JP2000200677A - Electromagnetic induction heating device - Google Patents

Electromagnetic induction heating device

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JP2000200677A
JP2000200677A JP11002407A JP240799A JP2000200677A JP 2000200677 A JP2000200677 A JP 2000200677A JP 11002407 A JP11002407 A JP 11002407A JP 240799 A JP240799 A JP 240799A JP 2000200677 A JP2000200677 A JP 2000200677A
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JP
Japan
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frequency
electromagnetic induction
drive
coil
current
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Application number
JP11002407A
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Japanese (ja)
Inventor
Taizo Kawamura
泰三 川村
Yoshitaka Uchibori
義隆 内堀
Masakazu Katayama
雅一 形山
Seiji Oku
誓二 奥
Tayu Miyatsu
多佑 宮津
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Omron Corp
Seta Giken KK
Original Assignee
Omron Corp
Seta Giken KK
Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To heat a laminated regular filler by electromagnetic induction while preventing the vibration of thin metal plates resulting in particles generation. SOLUTION: An electromagnetic induction heating device comprises a pipe 3 in which a fluid flows, a laminated regular filler 4 provided in the pipe 3 and formed by laminating thin metal plates, a coil 5 arranged so as to locate the laminated regular filler 4 on the inner periphery side thereof and wound on the outer periphery of the pipe 3, a resonance capacitor 7 connected in series to one end of the coil 5, and a high frequency power unit 2 for heating the laminated regular filler 4 by electromagnetic induction by supplying a driving current to the coil in a cycle control system for outputting at a time ratio corresponding to an operation amount while maintaining a fixed driving frequency.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、パイプ内を流動す
る流体等を加熱する電磁誘導加熱装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electromagnetic induction heating device for heating a fluid or the like flowing in a pipe.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年において、パイプ内の流体を電磁誘
導加熱の原理を利用して加熱する電磁誘導加熱装置が高
い加熱効率や安全性等の点で注目されている。従来の電
磁誘導加熱装置は、図3に示すように、空気や水等の流
体が流動されるパイプ52と、パイプ52内に収容され
た多数の薄板金属板からなる積層規則充填体51と、パ
イプ52の外周に巻回されたコイル53と、コイル53
に直列接続された共振用コンデンサ55と、コイル53
および共振用コンデンサ55に対して高周波電流を供給
する高周波電源装置54とを有している。また、高周波
電源装置54は、フリーホイールダイオード(FD)5
6を逆並列接続された4組のスイッチング素子57から
なるフルブリッジインバータ58と、位相シフト制御方
式により各スイッチング素子57を駆動すると共に、流
体の加熱温度を温度設定値とするようにフィードバック
制御する発振制御・駆動部59とを有している。
2. Description of the Related Art In recent years, an electromagnetic induction heating apparatus for heating a fluid in a pipe by utilizing the principle of electromagnetic induction heating has attracted attention in terms of high heating efficiency and safety. As shown in FIG. 3, a conventional electromagnetic induction heating apparatus includes a pipe 52 through which a fluid such as air or water flows, a stacked regular packing body 51 including a large number of thin metal plates housed in the pipe 52, A coil 53 wound around the outer periphery of the pipe 52;
A resonance capacitor 55 connected in series to the
And a high-frequency power supply 54 for supplying a high-frequency current to the resonance capacitor 55. The high-frequency power supply 54 is provided with a freewheel diode (FD) 5.
6, a full-bridge inverter 58 composed of four sets of switching elements 57 connected in anti-parallel, and each switching element 57 is driven by a phase shift control method, and feedback control is performed so that the heating temperature of the fluid becomes a temperature set value. An oscillation control / drive unit 59 is provided.

【0003】そして、このように構成された電磁誘導加
熱装置は、通常、高周波電源装置54がコイル53のイ
ンダクタンスLとコンデンサ容量Cとで決まる共振周波
数に近い駆動周波数で各スイッチング素子57を駆動す
ることによって、共振用コンデンサ55およびコイル5
3に高周波電流を供給し、電磁誘導作用により積層規則
充填体51を加熱して流体を温度設定値の温度に加熱す
るようになっている。
In the electromagnetic induction heating apparatus configured as described above, the high frequency power supply 54 normally drives each switching element 57 at a driving frequency close to a resonance frequency determined by the inductance L of the coil 53 and the capacitance C of the coil. Thus, the resonance capacitor 55 and the coil 5
3 is supplied with a high-frequency current, and the stacked ordered packing body 51 is heated by electromagnetic induction to heat the fluid to the temperature of the temperature set value.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電磁誘導加熱装置では、積層規則充填体51が可撓
性を有した薄板金属板であると共に、流体を通過させる
経路を確保するように積層規則充填体51の全体をパイ
プ52に固定できないため、積層規則充填体51が剛体
構造となっていない。従って、高周波電流の波形が歪む
と、その波形内に含まれる低周波の周波数成分が薄板金
属板の機械的振動を引き起こし、この振動により薄板金
属板同士や薄板金属板とパイプ52内の固定構造物とが
摺動することによって、半導体製造関連機器にとって極
めて大きな問題となるパーティクルを発生させることに
なる。
However, in the above-described conventional electromagnetic induction heating apparatus, the laminated regular packing body 51 is a thin metal plate having flexibility and is laminated so as to secure a passage for passing a fluid. Since the entire structured packing 51 cannot be fixed to the pipe 52, the structured packed packing 51 does not have a rigid structure. Therefore, when the waveform of the high-frequency current is distorted, the low-frequency components included in the waveform cause mechanical vibration of the thin metal plates, and the vibration causes the thin metal plates to be fixed to each other or the thin metal plate and the fixed structure in the pipe 52. When the object slides, particles which become a very serious problem for semiconductor manufacturing related equipment are generated.

