JP3843528B2 - 誘導加熱装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般家庭及びレストランなどで使用される誘導加熱装置に関するもので、更に詳しく述べればその誘導加熱用インバーター回路の構成に特徴を有する誘導加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、安全な加熱源として、誘導加熱を応用した装置が注目されており、特に、複数の鍋を同時に誘導加熱する、いわゆる多口タイプの製品態様が増えてきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方式では、誘導加熱用のコイルが複数必要とされる機器においては、各々のコイルに対応した共振用のコンデンサ、及びスイッチング素子を用いるのが一般的であり、一方、図１９に示す回路構成のように、複数のコイル２、７に対して、リレーを用いて切り換え、共振用のコンデンサ３を共用とした場合、どちらかのコイルに対して、共振用のコンデンサが不適当な容量となり、不具合点が発生しやすかった。具体的には、図２０に示す様に、共振電圧が高くなりすぎて、スイッチング素子の定格電圧を越えて破壊に至らしめる事や、図２１に示す様に、共振電圧が十分にゼロボルトにならない動作を行うため、スイッチング時に、損失やノイズが発生してスイッチング素子が破壊する事が発生していた。
【０００４】
また、複数のコイルを使用した場合に限らず、炊飯釜などの被加熱物の材質や形状の変化によってもインダクタンスの変化が発生する場合にも、前述のような問題が生じていた。
【０００５】
本発明はこの様な点に鑑み、誘導加熱装置において、複数のコイルや被加熱物の材質や形状の変化に対しても、スイッチング素子のスイッチング時の損失やノイズ、共振電圧を抑え、なおかつ各々のコイルに対応する共振用のコンデンサとスイッチング素子を省くことができる回路構成とし、小形・低コスト化を実現する誘導加熱装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の誘導加熱装置は、直流電源にその一端を接続されたコイルと、前記直流電源に対して前記コイルと直列に接続される第一スイッチング素子と、前記コイルと共振回路を形成する第一コンデンサと、前記第一コンデンサの電圧をクランプするようにリレーを介して並列接続される第２コンデンサと第３コンデンサからなるコンデンサ部と、前記コイルと直列または並列接続される第二スイッチング素子とコンデンサ部の直列回路より構成されるインバータ回路と、前記第一スイッチング素子と前記第二スイッチング素子を交互に導通制御する駆動制御回路とを備え、前記リレーは、前記第２コンデンサと前記第３コンデンサとを切り換えるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、直流電源にその一端を接続され負荷を誘導加熱するコイルと、前記直流電源に対して前記コイルと直列に接続される第一スイッチング素子と、前記コイルと共振回路を形成する第一コンデンサと、前記第一コンデンサの電圧をクランプするようにリレーを介して並列接続される第２コンデンサと第３コンデンサからなるコンデンサ部と、前記コイルと直列または並列接続される第二スイッチング素子とコンデンサ部の直列回路より構成されるインバータ回路と、前記第一スイッチング素子と前記第二スイッチング素子を交互に導通制御する駆動制御回路とを備え、前記リレーは、前記第２コンデンサと前記第３コンデンサとを切り換える等により、炊飯釜などの被加熱物の材質や形状の変化に伴うコイルのインダクタンス値の多様な変化に対応して、クランプ用のコンデンサノイズの増加やスイッチング素子の破壊を防ぐ事ができる。
【０００８】
【実施例】
（実施例１）
図１は、第一の実施例の誘導加熱装置の回路構成図を示している。図１に於いて、１は直流電源で、直流電源１の一端であるプラス側に一端を接続される第一コイル２と、第二コイル７と、前記第一コイル２と第二コイル７の切り替え手段であるリレー６からなるコイル部を介して、直流電源１の他端であるマイナス側とに接続される第一スイッチング素子４と、前記第一コイル２もしくは第二コイル７とリレー６に対して共振回路を形成する様に並列接続される第一コンデンサ３と、第一コンデンサの電圧をクランプするように並列接続される第二コンデンサ８と第二スイッチング素子９の直列回路より構成されている。本実施例においては、第一スイッチング素子４、及び第二スイッチング素子９はＩＧＢＴと逆導通ダイオードで構成されており、前記二つのスイッチング素子は駆動制御回路５によって交互に導通制御されている。
【０００９】
以上の様に構成された誘導加熱装置についてその動作を説明する。
【００１０】
図１において、コイル切換手段であるリレー６が第一コイル２に接続されている場合、直流電源１、第一コイル２、第一コンデンサ３、及び第一スイッチング素子４の構成は、従来例に示した回路と同じ構成であり、第二コンデンサ８は、第二スイッチング素子９と直列に接続され、第一コンデンサ３と並列回路を構成しており、第二コンデンサ８と第二スイッチング素子９の直列回路は、第一スイッチング素子４解放時の共振電圧を、第二コンデンサ８の充放電によって、クランプする役割を持っている。制御回路８は第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９を交互に導通させるドライブ信号を出力し、入力電力制御を行う。
【００１１】
図２に、図１の回路図記載のコイル切換手段であるリレー６が第一コイル２に接続されている場合の第一スイッチング素子と第二スイッチング素子の電圧電流波形を示す。図２は、ｖｇｅ１は第一スイッチング素子のゲート・エミッタ間電圧、ｖｇｅ２は第二スイッチング素子のゲート・エミッタ間電圧、ｉｃ１とｖｃｅ１は第一スイッチング素子のコレクタ電流とコレクタ・エミッタ間電圧、ｉｃ２とｖｃｅ２は第二スイッチング素子のコレクタ電流とコレクタ・エミッタ間電圧をそれぞれ表しており、第一スイッチング素子の解放時の電圧が、第二スイッチング素子の導通時にクランプされている様子を示している。
【００１２】
図３に、図１の回路図記載のコイル切換手段であるリレー６が第二コイル７に接続されている場合の第一スイッチング素子と第二スイッチング素子の電圧電流波形を示す。本実施例においては、第二コイル７のインダクタンスは第一コイル２に比べて大きく、被加熱物とギャップが小さいものとする。
【００１３】
この様に、共振用のコンデンサ（本実施例の第一コンデンサ）を異なるインダクタンスのコイルに対してリレーの切り換えなどで共用する場合、これまでは、従来例に示したように、第一スイッチング素子４のｖｃｅ１の最大値が上がりすぎたり、ｖｃｅ１は十分に下がりきらないまま第一スイッチング素子４はスイッチングを開始せざるを得ない。このため、スイッチング時に損失やノイズが発生し、機器の破損を招く場合があるため、共振用のコンデンサの容量をコイルに対応して調整する必要がある。
【００１４】
