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JP5005320B2 - Induction heating device - Google Patents

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JP5005320B2 JP2006299767A JP2006299767A JP5005320B2 JP 5005320 B2 JP5005320 B2 JP 5005320B2 JP 2006299767 A JP2006299767 A JP 2006299767A JP 2006299767 A JP2006299767 A JP 2006299767A JP 5005320 B2 JP5005320 B2 JP 5005320B2
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Description

本発明は、電磁誘導を用いて被加熱物を誘導加熱する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 induction-heats an object to be heated using electromagnetic induction.

誘導加熱装置においては、高周波電流を流して磁束を発生させる円形の加熱コイルが用いられており、この加熱コイルを覆うトッププレート上に被加熱物である鍋等が載置されて、加熱コイルによる電磁誘導により被加熱物が加熱される構成である。従来の誘導加熱装置においては、被加熱物である鍋等の大きさに応じて加熱コイルによる誘導加熱状態を変更できるように、内側コイルと外側コイルに2分割された加熱コイルが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   In the induction heating apparatus, a circular heating coil that generates a magnetic flux by flowing a high-frequency current is used, and a pan or the like to be heated is placed on the top plate that covers the heating coil, and the heating coil is used. The heated object is heated by electromagnetic induction. In the conventional induction heating apparatus, a heating coil divided into an inner coil and an outer coil has been proposed so that the induction heating state by the heating coil can be changed according to the size of a pan or the like to be heated. (For example, refer to Patent Document 1).

特許文献1に記載された誘導加熱装置には、円形の加熱領域の内側と外側で2つに分割された加熱コイルが設けられており、大鍋と小鍋の2種類の被加熱物に応じて、対応する加熱コイルに高周波電流を流すよう構成されている。即ち、被加熱物が大鍋の時は内側と外側の加熱コイルの両方に対して高周波電流を流して誘導加熱を行い、小鍋の時は内側の加熱コイルのみに高周波電流を流して誘導加熱を行う構成である。特許文献1の誘導加熱装置においては、被加熱物が小鍋のような小さい加熱負荷の場合には、その被加熱物に応じて小さな加熱コイルを励起して、無用な磁束の発生を少なくし、効率的に電磁調理を行うよう構成したものである。
特開平11−214138号公報
The induction heating device described in Patent Document 1 is provided with a heating coil divided into two inside and outside of a circular heating region, and according to two types of objects to be heated, a large pan and a small pan, A high frequency current is passed through the corresponding heating coil. That is, when the object to be heated is a large pan, induction heating is performed by supplying a high-frequency current to both the inner and outer heating coils. When the object is small, induction heating is performed by applying a high-frequency current only to the inner heating coil. It is a configuration. In the induction heating device of Patent Document 1, when the object to be heated is a small heating load such as a small pan, a small heating coil is excited in accordance with the object to be heated to reduce generation of unnecessary magnetic flux, It is configured to perform electromagnetic cooking efficiently.
JP-A-11-214138

上記のように構成された従来の誘導加熱装置においては、被加熱物の大きさに応じて内側と外側の加熱コイルに対して予め決められた高周波電流を単に流す構成である。加熱コイルに高周波電流が流れると、加熱コイルは、その加熱コイル自身の巻線抵抗(銅損)により巻線温度が上昇する。円形の加熱コイルにおいて、外側部分は放熱効果が高いため、温度上昇が抑制されるが、内側部分は放熱効果が期待できない構造であるため温度が徐々に上昇していた。したがって、従来の誘導加熱装置の構成において、加熱コイルの外側部分と内側部分で温度差が生じ、トッププレートの加熱領域においては温度分布にむらが生じていた。したがって、加熱コイルの内側部分の温度上昇を抑制し、加熱領域の温度分布を均一にすることは困難であり、可能なかぎり均一にするためには特別な冷却手段を設ける必要があった。   In the conventional induction heating apparatus configured as described above, a predetermined high-frequency current is simply supplied to the inner and outer heating coils in accordance with the size of the object to be heated. When a high-frequency current flows through the heating coil, the heating temperature of the heating coil rises due to the winding resistance (copper loss) of the heating coil itself. In the circular heating coil, the outer portion has a high heat dissipation effect, so the temperature rise is suppressed. However, the inner portion has a structure in which the heat dissipation effect cannot be expected, and the temperature gradually increased. Therefore, in the configuration of the conventional induction heating apparatus, a temperature difference is generated between the outer portion and the inner portion of the heating coil, and the temperature distribution is uneven in the heating region of the top plate. Therefore, it is difficult to suppress the temperature rise in the inner portion of the heating coil and make the temperature distribution in the heating region uniform, and it is necessary to provide special cooling means to make it as uniform as possible.

本発明は、上記のような従来における問題を解決するためになされたものであり、加熱コイルの中心部分の巻線温度の上昇を抑制して、加熱領域における温度分布が均一で効率の高い誘導加熱が可能な誘導加熱装置の提供を目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and suppresses an increase in the winding temperature in the central portion of the heating coil, thereby inducing a highly efficient induction with a uniform temperature distribution in the heating region. The object is to provide an induction heating apparatus capable of heating.

本発明による誘導加熱装置は、被加熱物を載置するためのトッププレートと、
前記トッププレートの下方に配置され、実質的に同一中心軸を有して内側と外側に分割配置された複数の巻線を有する加熱コイルと、
前記加熱コイルの内側に配置された小径の巻線に高周波電流を流す第1の駆動回路と、
前記加熱コイルの外側に配置された大径の巻線に高周波電流を流す第2の駆動回路と、
前記小径および大径のそれぞれの巻線に流れる高周波電流を制御するための制御回路と、を備え、
前記加熱コイルの各巻線は、前記第1および第2の駆動回路により個別に通電状態が制御されるよう構成されており、
前記制御回路は、前記加熱コイルの内側に配置された小径の巻線と、前記加熱コイルの外側に配置された大径の巻線の両方を駆動するとき、前記内側の巻線に流れる電流が前記外側の巻線に流れる電流以下となるように制御している。このように構成された誘導加熱装置は、加熱コイル上に載置された被加熱物を電磁誘導により加熱するとき、構造的に放熱条件の良い外側の巻線に損失を負担させることにより、放熱の条件が悪い内側の巻線に熱が集中し巻線温度が上昇するのを回避できると共に、中心部への発熱の偏りを周辺部に分散することで被加熱物に対する加熱むらを抑制できる。
An induction heating device according to the present invention includes a top plate for placing an object to be heated,
A heating coil that is disposed below the top plate and has a plurality of windings that have substantially the same central axis and are divided into an inner side and an outer side ;
A first drive circuit for passing a high-frequency current through a small-diameter winding disposed inside the heating coil ;
A second drive circuit for causing a high-frequency current to flow in a large-diameter winding disposed outside the heating coil ;
A control circuit for controlling a high-frequency current flowing in each of the small-diameter and large-diameter windings , and
Each winding of the heating coil is configured such that the energization state is individually controlled by the first and second drive circuits,
Wherein the control circuit, and a small-diameter winding disposed inside the heating coil, when driving both windings of a large diameter located outside of the heating coil, the current flowing through the inside of the winding The current is controlled to be equal to or less than the current flowing through the outer winding. The induction heating apparatus configured as described above heats the object to be heated placed on the heating coil by electromagnetic induction, thereby radiating heat by placing a loss on the outer winding that is structurally good in heat dissipation conditions. It is possible to prevent heat from concentrating on the inner winding where the condition is poor and to increase the winding temperature, and to suppress uneven heating of the object to be heated by dispersing the bias of the heat generation to the central portion in the peripheral portion.

本発明によれば、加熱コイルの中心部分の巻線温度の上昇を抑制して、加熱領域における温度分布が均一で効率の高い誘導加熱が可能な誘導加熱装置を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the induction heating apparatus which can suppress the raise of the winding temperature of the center part of a heating coil, and can perform induction heating with uniform temperature distribution in a heating area and high efficiency.

実施の形態1.
図1は本発明に係る実施の形態1の誘導加熱装置における加熱機構の構成を模式的に示した断面図である。図1において、誘導加熱装置の内部には高周波電流が流れて磁束を発生させる円形の加熱コイル10が設けられており、この加熱コイル10は小径の巻線4(以下、内コイル4)とその外側にある大径の巻線5(以下、外コイル5)により構成されている。加熱コイル10の内コイル4と外コイル5は、コイルベース3上に配置され、略同一の中心点を有する渦巻き状であり、且つ略同一平面上に配置されている。加熱コイル10の直上には平板で耐熱性を有するトッププレート2が配設されており、そのトッププレート2の加熱領域2Aには鍋等の被加熱物が載置されるよう構成されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a heating mechanism in the induction heating apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, a circular heating coil 10 for generating a magnetic flux by flowing a high-frequency current is provided inside the induction heating device. The heating coil 10 includes a small-diameter winding 4 (hereinafter referred to as an inner coil 4) and its coil. It is composed of a large-diameter winding 5 (hereinafter referred to as an outer coil 5) on the outside. The inner coil 4 and the outer coil 5 of the heating coil 10 are arranged on the coil base 3, have a spiral shape having substantially the same center point, and are arranged on substantially the same plane. A heat-resistant top plate 2 is disposed immediately above the heating coil 10, and a heated object such as a pan is placed on the heating region 2 </ b> A of the top plate 2.

トッププレート2の加熱領域2Aの内側部分直下に配置された内コイル4には、高周波電流を発生する駆動回路6が接続されており、加熱領域2Aの外側部分直下に配置された外コイル5には駆動回路7が接続されている。本発明に係る実施の形態1の誘導加熱装置においては、外コイル5の直径に略等しい底部直径を有する大鍋1、即ち加熱領域2Aと略等しい底部を有する大鍋1が載置されたとき、実施の形態1における効果が顕著に表れるため、以下の説明においては被加熱物として大鍋1について説明する。尚、ここで大鍋1とは、一般的に使用されている標準的な直径である、約φ20cm〜24cmの範囲の直径を有する鍋である。   A drive circuit 6 for generating a high-frequency current is connected to the inner coil 4 disposed immediately below the inner part of the heating area 2A of the top plate 2, and the outer coil 5 disposed immediately below the outer part of the heating area 2A Is connected to a drive circuit 7. In the induction heating apparatus according to the first embodiment of the present invention, when the pan 1 having a bottom diameter substantially equal to the diameter of the outer coil 5, that is, the pan 1 having a bottom substantially equal to the heating region 2A is placed. In the following description, the large pan 1 will be described as an object to be heated. Here, the large pan 1 is a pan having a diameter in a range of about φ20 cm to 24 cm, which is a standard diameter generally used.

図2は内コイル4と外コイル5で構成された加熱コイル10がコイルベース3内に保持され配置された状態を示す斜視図であり、図3はコイルベース3の底面形状の具体例を示す図である。図3において、(a)が実施の形態1において用いたコイルベース3であり、(b)はその変形例である。図4は実施の形態1の誘導加熱装置における加熱コイル10とラジエントヒータ11と冷却ファン12の配置の一例を示す模式図である。   FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the heating coil 10 composed of the inner coil 4 and the outer coil 5 is held and arranged in the coil base 3, and FIG. 3 shows a specific example of the bottom shape of the coil base 3. FIG. In FIG. 3, (a) is the coil base 3 used in Embodiment 1, and (b) is a modification thereof. FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the arrangement of the heating coil 10, the radiant heater 11, and the cooling fan 12 in the induction heating apparatus of the first embodiment.

実施の形態1の誘導加熱装置においては、2つの加熱コイル10と1つのラジエントヒータ11は、空隙を確保して、各々の加熱コイルの中心とラジエントヒータ11の中心が略二等辺三角形の頂点の位置になるよう配置されており、2つの加熱コイル10は使用者が操作する側(図4における下側)に設けられている。また、装置内部の加熱コイル10等を冷却するための2つの冷却ファン12は、装置内部の奥側(図4における上側)の両側に設けられている。冷却ファン12からの冷却空気は装置内部において前方に送られ、例えばそれぞれの加熱コイル10の外周に沿って流れて加熱コイル10を冷却し、ラジエントヒータ11の方向へ送られるよう構成されている。   In the induction heating apparatus according to the first embodiment, the two heating coils 10 and one radiant heater 11 ensure a gap so that the center of each heating coil and the center of the radiant heater 11 are at the vertices of a substantially isosceles triangle. It arrange | positions so that it may become a position, and the two heating coils 10 are provided in the side (lower side in FIG. 4) which a user operates. Further, two cooling fans 12 for cooling the heating coil 10 and the like inside the apparatus are provided on both sides on the back side (upper side in FIG. 4) inside the apparatus. The cooling air from the cooling fan 12 is sent forward inside the apparatus, and flows along the outer periphery of each heating coil 10 to cool the heating coil 10 and is sent in the direction of the radial heater 11.

図3の(a)に示すように加熱コイル10を保持するコイルベース3は、底面部分に複数の開口孔3aが形成されている。実施の形態1において用いたコイルベース3においては、外コイル5と対応する位置に複数の開口孔3aが円環状で連続的に形成されている。なお、図3の(b)に示すように、コイルベース3の変形例として内コイル4と対応する位置にも複数の開口孔3bを形成して外コイル5と共に内コイル4に対して冷却ファン12からの冷却空気が流れるよう構成して、内コイル4の温度上昇を抑制できる構造とすることも可能である。
なお、図3に示したコイルベースの底面形状は、実施の形態1の誘導加熱装置において用いた例示であり、本発明の誘導加熱装置におけるコイルベースの形状を限定するものではなく、同様の効果を奏する形状であれば各種形状が適応可能である。また、図4に示した誘導加熱装置の配置は一例であり、その用途や仕様等に応じて各種変形が可能であることは言うまでもない。
As shown to (a) of FIG. 3, the coil base 3 holding the heating coil 10 has a plurality of opening holes 3a in the bottom surface portion. In the coil base 3 used in the first embodiment, a plurality of opening holes 3a are continuously formed in an annular shape at positions corresponding to the outer coil 5. As a modification of the coil base 3, as shown in FIG. 3B, a plurality of opening holes 3 b are also formed at positions corresponding to the inner coil 4, and the cooling fan is provided to the inner coil 4 together with the outer coil 5. The cooling air from 12 can be configured to flow so that the temperature rise of the inner coil 4 can be suppressed.
The shape of the bottom surface of the coil base shown in FIG. 3 is an example used in the induction heating apparatus of the first embodiment, and does not limit the shape of the coil base in the induction heating apparatus of the present invention. Various shapes can be applied as long as the shape exhibits the following. Further, the arrangement of the induction heating device shown in FIG. 4 is an example, and it goes without saying that various modifications can be made according to the application and specifications.

