(57)【要約】【課題】溶接作業の実働時間が断続的でしかも短時間であることから、特に溶接作業時における溶接機本体や溶接制御部等の発熱箇所をペルチェ素子を用いて有効に冷却するようにした溶接装置の冷却方法を提供する。【解決手段】溶接装置の発熱部１近傍にペルチェ素子２を配置し、溶接装置における溶接電流９ａの供給時にその溶接電流の一部をペルチェ素子制御電流として該ペルチェ素子に供給して前記溶接装置の発熱部からの熱を吸収するようにした溶接装置の冷却方法。【選択図】　　　　図１
2004066313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接装置における発熱部を冷却する方法において、溶接装置の発熱部近傍にペルチェ素子を配置し、溶接装置における溶接電流の供給時にその溶接電流の一部をペルチェ素子制御電流として該ペルチェ素子に供給して前記溶接装置の発熱部からの熱を吸収するようにしたことを特徴とする溶接装置の冷却方法。
【請求項２】
前記溶接装置における発熱部を冷却をペルチェ素子による冷却と水による冷却とを併用するようにしたことを特徴とする請求項１記載の溶接装置の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接装置における発熱部である溶接機本体や溶接制御部等の発熱箇所を冷却する溶接装置の冷却方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、溶接装置における発熱部である溶接機本体や溶接制御部等の発熱箇所を冷却するのには、対象の発熱部への常時水の供給による水冷或は強制空冷等が用いられることが普通に行われている。
【０００３】
また、半導体装置においてペルチェ素子を用いて該半導体装置の発熱部を連続して冷却するものは例えば特開平６ー２１６４７１号公報に示すように公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来普通に行われている溶接装置の冷却においては、
１）対象の発熱部への常時水の供給による水冷の場合には、装置全体が大きくなるばかりでなく、冷却水の漏洩防止等に過分の配慮が必要となる。
２）対象の発熱部を強制的に空冷する場合にも、装置全体が大きくなるばかりでなく、設備に過分のコストを要する。
また、ペルチェ素子を用いて通常の半導体装置の発熱部を連続して冷却する場合には、冷却時間の経過とともにペルチェ素子の冷却能率の低下により半導体装置の充分な冷却ができない。
等の問題がある。
【０００５】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、溶接作業の実働時間が断続的でしかも短時間であることから、特に溶接作業時における溶接機本体や溶接制御部等の発熱箇所をペルチェ素子を用いて有効に冷却するようにした溶接装置の冷却方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明における溶接装置の冷却方法は、溶接装置の発熱部近傍にペルチェ素子を配置し、溶接装置における溶接電流の供給時にその溶接電流の一部をペルチェ素子制御電流として該ペルチェ素子に供給して前記溶接装置の発熱部からの熱を吸収するようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、前記溶接装置における発熱部を冷却をペルチェ素子による冷却と水による冷却とを併用するようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照して本発明の実施例を抵抗溶接について説明する。
図１は本発明に係る溶接装置の冷却方法を実施する等価回路図、図２は他の実施例の等価回路図、図３は溶接電流と冷却素子への供給関連図、図４は冷却素子の吸熱面の温度変化図である。
【０００９】
図１において、１は溶接装置に配置された電路制御素子，トランス，溶接機本体等で該溶接装置において溶接時に発熱する部品を総称した発熱体である。２は前記発熱体１を冷却するためのペルチェ素子であり、該ペルチェ素子２の低温側は発熱体１と直接或はヒ―トパイプ等の熱搬送体に接触して吸熱動作を行い、高温側は例えばフィン３，ファン４を介して該ペルチェ素子２で発生する熱を放熱するようになされている。そして、該ペルチェ素子２は制御線５，５を介してＡＣーＤＣコンバ―タ回路６ａに接続されている。また、該ＡＣーＤＣコンバ―タ回路６ａ内には整流回路７およびトランス８が包含されており、このＡＣーＤＣコンバ―タ回路制御回路６ａは、仮想線で示す交流の溶接電流回路９ａに制御線１０，１０で並列に接続されており、溶接電流回路９ａを流れる電流の一部が該制御線１０，１０に流れるようになっている。
【００１０】
したがって、各溶接打点毎に溶接電流回路９ａからの交流電流の一部は制御線１０，１０によってＡＣーＤＣコンバ―タ回路６ａに供給され、該ＡＣーＤＣコンバ―タ回路６ａ内においてトランス８によってペルチェ素子２に適応する所望の電圧に変圧されてから整流回路７で直流に変換され、該電流が制御線５を介してペルチェ素子２に供給される。
【００１１】
