特許 5818492 酸化処理装置および酸化処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5818492

(24)【登録日】2015年10月9日

(45)【発行日】2015年11月18日

(54)【発明の名称】酸化処理装置および酸化処理方法

(51)【国際特許分類】

   G21D 1/00 20060101AFI20151029BHJP

   B01J 19/08 20060101ALI20151029BHJP

   C23C 8/14 20060101ALI20151029BHJP

【ＦＩ】

   G21D1/00 X

   B01J19/08 F

   C23C8/14

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2011-91479(P2011-91479)

(22)【出願日】2011年4月15日

(65)【公開番号】特開2012-225691(P2012-225691A)

(43)【公開日】2012年11月15日

【審査請求日】2013年12月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】特許業務法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小林 徳康

(72)【発明者】

【氏名】上野 聡一

(72)【発明者】

【氏名】平沢 肇

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 妙美

【審査官】 青木 洋平

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６３−２３８２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０５１７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２１０６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１９５５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−０４１９９４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特公昭５７−０４７５５５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開平１０−３０２９５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２８９０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−０２６０９６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６０−２２９０８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１７１９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１９５１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３２８７４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｄ １／００

Ｃ２３Ｃ ８／１２

Ｂ０１Ｊ １９／０８

Ｈ０５Ｂ ６／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭素鋼材製の配管を酸化処理対象物として、前記酸化処理対象物の内面を酸化させる酸化処理装置であって、
連結および分解が可能な複数の中空導電体と前記中空導電体の中空部が連接してなる冷却剤流路とを有して前記酸化処理対象物を囲むコイルと、
前記冷却剤流路に冷却剤を流通する冷却装置と、
前記コイルに交流電力を印加する交流電源と、
前記コイルまたは前記酸化処理対象物が放射する熱を反射して前記酸化処理対象物に熱を集中する熱反射体と、
前記酸化処理対象物の酸化処理面へ酸素を供給可能な酸素供給流路を区画するとともに前記酸素供給流路以外の部分を覆う真空区画壁と、
前記真空区画壁が区画する前記酸化処理対象物の周囲から気体を排気する真空排気装置と、を備え、
前記熱反射体は、前記コイルごと前記酸化処理対象物の外面を覆うように、および／または前記酸化処理対象物の内面を覆うように設けられることを特徴とする酸化処理装置。

【請求項2】

前記酸化処理対象物の酸化処理面および前記コイル近傍部の温度を複数箇所測定する温度測定装置と、
前記交流電力の電流振幅を調整する電流振幅調整装置と、
前記交流電力の周波数を調整する周波数調整装置と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の酸化処理装置。

【請求項3】

前記コイルを臨む前記酸化処理対象物の表面を冷却する処理対象物冷却装置を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の酸化処理装置。

【請求項4】

前記酸化処理対象物を囲み短絡状態にある第二コイルを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の酸化処理装置。

【請求項5】

前記コイルは、前記酸化処理対象物に沿って蛇行することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の酸化処理装置。

【請求項6】

炭素鋼材製の配管を酸化処理対象物として、前記酸化処理対象物の内面を酸化させる酸化処理方法であって、
複数の中空導電体を連結して前記中空導電体の中空部が連接してなる冷却剤流路を有するコイルを組み立て、
前記コイルによって酸化処理対象物を囲み、
前記コイルまたは前記酸化処理対象物が放射する熱を反射して前記酸化処理対象物に熱を集中する熱反射体を、前記コイルごと前記酸化処理対象物の外面を覆うように、および／または前記酸化処理対象物の内面を覆うように設け、
前記酸化処理対象物の酸化処理面に区画する酸素供給流路へ酸素を供給し、
前記酸化処理対象物の周囲であって前記酸素供給流路以外の部分から気体を排気して真空にし、
前記冷却剤流路に冷却材を流通しつつ前記コイルに交流電力を印加して前記酸化処理対象物を熱し前記酸化処理対象物の表面の少なくとも一部に酸化処理を施すことを特徴とする酸化処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明に係る実施形態は酸化処理装置および酸化処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

