KR101464419B1

KR101464419B1 - 유도 가열 시스템 및 유도 가열 장치의 제어 방법

Info

Publication number: KR101464419B1
Application number: KR1020127015496A
Authority: KR
Inventors: 가즈히꼬 후꾸따니; 야스히로 마유미; 도시야 다께찌; 겐지 우메쯔
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2010-11-22
Publication date: 2014-11-21
Also published as: CA2783411A1; CA2783411C; EP2515609A4; RU2012125958A; US20120305547A1; US20160100458A1; HK1171900A1; KR20120083530A; US9247590B2; PL2515609T3; IN2012DN05033A; MX2012006731A; BR112012016028B1; EP2515609A1; BR112012016028A2; CN102652459A; JP4917182B2; US9907120B2; RU2510163C2; WO2011074383A1

Abstract

통판되고 있는 도체판의 판면에 교번 자계를 교차시켜 이 도체판을 유도 가열하는 트랜스 버스 방식의 유도 가열 장치의 가열 코일에 출력되는 교류 전력을 제어하는 이 유도 가열 장치의 제어 장치는, 상기 가열 코일에 교류 전력을 출력하는 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치와, 상기 도체판의 투자율, 저항률 및 판 두께 중 적어도 1개에 따른 출력 주파수를 설정하는 주파수 설정 장치와, 상기 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치의 스위치 동작을, 상기 주파수 설정 장치로 설정된 출력 주파수에 기초하여 제어하는 게이트 제어 장치를 구비한다.

Description

유도 가열 시스템 및 유도 가열 장치의 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING INDUCTION HEATING SYSTEM AND INDUCTION HEATING DEVICE}

본 발명은, 유도 가열 장치의 제어 장치, 유도 가열 시스템 및 유도 가열 장치 제어 방법에 관한 것이다. 특히, 도체판에 교번 자계를 대략 수직으로 교차시켜 도체판을 유도 가열하기 위하여 사용하기에 적합한 것이다.

본원은, 2009년 12월 14일에, 일본에 출원된 특허 출원 제2009-283255호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래부터, 예를 들어 제조 라인을 통판 중의 강판 등의 도체판을 가열할 때에 유도 가열 장치가 사용되고 있다. 유도 가열 장치는, 가열 코일을 갖고, 이 가열 코일에 의해 유기된 와전류에 의해 도체판을 가열하는 장치이다. 이 유도 가열 장치에서는, 가열 코일로부터 발생한 교번 자계(교류 자계)에 의해 도체판에 와전류를 유기시켜, 이 와전류에 의해 도체판 중에 쥴 열을 발생시키고 있다. 이러한 유도 가열 장치의 하나로서, 트랜스 버스 방식의 유도 가열 장치가 있다. 이 트랜스 버스 방식의 유도 가열 장치에서는, 가열 대상의 도체판의 판면에 대략 수직으로 교차하도록 교번 자계가 도체판에 부여된다.

트랜스 버스 방식의 유도 가열 장치를 제어하는 방법으로서 특허문헌 1에 개시된 기술이 있다. 특허문헌 1에서는, 유도 가열 장치를 구성하는 가열 코일과 병렬로 콘덴서를 설치하여 가열 코일과 콘덴서의 병렬 공진 회로를 구성하고, 병렬 공진형의 인버터에 의해 가열 코일에 급전하고 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2002-313547호 공보

그런데, 유도 가열 장치의 급전 장치(급전 회로)로부터 유도 가열 장치의 가열 코일을 본 경우에, 유도 가열 장치의 가열 대상인 도체판의 통판 속도에 따라 인덕턴스가 변화한다(이하의 설명에서는, 이 인덕턴스를 필요에 따라 외관상의 인덕턴스라고 칭한다). 구체적으로는, 도체판의 통판 속도가 빨라지면(또는 느려지면), 외관상의 인덕턴스가 작아진다(또는 커진다).

그러나, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 가열 코일과 콘덴서가 병렬 공진 회로를 구성하고 있다. 따라서, 외관상의 인덕턴스가 변화하면, 가열 코일에 급전되는 전력의 주파수도 변화한다. 예를 들어, 도체판의 통판 속도가 빨라지고, 외관상의 인덕턴스가 작아지면, 가열 코일에 급전되는 전력의 주파수가 높아진다. 이렇게 가열 코일에 급전되는 전력의 주파수가 높아지면, 도체판의 판 폭 방향에 있어서의 단부(에지) 부근의 온도가, 도체판의 판 폭 방향의 중앙부 부근의 온도보다 높아져, 도체판의 판 폭 방향에 있어서의 온도 분포가 불균일해질 우려가 있다.

이상과 같이 종래의 기술에서는, 트랜스 버스 방식의 유도 가열 장치를 사용하여 도체판을 가열할 때에 도체판의 통판 속도가 변화하면, 도체판의 판 폭 방향에 있어서의 온도 분포가 불균일해진다는 문제점이 있었다.

본 발명은, 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 트랜스 버스 방식의 유도 가열 장치를 사용하여 도체판을 가열할 때에 도체판의 통판 속도가 변화해도, 도체판의 판 폭 방향에 있어서의 온도 분포가 불균일해지는 것을 방지하여 종래보다 온도 분포를 균일하게 하는 것을 목적으로 한다.

(1) 본 발명의 일 형태에 관한 유도 가열 시스템은, 통판되고 있는 도체판의 판면에 교번 자계를 교차시켜 상기 도체판을 유도 가열하는 유도 가열 시스템이며, 상기 도체판의 판면과 대향하도록 배치된 가열 코일, 상기 가열 코일이 권회된 코어, 및 상기 도체판의 폭 방향에 있어서의 에지를 포함하는 영역과 대향하도록 배치되고, 상기 도체판에 대향하는 면에 오목부를 갖는 비투자율이 1인 도체인 차폐판을 구비하는 유도 가열 장치와, 상기 가열 코일에 교류 전력을 출력하는 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치, 상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께 중 적어도 1개에 따른 출력 주파수를 설정하는 주파수 설정 장치, 및 상기 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치의 스위치 동작을, 상기 주파수 설정 장치에 의해 설정된 출력 주파수에 기초하여 제어하는 게이트 제어 장치를 구비하고, 상기 가열 코일에 출력하는 상기 교류 전력을 제어하는 제어 장치를 구비하고, 상기 도체판에 흐르는 와전류가 최대로 되는 영역보다 상기 에지측에 존재하는 영역과 상기 오목부가 서로 대향하도록, 상기 차폐판을 배치한다.

삭제

(2) 상기 (1)에 기재된 유도 가열 시스템은, 상기 오목부의 테두리 중, 상기 도체판의 폭 방향 중심측에 있는 내측의 테두리를, 상기 도체판에 흐르는 와전류가 최대로 되는 영역보다 상기 에지측에 배치하는 동시에, 상기 도체판의 폭 방향 중심으로부터 떨어진 측에 있는 외측의 테두리를, 상기 도체판의 상기 에지에 흐르는 와전류의 통과 영역보다 상기 에지측에 배치해도 좋다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 유도 가열 시스템은, 상기 주파수 설정 장치는, 상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께를 특정하는 속성 정보를 취득하고, 상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께와, 주파수가 서로 관련지어져 미리 등록된 테이블을 참조하여, 취득한 속성 정보에 대응하는 주파수를 상기 출력 주파수로서 선택해도 좋다.

(4) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 유도 가열 시스템은, 상기 제어 장치는, 상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께 중 적어도 1개에 따른 출력 전류값을 설정하는 출력 전류 설정 장치와, 상기 가열 코일에 흐르는 교류 전류를 측정하는 전류 측정 장치와, 직류 전력을 상기 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치에 공급하여 상기 전류 측정 장치에 의해 측정되는 교류 전류를 상기 출력 전류 설정 장치에 의해 설정된 상기 출력 전류값으로 조정하는 전력 공급 장치를 더 구비하고, 상기 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치는, 상기 전력 공급 장치에 의해 직류 전력을 공급받아 교류 전력을 상기 가열 코일에 출력해도 좋다.

(5) 상기 (4)에 기재된 유도 가열 시스템은, 상기 출력 전류 설정 장치는, 상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께를 특정하는 속성 정보를 취득하고, 상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께와, 전류값이 서로 관련지어져 미리 등록된 테이블을 참조하여, 취득한 속성 정보에 대응하는 전류값을 상기 출력 전류값으로서 선택해도 좋다.

(6) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 유도 가열 시스템은, 상기 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치와 상기 유도 가열 장치 사이에 배치되고, 상기 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치로부터 출력된 교류 전압을 강압하여 상기 가열 코일에 출력하는 출력 트랜스를 더 구비해도 좋다.

(7) 상기 (4)에 기재된 유도 가열 시스템은, 상기 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치는, 상기 가열 코일의 일단부 및 타단부와 서로 접속되는 제1, 제2 교류 단자와, 상기 전력 공급 장치의 출력단과 서로 접속되는 제1, 제2 직류 단자와, 상기 제1 교류 단자와 상기 제1 직류 단자 사이에 배치된 제1 역도통형 반도체 스위치와, 상기 제1 교류 단자와 상기 제2 직류 단자 사이에 배치된 제2 역도통형 반도체 스위치와, 상기 제2 교류 단자와 상기 제2 직류 단자 사이에 배치된 제3 역도통형 반도체 스위치와, 상기 제2 교류 단자와 상기 제1 직류 단자 사이에 배치된 제4 역도통형 반도체 스위치와, 상기 제1, 제2 직류 단자의 사이에 배치된 콘덴서를 구비하고, 상기 제1 역도통형 반도체 스위치와 상기 제4 역도통형 반도체 스위치는, 스위치 오프 시의 도통 방향이 서로 역방향으로 되도록 직렬로 배치되고, 상기 제2 역도통형 반도체 스위치와 상기 제3 역도통형 반도체 스위치는, 스위치 오프 시의 도통 방향이 서로 역방향으로 되도록 직렬로 배치되고, 상기 제1 역도통형 반도체 스위치와 상기 제3 역도통형 반도체 스위치에서는, 스위치 오프 시의 도통 방향이 동일한 방향이며, 상기 제2 역도통형 반도체 스위치와 상기 제4 역도통형 반도체 스위치에서는, 스위치 오프 시의 도통 방향이 동일한 방향이며, 상기 게이트 제어 장치는, 상기 주파수 설정 장치에 의해 설정된 상기 출력 주파수에 기초하여, 상기 제1, 제3 역도통형 반도체 스위치의 스위치 동작의 시간과, 상기 제2, 제4 역도통형 반도체 스위치의 스위치 동작의 시간을 제어해도 좋다.

(8) 본 발명의 일 형태에 관한 유도 가열 장치의 제어 방법은, 도체판의 판면과 대향하도록 배치되고, 상기 도체판의 판면에 교번 자계를 교차시켜 상기 도체판을 유도 가열하는 가열 코일과, 상기 가열 코일이 권회된 코어와, 상기 도체판의 폭 방향에 있어서의 에지를 포함하는 영역과 대향하도록 배치되고, 상기 도체판에 대향하는 면에 오목부를 갖는 비투자율이 1인 도체인 차폐판을 구비하고, 상기 도체판에 흐르는 와전류가 최대로 되는 영역보다 상기 에지측에 존재하는 영역과 상기 오목부가 서로 대향하도록, 상기 차폐판이 배치되는 유도 가열 장치의 제어 방법이며, 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치에 의해 상기 가열 코일에 교류 전력을 출력하고, 상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께 중 적어도 1개에 따른 출력 주파수를 설정하고, 상기 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치의 스위치 동작을, 설정된 상기 출력 주파수에 기초하여 제어한다.

(9) 상기 (8)에 기재된 유도 가열 장치의 제어 방법에서는, 상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께를 특정하는 속성 정보를 취득하고, 상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께와, 주파수가 서로 관련지어져 미리 등록된 테이블을 참조하여, 취득한 속성 정보에 대응하는 주파수를 상기 출력 주파수로서 선택하고, 상기 출력 주파수를 설정해도 좋다.

