JP2015225691A

JP2015225691A - Induction heating apparatus

Info

Publication number: JP2015225691A
Application number: JP2014107745A
Authority: JP
Inventors: 北泉　武; Takeshi Kitaizumi; 武北泉; 洋一黒瀬; Yoichi Kurose; 宮内　貴宏; Takahiro Miyauchi; 貴宏宮内
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-05-26
Filing date: 2014-05-26
Publication date: 2015-12-14
Anticipated expiration: 2034-05-26
Also published as: JP6347044B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such a problem that the heating efficiency is degraded as the heating coil diameter is reduced, when a load is heated by using a large number of coils of small outer shape.SOLUTION: A heating coil 2 is formed in solenoid shape by winding wires 8, individually, around a center core 7, and a plurality of coils where the axial direction D of the center core 7 is arranged substantially linearly in the same direction are arranged in parallel. Since control means 6 operates an inverter 5 by arranging the phase of the current of each heating coil so as to arrange the phase of a magnetic field generated in each heating coil used for heating the same load, impact from an adjacent heating coil can be made constant, and since the power supplied from each heating coil to the load can be controlled stably, an induction heating device excellent in controllability of heating efficiency can be achieved.

Description

本発明は、高周波磁界による誘導加熱を利用して被加熱物の加熱を行う誘導加熱装置に関するものである。 The present invention relates to an induction heating apparatus that heats an object to be heated using induction heating by a high-frequency magnetic field.

従来の誘導加熱装置では、図１４に示すように結晶化ガラスなどで構成されたトッププレート１上に置かれた鍋などの負荷３を加熱する際に、様々な形状の負荷を効率よく加熱するために複数の加熱コイルで構成される加熱コイル群２を用いる方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。加熱コイル２の形状として、同心円上に複数の加熱コイルを配置する構成、加熱コイルの周辺に円心の異なる複数の補助加熱コイルを配置する構成、あるいは図１４の様に形状の小さい加熱コイル２をマトリックス状に配置する構成などが提案されている。 In the conventional induction heating apparatus, when the load 3 such as a pan placed on the top plate 1 made of crystallized glass or the like is heated as shown in FIG. 14, loads of various shapes are efficiently heated. Therefore, a method using a heating coil group 2 configured by a plurality of heating coils has been proposed (see, for example, Patent Document 1). As the shape of the heating coil 2, a configuration in which a plurality of heating coils are arranged on a concentric circle, a configuration in which a plurality of auxiliary heating coils having different circular centers are arranged around the heating coil, or a heating coil 2 having a small shape as shown in FIG. The structure etc. which arrange | position in a matrix form are proposed.

一方、アルミ鍋などの加熱コイルからみた動作周波数での等価抵抗が小さく誘導加熱が難しい金属負荷に対して、巻き線を複数回巻き、巻き線の空芯部に磁性体部材を備えた加熱コイルを用いて、少ない電流で磁界を発生させる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。 On the other hand, for a metal load with a small equivalent resistance at the operating frequency as seen from a heating coil such as an aluminum pan, it is difficult to perform induction heating. There has been proposed a method of generating a magnetic field with a small current by using (see, for example, Patent Document 2).

特開２０１１−０６０４７６号公報JP 2011-060476 A 特開２００８−２１８０９１号公報JP 2008-218091 A

しかし、特許文献１に示された従来のマトリックス状に配置した加熱コイル２を備えた誘導加熱装置においては、できるだけ個々の加熱コイル２の外形が小さい方が負荷の形状に合った良好な加熱分布が得ることができるため望ましい半面、加熱効率が悪化する課題が生じることになる。 However, in the induction heating apparatus provided with the conventional heating coils 2 arranged in a matrix shown in Patent Document 1, the smaller the outer shape of each heating coil 2 is, the better the heat distribution that matches the shape of the load. On the other hand, since it can be obtained, the problem that heating efficiency deteriorates arises.

これは、加熱コイルの外形が小さくなる分、同等のインダクタンスを得るためより多くの巻き数が必要になるため、加熱コイルの厚みが厚くなり、加熱コイルと負荷の距離が拡がるため、より多く磁界を発生させる必要があるためである。 This is because the heating coil becomes thicker and the distance between the heating coil and the load increases because the outer shape of the heating coil becomes smaller, so that more windings are required to obtain equivalent inductance. This is because it is necessary to generate

一方、特許文献２に示された少ない電流で負荷を加熱することにより加熱効率を向上させるため、巻き線を複数回巻き、巻き線の空芯部に磁性体部材を備えた加熱コイルを用いた誘導加熱装置が提案されてはいるが、隣接コイルからの磁界影響が大きく、特に加熱コイル間の距離が取れない構成においては、隣接コイルからの磁界影響により制御が安定せず制御が難しい等、新たな課題が生じることになる。 On the other hand, in order to improve the heating efficiency by heating the load with a small current shown in Patent Document 2, a winding coil was wound a plurality of times, and a heating coil provided with a magnetic body member at the air core portion of the winding was used. Although an induction heating device has been proposed, the influence of the magnetic field from adjacent coils is large, especially in a configuration where the distance between the heating coils cannot be taken, the control is not stable due to the influence of the magnetic field from the adjacent coils, and control is difficult. New challenges will arise.

本発明は、加熱効率が高く制御性に優れた誘導加熱装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an induction heating device having high heating efficiency and excellent controllability.

上記課題を解決するために、本発明の誘導加熱装置は、トッププレートに載置された負荷を複数で加熱すべく個々に隣接配置される加熱コイル群と、前記加熱コイル群を構成する少なくとも１つの加熱コイルに電力を供給するインバータと、前記インバータの供給電力を制御する制御手段を備え、前記加熱コイルは、個々に中心コアに磁性体を巻き付けた
ソレノイド形状で形成し、かつ中心コアの軸方向を同一方向に略直線状に複数個配置したものを平行に複数列並べるとともに、前記制御手段は、同一負荷の加熱に用いる各加熱コイルにおいて発生する磁界の位相を揃えるべく前記各加熱コイルの電流の位相を揃えて前記インバータを動作させるものである。 In order to solve the above-described problems, an induction heating apparatus according to the present invention includes a heating coil group that is individually disposed adjacent to each other to heat a plurality of loads placed on a top plate, and at least one of the heating coil group. An inverter for supplying electric power to one heating coil, and a control means for controlling the electric power supplied to the inverter, wherein the heating coil is formed in a solenoid shape in which a magnetic material is individually wound around the central core, and the axis of the central core The control means arranges a plurality of lines arranged in a substantially straight line in the same direction in parallel, and the control means is configured to adjust the phase of the magnetic field generated in each heating coil used for heating the same load. The inverter is operated with the phases of the currents aligned.

これにより、隣接加熱コイルからの影響を一定にすることができるため、各加熱コイルから負荷に供給される電力を安定して制御することが可能となるため、加熱効率の高く制御性に優れた誘導加熱装置を実現することができる。 Thereby, since the influence from the adjacent heating coil can be made constant, it becomes possible to stably control the electric power supplied from each heating coil to the load, so the heating efficiency is high and the controllability is excellent. An induction heating device can be realized.

本発明は、隣接加熱コイルからの影響を一定にすることができるため、各加熱コイルから負荷に供給される電力を安定して制御することが可能となるため、加熱効率の高く制御性に優れた誘導加熱装置を実現することができる。 In the present invention, since the influence from the adjacent heating coils can be made constant, it becomes possible to stably control the power supplied from each heating coil to the load, so that the heating efficiency is high and the controllability is excellent. An induction heating device can be realized.

