JPH01683A - 高周波加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ａ、産業上の利用分野 本発明は、発振用の真空管から高周波加熱用のコイル又
は電極板に電力を供給するようにして成る高周波加熱装
置の改良に関するものである。

ｂ、従来の技術 高周波加熱には誘導加熱と誘電加熱の２種があり、高周
波電力を高周波加熱用のコイル又は電極板に供給する発
振管として真空管が通常用いられる。

第４図は、この種の従来の真空管式高周波誘導加熱装置
を示すものであって、同図において、１は三相商用電源
端子、２はタイトランス、３ａ、３ｂは電源投入スイッ
チ、４は変圧器、５は商用電源の導通角を変化させるた
めに電源投入スイッチ３ｂと変圧器４の１次側の間に挿
入されたサイリスクスタック、６は変圧器４の２次側出
力を直流電圧に整流する整流器、７は整流器６からの直
流電圧（アノード直流電圧）を高周波電圧に変換する真
空管（発振管）、８は真空管７の動作点を決める自己バ
イアス用グリッド抵抗器、９は真空管７より高周波電力
が供給される高周波誘導加熱コイル、１０は被加熱物、
１１は整流器６から真空管７のアノードに供給されるア
ノード直流電圧を一定に制御するために所定のゲートパ
ルスを前記サイリスクスタック５に出力する制御回路、
１２はポテンシヨメータである。

この装置にあっては、真空管７のアノード電圧供給源で
ある変圧器４の１次側に、サイリスクスタック５を構成
するサイリスタＳＣＲを挿入し、制御回路１１の働きに
よりサイリスタＳＣＲのゲート信号の位相角を変化させ
、これにより真空管７のアノード直流電圧Ｅ、を変化さ
せるようにしていた。

すなわち、この場合、上述のサイリスクスタック５を構
成するサイリスタＳＣＲのゲートパルス位相角をαとし
、最大アノード直流電圧をＥｏとすると、アノード直流
電圧Ｅ、は次式で示される。

Ｂ、　＝　Ｅ、ｃｏｓ　ａ　　　　（Ｑ≦α≦−）Ｅｂ
＝ｔ！ｏ　（１＋ｃｏｓ（ｃｒ　＋−））一方、商用電
源の力率Ｐｆは次式で示される。

ことにより、真空管７の出力電力を最大値から零まで変
化させることができる。具体的に述べれば、が高く制御
され、また□≧α〉０の場合には第り ６図に示すようにアノード電圧が低（制御される。

さらに、制御回路１１ヘフイードバツクする信号の種類
に応じて、定電圧、定電流、定温度制御が可能である。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上述の如き従来の装置にあっては、商用
三相電源電圧が３．３ｋＶ又は６．６ｋＶになると、サ
イリスクスタック５の耐圧の関係で、その商用三相電源
電圧を４４０ｖに降下させるためにタイトランス２を設
ける必要があった。そのため、タイトランス２の設置の
ためのスペースを要し、装置が大型化していた。　また
、変圧器４の１次側にサイリスクスタック５を挿入して
いるため必要電流容量は１００Ａ〜５００Ａと大きく、
従って大電力化に伴いコストアップとなっていた。しか
も、発熱量が多いため、放熱対策を施す必要があった。

その上、力率ｐ、が０．９５５から零付近まで悪くなり
、パワーファクターに問題があった。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、３．３ｋＶ又は６．６ｋＶの三相商用
電源電圧を用いる場合にもタイトランスを必要とせず、
必要電流容量が小さ（かつ発熱量も少ないため特別な放
熱対策を施す必要がなく、しかも力率の劣化を来たすこ
とのない真空管式の高周波加熱装置を提供することにあ
る。

ｄ１問題点を解決するための手段 上述の問題点を解決するために、本発明では、発振用の
真空管から高周波加熱用のコイル又は電極板に電力を供
給するようにして成る高周波加熱装置において、前記真
空管のグリッドにカットオフバイアスを任意の周期毎に
印加する制御手段を設け、前記制御手段にて前記真空管
の発振時間と発振停止時間との比率を変化させることに
よって前記高周波加熱用のコイル又は電極板に供給され
る電力を制御するようにしている。

以下、本発明の一実施例に付き第１図〜第３図を参照し
て説明する。

第１図は本発明を適用した高周波誘導加熱装置の回路構
成を示すものであって、本例においては、三相商用電源
端子２０からの三相電源（３，３ｋＶ又は６．６ｋＶ等
）が電源投入スイッチ２１を介して変圧器２２に直接供
給され、さらにこの変圧器２２の出力が整流器２３を介
して発振用の真空管２４のアノード（プレート）に供給
されるようになっている。なお、変圧器２２と整流器２
３との間及び整流器２３と真空管２４のアノードとの間
には、異常電圧発生防止用の保護回路２５．２６がそれ
ぞれ配設されている。

