JP6168454B2

JP6168454B2 - 誘導加熱装置

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Publication number: JP6168454B2
Application number: JP2014006901A
Authority: JP
Inventors: 浜田　浩典; 浩典浜田; 宏和山地; 増本　悟一; 悟一増本; 小坂　俊幸; 俊幸小坂; 恭平小岩井
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2017-07-26
Anticipated expiration: 2034-01-17
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Description

本発明は、複数の加熱コイルの中から一つの加熱コイルを選択して、共通の共振コンデンサとスイッチング素子に接続し、当該選択された加熱コイルにより被加熱物を加熱する誘導加熱装置に関するものである。

従来の誘導加熱装置においては、２個の加熱コイルを有し、その２個の加熱コイルのうちの一つの加熱コイルを共通の共振コンデンサおよびスイッチング素子に選択的に接続してインバータ回路を構成し、当該インバータ回路に高周波電流を供給することにより被加熱物を加熱する装置がある。２個の加熱コイルのうちの一つの加熱コイルを共振コンデンサおよびスイッチング素子に接続する手段としては、切替えリレーが使用されている。そして、その切替えリレーの接点の異常を検知するために、従来の誘導加熱装置においては接点の溶着を検知するための回路が備えられているものがある（例えば、特許文献１参照）。

図４は、特許文献１に記載された従来の誘導加熱装置の主要回路を示すブロック図である。図４に示した誘導加熱装置は、第１の加熱コイル５０ａ、第２の加熱コイル５０ｂ、第１の切替えリレー５１ａ、第２の切替えリレー５１ｂ、第１の共振コンデンサ５３ａ、第２の共振コンデンサ５３ｂ、スイッチング素子５４、インバータ駆動回路５５、リレー駆動回路５６、発振電圧検知回路５７および制御部５８から構成されている。

発振電圧検知回路５７は、スイッチング素子５４の両端に発生する高周波電圧を検知する。制御部５８は、リレー駆動回路５６に対して第１の切替えリレー５１ａおよび第２の切替えリレー５１ｂを共に遮断する信号を出力した状態において、発振電圧検知回路５７が零Ｖを検出するか、インバータ回路の発振時のスイッチング電圧を検知するかを判別して、第１の切替えリレー５１ａおよび第２の切替えリレー５１ｂの接点の異常を検知する構成である。

特開平９−１４０５６１号公報

しかしながら、前記従来の構成では、切替えリレーを切替える度に切替えリレーの溶着を検知する構成であるために、複数の加熱コイルのすべてを一旦切り離すように切替えリレーを動作させた後に、一度インバータ回路を動作させる必要がある。このため、切替えリレーの切替え回数が増大し、切替えリレーの寿命および装置としての寿命も短くなるという問題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、切替えリレーの接点の異常を、上記従来の構成のような切替えリレーの切替え動作を行うことなく検知して、切替えリレーの寿命を延ばすことができる誘導加熱装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱装置は、
直流電源と、
第１の加熱コイルと、
第２の加熱コイルと、
前記第１の加熱コイルの一端に接続される第１の接続端子、前記第２の加熱コイルの一端に接続される第２の接続端子および前記直流電源の高電位側出力端に接続されるコモン端子を有し、前記コモン端子を前記第１の接続端子または前記第２の接続端子のいずれか一方に接続するための切替えリレーと、
前記第１の加熱コイルの他端と前記第２の加熱コイルの他端とを接続する接続部に一端が接続され、他端が前記コモン端子に接続されて前記第１の加熱コイルまたは前記第２の加熱コイルと共振回路を形成する共振コンデンサと、
前記接続部と前記直流電源の低電位側出力端との間に接続され、前記共振回路に共振電流を発生させるスイッチング素子と、
前記第１の加熱コイルの一端の電圧を検知する第１の電圧検知回路と、
前記スイッチング素子を駆動して前記第１の加熱コイルまたは前記第２の加熱コイルの加熱出力を所定の値に制御すると共に前記切替えリレーの切替えを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記共振回路に共振電流が発生しているときに、前記第１の電圧検知回路の検知結果に基づき、前記第１の加熱コイルの一端の検知電圧が前記直流電源の出力電圧より大きな値を含む第１の電圧範囲内であることを検知したとき、前記コモン端子が前記第２の接続端子に接続されたと判定するよう構成されている。

上記のように構成された本発明の誘導加熱装置においては、制御部が切替えリレーのコモン端子を第１の接続端子に接続するように制御し、かつスイッチング素子をオンオフ制御することにより、第１の電圧検知回路の検知結果に基づき、第１の加熱コイルの一端の電圧が直流電源の出力電圧より大きく設定された第１の電圧範囲内にあることを検知すると、つまり第１の加熱コイルの一端の電圧が直流電源の出力電圧より大きいことを検知すると、第１の加熱コイルの一端の電圧は開放状態にあり、かつ第２の加熱コイルの他端の電圧が、直流電源の出力電圧より大きいと判断できる。このため、制御部は、切替えリレーのコモン端子が第２の接続端子に接続されており、第２の加熱コイルに共振電流が流れていると判定することができる。すなわち、上記の状態においては、制御部は、切替えリレーのコモン端子を第１の接続端子に接続するように制御し、かつスイッチング素子をオンオフ制御することにより、切替えリレーの可動接点が第２の接続端子と溶着状態となっていることを検知することができる。したがって、本発明においては、第１の加熱コイルおよび第２加熱コイルの一端をすべて直流電源から切り離すことなく、確実に切替えリレーの接点の異常を検知できることとなる。

本発明によれば、切替えリレーの接点の異常を検知するために、特別に切替えリレーの切替え動作を行うことなく、切替えリレーの接点の異常を検知することができ、切替えリレーの寿命を延ばし、寿命の長い信頼性の高い誘導加熱装置を提供することができる。

本発明に係る実施の形態１の誘導加熱装置の主要回路を示すブロック図本発明に係る実施の形態１における第１の電圧検知回路の主要回路図本発明に係る実施の形態２の誘導加熱装置の主要回路を示すブロック図従来の誘導加熱装置の主要回路を示すブロック図

