JP4406588B2

JP4406588B2 - Induction heating method and induction heating apparatus

Info

Publication number: JP4406588B2
Application number: JP2004247799A
Authority: JP
Inventors: 直喜内田; 一博尾崎; 恒雄高木; 和浩山田; 和成大櫃
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Priority date: 2004-08-27
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2024-08-27
Also published as: JP2006066240A

Description

本発明は誘導加熱方法および装置に係り、特に、半導体製造等の被加熱物に対する高精度な温度制御が必要とされる分野に好適な誘導加熱方法および誘導加熱装置に関する。 The present invention relates to an induction heating method and apparatus, and more particularly, to an induction heating method and an induction heating apparatus suitable for a field where high-precision temperature control is required for an object to be heated such as semiconductor manufacturing.

誘導加熱を利用する加熱装置では、従来より被加熱物の均一加熱を行うことが一つの課題とされてきた。特に、環状配置された誘導加熱コイルを有する誘導加熱装置では、誘導加熱コイルの中心部における被加熱物の加熱温度が低下するという現象がおこることが問題視されている。これは、同心円状に環状配置された誘導加熱コイルでは、被加熱物の中心部を加熱するための誘導加熱コイルが小さくなってしまうことにより、被加熱物に投入される磁束量が少ないため、被加熱物内部で発生する渦電流が少なく、被加熱物の加熱効率が低下するということによる。 In a heating apparatus using induction heating, it has been conventionally considered to uniformly heat an object to be heated. In particular, in an induction heating apparatus having an induction heating coil arranged in an annular shape, a problem that the heating temperature of an object to be heated in the central portion of the induction heating coil is lowered is regarded as a problem. This is because, in the induction heating coil arranged concentrically in an annular shape, the induction heating coil for heating the central part of the object to be heated becomes small, so that the amount of magnetic flux put into the object to be heated is small. This is because the eddy current generated inside the object to be heated is small and the heating efficiency of the object to be heated is lowered.

このような現状を鑑み、特許文献１、特許文献２に記載されているような誘導加熱装置が提案されている。
特許文献１に記載されている誘導加熱装置は、誘導加熱を利用した電磁調理器（炊飯器）であって、内釜の底面の中心を軸にして同心円状に備えられた複数の環状の誘導加熱コイルと、前記環状の誘導加熱コイルの中心に配置された磁性体から成る軸部材とを主要部とするものである。このような構成の装置では、前記内釜を誘導加熱すると共に前記軸部材によって内釜中心部の磁気結合を促し、当該軸部材を補助コイルに見立て、前記内釜の中心部を加熱するものである。 In view of such a current situation, induction heating apparatuses such as those described in Patent Document 1 and Patent Document 2 have been proposed.
The induction heating apparatus described in Patent Document 1 is an electromagnetic cooker (rice cooker) using induction heating, and a plurality of annular inductions provided concentrically around the center of the bottom surface of the inner pot. The main part is a heating coil and a shaft member made of a magnetic material arranged at the center of the annular induction heating coil. In the apparatus having such a configuration, the inner hook is induction-heated and the shaft member promotes magnetic coupling of the inner hook central portion, the shaft member is regarded as an auxiliary coil, and the central portion of the inner hook is heated. is there.

また、特許文献２に記載されている誘導加熱装置は本願出願人が提案したものである。特許文献２に記載の誘導加熱装置では、近接配置した複数の誘導加熱コイルに投入する周波数・電流位相を同期させることで、近接配置した複数の誘導加熱コイルへ投入する電力の制御を個別に行えるようにしたものである。このような構成の装置によれば、被加熱物の急速加熱を行った場合であっても、前記被加熱物を均一加熱することができる。
特開平１０−１４６２７０号公報特開２００３−１７４２６号公報 The induction heating apparatus described in Patent Document 2 is proposed by the applicant of the present application. In the induction heating apparatus described in Patent Document 2, the power supplied to the plurality of induction heating coils arranged in proximity can be individually controlled by synchronizing the frequency and the current phase to be inputted to the plurality of induction heating coils arranged in proximity. It is what I did. According to the apparatus having such a configuration, the object to be heated can be uniformly heated even when the object to be heated is rapidly heated.
JP-A-10-146270 JP 2003-17426 A

上述のような対策を採っている業務用電磁調理器（炊飯器）であっても、内釜の中心部の温度は他の部位に比べ、低くなってしまう。このため、誘導加熱コイル全体に大きな電流を流して中心部の温度低下を改善しようとすると、内釜底面における半径方向の中央部の温度が上がり過ぎてしまう。また、半導体製造分野等のように、高精度な温度制御・急速な昇温・降温を行うことを必要とする分野では、上記装置における温度制御での温度ムラは大きな問題である。 Even if it is a commercial electromagnetic cooker (rice cooker) which has taken the above measures, the temperature of the center part of the inner pot becomes lower than other parts. For this reason, if a large current is passed through the entire induction heating coil to improve the temperature drop at the central portion, the temperature at the central portion in the radial direction on the bottom surface of the inner pot will increase too much. Further, in a field that requires high-precision temperature control, rapid temperature increase / decrease, such as in the semiconductor manufacturing field, temperature unevenness in temperature control in the above apparatus is a serious problem.

特許文献２に記載の誘導加熱装置は、半導体の製造を目的としたものであり、高速昇温・降温、均一加熱という観点からすれば、十分なレベルであるといえる。しかし、温度制御の精密化・さらなる急速昇温の要求等が強まる近年では、枚葉式誘導加熱装置に見られるようないわゆるバウムクーヘン型に環状配置された誘導加熱コイルにおいて被加熱物を加熱した場合、前記特許文献２と同様の制御を行ったとしても、誘導加熱コイル自体の出力の関係により被加熱物の中心部の昇温速度が遅れるという現象が起きてしまうことがある。 The induction heating apparatus described in Patent Document 2 is for the purpose of manufacturing a semiconductor, and it can be said that it is a sufficient level from the viewpoint of rapid temperature increase / decrease and uniform heating. However, in recent years when the demand for more precise temperature control and further rapid temperature rise has increased, the object to be heated is heated in an induction heating coil arranged in a so-called Baumkuchen type ring as seen in single-wafer induction heating devices. Even if the same control as in Patent Document 2 is performed, a phenomenon may occur in which the rate of temperature increase at the center of the object to be heated is delayed due to the output relationship of the induction heating coil itself.

本発明では、同心円状に複数の誘導加熱コイルを環状に配置した誘導加熱装置によって被加熱物を加熱する場合に、急速加熱しても前記被加熱物全体を均一に、特に被加熱物の中心を効率良く加熱することができる誘導加熱方法および装置を提供することを目的とする。 In the present invention, when an object to be heated is heated by an induction heating device in which a plurality of induction heating coils are concentrically arranged in an annular shape, the entire object to be heated is made uniform even when rapidly heated, particularly the center of the object to be heated. It is an object of the present invention to provide an induction heating method and apparatus capable of efficiently heating a metal.

