JP3687028B2 - 電磁誘導加熱装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数のインバータ回路をそれぞれ交互に駆動させ、複数の調理鍋を加熱することのできる電磁誘導加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、例えば特開昭６２−２３２８８７号公報、特開昭６３−４５７８９号公報、特開平８−７８１４８号公報から想定される従来の電磁誘導加熱装置の回路図である。図１０において、１は商用交流電源、２は商用交流電源１の交流電圧を全波整流する整流回路、３は整流回路２より得られた全波整流の直流電圧を平滑する平滑コンデンサ、４はスイッチング素子４ａとスイッチング素子４ｂとから成るＡアーム、５はスイッチング素子５ａとスイッチング素子５ｂとから成るＢアームであって、Ａアーム４およびＢアーム５で平滑コンデンサ３からの直流電圧を高周波の交流電圧に変換する一方のフルブリッジ式インバータ回路が構成される。６はスイッチング素子６ａとスイッチング素子６ｂとから成るＣアーム、７はスイッチング素子７ａとスイッチング素子７ｂとから成るＤアームあって、Ｃアーム６およびＤアーム７で平滑コンデンサ３からの直流電圧を高周波の交流電圧に変換する他方のフルブリッジ式インバータ回路が構成される。
【０００３】
８はＡアーム４に接続する第１の加熱コイル、９は第１の加熱コイル８とＢアーム５との間に接続する第１の共振コンデンサ、１０はＣアーム６に接続する第２の加熱コイル、１１は第２の加熱コイル１０とＤアーム７との間に接続する第２の共振コンデンサ、１２はＡアーム４およびＢアーム５に駆動信号を送り出すドライブＡ回路、１３はＣアーム６およびＤアーム７に駆動信号を送り出すドライブＢ回路、１４はドライブＡ回路１２およびドライブＢ回路１３の動作を制御する制御回路である。５０は第１の加熱コイル８と第１の共振コンデンサ９との間に介在する第１の加熱コイル用電流検出器、５１は第２の加熱コイル１０と第２の共振コンデンサ１１との間に介在する第２の加熱コイル用電流検出器、５２は第１の加熱コイル用電流検出器５０の出力を計測する第１の出力計測回路、５３は第２の加熱コイル用電流検出器５１の出力を計測する第２の出力計測回路である。
【０００４】
次に、電磁誘導加熱装置の動作について説明する。商用交流電源１からの交流電圧は、整流回路２から平滑コンデンサ３を介して直流電圧に変換される。そして、この直流電圧はＡアーム４とＢアーム５とで構成する一方のフルブリッジ式インバータ回路の駆動によって矩形波状の高周波電圧に変換され、この高周波電圧が第１の加熱コイル８および第１の共振コンデンサ９に印加される。同時に、第１の加熱コイル８と第１の共振コンデンサ９とで形成する共振回路により、正弦波状の高周波電流が第１の加熱コイル８に大きく流れる。これによって、第１の加熱コイル８と磁気結合した一方の被加熱負荷（調理鍋、図示せず）に誘導渦電流が流れ、この誘導渦電流によって発生する渦電流損Ｐ（ｗ）で被加熱負荷が加熱される。
【０００５】
このとき、第１の加熱コイル８に流れる高周波電流を第１の加熱コイル用電流検出器５０で検出し、この検出量を第１の出力計測回路５２により計測する。そして、第１の出力計測回路５２は検出量の大きさに基づいて、第１の加熱コイル８と磁気結合する一方の被加熱負荷の適正あるいは不適性の判断を同時に行う。これは、例えば鉄鍋（被加熱負荷）用の電磁誘導加熱装置にアルミ鍋を用いた場合、インバータ回路に過電流が流れて各スイッチング素子が破壊するのを未然に防ぐためである。
【０００６】
また、Ｃアーム６とＤアーム７とで構成する他方のフルブリッジ式インバータ回路の駆動により、第２の加熱コイル１０および第２の共振コンデンサ１１に高周波電圧が印加される。そして、前述と同様の動作現象により第２の加熱コイル１０と磁気結合する他方の被加熱負荷が加熱される。このとき、第２の出力計測回路５３は検出量の大きさに基づいて、前述と同様に第２の加熱コイル１０と磁気結合する他方の被加熱負荷の適正あるいは不適正の判断を同時に行う。
【０００７】
また、一方のフルブリッジ式インバータ回路と他方のフルブリッジ式インバータ回路とを並行に駆動させ、第１の加熱コイル８および第２の加熱コイル１０へ同時に高周波電流を流して双方の被加熱負荷を加熱する場合、それぞれのフルブリッジ式インバータ回路の動作周波数の相違により干渉音を発生する。この干渉音は、人間に対して非常に違和感を生じさせることになる。こうした干渉音の問題点を解決する目的で、双方のフルブリッジ式インバータ回路を時分割で交互に駆動させる制御手段が予め設けられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電磁誘導加熱装置は、前述のように複数の加熱コイルの各々に高周波電力を供給するインバータ回路を独立に備え、このインバータ回路を時分割で交互に駆動させている。しかし、フルブリッジ式インバータ回路が２セットの場合にはスイッチング素子が８個、この回路が３セットの場合にはスイッチング素子が１２個必要であり、複数個の加熱コイルを備えたものにあっては全体にコストが高くなるという問題点があった。
【０００９】
また、各加熱コイル毎に電流検出器を独立に必要とするため、インバータ回路が２セットの場合には電流検出器が２個、この回路が３セットの場合には３個必要であり、この点からも部品コストが高くなるという問題点があった。
【００１０】
さらに、各加熱コイル毎に共振コンデンサを独立に備えているために、同様の問題点があった。
【００１１】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、複数の加熱コイルに高周波電流をそれぞれ交互に流すような複数のインバータ回路を具備する電磁誘導加熱装置において、アーム（少なくとも２個のスイッチング素子の集合体）、加熱コイル用電流検出器、共振コンデンサを複数のインバータ回路で共有させたりして回路全体のコストの低減化を図る電磁誘導加熱誘導を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる電磁誘導加熱装置は、少なくとも２個のスイッチング素子から構成されたアームを三つ以上有し、二つのアームで構成されるフルブリッジ式インバータについて、各々のインバータの少なくとも一つのアームが、別のインバータのアームと共有して構成されている複数のフルブリッジ式インバータ回路と、各フルブリッジ式インバータ回路を一単位としてその回路毎に接続された加熱コイルおよび共振コンデンサと、アーム毎に設けられ、各アームのスイッチング素子の駆動制御を行う複数のドライブ回路と、フルブリッジ式インバータ回路を構成するアームに対応した２つのドライブ回路を組とし、ドライブ回路を組毎に時分割で駆動制御する制御回路と、各加熱コイルに流れる電流を検出する、各フルブリッジ式インバータ回路で共有の加熱コイル用電流検出器とを具備したものである。
【００１３】
また、加熱コイルは内側と外側にそれぞれ位置して巻回された複数の加熱コイルから形成したものである。
【００１４】
この発明に係わる電磁誘導加熱装置は、少なくとも２個のスイッチング素子から構成されたアームを三つ以上有し、二つのアームで構成されるフルブリッジ式インバータについて、各々のインバータの少なくとも一つのアームが、別のインバータのアームと共有して構成されている複数のフルブリッジ式インバータ回路と、各フルブリッジ式インバータ回路を一単位としてその回路毎に接続された加熱コイルと、各フルブリッジ式インバータ回路で共有する共振コンデンサと、フルブリッジ式インバータ回路を構成するアームに対応した２つのドライブ回路を組とし、ドライブ回路を組毎に時分割で駆動制御する制御回路とを具備したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明による電磁誘導加熱装置の実施の形態、即ちひとつのアームを共有して２個の加熱コイルを動作させる方法を説明する回路図であり、図２はインバータ回路を構成する各アームの動作のタイミングチャート図を示す。
【００１６】
図１において、従来例と同一の符号は同一または相当部分を示す。１５は第１のスイッチング素子１５ａと第２のスイッチング素子１５ｂとから成る第１のアーム、１６は第３のスイッチング素子１６ａと第４のスイッチング素子１６ｂとから成る第２のアーム、１７は第５のスイッチング素子１７ａと第６のスイッチング素子１７ｂとから成る第３のアームである。第１のアーム１５および第２のアーム１６より平滑コンデンサ３からの直流電圧を高周波電圧へ変換する一方のフルブリッジ式インバータ回路が構成される。また、第２のアーム１６および第３のアーム１７より他方のフルブリッジ式インバータ回路が構成される。
【００１７】
１８は第１のアーム１５を構成するスイッチング素子１５ａおよびスイッチング素子１５ｂに駆動信号を送り出す第１のドライブ回路、１９は第２のアーム１６を構成するスイッチング素子１６ａおよびスイッチング素子１６ｂに駆動信号を送り出す第２のドライブ回路、２０は第３のアーム１７を構成する第５のスイッチング素子１７ａおよび第６のスイッチング素子１７ｂに駆動信号を送り出す第３のドライブ回路である。
【００１８】
次に、実施の形態１における電磁誘導加熱装置の動作を、図１と図２とを併用して説明する。図１において、片方のみの加熱コイル即ち第２の加熱コイル１０のみ動作させる場合について説明する。制御回路１４は、第２のドライブ回路１９と第３のドライブ回路２０とにそれぞれ逆位相となる制御信号を送り出し、第２のアーム１６と第３のアーム１７とで構成する一方のフルブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第１のアーム１５を駆動させる第１のドライブ回路９ａの動作を停止させる。
【００１９】
ここで、第１のアーム１５、第２のアーム１６、第３のアーム１７を構成する各スイッチング素子（スイッチング素子１５ａ〜スイッチング素子１７ｂ）のオン／オフ動作のタイミングチャート図を、図２（ａ）に示す。図２（ａ）において、第１のアーム１５を構成するスイッチング素子１５ａおよびスイッチング素子１５ｂはオフ動作を維持する。そして、第２のアーム１６の一構成部品であるスイッチング素子１６ａと第３のアーム１７の一構成部品であるスイッチング素子１７ｂとは、それぞれ同期し合ってオン／オフ動作を繰り返す。このとき、第２のアーム１６の他構成部品であるスイッチング素子１６ｂと第３のアーム１７の他構成部品であるスイッチング素子１７ａとはそれぞれ同期し合って、かつスイッチング素子１６ａおよびスイッチング素子１６ｂの動作波形に対して逆位相となるようにオン／オフ動作を繰り返す。
【００２０】
こうしたスイッチング素子１６ａ、スイッチング素子１６ｂ、スイッチング素子１７ａ、スイッチング素子１７ｂの一連のオン／オフ動作により、第２の加熱コイル１０および第２のコンデンサ１１に高周波電圧が印加される。これによって、第２の加熱コイル１０に高周波電流が流れ、第２の加熱コイル１０と磁気結合した被加熱負荷（調理鍋、図示せず）に誘導渦電流が流れる。そして、この誘導渦電流の渦電流損Ｐ（ｗ）によって従来例と同様に被加熱負荷が加熱される。
【００２１】
次に、第１の加熱コイル８および第２の加熱コイル１０の双方を動作させる場合について説明する。制御回路１４は、所定期間Ａだけ第１のドライブ回路１８と第２のドライブ回路１９とにそれぞれ逆位相となる制御信号を送り出し、第１のアーム１５と第２のアーム１６とで構成する一方のフルブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第３のドライブ回路２０の動作を停止状態とする。そして、所定期間Ａを経過した直後に、制御回路１４は第１のドライブ回路１８および第２のドライブ回路１９の動作を停止させ、一方のフルブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。
