(57)【要約】      （修正有）【課題】市販されている溶接機に比べて入力消費電力を大幅に節電することが可能な直流溶接機を提供する。【解決手段】インバータ式直流溶接機の第１の整流器５と変圧器７間に、パワートランジスタ２、３により構成されるインバータ回路が２段配置されていることからなる。また、１段目のパワートランジスタ２のベース１０へ入力されるベース信号は入力正弦波形に同期されており、短形波でありシグナル幅の異なる信号が入力される構成を備えている。また、２段目のパワートランジスタ３のベース１１へ入力されるベース信号は、高短形波高周波信号５０〜１５０ＫＨｚが与えられる構成を備えている。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
インバータ式直流溶接機の第１の整流回路と溶接トランス間に、パワートランジスタにより構成されるインバータ回路が２段配置されていることを特徴とするインバータ式直流溶接機。
【請求項２】
１段目のパワートランジスタのベースへ入力されるベース信号は入力正弦波形に同期されており、短形波でありシグナル幅の異なる信号が入力される構成を備えていることを特徴とする請求項１に記載のインバータ式直流溶接機。
【請求項３】
２段目のパワートランジスタのベースへ入力されるベース信号は、高短形波高周波信号50〜150KHzが与えられる構成を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインバータ直流溶接機。
【請求項４】
１段目と２段目のインバータ回路間にコンデンサからなる平滑回路が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインバータ直流溶接機。
【請求項５】
出力検出器及び２段目のパワートランジスタへのフィードバック回路を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のインバータ直流溶接機。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、インバータ式直流溶接機に関する。より具体的には、商用交流を使用してインバータ回路により直流を溶接部材に供給してアーク溶接を行うインバータ式の直流溶接機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より使用されている一般的なアーク溶接機としては、図１に示されているような構成が用いられている。すなわち、単相の商用交流電源端子に第１の整流回路の入力端子が接続され、第１の整流回路の出力端子には直流が得られる。この直流は、コンデンサなどの平滑回路で平滑され、パワートランジスタなどにより構成されるインバータ回路により、入力の直流を高周波のスイッチングで切り刻むようにして高周波の交流を出力する。この高周波交流は溶接トランスの一次側に供給され、その二次側には減圧された高周波交流が得られる。そして、ダイオードからなる第２の整流回路により直流に整流され、リアクトルにより平滑されアーク溶接用電極などの電極に供給される。
【０００３】
このようなインバータ方式の溶接機が使用され始めて30年以上経過し、パワートランジスタの大容量化が進み、またインバータトランスの小型化が進み、より軽量小型化は進歩してきた。その一方消費電力削減に関しては看過されており、現在まで大幅な進歩はない。すなわち、アーク溶接には大きな入力電流が必要であり、消費電力が大きい。
しかしながら、東日本大震災以降は、節電の必要性が高まり、多大な電力を利用する溶接技術に関しても、新たな節電技術が望まれている。
【０００４】
さらに、溶接の需要は、専用の工場で使用されるだけでなく、中小のビルの補強など、様々な場所に存在する。しかしながら、このようなビルなどでは、一般の100Vの電圧しかない場合もある。また、日本は東西で周波数が異なるが、いずれの入力電圧（100V及び200V）においても適用可能な溶接機であることが望まれる。したがって、このような状況に全て対応可能な溶接機の開発が望まれている。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本考案は、従来市販されている溶接機に比べて入力消費電力を大幅に節電することが可能な直流溶接機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本考案の直流溶接機は、
インバータ式直流溶接機の第１の整流回路と溶接トランス間に、パワートランジスタにより構成されるインバータ回路が２段配置されていることからなる。
また、１段目のパワートランジスタのベースへ入力されるベース信号は入力正弦波形に同期されており、短形波でありシグナル幅の異なる信号が入力される構成を備えていることが好適である。
また、２段目のパワートランジスタのベールへ入力されるベース信号は、高短形波高周波信号50KHz〜150KHzが与えられる構成を備えていることが好適である。
また、１段目と２段目のインバータ回路間にコンデンサからなる平滑回路が設けられていることが好適である。
また、出力検出器及び２段目のパワートランジスタへのフィードバック回路を備えていることが好適である。
【０００７】
すなわち、本考案においては、トランジスタより構成されるインバータ回路を２段（２重）に配置し、１段目のパワートランジスタのベースへの信号を商用周波に合わせ、パルス幅の異なる信号を入れることで、入力電流を正弦波に保持し、入力電流を抑えて節電を行うものである。
