JP2008111632A - Heat treatment furnace - Google Patents

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JP2008111632A JP2006296154A JP2006296154A JP2008111632A JP 2008111632 A JP2008111632 A JP 2008111632A JP 2006296154 A JP2006296154 A JP 2006296154A JP 2006296154 A JP2006296154 A JP 2006296154A JP 2008111632 A JP2008111632 A JP 2008111632A
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Masumi Ogawa
真澄 小川
Yasuo Yokoi
弥壽雄 横井
Naka Kawaguchiya
仲 川口屋
Yoshio Masuda
喜男 増田
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CERAMIC FORUM CO Ltd
OGAWA GIKEN KK
Nihon Inverter Corp
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CERAMIC FORUM CO Ltd
OGAWA GIKEN KK
Nihon Inverter Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power control device of a heat treatment furnace that can efficiently heat a treated material. <P>SOLUTION: An electric power function generating part 11 of a control part 6 generates electric power waveform for controlling power transistors G11, G12 which a PAM converter 4 has so that the heat generation spectrum of a load 2 coincides with the heat absorption spectrum of the treated material. Output power from the electric power function generating part 11 is pulse-converted by a pulse converter 13 and then converted into pulses for performing ON-OFF control of the power transistors G11, G12 of the PAM converter 4. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、熱処理炉の熱源に供給する電力を制御する電力制御装置に関する。   The present invention relates to a power control apparatus that controls power supplied to a heat source of a heat treatment furnace.

従来、熱処理炉におけるハロゲンランプなどの熱源が単相負荷の場合には、電源として単相交流電源を用い、単相交流電源からの出力を平滑化せず直接、PWM方式電圧制御(例えば、特許文献1参照)、位相制御、サイクル制御による電力、電圧、電流制御(例えば、特許文献2参照)により熱源に供給する電力を制御することが一般に行われている。また、電力フィードバックはPWM方式電圧制御の電力出力の半サイクル単位で検出が行われている。位相、サイクル制御はこの機能を付加していない。   Conventionally, when a heat source such as a halogen lamp in a heat treatment furnace is a single-phase load, a single-phase AC power source is used as a power source, and PWM system voltage control is directly performed without smoothing the output from the single-phase AC power source (for example, patent In general, the power supplied to the heat source is controlled by the power, voltage, and current control (see, for example, Patent Document 2) by phase control and cycle control. Further, the power feedback is detected in units of half cycle of the power output of PWM voltage control. Phase and cycle control do not add this function.

特開平8−171992号公報JP-A-8-171992 特開2000−77345号公報JP 2000-77345 A

上述した技術によると、単相電源の直接制御は熱源に対する単なる熱出力の制御となっている。しかしながら、熱源においては、供給される電力が変化すると、熱出力が変化するだけでなく、熱源スペクトルも変化する。ここで、熱源であるハロゲンランプにおける熱出力と熱源スペクトルとの関係について図7を参照しつつ説明する。図7に示すように、ハロゲンランプにおける熱出力が100%のとき、熱源スペクトル波長が10μmがピークとなっているとき、熱出力が低下するに伴って、熱源スペクトルの波長が長くなる方向に変化する(図中(a)〜(c)参照)。一方、処理材は固有の熱吸収スペクトルを有している。例えば、処理材が、波長8〜12μmの熱吸収スペクトルを有している場合(図中(d)参照)、一般的に、熱源は100%の熱出力時における熱源スペクトルとこの処理材の熱吸収スペクトルとが一致するように決められている。このため、熱源が100%以下の熱出力となっているときの熱源スペクトルは、処理材の熱吸収スペクトルと一致しない。この場合、熱源からの放射熱が効率よく処理材に吸収されず、輻射熱によって処理材を加熱することになり熱応答が遅くなる。処理材は、処理全体が同一物質のとき、また個々に分布してもよい。   According to the technique described above, direct control of a single-phase power supply is simply control of heat output to a heat source. However, in the heat source, when the supplied power changes, not only the heat output changes, but also the heat source spectrum. Here, the relationship between the heat output and the heat source spectrum in the halogen lamp as the heat source will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 7, when the heat output in the halogen lamp is 100%, when the heat source spectrum wavelength is at a peak of 10 μm, the heat output spectrum changes in the direction of increasing the wavelength as the heat output decreases. (Refer to (a) to (c) in the figure). On the other hand, the treatment material has a unique heat absorption spectrum. For example, when the treatment material has a heat absorption spectrum with a wavelength of 8 to 12 μm (see (d) in the figure), the heat source generally has a heat source spectrum at 100% heat output and the heat of the treatment material. It is determined so that the absorption spectrum matches. For this reason, the heat source spectrum when the heat source has a heat output of 100% or less does not match the heat absorption spectrum of the treatment material. In this case, radiant heat from the heat source is not efficiently absorbed by the treatment material, and the treatment material is heated by radiant heat, resulting in a slow thermal response. The treatment materials may be distributed individually when the whole treatment is the same substance.

