JP2022048403A - Electromagnetic induction heating device - Google Patents

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Abstract

To provide an electromagnetic induction heating device capable of suppressing uneven heating due to the size and arrangement of a pot and also capable of cooking without worrying about the arrangement of the pot.SOLUTION: In an electromagnetic induction heating device, an object to be heated placed on a top plate is inductively heated, using a plurality of heating coils arranged in a distributed manner under the top plate. The electromagnetic induction heating device includes a rectifier circuit converting AC voltage to DC voltage, an inverter pair comprising a pair of inverters, and a control circuit controlling the inverter pair. Each inverter comprising the inverter pair includes: an inverter circuit converting the DC voltage to high frequency AC voltage; a resonant circuit in which two series circuits each including a heating coil and a resonant capacitor are connected in series; and a switch connected in series to the resonant circuit. The inverter pair is configured to connect between a midpoint connecting series circuits of one inverter and a midpoint connecting series circuits of the other inverter.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、複数の加熱コイルを用いて鍋を加熱する電磁誘導加熱調理器(IHクッキングヒータ)に関するものである。 The present invention relates to an electromagnetic induction heating cooker (IH cooking heater) that heats a pan using a plurality of heating coils.

近年、火を使わずに鍋などの被加熱物を加熱するインバータ方式の電磁誘導加熱調理器(IHクッキングヒータ)が広く用いられるようになってきている。IHクッキングヒータは、加熱コイルに高周波電流を流し、コイルに近接して配置された鉄やステンレスなどの材質で作られた鍋に渦電流を発生させ、鍋自体の電気抵抗により発熱させるものである。このように、IHクッキングヒータは、火を使わずに調理でき、安全性や調理環境の快適性が高いため、ガスレンジに代わって普及が急速に高まっている。 In recent years, an inverter type electromagnetic induction heating cooker (IH cooking heater) that heats an object to be heated such as a pot without using a fire has been widely used. The IH cooking heater applies a high-frequency current to a heating coil, generates an eddy current in a pot made of a material such as iron or stainless steel, which is arranged close to the coil, and generates heat by the electric resistance of the pot itself. As described above, the IH cooking heater can be cooked without using a fire, and has high safety and comfort in the cooking environment. Therefore, the IH cooking heater is rapidly becoming popular as an alternative to the gas range.

従来のIHクッキングヒータでは、ガラス製のトッププレートの下側に加熱コイルが配置され、加熱コイルには高周波電流を供給するインバータが接続されている。トッププレート上に載置された鍋は1つの加熱コイルを用いて加熱する。 In the conventional IH cooking heater, a heating coil is arranged under the glass top plate, and an inverter for supplying a high frequency current is connected to the heating coil. The pot placed on the top plate is heated using one heating coil.

しかしながら、1つの加熱コイルを用いて鍋を加熱する方式では、鍋の大きさや配置によってはなべ底の一部しか加熱されず、加熱ムラが発生する問題がある。そこで、複数の加熱コイルを用いることで、様々な大きさや配置の鍋を適切に加熱する誘導加熱装置が提案されている。 However, in the method of heating the pot using one heating coil, there is a problem that only a part of the bottom of the pan is heated depending on the size and arrangement of the pot, and uneven heating occurs. Therefore, an induction heating device has been proposed that appropriately heats pots of various sizes and arrangements by using a plurality of heating coils.

例えば、特許文献1には、円形状の加熱コイルと、円形状の加熱コイルの周囲を取り囲むように配置され、円形状の加熱コイルの半径方向の大きさが円形状の加熱コイルの円周方向の大きさより小さく且つ最小外径が円形状の加熱コイルの外径よりも小さい周囲の加熱コイル群と、円形状の加熱コイルに電力を供給する第1のインバータと、周囲の加熱コイル群に電力を供給する第2のインバータと、第1および第2のインバータを制御する制御手段とを備え、円形状の加熱コイルの外径サイズよりも大きな底面サイズを持つ大型の鍋を加熱分布に偏りが生じず、調理性能を損なうことなく加熱することができる。 For example, in Patent Document 1, a circular heating coil and a circular heating coil are arranged so as to surround the circumference, and the radial size of the circular heating coil is the circumferential direction of the circular heating coil. Power to the surrounding heating coil group that is smaller than the size of the circle and whose minimum outer diameter is smaller than the outer diameter of the circular heating coil, the first inverter that supplies power to the circular heating coil, and the surrounding heating coil group. A large pot having a bottom size larger than the outer diameter size of the circular heating coil, which is equipped with a second inverter for supplying the above and a control means for controlling the first and second inverters, has a bias in the heating distribution. It does not occur and can be heated without impairing the cooking performance.

特開2013-140815号JP 2013-140815

しかしながら、特許文献1の構成では第一の加熱コイルと周囲の加熱コイル群の形状が異なっているため、鍋の載置位置によりそれぞれの加熱コイルの負荷インピーダンスが異なってしまう。したがって、第一の加熱コイルと周辺の加熱コイル群に供給される電力が違うため、鍋の加熱力が異なり加熱ムラが発生する問題がある。 However, in the configuration of Patent Document 1, since the shapes of the first heating coil and the surrounding heating coil group are different, the load impedance of each heating coil differs depending on the mounting position of the pot. Therefore, since the electric power supplied to the first heating coil and the surrounding heating coil group is different, there is a problem that the heating power of the pot is different and uneven heating occurs.

そこで、本発明では、トッププレートに載置された被加熱物(鍋など)を誘導加熱する複数の加熱コイルと、複数のインバータを備える電磁誘導加熱調理器において、鍋の大きさや配置による加熱ムラを抑制することができ、被加熱物(鍋など)の大きさや配置を気にすることなく調理できるものを提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, in an electromagnetic induction heating cooker provided with a plurality of heating coils for inducing and heating an object to be heated (pot, etc.) placed on a top plate and a plurality of inverters, heating unevenness due to the size and arrangement of the pot It is an object of the present invention to provide an object that can be cooked without worrying about the size and arrangement of the object to be heated (pot, etc.).

上記課題を解決するため、本発明の電磁誘導加熱装置は、トッププレートの下方に分散配置した複数の加熱コイルを利用して、トッププレート上に載置した被加熱物を誘導加熱する電磁誘導加熱装置であって、交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、一対のインバータで構成されるインバータ対と、該インバータ対を制御する制御回路と、を具備し、前記インバータ対を構成する各インバータは、前記直流電圧を高周波の交流電圧に変換するインバータ回路と、前記加熱コイルと共振コンデンサを含む直列回路を2つ直列接続した共振回路と、該共振回路に直列接続したスイッチと、を具備し、前記インバータ対は、一方のインバータの直列回路同士を接続した中間点と、他方のインバータの直列回路同士を接続した中間点と、を接続して構成した。 In order to solve the above problems, the electromagnetic induction heating device of the present invention uses electromagnetic induction heating for inductively heating an object to be heated placed on the top plate by using a plurality of heating coils dispersedly arranged below the top plate. A device including a rectifying circuit that converts an AC voltage into a DC voltage, an inverter pair composed of a pair of inverters, and a control circuit that controls the inverter pair, and each inverter constituting the inverter pair. Includes an inverter circuit that converts the DC voltage into a high-frequency AC voltage, a resonance circuit in which two series circuits including the heating coil and a resonance capacitor are connected in series, and a switch connected in series to the resonance circuit. The inverter pair is configured by connecting an intermediate point connecting the series circuits of one inverter and an intermediate point connecting the series circuits of the other inverter.

本発明の電磁誘導加熱装置によれば、トッププレートに載置された被加熱物(鍋など)を誘導加熱する複数の加熱コイルと、複数のインバータを備える電磁誘導加熱調理器において、被加熱物(鍋など)の大きさや配置による加熱ムラを抑制することができ、鍋の配置を気にすることなく調理することができる。 According to the electromagnetic induction heating device of the present invention, in an electromagnetic induction heating cooker provided with a plurality of heating coils for inducing and heating an object to be heated (pot, etc.) placed on a top plate and a plurality of inverters, the object to be heated is provided. It is possible to suppress uneven heating due to the size and arrangement of (pots, etc.), and it is possible to cook without worrying about the arrangement of pots.

