(57)【要約】 【課題】  簡単な構成で異なる周波数の交流電力を供給可能な電力供給装置を備えた誘導加熱装置を提供する。【解決手段】  コンバータ３１１で交流電圧値ｅを設定入力に対応した直流電圧値の直流電力に変換する。インバータ３１２で周波電力制御回路部３３０の制御により、前記の直流電力を設定入力に対応した周波比率（デューティ）で交互に低周波と高周波を出力する２周波交流電力に変換する。共振インピーダンスを発振回路部３１０の出力インピーダンスに対応させた条件のタップ３２１Ｃを有した整合変圧器３２１に２周波交流電力を供給し、低周波直列共振回路３２５または高周波直列共振回路３２６で直列共振させて誘導加熱コイル２００にて被加熱物２０１を誘導加熱させる。１つの発振回路部３１０により１つの誘導加熱コイル２００で被加熱物２０１を２周波による共振にて効率よく誘導加熱できる。【選択図】 図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導負荷に異なる周波数の電力を供給して作用させる電力供給装置であって、
異なる周波数の交流電力を出力する発振回路部と、
前記異なる周波数に対応し前記誘導負荷とにより共振回路を複数構成する整合回路部と、
前記整合回路部のいずれかの共振回路に前記発振回路部から供給される交流電力の周波数を、所定の共振周波数で供給する状態に制御する制御回路部と、
を具備したことを特徴とした電力供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力供給装置であって、
前記整合回路部は、複数の負荷共振インピーダンスを略同一の発振器出力インピーダンスに変換する変圧器を備えた
ことを特徴とした電力供給装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電力供給装置であって、
前記変圧器は、前記発振回路部に接続され交流電力が供給される１次巻線と、複数の異なる負荷共振インピーダンスを略同一の発振器出力インピーダンスに変換させるタップを有した２次巻線とを備えた
ことを特徴とした電力供給装置。
【請求項４】
請求項２に記載の電力供給装置であって、
前記変圧器は、負荷共振インピーダンスを発振器出力インピーダンスに変換させる共振回路毎に複数設けられた
ことを特徴とした電力供給装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電力供給装置であって、
前記制御回路部は、前記発振回路部から出力させる交流電力の周波数を、前記誘導負荷を作用させる状態に対応して切り替える周波電力比率制御回路部を備えた
ことを特徴とした電力供給装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電力供給装置であって、
前記周波電力比率制御回路部は、入力手段の入力操作にて設定された前記誘導負荷を作用させる状態に関する設定入力信号に基づいて前記発振回路部から出力させる交流電力の周波数を設定する
ことを特徴とした電力供給装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の電力供給装置であって、
前記周波電力制御回路部は、前記発振回路部から出力される低周波の出力周波数がインピーダンスの周波数特性で所定の直列共振周波数となる状態に発振回路部の発信周波数を制御させる低周波同期回路部と、前記発振回路部から出力させる高周波の出力周波数が所定のインピーダンスの周波数特性で所定の直列共振周波数となる状態に発振回路部の発信周波数を制御させる高周波同期回路部と、低周波および高周波を切り替える周波数電力制御回路と、を備えた
ことを特徴とした電力供給装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電力供給装置であって、
前記制御回路部は、前記発振回路部から出力させる交流電力の周波数を、周期単位で切替制御する周波電力比率制御回路部を備えた
ことを特徴とした電力供給装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電力供給装置であって、
前記周波電力比率制御回路部は、入力手段の入力操作にて設定された前記誘導負荷を作用させる状態に関する設定入力信号に基づいて、切り替えるそれぞれ周波数の時間配分を変更可能である
ことを特徴とした電力供給装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の電力供給装置であって、
前記制御回路部は、前記共振回路に流れる周波電流に基づいて前記発振回路部から出力する交流電力の周波数を制御する
ことを特徴とした電力供給装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電力供給装置であって、
前記制御回路部は、
前記発振回路部から供給される交流電力の周波数毎に対応して設けられた同期制御回路部と、
前記発振回路部から所定の周波数に対して交流電力を供給しない休止期間に移行する際に前記所定の周波数に関する周期情報を記憶する記憶手段と、を備え、
前記所定の周波数に対して交流電力を供給する動作期間に移行する際に前記記憶手段に記憶された同期情報に基づいて前記同期制御回路部にて同期制御をする
ことを特徴とした電力供給装置。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の電力供給装置であって、
前記制御回路部は、前記発振回路部から出力させる交流電力の出力を変更する出力制御回路部を備えた
ことを特徴とした電力供給装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電力供給装置であって、
前記発振回路部は、交流電力を所定の直流電力に変換する順変換回路部と、この順変換回路部にて変換した直流電力を所定の交流電力に変換する逆変換回路部とを備え、
前記出力制御回路部は、順変換回路部から出力する直流電力の出力値をフィードバック制御する
ことを特徴とした電力供給装置。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の電力供給装置であって、
前記発振回路部は、直流電力を電圧方形波の交流電力に変換する逆変換回路部を備えた
ことを特徴とした電力供給装置。
【請求項１５】
請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の電力供給装置と、
この電力供給装置から供給される異なる周波数の電力により被加熱物を誘導加熱する誘導加熱コイルと、
を具備したことを特徴とした誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる周波数の電力を供給する電力供給装置および誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、誘導電動機や誘導加熱装置などの１つの誘導負荷の出力を制御するにあたり、負荷に供給する交流電力の周波数を変更可能とした電力供給装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この特許文献１に記載のものは、高周波を供給する第１の変換器と、中周波を供給する第２の変換器とを、１つの誘導コイルに並列に接続している。すなわち、高周波を供給する第１の変換器を直列共振回路として、誘導コイルの無効電力を直列補償するコンデンサにて、中周波を供給する第２の変換器からの中周波の帰還を低減させている。また、第２の変換器に並列にコンデンサを接続して誘導コイルの無効電力を補償させるとともに、第２の変換器と、第１の変換器および第２の変換器の共通接点との間に、高周波の帰還を抑制させるリアクトルおよびこのリアクトルの無効電力を補償する追加補償のコンデンサの直列回路を直列に接続している。