しかしながら、図１の構成を用いることにより、第一スイッチング素子４の容量を変更することなく、第二コイル７による誘導加熱動作時も共振電圧を低く保つことが可能なため、スイッチング素子の耐圧破壊を防ぎ、なおかつ小形・低コスト化が実現する。
【００１５】
なお、本実施例においては、インダクタンスの異なるコイルを並列に接続し、リレーで切り換える構成をとっているが、直列に接続されていても、インダクタンスの変化が発生する場合は同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００１６】
（実施例２）
図４は、第二の実施例の誘導加熱装置の回路構成図を示している。
【００１７】
図４に於いて、１は直流電源で、直流電源１の一端であるプラス側に一端を接続される第一コイル２と、直流電源１の他端であるマイナス側とに接続される第一スイッチング素子４と、前記第一コイル２とリレー６を介して共振回路を形成する様に並列接続される第一コンデンサ３、及び第三コンデンサ１１からなるコンデンサ部と、第一コンデンサ３、または第三コンデンサ１１の電圧をクランプするように並列接続される第二コンデンサ８と第二スイッチング素子９の直列回路より構成されている。本実施例においては、第一スイッチング素子４、及び第二スイッチング素子９はＩＧＢＴと逆導通ダイオードで構成されており、前記二つのスイッチング素子は駆動制御回路５によって交互に導通制御されている。
【００１８】
この場合、リレー６は第一コンデンサ３と第三コンデンサ１１の切換手段で、第一コイル２と共振するコンデンサの容量を変化させている。
【００１９】
なお、本実施例においては、第三コンデンサ１１は第一コンデンサ３より小さい容量に設定されている。
【００２０】
第一スイッチング素子４のコレクタ端子には動作状態検出手段であるｖｏｎ１検知回路１２が接続され、ｖｏｎ１検知回路１２の出力は、リレー６と駆動制御回路５に接続される。
【００２１】
以上の様に構成された誘導加熱装置について、その動作を説明する。
【００２２】
基本的な動作は、実施例１と同じであり、リレー６が第一コンデンサ３に接続している状態で誘導加熱を開始すると、駆動制御回路５は、第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９を交互に導通させ、ｖｏｎ１検知回路１２は、第一スイッチング素子４がｏｎする直前の第一スイッチング素子４のコレクタ・エミッタ間電圧ｖｃｅ１（以後、ｖｏｎ１と称す。）を検出する。この時、第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９の電圧電流波形は前記図２と同じなので、ｖｏｎ１検知回路１２により検出されるｖｏｎ１はゼロボルトであり、この場合、ｖｏｎ１検知回路１２は、リレー６を第一コンデンサ３に接続している状態のまま継続する。
【００２３】
この状態で入力電力を少なくするために第一スイッチング素子４の導通時間が小さくなると、第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９の電圧電流波形は図５に示す様になり、ｖｏｎ１検知回路１２は、発生するｖｏｎ１を検出する。ｖｏｎ１検知回路１２がｖｏｎ１を検出すると、ｖｏｎ１検知回路１２は、まず、駆動制御回路３に出力し、駆動制御回路３は誘導加熱動作を停止する。誘導加熱動作が停止すると、ｖｏｎ１検知回路１２はリレー６に出力して、リレー６を第三コンデンサ１１に切り換える。
【００２４】
その結果、第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９の電圧電流波形は図６に示す様になり、入力電力が小さくてもｖｏｎ１の発生は無くなる。
【００２５】
つまり、ｖｏｎ１検知回路１２が、入力電力の変化や負荷が表面に銅をコートした磁性鍋（以後、銅ばり鍋と称する。）など特定な種類の場合などに発生するｖｏｎ１を検出し、第一コイル２と共振するコンデンサを、第一コンデンサ３と第三コンデンサ１１とに切り換えて、その容量を適当な値に変化させるので、ｖｏｎ１が発生しない状態で誘導加熱動作ができ、第一スイッチング素子４の耐圧破壊を防ぎつつ、損失とノイズを低減できる。
【００２６】
（実施例３）
図７は、第３の実施例の誘導加熱装置の回路構成図を示している。
【００２７】
図７に於いて、１は直流電源で、直流電源１の一端であるプラス側に一端を接続される第一コイル２と、直流電源１の他端であるマイナス側とに接続される第一スイッチング素子４と、前記第一コイル２と共振回路を形成する様に並列接続される第一コンデンサ３と、第一コンデンサ３の電圧をクランプするようにリレー６を介して並列接続される第二コンデンサ８と第四コンデンサ１３からなるコンデンサ部と、第二スイッチング素子９との直列回路より構成されている。本実施例においては、第一スイッチング素子４、及び第二スイッチング素子９はＩＧＢＴと逆導通ダイオードで構成されており、前記二つのスイッチング素子は駆動制御回路５によって交互に導通制御されている。
【００２８】
この場合、リレー６は第二コンデンサ８と第四コンデンサ１３の切換手段で、第一コンデンサ３の電圧をクランプするコンデンサの容量を変化させている。
【００２９】
なお、本実施例においては、第四コンデンサ１３は第二コンデンサ８より大きい容量に設定されている。
【００３０】
第一スイッチング素子４のコレクタ端子には動作状態検出手段であるｖｏｎ１検知回路１１が接続され、ｖｏｎ１検知回路１２の出力は、リレー６と駆動制御回路５に接続される。
【００３１】
以上の様に構成された誘導加熱装置についてその動作を説明する。
【００３２】
基本的な動作は、実施例１と同じであり、リレー６が第二コンデンサ８に接続している状態で誘導加熱を開始すると、駆動制御回路５は、第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９を交互に導通させ、ｖｏｎ１検知回路１２は、第一スイッチング素子４がｏｎする直前の第一スイッチング素子４のコレクタ・エミッタ間電圧ｖｃｅ１（以後、ｖｏｎ１と称す。）を検出する。この時、第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９の電圧電流波形は前記図２と同じなので、ｖｏｎ１検知回路１２により検出されるｖｏｎ１はゼロボルトであり、この場合、ｖｏｎ１検知回路１２は、リレー６を第二コンデンサ８に接続している状態のまま継続する。
【００３３】
この状態で入力電力を少なくするために第二スイッチング素子４の導通時間が大きくなると、第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９の電圧電流波形は図８に示す様になり、ｖｏｎ１検知回路１２は、発生するｖｏｎ１を検出する。ｖｏｎ１検知回路１２がｖｏｎ１を検出すると、ｖｏｎ１検知回路１２は、まず、駆動制御回路３に出力し、駆動制御回路３は誘導加熱動作を停止する。誘導加熱動作が停止すると、ｖｏｎ１検知回路１２はリレー６に出力して、リレー６を第四コンデンサ１３に切り換える。
【００３４】
