(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランジスタインバータと、一端が該トランジスタインバータの出力端子に接続され他端が出力変成器に接続された可撓性の接続ケーブルと、前記出力変成器に接続された加熱コイルとを具備する高周波誘導加熱装置において、前記出力変成器が、平板状で中央部分にコ字状の凹部を有する二次導体と、該二次導体のコ字状の凹部内に配設された直方体形状のフェライトコアと、該フェライトコアの前記二次導体の上下面から突出する部分に二次導体と略平行に巻回された一次導体を有し、該出力変成器が接続ケーブルに対して着脱可能に配設されていることを特徴とする高周波誘導加熱装置。
【請求項２】
前記接続ケーブルと出力変成器にジョイント部がそれぞれ設けられ、該ジョイント部を結合することによって、接続ケーブルと出力変成器が気密性を有して電気的及び機械的に接続されることを特徴とする請求項１記載の高周波誘導加熱装置。
【請求項３】
入力側が可撓性の接続ケーブルを介してトランジスタインバータに接続されると共に、出力側に加熱コイルが接続される高周波誘導加熱装置の出力変成器において、該出力変成器が、平板状で中央部分にコ字状の凹部を有する二次導体と、該二次導体のコ字状の凹部内に配設された直方体形状のフェライトコアと、該フェライトコアの前記二次導体の上下面から突出する部分に二次導体と略平行に巻回された一次導体を有し、該出力変成器の少なくとも入力側が接続ケーブルに対して着脱可能に連結されていることを特徴とする高周波誘導加熱装置の出力変成器。
【請求項４】
前記出力変成器が、入力側にジョイント部を有すると共に出力側に加熱コイルが接続されていることを特徴とする請求項３記載の高周波誘導加熱装置の出力変成器。
【請求項５】
前記ジョイント部が、前記接続ケーブルに設けられたジョイント部に気密性を有して結合され得る如く形成されていることを特徴とする請求項４記載の高周波誘導加熱装置の出力変成器。
【請求項６】
前記一次導体の外側面が略円形になる如く巻回され、該一次導体、前記二次導体及びコアが円筒状のケース内に収容されていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の高周波誘導加熱装置の出力変成器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波誘導加熱、高周波焼入れ等に使用される高周波誘導加熱装置及びその出力変成器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高周波誘導加熱装置には出力変成器が必要不可欠であるが、この出力変成器としては、例えば特開平６−１５１２１２号公報に開示のものが知られている。この出力変成器は、複数個のＥ型フェライトコアを組み合わせて形成されたコア部と、銅製のパイプを屈曲させることによりコア部を複数回巻回するように配設されたコイル部と、このコイル部の始端部及び後端部にそれぞれ接続された第１の導電部材と、コイル部の第１の導電部材間に接続された一対の第２の導電部材とを備えたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような出力変成器にあっては、Ｅ型コアの中脚部にコイル部を巻回するため、コイル部の巻回数が多い場合に、大きな形状のＥ型コアを使用しなければならず、出力変成器自体の小型化が困難で、例えば出力変成器を容易に移動させることができず、その使用範囲が限定されるという問題点があった。また、コアとして比較的高価なＥ型コアを使用する必要があるため、出力変成器自体が高価になり易いという問題点もあった。
【０００４】
また、このような出力変成器は、一般的にトランジスタインバータの出力端子に固定的に配設されたり、一端部がトランジスタインバータの出力端子に接続された可撓性の接続ケーブルの他端部に固定的に接続されているため、トランジスタインバータと出力変成器が一対一に対応し、出力変成器を介して加熱コイルに供給される高周波電流の値が特定の範囲に限定されてしまう。
【０００５】
