JPS6050885A - 高周波誘導加熱装置における自動整合方法 - 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】 本発明は高周波誘導加熱装置における自動整合方法に関
する。

高周波誘導加熱装置の加熱電源としてタンク回路の共振
周波数に同期した周波数で運転するインバータが用いら
れる場合、当該インバータは適正周波数で運転され、か
つ無効電流が少い高力率で運転されなければならない。

ところが、被加熱材の補類が異るとインバータ側からみ
ると負荷インピーダンスが異ってくるため周波数に変動
を生ずる。また負荷インピーダンスが適切でないと所要
電力を被加熱材に供給することができない。そこで所要
電力を得るために整合トランスを調整すれば周波数が変
動する。このため被加熱材の種類が異るごとに加熱作業
に先立って試運転を行い、インバータ側からみて負荷イ
ンピーダンスが適正値になっていて適正周波数で運転可
能と同時に高力率の加熱が実行可能であるように、予め
整合コンデンサの静電容量の調整と整合トランスのタッ
プ祠祭をして整合をとる作業をなすことが必須であった
。

上記整合をとる作条を第１図に従って説明する。Ｅは電
源、ＴＮＶは１−変換部と逆変換部とからなるインバー
タ、イはタンク回路であり、当該タンク回路Ｔを構成す
る整合コンデンサＣは静電容量を固定としたコンデンサ
なり、ＭＴは整合トランスである。負荷回路Ｔの加熱コ
イルＨＣ内に被加熱材Ｗを置き電源Ｅを投入し試運転を
行う。試運転中の周波数と出力とを測定し、測定結果に
応じて整合トランスＭ　Ｔ’のタップ拘〜ｎの切り替え
と可変コンデンサｃｌ〜３のタップＲＲ，〜３の切り替
えとを行ってその結果を試運転して測定する。

この作業は適正周波数での出力が設定値に達するまで繰
り返して行われるが、上記整合トランスＭＴ・コンデン
サＣ１〜３のタップのいづれかを変えることにより、ど
の程度周波数と出力が増減するかについては、インバー
タ、の機種や負荷によってそれぞれ異り複雑な変化を示
すため、作業は試行錯誤的とも云えるもので、これがた
め熟練者による必要があり、かつ長時間を要するもので
あった。

本発明は上述の高周波誘導加熱装置における整合をとる
場合に存する問題点を解決する目的でなされたもので、
インバータを全く知らない作業者でも極めて容易かつ短
時間で完了しうる自動整合方法を提供するものである。

本願第１発明のを旨は、 （１１タンク回路の共振周波数に同期した周波数で運転
するインバータを加熱電源とし、被加熱材の棹類を異に
するに伴って予め負荷とインバータとの整合をとる場合
において、（２）上記インバータを微少出力で運転可能
に構成するか、もしくは微少出力で運転可能なタイプを
用い、 （３）上記タンク回路の整合コンデンサは総靜電容重も
しくは所定静電容−゛までを可変機構によって所定最少
静電容量単位で調整可能に構成するとともに、 （４）整合トランスを可変機構によってタップ切り替え
可能に構成し、 （５）上記インバータの微少出力運転時のａ、高周波出
力電圧Ｖｏを検出して周波数ｆを開側する手段、 ｂ、当該出力電圧Ｖｏを検出して実効イ１に比例した直
流電圧Ｖｏに変換づる手段、 Ｃ０逆変換前のリップルを含む直流電圧ＶＤＣを検出し
て実効値に比例した平滑直流電圧ＶＯＣに変換する手段
、および ｄ、直流電圧ｖＯを直流電圧ＶＤＣで除した商ｖ０をめ
る手段 ■ｂｃ を設け、 （６）任意設定条件のタンク回路の加熱コイル内に被加
熱材を置き、 イー１．インバータの微少出力による極めて短時間の試
運転を極めて小時素間隔をへたてて複数回繰り返す間に
、各試運転時に計測される周波数ｆを演算装置で設定周
波数ｆｏと比較演算の５え、両者が一致もしくは最近似
となるまでアップダウンカウンタをカウントし、当該ア
ップダウンカウンタからの出力を介して試運転休止の曲
に整合コンデンサの可変機構を動作させることにより、
順次静電容量を調整し、 イー２．上記に引続く試運転を核数回繰り返す間に、各
試運転時の上記間「を演算 装置で設定値２と比較演算のうえ、両者が一致もしくは
最近似となるまでアップダウンカウンタをカウントし、
当該アップダウンカウンタの出力を介して試運転休止の
間に整合トランスの可変機構を動作させることにより、
１１次タップの切り換えを行い、 口　上記タップ切り替えによって生ずる周波数ｆの設定
周波数ｆｏからのずれを引続く試運転により一致させ、
これによって生ずる商■の設定値２からのずれを更 に引続く試運転により一致させる如く反復繰り返して周
波数ｆおよび而立それ ＤＣ それが同時に設定周波数６および設定値２に収束するよ
うにした、 ただし設定値２は当該インバータに固 有の定格周波数による運転時の定格 出力電圧と定格直流電圧との比であ る ことを＊徴とする高周波誘導加熱装置における自動整合
方法にある。

また本願第２発明の要旨は、 （１）本願第１発明における構成要件中の（５）ｃおよ
びｄに示す手段に替えて、Ｃ，タンク回路に流れる高周
波出力電流Ｉ。

を検出して実効値に比例した平滑直流 電流Ｉｏに変換する手段、および ｄ、直流電圧■０を直流′電流■０で除した商−をめる
手段 ■０ を設けるようにし、 （２）本願第１発明における構成要件（６）のイー２お
よび口に示す試運転時の上記間πとの比較演算および収
束の対象とする設定値ｚＯを当該インバータに固有の定
格周波数による運転時の定格出力電圧と定格出力電流と
の比に替え （３）残余構成要件は本願第１発明と同一としたことを
特徴とする高周波誘導加熱装置における自動整合方法に
ある。

先ず本願第１発明を第２図（１）〜第４図に示す実施例
に従って詳述する。

第２図（ａ）において本発明実施の対象とされる加熱電
源インバータＩＮＶはタンク回路Ｔの共振周波数に同期
した周波数で運転する形式のものであるが、当該インバ
ータＩＮＶの公知順変捗部と逆変換部とからなる構造に
、図示の如く逆変換部の入力側に補助電源ＢＥを付加す
るか、もしくは微少出力で運転可能なタイプのものが使
用される。何故ならば従来の如く大出力で整合を行って
整合中に被加熱材が外淵して熱処理前に当＃被加熱材の
冶金学的性質を変化させる欠点を回避するため、測湿以
下の如き微少出力による極めて短時間の試運転を複数回
繰り返し、その間被加熱材を殆んど昇温させずに整合を
とるようにするものである。タンク回路Ｔにおける整合
コンデンサＣは固定静電容量をもつコンデンサＣｅと後
述演算装置におけるアップダウンカウンタ９から出力さ
れるデジタル信号による静電容量の制御を容易にするた
め、他の機敏のコンデンサＣ１〜Ｃｎは全てそれぞれリ
レーＲＲ。

〜ＲＲｎによって接離可能、かつ所定最少静電容量から
ＣＩ−Ｃｎを合計した最大静電容量まで上記最少静電容
ｒ゛単位で調節可能に構成する。コノ場合最少数のコン
デンサで上記条件を満足するには、所定最少静電容量の
コンデンサを例えばＣ１とすれば、コンデンサＣｍ　Ｈ
Ｃｌの２倍容量に、コンデンサＣ３はＣ，０４倍容量に
、コンデンサＣ４ｉｔ、　Ｃｒの８倍容量に・・・・・
・・・・即ち比２ｎＣ１（ただしｎは正の整数）である
等比級数静電容量コンデンサＣ１〜Ｃｎを備えるのが好
ましく、リレーＲＲ１−ＲＲｎそれぞれ個別の接離によ
り、固定静電容量コンデンサＣｃのみとする零容奮を含
めてコンデンサ４箇で１６通り、コンデンサ５箇で３２
通りの調節が可能となる。整合コンデンサＣの入力側に
は高周波出力′ｉｉ圧検出器ＰＴが設けられてい”（、
当該出力車：圧検出器ＰＴの検出器４−ｊは波形整形回
Ｅｌによって方形波に波形整形されたうえＣＰＵとして
示す演算装置へ出力される。演駒装置ＣＰＵ　では入力
方形波信号をカウントして周波数ｆをｉｔ　ｆｆ１ｌｌ
　Ｌ、記憶されている適正周波数−設定周波数ｆｏと比
較演算処理を行う。