本発明の第１の実施の形態における誘導加熱装置の構成を示す平面図The top view which shows the structure of the induction heating apparatus in the 1st Embodiment of this invention 本発明の第１の実施の形態における誘導加熱装置の構成を示す縦断面図The longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the induction heating apparatus in the 1st Embodiment of this invention 本発明の第１の実施の形態における誘導加熱装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the induction heating apparatus in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態における誘導加熱装置の動作を示す波形図The wave form diagram which shows the operation | movement of the induction heating apparatus in the 1st Embodiment of this invention 本発明の第２の実施の形態における誘導加熱装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the induction heating apparatus in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態における誘導加熱装置の動作を示す波形図The wave form diagram which shows the operation | movement of the induction heating apparatus in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態における誘導加熱装置の特性を示す特性図The characteristic view which shows the characteristic of the induction heating apparatus in the 2nd Embodiment of this invention 本発明の第２の実施の形態における誘導加熱装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the induction heating apparatus in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態における誘導加熱装置の動作を示す波形図The wave form diagram which shows the operation | movement of the induction heating apparatus in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態における誘導加熱装置の構成を示すブロック図と波形図The block diagram and waveform diagram which show the structure of the induction heating apparatus in the 3rd Embodiment of this invention 本発明の第３の実施の形態における誘導加熱装置の特性を示す特性図The characteristic view which shows the characteristic of the induction heating apparatus in the 3rd Embodiment of this invention 本発明の第４の実施の形態における誘導加熱装置の特性を示す特性図The characteristic view which shows the characteristic of the induction heating apparatus in the 4th Embodiment of this invention 本発明の第５の実施の形態における誘導加熱装置の回路構成を示す回路図The circuit diagram which shows the circuit structure of the induction heating apparatus in the 5th Embodiment of this invention 従来の誘導加熱装置を示す平面図Plan view showing a conventional induction heating device

第１の発明は、トッププレートに載置された負荷を複数で加熱すべく個々に隣接配置される加熱コイル群と、前記加熱コイル群を構成する少なくとも１つの加熱コイルに電力を供給するインバータと、前記インバータの供給電力を制御する制御手段を備え、前記加熱コイルは、個々に中心コアに磁性体を巻き付けたソレノイド形状で形成し、かつ中心コアの軸方向を同一方向に略直線状に複数個配置したものを平行に複数列並べるとともに、前記制御手段は、同一負荷の加熱に用いる各加熱コイルにおいて発生する磁界の位相を揃えるべく前記各加熱コイルの電流の位相を揃えて前記インバータを動作させるものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a heating coil group arranged adjacent to each other to heat a plurality of loads placed on a top plate, and an inverter for supplying power to at least one heating coil constituting the heating coil group. And a control means for controlling the power supplied to the inverter, wherein the heating coils are each formed in a solenoid shape in which a magnetic material is wound around a central core, and a plurality of axial directions of the central core are substantially linear in the same direction. The control means operates the inverter by aligning the phases of the currents of the heating coils to align the phases of the magnetic fields generated in the heating coils used for heating the same load. It is something to be made.

第２の発明は、特に、第１の発明の制御手段は、隣接する加熱コイルに対して発生磁界の位相差をπ／２〜３π／２とすべくインバータを動作させることにより、加熱コイルによる発生磁界と隣接する加熱コイルからの誘導磁界とを略同一方向にすることができるため、誘導磁界を打ち消すための余分な磁界を発生させる必要がなくなるとともに、磁性体から発生する磁界の方向が隣接する加熱コイルの磁性体から発生する磁界が逆方向となるため、磁性体内に隣接する加熱コイルからの磁界の進入を防止することができ、磁性体内
に余分な磁界が流れないため、磁性体の形状を薄くすることができ、薄型で設置性の良い誘導加熱装置を実現することができる。 According to the second invention, in particular, the control means according to the first invention uses the heating coil by operating the inverter so that the phase difference of the generated magnetic field is π / 2 to 3π / 2 with respect to the adjacent heating coil. Since the generated magnetic field and the induced magnetic field from the adjacent heating coil can be set in substantially the same direction, it is not necessary to generate an extra magnetic field for canceling the induced magnetic field, and the direction of the magnetic field generated from the magnetic material is adjacent. Since the magnetic field generated from the magnetic body of the heating coil is in the opposite direction, the magnetic field from the adjacent heating coil can be prevented from entering the magnetic body, and no extra magnetic field flows into the magnetic body. The shape can be reduced, and an induction heating apparatus that is thin and easy to install can be realized.

第３の発明は、特に、第１の発明の制御手段は、加熱コイル群の中で、同一負荷の加熱に用いられる少なくとも縦列と横列に配された隣接する加熱コイルに対して、互いに逆向きの磁界が発生するように各加熱コイル間の位相差をπ／２〜３π／２とすべくインバータを動作させることにより、中心コア内に隣接する加熱コイルからの磁界の進入を防止することができ、余分な磁界が流れないため、中心コアの形状を薄くすることができ、薄型で設置性の良い誘導加熱装置を実現することができるものである。 In the third aspect of the invention, in particular, the control means of the first aspect of the invention is such that, in the heating coil group, at least the adjacent heating coils arranged in the vertical and horizontal directions used for heating of the same load are opposite to each other. By operating the inverter so that the phase difference between the heating coils is π / 2 to 3π / 2 so that the magnetic field is generated, the magnetic field from the adjacent heating coil in the central core can be prevented. In addition, since an extra magnetic field does not flow, the shape of the central core can be reduced, and an induction heating device that is thin and easy to install can be realized.

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の制御手段は、同一負荷を加熱する加熱コイル群において、負荷に供給する電力に応じて、隣接する加熱コイルに対して発生磁界の位相差をπ／２〜３π／２の間で変化させることにより、隣接する加熱コイルからの磁界影響を制御することができるため、各加熱コイルの電力バランスを取りながら電力を減らすことができ、制御性の良い誘導加熱装置を実現することができるものである。 According to a fourth aspect of the invention, in particular, the control means of any one of the first to third aspects is generated for adjacent heating coils in a heating coil group that heats the same load according to the power supplied to the load. By changing the phase difference of the magnetic field between π / 2 and 3π / 2, the influence of the magnetic field from the adjacent heating coils can be controlled, so that the power can be reduced while balancing the power of each heating coil. And an induction heating device with good controllability can be realized.

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の制御手段は、個々の加熱コイルに電力を供給するインバータは電流共振形インバータとすることにより、インダクタンス値が大きくする構成の加熱コイルにおいも、負荷に電力を供給する構成を取ることが可能となるため、少ない加熱コイル電流で加熱を行うことができ、加熱コイルの損失を抑えることができるため、加熱効率の高い誘導加熱装置を実現することができるものである。 In the fifth invention, in particular, the control means according to any one of the first to fourth inventions has a configuration in which an inductance value is increased by making an inverter that supplies power to each heating coil a current resonance type inverter. Since the heating coil can also be configured to supply power to the load, heating can be performed with a small heating coil current, and heating coil loss can be suppressed, so induction heating with high heating efficiency can be achieved. An apparatus can be realized.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって、本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１の誘導加熱装置の構成を示す平面図であり、本開示において主要な構成要素を概略的に示している。図２は、図１に示した本実施の形態１の誘導加熱装置におけるＡ−Ａ線により切断し、模式的に示した側断面図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the induction heating apparatus according to the first embodiment, and schematically shows main components in the present disclosure. FIG. 2 is a side cross-sectional view schematically taken along line AA in the induction heating apparatus of the first embodiment shown in FIG.

図１及び図２において、誘導加熱装置は、鍋などの負荷３を載置するための結晶化ガラスなどの非金属で形成された平板状のトッププレート１と、トッププレート１の下部に設けられ、トッププレート１に載置された負荷３を誘導加熱するための高周波磁界を発生する複数の加熱コイルで構成された加熱コイル群２と、加熱コイル群２の個々の加熱コイルに接続され高周波電力を供給するインバータ５と、トッププレート１上または近傍に配置された操作・表示部４の設定に従い、インバータ５の供給電力を制御する制御手段６より構成されている。 1 and 2, the induction heating device is provided on a flat top plate 1 made of nonmetal such as crystallized glass for placing a load 3 such as a pan, and a lower portion of the top plate 1. A heating coil group 2 composed of a plurality of heating coils for generating a high-frequency magnetic field for induction heating the load 3 placed on the top plate 1 and a high-frequency power connected to each heating coil of the heating coil group 2 And the control means 6 for controlling the power supplied to the inverter 5 in accordance with the setting of the operation / display unit 4 disposed on or near the top plate 1.

トッププレート１下部の加熱コイル群２は、個々の形状が１００ｍｍ×１００ｍｍの面積より小さな加熱コイルを複数個、縦横それぞれの方向に隣接し配置し形成している。加熱コイル群２は、複数の加熱コイル２ａａ〜２ｅｉを有するマトリックス状に配置した構成である。加熱コイル群２は、トッププレート１の下方において所定間隔を有して平面的な縦横の直線状の列に並んで配設されている。また、複数の加熱コイル２ａａ〜２ｅｉはすべて実質的に同一の形状、同一構成を有している。 The heating coil group 2 below the top plate 1 is formed by arranging a plurality of heating coils each having a shape smaller than an area of 100 mm × 100 mm adjacent to each other in the vertical and horizontal directions. The heating coil group 2 is configured to be arranged in a matrix having a plurality of heating coils 2aa to 2ei. The heating coil group 2 is arranged below the top plate 1 in a flat vertical and horizontal linear row with a predetermined interval. The plurality of heating coils 2aa to 2ei all have substantially the same shape and the same configuration.