その結果、例えば誘導加熱しようとするワークの形態（形状や材質）が異なる場合に、出力変成器に接続されている加熱コイルは交換し得るものの、出力変成器自体が固定的に配設されていることから、ワークの形態に適した出力変成器を使用することができず、一台の高周波誘導加熱装置で使用できるワークの形態が限定され、高周波誘導加熱装置の汎用性が極めて劣るという問題点があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、請求項１または２記載の発明の目的は、出力変成器を容易に移動及び交換し得て装置の汎用性を大幅に向上させ得る高周波誘導加熱装置を提供することにある。また、請求項３ないし６記載の発明の目的は、出力変成器の小型化及び軽量化が図れ、容易に移動及び交換できてその使用範囲を拡大し得ると共に、安価に構成し得る高周波加熱装置の出力変成器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成すべく、請求項１記載の発明は、トランジスタインバータと、一端が該トランジスタインバータの出力端子に接続され他端が出力変成器に接続された可撓性の接続ケーブルと、前記出力変成器に接続された加熱コイルとを具備する高周波誘導加熱装置において、前記出力変成器が、平板状で中央部分にコ字状の凹部を有する二次導体と、該二次導体のコ字状の凹部内に配設された直方体形状のフェライトコアと、該フェライトコアの前記二次導体の上下面から突出する部分に二次導体と略平行に巻回された一次導体を有し、該出力変成器が接続ケーブルに対して着脱可能に配設されていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、前記接続ケーブルと出力変成器にジョイント部がそれぞれ設けられ、該ジョイント部を結合することによって、接続ケーブルと出力変成器が気密性を有して電気的及び機械的に接続されることを特徴とする。
【０００９】
このように構成することにより、出力変成器は、可撓性の接続ケーブルでトランジスタインバータに接続されているため、加熱コイルを所定の位置に容易に移動することができると共に、接続ケーブルの他端に気密性を有して着脱可能に接続されているため、ワークの形態に応じて出力変成器の交換を容易に行うことができ、一台のトランジスタインバータで種々の形態のワークを誘導加熱することができる。また、出力変成器の一次導体が、二次導体のコ字状の凹部内に配設された直方体形状のコアの突出部に二次導体と略平行ににそれぞれ巻回されるため、例えばコアの大きさに対してその巻数を多くすることができて、出力変成器自体の小型化が図れると共に、コアは、二次導体のコ字状の凹部を上下に貫通する断面方形状の安価なコアで良く、出力変成器自体を安価に構成し得る。
【００１０】
また、請求項３記載の発明は、入力側が可撓性の接続ケーブルを介してトランジスタインバータに接続されると共に、出力側に加熱コイルが接続される高周波誘導加熱装置の出力変成器において、該出力変成器が、平板状で中央部分にコ字状の凹部を有する二次導体と、該二次導体のコ字状の凹部内に配設された直方体形状のフェライトコアと、該フェライトコアの前記二次導体の上下面から突出する部分に二次導体と略平行に巻回された一次導体を有し、該出力変成器の少なくとも入力側が接続ケーブルに対して着脱可能に連結されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４記載の発明は、前記出力変成器が、入力側にジョイント部を有すると共に出力側に加熱コイルが接続されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５記載の発明は、前記ジョイント部が、前記接続ケーブルに設けられたジョイント部に気密性を有して結合され得る如く形成されていることを特徴とし、また、請求項６記載の発明は、前記一次導体の外側面が略円形になる如く巻回され、該一次導体、前記二次導体及びコアが円筒状のケース内に収容されていることを特徴とする。
【００１３】
