JPS6380495A - 誘導加熱装置 - Google Patents
誘導加熱装置Info
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- JPS6380495A JPS6380495A JP22561786A JP22561786A JPS6380495A JP S6380495 A JPS6380495 A JP S6380495A JP 22561786 A JP22561786 A JP 22561786A JP 22561786 A JP22561786 A JP 22561786A JP S6380495 A JPS6380495 A JP S6380495A
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- induction
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- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 25
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 17
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
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- General Induction Heating (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は、共振周波数が異なる複数の誘導コイルを用
いて被加熱物体を誘導加熱する装置に関する。
いて被加熱物体を誘導加熱する装置に関する。
交番磁界内に金属物体を置くと、電磁誘導作用によシこ
の金属物体に渦電流が流れ、渦電流損失を発生する・こ
の渦電流損失により生じる発熱によシ当該金属物体を加
熱するようにした装置が誘導加熱装置であって、その原
理は周知である◎交番磁界を発生させるためには、一般
に誘導コイルを設け、この誘導コイルに交流電流を流す
のであるが、被加熱物体である上記金属物体く生じる渦
電流は、表皮効果によシこの金属物体の表面に近いほど
電流密度が高くなる０また渦電流が浸透する深さは、誘
導コイルに流す交流電流の値が大であるほど、また交流
の周波数が高くなる＃ｌど浅くなることが知られておシ
、さらにこの誘導コイルに流す交流電流の値が大になる
ほど、また交流の周波数が高くなるほど前述の渦電流損
失が増大することもよく知られている◇ そこで被加熱物体である金属物体の表面部と内部との加
熱状態を変えたいような場合、たとえば棒状の鋼材を全
体的に加熱するとともに表面部を特に高温にして焼入れ
をしたいような場合には、複数の誘導加熱装置を設けて
表面部と内部とを別個に誘導加熱するようにしていた。
の金属物体に渦電流が流れ、渦電流損失を発生する・こ
の渦電流損失により生じる発熱によシ当該金属物体を加
熱するようにした装置が誘導加熱装置であって、その原
理は周知である◎交番磁界を発生させるためには、一般
に誘導コイルを設け、この誘導コイルに交流電流を流す
のであるが、被加熱物体である上記金属物体く生じる渦
電流は、表皮効果によシこの金属物体の表面に近いほど
電流密度が高くなる０また渦電流が浸透する深さは、誘
導コイルに流す交流電流の値が大であるほど、また交流
の周波数が高くなる＃ｌど浅くなることが知られておシ
、さらにこの誘導コイルに流す交流電流の値が大になる
ほど、また交流の周波数が高くなるほど前述の渦電流損
失が増大することもよく知られている◇ そこで被加熱物体である金属物体の表面部と内部との加
熱状態を変えたいような場合、たとえば棒状の鋼材を全
体的に加熱するとともに表面部を特に高温にして焼入れ
をしたいような場合には、複数の誘導加熱装置を設けて
表面部と内部とを別個に誘導加熱するようにしていた。
第３図は被加熱物体の表面部と内部とを別個に誘導加熱
する従来例を示す主回路接続図である。
する従来例を示す主回路接続図である。
この第３図において、交流電源２から供給される交流電
力は、第１整流器１３によシ直流電力に変換され、第１
平滑コンデンサ１４を介して第１インバータ１５に与え
られ、この第１インバータ１５からは所望の周波数と電
圧の単相交流電力が出力される。この交流電力は第１コ
