(57)【要約】【課題】  受電電源容量の大容量化を必要とせずに、大電力短時間加熱に際しての高周波電力の立ち上がり速度を速くすることができる高周波焼入設備の瞬間大電力供給用電源を提供する。【解決手段】  商用周波数電源を直流電源に変換するコンバータ部４と、コンバータ部４から出力される大電力の直流電源を一時的に蓄積するエネルギーバンク部５と、エネルギーバンク部５に蓄積された直流エネルギーを高周波エネルギーに変換するインバータ部６と、インバータ部６と高周波誘導加熱コイルとの間に配設された整合部７と、エネルギーバンク部５からインバータ部６に供給される高周波エネルギーの電圧に基づいて、コンバータ部５及びインバータ部６を制御する制御部９とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波焼入設備に備えられる高周波誘導加熱コイルに供給する大電力を超短時間で発生する高周波焼入設備の瞬間大電力供給用電源であって、
（ａ）  商用周波数電源を直流電源に変換するコンバータ部と、
（ｂ）  前記コンバータ部から出力される大電力の直流電源を一時的に蓄積するエネルギーバンク部と、
（ｃ）  前記エネルギーバンク部に蓄積された直流エネルギーを高周波エネルギーに変換するインバータ部と、
（ｄ）  前記インバータ部と高周波誘導加熱コイルとの間に配設された整合部と、
（ｅ）  前記エネルギーバンク部から前記インバータ部に供給される高周波エネルギーの電圧に基づいて、前記コンバータ部及び前記インバータ部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする高周波焼入設備の瞬間大電力供給用電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波焼入設備の瞬間大電力供給用電源に関し、さらに詳しくは、高周波焼入設備に備えられる高周波誘導加熱コイルに供給する大電力を超短時間で発生する高周波焼入設備の瞬間大電力供給用電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼入対象物の局所焼入れのようにエネルギーとしては小さくて良いが瞬間的(例えば、１秒以下の超短時間)に大電力を必要とする焼入加熱工程（高周波誘導加熱工程）がある。そのような場合、電源としては、大電力を連続でも出力できるような大型のもの（受電電源容量が大容量であるもの）を用いている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
また、このような高周波焼入れにおいては、熱伝導による焼入品質の劣化を防ぐ目的のために、高周波誘導加熱コイルへ高周波電力を供給する電源の出力は早い立ち上がり速度を要求されるが、例えばサイリスタコンバータ等にあってはその出力の立ち上がり速度（制御速度）に限界があり、およそ５０ｍｓｅｃが立ち上がりの最短時間である。また、チョッパー電源等を用いれば、これより速い立ち上がり速度を実現できるが、大電力においては、設備の大型化及び複雑化、並びに、コストの増大を招くこととなる。
【０００４】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、受電電源容量の大容量化を必要とせずに、大電力短時間加熱に際しての高周波電力の立ち上がり速度を速くすることができる高周波焼入設備の瞬間大電力供給用電源を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するために、本発明では、高周波焼入設備に備えられる高周波誘導加熱コイルに供給する大電力を超短時間で発生する高周波焼入設備の瞬間大電力供給用電源において、
（ａ）  商用周波数電源を直流電源に変換するコンバータ部と、
（ｂ）  前記コンバータ部から出力される大電力の直流電源を一時的に蓄積するエネルギーバンク部と、
（ｃ）  前記エネルギーバンク部に蓄積された直流エネルギーを高周波エネルギーに変換するインバータ部と、
（ｄ）  前記インバータ部と高周波誘導加熱コイルとの間に配設された整合部と、
（ｅ）  前記エネルギーバンク部から前記インバータ部に供給される高周波エネルギーの電圧に基づいて、前記コンバータ部及び前記インバータ部を制御する制御部と、
を備えるようにしている。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１に記載の本発明は、高周波焼入設備に備えられる高周波誘導加熱コイルに供給する大電力を超短時間で発生する高周波焼入設備の瞬間大電力供給用電源において、商用周波数電源を直流電源に変換するコンバータ部と、コンバータ部から出力される大電力の直流電源を一時的に蓄積するエネルギーバンク部と、エネルギーバンク部に蓄積された直流エネルギーを高周波エネルギーに変換するインバータ部と、インバータ部と高周波誘導加熱コイルとの間に配設された整合部と、エネルギーバンク部からインバータ部に供給される高周波エネルギーの電圧に基づいて、コンバータ部及びインバータ部を制御する制御部とを備えるようにしたものであるから、エネルギーバンク部を設けることによって、大電力短時間加熱を行なう際に高周波誘導加熱コイルに供給する高周波電力の立ち上がり速度を速くすることができる。また、高周波誘導加熱時間は短いが、加熱と加熱との間のインターバルが十分に長い場合に、受電容量を低く設定して、加熱インターバルの間にエネルギーバンク部に大きなエネルギーを蓄電することができる。従って、本発明によれば、受電電源容量の大容量化を必要とせずに、大電力短時間加熱に際しての高周波電力の立ち上がり速度を速くすることができる高周波焼入設備の瞬間大電力供給用電源を提供することができる。
