WO2024190040A1

WO2024190040A1 - インピーダー装置を備えたマンドレル、電縫管製造装置及び電縫管の製造方法

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Publication number: WO2024190040A1
Application number: PCT/JP2023/046526
Authority: WO
Inventors: 芳明廣田; 道俊谷本; 朗今西
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Priority date: 2023-03-16
Filing date: 2023-12-25
Publication date: 2024-09-19
Anticipated expiration: 2025-09-16
Also published as: JPWO2024190040A1; EP4647201A1

Abstract

本発明は、誘導加熱による電縫管製造用インピーダー装置の劣化、損傷、それに伴う溶接効率の低下、マンドレル破損防止、生産への障害を適切に抑制することを目的とする。本発明に係るマンドレル及びインピーダー装置は、誘導電流により溶融された端部同士が溶接されるオープン管において、当該オープン管の内部に設けられる電縫管製造用のマンドレル及びインピーダー装置であって、磁性材料からなるインピーダーコアと、前記インピーダーコアの内側に位置しており、前記インピーダーコアの支持部材となる、所定方向に伸長された電縫管製造用のマンドレルと、を有し、前記インピーダーコアの一部には、前記マンドレルの伸長方向に沿って所定の範囲内の大きさで、凹部領域が形成されており、前記走行方向に対して直交する方向における前記凹部領域の大きさは、２０ｍｍ以上、前記マンドレルの外形寸法の長さの１／３の大きさ以下である。

Description

インピーダー装置を備えたマンドレル、電縫管製造装置及び電縫管の製造方法

　本発明は、電縫管の製造に用いられる、インピーダー装置を備えたマンドレル、及び、電縫管製造装置と、電縫管の製造方法に関する。

　一般に、金属管を製造する方法としては、金属帯板を曲げながら溶接によって管形状とする方法（電縫管やスパイラル管等）の他、金属ビレットに穿孔して製造する方法（シームレス管）や、押し出しによる方法等がある。これらのうち、電縫管は、特に生産性が高く、しかも安価に製造できることから、大量に生産されている。

　電縫管の製造にあたっては、以下のような製造方法が行われている。かかる製造方法について、図１８を参照しながら、簡単に説明する。図１８は、電縫管の製造方法の様子を模式的に示した説明図である。なお、図１８では、図の簡略化のために、成形ロールの図示は省略している。

　図１８に示したように、まず、鋼やステンレス鋼などを用いた金属帯板を、走行させながら円筒状になるように成形し、オープン管を形成する（図１８のＡ－Ａ断面～Ｃ－Ｃ断面を参照。）。この際、オープン管の内部には、図に示したように、開口部からマンドレルが挿入されている。次いで、オープン管の開口部を挟んで対向する端面部（以下、単に「オープン管の端部」ともいう。）に高周波電流を流して溶融温度まで加熱し、この状態でスクイズロール（図示せず。）を用いてオープン管の両端面部の端面同士を圧接溶接して、管状にする。溶接に伴い、図１８のＤ－Ｄ断面に示したように、溶接が施された箇所には、溶接ビードが形成される。この溶接ビードは、マンドレルの先端に設けられた切削バイトにより取り除かれ、最終的には、図１８のＥ－Ｅ断面に示したような形状を有する電縫管が製造される。

　オープン管の端部への高周波電流の供給方法としては、例えば図１８に示したように、オープン管の外周面に沿って誘導コイル（ソレノイドコイル）を設け、この誘導コイルに一次電流を流すことで、オープン管に誘導電流を直接発生させる方法がある。このとき、誘導コイルに通じる電流には、一般的に１００ｋＨｚ～４００ｋＨｚ程度の高周波電流が使われる。ここで、この高周波電流により誘起される誘導電流のうち、オープン管の内周を回ろうとする、溶接に関与しない誘導電流を阻止するため、オープン管の内側（一般的には、マンドレルの外周部）には、インピーダーと呼ばれるフェライトや電磁鋼などの強磁性体を配置することが多い（図１８においては、インピーダーの図示は省略している。）。

　ここで、上述のように誘導コイルを用いてオープン管表面に誘導電流を発生させた場合、発生した磁束がオープン管内に侵入することで、誘導コイル直下に位置するオープン管の開口部は、強磁場となる。オープン管の内部が強磁場になると、発生した磁束によりインピーダーが磁束飽和したり焼損したりする。これにより、内周電流が抑えきれずに、内周電流による誘導加熱によって内面ビードカット用のバイトを連結するマンドレルが加熱され、破断することがある。かかるマンドレルの破断が発生した場合には、長時間の安定した操業ができなくなってしまう。

　そこで、上記のような、インピーダーの磁束飽和や焼損を起因とする、誘導電流によるマンドレル自身の加熱に伴うマンドレルの破損を防止するための構造として、特許文献１には、インピーダー装置が備える外筒管の焼損を防止するためのプロテクターを適用可能な構造が開示されている。特許文献１によれば、半円筒状のセラミックにより構成されるプロテクターを、外筒管の少なくとも上半部外周に設けることにより、当該外筒管を断熱して、外筒管の焼損事故の発生の抑制を図っている。

　また、特許文献２には、インピーダーコアの内部に設けられる強度支持材が誘導加熱されることを防止するために、当該強度支持体の外周を電気伝導度の高い材料で被覆する構造が開示されている。特許文献２によれば、インピーダーコアの断面積を小さくすることなく、強度支持体が誘導加熱により劣化することの防止を図っている。

実公昭５９－８８６９号公報特開２００１－６２５７２号公報

　ところで、上述のようにオープン管の内部が強磁場になることによりインピーダーが破損した場合（具体的にはインピーダーが磁気飽和以上の磁場にさらされる場合）、インピーダーは磁性を失うことで内周電流の抑制機能を失って、管内面を流れる誘導電流を阻止することができなくなる場合がある。その結果、溶接効率の大幅悪化、マンドレルの破断などにより、溶接不能に陥ってしまう。

　上述のように、特許文献１及び特許文献２には、それぞれ、インピーダーの外部に設けられる外筒管、及び、内部に設けられる強度支持体の破壊を抑制するための構造が開示されている。しかしながら、インピーダーコアそのものの構造に着目して、当該インピーダーを保護することは開示されていない。すなわち、従来の電縫管製造装置では、問題となる原因に対処していない。

　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、誘導加熱による電縫管製造用インピーダー装置の劣化、損傷、それに伴う溶接効率の低下、マンドレル破損防止、生産への障害を適切に抑制することを目的とする。

