誘導加熱装置及びその構築方法
【課題】連結される一方の誘導加熱ユニットの管体の端部と他方の誘導加熱ユニットの管体の端部との芯ずれを吸収でき、発熱する各管体の端部がその並設方向に揃うことによって非加熱領域が生じてしまうことを回避した誘導加熱装置及びその構築方法を提供する。
【解決手段】被加熱部材１１と被加熱部材１１に複数並設された管体１２とを備えた誘導加熱ユニット１０ａを直列に連結する。連結される誘導加熱ユニット１０を、隣り合う管体１２の端部１２ａの位置が異なるように構成し、連結される一方の誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の端部１２ａと、他方の誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の端部１２ａとの間に、屈曲可能な中間管１７を介設する。これにより連結される双方の管体１２の端部１２ａ同士の芯ずれを吸収できる。また、隣り合う管体１２の端部１２ａの位置が異なるため発熱位置が補完し合って非加熱領域の発生を回避できる。
【解決手段】被加熱部材１１と被加熱部材１１に複数並設された管体１２とを備えた誘導加熱ユニット１０ａを直列に連結する。連結される誘導加熱ユニット１０を、隣り合う管体１２の端部１２ａの位置が異なるように構成し、連結される一方の誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の端部１２ａと、他方の誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の端部１２ａとの間に、屈曲可能な中間管１７を介設する。これにより連結される双方の管体１２の端部１２ａ同士の芯ずれを吸収できる。また、隣り合う管体１２の端部１２ａの位置が異なるため発熱位置が補完し合って非加熱領域の発生を回避できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電流によって発熱する管体が複数並設された誘導加熱ユニットを、直列に連結して成る誘導加熱装置及びその構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱装置として、水門、道路、鉄塔又は橋梁等の凍結防止部に配設された略板状の被加熱部材と、被加熱部材上に複数並設された管体と、管体に挿通された絶縁電線とを備え、絶縁電線に交流電流を通電することで管体に誘導電流を生じさせて管体を発熱させ、管体の熱で被加熱部材を加熱するようにしたものが知られている（特許文献１〜３参照）。かかる誘導加熱装置は、例えば、水門設備に適用した場合、水門の扉体が戸当たり金物に氷着することを防止し、道路に適用した場合、車道面や歩道面を融雪して凍結を防止し、鉄塔や橋梁に適用した場合、冠雪や着雪を防止することができる。
【０００３】
上述した誘導加熱装置の管体及び被加熱部材は、水門、道路、鉄塔又は橋梁等の凍結防止部に沿って配設されるため、凍結防止部の長さに合わせて、管体及び被加熱部材も長くする必要がある。このため、従来、所定長さの被加熱部材及び管体を有する誘導加熱ユニットを予め複数製造しておき、これら誘導加熱ユニットを直列に連結することで、実際の凍結防止部の長さに合致した誘導加熱装置を構築するようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭５７−４０２９３号公報
【特許文献２】特開２００９−２４３１９０号公報
【特許文献３】特開２００９−２５６９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、誘導加熱ユニット同士を直列に連結する際には、連結される一方の誘導加熱ユニットに備えられた複数の管体と、他方の誘導加熱ユニットに備えられた複数の管体とを、芯合わせして連結する。この芯合わせは、従来、連結される双方の誘導加熱ユニットを大凡の位置に対向させて配置した後、一方の誘導加熱ユニットを微少に移動させることで、一方の誘導加熱ユニットの各管体の芯を他方の誘導加熱ユニットの各管体の芯に合わせるようにしていた。
【０００６】
しかし、誘導加熱ユニットの重量が一定以上に重い場合には、誘導加熱ユニットを微少に移動させて上述した芯合わせを行うことが非常に困難となり、施工期間の長期化を招くという問題があった。例えば、この誘導加熱装置を水門設備に適用する場合、水門の扉体が当接される戸当たり金物が被加熱部材となり、被加熱部材の長さを数メートル程度に設定しても、その重量は数トン程度となり得る。このように重い被加熱部材（戸当たり金物）を有する誘導加熱ユニットを微少に移動させて、上述した芯合わせを行うことは非常に困難であった。
【０００７】
また、連結される一方の誘導加熱ユニットの各管体と、他方の誘導加熱ユニットの各管体とは、管継手によって接続される。この管継手の部分においては、管体の部分と異なり、誘導電流による適切な発熱が期待できない。従来、誘導加熱ユニットの各管体の端部の位置がその並設方向に揃っていたため、各管体の端部に装着される管継手も並設方向に揃ってしまい、それら管継手の部分において管体の並設方向に非加熱領域が生じて、被加熱部材（戸当たり板）を加熱することができない領域が発生するという問題があった。
【０００８】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、連結される一方の誘導加熱ユニットの管体の端部と他方の誘導加熱ユニットの管体の端部との芯ずれを容易に吸収でき、且つ発熱する各管体の端部がその並設方向に揃うことによって非加熱領域が生じてしまうことを回避できる誘導加熱装置及びその構築方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために創案された本発明に係る誘導加熱装置の構築方法は、被加熱部材と被加熱部材に複数並設された管体とを有する誘導加熱ユニットを複数直列に連結して、各誘導加熱ユニットの被加熱部材同士及び管体同士を接続し、管体に挿通させた絶縁電線に交流電流を通電することで管体に誘導電流を生じさせて管体を発熱させるようにした誘導加熱装置の構築方法であって、連結される各誘導加熱ユニットを、その誘導加熱ユニットに複数並設される管体の隣り合う端部の位置が異なるように、夫々構成する第１工程と、連結される一方の誘導加熱ユニットの被加熱部材と他方の誘導加熱ユニットの被加熱部材とを接合する第２工程と、一方の誘導加熱ユニットの管体の端部と、他方の誘導加熱ユニットの管体の端部との間に、屈曲可能な中間管を介設させる第３工程とを有することを特徴とする誘導加熱装置の構築方法である。
【００１０】
本発明に係る誘導加熱装置は、被加熱部材と被加熱部材に複数並設された管体とを有する誘導加熱ユニットを複数直列に連結して、各誘導加熱ユニットの被加熱部材同士及び管体同士を接続し、管体に挿通させた絶縁電線に交流電流を通電することで管体に誘導電流を生じさせて管体を発熱させるようにした誘導加熱装置であって、連結される各誘導加熱ユニットが、その誘導加熱ユニットに複数並設される管体の隣り合う端部の位置が異なるように夫々構成され、連結される一方の誘導加熱ユニットの被加熱部材と他方の誘導加熱ユニットの被加熱部材とが接合され、一方の誘導加熱ユニットの管体の端部と、他方の誘導加熱ユニットの管体の端部との間に、屈曲可能な中間管が介設されたことを特徴とする誘導加熱装置である。
【００１１】
中間管が、中間管本体と、中間管本体の両端に装着されて管体の端部に連結される管継手とを備えていてもよい。
【００１２】
中間管本体が、管継手に装着される厚肉部と、厚肉部よりも薄く形成されて屈曲し易い薄肉部とを有していてもよい。
【００１３】
中間管本体に、屈曲のための蛇腹部が形成されていてもよい。
【００１４】
中間管本体が、磁性体から成っていてもよい。
【００１５】
中間管本体が、非磁性体から成っていてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る誘導加熱装置及びその構築方法によれば、連結される一方の誘導加熱ユニットの管体の端部と他方の誘導加熱ユニットの管体の端部との芯ずれを容易に吸収でき、且つ発熱する各管体の端部がその並設方向に揃うことによって非加熱領域が生じてしまうことを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る誘導加熱装置が備えられた水門設備（ラジアルゲート）の説明図であり、（ａ）は水門設備の側断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
