JP2009117200A - Induction heating apparatus - Google Patents

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Takeshi Kitaizumi
武 北泉
Naoaki Ishimaru
直昭 石丸
Tadashi Sadahira
匡史 貞平
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Panasonic Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an induction heating apparatus which generates no uncomfortable sounds at the time of use of apparatus and lessens circuit loss and is effective and easy to use. <P>SOLUTION: When switching means 4, 14 supply power to one of heating coils 3, 13, they are respectively connected with one end of a DC power supply 1. When simultaneously supplying power to both heating coils 3, 13, they are respectively connected with each other so that the heating coils 3, 13 and resonance capacitors 2, 12 form a series circuit. Thus, when one of the heating coils 3, 13 independently heats a load or both the heating coils 3, 13 simultaneously heat the same load, a circuit method is switched to heat the load while an interference sound caused by a difference of mutual operation frequencies is not existed, and circuit loss can be lessened. Consequently, the interference sound and air capacity of a cooling fan can be lessened, an optimal heating structure suitable for a load can be realized, and it is effective and easy to use. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、高周波磁界による誘導加熱を利用して鍋などの負荷の加熱を行う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 heats a load such as a pan using induction heating by a high-frequency magnetic field.

従来、この種の誘導加熱装置についてはよく知られているところである(例えば、特許文献1参照)。
特開平5−114474号公報
Conventionally, this type of induction heating apparatus is well known (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-5-114474

しかしながら、前記従来の誘導加熱装置においては、例えば、外径の大きな鍋を、複数の加熱コイルを用いて同時に加熱する際、それぞれの加熱コイルが独立に動作すると、それぞれの加熱コイルに供給される電流の周波数が異なる場合は、お互いの加熱コイルに流れる電流の周波数の差が機器使用者に聞こえることになり、不快に感じることになる。また、複数の加熱コイルを用いる場合に、一方の加熱コイルのみで高出力を得ようとすると、半導体スイッチの損失が大きくなり、冷却設計が困難なる課題が生じることになる。   However, in the conventional induction heating device, for example, when a pan having a large outer diameter is heated simultaneously using a plurality of heating coils, when each heating coil operates independently, the pan is supplied to each heating coil. When the frequency of the current is different, the difference between the frequencies of the currents flowing in the heating coils can be heard by the device user, which makes the user feel uncomfortable. Further, when a plurality of heating coils are used, if an attempt is made to obtain a high output with only one heating coil, the loss of the semiconductor switch increases, resulting in a problem that cooling design becomes difficult.

一方、外径の大きな鍋にあわせた加熱コイルを単独で用いると、外径の小さい鍋を加熱する際には加熱コイルの外径の方が大きくなり、効率のよい加熱ができなくなる。   On the other hand, when a heating coil adapted to a pan with a large outer diameter is used alone, when the pan with a small outer diameter is heated, the outer diameter of the heating coil becomes larger and efficient heating cannot be performed.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、機器使用時の不快音がなく、かつ回路損失も少なく、効率的で使い勝手のよい誘導加熱装置を提供することを目的とするものである。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide an induction heating apparatus that is efficient and easy to use without causing an unpleasant noise when using the apparatus and with little circuit loss.

前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱装置は、直流電源と、前記直流電源に並列に接続された第1および第2の半導体スイッチの直列体と、一端を前記第1および第2の半導体スイッチの直列体における中点に接続した第1の加熱コイルと第1の共振コンデンサと第1の切替え手段の直列回路と、前記直流電源に並列に接続される第3および第4の半導体スイッチの直列体と、一端を前記第3および第4の半導体スイッチの直列体における中点に接続した第2の加熱コイルと第2の共振コンデンサと第2の切替え手段の直列回路とを備えている。そして、前記第1および第2の切替え手段は前記第1および第2の加熱コイルの一方のみに電力を供給する際には前記直流電源の一端にそれぞれ接続し、前記第1および第2の加熱コイルに同時に電力を供給する際には前記第1および第2の加熱コイルと第1および第2の共振コンデンサが直列回路を形成するように接続するものである。   In order to solve the conventional problem, an induction heating apparatus of the present invention includes a DC power source, a series body of first and second semiconductor switches connected in parallel to the DC power source, and one end of the first and second semiconductor switches. A series circuit of a first heating coil, a first resonance capacitor, and a first switching means connected to a midpoint in a series body of second semiconductor switches, and third and fourth connected in parallel to the DC power source. A series body of semiconductor switches, a second heating coil having one end connected to a midpoint of the series body of the third and fourth semiconductor switches, a series circuit of a second resonance capacitor, and a second switching means. I have. The first and second switching means are connected to one end of the DC power source when supplying power to only one of the first and second heating coils, respectively, and the first and second heating means are respectively connected. When power is simultaneously supplied to the coil, the first and second heating coils and the first and second resonance capacitors are connected so as to form a series circuit.