実施の形態1の誘導加熱装置の加熱コイル10において、同一の中心点を有する渦巻き状であり、且つ略同一平面上に配置されている内コイル4と外コイル5は、その巻数が調整されている。このように巻数を調整することにより、内コイル4と外コイル5に流れる電流値を変えてそれぞれのコイルにおける発熱量を制御している。このように、実施の形態1の誘導加熱装置においては、内コイル4に流れる電流が外コイル5に流れる電流以下になるように、加熱コイルの内側と外側の巻線を構成している。この結果、外コイル5に比較して、内コイル4に流れる電流を抑えて巻線抵抗で発生する銅損による内コイル4の温度上昇を抑制するとともに、加熱コイル10における中心部分が偏重して発熱するのを防止し、被加熱物である例えば鍋底を均一に加熱することが可能となる。この理由の詳細については後述する。   In the heating coil 10 of the induction heating apparatus according to the first embodiment, the number of turns of the inner coil 4 and the outer coil 5 that are spirals having the same center point and are arranged on substantially the same plane is adjusted. Yes. By adjusting the number of turns in this manner, the amount of heat generated in each coil is controlled by changing the value of the current flowing through the inner coil 4 and the outer coil 5. Thus, in the induction heating apparatus of the first embodiment, the inner and outer windings of the heating coil are configured so that the current flowing through the inner coil 4 is equal to or lower than the current flowing through the outer coil 5. As a result, as compared with the outer coil 5, the current flowing through the inner coil 4 is suppressed to suppress the temperature rise of the inner coil 4 due to the copper loss generated by the winding resistance, and the central portion of the heating coil 10 is deviated. It is possible to prevent heat generation and to uniformly heat, for example, the bottom of the pan, which is an object to be heated. Details of this reason will be described later.

以下、上記のように構成された実施の形態1の誘導加熱装置の動作について説明する。
使用者が誘導加熱装置に具備された操作部(図示なし)を操作することにより、その操作内容に応じて、誘導加熱装置内に設けられた制御回路13が駆動回路6、7を制御する。駆動回路6は内コイル4へ所定の高周波電流を流し、駆動回路7は外コイル5へ所定の高周波電流を流して、その結果、加熱コイル10には磁界が発生する。この磁界により、加熱コイル10上に載置された被加熱物、例えば大鍋1の底に渦電流が発生し、大鍋1自体の抵抗分により大鍋1自身が発熱し、大鍋1内の調理物が加熱される。
Hereinafter, the operation of the induction heating apparatus of the first embodiment configured as described above will be described.
When the user operates an operation unit (not shown) provided in the induction heating device, the control circuit 13 provided in the induction heating device controls the drive circuits 6 and 7 according to the operation content. The drive circuit 6 sends a predetermined high-frequency current to the inner coil 4, and the drive circuit 7 sends a predetermined high-frequency current to the outer coil 5. As a result, a magnetic field is generated in the heating coil 10. Due to this magnetic field, an eddy current is generated at the bottom of the pot 1 placed on the heating coil 10, for example, the large pot 1, and the large pot 1 itself generates heat due to the resistance of the large pot 1 itself. Heated.

実施の形態1の誘導加熱装置において、大鍋1を加熱するときには内コイル4と外コイル5に所望の高周波電流が流れ、大鍋1より小さく内コイル4の加熱領域で十分加熱できる小鍋の場合には内コイル4のみに所望の高周波電流が流れる。   In the induction heating apparatus according to the first embodiment, when the large pan 1 is heated, a desired high-frequency current flows through the inner coil 4 and the outer coil 5, and in the case of the small pan that is smaller than the large pan 1 and can be sufficiently heated in the heating region of the inner coil 4. A desired high-frequency current flows only in the inner coil 4.

図5は実施の形態1の誘導加熱装置における加熱コイル10と、その内コイル4と外コイル5の駆動回路6,7と、共振コンデンサ8,9と、制御回路13との接続状態を模式的に示した回路図である。図5に示すように、制御回路13により制御された駆動回路6は、内コイル4と共振コンデンサ8により構成された共振回路に高周波電流を流し、駆動回路7は、外コイル5と共振コンデンサ9により構成された共振回路に高周波電流を流している。   FIG. 5 schematically shows a connection state of the heating coil 10, the drive circuits 6 and 7 of the inner coil 4 and the outer coil 5, the resonance capacitors 8 and 9, and the control circuit 13 in the induction heating apparatus of the first embodiment. It is the circuit diagram shown in FIG. As shown in FIG. 5, the drive circuit 6 controlled by the control circuit 13 causes a high-frequency current to flow through the resonance circuit constituted by the inner coil 4 and the resonance capacitor 8, and the drive circuit 7 includes the outer coil 5 and the resonance capacitor 9. A high-frequency current is passed through the resonance circuit constituted by

図6は実施の形態1の誘導加熱装置における加熱コイル10のための駆動回路の具体的な回路構成を示している。図6において、内コイル4は、複数のスイッチング素子61,62,63,64で構成された駆動回路6と、共振コンデンサ8とによりフルブリッジの電流共振回路が構成されている。同様に、外コイル5は、複数のスイッチング素子71,72,73,74で構成された駆動回路7と、共振コンデンサ9とによりフルブリッジの電流共振回路が構成されている。   FIG. 6 shows a specific circuit configuration of a drive circuit for the heating coil 10 in the induction heating apparatus of the first embodiment. In FIG. 6, the inner coil 4 includes a drive circuit 6 including a plurality of switching elements 61, 62, 63, 64 and a resonance capacitor 8 to form a full-bridge current resonance circuit. Similarly, the outer coil 5 includes a drive circuit 7 constituted by a plurality of switching elements 71, 72, 73, 74 and a resonance capacitor 9 to form a full-bridge current resonance circuit.

内コイル4のための駆動回路6において、スイッチング素子61,62の第1の直列体65と、スイッチング素子63,64の第2の直列体66が並列に接続され、各直列体65,66における中間接続点が内コイル4の両端にそれぞれ接続されている。なお、実施の形態1においては、第2の直列体66の中間接続点と内コイル4との間に共振コンデンサ8が設けられている。   In the drive circuit 6 for the inner coil 4, the first series body 65 of the switching elements 61 and 62 and the second series body 66 of the switching elements 63 and 64 are connected in parallel. Intermediate connection points are respectively connected to both ends of the inner coil 4. In the first embodiment, the resonant capacitor 8 is provided between the intermediate connection point of the second series body 66 and the inner coil 4.

また、外コイル5のための駆動回路7において、スイッチング素子71,72の第3の直列体75と、スイッチング素子73,74の第4の直列体76が並列に接続され、各直列体75,76における中間接続点が外コイル5の両端にそれぞれ接続されている。なお、実施の形態1においては、第4の直列体76の中間接続点と外コイル5との間に共振コンデンサ9が設けられている。   In the drive circuit 7 for the outer coil 5, the third series body 75 of the switching elements 71 and 72 and the fourth series body 76 of the switching elements 73 and 74 are connected in parallel, and each series body 75, Intermediate connection points 76 are respectively connected to both ends of the outer coil 5. In the first embodiment, the resonant capacitor 9 is provided between the intermediate connection point of the fourth series body 76 and the outer coil 5.

図7は、実施の形態1の誘導加熱装置において、被加熱物として大鍋1が載置され起動した時の加熱コイル10の略等価回路を示している。図7に示す大鍋1が載置された状態において、L1は内コイル4によるインダクタンス、L2は外コイル5によるインダクタンス、R1は内コイル4の抵抗成分、R2は外コイル5の抵抗成分、Mは内コイル4と外コイル5との間の相互インダクタンスである。そして、図7において、E1は内コイル4のための駆動回路6、E2は外コイル5のための駆動回路7に相当する。なお、抵抗成分R1,R2は、巻線自身の抵抗分と大鍋1の等価抵抗からなる。さらに、内コイル4と外コイル5のそれぞれが起動されたときに流れる高周波電流をそれぞれI1とI2で示す。   FIG. 7 shows a substantially equivalent circuit of the heating coil 10 when the pan 1 is placed and activated as an object to be heated in the induction heating apparatus of the first embodiment. In the state where the pan 1 shown in FIG. 7 is placed, L1 is an inductance by the inner coil 4, L2 is an inductance by the outer coil 5, R1 is a resistance component of the inner coil 4, R2 is a resistance component of the outer coil 5, and M is This is a mutual inductance between the inner coil 4 and the outer coil 5. In FIG. 7, E1 corresponds to the drive circuit 6 for the inner coil 4, and E2 corresponds to the drive circuit 7 for the outer coil 5. The resistance components R1 and R2 are composed of the resistance of the winding itself and the equivalent resistance of the pan 1. Further, high frequency currents flowing when the inner coil 4 and the outer coil 5 are activated are respectively indicated by I1 and I2.

前述のように、内コイル4と外コイル5に、高周波のコイル電流I1とコイル電流I2が流れると、各コイルの抵抗成分のうち、巻線自身の抵抗分により銅損が発生し、巻線の温度が上昇する。そこで、発明者はコイル電流を減らすことにより、銅損、すなわち巻線の温度上昇を抑制できることに着目した。   As described above, when the high-frequency coil current I1 and the coil current I2 flow through the inner coil 4 and the outer coil 5, a copper loss occurs due to the resistance of the winding itself among the resistance components of each coil. Temperature rises. Therefore, the inventor has paid attention to reducing the copper current, that is, the temperature rise of the winding wire by reducing the coil current.

内コイル4の巻数をN1、外コイル5の巻数をN2、内コイル4の作る磁界の磁束をφ1、外コイル5の作る磁束をφ2とすると、内コイル4と外コイル5の各インダクタンスL1,L2は簡易的に次式(1)、(2)で表せる。   When the number of turns of the inner coil 4 is N1, the number of turns of the outer coil 5 is N2, the magnetic flux generated by the inner coil 4 is φ1, and the magnetic flux generated by the outer coil 5 is φ2, each inductance L1, L2 can be simply expressed by the following equations (1) and (2).

Figure 0005005320
Figure 0005005320

Figure 0005005320
Figure 0005005320

上記の式(1)、(2)から、内コイル4と外コイル5に流れるコイル電流I1とI2は、式(3)、(4)により表される。   From the above equations (1) and (2), coil currents I1 and I2 flowing through the inner coil 4 and the outer coil 5 are expressed by equations (3) and (4).

Figure 0005005320
Figure 0005005320

Figure 0005005320
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式(1)から(4)において、k1、k2は透磁率や機械的定数等からなる比例定数である。   In the equations (1) to (4), k1 and k2 are proportional constants including magnetic permeability and mechanical constants.

式(3)、(4)より、コイル電流I1,I2は巻数N1,N2に反比例するので、巻数N1,N2を多くすることによりコイル電流I1,I2を小さくすることができる。
実施の形態1においては、内コイル4と外コイル5が同じ透磁率であり、内コイル4の外径は外コイル5の外径より小さいため、比例定数がk1<k2の関係にあるとき、式(3)、(4)より、コイル電流がI1≦I2の関係となるためには、N1≧N2となる巻数を選択すればよい。即ち、内コイル4の巻数N1を外コイル5の巻数N2以上とすることにより、内コイル4に流れるコイル電流I1は外コイル5に流れるコイル電流I2以下となる。
From equations (3) and (4), the coil currents I1 and I2 are inversely proportional to the number of turns N1 and N2. Therefore, the coil currents I1 and I2 can be reduced by increasing the number of turns N1 and N2.
When in the first embodiment, the inner coil 4 and the outer coil 5 have the same magnetic permeability, the outside diameter of the inner coil 4 is smaller than the outer diameter of the outer coil 5, the proportionality constant is in the relation of k1 <k2, From Equations (3) and (4), in order for the coil current to have a relationship of I1 ≦ I2, the number of turns that satisfies N1 ≧ N2 may be selected. That is, by setting the number of turns N1 of the inner coil 4 to be equal to or greater than the number of turns N2 of the outer coil 5, the coil current I1 flowing through the inner coil 4 becomes less than the coil current I2 flowing through the outer coil 5.

以下、式(3)、(4)と、比例定数がk1<k2であるから、コイル電流がI1≦I2の関係となるためには、N1≧N2のコイル巻数が選択される理由について説明する。
一般的に加熱コイルによる加熱電力Pは次式で表せる。
Hereinafter, since the proportionality constants are k1 <k2 and the equations (3) and (4), the reason why the number of coil turns of N1 ≧ N2 is selected in order for the coil current to have a relationship of I1 ≦ I2 will be described. .
Generally, the heating power P by the heating coil can be expressed by the following equation.

