JP4089822B2 - 高周波加熱用の変成器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波誘導加熱装置、高周波焼入れ装置等の高周波加熱装置に使用して好適な高周波加熱用の変成器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高周波加熱装置等の出力用に使用される出力変成器としては、例えば特許文献１に開示のものが知られている。この出力変成器は、複数個のＥ型フェライトコアを組み合わせて形成されたコア部と、銅製のパイプを屈曲させることによりコア部を複数回巻回するように配設されたコイル部と、このコイル部の始端部及び後端部にそれぞれ接続された第１の導電部材と、コイル部の第１の導電部材間に接続された一対の第２の導電部材とを備えたものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１５１２１２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この出力変成器にあっては、Ｅ型コアの中脚部にコイル部を巻回するため、コイル部の巻回数が多い場合に、大きな形状のＥ型コアを使用しなければならず、出力変成器自体の小型化が困難で、例えば出力変成器を容易に移動させることができず、その使用範囲が限定される等、使い勝手の面で劣るという問題点を有している。また、コアとして比較的高価なＥ型コアを使用する必要があるため、出力変成器自体が高価になり易いという問題点も有している。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、小型化と軽量化を図り使い勝手を向上させると共に加熱効率の安定化をも同時に図り得る高周波加熱用の変成器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、Ｉ型コアの周囲に所定回数巻回された一次コイル及び二次コイルと、該一次コイルと二次コイルを取り囲むように配置されたリングコアと、該リングコアの外側に配置されたカバーと、を備え、前記カバーが略円筒状に形成され、その一方の開口端部に加熱コイル接続板が設けられ、該接続板のカバー内側に前記二次コイルが接続されると共にカバー外側に加熱コイルが着脱可能に装着され、他方の開口端部に該開口端部を閉塞可能で一対の半円形銅板からなる入力プレートが設けられ、該プレートのカバー外側に、一体化された往路と復路を有して高周波発振器に接続された可撓性冷却ケーブルが接続されると共に、該プレートの各半円形銅板のカバー内側に、前記冷却ケーブルの往路もしくは復路を分岐する２つの冷却水流路が設けられ、該流路のうち一方の流路が前記二次コイルに接続され、他方の流路が前記一次コイルに接続されていることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、前記２つの冷却水流路が、入力プレートの各半円形銅板の孔に固着された銅パイプと、該銅パイプのカバー内側に分岐状態で固着された銅パイプとで形成されていることを特徴とする。また、請求項３に記載の発明は、前記二次コイルが水平状態で配置された略コ字状の平板状に形成されその凹部内にＩ型コアが配置されると共に、該二次コイルの両面側でＩ型コアの周囲に一次コイルが複数回巻回されていることを特徴とする。
【０００８】
さらに、請求項４に記載の発明は、前記二次コイルが垂直状態で配置された所定幅の平板により略コ字状の単巻状に形成されその凹部内に前記Ｉ型コアが配置されると共に、該二次コイルの内側でＩ型コアの外側に前記一次コイルが複数回巻回されていることを特徴とし、請求項５に記載の発明は、前記二次コイルのリングコアの内面と対向する側壁部がリングコアの内面形状に類似することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項６に記載の発明は、前記カバーの外周面に前記加熱コイルへの通電をオン・オフさせる加熱スイッチが設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項７に記載の発明は、前記加熱コイルが、その基部が前記カバーの一方の開口端部に取り付けられるホルダーと、該ホルダーの先端に固定されたコイル部とを有し、前記コイル部が前記カバーの中心に対して偏心して設けられていることを特徴とする。また、請求項８に記載の発明は、前記コイル部が、馬蹄形に形成され放射温度計によりワークの温度を測定するための開口が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図５は、本発明に係わる高周波加熱用の変成器の一実施形態を示している。図１及び図２において、変成器１は、例えば長さ３４０ｍｍで外径６０ｍｍ程度の絶縁性の樹脂パイプ等からなる円筒状のカバー２と、このカバー２の一方の開口端部２ａに装着された加熱コイル３と、カバー２の他方の開口端部２ｂに装着された入力プレート４等によって構成されている。
【００１２】
カバー２は、その外周面で入力プレート４側にプッシュ釦式の加熱スイッチ５が配設され、この加熱スイッチ５をオン操作することにより、入力プレート４等を介して加熱コイル３に高周波電流が供給されるようになっている。なお、加熱コイル３は、ホルダー６と、このホルダー６の先端に固着された例えば馬蹄式のコイル部７等で形成されている。
【００１３】
そして、前記カバー２内には、図３に示すように、二次コイル８、Ｉ型コア９、リングコア１０及び一次コイル１１等が内蔵されている。このうち、二次コイル８は、例えばコ字状に形成された銅の角パイプ（もしくは孔を有する銅板）によって単巻き状に形成されて、Ｉ型コア９の周囲に水平状態で配置されている。また、二次コイル８の角パイプの連結部には一対のホースコネクタ１２が固着されると共に、角パイプの開口端には半円形状の出力プレートとしての加熱コイル接続板１３がそれぞれ固着されている。この各加熱コイル接続板１３に前記加熱コイル３のホルダー６を形成する半円形銅板６ａが電気的かつ機械器にそれぞれ着脱可能に接続され、この加熱コイル接続板１３と半円形銅板６ａには、後述する冷却水の流路Ｒ１を形成する図示しない冷却水孔がそれぞれ形成されている。
【００１４】
また、前記Ｉ型コア９は、例えばフェライトコアを複数個連接することによって薄板状の直方体形状に形成され、二次コイル８のコ字状凹部内に、二次コイル８の上面及び下面（両面）から所定長さ突出するようにして配設されている。また、Ｉ型コア９の外側に配設されるリングコア１０は、複数個の円環状のフェライトコアを幅方向に積層することによって形成されている。
【００１５】
そして、Ｉ型コア９の外面とリングコア１０の内面間には、その外周面がガラスチューブ等の絶縁材で被覆された、例えば外径が５ｍｍの銅パイプからなる一次コイル１１が所定回数（例えば８回）巻回されている。この一次コイル１１の両端部１１ａ、１１ｂは、カバー２の他方の開口端部２ｂ側に引き出され、前記入力プレート４のカバー２内側に設けられた銅パイプ１４に銅パイプ１５を介して電気的かつ機械的にそれぞれ接続されている。
【００１６】
前記入力プレート４は、図３及び図４に示すように絶縁板１６で絶縁されて端子板を形成する半円形銅板１７ａ、１７ｂを有し、この半円形銅板１７ａ、１７ｂに設けられた孔には銅パイプ１９がそれぞれ嵌合固着され、この銅パイプ１９の外側（カバー２外側）にはホースコネクタ１８ａがそれぞれ固着され、銅パイプ１９の内側（カバー２内側）にはホースコネクタ１８ｂがそれぞれ固着されている。