そして、上述の真空管２４のアノードはブロッキングコ
ンデンサＣＩを介して、結合コイルＬ１及び高周波誘導
加熱用コイルＬ８の直列回路とコンデンサＣ鵞との並列
共振回路２７に接続されている。一方、真空管２４のグ
リッドには結合コイルＬ２．抵抗Ｒ及びトランジスタモ
ジュール２８が直列接続されており、前記コイルし、及
び抵抗Ｒの中点と真空管２４のカソードとの間にコンデ
ンサＣ１が接続されている。そして、既述の結合コイル
Ｌ１．Ｌｓは互いに電磁結合されており、アノード同調
形発振回路が構成されている。

また、ブロッキングコンデンサＣＩと並列共振回路２７
との間に高周波電圧倍率器２９が接続されており、この
倍率器２９から得られる電圧信号Ｖｔ　（分圧信号）が
電子制御回路３０に供給されるように構成されている。

そして、この電子制御回路３０からは、前記電圧信号Ｖ
Ｉおよびポテンショメータ３１から得られる電圧信号ｖ
２に基いて、所定の制御信号が、前記トランジスタモジ
ュール２８を構成する電界効果トランジスタＴＲ＋、Ｔ
Ｒｚのゲートにそれぞれ供給されるようになっている。

さらに、前記抵抗Ｒとトランジスタモジュール２８との
中間点にはバイアス電源回路３２から所定の負電圧が供
給されている。

次に、上述の如き構成の高周波誘導加熱装置の動作に付
き述べる。

まず、電源投入スイッチ２１がＯＮ状態に切換えられる
と、三相商用電源端子２０から２２０Ｖ、　４００Ｖ、
　３．３ｋＶ、　６．６ｋＶ（三相、　５０／６０　Ｈ
ｚ）のうちの適当な電源が変圧器２２にて昇圧されて整
流器２３に供給される。この整流器２３からは、例えば
１０ｋＶ〜１５ｋＶ程度の直流電圧が真空管２４のアノ
ード電圧として出力され、真空管２４のアノードには所
定の直流電圧が供給される。

高周波誘導加熱を行なわない場合には、トランジスタモ
ジュール２８の電界効果トランジスタＴＲ１，ＴＲ冨は
ＯＦＦ状態の下に置かれる。このため、バイアス電源回
路３２から負の出力電圧（例えば、−２ｋＶ〜−３ｋＶ
）が真空管２４のグリッドにカットオフバイアスとして
印加され、これに伴い、発振素子としての真空管２４は
カットオフ状態となり、発振しない、従って、高周波誘
導加熱コイルＬ２に高周波電流が流れず、被加熱物３３
は高周波誘導加熱されない。

一方、高周波誘導加熱時には、まず始めにトランジスタ
モジュール２８のトランジスタ”Ｒ＋、ＴＲｚが共にＯ
Ｎ状態に切換えられ、以後は電子制御回路３０からの出
力信号に基いて０Ｎ−ＯＦＦ切換制御が周期的になされ
る。すなわち、加熱開始指令に伴い電界効果トランジス
タＴＲ，、ＴＲ，が導通すると、バイアス電源回路３２
の出力端子がアースされるので、真空管２４は発振を開
始し゛、これに伴って高周波誘導加熱コイルｔｚに高周
波大電流が流れ、被加熱物３３が高周波誘導加熱される
。この際、高周波電圧倍率器２９から一定値の出力電圧
Ｖｌが電子制御回路３０に供給され、この信号Ｖ。

とポテンショメータ３１にて予め設定された電圧信号Ｖ
ｇとに基いて所定の周波数の信号が電子制御回路３０内
の電圧制御発振器から出力される。具体的には、ポテン
ショメータの電圧Ｖ！を大きくすると、前記電圧制御発
振器からより高い周波数の信号が出力され、またこの電
圧Ｖ、を小さくすると、前記電圧制御発振器からより低
い周波数の信号が出力される。そして、この電圧制御発
振器からの周波数信号が電子制御回路３０内のワンシッ
ットマルチバイブレータに供給され、このワンシッット
マルチバイブレータに前記周波数信号が入力される毎に
所定巾Ｔ＋　（第２図（Ａ）及び第３図（Ａ）参照）の
パルス信号が１つだけ出力されてトランジスタモジュー
ル２８の電界効果トランジスタＴＲ，、ＴＲ，のゲート
に供給される。これに伴い、パルス期間Ｔ、中は前記ト
ランジスタＴＲ＋、ＴＲｇがＯＮ状態に切換えられるた
め、真空管２４が発振状態となる。