【図２】図１に示す誘導加熱装置の全体を示す斜視図である。
【図３】図２に示す誘導加熱装置を構成する誘導加熱ユニット同士を連結する際の最初の工程（誘導加熱装置の構築方法の第１工程）を示す平面図である。
【図４】同じく第２工程、第３工程を示す平面図である。
【図５】図４の第３工程で用いられる中間管の説明図であり、（ａ）は芯ずれが無い場合の説明図、（ｂ）は芯ずれを吸収した場合の説明図である。
【図６】図４、図５の中間管に用いられる管継手（食い込み式管継手）の説明図であり、（ａ）は食い込み式管継手の半断面図、（ｂ）は食い込み式管継手に管体と中間管本体とを連結させた様子を示す半断面図である。
【図７】図４に続く最後の工程を示す平面図である。
【図８】本発明の変形実施形態を示す説明図であり、（ａ）は第２実施形態に係る誘導加熱装置の中間管の説明図、（ｂ）は第３実施形態に係る誘導加熱装置の中間管の説明図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る誘導加熱装置の概要を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１９】
（水門設備１）
本発明の第１実施形態に係る誘導加熱装置が組み込まれた水門設備を図１（ａ）、図１（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ）は水門設備（ラジアルゲート）の側断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
【００２０】
この水門設備１は、河川等の底部に間隔を隔てて立設されたコンクリート製の堰柱２と、各堰柱２に回動可能に取り付けられたアーム３と、隣り合う堰柱２のアーム３同士を架け渡して設けられた扉体４とを備えており、アーム３を図示しないジャッキ等のアクチュエータで回動軸５回りに回動させることで、扉体４を昇降させて開閉するもの（ラジアルゲート）である。なお、図１の矢印６は水流の方向を示す。
【００２１】
堰柱２には、扉体４の幅方向の端部が嵌り込む段差部７が形成されており、段差部７には、扉体４の端部に装着された止水シール８が押し付けられる戸当たり金物（戸当たり板）９が、段差部７の下端７ａから上端７ｂに亘って設けられている。段差部７の内部のコンクリートには、戸当たり板９を加熱する誘導加熱装置１０が埋設されている。誘導加熱装置１０は、冬季や厳冬期に、戸当たり板９を加熱することで、扉体４の止水シール８が戸当たり板９に氷着して扉体４が開閉不能となる事態を防止する。
【００２２】
（誘導加熱装置１０）
堰柱２の段差部７内に設けられた誘導加熱装置１０の概要を図２を用いて説明する。図２は誘導加熱装置１０の斜視図である。誘導加熱装置１０は、被加熱部材１１としての戸当たり板９と、被加熱部材１１（戸当たり板９）に複数並設された管体１２と、管体１２に挿通された絶縁電線１３と、絶縁電線１３に接続された交流電源１４とを備え、絶縁電線１３に交流電流を通電することで管体１２に誘導電流を生じさせて管体１２を発熱させ、管体１２の熱で被加熱部材１１（戸当たり板９）を加熱するものである。
【００２３】
（被加熱部材１１）
被加熱部材１１としての戸当たり板９は、図２では、説明の便宜上、平板状に表されているが、実際には、図１（ａ）に示す堰柱２の段差部７の下端７ａから上端７ｂに架けて、扉体４の回動軌跡に沿った弧状に形成されている。また、かかる戸当たり板９に取り付けられる管体１２も、同様の理由により、実際には弧状に形成されている。戸当たり板９の材質には、防錆を考慮してステンレスが用いられることが多いが、防錆用の塗装を施せば炭素鋼等を用いてもよい。なお、戸当たり板９は、断面板状のものに限られず、Ｈ型鋼やＩ型鋼等を用いても構わない。
【００２４】
（管体１２）
戸当たり板９には、誘導電流によって発熱する管体１２が、段差部７の下端７ａから上端７ｂに亘って弧状に複数並設されている。管体１２の並設本数は、図２では４本であるが２本以上であれば本数は限られない。管体１２の材質には、管体１２に挿通された絶縁電線１３に交流電流を通電したとき誘導電流が生起され易い材質として、磁性体（ＳＧＰ、ＳＴＫ、ＳＴＫＮ等の炭素鋼の他、コバルト、ニッケル等）が用いられている。本実施形態では、管体１２に鋼管（ＳＧＰ管：配管用炭素鋼管）を用いている。
【００２５】
（絶縁電線１３）
管体１２には、絶縁電線１３が挿通されている。絶縁電線１３は、図２に示すように、１本の絶縁電線１３を並設された複数の管体１２に折り返すように挿通してその両端に交流電源１４を接続した直列式としてもよいが、並列式としてもよい。並列式とする場合、並設された各管体１２に絶縁電線１３をそれぞれ挿通し、それら絶縁電線１３の両端部を纏め、交流電源１４に接続する。交流電源１４には、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用周波数の交流電源を用いてもよいが、これに限られるものではない。
【００２６】
絶縁電線１３は、管体１２に挿通されているため、堰柱２のコンクリート打設時の水分や鋭利な突起等から防護される。また、絶縁電線１３は、管体１２に引き抜き可能に挿通されており、数年から数十年毎に行われるメンテナンス時に、絶縁電線１３の端部を把持して牽引することで、管体１２から引き抜かれる。
【００２７】
絶縁電線１３には、耐熱絶縁電線（耐熱絶縁ケーブル）が用いられている。絶縁電線１３に交流電流を通電した際、管体１２が発熱するため、その熱によって絶縁電線１３が熱損傷することを回避する必要があるからである。なお、絶縁電線１３は、絶縁性を有しているため、交流電流を通電した際、その交流電流が絶縁電線１３から管体１２を介して被加熱部材１１（戸当たり板９）へ漏電することを防止できることは勿論である。
【００２８】
（短絡板１５）
並設された各管体１２には、図２に示すように、それらを並設方向に架け渡すように配置された短絡板１５が、管体１２の長手方向に間隔を隔てて配設されている。短絡板１５は、並設された各管体１２同士を電気的に接続し、管体１２（鋼管）の外周面に発生する交流磁界を相殺する機能を発揮する。これにより、管体１２に生起された誘導電流が管体１２の外周面から漏電することを回避できる。
【００２９】
（伝熱セメント１６）
管体１２は、被加熱部材１１（戸当たり板９）に近くなるように（望ましくは接するように）配置された状態で、溶接によって被加熱部材１１に仮止めされており、管体１２と戸当たり板９との接続部には、伝熱セメント１６が充填されている。伝熱セメント１６は、粉末状の炭素、セラミック、珪酸ソーダ、カルシウムシリケイト等から構成されており、管体１２と被加熱部材１１とを繋ぐことで、誘導電流によって発熱した管体１２の熱を効率よく被加熱部材１１に伝導する。
【００３０】
伝熱セメント１６は、本実施形態では、図２に示すように、各管体１２の全周を覆って各管体１２が一塊りとなるように塊状に施工されているが、各管体１２と被加熱部材１１（戸当たり板９）とを繋ぐように、図２において各管体１２の下部と被加熱部材１１（戸当たり板９）との接続部のみに施工されてもよい。なお、溶接を省略し、管体１２を伝熱セメント１６によって被加熱部材１１（戸当たり板９）に取り付けるようにしてもよい。
【００３１】
（誘導加熱ユニット１０ａ）
誘導加熱装置１０の加熱対象である被加熱部材１１（戸当たり板９）は、図１（ａ）に示す堰柱２の段差部７の下端７ａから上端７ｂに架けての部分（凍結防止部７ｃ）に弧状に配設される。よって、堰柱２の段差部７の下端７ａから上端７ｂまでの長さに合わせて、被加熱部材１１（戸当たり板９）及びそれに装着される管体１２も長く設定する必要がある。このため、図２に示す誘導加熱装置１０の被加熱部材１１（戸当たり板９）及び管体１２を長手方向に複数分割して成る、定長さの被加熱部材１１（戸当たり板９）及び管体１２を有する誘導加熱ユニット１０ａ（図３参照）を予め複数製造しておき、これら誘導加熱ユニット１０ａを直列に連結することで、全体として凍結防止部７ｃの長さに合致した誘導加熱装置１０を構築する。
【００３２】