【００１７】
また、半円形銅板１７ａ、１７ｂの銅パイプ１９のカバー２内側でホースコネクタ１８ｂが固着される手前側には、前記銅パイプ１４が分岐状態で固着されている。この銅パイプ１４とホースコネクタ１８ｂにより、入力プレート４のカバー２外側に位置する一対のホースコネクタ１８ａからなる１つの流路Ｒが、カバー２内側において２つの流路Ｒ１、Ｒ２に分岐されるようになっている。
【００１８】
そして、分岐された一方の流路Ｒ１を形成するホースコネクタ１８ｂに、チューブ２０を介して前記二次コイル８のホースコネクタ１２が絶縁状態でそれぞれ接続され、分岐された他方の流路Ｒ２を形成する銅パイプ１４に前述したように、銅パイプ１５を介して一次コイル１１の両端部１１ａ、１１ｂが電気的かつ機械的に接続されている。
【００１９】
この接続により、入力プレート４の一方のホースコネクタ１８ａが、一方のホースコネクタ１８ｂ、一方のチューブ２０、一方のホースコネクタ１２、二次コイル８、加熱コイル３、他方のホースコネクタ１２、他方のチューブ２０、他方のホースコネタク１８ｂを介して、他方のホースコネクタ１８ａに連通する二次コイル８と加熱コイル３冷却用の前記流路Ｒ１が形成されている。また同時に、一方のホースコネクタ１８ａが、一方の銅パイプ１４、１５、一次コイル１１、他方の銅パイプ１５、１４を介して、他方のホースコネクタ１８ａに連通する一次コイル１１冷却用の前記流路Ｒ２が形成されている。
【００２０】
この入力プレート４のホースコネクタ１８ａには、図５に示すように、冷却ケーブル２２の一端部が接続される。この冷却ケーブル２２は、可撓性のチューブ内に網線等からなる導線が収容配置されると共に、往路２２ａと復路２２ｂが一体化されることにより、チューブ内の導線の間隔（インダクタンス）が、冷却ケーブル２２の長手方向において略一定となるように設定されている。なお、冷却ケーブル２２の往路２２ａと復路２２ｂの一体化は、チューブ自体の一体成型あるいは２つのチューブを接着剤により接着するか適宜のバンドによる締付け等によって行われる。
【００２１】
そして、この冷却ケーブル２２の他端部は、高周波発振器２３（トランジスタインバータ装置）の出力端子に接続されて使用される。すなわち、高周波発振器２３は、直方体形状の筐体２４内に図示しないインバータ回路、電源回路及び制御回路等の回路と、冷却水タンク、ポンプ等を有する冷却水供給装置が内蔵されると共に、この筐体２４の前面２４ａに前記冷却ケーブル２２が接続される端子板２５が設けられており、この端子板２５には冷却水供給装置の冷却水流路が接続されている。
【００２２】
また、高周波発振器２３の筐体２４の前面２４ａには、主電源スイッチ２６、異常リセットスイッチ２７、出力電圧計２８、表示灯２９、出力電流計３０、出力設定器３１等が設けられており、この高周波発振器２３によって、例えば１０ＫＷ程度の高周波電力が前記加熱コイル３から出力され得るように構成されている。なお、前記冷却ケーブル２２に冷却水を循環供給する冷却水供給装置は、高周波発振器２３に内蔵することで、装置自体のコンパクト化と使い勝手の向上を図ることもできるが、冷却水供給装置と高周波発振器２３を別体で形成することも勿論可能である
【００２３】
このように構成された変成器１によれば、変成器１のカバー２を例えば手で持ち（あるいは所定位置に設定して）加熱コイル３のコイル部７内にワーク（図示せず）をセットした状態で、カバー２の加熱スイッチ５をオンすると、高周波発振器２３から冷却ケーブル２２を介して変成器１の一次コイル１１に所定の高周波電流が供給される。この変成器１の一次コイル１１への高周波電流の供給により、誘導結合によって二次コイル８に巻数比に応じた大電流が流れ、この大電流が加熱コイル３に供給されて、コイル部７に近接配置されているワークが誘導加熱される。
【００２４】
また、高周波電流の供給と同時に、高周波発振器２３に設けられている冷却水供給装置が作動して、冷却ケーブル２２内の流路Ｒ及び変成器１の前記流路Ｒ１、Ｒ２を介して、二次コイル８と加熱コイル３及び一次コイル１１に冷却水が循環供給される。この冷却水により、大電流による一次コイル１１や二次コイル８及び加熱コイル３等の発熱が抑えられ、発熱による加熱効率の低下が防止される。この時、冷却ケーブル２２の各チューブを一体化することで、導線間の間隔を略一定に維持でき、導線間のインダクタンス（すなわち加熱コイル３のインピーダンス）が安定して、加熱効率の一層の向上が図れることになる。
【００２５】
このように、上記実施形態の変成器１によれば、単巻きで略平板状に形成された二次コイル８のコ字状凹部内にＩ型コア９を配置すると共に、このＩ型コア９の外側にリングコア１０を積層状態で配設し、Ｉ型コア９の外周とリングコア１０の内面間（二次コイル８の両面側）に一次コイル１１を巻回するため、一次コイル１１を二次コイル８と略平行状態で多数回巻回することができて、Ｉ型コア９に対する一次コイル８の巻数比率を高めた状態で円筒状のカバー２内に内蔵することができる。
【００２６】
また、Ｉ型コア９の外側に例えば厚さが半分のリングコア１０を配設しているため、Ｉ型コア９で誘起される磁束を左右に分散させることができて、磁束をリングコア１０内に封じ込める、すなわち磁束の外部への漏れがなくなって、一次コイル１１と二次コイル８の誘導結合係数が高められる。これらのことから、変成器１自体が円筒状のカバー２内に効率的に内蔵され、その小型化及び軽量化を図ることができる。
【００２７】
また、カバー２の他方の開口端部２ｂに設けた入力プレート４のカバー２内側にホースコネクタ１８ｂと銅パイプ１４を設けることで、流路Ｒをカバー２内において２つの流路Ｒ１、Ｒ２に分岐しているため、一方の流路Ｒ１を二次コイル８と加熱コイル３冷却用に使用し、他方の流路Ｒ２を一次コイル１１冷却用に使用することができ、例えば流路Ｒ１、Ｒ２の連結部分を大きく曲げることなく略直線状に設定できて冷却水が確実に流通し各部の効果的な冷却が可能になる。その結果、発熱による加熱効率の低下を確実に防止することができて、加熱効率の向上が図れると共に、分岐された流路Ｒ１、Ｒ２によって、流路Ｒ１、Ｒ２自体の配管作業やそのメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００２８】
さらに、変成器１の外周部にリングコア１０が配設されているため、磁束の外部への漏れによる外部ノイズの発生を抑えることができ、変成器１を使用する箇所での、外部ノイズによる他の機器等への悪影響を防止することができる。さらに、変成器１が可撓性の冷却ケーブル２２で高周波発振器２３に接続されているため、前記小型化及び軽量化と合わせ、移動困難なワーク位置への変成器１の移動を容易に行うことができたり、屋外での使用も可能となり、誘導加熱用の加熱コイル３の使用範囲を大幅に拡大させることができる等、変成器１自体の使い勝手を大幅に向上させることが可能になる。
【００２９】
またさらに、変成器１のカバー２に加熱スイッチ５が設けられているため、この加熱スイッチ５の手元操作が可能となり、誘導加熱時の操作性の向上が図れると共に、変成器１の外形形状がリングコア１０に対応したカバー２により略円筒形状に形成されているため、外形形状の一層の小型化が図れ、これらのことから、変成器１自体の使い勝手を一層向上させることができる。また、フェライトコアからなる形状簡易にして安価なＩ型コア９とリングコア１０を使用するため、コア９、１０のコストダウンを図ることができ、カバー２としての樹脂パイプの使用、前述した配管作業やメンテナンス作業の容易化等によるコストダウンと併せ、変成器１自体を一層安価に形成することが可能になる。
