特開 2024-101311 電源検査装置、電源装置の調節方法及び疑似加熱物

(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】P2024101311

(43)【公開日】2024-07-29

(54)【発明の名称】電源検査装置、電源装置の調節方法及び疑似加熱物

(51)【国際特許分類】

   H05B 6/02 20060101AFI20240722BHJP

   H05B 6/10 20060101ALI20240722BHJP

   H05B 6/36 20060101ALI20240722BHJP

   H05B 6/42 20060101ALI20240722BHJP

【ＦＩ】

H05B6/02 Z

H05B6/10 331

H05B6/36 Z

H05B6/42

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023005219

(22)【出願日】2023-01-17

(71)【出願人】

【識別番号】390026088

【氏名又は名称】富士電子工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100480

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 隆

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 弘子

(72)【発明者】

【氏名】井上 昌大

(72)【発明者】

【氏名】吉川 和樹

(72)【発明者】

【氏名】島 浩平

【テーマコード（参考）】

3K059

【Ｆターム（参考）】

3K059AA12

3K059AB08

3K059AB09

3K059AB25

3K059AD13

3K059AD15

3K059CD48

3K059CD53

3K059CD75

3K059CD76

(57)【要約】

【課題】電源装置に望ましい発振を生じさせることが可能な電源検査装置を開発することを課題とする。
【解決手段】誘導加熱装置の電源装置の出力を確認する電源検査装置であって、誘導加熱コイル２と、疑似加熱物５と、移動手段６を有し、前記疑似加熱物５は、外径が連続的に又は段階的に変化する外郭部材２０と、外郭部材２０の内側にあって冷却液が通過する冷却流路２３を有し、誘導加熱コイル２は外郭部材２０を取り巻く位置に配され、移動手段６によって、誘導加熱コイル２と疑似加熱物５の少なくともいずれかを移動させて、誘導加熱コイル２が取り巻く位置を変化させることができることを特徴とする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

誘導加熱装置の電源装置の出力を確認する電源検査装置であって、
誘導加熱コイルと、疑似加熱物と、移動手段を有し、
前記疑似加熱物は、外径が連続的に又は段階的に変化する外郭部材と、外郭部材の内側にあって冷却液が通過する冷却流路を有し、
前記誘導加熱コイルは前記外郭部材を取り巻く位置に配され、
前記移動手段によって、前記誘導加熱コイルと前記疑似加熱物の少なくともいずれかを移動させて、前記誘導加熱コイルが取り巻く位置を変化させることができることを特徴とする電源検査装置。

【請求項2】

前記外郭部材が錐形であることを特徴とする請求項１に記載の電源検査装置。

【請求項3】

前記外郭部材の内部に内郭部材があり、前記外郭部材の内面と内郭部材の外面との間で前記冷却流路が構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電源検査装置。

【請求項4】

前記外郭部材の内部に前記冷却流路を構成する空間があり、前記空間の下部側に通水口があり、前記空間の上部側に排水口があり、冷却液が前記通水口から導入されて前記冷却流路に入り、前記排水口を経由して外部に排出されることを特徴とする請求項１に記載の電源検査装置。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれかに記載の電源検査装置を使用する電源装置の調節方法であって、
前記誘導加熱コイルを前記外郭部材の特定の径の位置に停止させた状態で、前記冷却流路に冷却液を供給し、且つ電源装置から前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給しつつ、電源装置を調節することを特徴とする電源装置の調節方法。

【請求項6】

誘導加熱装置の電源装置の出力を確認する際に使用される疑似加熱物であって、
外径が連続的に又は段階的に変化する外郭部材と、外郭部材の内側にあって冷却液が通過する冷却流路を有し、
前記外郭部材は、錐形であり、
前記外郭部材を取り巻く位置に前記誘導加熱コイルを配して、当該誘導加熱コイルで前記外郭体を加熱しつつ電源装置を調整することが可能であることを特徴とする疑似加熱物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、誘導加熱装置の構成部材たる電源装置の出力を確認する電源検査装置に関するものである。また本発明は、電源装置の出力を確認する際に使用される疑似加熱物に関するものである。さらに本発明は、電源装置の調節方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

高周波焼き入れは、誘導加熱装置を使用して行われる。高周波焼き入れに使用される誘導加熱装置は、特許文献１に開示された様に、電源装置と、カレントトランス及び誘導加熱コイルによって構成されている。
電源装置は、高周波電流を誘導加熱コイルに供給するものであり、高周波発振器とも称される。

