JP4325446B2 - Induction heating device - Google Patents
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Description
本発明は一般家庭やレストラン及びオフィス、あるいは工場などで使用される誘導加熱装置に関するものである。 The present invention relates to an induction heating apparatus used in general homes, restaurants, offices, factories and the like.
従来の誘導加熱装置は被加熱体に関係なく一定の駆動周波数にて動作させ、スイッチング手段の電圧責務が大きい場合は、入力電力を下げてそのスイッチング手段の電気的責務、またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減していた(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら上記従来の構成では、被加熱体に関係なく一定の駆動周波数で動作させるしかできないため、スイッチング手段の電圧が大きくなるような被加熱体を加熱しようとした場合、入力電力を下げることを余儀なくされ、使用者に対して火力感の低下を招いていた。 However, in the above conventional configuration, since it can only be operated at a constant drive frequency regardless of the object to be heated, when the object to be heated is heated such that the voltage of the switching means becomes large, the input power must be lowered. As a result, the user's feeling of firepower was reduced.
本発明は上記課題を解決するもので、上記したインバータ回路の駆動周波数をその被加熱体に対して最適なものとし、最大入力電力を得ることで使用者に対して火力感の低下を抑制するとともにスイッチング手段に対しても電気的責務、またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減する誘導加熱装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems. The drive frequency of the inverter circuit described above is optimized for the object to be heated, and the reduction in thermal power is suppressed for the user by obtaining the maximum input power. Another object of the present invention is to provide an induction heating device that reduces the electric duty of the switching means or the electric duty of the inverter circuit components.
上記目的を達成するために、本発明の誘導加熱装置は、複数の加熱コイルと、前記加熱コイルそれぞれに設けられ前記加熱コイルに高周波電流を供給することにより被加熱体を誘導加熱するインバータ回路と、前記インバータ回路の入力電流を検知する入力電流検知手段と、前記インバータ回路の共振回路の電流をスイッチングするスイッチング手段の電圧を検知するスイッチング電圧検知手段と、前記インバータ回路の動作を制御し、複数同時加熱の場合に同一周波数で前記インバータを駆動して前記被加熱体の干渉音を抑制する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記被加熱体の材質を入力電流検知手段とスイッチング電圧検知手段の情報から判定する鍋種判定手段を有し、一番目に動作させた前記加熱コイル動作時には、前記鍋種判定手段の信号により前記入力電流に対して前記スイッチング電圧が所定値以下となる領域で前記インバータ回路の駆動周波数を切り替えずに定格の入力電力を得るように誘導加熱し、前記入力電流に対して前記スイッチング電圧が前記所定値より高くなりそのままの前記駆動周波数で誘導加熱を行なうと前記スイッチング手段の電圧責務が大きく前記スイッチング素子を破壊に至らしめる可能性を有している領域に入ると前記一番目に動作させた前記加熱コイルの最適な駆動周波数まで低下させて定格の入力電力を得る駆動周波数切り替え動作をして誘導加熱し、複数同時加熱で二番目以降に動作させた前記加熱コイル動作時においては、二番目以降で動作させた前記加熱コイルの駆動周波数を一番目に動作させた前記加熱コイルの最適な駆動周波数に合わせるようにしたものである。 In order to achieve the above object, an induction heating apparatus according to the present invention includes a plurality of heating coils, and an inverter circuit that is provided in each of the heating coils and that induction-heats an object to be heated by supplying high-frequency current to the heating coils. An input current detecting means for detecting an input current of the inverter circuit; a switching voltage detecting means for detecting a voltage of a switching means for switching a current of a resonance circuit of the inverter circuit; and an operation of the inverter circuit, Control means for driving the inverter at the same frequency in the case of simultaneous heating to suppress the interference sound of the heated object, and the control means detects the material of the heated object by the input current detection means and the switching voltage detection Having a pot type judging means for judging from the information of the means, and when the heating coil operated at the first time is operated, Inductive heating so as to obtain rated input power without switching the drive frequency of the inverter circuit in a region where the switching voltage is less than or equal to a predetermined value with respect to the input current by means of a signal of the means, the switching voltage enters the region a voltage duty that have the potential to allowed to reach greater destroying the switching element of the switching means and performing induction heating by the driving frequency of the intact Ri of higher than the predetermined value one When the heating coil is operated in the second and subsequent operations by performing induction heating by performing a driving frequency switching operation to obtain a rated input power by lowering to the optimum driving frequency of the heating coil operated second. In the second embodiment, the optimum driving frequency of the heating coil that is operated first is the driving frequency of the heating coil that is operated second or later. In which was set to match the frequency.
