JP7231901B2 - 誘導加熱コイル - Google Patents

Description

本発明は、加熱空間に例えば柱状ワークや筒状ワーク（被加熱物）を配置して、ワークの外面（外径面）等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、被加熱物の内面を誘導加熱する誘導加熱コイルは、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。

また、被加熱物の外面を誘導加熱する誘導加熱コイルは、例えば特許文献２に開示されている。この誘導加熱コイルは、銅の丸パイプを複数回巻回した複数のコイル部と、このコイル部の両端部を連結するパイプ状の直線状導体を備え、コイル部の内側空間である加熱空間に被加熱物を配置した状態で、コイル部に高周波電流を供給すると共にコイル部のパイプ内に冷却水を循環供給して、被加熱物を誘導加熱するようにしたものである。

特許第５４３１２７号公報 特許第３６２１６８５号公報

しかしながら、これらの誘導加熱コイルにあっては、被加熱物の内面や外面を高精度に誘導加熱するために、非接触式の放射温度センサで被加熱物の加熱部位の温度を測定して、被加熱物に応じて所定温度となった際に、加熱コイルへの通電（誘導加熱）を停止するようにしている。ところが、従来の誘導加熱コイルでは、放射温度センサを加熱コイルとは別体で加熱コイルの外側に配置しており、この構成では内面の温度測定の場合に、加熱コイルが軸孔内に嵌挿されることから、加熱コイルを一旦軸孔から取り外した状態で、被加熱物の軸孔の加熱コイルが挿入される上端部等の端部の温度を測定せざるを得ない。

また、外面の温度測定の場合も、加熱コイルの巻回部分に隙間がある場合は、この隙間等を利用して被加熱物の外面の中央部分等の温度測定が可能になるものの、例えば加熱コイルの巻回部分に隙間等がない場合には、温度測定が困難で、前述した軸孔の温度測定と同様に、加熱コイルを一旦被加熱部から取り外した状態で、被加熱物の軸方向の端部等の温度測定をしているのが実情である。

ところで、本出願人は、先に、被加熱物の内面を誘導加熱するための誘導加熱コイル（特願２０１７－１２１１３８）と、被加熱物の外面を誘導加熱するための誘導加熱コイル（特願２０１７－１２６８２４）を提案した。そして、その後の鋭意研究により、これらの誘導加熱コイルにおいては、コイル部が流通する冷却水中に浸漬状態で冷却される構造を備えることから、放射温度センサを加熱コイルの外部に単に配設しただけでは、被加熱物の長手方向の中央に近い部分等の内部の加熱温度を精度良く計測することは困難であると共に、温度測定作業が非常に面倒であることが判明し、本発明は、この点を改良したものである。

すなわち、本発明の目的は、所定機能を有する放射温度センサを加熱コイルの所定位置に一体的に配設することで、例えばコイル部が流通する冷却水中に浸漬状態で冷却される加熱コイルであっても、誘導加熱中の被加熱物の所定部位の加熱温度を加熱状態のままで精度良く簡単に測定して、被加熱物に高精度な加熱状態を容易に得ることが可能な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、板状の導体で所定巻数に形成されたコイル部と、該コイル部の内側と外側及び両側面を気密性を有して覆うと共に内周側に被加熱物を配置可能な加熱空間を有するコイルカバーと、該コイルカバーの内側カバーと外側カバー間に形成される内部空間に冷却媒体を循環供給可能な冷却媒体供給部と、前記コイルカバーの軸方向の所定位置に前記被加熱物の外周面に指向した状態で配設されたプローブを有する放射温度センサと、を備え、
前記放射温度センサが、前記プローブの先端を前記コイルカバーの内側カバーに設けた開口から前記加熱空間内に気密状態で露出させかつ前記コイル部に干渉しない状態で配設されると共に、当該放射温度センサにより、前記コイル部に高周波電流を供給して前記冷却媒体供給部から前記内部空間に冷却媒体を供給することで誘導加熱された前記加熱空間内の被加熱物の外周面の温度が測定されることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記コイル部が、薄板かもしくは内部に扁平な隙間を有する扁平パイプの板状導体を所定回数巻回して構成されていることを特徴とする。また、請求項３に記載の発明は、前記コイル部が、所定板厚の銅板を所定回数巻回したコイル導体を有し、該コイル導体が前記内側カバーの外周面に近接して配置されていることを特徴とする。

