特許 7351868 インバータ装置およびインバータ装置の制御方法ならびにビレットヒーター

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-19

(45)【発行日】2023-09-27

(54)【発明の名称】インバータ装置およびインバータ装置の制御方法ならびにビレットヒーター

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20230920BHJP

   H02M 7/12 20060101ALI20230920BHJP

   H05B 6/06 20060101ALI20230920BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 E

H02M7/12 A

H05B6/06 341

H05B6/06 331

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2021050580

(22)【出願日】2021-03-24

(65)【公開番号】P2022148769

(43)【公開日】2022-10-06

【審査請求日】2022-02-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000219004

【氏名又は名称】島田理化工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087000

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 淳一

(72)【発明者】

【氏名】石間 勉

(72)【発明者】

【氏名】浜田 深造

(72)【発明者】

【氏名】守上 浩市

【審査官】白井 孝治

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－２２３９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２５１４４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２１８７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３２３９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－０１２３７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／００～ ７／９８

Ｈ０５Ｂ ６／００～ ６／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電力を入力して直流電力に変換して出力するコンバータ部と、前記コンバータ部から出力された直流電力を入力して交流電力に逆変換して出力するインバータ部とを有し、前記インバータ部に直列共振負荷を接続して用いるインバータ装置において、
前記直列共振負荷への出力として予め設定されている基準周波数を記憶する基準周波数記憶手段と、
前記直列共振負荷へ出力される周波数を比較周波数として取得する比較周波数取得手段と、
前記基準周波数記憶手段に記憶した基準周波数と前記比較周波数取得手段が取得した比較周波数とに基づいて、補正係数として
（基準周波数／比較周波数） ^０．２５
を取得する補正係数取得手段と、
前記補正係数取得手段が取得した補正係数と前記直列共振負荷への出力電流として予め設定された設定出力電流とを乗算する演算を行う演算手段と、
前記演算手段による演算結果と前記直列共振負荷への出力電流とを比較して、前記直列共振負荷への出力電流が前記演算結果と同じ値になるように制御する制御手段と
を有することを特徴とするインバータ装置。

【請求項2】

請求項１に記載のインバータ装置において、
前記制御手段は、前記コンバータ部を制御して、前記直列共振負荷への出力電流が前記演算結果と同じ値になるように制御する
ことを特徴とするインバータ装置。

【請求項3】

請求項１に記載のインバータ装置において、
前記制御手段は、前記インバータ部を制御して、前記直列共振負荷への出力電流が前記演算結果と同じ値になるように制御する
ことを特徴とするインバータ装置。

【請求項4】

交流電力を入力して直流電力に変換して出力するコンバータ部と、前記コンバータ部から出力された直流電力を入力して交流電力に逆変換して出力するインバータ部とを有し、前記インバータ部に直列共振負荷を接続して用いるインバータ装置において、
前記直列共振負荷への出力として予め設定されている基準周波数を記憶する基準周波数記憶手段と、
前記直列共振負荷へ出力される周波数を比較周波数として取得する比較周波数取得手段と、
前記基準周波数記憶手段に記憶した基準周波数と前記比較周波数取得手段が取得した比較周波数とに基づいて、補正係数として
（比較周波数／基準周波数）^０．２５
を取得する補正係数取得手段と、
前記補正係数取得手段が取得した補正係数と前記直列共振負荷への出力電流とを乗算する演算を行う演算手段と、
前記演算手段による演算結果と前記直列共振負荷への出力電流として予め設定された設定出力電流との比較結果に基づき、前記直列共振負荷への投入電力が一定値になるように前記直列共振負荷への出力電流を制御する制御手段と
を有することを特徴とするインバータ装置。

【請求項5】

請求項４に記載のインバータ装置において、
前記制御手段は、前記コンバータ部を制御して、前記直列共振負荷への投入電力が一定値になるように前記直列共振負荷への出力電流を制御する
ことを特徴とするインバータ装置。

【請求項6】

請求項４に記載のインバータ装置において、
前記制御手段は、前記インバータ部を制御して、前記直列共振負荷への投入電力が一定値になるように前記直列共振負荷への出力電流を制御する
ことを特徴とするインバータ装置。

【請求項7】

請求項１、２、３、４、５または６のいずれか１項に記載のインバータ装置において、
前記比較周波数取得手段は、予め設定された時間間隔で比較周波数を取得する
ことを特徴とするインバータ装置。

【請求項8】

インバータ装置を備え、連続して移動する負荷を加熱するヒーターにおいて、
インバータ装置として、請求項１、２、３、４、５、６または７のいずれか１項に記載のインバータ装置を用いた
ことを特徴とするヒーター。

【請求項9】

インバータ装置と直列共振負荷とを有する誘導加熱装置において、
インバータ装置として、請求項１、２、３、４、５、６または７のいずれか１項に記載のインバータ装置を用い、
直列共振負荷における誘導コイルは、誘導加熱用の加熱コイルである
ことを特徴とする誘導加熱装置。

【請求項10】

インバータ装置と直列共振負荷とを有する非接触給電装置において、
インバータ装置として、請求項１、２、３、４、５、６または７のいずれか１項に記載のインバータ装置を用い、
直列共振負荷における誘導コイルは、非接触給電用共振負荷における非接触給電用送電回路の非接触給電用送電コイルである
ことを特徴とする非接触給電装置。

【請求項11】

交流電力を入力して直流電力に変換して出力するコンバータ部と、前記コンバータ部から出力された直流電力を入力して交流電力に逆変換して出力するインバータ部とを有し、前記インバータ部に直列共振負荷を接続して用いるインバータ装置の制御方法において、
前記直列共振負荷への出力として予め設定されている基準周波数を記憶し、
前記直列共振負荷へ出力される周波数を比較周波数として取得し、
前記記憶した基準周波数と前記取得した比較周波数とに基づいて、補正係数として
（基準周波数／比較周波数） ^０．２５
を取得し、
前記取得した補正係数と前記直列共振負荷への出力電流として予め設定された設定出力電流とを乗算する演算を行い、
前記演算の演算結果と前記直列共振負荷への出力電流とを比較して、前記直列共振負荷への出力電流が前記演算結果と同じ値になるように制御する
ことを特徴とするインバータ装置の制御方法。

【請求項12】

請求項１１に記載のインバータ装置の制御方法において、
前記コンバータ部を制御して、前記直列共振負荷への出力電流が前記演算結果と同じ値になるように制御する
ことを特徴とするインバータ装置の制御方法。

【請求項13】

請求項１１に記載のインバータ装置の制御方法において、
前記インバータ部を制御して、前記直列共振負荷への出力電流が前記演算結果と同じ値になるように制御する
ことを特徴とするインバータの制御方法装置。

【請求項14】

交流電力を入力して直流電力に変換して出力するコンバータ部と、前記コンバータ部から出力された直流電力を入力して交流電力に逆変換して出力するインバータ部とを有し、前記インバータ部に直列共振負荷を接続して用いるインバータ装置の制御方法において、
前記直列共振負荷への出力として予め設定されている基準周波数を記憶し、
前記直列共振負荷へ出力される周波数を比較周波数として取得し、
前記記憶した基準周波数と前記取得した比較周波数とに基づいて、補正係数として
（比較周波数／基準周波数）^０．２５
を取得し、
前記取得した補正係数と前記直列共振負荷への出力電流とを乗算する演算を行い、
前記演算の演算結果と前記直列共振負荷への出力電流として予め設定された設定出力電流との比較結果に基づき、前記直列共振負荷への投入電力が一定値になるように前記直列共振負荷への出力電流を制御する
ことを特徴とするインバータ装置の制御方法。