図３に示すように、連結される誘導加熱ユニット１０ａは、所定長さに形成された被加熱部材１１（戸当たり板９）と、その戸当たり板９に複数並設された管体１２とを備えており、管体１２に挿通された絶縁電線１３（図４参照）に交流電源１４（図２参照）から交流電流を通電することで管体１２に誘導電流を生じさせ、管体１２を発熱させて被加熱部材１１（戸当たり板９）を加熱するものである。かかる誘導加熱ユニット１０ａにおいて、被加熱部材１１としての戸当たり板９の長さ及び戸当たり板９に装着される管体１２の長さは、図１（ａ）に示す堰柱２の段差部７の下端７ａから上端７ｂに架けての凍結防止部７ｃの長さを、連結すべき誘導加熱ユニット１０ａの数やサイズに応じて分割した長さとなっている。これら誘導加熱ユニット１０ａの管体１２は、隣り合う管体１２の端部１２ａの位置が階段状に異なるようにずらされて戸当たり板９に取り付けられ、それら端部１２ａを除く部分が伝熱セメント１６によって覆われている。
【００３３】
（誘導加熱ユニット１０ａの連結）
かかる誘導加熱ユニット１０ａは、次のようにして連結される。先ず、図４に示すように、連結される一方の誘導加熱ユニット１０ａの被加熱部材１１（戸当たり板９）と他方の誘導加熱ユニット１０ａの被加熱部材１１（戸当たり板９）を突き合わせて接合（溶接）する。この際、接合される双方の被加熱部材１１（戸当たり板９）の表面に段差が生じないように、被加熱部材１１（戸当たり板９）同士を接合する。戸当たり板９の接合部に段差が存在すると、止水シール８（図１（ｂ）参照）による止水性が低下してしまうからである。この時点で、一方の誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の芯と、他方の誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の芯とがずれていても構わない。
【００３４】
（中間管１７）
次に、接続すべき一方の管体１２の端部１２ａと他方の管体１２の端部１２ａとの距離Ａを測定し、この距離Ａを基準として屈曲可能な中間管１７を製作する。中間管１７は、中間管本体１８と、中間管本体１８の両端に装着されて管体１２の端部１２ａに連結される管継手１９とを有する。中間管１７を図５、図６を用いて説明する。図５（ａ）は管体１２の端部１２ａ同士に芯ずれが無い場合の中間管１７の説明図、図５（ｂ）は芯ずれがあった場合の中間管１７の説明図、図６（ａ）は中間管１７の管継手（食い込み式管継手）１９の部分の半断面図、図６（ｂ）は、食い込み式管継手１９の両端に管体１２と中間管本体１８とを夫々連結させた様子を示す半断面図である。
【００３５】
中間管１７は、中間管本体１８と、中間管本体１８の両端に装着された食い込み式管継手１９とを有し、中間管本体１８は、食い込み式管継手１９に装着される丈夫な厚肉部１８ａと、厚肉部１８ａよりも薄く形成されて屈曲し易い薄肉部１８ｂとを有する。食い込み式管継手１９は、中央にナット部１９ａが形成された筒状の継手本体１９ｂと、継手本体１９ｂの両端外周に形成された雄ネジに螺号されたナット１９ｃと、ナット１９ｃの内方に配設されナット１９ｃをネジ込むことで継手本体１９ｂの両端内周に形成されたスロープ１９ｄに乗り上がる締め付け部１９ｅとを有する。
【００３６】
かかる中間管１７は、図５（ａ）に示すように、中間管本体１８の両端の厚肉部１８ａが夫々食い込み式管継手１９に挿入されてナット１９ｃがネジ込まれることによって、中間管本体１８の両端の厚肉部１８ａに食い込み式管継手１９が装着された状態となっている。ここで、中間管本体１８は、薄肉部１８ｂではなく厚肉部１８ａが食い込み式管継手１９に挿入されているため、ナット１９ｃがネジ込まれた際に締め付け部１９ｅによって厚肉部１８ａが締め付けられても、損傷することはない。すなわち、中間管本体１８の厚肉部１８ａの肉厚は、食い込み式管継手１９のナット１９ｃをネジ込んで締め付け部１９ｅによって締め付けられた際、損傷しない肉厚（例えば２．３ｍｍ）に設定されている。中間管本体１８は、食い込み式管継手１９に装着される斯様な丈夫な厚肉部１８ａと、屈曲を許容する薄肉部１８ｂとから構成されることで、耐久性と屈曲性とを両立できる。
【００３７】
薄肉部１８ｂ及び厚肉部１８ａから成る中間管本体１８の材質には、本実施形態では磁性体（ＳＧＰ、ＳＴＫ、ＳＴＫＮ等の炭素鋼の他、コバルト、ニッケル等）が用いられている。よって、図４に示すように、中間管本体１８に挿通された絶縁電線１３に交流電流を通電することで、中間管本体１８に誘導電流が生起され、中間管本体１８が発熱することになる。ここで、中間管本体１８の薄肉部１８ｂの肉厚は、絶縁電線１３に交流電流を通電することによって絶縁電線１３の周囲に生じる交番磁束を的確に捉え、誘導電流に転換して薄肉部１８ｂを適切に発熱させることができる肉厚に設定されている。この肉厚は、交流電流が５０Ｈｚの場合、例えば.１．０ｍｍに設定される。
【００３８】
また、この薄肉部１８ｂの板厚（例えば１．０ｍｍ）は、連結される一方の誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の端部１２ａと他方の誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の端部１２ａとの芯ずれを吸収するように薄肉部１８ｂが屈曲された際（図５（ｂ）参照）、その屈曲を容易に許容すると共に薄肉部１８ｂが損傷しない肉厚でもある。具体的には、中間管本体１８にサイズ１０ＡのＳＧＰ管（配管用鋼管）を用い、薄肉部１８ｂの長さを２００〜４００ｍｍ、板厚を１．０ｍｍ、厚肉部１８ａの長さを２０ｍｍ、板厚を２．３ｍｍとした場合、３ｍｍ程度の芯ずれを吸収して屈曲しても薄肉部１８ｂは損傷しない。
【００３９】
このような中間管１７は、図４に示すように、連結される一方の誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の端部１２ａと他方の誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の端部１２ａとの間に、次のようにして装着される。先ず、中間管１７の一方の食い込み式管継手１９を一方の管体１２の端部１２ａに被せ、中間管本体１８の薄肉部１８ｂを屈曲させつつ、中間管１７の他方の食い込み式管継手１９を他方の管体１２の端部１２ａを被せ、最後に屈曲させた中間管本体１８の薄肉部１８ｂを極力平らになるように変形させて、中間管１７を双方の管体１２の端部１２ａの間に装着する。その後、食い込み式管継手１９の管体１２側のナット１９ｃをネジ込み、管体１２の端部１２ａに食い込み式管継手１９を固定する。その後、図７に示すように、中間管１７を覆うように新たな伝熱セメント１６ａを施工することで、誘導加熱装置１０が構築される。
【００４０】
（作用・効果）
本実施形態に係る誘導加熱装置１０及びその構築方法によれば、連結される一方の誘導加熱ユニット１０ａの被加熱部材１１（戸当たり板９）と他方の誘導加熱ユニット１０ａの被加熱部材１１（戸当たり板９）とを突き合わせた状態で、一方の誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の端部１２ａと他方の誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の端部１２ａとに芯ずれが生じていたとしても、その芯ずれは、中間管１７が図５（ｂ）に示すように屈曲することによって容易に吸収できる。よって、例えば、図１に示す水門設備１の凍結防止部７ｃに誘導加熱装置１０を設置する場合等、誘導加熱ユニット１０ａの重量が数トン程度と重くなり、その設置位置を微調節することで管体１２の芯ずれを修正することが困難な場合であっても、容易に誘導加熱装置１０を構築でき、コストダウンを推進できる。
【００４１】
図４に示すように、各誘導加熱ユニット１０ａにおいては、誘導電流によって発熱する各管体１２の端部１２ａの位置がその並設方向にずらされているので、管体１２の端部１２ａでの発熱位置が隣り合う管体１２同士で補完し合うことになる。すなわち、各管体１２の端部１２ａに取り付けられる中間管１７の食い込み管継手１９の部分では、管体１２の部分と異なり、絶縁電線１３の交流電流を通電しても誘導電流による適切な発熱が期待できないが、その食い込み式管継手１９に隣接する管体１２の端部１２ａが発熱するため、全体として並設方向の何れかの管体１２の端部１２ａによって被加熱部材１１（戸当たり板９）を加熱できる。よって、被加熱部材１１（戸当たり板９）に、その長手方向に沿った非加熱領域が生じることはない。