ンデンサ１６と第１誘導コイル１７とで構成された直列
回路に供給され、第１誘導コイル１７の中にある被加熱
物体としての棒鋼９を誘導加熱するようになっている０
第２整流器２３も交流電源２からの交流電力を直流電力
に変換し、この直流電力が第２平滑コンデンサ２４を介
して第２インバータ２５へ入力される。よってこの第２
インバータ２５から出力される交流電力が第２コンデン
サ２６と第２誘導コイル２７との直列回路へ与えられる
ことにより、上記と同様に１第２誘導コイル２７により
棒鋼９が誘導加熱される。
力は、第１整流器１３によシ直流電力に変換され、第１
平滑コンデンサ１４を介して第１インバータ１５に与え
られ、この第１インバータ１５からは所望の周波数と電
圧の単相交流電力が出力される。この交流電力は第１コ
ンデンサ１６と第１誘導コイル１７とで構成された直列
回路に供給され、第１誘導コイル１７の中にある被加熱
物体としての棒鋼９を誘導加熱するようになっている０
第２整流器２３も交流電源２からの交流電力を直流電力
に変換し、この直流電力が第２平滑コンデンサ２４を介
して第２インバータ２５へ入力される。よってこの第２
インバータ２５から出力される交流電力が第２コンデン
サ２６と第２誘導コイル２７との直列回路へ与えられる
ことにより、上記と同様に１第２誘導コイル２７により
棒鋼９が誘導加熱される。
このとき、棒鋼９を矢印方向へ移動させるようＫしてお
き、第１インバータ１５が相対的に周波数の交流を出力
するようにしておくならば、第１誘導コイル１７によ）
棒鋼９の深部が加熱されることＫなる。次いでこの棒鋼
９が第２誘導コイル２７の位置へ来ると、第２インバー
タ２５が比較的高い周波数の交流を出力することから、
幽該棒鋼９０表面部が高温になって焼入れがなされるこ
ととなる。
き、第１インバータ１５が相対的に周波数の交流を出力
するようにしておくならば、第１誘導コイル１７によ）
棒鋼９の深部が加熱されることＫなる。次いでこの棒鋼
９が第２誘導コイル２７の位置へ来ると、第２インバー
タ２５が比較的高い周波数の交流を出力することから、
幽該棒鋼９０表面部が高温になって焼入れがなされるこ
ととなる。
第３図に示す従来例からあきらかなように、棒鋼９を加
熱する部位に対応した周波数の交流を出力させるために
、それぞれ異ったインバータと誘導コイルを用意しなけ
ればならないことから、設備に大きな費用を必要とする
ばか）でなく、棒鋼が第１肪導コイル１７から第２誘導
コイル２７へ移動するまでに温度が低下するので、加熱
に余分のエネルギーを必要とするなど、各種の欠点を有
する。
熱する部位に対応した周波数の交流を出力させるために
、それぞれ異ったインバータと誘導コイルを用意しなけ
ればならないことから、設備に大きな費用を必要とする
ばか）でなく、棒鋼が第１肪導コイル１７から第２誘導
コイル２７へ移動するまでに温度が低下するので、加熱
に余分のエネルギーを必要とするなど、各種の欠点を有
する。
この発明は、被加熱物体の表面あるいは内部などの加熱
部位を低コストで任意に加熱できるとともに１加熱部位
の切換えを素早く行うことで加熱エネルギーの損失を防
止できる誘導加熱装置を提供することを目的とする。
部位を低コストで任意に加熱できるとともに１加熱部位
の切換えを素早く行うことで加熱エネルギーの損失を防
止できる誘導加熱装置を提供することを目的とする。
この発明は、誘導コイルと、この誘導コイルに直列接続
される力率改善用のコンデンサとで構成される直列回路
に、直列共振を起させる周波数、またはその付近の周波
数の交流を与えるならば、この直列回路は大きな電力を
吸収するが、周波数が直列共振を起す値から外れると、
吸収電力が急激に減少する現象に着目したものであって
、直列共振周波数が相互に異っている複数の直列回路を
並列に接続し、これらの直列回路に共通に接続されたイ
ンバータから出力される交流の周波数を切換えるととく
よ〕、電力吸収度の大なる直列回路を選択し、従って被
加熱物体の加熱部位が表面部なのか内部なのかを選択で
きるようにして設備コストの低下と、加熱部位切換え時
の温度低下を防止しようとするものである。
される力率改善用のコンデンサとで構成される直列回路
に、直列共振を起させる周波数、またはその付近の周波
数の交流を与えるならば、この直列回路は大きな電力を
吸収するが、周波数が直列共振を起す値から外れると、
吸収電力が急激に減少する現象に着目したものであって
、直列共振周波数が相互に異っている複数の直列回路を
