JPS621017A - 加熱電源装置 - Google Patents

加熱電源装置

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JPS621017A
JPS621017A JP13889385A JP13889385A JPS621017A JP S621017 A JPS621017 A JP S621017A JP 13889385 A JP13889385 A JP 13889385A JP 13889385 A JP13889385 A JP 13889385A JP S621017 A JPS621017 A JP S621017A
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thyristor
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loads
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Seiichi Kumon
公文 誠一
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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は多結晶半導体素子などの負性抵抗負荷を加熱
するための加熱電源装置に関する。
〔従来の技術〕
第5図は例えば特開昭58−146435号公報に示さ
れた従来の加熱電源装置を示す回路図であり、図におい
て、1はタップ付変圧器、2,3゜4.5は変圧器1の
2次コイルの各タップに接続し念逆並列サイリスタユニ
ット、14,15,16゜17は負性抵抗負荷である多
結晶半導体負荷(以下負荷という〕、18は電磁接触器
、19 、2 Q。
21.22は2次コイルに上記負荷14〜17をそれぞ
れ接続した高電圧平衡変圧器である。また、23.24
.25.26は逆並列サイリスタユニット3〜5と負荷
14〜17との間に入れた平衡変圧器である。
次に動作について説明する。
多結晶半導体負荷としての負荷14〜17は加熱による
成長過程で抵抗値が徐に低下する負性抵抗特性を持つ。
このため、加熱初期には抵抗値が高く、高電圧かつ小電
流の電力を必要とする。従って、電磁接触器18および
逆並列サイリスタユニット2を先ずオンにし、高電圧平
衡変圧器19〜22に電圧を印加し、これにより負荷1
4〜1Tに高電圧、小電流の電源を供給する。
こうすると、負荷14〜17は徐々に加熱されて結晶が
成長し、これらの抵抗値が徐々に低下していく。そして
、この抵抗値の低下に従って、サイリスタユニット2を
スイッチ制御することにより、成長度合に応じた大きさ
の電流を負荷14〜17に供給していく。このため、負
荷電圧が徐々に低下し、力率が悪化してしまうことにな
る。
そこで、この力率の低下を改善するため、電磁接触器1
8および逆並列サイリスタユニット2をオフにし、逆並
列サイリスタユニット3〜5t−順次オフからオンに切
換えていく。これにより、平衡変圧器23〜26を介し
て負荷14〜17に電流バランスをとりながら低電圧が
供給され、力率が改善される。このようにして、負荷が
加熱成長されるにしたがい力率が悪化していくのを、逆
並列サイリスタユニット2〜5を低電圧側に順次切換え
ていくことによって改善し、最終的に負荷14〜17に
大電流が流れるまで結晶を成長させる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の加熱電源装置は以上の様に構成されているので、
高圧タップでは小電流でよいが、低圧タップになると大
電流が必要となるため、タップ付変圧器は特殊なものと
なること、高電圧平衡変圧器19〜22や平衡変圧器2
3〜26などの変圧器が負荷14〜17の数に応じて必
要となり、大形で重量が重くなるほか、運搬、設置など
が行いにくいこと、交流により通電するため線路と負荷
のインダクタンスおよびキャパシタンスの影響により通
電条件が変わり、負荷の加熱制御が高精度に行えないこ
となどの問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消する為になされた
もので、タップ付変圧器1.高電圧平衡変圧器19〜2
2.平衡変圧器23〜26などを使用せず、小形、軽量
な負荷切替スイッチを使用することによって、力率を改
善でき、しかも直流通電ができる加熱電源装置を得るこ
とを目的とする。
c問題点を解決するための手段〕 この発明にかかる加熱電源装置は、電源変圧器に複数の
サイリスタ整流器を接続し、これらの各サイリスタ整流
器のそれぞれに負性抵抗負荷を接続し、上記各サイリス
タ整流器と各負性抵抗9荷とを結ぶ回路中に負荷切換用
半導体スイッチを設けて、上記サイリスタ整流器のit
eは複数に対して上記各負性抵抗負荷を直列または並列
あるいは直並列に切換接続できるような構成としたもの
である。
〔作用〕
負荷切換用半導体スイッチは、各サイリスタ整流器に接
続した負荷を、直列ま几は並列あるいは直並列接続する
ように切換接続することができるので、通電加熱による
負荷抵抗値の低下に応じて、負荷の直列接続数を増加さ
せ、直流出力電圧の上昇を図・ることにより、力率改善
しながら高圧小電流から低圧大電流までの電力を負性抵
抗負荷に効率良く供給するように作用する。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図に2いて、1は4巻線変圧器、2,3゜4.5は4巻
線変圧器1の2次コイルに接続したサイリスタ整流器、
14,15,16.17はサイリスタ整流器2〜5のそ
れぞれに接続した負性抵抗負荷、6,7,8,9,10
,11.12゜13は上記サイリスタ整流器2〜5と負
性抵抗負荷14〜17とを結ぶ回路(線路)中に接続し
た半導体スイッチとしてのサイリスタスイッチである。