上１周波数ｆと般宇周波数ｆｏとの比較演算処Ｍ１１は
後述動作Ｎ＋ｉ！明時に拝述するが、例えば靜電容ｌを
増加とするとタンク回路Ｔの共振周波数は下がり、タン
ク回路Ｔの共振周波数と同期１７て運転しているインバ
ータの周波数も低下する。また静電容量を減少させると
同様の理によりインバータの周波数は逆に上昇する。

次に第３ｔｉ（ａ）によりタンク回路Ｔにおける整合ト
ランスＭＴについて説明する。整合トランスＭＴについ
て説明する。整合トランスＭＴはそれぞれのタップ引出
し導体と回路とをリレーＲ，〜Ｒｎで切り替え可能に構
成されている。これにより整合コンデンサＣの場合と同
様、演算装置ＣＰＵ　におけるアップダウンカウンタ９
の出力するディジタル信号がデコーダｍを介してリレー
Ｒを動作させる。

インバータＩＮＶの逆変換部の入力側には例えば分圧器
またはアイソレータ等の検出器ＶＥ）ｃを、また出力０
Ｉ１１にはトランスＶｏ７Ｉｌ′ｆ１ｉ　ｋす、補助電
源ＢＥのスイッチＳＷ２閉成時の逆変換部へ入力する上
記分圧器等を通して検出される信号である直流゛電圧Ｖ
ＤＣおよび逆変換部からタンク回ｊ３　Ｔへ出力される
トランスを通して検出される信号である高周波出力電圧
ｖＯ−それぞれを得るように設定される。上記入力直流
電圧ＶＯＣはリップルを含むのでＲＭＳ−ＤＣ−コンバ
ータｂによって実効値に比例した平滑直流電圧ＶＯＣと
され、また高周波出力電圧ＶｏもＲＭＳ−ＤＣコンバー
タａによって実効値に比例した山流電圧ｖＯとされたう
えで割算回路Ｘで直流電圧Ｖｏを直流電圧ＶＤＣで除し
てその商−をめ、当該商１を演算装置 Ｖ。

Ｖｏｃ　Ｖｏｃ ＣＰＵへ入力せしめる。あるいは上記に替えて直流電圧
ＶｏおよびＶＤＣを両サンプルのタイミングを一致させ
てＡ−Ｄ変換器によりデジタル値に変換のうえ演算装置
ＣＰＵへ入力し、演算をなさしめてもよい。演算装置で
商１ＤＣ は設定値２と比較演算処理される。上記設定値２は如何
に設定されるかを以下に述べる。

前述の如く誘導加熱における被加熱材は、材質や形状、
および被加熱材の温度等によって負荷インピーダンスを
異にする。一方通常の誘導加熱用インバータの出力は、
定格周波数、定格電圧、定格電流で運転しているとき、
順変換の直流電圧と直流電流が共に定格値に達し、この
時直流電圧と直流電流の積が最大となって負性に定格電
力が供給される。このに高周波出力電圧Ｖｏが定格値に
達し、インバータ保護のための制御機構が動作してこれ
以上高周波出力電圧Ｖｏが上昇しないように直流電圧Ｖ
ＤＣを制御するので、尚該直流電圧ＶＤＣは定格値に達
せず定格電力を負荷に供給できない。これとは逆に被加
熱材のインピーダンスが低い場合には高・周波出力電流
は多く流れるようになるので、直列インピーダンスＺｓ
によるインピーダンス電圧降下が大きくなり、同一値の
直流電圧Ｖｏ　ｃに対する高周波出力電圧Ｖｏは低くな
り、 Ｖ。

２＞冨 となる。上記の場合には直流電圧Ｖｏｃより先に高周波
出力電流が定格値に達し、インノく一夕保腰のための制
御機構が動作してこれ以上高周波出力電流が増加しない
ように直流電圧ｖＤｃを制御するので、当該直流電圧Ｖ
ｏｃは定格値に達せず定格電力を負荷に供給できない。

上記関係から本発明では、 設定値２；当該インバータに固有の定格周波数による運
転時の定格用 力電圧と定格直流電圧との比 を設定しておき、前記整合コンデンサＣの静電容膳のＩ
Ａｌ整によって設定周波数ｆＯと周波数ｆどの関係を ｆｏキｆ Ｖ。

としたうえで、上記設定値２と商廠との比較演算処理に
おいて、 Ｖ。

設定値ｚくτ。

であれば、整合トランスＭＴと加熱コイルＨＣの入力側
との巻数比を小とするようタップの切り替えをして、負
荷電圧を高くして負荷電流を多く流すように、また であれば、整合トランスＭと加熱コイルＨＣの入力側と
の巻数比を大とするようタップの切り替えをして、負荷
電圧を低くして負荷電流を少なくするようにリレＲ１〜
Ｒｎを動作させ、 Ｖ。

設定値中Ｎ訂 を得るようにする。

以上の構成により本願第１発明を実行する際の動作説明
を第２図（ｂ）および第３図（ｂ）に示す動作線図なら
びに第２図（ｃ）に示す処理方式線図を参照しながら以
下に述べる。

まず任意条件で設定したタンク回路Ｔの加熱コイルＩ（
Ｃ内に被加熱材Ｗを置く。演算装［ＣＰＵの１０として
示すシーケンスコントロール回路から補助電源ＢＥのス
イッチＳＷ。

へ所定の極めて短時間、例えばｌ５ｅｃ閉成してインバ
ータＩＮＶ　の逆変換部へ直流を送給するための信号■
を所定の極めて小時素間隔、例えば１．３　ｓｅｃへた
てて複数回出力せしめる。

当該信号■に従って逆変換部からは第２図（ｂ）に■で
表示される発振動作のＯＮ・ＯＦＦが複数回繰り返えさ
れる。上記スイッチＳＷ８への閉成信号■と同時にシー
ケンスコントロール回路１０から周波数カウンタ３ヘリ
セット信号■が出力される。ついでシーケンスコントロ
ール回路１０は発振動作開始後、所定時素を経てゲート
回路２に信号■を送出し、これにより周波数カウンタ３
には高周波出力電圧検出器ＰＴで検出１−て波形整形器
１によって方形波に整形された検出信号が入力し、当該
入力から周波数ｆの計ｒ１１１が開始される。周波数ｆ
の計測値は発振動作ＯＦＦ時点で誤差演婢回路４に送出
され、レジスタ５の設定周波数ｆｏと比較して誤差演算
される。当該誤差演算によって得られた誤差値は記憶回
路６へ送出されるとともに、比較回路８へ送出される。

比較回路８では、最初の発振動作で得られた入力誤差値
は記憶回路６に記憶がないので設定周波ｉｆｏと比較【
７、その結果の判定信号■をアップダウンカウンタ９お
よびシーケンスコントロール回ｇｉｏへ出力ｆる。

この場合、処理方式として例えば第２図（、）に示す如
き歩進近似方式を採っているものとして処理動作を説明
する。図では横軸に整合コンデンサＣの可変靜冨容匍Ｃ
をとり、縦軸に周波数ｆをとり、点線が設定周波数ｆｏ
を示している。而して、例えば比較回路８からアップダ
ウンカウンタ９への出力を上記比較の結果がｆ）ｆｏで
あればＯレベルの、ｆ（ｆ。