(10) 상기 (8) 또는 (9)에 기재된 유도 가열 장치의 제어 방법에서는, 또한, 상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께 중 적어도 1개에 따른 출력 전류값을 설정하고, 상기 가열 코일에 흐르는 교류 전류를 측정하고, 측정되는 교류 전류를 설정된 상기 출력 전류값으로 조정하기 위하여 필요한 직류 전력을 상기 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치에 공급해도 좋다.

(11) 상기 (10)에 기재된 유도 가열 장치의 제어 방법에서는, 상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께를 특정하는 속성 정보를 취득하고, 상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께와, 전류값이 서로 관련지어져 미리 등록된 테이블을 참조하여, 취득한 속성 정보에 대응하는 전류값을 상기 출력 전류값으로서 선택하고, 상기 출력 전류값을 설정해도 좋다.

(12) 상기 (8) 또는 (9)에 기재된 유도 가열 장치의 제어 방법에서는, 상기 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치로부터 출력된 교류 전압을, 출력 트랜스에 의해 강압하여 상기 가열 코일에 출력해도 좋다.

(13) 상기 (8) 또는 (9)에 기재된 유도 가열 장치의 제어 방법에서는, 상기 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치는, 상기 가열 코일의 일단부 및 타단부와 서로 접속되는 제1, 제2 교류 단자와, 전력 공급 장치의 출력단과 서로 접속되는 제1, 제2 직류 단자와, 상기 제1 교류 단자와 상기 제1 직류 단자 사이에 배치된 제1 역도통형 반도체 스위치와, 상기 제1 교류 단자와 상기 제2 직류 단자 사이에 배치된 제2 역도통형 반도체 스위치와, 상기 제2 교류 단자와 상기 제2 직류 단자 사이에 배치된 제3 역도통형 반도체 스위치와, 상기 제2 교류 단자와 상기 제1 직류 단자 사이에 배치된 제4 역도통형 반도체 스위치와, 상기 제1, 제2 직류 단자의 사이에 배치된 콘덴서를 구비하고, 상기 제1 역도통형 반도체 스위치와 상기 제4 역도통형 반도체 스위치는, 스위치 오프 시의 도통 방향이 서로 역방향으로 되도록 직렬로 배치되고, 상기 제2 역도통형 반도체 스위치와 상기 제3 역도통형 반도체 스위치는, 스위치 오프 시의 도통 방향이 서로 역방향으로 되도록 직렬로 배치되고, 상기 제1 역도통형 반도체 스위치와 상기 제3 역도통형 반도체 스위치에서는, 스위치 오프 시의 도통 방향이 동일한 방향이며, 상기 제2 역도통형 반도체 스위치와 상기 제4 역도통형 반도체 스위치에서는, 스위치 오프 시의 도통 방향이 동일한 방향이며, 설정된 상기 출력 주파수에 기초하여, 상기 제1, 제3 역도통형 반도체 스위치의 스위치 동작의 시간과, 상기 제2, 제4 역도통형 반도체 스위치의 스위치 동작의 시간을 제어하여 상기 가열 코일에 교류 전력을 출력해도 좋다.

본 발명의 상기 형태에 관한 유도 가열 장치의 제어 장치에 의하면, 통판되고 있는 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께 중 적어도 1개에 따른 주파수에 기초하여, 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치의 스위치 동작을 제어하고, 이 주파수의 교류 전력을 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치로부터 출력한다. 따라서, 공진 주파수에서 동작시키는 등의 제약을 받지 않고, 통판되고 있는 도체판의 속성에 따른 주파수의 교류 전력을 가열 코일에 부여할 수 있다. 따라서, 트랜스 버스 방식의 유도 가열 장치를 사용하여 도체판을 가열할 때에 도체판의 통판 속도가 변화해도, 도체판의 판 폭 방향에 있어서의 온도 분포가 불균일해지는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 조업 조건과 독립적으로, 통판되고 있는 도체판의 속성에 따른 주파수의 교류 전력을 가열 코일에 부여할 수 있기 때문에, 보다 심플하고 확실하게 유도 가열 제어를 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 강판의 연속 어닐링 라인의 개략 구성의 일례를 도시하는 측면도이다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 유도 가열 장치의 구성의 일례를 도시하는 종단면도이다.
도 2b는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 유도 가열 장치의 구성의 일례를 도시하는 종단면도이다.
도 2c는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 유도 가열 장치의 구성의 일례를 도시하는 부분 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 상측 가열 코일 및 하측 가열 코일의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 유도 가열 장치의 제어 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의, MERS의 콘덴서의 양단의 전압 V_c와 유도 가열 장치에 흐르는 전류 I_L과, 반도체 스위치의 동작 상태의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6a는 본 발명의 제1 실시 형태의 제어 장치를 사용하여 유도 가열 장치에 급전하여, 띠 형상 강판을 가열했을 때의 통판 속도에 대한 주파수 및 온도비의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6b는 종래의 병렬 공진형의 인버터를 사용하여 유도 가열 장치에 급전하여, 띠 형상 강판을 가열했을 때의 통판 속도에 대한 주파수 및 온도비의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 유도 가열 장치의 제어 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8a는 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 유도 가열 장치의 구성의 일례를 도시하는 종단면도이다.
도 8b는 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 유도 가열 장치의 구성의 일례를 도시하는 종단면도이다.
도 8c는 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 유도 가열 장치의 구성의 일례를 도시하는 부분 사시도이다.
도 9a는 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 차폐판의 구성의 일례를 나타내는 도이다.
도 9b는 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서, 띠 형상 강판 및 차폐판에 흐르는 와전류의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 9c는 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서, 와전류에 의해 발생하는 자장의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 10a는 본 발명의 제3 실시 형태의 차폐판을 사용한 경우에 있어서의, 유도 가열 장치에 의해 가열된 도체판의 판 폭 방향에 있어서의 온도 분포의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10b는 본 발명의 제1 실시 형태의 차폐판을 사용한 경우에 있어서의, 유도 가열 장치에 의해 가열된 도체판의 판 폭 방향에 있어서의 온도 분포의 일례를 나타내는 도면이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 이하의 각 실시 형태에서는, 트랜스 버스 방식의 유도 가열 장치 및 그 제어 장치를, 제조 라인에 있어서의 강판의 연속 어닐링 라인에 적용한 경우를 예로 들어 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 「트랜스 버스 방식의 유도 가열 장치」를, 필요에 따라 「유도 가열 장치」라고 약칭한다. 또한, 특별히 언급하지 않는 한, 강판(띠 형상 강판)의 속성에는, 실온(예를 들어, 25℃)에 있어서의 값을 사용한다.

(제1 실시 형태)

우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 대하여 설명한다.

<연속 어닐링 라인의 개략 구성>

도 1은, 강판의 연속 어닐링 라인의 개략 구성의 일례를 나타내는 측면도이다.

도 1에 있어서, 연속 어닐링 라인(1)은, 제1 용기(11)와, 제2 용기(12)와, 제3 용기(13)와, 제1 시일 롤러 조립체(14)와, 이송기(15)와, 제2 시일 롤러 조립체(16)와, 기체 공급 장치(17)와, 롤러(19a 내지 19u)와, 유도 가열 장치(20)와, 유도 가열 장치의 제어 장치(100)를 구비하고 있다. 또한, 이 유도 가열 장치(20)와, 유도 가열 장치의 제어 장치(100)에 의해, 유도 가열 시스템이 구성되어 있다.

제1 시일 롤러 조립체(14)는, 제1 용기(11)와 외기를 차단하면서 띠 형상 강판(10)을 제1 용기(11) 내에 반송한다. 이 제1 시일 롤러 조립체(14)에 의해 제1 용기(11) 내에 반송된 띠 형상 강판(10)은, 제1 용기(11) 내의 롤러(19a, 19b)에 의해 제2 용기(12) 내에 반송된다. 제2 용기(12) 내에 반송된 띠 형상 강판(10)은, 제2 용기(12)의 수평 부분[반송되는 띠 형상 강판(10)]의 상하에 배치된 유도 가열 장치(20)에 의해 가열되면서, 롤러(19g, 19h)에 의해 제1 용기(11) 내에 다시 반송된다. 여기서, 유도 가열 장치(20)(의 가열 코일)는, 유도 가열 장치의 제어 장치(100)에 전기적으로 접속되어 있어, 이 유도 가열 장치의 제어 장치(100)로부터 유도 가열 장치(20)에 교류 전력이 공급된다. 이 교류 전력에 의해, 띠 형상 강판(10)의 판면에 대하여 대략 수직으로 교차하는 교번 자계가 발생하여, 띠 형상 강판(10)이 유도 가열된다. 또한, 유도 가열 장치(20)의 구성의 상세에 대해서는 후술한다. 또한, 이하의 설명에서는, 「전기적으로 접속」을 필요에 따라 「접속」이라고 약칭한다.

제1 용기(11) 내로 되돌아간 띠 형상 강판(10)은, 롤러(19c 내지 19f)에 의해, 균열·완냉 스테이지를 통과하여 이송기(15)에 반송된다. 이송기(15)에 반송된 띠 형상 강판(10)은, 롤러(19i, 19j)에 의해, 제3 용기(13)에 반송된다. 제3 용기(13)에 반송된 띠 형상 강판(10)은, 롤러(19k 내지 19u)에 의해 상하로 사행되면서 반송되어, 제3 용기(13) 내에서 급냉된다.

제2 시일 롤러 조립체(16)는, 이와 같이 하여 급냉된 띠 형상 강판(10)을, 제3 용기(13)와 외기를 차단하면서 후속 공정으로 송출한다.

이상과 같은 「띠 형상 강판(10)의 반송 경로」가 되는 「제1 용기(11), 제2 용기(12), 제3 용기(13), 및 이송기(15)」에는, 기체 공급 장치(17)에 의해 비산화성의 기체가 공급되고 있다. 그리고, 외부(외기)와 내부[연속 어닐링 라인(1)의 내부]를 차단하는 「제1 시일 롤러 조립체(14) 및 제2 시일 롤러 조립체(16)」에 의해, 제1 용기(11), 제2 용기(12), 제3 용기(13) 및 이송기(15)는, 비산화성의 기체 분위기로 유지되고 있다.

<유도 가열 장치(20)의 구성>

도 2a 내지 도 2c는, 유도 가열 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.

구체적으로 도 2a는, 본 실시 형태의 유도 가열 장치(20)의 일례를, 라인의 측방으로부터 본 도면이며, 띠 형상 강판(10)의 길이 방향을 따라(도 1의 상하 방향으로) 자른 종단면도이다. 도 2a에서는, 좌측 방향으로 띠 형상 강판(10)이 반송되고 있다(도 2a의 우측으로부터 좌측으로 향하는 화살표를 참조). 또한, 도 2b는, 본 실시 형태의 유도 가열 장치(20)의 일례를 도 1의 A-A' 방향으로부터 본 종단면도(즉 통판 방향의 하류로부터 본 도면)이다. 도 2b에서는, 안 쪽에서 앞의 방향으로 띠 형상 강판(10)이 반송되고 있다. 또한, 도 2a, 도 2b에는, 치수[mm]도 함께 나타내고 있다. 또한, 도 2c는, 본 실시 형태의 유도 가열 장치(20)의 일례의 일부를 도시하는 부분 사시도이다. 도 2c에서는, 도 2b에 도시한 우측 하단의 영역(도 2b의 파선의 포위 영역)을, 띠 형상 강판(10)의 상방으로부터 부감하고 있다. 단, 이 도 2c에서는, 차폐판(31)과 띠 형상 강판(10)의 위치 관계를 이해하기 쉽도록, 제2 용기(12)를 생략하고 있다.

도 2a 내지 도 2c에 있어서, 유도 가열 장치(20)는, 상측 유도기(21)와, 하측 유도기(22)를 구비하고 있다.

상측 유도기(21)는, 코어(자심)(23)와, 상측 가열 코일(24)과, 차폐판(31a, 31c)을 구비하고 있다. 코어(23)는, 복수매의 전자기 강판을 적층하여 구성해도 좋다.

