JP3900752B2 - Induction heating device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マッチング調整部に改良を加えた誘導加熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のように誘導加熱装置は、インバータ装置で得た出力(例えば、3kHzの出力周波数)を負荷整合回路を介して加熱コイルに供給し、被加熱部材を加熱するものである。図7、図8は誘導加熱装置の概略構成図で、図7において、11はインバータ装置である。インバータ装置11の出力端には、負荷整合回路12を介して加熱コイル13が接続されている。負荷整合回路12はタップ付きのマッチング変圧器14、そのタップの切替器15およびコンデンサ16から構成されている。また、図8において、インバータ装置11aの出力端には、負荷整合回路12aを介して加熱コイル13aが接続されている。負荷整合回路12aは、コンデンサ17、空心のコイル(以下ダミーコイルと称す)18およびスイッチからなる短絡回路19から構成されている。
【0003】
図7,図8に示すように構成された誘導加熱装置におけるインバータ装置11、11aの運転範囲は、インバータ出力電圧と出力電流から、一般に図9の実線で囲んだ範囲に示す領域となっている。
【0004】
また、図9に示すインバータ出力電圧と出力電流の関係は、負荷のR・Lにより決定されるため、加熱コイル13、13a及びコイル内の材料が変化すると、インバータ出力電圧・出力電流の関係も変化してくる。この結果、図9に示す負荷Bの場合、インバータ定格出力まで電力を与えることができるが、負荷A,Cの場合には、各々過電流リミット、過電圧リミットにより、定格出力まで電力を与えることができない。これを解決するために、インバータ装置11,11aと加熱コイル13、13aとの間に、上述した負荷整合回路12、12aを設けてマッチングをとる手段を講じている。
【0005】
上述した図7では、負荷整合回路12のマッチング調整部としてタップ付きのマッチング変圧器14を設け、タップを切替器15により切り替えて、インバータ出力電圧・出力電流の関係を調整するようにしたものである。また、図8では、マッチング調整部としてダミーコイル18とこのコイル18を短絡する回路19を設け、この短絡回路19の開閉により、インバータ出力電圧・出力電流の関係を調整するようにしたものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、誘導加熱装置では、インバータ装置と加熱コイルとの間には、負荷効率を向上させるために、図7,図8に示すようにタップ付きのマッチング変圧器やダミーコイルと短絡回路からなるマッチング調整部が設けられる。これらマッチング調整部の内、図7に示すマッチング変圧器は、大変高価であるために、設備の経済的負担を招く問題がある。また、図8に示すダミーコイルと短絡回路では、マッチングの切換が「短絡回路開放時」と「短絡回路接続時」の2種類しか無いために、負荷の種類が増えた場合に対応できなくなってしまう問題もある。
【0007】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、負荷とマッチング調整範囲を広くして良好なマッチングが得られるようにした誘導加熱装置を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を達成するために、第1発明は、インバータ装置の出力を加熱コイルに供給して加熱コイル内の負荷を移動させながら誘導加熱する際に、インバータ装置と加熱コイルとを電気的に接続する電路に、負荷整合回路を設けてインバータ装置から加熱コイルに最大出力が供給できるようにした誘導加熱装置において、
前記加熱コイルは固定し、
前記負荷整合回路には、ダミーコイルとそのコイルを短絡する回路からなるマッチング調整部とを設け、そのマッチング調整部を加熱コイルの軸方向に対して直交する方向に移動可能に構成し、
前記加熱コイル内の負荷を、マッチング調整部のダミーコイル内に供給させて負荷整合をとるか、供給させないで負荷整合を取るかを、マッチング調整部を移動させることによって選択するようにしたことを特徴とするものである。
【0009】
第2発明は、インバータ装置の出力を加熱コイルに供給して加熱コイル内の負荷を移動させながら誘導加熱する際に、インバータ装置と加熱コイルとを電気的に接続する電路に、負荷整合回路を設けてインバータ装置から加熱コイルに最大出力が供給できるようにした誘導加熱装置において、
前記負荷整合回路には、ダミーコイルとそのコイルを短絡する回路からなるマッチング調整部とを設け、
前記加熱コイルと前記マッチング調整部を有するダミーコイルとを、同一コイル載置台に一定の間隔を隔てて配置するとともに、ダミーコイルを加熱コイルの軸方向に配置し、前記加熱コイル内の負荷を、マッチング調整部のダミーコイル内に供給させて負荷整合をとるか、供給させないで負荷整合を取るかを、負荷を移動させることによって選択するようにしたことを特徴とするものである。