であればルベルの判定信号■を出力する如く、また比較
回路８の判定信号■の入力に応じてシーケンスコントロ
ール回路１０からアップダウンカウンタ９へ出力するカ
ウントパルス■を上記入力判定信号■がｆ　：＞　ｆｏ
であればアップカウントのカウントパルスを、ｆ　（ｆ
ｏであれはダウンカウントのカウントパルスを出力する
如く設定しておく。従って、もし任意設定条件で開始し
た整合コンデンサＣの静電容量Ｃが３であって、上記判
定信号６がＯレベル、即ちｆ）ｆｏであったなら、カウ
ントパルスＴはアップカウントハルスとなるの宅、アッ
プダウンカウンタ９はアップカウントされ、当該アップ
カウントに伴う出力で整合コンデンサＣの可変機構であ
るリレーＲＲは動作となり静電容量Ｃを４へ歩進すべく
リレーＲＲＩとＲＲ，の離およびリレーＲＲ，の接動作
が行われる。当該動作は第２回目の試運転が開始される
までの極めて小時素間隔の試運転休止の間に完了し、第
２回目の試運転が開始される。上述と同様な過程をふん
で得られた判定信号■か書び０レベルを示せば、上述と
同様にして靜ｔＷ普Ｃは５へと歩進せしめられる。例え
ば第３回目の試運転により判定信号■がルベルとなると
、シーケンスコントロール回路１０がそれまで０レベル
の出力を維持していたゲート回路１へのゲート信号■は
ルベルの出力となり、その結果ゲート回路Ｔは導通とな
って記憶回路６に記憶されていた前回の誤差演算値が比
較回路８へ送出され、当該比較回路８で今回の誤差演算
値と比較される。比較の結果、今回誤差演算値く前回誤
差演算値であれば上記靜電容Ｉｋ５はｆ中ｆｏを満足す
るものとされ、整合トランスＭＴの調整動作へと移行す
る。もし比較の結果、今回誤差演算値〉前回誤差演算値
であれは第２図（ｂ）に破巌で示す如く、判定信号■は
ルベルから０レベルに所定時素ダウンし、シーケンス・
コントロール回路１０からアップダウンカウンタ９ヘダ
ウンカウントノ（ルス■が出力し、これによりアップダ
ウンカウンタ９はダウンカウントされ、当該ダウンカウ
ント出力信号に応じて整合コンデンサＣの静電容量Ｃを
前回静電容量よりもより適切な容量である前回静電容量
へもどすべくリレーＲＲの離接動作が行われたのち、整
合トランスＭＴの調整動作へと移行する。

整合トランスＭＴの調整は上記整合コンデンサＣの調整
とは商−と設定値２との比較ｏｃ の点およびアップダウンカウンタ９の出力をデコーダ１
１を介して整合トランスＭＴの可変機構を動作とする点
で異るが誤差演算処理については整合コンデンサＣの調
整と同様であるので第３図（ｂ）に従って簡決に駅４明
するに止める。

発振■の０Ｎ−ＯＦＦが複数回繰り返される間に整合コ
ンデンサＣのｍｕ動作■か進行しｆキｔｏ　に達すると
、次の発振時に検出された検知信号にもとすいてめられ
た演算装置ＣＰＵ−＼の入力値−Ｖｏ　ｃはＡ／Ｄコン
バータｙでディジタル値Ｋｆ換されて誤差演算回路４で
レジスタ５の′設定値２と比較して誤差演算■され、当
該誤差演算値は記憶回路６へ出力■されるとともに比較
［５Ｂへ送出され、前述整合コンデンサＣの調整時と同
様な処理操作により、判定毎号蓮）およびグー１１６号
■ならびにアップダウンカウントパルス■に応じ、発振
停止後アップダウンカウンタ９はカウントされて出力を
デコーダｄへ送出し、当該デコーダｄは上記入力信号に
もとすき整合トランスＭＴのリレーＲの切り替え動作信
号を出力ｏ　− １−る。この一連の過程は間−一般定値２とｎｃ なるまで試運転ごとに繰り返される。

上記の如（ｆ　′：Ｆ−’ｆｏの条件下で商ＶＤＣ中設
定ｆ［Ｚとする整合トランスＭＴの調整のためのタップ
切り皆えか行われると、前述の如くインバータＩＮＶか
らみた負荷インピーダンスが変化しｆ中ｆｏ　を満足し
なくなる。そこで第４図の如く続いて行われる試運転の
繰り返し中に上記整合コンデンサＣの再調整、その結Ｖ
。

来として生ずる商店πの設定値２からのズレに応じた整
合トランスＭＴの再調整が行われ、これら両者の調整は
同時にｆ＝ｆｏであり商ｌ＝設定値２に収束するまで反
復繰り返さＯＣ れ、当該時点で整合がとられたこととなり完了する。整
合をとるに安する時間は数分である。

次に本願第２発明を第５図（、）および（ｂ）に従って
説明する。

本願第２発明は整合コンデンサＣを第１発明におけると
同様にして周波数ｆを設定周波数ｔｏとｆキｆｏの如く
なるように調整したのちの整合トランスＭＴのｙ４１Ｂ
を、インバータＩＮＶの逆変換部からタンク回路Ｔへ出
力される高周波電圧Ｖｏを検出器Ｖｏで検出してＲＭＳ
−ＤＣコンバータａにより実効値に比例した直流電圧Ｖ
ｏに変換するとともに、タンク回路Ｔを流れる高周波電
流Ｉｏを検出器Ｉｏで検出してＲＭＳ−Ｉ）Ｃコンバー
タｂにより実行値に比例した平滑泊流電流Ｉｏに変換し
、上記によって併られた検知信号を１榊回路Ｘに入力せ
しめて直流電圧ｖＯを論流電１ｊ（、Ｉｏで除した商Ｖ
ｏ　Ｖ。

五をめ、轟該商πを演簀装ばにおいて設定ｆ４Ｚｏ　と
比較し岨差演舅のうえ第１発明と同様の処理操作を行う
ものである。当該第２発明における上記設定値Ｚｏとし
ては、第１発明の整合の理論的な根拠説明中に述べた如
く、藺導加熱用インバータは定格周波数、定格電圧、定
格電ヒ「、で運転されているとき、当該インバータにと
って負荷インピーダンスが最適状態にあるといえるので
、定格゛延圧を定格電流で除した商を設定値ｚ０とし目
標値としたものである。

上記実施例では、整合コンデンサＣの可変コンデンサ（
４−Ｃｎまで２”ＣＩの等比級数ｖＩｐ電答童をもつ複
数で構成した場合を挙げて説明したか、これに限定され
るものではなく、より多数あるいはより小数のコンデン
サＣを用いて接離構成設計を適切に行って静電容量が所
定最少静電容量から最大静電容量まで上記最少静電容量
単位で段階的に可変を実現しりるならば同様の作用効果
が得られる。

また上記実施例では固定静電容量コンデンサＣｃがあっ
たが、整合コンデンサＣを可変コンデンサＣＩ−Ｃｎ　
のみで構成してもよいこと勿論である。

また演算装＠　ＣＰＵにおける処理方式は実施例の歩進
近似方式に限られるものではなく、第６図に示す如く、
例えば静電容量調整では全静電容量のｉ位置からスター
トして半定＋。

−に従ってん・づれかの去づつの増・減を繰り返して一
致をめる遂次近似方式を用いてもよく、調整段階が多数
である場合に早期処理が可能となる。

上記整合をとるに要する時間は数分程度しか必要でない
ので、従来方法では極めて実施困難であった被加熱材の
高温時に合わせた整合をとることも本発明では可能とな
る。即ち誘導加熱で加熱を行う場合、キューリ一点を境
として被加熱材の透磁率が異るために負荷インピーダン
スが変化するが、例えば昇温時間が短かくキューリ一点
以上の高温保持時間を長くとることが必要な加熱条件で
は、整合をとる基準温度を高温域にある被加熱材に合わ
せたほうが高力率運転ができるので好ましいが、数十分
から時間単位の作業時間を要する従来方法ではその間に
被加熱材の温度が低下するので殆んど実行不可能であっ
たが、本発明では容品に達成することができる。

上述したとおり、本発明は従来のインバータを大出力試
運転しつつ試行錯誤的に行う整合をとる方法とは異り、
理論的かつ合理的な構成と秩序だった過程で整合をとる
ことに特徴を有するもので、しかも実行は演算装置に委
ねるようにしているので、本発明の実施により、 （１）従来熟練者によらなければならなかった整合をと
る作業が、インバータを全く知らない者でもボタンを押
すだけで完全に遂行可能となり、 （２）従来は熟練者でさえ、数十分から時間単位の所要
時間であった作業が数分で完了し、高周波誘導加熱装置
の高効率使用による生産性Ｃ向上が達成され、 （３）シかも試運転時の被加熱材には殆んど加熱効果を
生じないで整合をとることが可能で、被加熱材の種類に
よっては試運転時に使用した被加熱材を廃棄処分するよ
うなこともあった（例えば高尚波嵌面焼戻し）従来方法
での欠点が解消され、 （４）整合をとるに要する時間が数分ですむことから被
加熱材の常温時・高温時いづれを基準にしても整合をと
ることが可能となる。

