JPH10233279A - 高周波誘導加熱用加熱コイル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長尺物の突き合わせ溶接に用いる場合であっ
ても、溶接後の材料を容易に取り外すことができ、また
割型とした加熱コイルの分割及び組み合わせ結合の操作
を簡単に行え、しかも正確に且つ確実にコイルの接合が
でき、冷却水を容易、確実に通すことができる高周波誘
導加熱用加熱コイル装置の提供を課題とする。 【解決手段】 スパイラルに巻回されたコイルの中に被
加熱物Ｗを保持し、前記コイルに高周波電流を流すこと
で被加熱物Ｗの高周波誘導加熱を行う高周波誘導加熱用
の加熱コイル装置であって、コイルを２分割割型コイル
とすると共にその各割型コイル部30、40を一対のコイル
固定枠10、20にそれぞれ固定して設けることで、両割型
コイル部30、40の接合及び分離を前記コイル固定枠10、
20の組み合わせ結合及び分離によって行う構成としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は高周波誘導加熱用
の加熱コイル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高周波誘導加熱は、スパイラルに巻回さ
れたコイルに高周波電流を流し、発生する交流磁界の中
に被加熱物を置くことによって、被加熱物が自ら発熱す
るジュール熱によって加熱されることを利用した加熱方
法である。高周波誘導加熱を利用した加熱は、例えば、
金属棒の突き合わせ圧接に用いることができる。即ち、
接合される２本の金属棒を高周波誘導加熱用のコイル内
に両方から侵入させて突き合わせ、コイルに高周波電流
を流すことで金属の突き合わせ部を発熱加熱させ、加熱
状態で加圧して圧接を完了させる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来に
おける高周波誘導加熱を利用して、鉄筋等の寸法の長い
金属を突き合わせ溶接する場合には、上記従来の高周波
誘導加熱用の加熱コイルが連続する一体物であるため、
突き合わせ溶接が完了した後において接合された長い鉄
筋を抜き出すのに十分なるスペースを必要とすると共に
抜き出しに手間がかかるという問題があった。このため
従来においては、建築現場等において鉄筋を接合する方
法としては、鉄筋をガス火炎にて加熱して圧接したり、
鉄筋同士をネジ接合させたりするのが一般的であった。
また、コイルを２分割できるものも提供されているが、
分割された各割型コイル部の何れもが半円形状であった
り、或いは各割型コイル部の各部がぐらつかないように
十分に固定せられていない等、使用に際し、割型コイル
部を組み合わせ結合して１つのコイルにするのが難しか
ったり、手間がかかる等の欠点があった。またコイルを
中空コイルとして内部に冷却水を通すものでは、前記コ
イルの分割の仕方が悪く、通水を容易に且つ安定して行
わせることに問題があった。

【０００４】そこで、本発明は上記従来の高周波誘導加
熱用加熱コイル装置の欠点を解消し、長尺物の突き合わ
せ溶接に用いる場合であっても、溶接後の材料を容易に
取り外すことができ、また割型とした加熱コイルの分割
及び組み合わせ結合の操作を簡単に行え、しかも正確に
且つ確実にコイルの接合ができ、冷却水を容易、確実に
通すことができる高周波誘導加熱用加熱コイル装置の提
供を課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の高周波誘導加熱用加熱コイル装置は、スパ
イラルに巻回されたコイルの中に被加熱物を保持し、前
記コイルに高周波電流を流すことで被加熱物の高周波誘
導加熱を行う高周波誘導加熱用の加熱コイル装置であっ
て、コイルを２分割割型コイルとすると共にその各割型
コイル部を一対のコイル固定枠にそれぞれ固定して設け
ることで、両割型コイル部の接合及び分離を前記コイル
固定枠の組み合わせ結合及び分離によって行う構成とし
たことを第１の特徴としている。また本発明の高周波誘
導加熱用加熱コイル装置は、上記第１の特徴に加えて、
２分割割型コイルは、略Ｕ字形の割型コイル部と略一文
字形の割型コイル部とからなり、略一文字形割型コイル
部を固定するコイル固定枠は、略Ｕ字形割型コイル部を
固定するコイル固定枠に対して、開閉自在な蓋部として
構成し、該蓋部を略Ｕ字形割型コイル部のコイル固定枠
に対して蓋することで両割型コイル部の接合を行い、蓋
部を開くことで両割型コイル部の分離を行う構成とした
ことを第２の特徴としている。また本発明の高周波誘導
加熱用加熱コイル装置は、上記第１又は第２の特徴に加
えて、両割型コイル部を接合して一体化した状態で、前
記組み合わせ結合により一体化せられたコイル固定枠内
にシールドガスを導入するための、シールドガス導入手
段をコイル固定枠に設けたことを第３の特徴としてい
る。また本発明の高周波誘導加熱用加熱コイル装置は、
上記第１〜３の何れかの特徴に加えて、コイルは銅製の
中空管とし、内部に冷却水を通すようにしたことを第４
の特徴としている。また本発明の高周波誘導加熱用加熱
コイル装置は、上記第４の特徴に加えて、略Ｕ字形割型
コイル部及び略一文字形割型コイル部の各分割端面にお
いては、コイルを構成する銅製中空管の端面を閉塞し、
冷却水を略Ｕ字形割型コイル部及び略一文字形割型コイ
ル部で別々に通すようにしたことを第５の特徴としてい
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の態様を示す
高周波誘導加熱用加熱コイル装置の全体を示す斜視図、
図２は実施の態様を示す高周波誘導加熱用加熱コイル装
置の横断面図、図３は高周波誘導加熱用加熱コイル装置
の蓋部を開けた状態を示す平面図である。