そこで、本発明は、処理材を効率よく加熱することができる熱処理炉における電力制御装置を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the electric power control apparatus in the heat processing furnace which can heat a processing material efficiently.

本発明の熱処理炉における電力制御装置は、熱処理炉が有する熱源を関数制御することで発熱スペクトルと処理材の熱吸収スペクトルとを一致させる。   The power control apparatus in the heat treatment furnace according to the present invention matches the heat generation spectrum and the heat absorption spectrum of the treatment material by function-controlling the heat source of the heat treatment furnace.

本発明によると、熱源の発熱スペクトルと処理材の熱吸収スペクトルとが一致するため、熱源からの放射熱が効率よく処理材に吸収される。これにより、処理材の熱応答が速くなり、処理材を効率よく加熱することができ、生産性及び品質を向上されることができる。さらに、熱処理炉における省電力化を図ることができる。   According to the present invention, since the heat generation spectrum of the heat source matches the heat absorption spectrum of the treatment material, the radiant heat from the heat source is efficiently absorbed by the treatment material. Thereby, the thermal response of a processing material becomes quick, a processing material can be heated efficiently, and productivity and quality can be improved. Furthermore, power saving in the heat treatment furnace can be achieved.

本発明においては、前記熱源に供給される電圧、電流及び電力のいずれかをフィードバック制御することが好ましい。これによると、熱源に供給される電力を正確に制御することができる。また、負荷が短絡したときなど瞬時に負荷対応するころができパワー素子などを安全に守ることができる。   In the present invention, it is preferable to perform feedback control of any one of voltage, current, and power supplied to the heat source. According to this, the electric power supplied to the heat source can be accurately controlled. Moreover, when the load is short-circuited, the roller can respond to the load instantaneously, and the power element can be safely protected.

また、本発明においては、複数の前記熱源に供給する電力を三相電源から生成してもよい。これによると、相バランス及び力率を改善することができるため、熱処理炉におけるさらなる省電力化を図ることができる。   In the present invention, power supplied to the plurality of heat sources may be generated from a three-phase power source. According to this, since the phase balance and the power factor can be improved, further power saving in the heat treatment furnace can be achieved.

さらに、本発明においては、前記処理材の材質変化、搬送速度変化、前記処理材の不連続な熱処理炉への挿入に対して、前記熱源に供給する電力をフィードフォワード制御することがより好ましい。これによると、処理材を適切(最適)に加熱することができる。   Furthermore, in the present invention, it is more preferable to feed-forward control the power supplied to the heat source in response to a change in the material of the treatment material, a change in conveyance speed, and insertion of the treatment material into a discontinuous heat treatment furnace. According to this, a processing material can be heated appropriately (optimally).

また、本発明においては、外部から指示を受信する受信手段と、内部データを外部に送信する送信手段とをさらに備えていてもよい。これによると、複数の電力制御装置を一箇所で電力関数発生器、各種パラメータの設定ができ制御することができる。また設定、負荷の電力などのデータを送信することができる。   The present invention may further include receiving means for receiving an instruction from the outside and transmitting means for transmitting the internal data to the outside. According to this, the power function generator and various parameters can be set and controlled at a single location for a plurality of power control devices. Data such as settings and load power can be transmitted.