【０００８】
この構成を採用することにより、従来の溶接機に比べ、３０％以上の節電効果を実現することが可能となった。そして、一般の家庭用電源を利用して溶接を行うことも可能になり、中・小規模ビルのメンテナンスや耐震補強をより容易に行うことが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来型のインバータ式直流溶接機の回路構成を示す図である。
【図２】本発明のインバータ式直流溶接機の回路構成を示す図である。
【図３】本考案の溶接機を使用して、実際の入力電流波形を測定した結果を示す図である。
【図４】従来型の溶接機を使用して、実際の入力電流波形を測定した結果を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
図１は、従来型のインバータ式直流溶接機１'（アーク溶接機）の回路構成を示す図である。単相の商用交流電源端子４に整流回路５の入力端子が接続され、整流回路５の出力端子には直流が得られる。この直流は、コンデンサ６などの平滑回路で平滑され、パワートランジスタ１４により構成される１つのインバータ回路により、入力の直流を高周波のスイッチングで切り刻むようにして高周波の交流を出力する。この高周波交流は溶接トランス７の一次側に供給され、その二次側には減圧された高周波交流が得られる。そして、ダイオード８からなる整流回路により直流に整流され、リアクトル９により平滑されアーク溶接用電極１５に供給され、被溶接材１６を溶接することが出来る。
【００１１】
図２は、本考案のインバータ式直流溶接機１（アーク溶接機）の回路構成を示す図である。従来型（図１）と大きく異なる点は、パワートランジスタ２，３によりインバータ回路を２段階保有することにある。一方、単相の商用交流電源端子４に整流回路５の入力端子が接続され、整流回路５の出力端子には直流が得られる点、高周波交流が溶接トランス７の一次側に供給され、その二次側には減圧された高周波交流が得られ、ダイオード８からなる整流回路により直流に整流され、リアクトル９により平滑されアーク溶接用電極１５に供給され、被溶接材１６を溶接することが出来る点については従来の溶接機と同様である。コンデンサ６からなる平滑回路は、１段目と２段目のインバータ回路間にも設けられている。
【００１２】
そして、１段目のパワートランジスタ２のベース信号は入力正弦波形に同期されており、短形波でありシグナル幅の異なる信号を与えられて構成されている。これにより、１段目は交流入力を全波整流した波形が歪まないように同期し、かつ出力に応じた信号をインバータトランジスタ２のベース１０へ与えることで、入力電流波形の歪みを無くし、出力側により滑らかでフラットな直流波形を供給することとなる。
【００１３】
一方、２段目のパワートランジスタ３のベース１１への信号は、高周波短形波（50KHz〜150KHz）を入れることで高周波出力を作り出すことが可能である。
【００１４】
そして、溶接トランス７で出力電圧を適正電圧（例えば、80V以下）に落とし、その後直流に整流し直流溶接機にするものである。
【００１５】
このように２段にすることで、入力電流波形の歪みを無くし実行電流を押さえ、節電効果を上げることに成功したものである。
【００１６】
さらに、出力検出器１２及び２段目のパワートランジスタ３へのフィードバック回路１３を備えている。検出された出力（電流又は電圧）はフィードバック信号としてフィードバックされ、設定値（基準値）と比較され、両値の差が減少するように制御されている。
【００１７】
図２に示した本考案の溶接機を使用して、実際の入力電流波形を測定した結果を図３に示した。図３においては、左から順に溶接電流を50A，100A及び150Aに設定し、溶接した時の入力電流波形を測定した結果である。
一方、図４は、図１に示した回路構成を有する従来の溶接機を使用して、左から順に溶接電流を50A，100A及び150Aに設定し、溶接した時の入力電流波形を測定した結果である。これらの結果から明らかなように、必要とされる入力電流は本考案の方が明らかに少なく、波形も明らかに滑らかである。
【００１８】
両者の効果の差をより明確にするため、表により比較すると、以下の結果となる。
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【００１９】
上記表から明らかなように、本考案によれば、必要とされる溶接電流に対し、交流電源端子４からの入力電流は従来に対し３０％以上削減されており、節電効果は極めて顕著である。
【符号の説明】
【００２０】
１，１'  インバータ式直流溶接機
２        パワートランジスタ
３        パワートランジスタ
４        単相の商用交流電源端子
５        整流回路
６        コンデンサ
７        溶接トランス
８        ダイオード
９        リアクトル
１０      ベース
１１      ベース
１２      出力検出器
１３      フィードバック回路
１４      パワートランジスタ
１５      アーク溶接用電極
１６      被溶接材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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