特開 2022-180025 流量検出装置、および、溶接システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022180025

(43)【公開日】2022-12-06

(54)【発明の名称】流量検出装置、および、溶接システム

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/10 20060101AFI20221129BHJP

   B23K 9/32 20060101ALI20221129BHJP

   B23K 31/00 20060101ALI20221129BHJP

【ＦＩ】

B23K9/10 Z

B23K9/32 Z

B23K31/00 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021086905

(22)【出願日】2021-05-24

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100135389

【弁理士】

【氏名又は名称】臼井 尚

(74)【代理人】

【識別番号】100168044

【弁理士】

【氏名又は名称】小淵 景太

(72)【発明者】

【氏名】大西 孝典

(72)【発明者】

【氏名】西田 省吾

【テーマコード（参考）】

4E082

【Ｆターム（参考）】

4E082EC20

4E082FA12

(57)【要約】

【課題】熱および電圧に対する耐性が高く、かつ、消費電力の抑制に貢献できる流量検出装置を提供する。
【解決手段】流量検出装置において、流体が流れる流路に取り付けられ、かつ、流体の流れによって電力を生成する発電装置１２と、発電装置１２が生成した電力を検出する電力センサ１３と、電力センサ１３が検出した電力に応じて、流体の流量を検出する流量検出部１１１とを備えた。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体が流れる流路に取り付けられ、かつ、前記流体の流れによって電力を生成する発電装置と、
前記発電装置が生成した電力を検出する電力センサと、
前記電力センサが検出した電力に応じて、前記流体の流量を検出する流量検出部と、
を備えている、
流量検出装置。

【請求項2】

請求項１に記載の流量検出装置と、
溶接トーチと、
前記溶接トーチに電力を供給する溶接電源装置と、
前記溶接トーチに接続され、前記溶接トーチの冷却水が流れる冷却水流路と、
を備え、
前記発電装置は、前記冷却水流路に取り付けられている、
溶接システム。

【請求項3】

前記溶接電源装置は、
前記流量検出部が検出した流量に基づいて異常を検出する異常検出部と、
現在の使用率である実使用率を算出する使用率算出部と、
を備え、
前記異常検出部は、前記実使用率が、定格使用率と前記流量とに基づいて設定された上限使用率以上の場合に異常を検出する、
請求項２に記載の溶接システム。

【請求項4】

前記冷却水を送出するポンプをさらに備え、
前記溶接電源装置は、
前記溶接トーチに出力される溶接電流を検出する溶接電流検出部と、
前記流量が、検出された前記溶接電流に応じて設定された目標流量になるように、前記ポンプを制御するポンプ制御部と、
を備えている、
請求項２または３に記載の溶接システム。

【請求項5】

前記溶接電源装置には、前記発電装置が生成した電力が供給される、
請求項２ないし４のいずれかに記載の溶接システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流量検出装置、および、当該流量検出装置を備えた溶接システムに関する。

【背景技術】

【0002】

溶接トーチに冷却水を循環させることで、高温になる溶接トーチを冷却する水冷式の溶接システムが開発されている。特許文献１には、水冷式の溶接システムの一例が開示されている。当該溶接システムは、冷却水循環装置によって、高温になった冷却水を冷却して、溶接トーチに循環させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－１０８４３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

水冷式の溶接システムにおいては、溶接トーチの焼損を防止するために、冷却水が適切に循環されていることを検出している。当該検出には、冷却水の水圧を検出する水圧検出センサ、または、冷却水が流れていることを検出するフローセンサが用いられている。これらのセンサは、冷却水が流れているか否かを検出するものであり、冷却水の流量を細かく検出することはできない。溶接トーチに流れる冷却水の流量に応じた制御を行うためには、流量を細かく検出できるセンサを、冷却水の通路の溶接トーチにできるだけ近い位置に配置する必要がある。

【0005】

一般的な流量センサとして、カルマン渦式流量センサおよび熱式流量センサが知られている。カルマン渦式流量センサは、流体の中に棒状の物体（渦発生体）を配置し、その下流側に交互に発生する渦の発生周波数を検出することで、当該周波数に比例する流量を検出する。カルマン渦式流量センサは、流体内に配置された圧電素子で渦の振動を検出することで、渦の発生周波数を検出する。熱式流量センサは、流体の中に加熱したサーミスタを配置し、流体によって奪われた熱に応じて上昇するサーミスタの抵抗値を検出することで、抵抗値の上昇率に応じた流量を検出する。熱式流量センサは、安定した測定のため、流体温度や周囲温度を検出する温度センサも備えている。

