JP2000164330A - 誘導加熱装置の制御方法および制御装置 - Google Patents
誘導加熱装置の制御方法および制御装置Info
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- JP2000164330A JP2000164330A JP10337401A JP33740198A JP2000164330A JP 2000164330 A JP2000164330 A JP 2000164330A JP 10337401 A JP10337401 A JP 10337401A JP 33740198 A JP33740198 A JP 33740198A JP 2000164330 A JP2000164330 A JP 2000164330A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ゲイン調整を行うことなく、被加熱材を目標
温度に精度良く加熱することができ、もって作業効率の
向上と、被加熱材歩留まりの向上を図ることが可能な誘
導加熱装置の制御方法および制御装置を提供すること。 【解決手段】 被加熱材を移動させた状態で加熱する誘
導加熱装置の制御方法において、被加熱材１の移動速度
ｖｂと、被加熱材１の加熱前および加熱後の温度と、誘
導加熱装置２への供給電力量とに基いて、被加熱材１に
対する誘導加熱装置２の加熱効率を計算し、この加熱効
率を用いて未加熱の被加熱材１の加熱に必要な電力量を
推定し、この推定された電力量に基いて、誘導加熱装置
２へ電力を供給して未加熱１の被加熱材を加熱するこ
と。
温度に精度良く加熱することができ、もって作業効率の
向上と、被加熱材歩留まりの向上を図ることが可能な誘
導加熱装置の制御方法および制御装置を提供すること。 【解決手段】 被加熱材を移動させた状態で加熱する誘
導加熱装置の制御方法において、被加熱材１の移動速度
ｖｂと、被加熱材１の加熱前および加熱後の温度と、誘
導加熱装置２への供給電力量とに基いて、被加熱材１に
対する誘導加熱装置２の加熱効率を計算し、この加熱効
率を用いて未加熱の被加熱材１の加熱に必要な電力量を
推定し、この推定された電力量に基いて、誘導加熱装置
２へ電力を供給して未加熱１の被加熱材を加熱するこ
と。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、金属鋼帯
などの被加熱材を移動させた状態で加熱する誘導加熱装
置の制御方法および制御装置に関するものである。
などの被加熱材を移動させた状態で加熱する誘導加熱装
置の制御方法および制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、例えば、金属鋼帯をその長手
方向に移動させた状態で加熱する誘導加熱装置の制御方
法の一つとしては、例えば特開昭５５−７８４９０号が
提案されている。
方向に移動させた状態で加熱する誘導加熱装置の制御方
法の一つとしては、例えば特開昭５５−７８４９０号が
提案されている。
【０００３】その中では、多くの被加熱材を順次、誘導
子コイルに通して各被加熱材を一定昇温量加熱する場
合、被加熱材の加熱前温度と加熱後温度との差である実
昇温度と、目標としていた温度との差を求め、その差に
対応する電力量に応じたゲイン調整を行い、当該誘導子
コイルに到来する電力量を調整する方法が開示されてい
る。
子コイルに通して各被加熱材を一定昇温量加熱する場
合、被加熱材の加熱前温度と加熱後温度との差である実
昇温度と、目標としていた温度との差を求め、その差に
対応する電力量に応じたゲイン調整を行い、当該誘導子
コイルに到来する電力量を調整する方法が開示されてい
る。
【０００４】これによって、被加熱材を目標昇温量まで
精度良く昇温する事ができる。
精度良く昇温する事ができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなゲイン調整を伴う方法では、目標昇温量を達成する
までに、通常何度かのゲインの微調整が必要となり、こ
の調整に多大な時間を要する。例えば、温度を２００℃
上昇させる場合、６００℃から８００℃まで上昇させる
場合と、１０００℃から１２００℃まで上昇させる場合
では、同じ２００℃の上昇でもゲインの調整量は異な
る。
うなゲイン調整を伴う方法では、目標昇温量を達成する
までに、通常何度かのゲインの微調整が必要となり、こ
の調整に多大な時間を要する。例えば、温度を２００℃
上昇させる場合、６００℃から８００℃まで上昇させる
場合と、１０００℃から１２００℃まで上昇させる場合
では、同じ２００℃の上昇でもゲインの調整量は異な
る。
【０００６】すなわち、このゲイン調整量は、現温度と
昇温量の２つのパラメータで決定されるために、その時
の運転条件と昇温条件に応じたゲイン調整が必要とな
り、目標昇温量を実現するまでに、粗調整と微調整を伴
うからである。
昇温量の２つのパラメータで決定されるために、その時
の運転条件と昇温条件に応じたゲイン調整が必要とな
り、目標昇温量を実現するまでに、粗調整と微調整を伴
うからである。
【０００７】この場合、調整に多くの時間を要するほ
ど、被加熱材を加熱する時間が削減されて作業効率が低
下するのみならず、調整用として使用する被加熱材も無
駄になるという問題も同時に発生する。
ど、被加熱材を加熱する時間が削減されて作業効率が低
下するのみならず、調整用として使用する被加熱材も無
