JP4893462B2

JP4893462B2 - 誘導加熱装置

Info

Publication number: JP4893462B2
Application number: JP2007128708A
Authority: JP
Inventors: 聡山田; 充新井
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2007-05-15
Filing date: 2007-05-15
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2027-05-15
Also published as: JP2008287890A

Description

この発明は、誘導加熱装置に関し、特にそのインダクタンス調整部の構造に関するものである。

図２は特許文献１に示された従来の誘導加熱装置の回路構成図であり、１は商用電源等の三相の交流電源、２は交流電源１の電圧を検出するＰＴ、３は交流電源１の電流を検出するＣＴ、４は図示の如くダイオードをブリッジ接続したダイオード整流器と平滑コンデンサとからなる整流回路、５は図示の如くＩＧＢＴとダイオードの逆並列回路をブリッジ接続した電圧形インバータ回路、６は電圧形インバータ回路５の出力電流を検出するＣＴ、７は整合用トランス、８は共振用コンデンサ、９は加熱コイル、１０は加熱コイル９により誘導加熱される被加熱物を示す。又、加熱コイル９と共振用コンデンサ８との間にはブスバー１１を介して可変インダクタンスコイル１２のコイル部１３が接続され、コイル部１３にはフェライトコア等からなる磁性部材１４が挿入される。可変インダクタンスコイル１２はアクチュエータ１５により磁性部材１４を移動させることにより、コイル部１３のインダクタンス値を変化させることができる。

又、１６はＰＴ２及びＣＴ３の検出値に基づく演算により、電圧形インバータ回路５の出力電力を演算する電力演算器、１７は電圧形インバータ回路５が出力する電力を設定する電力設定器、１８は電力設定器１７の設定値と電力演算器１６の演算値との偏差が零になるようにする際に、電圧形インバータ回路５の出力電圧の位相に対して、ＣＴ６で検出された電圧形インバータ回路５の出力電流の位相が常に遅れ位相γとなるように電圧形インバータ回路５のＩＧＢＴをオンオフ制御するインバータ制御装置、１９は磁性部材１４を移動させて、コイル部１３のインダクタンスを変化させ、電圧形インバータ回路５から見た被加熱物１０側のインピーダンスが最適になるように、磁性部材１４の位置（動作点）を定める動作点判別装置である。

前記構成において、交流電源１の電力を整流回路４及び電圧形インバータ装置５により高周波の電力に変換し、この高周波電力を整合用トランス７、及び共振用コンデンサ８、加熱コイル９、可変インダクタンスコイル１０からなる共振回路を介して加熱コイル９に供給し、被加熱物１０を誘導加熱する。動作点判別装置１９では、電力演算器１６で得られた値をＣＴ６の検出値で除算して得られた値を予め動作点が適正領域に入るように定めた「出力電力／出力電流」値と比較して誘導加熱装置の動作点の領域を判定する。例えば、誘導加熱装置の動作点が適正領域より被加熱物１０側のインピーダンスが低い側にある場合には、磁性部材１４をコイル部１３から抜き出す方向に移動させ、可変インダクタンスコイル１２のインダクタンス値を小さくし、被加熱物１０側のインピーダンスをより高くする。逆に、動作点が適正領域より被加熱物１０側のインピーダンスが高い場合には、磁性部材１４をコイル部１３に挿入する方向に移動させ、可変インダクタンスコイル１２のインダクタンス値を大きくし、被加熱物１０側のインピーダンスをより低くする。

又、可変インダクタンスコイル１２のコイル部１３の形成に際しては、図３（ａ），（ｂ）に示すように、ブスバー１１と一体化された銅管２０をコイル状（ワンターンコイル）に成形するか、あるいは図４（ａ），（ｂ）に示すように、銅管２１あるいは銅板をコイル状（２ターンコイル）に曲げ、これに内部に冷却水通路が形成された銅管部１１ａを有するブスバー１１を接合していた。

なお、この出願の発明に関連するその他の先行技術文献情報としては、特許文献２がある。
特開平２００４−３０９６５号公報特開平１０−１８９２３４号公報

ところで、可変インダクタンスコイル１２のコイル部１３のインダクタンスの値はコイル部１３の形状（コイル径、ターン数等）と磁性部材１４の挿入量で決まる。従って、従来の技術では、磁性部材１４の挿入量でカバーし切れないインダクタンスの調整が必要となった場合、可変インダクタンスコイル１２のコイル部１３及びコイル部１３を接合しているブスバー１１の交換が必要となる。又、銅管２０，２１や銅板を曲げてコイル部１３を製作する場合には、寸法精度が悪く、インダクタンス量に誤差が生じた。

この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、インダクタンス調整量を広くすることができるとともに、コイル部の製作精度を高めてインダクタンス量の誤差を小さくすることができ、かつコイル部の交換が容易な誘導加熱装置を得ることを目的とする。

この発明の請求項１に係る誘導加熱装置は、高周波電源からの高周波電力を可変インダクタンスコイルを含む回路を介して加熱コイルに供給することによって被加熱物を誘導加熱する誘導加熱装置において、可変インダクタンスコイルは銅管部を介して回路に接続されたコイル部とコイル部に挿入された磁性部材とから構成し、コイル部は、機械加工により形成されるとともに、銅管部の接続端部に着脱自在に取り付けられ、かつ相互間に磁性部材を挿入する空隙が設けられた一対のブロック部と、機械加工により形成され、一対のブロック部間に接続位置可変に接続された接続ブロックとから構成されたものである。

