JP7466268B2

JP7466268B2 - 誘導加熱装置

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Publication number: JP7466268B2
Application number: JP2018146703A
Authority: JP
Inventors: 彩子佐賀; 和久松永; 昌志川口
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2018-08-03
Filing date: 2018-08-03
Publication date: 2024-04-12
Anticipated expiration: 2038-08-03
Also published as: JP2020021696A

Description

この発明は、誘導加熱装置に関し、特に、整流部に整流された直流電力を平滑する平滑部を備える誘導加熱装置に関する。

従来、調理器などに使われる一般的な誘導加熱装置では、直流電圧を平滑する平滑部には、劣化による容量低下が小さく高周波の平滑に優れたコンデンサ（例えばフィルムコンデンサ）が適用される。数十～数百μＦの容量を有するフィルムコンデンサにより、インバータ部のスイッチング周波数（ｋＨｚ以上）に起因する高周波のリプルを低減している。

また、従来、家庭用調理器においては、単相入力の誘導加熱装置が用いられている（たとえば、特許文献１参照）。上記特許文献１の誘導加熱装置は、アルミや銅などの鍋が加熱できる特殊な誘導加熱装置である。この誘導加熱装置では、直流電圧を平滑する平滑部として電解コンデンサが使われている。ここで、図１に示すように、単相入力が整流された直流電圧は、商用周波数に起因するリプルが大きい。このため、鍋などの負荷の振動や不快音などにより調理者を害するのを防ぐために、図２に示すように、電解コンデンサにより直流電圧の商用周波数に起因するリプルが小さくされている。

一方、比較的大電力が必要な産業用や工業用に用いられる三相入力の誘導加熱装置では、図３に示すように、整流された直流電圧の商用周波数に起因するリプルは単相入力に比べて小さい。このため、負荷の振動や不快音などは起きにくい。また、調理器（家庭用や業務用など）などの用途で用いる場合、負荷変動が緩やかなので，図３に示される程度のリプルに対する誘導加熱装置の制御への影響は小さい。つまり、図３に示される程度のリプルは、誘導加熱装置の制御に対して外乱にはならない。このため、従来、三相入力の誘導加熱装置での直流電圧の商用周波数に起因するリプルは問題とならなかった。

特開２００３－１５１７４９号公報

しかしながら、三相入力の誘導加熱装置を、金属の溶解などの用途で用いる場合は，溶解に伴って金属などの被加熱物の形が変形する（高さが小さくなるなど）ことにより、加熱コイル部と金属との結合率（加熱コイル部から発生した磁束が金属に侵入する割合）などの負荷条件が比較的大きく変動する。また、金属の急激な温度変化や溶解の前後（固体と液体との相変化）により負荷条件が変動する。このように、負荷条件が大きく変動した場合、三相の商用電源が整流された直流電圧の比較的小さいリプルでも外乱となり、負荷条件の変動に沿うように加熱コイル部に流す電流を安定的に制御するのが困難であるという問題点が考えられる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、負荷条件の変動が比較的大きい場合でも、加熱コイル部に供給する電流を安定的に制御することが可能な誘導加熱装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面による誘導加熱装置は、三相の商用電源の交流電力を直流電力に整流する整流部と、整流部の出力側に設けられ、整流部に整流された直流電力を平滑する平滑部と、平滑部により平滑された直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、インバータ部の出力側に設けられ、被加熱物を加熱する加熱コイル部とを備え、平滑部は、インバータ部のスイッチング周波数に起因するリプルを低減するための第１平滑素子と、第１平滑素子に並列に接続され第１平滑素子の容量よりも大きい容量を有し商用電源の周波数に起因するリプルを低減する第２平滑素子とを含み、第１平滑素子およびインバータ部が少なくとも収容される筐体をさらに備え、第２平滑素子は、筐体の外部かつ筐体の上面に直接配置されており、インバータ部と第２平滑素子とを接続する配線の長さを、インバータ部と第１平滑素子とを接続する配線の長さよりも長くし、第２平滑素子と、筐体の側面から引き出される配線とが筐体の外部で接続されている。

