JPS5999692A

JPS5999692A - 誘導加熱プロ−ブ

Info

Publication number: JPS5999692A
Application number: JP58212302A
Authority: JP
Inventors: ゴ−ドン・サツチヤ−; バリ−・グレインジヤ−・フア−ガソン; ジヨン・ピ−タ−・ウインスタンリ−
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1982-11-12
Filing date: 1983-11-11
Publication date: 1984-06-08
Also published as: EP0109798B1; DE109798T1; US4590347A; GB2130860A; EP0109798A1; DE3364281D1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、誘導加熱グローブに係る。

本発明は、内部の金属補修用チューブに挿入された加熱
プローブを用いて、この補修用チューブを外部の漏れを
起こした金属チューブにろう付する改良方法を研究中に
案出されたものである。

現今、核技術分野において、また、おそらく他の分野に
おいても、チューブが間隔せまく並んでいる中の、ある
チューブとチューブプレートとの間の漏れを、チューブ
の外側にアクセスすることなく補修しようとする課題が
存在する。この課題を解決するためには、実際補修用チ
ューブの一方（外側）の端がチューブプレートに爆発圧
接され、他（内側）の一方の端が、漏れを起こしている
チューブにろう付するように、短い補修用チューブをチ
ューブプレートを貫通して漏れを起こしているチューブ
に挿入することにある。

ろう付を行なう場合（典型的には、直径２．６鋸の補修
用チューブの内部１０ｍ５のところで行なわれるべきで
ある）、実際には、絶縁体に埋め込まれたおよそ６巻回
の水冷式高周波で付勢されるコイルを持つ誘導加熱プロ
ーブを構成する。コイルはろう付領域に合わせて設置さ
れ、通電された時、誘導電流加熱によりろう付が行なわ
れる。この作業には、改良度合を評価するという大きな
課題が生じる。

ここにおいて、グローブが大きすぎるという１つの問題
が生じる。グローブのコイルは、比較的小さなものであ
るが（例えは直径２．３Ｃｒｎのチューブに使用される
時）、変圧器をもたねばならず、これらは典型的に、Ｍ
ｌｋが２５に、ある。ろう付を行なうには、大きなキロ
ボルトアンペアが必要であり（例えば１ｏｏｏアンペア
、２００ボルト）、電力損失を考えると、これらは小さ
いアンペア値で（例えば１００アンペア）高周波発生器
からチューブの補修部へ送られなければならない。更に
、ろう付（接合が行なわれた面積に基づいて測って）の
質の悪いこと及び接合により作られた漏れバリアが小さ
いという新たな問題がある。このことは、一部にはろう
付に対する入力電力が均一に配分されないこと＼、突発
的な熱交換との関係が生じる。

この熱交換によシ、ろう付金属が溶は得るがチューブの
１つが一定の領域において過当な加熱や冷却を受けない
ので、これらの領域においては、ろう付金属が濡れずに
固化してし１うことと考えられる。一方、一部を加熱し
すぎることにより、冶金学上の問題も生じる。

また、冷却の問題もある。充分な水を水冷式高周波励磁
コイルに送ることはむずかしい。この課題を解決するた
めに、あらかじめ冷却された水が使用されているが、こ
れは不便であり経費もかかる。また、高周波励磁コイル
の上方に位置、する金属シースを冷却もしなければなら
ない。これは、コイルへと導かれている水を運んでいる
導線の１つを特に断面で腎臓の形にし、この導線がシー
スに対して保持せられるようにすることによシ行われる
。しかし、これもまた不便であり、経費がかかる。

本発明は、以下の概念の１部、あるいは好ましくはすべ
てを使用することに基づいている。

（ａ）グローブへの電力入力周波数（典型的に可聴周波
数の上限）を低下させ、ろう付勢へより多く溶は込ませ
る一方、プローブに対してコイル領域の上方及び中両方
に金属シースの使用を可能にすることにより、シースが
戻り導体として働くことができ、水の流れに対してよシ
大きな断面積を与えること。

（ｂ）水を送る必要はないがコイル巻回体をもった水に
満たされたフェライト積層体を使用すること。典型的に
は、このコイルは直径０．７１のソリッドワイヤーから
成り、そしてより多く巻いた非常に緻密構成でもインダ
クタンスがより大きいこと。

