JP3485167B2 - 複数誘導炉溶解システム - Google Patents
複数誘導炉溶解システムInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、材料を溶解するた
めの溶解炉と、溶解状態を維持するための保持炉とを選
択的に切り替えられる複数の誘導炉に、一つの電源から
電力を供給する複数誘導炉溶解システムに関するもので
ある。
めの溶解炉と、溶解状態を維持するための保持炉とを選
択的に切り替えられる複数の誘導炉に、一つの電源から
電力を供給する複数誘導炉溶解システムに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】一般に金属材料を溶解し、必要に応じて
添加物を金属材料と共に混合して溶解するために、従来
から高周波誘導炉システムが用いられている。金属材料
を誘導炉に投入してから溶解が完了し溶湯をすべて取り
出すまでのプロセスを見ると、前半の溶解モードでは１
００％電力を必要とするのに対し、後半の保持モードで
は約２５％以下の電力でよい。
添加物を金属材料と共に混合して溶解するために、従来
から高周波誘導炉システムが用いられている。金属材料
を誘導炉に投入してから溶解が完了し溶湯をすべて取り
出すまでのプロセスを見ると、前半の溶解モードでは１
００％電力を必要とするのに対し、後半の保持モードで
は約２５％以下の電力でよい。
【０００３】一方、溶解モードの時間をＴ１、保持モー
ドの時間をＴ２とすると、一つのプロセスが完了するた
めに必要な合計時間ＴはＴ１＋Ｔ２時間となる。一般に
利用されているこのようなシステムは、操業度という点
から見ると時間と設備のムダが多いことが分かる。
ドの時間をＴ２とすると、一つのプロセスが完了するた
めに必要な合計時間ＴはＴ１＋Ｔ２時間となる。一般に
利用されているこのようなシステムは、操業度という点
から見ると時間と設備のムダが多いことが分かる。
【０００４】すなわち、溶解モードの時間Ｔ１と保持モ
ードの時間Ｔ２との割合が１：１というケースを考える
と、１００％の電力を出力可能な装置を、半分の時間し
か有効に利用していないことになる。
ードの時間Ｔ２との割合が１：１というケースを考える
と、１００％の電力を出力可能な装置を、半分の時間し
か有効に利用していないことになる。
【０００５】このため例えば図７の回路のように、一つ
の直流電源１の出力に二つのインバータ２Ａ、２Ｂを置
き、一方を溶解炉３として使用し、他方を保持炉４とし
て使用する構造（特開平９ー５６０５９の図１）が提案
されている。
の直流電源１の出力に二つのインバータ２Ａ、２Ｂを置
き、一方を溶解炉３として使用し、他方を保持炉４とし
て使用する構造（特開平９ー５６０５９の図１）が提案
されている。
【０００６】また別の構成として例えば図８に示すよう
に、１台のインバータ２に二つの誘導炉５Ａ、５Ｂを接
続し、一方の誘導炉５Ａを溶解炉とし、他方の誘導炉５
Ｂを保持炉として使用するものが提案されている。これ
はインバータ２の出側にインバータの転流用を兼ねた力
率改善コンデンサ６を設置すると共に、保持炉側の電力
調整用に逆並列接続サイリスタ７を接続して、その位相
制御により保持炉の電力を制御するようになっている。
また溶解炉の電力は定格電力から保持炉が必要とする電
力を差し引いた電力で駆動するようになっている（特開
平８ー２２６７６９の図１および図２）。
に、１台のインバータ２に二つの誘導炉５Ａ、５Ｂを接
続し、一方の誘導炉５Ａを溶解炉とし、他方の誘導炉５
Ｂを保持炉として使用するものが提案されている。これ
はインバータ２の出側にインバータの転流用を兼ねた力
率改善コンデンサ６を設置すると共に、保持炉側の電力
調整用に逆並列接続サイリスタ７を接続して、その位相
制御により保持炉の電力を制御するようになっている。
また溶解炉の電力は定格電力から保持炉が必要とする電
力を差し引いた電力で駆動するようになっている（特開
平８ー２２６７６９の図１および図２）。
【０００７】上述の二つのシステムは、操業度の向上や
設備の有効利用をカバーしているが、図７のシステムに
おいては、２台のインバータ２Ａ、２Ｂを使用するた
め、図８のシステムよりも設備コストが高くなる問題が
ある。
設備の有効利用をカバーしているが、図７のシステムに
おいては、２台のインバータ２Ａ、２Ｂを使用するた
め、図８のシステムよりも設備コストが高くなる問題が
ある。
【０００８】一方、図８のシステムでは、保持炉が必要
とする電力は通常２０％以下であるため、逆並列接続サ
イリスタ７の位相制御角は相当量絞る必要がある。その
ため、サイリスタおよび炉コイルに流れる電流は波高値
の高いパルス状の電流となり、サイリスタは損失が増
し、炉コイルは振動や発熱が大きくなる問題がある。
とする電力は通常２０％以下であるため、逆並列接続サ
イリスタ７の位相制御角は相当量絞る必要がある。その
ため、サイリスタおよび炉コイルに流れる電流は波高値
の高いパルス状の電流となり、サイリスタは損失が増
し、炉コイルは振動や発熱が大きくなる問題がある。
【０００９】またサイリスタ７の電圧定格から、インバ
ータ２の出力電圧は、利用できるサイリスタ７の電圧定
格から通常は１０００Ｖ程度になるが、溶解炉にとって
は２０００Ｖ程度の高電圧が望ましい。したがって高電
圧溶解を行なうためにはインバータ２の出力に変圧器を
設け、その出側に転流用を兼ねた力率改善コンデンサ６
を設置して、そこに誘導炉５Ａ、５Ｂを接続している。
このため、逆並列接続サイリスタ７は２０００Ｖ級の交
流回路に耐えるように、サイリスタ７を２個程度直列に
使用しなければならずシステムとしては高価になる問題
がある。
ータ２の出力電圧は、利用できるサイリスタ７の電圧定
格から通常は１０００Ｖ程度になるが、溶解炉にとって