実施例1の電磁誘導加熱装置のトッププレートの透視図である。It is a perspective view of the top plate of the electromagnetic induction heating apparatus of Example 1. FIG. 実施例1の電磁誘導加熱装置のブロック図。The block diagram of the electromagnetic induction heating apparatus of Example 1. FIG. 実施例1の電磁誘導加熱装置のインバータ回路構成図。The inverter circuit block diagram of the electromagnetic induction heating apparatus of Example 1. FIG. 実施例1の電磁誘導加熱装置のインバータ動作波形。Inverter operation waveform of the electromagnetic induction heating device of the first embodiment. 各被加熱物の抵抗値と鉄に対するインダクタンス比率を示す図。The figure which shows the resistance value of each object to be heated and the inductance ratio with respect to iron. 実施例1の電磁誘導加熱装置の入力電力の周波数特性。Frequency characteristics of the input power of the electromagnetic induction heating device of the first embodiment. 実施例1の電磁誘導加熱装置の入力電力のDuty特性。Duty characteristics of the input power of the electromagnetic induction heating device of the first embodiment. 実施例1の電磁誘導加熱装置の加熱領域を示す図である。It is a figure which shows the heating region of the electromagnetic induction heating apparatus of Example 1. FIG. 実施例1の電磁誘導加熱装置の加熱領域におけるIGBTおよびスイッチの動作モードである。This is an operation mode of the IGBT and the switch in the heating region of the electromagnetic induction heating device of the first embodiment. 実施例1の電磁誘導加熱装置の変形例を示し回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the modification of the electromagnetic induction heating apparatus of Example 1. FIG. 実施例2の電磁誘導加熱装置の加熱コイル配置図および加熱領域を示す図である。It is a figure which shows the heating coil arrangement drawing and the heating area of the electromagnetic induction heating apparatus of Example 2. FIG. 実施例2の電磁誘導加熱装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the electromagnetic induction heating apparatus of Example 2. FIG. 実施例3の電磁誘導加熱装置の共振回路の構成図である。It is a block diagram of the resonance circuit of the electromagnetic induction heating apparatus of Example 3. FIG. 実施例3の電磁誘導加熱装置の共振回路内に発生する電圧のグラフである。It is a graph of the voltage generated in the resonance circuit of the electromagnetic induction heating apparatus of Example 3. 実施例4の電磁誘導加熱装置の共振回路の構成図である。It is a block diagram of the resonance circuit of the electromagnetic induction heating apparatus of Example 4. FIG. 実施例4の電磁誘導加熱装置の共振回路内に発生する電圧のグラフである。It is a graph of the voltage generated in the resonance circuit of the electromagnetic induction heating apparatus of Example 4.

以下、図面を用いながら本発明の実施例を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

先ず、図1~図9を用いて、本発明の実施例1の電磁誘導加熱装置を説明する。 First, the electromagnetic induction heating device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9.

図1は、本発明の電磁誘導加熱装置のトッププレート1を上方から見た透視図である。ここに示すように、トッププレート1の下方には、12個の加熱コイルLrが分散配置されている。これらの加熱コイルLrには複数のインバータ対が接続されており、トッププレート1の任意位置に載置した被加熱物(鍋など)の下方にある加熱コイルLrを選択して高周波の交流電圧を供給できるようになっている。本実施例の電磁誘導加熱装置は、3つのインバータ対と、3つの加熱コイル領域2~4を備えている。例えば、加熱コイル領域2には、加熱コイルLr~Lrが配置されており、加熱コイル領域3、4にも、加熱コイル領域2と同様に4つの加熱コイルLrが配置されている。なお、ここでは縦方向に4つの加熱コイルLrを配置して構成した加熱コイル領域を例示しているが、4つの加熱コイルLrを横方向に配置して加熱コイル領域を構成してもよい。また、加熱コイル数も4つに限定するものではなく、より多くの加熱コイルを配置してもよい。また、ここでは楕円形の加熱コイル形状となっているが円形状でもよい。 FIG. 1 is a perspective view of the top plate 1 of the electromagnetic induction heating device of the present invention as viewed from above. As shown here, 12 heating coils Lr are dispersedly arranged below the top plate 1. A plurality of inverter pairs are connected to these heating coils Lr, and a high-frequency AC voltage is applied by selecting the heating coil Lr below the object to be heated (pot, etc.) placed at an arbitrary position on the top plate 1. It can be supplied. The electromagnetic induction heating device of this embodiment includes three inverter pairs and three heating coil regions 2 to 4. For example, the heating coils Lr1 to Lr4 are arranged in the heating coil region 2, and four heating coils Lr are also arranged in the heating coil regions 3 and 4 as in the heating coil region 2. Although the heating coil region configured by arranging the four heating coils Lr in the vertical direction is illustrated here, the heating coil region may be configured by arranging the four heating coils Lr in the horizontal direction. Further, the number of heating coils is not limited to four, and more heating coils may be arranged. Further, although the shape of the heating coil is elliptical here, it may be circular.

図2は、実施例1の電磁誘導加熱装置のブロック図である。ここに示すように、本実施例の電磁誘導加熱装置は、商用電源5からの交流電圧を変換して直流電圧を出力する整流回路6と、フィルタ回路7と、入力電流検出器8と、6つのインバータ10(10a、10b、10c、10d、10e、10f)と、制御回路50と、入力電流検出回路51と、ドライブ回路52と、共振電流検出回路53と、スイッチ制御回路54と、入力電力設定部55と、を備えている。インバータ10a、10bは、後述する中間点同士を接続することで、加熱コイル領域2に対応する第一インバータ対を構成し、インバータ10c、10dは、中間点同士を接続することで、加熱コイル領域3に対応する第二インバータ対を構成し、インバータ10e、10fは、中間点同士を接続することで、加熱コイル領域4に対応する第三インバータ対を構成する。なお、各インバータ10の構成は同様であるので、以下では、第一インバータ対を構成するインバータ10a及び10bを用いて、本実施例の詳細を説明する。 FIG. 2 is a block diagram of the electromagnetic induction heating device of the first embodiment. As shown here, the electromagnetic induction heating device of this embodiment has a rectifying circuit 6 that converts an AC voltage from a commercial power source 5 and outputs a DC voltage, a filter circuit 7, an input current detector 8, and 6. Two inverters 10 (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f), a control circuit 50, an input current detection circuit 51, a drive circuit 52, a resonance current detection circuit 53, a switch control circuit 54, and an input power. It is provided with a setting unit 55. The inverters 10a and 10b form a first inverter pair corresponding to the heating coil region 2 by connecting the intermediate points described later, and the inverters 10c and 10d connect the intermediate points to each other to form a heating coil region. The second inverter pair corresponding to No. 3 is configured, and the inverters 10e and 10f form a third inverter pair corresponding to the heating coil region 4 by connecting the intermediate points to each other. Since the configurations of the inverters 10 are the same, the details of the present embodiment will be described below using the inverters 10a and 10b constituting the first inverter pair.

