(57)【要約】【課題】共振コンデンサを加熱コイルの近くに配置しながら、加熱コイルの熱の影響を受けにくくする高周波誘導加熱装置の提供。【解決手段】加熱装置本体１と電源装置２とを別々の場所に設置し、加熱装置本体と電源装置内では、共振コンデンサ５と加熱コイル６からなる共振回路７をインバータ電源４に接続してあり、電源装置にはインバータ電源を有し、加熱装置本体には、加熱コイルの周囲がケース１５で覆われた磁束発生ユニット１３を、発熱板８の上方又は下方に配置してある高周波誘導加熱装置において、共振コンデンサを磁束発生ユニットに備え、ケース内では、加熱コイルと共振コンデンサを仕切板で上下に仕切り、加熱コイルを共振コンデンサよりも発熱板の近くに配置し、冷却用気体の出入口となる複数の抜穴１９を、仕切板の全面のうち共振コンデンサに対面する領域以外、又はケース側面の少なくとも一方に設ける。【選択図】　　　図１
2004014233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱装置本体（１）と電源装置（２）とを別々の場所に設置し、加熱装置本体（１）と電源装置（２）内では、共振コンデンサ（５）と加熱コイル（６）からなる共振回路（７）をインバータ電源（４）に接続してあり、電源装置（２）にはインバータ電源（４）を有し、加熱装置本体（１）には、加熱コイル（６）の周囲がケース（１５）で覆われた磁束発生ユニット（１３）を、発熱板（８）の上方又は下方に配置してある高周波誘導加熱装置において、
共振コンデンサ（５）を磁束発生ユニット（１３）に備え、ケース（１５）内では、加熱コイル（６）と共振コンデンサ（５）との間を仕切板（１７）で上下に仕切ると共に、加熱コイル（６）を共振コンデンサ（５）よりも発熱板（８）の近くに配置し、加熱コイル風冷用の出入口となる複数の抜穴（１９）を、仕切板（１７）の全面のうち共振コンデンサ（５）に対面する領域以外、又はケース側面の少なくとも一方に設けることを特徴とする高周波誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置と加熱装置本体を別々の箇所に設置した高周波誘導加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高周波誘導加熱装置には図１０に示すように、電源装置９１と加熱装置本体９２を別々に設置し、電源装置９１にはインバータ電源９３と共振コンデンサ９４を内蔵し、加熱装置本体９２には加熱コイル９５の周囲をケースで覆った磁束発生ユニット９６の下方に発熱板９７を配置し、共振コンデンサ９４と加熱コイル９５とで共振回路を形成したものがある。なお、図面ではケースを省略してある。
【０００３】
電源装置を加熱装置本体とは別々の場所に設置するのは、発熱板上で被加熱物（例えばハンバーグやギョーザ等）を加熱すると汁が垂れたり水蒸気が出たりするし、汚れた発熱板を水で洗う等するので、発熱板の上側や下側に電源装置を配置すると、電源装置が故障しやすく、また、感電する危険性があり、好ましくないためである。
【０００４】
また、共振コンデンサを加熱コイルから遠ざけて電源装置に配置した理由は次の通りである。共振コンデンサは、加熱コイルに比べ耐熱温度が低いものを用いている。また、加熱コイルに電流が流れると加熱コイルの近くが高温となる。従って、仮に共振コンデンサを加熱コイルの近くに配置すると、共振コンデンサが焼損する等して性能を発揮できなくなる。それ故に、電源装置に共振コンデンサを内蔵したのである。
【０００５】
ところで、共振コンデンサと加熱コイルとの接続電線の対地電位ｅ２は、インバータ電源の出力端子の対地電位ｅ１に共振コンデンサの両端電圧を重畳した値となり、インバータ電源の出力端子の対地電位よりも高くなる。それ故、インバータ電源と共振コンデンサとの接続電線が低圧絶縁電線であっても、共振コンデンサと加熱コイルとの接続電線には高圧絶縁電線が使用されることがある。
【０００６】
ところが、前述したように共振コンデンサと加熱コイルが別々の装置に内蔵されていることから、共振コンデンサと加熱コイルとの接続電線は比較的長く、この接続電線に高圧絶縁電線を用いると、長さに比例して生産コストが高くなる。このような理由から加熱コイルと共振コンデンサとの距離は近い方が望ましい。但し、共振コンデンサと加熱コイルを近づけるべく共振コンデンサを加熱装置本体の磁束発生ユニットのケース内に組み込むと、共振コンデンサが加熱コイルの熱の影響を受けやすくなることから、共振コンデンサを加熱コンデンサと断熱するか、充分に冷却できる構造にする必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情を考慮して開発されたもので、その目的は、共振コンデンサを加熱コイルの近くに配置しながら、加熱コイルの熱の影響を受けにくくすることである。
