(57)【要約】  両誘導加熱装置の間で異常相互誘導現象が発生することを防止しつつ、被加熱材の一側部と他側部との昇温量を個別に制御することができる誘導加熱装置の制御装置を提供する。このため、制御装置は、被加熱材の一側に配置されたマスターＣ型誘導加熱装置を駆動するマスターインバータの出力電圧の位相と出力電流の位相とが同期するように前記マスターインバータの運転周波数を設定するマスター周波数制御部と、前記被加熱材の他側に配置されたスレーブＣ型誘導加熱装置を駆動するスレーブインバータの運転周波数を前記マスターインバータの運転周波数に同期させるスレーブ周波数制御部と、前記スレーブインバータの出力電流の位相を前記マスターインバータの出力電流の位相に同期させるスレーブ電流位相制御部と、前記マスターインバータの出力電圧のパルス幅を設定するマスター電圧制御部と、前記スレーブインバータの出力電圧のパルス幅を設定するスレーブ電圧制御部と、を備えた。
2014033805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱材の一側に配置されたマスターＣ型誘導加熱装置を駆動するマスターインバータの出力電圧の位相と出力電流の位相とが同期するように前記マスターインバータの運転周波数を設定するマスター周波数制御部と、
前記被加熱材の他側に配置されたスレーブＣ型誘導加熱装置を駆動するスレーブインバータの運転周波数を前記マスターインバータの運転周波数に同期させるスレーブ周波数制御部と、
前記スレーブインバータの出力電流の位相を前記マスターインバータの出力電流の位相に同期させるスレーブ電流位相制御部と、
前記マスターインバータの出力電圧のパルス幅を設定するマスター電圧制御部と、
前記スレーブインバータの出力電圧のパルス幅を設定するスレーブ電圧制御部と、
を備えたことを特徴とする誘導加熱装置の制御装置。
【請求項２】
前記スレーブインバータの出力電圧の位相を前記マスターインバータの出力電圧の位相に同期させるスレーブ電圧位相制御部、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置の制御装置。
【請求項３】
前記スレーブＣ型加熱装置と前記スレーブインバータとの間に接続されたスレーブ直列共振コンデンサと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと並列に接続されたスレーブ周波数同期コンデンサと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと並列に接続され、前記スレーブ周波数同期コンデンサ直列に接続された断路器と、
を備え、
前記スレーブ電圧位相制御部は、前記断路器の開閉により前記スレーブインバータの出力電圧の位相を前記マスターインバータの出力電圧の位相に同期させることを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置の制御装置。
【請求項４】
前記スレーブＣ型加熱装置と前記スレーブインバータとの間に接続されたスレーブ直列共振コンデンサと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと並列に接続されたスレーブ周波数同期コンデンサと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと並列に接続され、前記スレーブ周波数同期コンデンサと直列に接続されたスレーブ電圧位相制御装置と、
を備え、
前記スレーブ電圧位相制御部は、前記スレーブ電圧位相制御装置で前記スレーブ周波数同期コンデンサにかかる電圧を制御することにより前記スレーブインバータの出力電圧の位相を前記マスターインバータの出力電圧の位相に同期させることを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置の制御装置。
【請求項５】
前記スレーブＣ型加熱装置と前記スレーブインバータとの間に接続されたスレーブ直列共振コンデンサと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと直列に接続され、前記スレーブＣ型加熱装置と並列に接続されたスレーブ周波数同期リアクトルと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと前記スレーブ周波数同期リアクトルとに直列に接続され、前記スレーブＣ型加熱装置と並列に接続された断路器と、
を備え、
前記スレーブ電圧位相制御部は、前記断路器の開閉により前記スレーブインバータの出力電圧の位相を前記マスターインバータの出力電圧の位相に同期させることを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置の制御装置。
【請求項６】
前記スレーブＣ型加熱装置と前記スレーブインバータとの間に接続されたスレーブ直列共振コンデンサと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと直列に接続され、前記スレーブＣ型加熱装置と並列に接続されたスレーブ周波数同期リアクトルと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと前記スレーブ周波数同期リアクトルとに直列に接続され、前記スレーブＣ型加熱装置と並列に接続されたスレーブ電圧位相制御装置と、
を備え、