　上記事情に鑑みて完成された本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）電縫管製造用のインピーダー装置を備えたマンドレルであって、磁性材料からなるインピーダーコアを有するインピーダー装置と、前記インピーダーコアの内側に位置しており、前記インピーダーコアの支持部材となる、所定方向に伸長されたマンドレルと、を有し、前記インピーダーコアの一部には、前記マンドレルの伸長方向に沿って所定の範囲内の大きさで、凹部領域が形成されており、前記伸長方向に対して直交する方向における前記凹部領域の大きさは、１０ｍｍ以上、前記マンドレルの外周長の１／３の大きさ以下である、マンドレル。
（２）前記伸長方向における前記凹部領域の長さは、１００ｍｍより大きく前記インピーダーコアの全長以下である、（１）に記載のマンドレル。
（３）前記インピーダー装置は、前記インピーダーコアの外側に、前記インピーダーコアとの間に空隙が存在するように設けられた中空のインピーダーケースを更に有しており、前記インピーダーケースの中空部分には、冷却水が通流される、（１）又は（２）に記載のマンドレル。
（４）前記凹部領域は、前記インピーダー装置の少なくとも上部が下方へ湾曲されることにより形成される、（１）～（３）の何れか１つに記載のマンドレル。
（５）前記凹部領域は、前記インピーダーコアの少なくとも一部が除去された切り欠き部である、（１）～（３）の何れか１つに記載のマンドレル。
（６）前記凹部領域の底部では、前記マンドレルの表面が露出する、（５）に記載のマンドレル。
（７）露出した前記マンドレルの表面には、電磁シールド材が設けられる、（６）に記載のマンドレル。
（８）前記電磁シールド材は、銅メッシュである、（７）に記載のマンドレル。
（９）前記凹部領域の底部における前記マンドレルの露出部分には、前記走行方向に伸長するスリットが形成されている、（６）～（８）の何れか１つに記載のマンドレル。
（１０）前記スリットを形成する金属部分の幅が、前記誘導電流の浸透深さよりも小さい、（９）に記載のマンドレル。
（１１）前記マンドレルの内部には冷却水が通流され、前記マンドレルにおける前記スリットの形成部分には、封止部材が設けられている、（９）又は（１０）に記載のマンドレル。
（１２）前記凹部領域の少なくとも一部又は全部における直下の前記マンドレルには、鉛直方向に貫通する貫通孔が形成されている、（１）～（１１）の何れか１つに記載のマンドレル。
（１３）前記インピーダーコアは、前記マンドレルの上半部外周のみに設けられる、（１）～（１２）の何れか１つに記載のマンドレル。
（１４）所望の電縫管の形状を成形するための成形ロール群と、誘導電流を発生させるための誘導コイルと、所定方向に伸長された電縫管製造用のマンドレルと、を有する電縫管製造装置であって、前記マンドレルの一部には、磁性材料からなるインピーダーコアを有するインピーダー装置が設けられており、前記インピーダーコアの一部には、前記マンドレルの伸長方向に沿って所定の範囲内の大きさで、凹部領域が形成されており、前記伸長方向における前記凹部領域の大きさは、（前記誘導コイルの幅＋１００ｍｍ）以上、前記インピーダーコアの全長以下であり、前記伸長方向に対して直交する方向における前記凹部領域の大きさは、１０ｍｍ以上、前記マンドレルの外周長の１／３の大きさ以下である、電縫管製造装置。
（１５）所定の走行方向に搬送されながら筒状に曲げられてきたオープン管において、当該オープン管の端部を、誘導電流により溶融させたうえで、前記端部同士を突き合わせて電縫溶接する電縫管の製造方法において、（１）～（１３）の何れか１つに記載のマンドレルを、前記凹部領域が前記オープン管の前記端部と対向し、かつ、前記誘導電流を発生させるための誘導コイルの配置位置の少なくとも一部が前記マンドレルの伸長方向における前記凹部領域に包含されるように、前記オープン管の内部に配置する、電縫管の製造方法。
（１６）前記オープン管、前記インピーダー装置、及び、前記マンドレルを、前記オープン管の径方向に切断したときの断面において、前記凹部領域における前記インピーダー装置の上端と前記オープン管の端部の下端との離隔距離が、前記走行方向における前記凹部領域よりも上流側における前記インピーダー装置の上端と前記オープン管の端部の下端との離隔距離よりも大きい、（１５）に記載の電縫管の製造方法。
（１７）前記伸長方向における前記凹部領域の長さは、前記誘導電流を発生させる誘導コイルの直下位置を基準として、前記誘導コイルの上流側５０ｍｍの位置から前記誘導コイルの下流側５０ｍｍの位置までの範囲を包含可能な長さである、（１５）又は（１６）に記載の電縫管の製造方法。

　以上説明したように本発明によれば、誘導加熱による電縫管製造用インピーダー装置の劣化、損傷を適切に抑制することができる。

電縫管の製造に用いられる従来のインピーダー装置を備えたマンドレルの構成の概略を模式的に示す模式図である。電縫管の製造に用いられる従来のインピーダー装置を備えたマンドレルのＡ－Ａ断面の概略を模式的に示す模式図である。従来の電縫管製造装置の構成の概略を模式的に示す側面図である。従来の電縫管製造装置の構成のＡ－Ａ断面の概略を模式的に示す断面図である。本発明の第１の実施形態に係るインピーダー装置を備えたマンドレルの構成の概略を模式的に示す側面図である。同実施形態に係るインピーダー装置を備えたマンドレルの構成のＡ－Ａ断面の概略を模式的に示す断面図である。同実施形態に係る電縫管製造装置の構成の概略を模式的に示す斜視図である。同実施形態に係るインピーダー装置を備えたマンドレルを用いた電縫管製造装置の構成の概略を模式的に示す側面図である。同実施形態に係るインピーダー装置を備えたマンドレルを用いた電縫管製造装置の構成のＡ－Ａ断面の概略を模式的に示す断面図である。図６の電縫管製造装置が備えるインピーダー装置の変形例を示す側面図である。同実施形態に係るインピーダー装置における凹部領域の周方向での形成幅について説明したＡ－Ａ断面の断面図である。同実施形態に係るインピーダー装置の変形例を示す断面図である。同実施形態に係るインピーダー装置の変形例を示す側面図である。同実施形態に係るインピーダー装置の変形例を示す断面図である。同実施形態に係るインピーダー装置の変形例を示す上面図である。図１３に示すインピーダー装置のＡ－Ａ断面の断面図である。同実施形態に係るマンドレル及びインピーダー装置の変形例を示す部分拡大図である。同実施形態に係るマンドレル及びインピーダー装置の変形例を示す部分拡大図である。同実施形態に係るマンドレル及びインピーダー装置の変形例を示す部分拡大図である。本発明の第２の実施形態にかかる電縫管製造装置の構成の概略を模式的に示す側面図である。図１６の電縫管製造装置が備えるマンドレル及びインピーダー装置の変形例を示す側面図である。電縫管が製造される様子を模式的に示した説明図である。

　以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。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構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

　また、本明細書の説明において、「上流」及び「下流」という場合は、それぞれ、後述する金属帯板又はオープン管の走行方向における、「上流」及び「下流」を指すものとする。

（従来の電縫管製造装置）
　まず、従来の電縫管製造装置について説明する。図１Ａ及び図１Ｂは、電縫管の製造に用いられる従来のインピーダー装置を有するマンドレルの構成の概略を模式的に示す模式図であり、図２及び図３は、それぞれ従来の電縫管製造装置１の構成の概略を模式的に示す側面図及び断面図である。

　先だって説明したような電縫管の製造に際しては、図１Ａ及び図１Ｂに示したようなインピーダー装置１を有するマンドレル３が用いられてきた。ここで、インピーダー装置１は、必要に応じてマンドレル３に設置される装置である。図１Ａ及び図１Ｂに示したように、かかるインピーダー装置１は、インピーダーコア２と呼ばれる磁性体のコアを有している。