これによって、被加熱体に関係なく最大入力電力を得ることで使用者に対して火力感の低下を抑制するとともにスイッチング手段に対しても電気的責務、またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができ、複数のコイルの駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。 As a result, the maximum input power is obtained regardless of the object to be heated, thereby suppressing the reduction of thermal power for the user and reducing the electrical responsibility for the switching means or the inverter circuit components. It is possible to suppress the squealing that occurs due to the difference between the driving frequencies of the plurality of coils.
以上のように本発明は、インバータ回路の駆動周波数をその被加熱体に対して最適なものとし、最大入力電力を得ることで使用者に対して火力感の低下を抑制するとともにスイッチング手段に対しても電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減しつつ複数のコイルの駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。 As described above, the present invention optimizes the drive frequency of the inverter circuit for the object to be heated and obtains the maximum input power to suppress the reduction of the thermal feeling for the user and to the switching means. However, it is possible to suppress the squealing that occurs due to the difference in the driving frequency of the plurality of coils while reducing the electrical duty or the electrical duty of the inverter circuit components.
第1の発明は、複数の加熱コイルと、前記加熱コイルそれぞれに設けられ前記加熱コイルに高周波電流を供給することにより被加熱体を誘導加熱するインバータ回路と、前記インバータ回路の入力電流を検知する入力電流検知手段と、前記インバータ回路の共振回路の電流をスイッチングするスイッチング手段の電圧を検知するスイッチング電圧検知手段と、前記インバータ回路の動作を制御し、複数同時加熱の場合に同一周波数で前記インバータを駆動して前記被加熱体の干渉音を抑制する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記被加熱体の材質を入力電流検知手段とスイッチング電圧検知手段の情報から判定する鍋種判定手段を有し、一番目に動作させた前記加熱コイル動作時には、前記鍋種判定手段の信号により前記入力電流に対して前記スイッチング電圧が所定値以下となる領域で前記インバータ回路の駆動周波数を切り替えずに定格の入力電力を得るように誘導加熱し、前記入力電流に対して前記スイッチング電圧が前記所定値より高くなりそのままの前記駆動周波数で誘導加熱を行なうと前記スイッチング手段の電圧責務が大きく前記スイッチング素子を破壊に至らしめる可能性を有している領域に入ると前記一番目に動作させた前記加熱
コイルの最適な駆動周波数まで低下させて定格の入力電力を得る駆動周波数切り替え動作をして誘導加熱し、複数同時加熱で二番目以降に動作させた前記加熱コイル動作時においては、二番目以降で動作させた前記加熱コイルの駆動周波数を一番目に動作させた前記加熱コイルの最適な駆動周波数に合わせるようにした構成としたものである。これにより、スイッチング手段の電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができ、複数のコイルの駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。
The first invention is a plurality of heating coils, an inverter circuit that is provided in each of the heating coils and supplies a high-frequency current to the heating coils to inductively heat an object to be heated, and detects an input current of the inverter circuit An input current detecting means, a switching voltage detecting means for detecting a voltage of a switching means for switching a current of a resonance circuit of the inverter circuit, an operation of the inverter circuit is controlled, and the inverter is operated at the same frequency in the case of a plurality of simultaneous heatings. And a control means for suppressing the interference sound of the heated body, wherein the control means determines the material of the heated body from the information of the input current detection means and the switching voltage detection means. When the heating coil that is operated first is operated, the input current is determined by the signal of the pot type determination means. The switching voltage is inductively heated so as to obtain the input power rating without switching the driving frequency of the inverter circuit in a region equal to or less than a predetermined value, Ri the switching voltage is higher than the predetermined value for the input current optimum of the heating coil to perform the induction heating without changing the driving frequency the operated on the one th voltage duty of the switching means enters increase the area of the switching element that has the potential to allowed to reach breakdown Drive frequency switching operation to obtain a rated input power by lowering to a proper drive frequency, induction heating is performed, and when the heating coil is operated second or later with multiple simultaneous heating, the second or later operation is performed. The driving frequency of the heating coil is adjusted to the optimum driving frequency of the heating coil that is operated first. It is intended. Thereby, the electrical duty of a switching means or the electrical duty of an inverter circuit component can be reduced, and the pot sound which generate | occur | produces by the difference in the drive frequency of several coils can be suppressed.
