手方向の側面に２本の銅パイフ４ａ、４ｂを支持する半円形の凹部が設けられると共に、一対のネジ９によりコイル固定カラー３ｂの底壁外面に固定されている。これにより、１対の銅パイプ４ａ、４ｂの基端部がコイル固定板３ｃとコイル固定カラー３ｂで支持されると共に、コイル固定カラー３ｂの内部空間３ｂ１内の冷却水が、銅パイプ４ａ、４ｂの外周面を伝わってコイル固定カラー３ｂの底壁外面への漏洩が防止されるようになっている。なお、コイルクランプ部３の構成は、以上説明した構成に限らず、例えばコイル固定板３ｃを円盤形状として防水性（気密性）を一層高める等、同等の作用効果が得られる適宜の構成を採用することができる。

そして、このように構成された前記加熱コイル１は、図９に示すように接続されて使用される。すなわち、加熱コイル１の一対の銅パイプ４ａ、４ｂの基端部には、端子板１１がそれぞれ固定されると共に各銅パイプ４ａ、４ｂに連通状態でホースジョイント４ａ１、４ｂ１がそれぞれ固定されており、この加熱コイル１の一対の端子板１１を出力変成器１３の出力端子１４のそれぞれに蝶ナット２２を利用して直接固定する。また、出力変成器１３の入力端子１５を可撓性の接続ケーブル１６を介して、高周波発信機としてのトランジスタインバータ１７の出力端子にそれぞれ接続する。

これにより、加熱コイル１のコイル状扁平パイプ２ａとトランジスタインバータ１７が、出力変成器１３を介して電気的に接続される。電気的な接続が完了したら、前記トランジスタインバータ１７に付設して設けられ冷却水タンクや冷却器を有する冷却水供給装置１８と、出力変成器１３の入力側をホース１９で接続すると共に、この出力変成器１３の出力側と加熱コイル１の冷却水供給部とを次のように接続する。

先ず、前記コイルクランプ部３に配設された一対のホースジョイント８ａ、８ｂと、出力変成器１３の出力端子１４に設けられたホースジョイント１４ａをホース２０でそれぞれ接続すると共に、前記一対の銅パイプ４ａ、４ｂの基端部に固定した各ホースジョイント４ａ１、４ｂ１と、前記ホースジョイント１４ａをホース２１でそれぞれ接続する。なお、ホース２０、２１が接続される出力変成器１３の出力端子１４のホースジョイント１４ａは、出力変成器１３内に配設された図示しないパイプ等を介して、出力変成器１３の入力端子に設けたホースジョイント１５ａに連通状態とされて、このホースジョイント１５ａが前記冷却水供給装置１８に接続される。

これにより、冷却水供給装置１８と加熱コイル１のホースジョイント４ａ１、４ｂ１及びホースジョイント８ａ、８ｂとが共に連通状態とされて、加熱コイル１内に二系統の冷却水流路が形成される。すなわち、冷却水供給装置１８→出力変成器１３→ホースジョイント８ａ→コイル固定カラー３ｂの内部空間３ｂ１→コイルカバー２ｂの内部空間２ｂ２→コイル固定カラー３ｂの内部空間３ｂ１→ホースジョイント８ｂ→出力変成器１３→冷却水供給装置１８の第１の流路と、冷却水供給装置１８→出力変成器１３→ホースジョイント４ｂ１→銅パイプ４ｂ→コイルカバー２ｂの内部空間２ｂ２→銅パイプ４ａ→ホースジョイント４ａ１→出力変成器１３→冷却水供給装置１８の第２の流路の二系統で、冷却水が加熱コイル１のコイルカバー２ｂ内に循環供給されることになる。

