JPS5884314A - 電力調整装置 - 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】 この発明は、電気炉のヒータ等からなる負荷を、交流電
源にサイリスタを介して接続し、前記サイリスタを前記
交流電源の零電圧時に適数サイクル周期でターンオンさ
せることにより、前記負荷への電力供給量を調整するサ
イクル制御式の電力調整装置に関する。

従来、ガラスの溶融等に−用いられる電気炉の炉内温度
を自Ｊ調整するために１前記電気炉のヒータを交流電源
にサイリスタを介して接続し、前記サイリスタの導通角
を炉内温度に応じて制御することが行なわれている。こ
れを第１図によシ説明すると、電気炉（１）の第１のヒ
ータｒ２１は、逆並列接続された２個のサイリスタ素子
（３）　、　（４）からなる両方向性サイリスタ（５）
を介して交流電源（６）に接続され、電気炉ｆ１）の第
２のヒータ（７）は、逆並列接続された２個のサイリス
タ素子（８）　、　（９）からなる両方向・性サイリス
タα１を介して交流電源（６）に接続されている。また
、サイリスタ（５）の導通角を制御するための第１のゲ
ート制御回路αＤの信号入力端子には、第１のヒータ（
２）の近傍に設置された第１の熱電素子（撥が接続され
、サイリスタＱＯの導通角を制御するための第２のゲー
ト制御回路（至）の信号入力端子には、第２のヒータ（
７）　ｉ近傍に設置された第２の熱電素子Ｑ４１が接続
されている。

このように構成された装置では、電気炉（１）の炉内温
度が第１および第２の熱電素子（至）、ａ４によって検
出され、この検出出力によって第１および第２のヒータ
（２）、（７）に対する電力供給量が調整されるので、
炉内温度を常に所定値に保つことが可能となる。しかし
、各サイリスタ（５）、α１のターンオン時に、負荷電
流が急激に大きい値を示し、高周波ノイズを発生するの
で、他の電気機器、とくに通信機器に悪影響を与えると
いう欠点がある。

そこで、第１および第２のゲート制御回路αｐ。

０．１によって制御されるサイリスタ（５）、αＯのタ
ーンオン時点を、交流電源（６）の交流サイクルの零電
圧時に選ぶことが行なわれている。この場合、第１のヒ
ータ（２）に所属しているサイリスタ（５）は、たとえ
ば第２図の（へ）に正弦波形で示す期間にのみ導通し、
第２のヒータ（７）に所属しているサイリスタＱ（１は
、たとえば第２図の（ｂ）に正弦波形で示す期間にのみ
導通するので、前述のような高周波ノイズ発生の危惧が
解消される。

ところが、このようなサイクル制御式の電力調整装置で
は、第１のヒータ（２）に所属しているサイリスク（５
）と、第２のヒータ（７）に所属しているサイリスタ（
１Ｇとが、相互に関連性をもつことなく独自に導通し、
しかも、導通時の位相は合致するので、第２図の（Ｃ）
に示すように、両ヒータ（２１１（７）の合成負荷電流
が過大となったり、０となったりする。

その上、たとえ保温期間であっても、電源電圧が変動し
たり炉内へ外気が侵入したりすると、両ヒータｒ２）　
、　（７）に定格の数ｌθ％程度の電力供給を必要とす
るので、電源容量としては、両ヒータの定格を合計した
、かなり大きいものを必要とする。また、負荷電流が数
サイクルの周期で大きく変化するので、電圧フリッカを
生じ、他の電気機器に悪影響を与える欠点がある。

ところで、ガラスの溶融等を行なう電気炉では、昇温期
間にかなりの電力を必要とするが、所定温度に達したの
ちの保温期間においては、通常、各ヒータの定格の１０
〜５０％程度の電力を供給するだけでよい。その上、数
１０日ないし数か月にわたって連続運転を行なう電気炉
では、昇温に１日程度を費やしても差しつかえがな、い
ので、たとえ昇温期間であっても、たとえば、第１のヒ
ータを定格の７５％の電力で、そして、第２のヒータを
定格の２５％の電力でそれぞれ動作させることができる
。