この発明の一の局面による誘導加熱装置では、上記のように、平滑部が、第１平滑素子に並列に接続され第１平滑素子の容量よりも大きい容量を有し商用電源の周波数に起因するリプルを低減する第２平滑素子を含むことによって、商用電源の周波数に起因するリプル（たとえば、商用電源の周波数、商用電源の周波数の２倍および６倍の周波数を有するリプルなど）が第２平滑素子により低減（平滑）されるので、負荷条件の変動が比較的大きい場合でも、加熱コイル部に供給する電流を安定的に制御することができる。また、平滑部が、インバータ部のスイッチング周波数に起因するリプルを低減するための第１平滑素子を含むので、第１平滑素子によりインバータ部のスイッチング周波数に起因する商用電源よりも周波数の高いリプルを低減（平滑）することができる。
また、インバータ部と第２平滑素子とを接続する配線の長さを、インバータ部と第１平滑素子とを接続する配線の長さよりも長くする。これにより、インバータ部と第２平滑素子とを接続する配線の長さを長くするだけで、容易に、インバータ部と第２平滑素子との間のインピーダンスを、インバータ部と第１平滑素子との間のインピーダンスよりも高くすることができる。
また、第１平滑素子およびインバータ部が少なくとも収容される筐体をさらに備え、第２平滑素子は筐体の外部に配置されている。これにより、インバータ部と第２平滑素子とを接続する配線の長さが長くなり，インバータ部と第２平滑素子の間のインピーダンスが高くなるため、商用電源よりも周波数の高いリプル（インバータ部のスイッチング周波数に起因する高周波成分）を有する電流が第２平滑素子に流れるのを抑制することができる。この結果、高周波成分を有する電流が流れることに起因して、第２平滑素子が自己発熱するのを抑制することができる。これにより、第２平滑素子の劣化を抑制することができる。また、筐体の内部は、インバータ部に含まれる半導体スイッチング素子からの放熱等に起因して、温度が比較的高くなる。そこで、上記のように、第２平滑素子を筐体の外部に配置することによって、第２平滑素子を筐体の内部に配置する場合と比べて、第２平滑素子の温度の上昇を抑制することができる。これにより、第２平滑素子の劣化を抑制することができる。

上記一の局面による誘導加熱装置において、好ましくは、第１平滑素子は、フィルムコンデンサを含み、第２平滑素子は、電解コンデンサを含む。このように構成すれば、比較的容量の小さいフィルムコンデンサによって、容易に、インバータ部のスイッチング周波数に起因する商用電源よりも周波数の高いリプルを低減することができる。また、比較的容量の大きい電解コンデンサによって、容易に、商用電源の周波数に起因するリプルを低減することができる。

上記一の局面による誘導加熱装置において、好ましくは、インバータ部と第２平滑素子との間のインピーダンスが、インバータ部と第１平滑素子との間のインピーダンスよりも高くなるように構成されている。このように構成すれば、商用電源よりも周波数の高いリプル（インバータ部のスイッチング周波数に起因する高周波成分）を有する電流が第２平滑素子に流れるのを抑制することができる。つまり、第２平滑素子に流れるリプルは、商用電源の周波数に起因するリプルを有する電流が主となる。その結果、高周波成分を有する電流が流れることに起因して、第２平滑素子が自己発熱するのを抑制することができる。これにより、第２平滑素子の容量の低下や、寿命の低下を抑制することができる。

上記インバータ部と第２平滑素子との間のインピーダンスがインバータ部と第１平滑素子との間のインピーダンスよりも大きい誘導加熱装置において、好ましくは、第２平滑素子を、インバータ部に対して、第１平滑素子よりも離間した位置に配置する。このように構成すれば、インバータ部と第２平滑素子との間の電流が流れる経路の長さが、インバータ部と第１平滑素子との間の電流が流れる経路の長さよりも長くなる。その結果、インバータ部と第２平滑素子との間のインピーダンスを、インバータ部と第１平滑素子との間のインピーダンスよりも高くすることができる。

