JPS63102194A - 局部加熱用実投入電力制御方法 - 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】 Ａ　産業上の利用分野 本発明は、局部加熱に用いられる加熱装置につき、有効
加熱に係る実投入電力を制御する方法に関する。

Ｂ　発明の概要 本発明は、局部加熱用実投入電力制御方法において、電
源からの出力電力と電気回路損失、負荷内の損失とから
導出した有効加熱電力を設定加熱電力に一致させるよう
電源を制御することにより、高精度な加熱電力制御を行
なうものである。

Ｃ１従来の技術問題点 局部加熱において電子管式の発振装置を例にとり説明す
る。電子管発振装置では、従来２０！に以上のものにあ
っては、周波数が高いため生産現場で高周波電力値を簡
単に計測できる手段がない。

したがって、電子管（以下発振管という）の高周波出力
電力を直接計測できないことから、これに代えて、発振
管の入力側で直流入力値を計測し、この値によって、間
接的に高周波出力側の制御を行なったり、高周波出力値
におきかえて必要な装置の定格の推定やラインでの電力
制御を行なっている。したがって、間接的な制御となる
ので、精度が悪い欠点がある。

また、自動化に際して、直流入力値を使用する場合、例
えば同一の溶接ライン（装置）や熱処理ライン内等では
、例えば、発振管の発振効率（直流入力値と高周波出力
値との比）や、伝送損失を固定して考えることができる
ので、負荷である被処理物が変った場合でも、実績値を
統計的に処理することが何とか対応できるが、ラインや
装置が異なる場合には、上述の発振効率や伝送損失など
も異なり、別のラインの直流入力値と高周波出力値の関
係は適用できないので、ラインごとに改めて実績値を積
重ねざるを得ない。

いずれにしても、高周波電力を直接計測できず間接的な
直流入力を利用したり実績値を積重ねることによ秒制御
を行なっており、第８図に示す入力や中間損失が正確に
得られないことから負荷への加熱実入力が推定でしか得
られず、電力の高精度な制御はできなかった。

本発明は、上述の問題に鑑み、加熱実入力を高精度に制
御する局部加熱用実投入電力制御方法の提供を目的とす
る。

Ｄ、　問題点を解決するための手段 上述の目的を達成する本発明は、加熱子に加熱材料が無
い無負荷計測にて電源からの出力電力演算によ＃）電気
回路損失ＷＥを求め、上記加熱子に有効加熱部を皆無と
するか又は掻刃発熱を抑えたダミー負荷の計測にて電源
からの出力電力演算により負荷内の損失Ｗを求め、更に
上記加熱子に加熱材料が存在する実負荷計測にて電源か
らの出力電力から上記損失■、叉の引算により有効加熱
電力を求め、この有効加熱電力と設定加熱電力とを比較
してこれらを一致させるよう電源の出力電力を制御する
ことを特徴とする。

最近においては、高周波に対応して高速の瞬時波形をス
トレージできる高速デジタルストレージ可能な計話が出
現しているので高周波での実効値演算ができろ。

Ｅ、実施例 ここで、第１図ないし第７図を参照して本発明の詳細な
説明する。第１図は本発明方法に当って計測のための電
子管発振回路図である。まず、この回路から説明するに
、１は電圧調整用の電力制御器、２は変圧器、３は逆変
換器、４は発振用電子！（発振管）、５はリアクトル５
ａとコンデンサ５ｂとからなり整流リップルを平滑する
低周波フィルタ、６ａは高周波電流用チア−クコイル、
６ｂは直流カットコンデンサ、７，８はタンク回路を形
成するコンデンサ、９はタンク回路を形成して出カドラ
ンスとなるマツチングトランス、１０は２個のグリッド
帰還コンデンサ、１１はグリッドチョークコイル、抵抗
器、コンデンサの組である。

かかる発振回路において、発振管４のプレートとカソー
ドとの間には、抵抗分圧器１２が接続され、この抵抗分
圧器１２により瞬時のプレート電圧波形ｅＭＦが検出で
きる。