その結果、第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９の電圧電流波形は図９に示す様になり、入力電力が小さくてもｖｏｎ１の発生は無くなる。
【００３５】
また、ｖｏｎ１検知回路１１が、入力電力の変化や負荷がステンレス等の非磁性鍋など特定な種類の場合などに発生するｖｏｎ１を検出し、第一コンデンサ３をクランプするコンデンサを、第二コンデンサ８と第四コンデンサ１３とに切り換えて、その容量を適当な値に変化させるので、ｖｏｎ１が発生しない状態で誘導加熱動作ができ、第一スイッチング素子４の耐圧破壊を防ぎつつ、損失とノイズを低減できる。
【００３６】
（実施例４）
図１０は、第４の実施例の誘導加熱装置の回路構成図を示している。
【００３７】
図１０に於いて、１６は誘導加熱装置本体で、１７は誘導加熱装置１６の内釜支持部で、内釜支持部１７上には負荷である炊飯釜１８が載置されている。誘導加熱装置１６の内部には、第一コイル２が第一コイルベース１９上に固定され、第一コイルベース１９はギャップ切り替え手段であるギャップ調整装置２０に取り付けられている。
【００３８】
以上の様に構成された誘導加熱装置についてその動作を説明する。
【００３９】
基本的な動作は、実施例１と同じであり、第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９の電圧電流波形においては、ギャップが大きくなるとｖｏｎ１は小さくなるので、本実施例の場合、ｖｏｎ１が発生した場合にギャップ調整装置２０は第一コイル２と炊飯釜１８との間隙であるギャップｄを大きくする。
【００４０】
この様に、ｖｏｎ１検知回路１１（図示せず。）が、入力電力が小さくなった場合や負荷が銅ばり鍋など特定な種類の場合などに発生するｖｏｎ１を検出し、ギャップ調整装置２０が、ギャップを大きくするので、第一スイッチング素子４（図示せず。）のｖｏｎ１が発生しない状態で動作できるため、耐圧破壊を防ぎつつ、損失とノイズを低減できる。
【００４１】
（実施例５）
図４は、第５の実施例の誘導加熱装置の回路構成図の一例を示している。
【００４２】
図４に於いて、回路構成は、実施例２の回路において、ｖｃｅ１検知回路において、インバータの動作状態を検出するパラメータの一つである第一スイッチング素子のピーク電圧（以後、ｖｃｅｐ１で表す）検知機能を付加したものである。
【００４３】
以上の様に構成された誘導加熱装置についてその動作を説明する。
【００４４】
ｖｃｅ１検知回路１２で検知されたｖｃｅｐ１が所定値以上となった場合、ｖｃｅ１検知回路１２は、まず、リレー６を第三コンデンサ１１から容量の大きい第一コンデンサ３に切り換え、駆動制御回路５に出力し、駆動制御回路５は、第一スイッチング素子４の導通時間を再び調整しながら所定の入力電力に対応する様に第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９を交互に導通して誘導加熱動作を行う。
【００４５】
つまり、第一スイッチング素子の導通時間を調整して所定の入力電力に対応させる場合、導通時間を大きくするに従ってｖｃｅｐ１は大きくなるが、ｖｃｅｐ１が一定以上まで大きくなっても所定の入力電力が得られない場合、リレー６を第一コンデンサ３に切り換えて共振用のコンデンサの容量を大きくし、ｖｃｅｐ１を小さくする。よって、スイッチング素子の耐圧を越えて破壊することなく、所定の入力電力を得ることが出来る。
【００４６】
なお、本実施例においては、第一スイッチング素子のピーク電圧ｖｃｅｐ１を検知しているが、第二スイッチング素子、コイル、コンデンサなどの構成部品のピーク電圧についても、検知回路をもうけて検知することが可能であり、同様の効果を示すことは言うまでもない。
【００４７】
（実施例６）
図１１は、第６の実施例の誘導加熱装置の回路構成図の一例を示している。
【００４８】
図１１に於いて、回路構成は、インバータの動作状態を検出するパラメータの一つである動作周波数の検知手段を実施例２に付加したものである。 動作周波数検知手段である動作周波数検知回路２１は、リレー６と駆動制御回路２２に接続されている。
【００４９】
以上の様に構成された誘導加熱装置についてその動作を説明する。
【００５０】
動作周波数検知回路２１で検知された動作周波数が可聴領域の周波数より大きい場合、動作周波数検知回路２１は、まず、リレー６を第一コンデンサ３に接続し、駆動制御回路５に出力して、駆動制御回路５は、第一スイッチング素子４の導通時間を増加させながら所定の入力電力に対応する様に第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９を交互に導通して誘導加熱動作を行う。
【００５１】
第一スイッチング素子の導通時間を調整して所定の入力電力に対応させる場合、導通時間を大きくするに従い入力電力は大きくなり、動作周波数は小さくなる。動作周波数が可聴領域まで小さくなっても所定の入力電力が得られない場合、リレー６を第三コンデンサ１１に切り換えて共振用のコンデンサの容量を小さくして、共振電圧の立ち上がり時間、及び立ち下がり時間を短縮する。このため、動作周波数は大きくなり、所定の入力電力を得ることが出来る。
【００５２】
なお、本実施例においては、動作周波数検知手段を第一コイルに流れる電流から検知しているが、スイッチング素子、コイル、コンデンサなどの構成部品の電流・電圧からも、動作周波数を検知することが可能であり、同様の効果を示すことは言うまでもない。
【００５３】
また、実施例５、及び実施例６については、インバータの動作状態を検出するパラメータであるｖｃｅ１、及び動作周波数を例に挙げたが、第一スイッチング素子の導通時間、第二スイッチング素子の導通時間、及び第一スイッチング素子の導通比など、入力電力に伴って変化するパラメータを用いて、実施例５に述べたｖｃｅ１や、実施例６に述べた動作周波数の値をあらかじめ推定することが可能であるため、同様の効果を達成する事が可能となる。
【００５４】
（実施例７）
図１２は、第７の実施例の誘導加熱装置の回路構成図の一例を示している。
【００５５】
図１２において、１は直流電源で、直流電源１の一端であるプラス側に一端を接続される第一コイル２と、第一コイル２の他端、もしくは第一コイル２と第三コイル２２の直列回路と、リレー６を介して、直流電源１の他端であるマイナス側とに接続される第一スイッチング素子４と、前記第一コイル２もしくは第一コイル２と第三コイル２２の直列回路に対して共振回路を形成する様に並列接続される第一コンデンサ３と、第一コンデンサの電圧をクランプするように並列接続される第二コンデンサ８と第二スイッチング素子９の直列回路より構成されている。本実施例においては、第一スイッチング素子４、及び第二スイッチング素子９はＩＧＢＴと逆導通ダイオードで構成されており、前記二つのスイッチング素子は駆動制御回路５によって交互に導通制御されている。
【００５６】
以上の様に構成された誘導加熱装置についてその動作を説明する。マグネットスイッチより構成される負荷検出手段２３は駆動制御回路５とリレー６に接続され、駆動制御回路５の出力は第一スイッチング素子４のゲート端子と第二スイッチング素子９のゲート端子にそれぞれ接続される。