インバータ10aは、インバータ回路20aと、共振電流検出器30aと、共振回路40aと、スイッチSWによって構成されている。インバータ回路20aは、フィルタ回路7の正電極p点と負電極n点との間に接続されており、整流回路6、フィルタ回路7を介して、商用電源5から電力が供給される。インバータ回路20aに接続される共振回路40aは、共振コンデンサCrと加熱コイルLrの直列回路41aと、加熱コイルLrと共振コンデンサCrの直列回路42aを直列配置することで構成される。一方、インバータ10bは、インバータ回路20bと、共振電流検出器30bと、共振回路40bと、スイッチSWによって構成されている。インバータ回路20bはフィルタ回路7の正電極p点と負電極n点との間に接続されており、整流回路6、フィルタ回路7を介して、商用電源5から電力が供給される。インバータ回路20bに接続される共振回路40bは、共振コンデンサCrと加熱コイルLrの直列回路41bと、加熱コイルLrと共振コンデンサCrの直列回路42bを直列配置することで構成される。さらに、共振回路40aの直列回路41a、42aの接続点(中間点)と、共振回路40bの直列回路41b、42bの接続点(中間点)を接続した構成となっている。 The inverter 10a is composed of an inverter circuit 20a, a resonance current detector 30a, a resonance circuit 40a, and a switch SW 1 . The inverter circuit 20a is connected between the positive electrode p point and the negative electrode n point of the filter circuit 7, and power is supplied from the commercial power source 5 via the rectifier circuit 6 and the filter circuit 7. The resonance circuit 40a connected to the inverter circuit 20a is configured by arranging the series circuit 41a of the resonance capacitor Cr 1 and the heating coil Lr1 and the series circuit 42a of the heating coil Lr 2 and the resonance capacitor Cr 2 in series . On the other hand, the inverter 10b is composed of an inverter circuit 20b, a resonance current detector 30b, a resonance circuit 40b, and a switch SW 2 . The inverter circuit 20b is connected between the positive electrode p point and the negative electrode n point of the filter circuit 7, and power is supplied from the commercial power source 5 via the rectifier circuit 6 and the filter circuit 7. The resonance circuit 40b connected to the inverter circuit 20b is configured by arranging a series circuit 41b of the resonance capacitor Cr 3 and the heating coil Lr 3 and a series circuit 42b of the heating coil Lr 4 and the resonance capacitor Cr 4 in series. Further, the connection point (intermediate point) of the series circuits 41a and 42a of the resonance circuit 40a and the connection point (intermediate point) of the series circuits 41b and 42b of the resonance circuit 40b are connected.

次に、第一インバータ対における各インバータの動作を説明する。なお、インバータ10aと10bの動作は同様のため、以下ではインバータ10aを用いて説明する。一般に、IHクッキングヒータでは、共振型インバータを用いる。共振型インバータは、インバータ回路20aの駆動周波数fs > 共振回路40aの共振周波数frに設定し、共振負荷の特性を誘導性にすることで、共振回路40aに流れる電流がインバータ回路20aの出力電圧に対し遅れ位相になるように制御するインバータである。これにより、インバータ回路20aでの損失増加を抑制している。すなわち、図2では、共振回路40aに流れる共振電流ILが、インバータ回路20aと共振回路40aの接続点である出力端子t点の電圧に対して遅れ位相になるように制御することでインバータ回路20aの損失を抑制することができる。 Next, the operation of each inverter in the first inverter pair will be described. Since the operations of the inverters 10a and 10b are the same, the inverter 10a will be described below. Generally, in the IH cooking heater, a resonance type inverter is used. In the resonance type inverter, the drive frequency fs of the inverter circuit 20a> the resonance frequency fr of the resonance circuit 40a is set, and the characteristic of the resonance load is made inductive, so that the current flowing through the resonance circuit 40a becomes the output voltage of the inverter circuit 20a. It is an inverter that controls so that the phase is delayed. As a result, an increase in loss in the inverter circuit 20a is suppressed. That is, in FIG. 2, the resonance current IL 1 flowing through the resonance circuit 40a is controlled so as to be in a delayed phase with respect to the voltage at the output terminal t, which is the connection point between the inverter circuit 20a and the resonance circuit 40a. The loss of 20a can be suppressed.

しかしながら、インバータ回路20aの駆動周波数fsを固定した状態で、インバータ回路20aの導通期間を変化させ電力制御(PWM制御)を行うと、インバータ回路20aの導通期間に共振電流ILの極性が反転し、共振電流ILがインバータ回路20aの出力電圧より進み位相になる進相モードへ移行する場合もある。進相モードはインバータ回路20の損失増加を招くので、共振型のインバータでは避けなければならないモードである。 However, if power control (PWM control) is performed by changing the conduction period of the inverter circuit 20a while the drive frequency fs of the inverter circuit 20a is fixed, the polarity of the resonance current IL is reversed during the conduction period of the inverter circuit 20a. In some cases, the resonance current IL 1 advances to the phase advance mode in which the phase advances from the output voltage of the inverter circuit 20a. Since the phase advance mode causes an increase in the loss of the inverter circuit 20, it is a mode that must be avoided in the resonance type inverter.

図3は実施例1の電磁誘導加熱装置のより具体的な回路構成である。図3において、商用電源5からの交流電圧を直流電圧に整流する整流回路6と、インダクタLfとフィルタコンデンサCfで構成されるフィルタ回路7が接続され、フィルタコンデンサCfの正電極p点と負電極n点との間に、インバータ10aのインバータ回路20aとインバータ10bのインバータ回路20bが接続される。 FIG. 3 is a more specific circuit configuration of the electromagnetic induction heating device of the first embodiment. In FIG. 3, a rectifying circuit 6 for rectifying an AC voltage from a commercial power supply 5 to a DC voltage and a filter circuit 7 composed of an inverter Lf and a filter capacitor Cf are connected, and a positive electrode p point and a negative electrode of the filter capacitor Cf are connected. The inverter circuit 20a of the inverter 10a and the inverter circuit 20b of the inverter 10b are connected between the n points.

インバータ10aのインバータ回路20aは、パワー半導体スイッチング素子であるIGBT60とIGBT61を直列に接続したものである。各IGBTにはダイオードD(D、D)が逆方向に並列接続されており、IGBTのコレクタ端子にダイオードDのカソード端子、エミッタ端子にアノード端子が接続されている。以下では、IGBT60とダイオードDで構成される回路を第一上アームと称し、IGBT61とダイオードDで構成される回路を第一下アームと称する。また、各IGBTにはスナバコンデンサCs(Cs、Cs)が並列接続されている。スナバコンデンサCs、Csは、IGBT60またはIGBT61のターンオフ時の遮断電流によって充電あるいは放電される。スナバコンデンサCs、Csの容量は、IGBT60、61のコレクタとエミッタ間の出力容量より十分に大きいため、ターンオフ時に両IGBTに印加される電圧の変化は低減され、ターンオフ損失は抑制される。IGBT60、61の接続点である出力端子t点と負電極n点には共振回路40aとスイッチSWの直列回路が接続されている。共振回路40aは、共振コンデンサCrと加熱コイルLrの直列回路41aと、加熱コイルLrと共振コンデンサCrの直列回路42aが直列接続された構成となる。 The inverter circuit 20a of the inverter 10a is a power semiconductor switching element in which an IGBT 60 and an IGBT 61 are connected in series. Diodes D (D 1 and D 2 ) are connected in parallel to each IGBT in opposite directions, and the cathode terminal of the diode D is connected to the collector terminal of the IGBT and the anode terminal is connected to the emitter terminal. Hereinafter, the circuit composed of the IGBT 60 and the diode D 1 is referred to as a first upper arm, and the circuit composed of the IGBT 61 and the diode D 2 is referred to as a first lower arm. Further, snubber capacitors Cs (Cs 1 , Cs 2 ) are connected in parallel to each IGBT. The snubber capacitors Cs 1 and Cs 2 are charged or discharged by the breaking current at the turn-off of the IGBT 60 or the IGBT 61. Since the capacitances of the snubber capacitors Cs 1 and Cs 2 are sufficiently larger than the output capacitance between the collector and the emitter of the IGBTs 60 and 61, the change in the voltage applied to both IGBTs at the time of turn-off is reduced and the turn-off loss is suppressed. A series circuit of the resonance circuit 40a and the switch SW1 is connected to the output terminal t point and the negative electrode n point, which are the connection points of the IGBTs 60 and 61. The resonance circuit 40a has a configuration in which the series circuit 41a of the resonance capacitor Cr 1 and the heating coil Lr1 and the series circuit 42a of the heating coil Lr 2 and the resonance capacitor Cr 2 are connected in series.