このように構成することにより、出力変成器の一次導体から供給される所定の電流が、板状の二次導体に大電流として誘起され、この大電流が加熱コイルに供給されて、加熱コイル近傍に配置されたワークが誘導加熱される。一次導体は、二次導体のコ字状の凹部内に配設されたコアの突出部にそれぞれ巻回されるため、例えばコアの大きさに対してその巻数を多くすることができて、出力変成器自体の小型化が図れる。コアは、二次導体のコ字状凹部を上下に貫通する断面方形状の安価なコアで良く、出力変成器自体を安価に構成し得る。
【００１４】
また、二次導体の入力側には、可撓性の接続ケーブルのジョイント部に結合し得るジョイント部が設けられているため、このジョイント部の結合によって、出力変成器が気密性を有して接続ケーブルに電気的及び機械的に接続され、一台のトランジスタインバータに対して各種特性が得られる出力変成器を容易に交換使用することができる。
【００１５】
さらに、出力変成器が可撓性の接続ケーブルを介してトランジスタインバータに接続されると共に、一次導体や二次導体等を円筒状のケース内に収容させることにより出力変成器の外形形状を略円形にし得るため、出力変成器の移動が容易に行えると共に、その小型化及び軽量化が図れ例えば持ち運びや移動等が一層容易になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図４は、本発明に係わる高周波加熱装置及びその出力変成器の一実施例を示し、図１が高周波誘導加熱装置の全体を示す側面図、図２が出力変成器の一部破断した平面断面図、図３が図２のＡ−Ａ線矢視断面図、図４がジョイント部の分解斜視図、図５がジョイント部の側面断面図、図６がジョイント部の他の例を示す側面断面図である。
【００１７】
図１において、高周波誘導加熱装置１は、トランジスタインバータ２と、このトランジスタインバータ２の出力端子３に接続された接続ケーブル４と、この接続ケーブル４の先端に接続された出力変成器５と、この出力変成器５に接続された加熱コイル６とで構成されている。
【００１８】
トランジスタインバータ２は、半導体スイッチング素子を使用した例えばフルブリッジのインバータ回路を有し、直流電流を所定周波数の高周波電流に変換し出力端子３から出力すると共に、加熱コイル６に冷却水を循環供給する冷却水供給装置（図示せず）が一体的に組み込まれている。接続ケーブル４は、後述する如くチューブ３３内に、図示しない絶縁材で覆われた一対の網導線３４と、一対の冷却水用チューブ２９が嵌挿され、全体として可撓性を有している。
【００１９】
また、出力変成器５は、平板状の二次コイル７と、コア８と、一次コイル９を有している。二次コイル７は、コ字状の銅板１０の外側にＬ字形状の一対の銅の角パイプ１１がそれぞれロウ付けされることによって平板状に形成され、その中央部分にはコ字状凹部１２が形成されている。
【００２０】
二次コイル７の角パイプ１１は、その内部に孔１１ａを有し、一端側１１ｂ（コ字状凹部１２の開口端１２ａ側）がそれぞれ開口し、その他端側１１ｃには後述するジョイント部１３がそれぞれ接続固定されている。二次コイル７のコ字状凹部１２の開口端１２ａ側には、円盤状の銅板１４がロウ付けされ、この銅板１４には、角パイプ１１の孔１１ａに連通する孔１４ａがそれぞれ穿設されると共に、４個のネジ孔１４ｂが穿設されている。
【００２１】
この出力変成器５の出力側に接続される前記加熱コイル６は、銅板からなる固定部１５と、銅の角パイプからなるストレート部１６及びこのストレート部１６の先端部分に形成された、例えば略リング状のコイル部１７を有している。固定部１５には、銅板１４の孔１４ａに連通する孔１５ａが穿設されると共に、４個の取付孔１５ｂが穿設され、この取付孔１５ｂからボルト１８を銅板１４のネジ孔１４ｂに螺合させることにより、固定部１５が銅板１４に締め付け固定されている。
【００２２】
これにより、加熱コイル６と銅板１４、すなわち二次コイル７が電気的に接続されると共に、角パイプ１１の孔１１ａと、加熱コイル６のストレート部１６の孔１６ａ及びコイル部１７の孔１７ａとが、銅板１４の孔１４ａ及び固定部１５の孔１５ａを介して連通される。なお、固定部１５の孔１５ａの銅板１４との対向面には、冷却水の漏れ防止用のＯリング１９がそれぞれ配設され、また、一対のストレート部１６間には、絶縁板２０が介在されている。