【0006】

溶接システムの場合、溶接トーチには電圧が印加される。特にＴＩＧ溶接の場合、溶接開始時に溶接トーチに高電圧が印加される。冷却水に塩素成分などが含まれていると、溶接トーチに印加された電圧が冷却水を介して各センサに印加され、各センサが故障する場合がある。また、溶接トーチを冷却した後の冷却水は沸点に近い温度に上昇しているので、各センサが冷却水の熱により故障する場合がある。溶接システムにおいて冷却水の流量を検出する流量センサには、電圧および高温によって故障する可能性がある半導体素子を用いないものが望まれる。

【0007】

また、近年、省エネが求められており、溶接システムにおいても、できる限り消費電力を抑えたいという要望がある。

【0008】

本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、熱および電圧に対する耐性が高く、かつ、消費電力の抑制に貢献できる流量検出装置、および、当該流量検出装置を備えた溶接システムを提供することをその目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

【0010】

本発明の第１の側面によって提供される流量検出装置は、流体が流れる流路に取り付けられ、かつ、前記流体の流れによって電力を生成する発電装置と、前記発電装置が生成した電力を検出する電力センサと、前記電力センサが検出した電力に応じて、前記流体の流量を検出する流量検出部とを備えている。

【0011】

本発明の第２の側面によって提供される溶接システムは、本発明の第１の側面によって提供される流量検出装置と、溶接トーチと、前記溶接トーチに電力を供給する溶接電源装置と、前記溶接トーチに接続され、前記溶接トーチの冷却水が流れる冷却水流路とを備え、前記発電装置は、前記冷却水流路に取り付けられている。

【0012】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接電源装置は、前記流量検出部が検出した流量に基づいて異常を検出する異常検出部と、現在の使用率である実使用率を算出する使用率算出部とを備え、前記異常検出部は、前記実使用率が、定格使用率と前記流量とに基づいて設定された上限使用率以上の場合に異常を検出する。

【0013】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記冷却水を送出するポンプをさらに備え、前記溶接電源装置は、前記溶接トーチに出力される溶接電流を検出する溶接電流検出部と、前記流量が、検出された前記溶接電流に応じて設定された目標流量になるように、前記ポンプを制御するポンプ制御部とを備えている。

【0014】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接電源装置には、前記発電装置が生成した電力が供給される。

【発明の効果】

【0015】

本発明によると、発電装置は、流体の流れによって電力を生成する。流量検出部は、発電装置が生成した電力に応じて、流体の流量を検出する。流体に接する位置に繊細な半導体素子などが配置されないので、本発明に係る流量検出装置は、熱および電圧に対する耐性が高い。また、発電装置が生成した電力は利用可能なので、本発明に係る流量検出装置は、消費電力の抑制に貢献できる。

【0016】

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１実施形態に係る溶接システムの全体構成を示す図である。

【図2】上限使用率の設定方法の一例を説明するための図である。

【図3】異常検出処理を説明するためのフローチャートの一例である。

【図4】第２実施形態に係る溶接システムの全体構成を示す図である。

【図5】第３実施形態に係る溶接システムの全体構成を示す図である。

【図6】第４実施形態に係る溶接システムの全体構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態を、本発明に係る流量検出装置を溶接システムの溶接電源装置に組み込んだ場合を例として、図面を参照して具体的に説明する。

【0019】

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係る溶接システムＡ１を説明するための図であり、溶接システムＡ１の全体構成を示す図である。溶接システムＡ１は、溶接電源装置１、溶接トーチ２、および冷却水循環装置３を備えている。なお、溶接システムＡ１は、実際には他の構成も備えているが、図への記載や説明を省略している。

【0020】

溶接システムＡ１は、アークによる熱で図示しない被加工物の溶接を行うシステムである。溶接電源装置１は、溶接トーチ２の電極の先端と被加工物との間にアークを発生させて、アークに電力を供給する。溶接トーチ２は水冷式であり、溶接電源装置１を介して冷却水循環装置３から送られる冷却水で冷却される。