【００４２】
また、隣り合う管体１２の端部１２ａの位置をずらすことで、各管体１２の端部１２ａに装着される食い込み式管継手１９の位置もずれるため、管体１２の並設方向に隣り合う食い込み式管継手１９同士が干渉することを回避できる。よって、管体１２の並設ピッチを、或る管体１２の端部１２ａに装着された食い込み式管継手１９とその隣の管体１２の端部１２ａとが接触する直前まで、狭めることができる。このように管体１２の並設ピッチを狭めることで、各管体１２から被加熱部材１１（戸当たり板９）への入熱密度（単位面積当たりの入熱量）を高めることができる。
【００４３】
本実施形態では、中間管本体１８が磁性体から構成されているので、絶縁電線１３に交流電流を通電したときに、中間管本体１８にも誘導電流が生起されて中間管本体１８も発熱する。よって、各管体１２の端部１２ａのみならず、それら端部１２ａに装着された中間管１７の中間管本体１８によっても被加熱部材１１（戸当たり板９）を加熱できる。但し、中間管本体１８を誘導電流が生じ難い非磁性体（ステンレス、樹脂、ゴム等）によって構成しても、図４に示すように、全体として何れかの管体１２の端部１２ａによって被加熱部材１１（戸当たり板９）を加熱できるため、被加熱部材１１（戸当たり板９）にその長手方向に沿った非加熱領域が生じることはない。
【００４４】
（変形実施形態）
本発明の変形実施形態を図８を用いて説明する。図８（ａ）は第２実施形態に係る誘導加熱装置の中間管１７ｘの説明図、図８（ｂ）は第３実施形態に係る誘導加熱装置の中間管１７ｙの説明図である。第２及び第３実施形態は、図１〜図７を用いて説明した第１実施形態と基本的な構成要素は同一であり、中間管１７の中間管本体１８の部分が相違する。よって、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４５】
図８（ａ）に示すように、第２実施形態に係る誘導加熱装置の中間管１７ｘには、中間管本体１８の薄肉部１８ｂの部分に、屈曲を容易にするための蛇腹部１８ｃが設けられている。蛇腹部１８ｃは、薄肉部１８ｂの外周面に溝を螺旋状に形成する、或いは薄肉部１８ｂの外周面に環状の溝を間隔を隔てて複数形成することで構成されている。蛇腹部１８ｃは、薄肉部１８ｂの外周面にのみ形成され、内周面は平坦となっている。よって、蛇腹部１８ｃが形成された薄肉部１８ｂの内方に絶縁電線１３を挿通する際、絶縁電線１３が薄肉部１８ｂの内周面に引っ掛かることはない。蛇腹部１８ｃは、磁性体又は非磁性体のどちらで構成されていても構わない。薄肉部１８ｂに蛇腹部１８ｃを形成することで屈曲性が向上するため、第１実施形態よりも大きな芯ずれを吸収できる。
【００４６】
次に、図８（ｂ）に示す第３実施形態に係る誘導加熱装置の中間管１７ｙは、中間管本体１８の薄肉部１８ｂの部分が、屈曲が容易なゴム管（又は樹脂管）１８ｄから構成されている。ゴム管（又は樹脂管）１８ｄは、非磁性体なので誘導電流が生起されることはなく、それ自体発熱しないが、容易に屈曲するため第１実施形態よりも大きな芯ずれを吸収できる。なお、これら第２及び第３実施形態の基本的な作用効果は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００４７】
本発明の更に別の変形実施形態を図９を用いて説明する。図９は第４実施形態に係る誘導加熱装置１０ｘの概要を示す平面図である。第４実施形態は、上述した第１実施形態と基本的な構成要素は同一であり、連結される誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の端部１２ａの位置が、伝熱セメント１６からの距離が長い位置と短い位置とに並設方向に交互に設定されてジグザグとなっている点が相違する。よって、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
第４実施形態においても、隣り合う管体１２の端部１２ａの位置を異ならせて管体１２の発熱位置を補完し合う点は第１実施形態と同様である。また、中間管１７の中間管本体１８を磁性体から構成することで、中間管本体１８にも誘導電流が生起されて発熱が生じ、中間管本体１８によって被加熱部材１１（戸当たり板９）を加熱することが可能となる。従って、被加熱部材１１（戸当たり板９）に、その長手方向に沿った非加熱領域が生じることはない。
【００４９】
また、誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の端部１２ａの並設方向の配置が管体１２の長手方向にジグザグとなっていることで、図４に示す第１実施形態よりも連結に必要な長さＢ（一方の誘導加熱ユニット１０ａの伝熱セメント１６の端部と他方の誘導加熱ユニット１０ａの伝熱セメント１６の端部との間の長さＢ）を短くできる。よって、図７に示す最後に施工される伝熱セメント１６ａの量を低減でき、施工時間の短縮化を図ることができる。なお、第４実施形態の基本的な作用効果は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００５０】
以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した各実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例又は修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、被加熱部材と被加熱部材に複数並設された管体とを有する誘導加熱ユニットを複数直列に連結して成る誘導加熱装置及びその構築方法に利用できる。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 誘導加熱装置
１０ａ 誘導加熱ユニット
１１ 被加熱部材
１２ 管体
１２ａ 端部
１３ 絶縁電線
１４ 交流電源
１７ 中間管
１８ 中間管本体
１８ａ 厚肉部
１８ｂ 薄肉部
１８ｃ 蛇腹部
１９ 管継手（食い込み式管継手）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電流によって発熱する管体が複数並設された誘導加熱ユニットを、直列に連結して成る誘導加熱装置及びその構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱装置として、水門、道路、鉄塔又は橋梁等の凍結防止部に配設された略板状の被加熱部材と、被加熱部材上に複数並設された管体と、管体に挿通された絶縁電線とを備え、絶縁電線に交流電流を通電することで管体に誘導電流を生じさせて管体を発熱させ、管体の熱で被加熱部材を加熱するようにしたものが知られている（特許文献１〜３参照）。かかる誘導加熱装置は、例えば、水門設備に適用した場合、水門の扉体が戸当たり金物に氷着することを防止し、道路に適用した場合、車道面や歩道面を融雪して凍結を防止し、鉄塔や橋梁に適用した場合、冠雪や着雪を防止することができる。
【０００３】
上述した誘導加熱装置の管体及び被加熱部材は、水門、道路、鉄塔又は橋梁等の凍結防止部に沿って配設されるため、凍結防止部の長さに合わせて、管体及び被加熱部材も長くする必要がある。このため、従来、所定長さの被加熱部材及び管体を有する誘導加熱ユニットを予め複数製造しておき、これら誘導加熱ユニットを直列に連結することで、実際の凍結防止部の長さに合致した誘導加熱装置を構築するようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭５７−４０２９３号公報
【特許文献２】特開２００９−２４３１９０号公報
【特許文献３】特開２００９−２５６９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、誘導加熱ユニット同士を直列に連結する際には、連結される一方の誘導加熱ユニットに備えられた複数の管体と、他方の誘導加熱ユニットに備えられた複数の管体とを、芯合わせして連結する。この芯合わせは、従来、連結される双方の誘導加熱ユニットを大凡の位置に対向させて配置した後、一方の誘導加熱ユニットを微少に移動させることで、一方の誘導加熱ユニットの各管体の芯を他方の誘導加熱ユニットの各管体の芯に合わせるようにしていた。
