JPS6271189A - High frequency heating gas turbine generator - Google Patents

High frequency heating gas turbine generator

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Publication number
JPS6271189A
JPS6271189A JP60213177A JP21317785A JPS6271189A JP S6271189 A JPS6271189 A JP S6271189A JP 60213177 A JP60213177 A JP 60213177A JP 21317785 A JP21317785 A JP 21317785A JP S6271189 A JPS6271189 A JP S6271189A
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JP
Japan
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frequency
gas turbine
temperature
heating
power generation
Prior art date
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Pending
Application number
JP60213177A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
中家 義人
厚 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野〕 本発明は高周波加熱用ガスタービン発電装置、特にガス
タービンエンジンが直結された高周波発電機によりjq
られた高周波電力を高周波加熱を行う加熱コイルに供給
する高周波加熱用ガスタービン発電装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a high-frequency heating gas turbine power generation device, particularly a high-frequency power generator directly connected to a gas turbine engine.
The present invention relates to a gas turbine power generation device for high frequency heating that supplies the generated high frequency power to a heating coil that performs high frequency heating.

[従来の技術] 加熱コイルに高周波電流を通してコイル内におかれた材
料を加熱する高周波加熱が鉄などの材料の焼き入れなど
に用いられており、電la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加熱材
料の均一な加熱が行われている。
[Prior Art] High-frequency heating, in which a high-frequency current is passed through a heating coil to heat the material placed inside the coil, is used for hardening materials such as iron. The heating effect is used to uniformly heat the heating material.

このような高周波加熱に用いる従来の高周波加熱用電源
装置は、第4図に示されるように、3相交流電源に接続
される端子10a、10b、10Cから交流電源が整流
器−12に供給されており、ここで直流に変換された後
に、整流器12の出力端子14a、14bを介して平滑
コンデンサ16及びインバータ18に供給される。従っ
て、平滑コンデンサ16にて平滑された直流電力はイン
バータ18にて単相の高周波電力に変換される。
In the conventional high-frequency heating power supply device used for such high-frequency heating, as shown in FIG. Here, after being converted to direct current, it is supplied to the smoothing capacitor 16 and the inverter 18 via the output terminals 14a, 14b of the rectifier 12. Therefore, the DC power smoothed by the smoothing capacitor 16 is converted into single-phase high frequency power by the inverter 18.

そして、この単相の高周波電力は端子20a、20bを
介して変圧器22に供給されており、この変圧器22に
て負荷とのマツチングを行う。この変圧器22には力率
改善用コンデンサ24及び加熱コイル26が接続されて
おり、変圧器22から供給される高周波電力によって加
熱コイル26内に入れられた被加熱体を加熱することが
できる。
This single-phase high-frequency power is supplied to a transformer 22 via terminals 20a and 20b, and the transformer 22 performs matching with the load. A power factor improving capacitor 24 and a heating coil 26 are connected to the transformer 22, and the object to be heated placed in the heating coil 26 can be heated by the high frequency power supplied from the transformer 22.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、前述した従来の高周波加熱用電源装置で
は、次の2つの問題点がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the above-described conventional high-frequency heating power supply device has the following two problems.

(1)高周波加熱用電源として3相交流電源などの商用
電源を用いており、商用電源が近くにない場所では高周
波加熱を行うことかできない。
(1) A commercial power source such as a three-phase AC power source is used as a power source for high-frequency heating, and high-frequency heating cannot be performed in a place where a commercial power source is not nearby.

(2)被加熱体の温度変化に伴なって被加熱体の比透磁
率及び抵抗率が変化し、最適な状態での高周波加熱を行
うことができない。
(2) As the temperature of the heated object changes, the relative magnetic permeability and resistivity of the heated object change, making it impossible to perform high-frequency heating in an optimal state.