【0003】

電源装置は、出荷前に要求通りの出力を得られるか否かの確認が行われる。またその際に各種のパラメータが調節される。
従来技術においては、電源装置にカレントトランスを介して誘導加熱コイルを接続し、誘導加熱コイルを試験用の疑似加熱物に近接して疑似加熱物を誘導加熱しつつ出力の確認と、パラメータの調節が行われていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－１６１２１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

高周波発振器とも称される電源装置は、誘導加熱コイルを含んだ共振回路を構成するものであり、当該共振回路を共振させて高周波電流を生成するものである。また誘導加熱コイルによって加熱される疑似加熱物と誘導加熱コイルとの距離も共振に影響を与える。
これに対して従来技術で使用されていた試験用の疑似加熱物は、鉄塊に過ぎず、疑似加熱物と誘導加熱コイルとの距離を変更することができない。そのため出力試験を行うに際しては、複数の誘導加熱コイルと複数の疑似加熱物を用意し、これらの組合せを適宜変更して、適切な発振が生じる組合せを探る必要があった。

【0006】

本発明は、従来技術の上記した問題に注目し、電源装置に望ましい発振を生じさせることが可能な電源検査装置を開発することを課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記した課題を解決するための態様は、誘導加熱装置の電源装置の出力を確認する電源検査装置であって、誘導加熱コイルと、疑似加熱物と、移動手段を有し、前記疑似加熱物は、外径が連続的に又は段階的に変化する外郭部材と、外郭部材の内側にあって冷却液が通過する冷却流路を有し、前記誘導加熱コイルは前記外郭部材を取り巻く位置に配され、前記移動手段によって、前記誘導加熱コイルと前記疑似加熱物の少なくともいずれかを移動させて、前記誘導加熱コイルが取り巻く位置を変化させることができることを特徴とする電源検査装置である。

【0008】

本態様の電源検査装置は、誘導加熱コイルと、疑似加熱物と、移動手段を有している。そして誘導加熱コイルは外郭部材を取り巻く位置に配され、移動手段によって、誘導加熱コイルが取り巻く位置を変化させることができる。
本態様で採用する疑似加熱物は、外郭部材の外径が連続的に又は段階的に変化する。そのため、移動手段によって、誘導加熱コイルが取り巻く位置を変化させると、誘導加熱コイルが対向する位置の疑似加熱物の外径が変わる。従って、誘導加熱コイルと疑似加熱物の間の隙間が変化し、誘導加熱コイルと疑似加熱物の距離が変わる。
また本態様の疑似加熱物は、外郭部材の内側に冷却液が通過する冷却流路が設けられている。そのため本態様の電源検査装置では、冷却流路に冷却液を通過させつつ誘導加熱コイルに通電して疑似加熱物を誘導加熱することができる。
本態様の電源検査装置では、疑似加熱物に誘導加熱コイルによって誘導電流が励起され疑似加熱物が発熱することとなるが、同時に冷却液によって疑似加熱物から熱が奪われる。そのため疑似加熱物の温度が一定以下に保たれ、疑似加熱物が溶融したり変形することが防がれる。そのため本態様の電源検査装置では、比較的長時間に渡って誘導加熱コイルに通電し続けることができ、誘導加熱コイルに通電しながら移動手段によって誘導加熱コイルが取り巻く位置を変化させ、適切な発振が起こる誘導加熱コイルと疑似加熱物の距離を探り当てることができる。
また比較的長時間に渡って誘導加熱コイルに通電し続けることができるので、その間に、各種パラメータ等の調節を行うことができる。

【0009】

上記した態様において、前記外郭部材が錐形であることが望ましい。

【0010】

本態様で採用する外郭部材は、円錐形や角錐形、或いは円錐台形等の錐形であり、外径が連続的に変化する。

【0011】

上記した態様において、前記外郭部材の内部に内郭部材があり、前記外郭部材の内面と内郭部材の外面との間で前記冷却流路が構成されていることが望ましい。

【0012】

本態様によると、外郭部材の裏面側にまんべんなく冷却液を通過させることができる。

【0013】

上記した態様において、前記外郭部材の内部に前記冷却流路を構成する空間があり、前記空間の下部側に通水口があり、前記空間の上部側に排水口があり、冷却液が前記通水口から導入されて前記冷却流路に入り、前記排水口を経由して外部に排出されることが望ましい。

