(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導コイルと、
前記誘導コイルに電力を供給する交流電源と前記誘導コイルとを電気的に接続する内部配線と、
を備え、
前記内部配線は、
第１方向に延伸する部分を含む第１ブスバーと、
前記第１ブスバーに平行して配置された第２ブスバーと、
前記第１ブスバーと前記第２ブスバーとの間に設けられた第１絶縁板と、
第１部分と第２部分とを有し、前記第１方向に交差する第２方向に延伸し、前記第１ブスバー、前記第２ブスバーおよび前記第１絶縁板を、前記第１部分と前記第２部分との間に挟持する絶縁性の支持部材と、
を含み、
前記第１ブスバーおよび前記第２ブスバーは、表面に絶縁層が設けられ、
前記第１部分および前記第２部分の前記第２方向の長さは、前記第１ブスバーおよび前記第２ブスバーの前記第２方向の長さよりも長く、
前記第１絶縁板の面積は、前記第１絶縁板を挟持している前記第１部分および前記第２部分を、前記第１絶縁板の面に投影した投影面の面積よりも大きく、
前記第１絶縁板の前記第２方向の長さは、前記第１部分および前記第２部分の前記第２方向の長さよりも長い誘導加熱装置。
【請求項２】
前記第２方向は、当該誘導加熱装置が設置された設置面に平行な方向を含む請求項１記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記支持部材を導電性の本体フレームに取り付ける取付部材と、
前記取付部材と前記本体フレームとの間に設けられた第２絶縁板と、
をさらに備えた請求項１または２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記支持部材の上方に設けられ、前記支持部材にエアを吹き付けるエアパージ手段をさらに備えた請求項１〜３のいずれか１つに記載の誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に熱間圧延ラインでは、被加熱材を加熱炉で圧延可能な温度にまで加熱し、粗圧延機によって粗圧延して、粗バーと呼ばれる状態に成形する。さらに、成形された粗バーを仕上圧延機にかけることによって、所望の板圧や板幅を有する製品を得ている。近年、このような熱間圧延ラインにおいては、粗バーが仕上圧延機に到達する期間に起こる温度降下に対して、圧延機の負荷軽減を目的として、誘導加熱装置が一般的に用いられている。誘導加熱装置では、粗バーの両エッジ部の昇温にはエッジヒータが適用され、粗バーの全体昇温にはバーヒータが適用される。
【０００３】
これらエッジヒータやバーヒータは、粗バーを加熱するための加熱コイルおよび鉄心を有している。エッジヒータやバーヒータでは、粗バーからの輻射熱、スケールの付着および冷却等のための水の浸入から加熱コイルおよび鉄心を保護するために、シールドカバーおよび耐熱プレートを設けている。加熱コイルや鉄心については、点検およびメンテナンスが不可欠であり、そのためにシールドカバーや耐熱プレートは、着脱することができるように構成されている。
【０００４】
バーヒータにおいて、粗バーを通過する加熱コイルの開口部の粗バー幅方向にエアを吹き付けるエアパージノズルを配置し、エアパージするタイミングを制御する技術が知られている（特許文献１等）。このようなエアパージ機構を設けることにより、バーヒータの加熱コイルに付着したり、堆積したりしたスケールを飛散させる。
【０００５】
また、メンテナンス等のためにエッジヒータのＣ型形状の鉄心を上下に分割した構造の場合に、付着等したスケールや水等に対して、鉄心を保護する方法に関する技術が知られている（特許文献２等）。この技術では、下側鉄心に対して上側鉄心が可動するように構成されるとともに、上側鉄心と下側鉄心との分割面は、絶縁処理されており、腐食等の進行を抑制している。
【０００６】
スケールの大きさはさまざまであり、雰囲気中を舞っている微細なものもあり、水も水蒸気となって雰囲気中に存在する。また、製鉄所内に特有の雰囲気ガス（たとえば、硫黄酸化物、硫化水素、塩素等）が存在するので、誘導加熱装置内は絶えず、これらスケール、水蒸気、雰囲気のガスに晒されている状態になっている。誘導加熱装置内には、加熱コイルや鉄心のみならず主回路導体としてのブスバーやコンデンサといった電気品が存在する。コンデンサは、本体部では、ケースによってモールドされているが、主回路側のブスバーに接続されている接続ブスバーは剥き出しのままである。また、主回路導体として布設されるブスバーは、インダクタンス低減のために相間はできるだけ近づける必要があり、そのために絶縁シートを挟んで近接した状態で布設されている。このような配線構造上、ブスバーの腐食や、絶縁不良によって、突発的な地絡や絶縁破壊等を生ずるおそれがある。したがって、誘導加熱装置として加熱コイルと鉄心を保護すれば安定して操業できるとはとは言い難い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２９１５７８号公報