【請求項15】

請求項１４に記載のインバータ装置の制御方法において、
前記コンバータ部を制御して、前記直列共振負荷への投入電力が一定値になるように前記直列共振負荷への出力電流を制御する
ことを特徴とするインバータ装置の制御方法。

【請求項16】

請求項１４に記載のインバータ装置の制御方法において、
前記インバータ部を制御して、前記直列共振負荷への投入電力が一定値になるように前記直列共振負荷への出力電流を制御する
ことを特徴とするインバータの制御方法装置。

【請求項17】

請求項１１、１２、１３、１４、１５または１６のいずれか１項に記載のインバータ装置の制御方法において、
予め設定された時間間隔で比較周波数を取得する
ことを特徴とするインバータ装置の制御方法。

【請求項18】

インバータ装置を備え、連続して移動する負荷を加熱するヒーターの制御方法において、
インバータ装置の制御方法として、請求項１１、１２、１３、１４、１５、１６または１７のいずれか１項に記載のインバータ装置の制御方法を用いた
ことを特徴とするヒーターの制御方法。

【請求項19】

インバータ装置と直列共振負荷とを有する誘導加熱装置の制御方法において、
インバータ装置の制御方法として、請求項１１、１２、１３、１４、１５、１６または１７のいずれか１項に記載のインバータ装置の制御方法を用い、
直列共振負荷における誘導コイルは、誘導加熱用の加熱コイルである
ことを特徴とする誘導加熱装置の制御方法。

【請求項20】

インバータ装置と直列共振負荷とを有する非接触給電装置の制御方法において、
インバータ装置の制御方法として、請求項１１、１２、１３、１４、１５、１６または１７のいずれか１項に記載のインバータ装置の制御方法を用い、
直列共振負荷における誘導コイルは、非接触給電用共振負荷における非接触給電用送電回路の非接触給電用送電コイルである
ことを特徴とする非接触給電装置の制御方法。

【請求項21】

インバータ装置を備えビレットを加熱するビレットヒーターにおいて、
インバータ装置として、請求項１、２、３、４、５、６または７のいずれか１項に記載のインバータ装置を用いた
ことを特徴とするビレットヒーター。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インバータ装置およびインバータ装置の制御方法ならびにビレットヒーターに関する。

【0002】

さらに詳細には、本発明は、直列共振負荷に接続して用いるインバータ装置およびインバータ装置の制御方法ならびにそれらを用いたビレットヒーターに関する。

【背景技術】

【0003】

一般に、直列共振負荷に接続する電源装置として、例えば、インバータ装置が知られている。

【0004】

なお、本明細書ならびに本特許請求の範囲においては、直列共振負荷に接続するインバータ装置を「直列共振形インバータ装置」と適宜に称する。

【0005】

また、直列共振形インバータ装置に接続される直列共振負荷としては、例えば、誘導加熱用の加熱コイル（誘導コイル）と共振コンデンサとを直列接続して構成される直列共振回路である誘導加熱回路などが挙げられる。

【0006】

また、直列共振形インバータ装置に接続される直列共振負荷には、非接触給電用送電回路および非接触給電用受電回路からなる共振負荷たる非接触給電用共振負荷なども含まれる。

【0007】

ここで、一般に、電磁誘導方式による非接触給電用送電回路は、直列共振回路方式あるいは並列共振回路方式などにより構成されており、直列共振回路方式により構成された非接触給電用送電回路を備えた直列共振回路たる非接触給電用共振負荷に対して、電源装置として直列共振形インバータ装置が接続されるものである。

【0008】

一般的に、こうした直列共振形インバータ装置は、交流（ＡＣ）電源から供給される交流電力をコンバータ部で直流（ＤＣ）電力に変換し、その後に、インバータ部で直流電力を交流電力に変換して、当該直列共振形インバータ装置に接続された直列共振負荷に出力するものである。

【0009】

なお、交流電源としては、例えば、商用交流電源を用いることができ、その場合には、直列共振形インバータ装置は、商用交流電力を高周波交流電力に変換して直列共振負荷へ出力して供給する。

【0010】

ここで、このような直列共振形インバータ装置においては、通常、誘導コイルと共振コンデンサとを直列接続して構成される直列共振負荷へ出力する高周波交流電力の周波数（出力周波数）は、当該直列共振回路の共振周波数となるように周波数制御されるものである。

【0011】

そして、こうした構成の直列共振形インバータ装置においては、一般的に、誘導コイルに流れる電流値（誘導コイル電流値）と同じ値になる高周波交流電力の電流値（出力電流値）を一定に制御する出力電流一定制御の手法が用いられており、誘導コイルを一定電流値で制御できる利点があることが知られていた。

【0012】

ここで、図１には、出力電流値を一定に制御（出力電流一定制御）するとともに直列共振負荷に接続された従来の直列共振形インバータ装置の全体の構成をあらわす構成説明図が示されている。

【0013】

なお、この図１に示す直列共振形インバータ装置１００は、交流電源として商用交流電源１０２を用いた例を示している。

【0014】

図１に示すように、直列共振形インバータ装置１００は、商用交流電源１０２から供給される商用交流電力を所望の電流値の高周波交流電力に変換して、誘導加熱回路などのような直列共振負荷２００へ出力して供給するものである。

【0015】

ここで、直列共振負荷２００において、符号２００ａは誘導コイルであり、符号２００ｂは抵抗であり、符号２００ｃはキャパシタである。

【0016】

こうした直列共振形インバータ装置１００は、商用交流電源１０２から供給される交流電力を入力して直流電力に変換して出力するコンバータ回路を有するコンバータ部１０４と、コンバータ部１０４から出力された直流電力を入力して高周波交流電力に逆変換して出力するインバータ回路を有するインバータ部１０６と、インバータ部１０６の出力段に設けられてインバータ部１０６から出力される高周波交流電力の電流（出力電流Ｉ）を検出する電流検出器１０８と、電流検出器１０８により検出された出力電流Ｉと出力電流設定信号により設定される設定値（設定出力電流）とに基づいてコンバータ部１０４が変換する直流電力をフィードバック制御する制御部１１０とを有して構成されている。

【0017】

ここで、制御部１１０は、電流検出器１０８からの出力（出力電流Ｉ）を検波する検波回路１１０ａと、検波回路１１０ａからの出力（出力電流Ｉ）を入力する反転入力端子と出力電流設定信号により設定される設定出力電流を入力する非反転入力端子とを備えて入力した両者の電流差を増幅した電流を出力する誤差アンプ１１０ｂと、誤差アンプ１１０ｂからの出力を入力して出力電流Ｉが設定出力電流と同じ値になるようにコンバータ部１０４から出力される直流電力をフィードバック制御する制御信号を出力する出力電流制御回路１１０ｃとを有して構成されている。

【0018】

なお、コンバータ部１０４のコンバータ回路は、例えば、サイリスタ整流回路やチョッパ回路などにより構成されている。

【0019】

こうしたコンバータ部１０４は、商用交流電源１０２から商用交流電力を供給されると、制御部１１０から出力された制御信号に応じて商用交流電力を直流電力に変換する制御を行う。

【0020】

また、インバータ部１０６は、例えば、トランジスタにより構成されるインバータ回路を備えている。

【0021】

こうしたインバータ部１０６は、コンバータ部１０４から出力された直流電力を入力して、入力した直流電力をトランジスタのＯＮ（オン）／ＯＦＦ（オフ）のスイッチング動作により高周波交流電力に逆変換して出力する制御を行う。

【0022】

インバータ部１０６の出力段に設けられた電流検出器１０８は、インバータ部１０６から出力される出力電流Ｉを検出して、その検出結果を示す出力電流Ｉを制御部１１０の検波回路１１０ａへ出力する。