加えて、本発明においては、スイッチング素子及び前記スイッチング素子を制御するマイクロプロセッサを備えていてもよい。これによると、熱源に供給する多群の電力を細かく平均化して3相電源の相バランス、力率を改善することができる。   In addition, the present invention may include a switching element and a microprocessor that controls the switching element. According to this, the multi-group electric power supplied to the heat source can be finely averaged to improve the phase balance and power factor of the three-phase power source.

本発明においては、前記処理材が太陽電池であってもよい。   In the present invention, the treatment material may be a solar cell.

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る実施形態である熱処理炉における電力制御装置の概略ブロック図である。本熱処理炉は、太陽電池を処理材とする太陽電池用の熱処理炉である。電力制御装置1は、処理材を熱処理する熱処理炉において、熱源であるハロゲンヒータ(以下、負荷と称する)2に供給する電力を制御する装置であり、図1に示すように、RSTの三相交流電源に対して並列に複数接続されている。なお、負荷2は出力が100%のときに、負荷2の発熱スペクトルと処理材の熱吸収スペクトルとが一致するように決定されている。したがって、処理材の種類によって、発熱スペクトルが異なるキセノンランプ、ニクロムヒータ、炭化珪素ヒータなどの選択又は併用が可能となっている。各電力制御装置1は、複数の負荷2に対して供給する電力が制御可能となっており、各負荷2に接続された電力変換ユニット3と、各電力変換ユニット3を制御する制御部6とを有している。三相交流電源から供給された電力は、フィルタ7、整流器8及びコンデンサ(平滑コンデンサ)C1を介して直流電力に変換された後に、各電力変換ユニット3に供給される。そして、制御部6に制御された電力変換ユニット3が所望の電力を生成するとともに、生成した電力が負荷2に供給される。コンデンサC1は入力が3相電源、負荷2が抵抗負荷のとき削除してもよい。   FIG. 1 is a schematic block diagram of a power control apparatus in a heat treatment furnace according to an embodiment of the present invention. This heat treatment furnace is a heat treatment furnace for solar cells using a solar cell as a treatment material. The power control device 1 is a device for controlling the power supplied to a halogen heater (hereinafter referred to as a load) 2 as a heat source in a heat treatment furnace for heat-treating a treatment material. As shown in FIG. A plurality of AC power supplies are connected in parallel. Note that the load 2 is determined such that when the output is 100%, the heat generation spectrum of the load 2 matches the heat absorption spectrum of the treatment material. Therefore, it is possible to select or use a xenon lamp, a nichrome heater, a silicon carbide heater or the like having a different heat generation spectrum depending on the type of treatment material. Each power control device 1 can control power supplied to a plurality of loads 2, a power conversion unit 3 connected to each load 2, and a control unit 6 that controls each power conversion unit 3. have. The power supplied from the three-phase AC power supply is converted to DC power via the filter 7, the rectifier 8 and the capacitor (smoothing capacitor) C 1, and then supplied to each power conversion unit 3. Then, the power conversion unit 3 controlled by the control unit 6 generates desired power, and the generated power is supplied to the load 2. The capacitor C1 may be deleted when the input is a three-phase power source and the load 2 is a resistive load.

