JPH0210687A - 誘導加熱方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、交流電流をコイルに流して近接する位置に設
置された金属材を電磁誘導によって加熱する誘導加熱方
法の改良および改良方法に用いる装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

１個の被加熱物に対して復数個の加熱コイルを相互に隣
接するように配置し、広い面積を加熱したり、大きさや
形状の異なる種々の被加熱物に対応できるように考慮し
た誘導加熱装置がある。これらの装置においては、隣接
したコイル間の相互干渉を防ぐために、コイル間の距離
を大とするか、コイル間に磁気じゃへい板を設ける方法
が採用されていた。しかし、コイル間隔を犬とするとこ
のコイル間隔に対応する部分における加熱量が不足し、
不均一な加熱となる。また、コイル間を短かくし、相互
干渉を避けるために間に磁気じゃへい板を挿入すると、
磁気じゃへい板目体が電磁誘導により発熱するために効
率が悪化することになる。

これらに対して、隣接するコイルに流す電流の周波数に
差を設ける方法が提案されている。（例えば持開昭６１
−２７９０９３号他）しかし、この方法は多動する被加
熱物を均一に加熱するためには有効な手段であるが、被
加熱物の特定の部位に対する入熱量を積極的に調整する
ことはできなかった。

ざらに周波数の差が町聴周彼数帯域になるとうなりによ
って耳障りな騒音を生じることになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、単一の被加熱物に対して複数の加熱コイルを
配置し、各加熱コイルによる入熱を各コイルの隣接部に
おいて任意に調整し、被加工物の特定の部位に対する入
熱量を積極的に調整しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明においては、相隣接する加熱コイルに同一周波数
の電流を流すとともに隣接するコイルに流す電流の位相
差を調整することによって、各コイルの隣接部における
被加工物への入熱を任意に調整するものである。

〔実施例１ 第１図に本発明の実施例の接続図を示す。同図は説明を
簡単にするために加熱コイルを２個としたときの例を示
しである。同図において、１ａは負荷の共振周波数に追
従して出力電流の周波数か制御される第１の電源であり
、直列コンデンサ３ａおよび第１の加熱コイル４ａから
なる直列共振回路を構成する第１の負荷に電力を供給し
ている。

１ｂはコンデンサ３ｂと第２の加熱コイル４ｂとからな
る直列共振回路を構成する第２の負荷に、第１の電源回
路１ａの出力に同期した同一周波数の電力を供給する第
２の電源回路であり、５は第１の電源回路１ａの出力電
流に対する第２の電源回路１ｂの出力電流の位相差を設
定するための位相差設定回路であり、正または負の電圧
を出力する。第１の電源回路１ａは、出力電圧検出器１
１ａ、出力電流検出器１２ａ、出力電圧検出器１１ａの
出力を入力とし出力電圧位相を検出する電圧位相検出器
１３ａ、出力電流検出器１２ａの出力を入力とし出力電
流位相を検出する電流位相検出器１４ａ、電圧位相検出
器１３ａの出力と電流位相検出器１４ａの出力とを入力
とし面位相の差に相当する電圧信号を出力する位相差検
出器１５ａ、位相差検出器１５ａの出力を適宜増幅する
増幅器１６、増幅器１６の出力電圧に対応した周波数の
信号を出力する電圧制御発振器１７ａ、電圧制御発振器
１７ａの出力によって駆動され図示を省略した直流電源
の出力を交流に変換するインバータ回路１８ａとから構
成された、ＰＬＬ制御ループを用いた交流電源回路であ
り、コンデンサ３ａおよび加熱コイル４ａからなる負荷
の共振周波数に追従した周波数の交流出力を生じる。電
源回路１ｂも電源回路１ａと同様のＰＬＬ制御交流電源
回路であるが基準位相として電圧位相検出器１３ａの入
力として出力電圧ではなく、第１の電源回路の電圧制御
発振１１７ａの出力を用いて出力周波数を第１の電源回
路１ａの出力周ｉデ倣うように制御される。また位相差
検出器１５ｂと誤差増幅器１６ｂとの間には減算器１９
ｂが追加されており、位相差検出器１５ｂの出力に位相
差設定器５の出力を加味した信号によって電圧制御発振
器の発振周波数が決定されるように構成されている。