【特許文献２】特開２０１１−９６５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
実施形態は、スケール、水や雰囲気ガスの浸入等に対するブスバーの腐食や突発的な地絡や絶縁破壊を未然に防止する誘導加熱装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態に係る誘導加熱装置は、誘導コイルと、前記誘導コイルに電力を供給する交流電源と前記誘導コイルとを電気的に接続する内部配線と、を備える。前記内部配線は、第１方向に延伸する部分を含む第１ブスバーと、前記第１ブスバーに平行して配置された第２ブスバーと、前記第１ブスバーと前記第１絶縁板との間に設けられた第１絶縁板と、第１部分と第２部分とを有し、前記第１方向に交差する第２方向に延伸し、前記第１ブスバー、前記第２ブスバー、および前記第１絶縁板を、前記第１部分と前記第２部分との間に挟持する絶縁性の支持部材と、を含む。前記第１ブスバーおよび前記第２ブスバーは、表面に絶縁層が設けられている。前記第１部分および前記第２部分の前記第２方向の長さは、前記第１ブスバーおよび前記第２ブスバーの前記第２方向の長さよりも長い。前記第１絶縁板の面積は、前記第１絶縁板を挟持している前記第１部分および前記第２部分を、前記第１絶縁板の面に投影した投影面の面積よりも大きい。前記第１絶縁板の前記第２方向の長さは、前記第１部分および前記第２部分の前記第２方向の長さよりも長い。
【発明の効果】
【００１０】
本実施形態では、第１ブスバーおよび第２ブスバーのそれぞれの表面に絶縁層が設けられているので、第１ブスバーと第２ブスバーとの間の電気的な絶縁が確保される。さらに、実施形態では、前記第１ブスバーと前記第２ブスバーとの間に設けられ、支持部材よりも面積が大きく、長さが長い第１絶縁板を備えているので、第１ブスバーと第２ブスバーとの間の沿面距離を長く保つことができる。したがって、スケール、水や雰囲気ガスの浸入等に対するブスバーの腐食や突発的な地絡や絶縁破壊を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る誘導加熱装置を例示する模式図である。
【図２】図１のＡ部を例示する斜視図である。
【図３】図２のＣＣにおける断面図である。
【図４】図２のＤＤにおける断面図である。
【図５】図５（ａ）は、比較例の誘導加熱装置の一部を例示する斜視図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＥＥにおける断面図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）のＦＦにおける断面図である。
【図６】第２の実施形態に係る誘導加熱装置の一部を例示する模式図である。
【図７】第３の実施形態に係る誘導加熱装置の一部を例示する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る誘導加熱装置を例示する模式図である。
図２は、図１のＡ部を例示する斜視図である。
図３は、図２のＣＣにおける断面図である。
図４は、図２のＤＤにおける断面図である。
以下の説明では、誘導加熱装置が設置されている設置面に平行なＸ軸およびＹ軸と、Ｘ軸およびＹ軸に垂直なＺ軸とからなる座標軸を用いる。設置面は、たとえばプラントの床面である。
図１および図２に示すように、本実施形態の誘導加熱装置は、ヒータ４と、内部配線１０と、を備える。ヒータ４は、内部配線１０によって外部接続端子７と電気的に接続されている。ヒータ４は、外部接続端子７に接続される外部配線３を介して交流電源２に電気的に接続される。交流電源２は、たとえばインバータ装置によって供給される。
【００１４】
ヒータ４は、鉄心５にコイル６を巻回することによって、誘導コイルとして機能する。コイル６には、内部配線１０を介して交流電流が供給される。交流電源２から供給される交流電流を流して、コイル６は磁界を発生させる。
【００１５】
この例では、ヒータ４は、エッジヒータであり、鉄心５は、英字の「Ｃ」の形状を有する。鉄心５には、ギャップ５ａが設けられており、被圧延材５０は、ギャップ５ａを通って搬送される。この例では、被圧延材５０は、Ｙ軸に沿った方向に搬送される。ギャップ５ａ中には、コイル６によって被圧延材５０の面に達する磁界が発生されており、被圧延材５０は、この磁界によって発生した渦電流により加熱される。なお、鉄心の形状を被圧延材５０の幅方向（Ｘ軸方向）に延伸するようにコイルを設けることによって、バーヒータとすることができる。