【００２２】
この後に、制御回路１４は時間差をもって所定期間Ｂだけ第２のドライブ回路１９と第３のドライブ回路２０とにそれぞれ逆位相となる制御信号を送り出し、第２のアーム１６と第３のアーム１７とで構成する他方のフルブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第１のドライブ回路１８の動作を停止状態とする。ここで、第２のアーム１６は一方のフルブリッジ式インバータ回路と他方のフルブリッジ式インバータ回路とに跨って共有されている。そして、所定期間Ｂを経過した直後に制御回路１４は第２のドライブ回路１９および第３のドライブ回路２０の動作を停止させ、他方のフルブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。
こうした一方のフルブリッジ式インバータ回路と他方のフルブリッジ式インバータ回路との駆動を時分割で交互に行う。
【００２３】
ここで、第１のアーム１５、第２のアーム１６、第３のアーム１７を構成する各スイッチング素子（スイッチング素子１５ａ〜スイッチング素子１７ｂ）のオン／オフ動作のタイミングチャート図を、図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）において、一方のフルブリッジ式インバータ回路が駆動する期間Ａでは、第３のアーム１７を構成するスイッチング素子１７ａおよびスイッチング素子１７ｂは、それぞれオフ動作を維持する。そして、第１のアーム１５の一構成部品であるスイッチング素子１５ｂと第２のアーム１６の一構部品であるスイッチング素子１６ａとは、それぞれ同期し合ってオン／オフ動作を繰り返す。このとき、第１のアーム１５の他構成部品であるスイッチング素子１５ａと第２のアーム１６の他構成部品であるスイッチング素子１６ｂとはそれぞれ同期し合って、かつスイッチング素子１５ｂおよびスイッチング素子１６ａの動作波形に対して逆位相となるようにオン／オフ動作を繰り返す。
【００２４】
こうした、スイッチング素子１５ａ、スイッチング素子１５ｂ、スイッチング素子１６ａ、スイッチング素子１６ｂの一連のオン／オフ動作により、第１の加熱コイル８および第１のコンデンサ９に高周波電圧が印加される。これによって、第１の加熱コイル８には高周波電流が流れ、第１の加熱コイル８と磁気結合した一方の被加熱負荷に誘導渦電流が流れる。そして、前述と同様の動作現象によって一方の被加熱負荷が加熱される。
【００２５】
また、図２（ｂ）において他方のフルブリッジ式インバータ回路が駆動する期間Ｂでは、第１のアーム１５を構成するスイッチング素子１５ａおよびスイッチング素子１５ｂはそれぞれオフ動作を維持する。そして、第２のアーム１６の一構成部品であるスイッチング素子１６ａと第３のアーム１７の一構成部品であるスイッチング素子１７ｂとは、それぞれ同期し合ってオン／オフ動作を繰り返す。このとき、第２のアーム１６の他構成部品であるスイッチング素子１６ｂと第３のアーム１７の他構成部品であるスイッチング素子１７ａとはそれぞれ同期し合って、かつスイッチング素子１６ａおよびスイッチング素子１７ｂの動作波形に対して逆位相となるようにオン／オフ動作を繰り返す。
【００２６】
こうしたスイッチング素子１６ａ、スイッチング素子１６ｂ、スイッチング素子１７ａ、スイッチング素子１７ｂの一連のオン／オフ動作により、第２の加熱コイル１０および第２のコンデンサ１１に高周波電圧が印加される。これによって、第２の加熱コイル１０には高周波電流が流れ、第２の加熱コイル１０と磁気結合した他方の被加熱負荷に誘導渦電流が流れる。そして、前述と同様の動作現象によって他方の被加熱負荷が加熱される。なお、前述の期間Ａと期間Ｂとの時間比は、第１の加熱コイル８と第２の加熱コイル１０との熱容量（Ｗ）の割合に応じて適宜決定する。
【００２７】
また、図３はこの発明の電磁誘導加熱装置に用いる渦巻き状の加熱コイルの一例を示す平面図である。図３において渦巻き状の内側の加熱コイル（図３中のＡ）と渦巻き状の外側の加熱コイル（図３中のＢ）とは、それぞれ前述の第１の加熱コイル８あるいは第２の加熱コイル１０に相当する。そして、底面積の小さい被加熱負荷を加熱する場合は内側の加熱コイルのみを動作させ、底面積の大きい被加熱負荷を加熱する場合は内側の加熱コイルおよび外側の加熱コイルを時分割で交互に動作を実行させる。
また、他の例として第１の加熱コイル８と第２の加熱コイル１０とをそれぞれ分離させて、それぞれで被加熱負荷を加熱することも可能である。これらのことは、後述する実施の形態２〜６についても同様である。
【００２８】
以上のように、２個の加熱コイルに高周波電流を時分割で交互に流すような特徴をもつ複数のフルブリッジ式インバータ回路を有する電磁誘導加熱装置において、このインバータ回路を構成するアームを共有させるようにしたので、例えば従来例の場合はスイッチング素子が８個必要であるのに対して、本発明の場合はスイッチング素子が６個で回路構成を実現できる。したがって、複数個の加熱コイルを備えたものにあっては全体にコスト低減化が図れる電磁誘導加熱装置を得ることができる。
【００２９】
実施の形態２．
図４は、この発明による電磁誘導加熱装置の他の実施の形態、即ちアームを共有して３個の加熱コイルを動作させる方法を説明する回路図であり、図５はインバータ回路を構成する各アームの動作のタイミングチャート図を示す。図４において、従来例または実施の形態１と同一の符号は同一または相当部分を示す。２１は第７のスイッチング素子２１ａと第８のスイッチング素子２１ｂとから成る第４のアーム、２２は第９のスイッチング素子２２ａと第１０のスイッチング素子２２ｂとから成る第５のアーム、２３は第１１のスイッチング素子２３ａと第１２のスイッチング素子２３ｂとから成る第６のアーム、２４は第１３のスイッチング素子２４ａと第１４のスイッチング素子２４ｂとから成る第７のアームである。
【００３０】
そして、第４のアーム２１および第５のアーム２２により平滑コンデンサ３からの直流電圧を高周波電圧へ変換する第１のフルブリッジ式インバータ回路が構成される。また、第５のアーム２２および第６のアーム２３により第２のフルブリッジ式インバータ回路が構成される。さらに、第６のアーム２３および第７のアーム２４により第３のフルブリッジ式インバータ回路が構成される。２５は第６のアーム２３に接続する第３の加熱コイル、２６は第３の加熱コイル２５と第７のアーム２４との間に介在する第３のコンデンサである。
【００３１】
２７は第４のアーム２１を構成するスイッチング素子２１ａおよびスイッチング素子２１ｂに駆動信号を送り出す第４のドライブ回路、２８は第５のアーム２２を構成するスイッチング素子２２ａおよびスイッチング素子２２ｂに駆動信号を送り出す第５ドライブ回路、２９は第６のアーム２３を構成するスイッチング素子２３ａおよびスイッチング素子２３ｂに駆動信号を送り出す第６のドライブ回路、３０は第７のアーム２４を構成するスイッチング素子２４ａおよびスイッチング素子２４ｂに駆動信号を送り出す第６のドライブ回路である。
【００３２】
また、実施の形態２における電磁誘導加熱装置の動作を、図４と図５とを併用して説明する。図４において、３個の加熱コイルの中で１個のみを動作させる方法は実施の形態１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
そして、第１の加熱コイル８、第２の加熱コイル１０、第３の加熱コイル２５の全てを動作させる場合について説明する。制御回路１４は、所定期間Ａだけ第４のドライブ回路２７と第５のドライブ回路２８とにそれぞれ逆位相となる制御信号を送り出し、第４のアーム２１と第５のアーム２２とで構成する第１のフルブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第６のドライブ回路２９および第７のドライブ回路３０の動作を停止させる。そして、所定期間Ａを経過した直後に、制御回路１４は第４のドライブ回路２７および第５のドライブ回路２８の動作を停止させ、第１のフルブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。
【００３３】
この後に、制御回路１４は時間差をもって所定期間Ｂだけ第５のドライブ回路２８と第６のドライブ回路２９とにそれぞれ逆位相となる制御信号を送り出し、第５のアーム２２と第６のアーム２３とで構成する第２のフルブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第４のドライブ回路２７および第７のドライブ回路３０の動作を停止させる。そして、所定期間Ｂを経過した直後に、制御回路１４は第５のドライブ回路２８および第６のドライブ回路２９の動作を停止させ、第２のフルブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。
【００３４】
さらに、この後に制御回路１４は時間差をもって所定期間Ｃだけ第６ドライブ回路２９と第７のドライブ回路３０とにそれぞれ逆位相となる制御信号を送り出し、第６のアーム２３と第７のアーム２４とで構成する第３のフルブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第４のドライブ回路２７および第５のドライブ回路２８の動作を停止させる。ここで、第５のアーム２２は第１のフルブリッジ式インバータ回路と第２のフルブリッジ式インバータ回路とに跨って共用され、第６のアーム２３は第２のフルブリッジ式インバータ回路と第３のフルブリッジ式インバータ回路とに跨って共用されている。そして、所定期間Ｃを経過した直後に、制御回路１４は第６のドライブ回路２９および第７のドライブ回路３０の動作を停止させ、第３のフルブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。こうした第１のフルブリッジ式インバータ回路、第２のフルブリッジ式インバータ回路、第３のインバータ回路の駆動を時分割で交互に繰り返し行う。
【００３５】
ここで、第４のアーム２１、第５のアーム２２、第６のアーム２３、第７のアーム２４を構成する各スイッチング素子（スイッチング素子２１ａ〜スイッチング素子２４ｂ）のオン／オフ動作を、図５に示すタイミングチャート図に基づいて説明する。図５において、第１のフルブリッジ式インバータ回路が駆動する期間Ａでは、第６のアーム２３を構成するスイッチング素子２３ａおよびスイッチング素子２３ｂ、さらに第７のアーム２４を構成するスイッチング素子２４ａおよびスイッチング素子２４ｂは、それぞれオフ動作を維持する。そして、第４のアーム２１の一構成部品であるスイッチング素子２１ａと第５のアーム２２の一構成部品であるスイッチング素子２２ｂとは、それぞれ同期し合ってオン／オフ動作を繰り返す。このとき、第４のアーム２１の他構成部品であるスイッチング素子２１ｂと第５のアーム２２の他構成部品であるスイッチング素子２２ａとはそれぞれ同期し合って、かつスイッチング素子２１ａおよびスイッチング素子２２ｂの動作波形に対して逆位相となるようにオン／オフ動作を繰り返す。
【００３６】
こうしたスイッチング素子２１ａ、スイッチング素子２１ｂ、スイッチング素子２２ａ、スイッチング素子２２ｂの一連のオン／オフ動作により、第１の加熱コイル８および第１のコンデンサ９に高周波電圧が印加される。これによって、第１の加熱コイル８には高周波電流が流れ、第１の加熱コイル８と磁気結合した第１の被加熱負荷（図示せず）に誘導渦電流が流れる。そして、前述と同様の動作現象によって第１の被加熱負荷が加熱される。
【００３７】
また、図５において第２のフルブリッジ式インバータ回路が駆動する期間Ｂでは、第４のアーム２１を構成するスイッチング素子２１ａおよびスイッチング素子２１ｂ、さらに第７のアーム２４を構成するスイッチング素子２４ａおよびスイッチング素子２４ｂは、それぞれオフ動作を維持する。そして、第５のアーム２２の一構成部品であるスイッチング素子２２ｂと第６のアーム２３の一構成部品であるスイッチング素子２３ａは、それぞれ同期してオン／オフ動作を繰り返す。このとき、第５のアーム２２の他構成部品であるスイッチング素子２２ａと第６のアーム２３の他構成部品であるスイッチング素子２３ｂとはそれぞれ同期し合って、かつスイッチング素子２２ｂおよびスイッチング素子２３ａの動作波形に対して逆位相となるようにオン／オフ動作を繰り返す。