は２０００Ｖ程度の高電圧が望ましい。したがって高電
圧溶解を行なうためにはインバータ２の出力に変圧器を
設け、その出側に転流用を兼ねた力率改善コンデンサ６
を設置して、そこに誘導炉５Ａ、５Ｂを接続している。
このため、逆並列接続サイリスタ７は２０００Ｖ級の交
流回路に耐えるように、サイリスタ７を２個程度直列に
使用しなければならずシステムとしては高価になる問題
がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
除去し、サイリスタに加わる電圧を低くして、電流容量
の低い安価なサイリスタの使用を可能にして設備費を低
減させると共に、高操業度の維持が可能な複数誘導炉溶
解システムを提供するものである。
除去し、サイリスタに加わる電圧を低くして、電流容量
の低い安価なサイリスタの使用を可能にして設備費を低
減させると共に、高操業度の維持が可能な複数誘導炉溶
解システムを提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
複数誘導炉溶解システムは、一つの電流型インバータか
ら、複数の誘導炉に電力を供給するシステムであって、
前記誘導炉のうち材料を溶解するための溶解炉と、溶解
状態を維持するための保持炉とを、選択的に切り替える
スイッチ手段を有し、溶解炉として選択された誘導炉の
一方の端子は第１のコンデンサを介して、また保持炉と
して選択された誘導炉の一方の端子は逆並列接続された
サイリスタを介して、それぞれ前記インバータの第１の
出力端子に接続されていると共に、両誘導炉の他方の端
子は、それぞれ該インバータの第２の出力端子に接続さ
れ、力率改善コンデンサとなる第２のコンデンサが、該
インバータの第１と第２の出力端子間に並列に接続され
たことを特徴とするものである。
複数誘導炉溶解システムは、一つの電流型インバータか
ら、複数の誘導炉に電力を供給するシステムであって、
前記誘導炉のうち材料を溶解するための溶解炉と、溶解
状態を維持するための保持炉とを、選択的に切り替える
スイッチ手段を有し、溶解炉として選択された誘導炉の
一方の端子は第１のコンデンサを介して、また保持炉と
して選択された誘導炉の一方の端子は逆並列接続された
サイリスタを介して、それぞれ前記インバータの第１の
出力端子に接続されていると共に、両誘導炉の他方の端
子は、それぞれ該インバータの第２の出力端子に接続さ
れ、力率改善コンデンサとなる第２のコンデンサが、該
インバータの第１と第２の出力端子間に並列に接続され
たことを特徴とするものである。
【００１２】本発明の請求項２記載の複数誘導炉溶解シ
ステムは、前記インバータの第１の出力端子に接続され
た逆並列接続サイリスタの他端と、インバータの第２の
出力端子間に、力率改善コンデンサとなる第３のコンデ
ンサを誘導炉と並列に接続したことを特徴とするもので
ある。
ステムは、前記インバータの第１の出力端子に接続され
た逆並列接続サイリスタの他端と、インバータの第２の
出力端子間に、力率改善コンデンサとなる第３のコンデ
ンサを誘導炉と並列に接続したことを特徴とするもので
ある。
【００１３】本発明の請求項３記載の複数誘導炉溶解シ
ステムは、一つの電流型インバータから、複数の誘導炉
に電力を供給するシステムであって、前記誘導炉のうち
材料を溶解するための溶解炉と、溶解状態を維持するた
めの保持炉とを、選択的に切り替えるスイッチ手段を有
し、溶解炉として選択された誘導炉は力率改善コンデン
サを炉コイルと並列に有すると共に、昇圧変圧器を介し
てインバータに接続され、また保持炉として選択された
誘導炉は力率改善コンデンサを炉コイルと並列に有する
と共に、逆並列接続されたサイリスタを介してインバー
タに接続されたことを特徴とするものである。
ステムは、一つの電流型インバータから、複数の誘導炉
に電力を供給するシステムであって、前記誘導炉のうち
材料を溶解するための溶解炉と、溶解状態を維持するた
めの保持炉とを、選択的に切り替えるスイッチ手段を有
し、溶解炉として選択された誘導炉は力率改善コンデン
サを炉コイルと並列に有すると共に、昇圧変圧器を介し
てインバータに接続され、また保持炉として選択された
誘導炉は力率改善コンデンサを炉コイルと並列に有する
と共に、逆並列接続されたサイリスタを介してインバー
タに接続されたことを特徴とするものである。
【００１４】本発明の請求項４記載の複数誘導炉溶解シ
ステムは、一つの電流型インバータから、複数の誘導炉
に電力を供給するシステムであって、前記誘導炉のうち
材料を溶解するための溶解炉と、溶解状態を維持するた
めの保持炉とを、選択的に切り替えるスイッチ手段を有
し、溶解炉として選択された誘導炉は力率改善コンデン
サを炉コイルと並列に有すると共にインバータに接続さ
れ、また保持炉として選択された誘導炉は力率改善コン
デンサを炉コイルと並列に有すると共に、逆並列接続さ
れたサイリスタおよび降圧変圧器を介してインバータに
接続されたことを特徴とするものである。
ステムは、一つの電流型インバータから、複数の誘導炉
に電力を供給するシステムであって、前記誘導炉のうち
材料を溶解するための溶解炉と、溶解状態を維持するた
めの保持炉とを、選択的に切り替えるスイッチ手段を有
し、溶解炉として選択された誘導炉は力率改善コンデン
サを炉コイルと並列に有すると共にインバータに接続さ
れ、また保持炉として選択された誘導炉は力率改善コン
デンサを炉コイルと並列に有すると共に、逆並列接続さ
れたサイリスタおよび降圧変圧器を介してインバータに
接続されたことを特徴とするものである。
【００１５】更に本発明の請求項５記載の複数誘導炉溶
解システムは、一つの電流型インバータから、複数の誘
導炉に電力を供給するシステムであって、前記誘導炉の
うち材料を溶解するための溶解炉と、溶解状態を維持す