【0005】ところで、上記の波形歪みは、駆動周波数
(fD )と共振周波数(fO )とが一致しないことによ
り発生する。即ち、図4に示すように、fD ≒fO の場
合には、電流波形がほぼ正弦波になっており、電流波形
に歪みが生じていない。これに対し、図5に示すよう
に、fD <fO の場合には、電流波形よりもLとCとの
自然振動による周期の方が短いため、フリーホイールダ
イオード56が導通し、この時に駆動電流が変化して電
流波形が歪む。そして、この電流波形に含まれる低周波
成分が薄板金属板を振動させることになる。また、図6
に示すように、f D >fO の場合には、電流波形よりも
LとCの自然振動による周期の方が長いため、転移点で
電流変化が生じて電流波形を歪ませることになる。尚、
歪み率は、図5のfD <fO の場合よりも大きくはな
い。
[0005] Incidentally, the above-mentioned waveform distortion is caused by the driving frequency.
(FD) And the resonance frequency (fO) Does not match
Occurs. That is, as shown in FIG.D≒ fOPlace
In this case, the current waveform is almost sinusoidal
Is not distorted. On the other hand, as shown in FIG.
And fD<FOIn the case of, the L and C
Since the cycle due to natural vibration is shorter,
When the diode 56 conducts, the drive current changes at this time,
The flow waveform is distorted. Then, the low frequency included in this current waveform
The components cause the thin metal plate to vibrate. FIG.
As shown in f D> FOIn the case of
Because the period of natural oscillation of L and C is longer,
A current change occurs, distorting the current waveform. still,
The distortion rate is f in FIG.D<FOIs bigger than
No.

【0006】そこで、駆動周波数(fD )と共振周波数
(fO )とを略等しくした状態(f D ≒fO )で駆動す
れば、電流波形が歪むことによるパーティクルの発生を
防止できる。ところが、電磁誘導加熱装置は、少ない金
属量の薄板金属板を電磁誘導加熱する構成であるため、
低い等価抵抗により共振の鋭さ(Q=ωL/R)が高く
なっている。従って、fD ≒fO で駆動すると、電流ピ
ークが高くなりすぎると共に、共振特性が温度の影響等
により僅かに変化しても出力電流が大幅に変化するとい
う問題が発生する。
Therefore, the driving frequency (fD) And resonance frequency
(FO) And (f) D≒ fODrive with
In this case, the generation of particles due to the distortion of the current waveform
Can be prevented. However, electromagnetic induction heating devices require less gold.
Because it is a configuration that electromagnetically heats a thin metal plate of a large amount,
High resonance sharpness (Q = ωL / R) due to low equivalent resistance
Has become. Therefore, fD≒ fOWhen driven by
And the resonance characteristics are affected by temperature, etc.
Output current changes drastically even if it changes slightly
Problem occurs.

【0007】さらに、上記従来の電磁誘導加熱装置は、
位相シフト制御方式により駆動電流を形成しているた
め、図7に示すように、或る導通角において電流波形を
歪ませない周波数で駆動電流を形成していても、図8に
示すように、運転中の位相シフトにより導通角が変化す
ることによって、電流波形に歪みを生じさせてしまうこ
とになる。また、位相シフト制御方式は、出力電流が複
雑な波形形状になるため、操作量と出力電力との関係を
リニアにできないという欠点も存在する。
Further, the above-mentioned conventional electromagnetic induction heating device is
Since the drive current is formed by the phase shift control method, as shown in FIG. 7, even if the drive current is formed at a frequency that does not distort the current waveform at a certain conduction angle, as shown in FIG. A change in the conduction angle due to the phase shift during operation causes distortion in the current waveform. In addition, the phase shift control method has a disadvantage that the relationship between the manipulated variable and the output power cannot be linear because the output current has a complicated waveform shape.

【0008】そこで、本発明は、このような従来の問題
点に着目してなされたもので、パーティクルの発生原因
となる薄板金属板の振動を防止しながら積層規則充填体
を電磁誘導加熱することができる電磁誘導加熱装置を提
供するものである。
Accordingly, the present invention has been made in view of such a conventional problem, and it is an object of the present invention to provide an electromagnetic induction heating method for a layered packed body while preventing vibration of a thin metal plate which causes particles. It is intended to provide an electromagnetic induction heating device capable of performing the above.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1の発明は、電磁誘導加熱装置であって、流
体が流動されるパイプと、前記パイプ内に設けられ、薄
板金属板を積層して形成された積層規則充填体と、前記
積層規則充填体が内周側に位置するように配置され、前
記パイプの外周に巻回されたコイルと、前記コイルの一
端に直列接続された共振用コンデンサと、駆動電流を一
定の駆動周波数に維持しながら操作量に応じた時間比で
出力するサイクル制御方式により前記コイルに供給する
ことによって、前記積層規則充填体を電磁誘導加熱する
高周波電源装置とを有することを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an electromagnetic induction heating apparatus comprising: a pipe through which a fluid flows; and a thin metal plate provided in the pipe. A stacked ordered packing body formed by stacking, the stacked ordered packing body is disposed so as to be located on the inner peripheral side, a coil wound around the outer periphery of the pipe, and connected in series to one end of the coil. And a high frequency for electromagnetically heating the stacked packed body by supplying to the coil by a resonance capacitor and a cycle control method of outputting a drive current at a constant drive frequency at a time ratio according to an operation amount. A power supply device.