（Ｃ）選択的に、フェライト積層体に非磁性スペーサー
をもたせ、被加工片に一定の温度を供給する目的で、ろ
う付されたコイルと被加工片の間に好ましい結合状態を
作ること。

（ｄ）プローブ用として金属シースを使うこと。

そしてこの金属シースはコイルを越えて延び、また冷却
水や交流電流を通す導体としても使用でき、被加工片の
温度をより一定に周囲孜分布させ、水に絶縁体の役割を
させるようにして同軸型プローブが組み立てられること
。

これらの技術思想は組合わさって、以下のような効果を
生ずる。

（ｉ）グローブには、変圧器がもはや必要ない。

（ｉｔ）被加工片における温度が一定に分布し、冶金学
上のダメージやろう何部のダメージを招く過熱の危険性
を減らす。

（ｉｉｉ）簡単な構造、均整のとれた構造及び熱入力、
コイルまでの電気ケーブルのインダクタンスからシース
内に生ずる熱発生が最小で、軽量であらかじめ水を冷却
することなく適切な冷却を行なえる。

そして埋め込み絶縁体が必要ない。

本発明は、チューブに挿入され、上記チューブの外円周
領域でろう付が可能であるような誘導加熱プローブにつ
いて説明する。このグローブの特徴は以下のようである
。このプローブには、電気及び冷却水の両方を導く働き
をする外部シースや、シース内の中央に励磁コイルを巻
いたフェライトコアの積層体内の磁束発生ユニットや、
電気及び冷却水の両方のコンジットの働きもする同軸チ
ューブがある。また、シース磁束発生ユニット及び同軸
チューブの組立体は磁束発生ユニットが水の流れで満た
され、電流と水両方の一連の流れを受ける。

好ましい実施例本発明に従うグローブは、添付した図面を参照すること
により、更に詳しく説明されよう。

第２図は補修さるべき被加工片を示している。

ここではチューブプレート２１に間隔がせまく並んだ同
様なチューブが嵌着されたチューブ２０が溶接部分２２
において漏れを起こしていると仮定しである。この漏れ
をふさぐために、補修用チューブ２３がチューブプレー
トを貫通して、漏れを起こしているチューブ２０に挿入
される。チューブ２６の上端は、領域２４（×印により
示される）においてチューブプレートに爆発圧接され、
チューブ２６の下端は、領域２５においてチューブ２０
にろう付される。第２図は、ナトリウム冷却核原子炉蒸
気発生器内のナトリウムと水／蒸気とを分離するものと
して使用される熱交換器の一部を典型的に示している。

第３図は、本発明によるグローブの一般的な外観を表わ
している。ここに示されている構成部分は、閉じた末端
３１を持つステンレス金属シース６０、サービスボック
ス３２、送水ケーブル６６．６４そしてハンドル３５で
ある。

外観において、このプローブは今まで知られたものとは
異なっている。今までのプローブでは、サービスボック
ス６２（これがグローブの輸送と操作を困難にしている
）と共に大きな変圧器が必要であり、またシースが開い
た末端で終っており、そこから磁束発生コイルが突き出
ている。このコイルは送水コンジットが絶縁体にうずめ
られた形態をしている。このようなコイルは露用してい
るので損傷を受けやすく、非常に流路が限定され、また
インダクタンスも非常に制限される。

第１図には、閉じた末端３１を持つシース６０の下端が
よシ大きく示されている。シース３０の内部には、磁束
発生ユニットがあｐ、この磁束発生ユニットは、リング
状のフェライトコアの積層体がこれと同型の非磁性絶縁
コア１１とスパイダー１２ｔ−もった形態で構成されて
いる。部品１０゜１１．１２は互いに接合されて中央路
１６を形成している。直径０．７ＩＩｓのソリッドワイ
ヤーの励磁巻線１４が、コア１ｏ、ｉ　ｉに設けられて
いる。