駄になるという問題も同時に発生する。
【０００８】一度設定した目標昇温量を変更することな
く、その後は常に一定加熱運転を行う場合に対しては、
ゲイン調整に伴う上記の様な問題は、運転前の調整時に
発生するだけである。
く、その後は常に一定加熱運転を行う場合に対しては、
ゲイン調整に伴う上記の様な問題は、運転前の調整時に
発生するだけである。
【０００９】しかしながら、目標昇温量を頻繁に変える
ような加熱運転に対しては、目標昇温量の設定を変える
毎に上記のような問題が発生するために、ゲイン調整を
伴う従来の方法は好ましくない。
ような加熱運転に対しては、目標昇温量の設定を変える
毎に上記のような問題が発生するために、ゲイン調整を
伴う従来の方法は好ましくない。
【００１０】すなわち、ゲイン調整を伴う従来の方法で
は、目標昇温量を変更する毎に、ゲイン調整に多大な時
間を浪費するため、作業効率が低下する。また、調整用
被加熱材を無駄にすることになるため、材料歩留まりの
低下を避けられない。
は、目標昇温量を変更する毎に、ゲイン調整に多大な時
間を浪費するため、作業効率が低下する。また、調整用
被加熱材を無駄にすることになるため、材料歩留まりの
低下を避けられない。
【００１１】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、ゲイン調整を行うことなく、被加熱材を目
標温度に精度良く加熱することができ、もって作業効率
の向上と、被加熱材歩留まりの向上を図ることが可能な
誘導加熱装置の制御方法および制御装置を提供すること
を目的とする。
ものであり、ゲイン調整を行うことなく、被加熱材を目
標温度に精度良く加熱することができ、もって作業効率
の向上と、被加熱材歩留まりの向上を図ることが可能な
誘導加熱装置の制御方法および制御装置を提供すること
を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では以下のような手段を講じる。
めに、本発明では以下のような手段を講じる。
【００１３】すなわち、請求項１の発明では、被加熱材
を移動させた状態で加熱する誘導加熱装置の制御方法に
おいて、被加熱材の移動速度と、被加熱材の加熱前およ
び加熱後の温度と、誘導加熱装置への供給電力量とに基
いて、被加熱材に対する誘導加熱装置の加熱効率を計算
し、この加熱効率を用いて未加熱の被加熱材の加熱に必
要な電力量を推定し、この推定された電力量に基いて、
誘導加熱装置へ電力を供給して未加熱の被加熱材を加熱
する。
を移動させた状態で加熱する誘導加熱装置の制御方法に
おいて、被加熱材の移動速度と、被加熱材の加熱前およ
び加熱後の温度と、誘導加熱装置への供給電力量とに基
いて、被加熱材に対する誘導加熱装置の加熱効率を計算
し、この加熱効率を用いて未加熱の被加熱材の加熱に必
要な電力量を推定し、この推定された電力量に基いて、
誘導加熱装置へ電力を供給して未加熱の被加熱材を加熱
する。
【００１４】従って、請求項１の発明においては、以上
のような手段を講じることにより、ゲイン調整を行うこ
となく、被加熱材を目標温度に精度良く加熱することが
でき、もって、作業効率の向上と、被加熱材歩留まりの
向上とを実現することが可能となる。
のような手段を講じることにより、ゲイン調整を行うこ
となく、被加熱材を目標温度に精度良く加熱することが
でき、もって、作業効率の向上と、被加熱材歩留まりの
向上とを実現することが可能となる。
【００１５】請求項２の発明では、被加熱材を移動させ
た状態で加熱する誘導加熱装置の制御方法において、被
加熱材を長手方向に複数の区間に区分し、複数の区間毎
に、被加熱材の移動速度と、被加熱材の加熱前および加
熱後の温度と、誘導加熱装置への供給電力量とに基い
て、被加熱材に対する誘導加熱装置の加熱効率を計算
し、複数区間の加熱効率を用いて被加熱材の未加熱区間
に対する誘導加熱装置の加熱効率を推定し、推定された
加熱効率を用いて未加熱区間の加熱に必要な電力量を推
定し、推定された電力量に基いて、誘導加熱装置へ電力
を供給して未加熱区間を加熱する。
た状態で加熱する誘導加熱装置の制御方法において、被
加熱材を長手方向に複数の区間に区分し、複数の区間毎
に、被加熱材の移動速度と、被加熱材の加熱前および加
熱後の温度と、誘導加熱装置への供給電力量とに基い
て、被加熱材に対する誘導加熱装置の加熱効率を計算
し、複数区間の加熱効率を用いて被加熱材の未加熱区間
に対する誘導加熱装置の加熱効率を推定し、推定された
加熱効率を用いて未加熱区間の加熱に必要な電力量を推
定し、推定された電力量に基いて、誘導加熱装置へ電力
を供給して未加熱区間を加熱する。
【００１６】従って、請求項２の発明においては、以上
のような手段を講じることにより、請求項１の発明と同
様の作用効果を奏するのに加えて、単一の被加熱材の長
手方向における加熱温度のばらつきを小さくする事が可
能となる。
のような手段を講じることにより、請求項１の発明と同
様の作用効果を奏するのに加えて、単一の被加熱材の長
手方向における加熱温度のばらつきを小さくする事が可
能となる。
【００１７】請求項３の発明では、被加熱材を移動させ
て加熱する誘導加熱装置の制御装置において、誘導加熱
装置に電力を供給する電力供給手段と、誘導加熱装置の
入側および出側に配置され、当該部所を移動する被加熱
材の温度を検出する入側および出側の各温度検出手段
と、被加熱材の移動速度を検出する速度検出手段と、各