【0010】上記の構成によれば、駆動電流の周波数を
一定の駆動周波数に維持しながら、駆動電流の出力の時
間比を変更することにより電磁誘導加熱の制御を行うた
め、従来の駆動周波数を変更して制御する位相シフト制
御方式のように、制御中に駆動電流の電流波形に歪みを
生じさせて低周波成分を含ませることがない。これによ
り、駆動周波数を低周波成分を含まない周波数に一旦設
定しておけば、制御中に低周波成分の電流波形による積
層規則充填体の機械的振動が生じないため、パーティク
ルの発生を十分に防止しながら積層規則充填体を電磁誘
導加熱することができる。
According to the above configuration, while controlling the electromagnetic induction heating by changing the time ratio of the output of the drive current while maintaining the frequency of the drive current at a constant drive frequency, the conventional drive frequency is reduced. Unlike the phase shift control method in which the control is performed by changing, the current waveform of the drive current is not distorted during the control and the low frequency component is not included. With this, once the driving frequency is set to a frequency that does not include the low-frequency component, mechanical vibration of the stacked ordered packing body due to the current waveform of the low-frequency component does not occur during control, so that the generation of particles is sufficiently reduced. Electromagnetic induction heating of the stacked structured packing can be performed while preventing the stacked packing.

【0011】請求項2の発明は、請求項1記載の電磁誘
導加熱装置であって、前記高周波電源装置は、フリーホ
イールダイオードを逆並列接続されたスイッチング素子
を備えたインバータ部と、前記共振用コンデンサのコン
デンサ容量および前記コイルのインダクタンスによる共
振周波数よりも十分に高い駆動周波数で前記スイッチン
グ素子を駆動することによって、前記駆動電流を出力す
る発振制御・駆動部とを有することを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the electromagnetic induction heating apparatus according to the first aspect, wherein the high-frequency power supply includes an inverter unit having a switching element in which a freewheel diode is connected in anti-parallel, An oscillation control / drive unit that outputs the drive current by driving the switching element at a drive frequency sufficiently higher than the resonance frequency due to the capacitance of the capacitor and the inductance of the coil.

【0012】上記の構成によれば、共振周波数よりも十
分に高い駆動周波数で駆動電流を供給して電磁誘導加熱
するため、共振周波数よりも低い駆動周波数に設定され
た場合のようにフリーホイールダイオードが導通するこ
とによる波形歪みを生じることがない。従って、フリー
ホイールダイオードの導通に起因した積層規則充填体の
振動を防止することによって、パーティクルの発生をよ
り十分に防止することができる。
[0012] According to the above configuration, since the drive current is supplied at a drive frequency sufficiently higher than the resonance frequency to perform electromagnetic induction heating, the free-wheel diode is set at a drive frequency lower than the resonance frequency. Does not cause waveform distortion due to conduction. Therefore, generation of particles can be more sufficiently prevented by preventing the vibration of the stacked ordered packing body caused by the conduction of the freewheel diode.

【0013】請求項3の発明は、請求項1または2記載
の電磁誘導加熱装置であって、前記高周波電源装置は、
さらに、前記駆動電流の供給開始時において徐々に電流
量を増大させる一方、前記駆動電流の供給停止時におい
て徐々に電流量を減少させるソフトスタート・ソフトス
トップ回路を有していることを特徴としている。上記の
構成によれば、積層規則充填体が急激な電流変化(磁界
強度の変化)により機械的共振周波数を移動させたり、
熱的歪みを発生させることがないため、積層規則充填体
の振動を一層低減することができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the electromagnetic induction heating apparatus according to the first or second aspect, wherein the high-frequency power supply includes:
Further, a soft start / soft stop circuit is provided which gradually increases the amount of current when the supply of the drive current is started, and gradually reduces the amount of current when the supply of the drive current is stopped. . According to the above configuration, the stacked ordered packing material shifts the mechanical resonance frequency due to a rapid current change (change in magnetic field strength),
Since no thermal distortion is generated, the vibration of the ordered packing body can be further reduced.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1および
図2に基づいて以下に説明する。本実施の形態に係る電
磁誘導加熱装置は、図1に示すように、気体や液体等の
流体を加熱する加熱装置本体1と、加熱装置本体1に対
して電力を供給する高周波電源装置2とを有している。
加熱装置本体1は、流体が矢符方向に流動されるパイプ
3と、パイプ3内に設けられ、ステンレス鋼やチタン合
金等の薄板金属板を積層して形成された積層規則充填体
4と、積層規則充填体4が内周側に位置するように配置
され、パイプ3の外周に巻回されたコイル5と、コイル
5の一端に直列接続された共振用コンデンサ7と、積層
規則充填体4よりも下流側のパイプ3内に設けられ、流
体の温度を検出する温度検出器6とを有している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the electromagnetic induction heating device according to the present embodiment includes a heating device main body 1 that heats a fluid such as a gas or a liquid, and a high-frequency power supply device 2 that supplies power to the heating device main body 1. have.
The heating device main body 1 includes: a pipe 3 through which a fluid flows in the arrow direction; a stacked regular packing 4 provided in the pipe 3 and formed by stacking thin metal plates such as stainless steel and titanium alloy; A coil 5 wound around the outer circumference of a pipe 3, a resonance capacitor 7 connected in series to one end of the coil 5, A temperature detector 6 provided in the pipe 3 on the downstream side of the pipe 3 to detect the temperature of the fluid.