加熱コイル群２は、負荷３の形状やトッププレート１上での負荷３の載置位置に応じ、負荷３に一部または全部が覆われた加熱コイルが複数個連携して動作する。具体的には、負荷３ａに覆われた加熱コイル２ｃｂ、加熱コイル２ｃｃ、加熱コイル２ｄｂ、加熱コイル２ｄｃが連携して動作する。そのため、インバータ５は、少なくとも加熱コイル群２内の個々の加熱コイルが独立して動作させることが必要となるが、加熱コイル個々にインバ
ータ５を設ける構成、あるいは共通するインバータ５に動作させる加熱コイル群２内の加熱コイルをリレー等の切り換え手段でつなぎ込む構成等あるが、特に限定するものではない。なお、加熱コイル群２の各加熱コイルの形状はできるだけ小さい方が、負荷３を無駄なく覆うことができるため望ましい。 The heating coil group 2 operates in cooperation with a plurality of heating coils partially or entirely covered with the load 3 according to the shape of the load 3 and the mounting position of the load 3 on the top plate 1. Specifically, the heating coil 2cb, the heating coil 2cc, the heating coil 2db, and the heating coil 2dc covered by the load 3a operate in cooperation. Therefore, although it is necessary for the inverter 5 to operate at least individual heating coils in the heating coil group 2 independently, a configuration in which the inverter 5 is provided for each heating coil, or a heating coil operated by the common inverter 5 There is a configuration in which the heating coils in the group 2 are connected by switching means such as a relay, but there is no particular limitation. In addition, since the one where the shape of each heating coil of the heating coil group 2 is as small as possible can cover the load 3 without waste, it is desirable.

図３は、本実施の形態１における誘導加熱装置の加熱コイル群２の中の個々の加熱コイルの構成を示すブロック図である。図４は、本実施の形態１における誘導加熱装置の動作を示す波形図である。本実施の形態の加熱コイルは、銅などの導線からなる磁性体である巻き線８を複数回巻き、巻き線８の空芯内にフェライトのなどの磁性体で形成された中心コア７を挿入したソレノイド形状で形成されている。なお、巻き線８は樹脂など形成されるボビン等の巻き治具に巻かれる場合が多いが、ボビンの構成あるいは有無など特に限定するものではない。また、本実施の形態の加熱コイルは、従来の巻き線の下部に磁性体部材を備えたスパイラル形状の加熱コイルに比べ、インダクタンスを大きく取れるため、本実施の形態のように、より小さい外形の加熱コイルが求められる場合等は、巻き線８の周回数が少なくなるため、加熱コイルの形状が厚くならず、負荷３との実質的な距離が短くすむため、加熱効率を落とさず誘導加熱を行うことが可能となる。 FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of individual heating coils in the heating coil group 2 of the induction heating apparatus according to the first embodiment. FIG. 4 is a waveform diagram showing the operation of the induction heating apparatus in the first embodiment. In the heating coil of the present embodiment, a winding 8 that is a magnetic body made of a conductor such as copper is wound a plurality of times, and a central core 7 formed of a magnetic body such as ferrite is inserted into the air core of the winding 8. It is formed in the solenoid shape. The winding 8 is often wound around a winding jig such as a bobbin formed of resin or the like, but there is no particular limitation on the configuration or presence of the bobbin. In addition, the heating coil of the present embodiment has a larger outer shape than the spiral heating coil having a magnetic member at the bottom of the conventional winding. When a heating coil is required, the number of turns of the winding 8 is reduced, so that the shape of the heating coil is not increased, and a substantial distance from the load 3 is shortened. Therefore, induction heating is performed without reducing heating efficiency. Can be done.

本構成の加熱コイル群２は、中心コア７の軸方向Ｄに配置される加熱コイル２ａにおいて、中心コア７の軸方向Ｄに形成された端部７Ａ，７Ｂが互いに向き合うように個々の加熱コイル２ａを中心コア７の軸方向Ｄに略直線上に隣接して複数個配置している。換言すれば、加熱コイル群２は、中心コア７の軸方向Ｄを同一方向に略直線状に複数個配置される。また、中心コア７の軸方向Ｄを同一方向に略直線状に複数個配置したものを、中心コア７の軸方向Ｄを平行に複数列並べられている。その結果、図１に示すように加熱コイル群２は、マトリックス状に並べることで構成している。これは、巻き線８の空芯部に中心コア７を入れ込む構成の加熱コイルでは、中心コア７の軸方向Ｄから発生する磁界が多いため、磁界の影響がそれぞれの加熱コイルに均一に現れるようにするためであり、少なくとも中心コア７の軸方向Ｄに形成された端部７Ａ，７Ｂが向き合う様な構成を取っている。ただし、中心コア７の軸方向Ｄと垂直な方向に対しても磁界影響があるため、加熱コイルをマトリックス状に並べる方が望ましいことになる。また、加熱コイル群２における中心コア７の軸方向Ｄは、図２に示すようにトッププレート１の主平面と平行に配されている。 The heating coil group 2 of this configuration includes individual heating coils in the heating coil 2a arranged in the axial direction D of the central core 7 so that the end portions 7A and 7B formed in the axial direction D of the central core 7 face each other. A plurality of 2a are arranged adjacent to each other on a substantially straight line in the axial direction D of the central core 7. In other words, a plurality of heating coil groups 2 are arranged in a substantially straight line in the same direction in the axial direction D of the central core 7. In addition, a plurality of axial directions D of the central core 7 arranged in a substantially straight line in the same direction are arranged in a plurality of rows in parallel with the axial direction D of the central core 7. As a result, as shown in FIG. 1, the heating coil group 2 is configured by arranging in a matrix. This is because in the heating coil configured to insert the central core 7 into the air core portion of the winding 8, there are many magnetic fields generated from the axial direction D of the central core 7, so that the influence of the magnetic field appears uniformly in each heating coil. For this purpose, at least the end portions 7A and 7B formed in the axial direction D of the central core 7 are configured to face each other. However, since the magnetic field is also affected in the direction perpendicular to the axial direction D of the central core 7, it is desirable to arrange the heating coils in a matrix. Further, the axial direction D of the central core 7 in the heating coil group 2 is arranged in parallel with the main plane of the top plate 1 as shown in FIG.

以上のように構成された本実施の形態１の誘導加熱装置について、以下その動作、作用を説明する。
鍋などの負荷３ａをトッププレート１上に載置すると、加熱コイル群２は直上に負荷３ａが加熱に適した材質であるか否かの負荷検知を負荷検知手段で行い、負荷３ａが加熱に適した材質であるとき操作・表示部４等に加熱可能な負荷３ａがあることを表示する。なお、負荷検知手段は、加熱コイル群２の個々の加熱コイルに対して高周波電力をわずかに周期的に供給するようにインバータ回路５を動作させ、インバータ回路５の特性の変化で検知する方式や、静電容量など用いた金属検知回路による方式、あるいは赤外線光により負荷３の存在の有無を検知する方式などあるが、特に限定するものではない。 About the induction heating apparatus of this Embodiment 1 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
When a load 3a such as a pan is placed on the top plate 1, the heating coil group 2 performs load detection on the load 3a immediately above to determine whether the load 3a is a material suitable for heating, and the load 3a is heated. When the material is suitable, it is displayed on the operation / display unit 4 that there is a load 3a that can be heated. The load detection means operates the inverter circuit 5 so as to supply high-frequency power to the individual heating coils of the heating coil group 2 slightly periodically, and detects by a change in the characteristics of the inverter circuit 5. Although there is a method using a metal detection circuit using capacitance or the like, or a method of detecting the presence or absence of the load 3 by infrared light, there is no particular limitation.