るための保持炉とを、選択的に切り替えるスイッチ手段
を有し、溶解炉として選択された誘導炉は、その炉コイ
ルと並列に、２組の力率改善コンデンサが直列接続さ
れ、この力率改善コンデンサの中点と炉コイルの一端と
からインバータに接続され、また保持炉として選択され
た誘導炉は、その炉コイルと並列に、２組の力率改善コ
ンデンサが直列接続され、逆並列接続されたサイリスタ
を介してインバータに接続されたことを特徴とするもの
である。
解システムは、一つの電流型インバータから、複数の誘
導炉に電力を供給するシステムであって、前記誘導炉の
うち材料を溶解するための溶解炉と、溶解状態を維持す
るための保持炉とを、選択的に切り替えるスイッチ手段
を有し、溶解炉として選択された誘導炉は、その炉コイ
ルと並列に、２組の力率改善コンデンサが直列接続さ
れ、この力率改善コンデンサの中点と炉コイルの一端と
からインバータに接続され、また保持炉として選択され
た誘導炉は、その炉コイルと並列に、２組の力率改善コ
ンデンサが直列接続され、逆並列接続されたサイリスタ
を介してインバータに接続されたことを特徴とするもの
である。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の一形態を図１
を参照して詳細に説明する。インバータ２の第１と第２
の出力端子間に誘導炉５Ａ、５Ｂが接続されている。ま
たインバータ２の第１の出力端子には第１のコンデンサ
１０と逆並列接続サイリスタ７がそれぞれ接続され、こ
れらと前記誘導炉５Ａ、５Ｂとの間にモード選択スイッ
チ１１〜１４が設けられている。これらモード選択スイ
ッチ１１〜１４の切替えにより、溶解炉として選択され
た誘導炉５Ａの一方の端子は前記第１のコンデンサを介
してインバータ２の第１の出力端子に接続されていると
共に、誘導炉５Ａの他方の端子はインバータ２の第２の
出力端子に接続されている。また保持炉として選択され
た誘導炉５Ｂの一方の端子は逆並列接続サイリスタ７を
介してインバータ２の第１の出力端子に接続されている
と共に、誘導炉５Ｂの他方の端子はインバータ２の第２
の出力端子に接続されている。
を参照して詳細に説明する。インバータ２の第１と第２
の出力端子間に誘導炉５Ａ、５Ｂが接続されている。ま
たインバータ２の第１の出力端子には第１のコンデンサ
１０と逆並列接続サイリスタ７がそれぞれ接続され、こ
れらと前記誘導炉５Ａ、５Ｂとの間にモード選択スイッ
チ１１〜１４が設けられている。これらモード選択スイ
ッチ１１〜１４の切替えにより、溶解炉として選択され
た誘導炉５Ａの一方の端子は前記第１のコンデンサを介
してインバータ２の第１の出力端子に接続されていると
共に、誘導炉５Ａの他方の端子はインバータ２の第２の
出力端子に接続されている。また保持炉として選択され
た誘導炉５Ｂの一方の端子は逆並列接続サイリスタ７を
介してインバータ２の第１の出力端子に接続されている
と共に、誘導炉５Ｂの他方の端子はインバータ２の第２
の出力端子に接続されている。
【００１７】更にインバータ２の第１と第２の出力端子
間には力率改善用とコンバータの転流用を兼ねた第２の
コンデンサ１５が並列に接続されている。なお１６と１
７は誘導炉５Ａ、５Ｂとインバータ２の第２の出力端子
間に設けられた保守用スイッチで、保守以外のときは常
にオンとなる。
間には力率改善用とコンバータの転流用を兼ねた第２の
コンデンサ１５が並列に接続されている。なお１６と１
７は誘導炉５Ａ、５Ｂとインバータ２の第２の出力端子
間に設けられた保守用スイッチで、保守以外のときは常
にオンとなる。
【００１８】上記構成の複数誘導炉溶解システムにおい
て、誘導炉５Ａを溶解炉とし、誘導炉５Ｂを保持炉とし
て運転する場合について説明する。モード選択スイッチ
１１と１４をオンとし、モード選択スイッチ１２と１３
をオフとすると、誘導炉５Ａは第１のコンデンサ１０を
介してインバータ２に接続され、誘導炉５Ｂは逆並列接
続サイリスタ７を介してインバータ２に接続される。こ
こで第１のコンデンサ１０の容量をＣ２、第２のコンデ
ンサ１５の容量をＣ１、誘導炉５Ａ、５Ｂの誘導性リア
クタンスをそれぞれＬとし、インバータ電圧をＶ１と
し、またＣ１＝Ｃ２＝２Ｃと仮定すると、式１の共振周
波数付近の周波数でインバータ２は自制運転を行う。
て、誘導炉５Ａを溶解炉とし、誘導炉５Ｂを保持炉とし
て運転する場合について説明する。モード選択スイッチ
１１と１４をオンとし、モード選択スイッチ１２と１３
をオフとすると、誘導炉５Ａは第１のコンデンサ１０を
介してインバータ２に接続され、誘導炉５Ｂは逆並列接
続サイリスタ７を介してインバータ２に接続される。こ
こで第１のコンデンサ１０の容量をＣ２、第２のコンデ
ンサ１５の容量をＣ１、誘導炉５Ａ、５Ｂの誘導性リア
クタンスをそれぞれＬとし、インバータ電圧をＶ１と
し、またＣ１＝Ｃ２＝２Ｃと仮定すると、式１の共振周
波数付近の周波数でインバータ２は自制運転を行う。
【００１９】
【式１】
【００２０】自制運転とはインバータ出力状態信号を基
に、インバータ２の周波数を制御する方法で、負荷のイ
ンピーダンスが変化しても、インバータ２の出力電流と
出力電圧の位相関係が常にある値に保たれる。これはサ
イリスタ７を使用するインバータ２で必要な特性であ
る。
に、インバータ２の周波数を制御する方法で、負荷のイ
ンピーダンスが変化しても、インバータ２の出力電流と
出力電圧の位相関係が常にある値に保たれる。これはサ
イリスタ７を使用するインバータ２で必要な特性であ
る。
【００２１】このような状態で運転すると、インバータ
電圧Ｖ１に対して第１のコンデンサ１０の電圧も約Ｖ１
となり、溶解炉として使用している誘導炉５Ａには、約
２Ｖ１の電圧が生じる。したがって、昇圧変圧器を使用
しなくても２倍の電圧が得られという効果がある。一
