(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷としてのワークコイル及びこのワークコイルに高周波電力を供給する真空管を有する高周波発振器を備え、前記ワークコイルに高周波電力を供給することによって誘導加熱炉内の試料を加熱燃焼させ、その燃焼ガスの分析により試料中の成分分析を行うように構成されている高周波誘導加熱炉用の高周波電源装置であって、
前記高周波発振器に直流電力を供給する整流部と、前記高周波発振器の真空管に流れる直流電流を検出する直流電流検出部と、該検出部から出力される検出信号と前記真空管の使用時間及び該使用時間に応じて直線的に低下する直流電流により示される真空管の劣化特性上で誘導加熱炉内の試料の分析結果に影響を与えない直流電流値に予め設定された設定信号とを比較して通常は両信号が同一となるように前記真空管の出力電力を帰還制御する制御部と、前記検出信号と前記設定信号とを比較して前記検出信号が前記設定信号より下回ったとき、前記真空管の劣化特性から前記真空管の使用時間が寿命時間に達したと判定して寿命末期警告信号を出力する警告信号出力部とを備えたことを特徴とする高周波誘導加熱炉用の高周波電源装置。
【請求項２】
前記設定信号は、前記真空管の使用時間が前記検出信号との比較により寿命時間に達したと判定される劣化特性上の直流電流値よりも高い電流値に設定されている請求項１に記載の高周波誘導加熱炉用の高周波電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、高周波誘導加熱に用いられる高周波電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の高周波電源装置は、交流電源からの電力を位相制御する制御素子と、この制御素子の制御部と、変圧器により変圧された交流電源を直流に整流する整流部と、真空管によって自励発振して高周波電力を供給する高周波発振器とからなり、例えば、金属中の組成分析装置等の加熱炉用電源として用いられている。
【０００３】
この高周波誘導加熱炉用の高周波発振器は負荷としてワークコイルを有しており、このワークコイルに供給される高周波電力によって誘導加熱炉内の試料を加熱する。誘導加熱炉には酸素が供給されて、誘導加熱炉内の試料を燃焼させ、燃焼ガスを例えば非分散型赤外線分析計などの分析計により分析して、試料中に含まれる成分の分析を行なう。
【０００４】
上述したように、誘導加熱炉内の試料を高周波電力によって加熱する場合のように、例えば１ｋｗ以上の高電圧，高出力の電力を得る必要があるときには、高周波発振器の発振素子として真空管を使用するのが一般的であり、真空管そのものは高価であるが、高周波電源装置全体として安価に構成することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の高周波電源装置の場合、経年変化により真空管のエミッションの能力低下、すなわち、フィラメントの消耗およびフィラメントの成分の蒸発による組成変化が生ずると共に、真空管の電極内の残留ガスが真空中に放出され、真空管の真空度が低下し、真空管に流れるプレート電流が減少し、このプレート電流の値が所定の劣化レベルを超えると、高周波発振器が発振しなくなり、誘導加熱炉内の試料の成分の分析が不可能になる。
【０００６】
また、このような真空管の寿命はばらつきが大きく、例えば２０００時間〜５００００時間以上であり、真空管の寿命を予測するのが困難であるという問題がある。
【０００７】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、真空管の寿命を予測し、真空管の劣化によるシステムダウンを未然に防止し、誘導加熱炉内の試料の成分の分析を確実に行うことができる高周波誘導加熱炉用の高周波電源装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る高周波誘導加熱炉用の高周波電源装置は、負荷としてのワークコイル及びこのワークコイルに高周波電力を供給する真空管を有する高周波発振器を備え、前記ワークコイルに高周波電力を供給することによって誘導加熱炉内の試料を加熱燃焼させ、