上記一の局面による誘導加熱装置において、好ましくは、インバータ部と第１平滑素子の正極とを電気的に接続する板状の正極側金属導体と、インバータ部と第１平滑素子の負極とを電気的に接続する板状の負極側金属導体と、正極側金属導体と負極側金属導体との間に挟持されたフィルム状の絶縁部材とをさらに備える。このように構成すれば、インバータ部と第１平滑素子との間のインピーダンスを比較的小さくすることができるので、インバータ部から高周波成分を有する電流が第２平滑素子に流れるのを抑制することができる。その結果、第２平滑素子の自己発熱を抑制することができるので、第２平滑素子の容量の低下や、寿命の低下を抑制することができる。

上記一の局面による誘導加熱装置において、好ましくは、加熱コイル部は、被加熱物としての金属を加熱して溶解するように構成されている。このように構成すれば、被加熱物としての金属は、負荷変動が比較的大きいので、平滑部が、商用電源の周波数に起因するリプルを低減する第２平滑素子を含むように構成することは、加熱コイル部に流す電流を安定的に制御する点において特に有効である。

本発明によれば、上記のように、負荷条件の変動が比較的大きい場合でも、加熱コイル部に供給する電流を安定的に制御することができる。

平滑される前の単相の誘導加熱装置の直流電圧の波形を示す図である。平滑された後の単相の誘導加熱装置の直流電圧の波形を示す図である。平滑される前の三相の誘導加熱装置の直流電圧の波形を示す図である。第１実施形態による誘導加熱装置の回路図である。第１実施形態による誘導加熱装置の模式図である。第１実施形態による誘導加熱装置の直流電圧の波形を示す図である。第２実施形態による誘導加熱装置の回路図である。インバータ部と電解コンデンサとの間のインピーダンスを高くする前の誘導加熱装置の電流（電解コンデンサに流れる電流ｉ_２）の波形を示す図である。インバータ部と電解コンデンサとの間のインピーダンスを高くした後の誘導加熱装置の電流（電解コンデンサに流れる電流ｉ_２）の波形を示す図である。インバータ部と電解コンデンサとの間のインピーダンスを高くした後の誘導加熱装置の電流（フィルムコンデンサに流れる電流ｉ_１）の波形を示す図である。第３実施形態による誘導加熱装置の斜視図である。第４実施形態による誘導加熱装置のラミネートブスバーの分解斜視図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図４および図５を参照して、第１実施形態による誘導加熱装置１００の構成について説明する。

（誘導加熱装置の構成）
図４に示すように、誘導加熱装置１００は、整流部１０を備えている。整流部１０は、三相の商用電源１の交流電力を直流電力に整流するように構成されている。具体的には、整流部１０は、三相全波整流回路を構成する複数のダイオード１１を含む。

また、誘導加熱装置１００は、平滑部２０を備えている。平滑部２０は、整流部１０の出力側に設けられている。平滑部２０は、整流部１０に整流された直流電力を平滑するように構成されている。

ここで、第１実施形態では、平滑部２０は、フィルムコンデンサ２１と、フィルムコンデンサ２１に並列に接続される電解コンデンサ２２とを含んでいる。フィルムコンデンサ２１は、インバータ部３０のスイッチング周波数に起因する（商用電源１よりも周波数の高い）リプルを低減するように構成されている。また、電解コンデンサ２２は、フィルムコンデンサ２１の容量よりも大きい容量を有する。また、電解コンデンサ２２は、商用電源１の周波数に起因するリプル（たとえば、商用電源１の周波数、商用電源１の周波数の２倍および６倍の周波数を有するリプルなど）を低減するように構成されている。具体的には、フィルムコンデンサ２１の容量は、数十μＦ～数百μＦである。また、電解コンデンサ２２の容量は、数百μＦ～数千μＦである。また、電解コンデンサ２２は、インバータ部３０に対して、フィルムコンデンサ２１よりも近い側に配置されている。なお、フィルムコンデンサ２１は、特許請求の範囲の「第１平滑素子」の一例である。また、電解コンデンサ２２は、特許請求の範囲の「第２平滑素子」の一例である。