上記目的を達成するために、本発明に係る誘導加熱方法は、複数の誘導加熱コイルを同心円状に環状に近接配置して被加熱物を誘導加熱する誘導加熱方法であって、最内に配置された誘導加熱コイルに投入する電流の周波数が外側に配置された誘導加熱コイルに投入する電流の周波数よりも高くなるように乖離させ、前記外側に配置された誘導加熱コイルは電流の周波数を同一とした電流同期制御を行うと共に、前記最内に配置された誘導加熱コイルと当該最内に配置された誘導加熱コイルに隣接して配置された外側の誘導加熱コイルとの双方に対して直列に、相互誘導電流を抑制して出力電流のゼロクロスを的確に捉えるためのインダクタを設けて運転することを特徴とする。ここで、前記被加熱物は、板状体とすることが望ましい。 In order to achieve the above object, an induction heating method according to the present invention is an induction heating method in which a plurality of induction heating coils are concentrically arranged adjacent to each other in an annular manner to inductively heat an object to be heated, which is arranged at the innermost position. The induction heating coil is arranged so that the frequency of the current applied to the induction heating coil is higher than the frequency of the current applied to the induction heating coil arranged outside, and the induction heating coil arranged outside has the same current frequency. The current synchronous control is performed , and the induction heating coil arranged in the innermost and the outer induction heating coil arranged adjacent to the innermost induction heating coil are connected in series. The operation is characterized by providing an inductor for suppressing the mutual induction current and accurately capturing the zero crossing of the output current. Here, the object to be heated is preferably a plate-like body.

また、上記目的を達成するための本発明に係る誘導加熱方法は、複数の誘導加熱コイルを同心円状に環状に近接配置して被加熱物を誘導加熱する誘導加熱方法であって、最内に配置された誘導加熱コイルから最外に配置された誘導加熱コイルにかけて、投入する電流の周波数が段階的に低くなるように乖離させ、
投入される電流の周波数を同一とする誘導加熱コイルは電流同期制御を行うと共に、周波数を乖離させた前記誘導加熱コイルそれぞれに対して直列に、相互誘導電流を抑制して出力電流のゼロクロスを的確に捉えるためのインダクタを設けて運転することを特徴とするものであっても良い。 An induction heating method according to the present invention for achieving the above object is an induction heating method in which a plurality of induction heating coils are concentrically arranged adjacent to each other in an annular shape to inductively heat an object to be heated. From the arranged induction heating coil to the induction heating coil arranged on the outermost side, the frequency of the current to be applied is deviated stepwise ,
Induction heating coils with the same frequency of input current perform current synchronous control, and suppress the mutual induction current in series with each of the induction heating coils whose frequencies are separated from each other to accurately achieve zero crossing of the output current. It is also possible to operate by providing an inductor for capturing the above.

また、上記目的を達成するための本発明に係る誘導加熱方法は、複数の誘導加熱コイルを同心円状に環状に近接配置して被加熱物を誘導加熱する誘導加熱方法であって、最内に配置された誘導加熱コイルから外側に配置された誘導加熱コイルにかけて、投入する電流の周波数が段階的に低くなるように乖離させ、前記外側に配置された誘導加熱コイルから、最外に配置された誘導加熱コイルにかけて、投入する電流の周波数を同一とし、前記外側に配置された誘導加熱コイルから、前記最外に配置された誘導加熱コイルにかけて、電流の周波数を同一とした電流同期制御を行うと共に、周波数を乖離させた前記誘導加熱コイルそれぞれに対して直列に、相互誘導電流を抑制して出力電流のゼロクロスを的確に捉えるためのインダクタを設けて運転することを特徴としても良い。 An induction heating method according to the present invention for achieving the above object is an induction heating method in which a plurality of induction heating coils are concentrically arranged adjacent to each other in an annular shape to inductively heat an object to be heated. From the arranged induction heating coil to the induction heating coil arranged on the outside, the frequency of the current to be applied is deviated in a stepwise manner, and the induction heating coil arranged on the outside is arranged on the outermost side. Current synchronization control is performed with the same frequency of current applied from the induction heating coil arranged on the outer side to the induction heating coil arranged on the outermost side over the induction heating coil. In addition, an inductor is provided in series with each of the induction heating coils whose frequencies are separated from each other to suppress the mutual induction current and accurately capture the zero crossing of the output current. It may be characterized in that rotation.

また、上記目的を達成するための本発明に係る誘導加熱装置は、同心円状に環状に近接配置された複数の誘導加熱コイルを備えた誘導加熱装置であって、設定周波数を乖離させた複数のインバータを備え、前記複数のインバータのうち設定周波数の高いインバータに接続された誘導加熱コイルほど前記同心円の内側に配置し、前記誘導加熱コイルそれぞれに対して直列に、相互誘導電流を抑制して出力電流のゼロクロスを的確に捉えるためのインダクタを設け、電流の周波数を同一としたインバータは、接続された誘導加熱コイルに投入する電流を同期制御する構成としたことを特徴とする。 An induction heating device according to the present invention for achieving the above object is an induction heating device including a plurality of induction heating coils arranged concentrically and annularly adjacent to each other, wherein a plurality of set frequencies are separated from each other. An induction heating coil that includes an inverter and that is connected to an inverter having a higher set frequency among the plurality of inverters is arranged inside the concentric circles, and in series with each of the induction heating coils , suppresses mutual induction current and outputs An inverter provided with an inductor for accurately capturing a zero cross of current and having the same frequency of current is configured to synchronously control the current to be supplied to the connected induction heating coil .

上記のように、同心円状に環状配置した複数の誘導加熱コイルのうち、最内に配置された誘導加熱コイルに投入する電流の周波数を外側に配置された誘導加熱コイルに投入する電流の周波数よりも高くしたことにより、最内の誘導加熱コイルが加熱する範囲の被加熱物では、表皮効果の影響により被加熱物の表面付近の磁束密度が高まる。また、周波数を上げることにより磁束の変化が激しくなり、加熱箇所で発生する電流（渦電流）の密度が高くなる。よって該当箇所の加熱効率が向上し、被加熱物の中心をも均一に加熱することが可能となる。ここで、前記被加熱物を板状体とすることにより、厚さ方向における温度ムラを殆ど考慮する必要が無いと共に、被加熱物の中心部の加熱が効率的に為されることとなるので、被加熱物の他の部分との加熱バランスを良好に保つことができ、面方向における温度の均一化を図ることができる。つまり、誘導加熱コイル自体の特性（直径・大きさ）によって決定される加熱効率低下を改善することができる。また、誘導加熱コイルに投入する電流の周波数を乖離させたことにより、誘導加熱コイル間に生じる相互誘導の影響を抑制することが可能となり、安定した加熱制御を行うことが可能となる。さらに、誘導加熱コイルに対して直列にインダクタを設けて運転することにより、運転周波数の異なるインバータ間において、出力電流のゼロクロスを的確に捉えることが可能になり、同期制御が容易になる。 As described above, among the plurality of induction heating coils arranged concentrically and circularly, the frequency of the current to be applied to the induction heating coil arranged at the innermost position is higher than the frequency of the current to be applied to the induction heating coil arranged outside. In the heated object in the range heated by the innermost induction heating coil, the magnetic flux density near the surface of the heated object increases due to the skin effect. In addition, increasing the frequency makes the magnetic flux change drastically and increases the density of the current (eddy current) generated at the heating location. Therefore, the heating efficiency of the corresponding part is improved, and the center of the object to be heated can be heated uniformly. Here, since the object to be heated is a plate-like body, there is almost no need to consider temperature unevenness in the thickness direction, and heating of the central part of the object to be heated is efficiently performed. The heating balance with other parts to be heated can be kept good, and the temperature in the surface direction can be made uniform. That is, it is possible to improve the heating efficiency decrease determined by the characteristics (diameter / size) of the induction heating coil itself. In addition, since the frequency of the current input to the induction heating coil is deviated, the influence of mutual induction generated between the induction heating coils can be suppressed, and stable heating control can be performed. Furthermore, by providing an inductor in series with the induction heating coil and operating, it becomes possible to accurately capture the zero crossing of the output current between the inverters having different operating frequencies, thereby facilitating synchronous control.