本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、コイルカバーの加熱空間に被加熱物を配置した状態で、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の内部空間に冷却媒体を供給して被加熱物を誘導加熱するため、コイル部外周の全域に冷却媒体を供給して冷却でき、コイル部の通電時の発熱を効果的に抑制できると共に冷却媒体を供給するための構成を簡略化し、かつ低圧の冷却媒体を使用できて省エネにも優れ、被加熱物の全域を略均一に加熱することができる。

また、加熱空間内に配置された被加熱物からの放射光を受光可能なプローブが加熱空間内の被加熱物の外面に指向した放射温度センサを備えるため、コイルカバーの内部空間内を流通する冷却水中にそのコイル導体が浸漬状態で冷却される加熱コイルであっても、放射温度センサのプローブで、誘導加熱中の被加熱物の外面所定位置の加熱温度を精度良く、かつ加熱状態のままで簡単に温度測定ができて、被加熱物に高精度な加熱状態を容易に得ることが可能になる。

また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、コイル部が、板状の導体を所定回数巻回して構成されているため、コイル部の外形を小さくできて、加熱コイルの小型化を図ることができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明の効果に加え、誘導加熱時に、コイル部のコイル導体が内側カバーに近接して配置されているため、コイル導体の表裏面から放射される磁力線を被加熱物の外周面に効率的に照射できると共に、コイル導体の発熱自体が効果的に抑制されることになり、被加熱物の誘導加熱効率が十分に高められる。

本発明に係わる誘導加熱コイルの基本概念を示す斜視図 同その正面図 同その平面図 同コイル部の一例を示す断面図 本発明に係わる誘導加熱コイルの一実施形態を示す斜視図 同そのコイル部の斜視図 同コイル部の断面図

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４は、本発明に係わる誘導加熱コイルの基本概念を示している。図１～図３に示すように、誘導加熱コイル１（加熱コイル１という）は、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支持部３と、このコイル支持部３に連結されたホルダー部４等を備えている。

前記コイル部２は、図４に示すように、扁平パイプを所定回数コイル状に巻回したコイル導体２ａと、このコイル導体２ａの外周側と先端側とを覆うベーク材等の絶縁体で形成された有底筒状のコイルカバー２ｂを有している。このとき、コイル導体２ａは、導体である丸銅パイプを直径（断面）方向に潰すことで、内部に扁平な隙間を有した潰し銅パイプが使用され、この潰し銅パイプ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、コイル導体２ａの両端部となる基端側端部と先端部には、一対の丸形銅パイプ２ｃ、２ｄの先端がそれぞれロー付け固着され、この銅パイプ２ｃ、２ｄは、図１及び図２に示すように、その基端部が上方に所定寸法延設されて、前記コイル支持部３上に突出している。このとき、図４に示すように、一方の銅パイプ２ｃは、コイルカバー２ｂの開放側に下方に開口した状態で配設されると共に、その下端側面とコイル導体２ａとが連通孔で連通状態とされている。また、他方の銅パイプ２ｄは、コイル導体２ａの軸芯位置に挿通され、その下端側面とコイル導体２ａとが連通孔で連通状態とされている。

この銅パイプ２ｃ、２ｄを介して、コイル導体２ａに後述する如く高周波電流が供給されると共に、コイル導体２ａ内の隙間とコイルカバー２ｂ内に冷却水が循環供給されるようになっている。また、コイル支持部３に支持される銅パイプ２ｃ、２ｄにより、本実施形態の冷却水供給部が形成されている。なお、コイル導体２ａとしては、内部に隙間を有する前記潰し銅パイプに限らず、例えば銅の薄板等の内部に隙間を有さない中実状の適宜導体を使用することもでき、この場合は、銅パイプ２ｃ、２ｄから供給される冷却水は、コイルカバー２ｂ内にのみ循環供給されるように構成される。