前記スレーブ電圧位相制御部は、前記スレーブ電圧位相制御装置で前記スレーブ周波数同期リアクトルにかかる電圧を制御することにより前記スレーブインバータの出力電圧の位相を前記マスターインバータの出力電圧の位相に同期させることを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、誘導加熱装置の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被加熱材の両側部近傍に配置された一対の誘導加熱装置を１つの電源に対して並列に接続した制御装置が提案されている。当該制御装置によれば、両誘導加熱装置の電流位相が同期する。このため、両誘導加熱装置の間で異常相互誘導現象が発生することはない（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特許３１５６７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の両誘導加熱装置には、同一の電圧が印加される。このため、各誘導加熱装置に供給する電力を個別に制御することができない。すなわち、被加熱材の一側部と他側部との昇温量を個別に制御することができない。【０００５】
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、両誘導加熱装置の間で異常相互誘導現象が発生することを防止しつつ、被加熱材の一側部と他側部との昇温量を個別に制御することができる誘導加熱装置の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る誘導加熱装置の制御装置は、被加熱材の一側に配置されたマスターＣ型誘導加熱装置を駆動するマスターインバータの出力電圧の位相と出力電流の位相とが同期するように前記マスターインバータの運転周波数を設定するマスター周波数制御部と、前記被加熱材の他側に配置されたスレーブＣ型誘導加熱装置を駆動するスレーブインバータの運転周波数を前記マスターインバータの運転周波数に同期させるスレーブ周波数制御部と、前記スレーブインバータの出力電流の位相を前記マスターインバータの出力電流の位相に同期させるスレーブ電流位相制御部と、前記マスターインバータの出力電圧のパルス幅を設定するマスター電圧制御部と、前記スレーブインバータの出力電圧のパルス幅を設定するスレーブ電圧制御部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、両誘導加熱装置の間で異常相互誘導現象が発生することを防止しつつ、被加熱材の一側部と他側部との昇温量を個別に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１における誘導加熱装置の制御装置が利用される誘導加熱装置の斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１における誘導加熱装置の制御装置を用いた誘導加熱装置の誘導加熱ループの図である。
【図３】この発明の実施の形態１における誘導加熱装置の制御装置の構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１における誘導加熱装置の制御装置に用いるマスター側回路とスレーブ側回路の図である。
【図５】この発明の実施の形態１における誘導加熱装置の制御装置に用いるマスターインバータとスレーブインバータとの運転の設定手順を説明するための図である。
【図６】この発明の実施の形態１における誘導加熱装置の制御装置のマスター側回路とスレーブ側回路とのＱ値の図である。
【図７】この発明の実施の形態２における誘導加熱装置の制御装置の構成図である。
【図８】この発明の実施の形態２における誘導加熱装置の制御装置の共振周波数を説明するための図である。
【図９】この発明の実施の形態２における図５相当図である。
【図１０】この発明の実施の形態２における図６相当図である。
【図１１】この発明の実施の形態３における誘導加熱装置の制御装置の構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態３における誘導加熱装置の制御装置の共振周波数を説明するための図である。
【図１３】この発明の実施の形態４における誘導加熱装置の制御装置の構成図である。
【図１４】この発明の実施の形態４における図８相当図である。
【図１５】この発明の実施の形態５における誘導加熱装置の制御装置の構成図である。
【図１６】この発明の実施の形態５における図１２相当図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における誘導加熱装置の制御装置が利用される誘導加熱装置の斜視図である。
【００１１】
図１に示すように、被加熱材１は、入側搬送ローラ２と出側搬送ローラ３とに支持される。入側搬送ローラ２の両端部と出側搬送ローラ３の両端部とは、アース４に接続される。
【００１２】
被加熱材１の一側近傍には、マスターＣ型加熱装置５が配置される。マスターＣ型加熱装置５は、マスター入側Ｃ型インダクタ５ａ、マスター出側Ｃ型インダクタ５ｂを備える。マスター入側Ｃ型インダクタ５ａとマスター出側Ｃ型インダクタ５ｂとは、被加熱材１の搬送方向に沿って配置される。マスター入側Ｃ型インダクタ５ａとマスター出側Ｃ型インダクタ５ｂとは、磁束の方向が互いに逆方向となるように形成される。
【００１３】
被加熱材１の他側近傍には、スレーブＣ型加熱装置６が配置される。スレーブＣ型加熱装置６は、スレーブ入側Ｃ型インダクタ６ａ、スレーブ出側Ｃ型インダクタ６ｂを備える。スレーブ入側Ｃ型インダクタ６ａとスレーブ出側Ｃ型インダクタ６ｂとは、被加熱材１の搬送方向に沿って配置される。スレーブ入側Ｃ型インダクタ６ａとスレーブ出側Ｃ型インダクタ６ｂとは、磁束の方向が互いに逆方向となるように形成される。