インバータ10bのインバータ回路20bは、パワー半導体スイッチング素子であるIGBT62とIGBT63を直列に接続したものである。各IGBTにはダイオードD(D、D)が逆方向に並列接続されており、IGBTのコレクタ端子にダイオードDのカソード端子、エミッタ端子にアノード端子が接続されている。以下では、IGBT62とダイオードDで構成される回路を第二上アームと称し、IGBT63とダイオードDで構成される回路を第二下アームと称する。また、各IGBTにはスナバコンデンサCs(Cs、Cs)が並列接続されている。スナバコンデンサCs、Csは、IGBT62またはIGBT63のターンオフ時の遮断電流によって充電あるいは放電される。スナバコンデンサCs、Csの容量は、IGBT62、63のコレクタとエミッタ間の出力容量より十分に大きいため、ターンオフ時に両IGBTに印加される電圧の変化は低減され、ターンオフ損失は抑制される。IGBT62、63の接続点である出力端子w点と負電極n点には共振回路40bとスイッチSWの直列回路が接続されている。共振回路40bは、共振コンデンサCrと加熱コイルLrの直列回路41bと、加熱コイルLrと共振コンデンサCrの直列回路42bが直列接続された構成となる。 The inverter circuit 20b of the inverter 10b is a power semiconductor switching element in which an IGBT 62 and an IGBT 63 are connected in series. Diodes D (D 3 and D 4 ) are connected in parallel to each IGBT in opposite directions, and the cathode terminal of the diode D is connected to the collector terminal of the IGBT and the anode terminal is connected to the emitter terminal. Hereinafter, the circuit composed of the IGBT 62 and the diode D 3 is referred to as a second upper arm, and the circuit composed of the IGBT 63 and the diode D 4 is referred to as a second lower arm. Further, snubber capacitors Cs (Cs 3 , Cs 4 ) are connected in parallel to each IGBT. The snubber capacitors Cs 3 and Cs 4 are charged or discharged by the breaking current at the turn-off of the IGBT 62 or the IGBT 63. Since the capacitance of the snubber capacitors Cs 3 and Cs 4 is sufficiently larger than the output capacitance between the collector and the emitter of the IGBTs 62 and 63, the change in the voltage applied to both IGBTs at the time of turn-off is reduced and the turn-off loss is suppressed. A series circuit of the resonance circuit 40b and the switch SW 2 is connected to the output terminal w point and the negative electrode n point, which are the connection points of the IGBTs 62 and 63. The resonance circuit 40b has a configuration in which a series circuit 41b of the resonance capacitor Cr 3 and the heating coil Lr 3 and a series circuit 42b of the heating coil Lr 3 and the resonance capacitor Cr 4 are connected in series.

そして、インバータ10aの共振回路40aにおける中間点(直列回路41a、42aの接続点)と、インバータ10bの共振回路40bにおける中間点(直列回路41b、42bの接続点)同士を接続することで第一インバータ対を構成し、インバータ回路20a、20b、SW、SWを切替え動作させることで通電する直列回路41a、41b、42a、42bを任意選択することができるため、トッププレート1への被加熱物の載置位置に応じて加熱領域を変えることができる。 Then, the intermediate point in the resonance circuit 40a of the inverter 10a (the connection point of the series circuits 41a and 42a) and the intermediate point in the resonance circuit 40b of the inverter 10b (the connection point of the series circuits 41b and 42b) are connected to each other. Since the series circuits 41a, 41b, 42a, 42b to be energized can be arbitrarily selected by forming an inverter pair and switching the inverter circuits 20a, 20b, SW 1 and SW 2 , the top plate 1 is heated. The heating region can be changed according to the placement position of the object.

入力電流検出器8は、商用電源5から入力される電流を検出する。入力電流検出回路51は入力電流検出器8の出力信号レベルを制御回路50の入力レベルに適した信号に変換する。制御回路50は、入力電流検出回路51で検出した入力電流と、共振電流検出回路53で検出した共振電流ILまたはILの関係から、被加熱物の材質や状態を判断し、加熱動作の開始又は停止を行う。 The input current detector 8 detects the current input from the commercial power source 5. The input current detection circuit 51 converts the output signal level of the input current detector 8 into a signal suitable for the input level of the control circuit 50. The control circuit 50 determines the material and state of the object to be heated from the relationship between the input current detected by the input current detection circuit 51 and the resonance current IL 1 or IL 2 detected by the resonance current detection circuit 53, and determines the material and state of the object to be heated, and operates the heating operation. Start or stop.

次に各インバータの具体的な動作について、インバータ10aを用いて説明する。ここで、図3に示すように、インバータ回路20aの第一上アームに流れる電流をIc、第一下アームに流れる電流をIc、共振電流をILとする。また、第一上アームのIGBT60のコレクタ・エミッタ間の電圧をVc、第一下アームのIGBT61のコレクタ・エミッタ間の電圧をVc、インバータの電源電圧をVpとする。 Next, the specific operation of each inverter will be described using the inverter 10a. Here, as shown in FIG. 3, the current flowing through the first upper arm of the inverter circuit 20a is Ic 1 , the current flowing through the first lower arm is Ic 2 , and the resonance current is IL 1 . Further, the voltage between the collector and the emitter of the IGBT 60 of the first upper arm is Vc 1 , the voltage between the collector and the emitter of the IGBT 61 of the first lower arm is Vc 2 , and the power supply voltage of the inverter is Vp.

次に動作を説明する。図4にインバータ10aのモード1から4までの動作波形を示す。なお、何れのモードにおいても、IGBT60、IGBT61はデッドタイム期間を設け、相補に駆動し、スイッチSWはオン状態、IGBT62及びIGBT63とスイッチSWはオフ状態とする。 Next, the operation will be described. FIG. 4 shows the operation waveforms of the inverters 10a from modes 1 to 4. In any mode, the IGBT 60 and the IGBT 61 are driven complementarily by providing a dead time period, the switch SW 1 is in the on state, and the IGBT 62 and the IGBT 63 and the switch SW 2 are in the off state.

以下で、モード1~モード4における詳細な動作を説明する。 The detailed operation in the mode 1 to the mode 4 will be described below.

(モード1)
IGBT60の電流Icの電流が負から増加し0Aとなるタイミングからモード1が始まるものとする。モード1開始時にはIGBT60に電流は流れていないが、IGBT60はすでにオンしているため、モード1開始直後からIGBT60に電流Icが流れ始める。このときIGBT60の両端電圧(コレクタ端子、エミッタ端子間電圧Vc)は0Vであるため、IGBT60には損失が発生しないZVZCSターンオンとなる。
(Mode 1)
It is assumed that mode 1 starts from the timing when the current of the current Ic 1 of the IGBT 60 increases from negative to 0 A. No current is flowing through the IGBT 60 at the start of mode 1, but since the IGBT 60 is already on, the current Ic 1 starts flowing through the IGBT 60 immediately after the start of mode 1. At this time, since the voltage across the IGBT 60 (voltage between the collector terminal and the emitter terminal Vc 1 ) is 0V, the IGBT 60 is turned on with ZVZCS without any loss.

(モード2)
IGBT60を遮断しモード2になると、共振電流ILは、フィルタコンデンサCf、スナバコンデンサCs、共振コンデンサCr、加熱コイルLr、加熱コイルLr、共振コンデンサCr、スイッチSWの経路と、スナバコンデンサCs、共振コンデンサCr、加熱コイルLr、加熱コイルLr、共振コンデンサCr、スイッチSWの経路に流れる。このとき、スナバコンデンサCsは充電され、スナバコンデンサCsは放電される。これにより、IGBT60の両端電圧は緩やかに上昇し、ZVSターンオフとなり、スイッチング損失を小さくできる。
(Mode 2)
When the IGBT 60 is cut off and the mode 2 is set, the resonance current IL 1 becomes the path of the filter capacitor Cf, the snubber capacitor Cs 1 , the resonance capacitor Cr 1 , the heating coil Lr 1 , the heating coil Lr 2 , the resonance capacitor Cr 2 , and the switch SW 1 . , Snubber capacitor Cs 2 , resonance capacitor Cr 1 , heating coil Lr 1 , heating coil Lr 2 , resonance capacitor Cr 2 , and switch SW 1 . At this time, the snubber capacitor Cs 1 is charged and the snubber capacitor Cs 2 is discharged. As a result, the voltage across the IGBT 60 gradually rises, ZVS turn-off occurs, and the switching loss can be reduced.

スナバコンデンサCsの電圧Vcが電源電圧(p-n間電圧)以上になると、スナバコンデンサCsの電圧Vcは0Vとなり、ダイオードDがオンし、共振電流ILが流れ続ける。ダイオードDに電流が流れている期間にIGBT61にオン信号を入力する。 When the voltage Vc 1 of the snubber capacitor Cs 1 becomes equal to or higher than the power supply voltage (voltage between pn), the voltage Vc 2 of the snubber capacitor Cs 2 becomes 0V, the diode D 2 is turned on, and the resonance current IL 1 continues to flow. An on signal is input to the IGBT 61 while a current is flowing through the diode D 2 .