そして、この期間Ｔ、の経過後は、後続のワンシッット
パルス信号が供給される迄の期間Ｔｘ　（第２図及び第
３図参照）は、トランジスタＴＲ＋、ＴＲｇがＯＦＦ状
態に切換えられ、真空管２４のグリッドバイアス電源回
路３２からカットオフバイアスが印加されるため、真空
管２４は発振を停止する。従って、真空管２４は電子制
御回路３０からの出力信号に基いて、発振状態と発振停
止状態とが所定の周期で繰り返される。

なお、本例においては、ポテンショメータ３１を調整す
ることによって、前記期間Ｔ２を任意に変更することが
可能である。

ここで、真空管２４の発振時間をＴい発振停止時間を↑
２とすると、平均高周波出力Ｐは、？。

（但し、Ｐ、はＴ！−０の時の出力電圧）となる。

因に、第２図に示すように？＋　−１ｍｓ、　Ｔｔ　−
１０ａＳとすると、 であり、また第３°図に示すように、Ｔ＋　−１＋＊５
ＳＴｚ　−１ｍ５とすると、 となる。

このように、真空管２４の発振時間Ｔ、を一定とし、発
振停止時間ｒｚを変化させることにより平均高周波出力
Ｐを制御することができる。なお、これに限らず発振停
止時間Ｔ２を一定とし、電子制御回路３０から出力され
るワンショットパルスのパルス巾を変更して発振時間Ｔ
、を変えることにより、或いはこれら両方を変えること
により、発振時間Ｔ１と発振開始の周期Ｔｍ　（第２図
参照）との比すなわちデユーティファクターを変えれば
、平均高周波出力Ｐを任意に設定することが可能である
。

以上、本発明を高周波誘導加熱装置に適用した場合に付
き述べたが、本発明は、これに限らず、一対の電極板間
に誘電体を挟んで誘電加熱するようにした高周波誘電加
熱装置にも適用可能であることは言う迄もない。

ｅ０発明の効果 以上の如く本発明は、発振用の真空管のグリッドにカッ
トオフバイアスを任意の周期毎に印加する制御手段を設
けて、この真空管の発振時間と発振停止時間との比率を
変化させることにより高周波加熱用のコイル又は電極板
に供給される電力を制御するようにしたものであるから
、従来のようにサイリスクスタックを用いてサイリスタ
のゲートの位相角を変える方式を採る必要がなくなり、
従って商用源電圧が３．３ｋＶ又は６．６ｋＶになって
もタイトランスを設ける必要がない、また、上述の制御
手段の動作電流は小さな電流（例えば実施例において、
トランジスタモシール２８の必要電流容量はＩＡ〜５Ａ
）であり、発熱量も少なくて済むため、特別な放熱対策
を施す必要がない、このため、高周波加熱装置の小型化
及びコストダウンを図ることが可能となる。

しかも、サイリスタのゲート信号の位相角を変えるよう
な手段を採ることなしに電力調整を行なうようにしてい
るので、入力力率Ｐ、が、０．９５５以下に悪（なるこ
とがな（、また高調波成分の増加を来たすこともない、
従って、工場内はもとより、商用電源の他の需要家へ悪
影響を及ぼすおそれがなく、実用性に富んだ高周波加熱
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を説明するためのも
のであって、第１図は本発明に係る高周波誘導加熱装置
の回路構成図、第２図（＾）及び第３図（＾）は真空管
のグリッドに印加されるカントオフバイアスをそれぞ糺
示すパルス波形図、第２図（Ｂ）及び第３図（Ｂ）は真
空管の発振時間Ｔｔと発振停止時間Ｔ８との関係をそれ
ぞれ示す出力波形図、第４図〜第６図は従来の高周波誘
導加熱装置を説明するためのものであって、第４図は高
周波誘導加熱装置の回路構成図、第５図はサイリスタの
ゲート信号の位相角αを電圧を示す図である。 ２０・・・三相商用電源端子、　　２２・・・変圧器、
２３・・・整流器、　　　　　　　２４・・・発振用の
真空管、２８−）ランリスクモジェール、 ２９−・・高周波電圧倍率器、　　３０−・・電子制御
回路、３１・・・ポテンシヨメータ、 ３２・・・バイアス電源回路、　　３３・・・被加熱物
、Ｌｓ−Ｌｓ　””結合コイル、 Ｌ　ｚ　”’高周波誘導加熱コイル。 第２図 （Ａ） 第３図 （Ｂ） （Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発振用の真空管から高周波加熱用のコイル又は電極板に
   電力を供給するようにして成る高周波加熱装置において
   、前記真空管のグリッドにカットオフバイアスを任意の
   周期毎に印加する制御手段を設け、前記制御手段にて前
   記真空管の発振時間と発振停止時間との比率を変化させ
   ることによって前記高周波加熱用のコイル又は電極板に
   供給される電力を制御するようにしたことを特徴とする
   高周波加熱装置。