JP2009295392A - Electromagnetic induction heater - Google Patents

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義和 松井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electromagnetic induction heater using a single-end type resonance high-frequency inverter for stably controlling the power consumption of a heating coil even in a region of small power consumption. <P>SOLUTION: The electromagnetic induction heater includes a rectifier smoothing circuit 11 as a power supply for converting an alternating current into a direct current, a zero-cross detecting means 13 for detecting the zero-cross of the alternating current, a switching means consisting of a single switching element 7, the heating coil 5 as a heating means to which the direct current is applied with the on-/off-operation of the switching element 7, and a control means 12 for controlling the on-/off-operation of the switching element 7 in synchronization with the zero-cross of the alternating current detected by the zero-cross detecting means 13 to control the current carrying rate of the direct current in the half-cycles of the alternating current. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電磁誘導加熱装置に関する。   The present invention relates to an electromagnetic induction heating device.

電磁誘導加熱装置は、加熱手段である加熱コイルからの交番磁界によって被加熱体を加熱する。従来の電磁誘導加熱装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。   The electromagnetic induction heating device heats the object to be heated by an alternating magnetic field from a heating coil that is a heating means. As a conventional electromagnetic induction heating device, for example, the one disclosed in Patent Document 1 is known.

従来の電磁誘導加熱装置を示す図３において、１は電磁誘導加熱装置に電力を供給する例えば商用電源などの交流電源であり、11はダイオードブリッジ２と、チョークコイル３と、平滑コンデンサ４とからなる整流平滑回路である。交流電源１から供給される交流は整流平滑回路11により整流平滑されるため、この交流電源１に接続される整流平滑回路11は、直流を供給する直流電源とみなすことができる。５は被加熱体、すなわち被加熱負荷を交番磁界により誘導加熱するための加熱コイルであり、ＬＣ共振回路を形成するため共振コンデンサ６が並列に接続される。７はフライホイールダイオードを内蔵したＩＧＢＴからなるスイッチング素子であり、12は加熱コイル５に交番磁界を発生させるためにスイッチング素子７をオン・オフ動作させるマイクロコンピュータからなる制御手段である。この制御手段12は、予め記憶された制御シーケンスや外部入力信号などに従い、スイッチング素子７をオン動作させる所定の周期及び幅のパルス信号を与え、スイッチング素子７のオン・オフ動作を制御する。そして、スイッチング素子７のオン期間中に加熱コイル５に電流が流れ、交番磁界が発生する。   In FIG. 3 showing a conventional electromagnetic induction heating device, reference numeral 1 denotes an AC power supply such as a commercial power supply for supplying electric power to the electromagnetic induction heating device, and 11 denotes a diode bridge 2, a choke coil 3, and a smoothing capacitor 4. This is a rectifying / smoothing circuit. Since the alternating current supplied from the alternating current power supply 1 is rectified and smoothed by the rectifying and smoothing circuit 11, the rectifying and smoothing circuit 11 connected to the alternating current power supply 1 can be regarded as a direct current power source for supplying direct current. Reference numeral 5 denotes a heating coil for inductively heating an object to be heated, that is, a load to be heated by an alternating magnetic field, and a resonance capacitor 6 is connected in parallel to form an LC resonance circuit. Reference numeral 7 denotes a switching element made of an IGBT having a built-in flywheel diode, and reference numeral 12 denotes a control means comprising a microcomputer for turning on / off the switching element 7 in order to generate an alternating magnetic field in the heating coil 5. This control means 12 gives a pulse signal having a predetermined period and width for turning on the switching element 7 in accordance with a previously stored control sequence, an external input signal, etc., and controls the on / off operation of the switching element 7. Then, a current flows through the heating coil 5 during the ON period of the switching element 7, and an alternating magnetic field is generated.