原子力プラントは、放射性物質が溶存する炉水などの液体に接する配管などの炭素鋼部材を備える。この炭素鋼部材の表面（例えば、配管の内面）に放射性物質が付着し、炭素鋼部材の腐食にともなって酸化皮膜内に放射性物質が取る込まれることを抑制するため、原子力プラントでは、炭素鋼部材の表面に予め酸化皮膜を生成しておく場合がある。

【0003】

炭素鋼部材の表面に酸化皮膜を生成する酸化処理は、例えば、放射性物質が溶存する液体に接する面の少なくとも一部が３００℃から６５０℃になるよう炭素鋼部材を加熱しつつ酸素を含む気体に当該面を適宜の時間曝露して酸化皮膜を生成する。具体的には、炭素鋼部材に電熱線を巻き付け、炭素鋼部材の表面温度が３００℃から６５０℃に達した後、酸素を含む気体を炭素鋼部材の表面に流して酸化処理を施す方法が知られている。

【0004】

ところで、既設配管の表面を加熱する方法として、配管溶接部の外側をコイルで囲み、高周波誘導加熱によって溶接部の残留応力を改善する場合がある。このコイルは半円弧ずつに分割可能であり、分解状態のコイルを既設配管の外側で結合して組み立てることができる（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開昭５７−５２８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

溶接部の残留応力改善を目的とし既設配管の溶接部をコイルで囲み当該溶接部へ高周波誘導加熱を行う従来の方法（例えば、特許文献１参照）は、溶接部の近傍という既設配管のごく一部を局所的に加熱することで目的を達することができる。

【0007】

一方、炭素鋼部材の表面として炭素鋼材製の既設配管の内面に酸化皮膜を生成する酸化処理を目的とする場合、既設配管を広範囲に渡ってコイルで囲み、既設配管のほぼ全体に渡って高周波誘導加熱を行う必要が生じる。酸化処理対象物としての炭素鋼部材を広範囲に渡って加熱するとなれば、当該部材内の温度勾配に起因する熱応力による変形や、局所的に高温に至ることによる金属組織変化を防ぐために、当該炭素鋼部材を広範囲に渡って略均一に加熱することが課題となる。

【0008】

そこで、本発明は、酸化処理対象物を広範囲に渡って略均一に高周波誘導加熱を行うことが可能な酸化処理装置および酸化処理方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る酸化処理装置は、炭素鋼材製の配管を酸化処理対象物として、前記酸化処理対象物の内面を酸化させる酸化処理装置であって、連結および分解が可能な複数の中空導電体と前記中空導電体の中空部が連接してなる冷却剤流路とを有して前記酸化処理対象物を囲むコイルと、前記冷却剤流路に冷却剤を流通する冷却装置と、前記コイルに交流電力を印加する交流電源と、前記コイルまたは前記酸化処理対象物が放射する熱を反射して前記酸化処理対象物に熱を集中する熱反射体と、前記酸化処理対象物の酸化処理面へ酸素を供給可能な酸素供給流路を区画するとともに前記酸素供給流路以外の部分を覆う真空区画壁と、前記真空区画壁が区画する前記酸化処理対象物の周囲から気体を排気する真空排気装置と、を備え、前記熱反射体は、前記コイルごと前記酸化処理対象物の外面を覆うように、および／または前記酸化処理対象物の内面を覆うように設けられることを特徴とする。

【0010】

また、本発明の実施形態に係る酸化処理方法は、炭素鋼材製の配管を酸化処理対象物として、前記酸化処理対象物の内面を酸化させる酸化処理方法であって、複数の中空導電体を連結して前記中空導電体の中空部が連接してなる冷却剤流路を有するコイルを組み立て、前記コイルによって酸化処理対象物を囲み、前記コイルまたは前記酸化処理対象物が放射する熱を反射して前記酸化処理対象物に熱を集中する熱反射体を、前記コイルごと前記酸化処理対象物の外面を覆うように、および／または前記酸化処理対象物の内面を覆うように設け、前記酸化処理対象物の酸化処理面に区画する酸素供給流路へ酸素を供給し、前記酸化処理対象物の周囲であって前記酸素供給流路以外の部分から気体を排気して真空にし、前記冷却剤流路に冷却材を流通しつつ前記コイルに交流電力を印加して前記酸化処理対象物を熱し前記酸化処理対象物の表面の少なくとも一部に酸化処理を施すことを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、酸化処理対象物を広範囲に渡って略均一に高周波誘導加熱を行うことが可能な酸化処理装置および酸化処理方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１実施形態に係る酸化処理装置を示す概略的なシステム構成図。