つまり、前記第１の流路で図５の矢印イの如く、ホースジョイント８ａからコイル固定カラー３ｂの内部空間３ｂ１内に供給される冷却水は、コイルカバー２ｂの空間２ｂ２内を流通して該空間２ｂ２内の水量が所定量（水圧が所定圧）になると、コイルカバー２ｂの内部空間２ｂ２に連通状態のコイル固定カラー３ｂの内部空間３ｂ１からホースジョイント８ｂを介して、図５矢印ロの如く加熱コイル１外に排出され、最終的に冷却水供給装置１８に回収される。

また、前記第２の流路で図５の矢印ニの如く、加熱コイル１の銅パイプ４ｂ内に供給される冷却水は、銅パイプ４ｂ内をコイルカバー２ｂの先端側（底壁２ｂ１側）に向けて流れて、その先端部からコイルカバー２ｂの底壁２ｂ１に向けて、図７の矢印ニの如く所定圧で噴射される。この噴射された冷却水は、底壁２ｂ１の円錐状の傾斜面で反射されつつコイルカバー２ｂ内を基端側に向けて流れ、銅パイプ４ａの先端部内に流れて図５の矢印ホの如く、ホースジョイント４ａ１等を介して冷却水供給装置１８に回収されることになる。

なお、前記第１の流路と第２の流路を流れる冷却水の水量（水圧）は、同一に設定されるが、例えば各流路のホースジョイントの流通孔の大きさやホースの内径を異ならせること等により、コイル状扁平パイプ２ａを効果的に冷却できるように設定することも可能である。

また、コイルカバー２ｂ内の冷却水の温度を、例えば直接もしくは冷却水供給装置１８あるいは出力変成器１３の出力側に回収される冷却水を利用して、適宜の温度センサで検出し、この検出温度が予め設定した温度より高い場合に、第１の流路と第２の流路を流れる冷却水の流量を増減したりあるいは一方を停止する等、所定に制御するように構成することもできる。この場合は、切替弁や調整弁（いずれも図示せず）を各流路の所定位置に接続し、これらを検出した温度に基づいて制御することで、一方の流路のみに冷却水を供給したり、二つの流路の流量を増減することで、コイルカバー２ｂ内の冷却水の温度を常に最適温度に設定できるようにすれば良い。

ここで、本発明の加熱コイル１が接続される前記出力変成器１３の構成について説明する。出力変成器１３は、図９に示すように、円筒状ケース１３ａによりその外形形状が所定長さの円筒形状に形成され、その出力（二次コイル）側には一対の前記出力端子１４が設けられ、その入力（一次コイル）側には一対の前記入力端子１５が設けられている。

前記出力端子１４は、前縁板を介して圧接固定された一対の銅板からなる端子部と、この両端子部に固定されその先端が両外面側に突出して蝶ナット２２がそれぞれねじ込まれたボルトと、端子部の外側面にロー付け固定されると共に二次コイルの端部に接続された銅パイプやホースジョイント１４ａ等をそれぞれ有している。また、前記入力端子１５は、絶縁板を介して圧接固定された一対の銅板からなる端子部と、この端子部を固定するボルト及びナットをそれぞれ有すると共に、この入力端子１５の側方には、冷却水供給用の前記ホースジョイント１５ａが配設されている。

さらに、出力変成器１３は、所定長さの例えば塩ビパイプ等からなる絶縁性の前記円筒状ケース１３ａの内部に、フェライトコアを複数個連設することにより全体形状が直方体形状に形成されて例えば垂直状態で配置されたＩ型コアと、このＩ型コアの高さ方向の中間位置の周囲に水平状態で配設され、銅の角パイプによって平面視で略コ字状に形成された単巻き状の二次コイルと、この二次コイルの上下面でＩ型コアの周囲に所定回数巻回され外周面が絶縁材で被覆された円形の銅パイプからなる一次コイルと、これら一次コイルと二次コイルの外周面を覆うように長手方向に連設配置された複数個のリングコア（いずれも図示せず）等を有している。

そして、一次コイルの両端が前記入力端子１５の一対の端子部にそれぞれ接続され、二次コイルの両端が前記出力端子１４の一対の端子部にそれぞれ接続されている。また同時に、前記入力端子１５の側方に設けられたホースジョイント１５ａが、一次コイルの銅パイプの端部と二次コイルの角パイプの端部に図示しない冷却水ホース等でそれぞれ接続されている。