【０００８】
なお、図１０で示した回路での共振コンデンサと加熱コイルを接続する電線の対地電位ｅ２（実測での実効値が約１０００Ｖ）は、インバータ出力端子の対地電位ｅ１（実測での実効値が約１７０Ｖ）に共振コンデンサの端子間電圧（計算上の実効値８９４．４Ｖ）を重畳した値となり、６００Ｖを超える。従って、共振コンデンサと加熱コイルとの接続電線は高圧絶縁電線が用いられる。計算方法を以下に簡単に記す。加熱コイルの端子間電圧はＶＬ＝Ｉ（Ｒ＋ｊωＬ）、共振コンデンサの端子間電圧はＶＣ＝Ｉ／ｊωＣとなる。ここでＲ：誘導加熱等価抵抗分（回路にはでてこない）、Ｌ：加熱コイルインダクタンス、Ｃ：共振コンデンサ容量である。
ＶＬ＝１００（２＋ｊ×２π×１７．７９４×１０３×８０×１０−６）［Ｖ］
│ＶＬ│＝９１６．５［Ｖ］
ＶＣ＝１００／（ｊ×２π×１７．７９４×１０３×１×１０−６）
＝−ｊ８９４．４［Ｖ］
│ＶＣ│＝８９４．４［Ｖ］
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加熱装置本体と電源装置とを別々の場所に設置し、加熱装置本体と電源装置内では、共振コンデンサと加熱コイルからなる共振回路をインバータ電源に接続してあり、電源装置にはインバータ電源を有し、加熱装置本体には、加熱コイルの周囲がケースで覆われた磁束発生ユニットを、発熱板の上方又は下方に配置してある高周波誘導加熱装置において、共振コンデンサを磁束発生ユニットに備え、ケース内では、加熱コイルと共振コンデンサとの間を仕切板で上下に仕切ると共に、加熱コイルを共振コンデンサよりも発熱板の近くに配置し、加熱コイル風冷用の出入口となる複数の抜穴を、仕切板の全面のうち共振コンデンサに対面する領域以外、又はケース側面の少なくとも一方に設けることを特徴とする。
【００１０】
「加熱コイルを共振コンデンサよりも発熱板の近くに配置し」とは、発熱板、加熱コイル、仕切板、共振コンデンサの順に上から下に向かって、又は下から上に向かって並ぶことを意味し、発熱板に対する磁束発生ユニットの上下関係に基づいて、その並び方が決まる。
【００１１】
「加熱コイル風冷用の出入口となる複数の抜穴を、仕切板の全面のうち共振コンデンサに対面する領域以外、又はケース側面の少なくとも一方に設ける」とは、入口と出口の双方を仕切板側に設ける場合と、ケース側面に設ける場合だけでなく、仕切板とケース側面に入口と出口を別々に設ける場合も含まれる。
【００１２】
共振コンデンサを用いて共振回路を形成したのは、回路インピーダンスを下げて加熱コイルに大電流を流して加熱エネルギーを大きくするためであり、加熱コイルと共振コンデンサで決まる共振周波数付近でインバータ電源を運転する。
【００１３】
磁気シールド材を加熱コイルと仕切板の間に介在すれば、加熱コイルから発生する漏れ磁束を防止して発熱板を効率よく加熱でき、加熱効率が向上する。
【００１４】
風冷であるので、抜穴にダクトを挿入して送風機によって風を送れば、加熱コイルが強制的に冷却されて、共振コンデンサが加熱コイルの熱の影響を受けにくくなる。
【００１５】
なお、加熱装置本体の近くで仕事をする作業者の安全を考慮すると、インバータ電源と共振回路の接続電線の電圧を低電圧にすることが望ましい。また、同じ理由から、共振回路は共振コンデンサと加熱コイルを交互に直列接続して、各素子の端子間電圧を打ち消しあって、共振コンデンサと加熱コイルの接続電線の電圧を低電圧にすることが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の高周波誘導加熱装置は図５又は図７に示すように、装置としては加熱装置本体１と電源装置２とからなる。また、電気回路としては図７に示すように、三相交流電圧電源３にインバータ電源４を接続し、共振コンデンサ５と加熱コイル６とからなる共振回路７をインバータ電源４に接続したもので、加熱コイル６の下方に金属板からなる発熱板８を配置し、加熱コイル６から発生する交番磁束によって発熱板８が誘導加熱され、発熱板８上の被加熱物Ｗ（図６参照）を調理する。
【００１７】
