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高周波熱処理 電源の特性について

高周波熱処理設備の電源についてお教えください。
当社では高周波熱処理の受託加工を行っており、少量多品種の生産を行っています。現有設備では真空管電源を使用しておりますが、設備の老朽化により更新が必要な状況となっています。更新にあたり、これまで同様真空管電源を採用するか、それとも近年普及の進んでいるトランジスタ式の電源にするかで情報を集めております。
ランニングコストやメンテナンスを考えると、トランジスタ式のほうが有利に思われますがトランジスタ式の電源の場合、真空管式と比較し当社のような小量多品種には向かないといった話をよく聞くのですが、その理由をお教えいただけませんでしょうか?
よろしくお願いいたします。

投稿日時 - 2010-08-17 15:44:00

QNo.9465985

困ってます

質問者が選んだベストアンサー

>小量多品種には向かない
高周波熱処理の専門家ではないので、見当違いかもしれませんが、
少量多品種ということは、高周波電源からみた場合に、ワークの種類が変わ
るたびに、負荷の性質が一定せずに、頻繁に変化するということと解釈する
ことができそうです。

高周波電源と高周波炉の間には、マッチング回路と称するものがあり、電源
で発生させた高周波パワーを適切に負荷(ワーク)に伝達するように設計さ
れています。負荷(ワーク)の状態が変化すると、マッチングの状態が変化
して、適正な状態で100%伝達していたパワーが50%に低下してしまう
ようなことがことが想定されます。マッチングが悪化するということは、ワ
ークに供給されるパワーが減るだけでなく、供給されずに高周波電源回路に
跳ね返ってきたパワーが、高周波電源回路に余分な負担を掛けることを意味
します。

真空管式の高周波電源回路は、効率があまり高くなく、常にある程度のパワ
ーを損失しているので、負荷から多少のパワーが跳ね返ってきても、信頼性
に大きな影響がありません。

これに対してトランジスタ式の回路は、効率が高い動作をしており、適正な
動作条件ではパワー損失が少ないので、負荷からパワーが跳ね返ってくると
大きな負担となって信頼性を損ねる可能性があります。
このような状態に対して、出力を低減することでトランジスタ回路の保護を
行うことは可能ですが、負荷(ワーク)に対する供給電力の変化がより大き
くなる方向となるため、使い勝手が悪くなりそうに想像します。

トランジスタ方式は、高効率であることと引き替えに、負荷変動に対して
追従する性能が悪いことを書きましたが、この課題は、マッチング回路を
負荷の状態に応じて適切にチューニングすることで回避することが可能です。
人手でチューニングすることは生産性を上げることのボトルネックになりま
すが、電子制御で素早く負荷に応じたチューニングが可能であれば問題は
解決できます。

このような制御が実現できているか、高周波電源メーカーに聞いてみて下さ
い。真空管の入手が困難になってきているので、現実的な選択肢はトランジ
スタ方式に限られるように思いますが如何でしょうか?

投稿日時 - 2010-08-17 22:09:00

お礼

早速のご回答ありがとうございました。
チューニングの機能についてメーカーに問い合わせをしてみます。

確かに真空管の設備については補修部品等少なくなってきているようですので、現実的にはトランジスタ式でどうこれまでの製品を処理していくかを考えるべきかと思っております。

ohkawa様、ありがとうございました。

投稿日時 - 2010-08-18 11:35:00

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