並列に接続し、これらの直列回路に共通に接続されたイ
ンバータから出力される交流の周波数を切換えるととく
よ〕、電力吸収度の大なる直列回路を選択し、従って被
加熱物体の加熱部位が表面部なのか内部なのかを選択で
きるようにして設備コストの低下と、加熱部位切換え時
の温度低下を防止しようとするものである。
第１図は本発明の実施例を示す主回路接続図であシ、こ
の第１図によシ、本発明の詳細を以下に記述する。
の第１図によシ、本発明の詳細を以下に記述する。
第１図において、交流電源２からの交流電力は整流器３
により直流電力に変換されるが、この直流電力は平滑コ
ンデンサ４を介してインバータ５へ入力される◇このイ
ンバータ５は、たとえばパルス幅変調制御によシ、入力
直流電力を所望の電圧と周波数の交流電力に変換できる
ので、この交流電力を複数の（第１図においては２組の
）直列回路へ供給するようにしている０すなわち第１の
直列回路は第１コンデンサ１６と第１誘導コイル１７と
で構成され、第２の直列回路は第２コンデンサ２６と第
２誘導コイル２７とで構成され、これら第１ｖｊ導コイ
ル１７と第２誘導コイル２７との中Ｋｆｉかれた被加熱
物体としての棹ｆ４９を誘導加熱するようになっている
。
により直流電力に変換されるが、この直流電力は平滑コ
ンデンサ４を介してインバータ５へ入力される◇このイ
ンバータ５は、たとえばパルス幅変調制御によシ、入力
直流電力を所望の電圧と周波数の交流電力に変換できる
ので、この交流電力を複数の（第１図においては２組の
）直列回路へ供給するようにしている０すなわち第１の
直列回路は第１コンデンサ１６と第１誘導コイル１７と
で構成され、第２の直列回路は第２コンデンサ２６と第
２誘導コイル２７とで構成され、これら第１ｖｊ導コイ
ル１７と第２誘導コイル２７との中Ｋｆｉかれた被加熱
物体としての棹ｆ４９を誘導加熱するようになっている
。
第１コンデンサ１６の静電容量をＣ１％第１誘導コイル
１７のインダクタンスをＬｌとするとき、第１直列回路
に流れる電流工、は（１）式で示される。ただしＥは電
圧、ω１は角周波数、Ｒ１は第１直列回路の抵抗である
。
１７のインダクタンスをＬｌとするとき、第１直列回路
に流れる電流工、は（１）式で示される。ただしＥは電
圧、ω１は角周波数、Ｒ１は第１直列回路の抵抗である
。
！
この（１）式で示される電流工１が最大になるのは、右
辺の分母モ（最小になる条件、すなわち（２）式が成立
するときである。
辺の分母モ（最小になる条件、すなわち（２）式が成立
するときである。
ω１拳Ｌ１拳０１−１・−・−−・・−−−・・・−・
・−・−−・・−・・−・・−・＋２１このときの周波
数をＦｌとすると、ω１＝＝２π・Ｆｌなる関係から下
記の（３）式が得られるＯこの（３）式で示される周波
数Ｆ□が第１直列回路の共振周波数であって、インバー
タ５から出力される交流の周波数がＦｌのときに第１直
列回路は最大電力を吸収して棒鋼９を加熱することにな
るＯ第２直列回路を構成している第２コンデンサ２６の
静電容量をＣ２）第２誘導コイル２７のインダクタンス
をＲ２とし、この第２直列回路が直列共振する周波数を
Ｆ２とするならば、前述の（３）式と同様に、これらの
間には（４）式で示す関係が成立するＯ第２図は第１図
に示す実施例回路における周波数と吸収電力との関係を
あられし九グラフであって、横軸が周波数、縦軸が吸収
電力をあられしている。この第２図からあきらかなよう
に、インノ（−タ５がＦｌなる周波数の交流を出力して
いる場合、第１直列回路は直列共振状態にあって大きな
電力を吸収しているので、第１誘導コイル１７によシ棒
鋼９を誘導加熱するのであるが、このＦｌなる周波数は
第２直列回路に対しては直列共振しておらず、その吸収
電力はごく僅かであシ、無視することができる。
・−・−−・・−・・−・・−・＋２１このときの周波
数をＦｌとすると、ω１＝＝２π・Ｆｌなる関係から下
記の（３）式が得られるＯこの（３）式で示される周波
数Ｆ□が第１直列回路の共振周波数であって、インバー
タ５から出力される交流の周波数がＦｌのときに第１直
列回路は最大電力を吸収して棒鋼９を加熱することにな
るＯ第２直列回路を構成している第２コンデンサ２６の
静電容量をＣ２）第２誘導コイル２７のインダクタンス
をＲ２とし、この第２直列回路が直列共振する周波数を
Ｆ２とするならば、前述の（３）式と同様に、これらの
間には（４）式で示す関係が成立するＯ第２図は第１図
に示す実施例回路における周波数と吸収電力との関係を