【0023】

以上の構成において、直列共振形インバータ装置１００においては、インバータ部１０６の出力電流Ｉが電流検出器１０８により検出されて、検出された出力電流Ｉを制御部１１０の検波回路１１０ａを通して検波してから誤差アンプ１１０ｂの反転入力端子に入力する。

【0024】

また、誤差アンプ１１０ｂの非反転入力端子には、出力電流設定信号により設定される設定出力電流が入力される。

【0025】

ここで、誤差アンプ１１０ｂは、入力された出力電流Ｉと設定出力電流とを比較して、両者の電流差を増幅した電流を出力電流制御回路１１０ｃへ入力する。

【0026】

そして、出力電流制御回路１１０ｃは、出力電流Ｉと設定出力電流とが同じ値になるようにコンバータ部１０４から出力される直流電力を制御する制御信号を出力する。

【0027】

こうして出力電流制御回路１１０ｃから出力された制御御信号はコンバータ部１０４へ入力されて、当該制御信号によりコンバータ部１０４から出力される直流電力が可変制御され、その結果、インバータ部１０６の出力電流Ｉが一定の値、即ち、設定出力電流と一致する電流値となるようにフィードバック制御する出力電流一定制御が行われる。

【0028】

なお、図１に示す直列共振形インバータ装置１００は、出力電流制御回路１１０ｃから出力された制御信号をコンバータ部１０４へ入力して、コンバータ部１０４から出力される直流電力を可変制御するようにしたが、図２に示す直列共振形インバータ装置１００’のように、出力電流制御回路１１０ｃから出力された制御信号をインバータ部１０６へ入力して、制御信号により直接にインバータ部１０６をフィードバック制御することによって、インバータ部１０６の出力電流Ｉが一定の値、即ち、設定出力電流と一致する電流値となるようにフィードバック制御する出力電流一定制御を行うようにしてもよい。

【0029】

ところで、上記において説明した直列共振形インバータ装置１００、１００’においては、出力電流一定制御を行うため、直列共振負荷２００を構成する誘導コイル２００ａの上や中などに投入される負荷（ワーク）の数が増減した際などに、負荷一つ当たりの投入電力たる負荷投入電力（ワーク投入電力）が変化してしまうため、この変化に起因する不具合が発生するという問題点があった。

【0030】

例えば、複数のコイルを直列接続して各コイルの上や中などにそれぞれ負荷が投入される形状の多連巻きコイルによる誘導コイル２００ａや、一つのコイルの上や中などに複数の負荷が投入される形状の誘導コイル２００ａなどにおいて、誘導コイル２００ａの上や中などに投入される負荷数が増減した際などには、負荷一つ当たりのワーク投入電力が変化することになって、以下に説明するような不具合が発生するという問題点を生ずるものであった。

【0031】

具体的には、直列共振回路２００が誘導加熱回路である場合に、誘導コイル２００ａとして上記した多連巻きコイルを使用した際には、出力電流一定制御のもとでは、誘導コイル２００ａに投入する負荷の数が全負荷投入時に比べて減少すると一個当たりの負荷投入電力が低下して、加熱温度が低下していくという不具合が発生していた。

【0032】

例えば、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、３個のコイル２００ａ－１、２００ａ－２、２００ａ－３を直列接続して、各コイル２００ａ－１、２００ａ－２、２００ａ－３の上や中などに、それぞれ負荷３００ａ、３００ｂ、３００ｃが投入可能な形状の多連巻きコイルを誘導コイル２００ａとして用いた直列共振回路２００たる誘導加熱回路について説明する。

【0033】

この誘導加熱回路においては、図３（ａ）に示すように、各コイル２００ａ－１、２００ａ－２、２００ａ－３にそれぞれ負荷３００ａ、３００ｂ、３００ｃを投入した全負荷投入時には、予め設定した加熱温度により負荷３００ａ、３００ｂ、３００ｃを全て加熱することができる（全数加熱）。

【0034】

しかしながら、図３（ｂ）に示すように、コイル２００ａ－１、２００ａ－２にはそれぞれ負荷３００ａ、３００ｂを投入するが、コイル２００ａ－３には負荷を投入しない場合においては、全負荷投入時に比べて誘導コイル２００ａに投入される負荷数が少なくなって、一個当たりの負荷投入電力が低下して加熱温度が低下するものであった（負荷温度低下）。

【0035】

さらに、図３（ｃ）に示すように、コイル２００ａ－１には負荷３００ａを投入するが、コイル２００ａ－２、２００ａ－３には負荷を投入しない場合には、全負荷投入時に比べて誘導コイル２００ａに投入される負荷数が一層少なくなり、一個当たりの負荷投入電力がさらに低下することになって、加熱温度がさらに低下するものであった（負荷温度さらに低下）。

【0036】

また、直列共振回路２００が誘導加熱回路である場合に、例えば、図４に示すように、一つのコイルの上や中などに複数の負荷４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄが投入可能な形状の誘導コイル２００ａを使用して誘導加熱する際にも、出力電流一定制御のもとでは、誘導コイル２００ａに投入する負荷数が少なくなると一個当たりの負荷投入電力が低下して、加熱温度が低下するものであった。

【0037】

あるいは、図５に示すように、直列共振回路２００がビレットヒーターの誘導加熱回路である場合に、出力電流一定制御によれば、ビレット５００を誘導コイル２００ａの上や中などに搬送して誘導加熱するスタート時には、誘導コイル２００ａ内に負荷が無い状態でビレット５００が挿入されて加熱されはじめるので、誘導コイル２００ａ内の全域にわたってビレット５００が挿入されて誘導コイル２００ａ内に全負荷が入るまでは負荷加熱電力が減少することになって、誘導コイル２００ａ内の全域にわたってビレット５００が存在する連続搬送時に比較して加熱温度が低下するものであった。

【0038】

このため、誘導コイル２００ａ内に最初に挿入する誘導コイル２００ａの長さ分のビレット５００が、所謂、捨て材料となってしまうという問題点もあった。

【0039】

また、上記した直列共振形インバータ装置１００、１００’において、直列共振回路２００が非接触給電用共振負荷である場合には、非接触給電用共振負荷の非接触給電用受電回路における受電側コイル負荷数が変化すると磁界強度が変化するため、出力電流一定制御した場合には受電側コイル負荷数の変化に伴う磁界強度の変化に対応することができずに不具合を生ずるという問題点があった。

【0040】

即ち、上記において縷々説明したように、従来の直列共振形インバータ装置による出力電流Ｉを一定にする制御、即ち、出力電流一定制御では、直列共振形インバータ装置に接続される直列共振負荷の機能が、直列共振負荷に投入される負荷数の増減などにより影響を受けるという不具合や問題点があった。

【0041】

なお、本願出願人が特許出願のときに知っている先行技術は、文献公知発明に係る発明ではないため、本願明細書に記載すべき先行技術文献情報はない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0042】

本発明は、上記したような従来の技術における種々の不具合や問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、直列共振負荷に接続して用いるインバータ装置に接続される直列共振負荷の機能が、直列共振負荷に投入される負荷数の増減などにより影響を受けることのないようにしたインバータ装置およびインバータ装置の制御方法ならびにビレットヒーターを提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0043】

上記目的を達成するために、本発明は、直列共振負荷に接続して用いるインバータ装置の出力の周波数として予め設定された基準となる周波数（基準周波数）と当該インバータ装置の出力の周波数（比較周波数）との比に基づいて、当該インバータ装置の出力電流を制御（フィードバック制御）することにより、当該インバータ装置の出力電流を補正するようにしたものである。