これにより、同じ負荷を第1および第2の加熱コイルが単独で加熱する際にはそれぞれが独立したハーフブリッジ回路として動作させることができるとともに、第1および第2の加熱コイルで同時に一つの負荷を加熱する際には、第1および第2の加熱コイルおよび第1および第2の共振コンデンサが直列接続されフルブリッジ回路として動作する。したがって、第1および第2の加熱コイルには同じ電流が流れるため、互いの動作周波数の差により生じる干渉音がない状態で加熱ができ、回路損失も少なくすることができるため、干渉音や冷却ファンの風量を少なくすることができ、かつ負荷に適した最適な加熱構成を実現でき、効率的で使い勝手のよいものとすることができる。   As a result, when the first and second heating coils heat the same load independently, they can be operated as independent half-bridge circuits, and one load can be simultaneously applied to the first and second heating coils. When heating is performed, the first and second heating coils and the first and second resonant capacitors are connected in series and operate as a full bridge circuit. Therefore, since the same current flows through the first and second heating coils, heating can be performed in a state where there is no interference sound caused by a difference in the operating frequency of each other, and circuit loss can be reduced. The air volume of the fan can be reduced, and an optimum heating configuration suitable for the load can be realized, and the fan can be made efficient and easy to use.

本発明の誘導加熱装置は、鍋などの負荷の形状などに応じ、使用する加熱コイルを選択することができ、加熱コイルを同時に使用する際には不快音がなく、さらに高火力時には回路方式を切替えることで回路損失も少なく、効率的で使い勝手のよいものとすることができる。   The induction heating device of the present invention can select a heating coil to be used according to the shape of a load such as a pan, and there is no unpleasant noise when using the heating coil at the same time. By switching, there is little circuit loss, and it can be made efficient and easy to use.

第1の発明は、直流電源と、前記直流電源に並列に接続された第1および第2の半導体スイッチの直列体と、一端を前記第1および第2の半導体スイッチの直列体における中点に接続した第1の加熱コイルと第1の共振コンデンサと第1の切替え手段の直列回路と、前記直流電源に並列に接続される第3および第4の半導体スイッチの直列体と、一端を前記第3および第4の半導体スイッチの直列体における中点に接続した第2の加熱コイルと第2の共振コンデンサと第2の切替え手段の直列回路とを備えている。そして、前記第1および第2の切替え手段は前記第1および第2の加熱コイルの一方のみに電力を供給する際には前記直流電源の一端にそれぞれ接続し、前記第1および第2の加熱コイルに同時に電力を供給する際には前記第1および第2の加熱コイルと第1および第2の共振コンデンサが直列回路を形成するように接続するものである。   The first invention is a DC power supply, a series body of first and second semiconductor switches connected in parallel to the DC power supply, and one end at a midpoint in the series body of the first and second semiconductor switches. A series circuit of a connected first heating coil, a first resonance capacitor, and a first switching means, a series body of third and fourth semiconductor switches connected in parallel to the DC power supply, and one end of the first heating coil A second heating coil connected to the midpoint of the series body of the third and fourth semiconductor switches, a second resonance capacitor, and a series circuit of second switching means are provided. The first and second switching means are connected to one end of the DC power source when supplying power to only one of the first and second heating coils, respectively, and the first and second heating means are respectively connected. When power is simultaneously supplied to the coil, the first and second heating coils and the first and second resonance capacitors are connected so as to form a series circuit.

これにより、同じ負荷を第1および第2の加熱コイルが単独で加熱する際にはそれぞれが独立したハーフブリッジ回路として動作させることができるとともに、第1および第2の加熱コイルで同時に一つの負荷を加熱する際には、第1および第2の加熱コイルおよび第1および第2の共振コンデンサが直列接続されフルブリッジ回路として動作する。したがって、第1および第2の加熱コイルには同じ電流が流れるため、互いの動作周波数の差により生じる干渉音がない状態で加熱ができ、回路損失も少なくすることができるため、干渉音や冷却ファンの風量を少なくすることができ、かつ負荷に適した最適な加熱構成を実現でき、効率的で使い勝手のよいものとすることができる。   As a result, when the first and second heating coils heat the same load independently, they can be operated as independent half-bridge circuits, and one load can be simultaneously applied to the first and second heating coils. When heating is performed, the first and second heating coils and the first and second resonant capacitors are connected in series and operate as a full bridge circuit. Therefore, since the same current flows through the first and second heating coils, heating can be performed in a state where there is no interference sound caused by a difference in the operating frequency of each other, and circuit loss can be reduced. The air volume of the fan can be reduced, and an optimum heating configuration suitable for the load can be realized, and the fan can be made efficient and easy to use.