図２の実施例では、仮想線で示す直流の溶接電流回路９ｂに制御線１０，１０が並列に接続されており、溶接電流回路９ｂを流れる直流電流の一部が該制御線１０，１０に流れるようになっている。したがって、各溶接打点毎に溶接電流回路９ｂからの直流電流の一部は制御線１０，１０によってＤＣーＤＣコンバ―タ回路６ｂに供給され、該ＤＣーＤＣコンバ―タ回路６ｂでペルチェ素子２に適応する所望の電圧に変圧されてから制御線５を介してペルチェ素子２に供給される。なお、前記ＤＣーＤＣコンバ―タに代えて分圧器を用いてもよく、また溶接電流回路９ｂにおける電圧がペルチェ素子２に適用する電圧と略一致するような場合には、前記ＤＣーＤＣコンバ―タ回路６ｂを省略して、制御線１０，１０を直接に制御線５，５と接続してもよい。
【００１２】
図３に示すように、一般に溶接機における溶接電流の制御は、タイマ―から先ず溶接スタ―ト信号ａが発せられ、溶接機は該信号ａにより加圧動作に入り溶接準備を行い、溶接準備が完了した時点で抵抗溶接機の電極へ電流の供給を所定時間送るようにトランス等に通電電流信号ｂを発する。また、前記溶接スタ―ト信号ａは通電電流信号ｂの終了後溶接部の所定の養生期間を経過した後でその信号ａは消滅する。この溶接スタ―ト信号ａの消滅と同時に溶接完了信号ｃを発する。そして、前記通電電流信号ｂが発せられると同時に制御線５を介してペルチェ素子２へ通電がスタ―トされ、この通電は通電電流信号ｂの終了と同時に終了するものである。
【００１３】
したがって、ペルチェ素子２は、溶接機が溶接動作を行わない通常の状態では溶接装置に特に冷却を要するような発熱がないので常温状態或はフィン３により連続冷却によって比較的に低温に維持されている。該ペルチェ素子２は、溶接電流回路９ａ又は９ｂに通電電流が流れると同時に制御線５を介して通電を受付け、発熱体１の冷却動作に入り、溶接装置の発熱体１を冷却する。そして、該ペルチェ素子２は、前記の通電電流の流れが停止すると同時にその動作を停止し、通常の温度状態に戻る。そして該ペルチェ素子２は上述の状態変遷を繰り返す。
【００１４】
以上のように、本発明においては溶接装置における溶接電流の供給に応答するペルチェ素子２制御電流を各溶接打点毎に断続的に短時間供給して前記溶接装置の発熱部である発熱体１からの熱を吸収するようにしたものである。
【００１５】
図４は、本発明に使用するペルチェ素子２の通電時における吸熱面の温度（摂氏）変化を縦軸にし、横軸の時間（秒）の経過と関連して示すものであって、縦軸の１目盛りは１５度，横軸の１目盛りは１０秒単位として表したものである。
【００１６】
この図でわかるように、通電開始前のペルチェ素子２の吸熱面の温度は常温の約２０度程度（季節及び周囲の環境等により多少変化する）であり、通電開始に伴って約１０秒間程度はその温度が下がる傾向にあり、１０秒経過時には約２度程度になり、その後通電を継続すると時間の経過と共に吸熱面の温度は徐々に上昇して、通電から１分後には６０度程度になる。この温度上昇はペルチェ素子２の発熱面からの熱の伝達に起因するものである。
【００１７】
ところで、一般に溶接装置における前記信号ｂによる溶接通電時間は２ないし３秒程度であり、ペルチェ素子２への通電も前記溶接通電時間の２ないし３秒程度と同一であるので、この範囲は前記ペルチェ素子２の吸熱面の温度が下がる傾向にある即ち冷却能力の増大域範囲内に納まることから、ペルチェ素子２による発熱体１からの熱の有効な吸収が可能となる。
【００１８】
図５は溶接制御部内に配置される電子部品であるＳＣＲ，ＩＧＢＴ，ＦＥＴ等の発熱体をペルチェ素子２で冷却するようにした概略説明図であり、ＳＣＲ，ＩＧＢＴ，ＦＥＴ等１１の発熱体は溶接制御部内のベ―ス１２上に位置しており、該ベ―ス１２にはペルチェ素子２が裏付けされている。そして該ペルチェ素子２は、溶接電流回路に接続された制御線１０，１０からコンバ―タ回路６ａ又は６ｂを経て制御線５，５からの溶接電流の一部によって動作するものである。
【００１９】
したがって、溶接打点毎に発熱体１１が発熱しても、ペルチェ素子２が溶接電流回路からの制御線１０，１０で溶接打点毎にタイミングよく通電されるので、この通電によりペルチェ素子２が発熱体１１の発熱に伴った熱を有効に吸熱するのである。
【００２０】
図６は溶接トランスから電極へ溶接電流を供給するシャントをペルチェ素子２で冷却するようにした概略説明図であり、該シャント２０は溶接機本体に基部２１が組み付けられており、前記溶接電流の供給によって発熱するものである。そこで、該シャント２０の基部２１には直接にペルチェ素子２の吸熱面が接触され、該ペルチェ素子２の発熱面にはヒ―トシンク２２が形成されている。この場合にも該ペルチェ素子２は制御線１０，１０によって溶接電流回路に接続されるようになっている。
【００２１】
したがって、溶接打点毎に発熱体であるシャント２０が発熱しても、ペルチェ素子２が溶接打点毎にタイミングよく通電されるので、この通電によりペルチェ素子２がシャント２０の発熱に伴った熱を有効に吸熱するのである。
【００２２】