なお、前記出力変成器１３の円筒状ケース１３ａの長手方向の例えば中間位置には、設置板２４が配設されている。この設置板２４は、所定長さで所定幅の例えばＴＣボード等の絶縁性の板材で形成され、出力変成器１３の円筒状ケース１３ａの外周面に複数の板体からなる支持部材２４ａで支持されている。そして、支持部材２４ａが円筒状ケース１３ａの外周面にその回動が規制された状態で支持固定されることで、水平な設置板２４が出力端子１４の垂直な各端子部に対して直交するようになっている。

このように構成された出力変成器１３は、前述したように、その入力側にトランジスタインバータ１７や冷却水供給装置１８に接続され、その出力側に加熱コイル１が接続される。このとき、加熱コイル１の端子板１１が、円筒状ケース１３ａ内に連設状態のＩ型コアやリングコアを有すると共にこれらのコアに対して一次コイルと二次コイルを効率的に配置した出力変成器１３の出力端子１４に直接接続されることから、トランジスタインバータ１７から出力変成器１３に入力される電流を所定に設定することで、出力変成器１３から加熱コイル１に所望の電流を直接供給できて、出力変成器１３と加熱コイル１間の電流ロスを考慮する必要がなく、加熱作業現場における加熱コイル１の加熱条件の設定が簡単かつ確実に行えることになる。

また、出力変成器１３自体が、Ｉ型コアやリングコア及び一次コイルや二次コイルの効果的な配置により、磁束の漏れ等を抑えて一次コイルと二次コイルの結合係数（巻数比率）が高められることから、小型で高出力の出力変成器１３が得られ、本発明の加熱コイル１のように加熱作業現場で加熱コイル１を移動させつつ作業を行う場合に最適な出力変成器１３として使用できることになる。

次に、前記加熱コイル１の使用方法の一例について説明する。
先ず、前述した接続状態（設置状態）において、出力変成器１３の位置を調整して加熱コイル１を図示しない被加熱部材としての金属製ボルトの軸孔内に挿入する。そして、この加熱コイル１の挿入状態を維持しつつ、例えば出力変成器１３に設けた図示しない加熱スイッチやリモコンを操作して、トランジスタインバータ１７から出力変成器１３を介して加熱コイル１に所定周波数の高周波電流を供給すると共に、冷却水供給装置１８から出力変成器１３の一次コイル及び二次コイルと加熱コイル１の前記第１の流路と第２の流路に冷却水を循環供給する。

加熱コイル１に例えば高周波電流が供給されると、その渦電流により金属製ボルトの軸孔内面が誘導加熱されて金属製ボルトが膨張してフランジのネジ孔から抜き取られる。また、加熱時に循環供給される冷却水により、出力変成器１３と加熱コイル１のコイル状扁平パイプ２ａが冷却されて、これらの発熱による加熱効率の低下が抑制される。このとき、加熱コイル１の加熱導体としてコイル状扁平パイプ２ａを使用していることから、例えば加熱導体として円形の銅パイプを使用した場合に比較して、コイル状扁平パイプ２ａから放射される磁力線が軸孔の内面に効率的に照射されて、軸孔の軸方向の加熱温度のバラツキを抑えることができる等、軸孔の軸方向全域の内面を略均一に誘導加熱することができる。

また同時に、コイル状扁平パイプ２ａの外周面全域が冷却水中に浸漬した状態になると共に、コイル状扁平パイプ２ａの隙間２ａ２内にも冷却水が循環供給されることから、コイル状扁平パイプ２ａを効果的に冷却でき、その発熱による加熱効率の低下を抑制して加熱コイル１による加熱効率を一層高めることができる。また、軸孔の加熱による金属製ボルトの抜き取り時に、小型で持ち運び等が容易な出力変成器１３の出力端子１４に加熱コイル１が直接固定されていることから、金属製ボルト間の移動や設置及び作業開始や作業終了時の移動等が簡単に行えることになる。これらにより、例えば多数の金属製ボルトで固定されている蒸気タービン室内のフランジから、金属製ボルトが短時間かつ簡単に抜き取りできることになる。