あられし九グラフであって、横軸が周波数、縦軸が吸収
電力をあられしている。この第２図からあきらかなよう
に、インノ（−タ５がＦｌなる周波数の交流を出力して
いる場合、第１直列回路は直列共振状態にあって大きな
電力を吸収しているので、第１誘導コイル１７によシ棒
鋼９を誘導加熱するのであるが、このＦｌなる周波数は
第２直列回路に対しては直列共振しておらず、その吸収
電力はごく僅かであシ、無視することができる。
次にインバータ５が出力する交流の周波数をＦｌからＦ
２に上昇させると、第１直列回路の吸収電力はごく僅か
となるが、第２直列回路が直列共振状態になって大きな
電力を吸収し、従って第２誘導コイル２７が棒鋼９を誘
導加熱する。
２に上昇させると、第１直列回路の吸収電力はごく僅か
となるが、第２直列回路が直列共振状態になって大きな
電力を吸収し、従って第２誘導コイル２７が棒鋼９を誘
導加熱する。
ここで７１なる周波数として棒鋼９の内部を加熱するの
に最適な値を選定し、Ｆ２なる周波数として表面焼入れ
加熱に最適な値を選定し、インバータ５の出力周波数を
切換えることによシ、棒鋼９を内部加熱したのちに表面
加熱を、あるいはその逆に表面加熱後に内部加熱に切換
えるのが短時間内に、かつ容易に行うことができる。た
だしインバータ５の運転周波数として、それぞれの共振
周波数であるＦｌあるいはＦ２なる値を用いると、直列
回路のインピーダンスが最小となって、インバータ５が
過電流になるおそれがあるので、上記の共振周波数から
適宜にずれた値を選定して吸収電力を調整するような配
慮が必要なことは勿論である０〔発明の効果〕 この発明によれば、被加熱物体の表面部あるいは内部を
誘導加熱するＯＫ最適な周波数で直列共振を生じるよう
に、誘導コイルと力率改善用コンデンサとの定数を選定
した直列回路を複数組設置し、これらの直列回路を相互
に並列接続して所望の周波数の交流を出力するインバー
タから電力を供給して前記被加熱物体を誘導加熱するよ
うに装置を構成するならば、被加熱物体の表面部あるい
は内部の加熱いずれかの選択はインバータの出力周波数
の切換えで容易に、かつ素早く達成できるので、この加
熱部位切換え時における被加熱物体の温度低下は無視で
きるほど包かとなる０さらに直列共振を利用することか
ら、切換えスイッチを使用することなく、１組のインバ
ータからの出力周波数を変更するのみで任意の誘導コイ
ルを選定でき、当該加熱装置の設備コストを大幅に低減
できる効果もあわせて有する◎
に最適な値を選定し、Ｆ２なる周波数として表面焼入れ
加熱に最適な値を選定し、インバータ５の出力周波数を
切換えることによシ、棒鋼９を内部加熱したのちに表面
加熱を、あるいはその逆に表面加熱後に内部加熱に切換
えるのが短時間内に、かつ容易に行うことができる。た
だしインバータ５の運転周波数として、それぞれの共振
周波数であるＦｌあるいはＦ２なる値を用いると、直列
回路のインピーダンスが最小となって、インバータ５が
過電流になるおそれがあるので、上記の共振周波数から
適宜にずれた値を選定して吸収電力を調整するような配
慮が必要なことは勿論である０〔発明の効果〕 この発明によれば、被加熱物体の表面部あるいは内部を
誘導加熱するＯＫ最適な周波数で直列共振を生じるよう
に、誘導コイルと力率改善用コンデンサとの定数を選定
した直列回路を複数組設置し、これらの直列回路を相互
に並列接続して所望の周波数の交流を出力するインバー
タから電力を供給して前記被加熱物体を誘導加熱するよ
うに装置を構成するならば、被加熱物体の表面部あるい
は内部の加熱いずれかの選択はインバータの出力周波数
の切換えで容易に、かつ素早く達成できるので、この加
熱部位切換え時における被加熱物体の温度低下は無視で
きるほど包かとなる０さらに直列共振を利用することか
ら、切換えスイッチを使用することなく、１組のインバ
ータからの出力周波数を変更するのみで任意の誘導コイ
ルを選定でき、当該加熱装置の設備コストを大幅に低減
できる効果もあわせて有する◎
第１図は本発明の実施例を示す主回路接続図であり、第
２図は第１図に示す実施例回路における周波数と吸収電
力との関係をあられしたグラフである。第３図は被加熱
物体の表面部と内部とを別個に誘導加熱する従来例を示
す主回路接続図である。 ２・・・・・・交流電源、３・・・・・・整流器、４・
・・・・・平滑コンデンサ、５・・・・・・インバータ
、９・・・・・・被加熱物体としての棒鋼、１３．２３