【0015】上記のコイル5および共振用コンデンサ7
には、高周波電源装置2が接続されている。高周波電源
装置2は、直流電力を交流電力に変換するインバータ部
8と、インバータ部8を駆動および制御する発振制御・
駆動部9と、交流電力を整流してインバータ部8に供給
する整流部10とを有している。整流部10は、4個の
ダイオードをブリッジ状に接続した整流ブリッジ回路1
8と、コイルおよびコンデンサからなるチョークインプ
ット型の平滑回路19とを有しており、交流電源17か
らの交流電力を整流ブリッジ回路18で全波整流した
後、平滑回路19で平滑化することにより直流電力を形
成するようになっている。
The above coil 5 and resonance capacitor 7
Is connected to the high-frequency power supply 2. The high-frequency power supply device 2 includes an inverter unit 8 that converts DC power into AC power, and an oscillation control unit that drives and controls the inverter unit 8.
It has a driving unit 9 and a rectifying unit 10 that rectifies AC power and supplies the rectified AC power to the inverter unit 8. The rectifier 10 is a rectifier bridge circuit 1 in which four diodes are connected in a bridge.
8 and a choke input type smoothing circuit 19 composed of a coil and a capacitor. It is designed to generate DC power.

【0016】上記の整流部10から直流電力が供給され
るインバータ部8は、駆動信号によりオンオフ状態が切
り換えられるIGBT等のスイッチング素子11と、こ
のスイッチング素子11に対して逆並列接続されたフリ
ーホイールダイオード(FD)12とを4組有したフル
ブリッジ型に構成されている。そして、各スイッチング
素子11には、駆動信号を出力する発振制御・駆動部9
が接続されている。
The inverter 8 to which DC power is supplied from the rectifier 10 includes a switching element 11 such as an IGBT whose on / off state is switched by a drive signal, and a freewheel connected in antiparallel to the switching element 11. It is configured as a full bridge type having four sets of diodes (FD) 12. Each switching element 11 has an oscillation control / drive unit 9 that outputs a drive signal.
Is connected.

【0017】上記の発振制御・駆動部9は、温度検出器
6からの温度検出信号と温度設定値との差分である操作
量に応じた電力を加熱装置本体1に供給することによっ
て、流体の温度を温度設定値となるようにフィードバッ
ク制御するように構成されている。
The above-mentioned oscillation control / drive section 9 supplies the heating device main body 1 with electric power corresponding to an operation amount which is a difference between a temperature detection signal from the temperature detector 6 and a temperature set value, so that the fluid The configuration is such that feedback control is performed so that the temperature becomes a temperature set value.

【0018】即ち、発振制御・駆動部9は、サイクル制
御方式で動作するサイクル制御回路13を有している。
尚、サイクル制御方式とは、図2(a)に示すように、
一定周波数および一定導通角の駆動電流を操作量に応じ
た時間比で出力する方式のことである。そして、図1に
示すように、この方式で動作するサイクル制御回路13
は、駆動信号の周波数をコイル5のインダクタンスLお
よび共振用コンデンサ7のコンデンサ容量Cによる共振
周波数(fO )よりも十分に高い駆動周波数(fD )に
設定することによって、積層規則充填体4の機械的振動
の発生を抑制している。
That is, the oscillation control / drive section 9 has a cycle control circuit 13 that operates in a cycle control system.
Note that the cycle control method is, as shown in FIG.
This is a method of outputting a drive current with a constant frequency and a constant conduction angle at a time ratio according to the operation amount. Then, as shown in FIG. 1, the cycle control circuit 13 operating in this manner
Is to set the frequency of the drive signal to a drive frequency (f D ) sufficiently higher than the resonance frequency (f O ) of the inductance L of the coil 5 and the capacitance C of the resonance capacitor 7, so that the stacked ordered packing 4 The generation of mechanical vibration is suppressed.

