(57)【要約】【課題】火災の危険のある火を使うことなく、狭隘な場所でも作業可能で、可及的に少ない力で、効率的にボルト（ナット）緩めることが可能な、ボルト（ナット）緩め作業の効率的方法及び効率化のための装置の提供を目的としている。【解決する手段】機械装置に使用したボルト（ナット）の緩め作業に用いる装置であって、１．誘電加熱電源２．マッチングトランス３．ボルト（ナット）先端を加熱するための加熱コイルからなる誘電加熱を用いることを特徴とするボルト（ナット）緩め作業の効率化のための装置及び該装置を用いるボルト（ナット）の緩め作業方法。【選択図】  図２
2004167642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械装置に使用したボルト（ナット）の緩め作業に用いる装置であって、
（１）  誘電加熱電源
（２）  マッチングトランス
（３）  ボルト（ナット）先端を加熱するための加熱コイル
からなる誘電加熱を用いることを特徴とするボルト（ナット）緩め作業の効率化のための装置
【請求項２】
ボルト（ナット）先端に加熱コイルを巻きつけ、該コイルを、マッチングトランスを介して誘電加熱電源に接続し、電流を流してボルト（ナット）先端を加熱したのち、ボルト（ナット）の緩め作業を、行うことを特徴とするボルト（ナット）の緩め作業方法。
【請求項３】
請求項３において、ボルト（ナット）の加熱温度が、ボルト（ナット）の耐熱温度以下であることを特徴とするボルト（ナット）の緩め作業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボルト（ナット）緩め作業効率化のための装置及び作業方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発電所などで用いられるガスタービンや蒸気タービンにおいて、保守点検のための分解時におけるボルト（ナット）緩め作業に多大の努力を要している。例えば、その作業として、電熱ヒータ、ガスバーナー、ＴＩＧ溶接機などにて、ボルト（ナット）を加熱し、大ハンマーで打撃メガネスパナを叩いてゆるめていた。
【０００３】
ボルト（ナット）緩め作業に前記加熱方法を採用すると、加熱温度制御が困難であるため、過熱によりボルト（ナット）の強度低下を招きやすく、また加熱温度が低いと、軸力（締め付ける力）が充分小さくならないため、大ハンマーで打撃する作業が必要になる。
【０００４】
大ハンマーを使用する作業の問題点は、重労働の危険作業であることであり、狭隘部では力が入りがたい、機器を傷つけるなどである。
【０００５】
従来、ボルト（ナット）の作業性に関して、作業性向上のため、効率的に力を伝える治具に関する技術が開示されている（特許文献１参照）。
しかし、加熱して緩める作業は含まれていない。
【０００６】
【特許文献１】
実開平０２−８２４７４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前記事情に鑑み、
火災の危険のある火を使うことなく、狭隘な場所でも作業可能で、可及的に少ない力で、効率的にボルト（ナット）緩めることが可能な、ボルト（ナット）緩め作業の効率的方法及び効率化のための装置の提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、
（１）機械装置に使用したボルト（ナット）の緩め作業に用いる装置であって、
１．誘電加熱電源
２．マッチングトランス
３．ボルト（ナット）先端を加熱するための加熱コイル
からなる誘電加熱を用いることを特徴とするボルト（ナット）緩め作業のための装置。
（２）  ボルト（ナット）先端に加熱コイルを巻きつけ、該加熱コイルを、マッチングトランスを介して誘電加熱電源に接続し、電流を流してボルト（ナット）先端を加熱したのち、ボルト（ナット）の緩め作業を、行うことを特徴とするボルト（ナット）の緩め作業方法。
（３）  上記（２）において、ボルト（ナット）の加熱温度が、ボルト（ナット）の耐熱温度以下であることを特徴とするボルト（ナット）の緩め作業方法。
【０００９】