【００１４】
マスター入側Ｃ型インダクタ５ａとスレーブ入側Ｃ型インダクタ６ａとは、磁束の方向が互いに逆方向となるように形成される。マスター出側Ｃ型インダクタ５ｂとスレーブ出側Ｃ型インダクタ６ｂとは、磁束の方向が互いに逆方向となるように形成される。
【００１５】
マスター入側Ｃ型インダクタ５ａに電流が流れると、入側インダクタ磁束が形成される。当該入側インダクタ磁束により、被加熱材１には、材料電流７ａが流れる。マスター出側Ｃ型インダクタ５ｂに電流が流れると、出側インダクタ磁束が形成される。当該出側インダクタ磁束により、被加熱材１には、材料電流７ｂが流れる。材料電流７ａ、７ｂにより、被加熱材１の一側部が加熱される。
【００１６】
スレーブ入側Ｃ型インダクタ６ａに電流が流れると、入側インダクタ磁束が形成される。当該入側インダクタ磁束により、被加熱材１には、材料電流７ｃが流れる。スレーブ出側Ｃ型インダクタ６ｂに電流が流れると、出側インダクタ磁束が形成される。当該出側インダクタ磁束により、被加熱材１には、材料電流７ｄが流れる。材料電流７ｃ、７ｄにより、被加熱材１の他側部が加熱される。
【００１７】
この際、入側搬送ローラ２の一端とマスター入側Ｃ型インダクタ５ａ近傍との間においては、アース電流８ａが被加熱材１に流れ得る。出側搬送ローラ３の一端とマスター出側Ｃ型インダクタ５ｂ近傍との間においては、アース電流８ｂが被加熱材１に流れ得る。入側搬送ローラ２の他端とスレーブ入側Ｃ型インダクタ６ａ近傍との間においては、アース電流８ｃが被加熱材１に流れ得る。出側搬送ローラ３の他端とスレーブ出側Ｃ型インダクタ６ｂ近傍との間においては、アース電流８ｄが被加熱材１に流れ得る。
【００１８】
アース電流８ａが大きい場合、入側搬送ローラ２の一端と被加熱材１との接触点でアーク９が発生し得る。アース電流８ｂが大きい場合、出側搬送ローラ３の一端と被加熱材１との接触点でアーク９が発生し得る。アース電流８ｃが大きい場合、入側搬送ローラ２の他端と被加熱材１との接触点でアーク９が発生し得る。アース電流８ｄが大きい場合、出側搬送ローラ３の他端と被加熱材１との接触点でアーク９が発生し得る。
【００１９】
次に、図２を用いて、アーク９の発生の防止方法を説明する。
図２はこの発明の実施の形態１における誘導加熱装置の制御装置を用いた誘導加熱装置の誘導加熱ループの図である。
【００２０】
マスター側とスレーブ側とには、第１材料ループ回路１０、第２材料ループ回路１１、アースループ回路１２とが形成される。
【００２１】
第１材料ループ回路１０は、被加熱材１の入側材料抵抗Ｒ１、入側材料端部抵抗Ｒ２からなる。第２材料ループ回路１１は、被加熱材１の出側材料抵抗Ｒ３、出側端部抵抗Ｒ４からなる。アースループ回路１２は、接地抵抗Ｒ０、入側材料端部抵抗Ｒ２、出側材料端部抵抗Ｒ４からなる。
【００２２】
第１材料ループ回路１０には、入側インダクタ磁束Φ１が貫通する。当該貫通により、入側材料電流１３が流れる。これに対し、第２材料ループ回路１１には、出側インダクタ磁束Φ２が貫通する。当該貫通により、出側材料電流１４が流れる。
【００２３】
これに対し、アースループ回路１２においては、入側インダクタ磁束Φ１と出側インダクタ磁束Φ２は、互いに逆方向で同一量となる。このため、入側インダクタ磁束Φ１と出側インダクタ磁束Φ２の合成磁束は零となる。その結果、入側搬送ローラ２とアース４との間を流れるアース電流１５、被加熱材１を流れるアース電流１５、出側搬送ローラ３とアース４との間を流れるアース電流１５は零となる。このため、アーク９が発生することはない。すなわち、入側搬送ローラ２表面、出側搬送ローラ３表面、被加熱材１表面にアーク傷が発生することもない。
【００２４】
次に、図３を用いて、誘導加熱装置の制御装置を説明する。
図３はこの発明の実施の形態１における誘導加熱装置の制御装置の構成図である。
【００２５】
図３において、電圧型インバータ電源１６は、整流器１７、平滑コンデンサ１８、マスターインバータ１９ａ、スレーブインバータ１９ｂを備える。
【００２６】
整流器１７は、交流電源２０を整流する機能を備える。平滑コンデンサ１８は、整流器１７が出力した直流電圧を平滑化する機能を備える。マスターインバータ１９ａとスレーブインバータ１９ｂとは、並列に接続される。マスターインバータ１９ａとスレーブインバータ１９ｂとは、平滑コンデンサ１８が平滑化した直流電圧をＰＷＭ制御する機能を備える。
【００２７】
電圧型整合装置２１は、マスター整合変圧器２２ａ、マスター直列共振コンデンサ２３ａ、マスター電流検出器２４ａ、マスター電圧検出器２５ａ、スレーブ整合変圧器２２ｂ、スレーブ直列共振コンデンサ２３ｂ、スレーブ電流検出器２４ｂ、スレーブ電圧検出器２５ｂを備える。
【００２８】
マスター整合変圧器２２ａは、マスターインバータ１９ａとマスターＣ型加熱装置５との間に接続される。マスター直列共振コンデンサ２３ａは、マスター整合変圧器２２ａとマスターＣ型加熱装置５との間に接続される。マスター電流検出器２４ａは、マスター直列共振コンデンサ２３ａとマスターＣ型加熱装置５との間に接続される。マスター電圧検出器２５ａは、マスター電流検出器２４ａとマスターＣ型加熱装置５との間に接続される。
【００２９】
スレーブ整合変圧器２２ｂは、スレーブインバータ１９ｂとスレーブＣ型加熱装置６との間に接続される。スレーブ直列共振コンデンサ２３ｂは、スレーブ整合変圧器２２ｂとスレーブＣ型加熱装置６との間に接続される。スレーブ電流検出器２４ｂは、スレーブ直列共振コンデンサ２３ｂとスレーブＣ型加熱装置６との間に接続される。スレーブ電圧検出器２５ｂは、スレーブ電流検出器２４ｂとスレーブＣ型加熱装置６との間に接続される。