【図2】本発明の第１実施形態に係るコイルの分解状態を示す概略図。

【図3】本発明の第１実施形態に係る中空導電体の連結部分を示す概略図。

【図4】本発明の第２実施形態に係る酸化処理装置を示す概略的なシステム図。

【図5】本発明の第３実施形態に係る酸化処理装置を示す概略的なシステム図。

【図6】本発明の第４実施形態に係る酸化処理装置を示す概略的なシステム図。

【図7】本発明の第５実施形態に係る酸化処理装置を示す概略的なシステム図。

【図8】本発明の第５実施形態に係る酸化処理装置を示す概略的なシステム図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明に係る酸化処理装置および酸化処理方法の実施形態について図面を参照して説明する。

【0014】

［第１の実施形態］
本発明に係る酸化処理装置の第１実施形態について、図１から図３を参照して説明する。

【0015】

図１は、本発明の第１実施形態に係る酸化処理装置を示す概略的なシステム構成図である。

【0016】

図２は、本発明の第１実施形態に係るコイルの分解状態を示す概略図である。

【0017】

図１および図２に示すように、本実施形態に係る酸化処理装置１は、連結および分解が可能な複数の中空導電体２と中空導電体２の中空部３が連接してなる冷却剤流路５とを有して酸化処理対象物ＰＢを囲むコイル６と、冷却剤流路５に冷却剤（図示省略）を流通する冷却装置７と、コイル６に交流電力を印加する交流電源８と、を備える。

【0018】

先ず、酸化処理対象物ＰＢは、酸化処理装置１によって酸化処理面ｓに酸化皮膜（図示省略）を生成する炭素鋼材製の構造物である。本実施形態に係る酸化処理対象物ＰＢは、原子力プラントなどのプラントに布設される炭素鋼材製の配管１０１であり、内面１０２を放射性物質が溶存する炉水などの液体に晒す。そこで、酸化処理装置１は、酸化処理面ｓとしての内面１０２に酸化皮膜を生成する。配管１０１の外面１０３はコイル６に対面する。酸化皮膜を生成する際、酸化処理対象物ＰＢである配管１０１は、交流電源８がコイル６へ印加する交流電力によって熱（高周波誘導加熱）を発し、少なくとも酸化処理面ｓである内面１０２を大気などの酸素ガスを含む気体に晒して酸化皮膜を生成する。なお、酸化処理対象物ＰＢは、外面が部分的に液体に接する中実の棒材や板材であっても良い。以下、説明を簡単にするために、酸化処理対象物ＰＢに配管１０１を適用する場合について詳述する。配管１０１は既設であっても未設であっても良い。

【0019】

コイル６は、配管１０１の周囲を例えば螺旋状に囲む。コイル６は配管１０１から離間していても良いし、絶縁体（図示省略）を挟んで巻き付いていても良い。コイル６は連結および分解が可能であり、複数の中空導電体２を配管１０１の周囲に組み立てることで配管１０１を囲む。他方、配管１０１を酸化処理した後は、コイル６を中空導電体２に分解することによって容易に撤去することができる。

【0020】

中空導電体２は、それぞれが半円弧状に延びる管であり、金属などの導電体製の構造物である。酸化皮膜を生成する範囲に応じて適宜の数量の中空導電体２が連続的に連結し、全体でコイル６をなす。

【0021】

冷却装置７は、冷却剤流路５に接続して冷却剤としての冷却水を循環する。なお、冷却剤は水の他に適宜の冷媒であっても良い。冷却装置７は、配管１０１が放射する熱によるコイル６の温度上昇を防ぎ、ひいてはコイル６の電気抵抗の増大を防いで消費電力の増加を抑制し、配管１０１の効率的な加熱に貢献する。

【0022】

交流電源８は、コイル６に交流電力を印加し、コイル６の内部および周辺に交流磁場を発生させる。配管１０１は導電性を有する炭素鋼材製であり、コイル６および交流電源８が発生する交流磁場によって渦電流を生じる。この渦電流は配管１０１自体の電気抵抗によって消費されてジュール熱を発生する。このジュール熱は配管１０１を加熱（高周波誘導加熱）し、内面１０２の温度を上げる。