この従来の電磁誘導加熱装置は、加熱コイル５へ電源供給するために、回路構成が簡単で部品点数の少ないシングルエンド形式の共振形高周波インバータを用いたものである。なお、シングルエンド形式の共振形高周波インバータは、単一のスイッチング素子７を使用したものであり、コストが安いことから多用されている。
特開２００３−３３９１６７号公報 This conventional electromagnetic induction heating apparatus uses a single-ended resonance type high frequency inverter having a simple circuit configuration and a small number of parts in order to supply power to the heating coil 5. The single-ended resonance type high frequency inverter uses a single switching element 7 and is widely used because of its low cost.
JP 2003-339167 A

シングルエンド形式の共振形高周波インバータは、加熱コイル５の消費電力が比較的大きい領域では、スイッチング素子７をオン動作させるパルス信号の幅が十分に広いため、スイッチング素子７のエミッタ−コレクタ間の電圧は、パルス信号がベースに印加されると一旦上昇し、その後、自由振動曲線を描いて低下し、あるタイミングでゼロ値になる。そして、このエミッタ−コレクタ間の電圧がゼロ値になったタイミングでつぎのパルス信号を印加することで、パルス信号の印加時にスイッチング素子７のエミッタ−コレクタ間に過大な電流が流れることを防止することができる。   The single-ended resonance type high frequency inverter has a sufficiently wide pulse signal for turning on the switching element 7 in a region where the power consumption of the heating coil 5 is relatively large. Rises once when a pulse signal is applied to the base, and then drops along a free vibration curve, and reaches a zero value at a certain timing. Then, by applying the next pulse signal at the timing when the voltage between the emitter and the collector becomes zero, an excessive current is prevented from flowing between the emitter and the collector of the switching element 7 when the pulse signal is applied. be able to.

しかし、加熱コイル５の消費電力が小さい領域では、スイッチング素子７をオン動作させるパルス信号の幅が狭いため、スイッチング素子７のエミッタ−コレクタ間の電圧は、パルス信号がベースに印加された後に一旦上昇し、その後、自由振動曲線を描いて低下するが、パルス信号が印加されたときの上昇が不十分なために、ゼロ値まで低下しない場合がある。この場合には、エミッタ−コレクタ間に電圧が印加された状態でつぎのパルス信号をスイッチング素子７に与えることになり、エミッタ−コレクタ間に過大な電流が流れてしまう。   However, in the region where the power consumption of the heating coil 5 is small, the width of the pulse signal for turning on the switching element 7 is narrow. Therefore, the voltage between the emitter and the collector of the switching element 7 is once after the pulse signal is applied to the base. It rises and then falls with a free oscillation curve drawn, but it may not fall to a zero value due to insufficient rise when a pulse signal is applied. In this case, the next pulse signal is given to the switching element 7 in a state where a voltage is applied between the emitter and the collector, and an excessive current flows between the emitter and the collector.

このため、シングルエンド形式の共振形高周波インバータにおいては、消費電力が小さい領域での制御が難しく、加熱コイル５の消費電力の設定範囲の下限を広げるには限度があった。したがって、シングルエンド形式の共振形高周波インバータを備えた従来の電磁誘導加熱装置を、例えば、複写機のトナー定着用の熱源として用いた場合には、消費電力が小さい領域における消費電力の制御が難しいためにトナーを定着した画像にムラが生じることとなり不都合であった。   For this reason, in the single-ended resonance type high frequency inverter, it is difficult to control in a region where the power consumption is small, and there is a limit in expanding the lower limit of the power consumption setting range of the heating coil 5. Therefore, when a conventional electromagnetic induction heating device including a single-ended resonance type high frequency inverter is used as a heat source for toner fixing of a copying machine, for example, it is difficult to control power consumption in a region where power consumption is small. As a result, unevenness occurs in the image on which the toner is fixed, which is inconvenient.

一方、ハーフブリッジ形式のインバータは、小さな消費電力においても安定した制御が可能であるが、複数のスイッチング素子を用いるためにコストが高くなるという問題があった。   On the other hand, the half-bridge type inverter is capable of stable control even with a small amount of power consumption, but has a problem that the cost increases because a plurality of switching elements are used.

そこで、本発明は、シングルエンド形式の共振形高周波インバータを用いて、消費電力が小さい領域においても、加熱コイルの消費電力を安定して制御することのできる、誘導加熱制御装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides an induction heating control device that can stably control the power consumption of a heating coil even in a region where the power consumption is small, using a single-ended resonance type high frequency inverter. Objective.

