JP2010219018A

JP2010219018A - 整合調整器

Info

Publication number: JP2010219018A
Application number: JP2009095282A
Authority: JP
Inventors: Toyoji Mukoyama; 東洋治向山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2010-09-30

Abstract

【課題】加熱インバータは、出力構成と、負荷、無負荷状態により運転条件（インダクタンス（ｕＨ）とコイル効率（Ｑ）値）が固定されている、特に、コイル効率（Ｑ）の調整は、負荷とワークコイルの間隔のみにより調節していた。この方法では、コイル効率（Ｑ）の調整に限界があり、鉄以外の金属では、運転条件範囲に入らない為、加熱が出来なかった。又、市販される整合調整器製品がなかった。
【解決手段】コイル効率（Ｑ）は、コイルの構成要素の抵抗Ｒが大きいと小さくなり、抵抗Ｒが小さいと大きくなる。従って、マッチングトランス３の入力コイル４の巻方向と逆の逆巻コイル６や、無誘導コイルを巻き、これにより抵抗分を加減する、又、１次Ｑ調節抵抗７、２次Ｑ調節抵抗８、Ｑ調節抵抗をワークコイル１０や、マッチングトランス３と組み合わせて抵抗Ｒを加減し、コイル効率（Ｑ）を整合調整する整合調整器１、ワークコイル用整合調整器２とした。
【選択図】図１

Description

従来のマッチングトランスは、フェライトやアモルファス等を用いたコアー、又は、空芯に、入力コイルと出力コイルを巻き、この入力コイルに加熱用インバータの高周波電力を給電し、マッチングトランスで整合調整して、出力コイルの高周波電力をワークコイルに供給し、電磁誘導で負荷を加熱する。

誘導加熱装置は、運転の条件により、発振周波数等を可変したり、マッチングトランスの入力、又は、出力に巻くコイルの巻き数と、このコイルの入力、又は、出力に直列、又は、並列に静電容量を設置して、これにより整合調整をする。

加熱インバータは出力種類と、無負荷状態と負荷状態によりインダクタンス（ｕＨ）とコイル効率（Ｑ）の２条件の範囲が固定されている。インダクタンス（ｕＨ）の変更はコイルの巻き数により変更可能であるが、コイル効率（Ｑ）の調整は、負荷とワークコイルの間隔を調節して行うが、鉄以外の金属は、この方法では調整出来なかった。コイル効率（Ｑ）を調整出来る市販される製品がなかった、又、開発も遅れていた。コイル効率（Ｑ）の変更が出来ると加熱インバータで鉄以外の金属も加熱が出来るようになる。

本案は、ワークコイル、又は、マッチングトランスのコイル効率（Ｑ）の調整を容易に出るもので、各種の金属の加熱が可能となった。

コイル効率（Ｑ）は、加熱用インバータ１２側から測定したもので、コイル効率（Ｑ）の調整をするためには、インダクタンスＬを可変するか、負荷とワークコイルの間隔を調節して行う。

コイル効率（Ｑ）は、Ｑ＝Ｌ／Ｒの式で示されるが、本案ではこのＲに注目してこの数値を変更してコイル効率（Ｑ）を調整した。即ち、コイル要素のＲが大きくなるとコイル効（Ｑ）率は小さくなり、Ｒが小さくなるとコイル効率（Ｑ）は大きくなる。

マッチングトランスのコアー及び空芯に巻く入力コイル、又は、出力コイルの巻き方向と逆方向に、逆巻きコイルを巻き、入力コイル、又は、出力コイルと結線する。又は、入力コイルと出力コイルに各逆巻きコイルを巻き入力コイルと、出力コイルとに結線する。逆巻きコイルの巻き数に応じた抵抗分を作り、コイル効率（Ｑ）を設定して整合調整を行う整合調整器とした。