【０００４】
【特許文献１】特許第３１５０９６８号公報（第２頁右欄−第３頁右欄、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のものでは、高周波を供給する第１の変換器と、中周波を供給する第２の変換器の２つの異なる周波数を供給する電源すなわち変換器が必要であり、構造の簡略化が望まれる。また、同時に動作する異なる周波数を供給する変換器間の相互干渉などにより、装置設計が困難である。すなわち、高周波側の変換器の周波数同期回路が低周波の交流リップルの影響を受けて周波数のばらつき、すなわち同期不安定が発生し易い。この相互干渉による影響を軽減するために、上述したようにそれぞれの整合回路にフィルタ回路を追加する必要があり、さらには両周波数ができるだけ離れるように設定することも要求される。このように、回路構成が複雑となり、装置が大型化し、製造性の向上および装置コストの低減が図れないとともに、周波数の設定に制限が多く、汎用性が乏しいなどの問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点などに鑑みて、簡単な構成で異なる周波数の交流電力を供給可能な電力供給装置および誘導加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、誘導負荷に異なる周波数の電力を供給して作用させる電力供給装置であって、異なる周波数の交流電力を出力する発振回路部と、前記異なる周波数に対応し前記誘導負荷とにより共振回路を複数構成する整合回路部と、前記整合回路部のいずれかの共振回路に前記発振回路部から供給される交流電力の周波数を、所定の共振周波数で供給する状態に制御する制御回路部と、を具備したことを特徴とした電力供給装置である。
【０００８】
この発明では、制御回路部により、発振回路部から出力される交流電力の異なる周波数に対応して誘導負荷とにより複数構成される整合回路部の共振回路が共振する所定の共振周波数となる状態で発振回路部から異なる周波数の交流電力を出力させる制御をする。このことにより、１つの発振回路部で異なる２つの周波数により１つの誘導負荷を作用させることが可能で、構成が簡略化する。また、異なる周波数に対応して複数の発振回路部を設ける必要が無く、発振回路部間の相互干渉が生じることがなく、装置設計が容易で、構成が簡略化し、製造性の向上およびコストの低減が容易に図れる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電力供給装置であって、前記整合回路部は、複数の負荷共振インピーダンスを略同一の発振器出力インピーダンスに変換する変圧器を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この発明では、複数の共振回路の負荷共振インピーダンスと略同一の発振器出力インピーダンスに変換する変圧器を整合回路部に設ける。このことにより、異なる周波数で誘導負荷に最大電力が容易に供給され、誘導負荷の効率的な作用が容易に得られる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電力供給装置であって、前記変圧器は、前記発振回路部に接続され交流電力が供給される１次巻線と、複数の異なる負荷共振インピーダンスを略同一の発振器出力インピーダンスに変換させるタップを有した２次巻線とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
この発明では、変圧器として、１次巻線が発振回路部に接続され交流電力が供給され、２次巻線に負荷共振インピーダンスを略同一の発振器出力インピーダンスに変換させるタップを設けた構成とする。このことにより、異なる周波数で誘導負荷に最大電力を供給して効率よく作用させる構成が容易に得られる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の電力供給装置であって、前記変圧器は、負荷共振インピーダンスを発振器出力インピーダンスに変換させる共振回路毎に複数設けられたことを特徴とする。
【００１４】
この発明では、整合回路部の負荷共振インピーダンス毎に略同等の発振器出力インピーダンスの変圧器を複数設ける。このことにより、共振周波数以外の周波電流は流れず、変圧器の構成がそれぞれ簡略化し、コストの低減が容易に図れる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記制御回路部は、前記発振回路部から出力させる交流電力の周波数を、前記誘導負荷を作用させる状態に対応して切り替える周波電力比率制御回路部を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この発明では、制御回路部の周波電力比率制御回路部により、発振回路部から出力させる交流電力の周波数を、誘導負荷を作用させる状態に対応して切り替え制御する。このことにより、負荷対象に応じて周波数の同期が容易に採れ、異なる周波数での効率的な共振が得られ、効率的な誘導負荷の作用が得られる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の電力供給装置であって、前記周波電力比率制御回路部は、入力手段の入力操作にて設定された前記誘導負荷を作用させる状態に関する設定入力信号に基づいて前記発振回路部から出力させる交流電力の周波数を設定することを特徴とする。
【００１８】
この発明では、入力手段の入力操作により誘導負荷を作用させる状態が設定されると、この状態に関する設定入力信号に基づいて周波電力比率制御回路部が発振回路部から出力させる交流電力の周波数を設定する。このことにより、負荷対象に応じて出力させる交流電力の周波数を適宜設定可能となり、汎用性が向上する。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項５または請求項６に記載の電力供給装置であって、前記周波電力制御回路部は、前記発振回路部から出力される低周波の出力周波数がインピーダンスの周波数特性で所定の直列共振周波数となる状態に発振回路部の発信周波数を制御させる低周波同期回路部と、前記発振回路部から出力させる高周波の出力周波数が所定のインピーダンスの周波数特性で所定の直列共振周波数となる状態に発振回路部の発信周波数を制御させる高周波同期回路部と、低周波および高周波を切り替える周波数電力制御回路と、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