本発明の請求項１では、交流のゼロクロスに同期させてスイッチング手段のオン・オフ動作を制御し、交流の半周期毎に直流の通電率制御を行うため、ハーフブリッジ形式のインバータのように小電力で連続通電しているのと等価にすることが可能となり、シングルエンド形式の共振形高周波インバータを用いて、消費電力が小さい領域においても、加熱コイルへの供給電力を安定して制御することが可能となる。   According to the first aspect of the present invention, since the on / off operation of the switching means is controlled in synchronization with the zero cross of the alternating current and the direct current ratio is controlled every half cycle of the alternating current, it is small like a half-bridge type inverter. Equivalent to continuous energization with electric power, and using a single-ended resonance type high frequency inverter, the power supplied to the heating coil can be stably controlled even in a low power consumption region. Is possible.

本発明の請求項２では、交流のゼロクロスのタイミングで直流の通電を開始するため、スイッチング手段のオン・オフ動作の開始時における短絡エネルギーを減少させ、騒音及びスイッチング損失を低減することが可能になる。   According to the second aspect of the present invention, since the energization of the DC is started at the timing of the AC zero cross, it is possible to reduce the short-circuit energy at the start of the on / off operation of the switching means, and to reduce the noise and the switching loss. Become.

本発明の請求項３では、直流の通電を停止するときに、スイッチング手段のオン・オフ動作によるパルスの幅を交流の半周期内で徐々に狭くするため、通電の停止時の騒音を防止し、かつ、スイッチング素子を保護することが可能となる。   According to the third aspect of the present invention, when the energization of the DC is stopped, the pulse width due to the ON / OFF operation of the switching means is gradually narrowed within the half cycle of the AC, so that noise during the energization stop is prevented. And it becomes possible to protect a switching element.

本発明の請求項４では、加熱手段の消費電力が所定の値になるように直流の通電率制御を行うため、消費電力が小さい領域においても、消費電力を所定の値に維持することが可能となる。   According to the fourth aspect of the present invention, since the direct current conduction rate control is performed so that the power consumption of the heating means becomes a predetermined value, it is possible to maintain the power consumption at a predetermined value even in a region where the power consumption is small. It becomes.

本発明の請求項１における電磁誘導加熱装置によれば、ハーフブリッジ形式のインバータのように小電力で連続通電している場合と等価にすることが可能となり、シングルエンド形式の共振形高周波インバータを用いて、消費電力が小さい領域においても、加熱コイルへの供給電力を安定して制御することが可能となる。   According to the electromagnetic induction heating device of claim 1 of the present invention, it is possible to make it equivalent to a case where continuous energization is performed with a small electric power, such as a half-bridge type inverter, and a single-ended type resonant high-frequency inverter is provided. It is possible to stably control the power supplied to the heating coil even in a region where the power consumption is small.

本発明の請求項２における電磁誘導加熱装置によれば、スイッチング手段のオン・オフ動作の開始時における短絡エネルギーを減少させ、騒音及びスイッチング損失を低減することが可能になる。   According to the electromagnetic induction heating device of the second aspect of the present invention, it is possible to reduce the short-circuit energy at the start of the on / off operation of the switching means, and to reduce noise and switching loss.

本発明の請求項３における電磁誘導加熱装置によれば、通電の停止時の騒音を防止し、かつ、スイッチング素子を保護することが可能となる。   According to the electromagnetic induction heating device of the third aspect of the present invention, it is possible to prevent noise when energization is stopped and to protect the switching element.

本発明の請求項４における電磁誘導加熱装置によれば、消費電力が小さい領域においても、消費電力を所定の値に維持することが可能となる。   According to the electromagnetic induction heating device of the fourth aspect of the present invention, it is possible to maintain the power consumption at a predetermined value even in a region where the power consumption is small.

以下、本発明における電磁誘導加熱装置の一実施例について、添付図面を参照しながら説明する。なお、従来例として図３に示した部分と同一の部分には同一符号を付し、共通する部分の説明は省略する。   Hereinafter, an embodiment of an electromagnetic induction heating apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part same as the part shown in FIG. 3 as a prior art example, and description of a common part is abbreviate | omitted.

