JP2003347018A - 高周波誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】加熱コイルの取扱がしやすく、加熱コイルへ供
給される電圧が十分に調整可能であり、しかも、エネル
ギー効率が良い高周波誘導加熱装置の提供。 【解決手段】加熱コイル１と電流変成器２１とを備え持
ち運び可能な操作部２と、この操作部２の電流変成器２
１に電線４を通じて交流電流を供給する電流形インバー
タの高周波電源部３とが離隔されることで、加熱コイル
１の持ち運びが自由となり、その姿勢を被加工物の形状
に合わせて変えることができる。操作部２は電流変成器
２１の１次側コイル２１Ａとコンデンサ２２とを並列か
つ互いに近接配置した並列共振回路から負荷整合回路５
を構成するから、電線４を通じての電圧降下がなくな
り、エネルギー効率を高いものにできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱コイルに交流
電流を高周波電源部から供給する高周波誘導加熱装置に
関する。

【０００２】

【背景技術】電磁誘導で発生する熱を利用して被加工物
を焼入れ加工等するために、高周波電流を高周波電源部
から加熱コイルに供給する高周波誘導加熱装置が用いら
れる。この高周波誘導加熱装置は、高周波電源部と加熱
コイルとの間に、コイルとコンデンサとからなる負荷整
合回路が設けられた構成である。通常、高周波誘導加熱
装置は自動車のクランクシャフト等の比較的大きな被加
工物を加工するために、高周波電源部、負荷整合回路及
び加熱コイル等の構成部材がフレームに一体に組み込ま
れた大掛かりな装置とされている。

【０００３】鋼のろう付け等、微細な加工作業をするた
めには、加熱コイルを高周波電源部等から離隔して持ち
運び可能とするハンディタイプとすることが望ましい。
この場合、図４に示される通り、加熱コイル５０を備え
持ち運び可能な操作部５１と、この操作部５１に備えら
れる電流変成器の１次側コイルに電線５３を通じて交流
電流を供給する高周波電源部５４とを離隔して高周波誘
導加熱装置を構成することが考えられる。電線５３を長
くすることで、操作部５１を遠くまで持ち運ぶことがで
きるので、操作性が良くなる。高周波電源部５４は、交
流電源５５と変圧器５６とを備え、コンデンサ５７が直
列接続した電圧形インバータである。操作部５１は変圧
器５８を備えており、この変圧器５８の１次側コイル５
８Ａとコンデンサ５７とで負荷整合回路が構成される。

【０００４】また、従来では、加熱コイル、電流変成器
及び高周波電源等を個別ユニットとして分割形成し、こ
れらのユニットを配線で接続し、圧延ロール等を加熱す
るた高周波誘導加熱ユニットがある（特開2001-143859
号）。特開2001-143859号で示される従来例では、加熱
コイルにコンデンサを近接配置して共振回路が構成され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図４で示される高周波
誘導加熱装置では、高周波電源部５４は、コンデンサ５
７が直列配置された電圧形インバータであり、コンデン
サ５７と１次側コイル５８Ａとが電線５３を通じて直列
接続されているため、長い電線５３で大きな電圧降下が
生じ、エネルギー効率が悪くなるという不都合が生じ
る。つまり、電線部分のインダクタンスが非常に大きい
ため、負荷整合回路の負荷が必要とする容量以上に大き
くなり、効率の悪い装置となる。また、特開2001-14385
9号で示される従来例では、加熱コイル自体とコンデン
サとで共振回路を構成するため、加熱コイルに供給する
電圧を十分に調整することができないという問題点があ
る。さらに、特開2001-143859号で示される従来例は、
加熱対象が圧延ロール等の大きなものであり、大きな面
積で加熱することを前提としている。つまり、加熱コイ
ル側での負荷を整合するために、別途、電流変成器が設
けられていない。

【０００６】本発明の目的は、加熱コイルの取扱がしや
すく、加熱コイルへ供給される電圧が十分に調整可能で
あり、しかも、エネルギー効率が良い高周波誘導加熱装
置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、電
流形インバータの高周波電源部と操作部の電流変成器を
電線で接続し、操作部においてコンデンサと電流変成器
の１次側コイルとを並列配置して前記目的を達成しよう
とするものである。具体的には、本発明の高周波誘導加
熱装置は、加熱コイル及び電流変成器を備え持ち運び可
能な操作部と、この操作部の電流変成器に電線を通じて
交流電流を供給する高周波電源部とが離隔され、かつ、
負荷整合回路が設けられた高周波誘導加熱装置であっ
て、前記高周波電源部は電流形インバータであり、前記
操作部は前記電流変成器に前記加熱コイルが接続され、
前記負荷整合回路は前記操作部に設けられ、かつ、コン
デンサと前記電流変成器の１次側コイルとが並列に近接
配置された並列共振回路であることを特徴とする。