【００３０】
また、リングコア１０は、市販されている各種の大きさのリングコア１０を適宜に選択して使用することができると共に、その積層個数を増減させることによって、変成器１の巻数比や結合係数等の特性を適宜に設定することができるため、変成器１の設計自由度を大幅に向上させることができる。また、一次コイル１１をＩ型コア９とリングコア１０間に密に巻回することができるため、従来と略同等もしくはそれ以上の良好な結合係数で小型かつ軽量な変成器１を容易に得ることができる。
【００３１】
図６及び図７と図８〜図１０は、本発明に係わる変成器のそれぞれ他の実施形態を示し、以下、上記実施形態と同一部位には同一符号を付して説明する。先ず、図６及び図７に示す実施形態の特徴は、変成器１の二次コイル８を所定幅と所定板厚を有する２つの側壁部８ａ、８ｂとこの側壁部８ａ、８ｂを連結する連結部８ｃ及び一対の平板部８ｄで平面視（もしくは側面視）略コ字状に形成し、この二次コイル８のコ字状凹部２５内の中心位置にＩ型コア９を配置すると共に、二次コイル８の内側とＩ型コア９の外側との間に銅パイプや電線等からなる一次コイル１１を複数回巻回した点にある。
【００３２】
そして、二次コイル８の側壁部８ａ、８ｂや連結部８ｃを例えば銅板で形成することにより、二次コイル８を単巻き状態とし、この二次コイル８の開口側（反連結部８ｃ側）の一対の平板部８ｄに前記加熱コイル接続板１３をそれぞれロウ付け固着し、この加熱コイル接続板１３に前記加熱コイル３が着脱可能に装着されている。この時、二次コイル８の側壁部８ａ、８ｂは、その幅を所定幅に設定することにより、二次コイル８の外側に配置されるリングコア１０の内面とその形状が類似した形状となり、リングコア１０内側と二次コイル８の側壁部８ａ、８ｂ外側との間の隙間間隔ができるだけ小さく、すなわち変成器１自体がより小型になるように形成されている。
【００３３】
この実施形態の変成器１においても、上記実施形態の変成器１と同様の作用効果が得られる他に、二次コイル８がＩ型コア９の周囲に水平状態ではなく垂直状態（リングコア１０の高さ方向に略平行状態）で配置されるため、二次コイル８の側壁部８ａ、８ｂや連結部８ｃの幅や板厚を大きくして電流容量を簡単に増大させることができると共に、二次コイル８の内側とＩ型コア９の外側に形成される空間内に一次コイル１１を密に（すなわち結合係数を高めた状態で）巻回してその巻数比を簡単に増大させることができる。また、二次コイル８の側壁部８ａ、８ｂの幅を所定に設定することで、その形状がリングコア１０の内面形状に類似しているため、二次コイル８の外側とリングコア１０の内側との間に形成される隙間を小さくすることができ、これらのことから、大電流用の変成器１であってもその小型化や使い勝手の向上を容易に図ること等が可能になる。
【００３４】
この実施形態においては、二次コイル８の側壁部８ａ、８ｂを所定幅の平板状に形成することで、リングコア１０（カバー２）の内面形状に類似する形状としたが、例えば図７の二点鎖線で示すように、二次コイル８の側壁部８ａ、８ｂを断面略円弧形状に形成することで、リングコア１０の内面形状に一層類似する形状とすることもでき、このように形成すれば、変成器１のより一層の小型化等が図れることになる。
【００３５】
また、図８〜図１０に示す実施形態の特徴は、加熱コイル３のホルダー６を屈曲形成してコイル部７をカバー２の軸心（開口端面の中心）に対して所定寸法外側に偏心させると共に、コイル部７に温度測定用の開口３５を設けた点にある。すなわち、絶縁板３６を介して圧接挟持されたホルダー６の一対の銅板６ｂが側面視で略ヘの字状に形成され、この銅板６ｂの基部に前記半円形銅板６ａがぞれぞれロウ付け固着される共に、銅板６ｂの表面に銅の角パイプ６ｃがそれぞれロウ付け固着される。これにより、ホルダー６が屈曲形成されコイル７部がカバー２の軸心に対して寸法ｘ偏心した状態となる。
【００３６】
また、このホルダー６の角パイプ６ｃの先端にコイル部７の両端部がロウ付け固着され、この時、コイル部７は１本の銅の丸パイプ７ａを屈曲させることにより、先端側に向かって開いた状態の馬蹄形に形成されると共に、コイル部７の背面側となるホルダー６側に横方向に開口した開口３５が形成される。なお、この実施形態の場合は、カバー２の所定位置に図示しない赤外線放射温度計の測定部が、コイル部７の開口３５を利用してワークの温度を測定し得るように一体的に取り付けられている。
【００３７】
また、コイル部７の内面で開口３５の上下には、加熱時にワークの表面に当接してコイル部７とワークの位置関係を安定させる円弧形状のセラミック板３７がエポキシ系接着剤等により接着固定されている。さらに、丸パイプ７ａの屈曲により形成されるコイル部７は、その略全域に図示しないセラミックが溶射されることにより、例えば絶縁性が確保されつつその形状が所定に維持されるように構成されると共に、コイル部７とホルダー６の連結部で図１０に斜線で示す部分３８には、エポキシ系接着剤が塗布されて該部分の強度が補強されている。
【００３８】
この加熱コイル３によれば、作業者が例えば変成器１のカバー２を手で持ち、加熱コイル３のコイル部７を誘導加熱されるワークの表面にセットする。この時、加熱コイル３の屈曲形成されたホルダー６により、コイル部７がカバー２の軸心から寸法ｘ偏心していることから、コイル部７がカバー２で隠れることがなく作業者がコイル部７を明瞭に視認しつつ、コイル部７のセラミック板３７をワークの表面に確実に押圧することができて、ワークとコイル部７の位置関係に安定した状態が容易に得られる。
【００３９】
この状態で高周波発振器２３を作動させるとワークが誘導加熱され、このワークの表面温度が例えば赤外線式の放射温度計によって測定される。この時、変成器１のカバー２に一体的に設けた放射温度計の測定部により、コイル部７の開口３５を利用してワークの加熱温度が逐次測定され、作業者はこの測定温度が所定温度となった時点で加熱コイル３をワークから待避させる。これにより、ワークが加熱コイル３により所定温度まで誘導加熱され、この加熱作業時に、屈曲形成されたホルダー６によるコイル部７の偏心構造や、コイル部７の開口３５を利用した確実かつ高精度な温度測定によって、ワークの加熱作業を効率的に行うことが可能になる。
【００４０】
この実施形態の場合は、変成器１をロボットのアーム等に取り付けて加熱作業を自動化する場合には、変成器１のカバー２もしくはロボットのアームに取り付けた放射温度計の測定部の測定結果に基づいて加熱コイル３のワークからの待避を自動的に行うこともでき、このように構成すれば、加熱作業の完全自動化が図れてその作業の一層の効率向上を図ることが可能になる。また、コイル部７の偏心量である前記寸法ｘは、ワークの形状やコイル部７の形状等に応じて最適な値に設定される。
【００４１】
なお、上記各実施形態においては、二次コイル８を一枚（巻数１）の導体で平板状に形成したが、本発明はこれに限定されるものでもなく、例えば導体を複数枚間隔を有して積層し、この導体間やその上下面等に一次コイル１１を直列的に巻回するようにしても良い。また、上記各実施形態においては、二次コイル８にコ字状凹部を有する如く形成したが、本発明における略コ字状凹部とは、Ｕ字状及びＣ字状の凹部も含むものである。