【００３０】
本実施の形態においては、マスター周波数制御回路（マスター周波数制御部）２６、スレーブ周波数制御回路（スレーブ周波数制御部）２７、スレーブ電流位相制御回路（スレーブ電流位相制御部）２８、マスター電圧制御回路（マスター電圧制御部）２９、スレーブ電圧制御回路（スレーブ電圧制御部）３０が設けられる。
【００３１】
マスター周波数制御回路２６は、マスター電流検出器２４ａの検出値とマスター電圧検出器２５ａの検出値のフィードバックを受けて、マスターインバータ１９ａの運転周波数を設定する機能を備える。スレーブ周波数制御回路２７は、マスター周波数制御回路２６により設定されたマスターインバータ１９ａの運転周波数をスレーブインバータ１９ｂの運転周波数に設定する機能を備える。スレーブ電流位相制御回路２８は、マスター電流検出器２４ａの検出値とスレーブ電流検出器２４ｂの検出値のフィードバックを受けて、スレーブインバータ１９ｂの出力電流の位相を設定する機能を備える。
【００３２】
マスター電圧制御回路２９は、外部からの指令とマスター電圧検出器２５ａの検出値のフィードバックとを受けて、マスターインバータ１９ａの出力電圧のパルス幅を設定する機能を備える。スレーブ電圧制御回路３０は、外部からの指令とスレーブ電圧検出器２５ｂの検出値のフィードバックとを受けて、スレーブインバータ１９ｂの出力電圧のパルス幅を設定する機能を備える。
【００３３】
次に、図４を用いて、マスターインバータ１９ａとスレーブインバータ１９ｂの運転周波数を説明する。
図４はこの発明の実施の形態１における誘導加熱装置の制御装置に用いるマスター側回路とスレーブ側回路の図である。
【００３４】
図４に示すように、マスター直列共振コンデンサ２３ａの静電容量をＣｍ、マスター側の負荷抵抗をＲｍ、負荷インダクタンスをＬｍとする。この場合、マスター側回路の共振周波数Ｆｍ０は、次の（１）式で表される。
【００３５】
【数１】
2014033805.tif 000003
【００３６】
図４に示すように、スレーブ直列共振コンデンサ２３ｂの静電容量をＣｓ、スレーブ側の負荷抵抗をＲｓ、負荷インダクタンスをＬｓとする。この場合、スレーブ側回路の共振周波数Ｆｓ０は、次の（２）式で表される。
【００３７】
【数２】
2014033805.tif 000004
【００３８】
マスターインバータ１９ａを共振周波数Ｆｍ０で運転すれば、マスターインバータ１９ａの力率は１となる。これに対し、スレーブインバータ１９ｂを共振周波数Ｆｓ０で運転すれば、スレーブインバータ１９ｂの力率は１となる。
【００３９】
しかしながら、通常、Ｆｍ０とＦｓ０は異なる。このため、マスターインバータ１９ａを共振周波数Ｆｍ０で運転し、スレーブインバータ１９ｂを共振周波数Ｆｓ０で運転すると、マスターＣ型加熱装置５とスレーブＣ型加熱装置６との間で異常相互誘導現象が発生する。
【００４０】
そこで、本実施の形態の制御装置は、マスターインバータ１９ａの運転周波数とスレーブインバータの運転周波数と同期させる。
【００４１】
次に、図５を用いて、マスターインバータ１９ａとスレーブインバータ１９ｂとの運転の設定手順を説明する。
図５はこの発明の実施の形態１における誘導加熱装置の制御装置に用いるマスターインバータとスレーブインバータとの運転の設定手順を説明するための図である。
【００４２】
図５の上段は、マスターＣ型加熱装置５とスレーブＣ型加熱装置６に流れる電流の図である。図５の中段は、マスターインバータ１９ａの出力電圧の図である。図５の下段は、スレーブインバータ１９ｂの出力電圧の図である。
【００４３】
まず、マスター周波数制御回路２６は、マスターインバータ１９ａの力率が１となるようにマスターインバータ１９ａの運転周波数を共振周波数Ｆｍ０に設定する。すなわち、図５の上段と中段とに示すように、マスターインバータ１９ａの出力電圧ＶＩｍの位相と出力電流（マスターインダクタ電流Ｉｍ）の位相とが同期するようにマスターインバータ１９ａの運転周波数が設定される。その結果、図５の上段と中段とに示すように、マスター側回路のサイクルタイムがｔ０に設定される。
【００４４】
その後、スレーブ周波数制御回路２７は、スレーブインバータ１９ｂの運転周波数としてマスター側回路の共振周波数Ｆｍ０を設定する。その結果、図５の下段に示すように、スレーブ側回路のサイクルタイムもｔ０に設定される。
【００４５】
その後、図５の上段に示すように、スレーブ電流位相制御回路２８は、スレーブインバータ１９ｂの出力電流（スレーブインダクタ電流Ｉｓ）の位相をマスターインバータ１９ａの出力電流（マスターインダクタ電流Ｉｍ）の位相に同期させる。その結果、マスターＣ型加熱装置５とスレーブＣ型加熱装置６とにおいて、相互誘導電流によるビート電流の発生が抑制される。すなわち、マスターＣ型加熱装置５とスレーブＣ型加熱装置６においては、過電流が流れることによる故障が回避される。
【００４６】
次に、図６を用いて、マスター側回路とスレーブ側回路とのＱ値を説明する。
図６はこの発明の実施の形態１における誘導加熱装置の制御装置のマスター側回路とスレーブ側回路とのＱ値の図である。
【００４７】
図６に示すように、マスター側回路の共振周波数Ｆｍ０とスレーブ側回路の共振周波数Ｆｓ０とがずれている場合を考える。この場合、マスターインバータ１９ａとスレーブインバータ１９ｂの運転周波数Ｆ０は、マスター側回路の共振周波数Ｆｍ０に設定される。この場合、マスター側回路のＱ値Ｑｍ０は、マスター側回路のＱ値曲線Ｑｍ上の最大値となる。このため、マスターＣ型加熱装置５に印加できる最大電力が維持される。これに対し、スレーブ側回路のＱ値Ｑｓ０は、スレーブ側回路のＱ値曲線Ｑｓ上の最大値ではない。このため、スレーブＣ型加熱装置６に印加できる最大電力が減少する。