本発明に係る第１の観点の誘導加熱装置は、
直流電源と、
第１の加熱コイルと、
第２の加熱コイルと、
前記第１の加熱コイルの一端に接続される第１の接続端子、前記第２の加熱コイルの一端に接続される第２の接続端子および前記直流電源の高電位側出力端に接続されるコモン端子を有し、前記コモン端子を前記第１の接続端子または前記第２の接続端子のいずれか一方に接続するための切替えリレーと、
前記第１の加熱コイルの他端と前記第２の加熱コイルの他端とを接続する接続部に一端が接続され、他端が前記コモン端子に接続されて前記第１の加熱コイルまたは前記第２の加熱コイルと共振回路を形成する共振コンデンサと、
前記接続部と前記直流電源の低電位側出力端との間に接続され、前記共振回路に共振電流を発生させるスイッチング素子と、
前記第１の加熱コイルの一端の電圧を検知する第１の電圧検知回路と、
前記スイッチング素子を駆動して前記第１の加熱コイルまたは前記第２の加熱コイルの加熱出力を所定の値に制御すると共に前記切替えリレーの切替えを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記共振回路に共振電流が発生しているときに、前記第１の電圧検知回路の検知結果に基づき、前記第１の加熱コイルの一端の検知電圧が前記直流電源の出力電圧より大きな値を含む第１の電圧範囲内であることを検知したとき、前記コモン端子が前記第２の接続端子に接続されたと判定するよう構成されている。

上記のように構成された本発明に係る第１の観点の構成において、コモン端子が第１の接続端子に接続されていないときには、第１の加熱コイルに共振電流が流れないので、第１の電圧検知回路は、第１の加熱コイルの他端と第２の加熱コイルの他端の接続部に加わる電圧を検知する。制御部は、第１の電圧検知回路の検知結果に基づき、第１の加熱コイルの一端の電圧が直流電源の出力電圧より大きな値を含む第１の電圧範囲内にあることを検知したとき、即ち第１の加熱コイルの一端の電圧が直流電源の出力電圧より大きいことを検知したとき、第１の加熱コイルの一端は開放状態にあり、かつ接続部の電圧が直流電源の出力電圧より大きいと判断する。このため、制御部は、第２の加熱コイルに共振電流が流れていると判定する。このように、制御部は、第１の電圧検知回路の検知結果に基づき、コモン端子が第１の接続端子に接続されておらず、第２の接続端子に接続されていることを判定することができる。したがって、制御部が、切替えリレーのコモン端子を第１の接続端子に接続するように制御し、かつスイッチング素子をオンオフ制御している状態において、上記のような接続状態を検知したときには、切替えリレーの可動接点が第２の接続端子と溶着状態となっていると判断することができる。

本発明に係る第２の観点の誘導加熱装置においては、前記の第１の観点における前記制御部が、前記共振回路に共振電流が発生しているときに、前記第１の電圧検知回路の検知結果に基づき、前記第１の加熱コイルの一端の検知電圧が前記直流電源の出力電圧と同じであることを検知したとき、前記コモン端子が前記第１の接続端子に接続されたと判定するよう構成されている。

共振回路に共振電流が発生しているとき、第１の加熱コイルの一端の電圧は、コモン端子が第１の接続端子に接続されている場合と、第２の接続端子に接続されている場合とで異なる電圧となる。コモン端子が第１の接続端子に接続されている場合には、直流電源の高電位側の出力端と同電圧となり、コモン端子が第２の接続端子に接続されている場合には、接続部と同電圧、すなわち直流電源の高電位側の出力端の電圧に第２の加熱コイル端子間に発生する電圧が加算された電圧となる。制御部は、切替えリレーのコモン端子を第１の接続端子に接続するように制御し、かつスイッチング素子をオンオフ制御することにより、コモン端子が第１の接続端子に正常に接続されており、第２の接続端子には接続されていないことを正確に判別することができる。

上記のように、本発明に係る第２の観点における制御部は、切替えリレーのコモン端子を第１の接続端子と第２の接続端子のいずれに接続するように制御されている場合においても、切替えリレーの切替え動作を新たに行うことなく、切替えリレーが指示どおりに正常に動作しているか否かを確実に確認することができる。

本発明に係る第３の観点の誘導加熱装置においては、前記の第１の観点または第２の観点における前記制御部が、前記共振回路に共振電流が発生しているときに、前記第１の電圧検知回路の検知結果に基づき、前記第１の加熱コイルの一端の検知電圧が前記直流電源の出力電圧より小さな値を有する閾値以下であることを検知したとき、前記切替えリレーが正常に動作していないと判定するよう構成されている。

上記のように構成された本発明に係る第３の観点における制御部は、切替えリレーのコモン端子を第１の接続端子に接続するように制御し、かつスイッチング素子をオンオフ制御した場合に、コモン端子が、第１の接続端子に正常に接続されており、第２の接続端子には接続されていないことを判別することができる。

本発明に係る第４の観点の誘導加熱装置においては、前記の第１の観点または第２の観点における前記制御部が、前記共振回路に共振電流が発生しているときに、前記第１の電圧検知回路が零電圧を検知したとき、前記第１の接続端子および前記第２の接続端子のどちらも前記コモン端子に接続されていないと判定するよう構成されている。

上記のように構成された本発明に係る第４の観点においては、コモン端子に第１の接続端子と第２の接続端子のどちらのコイルも接続されていなければ、第１の電圧検知回路がほぼ零Ｖの電圧を検知する。コモン端子に第１の接続端子が接続された状態にある場合、およびコモン端子に第２の接続端子が接続された状態にある場合のいずれにおいても第１の電圧検知回路は、直流電源の出力電圧以上の電圧を検知する。したがって、本発明によれば、第１の電圧検知回路がほぼ零Ｖの電圧を検知したときには、コモン端子に第１の接続端子および第２の接続端子のどちらも接続されていないと判定できる。例えば、切替えリレーの接点に埃等の異物が挟まり、動作させようとする加熱コイルが未接続状態となっていることを、第４の観点の構成においては切替えリレーの切替え動作を新たに加えることなく検知することができる。

