JPS6178087A - 誘導加熱装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、誘導加熱装置、特に簡便な制御により要求
された加熱条件を満足させることができろものの構成に
関するものである。

〔従来技°術〕

従来、この種の誘導加熱装置として、長尺鋼材の端部を
誘導加熱する第１図に示すものがあった。図において、
（１）は電源、（２ａ）〜（２ｃ）は単相変圧器、（３
ａ）〜（３ｃ）は力率改善用コンデンサ、（４ａ）〜（
４ｃ）は、加熱コイルである。（５）は被加熱物であろ
長尺鋼材であり、長尺鋼材（５）の斜線部は、誘導加熱
する部分を示しである。加熱コイル（４ａ）〜（４ｃ）
は、相互に数頭の絶縁距離をへだでて、近接して設置さ
れている。

電源（１）からの電力は、単相変圧器（２ａ）〜（２ｃ
）の電圧タップ調整を変えろことにより、加熱コイル（
４ａ）〜（４ｃ）に印加する電力を調整することが可能
となり、長尺鋼材（５）の加熱部の加熱温度が均一にな
るよう調整するようになっている。加熱コイル（４ａ）
〜（４ｃ）は相互に数頭の絶縁距離をへだでて近接して
接置してあり、加熱コイル（４ａ）〜（４ｃ）の間隔が
あいたかために生ずる長尺鋼材（５）の加熱温度への影
響がなくなるようにしている。

従来の誘導加熱装置は、以上のように加熱コイル（４ａ
）〜（４ｃ）が、相互に数肩肩の絶縁距離をへだでて、
近接して設置されているため、加熱コイル（４ａ）〜（
４ｃ））こ相互誘導効果が現われて、互々の加熱コイル
（４ａ）〜（４ｃ）に流れる電流値を計算ｔこより求め
ることが困難であった。従って、各加熱コイル（４ａ）
〜（４ｃ）の損失電力が求められないために、電力制御
ができないという欠点があった。又、別の方法として長
尺鋼材（５）の温度を検出していわゆるフィードバック
制御により供給電力を制御する方法が考えられるが、長
尺鋼材（５）は絶えず移動し、かつその表面にはスケー
ルが形成され一般にその温度検出は困難かつ複雑となり
装置としての実用性が劣るという欠点があった。

〔発明の概要〕

この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、加熱コイルに流れる電流を計測し
、その電流を使用し、加熱コイルの損失電力を計算し、
加熱コイルの損失電力と、被加熱物を所定の加熱温度に
昇温させるための必要加熱電力との和を加熱コイルに供
給するように電力制御させろことにより、正確かつ簡便
に要求された加熱条件を満足させうる電力制御が可能な
誘導加熱装置を提供することを目的とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を第２図について説明する。

図において、加熱コイル（４ａ）〜（４ｃ）に流れる電
流を測定するために、各加熱コイル電流測定器（６ａ）
〜（６Ｃ）を設け、さらに各加熱コイル（４ａ）〜（４
ｃ）の電流を使用して、各加熱コイル損失電力計算機（
７ａ）〜（７ｃ）にて、各加熱コイル（４ａ）〜（４ｃ
）の損失電力値を計算している。加熱コイル（４ａ）〜
（４ｃ）に流れている電流の測定値をそれぞれ、Ｉａ、
　　Ｉｂ、　　Ｉｃ〔アンペア〕とすると、各加熱コイ
ル損失電力計算機（７ａ）〜（７ｃ）では、各加熱コイ
ル（４ａ）〜（４ｃ）の実効抵抗値Ｒａ、　Ｒｂ、　Ｒ
ｃ（オーム〕をプリセットしておき、各加熱コイル（４
ａ）〜（４ｃ）の損失電力をＲａ−Ｉａ　、　Ｒｂ−Ｉ
ｂ　、Ｒｃ−Ｉｃ　。

〔キロワット〕として計算を行う。更に、加熱コイル（
４ａ）〜（４ｃ）全体の損失電力を求めるため、各加熱
コイル損失電力の合計計算機（８）にて、以下の計算を
行う。加熱コイル損失電力の合計をＰｃｏｉｌとすると
、Ｐｃｏｉｌ　＝　Ｒａ−Ｉａ”＋Ｒｂ・■ｂ＋Ｒｃ・
Ｉｃ〔キロワット〕となる。

一方、（９）は電源出力測定器で、電源出力Ｐ〔キロワ
ット〕を測定している。（１０）は、加熱コイル損失電
力Ｐｃｏｉｌと電源出力Ｐの差の計算機で、Ｐ　−Ｐｃ
ｏｉｌの計算を行う。

さらに、（１１）は、被加熱物（５）を所定温度に昇温
させるに必要な正味電力の計算機であり、正味電力をＰ
ｎ　（キロワット〕とすれば、Ｐｎ＝〔被加熱部の比熱
〕×〔加熱温度〕×〔単位時間当りの被加熱物処理重量
〕の計算により求められろ。

また（１２）は、被加熱物から周囲への放射される放射
熱損失電力の計算機であり、放射熱損失電力をＰＩ　（
キロワ′ット〕とすれば、Ｐｌ＝〔被加熱物の表面積〕
×〔単位表面積当りの放射熱損〕の計算により求められ
る。

