(57)【要約】      （修正有）【課題】直列共振よりも得策な電流型インバータ構造を採用すると共に、従来の電流型インバータ構造の問題点となる整合部のフローティング現象をなくし、被加熱体を効果的に交互加熱することができるような高周波焼入装置を提供する。【解決手段】  第１及び第２の電流型インバータ２１ｂ，２１ｂ'を有し、第１及び第２の電流型インバータを交互に発振させるようにした電流型インバータ装置において、直流電源６ｂ，６ｂ'を回路内に有するループ回路７ｂ，７ｂ'と、ループ回路に連結され、かつ、スイッチング素子９ｂ，９ｂ'及び環流ダイオード１０ｂ，１０ｂ'をそれぞれ有する２つのブリッジ回路１１ｂ，１２ｂ、１１ｂ'，１２ｂ'と、２つのブリッジ回路の各々に連結され、かつ、整合トランスの一次側に連結されるリード線と、リード線とループ回路とに連結される回線内に設けられた抵抗体とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の電流型インバータを有し、前記第１及び第２の電流型インバータを交互に発振させるようにした電流型インバータ装置において、
前記第１及び第２の電流型インバータは、それぞれ、
（ａ）  直流電源を回路内に有するループ回路と、
（ｂ）  前記ループ回路に連結され、かつ、スイッチング素子及び環流ダイオードをそれぞれ有する２つのブリッジ回路と、
（ｃ）  前記２つのブリッジ回路の各々に連結され、かつ、前記整合トランスの一次側に連結されるリード線と、
（ｄ）  前記リード線と前記ループ回路とに連結される回線内に設けられた抵抗体と、
を備えることを特徴とする高周波誘導加熱装置。
【請求項２】
前記抵抗体を前記回線のプラス極及びマイナス極の双方又は何れか一方に配設したことを特徴とする請求項１に記載の電流型インバータ装置。
【請求項３】
第１及び第２の電流型インバータと、前記第１及び第２の電流型インバータから整合トランスをそれぞれ介して高周波電力が供給される第１及び第２の高周波誘導加熱コイルとを備え、前記第１及び第２の電流型インバータを交互に発振させることによって、前記第１及び第２の高周波誘導加熱コイルに近接配置された被加熱体を高周波誘導加熱するようにした高周波誘導加熱装置において、
前記第１及び第２の電流型インバータを、それぞれ、
（ａ）  直流電源を回路内に有するループ回路と、
（ｂ）  前記ループ回路に連結され、かつ、スイッチング素子及び環流ダイオードをそれぞれ有する２つのブリッジ回路と、
（ｃ）  前記２つのブリッジ回路の各々に連結され、かつ、前記整合トランスの一次側に連結されるリード線と、
（ｄ）  前記リード線と前記ループ回路とに連結される回線内に設けられた抵抗体と、
から構成したことを特徴とする高周波誘導加熱装置。
【請求項４】
前記抵抗体を前記回線のプラス極及びマイナス極の双方又は何れか一方に配設したことを特徴とする請求項３に記載の高周波誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１及び第２の電流型インバータを有し、前記第１及び第２の電流型インバータを交互に発振させるようにした電流型インバータ装置、並びに、この電流型インバータ装置を用いた高周波誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属などの被加熱体を高品質に誘導加熱する場合には、少なくとも２つ以上の高周波誘導加熱コイルを被加熱体に対応配置せしめて加熱を行うようにした高周波誘導加熱装置が採用されている。この場合、２つの高周波誘導加熱コイルにはインバータ（回路）がそれぞれ連結され、これらの２つの高周波誘導加熱コイルは互いに近接した位置に配置される。このため、２つの高周波誘導加熱コイルを同時に作動させると相互間で干渉が生じ、同時発振がうまくいかないといった問題を生じる。そこで、このような問題をなくすための一つの方法として、２つのインバータを交互に発振させて２つの高周波誘導加熱コイルを交互に作動させるような所謂「交互発振」が行われている。
【０００３】
このような交互発振を行う型式の高周波誘導加熱装置に設けられるインバータとしては、電圧型インバータと電流型インバータとがある。電圧型インバータの一例としては、図２に示すものが挙げられ、公知技術の一例としては、例えば、特開平１１−２９９２５６号（特許文献１）に開示されているものが挙げられる。一方、電流型インバータとしては、図３に示すものや、特開平９−５６１７１号（特許文献２）に示すものが公知技術の一例として挙げられる。
【０００４】
