JPS63244578A - 誘導加熱装置の温度制御方法 - 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】 ［産業上の利用分野１ この発明は、金属管を熱処理等の処理をするに際し、金
属管を一定の温度に加熱するための誘導加熱装置の温度
制御方法に関する。

［従来の技術１ 金属管を誘導加熱装置にて誘導加熱した後、後段にて熱
処理等の処理を行なう場合、均一な特性の製品が得られ
るよう、その加熱温度を均一に保つ必要がある。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、加熱時の金属管への表面投入エネルギー密度
である加熱速度の差異や、金属管の種々の肉厚により、
加熱直後の金属管の厚さ方向に温度差が生じるばかりで
なく、加熱された金属管の後段への移動時間差により、
金属管の平均温度や表面温度が変化し、一定した温度の
被加熱物を得ることはできなかった。

この発明は、加熱速度や金属管の肉厚等に依存すること
な、く、金属管を一定の温度に加熱できる誘導加熱装置
の温度制御方法を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段ｌ この発明の誘導加熱装置の温度制御方法は、熱処理等の
処理のために、金属管の厚さ方向に一定の温度に加熱す
るための温度制御方法であって、金、８ｃ管を誘導加熱
する加熱手段と、前記加熱手段の出力を制御するための
出力制御手段と、前記加熱手段で加熱された金属管の表
面温度θｐを測定する表面温度測定手段と、金属管に対
する加熱温度θＳを設定するための温度設定手段と、設
定温度θＳと、表面温度θｐから算出した金属管の平均
温度θａνとの温度差へ〇を演算する演算手段とを備え
、前記演算手段により得られた温度差Δθをフィードバ
ック信号として上記出力制御手段に入力することにより
、上記加熱手段で金ＰＡ管を一定の温度に加熱すること
を特徴とする。

［作用１ 上記構成によれば、演算手段により、まず、表面温度設
定手段で測定された金属管の表面温度θｉ）から該金属
管め平均温度θａｖが演算され、そして、温度設定手段
で設定された金属管の加熱温度θＳと前記平均温度θａ
ｖとの温度差Δθが算出される。この温度差Δθを加熱
手段の出力を制御する出力制御手段のフィードバック信
号として用いることにより、該加熱手段で加熱される金
属管の加熱温度を一定にすることができる。

［実施例］ ！￥Ｓ１図は、この発明の誘導加熱装置の温度制御方法
を適用した誘導加熱装置の１実施例を示している。

１は、被加熱物である金属管であり、２は、金ＪｉｆＣ
管１を誘導加熱するための誘導加熱コイルである。３は
、誘導加熱コイル２に電力を供給するための電源装置で
あり、４は、電源装置３の出力を制御するための温度制
御装置である。５は、誘導加熱コイル２の出側における
金属管１の表面温度θ１）を検出する温度検出器であり
、６は、金属管１の加熱温度θＳを設定するために温度
設定器である。７は、前記温度検出器５および温度設定
器６からの入力により、所定の演算を行ない、前記の温
度制御装置に対して制御信号を送出する演算制御部であ
る。

第２図は所定の肉厚の金属管１を誘導加熱したときの、
金属管１の表面温度と内面温度との温度変化を示したも
のである。加熱開始時には、金属管１の外表面から温度
が上昇し、一定時間後に金属管１の内面も上昇し始める
。その後、金属管１の内外面は、投入したエネルギーの
大きさに比例した一定の温度差で上昇するが、この一定
温度差で温度が上昇するまでの時間をトランジェント時
間と呼んでいる。さて、金属管１の表面温度と内面温度
との温度差Δθは、誘導加熱コイル２を通り抜け、加熱
が終了した時点Ｔにおいて最大Δθｍａｘとなり、その
後は、表面からの放熱により、表面温度と内面温度とが
漸次、一定の平均温度θａｖに落ち着く。一般の加熱装
置では、金属管の表面の過熱を防止するために、前記温
度差Δθも一定値以下となるように制限していて、この
ため、温度差Δθのトランジェント状態を通過してから
加熱完了するように設計されている。従って、Δθ＋ｎ
ａ×は、次式で計算できる。

ユニで、　Ａ：定数 Ｐ：表面投入エネルギー密度（Ｗ／＋Ｉ＋２）を二金属
管の肉厚 Ｋｃ：金属管の熱伝導率（Ｗ／義℃） Ｆ（Ｐｎ／Ｐｏ＋ｔ／δ）：放熱損、投入エネルギー密
度、肉厚及び浸透深さによる補正係数 平均加熱温度θａｖは、加熱直後の表面温度θｐからΔ
θ＋ａａｘ／　２を差し引いた値とみなせることから、 平均温度θａｖ＝ で求められる。この平均温度θａＶをフィードバック信
号として用いることにより、投入エネルギー密度、肉厚
等の影響を排除することができる。

以下、第１図の装置を用いてこの発明による温度制御方
法を説明する。

まず、電源３により供給される電力により運転される誘
導加熱コイル２内に挿通した金属管１を誘導加熱しつつ
所定の速度で金属管１をその軸方向に移動させる。この
誘導加熱フィル２で誘導加熱された直後の金属管１の表
面温度θｐが温度検出器５により検出され、この表面温
度θｌ）を表わす信号は演算制御部７に印加される。演
算制御部７では、上記温度検出器６から印加される金属
管１の表面温度θｐと（１）式に基づいて金属管１の平
均温度θａｖが演算される。そして、温度設定３６によ
る設定温度θＳから上記のようにして得られた平均温度
θａｖを差し引いた値Δθ Δθ＝θＳ−θａｖを演算する。このΔθが補正信号、
即ち、フィードバック信号として温度制御装置４に入力
される。これにより、らし、設定温度θＳと平均温度θ
ａｖに差異がなく、Δθが（）の場合は、現在、電源３
から誘導加熱コイル１に供給される電力はそのまま一定
に保たれる。もし、ΔθがＯでない場合は、そのΔθの
値に応じて制御装置４は、金属管１の平均温度θａνが
設定温度θＳとなるよう、電源３の出力を制御する。

［発明の効果１ この発明によれば、加熱手段で加熱された金属管の表面
温度から演算した該金属管の平均温度を加熱手段のフィ
ードバック信号として用いたので、該加熱手段により加
熱される金属管の加熱温度を一定に保つことが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の誘導加熱装置の温度制御方法を適用
した誘導加熱装置の１実施例を示す制御ブロック図、第
２図は、この発明の制御方法における温度制御を説明す
るための温度図である。 １・・・金属管、２・・・誘導加熱コイル、３・・・電
源装置、４・・・温度制御装置、５・・・温度検出器、
６・・・温度設定器、７・・・演算制御部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱処理等の処理のために、金属管の厚さ方向に一
   定の温度に加熱するための温度制御方法であって、金属
   管を誘導加熱する加熱手段と、前記加熱手段の出力を制
   御するための出力制御手段と、前記加熱手段で加熱され
   た金属管の表面温度を測定する表面温度測定手段と、金
   属管に対する加熱温度を設定するための温度設定手段と
   、設定温度と、表面温度から算出した金属管の平均温度
   との温度差を演算する演算手段とを備え、前記演算手段
   により得られた温度差をフィードバック信号として上記
   出力制御手段に入力することにより、上記加熱手段で金
   属管を一定の温度に加熱することを特徴とする誘導加熱
   装置の温度制御方法。