など本発明のもたらす効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は高周波誘導加熱装置における整合をとる場合の
従来方法を説明するための回路図、第２図（＆）は本発
明自動整合方法を整合コンデンサを中心に説明するため
のブロック・回路図、第２図（ｂ）は第２図（ａ）にお
ける動作を示す線図、第２図（ｃ）は本発明で演算装置
に行わせる処理方式を示す線図、第３図（、）は本発明
自動整合方法を整合トランスを中心に説明するためのブ
ロック・回路図、第３図（ｂ）は第３図（、）における
動作を示す線図、第４図は本発明の整合をとるまでの過
程を示す線図、第５図（、）および（ｂ）はそれぞれ本
願第２発明の回路図およびブロック図、第６図は本発明
で演算装置に行わせる他の処理方式をホす線図である。 Ｗ・・・被加熱材、ＩＮＶ・・・加熱電源インバータ、
Ｔ・・・タンク回路、Ｃｌ０ＩＩ□ＩＣｔ　ｒ　’Ｃ３
：・・・Ｃｎ整合コンデンサ、ＭＴ・・・整合トランス
、ＨＣ・・・加熱コイル、ＣＰＵ・・・演算装置、ＢＥ
・・・補助電源、９・・・アップダウンカウンタ。 ％軒出願人　高周波熱錬株式会社 代理人　弁理士　小　林　傅 第６図 Ｃ２Ｃ１ 手続補正；！ｊ（１梵） 昭和５９年１１月３　（ｌ　Ｉ＋ 特許庁長官　殿 １、事件の表示 昭和５８年特　許　願第１５７７０８号２、発明の名称 高周波誘導加熱装置における自動整合方法３、補正をす
る者　特許出願人 住　所　東京部品用区東五反田２丁目１６番２１−″。 名称　高周波熱錬株式会？１ 代表者　有　賀　隆　雄 ４、代理人　郵便番号１０５ 住　所　東京都港区西新橋２丁目２番２０号三喜ビル　
電話５０４−３６１３ ６、補正の内容　明細書を別紙訂正明細書と差し明　細
　誉 １、発明の名称 高周波誘導加熱装置における自動整合方法２、特許請求
の範囲 １、）タンク回路の共振周波数に同期した周波数で運転
するインバータを加熱電諒とし、被加熱拐の種類を異に
するに伴って予め負荷とインバータとの整合をとる場合
において、上記インバータを微少出力で運転可能に構成
するか、もしくは微少出力で運転可能ｔ〔タイプを用い
、上記タンク回路の整合コンデンサは総靜′ＷＩｔ谷蓋
もしくは所定靜電容蓋までを可変機構によって所定最少
静電容１単位でＲＡ贅可能に構成するとともに、整合ト
ランスを可変機構によってタップ切り替えム■能に徊成
し、インバータの微少出力運転時の、１．高周波出力電
圧Ｖｏを検出して周Ｒ数ｆを計測する手段、ｂ、当該出
力電圧Ｖｏを検出して実効値に比例した直＃ｔ、１１Ｉ
Ｌ圧Ｖｏに変換する手段、Ｏ＋逆変挾前のリップルを含
む直流電圧Ｙｗ工を検出して実効値に比例した平滑１ａ
流電圧ＶＤｃに変換する手段、およびｄ、直流電圧Ｖｏ
を＋Ｍ　（Ｎ、電圧ｖＤｃで除しＶ。 た商二麿；−をめる手段を設け、任意設定条件のタンク
回路の加熱コイル内に被加熱材を置き、 イー１．インバータの微少出力による機めて短時間の試
運転を欅めて小時素間隔をへだてて複数回繰り返す間に
、各試運転時に計測される周波数ｆを演算裂損”で設定
周波数ｆＯと比較液算のうえ、両省°が一致もしくは最
近似となるまでアップダウンカウンタをカウントし、当
該アップダウンカウンタからの出力を介して試運転休止
の間に整合コンデンサの可変機構を動作させることによ
り、銅次静電答姻を調整し、 イー２．上記に引続く試運転を妙数回繰りＶ。 返す間に、各試運転時の上記商ＶＤＣをを液算装置で設
定値２と比較演其のうえ、両者が一致もしくは最近似と
なるまでアップダウンカウンタをカウントし、当該アッ
プダウンカウンタの出力を介して試運転休止の間に整合
トランスの可変機構を動作させることにより、１１１次
タップの切り換えを行い、 口　上記タップ切り替えによって生ずる周波数ｆの設定
周波数ｆｏからのずれを引続く試運転により一致させ、
これによって生ずる商−■−の設定値２からのずれを更
ａｃ に引続く試運転により一致させる如く反■０ 復繰り返して周波数ｆおよび商■πそれぞれが回路に設
定周波数ｆｏおよび設定値２に収束するようにした ことを特徴とする商周波篩導加熱装置における自動整合
方法 ただし設定値２は当該インバータに固有の定格周波数に
よる運転時の定格出力 電圧と定格１に流竜圧との比。 ２）タンク回路の共掘周波数に同期した周波数で運転す
るインバータを加熱電源とし、被加熱材の種類を異にす
るに伴って予め負荷とインバータとの整合をとる場合に
おいて、上記インバータを微少出力で運転可能に構成す
るか、もしくは微少出力で運転可能なタイプを用い、上
記タンク回路の整合コンデンサは総静電容量もしくは所
定静電容量までを可変機構によって所定最少静電容量単
位で調整可能に構成するとともに、整合トランスを可変
機構によってタップ切り替え可能に構成し、インバータ
の微少出力運転時の、ａ、高周波出力電圧Ｖｏを検出し
て周波数ｆを計測する手段、ｂ、当該出力電圧Ｖｏを検
出して実効値に比例した直流電圧Ｖｏに変換する手段、
Ｃ，タンク回路に流れる高周波出力電流すを検出して実
効値に比例した平滑直流電流ＩＯに変換する手段、およ
びｄ、治流電、圧Ｖｏを直流′１流Ｉ。 で除した商；をめる手段を設け、任意 設定条件のタンク回路の加熱コイル内に被加熱材を置き
、 イー１．　インバータの微少出力による極めて知時間の
試運転を極めて小時素間隔をへたてて抜数回繰り返す間
に、各試運転時に計測される周波数ｆを演算装置で設定
周波数ｆｏと比較演算のうえ、両者が一致もしくは最近
似となるまでアップダウンカウンタをカウントし、当該
アップダウンカウンタからの出力を介して試運転休止の
間に整合コンデンサの可変機構を動作させることにより
、順次静電容量を醐整し、 イー２．　上記に引続く試運転を複数回繰りＶ。 返す間に、各試運転時の上記高石を演 算装置で設定値Ｚｏと比較演算のうえ、両者が一致もし
くは最近似となるまでアップダウンカウンタをカウント
し、当該アップダウンカウンタの出力を介して試運転休
止の間に整合トランスの可変機構を動作させることによ
り、順次タップの切り換えを行い、 口、上記タップ切り替えによって生ずる周波数ｆの設定
周波数ｆｏからのずれを引続く試運転により一致させ、
これによってＶ。 生ずる商πの設定値Ｚｏからのずれを東に引続く試運転
により一致させる如く反Ｖ。 復繰り返して周波数ｆおよび商−ｉそれぞれが同時に設
定周波数ｆｏおよび設定値Ｚ。 に収束するようにした ことを特徴とする高周波誘導加熱装置における自動整合
方法 ただし設定値Ｚｏは当該インバータに固有の定格周波数
による運転時の定格出 力電圧と定格出力電流との比。 ３、）加熱電源インバータに順変換部とは別個の補助電
源を付加して微少出力で運転可能に構成した特許請求の
範囲第１項および第２項記載の高周波誘導加熱装置にお
ける自動整合方法。 ４、）認静電容量もしくは所定靜電容被までを所定最少
静電容量単位で調整可能な整合コンデンサが？Ｊ数のコ
ンデンサからなり、最少静′Ｍ容闇・のコンデンサから
１１に当該コンデンサの静電容暖に対する比が２”（ｎ
は正の整数）の等比級数となる静′区容量をそれぞれ有
した構成である％許賄求の範囲第１項および第２項＋！
己載の高周波誘導加熱装置における自動整合方法。 ５、）角付と加熱電源インバータとの整合をとる湯治の
被加熱材が常温状態にある特許請求の範囲第１項および
第２項記載の高周波誘導加熱装置における自動整合方法
。 ６、）負荷と加熱電源インバータとの整合をとる場合の
被加熱材かキューり点以上の高温状態にある時ＦＦ請求
の範囲第１′ｓｋおよび第２項記載の高周波＃導加熱装
置における自動整合方法。 ３、発明の詳細な説明 本発明は高ＮｔＵｔＢＬｖｊ専加熱装置における自動整
合方法に関する。 高周波誘導加熱装置の加熱電源としてタンク回路の共振
周波数に同期した周波数で運転するインバータが用いら