【００４８】
以上で説明した実施の形態１によれば、スレーブインバータ１９ｂの出力電流の位相は、マスターインバータ１９ａの出力電流の位相に同期する。マスターインバータ１９ａとスレーブインバータ１９ｂの出力電圧のパルス幅は個別に設定される。このため、両誘導加熱装置の間で異常相互誘導現象が発生することを防止しつつ、被加熱材１の一側部と他側部との昇温量を個別に制御することができる。
【００４９】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２における誘導加熱装置の制御装置の構成図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００５０】
実施の形態２の制御装置は、実施の形態１の制御装置に周波数同期コンデンサ３１、断路器３２、スレーブ電圧位相制御回路３３を付加したものである。
【００５１】
スレーブ周波数同期コンデンサ３１は、スレーブ整合変圧器２２ｂとスレーブＣ型加熱装置６との間でスレーブ直列共振コンデンサ２３ｂと並列に接続される。断路器３２は、スレーブ直列共振コンデンサ２３ｂと並列に接続され、スレーブ周波数同期コンデンサ３１と直列に接続される。スレーブ電圧位相制御回路３３は、スレーブ電流検出器２４ｂの検出値とスレーブ電圧検出器２５ｂの検出値のフィードバックを受けて、断路器３２の開閉させる機能を備える。
【００５２】
次に、図８を用いて、スレーブ側回路の共振周波数を説明する。
図８はこの発明の実施の形態２における誘導加熱装置の制御装置の共振周波数を説明するための図である。
【００５３】
図８に示すように、スレーブ周波数同期コンデンサ３１の静電容量をＣｓｓとする。断路器３２が閉じた場合、スレーブ側回路の共振周波数Ｆｓ０は、次の（３）式で表される。
【００５４】
【数３】
2014033805.tif 000005
【００５５】
次に、図９を用いて、マスターインバータ１９ａとスレーブインバータとの運転周波数の設定手順を説明する。
図９はこの発明の実施の形態２における図５相当図である。
【００５６】
図９においては、図５と同様に、マスターインバータ１９ａの出力電流の位相とスレーブインバータ１９ｂの出力電流の位相とが同期する。その後、スレーブ電圧位相制御回路３３は、断路器３２の開閉によりスレーブインバータ１９ｂの出力電圧の位相をマスターインバータ１９ａの出力電圧の位相に同期させる。
【００５７】
次に、図１０を用いて、マスター側回路とスレーブ側回路のＱ値を説明する。
図１０はこの発明の実施の形態２における図６相当図である。
【００５８】
図１０に示すように、マスター側回路の共振周波数Ｆｍ０とスレーブ側回路の共振周波数Ｆｓ０とは同期する。この場合、マスター側回路のＱ値Ｑｍ０とスレーブ側回路とＱ値Ｑｓ０は最大値となる。このため、マスターＣ型加熱装置５とスレーブＣ型加熱装置６とに印加できる最大電力が維持される。
【００５９】
以上で説明した実施の形態２によれば、断路器３２の開閉によりスレーブインバータ１９ｂの出力電圧の位相がマスターインバータ１９ａの出力電圧の位相に同期する。このため、スレーブＣ型加熱装置６の加熱効率の低下を防止することができる。
【００６０】
実施の形態３．
図１１はこの発明の実施の形態３における誘導加熱装置の制御装置の構成図である。なお、実施の形態２と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００６１】
実施の形態３の制御装置は、実施の形態２の制御装置の断路器３２をスレーブ電圧位相制御装置３４に変更したものである。
【００６２】
スレーブ電圧位相制御回路３３は、スレーブ電圧位相制御装置３４でスレーブ周波数同期コンデンサ３１にかかる電圧を制御する。その結果、スレーブインバータ１９ｂの出力電圧の位相とマスターインバータ１９ａの出力電圧の位相とが同期する。
【００６３】
次に、図１２を用いて、スレーブ側回路の共振周波数を説明する。
図１２はこの発明の実施の形態３における誘導加熱装置の制御装置の共振周波数を説明するための図である。
【００６４】
図１２においては、スレーブ周波数同期コンデンサ３１にかかる電圧を制御することで、スレーブ側回路の共振周波数Ｆｓ０は連続的に変化する。
【００６５】
以上で説明した実施の形態３によれば、スレーブ電圧位相制御装置３４でスレーブ周波数同期コンデンサ３１にかかる電圧を制御することができる。このため、スレーブインバータ１９ｂの出力電圧の位相をマスターインバータ１９ａの出力電圧の位相に確実に同期させることができる。
【００６６】
実施の形態４．
図１３はこの発明の実施の形態４における誘導加熱装置の制御装置の構成図である。なお、実施の形態２と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００６７】
実施の形態２の制御装置は、スレーブ周波数同期コンデンサ３１を利用していた。一方、実施の形態４の制御装置は、スレーブ周波数同期リアクトル３５を利用している。
【００６８】
スレーブ周波数同期リアクトル３５は、スレーブ直列共振コンデンサ２３ｂと直列に接続され、スレーブＣ型加熱装置６と並列に接続される。断路器３２は、スレーブ直列共振コンデンサ２３ｂとスレーブ周波数同期リアクトル３５とに直列に接続され、スレーブＣ型加熱装置６と並列に接続される。スレーブ電圧位相制御回路３３は、断路器３２の開閉によりスレーブインバータ１９ｂの出力電圧の位相をマスターインバータ１９ａの出力電圧の位相に同期させる機能を備える。