マッチングトランスのコアー及び空芯に巻く入力コイル、又は、出力コイルの同芯に無誘導コイルを巻き、入力コイル、又は、出力コイルと結線する。又、入力コイルと出力コイルの同芯に各無誘導コイルを巻き、入力コイルと、出力コイルとに結線する。無誘導コイルの巻き数に応じた抵抗分を作り、コイル効率（Ｑ）を設定して整合調整を行う整合調整器とした。

ワークコイル、又は、マッチングトランスの入力コイル、又は、出力コイルに直列、又、並列にＱ調整抵抗を設置してコイル効率（Ｑ）の整合調整を行う整合調整器とした。

以上、逆巻きコイル、無誘導コイル、Ｑ調整抵抗を組み合わせて整合調整をする。
以下、整合調整器の動作原理を各図により説明をする。

図１整合調整器の原理図１において。

本案では、整合調整器１のマッチングトランス３にフェライトやアモルファス等を用いたコアー、又は、空芯に、入力コイル４と出力コイル５を巻く、コイル効率（Ｑ）の大小の状況を考察し、逆巻きコイル６や、１次Ｑ調整抵抗７や、２次Ｑ調整抵抗８を挿入してコイル効率（Ｑ）を調整する。

逆巻きコイル６を巻いた場合、インダクタンスＬ（ｕＨ）は、入力コイル４のインダクタンスＬ１（ｕＨ）から逆巻きコイル６のインダクタンスＬ２（ｕＨ）だけ減算される、又、コイル効率（Ｑ＝Ｌ／Ｒ）のＲは、入力コイル４の抵抗分Ｒ１に逆巻きコイル６の抵抗分Ｒ２を加算したものとなる。

１次Ｑ調整抵抗７を入力コイル４と加熱用インバータ１２の回路に挿入した場合、コイル効率（Ｑ＝Ｌ／Ｒ）のＲは、入力コイル４の抵抗分Ｒ１に１次Ｑ調整抵抗７の抵抗分Ｒ３の加算したものとなる。

２次Ｑ調整抵抗８を出力コイル５とワークコイル１０の回路に挿入した場合、２次Ｑ調整抵抗８の抵抗分Ｒ４は、相合インダクタンスの係数Ｍに影響される。よって、コイル効率（Ｑ＝Ｌ／Ｒ）のＲは、入力コイル４の抵抗分Ｒ１に２次Ｑ調整抵抗８の抵抗分Ｍ×Ｒ４を加算したものである。

ここで、コイル効率（Ｑ＝Ｌ／Ｒ）のＲは、Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋（Ｍ×Ｒ４）となる、コイル効率（Ｑ）を実測しＱの大小により逆巻きコイル６や、１次Ｑ調整抵抗７や、２次Ｑ調整抵抗８等を組み合わせてＲを設定しコイル効率（Ｑ＝Ｌ／Ｒ）を調整する。

入力コイル４と逆巻きコイル６を結線１１する。加熱インバーター１２とワークコイル１０を整合調整器１に接続して加熱インバーター１２から高周波電力を整合調整器１に供給し、ワークコイル１０により電磁誘導で負荷１３を加熱する。

図２整合調整器の原理図２の場合。

整合調整器１のマッチングトランス３にフェライトやアモルファス等を用いたコアー、又は、空芯に、入力コイル４と出力コイル５を巻く、コイル効率（Ｑ）の大小の状況を考察し、無誘導コイル１４や、１次Ｑ調整抵抗７や、２次Ｑ調整抵抗８を挿入してコイル効率（Ｑ）を調整する。

無誘導コイル１４を巻いた場合、インダクタンスＬ（ｕＨ）は、入力コイル４のインダクタンスＬ１（ｕＨ）に無誘導コイル１４のインダクタンスＬ３（ｕＨ）だけ加算される、又、コイル効率（Ｑ＝Ｌ／Ｒ）のＲは、入力コイル４の抵抗分Ｒ１に無誘導コイル１４の抵抗分Ｒ５を加算したものとなる。