【0019】また、発振制御・駆動部9は、駆動電流の
コイル5への供給開始時および供給停止時における急激
な電流変化を防止するソフトスタート・ソフトストップ
回路14を有している。ソフトスタート・ソフトストッ
プ回路14は、駆動電流の供給開始時および供給停止時
における電流変化率を設定する遅延回路15と、電流変
化率に基づいて駆動電流の導通角を設定する導通角制御
回路16とを有しており、駆動電流のコイル5への供給
開始時において徐々に電流量を増大させる一方、供給停
止時において徐々に電流量を減少させるソフト処理を行
うようになっている。
The oscillation control / drive section 9 has a soft start / soft stop circuit 14 for preventing a sudden change in the current when the supply of the drive current to the coil 5 is started or stopped. The soft-start / soft-stop circuit 14 includes a delay circuit 15 for setting the current change rate at the start and stop of the supply of the drive current, and a conduction angle control circuit 16 for setting the conduction angle of the drive current based on the current change rate. And a software process for gradually increasing the current amount when the supply of the drive current to the coil 5 is started, and gradually decreasing the current amount when the supply of the drive current is stopped.

【0020】上記の構成において、電磁誘導加熱装置の
動作について説明する。先ず、図示しない制御盤に対し
てオペレータが所望の温度設定値を入力する。この後、
オペレータが制御盤の加熱開始スイッチを押圧すると、
制御盤は、加熱装置本体1のパイプ3内に流体を供給し
て流動させると共に、温度設定値を出力しながら高周波
電源装置2を作動させる。
The operation of the electromagnetic induction heating device in the above configuration will be described. First, an operator inputs a desired temperature set value to a control panel (not shown). After this,
When the operator presses the heating start switch on the control panel,
The control panel supplies and flows the fluid into the pipe 3 of the heating device main body 1 and operates the high-frequency power supply device 2 while outputting the temperature set value.

【0021】高周波電源装置2が作動を開始すると、サ
イクル制御回路13が共振周波数(fO )よりも十分に
高い駆動周波数(fD )で発振する駆動信号を形成す
る。そして、温度検出器6からの温度検出信号と温度設
定値との差分である操作量を取り込み、操作量に対応す
る電力となる時間比を求めた後、この時間比の間隔で駆
動電流を間欠的に出力するように駆動信号の出力と停止
とを交互に繰り返す。
When the high-frequency power supply 2 starts operating, the cycle control circuit 13 generates a drive signal oscillating at a drive frequency (f D ) sufficiently higher than the resonance frequency (f O ). Then, an operation amount, which is a difference between the temperature detection signal from the temperature detector 6 and the temperature set value, is taken in, and a time ratio corresponding to power corresponding to the operation amount is obtained. The output and the stop of the drive signal are alternately repeated so as to output the drive signal.

【0022】上記の駆動信号は、信号全体の外形が図2
(a)の方形波状となりながら遅延回路15に入力され
る。遅延回路15は、駆動信号の入力開始時と入力終了
時とをそれぞれ検出することによって、駆動信号の先端
と終端とを検出する。そして、駆動信号の先端部分にお
いて所定の電流変化率で駆動電流を増大させるように駆
動信号の外形を変更すると共に、終端部分において所定
の電流変化率で駆動電流を減少させるように駆動信号の
外形を変更する。そして、このように先端部分および終
端部分が変更された駆動信号は、信号全体の外形が図2
(b)の台形波状となりながら導通角制御回路16に入
力される。この後、導通角制御回路16が台形波状の外
形に対応した導通角となるように駆動信号を制御しなが
ら出力し、各スイッチング素子11を駆動することによ
って、インバータ部8から駆動周波数(fD )で振幅す
る駆動電流を上述の時間比でもって加熱装置本体1に供
給する。
The above drive signal has the overall shape of the signal shown in FIG.
(A) is input to the delay circuit 15 while forming a square wave. The delay circuit 15 detects the start and end of the drive signal by detecting the start and end of the input of the drive signal, respectively. Then, the outer shape of the drive signal is changed so that the drive current increases at a predetermined current change rate at the leading end portion of the drive signal, and the outer shape of the drive signal decreases at a predetermined current change rate at the end portion. To change. The drive signal whose tip and end portions have been changed in this way has an outer shape of the entire signal shown in FIG.
The signal is input to the conduction angle control circuit 16 while forming a trapezoidal waveform shown in FIG. Thereafter, by conduction angle control circuit 16 outputs while controlling the drive signal so that the conduction angle corresponding to trapezoidal contour, driving each switching element 11, the driving frequency from the inverter unit 8 (f D ) Is supplied to the heating device main body 1 at the above-mentioned time ratio.

【0023】上記の駆動電流は、加熱装置本体1の共振
用コンデンサ7を介してコイル5に供給される。そし
て、コイル5が駆動電流の導通毎に磁界を生成し、電磁
誘導作用により積層規則充填体4を加熱し、積層規則充
填体4が熱交換により流体を加熱する。そして、この流
体の温度が温度検出器6により検出され、温度検出器6
から出力された温度検出信号を温度設定値に一致させる
ように駆動電流の出力の時間比がフィードバック制御さ
れる。
The above driving current is supplied to the coil 5 via the resonance capacitor 7 of the heating device main body 1. Then, the coil 5 generates a magnetic field every time the drive current is conducted, heats the ordered packed body 4 by electromagnetic induction, and the ordered packed body 4 heats the fluid by heat exchange. Then, the temperature of this fluid is detected by the temperature detector 6, and the temperature detector 6
The feedback control of the time ratio of the output of the drive current is performed so that the temperature detection signal output from the control circuit matches the temperature set value.