【０００７】高周波誘導加熱用加熱コイル装置は、一対
の固定枠10、20と、一対の割型コイル部30、40と、断熱
材50と、冷却水通水手段と、シールドガス供給手段等か
らなる。

【０００８】前記一対の固定枠10、20は、横断面形状が
凹形の凹形固定枠10と、該凹形固定枠10の上部開口を開
閉自在に蓋する役割をなす固定枠としての蓋部20とから
なる。前記凹形固定枠10や蓋部20は、例えば耐熱樹脂材
料を用いて構成することができる。蓋部20と凹形固定枠
10とはその一辺側で蝶番61によって連結され、他辺側で
掛け止め金具62によって相互に結合されるようになされ
ている。これによって蓋部20が凹形固定枠10に対して開
閉自在となっている。

【０００９】前記凹形固定枠10の内側には断熱材50が施
され、その断熱材50に保護された状態で略Ｕ字形割型コ
イル部30が固定されている。略Ｕ字形割型コイル部30は
本例においては、図３に示すように、４個が一定の間隔
で配されており、４個のそれぞれが図示しない固定手段
で前記凹形固定枠10に対して固定されている。一方、前
記今一つの固定枠である蓋部20の内側にもやはり断熱材
50が施されると共にその断熱材50に保護された状態で略
一文字形割型コイル部40が固定されている。この略一文
字形割型コイル部40も本例においては４本が一定の間隔
で配されて、それぞれが図示しない固定手段で前記蓋部
20に対して固定されている。前記断熱材50は、例えばシ
リカ系耐熱材料を用いて、被加熱物Ｗが1200〜1500℃に
加熱されても支障のないようにしている。前記略一文字
形割型コイル部40を構成する４本は、前記略Ｕ字形割型
コイル部30の４本に対してやや斜めに配され、且つ略Ｕ
字形割型コイル部30と略一文字形割型コイル部40とは相
互に、それぞれ予め定められた位置に配置されること
で、、これによって蓋部20を凹形固定枠10に対して蓋す
れば、それによって略Ｕ字形割型コイル部30と略一文字
形割型コイル部40とが自動的に且つ確実に接合して、接
触するように構成されている。前記略Ｕ字形割型コイル
部30と略一文字形割型コイル部40との接合がなされるこ
とで、スパイラルに巻回された１本のコイルが成立す
る。また蓋部20が凹形固定枠10から開かれることで、２
分割割型コイルが略Ｕ字形割型コイル部30と略一文字形
割型コイル部40とに分離される。

【００１０】前記略Ｕ字形割型コイル部30と略一文字形
割型コイル部40とが接合されて１本の連続するスパイラ
ルコイルになることで、該スパイラルコイルに高周波電
流が通電せられれば、コイル内に交番磁場が発生し、こ
れによって挿入された被加熱物Ｗが自己加熱される。従
って、２本の被加熱物Ｗを用い、これを両側からコイル
内で突き合わせながら加熱することで、圧接等を行うこ
とができる。その際、長寸の被加熱物Ｗを用いて突き合
わせ溶接する場合であっても、溶接接合後に前記蓋部20
を開放すれば、溶接完了後の長い被加熱物Ｗを容易に取
り出すことができる。

【００１１】前記略Ｕ字形割型コイル部30及び略一文字
形割型コイル部40を構成するコイルそのものは銅製中空
管Ｐ、詳しくは中空角管から構成している。また前記各
割型コイル部30、40は、その分割端面部においては中空
管Ｐを閉塞した形に構成しており、そしてその閉塞端面
部には、両割型コイル部30、40を接合した際の電気的接
合を良好にするための接点部31、41を設けている。

