JP7079970B2 - 高周波誘導加熱装置用変成器 - Google Patents

Description

本発明は、高周波誘導加熱装置用変成器に関する。

工場の生産工程においてワークを加熱する手段の一つとして、高周波誘導加熱が用いられている。高周波誘導加熱装置は、加熱コイルに高周波電流を流すことにより、加熱コイル内に配置されたワークが誘導加熱されるよう構成されている。加熱コイルに高周波電流を供給する電源として、主に半導体を使用した高周波発振回路が用いられるが、高周波発振回路と加熱コイルとの間には、インピーダンスマッチング用の変成器が接続される。

図４は、従来の高周波誘導加熱装置用変成器９０１を示す模式図である。図４に示す高周波誘導加熱装置用変成器９０１は、一対の筒状のコア９２１，９２２のそれぞれの孔に銅パイプ９３１，９３２が挿入されており、銅パイプ９３１，９３２及びこれらに結合されている銅板９４１，９４２，９４３を囲むように、巻線９５０が巻き回されている。巻線９５０の端部９５０ａ，９５０ｂは電源に接続され、銅板９４１，９４２に加熱コイル９０９が接続されている。

このように、コアに挿入されている銅パイプ及び銅パイプに結合された銅板が二次側を構成し、これらを囲むように巻き回された巻線が一次側を構成するような高周波誘導加熱装置用変成器は特許文献に記載されている（特許文献１、図１１参照）。

ところで、上述の従来の高周波誘導加熱装置用変成器は、一対の筒状のコアを使用しており、コアの全長が長く、広い設置スペースを必要とするという問題がある。また、巻線に高周波電流が流れると、コアは鉄損により発熱するが、上述の従来の高周波誘導加熱装置用変成器は、発熱源の大きさに比べて放熱できる表面積が小さいため、高温となり絶縁破壊が起こるおそれがある。

特開平１１－３４００６１号公報

上記問題点を鑑みて、本発明は、省スペースであり放熱の効率が高い高周波誘導加熱装置用変成器を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明に係る高周波誘導加熱装置用変成器は、平行に配置された四つの環状のコアと、前記コアそれぞれの孔に内挿された導電管と、前記コアのうち第一コア及び第三コアの前記導電管それぞれの一端同士を結合する第一導電板と、前記コアのうち第二コア及び第四コアの前記導電管それぞれの一端同士を結合する第二導電板と、前記第一コア、前記第二コア、第三コア及び前記第四コアの前記導電管それぞれの他端同士を結合する第三導電板と、前記導電管を通って四つの前記コアに巻かれた巻線とを備え、前記巻線が、前記第一コア、前記第二コア、前記第三コア及び前記第四コアの順に、それぞれの孔を通る経路で巻き回されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明に係る高周波誘導加熱装置用変成器は、前記コアが二段二列に配置されており、前記第一コア及び前記第二コアと、前記第三コア及び前記第四コアとが、それぞれ同じ段に配置されており、前記第一コア及び前記第三コアと、前記第二コア及び前記第四コアとが、それぞれ同じ列に配置されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、省スペースであり放熱の効率が高い高周波誘導加熱装置用変成器を提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、省スペースであり巻線の全長を抑えつつ一次側の巻き数を増やすことが可能な高周波誘導加熱装置用変成器を提供することができる。

本発明の実施形態に係る高周波誘導加熱装置用変成器を示す斜視図であって、（ａ）は加熱コイル側を手前に見た斜視図であり、（ｂ）は加熱コイル側を奥に見た斜視図である。 図１（ａ）におけるＡ－Ａ断面を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る高周波誘導加熱装置用変成器の巻線を模式的に示す模式図である。 従来の高周波誘導加熱装置用変成器の巻線を模式的に示す模式図である。

次に、本発明に係る高周波誘導加熱装置用変成器の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な実施形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

本発明の実施形態に係る高周波誘導加熱装置用変成器について、図１～３に基づき説明する。図１は、本発明の実施形態に係る高周波誘導加熱装置用変成器を示す斜視図であって、（ａ）は加熱コイル側を手前に見た斜視図であり、（ｂ）は加熱コイル側を奥に見た斜視図である。図２は、図１（ａ）におけるＡ－Ａ断面を示す断面図である。図３は、本発明の実施形態に係る高周波誘導加熱装置用変成器の巻線を模式的に示す模式図である。

まず、本発明の実施形態に係る高周波誘導加熱装置用変成器の構成について、図１に基づき説明する。本実施形態に係る高周波誘導加熱装置用変成器１は、平行に配置された四つの環状のコア２１，２２，２３，２４、コアの両端部に配置された導電性を有する矩形板状の導電板４１，４２，４３を有する。

図２に断面を示すように、コア２１，２２，２３，２４の孔には、導電性を有する管状の導電管３１，３２，３３，３４がそれぞれ内挿されている。図１（ａ）に示すように、コア２１，２３にそれぞれ挿入された導電管３１，３３は、その一方の端部において導電板４１に結合されており、コア２２，２４にそれぞれ挿入された導電管３２，３４は、その一方の端部において導電板４２に結合されている。導電板４１と導電板４２とは、離れて配置されている。導電板４１，４２にはそれぞれ端子４１ａ，４２ａが設けられており、端子４１ａ，４２ａには加熱コイル９が接続されている。

