JP2002313547A

JP2002313547A - 板材用誘導加熱装置

Info

Publication number: JP2002313547A
Application number: JP2001109816A
Authority: JP
Inventors: Naoki Uchida; 直喜内田; Taiji Yabe; 泰司矢部; Keiji Kawanaka; 啓二川中; Hideyuki Nanba; 秀之難波
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2001-04-09
Filing date: 2001-04-09
Publication date: 2002-10-25

Abstract

(57)【要約】【課題】パワー分配制御に係る新しい誘導加熱技術に
よる板幅方向の高精度温度分布制御可能なトランスバー
ス誘導加熱装置とする。【解決手段】帯板金属材を加熱する加熱コイルを共振
型インバータによって給電するトランスバース型の板材
用誘導加熱装置である。帯板金属材の板幅方向に沿って
配置される加熱コイルを少なくともエッジ側加熱コイル
と中央側コイルとに分割して構成する。複数の加熱コイ
ルの周波数・電流位相を同期させて個別に電力制御可能
とし、板幅方向の温度分布制御ができるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は板材誘導加熱装置に
係り、特にトランスバース形誘導加熱装置で板幅方向の
温度分布の均一化を図ることができるようにした板材誘
導加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩなどの小型化に伴いコネクタピ
ン、リードフレームなどに使用される銅合金板の強度ア
ップが切望されている。従来、銅板の熱処理は、その温
度分布が良好なガス炉で行われていたが、強度アップは
急速昇温・急速冷却する工程を経て、極微粒子結晶化に
より達成されるので、各種熱源のうちで、唯一急速昇温
可能な誘導加熱装置が採用されることになる。

【０００３】しかし、非鉄薄板加熱に適用されるトラン
スバース型誘導加熱は、その板幅方向温度分布制御が不
可能なため、高精度な温度分布管理が得られない欠点が
あった。このため従来の誘導加熱装置で帯板金属材を加
熱する場合に、その板幅方向の温度分布の改善を図るた
め、例えば、特公昭５５−３６２５０号、同５６−２６
３５８号に記載されているように、加熱コイルや磁性コ
ア材の形状・構造を改善した例がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
改善例は特定サイズの板材に対応する誘導加熱装置であ
るため、板材のサイズの変更に追随することができない
問題があるとともに、任意の加熱温度に調整することが
できない問題がある。

【０００５】一方、帯板金属材のエッジ部分のみを別の
加熱コイルにより加熱しようとすると、センタ部分の加
熱コイルとの相互誘導作用によって、出力電圧が歪んで
しまい、安定運転が不能になると共に、サイリスタイン
バータでは転流失敗を引き起こしてしまう問題があっ
た。

【０００６】本発明は、パワー分配制御に係る新しい誘
導加熱技術による板幅方向の高精度温度分布制御可能な
トランスバース誘導加熱を利用し、薄板への有効な加熱
処理を可能として強度向上に寄与し、またキュリー点以
上の薄鋼板熱処理を可能にすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る誘導加熱装置は、帯板金属材を加熱す
る加熱コイルを共振型インバータによって給電するトラ
ンスバース型の板材用誘導加熱装置であって、前記帯板
金属材の板幅方向に沿って配置される加熱コイルを少な
くともエッジ側加熱コイルと中央側コイルとに分割して
構成し、複数の加熱コイルの周波数・電流位相を同期さ
せて個別に電力制御可能とした。