【0014】

本態様で採用する疑似加熱物では、外郭部材の内部に冷却流路を構成する空間があり、外郭部材の内部に冷却液が流れる。
本態様の疑似加熱物では、冷却流路たる空間の下部側に通水口があり、当該空間の上部側に排水口がある。そして冷却液は空間の下方側から供給され、上部側から排出される。
そのため、仮に加熱中に冷却液の供給が停止しても、前記空間内に冷却液が残る。そのため仮に加熱中に冷却液の供給が停止しても、疑似加熱物の温度が過度に上昇することが防がれる。

【0015】

電源装置の調節方法に関する態様は、上記した電源検査装置を使用する電源装置の調節方法であって、前記誘導加熱コイルを前記外郭部材の特定の径の位置に停止させた状態で、前記冷却流路に冷却液を供給し、且つ電源装置から前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給しつつ、電源装置を調節することを特徴とする。

【0016】

本態様の電源装置の調節方法によると、誘導加熱コイルと疑似加熱物の距離を適切な距離に保ち、誘導加熱コイルに高周波電流を供給して疑似加熱物を発熱させつつ、冷却流路に冷却液を供給して疑似加熱物から熱を奪うので、疑似加熱物の温度が過度に上昇せず、疑似加熱物の溶融や焼損が起きにくい。そのため、比較的長時間に渡って誘導加熱コイルに通電し続けることができ、その間に、各種パラメータ等の調整を行うことができる。

【0017】

また同様の課題を解決するためのもう一つの態様は、誘導加熱装置の電源装置の出力を確認する際に使用される疑似加熱物であって、外径が連続的に又は段階的に変化する外郭部材と、外郭部材の内側にあって冷却液が通過する冷却流路を有し、前記外郭部材は、錐形であり、前記外郭部材を取り巻く位置に前記誘導加熱コイルを配して、当該誘導加熱コイルで前記外郭体を加熱しつつ電源装置を調整することが可能であることを特徴とする疑似加熱物である。

【0018】

本態様の疑似加熱物は、外郭部材の外径が連続的に変化するので、誘導加熱コイルと疑似加熱物の距離を変えることができる。
また本態様の疑似加熱物は、外郭部材の内側に冷却液が通過する冷却流路が設けられているので、疑似加熱物を誘導加熱することによって発生した熱を冷却液によって奪うことができる。そのため試験中、疑似加熱物の温度が一定以下に保たれ、疑似加熱物が溶融したり変形することが防がれる。

【発明の効果】

【0019】

本発明の電源検査装置によると、電源装置に望ましい発振を生じさせることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態の電源検査装置の斜視図である。

【図2】図１の電源検査装置の疑似加熱物と誘導加熱コイルの断面図であり、（ａ）は、誘導加熱コイルが疑似加熱物の上部側と対向している状態を示し、（ｂ）は、誘導加熱コイルが疑似加熱物の下部寄りの位置と対向している状態を示し、（ｃ）は、誘導加熱コイルの拡大断面図である。

【図3】図１の電源検査装置の分解斜視図である。

【図4】高周波焼き入れ装置の回路図である。

【図5】（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の他の実施形態の電源検査装置の疑似加熱物の正面図又は斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態の電源検査装置１は、図４に示す様な高周波焼き入れ装置１００の高周波発振器（電源装置）１０１を検査対象とし、これの出力確認と、各種の調節を行うものである。
本実施形態の電源検査装置１は、図１、図３の様に、誘導加熱コイル２と、疑似加熱物５と、移動手段６によって構成されている。

【0022】

誘導加熱コイル２は、図の様なワンターンコイルであり、内部に図２の様な冷却流路７を有している。冷却流路７には冷却液が流される。誘導加熱コイル２のコイル線は、図２の拡大図の様に、外周壁１５と、内周壁１１を有し、両者が上面壁１２と、下面壁１３で結ばれたものである。
本実施形態の誘導加熱コイル２は、断面形状が台形であり、内周壁１１が傾斜している。内周壁１１の傾斜角度は、後記する外郭部材２０の側面２６の角度と略等しい。
誘導加熱コイル２の他の構成は、高周波焼き入れに使用される公知のワンターンコイルと同じであるから、詳細な説明を省略する。

【0023】

疑似加熱物５は、図２、図３の様に、外郭部材２０と、内郭部材２１及び底板部材２２を有し、両者の間に冷却流路２３が形成されたものである。
外郭部材２０は、外形形状が円錐台形状である。外郭部材２０は、天面２５と、側面２６で覆われており、内部は空洞である。外郭部材２０の下端にはフランジ２７が設けられている。
外郭部材２０の頂角Ａは、１０度から３０度であり、好ましくは１５度から２５度である。
外郭部材２０は、前記した様に円錐台形状であるから、軸方向（Ｙ－Ｙ）の位置によって、外径が異なっている。本実施形態では、図の下に向かうにつれて直径が連続的に大きくなっている。
外郭部材２０は、鉄材（正確には鋼板）で作られている。即ち外郭部材２０は、誘導加熱される素材で作られている。