また、誘導加熱装置１００は、インバータ部３０（高周波インバータ回路）を備えている。インバータ部３０は、平滑部２０により平滑された直流電力を交流電力に変換するように構成されている。インバータ部３０は、上アームを構成する半導体スイッチング素子Ｓ_１を有する。また、インバータ部３０は、下アームを構成し、半導体スイッチング素子Ｓ_１と対となる半導体スイッチング素子Ｓ_２を有する。また、インバータ部３０は、上アームを構成する半導体スイッチング素子Ｓ_３を有する。また、インバータ部３０は、下アームを構成し、半導体スイッチング素子Ｓ_３と対となる半導体スイッチング素子Ｓ_４を有する。

また、誘導加熱装置１００は、共振コンデンサ４０を備えている。共振コンデンサ４０は、インバータ部３０の交流出力側に設けられている。共振コンデンサ４０と、誘導加熱コイル部５０と、被加熱物としての金属Ｍとによって共振回路が構成されている。

また、誘導加熱装置１００は、誘導加熱コイル部５０を備えている。誘導加熱コイル部５０は、インバータ部３０の出力側に設けられている。具体的には、半導体スイッチング素子Ｓ_１と半導体スイッチング素子Ｓ_２との接続点に共振コンデンサ４０の一方電極が接続されている。共振コンデンサ４０の他方電極は、誘導加熱コイル部５０の一方端に接続されている。誘導加熱コイル部５０の他方端は、半導体スイッチング素子Ｓ_３と半導体スイッチング素子Ｓ_４との接続点に接続されている。なお、誘導加熱コイル部５０は、特許請求の範囲の「加熱コイル部」の一例である。

また、第１実施形態では、誘導加熱コイル部５０は、被加熱物としての金属Ｍを加熱して溶解するように構成されている。たとえば、金属Ｍは、アルミニウムのインゴットである。

具体的には、図５に示すように、誘導加熱コイル部５０は、溶解炉５１の周囲に巻回されている。溶解炉５１は、筒形状を有する。筒形状の溶解炉５１の内部に被加熱物としての金属Ｍが配置される。また、金属Ｍの下端は、支持部５２により支持されている。支持部５２の上面５２ａ（金属Ｍを支持する面）は、誘導加熱コイル部５０の下端よりも上方に配置されている。これにより、金属Ｍの下端は、誘導加熱コイル部５０の内部に配置される。つまり、金属Ｍの下端は、誘導加熱コイル部５０から下方に突出しない。これにより、効率的に、誘導加熱コイル部５０から発生する磁束によって金属Ｍを溶解することが可能になる。また、支持部５２には、貫通孔５２ｂが設けられている。貫通孔５２ｂは、溶解した金属Ｍを、支持部５２の下方に配置された保持炉５３に導くように構成されている。

次に、直流電圧（Ｖ_ｄｃ）および電流のリプルについて説明する。なお、直流電圧（Ｖ_ｄｃ）は、平滑部２０の正側と負側との間の電圧である。

図６に示すように、第１実施形態による誘導加熱装置１００では、電解コンデンサ２２が設けられているので、図３に示す電解コンデンサ２２が設けられていない場合と比べて、直流電圧（Ｖ_ｄｃ）において、商用電源１の周波数に起因するリプルが低減（平滑）されていることが確認された。