【0044】

従って、本発明によれば、直列共振負荷に投入される負荷数が増減などしても、当該負荷数の増減などに応じて変化する比較周波数に応じて、直列共振負荷へのインバータ装置の出力電流が補正されるので、当該インバータ装置に接続される直列共振負荷の機能が当該負荷数の増減などにより影響を受けることがない。

【0045】

即ち、本発明によるインバータ装置は、交流電力を入力して直流電力に変換して出力するコンバータ部と、上記コンバータ部から出力された直流電力を入力して交流電力に逆変換して出力するインバータ部とを有し、上記インバータ部に直列共振負荷を接続して用いるインバータ装置において、上記直列共振負荷への出力として予め設定されている基準周波数を記憶する基準周波数記憶手段と、上記直列共振負荷へ出力される周波数を比較周波数として取得する比較周波数取得手段と、上記基準周波数記憶手段に記憶した基準周波数と上記比較周波数取得手段が取得した比較周波数との比に基づいて補正係数を取得する補正係数取得手段と、上記補正係数取得手段が取得した補正係数と上記直列共振負荷への出力電流として予め設定された設定出力電流とを乗算する演算を行う演算手段と、上記演算手段による演算結果と上記直列共振負荷への出力電流とを比較して、上記直列共振負荷への出力電流が上記演算結果と同じ値になるように制御する制御手段とを有するようにしたものである。

【0046】

また、本発明によるインバータ装置は、上記した本発明によるインバータ装置において、上記補正係数取得手段は、補正係数として「（基準周波数／比較周波数）^０．２５」を取得するようにしたものである。

【0047】

また、本発明によるインバータ装置は、交流電力を入力して直流電力に変換して出力するコンバータ部と、上記コンバータ部から出力された直流電力を入力して交流電力に逆変換して出力するインバータ部とを有し、上記インバータ部に直列共振負荷を接続して用いるインバータ装置において、上記直列共振負荷への出力として予め設定されている基準周波数を記憶する基準周波数記憶手段と、上記直列共振負荷へ出力される周波数を比較周波数として取得する比較周波数取得手段と、上記基準周波数記憶手段に記憶した基準周波数と上記比較周波数取得手段が取得した比較周波数との比に基づいて補正係数を取得する補正係数取得手段と、上記補正係数取得手段が取得した補正係数と上記直列共振負荷への出力電流とを乗算する演算を行う演算手段と、上記演算手段による演算結果と上記直列共振負荷への出力電流として予め設定された設定出力電流とを比較して、上記直列共振負荷への出力電流が上記演算結果と同じ値になるように制御する制御手段とを有するようにしたものである。

【0048】

また、本発明によるインバータ装置は、上記した本発明によるインバータ装置において、上記補正係数取得手段は、補正係数として「（比較周波数／基準周波数）^０．２５」を取得するようにしたものである。

【0049】

また、本発明によるインバータ装置は、上記した本発明によるインバータ装置において、上記制御手段は、上記コンバータ部を制御して、上記直列共振負荷への出力電流が上記演算結果と同じ値になるように制御するようにしたものである。

【0050】

また、本発明によるインバータ装置は、上記した本発明によるインバータ装置において、上記制御手段は、上記インバータ部を制御して、上記直列共振負荷への出力電流が上記演算結果と同じ値になるように制御するようにしたものである。

【0051】

また、本発明によるインバータ装置は、上記した本発明によるインバータ装置において、上記比較周波数取得手段は、予め設定された時間間隔で比較周波数を取得するようにしたものである。

【0052】

また、本発明によるインバータ装置は、上記した本発明によるインバータ装置において、上記直列共振負荷を構成する誘導コイルに投入される負荷は、上記誘導コイルに対して連続して移動する負荷であるようにしたものである。

【0053】

また、本発明によるインバータ装置は、上記した本発明によるインバータ装置において、上記直列共振負荷における誘導コイルは、誘導加熱用の加熱コイルであるようにしたものである。

【0054】

また、本発明によるインバータ装置は、上記した本発明によるインバータ装置において、上記直列共振負荷における誘導コイルは、非接触給電用共振負荷における非接触給電用送電回路の非接触給電用送電コイルであるようにしたものである。

【0055】

また、本発明によるインバータ装置の制御方法は、交流電力を入力して直流電力に変換して出力するコンバータ部と、上記コンバータ部から出力された直流電力を入力して交流電力に逆変換して出力するインバータ部とを有し、上記インバータ部に直列共振負荷を接続して用いるインバータ装置の制御方法において、上記直列共振負荷への出力として予め設定されている基準周波数を記憶し、上記直列共振負荷へ出力される周波数を比較周波数として取得し、上記記憶した基準周波数と上記取得した比較周波数との比に基づいて補正係数を取得し、上記取得した補正係数と上記直列共振負荷への出力電流として予め設定された設定出力電流とを乗算する演算を行い、上記演算の演算結果と上記直列共振負荷への出力電流とを比較して、上記直列共振負荷への出力電流が上記演算結果と同じ値になるように制御するようにしたものである。

【0056】

また、本発明によるインバータ装置の制御方法は、上記した本発明によるインバータ装置の制御方法において、上記補正係数として「（基準周波数／比較周波数）^０．２５」を取得するようにしたものである。

【0057】

また、本発明によるインバータ装置の制御方法は、交流電力を入力して直流電力に変換して出力するコンバータ部と、上記コンバータ部から出力された直流電力を入力して交流電力に逆変換して出力するインバータ部とを有し、上記インバータ部に直列共振負荷を接続して用いるインバータ装置の制御方法において、上記直列共振負荷への出力として予め設定されている基準周波数を記憶し、上記直列共振負荷へ出力される周波数を比較周波数として取得し、上記記憶した基準周波数と上記取得した比較周波数との比に基づいて補正係数を取得し、上記取得した補正係数と上記直列共振負荷への出力電流とを乗算する演算を行い、上記演算の演算結果と上記直列共振負荷への出力電流として予め設定された設定出力電流とを比較して、上記直列共振負荷への出力電流が上記演算結果と同じ値になるように制御するようにしたものである。

【0058】

また、本発明によるインバータ装置の制御方法は、上記した本発明によるインバータ装置の制御方法において、上記補正係数として「（比較周波数／基準周波数）^０．２５」を取得するようにしたものである。

【0059】

また、本発明によるインバータ装置の制御方法は、上記した本発明によるインバータ装置の制御方法において、上記コンバータ部を制御して、上記直列共振負荷への出力電流が上記演算結果と同じ値になるように制御するようにしたものである。

【0060】

また、本発明によるインバータ装置の制御方法は、上記した本発明によるインバータ装置の制御方法において、上記インバータ部を制御して、上記直列共振負荷への出力電流が上記演算結果と同じ値になるように制御するようにしたものである。

【0061】

また、本発明によるインバータ装置の制御方法は、上記した本発明によるインバータ装置の制御方法において、予め設定された時間間隔で比較周波数を取得するようにしたものである。

【0062】

また、本発明によるインバータ装置の制御方法は、上記した本発明によるインバータ装置の制御方法において、上記直列負荷を構成する誘導コイルに投入される負荷は、上記誘導コイルに対して連続して移動する負荷であるようにしたものである。

【0063】

また、本発明によるインバータ装置の制御方法は、上記した本発明によるインバータ装置の制御方法において、上記直列共振負荷における誘導コイルは、誘導加熱用の加熱コイルであるようにしたものである。

【0064】

また、本発明によるインバータ装置の制御方法は、上記した本発明によるインバータ装置の制御方法において、上記直列負荷における誘導コイルは、非接触給電用共振負荷における非接触給電用送電回路の非接触給電用送電コイルであるようにしたものである。

【0065】

また、本発明によるビレットヒーターは、インバータ装置を備えビレットを加熱するビレットヒーターにおいて、インバータ装置として、上記した本発明によるインバータ装置を用いたものである。