【0024】この際、コイル5に供給される駆動電流
は、共振周波数(fO )よりも十分に高い駆動周波数
(fD )に設定されているため、図5の共振周波数(f
O )よりも低い駆動周波数(fD )に設定された場合の
ようにフリーホイールダイオード12が導通することに
よる波形歪みを生じることがない。従って、駆動電流の
電流波形中に低周波成分が付加されないため、この駆動
電流に対応して生成された磁界が積層規則充填体4を低
周波成分により電磁誘導して振動させることはない。
At this time, since the driving current supplied to the coil 5 is set to a driving frequency (f D ) sufficiently higher than the resonance frequency (f O ), the resonance frequency (f
Unlike the case where the driving frequency (f D ) is set lower than O ), the waveform distortion due to the conduction of the freewheel diode 12 does not occur. Therefore, since a low frequency component is not added to the current waveform of the drive current, the magnetic field generated corresponding to the drive current does not cause the stacked ordered packing body 4 to be electromagnetically induced by the low frequency component to vibrate.

【0025】また、図2(b)に示すように、駆動電流
は、供給開始時において最小量(0%)から徐々に最大
量(100%)に増大された後、この最大量(100
%)で一定期間供給され、供給停止時において徐々に最
小量(0%)に減少されている。従って、積層規則充填
体4が急激な電流変化(磁界強度の変化)により機械的
共振周波数を移動させたり、熱的歪みを発生させること
がないため、積層規則充填体4の振動が一層低減されて
いる。
As shown in FIG. 2B, the drive current is gradually increased from the minimum amount (0%) to the maximum amount (100%) at the start of the supply, and then is increased to the maximum amount (100%).
%), And is gradually reduced to the minimum amount (0%) when the supply is stopped. Therefore, the stacked ordered packing body 4 does not move the mechanical resonance frequency or generate thermal distortion due to a sudden current change (change in magnetic field strength), and the vibration of the stacked ordered packing body 4 is further reduced. ing.

【0026】これにより、図1に示すように、積層規則
充填体4は、電磁誘導加熱時に機械的な振動が殆ど生じ
ないため、積層規則充填体4の薄板金属板同士や薄板金
属板とパイプ3内の固定構造物とが摺動することによる
パーティクルの発生が十分に防止されている。
As a result, as shown in FIG. 1, the laminated packed body 4 hardly generates any mechanical vibration during electromagnetic induction heating. The generation of particles due to sliding with the fixed structure in 3 is sufficiently prevented.

【0027】以上のように、本実施形態の電磁誘導加熱
装置は、駆動電流を一定の駆動周波数に維持しながら操
作量に応じた時間比で出力するサイクル制御方式により
コイル5に供給することによって、積層規則充填体4を
電磁誘導加熱する構成にされていることから、従来の駆
動周波数を変更して制御する位相シフト制御方式のよう
に、制御中に駆動電流の電流波形に歪みを生じさせて低
周波成分を含ませることがない。これにより、駆動周波
数を低周波成分を含まない周波数に一旦設定しておけ
ば、制御中に低周波成分の電流波形による積層規則充填
体4の機械的振動が生じないため、パーティクルの発生
を十分に防止しながら積層規則充填体4を電磁誘導加熱
することができる。
As described above, the electromagnetic induction heating apparatus according to the present embodiment supplies the coil 5 to the coil 5 by the cycle control system in which the drive current is output at a time ratio corresponding to the operation amount while maintaining the drive current at a constant drive frequency. Since the stacked structured packing 4 is configured to be heated by electromagnetic induction, the current waveform of the driving current is distorted during the control as in the conventional phase shift control method in which the driving frequency is changed and controlled. And does not contain low frequency components. Thus, once the driving frequency is set to a frequency that does not include a low-frequency component, mechanical vibration of the stacked ordered packing body 4 due to the current waveform of the low-frequency component does not occur during control, so that the generation of particles is sufficiently reduced. In this way, the stacked ordered packing body 4 can be heated by electromagnetic induction.

【0028】尚、本実施形態においては、インバータ部
8がフルフルブリッジ型に構成されているが、これに限
定されることはなく、ハーフブリッジ型に構成されてい
ても良い。
In the present embodiment, the inverter unit 8 is configured as a full-bridge type, but is not limited to this, and may be configured as a half-bridge type.

【0029】[0029]

【発明の効果】請求項1の発明は、電磁誘導加熱装置で
あって、流体が流動されるパイプと、前記パイプ内に設
けられ、薄板金属板を積層して形成された積層規則充填
体と、前記積層規則充填体が内周側に位置するように配
置され、前記パイプの外周に巻回されたコイルと、前記
コイルの一端に直列接続された共振用コンデンサと、駆
動電流を一定の駆動周波数に維持しながら操作量に応じ
た時間比で出力するサイクル制御方式により前記コイル
に供給することによって、前記積層規則充填体を電磁誘
導加熱する高周波電源装置とを有する構成である。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an electromagnetic induction heating apparatus, comprising: a pipe through which a fluid flows; and a stacked regular packing body provided in the pipe and formed by stacking thin metal plates. A coil wound around an outer periphery of the pipe, a resonance capacitor connected in series to one end of the coil, and a drive current of a constant value. A high-frequency power supply for supplying electromagnetic waves to the stacked packing by electromagnetic induction by supplying the coil to the coil by a cycle control method of outputting a time ratio according to the operation amount while maintaining the frequency.