【００２３】
コア８は、直方体形状のフェライトコアで形成されて、二次コイル７のコ字状凹部１２内に、二次コイル７の上面７ａ及び下面７ｂから所定長さ突出するようにして配設されている。そして、このコア８の二次コイル７の上下面７ａ、７ｂから突出する突出部８ａ、８ｂには、薄い絶縁板２１を介して一次コイル９が所定回数巻回されている。
【００２４】
一次コイル９は、銅の丸パイプで形成され、その外周面に絶縁チューブ（図示せず）を嵌装させた状態で、コア８の突出部８ａ、８ｂの外周にそれぞれ直列的に、二次コイル７と略平行に所定回数巻回されている。この一次コイル９の両端部には、端子板２２を介してジョイント部１３が電気的に接続されている。
【００２５】
また、一次コイル９は、二次コイル７の上下部に、その外側面が略円形になるように巻回され、この一次コイル９、二次コイル７及びコア８が、絶縁性の円筒状のケース２３内に収容されている。この時、上記銅板１４でケース２３の一方の開口２３ａが閉塞され、ケース２３の他方の開口２３ｂは、円形の絶縁板２４で閉塞されている。
【００２６】
これにより、出力変成器５は、ケース２３の一端面（絶縁板２４側）に、端子板２２とジョイント部１３が露出し、ケース２３の他端面（銅板１４側）に加熱コイル６が突出し、その全体の外形形状が略円筒形状に形成されている。なお、一次コイル９と二次コイル７の巻数比は、必要とする出力に応じてｎ：１に予め設定されている。
【００２７】
前記接続ケーブル４の先端のジョイント部２６は、内部に冷却水用の孔２７ａが穿設され絶縁板２８を介して接合された一対の銅板２７を有し、この銅板２７の端部には冷却水チューブ２９が接続されたホースコネクタ３０がロウ付けされている。この銅板２７の外周面側には、絶縁板３２を介して接合された断面略コ字状の一対の銅板３１が固定され、この銅板３１の前端部には断面正方形状の開口部３１ａが形成されると共に、後端部にはチューブ３３がそれぞれ接続されている。
【００２８】
なお、この冷却水チューブ２９やホースコネクタ３０は必ずしも必要ではなく、銅板３１の内面と銅板２７及び絶縁板２８の外面との間に気密性が維持されれば、これらを廃止し、接続ケーブル４のチューブ３３内に冷却水を直接流すこともできる。また、冷却水チューブ２９を使用する場合、この冷却水チューブ２９内に網導線３４を嵌挿させ、冷却水チューブ２９内に供給される冷却水で網導線３４を冷却することもできる。
【００２９】
また、銅板３１の後端部には端子板３５がそれぞれロウ付けされ、この端子板３５には前記網導線３４が接続されている。なお、銅板３１の左右側面の内側には図示しない係止孔が設けられてると共にプッシュ釦３６が出没可能に配設され、また銅板２７の孔２７ａの開口端にはＯリング３７が配設されている。
【００３０】
一方、出力変成器に設けられる前記ジョイント部１３は、絶縁板２４に立設されている端子板２２にそれぞれ接続された銅板３９を有し、この銅板３９の先端が絶縁板２４から所定寸法外側に突出している。銅板３９は絶縁板４０を介して接合され、その外形形状が断面正方形状に形成されると共に、銅板３９には角パイプ１１の孔１１ａに連通する孔３９ａがそれぞれ穿設されている。
【００３１】
この銅板３９の孔３９ａの開口端にはＯリング４１がそれぞれ配設されている。また、銅板３９の左右側面の略中央位置には、フック４２が側面に対して出没可能に配設され、このフック４２は通常バネ４３の付勢力で外側に突出し、接続ケーブル４のジョイント部２６に設けられた前記プッシュ釦３６にそれぞれ対応している。
【００３２】
この両ジョイント部１３、２６は、図４に示すように、接続ケーブル４のジョイント部２６を矢印イの如く移動させ、その開口部３１ａを、出力変成器５のジョイント部１３の銅板３９の外周面に嵌合させる。この開口部３１ａの嵌合により、ジョイント部１３のフック４２がジョイント部２６の係止孔に係止され、銅板３９の内面が銅板２７の外面に密着しかつ抜けが防止された状態で、ジョイント部１３、２６が結合（ジョイント）される。
【００３３】