상측 가열 코일(24)은, 코어(23)의 슬롯[여기서는 코어(23)의 오목부]을 통과하여 코어(23)에 권회된 도체이며, 권취수가 「1」인 코일(소위 싱글 턴)이다. 또한, 도 2a에 도시한 바와 같이, 상측 가열 코일(24)은, 그 종단면의 형상이 중공의 직사각형인 부분을 갖는다. 이 중공의 직사각형의 중공 부분의 단부면에는, 수냉 파이프가 접속되어 있다. 이 수냉 파이프로부터 공급되는 냉각수가 중공의 직사각형의 중공 부분[상측 가열 코일(24)의 내부]에 흘러, 상측 유도기(21)가 냉각된다. 또한, 코어(23)의 저면(슬롯측)에는, 차폐판(31a, 31c)이 설치되어 있다.

하측 유도기(22)도, 상측 유도기(21)와 마찬가지로, 코어(자심)(27)와, 하측 가열 코일(28)과, 차폐판(31b, 31d)을 구비하고 있다.

하측 가열 코일(28)도, 상측 가열 코일(24)과 마찬가지로, 코어(27)의 슬롯을 통과하여 코어(27)에 권회된 도체이며, 권취수가 「1」인 코일(소위 싱글 턴)이다. 또한, 하측 가열 코일(28)은, 상측 가열 코일(24)과 마찬가지로, 그 종단면의 형상이 중공의 직사각형인 부분을 갖고 있다. 이 중공의 직사각형의 중공 부분의 단부면에는, 수냉 파이프가 접속되어, 중공의 직사각형의 중공 부분에 냉각수를 흘릴 수 있다. 또한, 코어(27)의 상면(슬롯측)에는, 차폐판(31b, 31d)이 설치되어 있다.

또한, 상측 유도기(21)의 상측 가열 코일(24)의 코일면(루프가 형성되어 있는 면, 자력선이 관통하는 면)과, 하측 유도기(22)의 하측 가열 코일(28)의 코일면이, 띠 형상 강판(10)을 사이에 두고 대향하고 있다. 또한, 차폐판(31a 내지 31d)의 판면이, 띠 형상 강판(10)의 판 폭 방향에 있어서의 단부(에지)와 대향하고 있다. 이러한 위치 관계를 만족하도록, 상측 유도기(21)는, 띠 형상 강판(10)보다 상측[제2 용기(12)의 수평 부분의 상면 부근]에 설치되고, 하측 유도기(22)는, 띠 형상 강판(10)보다 하측[제2 용기(12)의 수평 부분의 하면 부근]에 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 차폐판(31a 내지 31d)은, 평평한 표면을 갖는 구리판이다(도 2c를 참조). 차폐판(31a 내지 31d)은, 상측 가열 코일(24)과 띠 형상 강판(10)의 전자 결합도 및 하측 가열 코일(28)과 띠 형상 강판(10)의 전자 결합도를 약화시켜, 띠 형상 강판(10)의 에지 부근의 과가열을 방지한다.

이상과 같이, 상측 유도기(21)와, 하측 유도기(22)는, 배치하는 위치가 상이하지만, 동일한 구성을 갖는다. 또한, 이 구성에서는, 가열 코일로부터 발생하는 교번 자계가 도체판(10)의 전체 폭에 걸쳐 교차하기 때문에, 도체판(10)의 전체 폭을 가열할 수 있다.

도 3은, 상측 가열 코일(24) 및 하측 가열 코일(28)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 도 3에 도시하는 화살표는, 전류가 흐르는 방향의 일례를 나타내고 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상측 가열 코일(24)은, 구리 파이프(41a, 41b)와, 구리 파이프(41a, 41b)의 기단부측에 접속되어 있는 구리 버스바(결선판)(42b)를 구비하고 있다. 또한, 하측 가열 코일(28)은, 구리 파이프(41c, 41d)와, 구리 파이프(41c, 41d)의 기단부측에 접속되어 있는 구리 버스바(42f)를 구비하고 있다.

상측 가열 코일(24)의 일단부[구리 파이프(41a)의 선단측]에는, 구리 버스바(42a)를 개재하여 유도 가열 장치의 제어 장치(100)의 한쪽의 출력단이 접속되어 있다. 한편, 상측 가열 코일(24)의 타단부[구리 파이프(41b)의 선단측]에는, 구리 버스바(42c 내지 42e)를 개재하여 하측 가열 코일(28)의 일단부[구리 파이프(41c)의 선단측]가 접속되어 있다. 또한, 하측 가열 코일(28)의 타단부[구리 파이프(41d)의 선단측]에는, 구리 버스바(42i, 42h, 42g)를 개재하여 유도 가열 장치의 제어 장치(100)의 다른 쪽의 출력단이 접속되어 있다.

이상과 같이, 상측 가열 코일(24) 및 하측 가열 코일(28)은, 구리 파이프(41a 내지 41d)와, 구리 버스바(42a 내지 42i)를 조합함으로써, 유도 가열 장치의 제어 장치(100)에 대하여 직렬로 접속되고, 각각 권취수가 「1」인 코일을 형성하고 있다. 여기서, 상측 가열 코일(24)에 흐르는 전류의 루프의 방향(도 3에서는, 시계 방향)은, 하측 가열 코일(28)에 흐르는 전류의 루프의 방향과 동일하다.

또한, 후술하는 바와 같이 유도 가열 장치의 제어 장치(100)는, 유도 가열 장치(20)의 상측 가열 코일(24) 및 하측 가열 코일(28)에 교류 전력을 공급한다. 그로 인해, 도 3에서는, 유도 가열 장치의 제어 장치(100)를 교류 전원으로서 나타내고 있다.

또한, 여기서는, 상측 가열 코일(24) 및 하측 가열 코일(28)의 구성을 이해하기 쉽게 나타내기 위해, 구리 파이프(41a 내지 41d)와, 구리 버스바(42a 내지 42i)를 도 3에 도시한 바와 같이 접속하고 있다. 그러나, 상측 가열 코일(24), 하측 가열 코일(28)을 각각 코어(23, 27)에 권회할 때에는 구리 파이프(41a 내지 41d)를, 코어(23, 27)의 슬롯에 통과시킬(설치할) 필요가 있다. 따라서, 실제로는, 구리 버스바(42a 내지 42g)는, 구리 파이프(41a 내지 41d)가 코어(23, 27)에 설치되는 부분을 피하여 구리 파이프(41a 내지 41d)에 설치된다.

<유도 가열 장치의 제어 장치(100)의 구성>

도 4는, 유도 가열 장치의 제어 장치(100)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 이하의 설명에서는, 「유도 가열 장치의 제어 장치」를 필요에 따라 「제어 장치」라고 약칭한다.

도 4에 있어서, 제어 장치(100)는, 교류 전원(160)과, 정류 장치(110)와, 리액터(120)와, 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치(MERS; Magnetic Energy Recovery Switch)(130)와, 게이트 제어 장치(140)와, 출력 전류 설정 장치(150)와, 커런트 트랜스(170)와, 주파수 설정 장치(180)를 구비하고 있다. 여기서, 커런트 트랜스(170)는, 유도 가열 장치에 흐르는 교류 전류값을 측정하는 전류 측정 장치로서 사용하고 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 「자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치」를 필요에 따라 「MERS」라고 칭한다.

도 4에 있어서, 정류 회로(110)의 입력단에는 교류 전원(160)이 접속된다. 정류 회로(110)의 출력측의 일단부에는 리액터(120)의 일단부가 접속되고, 타단부에는 MERS(130)의 직류 단자 c가 접속된다. 리액터(120)의 타단부는, MERS(130)의 직류 단자 b에 접속된다. 정류 회로(110)는, 교류 전원(160)으로부터 공급되는 교류 전력을 정류하고, 리액터(120)를 통하여 MERS(130)에 직류 전력을 인가한다. 정류 회로(110)는, 예를 들어 사이리스터를 사용하여 구성된다. 이렇게 본 실시 형태에서는, 예를 들어 교류 전원(160)과 정류 회로(110)를 사용함으로써 전력 공급 장치가 실현된다. 이 전력 공급 장치는, 도 4에 있어서, MERS(130)의 직류 단자 b, c에 후술하는 직류 전력을 공급하는 장치이다. 그로 인해, 전류 제어 기능을 갖는 전지와 같은 직류 전원을 전력 공급 장치에 사용해도 좋다.

[MERS(130)의 구성]

이하에, MERS(130)의 구성의 일례를 설명한다.

MERS(130)는, 정류 회로(110)로부터 리액터(120)를 통하여 입력한 직류 전력을 후술하는 방법에 의해 교류 전력으로 변환하여, 이 교류 전력을 유도 가열 장치(20)에 출력한다.

도 4에 있어서, MERS(130)는, 제1 내지 제4 역도통형 반도체 스위치(131 내지 134)를 사용하여 구성된 브리지 회로와, 극성을 갖는 콘덴서(C)를 구비하고 있다. 이 콘덴서(C)는, 브리지 회로의 직류 단자 b, c 사이에 접속되고, 콘덴서(C)의 정극(+)이 직류 단자 b에 접속되어 있다.

직류 단자 b에는 리액터(120)의 타단부가 접속되고, 직류 단자 c에는 정류 회로(110)의 출력측의 타단부가 접속된다. 또한, 교류 단자 a, d에는, 각각 유도 가열 장치(20)의 일단부[구리 버스바(42a)], 타단부[구리 버스바(42g)]가 접속된다(도 3을 참조).

MERS(130)의 브리지 회로는, 교류 단자 a로부터 직류 단자 b를 경유하여 교류 단자 d까지 도달하는 제1 경로 L1과, 교류 단자 a로부터 직류 단자 c를 경유하여 교류 단자 d까지 도달하는 제2 경로 L2를 포함한다. 교류 단자 d와 직류 단자 b 사이에는 제1 역도통형 반도체 스위치(131)가 배치되고, 직류 단자 b와 교류 단자 a 사이에는 제4 역도통형 반도체 스위치(134)가 배치된다. 또한, 교류 단자 d와 직류 단자 c 사이에는 제2 역도통형 반도체 스위치(132)가 배치되고, 직류 단자 c와 교류 단자 a 사이에는 제3 역도통형 반도체 스위치(133)가 배치된다. 이와 같이, 제1, 제2 역도통형 반도체 스위치(131, 132)는, 서로 병렬로 접속되고, 제3, 제4 역도통형 반도체 스위치(133, 134)는, 서로 병렬로 접속된다. 또한, 제1, 제4 역도통형 반도체 스위치(131, 134)는, 서로 직렬로 접속되고, 제2, 제3 역도통형 반도체 스위치(132, 133)는 서로 직렬로 접속된다.

제1 내지 제4 역도통형 반도체 스위치(131 내지 134) 각각은, 게이트 단자에 온 신호가 입력되어 있지 않은 스위치 오프 시에는, 전류를 일방향으로만 도통시키고, 게이트 단자에 온 신호가 입력된 스위치 온 시에는, 전류를 양방향으로 도통시킬 수 있다. 즉, 역도통 반도체 스위치(131 내지 134)는, 스위치 오프 시에는, 소스 단자 및 드레인 단자간의 일방향으로만 전류를 도통시키지만, 스위치 온 시에는, 소스 단자 및 드레인 단자간의 양방향으로 전류를 도통시킬 수 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 「각 역도통형 반도체 스위치(131 내지 134)가 스위치 오프 시에 전류를 흘릴 수 있는 방향」을, 필요에 따라 「스위치 순방향」이라고 칭한다. 또한, 「각 역도통형 반도체 스위치(131 내지 134)가 스위치 오프 시에 전류를 흘릴 수 없는 방향」을, 필요에 따라 「스위치 역방향」이라고 칭한다. 또한, 이하의 설명에서는, 「스위치 순방향 및 스위치 역방향의 브리지 회로에 대한 접속 방향」을, 필요에 따라 「스위치의 극성」이라고 칭한다.