機器使用者が操作・表示部４により負荷３ａへの加熱を指示すると、制御手段６は、負荷検知手段により検出した負荷３ａの形状に応じて負荷３ａの存在を検知した加熱コイル群２内の各加熱コイル２ｃｂ、加熱コイル２ｃｃ、加熱コイル２ｄｂ、加熱コイル２ｄｃに高周波電力を供給するため、インバータ５を動作させる。この際、制御手段６は、各加熱コイル２ｃｂ、加熱コイル２ｃｃ、加熱コイル２ｄｂ、加熱コイル２ｄｃから発生する磁界の隣接する各加熱コイル２ｃｂ、加熱コイル２ｃｃ、加熱コイル２ｄｂ、加熱コイル２ｄｃへの影響が均一になるように、同一負荷３ａを加熱する各加熱コイル２ｃｂ、加熱コイル２ｃｃ、加熱コイル２ｄｂ、加熱コイル２ｄｃの電流が図４に示すように周波数及
び位相を揃えるようにインバータ５を動作させている。この様に動作させることで、互いの磁界の強弱の周期が一定になるため、個々の加熱コイルに供給する電力がばらつくなどの現象を防止することが可能となり、制御性が良く効率の高い加熱を行うことが可能となる。 When the device user instructs the operation / display unit 4 to heat the load 3a, the control unit 6 detects the presence of the load 3a according to the shape of the load 3a detected by the load detection unit. Inverter 5 is operated to supply high-frequency power to each heating coil 2cb, heating coil 2cc, heating coil 2db, and heating coil 2dc. At this time, the control means 6 affects each heating coil 2cb, the heating coil 2cc, the heating coil 2db, and the magnetic field generated from the heating coil 2dc on each adjacent heating coil 2cb, the heating coil 2cc, the heating coil 2db, and the heating coil 2dc. The inverter 5 is operated so that the currents of the heating coils 2cb, the heating coil 2cc, the heating coil 2db, and the heating coil 2dc that heat the same load 3a have the same frequency and phase as shown in FIG. ing. By operating in this way, the period of the strength of each magnetic field becomes constant, so it is possible to prevent phenomena such as variations in the power supplied to the individual heating coils, and heating with high controllability and high efficiency. Can be performed.

なお、加熱コイル間の電流位相差に関しては、加熱コイル間での電流位相差が維持されることが必要であり、位相差には位相差０も含まれることになる。 In addition, regarding the current phase difference between the heating coils, it is necessary to maintain the current phase difference between the heating coils, and the phase difference includes zero phase difference.

また、本実施の形態では、軸方向Ｄの磁界が均一に発生する様に四角形の形状を採用しているが、縦横の比率は正方形や長方形等特に限定するものではない。 In the present embodiment, a quadrangular shape is adopted so that the magnetic field in the axial direction D is uniformly generated, but the aspect ratio is not particularly limited to a square or a rectangle.

以上のように本実施の形態では、形状が小さく、磁性体である巻き線８を複数回巻いたコイルの空芯部に中心コア７を配置した加熱コイルを中心コア７の軸方向Ｄを同一方向に直線上に複数個配置した加熱コイルを平行に複数列並べてマトリックス状になるように複数個配置することで加熱コイル群２を形成し、負荷３の形状に応じて動作させる加熱コイルの数が変わる誘導加熱装置において、同一の負荷３を加熱する際に、少なくとも軸方向Ｄに直線上に配置された隣接する加熱コイル間では、磁界の位相を揃えるべく、各加熱コイルの電流の位相を揃えてインバータ５を動作させることにより、隣接コイル間からの中心コア７への磁界影響を一定にすることができるため、各加熱コイルから負荷３に供給される電力を安定して制御することが可能となるため、効率の高く制御性に優れた誘導加熱装置を実現することができるものである。 As described above, in the present embodiment, the heating coil in which the central core 7 is arranged in the air core portion of the coil having a small shape and wound with the winding 8 that is a magnetic body is made the same in the axial direction D of the central core 7. The number of heating coils that are operated in accordance with the shape of the load 3 by forming a heating coil group 2 by arranging a plurality of heating coils arranged in a straight line in the direction in a plurality of rows in parallel to form a matrix. When the same load 3 is heated in the induction heating apparatus that changes, the current phases of the respective heating coils are set so that the phases of the magnetic fields are aligned at least between the adjacent heating coils arranged linearly in the axial direction D. By operating the inverters 5 in a uniform manner, the influence of the magnetic field on the central core 7 between adjacent coils can be made constant, so that the power supplied from each heating coil to the load 3 can be controlled stably. Since it is possible, in which it is possible to realize an excellent induction heating device in a high controllability of efficiency.

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施の形態の構成は、実施の形態１と同一である。 (Embodiment 2)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment.

一般的に、中心コア７の軸方向に直線上に配置された加熱コイル群２内の加熱コイルでは、加熱コイル内の磁界が中心コア７内の軸方向に多くが発生するため、軸上に隣接する加熱コイルには、誘導磁界が発生しやすくなる。ここで、隣接する加熱コイルと同位相の電流を加熱コイルに供給すると、誘導磁界を打ち消すために中心コア７内により多くの発生磁界が必要なる。また、中心コアから発生する磁界の方向が隣接する加熱コイルの中心コアから発生する磁界が同方向となるため、中心コア内に隣接する加熱コイルからの磁界が進入し、余分な磁界が流れなることになる。 Generally, in the heating coil in the heating coil group 2 arranged linearly in the axial direction of the central core 7, a large amount of magnetic field in the heating coil is generated in the axial direction in the central core 7. Inductive magnetic fields are likely to be generated in adjacent heating coils. Here, when a current having the same phase as that of the adjacent heating coil is supplied to the heating coil, more generated magnetic field is required in the central core 7 in order to cancel the induction magnetic field. In addition, since the magnetic field generated from the central core of the adjacent heating coil is the same direction as the direction of the magnetic field generated from the central core, the magnetic field from the adjacent heating coil enters the central core, and an extra magnetic field flows. It will be.

そのため、中心コア７の磁気飽和が発生しやすくなるため、磁気飽和防止のため中心コア７の厚みが厚くなり、機器の筐体厚みも厚くなることになる。 For this reason, magnetic saturation of the central core 7 is likely to occur, so that the thickness of the central core 7 is increased to prevent magnetic saturation, and the thickness of the casing of the device is also increased.

次に本実施の形態について、以下にその動作を図５ないし図９を用いて説明する。
図５は、本発明の第２の実施の形態の構成を示すブロック図、図６は、本発明の第２の実施の形態の動作を示す波形図である。図７は、本発明の第２の実施の形態の特性を示す特性図、図８は、本発明の第２の実施の形態の構成を示すブロック図、図９は、本発明の第２の実施の形態の動作を示す波形図である。なお、図５に示す左右方向の白矢印の内、実線で示す白矢印は発生磁界を表し、点線で示す白矢印は誘導磁界を示している。さらに、図５及び図８に示す上下方向の白矢印は加熱コイルに流されるコイル電流の方向を示している。 Next, the operation of this embodiment will be described below with reference to FIGS.
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a waveform diagram showing the operation of the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a characteristic diagram showing the characteristics of the second embodiment of the present invention, FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is the second diagram of the present invention. It is a wave form diagram which shows operation | movement of embodiment. Of the white arrows in the left-right direction shown in FIG. 5, the white arrow indicated by a solid line indicates a generated magnetic field, and the white arrow indicated by a dotted line indicates an induced magnetic field. Further, the white arrows in the vertical direction shown in FIGS. 5 and 8 indicate the direction of the coil current flowing through the heating coil.

図５および図６に示すように、軸方向Ｄに配置された加熱コイル群２に対して互いに隣接する加熱コイル２ａｆ、加熱コイル２ａｇ、加熱コイル２ａｈの電流位相をずらせることで、誘導磁界を減らすことができ、中心コア７内の磁界も減らすことが可能となる。なお、図６は、隣接加熱コイル間の電流位相をπずらせた場合の波形図を示している。 As shown in FIGS. 5 and 6, the induction magnetic field is changed by shifting the current phases of the heating coil 2 af, the heating coil 2 ag, and the heating coil 2 ah adjacent to the heating coil group 2 arranged in the axial direction D. It is possible to reduce the magnetic field in the central core 7. FIG. 6 shows a waveform diagram when the current phase between adjacent heating coils is shifted by π.

特に、加熱コイル２ａｇにおいて、隣接する加熱コイル２ａｆ間の電流位相差をπにする場合には、隣接加熱コイルａｆで発生した発生磁界Ｙによって生まれる加熱コイル２ａｇの誘導磁界Ｘと、加熱コイル２ａｇ自身の発生磁界Ｚとが同方向となるため、余分な磁界を必要としないため中心コア７内の磁界をより多く減らすことが可能となる。 In particular, in the heating coil 2ag, when the current phase difference between adjacent heating coils 2af is π, the induction magnetic field X of the heating coil 2ag generated by the generated magnetic field Y generated in the adjacent heating coil af and the heating coil 2ag itself. Since the generated magnetic field Z is in the same direction, an extra magnetic field is not required, and the magnetic field in the central core 7 can be further reduced.