巻線１４の上端は中央路に沿って進み、同軸導体チュー
ブ１５を貫通し、スポット溶接点１６で終わる。巻線１
４の下端は、中央路１６に沿って進み、末端６１を貫通
して溶接点１７で終わり、アースを位に保持される。部
品１０，１１，１２゜１４は磁束発生ユニットを構成す
る。コアの積層に於いては、上からフェライトコア１０
が７個、絶縁コア１１が１個、フェライトコアが１個、
絶縁コアが１個、そしてフェライトコアが７個存在する
。これらのコアは、オフ図に両端のこぶ７１゜７２とし
て示されるように磁束を分布したシ、第８図に示される
ようにろう付の領域で温度を均一に分布する。スパイダ
ー１２には穴１９並びに腕１８がある。

グローブを通る水は、ケーブル３６の内部を通じて、同
軸チューブ１５を通シ、スパイタ−１２の上部からスパ
イダー１２の下部を通り、中央路１３に沿ってシース６
０の底へと流れる。それや≧う水流は、シース６０に沿
って上向きになり、スパイクーー１２を通ってケーフ゛
ル６４へと流れる。

つまり磁束発生ユニットは水で満たされることになる。

水の流れを反対方向にすることも可能である。

プローブを通る電流は、水の流れにイ以てケーク。

ル３３．チューブ１５、磁束発生ユニット、シース６０
そしてケーブル３４と連続して伝わる。水を冷却するこ
とにより、優れた絶縁性ｉ！与えられる。ケーブル３３
．３４は、公知技術におけるケーブルと同じ寸法である
が、水の流れに対するインピーダンスはより少なく、水
はより優れた熱伝導路を移動し、また除去される熱も少
ない。水道本管の水があらかじめ冷却や調整することな
く、大部分の目的に使用できる。

第４図は、第１図より大きく第１図、第６図のプローブ
に変更を加えたものを示している。これは真の同軸配置
ではないが、ここでは重大な影響はない。第４図のグロ
ーブには、外部シース６０（第１図と同様）やコイル１
４（第１図と同様）をもったコア１０／１１の積層体が
ある。コア１０／１１の積層体及びコイル１４は絶縁物
質からなるシリンダー４０内に支えられており、このシ
リンダーは頂部カバー４１′ｔｌ−持ち、その内部にチ
ューブ１５（正確には同軸ではない）が固定されている
。シリンダー４０とシース６０の間には、光ファイバー
４６を入れた細管４２がある。この細管は、ノース６０
内のシリンダー４０に対するスペーサーとファイバー４
６に対するコンジットの両方の働きをしている。ファイ
バー４６は、シース６０の窓４４へ通じている。シース
に沿った水の流れは今や、シリンダー４０の領域におい
て新月の形の流路をとる。

第５図及び第６図においては、典型的な公知技術のろう
付（第５図）と本発明のろう付（第６図）とが超音波Ｃ
−走査で比較できる。ここではクロスハツチの部分は、
ろう付によって完全に接合されていない部分を表わす。

第６図よりも第５図の方が全体のクロメノ・ソチ部分が
広いことが分かろう。これは比較試験であるが、ろう付
の真の品質は、１最小漏れバリア”と名付けられる測定
方法によって表わされる。第５図において（及び同様な
公知のろう付において）は、測定（与えられたろう付の
長さ２５削）はおよそ１１謔でなす。本発明においては
、同様なろう付部において、この測定はおよそ２０ＩＩ
１ｍｌで行なっている。

オフ図は、上述したが実線は両端のこぶ７１゜７２及び
平らな谷７３を持つ磁束パターンの変化を示している。

このパターンは、グローブの軸に交わるすべての垂直平
面において、正しく一定であると考えられる。公知の磁
束パターンは、ダッシュ線で示されたものとは異なり対
応する、垂直平面において一定のパターンはもたない。

同様な方法で第８図実線は、本発明によるろう付の熱分
布を示しており、公知のろう付のダッシュ線との比較を
示している。典型的なろう付温度は１１７０Ｃでおり、
この温度はろう何部分の温度を一定に保つのに好都合で
ある。オフ図、第８図共に、垂直ダッシュ線はろう付部
の中央領域を表わし、下方の二重線はろう付の長さを表
わす。

