JPH11233247A - 誘導加熱コイル及びこの誘導加熱コイルを用いた誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄スラブ等の被加熱体及び搬送ローラを循環
して流れる誘導加熱に有害な循環電流の発生を防止で
き、従ってコイル軸方向に沿って被加熱体に流れる循環
電流によって引き起こされる被加熱体の損傷並びに搬送
ローラの電食の発生を防止することができるような誘導
加熱コイル及びこのコイルを用いた誘導加熱装置を提供
する。 【解決手段】 被加熱体（薄スラブ８等）を囲んで誘導
加熱する誘導加熱コイル２において、コイル軸線Ｓに沿
って一方向（矢印α方向）に移行しながらスパイラル状
に巻き進められる第１のコイル部分１３と、この第１の
コイル部分１３の終端（折り返し点１８）に連結されか
つコイル軸線Ｓに沿って他方向（矢印β方向）に移行し
ながら巻き戻される第２のコイル部分１４とを、互いに
非接触状態の下でオーバラップするように組合せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の搬送ローラ
上に載置されて搬送される熱間圧延鋼等の周囲を取り囲
んで熱間圧延鋼等の高周波誘導加熱（移動加熱）を行な
うための誘導加熱コイル及びこの誘導加熱コイルを用い
た誘導加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、電炉ミニミルによるホットコイ
ル製造ラインにおいては、連続鋳造される薄スラブ（熱
間圧延鋼の一種）を加熱するために、高エネルギー密度
の高周波電力による高周波誘導加熱が従来より広く利用
されている。図８及び図９は連続製造ラインにおいて薄
スラブを加熱するために従来より一般的に用いられてい
る誘導加熱装置２０を示すものであって、この装置２０
は、図外の連続鋳造部において連続鋳造されて加熱部に
供給されてくる薄スラブ２１を移動状態の下で誘導加熱
コイル２２にて誘導加熱（高周波移動加熱）するように
したものである。

【０００３】上述の誘導加熱装置２０は、図８及び図９
に示すように、所定の搬送経路に沿って間隔を隔てて配
列されたスチール製の複数の搬送ローラ２３と、互いに
隣合う搬送ローラ２３の間に固定配置されたソレノイド
型の誘導加熱コイル２２と、この誘導加熱コイル２２に
高周波電力を供給する高周波電源２４とから構成されて
いる。加熱手段として用いられる上述の誘導加熱コイル
２２は、スパイラル状に複数回にわたり巻回されたソレ
ノイド型のコイルであり、図８〜図１０に示す如く、下
側巻線部分２２ａと、この下側巻線部分２２ａの一端か
ら上方に立ち上がる側方巻線部分２２ｂと、この側方巻
線部分２２ｂの上端に連なる上側巻線部分２２ｃと、こ
の上側巻線部分２２ｃの一端から下方に立ち下がる側方
巻線部分２２ｄとから成る１ターンの構成を繰り返し複
数形成して成るものである。

【０００４】かくして、薄スラブ２１は、このソレノイ
ド型の誘導加熱コイル２２の中空部（コイル巻線によっ
て取り囲まれた箇所）を通るように複数の搬送ローラ２
３上に載置されて搬送されるようになっている。すなわ
ち、図外の連続鋳造部から連続して供給される薄スラブ
２１は、各々が同方向に等速で回転駆動されている複数
の搬送ローラ２３上に載置されて所定方向（図８及び図
９において矢印Ｘ方向）に搬送移動され、この際に高周
波電源２４の高周波電力が誘導加熱コイル２２によって
被加熱体である薄スラブ２１に伝達され、これにより、
薄スラブ２１が移動中に所定温度に高周波誘導加熱され
るようになっている。なお、この場合、薄スラブ２１の
種類に応じて、薄スラブ２１の搬送速度と搬送ローラ２
３の回転速度並びに高周波電源２４の高周波電力が調整
され、薄スラブ２１の加熱温度の調整が行われる。