【0021】

冷却水循環装置３は、溶接トーチ２を冷却するための冷却水を循環させる。冷却水循環装置３は、送水側ホース３１および復水側ホース３２を備えている。送水側ホース３１および復水側ホース３２は、それぞれ、溶接電源装置１の内部を通過して、冷却水循環装置３と溶接トーチ２とを接続している。送水側ホース３１は、冷却水循環装置３が送出した冷却水が溶接トーチ２まで流れる流路である。復水側ホース３２は、冷却水が溶接トーチ２から冷却水循環装置３まで流れる流路である。送水側ホース３１および復水側ホース３２は、例えばゴムなどの柔軟性を有する材料で形成されている。なお、送水側ホース３１および復水側ホース３２の材料は限定されない。また、冷却水循環装置３は、送水側ホース３１および復水側ホース３２の代わりに、パイプまたは配管などを備えてもよいし、送水側ホース３１および復水側ホース３２のそれぞれ一部がパイプまたは配管などであってもよい。冷却水循環装置３は、復水側ホース３２を介して溶接トーチ２から送られる水温が上昇した冷却水を、図示しないラジエータで放熱させることで冷却する。また、冷却水循環装置３は、冷却された冷却水を、図示しないポンプによって、送水側ホース３１を介して溶接トーチ２に送り出す。本実施形態では、送水側ホース３１の溶接電源装置１の内部に位置する部分に、後述する発電装置１２が取り付けられている。

【0022】

溶接電源装置１は、例えば電力系統から供給される電力を溶接に適した電力に変換して溶接トーチ２に供給し、アークを発生させる。溶接電源装置１は、制御回路１１、発電装置１２、および電力センサ１３を備えている。溶接電源装置１は、実際には、溶接トーチ２に電力を供給するためのインバータなどの構成を備えているが、図１においては記載を省略している。

【0023】

発電装置１２は、タービン式の発電装置であって、流体によって図示しないロータを回転させることで電力を生成する。本実施形態では、発電装置１２は、溶接電源装置１の内部において、送水側ホース３１に取り付けられている。送水側ホース３１は、冷却水循環装置３側の上流部分と溶接トーチ２側の下流側部分とを有している。発電装置１２は、図示しない入水口に送水側ホース３１の上流側部分が接続され、図示しない出水口に送水側ホース３１の下流側部分が接続されている。送水側ホース３１における、発電装置１２の取り付け位置は限定されないが、溶接トーチ２に実際に流れる冷却水の流量をできるだけ正確に検出するためには、溶接トーチ２により近い位置が望ましい。送水側ホース３１を流れる冷却水が発電装置１２の内部を流れて、発電装置１２の内部に配置されたロータを回転させる。ロータの回転エネルギーが電気エネルギーに変換されて、電力が生成される。発電装置１２は、生成した電力を所定電圧の直流電力に変換して、制御回路１１に供給する。なお、発電装置１２の具体的な構成は限定されず、流れる冷却水によってロータを回転させて、電力を生成するものであればよい。

【0024】

電力センサ１３は、発電装置１２により生成されて制御回路１１に供給される電力を検出する。電力センサ１３は、発電装置１２から制御回路１１に電力を供給する電力線１４に配置されている。なお、電力センサ１３の具体的な構成は限定されず、電力線１４で供給される電力を検出できればよい。電力センサ１３は、検出した電力に応じた検出信号を制御回路１１に出力する。

【0025】

制御回路１１は、溶接システムＡ１を制御する構成であり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。制御回路１１は、溶接トーチ２に出力する電圧や電流を制御したり、冷却水循環装置３の稼働を制御する。また、制御回路１１は、溶接システムＡ１の異常を検出する。制御回路１１は、異常を検出した場合、異常であることを警告し、溶接を停止させる。制御回路１１は、発電装置１２から供給される電力を電源の一部として用いる。制御回路１１は、異常を検出するための機能構成として、流量検出部１１１、使用率算出部１１２、および異常検出部１１３を備えている。

【0026】

流量検出部１１１は、電力センサ１３から入力される検出信号に基づいて、送水側ホース３１を流れる冷却水の流量を検出する。冷却水の流量と発電装置１２が生成した電力とには相関関係がある。流量検出部１１１は、当該相関関係に基づいて、電力センサ１３より入力される検出信号から、冷却水の流量を推定する。本実施形態では、冷却水の流量が、発電装置１２が生成した電力と比例関係にあるとして、流量検出部１１１は、検出信号に応じた電力に所定の係数を乗算することで、冷却水の流量を検出する。なお、流量の検出方法は限定されない。例えば、流量検出部１１１は、あらかじめ、冷却水の流量を変化させながら検出信号を取得して相関関係を図示しない記憶部に記憶し、これを用いて流量を検出してもよい。すなわち、流量検出部１１１は、記憶部に記憶された相関関係に基づいて、実際に検出された検出信号から、例えば線形補間により流量を検出してもよい。流量検出部１１１は、検出した流量を、異常検出部１１３に出力する。