【００３８】
こうしたスイッチング素子２２ａ、スイッチング素子２２ｂ、スイッチング素子２３ａ、スイッチング素子２３ｂの一連のオン／オフ動作により、第２の加熱コイル１０および第２のコンデンサ１１に高周波電圧が印加される。これによって、第２の加熱コイル１０と磁気結合した第２の被加熱負荷（図示せず）に誘導渦電流が流れ、この被加熱負荷が加熱される。
【００３９】
また、図５において第３のフルブリッジ式インバータ回路が駆動する期間Ｃでは、第４のアーム２１を構成するスイッチング素子２１ａおよびスイッチング素子２１ｂ、さらに第５のアーム２２を構成するスイッチング素子２２ａおよびスイッチング素子２２ｂは、それぞれオフ動作を維持する。そして、第６のアーム２３の一構成部品であるスイッチング素子２３ｂと第７のアーム２４の一構成部品であるスイッチング素子２４ａは、それぞれ同期してオン／オフ動作を繰り返す。このとき、第６のアーム２３の他構成部品であるスイッチング素子２３ａと第７のアーム２４の他構成部品であるスイッチング素子２４ｂとはそれぞれ同期し合って、かつスイッチング素子２３ｂおよびスイッチング素子２４ａの動作波形に対して逆位相となるようにオン／オフ動作を繰り返す。
【００４０】
こうしたスイッチング素子２３ａ、スイッチング素子２３ｂ、スイッチング素子２４ａ、スイッチング素子２４ｂの一連のオン／オフ動作により、第３の加熱コイル２５および第３のコンデンサ２６に高周波電圧が印加される。これによって、第３の加熱コイル２５と磁気結合した第３の被加熱負荷（図示せず）に誘導渦電流が流れ、この被加熱負荷が加熱される。なお、前述の駆動期間Ａ，Ｂ，Ｃの時間比は、第１の加熱コイル８、第２の加熱コイル１０、第３の加熱コイル２５のそれぞれの熱容量（Ｗ）の割合に応じて適宜決定する。なお、前述の加熱コイルはそれぞれ独立に構成する他に、渦巻き状の加熱コイルであって内側から外側にわたって複数の加熱コイルにより構成されるようにしても良い。これについては、後述する実施の形態３〜６についても同様である。
【００４１】
以上のように、３個の加熱コイルに高周波電流を時分割で交互に流すような特徴をもつ複数のフルブリッジ式インバータ回路を有する電磁誘導加熱装置において、このインバータ回路を構成するアームを共有させるようにしたので、例えば従来例の場合はスイッチング素子が１２個必要であるのに対し、本発明の場合はスイッチング素子が８個のみで回路構成を実現できる。したがって、複数個の加熱コイルを備えたものにあっては全体にコスト低減化が図れる電磁誘導加熱装置を得ることができる。
【００４２】
実施の形態３．
図６は、アームを共有して３個の加熱コイルを動作させる手段をもつ電磁誘導加熱装置のさらに他の実施の形態を説明する回路図である。図６において、実施の形態１または実施の形態２と同一の符号は同一または相当部分を示す。次に、実施の形態３における電磁誘導加熱装置の動作について説明する。図６において、３個の加熱コイルの中で１個のみを動作させる方法は実施の形態１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００４３】
また、第１の加熱コイル８、第２の加熱コイル１０、第３の熱コイル２５を、それぞれ動作させる場合について説明する。第４のアーム２１と第５のアーム２２とで構成する第１のフルブリッジ式インバータ回路を所定時間ａだけ駆動して第１の加熱コイル８を動作させる。この後に、時間差をもって第５のアーム２２と第６のアーム２３とで構成する第２のフルブリッジ式インバータ回路を所定時間ｂだけ駆動して、第２の加熱コイル１０を動作させる方法は実施の形態２と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００４４】
また、第３の加熱コイル２５を動作させる方法について説明する。制御回路１４は、所定期間Ｃだけ第５のドライブ回路２８と第７のドライブ回路３０とにそれぞれ逆位相となる制御信号を送り出し、第５のアーム２２と第７のアーム２４とで構成する第３のフルブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第４のドライブ回路２７および第６のドライブ回路２９の動作を停止させる。そして、所定期間Ｃを経過した直後に、制御回路１４は第５のドライブ回路２８および第７のドライブ回路３０の動作を停止させ、第３のフルブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。
【００４５】
ここで、第５のアーム２２は第１のフルブリッジ式インバータ回路、第２のフルブリッジ式インバータ回路、第３のフルブリッジ式インバータ回路とに跨って共用されている。こうした第１のフルブリッジ式インバータ回路、第２のフルブリッジ式インバータ回路、第３のインバータ回路の駆動を時分割で交互に行うことにより、第１の加熱コイル８、第２の加熱コイル１０、第３の加熱コイル２５がそれぞれ動作を実行する。これにより、各加熱コイルと磁気結合する各被加熱負荷を加熱することができる。
【００４６】
以上のように、フルブリッジ式インバータ回路を構成するアームを共有させるようにしたので、複数個の加熱コイルを備えたものにあっては全体にコスト低減化が図れる電磁誘導加熱装置を得ることができる。
【００４７】
実施の形態４．
図７は、この発明による電磁誘導加熱装置のさらに他の実施の形態、即ちアームおよび共振コンデンサを共有すると共に、加熱コイル用電流検出器および出力計測回路を共有して２個の加熱コイルを動作させる方法を説明する回路図である。図７において、従来例あるいは実施の形態１と同一の符号は同一または相当部分を示す。
【００４８】
また、第１の加熱コイル８および第２の加熱コイル１０の双方を動作させる場合について説明する。制御回路１４は、所定期間Ａだけ第１のドライブ回路１８と第３のドライブ回路２０とにそれぞれ逆位相となる制御信号を送り出し、第１のアーム１５と第３のアーム１７とで構成する一方のフルブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第２のドライブ回路１９の動作を停止状態とする。これにより、第１の加熱コイル８および第１の共振コンデンサ９に高周波電圧が印加する。そして、第１の加熱コイル８に流れる高周波電流を第１の加熱コイル用電流検出器５０で検出し、この検出量を第１の出力計測回路５１により計測する。次に、第１の出力計測回路５２は第１の加熱コイル８と磁気結合する一方の被加熱負荷の適正／不適正の判断を行う。
【００４９】
次に、所定期間Ａを経過した直後に、制御回路１４は第１のドライブ回路１８および第３のドライブ回路２０の動作を停止させ、一方のフルブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。この後に、制御回路１４は時間差をもって所定時間ｂだけ第２のドライブ回路１９と第３のドライブ回路２０とにそれぞれ逆位相となる制御信号を送り出し、第２のアーム１６と第３のアーム１７とで構成する他方のフルブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第１のドライブ回路１８の動作を停止状態とする。これにより、第２の加熱コイル１０および第１の共振コンデンサ９に高周波電圧が印加する。次に、第２の加熱コイル１０に流れる高周波電流を第１の加熱コイル用電流検出器５０で検出し、この検出量を第１の出力計測回路５２により計測する。そして、第１の出力計測回路５２は第２の加熱コイル８と磁気結合する他方の被加熱負荷の適正／不適正の判断を行う。ここで、第３のアーム１７、第１の共振コンデンサ９、第１の加熱コイル用電流検出器５０、第１の出力計測回路５２は一方のフルブリッジ式インバー回路と他方のフルブリッジ式インバータ回路とに跨って共有されている。
【００５０】
次に、所定期間Ｂを経過した直後に、制御回路１４は第２のドライブ回路１９および第３のドライブ回路２０の動作を停止させ、他方のフルブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。こうした一方のフルブリッジ式インバータ回路と他方のフルブリッジ式インバータ回路との駆動を時分割で交互に行う。
【００５１】
以上のように、２個の加熱コイルに高周波電流を時分割で交互に流すような特徴をもつ複数のフルブリッジ式インバータ回路を有する電磁加熱装置において、アームの一部、共振コンデンサ、加熱コイル用電流検出器、出力計測回路を共有させるようにしたので、複数個の加熱コイルを備えたものにあっては全体にコスト低減化が図れる電磁誘導加熱装置を得ることができる。
【００５２】
実施の形態５．
図８は、アームを共有させず共振コンデンサ、加熱コイル用電流検出器および出力計測回路を共有して２個の加熱コイルを動作させる方法を説明する回路図である。図８において、従来例あるいは実施の形態１〜４と同一の符号は同一または相当部分を示す。３１は第１５のスイッチング素子３１ａと第１６のスイッチング素子３１ｂとから成る第８のアーム、３２は第１７のスイッチング素子３２ａと第１８のスイッチング素子３２ｂとから成る第９のアームである。第８のアーム３１により平滑コンデンサ３からの直流電圧を高周波電圧へ変換する一方のハーフブリッジ式インバータ回路が構成される。また、第９のアーム３２により前述の直流電圧を高周波電圧へ変換する他方のハーフブリッジ式インバータ回路が構成される。３３は第８のアーム３１を構成するスイッチング素子３１ａおよびスイッチング素子３１ｂに駆動信号を送り出す第８のドライブ回路、３４は第９のアーム３２を構成するスイッチング素子３２ａおよびスイッチング素子３２ｂに駆動信号を送り出す第９のドライブ回路である。
【００５３】
また、実施の形態５における電磁誘導加熱装置の動作について説明する。図８において、第１の加熱コイル８のみ動作させる場合について説明する。制御回路１４は、第８のドライブ回路３３に制御信号を送り出し、これにより第８のアームを構成するスイッチング素子３１ａとスイッチング素子３１ｂとは交互にＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返す。スイッチング素子３１ａがＯＮ状態の場合には（スイッチング素子３１ｂはＯＦＦ状態）、平滑コンデンサ３からの直流電圧がスイッチング素子３１ａを通じて第１の加熱コイル８および第１のコンデンサ９に印加する。
【００５４】
そして、スイッチング素子３１ｂがＯＮ状態の場合には（スイッチング素子３１ａはＯＦＦ状態）、第１のコンデンサ９に充電された電荷がスイッチング素子３１ｂを通じて第１の加熱コイル８に放電する。こうした、電荷の充／放電の繰り返し動作により、第１の加熱コイル８側には高周波電流が流れる。これにより、前述と同様の動作現象によって第１の加熱コイル８と磁気結合した一方の被加熱負荷が加熱される。同時に、第１の加熱コイル用電流検出器５０は前述の高周波電流を検出し、この検出量を第１の出力計測回路５２により計測する。そして、第１の出力計測回路５２は一方の被加熱負荷の適正／不適正の判断を行う。
【００５５】
また、第１の加熱コイル８および第２の加熱コイル１０の双方を動作させる場合について説明する。制御回路１４は、所定期間Ａだけ第８のドライブ回路３３に制御信号を送り出して、第８のアーム３１で構成する一方のハーフブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第９のドライブ回路３４の動作を停止させる。そして、所定期間Ａを経過した直後に、制御回路１４は第８のドライブ回路３３の動作を停止させ、一方のハーフブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。ここで、スイッチング素子３１ａおよびスイッチング素子３１ｂの動作方法は前述と同様である。