図１において、本実施例の電磁誘導加熱装置を構成するインバータ回路はシングルエンド形式のものであり、電磁誘導加熱装置に電力を供給する交流電源１、交流電源１から供給される交流電圧を整流平滑する電源としての整流平滑回路11、被加熱体を誘導加熱するための加熱手段としての加熱コイル５、加熱コイル５とともに共振回路を構成する共振コンデンサ６、スイッチング手段を構成する単一のスイッチング素子７、及びスイッチング素子７をオン・オフ動作させる制御手段12については、従来例と同様である。制御手段12は、従来例で示したマイクロコンピュータのほか、所定の制御シーケンスを組み込んだＡＳＩＣにより構成してもよい。   In FIG. 1, the inverter circuit which comprises the electromagnetic induction heating apparatus of a present Example is a single end type, AC power supply 1 which supplies electric power to an electromagnetic induction heating apparatus, and rectifies the AC voltage supplied from AC power supply 1 A rectifying / smoothing circuit 11 as a power source for smoothing, a heating coil 5 as a heating means for inductively heating an object to be heated, a resonance capacitor 6 that forms a resonance circuit together with the heating coil 5, and a single switching element that forms a switching means 7 and the control means 12 for turning on / off the switching element 7 are the same as in the conventional example. The control means 12 may be constituted by an ASIC incorporating a predetermined control sequence in addition to the microcomputer shown in the conventional example.

13は、交流電源１から供給される交流電圧の値がゼロとなるゼロクロスを検知するゼロクロス検知手段であり、交流電源１に電圧降下用の抵抗器８を介して接続され交流電源１の交流電圧を全波整流するダイオードブリッジ９と、ダイオードブリッジ９で全波整流された交流電圧がゼロになるタイミング、すなわち、ゼロクロスのタイミングを制御手段12に伝達するフォトカプラ10とから構成されている。   Reference numeral 13 denotes a zero cross detecting means for detecting a zero cross where the value of the AC voltage supplied from the AC power source 1 becomes zero. The AC voltage of the AC power source 1 is connected to the AC power source 1 via a resistor 8 for voltage drop. Is composed of a diode bridge 9 that performs full-wave rectification, and a photocoupler 10 that transmits a timing at which the AC voltage rectified by the diode bridge 9 becomes zero, that is, a zero-cross timing, to the control means 12.

14は、加熱コイル５の消費電力を検出する電力検出手段であり、電源の入力電圧と入力電流を検知し、これらを掛け算して得た値から消費電力を検出するように構成されている。   Reference numeral 14 denotes power detection means for detecting the power consumption of the heating coil 5, and is configured to detect the power consumption from a value obtained by detecting and multiplying the input voltage and input current of the power source.

つぎに、動作について説明する。   Next, the operation will be described.

図２に、電源11が５０Ｈｚの商用電源のときにおける電源11の電圧波形（電源）と、整流平滑回路11で整流平滑された後の電圧波形（整流後）と、電磁誘導加熱のオン・オフ信号（ＩＨ）と、制御手段12からスイッチング素子７に印加される電圧波形（ＩＧＢＴ）の時間変化を示す。なお、この場合の電源11の半周期は１０ミリ秒である。   FIG. 2 shows a voltage waveform (power supply) of the power supply 11 when the power supply 11 is a commercial power supply of 50 Hz, a voltage waveform after rectification and smoothing by the rectifying and smoothing circuit 11 (after rectification), and on / off of electromagnetic induction heating. A time change of the signal (IH) and the voltage waveform (IGBT) applied from the control means 12 to the switching element 7 is shown. In this case, the half cycle of the power supply 11 is 10 milliseconds.

ゼロクロス検知手段13により、電源11から供給される交流電圧のゼロクロスのタイミングがパルス信号として制御手段12に入力される。すなわち、交流電圧がゼロでないときはフォトカプラ10の受光素子に電流が流れているのでフォトカプラ10の受光素子の両端子間の電圧は低いが、交流電圧がゼロになった瞬間はフォトカプラ10の受光素子に電流が流れないのでフォトカプラ10の受光素子の両端子間の電圧が一瞬高くなる。そして、この瞬間の電圧がゼロクロスを検出したタイミングパルス信号として制御手段12に入力される。   The zero-cross detection means 13 inputs the zero-cross timing of the AC voltage supplied from the power supply 11 to the control means 12 as a pulse signal. That is, when the AC voltage is not zero, a current flows through the light receiving element of the photocoupler 10, so that the voltage between both terminals of the light receiving element of the photocoupler 10 is low, but at the moment when the AC voltage becomes zero, the photocoupler 10 Since no current flows through the light receiving element, the voltage between both terminals of the light receiving element of the photocoupler 10 increases momentarily. Then, the voltage at this moment is input to the control means 12 as a timing pulse signal when the zero cross is detected.