第2の発明は、特に、第1の発明において、第1および第2の切替え手段は、電磁開閉器を用いることにより、安価に回路方式の切替えが実現できる。   According to a second aspect of the invention, in particular, in the first aspect of the invention, the first and second switching means can switch the circuit system at low cost by using an electromagnetic switch.

第3の発明は、特に、第1の発明において、第1および第2の切替え手段は、半導体スイッチを用いることにより、切替えの際の耐久性を格段に上げることができため、信頼性の高いものとすることができる。   In the third invention, in particular, in the first invention, since the first and second switching means can use the semiconductor switch, the durability at the time of switching can be remarkably improved, so that the reliability is high. Can be.

第4の発明は、特に、第1〜第3のいずれか1つの発明において、第1および第2の半導体スイッチの少なくとも一方および第3および第4の半導体スイッチの少なくとも一方の半導体スイッチに並列にコンデンサを接続することにより、半導体スイッチの損失を少なくし、かつスイッチング動作時のノイズを少なくすることができるため、効率がよくノイズの少ないものとすることができる。   In a fourth aspect of the invention, in particular, in any one of the first to third aspects of the invention, at least one of the first and second semiconductor switches and at least one semiconductor switch of the third and fourth semiconductor switches are connected in parallel. By connecting the capacitor, the loss of the semiconductor switch can be reduced and the noise during the switching operation can be reduced. Therefore, the efficiency can be improved and the noise can be reduced.

第5の発明は、特に、第1〜第4のいずれか1つの発明において、第1および第2の加熱コイルは同一負荷を加熱すべく同心円状に配置し、第1の加熱コイルの外径を第2の加熱コイルの内径より小さくすることにより、一つの負荷を分布よく加熱することができるため、調理性能に優れたものとすることができる。   According to a fifth invention, in particular, in any one of the first to fourth inventions, the first and second heating coils are arranged concentrically to heat the same load, and the outer diameter of the first heating coil By making the diameter smaller than the inner diameter of the second heating coil, one load can be heated with good distribution, so that the cooking performance can be improved.

第6の発明は、特に、第1〜第4のいずれか1つの発明において、第1および第2の加熱コイルは同一負荷を加熱すべく同心平面上に並列して配置することにより、加熱コイルを一つの台上に配置することができるとともに、加熱コイル裏面に配置するフェライトなどの防磁部品を共有化することができるため、安価の構成を実現することができる。   According to a sixth invention, in particular, in any one of the first to fourth inventions, the first and second heating coils are arranged in parallel on a concentric plane so as to heat the same load. Can be arranged on a single table, and a magnetic-shielding component such as ferrite arranged on the back surface of the heating coil can be shared, so that an inexpensive configuration can be realized.

第7の発明は、特に、第1〜第6のいずれか1つの発明において、第1および第2の切替え手段が第1および第2の加熱コイルを含む直列回路を直流電源の一端に接続する場合より、第1および第2の切替え手段が第1および第2の加熱コイルを含む直列回路を直列に接続する場合の方が発生電力量を大きくすることにより、高出力時は加熱コイルのインダクタンスを大きくとることができるため、少ない電流で加熱に必要な磁界を得ることができ、回路損失が少ない効率のよいものとすることができる。   In a seventh aspect of the invention, in particular, in any one of the first to sixth aspects of the invention, the first and second switching means connect the series circuit including the first and second heating coils to one end of the DC power supply. In the case where the first and second switching means connect the series circuit including the first and second heating coils in series, the generated electric energy is increased, so that the inductance of the heating coil is high at the time of high output. Therefore, it is possible to obtain a magnetic field necessary for heating with a small current, and to improve efficiency with little circuit loss.

第8の発明は、特に、第1〜第7のいずれか1つの発明において、第1および第2の切替え手段を動作させる際に、一定時間加熱を停止させることにより、第1および第2の共振コンデンサに貯まった電荷がない状態で切替え手段を切替えることができるため、過電流が切替え手段に発生せず、信頼性の高いものとすることができる。   In the eighth invention, in particular, in any one of the first to seventh inventions, when the first and second switching means are operated, the heating is stopped for a certain period of time. Since the switching unit can be switched in a state where there is no electric charge stored in the resonance capacitor, an overcurrent does not occur in the switching unit, and the reliability can be improved.