本発明に係る第５の観点の誘導加熱装置は、
直流電源と、
第１の加熱コイルと、
第２の加熱コイルと、
前記第１の加熱コイルの一端に接続される第１の接続端子、前記第２の加熱コイルの一端に接続される第２の接続端子および前記直流電源の高電位側出力端に接続されるコモン端子を有し、前記コモン端子を前記第１の接続端子または前記第２の接続端子のいずれか一方に接続するための切替えリレーと、
前記第１の加熱コイルの他端と前記第２の加熱コイルの他端とを接続する接続部に一端が接続され、他端が前記コモン端子に接続されて前記第１の加熱コイルまたは前記第２の加熱コイルと共振回路を形成する共振コンデンサと、
前記接続部と前記直流電源の低電位側出力端との間に接続され、前記共振回路に共振電流を発生させるスイッチング素子と、
前記第１の加熱コイルの他端と前記第２の加熱コイルの他端とを接続する前記接続部の電圧を検知する第２の電圧検知回路と、
前記スイッチング素子を駆動して前記第１の加熱コイルまたは前記第２の加熱コイルの加熱出力を所定の値に制御すると共に前記切替えリレーの切替えを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、所定の加熱出力で前記共振回路に共振電流が発生しているときに、前記第２の電圧検知回路の検知結果に基づき、前記接続部の検知電圧が第２の電圧範囲内であることを検知したとき、前記コモン端子が前記第２の接続端子に接続されていると判定するように構成されており、
前記第２の電圧範囲は、前記第１の加熱コイルに所定の加熱出力で前記共振電流を発生させている場合に生じる前記接続部の電圧値を含まず、かつ前記第２の加熱コイルに所定の加熱出力で前記共振電流を発生させている場合に生じる前記接続部の電圧値を含むよう設定されている。

上記のように構成された本発明に係る第５の観点の構成において、コモン端子を第１の接続端子に接続して、第１の加熱コイルに共振電流を流す場合と、コモン端子を第２の接続端子に接続して第２の加熱コイルに共振電流を流す場合で、第２の電圧検知回路は、異なる高周波電圧を検知する。制御部は第２の電圧検知回路の検知する電圧値に応じて、いずれの加熱コイルが動作しているかを判別することができる。

本発明に係る第６の観点の誘導加熱装置においては、前記の第５の観点における前記制御部が、所定の加熱出力で前記共振回路に共振電流が発生しているときに、前記第２の電圧検知回路の検知結果に基づき、前記接続部の検知電圧が前記第１の加熱コイルに前記所定の加熱出力で前記共振電流を発生させている場合に生じる前記接続部の電圧値を検知したとき、前記コモン端子が前記第１の接続端子に接続されたと判定するよう構成されている。

上記のように、本発明に係る第６の観点における制御部は、切替えリレーのコモン端子を第１の接続端子と第２の接続端子のいずれに接続するように制御されている場合においても、切替えリレーの切替え動作を新たに行うことなく、切替えリレーが指示どおりに正常に動作しているか否かを確実に確認することができる。

本発明に係る第７の観点の誘導加熱装置においては、前記の第５の観点における前記制御部が、所定の加熱出力で前記共振回路に共振電流が発生しているときに、前記第２の電圧検知回路が零電圧を検知したとき、前記第１の接続端子およびと前記第２の接続端子のどちらも前記コモン端子に接続されていないと判定するよう構成されている。

上記のように、本発明に係る第７の観点における制御部は、第２の電圧検知回路が、零電圧を検知したとき、第１の接続端子および第２の接続端子のどちらもコモン端子に接続されていないと判定するようにし構成したことにより、切替えリレーの接点に、例えば、埃等の異物が挟まり、共振電流を流そうとする第１の加熱コイルまたは第２の加熱コイルの一方の加熱コイルが未接続状態であり、かつ他方の加熱コイルにおいても接続されていないことを検知することができる。

以下、本発明に係る実施の形態として誘導加熱装置について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、本発明の誘導加熱装置は、以下の実施の形態に記載した誘導加熱装置の構成に限定されるものではなく、以下の実施の形態において説明する技術的思想と同等の技術的思想に基づいて構成される誘導加熱装置を含むものである。

（実施の形態１）
図１は、本発明に係る実施の形態１の誘導加熱装置の主要回路を示すブロック図である。

図１において、直流電源１は、整流素子である全波整流器を構成するダイオードブリッジ２と、ダイオードブリッジ２の高電位側出力端に一端が接続されたチョークコイル３と、チョークコイル３の他端とダイオードブリッジ２の低電位側出力端との間に接続された平滑用コンデンサ４と、で構成されている。交流電源５は直流電源１の入力端に接続されている。実施の形態１においては、説明のため交流電源５を、日本国内の商用電源である周波数５０Ｈｚまたは６０ＨｚのＡＣ１００Ｖとしている。なお、交流電源５としては実施の形態１の構成に限定されるものではない。直流電源１は交流電源５の交流電圧を整流平滑した直流電圧を形成し、形成された直流電圧を平滑用コンデンサ４の両端に出力する。直流電源１の高電位側の出力端１ａは、平滑用コンデンサ４の高電位側端子に接続される。また、直流電源１の低電位側の出力端１ｂは、ダイオードブリッジ２の低電位側出力端および平滑用コンデンサ４の低電位側端子に接続される。

インバータ回路６の高電位側の入力端６ａは、直流電源１の出力端１ａに接続され、インバータ回路６の共通電位に接続される低電位側の入力端６ｂは、直流電源１の出力端１ｂに接続される。直流電源１はインバータ回路６の動作時には、交流電源５の２倍の周波数のリップルが重畳した脈流の直流電圧をインバータ回路６に供給する。

インバータ回路６は、第１の加熱コイル９および第２の加熱コイル１０を備える。また、インバータ回路６は、第１の加熱コイル９または第２の加熱コイル１０のいずれかと共振して共振電流を発生する共振回路を構成する共振コンデンサ７と、この共振回路に共振電流を発生させるため共振コンデンサ７の一端７ａに高電位側の一端８ａが接続されるスイッチング素子８と、を備える。この共振回路に共振電流が流れることにより、第１の加熱コイル９または第２の加熱コイル１０には高周波磁界が発生し、第１の加熱コイル９または第２の加熱コイル１０により被加熱物を誘導加熱する。

切替えリレー１１は、コモン端子１２と第１の接続端子１３と第２の接続端子１４の３つの端子を備える。切替えリレー１１は、駆動用の電磁コイル（図示せず）に駆動信号が送られることにより可動接点が移動して、選択的にコモン端子１２を、第１の接続端子１３または第２の接続端子１４のどちらかに接続するよう構成されている。コモン端子１２は、インバータ回路６の入力端６ａに接続されている。