(モード3)
IGBT61の電流Icの電流が負から増加し0Aとなるタイミングからモード3が始まるものとする。モード3開始時にはIGBT61に電流は流れていないが、IGBT61はすでにオンしているため、モード3開始直後からIGBT61に電流Icが流れ始める。このときIGBT61の両端電圧(コレクタ端子、エミッタ端子間電圧Vc)は0Vであるため、IGBT61には損失が発生しないZVZCSターンオンとなる。
(Mode 3)
It is assumed that the mode 3 starts from the timing when the current of the current Ic 2 of the IGBT 61 increases from negative to 0 A. No current is flowing through the IGBT 61 at the start of mode 3, but since the IGBT 61 is already on, the current Ic 2 starts to flow through the IGBT 61 immediately after the start of mode 3. At this time, since the voltage across the IGBT 61 (voltage between the collector terminal and the emitter terminal Vc 2 ) is 0V, the IGBT 61 is turned on with ZVZCS without any loss.

(モード4)
IGBT61を遮断しモード4になると、共振電流ILは、加熱コイルLr、加熱コイルLr、共振コンデンサCr、スナバコンデンサCs、スイッチSW、共振コンデンサCrの経路に流れる。このとき、スナバコンデンサCsは充電され、スナバコンデンサCsは放電される。これにより、IGBT61の両端電圧は緩やかに上昇し、ZVSターンオフとなり、スイッチング損失を小さくできる。
(Mode 4)
When the IGBT 61 is cut off and the mode 4 is set, the resonance current IL 1 flows in the path of the heating coil Lr 2 , the heating coil Lr 1 , the resonance capacitor Cr 1 , the snubber capacitor Cs 2 , the switch SW 1 , and the resonance capacitor Cr 2 . At this time, the snubber capacitor Cs 2 is charged and the snubber capacitor Cs 1 is discharged. As a result, the voltage across the IGBT 61 gradually rises, ZVS turn-off occurs, and the switching loss can be reduced.

スナバコンデンサCsの電圧Vcが電源電圧(p-n間電圧)以上になると、スナバコンデンサCsの電圧Vcは0Vとなり、ダイオードDがオンし、共振電流ILが流れ続ける。ダイオードDに電流が流れている期間にIGBT60にオン信号を入力する。 When the voltage Vc 2 of the snubber capacitor Cs 2 becomes equal to or higher than the power supply voltage (voltage between pn), the voltage Vc 1 of the snubber capacitor Cs 1 becomes 0V, the diode D 1 is turned on, and the resonance current IL 1 continues to flow. An on signal is input to the IGBT 60 while a current is flowing through the diode D1.

以上のモード1から4までの動作を繰り返し、加熱コイルLr及びLrに高周波電流を流すことで、加熱コイルLr及びLrから磁束を発生させる。この磁束により加熱コイルLr及びLrの上に配置された鍋に渦電流が流れ、鍋自体が誘導加熱によって発熱する。 By repeating the above operations from modes 1 to 4 and passing a high frequency current through the heating coils Lr 1 and Lr 2 , magnetic flux is generated from the heating coils Lr 1 and Lr 2 . Due to this magnetic flux, an eddy current flows in the pot arranged on the heating coils Lr1 and Lr2, and the pot itself generates heat by induction heating.

次に鍋の材質検出方法について説明する。被加熱物の判別は、磁性体と非磁性体とに区別する。区別する方法としては、加熱前に低電力(300W程度)で通電を行う。そのときの共振電流ILまたはILを検出し、検出した電流値により、被加熱物の材質を判別する。電流値が小さい場合には鉄などの磁性体の被加熱物と判別し、電流値が大きい場合は、非磁性ステンレスやアルミニウム、銅といった非磁性体の被加熱物と判別する。図5に周波数20kHzにおける各被加熱物の抵抗値を示す。ここに示すように、非磁性ステンレスでは鉄の1/3、アルミニウム1/20、銅では約1/25の抵抗値となる。 Next, the method of detecting the material of the pot will be described. The object to be heated is discriminated into a magnetic substance and a non-magnetic substance. As a method of distinguishing, energization is performed with low power (about 300 W) before heating. The resonance current IL 1 or IL 2 at that time is detected, and the material of the object to be heated is determined from the detected current value. When the current value is small, it is determined to be a heated object of a magnetic material such as iron, and when the current value is large, it is determined to be a non-magnetic material to be heated such as non-magnetic stainless steel, aluminum, or copper. FIG. 5 shows the resistance value of each object to be heated at a frequency of 20 kHz. As shown here, the resistance value of non-magnetic stainless steel is 1/3 of iron, that of aluminum is 1/20, and that of copper is about 1/25.

また、制御回路50は、入力電力設定部55からの信号に応じてインバータ回路20a及び20bの各IGBTの導通期間を、ドライブ回路52を介して設定し入力電力をPFM制御またはPWM制御する。材質の検知は、過電流や過電圧の発生を防ぐために低電力かつ短時間で実施する必要がある。 Further, the control circuit 50 sets the conduction period of each IGBT of the inverter circuits 20a and 20b according to the signal from the input power setting unit 55 via the drive circuit 52, and controls the input power by PFM control or PWM control. Material detection needs to be performed with low power and in a short time in order to prevent the occurrence of overcurrent and overvoltage.

次に電力制御方法について説明する。図6に周波数と入力電力の関係を示す。IHクッキングヒータは共振現象を利用して加熱コイルに高周波の大電流を流す。このため入力電力の周波数特性は、共振特性を示す。図5に示すように鉄鍋の抵抗は大きいため共振Qが小さくなり、なだらかな共振特性を示す。一方、アルミや銅といった低抵抗の材質では共振Qが大きくなるため、急峻な共振特性を示す。共振Qが小さい鉄鍋などは、ゆるやかな共振特性を利用して、周波数による電力制御が可能である。 Next, the power control method will be described. FIG. 6 shows the relationship between frequency and input power. The IH cooking heater uses a resonance phenomenon to pass a large high-frequency current through the heating coil. Therefore, the frequency characteristic of the input power shows the resonance characteristic. As shown in FIG. 5, since the resistance of the iron pan is large, the resonance Q becomes small, and a gentle resonance characteristic is exhibited. On the other hand, low-resistance materials such as aluminum and copper have a large resonance Q, so they exhibit steep resonance characteristics. For iron pans with a small resonance Q, power control by frequency is possible by utilizing the gentle resonance characteristics.

また、図7にIGBT60のDutyと入力電力の関係を示す。共振Qが小さい鉄鍋などではDutyによる電力制御も可能である。 Further, FIG. 7 shows the relationship between the Duty of the IGBT 60 and the input power. In an iron pan with a small resonance Q, power control by Duty is also possible.

次に、図8、図9を用いて、加熱コイル領域2における、被加熱物の加熱に利用する加熱コイルLrの切替え方法について説明する。 Next, a method of switching the heating coil Lr used for heating the object to be heated in the heating coil region 2 will be described with reference to FIGS. 8 and 9.

図8は、加熱領域の可変パターンを示しており、パターンPは加熱コイルLr及びLr、パターンPは加熱コイルLr及びLr、パターンPは加熱コイルLr及びLr、パターンPは加熱コイルLr~Lrに電力を供給して、加熱コイル上の被加熱物を加熱するパターンである。 FIG. 8 shows a variable pattern of the heating region, in which the pattern P 1 is the heating coils Lr 1 and Lr 2 , the pattern P 2 is the heating coils Lr 1 and Lr 3 , and the pattern P 3 is the heating coils Lr 3 and Lr 4 . The pattern P 4 is a pattern in which electric power is supplied to the heating coils Lr 1 to Lr 4 to heat the object to be heated on the heating coil.