このように、前記加熱コイル１によれば、コイル部２を金属製ボルトの軸孔内に挿入配置した状態で、コイル状扁平パイプ２ａにトランジスタインバータ１７から高周波電流を供給すると共に、冷却水供給装置１８からコイルカバー２ｂの内部空間２ｂ２とコイル状扁平パイプ２ａの隙間２ａ２内に冷却水を供給して、金属製ボルトの軸孔の内面を誘導加熱するため、コイル状扁平パイプ２ａの外周面の全域と隙間２ａ２内面を冷却水で冷却できて、コイル状扁平パイプ２ａの通電時の発熱を効果的に抑制しその加熱効率を高めることができる。

また同時に、新たな冷却水の流路の構成により、コイルクランプ部３の外径を従来例のように大きくする必要がないため、コイルクランプ部３の小型化を図って加熱コイル１の運搬や設置が容易に行えたり、加熱コイル１の使用範囲を広めることができて、各種設置状態の金属製ボルトの軸孔の誘導加熱に簡単に利用できる等、加熱コイル１の汎用性を大幅に向上させることが可能になる。

また、コイル状扁平パイプ２ａが、丸（円形）銅パイプを扁平状に潰した潰し銅パイプ２ａ１か、もしくは断面長方形状の角銅パイプ２ａ３であるため、丸銅パイプを潰して巻回したり、あるいは断面長方形状（扁平形状）の角銅パイプを巻回することでコイル状扁平パイプ２ａを容易に形成することができて、加熱コイル１のコストアップを抑えることが可能になる。

また、コイル状扁平パイプ２ａが、その基端側に銅パイプ４ａの先端が電気的及び機械的に接続され、その先端側に当該コイル状扁平パイプ２ａの軸芯位置に配置された銅パイプ４ｂの先端が電気的及び機械的に接続されて、両銅パイプ４ａ、４ｂに冷却水の流路が形成されるため、銅パイプ４ａ、４ｂの先端部にコイル状扁平パイプ２ａの両端部を電気的に接続しつつ機械的に安定支持することができると共に、コイル状扁平パイプ２ａの隙間２ａ２内にも冷却水を良好に流通させることができて、安定した加熱状態を得ることができる。

さらに、銅パイプ４ａ、４ｂとコイル状扁平パイプ２ａとの接続部に、各銅パイプ４ａ、４ｂの内部空間とコイル状扁平パイプ２ａの隙間２ａ２とを連通する冷却孔６を設けているため、銅パイプ４ａ、４ｂとコイル状扁平パイプ２ａ間に冷却水を流通できて、冷却水をコイルカバー２内で効率的に供給循環させて、コイル状扁平パイプ２ａの冷却効果を一層高めることができる。

また、冷却水供給装置１８からの冷却水が、コイル状扁平パイプ２ａの隙間２ａ２及び又はコイルカバー２ｂの内部空間２ｂ２に連通するコイル固定カラー３ｂの内部空間３ｂ１に供給可能であるため、コイルカバー２ｂ内に冷却水を二系統で供給することができて、金属製ボルト（被加熱物）の形態等に応じて冷却系統を設定でき、コイル状扁平パイプ２ａの冷却効果をより一層高めることができる。このとき、コイル状扁平パイプ２ａの隙間２ａ２とコイル固定カラー３ｂの内部空間３ｂ１への冷却水の供給が、コイルカバー２ｂ内の冷却水の温度に基づいて制御されるように構成することで、コイル状扁平パイプ２ａの冷却状態に応じた最適条件での冷却が可能となる。