　マンドレル３は、図１Ａのｚ軸方向に伸長した部材であり、例えば溶接点Ｖの上流側において片持ち保持されている。マンドレル３は、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼からなる強度のある非磁性体により構成された、環状の部材である。環状のマンドレル３は、中実構造を有していてもよいし、中空構造を有していてもよい。また、中空構造を有するマンドレル３の内部には、図１Ｂに示すように芯材３ａが設けられていてもよいし、又は、インピーダー装置１を冷却するための冷却水が通流していてもよい。

　また、マンドレル３の外周における所定の範囲には、誘導コイル８により発生した誘導電流のうち、オープン管９の内周面を回ろうとする溶接に関与しない誘導電流が流れるのを防止するために、インピーダーと呼ばれる磁性体のコア（すなわち、インピーダーコア２）が、マンドレル３を被うように設けられている。インピーダーコア２は、例えばソフトフェライト、電磁鋼、アモルファス合金等からなる強磁性体により構成されている。

　ここで、インピーダーコア２は、例えば樹脂製の材料からなるインピーダーケース６に収納されており、折損などによる破壊から保護されている。また、インピーダーケース６の内部には、例えば冷却水が供給されており、かかる冷却水により、インピーダーコア２の冷却が行われる。以下の説明においては、説明の簡略化のために、ローラー４及びインピーダーケース６の図示を省略する。

　かかるインピーダー装置１は、オープン管９の内部に挿入される。マンドレル３の先端部分には、インピーダー装置１のオープン管９への挿入を容易にするためのローラー４と、オープン管の走行方向にそって延伸する溶接ビードを切削するための切削バイト５と、が設けられている。ローラー４は、切削バイト５と押し合うことで、切削バイト５による溶接ビードの切削を安定化させる。また、切削バイト５は、マンドレル３における溶接点Ｖより下流側の先端に取りつけられており、溶接で管内面に生じる溶接ビードを削り取る。また、管外面においても、管外面に生じる溶接ビードを削り取る切削バイト（図示せず。）が存在している。

　図２及び図３に示すように、電縫管製造装置７では、被溶接材である金属帯板が、平板状態から走行中に成形ロール（図２及び図３では図示せず）で徐々に曲げ加工されながら円筒状にロール成形されて、筒状のオープン管９の形に成形される。オープン管９は、電縫管製造装置１を構成する部材の一つであるスクイズロール（図２及び図３では図示せず）により、開口部９ａを介して向かい合う端部９ｂ同士が押しつけられる。これにより、オープン管９は、溶接点Ｖで接触するように通材されることとなり、通常は、ヘッドロール（図示せず）でこの溶接部を斜め上方から押さえつける。

　オープン管９の外周であって、走行方向Ｒにおける溶接点Ｖの上流側には、オープン管９の端部９ｂを溶融させるための誘導電流を発生させる誘導コイル８が設けられている。誘導コイル８は、オープン管９の外周面に沿って周回するように設けられている。オープン管９の端部９ｂは、誘導電流により溶融された状態で前記スクイズロールにより圧接溶接されることにより、管状に成形される。なお、図３においては誘導コイル８の図示を省略している。

　ここで、従来の電縫管製造装置７における誘導コイル８は、上述したようにオープン管９の全周を周回している。すなわち、誘導コイル８は、オープン管９の開口部９ａを跨ぐようにして配置されている。このような場合、誘導コイル８によって発生した、高密度の磁束Ｆが直接インピーダー装置１に入ることにより、インピーダーコア２が磁束飽和して焼損してしまう場合がある。

　本発明者らが調査したところによると、インピーダーコア２の焼損原因は、特に以下の２点にあることが分かった。
（１）図３に示すように、開口部９ａからオープン管９の内部に侵入した磁束Ｆが、直接インピーダーコア２に入り磁束飽和を起こすこと。
（２）図３に示すように、インピーダーコア２は端部９ｂの下端部の近くに配置されるため、端部９ｂを流れる誘導電流により発生する磁束Ｆで磁束密度が高くなり、磁束飽和を起こすこと。

　そして、磁束飽和したインピーダー装置１は、内周電流を抑制できず、管内周を流れる誘導電流によりさらに加速して発熱し、磁気性能を失うキュリー点温度を超えることとなる。インピーダーコア２の素材がソフトフェライトの場合には、かかる発熱によって熱応力による割れが生じて使用不能となり、インピーダーコア２の素材が電磁鋼である場合には、溶損を引き起こし使用不能となる。

　ここで、インピーダーコア２の素材であるソフトフェライト等の強磁性体は、誘導電流のそばに配置することで、この誘導電流の流れを阻害できるという特徴を示す。その反面、これら強磁性体は、初透磁率が空気の１０００倍以上（磁気抵抗が１／１０００以下）であることから、磁束を集める性質も持っている。これにより、磁束が選択的に磁気抵抗の小さな強磁性体（インピーダーコア２）内を貫通するため、特に磁束密度が高くなる傾向がある。

　また、前述のように、マンドレル３は走行方向Ｒの上流側において片持ち保持されている。このため、切削バイト５を内面ビードに当接させるために、オープン管９の内部において、インピーダーコア２の位置が上方へ偏心せざるを得ない場合もある。このとき、結果として、誘導コイル８にインピーダーコア２が近寄せられる場合もある。このように、インピーダーコア２と磁束発生源である誘導コイル８との離隔距離、及び、インピーダーコア２と端部９ｂの下端部との離隔距離、のそれぞれが小さくなりやすいため、更に磁束密度が高くなる傾向がある。

　そこで本発明者は、インピーダーコア２に入る磁束Ｆを飽和磁束密度以下に低減し、かつ、この飽和磁束密度以下の状態を維持することができる方法について検討した。具体的には、インピーダーコア２の磁束密度が高い領域は、端部９ｂの下端部近傍の特定の領域（より具体的には、インピーダーコア２の上部側の領域）に集中することが多いことから、かかる領域の磁束密度を低減する方法について検討した。

　その結果、磁束密度が磁束発生源からの距離の２乗に反比例することを利用することで、インピーダーコア２を磁束飽和させずに使用できることに着目した。具体的には、インピーダーコア２のうち、誘導コイル８に近く磁束密度が高くなる領域のみにおいて、当該領域以外の部分と比べて、インピーダーコア２と誘導コイル８及び端部９ｂの下端部との間の距離を大きくすることで、インピーダーコア２の磁束密度を下げることができることを知見した。以下、この知見により完成した本発明の好適な実施形態を述べる。

（第１の実施形態）
＜インピーダー装置を有するマンドレルの構成について＞
　まず、図４Ａ及び図４Ｂを参照しながら、本発明の第１の実施形態に係るインピーダー装置を有するマンドレルの構成を説明する。図４Ａは、本実施形態に係るインピーダー装置を有するマンドレルの構成の概略を示す側面図であり、図４Ｂは、図４Ａに示したインピーダー装置を有するマンドレルのＡ－Ａ断面図である。

　図４Ａ及び図４Ｂに示すように、本実施形態に係るインピーダー装置１１０は、インピーダーコア１１１と、インピーダーケース６と、を有している。また、マンドレル３には、ローラー４及び切削バイト５が設けられている。