れる場合、当該インバータは適正族波数で運転され、か
つ無効電流が少い高力率で運転されなければならない。 ところが、被加熱材の禎類が異るとインバータ側からみ
ると負荷インピーダンスが異ってくるため周波数に変動
を生ずる。また負荷インピーダンスが適切でないとＰｊ
ｒ要電力を被加熱材に供給することができない。そこで
所要電力を得るために整合トランスを調整すれば周波数
が変動する。このため被加熱材の紬類が異るごとに加熱
作業に先立って試運転を行い、インバータ仙からみて食
付インピーダンスが適正値になっていて適正周波数で運
転可能と同時に高力率の加熱か実行６丁能であるように
、予め整合コンデンサの靜寛容奮の調整と整合トランス
のタップ１１４ｐをして整合をとる作業をなすことが必
須であった。 上記整合をとる作業を第１図に従って説明する。Ｅは宵
１源、ＩＮＶ’は１Ｉｉ８Ｉ変換部と逆変換部とからな
るインバータ、イはタンク回路であり、当該タンク回路
Ｔを構成する整合コンデンサＣは静寛容曾を固定とした
コンデンサなり、ＭＴは整合トランスである。負荷回路
ぞの加熱コイルＨｅ内に被加熱材Ｗを置き電源Ｅを投入
し試運転を行う。試運転中の周波数と出力とを測定し、
測定結果に応じて整合トランスＭ　Ｔ’のタップＲ１〜
ｎの切り替えと可変コンデンサＣ１〜３のタップＲＲＩ
〜３の切り替えとを行ってその結果を試運転して測定す
る。 この作業は適正周波数での出力が設定値に達するまで繰
り返して行われるが、上記整合トづれかを変えることに
より、どの程度周波数と出力が増減するかについては、
インノ（−タの機種や負向によってそれぞれ異り複雑な
変化を示すため、作業は試行錯誤的とも云えるもので、
これがため熟練者による必要があり、かつ長時間を要す
るものであった。 本発明は上述の高周波誘導加熱装置における整合をとる
場合に存する問題点を解決する目的でなされたもので、
インバータを全く知らない作業′者でも極めて容易かつ
短時間で完了し５る自動整合方法を提供するものである
。 本願第１発明の要旨は、 （１）タンク回路の共振周波数に同ル］した周波数で運
転するインバータを加熱電源とし、被加熱材の相順を異
にするに伴って予め負荷とインバータとの整合をとる場
合において、（２）上記インバータを微少出力で運転可
能に構成するか、もしくは微少出力で運転可能なタイプ
を用い、 （３）上記タンク回路の整合コンデンサは総靜寛容京も
しくは所定静電容曾までを可変機構によって所定最少靜
１１ｔ谷ｆ率位でＦＡ整ｉＪ能に構成するとともに、 （４１ｕ合トランスを可を機構によってタップ切り替え
可能に構成し、 （５）上記インバータの微少出力運転時のａ、　旨周波
出力電圧Ｖｏを検出して周波数ｆを計１ａｌ１１する手
段、 ｂ、当該出力電圧Ｖｏを検出して実効値に比例したＩＭ
流電圧Ｖｏに変＃！する手段、Ｃ０逆変撓削のリップル
を含む直流電圧石を検出して実効値に比例した平滑直流
電圧ＶＯＣに変換する手段、および ｄ、ｒＭ流電圧Ｖｏをｍ＃、１１．圧ＶＤＣで除した向
上なめる手段 ＩＪＣ を設け、 （６）任意設定条件のタンク回路の加熱コイル内に被加
熱材を置き、 イー１．インバータの微少出力による極めて短時間の試
運転を極めて小時素間隔をへだてて複数回繰り返す間に
、各試運転時に計測される周波数ｆを演算装置で設定周
波数ｆｏと比較演：１ｉ４のうえ、両者が一致もしくは
最近似となるまでアップダウンカウンタをカウントし、
当該アップダウンカウンタがらの出力を介して試運転休
止の間に整合コンデンサの可変機構を動作させることに
より、順次静電容量を調整し、 イー２．上記に引続く試運転を核数回繰り返す間に、各
ｖ：、運転時の上記而立を演算ＤＣ 装置で設定値２と比較演算のうえ、両者が一致もしくは
最近似となるまでアップダウンカウンタなカウントし、
当該アップダウンカウンタの出方を介して試運転休止の
間に整合トランスの可変機構を動作させることにより、
１−次タツブの切り換えを行い、 口　上記タップ切り替えによって生ずる周波数ｆの設定
周波ｐ　ｆｏからのずれを引続く試運転により一致させ
、これによって生スる商■の設定ｆｌｕ　Ｚからのずれ
を更に引続く試運転により一致させる如く反復繰り返し
て周波数ｆおよび商Δ％それＤＣ それが同時に設定周波数６および設定値２に装束するよ
うにした、 ただし設定値２は当該インノ（−夕に固有の定格周波数
による運転時の定格 出力電圧とず格直流電圧との比であ る ことを性徴とする冒周波誘導加熱装置における自動整合
方法にある。 また本願第２発明の安上は、 （１）本願第１発明における構成要件中の（５）ｃおよ
びｄに示す手段に替えて、Ｃ，タンク回路に流れる高周
波出力電流Ｉ。 を検出して実効１１Ｍに比例した平滑直流電流Ｉｏに変
換する手段、および ｄ、１１流電圧Ｖｏを１１流電、流Ｉｏで除した商■を
める手段 を設けるようにし、 （２）本願第１発明における構成要件（６）のイー２お
よび口に示す試運転時の上記商πとの比較演算および収
束の対象とする設定値Ｚ。 を当該インバータに固有の定格周波数による運転時の定
格出力電圧と定格出力電流との比に替え （３）残余構成要件は本願第１発明と同一としたことを
特徴とする高周波誘導加熱装置における自動整合方法に
ある。 先ず本願第１発明を第２図（ａ）〜第４図に示す実施例
に従って詳述する。 第２図（、）において本発明実施の対象とされる加熱電
源インバータＩＮＶはタンク回路Ｔの共振周波数に同期
した周波数で運転する形式のものであるが、当該インバ
ータＩＮＶの公知順変換部と逆変換部とからなる構造に
、図示の如く逆変換部の入力側に補助電源ＢＥを付加す
るか、もしくは微少出力で運転可能なタイプのものが使
用される。何故ならば従来の如く大出力で整合を行って
整合中に被加熱材が昇温して熱処理前に当該被加熱材の
冶金学的性質を変化させる欠点を回避するため、例上以
下の如き微少出力による伽めて短時間００ の試運転を複数回繰り返し、その間被加熱材を殆んど昇
温させずに整合をとるようにするものである。タンク回
路Ｔにおける整合コンデンサＣは固定静宵容匍をもつコ
ンデンサＣｃと後述慣勢装置におけるアップダウンカウ
ンタ９から出力されるデジタル信号による靜電容騙゛の
制御を容易にするため、他の複数のコンデンサＣ！〜Ｃ
ｎは全てそれぞれリレーＲＲＩ〜ＲＲｎによって接離可
能、かつ所定嬢少靜電容蓄からＣ１〜Ｃｎを合計した最
大静電容量まで上記蛭少靜電答１単位で一節可能に構成
する。この場合蝦少数のコンデンサで上記条件を満足す
るには、所定蛙少靜電容量のコンデンサを例えばＣＩと
すれば、コンデンサＣ３はＣ１の２倍容量に、コンデン
サＣ３はＣＩの４倍容量に、コンデンサＣ４はＣＩの８
倍容量に・・・・・・・・・即ち比２”Ｃ，（ただしｎ
は正の整数）である等比級数靜電容ｌコンデンサ０１〜
Ｃｎを備えるのが好ましく、リレーＲＲ１〜ＲＲｎツレ
ぞれ個別の接離により、固定靜電容蓄コンデンサＣｃの
みとする零容量を含めてコンデンサ４　′ｔＩ！ｌで１
６通り、コンデンサ５箇で３２通りの調節が可能となる
。整合コンデンサＣの入力１１１１１には高周波出力電
圧検出器ＰＴが設けられていて、当該出力゛直圧検出器
ＰＴの検出信号は波形整形由１によって方形波に波形整
形されたうえＣＰＵとして示す演算装置へ出力される。 演算装置ＣＰＵ　では入力方形波イ＝号をカウントして
周波数ｆを計ＩＩＩ　Ｌ、記憶されている適正周波数＝
設定周波数ｆｏと比較演算処理を行う。 上記周波数ｆと設定周波数ｆｏとの比較演算処理は後述
動作説明時に鮮述するが、例えば静電容量を増加とする
とタンク回路Ｔの共振周波数は下がり、タンク回路Ｔの
共振周波数と同期して運転しているインバータの周波数
も低下する。また靜電容曾を減少させると同様の理によ
りインバータの周波数は逆に上昇する。 次に第３図（ａ）によりタンク回ＭＴにおける整合トラ