第9の発明は、特に、第1〜第8のいずれか1つの発明において、負荷の外径を検知する負荷検知手段を備え、外径が所定値より大きい場合に、第1および第2の切替え手段は第1および第2の加熱コイルを含む直列回路を直列に接続することにより、鍋などの負荷の外径が大きい場合は加熱コイルの形状を大きくし、かつ加熱最大電力を大きくし、負荷の外径が小さい場合には加熱コイルの形状を小さくしかつ加熱最大電力を小さくすることができ、鍋の形状に適した加熱を行うことができるため、調理性能のよいものとすることができる。   The ninth aspect of the invention includes, in particular, in any one of the first to eighth aspects of the invention, provided with load detection means for detecting the outer diameter of the load, and when the outer diameter is larger than a predetermined value, The switching means connects the series circuit including the first and second heating coils in series to increase the shape of the heating coil when the outer diameter of a load such as a pan is large, and to increase the maximum heating power, When the outer diameter of the load is small, the shape of the heating coil can be reduced and the maximum heating power can be reduced, and heating suitable for the shape of the pan can be performed. it can.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態)
図は、本発明の実施の形態における誘導加熱装置を示している。
(Embodiment)
The figure shows an induction heating device in an embodiment of the present invention.

図1に示すように、本実施の形態における誘導加熱装置は、直流電源1と、直流電源1に並列に接続された第1および第2の半導体スイッチ5、6の直列体と、一端を第1および第2の半導体スイッチ5、6の直列体における中点に接続した第1の加熱コイル3と第1の共振コンデンサ2と第1の切替え手段4の直列回路と、直流電源1に並列に接続される第3および第4の半導体スイッチ15、16の直列体と、一端を第3および第4の半導体スイッチ15、16の直列体における中点に接続した第2の加熱コイル13と第2の共振コンデンサ12と第2の切替え手段14の直列回路とを備えている。   As shown in FIG. 1, the induction heating apparatus according to the present embodiment includes a DC power source 1, a series body of first and second semiconductor switches 5 and 6 connected in parallel to the DC power source 1, and one end at a first end. A series circuit of a first heating coil 3, a first resonant capacitor 2, and a first switching means 4 connected to a midpoint in a series body of the first and second semiconductor switches 5 and 6, and a DC power supply 1 in parallel A series body of third and fourth semiconductor switches 15 and 16 to be connected, and a second heating coil 13 and a second terminal, one end of which is connected to a midpoint of the series body of third and fourth semiconductor switches 15 and 16. Resonance capacitor 12 and a series circuit of second switching means 14.

第1〜第4の半導体スイッチ5、6、15、16は、制御手段8により、第1の加熱コイル3および第2の加熱コイル13に磁気的に結合した鍋などの負荷に所定の電力が供給できるように導通時間および動作周波数を制御される。   The first to fourth semiconductor switches 5, 6, 15, 16 are controlled by the control means 8 so that predetermined power is applied to a load such as a pan magnetically coupled to the first heating coil 3 and the second heating coil 13. The conduction time and operating frequency are controlled so that they can be supplied.

本実施の形態では、第1の切替え手段4および第2の切替え手段14は、リレーなどの電磁開閉器で構成しており、第1の切替え手段4を例にとると、第1の切替え手段4であるリレーの固定端は第1の加熱コイル3と第1の共振コンデンサ2との直列回路の一端に接続され、可動端は直流電源1の一端もしくは第2加熱コイル13と第2の共振コンデンサ12との直列回路の一端に接続される。つまり、第1および第2の切替え手段4、14は第1および第2の加熱コイル3、13の一方のみに電力を供給する際には直流電源1の一端にそれぞれ接続し、第1および第2の加熱コイル3、13に同時に電力を供給する際には第1および第2の加熱コイル3、13と第1および第2の共振コンデンサ2、12が直列回路を形成するように接続するようにしている。   In the present embodiment, the first switching means 4 and the second switching means 14 are composed of electromagnetic switches such as relays. Taking the first switching means 4 as an example, the first switching means 4 The fixed end of the relay 4 is connected to one end of a series circuit of the first heating coil 3 and the first resonance capacitor 2, and the movable end is one end of the DC power source 1 or the second heating coil 13 and the second resonance. It is connected to one end of a series circuit with the capacitor 12. That is, the first and second switching means 4 and 14 are connected to one end of the DC power source 1 when supplying power to only one of the first and second heating coils 3 and 13, respectively. When supplying power to the two heating coils 3 and 13 simultaneously, the first and second heating coils 3 and 13 and the first and second resonant capacitors 2 and 12 are connected so as to form a series circuit. I have to.

なお、第1〜第4の半導体スイッチ5、6、15、16は、通常、IGBTやFETなどの順方向の電流を制御する半導体スイッチと半導体スイッチに対して逆向きの電流を流す逆素子ダイオードとの並列回路で構成されるが、この構成に限定するものではない。   The first to fourth semiconductor switches 5, 6, 15 and 16 are usually a semiconductor switch for controlling a forward current, such as an IGBT or an FET, and a reverse element diode for passing a current in the reverse direction to the semiconductor switch. However, the present invention is not limited to this configuration.