　ここで、マンドレル３、ローラー４、及び、切削バイト５、並びに、本実施形態に係るインピーダー装置１１０におけるインピーダーケース６については、図１に示したマンドレル３、ローラー４、及び、切削バイト５、並びに、従来のインピーダー装置１におけるインピーダーケース６と同様のものであるため、以下では説明は省略する。

　本実施形態に係るインピーダーコア１１１は、マンドレル３の外周における所定の範囲に設けられるものであり、誘導コイルにより発生した誘導電流のうち、オープン管の内周面を回ろうとする溶接に関与しない誘導電流が流れるのを防止するために設けられる。

　かかるインピーダーコア１１１には、絶縁性を有する強磁性体が用いられる。ここで、本明細書において、「強磁性体」とは、初透磁率が１０００以上である物質のことを言う。また、強磁性体が「絶縁性を有する」とは、その導電率が、１×１０^－３　Ｓ／ｍ以下であることを意味する。

　本実施形態に係るインピーダーコア１１１として使用可能な素材としては、例えば、上記のような初透磁率を満足する、ソフトフェライト、電磁鋼、アモルファス合金等を挙げることができる。

　また、本実施形態に係るインピーダーコア１１１の一部には、図４Ａに示したように、マンドレル３の伸長方向（図４Ａにおけるｚ軸方向）に沿って、所定の範囲内の大きさで、凹部領域１１３が形成されている。

　本実施形態に係るインピーダー装置１１０は、誘導コイル８とともに用いられる。かかる凹部領域１１３が形成される範囲（より詳細には、図４Ａに示したｚ軸方向の範囲）は、以下で改めて説明するように、誘導コイル８によって発生した磁束の影響が及ぶ範囲を考慮して設定される。

　例えば、本実施形態に係るインピーダーコア１１１において、かかる凹部領域１１３が設けられるｚ軸方向の範囲の大きさ（図４Ａにおける長さＬ１）は、１００ｍｍより大きく、インピーダーコア１１１の全長以下であることが好ましい。

　より詳細には、凹部領域１１３が設けられるｚ軸方向の範囲の大きさは、上記のように、用いられる誘導コイル８の大きさにもよるが、例えば、誘導コイル８の長さ＋１００ｍｍ以上、誘導コイル８の長さ＋３００ｍｍ以下となるように設計することが好ましい。

　一方、マンドレル３の伸長方向（図４Ａにおけるｚ軸方向）に対して直交する方向（図４Ａにおけるｘ軸方向）の凹部領域１１３の大きさ（より詳細には、凹部領域１１３の底面でのｘ軸方向の長さ、図４Ｂにおける長さＬ２）は、１０ｍｍ以上、マンドレル３の外周長の１／３の大きさ以下、とする。このような大きさは、概ね、電縫管の製造に用いられるオープン管９における開口部９ａの幅程度の大きさに相当する。

　かかる凹部領域１１３は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、例えばインピーダーコア１１１の上部の一部分において、インピーダーコア１１１をマンドレル３の厚み方向に除去することで形成される。すなわち、本実施形態に係る凹部領域１１３は、インピーダーコア１１１の少なくとも一部を切り欠くことで形成される切り欠き部であるといえる。

　インピーダーコア１１１に形成される凹部領域１１３の深さは、特に限定されるものではなく、インピーダーコア１１１の一部を除去して、インピーダーコア１１１の厚みを薄くしたものとしてもよいし、該当部分のインピーダーコア１１１を、厚みと略一致する深さで除去（すなわち、該当部分のインピーダーコア１１１を全部除去）することで形成してもよい。また、はじめから該当部分だけはインピーダーコア１１１を設置しないようにしてもよい。

　図４Ａ及び図４Ｂに示した例では、凹部領域１１３は、インピーダーコア１１１の厚みと略一致する深さでインピーダーコア１１１が除去された場合を示している。かかる場合には、凹部領域１１３の底部に、マンドレル３の表面が露出することとなる。

　インピーダーコア１１１の上部（ｙ軸正方向側の部分）に、このような凹部領域１１３が形成されることで、かかる凹部領域１１３において、インピーダーコア１１１と、誘導コイル８及びオープン管９の端部９ｂの下端部と、の間の離隔距離を大きくすることができる。かかる凹部領域１１３が設けられる範囲は、以下であらためて説明するように、高密度の磁束が集中する部分であることから、このような凹部領域１１３の形成によって、インピーダーコア１１１の磁束密度を下げることができる。これにより、誘導加熱によるインピーダーコア１１１の劣化及び損傷を、適切に抑制することができる。

　本実施形態に係るインピーダーコア１１１は、図４Ａ及び図４Ｂに示したように、例えば樹脂製の材料からなるインピーダーケース６に収納され、折損などによる破壊から保護されている。

　また、図４Ｂに例示したように、かかるインピーダーケース６は、インピーダーコア１１１の外側に、インピーダーコア１１１との間に空隙が存在するように設けられることが好ましい。この場合に、インピーダーケース６の中空部分（インピーダーコア１１１との間の空隙部分）に対し、冷却水が通流されることが好ましい。

　先程から説明しているように、本実施形態に係る凹部領域１１３は、インピーダーコア１１１の少なくとも一部を除去して、凹部領域１１３におけるインピーダーコア１１１の厚みを薄くする（場合によっては、全て除去する）ことで形成される。インピーダーケース６の中空部分に冷却水が通流されることで、凹部領域１１３の形成部分には、凹部領域１１３以外の部分と比べてより多くの冷却水が流れるようになり、凹部領域１１３の形成部分を、より効率的に冷却することが可能となる。これにより、凹部領域１１３の発熱をより防止することが可能となり、インピーダーコア１１１の劣化及び損傷を、より防止することが可能となる。

＜電縫管製造装置１００の構成について＞
　続いて、図５～図８を参照しながら、本実施形態に係るインピーダー装置１１０を用いた電縫管製造装置１００の構成を説明する。図５、図６及び図８は、電縫管製造装置１００の構成の概略を示す側面図である。また図７は、図６に示す電縫管製造装置１００のＡ―Ａ断面図である。なお、以下の説明においては、説明の簡略化のために、マンドレル３に設けられるローラー４と、インピーダー装置１１０が有するインピーダーケース６の図示を省略する。また、電縫管製造装置１００の構成において、図１Ａ～図３に示した電縫管製造装置７と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、重複説明を省略する。

　本実施形態に係る電縫管製造装置１００は、図５に示したように、所定の走行方向に搬送されながら筒状に曲げられてきたオープン管９において、かかるオープン管９の端部を誘導電流により溶融させたうえで、上記端部同士を突き合わせて電縫溶接する、電縫管の製造に用いられる装置である。かかる電縫管製造装置１００は、上記のようなインピーダー装置１１０（図５では図示せず。）に加えて、所望の電縫管の形状を成形するための成形ロール群１０１と、誘導コイル８と、を有している。また、図５に示したように、誘導コイル８の更に下流側には、一対のスクイズロール１０３が設けられている。ここで、上記オープン管９の素材としては、例えば、鋼やステンレス鋼が用いられる。また、以下では、図５に示したような電縫管製造装置１００の構成のうち、特に誘導コイル８とインピーダー装置１１０とに着目して、説明を行うこととする。