【0023】

高周波誘導加熱によって配管１０１の温度が上昇すると、酸素ガスを含む気体に接する内面１０２に酸化皮膜が生成される。生成される酸化皮膜の一例は、耐食性の高い針状の組織を有する酸化皮膜である。この酸化皮膜は内面１０２の腐食を抑制する（耐食性を向上する）とともに、放射性物質の付着抑制に貢献する。

【0024】

図３は、本発明の第１実施形態に係る中空導電体の連結部分を示す概略図である。

【0025】

図３に示すように、それぞれの中空導電体２は、一方の端部に導電性嵌入部１１を有し、他方の端部に導電性嵌入部１１を嵌め込み可能な導電性嵌合穴１２を有する。導電性嵌入部１１および導電性嵌合穴１２は、機械的に連結すると同時に電気的に接続してコイル６を形成して中空導電体２間の導通を保つ。また、導電性嵌入部１１および導電性嵌合穴１２は、連結部分にシール部材１３を挟み込んで連結する。シール部材１３は、中空導電体２内の中空部３を流通する冷却剤がコイル６外へ漏洩しないよう、隣り合う中空導電体２間の水密性または気密性を保つ。

【0026】

本実施形態に係る酸化処理装置１を用いる酸化処理対象物ＰＢの酸化処理方法は、先ず、複数の中空導電体２を連結して中空導電体２の中空部３が連接する冷却剤流路５を有するコイル６を組み立て、コイル６によって酸化処理対象物ＰＢを囲み、次いで、冷却剤流路５に冷却材を流通しつつコイル６に交流電力を印加して酸化処理対象物ＰＢを熱し酸化処理対象物ＰＢの表面の少なくとも一部である酸化処理面ｓに酸化処理を施す方法である。

【0027】

したがって、本実施形態に係る酸化処理装置１および酸化処理方法は、炭素鋼部材としての酸化処理対象物ＰＢの酸化処理面ｓに酸化処理を施す際、複数の中空導電体２を適宜に連結して、酸化処理が必要な範囲（例えば、酸化処理対象物ＰＢの全体）をコイル６で囲み、酸化処理対象物ＰＢのほぼ全体に渡って高周波誘導加熱を行うことができる。

【0028】

また、本実施形態に係る酸化処理装置１は、冷却剤流路５に冷却剤を流通することによって、コイル６の温度上昇、ひいてはコイル６の電気抵抗の増大を防いで酸化処理対象物ＰＢを効率的かつ略均一に加熱することができる。

【0029】

［第２の実施形態］
本発明に係る酸化処理装置の第２実施形態について、図４を参照して説明する。

【0030】

図４は、本発明の第２実施形態に係る酸化処理装置を示す概略的なシステム図である。

【0031】

なお、本実施形態に係る酸化処理装置１Ａにおいて第１実施形態の酸化処理装置１と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0032】

図４に示すように、本実施形態に係る酸化処理装置１Ａは、コイル６または酸化処理対象物ＰＢが放射する熱を反射して酸化処理対象物ＰＢに熱を集中する熱反射体１５と、酸化処理対象物ＰＢの酸化処理面ｓへ気体を供給可能な酸素供給流路１６を区画するとともに酸化処理対象物ＰＢ周囲の気体を排気する真空排気装置１７と、酸化処理対象物ＰＢが磁気飽和状態であることを確認する磁気飽和確認装置１８と、を備える。

【0033】

熱反射体１５は、コイル６ごと配管１０１を囲みまたは覆い、高周波誘導加熱によって配管１０１が放射する熱を配管１０１へ反射して加熱効率を高める。具体的には、熱反射体１５は、熱反射率の高い金属板または熱反射率の高い塗膜やシートなどを表面に有する金属板からなる構造物であり、例えば、配管１０１の内面１０２および外面１０３のそれぞれへ対面する熱反射率の高い面を有する筒状の構造物である。

