(57)【要約】【課題】誘導加熱コイルの絶縁状態を、誘導加熱コイルを分解・切断することなく、且つ、加熱コイル使用状態において、連続的に診断可能とする。【解決手段】絶縁部材（絶縁ボックス３２、絶縁充填材３８）と一体的に成型された誘導加熱コイル３４の絶縁低下診断装置であって、前記誘導加熱コイル３４に高周波電力を供給するための導電体（ケーブル５０）の外殻部分に接地したシールド層４８の接地箇所に設けられた電流測定用コイル（検出コイル５４）と、このシールド接地に流れる電流を監視することで、前記誘導加熱コイル３４の絶縁低下状態を判定する絶縁低下度判定手段（アンプ５６）とを備える。【選択図】図６
2008128813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁部材と一体的に成型された誘導加熱コイルの絶縁低下診断装置であって、
前記誘導加熱コイルに高周波電力を供給するための導電体の外殻部分に設置したシールド層の接地箇所に設けられた電流測定用コイルと、
このシールド接地に流れる電流を監視することで、前記誘導加熱コイルの絶縁低下状態を判定する絶縁低下度判定手段と、
を備えたことを特徴とする誘導加熱コイルの絶縁低下診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の誘導加熱コイルの絶縁低下診断装置を備えたことを特徴とする誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁部材と一体的に成型された誘導加熱コイルの絶縁低下診断装置、及び、これを備えた誘導加熱装置に係り、特に、誘導加熱コイルを分解・切断することなく、外部から間接的、連続的に絶縁低下の有無を一次診断することが可能な誘導加熱コイルの絶縁低下診断装置、及び、これを備えた誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱とは、交番磁界を与えた導電体（コイル）の内部にある被加熱物に渦電流を発生させ、この渦電流と被加熱物の電気抵抗により生じるジュール熱を利用して加熱する方法である。この方法を用いた誘導加熱装置によれば、被加熱物自体の内部発熱なので、火炎による加熱よりも加熱効率が高く、瞬間的・局部的・均一的な加熱が可能である。更に、非接触加熱なので、被加熱物に傷をつける心配もない。このように誘導加熱装置は多くのメリットを持っており、様々な分野で使用されている。
【０００３】
工業用としては、鉄鋼製造工程では、図１に例示するような、鋼板８の溶融亜鉛めっきラインで使用される合金化処理装置１４や、図２に例示するような、鋼板８の表面コーティングラインで使用される焼付装置２６等が広く知られている。
【０００４】
図１において、１０は、溶融した亜鉛が充満された亜鉛ポット、１２は、鋼板８の表面に付着した亜鉛を所定量に減らすためのワイピングノズル、１４は、合金化処理を行なうための誘導加熱コイルを含む合金化処理装置である。
【０００５】
又、図２において、２０は、塗料等のコーティング材料が収容されたコータパン、２２は、該コータパン２０からコーティング材料をピックアップするためのピックアップロール、２４は、該ピックアップロール２２でピックアップされたコーティング材料を鋼板８の表面（図では下面）に塗布するためのアプリケータロール、２６は、塗布されたコーティング材料を鋼板８の表面に焼き付けるための焼付装置である。
【０００６】
ここでは、図１に示した溶融亜鉛めっきラインの合金化処理装置について説明する。図１に示したように、亜鉛ポット１０で溶融亜鉛を鋼板８に付着させた後、ワイピングノズル１２で鋼板８に付着する亜鉛を所定の量に調整する。その後、合金化処理装置１４内の誘導加熱コイルにより所定の温度まで加熱し、鋼板表面に付着している亜鉛に鋼板の地鉄成分を所定量拡散させる処理、即ち合金化処理を行う。
【０００７】
このとき、合金化処理装置１４における誘導加熱コイル３４は、図３に鋼板の片側部分の断面を例示する如く、コイルパッケージ３０に組み込まれて設置されている。コイルパッケージ３０とは、外壁を構成する絶縁ボックス３２の内部に、例えば銅管製の中空のコイル３４を巻き回して収納し、更に、絶縁ボックス３２内に絶縁部材として、キャスタブルセメント等の絶縁充填材３８を充填することで、コイル部分（３４）と絶縁部材（３２、３８）とを一体的に成型したものである。
【０００８】