　本実施形態に係る電縫管製造装置１００は、図６及び図７に示すように、オープン管９の外周に沿って設けられる誘導コイル８と、オープン管９の内部に設けられる、マンドレル３に装着されたインピーダー装置１１０と、を有している。

　上記のように、本実施形態に係るインピーダーコア１１１の一部には、凹部領域１１３が形成されている。この凹部領域１１３が形成されている領域を、電縫管製造装置１００を構成する誘導コイル８との関係に着目しながら、改めて説明すると、以下のようになる。

　すなわち、本実施形態に係るインピーダーコア１１１において凹部領域１１３が形成される領域は、上記したように、磁束密度が高くなる領域に対応していることが好ましい。そのため、本実施形態に係るインピーダー装置１１０は、例えば図６に示したように、凹部領域１１３がオープン管９の端部９ｂと対向し、かつ、誘導コイル８の配置位置の少なくとも一部がマンドレル３の伸長方向における凹部領域１１３に包含されるように、オープン管９の内部に配置される。

　具体的には、凹部領域１１３は、例えば、オープン管９の走行方向Ｒにおいて、誘導コイル８の上流側５０ｍｍ前後から溶接点Ｖまでの範囲（以下、「被磁束影響範囲Ｘ１」という。）のうち、特に磁束による影響が強い誘導コイル８の直下範囲Ｘ２の少なくとも一部を含むように形成されることが好ましい。例えば、凹部領域１１３は、誘導コイル８の直下位置を基準として、誘導コイル８の上流側５０ｍｍの位置から誘導コイル８の下流側５０ｍｍの位置までの範囲を包含可能な長さ、とすることが好ましい。

　このとき、凹部領域１１３は、例えば図６に示すように、被磁束影響範囲Ｘ１の全体に形成されてもよいし、例えば図８に示すように、直下範囲Ｘ２及びその上流側（図８におけるｚ軸負方向側）のみにおいて形成されてもよい。

　すなわち、本実施形態においてインピーダー装置１１０は、図６及び図７に示すように、凹部領域１１３の形成部分におけるインピーダー装置１１０の上端部と、オープン管９の端部９ｂの下端部との間の離隔距離Ｈ１が、凹部領域１１３の非形成部分（本実施形態では、例えば凹部領域１１３よりも上流側）におけるインピーダー装置１１０の上端部と、オープン管９の端部９ｂの下端部との間の離隔距離Ｈ２よりも大きくなるように構成される。

　なお、インピーダー装置１１０の上端部とは、図６に示した場合を例に説明すると、凹部領域１１３の形成部分においては、例えば露出したマンドレル３の上端部のことをいい、凹部領域１１３の非形成部分（凹部領域１１３よりも上流側）においては、インピーダーコア１１１の上端部のことをいう。

　本実施形態によれば、少なくとも直下範囲Ｘ２を含むようにインピーダーコア１１１に凹部領域１１３が形成されるため、インピーダーコア１１１と、磁束発生源である誘導コイル８又はオープン管９の端部９ｂの下端部と、の離隔距離が大きくなる。これにより、インピーダーコア１１１に磁束Ｆが入り込むことを抑制したり、インピーダーコア１１１に入り込む磁束Ｆを減衰させたりすることができ、インピーダーコア１１１が磁束飽和を起こすことが抑制できる。これにより、本実施形態に係るインピーダー装置１１０においては、インピーダーコア１１１の発熱を抑制すると共に、インピーダーコア１１１及びインピーダー装置１１０の損傷が抑制され、電縫管の安定生産を長時間にわたって継続させることができる。また、この結果、インピーダー装置１１０の交換に伴う製造ラインの休止を低減できるため、インピーダー装置１１０のメンテナンスに要する時間及び費用を削減できる。

　なお、図９に示すようにインピーダーコア１１１における凹部領域１１３の周方向における幅Ｙ１は、少なくとも、直上に位置するオープン管９の開口部９ａの開口幅Ｙ２と同じであることが好ましく、開口幅Ｙ２よりも大きいことがより好ましい。凹部領域１１１の幅Ｙ１が、開口部２ａの開口幅Ｙ２と同じであるか、より好ましくは大きい幅Ｙ１で形成されることで、インピーダーコア１１１に磁束Ｆが入り込むことを、より適切に抑制できる。

　なお、本実施形態によれば、凹部領域１１３は、インピーダーコア１１１の上部において、少なくとも開口部９ａの開口幅Ｙ２以上の幅Ｙ１で、インピーダーコア１１１を除去することにより形成されることが好ましい。本実施形態によれば、このようにインピーダーコア１１１がマンドレル３の外周面に沿って全周にわたって設けられない場合であっても、端部９ｂから回り込む誘導電流を適切に抑制することができる。

　この点について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、マンドレル３に装着された本実施形態に係るインピーダー装置１１０の変形例を示した断面図である。
　本発明者らが鋭意検討したところ、インピーダーコア１１１はマンドレル３の外周面の一部（より詳細には、少なくともマンドレル３の上半部）に設置されていれば、端部９ｂからオープン管９の内周側に回り込む誘導電流を抑制できることを知見した。すなわち、インピーダーコア１１１は、図１０に示すようにインピーダー装置１１０の上半部外周のみ（すなわち、１／２周分円弧状に拡がった領域のみ）に設けられていてもよい。これにより、端部９ｂからオープン管９の内周側に周りこむ誘導電流を適切に抑制できると共に、インピーダー装置１１０の質量及び断面積を低減することができる。

　図１０に示した変形例は、例えば、管径が小さい電縫管を製造する電縫管製造装置において本実施形態に係るインピーダー装置１１０を適用する場合に、特に有用である。すなわち、製造する電縫管の管径が小さい場合、オープン管９内に設けられるマンドレル３の径も小さくなる。そのため、マンドレル３に装着するインピーダーコア１１１の質量を軽くしないと、マンドレル３に撓みが生じ、効果的にビードカットができなくなる場合が生じたり、インピーダーとしての効果が薄れたりするという問題が生じる可能性がある。そのため、インピーダーが効果的に機能する部分にのみ（図１０の例では、マンドレル３の上半部外周のみ）にインピーダーコア１１１を配置することでインピーダーコア１１１を軽量化し、マンドレル３に撓みが生じることを抑制できる。これにより、管径が小さい電縫管を製造する場合であっても、効果的にビードカットができるとともに、インピーダーとしての効果が薄れることを抑制できる。

　なお、上記したインピーダーコア１１１の除去により露出したマンドレル３の表面（換言すれば、インピーダーコア１１１における凹部領域１１３の形成部分）には、図１１に示すように、マンドレル３を保護するための電磁シールド材１２０を設けてもよい。電磁シールド材１２０は、マンドレル３と同様に、非磁性体であることが好ましい。かかる電磁シールド材１２０の素材としては、例えば、絶縁対策を施した銅板や銅メッシュ、カーボン、カーボンファイバー等を用いることが可能である。また、電磁シールド材１２０は、表面が絶縁被覆された編組線メッシュのように、磁場により電磁シールド材１２０自体が発熱しにくい構造、形状を有していることがより好ましい。また、露出したマンドレル３の表面（インピーダーコア１１１における凹部領域１１３の形成部分）には、電磁シールド材１２０に代えて、凹部領域１１３を被うようにして追加のインピーダーが設けられてもよい。

