JPS589549B2 - ユウドウカネツキノ キドウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は加熱コイル内一杯に冷材状態の加熱材（以下ビ
レット）を挿入して電源を投入しビレットを加熱する誘
導加熱機の起動方法に関する。

誘導加熱機による加熱では、材料の大きさ等により種々
の加熱方法があるが、ここではビレットが加熱コイル内
に一度に多数個挿入でき，従ってこれらビレットをある
送り速度でコイル内を移動させながら加熱する場合の加
熱方式を対象とする。

この加熱方式における誘導加熱機の起動方法としては、
従来から種々考えられ実施されている。

以下それらを説明する。

（１）無負荷起動方法 加熱コイルの空の状態にしておいて定格電圧を印加し，
電圧印加後順次ビレットを加熱コイルに挿入する方法で
ある。

この方法は，電源容量の超過はなく、ほぼ最初のビレッ
トから所定温度に加熱できるので起動方法としては簡単
、確実である。

ただし運転終了後、加熱コイルに挿入されているビレッ
トを押しだす装置により加熱コイルを空にする必要があ
る。

このビレット搬送機構がその構成上加熱コイルを空にす
ることが不可能な場合は、この方法を採用することがで
きない。

（２）容量的に余裕のある電源を使用する方法第１図に
示すように，磁性体の加熱の場合はその起動時の電力Ｐ
ｍほ定常時の電力Ｐに比べほぼ２倍の電力を必要とする
。

このため、定格電力のほぼ２倍の容量の電源を用いるも
のである。

この方式は設備費が高く，この点で不利である。

（３）電源電圧切り換えによる方法 前記第１図方式では、２倍の容量の電源が必要となるの
で、起動時の電力超過を抑え、これにより亀源容量を抑
えるため起動時印加電圧を切換え制御するものである。

即ち、第２図に示すように電源として電動機Ｍ一高周波
発電機Ｇの電動発電機を用い，その発電機Ｇ出力を整合
変圧器Ｔにより変成し加熱コイルＣＬに給電する装置に
おいて、発電機Ｇの励磁機Ｅｘのゲート制御系に複数の
基準器Ｅｒｅ１．Ｅｒｅ２……を設けておき、これらを
適宜時間を置いて動作するタイマＴ１，Ｔ２，……の出
力接点で切換えて位相制御装置ＰＨを介し励磁機Ｅｘ出
力を制御し、発電機Ｇ出力電力を第３図の実線のように
調整しその電力を定格値内に抑えるものである。

Ｄ１，Ｄ２は断路器，Ｃは力率改善用コンデンサである
。

この方式によれば，起動時超過電力を抑えることができ
るが、ビレットが磁気変態点を超えないときには切換え
が不可能である。

即ち、電圧切換えを行なってもやはり電力は超過する。

つぎに、冷材時には加熱コイルインピーダンス、また発
電機Ｇ端子からみたインピーダンスは非常に小さい。

したがつで起動の始めから定格電圧をかけることはでき
ず、定格電流で抑えられる電力となり第３図の点線で示
すような低電力起動となる。

このような低インピーダンスを有する負荷特性の場合に
は、ビレットの温度も上昇することができず．従って磁
気変態温度を超えられず、次の設定電圧への切換えが不
可能となる。

即ち、この方法は低インピーダンス状態では使用困難で
ある。

（４）定電流制御を併用する方法 前項は，使用電力が定格電力となるように発電機Ｇ電圧
を制御する方法であるのに対し，この方法は定格電流が
超過しないように発電機電圧を自動調整するものである
。

即ち第４図において、発電機Ｇ出力を検出する計器用変
圧器ＰＴと基準電圧信号発生器ｖＲとを比較し位相制御
装置ＰＨを介して励磁機Ｅｘを制御する制御系の外に、
発電機出力電流を検出する変流器ＣＴと電流基準信号発
生器ＩＲを比較する電流制御系を加え、定格電流を超過
しないように発電機電圧を自動調整する。