ンスＭＴについて説明する。整合トランスＭＴについて
説明する。整合トランスＭＴはそれぞれのタップ引出し
導体と回路とをリレーＲ１＝　Ｒｎで切り替え可能にｍ
成されている。これにより載台コンデンサＣの場合と同
様、演祈、装ｆＣＰＵ　におけるアップダウンカウンタ
９の出力するディジタル信号がデコーダｍを介してリレ
ーＲを動作させる。 インバータＩＮＶの逆変換部の入力側には例えは分圧器
またはアイソレータ等の検出器補助電源ＢＥのスイッチ
ＳＷ２閉成時の逆変換部へ入力する上記分圧器等を通し
て検出される信号である直流電圧−および逆変換部から
タンク回路１゛へ出力されるトランスを通して検出され
る信号である＃］周波出力電圧すそれぞれを得るように
設定される。上記入力１ｎ流電圧飾はリップルを含むの
でＲＭＳ−ＤＣ−コンバータｂによって実効ＩＵに比例
した十滑＃ＩＬ流−圧Ｖｏｃ　とされ、また高周波出力
電圧ＶｏもＲＭＳ−ＤＣコンバータａによって実効値に
比例したＷ波電圧Ｖｏ　とされたうえで割算回路Ｘで直
流電圧ＶｏをＴＭ流電圧ＶＤＣで除してその商１をめ、
当該商１を演算装置 ｖＤＣｖＤＣ ＣＰＵへ入力せしめる。あるいは上記に替え【直流電圧
ＶｏおよびＶＯＣを両サンプルのタイミングを一致させ
てＡ−Ｄ変換器によりデジタル値に変換のうえ演算装置
ＣＰＵへ入力し、演算をなさしめてもよい。演算装置で
商１ＤＣ は設定値２と比較演算処理される。上記設定値２は如何
に設定されるかを以下に述べる。 前述の如く誘導加熱における被加熱材は、材質や形状、
および被加熱材の温度等によって負荷インピーダンスを
異にする。一方通常の誘導加熱用インバータの出力は、
定格周波数、定格電圧、定格電流で運転しているとき、
順変換の直流電圧と直流電流が共に定格値に達し、この
時直流電圧と直流を流の積が最大となって負荷に定格電
力が供給される。この状態における負荷インピーダンス
が尚該インバータの最適インピーダンスとなる。このと
きの定格電圧Ｖｏと直流電圧ｖＤＣの比を２とすると、 Ｖ。 ＤＣ で表わされる。 ところで通常の誘導加熱用インノ（−夕では順変換の直
流電圧Ｖｏｃに比例した高周波電圧が発生するが、東際
には第１図にＺｓとして示す直列インピーダンスによる
インピーダンス電圧降下のため、タンク回路ＴＫ供給さ
れる高周波出力電圧はＶｏに低下する。従って、もし被
加熱材のインピーダンスが＾い場合には高周波出力電流
は少なくなるので、直列インピーダンス２−によるイン
ピーダンス電圧降下も少くなり、同一値の直流電圧Ｖｏ
ｃに対する高周波出力電圧■０は高くなり、 ｚ＜■π となる。上記の場合には直流電圧ＶＤ　ｃより先に高周
波出力電圧Ｖｏが定格値に達し、インバータ保護のため
の制御機構が動作してこれ以上品周波出力電圧Ｖｏが上
昇しないように直流電圧ＶａＣを制御するので、当該１
１流電圧Ｖｏｃ　＆’！、定格値に達せず定格電力を負
荷に供給できない。これとは逆に被加熱材のインピーダ
ンスが低い場合には高周波出力電流は多く流れるように
なるので、直列インピーダンスｚ８によるインピーダン
ス電圧降下が大きくなり、同一イ１ｕの直流電圧ＶＤ　
ｃに対する高周波出力電圧Ｖｏは低くなり、 ２＞−□ ＤＣ となる。上記の場合には直流電圧Ｖｏｃより先に高周波
出力電流が定格値に達し、インバータ保護のための制御
機構が動作してこれ以上高周波出力電流が増加しないよ
うに直流電圧Ｖｏｃを制御するので、尚該直流電圧ＶＤ
Ｃは定格値に達せず定格電力を負荷に供給できない。 上記関係から本発明では、 設定値２；当該インバータに固有の定格周波数による運
転時の定格用 力電圧と定格直流電圧との比 を設定しておき、前記整合コンデンサＣの静電谷１の訓
整によって設定周波数ｆｏと周波数ｆとの関係を ｆｏキｆ Ｖ。 としたうえで、上記設定値２と商店πとの比較演算処理
において、 設定値ｚ＜−Ｙ９− ＤＣ であれば、整合トランスＭＴと加熱コイルＨｅの入力側
との巻数比を小とするようタップの切り替えをして、ｊ
ｊｌ荷電圧電圧くして負荷電流を多く流すように、また ■０ 設定値ｚ＞Ｎπ であれば、整合トランスＭと加熱コイルＨＣの入力側と
の巻数比を大とするようタップの切り替えをして、９Ｌ
＃電圧を低くして負荷電流を少なくするようにリレＲ１
〜Ｒｎを動作させ、 Ｖ。 設定値ｒ牌 を得るようにする。 以上の構成により本願第１発明を実行する際の動作説明
を第２図（ｂ）および第３図（ｂ）に示す動作線図なら
びに第２図（ｃ）に示す処理方式線図を参照しながら以
下に述べる。 まず任意条件で設定したタンク回ＭＴの加熱コイルＨＣ
内に被加熱材Ｗを置く。演算装置１ｃＰＵの１０として
示すシーケンスコントロール回路から補助を源ＢＥのス
イッチ８Ｗ＝へ所定の極めて短時間、例えば１ｓｅｃ閉
成してインバータＩＮＶ　の逆変換部へ直流を送給する
ための信号■を所定の極めて小時索間隔、例えば１．３
　ｓｅｃへだてて１ｌｌＩ数回出力せしめる。 当＃信号■に従って逆変換部からは第２図６）に■で表
示されろ発振動作のＯＮ・ＯＦＦが複数回繰り返えされ
る。上記スイッチＳＷｔへの閉成信号■と同時にシーケ
ンスコントロール回路１０から周波数カウンタ３ヘリセ
ット信号０が出力される。ついでシーケンスコントロー
ル回路１０は発振動作開始後、所定時素を静てゲート回
路２に信号■を送出し、これにより周波数カウンタ３に
は高周波出力電圧検出器ＰＴで検出して波形整形器１に
よって方形波に整形された検け１信号が入力し、当該入
力から周波数ｆの計測が開始される。周波数ｆの計測値
は発振動作ＯＦＦ時点で誤差演算処理４に送出され、レ
ジスタ５の設定周波数ｆｏと比較して誤差演算される。 当該誤差演算によって得られた岨差値は記憶回路６へ送
出されるとともに、比較回路８へ送出される。比較回路
８では、最初の発振動作で得られた入力誤差値は記憶回
路６に記憶かないので設定周波数ｆｏと比較し、その結
果の判定信号Ｑ）をアップダウンカウンタ９およびシー
ケンスコントロール回ｎ１ｏへ出力スル。 この場合、処理方式として例えば第２図（Ｃ）に示す如
き歩進近似方式を採っているものとして処理動作を１４
賛明する。図では横軸に整合コンデンサＣの司変静電容
′ＪＩＣをとり、縦軸に周波数ｆをとり、点線が設定周
波数ｆｏを示している。而して、例えば比較回ｒ！５８
からアップダウンカウンタ９への出力を上記比較の結果
がｆ：）ｆｏであれば０レベルの、ｆ（ｆ。 であればルベルの判定信号■を出力する如く、また比較
回路８の判定信号α）の入力に応じてシーケンスコント
ロール回路１ｏからアップダウンカウンタ９へ出方する
カウントパルス■を上記入力判定信号■がｆ）ｆｏであ
ればアップカウントのカウントパルスを、ｆ　（ｆｏで
あればダウンカウントのカウントパルスを出力する如く
設定しておく。従って、もし任意設定条件で開始した整
合コンデンサＣの静電容量Ｃが３であって、上記判定（
ＩＮ号６がＯレベル、即ちｆ　）　ｆｏであったなら、
カウントパルスＴはアップカウントパルストするので、
アップダウンカウンタ９はアップカウントされ、尚該ア
ップカウントに伴う出力で整合コンデンサＣの可変機構
であるリレーＲＲは動作となり靜畦容１ｌｌｃを４へ歩
進すべくリレーＲＲ，とＲＲ２の陥およびリレーＲＲ，
の接動作が行われる。当該動作は第２同目の試運転が開
始されるまでの極めて小時素間隔の試運転休止の間に児
了し、第２回目の試運転が開始される。上述と同様な過
程をふんで得られた判定信号性）が再び０レベルを示せ
ば、上述と同様にして静電容４ｉｃは５へと歩進せしめ
られる。ｅｌｌえは第３回目の試運転により判定信号（
）がルベルとなると、シーケンスコントロール回ｇｉｏ
がそれまでＯレベルの出力を維持していたゲート回路１
へのゲート信号■はルベルの出力となり、その結果ゲー
ト回路Ｔは導通となって記憶１田路６に記憶されていた
一回の′ｖＪ４差葎模値か比較回路８へ送出され、当該