【0010】
第3発明は、前記ダミーコイルの内径と加熱コイルとの内径とを同一寸法となるようにしたものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1A.Bはこの発明の実施の第1形態を示す概略的な平面図および正面図で、図8と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。図1A,Bにおいて、加熱コイル13aは第1コイル載置台21に固定される。加熱コイル13aの軸方向の図示右端には、第1コイル載置台21から一定の間隔を隔てて、加熱コイル13aの軸方向とは直交する方向に移動可能な第2コイル載置台22を配置する。第2コイル載置台22には、マッチング調整部を構成するダミーコイル23が加熱コイル13aと同軸方向に載置される。
【0012】
ダミーコイル23は、加熱コイル13aと内径寸法が同一形状に形成されるとともに、加熱コイル13aとは、フレキシブル性のあるケーブル24で電気的に接続される。第2コイル載置台22には、車輪等からなる移動機構25が設けられていて、第2コイル載置台22は、必要に応じて移動できるように形成されている。
【0013】
上記のように構成された実施の第1形態において、加熱コイル13aの中に可撓性の無い被加熱部材の負荷26を図示左端の矢印方向から通して加熱するとともに、ダミーコイル23の中を通すことによって、インバータ装置11とのマッチングを取る。このとき、短絡回路19は、図2の等価回路に示すように開放にしておく。
【0014】
図3A,Bは図8で示した場合のマッチング手段を示す第1形態の動作例で、ダミーコイル23の中に負荷26を通さないように、移動機構25により第2コイル載置台22を移動させた場合のものである。このとき、短絡回路19は開放にしておく。なお、負荷によっては、ダミーコイル23を必要としなくてもマッチングが取れる場合には、短絡回路19を接続する。図4は、図3A,Bの等価回路である。
【0015】
上記のように、この実施の第1形態では、負荷の種類に応じて、インバータ装置11と加熱コイル13aとのマッチング手段を1つ増加させたので、マッチングの選択範囲が広くなり、よりマッチングが確実にできるようになる。
【0016】
図5Aは、線材等可撓性のある負荷27を加熱する場合の実施の第2形態を示す概略的な正面図で、図5Aはダミーコイル23の中に負荷27を通してマッチングを取る場合の例で、図中28はロール、29はロール等からなる負荷回避機構である。なお、加熱コイル13aとダミーコイル23は、同一のコイル載置台30に一定の間隔を隔てて配置されている。なお、ダミーコイル23の内径寸法は第1形態と同様に加熱コイル13aと同一形状である。また、作用効果も第1形態と同様にマッチングの選択範囲が広くなる。
【0017】
図6Aはダミーコイル23の中に負荷27を通さないでマッチングを取る第2形態の動作例で、この場合には、負荷27を図示のようにダミーコイル23の手前で回避機構29に導くようにしたものである。なお、図5Bは図5Aの等価回路、図6Bは図6Aの等価回路である。
【0018】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、ダミーコイル接続方式によるマッチング調整回路よりもマッチングの選択範囲が広くなり、よりマッチング調整が良好にできるようになる利点を持っている。また、マッチング変圧器を使用しないために、構成の簡素化を図ることができるとともに、経済的にも有利になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】A,Bはこの発明の実施の第1形態を示す概略的な平面図および正面図。
【図2】第1形態の等価回路図。
【図3】A,Bは第1形態の動作例を示す概略的な平面図および正面図。
【図4】第1形態の動作例の等価回路図。
【図5】A,Bはこの発明の実施の第2形態を示す概略的な正面図および等価回路図。
【図6】A,Bは第2形態の動作例の概略的な正面図および等価回路図。
【図7】誘導加熱装置の概略構成図。
【図8】誘導加熱装置の概略構成図。
【図9】負荷に対するインバータ運転範囲の特性図。
【符号の説明】
11、11a…インバータ装置
12、12a…負荷整合回路
13、13a…加熱コイル
21…第1コイル載置台
22…第2コイル載置台
23…ダミーコイル
24…ケーブル
25…移動機構
29…回避機構
30…コイル載置台[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an induction heating apparatus in which a matching adjustment unit is improved.