【０００６】
しかし、誘導加熱ユニットの重量が一定以上に重い場合には、誘導加熱ユニットを微少に移動させて上述した芯合わせを行うことが非常に困難となり、施工期間の長期化を招くという問題があった。例えば、この誘導加熱装置を水門設備に適用する場合、水門の扉体が当接される戸当たり金物が被加熱部材となり、被加熱部材の長さを数メートル程度に設定しても、その重量は数トン程度となり得る。このように重い被加熱部材（戸当たり金物）を有する誘導加熱ユニットを微少に移動させて、上述した芯合わせを行うことは非常に困難であった。
【０００７】
また、連結される一方の誘導加熱ユニットの各管体と、他方の誘導加熱ユニットの各管体とは、管継手によって接続される。この管継手の部分においては、管体の部分と異なり、誘導電流による適切な発熱が期待できない。従来、誘導加熱ユニットの各管体の端部の位置がその並設方向に揃っていたため、各管体の端部に装着される管継手も並設方向に揃ってしまい、それら管継手の部分において管体の並設方向に非加熱領域が生じて、被加熱部材（戸当たり板）を加熱することができない領域が発生するという問題があった。
【０００８】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、連結される一方の誘導加熱ユニットの管体の端部と他方の誘導加熱ユニットの管体の端部との芯ずれを容易に吸収でき、且つ発熱する各管体の端部がその並設方向に揃うことによって非加熱領域が生じてしまうことを回避できる誘導加熱装置及びその構築方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために創案された本発明に係る誘導加熱装置の構築方法は、被加熱部材と被加熱部材に複数並設された管体とを有する誘導加熱ユニットを複数直列に連結して、各誘導加熱ユニットの被加熱部材同士及び管体同士を接続し、管体に挿通させた絶縁電線に交流電流を通電することで管体に誘導電流を生じさせて管体を発熱させるようにした誘導加熱装置の構築方法であって、連結される各誘導加熱ユニットを、その誘導加熱ユニットに複数並設される管体の隣り合う端部の位置が異なるように、夫々構成する第１工程と、連結される一方の誘導加熱ユニットの被加熱部材と他方の誘導加熱ユニットの被加熱部材とを接合する第２工程と、一方の誘導加熱ユニットの管体の端部と、他方の誘導加熱ユニットの管体の端部との間に、屈曲可能な中間管を介設させる第３工程とを有することを特徴とする誘導加熱装置の構築方法である。
【００１０】
本発明に係る誘導加熱装置は、被加熱部材と被加熱部材に複数並設された管体とを有する誘導加熱ユニットを複数直列に連結して、各誘導加熱ユニットの被加熱部材同士及び管体同士を接続し、管体に挿通させた絶縁電線に交流電流を通電することで管体に誘導電流を生じさせて管体を発熱させるようにした誘導加熱装置であって、連結される各誘導加熱ユニットが、その誘導加熱ユニットに複数並設される管体の隣り合う端部の位置が異なるように夫々構成され、連結される一方の誘導加熱ユニットの被加熱部材と他方の誘導加熱ユニットの被加熱部材とが接合され、一方の誘導加熱ユニットの管体の端部と、他方の誘導加熱ユニットの管体の端部との間に、屈曲可能な中間管が介設されたことを特徴とする誘導加熱装置である。
【００１１】
中間管が、中間管本体と、中間管本体の両端に装着されて管体の端部に連結される管継手とを備えていてもよい。
【００１２】
中間管本体が、管継手に装着される厚肉部と、厚肉部よりも薄く形成されて屈曲し易い薄肉部とを有していてもよい。
【００１３】
中間管本体に、屈曲のための蛇腹部が形成されていてもよい。
【００１４】
中間管本体が、磁性体から成っていてもよい。
【００１５】
中間管本体が、非磁性体から成っていてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る誘導加熱装置及びその構築方法によれば、連結される一方の誘導加熱ユニットの管体の端部と他方の誘導加熱ユニットの管体の端部との芯ずれを容易に吸収でき、且つ発熱する各管体の端部がその並設方向に揃うことによって非加熱領域が生じてしまうことを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る誘導加熱装置が備えられた水門設備（ラジアルゲート）の説明図であり、（ａ）は水門設備の側断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
【図２】図１に示す誘導加熱装置の全体を示す斜視図である。
【図３】図２に示す誘導加熱装置を構成する誘導加熱ユニット同士を連結する際の最初の工程（誘導加熱装置の構築方法の第１工程）を示す平面図である。
【図４】同じく第２工程、第３工程を示す平面図である。
【図５】図４の第３工程で用いられる中間管の説明図であり、（ａ）は芯ずれが無い場合の説明図、（ｂ）は芯ずれを吸収した場合の説明図である。
【図６】図４、図５の中間管に用いられる管継手（食い込み式管継手）の説明図であり、（ａ）は食い込み式管継手の半断面図、（ｂ）は食い込み式管継手に管体と中間管本体とを連結させた様子を示す半断面図である。
【図７】図４に続く最後の工程を示す平面図である。
【図８】本発明の変形実施形態を示す説明図であり、（ａ）は第２実施形態に係る誘導加熱装置の中間管の説明図、（ｂ）は第３実施形態に係る誘導加熱装置の中間管の説明図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る誘導加熱装置の概要を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１９】
（水門設備１）
本発明の第１実施形態に係る誘導加熱装置が組み込まれた水門設備を図１（ａ）、図１（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ）は水門設備（ラジアルゲート）の側断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
【００２０】
この水門設備１は、河川等の底部に間隔を隔てて立設されたコンクリート製の堰柱２と、各堰柱２に回動可能に取り付けられたアーム３と、隣り合う堰柱２のアーム３同士を架け渡して設けられた扉体４とを備えており、アーム３を図示しないジャッキ等のアクチュエータで回動軸５回りに回動させることで、扉体４を昇降させて開閉するもの（ラジアルゲート）である。なお、図１の矢印６は水流の方向を示す。
【００２１】
堰柱２には、扉体４の幅方向の端部が嵌り込む段差部７が形成されており、段差部７には、扉体４の端部に装着された止水シール８が押し付けられる戸当たり金物（戸当たり板）９が、段差部７の下端７ａから上端７ｂに亘って設けられている。段差部７の内部のコンクリートには、戸当たり板９を加熱する誘導加熱装置１０が埋設されている。誘導加熱装置１０は、冬季や厳冬期に、戸当たり板９を加熱することで、扉体４の止水シール８が戸当たり板９に氷着して扉体４が開閉不能となる事態を防止する。
【００２２】
（誘導加熱装置１０）
堰柱２の段差部７内に設けられた誘導加熱装置１０の概要を図２を用いて説明する。図２は誘導加熱装置１０の斜視図である。誘導加熱装置１０は、被加熱部材１１としての戸当たり板９と、被加熱部材１１（戸当たり板９）に複数並設された管体１２と、管体１２に挿通された絶縁電線１３と、絶縁電線１３に接続された交流電源１４とを備え、絶縁電線１３に交流電流を通電することで管体１２に誘導電流を生じさせて管体１２を発熱させ、管体１２の熱で被加熱部材１１（戸当たり板９）を加熱するものである。
【００２３】
（被加熱部材１１）
被加熱部材１１としての戸当たり板９は、図２では、説明の便宜上、平板状に表されているが、実際には、図１（ａ）に示す堰柱２の段差部７の下端７ａから上端７ｂに架けて、扉体４の回動軌跡に沿った弧状に形成されている。また、かかる戸当たり板９に取り付けられる管体１２も、同様の理由により、実際には弧状に形成されている。戸当たり板９の材質には、防錆を考慮してステンレスが用いられることが多いが、防錆用の塗装を施せば炭素鋼等を用いてもよい。なお、戸当たり板９は、断面板状のものに限られず、Ｈ型鋼やＩ型鋼等を用いても構わない。
