JP3272680B2 - 誘導加熱装置 - Google Patents
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- General Induction Heating (AREA)
Description
と、各加熱コイルにそれぞれ異なる周波数の高周波電流
を給電する複数の電源とを備えた誘導加熱装置に関す
る。この誘導加熱装置は、例えば高速線条加熱に代表さ
れるように、加熱コイルに高周波電流を流し、このとき
に発生する高周波磁界によって、金属や磁性材、あるい
はカーボン材で形成された被加熱物を誘導加熱するもの
である。加熱コイルには、中空ソレノイド状のものや、
リッツ線や銅パイプから成る平型渦巻状のもの等が使用
される。
誘導加熱装置には、複数の電源にそれぞれ加熱コイルを
独立に接続して一あるいは複数の被加熱物を同時に誘導
加熱するものがある。ところが、複数の加熱コイルを接
近させて誘導加熱を行うと、隣りあう加熱コイルの間で
発生する磁束が鎖交し合うために相互干渉が起こり、下
記のような問題が生じる。
源の出力が乱され、その安定化が不能となって、被加熱
物であるワークの加熱温度が変化してしまう点である。
相互干渉の度合いが大きいときは、電源における出力の
位相やレベルを制御する回路が悪影響を受け、発振動作
そのものが不可能になったり、出力段にトランジスタが
配されている場合はそれが破損することもある。第2の
問題は、相互干渉による非常に大きなビート音が加熱コ
イルやワークから発生し、作業環境上好ましくない点で
ある。例えば、25kHzと28kHzの高周波電流を
出力する電源の場合、単体加熱では人の可聴周波数以上
のため騒音は発生しないが、同時加熱の場合は、差分周
波数である3kHzないしはその高調波成分の騒音が発
生する。
ば、図5に示すように、電源A61から給電される加熱
コイル62と電源B71から給電される加熱コイル72
間に磁性体や強磁性金属よりなる干渉防止部材80を配
置する手法、図6に示すように、隣り合う加熱コイル6
2A,72A、62B,72Bに供給される高周波電流
の向きが相互に逆方向になるように、二つの電源61,
71の出力を工夫する手法等が提案されている。前者の
手法は、例えば特開平9−105583号公報に詳細に
記述されており、後者の手法は、例えば特開平8−18
7971号公報の記載を参考にすることができる。
イルに同時に給電した場合の相互干渉を抑制できる。し
かしながら、各従来例では、ワークの材質や加熱態様の
変化に伴う相互干渉レベルの変動に十分に対応すること
ができないという問題を残していた。つまり、ワークの
材質を変えたり、ワークの移動等によって負荷状態が変
わる場合に、変動する相互干渉レベルを調整によって低
減させることができず、電源61,71の安定化を図る
ことができなかった。
して被加熱物を誘導加熱する場合の相互干渉を防止する
ことができる新規な誘導加熱装置を提供することを課題
とする。本発明の他の課題は、相互干渉レベルの変動に
よって電源の動作乃至その制御が不安定になる事態を有
効に回避することができる誘導加熱装置を提供すること
にある。
明の誘導加熱装置は、加熱コイルと電源とを含む高周波
回路を複数有し、各々の高周波回路の電源により同時に
給電される複数の加熱コイルによって被加熱物を誘導加
熱する誘導加熱装置において、隣りあう加熱コイルを含
む高周波回路同士を逆結合させる逆結合トランスを有
し、一方の高周波回路の加熱コイルによって他方の高周
波回路の加熱コイルに発生する干渉起電力を前記逆結合
トランスで相殺するようにしたものである。
トランスと、一方の高周波回路の加熱コイルによって他
方の高周波回路の加熱コイルに発生する干渉起電力を検
出する干渉検出手段と、この干渉検出手段で検出した干
渉起電力を可視化する可視化手段とを有し、前記干渉起
電力を前記逆結合トランスで相殺するとともに相殺後の
干渉起電力を前記可視化手段で視認可能に構成したもの
である。
トランスと、干渉検出手段と、前記逆結合トランスの結
合度を変化させる結合度調整手段とを有し、この干渉検
出手段で検出した干渉起電力が低減する方向に前記結合
度調整手段を制御するようにしたものである。この場合
の前記逆結合トランスは、例えば一方の高周波回路の配
線が巻かれた一次側鉄心と他方の高周波回路の配線が前
記一次側鉄心と逆方向に巻かれた二次側鉄心とを含むも
のであり、前記結合度調整手段は、前記干渉検出手段に
よる検出結果に基づいて前記一次側鉄心と二次側鉄心の
少なくとも一方を駆動して鉄心間の間隙を変える駆動機
構を含んで構成されたものである。
一形状及び寸法の加熱コイルの対とする。前記被加熱物
を収容する筒状体にそれぞれ同じ向きに巻回されたもの