【発明の効果】

【0066】

本発明は、以上説明したように構成されているので、直列共振負荷に接続して用いるインバータ装置に接続される直列共振負荷の機能が、直列共振負荷に投入される負荷数の増減などにより影響を受けることがないインバータ装置およびインバータ装置の制御方法ならびにビレットヒーターを提供することが可能になるという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【0067】

【図1】図１は、出力電流値を一定に制御（出力電流一定制御）するとともに直列共振負荷に接続された従来の直列共振形インバータ装置の全体の構成をあらわす構成説明図である。

【図2】図２は、出力電流値を一定に制御（出力電流一定制御）するとともに直列共振負荷に接続された従来の直列共振形インバータ装置の他の例の全体の構成をあらわす構成説明図である。

【図3】図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、図１ならびに図２に示す従来の直列共振形インバータ装置における動作を示す模式的な説明図である。

【図4】図４は、図１ならびに図２に示す従来の直列共振形インバータ装置における動作を示す模式的な説明図である。

【図5】図５は、図１ならびに図２に示す従来の直列共振形インバータ装置における動作を示す模式的な説明図である。

【図6】図６は、直列共振負荷に接続された本発明の実施の形態の一例による直列共振形インバータ装置（第１の実施の形態）の全体の構成をあらわす構成説明図である。

【図7】図７は、直列共振負荷に接続された本発明の実施の形態の一例による直列共振形インバータ装置（第１の実施の形態）の変形例の全体の構成をあらわす構成説明図である。

【図8】図８は、直列共振負荷に接続された本発明の実施の形態の一例による直列共振形インバータ装置（第２の実施の形態）の全体の構成をあらわす構成説明図である。

【図9】図９は、直列共振負荷に接続された本発明の実施の形態の一例による直列共振形インバータ装置（第２の実施の形態）の変形例の全体の構成をあらわす構成説明図である。

【図10】図１０は、本発明の実施の形態の一例によるビレットヒーターを模式的に示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0068】

以下、添付の図面を参照しながら、本発明によるインバータ装置およびインバータ装置の制御方法ならびにビレットヒーターの実施の形態の一例について詳細に説明するものとする。

【0069】

なお、以下の「発明を実施するための形態」の項の説明においては、図１乃至図５の各図を参照しながら説明した構成ならびに作用、あるいは、図６以下の各図を参照しながら説明する構成ならびに作用と同一あるいは相当する構成ならびに作用については、図１乃至図５、あるいは、図６以下の各図において用いた符号と同一の符号をそれぞれ付して示すことにより、その詳細な構成ならびに作用の説明は省略する。

【0070】

（Ｉ）本発明の第１の実施の形態

【0071】

（Ｉ－１）構成ならびに作用

【0072】

図６には、直列共振負荷に接続された本発明の実施の形態の一例による直列共振形インバータ装置（第１の実施の形態）の全体の構成をあらわす構成説明図が示されている。

【0073】

符号１０は、本発明の第１の実施の形態による直列共振形インバータ装置であり、この直列共振形インバータ装置１０は、制御部１１０に補正回路１２を備えるとともに投入電力一定モード設定スイッチ１４を備えている点において、従来の直列共振形インバータ装置１００とは異なっている。

【0074】

ここで、投入電力一定モード設定スイッチ１４は、誘導コイル２００ａの上や中などに投入される負荷（ワーク）に関わらず、直列共振形インバータ装置１０から直列共振負荷２００に出力される交流電力（投入電力）の電力値を一定値に制御する際にオン操作されるものであり、投入電力一定モード設定スイッチ１４がオンのときは、誘導コイル２００ａの上や中などに投入される負荷に関わらず直列共振負荷２００に出力される投入電力の電力値は一定値となる（投入電力一定モード）。

【0075】

一方、投入電力一定モード設定スイッチ１４がオフのときは、誘導コイル２００ａの上や中などに投入される負荷に関わらず直列共振負荷２００に出力される投入電力の電力値を一定値とするような制御は行われない。

【0076】

また、上記した補正回路１２は、周波数カウンタ１２ａと、周波数記録部１２ｂと、第１演算部１２ｃと、第２演算部１２ｄとを有して構成されている。

【0077】

ここで、周波数カウンタ１２ａは、電流検出器１０８で検出された出力電流Ｉから、直列共振形インバータ装置１０の出力の周波数（比較周波数）ｆを計測して取得するものである。

【0078】

次に、周波数記録部１２ｂは、投入電力一定モード設定スイッチ１４がオンされて投入電力一定モードのときにおける直列共振形インバータ装置１０の出力の基準となる周波数（基準周波数）ｆｓ、即ち、直列共振形インバータ装置１０の出力の周波数として予め設定された基準となる周波数（基準周波数）ｆｓを記憶しているものである。

【0079】

また、第１演算部１２ｃは、周波数カウンタ１２ａにより取得された比較周波数ｆと周波数記録部１２ｂに記録された基準周波数ｆｓとを用いて、（基準周波数／比較周波数）^０．２５、即ち、（ｆｓ／ｆ）^０．２５の演算を行うものである。

【0080】

さらに、第２演算部１２ｄは、第１演算部１２ｃの演算結果である（ｆｓ／ｆ）^０．２５と出力電流設定信号ｖにより設定される設定値（設定出力）たる設定出力電流とを乗算（掛け算）する演算を行って、その演算結果である「ｖ×（ｆｓ／ｆ）^０．２５」（ｖ・（ｆｓ／ｆ）^０．２５）を誤差アンプ１１０ｂの非反転入力端子に入力する。

【0081】

なお、以下の説明においては、説明を簡潔化して本発明の理解を容易にするために、「出力電流設定信号ｖにより設定される設定値（設定出力）たる設定出力電流」については、単に「出力電流設定信号ｖ（設定出力電流）」と記載することとする。

【0082】

即ち、直列共振形インバータ装置１０においては、第２演算部１２ｄの演算結果である「ｖ×（ｆｓ／ｆ）^０．２５」（ｖ・（ｆｓ／ｆ）^０．２５）が誤差アンプ１１０ｂの非反転入力端子へ入力され、検波回路１１０ａからの出力（出力電流Ｉ）が誤差アンプ１１０ｂの反転入力端子へ入力されるものである。

【0083】

上記した直流共振形インバータ装置１０の出力電流制御においては、基準周波数ｆｓを誘導コイル２００ａの上や中などに第１の負荷（負荷１）が投入されたときの周波数とし、比較周波数ｆを同一の誘導コイル２００ａの上や中などに負荷１とは異なる第２の負荷（負荷２）が投入されたときの周波数とすると、出力電流設定信号ｖ（設定出力電流）の補正係数として（ｆｓ／ｆ）^０．２５を出力電流設定信号ｖ（設定出力電流）に乗算して誤算アンプ１１０ｂへの一方の入力とし、検波回路１１０ａからの出力電流Ｉを誤算アンプ１１０ｂへの他方の入力とすることによって、誘導コイル２００ａに負荷１が投入された場合と負荷２が投入された場合とにおいて、直列共振負荷２００に出力される投入電力の電力値は一定値に制御することができる。

【0084】

ここで、直列共振形インバータ装置において出力電流を一定に制御した場合には、直列共振負荷の誘導コイルに投入される負荷自身に周波数特性があるため、当該投入される負荷の増減によって周波数変化が生じ、直列共振負荷に出力される投入電力が変化する。

【0085】

そして、直列共振形インバータ装置に接続される直列共振負荷の誘導コイルの中や誘導コイル上などに負荷が投入されるとき、その投入される負荷の条件の違いによって、誘導コイルと誘導負荷の高周波等価抵抗は、一般的に周波数の平方根に比例することが知られている。