第１の加熱コイル９の一端９ａは、切替えリレー１１の第１の接続端子１３に接続されている。第１の加熱コイル９の他端９ｂは、共振コンデンサ７の一端７ａに接続されている。また、第２の加熱コイル１０の一端１０ａは、切替えリレー１１の第２の接続端子１４に接続されている。第２の加熱コイル１０の他端１０ｂは、第１の加熱コイル９の他端９ｂと共に、接続部１６で共振コンデンサ７の一端７ａに接続されている。

第１の電圧検知回路１７は、共通電位となる入力端１７ｂがインバータ回路６の低電位側の入力端６ｂに接続され、高電位側の入力端１７ａが第１の加熱コイル９の一端９ａに接続されている。第１の電圧検知回路１７は、第１の加熱コイル９の一端９ａとインバータ回路６の共通電位との間の電圧ＶＡ（以下、単に、電圧ＶＡと称す。）を検出し、その検出結果を出力端１７ｃおよび出力端１７ｄから制御部１８に出力する。

制御部１８は、マイクロコンピュータを含む回路で構成され、切替えリレー１１の駆動用の電磁コイル（図示せず）に駆動信号を送り、切替えリレー１１の可動接点を切替える制御を行っている。これにより、制御部１８は、選択的にコモン端子１２を、第１の接続端子１３もしくは第２の接続端子１４のどちらかに接続する。その後、制御部１８は、スイッチング素子８に駆動信号を送り、インバータ回路６を発振動作させる。入力電流検知部３２は、第１の加熱コイル９または第２の加熱コイル１０の加熱出力に対応する直流電源１の入力電流を検知する。この入力電流の大きさは、インバータ回路６の入力電流の大きさに略一致する。このようにインバータ回路６の入力電流を監視して、制御部１８は当該誘導加熱装置の加熱出力を所定の値に制御する。

図２は、本発明に係る実施の形態１における第１の電圧検知回路１７の主要部を示す回路図である。

第１の電圧検知回路１７は、低電位側の入力端１７ｂが共通電位となっている。入力端１７ｂは、インバータ回路６の共通電位に接続され、高電位側の入力端１７ａは、第１の加熱コイル９の一端９ａに接続される。したがって、第１の電圧検知回路１７は、第１の加熱コイル９の一端９ａの電圧ＶＡを検知する。第１の電圧検知回路１７は、分圧回路２１、ピークホールド回路２２、基準電圧生成回路２６および比較回路２９を備える。

分圧回路２１は、電圧ＶＡを分圧する抵抗１９と抵抗２０の直列回路で構成される。ピークホールド回路２２は、コレクタ抵抗２２ａ、トランジスタ２２ｃ、エミッタ抵抗２２ｂおよびコンデンサ２２ｄで構成されている。ピークホールド回路２２は、電圧ＶＡを分圧回路２１で分圧した分圧電圧のピーク電圧を保持して、第１の電圧検知回路１７の共通電位との間の電圧を示す出力電圧ＶＢ（以下、単に、出力電圧ＶＢと称す。）を出力する。後述の電圧ＶＣ、ＶＤ、Ｖ１およびＶ２も同様に、第１の電圧検知回路１７の共通電位との間の電圧を示す。基準電圧生成回路２６は、制御電源Ｖと共通電位間に接続された抵抗２３、抵抗２４および抵抗２５の直列回路で構成されている。基準電圧生成回路２６において、抵抗２３と抵抗２４の接続点の電位が基準電圧Ｖ１を生成し、抵抗２４と抵抗２５の接続点の電位が基準電圧Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ２）を生成する。

比較回路２９は、第１のコンパレータ２７と第２のコンパレータ２８を備える。第１のコンパレータ２７は、ピークホールド回路２２の出力電圧ＶＢと基準電圧生成回路２６が生成した第１の基準電圧Ｖ１とを比較し、ＶＢ＞Ｖ１の場合には、ＨＩＧＨ信号を出力端１７ｃから出力（ＨＩＧＨ出力）する。一方、ＶＢ≦Ｖ１の場合には、ＬＯＷ信号を出力（ＬＯＷ出力）する。第２のコンパレータ２８は、ピークホールド回路２２の出力電圧ＶＢと基準電圧生成回路２６が生成した第２の基準電圧Ｖ２とを比較し、ＶＢ＞Ｖ２の場合には、ＨＩＧＨ信号を出力端１７ｃから出力する。一方、ＶＢ≦Ｖ２の場合には、ＬＯＷ信号を出力する。比較回路２９は、この２つのコンパレータ２７，２８の出力を制御部１８に出力する。

実施の形態１においては、分圧回路２１の分圧比が、第１の加熱コイル９の一端９ａの電圧ＶＡをほぼ１／１００に分圧するように設定されている。なお、分圧回路２１の分圧比は、実施の形態１の構成に限定されず、第１の電圧検知回路１７を構成する部品の電気定格を満たすように適宜設定すれば良い。

以上のように構成された実施の形態１の誘導加熱装置における動作および作用について以下に説明する。

図１に示すように、切替えリレー１１において、コモン端子１２と第１の接続端子１３が接続された状態にあると仮定する。この状態では、第１の加熱コイル９の一端９ａは、直流電源１の出力電圧ＶＣ（約１４１Ｖ）と同電圧となる。したがって、インバータ回路６が発振動作を行っているか、若しくは行っていないに拘わらず、第１の電圧検知回路１７に入力される電圧ＶＡは、ピーク電圧が直流電源１の出力電圧ＶＣと略等しい直流電圧となり、ピークホールド回路２２の出力電圧ＶＢは、ＶＢ≒ＶＣ／１００＝１．４Ｖとなる。

次に、図示していないが、切替えリレー１１において、コモン端子１２と第２の接続端子１４が接続された状態にあると仮定する。この状態では、第１の電圧検知回路１７に入力される電圧ＶＡは、第２の加熱コイル１０の両端に共振電圧が発生しないので、第２の加熱コイル１０の他端１０ｂの電圧ＶＤと同じになる。

