JPS6342831B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブル
導体などの誘導加熱物の温度測定法に関するもの
である。

被測定金属に高周波渦電流を流して、その誘導
コイル側からみたインピーダンス変化により被測
定金属の温度を測定しようとする場合、鈍金属の
ように温度による金属の固有電気抵抗の変化が大
きい場合には、抵抗Ｒの変化を検出して測定する
方が感度がよくなる。この場合、抵抗Ｒの変化の
検出感度は、誘導コイルと被測定金属間の電気的
な結合効率ηに比例する。ηは(1)式で示される。

η＝１／１＋R₁／A²R₂ (1) 但し、R₁：コイル実効抵抗 R₂：被加熱物の実効抵抗 Ａ：Ｍ／L₂ Ｍ：誘導コイルと被測定金属間の相互誘
導係数 L₂：被測定金属のインダクタンス ここで、Ａ及び被加熱金属のR₂が一定とする
とηはR₁が小さい程大きくなることがわかる。

従来、被加熱金属の温度を測定しようとする場
合、大型のコイルによりR₁を低くしたコイルを
挿入することは難しく、測定専用の小さなソレノ
イドを挿入していた。

このためＲ変化の検出感度が小さく、測定精度
が十分でなかつた。

また、ソレノイドを用いた細長い金属の誘導加
熱コイルでは、一般にソレノイド端の磁束が少な
いこと、熱が外部に逃げること等により中心部よ
り温度が低くなる傾向にある。

ところが、誘導加熱そのものを使つて被加熱体
の実効抵抗あるいは温度を測定しようとすると、
不均一な被加熱体の温度しか測定できない。

例えば細長い棒状加熱体の温度分布は中心部が
高くなることは容易に推定ができ、この中心部の
温度を重点的に測定しようとするときには有効な
手段がなかつた。

本発明は上記の状況に鑑みなされたものであ
り、誘導加熱中の被加熱金属の温度及び任意の位
置の部分温度の測定ができる誘導加熱物の温度測
定法を提供することを目的としたものである。

本発明の誘導加熱物の温度測定法は、誘導加熱
コイル内に被誘導加熱金属を挿入した状態で上記
誘導加熱コイルにインピーダンス測定用の誘導加
熱電源より周波数の高い異周波数電圧を印加し、
上記被誘導加熱金属を含めた状態で上記誘導加熱
コイルのインピーダンスを求めた後、誘導加熱電
源を用いて上記誘導加熱コイルに通電し、被誘導
加熱金属を加熱し、併わせて被誘導加熱金属を誘
導加熱中に、上記誘導加熱コイルに上記インピー
ダンス測定用の異周波数電圧を重畳して印加し、
再度誘導加熱コイルのインピーダンスを求め、該
インピーダンスの変化から被誘導加熱金属の温度
を測定する方法である。

以下、本発明の誘導加熱物の温度測定法の一実
施例を第１図により説明する。

１はコイル巻芯、２は誘導加熱コイル、３は被
誘導加熱金属、５はインピーダンス測定器、６は
力率改善用コンデンサ、７は誘導加熱電源であ
る。

なお、誘導加熱電源の周波数は4KHz、インピ
ーダンス測定電源の周波数は100KHzである。１
１は誘導加熱コイル２の中間部に設けられたコイ
ルセンタータツプであり、また、インピーダンス
測定器５の端子間には誘導加熱周波数共振用リア
クトル９と誘導加熱周波共振用コンデンサ１０と
からなる誘導加熱電源７に共振する回路が、コイ
ルセンタータツプ１１に接続された結合コンデン
サ（結合リアクトル）８よりもインピーダンス測
定器５側に挿入されている。ここで誘導加熱電源
７により誘導加熱コイル２を介して被誘導加熱金
属３を加熱すると、結合コンデンサ８を介して入
つてくる誘導加熱電源７成分はコンデンサ８のリ
アクタンス成分と、リアクトル９及びコンデンサ
１０の共振回路とにより完全に減衰される。

一方、インピーダンス測定器５より100KHzの
高周波数を誘導加熱コイル２に送ると誘導加熱電
源７の周波数の25倍の周波数のため、結合コンデ
ンサ８のリアクタンスは100KHzでは無視でき、
またリアクタンス９も25倍になり、その影響は無
視できる。

尚、本実施例の測定法では誘導用加熱用周波数
と測定周波数とは、少なくとも５倍程度は離れて
いることが必要である。

そして、誘導加熱コイルは２にはかなり濡れリ
アクタンスがあるため、コイルセンタータツプ１
１と誘導加熱コイル２の両端のコイルのリアクタ
ンスは完全に打消さず、かなりの残留リアクタン
スを示すことになる。この残留リリアクタンスに
対し力率改善用コンデンサ６のリアクタンスは無
視できるので、結局インピーダンス測定器５では
この残留リアクタンスのみを測定することにな
る。