図２に示す高周波誘導加熱装置１ａは、第１の電圧型インバータ２ａと第２の電圧型インバータ２ａ'とを備えている。なお、第１及び第２の電圧型インバータ２ａ，２ａ'は同一構造のものであるため、以下においては、第１の電圧型インバータ２ａの構造のみを説明することとし、第２の電圧型インバータ２ａ'における同一部分にはダッシュ（'）符号を付してその説明を省略する。
【０００５】
第１の電圧型インバータ２ａには整合トランス３ａが連結され、この整合トランス３ａは、整合コンデンサ４ａを介して高周波誘導加熱コイル５ａに連結（接続）されている。一方、第１の電圧型インバータ２ａ（第２の電圧型インバータ２ａ'も同じ）は、図２に示すように、直流電源６ａを有するループ回路７ａと、このループ回路７ａにブリッジ状に連結されるコンデンサ８ａと、スイッチング素子９ａ及び環流ダイオード１０ａを有する一対のブリッジ回路１１ａ，１２ａと、それぞれのブリッジ回路１１ａ，１２ａと整合トランス３ａの一次側とを結ぶリード線１３ａ，１４ａとから構成されている。そして、上述の整合トランス３ａの二次側には、整合コンデンサ４ａを介して高周波誘導加熱コイル５ａが連結されている。なお、高周波誘導加熱装置１ａの２つの高周波誘導加熱コイル５ａ，５ａ'が近接して配置されている。
【０００６】
かくして、高周波誘導加熱装置１ａの第１及び第２の電圧型インバータ２ａ，２ａ'を短時間の間隔で交互作動すると共に、第１及び第２のインバータ２ａ，２ａ'内のスイッチング素子９ａ，９ａ'を切替動作することにより、２つの高周波誘導加熱コイル５ａ，５ａ'により例えば焼入対象物である被加熱体１５の互いに接近した２つの箇所が所望の周波数の電力で交互に高周波誘導加熱するようになっている。すなわち、第１及び第２の電流型インバータ２ａ，２ａ'を交互発振（交互作動）することにより、被加熱体１５の所要箇所を有効に加熱することができるようになっている。
【０００７】
また、図３に示す高周波誘導加熱装置１ｂは、従来構造の第１の電流型インバータ２ｂと第２の電流型インバータ２ｂ'とを備えている。なお、第１及び第２の電流型インバータ２ｂ，２ｂ'は同一構造のものであるため、以下においては、第１の電流型インバータ２ｂの構造のみを説明することとし、第２の電流型インバータ２ｂ'における同一部分にはダッシュ（'）符号を付してその説明を省略する。
【０００８】
第１の電流型インバータ２ｂには、図２に示す第１の電圧型インバータ１ａの場合と同様に、リード線１３ｂ，１４ｂ、整合トランス３ｂ、整合コンデンサ４ｂ、及び高周波誘導加熱コイル５ｂが連結されている。一方、第１の電流型インバータ２ｂ（第２の電流型インバータ２ｂ'も同じ）は、直流電源６ｂと直流リアクトル１６ｂとを有するループ回路７ｂと、スイッチング素子９ｂと環流ダイオード１０ｂとを有する一対のブリッジ回路１１ｂ，１２ｂと、このブリッジ回路１１ｂ，１２ｂと整合トランス３ｂの一次側とを連結するリード線１３ｂ，１４ｂとから構成されている。なお、電圧型インバータ２ａの場合には、図２に示す如くスイッチング素子９ａと環流ダイオード１０ａとが並設されるが、電流型インバータ２ｂの場合には、図３に示す如くスイッチング素子９ｂと環流ダイオード１０ｂとは直列に配置される。なお、高周波誘導加熱装置１ｂの２つの高周波誘導加熱コイル５ｂ，５ｂ'は近接して配置されている。
【０００９】
かくして、高周波誘導加熱装置１ｂの第１及び第２の電流型インバータ２ｂ，２ｂ'を短時間の間隔で交互に作動すると共に、第１及び第２のインバータ２ｂ，２ｂ'内のスイッチング素子９ｂ，９ｂ'を切替動作することにより、２つの高周波誘導加熱コイル５ｂ，５ｂ'により例えば焼入対象物である被加熱体１５の互いに接近した２つの箇所が所望の周波数の電力で交互に高周波誘導加熱するようになっている。すなわち、第１及び第２の電流型インバータ２ｂ，２ｂ'を交互発振（交互作動）することにより被加熱体の所要箇所を有効に加熱することができるようになっている。
【特許文献１】特開平１１−２９９２５６号
【特許文献２】特開平９−５６１７１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図２に示すような第１及び第２の電圧型インバータ２ａ，２ａ'を用いた高周波誘導加熱装置１ａ、すなわち、電圧型インバータ構造を有する高周波誘導加熱装置１ａにあっては、環流ダイオード１０ａがスイッチング素子９ａに対して並設されているため、例えば、一方側の電圧型インバータがＯＮ状態で他方側の電圧型インバータがＯＦＦ状態であっても、一方側のＯＮ状態の電圧型インバータから他方側のＯＦＦ状態の電圧型インバータへの干渉が生じにくく、従って、インバータ動作が安定である。しかしながら、整合トランス３ａの一次側と二次側とに流れる電流の大きさが異なり、整合コンデンサ４ａ側に流れる電流が極めて大きいため、整合トランス３ａ及び整合コンデンサ４ａを大型で大容量のものにする必要があり、設備（装置）のコンパクト化ができず、しかも高価なものとなるといった問題点がある。