また、図9は、図8に示す各加熱パターンにおけるIGBT及びスイッチの駆動方法を示す。なお、図9に記載される「SW」とは、インバータ回路20aのIGBT60とIGBT61、または、インバータ回路20bのIGBT62とIGBT63、の相補にスイッチングする動作を表している。加熱コイルLr及びLrを用いて被加熱物を加熱するパターンPの駆動パターンについては、図4等で説明済みであるので、以下では、パターンP~Pの駆動パターンについて説明する。 Further, FIG. 9 shows a method of driving the IGBT and the switch in each heating pattern shown in FIG. In addition, "SW" described in FIG. 9 represents an operation of switching complementarily between the IGBT 60 and the IGBT 61 of the inverter circuit 20a or the IGBT 62 and the IGBT 63 of the inverter circuit 20b. Since the drive pattern of the pattern P1 for heating the object to be heated by using the heating coils Lr1 and Lr2 has already been described in FIG . 4 and the like, the drive patterns of the patterns P2 to P4 will be described below. ..

パターンPでは、インバータ回路20aのIGBT60とIGBT61をスイッチング動作させ、インバータ回路20bのIGBT63をオン状態とし、IGBT62及びスイッチSW、SWはオフ状態とする。これにより、インバータ回路20aの出力点tとインバータ回路20bの出力点w間に直列回路41a(共振コンデンサCr、加熱コイルLr)、直列回路41b(加熱コイルLr、共振コンデンサCr)の直列回路が接続される。IGBT63はオン状態でありw点とn点が短絡された状態となる。したがって、インバータ回路20aの出力点tから見た共振回路構成は、2組の共振コンデンサと加熱コイルの直列回路となり、パターンPで説明した共振回路構成と同様となるため同じインバータ動作となる。 In the pattern P2, the IGBT 60 and the IGBT 61 of the inverter circuit 20a are switched, the IGBT 63 of the inverter circuit 20b is turned on, and the IGBT 62 and the switches SW 1 and SW 2 are turned off. As a result, between the output point t of the inverter circuit 20a and the output point w of the inverter circuit 20b, the series circuit 41a (resonant capacitor Cr 1 , heating coil Lr 1 ) and the series circuit 41b (heating coil Lr 3 , resonance capacitor Cr 3 ) A series circuit is connected. The IGBT 63 is in the ON state, and the w point and the n point are short-circuited. Therefore, the resonance circuit configuration seen from the output point t of the inverter circuit 20a is a series circuit of the two sets of resonance capacitors and the heating coil, and is the same as the resonance circuit configuration described in the pattern P1, so that the inverter operation is the same.

パターンPでは、インバータ10aのIGBT60、61とスイッチSWはオフ状態とし、インバータ10bのIGBT62、63をスイッチング動作させ、スイッチSWをオン状態とする。この場合のインバータ動作については、インバータ10bはインバータ10aと同様の回路構成であり、同様の動作となる。 In the pattern P3 , the IGBTs 60 and 61 of the inverter 10a and the switch SW 1 are turned off, the IGBTs 62 and 63 of the inverter 10b are switched, and the switch SW 2 is turned on. Regarding the inverter operation in this case, the inverter 10b has the same circuit configuration as the inverter 10a, and has the same operation.

パターンPでは、インバータ10a、10bをスイッチング動作させ、スイッチSW、SWをオン状態とする。このときインバータ10aとインバータ10bは同期して動作させる。すなわちインバータ10aの第一上アームとインバータ10bの第二上アームが同期して動作し、インバータ10aの第一下アームとインバータ10bの第二下アームが同期して動作する。この場合のインバータの動作についてはパターンPの動作と同様となるため説明は割愛する。 In the pattern P4, the inverters 10a and 10b are switched and the switches SW 1 and SW 2 are turned on. At this time, the inverter 10a and the inverter 10b are operated in synchronization with each other. That is, the first upper arm of the inverter 10a and the second upper arm of the inverter 10b operate in synchronization, and the first lower arm of the inverter 10a and the second lower arm of the inverter 10b operate in synchronization. Since the operation of the inverter in this case is the same as the operation of the pattern P 1 , the description thereof is omitted.

以上の駆動パターンを制御することで加熱領域を変えることができ、鍋の大きさや位置が変化した場合でも効率よく加熱することができる。 By controlling the above drive pattern, the heating region can be changed, and even if the size or position of the pot changes, it is possible to efficiently heat the pan.

図10に実施例1の変形例を示す。実施例1との違いはスイッチを半導体素子であるIGBTまたはMOSFETとしたことである。図10はIGBTで記載している。半導体素子を用いることで高速にオンオフを切り替えることができるため加熱領域を高速に変えることができ、調理性の向上につながる。また、スイッチがオフ状態におけるスイッチに印加される電圧はインバータ出力点tまたはインバータ出力点wに発生する電圧の約1/2であるため200V程度の低耐圧の半導体素子を使用することができる。MOSFETでは耐圧を低くするとオン抵抗が小さくなるため耐圧の低いMOSFETを使うことで通電時の損失を低減でき効率向上になる。 FIG. 10 shows a modified example of the first embodiment. The difference from the first embodiment is that the switch is an IGBT or MOSFET which is a semiconductor element. FIG. 10 is described as an IGBT. By using a semiconductor element, it is possible to switch on and off at high speed, so the heating region can be changed at high speed, which leads to improvement in cookability. Further, since the voltage applied to the switch in the off state is about ½ of the voltage generated at the inverter output point t or the inverter output point w, a semiconductor element having a low withstand voltage of about 200 V can be used. When the withstand voltage of a MOSFET is lowered, the on-resistance becomes smaller. Therefore, by using a MOSFET with a low withstand voltage, the loss during energization can be reduced and the efficiency can be improved.

以上で説明した本実施例の電磁誘導加熱装置によれば、トッププレートに載置された被加熱物(鍋など)を誘導加熱する複数の加熱コイルと、複数のインバータを備える電磁誘導加熱調理器において、被加熱物(鍋など)の大きさや配置による加熱ムラを抑制することができ、鍋の配置を気にすることなく調理することができる。 According to the electromagnetic induction heating device of the present embodiment described above, an electromagnetic induction heating cooker equipped with a plurality of heating coils for inductively heating an object to be heated (pot, etc.) placed on a top plate and a plurality of inverters. In the above, it is possible to suppress uneven heating due to the size and arrangement of the object to be heated (pot or the like), and it is possible to cook without worrying about the arrangement of the pot.

次に図11及び図12を用いて、本発明の実施例2の電磁誘導加熱装置を説明する。なお、前述した実施例との共通点は重複説明を省略する。図11は加熱コイルの配置図及び加熱領域を示しており、実施例1との違いは、一つのインバータ対が管轄する加熱コイル領域内に、加熱コイルLrを8個配列し、4つの加熱コイル毎に加熱領域を切替えることができるようにした点である。このように加熱コイル数を多くすることで、実施例1の構成よりもさらに加熱ムラを低減することができる。 Next, the electromagnetic induction heating device of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12. It should be noted that the common points with the above-mentioned examples are omitted. FIG. 11 shows an arrangement diagram of the heating coils and a heating region, and the difference from the first embodiment is that eight heating coils Lr are arranged in the heating coil region under the control of one inverter pair, and four heating coils are arranged. The point is that the heating region can be switched each time. By increasing the number of heating coils in this way, uneven heating can be further reduced as compared with the configuration of the first embodiment.

図12は図11の加熱コイル配置におけるインバータ回路図である。ここに示すように、本実施例のインバータ10aでは、共振回路40aは、共振コンデンサCr11と2つの加熱コイルLr11、Lr12からなる直列回路41aと、2つの加熱コイルLr13、Lr14と共振コンデンサCr13からなる直列回路42bで構成される。同様に、インバータ10bでは、共振回路40bは、共振コンデンサCr15と2つの加熱コイルLr15、Lr16からなる直列回路41bと、2つの加熱コイルLr17、Lr18と共振コンデンサCr16からなる直列回路42bで構成される。さらに、共振回路40aの中間点と共振回路40bの中間点を接続した構成である。 FIG. 12 is an inverter circuit diagram in the heating coil arrangement of FIG. As shown here, in the inverter 10a of the present embodiment, the resonance circuit 40a includes a series circuit 41a including a resonance capacitor Cr 11 and two heating coils Lr 11 and Lr 12 , and two heating coils Lr 13 and Lr 14 . It is composed of a series circuit 42b composed of a resonance capacitor Cr 13 . Similarly, in the inverter 10b, the resonance circuit 40b is a series circuit 41b consisting of a resonance capacitor Cr 15 and two heating coils Lr 15 and Lr 16 , and a series including two heating coils Lr 17 , Lr 18 and a resonance capacitor Cr 16 . It is composed of a circuit 42b. Further, the structure is such that the intermediate point of the resonance circuit 40a and the intermediate point of the resonance circuit 40b are connected.