すなわち、第5図に示されるように、比透磁率μは一般
に温度の変化ととも緩やかに下降して行きキュリ一点く
約770 ’ C)にて急激に落ちる特性を持っており
、強磁性体などではキュリ一点で比透磁率が1となる。
In other words, as shown in Fig. 5, the relative magnetic permeability μ generally decreases gradually as the temperature changes, and then suddenly drops at about 770' C), which is the characteristic of ferromagnetic materials. For example, the relative magnetic permeability is 1 at one Curie point.

また、抵抗率ρは被加熱体の温度が上昇するに従って上
昇し、キュリ一点近傍で最高点に達し、その後急激に落
ちる特性を有している。
Further, the resistivity ρ increases as the temperature of the heated object increases, reaches its highest point near the Curie point, and then rapidly decreases.

そして、前記比透磁率μ及び抵抗率ρが変ることによっ
て加熱回路の共振周波数を変化させる。
Then, by changing the relative magnetic permeability μ and resistivity ρ, the resonant frequency of the heating circuit is changed.

つまり、被加熱体を入れた加熱コイルのインダクタンス
しは、L=f(ρ、μ)で表わされれるため共振周波数
foはfo =Q (ρ、μ)で表わされる。従って、
実験和よれば、被加熱温度と共振周波数foの関係は第
6図に示されるような結果となり、被加熱体温度が上昇
するに従って共振周波数foが上昇することになり、加
熱コイル26による加熱状態が変化して効率の良い高周
波加熱を行うことができないという問題があった。
That is, since the inductance of the heating coil containing the object to be heated is expressed as L=f(ρ, μ), the resonant frequency fo is expressed as fo=Q(ρ, μ). Therefore,
According to the experimental sum, the relationship between the temperature of the heated object and the resonant frequency fo is as shown in FIG. There was a problem that the high frequency heating could not be carried out efficiently due to the change in the current.

1皿ゑ貝珀 本発明は上記従来の課題に鑑み成されたもので、その目
的は、商用電源のない場所でも高周波加熱を可能とし、
かつ被加熱体の温度変化に応じて効率の良い高周波加熱
ができる高周波加熱用ガスタービン発電装置を提供する
ことにある。
The present invention was made in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to enable high-frequency heating even in places without commercial power supply,
Another object of the present invention is to provide a gas turbine power generation device for high frequency heating that can perform high frequency heating with high efficiency according to temperature changes of a heated object.

[問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明は、ガスタービンエ
ンジンに高周波発電機を直結して高周波加熱用の発電装
置とし、このような装置番ごおいて、被加熱体の温度を
熱電対等の温度センサで検出し、この検出温度に対応し
て加熱コイルへ印加する電力の周波数を変化させること
を特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a power generation device for high frequency heating by directly connecting a high frequency generator to a gas turbine engine. It is characterized in that the temperature of the object to be heated is detected by a temperature sensor such as a thermocouple, and the frequency of the electric power applied to the heating coil is changed in accordance with the detected temperature.

[作用] 以上のような構成によれば、ガスタービンエンジンは1
万〜10数万rpmで回転するので、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高周
波電力が容易に取り出される。
[Operation] According to the above configuration, the gas turbine engine has 1
Since it rotates at 10,000 to 100,000 rpm, high-frequency power can be easily extracted from the generator by directly connecting the gas turbine engine and the generator.

そして、検出された被加熱体の温度に基づいて、温度の
変化によって変わる共振周波数に設定できるように電力
の周波数を変化させれば、最適な電力にて被加熱体を効
率良く加熱することができる。
Then, based on the detected temperature of the heated object, if the frequency of the power is changed so that it can be set to a resonance frequency that changes depending on the temperature change, the heated object can be efficiently heated with the optimal power. can.

[実施例] 以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する。[Example] Preferred embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図には本発明の好適な第1実施例が示されており、
図において、整流器12.インバータ18、平滑コンデ
ンサ16.力率改善用コンデンυ24及び加熱コイル2
6は従来装置と同一であるが、本発明では従来用いてい
た変圧器が不要となる。
A first preferred embodiment of the present invention is shown in FIG.
In the figure, rectifier 12. Inverter 18, smoothing capacitor 16. Condenser υ24 for power factor improvement and heating coil 2
6 is the same as the conventional device, but the present invention eliminates the need for the conventional transformer.