【００５６】
この後に、制御回路１４は時間差をもって所定期間Ｂだけ第９のドライブ回路３４に制御信号を送り出して、第９のアーム３２で構成する他方のハーフブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第８のドライブ回路３３の動作を停止状態とする。そして、所定期間Ｂを経過した直後に、制御回路１４は第９のドライブ回路３４の動作を停止させ、他方のハーフブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。ここで、第１の共振コンデンサ９、第１の加熱コイル用電流検出器５０、第１の出力計測回路５２は一方のハーフブリッジ式インバータ回路が駆動する際には第１の加熱コイル８と関与し合い、かつ他方のハーフブリッジ式インバータ回路が駆動する際には第２の加熱コイル１０と関与し合う。なお、スイッチング素子３２ａおよびスイッチング素子３２ｂの動作方法は、第８のアーム３１を構成するスイッチング素子３１ａとスイッチング素子３１ｂとのＯＮ／ＯＦＦ繰り返し動作と同一であるため、ここでは説明を省略する。
【００５７】
こうした一方のハーフブリッジ式インバータ回路と他方のハーフブリッジ式インバータ回路との駆動を時分割で交互に行うことにより、第１の加熱コイル８および第２の加熱コイル１０には高周波電流が流れる。これにより、前述と同様の動作現象によって双方の加熱コイルと磁気結合する双方の被加熱負荷が加熱される。同時に、第１の加熱コイル用電流検出器５０は第１の加熱コイル８あるいは第２の加熱コイル１０に流れる高周波電流を検出し、この検出量に基づいて第１の出力計測回路５２で被加熱負荷の適正／不適正の判断を行う。
【００５８】
以上のように、双方のハーフブリッジ式インバータ回路を駆動する際に共振コンデンサ、加熱コイル用電流検出器、出力計測回路を双方の回路に跨って共有させるようにしたので、複数個の加熱コイルを備えたものにあっては全体に回路のコスト低減化が図れる電磁誘導加熱装置を得ることができる。
【００５９】
実施の形態６．
図９は、アームを共有させず共振コンデンサ、加熱コイル用電流検出器および出力計測回路を共有して３個の加熱コイルを動作させる方法を説明する回路図である。図９において、従来例あるいは実施の形態１〜５と同一の符号は同一または相当部分を示す。３５は第１９のスイッチング素子３５ａと第２０のスイッチング素子３５ｂとから成る第１０のアームであって、この第１０のアーム３５より平滑コンデンサ３からの直流電圧を高周波電圧へ変換する第３のハーフブリッジ式インバータ回路が構成される。３６は第１０のアーム３５を構成するスイッチング素子３５ａおよびスイッチング素子３５ｂに駆動信号を送り出す第１０のドライブ回路である。
【００６０】
また、実施の形態６における電磁誘導加熱装置の動作について説明する。図９において、第１の加熱コイル８のみ又は第１の加熱コイル８および第２の加熱コイル１０の双方を動作させる場合については、実施の形態５と同様であるのでここでは説明を省略する。
【００６１】
また、第１の加熱コイル８、第２の加熱コイル１０、第３の加熱コイル２５の全てを動作させる場合について説明する。制御回路１４は、所定期間Ａだけ第８のドライブ回路３３に制御信号を送り出して、第８のアーム３１で構成する第１のハーフブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第９のドライブ回路３４および第１０のドライブ回路３６の動作を停止させる。そして、所定期間Ａを経過した直後に、制御回路１４は第８のドライブ回路３３の動作を停止させ、第１のハーフブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。
この後に、制御回路１４は時間差をもって所定期間Ｂだけ第９のドライブ回路３４に制御信号を送り出して、第９のアーム３２で構成する第２のハーフブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第８のドライブ回路３３および第１０のドライブ回路３６の動作を停止状態とする。そして、所定期間Ｂを経過した直後に、制御回路１４は第９のドライブ回路３４の動作を停止させ、第２のハーフブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。
【００６２】
さらに、この後に制御回路１４は時間差をもって所定期間Ｃだけ第１０のドライブ回路３６に制御信号を送り出して、第１０のアーム３５で構成する第３のハーフブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第８のドライブ回路３３および第９のドライブ回路３４の動作を停止状態とする。そして、所定期間Ｃを経過した直後に、制御回路１４は第１０のドライブ回路３６の動作を停止させ、第３のハーフブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。なお、第１０のアーム３５を構成するスイッチング素子３５ａおよびスイッチング素子３５ｂの動作方法は、第８のアーム３１、第９のアーム３２を構成する各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦの繰り返し動作と同一である。
ここで、第１の共振コンデンサ９、第１の加熱コイル用電流検出器５０、第１の出力計測回路５２は第１のハーフブリッジ式インバータ回路が駆動する際には第１の加熱コイル８と関与し合い、かつ第２のハーフブリッジ式インバータ回路が駆動する際には第２の加熱コイル１０と関与し合う。さらに、これらは第３のハーフブリッジ式インバータ回路が駆動する際には第３の加熱コイル２５と関与し合う。
【００６３】
こうした第１のハーフブリッジ式インバータ回路〜第３のハーフブリッジ式インバータ回路の駆動を時分割で交互に行うことにより、第１の加熱コイル８〜第３の加熱コイル２５には高周波電流が流れる。これにより、前述と同様の動作現象によって各加熱コイルと磁気結合する各被加熱負荷が加熱される。同時に、第１の加熱コイル用電流検出器５０は第１の加熱コイル８、第２の加熱コイル１０、第３の加熱コイル２５に流れる高周波電流を検出し、この検出量に基づいて第１の出力計測回路５２で被加熱負荷の適正／不適正の判断を行う。
【００６４】
以上のように、各ハーフブリッジ式インバータ回路を駆動する際に共振コンデンサ、加熱コイル用電流検出器、出力計測回路を各回路に跨って共用化させるようにしたので、複数個の加熱コイルを備えたものにあっては全体に回路のコスト低減化が図れる電磁誘導加熱装置を得ることができる。
【００６５】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００６６】
この発明に係わる電磁誘導加熱装置は、少なくとも２個のスイッチング素子から構成された複数のアームを設け、アームが二つ組み合わされて形成される複数のフルブリッジ式インバータ回路を設け、フルブリッジ式インバータ回路を一単位としてその回路毎に接続された加熱コイルおよび共振コンデンサを設け、各アーム毎に設けられたスイッチング素子の駆動制御を行うドライブ回路を設け、このドライブ回路を二つ一組で駆動制御する制御回路を具備したので、例えばフルブリッジ式インバータ回路が２セットの場合に、従来例はスイッチング素子が８個必要であるのに対し、本発明はスイッチング素子が６個のみで回路構成を実現できる。また、前述のインバータ回路が３セットの場合に、従来例はスイッチング素子が１２個必要であるのに対し、本発明はスイッチング素子が８個のみで回路構成を実現できる。したがって、複数個の加熱コイルを備えたものにあっては全体に回路のコスト低減化を図ることができる電磁誘導加熱装置が得られる。
【００６７】
また、加熱コイルに流れる電流を検出する加熱コイル用電流検出器を設け、加熱コイル用電流検出器を各フルブリッジ式インバータ回路で共有させるようにしたので、前述の部品はインバータ回路のセット数に制約されず１個のみで対処できる。これにより、電流検出器のコスト低減化を図ることができる電磁誘導加熱装置が得られる。
【００６８】
また、共振コンデンサを各フルブリッジ式インバータ回路で共有させるようにしたので、前述の部品はインバータ回路のセット数に制約されず１個のみで対処できる。これにより、共振コンデンサのコスト低減化を図ることができる電磁誘導加熱装置が得られる。
【００６９】
また、加熱コイルは内側と外側にそれぞれ位置して巻回された複数の加熱コイルから形成するようにしたので、被加熱負荷である調理鍋の大きさあるいは形状に応じて適宜加熱領域を調整することができる。これにより、適切な調理を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による電磁誘導加熱装置の実施の形態１を示す回路図である。
【図２】 実施の形態１における、インバータ回路を構成する各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を示すタイミングチャート図である。
【図３】 この発明の電磁誘導加熱装置に適用する加熱コイルの平面図である。
【図４】 実施の形態２の電磁誘導加熱装置を示す回路図である。
【図５】 実施の形態２における、インバータ回路を構成する各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を示すタイミングチャート図である。
【図６】 実施の形態３の電磁誘導加熱装置を示す回路図である。
【図７】 実施の形態４の電磁誘導加熱装置を示す回路図である。
【図８】 実施の形態５の電磁誘導加熱装置を示す回路図である。
【図９】 実施の形態６の電磁誘導加熱装置を示す回路図である。
【図１０】 従来の電磁誘導加熱装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 商用交流電源、２ 整流回路、３ 平滑コンデンサ、４ Ａアーム、５ Ｂアーム、６ Ｃアーム、７ Ｄアーム、８ 第１の加熱コイル、９ 第１の共振コンデンサ、１０ 第２の加熱コイル、１１ 第２の共振コンデンサ、１２ ドライブＡ回路、１３ ドライブＢ回路、１４ 制御回路、１５ 第１のアーム、１６ 第２のアーム、１７ 第３のアーム、１８ 第１のドライブ回路、１９第２のドライブ回路、２０ 第３のドライブ回路、２１ 第４のアーム、２２第５のアーム、２３ 第６のアーム、２４ 第７のアーム、２５ 第３の加熱コイル、２６ 第３の共振コンデンサ、２７ 第４のドライブ回路、２８ 第５のドライブ回路、２９ 第６のドライブ回路、３０ 第７のドライブ回路、３１第８のアーム、３２ 第９のアーム、３３ 第８のドライブ回路、３４ 第９のドライブ回路、３５ 第１０のアーム、３６ 第１０のドライブ回路、５０ 第１の加熱コイル用電流検出器、５１ 第２の加熱コイル用電流検出器、５２ 第１の出力計測回路、５３ 第２の出力計測回路。
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数のインバータ回路をそれぞれ交互に駆動させ、複数の調理鍋を加熱することのできる電磁誘導加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、例えば特開昭６２−２３２８８７号公報、特開昭６３−４５７８９号公報、特開平８−７８１４８号公報から想定される従来の電磁誘導加熱装置の回路図である。図１０において、１は商用交流電源、２は商用交流電源１の交流電圧を全波整流する整流回路、３は整流回路２より得られた全波整流の直流電圧を平滑する平滑コンデンサ、４はスイッチング素子４ａとスイッチング素子４ｂとから成るＡアーム、５はスイッチング素子５ａとスイッチング素子５ｂとから成るＢアームであって、Ａアーム４およびＢアーム５で平滑コンデンサ３からの直流電圧を高周波の交流電圧に変換する一方のフルブリッジ式インバータ回路が構成される。６はスイッチング素子６ａとスイッチング素子６ｂとから成るＣアーム、７はスイッチング素子７ａとスイッチング素子７ｂとから成るＤアームあって、Ｃアーム６およびＤアーム７で平滑コンデンサ３からの直流電圧を高周波の交流電圧に変換する他方のフルブリッジ式インバータ回路が構成される。