本実施例においても、実施例1と同様に、インバータ回路20a、20b、スイッチSW、SWを切替え動作させることで通電する直列回路41a、41b、42a、42bを選択することができ加熱領域を変えることができる。加熱領域の切替え動作については実施例1と同様であり、図9の動作パターンより図11に示すパターンP~Pを切替えることができる。 Also in this embodiment, as in the first embodiment, the series circuits 41a, 41b, 42a, 42b to be energized can be selected by switching the inverter circuits 20a, 20b, the switches SW 1 and SW 2 , and the heating region. Can be changed. The switching operation of the heating region is the same as that of the first embodiment, and the patterns P1 to P4 shown in FIG. 11 can be switched from the operation pattern of FIG.

なお、図12では、一つのインバータ10に、加熱コイルLrを4個配置し、共振コンデンサCrを2個配置した、直列回路で共振回路40を構成したが、さら多くの加熱コイルと共振コンデンサで共振回路を構成しても同様の効果を得ることができ、加熱コイル及び共振コンデンサの数を限定するものではない。 In FIG. 12, the resonance circuit 40 is configured by a series circuit in which four heating coils Lr are arranged and two resonance capacitors Cr are arranged in one inverter 10, but more heating coils and resonance capacitors are used. The same effect can be obtained even if a resonance circuit is configured, and the number of heating coils and resonance capacitors is not limited.

次に図13及び図14を用いて、本発明の実施例3の電磁誘導加熱装置を説明する。なお、前述した実施例との共通点は重複説明を省略する。図13は共振回路の構成パターンを示す。ここでは各インバータ回路20に接続される共振回路40は同一構成であるため、代表して共振回路40aを用いて説明する。 Next, the electromagnetic induction heating device of the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 and 14. It should be noted that the common points with the above-mentioned examples are omitted. FIG. 13 shows the configuration pattern of the resonant circuit. Here, since the resonance circuit 40 connected to each inverter circuit 20 has the same configuration, the resonance circuit 40a will be described as a representative.

図13(A)は、実施例1に記載の共振回路40aの構成である。 FIG. 13A is a configuration of the resonant circuit 40a according to the first embodiment.

図13(B)の共振回路40aは、共振コンデンサCrと加熱コイルLrの直列回路41aと、共振コンデンサCrと加熱コイルLrの直列回路42aが直列に接続された構成である。すなわち、直列回路42aの内部配置が実施例1と逆となっている。 The resonance circuit 40a of FIG. 13B has a configuration in which the series circuit 41a of the resonance capacitor Cr 1 and the heating coil Lr1 and the series circuit 42a of the resonance capacitor Cr 2 and the heating coil Lr2 are connected in series. That is, the internal arrangement of the series circuit 42a is the opposite of that of the first embodiment.

図13(C)の共振回路40aは、加熱コイルLrと共振コンデンサCrの直列回路41aと、加熱コイルLrと共振コンデンサCrの直列回路42aが直列に接続された構成である。すなわち、直列回路41aの内部配置が実施例1と逆となっている。 The resonance circuit 40a of FIG. 13C has a configuration in which the series circuit 41a of the heating coil Lr 1 and the resonance capacitor Cr 1 and the series circuit 42a of the heating coil Lr 2 and the resonance capacitor Cr 2 are connected in series. That is, the internal arrangement of the series circuit 41a is the opposite of that of the first embodiment.

図13(D)の共振回路40aは、加熱コイルLrと共振コンデンサCrの直列回路41aと、共振コンデンサCrと加熱コイルLrの直列回路42bが直列に接続された構成である。すなわち、直列回路41a、42aの内部配置がともに実施例1と逆となっている。 The resonance circuit 40a of FIG. 13D has a configuration in which the series circuit 41a of the heating coil Lr 1 and the resonance capacitor Cr 1 and the series circuit 42b of the resonance capacitor Cr 2 and the heating coil Lr 2 are connected in series. That is, the internal arrangements of the series circuits 41a and 42a are both opposite to those of the first embodiment.

図14に図13の各共振回路の接続点V~Vにおけるピーク電圧を示す。この時の加熱コイル電流は約20Armsである。図14に示すように(A)及び(B)では最大ピーク電圧が約450V発生する。一方、(C)及び(D)では約320V程度であり100V以上の低電圧化ができる。このように加熱コイルと共振コンデンサの接続方法により、加熱コイルや共振コンデンサとグランド間の電圧を低くすることができるため、絶縁破壊による故障を低減することができる。または空間距離を小さくできるため小型化に貢献できる。 FIG. 14 shows the peak voltage at the connection points V1 to V3 of each resonant circuit of FIG. The heating coil current at this time is about 20 Arms. As shown in FIG. 14, in (A) and (B), a maximum peak voltage of about 450 V is generated. On the other hand, in (C) and (D), the voltage is about 320V, and the voltage can be reduced by 100V or more. By the method of connecting the heating coil and the resonance capacitor in this way, the voltage between the heating coil or the resonance capacitor and the ground can be lowered, so that the failure due to dielectric breakdown can be reduced. Alternatively, the space distance can be reduced, which contributes to miniaturization.

次に図15及び図16を用いて、本発明の実施例4の電磁誘導加熱装置を説明する。なお、前述した実施例との共通点は重複説明を省略する。図15は共振回路の構成パターンを示す。ここでは各インバータ回路20に接続される共振回路40は同一構成であるため、代表して共振回路40aを用いて説明する。 Next, the electromagnetic induction heating device of the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 15 and 16. It should be noted that the common points with the above-mentioned examples are omitted. FIG. 15 shows the configuration pattern of the resonant circuit. Here, since the resonance circuit 40 connected to each inverter circuit 20 has the same configuration, the resonance circuit 40a will be described as a representative.

図15(A)は、実施例2の共振回路40aの構成である。以下、図15(A)との共通構成については説明を省略し、相違する構成について説明する。 FIG. 15A is a configuration of the resonant circuit 40a of the second embodiment. Hereinafter, the common configuration with FIG. 15A will be omitted, and different configurations will be described.

図15(B)の共振回路40aでは、直列回路42aが、加熱コイルLr13と共振コンデンサCr12と加熱コイルLr14を直列に接続した構成である。 In the resonance circuit 40a of FIG. 15B, the series circuit 42a has a configuration in which the heating coil Lr 13 , the resonance capacitor Cr 12 and the heating coil Lr 14 are connected in series.

図15(C)の共振回路40aでは、直列回路42aが、共振コンデンサCr12と加熱コイルLr13、Lr14を直列に接続した構成である。 In the resonance circuit 40a of FIG. 15C, the series circuit 42a has a configuration in which the resonance capacitor Cr 12 and the heating coils Lr 13 and Lr 14 are connected in series.

図15(D)の共振回路40aでは、直列回路41aが、加熱コイルLr11と共振コンデンサCr11と加熱コイルLr12を直列に接続した構成である。 In the resonance circuit 40a of FIG. 15D, the series circuit 41a has a configuration in which the heating coil Lr 11 , the resonance capacitor Cr 11 and the heating coil Lr 12 are connected in series.

図15(E)の共振回路40aでは、直列回路41aが、加熱コイルLr11と共振コンデンサCr11と加熱コイルLr12を直列に接続した構成であり、直列回路42aが、加熱コイルLr13と共振コンデンサCr12と加熱コイルLr14を直列に接続した構成である。 In the resonance circuit 40a of FIG. 15 (E), the series circuit 41a has a configuration in which the heating coil Lr 11 and the resonance capacitor Cr 11 and the heating coil Lr 12 are connected in series, and the series circuit 42a resonates with the heating coil Lr 13 . The capacitor Cr 12 and the heating coil Lr 14 are connected in series.

