JPS62247800A - 高周波加熱用ガスタ−ビン発電装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は高周波加熱用ガスタービン発電装置、特にガ
スタービンエンジンに直結された高周波発電機により得
られる高周波電力を加熱コイルに供給して被加熱体を加
熱する高周波加熱用ガスタービン発電装置の改良に関す
る。

［従来の技術］ 加熱コイルに高周波電流を流してコイル内に配置された
材料を加熱する高周波加熱装置が鉄等の材料の焼入れ等
に用いられており、電磁誘導において生じる渦電流ある
いは誘電損失により生ずる加熱作用を利用して被加熱体
の均一な加熱が行われている。

このような高周波加熱に用いられる従来の高周波加熱用
電源装置として、本イ′１出願人の出願に係る特願昭６
０−２２４２０７号に記載の技術が周知であり、前記技
術は第３図に示されるように、位相検出信号によりガス
タービンエンジン１０の回転数を制御する構成から成る
。

すなわち、図において高周波発電機１２の出力は整流器
やインバータ等を介さず直接加熱コイル１４に供給され
ており、ガスタービンエンジン１０の回転数に対応する
高周波電力か加熱コイル１４に供給される。そして、こ
の加熱］イル１４は高周波電力により被加熱体２２を加
熱することとなるが、このときの供給電力の電圧及び電
流の位相が位相検出器１６にて検出され、位相検出信号
は周波数制御回路１８に供給される。

従って、この周波数制御回路１Ｂは電圧位相と電流位相
とが一致するように出力制御回路２０を制御し、出力制
御回路２０は加熱］イル１４に供給される電力周波数が
共振周波数となるようにガスタービンエンジン１０の回
転数を制御することになる。

以上により、小型軽量化された装置にて商用電源のない
場所においても高周波電力を得ることができ、また被加
熱体２２の加熱状態等に対応して安定した出力状態が維
持でき、効率の良い高周波加熱を行うことが可能となる
。

［発明が解決しようとする問題点］ 冷却後の剛性の低下により要求性能から外れてしまうこ
ととなる。ところで、前述した従来の技術において、被
加熱体２２の温度（５１、作業者か光学センサ等を用い
て測定するという手段が採られていたため、大量に被加
熱体の加熱を行う場合には、全ての被加熱体の温度測定
を行おうとすると測定作業が煩わしかった。また、加熱
温度に再現性があること等の経験的事実から、従来は初
回のロットのみの温度測定を行っていた。

以上のように、従来は温度測定手段と加熱装置とは分離
されていたため、迅速適確な温度制御を行うことが困難
であった。また、被加熱体毎に温度を測定しようとする
と膨大な工数が必要であった。

発明の目的 この発明は係る問題点を解決するためになされたもので
、被加熱体の測定温度をフィードバックして該測定温度
に基づき加熱装置を制御し、被加熱体の過加熱を防止す
るようにした高周波加熱用ガスタービン発電装置の提供
を目的とする。

［問題点を解決するための手段及び作用］この発明に係
る高周波加熱用ガスタービン発電装置は、ガスタービン
エンジンに直結された高周波発電機により発生する高周
波電圧を加熱コイルに印加し、誘導加熱により加熱コイ
ル内に配置された被加熱体を加熱する装置であって、被
加熱体の近傍に配置され該被加熱体の温度を検出する温
度検出センサと、該被加熱体の温度と予め定められた設
定温度とを比較しこのときの温度差に応じて発電機の界
磁電流を制御する制御回路とを備えたものである。

以上の構成において、ガスタービンエンジンは通常１万
〜１０数万ｒｐｍの高速にて回転するので、ガスタービ
ンエンジンと発電機とを直結することにより発電機から
は容易に高周波電力を取り出すことができる。そして、
前記温度検出レンサは、被加熱体の温度を常時検出して
おり、前記制御回路においてこのときの検出温度と予め
設定された設定温度とが比較され、その温度差に応じて
発電機の界磁電流が制御されるとともにガスタービンエ
ンジンの回転数が制御される。