また、上記のごとく、同心円状に環状配置された複数の誘導加熱コイルを備えた誘導加熱装置において、設定周波数の異なる複数のインバータを備え、前記複数のインバータのうち設定周波数の高いインバータに接続された誘導加熱コイルほど前記同心円の内側に配置する構成としたことにより、上記誘導加熱方法による作用効果を奏することができる。 Further, as described above, the induction heating apparatus including a plurality of induction heating coils arranged concentrically in an annular shape includes a plurality of inverters having different set frequencies, and is connected to an inverter having a higher set frequency among the plurality of inverters. By adopting a configuration in which the induction heating coil is disposed on the inner side of the concentric circle, the effect of the induction heating method can be obtained.

以下、本発明の誘導加熱方法および誘導加熱装置に係る実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施の形態・実施例は、本発明に係る一部の実施形態・実施例であって、本発明は、これらに拘束されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the induction heating method and the induction heating apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments and examples are some embodiments and examples according to the present invention, and the present invention is not limited thereto.

図１に本発明に係る誘導加熱装置の概略ブロック図を示す。なお、図１において、図１（Ａ）は平面図を示し、図１（Ｂ）は側面断面図を示す。 FIG. 1 shows a schematic block diagram of an induction heating apparatus according to the present invention. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a side cross-sectional view.

本実施形態における誘導加熱装置の概略構成は、被加熱物１０と、前記被加熱物１０の下面側に備えられ、前記被加熱物１０を加熱するための誘導加熱コイル１２、１４、１６、１８、２０、２２と、前記それぞれの誘導加熱コイルに電流・電圧を供給するための電源部とから成る。 The schematic configuration of the induction heating apparatus in the present embodiment is provided on the object to be heated 10 and the lower surface side of the object to be heated 10, and induction heating coils 12, 14, 16, 18 for heating the object to be heated 10. , 20, 22 and a power supply unit for supplying current and voltage to each induction heating coil.

前記被加熱物１０は、導電性物質から構成されており、本実施形態の場合、図１に示すように円形の板状体としている。このような被加熱物１０は、加熱効率を高める場合には、体積あたりの固有抵抗が高い物質を採用することが望ましい。 The object to be heated 10 is made of a conductive material, and in the case of this embodiment, it is a circular plate-like body as shown in FIG. In order to increase the heating efficiency, it is desirable to employ a material having a high specific resistance per volume as the object to be heated 10.

前記誘導加熱コイル１２、１４、１６、１８、２０、２２は、それぞれ同心円上となるように環状（Ｃ型）に近接配置されており、被加熱物１０の均一加熱を可能とするために、後述する電源部により相互誘導の影響によって各誘導加熱コイル内に生じる相互誘導電流を抑制して、それぞれの誘導加熱コイル１２、１４、１６、１８、２０、２２への投入電力を制御可能に設定されている。 The induction heating coils 12, 14, 16, 18, 20, and 22 are arranged close to each other in a circular shape (C type) so as to be concentric, and in order to enable uniform heating of the object to be heated 10, The power supply unit described later suppresses the mutual induction current generated in each induction heating coil due to the influence of the mutual induction, and the input power to each induction heating coil 12, 14, 16, 18, 20, 22 can be controlled. Has been.

前記電源部は、装置全体の電源となる三相交流電源２４と、前記三相交流電源２４からの出力電流を直流電流に変換する順変換器２６と、出力する電流電圧を大枠で制御するチョッパ回路３０（３０ａ〜３０ｆ）と、誘導加熱コイル１２〜２２への出力電圧を詳細に制御し、前記順変換器２６によって直流とした電流を交流に変換して出力するインバータ（逆変換器）３２（３２ａ〜３２ｆ）とから成る。 The power supply unit includes a three-phase AC power source 24 that serves as a power source for the entire apparatus, a forward converter 26 that converts an output current from the three-phase AC power source 24 into a DC current, and a chopper that controls the current voltage to be output in a large frame. An inverter (reverse converter) 32 that controls the output voltage to the circuit 30 (30a to 30f) and the induction heating coils 12 to 22 in detail, and converts the direct current to the alternating current by the forward converter 26 and outputs the alternating current. (32a to 32f).

本実施形態の誘導加熱装置の場合、前記インバータ３２は直列共振型インバータとしており、誘導加熱コイルと、インバータ３２との間に、前記誘導加熱コイルと直列にキャパシタ（コンデンサ）４２を接続している。また、誘導加熱コイルと、インバータ３２との間には、前記誘導加熱コイルと並列に変圧器３８が設けられ、前記誘導加熱コイルと直列に変流器３６が設けられており、インバータ３２からの出力電圧と出力電流とを検出できるようになっている。なお、変圧器３８及び変流器３６によって検出されたインバータ３２の出力電圧、及び出力電流は、後述する制御ユニット３４（３４ａ〜３４ｆ）へフィードバックされる構成としている。 In the case of the induction heating apparatus of this embodiment, the inverter 32 is a series resonance type inverter, and a capacitor (capacitor) 42 is connected between the induction heating coil and the inverter 32 in series with the induction heating coil. . In addition, a transformer 38 is provided in parallel with the induction heating coil between the induction heating coil and the inverter 32, and a current transformer 36 is provided in series with the induction heating coil. The output voltage and output current can be detected. Note that the output voltage and output current of the inverter 32 detected by the transformer 38 and the current transformer 36 are fed back to a control unit 34 (34a to 34f) described later.

制御ユニット３４には、インバータ３２やチョッパ回路３０の駆動を制御する駆動制御部（不図示）や、近接配置した誘導加熱コイル内を流れる負荷電流（出力電流）の位相を調整する位相制御部（不図示）等が備えられている。制御ユニット３４には、基準信号生成部２８から各誘導加熱コイル１２〜２２に供給する電流波形が入力され、これを基に各インバータ３２や各チョッパ回路３０へ制御信号を送る。 The control unit 34 includes a drive control unit (not shown) that controls the drive of the inverter 32 and the chopper circuit 30, and a phase control unit that adjusts the phase of the load current (output current) that flows in the induction heating coils arranged in proximity. Etc.) are provided. The control unit 34 receives a current waveform supplied from the reference signal generator 28 to the induction heating coils 12 to 22, and sends a control signal to each inverter 32 and each chopper circuit 30 based on this.

上記のような構成の誘導加熱装置において、インバータ３２からの出力電流・電圧の検出、電流位相差の検出、電流位相差、出力電流・電圧の補正、を高速で行うことにより、相互誘導の影響を抑制して近接配置した誘導加熱コイルを制御することができる。 In the induction heating apparatus configured as described above, the influence of mutual induction is achieved by detecting the output current / voltage from the inverter 32, detecting the current phase difference, correcting the current phase difference, and the output current / voltage at high speed. It is possible to control the induction heating coil arranged in close proximity while suppressing the above.