前記コイル支持部３は、図１～図３に示すように、それぞれ絶縁材で形成された、コイル固定ナット３ａ、コイル固定板３ｂ、センサ支持板３ｃ及び分割状態のコイルクランプ３ｄ等を有している。そして、コイル固定ナット３ａやコイル固定板３ｂにより、前記コイル部２の基端部が銅パイプ２ｃ、２ｄ等を介して支持されている。この銅パイプ２ｃ、２ｄの基端部に、前記ホルダー部４が連結固定されている。

このホルダー部４は、絶縁板４ｂを介して圧接固定された一対の銅板４ａを有し、各銅板４ａの基端部には、図示しない出力変成器に電気的及び機械的に接続可能な接続部としての端子部４ｃがそれぞれ設けられている。また、各銅板４ａの外面には、銅板４ａ自体を冷却可能な角銅パイプからなる冷却パイプ４ｄがそれぞれロー付け固着され、この冷却パイプ４ｄの先端部が前記銅パイプ２ｃ、２ｄに連通状態でそれぞれロー付け固着されると共に、各冷却パイプ４ｄの基端部にはホースジョイント４ｅがそれぞれロー付け固着されている。

また、前記センサ支持板３ｃには、放射温度センサ６が図２の上下方向に指向して取り付けられている。この放射温度センサ６は、円筒形状の筐体の先端部に円板形状の透明なサフアィア窓が封止構造で接合されて内部に光伝送路を有するプローブ６ａと、光検出部を含む制御部６ｂ等を有している。そして、円筒形状のプローブ６ａが、センサ支持板３ｃの上下方向の嵌合孔に嵌合されることで、放射温度センサ６がセンサ支持板３ｃで支持されている。

また、センサ支持板３ｃの嵌合孔に対応して下方に位置するコイル固定板３ｂ及びカバー固定ナット３ａには、上下方向に貫通して放射光が透過（通過）可能な貫通孔（もしくは外周面に形成された貫通凹部）がそれぞれ設けられている。なお、放射温度センサ６は、センサ支持板３ｃの嵌合孔やコイル固定板３ｂ等の貫通孔に対して、手動もしくは自動で上下方向に移動可能に配設され、放射温度センサ６の放射光の受光位置が所定値に設定可能となっている。また、放射温度センサ６は、以上説明した構成に限定されず、放射光を検知して温度を測定可能な適宜構成のセンサを使用することができる。

そして、センサ支持板３ｃの上面には、前記一対のコイルクランプ４ｄが着脱可能に固定され、放射温度センサ６や前記銅パイプ２ｃ、２ｄの基端部が支持されている。なお、コイル支持部３の構成は、以上の例に限定されず、コイル固定板３ｂにセンサ支持板３ｃの機能を持たせる等、コイル部２や放射温度センサ６及びホルダー部４を支持可能な適宜の構成を採用することができる。

このように構成された前記加熱コイル１は、図１及び図２に示すように、ホルダー部４の一対の端子部４ｄを図示しない出力変成器の二次側端子に接続すると共に、コイル部２を金属製ボルトＷ（被加熱物で、以下ボルトＷという）の軸孔Ｗａに上方から嵌挿させて使用される。また、放射温度センサ６は、そのプローブ６ａがボルトＷの軸孔Ｗａ内面方向に指向すると共に、プローブ６ａでボルトＷの軸孔Ｗａ内部からの放射光を的確に受光できる位置に設定される。

そして、出力変成器は、その一次側が図示しない可撓性の接続ケーブルを介して高周波誘導加熱装置のトランジスタインバータに電気的に接続されると共に、加熱コイル１のホルダー部４の一対のホースジョイント４ｅが、適宜のホースを介して例えば同誘導加熱装置内に配設した冷却水供給器にそれぞれ接続される。この状態で、トランジスタインバータと冷却水供給器を作動させると、トランジスタインバータから高周波電流が出力ケーブル、出力変成器、ホルダー部４及び銅パイプ２ｃ、２ｄを介してコイル導体２に供給（給電）される。

コイル導体２に高周波電流が供給されると、ボルトＷの軸孔Ｗａ内面に渦電流が誘起されて当該内面７ａが誘導加熱される。このとき、コイル導体２が扁平銅パイプであることから、軸孔Ｗａ内面に対向する導体の表面積を例えば単なる丸銅パイプ等に比較して大きく、すなわちコイル導体２から軸孔Ｗａ内面に向けて照射される磁力線の数を増大できて、効率的な誘導加熱状態が得られることになる。