温度検出手段および速度検出手段からのそれぞれの検出
値に基づいて被加熱材に対する誘導加熱装置の加熱効率
を計算し、かつこの加熱効率を用いて供給電力量を計算
し、この供給電力量を電力供給手段に与える演算手段と
を備える。
て加熱する誘導加熱装置の制御装置において、誘導加熱
装置に電力を供給する電力供給手段と、誘導加熱装置の
入側および出側に配置され、当該部所を移動する被加熱
材の温度を検出する入側および出側の各温度検出手段
と、被加熱材の移動速度を検出する速度検出手段と、各
温度検出手段および速度検出手段からのそれぞれの検出
値に基づいて被加熱材に対する誘導加熱装置の加熱効率
を計算し、かつこの加熱効率を用いて供給電力量を計算
し、この供給電力量を電力供給手段に与える演算手段と
を備える。
【００１８】従って、請求項３の発明においては、以上
のような手段を講じることにより、ゲイン調整を行うこ
となく、被加熱材を目標温度に精度良く加熱することが
でき、もって、作業効率の向上と、被加熱材歩留まりの
向上とを実現することが可能となる。
のような手段を講じることにより、ゲイン調整を行うこ
となく、被加熱材を目標温度に精度良く加熱することが
でき、もって、作業効率の向上と、被加熱材歩留まりの
向上とを実現することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
【００２０】（第１の実施の形態）図１は、本実施の形
態による誘導加熱装置の制御方法を適用した制御装置の
構成例を示すブロック図である。
態による誘導加熱装置の制御方法を適用した制御装置の
構成例を示すブロック図である。
【００２１】図１において、被加熱材１は、速度ｖｂで
図示矢印方向に移動し、この移動させた状態で誘導加熱
装置２により加熱する。温度検出器３は誘導加熱装置２
の入口側に、また温度検出器４は誘導加熱装置２の出口
側にそれぞれ備え付けられ、被加熱材１の温度を検出す
る。なお、ｌｓは各温度検出器３、４間の間隔である。
図示矢印方向に移動し、この移動させた状態で誘導加熱
装置２により加熱する。温度検出器３は誘導加熱装置２
の入口側に、また温度検出器４は誘導加熱装置２の出口
側にそれぞれ備え付けられ、被加熱材１の温度を検出す
る。なお、ｌｓは各温度検出器３、４間の間隔である。
【００２２】速度検出器７は、誘導加熱装置２の入口側
に備え付けられ、被加熱材１の移動速度ｖｂを検出す
る。演算装置６は、温度検出器３および４により検出さ
れた各温度情報、および速度検出器７により検出された
速度情報から、誘導加熱装置２の加熱効率と供給電力量
を計算する。電力供給装置５は、誘導加熱装置２に対し
て、演算装置６により求められた値の電力を供給する。
に備え付けられ、被加熱材１の移動速度ｖｂを検出す
る。演算装置６は、温度検出器３および４により検出さ
れた各温度情報、および速度検出器７により検出された
速度情報から、誘導加熱装置２の加熱効率と供給電力量
を計算する。電力供給装置５は、誘導加熱装置２に対し
て、演算装置６により求められた値の電力を供給する。
【００２３】次に、以上のように構成した本実施の形態
の作用について説明する。
の作用について説明する。
【００２４】一般に、目標昇温量が与えられた場合の誘
導加熱装置２への供給電力量は下記（１）式で算出され
る。 Ｑｒ＝Ｓｂ×ｖｂ×ｓ×ｃｐ×ΔＴｂｒ ・・・・（１） ここで、 Ｑｒ：誘導加熱装置２への供給電力量 Ｓｂ：被加熱材１の断面積 ｖｂ：被加熱材１の移動速度 ｓ ：被加熱材１の密度 ｃｐ：被加熱材１の比熱 ΔＴｂｒ：目標昇温量 である。
導加熱装置２への供給電力量は下記（１）式で算出され
る。 Ｑｒ＝Ｓｂ×ｖｂ×ｓ×ｃｐ×ΔＴｂｒ ・・・・（１） ここで、 Ｑｒ：誘導加熱装置２への供給電力量 Ｓｂ：被加熱材１の断面積 ｖｂ：被加熱材１の移動速度 ｓ ：被加熱材１の密度 ｃｐ：被加熱材１の比熱 ΔＴｂｒ：目標昇温量 である。
【００２５】しかしながら、誘導加熱装置２自身での電
力損失、また供給された電力量が被加熱材１を昇温させ
る際の加熱損失などのため、上記式（１）で与えられる
電力量Ｑｒを誘導加熱装置２に供給しても、被加熱材１
が目標昇温量に達しない場合が多い。
力損失、また供給された電力量が被加熱材１を昇温させ
る際の加熱損失などのため、上記式（１）で与えられる
電力量Ｑｒを誘導加熱装置２に供給しても、被加熱材１
が目標昇温量に達しない場合が多い。
【００２６】そこで、本実施の形態では、供給電力量が
被加熱材１の温度上昇に及ぼす加熱効率を実昇温量を求
めることにより算出し、その加熱効率を用いて、目標昇
温量を達成するための供給電力量を算出するようにす
る。
被加熱材１の温度上昇に及ぼす加熱効率を実昇温量を求
めることにより算出し、その加熱効率を用いて、目標昇
温量を達成するための供給電力量を算出するようにす
る。
【００２７】まず、被加熱材１の加熱前後における温度
測定を行い、その結果を用いて実昇温量を計算する。被
加熱材１の移動速度ｖｂと、誘導加熱装置２の入側温度
検出器３と出側温度検出器４との設置間隔ｌｓとから、
被加熱材１のある部分が温度検出器間を通過する時間が
求められる。被加熱材１の移動速度をｖｂとすると、通
過時間ｔｂは下記（２）式で求められる。 ｔｂ＝ｌｓ／ｖｂ ・・・・（２） ただし、 ｔｂ：被加熱材１のある部分が温度検出器３と４との間
を通過する時間 ｌｓ：温度検出器３と４との設置間隔 ｖｂ：被加熱材１の移動速度 である。
測定を行い、その結果を用いて実昇温量を計算する。被