ここで、コイル効率（Ｑ＝Ｌ／Ｒ）のＲは、Ｒ１＋Ｒ５＋Ｒ３＋（Ｍ×Ｒ４）となる、コイル効率を実測しＱの大小により無誘導コイル１４や、１次Ｑ調整抵抗７や、２次Ｑ調整抵抗８等を組み合わせてＲを設定しコイル効率（Ｑ＝Ｌ／Ｒ）を調整する。

入力コイル４と無誘導コイル１４を結線１１する。加熱インバーター１２とワークコイル１０を整合調整器１に接続して加熱インバーター１２から高周波電力を整合調整器１に供給し、ワークコイル１０により電磁誘導で負荷１３を加熱する。

図３整合調整器の原理図３の場合。
ワークコイル１０と加熱用インバータ１２の間にＱ調整抵抗９を挿入する。コイル効率（Ｑ＝Ｌ／Ｒ）のＲは、ワークコイル１０の抵抗分Ｒ６にＱ調整抵抗９の抵抗分Ｒ７を加算したものとなる。

ここで、コイル効率（Ｑ＝Ｌ／Ｒ）のＲは、Ｒ６＋Ｒ７となる、コイル効率を実測しＱの大小によりワークコイル１０のインダクタンスと、Ｑ調整抵抗９等を組み合わせてＲを設定しコイル効率（Ｑ＝Ｌ／Ｒ）を調整する。

このワークコイル用整合調整器２を加熱インバーター１２とワークコイル１０に接続して加熱インバーター１２から高周波電力を供給し、ワークコイル１０により電磁誘導で負荷１３を加熱する。

ここで使用する１次Ｑ調整抵抗７や、２次Ｑ調整抵抗８や、Ｑ調整抵抗９は、インダクタンスや静電容量が少さく、電流容量の大きな物を使用する。又、１次Ｑ調整抵抗７、２次Ｑ調整抵抗８、Ｑ調整抵抗９、ワークコイル１０、入力コイル４、出力コイル５には高電流が流れるから冷却付とした。

加熱用インバータ１２とワークコイル１０の間に、この整合調整器１やワークコイル用整合調整器２を挿入すれば、鉄、アルミ、銅、ステンレス、チタン等の各種金属の負荷１３の加熱が可能となる。

整合調整器の原理図１整合調整器の原理図２整合調整器の原理図３

１整合調整器
２ワークコイル用整合調整器
３マッチングトランス
４入力コイル
５出力コイル
６逆巻きコイル
７１次Ｑ調整抵抗
８２次Ｑ調整抵抗
９Ｑ調整抵抗
１０ワークコイル
１１結線
１２加熱用インバータ
１３負荷
１４無誘導コイル

Claims

マッチングトランスのコアー及び空芯に巻く入力コイル、又は、出力コイルの巻き方向と逆方向に、逆巻きコイルを巻き、入力コイル、又は、出力コイルと結線する。又は、入力コイルと出力コイルに各逆巻きコイルを巻き入力コイルと、出力コイルとに結線する。逆巻きコイルの巻き数に応じた抵抗分を作り、コイル効率を設定して整合調整を行う整合調整器。
マッチングトランスのコアー及び空芯に巻く入力コイル、又は、出力コイルの同芯に無誘導コイルを巻き、入力コイル、又は、出力コイルと結線する。又は、入力コイルと出力コイルの同芯に各無誘導コイルを巻き、入力コイルと、出力コイルとに結線する。無誘導コイルの巻き数に応じた抵抗分を作り、コイル効率を設定して整合調整を行う整合調整器。
ワークコイル、又は、マッチングトランスの入力コイル、又は、出力コイルに直列、又、並列にＱ調整抵抗を設置してコイル効率の整合調整を行う整合調整器。
〔請求項１〕〔請求項２〕〔請求項３〕を特徴とする整合調整器。