【0030】上記の構成によれば、駆動電流の周波数を
一定の駆動周波数に維持しながら、駆動電流の出力の時
間比を変更することにより電磁誘導加熱の制御を行うた
め、従来の駆動周波数を変更して制御する位相シフト制
御方式のように、制御中に駆動電流の電流波形に歪みを
生じさせて低周波成分を含ませることがない。これによ
り、駆動周波数を低周波成分を含まない周波数に一旦設
定しておけば、制御中に低周波成分の電流波形による積
層規則充填体の機械的振動が生じないため、パーティク
ルの発生を十分に防止しながら積層規則充填体を電磁誘
導加熱することができるという効果を奏する。
According to the above configuration, the electromagnetic induction heating is controlled by changing the time ratio of the output of the drive current while maintaining the frequency of the drive current at a constant drive frequency. Unlike the phase shift control method in which the control is performed by changing, the current waveform of the drive current is not distorted during the control and the low frequency component is not included. With this, once the driving frequency is set to a frequency that does not include the low-frequency component, mechanical vibration of the stacked ordered packing body due to the current waveform of the low-frequency component does not occur during control, so that the generation of particles is sufficiently reduced. This has the effect that the stacked structured packing can be heated by electromagnetic induction while preventing it.

【0031】請求項2の発明は、請求項1記載の電磁誘
導加熱装置であって、前記高周波電源装置は、フリーホ
イールダイオードを逆並列接続されたスイッチング素子
を備えたインバータ部と、前記共振用コンデンサのコン
デンサ容量および前記コイルのインダクタンスによる共
振周波数よりも十分に高い駆動周波数で前記スイッチン
グ素子を駆動することによって、前記駆動電流を出力す
る発振制御・駆動部とを有する構成である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the electromagnetic induction heating apparatus according to the first aspect, wherein the high-frequency power supply includes an inverter unit having a switching element in which a freewheel diode is connected in anti-parallel, An oscillation control / drive unit that outputs the drive current by driving the switching element at a drive frequency sufficiently higher than the resonance frequency due to the capacitance of the capacitor and the inductance of the coil.

【0032】上記の構成によれば、共振周波数よりも十
分に高い駆動周波数で駆動電流を供給して電磁誘導加熱
するため、共振周波数よりも低い駆動周波数に設定され
た場合のようにフリーホイールダイオードが導通するこ
とによる波形歪みを生じることがない。従って、フリー
ホイールダイオードの導通に起因した積層規則充填体の
振動を防止することによって、パーティクルの発生をよ
り十分に防止することができるという効果を奏する。
According to the above configuration, the drive current is supplied at a drive frequency sufficiently higher than the resonance frequency to perform the electromagnetic induction heating, so that the free wheel diode is set at a drive frequency lower than the resonance frequency. Does not cause waveform distortion due to conduction. Therefore, by preventing the vibration of the stacked packed body caused by the conduction of the freewheel diode, it is possible to more effectively prevent the generation of particles.

【0033】請求項3の発明は、請求項1または2記載
の電磁誘導加熱装置であって、前記高周波電源装置は、
さらに、前記駆動電流の供給開始時において徐々に電流
量を増大させる一方、前記駆動電流の供給停止時におい
て徐々に電流量を減少させるソフトスタート・ソフトス
トップ回路を有している構成である。上記の構成によれ
ば、積層規則充填体が急激な電流変化(磁界強度の変
化)により機械的共振周波数を移動させたり、熱的歪み
を発生させることがないため、積層規則充填体の振動を
一層低減することができるという効果を奏する。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the electromagnetic induction heating apparatus according to the first or second aspect, wherein the high-frequency power supply includes:
Further, a soft start / soft stop circuit is provided which gradually increases the current amount when the supply of the drive current is started, and gradually decreases the current amount when the supply of the drive current is stopped. According to the above configuration, since the stacked ordered packing does not move the mechanical resonance frequency or generate thermal distortion due to a sudden current change (change in magnetic field strength), the vibration of the stacked ordered packing is reduced. There is an effect that it can be further reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】電磁誘導加熱装置のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an electromagnetic induction heating device.

【図2】サイクル制御方式における駆動電流(駆動信
号)の状態を示すものであり、(a)はソフト処理前の
状態、(b)はソフト処理後の状態である。
FIGS. 2A and 2B show a state of a drive current (drive signal) in a cycle control method, wherein FIG. 2A shows a state before software processing and FIG. 2B shows a state after software processing.

【図3】従来の電磁誘導加熱装置のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a conventional electromagnetic induction heating device.

【図4】位相シフト制御方式おける駆動信号と駆動電流
の関係を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between a drive signal and a drive current in a phase shift control method.

【図5】位相シフト制御方式おける駆動信号と駆動電流
の関係を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between a drive signal and a drive current in a phase shift control method.

【図6】位相シフト制御方式おける駆動信号と駆動電流
の関係を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between a drive signal and a drive current in a phase shift control method.