【００２４】
（管体１２）
戸当たり板９には、誘導電流によって発熱する管体１２が、段差部７の下端７ａから上端７ｂに亘って弧状に複数並設されている。管体１２の並設本数は、図２では４本であるが２本以上であれば本数は限られない。管体１２の材質には、管体１２に挿通された絶縁電線１３に交流電流を通電したとき誘導電流が生起され易い材質として、磁性体（ＳＧＰ、ＳＴＫ、ＳＴＫＮ等の炭素鋼の他、コバルト、ニッケル等）が用いられている。本実施形態では、管体１２に鋼管（ＳＧＰ管：配管用炭素鋼管）を用いている。
【００２５】
（絶縁電線１３）
管体１２には、絶縁電線１３が挿通されている。絶縁電線１３は、図２に示すように、１本の絶縁電線１３を並設された複数の管体１２に折り返すように挿通してその両端に交流電源１４を接続した直列式としてもよいが、並列式としてもよい。並列式とする場合、並設された各管体１２に絶縁電線１３をそれぞれ挿通し、それら絶縁電線１３の両端部を纏め、交流電源１４に接続する。交流電源１４には、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用周波数の交流電源を用いてもよいが、これに限られるものではない。
【００２６】
絶縁電線１３は、管体１２に挿通されているため、堰柱２のコンクリート打設時の水分や鋭利な突起等から防護される。また、絶縁電線１３は、管体１２に引き抜き可能に挿通されており、数年から数十年毎に行われるメンテナンス時に、絶縁電線１３の端部を把持して牽引することで、管体１２から引き抜かれる。
【００２７】
絶縁電線１３には、耐熱絶縁電線（耐熱絶縁ケーブル）が用いられている。絶縁電線１３に交流電流を通電した際、管体１２が発熱するため、その熱によって絶縁電線１３が熱損傷することを回避する必要があるからである。なお、絶縁電線１３は、絶縁性を有しているため、交流電流を通電した際、その交流電流が絶縁電線１３から管体１２を介して被加熱部材１１（戸当たり板９）へ漏電することを防止できることは勿論である。
【００２８】
（短絡板１５）
並設された各管体１２には、図２に示すように、それらを並設方向に架け渡すように配置された短絡板１５が、管体１２の長手方向に間隔を隔てて配設されている。短絡板１５は、並設された各管体１２同士を電気的に接続し、管体１２（鋼管）の外周面に発生する交流磁界を相殺する機能を発揮する。これにより、管体１２に生起された誘導電流が管体１２の外周面から漏電することを回避できる。
【００２９】
（伝熱セメント１６）
管体１２は、被加熱部材１１（戸当たり板９）に近くなるように（望ましくは接するように）配置された状態で、溶接によって被加熱部材１１に仮止めされており、管体１２と戸当たり板９との接続部には、伝熱セメント１６が充填されている。伝熱セメント１６は、粉末状の炭素、セラミック、珪酸ソーダ、カルシウムシリケイト等から構成されており、管体１２と被加熱部材１１とを繋ぐことで、誘導電流によって発熱した管体１２の熱を効率よく被加熱部材１１に伝導する。
【００３０】
伝熱セメント１６は、本実施形態では、図２に示すように、各管体１２の全周を覆って各管体１２が一塊りとなるように塊状に施工されているが、各管体１２と被加熱部材１１（戸当たり板９）とを繋ぐように、図２において各管体１２の下部と被加熱部材１１（戸当たり板９）との接続部のみに施工されてもよい。なお、溶接を省略し、管体１２を伝熱セメント１６によって被加熱部材１１（戸当たり板９）に取り付けるようにしてもよい。
【００３１】
（誘導加熱ユニット１０ａ）
誘導加熱装置１０の加熱対象である被加熱部材１１（戸当たり板９）は、図１（ａ）に示す堰柱２の段差部７の下端７ａから上端７ｂに架けての部分（凍結防止部７ｃ）に弧状に配設される。よって、堰柱２の段差部７の下端７ａから上端７ｂまでの長さに合わせて、被加熱部材１１（戸当たり板９）及びそれに装着される管体１２も長く設定する必要がある。このため、図２に示す誘導加熱装置１０の被加熱部材１１（戸当たり板９）及び管体１２を長手方向に複数分割して成る、定長さの被加熱部材１１（戸当たり板９）及び管体１２を有する誘導加熱ユニット１０ａ（図３参照）を予め複数製造しておき、これら誘導加熱ユニット１０ａを直列に連結することで、全体として凍結防止部７ｃの長さに合致した誘導加熱装置１０を構築する。
【００３２】
図３に示すように、連結される誘導加熱ユニット１０ａは、所定長さに形成された被加熱部材１１（戸当たり板９）と、その戸当たり板９に複数並設された管体１２とを備えており、管体１２に挿通された絶縁電線１３（図４参照）に交流電源１４（図２参照）から交流電流を通電することで管体１２に誘導電流を生じさせ、管体１２を発熱させて被加熱部材１１（戸当たり板９）を加熱するものである。かかる誘導加熱ユニット１０ａにおいて、被加熱部材１１としての戸当たり板９の長さ及び戸当たり板９に装着される管体１２の長さは、図１（ａ）に示す堰柱２の段差部７の下端７ａから上端７ｂに架けての凍結防止部７ｃの長さを、連結すべき誘導加熱ユニット１０ａの数やサイズに応じて分割した長さとなっている。これら誘導加熱ユニット１０ａの管体１２は、隣り合う管体１２の端部１２ａの位置が階段状に異なるようにずらされて戸当たり板９に取り付けられ、それら端部１２ａを除く部分が伝熱セメント１６によって覆われている。
【００３３】
（誘導加熱ユニット１０ａの連結）
かかる誘導加熱ユニット１０ａは、次のようにして連結される。先ず、図４に示すように、連結される一方の誘導加熱ユニット１０ａの被加熱部材１１（戸当たり板９）と他方の誘導加熱ユニット１０ａの被加熱部材１１（戸当たり板９）を突き合わせて接合（溶接）する。この際、接合される双方の被加熱部材１１（戸当たり板９）の表面に段差が生じないように、被加熱部材１１（戸当たり板９）同士を接合する。戸当たり板９の接合部に段差が存在すると、止水シール８（図１（ｂ）参照）による止水性が低下してしまうからである。この時点で、一方の誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の芯と、他方の誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の芯とがずれていても構わない。
【００３４】
（中間管１７）
次に、接続すべき一方の管体１２の端部１２ａと他方の管体１２の端部１２ａとの距離Ａを測定し、この距離Ａを基準として屈曲可能な中間管１７を製作する。中間管１７は、中間管本体１８と、中間管本体１８の両端に装着されて管体１２の端部１２ａに連結される管継手１９とを有する。中間管１７を図５、図６を用いて説明する。図５（ａ）は管体１２の端部１２ａ同士に芯ずれが無い場合の中間管１７の説明図、図５（ｂ）は芯ずれがあった場合の中間管１７の説明図、図６（ａ）は中間管１７の管継手（食い込み式管継手）１９の部分の半断面図、図６（ｂ）は、食い込み式管継手１９の両端に管体１２と中間管本体１８とを夫々連結させた様子を示す半断面図である。
【００３５】
中間管１７は、中間管本体１８と、中間管本体１８の両端に装着された食い込み式管継手１９とを有し、中間管本体１８は、食い込み式管継手１９に装着される丈夫な厚肉部１８ａと、厚肉部１８ａよりも薄く形成されて屈曲し易い薄肉部１８ｂとを有する。食い込み式管継手１９は、中央にナット部１９ａが形成された筒状の継手本体１９ｂと、継手本体１９ｂの両端外周に形成された雄ネジに螺号されたナット１９ｃと、ナット１９ｃの内方に配設されナット１９ｃをネジ込むことで継手本体１９ｂの両端内周に形成されたスロープ１９ｄに乗り上がる締め付け部１９ｅとを有する。
【００３６】
かかる中間管１７は、図５（ａ）に示すように、中間管本体１８の両端の厚肉部１８ａが夫々食い込み式管継手１９に挿入されてナット１９ｃがネジ込まれることによって、中間管本体１８の両端の厚肉部１８ａに食い込み式管継手１９が装着された状態となっている。ここで、中間管本体１８は、薄肉部１８ｂではなく厚肉部１８ａが食い込み式管継手１９に挿入されているため、ナット１９ｃがネジ込まれた際に締め付け部１９ｅによって厚肉部１８ａが締め付けられても、損傷することはない。すなわち、中間管本体１８の厚肉部１８ａの肉厚は、食い込み式管継手１９のナット１９ｃをネジ込んで締め付け部１９ｅによって締め付けられた際、損傷しない肉厚（例えば２．３ｍｍ）に設定されている。中間管本体１８は、食い込み式管継手１９に装着される斯様な丈夫な厚肉部１８ａと、屈曲を許容する薄肉部１８ｂとから構成されることで、耐久性と屈曲性とを両立できる。