　また、図１２に示すように、凹部領域１１３の形成により露出したマンドレル３の少なくとも一部又は全長にわたって、当該マンドレル３を鉛直方向に貫通する貫通孔３ｂを形成してもよい。このように貫通孔３ｂを形成することにより、磁束Ｆは、磁気抵抗の大きな空間を通りにくくなる。その結果、オープン管９の端部９ｂへ磁束がより多く入るようになり、マンドレル３の発熱をより抑制することができる。

　なお、図１２においてはインピーダーコア１１１がマンドレル３の外周面に沿って上半部に設置されている際に貫通孔３ｂを形成する場合を例に図示を行った。しかしながら、例えば図７に示したように、インピーダーコア１１１がマンドレル３の全周に亘って設けられている場合であっても、貫通孔３ｂの形成部分となるインピーダー装置１１０の上部と下部でインピーダーコア１１１を除去することで、貫通孔３ｂを形成できる。かかる場合、インピーダーコア１１１がマンドレル３の下部まで配置されることで、インピーダーコア１１１及びマンドレル３の損傷を防ぎながら、オープン管９内周側に回り込む誘導電流を、より抑制できる。

　また更に、上記したインピーダーコア１１１の除去により露出したマンドレル３には、図１３及び図１４に示すように、当該マンドレル３の一部を切り欠いて、マンドレル３が残った金属部分である格子３ｃを挟んで相互に離隔した複数のスリット３ｄを形成してもよい。従って、マンドレル３におけるスリット３ｄの形成部分では、マンドレル３の周方向に沿って、マンドレル３が残る格子３ｃとマンドレル３が切り欠かれたスリット３ｄとが交互に並んで配置される。

　スリット３ｄは、オープン管９の走行方向Ｒにおいて、少なくとも磁束による影響が強い直下範囲Ｘ２をカバーするように形成されることが好ましく、走行方向Ｒにおける直下範囲Ｘ２の前後５０ｍｍ程度までの範囲で伸長して形成されることがより好ましい。

　また、スリット３ｄの間に形成される金属部分である格子３ｃの１本あたりの形成幅Ｙ３及び深さＨ３（図１４を参照）は、少なくとも開口部９ａや端部９ｂからの誘導電流が閉回路を形成しない大きさであればよい。換言すれば、格子３ｃの１本あたりの形成幅Ｙ３や深さＨ３は、電流の周波数、並びに、マンドレル３の導電率及び初透磁率により定まる誘導電流の浸透深さの２倍以下であれば、特に限定されるものではない。なお、上記誘導電流の浸透深さは、以下の式（１）に基づき算出することが可能である。

　　δ＝５．０３×（ρ／μｆ）^０．５・・・式（１）

　ここで、上記式（１）において、
　　δ：浸透深さ（単位：ｃｍ）
　　ρ：マンドレル３の固有抵抗率（すなわち、導電率の逆数）（単位：μΩ・ｃｍ）
　　μ：マンドレル３の初透磁率
　　ｆ：電流の周波数（単位：Ｈｚ）
である。

　なお、マンドレル３の固有抵抗率は、マンドレル３の素材が鋼である場合には、常温において２０μΩ・ｃｍ程度であり、１０００℃において１２８μΩ・ｃｍ程度である。また、マンドレル３の素材には、非磁性材のステンレス鋼が多く使われることから、マンドレル３の初透磁率は、１として取り扱えばよい。なお、マンドレル３の素材が磁性体である場合には、初透磁率は磁界の強さに応じて変化する。例えば、マンドレル３の素材が鋼である場合には、加熱によって、２０～１０００程度の値を示す。

　なお、格子３ｃの形成幅Ｙ３とは、図１４で示したように、断面視におけるマンドレル３の周方向の残存幅であって、スリット３ｄの形成間隔と言い換えることもできる。従って、本実施形態においては、スリット３ｄの形成間隔Ｙ３は、誘導電流の浸透深さの２倍以下となり、閉回路を形成しなければ、特に均等である必要はない。

　そして、このようにスリット３ｄが形成されたマンドレル３においては、開口部９ａや端部９ｂから各スリット３ｄに入り込み、格子３ｃの表面を流れる誘導電流は、隣り合う格子３ｃの表面において互いに逆相となることで相殺され、減衰する。この結果、スリット３ｄが形成されたマンドレル３では、誘導電流に起因するインピーダーコア１１１及びマンドレル３の損傷をより防ぎながら、オープン管９の内周側に回り込む誘導電流をより抑制できる。

　なお、このようにマンドレル３にスリット３ｄを形成した場合であって、マンドレル３の内部に芯材３ａに代えて冷却水を通流させていた場合、このスリット３ｄの形成により、冷却水がマンドレル３の外部へと流出する可能性が考えられる。そこで、マンドレル３の内部に冷却水を通流させている場合において、かかる冷却水の流出を防止したい場合には、図１５Ａに一例として示すように、スリット３ｄを接着剤や樹脂等の誘電損を生じない封止材料１１５を用いて封止してもよい。この場合、封止材料１１５はスリット３ｄの深さＨ３の全長に亘って完全充填される必要はなく、図１５Ｂ及び図１５Ｃに例示したように、封止材料１１５がスリット３ｄの深さＨ３の少なくとも一部に存在することで、内部からの冷却水の流出を抑制できればよい。

　また、図示は省略するが、このようにスリット３ｄに封止材料１１５を充填することに代えて、マンドレル３の外周面又は内周面の少なくともいずれか一方に沿って、換言すればスリット３ｄの上部又は下部の少なくともいずれかを塞ぐように、絶縁性の膜／層、又は、図１１に示した電磁シールド材１２０を設置してもよい。

　従って、マンドレル３におけるスリット３ｄの形成部分には、マンドレル３の内部から冷却水を流出させないための封止部材としての封止材料１１５、絶縁性の膜／層又は電磁シールド材１２０の少なくともいずれか１つが設けられてもよい。

（第２の実施形態）
　なお、以上の第１の実施形態においては、凹部領域１１３を、インピーダーコア１１１の一部をインピーダーコアの厚みが薄くなるように除去したり、インピーダーコア１１１を完全に除去したりすることにより形成したが、凹部領域１１３の形成方法は、かかる例に限定されない。以下、本発明の第２の実施形態について述べる。

　以下、図１６及び図１７を参照しながら、マンドレル３に装着された本発明の第２の実施形態に係るインピーダー装置２１０を有する電縫管製造装置２００の構成を説明する。図１６及び図１７は、マンドレル３に装着された本実施形態に係るインピーダー装置２１０を有する電縫管製造装置２００の構成の概略を示す側面図である。なお、電縫管製造装置２００の構成において、電縫管製造装置１、又は、電縫管製造装置１００の構成と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、重複説明を省略する。

　図１６に示すように、本発明の第２の実施形態に係る電縫管製造装置２００は、図５に示した電縫管製造装置１００と同様に、成形ロール群（図１６では図示せず。）と、オープン管９の外周に沿って設けられる誘導コイル８と、オープン管９の内部に設けられるインピーダー装置２１０と、を有している。また、インピーダー装置２１０は、インピーダーコア２１１を有している。