また、この結合時には、銅板２７、３９の端面がそれぞれＯリング３７、４１を介して密着して孔２７ａ、３９ａが連通し、冷却水チューブ２９から供給される冷却水が矢印ロ、ハの如く流れる、すなわち、冷却水が出力変成器５と加熱コイル６を循環することになる。このジョイント部１３、２６の結合による銅板２７と銅板３９の接触で出力変成器５が網導線３４を介してトランジスタインバータ２に接続され、また、銅板２７と銅板３９の孔２７ａ、３９ａ部が密着することにより、冷却水の循環流路が形成されることになる。
【００３４】
なお、出力変成器５を交換するために、ジョイント部１３、２６の結合を解除する場合は、ジョイント部２６のプッシュ釦３６を押すことにより、フック４２の係止状態が解除され、ジョイント部２６を矢印イ方向と逆方向に引っ張ることにより、ジョイント部２６がジョイント部１３から抜き取られる。
【００３５】
この出力変成器５によれば、トランジスタインバータ２から、網導線３４、端子板３５、銅板３１、３９、端子板２２を介して一次コイル９に所定の高周波電流が供給されると、誘導結合によって二次コイル７に巻数比に応じた大電流が流れる。この大電流が加熱コイル６に供給されて、加熱コイル６に近接配置されているワーク（図示せず）を誘導加熱する。
【００３６】
また、高周波電流の供給と同時に、例えばトランジスタインバータ２内に設けられている冷却水供給装置を作動させて、接続ケーブル４内のチューブ３３、銅板２７の孔２７ａ、銅板３９の孔３９ａ、二次コイル７の角パイプ１１の孔１１ａ、加熱コイル６内及び一次コイル９内に冷却水が循環供給され、大電流による一次コイル９や二次コイル７及び加熱コイル６等の発熱が抑えられる。なお、冷却水チューブ２９を廃止した場合は、チューブ３３内の冷却水によって網導線３４が冷却されることになる。
【００３７】
このように、上記実施例の高周波誘導加熱装置１によれば、接続ケーブル４が可撓性を有しているため、出力変成器５をトランジスタインバータ２を移動させることなくワークの位置まで容易に移動させることができ、加熱コイル６のワークへのセット作業を容易に行うことができる。
【００３８】
また、接続ケーブル４の先端にジョイント部２６を設け、このジョイント部２６を出力変成器５のジョイント部１３に着脱することができるため、出力変成器５を接続ケーブル４からワンタッチで取り外したり取り付けること、すなわち出力変成器５を交換することができる。その結果、形状や材質等の形態が異なるワークを誘導加熱する際に、そのワークに整合した特性の出力変成器５を容易に使用することができ、加熱コイル６の交換と合わせ、一台のトランジスタインバータ２で使用し得るワークの形態を大幅に拡大できる等、極めて汎用性に優れた出力変成器５が得られる。
【００３９】
さらに、出力変成器５は、板状の二次コイル７のコ字状凹部１２内にコア８を配置し、このコア８の二次コイル７の上下面７ａ、７ｂからの突出部８ａ、８ｂの外周に一次コイル９を巻回するため、一次コイル９を二次コイル７と略平行状態で多数回巻回することができて、コア８に対する一次コイル９の巻数比率を高めることができる。
【００４０】
その結果、コア８及び一次コイル９等の形状の小型化、すなわち出力変成器５自体の小型化及び軽量化が図れ、その持ち運びが容易になって、例えば屋外での高周波加熱やロウ付け作業、移動困難な大型ワークのロウ付け及び半田付け作業等に容易に使用することができ、加熱コイル６の使用範囲を大幅に拡大させることが可能になる。
【００４１】
また、出力変成器５の外形形状がケース２３によって略円筒形状に形成されているため、外形形状の一層の小型化が図れると共に、その使い勝手を向上させることが可能になる。さらに、コア８として、直方体形状のフェライトコアを使用するため、コア８のコストダウンを図ることができて、出力変成器５自体を安価に構成することが可能になる。またさらに、一次コイル９をコア８の外周に密に巻回することができて、従来と略同等の良好な結合係数の出力変成器５が得られる。
【００４２】
