JPH05144909A - 直接通電加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被処理物に直接電流を流して加熱し、焼結や
熱処理を行う直接通電加熱装置における１次電源の変動
の影響を受けないようにする。 【構成】 １次電源が供給されるスイッチング素子の出
力を検出し、この検出結果が装置本体の出力を調節する
調節手段の指令値に一致するようにスイッチング素子の
点弧角を制御する点弧角制御手段の制御を行なう定電圧
制御手段を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被処理物に直接電流
を流して加熱し、焼結や熱処理を行う直接通電加熱装置
に関する。

【０００２】

【従来技術】従来より、熱処理炉などの加熱装置におけ
る加熱方式として抵抗加熱方式が採用されている。この
方式においては、被処理物を雰囲気温度で加熱するの
で、温度の計測・制御を比較的容易に行うことができ、
また、雰囲気や被処理物の内部部材の熱容量が大きいこ
とから、加熱時における電力の変動が直ちに被処理物の
温度が変動しないという利点を有している。

【０００３】一方、抵抗加熱方式の他に直接通電による
加熱方式がある。この直接通電加熱方式の場合は、被処
理物の温度計測が困難であるので、加熱装置を定電力又
は定電流制御で運転し、供給する電力により間接的に被
処理物の温度を制御する。ここで、図６は直接通電加熱
装置の加熱電源の概略構成を示すブロック図である。こ
の図に示すように、点弧回路１は調節計２から出力され
る出力指令値Ｓｃを入力し、この値に基づいてサイリス
タ３の点弧角を半周期毎に制御し、出力調整を行う。こ
の場合、上記出力指令値Ｓｃとは、定電力又は定電流制
御を行っているときに電力値又は電流値が設定された値
に一致するようにサイリスタ３の出力を変化させるため
の信号である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した直
接通電加熱方式においては、被処理物に供給している電
力又は電流値に基づいて温度制御を行なうようにしてい
るが、供給する電力の変動が直ちに温度変動につながる
ことから、負荷変動や１次電源変動などの外乱要因によ
り、その安定度を保つことは困難であるという問題があ
った。この場合、負荷変動は一般的に緩やかな変化であ
るので、調節計２による調節により対応することができ
る。しかし、１次変動は一つの工場内に設置されている
溶接機、電気炉、クレーンなどの大電力を必要とする機
器の動作状態によって生じるので、調節計２による対応
は困難である。図７に１次電源変動による出力変動の様
子を示す。なお、この図において符号αは点弧角であ
る。

【０００５】この発明は上述した事情に鑑みてなされた
もので、１次電源の変動の影響を受けることがない直接
通電加熱装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、装置本体の
出力を調節するための調節手段と、１次電源が供給され
るスイッチング素子と、前記調節手段から出力される指
令値に基づいて前記スイッチング素子の点弧角を制御す
る点弧角制御手段とを具備する直接通電加熱装置におい
て、前記スイッチング素子の出力を検出し、この検出結
果が前記調節手段の指令値に一致するように前記点弧角
制御手段を制御する定電圧制御手段を具備することを特
徴とする。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、１次電源が変動すると、ス
イッチング素子の出力が調節手段から出力される指令値
に一致するように点弧角制御手段が制御される。したが
って、１次電源変動が除去されるので、常に安定した電
力又は電流が負荷に供給される。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例につ
いて説明する。図１はこの発明の一実施例である直接通
電加熱装置の概略構成を示すブロック図である。この図
において、１は従来より使用されている調節器で、加熱
装置本体の出力（電力又は電流）Ｓｈが供給される。こ
の調節計１はＰＩＤ制御の出力を指令値信号Ｓｃとして
定電圧制御回路２に供給する。定電圧制御回路２はサイ
リスタ３の出力Ｓｓが指令値信号Ｓｃに一致するように
ＰＩＤ制御を行ない、その出力を点弧角制御回路４へ供
給する。この場合、定電圧制御回路２は調節計１の応答
速度に比べて高速度の制御を行なうことができる回路構
成になっている。