第2の発明は、特に第1の発明の制御手段は、一番目の加熱コイルの動作が終了し、二番目に動作させた加熱コイルの駆動周波数が前記二番目の加熱コイルの最適な駆動周波数と異なっている場合には火力感の低下を抑制するように駆動周波数切り替え動作をし、三番目以降に動作させた加熱コイルの駆動周波数も前記二番目に動作させた加熱コイルの駆動周波数に合わせるようにして、動作させた前記加熱コイルの順番に優先順位をつけて前記駆動周波数切り替え動作をする構成としたものである。これにより、スイッチング手段の電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができるとともに、使用者に対して火力感の低下を抑制しかつ、駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。 In the second invention, in particular, the control means of the first invention is such that the operation of the first heating coil is finished and the driving frequency of the heating coil operated second is the optimum driving frequency of the second heating coil. If it is different from the above, the drive frequency switching operation is performed so as to suppress a decrease in the thermal feeling, and the drive frequency of the heating coil operated after the third is also adjusted to the drive frequency of the heating coil operated second. In this way, the drive frequency switching operation is performed by giving priority to the order of the operated heating coils. As a result, the electric duty of the switching means or the electric duty of the inverter circuit components can be reduced, and the reduction of the thermal feeling is suppressed for the user, and the squealing caused by the difference in driving frequency is suppressed. Can be suppressed.
第3の発明は、特に第1の発明の制御手段は、一番目に動作させた加熱コイル動作が被加熱体によりスイッチング手段の電圧責務が大きくなり前記一番目に動作させた加熱コイルの最適な駆動周波数にまで駆動周波数を下げたとき、その駆動周波数に他の加熱コイルの駆動周波数を合わせる構成としたものである。これにより、スイッチング手段の電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができるとともに、使用者に対して火力感の低下を抑制しかつ、駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。 According to the third aspect of the invention, in particular, the control means of the first aspect of the invention is that the heating coil operation operated first is the voltage duty of the switching means increased by the heated object, and the heating coil operated first is optimal. when lowering the driving frequency to the driving frequency is obtained by a configuration to match the driving frequency of the other heating coils to the drive frequency. As a result, the electric duty of the switching means or the electric duty of the inverter circuit components can be reduced, and the reduction of the thermal feeling is suppressed for the user, and the squealing caused by the difference in driving frequency is suppressed. Can be suppressed.
第4の発明は、上記発明の制御手段は、駆動周波数切り替え動作を、インバータ回路を動作させながら徐々に行なう構成としたものである。これにより、スイッチング手段の電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができるとともに、使用者に対して火力感の低下を抑制しかつ、駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。 A fourth invention, the control means of the invention, the driving dynamic frequency toggle operation is obtained by gradually performing configuration while operating the inverter circuit. As a result, the electric duty of the switching means or the electric duty of the inverter circuit components can be reduced, and the reduction of the thermal feeling is suppressed for the user, and the squealing caused by the difference in driving frequency is suppressed. Can be suppressed.