これによって第２の電源回路１ｂは第１の電源回路１ａ
と格同−周波数で電流位相が位相差設定器５の設定値に
対応して進みあるいは遅れた位相の電源となる。なお６
は被加熱物を示している。

第１図の装置において、第１の電源回路１ａはつぎのよ
うに動作する。

電圧検出器１１ａの出力Ｖａと電流検出器１２ａの出力
１ａとは、それぞれ電圧位相検出器１３ａおよび電流位
相検出器１４ａにおいて位相信号ψＶａ　＋ψ。３とな
り、面位相信号の差に相当する電圧信号ψｅａが位相差
検出器１５ａによって演算されて、増幅器１６ａにて適
宜増１＠されて電圧制御発振器１７ａに供給される。電
圧制御発振器１７ａは無人力時の自走発振周波数に位相
差入力電圧に応じた周波数が加算された周波数の出力を
生じ、この発振出力によってインバータ回路１８ａが駆
動されてコンデンサ３ａと加熱コイル４ａからなる負荷
に交流電力が供給される。ここでコンデンサ３ａと加熱
コイル４ａは直列共振回路を構成しているから、供給さ
れる交流電源の周波数が共振周波数よりも低い場合は進
み電流を取り、共振周波数よりも高い周波数の電力が供
給されるときは遅れ電流を取る。それ故、例えば、電流
位相ψ。３が電圧位相ψｖａより進んでいるときには位
相差検出器１５ａが正の出力を発生するように構成して
おくと、この正出力によって電圧制御発振器１７ａの発
振周波数が増加し、共振周波数に近づき電流位相の進み
が減少する。

逆に電流位相か電圧位相よりも遅れているときには位相
差検出器１５ａの出力は負となり、電圧制御発振器１７
ａの発振周波数は低下して、共振周波数に近づき、電流
位相の遅れが減少する。インバータ回路１８ａの出力周
波数が共振周波数に等しくなると、位相差検出器１５ａ
の出力ψｅａは略奪となり、動作周波数が安定する。こ
のとき、実際にはわずかの位相差が存在し、この位相差
ψｅａを増幅した信号によって電圧制御発振器１７ａの
自走発振周波数と共振周波数との差を補償している。そ
れ故、増幅器１６ａの増幅率をＡとしたときの±ψ　／
Ａがａ 周波数誤差となるが増幅率Ａを適値に選定することによ
って実用上問題がない程度の誤差にすることができる。

一方、第２の電源回路１ｂは、第１の電源回路１ａの電
圧制御発振器１７ａの出力ｆａを電圧位相の基準入力と
して電圧位相検出Ｂ　ｉ３ｂの入力とし、電流検出＃１
２ｂの出力を電流位相検出器１４ｂの入力とし、面位相
信号ψｖｂ、ψｃ５　　から位相差信号ψｅｂを得る。

この誤差信号ψｅｂは別に定めた位相差設定器５の設定
信号△ψとともに減算器１９ｂに供給され（ψｅｂ−△
ψ）となって増＠器１６ｂに供給される。この差信号（
ψｅｂ−△ψ）によって電圧制御発振器１７ｂの発辰周
波数が決定され、インバータ回１洛１８ｂを駆動する。

ここでコンデンサ３ａと加熱コイル４ａおよびコンデン
サ３ｂと加熱コイル４ｂとによって構成される各電源回
路の負荷の共振周波数を格等しく設定しておくと、位相
差設定器５の出力が零のときは、電源回路１ｂの出力周
波数と電流位相は第１の電源回路のそれと同一の共襲周
波数で電流位相の遅れ進みともにない状態に保たれる。

位相差設定器５の出力を正方向に増加させると減算器１
９ｂの出力（ψｅｂ−△ψ）は減少し、電圧温間発振器
１７ｂの出力周波数もこれに伴って減少する。この結果
、インバータ回路１８ｂの動作周波数は共振周波数より
低くなり、このために加熱コイル４ｂに流れる電流は電
圧位相よりも進み位相となる。このため加熱コイル４ａ
に流れる電流よりも加熱コイル４ｂに流れる電流は進４
だ位相きなる。逆に位相差設定器５の設定値を負方向に
増加させると減算器１９ｂの出力（ψｅｂ−△、）の出
力は増加し、このために電圧制御発振器１７ｂの発振周
波数は高くなり、加熱コイル４ｂに流れる電流は加熱コ
イル４ａに流れる電流よりも遅れ位相となる。