インバータ回路６が発振停止している状態においては、第２の加熱コイル１０の他端１０ｂの電圧ＶＤは、直流電源１の出力電圧ＶＣと等しくなる。

インバータ回路６を発振動作させた場合には、第２の加熱コイル１０の他端１０ｂの電圧ＶＤは、直流電源１の出力電圧ＶＣに第２の加熱コイル１０の両端に発生する高周波電圧を加算した値となる。直流電源１の出力電圧ＶＣは、交流電源５を整流した脈流電圧となり、実施の形態１においては、ピーク電圧が約１４１Ｖで周波数１２０Ｈｚまたは１００Ｈｚの脈流となる。スイッチング素子８の高周波数（例えば、３０ｋＨｚ程度）のスイッチング動作により、第２の加熱コイル１０と共振コンデンサ７とが共振して、高周波電圧が第２の加熱コイル１０の両端に発生する。例えば、インバータ回路６における第２の加熱コイル１０の他端１０ｂの電圧ＶＤは、ピーク電圧約６５０Ｖで周波数３３ｋＨｚ程度の高周波電圧となる。

上記のように、第１の電圧検知回路１７が入力する電圧ＶＡは、インバータ回路６が発振停止している場合には直流電源１の出力電圧ＶＣと等しくなり、発振動作を行っている場合には高周波電圧である電圧ＶＤと等しくなる。

ピークホールド回路２２の出力電圧ＶＢは、インバータ回路６が発振停止している場合には、ＶＢ≒ＶＣ／１００＝１．４Ｖとなり、インバータ回路６が発振動作を行っている場合には、ＶＢ≒ＶＤ／１００＝６．５Ｖとなる。

さらに、図示はしないが、切替えリレー１１のコモン端子１２が、第１の接続端子１３と第２の接続端子１４のどちらにも接続されていない状態にあると仮定する。この状態では、インバータ回路６には、直流電源１の出力電圧ＶＣが印加されないため、第１の電圧検知回路１７に入力される電圧ＶＡは零Ｖとなり、ピークホールド回路２２の出力電圧ＶＢも零Ｖとなる。

以上のように、切替えリレー１１の可動接点の状態に対応して、ピークホールド回路２２の出力電圧ＶＢが異なる値を示す。比較回路２９は、ピークホールド回路２２の出力電圧ＶＢが入力されて、切替えリレー１１の可動接点の状態を識別することができる。実施の形態１においては、第１の電圧検知回路１７内の基準電圧生成回路２６が、ピークホールド回路２２の出力電圧ＶＢと比較するために生成する第１の基準電圧Ｖ１と第２の基準電圧Ｖ２の電圧値をそれぞれ、Ｖ１＝４．０Ｖ、Ｖ２＝０．６Ｖに設定している。ただし、これらの設定値は例示であり、本発明においてはこれらの数値に限定されるものではなく、回路構成の仕様等に応じて適宜設定される。

なお、本発明に係る実施の形態１の誘導加熱装置において、前記の第１の基準電圧Ｖ１および第２の基準電圧Ｖ２がそれぞれ閾値として接点状態の判定基準となっている。また、第１の基準電圧Ｖ１以上を第１の電圧範囲として設定されている。

次に、実施の形態１の誘導加熱動作における切替えリレー１１の接点状態検知動作について、上記で説明した切替えリレー１１の接続状態の順に説明する。

[コモン端子１２と第１の接続端子１３が接続状態]
まず、切替えリレー１１において、コモン端子１２と第１の接続端子１３が接続状態にある場合には、上記のように、インバータ回路６が発振動作を行っている状態と発振停止している状態のどちらの状態でも、ピークホールド回路２２の出力電圧ＶＢは、ＶＢ≒１．４Ｖとなる。このため、比較回路２９の第１のコンパレータ２７の出力はＬＯＷ出力（ＬＯＷ信号出力）であり、第２のコンパレータ２８の出力はＨＩＧＨ出力（ＨＩＧＨ信号出力）となる。

[コモン端子１２と第２の接続端子１４が接続状態]
次に、切替えリレー１１のコモン端子１２と第２の接続端子１４が接続状態にある場合において、インバータ回路６が発振停止している状態では、上記のように、ピークホールド回路２２の出力電圧ＶＢは、ＶＢ≒１．４Ｖとなる。その結果、比較回路２９の第１のコンパレータ２７の出力はＬＯＷ出力であり、第２のコンパレータ２８の出力はＨＩＧＨ出力となる。インバータ回路６が発振動作を行っている状態では、ピークホールド回路２２の出力電圧ＶＢは、ＶＢ≒６．５となる。このため、インバータ回路６が発振動作を行っている状態においては、比較回路２９の第１のコンパレータ２７の出力および第２のコンパレータ２８の出力は共にＨＩＧＨ出力となる。

[コモン端子１２が接続されていない状態]
さらに、切替えリレー１１のコモン端子１２が、第１の接続端子１３と第２の接続端子１４のどちらにも接続されていない状態にある場合には、インバータ回路６は発振動作をせず、ピークホールド回路２２の出力電圧ＶＢは零Ｖとなる。また、比較回路２９の第１のコンパレータ２７の出力と第２のコンパレータ２８の出力は、共にＬＯＷ出力となる。

したがって、制御部１８は、インバータ回路６が発振停止した状態において、第１の電圧検知回路１７からの入力信号である第１のコンパレータ２７の出力と第２のコンパレータ２８の出力が共にＬＯＷ出力の場合には、例えば、切替えリレー１１の可動接点と第１の接続端子１３または第２の接続端子１４の接点間に埃等の異物が挟まって、コモン端子１２が第１の接続端子１３または第２の接続端子１４のいずれにも接続できていない状態であることを検知することができる。

[制御部１８がコモン端子１２と第１の接続端子１３を接続指令状態]
制御部１８は、第１の加熱コイル９から高周波磁界を発生させて被加熱物を加熱するために、切替えリレー１１のコモン端子１２と第１の接続端子１３とを接続状態にする指令信号を出力して、インバータ回路６を発振動作させたとき、以下のように第１の電圧検知回路１７からの入力信号（ＨＩＧＨ信号／ＬＯＷ信号）により切替えリレー１１の接続状態を検知することができる。

制御部１８は、コモン端子１２と第１の接続端子１３とを接続状態として、インバータ回路６を発振動作させたとき、第１のコンパレータ２７の出力がＬＯＷ出力であり、第２のコンパレータ２８の出力がＨＩＧＨ出力の場合には、切替えリレー１１のコモン端子１２は、正常に第１の接続端子１３と接続状態にあることを検知することができ、切替えリレー１１の可動接点は正常であると検知することができる。