図１（ｂ）に示すように、コア２１，２２，２３，２４にそれぞれ挿入された導電管３１，３２，３３，３４は、その他方の端部において導電板４３に結合されている。導電管３１～３４と導電板４１～４３との結合は、溶接など導電性を確保できる任意の方法を用いることができる。なお、コア２１，２２，２３，２４については、以降の説明においてそれぞれ第一コア２１、第二コア２２、第三コア２３、第四コア２４と呼び、導電板４１，４２，４３については、以降の説明においてそれぞれ第一導電板４１，第二導電板４２，第三導電板４３と呼ぶ場合がある。

図２に示すように、コア２１～２４は二段二列に配置されている。図２において、第一コア２１及び第二コア２２が上段に、第三コア２３及び第四コア２４が下段に配置されており、第一コア２１及び第三コア２３が左列に、第二コア２２及び第四コア２４が右列に配置されている。こうしてコア２１～２４は矩形状に配置されている。そして巻線５０が、導電管３１，３２，３３，３４を通り、コア２１～２４に巻き回されている。なお巻線５０は、導線を絶縁材が被覆して構成されている。

次に巻線５０の経路について図３に基づき説明する。図３は、実際には二段二列に配置されているコア２１～２４を、模式的に一段に並べて示した模式図である。巻線５０は、端子５０ａから出発して、第三導電板４３側から第一コア２１に内挿された導電管３１を通って第一導電板４１側から外に出る。そして第二導電板４２側から第二コア２２に内挿された導電管３２を通って第三導電板４３側から外に出る。そして第三導電板４３側から第三コア２３に内挿された導電管３３を通って第一導電板４１側から外に出る。そして第二導電板４２側から第四コア２４に内挿された導電管３４を通って第三導電板４３側から外に出る。以上が巻線５０のひと巻の経路である。

巻線５０は上記の経路を三回巻き回されて、端子５０ｂに至る。本実施形態に係る高周波誘導加熱装置用変成器１では、巻線５０が上記の経路で三回巻き回されているが、さらに多くの回数巻き回すことももちろん可能である。

本実施形態に係る高周波誘導加熱装置用変成器１では、巻線５０が一次側を構成し、導電管３１～３４及び導電板４１～４３が二次側を構成する。端子５０ａ，５０ｂを高周波電源（図示省略）に接続して巻線５０に高周波電流を供給すると、加熱コイル９には高周波の大電流が流れる。そして加熱コイル９の内部にワークが配置されると、ワークが誘導加熱されることになる。

本実施形態に係る高周波誘導加熱装置用変成器１は、コアが二段二列に分散されている。そのため、個々のコアの全長を短くすることができ、省スペースな構成することができる。また、コアが二段二列に分散されているため、鉄損により発熱する部分に対して多くの表面積が露出している。そのため、放熱による冷却の効率が高い。また、コアが二段二列に分散されているため、同じ長さの巻線５０であってもコアに巻く回数を増やすことが可能となり、一次側の巻き数を増やすことで、二次側で大電流を得ることが容易となる。

なお、本実施形態に係る高周波誘導加熱装置用変成器１は、コア２１～２４をそれぞれ単一のコアで構成したが、複数の環状のコアを直列に並べて構成することも可能である。

１ 高周波誘導加熱装置用変成器
２１ コア（第一コア）
２２ コア（第二コア）
２３ コア（第三コア）
２４ コア（第四コア）
３１，３２，３３，３４ 導電管
４１ 導電板（第一導電板）
４１ａ 端子
４２ 導電板（第二導電板）
４２ａ 端子
４３ 導電板（第三導電板）
５０ 巻線
５０ａ，５０ｂ 端子
９ 加熱コイル

Claims (2)

1. 平行に配置された四つの環状のコアと、
   前記コアそれぞれの孔に内挿された導電管と、
   前記コアのうち第一コア及び第三コアの前記導電管それぞれの一端同士を結合する第一導電板と、
   前記コアのうち第二コア及び第四コアの前記導電管それぞれの一端同士を結合する第二導電板と、
   前記第一コア、前記第二コア、第三コア及び前記第四コアの前記導電管それぞれの他端同士を結合する第三導電板と、
   前記導電管を通って四つの前記コアに巻かれた巻線とを備え、
   前記巻線が、前記第一コア、前記第二コア、前記第三コア及び前記第四コアの順に、それぞれの孔を通る経路で巻き回されている
   ことを特徴とする高周波誘導加熱装置用変成器。
2. 前記コアが二段二列に配置されており、
   前記第一コア及び前記第二コアと、前記第三コア及び前記第四コアとが、それぞれ同じ段に配置されており、
   前記第一コア及び前記第三コアと、前記第二コア及び前記第四コアとが、それぞれ同じ列に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の高周波誘導加熱装置用変成器。

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