その燃焼ガスの分析により試料中の成分分析を行うように構成されている高周波誘導加熱炉用の高周波電源装置であって、前記高周波発振器に直流電力を供給する整流部と、前記高周波発振器の真空管に流れる直流電流を検出する直流電流検出部と、該検出部から出力される検出信号と前記真空管の使用時間及び該使用時間に応じて直線的に低下する直流電流により示される真空管の劣化特性上で誘導加熱炉内の試料の分析結果に影響を与えない直流電流値に予め設定された設定信号とを比較して通常は両信号が同一となるように前記真空管の出力電力を帰還制御する制御部と、前記検出信号と前記設定信号とを比較して前記検出信号が前記設定信号より下回ったとき、前記真空管の劣化特性から前記真空管の使用時間が寿命時間に達したと判定して寿命末期警告信号を出力する警告信号出力部とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
従って、警告信号出力部により、検出信号および設定信号を比較し、検出信号が設定信号を下回ったとき、真空管の劣化特性から真空管の使用時間が寿命時間に達したと判定して寿命末期警告信号を出力するようにしたため、真空管の寿命を予測することができると共に、真空管の劣化によるシステムダウンを未然に防止することができ、誘導加熱炉内の試料の成分の分析を確実かつ高精度に行うことができる。
【００１０】
特に、本発明において、請求項２に記載のように、前記設定信号を、前記真空管の使用時間が前記検出信号との比較により寿命時間に達したと判定される劣化特性上の直流電流値よりも高い電流値に設定する場合は、真空管の寿命を実際の寿命時間に達するときよりも、より早期に予測することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（形態１）
図１は本発明に係る（形態１）の高周波電源装置１を示す図で、この図において、２は交流電源、３は例えばトライアックなどからなる制御素子であり、交流電源２の一端に接続され、交流電源２（電源幹線）からの電力を任意の位相角で制御する。４は制御素子３を介して交流電源２に接続された昇圧用の変圧器、５は変圧器４により変圧された交流電源を直流に整流する全波整流ブリッジからなる整流部、６は真空管Ｏｖによって自励発振して高周波電力を供給するコルピッツ型の自励式高周波発振器であり、負荷としてワークコイル７を有しており、このワークコイル７に供給される高周波電力によって誘導加熱炉内の試料を加熱する。
【００１２】
Ｌｂ，ＣｂおよびＲｂは、真空管Ｏｖにバイアス電圧Ｖｂを供給するためのコイル，コンデンサおよび抵抗、ＦｈはコンデンサＣｈとコイルＬｈとからなるフィルタであり、真空管Ｏｖから発生した高周波電流を発振器６から外部に出さないように吸収している。
【００１３】
８は整流部５の出力端子に接続された直流電流検出部であり、高周波発振器６の真空管Ｏｖに流れるプレート電流を検出する。９は制御素子３の制御部、１０は直流電流検出部８から出力されるプレート電流検出信号をＩｐｓｌとして信号加工する制御部９のプレート電流検出増幅器、１１は外部、例えばパソコン等から入力されるプレート電流設定信号をＩｐｓｅｔ１として信号加工するプレート電流設定増幅器、１２は両増幅器１０，１１からの出力信号が入力される比較増幅器であり、比較増幅器１２の出力は制御素子３に入力され、正常時、つまり、誘導加熱炉内の試料の分析結果に影響を与えない通常時は、この帰還ループによりプレート電流検出信号Ｉｐｓ１とプレート電流設定信号Ｉｐｓｅｔ１とが同一電圧となるように制御される。
【００１４】
１３は比較器からなる警告信号出力部であり、プレート電流設定信号Ｉｐｓｅｔ１とプレート電流検出信号Ｉｐｓ１とを比較し、検出信号Ｉｐｓ１が設定信号Ｉｐｓｅｔ１を下回ったとき、図２に示す真空管Ｏｖの劣化特性から真空管Ｏｖの使用時間が寿命時間に達したことを判定して寿命末期警告信号を出力する。
【００１５】
【実施例】
つぎに実施例について図２に示す真空管の劣化特性を参照して説明する。