【００１１】
一方、図３に示すような第１及び第２の電流型インバータ２ｂ，２ｂ'を用いた高周波誘導加熱装置１ｂ、すなわち、電流型インバータ構造を有する高周波誘導加熱装置１ｂにあっては、第１及び第２の電圧型インバータ２ａ，２ａ'の如き直列共振構造と異なり、並列共振構造であるため、整合部（整合トランス３ｂや整合コンデンサ４ｂ等）のコンパクト化が可能になるといった利点があるが、以下に述べるような問題点がある。すなわち、電流型インバータ構造の場合には、還流ダイオード１０ｂがスイッチング素子９ｂと直列に接続されているため、一方側の電流型インバータが発振している際に、電圧型インバータ回路の双対回路とした考え方で動作させると、他方側のスイッチング素子をＯＮ状態にする必要があり、負荷側（発振側）から見たインピーダンスが極小となり、最適な発振とはならない。そのため、電流型インバータの場合には、発振していない側の電流型インバータのスイッチング素子９ｂ（又は９ｂ'）をＯＦＦ状態にする必要があるが、このように遮断状態にすると整合部が完全にフローティング状態となり、相互干渉による電力は、すべて、他方側の電流型インバータの整合コンデンサ４ｂに蓄積されてしまうこととなる。このため、整合コンデンサ４ｂの電圧が上昇し、ダメージが生じる結果を招くおそれがある。
【００１２】
本発明は、上述の如き問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、直列共振よりも得策な電流型インバータ構造を採用すると共に、従来の電流型インバータ構造の問題点となる整合部のフローティング現象をなくし、被加熱体を効果的に交互加熱することができるような高周波焼入装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の目的を達成するために、本発明では、第１及び第２の電流型インバータを有し、前記第１及び第２の電流型インバータを交互に発振させるようにした電流型インバータ装置において、
前記第１及び第２の電流型インバータは、それぞれ、
（ａ）  直流電源を回路内に有するループ回路と、
（ｂ）  前記ループ回路に連結され、かつ、スイッチング素子及び環流ダイオードをそれぞれ有する２つのブリッジ回路と、
（ｃ）  前記２つのブリッジ回路の各々に連結され、かつ、前記整合トランスの一次側に連結されるリード線と、
（ｄ）  前記リード線と前記ループ回路とに連結される回線内に設けられた抵抗体と、
を備えるようにしている。
また、本発明では、上述の電流型インバータ装置において、前記抵抗体を前記回線のプラス極及びマイナス極の双方又は何れか一方に配設するようにしている。
また、本発明では、第１及び第２の電流型インバータと、前記第１及び第２の電流型インバータから整合トランスをそれぞれ介して高周波電力が供給される第１及び第２の高周波誘導加熱コイルとを備え、前記第１及び第２の電流型インバータを交互に発振させることによって、前記第１及び第２の高周波誘導加熱コイルに近接配置された被加熱体を高周波誘導加熱するようにした高周波誘導加熱装置において、
前記第１及び第２の電流型インバータを、それぞれ、
（ａ）  直流電源を回路内に有するループ回路と、
（ｂ）  前記ループ回路に連結され、かつ、スイッチング素子及び環流ダイオードをそれぞれ有する２つのブリッジ回路と、
（ｃ）  前記２つのブリッジ回路の各々に連結され、かつ、前記整合トランスの一次側に連結されるリード線と、
（ｄ）  前記リード線と前記ループ回路とに連結される回線内に設けられた抵抗体と、
から構成するようにしている。