【００５７】
以上の様に構成された誘導加熱装置について、その動作を説明する。
【００５８】
マグネットスイッチで構成された負荷検出手段２３は、負荷の磁性・非磁性を判別する。磁性負荷の場合、リレー６は第一コイル２のみで加熱を行うよう接続され、駆動制御回路５によって加熱動作する。非磁性負荷の場合、リレー６は第一コイル２と第三コイル２２の直列接続によって加熱を行うように接続され、駆動制御回路５によって加熱動作する。
【００５９】
炊飯釜などの被加熱物が装着されている状態での第一コイルのインダクタンスは、磁性負荷時より非磁性負荷時の方が小さくなるが、磁性負荷の場合、リレー６は第一コイル２に接続しているので、共振回路を構成するインダクタンスは小さくでき、また、非磁性負荷の場合、リレー６は第一コイル２と第三コイル２２の直列回路に接続しているので、共振回路を構成するインダクタンスは大きくできるので、結局、磁性負荷時でも非磁性負荷時でも負荷が装着されている状態でのインダクタンスはほぼ同じ値になり、磁性負荷時に入力電力が充分得られないとか、非磁性負荷時に第一スイッチング素子４の動作電圧・電流が過大になるなどの問題を解決し、加熱動作が行える。
【００６０】
（実施例８）
図１３は、第８の実施例の誘導加熱装置の回路構成図の一例を示している。
【００６１】
図１３に於いて、回路構成は、実施例２に入力設定回路２４を付加したものである。入力設定手段である入力設定回路２４は、リレー６と駆動制御回路５に接続されている。
【００６２】
以上の様に構成された誘導加熱装置についてその動作を説明する。入力設定回路２４で設定される入力電力があらかじめ設定されている所定値より大きい場合、入力設定回路２４は、まず、リレー６を第三コンデンサ１１に切り換え、駆動制御回路５に出力し、駆動制御回路５は、第一スイッチング素子４の導通時間を減少させながら所定の入力電力に対応する様に第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９を交互に導通して誘導加熱動作を行う。
【００６３】
入力設定回路２１で設定される入力電力があらかじめ設定されている所定値より小さい場合、入力設定回路２４は、まず、リレー６を第一コンデンサ３に切り換え、駆動制御回路５に出力し、駆動制御回路５は、第一スイッチング素子４の導通時間を増加させながら所定の入力電力に対応する様に第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９を交互に導通して誘導加熱動作を行う。
【００６４】
実施例２で述べた様に、入力電力が小さくなるとｖｏｎ１は大きくなり、第一コイル２と共振回路を形成する第一コンデンサの容量が小さくなると、ｖｏｎ１は小さくなるので、入力設定回路２４で設定される入力電力が小さい場合、第一コンデンサよりも小さい容量の第三コンデンサに切り換えることで、ｖｏｎ１の発生をなくす、または、ｖｏｎ１が発生しても小さく抑えることができ、第一スイッチング素子４の損失とノイズを低減できる。
【００６５】
なお以上の実施例１〜８に於ける回路構成に付いて、第一コンデンサ３の接続は、図１４に示す様に第一コイル２と直列接続しても、また、図１５に示す様に第一コイル２と第一スイッチング素子４の両方に並列接続しても同様に実施可能である。
【００６６】
また、直流電源１と第一コイル２と第一スイッチング素子４の接続は、図１６に示す様に直流電源１のプラス側に第一スイッチング素子４を接続し、直流電源１のマイナス側に第一コイル２を接続する構成でも良い。
【００６７】
また、第二スイッチング素子９と第二コンデンサ８の直列回路の接続は、図１７に示す様に第一スイッチング素子４と並列に接続しても良い。
【００６８】
また、第一スイッチング素子を図１８に示す様に逆電流阻止形としても同様に実施可能である。
【００６９】
また、第一共振コンデンサ・第二共振コンデンサ・加熱コイル・ギャップと言ったインバータ定数の切り替えは、以上の実施例の様に二段階切り替えである必要はなく、三段階切り替え、それ以上でも良い。
【００７０】
【発明の効果】
また、請求項１記載の発明によれば、コンデンサ部の切り換えが、炊飯釜などの被加熱物の材質や形状の変化に伴うコイルのインダクタンス値の多様な変化に対応して容量が異なるコンデンサに切り換えるので、多種類の負荷条件のそれぞれに合ったインバータ定数で加熱動作することができ、多種類の負荷に対して入力電力が大きく得られ、また、より小さく絞れるなど効率的な加熱ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一の実施例の誘導加熱装置の回路図
【図２】 同、誘導加熱装置の動作を説明する各部動作波形図
【図３】 同、誘導加熱装置の別の動作を説明する各部動作波形図
【図４】 本発明の第二の実施例の誘導加熱装置の回路図
【図５】 同、誘導加熱装置の動作を説明する各部動作波形図
【図６】 同、誘導加熱装置の別の動作を説明する各部動作波形図
【図７】 本発明の第３の実施例の誘導加熱装置の回路図
【図８】 同、誘導加熱装置の動作を説明する各部動作波形図
【図９】 同、誘導加熱装置の別の動作を説明する各部動作波形図
【図１０】 本発明の第４の実施例の誘導加熱装置の要部断面図
【図１１】 本発明の第５の実施例の誘導加熱装置の回路図
【図１２】 本発明の第６の実施例の誘導加熱装置の回路図
【図１３】 本発明の第７の実施例の誘導加熱装置の回路図
【図１４】 本発明の各実施例に共通する誘導加熱装置の回路図
【図１５】 同、誘導加熱装置の別の回路図
【図１６】 同、誘導加熱装置の更に別の回路図
【図１７】 同、誘導加熱装置の更に別の回路図
【図１８】 同、誘導加熱装置の更に別の回路図
【図１９】 従来の誘導加熱装置の回路図
【図２０】 同、誘導加熱装置の各部動作波形図
【図２１】 同、誘導加熱装置の他の各部動作波形図
【符号の説明】
１…直流電源
２…第一コイル
３…第一コンデンサ
４…第一スイッチング素子
５…駆動制御回路
６…リレー
７…第二コイル
８…第二コンデンサ
９…第二スイッチング素子
１１…第三コンデンサ
１２…ｖｏｎ１検知回路
１３…第四コンデンサ
１６…誘導加熱装置本体
１７…内釜支持部
１８…炊飯釜
１９…第一コイルベース
２０…ギャップ調整装置
２１…動作周波数検知回路
２２…第三コイル
２３…負荷検出手段