加熱装置本体１は図５又は図６に示すように、フレーム９に搬送コンベヤ１０を支持し、搬送コンベヤ１０の上部をトンネル状の調理室１１内に通過させ、調理室１１内では、搬送コンベヤ１０の上部の下方にはドリップパン１２を着脱可能に設け、搬送コンベヤ１０の上部に載せた被加熱物Ｗから垂れるドリップを、ドリップパン１２で受ける。また、調理室１１の上には、共振回路７が内蔵された磁束発生ユニット１３を有し、磁束発生ユニット１３には送風機ｆがダクトｄを介して接続してあり、磁束発生ユニット内部の熱を強制的に外部に排出する。
【００１８】
搬送コンベヤ１０はキャタピラ型であって、多数の発熱板８を搬送方向に並列しその側方のチェーン１４によって屈曲可能に且つ全体として環状に連結し、チェーン１４を図示しない前後のスプロケットに巻き掛けてある。
【００１９】
磁束発生ユニット１３の第一例は図１又は図４に示すように、上下に貫通する角筒状のケース１５の底を磁束透過板１６で塞ぐと共に、ケース１５の天井を開放口とし、ケース１５の高さ中間部に仕切板１７を設け、仕切板１７でケースの内部空間を上下に仕切ってある。上側空間となる仕切板１７の上には共振コンデンサ５を載せ、下側空間となる磁束透過板１６の上には加熱コイル６を載せ、板状の磁気シールド材（フェライト）１８を加熱コイル６と仕切板１７との双方から離して支持してある。仕切板１７には加熱コイル風冷用の出入口となる抜穴１９を複数あけ、入口用抜穴１９にはダクトｄの末端部（導入管２０）を接続して送風機ｆから風を送り込み、加熱コイル６の熱を出口用抜穴１９からケース外に上向きに放出する。なお、磁気シールド材１８及び仕切板１７の取付には、ブラケット（図示省略）を利用する。
【００２０】
仕切板１７は、加熱コイル６の熱を共振コンデンサ５に伝わり難くする役割だけでも良いが、磁気シールドの役割も兼ねても良く、この場合は、誘導加熱されにくい金属、例えばアルミや銅を用いる。また、仕切板１７にあける抜穴１９の位置は、加熱コイル風冷用の入口、出口の双方とも共振コンデンサ５に対面する領域以外（真下以外）であることが望まれ、さらに理想的には、加熱コイル６に対面する領域（真上）であって且つ磁気シールド材１８に対面する領域以外（真上以外）であり、その配置によって加熱コイル６の冷却効率を高めてある。具体的には、出口となる抜穴１９は仕切板１７の外側に、入口となる抜穴１９は仕切板１７の内側にそれぞれ設けてある。なお、仕切板１７の上に載せる共振コンデンサ５は、ダクトｄから離すことによって熱の影響を受け難くしてある。
【００２１】
磁気シールド材１８は、加熱コイル６から発生する漏れ磁束を防止すると共に、加熱コイル６から浮かせて支持することによって風が通りやすくしてある。磁気シールド材１８の配置は、導入管２０から吹き出る風を塞ぐことのないように導入管２０の真下を避け、しかも、加熱コイル６から発生する交番磁束を発熱板８に効率良く向かわせる配置とする。
【００２２】
磁束発生ユニットの第二例は図２に示すように、ケース１５の側面に出口用抜穴１９を設け、出口用抜穴１９にダクトｄを接続して、加熱装置本体１とは別の場所に加熱コイル６の熱を放出してある。また、ケース１５の天井を蓋２１で覆い、その蓋２１には加熱コイル冷却用の入口となる抜穴１９だけでなく、共振コンデンサ風冷用の入口となる抜穴２２もあけ、コンデンサ風冷用の入口となる抜穴２２にも導入管２３を接続し、共振コンデンサ５の熱をケースの側面の出口となる抜穴２２から大気に放出してある。
【００２３】
磁束発生ユニットの第三例は図３に示すように、天井と底が塞がれたケース内で風を横向きに流すべく、出入口となる抜穴１９、２２をケースの側面に設け、各抜穴１９，２２にそれぞれダクトｄを接続したものである。
【００２４】
電源装置２は、加熱装置本体１の運転条件の設定をする制御手段と、インバータ電源４を備えるものである。なお、加熱装置本体１の運転条件の設定とは、共振回路７への通電のＯＮ・ＯＦＦ、加熱条件（例えば通電時間）の設定、搬送コンベヤ１０の運転・停止・送り速度等の操作を行う設定のことである。インバータ電源４には、出力周波数：１ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ、加熱容量：５ｋＷ以上、出力電圧：０〜６００Ｖｒ．ｍ．ｓ．、出力電流：２５Ａｒ．ｍ．ｓ．以上のものを用いる。なお、インバータ電源４への入力電源として使用する三相電源は、現実的には１相接地系の２００Ｖか、中性点接地系の４００Ｖであるので、インバータ電源４の出力端子の対地電位ｅ１を２００Ｖ〜４００Ｖに容易に設定可能であり、対地電位ｅ１に加熱コイル６や共振コンデンサ５の両端電圧を重畳した電位ｅ２を６００Ｖ以下にすることも容易にできる。
【００２５】