［第１実施形態の効果］
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、平滑部２０が、フィルムコンデンサ２１に並列に接続されフィルムコンデンサ２１の容量よりも大きい容量を有し商用電源１の周波数に起因するリプルを低減する電解コンデンサ２２を含むことによって、商用電源１の周波数に起因するリプルが電解コンデンサ２２により低減（平滑）されるので、負荷条件の変動が比較的大きい場合でも、誘導加熱コイル部５０に供給する電流を安定的に制御することができる。また、平滑部２０が、インバータ部３０のスイッチング周波数に起因するリプルを低減するためのフィルムコンデンサ２１を含むので、フィルムコンデンサ２１により、インバータ部３０のスイッチング周波数に起因する商用電源１よりも周波数の高いリプルを低減（平滑）することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、誘導加熱コイル部５０は、被加熱物としての金属Ｍを加熱して溶解するように構成されている。これにより、被加熱物としての金属Ｍは、負荷変動が比較的大きいので、平滑部２０が、商用電源の周波数に起因するリプルを低減する電解コンデンサ２２を含むように構成することは、誘導加熱コイル部５０に流す電流を安定的に制御する点において特に有効である。

［第２実施形態］
図７を参照して、第２実施形態による誘導加熱装置３００の構成について説明する。誘導加熱装置３００では、インバータ部３０と電解コンデンサ２２との間のインピーダンスが調整されている。

ここで、第２実施形態では、誘導加熱装置３００では、インバータ部３０と電解コンデンサ２２との間のインピーダンスが、インバータ部３０とフィルムコンデンサ２１との間のインピーダンスよりも高くなるように構成されている。具体的には、電解コンデンサ２２を、インバータ部３０に対して、フィルムコンデンサ２１よりも離間した位置に配置する。つまり、上記第１実施形態の誘導加熱装置１００（図４参照）における電解コンデンサ２２の位置とフィルムコンデンサ２１の位置とを入れ替える。これにより、上記第１実施形態の誘導加熱装置１００（図４参照）と比べて、電解コンデンサ２２がインバータ部３０に対して遠くなるので、インバータ部３０と電解コンデンサ２２との間のインピーダンスが、インバータ部３０とフィルムコンデンサ２１との間のインピーダンスよりも高くなる。

また、誘導加熱装置３００では、インバータ部３０と電解コンデンサ２２とを接続する配線Ｌ１の長さを、インバータ部３０とフィルムコンデンサ２１とを接続する配線Ｌ２の長さよりも長くする。なお、配線Ｌ１の断面積と、配線Ｌ２の断面積とは略同じである。これにより、インバータ部３０と電解コンデンサ２２との間のインピーダンスが、インバータ部３０とフィルムコンデンサ２１との間のインピーダンスよりもより高くなる。

次に、直流電圧および電流のリプルについて説明する。

図８に示すように、インバータ部３０と電解コンデンサ２２との間のインピーダンスが、比較的低い場合、電解コンデンサ２２に流れる電流（ｉ_２）において高周波のリプルが比較的大きいことが確認された。これは、フィルムコンデンサ２１と電解コンデンサ２２とは、並列に接続されているので、フィルムコンデンサ２１に平滑されないインバータ部３０のスイッチング周波数に起因する商用電源１の周波数よりも高い高周波のリプルが電解コンデンサ２２に流れ込むためであると考えられる。なお、高周波のリプルは、インバータ部３０のスイッチング周波数（半導体スイッチング素子Ｓ_１～Ｓ_４のオンオフ）に起因して発生する。

一方、図９に示すように、インバータ部３０と電解コンデンサ２２との間のインピーダンスを、インバータ部３０とフィルムコンデンサ２１との間のインピーダンスよりも高くすることによって、電解コンデンサ２２に流れる電流の高周波のリプルは、図８の電流の高周波のリプルに比べて、大幅に低減されていることが確認された。インバータ部３０と電解コンデンサ２２との間のインピーダンスが高くなることにより、高周波のリプルを有する電流が電解コンデンサ２２に流れ込むのが抑制されたためであると考えられる。高周波のリプルを有する電流が電解コンデンサ２２に流れ込むのが抑制されるので、図１０に示すように、高周波のリプルを有する電流の大部分は、フィルムコンデンサ２１に流れる。そして、フィルムコンデンサ２１によって、高周波のリプルが低減される。