【０００７】
本発明の好ましい実施形態では、商用周波数電源とコンバータ部との間に電磁開閉器或いは半導体スイッチを配置し、その開閉操作を制御部にて制御するようにしている。これにより、エネルギーバンク部への蓄電（充電）並びに高周波誘導加熱コイルへの瞬間大電力の供給を自動的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態に係る高周波焼入設備の瞬間大電力供給用電源について図  １を参照して説明する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態に係る、高周波焼入設備に使用される瞬間大電力供給用電源１を示すものであって、この瞬間大電力供給用電源１は、商用周波数電源（三相交流電源）を使用して高周波電力を高周波誘導加熱コイルに供給するための電源である。図１に示すように、本実施形態の瞬間大電力供給用電源１は、商用周波数電源の供給を開閉制御する電磁開閉器（或いは半導体スイッチ）２と、この電磁開閉器２から供給される三相電圧を所定の電圧に変換する電圧変換トランス（電圧変換器）３と、この電圧変換トランス３から供給される商用周波数電源を直流電源に変換するコンバータ部４と、このコンバータ部４から出力される大電力の直流電源を一時的に蓄積するエネルギーバンク部５と、このエネルギーバンク部５に蓄積された直流エネルギーを高周波エネルギーに変換するインバータ部６と、このインバータ部６と高周波誘導加熱コイル（図示省略）との間に配設された整合部７と、エネルギーバンク部５からインバータ部６に供給される高周波エネルギーの電圧を検出する電圧検出部８と、この電圧検出部８にて検出された電圧に基づいて、コンバータ部４及びインバータ部６を制御する制御部９とを備えている。
【００１０】
上述のコンバータ部４は、ダイオード，或いはサイリスタ，或いはトランジスタにて構成され、エネルギーバンク部５は、大容量コンデンサ或いは超伝導インダクタにて構成され、インバータ部６は、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）或いはＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）にて構成され、整合部７は、高周波コンデンサ或いは高周波トランスにて構成されている。なお、整合部７から高周波誘導加熱コイルまでの回路構成は、通常の高周波焼入設備の構成と同じである。
【００１１】
ここで、上述の如き構成の瞬間大電力供給用電源１の動作について述べると、以下の通りである。まず、商用周波数の交流電源（商用周波数電源）は、電圧変換トランス３により最適な電圧に変換された後に、コンバータ部４で直流電源に変換される。なお、コンバータ部４がサイリスタ或いはトランジスタにて構成されている場合には、このコンバート部４において直流電圧を制御することができると共に、エネルギーバンク部５ヘの充電をＯＮ／ＯＦＦすることもできる。一方、エネルギーバンク部５ヘの充電（蓄電）のＯＮ／ＯＦＦ切換は、電源入力部に設けられた電磁開閉器２を制御部９にて制御することにより機械的に行うことも可能である。
【００１２】
次に、上述のコンバータ部４から出力される直流電源は、エネルギーバンク部５に蓄電される。高周波コンデンサなどから成るエネルギーバンク部５は、直流電力を蓄電するものであり、そのエネルギーが本設備における一回（短時間）の高周波誘導加熱に際しての放出全エネルギーの最大値となる。この場合、エネルギーバンク部５の存在により、大電力短時間加熱に際しての高周波電力の立ち上がり速度が速くなる。また、インバータ部６においては、直流を高周波に変換すると共に、出力の制御も行うことができる。
【００１３】
次いで、エネルギーバンク部５から出力される直流電力がインバータ部６において交流電力に変換されて整合部７を介して高周波誘導加熱コイルに供給される。
【００１４】
なお、電源入力部にある既述の電圧変換トランス３は、インバータ部６を構成する電力用素子(ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ等)の最大許容電圧を有効に利用するためのものであるが、この電圧変換トランス３を省略しても電源回路を構成することが可能である。
【００１５】
このような構成の瞬間大電力供給用電源１によれば、エネルギーバンク部５を設けるだけで、受電電源容量の大容量化を必要とせずに、大電力短時間加熱に際しての高周波電力の立ち上がり速度を速くすることができる高周波焼入設備の瞬間大電力供給用電源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る高周波焼入設備の瞬間大電力供給用電源の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  瞬間大電力供給用電源
２  電磁開閉器
３  電圧変換トランス
４  コンバータ部
５  エネルギーバンク部
６  インバータ部
７  整合部
８  電圧検出部
９  制御部
【図１】
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