この発明は、前述の諸点に留意してなされたものであり
、この発明の電力調整装置によると、第１のヒータに所
属しているサイリスタと、第２のヒータに所属している
サイリスタとが同時に導通しないように構成したもので
あ゛す、つぎにこの発明の電力調整装置を、その実施例
を示した第８図以下の図面とともに詳細に説明する。

第３図において、電気炉（１）の第１のヒータ（２）は
、両方向性サイリスタ（５）を介して交流電源（６）に
接続され、電気炉（１）の第２のヒータ（７）は、両方
向性サイリスタ００を介して交流電源（６）に接続され
ている。

また、サイリスタ（５）のゲートに信号出力端子を接続
した第１のトリガ制御回路（至）の信号入力端子に１第
１のヒータ（２）の近傍に設置された４ｓ１の熱電素子
ａのが接続され、サイリスタ顛のゲートに信号出力端子
を接続した第２のトリガ制御回路α・の信号入力端子に
は、第２のヒータ（７）の近傍に設置された第２の熱電
素子α→が接続されている。

さらに、散設された多数の熱電兼子からなる温度乱れ検
出器ａ′Ｉ）が、電気炉（１）の適当個所に設置されて
いる。温度乱れ検出器ａ′Ｉ）は、炉内温度の変化、す
なわち炉内を被加熱物が通過するさい等に生じる炉内温
度の変化を、炉内全般にわたり検出するためのものであ
り、温度乱れ検出器Ｑ′Ｉ）に接続されたリミットパル
ス発生回路（至）の信号出力端子は、第１゛および第２
のトリガ制御回路αＯ９αＱのいま一つの信号入力端子
に接続されている。

第１のトリガ制御回路ＱＩ１９は、交流電源（６）の交
流サイクルの零電圧時に、第１の熱電素子αのの出力信
号によって決まる適数サイクル周期でパルス信号を発生
する機能と駒ゲート機能とを有し、７第２のトリガ制御
回路α時は、交流電源（６）の交、流サイクルの零電圧
時に、第２の熱電素子α→の出力信号によって決まる適
数サイクル周期でパルス信号を発生する機能とに山ゲー
ト機能とを有している。

一方、リミットパルス発生回路（ト）は、炉内温度に乱
れを生じた場合に、電気炉（１）が必要とするヒー少電
力を予測するとともに、第１および第２のトリガ制御回
路αＱ　、　Ｍから当該サイリスタ（５）、ＯＱのゲー
トに向けて同時にゲートトリガパルスが送出されるのを
阻止するためのリミットパルスを発生する。

電気炉（１）の昇温期間においては、炉内温度が比較的
低く、したがって、ｖＪｌおよび第２の熱電素子（６）
、α→は、第１および第２のトリガ制御回路（至）。

ＯＱに対し、１サイクル周期でのトリガパルス発生を要
請する。一方、炉内温度の乱れはなく、したがって、温
度乱れ検出器Ｑηの出力信号は０であり、リミットパル
ス発生回路（至）からは、たとえば第４図の（ａ）、（
４）に示すような５０％対５０％のリミットパルスが、
第１お・よび第２のトリガ制御回路α０゜ＯＱにそれぞ
れ送出される。このため、第１および第２のトリガ制御
回路αＯ１ａ・はそれぞれ、肉入力信号をＡＮＤゲート
し、サイリスタ（５）、αＯのゲートに向けて、第４図
の（ａ）　、　（ＩＴ）に示すような２サイクル周期で
のゲートトリガパルスを送り込み、両サイリスタ（５）
　、　（１１）は交互に導通し、第１および第２のヒー
タｆ２１　、　（７）には、それぞれ第５図の（ａ）　
、　（ｂ）に示すような、定格の５０％に相当する電力
が供給される。