［第２実施形態の効果］
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、インバータ部３０と電解コンデンサ２２との間のインピーダンスを、インバータ部３０とフィルムコンデンサ２１との間のインピーダンスよりも高くする。これにより、商用電源１よりも周波数の高いリプル（インバータ部３０のスイッチング周波数に起因する高周波成分）を有する電流が電解コンデンサ２２に流れるのを抑制することができる。つまり、電解コンデンサ２２に流れるリプルは、商用電源１の周波数に起因するリプルを有する電流が主となる。その結果、高周波成分を有する電流が流れることに起因して、電解コンデンサ２２が自己発熱するのを抑制することができる。これにより、電解コンデンサ２２の容量の低下や、寿命の低下を抑制することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、インバータ部３０と電解コンデンサ２２とを接続する配線Ｌ１の長さを、インバータ部３０とフィルムコンデンサ２１とを接続する配線Ｌ２の長さよりも長くすることにより、インバータ部３０と電解コンデンサ２２との間のインピーダンスを、インバータ部３０とフィルムコンデンサ２１との間のインピーダンスよりも高くする。これにより、インバータ部３０と電解コンデンサ２２とを接続する配線Ｌ１の長さを長くするだけで、容易に、インバータ部３０と電解コンデンサ２２との間のインピーダンスを、インバータ部３０とフィルムコンデンサ２１との間のインピーダンスよりも高くすることができる。

また、第２実施形態では、上記のように、電解コンデンサ２２を、インバータ部３０に対して、フィルムコンデンサ２１よりも離間した位置に配置する。これにより、インバータ部３０と電解コンデンサ２２との間の電流が流れる経路の長さが、インバータ部３０とフィルムコンデンサ２１との間の電流が流れる経路の長さよりも長くなる。その結果、インバータ部３０と電解コンデンサ２２との間のインピーダンスを、インバータ部３０とフィルムコンデンサ２１との間のインピーダンスよりも高くすることができる

［第３実施形態］
図１１を参照して、第３実施形態による誘導加熱装置４００の構成について説明する。誘導加熱装置４００では、電解コンデンサ２２が筐体６０の外部に配置されている。

第３実施形態による誘導加熱装置４００は、フィルムコンデンサ２１およびインバータ部３０が少なくとも収容される筐体６０を備えている。具体的には、筐体６０には、整流部１０、フィルムコンデンサ２１、インバータ部３０、および、共振コンデンサ４０が収容されている。そして、電解コンデンサ２２は、筐体６０の外部に配置されている。たとえば、電解コンデンサ２２は、筐体６０の上面に配置されている。なお、電解コンデンサ２２が筐体６０の外部に配置されることにより、インバータ部３０と電解コンデンサ２２とを接続する配線Ｌ１（図７参照）の長さが長くなる。

［第３実施形態の効果］
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第３実施形態では、上記のように、電解コンデンサ２２は筐体６０の外部に配置されている。これにより、インバータ部３０と電解コンデンサ２２とを接続する配線Ｌ１の長さが長くなり、インバータ部３０と電解コンデンサ２２の間のインピーダンスが高くなるため、商用電源１よりも周波数の高いリプル（インバータ部３０のスイッチング周波数に起因する高周波成分）を有する電流が電解コンデンサ２２に流れるのを抑制することができる。この結果、高周波成分を有する電流が流れることに起因して、電解コンデンサ２２が自己発熱するのを抑制することができる。これにより、電解コンデンサ２２の劣化を抑制することができる。また、筐体６０の内部は、インバータ部３０に含まれる半導体スイッチング素子Ｓ_１～Ｓ_４からの放熱等に起因して、温度が比較的高くなる。そこで、上記のように、電解コンデンサ２２を筐体６０の外部に配置することによって、電解コンデンサ２２を筐体６０の内部に配置する場合と比べて、電解コンデンサ２２の温度の上昇を抑制することができる。これにより、電解コンデンサ２２の劣化を抑制することができる。