【０００３】
８はＡアーム４に接続する第１の加熱コイル、９は第１の加熱コイル８とＢアーム５との間に接続する第１の共振コンデンサ、１０はＣアーム６に接続する第２の加熱コイル、１１は第２の加熱コイル１０とＤアーム７との間に接続する第２の共振コンデンサ、１２はＡアーム４およびＢアーム５に駆動信号を送り出すドライブＡ回路、１３はＣアーム６およびＤアーム７に駆動信号を送り出すドライブＢ回路、１４はドライブＡ回路１２およびドライブＢ回路１３の動作を制御する制御回路である。５０は第１の加熱コイル８と第１の共振コンデンサ９との間に介在する第１の加熱コイル用電流検出器、５１は第２の加熱コイル１０と第２の共振コンデンサ１１との間に介在する第２の加熱コイル用電流検出器、５２は第１の加熱コイル用電流検出器５０の出力を計測する第１の出力計測回路、５３は第２の加熱コイル用電流検出器５１の出力を計測する第２の出力計測回路である。
【０００４】
次に、電磁誘導加熱装置の動作について説明する。商用交流電源１からの交流電圧は、整流回路２から平滑コンデンサ３を介して直流電圧に変換される。そして、この直流電圧はＡアーム４とＢアーム５とで構成する一方のフルブリッジ式インバータ回路の駆動によって矩形波状の高周波電圧に変換され、この高周波電圧が第１の加熱コイル８および第１の共振コンデンサ９に印加される。同時に、第１の加熱コイル８と第１の共振コンデンサ９とで形成する共振回路により、正弦波状の高周波電流が第１の加熱コイル８に大きく流れる。これによって、第１の加熱コイル８と磁気結合した一方の被加熱負荷（調理鍋、図示せず）に誘導渦電流が流れ、この誘導渦電流によって発生する渦電流損Ｐ（ｗ）で被加熱負荷が加熱される。
【０００５】
このとき、第１の加熱コイル８に流れる高周波電流を第１の加熱コイル用電流検出器５０で検出し、この検出量を第１の出力計測回路５２により計測する。そして、第１の出力計測回路５２は検出量の大きさに基づいて、第１の加熱コイル８と磁気結合する一方の被加熱負荷の適正あるいは不適性の判断を同時に行う。これは、例えば鉄鍋（被加熱負荷）用の電磁誘導加熱装置にアルミ鍋を用いた場合、インバータ回路に過電流が流れて各スイッチング素子が破壊するのを未然に防ぐためである。
【０００６】
また、Ｃアーム６とＤアーム７とで構成する他方のフルブリッジ式インバータ回路の駆動により、第２の加熱コイル１０および第２の共振コンデンサ１１に高周波電圧が印加される。そして、前述と同様の動作現象により第２の加熱コイル１０と磁気結合する他方の被加熱負荷が加熱される。このとき、第２の出力計測回路５３は検出量の大きさに基づいて、前述と同様に第２の加熱コイル１０と磁気結合する他方の被加熱負荷の適正あるいは不適正の判断を同時に行う。
【０００７】
また、一方のフルブリッジ式インバータ回路と他方のフルブリッジ式インバータ回路とを並行に駆動させ、第１の加熱コイル８および第２の加熱コイル１０へ同時に高周波電流を流して双方の被加熱負荷を加熱する場合、それぞれのフルブリッジ式インバータ回路の動作周波数の相違により干渉音を発生する。この干渉音は、人間に対して非常に違和感を生じさせることになる。こうした干渉音の問題点を解決する目的で、双方のフルブリッジ式インバータ回路を時分割で交互に駆動させる制御手段が予め設けられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電磁誘導加熱装置は、前述のように複数の加熱コイルの各々に高周波電力を供給するインバータ回路を独立に備え、このインバータ回路を時分割で交互に駆動させている。しかし、フルブリッジ式インバータ回路が２セットの場合にはスイッチング素子が８個、この回路が３セットの場合にはスイッチング素子が１２個必要であり、複数個の加熱コイルを備えたものにあっては全体にコストが高くなるという問題点があった。
【０００９】
また、各加熱コイル毎に電流検出器を独立に必要とするため、インバータ回路が２セットの場合には電流検出器が２個、この回路が３セットの場合には３個必要であり、この点からも部品コストが高くなるという問題点があった。
【００１０】
さらに、各加熱コイル毎に共振コンデンサを独立に備えているために、同様の問題点があった。
【００１１】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、複数の加熱コイルに高周波電流をそれぞれ交互に流すような複数のインバータ回路を具備する電磁誘導加熱装置において、アーム（少なくとも２個のスイッチング素子の集合体）、加熱コイル用電流検出器、共振コンデンサを複数のインバータ回路で共有させたりして回路全体のコストの低減化を図る電磁誘導加熱誘導を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる電磁誘導加熱装置は、少なくとも２個のスイッチング素子から構成されたアームを三つ以上有し、二つのアームで構成されるフルブリッジ式インバータについて、各々のインバータの少なくとも一つのアームが、別のインバータのアームと共有して構成されている複数のフルブリッジ式インバータ回路と、各フルブリッジ式インバータ回路を一単位としてその回路毎に接続された加熱コイルおよび共振コンデンサと、アーム毎に設けられ、各アームのスイッチング素子の駆動制御を行う複数のドライブ回路と、フルブリッジ式インバータ回路を構成するアームに対応した２つのドライブ回路を組とし、ドライブ回路を組毎に時分割で駆動制御する制御回路と、各加熱コイルに流れる電流を検出する、各フルブリッジ式インバータ回路で共有の加熱コイル用電流検出器とを具備したものである。
【００１３】
また、加熱コイルは内側と外側にそれぞれ位置して巻回された複数の加熱コイルから形成したものである。
【００１４】
この発明に係わる電磁誘導加熱装置は、少なくとも２個のスイッチング素子から構成されたアームを三つ以上有し、二つのアームで構成されるフルブリッジ式インバータについて、各々のインバータの少なくとも一つのアームが、別のインバータのアームと共有して構成されている複数のフルブリッジ式インバータ回路と、各フルブリッジ式インバータ回路を一単位としてその回路毎に接続された加熱コイルと、各フルブリッジ式インバータ回路で共有する共振コンデンサと、フルブリッジ式インバータ回路を構成するアームに対応した２つのドライブ回路を組とし、ドライブ回路を組毎に時分割で駆動制御する制御回路とを具備したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明による電磁誘導加熱装置の実施の形態、即ちひとつのアームを共有して２個の加熱コイルを動作させる方法を説明する回路図であり、図２はインバータ回路を構成する各アームの動作のタイミングチャート図を示す。
【００１６】
図１において、従来例と同一の符号は同一または相当部分を示す。１５は第１のスイッチング素子１５ａと第２のスイッチング素子１５ｂとから成る第１のアーム、１６は第３のスイッチング素子１６ａと第４のスイッチング素子１６ｂとから成る第２のアーム、１７は第５のスイッチング素子１７ａと第６のスイッチング素子１７ｂとから成る第３のアームである。第１のアーム１５および第２のアーム１６より平滑コンデンサ３からの直流電圧を高周波電圧へ変換する一方のフルブリッジ式インバータ回路が構成される。また、第２のアーム１６および第３のアーム１７より他方のフルブリッジ式インバータ回路が構成される。
【００１７】
１８は第１のアーム１５を構成するスイッチング素子１５ａおよびスイッチング素子１５ｂに駆動信号を送り出す第１のドライブ回路、１９は第２のアーム１６を構成するスイッチング素子１６ａおよびスイッチング素子１６ｂに駆動信号を送り出す第２のドライブ回路、２０は第３のアーム１７を構成する第５のスイッチング素子１７ａおよび第６のスイッチング素子１７ｂに駆動信号を送り出す第３のドライブ回路である。
【００１８】
次に、実施の形態１における電磁誘導加熱装置の動作を、図１と図２とを併用して説明する。図１において、片方のみの加熱コイル即ち第２の加熱コイル１０のみ動作させる場合について説明する。制御回路１４は、第２のドライブ回路１９と第３のドライブ回路２０とにそれぞれ逆位相となる制御信号を送り出し、第２のアーム１６と第３のアーム１７とで構成する一方のフルブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第１のアーム１５を駆動させる第１のドライブ回路９ａの動作を停止させる。
【００１９】
ここで、第１のアーム１５、第２のアーム１６、第３のアーム１７を構成する各スイッチング素子（スイッチング素子１５ａ〜スイッチング素子１７ｂ）のオン／オフ動作のタイミングチャート図を、図２（ａ）に示す。図２（ａ）において、第１のアーム１５を構成するスイッチング素子１５ａおよびスイッチング素子１５ｂはオフ動作を維持する。そして、第２のアーム１６の一構成部品であるスイッチング素子１６ａと第３のアーム１７の一構成部品であるスイッチング素子１７ｂとは、それぞれ同期し合ってオン／オフ動作を繰り返す。このとき、第２のアーム１６の他構成部品であるスイッチング素子１６ｂと第３のアーム１７の他構成部品であるスイッチング素子１７ａとはそれぞれ同期し合って、かつスイッチング素子１６ａおよびスイッチング素子１６ｂの動作波形に対して逆位相となるようにオン／オフ動作を繰り返す。
【００２０】
こうしたスイッチング素子１６ａ、スイッチング素子１６ｂ、スイッチング素子１７ａ、スイッチング素子１７ｂの一連のオン／オフ動作により、第２の加熱コイル１０および第２のコンデンサ１１に高周波電圧が印加される。これによって、第２の加熱コイル１０に高周波電流が流れ、第２の加熱コイル１０と磁気結合した被加熱負荷（調理鍋、図示せず）に誘導渦電流が流れる。そして、この誘導渦電流の渦電流損Ｐ（ｗ）によって従来例と同様に被加熱負荷が加熱される。
【００２１】
次に、第１の加熱コイル８および第２の加熱コイル１０の双方を動作させる場合について説明する。制御回路１４は、所定期間Ａだけ第１のドライブ回路１８と第２のドライブ回路１９とにそれぞれ逆位相となる制御信号を送り出し、第１のアーム１５と第２のアーム１６とで構成する一方のフルブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第３のドライブ回路２０の動作を停止状態とする。そして、所定期間Ａを経過した直後に、制御回路１４は第１のドライブ回路１８および第２のドライブ回路１９の動作を停止させ、一方のフルブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。
【００２２】
この後に、制御回路１４は時間差をもって所定期間Ｂだけ第２のドライブ回路１９と第３のドライブ回路２０とにそれぞれ逆位相となる制御信号を送り出し、第２のアーム１６と第３のアーム１７とで構成する他方のフルブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第１のドライブ回路１８の動作を停止状態とする。ここで、第２のアーム１６は一方のフルブリッジ式インバータ回路と他方のフルブリッジ式インバータ回路とに跨って共有されている。そして、所定期間Ｂを経過した直後に制御回路１４は第２のドライブ回路１９および第３のドライブ回路２０の動作を停止させ、他方のフルブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。