なお、詳細な回路構成、及び電流制御に関しては既知の技術（例えば特開２００３−１７４２６号公報）に準ずることとする。
また、本実施形態のインバータ３２はそれぞれ、誘導加熱コイルに投入する電流の周波数を可変とするものとする。 The detailed circuit configuration and current control are based on a known technique (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-17426).
In addition, each of the inverters 32 of the present embodiment is configured such that the frequency of the current input to the induction heating coil is variable.

本実施形態では、上記構成の誘導加熱装置において、最内に配置された誘導加熱コイル１２に投入する電流（高周波電流）の周波数を他の誘導加熱コイル１４、１６、１８、２０、２２に比べ、高い周波数となるように制御する。 In the present embodiment, in the induction heating apparatus having the above-described configuration, the frequency of the current (high frequency current) input to the induction heating coil 12 arranged at the innermost position is compared with that of the other induction heating coils 14, 16, 18, 20, 22. Control to be high frequency.

このような制御を行うことにより、従来より加熱効率が悪いとされている被加熱物１０の中心付近の加熱効率を向上させることができる。これにより、被加熱物１０の中心付近を、他の部分と同様に加熱することが可能となり、被加熱物１０全体としての均一加熱が可能となる。 By performing such control, it is possible to improve the heating efficiency in the vicinity of the center of the article 10 to be heated, which has been considered to have lower heating efficiency than before. Thereby, the vicinity of the center of the article to be heated 10 can be heated in the same manner as other parts, and uniform heating as the whole article to be heated 10 can be performed.

これは、被加熱物１０を誘導加熱することによって前記被加熱物１０内に発生する渦電流の浸透深さと、前記誘導加熱コイル１２、１４（１６、１８、２０、２２）に投入する電流の周波数との関係による。通常、被加熱物内に発生する渦電流は周波数が低いほど被加熱物の内部にまで浸透し、周波数が高いほど被加熱物への浸透深さが浅い。また、被加熱物内に発生する渦電流は、表皮側で発生するものが最も多く、被加熱物の内側に到るに従って指数関数的に減少する。このため、誘導加熱コイルへ投入する電流の周波数が高い場合には被加熱物の表面近くを効率的に加熱することができ、周波数が低い場合には被加熱物の内部も加熱することができる。 This is because the penetration depth of the eddy current generated in the heated object 10 by induction heating of the heated object 10 and the current applied to the induction heating coils 12, 14 (16, 18, 20, 22). Depends on frequency. Usually, the eddy current generated in the object to be heated penetrates into the object to be heated as the frequency is lower, and the penetration depth into the object to be heated is shallower as the frequency is higher. Moreover, the most eddy current generated in the object to be heated is generated on the skin side, and decreases exponentially as it reaches the inside of the object to be heated. For this reason, when the frequency of the current input to the induction heating coil is high, the vicinity of the surface of the object to be heated can be efficiently heated, and when the frequency is low, the inside of the object to be heated can also be heated. .

ここで、被加熱物を誘導加熱した場合における渦電流の浸透深さδは、次のように計算することができる。

上式にて、ρは被加熱物の固有抵抗（μΩ・ｃｍ）であり、μは被加熱物の比透磁率であり、ｆは誘導加熱コイルへ投入する電流の周波数である。数式１から読み取れるように、一般的な被加熱物であれば、固有抵抗ρと比透磁率μに変化が無い場合には、周波数ｆが低い方が渦電流の浸透深さδは大きくなり、被加熱物全体を加熱できることとなる。しかし、本実施形態における被加熱物１０は板状体（薄物）であるため、被加熱物の表皮付近を加熱することにより被加熱物全体が加熱される。 Here, the penetration depth δ of the eddy current when the object to be heated is inductively heated can be calculated as follows.

In the above equation, ρ is the specific resistance (μΩ · cm) of the object to be heated, μ is the relative permeability of the object to be heated, and f is the frequency of the current applied to the induction heating coil. As can be seen from Equation 1, in the case of a general object to be heated, when there is no change in the specific resistance ρ and the relative permeability μ, the lower the frequency f, the larger the penetration depth δ of the eddy current, The entire object to be heated can be heated. However, since the object to be heated 10 in this embodiment is a plate-like body (thin object), the entire object to be heated is heated by heating the vicinity of the skin of the object to be heated.

このため、高い周波数の電流を投入された誘導加熱コイル１２で発生する磁束は、板状体（薄物）の被加熱物１０の内部（全体）へ密に投入されることとなる。つまり、他の誘導加熱コイル１４（１６、１８、２０、２２）へ投入する電流の周波数帯域で発生する磁束では被加熱物を通過してしまう磁束が多くなるのに対し、誘導加熱コイル１２ではそれが少なくなる。よって、相対的に見ると加熱効率が悪いとされる被加熱物１０の中央部が効率的に加熱されることとなり、被加熱物全体を均一に加熱することが可能となる。 For this reason, the magnetic flux generated by the induction heating coil 12 to which a high-frequency current is input is densely input to the inside (the whole) of the object to be heated 10 (a thin object). That is, the magnetic flux generated in the frequency band of the current input to the other induction heating coils 14 (16, 18, 20, 22) increases the magnetic flux that passes through the object to be heated. That will be less. Therefore, when viewed relatively, the central portion of the object to be heated 10 which is considered to have poor heating efficiency is efficiently heated, and the entire object to be heated can be heated uniformly.

また、本実施形態では、誘導加熱コイル１２、１４と、インバータ３２ａ、３２ｂとの間にそれぞれ、直列インダクタを備えるようにしている。詳細すると、インバータ３２ａ、３２ｂと誘導加熱コイル１２、１４との間に、前記誘導加熱コイル１２、１４と直列にインダクタ（コイル）４０を設ける構成としたのである。図２を参照して、その作用効果を説明する。 In the present embodiment, series inductors are provided between the induction heating coils 12 and 14 and the inverters 32a and 32b, respectively. More specifically, an inductor (coil) 40 is provided in series with the induction heating coils 12 and 14 between the inverters 32 a and 32 b and the induction heating coils 12 and 14. With reference to FIG. 2, the effect is demonstrated.

図２（Ａ）で示すような回路において、インバータ１の出力電圧をＶ_１、出力電流をｉ_１として運転し、インバータ２の出力電圧Ｖ_２、出力電流をｉ_２として運転する場合、数式２が成り立つこととなる。

数式２において、Ｒ_１，Ｒ_２は回路の等価抵抗、Ｌ_１，Ｌ_２は誘導加熱コイルの自己インダクタンス、Ｃ_１，Ｃ_２はコンデンサのキャパシタンス、ω_１，ω_２はそれぞれのインバータが出力する電流の周波数を示す。なお、インバータ１が、内側に配置された誘導加熱コイルに接続されていると仮定すると、本実施形態ではω_１≫ω_２となる。 In the circuit as shown in FIG. 2A, when the inverter 1 is operated with the output voltage V ₁ and the output current i ₁ , and the inverter 2 with the output voltage V ₂ and the output current i ₂ , Will hold.