【0027】

使用率算出部１１２は、現在の使用率を算出する機能構成である。使用率は、所定の時間内（一般的には１０分間）で、溶接電流が流れていた時間の割合を百分率で表したものである。例えば、１０分間のうち溶接電流が流れていた時間の積算時間が６分間であった場合、使用率は６０％になる。使用率算出部１１２は、溶接電流が流れていた使用時間を計時して積算し、別途計時した所定の時間とから、使用率を演算する。なお、使用率算出部１１２による使用率の算出方法は限定されない。使用率算出部１１２は、算出した使用率を実使用率として、異常検出部１１３に出力する。

【0028】

異常検出部１１３は、溶接システムＡ１の異常を検出する機能構成である。異常検出部１１３は、流量検出部１１１から入力される流量、使用率算出部１１２から入力される実使用率、および定格使用率に基づいて、異常の検出を行う。定格使用率は、所定の時間（一般的には１０分間）に対する定格電流を出力可能な時間の割合を百分率で表したものである。例えば、定格使用率が６０％の場合、１０分間のうち６分間、定格電流を出力することが可能である。定格使用率は、溶接トーチ２が溶接時に発生する熱で焼損しないように規定される指標であり、溶接トーチ２の型式ごとにあらかじめ規定されている。異常検出部１１３は、使用される溶接トーチ２の型式を検出して、対応する定格使用率を記憶部から読み出す。なお、定格使用率は、作業者によって手入力されてもよい。

【0029】

異常検出部１１３は、溶接中に、実使用率が定格使用率以上になった場合に、異常を検出する。また、異常検出部１１３は、流量検出部１１１から入力される流量を考慮して、異常を検出する。異常検出部１１３は、流量が所定の第１流量Ｑ１以下の場合、実使用率に関係なく、異常を検出する。第１流量Ｑ１は、冷却水の流量不足によって溶接トーチ２が焼損する可能性が高い流量であり、実験によってあらかじめ設定されている。異常検出部１１３は、流量が第１流量Ｑ１以下になった場合、すぐに異常を検出する。

【0030】

また、異常検出部１１３は、流量が所定の第２流量Ｑ２未満の場合、定格使用率を流量に応じて減少させた上限使用率を設定し、実使用率との比較に用いる。第２流量Ｑ２は、冷却水の流量が十分であると判断される流量であり、実験によってあらかじめ設定されている。流量が第２流量Ｑ２未満の場合、実使用率が定格使用率以下であっても、溶接トーチ２の焼損が発生しやすくなる。これを防ぐため、異常検出部１１３は、定格使用率と流量とから設定された上限使用率を、定格使用率の代わりに、実使用率との比較に用いる。この場合、異常検出部１１３は、実使用率が上限使用率以上になった場合に、異常を検出する。上限使用率Ｘ₁は、例えば図２に示すように、流量Ｑが第２流量Ｑ２のときに定格使用率Ｘ₀となり、流量Ｑが少ないほど線型的に減少するように設定される。流量Ｑが第２流量Ｑ２以上の場合は、上限使用率Ｘ₁として定格使用率Ｘ₀が設定されると考えることもできる。なお、上限使用率Ｘ₁の設定方法は限定されない。

【0031】

異常検出部１１３は、異常を検出した場合、作業者に異常を警告し、また、溶接トーチ２への溶接電力の供給を停止させて、溶接を停止させる。なお、異常検出部１１３は、異常の警告または溶接電力の供給停止のいずれか一方のみを行ってもよい。