２４…入力設定回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般家庭及びレストランなどで使用される誘導加熱装置に関するもので、更に詳しく述べればその誘導加熱用インバーター回路の構成に特徴を有する誘導加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、安全な加熱源として、誘導加熱を応用した装置が注目されており、特に、複数の鍋を同時に誘導加熱する、いわゆる多口タイプの製品態様が増えてきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方式では、誘導加熱用のコイルが複数必要とされる機器においては、各々のコイルに対応した共振用のコンデンサ、及びスイッチング素子を用いるのが一般的であり、一方、図１９に示す回路構成のように、複数のコイル２、７に対して、リレーを用いて切り換え、共振用のコンデンサ３を共用とした場合、どちらかのコイルに対して、共振用のコンデンサが不適当な容量となり、不具合点が発生しやすかった。具体的には、図２０に示す様に、共振電圧が高くなりすぎて、スイッチング素子の定格電圧を越えて破壊に至らしめる事や、図２１に示す様に、共振電圧が十分にゼロボルトにならない動作を行うため、スイッチング時に、損失やノイズが発生してスイッチング素子が破壊する事が発生していた。
【０００４】
また、複数のコイルを使用した場合に限らず、炊飯釜などの被加熱物の材質や形状の変化によってもインダクタンスの変化が発生する場合にも、前述のような問題が生じていた。
【０００５】
本発明はこの様な点に鑑み、誘導加熱装置において、複数のコイルや被加熱物の材質や形状の変化に対しても、スイッチング素子のスイッチング時の損失やノイズ、共振電圧を抑え、なおかつ各々のコイルに対応する共振用のコンデンサとスイッチング素子を省くことができる回路構成とし、小形・低コスト化を実現する誘導加熱装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の誘導加熱装置は、直流電源にその一端を接続されたコイルと、前記直流電源に対して前記コイルと直列に接続される第一スイッチング素子と、前記コイルと共振回路を形成する第一コンデンサと、前記第一コンデンサの電圧をクランプするようにリレーを介して並列接続される第２コンデンサと第３コンデンサからなるコンデンサ部と、前記コイルと直列または並列接続される第二スイッチング素子とコンデンサ部の直列回路より構成されるインバータ回路と、前記第一スイッチング素子と前記第二スイッチング素子を交互に導通制御する駆動制御回路とを備え、前記リレーは、前記第２コンデンサと前記第３コンデンサとを切り換えるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、直流電源にその一端を接続され負荷を誘導加熱するコイルと、前記直流電源に対して前記コイルと直列に接続される第一スイッチング素子と、前記コイルと共振回路を形成する第一コンデンサと、前記第一コンデンサの電圧をクランプするようにリレーを介して並列接続される第２コンデンサと第３コンデンサからなるコンデンサ部と、前記コイルと直列または並列接続される第二スイッチング素子とコンデンサ部の直列回路より構成されるインバータ回路と、前記第一スイッチング素子と前記第二スイッチング素子を交互に導通制御する駆動制御回路とを備え、前記リレーは、前記第２コンデンサと前記第３コンデンサとを切り換える等により、炊飯釜などの被加熱物の材質や形状の変化に伴うコイルのインダクタンス値の多様な変化に対応して、クランプ用のコンデンサノイズの増加やスイッチング素子の破壊を防ぐ事ができる。
【０００８】
【実施例】
（実施例１）
図１は、第一の実施例の誘導加熱装置の回路構成図を示している。図１に於いて、１は直流電源で、直流電源１の一端であるプラス側に一端を接続される第一コイル２と、第二コイル７と、前記第一コイル２と第二コイル７の切り替え手段であるリレー６からなるコイル部を介して、直流電源１の他端であるマイナス側とに接続される第一スイッチング素子４と、前記第一コイル２もしくは第二コイル７とリレー６に対して共振回路を形成する様に並列接続される第一コンデンサ３と、第一コンデンサの電圧をクランプするように並列接続される第二コンデンサ８と第二スイッチング素子９の直列回路より構成されている。本実施例においては、第一スイッチング素子４、及び第二スイッチング素子９はＩＧＢＴと逆導通ダイオードで構成されており、前記二つのスイッチング素子は駆動制御回路５によって交互に導通制御されている。
【０００９】
以上の様に構成された誘導加熱装置についてその動作を説明する。
【００１０】
図１において、コイル切換手段であるリレー６が第一コイル２に接続されている場合、直流電源１、第一コイル２、第一コンデンサ３、及び第一スイッチング素子４の構成は、従来例に示した回路と同じ構成であり、第二コンデンサ８は、第二スイッチング素子９と直列に接続され、第一コンデンサ３と並列回路を構成しており、第二コンデンサ８と第二スイッチング素子９の直列回路は、第一スイッチング素子４解放時の共振電圧を、第二コンデンサ８の充放電によって、クランプする役割を持っている。制御回路８は第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９を交互に導通させるドライブ信号を出力し、入力電力制御を行う。
【００１１】
図２に、図１の回路図記載のコイル切換手段であるリレー６が第一コイル２に接続されている場合の第一スイッチング素子と第二スイッチング素子の電圧電流波形を示す。図２は、ｖｇｅ１は第一スイッチング素子のゲート・エミッタ間電圧、ｖｇｅ２は第二スイッチング素子のゲート・エミッタ間電圧、ｉｃ１とｖｃｅ１は第一スイッチング素子のコレクタ電流とコレクタ・エミッタ間電圧、ｉｃ２とｖｃｅ２は第二スイッチング素子のコレクタ電流とコレクタ・エミッタ間電圧をそれぞれ表しており、第一スイッチング素子の解放時の電圧が、第二スイッチング素子の導通時にクランプされている様子を示している。
【００１２】
図３に、図１の回路図記載のコイル切換手段であるリレー６が第二コイル７に接続されている場合の第一スイッチング素子と第二スイッチング素子の電圧電流波形を示す。本実施例においては、第二コイル７のインダクタンスは第一コイル２に比べて大きく、被加熱物とギャップが小さいものとする。
【００１３】
この様に、共振用のコンデンサ（本実施例の第一コンデンサ）を異なるインダクタンスのコイルに対してリレーの切り換えなどで共用する場合、これまでは、従来例に示したように、第一スイッチング素子４のｖｃｅ１の最大値が上がりすぎたり、ｖｃｅ１は十分に下がりきらないまま第一スイッチング素子４はスイッチングを開始せざるを得ない。このため、スイッチング時に損失やノイズが発生し、機器の破損を招く場合があるため、共振用のコンデンサの容量をコイルに対応して調整する必要がある。
【００１４】
しかしながら、図１の構成を用いることにより、第一スイッチング素子４の容量を変更することなく、第二コイル７による誘導加熱動作時も共振電圧を低く保つことが可能なため、スイッチング素子の耐圧破壊を防ぎ、なおかつ小形・低コスト化が実現する。
【００１５】
なお、本実施例においては、インダクタンスの異なるコイルを並列に接続し、リレーで切り換える構成をとっているが、直列に接続されていても、インダクタンスの変化が発生する場合は同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００１６】
（実施例２）
図４は、第二の実施例の誘導加熱装置の回路構成図を示している。
【００１７】