또한, 각 역도통형 반도체 스위치(131 내지 134)는, 각각 이하와 같은 스위치의 극성을 만족하도록 배치된다. 서로 병렬로 접속된 제1 역도통형 반도체 스위치(131)와 제2 역도통형 반도체 스위치(132)는, 서로 역방향의 스위치 극성을 갖는다. 마찬가지로, 서로 병렬로 접속된 제3 역도통형 반도체 스위치(133)와 제4 역도통형 반도체 스위치(134)는, 서로 역방향의 스위치 극성을 갖는다. 또한, 서로 직렬로 접속된 제1 역도통형 반도체 스위치(131)와 제4 역도통형 반도체 스위치(134)는, 서로 역방향의 스위치 극성을 갖는다. 마찬가지로, 서로 직렬로 접속된 제2 역도통형 반도체 스위치(132)와 제3 역도통형 반도체 스위치(133)는, 서로 역방향의 스위치 극성을 갖는다. 따라서, 제1 역도통형 반도체 스위치(131)와 제3 역도통형 반도체 스위치(133)는, 서로 순방향의 스위치 극성을 갖는다. 마찬가지로, 제2 역도통형 반도체 스위치(132)와 제4 역도통형 반도체 스위치(134)는, 서로 순방향의 스위치 극성을 갖는다. 또한, 제1, 제3 역도통형 반도체 스위치(131, 133)의 스위치 극성은, 제2, 제4 역도통형 반도체 스위치(132, 134)의 스위치 극성과 역방향이다.

또한, 도 4에 도시하는 스위치 극성은, 제1, 제3 역도통형 반도체 스위치(131, 133)와, 제2, 제4 역도통형 반도체 스위치(132, 134) 사이에서, 반대이어도 좋다.

또한, 제1 내지 제4 역도통형 반도체 스위치(131 내지 134)에는, 여러 구성을 생각할 수 있지만, 본 실시 형태에서는, 제1 내지 제4 역도통형 반도체 스위치(131 내지 134)는, 반도체 스위치(S1 내지 S4)와 다이오드(D1 내지 D4)의 병렬 접속에 의해 구성되어 있다. 즉, 제1 내지 제4 역도통형 반도체 스위치(131 내지 134) 각각은, 1개의 다이오드[대응하는 다이오드(D1 내지 D4)]와, 이 다이오드에 병렬로 접속된 1개의 반도체 스위치[대응하는 반도체 스위치(S1 내지 S4)]를 구비하고 있다.

또한, 반도체 스위치(S1 내지 S4) 각각의 게이트 단자(G1 내지 G4)는, 각각 게이트 제어 장치(140)와 접속된다. 이 게이트 단자(G1 내지 G4)에는, MERS(130)에의 제어 신호로서, 게이트 제어 장치(140)로부터 반도체 스위치(S1 내지 S4)를 온하는 온 신호가 입력된다. 온 신호가 입력되는 경우, 반도체 스위치(S1 내지 S4)는, 온 상태로 되어, 양방향으로 전류를 도통시킬 수 있다. 그러나, 온 신호가 입력되지 않은 경우, 반도체 스위치(S1 내지 S4)는, 오프 상태로 되어, 전류를 어느 방향으로든 도통시킬 수 없다. 따라서, 반도체 스위치(S1 내지 S4)가 오프일 때에는, 반도체 스위치(S1 내지 S4)에 병렬로 접속된 다이오드(D1 내지 D4)의 도통 방향(순방향)으로만, 전류를 도통시킬 수 있다.

또한, MERS(130)에 포함되는 역도통형 반도체 스위치는, 제1 내지 제4 역도통형 반도체 스위치(131 내지 134)에 한정되지 않는다. 즉, 역도통형 반도체 스위치는, 전술한 동작을 나타내는 구성이면 된다. 예를 들어, 역도통형 반도체 스위치는, 파워 MOS FET, 역도통형 GTO 사이리스터 등의 스위칭 소자를 사용한 구성이어도 좋고, IGBT 등의 반도체 스위치와 다이오드의 병렬 접속한 구성이어도 좋다.

또한, 이하에, 제1 내지 제4 역도통형 반도체 스위치(131 내지 134)의 스위치 극성을, 다이오드(D1 내지 D4)의 극성으로 치환하여 설명한다. 스위치 순방향(스위치 오프 시에 도통하는 방향)은, 각 다이오드(D1 내지 D4)의 도통 방향(순방향)이며, 스위치 역방향(스위치 오프 시에 도통하지 않는 방향)은, 각 다이오드(D1 내지 D4)의 비도통 방향(역방향)이다. 또한, 병렬로 접속된 다이오드끼리(D1과 D2 또는 D3과 D4)의 도통 방향은, 서로 역방향이며, 직렬로 접속된 다이오드끼리(D1과 D4 또는 D2와 D3)의 도통 방향도, 서로 역방향이다. 또한, 다이오드(D1, D3)의 도통 방향은, 서로 순방향이며, 마찬가지로 다이오드(D2, D4)의 도통 방향도 서로 순방향이다. 따라서, 다이오드(D1, D3)와, 다이오드(D2, D4)의 도통 방향은, 서로 역방향이다. 또한, 반도체 스위치(S1 내지 S4) 및 다이오드(D1 내지 D4)의 도통 방향은, 유도 가열 장치(20)에 흐르는 전류의 방향을 기준으로 하고 있다.

[MERS(130)의 동작]

도 5는, MERS(130)의 콘덴서(C)의 양단의 전압 V_c와, 유도 가열 장치(20)에 흐르는 전류 I_L과, 반도체 스위치(S1 내지 S4)의 동작 상태의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.

도 5에 있어서, 「S1·S3 게이트」라고 표기되어 있는 측에 파형이 상승되어 있는 기간에서는, 스위치(S1, S3)가 온 상태, 반도체 스위치(S2, S4)가 오프 상태이다. 또한, 「S2·S4 게이트」라고 표기되어 있는 측에 파형이 상승되어 있는 기간에서는, 반도체 스위치(S2, S4)가 온 상태, 스위치(S1, S3)가 오프 상태이다. 「S1·S3 게이트」측, 「S2·S4 게이트」측, 모두 파형이 상승되어 있지 않은 기간에서는, 어느 반도체 스위치(S1 내지 S4)든 오프 상태이다. 이와 같이, 반도체 스위치(S1)가 온(오프)하면, 반도체 스위치(S3)가 온(오프)하고, 반도체 스위치(S1, S3)가 연동하여 동작한다. 마찬가지로, 반도체 스위치(S2)가 온(오프)하면, 반도체 스위치(S4)가 온(오프)하고, 반도체 스위치(S2, S4)가 연동하여 동작한다. 이하에서는, 도 5와 도 4를 참조하면서, MERS(130)의 동작의 일례를 설명한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 기간 A의 첫 부분은, 스위치 동작에 수반하는 데드 타임이며, 이 데드 타임에서는, 반도체 스위치(S1, S3)도 반도체 스위치(S2, S4)도 오프하고 있다. 이 데드 타임에서는, 다이오드(D4)→콘덴서(C)→다이오드(D2)의 경로로 전류가 흘러, 콘덴서(C)의 충전이 개시된다. 그 결과, 콘덴서(C)의 양단의 전압 V_c가 상승하고, 유도 가열 장치(20)에 흐르는 전류 I_L(절대값)이 감소한다. 콘덴서(C)의 충전이 완료되기 전에 반도체 스위치(S2, S4)가 온되면[반도체 스위치(S1, S3)는 그대로 오프 상태], 반도체 스위치(S4) 및 다이오드(D4)→콘덴서(C)→반도체 스위치(S2) 및 다이오드(D2)의 경로로 전류가 흘러, 콘덴서(C)가 충전된다(기간 A). 즉, 이 기간 A에서는, 콘덴서(C)의 양단의 전압 V_c가 상승하고, 유도 가열 장치(20)에 흐르는 전류 I_L(절대값)이 감소한다.

콘덴서(C)의 충전이 완료되면, 유도 가열 장치(20)에 흐르는 전류 I_L은 0으로 된다. 콘덴서(C)의 충전이 완료될 때까지 반도체 스위치(S2, S4)가 온되고, 그 후 콘덴서(C)의 충전이 완료되면, 콘덴서(C)에 충전된 에너지(전하)가 반도체 스위치(S4, S2)를 통하여 출력된다(방전된다). 그 결과, 반도체 스위치(S4)→유도 가열 장치(20)→ 반도체 스위치(S2)의 경로로 전류 I_L이 흐른다(기간 B). 즉, 이 기간 B에서는, 콘덴서(C)의 양단의 전압 V_c가 저하하고, 유도 가열 장치(20)에 흐르는 전류 I_L(절대값)이 증가한다.

콘덴서(C)의 방전이 완료되면, 콘덴서(C)의 양단의 전압 V_c는 0으로 되고, 다이오드(D1, D3)에는 역전압이 인가되지 않는다. 그로 인해, 이들 다이오드(D1, D3)가 도통하여, 반도체 스위치(S4)→유도 가열 장치(20)→다이오드(D1)의 경로와, 다이오드(D3)→유도 가열 장치(20)→반도체 스위치(S2)의 경로를 병렬로 전류 I_L이 흐른다(기간 C). 이 전류 I_L은, 유도 가열 장치(20)와 MERS(130) 사이를 환류하고 있다. 그로 인해, 기간 C에서는, 전류 I_L의 절대값은, 상측 가열 코일(24), 하측 가열 코일(28) 및 피가열재인 띠 형상 강판(10)의 임피던스로부터 정해지는 시상수를 따라 감쇠한다.

그 후, 데드 타임에 있어서, 반도체 스위치(S1, S3)도 반도체 스위치(S2, S4)도 오프로 된다. 이 데드 타임에서는, 다이오드(D1)→콘덴서(C)→다이오드(D3)의 경로로 전류가 흘러, 콘덴서(C)의 충전이 개시된다(기간 D). 그 결과, 콘덴서(C)의 양단의 전압 V_c가 상승하고, 유도 가열 장치(20)에 흐르는 전류 I_L(절대값)이 감소한다. 콘덴서(C)의 충전이 완료되기 전에 반도체 스위치(S1, S3)가 온되면[반도체 스위치(S2, S4)는 그대로 오프 상태], 반도체 스위치(S1) 및 다이오드(D1)→콘덴서(C)→반도체 스위치(S3) 및 다이오드(D3)의 경로로 전류가 흘러, 콘덴서(C)가 충전된다(기간 D). 즉, 이 기간 D에서는, 콘덴서(C)의 양단의 전압 V_c가 상승하고, 유도 가열 장치(20)에 흐르는 전류 I_L(절대값)이 감소한다.

콘덴서(C)의 충전이 완료되면, 유도 가열 장치(20)에 흐르는 전류 I_L은 0으로 된다. 콘덴서(C)의 충전이 완료될 때까지 반도체 스위치(S1, S3)가 온되고, 그 후 콘덴서(C)의 충전이 완료되면, 콘덴서(C)에 충전된 에너지(전하)가 반도체 스위치(S1, S3)를 통하여 출력된다(방전된다). 그 결과, 반도체 스위치(S1)→유도 가열 장치(20)→반도체 스위치(S3)의 경로로 전류 I_L이 흘러 나간다(기간 E). 즉, 이 기간 E에서는, 콘덴서(C)의 양단의 전압 V_c가 저하하고, 유도 가열 장치(20)에 흐르는 전류 I_L(절대값)이 증가한다.

콘덴서(C)의 방전이 완료되면, 콘덴서(C)의 양단의 전압 V_c는 0으로 되고, 다이오드(D2, D4)에는 역전압이 인가되지 않는다. 그로 인해, 이들 다이오드(D2, D4)가 도통하여, 반도체 스위치(S1)→유도 가열 장치(20)→다이오드(D4)의 경로와, 다이오드(D2)→유도 가열 장치(20)→반도체 스위치(S3)의 경로를 병렬로 전류 I_L이 흐른다(기간 F). 이 전류 I_L는, 유도 가열 장치(20)와 MERS(130) 사이를 환류하고 있다. 그로 인해, 기간 F에서는, 전류 I_L의 절대값은, 상측 가열 코일(24), 하측 가열 코일(28) 및 피가열재인 띠 형상 강판(10)의 임피던스로부터 정해지는 시상수를 따라 감쇠한다. 그 후, 기간 A의 동작으로 되돌아가, 기간 A 내지 F의 동작을 반복하여 행한다.