【0032】

なお、定格使用率Ｘ₀は定格電流を出力可能な時間に基づく指標なので、設定電流が定格電流未満の場合、実使用率Ｘが定格使用率Ｘ₀より大きくなっても、溶接トーチ２の焼損を防止できる。したがって、設定電流が定格電流未満の場合、異常検出部１１３は、定格使用率Ｘ₀、定格電流、および設定電流に基づいて許容使用率を算出し、定格使用率Ｘ₀の代わりに許容使用率を用いてもよい。許容使用率は、例えば、設定電流に対する定格電流の比の２乗を定格使用率Ｘ₀に乗算することで算出される。なお、許容使用率の算出方法は限定されない。溶接電源装置１の内部に組み込まれた発電装置１２および電力センサ１３と、制御回路１１の一部（流量検出部１１１）とを合わせたものが、本発明の「流量検出装置」に相当する。

【0033】

図３は、制御回路１１が行う異常検出処理を説明するためのフローチャートの一例である。図３に示す異常検出処理は、溶接が開始されたときに開始される。

【0034】

まず、定格使用率Ｘ₀が取得される（Ｓ１）。具体的には、異常検出部１１３が、溶接トーチ２の型式に対応する定格使用率Ｘ₀を記憶部から読み出す。次に、実使用率Ｘが検出される（Ｓ２）。具体的には、使用率算出部１１２が、実使用率Ｘを算出する。次に、発電装置１２が生成した電力が検出される（Ｓ３）。具体的には、電力センサ１３から検出信号が入力される。次に、送水側ホース３１を流れる冷却水の流量Ｑが検出される（Ｓ４）。具体的には、流量検出部１１１が、電力センサ１３から入力される検出信号に基づいて流量Ｑを検出する。

【0035】

次に、流量Ｑが第１流量Ｑ１以下であるか否かが判別される（Ｓ５）。流量Ｑが第１流量Ｑ１以下である場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、異常が報知され（Ｓ６）、溶接が停止されて（Ｓ７）、異常検出処理は終了する。

【0036】

ステップＳ５において、流量Ｑが第１流量Ｑ１より大きい場合（Ｓ５：ＮＯ）、流量Ｑが第２流量Ｑ２以上であるか否かが判別される（Ｓ８）。流量Ｑが第２流量Ｑ２以上である場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、実使用率Ｘが定格使用率Ｘ₀以上であるか否かが判別される（Ｓ９）。実使用率Ｘが定格使用率Ｘ₀以上である場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、異常が報知され（Ｓ６）、溶接が停止されて（Ｓ７）、異常検出処理は終了する。一方、実使用率Ｘが定格使用率Ｘ₀未満である場合（Ｓ９：ＮＯ）、ステップＳ２に戻る。

【0037】

ステップＳ８において、流量Ｑが第２流量Ｑ２より小さい場合（Ｓ８：ＮＯ）、上限使用率Ｘ₁が設定される（Ｓ１０）。具体的には、異常検出部１１３が、定格使用率Ｘ₀と流量Ｑとに基づいて、上限使用率Ｘ₁を設定する。次に、実使用率Ｘが上限使用率Ｘ₁以上であるか否かが判別される（Ｓ１１）。実使用率Ｘが上限使用率Ｘ₁以上である場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、異常が報知され（Ｓ６）、溶接が停止されて（Ｓ７）、異常検出処理は終了する。一方、実使用率Ｘが上限使用率Ｘ₁未満である場合（Ｓ１１：ＮＯ）、ステップＳ２に戻る。

【0038】

なお、図３のフローチャートに示す処理は一例であって、制御回路１１が行う異常検出処理は上述したものに限定されない。

【0039】

次に、溶接システムＡ１の作用効果について説明する。

【0040】

本実施形態によると、発電装置１２は、送水側ホース３１に取り付けられ、送水側ホース３１を流れる冷却水によって電力を生成する。電力センサ１３は、発電装置１２により生成された電力を検出する。流量検出部１１１は、電力センサ１３から入力される検出信号に基づいて、送水側ホース３１を流れる冷却水の流量Ｑを検出する。冷却水に接する位置に繊細な半導体素子などが配置されないので、熱および電圧による故障が発生することなく、溶接電源装置１は、冷却水の流量Ｑを検出できる。また、制御回路１１は、発電装置１２から供給される電力を電源の一部として用いる。これにより、溶接電源装置１での消費電力は抑制される。

【0041】

また、本実施形態によると、異常検出部１１３は、使用率算出部１１２から入力される実使用率Ｘが、定格使用率Ｘ₀と流量Ｑとに基づいて設定された上限使用率Ｘ₁以上の場合に異常を検出する。異常検出部１１３は、上限使用率Ｘ₁を流量Ｑに応じて減少させて設定する。したがって、冷却水の流量Ｑが少ない場合でも、溶接トーチ２の焼損の発生を抑制できる。