図４に於いて、１は直流電源で、直流電源１の一端であるプラス側に一端を接続される第一コイル２と、直流電源１の他端であるマイナス側とに接続される第一スイッチング素子４と、前記第一コイル２とリレー６を介して共振回路を形成する様に並列接続される第一コンデンサ３、及び第三コンデンサ１１からなるコンデンサ部と、第一コンデンサ３、または第三コンデンサ１１の電圧をクランプするように並列接続される第二コンデンサ８と第二スイッチング素子９の直列回路より構成されている。本実施例においては、第一スイッチング素子４、及び第二スイッチング素子９はＩＧＢＴと逆導通ダイオードで構成されており、前記二つのスイッチング素子は駆動制御回路５によって交互に導通制御されている。
【００１８】
この場合、リレー６は第一コンデンサ３と第三コンデンサ１１の切換手段で、第一コイル２と共振するコンデンサの容量を変化させている。
【００１９】
なお、本実施例においては、第三コンデンサ１１は第一コンデンサ３より小さい容量に設定されている。
【００２０】
第一スイッチング素子４のコレクタ端子には動作状態検出手段であるｖｏｎ１検知回路１２が接続され、ｖｏｎ１検知回路１２の出力は、リレー６と駆動制御回路５に接続される。
【００２１】
以上の様に構成された誘導加熱装置について、その動作を説明する。
【００２２】
基本的な動作は、実施例１と同じであり、リレー６が第一コンデンサ３に接続している状態で誘導加熱を開始すると、駆動制御回路５は、第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９を交互に導通させ、ｖｏｎ１検知回路１２は、第一スイッチング素子４がｏｎする直前の第一スイッチング素子４のコレクタ・エミッタ間電圧ｖｃｅ１（以後、ｖｏｎ１と称す。）を検出する。この時、第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９の電圧電流波形は前記図２と同じなので、ｖｏｎ１検知回路１２により検出されるｖｏｎ１はゼロボルトであり、この場合、ｖｏｎ１検知回路１２は、リレー６を第一コンデンサ３に接続している状態のまま継続する。
【００２３】
この状態で入力電力を少なくするために第一スイッチング素子４の導通時間が小さくなると、第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９の電圧電流波形は図５に示す様になり、ｖｏｎ１検知回路１２は、発生するｖｏｎ１を検出する。ｖｏｎ１検知回路１２がｖｏｎ１を検出すると、ｖｏｎ１検知回路１２は、まず、駆動制御回路３に出力し、駆動制御回路３は誘導加熱動作を停止する。誘導加熱動作が停止すると、ｖｏｎ１検知回路１２はリレー６に出力して、リレー６を第三コンデンサ１１に切り換える。
【００２４】
その結果、第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９の電圧電流波形は図６に示す様になり、入力電力が小さくてもｖｏｎ１の発生は無くなる。
【００２５】
つまり、ｖｏｎ１検知回路１２が、入力電力の変化や負荷が表面に銅をコートした磁性鍋（以後、銅ばり鍋と称する。）など特定な種類の場合などに発生するｖｏｎ１を検出し、第一コイル２と共振するコンデンサを、第一コンデンサ３と第三コンデンサ１１とに切り換えて、その容量を適当な値に変化させるので、ｖｏｎ１が発生しない状態で誘導加熱動作ができ、第一スイッチング素子４の耐圧破壊を防ぎつつ、損失とノイズを低減できる。
【００２６】
（実施例３）
図７は、第３の実施例の誘導加熱装置の回路構成図を示している。
【００２７】
図７に於いて、１は直流電源で、直流電源１の一端であるプラス側に一端を接続される第一コイル２と、直流電源１の他端であるマイナス側とに接続される第一スイッチング素子４と、前記第一コイル２と共振回路を形成する様に並列接続される第一コンデンサ３と、第一コンデンサ３の電圧をクランプするようにリレー６を介して並列接続される第二コンデンサ８と第四コンデンサ１３からなるコンデンサ部と、第二スイッチング素子９との直列回路より構成されている。本実施例においては、第一スイッチング素子４、及び第二スイッチング素子９はＩＧＢＴと逆導通ダイオードで構成されており、前記二つのスイッチング素子は駆動制御回路５によって交互に導通制御されている。
【００２８】
この場合、リレー６は第二コンデンサ８と第四コンデンサ１３の切換手段で、第一コンデンサ３の電圧をクランプするコンデンサの容量を変化させている。
【００２９】
なお、本実施例においては、第四コンデンサ１３は第二コンデンサ８より大きい容量に設定されている。
【００３０】
第一スイッチング素子４のコレクタ端子には動作状態検出手段であるｖｏｎ１検知回路１１が接続され、ｖｏｎ１検知回路１２の出力は、リレー６と駆動制御回路５に接続される。
【００３１】
以上の様に構成された誘導加熱装置についてその動作を説明する。
【００３２】
基本的な動作は、実施例１と同じであり、リレー６が第二コンデンサ８に接続している状態で誘導加熱を開始すると、駆動制御回路５は、第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９を交互に導通させ、ｖｏｎ１検知回路１２は、第一スイッチング素子４がｏｎする直前の第一スイッチング素子４のコレクタ・エミッタ間電圧ｖｃｅ１（以後、ｖｏｎ１と称す。）を検出する。この時、第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９の電圧電流波形は前記図２と同じなので、ｖｏｎ１検知回路１２により検出されるｖｏｎ１はゼロボルトであり、この場合、ｖｏｎ１検知回路１２は、リレー６を第二コンデンサ８に接続している状態のまま継続する。
【００３３】
この状態で入力電力を少なくするために第二スイッチング素子４の導通時間が大きくなると、第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９の電圧電流波形は図８に示す様になり、ｖｏｎ１検知回路１２は、発生するｖｏｎ１を検出する。ｖｏｎ１検知回路１２がｖｏｎ１を検出すると、ｖｏｎ１検知回路１２は、まず、駆動制御回路３に出力し、駆動制御回路３は誘導加熱動作を停止する。誘導加熱動作が停止すると、ｖｏｎ１検知回路１２はリレー６に出力して、リレー６を第四コンデンサ１３に切り換える。
【００３４】
その結果、第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９の電圧電流波形は図９に示す様になり、入力電力が小さくてもｖｏｎ１の発生は無くなる。
【００３５】
また、ｖｏｎ１検知回路１１が、入力電力の変化や負荷がステンレス等の非磁性鍋など特定な種類の場合などに発生するｖｏｎ１を検出し、第一コンデンサ３をクランプするコンデンサを、第二コンデンサ８と第四コンデンサ１３とに切り換えて、その容量を適当な値に変化させるので、ｖｏｎ１が発生しない状態で誘導加熱動作ができ、第一スイッチング素子４の耐圧破壊を防ぎつつ、損失とノイズを低減できる。
【００３６】
（実施例４）