【０００９】点弧角制御回路４は定電圧制御回路２の出
力に基づいてゲート信号Ｓｇを生成し、スイッチング素
子としてのサイリスタ３のゲートへ供給する。なお、こ
の実施例においては、加熱装置本体の出力Ｓｈとサイリ
スタ３の出力Ｓｓを敢えて別々に表記にしたのは、実際
の直接通電加熱装置では加熱装置の出力Ｓｈが必ずしも
サイリスタ３の出力Ｓｓとはならないからである。例え
ば、サイリスタ３の後段に降圧トランスを介して大電流
を取り出す場合などでは明らかに加熱装置の出力Ｓｈと
サイリスタ３の出力Ｓｓは一致しない。

【００１０】このような構成の直接通電加熱装置におい
て、１次電源Ｖｉｎが変動すると、その変動が定電圧制
御回路２によって検知され、サイリスタ３の出力Ｓｓが
指令値信号Ｓｃに一致するように点弧角制御回路４によ
ってサイリスタ３の点弧角が制御される。ここで、指令
値信号Ｓｃとサイリスタ３の出力Ｓｓとの間には、１次
電源Ｖｉｎ変動の外乱に関係なく図２に示すような関係
が成立する。この場合、指令値信号Ｓｃとサイリスタ３
の出力Ｓｓの関係はに示す直線である必要はなく、
のような曲線の関係であっても良い。つまり、１次電源
Ｖｉｎが変動しても指令値信号Ｓｃが一定値であれば、
サイリスタ３の出力Ｓｓが一定に保たれていれば良い。

【００１１】このように、定電圧制御回路２を設けてサ
イリスタ３の出力Ｓｓが調節計１の設定値になるように
制御するので、装置本体の出力端（負荷端）で検出され
る電力値又は電流値に基づく制御（調節計１による制
御）には、１次電源Ｖｉｎの変動による悪影響が及ば
ず、安定した加熱が可能になる。

【００１２】ここで、図３は、ＡＣ２００Ｖ、５０Ｈｚ
の単相の１次電源を入力し、加熱装置出力定格としてＡ
Ｃ１０Ｖ、３５００Ａ、５０Ｈｚを出力する直接電流加
熱装置であり、出力電力を定電力制御する。この図にお
いて、サイリスタの出力が電圧変換器により調節計が出
力する指令値信号と同レベルの直流信号に変換され、さ
らに定電圧制御回路にてこれらの信号が一致するように
ＰＩＤ制御が行われる。

【００１３】図４はこの加熱装置の出力電圧を示す波形
図であり、図５図は従来の加熱装置における出力電圧を
示す波形図である。これらの図からわかるように、加熱
装置は従来の加熱装置に比べて１次電源の変動を受けて
いないのがわかる。なお、この場合、負荷としてダミー
抵抗を用いているので負荷変動は生じない。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の直接通電
加熱装置によれば、スイッチング素子の出力が調節手段
の指令値に一致するように、スイッチング素子の点弧角
を制御するようにしたので、以下に示す効果を奏でる。 （イ）安定した定電力制御又は定電流制御が可能とな
り、常に再現性のある被処理物の加熱処理が可能とな
る。 （ロ）１次電源の質を考慮する必要が無く、１次側に安
定化電源など高価な機器を用意する必要がない。 （ハ）従来の加熱装置に追加改良が可能で安価な改造追
加費用で良質の加熱制御を得ることができる。 （ニ）広範囲の種類の電源回路に適用が可能である。

【００１５】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である直接通電加熱装置の
概略構成を示すブロック図である。

【図２】出力指令信号とサイリスタ出力電圧との関係を
示す図である。

【図３】実際の直接通電加熱装置の構成を示すブロック
図である。

【図４】図３における直接通電加熱装置の出力を示す波
形図である。

【図５】従来の直接通電加熱装置の出力を示す波形図で
ある。

【図６】従来の直接通電加熱装置の概略構成を示すブロ
ック図である。

【図７】従来の直接通電加熱装置の問題点を説明するた
めの波形図である。

【符号の説明】

１ 調節計 ２ 定電圧制御回路 ３ サイリスタ（スイッチング素子） ４ 点弧角制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置本体の出力を調節するための調節手
   段と、１次電源が供給されるスイッチング素子と、前記
   調節手段から出力される指令値に基づいて前記スイッチ
   ング素子の点弧角を制御する点弧角制御手段とを具備す
   る直接通電加熱装置において、前記スイッチング素子の
   出力を検出し、この検出結果が前記調節手段の指令値に
   一致するように前記点弧角制御手段を制御する定電圧制
   御手段を具備することを特徴とする直接通電加熱装置。