【0042】

なお、本実施形態においては、発電装置１２が、送水側ホース３１に取り付けられた場合について説明したが、これに限られない。発電装置１２は、復水側ホース３２に取り付けられてもよい。また、本実施形態では、発電装置１２が溶接電源装置１の内部に配置された場合について説明したが、これに限られない。発電装置１２は、溶接電源装置１の外部に配置されてもよい。

【0043】

また、本実施形態においては、溶接システムＡ１が冷却水循環装置３を備える場合について説明したが、これに限られない。溶接システムＡ１は、冷却水循環装置３の代わりに、冷却機能がなく、冷却水を循環させるだけのポンプを備えてもよい。また、溶接システムＡ１は、送水側ホース３１を介して、例えば水道水を冷却水として溶接トーチ２に供給し、溶接トーチ２を通過した冷却水を循環させることなく、そのまま排出する構成であってもよい。

【0044】

また、本実施形態においては、制御回路１１が発電装置１２から供給される電力を電源の一部として用いる場合について説明したが、これに限られない。制御回路１１は、発電装置１２から供給される電力だけを用いてもよい。この場合、制御回路１１のための電源を備える必要がないので、溶接電源装置１を小型軽量化できる。

【0045】

また、本実施形態においては、発電装置１２は、生成した電力を制御回路１１に供給する場合について説明したが、これに限られない。発電装置１２は、生成した電力を、他の回路に供給してもよい。例えば、溶接システムＡ１がＴＩＧ溶接システムの場合、発電装置１２が生成した電力は、溶接開始時に溶接トーチに高電圧を印加するためのコンデンサに充電されてもよい。また、溶接システムＡ１が溶接トーチに極性が切り替わる電力を出力する場合、発電装置１２が生成した電力は、極性切り替え時の最点弧用のコンデンサに充電されてもよい

【0046】

図４～図６は、本開示の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

【0047】

〔第２実施形態〕
図４は、本開示の第２実施形態に係る溶接システムＡ２を説明するための図であり、溶接システムＡ２の全体構成を示す図である。本実施形態に係る溶接システムＡ２は、制御回路１１が冷却水の流量を制御する点で、第１実施形態に係る溶接システムＡ１と異なる。本実施形態の他の部分の構成および動作は、第１実施形態と同様である。

【0048】

本実施形態では、制御回路１１が冷却水循環装置３のポンプ３３を制御する。ポンプ３３は、冷却水循環装置３に備えられており、ラジエータでの放熱により冷却された冷却水を、送水側ホース３１を介して溶接トーチ２に送出する。ポンプ３３は、出力が調整可能であり、制御回路１１からの指令により出力を調整することで、冷却水の流量を変化させる。

【0049】

また、本実施形態では、制御回路１１は、溶接電流検出部１１４およびポンプ制御部１１５をさらに備えている。溶接電流検出部１１４は、溶接電源装置１が溶接トーチ２に出力する溶接電流を検出する電流センサを有し、検出した溶接電流の電流値をポンプ制御部１１５に出力する。流量検出部１１１は、検出した流量をポンプ制御部１１５に出力する。

【0050】

ポンプ制御部１１５は、ポンプ３３を制御するための機能構成である。ポンプ制御部１１５は、溶接電流検出部１１４から入力される溶接電流の電流値に応じた、冷却水の適切な流量である目標流量を設定する。溶接電流の電流値が大きいほど、溶接トーチ２の温度が高くなるので、目標流量は大きくなるように設定される。ポンプ制御部１１５は、例えば、電流値に比例した目標流量を設定する。なお、目標流量の設定方法は限定されない。ポンプ制御部１１５は、冷却水の流量が目標流量になるように、フィードバック制御を行う。すなわち、ポンプ制御部１１５は、流量検出部１１１から入力された流量と目標流量との偏差を小さくするように、ポンプ３３の出力を調整するための指令を出力する。