【００３７】
薄肉部１８ｂ及び厚肉部１８ａから成る中間管本体１８の材質には、本実施形態では磁性体（ＳＧＰ、ＳＴＫ、ＳＴＫＮ等の炭素鋼の他、コバルト、ニッケル等）が用いられている。よって、図４に示すように、中間管本体１８に挿通された絶縁電線１３に交流電流を通電することで、中間管本体１８に誘導電流が生起され、中間管本体１８が発熱することになる。ここで、中間管本体１８の薄肉部１８ｂの肉厚は、絶縁電線１３に交流電流を通電することによって絶縁電線１３の周囲に生じる交番磁束を的確に捉え、誘導電流に転換して薄肉部１８ｂを適切に発熱させることができる肉厚に設定されている。この肉厚は、交流電流が５０Ｈｚの場合、例えば.１．０ｍｍに設定される。
【００３８】
また、この薄肉部１８ｂの板厚（例えば１．０ｍｍ）は、連結される一方の誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の端部１２ａと他方の誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の端部１２ａとの芯ずれを吸収するように薄肉部１８ｂが屈曲された際（図５（ｂ）参照）、その屈曲を容易に許容すると共に薄肉部１８ｂが損傷しない肉厚でもある。具体的には、中間管本体１８にサイズ１０ＡのＳＧＰ管（配管用鋼管）を用い、薄肉部１８ｂの長さを２００〜４００ｍｍ、板厚を１．０ｍｍ、厚肉部１８ａの長さを２０ｍｍ、板厚を２．３ｍｍとした場合、３ｍｍ程度の芯ずれを吸収して屈曲しても薄肉部１８ｂは損傷しない。
【００３９】
このような中間管１７は、図４に示すように、連結される一方の誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の端部１２ａと他方の誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の端部１２ａとの間に、次のようにして装着される。先ず、中間管１７の一方の食い込み式管継手１９を一方の管体１２の端部１２ａに被せ、中間管本体１８の薄肉部１８ｂを屈曲させつつ、中間管１７の他方の食い込み式管継手１９を他方の管体１２の端部１２ａを被せ、最後に屈曲させた中間管本体１８の薄肉部１８ｂを極力平らになるように変形させて、中間管１７を双方の管体１２の端部１２ａの間に装着する。その後、食い込み式管継手１９の管体１２側のナット１９ｃをネジ込み、管体１２の端部１２ａに食い込み式管継手１９を固定する。その後、図７に示すように、中間管１７を覆うように新たな伝熱セメント１６ａを施工することで、誘導加熱装置１０が構築される。
【００４０】
（作用・効果）
本実施形態に係る誘導加熱装置１０及びその構築方法によれば、連結される一方の誘導加熱ユニット１０ａの被加熱部材１１（戸当たり板９）と他方の誘導加熱ユニット１０ａの被加熱部材１１（戸当たり板９）とを突き合わせた状態で、一方の誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の端部１２ａと他方の誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の端部１２ａとに芯ずれが生じていたとしても、その芯ずれは、中間管１７が図５（ｂ）に示すように屈曲することによって容易に吸収できる。よって、例えば、図１に示す水門設備１の凍結防止部７ｃに誘導加熱装置１０を設置する場合等、誘導加熱ユニット１０ａの重量が数トン程度と重くなり、その設置位置を微調節することで管体１２の芯ずれを修正することが困難な場合であっても、容易に誘導加熱装置１０を構築でき、コストダウンを推進できる。
【００４１】
図４に示すように、各誘導加熱ユニット１０ａにおいては、誘導電流によって発熱する各管体１２の端部１２ａの位置がその並設方向にずらされているので、管体１２の端部１２ａでの発熱位置が隣り合う管体１２同士で補完し合うことになる。すなわち、各管体１２の端部１２ａに取り付けられる中間管１７の食い込み管継手１９の部分では、管体１２の部分と異なり、絶縁電線１３の交流電流を通電しても誘導電流による適切な発熱が期待できないが、その食い込み式管継手１９に隣接する管体１２の端部１２ａが発熱するため、全体として並設方向の何れかの管体１２の端部１２ａによって被加熱部材１１（戸当たり板９）を加熱できる。よって、被加熱部材１１（戸当たり板９）に、その長手方向に沿った非加熱領域が生じることはない。
【００４２】
また、隣り合う管体１２の端部１２ａの位置をずらすことで、各管体１２の端部１２ａに装着される食い込み式管継手１９の位置もずれるため、管体１２の並設方向に隣り合う食い込み式管継手１９同士が干渉することを回避できる。よって、管体１２の並設ピッチを、或る管体１２の端部１２ａに装着された食い込み式管継手１９とその隣の管体１２の端部１２ａとが接触する直前まで、狭めることができる。このように管体１２の並設ピッチを狭めることで、各管体１２から被加熱部材１１（戸当たり板９）への入熱密度（単位面積当たりの入熱量）を高めることができる。
【００４３】
本実施形態では、中間管本体１８が磁性体から構成されているので、絶縁電線１３に交流電流を通電したときに、中間管本体１８にも誘導電流が生起されて中間管本体１８も発熱する。よって、各管体１２の端部１２ａのみならず、それら端部１２ａに装着された中間管１７の中間管本体１８によっても被加熱部材１１（戸当たり板９）を加熱できる。但し、中間管本体１８を誘導電流が生じ難い非磁性体（ステンレス、樹脂、ゴム等）によって構成しても、図４に示すように、全体として何れかの管体１２の端部１２ａによって被加熱部材１１（戸当たり板９）を加熱できるため、被加熱部材１１（戸当たり板９）にその長手方向に沿った非加熱領域が生じることはない。
【００４４】
（変形実施形態）
本発明の変形実施形態を図８を用いて説明する。図８（ａ）は第２実施形態に係る誘導加熱装置の中間管１７ｘの説明図、図８（ｂ）は第３実施形態に係る誘導加熱装置の中間管１７ｙの説明図である。第２及び第３実施形態は、図１〜図７を用いて説明した第１実施形態と基本的な構成要素は同一であり、中間管１７の中間管本体１８の部分が相違する。よって、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４５】
図８（ａ）に示すように、第２実施形態に係る誘導加熱装置の中間管１７ｘには、中間管本体１８の薄肉部１８ｂの部分に、屈曲を容易にするための蛇腹部１８ｃが設けられている。蛇腹部１８ｃは、薄肉部１８ｂの外周面に溝を螺旋状に形成する、或いは薄肉部１８ｂの外周面に環状の溝を間隔を隔てて複数形成することで構成されている。蛇腹部１８ｃは、薄肉部１８ｂの外周面にのみ形成され、内周面は平坦となっている。よって、蛇腹部１８ｃが形成された薄肉部１８ｂの内方に絶縁電線１３を挿通する際、絶縁電線１３が薄肉部１８ｂの内周面に引っ掛かることはない。蛇腹部１８ｃは、磁性体又は非磁性体のどちらで構成されていても構わない。薄肉部１８ｂに蛇腹部１８ｃを形成することで屈曲性が向上するため、第１実施形態よりも大きな芯ずれを吸収できる。
【００４６】
次に、図８（ｂ）に示す第３実施形態に係る誘導加熱装置の中間管１７ｙは、中間管本体１８の薄肉部１８ｂの部分が、屈曲が容易なゴム管（又は樹脂管）１８ｄから構成されている。ゴム管（又は樹脂管）１８ｄは、非磁性体なので誘導電流が生起されることはなく、それ自体発熱しないが、容易に屈曲するため第１実施形態よりも大きな芯ずれを吸収できる。なお、これら第２及び第３実施形態の基本的な作用効果は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００４７】
本発明の更に別の変形実施形態を図９を用いて説明する。図９は第４実施形態に係る誘導加熱装置１０ｘの概要を示す平面図である。第４実施形態は、上述した第１実施形態と基本的な構成要素は同一であり、連結される誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の端部１２ａの位置が、伝熱セメント１６からの距離が長い位置と短い位置とに並設方向に交互に設定されてジグザグとなっている点が相違する。よって、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