また、切替えリレー１１のコモン端子１２と第１の接続端子１３とを接続状態にする指令信号を出力して、インバータ回路６を発振動作させたとき、第１のコンパレータ２７の出力と第２のコンパレータ２８の出力が共に、ＨＩＧＨ出力の場合には、切替えリレー１１のコモン端子１２が第２の接続端子１４と接続状態にあることを検知することができる。したがって、切替えリレー１１の可動接点が第２の接続端子１４に対して溶着していることを検知することができる。

[制御部１８がコモン端子１２と第２の接続端子１４を接続指令状態]
制御部１８は、第２の加熱コイル１０から高周波磁界を発生して被加熱物を加熱するために、切替えリレー１１のコモン端子１２と第２の接続端子１４とを接続状態にする指令信号を出力して、インバータ回路６を発振動作させたとき、以下のように第１の電圧検知回路１７からの入力信号（ＨＩＧＨ信号／ＬＯＷ信号）により切替えリレー１１の接続状態を検知することができる。

制御部１８は、コモン端子１２と第２の接続端子１４とを接続状態として、インバータ回路６を発振動作させたとき、第１のコンパレータ２７の出力と第２のコンパレータ２８の出力が共にＨＩＧＨ出力の場合には、切替えリレー１１のコモン端子１２は正常に第２の接続端子１４と接続状態にあることを検知することができ、切替えリレー１１の接点は正常であると検知できる。

また、切替えリレー１１のコモン端子１２と第２の接続端子１４とを接続状態にする指令信号を出力して、インバータ回路６を発振動作させたとき、第１のコンパレータ２７の出力がＬＯＷ出力であり、第２のコンパレータ２８の出力がＨＩＧＨ出力の場合には、切替えリレー１１のコモン端子１２は第１の接続端子１３と接続状態にあることを検知することができ、切替えリレー１１の可動接点が第１の接続端子１３に対して溶着していることを検知することができる。

上記のように、実施の形態１の誘導加熱装置は、第１の加熱コイル９と、第２の加熱コイル１０と、切替えリレー１１と、共振コンデンサ７と、スイッチング素子８と、第１の電圧検知回路１７と、制御部１８と、を備えている。

実施の形態１の誘導加熱装置において、切替えリレー１１は、第１の加熱コイル９の一端９ａに接続される第１の接続端子１３と、第２の加熱コイル１０の一端１０ａに接続される第２の接続端子１４と、直流電源１の高電位側の出力端１ａに接続されるコモン端子１２とを有して構成されている。切替えリレー１１は、コモン端子１２が第１の接続端子１３または第２の接続端子１４のいずれかに接続するように、可動接点により切替えるよう構成されている。

共振コンデンサ７は、第１の加熱コイル９の他端９ｂと第２の加熱コイル１０の他端１０ｂの接続部１６に一端が接続され、他端が直流電源１の高電位側の出力端に接続され、第１の加熱コイル９または第２の加熱コイル１０と共振回路を形成する。

スイッチング素子８は、第１の加熱コイル９の他端９ｂと第２の加熱コイル１０の他端１０ｂの接続部１６と、直流電源１の低電位側の出力端との間に接続されており、当該スイッチング素子８をオンオフすることにより前記共振回路に共振電流を発生させる。第１の電圧検知回路１７は、第１の加熱コイル９の一端の電圧を検知して、制御部１８にその検知結果を出力するよう構成されている。制御部１８は、第１の加熱コイル９または第２の加熱コイル１０の加熱出力が所定の値になるようにスイッチング素子８のオンオフを制御すると共に、切替えリレー１１の可動接点の切替えを制御する。そして、制御部１８は、共振回路に共振電流が発生しているときに、第１の電圧検知回路１７の検知結果に基づき、前述のように切替えリレー１１の接点状態を検知することができる。

実施の形態１において、制御部１８は、第１の加熱コイル９の一端の電圧（ＶＡ）が直流電源１の出力電圧（例えば、約１４１Ｖ）より大きく設定された第１の電圧範囲内（例えば、第１の基準電圧Ｖ１（約４．０Ｖ）以上）にあることを検知すると、コモン端子１２が第２の接続端子１４に接続されていると判定する。

実施の形態１の構成においては、切替えリレー１１のコモン端子１２に第１の接続端子１３が接続されていないとき、第１の加熱コイル９には共振電流が流れない。このため、第１の電圧検知回路１７は、第１の加熱コイルの他端９ｂと第２の加熱コイルの他端１０ｂの接続部１６に加わる電圧ＶＤを検知する。コモン端子１２が第２の接続端子１４に接続され、かつ第２の加熱コイル１０に共振電流が流れている場合には、接続部１６の電圧ＶＤは直流電源１の出力電圧ＶＣより大きくなる。

したがって、制御部１８は、第１の電圧検知回路１７の検知結果に基づき、第１の加熱コイル９の一端の電圧ＶＡが直流電源１の出力電圧ＶＣより大きく設定された第１の電圧範囲内にあることを検知すると、即ち第１の加熱コイル９の一端の電圧ＶＡが直流電源１の出力電圧ＶＣより大きいことを検知すると、第１の加熱コイル９の一端は開放状態にあり、かつ接続部１６の電圧ＶＤが直流電源１の出力電圧ＶＣより大きいと判断することができる。この結果、実施の形態１の誘導加熱装置においては、第２の加熱コイル１０に共振電流が流れていると判定することができる。これにより、制御部１８はコモン端子１２が第２の接続端子１４に接続されていると判定することができる。

例えば、制御部１８は、切替えリレー１１のコモン端子１２を第１の接続端子１３に接続するように指令信号を出力し、かつスイッチング素子８をオンオフ制御している状態において、接続部１６の電圧ＶＤが直流電源１の出力電圧ＶＣより大きいことを検知したとき、切替えリレー１１の可動接点が第２の接続端子１４と溶着状態となっていると判定することができる。

また、実施の形態１において、制御部１８は、共振回路に共振電流が発生しているとき、第１の電圧検知回路１７が検知した電圧が直流電源１の出力電圧ＶＣと同じであることを検知すると、コモン端子１２が第１の接続端子１３に接続されていると判定する。

共振回路に共振電流が発生していると、第１の加熱コイル９の一端９ａの電圧ＶＡは、コモン端子１２が第１の接続端子１３に接続されている場合と、第２の接続端子１４に接続されている場合とで異なる電圧となる。コモン端子１２が第１の接続端子１３に接続されている場合には、直流電源１の高電位側の出力端１ａと同電圧ＶＣとなり、コモン端子１２が第２の接続端子１４に接続されている場合には、接続部１６と同電圧、すなわち直流電源１の高電位側の出力端１ａの電圧ＶＣに第２の加熱コイル１０の両端の電圧が加算された電圧ＶＤとなる。