本発明において特徴的なことは、ガスタービンエンジン
を高周波発電機に直結することにより高周波電力を容易
に発生させ、かつこの電力の周波数を被加熱体の温度変
化に応じて可変としたことでおり、ガスタービンエンジ
ン28は高周波発電は30に直結され出力制御回路32
によりエンジン回転数か制御されている。
The characteristic feature of the present invention is that high-frequency power can be easily generated by directly connecting the gas turbine engine to a high-frequency generator, and the frequency of this power can be varied according to temperature changes of the heated object. The high frequency power generation of the gas turbine engine 28 is directly connected to the output control circuit 30.
The engine speed is controlled by

そして、加熱コイル26内に入れられた被加熱体34に
はその温度を検出するために熱電対等の温度センサ36
が設けられ、この温度センサ36の出力は周波数制御回
路38に供給されている。
A temperature sensor 34 such as a thermocouple is attached to the heated body 34 placed inside the heating coil 26 to detect the temperature thereof.
is provided, and the output of this temperature sensor 36 is supplied to a frequency control circuit 38.

この周波数制御回路38は被加熱体34の温度に対応し
た共(辰周波数foを第6図に示される特性に基づいて
算出しており、この共振周波数foになるようにインバ
ータ18を制御する。
This frequency control circuit 38 calculates a resonance frequency fo corresponding to the temperature of the heated body 34 based on the characteristics shown in FIG. 6, and controls the inverter 18 so as to reach this resonance frequency fo.

第1実施例は以上のような構成からなり、以下にその作
用を説明する。
The first embodiment has the above configuration, and its operation will be explained below.

本発明のガスタービンエンジン28は高周波加熱用30
に直結されているが、この結果、例えば86、00Or
pmで高周波発電機が運転される。この高周波発電機3
0は、数千ppm程度で回転する従来の発電機に比較す
れば、高周波電力を得るための中間装置が不要なため小
型軽量な装置として製作することが可能であり、第1実
施例においてその容量及び小川は従来型に比して1/2
0程度に軽減されている。従って、このようなカスター
ビンエンジン28と高周波発電!a30の絹み合わけに
て小型で持運び可能な高周波加熱用の発電装置を得るこ
とができ、商用電源のない場所にて高周波7J[]熱を
容易に行うことか可能である。
The gas turbine engine 28 of the present invention has a high frequency heating 30
As a result, for example, 86,00Or
A high frequency generator is operated at pm. This high frequency generator 3
Compared to conventional generators that rotate at several thousand ppm, the 0 does not require an intermediate device to obtain high-frequency power, so it can be manufactured as a small and lightweight device. Capacity and flow are 1/2 compared to conventional type
It has been reduced to about 0. Therefore, such a cast turbine engine 28 and high frequency power generation! By combining A30, a small and portable power generation device for high frequency heating can be obtained, and it is possible to easily generate high frequency 7J [] heat in places where there is no commercial power supply.

この高周波発?1Jt30は、前述L タ813. o
oor’pmで回転駆動すると、1,433112 (
7)高周波電力を出力し、この高周波電力は整流器12
及びインバータ18を介して加熱コイル26に供給され
る。
This high frequency emission? 1Jt30 is the aforementioned Lta 813. o
When rotating at oor'pm, 1,433112 (
7) Output high frequency power, and this high frequency power is passed through the rectifier 12.
and is supplied to the heating coil 26 via the inverter 18.