【0034】

真空排気装置１７は、ロータリポンプまたは拡散ポンプなどの真空ポンプ２１と、配管１０１の内面１０２近傍に酸素供給流路１６を区画しつつ配管１０１を覆う真空区画壁２２と、を備える。真空排気装置１７は、配管１０１の周囲を真空にして配管１０１の放射する熱の損失を防ぐ。

【0035】

真空区画壁２２は、配管１０１の外面１０３側の空間を覆い、また酸素供給流路１６を隔てて内面１０２から離間する配管１０１の内側中心部近傍部を囲む。換言すれば、真空区画壁２２は、酸化処理面ｓの周囲に酸素供給流路１６を形成しつつ酸化処理対象物ＰＢの他の部分を覆う。なお、真空区画壁２２は、熱反射体１５としても機能する構造物である。また、真空区画壁２２と熱反射体１５とを別々に構成しても良い。

【0036】

真空ポンプ２１は、真空区画壁２２が区画する配管１０１の外面１０３側の空間および配管１０１の内側中心部近傍部から気体を排気し、内面１０２の周囲（すなわち、酸素供給流路１６）を除いて配管１０１の周囲を真空にする。

【0037】

ところで、配管１０１が磁性体の場合、表皮効果によって磁場の浸透深さが浅くなる。すなわち、配管１０１の外側に位置するコイル６によって高周波誘導加熱を行っても配管１０１の内面１０２側へ十分に磁場が届かず加熱能力が低下する虞がある。そこで、酸化処理装置１Ａは、磁気飽和確認装置１８によって配管１０１の磁化状態を確認し、配管１０１が未だ磁気飽和をしていない場合、コイル６へ印加する電流の増加を促して配管１０１の磁気飽和を促し、磁場の浸透深さを深くし、酸化処理面ｓである内面１０２を確実に加熱する。磁気飽和確認装置１８は、コイル６に流れる電流を測定する電流モニタや、コイル６に加わる電圧を測定する電圧モニタである。

【0038】

本実施形態に係る酸化処理装置１Ａを用いる酸化処理対象物ＰＢの酸化処理方法は、先ず、複数の中空導電体２を連結して中空導電体２の中空部３が連接する冷却剤流路５を有するコイル６を組み立て、コイル６によって酸化処理対象物ＰＢを囲み、真空区画壁２２でコイル６および酸化処理対象物ＰＢを囲みつつ酸化処理面ｓを含む酸素供給流路１６を形成し、真空排気装置１７によって酸化処理対象物ＰＢ周囲の気体を排気し、次いで、冷却剤流路５に冷却材を流通しつつコイル６に交流電力を印加して酸化処理対象物ＰＢを熱し酸化処理対象物ＰＢの表面ｓの少なくとも一部に酸化処理を施す方法である。

【0039】

したがって、本実施形態に係る酸化処理装置１Ａは、コイル６ごと酸化処理対象物ＰＢを囲みまたは覆う熱反射体１５によって、酸化処理対象物ＰＢが放射する熱を逃さず、酸化処理対象物ＰＢに熱を集中して加熱効率を高めることが可能であり、酸化処理対象物ＰＢを効率的かつ略均一に加熱することができる。

【0040】

また、本実施形態に係る酸化処理装置１Ａは、酸化処理対象物ＰＢ周囲の気体を排気して真空な空間を形成する真空排気装置１７によって、酸化処理対象物ＰＢが放射する熱を閉じ込め、酸化処理対象物ＰＢの加熱効率を高めることが可能であり、酸化処理対象物ＰＢを効率的かつ略均一に加熱することができる。

【0041】

さらに、本実施形態に係る酸化処理装置１Ａは、磁気飽和確認装置１８によって酸化処理対象物ＰＢの磁化状態を確認することが可能であり、酸化処理対象物ＰＢの磁気飽和状態を確認しながらコイル６へ印加する電流を加減して磁場の浸透深さを深くし、酸化処理対象物ＰＢを効率的かつ略均一に加熱することができる。

【0042】

［第３の実施形態］
本発明に係る酸化処理装置の第３実施形態について、図５を参照して説明する。

【0043】

図５は、本発明の第３実施形態に係る酸化処理装置を示す概略的なシステム図である。

【0044】

なお、本実施形態に係る酸化処理装置１Ｂにおいて第１実施形態の酸化処理装置１と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0045】