電力変換ユニット3は、PAM変換器4及び極性変換インバータ5を含んでいる。PAM変換器4は、直流電力をPAM(Pulse Amplitude Modulation)変換するものであり、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの2つのパワートランジスタG11、G12、コイルL11及びコンデンサC11を有している。PAM変換器4は、パワートランジスタG11、G12を一定の比率で交互にON、OFF制御されることによって、所望の出力波形を有する電力を生成する(図4参照)。極性変換インバータ5は、PAM変換器4において変換された電力が0になる毎に極性を変換させるものである。負荷2に供給する電力は、負荷2の熱源時定数により決定される所定の周期(図3におけるt11参照)で極性を反転させる必要がある。このため、PAM変換器4は、所定周期で電力が0となるような出力波形を生成する。これにより、極性変換インバータ5は、極性が所定周期で反転する出力波形を有する電力を生成することになる。極性変換インバータ5が生成した電力は負荷2に供給される。   The power conversion unit 3 includes a PAM converter 4 and a polarity conversion inverter 5. The PAM converter 4 converts DC power into PAM (Pulse Amplitude Modulation), and includes two power transistors G11 and G12 such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a coil L11, and a capacitor C11. The PAM converter 4 generates power having a desired output waveform by alternately turning on and off the power transistors G11 and G12 at a constant ratio (see FIG. 4). The polarity conversion inverter 5 converts the polarity every time the power converted by the PAM converter 4 becomes zero. It is necessary to reverse the polarity of the power supplied to the load 2 at a predetermined cycle (see t11 in FIG. 3) determined by the heat source time constant of the load 2. For this reason, the PAM converter 4 generates an output waveform in which the power becomes 0 in a predetermined cycle. Thereby, the polarity conversion inverter 5 generates electric power having an output waveform in which the polarity is inverted at a predetermined cycle. The electric power generated by the polarity conversion inverter 5 is supplied to the load 2.

制御部6について、図2〜図4をさらに参照しつつ説明する。図2は、制御部6の機能ブロック図である。図3は、制御部6の電力関数生成部11が生成する電力波形図である。図4は、負荷2に供給される電力波形図である。なお、以下の説明においては、制御部6と1つの電力変換ユニット3との関係についてのみ説明する。制御部6は、PAM変換器4の動作を制御するものである。図1及び図2に示すように、制御部6は、電力関数生成部11、ゲイン調整部12、パルス変換器13、フォトカプラ14、電力変換器15、上限電流設定部16、及び、比較器17を有している。点線で囲んだK01の係数設定ブロック18及びK02の係数設定ブロック19、主電力指令信号生成部20、フィードフォワード電力指令信号生成部21、及び、フィードフォワード開始信号生成部22を示す。K01、K02は複数の値を持ってもよい。また点線で囲んだ部分は制御部6の外部に設置してもよい。   The controller 6 will be described with further reference to FIGS. FIG. 2 is a functional block diagram of the control unit 6. FIG. 3 is a power waveform diagram generated by the power function generator 11 of the controller 6. FIG. 4 is a waveform diagram of power supplied to the load 2. In the following description, only the relationship between the control unit 6 and one power conversion unit 3 will be described. The controller 6 controls the operation of the PAM converter 4. As shown in FIGS. 1 and 2, the control unit 6 includes a power function generation unit 11, a gain adjustment unit 12, a pulse converter 13, a photocoupler 14, a power converter 15, an upper limit current setting unit 16, and a comparator. 17. A coefficient setting block 18 for K01 and a coefficient setting block 19 for K02, a main power command signal generation unit 20, a feedforward power command signal generation unit 21, and a feedforward start signal generation unit 22 surrounded by a dotted line are shown. K01 and K02 may have a plurality of values. Further, a portion surrounded by a dotted line may be installed outside the control unit 6.