【０００５】因みに、板厚が約２０ｍｍないし３０ｍ
ｍ、板幅が約１０００ｍｍないし１４００ｍｍの薄スラ
ブ（被加熱体）２１の上下両面を効率良く加熱できるよ
うに、誘導加熱コイル２２の開口部２５の形状すなわち
コイル軸線Ｓ₁ に対して直交する平面から見たコイル形
状（コイルの巻回形状）が長方形となされると共に、こ
の開口部２５の面積が必要最小限となるように決定され
る。そして、誘導加熱コイル２２の軸線Ｓ₁ は、通常、
薄スラブ３の軸線Ｓ₂ とほぼ同一線上になるよう配置さ
れる（図９参照）。

【０００６】また、誘導加熱コイル２２は高周波電源２
４により励磁されるが、この高周波電源２４の周波数
は、誘導電流の浸透深さが、薄スラブ２１の板厚の１／
２以下となるよう、５ＫＨz ないし６ＫＨz 程度に選定
される。誘導加熱コイル２２により発生する電磁界（磁
束）は、薄スラブ２１中に渦電流を生ぜしめる。この渦
電流をＩ、薄スラブ２１の電気抵抗をＲとすると、Ｉ²
Ｒのジュール熱が生じて、薄スラブ２１の温度が上昇す
る。加熱電力は大きい程、ミニミルの生産性とラインの
短縮に有効であり、現状の技術で実現可能な最大級の１
０００ＫＷないし２０００ＫＷ程度の大電力高周波電源
２４と誘導加熱コイル２２とを一式として、数式から１
０数式が薄スラブ搬送方向に縦列に配置されて、これら
により１つの加熱ラインが構成されるようになってい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、誘導加
熱コイル２２は、薄スラブ２１の加熱に有効であるコイ
ル軸Ｓ₁ に平行な磁束以外に、僅かではあるが無視し得
ない有害な偏心磁束を発生する。なお、この偏心磁束
は、ソレノイド型の誘導加熱コイル２２においては、一
般的に、コイル巻線をコイル軸線Ｓ₁ に沿う方向に移行
しながらスパイラル状に巻くことすなわち所定のリード
角θ（図１０参照）をもってコイル巻線を巻回すること
に起因して生じる。なお、この場合のリード角とは、図
１０に示すようにコイル軸線Ｓ₁ に対して直交する方向
の直線Ｓ₃ （コイル幅方向及び薄スラブ２１の幅方向に
一致する方向の直線）と、誘導加熱コイル２２の上側巻
線部分２２ｃとのなす角度であり、このリード角をθと
すれば、 cosθが有効成分であり、 sinθが偏心磁束を
生ずる成分となる。因みに、誘導加熱コイル２２の開口
部２５の開口寸法を１６００ｍｍ×１１０ｍｍ、奥行寸
法を２８０ｍｍ、巻線材料を５０ｍｍ×３０ｍｍの銅パ
イプとした例では、リード角θは約１°となる。

【０００８】図１１は、リード角θを有するように巻回
された誘導加熱コイル２２により電磁誘導されて薄スラ
ブ２１の上面に生ずる誘導電流成分を示すものである。
図１１に示すように、薄スラブ２１の上表面及びその付
近には、前記上側巻線部分２２ｃに沿う方向に誘導電流
ｉ₀ が流れることとなるが、薄スラブ２１の誘導加熱に
有効に寄与する成分として薄スラブ２１の幅方向に沿っ
て流れる誘導電流成分ｉ₁ ＝ｉ₀ cosθが生じる一方、
薄スラブ２１の誘導加熱を阻害する成分として薄スラブ
２１の軸線Ｓ₂ 方向（若しくは誘導加熱コイル２２の軸
Ｓ₁ 方向）に沿って流れる誘導電流成分ｉ₂ ＝ｉ₀ sin
θが生じる。すなわち、偏心磁束が存在すると、薄スラ
ブ２１の軸方向に流れる誘導電流成分ｉ₂ を生ぜしめる
（図８及び図１１参照）。