誘電加熱とは、コイルに強い交流電気を通じコイル中に置いてある被熱導体または伝導性容器に感応電流を生じさせ加熱する方式をいう。
【００１０】
誘電加熱電源とは、誘電加熱に用いる電源をいう。なお、必要に応じ、冷却を付属させることができる。
【００１１】
マッチングトランスとは、誘電加熱電源側（加熱コイル）のインピーダンスと負荷側のインピーダンスの整合をとるためのトランスをいう。
【００１２】
加熱コイルとは誘電加熱に使用されるコイルをいう。
【００１３】
ボルト（ナット）の耐熱温度とは、ボルト（ナット）として、使用可能な温度範囲の上限温度をいう。ボルト（ナット）の材質により下記の使用温度範囲が知られている。
【表１】
2004167642.tif 000003
【００１４】
ボルト（ボルト）を加熱して緩める方法に関する原理は次式で与えられる。
Ｆａ＝ＺＩｆ｛（ｔｂ−ｔｆ）αｂ−（ｔｃ−ｔｆ）αｃ｝
Ｆａ：予張力変化量（Ｎ）
Ｉｆ：グリップ長さ（ｍｍ）
ｔｆ：締付け時の温度（℃）
ｔｂ、ｔｃ：ボルト、被締付け物の温度（℃）
αｂ、αｃ：ボルト、被締付け物の線膨張率（１０−６／℃）
Ｚ：へたり係数
【００１５】
へたり係数Ｚは下記の如くして算出する
Ｚ＝（ｚ／ｄ）＊ｄ／１０００
Ｚ（Ｎ／ｍ）：へたり係数
ｚ／ｄ（（Ｎ／μｍ）／ｍｍ）：図１より算出
【００１６】
ボルト締付け力（Ｎ）：Ｆｆの計算
Ｆｆ＝２Ｔ／｛ｆｄ２・ｔａｎ（β＋ｐ´）＋μｗ・ｄｗ｝
Ｔ（Ｎ・ｍｍ）：締付けトルク
ｄ２（ｍｍ）：ネジ有効径
ｄｗ（ｍｍ）：座面における摩擦トルク等価直径
ｄｗ＝２／３・（Ｄｏ３−Ｄｉ３）／（Ｄｏ２−Ｄｉ２）
Ｄｏ（ｍｍ）：座面外径
Ｄｉ（ｍｍ）：座面内径
β（ｄｅｇ）：ネジリード角
β＝ｔａｎ−１（ｐ／πｄ２）
ｐ（ｍｍ）：ネジピッチ
ｐ´（ｄｅｇ）：ネジ面相当摩擦角
ｐ´＝ｔａｎ−１（μｓ／ｃｏｓαｎ）
μｓ：一般的に０．１２（薄く油塗布状態）
αｎ（ｄｅｇ）：ネジ直角断面フランク角
αｎ＝ｔａｎ−１（ｔａｎα・ｃｏｓβ）
α（ｄｅｇ）：軸を含む断面フランク角、一般的に０．１５（薄く油塗布状態）
【００１７】
ボルトの緩めトルクの計算
Ｔ（Ｎ）：緩めトルク
Ｔ＝（Ｆｆ／２）｛ｄ２・ｔａｎ（ｐ´−β）＋μｗ・ｄ｝
Ｆｆ（Ｎ・ｍｍ）：ボルトの締付け力
ｄ２（ｍｍ）：ネジ有効径
ｄｗ（ｍｍ）：座面における摩擦トルク等価直径
ｄｗ＝２／３・（Ｄｏ３−Ｄｉ３）／（Ｄｏ２−Ｄｉ２）
Ｄｏ（ｍｍ）：座面外径
Ｄｉ（ｍｍ）：座面内径
ｐ´（ｄｅｇ）：ネジ面相当摩擦角
ｐ´＝ｔａｎ−１（μｓ／ｃｏｓαｎ）
αｎ（ｄｅｇ）：ネジ直角断面フランク角
αｎ（ｄｅｇ）：ネジ直角断面フランク角
αｎ＝ｔａｎ−１（ｔａｎα・ｃｏｓβ）
α（ｄｅｇ）：軸を含む断面フランク角、一般的に０．１５（薄く油塗布状態）
μｗ：一般的に０．１５（薄く油塗布状態）
【００１８】
即ち、ボルトを加熱して緩むのは、加熱によるボルトの熱膨張による膨張率変化と、加熱による被締付け物の膨張率変化の差に起因し、ボルトの加熱温度が大きく、被締付け物の加熱温度が小さいと、緩みが大きいことになる。
【００１９】
ボルトを加熱する方法として、ガスバーナーを使用する方法では、温度管理が困難であるし、過熱の心配があり、火を使用するので、化学プラントや石油を使用する火力発電所などでは引火の危険がある。
電熱ヒーターでは、被加熱物の昇温に時間がかかる。
【００２０】
これに対し、ボルト加熱の方法として、誘電加熱方式ならば、火を使用しないので安全であり、電力と時間で温度上昇が制御でき、また温度をフィードバックすれば過熱を防止でき利点がある。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図２〜図４を参照して説明する。
図２に本発明の誘電加熱装置を示す。電源は、三相２００Ｖである。誘電加熱電源１は、最大出力：３０ｋＶ、出力周波数：１０〜３０ｋＨｚである。誘電加熱電源１はマッチングトランス３を介して加熱コイル７に接続する。加熱コイル７は、被締付け物即ちボルト６に巻かれることになる。また誘電加熱電源１は、マッチングトランス３及び加熱コイル７冷却のための冷却装置２に電力を供給するため接続している。冷却装置２は、マッチングトランスなどを冷却水で冷却する。