【０００８】また、上記構成において、前記複数の加熱
コイルの各々に対応する共振型インバータの少なくとも
一つをマスタインバータとするとともに、他をスレーブ
インバータとし、このスレーブインバータをマスタイン
バータの駆動信号またはマスタインバータの出力周波数
に同期して駆動し、かつスレーブインバータ側のリアク
トルを制御してスレーブインバータの出力電流と出力電
圧の位相差を調整して複数の加熱コイルによる板幅方向
温度分布が均一になるように電力制御可能とすることが
望ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る誘導加熱装置
の具体的実施の形態について、図面を参照しつつ、詳細
に説明する。図１は実施形態に係る誘導加熱装置１０の
構成図を示し、図２は当該誘導加熱装置の加熱コイル１
２と帯板金属材１４との配置関係を示している。加熱対
象の帯板金属材１４は図示しないがアンコイラから繰り
出され搬送手段によって連続的に移動する。この金属材
１４の表面加熱をなすために実施形態に係る誘導加熱装
置１０は共振型インバータによって給電するトランスバ
ース型とされ、図２に示しているように、帯板金属材１
４の板幅方向に沿って配置される加熱コイル１２を少な
くともエッジ側加熱コイル１２ｓ₁、１２ｓ₂と中央側コ
イル１２ｍとに分割して構成し、複数の加熱コイルの周
波数・電流位相を同期させて個別に電力制御可能として
いる。トランスバース型であるから、帯板金属材１４の
表面の中央部に加熱コイル１２ｍ₁₁が、その両側にエッ
ジ加熱コイル１２ｓ₁₁、１２ｓ₂₁が配置される。また、
裏面側にも中央部に加熱コイル１２ｍ₁₂が、その両側に
エッジ加熱コイル１２ｓ₁₂、１２ｓ₂₂が配置される。

【００１０】ところで、加熱コイル１２が隣接して電力
を投入すると相互誘導作用が生じて加熱制御ができなく
なるので、本実施形態では次のように構成している。実
施形態に係る誘導加熱装置の原理構成を図３に示す。こ
の実施形態に係る誘導加熱手段１０は、マスタ加熱ユニ
ット１１０ｍと、複数のスレーブ加熱ユニット１１０ｓ
（図３の例では１ユニットのみを示す。）とから形成し
てある。各加熱ユニット１１０ｍ、１１０ｓは、それぞ
れ電源部１１２ｍ、１１２ｓと、これらの電源部１１２
ｍ、１１２ｓから電力を供給される負荷コイル部１５０
ｍ、１５０ｓとを備えている。

【００１１】各電源部１１２ｍ、１１２ｓは、サイリス
タによってブリッジ回路を形成した整流回路である順変
換部１１４ｍ、１１４ｓを有し、これらの順変換部１１
４ｍ、１１４ｓがそれぞれ三相交流電源１１６ｍ、１１
６ｓに接続してある。そして、順変換部１１４ｍ、１１
４ｓの出力側には、平滑リアクトル１１８ｍ、１１８ｓ
を介してインバータ（逆変換部）１２０ｍ、インバータ
１２０ｓが接続してある。実施形態の場合、マスタ加熱
ユニット１１０ｍ側のインバータ１２０ｍがマスタイン
バータであって、スレーブ加熱ユニット１１０ｓ側のイ
ンバータ１２０ｓがスレーブインバータとなっている。
そして、各インバータ１２０ｍ、１２０ｓは、実施形態
の場合、電流型であって、周知のようにダイオードとト
ランジスタとを直列接続した辺からなるブリッジ回路に
よって形成してある。

【００１２】インバータ１２０ｍ、１２０ｓの出力側に
接続した負荷コイル部１５０ｍ、１５０ｓは、負荷コイ
ルである加熱コイル１２ｍ、１２ｓを有している。そし
て、各加熱コイル１２ｍ、１２ｓとその内部抵抗１５６
ｍ、１５６ｓとには、コンデンサ１５４ｍ、１５４ｓが
並列に接続してあって、加熱コイル１２とコンデンサ１
５４とによって並列共振回路を形成している。すなわ
ち、実施形態の場合、インバータ１２０ｍ、１２０ｓ
は、並列共振型インバータを構成している。また、加熱
コイル１２ｍ、１２ｓは、実施形態の場合、相互に近接
して配置してある。