次に（１３）は、正味電力と放射熱損失電力の和即ち、
必要加熱電力Ｐｗの計算機で、Ｐｗ＝Ｐｎ＋Ｐ１（キロ
ワット〕と計算をする。

（１４）は、計算機（１３）より求めた値と計算Ｉｍ（
１０）より求めた値の差が常に零になるように電源（１
）に対して電力制御信号を発信する電力制御装置である
。

本発明の電力制御は、各々の加熱コイル（４ａ）〜（４
ｃ）に流れている電流を各加熱コイル電流測定器（６ａ
）〜（６ｃ）により実測し、その電流値を使用し、各加
熱コイル損失電力計算機（７ａ）〜（７ｃ）により各加
熱コイル（４ａ）〜（４ｃ）の損失電力を計算している
。合計計算機（８）にて各加熱コイル（４ａ）〜（４ｃ
）の損失電力の総和、即ち、加熱コイル損失電力Ｐｃｏ
ｉｌの直を計算により求める。一方、計算機（１１）に
て、被加熱物（５）を所定の加熱温度に昇温させるに必
要な正味電力Ｐｎを計算し、かつ計算機（１２）にて被
加熱物（５）から周囲に放射される放射熱損失電力Ｐｉ
を計算し、計算機（１３）にて必要加熱電力Ｐｗ　＝　
Ｐｎ　＋　ＰＩの計算を行っている。本発明の電力制御
の原理は、電源出力Ｐが、被加熱物（５）に投入された
電力、即ち、被加熱物（５）の正味電力Ｐｎと被加熱物
（５）からの放射熱損失電力Ｐ１との和である必要加熱
電力Ｐｗ　＝　Ｐｎ　＋　ＰＩと、加熱コイル損失電力
Ｐｃｏｉｌとに消費されることに着目したものである。

これを式に表わすと、Ｐ　＝　Ｐｗ＋　Ｐｃｏｉｌと示
すことができる。この式は、Ｐｗ−（Ｐ　−Ｐｃｏｉｌ
）　＝　０となり、電力制御装置（１４）にてＰｗ　−
（Ｐ　−Ｐｃｏｉｌ　）　＝　０になるように電源（１
）に対して、電力制御信号を発振している。

従って、この発明によれば、たとえ加熱フィル（４ａ）
〜（４ｃ）の間に相互誘導効果があり、必要な電流値を
簡単に算出できない場合又、被加熱物（５）の形状、加
熱条件等が変わった場合においても、極めて簡便にかつ
正確な電力制御が可能となる。又、被加熱物（５）の温
度を検出する必要もないので、特に被加熱物（５）が所
定の時間々隔で絶えず複数個が連続的に処理されろよう
な場合においても同様に簡便に所要の加熱処理を実現す
ることができる。

なお、上記一実施例では加熱コイル（４ａ）〜（４ｃ）
に比較し、変圧器（２ａ）〜（２ｃ）、力率改善用コン
デンサ（３ａ）〜（３ｃ）及びこれらの接続リード類の
損失電力は十分小さいとして電源（１）の部分で測定す
る電源出力（Ｐ）が加熱コイル（４ａ）〜（４ｃ）に供
給されるものとしたが、変圧器（２ａ）〜（２ｃ）等の
損失電力をも考慮する場合は電源出力（Ｐ）として加熱
コイル（４ａ）〜（４ｃ）の入力部で測定した値を使用
するようにすればよい。もっとも、この場合簡便には、
加熱コイルの損失電力に変圧器等の電力損失を含めて考
え、実効抵抗値Ｒａ等をその分大きく設定し近似計算を
行うようにしてもよい。

又、この発明は電源として単相、多相にかかわらず適用
でき、又加熱コイルも複数個に限らず１個の場合も同様
に適用できる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、加熱コイルの電流を測
定し、加熱コイルの損失電力を求め、被加熱物を所定の
加熱温度に昇温させるための必要加熱電力と上記損失電
力との和を加熱コイルに供給するように制御する構成と
したので、被加熱物の形状、加熱温度等が変わった場合
でも、容易に精度の良い電力制御が得られる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の誘導加熱装置の単線結線図、第２図は、
この発明の一実施例による誘導加熱装置の電力制御ブロ
ック図である。図において、 （１）・・・電源、　（４ａ）〜（４ｃ）・・・加熱コ
イル。 （５）・・・被加熱物、　（６ａ）〜（６ｃ）・・・加
熱コイル電流測定器、　（７ａ）〜（７ｃ）・・・加熱
コイル損失電力計算機、　Ｐｃｏｉｌ・・・加熱コイル
の損失電力、　Ｐｗ・・・必要加熱電力 である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電源に接続された加熱コイルにより単位時 間当り所定量の被加熱物を所定温度に誘導加熱するもの
   において、上記加熱コイルに流れる電流を検出して上記
   加熱コイルの損失電力を演算し、上記被加熱物、所定量
   及び所定温度のデータから求まる必要加熱電力と上記損
   失電力との和に等しい電力を上記加熱コイルに供給する
   ように上記電源の出力を制御することを特徴とする誘導
   加熱装置。