またさらに、コイルクランプ部３が、そのコイル部２側の外周面に設けたネジ３ｂ２に、コイルカバー２ｂの基端部に脱着可能に配設されるカバー固定ナット３ａのネジ３ａ２を螺合した際に、コイル状扁平パイプ２ａ側でコイルカバー２ｂを支持すると共に、反コイル状扁平パイプ２ａ側で銅パイプ４ａ、４ｂの基端側を支持するため、コイルクランプ部３でコイルカバー２ｂやコイル状扁平パイプ２ｂに接続された銅パイプ４ａ、４ｂの基端部を確実に支持できると共に、カバー固定ナット３ａを緩めて外すことにより、コイルクランプ部３の分解が可能になり、加熱コイル１自体の点検や調整等の保守性を向上させたり、径の異なるコイル部への交換等を容易に行うことができる。

また、コイル固定カラー３ｂが、そのコイル状扁平パイプ２ａ側にコイルカバー２ｂの内径と略等しい内径の内部空間３ｂ１を有し、該内部空間３ｂ１の周壁にホースジョイント８ａ、８ｂが配設されているため、コイルクランプ部３（コイル固定カラー３ｂ）の一層の小型化を図りつつ内部空間３ｂ１を利用して冷却水の供給及び排出が行え、コイルカバー２ｂ内に冷却水を均一に循環供給できて、コイル状扁平パイプ２ａの冷却効果をより一層高めることができる。

なお、以上の説明においては、コイル固定カラー３ｂに一対のホースジョイント８ａ、８ｂを配設し、このホースジョイント８ａ、８ｂに冷却水を循環供給することで、第２の流路を形成したが、本発明はこの構成に限定されず、例えば、コイル固定カラー３ｂに設けられる一対のホースジョイント８ａ、８ｂを排出専用とし、銅パイプ４ｂもしくは両銅パイプ４ａ、４ｂから供給されてコイルカバー２ｂ内で流通する冷却水を、当該ホースジョイント８ａ、８ｂと銅パイプ４ａもしくはホースジョイント８ａ、８ｂのみを介して冷却水供給装置１８に排出（回収）させることもできる。

この場合は、コイル固定カラー３ｂに設けられるホースジョイント８ａ、８ｂは一つでも良いし、ホースジョイント８ａ、８ｂに調整弁を接続して、コイルカバー２ｂ内の冷却水による水圧が所定値より高くなった場合にのみ排出させるようにし、コイルカバー２ｂ内の水圧を略一定に維持して、コイル状扁平パイプ２ａの冷却効果をより高め得る構成とすることもできる。

また、前記実施形態においては、コイルクランプ部３をカバー固定ナット３ａとコイル固定カラー３ｂ及びコイル固定板３ｃで構成したが、例えばコイル固定カラー３ｂとコイル固定板３ｃを一体化する等、適宜の構成を採用することができる。さらに、前記実施形態における、コイル状扁平パイプ２ａの形態等も一例であって、例えばコイル状扁平パイプ２ａの巻数を軸方向に一定（均一）ではなく、軸方向中央部分の巻数を密とし両側部分の巻数の粗とする等、軸方向に巻数を異ならせて、軸孔の軸方向内面をより均一に加熱できる構成とする等、同等の作用効果が得られかつ本発明に係わる各発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜に変更することができる。

本発明は、蒸気タービン室のフランジ締付け用の金属製ボルトへの適用に限らず、中心位置に軸孔を有してボルトの締付けや緩めに誘導加熱が必要な全ての金属製ボルト、あるいは孔内を誘導加熱する必要がある全ての金属製品にも利用できる。