また、加熱コイル２ａｇの中心コア７から発生する発生磁界Ｚの向きが隣接する加熱コイル２ａｆの中心コア７から発生する発生磁界Ｙと反対方向になるため、隣接する加熱コイル２ａｆの中心コア７からの発生磁界Ｙの進入を防止することも可能となる。 Further, since the direction of the generated magnetic field Z generated from the central core 7 of the heating coil 2ag is opposite to the generated magnetic field Y generated from the central core 7 of the adjacent heating coil 2af, the direction from the central core 7 of the adjacent heating coil 2af is It is also possible to prevent the magnetic field Y generated from entering.

図７に隣接加熱コイルとの発生磁界の位相差を示すが、少なくとも誘導磁界と同方向に発生する発生磁界が多くを占めるπ／２〜３π／２の範囲で発生磁界の位相差を設定することにより、余分な磁界の発生を抑制することができるため、中心コア７の飽和抑制のために中心コア７の形状を厚くする必要がなくなることになる。 FIG. 7 shows the phase difference of the generated magnetic field with the adjacent heating coil. The phase difference of the generated magnetic field is set in a range of π / 2 to 3π / 2, in which most of the generated magnetic field is generated in the same direction as the induction magnetic field. As a result, generation of an extra magnetic field can be suppressed, so that it is not necessary to increase the shape of the central core 7 in order to suppress saturation of the central core 7.

また、中心コア７内を通過する磁界が少ない状態で動作するため、中心コア７内の損失を減らすことができ、加熱効率も高くなることになる。 Further, since the operation is performed in a state where the magnetic field passing through the central core 7 is small, the loss in the central core 7 can be reduced, and the heating efficiency is increased.

更に、図８に示すように中心コア７の軸方向Ｄと垂直に配置された隣接加熱コイルに対しても同一の負荷３を加熱する際に、互いに逆向きの磁界が発生する様に、加熱コイル間の電流位相差をπ／２〜３π／２とすることで、磁界量の発生の抑制をより行うことができ、更に中心コア７の薄型化、低損失化の効果を得ることができるものである。 Further, as shown in FIG. 8, heating is performed so that adjacent magnetic coils arranged perpendicular to the axial direction D of the central core 7 also generate opposite magnetic fields when the same load 3 is heated. By setting the current phase difference between the coils to π / 2 to 3π / 2, the generation of the magnetic field can be further suppressed, and further, the effect of reducing the thickness of the central core 7 and reducing the loss can be obtained. Is.

図８は、加熱コイル２ａｆに対して、加熱コイル２ａｆの中心コア７の軸方向Ｄの隣接に配された加熱コイル２ａｇとが互いに逆向きの磁界が発生する様に、加熱コイル間の電流位相差が設定されている。さらに、加熱コイル２ａｆに対して、加熱コイル２ａｆの中心コア７の軸方向Ｄと垂直方向の隣接に配された加熱コイル２ｂｆとが互いに逆向きの磁界が発生する様に、加熱コイル間の電流位相差が設定されている。図９に隣接加熱コイル間の位相をπずらせた場合を示しており、この場合が最も効果が大きいことになる。 FIG. 8 shows the current level between the heating coils 2af so that a magnetic field is generated in the opposite direction to the heating coil 2ag disposed adjacent to the heating coil 2af in the axial direction D of the central core 7 of the heating coil 2af. Phase difference is set. Further, the current between the heating coils 2af is such that a magnetic field in the direction opposite to each other is generated between the heating coil 2af and the heating coil 2bf arranged adjacent to the axial direction D of the central core 7 of the heating coil 2af. The phase difference is set. FIG. 9 shows a case where the phase between adjacent heating coils is shifted by π, and this case is most effective.

また、複数個の加熱コイルで負荷３を加熱する際には、周囲で加熱動作を行っている加熱コイルの個数に応じて隣接する加熱コイルからの影響度合いが変わるため、周囲で動作している加熱コイルの個数に応じて、加熱コイル毎に位相差を設定する方が望ましい。 In addition, when the load 3 is heated by a plurality of heating coils, the degree of influence from the adjacent heating coils varies depending on the number of heating coils performing the heating operation in the surroundings. It is desirable to set a phase difference for each heating coil in accordance with the number of heating coils.

以上の様に本実施の形態では、同一負荷を加熱する加熱コイル群２において、隣接する加熱コイルに対し逆相の磁界を多く発生させるため、隣接する加熱コイルに対して発生磁界の位相差をπ／２〜３π／２とするために、隣接する加熱コイルとの電流位相差をπ／２〜３π／２とするようにインバータを動作させることにより、加熱に寄与しない余分な磁界の発生を抑制することができるため、中心コア７の形状を薄くすることができ、薄型で設置性の良い誘導加熱装置を実現することができるものである。 As described above, in the present embodiment, in the heating coil group 2 that heats the same load, a large number of opposite-phase magnetic fields are generated with respect to the adjacent heating coils. In order to set π / 2 to 3π / 2, an extra magnetic field that does not contribute to heating is generated by operating the inverter so that the current phase difference between adjacent heating coils is π / 2 to 3π / 2. Since it can suppress, the shape of the center core 7 can be made thin, and the thin induction heating apparatus with sufficient installation property can be realized.

（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施の形態の構成は、実施の形態１及び２と同一である。 (Embodiment 3)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The configuration of the present embodiment is the same as that of the first and second embodiments.

次に本実施の形態について、以下にその動作を図１０と図１１を用いて説明する。
図１０（Ａ）は、本発明の第３の実施の形態の構成を示すブロック図、同図（Ｂ）は、本発明の第３の実施の形態の動作を示す波形図である。図１１は、本発明の第３の実施の形態の特性を示す特性図である。なお、図１０（Ａ）に示す白矢印は加熱コイルに流されるコイル電流の方向を示している。 Next, the operation of this embodiment will be described below with reference to FIGS.
FIG. 10A is a block diagram showing the configuration of the third embodiment of the present invention, and FIG. 10B is a waveform diagram showing the operation of the third embodiment of the present invention. FIG. 11 is a characteristic diagram showing characteristics of the third embodiment of the present invention. In addition, the white arrow shown to FIG. 10 (A) has shown the direction of the coil electric current sent through a heating coil.

前述の実施の形態で説明したように、同一の負荷３の直下にある加熱コイル群２内の加熱コイルを用いる際、隣接する加熱コイルからの発生磁界の位相差をπ／２〜３π／２とすることで、隣接する加熱コイルからの誘導磁界と自身の発生磁界の向きを揃えることができ、中心コア７の形状を薄く、かつ低損失にすることができることになる。 As described in the above-described embodiment, when using the heating coil in the heating coil group 2 directly under the same load 3, the phase difference of the generated magnetic field from the adjacent heating coil is expressed by π / 2 to 3π / 2. By doing so, the directions of the induction magnetic field from the adjacent heating coil and the generated magnetic field can be made uniform, and the shape of the central core 7 can be made thin and the loss can be reduced.

しかしながら、負荷３を誘導加熱する際に加熱量を変える場合において、隣接する加熱コイルからの誘導電流の影響で、特に周囲を動作する加熱コイルで囲まれた位置に配置された加熱コイルにおいては、周囲からの誘導磁界の影響が大きく、電力制御がうまくできない等の課題が生じることになる。 However, in the case of changing the amount of heating when induction heating the load 3, due to the influence of the induction current from the adjacent heating coil, particularly in the heating coil arranged at a position surrounded by the heating coil operating around, The influence of the induction magnetic field from the surroundings is large, which causes problems such as inability to perform power control well.

そこで、図１０に示す様に制御手段６が、操作・表示部４からの設定に従い負荷３へ供給する電力量の調整を行う際に、電力量に応じて隣接する加熱コイルとの発生磁界の位相差または加熱コイル電流の位相差を変えていくことで、隣接する加熱コイルからの誘導磁界の寄与度を変えることができるため、誘導磁界の量を変えることができるため、誘導磁界の影響を制御することができ、結果必要な電力量に制御することが可能となる。 Therefore, when the control means 6 adjusts the amount of power supplied to the load 3 in accordance with the setting from the operation / display unit 4 as shown in FIG. 10, the magnetic field generated by the adjacent heating coil according to the amount of power. By changing the phase difference or the phase difference of the heating coil current, the contribution of the induction magnetic field from the adjacent heating coil can be changed, and the amount of the induction magnetic field can be changed. As a result, it is possible to control to the required amount of power.