【００４２】
さらに、上記各実施形態においては、カバー２として樹脂パイプ等を使用して外形形状を完全円形に形成したが、例えばカバー２の外周面の一部に設置時の位置決め用の平坦部を形成したり、別体の位置決め部材（設置部材）をカバー２の外周面に取り付けることもできる。また、上記各実施形態における、Ｉ型コア９やリングコア１０の形状、二次コイル８及び加熱コイル３の形状、一次コイル１１の形状等は一例であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜に変更することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１または２に記載の発明によれば、Ｉ型コアの周囲に一次コイルと二次コイルが所定回数巻回されると共に、一次コイルと二次コイルを取り囲むようにリングコアが配置され、かつこれらが両端開口部に入力プレートと加熱コイルが装着されるカバー内に収納されているため、変成器の小型化と軽量化を図ることができて持ち運びが極めて容易となる等、その使い勝手の向上を図ることができると共に、可撓性冷却ケーブルから供給される冷却水で各コイルやリングコア等を効果的に冷却できて、加熱効率の安定化をも同時に図ることができる。
【００４４】
また、入力プレートが可撓性冷却ケーブルの往路と復路を二次コイルや一次コイルに直接接続可能な分岐された２つの冷却水流路を有するため、各コイルに冷却水を確実に流すことができて加熱効率の一層の向上が図れると共に、冷却用パイプ等の配管作業やその保守作業を容易に行うことができる。さらに、カバーが略円筒状に形成されているため、変成器自体の一層の小型化と軽量化を図ることができると共に、カバーとして例えば樹脂パイプを使用できて、構成簡易にして一層安価な変成器を得ることができると共に、カバーの開口端部に設けた加熱コイル接続板に加熱コイルが着脱可能に装着されているため、ワークの形状に応じて加熱コイルを着脱することができて各種ワークに対応できる等、変成器のより一層の使い勝手の向上を図ることができる。また、変成器の入力プレートに接続される可撓性冷却ケーブルの往路と復路とが一体化されているため、該冷却ケーブル自体のインダクタンスが略一定となり、加熱効率の一層の安定化を図ることができる。
【００４５】
また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明の効果に加え、平板状の二次コイルの両面側でＩ型コアの周囲に一次コイルが巻回されるため、一次コイルと二次コイルを略平行状態で密に巻回することができ、カバー内における一次コイルの巻数比率が高められて、小型かつ軽量で加熱効率に優れた変成器を容易に得ることができる。
【００４６】
また、請求項４に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明の効果に加え、二次コイルが所定幅の平板により略コ字状の単巻状に形成されその凹部内にＩ型コアが配置されると共に、該二次コイルの内側でＩ型コアの外側に一次コイルが複数回巻回されているため、二次コイルと一次コイルをその結合係数を効率的に高めた状態で配置できて、大電流用の変成器であってもその一層の小型化と使い勝手の向上等を同時に図ることができる。
【００４７】
また、請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明の効果に加え、二次コイルの側壁部がリングコアの内面形状に類似しているため、二次コイルの外側とリングコアの内面との間の隙間を小さくできて、変成器のより一層の小形化等を図ることができる。
【００４９】
また、請求項６に記載の発明によれば、請求項１ないし５に記載の発明の効果に加え、円筒状カバーの外周面に加熱スイッチが設けられているため、この加熱スイッチの操作で加熱コイルへの通電状態を手元操作できて、変成器自体や加熱コイルの使い勝手の一層の向上を図ることができる。
【００５２】
また、請求項７に記載の発明によれば、請求項１ないし６に記載の発明の効果に加え、加熱コイルがホルダーとコイル部を有し、コイル部がカバーの中心に対して偏心して設けられているため、例えばカバーを円筒形状に形成した場合にコイル部をカバーの軸心から外側にずらすことができて、コイル部とワークの位置関係を作業者が明瞭に把握しつつ、加熱作業を効率良く行うことができる。
【００５３】
また、請求項８に記載の発明によれば、請求項７に記載の発明の効果に加え、加熱コイルが馬蹄形に形成されてそのコイル部に温度測定用の開口が設けられているため、この開口を利用して放射温度計でワークの加熱温度を高精度に測定できて、加熱作業の一層の効率向上を図ること等ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる高周波加熱用の変成器の一実施形態を示す平面図
【図２】同その側面図
【図３】同変成器の内部状態を示す斜視図
【図４】同その入力プレートの斜視図
【図５】同変成器の使用状態を示す斜視図
【図６】本発明に係わる高周波加熱用の変成器の他の実施形態を示す横断面図
【図７】同その縦断面図
【図８】本発明に係わる高周波加熱用の変成器のさらに他の実施形態を示す加熱コイルの斜視図
【図９】同その側面図
【図１０】同その平面図
【符号の説明】
１ 出力変成器
２ カバー
３ 加熱コイル
４ 入力プレート
５ 加熱スイッチ
６ ホルダー
６ａ 半円形銅板
６ｂ 銅板
６ｃ 角パイプ
７ コイル部
７ａ 丸パイプ
８ 二次コイル
８ａ、８ｂ 側壁部
８ｃ 連結部
８ｄ 平板部
９ Ｉ型コア
１０ リングコア
１１ 一次コイル
１４、１５ 銅パイプ
２２ 冷却ケーブル
２２ａ 往路
２２ｂ 復路
２３ 高周波発振器
２５ コ字状凹部
３５ 開口
３７ セラミック板
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２ 流路
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波誘導加熱装置、高周波焼入れ装置等の高周波加熱装置に使用して好適な高周波加熱用の変成器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高周波加熱装置等の出力用に使用される出力変成器としては、例えば特許文献１に開示のものが知られている。この出力変成器は、複数個のＥ型フェライトコアを組み合わせて形成されたコア部と、銅製のパイプを屈曲させることによりコア部を複数回巻回するように配設されたコイル部と、このコイル部の始端部及び後端部にそれぞれ接続された第１の導電部材と、コイル部の第１の導電部材間に接続された一対の第２の導電部材とを備えたものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１５１２１２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この出力変成器にあっては、Ｅ型コアの中脚部にコイル部を巻回するため、コイル部の巻回数が多い場合に、大きな形状のＥ型コアを使用しなければならず、出力変成器自体の小型化が困難で、例えば出力変成器を容易に移動させることができず、その使用範囲が限定される等、使い勝手の面で劣るという問題点を有している。