制御手段12は、ゼロクロス検知手段13からのタイミングパルス信号を受けて、電磁誘導加熱のオン・オフ信号がオンであれば、このタイミングパルスのタイミングに合せてスイッチング素子７へのパルス信号の出力を開始することで、加熱コイル５を含む共振回路の発振を開始させる。すなわち、スイッチング素子７へのパルス信号の出力が開始されることで、パルス信号と同じタイミングで整流平滑回路11により交流から変換された直流がパルスとして加熱コイル５へ印加される。   The control means 12 receives the timing pulse signal from the zero cross detection means 13, and if the electromagnetic induction heating on / off signal is on, outputs the pulse signal to the switching element 7 in accordance with the timing of the timing pulse. By starting, oscillation of the resonance circuit including the heating coil 5 is started. That is, when the output of the pulse signal to the switching element 7 is started, the direct current converted from the alternating current by the rectifying and smoothing circuit 11 is applied to the heating coil 5 as a pulse at the same timing as the pulse signal.

スイッチング素子７のオン・オフ動作開始タイミングは、スイッチング素子７のターンオン時の短絡エネルギーが最小となる電源11の交流電圧のゼロクロスとなるため、スイッチング素子７のオン・オフ動作開始時における騒音を低減し、スイッチング損失を低減することができる。すなわち、ゼロクロスのタイミング以外でパルス信号の出力を開始した場合は、スイッチング素子７の動作前に平滑コンデンサ４に蓄えられた電荷と電源11からの電力とが同時に印加されてスイッチング素子７に大きな電流が流れるため、騒音やスイッチング損失が大きく、スイッチング素子７を破損する可能性もあるが、ゼロクロスのタイミングでパルス信号の出力を開始した場合はそのようなことはない。   Since the on / off operation start timing of the switching element 7 is a zero cross of the AC voltage of the power source 11 that minimizes the short-circuit energy when the switching element 7 is turned on, noise at the start of the on / off operation of the switching element 7 is reduced. In addition, switching loss can be reduced. That is, when the output of the pulse signal is started at a timing other than the zero-cross timing, the charge stored in the smoothing capacitor 4 and the power from the power source 11 before the operation of the switching element 7 are simultaneously applied to the switching element 7 to generate a large current. Therefore, noise and switching loss are large, and there is a possibility that the switching element 7 may be damaged. However, when the output of the pulse signal is started at the timing of zero crossing, this is not the case.

なお、スイッチング素子７へのパルス信号の出力開始時にパルス信号の幅を通常時より狭い２．５マイクロ秒程度とし、その後、通常時の５マイクロ秒程度まで徐々に広くする、いわゆるソフトスタートと組み合わせることにより、さらに効果的にスイッチング素子７のオン・オフ動作開始タイミングにおけるノイズを低減し、スイッチング損失を低減することができる。   It is to be noted that when the pulse signal output to the switching element 7 is started, the width of the pulse signal is set to about 2.5 microseconds, which is narrower than the normal time, and then gradually widened to about 5 microseconds at the normal time. As a result, it is possible to more effectively reduce noise at the on / off operation start timing of the switching element 7 and reduce switching loss.

そして、加熱コイル５への供給電力は、制御手段12によって、ゼロクロスに同期して、電源11からの交流電圧の半周期ごとに制御される。具体的には、加熱コイル５への供給電力は、スイッチング素子７へ印加されるパルス信号の通電率、すなわち、スイッチング素子７へ印加されるパルス信号と同期して加熱コイル５へ印加されるパルスの通電率を、電源11からの交流電圧の半周期ごとに制御することによって調節される。   The power supplied to the heating coil 5 is controlled by the control means 12 every half cycle of the AC voltage from the power supply 11 in synchronization with the zero cross. Specifically, the electric power supplied to the heating coil 5 is a pulse applied to the heating coil 5 in synchronization with the energization rate of the pulse signal applied to the switching element 7, that is, the pulse signal applied to the switching element 7. Is controlled by controlling every half cycle of the AC voltage from the power source 11.