電気炉（１）の保温期間においては、炉内温度がかなり
上昇しているＣ°′ソ、第１および第２の熱電素子ａｓ
　、　ｃ１４は、第１および第２のトリガ制御回路α均
。

Ｈに対し、数サイクル周期でのトリガパルス発生を要請
する。一方、炉内温度の乱れはなく、したがって、温度
乱れ検出器αηの出力信号はＯであり、リミットパルス
発生回路（至）からは、前述と同様の５０％対５０％の
リミットパルスが送出される。このため、両サイリスタ
＋５１　、　（１０は交互に導通し、第１および第２の
ヒータ（２）、（７）にそれぞれ定格の１０％程度の電
力が供給されることになる。

被１！−物が第１のヒータ２側から炉内に挿入されると
、少なくとも第１のヒータ（２）の近傍における炉内温
度が低下するので、第１の熱電素子αのまたは第１およ
び第２の熱電素子（２）、αくは、当該トリガ制御回路
に対し、より短いサイクル周期でのトリガパルス発生を
要請する。一方、温度乱れ検出器０ηは、被加熱物が炉
内に挿入されたことを検出し、この検出結果をリミット
パルス発生回路（至）に伝えるので、リミットパルス発
生回路（至）は、温度乱れが解消されるまでの間、たと
えば第４図の山）、而に示すような８０％対２０％のリ
ミットパルスを送出する。このため、両サイリスタＱｅ
　、　Ｍは交互に導通し、第５図の（ｅ）　、　（ｄ）
に示すように、第１のヒータ（２）に定格の８０％に近
い電力が供給され、第２のヒータ（２）には定格の４１
０％程度の電力が供給される。

また、被加熱物が第２のヒータ（７）側へ移動してくる
と、前述とは逆に、第２のヒータ（７）に定格の８０％
程度の電力が供給され、第１のヒータ（２）に定格の１
０％程度の電力が供給される。

なお、第４図の（（１）と＠　、　（ｂ）と（ｌｉ　、
　（ｅ）と０およびげ）と山は、それぞれ、リミットパ
ルス発生回路（至）から出力され得る９０鍬対１０％、
８７．５％対１２．５％。

７５％対２５％および６６．７％対８８．８％のリミッ
トパルスを例示するものであり、同図の＠）および第５
図の（ｅ）は、交流電源（６）の正弦波形を示す。

以上の説明から明らかなように、第８図に示す構成の装
置では、第１および第２のヒータ（２１、（７）に対し
て同時に電力が供給されず、高周波ノイズや電圧フリッ
カを生じることがなく、しかも、電源容量は小さくてす
む。

つぎに、この発明を大容量の電気炉に適用した実施例を
第６図に示す。この場合、電気炉（１）は、第１および
第２のヒータ（２１、（７）なａびに第１および第２０
熱電素子（６）、α櫓のほかに、第８および第４のヒー
タＱ’Ｊ　、　Ｈならびに第８および第４の熱電素子な
１）、（イ）を備え、第８のヒータ０優は、両方向性サ
イリスタ（ハ）を介して交流電源（６）に接続され、第
４のヒータ（イ）は両方向性サイリスタ（ハ）を介して
交流電源（６）に接続され、第３の熱電素子ａ１）は、
第８のトリガ制御回路（ハ）に、そして、第４の熱電素
子（イ）は、第４のトリガ制御回路（ホ）にそれぞれ接
続されている。被加熱物位置検出器（財）は、その出力
信号に応じた運転モードを判定する運転モード判定器（
至）に接続されており、運転モード判定器（ハ）に接続
されたリミットパルス発生回路（７）の信号出力端子は
、第１ないし第４のトリガ制御回路αυ、Ｏｅ。

（ハ）、（ホ）に接続されている。

なお、被加熱物位置検出器（財）は、散設された多数の
熱電素子または光電スイッチ等によって構成され、また
リミットパルス発生回路（ト）は、第１のヒータ（２１
に所属するサイリスタ（５）と第３のヒータ０燵に所属
するサイリスタ（至）とが同時に導通するのを阻止する
ためのリミットパルスのほかに、第２のヒータ（７）に
所属するサイリスタ００と第４のヒータ翰に所属するサ
イリスタ（ハ）とが同時に導通するのを阻止するための
リミットパルスを発生する。

