(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータと加熱コイルの間に接続されたタップ付変圧器を有する負荷整合回路と、この変圧器のタップを切り替えるマッチング調整機構を備えた誘導加熱装置において、
マッチング調整機構として、インバータの出力電圧及び出力電流を読み込み適正タップを求める演算部と、
前記変圧器のタップ値が求めた適正タップとなるようにタップを切り替えるタップ切替回路とを備え、
前記演算部は、インバータの出力電圧（Ｖ）と出力電流（I）との比を演算して負荷特性の傾きK（K=Ｉ／Ｖ）を求め、この負荷特性の傾と予め設定してある負荷特性の傾きとタップ値との関係とを比較して適正タップ値を決定するものであって、
一定周期毎にインバータの出力電圧と出力電流との比を演算して負荷特性の傾きを求める演算処理手段と、
求めた負荷特性の傾きの平均を求める平均値処理手段と、
求めた負荷特性の傾きの平均値と予め設定してある負荷特性の傾きとタップ値との関係とを比較して適正タップ値を決定する適正タップ値決定手段と、
現在タップ値と決定した適正タップ値とを比較してタップ値が等しくない場合適正タップ値切替指令を前記タップ切替回路に出力するタップ値適正判断手段と、
からなることを特徴とする誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マッチング調整部を有する誘導加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘導加熱装置は、誘導加熱コイルに高周波電流を流し、電磁誘導で負荷（被加熱部材）に渦電流を発生させ、そのジュール熱で加熱する。高周波電源としては通常インバータが使用される。
【０００３】
インバータの運転範囲は一般に図５に示す電圧，電流領域となっている。またインバータの出力電圧，出力電流の関係は、負荷のＲ，Ｌにより決まるため加熱コイル及びコイル内の材料が変化すると、出力電圧，出力電流の関係も変わる。よって、図５中、負荷Ｂの場合インバータ定格出力まで電力を与えることができるが、負荷Ａ，Ｃの場合には各々過電流リミット，過電圧リミットにより定格まで電力を与えることができない。
【０００４】
このため、従来、図６に示すように、インバータ１と加熱コイル２との間に２次側タップ付のマッチング変圧器ＴＲを有する負荷整合回路３を設け、過去の運転データより適正タップ値を決定し、操作部９によりタップ切替回路８を介して電磁接触器ＭＣ１〜ＭＣ３を制御しタップＴ１〜Ｔ３のつなぎ替えを行っている。この場合、各タップＴ１〜Ｔ３の出力範囲は図７のようになり、各負荷Ａ〜Ｃに対してほぼ同じ電力を与えることが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、過去に実績のない負荷を加熱する場合、加熱実験によりデータを採取し、マッチングの検討をして上記タップ切り替えをするという手順を踏む必要があり、手間がかかる。
【０００６】
また、溶解等時間経過と共に負荷のＲ，Ｌが変化する場合、常時インバータ出力電圧，出力電流を監視して過去の運転データを基にオペレータ判断によりタップ切り替えを行うことになるので、操業ノウハウ及び常時監視が必要となる。
【０００７】
本発明は、従来の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、実績のない負荷を加熱する場合でもマッチングの検討なしで適正タップの選定，切替ができ、かつ電圧，電流の常時監視が不要となる誘導加熱装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、インバータと加熱コイルの間に接続されたタップ付変圧器を有する負荷整合回路と、この変圧器のタップを切り替えるマッチング調整機構を備えた誘導加熱装置において、マッチング調整機構として、インバータの出力電圧及び出力電流を読み込み適正タップを求める演算部と、前記変圧器のタップ値が求めた適正タップとなるようにタップを切り替えるタップ切替回路で構成する。
【０００９】
そして、前記演算部は、加熱によりL、Rが変化しない負荷の場合、インバータの出力電圧と出力電流の比を演算して負荷特性の傾きを求め、求めた負荷特性の傾きと予め設定してある負荷特性の傾きとタップ値との関係を比較して、インバータの定格出力の負荷特性の傾きに最も近い適正タップ値を決定するように構成し、加熱によりL、Rが変化する負荷の場合は、一定時間毎にインバータの出力電圧と出力電流の比を演算して負荷特性の傾きを求め、更にその平均値をとり、この負荷特性の傾きの平均値と予め設定してある負荷特性の傾きとタップ値との関係を比較して、インバータの定格出力の負荷特性の傾きに最も近い適正タップ値を決定するように構成するのがよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１に加熱によりＬ，Ｒが変化しない負荷の場合に好適な誘導加熱装置の構成を示す。図中、１はインバータ、２は加熱コイル、３はインバータと加熱コイルとの間に接続された負荷整合回路で、２次側タップ付のマッチング変圧器ＴＲとタップＴ１〜Ｔ３はをつなぎ替える電磁接触器ＭＣ１〜ＭＣ３と出力端子間に接続された力率調整コンデンサＣで構成されている。４は操作部、５はマッチング調整装置で、操作部４はマッチング調整装置にデータ読込指令とタップ切替指令を出力するように構成されている。
【００１１】