【０００９】このように薄スラブ２１の軸線Ｓ₂ 方向に
流れる誘導電流成分ｉ₂ が生じると、図８において点線
で示した軸方向電流ｉ₂ は、誘導加熱コイル２２に対し
て薄スラブ搬送方向の下流側に配設された搬送ローラ２
３ｂから接地ラインＧを経由して、誘導加熱コイル２２
に対して薄スラブ搬送方向の上流側に配設された搬送ロ
ーラ２３ａに至り、薄スラブ２１に戻るループに沿って
循環する循環電流となる。その結果、この循環電流によ
り、薄スラブ２１と搬送ローラ２３ａとの間及び薄スラ
ブ２１と搬送ローラ２３ｂとの間にスパーク（アーク）
が発生され、搬送ローラ２３ａ，２３ｂに対応配置され
ている薄スラブ２１の裏面、特に、この裏面の側縁部分
にスパークによる過熱で大きな損傷を生じると共に、搬
送ローラ２３ａ，２３ｂの表面には電食を生じる。な
お、コイル巻線のリード角は、図１０に示す薄スラブ幅
方向に対するコイル巻線の機械的リード角θが零の場合
であっても、巻線構造によっては零とならない。これ
は、単層・複巻のソレノイド型コイルにおいては奥行方
向の寸法に応じて、軸方向電流成分が必ず存在するから
である。

【００１０】そこで、既述のような軸方向電流ｉ₂ の発
生を防止して薄スラブ２１の損傷並びに電食を防止する
ための最も一般的な対策として、従来では、複数の搬送
ローラ２３を接地ライン（アース電位）から絶縁する対
策を採用している。しかし、このような対策のために
は、各々の搬送ローラ２３の絶縁を行なう必要があり、
設備が複雑かつ高価になるという問題点がある。また、
これとは別の対策としては、搬送ローラ２３をセラミッ
クで作ることが挙げられるが、この場合には、セラミッ
クローラは高価であり、しかも削れたり，割れたりする
不具合があるため、耐久性に問題があるのが実状であ
る。また、さらに他の対策は、ステンレススチールロー
ラの表面をセラミックコーティングして成る搬送ローラ
２３を用いたり、或いは搬送ローラ２３の軸を支持する
架台を接地ラインより絶縁するような等々の対策が試み
られたが、何れの場合も、装置の製造上の難易度，価
格，耐久性の点で満足できるものではなかった。

【００１１】また、軸方向電流ｉ₂ を阻止する従来の他
の対策としては、図９に示す如く、珪素鋼板を積層して
成る鉄心３０を誘導加熱コイル２２の周囲に配設してこ
のコイル２２の外側に発生する磁路の全体ないしその一
部を前記鉄心３０で覆うような対策を採用する場合もあ
る。この場合には、珪素鋼板の平面の向きをコイル軸線
Ｓ₁ 方向の磁束と平行に配置することにより、コイル軸
線Ｓ₁ 方向と直交する磁束を前記鉄心３０にて遮断する
ようにしている。しかし、この対策は、大電力の設備に
は尚更であるが、鉄心３０の冷却並びに鉄心３０の支持
構造が非常に複雑となって製造上の困難を伴う他、価格
も非常に高価となり、満足できるものではなかった。

【００１２】本発明は、上述した従来の技術の実状に鑑
みてなされたものであり、その目的は、誘導加熱コイル
の巻き方を工夫することによって、薄スラブ等の被加熱
体及び搬送ローラを循環して流れる誘導加熱に有害な循
環電流（被加熱体と搬送ローラとの接触面等に生ずるス
パークの原因となる循環電流）の発生を防止でき、従っ
てコイル軸方向に沿って被加熱体に流れる循環電流によ
って引き起こされる被加熱体の損傷並びに搬送ローラの
電食の発生を防止することができるような誘導加熱コイ
ル及びこのコイルを用いた誘導加熱装置を提供すること
にある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明では、被加熱体を囲んで誘導加熱する誘導
加熱コイルにおいて、コイル軸線に沿って一方向に移行
しながらスパイラル状に巻き進められる第１のコイル部
分と、この第１のコイル部分の終端に連結されかつ前記
コイル軸線に沿って他方向に移行しながら巻き戻される
第２のコイル部分とを、互いに非接触状態の下でオーバ
ラップするように組合せて誘導加熱コイルを構成するよ
うにしている。また、本発明では、前記第１及び第２の
コイル部分の巻回数が互いに等しく設定するようにして
いる。また、本発明では、（Ａ） 所定の搬送経路に沿
って間隔を隔てて配列された複数の搬送ローラと、
（Ｂ） コイル軸線に沿って一方向に移行しながらスパ
イラル状に巻き進められる第１のコイル部分と、この第
１のコイル部分の終端に連結されかつ前記コイル軸線に
沿って他方向に移行しながら巻き戻される第２のコイル
部分とを、互いに非接触状態の下でオーバラップするよ
うに組合せて成るものであって、互いに隣合う前記搬送
ローラの間に配置された誘導加熱コイルと、（Ｃ） 前
記誘導加熱コイルに高周波電力を供給する高周波電源
と、をそれぞれ具備し、前記複数の搬送ローラ上に載置
されて所定方向に搬送される被加熱体を前記誘導加熱コ
イルの中空部を通過させることにより誘導加熱するよう
にしている。また、本発明では、前記被加熱体は連続鋳
造されて搬送されてくる薄スラブであり、この薄スラブ
の上面及び下面に対応配置される前記誘導加熱コイルの
コイル巻線部分が前記薄スラブの幅方向に一致するよう
に配置している。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図１〜図７を参照して詳細に説明する。