発振器４のプレート側には、高周波変流器１３が備えら
れ、この変流ＷＬ３によって瞬時のプレート出力電流波
形ｌＨＰが検出できろ。

更に、コンデンサ７．８とマツチングトランス９とによ
り形成されろタンク回路には、大電流高周波変流器１４
が備えられ、共振回路電流波形１ｔが検出できろ。

抵抗分圧器１２、高周波変流器１３、大電流高周波変流
器１４からの電圧波形や電流波形”ＨＦ”　ＨＦ”　ｔ
　’よ、高周波であるため数セのデータ・ストレージの
計測が行なわれ、マルチプレクサ１５を介してデジタル
メモリ１６に波形データが記惚される。そして、その後
演算処理部１７にて波形データの転送・Ｆ２算が行なわ
れ、高周波電力ＰＨ２や電流■、等の実効値が得られる
。

なお、第１図においてマツチングトランス９の２次側は
、加熱用コイルＨにつながっている。このコイルＨに対
しＰは被加熱物であって第１図の実施例ではパイプであ
る。

かかる第１図の回路図により計測方法を説明する。発振
装置をｙＪＸｒＡシて抵抗分圧器１２による電圧ｅＨＦ
’高周波電流’ＨＰを検出してデジタルメモリ１６に波
形データを記憶後演算ＥＨＰ’ｌＨＦを求める。ここで
、Ｔは周期であり、電力Ｐ１は負荷インピーダンスの状
態により変化する。

一方、無負荷時にて得られる高周波電力ＰＨＦｔは、伝
送損失及びコイル損失からなる伝送回路（電気回路）の
損失ちと等しく、しかも大↑は流高周波変流器１４によ
り高周波電流波形ｉ、により演算で求めた実効値！、の
Ａ乗に比例する。ここで、Ａは例えば１．８から２．２
などの数値があげられる。こうして、比例定数をへとす
るとＰＨＦＩ　＝　Ｗｌ！　＝　Ｋｔ　’　：の式が成
立する。

ここで’　ＰＨＦＩはＥＨＦ’−ＩＨＦとの実測と演算
により求まり、Ｉ、も実測と演算とにより求まる。

つぎに、第２図（ｂｌに示すように加熱コイルＨを有す
る誘導式の装置にあって、加熱部を形成しないようすな
わち通電回路を形成しないよう切れている被加熱物Ｐで
あるダミー負荷（パイプ）Ｐ、にてＩ　Ｈ，−Ｅ、、か
ら高周波電力ＰＨＦ２を求める。この場合、高周波電力
Ｐ。Ｆ２から前述の伝送回路の損失＼を差引いた電力は
、外周パイプ損失と内周パイプ損失との和の負荷内にお
けろ損失公人となり、しかも大電流高周波変流諾１４に
よる高周波電流１ｔにより演算で求めた実効値ｌｔのＡ
乗をＰ、、ＩＰ□から引いた値となり、ＷＬ＝ＫＬ−１
τの形に求められる。すなわち、パイプＰ内の損失公判
を求めると、ＷＬ　＝　ＰＨＰ２−Ｗ！　＝　ＰＨｕｔ
−ＫＬ・Ｉ：＝に、・■：となる。

つぎに加熱コイルＨ内に第２図＋８）の如く被加熱物で
あるパイプＰ６が挿入されて実負荷時の計測を行ない、
Ｖ字状のエツジ部を加熱して溶融接合する。この場合の
実負荷時の発振管１４の高周波電力ＰＨＦ３は、有効加
熱電力をＰ。

とすると、次式となる。

ｐ　　＝ｐ＋ｗ＋ｗ Ｐ、　＋　Ｋ、（＋　ＫＬＩτ この結果、ｐ、、３は実負荷時のＩＭＦ・ＥＨ−とて求
まり、■、■も求まるので、有効加熱電力ξを得ること
ができる。