また、本発明では、上述の高周波誘導加熱装置において、前記抵抗体を前記回線のプラス極及びマイナス極の双方又は何れか一方に配設するようにしている。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の本発明は、第１及び第２の電流型インバータを有し、第１及び第２の電流型インバータを交互に発振させるようにした電流型インバータ装置において、第１及び第２の電流型インバータは、それぞれ、直流電源を回路内に有するループ回路と、ループ回路に連結され、かつ、スイッチング素子及び環流ダイオードをそれぞれ有する２つのブリッジ回路と、２つのブリッジ回路の各々に連結され、かつ、整合トランスの一次側に連結されるリード線と、リード線とループ回路とに連結される回線内に設けられた抵抗体とを備えるようにしたものであり、従って本発明によれば、ループ回路に連結する回線内に抵抗体を設けることによって、整合トランス入力端の電位を安定させ、かつ、遮断状態時には抵抗体のみの回路構成を作って電位を低く維持するようにしているので、発振側でない側の電流型インバータのフローティング現象を回避することができ、全体の回路系の安定化を図ることができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の本発明は、上述の電流型インバータ装置において、抵抗体を回線のプラス極及びマイナス極の双方又は何れか一方に配設するようにしたものであるから、抵抗体を回線のプラス極及びマイナス極の双方に配置しなくてもよく、一方側だけに設けることにより、上述と同様の効果を発揮することができ、全体として安価に実施することができる。
【００１６】
請求項３に記載の本発明は、第１及び第２の電流型インバータを、それぞれ、直流電源を回路内に有するループ回路と、ループ回路に連結され、かつ、スイッチング素子及び環流ダイオードをそれぞれ有する２つのブリッジ回路と、これらの２つのブリッジ回路の各々に連結され、かつ、整合トランスの一次側に連結されるリード線と、リード線とループ回路とに連結される回線内に設けられた抵抗体とから構成するようにしたものであるから、ループ回路に連結する回線内に抵抗体を設けることによって、発振側でない側の電流型インバータのフローティング現象を回避することができ、全体の回路系の安定化を図ることができ、被加熱体の効果的な高周波誘導加熱（交互加熱）を行なうことができる。また、整合部（負荷部）の電位の安定化を図ることが可能な簡単構造の電流型インバータを備えた高周波誘導加熱装置を提供することができる。
【００１７】
また、請求項４に記載の本発明は、抵抗体を回線のプラス極及びマイナス極の双方又は何れか一方に配設するようにしたものであるから、抵抗体を回線のプラス極及びマイナス極の双方に配置しなくてもよく、一方側だけに設けることにより、上記と同様の効果を発揮することができ、全体として安価に実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係る高周波誘導加熱装置について図１を参照して説明する。なお、図１において図３と同様の部分には同一の符号を付することとする。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る高周波誘導加熱装置２０を示すものであって、この高周波誘導加熱装置２０は、例えば、高周波焼入設備に備えられるものである。高周波誘導加熱装置２０は、第１の電流型インバータ２１ｂと第２の電流型インバータ２１ｂ'とを備えている。なお、第１及び第２の電流型インバータ２１ｂ，２１ｂ'は同一構造のものであるため、以下においては、第１の電流型インバータ２１ｂの構造のみを説明することとし、第２の電流型インバータ２１ｂ'における同一部分にはダッシュ（'）符号を付してその説明を省略する。
【００２０】
第１の電流型インバータ２１ｂは、直流電源６ｂ及び直流リアクトル１６ｂを回路内に有するループ回路７ｂと、このループ回路７ｂに連結され、かつ、互いに直列に接続されたスイッチング素子９ｂ及び環流ダイオード１０ｂをそれぞれ有する２つのブリッジ回路１１ｂ，１２ｂと、これらの２つのブリッジ回路１１ｂ，１２ｂの各々に連結され、かつ、整合トランス３ｂの一次側に連結されるリード線１３ｂ，１４ｂと、これらのリード線１３ｂ，１４ｂとループ回路７ｂとにそれぞれ連結される回線α，β，γ，δ内に設けられた抵抗体Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4とから構成されている。更に詳細に述べると、ループ回路７ｂのプラス極側の端子Ａとリード線１４ｂの端子Ｂとの間（回線α）に抵抗体Ｒ1が接続され、ループ回路７ｂのマイナス極側の端子Ｃとリード線１４ｂの端子Ｂとの間（回線β）に抵抗体Ｒ2が接続され、ループ回路７ｂのプラス極側の端子Ｄとリード線１３ｂの端子Ｅとの間（回線γ）に抵抗体Ｒ3が接続され、ループ回路７ｂのマイナス極側の端子Ｆとリード線１３ｂの端子Ｅとの間（回線δ）に抵抗体Ｒ4が接続されている。なお、これらの抵抗体Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4の抵抗値は、発振状態に対応して適宜設定されるようになっている。