【００１５】図１は本発明の第１実施形態に係るソレノ
イド型の誘導加熱コイル１（図２（ａ）参照）を用いた
誘導加熱装置２を示すものであって、本装置２は、電炉
ミニミルによるホットコイル製造ラインにおいて連続鋳
造される薄スラブを所要温度に誘導加熱する装置であ
る。上述の誘導加熱装置２は、図１に示すように、所定
方向に沿って間隔を隔てて互いに平行状に設置された複
数の搬送ローラ３と、互いに隣合う搬送ローラ３の間に
配置された炉体４と、この炉体４中に組み込まれた誘導
加熱コイル１に高周波電力を供給する高周波電源（図示
せず）とから構成されている。なお、図１においては互
いに隣合う２つの搬送ローラ３ａ，３ｂ及びこれらの搬
送ローラ３ａ，３ｂ間に配置された１つの炉体４から成
る１組の搬送・加熱機構しか図示していないが、これと
同様の搬送・加熱機構が薄スラブ搬送経路（ホットコイ
ル製造ライン）に沿って等間隔（約７００ｍｍ間隔）を
隔てた複数箇所にそれぞれ配設されている。そして、各
搬送ローラ３は、図外の電動モータ等にて個々に回転駆
動されるように構成されている。

【００１６】上述の炉体４は、図２（ａ）及び図３に示
す如き巻線構造を有するソレノイド型の誘導加熱コイル
１を断熱・絶縁用セメント５にて被覆してその内部に収
納配置すると共に、断熱・絶縁用セメント５の中心部分
に薄スラブ挿通用の開口部６を形成し、さらにこの断熱
・絶縁用セメント５の開口部６を除く前面と背面の他、
底面をシールド板７で被って成るものである。なお、図
示してないが、断熱・絶縁用セメント５の上面並びに左
右両側面もできる限りシールド板７で被うのが望まし
い。かくして、連続鋳造部において連続鋳造されて誘導
加熱部に移送されてくる薄スラブ８は、誘導加熱部にお
いて複数の搬送ローラ３上に載置されて支持され、所定
の搬送速度で複数の搬送ローラ３上を図１において矢印
Ｘで示す方向に搬送移動されると共に、薄スラブ８が前
記炉体４の開口部６内に貫通されてこの開口部６の中央
部分を通過するように構成されている。なお、断熱・絶
縁用セメント５内の誘導加熱コイル１には図外の高周波
電源から所要周波数の高周波電力が供給されるようにな
っている。

【００１７】次に、本発明の第１実施形態において用い
られている誘導加熱コイル１の巻線構造について具体的
に述べると、以下の通りである。すなわち、この誘導加
熱コイル１は、図２（ａ）に示すようにコイル巻線を全
体として計４回だけ矩形経路に沿って巻回して成るいわ
ゆる４ターン構造のものであり、高周波電源の入口端子
１０及び出口端子１１を左端の巻線部分（コイル軸線Ｓ
の方向においてコイル巻回の始端及び終端）に設けるよ
うにしている。ここで、誘導加熱コイル１の巻線構造の
理解を容易にするために、コイル巻線の展開図を図３に
示すこととする。なお、図３に示す展開図は、図２
（ａ）において符号Ｍ及びＮで示すコイル箇所をコイル
軸線Ｓの方向に沿って互いに遠ざかる方向に広げた場合
のコイル形状に相当するものである。