【0051】

本実施形態においても、発電装置１２が送水側ホース３１を流れる冷却水によって電力を生成し、流量検出部１１１が発電装置１２の発電電力に基づいて、冷却水の流量を検出する。したがって、第１実施形態と同様、熱および電圧による故障が発生することなく、溶接電源装置１は、冷却水の流量を検出できる。また、制御回路１１が発電装置１２から供給される電力を電源の一部として用いるので、溶接電源装置１での消費電力は抑制される。また、溶接システムＡ２は、溶接システムＡ１と共通する構成により、溶接システムＡ１と同等の効果を奏する。さらに、本実施形態によると、ポンプ制御部１１５は、溶接電流の電流値に応じた目標流量を設定し、冷却水の流量が目標流量になるように、ポンプ３３の出力を調整するための指令を出力する。これにより、ポンプ３３は、溶接電流に応じた適切な流量となるように、出力が調整される。したがって、溶接システムＡ２は、ポンプ３３の無駄な消費電力を低減でき、さらなる消費電力の抑制が可能である。

【0052】

なお、本実施形態においては、ポンプ制御部１１５が、検出された溶接電流の電流値に応じて目標流量を設定する場合について説明したが、これに限られない。ポンプ制御部１１５は、例えば、溶接電流の設定値に応じて目標流量を設定してもよい。また、本実施形態では、冷却水の流量が適切に制御されるので、異常検出部１１３は、一部の機能を備えなくてもよい。

【0053】

〔第３実施形態〕
図５は、本開示の第３実施形態に係る溶接システムＡ３を説明するための図であり、溶接システムＡ３の全体構成を示す図である。本実施形態に係る溶接システムＡ３は、シールドガスの流量を検出する点で、第１実施形態に係る溶接システムＡ１と異なる。本実施形態の他の部分の構成および動作は、第１実施形態と同様である。

【0054】

本実施形態では、溶接システムＡ３は、ガスボンベ４およびガス配管４１を備えている。また、本実施形態に係る溶接電源装置１は、発電装置１５および電力センサ１６を備えている。なお、第１実施形態および第２実施形態においては言及しなかったが、溶接システムＡ１，Ａ２も、ガスボンベ４およびガス配管４１を備えてもよい。また、溶接システムＡ３は、冷却水循環装置３などの記載を省略しているが、これらを備えてもよいし、備えなくてもよい。

【0055】

ガスボンベ４は、溶接トーチ２から放出するためのシールドガスを供給する。ガス配管４１は、溶接電源装置１の内部を通過して、ガスボンベ４と溶接トーチ２とに接続している。ガス配管４１は、ガスボンベ４が送出したシールドガスが溶接トーチ２まで流れる流路である。ガス配管４１の材料は限定されない。本実施形態では、ガス配管４１の溶接電源装置１の内部に位置する部分に、発電装置１５が取り付けられている。

【0056】

発電装置１５は、発電装置１２と同様の構成であり、溶接電源装置１の内部において、ガス配管４１に取り付けられている。ガス配管４１は、ガスボンベ４側の上流部分と溶接トーチ２側の下流側部分とを有している。発電装置１５は、図示しない入口にガス配管４１の上流側部分が接続され、図示しない出口にガス配管４１の下流側部分が接続されている。ガス配管４１における、発電装置１５の取り付け位置は限定されない。ガス配管４１を流れるシールドガスが発電装置１５の内部を流れて、発電装置１５の内部に配置されたロータを回転させる。ロータの回転エネルギーが電気エネルギーに変換されて、電力が生成される。発電装置１５は、生成した電力を所定電圧の直流電力に変換して、制御回路１１に供給する。なお、発電装置１５の具体的な構成は限定されず、流れるシールドガスによってロータを回転させて、電力を生成するものであればよい。

【0057】

電力センサ１６は、発電装置１５により生成されて制御回路１１に供給される電力を検出する。電力センサ１６は、発電装置１５から制御回路１１に電力を供給する電力線１７に配置されている。なお、電力センサ１６の具体的な構成は限定されず、電力線１７で供給される電力を検出できればよい。電力センサ１６は、検出した電力に応じた検出信号を制御回路１１に出力する。

【0058】

本実施形態に係る制御回路１１は、発電装置１５から供給される電力を電源の一部として用いる。また、制御回路１１は、流量検出部１１６を備えている。流量検出部１１６は、流量検出部１１１と同様の構成であり、電力センサ１６から入力される検出信号に基づいて、ガス配管４１を流れるシールドガスの流量を検出する。制御回路１１は、流量検出部１１６が検出したシールドガスの流量に基づいて制御を行う。本実施形態では、溶接電源装置１の内部に組み込まれた発電装置１５および電力センサ１６と、制御回路１１の一部（流量検出部１１６）とを合わせたものが、本発明の「流量検出装置」に相当する。