この誘導加熱による軸孔Ｗａ内面の加熱温度は、放射温度センサ６で逐次測定され、その信号が高周波誘導加熱装置の制御部（図示せず）に入力される。そして、測定温度が制御部に予め設定してある設定温度となった時点で、例えばトランジスタインバータの作動を停止させることで設定温度となるように維持される。これにより、ボルトＷの軸孔Ｗａ内面が所定温度で誘導加熱されることになる。

このとき、放射光を受光する放射温度センサ６が、加熱コイル１のコイル支持部３に一体的に配設されると共に、放射光の指向方向がコイルカバー２ｂの外周側とボルトＷの軸孔Ｗａ内面（内部）間に指向し、かつ軸孔Ｗａ内部からの放射光が的確に受光できるように設定されていることから、加熱コイル１をセットしたまま（加熱状態のまま）で軸孔Ｗａ内部の所望位置（例えば軸方向の中央に近い位置）の加熱温度を精度良く逐次に測定できて、軸孔Ｗａ内面の略全域を所望温度で略均一に加熱できることになる。

一方、トランジスタインバータと例えば略同時に冷却水供給器が作動すると、冷却水が前記一方のホースジョイント４ｅ、一方の冷却パイプ４ｄ、銅パイプ２ｃを介してコイルカバー２ｂ内に供給され、該カバー２ｂ内を流通してコイル導体２ａを冷却する。またこの冷却水は、銅パイプ２ｄ、他方の冷却パイプ４ｄ、他方のホースジョイント４ｅ等を介して冷却水供給器に戻される。また、銅パイプ２ｃを介して供給される冷却水の一部は、銅パイプ２ｃ、２ｄの前記連通孔を介してコイル導体２ａの隙間内にも流通して、コイル導体２ａが内部からも冷却される。

これにより、加熱コイル１のコイル導体２ａ内に冷却水が流通する流路と、コイルカバー２ｂ内に冷却水が流通する流路の二系統の冷却水流路が形成されることになる。このとき、冷却水はコイルカバー２ｂ内を流通してコイル導体２ａを冷却することから、コイル導体２ａが冷却水中に浸漬状態で冷却されると共に、扁平な内部と表面に冷却水が確実に接触しつつ冷却され、コイル導体２ａの発熱が効率的に抑制されることになる。なお、コイル導体２ａとして、前述したような内部に隙間を有さない薄板銅板等を使用した場合の冷却水の流路は、コイルカバー２ｂ内にのみに流通する一系統となり、この流路の冷却水がコイル導体２ａの外周面全域が接触して冷却されることになる。

そして、このようにして加熱コイル１で軸孔Ｗａ内面が加熱されたボルトＷは、軸孔Ｗａの軸方向全域が抜き取り作業に適した加熱温度に略均等に加熱されることから、ボルトの抜き取り作業を簡単に行うことがてきる。また、ボルトＷの抜き取り時に、加熱コイル１が小型で持ち運び等が容易な出力変成器の出力端子に直接固定されていることから、複数設置された隣接するボルトＷ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となり、例えば多数のボルトＷで固定されている蒸気タービン室内のフランジから、ボルトＷ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、コイル導体２ａがコイルカバー２ｂ内に内蔵されたコイル部２を支持するコイル支持部３に、放射光を受光する放射温度センサ６のプローブ６ａが、ボルトの軸孔Ｗａ内部に指向した状態で一体的に配設されているため、例えばコイルカバー２ｂ内を流通する冷却水中にそのコイル導体２ａが浸漬状態で冷却される加熱コイル１であっても、誘導加熱中のボルトＷの軸孔Ｗａ内面内部の加熱温度を加熱状態のままで精度良く、かつ加熱コイル１を軸孔Ｗａから取り外すことなく簡単に温度測定できて、ボルトＷに高精度な加熱状態を容易に得ることが可能になる。

特に、放射温度センサ６がコイル導体２ａの軸芯方向（図２の上下方向）に移動調整可能に配設されているため、ボルトＷの軸孔Ｗａ内部の所定部位の温度をより精度良く測定することができ、一層高精度な加熱状態が得られると共に、各種ボルトＷやその他ワークの軸孔に対応できて、加熱コイル１の汎用性を向上させることができる。