電力関数生成部11は、外部から無線、有線を介して操作されることによって、極性変換インバータ5に出力すべき電力関数波形を生成するものである。負荷2に供給すべき電力は、図3(a)に示すように、負荷の熱源時定数により決定される所定の周期t11で極性を反転させる必要があるため、電力関数生成部11は、周期t11毎に電力が0となるような電力関数波形を出力する。また、電力関数生成部11は、負荷2に供給する電力を主電力指令信号、フィードフォワード電力指令信号の加算に基づいて決定し、負荷2に供給する電力が100%となる時間を増減させる。例えば、図3(b)においては、負荷2に供給する電力がt21の間100%となっており、負荷2に供給する電力がt22の間30%となっている。このとき、負荷2に供給する電力が100%となる時間と30%となる時間との関係が維持されていれば、生成する電力波形は任意のパターンであってよい。例えば、図3(c)に示すように、負荷2に供給する電力が100%となる時間t31、t33及び負荷2に供給する電力が30%となる時間t32を組み合わせたものであってもよい(なお、t31+t32×2=t21、t32×3=t22)。このとき、負荷2の発熱スペクトルと処理材の熱吸収スペクトルとが一致する時間が最も長くなるように負荷2に供給する電力が100%となる時間を長く確保することが好ましい。また、処理材が移動するとき処理材温度が移動時間と同期して悪影響を及ぼすとき、図3(b)、(c)、図5(a)、(b)及び図6のように、熱出力を変化させ、熱出力を時間軸に対して位相を進めたり、遅らせたりすることによってこの同期を無くすことができる。   The power function generation unit 11 generates a power function waveform to be output to the polarity conversion inverter 5 by being operated from outside via wireless or wired. As shown in FIG. 3A, the power to be supplied to the load 2 needs to be inverted in polarity at a predetermined period t11 determined by the heat source time constant of the load. A power function waveform is output so that the power becomes zero every t11. The power function generator 11 determines the power supplied to the load 2 based on the addition of the main power command signal and the feedforward power command signal, and increases or decreases the time when the power supplied to the load 2 becomes 100%. For example, in FIG. 3B, the power supplied to the load 2 is 100% during t21, and the power supplied to the load 2 is 30% during t22. At this time, as long as the relationship between the time when the power supplied to the load 2 is 100% and the time when it is 30% is maintained, the generated power waveform may be an arbitrary pattern. For example, as shown in FIG. 3C, the time t31 and t33 when the power supplied to the load 2 becomes 100% and the time t32 when the power supplied to the load 2 becomes 30% may be combined. (Note that t31 + t32 × 2 = t21, t32 × 3 = t22). At this time, it is preferable to secure a long time when the power supplied to the load 2 becomes 100% so that the time when the heat generation spectrum of the load 2 coincides with the heat absorption spectrum of the treatment material becomes the longest. Further, when the treatment material moves and the treatment material temperature adversely affects the movement time, as shown in FIGS. 3B, 3C, 5A, 5B, and 6, heat is applied. This synchronization can be eliminated by changing the output and advancing or delaying the phase of the heat output with respect to the time axis.

電力変換器15は、電流検知42に検知される極性変換インバータ5に出力された電流I11、及び、極性変換インバータ5に出力される電圧E1を変換して、極性変換インバータ5に出力された電力を検知するものである。電力変換器15で検知された電力は、電力関数生成部11の出力端にフィードバックされる。そして、ゲイン調整部12が、電力関数生成部11の出力結果と、電力変換器15の検知結果との偏差に対してゲインKを掛けた電力を出力する。上限電流設定部16は、負荷2が短絡したときの電流制限を開始するときの上限電流I0を設定するものである。比較器17は、電流検知41に検知されたパワートランジスタG12のドレイン電流I10と、予め決定された上限電流I0とを比較し、ドレイン電流I10が上限電流I0を超えたときに、パルス変換器13に入力される電力が常にI0となるように、ゲイン調整部12からの出力を調整するこれにより、負荷2が短絡したときの電流制限を行うことができる。   The power converter 15 converts the current I11 output to the polarity conversion inverter 5 detected by the current detection 42 and the voltage E1 output to the polarity conversion inverter 5, and outputs the power output to the polarity conversion inverter 5. Is detected. The power detected by the power converter 15 is fed back to the output terminal of the power function generator 11. Then, the gain adjustment unit 12 outputs power obtained by multiplying the deviation between the output result of the power function generation unit 11 and the detection result of the power converter 15 by the gain K. The upper limit current setting unit 16 sets an upper limit current I0 when starting current limitation when the load 2 is short-circuited. The comparator 17 compares the drain current I10 of the power transistor G12 detected by the current detection 41 with a predetermined upper limit current I0, and when the drain current I10 exceeds the upper limit current I0, the pulse converter 13 By adjusting the output from the gain adjusting unit 12 so that the power input to the power supply is always I0, current limitation when the load 2 is short-circuited can be performed.