加熱材１の移動速度ｖｂと、誘導加熱装置２の入側温度
検出器３と出側温度検出器４との設置間隔ｌｓとから、
被加熱材１のある部分が温度検出器間を通過する時間が
求められる。被加熱材１の移動速度をｖｂとすると、通
過時間ｔｂは下記（２）式で求められる。 ｔｂ＝ｌｓ／ｖｂ ・・・・（２） ただし、 ｔｂ：被加熱材１のある部分が温度検出器３と４との間
を通過する時間 ｌｓ：温度検出器３と４との設置間隔 ｖｂ：被加熱材１の移動速度 である。
【００２８】したがって、誘導加熱装置２の入側および
出側の温度検出器３および４では、時間差ｔｂをもっ
て、被加熱材１の同一場所での温度が検出され、その際
の温度検出器の検出した温度差が被加熱材１の実昇温量
となる。すなわち、被加熱材１の実昇温量ΔＴｂは、下
記（３）式で表される。 ΔＴｂ＝Ｔｂｏ（ｔ＋ｔｂ）−Ｔｂｉ（ｔ） ・・・・（３） ただし、 ΔＴｂ：被加熱材１の実昇温量 Ｔｂｏ（ｔ）：被加熱材１の時間ｔにおける出側検出温
度 Ｔｂｉ（ｔ）：被加熱材１の時間ｔにおける入側検出温
度 である。
出側の温度検出器３および４では、時間差ｔｂをもっ
て、被加熱材１の同一場所での温度が検出され、その際
の温度検出器の検出した温度差が被加熱材１の実昇温量
となる。すなわち、被加熱材１の実昇温量ΔＴｂは、下
記（３）式で表される。 ΔＴｂ＝Ｔｂｏ（ｔ＋ｔｂ）−Ｔｂｉ（ｔ） ・・・・（３） ただし、 ΔＴｂ：被加熱材１の実昇温量 Ｔｂｏ（ｔ）：被加熱材１の時間ｔにおける出側検出温
度 Ｔｂｉ（ｔ）：被加熱材１の時間ｔにおける入側検出温
度 である。
【００２９】誘導加熱装置２の加熱効率は、誘導加熱装
置２が供給した電力量のうち実際に加熱に使用される電
力量の割合であり、実昇温量ΔＴｂと目標昇温量ΔＴ
ｂｒの比であることから、下記（４）式で表される。 η＝（Ｓｂ×ｖｂ×ｓ×ｃｐ×ΔＴｂ）／Ｑ・・・・（４） ただし、 η：加熱効率 Ｑ：誘導加熱装置２が供給した電力量 である。
置２が供給した電力量のうち実際に加熱に使用される電
力量の割合であり、実昇温量ΔＴｂと目標昇温量ΔＴ
ｂｒの比であることから、下記（４）式で表される。 η＝（Ｓｂ×ｖｂ×ｓ×ｃｐ×ΔＴｂ）／Ｑ・・・・（４） ただし、 η：加熱効率 Ｑ：誘導加熱装置２が供給した電力量 である。
【００３０】上記（４）式で算出された加熱効率ηを用
いて、未加熱の被加熱材１の加熱に必要な供給電力量ｑ
は、下記（５）式で与えられる。 ｑ＝（Ｓｂ×ｖｂ×ｓ×ｃｐ×ΔＴｂｒ）／η ・・・・（５） ただし、 ｑ：未加熱の被加熱材１の加熱に必要な供給電力量 である。
いて、未加熱の被加熱材１の加熱に必要な供給電力量ｑ
は、下記（５）式で与えられる。 ｑ＝（Ｓｂ×ｖｂ×ｓ×ｃｐ×ΔＴｂｒ）／η ・・・・（５） ただし、 ｑ：未加熱の被加熱材１の加熱に必要な供給電力量 である。
【００３１】すなわち、図１の演算装置６では、まず、
温度検出器３により得られる被加熱材１の加熱前温度
と、温度検出器４により得られる被加熱材１の加熱後温
度との差から上記（３）式により実昇温量ΔＴｂを求め
る。
温度検出器３により得られる被加熱材１の加熱前温度
と、温度検出器４により得られる被加熱材１の加熱後温
度との差から上記（３）式により実昇温量ΔＴｂを求め
る。
【００３２】次に、実昇温量ΔＴｂと、誘導加熱装置２
が供給した電力量Ｑとから、上記（４）式により加熱効
率ηを求める。更に、その加熱効率ηを用いて、上記
（５）式により未加熱の被加熱材１の加熱に必要な供給
電力量ｑを算出し、その値を電力供給装置５に与える。
が供給した電力量Ｑとから、上記（４）式により加熱効
率ηを求める。更に、その加熱効率ηを用いて、上記
（５）式により未加熱の被加熱材１の加熱に必要な供給
電力量ｑを算出し、その値を電力供給装置５に与える。
【００３３】本実施の形態では、上記のような作用によ
り、被加熱材１を目標温度に精度良く加熱する事ができ
る。また、目標昇温量が変更になった場合においても、
加熱効率ηの値を用いて上記（５）式により必要な供給
電力量を算出し、その値を誘導加熱装置２に供給すれば
よく、ゲイン調整は不要である。
り、被加熱材１を目標温度に精度良く加熱する事ができ
る。また、目標昇温量が変更になった場合においても、
加熱効率ηの値を用いて上記（５）式により必要な供給
電力量を算出し、その値を誘導加熱装置２に供給すれば
よく、ゲイン調整は不要である。
【００３４】すなわち、ゲイン調整を伴う従来の方法で
は、目標昇温量が変更になった場合、目標昇温量を実現
するまでに何度かゲインの微調整を行い、そのたび毎に
結果を確認しなければならないことから、調整に多大な
時間、および調整のための被加熱材の無駄が発生してい
たが、本実施の形態では、このような手間も無駄も不要
となる。その結果、作業効率、被加熱材歩留まりともに
改善することが可能となる。
は、目標昇温量が変更になった場合、目標昇温量を実現
するまでに何度かゲインの微調整を行い、そのたび毎に
結果を確認しなければならないことから、調整に多大な
時間、および調整のための被加熱材の無駄が発生してい
たが、本実施の形態では、このような手間も無駄も不要
となる。その結果、作業効率、被加熱材歩留まりともに
改善することが可能となる。
【００３５】（第２の実施の形態）図２は、本実施の形
態による誘導加熱装置の制御方法を適用した制御装置の
構成例を示すブロック図であり、図１と同一部分には同
一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分