第４実施形態においても、隣り合う管体１２の端部１２ａの位置を異ならせて管体１２の発熱位置を補完し合う点は第１実施形態と同様である。また、中間管１７の中間管本体１８を磁性体から構成することで、中間管本体１８にも誘導電流が生起されて発熱が生じ、中間管本体１８によって被加熱部材１１（戸当たり板９）を加熱することが可能となる。従って、被加熱部材１１（戸当たり板９）に、その長手方向に沿った非加熱領域が生じることはない。
【００４９】
また、誘導加熱ユニット１０ａの管体１２の端部１２ａの並設方向の配置が管体１２の長手方向にジグザグとなっていることで、図４に示す第１実施形態よりも連結に必要な長さＢ（一方の誘導加熱ユニット１０ａの伝熱セメント１６の端部と他方の誘導加熱ユニット１０ａの伝熱セメント１６の端部との間の長さＢ）を短くできる。よって、図７に示す最後に施工される伝熱セメント１６ａの量を低減でき、施工時間の短縮化を図ることができる。なお、第４実施形態の基本的な作用効果は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００５０】
以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した各実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例又は修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、被加熱部材と被加熱部材に複数並設された管体とを有する誘導加熱ユニットを複数直列に連結して成る誘導加熱装置及びその構築方法に利用できる。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 誘導加熱装置
１０ａ 誘導加熱ユニット
１１ 被加熱部材
１２ 管体
１２ａ 端部
１３ 絶縁電線
１４ 交流電源
１７ 中間管
１８ 中間管本体
１８ａ 厚肉部
１８ｂ 薄肉部
１８ｃ 蛇腹部
１９ 管継手（食い込み式管継手）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱部材と該被加熱部材に複数並設された管体とを有する誘導加熱ユニットを複数直列に連結して、各誘導加熱ユニットの被加熱部材同士及び管体同士を接続し、前記管体に挿通させた絶縁電線に交流電流を通電することで前記管体に誘導電流を生じさせて前記管体を発熱させるようにした誘導加熱装置の構築方法であって、
連結される各誘導加熱ユニットを、その誘導加熱ユニットに複数並設される管体の隣り合う端部の位置が異なるように、夫々構成する第１工程と、
連結される一方の誘導加熱ユニットの被加熱部材と他方の誘導加熱ユニットの被加熱部材とを接合する第２工程と、
一方の誘導加熱ユニットの管体の端部と、他方の誘導加熱ユニットの管体の端部との間に、屈曲可能な中間管を介設させる第３工程と
を有することを特徴とする誘導加熱装置の構築方法。
【請求項２】
被加熱部材と該被加熱部材に複数並設された管体とを有する誘導加熱ユニットを複数直列に連結して、各誘導加熱ユニットの被加熱部材同士及び管体同士を接続し、前記管体に挿通させた絶縁電線に交流電流を通電することで前記管体に誘導電流を生じさせて前記管体を発熱させるようにした誘導加熱装置であって、
連結される各誘導加熱ユニットが、その誘導加熱ユニットに複数並設される管体の隣り合う端部の位置が異なるように夫々構成され、
連結される一方の誘導加熱ユニットの被加熱部材と他方の誘導加熱ユニットの被加熱部材とが接合され、
一方の誘導加熱ユニットの管体の端部と、他方の誘導加熱ユニットの管体の端部との間に、屈曲可能な中間管が介設された
ことを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項３】
前記中間管が、中間管本体と、該中間管本体の両端に装着されて前記管体の端部に連結される管継手とを備えた請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記中間管本体が、前記管継手に装着される厚肉部と、該厚肉部よりも薄く形成されて屈曲し易い薄肉部とを有する請求項３に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記中間管本体に、屈曲のための蛇腹部が形成された請求項３又は４に記載の誘導加熱装置。
【請求項６】
前記中間管本体が、磁性体から成る請求項３から５の何れか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項７】
前記中間管本体が、非磁性体から成る請求項３から５の何れか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項１】
被加熱部材と該被加熱部材に複数並設された管体とを有する誘導加熱ユニットを複数直列に連結して、各誘導加熱ユニットの被加熱部材同士及び管体同士を接続し、前記管体に挿通させた絶縁電線に交流電流を通電することで前記管体に誘導電流を生じさせて前記管体を発熱させるようにした誘導加熱装置の構築方法であって、
連結される各誘導加熱ユニットを、その誘導加熱ユニットに複数並設される管体の隣り合う端部の位置が異なるように、夫々構成する第１工程と、
連結される一方の誘導加熱ユニットの被加熱部材と他方の誘導加熱ユニットの被加熱部材とを接合する第２工程と、
一方の誘導加熱ユニットの管体の端部と、他方の誘導加熱ユニットの管体の端部との間に、屈曲可能な中間管を介設させる第３工程と
を有することを特徴とする誘導加熱装置の構築方法。
【請求項２】
被加熱部材と該被加熱部材に複数並設された管体とを有する誘導加熱ユニットを複数直列に連結して、各誘導加熱ユニットの被加熱部材同士及び管体同士を接続し、前記管体に挿通させた絶縁電線に交流電流を通電することで前記管体に誘導電流を生じさせて前記管体を発熱させるようにした誘導加熱装置であって、
連結される各誘導加熱ユニットが、その誘導加熱ユニットに複数並設される管体の隣り合う端部の位置が異なるように夫々構成され、
連結される一方の誘導加熱ユニットの被加熱部材と他方の誘導加熱ユニットの被加熱部材とが接合され、
一方の誘導加熱ユニットの管体の端部と、他方の誘導加熱ユニットの管体の端部との間に、屈曲可能な中間管が介設された
ことを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項３】
前記中間管が、中間管本体と、該中間管本体の両端に装着されて前記管体の端部に連結される管継手とを備えた請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記中間管本体が、前記管継手に装着される厚肉部と、該厚肉部よりも薄く形成されて屈曲し易い薄肉部とを有する請求項３に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記中間管本体に、屈曲のための蛇腹部が形成された請求項３又は４に記載の誘導加熱装置。
【請求項６】
前記中間管本体が、磁性体から成る請求項３から５の何れか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項７】
前記中間管本体が、非磁性体から成る請求項３から５の何れか１項に記載の誘導加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−６９４６８（Ｐ２０１３−６９４６８Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０５７５４（Ｐ２０１１−２０５７５４）
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（５０９３３８９９４）株式会社ＩＨＩインフラシステム (104)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（５０９３３８９９４）株式会社ＩＨＩインフラシステム (104)
【Ｆターム（参考）】
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