ここで、パルスの通電率とは、交流電圧の半周期に対する加熱コイル５へパルスを送る時間の割合をいう。例えば、交流が５０Ｈｚのときは交流電圧の半周期は１０ミリ秒であるので、パルスの通電率を５０％とすると、加熱コイル５へパルスを送る時間は、交流電圧の半周期ごとに５ミリ秒となる。したがって、交流電圧の半周期の全範囲にわたってパルス信号を送ったとき、すなわち通電率１００％のときに加熱コイル５への供給電力が６００Ｗとなる場合に、通電率を５０％とすると、ゼロクロスから５ミリ秒の間だけパルス信号が送られ、加熱コイル５への供給電力は３００Ｗとなる。   Here, the energization rate of the pulse refers to the ratio of the time for sending the pulse to the heating coil 5 with respect to the half cycle of the AC voltage. For example, when the alternating current is 50 Hz, the half cycle of the alternating voltage is 10 milliseconds. Therefore, when the energization rate of the pulse is 50%, the time for sending the pulse to the heating coil 5 is 5 millimeters for each half cycle of the alternating voltage. Second. Therefore, when the pulse signal is sent over the entire range of the half cycle of the AC voltage, that is, when the power supplied to the heating coil 5 is 600 W when the power supply rate is 100%, if the power supply rate is 50%, A pulse signal is sent only for 5 milliseconds, and the power supplied to the heating coil 5 is 300 W.

なお、図２はスイッチング素子７へ印加されるパルス信号の通電率が３分の２の場合を示しており、パルス信号の通電時間帯Ａの長さは、交流電圧の半周期の長さの３分の２である。このとき、加熱コイル５への供給電力は約４００Ｗとなる。   FIG. 2 shows a case where the energization rate of the pulse signal applied to the switching element 7 is 2/3, and the length of the energization time zone A of the pulse signal is the length of the half cycle of the AC voltage. Two thirds. At this time, the power supplied to the heating coil 5 is about 400 W.

前述したように、従来技術においては、加熱コイル５への供給電力を調節するためにスイッチング素子７をオン動作させるパルス信号の幅を狭くすると、ベースに印加されたパルス信号がＬｏｗになった後のエミッタ−コレクタ間の電圧がゼロ値まで低下しない場合があり、この場合には、エミッタ−コレクタ間に電圧が印加された状態でつぎのパルス信号をスイッチング素子７に与えることになり、エミッタ−コレクタ間に過大な電流が流れてしまうという問題があった。   As described above, in the related art, when the width of the pulse signal for turning on the switching element 7 is adjusted in order to adjust the power supplied to the heating coil 5, the pulse signal applied to the base becomes low. In this case, the next pulse signal is applied to the switching element 7 with the voltage applied between the emitter and the collector, and the emitter-collector voltage is not reduced to zero. There was a problem that an excessive current flowed between the collectors.

しかし、本実施例においては、交流電圧の半周期ごとに通電率を制御することで加熱コイル５への供給電力が調節されるため、加熱コイル５への供給電力を小さくする際に、スイッチング素子７をオン動作させるパルス信号の幅を狭くする必要がない。したがって、スイッチング素子７のエミッタ−コレクタ間の電圧がゼロ値になったタイミングで確実につぎのパルス信号を印加することができ、パルス信号の印加時にスイッチング素子７のエミッタ−コレクタ間に過大な電流が流れることが防止される。   However, in this embodiment, since the power supplied to the heating coil 5 is adjusted by controlling the energization rate for each half cycle of the AC voltage, the switching element is used when the power supplied to the heating coil 5 is reduced. There is no need to narrow the width of the pulse signal for turning on 7. Therefore, the next pulse signal can be reliably applied at the timing when the voltage between the emitter and the collector of the switching element 7 becomes zero, and an excessive current is applied between the emitter and the collector of the switching element 7 when the pulse signal is applied. Is prevented from flowing.