【００６９】
次に、図１４を用いて、スレーブ側回路の共振周波数を説明する。
図１４はこの発明の実施の形態４における図８相当図である。
【００７０】
図１４に示すように、スレーブ周波数同期リアクトル３５のインダクタンスをＬｓｓとする。断路器３２が閉じた場合、スレーブ側回路の共振周波数Ｆｓ０は、次の（４）式で表される。
【００７１】
【数４】
2014033805.tif 000006
【００７２】
以上で説明した実施の形態４によれば、実施の形態２と同様に、スレーブＣ型加熱装置６の加熱効率の低下を防止することができる。
【００７３】
実施の形態５．
図１５はこの発明の実施の形態５における誘導加熱装置の制御装置の構成図である。なお、実施の形態３と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００７４】
実施の形態３の制御装置は、スレーブ周波数同期コンデンサ３１を利用していた。一方、実施の形態５の制御装置は、スレーブ周波数同期リアクトル３５を利用している。
【００７５】
次に、図１６を用いて、スレーブ側回路の共振周波数を説明する。
図１６はこの発明の実施の形態５における図１２相当図である。
【００７６】
図１６においては、スレーブ周波数同期リアクトル３５にかかる電圧を制御することで、スレーブ側回路の共振周波数Ｆｓ０は連続的に変化する。
【００７７】
以上で説明した実施の形態５によれば、スレーブ電圧位相制御装置３４でスレーブ周波数同期リアクトル３５にかかる電圧を制御することができる。このため、スレーブインバータ１９ｂの出力電圧の位相をマスターインバータ１９ａの出力電圧の位相に確実に同期させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上のように、この発明に係る誘導加熱装置の制御装置は、被加熱材の一側部と他側部との昇温量を個別に制御する際に利用できる。
【符号の説明】
【００７９】
１  被加熱材、  ２  入側搬送ローラ、  ３  出側搬送ローラ、  ４  アース、
５  マスターＣ型加熱装置、  ５ａ  マスター入側Ｃ型インダクタ、
５ｂ  マスター出側Ｃ型インダクタ  ６  スレーブＣ型加熱装置、
６ａ  スレーブ入側Ｃ型インダクタ、  ６ｂ  スレーブ出側Ｃ型インダクタ、
７ａ〜７ｄ  材料電流、  ８ａ〜８ｄ  アース電流、  ９  アーク、
１０  第１材料ループ回路、  １１  第２材料ループ回路、  １２  アースループ回路、
１３、１４  材料電流、  １５  アース電流、  １６  電圧型インバータ電源、
１７  整流器、  １８  平滑コンデンサ、  １９ａ  マスターインバータ、
１９ｂ  スレーブインバータ、  ２０  交流電源、  ２１  電圧型整合装置、
２２ａ  マスター整合変圧器、  ２２ｂ  スレーブ整合変圧器、
２３ａ  マスター直列共振コンデンサ、  ２３ｂ  スレーブ直列共振コンデンサ、
２４ａ  マスター電流検出器、  ２４ｂ  スレーブ電流検出器、
２５ａ  マスター電圧検出器、  ２５ｂ  スレーブ電圧検出器、
２６  マスター周波数制御回路、  ２７  スレーブ周波数制御回路、
２８  スレーブ電流位相制御回路、  ２９  マスター電圧制御回路、
３０  スレーブ電圧制御回路、  ３１  周波数同期コンデンサ、  ３２  断路器、
３３  スレーブ電圧位相制御回路、  ３４  スレーブ電圧位相制御装置、
３５  スレーブ周波数同期リアクトル
【図１】
2014033805.tif 000007
【図２】
2014033805.tif 000008
【図３】
2014033805.tif 000009
【図４】
2014033805.tif 000010
【図５】
2014033805.tif 000011
【図６】
2014033805.tif 000012
【図７】
2014033805.tif 000013
【図８】
2014033805.tif 000014
【図９】
2014033805.tif 000015
【図１０】
2014033805.tif 000016
【図１１】
2014033805.tif 000017
【図１２】
2014033805.tif 000018
【図１３】
2014033805.tif 000019
【図１４】
2014033805.tif 000020
【図１５】
2014033805.tif 000021
【図１６】
2014033805.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月6日(2015.2.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱材の一側に配置されたマスターＣ型加熱装置を駆動するマスターインバータの出力電圧の位相と出力電流の位相とが同期するように前記マスターインバータの運転周波数を設定するマスター周波数制御部と、
前記被加熱材の他側に配置されたスレーブＣ型加熱装置を駆動するスレーブインバータの運転周波数を前記マスターインバータの運転周波数に同期させるスレーブ周波数制御部と、
前記スレーブインバータの出力電流の位相を前記マスターインバータの出力電流の位相に同期させるスレーブ電流位相制御部と、
前記マスターインバータの出力電圧のパルス幅を設定するマスター電圧制御部と、
前記スレーブインバータの出力電圧のパルス幅を設定するスレーブ電圧制御部と、