すなわち、マッチングトランス３、負荷側電線（マッチングトランス３から加熱コイル７間）および加熱コイル７は大電流により発熱が大きい。
この部分の冷却のために冷却器が必要である。電線は、水冷ケーブル（電線をホースで覆い、ホース内に冷却水を通してケーブルを冷やす電線をいう）１１が使用される。
図３は、６角穴付きボルトの頭部加熱における、各位置の温度とボルトの伸びの経時変化を示す。
図４は、図３の測定結果を求めるための測定装置を示す。
ボルト頭部６は、急速に温度上昇する。ボルト頭部６から離れた先端部１０や、被締付け物８は、温度上昇が少ないことが認められる。
従って、ボルト頭部６と被締付け物８との温度差が大きく、ボルトによる締付け力が大幅に低下していることが確認された。
室温、約３４３０Ｎ・ｍで締め付けたボルトを３００℃、１０分加熱したところ、
締付け力９８０Ｎ・ｍ以下で緩めることが可能な操作である打撃メガネスパナを小ハンマでたたいて緩めることが可能であった。
（以下余白）
【００２２】
【表２】
2004167642.tif 000004
ボルトサイズ：Ｍ４８、グリップ長さ（被締付け物の厚さ）：１５０ｍｍ
図３の測定結果を求めるための測定装置を示す、表２に示したように計算し、グラフで示し、図５に示した。
【００２３】
図５の結果、ボルトの温度が、１００℃上昇すれば、１４０ｋＮ、２００℃では２８０ｋＮの締付け力が小さくなることが示される。
【００２４】
ボルトの締付け力を計算した結果を表３に示す。
【表３】
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表３の結果、標準締付けトルク３９２０ｋＮ時に、約５０５ｋＮという結果になった。
【００２５】
【発明の効果】
（１）  火や電気火花を使用しないので、ガスバーナーを使用して、
暖めたりする方法に比較して安全である。
（２）  従来の方法では、打撃メガネスパナを小ハンマーで叩いて緩むことが確認された。従来の方法の場合、大ハンマーで叩く必要があり、従来の方法に比し、少ないスペースでも可能となった。
（３）  大ハンマーを振り回す必要が無くなったので作業が安全となった。
【００２６】
本願発明の、ボルト（ナット）緩め作業効率化のための装置及び作業方法は、以上の如き種々の優れた性能を有するため、火力発電所、石油化学プラント、化学合成プラントなどの多くの化学プラントを検査することが可能であり、これらの設備を有する産業に寄与するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】：鋼製ねじ焼結体の、へたり係数を示す図である。
【図２】：本発明の誘電加熱装置を示す略図である。
【図３】：６角穴付きボルトの頭部加熱における、各位置の温度とボルトの伸びの経時変化を示す図である。
【図４】：図３の測定結果を求めるための測定装置を示す略図である。
【図５】：温度による予張力の変化量を示す図である
【符号の説明】
ａ        普通ボルト−平板における計測データ
ｂ      普通ボルト−細円筒における計測データ
ｃ        伸びボルト−細円筒における計測データ
１        誘電加熱電源
２        冷却ユニット
３      マッチングトランス
４        レコーダ
５      熱電対
６      ボルト
７        加熱コイル
ｄ１      頭部（上側）温度の計測データ
ｄ２    頭部（下部）温度の計測データ
ｅ        伸びの計測データ
ｆ      首下５０ｍｍにおける温度計測データ
ｇ      被締付け物温度計測データ
ｈ      首下１１０ｍｍにおける温度計測データ
ｉ      先端部温度計測データ
８      被締付け物
９      ダイヤルゲージ
１０    ボルトのネジ部
１１    水冷ケーブル
１２    通常ケーブル
【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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