についてのみ述べる。
態による誘導加熱装置の制御方法を適用した制御装置の
構成例を示すブロック図であり、図１と同一部分には同
一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分
についてのみ述べる。
【００３６】すなわち、本実施の形態では、前記被加熱
材１を、長手方向に複数の区間毎に区分して取り扱うよ
うにした点が、唯一図１と異なる点である。
材１を、長手方向に複数の区間毎に区分して取り扱うよ
うにした点が、唯一図１と異なる点である。
【００３７】図２において、ｉ、（ｉ＋１）、・・はそ
れぞれ被加熱材１の先端からｉ番目、（ｉ＋１）番目の
区間であることを示す。
れぞれ被加熱材１の先端からｉ番目、（ｉ＋１）番目の
区間であることを示す。
【００３８】次に、以上のように構成した本実施の形態
の作用について説明する。
の作用について説明する。
【００３９】本実施の形態では、被加熱材１を複数の区
間毎に区分して取り扱い、それぞれの区間毎に誘導加熱
装置２の入側および出側における温度測定を行い、その
結果を用いて実昇温量を計算する。
間毎に区分して取り扱い、それぞれの区間毎に誘導加熱
装置２の入側および出側における温度測定を行い、その
結果を用いて実昇温量を計算する。
【００４０】被加熱材１のｉ区間における移動速度ｖｂ
（ｉ）と、誘導加熱装置２の入側温度検出器３と出側温
度検出器４との設置間隔ｌｓとから、被加熱材１の同一
区間ｉが温度検出器３と４の間を通過する時間ｔ
ｂ（ｉ）が、下記（６）式にて求められる。 ｔｂ（ｉ）＝ｌｓ／ｖｂ（ｉ） ・・・・（６） ただし、 ｔｂ（ｉ）：被加熱材１のｉ区間における温度検出時間
差 ｌｓ：温度検出器３と４との設置間隔 ｖｂ（ｉ）：被加熱材１のｉ区間の移動速度 である。
（ｉ）と、誘導加熱装置２の入側温度検出器３と出側温
度検出器４との設置間隔ｌｓとから、被加熱材１の同一
区間ｉが温度検出器３と４の間を通過する時間ｔ
ｂ（ｉ）が、下記（６）式にて求められる。 ｔｂ（ｉ）＝ｌｓ／ｖｂ（ｉ） ・・・・（６） ただし、 ｔｂ（ｉ）：被加熱材１のｉ区間における温度検出時間
差 ｌｓ：温度検出器３と４との設置間隔 ｖｂ（ｉ）：被加熱材１のｉ区間の移動速度 である。
【００４１】したがって、誘導加熱装置２の入側および
出側の温度検出器３および４では、時間差ｔｂ（ｉ）を
もって、被加熱材１の同一区間の温度が測定され、その
検出された温度差が被加熱材１のｉ区間における実昇温
量となる。
出側の温度検出器３および４では、時間差ｔｂ（ｉ）を
もって、被加熱材１の同一区間の温度が測定され、その
検出された温度差が被加熱材１のｉ区間における実昇温
量となる。
【００４２】ここで、被加熱材１のｉ区間の実昇温量を
ΔＴｂ（ｉ）とすると、ΔＴｂ（ｉ）は下記（７）式に
て表される。 ΔＴｂ（ｉ）＝Ｔｂｏ（ｉ、ｔ＋ｔｂ）−Ｔｂｉ（ｉ、ｔ） ・・（７） ただし、 ΔＴｂ（ｉ） ：被加熱材１のｉ区間における実昇温量 Ｔｂｏ（ｉ、ｔ）：被加熱材１のｉ区間の時間ｔにおけ
る出側検出温度 Ｔｂｉ（ｉ、ｔ）：被加熱材１のｉ番目区間の時間ｔに
おける入側検出温度 である。
ΔＴｂ（ｉ）とすると、ΔＴｂ（ｉ）は下記（７）式に
て表される。 ΔＴｂ（ｉ）＝Ｔｂｏ（ｉ、ｔ＋ｔｂ）−Ｔｂｉ（ｉ、ｔ） ・・（７） ただし、 ΔＴｂ（ｉ） ：被加熱材１のｉ区間における実昇温量 Ｔｂｏ（ｉ、ｔ）：被加熱材１のｉ区間の時間ｔにおけ
る出側検出温度 Ｔｂｉ（ｉ、ｔ）：被加熱材１のｉ番目区間の時間ｔに
おける入側検出温度 である。
【００４３】誘導加熱装置２のｉ区間の被加熱材１の加
熱効率は、誘導加熱装置２がｉ区間の加熱に供給した電
力量のうち実際に加熱に使用される電力量の割合であ
り、実昇温量ΔＴｂ（ｉ）と目標昇温量ΔＴｂｒ（ｉ）
との比であることから、下記（８）式にて表される。 η（ｉ）＝（Ｓｂ×ｖｂ×ｓ×ｃｐ×ΔＴｂ（ｉ））／Ｑ（ｉ） ・・・・（８） ただし、 η（ｉ）：ｉ区間の加熱効率 Ｑ（ｉ）：ｉ区間の加熱に誘導加熱装置２が供給した電
力量 である。
熱効率は、誘導加熱装置２がｉ区間の加熱に供給した電
力量のうち実際に加熱に使用される電力量の割合であ
り、実昇温量ΔＴｂ（ｉ）と目標昇温量ΔＴｂｒ（ｉ）
との比であることから、下記（８）式にて表される。 η（ｉ）＝（Ｓｂ×ｖｂ×ｓ×ｃｐ×ΔＴｂ（ｉ））／Ｑ（ｉ） ・・・・（８） ただし、 η（ｉ）：ｉ区間の加熱効率 Ｑ（ｉ）：ｉ区間の加熱に誘導加熱装置２が供給した電
力量 である。
【００４４】（８）式で算出されたｉ区間の加熱効率η
（ｉ）を用いて、被加熱材１の次の未加熱の区間（ｉ＋
１）の加熱に必要な供給電力量ｑ（ｉ＋１）は、以下の
（９）式で与えられる。 ｑ（ｉ＋１）＝（Ｓｂ×ｖｂ×ｓ×ｃｐ×ΔＴｂｒ（ｉ＋１））／η（ｉ） ・・・・（９） すなわち、図２の演算装置６では、まず、温度検出器３
による被加熱材１のｉ区間における加熱前温度と、温度
検出器４による被加熱材１のｉ区間における加熱後温度
との差から、上記（７）式により実昇温量ΔＴｂ（ｉ）
を求める。
（ｉ）を用いて、被加熱材１の次の未加熱の区間（ｉ＋
１）の加熱に必要な供給電力量ｑ（ｉ＋１）は、以下の
（９）式で与えられる。 ｑ（ｉ＋１）＝（Ｓｂ×ｖｂ×ｓ×ｃｐ×ΔＴｂｒ（ｉ＋１））／η（ｉ） ・・・・（９） すなわち、図２の演算装置６では、まず、温度検出器３
による被加熱材１のｉ区間における加熱前温度と、温度
検出器４による被加熱材１のｉ区間における加熱後温度