【００１２】前記略Ｕ字形割型コイル部30と略一文字形
割型コイル部40とは、それぞれ別々に冷却を行うように
している。即ち、略Ｕ字形割型コイル部30の４本はそれ
ぞれ凹形固定枠10の肉厚内に設けられて通る通水路11に
よって直列に通水接続されており、一方、一対の通水通
電接続継ぎ手管12、13が凹形固定枠10に突出して設けら
れている。これによって一方の通水通電接続継ぎ手管12
から導入された冷却水は略Ｕ字形割型コイル部30の４本
の中空管Ｐを直列に通過し、他方の通水通電接続継ぎ手
管13に排出される。同様に、略一文字形分割コイル部40
の４本もそれぞれ蓋部20の肉厚内に設けられた通水路21
によって直列に通水接続されており、一方、一対の通水
専用継ぎ手管22、23が蓋部20に突出して設けられてい
る。これによって一方の通水専用継ぎ手管22から導入さ
れた冷却水は略一文字形割型コイル部40の４本の中空管
Ｐを直列に通過し、他方の通水専用継ぎ手管23に排出さ
れる。

【００１３】前記凹形固定枠10に蓋部20が蓋されること
で構成される角筒内の空間に対しては、高周波誘導加熱
を行う際の雰囲気が酸化雰囲気になるのを防止するため
に窒素ガスやアルゴンガス等の非酸化性ガスによるシー
ルドを行うようにしている。即ち、前記凹形固定枠10の
肉厚内にガス通路14を設け、凹形固定枠10の３つの内壁
の適当な位置に、例えば凹形固定枠10の中央付近におい
て、周囲から中心方向に向けてガスを噴出するガス導入
口15を設ける。また凹形固定枠10から突出してガス導入
継ぎ手管16を設ける。これによってガス導入継ぎ手管16
から導入されたシールドガスはガス通路14を通ってガス
導入口15から非加熱物Ｗが配置される空間内に吹き出さ
れ、非加熱物Ｗの酸化を防止する。シールドガスを用い
ることで、突き合わせ溶接等における突き合わせ面の酸
化を防止し、良好な突き合わせ溶接を確保することがで
きる。前記ガス通路14とガス導入口15とガス導入継ぎ手
管16はシールドガス導入手段を構成する。

【００１４】以上に説明した高周波誘導加熱用加熱装置
を用いる例としては、例えば、上記したような鉄筋や棒
材、管材等の加熱圧接作業、溶接の前後等に行う予熱作
業、ダイス加工時の予熱等があるが、その他の種々の材
料についての加熱に用いることができる。今、鉄筋等の
接続延長のための加熱突き合わせ圧接の場合には、まず
２本の鉄筋を、蓋部20が開放された状態で略Ｕ字形割型
コイル部30のＵ字空間の中心部に、両鉄筋の突き合わせ
部が中央付近になるようにしてセットし、クランプす
る。次にコイルに冷却水を流しながら高周波電流を通電
し、またシールドガスを流す。鉄筋の突き合わせ部が適
当な温度に加熱された時点で、鉄筋の突き合わせ圧力を
増して、加熱圧接を完了する。

【００１５】尚、上記においては、略Ｕ字形割型コイル
部30の４個の略Ｕ字形コイルについては何ら捩じった形
にすることなく、平面的なＵ字形とし、また略一文字形
割型コイル部40の４本の略一文字形コイルは、直線状の
ものを斜め方向に配置した状態としており、両割型コイ
ル部30、40が接合された際に１本のスパイラルコイルが
完成されるようにしたが、この形状に限定されるもので
はない、要するに略Ｕ字形割型コイル部30と略一文字形
割型コイル部40が接合されることで、１本のスパイラル
コイルが完成されればよいので、略Ｕ字形割型コイル部
30の４個の略Ｕ字形コイルも捩じられた状態のものであ
ってもよい。また略一文字形割型コイル部40の４本の略
一文字形コイルも適当に湾曲したしたものであってもよ
い。また上記においては、蓋部20を凹形固定枠10に対し
て蝶番61を中心に開閉することで、ワンタッチ的に、前
記略Ｕ字形割型コイル部30と前記略一文字形割型コイル
部40との接合を自動完了するようにしている。が、蝶番
61のようなものを設けずに、完全に取り外しできる蓋部
20を、必要に応じて着脱自在に凹形固定枠10に対して組
み合わせて蓋をし、図示しない結合金具等の結合手段で
結合するようにしてもよい。また前記凹形固定枠10は、
必ずしも図に示すような凹形である必要はない。要する
に、略Ｕ字形分割コイル部30を内側に固定することがで
きるような形のものであればよい。