Figure 0005005320
Figure 0005005320

式(5)において、kは定数、ρは鍋の固定抵抗、μは鍋の透磁率、fは加熱周波数、Nはコイルの巻数、Iはコイル電流である。
ここで、内コイル4の巻数をN1、コイル電流をI1、外コイル5の巻数をN2、コイル電流をI2とし、鍋に関する定数及び加熱周波数fは内外コイル4,5で共通であるため、式(6)のようにKaに置き換えると、内コイル4と外コイル5の各々による電力P1、P2は下記の式(7)、(8)で表せる。
In equation (5), k is a constant, ρ is the fixed resistance of the pan, μ is the permeability of the pan, f is the heating frequency, N is the number of turns of the coil, and I is the coil current.
Here, the number of turns of the inner coil 4 is N1, the coil current is I1, the number of turns of the outer coil 5 is N2, the coil current is I2, and the constant and heating frequency f related to the pan are common to the inner and outer coils 4 and 5. When replaced with Ka as in (6), the electric powers P1 and P2 by the inner coil 4 and the outer coil 5 can be expressed by the following equations (7) and (8).

Figure 0005005320
Figure 0005005320

Figure 0005005320
Figure 0005005320

Figure 0005005320
Figure 0005005320

今、均一加熱を前提に、内コイル4による加熱電力P1と外コイル5による加熱電力P2がほぼ等しくなるように構成された加熱コイル10と仮定する。仮に、P1=P2とすれば、下記式(9)、(10)及び(11)の関係が成り立つ。   Now, on the premise of uniform heating, it is assumed that the heating coil 10 is configured such that the heating power P1 by the inner coil 4 and the heating power P2 by the outer coil 5 are substantially equal. If P1 = P2, the following formulas (9), (10), and (11) are satisfied.

Figure 0005005320
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Figure 0005005320
Figure 0005005320

Figure 0005005320
Figure 0005005320

一方、加熱コイルの巻線自身の温度上昇、いわゆる銅損Pは、コイルの巻線抵抗Rとコイル電流の二乗との積で表される。(下記式(12)) On the other hand, the temperature rise of the winding own heating coils, so-called copper loss P L is represented by the product of the square of the winding resistance R and the coil current of the coil. (Formula (12) below)

Figure 0005005320
Figure 0005005320

ここで、巻線抵抗Rは加熱コイル形状(巻線長さ)に依存する固定定数であるため、巻線温度上昇を抑制するためには電流Iを小さくすればよい。そこで、内コイル4の巻線温度上昇を抑制するために内コイル4の電流を外コイル5と同等又は小さくする、つまり内コイル4と外コイル5の電流の関係をI1≦I2とすると、下記式(13)となる。   Here, since the winding resistance R is a fixed constant that depends on the shape of the heating coil (winding length), the current I may be reduced in order to suppress the winding temperature rise. Therefore, if the current of the inner coil 4 is made equal to or smaller than that of the outer coil 5 in order to suppress an increase in the winding temperature of the inner coil 4, that is, if the current relationship between the inner coil 4 and the outer coil 5 is I1 ≦ I2, Equation (13) is obtained.

Figure 0005005320
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したがって、式(13)から、N1≧N2となり、即ち、内コイル4の巻数は外コイル5と同等又は大きくなる巻数を選択すればよい。   Therefore, from Equation (13), N1 ≧ N2, that is, the number of turns of the inner coil 4 may be selected to be equal to or larger than that of the outer coil 5.

実施の形態1の誘導加熱装置においては、内コイル4の巻数が外コイル5の巻数と等しいか、又は多くなるよう構成されているため、耐熱性のトッププレート2を介して載置された被加熱物を電磁誘導により加熱する場合、放熱の条件の良い外コイル5に損失を負担させる構成となり、放熱の条件が悪い内コイル4に熱が集中することを回避することができる。この結果、実施の形態1の誘導加熱装置の構成によれば、装置内部において冷却構造が複雑になる問題を回避できると共に、巻線温度上昇の偏りによる被加熱物の加熱むらを抑制可能となる。   In the induction heating apparatus according to the first embodiment, the number of turns of the inner coil 4 is equal to or greater than the number of turns of the outer coil 5, so that the object placed via the heat-resistant top plate 2 is used. When heating a heated object by electromagnetic induction, it becomes the structure which bears a loss to the outer coil 5 with favorable heat dissipation conditions, and it can avoid that heat concentrates on the inner coil 4 with bad heat dissipation conditions. As a result, according to the configuration of the induction heating device of the first embodiment, it is possible to avoid the problem that the cooling structure is complicated inside the device and to suppress the uneven heating of the object to be heated due to the uneven winding temperature rise. .

以上のように、実施の形態1の誘導加熱装置においては、内コイル4のコイル電流I1が外コイル5のコイル電流I2以下となるように、加熱コイル10における内コイル4と外コイル5の巻数が選定されているため、外コイル5に比較して、内コイル4に流れるコイル電流I1が制御され、巻線抵抗で発生する銅損による内コイル4の温度上昇を抑制することができる。
また、上記のように加熱コイル10を構成することにより、発熱部分がコイルの中心部に偏重するのを防止することができ、被加熱物である鍋底を均一に加熱する効果が期待できる。
As described above, in the induction heating apparatus according to the first embodiment, the number of turns of the inner coil 4 and the outer coil 5 in the heating coil 10 is set so that the coil current I1 of the inner coil 4 is equal to or less than the coil current I2 of the outer coil 5. Therefore, compared to the outer coil 5, the coil current I1 flowing through the inner coil 4 is controlled, and the temperature rise of the inner coil 4 due to the copper loss generated by the winding resistance can be suppressed.
In addition, by configuring the heating coil 10 as described above, it is possible to prevent the heat generating portion from being biased to the central portion of the coil, and the effect of uniformly heating the pan bottom that is the object to be heated can be expected.

さらに、実施の形態1の誘導加熱装置においては、内コイル4の巻数N1を外コイル5の巻数N2以上の値とすることにより、コイルの中心部に発熱部分が集中することを回避できるので、冷却ファンなどで強制的にコイルを冷却する場合でも、コイルの外側部分において比較的放熱条件のよい外コイル5に対して比較的大きな電流を流して、巻線の発熱を負担させることにより、加熱コイル周辺部の構成を簡素化することができる。   Furthermore, in the induction heating device of the first embodiment, by setting the number of turns N1 of the inner coil 4 to a value equal to or greater than the number of turns N2 of the outer coil 5, it is possible to avoid the heat generation part from being concentrated at the center of the coil. Even when the coil is forcibly cooled by a cooling fan or the like, heating is performed by causing a relatively large current to flow to the outer coil 5 having a relatively good heat dissipation condition in the outer portion of the coil to bear the heat generation of the winding. The configuration of the coil peripheral part can be simplified.

以上のように、本発明に係る実施の形態1の誘導加熱装置によれば、加熱コイル上に載置された被加熱物を電磁誘導により加熱するとき、構造的に放熱条件の良い外側のコイルに損失を負担させることにより、放熱の条件が悪い内側のコイルに熱が集中し巻線温度が上昇するのを回避できると共に、中心部への発熱の偏りを周辺部に分散することで被加熱物の加熱むらを抑制できる。   As described above, according to the induction heating apparatus of the first embodiment of the present invention, when the object to be heated placed on the heating coil is heated by electromagnetic induction, the outer coil is structurally good in heat dissipation conditions. The heat is concentrated on the inner coil where heat dissipation conditions are poor, and the winding temperature is prevented from rising, and the bias of the heat generation to the center is distributed to the periphery. Uneven heating of objects can be suppressed.

実施の形態2.
以下、本発明に係る実施の形態2の誘導加熱装置について説明する。実施の形態2の誘導加熱装置は、前述の実施の形態1の誘導加熱装置における加熱コイルに流れる電流を制御するためにインピーダンスを調整する構成である。実施の形態2の誘導加熱装置の説明において、実施の形態1の誘導加熱装置と同じ機能、構成を有する要素には同じ符号を付しその説明は実施の形態1の説明を適用する。
Embodiment 2. FIG.
Hereinafter, the induction heating apparatus of Embodiment 2 which concerns on this invention is demonstrated. The induction heating device according to the second embodiment is configured to adjust the impedance in order to control the current flowing through the heating coil in the induction heating device according to the first embodiment described above. In the description of the induction heating apparatus according to the second embodiment, elements having the same functions and configurations as those of the induction heating apparatus according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of the first embodiment is applied to the description.

実施の形態2の誘導加熱装置は、実施の形態1の誘導加熱装置と同じように、誘導加熱装置の内部には高周波電流が流れて磁束を発生させる円形の加熱コイル10(図1参照)が設けられており、この加熱コイル10は小径の内コイル4とその外側にある大径の外コイル5により構成されている。加熱コイル10の内コイル4と外コイル5は、コイルベース3上に配置され、略同一の中心点を有する渦巻き状であり、且つ略同一平面上に配置されている。加熱コイル10の直上には平板なトッププレート2が配設されており、そのトッププレート2の加熱領域2Aには被加熱物として大鍋1が載置されるよう構成されている。
内コイル4のインダクタンスをL1、内コイル4の巻数をN1、外コイル5のインダクタンスをL2、外コイル5の巻数をN2とするとき、巻数とインダクタンスとの関係は、簡易的に実施の形態1において説明した式(1)、(2)のように、下記式(14)、(15)で表せる。
As in the induction heating apparatus of the first embodiment, the induction heating apparatus of the second embodiment includes a circular heating coil 10 (see FIG. 1) that generates a magnetic flux by flowing a high-frequency current inside the induction heating apparatus. The heating coil 10 includes a small-diameter inner coil 4 and a large-diameter outer coil 5 on the outside thereof. The inner coil 4 and the outer coil 5 of the heating coil 10 are arranged on the coil base 3, have a spiral shape having substantially the same center point, and are arranged on substantially the same plane. A flat top plate 2 is disposed immediately above the heating coil 10, and a large pan 1 is placed on the heating region 2 </ b> A of the top plate 2 as an object to be heated.
When the inductance of the inner coil 4 is L1, the number of turns of the inner coil 4 is N1, the inductance of the outer coil 5 is L2, and the number of turns of the outer coil 5 is N2, the relationship between the number of turns and the inductance is simply shown in the first embodiment. As expressed by the formulas (1) and (2) described in the above, the following formulas (14) and (15) can be used.

Figure 0005005320
Figure 0005005320

Figure 0005005320
Figure 0005005320

式(14)、(15)において、k1、k2は、透磁率、コイルの機械的数値等からなる比例定数である。式(14)、(15)から、内コイル4の巻数N1と外コイル5の巻数N2は下記式(16)、(17)となる。   In the equations (14) and (15), k1 and k2 are proportional constants including magnetic permeability, coil mechanical numerical values, and the like. From the equations (14) and (15), the number of turns N1 of the inner coil 4 and the number of turns N2 of the outer coil 5 are expressed by the following equations (16) and (17).

Figure 0005005320
Figure 0005005320

Figure 0005005320
Figure 0005005320

式(16)、(17)において、内コイル4のコイル電流I1を外コイル5のコイル電流I2以下とするには、内コイル4の巻数N1を外コイル5の巻数N2以上(N1≧N2)とする必要がある。即ち、下記式(18)が条件となる。   In Expressions (16) and (17), in order to make the coil current I1 of the inner coil 4 equal to or less than the coil current I2 of the outer coil 5, the number of turns N1 of the inner coil 4 is equal to or greater than the number of turns N2 of the outer coil 5 (N1 ≧ N2). It is necessary to. That is, the following equation (18) is a condition.

Figure 0005005320
Figure 0005005320

したがって、L1≧L2が条件となる。即ち、内コイル4のインダクタンスL1を外コイル5のインダクタンスL2以上とすることにより、内コイル4と外コイル5に流れる各コイル電流の関係をI1≦I2にすることができる。このように、内コイル4のインダクタンスL1を外コイル5のインダクタンスL2以上となるよう選択することにより、内コイル4に流れるコイル電流I1を外コイル5に流れるコイル電流I2に比べて抑制することができる。   Therefore, L1 ≧ L2 is a condition. That is, by making the inductance L1 of the inner coil 4 equal to or greater than the inductance L2 of the outer coil 5, the relationship between the coil currents flowing through the inner coil 4 and the outer coil 5 can be I1 ≦ I2. Thus, by selecting the inductance L1 of the inner coil 4 to be equal to or greater than the inductance L2 of the outer coil 5, the coil current I1 flowing through the inner coil 4 can be suppressed as compared with the coil current I2 flowing through the outer coil 5. it can.

以下、上記の式(18)から、コイル電流をI1≦I2とするために、インダクタンスがL1≧L2の関係となるよう選択される理由について説明する。
コイルに電流Iが流れた時に生じる、コイルを貫通する磁界Hは次式で表せる。
Hereinafter, the reason why the inductance is selected so as to satisfy the relationship of L1 ≧ L2 in order to make the coil current I1 ≦ I2 from the above equation (18) will be described.
A magnetic field H penetrating the coil that is generated when the current I flows through the coil can be expressed by the following equation.

Figure 0005005320
Figure 0005005320

式(19)において、nは単位長さあたりの巻数であり、長さlcの巻数を
N=n・lcとすれば、巻数Nの作る磁界は次式(20)で表せる。
In equation (19), n is the number of turns per unit length, and if the number of turns of length lc is N = n · lc, the magnetic field created by the number of turns N can be expressed by the following expression (20).

Figure 0005005320
Figure 0005005320

一方、巻数Nのコイルが作る磁界による磁束φは、次に示す式(21)及び式(22)から式(23)で表せる。   On the other hand, the magnetic flux φ generated by the magnetic field generated by the coil having the number of turns N can be expressed by the following equations (21) and (22) to (23).