との差から、上記（７）式により実昇温量ΔＴｂ（ｉ）
を求める。
【００４５】次に、この実昇温量ΔＴｂ（ｉ）と、誘導
加熱装置２がｉ区間に供給した電力量Ｑ（ｉ）とから、
上記（８）式によりｉ区間における加熱効率η（ｉ）を
求める。
加熱装置２がｉ区間に供給した電力量Ｑ（ｉ）とから、
上記（８）式によりｉ区間における加熱効率η（ｉ）を
求める。
【００４６】更に、この加熱効率η（ｉ）を用いて、上
記（９）式により次の未加熱の区間（ｉ＋１）の加熱に
必要な供給電力量ｑ（ｉ＋１）を算出し、その値を電力
供給装置５に与え、電力供給装置５はその電力量を誘導
加熱装置２に供給する。
記（９）式により次の未加熱の区間（ｉ＋１）の加熱に
必要な供給電力量ｑ（ｉ＋１）を算出し、その値を電力
供給装置５に与え、電力供給装置５はその電力量を誘導
加熱装置２に供給する。
【００４７】このようにして、次の未加熱の被加熱材１
の区間（ｉ＋１）の加熱がなされる。
の区間（ｉ＋１）の加熱がなされる。
【００４８】本実施の形態では、上記のような作用によ
り、前記第１の実施の形態と同様の効果が得られるのみ
ならず、単一の被加熱材１を長手方向の複数の被加熱区
分として取り扱うようにしているため、供給電力量の微
調整をすぐにフィードバックできるという効果がある。
すなわち、被加熱材１の長手方向における加熱温度のば
らつきを小さくする事ができる。
り、前記第１の実施の形態と同様の効果が得られるのみ
ならず、単一の被加熱材１を長手方向の複数の被加熱区
分として取り扱うようにしているため、供給電力量の微
調整をすぐにフィードバックできるという効果がある。
すなわち、被加熱材１の長手方向における加熱温度のば
らつきを小さくする事ができる。
【００４９】また、前記第１の実施の形態においては、
運転条件を決定した場合、加熱効率を計算するために実
際に加熱を行い、その加熱実績から昇温量を測定する必
要がある。このため、少なくとも１本の被加熱材１が無
駄になることもある。
運転条件を決定した場合、加熱効率を計算するために実
際に加熱を行い、その加熱実績から昇温量を測定する必
要がある。このため、少なくとも１本の被加熱材１が無
駄になることもある。
【００５０】この点、本実施の形態では、被加熱材１の
ある１区間の加熱実績から加熱効率を得ることができる
ため、被加熱材１を必要以上に加熱する必要も無くな
り、被加熱材１本が無駄になるという事はなくなる。そ
の結果、被加熱材１の歩留まりをより一層改善すること
が可能となる。
ある１区間の加熱実績から加熱効率を得ることができる
ため、被加熱材１を必要以上に加熱する必要も無くな
り、被加熱材１本が無駄になるという事はなくなる。そ
の結果、被加熱材１の歩留まりをより一層改善すること
が可能となる。
【００５１】（第３の実施の形態）本実施の形態につい
て、図２と図３を用いて説明する。
て、図２と図３を用いて説明する。
【００５２】なお、本実施の形態の構成は、前記図２の
構成と同様であるので、その説明を省略し、ここでは本
実施の形態の作用についてのみ説明する。
構成と同様であるので、その説明を省略し、ここでは本
実施の形態の作用についてのみ説明する。
【００５３】上記（８）式で計算された加熱効率η
（ｉ）は、被加熱材１の材質、形状、寸法等の仕様が同
一な場合、実昇温量ΔＴｂ（ｉ）で決定する。実昇温量
ΔＴｂ（ｉ）は、上記（７）式に示すように、誘導加熱
装置２の入側温度検出器３および出側温度検出器４で検
出された温度で決定される。
（ｉ）は、被加熱材１の材質、形状、寸法等の仕様が同
一な場合、実昇温量ΔＴｂ（ｉ）で決定する。実昇温量
ΔＴｂ（ｉ）は、上記（７）式に示すように、誘導加熱
装置２の入側温度検出器３および出側温度検出器４で検
出された温度で決定される。
【００５４】しかしながら、固定配置した温度検出器３
および４を用いて、移動している被加熱材１の温度を測
定する場合には、測定対象である被加熱材１が安定して
いない状態での測定となるために、不意にばらついた値
を示す場合もある。
および４を用いて、移動している被加熱材１の温度を測
定する場合には、測定対象である被加熱材１が安定して
いない状態での測定となるために、不意にばらついた値
を示す場合もある。
【００５５】温度測定精度の低下は、加熱効率の精度低
下を直接もたらすので、誘導加熱装置２の電力供給量
が、例えばｉ区間と（ｉ＋１）区間で大きく異なるな
ど、誘導加熱装置２に大きな負荷を与えたり、あるいは
実際に必要な量とは異なる電力供給量を与えてしまう可
能性がある。
下を直接もたらすので、誘導加熱装置２の電力供給量
が、例えばｉ区間と（ｉ＋１）区間で大きく異なるな
ど、誘導加熱装置２に大きな負荷を与えたり、あるいは
実際に必要な量とは異なる電力供給量を与えてしまう可
能性がある。
【００５６】そこで、このような事を避けるために、既
に加熱された被加熱材１の区間毎に算出されている複数
の加熱効率の値を用いて、未加熱の被加熱材１の区間に
おける加熱効率を推定し、この値を用いて必要な電力供
給量を推定する。
に加熱された被加熱材１の区間毎に算出されている複数
の加熱効率の値を用いて、未加熱の被加熱材１の区間に
おける加熱効率を推定し、この値を用いて必要な電力供
給量を推定する。
【００５７】図３は、未加熱区間の加熱効率η（ｉ＋
１）は、直前に加熱された区間の加熱効率η（ｉ）と、
さらにその直前に加熱された区間の加熱効率η（ｉ−
１）とから、経験的によく用いられている下記（１０）