また、コアとして比較的高価なＥ型コアを使用する必要があるため、出力変成器自体が高価になり易いという問題点も有している。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、小型化と軽量化を図り使い勝手を向上させると共に加熱効率の安定化をも同時に図り得る高周波加熱用の変成器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、Ｉ型コアの周囲に所定回数巻回された一次コイル及び二次コイルと、該一次コイルと二次コイルを取り囲むように配置されたリングコアと、該リングコアの外側に配置されたカバーと、を備え、前記カバーが略円筒状に形成され、その一方の開口端部に加熱コイル接続板が設けられ、該接続板のカバー内側に前記二次コイルが接続されると共にカバー外側に加熱コイルが着脱可能に装着され、他方の開口端部に該開口端部を閉塞可能で一対の半円形銅板からなる入力プレートが設けられ、該プレートのカバー外側に、一体化された往路と復路を有して高周波発振器に接続された可撓性冷却ケーブルが接続されると共に、該プレートの各半円形銅板のカバー内側に、前記冷却ケーブルの往路もしくは復路を分岐する２つの冷却水流路が設けられ、該流路のうち一方の流路が前記二次コイルに接続され、他方の流路が前記一次コイルに接続されていることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、前記２つの冷却水流路が、入力プレートの各半円形銅板の孔に固着された銅パイプと、該銅パイプのカバー内側に分岐状態で固着された銅パイプとで形成されていることを特徴とする。また、請求項３に記載の発明は、前記二次コイルが水平状態で配置された略コ字状の平板状に形成されその凹部内にＩ型コアが配置されると共に、該二次コイルの両面側でＩ型コアの周囲に一次コイルが複数回巻回されていることを特徴とする。
【０００８】
さらに、請求項４に記載の発明は、前記二次コイルが垂直状態で配置された所定幅の平板により略コ字状の単巻状に形成されその凹部内に前記Ｉ型コアが配置されると共に、該二次コイルの内側でＩ型コアの外側に前記一次コイルが複数回巻回されていることを特徴とし、請求項５に記載の発明は、前記二次コイルのリングコアの内面と対向する側壁部がリングコアの内面形状に類似することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項６に記載の発明は、前記カバーの外周面に前記加熱コイルへの通電をオン・オフさせる加熱スイッチが設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項７に記載の発明は、前記加熱コイルが、その基部が前記カバーの一方の開口端部に取り付けられるホルダーと、該ホルダーの先端に固定されたコイル部とを有し、前記コイル部が前記カバーの中心に対して偏心して設けられていることを特徴とする。また、請求項８に記載の発明は、前記コイル部が、馬蹄形に形成され放射温度計によりワークの温度を測定するための開口が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図５は、本発明に係わる高周波加熱用の変成器の一実施形態を示している。図１及び図２において、変成器１は、例えば長さ３４０ｍｍで外径６０ｍｍ程度の絶縁性の樹脂パイプ等からなる円筒状のカバー２と、このカバー２の一方の開口端部２ａに装着された加熱コイル３と、カバー２の他方の開口端部２ｂに装着された入力プレート４等によって構成されている。
【００１２】
カバー２は、その外周面で入力プレート４側にプッシュ釦式の加熱スイッチ５が配設され、この加熱スイッチ５をオン操作することにより、入力プレート４等を介して加熱コイル３に高周波電流が供給されるようになっている。なお、加熱コイル３は、ホルダー６と、このホルダー６の先端に固着された例えば馬蹄式のコイル部７等で形成されている。
【００１３】
そして、前記カバー２内には、図３に示すように、二次コイル８、Ｉ型コア９、リングコア１０及び一次コイル１１等が内蔵されている。このうち、二次コイル８は、例えばコ字状に形成された銅の角パイプ（もしくは孔を有する銅板）によって単巻き状に形成されて、Ｉ型コア９の周囲に水平状態で配置されている。また、二次コイル８の角パイプの連結部には一対のホースコネクタ１２が固着されると共に、角パイプの開口端には半円形状の出力プレートとしての加熱コイル接続板１３がそれぞれ固着されている。この各加熱コイル接続板１３に前記加熱コイル３のホルダー６を形成する半円形銅板６ａが電気的かつ機械器にそれぞれ着脱可能に接続され、この加熱コイル接続板１３と半円形銅板６ａには、後述する冷却水の流路Ｒ１を形成する図示しない冷却水孔がそれぞれ形成されている。
【００１４】
また、前記Ｉ型コア９は、例えばフェライトコアを複数個連接することによって薄板状の直方体形状に形成され、二次コイル８のコ字状凹部内に、二次コイル８の上面及び下面（両面）から所定長さ突出するようにして配設されている。また、Ｉ型コア９の外側に配設されるリングコア１０は、複数個の円環状のフェライトコアを幅方向に積層することによって形成されている。
【００１５】
そして、Ｉ型コア９の外面とリングコア１０の内面間には、その外周面がガラスチューブ等の絶縁材で被覆された、例えば外径が５ｍｍの銅パイプからなる一次コイル１１が所定回数（例えば８回）巻回されている。この一次コイル１１の両端部１１ａ、１１ｂは、カバー２の他方の開口端部２ｂ側に引き出され、前記入力プレート４のカバー２内側に設けられた銅パイプ１４に銅パイプ１５を介して電気的かつ機械的にそれぞれ接続されている。
【００１６】
前記入力プレート４は、図３及び図４に示すように絶縁板１６で絶縁されて端子板を形成する半円形銅板１７ａ、１７ｂを有し、この半円形銅板１７ａ、１７ｂに設けられた孔には銅パイプ１９がそれぞれ嵌合固着され、この銅パイプ１９の外側（カバー２外側）にはホースコネクタ１８ａがそれぞれ固着され、銅パイプ１９の内側（カバー２内側）にはホースコネクタ１８ｂがそれぞれ固着されている。
【００１７】
また、半円形銅板１７ａ、１７ｂの銅パイプ１９のカバー２内側でホースコネクタ１８ｂが固着される手前側には、前記銅パイプ１４が分岐状態で固着されている。この銅パイプ１４とホースコネクタ１８ｂにより、入力プレート４のカバー２外側に位置する一対のホースコネクタ１８ａからなる１つの流路Ｒが、カバー２内側において２つの流路Ｒ１、Ｒ２に分岐されるようになっている。
【００１８】
そして、分岐された一方の流路Ｒ１を形成するホースコネクタ１８ｂに、チューブ２０を介して前記二次コイル８のホースコネクタ１２が絶縁状態でそれぞれ接続され、分岐された他方の流路Ｒ２を形成する銅パイプ１４に前述したように、銅パイプ１５を介して一次コイル１１の両端部１１ａ、１１ｂが電気的かつ機械的に接続されている。
【００１９】
この接続により、入力プレート４の一方のホースコネクタ１８ａが、一方のホースコネクタ１８ｂ、一方のチューブ２０、一方のホースコネクタ１２、二次コイル８、加熱コイル３、他方のホースコネクタ１２、他方のチューブ２０、他方のホースコネタク１８ｂを介して、他方のホースコネクタ１８ａに連通する二次コイル８と加熱コイル３冷却用の前記流路Ｒ１が形成されている。また同時に、一方のホースコネクタ１８ａが、一方の銅パイプ１４、１５、一次コイル１１、他方の銅パイプ１５、１４を介して、他方のホースコネクタ１８ａに連通する一次コイル１１冷却用の前記流路Ｒ２が形成されている。