In Equation 2, R ₁ and R ₂ are equivalent resistances of the circuit, L ₁ and L ₂ are self-inductances of the induction heating coil, C ₁ and C ₂ are capacitances of the capacitors, and ω ₁ and ω ₂ are output from the respective inverters. Indicates the frequency of the current. If it is assumed that the inverter 1 is connected to an induction heating coil arranged on the inner side, ω ₁ >> ω ₂ in this embodiment.

一般に、Ｃは、Ｖとｉとが同期するように設定される。従って、数式２において、

が成り立つこととなり、数式２は

と表すことができる。
このような回路において、誘導加熱コイルＬ_１と、Ｌ_２を近接して配置した場合、インバータ１に接続された回路には、誘導加熱コイルＬ_２の磁束によって相互誘導電圧Ｖ_Ｍ２１が誘起され、

が流れる。また、インバータ２に接続された回路には、誘導加熱コイルＬ_１の磁束による相互誘導電圧Ｖ_Ｍ１２が誘起され、

が流れる。 In general, C is set so that V and i are synchronized. Therefore, in Equation 2,

Therefore, Formula 2 is

It can be expressed as.
In this circuit, the induction heating coil L _1, when placed in close proximity to L _2, the circuit connected to the inverter 1, the mutual induction voltage V _M21 is induced by the magnetic flux of the induction heating coil L _2,

Flows. Further, in the circuit connected to the inverter 2, the mutual induction voltage V _M12 by the magnetic flux of the induction heating coil L ₁ is induced,

Flows.

相互誘導電流ｉ_２１，ｉ_１２が大きくなると、インバータ１，２からの出力電流に歪みが生じる。出力電流に歪みが生じた場合、インバータ１，２間においてゼロクロス（交流信号が０Ｖを跨ぐ点）を的確に捉えることができなくなり、同期制御ができなくなってしまう。また、誘導加熱装置では、出力電流（逆変換出力電流）が、出力電圧に対して送れ位相となるように制御されているが、ゼロクロスを的確に捉えることができない場合には、この制御もできなくなってしまう。そして、出力電流が出力電圧に対して進み位相となった場合、運転時の電力損失が大きくなってしまう。 When the mutual induction currents i ₂₁ and i ₁₂ are increased, the output current from the inverters 1 and 2 is distorted. When the output current is distorted, it becomes impossible to accurately grasp a zero cross (a point where the AC signal crosses 0V) between the inverters 1 and 2, and synchronization control cannot be performed. In addition, in the induction heating device, the output current (reverse conversion output current) is controlled so as to be in phase with the output voltage, but this control is also possible when the zero cross cannot be accurately captured. It will disappear. And when an output current becomes an advance phase with respect to an output voltage, the power loss at the time of a driving | operation will become large.

そこで、図２（Ｂ）に示すように、インダクタ（コイル）Ｌ_Ｓ１，Ｌ_Ｓ２を誘導加熱コイルＬ_１，Ｌ_２と直列に設けることで、相互誘導の影響を抑制する。ここで、インバータ１の出力電圧をＶ_１とし、出力電流をｉ_１とした場合には、

が成り立つ。数式７において、Ｌ_Ｓ１はコイルの自己インダクタンス、Ｃ_１´はコンデンサのキャパシタンスを示す。数式７の場合でも、Ｃ_１´はＶ_１とｉ_１とが同期する値に設定されるため、

が成り立つこととなる。
インダクタＬ_Ｓ１を設けた場合に、誘導加熱コイルＬ_２の磁束によってインバータ１に接続された回路には相互誘導電圧Ｖ_Ｍ２１が誘起され、

が流れる。 Therefore, as shown in FIG. 2B, inductors (coils) L _S1 and L _S2 are provided in series with the induction heating coils L ₁ and L ₂ to suppress the influence of mutual induction. Here, when the output voltage of the inverter 1 is V ₁ and the output current is i ₁ ,

Holds. In Equation 7, L _S1 represents the self-inductance of the coil, and C ₁ ′ represents the capacitance of the capacitor. Even in Equation 7, C ₁ ′ is set to a value in which V ₁ and i ₁ are synchronized.

Will hold.
In case of providing the inductor L _S1, the circuit connected to the inverter 1 is induced mutual induction voltage V _M21 by the magnetic flux of the induction heating coil L _2,

Flows.

ここで、数式９における虚数部分の絶対値が、数式５における虚数部分の絶対値よりも大きくなれば、数式９における相互誘導電流ｉ_２１は、数式５における相互誘導電流ｉ_２１よりも小さくなるといえる。以下これを実証する。 Here, if the absolute value of the imaginary part in Expression 9 is larger than the absolute value of the imaginary part in Expression 5, it can be said that the mutual induction current i ₂₁ in Expression 9 is smaller than the mutual induction current i ₂₁ in Expression 5. . This is demonstrated below.

まず、数式３より、

が成り立つ。これを数式５の虚数部分に代入すると虚数部分は、

となる。また、数式８より、

が成り立ち、これを数式９の虚数部分に代入すると虚数部分は、

となる。数式１３から数式１１を減算すると、

となり、Ｌ_Ｓ１の成分だけが残る。したがって、数式９の虚数部分は数式１４の値だけ数式５の虚数部分よりも大きくなることがいえる。なお、ｉ_１２についても同様のことが言える。 First, from Equation 3,

Holds. Substituting this into the imaginary part of Equation 5,

It becomes. From Equation 8,

When this is substituted into the imaginary part of Equation 9, the imaginary part is

It becomes. Subtracting Equation 11 from Equation 13 gives

And only the component of L _S1 remains. Therefore, it can be said that the imaginary part of Expression 9 is larger than the imaginary part of Expression 5 by the value of Expression 14. _The same is true for _{i 12.}

上記のように直列インダクタンスを回路内に設ける構成によれば、出力電流（逆変換出力電流）に生じる歪み（相互誘導電流）を抑制することができるため、ゼロクロスを的確に捉えることが可能になり、同期制御が容易になると共に、逆変換出力電流が遅れ位相となるように制御すること（位相リミッタ制御）を正確に行うことが可能となり、電力損失も抑えられる。 According to the configuration in which the series inductance is provided in the circuit as described above, distortion (mutual induction current) generated in the output current (reverse conversion output current) can be suppressed, so that the zero cross can be accurately captured. In addition to facilitating synchronous control, it is possible to accurately perform control (phase limiter control) so that the reverse conversion output current has a delayed phase, and power loss can be suppressed.

実施形態においては、誘導加熱コイル１２に投入する電流の周波数のみを他の誘導加熱コイル１４、１６、１８、２０、２２に投入する電流の周波数に対して大きく乖離させる旨記載したが、次のような誘導加熱方法を採用しても良い。 In the embodiment, it has been described that only the frequency of the current applied to the induction heating coil 12 is greatly deviated from the frequency of the current applied to the other induction heating coils 14, 16, 18, 20, 22. Such an induction heating method may be employed.

すなわち、被加熱物１０の加熱効率を考慮した上で、最内に配置された誘導加熱コイル１２から最外に配置された誘導加熱コイルにかけて、投入する電流の周波数を段階的に低く設定して制御を行うのである。このような誘導加熱方法によれば、近接配置した複数の誘導加熱コイルにてそれぞれ被加熱物１０を効率良く加熱することが可能となる。 That is, in consideration of the heating efficiency of the object to be heated 10, the frequency of the current to be applied is set to be lower stepwise from the induction heating coil 12 arranged at the innermost to the induction heating coil arranged at the outermost. Control is performed. According to such an induction heating method, the object to be heated 10 can be efficiently heated by each of the plurality of induction heating coils arranged close to each other.