比較回路８で今回の誤差演算値と比較される。比較の結
果、今回誤差演算値く前（ロ）−差ｙｔ禅額であれば上
記静電容量５はｆキｆｏを満足するものとされ、整合ト
ランスＭＴのｖ＠繁動作へと移行する。もし比較の結果
、今回誤差ｍ算値〉前回誤差演算値であれば第２図（ｂ
Ｊに液腺で示す如く、判定信号■はルベルから０レベル
に所定時素ダウンし、シーケンス・コントロール回路１
ｏがらアップダウンカウンタ９ヘダウンカウントパルス
■か出力し、これによりアップダウンカウンタ９はダウ
ンカウントされ、当該ダウンカウント出力信号に応じて
整合コンデンサＣの静電容１Ｌｃを今回静電容量よりも
より適切な容−゛である前回靜１ｃ８量へもどすべくリ
レーＲＲの離接動作が行われたのち、整合トランスＭＴ
の調整動作へと移行する。 整合トランスＭＴ（７）ｖ＠［は上記整合コンデＶ。 ンサＣのｇｓ贅とは商。と設定値２との比較の点および
アップダウンカウンタ９の出力をデコーダ１１を介して
整合トランスＭＴの可変ＩＷｋ構を動作とする点で異る
が誤差演算処理については整合コンデンサＣのｌＩｌ！
ｌ整と同様であるのでＷＪ３図（ｂ）に従って藺決に説
明するに止める。 発振■のＯＮ・ＯＦＦがＵ数回様り返される間に整合コ
ンデンサＣの調整動作■が進行しｆ　７　ｆｏ　に達す
ると、次の発振時に検出された検知信号にもとすいてめ
られた演算装置０ ＣＰＵへの入力値嶌７はＡ／Ｄコンバータｙでディジタ
ル値に変換されて勝差演掬回路４でレジスタ５の設定ｆ
＋ｉＴ　Ｚと比較して誤差演算■され、当該誤差演算値
は記１意回路６へ出力■されるとともに比較回路８へ送
出され、前述整合コンデンサＣのｖ＠整時と同様な処理
操作により、判定信号（憂）およびゲート信号（ｊ＋な
らびにアップダウンカウントパルス■に応じ、発振停止
後アップダウンカウンタ９はカウントされて出力をデコ
ーダｄへ送出し、当該デコーダｄは上記入力（８号にも
とずき整合トランスＭＴのリレーＲの切り賛え動作信号
を出力Ｖｏ　。 する。この一連の過程は商■ア設定値２となるまで試運
転ごとに繰り返される。 Ｖ。 上記の如くｆキｔｏの条件下で商■キ設定値２とする整
合トランスＭＴの調整のためのタップ切り替えが竹われ
ると、前述の如くインバータＴＮＶからみた負荷インピ
ーダンスが変化しｆキｆｏ　を満足しなくなる。そこで
第４図の如く続いて行われる試運転の繰り返し中に上記
整合コンデンサＣの再鯛整、その結Ｖ。 朱として生ずる商店πの設定ｆ！［Ｚからのズレに応じ
た整合トランスＭＴの再ｖＩ４整が行われ、これら両者
の調整は同時にｆ＝’ｆｏであり商１１＝設定値２に収
束するまで反復繰り返さｏ　ｃ れ、当該時点で整合がとられたこととなり完了する。整
合をとるに要する時間は数分である。 次に本願第２発明を第５図（、）および（ｂ）に従って
説明する。 本願第２発明は整合コンデンサＣを第１発明におけると
同様にして周波数ｆを設定周波数ｆｏとｆキｆｏの如く
なるように調整したのちの整合トランスＭＴのｕ４整を
、インバータＩＮＶの逆変換部からタンク回路Ｔへ出力
される高周波電圧すを検出器■で検出して１Ｍ８−ＤＣ
コンバータａにより実効値に比例した直流電圧Ｖｏに変
換するとともに、タンク回路Ｔを流れる高周波電流とを
検出器■で検出して１Ｍ８−ＤＣコンバータｂにより実
行値に比例した平滑直流電流Ｉｏに変換し、上記によっ
て得られた検知信号を割算回路Ｘに入力せしめて直流電
圧Ｖｏを直流電流Ｉｏで除した商Ｖｏ　Ｖ。 石をめ、当該商πを演算装置において設定（ｆｉＺｏ　
と比較し誤差演算のうえ第１発明と同様の処理操作を行
うものである。当該第２発明における上記設定値ｚＯと
しては、第１発明の整合の理論的な根拠説明中に述べた
如く、誘導加熱用インバータは定格周波数、定格電圧、
定格電流で運転されているとき、当該インバータにとっ
て負荷インピーダンスが最適状態にあるといえるので、
定格電圧を定格電流で除した商を設定値２・０とし目標
値としたものである。 上記実施例では、整合コンデンサＣの可変コンデンサＣ
Ｉ　＝　Ｃｎまで２ｔｌＣ１の等比級数静電容量をもつ
複数で構成した場合を挙げて説明したが、これに限定さ
れるものではなく、より多数あるいはより小数のコンデ
ンサＣを用いて接離構成設計を適切に行って静電容量が
所定最少静電容量から最大静電容量まで上記最少静電容
量単位で段階的に可変を実現しうるならば同様の作用効
果が得られる。 また上記実施例では固定静電容量コンデンサＣｃがあっ
たが、整合コンデンサＣを可変コンデンサ０１〜Ｃｎ　
のみで構成してもよいこと勿論である。 また演算装置ＣＰＵＫおける処理方式は実施例の歩進近
似方式に限られるものではなく、第６図に示す如く、例
えば静電容量ｙＡＩｉでは全静電容量のｉ位置からスタ
ートして手足＋。 −に従っていづれかの壺づつの増・減を繰り返して一欽
をめる遂次近似方式を用いてもよく、調整段階が多数で
ある場合に早期処理が可能となる。 上記整合をとるに要する時間は数分程度しか必要でない
ので、従来方法では極めて実施困難であった被加熱材の
高温時に合わせた整合をとることも本発明では可能とな
る。即ち誘導加熱で加熱を行う場合、キューリ一点を境
として被加熱材の透磁率が異るために負荷インピーダン
スが変化するが、例えば昇温時間が短かくキューリ一点
以上の高温保持時間を長くとることが心安な加熱条件で
は、整合をとる基準温度な高温域にある被加熱材に合わ
せたほうが高力率運転ができるので好ましいが、数十分
から時間単位の作業時間を要する従来方法ではその間に
被加熱材の温度が低下するので殆んど実行不可能であっ
たが、本発明では容易に達成することができるＯ上述し
たとおり、本発明は従来のインノ（−タを大出力試運転
しつつ試行錯誤的に行う整合をとる方法とは異り、理論
的かつ合理的な構成と秩序だった過程で整合をとること
に特撃を有するもので、しかも実行は演算装置に委ねる
ようにしているので、本発明の実施により、 （１）従来熟紳者によらなければならなかった整合をと
る作業が、インバータを全く知らない者でもボタンを押
すだけで完全に遂行可能となり、 （２）従来は熟練者でさえ、数十分から時間単位の所要
時間であった作業が数分で完了し、高周波紡導加熱装置
の尚効率使用による生産性の向上が達成され、 （３）シかも試運転時の被加熱材には殆んど加熱効果を
生じないで整合をとることが可能で、被加熱材の種類に
よっては試運転時に使用した被加熱材を廃棄処分するよ
うなこともあった（例えば高尚波衣面焼戻し）従来方法
での欠点が解消され、 （４）整合をとるに要する時間が数分ですむことから被
加熱材の當温時・高温時いづれを基準にしても整合をと
ることが０Ｔ寵となる。 など本発明のもたらす効果は惨めて大である。 ４、図面の簡単な説明 第１図は高周波肪尋加熱装置における整合をとる場合の
従来方法を説明するための回路図、第２図（、）は本発
明自動整合方法を整合コンデンサを中心に説明するため
のブロック・回路図、第２図（ｂ）は第２図（、）にお
ける動作を示す線図、第２図（ｃ）は本発明で演算装置
に行わせる処理方式を示ｊ綿図、第３図（−）は本発明
自動整合方法を整合トランスを中心に説明するためのブ
ロック・回路図、第３図（ｂ）は第３図（、）における
動作ｔ？ｔ７ｒＸ−ｆｆｌｂ１図、第４図は本発明の野
合をとるまでの過程を示す線図、第５図（＆）および（
ｂ）はそれぞれ本願第２発明の回路図およびブロック図
、第６図は本発明で演算装置に行わせる他の処理方式を
示ｊ？ＩｉＭ図である。 Ｗ・・・被加熱材、ＩＮｖ・・・加熱電源インノ（−タ
、Ｔ　・・・タンク回路、Ｃ＊　Ｃ１ｎｅｔ　＋Ｃｓ　
・・・Ｃｎ　ＩＥ合コンデンザ、ＭＴ・・・整合トラン
ス、ＨＣ・・・加熱コイル、ＣＰＵ・・・演算装置、Ｂ
Ｅ・・・補助電源、９・・・アップダウンカウンタ。 ％肝出鵬人　高周波熱蝉株式会社 代理人　弁理士　小　林　傅