図１０（Ｂ）に示すように、加熱コイル２ａｆと加熱コイル２ａｈとの電流の位相差はゼロである同位相である。加熱コイル２ａｆと加熱コイル２ａｈとの間に配された加熱コイル２ａｇと、加熱コイル２ａｆと加熱コイル２ａｈとの電流の位相差はπ+αずらされている。 As shown in FIG. 10B, the phase difference between the currents of the heating coil 2af and the heating coil 2ah is the same phase as zero. The phase difference between the currents of the heating coil 2ag disposed between the heating coil 2af and the heating coil 2ah and the heating coil 2af and the heating coil 2ah is shifted by π + α.

磁界の位相差および電流の位相差の値としては、図１１に示すように負荷３へ供給する電力量の減少に応じて電流の位相差を減らしていく方法（特性Ａ）や、負荷３へ供給する電力量の範囲毎に電流の位相差を減らしていく方法（特性Ｂ）などあるが、負荷３へ供給する電力量が減少するに従い、隣接する加熱コイルとの電流の位相差を減らす方向であれば特に限定するものではない。 As values of the phase difference of the magnetic field and the phase difference of the current, as shown in FIG. 11, a method of reducing the phase difference of the current according to a decrease in the amount of power supplied to the load 3 (characteristic A), There is a method (characteristic B) of reducing the current phase difference for each range of power supplied, but as the power supplied to the load 3 decreases, the current phase difference between adjacent heating coils is reduced. If it is, it will not specifically limit.

また、複数個の加熱コイルで負荷３を加熱する際には、周囲で加熱動作を行っている加熱コイルの個数に応じて隣接コイルからの影響度合いが変わるため、周囲で動作している加熱コイルの個数に応じて、加熱コイル毎に位相差を設定する方が望ましい。 In addition, when the load 3 is heated by a plurality of heating coils, the degree of influence from adjacent coils varies depending on the number of heating coils performing the heating operation around the heating coil. It is desirable to set a phase difference for each heating coil in accordance with the number of coils.

以上の様に本実施の形態では、同一負荷を加熱する加熱コイル群２において、負荷３に供給する電力に応じて、隣接する加熱コイルに対して発生磁界の位相差をπ／２〜３π／２の間で変化させることにより、隣接コイルからの磁界影響を制御することができるため、各加熱コイルの電力バランスを取りながら電力を減らすことができ、制御性の良い誘導加熱装置を実現することができるものである。 As described above, in the present embodiment, in the heating coil group 2 that heats the same load, the phase difference of the generated magnetic field is set to π / 2 to 3π / with respect to the adjacent heating coils in accordance with the power supplied to the load 3. By changing between 2, the influence of the magnetic field from the adjacent coil can be controlled, so that the power can be reduced while balancing the power of each heating coil, and an induction heating device with good controllability can be realized. It is something that can be done.

（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施の形態の構成は、実施の形態１及び２と同一である。 (Embodiment 4)
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The configuration of the present embodiment is the same as that of the first and second embodiments.

次に本実施の形態について、以下にその動作を図１０と図１２を用いて説明する。
図１０（Ａ）は、本発明の第４の実施の形態の構成を示すブロック図、同図（Ｂ）は、本発明の第４の実施の形態の動作を示す波形図である。図１２は、本発明の第４の実施の形態の特性を示す特性図である。なお、図１０（Ａ）に示す白矢印は加熱コイルに流されるコイル電流の方向を示している。 Next, the operation of this embodiment will be described below with reference to FIGS.
FIG. 10A is a block diagram showing the configuration of the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 10B is a waveform diagram showing the operation of the fourth embodiment of the present invention. FIG. 12 is a characteristic diagram showing characteristics of the fourth embodiment of the present invention. In addition, the white arrow shown to FIG. 10 (A) has shown the direction of the coil electric current sent through a heating coil.

前述の実施の形態で説明したように、同一の負荷３の直下にある加熱コイル群２内の加熱コイルを用いる際、隣接する加熱コイルからの発生磁界の位相差をπ／２〜３π／２と
することで、隣接する加熱コイルからの誘導磁界と自身の発生磁界の向きを揃えることができ、中心コア７の形状を薄く、かつ低損失にすることができることになる。 As described in the above-described embodiment, when using the heating coil in the heating coil group 2 directly under the same load 3, the phase difference of the generated magnetic field from the adjacent heating coil is expressed by π / 2 to 3π / 2. By doing so, the directions of the induction magnetic field from the adjacent heating coil and the generated magnetic field can be made uniform, and the shape of the central core 7 can be made thin and the loss can be reduced.

そこで、図１２に示す様に制御手段６が、操作・表示部４からの設定に従い負荷３へ供給する電力量の調整を行う際に、電力量に応じて隣接する加熱コイルとの発生磁界の位相差または加熱コイル電流の位相差を変えていくことで、隣接する加熱コイルからの誘導磁界の寄与度を変えることができるため、誘導磁界の量を変えることができるため、誘導磁界の影響を制御することができ、結果必要な電力量に制御することが可能となる。 Therefore, as shown in FIG. 12, when the control means 6 adjusts the amount of power supplied to the load 3 according to the setting from the operation / display unit 4, the magnetic field generated by the adjacent heating coil according to the amount of power. By changing the phase difference or the phase difference of the heating coil current, the contribution of the induction magnetic field from the adjacent heating coil can be changed, and the amount of the induction magnetic field can be changed. As a result, it is possible to control to the required amount of power.

磁界の位相差および電流の位相差の値としては、図１２に示すように負荷３へ供給する電力量の減少に応じて電流の位相差を増やしていく方法（特性Ｃ）や、負荷３へ供給する電力量の範囲毎に位相差を増やしいく方法（特性Ｄ）などあるが、負荷３へ供給する電力量が減少するのに従い、隣接する加熱コイルとの電流の位相差を増やす方向であれば特に限定するものではない。 As the values of the phase difference of the magnetic field and the phase difference of the current, as shown in FIG. 12, a method of increasing the phase difference of the current according to a decrease in the amount of electric power supplied to the load 3 (characteristic C), There is a method (characteristic D) of increasing the phase difference for each range of electric power to be supplied. However, as the electric power supplied to the load 3 decreases, the phase difference of the current with the adjacent heating coil should be increased. There is no particular limitation.

（実施の形態５）
本発明の第５の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施の形態の構成は、実施の形態１と同一であるが、インバータの構成として、特に電流共振形を用いている点が異なっている。 (Embodiment 5)
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except that a current resonance type is used as the configuration of the inverter.

一般的に、加熱コイル２として、銅などの導線からなる巻き線８を複数回巻き、巻き線８の空芯内にフェライトなどの中心コア７を挿入する形態のコイルを用いる場合、インダクタンスを得やすい半面、従来の巻き線を同心円状に巻き下部に磁性体を配置するスパイラル形状のコイルと比べて、負荷３との磁気的な結合が弱くなる傾向がある。このため、中心コア７に巻く巻き線８の巻き回数を増やし、従来のものに比べインダクタンスを大きくする構成をとることで、加熱コイルに供給する電流を少なくした状態でも大きな磁界を得られるようにし、加熱効率を高くする構成をとることになる。しかしながら、この構成では加熱コイル両端での負荷３を含む等価抵抗が大きくなりすぎ、インバータ５では加熱コイルに十分な電力を供給できない場合が生じることになる。 Generally, when a coil 8 having a configuration in which a winding 8 made of a conductive wire such as copper is wound a plurality of times and a central core 7 such as ferrite is inserted into the air core of the winding 8 is used as the heating coil 2, an inductance is obtained. On the other hand, the magnetic coupling with the load 3 tends to be weaker than that of a spiral coil in which a conventional winding is concentrically wound and a magnetic body is arranged at the lower part. For this reason, by increasing the number of windings of the winding 8 wound around the central core 7 and increasing the inductance compared to the conventional one, a large magnetic field can be obtained even when the current supplied to the heating coil is reduced. Therefore, the heating efficiency is increased. However, in this configuration, the equivalent resistance including the load 3 at both ends of the heating coil becomes too large, and the inverter 5 may not be able to supply sufficient power to the heating coil.

そこで、本実施の形態では、図１３に示す構成とした。図１３は、本発明の第５の実施の形態の回路構成を示す回路図である。 Therefore, in this embodiment, the configuration shown in FIG. 13 is adopted. FIG. 13 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the fifth embodiment of the present invention.

図１３に示すように加熱コイル２と共振コンデンサ１５が直列に接続される電流共振形のインバータを用い、共振電圧を高く設定することで、加熱効率の高い状態で電力を供給することが可能となる。 As shown in FIG. 13, by using a current resonance type inverter in which the heating coil 2 and the resonance capacitor 15 are connected in series, and setting the resonance voltage high, it is possible to supply electric power with high heating efficiency. Become.