【００１３】各負荷コイル部１５０ｍ、１５０ｓには、
コンデンサ１５４ｍ、１５４ｓと並列に変圧器１５８
ｍ、１５８ｓが設けてあって、インバータ１２０ｍ、１
２０ｓの出力電圧に対応した電圧値を得ることができる
ようにしてある。そして、マスタ加熱ユニット１１０ｍ
側の変圧器１５８ｍの出力電圧Ｖｍは、詳細を後述する
マスタ側の電圧制御部１２２ｍと駆動制御部１２４ｍと
にフィードバックするようにしてある。また、スレーブ
加熱ユニット１１０ｓ側の変圧器１５８ｓの出力電圧Ｖ
ｓは、スレーブ側の電力制御部１２２ｍにフィードバッ
クするようにしてある。さらに、負荷コイル部１５０
ｍ、１５０ｓには、加熱コイル１２ｍ、１２ｓと直列に
変流器１６０ｍ、１６０ｓが設けてあって、その出力電
流Ｉｍ、Ｉｓが電力制御部１２２ｍ、１２２ｓにフィー
ドバックするようになっている。

【００１４】各電力制御部１２２ｍ、１２２ｓは、順変
換部１１４ｍ、１１４ｓを構成しているサイリスタに駆
動パルスを与えるもので、電力設定器１２６ｍ、１２６
ｓが接続してある。そして、マスタ側の駆動制御部１２
４ｍは、変圧器１５８ｍから入力する電圧Ｖｍのゼロク
ロスを検出し、このゼロクロスに同期してインバータ１
２０ｍを構成しているトランジスタＴＲｍＡ１、ＴＲｍ
Ａ２、ＴＲｍＢ１、ＴＲｍＢ２に駆動パルスを出力す
る。また、駆動制御部１２４ｍは、スレーブ側の駆動制
御部１２４ｓに前記の駆動パルスに同期した信号を入力
する。スレーブ側駆動制御部１２４ｓは、マスタ側駆動
制御部１２４ｍから入力する信号に基づいて、スレーブ
側インバータ１２０ｓを構成しているトランジスタＴＲ
ｓＡ１、ＴＲｓＡ２、ＴＲｓＢ１、ＴＲｓＢ２を駆動す
るパルスを生成してこれらのトランジスタに与える。

【００１５】スレーブ加熱ユニット１１０ｓは、詳細を
後述するように、インバータ１２０ｓの出力電流Ｉｓと
出力電圧Ｖｓとの位相差を零にするための位相制御部１
７０を有している。この位相制御部１７０は、変圧器１
５４ｓと変流器１６０ｓとが出力する電圧Ｖｓ、電流Ｉ
ｓが入力する位相差検出部１７２と、この位相差検出部
１７２の出力信号に基づいて、インバータ１２０ｓと加
熱コイル１２ｓとの間に設けた可変リアクトル部１６２
を制御する位相調整部１７４とから構成してある。そし
て、可変リアクトル部１６２は、実施形態の場合、加熱
コイル１２ｓとコンデンサ１５４ｓとに並列接続した可
変容量リアクタンス１６４と、加熱コイル１２ｓに直列
接続した可変誘導リアクタンス１６６とから構成してあ
る。

【００１６】上記のごとく構成した誘導加熱手段１００
は、マスタ加熱ユニット１１０ｍの加熱コイル１２ｍ
と、スレーブ加熱ユニット１１０ｓの加熱コイル１２ｓ
とが接するように近接して配置してある。各電源部１１
２ｍ、１１２ｓは、順変換部１１４ｍ、１１４ｓのサイ
リスタが電力制御部１２２ｍ、１２２ｓの出力する駆動
パルスによって駆動し、三相電源１１６ｍ、１１６ｓの
出力する交流電力を整流して直流電力に変換し、平滑コ
イル１１８ｍ、１１８ｓを介してインバータ（逆変換
部）１２０ｍ、１２０ｓに与える。電力制御部１２２ｍ
は、図４に示したように構成してあって、スレーブ側の
電力制御部１２２ｓも同様な構成となっている。

【００１７】すなわち、電力制御部１２２ｍは、変圧器
１５８ｍの出力電圧Ｖｍと変流器１６０ｍの出力電流Ｉ
ｍとが入力される電力変換器１３０と、電力変換器１３
０の出力側に設けた電力比較器１３２と、電力比較器１
３２の出力側に接続した順変換位相制御器１３４、この
順変換位相制御器１３４の出力信号が入力する順変換ゲ
ートパルス発生器１３６とから構成してある。