【図7】位相シフト制御方式おける駆動信号と駆動電流
の関係を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a relationship between a drive signal and a drive current in a phase shift control method.

【図8】位相シフト制御方式おける駆動信号と駆動電流
の関係を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a relationship between a drive signal and a drive current in the phase shift control method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 加熱装置本体 2 高周波電源装置 3 パイプ 4 積層規則充填体 5 コイル 6 温度検出器 7 共振用コンデンサ 8 インバータ部 9 発振制御・駆動部 10 整流部 11 スイッチング素子 12 フリーホイールダイオード 13 サイクル制御回路 14 ソフトスタート・ソフトストップ回路 15 遅延回路 16 導通角制御回路 17 交流電源 18 整流ブリッジ回路 19 平滑回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heating device main body 2 High-frequency power supply device 3 Pipe 4 Stacked ordered packing material 5 Coil 6 Temperature detector 7 Resonance capacitor 8 Inverter part 9 Oscillation control / drive part 10 Rectification part 11 Switching element 12 Freewheel diode 13 Cycle control circuit 14 Soft Start / soft stop circuit 15 Delay circuit 16 Conduction angle control circuit 17 AC power supply 18 Rectifier bridge circuit 19 Smoothing circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内堀 義隆 大阪府茨木市美沢町19番21号 株式会社瀬 田技研内 (72)発明者 形山 雅一 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 奥 誓二 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 宮津 多佑 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 Fターム(参考) 3K059 AA06 AA07 AA14 AA15 AB26 AB28 AC07 AC12 AC15 AC26 AC33 AC35 AC54 AD22 AD23 BD05 BD10 CD05 CD07 CD09 CD10 CD23 CD44 CD73 CD77 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Yoshitaka Uchibori 19-21 Misawacho, Ibaraki-shi, Osaka Inside Seta Giken Co., Ltd. Within Mullon Co., Ltd. (72) Inventor Shinji Oku 10 Hanazono Todocho, Ukyo-ku, Kyoto, Kyoto O Within Muroron Co., Ltd. Company F term (reference) 3K059 AA06 AA07 AA14 AA15 AB26 AB28 AC07 AC12 AC15 AC26 AC33 AC35 AC54 AD22 AD23 BD05 BD10 CD05 CD07 CD09 CD10 CD23 CD44 CD73 CD77

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 流体が流動されるパイプと、 前記パイプ内に設けられ、薄板金属板を積層して形成さ
れた積層規則充填体と、 前記積層規則充填体が内周側に位置するように配置さ
れ、前記パイプの外周に巻回されたコイルと、 前記コイルの一端に直列接続された共振用コンデンサ
と、 駆動電流を一定の駆動周波数に維持しながら操作量に応
じた時間比で出力するサイクル制御方式により前記コイ
ルに供給することによって、前記積層規則充填体を電磁
誘導加熱する高周波電源装置とを有することを特徴とす
る電磁誘導加熱装置。
1. A pipe through which a fluid flows, a stacked ordered packing body provided in the pipe and formed by stacking thin metal plates, and a stacked ordered packing body positioned on an inner peripheral side. A coil wound around the outer circumference of the pipe, a resonance capacitor connected in series to one end of the coil, and outputting a drive current at a time ratio according to an operation amount while maintaining a constant drive frequency. A high-frequency power supply for supplying electromagnetic waves to the stacked ordered packing by electromagnetic induction by supplying the coils to the coil by a cycle control method.
【請求項2】 前記高周波電源装置は、 フリーホイールダイオードを逆並列接続されたスイッチ
ング素子を備えたインバータ部と、 前記共振用コンデンサのコンデンサ容量および前記コイ
ルのインダクタンスによる共振周波数よりも十分に高い
駆動周波数で前記スイッチング素子を駆動することによ
って、前記駆動電流を出力する発振制御・駆動部とを有
することを特徴とする請求項1記載の電磁誘導加熱装
置。
2. The high-frequency power supply device includes: an inverter unit having a switching element in which a freewheel diode is connected in anti-parallel; and a drive sufficiently higher than a resonance frequency due to a capacitance of the resonance capacitor and an inductance of the coil. The electromagnetic induction heating apparatus according to claim 1, further comprising an oscillation control / drive unit that outputs the drive current by driving the switching element at a frequency.
【請求項3】 前記高周波電源装置は、さらに、 前記駆動電流の供給開始時において徐々に電流量を増大
させる一方、前記駆動電流の供給停止時において徐々に
電流量を減少させるソフトスタート・ソフトストップ回
路を有することを特徴とする請求項1または2記載の電
磁誘導加熱装置。
3. The soft-start / soft-stop device according to claim 1, wherein the high-frequency power supply further increases a current amount when the supply of the drive current is started, and gradually reduces the current amount when the supply of the drive current is stopped. 3. The electromagnetic induction heating device according to claim 1, further comprising a circuit.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007103049A (en) * 2005-09-30 2007-04-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Induction heating device
JP2007115688A (en) * 2005-10-17 2007-05-10 Huettinger Elektronik Gmbh & Co Kg Hf plasma supply device
CN102769948A (en) * 2011-05-03 2012-11-07 赵伏生 Digital electronic energy-saving device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007103049A (en) * 2005-09-30 2007-04-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Induction heating device
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