インバータ電源４と共振回路７を繋ぐ接続電線は、高周波で電位が振れるためラジオノイズがでる。従って、この接続電線は、機械的な保護とラジオノイズ対策を兼ねて、設置された金属管（図示省略）に挿入して電磁シールドすることが望ましい。そして、インバータ電源４の出力電圧が低圧（６００Ｖ以下）なので、インバータ電源４と共振回路７を繋ぐ接続電線には低圧絶縁電線を用いることができ、低圧絶縁電線は可撓性が高いことから、設置された金属管が曲がっていても中に挿入する作業が容易となる。
【００２６】
共振回路７は図７から図９に示してあり、共振コンデンサ５と加熱コイル６を交互に直列接続した直列回路又は並列回路である。そして、共振回路７は、共振周波数をインバータ電源４の出力周波数とほぼ等しいものとする（図面上、１７．７９４ｋＨｚ）。
【００２７】
共振回路７の第一例は図７に示すように直列回路で、静電容量がほぼ等しい共振コンデンサ５とインダクタンスがほぼ等しい加熱コイル６を交互に直列に接続して加熱コイル６と共振コンデンサ５の両端電圧を打ち消し合い、入力端子の両側の素子に共振コンデンサ５をそれぞれ配置してある。
【００２８】
また、加熱コイル６と共振コンデンサ５との接続電線に低圧絶縁電線を用い、加熱コイル６及び共振コンデンサ５の端子間電圧が低圧となるように、加熱コイル６にはインダクタンスの小さなものを用い、共振コンデンサ５には容量の大きなものを用いる。
【００２９】
共振回路７の第二例は図８に示すように、第一例の等価回路であって、第一例における二つの加熱コイル６，６間に共振コンデンサ５を介在した直列回路部分を、インダクタンスが大きな加熱コイル６と容量が小さな共振コンデンサ５を交互に直列接続したものを並列した回路で形成したことを特徴とする。
【００３０】
共振回路７の第三例は図９に示すように、第一例の等価回路であって、加熱コイル６と共振コンデンサ５の個数を増やすと共に、加熱コイル６にはインダクタンスが小さいものを、共振コンデンサ５には静電容量が大きいものを用い、入力端子の片側の素子には共振コンデンサ５を、もう片方の素子には加熱コイル６を配置したものである。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、ケース内に加熱コイルと共振コンデンサを収容してあるが、共振コンデンサと加熱コイルとの間を仕切板で上下に仕切ることによって、加熱コイルから発生する熱の影響を共振コンデンサが受けにくくなる。しかも、仕切板には共振コンデンサに対面する領域以外、又はケースの側面の少なくとも一方に、加熱コイル風冷用の出入口となる抜穴をあけてあるので、入口から風を送れば、加熱コイルから発生する熱が出口からケース外に強制的に放出されることから、共振コンデンサが熱の影響を一段と受けにくくなる。従って、加熱コイルに比べて耐熱温度が低い共振コンデンサであっても、その性能を充分に発揮でき、加熱コイルに大電流を流すことができる。なお、インバータ電源に出力電圧が６００Ｖ以下のものを用い、インバータ電源と共振回路を絶縁電線で接続してある場合は、別々の場所に設置してある電源装置と加熱装置本体を繋ぐ絶縁電線の電圧が、低電圧となるので、加熱装置本体を使用する作業者の安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁束発生ユニットの第一例を示す説明図である。
【図２】磁束発生ユニットの第二例を示す説明図である。
【図３】磁束発生ユニットの第三例を示す説明図である。
【図４】（イ）（ロ）（ハ）（ニ）（ホ）（ヘ）磁束発生ユニットの第一例を示す正面図、Ｂ−Ｂ線断面図、右側面図、Ａ−Ａ線断面図、下面図、Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ線断面図である。
【図５】本発明の高周波誘導加熱装置の全体像を示す概略図である。
【図６】図５のＧ−Ｇ線断面図である。
【図７】共振回路の第一例を示す説明図である。
【図８】共振回路の第二例を示す説明図である。
【図９】共振回路の第三例を示す説明図である。
【図１０】従来の高周波誘導加熱装置を回路的に示した説明図である。
【符号の説明】
１　加熱装置本体
２　電源装置
４　インバータ電源
５　共振コンデンサ
６　加熱コイル
７　共振回路
８　発熱板
１３　磁束発生ユニット
１５　ケース
１７　仕切板
１９　抜穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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