[0002]
[Prior art]
As is well known, an induction heating device supplies an output (for example, an output frequency of 3 kHz) obtained by an inverter device to a heating coil via a load matching circuit to heat a member to be heated. 7 and 8 are schematic configuration diagrams of the induction heating device. In FIG. 7,
[0003]
The operation range of the
[0004]
Further, since the relationship between the inverter output voltage and the output current shown in FIG. 9 is determined by the load R · L, when the heating coils 13 and 13a and the material in the coil change, the relationship between the inverter output voltage and the output current also changes. It will change. As a result, in the case of the load B shown in FIG. 9, power can be supplied up to the inverter rated output, but in the case of the loads A and C, power can be supplied up to the rated output by the overcurrent limit and overvoltage limit, respectively. Can not. In order to solve this problem, means for providing matching is provided by providing the load matching
[0005]
In FIG. 7 described above, a matching transformer 14 with a tap is provided as a matching adjustment unit of the load matching circuit 12, and the tap is switched by the switch 15 to adjust the relationship between the inverter output voltage and the output current. is there. In FIG. 8, a
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the induction heating device, between the inverter device and the heating coil, in order to improve load efficiency, as shown in FIGS. 7 and 8, a tapped matching transformer, a dummy coil, and a short circuit are provided. A matching adjustment unit is provided. Among these matching adjustment units, the matching transformer shown in FIG. 7 is very expensive, and thus has a problem of incurring an economic burden on the facility. In addition, in the dummy coil and the short circuit shown in FIG. 8, since there are only two types of matching switching, “when the short circuit is open” and “when the short circuit is connected”, it is not possible to cope with an increase in the types of loads. There is also a problem.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an induction heating apparatus in which good matching can be obtained by widening the load and the matching adjustment range.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, when the induction heating is performed while supplying the output of the inverter device to the heating coil and moving the load in the heating coil, the inverter device and the heating coil In the induction heating apparatus in which a load matching circuit is provided in the electric circuit for electrically connecting the inverter apparatus and the maximum output can be supplied from the inverter apparatus to the heating coil
The heating coil is fixed;
The load matching circuit is provided with a dummy coil and a matching adjustment unit including a circuit for short-circuiting the coil, and the matching adjustment unit is configured to be movable in a direction orthogonal to the axial direction of the heating coil.
Whether the load in the heating coil is supplied to the dummy coil of the matching adjustment unit to perform load matching or load matching without supply is selected by moving the matching adjustment unit. It is a feature.
[0009]
The second invention provides a load matching circuit in an electric circuit that electrically connects the inverter device and the heating coil when the output of the inverter device is supplied to the heating coil and induction heating is performed while moving the load in the heating coil. In the induction heating device that is provided and can supply the maximum output from the inverter device to the heating coil,
The load matching circuit is provided with a dummy coil and a matching adjustment unit including a circuit for short-circuiting the coil,
The heating coil and the dummy coil having the matching adjustment unit are arranged at a constant interval on the same coil mounting table, the dummy coil is arranged in the axial direction of the heating coil, and the load in the heating coil is or take load matching by supplied into the dummy coil of the matching adjusting unit, the take the load matching is not supplied, it is characterized in that it has to be selected by Rukoto move the load.