さらに、コイル支持部３が、外面に冷却水循環用の冷却パイプ４ｄを有するホルダー部４の先端側に連結接続され、ホルダー部４の基端側に出力変成器が接続可能な端子部４ｃが設けられているため、加熱コイル１を出力変成器の出力端子に電気的及び機械的に容易に接続できて、例えばタービン室内のフランジの移動不可能なボルトＷの軸孔Ｗａであっても、加熱コイル１と出力変成器を各ボルトＷ近傍に配置して誘導加熱でき、使い勝手に優れた加熱コイル１を得ることができる。

また、前記実施形態の加熱コイル１のコイル部２の構成により、次のような作用効果を得ることができる。すなわち、コイル部２をボルトＷの軸孔Ｗａ内に挿入配置した状態で、コイル導体２ａにトランジスタインバータから高周波電流を供給すると共に、冷却水供給器からコイルカバー２ｂ内とコイル導体２ａの隙間内に冷却水を供給して、ボルトＷの軸孔Ｗａ内面を誘導加熱するため、コイル導体２ａの外周面の全域と隙間内面を冷却水で冷却できて、コイル導体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、コイル支持部３の外径を従来例のように大きくする必要がないため、コイル支持部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、各種設置状態のボルトＷ等の軸孔Ｗａ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、コイル導体２ａを、丸（円形）銅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等で形成すれば、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導体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、コイル導体２ａとして薄板銅板等の忠実状の導体を使用すれば、加熱効率を一層高めることができると共に、各種形態の導体を使用できる等、使い勝手に優れた加熱コイル１を得ることができる。

また、コイル導体２ａが、その基端側に銅パイプ２ｃ、２ｄ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導体２ａの軸芯位置に配置された銅パイプ２ｄの先端が電気的及び機械的に接続されて、両銅パイプ２ｃ、２ｄに冷却水の流路が形成されるため、銅パイプ２ｃ、２ｄの先端部にコイル導体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、銅パイプ２ｃ、２ｄを介して冷却水を良好に流通させることができて、加熱コイル１に安定した加熱状態を得ることができる。

さらに、銅パイプ２ｃ、２ｄとコイル導体２ａとの接続部に、各銅パイプ２ｃ、２ｄの内部空間とコイル導体２ａの隙間とを連通する連通孔を設けることで、銅パイプ２ｃ、２ｄとコイル導体２ａ間に冷却水を流通できて、冷却水をコイルカバー２ｂ内でより効率的に供給循環させて、コイル導体２ａの冷却効果を一層高めることができる。

また、冷却水供給器からの冷却水が、コイル導体２ａの隙間及び又はコイルカバー２ｂの内部空間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、ボルトＷの形態等に応じて冷却系統を設定でき、コイル導体２ａの冷却効果をより一層高めることができる。このとき、コイル導体２ａの隙間やコイルカバー２ｂ内への冷却水の供給を、コイルカバー２ｂ内の冷却水の温度に基づいて制御するように構成すれば、コイル導体２ａの冷却状態に応じた最適条件での冷却が可能となる。

図５～図７は、本発明に係わる誘導加熱コイルの一実施形態を示し、被加熱物の外面（外径面）を誘導加熱するための加熱コイルである。以下、これについて説明する。この誘導加熱コイル２１（加熱コイル２１という）は、所定外径で所定有効長さのコイル部２２と、このコイル部２２の外周側を覆う二重円筒形状のコイルカバー２３と、このコイルカバー２３に設けられた電極カバー２４と、冷却水供給部２５及び放射温度センサ２６等を備えている。

前記コイル部２２は、図６及び図７に示すように、所定板厚（例えば１～５ｍｍ程度）の銅板を所定回数軸方向に沿って一定ピッチで巻回したコイル導体２２ａを有している。このとき、コイル導体２２ａは、巻回端部が軸方向の略中央位置まで延び、該位置から略９０度外側に折り曲げられて外周方向に直線的に引き出されることで、その両端部に一対の引出部２２ｂが形成され、この引出部２２ｂが前記電極カバー２４に後述する如く支持されている。