このようにして、被加熱体の過加熱を防止することがで
きるほか被加熱体の適確な温度管理を行うことが可能と
なる。

［実施例］ 以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を説明する。

第１図には本発明に係る高周波加熱用ガスタービン発電
装置の構成が示されている。

同図において、ガスタービンエンジン２４の主軸２６は
数万ｒｐｍ以上の高速にて回転し、このガスタービン２
４には高周波発電機２８が直結されている。このため、
高周波発電機２８は著しく小型軽量な装置として形成す
ることが可能となる。

前記高周波発電機２８には接点３０ａ、３０ｂを介して
力率改善用コンデンサ３２及び加熱コイル３４が接続さ
れており、この加熱］イル３４は高周波電力により該加
熱］イル３４内に配置された被加熱体３６を加熱するこ
ととなる。前記ガスタービンエンジン２４は燃料制御回
路３８によりその出力が制御され、また高周波発電機２
８は界磁制御回路４０により高周波発電機２Ｂの界磁」
イル４２に供給される界磁電流が制御される。

ここで、本発明の特徴的なことは、前記被加熱体３６の
近傍に配置され該被加熱体３６の温度を検出する温度検
出センＩ↓４４と、被加熱体３６の温度と予め定められ
た設定温度とを比較しこのときの温度差に応じて前記高
周波発電は２８の界磁電流を制御する制御回路４６とが
設けられていることである。

本実施例において、前記温度検出センナ４４は被加熱体
３６の温度を測定してその検出信号を制御回路４６に送
り、制御回路４６ではこのときの信号を基に被加熱体３
６の温度が予め定められた設定温度（例えば１２００″
Ｃ）以上か否かを判断し、その温度差に応じた信号を界
磁制御回路７′ＩＯに入力する。そして、界磁制御回路
４０では、制御回路４６から送られてきた信号の大小に
応じて界磁コイル７１２の端子７！２ａ、７１２ｂに界
磁電流を供給する。前記界磁コイル４２は高周波発電機
２８の内部に設けられており、該界磁コ１イル／１２に
流れる界磁電流によって高周波発電４２１２８の出力が
制御される。

従って、被加熱体３６の温度が予め定められた設定温度
に達していれば界磁電流を切り加熱が終了するが、この
とき制御回路／１６では、被加熱体３６の要求される加
熱工程が連続加熱か又は単発加熱か、更に再加熱かを判
断した後、ガスタービンエンジン２４の回転数を必要に
応じてアイドリング状態にしたり、又は停止トさＩる制
御を行う。

次に、第２図に基づき前記制御回路４６による本実施例
の制御フローチャー）・を説明する。

まずステップ１０１において、加熱指令としての「トＩ
ＥＡＴ信号」がオン状態どなっているか否かが判断され
る。オン状態Ｃ゛あればステップ１０２においてガスタ
ービンエンジンのアイドリングを解除し、界磁制御回路
４０に信号を送って界磁コイル４２に流れる界磁電流Ｉ
ｆをｒ　Ｆ　Ｕ　Ｌ　Ｌ　Ｊ状態にするとともに、被加
熱体の温度ＴＢを測定する。そして、ステップ１０３に
おいて被加熱体の温度が予め定められた設定値、例えば
１２００°Ｃに達しているか否かが判断され、達してい
ないならばステップ１０１に戻る。

設定値に達しているならば、過加熱を防止するためステ
ップ１０４において界磁電流時をＯとし、燃料制御回路
３８に信号を送ってガスタービンエンジン２４をアイド
リング状態とする。

なお、一旦被加熱体が１２００°Ｃに達したとしても、
後加工の状態によっては第２の設定値（例えば１０００
’　Ｃ）付近に保つ必要がある場合がある。このような
ときはステップ１０５においてｒＨＥＡＴ信号」がオン
状態か否かを判断し、ｒＮＯＪのときはステップ１１０
においてエンジンをアイドリング状態とし、ｒＹＦｓＪ
のときはステップ１０６において被加熱体の温度ＴＢを
検出する。このとき、被加熱体の温度（ＴＢ）と前記第
２の設定値（Ｔ２）との差（ＴＢ−丁、）が−ΔＴ２１
より小さいときは、ステップ１０９において界磁電流Ｉ
ｆを増加しステップ１０５に戻る。また、（ＴＢ−Ｔ２
）が−ΔＴ２１より大きいときはそのままステップ１０
５に戻る。