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、）タンク回路の共振周波数に同期した周波数で運転
   するインバータを加熱電源とし、被加熱材の種類を異に
   するに伴って予め負荷とインバータとの整合をとる場合
   において、上記インバータを微少出力で運転可能に構成
   するか、もしくは微少出力で運転可能なタイプを用い、
   上記タンク回路の整合コンデンサは総静電容量もしくは
   所定静電容量までを可変機構によって所定最少静電容量
   単位で調整可能に構成するとともに、整合トランスを可
   変機構によってタップ切り替え可能に構成し、インバー
   タの微少出力運転時の、ａ、高周波出力電圧Ｖｏを検出
   して周波数ｆを計測する手段、ｂ、当該出力電圧Ｖｏを
   検出して実効値に比例した直流電圧Ｖｏに変換する手段
   、Ｃ１逆変換前のリップルを含む直流電圧Ｖａｃを検出
   して実効値に比例した平滑直流電圧Ｍｌ）Ｃに変換する
   手段、およびｄ、直流電圧Ｖｏを直流電圧ｖＤｃで除し
   た商ηＩをめる手段を設け、任意設定条件のタン゛り回
   路の加熱コイル内に被加熱材を置き、 イー１．インバータの微少出力による極めて短時間の試
   運転を極めて小時素間隔をへだてて複数回繰り返す間に
   、各試運転時に計測される周波数ｆを演算装置で設定周
   波数ｆＯと比較液算のうえ、両者が一致もしくは最近似
   となるまでアップダウンカウンタなカウントし、当該ア
   ップダウンカウンタからの出力を介して試運転休止の間
   に整合コンデンサの可変機構を動作させることにより、
   順次静電容量を！Ｉ４祭し、 イー２．上記に引続く試運転を沙数回繰り返す間に、各
   試運転時の上記向−を ＯＣ を液算装置で設定値２と比較演算のうえ、両者が一致も
   しくは最近似となるまでアップダウンカウンタをカウン
   トし、当該アップダウンカウンタの出力を介して試運転
   休止の間に整合トランスの可変機構を動作させることに
   より、順次タップの切り換えを行い、 口　上記タップ切り替えによって生ずる周波数ｆの設定
   周波数ｆｏからのずれを引続く試運転により一致させ、
   これによって生ずる商÷の設定値２からのずれを更 に引続く試運転により一致させる如く反復繰り返して周
   波数ｆおよび而立それ ＤＣ それが同時に設定周波数ｆＯおよび設定値２に収束する
   ようにした ことを特徴とする高周波紡導加熱装置における自動整合
   方法 ただし設定値２は当該インバータに固有の定格周波数に
   よる運転時の定格出力 電圧と定格直流電圧との比。 ２）タンク回路の共振周波数に同期した周波数で運転す
   るインバータを加熱電源とし、被加熱材の種類な異にす
   るに伴って予め負荷とインバータとの整合をとる場合に
   おいて、上記インバータを微少出力で運転可能に構成す
   るか、も１−りは微少出力で運転可能なタイプを用い、
   」―記タンク回路の整合コンデンサは総静電容量もしく
   は所定静電界ｌまでを可変機構によって所定最少静電容
   積単位で調整可能に構成するとともに、整合トランスを
   可変機構によってタップ切り替え可能に構成し７、イン
   バータの微少出力運転時の、ａ、高周波出力電圧Ｖｏを
   検出して周波Ｖｉｆを計測する手段、ｂ、当該出力電圧
   Ｖｏを検出して実効値に比例した直流電圧Ｖｏに変換す
   る手段、Ｃ，タンク回路に流れる高周波出力電流ＩＯを
   検出して実効値に比例した平滑直流電流Ｉｏに変換する
   手段、およびｄ０泊ｔ＆電圧Ｖｏを直流′直流■ＯＶ。 で除した商Ｔをめる手段を設け、任意 設定条件のタンク回路の加熱コイル内に被加熱材を置き
   、 イー１．　インバータの微少出力による極めて短時間の
   試運転を極めて小時素間隔をへたてて複数回繰り返す間
   に、各試運転時に計測される周波数ｆを演算装置で設定
   周波数ｆｏと比較演算のうえ、両者が一致もしくは最近
   似となるまでアップダウンカウンタをカウントし、尚該
   アップダウンカウンタからの出力を介して試運転休止の
   間に整合コンデンサの可変機構を動作させることにより
   、順次静電容蓄を調整し、 イー２．上記に引続く試：ｉ！に転を複数回繰り返す間
   に、各試運転時の上記商為を演 １゜ 算装置で設定値Ｚｏと比較演算のうえ、両者が一致もし
   くは最近似となるまでアップダウンカウンタをカウント
   し、当該アップダウンカウンタの出力を介して試運転休
   止の間に整合トランスの可変機構を動作させることによ
   り、順次タップの切り換えを行い、 口、上記タップ切り替えによって生ずる周波数ｆの設定
   周波数ｆｏからのずれを引続く試運転により一致させ、
   これによって生ずる商］の設定値Ｚｏからのずれを更Ｔ
   。 に引続く試運転により一致させる如く反Ｏ 復繰り返して周波数ｆおよび商−ｉそれぞれが同時に設
   定周波数ｆｏおよび設定値Ｚ。 に収來するようにした ことを特徴とする高局波防導加熱装置における自動整合
   方法 ただし設定値Ｚｏは当該インバータに固有の定格周波数
   による運転時の定格出 力電圧と定格出力電流との比。 ３、）加熱電源インバータに順変換部とは別個の補助電
   源を付加して微少出力で運転可能に構成した％許請求の
   範囲第１項および第２項記載の高周波紡導加熱装置にお
   ける自動整合方法。 ４）総静電容量もしくは所定静電、容量までを所定最少
   静電容量単位で調整可能な整合コンデンサが複数のコン
   デンサからなり、最少静電容量のコンデンサから順に尚
   該コンデンサの静電容量に対する比が２”（ｎは正の整
   数）の等比級数となる静′岨容欧をそれぞれ有した構成
   である特許請求の範囲第１項および第２項記載の高周波
   誘導加熱装置における自動整合方法。 ５、）負荷と加熱電源インバータとの整合をとる場合の
   被加熱材が常温状態にある特許請求の範囲第１項および
   第２項記載の高周波誘導加熱装置における自動整合方法
   。 ６、）負荷と加熱電源インバータとの整合をとる場合の
   被加熱材がキューり点以上の高温状態にある特許請求の
   範囲第１項および第２項記載の高周波誘導加熱装置にお
   ける自動整合方法。