Figure 0005005320
Figure 0005005320

Figure 0005005320
Figure 0005005320

Figure 0005005320
Figure 0005005320

式(21)から(23)において、Lはコイルインダクタンス、μは比透磁率、Sは磁束が通る断面積、Iはコイルに流れる電流、Bは磁界Hによる単位面積あたりの磁束密度である。
今、コイルの作る磁界と加熱に寄与する加熱電力の関係は次式(24)で得られる。
In equations (21) to (23), L is the coil inductance, μ is the relative permeability, S is the cross-sectional area through which the magnetic flux passes, I is the current flowing through the coil, and B is the magnetic flux density per unit area due to the magnetic field H.
Now, the relationship between the magnetic field produced by the coil and the heating power that contributes to the heating can be obtained by the following equation (24).

Figure 0005005320
Figure 0005005320

式(24)において、kは比例定数、fは加熱周波数、μrは比透磁率(真空での透磁率に対する加熱負荷の透磁率)、lm・A:加熱金属長さと断面積の積、Q:加熱負荷における加熱材の電力発生係数である。
上記の数値のうち、k、f、μr、lm・A、Qの値は、主に加熱負荷により決まる値であるため、内外コイルに対しては共通の値と仮定して次式(25)のようにKbに置き換えることができる。
In equation (24), k is a proportional constant, f is a heating frequency, μr is a relative permeability (permeability of a heating load with respect to a permeability in a vacuum), lm · A: product of heated metal length and cross-sectional area, Q: It is the electric power generation coefficient of the heating material in a heating load.
Among the above numerical values, the values of k, f, μr, lm · A, and Q are values determined mainly by the heating load. Therefore, assuming that the values are common to the inner and outer coils, the following equation (25) Can be replaced with Kb.

Figure 0005005320
Figure 0005005320

ここで、前述の加熱電力Pを上記Kbを用いて表すと次式(26)により表される。   Here, the above-described heating power P is expressed by the following equation (26) using the above Kb.

Figure 0005005320
Figure 0005005320

また、式(27)と式(28)から磁界Hは式(29)により表される。   Moreover, the magnetic field H is represented by Formula (29) from Formula (27) and Formula (28).

Figure 0005005320
Figure 0005005320

Figure 0005005320
Figure 0005005320

Figure 0005005320
Figure 0005005320

式(29)を式(26)に代入すると式(30)で表される。   When equation (29) is substituted into equation (26), it is represented by equation (30).

Figure 0005005320
Figure 0005005320

ここで、(1/μ・S)は、内コイル4及び外コイル5において共通の固定値であるため、Kc=(1/μ・S)とすれば、加熱電力Pは下記式(31)で表される。
但し、Kt=Kb・Kcである。
Here, since (1 / μ · S) is a fixed value common to the inner coil 4 and the outer coil 5, if Kc = (1 / μ · S), the heating power P is expressed by the following equation (31). It is represented by
However, it is Kt = Kb · Kc 2.

Figure 0005005320
Figure 0005005320

ここで、均一加熱の観点から、内コイル4による加熱電力P1と外コイル5による加熱電力P2がほぼ等しくなるように構成された加熱コイル10と仮定する。この仮定において、各々のコイルによる加熱電力P1、P2は以下の式(32)、(33)で表せる。   Here, from the viewpoint of uniform heating, it is assumed that the heating coil 10 is configured such that the heating power P1 by the inner coil 4 and the heating power P2 by the outer coil 5 are substantially equal. Under this assumption, the heating power P1 and P2 by each coil can be expressed by the following equations (32) and (33).

Figure 0005005320
Figure 0005005320

Figure 0005005320
Figure 0005005320

ここで、仮にP1=P2とすれば、式(34)から式(36)で表される。   Here, if P1 = P2, it is expressed by equations (34) to (36).

Figure 0005005320
Figure 0005005320

Figure 0005005320
Figure 0005005320

Figure 0005005320
Figure 0005005320

一方、加熱コイルの巻線自身の温度上昇、いわゆる銅損Pは、コイルの巻線抵抗Rとコイル電流の二乗との積により表される。即ち、下記式(37)で表される。 On the other hand, the temperature rise of the winding own heating coils, so-called copper loss P L is represented by the product of the square of the winding resistance R and the coil current of the coil. That is, it is represented by the following formula (37).

Figure 0005005320
Figure 0005005320

巻線抵抗Rは加熱コイル形状(巻線長さ)に依存する固定定数であるため、式(37)から、巻線温度上昇を抑制するためには電流Iを小さくすればよいことが理解できる。
そこで、内コイル4の巻線温度上昇を抑制するために内コイル4の電流I1を外コイル5の電流I2と同等又は小さくする。即ち、内コイル4と外コイル5の電流の関係をI1≦I2とすると、L1・I1=L2・I2の関係から下記式(38)の関係を有する。
Since the winding resistance R is a fixed constant that depends on the shape of the heating coil (winding length), it can be understood from equation (37) that the current I can be reduced in order to suppress an increase in winding temperature. .
Therefore, in order to suppress an increase in the winding temperature of the inner coil 4, the current I1 of the inner coil 4 is made equal to or smaller than the current I2 of the outer coil 5. That is, when the relationship between the currents of the inner coil 4 and the outer coil 5 is I1 ≦ I2, the relationship of the following formula (38) is established from the relationship of L1 · I1 = L2 · I2.

Figure 0005005320
Figure 0005005320

したがって、上記の条件において、各コイルのインダクタンスは(L1≧L2)の関係となる。つまり、内コイル4の巻数は外コイル5と同等又は大きくなるインダクタンス乗数を選択すればよい。   Therefore, under the above conditions, the inductance of each coil has a relationship of (L1 ≧ L2). In other words, the number of turns of the inner coil 4 may be an inductance multiplier that is equal to or larger than that of the outer coil 5.

実施の形態2の誘導加熱装置においては、加熱コイル10の内コイル4と外コイル5による加熱領域2Aに被加熱物が載置された状態において、内コイル4によるインピーダンスが外コイル5によるインピーダンスと同等、若しくは大きくなるよう構成されているため、内コイル4に流れる電流を抑制して、内コイル4の銅損を小さくすることができる。したがって、実施の形態2の誘導加熱装置においては、内コイル4の温度上昇を低減できる構成となる。   In the induction heating apparatus according to the second embodiment, in the state where the object to be heated is placed on the heating region 2A of the inner coil 4 and the outer coil 5 of the heating coil 10, the impedance of the inner coil 4 is the same as the impedance of the outer coil 5. Since it is comprised so that it may become equal or becomes large, the electric current which flows into the inner coil 4 can be suppressed, and the copper loss of the inner coil 4 can be made small. Therefore, in the induction heating apparatus of the second embodiment, the temperature rise of the inner coil 4 can be reduced.

以上のように、実施の形態2の誘導加熱装置においては、内コイル4のコイル電流I1が外コイル5のコイル電流I2以下になるように、加熱コイル10における内コイル4と外コイル5のインピーダンスが調整されている。このため、外コイル5に比較して、内コイル4に流れるコイル電流I1が制御され、巻線抵抗で発生する銅損による内コイル4の温度上昇を抑制することができる。
また、上記のように加熱コイル10を構成することにより、発熱部分がコイルの中心部に偏重するのを防止することができ、被加熱物である鍋底を均一に加熱する効果が期待できる。
As described above, in the induction heating apparatus according to the second embodiment, the impedances of the inner coil 4 and the outer coil 5 in the heating coil 10 are set so that the coil current I1 of the inner coil 4 is equal to or less than the coil current I2 of the outer coil 5. Has been adjusted. For this reason, compared with the outer coil 5, the coil current I1 which flows into the inner coil 4 is controlled, and the temperature rise of the inner coil 4 by the copper loss which generate | occur | produces by winding resistance can be suppressed.
In addition, by configuring the heating coil 10 as described above, it is possible to prevent the heat generating portion from being biased to the central portion of the coil, and the effect of uniformly heating the pan bottom that is the object to be heated can be expected.

さらに、実施の形態2の誘導加熱装置においては、内コイル4のインダクタンスL1を外コイル5のインダクタンスL2以上の値を選択することにより、コイルの中心部に発熱部分が集中することを回避できるので、冷却ファンなどで強制的に冷却する場合でも、コイルの外側部分において比較的放熱条件のよい外コイル5に対して比較的大きな電流を流して、巻線の発熱を負担させることにより、加熱コイル周辺部の構成を簡素化することができる。   Furthermore, in the induction heating device of the second embodiment, by selecting a value that is equal to or greater than the inductance L2 of the inner coil 4 for the inner coil 4, it is possible to avoid the concentration of the heat generating portion at the center of the coil. Even when forcibly cooling with a cooling fan or the like, a heating coil is formed by causing a relatively large current to flow to the outer coil 5 having a relatively good heat dissipation condition in the outer portion of the coil to bear the heat generation of the winding. The configuration of the peripheral portion can be simplified.

以上のように、本発明に係る実施の形態2の誘導加熱装置によれば、加熱コイル上に載置された被加熱物を電磁誘導により加熱するとき、構造的に放熱条件の良い外側のコイルに損失を負担させることにより、放熱の条件が悪い内側のコイルに熱が集中し巻線温度が上昇するのを回避できると共に、中心部への発熱の偏りを周辺部に分散することで被加熱物の加熱むらを抑制できる。   As described above, according to the induction heating device of the second embodiment of the present invention, when the object to be heated placed on the heating coil is heated by electromagnetic induction, the outer coil is structurally good in heat dissipation conditions. The heat is concentrated on the inner coil where heat dissipation conditions are poor, and the winding temperature is prevented from rising, and the bias of the heat generation to the center is distributed to the periphery. Uneven heating of objects can be suppressed.

実施の形態3.
以下、本発明に係る実施の形態3の誘導加熱装置について説明する。実施の形態3の誘導加熱装置は、前述の実施の形態1の誘導加熱装置における加熱コイルに流れる電流を制御するために共振周波数を調整する構成である。実施の形態3の誘導加熱装置の説明において、実施の形態1の誘導加熱装置と同じ機能、構成を有する要素には同じ符号を付しその説明は実施の形態1の説明を適用する。
Embodiment 3 FIG.
Hereinafter, the induction heating apparatus of Embodiment 3 which concerns on this invention is demonstrated. The induction heating apparatus according to the third embodiment is configured to adjust the resonance frequency in order to control the current flowing through the heating coil in the induction heating apparatus according to the first embodiment. In the description of the induction heating apparatus according to the third embodiment, elements having the same functions and configurations as those of the induction heating apparatus according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of the first embodiment is applied to the description.

実施の形態3の誘導加熱装置は、実施の形態1の誘導加熱装置と同じように、誘導加熱装置の内部には高周波電流が流れて磁束を発生させる円形の加熱コイル10が設けられており、この加熱コイル10は小径の内コイル4とその外側にある大径の外コイル5により構成されている。加熱コイル10の内コイル4と外コイル5は、コイルベース3上に配置され、略同一の中心点を有する渦巻き状であり、且つ略同一平面上に配置されている。加熱コイル10の直上には平板なトッププレート2が配設されており、そのトッププレート2の加熱領域2Aには被加熱物として大鍋1が載置されるよう構成されている。   As in the induction heating device of the first embodiment, the induction heating device of the third embodiment is provided with a circular heating coil 10 in which a high frequency current flows and generates a magnetic flux inside the induction heating device. The heating coil 10 includes a small-diameter inner coil 4 and a large-diameter outer coil 5 on the outside thereof. The inner coil 4 and the outer coil 5 of the heating coil 10 are arranged on the coil base 3, have a spiral shape having substantially the same center point, and are arranged on substantially the same plane. A flat top plate 2 is disposed immediately above the heating coil 10, and a large pan 1 is placed on the heating region 2 </ b> A of the top plate 2 as an object to be heated.

内コイル4に高周波のコイル電流を流すための駆動回路6は、複数のスイッチング素子で構成されており、内コイル4と共振コンデンサ8により共振回路が構成されている。また、外コイル5に高周波のコイル電流を流すための駆動回路7は、複数のスイッチング素子で構成されており、外コイル5と共振コンデンサ9により共振回路が構成されている(図6参照)。   The drive circuit 6 for causing a high-frequency coil current to flow through the inner coil 4 is composed of a plurality of switching elements, and the inner coil 4 and the resonance capacitor 8 constitute a resonance circuit. The drive circuit 7 for causing a high-frequency coil current to flow through the outer coil 5 is composed of a plurality of switching elements, and the outer coil 5 and the resonance capacitor 9 constitute a resonance circuit (see FIG. 6).

上記のように構成された実施の形態3の誘導加熱装置において、共振回路の共振周波数f0は簡易的に次式(39)で求められる。式(39)において、Lはインダクタンスであり、Cは容量である。   In the induction heating apparatus according to the third embodiment configured as described above, the resonance frequency f0 of the resonance circuit is simply obtained by the following equation (39). In Expression (39), L is an inductance, and C is a capacity.

Figure 0005005320
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ここで、内コイル4のインダクタンスをL1[μH]、共振コンデンサ8の容量をC1[μF]、外コイル5のインダクタンスをL2[μH]、共振コンデンサ9の容量をC2[μF]とすると、内コイル4と共振コンデンサ8で構成される共振回路、及び外コイル5と共振コンデンサ9で構成されるそれぞれの共振回路の概略の共振周波数は、式(40)及び式(41)で示される。   Here, if the inductance of the inner coil 4 is L1 [μH], the capacitance of the resonance capacitor 8 is C1 [μF], the inductance of the outer coil 5 is L2 [μH], and the capacitance of the resonance capacitor 9 is C2 [μF], The approximate resonance frequencies of the resonance circuit composed of the coil 4 and the resonance capacitor 8 and the resonance circuit composed of the outer coil 5 and the resonance capacitor 9 are expressed by equations (40) and (41).