【００１６】
ヒータ４は、本体フレーム８ａに取り付けられている。本体フレーム８ａは、強度等の点から金属製であり、導電性を有する。コイル６から引き出された内部配線１０は、後述する取付手段によって本体フレーム８ａに固定されている。ヒータ４、内部配線１０、および本体フレーム８ａは、金属製の筐体９の内部に収納されている。内部配線１０の一端は、外部接続端子７に接続されており、外部接続端子７は、筐体９から外部に露出するように設けられている。外部接続端子７には、外部配線３が接続される。筐体９は、ギャップ５ａに相当する位置が開口しており、この開口部分からコイル６および鉄心５の一部が露出している。
【００１７】
この例では、内部配線１０は、Ｚ軸方向に延伸する場合に、クランプ１８，１９を用いて本体フレーム８ａに固定される。内部配線１０は、Ｚ軸方向に延伸する場合に限らず、他の任意の方向に延伸する場合についても本体フレーム８ａに取り付けることができる。
【００１８】
内部配線１０は、第１ブスバー１２と、第２ブスバー１４と、絶縁シート１６と、絶縁板１７と、クランプ１８，１９と、を含む。第１ブスバー１２および第２ブスバー１４のそれぞれの一端は、外部接続端子７に電気的に接続されている。第１ブスバー１２および第２ブスバー１４のそれぞれの他端は、ヒータ４に電気的に接続されている。
【００１９】
第１ブスバー１２および第２ブスバー１４は、交流電源２からの交流電流をヒータ４のコイル６に供給する。第１ブスバー１２および第２ブスバー１４からコイル６に流れる電流は、ヒータ４のギャップ５ａ中を通る磁界を発生させる。
【００２０】
第１ブスバー１２および第２ブスバー１４は、インダクタンスを低減して、他の回路等からの電磁誘導等の影響を抑制するために、互いに近接して配置されている。一方、第１ブスバー１２および第２ブスバー１４は、それぞれ異なる電位に接続されているため、互いに電気的に絶縁されている。
【００２１】
この例では、第１ブスバー１２および第２ブスバー１４は、コイル６の接続部から本体フレーム８ａに向かって、ＸＹ平面にほぼ垂直な方向に延伸し、本体フレーム８ａの近傍でほぼ垂直に屈曲して、Ｚ軸に平行な方向に延伸している。上下の２つのコイル６，６から引き出された第１ブスバー１２および第２ブスバー１４は、それぞれ垂直に屈曲する位置で接続されている。第１ブスバー１２および第２ブスバー１４は、Ｚ軸に平行な方向に延伸している数か所において、本体フレーム８ａの取付面８ｂに支持されている。本体フレーム８ａに支持される位置や方向については、この例に限らず、任意に設定することができる。
【００２２】
図３および図４に示すように、第１ブスバー１２および第２ブスバー１４は、それぞれＸ軸方向の長さ（幅）がＷであり、Ｙ軸方向の長さ（厚さ）がＴの長方形断面を有する。幅Ｗは、厚さＴに比べて広い。第１ブスバー１２および第２ブスバー１４は、幅Ｗをそろえて、Ｚ軸方向に延伸する部分を有する。この部分のＺ方向の長さＬ（図１）は、幅Ｗおよび厚さＴに比べて十分長い。
【００２３】
第１ブスバー１２は、Ｗ×Ｔの長方形断面を取り巻き、Ｚ軸方向に延伸する４つの面１２ａ〜１２ｄを含む。４つの面は、Ｘ軸方向にほぼ平行な面１２ａ，１２ｂおよびＹ軸方向にほぼ平行な面１２ｃ，１２ｄである。面１２ａは、第２ブスバー１４の面１４ａに対向して配置されている。面１２ｂは、面１２ａの反対側の面であり、この面１２ｂ上にはＺ軸方向に沿って、水冷パイプ２１が設けられている。水冷パイプ２１は、この例のように、第１ブスバー１２の長さ方向（Ｚ軸方向）に沿って２本設けられている場合に限らず、１本や３本以上設けられていてもよい。水冷パイプ２１は、中空の円筒部材であり、高熱伝導性を有する銅等の金属により形成されている。水冷パイプ２１は、第１ブスバー１２の面１２ｂ上に接着剤や、はんだ付けあるいは溶接等周知の接合技術によってブスバー１２に接合されている。水冷パイプ２１は、中空部分に冷却水やその他の冷却媒体を流して、第１ブスバー１２を冷却する。
【００２４】
第１ブスバー１２の４つの面１２ａ〜１２ｄおよび面１２ｂに接合された水冷パイプ２１の表面には、絶縁層１３が設けられている。絶縁層１３は、ほぼ均一な厚さの層であり、たとえば、絶縁性の塗料等を用いて静電塗装法等によって、形成される。
【００２５】
第２ブスバー１４は、第１ブスバー１２とほぼ同一の形状を有する配線部材である。すなわち、第２ブスバー１４は、幅Ｗで厚さＴの長方形断面で、Ｚ軸方向に延伸する４つの面１４ａ〜１４ｄを含む。４つの面は、Ｘ軸方向にほぼ平行な面１４ａ，１４ｂと、Ｙ軸方向にほぼ平行な面１４ｃ，１４ｄとからなる。面１４ａは、第１ブスバー１２の面１２ａに対向して配置されている。面１４ｂは、面１４ａの反対側の面であり、この面１４ｂ上にＺ軸方向に沿って、水冷パイプ２２が設けられている。水冷パイプ２２は、第２ブスバー１４の面１４ｂ上に接合されている。水冷パイプ２２は、中空部分に冷却水やその他の冷却媒体を流して、第２ブスバー１４を冷却する。