制御部１８は、さらに、共振回路に共振電流が発生しているときに、第１の電圧検知回路１７の検知結果に基づき、第１の加熱コイル９の一端９ａの電圧ＶＡが直流電源１の出力電圧ＶＣと同じであることを検知したとき、コモン端子１２が第１の接続端子１３に接続されて、第１の加熱コイル９に共振電流が流れていると判定することができる。

例えば、制御部１８は、切替えリレー１１のコモン端子１２を第１の接続端子１３に接続するように制御し、かつスイッチング素子８をオンオフ制御した場合には、第１の加熱コイルの一端９ａの電圧ＶＡが直流電源１の出力電圧ＶＣであれば、コモン端子１２が第１の接続端子１３に正常に接続されていると判定することができる。

上記のように、制御部１８は、共振回路に共振電流を発生させ、第１の加熱コイル９の一端９ａの電圧ＶＡを検知することにより、切替えリレー１１のコモン端子１２がいずれの接続端子に接続されていても、切替えリレーの切替え動作を新たに行うことなく、切替えリレー１１が制御部１８の指示どおりに正常に動作しているか否かを確認することができる。

なお、制御部１８は、第１の加熱コイル９の一端９ａの電圧ＶＡが、直流電源１の出力電圧ＶＣであるか否かを判定して、コモン端子１２が第１の接続端子１３に正常に接続されていることを判別する方法と、第１の加熱コイル９の一端９ａの電圧ＶＡが、直流電源１の出力電圧ＶＣより大きく設定された第１の電圧範囲内にあることを検知して、コモン端子１２が第２の接続端子１４に接続されていると判別する方法のいずれか一方のみを用いて、切替えリレー１１が正常に切替え動作を行っているか否かを判別してもよい。

また、実施の形態１において、制御部１８は、第１の電圧検知回路１７が、零電圧を検知すると、第１の接続端子１３および第２の接続端子１４のどちらもコモン端子１２に接続されていないと判定する。これにより、切替えリレー１１の接点を特定の状態に切替えることなく、すなわち、切替えリレー１１の切替え動作を新たに加えることなく、共振回路に共振電流が発生していない状態で、切替えリレー１１の接点に埃等の異物が挟まって、制御部１８が動作させようとする第１の加熱コイル９または第２の加熱コイル１０が共振電流を発生できない状態となっていることを検知することができる。

また、実施の形態１において、第１の電圧検知回路１７は、第１の加熱コイル９の一端９ａの電圧ＶＡのピーク電圧を検知するように構成したことにより、コモン端子１２に、第１の接続端子１３が接続された場合と、第２の接続端子１４が接続された場合とで異なる、入力電圧ＶＡの違いを正確に把握して、判別する際の識別感度を高めて、両者の差を確実に検知することができる。

なお、実施の形態１においては、第１の電圧検知回路１７内の基準電圧をＶ１とＶ２の２電圧とし、切替えリレー１１の異物付着による接点開放と、接点の溶着のどちらも検出する構成としたが、基準電圧をＶ１のみとし、接点の溶着のみの検出を可能とする構成としてもよい。

また、切替えリレー１１は、１個のリレーで２接点を有し、コモン端子をそのどちらかの接点と接続するように切り替えることができるリレーを用いたが、単一の接点を有し、コモン端子とその接点とを、接続か非接続のどちらかに切り替えるリレーを２個使用し、その２個のリレーのコモン端子を接続した構成としても同じ効果を得られる。

また、実施の形態１における切替えリレー１１は、２つの加熱コイル９，１０に対する切替え動作を行う構成としたが、３個以上の加熱コイルに接続可能に構成し、そのうちのひとつの加熱コイルを選択して、インバータ回路６に接続する場合においても、基準電圧生成回路２６が生成する基準電圧の数と比較回路２９の比較器（コンパレータ）の数を加熱コイルの数に合わせることにより、対応することができる。即ち、加熱コイルの数をＡとした場合には、基準電圧の数をＡ、比較回路のコンパレータの数をＡとする。このように構成することにより、制御部においては、第１の電圧検知回路からの出力信号に基づいて、加熱コイルと共振コンデンサとの共振により発生し、スイッチング素子に印加される高周波電圧のピーク電圧の違いにより、切替えリレーのコモン端子に対して、いずれの加熱コイルが接続状態にあるのかを検知することが可能となる。

なお、基準電圧生成回路２６と比較回路２９の機能は、制御部１８に設けられたマイクロコンピュータに含めても良く、第１の電圧検知回路１７は少なくとも加熱コイル９または１０の一端の電圧ＶＡに対応する電圧または信号を制御部１８に出力すればよい。

（実施の形態２）
以下、本発明に係る実施の形態２の誘導加熱装置を図３を参照しながら説明する。図３は、本発明に係る実施の形態２の誘導加熱装置の主要部回路を示すブロック図である。なお、実施の形態２の説明において、前述の実施の形態１と同じ機能を有する構成要素には同じ参照符号を付し、その説明を省略する。

図３に示すように、実施の形態２における第２の電圧検知回路３０は、図２に示した第１の電圧検知回路１７と同様の構成を有しているが、入力端１７ａが第１の加熱コイル９の他端９ｂと第２の加熱コイル１０の他端１０ｂとの接続部１６に接続されて、電圧ＶＤを検知する点で前述の実施の形態１と相違している。

また、実施の形態２においては、第１の加熱コイル９に共振電流を供給して、所定の加熱出力（例えば、１２００Ｗ）を得るようにした場合の接続部１６の電圧ＶＤは、第２の加熱コイル１０に共振電流を供給して、前記所定の加熱出力（例えば、１２００Ｗ）を得るようにした場合の接続部１６の電圧ＶＤよりも大きくなるように、第１の加熱コイル９と第２の加熱コイル１０の仕様を決定している点で実施の形態１と相違している。