Figure 0005005320
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図8は、共振コンデンサの容量とコイル電流との関係を示すグラフである。図8に示すように、共振コンデンサ容量がC0の時、回路は共振状態にあり、コイル電流Iが最大値を示す。すなわち、共振コンデンサの値がC0に近づくほどコイル電流が流れやすくなることを示している。言い換えれば、制御回路により加熱負荷に応じて任意に決定される駆動周波数fswが、共振コンデンサで決定される共振周波数f0に近づくほどコイル電流Iが流れやすくなる。すなわち、駆動周波数fswと共振周波数f0との差Δfが大きいほどコイル電流が流れにくくなると考えられる。そこで、実施の形態3の誘導加熱装置においては、共振コンデンサの容量Cを調整して、共振周波数f0を変更することにより、コイル電流Iを抑制している。
この考えを実施の形態3の誘導加熱装置に適用すると、内コイル4に接続された共振回路の共振コンデンサ8の駆動周波数fswと共振周波数f01との差Δf1(式(42))と、外コイル5に接続された共振回路の共振コンデンサ9の駆動周波数fswと共振周波数f02との差Δf2(式(43))は、Δf1≧Δf2、に設定される。ただし、駆動周波数fswと各共振周波数f01、f02との関係は、fsw>f01、及びfsw>f02)である。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the capacitance of the resonant capacitor and the coil current. As shown in FIG. 8, when the resonance capacitor capacity is C0, the circuit is in a resonance state, and the coil current I shows the maximum value. That is, the coil current is more likely to flow as the value of the resonant capacitor approaches C0. In other words, the coil current I is more likely to flow as the drive frequency fsw arbitrarily determined by the control circuit according to the heating load approaches the resonance frequency f0 determined by the resonance capacitor. That is, it is considered that the coil current is less likely to flow as the difference Δf between the drive frequency fsw and the resonance frequency f0 is larger. Therefore, in the induction heating apparatus of the third embodiment, the coil current I is suppressed by adjusting the capacitance C of the resonance capacitor and changing the resonance frequency f0.
When this idea is applied to the induction heating apparatus of the third embodiment, the difference Δf1 (formula (42)) between the drive frequency fsw of the resonance capacitor 8 of the resonance circuit connected to the inner coil 4 and the resonance frequency f01 (formula (42)), and the outer coil The difference Δf2 (formula (43)) between the drive frequency fsw of the resonance capacitor 9 of the resonance circuit connected to 5 and the resonance frequency f02 is set to Δf1 ≧ Δf2. However, the relationship between the drive frequency fsw and the resonance frequencies f01 and f02 is fsw> f01 and fsw> f02).

Figure 0005005320
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上記のように、Δf1≧Δf2とするためには、下記式(44)、(45)の関係となる。   As described above, in order to satisfy Δf1 ≧ Δf2, the following expressions (44) and (45) are satisfied.

Figure 0005005320
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したがって、式(40)、(41)から下記式(46)、(47)の関係となる。   Therefore, the following formulas (46) and (47) are obtained from the formulas (40) and (41).

Figure 0005005320
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実施の形態3の誘導加熱装置においては、加熱コイル10の内コイル4と外コイル5に流れる電流を制御して、加熱領域を均一の温度とするために、L1・C1≧L2・C2、の関係を有する定数を選択すればよい。例えば、インダクタンスのL1とL2の関係が、L1≧L2、である時、少なくとも、C1≧C2、となる定数を選択すればよいことになる。このように、f01≦f02となるような共振周波数の関係が得られるように回路インピーダンス定数を選択することにより、実施の形態3の誘導加熱装置においては、前述の実施の形態1、及び実施の形態2と同様の効果が得られる。

In the induction heating device of the third embodiment, in order to control the current flowing through the inner coil 4 and the outer coil 5 of the heating coil 10 so that the heating region has a uniform temperature, L1 · C1 ≧ L2 · C2 What is necessary is just to select the constant which has a relationship. For example, when the relationship between the inductances L1 and L2 is L1 ≧ L2, a constant satisfying at least C1 ≧ C2 may be selected. As described above, by selecting the circuit impedance constant so that the relationship of the resonance frequency such that f01 ≦ f02 is obtained, the induction heating apparatus of the third embodiment has the above-described first and second embodiments. The same effect as in the second mode is obtained.

実施の形態3の誘導加熱装置においては、加熱コイル10の内コイル4と外コイル5による加熱領域の全体に被加熱物が載置された状態において、内コイル4による共振周波数が外コイル5による共振周波数より低くなるよう構成しているため、駆動周波数と共振周波数の差が大きいほど、コイル電流が流れにくくなり、内コイル4に流れる電流が低減され、銅損による内コイル4の温度上昇を抑制できる。   In the induction heating apparatus according to the third embodiment, the resonance frequency of the inner coil 4 is caused by the outer coil 5 in a state in which the object to be heated is placed on the entire heating region of the inner coil 4 and the outer coil 5 of the heating coil 10. Since it is configured to be lower than the resonance frequency, the larger the difference between the drive frequency and the resonance frequency, the harder the coil current flows, the current flowing through the inner coil 4 is reduced, and the temperature rise of the inner coil 4 due to copper loss. Can be suppressed.

以上のように、本発明に係る実施の形態3の誘導加熱装置によれば、加熱コイル上に載置された被加熱物を電磁誘導により加熱するとき、構造的に放熱条件の良い外側のコイルに損失を負担させることが可能となり、放熱の条件が悪い内側のコイルに熱が集中し巻線温度が上昇するのを回避できる構成とすることができ、中心部への発熱の偏りを周辺部に分散することで被加熱物の加熱むらを抑制できる。   As described above, according to the induction heating device of the third embodiment of the present invention, when the object to be heated placed on the heating coil is heated by electromagnetic induction, the outer coil is structurally good in heat dissipation conditions. It is possible to prevent the heat from concentrating on the inner coil where heat dissipation conditions are poor and the winding temperature from rising, and to avoid the bias of heat generation to the center. The unevenness of heating of the object to be heated can be suppressed by dispersing in.

実施の形態4.
以下、本発明に係る実施の形態4の誘導加熱装置について説明する。実施の形態4の誘導加熱装置は、加熱コイルに流れる電流を制御するために、内コイルと外コイルと被加熱物である大鍋1との距離を変えることにより、巻線のインピーダンスを調節する構成である。実施の形態4の誘導加熱装置の説明において、実施の形態1の誘導加熱装置と同じ機能、構成を有する要素には同じ符号を付しその説明は実施の形態1の説明を適用する。
Embodiment 4 FIG.
Hereinafter, the induction heating apparatus of Embodiment 4 which concerns on this invention is demonstrated. The induction heating device of the fourth embodiment is configured to adjust the impedance of the winding by changing the distance between the inner coil, the outer coil, and the large pan 1 that is the object to be heated in order to control the current flowing through the heating coil. It is. In the description of the induction heating apparatus according to the fourth embodiment, elements having the same functions and configurations as those of the induction heating apparatus according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of the first embodiment is applied to the description.

実施の形態4の誘導加熱装置は、実施の形態1の誘導加熱装置と同じように、誘導加熱装置の内部には高周波電流が流れて磁束を発生させる円形の加熱コイル10が設けられており、この加熱コイル10は小径の内コイル4とその外側にある大径の外コイル5により構成されている。加熱コイル10の内コイル4と外コイル5は、コイルベース3上に配置され、略同一の中心点を有する渦巻き状である。加熱コイル10の直上には平板なトッププレート2が配設されており、そのトッププレート2の加熱領域2Aには被加熱物として大鍋1が載置されるよう構成されている。   As in the induction heating device of the first embodiment, the induction heating device of the fourth embodiment is provided with a circular heating coil 10 in which a high-frequency current flows and generates a magnetic flux inside the induction heating device. The heating coil 10 includes a small-diameter inner coil 4 and a large-diameter outer coil 5 on the outside thereof. The inner coil 4 and the outer coil 5 of the heating coil 10 are arranged on the coil base 3 and have a spiral shape having substantially the same center point. A flat top plate 2 is disposed immediately above the heating coil 10, and a large pan 1 is placed on the heating region 2 </ b> A of the top plate 2 as an object to be heated.

実施の形態4の誘導加熱装置においては、内コイル4と外コイル5に対する大鍋1との距離を調整することにより、各コイルのインピーダンスを調節するものである。
図9は、実施の形態4の誘導加熱装置の加熱領域に大鍋1が載置された状態を模式的に示した断面図である。図10は実施の形態4の誘導加熱装置における加熱コイルを示す斜視図である。
In the induction heating device according to the fourth embodiment, the impedance of each coil is adjusted by adjusting the distance between the inner coil 4 and the large pan 1 relative to the outer coil 5.
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a state where the large pan 1 is placed in the heating region of the induction heating apparatus of the fourth embodiment. FIG. 10 is a perspective view showing a heating coil in the induction heating apparatus of the fourth embodiment.

電磁誘導において、被加熱物と磁界を発生するコイルとの距離が長くなると、磁気結合が弱くなり、結果としてコイルのインダクタンスが大きくなった場合と同様な状態となる。逆に、被加熱物とコイルの距離が短くなると、磁気結合が強くなり、結果としてコイルのインダクタンスが小さくなった場合と同様な状態となる。   In electromagnetic induction, when the distance between an object to be heated and a coil that generates a magnetic field becomes longer, the magnetic coupling becomes weaker, resulting in the same state as when the inductance of the coil increases. On the contrary, when the distance between the object to be heated and the coil is shortened, the magnetic coupling becomes strong, and as a result, a state similar to the case where the inductance of the coil is reduced is obtained.

実施の形態4の誘導加熱装置における、内コイル4と外コイル5のインダクタンスは、鍋が載置されない無負荷状態では略同等である。ここで、実施の形態4の誘導加熱装置において、加熱コイル10を構成する内コイル4とトッププレート2との距離をd1とし、外コイル5とトッププレート2との距離をd2とすると、d1>d2の関係となるように配置されている。このように内コイル4と外コイル5を配置することにより、トッププレート2を介して大鍋1が載置された時、外コイル5と大鍋1の結合に比較して、内コイル4と大鍋1との結合が弱くなる。その結果、内コイル4のインダクタンスが外コイル5のインダクタンスより大きくなった場合と同等の状態となる。インダクタンスが大きくなるとコイル電流が抑制されるため、内コイル4に流れるコイル電流は外コイル5に流れるコイル電流より小さくなる。   The inductances of the inner coil 4 and the outer coil 5 in the induction heating device of the fourth embodiment are substantially equal in an unloaded state where the pan is not placed. Here, in the induction heating apparatus of the fourth embodiment, when the distance between the inner coil 4 and the top plate 2 constituting the heating coil 10 is d1, and the distance between the outer coil 5 and the top plate 2 is d2, d1> It arrange | positions so that it may become the relationship of d2. By arranging the inner coil 4 and the outer coil 5 in this way, when the pan 1 is placed via the top plate 2, the inner coil 4 and the pan 1 are compared with the coupling of the outer coil 5 and the pan 1. The bond with is weakened. As a result, the state becomes equivalent to the case where the inductance of the inner coil 4 is larger than the inductance of the outer coil 5. When the inductance increases, the coil current is suppressed, so that the coil current flowing through the inner coil 4 is smaller than the coil current flowing through the outer coil 5.

図11は内コイル4とトッププレート2との距離d1が外コイル5とトッププレート2との距離d2より長くなるよう配置(d1>d2)した場合のコイル電流I1、I2の状態を示すグラフである。図11のグラフに示されているように、内コイル4のコイル電流I1は外コイル5のコイル電流I2より小さくなっている。このように、被加熱物である大鍋1と加熱コイル10における内外の各コイル4,5との距離を変えることにより、大鍋1と各コイル4,5との結合度を調節して、内コイル4のインピーダンスが外コイル5のインピーダンスより大きくなった場合と同様の状態とすることができる。したがって、実施の形態4の誘導加熱装置の構成により、内コイル4に流れるコイル電流I1を制御することが可能となり、前述の実施の形態1から3の誘導加熱装置における効果と同様な効果が得られる。   FIG. 11 is a graph showing the states of the coil currents I1 and I2 when the distance d1 between the inner coil 4 and the top plate 2 is arranged to be longer than the distance d2 between the outer coil 5 and the top plate 2 (d1> d2). is there. As shown in the graph of FIG. 11, the coil current I1 of the inner coil 4 is smaller than the coil current I2 of the outer coil 5. Thus, by changing the distance between the large pot 1 that is the object to be heated and the inner and outer coils 4 and 5 in the heating coil 10, the degree of coupling between the large pot 1 and each of the coils 4 and 5 is adjusted, and the inner coil 4 can be in the same state as when the impedance of 4 becomes larger than the impedance of the outer coil 5. Therefore, the configuration of the induction heating device of the fourth embodiment makes it possible to control the coil current I1 flowing through the inner coil 4, and the same effects as those of the induction heating devices of the first to third embodiments are obtained. It is done.

実施の形態4の誘導加熱装置における加熱コイルにおいては、内コイル4から被加熱物までの距離が、外コイル5から被加熱物までの距離より長く設定されてインピーダンス調整が行われているため、加熱コイルにおける各巻線のインピーダンスを部品の変更に依存せずに調整可能となる。   In the heating coil in the induction heating apparatus of the fourth embodiment, the distance from the inner coil 4 to the object to be heated is set longer than the distance from the outer coil 5 to the object to be heated, and the impedance adjustment is performed. The impedance of each winding in the heating coil can be adjusted without depending on the change of components.

以上のように、本発明に係る実施の形態4の誘導加熱装置によれば、加熱コイル上に載置された被加熱物を電磁誘導により加熱するとき、構造的に放熱条件の良い外側のコイルに損失を負担させることが可能となり、放熱の条件が悪い内側のコイルに熱が集中し巻線温度が上昇するのを回避できる構成とすることができ、中心部への発熱の偏りを周辺部に分散することで被加熱物の加熱むらを抑制できる。   As described above, according to the induction heating device of the fourth embodiment of the present invention, when the object to be heated placed on the heating coil is heated by electromagnetic induction, the outer coil is structurally good in heat dissipation conditions. It is possible to prevent the heat from concentrating on the inner coil where heat dissipation conditions are poor and the winding temperature from rising, and to avoid the bias of heat generation to the center. The unevenness of heating of the object to be heated can be suppressed by dispersing in.