前記コイルカバー２３は、それぞれ絶縁材で形成された、内側カバー２３ａと外側カバー２３ｂ及び軸方向両側面の一対の側面カバー２３ｃ、２３ｄを有している。内側カバー２３ａは、その板厚が比較的薄い円筒形状に形成され、外側カバー２３ｂは、内側カバー２３ａより大きい板厚の円筒形状に形成されると共に、その外周面の軸（長手）方向の中央位置には、内外に連通して前記電極カバー２４を取り付けるための電極取付孔が形成されている。

また、前記一対の側面カバー２３ｃ、２３ｄは、左右対称形状の所定板厚の板体で円環形状に形成され、その中心位置には、被加熱物（図示せず）を挿入配置するための開口が形成されると共に、この開口の内面部分には前記内側カバー２３ａの両端部が当接する段差状の凹部が円環状に形成されている。この両側面カバー２３ｃ、２３ｄと内側カバー２３ａ両端部との当接面には、Ｏリング（オーリング）が嵌装されている。

また、一対の側面カバー２３ｃ、２３ｄの外周縁の内面には、前記外側カバー２３ｂの両端部が当接する段差状の凹部が円環状に形成され、当接状態の両側面カバー２３ｃ、２３ｄと外側カバー２３ｂの両端部とが、円周方向に例えば８箇所でボルトにより固定されている。この両側面カバー２３ｃ、２３ｄと外側カバー２３ｂの両端部の当接面にも、Ｏリングが嵌装されている。

前記電極カバー２４は、図５及び図７に示すように、外側カバー２３ｂ側が開口し反外側カバー２３ｂ側が底壁２４ａで閉塞された有底円筒形状に形成され、端子として機能する一対の電極２４ｂ、２４ｃと、コイルクランプ２４ｄ等を有している。一対の電極２４ｂ、２４ｃは、電極カバー２４の底壁２４ａに設けた一対の貫通孔を貫通して電極カバー２４外にそれぞれ所定寸法突出すると共に、電極カバー２４の内部において、前記コイル部２２の引出部２２ｂの先端と加締め端子等により電気的及び機械的に接続されている。

なお、電極カバー２４は、その開口側に設けた鍔部が、外側カバー２３ｂの前記電極取付孔に設けた段差状の凹部上に当接し、この当接状態で鍔部と外側カバー２３ｂとが複数個のボルトにより固定されている。また、電極カバー２４の開口側の周面と外側カバー２３ｂの電極取付孔の内周面間には、Ｏリングが嵌装されると共に、底壁２４ａの前記電極２４ｃ、２４ｄが貫通する電極貫通孔の開口端部にもＯリングが嵌装されている。

これらのＯリング等により、組み立てられたコイルカバー２３のコイル部２２の周囲に気密性を有する冷却空間としての内部空間３０が形成されると共に、前記電極貫通孔の開口端部に嵌装されるＯリングにより、内部空間３０内の冷却水の、電極カバー２４内部から電極２４ｂ、２４ｃの外周面に沿った漏洩が防止されるようになっている。なお、図６及び図７の記載から明らかなように、コイル導体２２ａは内側カバー２３ａの外周面に近接した状態で巻回配置されおり、加熱空間３１内に収容配置される被加熱物の加熱効率が高まるように構成されている。

また、電極カバー２４の底壁２４ａ外側に突出する銅パイプや銅棒等からなる前記一対の電極２４ｂ、２４ｃは、電極カバー２４の底壁２４ａ外面に固定した前記コイルクランプ２４ｄで電極カバー２４に支持されている。そして、この一対の電極２４ｂ、２４ｃに、例えば図示しない可撓性のケーブルや必要に応じて配置された出力変成器等を介してトランジスタインバータの出力端子に電気的に接続されるようになっている。これらにより、内側カバー２３ａと外側カバー２３ｂ及び両側面カバー２３ｃ、２３ｄで構成されたコイルカバー２３の前記内部空間３０内にコイル部２２が収容（内蔵）配置された状態となっている。