【0086】

即ち、
Ｒ１：誘導コイルに負荷１が投入されたときの高周波等価抵抗
Ｒ２：誘導コイルに負荷２が投入されたときの高周波等価抵抗
ｆ１：誘導コイルに負荷１が投入されたときの共振周波数
ｆ２：誘導コイルに負荷２が投入されたときの共振周波数
とすると、
Ｒ２＝Ｒ１×（ｆ２／ｆ１）^０．５ ・・・ 式１
となる。

【0087】

ここで、
Ｐ１：誘導コイルに負荷１が投入されたときに出力される投入電力（出力電力）
Ｐ２：誘導コイルに負荷２が投入されたときに出力される投入電力（出力電力）
とし、電流Ｉは一定に制御されるとすると、
Ｐ２＝Ｉ^２×Ｒ２ ・・・ 式２
Ｐ１＝Ｉ^２×Ｒ１ ・・・ 式３
となる。

【0088】

従って、式１、式２および式３より、
Ｐ２／Ｐ１＝Ｒ２／Ｒ１
＝（ｆ２／ｆ１）^０．５ ・・・ 式４
が得られる。

【0089】

そして、電流または電圧は出力電力の平方根に比例するので、
Ｖ２／Ｖ１＝（ｆ２／ｆ１）^０．２５ ・・・ 式５
となる。

【0090】

なお、
Ｖ１：誘導コイルに負荷１が投入されたときの電圧
Ｖ２：誘導コイルに負荷２が投入されたときの電圧
である。

【0091】

従って、式５から、直列共振形インバータ装置１０の出力電流制御において、出力電流設定信号ｖ（設定出力電流）に、共振周波数ｆ１と共振周波数ｆ２との周波数比の逆数の０．２５乗を掛け算するような補正を行えば、負荷の条件が変わったとしても一定の出力電力となり、直列共振負荷２００に出力される投入電力の電力値を一定値に制御することができる。

【0092】

上記について、図６を参照しながら具体的に説明すると、出力電流設定信号ｖ（設定出力電流）は、制御部１１０の補正回路１２を通してから誤差アンプ１１０ｂの非反転入力端子へ入力されることになる。

【0093】

より詳細には、補正回路１２においては、周波数カウンタ１２ａは、電流検出器１０８から出力された検出信号（出力電流Ｉ）を計測して、出力電流Ｉから周波数（比較周波数）ｆを取得し、取得した比較周波数ｆを周波数記録部１２ｂと第１演算部１２ｃとへ出力する。

【0094】

また、周波数記録部１２ｂは、投入電力一定モードにおける直列共振形インバータ装置１０の出力の周波数として、予め設定された設定条件における基準となる周波数（基準周波数）を記録するものであるが、具体的には、投入電力一定モード設定スイッチ１４がオンされて投入電力一定モードのときに、上記設定条件により設定された負荷を直列共振回路２００の誘導コイル２００ａに投入したときの直列共振形インバータ装置１０の出力の比較周波数ｆを周波数カウンタ１２ａで計測し、周波数カウンタ１２ａで計測した比較周波数ｆを基準周波数ｆｓとして記録するものである。

【0095】

上記のようにして周波数記録部１２ｂに記録された基準周波数ｆｓは、第１演算部１２ｃへ出力される。

【0096】

第１演算部１２ｃは、式５におけるｆ２／ｆ１の逆数であるｆｓ／ｆを０．２５乗する演算を行って、その演算結果を出力電流設定信号ｖ（設定出力電流）の補正係数として取得して、取得した補正係数（ｆｓ／ｆ）^０．２５を第２演算部１２ｄへ出力する。

【0097】

なお、式５のｆ１はｆｓに対応し、また、ｆ２はｆに対応するので、式５におけるｆ２／ｆ１の逆数であるｆ１／ｆ２はｆｓ／ｆとなる。

【0098】

第２演算部１２ｄは、補正係数（ｆｓ／ｆ）^０．２５を出力電流設定信号ｖ（設定出力電流）に掛け算して「ｖ×（ｆｓ／ｆ）^０．２５」（ｖ・（ｆｓ／ｆ）^０．２５）を取得して、ｖ・（ｆｓ／ｆ）^０．２５を補正回路電流として誤差アンプ１１０ｂの非反転入力端子へ出力する。

【0099】

誤差アンプ１１０ｂは、補正回路１２から出力された補正回路電流と電流検出器１０８で検出された出力電流Ｉを検波した電流とを比較して、その比較結果を出力電流制御回路１１０ｃへ出力する。

【0100】

出力電流制御回路１１０ｃは、誤差アンプ１１０ｂから出力された比較結果に基づいて、補正回路１２から出力された補正回路電流と電流検出器１０８で検出された出力電流Ｉを検波回路１１０ａで検波した電流とが同じ値になるようにコンバータ部１０４を制御する制御信号を生成して、当該制御信号をコンバータ部１０４へ出力してコンバータ部１０４をフィードバック制御する。

【0101】

なお、出力電流制御回路１１０ｃには、例えば、差動アンプの出力フィルタ回路なども含まれるものではあるが、説明や図示を簡潔化して本発明の理解を容易にするために、その説明や図示は省略する。

【0102】

（Ｉ－２）具体的な動作（操作）

【0103】

次に、上記した直列共振形インバータ装置１０の具体的な動作（操作）について説明する。

【0104】

直列共振形インバータ装置１０において、投入電力一定モード設定スイッチ１４をオンにして投入電力一定モードにしてから、予め設定された設定条件における基準となる負荷（例えば、負荷１である。）を直列共振回路２００の誘導コイル２００ａに投入したときの状態（条件１）において投入電力一定モードでインバータ動作させると、制御部１１０の補正回路１２における周波数記録部１２ｂは、周波数カウンタ１２ａを介して電流検出器１０８で検出された出力電流Ｉの信号から取得した比較周波数ｆを基準周波数ｆｓとして自動的に記録するとともに、周波数カウンタ１２ａを介して電流検出器１０８で検出された出力電流Ｉの信号の周波数たる比較周波数ｆを第１演算部１２ｃへ出力する。

【0105】

そして、第１演算部１２ｃは補正係数として（ｆｓ／ｆ）^０．２５を演算して第２演算部１２ｄへ出力し、第２演算部１２ｄは（ｆｓ／ｆ）^０．２５に出力電流設定信号ｖ（設定出力電流）を掛け算する演算を行い、その演算結果であるｖ・（ｆｓ／ｆ）^０．２５を誤差アンプ１１０ｂの非反転入力端子へ出力する。

【0106】

上記したインバータ動作の最初の状態（条件１）においては、
ｆ＝ｆｓ
であるので、補正係数（ｆｓ／ｆ）^０．２５は「１」である。

【0107】

次に、直列共振回路２００の誘導コイル２００ａにおける負荷の状態（コイル負荷状態）を任意の状態、即ち、任意の負荷（例えば、負荷２である。）を直列共振回路２００の誘導コイル２００ａに投入したときの状態（条件２）にして、上記と同様にして比較周波数ｆを計測するとともに補正係数（ｆｓ／ｆ）^０．２５を演算して取得し、取得した（ｆｓ／ｆ）^０．２５に出力電流設定信号ｖ（設定出力電流）に掛け算する演算を行って、その演算結果であるｖ・（ｆｓ／ｆ）^０．２５を誤差アンプ１１０ｂの非反転入力端子へ出力する。

【0108】

これにより、条件２における負荷への投入電力が条件１における負荷への投入電力と同じ投入電力、即ち、
Ｐ＝Ｐｓ
Ｐ：条件２における負荷への投入電力
Ｐｓ：条件１における負荷への投入電力
となるような、出力電力になる。