この発明では、周波数電力制御回路にて低周波および高周波を適宜切り替え、低周波同期回路部および高周波同期回路部で発振回路部から出力される出力周波数がインピーダンスの周波数特性で所定の直列共振周波数となる状態に発振回路部の発信周波数を制御する。このため、簡単な構成で、周波数電力制御回路にて異なる周波数を容易に切り替えることができ、低周波同期回路部および高周波制御回路部で異なる周波数を容易に同期させることができる。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電力供給装置であって、前記制御回路部は、前記発振回路部から出力させる交流電力の周波数を、周期単位で切替制御する周波電力比率制御回路部を備えたことを特徴とする。
【００２２】
この発明では、周波電力比率制御回路部により発振回路部から出力する交流電力の周波数を周期単位で切替制御する。このことにより、１周期内で周波数が切替制御されて周期の繰り返しで誘導負荷が適宜作用するので、高速切替制御により良好な誘導負荷の作用が得られる。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の電力供給装置であって、前記周波電力比率制御回路部は、入力手段の入力操作にて設定された前記誘導負荷を作用させる状態に関する設定入力信号に基づいて、切り替えるそれぞれ周波数の時間配分を変更可能であることを特徴とする。
【００２４】
この発明では、入力手段の入力操作により誘導負荷を作用させる状態が設定されると、この状態に関する設定入力信号に基づいて周波電力比率制御回路部が切り替えるそれぞれの周波数の時間配分を変更する。このことにより、誘導負荷の周波数に対応する作用状態が変更可能となり、汎用性が向上する。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の電力供給装置であって、前記制御回路部は、前記共振回路に流れる周波電流に基づいて前記発振回路部から出力する交流電力の周波数を制御することを特徴とする。
【００２６】
この発明では、制御回路部により、共振回路にそれぞれ流れる周波電流に基づいて、発振回路部から出力する交流電力の周波数を制御する。このことにより、異なる周波数での効率的な直列共振が容易に得られる。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の電力供給装置であって、前記制御回路部は、前記発振回路部から供給される交流電力の周波数毎に対応して設けられた同期制御回路部と、前記発振回路部から所定の周波数に対して交流電力を供給しない休止期間に移行する際に前記所定の周波数に関する周期情報を記憶する記憶手段と、を備え、前記所定の周波数に対して交流電力を供給する動作期間に移行する際に前記記憶手段に記憶された同期情報に基づいて前記同期制御回路部にて同期制御をすることを特徴とする。
【００２８】
この発明では、発振回路部から所定の周波数に対して交流電力供給しない休止期間に移行する際に所定の周波数に関する同期情報を記憶手段に記憶し、所定の周波数に対して交流電力を供給する動作期間に移行する際に記憶手段に記憶された同期情報に基づいて同期制御回路部にて同期制御をする。このことにより、異なる周波数の高速な切替制御が容易に得られ、誘導負荷の異なる周波数に対応する良好な作用が容易に得られる。
【００２９】
請求項１２に記載の発明は、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の電力供給装置であって、前記制御回路部は、前記発振回路部から出力させる交流電力の出力を変更する出力制御回路部を備えたことを特徴とする。
【００３０】
この発明では、制御回路部の出力制御回路部により、発振回路部から出力させる交流電力の出力を適宜変更させる。このことにより、例えば誘導負荷として誘導加熱コイルを用いて異なる周波数で被加熱物を誘導加熱させる際の被加熱物の形状などに対応した加熱条件に設定することが可能となるなど、誘導負荷の作用状態が変更可能となり、汎用性が向上する。
【００３１】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の電力供給装置であって、前記発振回路部は、交流電力を所定の直流電力に変換する順変換回路部と、この順変換回路部にて変換した直流電力を所定の交流電力に変換する逆変換回路部とを備え、前記出力制御回路部は、順変換回路部から出力する直流電力の出力値をフィードバック制御することを特徴とする。
【００３２】
この発明では、逆変換回路部にて交流電力に変換する直流電力を交流電力から変換する発振回路部の順変換回路部から出力する直流電力の出力を、出力制御回路部にてフィードバック制御することで発振回路部から出力する交流電力の出力を変更制御する。このことにより、簡単な構成で容易に交流電力の出力が変更される。
【００３３】
請求項１４に記載の発明は、請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の電力供給装置であって、前記発振回路部は、直流電力を電圧方形波の交流電力に変換する逆変換回路部を備えたことを特徴とする。
【００３４】
この発明では、発振回路部の逆変換回路部として、直流電力を電圧方形波の交流電力に変換する電圧形とする。このことにより、異なる周波数の交流電力を高速に切替出力させることが容易に得られ、効率的な誘導負荷の作用が得られる。
【００３５】
請求項１５に記載の発明は、請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の電力供給装置と、この電力供給装置から供給される異なる周波数の電力により被加熱物を誘導加熱する誘導加熱コイルと、を具備したことを特徴とした誘導加熱装置である。
【００３６】
この発明では、請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の電力供給装置から供給される異なる周波数電力にて誘導加熱コイルにより被加熱物を誘導加熱させる。このことにより、誘導加熱するための構成が簡略化し、製造性の向上およびコストの低減が容易に得られる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、複数の共振回路が共振する所定の共振周波数となる状態で発振回路部から異なる周波数の交流電力を出力させるため、１つの発振回路部で異なる２つの周波数により１つの誘導負荷を作用させることが可能で、構成が簡略化し、発振回路部間の相互干渉が生じることがなく、装置設計が容易で、構成が簡略化し、製造性の向上およびコストの低減が容易に図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。本実施の形態では、例えば被加熱物として表面に複数の凹凸を有した複雑な形状の歯車やねじ、ボルト、ナットなどのほか、複合材料の部材などを加熱処理する誘導加熱装置を例示して説明するが、これに限らず、いずれの被加熱物をも対象とすることができる。また、誘導加熱の他、いずれの負荷に電力を供給する構成に適用できる。さらには、低周波と高周波との異なる２つの周波数で電力を供給する構成について説明するが、これに限らず、複数の周波数で電力を供給させることもできる。
【００３９】
〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態における誘導加熱装置の概略構成を示す回路図である。図２は、整合回路部におけるインピーダンスの周波数特性を示すグラフである。
【００４０】
（誘導加熱装置の構成）