また、このような誘導加熱方法を採用した場合には、近接配置される誘導加熱コイルであって、投入する電流の設定周波数が異なるものに対して、上述した直列インダクタを備えるようにすると良い。さらに、このような誘導加熱方法を採用した場合、誘導加熱装置としては、誘導加熱コイルに接続されるインバータは設定周波数の高いものほど、内側に配置された誘導加熱コイルに接続される構成となる。 In addition, when such an induction heating method is employed, the above-described series inductors may be provided for induction heating coils that are arranged close to each other and that have different set frequencies of currents to be input. Furthermore, when such an induction heating method is adopted, the induction heating device is configured such that the inverter connected to the induction heating coil has a higher set frequency and is connected to the induction heating coil arranged inside. .

上記実施形態では、内側に配置された誘導加熱コイルに投入する電流の周波数を高く設定し、外側に配置された誘導加熱コイルへいくに従って段階的に周波数を低くすることによって被加熱物の加熱効率を向上させる旨記載した。しかしながら、単に誘導加熱コイルに投入する電流の周波数を段階的に変化させるだけでは無く、各誘導加熱コイルにおける投入電力係数（以下Ｋｔ値という）を向上させるように、誘導加熱コイルに投入する電流の周波数を調整することで、被加熱物の加熱効率をさらに向上させることができる。なお、Ｋｔ値を向上させる周波数設定については、後述する実施例に示す。 In the above embodiment, the heating efficiency of the object to be heated is set by increasing the frequency of the current to be applied to the induction heating coil arranged on the inner side and gradually lowering the frequency as going to the induction heating coil arranged on the outer side. It was stated to improve. However, the current applied to the induction heating coil is not only changed in stages, but also the input power coefficient (hereinafter referred to as Kt value) in each induction heating coil is improved. By adjusting the frequency, the heating efficiency of the object to be heated can be further improved. The frequency setting for improving the Kt value will be described in an example described later.

以下、本発明の誘導加熱方法および誘導加熱装置に係る第一の実施例について具体的に説明する。
本実施例では、図１に示す被加熱物１０を半導体加熱に使用するグラファイトとし、誘導加熱コイル１２、１４、１６、１８、２０、２２は、それぞれ個々に電力制御が可能に構成された誘導加熱装置を例に挙げて説明する。また、前記誘導加熱コイル１２等は、被加熱物１０からの輻射熱等によってコイル自体が過熱されることを防止するために、冷却用流体を導通可能な環状構造とする。具体例としては、冷却用流体を水とし、誘導加熱コイルは銅管とした水冷銅管等を挙げることができる。 Hereinafter, the first embodiment according to the induction heating method and the induction heating apparatus of the present invention will be described in detail.
In this embodiment, the object to be heated 10 shown in FIG. 1 is made of graphite used for semiconductor heating, and the induction heating coils 12, 14, 16, 18, 20, and 22 are each configured to be capable of controlling power individually. A heating device will be described as an example. Further, the induction heating coil 12 and the like have an annular structure capable of conducting a cooling fluid in order to prevent the coil itself from being overheated by radiant heat from the object to be heated 10 or the like. As a specific example, a water-cooled copper pipe or the like in which the cooling fluid is water and the induction heating coil is a copper pipe can be used.

本実施例では、被加熱物１０の、中心付近に対する加熱効率を向上させるために、誘導加熱コイル１２へ投入する電流の周波数を、他の誘導加熱コイル１４、１６、１８、２０、２２に比べて高い値となるように設定した。具体的には、誘導加熱コイル１４〜２２に投入する電流の周波数を４０ｋＨｚに設定し、誘導加熱コイル１２に投入する電流の周波数を２００ｋＨｚに設定した。このように大きく（実施例では５倍）周波数を乖離させるような設定によれば、実施形態に示した誘導加熱方法を実現することができ、被加熱物１０の中心付近を効率的に加熱することが可能となる。よって、短時間での高温加熱を行ったとしても、被加熱物１０を均一加熱することが可能となる。 In this embodiment, in order to improve the heating efficiency of the object to be heated 10 near the center, the frequency of the current input to the induction heating coil 12 is set to be different from that of the other induction heating coils 14, 16, 18, 20, 22. The value was set to a high value. Specifically, the frequency of the current applied to the induction heating coils 14 to 22 was set to 40 kHz, and the frequency of the current applied to the induction heating coil 12 was set to 200 kHz. According to such a large setting (5 times in the example) that causes the frequency to deviate, the induction heating method shown in the embodiment can be realized, and the vicinity of the center of the article to be heated 10 is efficiently heated. It becomes possible. Therefore, even if high temperature heating is performed in a short time, the object to be heated 10 can be heated uniformly.

さらに、誘導加熱コイル１２と他の誘導加熱コイルとに投入する電流の周波数を大きく乖離させたことにより、誘導加熱コイル間に生じる相互誘導の影響を抑制することが可能となり、安定した加熱制御を行うことが可能となる。 Furthermore, by greatly separating the frequency of the current supplied to the induction heating coil 12 and other induction heating coils, it is possible to suppress the influence of mutual induction occurring between the induction heating coils, and stable heating control can be achieved. Can be done.

従来の誘導加熱方法ではグラファイト全体を等しく加熱しようとしても、中心部を加熱する誘導加熱コイルが小さいため、該当箇所を充分に加熱することができず、結果的にグラファイトの中心部の温度が周囲に比べて低くなってしまうというのが実状であった。これに対し本発明の誘導加熱方法によるグラファイトの加熱は、グラファイトの中心付近における加熱効率を向上させることにより、誘導加熱コイルの大きさ・容量に影響を受けることなく、グラファイト全体を均一に加熱することができるのである。 Even if the conventional induction heating method tries to heat the entire graphite equally, the induction heating coil that heats the central part is small, so that the corresponding part cannot be heated sufficiently. As a result, the temperature of the central part of the graphite is The actual situation was that it would be lower than. On the other hand, the heating of graphite by the induction heating method of the present invention improves the heating efficiency in the vicinity of the center of the graphite, thereby heating the entire graphite uniformly without being affected by the size and capacity of the induction heating coil. It can be done.

上記のような誘導加熱方法によれば、誘導加熱コイルを稼動させる際に発生する磁力線（磁束）の粗密を利用して被加熱物の加熱割合を変えることができるので、インバータからの出力電流の周波数の設定を変えるだけで、被加熱物を効率的に加熱することが可能となる。このため、被加熱物の良好な温度制御が設備コストをかけずに達成できる。 According to the induction heating method as described above, since the heating rate of the object to be heated can be changed using the density of magnetic lines of force (magnetic flux) generated when the induction heating coil is operated, the output current from the inverter is reduced. The object to be heated can be efficiently heated only by changing the frequency setting. For this reason, good temperature control of the object to be heated can be achieved without incurring equipment costs.