【００１８】電力変換器１３０は、入力する電圧値Ｖｍ
と電流値Ｉｍとからインバータ１２０ｍの出力電力Ｐｍ
を求めて電力比較器１３２に出力する。電力比較器１３
２には、電力設定器１２６ｍが接続してあって、電力変
換器１３０が求めた電力値Ｐｍを電力設定器１２６ｍの
出力する設定値Ｐｍｃと比較し、両者の偏差に対応した
出力信号を順変換位相制御器１３４に送出する。そし
て、順変換位相制御器１３４は、電力比較器１３２の出
力信号に応じて順変換部１１４ｍを構成している各サイ
リスタに与えるゲートパルスの発生タイミングを調整
し、検出した電力値Ｐｍと設定値Ｐｍｃとの差が零とな
るサイリスタの駆動タイミングを求め、そのタイミング
に合わせて順変換ゲートパルス発生器１３６に駆動信号
を与える。順変換ゲートパルス発生器１３６は、順変換
位相制御器１３４の出力信号に同期してゲートパルスを
発生し、順変換部１１４ｍの各サイリスタに駆動信号と
して与える。なお、サイリスタ１２０ｍの出力電力は、
電力設定器１２６の設定値Ｐｍｃを変えることによって
変えることができる。

【００１９】インバータ１２０ｍ、１２０ｓを駆動する
駆動制御部１２４ｍ、１２４ｓは、図５に示したように
なっている。すなわち、駆動制御部１２４ｍと駆動制御
部１２４ｓとは、それぞれトランジスタ用ゲートパルス
発生器１４０ｍ、１４０ｓを有し、それぞれの出力側に
一対のゲートユニット１４２ｍＡ、１４２ｍＢ、１４２
ｓＡ、１４２ｓＢが接続してある。また、スレーブ側の
駆動制御部１２４sには、位相調整回路１４３が設けて
ある。この位相調整回路１４３は、負荷電流制御部とな
っていて、後述するように、マスタ側加熱コイル１２ｍ
とスレーブ側加熱コイル１２ｓとを流れる負荷電流ＩＬ
ｍ、ＩＬｓの位相を調整するためのもので、位相調整回
路１４３の出力側にトランジスタ用ゲートパルス発生器
１４０ｓが接続してある。さらに、位相調整回路１４３
には、マスタ側トランジスタ用ゲートパルス発生器１４
０ｍの出力パルスと、負荷電流ＩＬｍ、ＩＬｓの位相差
φｍｓとが入力するようになっている。そして、マスタ
側の駆動制御部１２４ｍは、トランジスタ用ゲートパル
ス発生器１４０ｍに変圧器１５８ｍの出力電圧Ｖｍがフ
ィードバックするようになっており、図６に示したよう
に、ゲートパルス発生器１４０ｍが電圧Ｖｍのゼロクロ
スを検出してトランジスタを駆動するためのゲートパル
スを発生し、ゲートユニット１４２ｍＡ、１４２ｍＢに
入力するとともに、スレーブ側のトランジスタ用ゲート
パルス発生器１４０ｓに同期信号として与える。

【００２０】駆動制御部１２４ｍのトランジスタ用ゲー
トパルス発生器１４０ｍは、実施形態の場合、図６
（１）のように変化する電圧Ｖｍが入力すると、電圧Ｖ
ｍが下側からゼロクロスしたときに、同図（３）に示し
たように、Ａ相用トランジスタＴＲｍＡ１、ＴＲｍＡ２
を駆動するゲートパルスを生成してゲートユニット１４
２ｍＡとスレーブ側の位相調整回路１４３とに出力す
る。ゲートユニット１４２ｍＡは、ゲートパルス発生器
１４０ｍから入力したゲートパルスをトランジスタＴＲ
ｍＡ１、ＴＲｍＡ２のベースに駆動信号として与える。
また、ゲートパルス発生器１４０ｍは、電圧Ｖｍが上側
からゼロクロスしたときに、Ａ相用のゲートパルスの生
成を停止するとともに、同図（４）に示したように、Ｂ
相用トランジスタＴＲｍＢ１、ＴＲｍＢ２を駆動するゲ
ートパルスを生成し、ゲートユニット１４２ｍＢに出力
する。ゲートユニット１４２ｍＢは、入力したゲートパ
ルスをＢ相のトランジスタＴＲｍＢ１、ＴＲｍＢ２のベ
ースに与えてこれを駆動する。これにより、マスタ側の
インバータ１２０ｍは、固有の周波数で駆動され、図６
（５）に示したように、電圧Ｖｍに同期した電流Ｉｍが
出力され、同図（２）に示したように、加熱コイル１２
ｍに負荷電流ＩＬｍが与えられる。