１・・・誘導加熱コイル、２・・・コイル部、２ａ・・・コイル状扁平パイプ、２ａ１・・・潰し銅パイプ、２ａ２・・・隙間、２ａ３・・・角銅パイプ、２ｂ・・・コイルカバー、２ｂ１・・・底壁、２ｂ２・・・内部空間、３・・・コイルクランブ部、３ａ・・・カバー固定ナット、３ａ１・・・凹部、３ａ２・・・ネジ、３ａ３・・・嵌合孔、３ｂ・・・コイル固定カラー、３ｂ１・・・内部空間、３ｂ２・・・ネジ、３ｃ・・・コイル固定板、４ａ、４ｂ・・・銅パイプ（導電性パイプ）、６・・・冷却孔、８ａ、８ｂ・・・ホースジョイント、１１・・・端子板、１２・・・ホースジョイント、１３・・・出力変成器、１７・・・トランジスタインバータ、１８・・・冷却水供給装置。

Claims (7)

1. コイルカバー内に第１の導電性パイプと第２の導電性パイプを有して所定有効長さの円筒形状に形成されたコイル部と、
   カバー固定ナットとコイル固定カラーを有し、前記コイル固定カラーの外周面に設けたネジに、前記コイルカバーの基端部に脱着可能に配設される前記カバー固定ナットのネジを螺合した際に、前記カバー固定ナットで前記コイルカバーを支持すると共に前記コイル固定カラーで前記第１の導電性パイプ及び第２の導電性パイプの基端側を支持するコイルクランプ部と、
   前記コイルカバー内に冷却媒体を供給可能な冷却媒体供給部と、を備え、
   前記コイル部を被加熱物の孔内に挿入配置した状態で、前記コイル部に高周波電流を供給すると共に前記冷却媒体供給部から前記コイルカバー内に冷却媒体を供給して、前記被加熱物の孔の内面を誘導加熱することを特徴とする誘導加熱コイル。
2. 内部に冷却媒体が流通可能な扁平な隙間を有する扁平パイプを所定回数コイル状に巻回することで形成され、その基端側に第１の導電性パイプの先端が電気的及び機械的に接続されその先端側に第２の導電性パイプの先端が電気的及び機械的に接続されたコイル状扁平パイプ、及び該コイル状扁平パイプの外周側を覆うコイルカバーにより、所定有効長さの円筒形状に形成されたコイル部と、
   カバー固定ナットとコイル固定カラーを有し、前記コイル固定カラーの外周面に設けたネジに、前記コイルカバーの基端部に脱着可能に配設される前記カバー固定ナットのネジを螺合した際に、前記カバー固定ナットで前記コイルカバーを支持すると共に前記コイル固定カラーで前記第１の導電性パイプ及び第２の導電性パイプの基端側を支持するコイルクランプ部と、
   前記コイルカバー内と前記コイル状扁平パイプ内に冷却媒体を供給可能な冷却媒体供給部と、を備え、
   前記コイル部を被加熱物の孔内に挿入配置した状態で、前記コイル状扁平パイプに高周波電流を供給すると共に、前記冷却媒体供給部から前記コイルカバー内と前記コイル状扁平パイプの隙間内に冷却媒体を供給して、前記被加熱物の孔の内面を誘導加熱することを特徴とする誘導加熱コイル。
3. 前記コイル状扁平パイプは、銅の丸パイプを扁平状に潰した潰し銅パイプか、もしくは断面長方形状の角銅パイプであることを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱コイル。
4. 前記第１の導電性パイプ及び第２の導電性パイプと前記コイル状扁平パイプとの接続部に、前記両導電性パイプの内部空間と前記コイル状扁平パイプの隙間とを連通する冷却孔が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の誘導加熱コイル。
5. 前記冷却媒体供給部は、前記コイル状扁平パイプの隙間及び又は前記コイルカバーの内部空間に連通する前記コイルクランプ部の空間に冷却媒体を供給可能に構成されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の誘導加熱コイル。
6. 前記冷却媒体供給部から前記コイル状扁平パイプの隙間及び又は前記コイルクランプ部の空間への冷却媒体の供給が、前記コイルカバー内の冷却媒体の温度に基づいて制御されることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の誘導加熱コイル。
7. 前記コイル固定カラーの内部空間が、前記コイルカバーの内径と略等しい内径を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の誘導加熱コイル。

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