パルス変換器13は、入力された電力に応じてパワートランジスタG11、G12をON、OFF制御するためのパルス信号を生成するものである。フォトカプラ14は、パルス変換器13からのパルス信号をゲート電圧GE11、GE12に伝達するためのものである。これら制御部6のシステム構成はマイクロプロセッサにより構成されている。   The pulse converter 13 generates a pulse signal for ON / OFF control of the power transistors G11 and G12 according to the input power. The photocoupler 14 is for transmitting the pulse signal from the pulse converter 13 to the gate voltages GE11 and GE12. The system configuration of these control units 6 is configured by a microprocessor.

なお、制御部6は、図3に示すように、矩形パルスで変化するように負荷2に供給される電力を制御する構成について説明したが、図5(a)に示すように、各矩形パルスが正弦波となるように負荷2に供給される電力を制御してもよい(図4(b)参照)。この場合、各矩形パルスの出力と対応する正弦波の実行出力とが一致していることが好ましい。また、図5(b)及び図5(c)に示すように、波形パターンの少なくとも一部を時間的に入れ替え、また周波数を多く繰り入れてもよい。さらに、正弦波出力で熱源出力スペクトルを確保する方法を図6に示す。図6に示すように、正弦波による熱源出力スペクトルがフリッカーするとき正弦波周波数を上げフリッカーをなくす。このように電力関数生成器は負荷が要求する熱吸収スペクトルに対応した電力関数波形を発生がさせることができる。   In addition, although the control part 6 demonstrated the structure which controls the electric power supplied to the load 2 so that it may change with a rectangular pulse as shown in FIG. 3, as shown to Fig.5 (a), each rectangular pulse is demonstrated. The electric power supplied to the load 2 may be controlled so that becomes a sine wave (see FIG. 4B). In this case, it is preferable that the output of each rectangular pulse matches the execution output of the corresponding sine wave. Further, as shown in FIGS. 5B and 5C, at least a part of the waveform pattern may be temporally exchanged and many frequencies may be introduced. Further, FIG. 6 shows a method for securing a heat source output spectrum with a sine wave output. As shown in FIG. 6, when the heat source output spectrum due to a sine wave flickers, the frequency of the sine wave is increased to eliminate the flicker. Thus, the power function generator can generate a power function waveform corresponding to the heat absorption spectrum required by the load.

以上、説明した本実施形態によると、制御部6が、負荷2の発熱スペクトルと処理材の熱吸収スペクトルとが一致するように負荷2の供給する電力を制御するため、負荷2からの放射熱が効率よく処理材に吸収される。これにより、処理材の熱応答が速くなり、処理材を効率よく加熱することができ、生産性及び品質を向上されることができる。さらに、熱処理炉における省電力化を図ることができる。   As described above, according to the present embodiment described above, the control unit 6 controls the power supplied by the load 2 so that the heat generation spectrum of the load 2 and the heat absorption spectrum of the treatment material coincide with each other. Is efficiently absorbed by the treatment material. Thereby, the thermal response of a processing material becomes quick, a processing material can be heated efficiently, and productivity and quality can be improved. Furthermore, power saving in the heat treatment furnace can be achieved.

また、制御部6が、負荷2に供給される電力をフィードバック制御しているため、負荷2に供給される電力を正確に制御することができる。   In addition, since the control unit 6 performs feedback control on the power supplied to the load 2, the power supplied to the load 2 can be accurately controlled.

さらに、制御部6が、各負荷2に供給する電力を三相電源から生成しているため、相バランス及び力率を改善することができるため、熱処理炉におけるさらなる省電力化を図ることができる。   Furthermore, since the control unit 6 generates power to be supplied to each load 2 from the three-phase power source, the phase balance and the power factor can be improved, so that further power saving in the heat treatment furnace can be achieved. .

加えて、制御部6が、主電力指令信号、フィードフォワード指令信号に基づき関数制御することで熱源発熱スペクトルと処理材の吸収スペクトルが一致させることができ処理材を効率よく加熱することができる。このように、処理材の材質変化、搬送速度変化、処理材の不連続な炉への装入に対して、処理材を熱処理すべき温度に加熱する負荷2に供給すべき電力を決定するため、処理材を適切に加熱することができる。   In addition, the control unit 6 performs function control based on the main power command signal and the feedforward command signal, whereby the heat source heat generation spectrum and the absorption spectrum of the processing material can be matched, and the processing material can be efficiently heated. Thus, in order to determine the power to be supplied to the load 2 that heats the treatment material to a temperature to be heat-treated with respect to the material change of the treatment material, the change of the conveyance speed, and the charging of the treatment material into the discontinuous furnace. The treatment material can be heated appropriately.