そして、電気炉＋１）の昇温期間においては、ｖＪｌな
いし第４の熱電素子α力、α４）　、　ｒ２１）、　＠
の出力信号がともに小さく、リミットパルス発生回路（
至）からは、たとえば第４図の（ａ）　、　（ｉ５に示
す５０９６対５０％のリミットパルスが、第１詔よび第
８のトリガ制御回路ａＯ，（至）ならびに第２および第
４のトリガ制御回路ＯＱ、（ホ）に送出される。このた
め、第１ないし第４のヒータ（２］、　（７）　、　Ｑ
鳴＊　ｍは、それぞれ定格の約５０％の電力供給を受け
て動作する。また、保温期間における第１ないし第４の
ヒータ（２）、（７）。

ＯＩ、（イ）は、前述の実施例におけると同様の動作原
理により、定格の１０％程度の電力供給を受けて動作す
る。

そして、被加熱物が電気炉＋１）に接近すると、被加熱
物位置検出器（財）が検出動作を開始し、運転モード判
定器（ハ）は、被加熱物位置検出器翰からの信号を分析
し、所定の運転モードを選択・判定する。

いま、この判定結果をＡとすると、次表に例示するよう
に１１Ｊミツトパルス発生回路（至）から第４図の（ｅ
）　、　（ａ）　、　（ｅ）　、　（ａ）に示す波形の
リミットパルスが、第１ないし＠４のトリガ制御回路α
ｉｉ　、　Ｑｆ９　、（ハ）、（ホ）に向けてそれぞれ
送出される。一方、第１ないし第４の熱電素子（Ｌｌ、
（１→、　ａＤ、（イ）は、それぞれの検出信号を当該
トリガ制御回路に送り込むので、両信号のＡＮＤゲート
出力にもとづくゲートトリガパルスが、当該サイリスタ
のゲートに加わり、第１のヒータ（２）に対して定格の
約７５％の電力が供給され、第２ないし第４のヒータ（
７）　、　Ｑｌ　＋　ｅＡに対してそれぞれ定格の約１
０％の電力が供給される。

被加熱物が第１のヒータ（２］の近傍へ移動してくると
、運転モード判定器（ハ）は前表のＢの判定を下し、第
１のヒータ（２）に定格の約８０％の電力が、第２のヒ
ータ（７）に定格の約７５％の電力が、そして、第８お
よび第４のヒータａｎ　、　ｗに定格の約ｌＯ％の電力
が、それぞれ供給される。また、被加熱物が第２のヒー
タ（７）の近傍へ移動してくると、前表のＣの判定が下
され、第８のヒータ０１の近傍へ移動することによって
Ｄの判定が、第４のヒータ翰の近傍へ移動することによ
ってＥの判定が、そして、炉外へ脱出することによって
Ｆの判定がそれぞれ下される。

また、第１の被加熱物が第４のヒータ翰の近傍にあり、
第２の被加熱物が炉内に接近したときにはＧの判定が、
第１の被加熱物が炉外へ脱出して第２の被加熱物が第１
のヒータ（２）の近傍にあるときはＨの判定が、そして
、築ｌの被加熱物が炉外へ脱出して第２の被加熱物が炉
内に接近したときには■の判定が、それぞれ下されると
いう具合いにプログラムされており、これによって、被
加熱物が炉内を通過することによる炉内温度の乱れが緩
和される。また、第１ないし第４のヒータに対する電力
供給量が、瞬時的にも過大となることがなく、電圧フリ
ッカの発生が防止される。また、電源容量が比較的小さ
いものですむ。