したがって出力電力は第５図に示すように制御される。

即ち，電流が最大定格電流ＩＯに抑えられるので、電圧
および電力もその電流によって定まる電圧、電力値とな
り、冷材起動時にはそれぞれ定格値Ｖｏ，ＰＯに達しな
い。

この方法は起動時の電力が低いため変態点温度で安定し
、変態点温度を超過できない場合には所定温度まで上昇
することが不可能である。

（５）整合変圧器タップ切換方法 この方法は起動時の低インピーダンスを補うため、第６
図のように整合変圧器Ｔのタツプｔを切換えて電源から
みたインピーダンスを高くし、前記（３）（４）項にお
ける起動時の低電力を改善する方法である。

これにより変態点温度を超過させることを目的としてい
る。

しかしながら、実際にはこの方法によっても不可能な場
合もあり、安定しない。

これら従来方法は、単独また組合わせで実施されるが、
それぞれの起動時においても電源投入と同時に送り速度
またタクトは定格通りで行なわれる， ところで，誘導加熱機において、搬送方法によっては冷
材を加熱コイル一杯に挿入したままで電源を投入しなけ
ればならない場合があり、その運転終了時，ビレットが
コイル内に挿入されたままなので，そのままの状態から
再起動した方が運転上効率的である場合も多い。

特に冷材が磁性体であり変態温度を有するような材料例
えば鉄，ニッケル，それらの合金である場合には冷材起
動すると冷材はコイル内にあるため起動時電力が多く必
要となり，高周波電動発電機またはサイリスクインバー
タ等の電源容量をオーバーし起動不可能となることが多
い。

本発明は、冷材が磁性体でかつ搬送装置の機能の関係か
ら冷材を加熱コイル内一杯に挿入したまま加熱する場合
において、電源容量を超過することなく、しかも短時間
でビレットを所定温度に加熱できる誘導加熱機の起動方
法を提供することを目的とする。

以下本発明の方法の一態様を説明する。

前記したように，一般的に一定コイル電圧時においては
、コイル全体に冷材状態のビレットが挿入された状態で
電源を加えると、起動時には加熱コイルインピーダンス
が非常に小さいため、その供給電力はビレットが変態点
温度以上になった場合の、即ち定常時の場合の略２倍の
電力を必要とする。

そこで，本発明では、第７図に示すように起動を２段階
に分けて行なうようにする。

この場合、装置構成としては、基本的には第２図の電動
発電機Ｍ−Ｇを電源とし、その発電機Ｇ出力を整合変圧
器Ｔを介し加熱コイルＣＬに給電する構成を採用する。

またビレットは，加熱コイルＣＬ全長にわたって一杯に
挿入しておく。

さて、電源を印加する始動時の第１段として，発電機Ｇ
電圧を１００％，整合変圧器Ｔの２次電圧を１００／Ｖ
２％そしてビレット送り速度を５０係に設定する。

この設定値では，略１００係の電力が給電され、電圧、
電流共に１００％となるが、徐々に電力、電流共に低下
してゆきある時間経過したｔ１時に電力、電流はいずれ
も５０係に安定する。

この時点で、発電機Ｇ電圧，整合変圧器Ｔ２次電圧、ビ
レット送り速度のいずれも規定の１００係値に切換える
。

即ち、ｔ，時以降、電力、電流が共に１００％値が供給
され、かつビレット送り速度も規定値の１００係となる
ので、一定時間後には所定温度に加熱されたビレットが
得られる。

尚、この場合、加熱コイルＣＬの出口側近くのビレット
は加熱不充分となるが、これは次の加熱サイクルで加熱
すればよい。

又，場合によっては第１段、第２段切換え時点でコイル
内ビレットの温度分布が不適当であると，つまり磁気変
態点温度分布以下のビレットが多く，ときに第２段に切
換えると、電力、電流共に定格値を超過することになる
。

このような場合は、発電機電圧を１００％以下に設定す
る必要がある。

そしてコイル内ビレットの温度分布が正規の値になった
あとで、再び発電機電圧を１００係に復帰させればよい
， 第８図はコイル内温度分布を，第７図の時間に対応して
示したものである。