図１０は、第４の実施例の誘導加熱装置の回路構成図を示している。
【００３７】
図１０に於いて、１６は誘導加熱装置本体で、１７は誘導加熱装置１６の内釜支持部で、内釜支持部１７上には負荷である炊飯釜１８が載置されている。誘導加熱装置１６の内部には、第一コイル２が第一コイルベース１９上に固定され、第一コイルベース１９はギャップ切り替え手段であるギャップ調整装置２０に取り付けられている。
【００３８】
以上の様に構成された誘導加熱装置についてその動作を説明する。
【００３９】
基本的な動作は、実施例１と同じであり、第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９の電圧電流波形においては、ギャップが大きくなるとｖｏｎ１は小さくなるので、本実施例の場合、ｖｏｎ１が発生した場合にギャップ調整装置２０は第一コイル２と炊飯釜１８との間隙であるギャップｄを大きくする。
【００４０】
この様に、ｖｏｎ１検知回路１１（図示せず。）が、入力電力が小さくなった場合や負荷が銅ばり鍋など特定な種類の場合などに発生するｖｏｎ１を検出し、ギャップ調整装置２０が、ギャップを大きくするので、第一スイッチング素子４（図示せず。）のｖｏｎ１が発生しない状態で動作できるため、耐圧破壊を防ぎつつ、損失とノイズを低減できる。
【００４１】
（実施例５）
図４は、第５の実施例の誘導加熱装置の回路構成図の一例を示している。
【００４２】
図４に於いて、回路構成は、実施例２の回路において、ｖｃｅ１検知回路において、インバータの動作状態を検出するパラメータの一つである第一スイッチング素子のピーク電圧（以後、ｖｃｅｐ１で表す）検知機能を付加したものである。
【００４３】
以上の様に構成された誘導加熱装置についてその動作を説明する。
【００４４】
ｖｃｅ１検知回路１２で検知されたｖｃｅｐ１が所定値以上となった場合、ｖｃｅ１検知回路１２は、まず、リレー６を第三コンデンサ１１から容量の大きい第一コンデンサ３に切り換え、駆動制御回路５に出力し、駆動制御回路５は、第一スイッチング素子４の導通時間を再び調整しながら所定の入力電力に対応する様に第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９を交互に導通して誘導加熱動作を行う。
【００４５】
つまり、第一スイッチング素子の導通時間を調整して所定の入力電力に対応させる場合、導通時間を大きくするに従ってｖｃｅｐ１は大きくなるが、ｖｃｅｐ１が一定以上まで大きくなっても所定の入力電力が得られない場合、リレー６を第一コンデンサ３に切り換えて共振用のコンデンサの容量を大きくし、ｖｃｅｐ１を小さくする。よって、スイッチング素子の耐圧を越えて破壊することなく、所定の入力電力を得ることが出来る。
【００４６】
なお、本実施例においては、第一スイッチング素子のピーク電圧ｖｃｅｐ１を検知しているが、第二スイッチング素子、コイル、コンデンサなどの構成部品のピーク電圧についても、検知回路をもうけて検知することが可能であり、同様の効果を示すことは言うまでもない。
【００４７】
（実施例６）
図１１は、第６の実施例の誘導加熱装置の回路構成図の一例を示している。
【００４８】
図１１に於いて、回路構成は、インバータの動作状態を検出するパラメータの一つである動作周波数の検知手段を実施例２に付加したものである。 動作周波数検知手段である動作周波数検知回路２１は、リレー６と駆動制御回路２２に接続されている。
【００４９】
以上の様に構成された誘導加熱装置についてその動作を説明する。
【００５０】
動作周波数検知回路２１で検知された動作周波数が可聴領域の周波数より大きい場合、動作周波数検知回路２１は、まず、リレー６を第一コンデンサ３に接続し、駆動制御回路５に出力して、駆動制御回路５は、第一スイッチング素子４の導通時間を増加させながら所定の入力電力に対応する様に第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９を交互に導通して誘導加熱動作を行う。
【００５１】
第一スイッチング素子の導通時間を調整して所定の入力電力に対応させる場合、導通時間を大きくするに従い入力電力は大きくなり、動作周波数は小さくなる。動作周波数が可聴領域まで小さくなっても所定の入力電力が得られない場合、リレー６を第三コンデンサ１１に切り換えて共振用のコンデンサの容量を小さくして、共振電圧の立ち上がり時間、及び立ち下がり時間を短縮する。このため、動作周波数は大きくなり、所定の入力電力を得ることが出来る。
【００５２】
なお、本実施例においては、動作周波数検知手段を第一コイルに流れる電流から検知しているが、スイッチング素子、コイル、コンデンサなどの構成部品の電流・電圧からも、動作周波数を検知することが可能であり、同様の効果を示すことは言うまでもない。
【００５３】
また、実施例５、及び実施例６については、インバータの動作状態を検出するパラメータであるｖｃｅ１、及び動作周波数を例に挙げたが、第一スイッチング素子の導通時間、第二スイッチング素子の導通時間、及び第一スイッチング素子の導通比など、入力電力に伴って変化するパラメータを用いて、実施例５に述べたｖｃｅ１や、実施例６に述べた動作周波数の値をあらかじめ推定することが可能であるため、同様の効果を達成する事が可能となる。
【００５４】
（実施例７）
図１２は、第７の実施例の誘導加熱装置の回路構成図の一例を示している。
【００５５】
図１２において、１は直流電源で、直流電源１の一端であるプラス側に一端を接続される第一コイル２と、第一コイル２の他端、もしくは第一コイル２と第三コイル２２の直列回路と、リレー６を介して、直流電源１の他端であるマイナス側とに接続される第一スイッチング素子４と、前記第一コイル２もしくは第一コイル２と第三コイル２２の直列回路に対して共振回路を形成する様に並列接続される第一コンデンサ３と、第一コンデンサの電圧をクランプするように並列接続される第二コンデンサ８と第二スイッチング素子９の直列回路より構成されている。本実施例においては、第一スイッチング素子４、及び第二スイッチング素子９はＩＧＢＴと逆導通ダイオードで構成されており、前記二つのスイッチング素子は駆動制御回路５によって交互に導通制御されている。
【００５６】
以上の様に構成された誘導加熱装置についてその動作を説明する。マグネットスイッチより構成される負荷検出手段２３は駆動制御回路５とリレー６に接続され、駆動制御回路５の出力は第一スイッチング素子４のゲート端子と第二スイッチング素子９のゲート端子にそれぞれ接続される。
【００５７】
以上の様に構成された誘導加熱装置について、その動作を説明する。
【００５８】
マグネットスイッチで構成された負荷検出手段２３は、負荷の磁性・非磁性を判別する。磁性負荷の場合、リレー６は第一コイル２のみで加熱を行うよう接続され、駆動制御回路５によって加熱動作する。非磁性負荷の場合、リレー６は第一コイル２と第三コイル２２の直列接続によって加熱を行うように接続され、駆動制御回路５によって加熱動作する。
【００５９】