かかる有効加熱電力の計測を行なった後、第３図に示す
ように有効加熱電力Ｐ、と設定加熱電力へとを比較器１
８にて比較し、この有効加熱電力Ｐ、が設定加熱電力Ｐ
Ｈになるようにコントロールユニット１９にて演算され
、電源（本実施例では第１図に示す電力料ｔ＆ｊＷＬや
発振管４など）を制御し出力電力４を得るものである。

本来加熱有効電力Ｐ、は被加熱部位の理論的発生熱量を
直接表現できるはずであるが、実際はこの発生熱量の正
味加熱電力に比例する値であるので、この値により比較
演算を行なってｆ４源を制御しているものである。第３
図は第１図の回路に比較器８やコントロールボックス１
９が取付けである図で、演算機能を表示するため第１図
より簡略化しである。

第１図ないし第３図の説明は、誘導式の発振管に基づく
ものであるが、本発明では接触子を加熱部位に当てて計
測する接触式の通電加熱にも適用でき、また、発振管の
電源部を有するもののみならず後述の中周波インバータ
、サイリスタスイッチ、商用周波数の各加熱にも適用す
ることができる。この結果、電力計測手段は第４図に示
すように簡単なブロックとすることができ、電源からの
出力電力Ｐ、、に対しＰＴとＣＴ等による損失測定によ
ゆ有効加熱電力を得ることができる。

前述の実施例ではダミー負荷による電力測定を通電部を
形成しない第２図（ｂｌに示すパイフＰ、にて行ない電
力ＰＨＰ□と損失Ｗ、を求めたのであるが、被加熱物が
第５図（ａｌのような通電回路を形成させたり第６図（
ａ）に示す板状のものにおける通電回路を形成する場合
には、熱の発生を極力少なくして加熱電力を少なくする
ように、第５図の例では銅管Ｃｕをはさみ込んで水を通
したり（第５図ｔｂ））、第６図の例では板の両側に銅
ＷＣｕを密着させて水を通すことにより　（第６図（ｂ
））、有効加熱電力を抑制して負荷損失分を得るように
している。

また、第７図は電源部の３つの例を示しており、これら
電源部を用いた局部加熱装置でも加熱電力制御が行なえ
る。ここで、第７図（１１は商用周波数加熱電源、（ｂ
ｌはサイリスクスイッチ加熱電源、ｔｃ＋は中周波イン
バータ加熱電源を示している。

Ｆ　発明の詳細 な説明したように本考案によれば、実投入有効電力制御
が精密に行なうことができ、外乱による変化に対応でき
非定常使用条件下での制御が可能となり、無駄のない最
適で正確な加熱ができて製品の品質を維持できるなどの
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の実施例で、第１図は計測
のための回路図、第２図（ａ）は実負荷加熱状態図、第
２図（ｂｌはダミー負荷加熱状態図、第３図、第４図は
制御ブロック図、第５図（ａｌ　（ｂｌ、第６図ｆａ）
　（ｂ）は実負荷とダミー負荷との加熱状態図、第７図
ｆａ）　（ｂｌ　（ｃ）は電源部の回路図、第８図は局
部加熱の損失を現わすブロック図である。 図　　　　　中、 １８は比較器、 １９はコントロールユニットである。 第１図 第２図 ダミー！！！行４ゴミ１ｅピ目 第３図 第４図 制御７’ＣＩ＋９７　　　６エ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加熱子に加熱材料が無い無負荷計測にて電源からの出力
   電力演算により電気回路損失Ｗ＿Ｅを求め、上記加熱子
   に有効加熱部を皆無とするか又は極力発熱を抑えたダミ
   ー負荷の計測にて電源からの出力電力演算により負荷内
   の損失Ｗ＿Ｌを求め、更に上記加熱子に加熱材料が存在
   する実負荷計測にて電源からの出力電力から上記損失Ｗ
   ＿Ｅ、Ｗ＿Ｌの引算により有効加熱電力を求め、この有
   効加熱電力と設定加熱電力とを比較してこれらを一致さ
   せるよう電源の出力電力を制御する局部加熱用実投入電
   力制御方法。