また、第1および第2の半導体スイッチ5、6の少なくとも一方と、第3および第4の半導体スイッチ15、16の少なくとも一方に、それぞれ第1のスナバコンデンサ7および第2のスナバコンデンサ17を並列に接続することで、第1〜第4の半導体スイッチ5、6、15、16がオフ状態になった際の電圧の立ち上がりを緩やかにすることができるため、ターンオフ時のスイッチング損失を少なくすることができるとともに、半導体スイッチから発生するノイズも低く抑えることができる。   A first snubber capacitor 7 and a second snubber capacitor 17 are connected in parallel to at least one of the first and second semiconductor switches 5 and 6 and at least one of the third and fourth semiconductor switches 15 and 16, respectively. Since the rise of the voltage when the first to fourth semiconductor switches 5, 6, 15, 16 are turned off can be moderated by connecting to the switch, the switching loss at turn-off can be reduced. In addition, noise generated from the semiconductor switch can be suppressed to a low level.

ここで、第1および第2の加熱コイル3、13が同一の鍋などの負荷を加熱する際に、一方の加熱コイルのみもしくは交互に加熱コイルに電力を供給して加熱を行う際には、第1および第2の切替え手段4、14は、直流電源1の一端に第1の加熱コイル3と第1の共振コンデンサ2の直列回路および第2の加熱コイル13と第2の共振コンデンサ12の直列回路を接続することで、個々の加熱コイルを通して鍋などの負荷に必要な電力を供給する。この際、所定の電力を得るために、制御手段8は第1および第2の半導体スイッチ5、6の駆動周波数と、第3および第4の半導体スイッチ15、16の駆動周波数を独立して可変させることで、それぞれの加熱コイルに必要とされる電力を発生させることになる。   Here, when the first and second heating coils 3 and 13 heat a load such as the same pan, when heating is performed by supplying power to only one heating coil or alternately to the heating coil, The first and second switching means 4, 14 are connected to one end of the DC power source 1 by connecting a series circuit of the first heating coil 3 and the first resonance capacitor 2 and the second heating coil 13 and the second resonance capacitor 12. By connecting a series circuit, the necessary power is supplied to a load such as a pan through individual heating coils. At this time, in order to obtain a predetermined power, the control means 8 can independently vary the drive frequency of the first and second semiconductor switches 5 and 6 and the drive frequency of the third and fourth semiconductor switches 15 and 16. As a result, electric power required for each heating coil is generated.

一方、第1および第2の加熱コイル3、13が同時に同一の負荷を加熱する際には、第1および第2の切替え手段4、14は、第1の加熱コイル3と第1の共振コンデンサ2の直列回路と、第2の加熱コイル13と第2の共振コンデンサ12の直列回路が互いに直列接続するように切替えることで、第1〜第4の半導体スイッチ5、6、15、16の中点間に双方の加熱コイル3、13と第1および第2の共振コンデンサ2、12が接続されるため、フルブリッジ回路を構成することになる。この際、所定の電力を得るために、制御手段8は第1〜第4の半導体スイッチ5、6、15、16を、交互に動作させることになり、第1の加熱コイル3と第2の加熱コイル13には同一の電流が流れることになる。なお、この場合に鍋などの負荷上の電力分布は第1および第2の加熱コイル3、13の形状、巻数などの比に依存することになる。   On the other hand, when the first and second heating coils 3 and 13 simultaneously heat the same load, the first and second switching means 4 and 14 include the first heating coil 3 and the first resonance capacitor. 2 and a series circuit of the second heating coil 13 and the second resonant capacitor 12 are switched so that they are connected in series with each other, so that the first to fourth semiconductor switches 5, 6, 15, 16 Since both the heating coils 3 and 13 and the first and second resonant capacitors 2 and 12 are connected between the points, a full bridge circuit is formed. At this time, in order to obtain a predetermined power, the control means 8 operates the first to fourth semiconductor switches 5, 6, 15 and 16 alternately, and the first heating coil 3 and the second heating switch 3 The same current flows through the heating coil 13. In this case, the power distribution on the load such as the pan depends on the ratios of the shapes and the number of turns of the first and second heating coils 3 and 13.

また、図2に示すように、第1および第2の加熱コイル3、13は同心円状の配置することで、負荷に対して均等に加熱分布を得ることができる。さらに同一平面上に並列して配置することで加熱コイルを一つの台上に配置することができるとともに、加熱コイル裏面に配置するフェライトなどの防磁部品を共有化することができる。   Further, as shown in FIG. 2, the first and second heating coils 3 and 13 are arranged concentrically so that a heating distribution can be obtained evenly with respect to the load. Furthermore, by arranging in parallel on the same plane, the heating coil can be arranged on one stand, and a magnetic-shielding component such as ferrite arranged on the back surface of the heating coil can be shared.