【００１８】本実施形態の誘導加熱装置に用いられる誘
導加熱コイル１は、図２（ａ）に明示するように、コイ
ル軸線Ｓに沿って一方向（矢印α方向）に移行しながら
スパイラル状に巻き進められる第１のコイル部分１３
と、この第１のコイル部分１３の終端に連結されかつコ
イル軸線Ｓに沿って他方向（矢印β方向）に移行しなが
ら巻き戻される第２のコイル部分１４とを、互いに非接
触状態の下でオーバラップするように組合せて成るもの
である。すなわち、上述の誘導加熱コイル１の巻回構造
について詳述すると、まず、高周波電力の入口端子１０
からコイル軸線Ｓの上方側の矩形経路（コ字状経路）に
沿って巻回され、このコ字状の上側巻線部分１ａの端部
１６においてコイル軸線Ｓに沿う矢印α方向に進行する
ようにかつコイル軸線Ｓに対して平行となるように屈曲
されてからコイル軸線Ｓの下方側の矩形経路に沿って巻
回されている。そして、この下側巻線部分１ｂの端部１
７においてコイル軸線Ｓに沿う矢印α方向に進行するよ
うにかつコイル軸線Ｓに対して平行となるように屈曲さ
れてから次のコイル軸線Ｓの上方側の矩形経路に沿って
巻回されている。かくして、このような巻回構造が繰り
返して行なわれて２ターンの第１のコイル部分１３が形
成されている。

【００１９】さらに、矢印α方向に進行する第１のコイ
ル部分１３の終端である折り返し端１８からは第２のコ
イル部分１４が連設されている。具体的には、前記折り
返し端１８から上方に立ち上がってコイル軸線Ｓの上方
側の矩形経路に沿って巻回され、このコ字状の上側巻線
部分１ｃの端部１９においてコイル軸線Ｓに沿う矢印β
方向に進行するようにかつコイル軸線Ｓに対して平行と
なるように屈曲されてからコイル軸線Ｓの下方側の矩形
経路に沿って巻回されている。そして、この下側巻線部
分１ｄの端部２０においてコイル軸線Ｓに沿う矢印β方
向（前記α方向とは正反対の方向）に進行するようにか
つコイル軸線Ｓに対して平行となるように屈曲されてか
ら次のコイル軸線Ｓの上方側の矩形経路に沿って巻回さ
れている。かくして、このような巻回構造が繰り返して
行なわれて前記入口端子１０に対向する高周波電力の出
口端子１１にまで巻き戻されて、これにより２ターンの
第２のコイル部分１４が形成されている。

【００２０】なお、図２（ａ）においては上側巻線部分
１ａ，１ｃと下側巻線部分１ｂ，１ｄ（順・逆両巻線）
との間のコイル側部部分Ｐ，Ｑが互いに交差するように
図示されているが、実際には、図２（ｂ）に示すように
互いに平行状にしかもコイル軸線Ｓに平行になってお
り、耐電圧がとれる最小の間隔（例えば、約１０ｍｍの
ギャップ）に設定され、インダクタンスを打ち消すよう
に構成されている。一方、これらのコイル側部部分Ｐ，
Ｑを除く各ターンの矩形コイル部分は互いに非接触状態
の下で平行状に配置されている。そして、第１及び第２
のコイル部分１３，１４が互いにオーバラップした状態
で組合わされている。また、本例の誘導加熱コイル１の
場合には、高周波電力の入口端子１０及び出口端子１１
（高周波電力の入・出力端子）がコイル軸線Ｓ方向の一
端箇所に配設されている。従って、第１のコイル部分１
３にあっては高周波電力の入口端子１０側から奥行方向
を見て左巻き（順方向）に巻回され、第２のコイル部分
１４にあっては高周波電力の出口端子１１側から奥行方
向を見て右巻き（逆方向）に巻回されており、入口端子
１０から折り返し点１８までは左巻線であり、折り返し
点１８から端子１１までは右巻線である。すなわち、一
方側から見て同じ巻線方向であっても、一方側から他方
側に向けて巻線を巻く場合と、他方側から一方側に向け
て巻線を巻く場合とでは、巻線方向が逆の関係となって
いるのである。