【００２０】
この入力プレート４のホースコネクタ１８ａには、図５に示すように、冷却ケーブル２２の一端部が接続される。この冷却ケーブル２２は、可撓性のチューブ内に網線等からなる導線が収容配置されると共に、往路２２ａと復路２２ｂが一体化されることにより、チューブ内の導線の間隔（インダクタンス）が、冷却ケーブル２２の長手方向において略一定となるように設定されている。なお、冷却ケーブル２２の往路２２ａと復路２２ｂの一体化は、チューブ自体の一体成型あるいは２つのチューブを接着剤により接着するか適宜のバンドによる締付け等によって行われる。
【００２１】
そして、この冷却ケーブル２２の他端部は、高周波発振器２３（トランジスタインバータ装置）の出力端子に接続されて使用される。すなわち、高周波発振器２３は、直方体形状の筐体２４内に図示しないインバータ回路、電源回路及び制御回路等の回路と、冷却水タンク、ポンプ等を有する冷却水供給装置が内蔵されると共に、この筐体２４の前面２４ａに前記冷却ケーブル２２が接続される端子板２５が設けられており、この端子板２５には冷却水供給装置の冷却水流路が接続されている。
【００２２】
また、高周波発振器２３の筐体２４の前面２４ａには、主電源スイッチ２６、異常リセットスイッチ２７、出力電圧計２８、表示灯２９、出力電流計３０、出力設定器３１等が設けられており、この高周波発振器２３によって、例えば１０ＫＷ程度の高周波電力が前記加熱コイル３から出力され得るように構成されている。なお、前記冷却ケーブル２２に冷却水を循環供給する冷却水供給装置は、高周波発振器２３に内蔵することで、装置自体のコンパクト化と使い勝手の向上を図ることもできるが、冷却水供給装置と高周波発振器２３を別体で形成することも勿論可能である
【００２３】
このように構成された変成器１によれば、変成器１のカバー２を例えば手で持ち（あるいは所定位置に設定して）加熱コイル３のコイル部７内にワーク（図示せず）をセットした状態で、カバー２の加熱スイッチ５をオンすると、高周波発振器２３から冷却ケーブル２２を介して変成器１の一次コイル１１に所定の高周波電流が供給される。この変成器１の一次コイル１１への高周波電流の供給により、誘導結合によって二次コイル８に巻数比に応じた大電流が流れ、この大電流が加熱コイル３に供給されて、コイル部７に近接配置されているワークが誘導加熱される。
【００２４】
また、高周波電流の供給と同時に、高周波発振器２３に設けられている冷却水供給装置が作動して、冷却ケーブル２２内の流路Ｒ及び変成器１の前記流路Ｒ１、Ｒ２を介して、二次コイル８と加熱コイル３及び一次コイル１１に冷却水が循環供給される。この冷却水により、大電流による一次コイル１１や二次コイル８及び加熱コイル３等の発熱が抑えられ、発熱による加熱効率の低下が防止される。この時、冷却ケーブル２２の各チューブを一体化することで、導線間の間隔を略一定に維持でき、導線間のインダクタンス（すなわち加熱コイル３のインピーダンス）が安定して、加熱効率の一層の向上が図れることになる。
【００２５】
このように、上記実施形態の変成器１によれば、単巻きで略平板状に形成された二次コイル８のコ字状凹部内にＩ型コア９を配置すると共に、このＩ型コア９の外側にリングコア１０を積層状態で配設し、Ｉ型コア９の外周とリングコア１０の内面間（二次コイル８の両面側）に一次コイル１１を巻回するため、一次コイル１１を二次コイル８と略平行状態で多数回巻回することができて、Ｉ型コア９に対する一次コイル８の巻数比率を高めた状態で円筒状のカバー２内に内蔵することができる。
【００２６】
また、Ｉ型コア９の外側に例えば厚さが半分のリングコア１０を配設しているため、Ｉ型コア９で誘起される磁束を左右に分散させることができて、磁束をリングコア１０内に封じ込める、すなわち磁束の外部への漏れがなくなって、一次コイル１１と二次コイル８の誘導結合係数が高められる。これらのことから、変成器１自体が円筒状のカバー２内に効率的に内蔵され、その小型化及び軽量化を図ることができる。
【００２７】
また、カバー２の他方の開口端部２ｂに設けた入力プレート４のカバー２内側にホースコネクタ１８ｂと銅パイプ１４を設けることで、流路Ｒをカバー２内において２つの流路Ｒ１、Ｒ２に分岐しているため、一方の流路Ｒ１を二次コイル８と加熱コイル３冷却用に使用し、他方の流路Ｒ２を一次コイル１１冷却用に使用することができ、例えば流路Ｒ１、Ｒ２の連結部分を大きく曲げることなく略直線状に設定できて冷却水が確実に流通し各部の効果的な冷却が可能になる。その結果、発熱による加熱効率の低下を確実に防止することができて、加熱効率の向上が図れると共に、分岐された流路Ｒ１、Ｒ２によって、流路Ｒ１、Ｒ２自体の配管作業やそのメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００２８】
さらに、変成器１の外周部にリングコア１０が配設されているため、磁束の外部への漏れによる外部ノイズの発生を抑えることができ、変成器１を使用する箇所での、外部ノイズによる他の機器等への悪影響を防止することができる。さらに、変成器１が可撓性の冷却ケーブル２２で高周波発振器２３に接続されているため、前記小型化及び軽量化と合わせ、移動困難なワーク位置への変成器１の移動を容易に行うことができたり、屋外での使用も可能となり、誘導加熱用の加熱コイル３の使用範囲を大幅に拡大させることができる等、変成器１自体の使い勝手を大幅に向上させることが可能になる。
【００２９】
またさらに、変成器１のカバー２に加熱スイッチ５が設けられているため、この加熱スイッチ５の手元操作が可能となり、誘導加熱時の操作性の向上が図れると共に、変成器１の外形形状がリングコア１０に対応したカバー２により略円筒形状に形成されているため、外形形状の一層の小型化が図れ、これらのことから、変成器１自体の使い勝手を一層向上させることができる。また、フェライトコアからなる形状簡易にして安価なＩ型コア９とリングコア１０を使用するため、コア９、１０のコストダウンを図ることができ、カバー２としての樹脂パイプの使用、前述した配管作業やメンテナンス作業の容易化等によるコストダウンと併せ、変成器１自体を一層安価に形成することが可能になる。
【００３０】
また、リングコア１０は、市販されている各種の大きさのリングコア１０を適宜に選択して使用することができると共に、その積層個数を増減させることによって、変成器１の巻数比や結合係数等の特性を適宜に設定することができるため、変成器１の設計自由度を大幅に向上させることができる。また、一次コイル１１をＩ型コア９とリングコア１０間に密に巻回することができるため、従来と略同等もしくはそれ以上の良好な結合係数で小型かつ軽量な変成器１を容易に得ることができる。
【００３１】
図６及び図７と図８〜図１０は、本発明に係わる変成器のそれぞれ他の実施形態を示し、以下、上記実施形態と同一部位には同一符号を付して説明する。先ず、図６及び図７に示す実施形態の特徴は、変成器１の二次コイル８を所定幅と所定板厚を有する２つの側壁部８ａ、８ｂとこの側壁部８ａ、８ｂを連結する連結部８ｃ及び一対の平板部８ｄで平面視（もしくは側面視）略コ字状に形成し、この二次コイル８のコ字状凹部２５内の中心位置にＩ型コア９を配置すると共に、二次コイル８の内側とＩ型コア９の外側との間に銅パイプや電線等からなる一次コイル１１を複数回巻回した点にある。
【００３２】
