JPH0648196U - 低周波誘導加熱電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】アルミダイカスト加工等において使用する溶湯
を供給する装置又はその合金等を加熱する装置におい
て、クリーンかつ好適な作業環境を保持して電源の高い
利用率の下で又はタンク回路のインピーダンスの整合に
よって、アルミニウム合金等を急速に溶解してその溶湯
をアルミ加工におけるアルミダイカスト機に供給し又は
前記合金を加熱する。 【構成】 アルミダイカスト加工処理等において使用す
る金属、合金等の加熱加工等の手段において、交流電流
が入力されそれを直流に変換するコンバータ部１１、前
記コンバータ部の出力の直流を交流に変換するトランジ
スタインバータ部１３、前記トランジスタインバータに
続いて設けられる複数のコンデンサを有するコンデンサ
部１４、前記トランジスタインバータ部のそのベース等
に周波数選択信号を出力しそして前記コンデンサ部のリ
レーに容量選択信号を出力する周波数容量設定部１５、
以上を備える。ＦＩＬＥ００５

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案はアルミダイカスト加工等において使用する溶湯を供給する装置又は その合金等を加熱する装置において、クリーンかつ好適な作業環境を保持して電 源の高い利用率の下で又はタンク回路のインピーダンスの整合によって、アルミ ニウム合金等を急速に溶解してその溶湯をアルミ加工におけるアルミダイカスト 機に供給し又は前記合金を加熱する等の低周波誘導加熱電源装置に関するもので ある。

【０００２】

【従来の技術】

従来、低周波誘導によってアルミ等の金属、合金の溶湯を供給するために使用 する低周波加熱等の発振器等を含む装置には（１）トランス式及び（２）ＳＣＲ 式があって、前者のトランスによる方法は図５に示すように、例えば変圧器１、 進相コンデンサ２、誘導コイル３等からなり、これは周波数５０／６０Ｈｚの商 用電源を用いるもので、入力端子４から供給される。その出力調整は前記変圧器 １のスライド調整により、又はタップ切り替えによりなされた。そして負荷整合 はコンデンサ２で行う。後者のＳＣＲによる方法は図６に示すように、逆並列に 接続された２個のサイリスタ５、進相コンデンサ６、誘導コイル７等からなって おり、入力端子８に電源を接続して前記調整は各サイリスタのゲート端子９によ って行われその負荷整合は前記と同様にコンデンサ６によりなされた。そしてそ のタンク回路には乱調波が流れた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、前記各方法は一般に各装置又は設備において個々に専用的な開発及び 設計を必要とするのでその費用面でコスト高となり、またその開発リスクも相当 に大きくなるという問題点があった。そして前記の各手段によって出力調整は可 能であっても、力率の改善に関してはその微調整に費用が嵩み望ましい電源の有 効利用ができなかった。 加えて、前者の方法においては前記のように出力調整用の変圧器を用いるので 装置設備は規模が比較的大型なものとなる。 一方、後者の方法では逆並列に接続されたサイリスタによる出力調整で回路に 形成される波形は乱調波形となるのでそのノイズ等の制約を受けるという大きな 欠点があった。

【０００４】 この考案の目的は上記問題点に鑑み、低周波誘導装置の製造等において個々的 な専用開発及び設計を大幅に削減して、広い出力調整の幅又は範囲を有して高い 力率の改善をもたらしそして電源を有効に利用し、比較的設備規模もそれ程不必 要に大型とならないで、低周波誘導装置を製造するために使用することのできる 低周波誘導加熱電源装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

この考案の低周波誘導加熱電源装置はアルミダイカスト加工処理等において使 用する金属、合金等の加熱加工等の手段において、交流電流が入力されそれを直 流に変換するコンバータ部、前記コンバータ部の出力の直流を交流に変換するト ランジスタインバータ部、前記トランジスタインバータに続いて設けられる複数 のコンデンサを有するコンデンサ部、前記トランジスタインバータ部のそのベー ス等に周波数選択信号を出力しそして前記コンデンサ部のリレーに容量選択信号 を出力する周波数容量設定部、以上を備えることに特徴を有するものである。

【０００６】

【作用】

この考案で使用する低周波誘導加熱電源装置の入力端子には、例えば５０／６ ０Ｈｚの三相商用電源を接続して、その出力端子には前記低周波誘導コイルを接 続する。前記商用電源から入力された三相交流は前記コンバータ及び前記平滑部 を経て完全な直流に変換される。前記インバータで前記マイクロプロセッサから 出力される周波数選択信号に基づき直流が或る特定の周波数の交流に変換される が、その周波数はコンデンサ及び前記低周波誘導コイルにより形成されるタンク 回路に基づいて決定されてる。前記低周波誘導コイルのコイルターン数は高周波 のそれに比較して一般に多く、例えば１００回前後は普通でその正確なコイルタ ーン数の管理は作業上においてかなり手数が掛かる。すなわち、この様に低周波 誘導コイルのコイルターン数が多いことに起因して、前記コイルターン数に少な くとも平均で±５％程度のバラツキが生じて、そのインダクタンスＬが変動する が、この場合インバータにより直接周波数ｆを調整することによってタンク回路 の整合の大幅な改善及び適切な微調整が得られ、そして前記整合のより粗い調整 は内蔵の可変コンデンサ部によりなされる。これらの各調整は別に設けられる周 波数設定器及び容量設定器で操作するのでその操作は容易である。

【０００７】

【実施例】

次に、この考案の低周波誘導加熱電源装置の一実施例をその図面を参照して以 下に詳細に説明する。図１はこの考案の低周波誘導加熱電源装置の一実施例を示 す回路ブロック図、図２は低周波誘導加熱電源装置のコンバータの一例を示す回 路図、図３は低周波誘導加熱電源装置のインバータの一例を示す回路図、図４は 低周波誘導加熱電源装置のコンデンサ部の一例を示す回路図、図５は従来技術に よる方法を示す図、図６は他の従来技術の装置を示す図である。 この考案の低周波誘導加熱電源装置は図１〜図４に示すように、インバータ１ ０はコンバータ部１１、平滑部１２、トランジスタインバータ部１３、可変コン デンサ部１４及び周波数容量設定部１５等を備えている。前記コンバータ部１１ は図２に示すように例えば複数のダイオード１６で形成される。即ち、三相交流 の場合では６個のダイオード１６を用いて、その入力端子１７から入力された商 用電源（５０／６０Ｈｚ、三相）１８を直流電力に変換する。前記平滑部１２は 並列に設けられた平滑コンデンサ１９及び望ましくは設けられそして直列状に設 けられる直流リアクトル２０等からなり、前記コンバータ部１１から出力された 直流に含まれているリップル分を除去し、又は吸収して直流電圧の変動を抑制す る。前記トランジスタインバータ１３は図３に示すように例えば複数のトランジ スタ２１から形成される。出力電力が単相の場合では例えばその４個が使用され る。各トランジスタ２１には望ましくはそのコレクタ端子とエミッタ端子の間に ダイオード２２が設けられる。前記トランジスタ２１の各ベース端子には周波数 選択信号が入力される。前記可変コンデンサ部１４は例えば複数のコンデンサ２ ４及びリレー２４で構成され、前記各コンデンサ２３と各リレー２４は直列に接 続される。前記リレー２４を下記のように入切して容量の調整がなされる。以上 によりリアクタンス分による力率の低下を防止する。即ち、前記低周波誘導用イ ンバータ１０と出力端子２５により接続される溶解部２６の誘導コイル２７のリ アクタンス分に起因する力率の低下を改善する。

【０００８】 前記周波数容量設定部１５は周波数設定器２８、容量設定器２９、Ａ／Ｄ（ア ナログ／デジタル）変換器３０、マイクロプロセッサ３１、メモリ３２及びパル ス幅変調器（ＰＷＭ）３３等を備えてなる。前記周波数設定器２７は可変抵抗器 を用いて構成され、可変ボリューム又はパラメータで設定又は調整される。この 周波数設定器２８の出力のアナログ値は前記Ａ／Ｄ変換器３０によりデジタル値 に変換される。次いでこのデジタル値はマイクロプロセッサ３１に転送され、そ してメモリ３２中のプログラムにより、対応する多数のパルス列を形成する。前 記パルス幅変調器３３は前記パルス列を正規の正弦波形に変換する。この出力は 前記トランジスタインバータ部１３のトランジスタ２１のベース端子に入力され る。容量設定器２９は例えば複数のキースイッチ３４を用いて形成される。その 出力は前記マイクロプロセッサ３１に送られ前記と同様にメモリ３２中の予め搭 載されているプログラムに基づいて信号が出力されコンデンサ部１４のリレー２ ４が操作される。

【０００９】 溶解部１１は詳細は図示しないが例えば被溶融材を取り囲むように形成された 誘導コイル２７を備えている。この誘導コイル２７には低周波電流が流される。 これによって交番磁束が発生して前記被溶融材中に電流が流れて比較的均一に熱 される。

【００１０】 この考案の低周波誘導加熱電源装置の操作について次ぎに説明する。まず、電 源スイッチがオンとなり、商用電源１８からの５０／６０Ｈｚの三相交流が入力 端子１７を経て前記コンバータ部１１に入りここで整流され、ついで前記平滑部 １２でその直流中のリップル分が除去される。前記トランジスタインバータ部１ ３で前記交流は標準では５０／６０Ｈｚに変換される。次ぎにコンデンサ部１４ を経て溶解部２６の誘導コイル２７に対して電力が出力される。上記において、 前記誘導コイル２７のコイルターン数の変動、即ちそのリアクタンス分の変動に よる回路インピーダンスの不整合は前記周波数設定部１５における周波数設定器 ２８の可変ボリュームを操作して実施する。前記周波数設定器２８の出力のアナ ログ値はＡ／Ｄ変換器３０でデジタル値となって前記マイクロプロセッサ３１に 入力される。ここでメモリ３２のプログラムにより対応するパルス波形が形成さ れ、ついでこれはパルス幅変調器３３により正規のサイン波に変換されて、そし て前記トランジスタインバータ部１３の各トランジスタ２１のベース端子に入力 される。以上のように周波数を微調整することによりタンク回路の完全な整合を 達成することができる。また容量設定器２９によって前記リレー２４を操作して コンデンサ部１４のコンデンサ２３を操作する。即ち、前記容量設定器２９の出 力は前記マイクロプロセッサ３１を経てコンデンサ部１４のリレー２４の制御に よりキャパシタンス値を粗く調整する。

【００１１】

【考案の効果】

この考案の低周波誘導加熱電源装置はアルミダイカスト加工処理等において使 用する金属、合金等の加熱加工等の手段において、交流電流が入力されそれを直 流に変換するコンバータ部、前記コンバータ部の出力の直流を交流に変換するト ランジスタインバータ部、前記トランジスタインバータに続いて設けられる複数 のコンデンサを有するコンデンサ部、前記トランジスタインバータ部のそのベー ス等に周波数選択信号を出力しそして前記コンデンサ部のリレーに容量選択信号 を出力する周波数容量設定部、以上を備えるものであるから、前記低周波誘導コ イルのコイルターン数が高周波のそれに比較して一般に多くて、例えば１００回 前後は普通でその正確なコイルターン数の管理が作業上においてかなり手数がか かっても、この様に低周波誘導コイルのコイルターン数が多いことに起因して、 前記コイルターン数に少なくとも平均に±５％程度のバラツキが生じてそのイン ダクタンスＬが変化しても、周波数ｆによりインバータを介して直接、発振周波 数を調整することによって、またリレー制御のキャパシタンスＣ力率の大幅な改 善又は整合が達成された。従って、例えばダイカスト機の金型等に供給する溶湯 を供給する装置の製造において使用すると、その加熱等の処理は高精度で温度が 一定となり高品質のダイカスト製品等を製造することができ、同時にその歩留り もよく、生産速度も高いので低コストによるその製造が可能である。その作業環 境は比較的高温にならず顕著に好適であり、エネルギの使用が高度に合理化され る等の産業上顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案における低周波誘導加熱電源装置の一
実施例を示す回路ブロック図である。

【図２】図１のコンバータの一例を示す回路図である。

【図３】図１のインバータの一例を示す回路図である。

【図４】図１の可変コンデンサ部の一例を示す回路図で
ある。

【図５】従来技術の装置を示す回路図である。

【図６】他の従来技術の装置を示す回路図である。

【符号の説明】

１０ 低周波誘導用インバータ １１ コンバータ部 １３ トランジスタインバータ部 １４ コンデンサ部 １５ 周波数設定部 ２７ 誘導コイル ２８ 周波数設定器 ２９ 容量設定器 ３０ Ａ／Ｄ変換器 ３１ マイクロプロセッサ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミダイカスト加工処理等において使
   用する金属、合金等の加熱加工等の手段において、交流
   電流が入力されそれを直流に変換するコンバータ部、前
   記コンバータ部の出力の直流を交流に変換するトランジ
   スタインバータ部、前記トランジスタインバータに続い
   て設けられる複数のコンデンサを有するコンデンサ部、
   前記トランジスタインバータ部のそのベース等に周波数
   選択信号を出力しそして前記コンデンサ部のリレーに容
   量選択信号を出力する周波数容量設定部、以上を備える
   ことを特徴とする低周波誘導加熱電源装置。