実施の形態5.
以下、本発明に係る実施の形態5の誘導加熱装置について説明する。実施の形態5の誘導加熱装置は、前述の実施の形態1の誘導加熱装置における加熱コイルに流れる電流を制御するために、駆動回路の構成を変更したものである。実施の形態5の誘導加熱装置の説明において、実施の形態1の誘導加熱装置と同じ機能、構成を有する要素には同じ符号を付しその説明は実施の形態1の説明を適用する。
Embodiment 5 FIG.
Hereinafter, the induction heating apparatus of Embodiment 5 which concerns on this invention is demonstrated. In the induction heating device of the fifth embodiment, the configuration of the drive circuit is changed in order to control the current flowing through the heating coil in the induction heating device of the first embodiment. In the description of the induction heating apparatus of the fifth embodiment, elements having the same functions and configurations as those of the induction heating apparatus of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of the first embodiment is applied to the description.

図12は本発明に係る実施の形態5の誘導加熱装置における加熱機構の概略構成を示す模式図である。実施の形態5の誘導加熱装置は、実施の形態1の誘導加熱装置と同じように、誘導加熱装置の内部には高周波電流が流れて磁束を発生させる円形の加熱コイル10が設けられており、この加熱コイル10は小径の内コイル4とその外側にある大径の外コイル5により構成されている。加熱コイル10の内コイル4と外コイル5は、コイルベース3上に配置され、略同一の中心点を有する渦巻き状であり、且つ略同一平面上に配置されている。加熱コイル10の直上には平板なトッププレート2が配設されており、そのトッププレート2の加熱領域2Aには被加熱物として大鍋1が載置されるよう構成されている。   FIG. 12 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a heating mechanism in the induction heating apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. As in the induction heating device of the first embodiment, the induction heating device of the fifth embodiment is provided with a circular heating coil 10 in which high frequency current flows and generates magnetic flux, inside the induction heating device. The heating coil 10 includes a small-diameter inner coil 4 and a large-diameter outer coil 5 on the outside thereof. The inner coil 4 and the outer coil 5 of the heating coil 10 are arranged on the coil base 3, have a spiral shape having substantially the same center point, and are arranged on substantially the same plane. A flat top plate 2 is disposed immediately above the heating coil 10, and a large pan 1 is placed on the heating region 2 </ b> A of the top plate 2 as an object to be heated.

図13は実施の形態5の誘導加熱装置における内コイル4と外コイル5のための各駆動回路6A、7Aの接続状態を示した回路構成図である。図14は実施の形態5における駆動回路6A、7Aの具体的な構成を示した回路図である。
前述の実施の形態1〜4の誘導加熱装置において、例えば図1に示したように、加熱コイル10の内コイル4と外コイル5に高周波電流を通電する各駆動回路6,7がフルブリッジ構成を有し、加熱コイル10と共振コンデンサ8,9とともに共振回路を構成している。そして、実施の形態1〜4においては、駆動回路6が第1の直列体65と第2の直列体66が並列に接続され、各直列体65,66における各中間接続点が内コイル4の両端に接続されている。また、駆動回路7が第3の直列体75と第4の直列体76が並列に接続され、各直列体75,76における各中間接続点が外コイル5の両端に接続されている。なお、実施の形態1〜4においては、第2の直列体66の中間接続点と内コイル4との間に共振コンデンサ8が、また、第4の直列体76の中間接続点と外コイル5との間に共振コンデンサ9が設けられている。
FIG. 13 is a circuit configuration diagram showing a connection state of the drive circuits 6A and 7A for the inner coil 4 and the outer coil 5 in the induction heating apparatus of the fifth embodiment. FIG. 14 is a circuit diagram showing a specific configuration of drive circuits 6A and 7A in the fifth embodiment.
In the induction heating apparatus according to the first to fourth embodiments described above, for example, as shown in FIG. 1, the drive circuits 6 and 7 for supplying a high-frequency current to the inner coil 4 and the outer coil 5 of the heating coil 10 have a full bridge configuration. A resonance circuit is configured together with the heating coil 10 and the resonance capacitors 8 and 9. In the first to fourth embodiments, the drive circuit 6 includes the first series body 65 and the second series body 66 connected in parallel, and each intermediate connection point in each series body 65, 66 is the inner coil 4. Connected to both ends. In the drive circuit 7, the third series body 75 and the fourth series body 76 are connected in parallel, and the intermediate connection points of the series bodies 75 and 76 are connected to both ends of the outer coil 5. In the first to fourth embodiments, the resonant capacitor 8 is provided between the intermediate connection point of the second series body 66 and the inner coil 4, and the intermediate connection point of the fourth series body 76 and the outer coil 5. A resonant capacitor 9 is provided between the two.

実施の形態5の誘導加熱装置においては、図14に示すように、内コイル4と、複数のスイッチング素子61,62,81,82で構成された駆動回路6Aと、共振コンデンサ8とによりフルブリッジの電流共振回路が構成されている。また、外コイル5と、複数のスイッチング素子71,72,81,82で構成された駆動回路7Aと、共振コンデンサ9とによりフルブリッジの電流共振回路が構成されている。即ち、実施の形態5においては、駆動回路6Aと7Aにおいて一部のスイッチング素子が重複する構成である。   In the induction heating apparatus of the fifth embodiment, as shown in FIG. 14, a full bridge is formed by the inner coil 4, a drive circuit 6 A composed of a plurality of switching elements 61, 62, 81 and 82, and a resonance capacitor 8. Current resonance circuit is configured. In addition, a full-bridge current resonance circuit is configured by the outer coil 5, the drive circuit 7A configured by the plurality of switching elements 71, 72, 81, and 82, and the resonance capacitor 9. That is, in the fifth embodiment, a part of the switching elements overlaps in the drive circuits 6A and 7A.

内コイル4のための駆動回路6Aにおいて、スイッチング素子61,62を直列接続した第1の直列体83と、スイッチング素子81,82を直列接続した第3の直列体85が並列に接続されている。第1の直列体83における中間接続点は、内コイル4の一端に接続されている。第3の直列体85における中間接続点は、内コイル4の他端と外コイル5の一端に接続されている。また、実施の形態5においては、第1の直列体83の中間接続点と内コイル4との間に共振コンデンサ8が設けられている。   In the drive circuit 6A for the inner coil 4, the first series body 83 in which the switching elements 61 and 62 are connected in series and the third series body 85 in which the switching elements 81 and 82 are connected in series are connected in parallel. . An intermediate connection point in the first series body 83 is connected to one end of the inner coil 4. An intermediate connection point in the third series body 85 is connected to the other end of the inner coil 4 and one end of the outer coil 5. In the fifth embodiment, a resonant capacitor 8 is provided between the intermediate connection point of the first series body 83 and the inner coil 4.

外コイル5のための駆動回路7Aにおいて、スイッチング素子71,72を直列接続した第2の直列体84と、スイッチング素子81,82を直列接続した第3の直列体85が並列に接続されている。第2の直列体84における中間接続点は、外コイル5の他端に接続されている。前述のように、第3の直列体85における中間接続点は、内コイル4の他端と外コイル5の一端に接続されている。また、実施の形態5においては、第2の直列体84の中間接続点と外コイル5との間に共振コンデンサ9が設けられている。
図14に示したように、実施の形態5の誘導加熱装置においては、スイッチング素子の一部、ここではスイッチング素子81,82の直列体で構成された第3の直列体85を駆動回路6Aと7Aとで共用した構造である。
In the drive circuit 7A for the outer coil 5, the second series body 84 in which the switching elements 71 and 72 are connected in series and the third series body 85 in which the switching elements 81 and 82 are connected in series are connected in parallel. . An intermediate connection point in the second series body 84 is connected to the other end of the outer coil 5. As described above, the intermediate connection point in the third series body 85 is connected to the other end of the inner coil 4 and one end of the outer coil 5. In the fifth embodiment, the resonant capacitor 9 is provided between the intermediate connection point of the second series body 84 and the outer coil 5.
As shown in FIG. 14, in the induction heating apparatus of the fifth embodiment, a third series body 85 constituted by a part of switching elements, here, a series body of switching elements 81 and 82, is connected to the drive circuit 6A. This is a structure shared by 7A.

このように構成された実施の形態5の誘導加熱装置においては、内コイル4と外コイル5のための駆動回路の一部を共用化した構成であっても、実施の形態1〜4と同等の動作が可能であり、同等の効果を得ることができるとともに、部品点数が削減でき、装置の小型化を図ることができる。さらに、実施の形態5の誘導加熱装置によれば、部品点数削減による大幅なコスト低減の効果が期待できる。   In the induction heating apparatus of the fifth embodiment configured as described above, even if a part of the drive circuit for the inner coil 4 and the outer coil 5 is shared, it is equivalent to the first to fourth embodiments. Thus, the same effect can be obtained, the number of parts can be reduced, and the apparatus can be downsized. Furthermore, according to the induction heating apparatus of the fifth embodiment, it is possible to expect a significant cost reduction effect by reducing the number of parts.

以上のように、本発明に係る実施の形態5の誘導加熱装置によれば、加熱コイル上に載置された被加熱物を電磁誘導により加熱するとき、構造的に放熱条件の良い外側のコイルに損失を負担させることが可能となり、放熱の条件が悪い内側のコイルに熱が集中し巻線温度が上昇するのを回避できる構成とすることができ、中心部への発熱の偏りを周辺部に分散することで被加熱物の加熱むらを抑制できるとともに、装置の小型化、低価格化を図ることが可能となる。   As described above, according to the induction heating apparatus of the fifth embodiment of the present invention, when an object to be heated placed on a heating coil is heated by electromagnetic induction, the outer coil is structurally good in heat dissipation conditions. It is possible to prevent the heat from concentrating on the inner coil where heat dissipation conditions are poor and the winding temperature from rising, and to avoid the bias of heat generation to the center. Dispersion in the range can suppress uneven heating of the object to be heated, and can reduce the size and cost of the apparatus.

実施の形態6.
以下、本発明に係る実施の形態6の誘導加熱装置について説明する。実施の形態6の誘導加熱装置は、前述の実施の形態1の誘導加熱装置における共振回路に用いられていた共振コンデンサ8,9を共用化したものである。また、実施の形態6の誘導加熱装置は、前述の実施の形態5において説明したように一部を共用化した駆動回路6A、7Aが設けられている。実施の形態6の誘導加熱装置の説明において、実施の形態1及び実施の形態5の誘導加熱装置と同じ機能、構成を有する要素には同じ符号を付しその説明は実施の形態1及び実施の形態5の説明を適用する。
Embodiment 6 FIG.
Hereinafter, the induction heating apparatus of Embodiment 6 which concerns on this invention is demonstrated. The induction heating device according to the sixth embodiment is one in which the resonance capacitors 8 and 9 used in the resonance circuit in the induction heating device according to the first embodiment described above are shared. Further, the induction heating apparatus of the sixth embodiment is provided with drive circuits 6A and 7A that are partially shared as described in the fifth embodiment. In the description of the induction heating apparatus according to the sixth embodiment, elements having the same functions and configurations as those of the induction heating apparatus according to the first and fifth embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The description of Form 5 is applied.

図15は本発明に係る実施の形態6の誘導加熱装置における加熱機構の概略構成を示す模式図である。実施の形態6の誘導加熱装置は、実施の形態1の誘導加熱装置と同じように、誘導加熱装置の内部には高周波電流が流れて磁束を発生させる円形の加熱コイル10が設けられており、この加熱コイル10は小径の内コイル4とその外側にある大径の外コイル5により構成されている。加熱コイル10の内コイル4と外コイル5は、コイルベース3上に配置され、同一の中心点を有する渦巻き状であり、且つ略同一平面上に配置されている。加熱コイル10の直上には平板なトッププレート2が配設されており、そのトッププレート2の加熱領域2Aには被加熱物として大鍋1が載置されるよう構成されている。   FIG. 15 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a heating mechanism in the induction heating apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. As in the induction heating device of the first embodiment, the induction heating device of the sixth embodiment is provided with a circular heating coil 10 in which a high-frequency current flows to generate magnetic flux inside the induction heating device. The heating coil 10 includes a small-diameter inner coil 4 and a large-diameter outer coil 5 on the outside thereof. The inner coil 4 and the outer coil 5 of the heating coil 10 are disposed on the coil base 3, have a spiral shape having the same center point, and are disposed on substantially the same plane. A flat top plate 2 is disposed immediately above the heating coil 10, and a large pan 1 is placed on the heating region 2 </ b> A of the top plate 2 as an object to be heated.

図16は実施の形態6の誘導加熱装置における内コイル4と外コイル5のための各駆動回路6A、7Aと共振回路の接続状態を示した回路構成図である。図17は実施の形態6における共振回路と駆動回路6A、7Aの具体的な構成を示した回路図である。   FIG. 16 is a circuit configuration diagram showing a connection state between the drive circuits 6A and 7A for the inner coil 4 and the outer coil 5 and the resonance circuit in the induction heating apparatus of the sixth embodiment. FIG. 17 is a circuit diagram showing a specific configuration of the resonance circuit and the drive circuits 6A and 7A in the sixth embodiment.