【００２１】
また、第１のインバータ２１ｂは、図１に示すように、リード線１３ｂ，１４ｂを介して整合トランス４の一次側に連結され、整合トランス３ｂの二次側は、ブリッジ状に連結された整合コンデンサ４ｂを介して第１の高周波誘導加熱コイル５ｂに連結されている。この高周波誘導加熱コイル５ｂは、第２の電流型インバータ２１ｂ'に連結された第２の高周波誘導加熱コイル５ｂ'に近接して配置され、第１及び第２の電流型インバータ２１ｂ，２１ｂ'が交互発振されるのに伴ってこれらの高周波誘導加熱コイル２１ｂ，２１ｂ'にて被加熱体１５が高周波誘導加熱されるようになっている。
【００２２】
このような構成の高周波誘導加熱装置２０にあっては、第１及び第２の電流型インバータ２１ｂ，２１ｂ'が交互に発振された場合に、発振側でない電流型インバータのスイッチング素子９ｂ（又は９ｂ'）をＯＦＦ状態にして環流ダイオード１０ｂ（又は１０ｂ'）を遮断状態にしても、抵抗体Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4（又はＲ1'，Ｒ2'，Ｒ3'，Ｒ4'）をそれぞれ含む回線α，β，γ，δ（又はα'，β'，γ'，δ'）の存在により負荷側の整合部の電位が安定し、整合コンデンサ４ｂ（又は４ｂ'）の電荷蓄積量の増大化が防止され、ダメージを与えることがなくなる。従って、上述の高周波誘導加熱装置２０によれば、電流型インバータ７ｂ及び７ｂ'に回線α，β，γ，δ及びα'，β'，γ'，δ'を設けてその内に抵抗体Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4及びＲ1'，Ｒ2'，Ｒ3'，Ｒ4'を付設するだけの簡便構造のものでありながら、これらの抵抗体を設けたことにより、抵抗体Ｒ1〜Ｒ4，Ｒ1'〜Ｒ4'を通して電気回路が構成されるため、整合トランス３ｂ，３ｂ'の入力端の電位が安定したものとなり、また、遮断状態時は抵抗体のみの回路構成となるので、電位は低く維持されるため、整合部におけるフローディング現象を回避することができ、高周波誘導加熱を比較的安価にしかも安定性良く実施することができる。
【００２３】
以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、既述の実施形態では抵抗体Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4及びＲ1'，Ｒ2'，Ｒ3'，Ｒ4'をループ回路７ｂ，７ｂ'のプラス極及びマイナス極の側の双方に設けるようにしたが、何れか一方の側だけに抵抗体を設けるようにしても上述の如き作用効果を奏することができる。このように構成した場合には、全体として安価に実施することができる。また、本発明は、高周波誘導加熱装置のインバータとして利用されるものに限らず、交互発振を行うその他の装置の電流型インバータのすべてに広く適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の電流型インバータ装置を備えた高周波誘導加熱装置の構成を示す回路図である。
【図２】従来の電圧型インバータ装置を備えた高周波誘導加熱装置の構成を示す回路図である。
【図３】従来の電流型インバータ装置を備えた高周波誘導加熱装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２５】
２ｂ，２ｂ'  電流型インバータ
３ｂ，３ｂ'  整合トランス
４ｂ，４ｂ'  整合コンデンサ
５ｂ，５ｂ'  高周波誘導加熱コイル
６ｂ，６ｂ'  直流電源
７ｂ，７ｂ'  ループ回路
９ｂ，９ｂ'  スイッチング素子
１０ｂ，１０ｂ'  還流ダイオード
１１ｂ，１２ｂ、１１ｂ'，１２ｂ'  ブリッジ回路
１３ｂ，１４ｂ、１３ｂ'，１４ｂ'  リード線
１６ｂ  直流リアクトル
２０  高周波誘導加熱装置
２１ｂ  第１の電流型インバータ
２１ｂ'   第２の電流型インバータ
α，β，γ，δ、α'，β'，γ'，δ'  回線
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ  端子
Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4、Ｒ1'，Ｒ2'，Ｒ3'，Ｒ4'  抵抗体
【図１】
2007005151.tif 000003
【図２】
2007005151.tif 000004
【図３】
2007005151.tif 000005