図５に示すように、本実施形態に係る酸化処理装置１Ｂは、酸化処理対象物ＰＢの酸化処理面ｓおよびコイル６近傍部の温度を複数箇所測定する温度測定装置２５と、交流電力の電流振幅を調整する電流振幅調整装置２６と、交流電力の周波数を調整する周波数調整装置２７と、コイル６を臨む酸化処理対象物ＰＢの表面を冷却する処理対象物冷却装置２８と、を備える。

【0046】

温度測定装置２５は、配管１０１の酸化処理面ｓである内面１０２とコイル６近傍部である外面１０３とを少なくと２箇所ずつ測定し、高周波誘導加熱によって生じる配管１０１の温度分布または温度勾配を測定する。温度測定装置２５は、内面１０２および外面１０３にそれぞれ位置する熱伝対や放射温度計である。

【0047】

電流振幅調整装置２６は、コイル６と交流電源８との間に介在する可変抵抗や分岐回路であり、周波数調整装置２７は、交流電源を制御するファンクションジェネレータである。周波数調整装置２７と交流電源８とが一体となった周波数調整機能付き交流電源を用いても良い。

【0048】

ところで、配管１０１の内面１０２は、酸素ガスを含む気体に接するので外面１０３に比べて温度が低下しやすい。他方、配管１０１の外面１０３、すなわちコイル６を臨む酸化処理対象物ＰＢの表面は、内面１０２に比べて高温に至る可能性がある。そこで、処理対象物冷却装置２８は、配管１０１の外面１０３を冷却して配管１０１の肉厚方向における温度分布または温度勾配を抑制し、ほぼ一様な温度で加熱することを可能にする。処理対象物冷却装置２８は水冷方式であっても良いし空冷方式であっても良い。

【0049】

高周波誘導加熱を行う配管１０１は、温度勾配に起因する熱応力による変形や、局所的に高温に至ることによる金属組織変化を防ぐために、中心軸線方向およびその直交方向のいずれの方向へも略均一な温度上昇を行うことが望ましい。そこで、酸化処理装置１Ｂは、配管１０１の中心軸線方向の温度分布およびその直交方向の温度分布を温度測定装置２５で測定し、これら温度分布が略均一になるよう電流振幅調整装置２６、周波数調整装置２７でコイル６に印加する交流電力の振幅と周波数を調整することが可能である。また、酸化処理装置１Ｂは、処理対象物冷却装置２８によって配管１０１の肉厚方向（中心軸線直交方向）における温度分布または温度勾配を抑制し、ほぼ一様な温度で加熱することも可能である。

【0050】

したがって、本実施形態に係る酸化処理装置１Ｂは、酸化処理対象物ＰＢを略均一に加熱することが可能であり、熱応力による変形や局所的な高温による金属組織変化を防ぐことができる。

【0051】

また、本実施形態に係る酸化処理装置１Ｂは、酸化処理作業後に酸化処理対象物ＰＢの冷却時間を短縮して作業コストの低減に貢献できる。

【0052】

［第４の実施形態］
本発明に係る酸化処理装置の第４実施形態について、図６を参照して説明する。

【0053】

図６は、本発明の第４実施形態に係る酸化処理装置を示す概略的なシステム図である。

【0054】

なお、本実施形態に係る酸化処理装置１Ｃにおいて第１実施形態の酸化処理装置１と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0055】

図６に示すように、本実施形態に係る酸化処理装置１Ｃは、酸化処理対象物ＰＢを囲み短絡状態にある第二コイル３１を備える。

【0056】

第二コイル３１は、コイル６と同様の構造を有するものであるが、その両端は導線３２によって短絡している。なお、第二コイル３１を交流電源８に接続しても良い。

【0057】

酸化処理装置１Ｃは、コイル６が発生する磁場のうち、配管１０１の中心軸線方向へ漏れる磁場を利用し、電磁誘導によって第二コイル３１に誘導起電力を発生する。この誘導起電力は第二コイル３１に磁場を発生し、この磁場が配管１０１に渦電流を誘起し、配管１０１の加熱に寄与して効率的な加熱を可能にする。特に、配管１０１が磁性体の場合に効果的である。