なお、運転モード判定器（至）は、論理回路によって構
成することができるが、マイクロコンピュータを用いて
もよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電力調整装置を適用した電気炉の電気回
路図、第２図の（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｅ）は前記
電気炉のヒータに供給される電流の波形図、第８図ない
し第５図はこの発明の電力調整装置の１実施例を示し、
第８図は電気回路図、薦４図の（ａ）、（ロ）、（ｂ）
。 而、　（ｅｌ　、　（Ｃ）　、　（ｄ）　、　（’ａ）
　、　（ｅ）　、　（’ｉｌ　、　（ｆ）　、　（７）
はリミットパルスの波形図、電４図の皓）は交流電源の
正弦波形図、第５図の（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）
　、　（ｄ）はヒータに流れる電流の波形図、第５図の
（ｅ）は交流電源の正弦波形図、第６図はこの発明の他
の実施例の電気回路図である。 （１］・・・電気炉、＋２１　、　（７）　、αす、（
イ）・・・ヒータ、＋５１　、　ＱＯ。 （２）、［有］・・・サイリスタ、（６）・・・交流電
源、αＧ、αＱ、（ハ）。 （イ）２・・・トリガ制御回路、（至）・・・リミット
パルス発生回路。 第１図 第２図 （ｂ）−一〜−−−〜−−−〜−− 第３図 第５１１Ｉ ＣＧ）−へ、−へ〆−へＴ−〜−Ｊシー（ｂ）−ＡＪ」
箋−ＪＭ・Ｊソー４−へ（ｄ）ＪＭ−・−・−へＦ−−
−一〜 （ｅ）−−−− 第４図 ：ａ）＜５ＣＰ／す） （Ｅ）　　　　　　　　　　　　　　（２ＣＦ／、）（
で）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１０°ゐ
（ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１２
，５＠／、）（ｉ）　　　　　　　　　　　　　　（２
５″″２（９）　　・　・　−−一− 第６図 １８　　　α 手続補正書働式） ％式％ ｌ事件の表示 昭和５６年特許願第１８２９１Ｑ号 ２発明の名称 電力調整装置 ３補正をする者 事件との関係　　　　　特　　許　　出　　　願　　人
４代理人　〒５３０ ５補正命令の日付　　　昭和５７年　４月　９日６補正
の対象　明細書の「発明の詳細な説明」汗図７　補正の
内容 （１］　　明細書＠７７頁第１３，１８行および第１１
頁第１５行のｒ　（ａ）　Ｊをｒ　（ｂ）　Ｊに補正。 （２）　　同第９頁！４５行〆（−（ｂ）　、　（ｂ）
　Ｊをｒ　（ｅ）　、　ｆｄ）Ｊに補正。 （３）同頁第１５〜１６行の［（Ｃ）と・・・・・・（
ｆ）は」を［（ｅ）とげ）　、　（Ｃ）と（ｄ）、（ｉ
）と（ｊ）および菌と（ｌりは」に補正。 （４）　　同頁＠１９行および第１５頁第１６行の「偕
）」を「（ホ）」に補正。 同第１２頁第１１行のｒ　（ｅ）　、　（ａ）　、　（
ｅ）、　（ａ）　Ｊをｒ　（ｉ）　、　＋８）　、す）
　、　（ｂ）　Ｊ　Ｋ補正。 （６）　　同第１３頁の「表」を別紙の「表」のとおり
補正。 同第１５頁第１４〜１５行のｒ　（ａ）　、・・・・・
・げ）」を　ｒ　（ａ）　　、　（ｂ）　　、　（ｃ）
、、　（ｄ）　　、　（ｅ）　　、げ）　　、　（ｇ）
　　、　（ｈ）　　、（１）、す）。 （ｋ）、（ｌり」に補正。 （８）図面のｒ！４図」を別紙の「第４図」のとおり補
正。 （ａ）　　　’　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　（ｓｏ−ム）（ｍ）　　　　−−−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２個の負荷をそれぞれのサイリスタを介して交流電源に
   接続し、２個の前記サイリスタの各ゲートに接続した２
   個のトリガ制御回路により、前記交流電源の零電圧時に
   前記２個のサイリスタを適数サイクル周期でターンオン
   させるサイクル制御式電力調整装置において、前記２個
   のサイリスタを交互に導通させるためのリミットパルス
   を発生するＩＪ　ミツトパルス発生回路を前記２個のト
   リガ制御回路に接続したことを特徴とする電力調整装置
   。