【００２６】
第２ブスバー１４の４つの面１４ａ〜１４ｄおよび面１４ｂに接合された水冷パイプ２２の表面には、絶縁層１５が設けられている。絶縁層１５は、第１ブスバー１２の場合と同様に静電塗装等によって形成されている。
【００２７】
絶縁シート１６は、第１ブスバー１２の面１２ａと第２ブスバー１４の面１４ａとの間に設けられている。絶縁シート１６は、第１ブスバー１２および第２ブスバー１４の幅Ｗよりも広い幅Ｗｉ１を有する。絶縁シート１６は、第１ブスバー１２および第２ブスバー１４が延伸している方向に沿って設けられている。絶縁シート１６は、電気的に絶縁性の材料で形成されており、たとえばポリエステルフィルムやポリイミドフィルム等からなる絶縁シートである。絶縁性の材料には、マイカ等を用いてももちろんよい。好ましくは、絶縁シート１６は、接触面に応力を加えたときに厚さが薄くなるような低弾性を有する材料からなる。
【００２８】
絶縁シート１６の幅Ｗｉ１は、第１ブスバー１２および第２ブスバー１４の幅Ｗよりも広いので、第１ブスバー１２の面１２ｃおよび第２ブスバー１４の面１４ｄ、ならびに、第１ブスバー１２の面１２ｄおよび第２ブスバー１４の面１４ｃにおける沿面距離を、それぞれ（Ｗｉ−Ｗ）／２程度長くすることができる。
【００２９】
絶縁板１７は、第１ブスバー１２の面１２ａと第２ブスバー１４の面１４ａとの間に設けられている。絶縁板１７は、絶縁シート１６と、第２ブスバー１４との間に設けられており、したがって、絶縁シート１６は、第１ブスバー１２と絶縁板１７との間に設けられている。絶縁板１７のＸ軸方向の長さＬｉは、クランプ１８，１９のＸ軸方向の長さＬｃよりも長い。また、絶縁板１７のＺ軸方向の長さ（幅）Ｗｉ２は、クランプ１８，１９のＺ軸方向の長さ（幅）Ｗｃよりも長い。換言すれば、絶縁板１７の面積は、クランプ１８，１９が互いに対向する面の面積よりも大きい。さらに換言すると、絶縁板１７がクランプ１８，１９によって挟持されたときに、絶縁板１７の周縁部は、クランプ１８，１９の外周からから外側に延出されている。つまり、絶縁板１７の周縁部は、クランプ１８，１９の外周からはみ出している。絶縁板１７がクランプ１８，１９からはみ出している長さの分だけ、第１ブスバー１２および第２ブスバー１４の間の沿面距離をさらに長くすることができる。
【００３０】
クランプ１８，１９は、この２つの部分によって、第１ブスバー１２、絶縁シート１６、絶縁板１７および第２ブスバー１４をこの順で挟持する。第１ブスバー１２、絶縁シート１６、絶縁板１７および第２ブスバー１４を挟持する面は、上述したように、長さＬｃおよび幅Ｗｃのほぼ長方形である。
【００３１】
絶縁板１７は、絶縁シート１６と第２ブスバー１４との間に設けられている場合に限らず、絶縁シート１６と第１ブスバー１２との間に設けられていてもよい。その場合には、クランプ１８，１９は、第１ブスバー１２、絶縁板１７、絶縁シート１６および第２ブスバー１４をこの順で挟持する。
【００３２】
クランプ１８は、ＸＺ平面に平行な面を含む。この面には、凹部１８ａが形成されている。凹部１８ａは、第１ブスバー１２の面１２ｂの側に設けられている。凹部１８ａは、Ｚ軸方向、つまり、第１ブスバー１２が延伸する方向に沿って連続的に設けられている。凹部１８ａのＹ軸方向の長さ（深さ）Ｄｒは、第１ブスバー１２の厚さＴと水冷パイプの径との合計値よりもやや短く設定されている。この寸法によって、クランプ１８がクランプ１９とともに、第１ブスバー１２、絶縁シート１６、絶縁板１７および第２ブスバー１４を挟持する場合に、挟持した方向に応力を発生してこれらをクランプ１８，１９に固定することができる。
【００３３】
クランプ１９は、ＸＺ平面に平行な面を含む。この面には、凹部１９ａが形成されている。凹部１９ａは、凹部１８ａと同様に、第２ブスバー１４の面１４ｂの側で、Ｚ軸方向つまり第２ブスバー１４が延伸する方向に沿って設けられている。凹部１９ａのＹ軸方向の長さ（深さ）Ｄｒは、凹部１８ａの深さＤｒと同じである。凹部１９ａの深さＤｒも、第２ブスバー１４の厚さＴと水冷パイプ２２の径との合計値よりもやや短く設定されている。
【００３４】
クランプ１８，１９は、絶縁性の材料、たとえば耐熱性の高い合成樹脂等によって形成されている。クランプ１８，１９は、それぞれ凹部１８ａ，１９ａが設けられている面を対向させて、凹部１８ａ，１９ａに、第１ブスバー１２、第２ブスバー１４および水冷パイプ２１，２２を収納しつつ、第１ブスバー１２、第２ブスバー１４、絶縁シート１６および絶縁板１７を挟持する。