【００２１】一方、スレーブ側駆動制御部１２４ｓの位
相調整回路１４３は、マスタ側のゲートパルス発生器１
４０ｍが出力したパルスの立上がり、立下がりに同期し
て信号をトランジスタ用ゲートパルス発生器１４０ｓに
出力する。ゲートパルス発生器１４０ｂは、図６（６）
に示したように、位相調整回路１４３からパルスが入力
すると、これに同期してＡ相用パルスをＡ相用ゲートユ
ニット１４２ｓＡに出力する。ゲートユニット１４２ｓ
Ａは、入力したパルスを対応するトランジスタＴＲｓＡ
１、ＴＲｓＡ１のベースに駆動信号として与えて作動さ
せる。また、スレーブ側ゲートパルス発生器１４０ｓ
は、同図（７）に示したように、Ｂ相用パルスを生成し
てＢ相用ゲートユニット１４２ｓＢに与える。ゲートユ
ニット１４２ｓＢは、入力したパルスに基づいてトラン
ジスタＴＲｓＢ１、ＴＲｓＢ２を駆動する。これによ
り、インバータ１２０ｓから図６（８）に示したよう
に、マスタ側インバータ１２０ｍの出力する電流Ｉｍに
同期した電流Ｉｓが出力され、加熱コイル１２ｓに負荷
電流ＩＬｓが供給される（図６（９）、（１０）参
照）。

【００２２】スレーブ加熱ユニット１１０ｓに設けた位
相制御部１７０の位相差検出部１７２には、スレーブ側
の負荷コイル部１５０ｓを流れ負荷電流ＩＬｓが変流器
１６０ｓによってＩｓとして検出され、印加される負荷
電圧が変圧器１５０ｓによってＶｓとして検出される。
これらの電流Ｉｓと電圧Ｖｓとは、スレーブ加熱ユニッ
ト１１０ｓに設けた位相制御部１７０の位相差検出部１
７２に入力される。位相制御部１７０の位相調整部１７
４は、加熱コイル１２ｍ、１２ｓに負荷電流ＩＬｍ、Ｉ
Ｌｓが流れ、両者間に相互誘導が生じてスレーブ側の負
荷コイル部１５０ｓ側に誘導起電力が発生し、スレーブ
側インバータ１２０ｓの出力電圧Ｖｓと出力電流Ｉｓと
の間に位相ずれを生ずると、電圧Ｖｓと電流Ｉｓとの位
相が一致するように可変リアクトル部１６２を制御す
る。図７は、位相制御部１７０の作用を説明するフロー
チャートである。

【００２３】位相制御部１７０の位相差検出部１７２
は、スレーブ側の変圧器１５８ｓと変流器１６０ｓと電
圧Ｖｓと電流Ｉｓとが入力すると、図７のステップ１９
０に示したように、両者の位相差を検出して位相角φを
求めて位相調整部１７４に送出する。位相調整部１７４
は、位相差検出部１７２が出力した位相角φが入力する
と、電圧Ｖｓと電流Ｉｓとの位相が一致しているか、す
なわちφ＝０であるか否かを判断する（ステップ１９
１）。そして、位相が一致している場合には、位相差検
出部１７２が出力する次の位相角φを読み込む。