方、保持炉として選択された誘導炉５Ｂは、逆並列接続
サイリスタ７を介してインバータ２に接続されている。
誘導炉５Ｂの電圧は、誘導炉５Ａの電圧の約半分となる
ため、逆並列接続サイリスタ７の位相制御を行なわなく
ても、電圧の二乗に比例する電力は溶解炉の１／４以下
の電力になる。更に逆並列接続サイリスタ７の位相制御
を行なうことにより保持モードでの電力を下げることが
できる。
電圧Ｖ１に対して第１のコンデンサ１０の電圧も約Ｖ１
となり、溶解炉として使用している誘導炉５Ａには、約
２Ｖ１の電圧が生じる。したがって、昇圧変圧器を使用
しなくても２倍の電圧が得られという効果がある。一
方、保持炉として選択された誘導炉５Ｂは、逆並列接続
サイリスタ７を介してインバータ２に接続されている。
誘導炉５Ｂの電圧は、誘導炉５Ａの電圧の約半分となる
ため、逆並列接続サイリスタ７の位相制御を行なわなく
ても、電圧の二乗に比例する電力は溶解炉の１／４以下
の電力になる。更に逆並列接続サイリスタ７の位相制御
を行なうことにより保持モードでの電力を下げることが
できる。
【００２２】また溶解炉として使用していた誘導炉５Ａ
の溶解モードが終了し、保持モードに入ると共に、保持
炉としていた誘導炉５Ｂの湯を出湯して溶解炉として使
用する場合には、モード選択スイッチ１２と１３をオン
し、モード選択スイッチ１１と１４をオフして切り替え
ることにより選択することができる。
の溶解モードが終了し、保持モードに入ると共に、保持
炉としていた誘導炉５Ｂの湯を出湯して溶解炉として使
用する場合には、モード選択スイッチ１２と１３をオン
し、モード選択スイッチ１１と１４をオフして切り替え
ることにより選択することができる。
【００２３】このように上記構成のシステムでは、逆並
列接続サイリスタ７に印加される電圧はＶ１でよいた
め、図８に示す方式に比べて、サイリスタ７に印加され
る電圧を下げることができるので、オフ電圧の低い安価
な素子を利用したり、直列数を減らすことができる。ま
た位相制御角も図８のサイリスタ７の場合に比べて絞ら
なくてもよいため、パルス電流の波高値も低くなり、電
流容量の低いサイリスタを選択できると共にコイルの振
動も少なくすることができる。
列接続サイリスタ７に印加される電圧はＶ１でよいた
め、図８に示す方式に比べて、サイリスタ７に印加され
る電圧を下げることができるので、オフ電圧の低い安価
な素子を利用したり、直列数を減らすことができる。ま
た位相制御角も図８のサイリスタ７の場合に比べて絞ら
なくてもよいため、パルス電流の波高値も低くなり、電
流容量の低いサイリスタを選択できると共にコイルの振
動も少なくすることができる。
【００２４】図１の説明では、逆並列接続サイリスタ７
の位相制御により、保持炉の電力を制御する例を挙げた
が、交流電力の調整方法には、このほかにサイクル調整
とオン・ オフ調整などの方法がある。サイクル調整は、
図２（ａ）に示すようにインバータの１周期よりも低い
周期でオン期間とオフ期間の割合を変えて交流電力を調
整する方法である。またオン・オフ調整は、図２（ｂ）
に示すようにオンとオフの周期を固定しない交流電力の
調整方法である。
の位相制御により、保持炉の電力を制御する例を挙げた
が、交流電力の調整方法には、このほかにサイクル調整
とオン・ オフ調整などの方法がある。サイクル調整は、
図２（ａ）に示すようにインバータの１周期よりも低い
周期でオン期間とオフ期間の割合を変えて交流電力を調
整する方法である。またオン・オフ調整は、図２（ｂ）
に示すようにオンとオフの周期を固定しない交流電力の
調整方法である。
【００２５】また図１に点線で示したように、誘導炉５
Ｂの炉コイルと並列に第３のコンデンサ１８を接続する
と、保持炉の遅相電力をコンデンサの進相電力で力率改
善が行えるので、逆並列接続サイリスタ７の電流が減少
し、サイリスタ７の電流容量を下げることが可能とな
る。なおサイリスタ７をオンする際のタイミングによっ
ては、第３のコンデンサ１８を充電する過大な電流が流
れるのを防ぐために、サイリスタの両端電圧差が０のと
きにオン信号を印加するのがよく、このためオン・オフ
制御で運転を行なう必要がある。
Ｂの炉コイルと並列に第３のコンデンサ１８を接続する
と、保持炉の遅相電力をコンデンサの進相電力で力率改
善が行えるので、逆並列接続サイリスタ７の電流が減少
し、サイリスタ７の電流容量を下げることが可能とな
る。なおサイリスタ７をオンする際のタイミングによっ
ては、第３のコンデンサ１８を充電する過大な電流が流
れるのを防ぐために、サイリスタの両端電圧差が０のと
きにオン信号を印加するのがよく、このためオン・オフ
制御で運転を行なう必要がある。
【００２６】図３は本発明の他の実施の形態を示すもの
で、インバータ２の第１と第２の出力端子間に変圧比Ｎ
の昇圧変圧器２０が接続され、この昇圧変圧器２０の２
次端子間に誘導炉５Ａが接続されている。またインバー
タ２の第１の出力端子には逆並列接続サイリスタ７が接
続され、この出力端子とインバータ２の第２の出力端子
との間に誘導炉５Ｂが接続されている。
で、インバータ２の第１と第２の出力端子間に変圧比Ｎ
の昇圧変圧器２０が接続され、この昇圧変圧器２０の２
次端子間に誘導炉５Ａが接続されている。またインバー
タ２の第１の出力端子には逆並列接続サイリスタ７が接
続され、この出力端子とインバータ２の第２の出力端子
との間に誘導炉５Ｂが接続されている。
【００２７】また前記誘導炉５Ａの炉コイルと並列に第
１の力率改善コンデンサ６Ａが接続されていると共に、
誘導炉５Ｂの炉コイルと並列に第２の力率改善コンデン
サ６Ｂが接続されている。また誘導炉５Ａ、５Ｂには昇
圧変圧器２０と逆並列接続サイリスタ７に選択的に接続
を切り替えるモード選択スイッチ１１〜１４が設けられ
ている。