図３において、４０は、コイル３４内を流れる冷却水、４２は、冷却水４０を供給／排出するための冷却水ホース、４４は冷却水ホース接続管である。
【０００９】
図４に、コイルパッケージ３０全体の外観を示す。４６は、コイル３４に電力を供給するためのブスバーである。
【００１０】
前記のような誘導加熱コイル３４は、コイル自身から発生する高周波大電流を受けるため、極めて過酷な環境に晒されている。又、合金化処理装置１４に組み込まれているコイルパッケージ３０では、亜鉛ポット１０で発生した亜鉛蒸気や、ワイピングノズル１２から飛んだ、ラインからの導電性のある亜鉛粉が、コイルパッケージ３０の表面、もしくは、コイルパッケージ３０を機械的に保持するための保持機構部、コイル３４を内側から冷却するための冷却水ホース４２の表面等に付着することにより絶縁低下が起こる。この絶縁低下により、コイル導体から大地に対し漏れ電流が流れ、この漏れ電流によるジュール熱がコイル絶縁部に損傷を与える。損傷が著しくなると漏れ電流がより大きくなり、遂にはコイル破損に至ってしまう。そこで、このような事態を回避するべく、誘導加熱コイルの定期的な点検と破損箇所の補修は不可欠な作業となっている。特に、誘導加熱コイルの大出力化が進む中、装置に対する安全管理は一層重視される傾向にあり、誘導加熱コイルを含む装置の保守点検性の向上が急務となっている。
【００１１】
誘導加熱コイルの劣化診断に関しては、特許文献１に、コイルパッケージをハンマーで叩いた時の打撃音による振動加速度の大きさから、コイルパッケージのゆるみ度を計測することによって、誘導加熱コイルの劣化の主要因である誘導加熱コイルと絶縁部材（キャスタブルセメント）との剥離部分を早期に発見する技術が記載されている。
【００１２】
又、誘導加熱コイルではないが、電力ケーブルの絶縁診断を行なう技術として、特許文献２に、課電を停止させてケーブル線路の接地線に設けた計器用変流器に流れる電流を測定して、絶縁診断を行なう技術が記載され、特許文献３や４に、矩形波電圧を注入したり（特許文献３）、商用周波数と異なる絶縁診断監視用電圧を課電すること（特許文献４）により、ケーブルシースや電力ケーブル本体の絶縁診断を活性状態のまま行なうことが記載されている。
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−９０９８４号公報
【特許文献２】特開平５−１３３９９６号公報
【特許文献３】特開平８−３０４４８７号公報
【特許文献４】特開平６−３３１６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、限られた時間内で誘導加熱コイルを入念に点検及び補修することは困難であり、特に、コイル部分が絶縁部材と一体成型されたコイルパッケージの場合、点検作業のために分解することは事実上不可能であった。即ち、コイルパッケージの劣化状態は外見からは把握できず、劣化の進行を早い段階で見つけ出すことは極めて難しかった。このため、従来は点検頻度を高めるより他は有効な手立てが無く、メンテナンスにかかるコストは大きくなっており、経済性の改善が強く要望されていた。
【００１５】
なお、特許文献１に記載の技術は、コイルパッケージのゆるみ度を計測するのみであり、絶縁劣化を正確に診断することはできない。
【００１６】
又、特許文献２に記載の技術では、交流電圧の線路への課電を停止する必要があり、活性の状態のまま絶縁診断を行なうことができない。
【００１７】
更に、特許文献３や４に記載の技術では、矩形波電圧や絶縁診断監視用電圧を荷電する必要があり、装置が複雑で高価になる等の問題点を有していた。
【００１８】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、誘導加熱コイルの絶縁状態を簡便に、且つ加熱コイル使用状態において連続的に診断できるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
通常の５０Ｈｚ若しくは６０Ｈｚといった商用周波数の交流電源を電力供給源とした抵抗加熱ヒータ等では、ヒータ部分の絶縁が低下しても、電力供給のための金属ブスバー若しくはケーブルの外殻部分に接地したシールド層には、ほとんど電流は流れない。しかし、図５に示すような誘導加熱コイル３４の場合には、その供給電源の周波数が１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度と非常に高いため、金属ブスバー４６若しくはケーブル導体と、その外殻部分に設置したシールド層４８の間のキャパシタンス成分が有効に働き、誘導加熱コイル３４の絶縁が低下した場合、シールド層４８に検出可能な大きさの電流が流れる。本発明は、この電流を監視することで、絶縁低下を感度良く診断できることに着目してなされたものである。