また、インバータと、誘導加熱コイルとの間に直列インダクタを備えたことにより、さらに精度の良いゾーンコントロール（複数に分割されて近接配置された誘導加熱コイルの制御）を実現することができる。 Further, by providing a series inductor between the inverter and the induction heating coil, it is possible to realize more accurate zone control (control of the induction heating coil divided into a plurality of pieces and arranged in proximity).

次に、本発明の誘導加熱方法および誘導加熱装置に係る第二の実施例について具体的に説明する。
本実施例における誘導加熱方法および誘導加熱装置の基本的事項は第一の実施例と同様である。ただし、誘導加熱コイルへ投入する電流の周波数の乖離範囲に違いがある。よって作用効果を同様とするものについては符号に１００を加えたものを附してその説明を省略する（図３参照）。 Next, a second embodiment according to the induction heating method and the induction heating apparatus of the present invention will be specifically described.
The basic items of the induction heating method and the induction heating apparatus in this embodiment are the same as those in the first embodiment. However, there is a difference in the frequency deviation range of the current input to the induction heating coil. Therefore, those having the same effect are added with reference numerals added with 100, and description thereof is omitted (see FIG. 3).

本実施例では、被加熱物（グラファイト）１１０全体を効率良く加熱することができるように、各誘導加熱コイル１１２〜１２２へ投入する電流の周波数を変えたことを特徴とする。具体的には、最内に配置された誘導加熱コイル１１２から外側に配置された誘導加熱コイル１１６にかけて、投入する電流の周波数を段階的に下げていき、前記外側に配置されたコイル１１６から最外に配置された誘導加熱コイル１２２にかけては投入する電流の周波数を同一に設定するというものである。このような誘導加熱方法によれば、Ｋｔ値を向上させることができる。これにより、規定の電力を得るために誘導加熱コイルへ投入する電流を低減させることができる。なお、本実施例では、最内に配置された誘導加熱コイル１１２を第１ゾーンの誘導加熱コイルとし、その外側に配置された誘導加熱コイル１１４を第２ゾーンの誘導加熱コイル、第３ゾーンの誘導加熱コイル、・・・、最外に配置された誘導加熱コイル１２２を第６ゾーンの誘導加熱コイルと称し、以下の説明を行う。 The present embodiment is characterized in that the frequency of the current applied to each induction heating coil 112 to 122 is changed so that the entire object to be heated (graphite) 110 can be efficiently heated. Specifically, the frequency of the current to be applied is lowered stepwise from the induction heating coil 112 arranged at the innermost side to the induction heating coil 116 arranged at the outer side, and from the coil 116 arranged at the outermost side. The frequency of the current to be applied is set to be the same over the induction heating coil 122 arranged outside. According to such an induction heating method, the Kt value can be improved. Thereby, the electric current input into the induction heating coil in order to obtain the specified power can be reduced. In this embodiment, the innermost induction heating coil 112 is the first zone induction heating coil, and the outer side induction heating coil 114 is the second zone induction heating coil and the third zone induction heating coil. The induction heating coil,..., The outermost induction heating coil 122 is referred to as the sixth zone induction heating coil, and will be described below.

例えば、誘導加熱コイルへ投入する電流の周波数を４０ｋＨｚ同一とした場合には第１ゾーンに配置された誘導加熱コイル１１２でのＫｔ値は０．０７という値になり、第６ゾーンに配置された誘導加熱コイル１２２でのＫｔ値は２．３４となる。 For example, when the frequency of the current applied to the induction heating coil is the same 40 kHz, the Kt value in the induction heating coil 112 disposed in the first zone is 0.07, and the current is disposed in the sixth zone. The Kt value in the induction heating coil 122 is 2.34.

投入電力Ｗは、Ｗ∝実効抵抗×コイル電流^２×Ｋｔと表すことができる。ここで、実効抵抗である誘導加熱コイルに変化は無いので、Ｋｔ値を向上させた場合には、Ｗを得るために必要とされるコイル電流が低下するのである。 The input power W can be expressed as W∝effective resistance × coil current ² × Kt. Here, since there is no change in the induction heating coil, which is an effective resistance, when the Kt value is improved, the coil current required to obtain W decreases.

本実施例では、誘導加熱コイルに投入する電流の周波数を３０ｋＨｚ、４０ｋＨｚ、６０ｋＨｚ、１２０ｋＨｚ、２００ｋＨｚと１．５〜２倍乖離させた値を設定してそれぞれ実験を行い次のような結果を得た。 In this example, the frequency of the current applied to the induction heating coil is set to a value that is 1.5 to 2 times different from 30 kHz, 40 kHz, 60 kHz, 120 kHz, and 200 kHz, and experiments are performed to obtain the following results. It was.

第１ゾーンに配置された誘導加熱コイル１１２では、投入する電流の周波数を２００ｋＨｚに設定した場合に、０．５前後（実験値では０．４８）と、最も高いＫｔ値を得ることができた。第２ゾーンに配置された誘導加熱コイル１１４では、第１のゾーンに配置された誘導加熱コイル１１２への投入電流の周波数と比べて３倍以上乖離した６０ｋＨｚで、１．５前後（実験値では１．４８）の最も高いＫｔ値を得ることができた。第３ゾーンに配置された誘導加熱コイル１１６では、第２ゾーンに配置された誘導加熱コイル１１４への投入電流の周波数と１．５倍乖離した４０ｋＨｚの時に１．９前後（実験値では１．９３）の最も高いＫｔ値を得ることができた。第４〜第６ゾーンに配置された誘導加熱コイル１１８〜１２２では共に、３０ｋＨｚで２．３以上（実験値では、第４ゾーン２．３、第５ゾーン２．４７、第６ゾーン２．５８）といったＫｔ値を得ることができ、いずれも他の周波数帯域の電流よりも高い数値（Ｋｔ値）を得ることができた。よって、各ゾーンの誘導加熱コイルを、上記の周波数に設定した電流で運転することにより、小さな電流値で規定の電力を得ることができることとなり、加熱効率が向上し、少エネルギ化を図ることができる。 In the induction heating coil 112 arranged in the first zone, when the frequency of the current to be applied was set to 200 kHz, the highest Kt value of about 0.5 (experimental value: 0.48) could be obtained. . In the induction heating coil 114 disposed in the second zone, the frequency is approximately 1.5 at 60 kHz, which is more than three times the frequency of the input current to the induction heating coil 112 disposed in the first zone (the experimental value is The highest Kt value of 1.48) could be obtained. In the induction heating coil 116 arranged in the third zone, around 1.9 at 40 kHz which is 1.5 times different from the frequency of the input current to the induction heating coil 114 arranged in the second zone (the experimental value is 1. 93), the highest Kt value could be obtained. In the induction heating coils 118 to 122 arranged in the fourth to sixth zones, both are 2.3 or more at 30 kHz (in experimental values, the fourth zone 2.3, the fifth zone 2.47, the sixth zone 2.58). Kt values such as) can be obtained, and in all cases, numerical values (Kt values) higher than currents in other frequency bands were obtained. Therefore, by operating the induction heating coil of each zone with the current set to the above frequency, it is possible to obtain a specified power with a small current value, thereby improving the heating efficiency and reducing the energy. it can.