１の力率改善コンデンサ６Ａが接続されていると共に、
誘導炉５Ｂの炉コイルと並列に第２の力率改善コンデン
サ６Ｂが接続されている。また誘導炉５Ａ、５Ｂには昇
圧変圧器２０と逆並列接続サイリスタ７に選択的に接続
を切り替えるモード選択スイッチ１１〜１４が設けられ
ている。
【００２８】上記構成の複数誘導炉溶解システムにおい
て、誘導炉５Ａを溶解炉とし、誘導炉５Ｂを保持炉とし
て運転する場合について説明する。モード選択スイッチ
１１と１４をオンとし、モード選択スイッチ１２と１３
をオフとすると、溶解炉となる誘導炉５Ａは昇圧変圧器
２０を介してインバータ２に接続され、また保持炉とな
る誘導炉５Ｂは、逆並列接続サイリスタ７を介してイン
バータ２に接続される。
て、誘導炉５Ａを溶解炉とし、誘導炉５Ｂを保持炉とし
て運転する場合について説明する。モード選択スイッチ
１１と１４をオンとし、モード選択スイッチ１２と１３
をオフとすると、溶解炉となる誘導炉５Ａは昇圧変圧器
２０を介してインバータ２に接続され、また保持炉とな
る誘導炉５Ｂは、逆並列接続サイリスタ７を介してイン
バータ２に接続される。
【００２９】このような構成において、誘導炉５Ａには
インバータ電圧Ｖ１のＮ倍の電圧ＮＶ１が印加され、通
常Ｎは概ね２に選定される。また保持炉となる誘導炉５
Ｂは逆並列接続サイリスタ７を介してインバータ２に接
続されているので最大Ｖ１の電圧が印加される。保持炉
の電力は溶解時の１０〜２５％程度でよいため、逆並列
接続サイリスタ７のオン・オフ調整により保持炉の電力
を上記範囲に制御することができる。
インバータ電圧Ｖ１のＮ倍の電圧ＮＶ１が印加され、通
常Ｎは概ね２に選定される。また保持炉となる誘導炉５
Ｂは逆並列接続サイリスタ７を介してインバータ２に接
続されているので最大Ｖ１の電圧が印加される。保持炉
の電力は溶解時の１０〜２５％程度でよいため、逆並列
接続サイリスタ７のオン・オフ調整により保持炉の電力
を上記範囲に制御することができる。
【００３０】この構造の特徴は、誘導炉５Ａ、５Ｂと力
率改善コンデンサ６Ａ、６Ｂを一つの炉体に設置する際
に、炉体に接続するケーブルの電流容量が低くて済むた
め、ケーブルのコストが安くなる上、ケーブルでの電流
損失が減少し効率を向上させることができる。なお誘導
炉５Ａ、５Ｂと昇圧変圧器２０の接続点の位置は、図３
のものに限定されず、昇圧変圧器２０の任意のタップ間
に接続して昇圧比を調整することができる。
率改善コンデンサ６Ａ、６Ｂを一つの炉体に設置する際
に、炉体に接続するケーブルの電流容量が低くて済むた
め、ケーブルのコストが安くなる上、ケーブルでの電流
損失が減少し効率を向上させることができる。なお誘導
炉５Ａ、５Ｂと昇圧変圧器２０の接続点の位置は、図３
のものに限定されず、昇圧変圧器２０の任意のタップ間
に接続して昇圧比を調整することができる。
【００３１】図４は本発明の異なる他の実施の形態を示
すもので、図３の装置において力率改善コンデンサ６
Ａ、６Ｂの接続位置を変えたものである。つまり誘導炉
５Ａの炉コイルと並列に設けた第１の力率改善コンデン
サ６Ａが、昇圧変圧器２０の２次端子間に接続され、ま
た誘導炉５Ｂと並列に設けた第２の力率改善コンデンサ
６Ｂが、インバータ２の第１の出力端子に接続された逆
並列接続サイリスタの他端と、インバータ２の第２の出
力端子の間に接続されたものである。これは力率改善コ
ンデンサ６Ａ、６Ｂを誘導炉５Ａ、５Ｂのコイル近傍に
設けられない場合に採用される。
すもので、図３の装置において力率改善コンデンサ６
Ａ、６Ｂの接続位置を変えたものである。つまり誘導炉
５Ａの炉コイルと並列に設けた第１の力率改善コンデン
サ６Ａが、昇圧変圧器２０の２次端子間に接続され、ま
た誘導炉５Ｂと並列に設けた第２の力率改善コンデンサ
６Ｂが、インバータ２の第１の出力端子に接続された逆
並列接続サイリスタの他端と、インバータ２の第２の出
力端子の間に接続されたものである。これは力率改善コ
ンデンサ６Ａ、６Ｂを誘導炉５Ａ、５Ｂのコイル近傍に
設けられない場合に採用される。
【００３２】図５は本発明の異なる他の実施の形態を示
すもので、出力電圧を溶解炉の必要とする電圧と等しく
した高圧インバータ２１の第１と第２の出力端子間に降
圧変圧器２２と誘導炉５Ａ、５Ｂが並列に接続されてい
る。前記降圧変圧器２２の２次端子に逆並列接続サイリ
スタ７が接続され、この出力端子と高圧インバータ２１
の第２の出力端子との間に誘導炉５Ｂが接続されてい
る。
すもので、出力電圧を溶解炉の必要とする電圧と等しく
した高圧インバータ２１の第１と第２の出力端子間に降
圧変圧器２２と誘導炉５Ａ、５Ｂが並列に接続されてい
る。前記降圧変圧器２２の２次端子に逆並列接続サイリ
スタ７が接続され、この出力端子と高圧インバータ２１
の第２の出力端子との間に誘導炉５Ｂが接続されてい
る。
【００３３】また前記誘導炉５Ａの炉コイルと並列に第
１の力率改善コンデンサ６Ａが接続されていると共に、
誘導炉５Ｂの炉コイルと並列に第２の力率改善コンデン
サ６Ｂが接続されている。また誘導炉５Ａ、５Ｂには高
圧インバータ２１と逆並列接続サイリスタ７に選択的に
接続を切り替えるモード選択スイッチ１１〜１４が設け
られている。
１の力率改善コンデンサ６Ａが接続されていると共に、
誘導炉５Ｂの炉コイルと並列に第２の力率改善コンデン
サ６Ｂが接続されている。また誘導炉５Ａ、５Ｂには高
圧インバータ２１と逆並列接続サイリスタ７に選択的に
接続を切り替えるモード選択スイッチ１１〜１４が設け
られている。
【００３４】上記構成の複数誘導炉溶解システムにおい
て、誘導炉５Ａを溶解炉とし、誘導炉５Ｂを保持炉とし
て運転する場合について説明する。モード選択スイッチ
１１と１４をオンとし、モード選択スイッチ１２と１３
をオフとすると、溶解炉となる誘導炉５Ａには、溶解炉