さらに、第1の加熱コイル3と第2の加熱コイル13が直列につながった場合には、フルブリッジ回路で動作するため、加熱コイルのインダクタンスが大きくても加熱コイルには2倍の電圧がかかり、加熱コイル3または13を単独で加熱するハーフブリッジ回路の場合よりも発生電力を大きくとることができる。その結果、少ない電流で発生磁界を多くとることができ、回路損失を少なくすることができる。よって、大電力が必要な場合は第1の加熱コイル3と第2の加熱コイル13を直列に配置する構成をとることにより少ない冷却風で回路を冷却することが可能となり、運転音の静かな誘導加熱装置を提供することができる。   Further, when the first heating coil 3 and the second heating coil 13 are connected in series, the heating coil operates by a full bridge circuit, so even if the inductance of the heating coil is large, twice the voltage is applied to the heating coil. The generated power can be made larger than in the case of a half-bridge circuit that heats the heating coil 3 or 13 alone. As a result, a large amount of generated magnetic field can be obtained with a small current, and circuit loss can be reduced. Therefore, when large power is required, the circuit can be cooled with a small amount of cooling air by adopting a configuration in which the first heating coil 3 and the second heating coil 13 are arranged in series, and the operation sound is quiet. An induction heating device can be provided.

また、鍋などの負荷の外径が小さい場合は、内側の加熱コイル(図2では第1の加熱コイル3)単独で加熱を行い、負荷の外径が大きくなった場合には内側の加熱コイル(図2では第1の加熱コイル3)と外側の加熱コイル(図2では第2の加熱コイル13)を直列に構成することで、鍋の形状のあわせた最適な加熱構成を実現できるものである。同じ負荷を第1および第2の加熱コイル3、13が単独で加熱する際にはそれぞれが独立したハーフブリッジ回路として動作させることができる。   When the outer diameter of the load such as a pan is small, heating is performed by the inner heating coil (first heating coil 3 in FIG. 2) alone, and when the outer diameter of the load becomes larger, the inner heating coil (The first heating coil 3 in FIG. 2) and the outer heating coil (the second heating coil 13 in FIG. 2) are configured in series so that an optimum heating configuration that matches the shape of the pan can be realized. is there. When the same load is heated by the first and second heating coils 3 and 13, each can be operated as an independent half-bridge circuit.

これにより、第1および第2の加熱コイル3、13には同じ電流が流れるため、互いの動作周波数の差により生じる干渉音がない状態で加熱ができ、回路損失も少なくすることができるため、干渉音や冷却ファンの風量を少なくすることができ、かつ負荷に適した最適な加熱構成を実現でき、効率的で使い勝手のよいものとすることができる。   Thereby, since the same current flows through the first and second heating coils 3 and 13, heating can be performed in a state where there is no interference sound caused by a difference in operating frequency, and circuit loss can be reduced. It is possible to reduce the interference sound and the air volume of the cooling fan, realize an optimal heating configuration suitable for the load, and make it efficient and easy to use.

なお、本実施の形態では、鍋の外径を検知する負荷検知手段(図示せず)を備えているものであり、その検知方法としては、加熱コイルからの漏洩磁界をピックアップコイルで検出する方法、鍋を載積するトッププレート上の温度分布を検出する方法、あるいは加熱コイルに流れる電流と発生電圧の関係から推定する方法などあるが特に限定するものではない。   In this embodiment, load detecting means (not shown) for detecting the outer diameter of the pan is provided, and as a detection method thereof, a method of detecting a leakage magnetic field from the heating coil with a pickup coil. Although there is a method of detecting the temperature distribution on the top plate on which the pan is loaded, or a method of estimating from the relationship between the current flowing through the heating coil and the generated voltage, there is no particular limitation.

さらに、第1および第2の切替え手段4、14としてリレーを用いる場合は、特にリレーが切り替わる動作に際しては、鍋などの負荷へ電力供給を一定時間停止した後、加熱を行うようにすることがリレーの信頼性を高める点からも望ましい。   Further, when a relay is used as the first and second switching means 4 and 14, particularly when the relay is switched, the power supply to a load such as a pan is stopped for a certain period of time, and then heating is performed. It is also desirable from the point of increasing the reliability of the relay.