カーブ１は１＝０の起動時、即ちコイル内ビルットが全
て室温であることを示す。

カーブ２は全体的に変態点温度以下のｔ−ｔｏで電力，
電流とも定格電圧においては電源容量を超過１るところ
である。

カーブ３は１＝１１時であり、コイル出口近近にまで移
動してきたビレットは既に変態点温度を超過し、コイル
特性は略定常状態に近いものになっている。

即ち，コイル特性はカーブ４に示す温度分布になったと
きの特性である。

従って１＝１１において第１段から第２段の切換えが可
能となる。

第１段設定において、整合変圧器Ｔの２次電圧を１００
／ｖＴ％にしているのは，全体が変態温度以下のためで
ある。

実際には１００係電力時の略１／２の電力密度でビレッ
トに人熱している。

従って送り速度を１７２（５０％）にすることにより温
度上昇を定常時と同じにできるわけである。

もし送り速度を１００係にすると電力密度が５０係であ
るから温度は５０係程度にしか上昇せず、変態点温度を
超過することが不可能となる。

従ってこの場合、第２段切換えも不可能となる。

上記実施例では、第１段では略５０係の送り速度にした
が、送り速度を零、つまり静止状態で電源のみ整定値で
印加し、略変態点温度になったときに第２段加熱に移り
、電圧設定の切換えを行なうと同時にビレット送りを１
００係速度で開始する。

この方法によれば、静止加熱時、加熱コイル近傍のビレ
ットが所定温度以上になってでてくることがあるので、
所定温度以上の加熱は材質上好ましくない場合は採用で
きない。

しかし，制御シーケンス的に簡単に構成できるので、温
度条件が厳しくない加熱材の場合には有効である。

また加熱材の材質，ビレットの大きさ（直径，長さ）等
により加熱コイルの特性が多少異なるので、この場合は
前記設定値をそれに応じて鷹整するようにする。

また前記実施例では、電源として電動発電機を例示した
が、サイリスクインバータを用いることもできるａしか
しサイリスクインバータを電源として使用する場合は、
低インピーダンスの冷材起動時、周波数を高くして高イ
ンピーダンスにすることは可能であるが、周波数町変範
囲が大きくなるので設備的に高価となり、この点で不利
となる。

以上記載の本発明によれば，加熱コイル内全長にわたり
冷材状態のビレットを挿入しておきながら起動しても、
電源容量を超過することなく、しかも短時間でビレット
を規定温度に加熱することができる誘導加熱機の起動方
法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はビレットが冷材時の起動電力変化を示す曲線図
、第２図は電源用発電機の界磁電流を切換えて出力電圧
を調整する回路図、第３図は第２図回路による電力超過
抑制を説明する曲線図、第４図は電源用発電機の定電流
制御回路，第５図は第４図回路による冷材起動の１例の
特性曲線図、第６図は整合変圧器のタップ切換え回路図
、第７図は本発明起動方法を説明する曲線図、第８図は
同起動方法における加熱コイル内温度分布を示す図であ
る。 Ｍ……誘導電動機、Ｇ……高周波発電機、Ｅｘ……励磁
機、Ｔ……整合変圧器、ＣＬ……加熱コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電源と、この電源により励磁される加熱コイルと，
   前記電源と加熱コイルとの間に設けられ且つこれら電源
   および加熱コイルのインピーダンスの整合を図る整合変
   圧器とを備えてビレットを前記加熱コイル内をある速度
   で移動させながら加熱する誘導加熱機において、まず第
   １段階として冷材状態のビレットが前記加熱コイル内全
   長にわたって挿入された状態にて前記電源から前記整合
   変圧器を介して前記加熱コイルに電力，電流を定格の略
   １００係供給し、また整合変圧器の二次側電圧を前配加
   熱コイルのインレーダンスに見合った値に設定するとと
   もに前記ビレットを定格速度以下のある送り速度で始動
   し、一定時間経過後前記電力および電流が前記ビレット
   の温度と加熱コイルのインピーダンスに見合った点で安
   定すると第２段階として前記整合変圧器の二次側電圧を
   定格の１ｏｏ％値に可変するとともに前記ビレットの送
   り速度を定格速度に切換えて加熱するようにした誘導加
   熱機の起動方法。