【0059】

本実施形態によると、発電装置１５がガス配管４１を流れるシールドガスによって電力を生成し、流量検出部１１６が発電装置１５の発電電力に基づいて、シールドガスの流量を検出する。したがって、第１実施形態と同様、熱および電圧による故障が発生することなく、溶接電源装置１は、シールドガスの流量を検出できる。また、制御回路１１が発電装置１５から供給される電力を電源の一部として用いるので、溶接電源装置１での消費電力は抑制される。また、溶接システムＡ３は、溶接システムＡ１と共通する構成により、溶接システムＡ１と同等の効果を奏する。

【0060】

〔第４実施形態〕
図６は、本開示の第４実施形態に係る溶接システムＡ４を説明するための図であり、溶接システムＡ４の全体構成を示す図である。本実施形態に係る溶接システムＡ４は、溶接電源装置１の外部に、流量検出装置５が配置されている点で、第１実施形態に係る溶接システムＡ１と異なる。本実施形態の他の部分の構成および動作は、第１実施形態と同様である。

【0061】

本実施形態では、溶接電源装置１の制御回路１１が流量検出部１１１を備えておらず、溶接システムＡ４は、溶接電源装置１の外部に配置された流量検出装置５を備えている。流量検出装置５は、本実施形態では、溶接電源装置１と溶接トーチ２との間で、送水側ホース３１に配置されている。

【0062】

流量検出装置５は、発電装置５１、電力センサ５２、および制御回路５３を備えている。発電装置５１は、発電装置１２と同様の構成であり、溶接電源装置１と溶接トーチ２との間で、送水側ホース３１に取り付けられている。発電装置５１は、生成した電力を所定電圧の直流電力に変換して、制御回路５３に供給する。電力センサ５２は、電力センサ１６と同様の構成であり、発電装置５１により生成されて制御回路５３に供給される電力を検出する。電力センサ５２は、発電装置５１から制御回路５３に電力を供給する電力線５４に配置されている。電力センサ５２は、検出した電力に応じた検出信号を制御回路５３に出力する。

【0063】

制御回路５３は、流量を検出する構成であり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。制御回路５３は、流量検出部１１１と同様の機能を有し、電力センサ５２から入力される検出信号に基づいて、送水側ホース３１を流れる冷却水の流量を検出する。制御回路５３は、検出した流量を、溶接電源装置１の制御回路１１に出力する。また、制御回路５３は、発電装置５１から供給される電力を電源の一部として用いる。

【0064】

本実施形態によると、発電装置５１が送水側ホース３１を流れる冷却水によって電力を生成し、制御回路５３が発電装置５１の発電電力に基づいて、冷却水の流量を検出する。したがって、熱および電圧による故障が発生することなく、流量検出装置５は、冷却水の流量を検出できる。また、制御回路５３が発電装置５１から供給される電力を電源の一部として用いるので、流量検出装置５での消費電力は抑制される。また、溶接システムＡ４は、溶接システムＡ１と共通する構成により、溶接システムＡ１と同等の効果を奏する。

【0065】

なお、本実施形態においては、発電装置５１は、生成した電力を制御回路５３に供給する場合について説明したが、これに限られない。発電装置５１は、生成した電力を、流量検出装置５の他の回路に供給してもよいし、流量検出装置５の外部、例えば溶接電源装置１に供給してもよい。

【0066】

なお、上記第１～４実施形態においては、本発明に係る流量検出装置が溶接システムに用いられた場合について説明したが、これに限られない。本発明に係る流量検出装置は、溶接システム以外のシステムに用いることもでき、各種流体の流量を検出することができる。

【0067】

本発明に係る流量検出装置および溶接システムは、上記した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る流量検出装置および溶接システムの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

【符号の説明】

【0068】

Ａ１～Ａ４：溶接システム、１：溶接電源装置、１１：制御回路、１１１，１１６：流量検出部、１１２：使用率算出部、１１３：異常検出部、１１４：溶接電流検出部、１１５：ポンプ制御部、１２，１５：発電装置、１３，１６：電力センサ、１４，１７：電力線、２：溶接トーチ、３：冷却水循環装置、３１：送水側ホース、３２：復水側ホース、３３：ポンプ、４１：ガス配管、５:流量検出装置、５１：発電装置、５２：電力センサ、５３：制御回路、５４：電力線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】