前記冷却水供給部２５は、前記コイルカバー２３の両側面カバー２３ｃ、２３ｄに、それぞれ対向した状態で設けられた例えば合計４個のホースジョイント２５ａ～２５ｄを有している。このホースジョイント２５ａ～２５ｄは、その取付側が前記コイルカバー３の内部空間３０に対応した位置の両側面カバー２３ｃ、２３ｄの取付孔にそれぞれ取り付けられ、そのジョイント部が両側面カバー２３ｃ、２３ｄの外面側に突出状態とされている。この各ホースジョイント２５ａ～２５ｄが、図示しないホース等を介して前記トランジスタインバータに併設して設けられる冷却水供給器の冷却タンク等に接続されている。

また、前記放射温度センサ２６は、前記放射温度センサ６と同様に、プローブ２６ａや制御部２６ｂを有して、前記コイルカバー２３の軸方向（長手方向）の略中央位置の外周面に、前記電極カバー２４と９０度の角度を有して配設されている。このとき、コイルカバー２３の外周面には図５に示す凹部３２が形成され、この凹部３２にセンサ支持板３３を介して放射温度センサ２６が支持されている。

また、放射温度センサ２６のプローブ２６ａは、コイルカバー２３の内部空間３０に貫通状態で配置されると共に、プローブ２６ａの先端が内側カバー２３ａに設けた開口から加熱空間３１内に気密状態で露出配置されている。これにより、加熱空間３１内に貫通配置された被加熱物の軸方向の例えば略中央部分からの放射光がプローブ２６ａで受光され、外側ケース２３ｂの外面側の制御部２６ｂで加熱温度として測定される。

この加熱コイル２１は、次のようにして使用される。すなわち、加熱コイル２１の前記一対の電極２４ｂ、２４ｃには、例えば銅板からなる端子板が固定され、この端子板が前記トランジスタインバータの出力端子に接続された出力変成器の出力端子等が接続される。また、加熱コイル２１の前記ホースジョイント２５ａ～２ｄは、前記冷却水供給器にホース等により接続される。

このとき、加熱コイル２１の側面カバー２３ｃ及び側面カバー２３ｄに設けた一方の上下一対のホースジョイント２５ａ、２５ｂが、冷却水の供給（給水）用として使用され、側面カバー２３ｃ及び側面カバー２３ｄに設けた他方の上下一対のホースジョイント２５ｃ、２５ｄが、冷却水の排出（排水）用として使用される。これにより、容積の大きな内部空間３０内に冷却水の比較的緩やかな流れが生成され、この冷却水の流れによりコイル導体２２ａの外周面が冷却される。

このコイル導体２２ａの冷却状態で、前記トランジスタインバータから出力変成器等を介して電極２４ｂ、２４ｃに高周波電流が供給されると、加熱コイル２１の前記加熱空間３１内に配置された例えば円筒形状の被加熱物の外周面に渦電流が誘起されて被加熱物が誘導加熱される。この誘導加熱時に、コイル部２２のコイル導体２２ａが内側カバー２３ａに近接して、該コイル導体２２ａの表裏面から放射される磁力線を被加熱物の外周面に効率的に照射できることと、コイル導体２２ａの発熱自体が効果的に抑制されることから、被加熱物の誘導加熱効率が十分に高められる。

また、加熱コイル２１による誘導加熱時に、被加熱物の外面の加熱温度は、放射温度センサ２６で逐次測定され、その信号が高周波誘導加熱装置の制御部に入力される。そして、測定温度が制御部に予め設定してある設定温度となった時点で、例えばトランジスタインバータの作動を停止させる。これにより、被加熱物の外面が所定温度で加熱される。

このとき、この加熱コイル２１の場合、誘導加熱時に放射温度センサ２６が、加熱コイル２１のコイルカバー２３の外面にセンサ支持部３３を介して一体的に配設されると共に、被加熱物からの放射光を加熱空間３１内に露出状態のプローブ２６ａの先端で受光することができ、被加熱物の外周面の軸方向の中心部分の温度を精度良く逐次に測定できて、被加熱物の外面を所望温度で加熱できることになる。なお、放射温度センサ２６のプローブ２６ａは、コイルカバー２３内のコイル導体２２ａ等に干渉しない状態で配設されることは言うまでもない。