【００２４】位相調整部１７４は、ステップ１９１にお
いて位相角φ＝０でないと判断した場合、ステップ１９
２に進んで電流Ｉｓの位相が電圧Ｖｓの位相より進んで
いるか遅れているかを判断する。位相調整部１７４は、
図６（９）の破線に示したように、電圧Ｖｓ（Ｖｓ１）
が電流Ｉｓに対して位相角φ１だけ位相が遅れている場
合、すなわち電流の位相が電圧の位相より進んでいる場
合、ステップ１９３に示したように、位相角φ１に応じ
て可変リアクトル部１６２の可変容量リアクタンス１６
４のＣを減少、または可変誘導リアクタンスのＬを減
少、もしくは両方を減少させて電圧Ｖｓの位相を進めも
しくは電流Ｉｓの位相を遅らせ、図６（８）の実線に示
したように、電圧Ｖｓの位相を電流Ｉｓの位相と一致さ
せる。

【００２５】位相調整部１７４は、ステップ１９２にお
いて図６（９）の一点鎖線に示したように、電圧Ｖｓ
（Ｖｓ２）が電流Ｉｓに対してφ２だけ位相が進んで
いる（電流の位相が電圧の位相より遅れている）と判断
した場合、ステップ１９２からステップ１９４に進み、
位相角φ２に応じて可変容量リアクタンス１６４のＣを
増加、または可変誘導リアクタンス１６６のＬを増加、
もしくは両者を増加させて電圧Ｖｓの位相を遅らせ、も
しくは電流Ｉｓの位相を進め、電圧Ｖｓと電流Ｉｓとの
位相を一致させる。

【００２６】このように、可変リアクトル部１６２を制
御してスレーブ側インバータ１２０ｓの出力電圧Ｖｓと
出力電流Ｉｓとの位相を調整したときに、マスタ側加熱
コイル１２ｍに供給される負荷電流ＩＬｍと、スレーブ
側加熱コイル１２ｓに供給される負荷電流ＩＬｓとの間
に、位相ずれを生ずることがある。このため、加熱コイ
ル１２ｍ、１２ｓとの間に相互誘導が発生する。そこ
で、この実施形態においては、負荷電流ＩＬｍ、ＩＬｓ
の位相差φｍｓを図示しない位相検出器によって検出
し、図５に示したように、スレーブ側駆動制御部１２４
ｓの位相調整回路１４３に入力する。位相調整回路１４
３は、スレーブ側負荷電流ＩＬｓがマスタ側負荷電流Ｉ
Ｌｍに対してφｍｓ１だけ位相が遅れている場合、この
位相差φｍｓ１をなくすようにゲートパルス発生器１４
０ｓに与える信号の発生タイミングを進め、負荷電流Ｉ
Ｌｍと負荷電流ＩＬｓとの位相を一致させる。また、位
相調整回路１４３は、スレーブ側負荷電流ＩＬｓがマス
タ側負荷電流ＩＬｍに対して、φｍｓ２だけ位相が進ん
でいる場合、この位相差φｍｓ２をなくすように、ゲー
トパルス発生器１４０ｓに与える信号を遅らせ、負荷電
流ＩＬｍと負荷電流ＩＬｓとの位相を一致させる。

【００２７】これにより、負荷電流ＩＬｍ、ＩＬｓの位
相が完全に一致し、マスタ側加熱コイル１２ｍとスレー
ブ側加熱コイル１２ｓとの間に相互誘導が生ずるのを防
ぐことができる。従って、加熱コイル１２ｍ、１２ｓを
相互に近接して配置したとしても、相互誘導の影響を受
けることなく誘導加熱を行なうことができ、加熱コイル
１２ｍ、１２ｓの境界部における加熱温度の低下などの
不都合をなくすことができる。そして、実施の形態にお
いては、マスタ加熱ユニット１１０ｍとスレーブ加熱ユ
ニット１１０ｓとのそれぞれに電力制御部１２２ｍ、１
２２ｓを設け、加熱コイル１２ｍ、１２ｓに供給する電
力を独立して調整をできるようにしたことにより、加熱
コイル１２ｍ、１２ｓ間で任意に加熱温度を変えること
ができるとともに、高精度の温度制御を行なうことがで
きる。