更に、ステップ１０６において被加熱体の温度Ｔ８を検
出した後、加熱温度が高くなり過ぎたときには、ステッ
プ１０８において被加熱体の温度（ＴＢ）と第２の設定
値（Ｔ２）との差が判断される。すなわら、ＴＢ−Ｔ２
≧ΔＴ２２て−あれば、ステップ１０４において界磁電
流１ｆをＯとする。

また、ＴＢ−Ｔ２　＜ΔＴ２２のときはステップ１０９
において界磁電流■ｆの増加を続（）る。

このように、−置設定温度１２００’　Ｃまて加熱した
被加熱体を、室温状態に冷却さけずに第２の設定値（１
０００’　Ｃ）付近に保つことができる。

前記ステップ１０１において、ｒ　ＨＦ　Ａ　Ｔ（ｉｊ
ｉがオン状態になっていないときは、燃料制御回路３８
に信号を送りステップ１１０においてガスタービンエン
ジン２４をアイドリング状態とする。

このように制御するのは、再加熱するまでの間ガスター
ビンエンジンが高速回転しているよりも、アイドリング
状態としていたほうが燃料の節約となるためである。

次に、ガスターじ゛ンエンジンがアイドリング状態とさ
れた後、ステップ１１１においてガスタービンエンジン
の運転信号（ＬＯＡＤ信号）がオン状態か否かが判断さ
れる。オン状態のときステップ１０１に戻り、オフ状態
のときはステップ１１２において制御回路３８を介して
ガスタービンエンジンをストップさせる。

以上説明したように、本発明の実施例によれば、被加熱
体の温度が予め定められた設定温度に達すると高周波発
電機の界磁電流を切り被加熱体の過加熱を防止すること
ができる。また、商用電源のないところにおいても高周
波電力を発生させることが可能であり、実用的な高周波
加熱用ガスタービン発電装置を得ることができる。

［発明の効果］ この発明は以上説明したごとく、被加熱体の近傍に配置
され該被加熱体の温度を検出する温度検出センサと、被
加熱体の温度と予め定められた設定温度との温度差に応
じて前記高周波発電機の界磁電流を制御する制御回路と
を備えたことにより、被加熱体の過加熱を有効に防止す
るとともに被加熱体の温度管理を適確に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る高周波加熱用ガスタービン発電装
置の構成説明図、 第２図は本実施例に用いられろ制御フローチャート説明
図、 第３図は従来の高周波加熱用ガスターじ゛ン発電装置の
概略構成説明図である。 ２４　・・・　ガスタービンエンジン ２８　・・・　高周波発電機 ３４　・・・　加熱コイル ３６　・・・　被加熱体 ３８　・・・　燃料制御回路 ４０　・・・　界磁制御回路 ４４　・・・　温度検出センサ ４６　・・・　制御回路。 第２図 々◇め 粘号。。　　Ｎ。 １０２、、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　、プ・イト・しにＴる、　　ブイトルＪ１
１１ ・号。。　ＹＥＳ 工ｆ　２　ＦＵＬＬｆ’？’；’　　　　　、、２Ｎ。 ユンジ゛ンヌ）ラフ０ Ｌｓ　２　ａ比 般す 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガスタービンエンジンに直結された高周波発電機
   により発生する高周波電圧を加熱コイルに印加し誘導加
   熱により加熱コイル内に配置された被加熱体を加熱する
   高周波加熱用ガスタービン発電装置において、被加熱体
   の近傍に配置され該被加熱体の温度を検出する温度検出
   センサと、被加熱体の温度と予め定められた設定温度と
   を比較しこのときの温度差に応じて前記高周波発電機の
   界磁電流を制御する制御回路とを備え、被加熱体の過加
   熱を防止するようにしたことを特徴とする高周波加熱用
   ガスタービン発電装置。