図２に示すように、真空管の劣化特性は、ほぼ直線的なものである。従って、真空管の能力低下は最大電流から正確に推定できる。プレート電流設定信号Ｉｐｓｅｔ１を３５０ｍＡとすると、フィラメント点灯時間が２００００時間を経過した時点Ｔでは、プレート電流検出信号Ｉｐｓ１は３５０ｍＡを維持しているが、フィラメント点灯時間２００７３時間を経過した時点Ｔ’では、プレート電流検出信号Ｉｐｓ１がプレート電流設定信号Ｉｐｓｅｔ１を１割（３１５ｍＡ）下回っている。この時点Ｔ’において警告信号出力部１３は、真空管Ｏｖが寿命末期であると判定して寿命末期警告信号を出力する。誘導加熱炉内の試料の分析結果に影響を与えるのは、プレート電流検出信号Ｉｐｓ１がプレート電流設定信号Ｉｐｓｅｔ１を１割より下回ったところとすれば、７３時間の猶予が得られ、フィラメントを１日８時間点灯したとして１週間の準備期間を得ることができる。
【００１６】
なお、上述の例では、真空管の使用時間が、２００００時間であるときに、プレート電流の初期最大電流が１０Ａであった真空管が最大電流３５０ｍＡになっている例を示し、真空管の使用時間に対する最大電流の低下から、この真空管における劣化特性を推定しているが、この劣化特性は真空管によって異なるものである。
【００１７】
（形態２）
つぎに、本発明に係る（形態２）の高周波電源装置は、真空管Ｏｖの寿命時間を判定するとき、図１のプレート電流設定信号Ｉｐｓｅｔ１を通常の設定値より大きく設定して短時間入力し、より早期に真空管Ｏｖの寿命時間を予測するようにしたものである。
この場合、真空管Ｏｖの寿命時間の判定は、非定期に手動テストにより行うようにしてもよく、所定時間使用した後に自動テストにより行うようにしてもよい。
【００１８】
例えば、通常のプレート電流設定信号Ｉｐｓｅｔ１の設定値を３５０ｍＡとし、真空管Ｏｖの寿命時間を判定するときの設定信号Ｉｐｓｅｔ１’の設定値を５００ｍＡとして約３秒間入力し、前記形態１と同様、プレート電流Ｉｐｓ１がプレート電流設定信号Ｉｐｓｅｔ１’を１割（４５０ｍＡ）下回ったとき、警告信号出力部１３より警告信号を出力する。
【００１９】
なお、形態１，２の場合、プレート電流検出信号Ｉｐｓ１がプレート電流設定信号Ｉｐｓｅｔ１を１割下回ったとき、警告信号を出力するようにしたが、検出信号Ｉｐｓ１が設定信号Ｉｐｓｅｔ１を下回った時点で、警告信号出力部１３が真空管Ｏｖの劣化特性から分析結果に影響を与える真空管Ｏｖの寿命時間を予測し、警告信号を出力するようにしてもよい。
【００２０】
また、比較増幅器１２に入力されるプレート電流検出信号Ｉｐｓ１およびプレート電流設定信号Ｉｐｓｅｔ１を判定信号として用いたが、比較増幅器１２の出力信号を判定信号として用いてもよく、出力信号が通常の制御範囲をはるかに逸脱した時、警告信号を出力するようにしてもよい。
さらに、前記両信号Ｉｐｓ１，Ｉｐｓｅｔ１をパソコンのプログラムにより信号処理し、警告信号を出力するようにしてもよい。
また、プレート電流の代わりにグリッド電流を真空管の寿命判定の検出信号として用いてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高周波誘導加熱炉用の高周波電源装置によれば、警告信号出力部により、検出信号Ｉｐｓ１および設定信号Ｉｐｓｅｔ１を比較して、検出信号Ｉｐｓ１が設定信号Ｉｐｓｅｔ１を下回ったとき、真空管Ｏｖの劣化特性から真空管Ｏｖの使用時間が寿命時間に達したことを判定して寿命末期警告信号を出力するようにしたため、真空管Ｏｖの寿命を予測することができると共に、真空管Ｏｖの劣化によるシステムダウンを未然に防止することができ、誘導加熱炉内の試料の成分の分析を確実かつ高精度に行うことができる。
【００２２】
特に、請求項２記載のようにすることにより、より早期に真空管Ｏｖの寿命を予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１の高周波誘導加熱炉用の高周波電源装置の回路図である。
【図２】  図１の真空管の劣化特性を示した図である。
【符号の説明】
１…高周波電源装置、５…整流部、６…高周波発振器、７…ワークコイル、８…直流電流検出部、９…制御部、１３…警告信号出力部、Ｏｖ…真空管、Ｉｐｓ１…プレート電流検出信号、Ｉｐｓｅｔ１…プレート電流設定信号。
【図１】
0004138937.tif 000002
【図２】
0004138937.tif 000003