【０００８】この構成の本発明では、操作部の電流変成
器は高周波電源部とは電線で接続されているため、電流
変成器とともに操作部を構成する加熱コイルの持ち運び
が自由であり、加熱コイルの姿勢を被加工物の形状に合
わせて変更することができる。操作部に設けられたコン
デンサが重量のあるものであっても、操作部をワイヤ等
の適宜な手段で吊り下げることで、加工操作を容易に行
うことができる。さらに、高周波電源部である電流形イ
ンバータから供給される電流は電線を通って電流変成器
に送られる構成とされており、かつ、負荷整合回路を構
成するコンデンサと前記電流変成器の１次側コイルとが
並列に近接配置されているので、電線を通じての電圧降
下がなくなり、エネルギー効率を高いものにできる。そ
の上、コンデンサとともに負荷整合回路を構成する電流
変成器を設けたので、この部分での電圧調整が十分に可
能となる。そのため、操作部での負荷整合が行えるた
め、加熱面積が小さな被加工物を加熱することができ
る。

【０００９】ここで、本発明では、前記コンデンサの周
囲には冷却水を流通させる冷却配管が設けられている構
成が好ましい。この構成の本発明では、コンデンサで発
生した熱により操作部が熱くなることを防止できるの
で、作業環境が劣悪にならない。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。図１は本実施形態にかかる高
周波誘導加熱装置の構成図である。図１において、高周
波誘導加熱装置は、加熱コイル１を有する操作部２と、
この操作部２と離隔され加熱コイル１に交流電流を供給
する高周波電源部３と、この高周波電源部３と操作部２
とを通電するための電線４とを備えて構成される。高周
波電源部３は交流電源３１と、この交流電源３１から供
給される電圧を変えるトランス３２とを備えた電流形イ
ンバータである。なお。このトランス３２は省略するこ
とも可能である。

【００１１】操作部２は前記加熱コイル１と、この加熱
コイル１に供給する電圧を変える電流変成器２１とを備
えて構成される。この電流変成器２１は、１次側コイル
２１Ａと２次側コイル２１Ｃとを備えて構成される。操
作部２には負荷整合回路５が設けられており、この負荷
整合回路５は、電流変成器２１の１次側コイル２１Ａ
と、この１次側コイル２１Ａと並列に近接配置されたコ
ンデンサ２２とを備えた並列共振回路である。

【００１２】操作部２は持ち運び自在のハンディタイプ
であり、その詳細な構成が図２及び図３に示される。図
２は操作部２の縦断面図であり、図３は操作部２の横断
面図である。図２及び図３において、操作部２は、ケー
シング２０に電流変成器２１及びコンデンサ２２が組み
込まれており、２次側コイル２１Ｃには加熱コイル１が
直接取り付けられた構造である。なお、ケーシング２０
の先端部２０Ａと加熱コイル１とは電気的に絶縁されて
いる。

【００１３】ケーシング２０の基端部２０Ｂ側には、そ
の上端部に取っ手部２３が取り付けられ、その内部にコ
ンデンサ２２が設けられている。このコンデンサ２２は
略円筒状に形成された一般的な構造であり、その周囲に
冷却水を流通させる冷却配管２４が螺旋状に設けられて
いる。この冷却配管２４は、その一端が冷却水を供給す
る基幹給水配管２５と接続されており、その他端が冷却
水を排出する基幹排水配管２６と接続されている。基幹
給水配管２５は図示しない給水タンクと接続されてお
り、基幹排水配管２６は図示しない排水タンクと接続さ
れている。ケーシング２０の先端部２０Ａ側には、その
側面部に握り部２７が取り付けられ、その内部に電流変
成器２１が設けられている。握り部２７や取っ手部２３
は、加工作業や運搬時に操作部２を作業員が持つための
ものであり、ワイヤ等で吊り下げる際にはフックの役目
をなすものである。

【００１４】電流変成器２１は、前述の通り、１次側コ
イル２１Ａと２次側コイル２１Ｃとを有し、１次側コイ
ル２１Ａはコア２１Ｂに取り付けられている。１次コイ
ル２１Ａとコンデンサ２２とは、ともに負荷整合回路５
を構成するとともに、互いに近接配置されている。ここ
で、近接配置となる両者の寸法は、高周波誘導加熱装置
の出力や操作部２の全体の大きさによって設定される
が、例えば、ケーシング２０の長さ寸法を２５センチメ
ートルとすると、両者は１０数センチメートル内で配置
することができる。

【００１５】コア２１Ｂは円筒状に形成され、その内部
には、その軸芯に沿って２次側コイル２１Ｃが配置さ
れ、この２次側コイル２１Ｃの基端側端部は基幹排水配
管２６と接続されている。ケーシング２０の先端部２０
Ａの内部は基幹給水配管２５と連通した連通部２０Ｃと
されている。加熱コイル１は、その内部に冷却水が流通
するための連通孔１Ａが形成されている。この連通孔１
Ａは、その一端部がケーシング２０の連通部２０Ｃと連
通され、その他端部が２次側コイル２１Ｃと連通されて
いる。