【００２１】また、前記上側巻線部分１ａ，１ｃ及び下
側巻線部分１ｂ，１ｄはリード角が０°に設定されるも
のの、前記コイル側部部分Ｐ，Ｑにおいてはリード角が
それぞれ＋９０°，−９０°に設定されるようになって
いる。ここで、全体として１つの巻線を構成する第１の
コイル部分１３と第２のコイル部分１４は、前記折り返
し点１８で接続されており、かつコイル軸線Ｓを含む水
平面に対して巻線が上下対称形状となされている（図３
参照）。

【００２２】かくして、このような巻回構造を有する誘
導加熱コイル１は既述の如く炉体４中に組み込まれ、複
数の搬送ローラ３にて搬送されてくる薄スラブ８の幅方
向に対して平行となるように配置されるようになってい
る。従って、薄スラブ８の幅方向に対して誘導加熱コイ
ル１の上辺巻線部Ａ及び下辺巻線部Ｂ（図２及び図３参
照）が平行に配置され、リード角が０°となされる。

【００２３】次に、本実施形態の誘導加熱装置２にて薄
スラブ８を誘導加熱する場合の作用について述べると、
以下の通りである。まず、連続鋳造された薄スラブ８が
複数の搬送ローラ３上に載置されて炉体４に搬送され、
炉体４の開口部６内に通される。一方、誘導加熱コイル
１には図外の高周波電源から高周波電力が供給される。
これに伴って誘導加熱コイル１に流れる高周波電流は、
図２及び図３において矢印で示す如く、入口端子１０か
ら上側巻線部分１ａ、この上側巻線部分１ａに連なる下
側巻線部分１ｂ、さらにこれに連なる上側巻線部分及び
下側巻線部分を順次に巡って折り返し端１８に至り、こ
の折り返し端１８から上側巻線部分１ｃ、この上側巻線
部分１ｃに連なる下側巻線部分１ｄ、さらにこれに連な
る下側巻線部分及び上側巻線部分を順次に巡って出口端
子１１に戻るように流れる。高周波電力にて誘導加熱コ
イル１が励起されるのに応じて交番磁束が発生され、こ
の交番磁束により薄スラブ８の表面に渦電流が生ぜしめ
られる。この際に、薄スラブ８には、図４において矢印
で示すように薄スラブ３の表面と裏面をループする渦電
流（誘導電流ｉ）が流れ、これにより薄スラブ８が誘導
加熱される。なお、この際の外部への漏洩磁束はシール
ド板７にて遮断されるため、外部への漏洩磁束による周
囲の金属部材の発熱は防止される。

【００２４】このような構成の誘導加熱装置２によれ
ば、既述の如き巻回構造の誘導加熱コイル１を用いるよ
うにしているので、コイル巻線のリード角を、左巻線で
ある第１のコイル部分１３の傾斜部Ｐでθ（＋９０°）
とすれば、右巻線である第２のコイル部分１４の傾斜部
Ｑで−θ（−９０°）となり、軸方向電流成分を打消す
ことができる。この場合、インダクタンスも互いに打ち
消されて好都合となる。よって、薄スラブ８に流れる誘
導電流の成分中には、搬送ローラ３等を介して外部を循
環する軸方向電流は生じないようにすることができる。
現実的には、軸方向電流の大きさを無視し得る程度の微
弱な値にまで低減することができる。

【００２５】また、図５及び図６は、本発明の第２の実
施形態に係る誘導加熱コイル１′を示すものであって、
この誘導加熱コイル１′は、高周波電源の入口端子１０
及び出口端子１１を複数ターンの巻線中の巻線途中の任
意箇所に設けたものである。なお、前記入口端子１０及
び出口端子１１の配設位置が第１実施形態の誘導加熱コ
イル１の場合と異なる以外は、既述の誘導加熱コイル１
と同様の構成である。このような構成の誘導加熱コイル
１′にあっても、既述の誘導加熱コイル１の場合と同様
の作用効果を得ることができる。

【００２６】以上の如き誘導加熱コイル１，１′による
軸方向電流の低減効果を確認すべく実験を行ったとこ
ろ、図７に示す如き結果を得た。なお、この際の測定条
件は、以下の通りである。 測定条件 （１） 高周波電源の周波数 ： ５．５ＫＨ_Z （２） 高周波電源の出力電圧 ： １０００〜２０００Ｖ （３） 負荷 ： 無負荷 （４） 測定対象：１８００ｍｍ（長さ）×３０ｍｍ（幅）×６ｍｍ（厚さ） の銅板をループ状にして、コイル軸線上を通るループ電流 をセンサにて測定