【0109】

即ち、直列共振回路２００の誘導コイル２００ａに投入される負荷が初期の負荷（例えば、負荷１である。）から当該初期の負荷とは異なる負荷（例えば、負荷２である。）に変わったとしても、当該初期の負荷のときの投入電力と同じ投入電力となるので、直列共振回路２００の誘導コイル２００ａに投入される負荷が初期の負荷から当該初期の負荷とは異なる負荷に変わっても、初期状態と同じ投入電力を保つことができることになる。

【0110】

なお、一旦、投入電力一定モード設定スイッチ１４をオンにしておけば、その後は、例えば、予め設定された時間間隔などで比較周波数ｆを計測して、当該計測した比較周波数ｆを用いて補正係数（ｆｓ／ｆ）^０．２５を取得することによって、任意の負荷条件において同じ投入電力を得ることのできる投入電力一定モードを継続して維持することができるようになる。

【0111】

また、誘導コイル２００ａを交換した場合などにおいても、誘導コイル２００ａの交換後に上記した動作と同じ動作を行うことにより、任意の負荷条件において同じ投入電力を得ることのできる投入電力一定モードを実現することができる。

【0112】

さらに、誘導コイル２００ａとして複数の誘導コイルが設けられている場合には、複数の誘導コイルをシーケンサなどでテーブル化して、テーブルを参照しながら複数の誘導コイルを順次あるいは適宜に選択して、選択した誘導コイルについて上記した動作と同じ動作を行えばよい。

【0113】

そして、直列共振形インバータ装置１０によれば、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）ならびに図４に示す例において、図３（ａ）ならびに図４に示すように誘導コイル２００ａに全ての負荷が投入されている状態（全数負荷時）の周波数を基準周波数ｆｓとして設定すると、
（１）負荷が少なくなるとコイルインダクタンスが大きくなって比較周波数ｆが下がる、
（２）ｆｓ／ｆは大きくなる、
（３）誤差アンプ１１０ｂにおける比較設定電流であるｖ・（ｆｓ／ｆ）^０．２５は大きくなる、
（４）出力電流を大きくする出力制御がはたらき出力電力はアップする、
（５）コイル電流もアップする、
（６）負荷が少なくなったときの温度低下を防止することができる、
という作用効果が生ずる。

【0114】

また、直列共振形インバータ装置１０によれば、図５に示す例において、ビレット５００を誘導コイル２００ａへ搬送して誘導加熱するスタート時における誘導コイル２００ａ内に負荷が無い状態（無負荷時）の周波数を基準周波数ｆｓとして設定すると、
（１）負荷が入ってくるとコイルインダクタンスが小さくなって比較周波数ｆが上がる、
（２）ｆｓ／ｆは小さくなる、
（３）誤差アンプ１１０ｂにおける比較設定電流であるｖ・（ｆｓ／ｆ）^０．２５は小さくなる、
（４）出力電流を小さくする出力制御がはたらき出力電力は下がる、
（５）コイル電流も下がる、
（６）負荷が入ってきても温度上昇していくことが防止することができるため、スタート時から同じ加熱温度とすることができる、
という作用効果が生ずる。

【0115】

（Ｉ－３）変形例

【0116】

なお、図６に示す直流共振形インバータ装置１０は、出力電流制御回路１１０ｃから出力された制御信号をコンバータ部１０４へ入力して、コンバータ部１０４から出力される出力電力を可変制御するようにしたが、図７に示す直流共振形インバータ装置１０’のように、出力電流制御回路１１０ｃから出力された制御信号をインバータ部１０６へ入力して、制御信号により直接にインバータ部１０６をフィードバック制御することによって、投入電力が一定となるようにインバータ部１０６の出力電力を可変制御するようにしてもよい。

【0117】

（ＩＩ）本発明の第２の実施の形態

【0118】

（ＩＩ－１）構成ならびに作用

【0119】

図８には、直列共振負荷に接続された本発明の実施の形態の一例による直列共振形インバータ装置（第２の実施の形態）の全体の構成をあらわす構成説明図が示されている。

【0120】

符号２０は、本発明の第２の実施の形態による直列共振形インバータ装置であり、この直列共振形インバータ装置２０は、直列共振形インバータ装置１０における補正回路１２に対応する構成として補正回路２２を備えている。

【0121】

補正回路２２は、第１演算部１２ｃに代えて第１’演算部２２ｃを備えるとともに、第２演算部１２ｄに代えて第２’演算部２２ｄを備える点において、直列共振形インバータ装置１０における補正回路１２と異なっている。

【0122】

また、直列共振形インバータ装置２０においては、検波回路１１０ａからの出力（出力電流Ｉ）は第２’演算部２２ｄへ入力される。

【0123】

そして、直列共振形インバータ装置２０においては、出力電流設定信号ｖ（設定出力電流）は誤差アンプ１１０ｂの非反転入力端子へ入力される。

【0124】

ここで、第１’演算部２２ｃは、（基準周波数／比較周波数）^０．２５、即ち、（ｆｓ／ｆ）^０．２５の演算の演算を行う第１演算部１２ｃとは異なり、（比較周波数／基準周波数）^０．２５、即ち、（ｆ／ｆｓ）^０．２５の演算を行う。

【0125】

そして、第２’演算部２２ｄは、第１’演算部２２ｃの演算結果である（ｆ／ｆｓ）^０．２５と検波回路１１０ａから入力された出力電流Ｉとを乗算する演算を行い、その演算結果である「Ｉ×（ｆ／ｆｓ）^０．２５」（Ｉ・（ｆ／ｆｓ）^０．２５）が誤算アンプ１１０ｂの反転入力端子へ入力される。

【0126】

なお、直列共振形インバータ装置１０においては、検波回路１１０ａからの出力電流Ｉが直接に誤算アンプ１１０ｂの反転入力端子へ入力されるとともに、補正回路１２により出力電流設定信号ｖ（設定出力電流）を補正係数（ｆｓ／ｆ）^０．２５により補正したｖ・（ｆｓ／ｆ）^０．２５（フィードバック信号）が誤算アンプ１１０ｂの非反転入力端子へ入力されるように構成されている。

【0127】

一方、直列共振形インバータ装置２０においては、出力電流設定信号ｖ（設定出力電流）が直接に誤算アンプ１１０ｂの非反転入力端子へ入力されるとともに、検波回路１１０ａからの出力電流Ｉを補正係数（ｆ／ｆｓ）^０．２５により補正したＩ・（ｆ／ｆｓ）^０．２５（フィードバック信号）が誤算アンプ１１０ｂの反転入力端子へ入力されるように構成されている。

【0128】

即ち、直列共振形インバータ装置１０と直列共振形インバータ装置２０とでは、補正回路により補正する対象が出力電流Ｉと出力電流設定信号ｖ（設定出力電流）とで逆になっているため、直列共振形インバータ装置１０の補正係数が（ｆｓ／ｆ）^０．２５であるのに対して、直列共振形インバータ装置２０の補正係数は（ｆ／ｆｓ）^０．２５となる。

【0129】

従って、直列共振形インバータ装置２０によれば、直列共振形インバータ装置１０と同様に、負荷の条件が変わったとしても一定の出力電力となり、直列共振負荷２００に出力される投入電力の電力値を一定値に制御することができる。