【００１６】上記においては略一文字形割型コイル部40
を蓋部20に固定し、また略Ｕ字形割型コイル部30を凹形
固定枠10に固定することで、蓋部20を開閉動作させるだ
けで、非常に簡単に、且つ正確で確実に両割型コイル部
30、40の接合作業を行うことできるようにしている。
が、必ずしも、一対のコイル固定枠は蓋部20と凹形固定
枠10である必要はない。要するに、一対の割型コイル部
の接合及び分離の作業を一対のコイル固定枠の組み合わ
せ結合及び分離の作業によって肩代わりさせ、これによ
って一対の割型コイル部の接合及び分離を、より容易で
正確に素早く完成させるものである。よって蓋部20と凹
形固定枠10とは、それぞれ蓋部20、凹形固定枠10である
必要はなく、組み合わせ結合及び分離が容易、確実に行
えるような一対の固定枠の組み合わせであってもよい。
また２分割された各割型コイル部は略一文字形割型コイ
ル部40と略Ｕ字形割型コイル部30とすることで、両者の
接合作業が容易に且つ正確、確実になるメリットがある
が、必ずしも割型コイル部は略一文字形割型コイル部40
と略Ｕ字形割型コイル部30である必要はなく、別の形を
持つ一対の分割コイル部の組み合わせでもよい。その
他、コイルを構成する銅製中空管Ｐは、角管である必要
はなく、丸管でもよい。

【００１７】

【発明の効果】本発明は以上の構成及び作用からなり、
請求項１に記載の高周波誘導加熱用加熱コイル装置によ
れば、スパイラルに巻回されたコイルの中に被加熱物を
保持し、前記コイルに高周波電流を流すことで被加熱物
の高周波誘導加熱を行う高周波誘導加熱用の加熱コイル
装置であって、コイルを２分割割型コイルとすると共に
その各割型コイル部を一対のコイル固定枠にそれぞれ固
定して設けることで、両割型コイル部の接合及び分離を
前記コイル固定枠の組み合わせ結合及び分離によって行
う構成としたので、第１に、コイルを２分割割型コイル
としたので、従来使用が困難であった長尺ものであって
も、スパイラルコイルを用いて容易に高周波誘導加熱
や、高周波誘導加熱を用いた溶接接合を行うことがで
き、溶接後はコイルを分離して容易に取り出すことがで
きる。第２に、接合及び分離されるべき一対の割型コイ
ル部をそれぞれ一対のコイル固定枠に固定し、この一対
のコイル固定枠を組み合わせ結合し或いは分離すること
で、一対の割型コイル部の接合或いは分離を行うように
したので、２分割割型コイルの接合及び分離を非常に容
易で、素早く且つ正確、確実に行うことができる。また
請求項２に記載の高周波誘導加熱用加熱コイル装置によ
れば、請求項１に記載の構成による効果に加えて、２分
割割型コイルは、略Ｕ字形の割型コイル部と略一文字形
の割型コイル部とからなり、略一文字形割型コイル部を
固定するコイル固定枠は、略Ｕ字形割型コイル部を固定
するコイル固定枠に対して、開閉自在な蓋部として構成
し、該蓋部を略Ｕ字形割型コイル部のコイル固定枠に対
して蓋することで両割型コイル部の接合を行い、蓋部を
開くことで両割型コイル部の分離を行う構成としたの
で、第１に、２分割割型コイルを略Ｕ字形の割型コイル
部と略一文字形の割型コイル部としたので、略Ｕ字形割
型コイル部に対して、そのＵ形開放部からの被加熱物の
差入れやセットが容易に行うことができる。第２に、２
分割割型コイルを略Ｕ字形の割型コイル部と略一文字形
の割型コイル部としたので、殆ど湾曲のない略一文字形
の割型コイル部を平面的に略Ｕ字形の割型コイル部に対
してあてがって接合することができ、よって接合を非常
に容易に、迅速に且つ確実に行うことができる。第３
に、一対の固定枠は、略Ｕ字形割型コイル部を固定する
コイル固定枠に対して略一文字形割型コイル部を固定す
るコイル固定枠を蓋部として構成しているので、その蓋
部を開けたり、閉めたりすることで、２分割割型コイル
を分離したり接合したりすることができ、接合、分離の
作業を非常に容易、迅速、且つ便利に行うことができ
る。また請求項３に記載の高周波誘導加熱用加熱コイル
装置によれば、請求項１又は２に記載の構成による効果
に加えて、両割型コイル部を接合して一体化した状態
で、前記組み合わせ結合により一体化せられたコイル固
定枠内にシールドガスを導入するための、シールドガス
導入手段をコイル固定枠に設けたので、加熱運転中にお
いて組み合わせ結合されたコイル固定枠内にシールドガ
スを流すことができ、被加熱物の加熱中における酸化を
防止することができる。よって本装置を用いた加熱突き
合わせ圧接等においても、突き合わせ端面の酸化を防止
して良好な溶接接合を確保することができる。また請求
項４に記載の高周波誘導加熱用加熱コイル装置によれ
ば、請求項１〜３の何れかに記載の構成による効果に加
えて、コイルは銅製の中空管とし、内部に冷却水を通す
ようにしたので、加熱運転中におけるコイルの加熱を防
止して、良好な高周波誘導加熱を確保することができ
る。また請求項５に記載の高周波誘導加熱用加熱コイル
装置によれば、請求項４に記載の構成による効果に加え
て、略Ｕ字形割型コイル部及び略一文字形割型コイル部
の各分割端面においては、コイルを構成する銅製中空管
の端面を閉塞し、冷却水を略Ｕ字形割型コイル部及び略
一文字形割型コイル部で別々に通すようにしたので、冷
却水が両割型コイル部の接合部から漏れたりするといっ
たことを確実に防止することができると共に、両割型コ
イル部の端面が閉塞されていることで、両割型コイル部
の端面が接合された際の電気接合を広面積でより確実に
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の態様を示す高周波誘導加熱用加
熱コイル装置の全体を示す斜視図である。