이상과 같이, 반도체 스위치[S1 내지 S4(S1 및 S3, S2 및 S4)] 각각의 게이트 단자[G1 내지 G4(G1 및 G3, G2 및 G4)]의 온 및 오프(스위치 동작)의 타이밍(시간)을 조정함으로써, 유도 가열 장치[20(상측 가열 코일(24) 및 하측 가열 코일(28)]에 원하는 주파수의 전류를 흘리는 것이 가능하게 되어, 주파수 제어형의 유도 가열을 실현할 수 있다. 즉, 반도체 스위치(S1 내지 S4)의 도통 타이밍을 조정하는 게이트 제어 장치(140)에 의해, 부하인 유도 가열 장치(20)에 흐르는 전류 I_L의 주파수를 임의의 값으로 제어할 수 있다. 또한, 콘덴서(C)의 용량 C_p를 이하의 수학식 1에 따라 정함으로써, 콘덴서(C)의 양단의 전압 V_c가 0인 기간을 조절하는 것이 가능하다.

여기서, C_p는, 콘덴서(C)의 용량(F)이며, L은, 유도 가열 장치(20)를 포함하는 부하의 인덕턴스(H)이다. 또한, f_t는, 이하의 수학식 2로 표현되는 콘덴서(C)에 대한 외관의 주파수(Hz)이다.

t는, 콘덴서(C)의 양단의 전압 V_c가 0인 기간(sec)이며, f는, 콘덴서(C)의 양단의 전압 V_c가 0인 기간이 존재하지 않는 경우의 전압 V_c 및 전류 I_L의 주파수(Hz)이다. 수학식 2에 있어서 t가 0인 경우의 f_t(즉 f)를 수학식 1에 대입하여 얻어지는 콘덴서 용량 C_p를 갖는 콘덴서(C)를 선정하면, 콘덴서(C)의 양단의 전압 V_c가 0인 기간이 존재하지 않게 된다.

[주파수 설정 장치(180)의 구성]

도 4의 설명으로 되돌아가, 주파수 설정 장치(180)의 구성의 일례에 대하여 설명한다. 주파수 설정 장치(180)는, 유도 가열 장치(20)에 공급하는 교류 전력의 주파수(출력 주파수)를 설정하는 장치이다. 그 기능을 실현하기 위해, 이 주파수 설정 장치(180)는, 가열 대상 정보 취득부(181)와, 주파수 설정 테이블(182)과, 주파수 선택부(183)를 구비하고 있다.

가열 대상 정보 취득부(181)는, 가열 대상으로 되는 띠 형상 강판(10)의 속성 정보를 취득한다. 예를 들어, 가열 대상 정보 취득부(181)는, 입력 장치인 외부의 컴퓨터로부터 네트워크 경유로 속성 정보를 취득(수신)하거나, 제어 장치(100)가 구비하는 유저 인터페이스(입력 장치의 하나)에 대하여 유저가 입력한 정보에 기초하여 속성 정보를 취득(입력)하거나 할 수 있다. 여기서, 띠 형상 강판(10)의 속성 정보는, 띠 형상 강판(10)의 비투자율, 저항률 및 판 두께를 특정할 수 있는 정보이다. 예를 들어, 띠 형상 강판(10)의 비투자율, 저항률 및 판 두께 그 자체를 속성 정보로 하거나, 띠 형상 강판(10)의 비투자율, 저항률 및 판 두께가 사양에 의해 정해지고 있는 경우에는, 그 사양을 갖는 띠 형상 강판(10)의 명칭(상품명 등)을 속성 정보로 하거나 할 수 있다.

주파수 선택부(183)는, 가열 대상 정보 취득부(181)에 의해 취득된 속성 정보를 키로서 사용하여, 주파수 설정 테이블(182)에 등록되어 있는 주파수를 1개 선택한다. 주파수 설정 테이블(182)에는, 미리 속성 정보와 주파수가 서로 관련지어져 등록되어 있다.

주파수 선택부(183)에 의해 선택된 주파수(출력 주파수)의 정보는, 게이트 제어 장치(140)에 보내진다. 게이트 제어 장치(140)는, 이 선택된 주파수의 교류 전력이 발생하도록, MERS(130)의 각 반도체 스위치(S1 내지 S4)의 게이트 단자(G1 내지 G4)의 온 및 오프(스위치 동작)의 타이밍을 결정하고, 온해야 할 반도체 스위치의 게이트 단자에 온 신호를 출력한다. 이와 같이 하여 MERS(130)는, 주파수 설정 장치(180)에 의해 게이트 제어 장치(140)에 설정된 주파수(출력 주파수)의 교류 전력을 전술한 바와 같이 하여 유도 가열 장치(20)에 출력한다.

이상과 같이 본 실시 형태에서는, 띠 형상 강판(10)의 비투자율, 저항률 및 판 두께에 따라 유도 가열 장치(20)에 공급하는 교류 전력의 주파수(출력 주파수)를 자동으로 결정하고 있다. 이것은, 본 발명자들이, 각종 실험을 행한 결과, 띠 형상 강판(10)의 온도 분포(특히 에지 부근의 온도)는, 유도 가열 장치(20)에 공급하는 교류 전력의 주파수와, 피가열재인 띠 형상 강판(10)의 속성 정보(비투자율, 저항률및 판 두께)와, 갭[상측 가열 코일(24)과 하측 가열 코일(28)의 간격]의 영향을 받는 것을 발견한 것에 기초하고 있다.

이하에, 이러한 현상이 발생하는 이유에 대하여 설명한다.

우선, 띠 형상 강판(10)의 온도가 퀴리 온도 이상인 경우에 대하여 설명한다.

띠 형상 강판(10)이 퀴리 온도 이상이면 유도 가열 장치(20)로부터 발생한 주 자장이 띠 형상 강판(10)을 관통하여, 띠 형상 강판(10) 내(판 두께에 수직인 면내)의 와전류가 많아진다. 이 와전류는, 주 자장과 반발하여 띠 형상 강판(10)의 에지 부근에 편중되기 쉬워진다. 이 때문에, 띠 형상 강판(10)의 에지 부근에 고온의 영역이 발생하기 쉽다.

여기서, 띠 형상 강판(10) 내의 와전류는, 띠 형상 강판(10)의 단면적(판 두께 방향을 포함하는 단면적)과 비례 관계에 있으므로, 띠 형상 강판(10)의 판 두께가 두꺼운 경우에는, 띠 형상 강판(10)의 단면적이 커져, 띠 형상 강판(10) 내의 와전류가 많아진다.

또한, 띠 형상 강판(10)의 와전류는, 띠 형상 강판(10)의 저항률과 반비례의 관계에 있으므로, 띠 형상 강판(10)의 저항률이 작은 경우에는, 띠 형상 강판(10) 내의 와전류가 많아진다.

또한, 유도 가열 장치(20)에 공급하는 교류 전력의 주파수는, 유도 가열 장치(20)로부터 발생한 주 자장에 의해 띠 형상 강판(10) 내에 발생하는 유도 기전력과 비례 관계에 있다. 띠 형상 강판(10)의 와전류는, 이 유도 기전력과 비례 관계에 있으므로, 유도 가열 장치(20)에 공급하는 교류 전력의 주파수가 높은 경우에는, 띠 형상 강판(10) 내의 와전류가 많아진다.

또한, 갭이 작은 경우에는, 유도 가열 장치(20)로부터 발생한 주 자장이 커지고, 이 주 자장에 의해 띠 형상 강판(10) 내에 발생하는 유도 기전력이 커지므로, 띠 형상 강판(10) 내의 와전류가 많아진다.

이어서, 띠 형상 강판(10)의 온도가 퀴리 온도 미만일 경우에 대하여 설명한다.

띠 형상 강판(10)의 온도가 퀴리 온도 미만인 경우에는, 띠 형상 강판(10)의 비투자율이 크기 때문에, 유도 가열 장치(20)로부터 발생한 주 자장은, 띠 형상 강판(10)을 관통하기 어려워, 띠 형상 강판(10)의 에지 부분을 우회한다. 그 결과, 띠 형상 강판(10)의 에지 부근에서는, 와전류의 전류 밀도가 커져, 띠 형상 강판(10)의 에지 부근에 고온의 영역이 발생한다.

이상과 같이, 띠 형상 강판(10)의 온도에 영향을 주는 인자[유도 가열 장치(20)에 공급하는 교류 전력의 주파수, 가열 대상의 띠 형상 강판(10)의 비투자율과 저항률과 판 두께, 갭]는, 서로 독립된 인자이다. 이들 인자 중, 띠 형상 강판(10)의 비투자율과 저항률과 판 두께 및 갭은, 조업 조건(가열 대상으로 되는 재료및 설비의 하드웨어적인 제약)에 의해 결정된다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 이들 인자 중, 온라인으로 제어할 수 있는 "유도 가열 장치(20)에 공급하는 교류 전력의 주파수(출력 주파수)"를, 주파수 설정 장치(180)를 사용하여 변경함으로써, 띠 형상 강판(10)의 온도를 조정하고 있다.

또한, 본 실시 형태와 같이, 띠 형상 강판(10)의 비투자율, 저항률, 판 두께 모두와 주파수를 서로 대응시켜 주파수 설정 테이블(182)에 등록하면, 띠 형상 강판(10)의 판 폭 방향에 있어서의 온도 분포를, 보다 균일하게 조절할 수 있다. 그로 인해, 띠 형상 강판(10)의 비투자율, 저항률, 판 두께 모두와 주파수를 서로 대응시키는 것이 바람직하다. 그러나, 반드시, 띠 형상 강판(10)의 비투자율, 저항률, 판 두께 모두와 주파수를 서로 대응시킬 필요는 없고, 주파수 설정 장치(180) 내에서 띠 형상 강판(10)의 비투자율, 저항률, 판 두께 중 적어도 1개와 주파수를 서로 대응시키면 된다. 또한, 띠 형상 강판(10)의 비투자율, 저항률, 판 두께 중 적어도 어느 1개 및 갭과, 주파수를 서로 대응시켜도 좋다.

[출력 전류 설정 장치(150)의 구성]

출력 전류 설정 장치(150)는, 유도 가열 장치(20)에 공급하는 교류 전류 I_L의 크기(출력 전류값)를 설정하는 장치이다. 그 기능을 실현하기 위해, 이 출력 전류 설정 장치(150)는, 가열 대상 정보 취득부(151)와, 출력 전류 설정 테이블(152)과, 출력 전류 선택부(153)를 구비하고 있다.

가열 대상 정보 취득부(151)는, 가열 대상 정보 취득부(181)와 마찬가지로, 가열 대상으로 되는 띠 형상 강판(10)의 속성 정보를 취득한다.

출력 전류 선택부(153)는, 가열 대상 정보 취득부(151)에 의해 취득된 속성 정보를 키로서 사용하여, 출력 전류 설정 테이블(152)에 등록되어 있는 전류값을 1개 선택한다. 출력 전류 설정 테이블(152)에는, 미리 속성 정보와 전류값이 서로 관련지어져 등록되어 있다. 그리고, 출력 전류 선택부(153)에 의해 선택된 전류값(출력 전류값)과, 커런트 트랜스(170)에 의해 측정된 전류값의 차분에 따라, 정류 장치(110)의 게이트 각도가 설정된다. 정류 장치(110)로서 사이리스터 정류 장치를 채용하는 경우에는, 사이리스터의 게이트 점호 각도가 설정된다. 이와 같이, 유도 가열 장치(20)에 흐르는 전류값을 피드백하여 정류 장치(110)의 게이트 각도(게이트 점호 각도)를 제어하므로, 유도 가열 장치(20)에 흐르는 전류값을, 출력 전류 선택부(153)에 의해 선택된 전류값(출력 전류값)으로 일정하게 제어할 수 있다. 따라서, 전력 공급 장치[교류 전원(160) 및 정류 장치(110)]는, 직류 전력을 MERS(130)에 공급하여, 커런트 트랜스(170)에 의해 측정되는 교류 전류를 출력 전류 설정 장치에 의해 설정된 전류값(출력 전류값)으로 조정할 수 있다.

이상과 같이 본 실시 형태에서는, 띠 형상 강판(10)의 비투자율, 저항률 및 판 두께에 따라 유도 가열 장치(20)에 공급하는 교류 전력의 전류값(출력 전류값)을 자동으로 결정하고 있다. 이것은, 띠 형상 강판(10)의 비투자율, 저항률 및 판 두께에 의해, 목표 온도에 대응하는 전류값을 정할 수 있기 때문이다.