次に動作を第2図、第3図および第4図について説明す
る。なお、同図に2いて、破線は電流方向を示し、サイ
リスタのうち黒塗りしたものは通電状態を、白く抜いた
ものは非通電状態を示す。
17!(、負荷14〜11は負性抵抗特性をもつため1
通電初期には高圧小電流が必要となり、Jt終通電時に
は低圧大電流が必要となる。
よって、通電初期時は負荷を並列に、最終時には直列に
接続すれば、変圧器1より見た負荷はほぼ一定となる。
まず1通電初期時においてはサイリスタスイッチ7.1
1.12  をオンにすると、サイリスタ整流器2,3
,4.5が直流電流を出力し、第2図の破線が示す通電
ループで、負荷14〜1Tに高電圧小電流を通電する。
このとき負荷14〜17はサイリスタスイッチ7.11
.12を介して各サイリスタ整流器2〜5にそれぞれ独
自に接続されている。負荷14〜11の結晶が成長し。
抵抗が下がるに従い、サイリスタ整流器2〜5が図示し
ない電流制御回路により電流を調整し、負荷に見合った
電流を通電してゆくが、直流電圧が下がるため力率が悪
化していく。そこで力率がある値になったところで中期
通電に移る。中期通電では、サイリスタスイッチ8,1
1.13をオンにする。するとサイリスタ整流器2,4
が直流電流を出力し、第3図の破線が示す通電ループで
、負荷14〜17に電流を通電する。このとき、負荷1
4.15と負荷16.17が各1のサイリスタ整流器2
と4にそれぞれ直列に接続され、これらの2つの直列接
続負荷が並列に接続されるのでサイリスタ整流器2,4
の直流出力電圧が初期通電終了時の2倍となり、力率が
改善される。こうして5さらに負荷14〜17の結晶が
成長するに従い、初期通電の場合と同様にサイリスタ整
流器2.4が図示しない電流制御回路により電流を調整
し、直流電圧が下がるため力率が悪化していく。
そこで力率がある値になったところで最終通電に移る。
最終通電では、サイリスタスイッチ6.9゜10.13
をオンにする。するとサイリスタ整流器2,4が直流電
流を出力し、第4図の破線が示す通電ループで、負荷1
4〜17に電流を通電する。このとき、負荷14〜17
はすべて直列に接続されるのでサイリスタ整流器2,4
の直流出力電圧が中期通電終了時の2倍となり、力率が
改善される。f念、サイリスタ整流器2と4が並列運転
されるので、中期通電時の2倍の電流が出力できる。
この様に、3段階の通電パターンを作り、力率を改善し
ながら高電圧小電流より低電圧大電流を発生し、多結晶
半導体を加熱成長させることができる。また、通電パタ
ーンの切換えは、サイリスタスイッチ6〜13とサイリ
スタ整流器2〜5の選択的切換動作によって行なわれる
ので、切換えスピードが早く、この切換えに時間が長く
かかり負荷が冷えてしまうなどということがないほか。
電圧および電流調整にサイリスタを使用しているため、
小形、軽量、メンテナンスフリーである。
4巻線変圧器1を使用しているので省スペースの効果が
大である。
なお、上記実施例では、4巻線変圧器を使用する場合に
ついて説明したが、二巻緑変圧器を3台使用し几り、三
巻線変圧器1台と二巻緑変圧器を1台使用したりしても
よく、上記実施例と同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、複数のサイリスタ整
流器訃よび半導体スイッチの選択的動作によって、上記
各サイリスタ整流器に接続し念それぞれ食性抵抗負荷を
直列または並列あるいは直並列のいずれかに切換え接続
するように構成したので、上記負荷の加熱に伴って簡単
な構成にて直流電圧を高く設定でき、力率改善ができる
ほか、特殊なタップ付変圧器重量の平衡変圧器を用いる
ことなく、小形、軽量、および占有空間が小さい加熱電
源装置を安価に得ることができる。また。
負荷にII流電力を供給でき、線路や負荷のインダクタ
ンスやキャパシタンスによる影響を受けずに、高精度制
御可能な加熱電源装置を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による加熱電源装置の回路
図、第2図は第1図に2いて初期通電時の通電ループを
示す回路図、第3図は同じく中期通電時の通電ループを
示す回路図、第4図は同じく最終通電時の通電ループを
示す回路図、第5図は従来の加熱電源装置の回路図であ
る。 1は電源変圧器、2,3,4.5はサイリスタ整流器、
6,7,8,9,10,11.12.13は半導体スイ
ッチ% 14,15,16,1γは負性抵抗負荷。 なp、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 特許出願人  三菱電機株式会社 (外2名)− 第1図 1:4巻線変圧器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電源変圧器に接続した複数のサイリスタ整流器と
    、これらの各サイリスタ整流器のそれぞれに接続した負
    性抵抗負荷と、上記各サイリスタ整流器と各負性抵抗負
    荷とをそれぞれ結ぶ回路中に接続されて、上記サイリス
    タ整流器の1または複数に対して上記各負性抵抗負荷を
    直列または並列あるいは直並列接続する負荷切換用半導
    体スイッチとを備えた加熱電源装置。
  2. (2)負荷切換用半導体スイッチをサイリスタスイッチ
    としたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の加
    熱電源装置。
  3. (3)電源変圧器を4巻線変圧器としたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の加熱電源装置。
  4. (4)負性抵抗負荷を多結晶半導体としたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の加熱電源装置。
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