この実施形態の加熱コイル２１によれば、コイル導体２２ａが巻回されたコイル部２２の内側と外側及び両側面を気密性を有して覆うと共に内周側に被加熱物を配置可能な加熱空間３１を有するコイルカバー２３の内部空間３０内に冷却水を循環供給し、コイル導体２２ａを冷却水で冷却しつつ、コイルカバー２３の軸方向の所定位置に配設され、加熱空間３１内に挿入配設された被加熱物からの放射光を受光するプローブ２６ａが被加熱物の外周面に指向した放射温度センサ２６を備えるため、例えばコイルカバー２３内を流通する冷却水中にそのコイル部２２が浸漬状態で冷却される加熱コイル２１であっても、放射温度センサ２６のプローブ２６ａで、誘導加熱中の被加熱物の外面所定位置の加熱温度を加熱状態のままで精度良く測定して、被加熱物に高精度な加熱状態を容易に得ることが可能になる。

また、コイル部２２のコイル導体２２ａを板状導体等で形成でき、これらがコイルカバー２３内に供給される冷却水中に浸漬状態で冷却可能に構成されているため、コイル導体２２ａを効果的に冷却できて、加熱コイル２１の加熱効率を十分に高めることができると共に、使い勝手に優れた加熱コイル２１を得ることができる。さらに、この加熱コイル２１においても、コイル導体２２ａを冷却水に浸漬状態で冷却したり、コイル導体２２ａとして板体や扁平パイプを使用できることから、前記基本概念の加熱コイル１と略同様の作用効果を得ることができる。

なお、前記実施形態における、各部の構成は一例であって、例えばコイル導体２２ａ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したり、被加熱物の形態に応じたコイル導体２２ａとして、内部隙間を有する導体や内部隙間を有さない適宜の導体を使用する等、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、特に被加熱物の外面等を誘導加熱する必要がある全ての金属製品に利用できる。

１・・・誘導加熱コイル、２・・・コイル部、２ａ・・・コイル導体、２ｂ・・・コイルカバー、２ｃ、２ｄ・・・銅パイプ、３・・・コイル支持部、３ａ・・・コイル固定ナット、３ｂ・・・コイル固定板、３ｃ・・・センサ支持板、３ｄ・・・コイルクランプ、４・・・ホルダー部、４ａ・・・銅板、４ｃ・・・端子部、４ｄ・・・冷却パイプ、４ｅ・・・ホースジョイント、６・・・放射温度センサ、６ａ・・・プローブ、６ｂ・・・制御部、２１・・・誘導加熱コイル、２２・・・コイル部、２２ａ・・・コイル導体、２３・・・コイルカバー、２３ａ・・・内側カバー、２３ｂ・・・外側カバー、２３ｃ、２３ｄ・・・側面カバー、２４・・・電極カバー、２４ａ、２４ｂ・・・電極、２５・・・冷却水供給部、２５ａ～２５ｄ・・・ホースジョイント、２６・・・放射温度センサ、２６ａ・・・プローブ、２６ｂ・・・制御部、３０・・・内部空間、３１・・・加熱空間、３３・・・センサ支持板、Ｗ・・・金属製ボルト、Ｗａ・・・軸孔、

Claims (3)

1. 板状の導体で所定巻数に形成されたコイル部と、該コイル部の内側と外側及び両側面を気密性を有して覆うと共に内周側に被加熱物を配置可能な加熱空間を有するコイルカバーと、該コイルカバーの内側カバーと外側カバー間に形成される内部空間に冷却媒体を循環供給可能な冷却媒体供給部と、前記コイルカバーの軸方向の所定位置に前記被加熱物の外周面に指向した状態で配設されたプローブを有する放射温度センサと、を備え、
   前記放射温度センサが、前記プローブの先端を前記コイルカバーの内側カバーに設けた開口から前記加熱空間内に気密状態で露出させかつ前記コイル部に干渉しない状態で配設されると共に、当該放射温度センサにより、前記コイル部に高周波電流を供給して前記冷却媒体供給部から前記内部空間に冷却媒体を供給することで誘導加熱された前記加熱空間内の被加熱物の外周面の温度が測定されることを特徴とする誘導加熱コイル。
2. 前記コイル部は、薄板かもしくは内部に扁平な隙間を有する扁平パイプの板状導体を所定回数巻回して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱コイル。
3. 前記コイル部は、所定板厚の銅板を所定回数巻回したコイル導体を有し、該コイル導体が前記内側カバーの外周面に近接して配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の誘導加熱コイル

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