であっても良く、各々のコイル面が有底容器の外底面に
沿うように配置されたものであっても良い。
施の形態を説明する。図1は、2つの加熱コイルを用い
た誘導加熱装置の概要構成図である。この誘導加熱装置
1は、電源A11及び加熱コイルA12を含む第1高周
波回路と、電源B21及び加熱コイルB22を含む第2
高周波回路とを有しており、各高周波回路は、逆結合ト
ランス30で逆結合されている。電源A11及び電源B
21は、それぞれ異なる周波数の信号を発振させる発振
器と、この発振器で発振された信号に基づいて高周波電
流を生成する電流生成回路とを有し、生成された高周波
電流を当該高周波回路の加熱コイル12,22に供給す
るものである。
径の中空ソレノイド状コイルであり、被加熱物であるワ
ーク10は、これらの加熱コイル12,22の中空部を
自由に移動できるようになっている。
0が挿入接続されている。この検出コイル40は、加熱
コイルA12によって加熱コイルB22に発生する干渉
起電力に基づき、第2高周波回路に流れる干渉電流を検
出するものである。検出された干渉電流は、高周波増幅
回路41で増幅され、電源A11の発振周波数で同期検
波されてメータ回路42へ送られる。メータ回路42
は、この干渉電流を所定のスケールで表示する。
すように、第1高周波回路の配線が順方向に巻かれた一
次側鉄心31と、第2高周波回路の配線が逆方向に巻か
れた二次側鉄心32とを一定間隙で対向させたものであ
る。このように構成することにより上記の干渉起電力が
相殺されるので、電源A11及び電源21の異常発振を
防止することができる。干渉起電力の相殺量、つまり逆
結合トランス30の結合度は、これらの鉄心31,32
間の間隙によって定まる。上記メータ回路42で表示さ
れる干渉電流は、この相殺後の干渉起電力に基づくもの
である。
質、形状のものを用いたり、ワーク10が誘導加熱中に
移動したり、誘導加熱中に無負荷状態になったりする場
合は、相互干渉のレベルが変動するので、逆結合トラン
ス30の結合度を随時変えるようにすることが好まし
い。
は、結合度調整手段を設けている。結合度調整手段は、
具体的には、図3に示す二次側鉄心32の変位機構43
と、この変位機構43を制御して一次側鉄心31と二次
側鉄心32との間隙を調整するモータ回路44とを含ん
で構成される。モータ回路44は、高周波増幅回路41
の出力に基づき、干渉電流をゼロ値に近づけるように動
作する。なお、上述のメータ回路42を併用すること
で、現在の結合度を視認できるようになる。このよう
に、本実施形態の誘導加熱装置1では、相互干渉のレベ
ルの変化に対応して逆結合トランス30の結合度が自動
的に変わるので、誘導加熱の態様が変化しても、電源A
11,電源B21の動作が常に安定化する。
加熱、自動販売機における飲料缶加熱、電磁調理等に応
用することができる。線状のワークや飲料缶を加熱する
場合は、これらを収容する筒状体にリッツ線等をそれぞ
れ同じ向きに巻回して上記の加熱コイルA12,B22
とする。
その容器の外底面に沿うようにリッツ線を巻回して加熱
コイルAとし、その容器の外側面に沿うようにリッツ線
を巻回して加熱コイルBとする。例えば図4は、電磁調
理用容器を加熱する場合の誘導加熱装置の概略構成図で
ある。便宜上、図1と同一機能の要素については同一符
号を付してある。容器50の底面部の中心付近には、平
型渦巻状の加熱コイルA12を配置し、この加熱コイル
A12と電源A11とで第1高周波回路を形成してい
る。また、容器50の側面部に、その側面部に沿う形状
の中空渦巻状の加熱コイルB22を配置し、この加熱コ
イルB22と電源B21とで第2高周波回路を形成して
いる。各高周波回路は、逆結合トランス30で逆結合し
ている。
互干渉が逆結合トランス30で相殺されることは上記実
施の形態で説明した通りである。従って、容器50にお
いて、各加熱コイルA12,B22により予定された本
来の加熱分布を得ることができるようになる。
ず、種々の形状のものが適用可能である。例えば中華鍋
のように外面が湾曲状やすり鉢状の場合は、各加熱コイ
ルA12,B22を、そのコイル面が容器の外面に沿う
ように配置すればよい。あるいはコイル面そのものを成
形してもよい。
本発明では、それぞれ加熱コイルと電源を含む複数の高
周波回路間の相互干渉を逆結合トランスで相殺するよう
にしたので、複数の加熱コイルを近接させて同時給電す
る場合の電源への悪影響を簡易に防止することができ
る。また、相互干渉レベルが変動した場合は、それに対
応して逆結合トランスの結合度を自動調整するようにし
たので、誘導加熱装置の動作が安定化する。
構成図。
図。
した構造説明図。
の概略構成図。
2B 加熱コイル 30 逆結合トランス 31,32 トランスの鉄心 40 干渉電流の検出コイル 41 高周波増幅回路 42 メータ回路 43 モータ回路 50 電磁調理用容器