こうした一方のフルブリッジ式インバータ回路と他方のフルブリッジ式インバータ回路との駆動を時分割で交互に行う。
【００２３】
ここで、第１のアーム１５、第２のアーム１６、第３のアーム１７を構成する各スイッチング素子（スイッチング素子１５ａ〜スイッチング素子１７ｂ）のオン／オフ動作のタイミングチャート図を、図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）において、一方のフルブリッジ式インバータ回路が駆動する期間Ａでは、第３のアーム１７を構成するスイッチング素子１７ａおよびスイッチング素子１７ｂは、それぞれオフ動作を維持する。そして、第１のアーム１５の一構成部品であるスイッチング素子１５ｂと第２のアーム１６の一構部品であるスイッチング素子１６ａとは、それぞれ同期し合ってオン／オフ動作を繰り返す。このとき、第１のアーム１５の他構成部品であるスイッチング素子１５ａと第２のアーム１６の他構成部品であるスイッチング素子１６ｂとはそれぞれ同期し合って、かつスイッチング素子１５ｂおよびスイッチング素子１６ａの動作波形に対して逆位相となるようにオン／オフ動作を繰り返す。
【００２４】
こうした、スイッチング素子１５ａ、スイッチング素子１５ｂ、スイッチング素子１６ａ、スイッチング素子１６ｂの一連のオン／オフ動作により、第１の加熱コイル８および第１のコンデンサ９に高周波電圧が印加される。これによって、第１の加熱コイル８には高周波電流が流れ、第１の加熱コイル８と磁気結合した一方の被加熱負荷に誘導渦電流が流れる。そして、前述と同様の動作現象によって一方の被加熱負荷が加熱される。
【００２５】
また、図２（ｂ）において他方のフルブリッジ式インバータ回路が駆動する期間Ｂでは、第１のアーム１５を構成するスイッチング素子１５ａおよびスイッチング素子１５ｂはそれぞれオフ動作を維持する。そして、第２のアーム１６の一構成部品であるスイッチング素子１６ａと第３のアーム１７の一構成部品であるスイッチング素子１７ｂとは、それぞれ同期し合ってオン／オフ動作を繰り返す。このとき、第２のアーム１６の他構成部品であるスイッチング素子１６ｂと第３のアーム１７の他構成部品であるスイッチング素子１７ａとはそれぞれ同期し合って、かつスイッチング素子１６ａおよびスイッチング素子１７ｂの動作波形に対して逆位相となるようにオン／オフ動作を繰り返す。
【００２６】
こうしたスイッチング素子１６ａ、スイッチング素子１６ｂ、スイッチング素子１７ａ、スイッチング素子１７ｂの一連のオン／オフ動作により、第２の加熱コイル１０および第２のコンデンサ１１に高周波電圧が印加される。これによって、第２の加熱コイル１０には高周波電流が流れ、第２の加熱コイル１０と磁気結合した他方の被加熱負荷に誘導渦電流が流れる。そして、前述と同様の動作現象によって他方の被加熱負荷が加熱される。なお、前述の期間Ａと期間Ｂとの時間比は、第１の加熱コイル８と第２の加熱コイル１０との熱容量（Ｗ）の割合に応じて適宜決定する。
【００２７】
また、図３はこの発明の電磁誘導加熱装置に用いる渦巻き状の加熱コイルの一例を示す平面図である。図３において渦巻き状の内側の加熱コイル（図３中のＡ）と渦巻き状の外側の加熱コイル（図３中のＢ）とは、それぞれ前述の第１の加熱コイル８あるいは第２の加熱コイル１０に相当する。そして、底面積の小さい被加熱負荷を加熱する場合は内側の加熱コイルのみを動作させ、底面積の大きい被加熱負荷を加熱する場合は内側の加熱コイルおよび外側の加熱コイルを時分割で交互に動作を実行させる。
また、他の例として第１の加熱コイル８と第２の加熱コイル１０とをそれぞれ分離させて、それぞれで被加熱負荷を加熱することも可能である。これらのことは、後述する実施の形態２〜６についても同様である。
【００２８】
以上のように、２個の加熱コイルに高周波電流を時分割で交互に流すような特徴をもつ複数のフルブリッジ式インバータ回路を有する電磁誘導加熱装置において、このインバータ回路を構成するアームを共有させるようにしたので、例えば従来例の場合はスイッチング素子が８個必要であるのに対して、本発明の場合はスイッチング素子が６個で回路構成を実現できる。したがって、複数個の加熱コイルを備えたものにあっては全体にコスト低減化が図れる電磁誘導加熱装置を得ることができる。
【００２９】
実施の形態２．
図４は、この発明による電磁誘導加熱装置の他の実施の形態、即ちアームを共有して３個の加熱コイルを動作させる方法を説明する回路図であり、図５はインバータ回路を構成する各アームの動作のタイミングチャート図を示す。図４において、従来例または実施の形態１と同一の符号は同一または相当部分を示す。２１は第７のスイッチング素子２１ａと第８のスイッチング素子２１ｂとから成る第４のアーム、２２は第９のスイッチング素子２２ａと第１０のスイッチング素子２２ｂとから成る第５のアーム、２３は第１１のスイッチング素子２３ａと第１２のスイッチング素子２３ｂとから成る第６のアーム、２４は第１３のスイッチング素子２４ａと第１４のスイッチング素子２４ｂとから成る第７のアームである。
【００３０】
そして、第４のアーム２１および第５のアーム２２により平滑コンデンサ３からの直流電圧を高周波電圧へ変換する第１のフルブリッジ式インバータ回路が構成される。また、第５のアーム２２および第６のアーム２３により第２のフルブリッジ式インバータ回路が構成される。さらに、第６のアーム２３および第７のアーム２４により第３のフルブリッジ式インバータ回路が構成される。２５は第６のアーム２３に接続する第３の加熱コイル、２６は第３の加熱コイル２５と第７のアーム２４との間に介在する第３のコンデンサである。
【００３１】
２７は第４のアーム２１を構成するスイッチング素子２１ａおよびスイッチング素子２１ｂに駆動信号を送り出す第４のドライブ回路、２８は第５のアーム２２を構成するスイッチング素子２２ａおよびスイッチング素子２２ｂに駆動信号を送り出す第５ドライブ回路、２９は第６のアーム２３を構成するスイッチング素子２３ａおよびスイッチング素子２３ｂに駆動信号を送り出す第６のドライブ回路、３０は第７のアーム２４を構成するスイッチング素子２４ａおよびスイッチング素子２４ｂに駆動信号を送り出す第６のドライブ回路である。
【００３２】
また、実施の形態２における電磁誘導加熱装置の動作を、図４と図５とを併用して説明する。図４において、３個の加熱コイルの中で１個のみを動作させる方法は実施の形態１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
そして、第１の加熱コイル８、第２の加熱コイル１０、第３の加熱コイル２５の全てを動作させる場合について説明する。制御回路１４は、所定期間Ａだけ第４のドライブ回路２７と第５のドライブ回路２８とにそれぞれ逆位相となる制御信号を送り出し、第４のアーム２１と第５のアーム２２とで構成する第１のフルブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第６のドライブ回路２９および第７のドライブ回路３０の動作を停止させる。そして、所定期間Ａを経過した直後に、制御回路１４は第４のドライブ回路２７および第５のドライブ回路２８の動作を停止させ、第１のフルブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。
【００３３】
この後に、制御回路１４は時間差をもって所定期間Ｂだけ第５のドライブ回路２８と第６のドライブ回路２９とにそれぞれ逆位相となる制御信号を送り出し、第５のアーム２２と第６のアーム２３とで構成する第２のフルブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第４のドライブ回路２７および第７のドライブ回路３０の動作を停止させる。そして、所定期間Ｂを経過した直後に、制御回路１４は第５のドライブ回路２８および第６のドライブ回路２９の動作を停止させ、第２のフルブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。
【００３４】
さらに、この後に制御回路１４は時間差をもって所定期間Ｃだけ第６ドライブ回路２９と第７のドライブ回路３０とにそれぞれ逆位相となる制御信号を送り出し、第６のアーム２３と第７のアーム２４とで構成する第３のフルブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第４のドライブ回路２７および第５のドライブ回路２８の動作を停止させる。ここで、第５のアーム２２は第１のフルブリッジ式インバータ回路と第２のフルブリッジ式インバータ回路とに跨って共用され、第６のアーム２３は第２のフルブリッジ式インバータ回路と第３のフルブリッジ式インバータ回路とに跨って共用されている。そして、所定期間Ｃを経過した直後に、制御回路１４は第６のドライブ回路２９および第７のドライブ回路３０の動作を停止させ、第３のフルブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。こうした第１のフルブリッジ式インバータ回路、第２のフルブリッジ式インバータ回路、第３のインバータ回路の駆動を時分割で交互に繰り返し行う。
【００３５】
ここで、第４のアーム２１、第５のアーム２２、第６のアーム２３、第７のアーム２４を構成する各スイッチング素子（スイッチング素子２１ａ〜スイッチング素子２４ｂ）のオン／オフ動作を、図５に示すタイミングチャート図に基づいて説明する。図５において、第１のフルブリッジ式インバータ回路が駆動する期間Ａでは、第６のアーム２３を構成するスイッチング素子２３ａおよびスイッチング素子２３ｂ、さらに第７のアーム２４を構成するスイッチング素子２４ａおよびスイッチング素子２４ｂは、それぞれオフ動作を維持する。そして、第４のアーム２１の一構成部品であるスイッチング素子２１ａと第５のアーム２２の一構成部品であるスイッチング素子２２ｂとは、それぞれ同期し合ってオン／オフ動作を繰り返す。このとき、第４のアーム２１の他構成部品であるスイッチング素子２１ｂと第５のアーム２２の他構成部品であるスイッチング素子２２ａとはそれぞれ同期し合って、かつスイッチング素子２１ａおよびスイッチング素子２２ｂの動作波形に対して逆位相となるようにオン／オフ動作を繰り返す。
【００３６】
こうしたスイッチング素子２１ａ、スイッチング素子２１ｂ、スイッチング素子２２ａ、スイッチング素子２２ｂの一連のオン／オフ動作により、第１の加熱コイル８および第１のコンデンサ９に高周波電圧が印加される。これによって、第１の加熱コイル８には高周波電流が流れ、第１の加熱コイル８と磁気結合した第１の被加熱負荷（図示せず）に誘導渦電流が流れる。そして、前述と同様の動作現象によって第１の被加熱負荷が加熱される。
【００３７】
また、図５において第２のフルブリッジ式インバータ回路が駆動する期間Ｂでは、第４のアーム２１を構成するスイッチング素子２１ａおよびスイッチング素子２１ｂ、さらに第７のアーム２４を構成するスイッチング素子２４ａおよびスイッチング素子２４ｂは、それぞれオフ動作を維持する。そして、第５のアーム２２の一構成部品であるスイッチング素子２２ｂと第６のアーム２３の一構成部品であるスイッチング素子２３ａは、それぞれ同期してオン／オフ動作を繰り返す。このとき、第５のアーム２２の他構成部品であるスイッチング素子２２ａと第６のアーム２３の他構成部品であるスイッチング素子２３ｂとはそれぞれ同期し合って、かつスイッチング素子２２ｂおよびスイッチング素子２３ａの動作波形に対して逆位相となるようにオン／オフ動作を繰り返す。
【００３８】
こうしたスイッチング素子２２ａ、スイッチング素子２２ｂ、スイッチング素子２３ａ、スイッチング素子２３ｂの一連のオン／オフ動作により、第２の加熱コイル１０および第２のコンデンサ１１に高周波電圧が印加される。これによって、第２の加熱コイル１０と磁気結合した第２の被加熱負荷（図示せず）に誘導渦電流が流れ、この被加熱負荷が加熱される。
【００３９】