図７は溶接機本体に設けた電極３０，３１をペルチェ素子２で冷却するようにした概略説明図であり、電極３０はその近傍の固定ア―ム３２に取り付けられており、前記ペルチェ素子２は固定ア―ム３２に複数個配置され、電極３０と各ペルチェ素子２の吸熱面との間はヒ―トパイプ３３で接続されている。また、電極３１はその近傍の可動ア―ム３４に取り付けられており、ペルチェ素子２は可動ア―ム３４のガイドロッド３５の取り付け部３６に配置され、電極３１とペルチェ素子２の吸熱面との間はヒ―トパイプ３７で接続されている。この場合にもペルチェ素子２は制御線１０，１０によって溶接電流回路に接続されるようになっている。なお、３８はペルチェ素子２の発熱面に形成されたヒ―トシンク，３９は前記可動ア―ム３４の駆動部である。
【００２３】
したがって、溶接打点毎に発熱体である電極３０，３１が発熱しても、ペルチェ素子２が溶接打点毎にタイミングよく通電されるので、この通電によりペルチェ素子２がヒ―トパイプ３３，３７を介して電極３０，３１の発熱に伴った熱を有効に吸熱するのである。
【００２４】
図８は溶接用トランス４０をペルチェ素子２で冷却するようにした概略説明図であり、４１は１次コイル，４２は２次コイル，４３は電気絶縁体，４４はコア，４５はモ―ルド樹脂，４６はヒ―トパイプ，４７はヒ―トシンクであって、トランス４０の１次コイル４１や２次コイル４２には、これらと密着するようにヒ―トパイプ４６が配列され、夫々の発熱体であるコイル４１，４２から発生する熱を該ヒ―トパイプ４６によりトランス４０の外部近傍に移動させるようになっている。
【００２５】
そして、前記トランス４０の上部近傍にはペルチェ素子２が配置されており、トランス４０の外部のヒ―トパイプ４６はペルチェ素子２の吸熱面に接続されるようになっている。
【００２６】
したがって、溶接打点毎に発熱体である溶接トランス４０のコイル４１，４２が発熱しても、ペルチェ素子２が溶接打点毎にタイミングよく通電されるので、この通電によりペルチェ素子２がヒ―トパイプ４６を介してコイル４１，４２の発熱に伴った熱を有効に吸熱するのである。
【００２７】
以上の実施例では、発熱体からの熱をペルチェ素子のみで吸熱するものについて説明をしたが、本発明では、発熱体からの熱をペルチェ素子による吸熱と従来の水による吸熱とを併用してもよい。
【００２８】
この場合、両者による吸熱を実行することから、従来の水による冷却装置を備えた溶接装置に単にペルチェ素子による冷却装置を付加して、該ペルチェ素子への通電を本発明に係る手法により実行すればよく、これによっても発熱体からの有効な吸熱が得られる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明では、溶接装置の発熱部近傍にペルチェ素子を配置し、溶接装置における溶接電流の供給時にその溶接電流の一部をペルチェ素子制御電流として該ペルチェ素子に供給して前記溶接装置の発熱部からの熱を吸収するようにしたので、ペルチェ素子制御電流の電源として格別の電源を設けることなく溶接電源を併用でき、しかも小規模のペルチェ素子によって溶接装置の発熱部である発熱体からの熱の吸収を有効に吸収できるものである。
【００３０】
そして、ペルチェ素子への制御電流は溶接電流の一部であるので、この電流の供給は断続的で短時間であって該ペルチェ素子が具有する初期の冷却能力の増大域範囲内に収められることとなることから、ペルチェ素子によって溶接装置の発熱部である発熱体からの熱の吸収をより有効に吸収できるものである。
【００３１】
また、前記溶接装置における発熱部を冷却をペルチェ素子による冷却と水による冷却とを併用するようにした場合には、従来の水による冷却装置をそのまま残してペルチェ素子による冷却を併用できるので、従来の溶接機に適用できると共に溶接装置の発熱部である発熱体からの熱の吸収を有効に吸収できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る溶接装置の冷却方法を実施する等価回路図である。
【図２】図２は他の実施例の等価回路図である。
【図３】図３は溶接電流と冷却素子への電流供給関連図である。
【図４】図４は冷却素子の吸熱面の温度変化図である。
【図５】図５は本発明に係る溶接制御部内に配置される電子部品の冷却のための説明図である。
【図６】図６は本発明に係る溶接機のシャントの冷却のための説明図である。
【図７】図７は本発明に係る溶接機の電極の冷却のための説明図である。
【図８】図８は本発明に係る溶接用トランスの冷却のための説明図である。
【符号の説明】
１，１１，２０，３０，３１，４０　　発熱体（発熱部）
２　　　　　　　　　　　　　　　　　ペルチェ素子
５，１０　　　　　　　　　　　　　　制御線
９ａ，９ｂ　　　　　　　　　　　　　溶接電流回路
【図１】
2004066313.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004066313.tif 000007
【図６】
2004066313.tif 000008
【図７】
2004066313.tif 000009
【図８】
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