【００２７】この実験結果から、本発明に係る誘導加熱
コイル１，１′によれば、薄スラブ８に生じる軸方向電
流（すなわち循環電流）を従来の誘導加熱コイルの場合
に比べて約１／５０程度に低減できることが確認され
た。

【００２８】以上、本発明の実施形態につき述べたが、
本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、
本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可
能である。例えば、誘導加熱コイル１，１′の巻回数
（ターン数）は、偶数，奇数を問わず、任意に設定可能
であり、その数に制限はない。また、誘導加熱コイル
１，１′の入口端子１０及び出口端子１１は任意の巻線
箇所に設けることが可能であり、かつ任意の２つの巻線
部分に跨って設けることも可能である。また、既述の実
施形態では被加熱体が薄スラブ８である場合について説
明したが、本発明に係る誘導加熱コイル及びこれを用い
た誘導加熱装置は、鋼材の他，アルミ，銅等の全ゆる金
属材料の板，棒，パイプ等のような全ゆる形状の被加熱
体を誘導加熱するのに適用可能である。

【００２９】さらに、既述の第１及び第２実施形態では
誘導加熱コイル１の上辺巻線部Ａ及び下辺巻線部Ｂを薄
スラブ８の幅方向に対して平行に配置してリード角を０
°としたが、上辺巻線部Ａ及び下辺巻線部Ｂを薄スラブ
８の幅方向に対して角度をもって配置するようにして
も、また、上辺巻線部Ａ及び下辺巻線部Ｂを互いに交差
させた巻線構造としても、既述の如き本発明の作用効果
を得ることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上の如く、本発明は、コイル軸線に沿
って一方向に移行しながらスパイラル状に巻き進められ
る第１のコイル部分と、この第１のコイル部分の終端に
連結されかつ前記コイル軸線に沿って他方向に移行しな
がら巻き戻されるコイル部分とを、互いに非接触状態の
下でオーバラップするように組合せて成る誘導加熱コイ
ル及びこのコイルを用いた誘導加熱コイルに係るもので
あるから、本発明によれば、被加熱体を高周波誘導加熱
する際に、誘導加熱コイルからの電磁誘導によって被加
熱体内に生ずる軸方向電流を打ち消すことができて循環
電流の発生を防止することができる。さらに、本発明の
誘導加熱コイルによれば、その構成、高周波電力が接続
される誘導加熱コイルの入口端子及び出口端子を任意の
巻線部分に設けることが可能である。

【００３１】そのため、以下の如き実用的な効果を得る
ことができる。 （１） 被加熱体と搬送ローラとの間で、循環電流によ
るスパークを生じない。結果として、スパークによる被
加熱体の損傷と、搬送ローラの電食を防止することがで
きる。従って、被加熱体からは高品質の製品を得ること
ができる一方、搬送ローラの耐久性の向上を図ることが
できる。 （２） 被加熱体中に流れる誘導電流に、外部を循環す
る軸方向電流すなわち被加熱体の加熱に有効でない有害
な循環電流が無くなるので、被加熱体の加熱効率を向上
させることができる。 （３） 特殊な搬送ローラや珪素鋼板を積層した鉄心等
を使用する必要がなく、より安価で信頼性・耐久性に優
れた誘導加熱装置（設備）をより容易な手法で、より廉
価に提供することができる。 （４） 本発明に係る誘導加熱コイルは構造上、高周波
電源に接続する入口端子及び出口端子を複数巻線の任意
の巻線に設けることが可能であるため、設備のシステム
設計上の自由度を向上させることができる。 （５） 高周波電源に接続する入口端子及び出口端子の
端子構造によっては、リード線を引き回す距離が長くな
って無効なインダクタンスが増えることとなるが、本発
明の誘導加熱コイルにおいては同一の巻回箇所（ターン
部分）にこれら両端子を設けることもできるのでリード
線を引き回す必要がなくなる。これにより、無効なイン
ダクタンスが最小になることで漏洩磁束が少なくなり、
ひいては被加熱体の加熱効率を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る誘導加熱装置の要部を概略的に示
す斜視図である。