を備えたことを特徴とする誘導加熱装置の制御装置。
【請求項２】
前記スレーブインバータの出力電圧の位相を前記マスターインバータの出力電圧の位相に同期させるスレーブ電圧位相制御部、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置の制御装置。
【請求項３】
前記スレーブＣ型加熱装置と前記スレーブインバータとの間に接続されたスレーブ直列共振コンデンサと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと並列に接続されたスレーブ周波数同期コンデンサと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと並列に接続され、前記スレーブ周波数同期コンデンサと直列に接続された断路器と、
を備え、
前記スレーブ電圧位相制御部は、前記断路器の開閉により前記スレーブインバータの出力電圧の位相を前記マスターインバータの出力電圧の位相に同期させることを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置の制御装置。
【請求項４】
前記スレーブＣ型加熱装置と前記スレーブインバータとの間に接続されたスレーブ直列共振コンデンサと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと並列に接続されたスレーブ周波数同期コンデンサと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと並列に接続され、前記スレーブ周波数同期コンデンサと直列に接続されたスレーブ電圧位相制御装置と、
を備え、
前記スレーブ電圧位相制御部は、前記スレーブ電圧位相制御装置で前記スレーブ周波数同期コンデンサにかかる電圧を制御することにより前記スレーブインバータの出力電圧の位相を前記マスターインバータの出力電圧の位相に同期させることを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置の制御装置。
【請求項５】
前記スレーブＣ型加熱装置と前記スレーブインバータとの間に接続されたスレーブ直列共振コンデンサと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと直列に接続され、前記スレーブＣ型加熱装置と並列に接続されたスレーブ周波数同期リアクトルと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと前記スレーブ周波数同期リアクトルとに直列に接続され、前記スレーブＣ型加熱装置と並列に接続された断路器と、
を備え、
前記スレーブ電圧位相制御部は、前記断路器の開閉により前記スレーブインバータの出力電圧の位相を前記マスターインバータの出力電圧の位相に同期させることを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置の制御装置。
【請求項６】
前記スレーブＣ型加熱装置と前記スレーブインバータとの間に接続されたスレーブ直列共振コンデンサと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと直列に接続され、前記スレーブＣ型加熱装置と並列に接続されたスレーブ周波数同期リアクトルと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと前記スレーブ周波数同期リアクトルとに直列に接続され、前記スレーブＣ型加熱装置と並列に接続されたスレーブ電圧位相制御装置と、
を備え、
前記スレーブ電圧位相制御部は、前記スレーブ電圧位相制御装置で前記スレーブ周波数同期リアクトルにかかる電圧を制御することにより前記スレーブインバータの出力電圧の位相を前記マスターインバータの出力電圧の位相に同期させることを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置の制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明に係る誘導加熱装置の制御装置は、被加熱材の一側に配置されたマスターＣ型加熱装置を駆動するマスターインバータの出力電圧の位相と出力電流の位相とが同期するように前記マスターインバータの運転周波数を設定するマスター周波数制御部と、前記被加熱材の他側に配置されたスレーブＣ型加熱装置を駆動するスレーブインバータの運転周波数を前記マスターインバータの運転周波数に同期させるスレーブ周波数制御部と、前記スレーブインバータの出力電流の位相を前記マスターインバータの出力電流の位相に同期させるスレーブ電流位相制御部と、前記マスターインバータの出力電圧のパルス幅を設定するマスター電圧制御部と、前記スレーブインバータの出力電圧のパルス幅を設定するスレーブ電圧制御部と、を備えたものである。
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月18日(2016.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱材の一側に配置されたマスターＣ型加熱装置を駆動するマスターインバータの出力電圧の位相と出力電流の位相とが同期するように前記マスターインバータの運転周波数を設定するマスター周波数制御部と、
前記被加熱材の他側に配置されたスレーブＣ型加熱装置を駆動するスレーブインバータの運転周波数を前記マスターインバータの運転周波数に同期させるスレーブ周波数制御部と、