そして、二次コイル８の側壁部８ａ、８ｂや連結部８ｃを例えば銅板で形成することにより、二次コイル８を単巻き状態とし、この二次コイル８の開口側（反連結部８ｃ側）の一対の平板部８ｄに前記加熱コイル接続板１３をそれぞれロウ付け固着し、この加熱コイル接続板１３に前記加熱コイル３が着脱可能に装着されている。この時、二次コイル８の側壁部８ａ、８ｂは、その幅を所定幅に設定することにより、二次コイル８の外側に配置されるリングコア１０の内面とその形状が類似した形状となり、リングコア１０内側と二次コイル８の側壁部８ａ、８ｂ外側との間の隙間間隔ができるだけ小さく、すなわち変成器１自体がより小型になるように形成されている。
【００３３】
この実施形態の変成器１においても、上記実施形態の変成器１と同様の作用効果が得られる他に、二次コイル８がＩ型コア９の周囲に水平状態ではなく垂直状態（リングコア１０の高さ方向に略平行状態）で配置されるため、二次コイル８の側壁部８ａ、８ｂや連結部８ｃの幅や板厚を大きくして電流容量を簡単に増大させることができると共に、二次コイル８の内側とＩ型コア９の外側に形成される空間内に一次コイル１１を密に（すなわち結合係数を高めた状態で）巻回してその巻数比を簡単に増大させることができる。また、二次コイル８の側壁部８ａ、８ｂの幅を所定に設定することで、その形状がリングコア１０の内面形状に類似しているため、二次コイル８の外側とリングコア１０の内側との間に形成される隙間を小さくすることができ、これらのことから、大電流用の変成器１であってもその小型化や使い勝手の向上を容易に図ること等が可能になる。
【００３４】
この実施形態においては、二次コイル８の側壁部８ａ、８ｂを所定幅の平板状に形成することで、リングコア１０（カバー２）の内面形状に類似する形状としたが、例えば図７の二点鎖線で示すように、二次コイル８の側壁部８ａ、８ｂを断面略円弧形状に形成することで、リングコア１０の内面形状に一層類似する形状とすることもでき、このように形成すれば、変成器１のより一層の小型化等が図れることになる。
【００３５】
また、図８〜図１０に示す実施形態の特徴は、加熱コイル３のホルダー６を屈曲形成してコイル部７をカバー２の軸心（開口端面の中心）に対して所定寸法外側に偏心させると共に、コイル部７に温度測定用の開口３５を設けた点にある。すなわち、絶縁板３６を介して圧接挟持されたホルダー６の一対の銅板６ｂが側面視で略ヘの字状に形成され、この銅板６ｂの基部に前記半円形銅板６ａがぞれぞれロウ付け固着される共に、銅板６ｂの表面に銅の角パイプ６ｃがそれぞれロウ付け固着される。これにより、ホルダー６が屈曲形成されコイル７部がカバー２の軸心に対して寸法ｘ偏心した状態となる。
【００３６】
また、このホルダー６の角パイプ６ｃの先端にコイル部７の両端部がロウ付け固着され、この時、コイル部７は１本の銅の丸パイプ７ａを屈曲させることにより、先端側に向かって開いた状態の馬蹄形に形成されると共に、コイル部７の背面側となるホルダー６側に横方向に開口した開口３５が形成される。なお、この実施形態の場合は、カバー２の所定位置に図示しない赤外線放射温度計の測定部が、コイル部７の開口３５を利用してワークの温度を測定し得るように一体的に取り付けられている。
【００３７】
また、コイル部７の内面で開口３５の上下には、加熱時にワークの表面に当接してコイル部７とワークの位置関係を安定させる円弧形状のセラミック板３７がエポキシ系接着剤等により接着固定されている。さらに、丸パイプ７ａの屈曲により形成されるコイル部７は、その略全域に図示しないセラミックが溶射されることにより、例えば絶縁性が確保されつつその形状が所定に維持されるように構成されると共に、コイル部７とホルダー６の連結部で図１０に斜線で示す部分３８には、エポキシ系接着剤が塗布されて該部分の強度が補強されている。
【００３８】
この加熱コイル３によれば、作業者が例えば変成器１のカバー２を手で持ち、加熱コイル３のコイル部７を誘導加熱されるワークの表面にセットする。この時、加熱コイル３の屈曲形成されたホルダー６により、コイル部７がカバー２の軸心から寸法ｘ偏心していることから、コイル部７がカバー２で隠れることがなく作業者がコイル部７を明瞭に視認しつつ、コイル部７のセラミック板３７をワークの表面に確実に押圧することができて、ワークとコイル部７の位置関係に安定した状態が容易に得られる。
【００３９】
この状態で高周波発振器２３を作動させるとワークが誘導加熱され、このワークの表面温度が例えば赤外線式の放射温度計によって測定される。この時、変成器１のカバー２に一体的に設けた放射温度計の測定部により、コイル部７の開口３５を利用してワークの加熱温度が逐次測定され、作業者はこの測定温度が所定温度となった時点で加熱コイル３をワークから待避させる。これにより、ワークが加熱コイル３により所定温度まで誘導加熱され、この加熱作業時に、屈曲形成されたホルダー６によるコイル部７の偏心構造や、コイル部７の開口３５を利用した確実かつ高精度な温度測定によって、ワークの加熱作業を効率的に行うことが可能になる。
【００４０】
この実施形態の場合は、変成器１をロボットのアーム等に取り付けて加熱作業を自動化する場合には、変成器１のカバー２もしくはロボットのアームに取り付けた放射温度計の測定部の測定結果に基づいて加熱コイル３のワークからの待避を自動的に行うこともでき、このように構成すれば、加熱作業の完全自動化が図れてその作業の一層の効率向上を図ることが可能になる。また、コイル部７の偏心量である前記寸法ｘは、ワークの形状やコイル部７の形状等に応じて最適な値に設定される。
【００４１】
なお、上記各実施形態においては、二次コイル８を一枚（巻数１）の導体で平板状に形成したが、本発明はこれに限定されるものでもなく、例えば導体を複数枚間隔を有して積層し、この導体間やその上下面等に一次コイル１１を直列的に巻回するようにしても良い。また、上記各実施形態においては、二次コイル８にコ字状凹部を有する如く形成したが、本発明における略コ字状凹部とは、Ｕ字状及びＣ字状の凹部も含むものである。
【００４２】
さらに、上記各実施形態においては、カバー２として樹脂パイプ等を使用して外形形状を完全円形に形成したが、例えばカバー２の外周面の一部に設置時の位置決め用の平坦部を形成したり、別体の位置決め部材（設置部材）をカバー２の外周面に取り付けることもできる。また、上記各実施形態における、Ｉ型コア９やリングコア１０の形状、二次コイル８及び加熱コイル３の形状、一次コイル１１の形状等は一例であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜に変更することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１または２に記載の発明によれば、Ｉ型コアの周囲に一次コイルと二次コイルが所定回数巻回されると共に、一次コイルと二次コイルを取り囲むようにリングコアが配置され、かつこれらが両端開口部に入力プレートと加熱コイルが装着されるカバー内に収納されているため、変成器の小型化と軽量化を図ることができて持ち運びが極めて容易となる等、その使い勝手の向上を図ることができると共に、可撓性冷却ケーブルから供給される冷却水で各コイルやリングコア等を効果的に冷却できて、加熱効率の安定化をも同時に図ることができる。
【００４４】
