(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に絶縁材を巻回したコイル導体を耐熱絶縁材の円筒の軸方向に亘り巻回して構成した誘導加熱コイルにおいて、
前記コイル導体が冷却水を流通させるための通水孔となる中空部を有するとともに、
中央部の巻回密度が小さく、しかも軸方向の中心に関する左右両側の巻回密度が等しくなるように、幅が異なる複数種類のコイル導体を組合せるとともに、絶縁材の厚さで規定される隣接するコイル導体間の間隔が同じになるように構成したことを特徴とする誘導加熱コイル。
【請求項２】
コイル導体の幅が変化する部位に温度センサを埋設したことを特徴とする［請求項１］に記載する誘導加熱コイル。
【請求項３】
耐熱絶縁材はキャスタブルセメントの円筒部材の内周に円筒状のセラミックスリーブを挿入して構成したものであることを特徴とする［請求項１］又は［請求項２］に記載する誘導加熱コイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は誘導加熱コイルに関し、特に有限長の軸材又はパイプ等、長尺の被加熱物を静止加熱する場合に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
誘導加熱は、円筒状に巻回した加熱コイルにより、その内部空間に挿入する導体である被加熱物に誘導電流を流してこの被加熱物を加熱する加熱方法である。
【０００３】
この誘導加熱に用いる従来技術に係る誘導加熱コイルを図３に示す。同図に示すように、コイル導体１は、その外周に絶縁材２を巻回した状態で耐熱絶縁材であるセラミックスリーブ等の円筒３に、その軸方向に亘り均等に巻回してあり、絶縁材２の外周に外周絶縁材４を巻回することにより固定してある。このとき、コイル導体１は、一般に、冷却水を流通させるための通水孔を中空部として有している。すなわち、コイル導体１は、例えば角形の銅パイプで形成する。
【０００４】
被加熱物５は、円筒３の内部空間に挿入した状態でコイル導体１に高周波電流を流し、この被加熱物５に誘導電流を流すことにより加熱する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記誘導加熱コイルにおいては、特に被加熱物５が有限長の軸材又はパイプ等の長尺物で、これを静止加熱する場合には、この被加熱物５の長手方向の温度分布が、図４に示すように、両端部で低く、中央部で高いという凸形の分布となり、均一な加熱を行なうことができない。これは、図３に示す誘導加熱コイルは、軸方向で隣接するコイル導体１間の間隔ｇ０  が一定であり、磁束が密となる中央部でより大きい誘導電流が流れるからである。
【０００６】
このような加熱の不均一を改善するものとして図５に示すような誘導加熱コイルが提案されている。同図に示すように、この誘導加熱コイルは、中央部で隣接するコイル導体１の間に環状の絶縁部材であるスペーサ６を介在させ、中央部におけるコイル導体１間には、両端部におけるコイル導体１間の間隔ｇ１  に対して大きい間隔ｇ２  を確保することにより、中央部におけるコイルの巻回密度を両端部よりも小さくしたものである。この誘導加熱コイルによれば、図６に示すように、被加熱物５の長手方向の温度分布はほぼ均一となる。
【０００７】
ところが、図５に示す誘導加熱コイルにおいては、被加熱物５のスペーサ６に対応する部位が加熱されず、他の部位との温度差を生じるばかりでなく、スペーサ６がコイル導体１を流通する冷却水の冷却作用を受けにくいので、温度上昇による機械的強度、絶縁性等の特性劣化を生起し、寿命が短かくなるという新たな問題を惹起する。また、上記特性劣化に伴ない体積収縮も生起し、この場合にはコイル導体１及び絶縁材２の固定が不充分となりコイル振動が生じ易くなる。
【０００８】
本発明は、上記従来技術に鑑み、特別にスペーサ等を用いることなく被加熱物を均一に加熱することができる誘導加熱コイルを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する第１の発明の構成は、
外周に絶縁材を巻回したコイル導体を耐熱絶縁材の円筒の軸方向に亘り巻回して構成した誘導加熱コイルにおいて、
前記コイル導体が冷却水を流通させるための通水孔となる中空部を有するとともに、
中央部の巻回密度が小さく、しかも軸方向の中心に関する左右両側の巻回密度が等しくなるように、幅が異なる複数種類のコイル導体を組合せるとともに、絶縁材の厚さで規定される隣接するコイル導体間の間隔が同じになるように構成したことを特徴とする。
【００１１】
第２の発明は、
第１の発明において、コイル導体の幅が変化する部位に温度センサを埋設したことを特徴とする。
【００１２】
第３の発明は、
第１又は第２の発明において、耐熱絶縁材はキャスタブルセメントの円筒部材の内周に円筒状のセラミックスリーブを挿入して構成したものであることを特徴とする。
【００１３】
【作用】
上記構成の本発明によれば、被加熱物を、その長手方向に沿い温度分布が一定となるように均一に加熱することができる。
【００１４】
特に、第２の発明によれば、コイル温度の計測に際し、加熱の均一性に最も影響を与えることなく、この計測を行い得る。
【００１５】
第３の発明によれば、キャスタブルセメントの割れ片の脱落を防止することができる。
【００１６】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【００１７】