【００２０】
即ち、本発明は、絶縁部材と一体的に成型された誘導加熱コイルの絶縁低下診断装置であって、前記誘導加熱コイルに高周波電力を供給するための導電体の外殻部分に設置したシールド層の接地箇所に設けられた電流測定用コイルと、このシールド接地に流れる電流を監視することで、前記誘導加熱コイルの絶縁低下状態を判定する絶縁低下度判定手段とを備えることにより、前記課題を解決したものである。
【００２１】
本発明は、又、前記の誘導加熱コイルの絶縁低下診断装置を備えたことを特徴とする誘導加熱装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、誘導加熱コイルを分解することなく、その絶縁状態を簡便に、しかも、加熱コイル使用状態において連続的に診断することができる。従って、誘導加熱コイルの絶縁低下を早期に発見して、大出力化が進む誘導加熱コイルであっても、優れた安全性・信頼性を発揮することができる。更に、メンテナンスに掛かるコストを削減して、経済性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２４】
本実施形態の回路を図６に示す。誘導加熱コイル３４は、整合コンデンサ３６に接続され、導電体である電源供給用ケーブル５０及びブスバー４６を介して、高周波電源装置５２から加熱コイル３４に電力が供給される。
【００２５】
前記電力供給用ケーブル５０は、その外殻にシールド層４８を有している。該シールド層４８は、その一端を大地に接地させ、このシールド層４８〜大地の間を流れる電流を測定するため、検出コイル（電流測定用コイル）５４及びアンプ５６を設けている。
【００２６】
これにより、図７に示す如く、誘導加熱コイル３４の一部に絶縁低下部位３５が生じ、接地してしまうと、電力供給用ケーブル５０とその外殻に位置するシールド層４８の間のキャパシタンス成分４９を介して閉鎖回路５８が成立し、接地電流が流れることになる。
【００２７】
従って、この接地電流を検出コイル５４及びアンプ５６により測定し、例えば一定値以上の電流が流れた場合に絶縁低下状態を判定することで、誘導加熱コイル３４に絶縁低下が発生したか否かを検出して一次診断することができる。なお、例えば絶縁低下部位の特定等の二次診断は、一次診断で絶縁低下が見つかったコイルについてのみ行なえば良い。
【００２８】
なお、前記実施形態では、本発明が、溶融亜鉛めっきラインで使用される合金化処理装置に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、図２に例示したような、表面コーティングラインで使用される鋼板の焼付装置等にも同様に適用できる。又、ブスバー４６を用いること無く、ケーブル５０のみを用いてコイル３４に通電する物にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の適用対象の一例である溶融亜鉛めっきラインで使用される合金化処理装置を示す工程図
【図２】本発明の適用対象の他の例である表面コーティングラインで使用される鋼板の焼付装置の一例を示す工程図
【図３】合金化処理装置のコイルパッケージの一部を示す断面図
【図４】同じくコイルパッケージの全体を示す斜視図
【図５】同じく誘導加熱コイルの配置を示す斜視図
【図６】本発明の実施形態の構成を示す回路図
【図７】前記実施形態の作用を示す回路図
【符号の説明】
【００３０】
８…鋼板
１４…合金化処理装置
２６…焼付装置
３０…コイルパッケージ
３２…絶縁ボックス
３４…誘導加熱コイル
３８…絶縁充填材
４０…冷却水
４２…冷却水ホース
４６…ブスバー
４８…シールド層
５０…電源供給用ケーブル
５２…高周波電源装置
５４…検出コイル（電流測定用コイル）
５６…アンプ
【図１】
2008128813.tif 000003
【図２】
2008128813.tif 000004
【図３】
2008128813.tif 000005
【図４】
2008128813.tif 000006
【図５】
2008128813.tif 000007
【図６】
2008128813.tif 000008
【図７】
2008128813.tif 000009