第5の発明は、上記発明の制御手段は、駆動周波数切り替え動作を、インバータ回路が動作中であれば一旦停止させた後、目標となる駆動周波数で動作させて行なう構成としたものである。これにより、スイッチング手段の電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができるとともに、使用者に対して火力感の低下を抑制しかつ、駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。 A fifth invention is the control means of the invention, the driving dynamic frequency toggle operation, after the inverter circuit is temporarily stopped if in operation, has a configuration which carried out is operated at a driving frequency which is a target Is. As a result, the electric duty of the switching means or the electric duty of the inverter circuit components can be reduced, and the reduction of the thermal feeling is suppressed for the user, and the squealing caused by the difference in driving frequency is suppressed. Can be suppressed.
(実施の形態1)
以下本発明の実施の形態を誘導加熱調理器を例に取り上げ、図面に基づいて説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, taking an induction heating cooker as an example.
図1は本発明の第1の実施の形態における誘導加熱装置の構成を示すブロック図、図2は本発明の第1の実施の形態の鍋種判定手段における、入力電流検出手段の信号とスイッチング電圧検知手段との信号の関係を示すグラフである。図1において、1は交流電源、2は交流電源を整流するブリッジ接続されたダイオードからなる整流回路、3はチョークコイル3a及びコンデンサ3bからなる平滑回路、4はスイッチング手段5を含むインバータ回路、6はインバータ回路4から高周波電流を供給されることにより鍋などの被加熱体7に高周波交番磁界を印加して誘導加熱を行なう加熱コイル、8はインバータ回路4に流れる電流を検知する入力電流検知手段、9はインバータ回路4のスイッチング手段5にかかる電圧を検知するスイッチング電圧検知手段、制御手段10はインバータ回路4の動作を制御するスイッチング手段5を駆動する駆動手段11と、入力電流検知手段8とスイッチング電圧検出手段9の信号により、被加熱体7の材質を判定する鍋種判定手段12と鍋種判定手段12からの信号により駆動周波数を切り替える駆動周波数切替手段13とを備える。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the induction heating apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows the signals and switching of the input current detecting means in the pot type determining means according to the first embodiment of the present invention. It is a graph which shows the relationship of the signal with a voltage detection means. In FIG. 1, 1 is an AC power source, 2 is a rectifier circuit comprising a bridge-connected diode that rectifies the AC power source, 3 is a smoothing circuit comprising a choke coil 3a and a
誘導加熱を開始するには、制御手段10の駆動手段11によりスイッチング手段5に駆動信号を出力し、それによりインバータ回路4を動作させ、加熱コイル6に高周波電流を供給する。この高周波電流によって、加熱コイル6から発生する高周波磁束により鍋等の被加熱体7を誘導加熱する。鍋種判定を行なうには、誘導加熱を開始してからある一定の期間前記動作をさせ、図2に示すようにインバータ回路4に流れる電流を検知する入力電流検知手段8とスイッチング手段5の電圧を検知するスイッチング電圧検知手段からの信号に基づき、同図の斜線以外の部分、すなわち入力電流がある程度流れ、スイッチング電圧もある程度ある領域では、通常使用可能、言い換えればスイッチング電圧が高くならないでかつ定格電力を入力できる被加熱体7として駆動周波数切替手段13にて切り替えずに誘導加熱を開始する。また例えば被加熱体7が磁性系のステンレスの鍋のような場合、同図の斜線の範囲に入る。すなわち入力電流が少ない割にはスイッチング電圧が高い場合であり、そのままの駆動周波数にて誘導加熱を行なうと、スイッチング電圧が高くなり、スイッチング手段5の電圧責務が大きくなり、破壊に至らしめる可能性を有しているため、その場合には駆動周波数切替手段13においてスイッチング手段5に送る駆動信号の駆動周波数を下げ、スイッチング電圧を下げるように動作し、定格の入力電力を得るような制御を行なう。
In order to start induction heating, the drive means 11 of the control means 10 outputs a drive signal to the switching means 5, thereby operating the inverter circuit 4 and supplying a high-frequency current to the heating coil 6. By this high-frequency current, the object to be heated 7 such as a pan is induction-heated by the high-frequency magnetic flux generated from the heating coil 6. In order to determine the pot type, the voltage of the input current detecting means 8 and the switching means 5 for detecting the current flowing through the inverter circuit 4 as shown in FIG. Based on the signal from the switching voltage detection means for detecting the signal, it can be used normally in the part other than the shaded area in the figure, that is, in a region where the input current flows to some extent and the switching voltage is also to some extent, in other words, the switching voltage does not increase and is rated. Induction heating is started without being switched by the drive frequency switching means 13 as the