【0130】

そして、直列共振形インバータ装置２０によれば、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）ならびに図４に示す例において、図３（ａ）ならびに図４に示すように誘導コイル２００ａに全ての負荷が投入されている状態（全数負荷時）の周波数を基準周波数ｆｓとして設定すると、
（１）負荷が少なくなるとコイルインダクタンスが大きくなって比較周波数ｆが下がる、
（２）ｆ／ｆｓは小さくなる、
（３）誤差アンプ１１０ｂにおける比較設定電流であるＩ・（ｆ／ｆｓ）^０．２５は小さくなる、
（４）出力電流を大きくする出力制御がはたらき出力電力はアップする、
（５）コイル電流もアップする、
（６）負荷が少なくなったときの温度低下を防止することができる、
という作用効果が生ずる。

【0131】

（ＩＩ－２）変形例

【0132】

なお、図８に示す直列共振形インバータ装置２０は、出力電流制御回路１１０ｃから出力された制御信号をコンバータ部１０４へ入力して、コンバータ部１０４から出力される出力電力を可変制御するようにしたが、図９に示す直流共振形インバータ装置２０’のように、出力電流制御回路１１０ｃから出力された制御信号をインバータ部１０６へ入力して、制御信号により直接にインバータ部１０６をフィードバック制御することによって、投入電力が一定となるようにインバータ部１０６の出力電力を可変制御するようにしてもよい。

【0133】

（ＩＶ）その他の実施の形態および変形例の説明

【0134】

なお、上記した実施の形態は例示に過ぎないものであり、本発明は他の種々の形態で実施することができる。即ち、本発明は、上記した実施の形態に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で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

【0135】

例えば、上記した実施の形態は、以下の（ＩＶ－１）乃至（ＩＶ－７）に示すように変形するようにしてもよい。

【0136】

（ＩＶ－１）上記した実施の形態においては、詳細な説明は省略したが、本発明による直列共振形インバータ装置１０（１０’、２０、２０’）は、図５に示すように、誘導コイル２００ａの上や中などを当該誘導コイル２００ａに対して連続して移動する負荷（例えば、ビレットヒーターにおけるビレットなどである。）に対しても適用することができる。

【0137】

以下において、直列共振形インバータ装置１０を例にして、具体的に説明することとする。

【0138】

即ち、直列共振インバータ装置１０に適用する場合について説明すると、誘導コイル２００ａの上や中などを当該誘導コイル２００ａに対して連続して移動する負荷に対して直列共振インバータ装置１０を動作させるには、まず、無負荷時の基準周波数ｆｓを周波数記録部１２ｂにおいて記録しておく。

【0139】

その後に、任意の負荷を連続的に移動して投入することになるが、その際には，例えば、予め定められた時間間隔などにおいて、移動中の負荷のそのときの位置における比較周波数ｆを周波数カウンタ１２ａにより計測して取得し、第１演算部１２ｃにおいて補正係数（ｆｓ／ｆ）^０．２５を演算して取得し、第１演算部１２ｃにおいて取得した演算結果である補正係数（ｆｓ／ｆ）^０．２５を第２演算部１２ｄへ出力する。

【0140】

第２演算部１２ｄは、出力電流設定信号ｖ（設定出力電流）に周波数比たる補正係数（ｆｓ／ｆ）^０．２５を掛け算して補正し、その演算結果であるｖ・（ｆｓ／ｆ）^０．２５を誤差アンプ１１０ｂの非反転入力端子へ入力する。

【0141】

誤差アンプ１１０ｂの反転入力端子へは、検波回路１１０ａにより検波された出力電流Ｉを入力することにより、誘導コイル２００ａの上や中などを連続して移動する負荷に対しても、当該負荷に投入される投入電力が一定となるようにインバータ部１０６の出力電力を制御することができる。

【0142】

（ＩＶ－２）上記した実施の形態においては、詳細な説明は省略したが、本発明における直列共振負荷２００における誘導コイル２００ａは、誘導加熱用の加熱コイルとして用いてよいことは勿論である。

【0143】

誘導加熱用の加熱コイルとして直列共振負荷２００における誘導コイル２００ａを用いることにより、被加熱物（負荷）の数の増減に関わることなしに、被加熱物の温度低下を抑止して被加熱物を加熱することができる。

【0144】

（ＩＶ－３）上記した実施の形態においては、詳細な説明は省略したが、本発明における直列共振負荷２００における誘導コイル２００ａは、非接触給電用共振負荷における非接触給電用送電回路の非接触給電用送電コイルとして用いてよいことは勿論である。

【0145】

このように、誘導コイル２００ａを非接触給電用共振負荷における非接触給電用送電回路の非接触給電用送電コイルとして用いる場合においては、誘導コイル２００ａにおける負荷は、非接触給電用共振負荷における非接触給電用受電回路の非接触給電用受電コイルとなる。

【0146】

（ＩＶ－４）上記した実施の形態においては、詳細な説明は省略したが、本発明による直列共振インバータ装置１０（１０’、２０、２０’）については、図１０に示すように、ビレットを５００を加熱するためのビレットヒーター５０のインバータ装置として用いてよい。

【0147】

即ち、ビレットヒーター５０のインバータ装置として本発明による直列共振インバータ装置１０（１０’）を用いると、ビレットヒーター５０内を連続して移動するビレット５００に対して、投入電力を一定にして加熱制御することができる。

【0148】

また、ビレットヒーター５０のインバータ装置として本発明による直列共振インバータ装置２０（２０’）を用いると、ビレットヒーター５０内を連続して移動するビレット５００に対して、ワーク１個あたりの投入電力を一定にして加熱制御することができる。

【0149】

（ＩＶ－５）上記した実施の形態においては、各構成における具体的な回路構成などは説明を省略したが、各構成に対応する従来より公知の回路構成を用いてよいことは勿論である。

【0150】

（ＩＶ－６）上記した実施の形態においては、各構成における具体的な回路定数などの説明を省略したが、各構成に対応する従来より公知の回路定数を用いてよいことは勿論である。

【0151】

（ＩＶ－７）上記した各実施の形態ならびに上記した（ＩＶ－１）乃至（ＩＶ－６）に示す各実施の形態や変形例のそれぞれは、適宜に組み合わせるようにしてもよいことは勿論である。

【産業上の利用可能性】

【0152】

本発明は、誘導加熱回路や非接触給電用共振負荷などのような直列共振負荷に接続する電源装置たるインバータ装置に利用することができ、特に、ビレットヒーターなどのインバータ装置に用いると極めて有用である。

【符号の説明】

【0153】

１０ 直列共振形インバータ装置（インバータ装置）
１０’ 直列共振形インバータ装置（インバータ装置）
１２ 補正回路
１２ａ 周波数カウンタ（比較周波数取得手段）
１２ｂ 周波数記録部（基準周波数記憶手段）
１２ｃ 第１演算部（補正係数取得手段）
１２ｄ 第２演算部（演算手段）
１４ 投入電力一定モード設定スイッチ
２０ 直列共振形インバータ装置（インバータ装置）
２０’ 直列共振形インバータ装置（インバータ装置）
２２ 補正回路
２２ｃ 第１’演算部（補正係数取得手段）
２２ｄ 第２’演算部（演算手段）
５０ ビレットヒーター
１００ 直列共振形インバータ装置
１００’ 直列共振形インバータ装置
１０２ 商用交流電源
１０４ コンバータ部
１０６ インバータ部
１０８ 電流検出器
１１０ 制御部（制御手段）
１１０ａ 検波回路
１１０ｂ 誤差アンプ（制御手段）
１１０ｃ 出力電流制御回路（制御手段）
２００ 直列共振負荷
２００ａ 誘導コイル
２００ａ－１ コイル
２００ａ－２ コイル
２００ａ－３ コイル
２００ｂ 抵抗
２００ｃ キャパシタ
３００ａ 負荷
３００ｂ 負荷
３００ｃ 負荷
４００ａ 負荷
４００ｂ 負荷
４００ｃ 負荷
４００ｄ 負荷
５００ ビレット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】