図１において、１００は誘導加熱装置で、この誘導加熱装置１００は、被加熱物２０１を誘導加熱する誘導加熱コイル２００と、この誘導加熱コイル２００に異なる周波数の電力を供給して誘導加熱させる電力供給装置３００と、を備えている。
【００４１】
誘導加熱コイル２００は、電力供給装置３００に接続されている。そして、誘導加熱コイル２００は、例えば等価インダクタンスＬ0が数十から数百ｎＨのものが用いられ、電力供給装置３００から異なる周波数の交流電力が供給されて被加熱物２０１を誘導加熱する。また、電力供給装置３００は、発振回路部３１０と、整合回路部３２０と、制御回路部３３０と、を備えている。
【００４２】
発振回路部３１０は、例えば電圧形で、商用交流電源ｅから所定の異なる周波数すなわち高周波および低周波の電力を、所定のデューティ比で高速に切替出力する。この発振回路部３１０は、順変換回路部としてのコンバータ３１１と、電圧型の逆変換回路部としてのインバータ３１２と、平滑コンデンサＣfと、を備えている。コンバータ３１１は、例えば各種のブリッジ整流回路が用いられる順変換回路で、商用交流電源ｅに接続されて商用交流電源ｅを直流電力に変換する。この変換された直流電力は、平滑コンデンサＣfを介して適宜平滑されてインバータ３１２へ出力される。インバータ３１２は、コンバータ３１１から出力される直流電力を、一定の周波数、例えば１０ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下の電圧方形波の単相の交流電力に変換する。具体的には、インバータ３１２は、スイッチング素子である図示しないトランジスタなどを有し、スイッチング素子のオンオフ制御により交流電力を出力する。
【００４３】
整合回路部３２０は、低周波および高周波に対応した異なる２つの直列共振周波数を有し、発振回路部３１０から出力される高周波あるいは低周波の電力により、誘導加熱コイル２００とにより直列共振し、被加熱物２０１を誘導加熱する。この整合回路部３２０は、整合変圧器３２１と、リアクトルＬと、第１のコンデンサＣ1と、第２のコンデンサＣ2と、電流変成器３２２と、を備えている。
【００４４】
電流変成器３２２の２次巻線３２２Ｂには、誘導加熱コイル２００が接続される。そして、この２次巻線３２２Ｂの巻数比をＮとし、誘導加熱コイル２００の等価インダクタンスをＬ0とすると、誘導加熱コイル２００が２次側に接続された電流変成器３２２の１次側に、Ｎ2Ｌ0の負荷コイル等価インダクタンスが生じる。また、第１のコンデンサＣ1は、例えば数十μＦのものが用いられ、例えば数μＦの第２のコンデンサＣ2よりインピーダンスがはるかに大きく、例えば１０〜２０倍の大きさに設定されている。さらに、リアクトルＬは、例えば数μＨのものが用いられ、インダクタンスが負荷コイル等価インダクタンスＮ2Ｌ0より大きく、例えば４〜５倍程度に設定されている。
【００４５】
整合変圧器３２１は、負荷共振インピーダンスである高周波および低周波の２つの共振周波負荷のインピーダンスと、発振器出力インピーダンスである発振回路部３１０から出力される交流電力の出力インピーダンスとを整合（一致）させる。この整合変圧器３２１は、１次巻線３２１Ａが発振回路部３１０に接続され、変換された交流電力が入力される。また、整合変圧器３２１は２次巻線３２１Ｂにタップ３２１Ｃを有し、このタップ３２１Ｃは高周波および低周波の２つの共振周波数に対応した２次巻線３２１Ｂの位置に設けられている。すなわち、整合変圧器３２１には、２次巻線３２１Ｂの図示しない引き出し線がそれぞれ接続される一対の出力端子Ｓ1，Ｓ2間の出力等価インピーダンスと、タップ３２１Ｃおよび出力端子Ｓ1間の出力等価インピーダンスとを有している。
【００４６】
この整合変圧器３２１における２次巻線３２１Ｂの両端の図示しない引き出し線が接続される一対の出力端子Ｓ1，Ｓ2間には、第２のコンデンサＣ2および電流変成器３２２の１次巻線３２２Ａの直列回路が接続されている。すなわち、整合変圧器３２１の出力等価インピーダンスが比較的に大きい２次巻線３２１Ｂの両端間に、インピーダンスが比較的に小さい第２のコンデンサＣ2を接続する。また、整合変成器３２１のタップ３２１Ｃと、第１のコンデンサＣ1および電流変成器３２２の一次巻線３２２Ａの接続点との間には、リアクトルＬおよび第１のコンデンサＣ1の直列回路が接続されている。すなわち、整合変圧器３２１の出力等価インピーダンスが比較的に小さい２次巻線３２１Ｂの一方の出力端子Ｓ1およびタップ３２１Ｃ間にインピーダンスが比較的に大きい第１のコンデンサＣ1およびリアクトルＬの直列回路を接続する。
【００４７】
このように、整合回路部３２１には、リアクトルＬ、第１のコンデンサＣ1および負荷コイル等価インダクタンスＮ2Ｌ0により構成され低周波で直列共振する低周波直列共振回路３２５と、第２のコンデンサＣ2および負荷コイル等価インダクタンスＮ2Ｌ0により構成され高周波で直列共振する高周波直列共振回路３２６と、が構成されている。すなわち、低周波直列共振回路３２５は、負荷共振インピーダンスが低いため、大きなインピーダンス変換比を持つ２次巻線３２１Ｂの一方の出力端子Ｓ1およびタップ３２１Ｃ間に接続される。また、高周波直列共振回路３２６は、負荷共振インピーダンスが高いため、小さいインピーダンス変換比を持つ２次巻線３２１Ｂの両端間の出力端子Ｓ1，Ｓ2間に接続される。
【００４８】
このように、整合回路部３２０は、低周波直列共振回路３２５および高周波直列共振回路３２６により、低周波および高周波の異なる２つの共振周波数に対する異なる共振インピーダンスを有している。これら共振インピーダンスが整合変圧器３２１の出力等価インピーダンスと一致するように構成されている。すなわち、整合変圧器３２１の出力等価インピーダンスが小さくなるタップ３２１Ｃおよび出力端子Ｓ1間に共振インピーダンスが小さい低周波直列共振回路３２５が接続される状態とし、出力等価インピーダンスが大きくなる出力端子Ｓ1，Ｓ2間に共振インピーダンスが大きい高周波直列共振回路３２６が接続される状態となっている。
【００４９】
そして、供給する電力の出力インピーダンスが負荷インピーダンスと一致したとき、負荷に最大電力を供給できるため、図２のグラフに示す整合回路部３２０におけるインピーダンスの周波数特性に基づいて、整合回路部３２０は出力インピーダンスと低周波直列共振回路３２５および低周波直列共振回路３２６の共振インピーダンスとを整合変成器３２１にて整合させて効率よく最大電力を供給させる。さらに、整合回路部３２０は、低周波直列共振回路３２５および高周波直列共振回路３２６の共振点における回路インピーダンスが交流電力の純抵抗になり、周波数の平方根に比例するので、高周波直列共振回路３２６の共振インピーダンスが低周波直列共振回路３２５の共振インピーダンスより、｛（高周波の周波数）／（低周波の周波数）｝の平方根に比例して大きくなっている。
【００５０】
制御回路部３３０は、整合回路部３２０で直列共振させる低周波および高周波の同期を採って、発振回路部３１０を制御して所定の時間比率配分で低周波および高周波を高速に切替出力させる。この制御回路部３３０は、図示しない入力手段に接続されている。この入力手段は、操作者による加熱電力の設定や電力比率の設定などの各種設定に対応した入力操作に対応して所定の信号を出力する。そして、制御回路部３３０は、入力手段からの設定入力信号に基づいて発振回路部３１０を制御し、加熱電力や電力比率を制御する。この制御回路部３３０は、順変換制御回路部３３１と、周波電力比率制御回路としての周波電力比率制御回路部３３２と、低周波同期回路部３３３と、高周波同期回路部３３４と、を備えている。