そして、この加熱コイル26は高周波電力により被加熱
体34を1JL1熱することどなるが、このときの被加
熱体34の)温度か温度セン+)36により周波数制御
回路38に供給され、周波数制御回路38では、第6図
に示されるような温度−共振周波数特性に基づいて検出
温度に対応した共振周波数foを算出する。そして、イ
ンバータ1Bは被加熱体34の温度に対応した共振周波
数foへ周波数変換を行い、加熱コイル26に変換され
た最適な周波数の電力を供給する。
Then, this heating coil 26 heats the object to be heated 34 by 1JL1 using high frequency power, but at this time, the temperature of the object to be heated 34 is supplied to the frequency control circuit 38 by the temperature sensor +) 36, and the frequency control circuit At step 38, a resonant frequency fo corresponding to the detected temperature is calculated based on the temperature-resonant frequency characteristic as shown in FIG. Then, the inverter 1B performs frequency conversion to a resonant frequency fo corresponding to the temperature of the heated body 34, and supplies power at the converted optimal frequency to the heating coil 26.

従って、共振周波数foに基づいた加熱コイル26の電
磁誘導により被加熱体34は効率良く加熱され、鉄など
の焼き入れを良好に行うことができる。
Therefore, the object to be heated 34 is efficiently heated by the electromagnetic induction of the heating coil 26 based on the resonant frequency fo, and iron or the like can be hardened well.

第2図には、本発明の第2実施例が示されており、この
第2実施例はインバータに温度検出信号に基づいた周波
数制御信号を供給してインバータ出力周波数を変化させ
る第1実施例と異なり、温度検出信号に基づいてガスタ
ービンエンジンの回転数を制御する構成からなる。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, which is a first embodiment in which a frequency control signal based on a temperature detection signal is supplied to an inverter to change the inverter output frequency. Unlike the above, the gas turbine engine is configured to control the rotation speed of the gas turbine engine based on the temperature detection signal.

図にa)いて、高周波発電機30の出力は整流器、イン
バータなどを介さず直接加熱コイル26に供給されてお
り、ガスタービンエンジン28の回転数に対応する高周
波電力が加熱コイル26に供給されている。そして、第
1実施例と同様に温度センサ36にて被加熱体34の温
度が検出され、周波数制御回路38を介して被加熱体3
4の温度に追従した共振周波数信号が出力制御n回路3
2に供給される。従って、出力制御回路32では変化す
る共振周波数foに合致するようカスタービンエンジン
28の回転数制御を行うこととなる。
In the figure a), the output of the high-frequency generator 30 is directly supplied to the heating coil 26 without going through a rectifier, inverter, etc., and high-frequency power corresponding to the rotational speed of the gas turbine engine 28 is supplied to the heating coil 26. There is. As in the first embodiment, the temperature of the heated body 34 is detected by the temperature sensor 36, and the temperature of the heated body 34 is detected by the temperature sensor 36, and the temperature of the heated body 34 is detected by the temperature sensor 36.
The resonant frequency signal that follows the temperature of 4 is the output control n circuit 3.
2. Therefore, the output control circuit 32 controls the rotation speed of the cast turbine engine 28 to match the changing resonance frequency fo.

なお、本発明はガスタービン発電機を高周波加熱に用い
ているが、被加熱体の温度に対応させて周波数を変える
ことは従来の発電機にも適用することができる。この場
合は、第3図に示されるように、温度センサ36による
温度検出信号に基づいて締出された共振周波数信号は周
波数ii+11aO回路38からインバータ18に供給
されてa3す、第1実施例と同様にこのインバータ18
にて電力周波数を共振周波数foに変化させる。
Although the present invention uses a gas turbine generator for high-frequency heating, changing the frequency in accordance with the temperature of the heated object can also be applied to conventional generators. In this case, as shown in FIG. 3, the resonant frequency signal cut out based on the temperature detection signal by the temperature sensor 36 is supplied from the frequency ii+11aO circuit 38 to the inverter 18 and a3. Similarly, this inverter 18
The power frequency is changed to the resonance frequency fo.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、カスタービンエ
ンジンに高周波発電機を直結したカスタービン発電装置
を高周波加熱に用い、かつ加熱体に対応してハ11熱コ
イルへ印加する電力の周波数を変化させるようにしたの
で、小型軽早化された装置にて商用電源のない場所でも
高周波電力を得ることができ、同時に被加熱体の温度変
化に対応して共振周波数での効率の良い高周波加熱を行
うことが可能となる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, a Kasturbine power generation device in which a high-frequency generator is directly connected to a Kasturbine engine is used for high-frequency heating, and an electric current is applied to the heating coil in correspondence with the heating body. By changing the frequency of the electric power that is generated, it is possible to obtain high-frequency electric power even in places without commercial power supply using a small, light and fast device. It becomes possible to perform high-frequency heating with high efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