・・・・・・第１またけ第２整流器、１４．２４・・・
・・・第１または第２平滑コンデンサ、１５．２５・・
・・・・第１または第２インバータ、１６．２６・・・
・・・第１または第２コンデンサ、１７゜２７・・・・
・・第１または第２誘導コイル。 第２図
２図は第１図に示す実施例回路における周波数と吸収電
力との関係をあられしたグラフである。第３図は被加熱
物体の表面部と内部とを別個に誘導加熱する従来例を示
す主回路接続図である。 ２・・・・・・交流電源、３・・・・・・整流器、４・
・・・・・平滑コンデンサ、５・・・・・・インバータ
、９・・・・・・被加熱物体としての棒鋼、１３．２３
・・・・・・第１またけ第２整流器、１４．２４・・・
・・・第１または第２平滑コンデンサ、１５．２５・・
・・・・第１または第２インバータ、１６．２６・・・
・・・第１または第２コンデンサ、１７゜２７・・・・
・・第１または第２誘導コイル。 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）被加熱物体を誘導加熱するための誘導コイルと、こ
れに直列接続されたコンデンサとで構成された直列回路
に、所望周波数の交流を出力する電力変換器を接続して
構成された誘導加熱装置において、複数の前記誘導コイ
ルと、これら誘導コイルのそれぞれに別個に直列接続さ
れたコンデンサとで構成された複数の直列回路を相互に
並列に接続し、所望周波数の交流を出力する電力変換器
をこれら複数の直列回路に共通に接続することを特徴と
する誘導加熱装置。 ２）特許請求の範囲第１項に記載の誘導加熱装置におい
て、前記複数の直列回路は、それぞれが異つた共振周波
数となるように誘導コイルの定数とコンデンサの定数と
が選定されていることを特徴とする誘導加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61225617A JP2501800B2 (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | 誘導加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61225617A JP2501800B2 (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | 誘導加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6380495A true JPS6380495A (ja) | 1988-04-11 |
| JP2501800B2 JP2501800B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=16832123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61225617A Expired - Fee Related JP2501800B2 (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | 誘導加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2501800B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54104054A (en) * | 1978-02-03 | 1979-08-15 | Koshuha Netsuren Kk | Induction heater with double resonance circuit |
-
1986
- 1986-09-24 JP JP61225617A patent/JP2501800B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54104054A (en) * | 1978-02-03 | 1979-08-15 | Koshuha Netsuren Kk | Induction heater with double resonance circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2501800B2 (ja) | 1996-05-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |