JPH10189234A - 誘導加熱装置 - Google Patents

誘導加熱装置

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JPH10189234A
JPH10189234A JP34700696A JP34700696A JPH10189234A JP H10189234 A JPH10189234 A JP H10189234A JP 34700696 A JP34700696 A JP 34700696A JP 34700696 A JP34700696 A JP 34700696A JP H10189234 A JPH10189234 A JP H10189234A
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JP
Japan
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coil
heating
reactor
core
inner core
Prior art date
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Pending
Application number
JP34700696A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuo Kato
光雄 加藤
Kazuya Tsurusaki
一也 鶴崎
Taketoshi Eguchi
剛敏 江口
Nobuo Iwama
信男 岩間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EGUCHI KOSHUHA KK
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
EGUCHI KOSHUHA KK
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by EGUCHI KOSHUHA KK, Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical EGUCHI KOSHUHA KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波電源の干渉なく、加熱コイルの形状を
変えることなく、加熱コイルごとに制御できる小型の誘
導加熱装置を提供する。 【解決手段】 複数個の加熱コイル1を1台の高周波電
源4に対して並列に接続し、各加熱コイル1に対して各
々ACリアクトル20を直列に接続したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属溶融炉、板材
加熱炉、焼入炉等の熱処理装置における誘導加熱装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】図6は、従来の金属溶融炉の一例を示し
ており、加熱対象物2である金属塊には、るつぼ6内に
て加熱コイル1の電流8に基づく電磁誘導作用によりジ
ュール熱が発生し、加熱溶融が行なわれる。この場合、
るつぼ6及び金属塊2は、導電体であり、高周波電流8
による高周波磁束にて導電体に電流が流れジュール熱が
発生する。なお、高周波電流は、商用周波数を直流に変
換するコンバータ部及び直流を高周波に変換するインバ
ータ部より構成される高周波電源(図示省略)と、この
後段の整合器(図示省略)との電源部から供給される。
また、加熱対象物2である金属塊が大型化したり、ま
た、加熱が大容量化するにつれて、るつぼ6の底部から
の放熱も無視できなくなり、このためるつぼ6の底部に
も加熱コイル7を備えている。更に、入熱量調整のため
には、るつぼ6の側壁部の加熱コイル1は分割された構
成となっている。
【0003】図7は薄板材の加熱炉を示しており、この
加熱対象物2である薄板材は、通常、加熱コイル1内を
連続的に通板することになる。加熱コイル1には、高周
波電源4、ケーブル5、整合器3を介して高周波電源が
供給され、この高周波電流により薄板2の内部に誘導電
流が流れジュール熱が発生する。この場合、整合器3
は、図6に用いるものも同様であるが、電源側と加熱コ
イル側とのインピーダンスを整合させて電力を効率的に
供給するもので、通常コンデンサが用いられている。板
材の品質の確保のためには、加熱炉での昇温度パターン
を変える必要があり、このため通板方向に沿って複数台
の加熱コイル1及び電源装置が設置されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く金属溶融炉
にしても板材加熱炉にしても、大型化すればする程ある
いは入熱量調整をして品質を向上させようとする程分割
コイルが必要不可欠となり、各加熱コイルが個別に加熱
制御されることになる。しかしながら、従来のものでは
次のような問題が生じている。 〈金属溶融炉の場合〉 るつぼ6の側壁部と底部の加熱コイル1と7とが分割
され、更に加熱コイル1自体も分割されており、各コイ
ルがそれぞれ個別の電源部にて制御される関係上、複数
台の高周波電源を同時に用いることになって、ある加熱
コイルにて発生した磁束が他の加熱コイルにも影響を及
ぼし、このため高周波電源が干渉して電源が動作しない
という事態が生ずる。
【0005】このため電源の干渉を除く方策として加
熱コイルを分割して配置することなく、一台の電源部に
て加熱コイルを直列に接続し、加熱量を分布させるため
図8に示すようにコイル形状等を各部で変えるようにも
できるが、加熱対象物の寸法等が様々に変化する場合に
は、その変化に対応することができない。
【0006】更に、一台の大容量電源に対して複数の加
熱コイルを並列に接続することも考えられるが、加熱コ
イルの電力制御は電源を構成するコンバータ部にて行な
われることになり、複数の加熱コイル全体にわたって電
力が変化するだけで個別の加熱コイルごとに変るわけで
はない。仮に一台の電源にて並列接続の加熱コイル(直
列コイルでも同様)の電力制御を個別に、やろうとする
場合には装置全体が複雑化してしまう。
【0007】また、電源の干渉を無くすべく加熱コイル
を離すことも考えられるが、図6に示す構成にて加熱コ
イルを離すことは無理があり、仮に離したとしても装置
の大型化は否めない。
【0008】〈板材加熱炉の場合〉各加熱コイルにて加
熱量を変える場合、図7に示す如く各加熱コイルは分割
されるが、各コイル各々高周波電源が設置されるので前
述の如き電源の干渉が生ずる。この干渉を除く方策とし
て加熱コイルを直列等にして一台の電源に接続する場
合、各加熱コイルの加熱量制御のためには複雑な装置が
必要となり、また加熱コイルどおしを離そうとする場
合、更にはシールド板9をコイル間に備える場合には装
置の大型化につながる。このことは前述の〈金属溶融炉
の場合〉と同様である。
【0009】本発明は、上述の問題に鑑み、電源の干渉
なく、装置が大型化せず、各加熱コイルごとに加熱量を
制御でき、しかも加熱コイル形状を変えることなく構成
した誘導加熱装置の提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明は、次の発明特定事項を有する。 (1) 一台の高周波電源に複数個の加熱コイルを並列
に接続し、しかも加熱各コイルに対応してACリアクト
ルを各々直列に接続したことを特徴とする。 (2) 上記(1)において、上記ACリアクトルは、
コイルを中心として内部コア及び外部コアからなり、内
部コアは上記コイル内挿入量を調整可能に移動でき、上
記内部コア及び外部コアは積層した電磁鋼板とし、内部
コア、外部コア、及びコイルを冷却するようにしたこと
を特徴とする。 (3) 上記(2)において、上記内部コア及び外部コ
アは、電磁鋼板の代りにフェライトにて作り、このフェ
ライトを冷却するようにしたことを特徴とする。
【0011】大型・大容量の誘導加熱装置において、各
加熱コイルの加熱量を制御すべく加熱コイルを並列に接
続し、この各コイルにACリアクトルを調整可能に接続
したものである。この場合、加熱コイルのインダクタン
スLは例えば半径a、長さl、単位長さの巻数n,aと
lとにより決まる常数kの円筒形ソレノイドコイルとし
たとき、L=kμπa2 ln2 にて表わすことができ、
式中透磁率μは、加熱コイル内に存在する物性に依存
し、コアがない場合は真空の透磁率μo で示され、コア
のように強磁性体が入るとμo の数百倍の値となる。し
たがって、コアの位置を変化させることによりインダク
タンスLを変えることとなる。つぎに、1個誘導加熱コ
イルの電気回路に着目し、インピーダンスZt は次のよ
うになる。 Zt ={(Zr +Zc 2 1/2 ここで Zr =Rr +jωLrc =Rc +jωLct ={(Rr +Rc 2 +ω2 (Lr +Lc 2
1/2r ;ACリアクトルの抵抗分 Rc ;加熱コイルの抵抗分 Lr ;ACリアクトルのインダクタンス Lc ;加熱コイルのインダクタンス ω=2πf f;加熱周波数 通常; ω(Lr +Lc )≫Rr ,Rc なので Zt ≒ω(Lr +Lc ) 加熱コイルに流れる電流Ic は、コイル間にかかる電圧
をVc とすると次式で表わせる。 Ic =Vc /Zt すなわち、リアクトルのインダクタンスLr を変えれば
コイル電流Ic を変えることが可能となり、誘導加熱に
よる加熱量を変えることにつながる。
【0012】
【発明の実施の形態】ここで、図1〜図5を参照して本
発明の実施の形態の一例を説明する。なお、図中、図6
〜図8に示す部分と同一部分は同一の符号を付す。図1
において、(a)は金属溶融炉(b)は板材加熱炉を示
す。これらの図において、コンバータ及びインバータ
(図示省略)を備えた高周波電源4は、コンデンサ3に
代表される整合器を経て互いに並列接続された複数個の
分割コイル1に接続されている。そして、各分割コイル
1には、それぞれ可変のACリアクトル20が接続され
ている。
【0013】ここで、ACリアクトル20は、図2に示
す構造を有し、このACリアクトル20のインダクタン
スを得るリアクトル用コイル25を中心としてその内側
に内部コア22が備えられ、外側に外部コア21が備え
られている。この内部コア22は、加熱損失を小さくす
べく電磁鋼板を積層して構成され、冷却を行なうべく積
層した所々に水冷板26を備えている。また、外部コア
21は、コイル25により生じた磁束が外部に漏れて磁
気抵抗にならないようあるいは外部導体の加熱を防止す
るため、磁束の通り道として備えられる。図3は内部コ
ア22及び外部コア21の形状を示すもので、ここでは
水冷鋼板28を設けている。
【0014】図2に戻り内部コア22は、内部コア移動
軸23に連結され、この軸23の回転により内部コア2
2のリアクトル用コイル25内への挿入量を調整できる
ようになっている。また、コア冷却用水冷板26には水
冷用水供給配管27が連通されている。なお、コア材と
して電磁鋼板の代りにフェライトコアを用いた場合に
は、内部コア22及び外部コア21双方共ブロック状と
し、内部に水を通して冷却する。すなわち、図3ではコ
アを電磁鋼板にて積層した例を示しているが、フェライ
トの場合は積層の必要なく、ブロックを用いることにな
る。そして冷却はブロック内に冷却用流路を通すように
すればよい。
【0015】一方、リアクトル用コイル25は、図4に
も示すように図2に示す内部コア22を囲むように上か
らみるとレーストッラック状に巻かれており、このコイ
ル25は、コイル自体である水冷中空管32、コイル冷
却用配管30、及び整合器3とコイル1との間に接続さ
れる電力接続板31から構成され、水冷中空管32は電
気を通す役割を有して導体にて形成されている。なお、
水冷中空管32の断面形状としては、角管以外の形状で
もよい。図4では上段に平面図、下段に側面図を示し、
図中左側部分と右側部分は別の変形例を示している。 〈具体例〉図2に示すACリアクトルにあって、負荷電
流3000A、入力電力250kwのものを製作し、コ
イル8ターンで45mm×10mmの角管を用いコイル
の大きさとして上からみて縦横約150mm×300m
mのレーストラック状とし、運転に当っては加熱周波数
3kHzとした。ここで、コイルに流れる電流による発
熱である銅損、及び内部コア及び外部コアの高周波によ
る発熱は、3000A通電時には銅損15kw、鉄損
1.5kwであり、内部コアを下げてインダクタンスを
大きくして1000Aとした場合銅損1.7kw鉄損1
4kwとなり、入力電力の6%程度の小さい値となって
いる。また、インダクタンス特性は、図5に示すように
内部コアを26mmから500mmまで変えた場合10
8μHから8μHまで変化できて、位置に対する曲線も
なめらかなものとなった。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように一台の電源にてコイ
ルを並列に接続し、各コイルにACリアクトルを調整可
能に配置したことにより、従来における電源の干渉がな
くコイルの形状を変えることなくまたコイルを離す等の
大型化もなくリアクトルの調整にて加熱量を大幅に制御
できた。また、リアクトル自体も銅損・鉄損が小さく、
インダクタンスの制御範囲が広い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例の簡略回路図。
【図2】ACリアクトルの一例の構成図。
【図3】コアの一例の構成図。
【図4】コイルの一例の構成図。
【図5】ACリアクトルのインダクタンス特性線図。
【図6】従来の金属溶融炉の構成図。
【図7】従来の板材加熱炉の構成図。
【図8】従来のコイル形状を変えた場合の構成図。
【符号の説明】
1 加熱コイル 3 整合器 4 高周波電源 20 ACリアクトル 21 外部コア 22 内部コア 23 内部コア移動軸 25 リアクトル用コイル 26 コア冷却用水冷板 28 水冷銅板 31 水冷中空管
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年2月10日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】ここで、ACリアクトル20は、図2に示
す構造を有し、このACリアクトル20のインダクタン
スを得るリアクトル用コイル25を中心としてその内側
に内部コア22が備えられ、外側に外部コア21が備え
られている。この内部コア22は、加熱損失を小さくす
べく電磁鋼板を積層して構成され、冷却を行なうべく積
層した所々に水冷板26を備えている。また、外部コア
21は、コイル25により生じた磁束が外部に漏れて磁
気抵抗にならないようあるいは外部導体の加熱を防止す
るため、磁束の通り道として備えられる。図3は内部コ
ア22及び外部コア21の形状を示すもので、ここでは
水冷板28を設けている。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】一方、リアクトル用コイル25は、図4に
も示すように図2に示す内部コア22を囲むように上か
らみるとレーストッラック状に巻かれており、このコイ
ル25は、コイル自体である水冷中空管32、コイル冷
却用配管30、及び整合器3とコイル1との間に接続さ
れる電力接続板31から構成され、水冷中空管32は電
気を通す役割を有して導体にて形成されている。なお、
水冷中空管32の断面形状としては、角管以外の形状で
もよい。図4では上段に平面図、下段に側面図を示す。 〈具体例〉図2に示すACリアクトルにあって、負荷電
流3000A、入力電力250kのものを製作し、コ
イル8ターンで45mm×10mmの角管を用いコイル
の大きさとして上からみて縦横約150mm×300m
mのレーストラック状とし、運転に当っては加熱周波数
3kHzとした。ここで、コイルに流れる電流による発
熱である銅損、及び内部コア及び外部コアの高周波によ
る発熱は、3000A通電時には銅損15k、鉄損
1.5kであり、内部コアを下げてインダクタンスを
大きくして1000Aとした場合銅損1.7k鉄損1
4kとなり、入力電力の6%程度の小さい値となって
いる。また、インダクタンス特性は、図5に示すように
内部コアを26mmから500mmまで変えた場合10
8μHから8μHまで変化できて、位置に対する曲線も
なめらかなものとなった。
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江口 剛敏 東京都大田区城南島二丁目4番3号 株式 会社江口高周波内 (72)発明者 岩間 信男 東京都大田区城南島二丁目4番3号 株式 会社江口高周波内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一台の高周波電源に複数個の加熱コイル
    を並列に接続し、しかも各加熱コイルに対応してACリ
    アクトルを各々直列に接続した誘導加熱装置。
  2. 【請求項2】 上記ACリアクトルは、コイルを中心と
    して内部コア及び外部コアからなり、内部コアは上記コ
    イル内挿入量を調整可能に移動でき、上記内部コア及び
    外部コアは積層した電磁鋼板とし、内部コア、外部コ
    ア、及びコイルを冷却するようにした請求項1記載の誘
    導加熱装置。
  3. 【請求項3】 上記内部コア及び外部コアは、電磁鋼板
    の代りにフェライトにて作り、このフェライトを冷却す
    るようにした請求項2記載の誘導加熱装置。
JP34700696A 1996-12-26 1996-12-26 誘導加熱装置 Pending JPH10189234A (ja)

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JP34700696A JPH10189234A (ja) 1996-12-26 1996-12-26 誘導加熱装置

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JP34700696A JPH10189234A (ja) 1996-12-26 1996-12-26 誘導加熱装置

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JPH10189234A true JPH10189234A (ja) 1998-07-21

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JP (1) JPH10189234A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008287890A (ja) * 2007-05-15 2008-11-27 Meidensha Corp 誘導加熱装置
JP2013054830A (ja) * 2011-09-01 2013-03-21 Toyo Seikan Kaisha Ltd 高周波誘導加熱装置及びフィルムラベル貼着装置
WO2016088301A1 (ja) * 2014-12-03 2016-06-09 東洋製罐株式会社 高周波誘導加熱装置及びフィルムラベル貼着装置
CN115955739A (zh) * 2022-12-06 2023-04-11 中国石油天然气集团有限公司 加热炉

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A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20000808