また、制御部6が、外部との間でデータを送受信する通信手段を有しているため、複数の電力制御装置1を一箇所で制御することができる。   Moreover, since the control part 6 has a communication means which transmits / receives data between the exterior, the some power control apparatus 1 can be controlled in one place.

さらに、制御部6がマイクロプロセッサを含む構成となっているため、負荷2に供給する電力を細かく平均化を図る制御することができる。なお、制御部6の回路構成はソフトウェアのみならずハードウェアにより実現することが可能となっている。   Furthermore, since the control unit 6 includes a microprocessor, the power supplied to the load 2 can be controlled to be finely averaged. The circuit configuration of the control unit 6 can be realized by hardware as well as software.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、上述した実施形態においては、制御部6が、負荷2に供給される電力をフィードバック制御する構成であるが、負荷2に供給される電流又は電圧をフィードバック制御する構成であってもよい。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as long as they are described in the claims. For example, in the embodiment described above, the control unit 6 is configured to feedback control the power supplied to the load 2, but may be configured to feedback control the current or voltage supplied to the load 2.

また、上述した実施形態においては、制御部6が、各負荷2に供給する電力を三相電源から生成する構成であるが、単相電源から生成する構成であってもよい。   In the above-described embodiment, the control unit 6 is configured to generate the power supplied to each load 2 from the three-phase power source, but may be configured to generate from a single-phase power source.

さらに、上述した実施形態において、関数制御の中で矩形波を用いるとき(波形がどの部分でも不連続で上下するとき)、関数の立ち上がり、下がりにS字曲線を入れてもよい。これにより、サージの発生を抑制することができる。   Furthermore, in the above-described embodiment, when a rectangular wave is used in function control (when the waveform is discontinuous up and down in any part), S-shaped curves may be inserted at the rise and fall of the function. Thereby, generation | occurrence | production of a surge can be suppressed.

上述した実施形態においては、処理材が太陽電池である太陽電池用の熱処理炉の電力制御装置1について本発明を適用した例について説明したが、太陽電池以外の他の部材を処理材とする熱処理炉の電力装置についても本発明は適用可能である。   In embodiment mentioned above, although the example which applied this invention about the power control apparatus 1 of the heat processing furnace for solar cells whose processing material is a solar cell was demonstrated, the heat processing which uses members other than a solar cell as a processing material The present invention is also applicable to a furnace power device.

また、上述した実施形態において、処理材を単一の部材として説明したが、太陽電池は複数種類の部材から構成されることがある。例えば、太陽電池が基材及び基材の表面に配置された端子を含む。この場合、熱処理工程において、太陽電池の表面に配置された端子のみを加熱することが要求されるときには、発熱スペクトルが端子の熱吸収スペクトルと一致するように負荷2に供給する電力を制御することが好ましい。これにより、端子のみを効率よく加熱することができ、基材に加えられる熱的な負荷を低減することができる。   Moreover, in embodiment mentioned above, although the processing material was demonstrated as a single member, a solar cell may be comprised from a multiple types of member. For example, a solar cell includes a substrate and a terminal disposed on the surface of the substrate. In this case, in the heat treatment step, when it is required to heat only the terminals arranged on the surface of the solar cell, the power supplied to the load 2 is controlled so that the heat generation spectrum matches the heat absorption spectrum of the terminals. Is preferred. Thereby, only a terminal can be heated efficiently and the thermal load added to a base material can be reduced.