【0024】

内郭部材２１は、外郭部材２０と略相似形であって外郭部材２０よりも小さい部材である。即ち内郭部材２１は円錐台形状である。内郭部材２１は、天面３０と、側面３１及び底面３２が壁で覆われている。内郭部材２１には、円錐台形の軸方向にのびる排水管３３が内蔵されている。排水管３３の上端は、内郭部材２１の天面３０に開いている。排水管３３の下方側は、内郭部材２１の底面３２を貫通している。
内郭部材２１の素材は限定されるものではないが、本実施形態では鋼材で作られている。

【0025】

底板部材２２は、平面視が円形の板であり、図２、図３の様に、複数の開口４０、４１、４２が設けられている。両側の開口４０、４２は、通水口として機能するものであり、給水管４３、４５が接続されている。中央の開口４１は、排水口として機能するものであり、内郭部材２１の排水管３３が貫通している。なお排水管３３は、中央の開口４１に溶接されており、開口４１の周囲から冷却液が漏れることはない。

【0026】

疑似加熱物５は、図２、図３の様の様に、外郭部材２０の底面に底板部材２２が取り付けられ、外郭部材２０と底板部材２２によって囲まれた閉塞空間に、内郭部材２１が内蔵されたものである。
即ち、図２、図３の様の様に、外郭部材２０の底面に底板部材２２が取り付けられている。具体的には、外郭部材２０のフランジ２７が底板部材２２にあわせられ、両者の間にネジ２８を挿通すことによって外郭部材２０が底板部材２２に固定されている。なお、外郭部材２０のフランジ２７と底板部材２２の間には図示しないパッキンが介在されている。
外郭部材２０と底板部材２２によって囲まれた閉塞空間に、内郭部材２１が内蔵されている。内郭部材２１は、図示しない支持部材によって、底板部材２２の少し上に固定されている。
内郭部材２１の天面３０及び側面３１と、外郭部材２０の天面２５及び側面２６の間には隙間があり、当該隙間が冷却流路２３として機能する。
通水口として機能する底板部材２２の開口４０、４２は、冷却流路２３に開いている。

【0027】

移動手段６は、固定板５０と移動板５１を有し、両者の間にパンタグラフ機構の昇降機構５８が設けられたものである。移動手段６にはハンドル５２があり当該ハンドル５２を回すことによって移動板５１が昇降する。

【0028】

疑似加熱物５は、図１の様に、移動手段６の移動板５１に脚部材５３を介して取り付けられている。
そして脚部材５３の部分で、給水管４３、４５と排水管３３に、給水ホース５５、５６と、排水ホース５７が接続されている。

【0029】

誘導加熱コイル２は、図１、図２の様に、疑似加熱物５の外郭部材２０を取り巻く位置に配されている。誘導加熱コイル２の中心は、外郭部材２０の中心軸Ｙ－Ｙが通過する位置にある。
誘導加熱コイル２は、図示しない支持部材で一定の高さに固定されている。

【0030】

次に、電源検査装置１の使用方法について説明する。本実施形態の電源検査装置１は、前記した様に、高周波焼き入れ装置１００の高周波発振器（電源装置）１０１を検査対象とし、これの出力確認と、各種の調整を行うものである。
図４の様に、高周波発振器（電源装置）１０１は、商用電源２０５に接続されて給電され、高周波電流を出力するものである。
高周波発振器１０１の出力側は、カレントトランス１０６を介して本実施形態の電源検査装置１の誘導加熱コイル２に接続される。なおカレントトランス１０６の一次側にはコンデンサー１０７が並列に接続されている。

【0031】

また給水ホース５５、５６を介して、疑似加熱物５の冷却流路２３に冷却液が供給される。冷却液は、通水口たる開口４０、４２から冷却流路２３を流れる。ここで本実施形態の冷却流路２３は、外郭部材２０の側面２６を構成する壁の直近の領域にあるから、冷却液は、外郭部材２０の側面２６の近傍を集中的に流れる。また外郭部材２０の内面と内郭部材２１の外面によって冷却流路２３が形成されており、外郭部材２０と内郭部材２１は相似形に近い形であるから、冷却流路２３は外郭部材２０の内周に広がっており、冷却液は外郭部材２０の内壁にくまなく行きわたる。
冷却液は、外郭部材２０の側面２６の内側を通過して外郭部材２０の天面２５と内郭部材２１の天面３０の間の領域に至り、排水管３３に入って疑似加熱物５の外部に排出される。