또한, 본 실시 형태와 같이, 띠 형상 강판(10)의 비투자율, 저항률, 판 두께 모두와 전류값을 서로 대응시켜 출력 전류 설정 테이블(152)에 등록하면, 띠 형상 강판(10)의 판 폭 방향에 있어서의 온도 분포 및 판 폭 방향의 평균 온도를, 보다 적절하게 설정할 수 있다. 그 때문에, 띠 형상 강판(10)의 비투자율, 저항률, 판 두께 모두와 전류값을 서로 대응시키는 것이 바람직하다. 그러나, 반드시, 띠 형상 강판(10)의 비투자율, 저항률, 판 두께 모두와 전류값을 서로 대응시킬 필요는 없고, 출력 전류 설정 장치(150) 내에서 띠 형상 강판(10)의 비투자율, 저항률, 판 두께 중 적어도 1개와 전류값을 서로 대응시키면 된다. 또한, 띠 형상 강판(10)의 비투자율, 저항률, 판 두께 중 적어도 어느 1개 및 갭과, 전류값을 서로 대응시켜도 좋다.

<본 실시 형태의 효과>

도 6a는, 본 실시 형태의 제어 장치(100)를 사용하여 유도 가열 장치(20)에 급전하여, 띠 형상 강판(10)을 가열했을 때의 통판 속도에 대한 주파수 및 온도비의 관계를 나타낸 그래프이다. 또한, 도 6b는, 종래의 병렬 공진형의 인버터를 사용하여 유도 가열 장치(20)에 급전하여, 띠 형상 강판(10)을 가열했을 때의 통판 속도에 대한 주파수 및 온도비의 관계를 나타낸 그래프이다. 여기서, 온도비(에지/중앙 온도비)는, 띠 형상 강판(10)의 판 폭 방향에 있어서의 단부(에지)의 온도를, 띠 형상 강판(10)의 판 폭 방향에 있어서의 중앙부의 온도로 제산한 값이다. 이 온도비의 값이 1에 가까울수록, 띠 형상 강판(10)의 판 폭 방향에 있어서의 온도 분포가 균일하다. 또한, 주파수는, 유도 가열 장치(20)에 부여되는 전류의 주파수이다. 또한, 띠 형상 강판(10)의 사양은, 이하와 같다.

<띠 형상 강판의 사양>

·재질: 스테인리스 강판 ·두께: 0.3mm ·폭: 500mm

도 6a에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 제어 장치(100)를 사용하면, 통판 속도가 변경된 경우에도, 유도 가열 장치(20)에 부여되는 전류의 주파수를 항상 대략 일정하게 유지할 수 있어, 결과적으로 온도비를 일정하게 제어하는 것이 가능하다.

한편, 통판 속도가 변경되면, 부하의 임피던스가 변화하기 때문에, 종래의 병렬 공진형의 인버터를 사용한 경우, 전압원인 인버터는, 부하의 공진 조건을 유지하도록, 인버터의 출력 주파수를 제어한다. 따라서, 도 6b에 도시한 바와 같이, 부하의 임피던스의 변화에 따라 인버터의 출력 주파수가 변동하여, 결과적으로 온도비가 크게 변동하여, 온도비를 일정하게 제어하는 것이 불가능하다.

이상과 같이 본 실시 형태에서는, 띠 형상 강판(10)의 속성(속성 정보)에 따른 주파수(출력 주파수)의 전류 I_L을, MERS(130)를 사용하여 유도 가열 장치(20)에 공급한다. 따라서, 본 실시 형태의 제어 장치는, 종래와 같이 공진 주파수로 동작시킨다는 제약을 받지 않으므로, 띠 형상 강판(10)의 통판 속도가 변경된 경우에도, 유도 가열 장치(20)에 공급하는 전류 I_L 주파수를 띠 형상 강판(10)의 속성에 따른 원하는 값으로 설정할 수 있다. 따라서, 트랜스 버스 방식의 유도 가열 장치를 사용하여 도체판을 가열할 때에 도체판의 통판 속도가 변화해도, 도체판의 판 폭 방향에 있어서의 온도 분포가 불균일해지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 피가열재인 띠 형상 강판(10)에 적합한(특히, 판 폭 방향의 온도 분포를 가급적 균일하게 하기 위한) 주파수의 전류 I_L을 유도 가열 장치(20)에 설정할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 정류 장치(110)의 게이트 각도를, 띠 형상 강판(10)의 속성에 따라 변경함으로써, 띠 형상 강판(10)의 속성에 따른 크기의 전류 I_L을 유도 가열 장치(20)에 공급하고 있다. 따라서, 피가열재인 띠 형상 강판(10)에 적합한 크기의 전류 I_L을 유도 가열 장치(20)에 흘릴 수 있다. 나아가, 주파수를 일정하게 제어할 수 있기 때문에, 띠 형상 강판(10)의 각 위치에 있어서의 온도의 시간적 변화를 실측하지 않고, 도체판의 판 폭 방향에 있어서의 온도 분포를 균일하게 제어할 수 있다.

또한, 제어 장치(100)와, 차폐판(31a 내지 31d)을 갖는 유도 가열 장치(20)를 구비하는 유도 가열 시스템에서는, 통판 속도가 변화한 경우에도 교류 전력의 주파수가 변화하지 않기 때문에, 띠 형상 강판(10)의 에지 부분에 발생하는 와전류의 변화(시간적 변화)를 고려할 필요가 없다. 그로 인해, 유도 가열 시스템에 제어 장치(100)를 사용하면, 조업 조건이 변동한 경우에도 차폐판(31a 내지 31d)에 의해 에지 부근의 가열량을 적절하게 제어할 수 있다.

(제2 실시 형태)

이어서, 본 발명의 제2 실시 형태를 설명한다. 전술한 제1 실시 형태에서는, MERS(130)로부터 유도 가열 장치(20)에 교류 전류 I_L을 직접 흘리고 있다. 이에 대해, 본 실시 형태에서는 MERS(130)로부터 변압기를 통하여 유도 가열 장치(20)에 교류 전류 I_L을 흘리고 있다. 이렇게 본 실시 형태의 구성에는, 전술한 제1 실시 형태의 구성에 대하여, 변압기를 추가하고 있다. 따라서, 본 실시 형태의 설명에 있어서, 전술한 제1 실시 형태와 동일한 부분에 대해서는, 도 1 내지 도 6b에 부여한 부호와 동일한 부호를 부여하여 상세한 설명을 생략한다.

도 7은, 유도 가열 장치의 제어 장치(200)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 제어 장치(200)는, 도 4에 도시한 제1 실시 형태의 제어 장치(100)에 대하여, 출력 변압기(출력 트랜스)(210)가 추가되어 있다.

출력 변압기(210)의 1차측(입력측)의 단자는, MERS(130)의 교류 단자 a, d에 접속된다. 출력 변압기(210)의 2차측(출력측)의 단자는, 유도 가열 장치(20)[구리 버스바(42a, 42g)]에 접속된다. 출력 변압기(210)의 변압비(입력:출력)는, N:1(N>1)이다.

이상과 같이 본 실시 형태에서는, MERS(130)와 유도 가열 장치(20) 사이에, 변압비가 N:1(N>1)인 출력 변압기(210)를 배치하고 있으므로, 유도 가열 장치(20)에는, MERS(130)에 흐르는 전류의 약 N배의 전류를 흘릴 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, MERS(130)를 구성하는 「반도체 스위치(S1 내지 S4) 및 다이오드(D1 내지 D4)」에 대전류를 흘리지 않고, 유도 가열 장치(20)에 대전류를 흘릴 수 있다.

또한, 출력 변압기(210)의 변압비가 바뀌도록, 출력 변압기(210)의 1차측 또는 2차측에 복수의 탭을 설치하고, 피가열재인 띠 형상 강판(10)에 따라, 사용하는 탭을 구분지어 사용해도 좋다.

(제3 실시 형태)

이어서, 본 발명의 제3 실시 형태에 대하여 설명한다. 전술한 제1, 제2 실시 형태에서는, 유도 가열 장치(20)에 설치되는 차폐판(31a 내지 31d)으로서 평평한 판을 사용하고 있다. 이에 대해, 본 실시 형태에서는, 유도 가열 장치(20)에 설치되는 차폐판에 오목부를 형성하고 있다. 이렇게 본 실시 형태와 전술한 제1, 제2 실시 형태에서는, 차폐판의 구성의 일부가 상이하다. 따라서, 본 실시 형태의 설명에 있어서, 전술한 제1, 제2 실시 형태와 동일한 부분에 대해서는, 도 1 내지 도 7에 부여한 부호와 동일한 부호를 부여하여 상세한 설명을 생략한다.

도 8a 내지 도 8c는, 유도 가열 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 8a, 도 8b, 도 8c는, 각각 도 2a, 도 2b, 도 2c에 대응하고 있다. 차폐판(301a 내지 301d)은, 각각 도 2a 내지 도 2c에 도시한 차폐판(31a 내지 31d) 대신에 사용되고 있다. 또한, 차폐판(301a 내지 301d)은, 후술하는 오목부를 띠 형상 강판(10)측[제2 용기(12) 내]을 향하게 하여 도 8b에 도시한 위치에 배치되어 있다. 또한, 유도 가열 장치는, 상측 유도기(201)와 하측 유도기(202)를 구비하고 있다. 또한, 차폐판의 구성을 제외하고, 상측 유도기(201), 하측 유도기(202)는, 각각 도 2a 내지 도 2c에 도시한 상측 유도기(21), 하측 유도기(22)와 동일하다.

또한, 도 9a 내지 도 9c는 차폐판{301[차폐판(301a 내지 301d)]}의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 구체적으로 도 9a는, 차폐판(301)을 그 상방으로부터 부감한 사시도이다. 또한, 도 9b는, 도 8c에 도시한 차폐판(301d)의 영역을 띠 형상 강판(10)의 바로 위로부터 부감한 도면이다. 또한, 도 9b에서는, 띠 형상 강판(10)과 차폐판(301d)의 위치 관계를 설명하기 위하여 필요한 부분만을 도시하고 있다. 또한, 도 9c는, 차폐판(301a, 301b)과 띠 형상 강판(10) 사이에서 발생하는 자계의 일례를 나타내는 개략도이다. 단, 이 도 9b 및 도 9c에서는, 차폐판(301a 내지 301d)의 효과를 이해하기 쉽도록, 제2 용기(12)를 생략하고 있다.

도 9a에 도시한 바와 같이, 차폐판(301)은, 주 차폐판(50a)과, 배면판(50b)을 구비하고 있다.

주 차폐판(50a)의 폭 및 길이는, 배면판(50b)의 폭 및 길이와 동일하다. 단, 배면판(50b)은, 종단면 및 횡단면이 균일한 구리판인 것에 반하여, 주 차폐판(50a)은, 그의 길이 방향으로 마름모형의 구멍이 2개 형성된 구리판이다. 차폐판(301)은, 이러한 주 차폐판(50a)과 배면판(50b)을 밀착시킴으로써 형성되고, 길이 방향으로 마름모형의 2개의 오목부[비관통 구멍(51, 52)]를 갖고 있다. 또한, 도 9a에는, 오목부(51, 52)를 배치하는 위치에 관한 치수[mm]도 함께 나타내고 있다.

이러한 차폐판(301)은, 도 9b 및 도 9c에 도시한 바와 같이, 오목부(51, 52)를 갖는 면이 띠 형상 강판(10)쪽을 향하도록 코어(23)의 저면(슬롯측)과 코어(27)의 상면(슬롯측)에 설치된다.

본 실시 형태에서는, 도 9b에 도시한 바와 같이, 띠 형상 강판(10)의 에지(10a) 부근에서, 차폐판[301(301d)]의 오목부(51, 52)와 띠 형상 강판(10)의 판면을 대향시키고 있다. 구체적으로는, 유도 가열 장치를 동작시킴으로써 띠 형상 강판(10)에 흐르는 와전류가 최대로 되는 영역인 최대 전류 통과 영역(56)과 띠 형상 강판(10)의 에지(10a) 사이의 영역을 포함하고, 또한 최대 전류 통과 영역(56)보다 에지(10a)측에 존재하는 영역과, 차폐판(301)의 오목부(51, 52)가 서로 대향하고 있다.