また、図3に第1および第2の切替え手段4、14にリレーを用いず半導体スイッチを用いた場合の構成を示す。第1の半導体切替え手段18は第1の加熱コイル3と第1の共振コンデンサ2の直列回路が直流電源1の一端と接続するか否かに用い、第2の半導体切替え手段19は第2の加熱コイル13と第2の共振コンデンサ12の直列回路が直流電源1の一端と接続するか否かに用い、さらに第3の半導体切替え手段20は第1の加熱コイル3と第1の共振コンデンサ2の直列回路と第2の加熱コイル13と第2の共振コンデンサ12の直列回路を接続するかに用いられる。このように半導体の切替え手段を用いることで、機械的接点の切替え手段に比べ、使用回数に対する耐久性が向上するため信頼性を向上することができる。   FIG. 3 shows a configuration in which the first and second switching means 4 and 14 use semiconductor switches without using relays. The first semiconductor switching means 18 is used to determine whether or not the series circuit of the first heating coil 3 and the first resonant capacitor 2 is connected to one end of the DC power source 1, and the second semiconductor switching means 19 is the second semiconductor switching means 19. Whether the series circuit of the heating coil 13 and the second resonance capacitor 12 is connected to one end of the DC power source 1 or not, the third semiconductor switching means 20 further includes the first heating coil 3 and the first resonance capacitor 2. Are used to connect the series circuit of the second heating coil 13 and the second resonant capacitor 12. By using the semiconductor switching means in this way, the durability with respect to the number of times of use is improved as compared with the mechanical contact switching means, so that the reliability can be improved.

なお、第1および第2の切替え手段4、14、および第1〜第3の半導体切替え手段18〜20は制御手段8に指令に基づき切替え動作を行うものである。   The first and second switching means 4 and 14 and the first to third semiconductor switching means 18 to 20 perform a switching operation based on a command to the control means 8.

以上のように、本実施の形態によれば、第1の切替え手段4と第2の切替え手段14に切替え方法により、同一の負荷を第1の加熱コイル3および第2の加熱コイル13が単独で加熱する際にはそれぞれが独立したハーフブリッジ回路として動作させ、第1および第2の加熱コイル3、13で同時に同一の負荷を加熱する際には、第1および第2の加熱コイル3、13、および第1および第2の共振コンデンサ2、12が直列接続され、第1〜第4の半導体スイッチ5、6、15、16がフルブリッジ回路として動作する。したがって、第1および第2の加熱コイル3、13には同じ電流が流れるため、互いの動作周波数の差により生じる干渉音がない状態で加熱ができ、回路損失も少なくすることができるため、干渉音や冷却ファンの風量を少なくすることができ、かつ負荷に適した最適な加熱構成を実現でき、効率的で使い勝手のよいものとすることができる。   As described above, according to the present embodiment, the first heating coil 3 and the second heating coil 13 are independently applied to the same load by the switching method between the first switching unit 4 and the second switching unit 14. When heating with the first and second heating coils 3, 13, the first and second heating coils 3, 13 simultaneously heat the same load. 13 and the first and second resonant capacitors 2 and 12 are connected in series, and the first to fourth semiconductor switches 5, 6, 15 and 16 operate as a full bridge circuit. Therefore, since the same current flows through the first and second heating coils 3 and 13, heating can be performed in a state where there is no interference sound caused by a difference in operating frequency, and circuit loss can be reduced. It is possible to reduce the sound and the air volume of the cooling fan, realize an optimum heating configuration suitable for the load, and make it efficient and easy to use.

以上のように、本発明にかかる誘導加熱装置は、鍋などの負荷の形状などに応じ、使用する加熱コイルを選択することができ、加熱コイルを同時に使用する際には不快音がなく、さらに高火力時には回路方式を切替えることで回路損失も少なく、効率的で使い勝手のよいものとすることができるので、誘導加熱調理器など誘導加熱装置全般に適用することができる。   As described above, the induction heating device according to the present invention can select a heating coil to be used according to the shape of a load such as a pan, and there is no unpleasant noise when using the heating coil at the same time. By switching the circuit system at high thermal power, circuit loss is reduced, and it can be made efficient and easy to use. Therefore, it can be applied to induction heating apparatuses such as induction heating cookers.

本発明の実施の形態における誘導加熱装置の回路構成図The circuit block diagram of the induction heating apparatus in embodiment of this invention (a)同誘導加熱装置の加熱コイルの斜視図(b)加熱コイルの側断面図(A) Perspective view of heating coil of induction heating device (b) Side sectional view of heating coil 同誘導加熱装置の変形例を示す回路構成図Circuit diagram showing a modification of the induction heating apparatus

符号の説明Explanation of symbols

1 直流電源
2 第1の共振コンデンサ
3 第1の加熱コイル
4 第1の切替え手段
5 第1の半導体スイッチ
6 第2の半導体スイッチ
7 第1のスナバコンデンサ
8 制御手段
12 第2の共振コンデンサ
13 第2の加熱コイル
14 第2の切替え手段
15 第3の半導体スイッチ
16 第4の半導体スイッチ
17 第2のスナバコンデンサ
18 第1の半導体切替え手段
19 第2の半導体切替え手段
20 第3の半導体切替え手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC power supply 2 1st resonance capacitor 3 1st heating coil 4 1st switching means 5 1st semiconductor switch 6 2nd semiconductor switch 7 1st snubber capacitor 8 Control means 12 2nd resonance capacitor 13 1st 2 heating coil 14 2nd switching means 15 3rd semiconductor switch 16 4th semiconductor switch 17 2nd snubber capacitor 18 1st semiconductor switching means 19 2nd semiconductor switching means 20 3rd semiconductor switching means