上記のように、１隣接する加熱コイルに位相の異なる電
流１ａおよびＩｂを流したときに被加熱物６の両コイル
下に対向する位置への鎖交磁束の変化の例をつぎに説明
する。

コイル４ａと４ｂとに同位相の電流を流したときには、
両コイルの境界部（隣接部）に対向する被加熱物の部位
には両コイルの発生する磁束が加わる方向となり、また
両加熱コイルに相互に９０度の位相差のある電流を流し
たときには、両コイルの隣接部には両コイルの中心部に
対してｆ７倍の磁束が鎖交することになる。さらに両コ
イルに１８０度の位相差のある電流を流した時には、各
加熱コイルの隣接部で両コイルの発生する磁束が打ち消
しあう方向となり。この部位での被加熱物に鎖交する磁
束は最少となる。この場合、各加熱コイルの中心に対向
する被加熱物の部位には両コイルに発生する磁束の両方
が鎖交することになる。

の位相差をＯ〜１８０　　の範囲で変化させることにな
お第１図の実施例においては、２個の加熱コイルを用い
る場合について示したが、電源回路１ｂと同構成の電源
回路を追加することによって、３個以上の加熱コイルに
も本発明は適用できる。この場合、電圧位相の基準信号
としては、第１図に示した例と同様に負荷の共振周波数
に直接追従するように制御される特定の加熱コイル４ａ
に対する電・原回路１ａの電圧制御発振器の出力信号を
用いてもよく、また、これと同期して動作している曲の
電源回路１ｂなどの発振出力を用いて各電源回路を電圧
位相基準信号においてカスケードに接続してもよい。さ
らにこの電圧位相基準信号としては、電圧制御発振器の
出力を用いる以外にインバータ回路の出力電圧信号を用
いてもよい。さらにまた、負蓚としては直列共振回路で
はなく、並ぞ 列共振回路Ｉこれら両者の混合回路を構成するものであ
っても、共振周波数が略等しく設定されているものであ
ればよい。

〔発明の効果］ 上記のように本発明は、被加熱物に対する入熱を任意て
制御できるので、被加熱物の特定の部位への入熱を積極
的に調節することが可能となり、大きさ、形状、加熱目
的に応じてフレキシブルに対応できるものである。また
使用する周波数は各加熱コイルにおいて略等しい周波数
であるので。

異なる周波数を用いて入熱を調整する場合のように周波
数の差から生ずるうなりによって騒音が発生することが
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す接続図である。 ｌａ、ｌｂ・・・電源回路、３ａ、３ｂ・・・コンデン
サ、４ａ、４ｂ・・・加熱コイル、５・・・位相差設定
器、６・・・被加熱物、ｌｌａ・・・電圧検出器、１２
ａ、１２ｂ・・・電流検出器、１３ａ、１３ｂ・・・電
圧位相検出器、１４ａ。 １４ｂ・・・電流位相検出器、１５ａ、１５ｂ・・・位
相差検出端、１７ａ、１７ｂ・・・電圧制御発振器、１
９ｂ・・・減算器代理人　弁理士　　中　　井　　　宏

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、単一の被加熱物に対して複数の加熱コイルを相互に
   隣接して配置し、前記複数の加熱コイルを同一周波数の
   電源によつて駆動し、前記相隣接する加熱コイルに供給
   する電流の位相差を調整することによつて前記被加熱物
   に対する入熱量を制御する誘導加熱方法。 ２、単一の被加熱物を複数の加熱コイルを相互に隣接し
   て配置して加熱する誘導加熱装置において、前記各加熱
   コイルに対して共振コンデンサを付加して各コイルの共
   振周波数を略同一とし、前記複数の加熱コイルのうち特
   定の加熱コイルを駆動するための波加工物を含む出力回
   路の共振周波数に追従して出力周波数が変化する電源回
   路と、前記特定の加熱コイル以外の加熱コイルを駆動す
   るために各コイルに設けられた電源であつて、前記特定
   の加熱コイルを駆動する電源回路の出力に同期しかつ調
   整可能な位相差設定器を有し隣接する他の加熱コイルの
   駆動電源の出力電流位相に対して前記位相差設定器の出
   力に応じた位相差を有する電流を出力する電源回路とを
   具備した誘導加熱装置。