특히, 본 실시 형태에서는, 차폐판[301(301d)]의 오목부(51, 52)의 내측의 테두리(51a, 52a)를, 최대 전류 통과 영역(56)보다 에지(10a)측에 배치함과 함께, 오목부(51, 52)의 외측의 테두리(51b, 52b)를, 띠 형상 강판(10)의 에지(10a) 근방에 흐르는 와전류의 통과 영역인 에지 전류 통과 영역(57)보다 에지(10a)측에 배 치하고 있다. 여기서, 내측의 테두리(51a, 52a)는, 오목부(51, 52)의 테두리 중, 띠 형상 강판(10)의 폭 방향에 있어서의 중심부에 가장 가깝고, 또한 대응하는 오목부(52, 51)[또는, 차폐판(301d)의 통판 방향에 있어서의 중심부]에 가장 가까운 테두리이다. 또한, 외측의 테두리(51b, 52b)는, 오목부(51, 52)의 테두리 중, 띠 형상 강판(10)의 폭 방향에 있어서의 중심부로부터 가장 멀고, 또한 대응하는 오목부(52, 51)[또는, 차폐판(301d)의 통판 방향에 있어서의 중심부]로부터 가장 먼 테두리이다.

본 실시 형태에서는, 이상과 같이 배치한 차폐판(301)에 의해, 띠 형상 강판(10)의 에지(10a) 부근의 온도의 저하를 억제하고 있다. 이하에, 차폐판(301)에 의해 띠 형상 강판(10)의 에지(10a) 부근의 온도의 저하를 억제하는 메커니즘을 설명한다.

도 9c에 도시한 바와 같이, 유도 가열 장치를 동작시킴으로써 주 자장(58a 내지 58c)이 발생하여, 띠 형상 강판(10)의 에지측에 와전류(60a 내지 60e)가 흐른다. 그리고, 이 와전류(60a 내지 60e)에 의해 자장(59i)이 발생한다. 또한, 도 9a 내지 도 9c에 도시한 바와 같이, 차폐판[301(301a, 301b)]에는, 와전류(53 내지 55)가 흐른다. 와전류(53)는, 차폐판(301)[주 차폐판(50a)]의 4변의 테두리의 부분을 따라 흐르는 와전류이다. 한편, 와전류(54, 55)는, 차폐판(301)의 오목부(51, 52)의 테두리의 부분을 따라 흐르는 전류이다. 이렇게 차폐판(301)에서는, 차폐판(301)의 4변의 테두리의 부분과, 차폐판(301)의 오목부(51, 52)의 테두리의 부분에 와전류(51 내지 53)가 집중하여 흐른다. 또한, 이러한 와전류(53 내지 55)에 의해 자장(59a 내지 59h)이 발생한다.

그 결과, 도 9c에 도시한 바와 같이, 차폐판[301(301a, 301b)]에 흐르는 와전류(54, 55)와, 띠 형상 강판(10)에 흐르는 와전류(60) 사이에 반발력이 발생한다. 이 반발력에 의해, 띠 형상 강판(10)의 에지 부분에 흐르고 있는 와전류 [60(60a 내지(60e)]가 띠 형상 강판(10)의 내측[도 9c의 띠 형상 강판(10) 아래에 나타내는 화살표의 방향]으로 이동하여, 종래에는 온도가 저하하고 있던 영역의 전류 밀도가 증대한다. 이에 의해, 띠 형상 강판(10)의 에지 부근(에지보다 조금 내측의 영역)의 온도의 저하를 억제할 수 있어, 차폐판(301)은, 띠 형상 강판(10)의 판 폭 방향에 있어서의 에지측의 영역과, 가열 코일(24, 28)의 전자 결합도를 조정할 수 있다. 여기서, 차폐판(301)은, 구리제이며, 고온에서도 필요한 특성이 유지된다. 따라서, 차폐판(301)이 고온 하에 노출되어도, 띠 형상 강판(10)의 에지 부근의 온도의 저하를 억제할 수 있다.

이에 대해, 제1 실시 형태와 같이 차폐판(31)에 오목부가 존재하지 않는 경우, 차폐판(31)에는 도 9a, 도 9c에 도시된 바와 같은 와전류(53, 54)가 흐르지 않고, 차폐판(31)의 4변의 테두리의 부분에 와전류가 집중하여 흐른다. 따라서, 띠 형상 강판(10)의 에지 근방에 흐르고 있는 와전류는, 띠 형상 강판(10)의 내측(중앙측)을 향하는 힘을 받지 않고, 온도가 저하하는 영역[띠 형상 강판(10)의 에지보다 조금 내측의 영역]의 전류 밀도가 증대하지 않는다. 따라서, 띠 형상 강판(10)의 에지 부근의 온도의 저하를 억제할 수 없다.

이상과 같이 본 발명자들은, 구리제의 차폐판(301)에 오목부(51, 52)를 형성하고, 이 오목부(51, 52)가 띠 형상 강판(10)의 에지 부근과 대향하도록 차폐판(301)을 배치함으로써, 띠 형상 강판(10)의 에지 부근의 온도의 저하를 억제할 수 있는 것을 발견했다. 이상을 확인하기 위해, 본 발명자들은, 본 실시 형태의 차폐판(301)을 사용한 경우와, 제1 실시 형태에서 설명한 차폐판(31)을 사용한 경우 각각에 있어서, 도체판[띠 형상 강판(10)에 상당]의 판 폭 방향에 있어서의 온도 분포를 측정했다.

도 10a 및 도 10b는, 유도 가열 장치에 의해 가열된 도체판의 판 폭 방향에 있어서의 온도 분포의 일례를 나타내는 도면이다.

구체적으로 도 10a는, 본 실시 형태의 차폐판(301)을 사용한 유도 가열 장치(본 실시 형태의 유도 가열 장치)에 관한 그래프이다. 한편, 도 10b는, 제1 실시 형태의 차폐판(31)을 사용한 유도 가열 장치(제1 실시 형태의 유도 가열 장치)에 관한 그래프이다. 또한, 도 10a 및 도 10b에 도시한 그래프의 횡축은, 도체판의 판 폭 방향에 있어서의 위치를 나타내고, 횡축의 「0」의 위치가 도체판의 에지에 대응하고, 「250」의 위치가 도체판의 중앙에 대응한다. 한편, 종축은, 가열에 의한 도체판의 온도 상승량(승온량)을 나타낸다. 여기서, 도 10a 및 도 10b에 도시한 그래프의 실험 조건을, 이하에 나타낸다.

가열 코일 폭: 250[mm](통판 방향의 길이)

코어: 페라이트 코어

가열 재료: 비자성의 SUS(스테인리스)판(폭 500[mm], 두께 0.3[mm])

통판 속도: 8[mpm(m/분)]

가열 온도: 30 내지 130[℃](중앙 승온량을 100[℃]로 설정)

전원 주파수: 29[kHz], 21[kHz], 10[kHz]

차폐판의 재질: 구리

또한, 비투자율이 1에 가까운 재료일수록, 에지 부근에 있어서의 온도의 저하가 발생하기 쉽다. 또한, 도체판(가열 재료)의 온도가 퀴리 온도 이상으로 되면 도체판의 비투자율이 1로 된다. 그로 인해, 비투자율이 1인 가열 재료로서, 비자성의 SUS(스테인리스)판을 사용했다.

도 10a에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 차폐판(301)을 사용한 유도 가열 장치에서는, 주파수를 29[kHz]→21[kHz]→10[kHz]의 순으로 변경하면, 에지의 온도가 내려가고, 에지 부근(여기서는, 횡축의 「50」 내지 「100」의 위치)에 있어서의 온도의 저하가 억제되는(판 폭 방향에 있어서의 온도 분포가 균일해지는) 것을 알았다.

한편, 도 10b에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태의 차폐판(31)을 사용한 유도 가열 장치에서는, 주파수를 29[kHz]→21[kHz]→10[kHz]의 순서대로 변경하면, 에지의 온도가 내려가지만, 에지 부근(여기서는, 횡축의 「50」 내지 「100」의 위치)에 있어서의 온도의 저하량도 커지는 것을 알았다.

또한, 차폐판을 설치하지 않는 경우에는, 에지 부근(여기서는, 횡축의 「50」 내지 「100」의 위치)의 온도가 저하하지 않지만, 에지에 있어서의 승온량이 500[℃] 정도로 되기 때문에 과가열이었다.

이상과 같이 본 실시 형태에서는, 구리제의 차폐판(301)에 오목부(51, 52)을 형성하고, 이 오목부(51, 52)가 띠 형상 강판(10)의 에지 부근과 대향하도록 차폐판(301)을, 상측 가열 코일(24) 및 하측 가열 코일(28)과 띠 형상 강판(10) 사이에 배치한다. 이에 의해, 띠 형상 강판(10)이 고온에 노출되어도, 띠 형상 강판(10)의 에지 부근에 있어서의 온도의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 제어 장치(100)와, 차폐판(301)을 갖는 유도 가열 장치를 구비하는 유도 가열 시스템에서는, 통판 속도가 변화한 경우에도, 교류 전력의 주파수가 변화하지 않기 때문에, 띠 형상 강판(10)의 에지 부분에 발생하는 와전류의 변화(시간적 변화)를 고려할 필요가 없다. 그로 인해, 유도 가열 시스템에 제어 장치(100)를 사용하면, 조업 조건이 변동한 경우에도, 차폐판(301)에 의해 에지 부근의 가열량을 적절하게 제어할 수 있다. 또한, 차폐판(301)이 오목부(51, 52)를 갖고 있기 때문에, 강판의 가열 상태에 따라 비투자율이 변화하는 경우에도, 오목부(51, 52)에 의해 에지 부근의 온도 분포를 적절하게 제어할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 구성에서는, 보다 유연하게 가열 속도의 변경에 대응할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태(제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태)에서는, 차폐판(31, 301)은, 구리제의 판에 한정되지 않는다. 즉, 비투자율이 1인 도전체(예를 들어 상자성체나 반자성체인 금속)이면, 어떤 재료로 차폐판(31, 301)을 형성해도 좋다. 예를 들어, 알루미늄으로 차폐판(31)을 형성할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 최대 전류 통과 영역(56)보다 에지(10a)측에 존재하는 영역에서, 차폐판(301)의 오목부와 띠 형상 강판(10)[띠 형상 강판(10)을 연장한 면도 포함한다]이 대향하고 있으면, 띠 형상 강판(10)과 차폐판(301)의 위치 관계는, 특별히 한정되지 않는다. 단, 차폐판(301)에 흐르는 와전류와, 띠 형상 강판(10)에 흐르는 와전류 사이에 반발력을 확실하게 발생시키기 위해, 도 9b에 도시한 바와 같이, 최대 전류 통과 영역(56)과 띠 형상 강판(10)의 에지(10a) 사이의 영역과, 차폐판의 오목부의 적어도 일부가 대향하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시 형태에서는, 차폐판에 2개의 오목부를 형성한 경우를 예로 들어 설명했지만, 차폐판에 형성되는 오목부의 수는 복수이어도 좋다.

또한, 본 실시 형태에서는, 오목부(51, 52)의 형상을 마름모형으로 한 경우를 예로 들어 설명했다. 그러나, 오목부(51, 52)의 테두리의 부분을 따라 띠 형상 강판(10)에 와전류를 흘릴 수 있으면, 오목부(51, 52)의 형상은, 어떤 형상이든 좋다. 오목부(51, 52)의 형상을, 예를 들어 타원, 마름모형 이외의 사각형, 그 밖의 각형으로 할 수 있다. 이때, 통판 방향에 있어서의 길이가, 통판 방향에 수직인 방향에 있어서의 길이보다 긴 오목부를 형성하면, 오목부의 테두리의 부분을 따라 용이하게 와전류를 흘릴 수 있다. 그로 인해, 통판 방향에 있어서의 길이가, 통판 방향에 수직인 방향에 있어서의 길이보다도 긴 오목부를 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 차폐판의 오목부의 형상은, 반드시 폐쇄한 형상이 아니어도 좋다. 예를 들어, 차폐판의 단부에 형성되어도 좋다.