Claims (9)

直流電源と、前記直流電源に並列に接続された第1および第2の半導体スイッチの直列体と、一端を前記第1および第2の半導体スイッチの直列体における中点に接続した第1の加熱コイルと第1の共振コンデンサと第1の切替え手段の直列回路と、前記直流電源に並列に接続される第3および第4の半導体スイッチの直列体と、一端を前記第3および第4の半導体スイッチの直列体における中点に接続した第2の加熱コイルと第2の共振コンデンサと第2の切替え手段の直列回路とを備え、前記第1および第2の切替え手段は前記第1および第2の加熱コイルの一方のみに電力を供給する際には前記直流電源の一端にそれぞれ接続し、前記第1および第2の加熱コイルに同時に電力を供給する際には前記第1および第2の加熱コイルと第1および第2の共振コンデンサが直列回路を形成するように接続する誘導加熱装置。 A DC power source, a series body of first and second semiconductor switches connected in parallel to the DC power source, and a first heating having one end connected to a midpoint in the series body of the first and second semiconductor switches A series circuit of a coil, a first resonance capacitor and a first switching means, a series body of third and fourth semiconductor switches connected in parallel to the DC power supply, and one end of the third and fourth semiconductors A second heating coil connected to a midpoint in the series body of switches, a second resonance capacitor, and a series circuit of second switching means are provided, and the first and second switching means are the first and second switching means. When supplying electric power to only one of the heating coils, it is connected to one end of the DC power source, and when supplying electric power to the first and second heating coils simultaneously, the first and second heating coils are connected. Coil and first Induction heating apparatus spare second resonant capacitor is connected to form a series circuit. 第1および第2の切替え手段は、電磁開閉器を用いる請求項1に記載の誘導加熱装置。 The induction heating apparatus according to claim 1, wherein the first and second switching means use electromagnetic switches. 第1および第2の切替え手段は、半導体スイッチを用いる請求項1に記載の誘導加熱装置。 The induction heating apparatus according to claim 1, wherein the first and second switching means use semiconductor switches. 第1および第2の半導体スイッチの少なくとも一方および第3および第4の半導体スイッチの少なくとも一方の半導体スイッチに並列にコンデンサを接続する請求項1〜3のいずれか1項に記載の誘導加熱装置。 The induction heating apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a capacitor is connected in parallel to at least one of the first and second semiconductor switches and at least one of the third and fourth semiconductor switches. 第1および第2の加熱コイルは同一負荷を加熱すべく同心円状に配置し、第1の加熱コイルの外径を第2の加熱コイルの内径より小さくする請求項1〜4のいずれか1項に記載の誘導加熱装置。 The first and second heating coils are concentrically arranged to heat the same load, and the outer diameter of the first heating coil is made smaller than the inner diameter of the second heating coil. The induction heating device described in 1. 第1および第2の加熱コイルは同一負荷を加熱すべく同心平面上に並列して配置する請求項1〜4のいずれか1項に記載の誘導加熱装置。 The induction heating device according to any one of claims 1 to 4, wherein the first and second heating coils are arranged in parallel on a concentric plane so as to heat the same load. 第1および第2の切替え手段が第1および第2の加熱コイルを含む直列回路を直流電源の一端に接続する場合より、第1および第2の切替え手段が第1および第2の加熱コイルを含む直列回路を直列に接続する場合の方が発生電力量を大きくする請求項1〜6のいずれか1項に記載の誘導加熱装置。 When the first and second switching means connect the series circuit including the first and second heating coils to one end of the DC power supply, the first and second switching means connect the first and second heating coils. The induction heating apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the amount of generated electric power is increased when a series circuit including the series circuit is connected in series. 第1および第2の切替え手段を動作させる際に、一定時間加熱を停止させる請求項1〜7のいずれか1項に記載の誘導加熱装置。 The induction heating apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein when the first and second switching means are operated, heating is stopped for a predetermined time. 負荷の外径を検知する負荷検知手段を備え、外径が所定値より大きい場合に、第1および第2の切替え手段は第1および第2の加熱コイルを含む直列回路を直列に接続する請求項1〜8のいずれか1項に記載の誘導加熱装置。 A load detection means for detecting the outer diameter of the load is provided, and when the outer diameter is larger than a predetermined value, the first and second switching means connect a series circuit including the first and second heating coils in series. Item 9. The induction heating apparatus according to any one of Items 1 to 8.
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