【００５１】
順変換制御回路部３３１は、発振回路部３１０のコンバータ３１１に接続されている。この順変換制御回路部３３１は、コンバータ３１１から出力される直流電力の出力値を認識し、入力手段から出力される加熱電力に関する設定入力信号に基づいて、所定の出力値となる状態にコンバータ３１１を制御する。具体的には、コンバータ３１１の出力側の電圧値を検出するとともに、コンバータ３１１の出力側に設けた直流電流センサなどの電流検出手段３３１Ａにて電流値を検出し、入力手段からの設定入力信号に基づいてサイリスタなどにて直流電圧および電流フィードバック制御などにより出力される直流電力の出力値を制御する。
【００５２】
周波電力比率制御回路部３３２は、発振回路部３１０のインバータ３１２に接続されている。この周波電力比率制御回路部３２２は、インバータ３１２から出力する低周波あるいは高周波の交流電力を、入力手段の入力操作に対応した電力比率に関する設定信号に基づいて所定の電力比率すなわちデューティ比で、高速、例えば１ｍｓで切り替えさせる制御をする。具体的には、入力手段からの設定入力信号に基づいて、低周波および高周波の１周期、例えば１００ｍｓ内にそれぞれの交流電力を出力させる期間を設定し、低周波および高周波の切替および電力比率を制御する。
【００５３】
また、周波電力比率制御回路部３３２は、低周波および高周波を切り替えるタイミングに関する信号、例えばデューティ比に関する信号を順変換制御回路部３３１に出力する。このタイミングに関する信号を取得した順変換制御回路部３３１は、コンバータ３１１から出力させる直流電力の出力値が低周波および高周波のタイミングでそれぞれ所定の出力値となるように制御させる。
【００５４】
低周波同期回路部３３３は、整合回路部３２０に接続されているとともに周波電力比率制御回路部３３２に接続されている。そして、低周波同期回路部３３３は、整合回路部３２０の低周波直列共振回路３２５の周波電流を例えば低周波電流センサなどの低周波電流検出手段３３３Ａにて検出し、周波電力比率制御回路部３３２に所定の制御信号を出力する。この制御信号は、周波電力比率制御回路部３３２にて発振回路部３１０から出力する低周波の出力周波数が、図２のインピーダンスの周波数特性グラフ中でＦ1として示すような直列共振周波数となるように、インバータ３１２の発振周波数を制御させるための信号である。また、低周波同期回路部３３３は、周波電流を検出できず、制御信号の出力を停止する休止期間に移行する際、検出する周波電流に関する同期情報である周波数情報を、別途メモリなどの記憶手段に記憶し、再び周波電流を検出して制御信号を出力する動作期間に移行する際、記憶手段に記憶した周波数情報を読み出し、周波数同期のための制御信号を出力する制御をする。
【００５５】
高周波同期回路部３３４は、整合回路部３２０に接続されているとともに周波電力比率制御回路部３３２に接続されている。そして、高周波同期回路部３３４は、整合回路部３２０の高周波直列共振回路３２６の周波電流を例えば高周波電流センサなどの高周波電流検出手段３３４Ａにて検出し、周波電力比率制御回路部３３２に所定の制御信号を出力する。この制御信号は、低周波同期回路部３３３と同様に、周波電力比率制御回路部３３２にて発振回路部３１０から出力する高周波の出力周波数が、図２のインピーダンスの周波数特性グラフ中でＦ2として示すような直列共振周波数となるように、インバータ３１２の発振周波数を制御させるための信号である。さらに、高周波同期回路部３３４は、低周波同期回路部３３３と同様に、周波電流を検出できず、制御信号の出力を停止する休止期間に移行する際、検出する周波電流に関する周波数情報を記憶手段に記憶し、再び周波電流を検出して制御信号を出力する動作期間に移行する際、記憶手段に記憶した周波数情報を読み出し、周波数同期のための制御信号を出力する制御をする。
【００５６】
そして、これら周波電力比率制御回路部３３２と、低周波同期回路部３３３と、高周波同期回路部３３４とにより、本発明の周波電力制御回路部が構成される。なお、本発明の周波電力比率制御回路部としては、この構成に限られない。
【００５７】
（誘導加熱装置の動作）
次に、上記第１の実施の形態における誘導加熱装置１００の動作について説明する。
【００５８】
まず、操作者が電源を投入し、誘導加熱する被加熱物２０１に応じて入力手段を適宜入力操作することで、加熱電力および電力比率が入力される。この入力操作により入力手段から出力される設定入力信号のうち、加熱電力に関する設定入力信号が制御回路部３３０の順変換制御回路部３３１に入力され、電力比率に関する設定入力信号が制御回路部３３０の周波電力比率制御回路部３３２に入力される。
【００５９】
そして、商用交流電源ｅが供給される発振回路部３１０のコンバータ３１１は、順変換制御回路部３３１による加熱電力に関する設定入力信号に基づいた制御により、商用交流電源ｅを所定の出力の直流電力に変換して出力する。すなわち、順変換制御回路部３３１は、コンバータ３１１の出力側の直流電圧を検出するとともに電流検出手段３３１Ａにて電流値を検出し、サイリスタなどにて直流電圧および電流フィードバック制御などにより、コンバータ３１１から出力させる出力電力を調整する。
【００６０】
このコンバータ３１１から出力される直流電力は、平滑コンデンサＣfで適宜平滑されインバータ３１２へ供給される。そして、直流電力が供給されたインバータ３１２は、周波電力比率制御回路部３３２による電力比率に関する設定入力信号に基づいた制御により、直流電力を低周波または高周波の交流電力に変換して切替出力する。すなわち、周波電力比率制御回路部３３２は、設定入力信号に基づいて１周期である１００ｍｓ内でインバータ３１２から出力する交流電力の低周波および高周波の出力比率を設定し、高周波同期回路３３４および低周波同期回路３３３からの制御信号に基づいて所定の出力周波数で同期させつつ、低周波または高周波の交流電力を高速で切替出力させる。
【００６１】
このインバータ３１２から出力される交流電力が整合回路部３２０に供給され、整合回路部３２０はこの整合回路部３２０に接続された誘導加熱コイル２００とにより低周波あるいは高周波にて直列共振状態となり、被加熱物２０１を誘導加熱する。この整合回路部３２０における直列共振では、インバータ３１２から出力される交流電力が低周波の場合、第２のコンデンサＣ2が第１のコンデンサＣ1より遙かに小さい、例えば１／１０〜１／２０のインピーダンスである。このことから、低周波に対して高周波直列共振回路３２６を構成する第２のコンデンサＣ2が開状態となり、この第２のコンデンサＣ2には低周波の交流電力がほとんど流れず、低周波直列共振回路３２５を構成する第１のコンデンサＣ1側に交流電力が供給される。すなわち、整合回路部３２０は、低周波の交流電力により低周波直列共振回路３２５が直列共振状態となり、被加熱物２０１を誘導加熱する。
【００６２】