【００２８】なお、原理図ではスレーブ加熱ユニット１
１０ｓを１つだけ設けた場合について説明したが、実施
形態においては、スレーブ加熱ユニット１１０ｓは帯板
金属材１４の両側エッジ部分に対応するように１対設け
ている（実施形態では１１０ｓ₁〜１１０ｓ₂）。そし
て、マスタとするものは、従来技術において説明した誘
導加熱手段における複数の加熱コイルにおける任意の加
熱コイルであってよい。また、実施形態においては、ス
レーブ側の電流Ｉｓと電圧Ｖｓとの位相を一致させる場
合に、位相制御部１７０の位相差検出部１７２に電流Ｖ
ｓと電流Ｉｓとを入力させる場合について説明したが、
電流Ｉｓの代わりにスレーブ側インバータ１２０ｓのト
ランジスタに与えるゲートパルスを用いてもよい。

【００２９】このように帯板金属材１４の中央部を加熱
するためのマスタ加熱ユニット１１０ｍと、エッジ部分
を加熱するためのスレーブ加熱ユニット１１０ｓ₁、１
１０ｓ₂とを配置し、各ユニットの加熱コイル１２ｍ、
１２ｓ₁、１２ｓ₂を図１に示しているように、並列に設
けて帯板金属材１４の表裏面中央部にマスタ加熱コイル
１２ｍ₁₁、１２ｍ₁₂を、エッジ部分にスレーブ加熱コイ
ル１２ｓ₁₁、１２ｓ₁₂、１２ｓ₂₁、１２ｓ₂₂を配設して
トランスバース型誘導加熱装置１０が構成される。

【００３０】そして、マスタ側の駆動制御部１２４ｍ
は、変圧器１５８ｍの出力電圧Ｖｍに基づいて、インバ
ータ１２０ｍを駆動するトランジスタゲートパルスを生
成し、インバータ１２０ｍとスレーブ側駆動制御部１２
４ｓ₁、１２４ｓ₂とに与える。スレーブ側駆動制御部１
２４ｓは、マスタ側駆動制御部１２４ｍから与えられた
パルスに同期してトランジスタゲートパルスを生成し、
インバータ１２０ｓに与える。

【００３１】位相制御部１７０は、位相差検出部１７２
がスレーブ側の電圧Ｖｓと電流Ｉｓとの位相差を求め、
位相調整部１７４が位相差に応じて可変リアクトル部１
６２を制御して電圧Ｖｓと電流Ｉｓとの位相差を零にす
る。したがって、マスタインバータ１２０ｍを駆動する
駆動信号をスレーブインバータ１２０ｓにも与え、マス
タインバータ１２０ｍとスレーブインバータ１２０
ｓ₁、１２０ｓ₂とを同期して駆動するとともに、スレー
ブインバータ１２０ｓ₁、１２０ｓ₂側のリアクトルを制
御し、スレーブインバータ１２０ｓ₁、１２０ｓ ₂の出力
電流と出力電圧との位相を合致させることにより、マス
タインバータ１２０ｍとスレーブインバータ１２０
ｓ₁、１２０ｓ₂との電流の周波数、位相を揃えることが
でき、個別に投入電力を調整しても、相互誘導による影
響を防止することができ、転流失敗などの運転不能な状
態をなくすことができる。しかも、スレーブインバータ
１２０ｓ₁、１２０ｓ₂は、出力電流と出力電圧との位相
差が調整されるため、インバータの出力効率を高めら
れ、効率の低下を防止することができる。

【００３２】通常、帯板金属材１４の場合にはエッジ側
部分が過剰加熱になるため、実施形態ではスレーブイン
バータ１２０ｓ₁、１２０ｓ₂での投入電力を小さくし
て、幅方向の温度分布を均一にする。なお、図１におい
て、スレーブインバータ１２０ｓ₁、１２０ｓ₂を設けて
いるが、エッジ投入電力を常時左右均等にする場合に
は、図８に示すように、一方のスレーブインバータ１２
０ｓ₁の加熱コイル１２ｓのみを並列に接続すれば良
い。