炊飯釜などの被加熱物が装着されている状態での第一コイルのインダクタンスは、磁性負荷時より非磁性負荷時の方が小さくなるが、磁性負荷の場合、リレー６は第一コイル２に接続しているので、共振回路を構成するインダクタンスは小さくでき、また、非磁性負荷の場合、リレー６は第一コイル２と第三コイル２２の直列回路に接続しているので、共振回路を構成するインダクタンスは大きくできるので、結局、磁性負荷時でも非磁性負荷時でも負荷が装着されている状態でのインダクタンスはほぼ同じ値になり、磁性負荷時に入力電力が充分得られないとか、非磁性負荷時に第一スイッチング素子４の動作電圧・電流が過大になるなどの問題を解決し、加熱動作が行える。
【００６０】
（実施例８）
図１３は、第８の実施例の誘導加熱装置の回路構成図の一例を示している。
【００６１】
図１３に於いて、回路構成は、実施例２に入力設定回路２４を付加したものである。入力設定手段である入力設定回路２４は、リレー６と駆動制御回路５に接続されている。
【００６２】
以上の様に構成された誘導加熱装置についてその動作を説明する。入力設定回路２４で設定される入力電力があらかじめ設定されている所定値より大きい場合、入力設定回路２４は、まず、リレー６を第三コンデンサ１１に切り換え、駆動制御回路５に出力し、駆動制御回路５は、第一スイッチング素子４の導通時間を減少させながら所定の入力電力に対応する様に第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９を交互に導通して誘導加熱動作を行う。
【００６３】
入力設定回路２１で設定される入力電力があらかじめ設定されている所定値より小さい場合、入力設定回路２４は、まず、リレー６を第一コンデンサ３に切り換え、駆動制御回路５に出力し、駆動制御回路５は、第一スイッチング素子４の導通時間を増加させながら所定の入力電力に対応する様に第一スイッチング素子４と第二スイッチング素子９を交互に導通して誘導加熱動作を行う。
【００６４】
実施例２で述べた様に、入力電力が小さくなるとｖｏｎ１は大きくなり、第一コイル２と共振回路を形成する第一コンデンサの容量が小さくなると、ｖｏｎ１は小さくなるので、入力設定回路２４で設定される入力電力が小さい場合、第一コンデンサよりも小さい容量の第三コンデンサに切り換えることで、ｖｏｎ１の発生をなくす、または、ｖｏｎ１が発生しても小さく抑えることができ、第一スイッチング素子４の損失とノイズを低減できる。
【００６５】
なお以上の実施例１〜８に於ける回路構成に付いて、第一コンデンサ３の接続は、図１４に示す様に第一コイル２と直列接続しても、また、図１５に示す様に第一コイル２と第一スイッチング素子４の両方に並列接続しても同様に実施可能である。
【００６６】
また、直流電源１と第一コイル２と第一スイッチング素子４の接続は、図１６に示す様に直流電源１のプラス側に第一スイッチング素子４を接続し、直流電源１のマイナス側に第一コイル２を接続する構成でも良い。
【００６７】
また、第二スイッチング素子９と第二コンデンサ８の直列回路の接続は、図１７に示す様に第一スイッチング素子４と並列に接続しても良い。
【００６８】
また、第一スイッチング素子を図１８に示す様に逆電流阻止形としても同様に実施可能である。
【００６９】
また、第一共振コンデンサ・第二共振コンデンサ・加熱コイル・ギャップと言ったインバータ定数の切り替えは、以上の実施例の様に二段階切り替えである必要はなく、三段階切り替え、それ以上でも良い。
【００７０】
【発明の効果】
また、請求項１記載の発明によれば、コンデンサ部の切り換えが、炊飯釜などの被加熱物の材質や形状の変化に伴うコイルのインダクタンス値の多様な変化に対応して容量が異なるコンデンサに切り換えるので、多種類の負荷条件のそれぞれに合ったインバータ定数で加熱動作することができ、多種類の負荷に対して入力電力が大きく得られ、また、より小さく絞れるなど効率的な加熱ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一の実施例の誘導加熱装置の回路図
【図２】 同、誘導加熱装置の動作を説明する各部動作波形図
【図３】 同、誘導加熱装置の別の動作を説明する各部動作波形図
【図４】 本発明の第二の実施例の誘導加熱装置の回路図
【図５】 同、誘導加熱装置の動作を説明する各部動作波形図
【図６】 同、誘導加熱装置の別の動作を説明する各部動作波形図
【図７】 本発明の第３の実施例の誘導加熱装置の回路図
【図８】 同、誘導加熱装置の動作を説明する各部動作波形図
【図９】 同、誘導加熱装置の別の動作を説明する各部動作波形図
【図１０】 本発明の第４の実施例の誘導加熱装置の要部断面図
【図１１】 本発明の第５の実施例の誘導加熱装置の回路図
【図１２】 本発明の第６の実施例の誘導加熱装置の回路図
【図１３】 本発明の第７の実施例の誘導加熱装置の回路図
【図１４】 本発明の各実施例に共通する誘導加熱装置の回路図
【図１５】 同、誘導加熱装置の別の回路図
【図１６】 同、誘導加熱装置の更に別の回路図
【図１７】 同、誘導加熱装置の更に別の回路図
【図１８】 同、誘導加熱装置の更に別の回路図
【図１９】 従来の誘導加熱装置の回路図
【図２０】 同、誘導加熱装置の各部動作波形図
【図２１】 同、誘導加熱装置の他の各部動作波形図
【符号の説明】
１…直流電源
２…第一コイル
３…第一コンデンサ
４…第一スイッチング素子
５…駆動制御回路
６…リレー
７…第二コイル
８…第二コンデンサ
９…第二スイッチング素子
１１…第三コンデンサ
１２…ｖｏｎ１検知回路
１３…第四コンデンサ
１６…誘導加熱装置本体
１７…内釜支持部
１８…炊飯釜
１９…第一コイルベース
２０…ギャップ調整装置
２１…動作周波数検知回路
２２…第三コイル
２３…負荷検出手段
２４…入力設定回路
Claims (1)
- 直流電源にその一端を接続されたコイルと、前記直流電源に対して前記コイルと直列に接続される第一スイッチング素子と、前記コイルと共振回路を形成する第一コンデンサと、前記第一コンデンサの電圧をクランプするようにリレーを介して並列接続される第２コンデンサと第３コンデンサからなるコンデンサ部と、前記コイルと直列または並列接続される第二スイッチング素子とコンデンサ部の直列回路より構成されるインバータ回路と、前記第一スイッチング素子と前記第二スイッチング素子を交互に導通制御する駆動制御回路とを備え、前記リレーは、前記第２コンデンサと前記第３コンデンサとを切り換える誘導加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6952597A JP3843528B2 (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 誘導加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP6952597A JP3843528B2 (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 誘導加熱装置 |
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