図16及び図17に示すように、内コイル4のための駆動回路6Aは、実施の形態5における構成と同様に、スイッチング素子61,62を直列接続した第1の直列体83と、スイッチング素子81,82を直列接続した第3の直列体85が並列に接続されて構成されている。一方、外コイル5のための駆動回路7Aは、スイッチング素子71,72を直列接続した第2の直列体84と、スイッチング素子81,82を直列接続した第3の直列体85が並列に接続されて構成されている。第1の直列体83における中間接続点は内コイル4の一端に接続され、第2の直列体84における中間接続点は、外コイル5の他端に接続されている。実施の形態6においては、内コイル4の他端は外コイル5の一端に接続され、共振コンデンサ90を介して第3の直列体85の中間接続点に接続されている。   As shown in FIGS. 16 and 17, the drive circuit 6A for the inner coil 4 has a first series body 83 in which switching elements 61 and 62 are connected in series, and a switching element, as in the configuration of the fifth embodiment. A third series body 85 in which 81 and 82 are connected in series is connected in parallel. On the other hand, in the drive circuit 7A for the outer coil 5, the second series body 84 in which the switching elements 71 and 72 are connected in series and the third series body 85 in which the switching elements 81 and 82 are connected in series are connected in parallel. Configured. The intermediate connection point in the first series body 83 is connected to one end of the inner coil 4, and the intermediate connection point in the second series body 84 is connected to the other end of the outer coil 5. In the sixth embodiment, the other end of the inner coil 4 is connected to one end of the outer coil 5, and is connected to an intermediate connection point of the third series body 85 via the resonance capacitor 90.

このように実施の形態6の誘導加熱装置においては、内コイル4と外コイル5のための駆動回路6Aと7Aの一部を共用し、且つ共振回路の一部である共振コンデンサ90を共用した構成である。実施の形態6の誘導加熱装置の構成においても、実施の形態1〜4と同等の動作が可能であり、同等の効果を得ることができるとともに、部品点数が削減でき、装置の小型化を図ることができる。さらに、実施の形態6の誘導加熱装置によれば、部品点数削減による大幅なコスト低減の効果が期待できる。   As described above, in the induction heating apparatus of the sixth embodiment, the drive circuits 6A and 7A for the inner coil 4 and the outer coil 5 are shared, and the resonance capacitor 90 which is a part of the resonance circuit is shared. It is a configuration. In the configuration of the induction heating apparatus of the sixth embodiment, the same operation as in the first to fourth embodiments is possible, the same effect can be obtained, the number of parts can be reduced, and the apparatus can be downsized. be able to. Furthermore, according to the induction heating apparatus of the sixth embodiment, it is possible to expect a significant cost reduction effect by reducing the number of parts.

以上のように、本発明に係る実施の形態6の誘導加熱装置によれば、加熱コイル上に載置された被加熱物を電磁誘導により加熱するとき、構造的に放熱条件の良い外側のコイルに損失を負担させることが可能となり、放熱の条件が悪い内側のコイルに熱が集中し巻線温度が上昇するのを回避できる構成とすることができ、中心部への発熱の偏りを周辺部に分散することで被加熱物の加熱むらを抑制できるとともに、装置の小型化、低価格化を図ることが可能となる。   As described above, according to the induction heating device of the sixth embodiment of the present invention, when the object to be heated placed on the heating coil is heated by electromagnetic induction, the outer coil is structurally good in heat dissipation conditions. It is possible to prevent the heat from concentrating on the inner coil where heat dissipation conditions are poor and the winding temperature from rising, and to avoid the bias of heat generation to the center. Dispersion in the range can suppress uneven heating of the object to be heated, and can reduce the size and cost of the apparatus.

実施の形態7.
以下、本発明に係る実施の形態7の誘導加熱装置について説明する。前述の実施の形態1〜6の誘導加熱装置における駆動回路はフルブリッジ回路の構成で説明したが、実施の形態7の誘導加熱装置においてはハーフブリッジ回路で構成された駆動回路を用いている。
Embodiment 7 FIG.
Hereinafter, the induction heating apparatus of Embodiment 7 which concerns on this invention is demonstrated. Although the drive circuit in the induction heating apparatus of the first to sixth embodiments described above has been described with the configuration of a full bridge circuit, the induction heating apparatus of the seventh embodiment uses a drive circuit configured with a half bridge circuit.

図18は本発明に係る実施の形態7の誘導加熱装置における加熱コイル、駆動回路、共振コンデンサなどの回路構成を示す回路図である。
図18に示すように、内コイル4のための駆動回路は、スイッチング素子86,87を直列接続した第1の直列体91と、スイッチング素子93とにより構成されている。第1の直列体91における中間接続点は、内コイル4の一端に接続されており、スイッチング素子93の一端は、内コイル4の他端に接続されている。スイッチング素子93の他端は、第1の直列体91の下側スイッチング素子87の一端と共に接地側に接続されている。また、外コイル5のための駆動回路は、スイッチング素子88,89を直列接続した第2の直列体92と、スイッチング素子94とにより構成されている。第2の直列体92における中間接続点は、外コイル5の一端に接続されており、スイッチング素子94の一端は、外コイル5の他端に接続されている。スイッチング素子94の他端は、第2の直列体92の下側スイッチング素子87の一端と共に接地側に接続されている。
FIG. 18 is a circuit diagram showing circuit configurations of a heating coil, a drive circuit, a resonance capacitor, etc. in the induction heating apparatus according to the seventh embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 18, the drive circuit for the inner coil 4 includes a first series body 91 in which switching elements 86 and 87 are connected in series, and a switching element 93. An intermediate connection point in the first series body 91 is connected to one end of the inner coil 4, and one end of the switching element 93 is connected to the other end of the inner coil 4. The other end of the switching element 93 is connected to the ground side together with one end of the lower switching element 87 of the first series body 91. The drive circuit for the outer coil 5 includes a second series body 92 in which switching elements 88 and 89 are connected in series, and a switching element 94. An intermediate connection point in the second series body 92 is connected to one end of the outer coil 5, and one end of the switching element 94 is connected to the other end of the outer coil 5. The other end of the switching element 94 is connected to the ground side together with one end of the lower switching element 87 of the second series body 92.

以上のように構成された実施の形態7の誘導加熱装置においては、駆動回路がハーフブリッジ回路で構成されているが、前述の実施の形態1〜6において用いたフルブリッジ回路の駆動回路と実質的に同様に動作する。   In the induction heating apparatus of the seventh embodiment configured as described above, the drive circuit is configured as a half-bridge circuit, but is substantially the same as the drive circuit of the full-bridge circuit used in the above-described first to sixth embodiments. Works similarly.

以上のように構成された実施の形態7の誘導加熱装置においては、巻数やインダクタンスや共振周波数、あるいは被加熱物である鍋等との結合度合いを調整することにより、内コイル4の巻線温度上昇を抑制でき、さらに、回路構成が簡素化できるので、部品点数が削減できると共に、装置の小型化を図ることが可能となり、部品点数削減によるコスト削減の効果も期待できる。   In the induction heating apparatus of the seventh embodiment configured as described above, the winding temperature of the inner coil 4 is adjusted by adjusting the number of turns, the inductance, the resonance frequency, or the degree of coupling with a pan or the like to be heated. Since the rise can be suppressed and the circuit configuration can be simplified, the number of parts can be reduced and the apparatus can be reduced in size, and the cost reduction effect by reducing the number of parts can be expected.

実施の形態8.
以下、本発明に係る実施の形態8の誘導加熱装置について説明する。実施の形態8の誘導加熱装置においては、前述の実施の形態7において説明したハーフブリッジ構成の駆動回路を用いており、且つ内コイル4と外コイル5のための駆動回路の一部を共有化した構成である。
Embodiment 8 FIG.
Hereinafter, the induction heating apparatus of Embodiment 8 which concerns on this invention is demonstrated. In the induction heating apparatus of the eighth embodiment, the half-bridge drive circuit described in the seventh embodiment is used, and a part of the drive circuit for the inner coil 4 and the outer coil 5 is shared. This is the configuration.

図19は本発明に係る実施の形態8の誘導加熱装置における加熱コイル、駆動回路、共振コンデンサなどの回路構成を示す回路図である。
図19に示すように、内コイル4のための駆動回路は、スイッチング素子95,96を直列接続した直列体97と、スイッチング素子98とにより構成されている。直列体97における中間接続点は、内コイル4の一端に接続されており、スイッチング素子98の一端は、共振コンデンサ8を介して内コイル4の他端に接続されている。スイッチング素子98の他端は、直列体97の下側スイッチング素子96の一端と共に接地側に接続されている。また、外コイル5のための駆動回路は、前述した直列体97と、スイッチング素子99とにより構成されている。直列体97における中間接続点は、外コイル5の一端に接続されており、スイッチング素子99の一端は、共振コンデンサ9を介して外コイル5の他端に接続されている。スイッチング素子99の他端は、直列体97の下側スイッチング素子96の一端と共に接地側に接続されている。
FIG. 19 is a circuit diagram showing circuit configurations of a heating coil, a drive circuit, a resonance capacitor, etc. in the induction heating apparatus according to the eighth embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 19, the drive circuit for the inner coil 4 includes a series body 97 in which switching elements 95 and 96 are connected in series, and a switching element 98. An intermediate connection point in the series body 97 is connected to one end of the inner coil 4, and one end of the switching element 98 is connected to the other end of the inner coil 4 via the resonance capacitor 8. The other end of the switching element 98 is connected to the ground side together with one end of the lower switching element 96 of the series body 97. The drive circuit for the outer coil 5 is composed of the series body 97 and the switching element 99 described above. An intermediate connection point in the series body 97 is connected to one end of the outer coil 5, and one end of the switching element 99 is connected to the other end of the outer coil 5 via the resonance capacitor 9. The other end of the switching element 99 is connected to the ground side together with one end of the lower switching element 96 of the series body 97.

以上のように構成された実施の形態8の誘導加熱装置においては、駆動回路がハーフブリッジ回路で構成され、且つその一部が共有化されているが、前述の実施の形態1〜6において用いたフルブリッジ回路の駆動回路と実質的に同様に動作する。   In the induction heating apparatus of the eighth embodiment configured as described above, the drive circuit is configured by a half-bridge circuit, and a part thereof is shared, but in the above-described first to sixth embodiments. It operates in substantially the same manner as the driving circuit of the full bridge circuit.

以上のように構成した実施の形態8の誘導加熱装置は、巻数やインダクタンスや共振周波数、あるいは被加熱物である鍋等との結合度合いを調整することにより、内コイル4の巻線温度上昇を抑制でき、さらに、回路構成が簡素化できるので、部品点数が削減できると共に、装置の小型化を図ることが可能となり、部品点数削減によるコスト削減の効果も期待できる。   The induction heating apparatus according to the eighth embodiment configured as described above can increase the winding temperature of the inner coil 4 by adjusting the number of turns, inductance, resonance frequency, or the degree of coupling with a pan or the like to be heated. Further, since the circuit configuration can be simplified, the number of parts can be reduced and the apparatus can be reduced in size, and the cost reduction effect by reducing the number of parts can be expected.

なお、本発明に係る各実施の形態の誘導加熱装置においては、内コイル4と外コイル5を個別に駆動する駆動回路が設けられており、被加熱物として大鍋1を加熱する場合には、二つの内外コイル4,5を同時に駆動し、且つ加熱領域2Aが均一に発熱するよう構成されているため、大鍋加熱に必要な大電力を効率高く出力することができる。勿論、使用者の指令操作、または自動検知により内コイル4により十分加熱可能な小鍋が被加熱物の場合には、内コイル4のみが駆動回路により駆動される。   In addition, in the induction heating device of each embodiment according to the present invention, a drive circuit for individually driving the inner coil 4 and the outer coil 5 is provided, and when the pan 1 is heated as an object to be heated, Since the two inner and outer coils 4 and 5 are driven at the same time and the heating area 2A generates heat uniformly, the large electric power necessary for heating the pan can be output with high efficiency. Of course, when the small pan that can be sufficiently heated by the inner coil 4 by the user's command operation or automatic detection is an object to be heated, only the inner coil 4 is driven by the drive circuit.

また、本発明に係る各実施の形態の誘導加熱装置においては、内コイル4と外コイル5を同時に駆動する場合、同一の周波数で駆動するよう構成されているため、2つの内外コイル4,5を同時に駆動する大鍋加熱時であっても、周波数差による干渉音が聞こえることがなく優れた効果を有している。   Moreover, in the induction heating apparatus of each embodiment according to the present invention, when the inner coil 4 and the outer coil 5 are driven simultaneously, the inner and outer coils 4 and 5 are configured to be driven at the same frequency. Even when the pan is heated simultaneously, the interference sound due to the frequency difference is not heard and an excellent effect is obtained.

なお、本発明に係る各実施の形態においては、加熱コイルが内側と外側に2つに分かれた巻線構成について説明したが、加熱コイルを3分割、4分割に構成し、それぞれに駆動回路を設け、使用状況に応じて内側とその外側のそれぞれ巻線を前述の各実施の形態のように構成して加熱領域の発熱温度の均一化を図ることも可能である。   In each of the embodiments according to the present invention, the winding configuration in which the heating coil is divided into two on the inner side and the outer side has been described. However, the heating coil is configured in three divisions and four divisions, and a drive circuit is provided for each. It is also possible to make the inner and outer windings as in the above-described embodiments in accordance with the use conditions and to make the heat generation temperature uniform in the heating region.