なお、本実施例における誘導加熱装置では、第１ゾーンに配置された誘導加熱コイル１１２から第４ゾーンに配置された誘導加熱コイル１１８にかけて、各誘導加熱コイルが接続されたインバータとの間に直列インダクタ１４０を設けるような構成とした。 In addition, in the induction heating apparatus in a present Example, it is connected in series between the induction heating coil 112 arrange | positioned in the 1st zone to the induction heating coil 118 arrange | positioned in the 4th zone between each induction heating coil. The inductor 140 is configured to be provided.

なお、上記実施形態においては、誘導加熱コイルを被加熱物の下側に配置する旨記載したが、前記誘導加熱コイルが、前記被加熱物の上側に配置された誘導加熱装置であっても本発明の誘導加熱方法を実施するにあたっての支障は無い。 In the embodiment described above, the induction heating coil is disposed below the object to be heated. However, even if the induction heating coil is an induction heating device disposed above the object to be heated, There is no trouble in carrying out the induction heating method of the invention.

上記実施例では、精密温度制御を必要とする例として半導体製造装置を例に挙げて本発明を説明したが、本発明は、電磁調理器（例えば炊飯器等）の分野においても反映させることができる。 In the above embodiment, the present invention has been described by taking a semiconductor manufacturing apparatus as an example that requires precise temperature control. However, the present invention can be reflected in the field of an electromagnetic cooker (for example, a rice cooker). it can.

本発明の誘導加熱装置に係る第一の実施例を示す概略ブロック図であり、（Ａ）は平面図を、（Ｂ）は側面断面図を示す。It is a schematic block diagram which shows the 1st Example which concerns on the induction heating apparatus of this invention, (A) shows a top view, (B) shows side surface sectional drawing. 本発明の誘導加熱装置の回路構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of the induction heating apparatus of this invention. 本発明の誘導加熱装置に係る第二の実施例を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the 2nd Example which concerns on the induction heating apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０………被加熱物、１２………誘導加熱コイル（最内）、１４、１６、１８、２０、２２………誘導加熱コイル（他）、３２（３２ａ〜３２ｆ）………インバータ、４２………キャパシタ（コンデンサ）、４０………インダクタ（コイル）。 10 ... …… Subject to be heated, 12 ... Induction heating coil (innermost), 14, 16, 18, 20, 22 ......... Induction heating coil (others), 32 (32a to 32f) ......... Inverter, 42... Capacitor, 40... Inductor (coil).

Claims

複数の誘導加熱コイルを同心円状に環状に近接配置して被加熱物を誘導加熱する誘導加熱方法であって、
最内に配置された誘導加熱コイルに投入する電流の周波数が外側に配置された誘導加熱コイルに投入する電流の周波数よりも高くなるように乖離させ、
前記外側に配置された誘導加熱コイルは電流の周波数を同一とした電流同期制御を行うと共に、
前記最内に配置された誘導加熱コイルと当該最内に配置された誘導加熱コイルに隣接して配置された外側の誘導加熱コイルとの双方に対して直列に、相互誘導電流を抑制して出力電流のゼロクロスを的確に捉えるためのインダクタを設けて運転することを特徴とする誘導加熱方法。 And a plurality of induction heating coils disposed close to the annular concentric An induction heating method for induction heating an object to be heated,
The frequency of the current to be applied to the induction heating coil arranged at the innermost is separated so as to be higher than the frequency of the current to be applied to the induction heating coil arranged outside ,
The induction heating coil arranged on the outside performs current synchronous control with the same current frequency ,
The induction heating coil arranged in the innermost part and the outer induction heating coil arranged adjacent to the innermost induction heating coil are serially controlled and output in series. An induction heating method characterized by operating by providing an inductor for accurately capturing a current zero cross.

複数の誘導加熱コイルを同心円状に環状に近接配置して被加熱物を誘導加熱する誘導加熱方法であって、
最内に配置された誘導加熱コイルから最外に配置された誘導加熱コイルにかけて、投入する電流の周波数が段階的に低くなるように乖離させ、
投入される電流の周波数を同一とする誘導加熱コイルは電流同期制御を行うと共に、
周波数を乖離させた前記誘導加熱コイルそれぞれに対して直列に、相互誘導電流を抑制して出力電流のゼロクロスを的確に捉えるためのインダクタを設けて運転することを特徴とする誘導加熱方法。 And a plurality of induction heating coils disposed close to the annular concentric An induction heating method for induction heating an object to be heated,
From the induction heating coil arranged at the innermost position to the induction heating coil arranged at the outermost position, the frequency of the current to be applied is deviated in a stepwise manner ,
An induction heating coil having the same frequency of input current performs current synchronous control ,
An induction heating method comprising: operating in series with each of the induction heating coils whose frequencies are separated from each other, by providing an inductor for suppressing a mutual induction current and accurately capturing a zero cross of an output current.

複数の誘導加熱コイルを同心円状に環状に近接配置して被加熱物を誘導加熱する誘導加熱方法であって、
最内に配置された誘導加熱コイルから外側に配置された誘導加熱コイルにかけて、投入する電流の周波数が段階的に低くなるように乖離させ、
前記外側に配置された誘導加熱コイルから、最外に配置された誘導加熱コイルにかけて、投入する電流の周波数を同一とし、
前記外側に配置された誘導加熱コイルから、前記最外に配置された誘導加熱コイルにかけて、電流の周波数を同一とした電流同期制御を行うと共に、
周波数を乖離させた前記誘導加熱コイルそれぞれに対して直列に、相互誘導電流を抑制して出力電流のゼロクロスを的確に捉えるためのインダクタを設けて運転することを特徴とする誘導加熱方法。 And a plurality of induction heating coils disposed close to the annular concentric An induction heating method for induction heating an object to be heated,
From the induction heating coil arranged at the innermost side to the induction heating coil arranged outside, the frequency of the current to be applied is deviated in a stepwise manner,
From the induction heating coil arranged on the outside to the induction heating coil arranged on the outermost side, the frequency of the current to be applied is the same ,
From the induction heating coil arranged on the outer side to the induction heating coil arranged on the outermost side, performing current synchronous control with the same current frequency ,
An induction heating method comprising: operating in series with each of the induction heating coils whose frequencies are separated from each other, by providing an inductor for suppressing a mutual induction current and accurately capturing a zero cross of an output current.

同心円状に環状に近接配置された複数の誘導加熱コイルを備えた誘導加熱装置であって、
設定周波数を乖離させた複数のインバータを備え、
前記複数のインバータのうち設定周波数の高いインバータに接続された誘導加熱コイルほど前記同心円の内側に配置し、
前記誘導加熱コイルそれぞれに対して直列に、相互誘導電流を抑制して出力電流のゼロクロスを的確に捉えるためのインダクタを設け、
電流の周波数を同一としたインバータは、接続された誘導加熱コイルに投入する電流を同期制御する構成としたことを特徴とする誘導加熱装置。 An induction heating device comprising a plurality of induction heating coils arranged concentrically and annularly in proximity ,
Equipped with multiple inverters with different set frequencies,
The induction heating coil connected to the inverter having a higher setting frequency among the plurality of inverters is arranged inside the concentric circle,
In series with each of the induction heating coils , an inductor for suppressing the mutual induction current and accurately capturing the zero crossing of the output current is provided ,
An induction heating apparatus characterized in that an inverter having the same current frequency is configured to synchronously control a current to be supplied to a connected induction heating coil .