前記スレーブインバータの出力電流の位相を前記マスターインバータの出力電流の位相に同期させるスレーブ電流位相制御部と、
前記マスターインバータの出力電圧のパルス幅を設定するマスター電圧制御部と、
前記スレーブインバータの出力電圧のパルス幅を設定するスレーブ電圧制御部と、
前記スレーブ電流位相制御部が前記スレーブインバータの出力電流の位相を前記マスターインバータの出力電流の位相に同期させた後に前記スレーブインバータの出力電圧の位相を前記マスターインバータの出力電圧の位相に同期させるスレーブ電圧位相制御部と、
を備えたことを特徴とする誘導加熱装置の制御装置。
【請求項２】
前記スレーブＣ型加熱装置と前記スレーブインバータとの間に接続されたスレーブ直列共振コンデンサと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと並列に接続されたスレーブ周波数同期コンデンサと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと並列に接続され、前記スレーブ周波数同期コンデンサと直列に接続された断路器と、
を備え、
前記スレーブ電圧位相制御部は、前記断路器の開閉により前記スレーブインバータの出力電圧の位相を前記マスターインバータの出力電圧の位相に同期させることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置の制御装置。
【請求項３】
前記スレーブＣ型加熱装置と前記スレーブインバータとの間に接続されたスレーブ直列共振コンデンサと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと並列に接続されたスレーブ周波数同期コンデンサと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと並列に接続され、前記スレーブ周波数同期コンデンサと直列に接続されたスレーブ電圧位相制御装置と、
を備え、
前記スレーブ電圧位相制御部は、前記スレーブ電圧位相制御装置で前記スレーブ周波数同期コンデンサにかかる電圧を制御することにより前記スレーブインバータの出力電圧の位相を前記マスターインバータの出力電圧の位相に同期させることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置の制御装置。
【請求項４】
前記スレーブＣ型加熱装置と前記スレーブインバータとの間に接続されたスレーブ直列共振コンデンサと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと直列に接続され、前記スレーブＣ型加熱装置と並列に接続されたスレーブ周波数同期リアクトルと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと前記スレーブ周波数同期リアクトルとに直列に接続され、前記スレーブＣ型加熱装置と並列に接続された断路器と、
を備え、
前記スレーブ電圧位相制御部は、前記断路器の開閉により前記スレーブインバータの出力電圧の位相を前記マスターインバータの出力電圧の位相に同期させることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置の制御装置。
【請求項５】
前記スレーブＣ型加熱装置と前記スレーブインバータとの間に接続されたスレーブ直列共振コンデンサと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと直列に接続され、前記スレーブＣ型加熱装置と並列に接続されたスレーブ周波数同期リアクトルと、
前記スレーブ直列共振コンデンサと前記スレーブ周波数同期リアクトルとに直列に接続され、前記スレーブＣ型加熱装置と並列に接続されたスレーブ電圧位相制御装置と、
を備え、
前記スレーブ電圧位相制御部は、前記スレーブ電圧位相制御装置で前記スレーブ周波数同期リアクトルにかかる電圧を制御することにより前記スレーブインバータの出力電圧の位相を前記マスターインバータの出力電圧の位相に同期させることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置の制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明に係る誘導加熱装置の制御装置は、被加熱材の一側に配置されたマスターＣ型加熱装置を駆動するマスターインバータの出力電圧の位相と出力電流の位相とが同期するように前記マスターインバータの運転周波数を設定するマスター周波数制御部と、前記被加熱材の他側に配置されたスレーブＣ型加熱装置を駆動するスレーブインバータの運転周波数を前記マスターインバータの運転周波数に同期させるスレーブ周波数制御部と、前記スレーブインバータの出力電流の位相を前記マスターインバータの出力電流の位相に同期させるスレーブ電流位相制御部と、前記マスターインバータの出力電圧のパルス幅を設定するマスター電圧制御部と、前記スレーブインバータの出力電圧のパルス幅を設定するスレーブ電圧制御部と、前記スレーブ電流位相制御部が前記スレーブインバータの出力電流の位相を前記マスターインバータの出力電流の位相に同期させた後に前記スレーブインバータの出力電圧の位相を前記マスターインバータの出力電圧の位相に同期させるスレーブ電圧位相制御部と、を備えたものである。
【国際調査報告】
2014033805.tif 000023
2014033805.tif 000024
2014033805.tif 000025
2014033805.tif 000026