この残留リアクタンスは被誘導加熱金属３とは
結合効率ηで結合しているので、コイル実効抵抗
R′の測定ができる。

このコイル実効抵抗R′を較正しておき、それ
により被誘導加熱金属３の温度を求めることがで
きる。

第２図は他の実施例の被加熱体ホツトスポツト
温度測定の場合を示し、誘導加熱電源７の周波数
は4KHz、インピーダンス測定電源の周波数は
100KHzである。

１２は被誘導加熱金属３の測定しようとする部
分に該当する誘導加熱コイル２の部分に設けられ
たコイルセンタータツプ、１３はコイル温度検出
部であり、コイルセンタータツプ１２部分でイン
ピーダンスを測定する場合を考える。

ここで誘導加熱コイル２自身にはかなり漏洩リ
アクタンスがあるため、コイルセンタータツプ１
２より100KHzの高周波を加え、誘導加熱コイル
２両端に力率改善用コンデンサ６で接続されてい
る状態でもあまりその影響はないことがわかる。

そして、結合コンデンサ８の100KHzに対する
リアクタンスは無視でき、誘導加熱周波共振用リ
アクトル９、誘導加熱周波共振用のコンデンサ１
０により誘導加熱周波成分の電圧はカツトされ、
しかも100KHzでは充分高いリアクタンスを示す
ため、その影響は無視できる。

このように誘導加熱の影響を受けないで被誘導
加熱金属３の影響を含めた中間タツプのコイルセ
ンタータツプ１２のインピーダンスを測定でき
る。

このインピーダンス測定及び予め被誘導加熱金
属３を誘導加熱コイル２内に入れない状態におけ
るインピーダンス測定から被誘導加熱金属３の実
効抵抗を測定でき、これにより被誘導加熱金属３
の温度測定が可能になる。

第３図は更に応用例を示し、１４はレーストラ
ツク状（あるいはパンケーキ状）誘導加熱コイ
ル、１５は実効抵抗測定コイルである。

この第３図のようにレーストラツク状誘導加熱
コイル１４により加熱を行うとともに、このレー
ストラツク状誘導加熱コイル１４と直交したソレ
ノイドコイルの実効抵抗測定コイル１５により誘
導加熱の干渉を受けることなく、被誘導加熱金属
３の実効抵抗を求めることができる。

ここで、測定周波数は加熱周波数と同一であつ
ても異なつていてもよい。その理由は、測定系へ
の誘導はリアクタンス分に影響するのみで実効抵
抗分には無関係なためである。

このように各実施例の誘導加熱物の温度測定法
においては誘導加熱コイルがインピーダンス測定
コイルを兼ねるので加熱前後のインピーダンスの
変化から温度変化を精度よく測定ができ、また、
誘導加熱中の被加熱金属の温度及び任意の位置の
部分温度の連続測定ができる。

そして、測定感度及び精度は測定コイルの実効
抵抗が少ない程よい。誘導加熱コイルは一般に抵
抗が少ないので、感度及び精度が高まる。

また、実効抵抗の測定から被誘導加熱金属に加
えられる入力電圧の測定も可能である。

そして、鉄心を含む誘導加熱コイル系であつて
も鉄心の損失が被誘導加熱金属への入力電力より
はるかに少なければ、その影響を無視して測定で
きる。

測定周波数の電源を必ずしも誘導加熱コイルの
コイルセンタータツプとは限らず50〜90％の位置
でも測定可能であり、また、測定精度を高めるに
は誘導加熱コイルの温度変化の補正を行なうのも
有効である。

以上記述した如く、本発明の誘導加熱物の温度
測定法によれば、誘導加熱中の被加熱金属の温度
及び任意の位置の部分温度の測定ができる効果を
有するものである。

また、誘導加熱中の被加熱金属の温度を連続し
て測定することができ、被加熱金属の加熱状態を
監視する上できわめて有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はそれぞれ本発明の誘導加熱物
の温度測定法の実施例説明図、第３図は本発明の
誘導加熱物の温度測定法の応用例説明図である。 ２：誘導加熱コイル、３：被誘導加熱金属、
５：インピーダンス測定器、７：誘導加熱電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 誘導加熱コイル内に被誘導加熱金属を挿入し
   た状態で、上記誘導加熱コイルにインピーダンス
   測定用の誘導加熱電源より周波数の高い異周波数
   電圧を印加し、上記被誘導加熱金属を含めた状態
   で、上記誘導加熱コイルのインピーダンスを求め
   た後、誘導加熱電源を用いて上記誘導加熱コイル
   に通電し、被誘導加熱金属を加熱し、併わせて被
   誘導加熱金属を誘導加熱中に、上記誘導加熱コイ
   ルに上記インピーダンス測定用の異周波数電圧を
   重畳して印加し、任意の時刻に再度誘導加熱コイ
   ルのインピーダンスを求め、該インピーダンスの
   変化から上記被誘導加熱金属の温度を測定するこ
   とを特徴とする誘導加熱物の温度測定法。