が必要とする電圧と等しい出力電圧が高圧インバータ２
１から直接印加される。一方、保持炉となる誘導炉５Ｂ
には、降圧変圧器２２で降圧され、更に逆並列接続サイ
リスタ７で電力を低く制御された電圧が印加されるよう
になっている。
て、誘導炉５Ａを溶解炉とし、誘導炉５Ｂを保持炉とし
て運転する場合について説明する。モード選択スイッチ
１１と１４をオンとし、モード選択スイッチ１２と１３
をオフとすると、溶解炉となる誘導炉５Ａには、溶解炉
が必要とする電圧と等しい出力電圧が高圧インバータ２
１から直接印加される。一方、保持炉となる誘導炉５Ｂ
には、降圧変圧器２２で降圧され、更に逆並列接続サイ
リスタ７で電力を低く制御された電圧が印加されるよう
になっている。
【００３５】図６は本発明の異なる他の実施の形態を示
すもので、インバータ２の第１と第２の出力端子間に誘
導炉５Ａと誘導炉５Ｂが接続されている。また誘導炉５
Ａには、直列接続された２組の力率改善コンデンサ６
Ａ、６Ｂが並列に接続されている。また誘導炉５Ｂに
も、直列接続された２組の力率改善コンデンサ６Ｃ、６
Ｄが並列に接続されている。
すもので、インバータ２の第１と第２の出力端子間に誘
導炉５Ａと誘導炉５Ｂが接続されている。また誘導炉５
Ａには、直列接続された２組の力率改善コンデンサ６
Ａ、６Ｂが並列に接続されている。また誘導炉５Ｂに
も、直列接続された２組の力率改善コンデンサ６Ｃ、６
Ｄが並列に接続されている。
【００３６】これら力率改善コンデンサ６Ａ、６Ｂの中
点、および力率改善コンデンサ６Ｃ、６Ｄの中点はモー
ド選択スイッチ１１、１３を介してインバータ２の第１
の出力端子に接続されている。またインバータ２の第１
の出力端子には逆並列接続サイリスタ７が接続され、こ
の出力端子はモード選択スイッチ１２、１４を介して前
記誘導炉５Ａ、５Ｂに接続されている。
点、および力率改善コンデンサ６Ｃ、６Ｄの中点はモー
ド選択スイッチ１１、１３を介してインバータ２の第１
の出力端子に接続されている。またインバータ２の第１
の出力端子には逆並列接続サイリスタ７が接続され、こ
の出力端子はモード選択スイッチ１２、１４を介して前
記誘導炉５Ａ、５Ｂに接続されている。
【００３７】上記構成の複数誘導炉溶解システムにおい
て、誘導炉５Ａを溶解炉とし、誘導炉５Ｂを保持炉とし
て運転する場合について説明する。モード選択スイッチ
１１と１４をオンとし、モード選択スイッチ１２と１３
をオフとすると、誘導炉５Ａには力率改善コンデンサ６
Ａを介してインバータ２に接続され、一方、誘導炉５Ｂ
は逆並列接続サイリスタ７を介してインバータ２に接続
されている。
て、誘導炉５Ａを溶解炉とし、誘導炉５Ｂを保持炉とし
て運転する場合について説明する。モード選択スイッチ
１１と１４をオンとし、モード選択スイッチ１２と１３
をオフとすると、誘導炉５Ａには力率改善コンデンサ６
Ａを介してインバータ２に接続され、一方、誘導炉５Ｂ
は逆並列接続サイリスタ７を介してインバータ２に接続
されている。
【００３８】このような接続によって、溶解炉となる誘
導炉５Ａにインバータ電圧Ｖ１の約２倍の電圧２Ｖ１が
印加され、保持炉となる誘導炉５ＢにはＶ１が印加され
る。また保持炉の電力は溶解時の１０〜２５％程度でよ
いため、逆並列接続サイリスタ７を調整して保持炉の電
力を制御する。この場合もサイリスタの両端電圧差がほ
ぼ０の瞬間に、ゲート信号を印加するオン・オフ制御を
行なう。
導炉５Ａにインバータ電圧Ｖ１の約２倍の電圧２Ｖ１が
印加され、保持炉となる誘導炉５ＢにはＶ１が印加され
る。また保持炉の電力は溶解時の１０〜２５％程度でよ
いため、逆並列接続サイリスタ７を調整して保持炉の電
力を制御する。この場合もサイリスタの両端電圧差がほ
ぼ０の瞬間に、ゲート信号を印加するオン・オフ制御を
行なう。
【００３９】
【発明の効果】以上説明した如く本発明に係る請求項１
記載の複数誘導炉溶解システムによれば、溶解炉として
選択された誘導炉にはインバータの出力電圧の２倍の電
圧が印加され、また保持炉として選択された誘導炉に接
続された逆並列接続サイリスタに印加される電圧はイン
バータの出力電圧で良いため、サイリスタに印加される
電圧を下げることができるので、オフ電圧の低い安価な
素子を利用したり、直列数を減らすことができる。また
サイリスタの位相制御角も絞らなくてもよいため、パル
ス電流の波高値も低くなり、電流容量の低いサイリスタ
を選択できると共にコイルの振動も少なくすることがで
きる。
記載の複数誘導炉溶解システムによれば、溶解炉として
選択された誘導炉にはインバータの出力電圧の２倍の電
圧が印加され、また保持炉として選択された誘導炉に接
続された逆並列接続サイリスタに印加される電圧はイン
バータの出力電圧で良いため、サイリスタに印加される
電圧を下げることができるので、オフ電圧の低い安価な
素子を利用したり、直列数を減らすことができる。また
サイリスタの位相制御角も絞らなくてもよいため、パル
ス電流の波高値も低くなり、電流容量の低いサイリスタ
を選択できると共にコイルの振動も少なくすることがで
きる。
【００４０】また請求項２記載の複数誘導炉溶解システ
ムによれば、保持炉として選択された誘導炉に、炉コイ
ルと並列に第３のコンデンサを接続したので、保持炉の
遅相電力をコンデンサの進相電力で力率改善が行え、逆
並列接続サイリスタの電流が減少してサイリスタの電流
容量を下げることが可能となる。
ムによれば、保持炉として選択された誘導炉に、炉コイ
ルと並列に第３のコンデンサを接続したので、保持炉の
遅相電力をコンデンサの進相電力で力率改善が行え、逆
並列接続サイリスタの電流が減少してサイリスタの電流
容量を下げることが可能となる。
【００４１】また請求項３記載の複数誘導炉溶解システ
ムによれば、溶解炉として選択された誘導炉は、昇圧変