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
置の好適な第1実施例を示す回路構成図、第2図は本発
明の第2実施例を示す回路構成図、第3図は従来の発電
機を用いて被加熱体の温度に対応した周波数の変換を行
った場合の回路構成図、 第4図は従来の発電装置により高周波加熱を行う場合の
回路構成図、 第5図は被加熱体の温度と比透磁率及び抵抗率との関係
を示すグラフ図、 第6図は被加熱体の温度と共振周波数の関係を示すグラ
フ図である。 12 ・・・ 整流器 18 ・・・ インバータ 26 ・・・ 加熱コイル 28 ・・・ ガスタービンエンジン 30 ・・・ 高周波発電機 32 ・・・ 出力制御回路 34 ・・・ 被加熱体 36 ・・・ 温度センサ 38 ・・・ 周波数制御回路。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a first preferred embodiment of the high-frequency heating gas turbine power generator according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a conventional circuit configuration diagram. Figure 4 is a circuit configuration diagram when converting the frequency corresponding to the temperature of the heated object using a generator. Figure 4 is a circuit diagram when high frequency heating is performed using a conventional power generator. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the temperature of the heated body and the relative magnetic permeability and resistivity. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the temperature of the heated body and the resonance frequency. 12... Rectifier 18... Inverter 26... Heating coil 28... Gas turbine engine 30... High frequency generator 32... Output control circuit 34... Heated object 36... Temperature sensor 38... Frequency control circuit.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ガスタービンエンジンと、このガスタービンエン
ジンに直結された高周波発電機と、を含む高周波加熱用
ガスタービン発電装置において、被加熱体の温度を検出
する温度センサと、前記検出温度に対応して加熱コイル
に印加する電力の周波数を変化させる周波数制御回路と
、を設け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。
(1) In a high-frequency heating gas turbine power generation device including a gas turbine engine and a high-frequency power generator directly connected to the gas turbine engine, a temperature sensor for detecting the temperature of a heated body and a temperature sensor corresponding to the detected temperature are provided. A gas turbine power generation device for high frequency heating, comprising: a frequency control circuit that changes the frequency of electric power applied to a heating coil.
(2)特許請求の範囲(1)記載の発電装置において、
高周波発電機の出力を整流する整流器と、この整流器出
力を所望周波数の交流信号に変換するインバータと、を
設け、前記被加熱体の温度検出信号に基づいて前記イン
バータの出力周波数を変化させることを特徴とする高周
波加熱用ガスタービン発電装置。
(2) In the power generation device according to claim (1),
A rectifier that rectifies the output of the high-frequency generator and an inverter that converts the output of the rectifier into an AC signal of a desired frequency are provided, and the output frequency of the inverter is changed based on the temperature detection signal of the heated object. A gas turbine power generation device for high frequency heating.
(3)特許請求の範囲(1)記載の発電装置において、
前記被加熱体の温度検出信号に基づいて前記ガスタービ
ンエンジンの出力周波数を変化させることを特徴とする
高周波加熱用ガスタービン発電装置。
(3) In the power generation device according to claim (1),
A gas turbine power generation device for high frequency heating, characterized in that the output frequency of the gas turbine engine is changed based on a temperature detection signal of the heated object.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5276741A (en) * 1975-12-19 1977-06-28 Meidensha Electric Mfg Co Ltd Controlling method of highfrequency invertor
JPS5846244A (en) * 1981-09-14 1983-03-17 Kawasaki Heavy Ind Ltd Reduction gear for gas turbine

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