式を用いて推定することによって、ばらつきが緩和され
ることの一例を示す特性図である。 η（ｉ＋１）＝ ａ×η（ｉ）＋（１−ａ）×η（ｉ−１） ・・・（１０） （但し、ａは実数で ０≦ａ≦１ の範囲） 図３（ａ）は区間毎の加熱実績から得られた加熱効率で
あり、図３（ｂ）は上記（１０）式において、特にａ＝
０．５としたときに推定される未加熱区間の加熱効率で
ある。
１）は、直前に加熱された区間の加熱効率η（ｉ）と、
さらにその直前に加熱された区間の加熱効率η（ｉ−
１）とから、経験的によく用いられている下記（１０）
式を用いて推定することによって、ばらつきが緩和され
ることの一例を示す特性図である。 η（ｉ＋１）＝ ａ×η（ｉ）＋（１−ａ）×η（ｉ−１） ・・・（１０） （但し、ａは実数で ０≦ａ≦１ の範囲） 図３（ａ）は区間毎の加熱実績から得られた加熱効率で
あり、図３（ｂ）は上記（１０）式において、特にａ＝
０．５としたときに推定される未加熱区間の加熱効率で
ある。
【００５８】図３（ａ）に示すように、仮に温度測定の
精度低下により、区間毎に得られる加熱効率のばらつき
が大きい場合も、図３（ｂ）に示すように、複数の加熱
効率を基に未加熱区間の加熱効率を推定することによ
り、ばらつきの影響が小さくなる。
精度低下により、区間毎に得られる加熱効率のばらつき
が大きい場合も、図３（ｂ）に示すように、複数の加熱
効率を基に未加熱区間の加熱効率を推定することによ
り、ばらつきの影響が小さくなる。
【００５９】本実施の形態では、上記のような作用によ
り、前記第１の実施の形態と同様の効果が得られるのみ
ならず、加熱区間ｉと加熱区間（ｉ＋１）とで、著しく
加熱電力が異なることは無くなる。その結果、誘導加熱
装置による安定した加熱が実現し、被加熱材の昇温精度
をより一層高めることができる。
り、前記第１の実施の形態と同様の効果が得られるのみ
ならず、加熱区間ｉと加熱区間（ｉ＋１）とで、著しく
加熱電力が異なることは無くなる。その結果、誘導加熱
装置による安定した加熱が実現し、被加熱材の昇温精度
をより一層高めることができる。
【００６０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の誘導加熱
装置の制御方法および制御装置によれば、被加熱材の実
昇温量から誘導加熱装置の加熱効率を求め、その加熱効
率を用いて目標昇温量に必要な供給電力量を算出するの
で、ゲイン調整を行うことなく、被加熱材を目標温度に
精度良く加熱することができる。
装置の制御方法および制御装置によれば、被加熱材の実
昇温量から誘導加熱装置の加熱効率を求め、その加熱効
率を用いて目標昇温量に必要な供給電力量を算出するの
で、ゲイン調整を行うことなく、被加熱材を目標温度に
精度良く加熱することができる。
【００６１】これにより、従来のゲイン調整方法に起因
していた作業効率の低下、および被加熱材歩留まりの低
下を解決することが可能となる。また、目標昇温量が変
更になった場合も、ゲイン調整を行うことなく、上記効
果を達成する事ができる。
していた作業効率の低下、および被加熱材歩留まりの低
下を解決することが可能となる。また、目標昇温量が変
更になった場合も、ゲイン調整を行うことなく、上記効
果を達成する事ができる。
【００６２】更に、被加熱材を複数の区間に分割して取
り扱うことによって、その効果をより一層顕著に奏する
ことができる。
り扱うことによって、その効果をより一層顕著に奏する
ことができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態による誘導加熱装置
の制御方法を適用した制御装置の構成例を示すブロック
図。
の制御方法を適用した制御装置の構成例を示すブロック
図。
【図２】本発明の第２の実施の形態による誘導加熱装置
の制御方法を適用した制御装置の構成例を示すブロック
図。
の制御方法を適用した制御装置の構成例を示すブロック
図。
【図３】本発明の第３の実施の形態で得られる作用の一
例を示す特性図。
例を示す特性図。
１・・被加熱材 ２・・誘導加熱装置 ３・・誘導加熱装置入側温度検出器 ４・・誘導加熱装置出側温度検出器 ５・・電力供給装置 ６・・演算装置 ７・・被加熱材速度検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関根 宏 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 本屋敷 洋一 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 中野 聖 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 3K059 AB26 AB28 AC09 AC33 AC54 AC62 AD03 AD04 AD40 BD02 CD14 CD18 CD75
Claims (3)
- 【請求項１】 被加熱材を移動させた状態で加熱する誘
導加熱装置の制御方法において、前記被加熱材の移動速
度と、前記被加熱材の加熱前および加熱後の温度と、前
記誘導加熱装置への供給電力量とに基いて、前記被加熱
材に対する前記誘導加熱装置の加熱効率を計算し、この
加熱効率を用いて未加熱の前記被加熱材の加熱に必要な
電力量を推定し、この推定された電力量に基いて、前記
誘導加熱装置へ電力を供給して前記未加熱の被加熱材を
加熱する事を特徴とする誘導加熱装置の制御方法。 - 【請求項２】 被加熱材を移動させた状態で加熱する誘