また、図５において第３のフルブリッジ式インバータ回路が駆動する期間Ｃでは、第４のアーム２１を構成するスイッチング素子２１ａおよびスイッチング素子２１ｂ、さらに第５のアーム２２を構成するスイッチング素子２２ａおよびスイッチング素子２２ｂは、それぞれオフ動作を維持する。そして、第６のアーム２３の一構成部品であるスイッチング素子２３ｂと第７のアーム２４の一構成部品であるスイッチング素子２４ａは、それぞれ同期してオン／オフ動作を繰り返す。このとき、第６のアーム２３の他構成部品であるスイッチング素子２３ａと第７のアーム２４の他構成部品であるスイッチング素子２４ｂとはそれぞれ同期し合って、かつスイッチング素子２３ｂおよびスイッチング素子２４ａの動作波形に対して逆位相となるようにオン／オフ動作を繰り返す。
【００４０】
こうしたスイッチング素子２３ａ、スイッチング素子２３ｂ、スイッチング素子２４ａ、スイッチング素子２４ｂの一連のオン／オフ動作により、第３の加熱コイル２５および第３のコンデンサ２６に高周波電圧が印加される。これによって、第３の加熱コイル２５と磁気結合した第３の被加熱負荷（図示せず）に誘導渦電流が流れ、この被加熱負荷が加熱される。なお、前述の駆動期間Ａ，Ｂ，Ｃの時間比は、第１の加熱コイル８、第２の加熱コイル１０、第３の加熱コイル２５のそれぞれの熱容量（Ｗ）の割合に応じて適宜決定する。なお、前述の加熱コイルはそれぞれ独立に構成する他に、渦巻き状の加熱コイルであって内側から外側にわたって複数の加熱コイルにより構成されるようにしても良い。これについては、後述する実施の形態３〜６についても同様である。
【００４１】
以上のように、３個の加熱コイルに高周波電流を時分割で交互に流すような特徴をもつ複数のフルブリッジ式インバータ回路を有する電磁誘導加熱装置において、このインバータ回路を構成するアームを共有させるようにしたので、例えば従来例の場合はスイッチング素子が１２個必要であるのに対し、本発明の場合はスイッチング素子が８個のみで回路構成を実現できる。したがって、複数個の加熱コイルを備えたものにあっては全体にコスト低減化が図れる電磁誘導加熱装置を得ることができる。
【００４２】
実施の形態３．
図６は、アームを共有して３個の加熱コイルを動作させる手段をもつ電磁誘導加熱装置のさらに他の実施の形態を説明する回路図である。図６において、実施の形態１または実施の形態２と同一の符号は同一または相当部分を示す。次に、実施の形態３における電磁誘導加熱装置の動作について説明する。図６において、３個の加熱コイルの中で１個のみを動作させる方法は実施の形態１と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００４３】
また、第１の加熱コイル８、第２の加熱コイル１０、第３の熱コイル２５を、それぞれ動作させる場合について説明する。第４のアーム２１と第５のアーム２２とで構成する第１のフルブリッジ式インバータ回路を所定時間ａだけ駆動して第１の加熱コイル８を動作させる。この後に、時間差をもって第５のアーム２２と第６のアーム２３とで構成する第２のフルブリッジ式インバータ回路を所定時間ｂだけ駆動して、第２の加熱コイル１０を動作させる方法は実施の形態２と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００４４】
また、第３の加熱コイル２５を動作させる方法について説明する。制御回路１４は、所定期間Ｃだけ第５のドライブ回路２８と第７のドライブ回路３０とにそれぞれ逆位相となる制御信号を送り出し、第５のアーム２２と第７のアーム２４とで構成する第３のフルブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第４のドライブ回路２７および第６のドライブ回路２９の動作を停止させる。そして、所定期間Ｃを経過した直後に、制御回路１４は第５のドライブ回路２８および第７のドライブ回路３０の動作を停止させ、第３のフルブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。
【００４５】
ここで、第５のアーム２２は第１のフルブリッジ式インバータ回路、第２のフルブリッジ式インバータ回路、第３のフルブリッジ式インバータ回路とに跨って共用されている。こうした第１のフルブリッジ式インバータ回路、第２のフルブリッジ式インバータ回路、第３のインバータ回路の駆動を時分割で交互に行うことにより、第１の加熱コイル８、第２の加熱コイル１０、第３の加熱コイル２５がそれぞれ動作を実行する。これにより、各加熱コイルと磁気結合する各被加熱負荷を加熱することができる。
【００４６】
以上のように、フルブリッジ式インバータ回路を構成するアームを共有させるようにしたので、複数個の加熱コイルを備えたものにあっては全体にコスト低減化が図れる電磁誘導加熱装置を得ることができる。
【００４７】
実施の形態４．
図７は、この発明による電磁誘導加熱装置のさらに他の実施の形態、即ちアームおよび共振コンデンサを共有すると共に、加熱コイル用電流検出器および出力計測回路を共有して２個の加熱コイルを動作させる方法を説明する回路図である。図７において、従来例あるいは実施の形態１と同一の符号は同一または相当部分を示す。
【００４８】
また、第１の加熱コイル８および第２の加熱コイル１０の双方を動作させる場合について説明する。制御回路１４は、所定期間Ａだけ第１のドライブ回路１８と第３のドライブ回路２０とにそれぞれ逆位相となる制御信号を送り出し、第１のアーム１５と第３のアーム１７とで構成する一方のフルブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第２のドライブ回路１９の動作を停止状態とする。これにより、第１の加熱コイル８および第１の共振コンデンサ９に高周波電圧が印加する。そして、第１の加熱コイル８に流れる高周波電流を第１の加熱コイル用電流検出器５０で検出し、この検出量を第１の出力計測回路５１により計測する。次に、第１の出力計測回路５２は第１の加熱コイル８と磁気結合する一方の被加熱負荷の適正／不適正の判断を行う。
【００４９】
次に、所定期間Ａを経過した直後に、制御回路１４は第１のドライブ回路１８および第３のドライブ回路２０の動作を停止させ、一方のフルブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。この後に、制御回路１４は時間差をもって所定時間ｂだけ第２のドライブ回路１９と第３のドライブ回路２０とにそれぞれ逆位相となる制御信号を送り出し、第２のアーム１６と第３のアーム１７とで構成する他方のフルブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第１のドライブ回路１８の動作を停止状態とする。これにより、第２の加熱コイル１０および第１の共振コンデンサ９に高周波電圧が印加する。次に、第２の加熱コイル１０に流れる高周波電流を第１の加熱コイル用電流検出器５０で検出し、この検出量を第１の出力計測回路５２により計測する。そして、第１の出力計測回路５２は第２の加熱コイル８と磁気結合する他方の被加熱負荷の適正／不適正の判断を行う。ここで、第３のアーム１７、第１の共振コンデンサ９、第１の加熱コイル用電流検出器５０、第１の出力計測回路５２は一方のフルブリッジ式インバー回路と他方のフルブリッジ式インバータ回路とに跨って共有されている。
【００５０】
次に、所定期間Ｂを経過した直後に、制御回路１４は第２のドライブ回路１９および第３のドライブ回路２０の動作を停止させ、他方のフルブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。こうした一方のフルブリッジ式インバータ回路と他方のフルブリッジ式インバータ回路との駆動を時分割で交互に行う。
【００５１】
以上のように、２個の加熱コイルに高周波電流を時分割で交互に流すような特徴をもつ複数のフルブリッジ式インバータ回路を有する電磁加熱装置において、アームの一部、共振コンデンサ、加熱コイル用電流検出器、出力計測回路を共有させるようにしたので、複数個の加熱コイルを備えたものにあっては全体にコスト低減化が図れる電磁誘導加熱装置を得ることができる。
【００５２】
実施の形態５．
図８は、アームを共有させず共振コンデンサ、加熱コイル用電流検出器および出力計測回路を共有して２個の加熱コイルを動作させる方法を説明する回路図である。図８において、従来例あるいは実施の形態１〜４と同一の符号は同一または相当部分を示す。３１は第１５のスイッチング素子３１ａと第１６のスイッチング素子３１ｂとから成る第８のアーム、３２は第１７のスイッチング素子３２ａと第１８のスイッチング素子３２ｂとから成る第９のアームである。第８のアーム３１により平滑コンデンサ３からの直流電圧を高周波電圧へ変換する一方のハーフブリッジ式インバータ回路が構成される。また、第９のアーム３２により前述の直流電圧を高周波電圧へ変換する他方のハーフブリッジ式インバータ回路が構成される。３３は第８のアーム３１を構成するスイッチング素子３１ａおよびスイッチング素子３１ｂに駆動信号を送り出す第８のドライブ回路、３４は第９のアーム３２を構成するスイッチング素子３２ａおよびスイッチング素子３２ｂに駆動信号を送り出す第９のドライブ回路である。
【００５３】
また、実施の形態５における電磁誘導加熱装置の動作について説明する。図８において、第１の加熱コイル８のみ動作させる場合について説明する。制御回路１４は、第８のドライブ回路３３に制御信号を送り出し、これにより第８のアームを構成するスイッチング素子３１ａとスイッチング素子３１ｂとは交互にＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返す。スイッチング素子３１ａがＯＮ状態の場合には（スイッチング素子３１ｂはＯＦＦ状態）、平滑コンデンサ３からの直流電圧がスイッチング素子３１ａを通じて第１の加熱コイル８および第１のコンデンサ９に印加する。
【００５４】
そして、スイッチング素子３１ｂがＯＮ状態の場合には（スイッチング素子３１ａはＯＦＦ状態）、第１のコンデンサ９に充電された電荷がスイッチング素子３１ｂを通じて第１の加熱コイル８に放電する。こうした、電荷の充／放電の繰り返し動作により、第１の加熱コイル８側には高周波電流が流れる。これにより、前述と同様の動作現象によって第１の加熱コイル８と磁気結合した一方の被加熱負荷が加熱される。同時に、第１の加熱コイル用電流検出器５０は前述の高周波電流を検出し、この検出量を第１の出力計測回路５２により計測する。そして、第１の出力計測回路５２は一方の被加熱負荷の適正／不適正の判断を行う。
【００５５】
また、第１の加熱コイル８および第２の加熱コイル１０の双方を動作させる場合について説明する。制御回路１４は、所定期間Ａだけ第８のドライブ回路３３に制御信号を送り出して、第８のアーム３１で構成する一方のハーフブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第９のドライブ回路３４の動作を停止させる。そして、所定期間Ａを経過した直後に、制御回路１４は第８のドライブ回路３３の動作を停止させ、一方のハーフブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。ここで、スイッチング素子３１ａおよびスイッチング素子３１ｂの動作方法は前述と同様である。
【００５６】
この後に、制御回路１４は時間差をもって所定期間Ｂだけ第９のドライブ回路３４に制御信号を送り出して、第９のアーム３２で構成する他方のハーフブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第８のドライブ回路３３の動作を停止状態とする。そして、所定期間Ｂを経過した直後に、制御回路１４は第９のドライブ回路３４の動作を停止させ、他方のハーフブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。ここで、第１の共振コンデンサ９、第１の加熱コイル用電流検出器５０、第１の出力計測回路５２は一方のハーフブリッジ式インバータ回路が駆動する際には第１の加熱コイル８と関与し合い、かつ他方のハーフブリッジ式インバータ回路が駆動する際には第２の加熱コイル１０と関与し合う。なお、スイッチング素子３２ａおよびスイッチング素子３２ｂの動作方法は、第８のアーム３１を構成するスイッチング素子３１ａとスイッチング素子３１ｂとのＯＮ／ＯＦＦ繰り返し動作と同一であるため、ここでは説明を省略する。
