JPH0428194A - 並列高周波誘導加熱方法 - Google Patents

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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は並列高周波誘導加熱方法に関し、例えば鋼管の
焼なまし等の熱処理に適用して有用である。

〈従来の技術〉 従来では、鋼管を用いた配管などの溶接継手に焼なまし
等の熱処理を施すには、次のような方法がとられていた
。

（イ）　アセチレンやプロパン等の可燃ガスを燃焼させ
、燃焼炎を溶接継手に直接吹きつける方法。

（ロ）電気ヒータを溶接継手に近接して配置し、通電に
より電気ヒータから生じた輻射熱によって溶接継手を加
熱する方法。

し→　例えば鋼管の外周に沿って導線を巻き付けて加熱
コイルを形成し、この加熱コイルに、５０Ｈｚや６０七
の商用電流を通電させたり、１１６〜３０造の高周波電
流を通電させたりすることにより、鋼管に誘導電流を生
じさせてそのジュール熱により加熱する方法。

鋼管、例えば火力発電用プラントの主蒸気管等の厚内・
大径の管を焼なましするには、上記←→の方法、即ち加
熱コイルを用いた誘導加熱方法が用いられている。この
ような誘導加熱方法を採用した場合において、電源が一
台では加熱電力が不足するとき、あるいは加熱帯を広く
する要求があるときには、複数の電源を使用し複数の加
熱コイルにそれぞれ電力を供給するようにしている。

ここで複数の電源及び複数の加熱コイルを用いて焼きな
ましをする従来技術を、第３図を基に説明する。同図に
示すように鋼管１には２つの加熱コイル２，３が巻回さ
れている。

変圧晋で構成した電源６，７はそれぞれ、次側Ｕ、Ｖで
商用電線ｊから商用周波数の電力を受電し、二次側ｕ、
Ｖ’から加熱コイル２゜３に交流電流を供給する。この
ため加熱コイル２，３に交流磁界が生じジュール熱によ
り鋼管１が誘導加熱される。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで第３図に示す従来技術では、電源（変圧ｇｌ　
　６，７の一次側のそれぞれの端子Ｕ、Ｖは商用電源に
対し同一極性に接続し、且つ、二次側のそれぞれの端子
ｕ、ｖは同一方向に巻かれた加熱コイル２，３に対し同
一極性に接続しなければならない。いずれかの接続極性
を誤った場合には、加熱コイル２で生じた磁界と加熱コ
イル３で生じた磁界とが逆極性となって打ち消し合い、
鋼管ｌの加熱ができなくなる。よって接続極性を間違わ
ないように細心の注意を払う必要があるが、錯誤により
誤接続することがあった。

一方、サイリスタインバータやトランジスタインバータ
を用いた交流電源が、誘導加熱電源として用いられてい
るが、このタイプのインバータ型交流電源は、一般に出
力周波数は低く、１つの加熱コイルを用いて誘導加熱を
するのに採用されているにすぎない。このタイプのイン
バータ型交流電源を２台用いて近接配置した２つの加熱
コイルにそれぞれ電流を流したとしても、つまり、第３
図において電源６，７の代わりにインバータ型交流電源
を用いたとしても、効率のよい加熱はできない。なぜな
らば、インバータ型交流電源は、内蔵した発振回路が自
動発振しているため、同一仕様のものでも各インバータ
型交流電源の周波数及び位相がわずかに異なってしまう
からである。このように周波数及び位相が異なると、双
方のコイルによる磁界が一部打ち消し合い加熱効率が低
下してしまうのである。

特に温度や他の条件が変化したときには、インバータ型
交流電源に内蔵した自動発振型の発振回路の周波数及び
位相が変動しやすくなるので、２つのインバータ型交流
電源の出力周波数及び位相が大きくずれることがあり、
この場合には加熱効率が大幅に低下してしまう。

本発明は、上記従来技術に鑑み、複数の加熱コイルを用
いて加熱する際に、電源の接続極性を合せることが不要
でしかも効率の良い加熱のできる並列高周波誘導加熱方
法を提供するものである。

く課題を解決するための手段〉 上記課題を解決する本発明は、 常磁性体の被加熱物に複数の加熱コイルを巻回し、独立
した複数の高周波電源から各加熱コイルに個別に６００
Ｈｚ以上の高周波電流を供給することを特徴とする。

く作　　　用〉 常磁性体の被加熱物に巻回した複数の加熱コイルに流す
電流の周波数を、６００）ｆｚ以上にすると、加熱コイ
ルどうしの磁界の干渉がきわめて小さくなり、各加熱コ
イルごとに確実に誘導加熱ができる。