そして複数の加熱コイル6を有し、その加熱コイル6各々を制御する複数のインバータ回路4を有するもので、複数同時に加熱する場合、同一周波数で駆動させることで被加熱体7の干渉音を抑制することができる。
And it has a plurality of heating coils 6 and has a plurality of inverter circuits 4 for controlling each of the heating coils 6, and when a plurality of heating coils 6 are simultaneously heated, the interference sound of the
そして、一番目に動作させた加熱コイル6の動作時には、その被加熱体7に入力する電力を最適な最大電力を得るある一定の駆動周波数において加熱し、複数同時加熱で二番目以降の加熱コイル6´動作時においては、二番目以降で動作させた方を一番目に動作させた駆動周波数に合わせるようにしている。
When the heating coil 6 operated first is operated, the power input to the
また一番目の加熱コイル6の動作が終了し、二番目の加熱コイル6´で最適な駆動周波数と異なっている場合には駆動周波数を切り替え動作させ、三番目以降の加熱コイル6´´も第二の加熱コイル6´の駆動周波数に合わせるように使用した順番に優先順位をつけ動作させる構成としたものである。これにより、スイッチング手段の電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができるとともに、使用者に対して火力感の低下を抑制しかつ、駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。 When the operation of the first heating coil 6 is completed and the second heating coil 6 ′ is different from the optimum driving frequency, the driving frequency is switched, and the third and subsequent heating coils 6 ″ are also switched. In this configuration, priorities are set in order of use so as to match the driving frequency of the second heating coil 6 '. As a result, the electric duty of the switching means or the electric duty of the inverter circuit components can be reduced, and the reduction of the thermal feeling is suppressed for the user, and the squealing caused by the difference in driving frequency is suppressed. Can be suppressed.
またインバータ回路4の駆動周波数の切り替えは、動作させながら徐々に行なう構成としたものである。これにより、これにより、スイッチング手段の電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができるとともに、使用者に対して火力感の低下を抑制しかつ、駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。 The switching of the driving frequency of the inverter circuit 4 is performed gradually while operating. Thereby, the electric duty of the switching means or the electric duty of the inverter circuit components can be reduced, and the deterioration of the thermal power feeling is suppressed for the user, and the difference is caused by the difference in driving frequency. Pottering can be suppressed.
またインバータ回路4の駆動周波数の切り替えは、動作中であれば一旦停止させた後、目標となる駆動周波数で動作させて行なう構成としたものである。これにより、スイッチング手段の電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができるとともに、使用者に対して火力感の低下を抑制しかつ、駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。 The switching of the driving frequency of the inverter circuit 4, after temporarily stopped if in operation, is obtained by the arrangement performed by operating at the drive frequency as a target. As a result, the electric duty of the switching means or the electric duty of the inverter circuit components can be reduced, and the reduction of the thermal feeling is suppressed for the user, and the squealing caused by the difference in driving frequency is suppressed. Can be suppressed.