水平軸には、ろう付の中火領域からの距離がミリメート
ル単位で与えられている。オフ図において垂直軸は磁束
を表わし、第８図において垂直軸は温度を表わしている
。

公知のプローブは典型的に、３００ＫＨｚの高周波数全
使用しており、−力木発明のプローブは、可聴周波数の
上限、即ちおよそ２０　ＫＨ７で作動する。このように
、導体に対する表皮効果は非常に少なく、コネクターに
おける許容出来ない熱損失なしに大アンペア電力を流す
ことができる。同時に、チューブへの電力のよりよい伝
達が得られる。

代表的なろう付（第６図）は、１分１５秒にわたり４．
９ＫＷの電力を電力発生器のタンク回路へ送シ込んで１
１７０ｔ：’のろう付温度が得られる。

２・７ＫＷの電力を５分間発生させることにより１１７
０ｒの温度が保たれる。

冷却水の流れは３−６１　／分であシ、ろう付部は５．
０リットル／分のアルゴン／水素の混合流にひたされた
。

本発明は、第２図に示したものに利用したものとして述
べてきたが、源からチューブ内部へ加熱が必要な時であ
る、他の場合にも利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、プローブ末端の磁束発生ユニットの部分正面
図、牙２図は、補修が行なわれようとするチューブの部分正
面図、第６図は、第２図に示した漏れを起こしたチューブの補
修の場合にろう付を行なう本発明によるプローブの正面
図、第４図は、他の型式のプローブの断面図、第５図は、比
較のだめの図で、公知のグローブにより成されたろう付
の超音波Ｃ−走査を示す図、第６図は、本発明によるプ
ローブによシ成されたろう付の超音波Ｃ−走査を示す図
、オフ図は、ろう付における磁束分布を示すグラフ１第８図は、ろう付における温度の分布を示すグラフであ
る。１０・・・フェライトコア　１１・・・非磁性絶縁コア
１２・・・スパイダー　　　１３・・・中央路１４・・
・巻線　　　　　　　１５・・・同軸導体チューブ１６
．１７・・・溶接点　　１８・・・腕１９・・・穴　　
２０・・・漏れを起こしているチューブ２１・・・チュ
ーブプレート　２３・・・補修用チューブ２４・・・Ｉ
Ｊ域　３０・・・外部ステンレス金属シース６２゛°・
サービスボックス３３．３４・・・送水ケーブル　３５・・・ハンドル４
０・・・シリンダー　　　４１・・・奥部カバー４２・
・・細管　　　　　　４６・・・光ファイバー４４・・
・窓ｌりｌワ５ンリー英国ロンドン・ニスダブリュー１ワイ４キユーピー・チャールズ・ゼ・セカンド・ストリート４２２−

Claims

【特許請求の範囲】１、　チューブに挿入し得、このチューブの外円周領域
にろう付を行なうような、誘導加熱グローブにおいて、
上記プローブが電気及び冷却水両方を導く働きをする外
部シース（３０）、シース内の中央に励磁巻線（１４）
をもったフェライトコアの積層体（１０）の形態をした
磁束発生ユニット、電気及び冷却水の両方のコンジット
の働きもする同軸チューブ（１５）とを有し、そしてシ
ース、磁束発生ユニット及び同軸チューブとの組立体は
磁束発生ユニットが水の流れで満たされて電流と水両方
の一連の流れを受は入れるようになっていることを特徴
とする誘導加熱プローブ。２、　フェライトコアの積層体（１０）が非磁性絶縁リ
ング（１１）　ｔｌ−含むことを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載のグローブ。６、　コアの積層体とリングとが、接着剤によって一緒
に保持されており、更に、末端スパイダー（１２）　を
持ち、これ社穴（１６）を形成し、この大円に上記同軸
チューブ（１５）が挿入され、結合されていることを特
徴とする特許請求の範囲第２項に記載のプローブ。４、　巻＃　（１４）の端がそれぞれ、シース（６０）
の端（６１）及び同軸チュ・−ブ（１５）を貫通し、上
記のシースとチューブの外部でろう付される上記特許請
求の範囲のいずれかに記載のプローブ。５、　シース（′５０）の窓（４４）に光ファイバー（
４３）が終端している特許請求の範囲第１項に記載のグ
ローブ。６、　チューブ（４２）内に上記のコアイノ；−がおり
、シースと磁束発生ユニットを含む絶縁シリンター（４
０）、！：の間のスペーサーとしての働きをする特許請
求の範囲第５項に記載のグローブ。