なお、本発明に係る各実施の形態においては、装置内部の加熱コイル等を冷却するための冷却ファンが装置内部の奥側に設けられている例で説明したが、装置内部の構成を考慮して冷却ファンを加熱コイルの使用者側に設けて冷却ファンからの風が加熱コイルを通り装置奥側に流れるよう構成してもよい。また、加熱コイルのための冷却ファンとして加熱コイルの底面に設ける構成としてもよい。
なお、本発明に係る各実施の形態においては、コイル10を支持するコイルベース3の開口孔形状を図3において開口孔3a、または変形例として開口孔3bの例で説明したが、開口孔形状は、たとえば任意に配置された小径円の開口孔が多数であってもよい。
In each of the embodiments according to the present invention, the example in which the cooling fan for cooling the heating coil or the like inside the apparatus is provided on the back side inside the apparatus has been described. A cooling fan may be provided on the user side of the heating coil so that the air from the cooling fan flows through the heating coil to the back side of the apparatus. Moreover, it is good also as a structure provided in the bottom face of a heating coil as a cooling fan for a heating coil.
In each of the embodiments according to the present invention, the shape of the opening hole of the coil base 3 that supports the coil 10 has been described with reference to the opening hole 3a in FIG. 3 or the example of the opening hole 3b as a modification. For example, there may be a large number of small-diameter circular openings arranged arbitrarily.

本発明は加熱領域が均一に発熱し効率の高い誘導加熱が可能となるため、誘導加熱装置において有用である。   The present invention is useful in an induction heating apparatus because the heating region generates heat uniformly and induction heating with high efficiency is possible.

本発明に係る実施の形態1の誘導加熱装置における加熱機構の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the heating mechanism in the induction heating apparatus of Embodiment 1 which concerns on this invention. 実施の形態1の誘導加熱装置における加熱コイルの保持状態を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a holding state of a heating coil in the induction heating device of the first embodiment. 本発明に係る誘導加熱装置におけるコイルベースの底面形状を示す図であり、(a)が実施の形態1において用いたコイルベース3であり、(b)はその変形例である。It is a figure which shows the bottom face shape of the coil base in the induction heating apparatus which concerns on this invention, (a) is the coil base 3 used in Embodiment 1, (b) is the modification. 実施の形態1の誘導加熱装置における加熱コイル等の配置を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an arrangement of heating coils and the like in the induction heating device of the first embodiment. 実施の形態1の誘導加熱装置における加熱コイル等の接続状態を模式的に示した回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram schematically showing a connection state of heating coils and the like in the induction heating apparatus of the first embodiment. 実施の形態1の誘導加熱装置における加熱コイルの駆動回路の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a heating coil drive circuit in the induction heating apparatus of the first embodiment. 実施の形態1の誘導加熱装置において、被加熱物として大鍋が載置され起動した時の等価回路である。In the induction heating apparatus of Embodiment 1, it is an equivalent circuit when a large pan is placed and activated as an object to be heated. 共振コンデンサの容量とコイル電流との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the capacity | capacitance of a resonant capacitor, and coil current. 本発明に係る実施の形態4の誘導加熱装置の加熱領域に大鍋が載置された状態を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the state by which the large pan was mounted in the heating area | region of the induction heating apparatus of Embodiment 4 which concerns on this invention. 実施の形態4の誘導加熱装置における加熱コイルを示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing a heating coil in the induction heating apparatus according to the fourth embodiment. 実施の形態4の誘導加熱装置における加熱コイルの内コイル4とトッププレート2との距離d1が外コイル5とトッププレート2との距離d2より長くなるよう配置(d1>d2)した場合のコイル電流I1、I2の状態を示すグラフである。Coil current when the distance d1 between the inner coil 4 and the top plate 2 of the heating coil in the induction heating apparatus of the fourth embodiment is longer than the distance d2 between the outer coil 5 and the top plate 2 (d1> d2). It is a graph which shows the state of I1 and I2. 本発明に係る実施の形態5の誘導加熱装置における加熱領域部分の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the heating area | region part in the induction heating apparatus of Embodiment 5 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態5の誘導加熱装置における内コイル4と外コイル5のための各駆動回路6A、7Aと共振回路の接続状態を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the connection state of each drive circuit 6A, 7A and resonance circuit for the inner coil 4 and the outer coil 5 in the induction heating apparatus of Embodiment 5 which concerns on this invention. 実施の形態5における共振回路と駆動回路6A、7Aの具体的な構成を示した回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing a specific configuration of a resonance circuit and drive circuits 6A and 7A in the fifth embodiment. 本発明に係る実施の形態6の誘導加熱装置における加熱領域部分の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the heating area | region part in the induction heating apparatus of Embodiment 6 which concerns on this invention. 実施の形態6の誘導加熱装置における内コイル4と外コイル5のための各駆動回路6A、7Aと共振回路の接続状態を示した回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing a connection state of drive circuits 6A and 7A for an inner coil 4 and an outer coil 5 and a resonance circuit in an induction heating device of a sixth embodiment. 実施の形態6における共振回路と駆動回路6A、7Aの具体的な構成を示した回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing a specific configuration of a resonance circuit and drive circuits 6A and 7A in the sixth embodiment. 本発明に係る実施の形態7の誘導加熱装置における加熱コイル、駆動回路、共振コンデンサなどの回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows circuit structures, such as a heating coil, a drive circuit, and a resonance capacitor, in the induction heating apparatus of Embodiment 7 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態8の誘導加熱装置における加熱コイル、駆動回路、共振コンデンサなどの回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows circuit structures, such as a heating coil, a drive circuit, and a resonance capacitor, in the induction heating apparatus of Embodiment 8 which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 大鍋、2 トッププレート、3 コイルベース、4 内コイル、5 外コイル、6 内コイルの駆動回路、7 外コイルの駆動回路、8 内コイルの共振コンデンサ、9 外コイルの共振コンデンサ、10 加熱コイル、11 ラジエントヒータ、12 冷却ファン、13 制御回路。   1 large pan, 2 top plate, 3 coil base, 4 inner coil, 5 outer coil, 6 inner coil drive circuit, 7 outer coil drive circuit, 8 inner coil resonance capacitor, 9 outer coil resonance capacitor, 10 heating coil , 11 Radiant heater, 12 cooling fan, 13 control circuit.

Claims (9)

被加熱物を載置するためのトッププレートと、
前記トッププレートの下方に配置され、実質的に同一中心軸を有して内側と外側に分割配置された複数の巻線を有する加熱コイルと、
前記加熱コイルの内側に配置された小径の巻線に高周波電流を流す第1の駆動回路と、
前記加熱コイルの外側に配置された大径の巻線に高周波電流を流す第2の駆動回路と、
前記小径および大径のそれぞれの巻線に流れる高周波電流を制御するための制御回路と、を備え、
前記加熱コイルの各巻線は、前記第1および第2の駆動回路により個別に通電状態が制御されるよう構成されており、
前記加熱コイルにおける内側の巻線の巻数が外側の巻線の巻数と等しいか、又は多くなるよう構成され、
前記加熱コイルにおいて、前記内側の巻線の占める面積が前記外側の巻線の占める面積より小さく、前記内側の巻線の巻密度が前記外側の巻線の巻密度と略等しくなるよう構成され、
前記加熱コイルにおける内側の巻線と外側の巻線による加熱領域の全体に被加熱物が載置された状態において、前記内側の巻線による共振周波数が前記外側の巻線による共振周波数より低くなるように構成され、そして
前記内側の巻線と前記外側の巻線が同一の周波数で駆動されるよう構成されて、
前記加熱コイルの内側に配置された小径の巻線と、前記加熱コイルの外側に配置された大径の巻線の両方を駆動するとき、前記内側の巻線に流れる電流が前記外側の巻線に流れる電流以下となるよう設定された誘導加熱装置。
A top plate for placing an object to be heated;
A heating coil that is disposed below the top plate and has a plurality of windings that have substantially the same central axis and are divided into an inner side and an outer side;
A first drive circuit for passing a high-frequency current through a small-diameter winding disposed inside the heating coil;
A second drive circuit for causing a high-frequency current to flow in a large-diameter winding disposed outside the heating coil;
A control circuit for controlling a high-frequency current flowing in each of the small-diameter and large-diameter windings, and
Wherein each winding of the heating coil, our Ri is configured to individually energized state is controlled by said first and second drive circuits,
The number of turns of the inner winding in the heating coil is equal to or greater than the number of turns of the outer winding,
In the heating coil, the area occupied by the inner winding is smaller than the area occupied by the outer winding, and the winding density of the inner winding is substantially equal to the winding density of the outer winding,
In a state where an object to be heated is placed on the entire heating region of the heating coil by the inner winding and the outer winding, the resonance frequency by the inner winding is lower than the resonance frequency by the outer winding. And configured as
The inner winding and the outer winding are configured to be driven at the same frequency,
Wherein the diameter of the winding arranged inside the heating coil, when said drive both large diameter of the winding disposed outside of the heating coil, the winding current is the outer flowing through the inside of the winding Induction heating device set to be equal to or less than the current flowing through
加熱コイルの内側の巻線と外側の巻線による加熱領域に対して被加熱物が載置された状態において、前記内側の巻線によるインピーダンスが前記外側の巻線によるインピーダンスと同等、又は大きくなるよう構成された請求項1に記載の誘導加熱装置。 In a state where the object to be heated is placed to the heating region by the inner winding and an outer winding of the heating coil, comprising impedance equal or greater due to the impedance due to said inner winding turns of the outer The induction heating apparatus according to claim 1 configured as described above. 加熱コイルにおいて、内側の巻線から被加熱物までの距離が、外側の巻線から被加熱物までの距離より長く設定されてインピーダンス調整が行われて構成された請求項2に記載の誘導加熱装置。 The induction heating according to claim 2 , wherein the heating coil is configured such that the distance from the inner winding to the object to be heated is set longer than the distance from the outer winding to the object to be heated, and impedance adjustment is performed. apparatus. 加熱コイルにおける内側の巻線に高周波電流を流す第1の駆動回路と外側の巻線に高周波電流を流す第2の駆動回路のそれぞれが、複数のスイッチング素子を有するフルブリッジ回路で構成された請求項1乃至のいずれか一項に記載の誘導加熱装置。 Each of the first drive circuit for flowing a high-frequency current through the inner winding of the heating coil and the second drive circuit for flowing a high-frequency current through the outer winding are configured by a full bridge circuit having a plurality of switching elements. Item 4. The induction heating device according to any one of Items 1 to 3 . 加熱コイルにおける内側の巻線に高周波電流を流す第1の駆動回路が2つのスイッチング素子を直列接続した第1の直列体と2つのスイッチング素子を直列接続した第3の直列体とを有する第1のフルブリッジ回路で構成され、前記加熱コイルにおける外側の巻線に高周波電流を流す前記第2の駆動回路が2つのスイッチング素子を直列接続した第2の直列体と前記第3の直列体と有する第2のフルブリッジ回路で構成された請求項1乃至のいずれか一項に記載の誘導加熱装置。 A first drive circuit for supplying a high-frequency current to an inner winding of a heating coil has a first series body in which two switching elements are connected in series and a third series body in which two switching elements are connected in series. And the second drive circuit for supplying a high-frequency current to the outer winding of the heating coil includes a second series body in which two switching elements are connected in series and the third series body. The induction heating device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the induction heating device includes a second full bridge circuit. 加熱コイルにおける内側の巻線に高周波電流を流す第1の駆動回路が2つのスイッチング素子を直列接続した第1の直列体と2つのスイッチング素子を直列接続した第3の直列体とを有する第1のフルブリッジ回路で構成され、前記加熱コイルにおける外側の巻線に高周波電流を流す第2の駆動回路が2つのスイッチング素子を直列接続した第2の直列体と前記第3の直列体と有する第2のフルブリッジ回路で構成されるとともに、
前記内側の巻線とともに共振回路を構成するコンデンサと、前記外側の巻線とともに共振回路を構成するコンデンサが共用された請求項1乃至のいずれか一項に記載の誘導加熱装置。
A first drive circuit for supplying a high-frequency current to an inner winding of a heating coil has a first series body in which two switching elements are connected in series and a third series body in which two switching elements are connected in series. And a second driving circuit for supplying a high-frequency current to an outer winding of the heating coil includes a second series body in which two switching elements are connected in series and the third series body. It is composed of two full bridge circuits,
The induction heating apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein a capacitor that forms a resonance circuit together with the inner winding and a capacitor that forms a resonance circuit together with the outer winding are shared.
加熱コイルにおける内側の巻線に高周波電流を流す第1の駆動回路と外側の巻線に高周波電流を流す第2の駆動回路のそれぞれが、複数のスイッチング素子を有するハーフブリッジ回路で構成された請求項1乃至のいずれか一項に記載の誘導加熱装置。 Each of the first drive circuit for flowing a high-frequency current through the inner winding of the heating coil and the second drive circuit for flowing a high-frequency current through the outer winding are configured by a half bridge circuit having a plurality of switching elements. Item 4. The induction heating device according to any one of Items 1 to 3 . 加熱コイルにおける内側の巻線に高周波電流を流す第1の駆動回路が2つのスイッチング素子を直列接続した直列体と第1のスイッチング素子とを有する第1のハーフブリッジ回路で構成され、前記加熱コイルにおける外側の巻線に高周波電流を流す第2の駆動回路が前記直列体と第2のスイッチング素子とを有する第2のハーフブリッジ回路で構成された請求項1乃至のいずれか一項に記載の誘導加熱装置。 A first driving circuit for supplying a high-frequency current to an inner winding of the heating coil is constituted by a first half bridge circuit having a series body in which two switching elements are connected in series and a first switching element, and the heating coil according to a second any one of claims 1 to 3 composed of a second half-bridge circuit driving circuit and a said series body and the second switching element flowing a high frequency current to the outside of the winding in Induction heating device. 加熱コイルにおける内側の巻線による加熱領域のみに被加熱物が載置されたことを検知した場合、前記内側の巻線のみが駆動されるよう構成された請求項1乃至のいずれか一項に記載の誘導加熱装置。 If the object to be heated only in the heating region by the inside of the winding in the heating coil is detected that has been placed, any one of claims 1 to 3 only the inner winding is adapted to be driven The induction heating device described in 1.
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