マッチング調整装置５は図２に示すように、操作部４からのデータ読込指令を受けるとインバータ出力電圧Ｖ及びインバータ出力電流Ｉのデータを取り込んで、図５の負荷Ａ，Ｂ，Ｃ等のような負荷特性の傾きＫ＝Ｉ／Ｖの演算をし、予め設定してある傾きＫとタップ値の関係から適正タップ値Ｔ１〜Ｔ３を決定する演算部５１と、操作部４からのタップ切替指令により上記で決定された適正タップ値となるように電磁接触器ＭＣ１〜ＭＣ３のコイル（図示省略）を励磁するタップ切替回路５２で構成されている。
【００１２】
この誘導加熱装置の動作について説明する。
変圧器ＴＲのタップをある値に仮定してインバータ１を動作させて仮運転（加熱）を行う。この仮運転状態で、操作部４からデータ読込指令を出力する。このデータ読取指令によりマッチング調整装置５の演算部５１はインバータ出力電圧，出力電流を読み込み負荷特性の傾きＫ（＝Ｉ／Ｖ）を求め、予め設定してある負荷特性の傾きＫとタップ値の関係より適正タップ値を決定する。
【００１３】
次に操作部４からタップ切替指令を出力する。このタップ切替指令によりマッチング調整装置５のタップ切替回路５２は上記適正タップ値に基づいて変圧器ＴＲのタップが適正タップ値となるように電磁接触器ＭＣ１〜ＭＣ３のいずれかのコイルを励磁する。これにより変圧器ＴＲのタップが適正となり以後適正なタップでの運転（加熱）となる。
【００１４】
以上のように、この誘導加熱装置は、データ読込指令があると、適正タップ値を求め現在のタップ値が適正タップ値となるように変圧器ＴＲのタップ切替をしているので、過去に実績のない負荷の加熱の場合でも、従来のように、加熱実験をしてデータを採取してマッチングの検討をしてタップ切替をするという手間が省ける。
【００１５】
実施の形態２
図３に加熱によりＬ，Ｒが変化する負荷の場合に好適な誘導加熱装置の構成を示す。図中、上記図１に示したものと同一構成部分は、同一符号を付してその重複する説明を省略する。
【００１６】
図中、６はインバータ１の出力電圧Ｖ，インバータ出力電流Ｉ，加熱中信号を取り入れて変圧器ＴＲのタップを適正タップ値となるように電磁接触器ＭＣ１〜ＭＣ３を選択投入するマッチング調整装置である。
【００１７】
このマッチング調整装置６は、図４に示すように、演算部６１とタップ切替回路６２からなる。演算部６１は加熱中信号の入力によりインバータ出力電圧Ｖ，出力電流Ｉの読み込みを開始し、一定時間毎に負荷特性の傾きＫ（＝Ｉ／Ｖ）の演算を行うＫ演算処理手段６１１と、求めたＫの平均値を求めるＫ平均処理手段６１２と、求めたＫの平均値を予め設定してある負荷特性の傾きＫとタップ値Ｔ１〜Ｔ３の関係より適正タップ値を求める適正タップ値決定手段６１３と、現在タップ値と決定した適正タップ値とを比較してＮの場合適正切替指令をタップ切替回路６２に出力するタップ値適合判断手段６１４とからなる。
【００１８】
タップ切替回路６２は演算部６１からの適正タップ値切替指令を受けて適正変圧器ＴＲのタップが適正タップ値となるように、電磁接触器ＭＣ１〜ＭＣ３のコイルを選択励磁するように構成されている。
【００１９】
この誘導が熱装置の動作について説明する。
変圧器ＴＲのタップを初期加熱時の値に合わせてインバータ１を動作させて運転（加熱）を開始する。インバータ１からの加熱中信号によりマッチング調整装置の演算部６１はインバータ出力電圧、出力電流の読み込みを開始し、一定時間毎に負荷特性の傾きＫの演算を行いＫの平均値を求め、予め設定してある負荷特性の傾きＫとタップ値の関係より適正タップ値を求め、現在のタップ値が適正タップ値であるか否かを判断して、適正タップ値でない場合、上記で求めた適正タップ値となるよう電磁接触器ＭＣ１〜ＭＣ３のコイルを励磁してタップを切り替える。
【００２０】
以上のように、この誘導加熱装置は、一定時間毎に適正タップ値を求め現在のタップ値が適正タップ値となるように変圧器ＴＲのタップ切替をしているので、負荷のＲ，Ｌが変化しても常に最適なタップで加熱を行うことができる。したがって、従来のように、オペレータが常時インバータの出力電圧，出力電力を監視し、過去の運転データを基にタップ切替をする必要がなくなる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載する効果を奏する。  （１）データ読み込み、タップ切替指令の操作により机上検討なしで適正タップの選定，切替（マッチング調整）ができる。
（２）インバータ出力電圧，出力電流の常時監視が不要となるため、オペレータの負担を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる誘導加熱装置の構成説明図。
【図２】同装置におけるマッチング調整装置の構成説明図。
【図３】実施の形態２にかかる誘導加熱装置の構成説明図。
【図４】同装置におけるマッチング調整装置の構成説明図。
【図５】インバータ運転範囲を示すグラフ。
【図６】従来例にかかる誘導加熱装置の構成説明図。
【図７】従来各タップにおけるインバータ出力範囲を示すグラフ。
【符号の説明】
１…インバータ（高周波電源）
２…加熱コイル
３…負荷整合回路
４，９…操作部
５，６…マッチング装置
８…タップ切替回路
５１，６１…演算部
５２，６２…タップ切替回路
６１１…傾きＫ演算手段
６１２…Ｋ平均値演算手段
６１３…適正タップ値決定手段
６１４…タップ値適合判断手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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