【００３５】
第１ブスバー１２、第２ブスバー１４、絶縁シート１６および絶縁板１７を挟持したクランプ１８，１９は、Ｘ軸方向の一端で本体フレーム８ａに取り付けられる。本体フレーム８ａへの取り付けのために、取付部材２４，２５が用いられる。取付部材２４，２５は、この例では、ＸＹ平面視でＬ字状の取付金具である。取付部材２４，２５は、強度を確保する観点から金属材料によって形成されている。
【００３６】
取付部材２４は、Ｘ軸にほぼ平行、すなわちクランプ１８の、凹部１８ａが形成されている側とは反対側の面に沿った面を含む部分２４ａと、Ｙ軸とほぼ平行、すなわち本体フレーム８ａの取付面８ｂに沿った面を含む部分２４ｂとを含む。部分２４ｂは、部分２４ａのクランプ１８への取付面とは反対側にＬ字状に屈曲されている。部分２４ａの面には、Ｙ軸方向に貫通する取付穴２４ｃが開口されている。部分２４ｂの面にも、Ｘ軸方向に貫通する取付穴２４ｄが開口されている。
【００３７】
取付部材２５は、Ｘ軸にほぼ平行、すなわちクランプ１９の、凹部１９ａが形成されている側とは反対側の面に沿った面を含む部分２５ａと、Ｙ軸とほぼ平行、すなわち本体フレーム８ａの取付面８ｂに沿った面を含む部分２５ｂとを含む。部分２５ｂの屈曲方向は、一方の取付部材２４の部分２４ｂの屈曲方向とは、反対方向である。部分２５ａの面には、Ｙ軸方向に貫通する取付穴２５ｃが開口され、部分２５ｂの面にも、Ｘ軸方向に貫通する取付穴２５ｄが開口されている。
【００３８】
クランプ１８，１９の取付穴１８ｃ，１９ｃは、取付部材２４，２５の取付穴２４ｃ，２５ｃに対応する位置に、Ｙ軸方向に貫通して開口されている。
【００３９】
図示しないが、絶縁板１７の対応する位置にもボルト３１ａを挿通する穴が開口されている。ボルト３１ａの軸は、取付部材２４、クランプ１８、絶縁板１７、クランプ１９、および取付部材２５を介して挿通されている。挿通されたボルト３１ａの軸には、ワッシャ３１ｃおよびナット３１ｂが取り付けられている。
【００４０】
クランプ１８，１９によって、第１ブスバー１２、絶縁シート１６、絶縁板１７および第２ブスバー１４を挟持するときに、第１ブスバー１２、絶縁シート１６、絶縁板１７および第２ブスバー１４の面に印加される応力を均等にするために、取付部材２４，２５とは、Ｘ軸方向の反対側、すなわちクランプ１８，１９の先端の側にも取付穴を開口して、ボルトとナットによってクランプ１８，１９を締め付けるようにしてもよい。
【００４１】
クランプ１８，１９を挟持した取付部材２４，２５は、部分２４ｂ，２５ｂに開口された取付穴２４ｄ，２５ｄによって、本体フレーム８ａに取り付けられている。
【００４２】
本体フレーム８ａは、一般に金属製であり、導電性を有するために、導電性を有する取付部材２４，２５と電気的に絶縁するのが好ましい。取付部材２４，２５の本体フレーム８ａに取り付ける部分２４ｂ，２５ｂの取付面と、本体フレーム８ａの取付面８ｂとの間には、絶縁板２８が設けられている。絶縁板２８は、クランプ１８，１９および取付部材２４，２５の部分２４ｂ，２５ｂの本体フレーム８ａへの取付面の面積よりも大きい面積を有する。したがって、たとえば、クランプ１８，１９の上面１８ｂ，１９ｂにスケールや水等が付着し、第１ブスバー１２の絶縁層１３あるいは第２ブスバー１４の絶縁層１５の絶縁抵抗が劣化等により低下したことによって、スケールによる通電パスが生じても、取付部材２４，２５は、本体フレーム８ａと電気的に絶縁されており、第１ブスバー１２および第２ブスバー１４の絶縁性能に実質的に何ら影響を与えない。
【００４３】
取付部材２４，２５と、本体フレーム８ａとの接合には、ボルトとナットが用いられる。本体フレーム８ａには、取付部材２４，２５の取付穴２４ｄ，２５ｄに対応する位置には、それぞれＸ軸方向に貫通する取付穴９ａ，９ｂが開口されている。また、絶縁板２８の取付穴９ａ，２４ｄおよび９ｂ，２５ｄに対応する位置にもＸ軸方向に貫通する取付穴が開口されている。取付穴９ａから取付穴２４ｄに挿通するボルト３２ａおよび取付穴９ｂから取付穴２５ｄに挿通するボルト３３ａは、強度を確保する観点から金属製のものが用いられる。ボルトによって取付部材２４，２５と本体フレーム８ａとが導通しないように、ボルト３２ａ，３３ａの軸の頭部側には、絶縁ワッシャ３２ｄ，３３ｄが挿通され、絶縁ワッシャ３２ｄ，３３ｄに続いて、ボルト３２ａ，３３ａの軸に、絶縁チューブ３２ｅ，３３ｅが挿通されている。また、ナット３２ｂ，３３ｂの側には、通常のワッシャ３２ｃ，３３ｃに加えて、絶縁ワッシャ３２ｆ，３３ｆが挿通されている。したがって、絶縁ワッシャ３２ｄ，３３ｄ、絶縁チューブ３２ｅ，３３ｅおよび絶縁ワッシャ３２ｆ，３３ｆによって、本体フレーム８ａ、取付部材２４，２５およびボルト３２ａ，３３ａは、それぞれ電気的に絶縁される。