【図２】図１の誘導加熱装置に用いられている本発明の
第１実施形態に係る誘導加熱コイルの巻線構造を示すも
のであって、図２（ａ）は誘導加熱コイルの全体を示す
斜視図、図２（ｂ）は誘導加熱コイルの側部部分を示す
拡大斜視図である。

【図３】図２（ａ）の誘導加熱コイルの展開図である。

【図４】被加熱体である薄スラブの表面に流れる誘導電
流を示す説明図である。

【図５】本発明の第２実施形態に係る誘導加熱コイルの
巻線構造を示す斜視図である。

【図６】図５の誘導加熱コイルの展開図である。

【図７】本発明に係る誘導加熱コイルを用いて薄スラブ
を誘導加熱した場合に生じる軸方向電流、及び、従来の
誘導加熱コイルを用いて薄スラブを誘導加熱した場合に
生じる軸方向電流の測定結果を示すグラフである。

【図８】従来の誘導加熱装置の要部の構成を概略的に示
す斜視図である。

【図９】図８の誘導加熱装置の要部の断面図である。

【図１０】図８の誘導加熱装置に用いられている誘導加
熱コイルのリード角（コイル巻線のリード角）を示す説
明図である。

【図１１】図８の誘導加熱装置にて薄スラブを誘導加熱
した場合に薄スラブに生じる誘導電流の成分を示す説明
図である。

【符号の説明】

１，１′ 誘導加熱コイル １ａ，１ｃ 上側巻線部分 １ｂ，１ｄ 下側巻線部分 ３，３ａ，３ｂ 搬送ローラ ４ 炉体 ５ 断熱・絶縁用セメント ６ 開口部 ７ シールド板 ８ 薄スラブ（被加熱体） １０ 入口端子 １１ 出口端子 １３ 第１のコイル部分 １４ 第２のコイル部分 １６，１７ 端部 １８ 折り返し点 Ａ 上辺巻線部 Ｂ 下辺巻線部 Ｐ，Ｑ コイル側部部分 Ｓ コイル軸線 α コイル軸線の一方向 β コイル軸線の他方向

フロントページの続き (72)発明者 藤沢 高志 埼玉県比企郡鳩山町赤沼2414−３ (72)発明者 渕上 洋行 神奈川県相模原市東大沼１−２−49

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加熱体を囲んで誘導加熱する誘導加熱
   コイルにおいて、コイル軸線に沿って一方向に移行しな
   がらスパイラル状に巻き進められる第１のコイル部分
   と、この第１のコイル部分の終端に連結されかつ前記コ
   イル軸線に沿って他方向に移行しながら巻き戻される第
   ２のコイル部分とを、互いに非接触状態の下でオーバラ
   ップするように組合せて成ることを特徴とする誘導加熱
   コイル。
2. 【請求項２】 前記第１及び第２のコイル部分の巻回数
   が互いに等しく設定されていることを特徴とする請求項
   １に記載の誘導加熱コイル。
3. 【請求項３】（Ａ） 所定の搬送経路に沿って間隔を隔
   てて配列された複数の搬送ローラと、（Ｂ） コイル軸
   線に沿って一方向に移行しながらスパイラル状に巻き進
   められる第１のコイル部分と、この第１のコイル部分の
   終端に連結されかつ前記コイル軸線に沿って他方向に移
   行しながら巻き戻される第２のコイル部分とを、互いに
   非接触状態の下でオーバラップするように組合せて成る
   ものであって、互いに隣合う前記搬送ローラの間に配置
   された誘導加熱コイルと、（Ｃ） 前記誘導加熱コイル
   に高周波電力を供給する高周波電源と、をそれぞれ具備
   し、 前記複数の搬送ローラ上に載置されて所定方向に搬送さ
   れる被加熱体を前記誘導加熱コイルの中空部を通過させ
   ることにより誘導加熱するようにしたことを特徴とする
   誘導加熱装置。
4. 【請求項４】 前記被加熱体は連続鋳造されて搬送され
   てくる薄スラブであり、この薄スラブの上面及び下面に
   対応配置される前記誘導加熱コイルのコイル巻線部分が
   前記薄スラブの幅方向に一致するように配置したことを
   特徴とする請求項３に記載の誘導加熱装置。