【００３３】また、各加熱コイルにインバータを取り付
けるようにしてもよい。実施形態ではトランスバースの
上下の加熱コイルを並列に形成しているが、これを直列
に形成することも可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
帯板金属材を加熱する加熱コイルを共振型インバータに
よって給電するトランスバース型の板材用誘導加熱装置
であって、前記帯板金属材の板幅方向に沿って配置され
る加熱コイルを少なくともエッジ側加熱コイルと中央側
コイルとに分割して構成し、複数の加熱コイルの周波数
・電流位相を同期させて個別に電力制御可能としたの
で、分割された各加熱コイル毎にパワー分配が可能とな
り、帯板金属材の幅方向加熱温度分布の制御ができるの
で、薄板への有効な加熱処理を可能として強度向上に寄
与し、またキュリー点以上の薄鋼板熱処理を可能にする
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る誘導加熱装置の構成図を示す。

【図２】同誘導加熱装置の加熱コイル配置形態を示す模
式図である。

【図３】同誘導加熱装置の原理を示す構成図である。

【図４】同装置の電力制御部の詳細説明図である。

【図５】同装置の駆動制御部の詳細説明図である。

【図６】同装置のインバータの動作を説明するタイムチ
ャートである。

【図７】同装置の位相制御部の作用を説明するフローチ
ャートである。

【図８】第２の実施形態に係る誘導加熱装置の構成図で
ある。

【符号の説明】

１０………誘導加熱装置、１２………加熱コイル、１４
………帯板金属材、１１０ｍ………マスタ加熱ユニッ
ト、１１０ｓ………スレーブ加熱ユニット、１１２ｍ、
１１２ｓ………電源部、１１４ｍ、１１４ｓ………順変
換部、１１８ｍ、１１８ｓ………平滑リアクトル、１２
０ｍ、１２０ｓ………インバータ、１２２ｍ、１２２ｓ
………電力制御部、１２４ｍ、１２４ｓ………駆動制御
部、１４３………負荷電流制御部（位相調整回路）、１
５０ｍ、１５０ｓ………負荷コイル部、１５４ｍ、１５
４ｓ………コンデンサ、１６２………可変リアクトル
部、１６４………可変容量リアクタンス、１６６………
可変誘導リアクタンス、１７０………位相制御部、１７
２………位相差検出部、１７４………位相調整部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｍ 7/48 Ｈ０２Ｍ 7/48 ＤＨ０５Ｂ 6/04 ３２１Ｈ０５Ｂ 6/04 ３２１ 6/06 ３８６ 6/06 ３８６ (72)発明者川中啓二岡山県玉野市玉３丁目１番１号三井造船株式会社玉野事業所内 (72)発明者難波秀之岡山県玉野市玉３丁目１番１号三井造船株式会社玉野事業所内Ｆターム(参考） 3K059 AA04 AA05 AA09 AB26 AC03 AC07 AC12 AC18 AC26 AD05 BD01 BD07 CD65 5H007 AA07 BB04 CA01 CB01 CB05 CB09 CC05 CC09 CC12 DA03 DA04 DA05 DB13 DC02 DC04 EA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯板金属材を加熱する加熱コイルを共振
型インバータによって給電するトランスバース型の板材
用誘導加熱装置であって、前記帯板金属材の板幅方向に
沿って配置される加熱コイルを少なくともエッジ側加熱
コイルと中央側コイルとに分割して構成し、複数の加熱
コイルの周波数・電流位相を同期させて個別に電力制御
可能としたことを特徴とする板材用誘導加熱装置。
【請求項２】前記複数の加熱コイルの各々に対応する
共振型インバータの少なくとも一つをマスタインバータ
とするとともに、他をスレーブインバータとし、このス
レーブインバータをマスタインバータの駆動信号または
マスタインバータの出力周波数に同期して駆動し、かつ
スレーブインバータ側のリアクトルを制御してスレーブ
インバータの出力電流と出力電圧の位相差を調整して複
数の加熱コイルによる板幅方向温度分布が均一になるよ
うに電力制御可能としたことを特徴とする請求項１に記
載の板材誘導加熱装置。