また、インバータ３１２から出力される交流電力が高周波の場合、出力等価インピーダンスが整合変圧器３２１の２次巻線３２１Ｂよりこの２次巻線３２１Ｂの一方の引き出し線が接続する出力端子Ｓ1とタップ３２１Ｃとの間の方が小さく、リアクトルＬが負荷コイル等価インダクタンスＮ2Ｌ0より例えば４〜５倍大きいので、高周波に対して低周波直列共振回路３２５を構成するリアクトルＬおよび第１のコンデンサＣ1の直列回路が開状態となり、このリアクトルＬおよび第１のコンデンサＣ1の直列回路には高周波の交流電力はほとんど流れず、高周波直列共振回路３２６を構成する第２のコンデンサＣ2側に交流電力が供給される。すなわち、整合回路部３２０は、高周波の交流電力により、高周波直列共振回路３２６が直列共振状態となり、被加熱物２０１を誘導加熱する。
【００６３】
このように、被加熱物２０１を誘導加熱する誘導加熱コイル２００が、整合回路部３２０を通して、高い周波数と低い周波数との両方の交流電力を発生でき、かつ、高周波電力と低周波電力の間に１ｍｓのような高速で切り替えできる電圧形の発振回路部３１０に接続され、整合回路部３２０には低い周波数の第１の直列共振と高い周波数の第２の直列共振との２つの直列共振回路を備えた構成となっている。そして、誘導加熱装置１００における発振回路部３１０は、低周波でも、高周波でも、単独に動作できる電圧形であると同時に、高周波と低周波とが任意の電力比率（デューティ比）で、かつ、高低周波の間に１ｍｓ程度の高速で切り替えできる機能を設けている。この機能を実現すべく、制御回路部３３０に、高周波と低周波とはそれぞれ自分の周波数同期（ＰＬＬ）回路である高周波同期回路部３３４と低周波同期回路部３３３とが設けられ、両ＰＬＬ回路が設定された時間比例配分で交互（タイムシェリング）に動作し、各自の周波動作期間中に、ＰＬＬ回路が周波数に同期し、動作期間から休止期間に入る際、その直前の周波数同期情報を記憶（保持）し、その後再び動作期間に戻る際、先ほど記憶された同期情報を復元し、周波数同期が再開する。動作期間と休止期間との間隔が非常に短い周期（１００ｍｓ以下）に設定されていたため、その間に温度の変化による誘導負荷共振周波数の変動が僅かで、同期対上の時間が短く、高速かできる。
【００６４】
（第１の実施の形態の作用効果）
上述したように、上記実施の形態では、制御回路部３３０により、整合回路部３２０の低周波直列共振回路３２５および高周波直列共振回路３２６がそれぞれ誘導加熱コイル２００とにより直列共振する所定の低周波の共振周波数あるいは所定の高周波の共振周波数となる状態で、発振回路部３１０から低周波および高周波の異なる周波数の交流電力を出力させる。このため、１つの発振回路部３１０で異なる２つの周波数により１つの誘導加熱コイル２００にて被加熱物２０１を誘導加熱させることができ、構成が簡略化し、製造性の向上およびコストの低減を容易に図ることができる。さらに、発振回路部３１０が低周波および高周波の交流電力を出力するために一対設ける必要がなく、１つの発振回路部３１０にて異なる低周波および高周波の交流電力を供給するので、一対の発振器間の相互の干渉が生じることがなく、装置設計が容易で、構成を簡略化でき、製造性の向上およびコストの低減を容易に図ることができる。
【００６５】
そして、整合回路部３２０に低周波直列共振回路３２５および高周波直列共振回路３２６の共振インピーダンスに対応してそれぞれに同等の出力等価インピーダンスを複数有した整合変成器３２１を設け、発振回路部３１０から供給される交流電力にてそれぞれ直列共振させて誘導加熱する。このため、誘導負荷である誘導加熱コイル２００に最大電力を供給でき、被加熱物２０１を効率よく誘導加熱できる。
【００６６】
さらに、各共振インピーダンスにそれぞれ同等の出力等価インピーダンスを整合変圧器３２１に設定する構成として、各共振インピーダンスと略同等の出力等価インピーダンスとなる条件で２次巻線３２１Ｂにタップ３２１Ｃを設けている。このため、誘導加熱コイル２００に最大電力を供給して異なる周波数で効率よく誘導加熱する構成が容易に得られる。特に、低周波直列共振回路３２５および高周波直列共振回路３２６の複数の共振回路を備える構成でも、１つの変圧器で異なる周波数毎にそれぞれ最大電力を供給させ構成が容易に得られる。
【００６７】
また、低周波直列共振回路３２５および高周波直列共振回路３２６に流れる周波電流に基づいて、図２中のＦ1あるいはＦ2に示すような低周波直列共振回路３２５および高周波直列共振回路３２６の共振周波数となるように、制御回路部３３０の周波電力比率制御回路部３３２にてインバータ３１２を制御して出力する交流電力の周波数を制御している。このため、周波数同期が容易に採れ、効率よく低周波あるいは高周波で直列共振でき、効率よく誘導加熱できる。
【００６８】
さらに、出力する交流電力の周波数の制御として、低周波直列共振回路３２５および高周波直列共振回路３２６に流れる周波電流をセンサなどの低周波電流検出手段３３３Ａおよび高周波電流検出手段３３４Ａにて検出する。これら検出した周波電流に基づいて、制御回路部３３０の低周波同期回路部３３３および高周波同期回路部３３４により出力比率制御回路部３３２でインバータ３１２の制御状態を設定する制御信号を出力して制御させる。このため、効率的な低周波および高周波による異なる誘導加熱状態が簡単な構成で容易に得られる。
【００６９】
そして、誘導加熱コイル２００にて被加熱物２０１を誘導加熱する状態、例えば歯車の形状などにより入力操作にて設定入力した加熱条件などに対応する電力比率であるデューティ比で、出力する交流電力の低周波および高周波を周波電力比率制御回路部３３２にて切替制御する。このため、被加熱物２０１に対応して適切に誘導加熱でき、汎用性を向上できる。そして、入力手段による入力操作にて電力比率を変更可能としているため、簡単な構成で容易に誘導加熱状態を設定変更でき、汎用性を容易に向上できる。
【００７０】
さらに、制御回路部３３０にて発振回路部３１０から出力する交流電力の出力値を、例えば歯車の形状などにより入力操作にて設定入力した加熱条件などに対応する出力値で順変換制御回路部３３１にて変更制御する。このため、被加熱物２０１に対応して適切に誘導加熱でき、汎用性を向上できる。そして、入力操作にて出力値を変更可能としているため、簡単な構成で容易に誘導加熱状態を設定変更でき、汎用性を容易に向上できる。そして、コンバータ３１１から出力する直流電力の出力値を変更することで発振回路部３１０から出力する交流電力の出力を変更制御しているため、簡単な構成で容易に交流電力の出力変更ができる。
【００７１】
そして、インバータ３１２として、電圧方形波の交流電力に変換する電圧型を用いるので、低周波および高周波を容易に高速、例えば１ｍｓで切替できる構成が得られる。このため、低周波および高周波を切り替える際の誘導加熱の停止期間が１ｍｓと極めて短いので、誘導加熱の停止期間中に温度が低下する温度変化により誘導負荷周波数すなわち誘導負荷の共振周波数の変動がほとんどない。つまり、インピーダンスとしては共振周波数にあっているので、誘導負荷の共振周波数の変動がほとんどない。したがって、良好な誘導加熱ができるとともに、同期追従の時間も短くでき、効率よく誘導加熱できる。
【００７２】
また、リアクトルＬのインダクタンスを負荷コイル等価インダクタンスＮ2Ｌ0より大きく設定し、第１のコンデンサＣ1のインピーダンスとを第２のコンデンサＣ2のインピーダンスより遙かに大きく設定して、低周波直列共振回路３２５および高周波直列共振回路３２６を構成させることで、整合回路部３２０に異なる低周波および高周波にて共振する共振回路を構成させている。このため、簡単な構成で１つの発振回路部３１０でも異なる低周波および高周波にて共振する共振回路を構成できる。