【００４４】
このようにして、各ボルトは取付穴にそれぞれ挿通され、取付部材２４，２５は、本体フレーム８ａに固定される。
【００４５】
本実施形態の誘導加熱装置の作用および効果について、比較例の誘導加熱装置と比較しつつ説明する。
図５（ａ）は、比較例の誘導加熱装置の一部を例示する斜視図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＥＥにおける断面図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）のＦＦにおける断面図である。
図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、比較例の内部配線１１０は、第１ブスバー１１２と、第２ブスバー１１４と、絶縁シート１１６とを含んでいる。絶縁シート１１６は、第１ブスバー１１２と第２ブスバー１１４との間に設けられている。絶縁シート１１６のＸ軸方向の長さ（幅）は、第１ブスバー１１２および第２ブスバー１１４の幅よりも広い。第１ブスバー１１２および第２ブスバー１１４には、表面に絶縁層が設けられておらず、クランプ１１８，１１９の対向する面の面積よりも広い面積を有する絶縁板も設けられていない。
【００４６】
したがって、比較例の内部配線では、第１ブスバー１１２と第２ブスバー１１４との間の沿面距離は、絶縁シート１１６が第１ブスバー１１２および第２ブスバー１１４からはみ出している部分の長さによって決定される。第１ブスバー１１２および第２ブスバー１１４の幅をＷ’とし、絶縁シート１１６の幅をＷｉ’として、絶縁シート１１６が第１ブスバー１１２および第２ブスバー１１４の両側から均等にはみ出している場合には、沿面距離は、（Ｗｉ’−Ｗ’）／２×２＋Ｔｉ’＝Ｗｉ’＋Ｔｉ’となる。Ｔｉ’は、絶縁シート１１６の厚さである。つまり、比較例の誘導加熱装置の内部配線１１０では、絶縁シート１１６の幅Ｗｉ’によって、第１ブスバー１１２と第２ブスバー１１４との間の沿面距離が決定され、スケール等の堆積等による通電パスのできやすさが決まることになる。
【００４７】
また、比較例の内部配線１１０では、クランプ１１８，１１９を本体フレーム１０８ａに取り付ける際に、金属製の取付部材１２４，１２５に対して、ボルトを挿通してナットで締め付けている。したがって、取付部材１２４，１２５は、本体フレーム１０８ａと同電位である。図５（ｂ）の実線の矢印のように、第１ブスバー１１２および第２ブスバー１１４と、本体フレーム１０８ａとの沿面距離は、これらの最短の距離となる。
【００４８】
本実施形態の誘導加熱装置の内部配線１０では、第１ブスバー１２および第２ブスバー１４は、表面に絶縁層１３，１５をそれぞれ含む。そのため、第１ブスバー１２と第２ブスバー１４とは、互いに電気的に絶縁されており、第１ブスバー１２および第２ブスバー１４の間では、沿面距離の概念を生じない。したがって、第１ブスバー１２および第２ブスバー１４の周囲にスケール等が堆積等しても、通電パスとはならず、信頼性が維持される。
【００４９】
上述したように、誘導加熱装置は、高温多湿の過酷な環境に置かれて動作することが求められるので、第１ブスバー１２および第２ブスバー１４の表面に形成された絶縁層１３，１５が劣化等することによって、その絶縁性能が低下することが考えられる。しかし、本実施形態の誘導加熱装置の内部配線１０では、第１ブスバー１２と第２ブスバー１４との間に、クランプ１８，１９の対向する面よりも広い面積を有する絶縁板１７を備えている。そのため、図３の破線の矢印のように、第１ブスバー１２と第２ブスバー１２との間の沿面距離は延長される。より具体的には、絶縁板１７の長さＬｉは、クランプ１８，１９の長さＬｃよりも十分長い。たとえば、絶縁板１７が、第１ブスバー１２および第２ブスバー１４からはみ出している長さをＬｅとしたときに、第１ブスバー１２と第２ブスバー１４との間の沿面距離は、２×Ｌｅ＋Ｔｉとなる。ここで、Ｔｉは、絶縁シート１６および絶縁板１７の合計の厚さである。Ｌｅは、比較例の場合の（Ｗｉ’−Ｗ’）／２よりも十分長くすることができるので、第１ブスバー１２と第２ブスバー１４との間の沿面距離を延長することができる。
【００５０】