　インピーダーコア２１１には、上記した磁束密度が高い領域において、第１の実施形態に係る凹部領域１１３と同様に、凹部領域２１３が形成されている。具体的には、凹部領域２１３は、オープン管９の走行方向Ｒにおいて、被磁束影響範囲Ｘ１のうち、特に磁束による影響が強い誘導コイル８の直下範囲Ｘ２の少なくとも一部を含むように形成される。

　本実施形態において、凹部領域２１３は、図１６に示すように、例えばマンドレル３及びインピーダーコア２１１が、被磁束影響範囲Ｘ１における任意の範囲内において下方に湾曲されることにより、形成される。すなわち、インピーダーコア２１１に形成される凹部領域２１３は、インピーダーコア２１１の湾曲領域と言い換えることができる。

　なお、かかる凹部領域２１３の深さ、すなわちインピーダーコア２１１の湾曲深さは、一例として、第１の実施形態に係る凹部領域１１３と同様に、インピーダーコア２１１の厚みと略一致するように設定される。

　本実施形態によれば、少なくとも誘導コイル８の直下範囲Ｘ２の一部を含む範囲内において、インピーダーコア２１１が湾曲されて凹部領域２１３が形成されることで、磁束発生源としての誘導コイル８又は端部９ｂの下端部との離隔距離が上流側と比較して大きくなり、インピーダーコア２１１に入り込む磁束を減衰できる。また、これにより、インピーダーコア２１１が磁束飽和を起こすことを抑制することができるため、インピーダーコア２１１の発熱を抑制すると共に、インピーダーコア２１１、並びにインピーダー装置２１０の損傷が抑制され、電縫管の安定生産を長時間にわたって継続させることができる。また、この結果インピーダー装置２１０の交換による製造ラインの休止を低減させることができるため、インピーダー装置２１０のメンテナンスに要する時間及び費用を削減できる。

　また、本実施形態によれば、第１の実施形態と異なり、インピーダーコア２１１を除去することなく凹部領域２１３を形成できる。そのため、本実施形態によれば、従来のインピーダー装置と同等のインピーダー効果を享受することができ、その上でインピーダー装置２１０、特にインピーダーコア２１１の損傷を抑制できる。

　なお、インピーダーコア２１１は、第１の実施形態においても説明したように、インピーダー装置２１０の外周面に沿って上半部のみ、１／２周分円弧上に拡がった領域のみに設けるようにしてもよい。

　また、湾曲後のインピーダー装置２１０の強度を確保できれば、例えば図１７に示すように、マンドレル３及びインピーダーコア２１１の上面だけを湾曲させて、凹部領域２１３を形成してもよい。

　ここで、以上説明したような、本発明の第２の実施形態に係るインピーダー装置２１０の構成は、本発明の第１の実施形態に係るインピーダー装置１１０に対して適宜適用することが可能である。

　以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

　以下の実施例では、直径φ２１６．３ｍｍ、肉厚６ｍｍの普通鋼のオープン管を、長手方向に幅１５０ｍｍの誘導コイルを溶接点から上流側に１５０ｍｍ離して設置して、オープン管を加熱した場合を想定し、インピーダー装置の形態の違いによる磁束密度の差を、電磁場解析により求めた。なお、誘導コイルは、オープン管とのギャップを５ｍｍとして配置し、周波数３００ｋＨｚの高周波電流４０００［Ａ］を通じたものとした。

　また、インピーダーコアは、１個のソフトフェライトの厚みが１０ｍｍ、周方向の幅１５ｍｍ、長手方向の長さ５０ｍｍ（比透磁率１５００、飽和磁束密度０．４５Ｔ）とし、複数のソフトフェライトを直径φ１４０ｍｍのＳＵＳ３０４製マンドレルの外周に接着剤で隣接して貼り合わせて設置した場合を想定した。なお、インピーダーコアの設置条件は以下の通りである。

（本発明例１）
　本発明例１は、第１の実施形態における図８に示したような状況を電磁場解析したものである。本発明例１では、誘導コイルの上流５０ｍｍから溶接点側へ２５０ｍｍの範囲で、図８におけるｘ軸方向の幅を１６ｍｍとした凹部領域を形成し、マンドレルを露出させた場合を想定した。この凹部領域に、インピーダーを設置し、当該インピーダーの上端から、オープン管までの離隔距離を２３ｍｍ、他の部位におけるインピーダー装置面から（すなわち、インピーダーコアから）オープン管までの離隔距離は１３ｍｍとした場合を想定した。かかる想定は、図８において、長さＸ１の範囲内かつ長さＸ２の範囲外となる領域のうちＶ点に近い側の領域に、インピーダーが設置されている場合に該当する。

（本発明例２）
　本発明例２は、第１の実施形態における図６に示したような状況を電磁場解析したものである。本発明例２では、誘導コイルの上流５０ｍｍからインピーダーコアの下流側端部までの範囲（すなわち、被磁束影響範囲の全範囲）において、図６におけるｘ軸方向の幅を１６ｍｍとした凹部領域を形成し、マンドレルを露出させた場合を想定した。マンドレルからオープン管までの離隔距離を３３ｍｍ、他の部位におけるインピーダー装置面から（すなわち、インピーダーコアから）オープン管までの離隔距離は１３ｍｍとした場合である。

（本発明例３）
　本発明例３は、第１の実施形態における図１０に示したように、本発明例２において露出したマンドレル上に、電磁シールド材として５ｍｍ厚の銅メッシュを設けた場合を想定したものである。

（比較例）
　比較例は、従来技術における電縫管製造装置として、図２及び図３に示したように凹部領域を形成しない場合、すなわち、インピーダー装置からオープン管までの離隔距離を１３ｍｍで一定とした場合である。

（電磁場解析結果）
　以下に示す表１は、本発明１～３、及び、比較例のそれぞれにおける電磁場解析の結果として、最大磁束密度及びマンドレルの発熱量比をまとめたものである。なお、表中のマンドレル発熱量比は、比較例における発熱量を１．０とした場合における、各発明例の発熱量の比である。

　表１に示すように、比較例ではインピーダーコアの最大磁束密度は０．６２Ｔとなり、飽和磁束密度である０．４５Ｔを大きく超える値となった。これに対し、磁束密度の高い誘導コイルの上流５０ｍｍから溶接点側へ２５０ｍｍの範囲で凹部領域を形成し、当該凹部領域にインピーダーを設置した本発明例１においては、インピーダーコアの最大磁束密度は０．４３Ｔとなり、インピーダーコアの飽和磁束密度以下となった。

　また、更にインピーダーコアの下流側端部まで凹部領域を形成した本発明例２においても、最大磁束密度が０．４２Ｔとなり、インピーダーコアの飽和磁束密度以下となった。一方で、本発明例１のようにインピーダーで覆われている場合には磁束がマンドレルに入るのはわずかであったものが、本発明例２においてはインピーダーが無くなったことで、磁束が直接マンドレルに入りマンドレルが発熱する結果、総発熱量比が１２％増加した。ただし、発熱量は増えるものの、損傷するレベルではなく、インピーダーの磁束密度は低くなるため安定した製造が可能になる。