【００７３】
〔第２の実施の形態〕
（誘導加熱装置の構成）
次に、本発明における第２の実施の形態に係る誘導加熱装置の概略構成について図面を参照して説明する。図３は、第２の実施の形態における誘導加熱装置の概略構成を示す回路図である。
【００７４】
図３において、４００は誘導加熱装置で、この誘導加熱装置４００は、図１および図２に示す第１の実施の形態における誘導加熱装置１００と同様の誘導加熱コイル２００と、この誘導加熱コイル２００に所定の異なる周波数の電力を供給して誘導加熱させる電力供給装置５００と、を備えている。そして、電力供給装置５００は、第１の実施の形態における誘導加熱装置１００と同様の発振回路部３１０および制御回路部３３０と、整合回路部５２０と、を備えている。なお、誘導加熱装置４００において、図１に示す誘導加熱装置１００と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７５】
そして、整合回路部５２０は、低周波および高周波に対応した異なる２つの直列共振周波数を有し、発振回路部３１０から出力される高周波あるいは低周波の電力により、誘導加熱コイル２００とにより直列共振し、被加熱物２０１を誘導加熱する。この整合回路部５２０は、低周波整合変圧器５２１と、高周波整合変圧器５２２と、リアクトルＬと、第１のコンデンサＣ1と、第２のコンデンサＣ2と、電流変成器３２２と、を備えている。
【００７６】
低周波整合変圧器５２１は、低周波の共振周波負荷のインピーダンスと、発振回路部３１０から出力される直流電力の出力インピーダンスとを整合（一致）させる。この低周波整合変圧器５２１は、１次巻線５２１Ａが発振回路部３１０に接続され、変換された交流電力が入力される。
【００７７】
また、低周波整合変圧器５２１の２次巻線５２１Ｂには、リアクトルＬ、第１のコンデンサＣ1および電流変成器３２２の１次巻線３２２Ａが直列に接続されている。そして、リアクトルＬ、第１のコンデンサＣ1および負荷コイル等価インダクタンスＮ2Ｌ0により構成され低周波で直列共振する低周波直列共振回路３２５が構成されている。この低周波直列共振回路３２５の共振インピーダンスと一致するように、低周波整合変圧器５２１の２次巻線５２１Ｂの出力等価インピーダンスが設定されている。
【００７８】
高周波整合変圧器５２２は、高周波の共振周波負荷のインピーダンスと、発振回路部３１０から出力される直流電力出力インピーダンスとを整合（一致）させる。この高周波整合変圧器５２２は、１次巻線５２２Ａが発振回路部３１０に低周波整合変成器５２１の１次巻線５２１Ａと並列に接続され、変換された交流電力が入力される。
【００７９】
また高周波整合変圧器５２２の２次巻線５２２Ｂには、第２のコンデンサＣ2および電流変成器３２２の１次巻線３２２Ａが直列に接続されている。そして、第２のコンデンサＣ2および負荷コイル等価インダクタンスＮ2Ｌ0により構成され高周波で直列共振する高周波直列共振回路３２６が構成されている。この高周波直列共振回路３２６の共振インピーダンスと一致するように、高周波整合変圧器５２２の２次巻線５２２Ｂの出力等価インピーダンスが設定されている。
【００８０】
（誘導加熱装置の動作）
次に、上記第２の実施の形態における誘導加熱装置４００の動作について説明する。
【００８１】
上記第１の実施の形態と同様に変換されて出力される低周波の交流電力が整合回路部５２０に供給されると、第２のコンデンサＣ2が第１のコンデンサＣ1より遙かに小さいインピーダンスであることから、低周波に対して高周波直列共振回路３２６を構成する第２のコンデンサＣ2が開状態となる。このため、高周波整合変圧器５２２には低周波電流が流れず、低周波整合変圧器５２１に低周波電流が流れ、低周波直列共振回路３２５に低周波の交流電力が供給される。この低周波の交流電力の供給により、低周波直列共振回路３２５が直列共振状態となって被加熱物２０１を誘導加熱する。
【００８２】
また、発振回路部３１０から高周波の交流電力が整合回路部５２０に供給されると、出力等価インピーダンスが高周波整合変圧器５２２より低周波整合変圧器５２１の方が小さく、リアクトルＬが負荷コイル等価インダクタンスＮ2Ｌ0より例えば４〜５倍大きいので、高周波に対して低周波直列共振回路３２５を構成するリアクトルＬおよび第１のコンデンサＣ1の直列回路が開状態となる。このため、低周波整合変圧器５２１には高周波電流が流れず、高周波整合変圧器５２２に高周波電流が流れ、高周波直列共振回路３２６に高周波の交流電力が供給される。この高周波の交流電力の供給により、高周波直列共振回路３２６が直列共振状態となって被加熱物２０１を誘導加熱する。
【００８３】
（第２の実施の形態の作用効果）
上述したように、第１の実施の形態における誘導加熱装置１００の整合回路部３２０の整合変圧器３２１に変えて、低周波直列共振回路３２５および高周波直列共振回路３２６の共振インピーダンスに対応して出力等価インピーダンスを有した低周波整合変圧器５２１および高周波整合変圧器５２２を設けている。このため、上述した第２の実施の形態における誘導加熱装置４００では、第１の実施の形態における誘導加熱装置１００の作用効果の他、低周波整合変圧器５２１には高周波電流が流れず、また高周波整合変圧器５２２には低周波電流が流れないので、各整合変圧器５２１，５２２が簡単な構成の安価品を利用でき、装置コストの低減を容易に図れる。
【００８４】
〔第３の実施の形態〕
（誘導加熱装置の構成）
次に、本発明における第３の実施の形態に係る誘導加熱装置の概略構成について図面を参照して説明する。図４は、第３の実施の形態における誘導加熱装置の概略構成を示す回路図である。
【００８５】
図４において、６００は誘導加熱装置で、この誘導加熱装置６００は、図１および図２に示す第１の実施の形態における誘導加熱装置１００と同様の誘導加熱コイル２００と、この誘導加熱コイル２００に所定の異なる周波数の電力を供給して誘導加熱させる電力供給装置７００と、を備えている。そして、電力供給装置７００は、第１の実施の形態における誘導加熱装置１００と同様の発振回路部３１０および制御回路部３３０と、整合回路部７２０と、を備えている。なお、誘導加熱装置６００において、図１に示す誘導加熱装置１００と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８６】
そして、整合回路部７２０は、低周波および高周波に対応した異なる２つの直列共振周波数を有し、発振回路部３１０から出力される高周波あるいは低周波の電力により、誘導加熱コイル２００とにより直列共振し、被加熱物２０１を誘導加熱する。この整合回路部７２０は、リアクトルＬと、第１のコンデンサＣ1と、第２のコンデンサＣ2と、電流変成器３２２と、を備えている。すなわち、図４に示す誘導加熱装置６００は、図１に示す誘導加熱装置１００の整合変圧器３２１を設けない構成である。
【００８７】
具体的には、発振回路部３１０には、リアクトルＬ、第１のコンデンサＣ1および電流変成器３２２の１次巻線３２２Ａが直列に接続されている。さらに、リアクトルＬおよび第１のコンデンサＣ1の直列回路には、第２のコンデンサＣ2が並列に接続されてい。そして、整合回路部７２０には、リアクトルＬ、第１のコンデンサＣ1および負荷コイル等価インダクタンスＮ2Ｌ0により構成され低周波で直列共振する低周波直列共振回路３２５が構成されるとともに、第２のコンデンサＣ2および負荷コイル等価インダクタンスＮ2Ｌ0により構成され高周波で直列共振する高周波直列共振回路３２６が構成されている。
