JP2015041492A

JP2015041492A - 通電加熱装置

Info

Publication number: JP2015041492A
Application number: JP2013171794A
Authority: JP
Inventors: 慎一郎松本; Shinichiro Matsumoto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-08-21
Filing date: 2013-08-21
Publication date: 2015-03-02
Anticipated expiration: 2033-08-21
Also published as: JP6127830B2

Abstract

【課題】直流の大電流をワークに流しつつ、ワークが持つ電気抵抗値を測定することが困難であった。【解決手段】ワーク４に直流電流を流して加熱する通電加熱装置１であって、ワーク４の両端部にそれぞれ接続される正極２及び負極３を含む電極対と、ワーク４に印加する直流電流の電源となる電源装置５と、前記電極対と電源装置５とを接続するバスバー６・７と、ワーク４の電気抵抗値を測定するバッテリテスタ９と、ワーク４の電気抵抗値と温度との相関性を予め記憶した制御装置８とを備え、電源装置５とバスバー６・７は、バスバー６・７を流れる電流の向きと、ワーク４を流れる電流の向きとがねじれの関係となるように配置され、バッテリテスタ９によりワーク４の電気抵抗値を測定し、制御装置８は、測定したワーク４の電気抵抗値から、予め記憶した前記ワーク４の電気抵抗値と温度との相関性を用いて、ワーク４の温度を推定する。【選択図】図１

Description

本発明は通電加熱装置に関し、特に通電加熱中のワーク温度を測定する技術に関する。

従来、ワークに大電流を流して加熱する通電加熱の技術が広く知られている。ワークを精度よく加熱するために、通電加熱中のワーク温度を把握して温度制御する技術が求められている。一般的に、通電加熱における温度測定として放射温度計が用いられているが、放射温度計を用いた高精度の温度管理は困難であることが知られている。
その他の温度測定方法としては、例えば、特許文献１には、電気抵抗値を測定し、予め記憶した電気抵抗値と温度の相関性に基づいて温度を推定する方法が開示されている。

特開２００５−１６４５２７号公報

通電加熱装置によって加熱されるワークの電気抵抗値を測定するためには、ワークに流れる電流値を測定する必要がある。しかし、ワークに流す電流が交流の場合では測定が困難であることから、直流電流を流す必要がある。直流電流を流す場合は、電源装置から通電加熱装置の電極に繋がれる配線の配置によっては、ワークに強いローレンツ力が発生して変形してしまうことがある。
このため、直流の大電流をワークに流しつつ、ワークが持つ電気抵抗値を測定することが困難であった。

本発明は、ワークに直流電流を流して加熱する通電加熱装置であって、前記ワークの両端部にそれぞれ接続される正極及び負極を含む電極対と、前記ワークに印加する直流電流の電源となる電源装置と、前記電極対と電源装置とを接続する配線と、前記ワークの電気抵抗値を測定する抵抗値測定器と、ワークの電気抵抗値と温度との相関性を予め記憶した制御装置とを備え、前記電源装置と配線は、前記配線を流れる電流の向きと、前記ワークを流れる電流の向きとがねじれの関係となるように配置され、前記抵抗値測定器により前記ワークの電気抵抗値を測定し、前記制御装置は、測定した前記ワークの電気抵抗値から、予め記憶した前記ワークの電気抵抗値と温度との相関性を用いて、該ワークの温度を推定することを特徴とする。

本発明によれば、直流の大電流をワークに流しつつ、ワークが持つ電気抵抗値を測定でき、ワーク温度を精度よく推定することができる。

通電加熱装置を示す図である。ワークの電気抵抗値と温度との相関性を示すグラフである。

図１に示すように、通電加熱装置１は、クランプ式の正極２及び負極３を含む電極対を用いてワーク４に電流を印加して、ワーク４を加熱する。ワーク４は、通電加熱装置１による被加熱対象であり、適宜の鋼板素材によって構成される薄板である。ワーク４の両端部はそれぞれ正極２と負極３によって挟持されており、ワーク４の両端部はそれぞれ正極２及び負極３に接続されている。
正極２及び負極３は、ワーク４に印加する直流電流の電源となる電源装置５とそれぞれ配線（バスバー６・７）によって接続されている。電源装置５には、その出力を制御する制御装置８が接続されており、制御装置８によって電極対に印加される電流値が制御される。