또한, 상측 가열 코일(24) 및 하측 가열 코일(28)에는, 구리가 통상 사용되지만, 구리 이외의 도체(금속)를 사용해도 좋다. 또한, 연속 어닐링 라인 이외에 유도 가열 시스템을 적용해도 좋다. 또한, 도 2a에 도시한 코어(23, 27)의 치수는, 코어(23, 27)가 자기 포화하지 않는 범위에서 적절히 결정할 수 있다. 여기서, 가열 코일(24, 28)에 흐르는 전류로부터 산출되는 자계 강도[A/m]로부터 코어(23, 27)의 자기 포화의 발생을 판단할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 일례로서 상측 유도기(21)와 하측 유도기(22) 양쪽을 설치하고 있지만, 상측 유도기(21)와 하측 유도기(22) 중 어느 한쪽만을 설치해도 좋다. 또한 갭의 크기는, 특별히 한정되지 않는다.

또한, 이상 설명한 본 발명의 실시 형태는, 모두 본 발명을 실시하는 것에 있어서 구체화의 예를 나타낸 것에 지나지 않고, 이들에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정적으로 해석되어서는 안된다. 즉, 본 발명은, 그 기술 사상 또는 그 주요한 특징으로부터 일탈하지 않고, 여러 형태로 실시할 수 있다.

<산업상 이용가능성>

트랜스 버스 방식의 유도 가열 장치를 사용하여 도체판을 가열할 때에 도체판의 통판 속도가 변화해도, 도체판의 판 폭 방향에 있어서의 온도 분포를 종래보다 균일하게 하는 유도 가열 장치의 제어 장치, 유도 가열 시스템 및 유도 가열 장치의 제어 방법을 제공한다.

10: 띠 형상 강판(도체판)
20: 유도 가열 장치
23, 27: 코어(자심)
24: 상측 가열 코일(가열 코일)
28: 하측 가열 코일(가열 코일)
31a 내지 31d: 차폐판
51, 52: 오목부
100, 200: 유도 가열 장치의 제어 장치
110: 정류 장치
120: 리액터
130: 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치(MERS)
131 내지 134: 제1 내지 제4 역도통형 반도체 스위치
140: 게이트 제어 장치
150: 출력 전류 설정 장치
160: 교류 전원
170: 커런트 트랜스(전류 측정 장치)
180: 주파수 설정 장치
210: 출력 변압기(출력 트랜스)
301: 차폐판
S1 내지 S4: 반도체 스위치
D1 내지 D4: 다이오드

Claims

통판되고 있는 도체판의 판면에 교번 자계를 교차시켜 상기 도체판을 유도 가열하는 유도 가열 시스템이며,
상기 도체판의 판면과 대향하도록 배치된 가열 코일,
상기 가열 코일이 권회된 코어, 및
상기 도체판의 폭 방향에 있어서의 에지를 포함하는 영역과 대향하도록 배치되고, 상기 도체판에 대향하는 면에 오목부를 갖는 비투자율이 1인 도체인 차폐판을 구비하는 유도 가열 장치와,
상기 가열 코일에 교류 전력을 출력하는 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치,
상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께 중 적어도 1개에 따른 출력 주파수를 설정하는 주파수 설정 장치, 및
상기 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치의 스위치 동작을, 상기 주파수 설정 장치에 의해 설정된 출력 주파수에 기초하여 제어하는 게이트 제어 장치를 구비하고, 상기 가열 코일에 출력하는 상기 교류 전력을 제어하는 제어 장치를 구비하고,
상기 도체판에 흐르는 와전류가 최대로 되는 영역보다 상기 에지측에 존재하는 영역과 상기 오목부가 서로 대향하도록, 상기 차폐판을 배치하는 것을 특징으로 하는, 유도 가열 시스템.
제1항에 있어서, 상기 오목부의 테두리 중, 상기 도체판의 폭 방향 중심측에 있는 내측의 테두리를, 상기 도체판에 흐르는 와전류가 최대로 되는 영역보다 상기 에지측에 배치하는 동시에, 상기 도체판의 폭 방향 중심으로부터 떨어진 측에 있는 외측의 테두리를, 상기 도체판의 상기 에지에 흐르는 와전류의 통과 영역보다 상기 에지측에 배치하는 것을 특징으로 하는, 유도 가열 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 주파수 설정 장치는, 상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께를 특정하는 속성 정보를 취득하고, 상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께와, 주파수가 서로 관련지어져 미리 등록된 테이블을 참조하여, 취득한 속성 정보에 대응하는 주파수를 상기 출력 주파수로서 선택하는 것을 특징으로 하는, 유도 가열 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제어 장치는,
상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께 중 적어도 1개에 따른 출력 전류값을 설정하는 출력 전류 설정 장치와,
상기 가열 코일에 흐르는 교류 전류를 측정하는 전류 측정 장치와,
직류 전력을 상기 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치에 공급하여 상기 전류 측정 장치에 의해 측정되는 교류 전류를 상기 출력 전류 설정 장치에 의해 설정된 상기 출력 전류값으로 조정하는 전력 공급 장치를 더 구비하고,
상기 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치는, 상기 전력 공급 장치에 의해 직류 전력을 공급받아 교류 전력을 상기 가열 코일에 출력하는 것을 특징으로 하는, 유도 가열 시스템.
제4항에 있어서, 상기 출력 전류 설정 장치는, 상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께를 특정하는 속성 정보를 취득하고, 상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께와, 전류값이 서로 관련지어져 미리 등록된 테이블을 참조하여, 취득한 속성 정보에 대응하는 전류값을 상기 출력 전류값으로서 선택하는 것을 특징으로 하는, 유도 가열 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치와 상기 유도 가열 장치 사이에 배치되고, 상기 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치로부터 출력된 교류 전압을 강압하여 상기 가열 코일에 출력하는 출력 트랜스를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 유도 가열 시스템.
제4항에 있어서, 상기 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치는,
상기 가열 코일의 일단부 및 타단부와 서로 접속되는 제1, 제2 교류 단자와,
상기 전력 공급 장치의 출력단과 서로 접속되는 제1, 제2 직류 단자와,
상기 제1 교류 단자와 상기 제1 직류 단자 사이에 배치된 제1 역도통형 반도체 스위치와,
상기 제1 교류 단자와 상기 제2 직류 단자 사이에 배치된 제2 역도통형 반도체 스위치와,
상기 제2 교류 단자와 상기 제2 직류 단자 사이에 배치된 제3 역도통형 반도체 스위치와,
상기 제2 교류 단자와 상기 제1 직류 단자 사이에 배치된 제4 역도통형 반도체 스위치와,
상기 제1, 제2 직류 단자의 사이에 배치된 콘덴서를 구비하고,
상기 제1 역도통형 반도체 스위치와 상기 제4 역도통형 반도체 스위치는, 스위치 오프 시의 도통 방향이 서로 역방향으로 되도록 직렬로 배치되고,
상기 제2 역도통형 반도체 스위치와 상기 제3 역도통형 반도체 스위치는, 스위치 오프 시의 도통 방향이 서로 역방향으로 되도록 직렬로 배치되고,
상기 제1 역도통형 반도체 스위치와 상기 제3 역도통형 반도체 스위치에서는, 스위치 오프 시의 도통 방향이 동일한 방향이며,
상기 제2 역도통형 반도체 스위치와 상기 제4 역도통형 반도체 스위치에서는, 스위치 오프 시의 도통 방향이 동일한 방향이며,
상기 게이트 제어 장치는, 상기 주파수 설정 장치에 의해 설정된 상기 출력 주파수에 기초하여, 상기 제1, 제3 역도통형 반도체 스위치의 스위치 동작의 시간과, 상기 제2, 제4 역도통형 반도체 스위치의 스위치 동작의 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는, 유도 가열 시스템.
도체판의 판면과 대향하도록 배치되고, 상기 도체판의 판면에 교번 자계를 교차시켜 상기 도체판을 유도 가열하는 가열 코일과, 상기 가열 코일이 권회된 코어와, 상기 도체판의 폭 방향에 있어서의 에지를 포함하는 영역과 대향하도록 배치되고, 상기 도체판에 대향하는 면에 오목부를 갖는 비투자율이 1인 도체인 차폐판을 구비하고, 상기 도체판에 흐르는 와전류가 최대로 되는 영역보다 상기 에지측에 존재하는 영역과 상기 오목부가 서로 대향하도록, 상기 차폐판이 배치되는 유도 가열 장치의 제어 방법이며,
자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치에 의해 상기 가열 코일에 교류 전력을 출력하고,
상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께 중 적어도 1개에 따른 출력 주파수를 설정하고,
상기 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치의 스위치 동작을, 설정된 상기 출력 주파수에 기초하여 제어하는 것을 특징으로 하는, 유도 가열 장치의 제어 방법.
제8항에 있어서, 상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께를 특정하는 속성 정보를 취득하고, 상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께와, 주파수가 서로 관련지어져 미리 등록된 테이블을 참조하여, 취득한 속성 정보에 대응하는 주파수를 상기 출력 주파수로서 선택하고, 상기 출력 주파수를 설정하는 것을 특징으로 하는, 유도 가열 장치의 제어 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께 중 적어도 1개에 따른 출력 전류값을 설정하고,
상기 가열 코일에 흐르는 교류 전류를 측정하고,
측정되는 교류 전류를 설정된 상기 출력 전류값으로 조정하기 위하여 필요한 직류 전력을 상기 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치에 공급하는 것을 특징으로 하는, 유도 가열 장치의 제어 방법.
제10항에 있어서, 상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께를 특정하는 속성 정보를 취득하고, 상기 도체판의 비투자율, 저항률 및 판 두께와, 전류값이 서로 관련지어져 미리 등록된 테이블을 참조하여, 취득한 속성 정보에 대응하는 전류값을 상기 출력 전류값으로서 선택하여, 상기 출력 전류값을 설정하는 것을 특징으로 하는, 유도 가열 장치의 제어 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치로부터 출력된 교류 전압을, 출력 트랜스에 의해 강압하여 상기 가열 코일에 출력하는 것을 특징으로 하는, 유도 가열 장치의 제어 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 자기 에너지 회생 쌍방향 전류 스위치는,
상기 가열 코일의 일단부 및 타단부와 서로 접속되는 제1, 제2 교류 단자와,
전력 공급 장치의 출력단과 서로 접속되는 제1, 제2 직류 단자와,
상기 제1 교류 단자와 상기 제1 직류 단자 사이에 배치된 제1 역도통형 반도체 스위치와,
상기 제1 교류 단자와 상기 제2 직류 단자 사이에 배치된 제2 역도통형 반도체 스위치와,
상기 제2 교류 단자와 상기 제2 직류 단자 사이에 배치된 제3 역도통형 반도체 스위치와,
상기 제2 교류 단자와 상기 제1 직류 단자 사이에 배치된 제4 역도통형 반도체 스위치와,
상기 제1, 제2 직류 단자의 사이에 배치된 콘덴서를 구비하고,
상기 제1 역도통형 반도체 스위치와 상기 제4 역도통형 반도체 스위치는, 스위치 오프 시의 도통 방향이 서로 역방향으로 되도록 직렬로 배치되고,
상기 제2 역도통형 반도체 스위치와 상기 제3 역도통형 반도체 스위치는, 스위치 오프 시의 도통 방향이 서로 역방향으로 되도록 직렬로 배치되고,
상기 제1 역도통형 반도체 스위치와 상기 제3 역도통형 반도체 스위치에서는, 스위치 오프 시의 도통 방향이 동일한 방향이며,
상기 제2 역도통형 반도체 스위치와 상기 제4 역도통형 반도체 스위치에서는, 스위치 오프 시의 도통 방향이 동일한 방향이며,
설정된 상기 출력 주파수에 기초하여, 상기 제1, 제3 역도통형 반도체 스위치의 스위치 동작의 시간과, 상기 제2, 제4 역도통형 반도체 스위치의 스위치 동작의 시간을 제어하여 상기 가열 코일에 교류 전력을 출력하는 것을 특징으로 하는, 유도 가열 장치의 제어 방법.
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