本発明に係る実施形態である電力制御装置の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the electric power control apparatus which is embodiment which concerns on this invention. 図1に示す制御装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the control apparatus shown in FIG. 図2に示す電力関数生成部が生成する電力波形図である。FIG. 3 is a power waveform diagram generated by a power function generation unit shown in FIG. 2. 図1に示す負荷に供給される電力波形図である。It is an electric power waveform diagram supplied to the load shown in FIG. 図1に示す負荷に供給される電力波形図の変形例である。It is a modification of the electric power waveform diagram supplied to the load shown in FIG. 図1に示す負荷に供給される電力波形図の変形例である。It is a modification of the electric power waveform diagram supplied to the load shown in FIG. 熱源であるハロゲンランプにおける熱出力と熱源スペクトルとの関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the heat output in the halogen lamp which is a heat source, and a heat source spectrum.

符号の説明Explanation of symbols

1 電力制御装置
2 負荷
3 電力変換ユニット
4 PAM変換器
5 極性変換インバータ
6 制御部
7 フィルタ
8 整流器
11 電力関数生成部
12 ゲイン調整部
13 パルス変換器
14 フォトカプラ
15 電力変換器
16 上限電流設定部
17 比較器
18 係数設定ブロック
19 係数設定ブロック
20 主電力指令信号生成部
21 フィードフォワード電力指令信号生成部
22 フィードフォワード開始信号生成部
41、42 電流検知
G11 パワートランジスタ
G12 パワートランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power controller 2 Load 3 Power conversion unit 4 PAM converter 5 Polarity conversion inverter 6 Control part 7 Filter 8 Rectifier 11 Power function generation part 12 Gain adjustment part 13 Pulse converter 14 Photocoupler 15 Power converter 16 Upper limit current setting part 17 Comparator 18 Coefficient Setting Block 19 Coefficient Setting Block 20 Main Power Command Signal Generation Unit 21 Feedforward Power Command Signal Generation Unit 22 Feedforward Start Signal Generation Units 41 and 42 Current Detection G11 Power Transistor G12 Power Transistor

Claims (7)

熱処理炉が有する熱源を関数制御することで発熱スペクトルと処理材の熱吸収スペクトルとを一致させることを特徴とする熱処理炉の電力制御装置。   A power control apparatus for a heat treatment furnace, wherein a heat source of the heat treatment furnace is function-controlled to make the heat generation spectrum coincide with the heat absorption spectrum of the treatment material. 前記熱源に供給される電圧、電流及び電力のいずれかをフィードバック制御することを特徴とする請求項1に記載の熱処理炉の電力制御装置。   2. The power control apparatus for a heat treatment furnace according to claim 1, wherein any one of a voltage, a current, and power supplied to the heat source is feedback-controlled. 複数の前記熱源に供給する電力を三相電源から生成することを特徴とする請求項1又は2に記載の熱処理炉における電力制御装置。   The power control apparatus for a heat treatment furnace according to claim 1 or 2, wherein power to be supplied to the plurality of heat sources is generated from a three-phase power source. 前記処理材の材質変化、搬送速度変化、前記処理材の不連続な熱処理炉への挿入に対して、前記熱源に供給する電力をフィードフォワード制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の熱処理炉における電力制御装置。   The power supplied to the heat source is feedforward controlled with respect to a change in the material of the treatment material, a change in conveyance speed, and insertion of the treatment material into a discontinuous heat treatment furnace. A power control apparatus for the heat treatment furnace according to claim 1. 外部から指示を受信する受信手段と、
内部データを外部に送信する送信手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の熱処理炉における電力制御装置。
Receiving means for receiving instructions from the outside;
The power control apparatus for a heat treatment furnace according to any one of claims 1 to 4, further comprising transmission means for transmitting internal data to the outside.
スイッチング素子及び前記スイッチング素子を制御するマイクロプロセッサを備えていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の熱処理炉における電力制御装置。   The power control apparatus for a heat treatment furnace according to any one of claims 1 to 5, further comprising a switching element and a microprocessor for controlling the switching element. 前記処理材が太陽電池であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の熱処理炉における電力制御装置。   The said control material is a solar cell, The power control apparatus in the heat processing furnace in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104034177A (en) * 2014-06-06 2014-09-10 江苏宏宝工具有限公司 Automatic protection device for intermediate frequency furnace
JP7408953B2 (en) 2019-09-02 2024-01-09 富士電機株式会社 Induction furnace and how to operate it

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