圧器を介してインバータに接続されているので、インバ
ータ電圧のＮ倍の電圧が印加され、また保持炉となる誘
導炉は、並列接続サイリスタを介してインバータに接続
されているので低い電圧が印加される。
ムによれば、溶解炉として選択された誘導炉は、昇圧変
圧器を介してインバータに接続されているので、インバ
ータ電圧のＮ倍の電圧が印加され、また保持炉となる誘
導炉は、並列接続サイリスタを介してインバータに接続
されているので低い電圧が印加される。
【００４２】また請求項４記載の複数誘導炉溶解システ
ムによれば、溶解炉として選択された誘導炉はインバー
タに直接接続され、また保持炉として選択された誘導炉
は逆並列接続サイリスタおよび降圧変圧器を介してイン
バータに接続されているので、降圧変圧器で降圧され、
更に逆並列接続サイリスタで電力を低く制御された電圧
を印加することができる。
ムによれば、溶解炉として選択された誘導炉はインバー
タに直接接続され、また保持炉として選択された誘導炉
は逆並列接続サイリスタおよび降圧変圧器を介してイン
バータに接続されているので、降圧変圧器で降圧され、
更に逆並列接続サイリスタで電力を低く制御された電圧
を印加することができる。
【００４３】また請求項５記載の複数誘導炉溶解システ
ムによれば、溶解炉として選択された誘導炉は、その炉
コイルと並列に、２組の力率改善コンデンサが直列接続
され、この力率改善コンデンサの中点と炉コイルの一端
とからインバータに接続されているので、インバータ電
圧の約２倍の電圧が印加される。また保持炉として選択
された誘導炉は、その炉コイルと並列に、２組の力率改
善コンデンサが直列接続され、逆並列接続されたサイリ
スタを介してインバータに接続されているので、保持炉
の電力を低く制御することができる。
ムによれば、溶解炉として選択された誘導炉は、その炉
コイルと並列に、２組の力率改善コンデンサが直列接続
され、この力率改善コンデンサの中点と炉コイルの一端
とからインバータに接続されているので、インバータ電
圧の約２倍の電圧が印加される。また保持炉として選択
された誘導炉は、その炉コイルと並列に、２組の力率改
善コンデンサが直列接続され、逆並列接続されたサイリ
スタを介してインバータに接続されているので、保持炉
の電力を低く制御することができる。
【図１】本発明の実施の一形態による複数誘導炉溶解シ
ステムを示す回路図である。
ステムを示す回路図である。
【図２】図２（ａ）はサイクル調整を示す波形図、図２
（ｂ）はオン・ オフ調整を示す波形図である。
（ｂ）はオン・ オフ調整を示す波形図である。
【図３】本発明の他の実施の形態による複数誘導炉溶解
システムを示す回路図である。
システムを示す回路図である。
【図４】本発明の異なる他の実施の形態による複数誘導
炉溶解システムを示す回路図である。
炉溶解システムを示す回路図である。
【図５】本発明の異なる他の実施の形態による複数誘導
炉溶解システムを示す回路図である。
炉溶解システムを示す回路図である。
【図６】本発明の異なる他の実施の形態による複数誘導
炉溶解システムを示す回路図である。
炉溶解システムを示す回路図である。
【図７】従来の複数誘導炉溶解システムを示す回路図で
ある。
ある。
【図８】異なる従来の複数誘導炉溶解システムを示す回
路図である。
路図である。
１ 直流電源
２ インバータ
３ 溶解炉
４ 保持炉
５Ａ 誘導炉
５Ｂ 誘導炉
６ 力率改善コンデンサ
７ 逆並列接続サイリスタ
１０ 第１のコンデンサ
１４ モード選択スイッチ
１５ 第２のコンデンサ
１８ 第３のコンデンサ
２０ 昇圧変圧器
２１ 高圧インバータ
２２ 降圧変圧器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−226769（ＪＰ，Ａ)
米国特許5272719（ＵＳ，Ａ)
米澤正夫・中野光雄 共著，電気工学
概論 電子工学編，日本，森北出版株式
会社，1976年11月20日，第１版第３刷,
69頁−71頁，「６．４直列共振回路」及
び「６．６並列共振回路」の項参照。
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H05B 6/06 301
F27B 3/28
F27D 11/06
H05B 6/22
H05B 6/44
Claims (5)
- 【請求項１】 一つの電流型インバータから、複数の誘
導炉に電力を供給するシステムであって、前記誘導炉の
うち材料を溶解するための溶解炉と、溶解状態を維持す
るための保持炉とを、選択的に切り替えるスイッチ手段
を有し、溶解炉として選択された誘導炉の一方の端子は
第１のコンデンサを介して、また保持炉として選択され
た誘導炉の一方の端子は逆並列接続されたサイリスタを
介して、それぞれ前記インバータの第１の出力端子に接
続されていると共に、両誘導炉の他方の端子は、それぞ
れ該インバータの第２の出力端子に接続され、力率改善
コンデンサとなる第２のコンデンサが、該インバータの
第１と第２の出力端子間に並列に接続されたことを特徴
とする複数誘導炉溶解システム。 - 【請求項２】 インバータの第１の出力端子に接続され
た逆並列接続サイリスタの他端と、インバータの第２の
出力端子間に、力率改善コンデンサとなる第３のコンデ
ンサを誘導炉と並列に接続したことを特徴とする請求項
１記載の複数誘導炉溶解システム。 - 【請求項３】 一つの電流型インバータから、複数の誘
導炉に電力を供給するシステムであって、前記誘導炉の
うち材料を溶解するための溶解炉と、溶解状態を維持す
るための保持炉とを、選択的に切り替えるスイッチ手段
を有し、溶解炉として選択された誘導炉は力率改善コン
デンサを炉コイルと並列に有すると共に、昇圧変圧器を
介してインバータに接続され、また保持炉として選択さ