このように、交流電圧の半周期ごとという非常に短いサイクルで通電率を制御することで加熱コイル５への供給電力が調節され、通電率を小さくした場合には、あたかもハーフブリッジ形式のインバータのごとく小電力で連続通電している場合と等価になる。したがって、シングルエンド形式の共振形高周波インバータを用いているにもかかわらず、消費電力が小さい領域においても、加熱コイル５への供給電力を安定して制御することが可能となる。   In this way, when the power supply to the heating coil 5 is adjusted by controlling the energization rate in a very short cycle of every half cycle of the AC voltage, and the energization rate is reduced, it is as if the half-bridge type inverter This is equivalent to continuous energization with low power. Therefore, it is possible to stably control the power supplied to the heating coil 5 even in a region where the power consumption is small, even though the single-ended resonance type high frequency inverter is used.

また、加熱コイル５への供給電力は、電力検出手段14により検出された電力に基づいて、制御手段12によりフィードバック制御されることによって、目標値に保たれる。供給電力は、上述のとおり、スイッチング素子７へ印加されるパルス信号の通電率を調節することによって制御される。   Further, the power supplied to the heating coil 5 is maintained at the target value by being feedback-controlled by the control means 12 based on the power detected by the power detection means 14. As described above, the supplied power is controlled by adjusting the energization rate of the pulse signal applied to the switching element 7.

電磁誘導加熱装置の停止時には、スイッチング素子７へ印加されるパルス信号をいきなり止めるのではなく、制御手段12によって、交流電圧の半周期のうち、通電時間帯Ａを除いた非通電時間帯Ｂにおいて、パルス信号の幅を徐々に狭くすることによって停止する。これにより、停止時の騒音が防止され、スイッチング素子７の破損が防止される。   When the electromagnetic induction heating device is stopped, the pulse signal applied to the switching element 7 is not stopped suddenly, but by the control means 12 in the non-energization time zone B excluding the energization time zone A of the half cycle of the AC voltage. Stop by gradually reducing the width of the pulse signal. Thereby, the noise at the time of a stop is prevented and damage to the switching element 7 is prevented.

以上のように本実施例では、交流を直流に変換する電源としての整流平滑回路11と、前記交流のゼロクロスを検知するゼロクロス検知手段13と、単一のスイッチング素子７からなるスイッチング手段と、前記スイッチング素子７のオン・オフ動作により前記直流が印加される加熱手段としての加熱コイル５と、前記ゼロクロス検知手段13により検知された前記交流のゼロクロスに同期させて前記スイッチング素子７のオン・オフ動作を制御し、前記交流の半周期毎に前記直流の通電率制御を行う制御手段12とを備えている。   As described above, in this embodiment, the rectifying / smoothing circuit 11 serving as a power source for converting alternating current into direct current, the zero cross detecting means 13 for detecting the zero cross of the alternating current, the switching means comprising a single switching element 7, and the above On / off operation of the switching element 7 in synchronization with the heating coil 5 as a heating means to which the direct current is applied by the on / off operation of the switching element 7 and the zero cross of the alternating current detected by the zero cross detecting means 13 And a control means 12 for controlling the DC energization rate every half cycle of the AC.

このようにすると、ハーフブリッジ形式のインバータのように小電力で連続通電している場合と等価にすることが可能となり、シングルエンド形式の共振形高周波インバータを用いて、消費電力が小さい領域においても、加熱コイル５への供給電力を安定して制御することが可能となる。   In this way, it can be equivalent to the case of continuous energization with low power like a half-bridge type inverter, and even in a region where power consumption is low using a single-end type resonance type high frequency inverter. The power supplied to the heating coil 5 can be stably controlled.

また、前記制御手段12は、前記交流のゼロクロスのタイミングで前記直流の通電を開始する。   Further, the control means 12 starts the energization of the DC at the timing of the AC zero cross.

このようにすると、スイッチング素子７のオン・オフ動作の開始時における短絡エネルギーを減少させ、騒音及びスイッチング損失を低減することが可能になる。   If it does in this way, it will become possible to reduce the short circuit energy at the time of the start of on-off operation of the switching element 7, and to reduce a noise and switching loss.