図１は本実施例に係る誘導加熱コイルを示す縦断面図である。同図に示すように、コイル導体１１は、その外周に絶縁材１２を巻回した状態で耐熱絶縁材であるキャスタブルセメントの円筒１３に、その軸方向に亘り巻回してあり、絶縁材１２の外周に外周絶縁材１４を巻回することにより固定してある。
【００１８】
本実施例におけるコイル導体１１は、図２に特にこの部分を抽出して示すように角形の銅パイプで形成してあり、冷却水を流通させるための通水孔となる中空部１１ａを有するものである。
【００１９】
絶縁材１２としては、エポキシ系レジン含浸ガラス繊維等のテープが好適である。また、外周絶縁材１４は一般に樹脂を塗布したシートを複数回巻回して固化したものである。
【００２０】
さらに、本実施例におけるコイル導体１１は、ｗ１  ＜ｗ２  なる関係を有する幅狭と幅広の二種類の角銅パイプで構成してあり、幅広のものを中央部に、幅狭のものを両端部に、中心に対し左右対称となるように巻回してある。かくして、巻回密度が小さい中央部の疎巻き部Ｉの両側に巻回密度が大きい密巻き部ＩＩが形成されるとともに、軸方向で隣接するコイル導体１間の間隔ｇ３  はコイル全体に亘って同一になるように形成されている。
【００２１】
円筒状のセラミックスリーブ１５は、円筒１３の内周に挿入してあり、この円筒１３とともに耐熱絶縁材を構成する。このとき、セラミックスリーブ１５はキャスタブルセメントの円筒１３の割れ片の脱落防止をなす。
【００２２】
温度センサ１６はセラミックスリーブ１５の温度を検出するもので、コイル導体１１の幅の変化部位に挿入し、円筒１３を貫通してその先端部がセラミックスリーブ１５の外周面に相対向している。このときの温度センサ１６はファイバ式放射線温度計を採用しており、したがって誘導障害を受けることはない。また、温度センサ１６の挿入部分はコイル導体１１の幅の変化部位における幅広，幅狭のコイル導体１１の接続部の空間、若しくは幅広側に切欠きを設けることにより得られる空間で形成することができる。
【００２３】
かかる誘導加熱コイル１１は断面矩形のフレーム（図示せず）に収納されて誘導加熱炉の構成要素となるが、このとき押しネジ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄでコイル導体１１を絶縁材１２とともに両端側から中央部に向けて押圧することによりコイル導体１間の隙間を除去して固定する。すなわち、押しネジ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄはその一部分がフレーム側の雌ネジ部（図示せず）に螺合しており、これらを回転することにより先端が誘導加熱コイルの中心に向けて移動する。また、誘導加熱コイルはその円周方向に亘り等間隔に配設した複数個のジャッキボルト（図示せず）によりフレームに固定する。すなわち、各ジャッキボルトはフレーム側の雌ネジ部（図示せず）に螺合して径方向に移動可能となっており、その先端が外周絶縁材１４の外周面に当接することにより当該誘導加熱コイルを支持するように構成してある。
【００２４】
上記実施例によれば、誘導加熱コイルの中央部が疎巻き部Ｉ、両端部が密巻き部ＩＩとなっており、しかも図５に示す従来技術に示すようにスペーサ６を必要としないため、被加熱物５は、図５の場合よりもさらに良好に均一に加熱される。同時にコイル導体１間のギャップｇ３  は一定となっているので冷却水による各部の冷却も均等に行なわれる。したがって、特定部分が集中的に劣化するということはない。
【００２５】
なお、上記実施例において、コイル導体１は幅広と幅狭の二種類を用いたが、さらに被加熱物５の均一加熱を達成すべく三種類以上を組合せても良い。この場合でもより中央部がより幅広になるように組合せる。
【００２６】
【発明の効果】
以上実施例とともに具体的に説明したように、本発明によれば、被加熱物の加熱の均一性を達成し得る。この際、誘導加熱コイルの特定部分の冷却が不充分になるということはなく、全体が均一に冷却されるので、特定部分の熱劣化という現象を生じることはなく、体積収縮等による隙間の発生ということもないのでコイル振動を低減し、同時に長寿命化も達成し得る。
【００２７】
特に、絶縁材を薄くしてコイル導体の冷却水で絶縁部材を冷却することができるので、被加熱物からの熱影響を除去して機械的強度及び絶縁性も高く、長期に亘って保持し得る。
【００２８】
温度センサは幅広，幅狭の境界部分に挿入したので均熱性を良好に保持し得、またセラミックスリーブにより円筒の割れ片脱落を防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す縦断面図。
【図２】図１のコイル導体を絶縁材とともに抽出して示す斜視図。
【図３】従来技術に係る誘導加熱コイルを示す縦断面図。
【図４】図３に示す誘導加熱コイルの加熱による被加熱物の長手方向の温度分布を示す特性図。
【図５】従来技術に係る他の誘導加熱コイルを示す縦断面図。
【図６】図５に示す誘導加熱コイルの加熱による被加熱物の長手方向の温度分布を示す特性図。
【符号の説明】
１１  コイル導体
１１ａ  中空部
１２  絶縁材
１３  円筒
１４  外周絶縁材
１５  セラミックスリーブ
１６  温度センサ
ｗ１  ，ｗ２    （コイル導体１の）幅
ｇ３    （コイル導体１間の）間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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