【0032】

高周波発振器１０１を起動することによって、電源検査装置１の誘導加熱コイル２に高周波電流が流れる。電源検査装置１の外郭部材２０は鉄材で作られているので、外郭部材２０には誘導電流が励起され、疑似加熱物５の外郭部材２０が発熱する。しかしながら、外郭部材２０の裏面側に集中的に冷却液が通過するので、外郭部材２０の昇温はさほどではなく、溶融温度には至らない。
本実施形態では、冷却液は下部側から供給されて頂上部から排出されるので、仮に作業中に冷却液の供給が停止しても、冷却液は冷却流路２３に残るから、外郭部材２０の焼損を防ぐことができる。

【0033】

本実施形態では、疑似加熱物５の冷却流路２３に冷却液を通水しつつ、高周波発振器（電源装置）１０１から誘導加熱コイル２に通電し、その間の高周波発振器１０１の出力を図示しない計測手段でモニターする。多くの場合、高周波発振器１０１自体に出力計があり、作業者は、高周波発振器１０１の出力計を監視することとなる。
そしてこの状態で、移動手段６のハンドル５２を回動して、疑似加熱物５の高さを変えてゆく。

【0034】

本実施形態では、誘導加熱コイル２が一定の高さに固定されているので、疑似加熱物５の高さを変えることにより、誘導加熱コイル２と対向する位置が変化する。ここで本実施形態で採用する外郭部材２０は、円錐台形状であり、高さによって外径が異なる。そのため疑似加熱物５の高さを変えて誘導加熱コイル２が対向する位置を変化させることにより、誘導加熱コイル２と疑似加熱物５との間の隙間が変化し、誘導加熱コイル２と疑似加熱物５との距離が変わる。
その結果、高周波発振器１０１の出力が変化する。
作業者は、目標の出力が得られることを確認すると、その出力が得られた状態で、各種のパラメータ等を調節する。

【0035】

本実施形態の電源検査装置１では、比較的長時間に渡って誘導加熱コイルに通電し続けることができるので、発振に適切な誘導加熱コイルと疑似加熱物の距離を探り当て易い。またパラメータ等の調節についても時間的に余裕を持って行うことができる。

【0036】

本実施形態の電源検査装置１では、疑似加熱物５の外形が円錐台状であり、直径の変化が連続的であるから、移動手段６で疑似加熱物５を上下して誘導加熱コイル２が対向する位置を変化させることにより、高周波発振器１０１の出力が概ね連続的に変化する。特に本実施形態では、誘導加熱コイル２の内面の傾斜が疑似加熱物５の外形の傾斜と近似しているので、誘導加熱コイル２と疑似加熱物５との間の隙間が連続的に変化する。そのため適切な発振に適切な誘導加熱コイルと疑似加熱物の距離を探り当て易い。

【0037】

しかしながら本発明はこれらの構成に限定されるものではなく、例えば図５（ａ）に示す外郭部材６０の様な、外径が段階的に変化する形状のものであってもよい。
また図５（ｂ）に示す外郭部材６１の様な多角推台であってもよく、図５（ｃ）に示す外郭部材６２の様な先端が尖った形状であってもよい。
また図５（ｄ）に示す外郭部材６３の様に、側面のシルエットが曲線状であってもよい。

【0038】

以上説明した実施形態では、疑似加熱物５を上下方向に移動することによって誘導加熱コイル２が対向する位置の外径を変化させたが、誘導加熱コイル２を移動させて誘導加熱コイル２が対向する位置の外径を変化させてもよい。

【0039】

以上説明した実施形態では、疑似加熱物５を縦置きにしたが、疑似加熱物５の姿勢は任意であり、疑似加熱物５を横置きにして、疑似加熱物５又は誘導加熱コイル２を水平移動してもよい。

【符号の説明】

【0040】

１ 電源検査装置
２ 誘導加熱コイル
５ 疑似加熱物
６ 移動手段
７ 冷却流路
２０ 外郭部材
４０、４２ 開口（通水口）
４１ 開口（排水口）
４３、４５ 給水管
６０、６１、６２、６３ 外郭部材
１００ 高周波焼き入れ装置
１０１ 高周波発振器（電源装置）
１０６ カレントトランス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】