図１に示すように、電源装置５は、各接続端子がワーク４の通電方向と直交する方向に位置するように正極２と負極３の間に配置される。
バスバー６・７は、正極２及び負極３から、それぞれ反対側の側方に向けて延出される、つまり、バスバー６・７は、ワーク４の通電方向と直交する方向においてそれぞれ反対方向外側（互いに離間する方向）に向けて延出される。さらに、ワーク４の通電方向に沿って電源装置５の側方まで延出された上で、再度通電方向と直交する方向に折り曲げられて、互いに近接する側へ延出され、電源装置５の接続端子と繋がれる。

このように、通電加熱装置１は、正極２及び負極３を含む電極対と、バスバー６・７と、電源装置５とを備えており、電源装置５と正極２及び負極３の電極対とを繋ぐ配線となるバスバー６・７を流れる電流の向きと、ワーク４を流れる電流の向きとが空間的にねじれの関係となるように電源装置５及びバスバー６・７を配置している。
これにより、電源装置５から供給される大電流によって生じる磁界と、ワーク４を流れる電流とによってはローレンツ力が発生しない装置構成を実現できる。従って、電源装置５によって大電流の直流電流を印加する場合でも、ワーク４へのローレンツ力の影響を考慮する必要がなくなり、ワーク４の電気抵抗値を測定することが可能となる。

なお、本実施形態では、ワーク４の通電方向と直交する方向にバスバー６・７を配置しているが、バスバー６・７は、ワーク４の通電方向に対してねじれの位置であれば良く、通電方向と平行とならないような位置関係であれば良い。例えば、電極対によって挟持されるワーク４の下方であって、通電方向に対して４５度等の角度を成して斜め方向に配置しても良い。

通電加熱装置１は、電源装置５と並列に配置されるバッテリテスタ９を備える。バッテリテスタ９は、抵抗値測定器であって、ワーク４の電気抵抗値を連続測定している。バッテリテスタ９は通電加熱装置１に備えられる制御装置８に接続され、その測定値を送信する。制御装置８には、予め得られたワーク４の電気抵抗値と温度との相関性が記憶されており、その相関性を用いて電気抵抗値から温度が推定される。

図２を用いて、制御装置８に予め記憶される電気抵抗値と温度との相関性について説明する。
図２は、実際に通電加熱装置１を用いてワーク４を通電加熱する際に、バッテリテスタ９によってワーク４の電気抵抗値を動的に測定すると同時に、ワーク４に熱電対等の温度測定装置を取り付けて、ワーク４の温度変化を測定することで得られたグラフである。つまり、ワーク４の素材の熱抵抗率の温度依存性に関する検量線を示している。

制御装置８では、以上のようにして得られた相関性を用いて、バッテリテスタ９から送信されるワーク４の電気抵抗値からワーク４の温度を推定し、推定された温度に基づいて電源装置５による電流値をフィードバック制御している。

以上のように、通電加熱装置１を用いてワーク４を通電加熱する際に、ワーク４の温度を動的に把握できるとともに、当該把握した温度に基づいた高精度の電流制御を実現することができる。ひいては、通電加熱装置１を用いた高精度の通電加熱が可能である。

１：通電加熱装置、２：正極、３：負極、４：ワーク、５：電源装置、６、７：バスバー（配線）、８：制御装置、９：バッテリテスタ（抵抗値測定器）

Claims

ワークに直流電流を流して加熱する通電加熱装置であって、
前記ワークの両端部にそれぞれ接続される正極及び負極を含む電極対と、前記ワークに印加する直流電流の電源となる電源装置と、前記電極対と電源装置とを接続する配線と、前記ワークの電気抵抗値を測定する抵抗値測定器と、ワークの電気抵抗値と温度との相関性を予め記憶した制御装置とを備え、
前記電源装置と配線は、前記配線を流れる電流の向きと、前記ワークを流れる電流の向きとがねじれの関係となるように配置され、
前記抵抗値測定器により前記ワークの電気抵抗値を測定し、
前記制御装置は、測定した前記ワークの電気抵抗値から、予め記憶した前記ワークの電気抵抗値と温度との相関性を用いて、該ワークの温度を推定することを特徴とする通電加熱装置。