【００１６】以上の構成の本実施形態では、次の作用効
果を奏することができる。 （１）高周波誘導加熱装置は、加熱コイル１及び電流変
成器２１を有し持ち運び可能な操作部２と、この操作部
２の電流変成器２１に交流電流を供給する高周波電源部
３とを備え、操作部２の電流変成器２１が高周波電源部
３と電線４で接続されている構成であるので、加熱コイ
ル１の持ち運びが自由であり、その姿勢を被加工物の形
状に合わせて変更することができるから、加熱コイル１
の取扱性が向上する。

【００１７】（２）電流形インバータからなる高周波電
源部３から供給される電流は電線４を通って操作部２に
設けられた電流変成器２１に送られる構成とされてお
り、かつ、負荷整合回路５を構成するコンデンサ２２と
電流変成器２１の１次側コイル２１Ａとが並列に近接配
置されているので、電線４を通じての電圧降下がなくな
り、エネルギー効率を高いものにできる。つまり、電圧
降下が生じるのはコンデンサ２２より下流側であるた
め、このコンデンサ２２と１次側コイル２１Ａとが近接
配置されることで、電圧降下をなくしてエネルギー損失
を少なくできる。

【００１８】（３）コンデンサ２２とともに負荷整合回
路５を構成する電流変成器２１を操作部２に設けたの
で、この部分での電圧調整が十分に可能となり、操作部
２での負荷整合が行えて加熱面積が小さな被加工物を加
熱することができる。

【００１９】（４）コンデンサ２２及び電流変成器２１
は、ともに一般的な構造であり、市販されているものも
あるため、操作部２をより安価に製造することができ
る。 （５）コンデンサ２２の周囲には冷却水を流通させる冷
却配管２５，２６が設けられているので、コンデンサ２
２が冷却水で冷却されることで、コンデンサ２２で発生
した熱により操作部２が熱くなることを防止できるの
で、作業環境が劣悪にならない。

【００２０】（６）コンデンサ２２を冷却するにあた
り、冷却配管２４をコンデンサ２２の周囲に螺旋状に配
置しているため、冷却を効率的に行える。 （７）操作部２のケーシング２０に取っ手部２３と握り
部２７とを取り付けたから、加熱コイル１を用いた加工
作業が容易に行える。仮に、操作部２の内部に設けられ
たコンデンサ２２が重いものであるとしても、操作部２
の取っ手部２３と握り部２７をワイヤ等の適宜な手段で
吊り下げることで、加工操作を容易に行うことができ
る。

【００２１】なお、本発明では、前記各実施の形態の構
成に限定されるものではなく、本発明の目的を達成でき
る範囲であれば次に示す変形例を含むものである。例え
ば、前記実施形態では、コンデンサ２２の周囲に冷却水
を流通させる冷却配管２４を設けた構成としたが、本発
明では、必ずしも冷却配管２４を設けることを要しな
い。また、操作部２のケーシング２０に取っ手部２３や
握り部２７を設けることを要しない。ケーシング２０に
凹みを形成し、この凹みを取っ手部２３の代わりに使用
してもよい。

【００２２】

【発明の効果】本発明では、電流形インバータの高周波
電源部と操作部の電流変成器とを電線で接続し、操作部
においてコンデンサと電流変成器の１次側コイルとを近
接かつ並列配置したから、操作部の持ち運びが自由とな
って加熱コイルの取扱性が向上し、電線を通じての電圧
降下がなくなってエネルギー効率が高くなり、しかも、
電流変成器を加熱コイル側に設けたから、この部分での
負荷整合が行えて加熱面積が小さな被加工物を加熱する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる高周波誘導加熱装
置の構成図である。

【図２】操作部の縦断面図である。

【図３】操作部の横断面図である。

【図４】本発明が案出されるための前提となった高周波
誘導加熱装置の構成図である。

【符号の説明】

１ 加熱コイル １Ａ 連通孔 ２ 操作部 ３ 高周波電源部 ４ 電線 ５ 負荷整合回路 ２０ ケーシング ２１ 電流変成器 ２１Ａ １次側コイル ２１Ｂ コア ２１Ｃ ２次側コイル ２２ コンデンサ ２３ 取っ手部 ２４ 冷却配管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱コイル及び電流変成器を備え持ち運び
   可能な操作部と、この操作部の電流変成器に電線を通じ
   て交流電流を供給する高周波電源部とが離隔され、か
   つ、負荷整合回路が設けられた高周波誘導加熱装置であ
   って、 前記高周波電源部は電流形インバータであり、 前記操作部は前記電流変成器に前記加熱コイルが接続さ
   れ、 前記負荷整合回路は前記操作部に設けられ、かつ、コン
   デンサと前記電流変成器の１次側コイルとが並列に近接
   配置された並列共振回路であることを特徴とする高周波
   誘導加熱装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の高周波誘導加熱装置におい
   て、前記コンデンサの周囲には冷却水を流通させる冷却
   配管が設けられていることを特徴とする高周波誘導加熱
   装置。