[0010]
In a third aspect of the invention, the inner diameter of the dummy coil and the inner diameter of the heating coil are the same.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. B is a schematic plan view and a front view showing the first embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1A and 1B, the
[0012]
The
[0013]
In the first embodiment configured as described above, the
[0014]
FIGS. 3A and 3B are operation examples of the first embodiment showing the matching means in the case shown in FIG. 8. The second coil mounting table 22 is moved by the moving
[0015]
As described above, in the first embodiment, since the number of matching means between the
[0016]
FIG. 5A is a schematic front view showing a second embodiment in the case where a
[0017]
FIG. 6A shows an operation example of the second embodiment in which matching is performed without passing the
[0018]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the matching selection range is wider than the matching adjustment circuit based on the dummy coil connection method, and there is an advantage that the matching adjustment can be made better. In addition, since the matching transformer is not used, the configuration can be simplified and it is economically advantageous.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are a schematic plan view and a front view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the first embodiment.
FIGS. 3A and 3B are a schematic plan view and a front view showing an operation example of the first embodiment; FIGS.
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of an operation example of the first embodiment.
FIGS. 5A and 5B are a schematic front view and an equivalent circuit diagram showing a second embodiment of the present invention. FIGS.
6A and 6B are a schematic front view and an equivalent circuit diagram of an operation example of the second embodiment.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an induction heating device.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an induction heating device.
FIG. 9 is a characteristic diagram of an inverter operation range with respect to a load.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記加熱コイルは固定し、
前記負荷整合回路には、ダミーコイルとそのコイルを短絡する回路からなるマッチング調整部とを設け、そのマッチング調整部を加熱コイルの軸方向に対して直交する方向に移動可能に構成し、
前記加熱コイル内の負荷を、マッチング調整部のダミーコイル内に供給させて負荷整合をとるか、供給させないで負荷整合を取るかを、マッチング調整部を移動させることによって選択するようにしたことを特徴とする誘導加熱装置。When induction heating is performed while moving the load in the heating coil by supplying the output of the inverter device to the heating coil, a load matching circuit is provided on the electric circuit that electrically connects the inverter device and the heating coil. In the induction heating device that can supply the maximum output to the heating coil,
The heating coil is fixed;
The load matching circuit is provided with a dummy coil and a matching adjustment unit including a circuit for short-circuiting the coil, and the matching adjustment unit is configured to be movable in a direction orthogonal to the axial direction of the heating coil.
Whether the load in the heating coil is supplied to the dummy coil of the matching adjustment unit for load matching or load matching without supply is selected by moving the matching adjustment unit. A feature of the induction heating device.
前記負荷整合回路には、ダミーコイルとそのコイルを短絡する回路からなるマッチング調整部とを設け、
前記加熱コイルと前記マッチング調整部を有するダミーコイルとを、同一コイル載置台に一定の間隔を隔てて配置するとともに、ダミーコイルを加熱コイルの軸方向に配置し、前記加熱コイル内の負荷を、マッチング調整部のダミーコイル内に供給させて負荷整合をとるか、供給させないで負荷整合を取るかを、負荷を移動させることによって選択するようにしたことを特徴とする誘導加熱装置。 When induction heating is performed while moving the load in the heating coil by supplying the output of the inverter device to the heating coil, a load matching circuit is provided on the electric circuit that electrically connects the inverter device and the heating coil. In the induction heating device that can supply the maximum output to the heating coil,
The load matching circuit is provided with a dummy coil and a matching adjustment unit including a circuit for short-circuiting the coil,
The heating coil and the dummy coil having the matching adjustment unit are arranged at a constant interval on the same coil mounting table, the dummy coil is arranged in the axial direction of the heating coil, and the load in the heating coil is or take load matching by supplied into the dummy coil of the matching adjusting unit, the induction heating device to take the load matching is not supplied, characterized in that so as to select by Rukoto move the load.
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