以上のようにこの発明の請求項１によれば、ブロック部に対する接続ブロックの接続位置を可変としており、この接続位置を変えることによりコイル内径を変えたのと同じ効果が得られ、可変インダクタンスコイルのインダクタンス量を変えることができ、インダクタンスの調整量を広く取ることができる。又、可変インダクタンスコイルのコイル部を機械加工の一対のブロック部と接続ブロック部とにより形成したので、可変インダクタンスコイルのコイル部の加工精度を高めてインダクタンス量の誤差を小さくすることができる。また、ブロック部を着脱自在としたので、コイル部の交換を容易にすることができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面とともに説明する。図１（ａ）〜（ｃ）はこの発明の実施最良形態による誘導加熱装置の可変インダクタンスコイルの平面図、正面図及び縦断側面図を示し、２２はこの実施最良形態による可変インダクタンスコイルである。可変インダクタンスコイル２２はブスバー１１を介して回路に接続されたコイル部２３とコイル部２３に挿入された磁性部材１４とから構成され、コイル部２３は一対のブロック部２４と接続ブロック部２５とから構成される。ブスバー１１は、内部に一対の冷却水通路１１ｂが形成された銅管部１１ａを一体にロー付けされており、ブスバー１１の接続端部でもある銅管部１１ａの接続端部１１ｃには一対のブロック部２４の取付端部２４ａが取付ねじ２６により着脱自在に取り付けられている。一対のブロック部２４は機械加工により形成され、内部に冷却水通路２４ｂが形成され、冷却水通路２４ｂはパッキング（Ｏリング）２７を介して銅管部１１ａの冷却水通路１１ｂと接続されている。又、一対のブロック部２４の相互間には磁性部材１４を挿入する空隙２８が形成される。又、一対のブロック部２４の先端間には機械加工により形成された接続ブロック２５が取付ねじ２９により着脱自在に取り付けられる。この取付ねじ２９と対応するブロック部２４側には例えば長孔（図示せず。）が形成され、接続ブロック２５はブロック部２４に対して接続位置可変に取り付けられる。

前記構成において、冷却水は例えば図１（ａ）の右側のブスバー１１の銅管部１１ａ内の一方の冷却水通路１１ｂからパッキング２７を介して右側のブロック部２４内の冷却水通路２４ｂを往復し、別のパッキング２７を介して右側のブスバー１１の銅管部１１ａの他方の冷却水通路１１ｂに接続される。又、回路からの電流は例えば右側のブスバー１１及び銅管部１１ａを通って右側のブロック部２４から接続ブロック２５を介して左側のブロック部２４に流れ、左側のブスバー１１及び銅管部１１ａを通って回路に流れる。なお、ブスバー１１は銅管部１１ａだけでもよい。

前記した実施最良形態においては、一対のブロック部２４に対して接続ブロック２５を接続位置可変に取り付けており、このように接続位置を変えることによりコイル部２３の内径を変えたのと同じ効果が得られる。即ち、接続位置を磁性部材１４から離れた位置にすると、コイル部２３の径が大きくなったことになり、インダクタンスが大となる。逆に、接続位置を磁性部材１４に近い位置にすると、コイル部２３の径が小さくなったことになり、インダクタンスが小さくなる。このように、接続位置を変えることにより、コイル部２３のインダクタンスを変えることができ、インダクタンスの調整範囲を広くすることができる。もちろん、インダクタンスの微調整は磁性部材１４の挿入量を調整することにより行うことができる。又、可変インダクタンスコイル２２のコイル部２３を機械加工により形成した一対のブロック部２４と接続ブロック２５とにより形成したので、コイル部２３の加工精度を高めることができ、インダクタンス量の誤差を小さくすることができる。さらに、ブロック部２４及び接続ブロック２５を着脱自在としたので、コイル部２３の交換、修理を簡単に行うことができる。従って、コイル部２３の交換によるインダクタンス量の調整も容易に行うことができる。

又、ブロック部２４内の冷却水通路２４ｂをパッキング２７を介してブスバー１１の銅管部１１ａ内の冷却水通路１１ｂと接続したので、ブスバー１１及びブロック部２４を冷却水により効果的に冷却することができる。

この発明の実施最良形態による可変インダクタンスコイルの平面図、正面図及び縦断側面図である。特許文献１に示された従来の誘導加熱装置の回路構成図である。従来の可変インダクタンスコイルのコイル部の平面図及び正面図である。従来の可変インダクタンスコイルのコイル部の平面図及び正面図である。

符号の説明

５…電圧形インバータ回路
８…共振用コンデンサ
９…加熱コイル
１０…被加熱物
１１…ブスバー
１１ａ…銅管部
１１ｂ，２４ｂ…冷却水通路
１１ｃ…接続端部
１４…磁性部材
２２…可変インダクタンスコイル
２３…コイル部
２４…ブロック部
２５…接続ブロック
２６，２９…取付ねじ
２７…パッキング
２８…空隙

Claims

高周波電源からの高周波電力を可変インダクタンスコイルを含む回路を介して加熱コイルに供給することによって被加熱物を誘導加熱する誘導加熱装置において、可変インダクタンスコイルは銅管部を介して回路に接続されたコイル部とコイル部に挿入された磁性部材とから構成し、コイル部は、機械加工により形成されるとともに、銅管部の接続端部に着脱自在に取り付けられ、かつ相互間に磁性部材を挿入する空隙が設けられた一対のブロック部と、機械加工により形成され、一対のブロック部間に接続位置可変に接続された接続ブロックとから構成されたことを特徴とする誘導加熱装置。