く実　施　例〉 第１図は本発明方法を適用した第１の実施例を示す。同
図に示すように、焼鈍等の熱処理がされる鋼管１には、
２つの加熱コイル２゜３が近接して巻回されている。高
周波電源４は独立した発振器を有しており、入力側Ｐが
商用ｆ４１ｓ７に接続され出力側Ｓがら加熱コイル２に
高周波電流（６００Ｈｚ以上）を流している。また高周
波電源５は独立した発振器を有しており、入力側Ｐが商
用電＠ｌに接続され出力側Ｓから加熱コイル３に高周波
電流（６００Ｈｚ以上）を流している。このように加熱
コイル２，３に６００）ｔｚ以上の電流を流すと、加熱
コイル２，３による電磁的な相互干渉が無くなり　（理
由は後述する）、双方の加熱コイル２，３に流れる電流
の周波数や位相が違っていても、各加熱コイル２，３ご
とに誘導加熱が効率よくできる。したがって商用電線ｉ
と高周波電源４，５との接続、ならびに高周波電源４，
５と加熱コイル２，３との接続は、極性合せをする必要
はない。

ここで実験データを示しておく。ｔｌ［１は外径が４３
０〔■〕で、加熱コイル２，３（よコイル線材の断面積
が３８［ｎ；）で２０巻である場合、供給電流周波数及
び加熱コイル２゜３の間隔りを次表に示すようにしたと
ころ、各加熱コイル２，３により鋼管３の加熱が効率よ
く確実にできた。この表から、供給電流周波数が６ＱＯ
Ｈｚ以上であれば、効率の良い誘導加熱ができることが
わかる。

次に、加熱コイルに高周波電流を流したときに、近接し
た加熱コイルに電磁的な相互干渉が無くなる理由を説明
する。この理由は次の２つである。

（ｉｔ　　加熱コイルから生じた高周波磁界にさらされ
た鋼管中を流れる浸透電流は、表皮効果により鋼管の表
面部分のみを流れるので、隣接した加熱コイルへの影響
が小さくなっている。

（ｉｉｌ　　電流周波数が高くなると、鋼材の磁区の反
転が時間的に追従できず、コイル幅よりも外の領域に出
ていく磁界成分が少なくなる。このことを更に詳述する
。例えば、常磁性体にコイルを巻き直流電流を流し一方
向に磁化し、次に逆方向に電流を流した場合、磁性体は
ヒステリシス曲線に従い反対方向に磁化されるが、磁性
体内の磁区がすべて反対方向にそろうためには、ある時
間が必要である。磁区がすべて同一方向になる前にさら
に電流が反転すると、磁性体は磁化されない状態と同様
になる。高周波電流（交流）を加熱コイルに流す場合、
このような状態になっており、二組の加熱コイルを磁性
体（ｍ管）に巻いた場合、双方の加熱コイルの干渉は周
波数が高いほど少なくなる。ヒステリシス曲線の磁化力
に対し、完全に磁束密度が追従する時間は、磁性体の透
磁率、保磁力、残留磁気、磁性体の大きさ厚さ、および
磁化力などによって定まる。

第２図は本発明方法を適用した第２の 実施例を示す。この実施例では、＃Ｗ１に４つの加熱コ
イル１１，１２，１３゜１４を巻回し、商用電線４に接
続された高周波電源２１，２２，２３，２４から各加熱
コイル１１，１２，１３，１４に個別に６００Ｈｚ以上
の高周波電流を流している。この実施例もコイル相互間
の干渉は無く、４つの加熱コイル１１，１２１３．１４
により加熱幅が広くなる。もちろん高周波電源２１〜２
４の接続極性は任意にしてよい。

〈発明の効果〉 複数の加熱コイルを被加熱物に巻回し、しかも加熱コイ
ル相互を近接配置していても、各加熱コイルに流す電流
を６００七以上の高周波電流としているので、各加熱コ
イルに流れる電流周波数や位相が異なっていても、加熱
コイル相互の干渉なく誘導加熱が効率良くできる。換言
するならば、加熱コイルを複数ならべて加熱する並列加
熱運転ができることになる。このとき複数の電源の一次
側及び二次側の接続極性は任意にしてよく、接続時に極
性に対し注意を払う必要がなくなり、作業者の負担が減
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を適用した第１の実施例を示す構成
図、第２図は第２の実施例を示す構成図、第３図は従来
技術を示す構成図である。 図　面　中、 １は鋼管、 ２．３，１１，１２，１３゜ イル、 ４．５，２１，２２，２３゜ 電源、 Ｉは商用電線である。 １４は加熱コ ２４は高周波

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 常磁性体の被加熱物に複数の加熱コイルを巻回し、独立
   した複数の高周波電源から各加熱コイルに個別に６００
   Ｈｚ以上の高周波電流を供給することを特徴とする並列
   高周波誘導加熱方法。