【００５７】
こうした一方のハーフブリッジ式インバータ回路と他方のハーフブリッジ式インバータ回路との駆動を時分割で交互に行うことにより、第１の加熱コイル８および第２の加熱コイル１０には高周波電流が流れる。これにより、前述と同様の動作現象によって双方の加熱コイルと磁気結合する双方の被加熱負荷が加熱される。同時に、第１の加熱コイル用電流検出器５０は第１の加熱コイル８あるいは第２の加熱コイル１０に流れる高周波電流を検出し、この検出量に基づいて第１の出力計測回路５２で被加熱負荷の適正／不適正の判断を行う。
【００５８】
以上のように、双方のハーフブリッジ式インバータ回路を駆動する際に共振コンデンサ、加熱コイル用電流検出器、出力計測回路を双方の回路に跨って共有させるようにしたので、複数個の加熱コイルを備えたものにあっては全体に回路のコスト低減化が図れる電磁誘導加熱装置を得ることができる。
【００５９】
実施の形態６．
図９は、アームを共有させず共振コンデンサ、加熱コイル用電流検出器および出力計測回路を共有して３個の加熱コイルを動作させる方法を説明する回路図である。図９において、従来例あるいは実施の形態１〜５と同一の符号は同一または相当部分を示す。３５は第１９のスイッチング素子３５ａと第２０のスイッチング素子３５ｂとから成る第１０のアームであって、この第１０のアーム３５より平滑コンデンサ３からの直流電圧を高周波電圧へ変換する第３のハーフブリッジ式インバータ回路が構成される。３６は第１０のアーム３５を構成するスイッチング素子３５ａおよびスイッチング素子３５ｂに駆動信号を送り出す第１０のドライブ回路である。
【００６０】
また、実施の形態６における電磁誘導加熱装置の動作について説明する。図９において、第１の加熱コイル８のみ又は第１の加熱コイル８および第２の加熱コイル１０の双方を動作させる場合については、実施の形態５と同様であるのでここでは説明を省略する。
【００６１】
また、第１の加熱コイル８、第２の加熱コイル１０、第３の加熱コイル２５の全てを動作させる場合について説明する。制御回路１４は、所定期間Ａだけ第８のドライブ回路３３に制御信号を送り出して、第８のアーム３１で構成する第１のハーフブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第９のドライブ回路３４および第１０のドライブ回路３６の動作を停止させる。そして、所定期間Ａを経過した直後に、制御回路１４は第８のドライブ回路３３の動作を停止させ、第１のハーフブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。
この後に、制御回路１４は時間差をもって所定期間Ｂだけ第９のドライブ回路３４に制御信号を送り出して、第９のアーム３２で構成する第２のハーフブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第８のドライブ回路３３および第１０のドライブ回路３６の動作を停止状態とする。そして、所定期間Ｂを経過した直後に、制御回路１４は第９のドライブ回路３４の動作を停止させ、第２のハーフブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。
【００６２】
さらに、この後に制御回路１４は時間差をもって所定期間Ｃだけ第１０のドライブ回路３６に制御信号を送り出して、第１０のアーム３５で構成する第３のハーフブリッジ式インバータ回路を駆動させる。このとき、制御回路１４は第８のドライブ回路３３および第９のドライブ回路３４の動作を停止状態とする。そして、所定期間Ｃを経過した直後に、制御回路１４は第１０のドライブ回路３６の動作を停止させ、第３のハーフブリッジ式インバータ回路の駆動を停止する。なお、第１０のアーム３５を構成するスイッチング素子３５ａおよびスイッチング素子３５ｂの動作方法は、第８のアーム３１、第９のアーム３２を構成する各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦの繰り返し動作と同一である。
ここで、第１の共振コンデンサ９、第１の加熱コイル用電流検出器５０、第１の出力計測回路５２は第１のハーフブリッジ式インバータ回路が駆動する際には第１の加熱コイル８と関与し合い、かつ第２のハーフブリッジ式インバータ回路が駆動する際には第２の加熱コイル１０と関与し合う。さらに、これらは第３のハーフブリッジ式インバータ回路が駆動する際には第３の加熱コイル２５と関与し合う。
【００６３】
こうした第１のハーフブリッジ式インバータ回路〜第３のハーフブリッジ式インバータ回路の駆動を時分割で交互に行うことにより、第１の加熱コイル８〜第３の加熱コイル２５には高周波電流が流れる。これにより、前述と同様の動作現象によって各加熱コイルと磁気結合する各被加熱負荷が加熱される。同時に、第１の加熱コイル用電流検出器５０は第１の加熱コイル８、第２の加熱コイル１０、第３の加熱コイル２５に流れる高周波電流を検出し、この検出量に基づいて第１の出力計測回路５２で被加熱負荷の適正／不適正の判断を行う。
【００６４】
以上のように、各ハーフブリッジ式インバータ回路を駆動する際に共振コンデンサ、加熱コイル用電流検出器、出力計測回路を各回路に跨って共用化させるようにしたので、複数個の加熱コイルを備えたものにあっては全体に回路のコスト低減化が図れる電磁誘導加熱装置を得ることができる。
【００６５】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００６６】
この発明に係わる電磁誘導加熱装置は、少なくとも２個のスイッチング素子から構成された複数のアームを設け、アームが二つ組み合わされて形成される複数のフルブリッジ式インバータ回路を設け、フルブリッジ式インバータ回路を一単位としてその回路毎に接続された加熱コイルおよび共振コンデンサを設け、各アーム毎に設けられたスイッチング素子の駆動制御を行うドライブ回路を設け、このドライブ回路を二つ一組で駆動制御する制御回路を具備したので、例えばフルブリッジ式インバータ回路が２セットの場合に、従来例はスイッチング素子が８個必要であるのに対し、本発明はスイッチング素子が６個のみで回路構成を実現できる。また、前述のインバータ回路が３セットの場合に、従来例はスイッチング素子が１２個必要であるのに対し、本発明はスイッチング素子が８個のみで回路構成を実現できる。したがって、複数個の加熱コイルを備えたものにあっては全体に回路のコスト低減化を図ることができる電磁誘導加熱装置が得られる。
【００６７】
また、加熱コイルに流れる電流を検出する加熱コイル用電流検出器を設け、加熱コイル用電流検出器を各フルブリッジ式インバータ回路で共有させるようにしたので、前述の部品はインバータ回路のセット数に制約されず１個のみで対処できる。これにより、電流検出器のコスト低減化を図ることができる電磁誘導加熱装置が得られる。
【００６８】
また、共振コンデンサを各フルブリッジ式インバータ回路で共有させるようにしたので、前述の部品はインバータ回路のセット数に制約されず１個のみで対処できる。これにより、共振コンデンサのコスト低減化を図ることができる電磁誘導加熱装置が得られる。
【００６９】
また、加熱コイルは内側と外側にそれぞれ位置して巻回された複数の加熱コイルから形成するようにしたので、被加熱負荷である調理鍋の大きさあるいは形状に応じて適宜加熱領域を調整することができる。これにより、適切な調理を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による電磁誘導加熱装置の実施の形態１を示す回路図である。
【図２】 実施の形態１における、インバータ回路を構成する各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を示すタイミングチャート図である。
【図３】 この発明の電磁誘導加熱装置に適用する加熱コイルの平面図である。
【図４】 実施の形態２の電磁誘導加熱装置を示す回路図である。
【図５】 実施の形態２における、インバータ回路を構成する各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を示すタイミングチャート図である。
【図６】 実施の形態３の電磁誘導加熱装置を示す回路図である。
【図７】 実施の形態４の電磁誘導加熱装置を示す回路図である。
【図８】 実施の形態５の電磁誘導加熱装置を示す回路図である。
【図９】 実施の形態６の電磁誘導加熱装置を示す回路図である。
【図１０】 従来の電磁誘導加熱装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 商用交流電源、２ 整流回路、３ 平滑コンデンサ、４ Ａアーム、５ Ｂアーム、６ Ｃアーム、７ Ｄアーム、８ 第１の加熱コイル、９ 第１の共振コンデンサ、１０ 第２の加熱コイル、１１ 第２の共振コンデンサ、１２ ドライブＡ回路、１３ ドライブＢ回路、１４ 制御回路、１５ 第１のアーム、１６ 第２のアーム、１７ 第３のアーム、１８ 第１のドライブ回路、１９第２のドライブ回路、２０ 第３のドライブ回路、２１ 第４のアーム、２２第５のアーム、２３ 第６のアーム、２４ 第７のアーム、２５ 第３の加熱コイル、２６ 第３の共振コンデンサ、２７ 第４のドライブ回路、２８ 第５のドライブ回路、２９ 第６のドライブ回路、３０ 第７のドライブ回路、３１第８のアーム、３２ 第９のアーム、３３ 第８のドライブ回路、３４ 第９のドライブ回路、３５ 第１０のアーム、３６ 第１０のドライブ回路、５０ 第１の加熱コイル用電流検出器、５１ 第２の加熱コイル用電流検出器、５２ 第１の出力計測回路、５３ 第２の出力計測回路。
Claims (3)
- 少なくとも２個のスイッチング素子から構成されたアームを三つ以上有し、二つの前記アームで構成されるフルブリッジ式インバータについて、各々の前記インバータの少なくとも一つの前記アームが、別の前記インバータの前記アームと共有して構成されている複数のフルブリッジ式インバータ回路と、
各フルブリッジ式インバータ回路を一単位としてその回路毎に接続された加熱コイルおよび共振コンデンサと、
前記アーム毎に設けられ、各前記アームの前記スイッチング素子の駆動制御を行う複数のドライブ回路と、
前記フルブリッジ式インバータ回路を構成する前記アームに対応した２つの前記ドライブ回路を組とし、前記ドライブ回路を組毎に時分割で駆動制御する制御回路と、
各前記加熱コイルに流れる電流を検出する、前記各フルブリッジ式インバータ回路で共有の加熱コイル用電流検出器とを具備したことを特徴とする電磁誘導加熱装置。 - 前記加熱コイルは、内側と外側にそれぞれ位置して巻回された複数の加熱コイルから形成したことを特徴とする請求項１記載の電磁誘導加熱装置。
- 少なくとも２個のスイッチング素子から構成されたアームを三つ以上有し、二つの前記アームで構成されるフルブリッジ式インバータについて、各々の前記インバータの少なくとも一つの前記アームが、別の前記インバータの前記アームと共有して構成されている複数のフルブリッジ式インバータ回路と、
各前記フルブリッジ式インバータ回路で共有する共振コンデンサと、
前記フルブリッジ式インバータ回路を構成する前記アームに対応した２つの前記ドライブ回路を組とし、前記ドライブ回路を組毎に時分割で駆動制御する制御回路と
を具備したことを特徴とする電磁誘導加熱装置。
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