れた誘導炉は力率改善コンデンサを炉コイルと並列に有
すると共に、逆並列接続されたサイリスタを介してイン
バータに接続されたことを特徴とする複数誘導炉溶解シ
ステム。 - 【請求項４】 一つの電流型インバータから、複数の誘
導炉に電力を供給するシステムであって、前記誘導炉の
うち材料を溶解するための溶解炉と、溶解状態を維持す
るための保持炉とを、選択的に切り替えるスイッチ手段
を有し、溶解炉として選択された誘導炉は力率改善コン
デンサを炉コイルと並列に有すると共にインバータに接
続され、また保持炉として選択された誘導炉は力率改善
コンデンサを炉コイルと並列に有すると共に、逆並列接
続されたサイリスタおよび降圧変圧器を介してインバー
タに接続されたことを特徴とする複数誘導炉溶解システ
ム。 - 【請求項５】 一つの電流型インバータから、複数の誘
導炉に電力を供給するシステムであって、前記誘導炉の
うち材料を溶解するための溶解炉と、溶解状態を維持す
るための保持炉とを、選択的に切り替えるスイッチ手段
を有し、溶解炉として選択された誘導炉は、その炉コイ
ルと並列に、２組の力率改善コンデンサが直列接続さ
れ、この力率改善コンデンサの中点と炉コイルの一端と
からインバータに接続され、また保持炉として選択され
た誘導炉は、その炉コイルと並列に、２組の力率改善コ
ンデンサが直列接続され、逆並列接続されたサイリスタ
を介してインバータに接続されたことを特徴とする複数
誘導炉溶解システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13733199A JP3485167B2 (ja) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | 複数誘導炉溶解システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13733199A JP3485167B2 (ja) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | 複数誘導炉溶解システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000331774A JP2000331774A (ja) | 2000-11-30 |
| JP3485167B2 true JP3485167B2 (ja) | 2004-01-13 |
Family
ID=15196173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13733199A Expired - Fee Related JP3485167B2 (ja) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | 複数誘導炉溶解システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3485167B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP4564648B2 (ja) * | 2000-12-04 | 2010-10-20 | 株式会社Ｉｈｉ環境エンジニアリング | 電気抵抗式灰溶融炉用直流電源装置 |
| WO2004105442A1 (ja) * | 2003-05-22 | 2004-12-02 | Harison Toshiba Lighting Corp. | 誘導加熱ローラ装置、これを用いた定着装置および画像形成装置 |
| JP5959338B2 (ja) * | 2012-06-25 | 2016-08-02 | 甲斐テクノ産業株式会社 | 誘導加熱炉および誘導加熱システム |
| CN103453766B (zh) * | 2013-08-28 | 2015-03-25 | 淮北市平祥感应炉有限公司 | 双频率自由切换并联谐振单体炉 |
| CN105783537B (zh) * | 2016-04-27 | 2018-01-12 | 佛山市高捷工业炉有限公司 | 高频电磁感应加热炉加热控制模块 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5272719A (en) | 1991-12-12 | 1993-12-21 | Inductotherm Corp. | Plural output power supply for induction holding and melting furnaces |
-
1999
- 1999-05-18 JP JP13733199A patent/JP3485167B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5272719A (en) | 1991-12-12 | 1993-12-21 | Inductotherm Corp. | Plural output power supply for induction holding and melting furnaces |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 米澤正夫・中野光雄 共著，電気工学概論 電子工学編，日本，森北出版株式会社，１９７６年１１月２０日，第１版第３刷，６９頁−７１頁，「６．４直列共振回路」及び「６．６並列共振回路」の項参照。 |
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|---|---|
| JP2000331774A (ja) | 2000-11-30 |
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