また、入力プレートが可撓性冷却ケーブルの往路と復路を二次コイルや一次コイルに直接接続可能な分岐された２つの冷却水流路を有するため、各コイルに冷却水を確実に流すことができて加熱効率の一層の向上が図れると共に、冷却用パイプ等の配管作業やその保守作業を容易に行うことができる。さらに、カバーが略円筒状に形成されているため、変成器自体の一層の小型化と軽量化を図ることができると共に、カバーとして例えば樹脂パイプを使用できて、構成簡易にして一層安価な変成器を得ることができると共に、カバーの開口端部に設けた加熱コイル接続板に加熱コイルが着脱可能に装着されているため、ワークの形状に応じて加熱コイルを着脱することができて各種ワークに対応できる等、変成器のより一層の使い勝手の向上を図ることができる。また、変成器の入力プレートに接続される可撓性冷却ケーブルの往路と復路とが一体化されているため、該冷却ケーブル自体のインダクタンスが略一定となり、加熱効率の一層の安定化を図ることができる。
【００４５】
また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明の効果に加え、平板状の二次コイルの両面側でＩ型コアの周囲に一次コイルが巻回されるため、一次コイルと二次コイルを略平行状態で密に巻回することができ、カバー内における一次コイルの巻数比率が高められて、小型かつ軽量で加熱効率に優れた変成器を容易に得ることができる。
【００４６】
また、請求項４に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明の効果に加え、二次コイルが所定幅の平板により略コ字状の単巻状に形成されその凹部内にＩ型コアが配置されると共に、該二次コイルの内側でＩ型コアの外側に一次コイルが複数回巻回されているため、二次コイルと一次コイルをその結合係数を効率的に高めた状態で配置できて、大電流用の変成器であってもその一層の小型化と使い勝手の向上等を同時に図ることができる。
【００４７】
また、請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明の効果に加え、二次コイルの側壁部がリングコアの内面形状に類似しているため、二次コイルの外側とリングコアの内面との間の隙間を小さくできて、変成器のより一層の小形化等を図ることができる。
【００４９】
また、請求項６に記載の発明によれば、請求項１ないし５に記載の発明の効果に加え、円筒状カバーの外周面に加熱スイッチが設けられているため、この加熱スイッチの操作で加熱コイルへの通電状態を手元操作できて、変成器自体や加熱コイルの使い勝手の一層の向上を図ることができる。
【００５２】
また、請求項７に記載の発明によれば、請求項１ないし６に記載の発明の効果に加え、加熱コイルがホルダーとコイル部を有し、コイル部がカバーの中心に対して偏心して設けられているため、例えばカバーを円筒形状に形成した場合にコイル部をカバーの軸心から外側にずらすことができて、コイル部とワークの位置関係を作業者が明瞭に把握しつつ、加熱作業を効率良く行うことができる。
【００５３】
また、請求項８に記載の発明によれば、請求項７に記載の発明の効果に加え、加熱コイルが馬蹄形に形成されてそのコイル部に温度測定用の開口が設けられているため、この開口を利用して放射温度計でワークの加熱温度を高精度に測定できて、加熱作業の一層の効率向上を図ること等ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる高周波加熱用の変成器の一実施形態を示す平面図
【図２】同その側面図
【図３】同変成器の内部状態を示す斜視図
【図４】同その入力プレートの斜視図
【図５】同変成器の使用状態を示す斜視図
【図６】本発明に係わる高周波加熱用の変成器の他の実施形態を示す横断面図
【図７】同その縦断面図
【図８】本発明に係わる高周波加熱用の変成器のさらに他の実施形態を示す加熱コイルの斜視図
【図９】同その側面図
【図１０】同その平面図
【符号の説明】
１ 出力変成器
２ カバー
３ 加熱コイル
４ 入力プレート
５ 加熱スイッチ
６ ホルダー
６ａ 半円形銅板
６ｂ 銅板
６ｃ 角パイプ
７ コイル部
７ａ 丸パイプ
８ 二次コイル
８ａ、８ｂ 側壁部
８ｃ 連結部
８ｄ 平板部
９ Ｉ型コア
１０ リングコア
１１ 一次コイル
１４、１５ 銅パイプ
２２ 冷却ケーブル
２２ａ 往路
２２ｂ 復路
２３ 高周波発振器
２５ コ字状凹部
３５ 開口
３７ セラミック板
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２ 流路
Claims (8)
- Ｉ型コアの周囲に所定回数巻回された一次コイル及び二次コイルと、該一次コイルと二次コイルを取り囲むように配置されたリングコアと、該リングコアの外側に配置されたカバーと、を備え、
前記カバーが略円筒状に形成され、その一方の開口端部に加熱コイル接続板が設けられ、該接続板のカバー内側に前記二次コイルが接続されると共にカバー外側に加熱コイルが着脱可能に装着され、他方の開口端部に該開口端部を閉塞可能で一対の半円形銅板からなる入力プレートが設けられ、該プレートのカバー外側に、一体化された往路と復路を有して高周波発振器に接続された可撓性冷却ケーブルが接続されると共に、該プレートの各半円形銅板のカバー内側に、前記冷却ケーブルの往路もしくは復路を分岐する２つの冷却水流路が設けられ、該流路のうち一方の流路が前記二次コイルに接続され、他方の流路が前記一次コイルに接続されていることを特徴とする高周波加熱用の変成器。 - 前記２つの冷却水流路は、入力プレートの各半円形銅板の孔に固着された銅パイプと、該銅パイプのカバー内側に分岐状態で固着された銅パイプとで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高周波加熱用の変成器。
- 前記二次コイルが水平状態で配置された略コ字状の平板状に形成されその凹部内にＩ型コアが配置されると共に、該二次コイルの両面側でＩ型コアの周囲に一次コイルが複数回巻回されていることを特徴とする請求項１または２に記載の高周波加熱用の変成器。
- 前記二次コイルが垂直状態で配置された所定幅の平板により略コ字状の単巻状に形成されその凹部内に前記Ｉ型コアが配置されると共に、該二次コイルの内側でＩ型コアの外側に前記一次コイルが複数回巻回されていることを特徴とする請求項１または２に記載の高周波加熱用の変成器。
- 前記二次コイルは、リングコアの内面と対向する側壁部がリングコアの内面形状に類似することを特徴とする請求項４に記載の高周波加熱用の変成器。
- 前記カバーの外周面に前記加熱コイルへの通電をオン・オフさせる加熱スイッチが設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の高周波加熱用の変成器。
- 前記加熱コイルは、その基部が前記カバーの一方の開口端部に取り付けられるホルダーと、該ホルダーの先端に固定されたコイル部とを有し、前記コイル部が前記カバーの中心に対して偏心して設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の高周波加熱用の変成器。
- 前記コイル部は、馬蹄形に形成されて放射温度計によりワークの温度を測定するための開口が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の高周波加熱用の変成器。
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