JPH02276186A - 高周波誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ａ、産業上の利用分野 本発明は、高周波発振部に高速でターンオン、ターンオ
フする複数のスイッチング素子を使用したインバータ型
の高周波誘導加熱装置に関し、特に、出力端の加熱コイ
ルが溶断したときの保護手段を備えた高周波誘導加熱装
置に関する。

ｂ、　従来の技術 従来、周波数が１０ｋＨｚ以上の高周波誘導加熱装置に
は、真空管が使用されていたが、ターンオン、ターンオ
フ時間の短い静電誘導形トランジスタ、電力用ＭＯＳ　
　）ランジスタ（ＭＯＳ　ＦＥＴ）、バイポーラ形ＭＯ
Ｓ　ＰＥＴまたはＩＧＢＴ　（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　ｇ
ａｔｅ　ｂｉｐｏｌａｒ　ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）など
高速でスイッチングできる電力用半導体スイッチング素
子の出現により、高周波発振部にそれらの素子を使用し
たインバータ型の高周波誘導加熱装置が普及してきてい
る。

第３図は従来の高周波誘導加熱装置の回路構成を示す。

同図において、１は直流電源部、２は前記スイッチング
素子２ａ、　２ａを使用し、電圧型または電流型（同図
は電圧型）の単相ブリッジで構成した高周波発振部、３
は直列共振回路３ａを有すると共に、出力側に低電圧、
大電流を送出するための出カドランス３ｂを有する整合
部、４は高周波磁束を発生させる加熱コイルで、負荷で
ある被加熱物５を加熱する。

６は高周波発振部２を制御する制御回路部であり、該制
御回路部６は、整合部３の共振回路３ａのなかのコンデ
ンサＣ１の両端の高周波電圧を、フィードバックトラン
ス７を介してフィードバックされている。

この高周波誘導加熱装置は、直流を高周波発振部２で、
高周波交流にし、その出力を整合部３において直列また
は並列（第３図は直列）共振回路３ａを利用して高周波
の高電圧または大電流を発生させこれを出カドランス３
ｂを介して加熱コイル４に供給する。

加熱コイル４には高周波低電圧の大電流が流れて、高周
波磁束が発生し、負荷の被加熱物５はうず電流損やヒス
テリシス損によって加熱される。

この装置の前記制御回路部６は、高周波発振部２に高速
でスイッチングする自己消弧型型のスイッチング素子２
ａ、　２ａを使用しているので、該高周波発振部２の出
力電圧と出力電流の位相が常に同位相になるよう、すな
わち高周波出力の力率が１．０になるように、内部にＰ
ＬＬ（ｐｈａｓｅ　１ｏｃｋｅｄ　１００Ｐ）回路を使
用した自動周波数追従回路によって制御し、同装置を最
大の効率で動作するようにしている。

Ｃ６発明が解決しようとする課題 しかしながら、この種の高周波誘導加熱装置の前記加熱
コイル４には、数１０００アンペア以上の高周波電流が
流れるため、麗々同加熱コイル４が溶断される。この場
合、同装置は該加熱コイル４の溶断によって、高周波発
振部２側から見た負荷状態が急激に変化し、制御回路部
６内の自動周波数追従回路の動作も追従しきれずに、制
御不能になるという問題点があった。

また、このため高周波発振部２を構成するスイッチング
素子２ａ、　２ａのスイッチングのタイミングによって
は、最大定格値を超えたサージ電圧や過電流が前記スイ
ッチング素子２ａ、　２ａに加わり、屡々該素子２ａ、
　２ａ、または同素子の駆動回路部２ｂ、　２ｂを破損
させるという問題点があった。

本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は前
記問題点を解消し、加熱コイルが溶断したとき、装置内
のスイッチング素子などを保護すると共に、同装置を保
護するため、その運転を停止させる保護手段を備えた高
周波誘導加熱装置を提供することにある。

ｄ、　課題を解決するための手段 前記目的を達成するための本発明の構成は、高周波発振
部に高速でターンオン、ターンオフする複数のスイッチ
ング素子を使用し、これを制御手段により制御してなる
インバータ型の高周波誘導加熱装置において、 （１）加熱コイルに並列に、該加熱コイルに比べて充分
大きいインダクタンスを有する保護コイルを設け、前記
加熱コイルの溶断時に前記装置を保護するようにしたこ
とを特徴とする。

（２）加熱コイルに並列に、該加熱コイルに比べて充分
大きいインダクタンスを有する保護コイルを設けると共
に、 前記制御手段に、前記装置の出力周波数を検知する周波
数検知手段を設け、前記加熱コイルの溶断時における出
力周波数を検知し、この検知信号を基に前記装置の運転
を停止させるようにしたことを特徴とする。

ｅ、　作用 第１図は、本発明による高周波誘導加熱装置の要部の構
成を示す回路図である。同図において、整合部３の出カ
ドランス３ｂの２次側に接続されている加熱コイル４に
並列に、該加熱コイル４に比べて充分大きいインダクタ
ンスを有する保護コイルｌＯを取り付ける。これによっ
て、加熱コイル４が溶断したときも、瞬時に、該保護コ
イル１０が加熱コイル４の役割を果たすことになる。す
なわち、同装置の制御回路部６内の自動周波数追従回路
も追従動作し、同装置に対し制御し続け、このため制御
不能に陥ることはない。

また、保護コイル１０のインダクタンスは、加熱コイル
４のそれに比べて少なくとも数１０倍以上の値を持たせ
ているので、加熱コイル４が溶断し、保護コイル１０で
動作しているときの出力周波数は、加熱コイル４で動作
しているときの周波数よりも低下する。