導加熱装置の制御方法において、前記被加熱材を長手方
向に複数の区間に区分し、前記複数の区間毎に、前記被
加熱材の移動速度と、前記被加熱材の加熱前および加熱
後の温度と、前記誘導加熱装置への供給電力量とに基い
て、前記被加熱材に対する前記誘導加熱装置の加熱効率
を計算し、前記複数区間の加熱効率を用いて前記被加熱
材の未加熱区間に対する前記誘導加熱装置の加熱効率を
推定し、前記推定された加熱効率を用いて前記未加熱区
間の加熱に必要な電力量を推定し、前記推定された電力
量に基いて、前記誘導加熱装置へ電力を供給して前記未
加熱区間を加熱する事を特徴とする誘導加熱装置の制御
方法。 - 【請求項３】 被加熱材を移動させて加熱する誘導加熱
装置の制御装置において、前記誘導加熱装置に電力を供
給する電力供給手段と、前記誘導加熱装置の入側および
出側に配置され、当該部所を移動する被加熱材の温度を
検出する入側および出側の各温度検出手段と、前記被加
熱材の移動速度を検出する速度検出手段と、前記各温度
検出手段および前記速度検出手段からのそれぞれの検出
値に基づいて前記被加熱材に対する前記誘導加熱装置の
加熱効率を計算し、かつこの加熱効率を用いて供給電力
量を計算し、この供給電力量を前記電力供給手段に与え
る演算手段とを備えたことを特徴とする誘導加熱装置の
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10337401A JP2000164330A (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 誘導加熱装置の制御方法および制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10337401A JP2000164330A (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 誘導加熱装置の制御方法および制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000164330A true JP2000164330A (ja) | 2000-06-16 |
Family
ID=18308293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10337401A Pending JP2000164330A (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 誘導加熱装置の制御方法および制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000164330A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003301223A (ja) * | 2002-02-07 | 2003-10-24 | Jfe Steel Kk | 鋼材の熱処理方法及びそのプログラム |
| JP2005068553A (ja) * | 2003-08-06 | 2005-03-17 | Jfe Steel Kk | 熱処理装置及び鋼材の製造方法 |
| JP2008071701A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | High Frequency Heattreat Co Ltd | 誘導加熱制御装置、誘導加熱装置、誘導加熱制御方法、そのプログラム、および、そのプログラムを記録した記録媒体 |
-
1998
- 1998-11-27 JP JP10337401A patent/JP2000164330A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003301223A (ja) * | 2002-02-07 | 2003-10-24 | Jfe Steel Kk | 鋼材の熱処理方法及びそのプログラム |
| JP4631247B2 (ja) * | 2002-02-07 | 2011-02-16 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼材の熱処理方法及びそのプログラム |
| JP2005068553A (ja) * | 2003-08-06 | 2005-03-17 | Jfe Steel Kk | 熱処理装置及び鋼材の製造方法 |
| JP2008071701A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | High Frequency Heattreat Co Ltd | 誘導加熱制御装置、誘導加熱装置、誘導加熱制御方法、そのプログラム、および、そのプログラムを記録した記録媒体 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040818 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040824 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041013 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041221 |