図15(F)の共振回路40aでは、直列回路41aが、加熱コイルLr11と共振コンデンサCr11と加熱コイルLr12を直列に接続した構成であり、直列回路42aが、共振コンデンサCr12と加熱コイルLr13、Lr14を直列に接続した構成である。 In the resonance circuit 40a of FIG. 15F, the series circuit 41a has a configuration in which the heating coil Lr 11 and the resonance capacitor Cr 11 and the heating coil Lr 12 are connected in series, and the series circuit 42a heats the resonance capacitor Cr 12 . The coils Lr 13 and Lr 14 are connected in series.

図15(G)の共振回路40aでは、直列回路41aが、加熱コイルLr11、Lr12と共振コンデンサCr11を直列に接続した構成である。 In the resonance circuit 40a of FIG. 15 (G), the series circuit 41a has a configuration in which the heating coils Lr 11 and Lr 12 and the resonance capacitor Cr 11 are connected in series.

図15(H)の共振回路40aでは、直列回路41aが、加熱コイルLr11、Lr12と共振コンデンサCr11を直列に接続した構成であり、直列回路42aが、加熱コイルLr13と共振コンデンサCr12と加熱コイルLr14を直列に接続した構成である。 In the resonance circuit 40a of FIG. 15 (H), the series circuit 41a has a configuration in which the heating coils Lr 11 and Lr 12 and the resonance capacitor Cr 11 are connected in series, and the series circuit 42a has the heating coil Lr 13 and the resonance capacitor Cr. 12 and the heating coil Lr 14 are connected in series.

図15(I)の共振回路40aでは、直列回路41aが、加熱コイルLr11、Lr12と共振コンデンサCr11を直列に接続した構成であり、直列回路42aが、共振コンデンサCr12と加熱コイルLr13、Lr14を直列に接続した構成である。 In the resonance circuit 40a of FIG. 15 (I), the series circuit 41a has a configuration in which the heating coils Lr 11 and Lr 12 and the resonance capacitor Cr 11 are connected in series, and the series circuit 42a has the resonance capacitor Cr 12 and the heating coil Lr. 13 and Lr 14 are connected in series.

図16に図15の各共振回路の接続点V~Vにおけるピーク電圧を示している。この時の加熱コイル電流は約17Armsである。図16に示すように(A)~(C)では最大ピーク電圧が約420V発生する。一方、(C)及び(D)では約280V程度であり100V以上の低電圧化ができる。このように加熱コイルと共振コンデンサの接続方法により、加熱コイルや共振コンデンサとグランド間の電圧を低くすることができるため、絶縁破壊による故障を低減することができる。または空間距離を小さくできるため小型化に貢献できる。なお、図15では、各直列回路内に、二つの加熱コイルLrと一つの共振コンデンサCrを配置したが、各直列回路内に、一つの加熱コイルLrと二つの共振コンデンサCrを配置する構成としても同様の効果を得ることができる。 FIG. 16 shows the peak voltage at the connection points V1 to V5 of each resonant circuit of FIG. The heating coil current at this time is about 17 Arms. As shown in FIG. 16, in (A) to (C), a maximum peak voltage of about 420 V is generated. On the other hand, in (C) and (D), the voltage is about 280V, and the voltage can be reduced by 100V or more. By the method of connecting the heating coil and the resonance capacitor in this way, the voltage between the heating coil or the resonance capacitor and the ground can be lowered, so that the failure due to dielectric breakdown can be reduced. Alternatively, the space distance can be reduced, which contributes to miniaturization. In FIG. 15, two heating coils Lr and one resonance capacitor Cr are arranged in each series circuit, but one heating coil Lr and two resonance capacitors Cr are arranged in each series circuit. Can also obtain the same effect.

1 トッププレート
2、3、4 加熱コイル領域
5 商用電源
6 整流回路
7 フィルタ回路
8 入力電流検出器
10 インバータ
20 インバータ回路
30 共振電流検出器
40 共振回路
41、42 直列回路
50 制御回路
51 入力電流検出回路
52 ドライブ回路
53 共振電流検出回路
54 スイッチ制御回路
55 入力電力設定部
Cr 共振コンデンサ
Lr 加熱コイル
SW スイッチ
Lf インダクタ
Cf フィルタコンデンサ
60、61、62、63、64、65 IGBT
D ダイオード
1 Top plate 2, 3, 4 Heating coil region 5 Commercial power supply 6 Rectifier circuit 7 Filter circuit 8 Input current detector 10 Inverter 20 Inverter circuit 30 Resonance current detector 40 Resonance circuit 41, 42 Series circuit 50 Control circuit 51 Input current detection Circuit 52 Drive circuit 53 Resonant current detection circuit 54 Switch control circuit 55 Input power setting unit Cr Resonant capacitor Lr Heating coil SW switch Lf Inverter Cf Filter capacitor 60, 61, 62, 63, 64, 65 IGBT
D diode

Claims (6)

トッププレートの下方に分散配置した複数の加熱コイルを利用して、トッププレート上に載置した被加熱物を誘導加熱する電磁誘導加熱装置であって、
交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、
一対のインバータで構成されるインバータ対と、
該インバータ対を制御する制御回路と、を具備し、
前記インバータ対を構成する各インバータは、
前記直流電圧を高周波の交流電圧に変換するインバータ回路と、
前記加熱コイルと共振コンデンサを含む直列回路を2つ直列接続した共振回路と、
該共振回路に直列接続したスイッチと、を具備し、
前記インバータ対は、一方のインバータの直列回路同士を接続した中間点と、他方のインバータの直列回路同士を接続した中間点と、を接続して構成したものであることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
An electromagnetic induction heating device that induces and heats an object to be heated placed on a top plate by using a plurality of heating coils dispersedly arranged under the top plate.
A rectifier circuit that converts AC voltage to DC voltage,
An inverter pair consisting of a pair of inverters and
A control circuit for controlling the inverter pair is provided.
Each inverter constituting the inverter pair is
An inverter circuit that converts the DC voltage into a high-frequency AC voltage,
A resonance circuit in which two series circuits including the heating coil and the resonance capacitor are connected in series,
A switch connected in series to the resonant circuit is provided.
The inverter pair is configured by connecting an intermediate point in which the series circuits of one inverter are connected to each other and an intermediate point in which the series circuits of the other inverter are connected to each other. Device.
請求項1に記載の電磁誘導加熱装置において、
前記複数の加熱コイルは、複数の加熱コイル領域に分散して配置されており、
加熱コイル領域毎に前記インバータ対を設けたことを特徴とする電磁誘導加熱装置。
In the electromagnetic induction heating device according to claim 1,
The plurality of heating coils are dispersedly arranged in the plurality of heating coil regions.
An electromagnetic induction heating device characterized in that the inverter pair is provided for each heating coil region.
請求項1または請求項2に記載の電磁誘導加熱装置において、
前記スイッチは、パワー半導体素子であるIGBTあるいはMOSFETで構成したことを特徴とする電磁誘導加熱装置。
In the electromagnetic induction heating device according to claim 1 or 2.
The switch is an electromagnetic induction heating device characterized in that it is composed of an IGBT or MOSFET which is a power semiconductor element.
請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の電磁誘導加熱装置において、
各インバータのインバータ回路のスイッチング動作と、各インバータのスイッチのオンオフの組み合わせにより、電力を供給する前記複数の加熱コイルを選択し、加熱領域を切替えることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
The electromagnetic induction heating device according to any one of claims 1 to 3.
An electromagnetic induction heating device characterized in that a plurality of heating coils for supplying electric power are selected and a heating region is switched by a combination of a switching operation of an inverter circuit of each inverter and a switch on / off of each inverter.
請求項1に記載の電磁誘導加熱装置において、
前記直列回路には、複数の加熱コイルが含まれることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
In the electromagnetic induction heating device according to claim 1,
The electromagnetic induction heating device, characterized in that the series circuit includes a plurality of heating coils.
請求項1に記載の電磁誘導加熱装置において、
前記直列回路には、複数の共振コンデンサが含まれることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
In the electromagnetic induction heating device according to claim 1,
The electromagnetic induction heating device, characterized in that the series circuit includes a plurality of resonant capacitors.
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