【0058】

［第５の実施形態］
本発明に係る酸化処理装置の第５実施形態について、図７および図８を参照して説明する。

【0059】

図７および図８は、本発明の第５実施形態に係る酸化処理装置を示す概略的なシステム図である。

【0060】

なお、本実施形態に係る酸化処理装置１Ｄにおいて第１実施形態の酸化処理装置１と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0061】

図７および図８に示すように、酸化処理装置１Ｄは、酸化処理対象物ＰＢに沿って蛇行するコイル３５、３５Ａを備える。

【0062】

コイル３５、３５Ａは、酸化処理装置１のコイル６と略同じ構成を有するが、螺旋形状のコイル６とは異なり非螺旋形状、具体的には蛇行形状を有するコイルである。コイル３５は、直管状の配管１０１に適用する蛇行形状のコイルであり、配管１０１の中心軸線に対して略並行に延びる直線部分３５ａと、直線部分３５ａの端部を連結する連結部分３５ｂとを備え、配管１０１の外面１０３を覆う。コイル３５Ａは、曲管状の配管１０１Ａに適用する蛇行形状のコイルであり、配管１０１Ａの中心軸線に対して略並行に延びる曲線部分３５ｃと、曲線部分３５ｃの端部を連結する連結部分３５ｂとを備え、配管１０１Ａの外面１０３Ａを覆う。

【0063】

コイル３５、３５Ａは、いずれも複数の直線部分３５ａまたは曲線部分３５ｃが略等間隔に離間して延びることで、素線の局所的な疎密を生じることなく配管１０１、配管１０１Ａを囲む。仮に配管１０１Ａを螺旋形状のコイルで囲むと、配管１０１Ａの腹側は素線が密になり、背側は素線が疎になる。

【0064】

また、螺旋形状のコイルで配管１０１、配管１０１Ａを広範囲に囲む場合、多数の半円弧状の部材を次々に連結する必要が有る。コイル３５、３５Ａで配管１０１、配管１０１Ａを広範囲に囲む場合、当該範囲に差し渡る長尺な直線部分３５ａまたは曲線部分３５ｃを使用することができるので当該範囲の差し渡しが長ければ長いほど、螺旋形状のコイルよりも少数の部材で配管１０１、配管１０１Ａを囲むことができる。

【0065】

したがって、本実施形態に係る酸化処理装置１Ｄは、特に、曲管状の配管１０１Ａ（所謂、エルボ）を加熱する際、配管１０１Ａの腹側と背側の素線の疎密を略均一にすることが可能であり、当該部分に略均一な磁場を生じて酸化処理対象物ＰＢを略均一に加熱し、酸化皮膜を略均一に生成することができる。

【0066】

また、本実施形態に係る酸化処理装置１Ｄは、コイル３５、３５Ａを広範囲に渡って囲む場合、螺旋形状のコイルに比べて部材数を少数に抑制することが可能であり、数量が少量であるゆえに布設にともなう作業時間も短くなる。また、長尺な配管１０１、１０１Ａへコイル３５、３５Ａを着脱する作業を容易化できる。

【0067】

したがって、本実施形態に係る酸化処理装置１、１Ａ，１Ｂ、１Ｃ、１Ｄおよび酸化処理方法は、酸化処理対象物ＰＢを広範囲に渡って略均一に高周波誘導加熱を行うことができる。

【0068】

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、その他の様々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とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0069】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 酸化処理装置
２ 中空導電体
３ 中空部
５ 冷却剤流路
６ コイル
７ 冷却装置
８ 交流電源
１１ 導電性嵌入部
１２ 導電性嵌合穴
１３ シール部材
１５ 熱反射体
１６ 酸素供給流路
１７ 真空排気装置
１８ 磁気飽和確認装置
２１ 真空ポンプ
２２ 真空区画壁
２５ 温度測定装置
２６ 電流振幅調整装置
２７ 周波数調整装置
２８ 処理対象物冷却装置
３１ 第二コイル
３２ 導線
３５、３５Ａ コイル
３５ａ 直線部分
３５ｂ 連結部分
３５ｃ 曲線部分
１０１、１０１Ａ 配管
１０２、１０２Ａ 内面
１０３、１０３Ａ 外面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】