【図２】実施の態様を示す高周波誘導加熱用加熱コイル
装置の横断面図である。

【図３】高周波誘導加熱用加熱コイル装置の蓋部を開け
た状態を示す平面図である。

【符号の説明】

10 凹形固定枠 11 通水路 12、13 通水通電接続継ぎ手管 14 ガス通路 15 ガス導入口 16 ガス導入継ぎ手管 20 蓋部 21 通水路 22、23 通水専用継ぎ手管 30 略Ｕ字形割型コイル部 31 接点部 40 略一文字形割型コイル部 41 接点部 50 断熱材 61 蝶番 62 掛け止め金具 Ｗ 被加熱部 Ｐ 銅製中空管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北條 隆 兵庫県神戸市東灘区向洋町東２丁目７番９ ジェミックス株式会社内 (72)発明者 森本 哲司 大阪府八尾市山本町北８丁目５番15号 高 木金属工業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スパイラルに巻回されたコイルの中に被
   加熱物を保持し、前記コイルに高周波電流を流すことで
   被加熱物の高周波誘導加熱を行う高周波誘導加熱用の加
   熱コイル装置であって、コイルを２分割割型コイルとす
   ると共にその各割型コイル部を一対のコイル固定枠にそ
   れぞれ固定して設けることで、両割型コイル部の接合及
   び分離を前記コイル固定枠の組み合わせ結合及び分離に
   よって行う構成としたことを特徴とする高周波誘導加熱
   用加熱コイル装置。
2. 【請求項２】 ２分割割型コイルは、略Ｕ字形の割型コ
   イル部と略一文字形の割型コイル部とからなり、略一文
   字形割型コイル部を固定するコイル固定枠は、略Ｕ字形
   割型コイル部を固定するコイル固定枠に対して、開閉自
   在な蓋部として構成し、該蓋部を略Ｕ字形割型コイル部
   のコイル固定枠に対して蓋することで両割型コイル部の
   接合を行い、蓋部を開くことで両割型コイル部の分離を
   行う構成としたことを特徴とする請求項１に記載の高周
   波誘導加熱用加熱コイル装置。
3. 【請求項３】 両割型コイル部を接合して一体化した状
   態で、前記組み合わせ結合により一体化せられたコイル
   固定枠内にシールドガスを導入するための、シールドガ
   ス導入手段をコイル固定枠に設けたことを特徴とする請
   求項１又は２に記載の高周波誘導加熱用加熱コイル装
   置。
4. 【請求項４】 コイルは銅製の中空管とし、内部に冷却
   水を通すようにした請求項１〜３の何れかに記載の高周
   波誘導加熱用加熱コイル装置。
5. 【請求項５】 略Ｕ字形割型コイル部及び略一文字形割
   型コイル部の各分割端面においては、コイルを構成する
   銅製中空管の端面を閉塞し、冷却水を略Ｕ字形割型コイ
   ル部及び略一文字形割型コイル部で別々に通すようにし
   たことを特徴とする請求項４に記載の高周波誘導加熱用
   加熱コイル装置。