　これに対し、露出したマンドレル上に銅メッシュの電磁シールド材を設けた本発明例３の場合、インピーダーコアの最大磁束密度は０．４２Ｔとなり本発明２と同等の結果が得られていることに加え、総発熱量比も本発明例１と同程度まで抑制された。

　以上の結果からわかるように、インピーダーコアに凹部領域を設けることにより、すなわち、磁束発生源としての誘導コイルおよび開口部の下端部からの離隔距離を大きくすることにより、インピーダーコアに入る磁束を減衰し、磁束密度を低減できることがわかった。

　以上、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したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

　今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではない。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲、後述するような本発明の技術的範囲に属する構成及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。例えば、上記実施形態の構成要件は、その効果を損なわない範囲内で、任意に組み合わせることが可能である。また、当該任意の組み合せからは、組み合わせにかかるそれぞれの構成要件についての作用及び効果が当然に得られるとともに、本明細書の記載から当業者には明らかな他の作用及び他の効果が得られる。

　また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的又は例示的なものであって、限定的ではない。つまり、本発明に係る技術は、上記の効果とともに、又は、上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

　本発明は、金属帯板を走行させながら円筒状に曲げて誘導加熱し、金属帯板に誘起した電流によって金属帯板の両端面部間を溶接する電縫管溶接装置に有用である。このようにして製造された電縫管は、例えば、油井管、二輪車・四輪車用パイプ等の軽量化が求められるパイプなどとして用いられる。

　　　１　　インピーダー装置
　　　２　　インピーダーコア
　　　３　　マンドレル
　　　３ａ　芯材
　　　３ｂ　貫通孔
　　　３ｃ　格子
　　　３ｄ　スリット
　　　４　　ローラー
　　　５　　切削バイト
　　　６　　インピーダーケース
　　　７　　電縫管製造装置
　　　８　　誘導コイル
　　　９　　オープン管
　　　９ａ　開口部
　　　９ｂ　端部
　１００　　電縫管製造装置
　１０１　　成形ロール群
　１０３　　スクイズロール
　１１０　　インピーダー装置
　１１１　　インピーダーコア
　１１３　　凹部領域
　１１５　　封止材料
　１２０　　電磁シールド材
　２００　　電縫管製造装置
　２１０　　インピーダー装置
　２１１　　インピーダーコア
　２１３　　凹部領域
　　　Ｖ　　溶接点
　　Ｘ１　　被磁束影響範囲
　　Ｘ２　　直下範囲
　　Ｙ１　　幅
　　Ｙ２　　開口幅

Claims

　電縫管製造用のインピーダー装置を備えたマンドレルであって、
　磁性材料からなるインピーダーコアを有するインピーダー装置と、
　前記インピーダーコアの内側に位置しており、前記インピーダーコアの支持部材となる、所定方向に伸長されたマンドレルと、
を有し、
　前記インピーダーコアの一部には、前記マンドレルの伸長方向に沿って所定の範囲内の大きさで、凹部領域が形成されており、
　前記伸長方向に対して直交する方向における前記凹部領域の大きさは、１０ｍｍ以上、前記マンドレルの外周長の１／３の大きさ以下である、マンドレル。
　前記伸長方向における前記凹部領域の長さは、１００ｍｍより大きく前記インピーダーコアの全長以下である、請求項１に記載のマンドレル。
　前記インピーダー装置は、
　前記インピーダーコアの外側に、前記インピーダーコアとの間に空隙が存在するように設けられた中空のインピーダーケースを更に有しており、
　前記インピーダーケースの中空部分には、冷却水が通流される、請求項１又は２に記載のマンドレル。
　前記凹部領域は、前記インピーダー装置の少なくとも上部が下方へ湾曲されることにより形成される、請求項１～３の何れか１項に記載のマンドレル。
　前記凹部領域は、前記インピーダーコアの少なくとも一部が除去された切り欠き部である、請求項１～３の何れか１項に記載のマンドレル。
　前記凹部領域の底部では、前記マンドレルの表面が露出する、請求項５に記載のマンドレル。
　露出した前記マンドレルの表面には、電磁シールド材が設けられる、請求項６に記載のマンドレル。
　前記電磁シールド材は、銅メッシュである、請求項７に記載のマンドレル。
　前記凹部領域の底部における前記マンドレルの露出部分には、前記走行方向に伸長するスリットが形成されている、請求項６～８の何れか１項に記載のマンドレル。
　前記スリットを形成する金属部分の幅が、前記誘導電流の浸透深さよりも小さい、請求項９に記載のマンドレル。
　前記マンドレルの内部には冷却水が通流され、
　前記マンドレルにおける前記スリットの形成部分には、封止部材が設けられている、請求項９又は１０に記載のマンドレル。
　前記凹部領域の少なくとも一部又は全部における直下の前記マンドレルには、鉛直方向に貫通する貫通孔が形成されている、請求項１～１１の何れか１項に記載のマンドレル。
　前記インピーダーコアは、前記マンドレルの上半部外周のみに設けられる、請求項１～１２の何れか１項に記載のマンドレル。
　所望の電縫管の形状を成形するための成形ロール群と、誘導電流を発生させるための誘導コイルと、所定方向に伸長された電縫管製造用のマンドレルと、を有する電縫管製造装置であって、
　前記マンドレルの一部には、磁性材料からなるインピーダーコアを有するインピーダー装置が設けられており、
　前記インピーダーコアの一部には、前記マンドレルの伸長方向に沿って所定の範囲内の大きさで、凹部領域が形成されており、
　前記伸長方向における前記凹部領域の大きさは、（前記誘導コイルの幅＋１００ｍｍ）以上、前記インピーダーコアの全長以下であり、
　前記伸長方向に対して直交する方向における前記凹部領域の大きさは、１０ｍｍ以上、前記マンドレルの外周長の１／３の大きさ以下である、電縫管製造装置。
　所定の走行方向に搬送されながら筒状に曲げられてきたオープン管において、当該オープン管の端部を、誘導電流により溶融させたうえで、前記端部同士を突き合わせて電縫溶接する電縫管の製造方法において、
　請求項１～１３の何れか１項に記載のマンドレルを、前記凹部領域が前記オープン管の前記端部と対向し、かつ、前記誘導電流を発生させるための誘導コイルの配置位置の少なくとも一部が前記マンドレルの伸長方向における前記凹部領域に包含されるように、前記オープン管の内部に配置する、電縫管の製造方法。
　前記オープン管、前記インピーダー装置、及び、前記マンドレルを、前記オープン管の径方向に切断したときの断面において、
　前記凹部領域における前記インピーダー装置の上端と前記オープン管の端部の下端との離隔距離が、前記走行方向における前記凹部領域よりも上流側における前記インピーダー装置の上端と前記オープン管の端部の下端との離隔距離よりも大きい、請求項１５に記載の電縫管の製造方法。
　前記伸長方向における前記凹部領域の長さは、前記誘導電流を発生させる誘導コイルの直下位置を基準として、前記誘導コイルの上流側５０ｍｍの位置から前記誘導コイルの下流側５０ｍｍの位置までの範囲を包含可能な長さである、請求項１５又は１６に記載の電縫管の製造方法。