また、前記制御手段12は、前記直流の通電を停止するときに、前記スイッチング素子７のオン・オフ動作による前記直流のパルスの幅を前記交流の半周期内で徐々に狭くする。   Further, the control means 12 gradually narrows the width of the DC pulse by the on / off operation of the switching element 7 within the half cycle of the AC when the DC power supply is stopped.

このようにすると、通電の停止時の騒音を防止し、かつ、スイッチング素子７を保護することが可能となる。   If it does in this way, it will become possible to prevent the noise at the time of a stop of electricity supply, and to protect the switching element 7. FIG.

さらに、前記加熱コイル５の消費電力を検出する電力検出手段14を備え、前記制御手段12は、前記電力検出手段14により検出される前記加熱コイル５の消費電力が所定の値になるように前記直流の通電率制御を行う。   Furthermore, the power detection means 14 for detecting the power consumption of the heating coil 5 is provided, and the control means 12 is configured so that the power consumption of the heating coil 5 detected by the power detection means 14 becomes a predetermined value. DC current ratio control is performed.

このようにすると、消費電力が小さい領域においても、消費電力を所定の値に維持することが可能となる。   This makes it possible to maintain the power consumption at a predetermined value even in a region where the power consumption is small.

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。   The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.

本発明の第１実施例における電磁誘導加熱装置の回路図である。It is a circuit diagram of the electromagnetic induction heating apparatus in 1st Example of this invention. 同上、電磁誘導加熱装置の動作を示した各部の波形図である。It is a wave form chart of each part showing operation of an electromagnetic induction heating device same as the above. 従来の電磁誘導加熱装置の回路図である。It is a circuit diagram of the conventional electromagnetic induction heating apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

７ スイッチング素子（スイッチング手段）
５ 加熱コイル（加熱手段）
11 整流平滑回路（電源）
12 制御手段
13 ゼロクロス検知手段
14 電力検出手段 7 Switching elements (switching means)
5 Heating coil (heating means)
11 Rectifier smoothing circuit (power supply)
12 Control means
13 Zero cross detection means
14 Power detection means

Claims (4)

交流を直流に変換する電源と、前記交流のゼロクロスを検知するゼロクロス検知手段と、単一のスイッチング素子からなるスイッチング手段と、前記スイッチング手段のオン・オフ動作により前記直流が印加される加熱手段と、前記ゼロクロス検知手段により検知された前記交流のゼロクロスに同期させて前記スイッチング手段のオン・オフ動作を制御し、前記交流の半周期毎に前記直流の通電率制御を行う制御手段とを備えたことを特徴とする電磁誘導加熱装置。 A power source for converting alternating current into direct current, zero cross detecting means for detecting the zero cross of the alternating current, switching means comprising a single switching element, and heating means to which the direct current is applied by an on / off operation of the switching means Control means for controlling the on / off operation of the switching means in synchronization with the zero cross of the AC detected by the zero cross detection means, and for controlling the DC power supply rate every half cycle of the AC. An electromagnetic induction heating device. 前記制御手段は、前記交流のゼロクロスのタイミングで前記直流の通電を開始することを特徴とする請求項１記載の電磁誘導加熱装置。 2. The electromagnetic induction heating apparatus according to claim 1, wherein the control means starts the energization of the DC at the timing of the AC zero cross. 前記制御手段は、前記直流の通電を停止するときに、前記スイッチング手段のオン・オフ動作による前記直流のパルスの幅を前記交流の半周期内で徐々に狭くすることを特徴とする請求項１又は２記載の電磁誘導加熱装置。 2. The control unit according to claim 1, wherein when the energization of the direct current is stopped, the width of the direct current pulse due to the on / off operation of the switching unit is gradually narrowed within the half cycle of the alternating current. Or the electromagnetic induction heating apparatus of 2. 前記加熱手段の消費電力を検出する電力検出手段を備え、前記制御手段は、前記電力検出手段により検出される前記加熱手段の消費電力が所定の値になるように前記直流の通電率制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の電磁誘導加熱装置。 Power detection means for detecting the power consumption of the heating means is provided, and the control means performs the direct current rate control so that the power consumption of the heating means detected by the power detection means becomes a predetermined value. The electromagnetic induction heating device according to any one of claims 1 to 3, wherein
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