さらに、誘導加熱装置の設置面に対して平行に近い面ほど、スケール等が堆積等しやすいので、通電パスが形成されやすい。換言すれば、誘導加熱装置の設置面からの角度が大きい面ほど、スケール等が落下して堆積しにくいので、通電パスは形成されにくい。図１に示したように、第１ブスバー１２および第２ブスバー１４を、誘導加熱装置の設置面に対してほぼ垂直になるように配置する場合には、クランプ１８，１９の上面１８ｂ，１９ｂは、設置面に対してほぼ水平となるので、スケール等が堆積しやすい。本実施形態の誘導加熱装置の内部配線１０では、絶縁板１７がクランプ１８，１９の互いの対向面の面積よりも広い面積を有している。つまり、絶縁板１７の周縁部は、クランプ１８，１９の外周から外側にはみ出している。このはみ出している部分には、誘導加熱装置の設置面に平行な面がなく、スケール等は、堆積等することなくそのまま下へ落下する。したがって、絶縁板１７がクランプ１８，１９の外周からはみ出している部分については、通電パスが形成されにくく、第１ブスバー１２と第２ブスバー１４との間の電気的な絶縁が維持される。
【００５１】
また、本実施形態の誘導加熱装置の内部配線１０では、取付部材２４，２５と、本体フレーム８ａとの間に絶縁板２８が設けられているので、取付部材２４，２５は、本体フレーム８ａから電気的に絶縁されている。そのため、図３の破線で表された直線の矢印の箇所には通電パスの一部が形成され得ることがあっても、この矢印の箇所が沿面距離となることはない。したがって、第１ブスバー１２および第２ブスバー１４と、取付部材２４，２５との間の絶縁抵抗を十分大きくすることができる。
【００５２】
上述のように、本実施形態の誘導加熱装置では、第１ブスバー１２と第２ブスバー１４との間は、絶縁層１３，１５によって、電気的な絶縁が確保されている。絶縁層１３，１５が劣化等した場合であっても、誘導加熱装置では、第１ブスバー１２と第２ブスバー１４との間の沿面距離は十分長く、スケール等の堆積等による通電パスは形成されにくい。第１ブスバー１２および第２ブスバー１４と本体フレーム８ａとの間の通電パスも十分長い。したがって、高温多湿、スケール等による通電パス形成を困難とすることによって、高い絶縁性能を有する誘導加熱装置が実現される。
【００５３】
上述では、内部配線１０はＺ軸方向に延伸する場合の本体フレーム８ａへの取付に関して説明したが、上述の構造は、内部配線１０がＺ軸方向に延伸する場合に限らない。内部配線１０がＸ軸方向やＹ軸方向に延伸する場合で、第１ブスバー１２または第２ブスバー１４の一方が設置面に対して上方に位置し、他方が設置面に対して下方に位置するような取付位置となることがあり得る。そのような場合には、上方のブスバーや絶縁板には、スケール等の堆積等生じ得るが、下方のブスバーや絶縁板にスケール等が付着しても、すぐに落下して堆積等は生じにくい。つまり、このような場合には、スケール等の付着、堆積等によって、第１ブスバー１２と第２ブスバー１４との間に通電パスが形成されにくい。そのため、本実施形態の場合の構造と同一の構造としなくても、絶縁性能上問題ない場合が多いと考えられる。しかし、誘導加熱装置の設置環境によって、内部配線が腐食性の雰囲気ガス等に晒されることがある。そのような場合には、ブスバーの腐食が進行したり、絶縁板の側面や下方にも導電性の微粒子が付着したり等の可能性があるので、上述の構造と同一の構造とすることによって、高い絶縁性能を維持することができる。
【００５４】
（第２の実施形態）
本実施形態の誘導加熱装置では、付着したり、堆積したりするスケール等の通電パス形成物質を積極的に除去する機構が追加されている。
図６は、本実施形態の誘導加熱装置を例示する模式図である。
図６に示すように、本実施形態の誘導加熱装置は、エアパージ機構６０をさらに備える。エアパージ機構６０は、ノズル６１と、配管６２とを含む。エアパージ機構６０は、内部配線１０のクランプ１８，１９の上方（Ｚ方向の正側）に設けられている。エアパージ機構６０は、クランプ１８，１９が取付部材２４，２５によって取り付けられている本体フレーム８ａの上方に取付部材６３によって固定されている。
【００５５】
ノズル６１は、配管６２の面に設けられており、配管６２の内部と流体接続されている。配管６２には、空気（エア）あるいは不活性ガスが図示しないガス供給源から供給されており、配管６２を供給されたエア等は、ノズル６１から噴出される。ノズル６１のエアの噴出方向は、クランプ１８の上面１８ｂに向かうように設定されている。図示しないが、エアは、クランプ１９の上面１９ｂにも吹き付けられる。
【００５６】
クランプ１８，１９の上面１８ｂ，１９ｂは、誘導加熱装置の設置面とほぼ平行であるため、スケール等が付着し、堆積等しやすい。エアパージ機構６０は、配管６２にエアを供給し、たとえば定期的にノズル６１からクランプ１８，１９の上面１８ｂ，１９ｂにエア６４を吹き付ける。吹き付けられるエア６４によって、スケール等は吹き飛ばされ、スケール等の堆積等を防止する。
【００５７】
本実施形態の誘導加熱装置の作用および効果について説明する。