【００８８】
（誘導加熱装置の動作）
次に、上記第３の実施の形態における誘導加熱装置６００の動作について説明する。
【００８９】
上記第１の実施の形態と同様に変換されて出力される低周波の交流電力が整合回路部７２０に供給されると、第２のコンデンサＣ2が第１のコンデンサＣ1より遙かに小さいインピーダンスであることから、低周波に対して高周波直列共振回路３２６を構成する第２のコンデンサＣ2が開状態となる。このため、低周波電流は、低周波直列共振回路３２５のリアクトルＬおよび第１のコンデンサＣ1の直列回路側を流れ、低周波直列共振回路３２５に低周波の交流電力が供給される。この低周波の交流電力の供給により、低周波直列共振回路３２５が直列共振状態となって被加熱物２０１を誘導加熱する。
【００９０】
また、発振回路部３１０から高周波の交流電力が整合回路部７２０に供給されると、リアクトルＬが負荷コイル等価インダクタンスＮ2Ｌ0より例えば４〜５倍大きいので、高周波に対して低周波直列共振回路３２５を構成するリアクトルＬおよび第１のコンデンサＣ1の直列回路が開状態となる。このため、高周波電流は、高周波直列共振回路３２６の第２のコンデンサＣ2に流れ、高周波直列共振回路３２６に高周波の交流電力が供給される。この高周波の交流電力の供給により、高周波直列共振回路３２６が直列共振状態となって被加熱物２０１を誘導加熱する。
【００９１】
（第３の実施の形態の作用効果）
上述したように、第１の実施の形態における誘導加熱装置１００整合回路部３２０の整合変圧器３２１を設けずに低周波直列共振回路３２５および高周波直列共振回路３２６を構成している。このため、より構成を簡略化でき、製造性の向上およびコストの低減がより容易にできる。
【００９２】
また、発振回路部３１０に接続したリアクトルＬ、第１のコンデンサＣ1および電流変成器３２２の１次巻線３２２Ａの直列回路のリアクトルＬおよび第１のコンデンサＣ1の直列回路に第２のコンデンサＣ2を並列に接続し、低周波直列共振回路３２５および高周波直列共振回路３２６を構成している。このため、１つの発振回路部３１０および１つの誘導加熱コイル２００で異なる低周波および高周波の２つの周波数で誘導加熱させる構成が容易に得られる。
【００９３】
特に、加熱対象の２周波の出力電力が同じ最大電力とならない条件で利用する場合であれば、上記第１の実施の形態および第２の実施の形態より簡略構成であるので有効である。
【００９４】
〔他の実施の形態〕
なお、本発明は、上記各実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。
【００９５】
例えば、被加熱物２０１として、上述したように、表面に複数の凹凸を有した複雑な形状の歯車や複合材料の部材などを加熱処理する構成に限らず、いずれの被加熱物２０１を誘導加熱してもよい。さらに、誘導負荷としては、誘導加熱コイル２００に限らず、誘導電動機など作用させる構成はいずれも対象とできる。
【００９６】
そして、供給する交流電力としては、いずれの周波数帯で供給することができる。また、この交流電力を供給する構成としても、上述したコンバータ３１１、インバータ３１２および平滑コンデンサＣfを備えた構成に限られない。
【００９７】
さらに、インバータ３１２としては、電圧方形波に変換する電圧型に限らない。
【００９８】
また、低周波および高周波の２つの周波数に限らず、３つ以上の異なる周波数で電力を供給させる構成としてもよい。具体的には、例えば図５に示すように、整合変圧器３２１の２次巻線３２１Ｂに複数のタップを設けて複数並列に直列共振回路を接続するとともに、各直列共振回路に電流値を検出する電流検出手段をそれぞれ設け、各直列共振回路に対応して複数の同期回路部を設ける。この図５に示すように、誘導負荷で作用させたい状態に対応して直列共振回路を適宜複数設けてそれぞれの共振周波数に対応する交流電力を供給させて作用させることができるので、汎用性を向上できる。
【００９９】
さらに、図１および図２に示す第１の実施の形態において、例えば低周波電流センサなどの低周波電流検出手段３３３Ａにより検出する整合回路部３２０の低周波直列共振回路３２５の周波電流、および、例えば高周波電流センサなどの高周波電流検出手段３３４Ａにより検出する整合回路部３２０の高周波直列共振回路３２６の周波電流を、電流変成器３２２の１次巻線３２２Ａと第１のコンデンサＣ1および第２のコンデンサＣ2との間でそれぞれ検出して説明したが、例えば図６に示すように、整合変圧器３２１の１次巻線３２１Ａとインバータ３１２との間で検出してもよい。すなわち、低周波電流検出手段３３３Ａおよび高周波電流検出手段３３４Ａと、低周波同期回路部３３３および高周波同期回路部３３４との間に、スイッチなどの切替手段８００を接続し、切替手段８００による切り替え動作により、第１の実施の形態と同様に低周波同期回路部３３３および高周波同期回路部３３４で同期処理してもよい。
【０１００】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順などは、本発明の目的を達成できる範囲で他の構成に変更するなどしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る誘導加熱装置の概略構成を示す回路図である。
【図２】前記第１の実施の形態の整合回路部におけるインピーダンスの周波数特性を示すグラフである。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る誘導加熱装置の概略構成を示す回路図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る誘導加熱装置の概略構成を示す回路図である。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態に係る誘導加熱装置の概略構成を示す回路図である。
【図６】本発明のさらに他の実施の形態に係る誘導加熱装置の概略構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１００，４００，６００    誘導加熱装置
２００    誘導負荷としての誘導加熱コイル
２０１    被加熱物
３００，５００，７００    電力供給装置
３１０    発振回路部
３１１    順変換回路部としてのコンバータ
３１２    逆変換回路部としてのインバータ
３２０，５２０，７２０    整合回路部
３２１    変圧器である整合変圧器
３２１Ａ，５２１Ａ    １次巻線
３２１Ｂ，５２１Ｂ    ２次巻線
３２１Ｃ    タップ
３３０    制御回路部
３３１    出力制御回路部としての順変換制御回路部
３３２    周波電力比率制御回路としての周波電力比率制御回路部
５２１    変圧器である低周波整合変圧器
５２２    変圧器である高周波整合変圧器
【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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