なお、上記実施例においては、出力変成器５のジョイント部１３を絶縁板２４に対して後方に立設させたが、例えば図６に示すように、銅板３９を９０度屈曲状態で設け、ジョイント部１３を上方に向けて立設し、このジョイント部１３に上方から接続ケーブル４のジョンイト部２６を結合させるようにしても良い。この場合は、ジョイント部２６の抜けがより確実に防止されることになる。また、ジョイント部１３、２６の構造は一例であって、例えばジョイント部２６をジョイント部１３の銅板３９を挟持し得る構造とする等、適宜の構造を採用することができる。
【００４３】
さらに、上記実施例においては、二次コイル７を一枚（巻数１）の導体で形成したが、本発明はこれに限定されるものでもなく、例えば導体を複数枚間隔を有して積層し、この導体間及びその上下面に一次コイル９を直列的に巻回するようにしても良い。
【００４４】
また、上記実施例においては、ケース２３を円筒形状に形成したが、例えば角筒形状や多角筒形状に形成しても良いし、上記実施例における、二次コイル７及び加熱コイル６の形状、一次コイル９への端子板２２の固定位置、端子板２２の形状、各種銅板の大きさ等も一例であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることはいうまでもない。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１または２記載の発明によれば、出力変成器が可撓性の接続ケーブルでトランジスタインバータに交換可能に配設されているため、加熱コイルを所定の位置に容易に移動することができると共に、ワークの形態に応じて出力変成器の交換を容易に行うことができ、一台のトランジスタインバータで種々の形態のワークを誘導加熱することができて、高周波誘導加熱装置の汎用性を大幅に向上させることができる。また、一次導体を二次導体のコ字状の凹部内に配設したコアの突出部にそれぞれ二次導体と略平行に巻回できて、例えばコアの大きさに対してその巻数を多くすることができ、出力変成器自体の小型化が図れると共に、コアは二次導体のコ字状の凹部を上下に貫通する断面方形状の安価なコアで良く、出力変成器自体を安価に構成し得る。
【００４６】
また、請求項３ないし６記載の発明は、一次導体を二次導体のコ字状の凹部内に配設されたコアの突出部にそれぞれ巻回できて、例えばコアの大きさに対してその巻数を多くすることができ、出力変成器自体の小型化が図れると共に、コアは二次導体のコ字状の凹部を上下に貫通する断面方形状の安価なコアで良く、出力変成器自体を安価に構成し得る。
【００４７】
また、出力変成器の入力側に設けられるジョイント部を、接続ケーブルのジョイント部に結合し得る如く形成されているため、一台のトランジスタインバータに対して各種特性が得られる出力変成器を交換使用することができると共に、可撓性の接続ケーブルの使用や一次導体及び二次導体等の円筒状のケース内への収容により、出力変成器の移動が容易に行うことができ、より小型化及び軽量化が図れて、例えば持ち運びや移動等を一層容易に行うことができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる高周波加熱装置の一実施例の全体を示す側面図
【図２】同出力変成器の一部破断した平面断面図
【図３】同図２のＡ−Ａ線矢視断面図
【図４】同ジョイント部の分解斜視図
【図５】同ジョイント部の側面断面図
【図６】同ジョイント部の他の例を示す側面断面図
【符号の説明】
１  高周波誘導加熱装置
２  トランジスタインバータ
４  接続ケーブル
５  出力変成器
６  加熱コイル
７  二次コイル
８  コア
９  一次コイル
１１  角パイプ
１２  コ字状凹部
１３  ジョイント部
１０、１４、２７、３１、３９  銅板
１７  コイル部
２３  ケース
２６  ジョイント部
２２、３５  端子板
３３  チューブ
３４  網導線
【図１】
0003997267.tif 000002
【図２】
0003997267.tif 000003
【図３】
0003997267.tif 000004
【図４】
0003997267.tif 000005
【図５】
0003997267.tif 000006
【図６】
0003997267.tif 000007