このため、該保護コイル１０での動作となったときの出
力周波数を周波数検知手段により検知し、この検知信号
を基に高周波発振部の駆動を停止し、同装置の運転を停
止させる。

ｆ、実施例 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。

第２図は本発明の一実施例を示し、周波数が４０ｋＨｚ
〜６０ｋＨｚで、静電誘導形トランジスタを高周波イン
バータのスイッチング素子として使用した出力が２００
ｋＷの高周波誘導加熱装置の回路構成図である。

同図において、直流電源部１１には電源制御回路部１２
により制御されるサイリスタ整流器１３を使用し、高周
波発振部１４は複数の静電誘導形トランジスタ１５゜１
５を使用した電圧型の単相ブリッジ構成のインバータ回
路になっており、該トランジスタ１５．１５はそれぞれ
の駆動回路部１６．１６により駆動される。高周波発振
部１４の出力は整合部１７に送出される。この整合部１
７は４０ｋ）ｌｚ〜６０ｋＨｚのひとつの周波数で直列
共振するコンデンサ回路１９と、出カドランス２０と、
前記コンデンサ回路１９のなかのコンデンサＣの両端の
高周波電圧をフィードバックするためのフィードバック
トランス２１とからなる。この整合部１７は、直列共振
回路で発生した高周波高電圧を出カドランス２００１次
側に入力し、該出カドランス２０を介して被加熱物２２
を含む負荷側２３に高周波電力を供給する。出カドラン
ス２０の２次側には、加熱コイル２４と並列に保護コイ
ル１０が接続されており、この加熱コイル２４に低電圧
、大電流の高周波電力を供給している。

制御回路部２５は、前記高周波発振部１４を発振制御す
るためのＰＬＬ回路を使用した自動周波数追従回路を有
し、前記各駆動回路部１６．１６を駆動すると共に、前
記整合部１７のフィードバックトランス２１からのフィ
ードバックにより、周波数を検知しながら所定周波数の
出力電圧と出力電流の位相が完全に一致させるように作
動し、かつ、検知した周波数が所定周波数より大きく変
化したときは、その検知信号により駆動回路１６．１６
を介して、前記トランジスタ１５．１５のゲートを遮断
し、前記高周波発振部１４の駆動を停止させるように動
作する。

次に、本実施例の試験結果を示す。

この試験は、前記保護コイル１０のインダクタンスを、
加熱コイル２４のインダクタンスの約３００倍の６μＨ
とし、被加熱物２２を同加熱コイル２４で加熱した状態
での供試高周波誘導加熱装置の駆動周波数は４７ｋＨｚ
　（実測値）であった。次に、同加熱コイル２４の回路
を開いて、保護コイル１０のみの場合の周波数は実測値
で４１ｋｌｌｚとなり、約１５％の周波数の低下があっ
た。そして、この周波数になったとき、前記制御回路部
２５は高周波発振部１４の駆動を停止させ、供試誘導加
熱装置の運転を停止させた。

また、前記加熱コイル２４に並列に保護コイル１０を接
続しても、保護コイル１０のインダクタンスが加熱コイ
ル２４に比べて大きいので、同誘導加熱装置の効率の低
下は殆どみられなかった。

さらに、実際に加熱コイル２４を溶断させた過程におい
て、同誘導加熱装置は該加熱コイル２４の溶断と同時に
、保護コイルｌＯのみで動作しながら運転を停止した。

その間、制御回路部２５内の自動周波数追従回路も制御
不能にならず動作し続けたという結果を得ている。

なお、本発明の技術は前記実施例における技術に限定さ
れるものではなく、同様な機能を果たす他の態様の手段
によってもよく、また本発明の技術は前記構成の範囲内
において種々の変更、付加が可能である。

ｇ０発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明によれば、高周波
誘導加熱装置の出力端の加熱コイルに並列に、同加熱コ
イルに比べて充分大きいインダクタンスを有する保護コ
イルを設けたので、加熱コイルの溶断時においても、同
装置は制御手段により正常に制御され、同装置に使用さ
れているスイッチング素子などを破損させることはなく
、これを保護する。

また、制御手段に、同装置の出力周波数を検知する手段
を設け、加熱コイルの溶断時における出力周波数を検知
して、この検知信号を基に同装置の運転を停止させるよ
うにしたので、同装置を充分保護することができる。こ
れにより、同装置の保護協調の信頼性もより高いものと
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高周波誘導加熱装置の要部構成を
示す回路図、第２図は本発明の一実施例を示す高周波誘
導加熱装置の回路構成図、第３図は従来の高周波誘導加
熱装置の回路構成図である。 ４．２４・・・加熱コイル、１０・・・保護コイル、１
９・・・コンデンサ回路、 ２１・・・フィードバックトランス、 ２５・・・制御回路部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）高周波発振部に高速でターンオン、ターンオフする
   複数のスイッチング素子を使用し、これを制御手段によ
   り制御してなるインバータ型の装置において、 加熱コイルに並列に、該加熱コイルに比べて充分大きい
   インダクタンスを有する保護コイルを設け、前記加熱コ
   イルの溶断時に前記装置を保護するようにしたことを特
   徴とする高周波誘導加熱装置。 ２）高周波発振部に高速でターンオン、ターンオフする
   複数のスイッチング素子を使用し、これを制御手段によ
   り制御してなるインバータ型の装置において、 加熱コイルに並列に、該加熱コイルに比べて充分大きい
   インダクタンスを有する保護コイルを設けると共に、 前記制御手段に、前記装置の出力周波数を検知する周波
   数検知手段を設け、前記加熱コイルの溶断時における出
   力周波数を検知し、この検知信号を基に前記装置の運転
   を停止させるようにしたことを特徴とする高周波誘導加
   熱装置。