［第４実施形態］
図１２を参照して、第４実施形態による誘導加熱装置５００の構成について説明する。誘導加熱装置５００では、ラミネートブスバー７０が設けられている。

図１２に示すように、第４実施形態による誘導加熱装置５００は、板状の正極側金属導体７１と、板状の負極側金属導体７２と、正極側金属導体７１と負極側金属導体７２との間に挟持されたフィルム状の絶縁部材７３とを備えている。板状の正極側金属導体７１と、板状の負極側金属導体７２と、フィルム状の絶縁部材７３とによってラミネートブスバー７０が構成されている。板状の正極側金属導体７１は、インバータ部３０とフィルムコンデンサ２１の正極２１ａとを電気的に接続するように構成されている。板状の負極側金属導体７２は、インバータ部３０とフィルムコンデンサ２１の負極２１ｂとを電気的に接続するように構成されている。

また、フィルムコンデンサ２１は、複数設けられている。また、正極側金属導体７１には、複数のフィルムコンデンサ２１の正極２１ａの各々に接続される端子７１ａ（孔部７１ｂ）が設けられている。また、負極側金属導体７２には、複数のフィルムコンデンサ２１の負極２１ｂの各々に接続される端子７２ａが設けられている。また、フィルムコンデンサ２１、正極側金属導体７１、絶縁部材７３および負極側金属導体７２が、この順で積層されている。

また、正極側金属導体７１と負極側金属導体７２とは、単線などに比べて比較的大きい断面積を有するので、正極側金属導体７１と負極側金属導体７２とのインピーダンスは比較的低い。さらに、電流の往路（たとえば、正極側金属導体７１）と、電流の復路（たとえば、負極側金属導体７２）とが、絶縁部材７３を介して積層されているので、往路に流れる電流により発生する磁界と、復路に流れる電流により発生する磁界との打ち消し合いが起きる。これにより、往路と復路との合計のインダクタンスが低くなる。その結果、インバータ部３０とフィルムコンデンサ２１の間の電流が流れる経路のインダクタンスが低くなるので、この経路のインピーダンスは低くなる。

［第４実施形態の効果］
第４実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第４実施形態では、上記のように、インバータ部３０とフィルムコンデンサ２１の正極２１ａとを電気的に接続する板状の正極側金属導体７１と、インバータ部３０とフィルムコンデンサ２１の負極２１ｂとを電気的に接続する板状の負極側金属導体７２と、正極側金属導体７１と負極側金属導体７２との間に挟持されたフィルム状の絶縁部材７３とを設ける。これにより、インバータ部３０とフィルムコンデンサ２１との間のインピーダンスを比較的小さくすることができるので、インバータ部３０から高周波成分を有する電流が電解コンデンサ２２に流れるのを抑制することができる。その結果、電解コンデンサ２２の自己発熱を抑制することができるので、電解コンデンサ２２の容量の低下や、寿命の低下を抑制することができる。

[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１～第４実施形態では、高周波のリプルを低減するためにフィルムコンデンサを用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、高周波のリプルを低減するためにフィルムコンデンサ以外のコンデンサを用いてもよい。

また、上記第１～第４実施形態では、商用電源の周波数に起因するリプルを低減するために電解コンデンサを用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、商用電源の周波数に起因するリプルを低減するために電解コンデンサ以外のコンデンサを用いてもよい。

また、上記第１～第４実施形態では、インバータ部と電解コンデンサとを接続する配線の長さを長くすることによりインピーダンスを高くする例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、インバータ部と電解コンデンサとを接続する配線の断面積（太さ）を、インバータ部とフィルムコンデンサとを接続する配線の断面積（太さ）よりも小さくすることにより、インバータ部と電解コンデンサとの間のインピーダンスが、インバータ部とフィルムコンデンサとの間のインピーダンスよりも高くなるようにしてもよい。また、インバータ部と電解コンデンサとを接続する配線の材質と、インバータ部とフィルムコンデンサとを接続する配線の材質とを異ならせることにより、インバータ部と電解コンデンサとの間のインピーダンスが、インバータ部とフィルムコンデンサとの間のインピーダンスよりも高くなるようにしてもよい。