また、一番目の前記加熱コイル動作時には、その被加熱体に入力する電力を最適な最大電力を得るある一定の駆動周波数において加熱し、複数同時加熱で二番目以降の前記加熱コイル動作時において、前記被加熱体によりスイッチング手段の電圧責務が大きくなり、駆動周波数の切り替えが必要な場合、その駆動周波数に他の加熱コイルの駆動周波数を合わせる構成としたものである。これにより、スイッチング手段の電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができるとともに、使用者に対して火力感の低下を抑制しかつ、駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。 In addition, at the time of the first heating coil operation, the power input to the object to be heated is heated at a certain driving frequency to obtain the optimum maximum power, and at the time of the second and subsequent heating coil operations by a plurality of simultaneous heatings, When the voltage duty of the switching means is increased by the heated body and the driving frequency needs to be switched, the driving frequency of the other heating coil is adjusted to the driving frequency. As a result, the electric duty of the switching means or the electric duty of the inverter circuit components can be reduced, and the reduction of the thermal feeling is suppressed for the user, and the squealing caused by the difference in driving frequency is suppressed. Can be suppressed.
またインバータ回路の駆動周波数の切り替えは、動作させながら徐々に行なう構成としたものである。これにより、スイッチング手段の電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができるとともに、使用者に対して火力感の低下を抑制しかつ、駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。 Further, the switching of the drive frequency of the inverter circuit is performed gradually while being operated. As a result, the electric duty of the switching means or the electric duty of the inverter circuit components can be reduced, and the reduction of the thermal feeling is suppressed for the user, and the squealing caused by the difference in driving frequency is suppressed. Can be suppressed.
またインバータ回路の駆動周波数の切り替えは、動作中であれば一旦停止させ、目標となる駆動周波数で動作させる構成としたものである。これにより、スイッチング手段の電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができるとともに、使用者に対して火力感の低下を抑制しかつ、駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。 In addition, switching of the drive frequency of the inverter circuit is configured to be stopped once during operation and operated at a target drive frequency. As a result, the electric duty of the switching means or the electric duty of the inverter circuit components can be reduced, and the reduction of the thermal feeling is suppressed for the user, and the squealing caused by the difference in driving frequency is suppressed. Can be suppressed.
本発明の誘導加熱装置は、鍋種判定手段により、被加熱体の材質によってインバータ回路の駆動周波数を切り替え、特にスイッチング手段にかかる電圧責務を低減、またインバータ構成部品の電気的責務の低減と、被加熱体の干渉音を低減できるので、既に実用化されている誘導加熱調理器、誘導加熱式炊飯器はもとより、誘導加熱を応用可能な電気湯沸かし器、電気アイロン、食器洗い乾燥機、給湯器等の加熱機器の用途にも適用でき、更には、インバータ回路を用いた他の電気機器、電子レンジや冷蔵庫、洗濯機等にも応用可能である。 The induction heating device of the present invention switches the drive frequency of the inverter circuit according to the material of the object to be heated by the pan type determination means, particularly reduces the voltage duty on the switching means, and reduces the electrical duty of the inverter components, Since the interference sound of the heated object can be reduced, not only induction heating cookers and induction heating rice cookers that have already been put to practical use, but also electric water heaters, electric irons, dishwashers, and water heaters that can be used for induction heating. The present invention can also be applied to uses of heating equipment, and can also be applied to other electrical equipment using an inverter circuit, a microwave oven, a refrigerator, a washing machine, and the like.
1 交流電源
2 整流回路
3 平滑回路
3a チョークコイル
3b コンデンサ
4 インバータ回路
5 スイッチング手段
6 加熱コイル
7 被加熱体
8 入力電流検知手段
9 スイッチング電圧検知手段
10 制御手段
11 駆動手段
12 鍋種判定手段
13 駆動周波数切替手段
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