本実施形態の誘導加熱装置では、クランプ１８，１９の上面１８ｂ，１９ｂに向かってエアを噴出するノズル６１を含むエアパージ機構６０を備えている。そのため、誘導加熱装置の設置面にほぼ平行な上面１８ｂ，１９ｂに付着するスケール等を除去することができるので、スケール等による通電パスの形成を抑制することができる。上述の第１の実施形態の場合のように、複合的な絶縁構造を有する配線構造であっても、過酷な動作環境下で、絶縁層や絶縁板の腐食等により劣化等を生じた場合には、絶縁抵抗が低下し、誘導加熱装置の動作に影響を与える。本実施形態の誘導加熱装置では、スケール等の付着自体をあらかじめ抑制することができるので、誘導加熱装置の信頼性を向上させることができ、継続運転に寄与することができる。
【００５８】
（第３の実施形態）
図７は、本実施形態の誘導加熱装置の一部を例示する斜視図である。
上述したように、鉄鋼プラント等の過酷環境下において、誘導加熱装置の動作の信頼性を維持するためには、積極的な絶縁性能確保を行う必要がある。そのような環境は、プラント内に一様に生じるわけではないので、環境の過酷さの程度に応じて、たとえば、エアパージ機構６０の設置位置やエアパージ機構６０の動作頻度等を設定することが有効である。本実施形態の誘導加熱装置は、環境測定器７０をさらに備える。環境測定器７０は、誘導加熱装置が設置される環境を定量的に把握するための客観的なデータを収集する。
【００５９】
図７に示すように、環境測定器７０は、堆積物受け箱７１と、ろ紙７２と、温湿度計７３と、銅板７４とを含む。堆積物受け箱７１、ろ紙７２、温湿度計７３および銅板７４は、それぞれ設置板７５上に載置されている。環境測定器７０は、誘導加熱装置の特定の箇所に配置される。特定の箇所は、たとえば、クランプ１８，１９が本体フレーム８ａに固定されている箇所の近傍である。環境測定器７０は、誘導加熱装置の内部や周辺部を含む任意の場所に設置することができるのは言うまでもない。
【００６０】
堆積物受け箱７１は、上方が開口された直方体状の容器であり、設置箇所の雰囲気中から開口を介してスケール等の固形物や、塵埃を採取する。
【００６１】
ろ紙７２は、誘導加熱装置内に存在する雰囲気ガスを吸着して、吸着されたガスを測定するために設置される。
【００６２】
温湿度計７３は、誘導加熱装置内の温度および湿度の状況を測定するために用いられる。この例では、定期的に温度および湿度を測定し、測定した結果を内部（図示せず）のメモリ部に記憶する。
【００６３】
銅板７４は、銅板７４の表面に付着した物質等により生成された生成物を取得し、測定するために設置されている。
【００６４】
本実施形態の誘導加熱装置の作用および効果について説明する。
本実施形態の誘導加熱装置では、環境測定器７０を備えているので、誘導加熱装置が設置されている環境の過酷さを定量的に把握することができる。環境測定器７０は、堆積物受け箱７１と、ろ紙７２と、銅板７４と、を含んでいるので、設置環境における堆積物の種類や量を把握することができる。そのため、堆積物や雰囲気等に応じた適切な絶縁材料を選定すること等ができる。また、堆積物の種類を把握することによって、エアパージにより除去することが有効であるかを認識することができる。
【００６５】
環境測定器７０は、温湿度計７３を含んでいるので、上述の堆積物や雰囲気等の温度および湿度による劣化加速の影響の有無に関するデータを取得することができる。そのため、より適切な絶縁材料等の選定に役立てることができる。
【００６６】
以上説明した実施形態によれば、スケール、水、雰囲気ガスの浸入等からブスバーの腐食、突発的な地絡および絶縁破壊等を未然に防止することができる誘導加熱装置を実現することができる。
【００６７】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００６８】
２  交流電源、３  外部配線、４  ヒータ、５  鉄心、６  コイル、７  外部接続端子、８ａ  本体フレーム、９  筐体、１０  内部配線、１２  第１ブスバー、１３  絶縁層、１４  第２ブスバー、１５  絶縁層、１６  絶縁シート、１７  絶縁板、１８，１９  クランプ、２１，２２  水冷パイプ、２４，２５  取付部材、２８  絶縁板、５０  被圧延材、６０  エアパージ機構、６１  ノズル、６２  配管、７０  環境測定器、７１  堆積物受け箱、７２  ろ紙、７３  温湿度計、７４  銅板、７５  設置板
【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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【図７】
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