また、上記第２実施形態では、電解コンデンサをインバータ部に対してフィルムコンデンサよりも離間した位置に配置することと、インバータ部と電解コンデンサとを接続する配線の長さを、インバータ部とフィルムコンデンサとを接続する配線の長さよりも長くすることとの２つの方法により、インバータ部と電解コンデンサとの間のインピーダンスが、インバータ部とフィルムコンデンサとの間のインピーダンスよりも高くなるようにする例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、上記の２つの方法のうちのいずれか一方のみによって、インバータ部と電解コンデンサとの間のインピーダンスが、インバータ部とフィルムコンデンサとの間のインピーダンスよりも高くなるようにしてもよい。

また、上記第３実施形態では、電解コンデンサが筐体の上面に配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、電解コンデンサを筐体の上面以外の面（側面など）に配置してもよい。

また、上記第１～第４実施形態では、誘導加熱コイル部によって、被加熱物としての金属（アルミニウムのインゴットなど）を加熱する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、誘導加熱コイル部によって、アルミニウムのインゴット以外の金属を加熱するように構成してもよい。また、誘導加熱コイル部によって、金属以外の被加熱物を加熱するように構成してもよい。

また、上記第１～第４実施形態では、誘導加熱装置に本発明を適用する例を示したが、誘導加熱装置と類似の技術である非接触給電装置（ワイヤレス給電装置）に本発明を適用することも可能である。

また、上記第１～第４実施形態を個別の実施形態とする例を示したが、上記第１～第４実施形態を組み合わせて構成してもよい。

１商用電源
１０整流部
２０平滑部
２１フィルムコンデンサ（第１平滑素子）
２１ａ正極
２１ｂ負極
２２電解コンデンサ（第２平滑素子）
３０インバータ部
５０誘導加熱コイル部（加熱コイル部）
６０筐体
７１正極側金属導体
７２負極側金属導体
７３絶縁部材
１００、３００、４００、５００誘導加熱装置
Ｌ１、Ｌ２配線
Ｍ金属（被加熱物）

Claims

三相の商用電源の交流電力を直流電力に整流する整流部と、
前記整流部の出力側に設けられ、前記整流部に整流された直流電力を平滑する平滑部と、
前記平滑部により平滑された直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、
前記インバータ部の出力側に設けられ、被加熱物を加熱する加熱コイル部とを備え、
前記平滑部は、前記インバータ部のスイッチング周波数に起因するリプルを低減するための第１平滑素子と、前記第１平滑素子に並列に接続され前記第１平滑素子の容量よりも大きい容量を有し、前記商用電源の周波数に起因するリプルを低減する第２平滑素子とを含み、
前記第１平滑素子および前記インバータ部が少なくとも収容される筐体をさらに備え、
前記第２平滑素子は、前記筐体の外部かつ前記筐体の上面に直接配置されており、
前記インバータ部と前記第２平滑素子とを接続する配線の長さを、前記インバータ部と前記第１平滑素子とを接続する配線の長さよりも長くし、
前記第２平滑素子と、前記筐体の側面から引き出される前記配線とが前記筐体の外部で接続されている、誘導加熱装置。
前記第１平滑素子は、フィルムコンデンサを含み、
前記第２平滑素子は、電解コンデンサを含む、請求項１に記載の誘導加熱装置。
前記インバータ部と前記第２平滑素子との間のインピーダンスが、前記インバータ部と前記第１平滑素子との間のインピーダンスよりも高くなるように構成されている、請求項１または２に記載の誘導加熱装置。
前記第２平滑素子を、前記インバータ部に対して、前記第１平滑素子よりも離間した位置に配置する、請求項３に記載の誘導加熱装置。
前記インバータ部と前記第１平滑素子の正極とを電気的に接続する板状の正極側金属導体と、前記インバータ部と前記第１平滑素子の負極とを電気的に接続する板状の負極側金属導体と、前記正極側金属導体と前記負極側金属導体との間に挟持されたフィルム状の絶縁部材とをさらに備える、請求項１～４のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
前記加熱コイル部は、前記被加熱物としての金属を加熱して溶解するように構成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。