Claims (6)
- 【請求項1】 加熱コイルと電源とを含む高周波回路を
複数有し、各々の高周波回路の電源により同時に給電さ
れる複数の加熱コイルによって被加熱物を誘導加熱する
誘導加熱装置において、 隣り合う加熱コイルを含む高周波回路同士を逆結合させ
る逆結合トランスと、 一方の高周波回路の加熱コイルによって他方の高周波回
路の加熱コイルに発生する干渉起電力を検出する干渉検
出手段と、 この干渉検出手段で検出した干渉起電力を可視化する可
視化手段とを有し、 前記干渉起電力を前記逆結合トランスで相殺するととも
に相殺後の干渉起電力を前記可視化手段で視認可能に構
成されていることを特徴とする誘導加熱装置。 - 【請求項2】 加熱コイルと電源とを含む高周波回路を
複数有し、各々の高周波回路の電源により同時に給電さ
れる複数の加熱コイルによって被加熱物を誘導加熱する
誘導加熱装置において、 隣り合う加熱コイルを含む高周波回路同士を逆結合させ
る逆結合トランスと、 一方の高周波回路の加熱コイルによって他方の高周波回
路の加熱コイルに発生する干渉起電力を検出する干渉検
出手段と、 前記逆結合トランスの結合度を変化させる結合度調整手
段とを有し、 この干渉検出手段で検出した干渉起電力が低減する方向
に前記結合度調整手段を制御することを特徴とする誘導
加熱装置。 - 【請求項3】 前記逆結合トランスは、一方の高周波回
路の配線が巻かれた一次側鉄心と他方の高周波回路の配
線が前記一次側鉄心と逆方向に巻かれた二次側鉄心とを
含むものであり、 前記結合度調整手段は、前記干渉検出手段による検出結
果に基づいて前記一次側鉄心と二次側鉄心の少なくとも
一方を駆動して鉄心間の間隙を変える駆動機構を含んで
構成されることを特徴とする、請求項2記載の誘導加熱
装置。 - 【請求項4】 前記複数の加熱コイルが同一形状及び寸
法の加熱コイルの対から成ることを特徴とする、請求項
1乃至3のいずれかの項記載の誘導加熱装置。 - 【請求項5】 前記複数の加熱コイルが、前記被加熱物
を収容する筒状体にそれぞれ同じ向きに巻回されている
ことを特徴とする、請求項1乃至3のいずれかの項記載
の誘導加熱装置。 - 【請求項6】 前記被加熱物が有底容器であり、前記複
数の加熱コイルは、各々のコイル面が前記有底容器の外
底面及び外側面に沿うように配置されていることを特徴
とする、請求項1乃至3のいずれかの項記載の誘導加熱
装置。
Priority Applications (1)
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JP27022098A JP3272680B2 (ja) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | 誘導加熱装置 |
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Publications (2)
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JP2000100552A JP2000100552A (ja) | 2000-04-07 |
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ID=17483227
Family Applications (1)
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JP27022098A Expired - Lifetime JP3272680B2 (ja) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | 誘導加熱装置 |
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JP (1) | JP3272680B2 (ja) |
Cited By (1)
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JP2009181886A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd | 高周波誘導加熱装置 |
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1998
- 1998-09-24 JP JP27022098A patent/JP3272680B2/ja not_active Expired - Lifetime
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