スパイラル構成の加熱コイルでは、インダクタンスを大きく取ると負荷３と加熱コイル２の磁気的な結合が大きくなりすぎるため、十分な共振電圧を得ることができず、加熱コイルに十分な電流を供給することが困難となり、入力電圧を昇圧させるなどしないと、十分な電力を得ることができないことになる。 In a heating coil having a spiral configuration, if the inductance is increased, the magnetic coupling between the load 3 and the heating coil 2 becomes too large, so that a sufficient resonance voltage cannot be obtained and a sufficient current is supplied to the heating coil. Therefore, sufficient power cannot be obtained unless the input voltage is boosted.

一方、実施の形態１で示した図３に示すような巻き線８を複数回周回方向に巻き、巻き線８の空芯内にフェライトなどの中心コア７を挿入する形態の加熱コイル２であれば、インダクタンスを大きくしても負荷３と加熱コイル２の磁気的な結合がそれほど大きくならない特性があるため、電流共振形のインバータ５を用いることで、必要な電力を供給することができ、加熱効率を上げることが可能となる。 On the other hand, the heating coil 2 having a configuration in which the winding 8 as shown in FIG. 3 shown in the first embodiment is wound in the winding direction a plurality of times and the central core 7 such as ferrite is inserted into the air core of the winding 8. For example, even if the inductance is increased, the magnetic coupling between the load 3 and the heating coil 2 does not increase so much. Therefore, by using the current resonance type inverter 5, the necessary power can be supplied, Efficiency can be increased.

特に、動作周波数における負荷３の等価抵抗が１０Ωを越える場合でも、加熱コイル２と共振コンデンサ１５で決まる共振電圧を１ｋＶ以上にすることで加熱コイルへの電力供給が可能となる。 In particular, even when the equivalent resistance of the load 3 at the operating frequency exceeds 10Ω, it is possible to supply power to the heating coil by setting the resonance voltage determined by the heating coil 2 and the resonance capacitor 15 to 1 kV or more.

次に本実施の形態について、以下にその具体的な回路構成について図１３を用いて説明する。
図１３は、本実施の形態で用いる電流共振形インバータを示している。本実施の形態では、２石のハーフブリッジ構成の例を示しているが、４石のフルブリッジ回路など、加熱コイル２と共振コンデンサ１５が直列に入る構成の電流共振形のインバータであれば特に限定するものではない。 Next, a specific circuit configuration of this embodiment will be described below with reference to FIG.
FIG. 13 shows a current resonance type inverter used in the present embodiment. In the present embodiment, an example of a two-stone half-bridge configuration is shown, but a current-resonance type inverter having a configuration in which the heating coil 2 and the resonant capacitor 15 are connected in series, such as a four-stone full-bridge circuit, is particularly preferable. It is not limited.

図１３において、本実施の形態の誘導加熱装置は、交流電源１１と、交流電源１１を整流する整流回路１２と、整流回路１２の電流・電圧を平滑するチョークコイル１３及び平滑コンデンサ１４と、平滑コンデンサ１４に並列接続される第１の半導体スイッチ１６、第２の半導体スイッチ１７の直列体と、第１の半導体スイッチ１６または第２の半導体スイッチ１７に並列に接続される加熱コイル２と共振コンデンサ１５の直列体と、第１の半導体スイッチ１６及び第２の半導体スイッチ１７を制御する制御手段６より構成される。第１の半導体スイッチ１６及び第２の半導体スイッチ１７は、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等のパワー半導体と各パワー半導体に逆方向に並列接続したダイオードで構成する場合が多く、半導体スイッチのコレクタ−エミッタ間にはオンからオフ状態に移行する際の急激な電圧上昇を抑制するスナバコンデンサが並列に接続される場合が多い。 In FIG. 13, the induction heating apparatus of the present embodiment includes an AC power supply 11, a rectifier circuit 12 that rectifies the AC power supply 11, a choke coil 13 and a smoothing capacitor 14 that smooth the current and voltage of the rectifier circuit 12, and a smoothing circuit. A series body of a first semiconductor switch 16 and a second semiconductor switch 17 connected in parallel to the capacitor 14, a heating coil 2 connected in parallel to the first semiconductor switch 16 or the second semiconductor switch 17, and a resonant capacitor And a control means 6 for controlling the first semiconductor switch 16 and the second semiconductor switch 17. The first semiconductor switch 16 and the second semiconductor switch 17 are often composed of power semiconductors such as IGBTs and MOSFETs and diodes connected in parallel to the respective power semiconductors in the opposite direction, and between the collector and emitter of the semiconductor switch. In many cases, a snubber capacitor is connected in parallel to suppress a rapid voltage rise when shifting from an on state to an off state.

本実施の形態では、加熱コイル群２を構成する個々の加熱コイルにインバータ５を接続する構成で記載しているが、加熱コイルの電流の位相の切り替えが可能であれば、複数の加熱コイルがインバータ５に接続される構成であれば特に限定しない。 In the present embodiment, the inverter 5 is described as being connected to the individual heating coils constituting the heating coil group 2, but if the current phase of the heating coil can be switched, a plurality of heating coils are provided. If it is the structure connected to the inverter 5, it will not specifically limit.

次に、本実施の形態における動作を図１及び図１３を用いて説明する。
鍋などの負荷３ａをトッププレート１上に載置すると、加熱コイル群２は直上に負荷３ａが加熱に適した材質であるか否かの負荷検知を負荷検知手段で行い、負荷３ａが加熱に適した材質であるとき操作・表示部４等に加熱可能な負荷３ａがあることを表示する。なお、負荷検知手段は、加熱コイル群２の個々の加熱コイルに対して高周波電力をわずかに周期的に供給するようにインバータ回路５を動作させ、インバータ回路５の特性の変化で検
知する方式や、静電容量など用いた金属検知回路による方式、あるいは赤外線光により負荷３の存在の有無を検知する方式などあるが、特に限定するものではない。 Next, the operation in the present embodiment will be described with reference to FIGS.
When a load 3a such as a pan is placed on the top plate 1, the heating coil group 2 performs load detection on the load 3a immediately above to determine whether the load 3a is a material suitable for heating, and the load 3a is heated. When the material is suitable, it is displayed on the operation / display unit 4 that there is a load 3a that can be heated. The load detection means operates the inverter circuit 5 so as to supply high-frequency power to the individual heating coils of the heating coil group 2 slightly periodically, and detects by a change in the characteristics of the inverter circuit 5. Although there is a method using a metal detection circuit using capacitance or the like, or a method of detecting the presence or absence of the load 3 by infrared light, there is no particular limitation.

次に、機器使用者が操作・表示部４により負荷３ａへの加熱開始及び加熱量を指示すると、制御手段６は、負荷検知手段により検出した負荷３ａの形状に応じて負荷３ａの存在を検知した加熱コイル群２内の各加熱コイル２ｃｂ、加熱コイル２ｃｃ、加熱コイル２ｄｂ、加熱コイル２ｄｃに高周波電力を供給するため、インバータ５を動作させる。
この際、制御手段６は、各加熱コイル２ｃｂ、加熱コイル２ｃｃ、加熱コイル２ｄｂ、加熱コイル２ｄｃのそれぞれに対して高周波電力を供給するため第１の半導体スイッチ１６を導通状態とする。すると、平滑コンデンサ１４→第１の半導体スイッチ１６→加熱コイル２→共振コンデンサ１５の経路で各加熱コイル２ｃｂ、加熱コイル２ｃｃ、加熱コイル２ｄｂ、加熱コイル２ｄｃのそれぞれに対して、電力が供給されることになる。制御手段６は、各加熱コイル２ｃｂ、加熱コイル２ｃｃ、加熱コイル２ｄｂ、加熱コイル２ｄｃのそれぞれに設定された電流が供給できる導通時間で第１の半導体スイッチ１６を非導通状態とする。 Next, when the device user instructs the start and amount of heating to the load 3a by the operation / display unit 4, the control means 6 detects the presence of the load 3a according to the shape of the load 3a detected by the load detection means. The inverter 5 is operated in order to supply high-frequency power to each heating coil 2cb, heating coil 2cc, heating coil 2db, and heating coil 2dc in the heating coil group 2.
At this time, the control means 6 makes the first semiconductor switch 16 conductive to supply high-frequency power to each of the heating coils 2cb, heating coil 2cc, heating coil 2db, and heating coil 2dc. Then, electric power is supplied to each of the heating coil 2cb, the heating coil 2cc, the heating coil 2db, and the heating coil 2dc through the path of the smoothing capacitor 14, the first semiconductor switch 16, the heating coil 2, and the resonance capacitor 15. It will be. The control means 6 puts the first semiconductor switch 16 in a non-conductive state for a conduction time during which the current set for each of the heating coils 2cb, the heating coil 2cc, the heating coil 2db, and the heating coil 2dc can be supplied.

そして、状態の遷移時間の後、制御手段６は第２の半導体スイッチ１７を導通状態とする。すると、共振コンデンサ１５→加熱コイル２→第２の半導体スイッチ１７の経路で加熱コイル２に電力が供給されることになる。 Then, after the state transition time, the control means 6 makes the second semiconductor switch 17 conductive. Then, electric power is supplied to the heating coil 2 through the path of the resonance capacitor 15 → the heating coil 2 → the second semiconductor switch 17.

制御手段６は、設定された出力電力が得られる様に、２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度の高周波電流を供給し、この高周波電流によって加熱コイル２から発生した高周波磁界によって鍋などの負荷３ａを加熱している。 The control means 6 supplies a high frequency current of about 20 kHz to 60 kHz so that the set output power can be obtained, and heats the load 3 a such as a pan by the high frequency magnetic field generated from the heating coil 2 by this high frequency current. .

本実施の形態で用いる電流共振形のインバータ５の動作においては、負荷３ａと結合した加熱コイル２と共振コンデンサ１５により決まる共振周波数と第１の半導体スイッチ１６及び第２の半導体スイッチ１７の動作周波数を近づけることにより、より大きな出力を得ることができることに特徴がある。 In the operation of the current resonance type inverter 5 used in the present embodiment, the resonance frequency determined by the heating coil 2 coupled to the load 3a and the resonance capacitor 15, and the operation frequencies of the first semiconductor switch 16 and the second semiconductor switch 17 are used. It is characterized in that a larger output can be obtained by bringing

従来のスパイラル形の加熱コイルにおいては、少ない電流でより多くの磁界を得るためにインダクタンスを多くとると、共振特性の尖頭値が大きく下がってしまい、共振周波数近傍で動作させても十分な電力が得られない特性があった。 In a conventional spiral heating coil, if the inductance is increased in order to obtain more magnetic field with less current, the peak value of the resonance characteristics will be greatly reduced, and sufficient power can be obtained even when operated near the resonance frequency. There was a characteristic that could not be obtained.

一方、本実施の形態で示す巻き線８を複数回巻き、巻き線８の空芯内にフェライトのなどの中心コア７を挿入する形態のソレノイドコイルであればインダクタンスを大きくとっても、共振特性の尖頭値が高い状態を維持しているため、共振周波数の近傍で動作させることができれば、大きな電力を得ることが可能となる。そのため、ソレノイドコイルを電流共振形のインバータで動作させることで、加熱コイル２の電流が少ない状態で、必要な電力を得ることができるようになる。 On the other hand, in the case of a solenoid coil in which the winding 8 shown in the present embodiment is wound a plurality of times and the central core 7 such as ferrite is inserted into the air core of the winding 8, even if the inductance is large, the resonance characteristics are sharp. Since the high peak value is maintained, large electric power can be obtained if it can be operated in the vicinity of the resonance frequency. Therefore, by operating the solenoid coil with a current resonance type inverter, it is possible to obtain necessary power with a small amount of current in the heating coil 2.

以上のように本実施の形態では、個々の加熱コイル２に電力を供給するインバータ５は電流共振形インバータとすることにより、巻き線８を複数回巻き、巻き線８の空芯内にフェライトのなどの中心コア７を挿入する形態のソレノイドコイルのインダクタンス値が大きくなる構成をとっても、負荷３に電力を供給する構成を取ることが可能となるため、少ない加熱コイル電流で加熱を行うことができ、加熱コイルの損失を抑えることができるため、効率の高い誘導加熱装置を実現することができるものである。 As described above, in the present embodiment, the inverter 5 that supplies power to each heating coil 2 is a current resonance type inverter, so that the winding 8 is wound a plurality of times, and ferrite is formed in the air core of the winding 8. Even if the inductance value of the solenoid coil in the form of inserting the central core 7 is increased, it is possible to adopt a configuration in which power is supplied to the load 3, so that heating can be performed with a small heating coil current. Since the loss of the heating coil can be suppressed, a highly efficient induction heating device can be realized.

以上のように、本発明にかかる誘導加熱装置は、食材を加熱調理する鍋等の負荷を誘導加熱する誘導加熱装置としているが、誘導加熱装置以外に受電コイルを備えた非接触給電
機器への給電装置としての適用も可能である。 As described above, the induction heating device according to the present invention is an induction heating device that induction-heats a load such as a pan for cooking food, but in addition to the induction heating device, a non-contact power supply device including a power receiving coil is used. Application as a power feeding device is also possible.

１トッププレート
２加熱コイル群
４操作・表示部
５インバータ
６制御手段
７中心コア
８巻き線
１１交流電源
１２整流回路
１３チョークコイル
１４平滑コンデンサ
１５共振コンデンサ
１６第１の半導体スイッチ
１７第２の半導体スイッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Top plate 2 Heating coil group 4 Operation / display part 5 Inverter 6 Control means 7 Central core 8 Winding 11 AC power supply 12 Rectifier circuit 13 Choke coil 14 Smoothing capacitor 15 Resonance capacitor 16 1st semiconductor switch 17 2nd semiconductor switch

Claims

トッププレートに載置された負荷を複数で加熱すべく個々に隣接配置される加熱コイル群と、
前記加熱コイル群を構成する少なくとも１つの加熱コイルに電力を供給するインバータと、
前記インバータの供給電力を制御する制御手段を備え、
前記加熱コイルは、個々に中心コアに磁性体を巻き付けたソレノイド形状で形成し、かつ中心コアの軸方向を同一方向に略直線状に複数個配置したものを平行に複数列並べるとともに、
前記制御手段は、同一負荷の加熱に用いる各加熱コイルにおいて発生する磁界の位相を揃えるべく前記各加熱コイルの電流の位相を揃えて前記インバータを動作させる誘導加熱装置。 A group of heating coils individually arranged adjacent to each other to heat a plurality of loads placed on the top plate;
An inverter for supplying power to at least one heating coil constituting the heating coil group;
Comprising control means for controlling the power supplied to the inverter;
The heating coil is formed in a solenoid shape in which a magnetic material is individually wound around a central core, and a plurality of substantially centrally arranged axial directions of the central core are arranged in parallel in a plurality of rows,
The said control means is an induction heating apparatus which operates the said inverter by aligning the phase of the electric current of each said heating coil, in order to arrange the phase of the magnetic field which generate | occur | produces in each heating coil used for heating of the same load.

制御手段は、隣接する加熱コイルに対して発生磁界の位相差をπ／２〜３π／２とすべくインバータを動作させる請求項１記載の誘導加熱装置。 The induction heating apparatus according to claim 1, wherein the control means operates the inverter so that the phase difference of the generated magnetic field is π / 2 to 3π / 2 with respect to adjacent heating coils.

制御手段は、加熱コイル群の中で、同一負荷の加熱に用いられる少なくとも縦列と横列に配された隣接する加熱コイルに対して、
互いに逆向きの磁界が発生するように各加熱コイル間の位相差をπ／２〜３π／２とすべくインバータを動作させる請求項１記載の誘導加熱装置。 In the heating coil group, the control means is for at least the adjacent heating coils arranged in columns and rows used for heating of the same load,
The induction heating apparatus according to claim 1, wherein the inverter is operated so that a phase difference between the heating coils is π / 2 to 3π / 2 so that magnetic fields opposite to each other are generated.

制御手段は、同一負荷を加熱する加熱コイル群において、負荷に供給する電力に応じて、隣接する加熱コイルに対して発生磁界の位相差をπ／２〜３π／２の間で変化させる請求項１〜３のいずれか１項記載の誘導加熱装置。 The control means, in the heating coil group that heats the same load, changes the phase difference of the generated magnetic field between π / 2 to 3π / 2 with respect to adjacent heating coils in accordance with the power supplied to the load. The induction heating apparatus of any one of 1-3.

個々の加熱コイルに電力を供給するインバータは電流共振形インバータとする請求項１〜４のいずれか１項記載の誘導加熱装置。 The induction heating device according to any one of claims 1 to 4, wherein an inverter that supplies electric power to each heating coil is a current resonance type inverter.