実施の形態２における制御部３１は、コモン端子１２を第１の接続端子１３（第１の加熱コイル９）に接続するように切替えリレー１１を制御し、かつ所定の加熱出力で共振回路に共振電流を発生させているときに、第２の電圧検知回路３０の検知結果に基づき、接続部１６の電圧ＶＤが第２の電圧範囲内にある場合において、コモン端子１２が第２の接続端子１４に接続されていると判定する点で実施の形態１と相違している。ここで、第２の電圧範囲とは、第１の加熱コイル９において所定の加熱出力で共振電流を発生させている場合に生じる接続部１６の電圧値を含まず、かつ第２の加熱コイル１０において所定の加熱出力で共振電流を発生させている場合に生じる接続部１６の電圧値を含む範囲である。

以上のように構成された実施の形態２の誘導加熱装置について、その動作および作用について以下に説明する。

切替えリレー１１のコモン端子１２が、第１の接続端子１３および第２の接続端子１４のどちらにも接続されていない状態では、第２の電圧検知回路３０に入力される電圧ＶＤは零Ｖとなり、ピークホールド回路２２の出力電圧ＶＢも零Ｖとなる。

また、切替えリレー１１において、コモン端子１２と第１の接続端子１３が接続された状態（図３参照）において、制御部１８が、インバータ回路６を発振停止させている場合には、第２の電圧検知回路３０に入力される電圧ＶＤは、直流電源１の出力電圧ＶＣと同電圧となる。

この接続状態（図３参照）において、インバータ回路６を発振動作させた場合、第２の電圧検知回路３０に入力される電圧ＶＤは、第１の加熱コイル９と共振コンデンサ７との共振回路に発生する共振電流により第１の加熱コイル９の両端に発生する電圧が、直流電源１の出力電圧ＶＣに加わった高周波電圧となる。制御部３１は、入力電流検知部３２の検知する入力電流を検知して、第１の加熱コイル９の加熱出力が所定の値、例えば、１２００Ｗとなるようにスイッチング素子８を制御する。このとき、第２の電圧検知回路３０に入力される電圧ＶＤは、例えば、ピーク電圧が約７５０Ｖで周波数が３０ｋＨｚ程度の高周波電圧となる。

したがって、ピークホールド回路２２の出力電圧ＶＢは、インバータ回路６が発振停止している場合は、ＶＢ≒ＶＣ／１００＝１．４Ｖとなり、インバータ回路６が発振動作を行っている場合には、ＶＢ≒ＶＤ／１００＝７．５Ｖとなる。

一方、切替えリレー１１がコモン端子１２と第２の接続端子１４（第２の加熱コイル１０）が接続された状態で、制御部１８が、インバータ回路６の発振を停止させている場合、第１の加熱コイル９の他端９ｂと第２の加熱コイル１０の他端１０ｂとの接続部１６の電圧ＶＤは、直流電源１の出力端１ａの電圧ＶＣと同じ直流電源１の出力電圧ＶＣと同じになる。

この接続状態において、インバータ回路６を発振動作させた場合、接続部１６の電圧ＶＤは、第２の加熱コイル１０と共振コンデンサ７との共振回路に発生する共振電流により第２の加熱コイル１０の両端に発生する電圧が、直流電源１の出力電圧ＶＣに加わった高周波電圧である。実施の形態２においては、この高周波電圧は、ピーク電圧が約６５０Ｖで周波数が３３ｋＨｚ程度の高周波電圧となる。

したがって、ピークホールド回路２２の出力電圧ＶＢの波形は、インバータ回路６が発振停止している場合には、ＶＢ≒ＶＣ／１００＝１．４Ｖとなり、インバータ回路６が発振動作している場合には、ＶＢ≒ＶＤ／１００＝６．５Ｖとなる。

実施の形態２においては、第２の電圧検知回路３０内の基準電圧生成回路２６が生成する第１の基準電圧Ｖ１と第２の基準電圧Ｖ２の電圧値をそれぞれ、Ｖ１＝７．０Ｖ、Ｖ２＝０．６Ｖに設定されている。

なお、本発明に係る実施の形態２の誘導加熱装置において、前記の第１の基準電圧Ｖ１および第２の基準電圧Ｖ２がそれぞれ閾値として接点状態の判定基準となっている。

切替えリレー１１のコモン端子１２が第１の接続端子１３および第２の接続端子１４のどちらにも接続されていない状態においては、ＶＤ＝０Ｖになるため、比較回路２９の第１のコンパレータ２７の出力と第２のコンパレータ２８の出力は、共にＬＯＷ出力となる。

また、切替えリレー１１のコモン端子１２が第１の接続端子１３に接続された状態にある場合には、ピークホールド回路２２の出力電圧ＶＢは、インバータ回路６が発振停止しているとき、ＶＢ≒ＶＣ／１００＝１．４Ｖとなる。逆に、インバータ回路６が発振動作を行っているとき、ＶＢ≒ＶＤ／１００＝７．５Ｖとなる。したがって、インバータ回路６が発振停止している状態での比較回路２９の第１のコンパレータ２７の出力は、ＬＯＷ出力であり、第２のコンパレータ２８の出力はＨＩＧＨ出力となる。逆に、インバータ回路６が発振動作を行っている状態での比較回路２９の第１のコンパレータ２７の出力はＨＩＧＨ出力であり、第２のコンパレータ２８の出力はＨＩＧＨ出力となる。

一方、切替えリレー１１のコモン端子１２が第２の接続端子１４に接続された状態にある場合には、ピークホールド回路２２の出力電圧ＶＢは、インバータ回路６が発振停止しているとき、ＶＢ≒ＶＣ／１００＝１．４Ｖとなる。逆に、インバータ回路６が発振動作を行っているとき、ＶＢ≒ＶＤ／１００＝６．５Ｖとなる。したがって、インバータ回路６が発振停止している状態での比較回路２９の第１のコンパレータ２７の出力はＬＯＷ出力であり、第２のコンパレータ２８の出力はＨＩＧＨ出力となる。逆に、インバータ回路６が発振動作している状態での比較回路２９の第１のコンパレータ２７の出力はＬＯＷ出力であり、第２のコンパレータ２８の出力はＨＩＧＨ出力となる。

したがって、制御部１８は、インバータ回路６が発振停止した状態において、第２の電圧検知回路３０からの入力信号が、第１のコンパレータ２７の出力と第２のコンパレータ２８の出力が共にＬＯＷ出力の場合には、切替えリレー１１のコモン端子１２と第１の接続端子１３またはコモン端子１２と第２の接続端子１４の接点間に埃等の異物が挟まり、接続できていないことを検知することができる。

また、制御部１８は、第１の加熱コイル９から高周波磁界を発生して被加熱物を加熱するために、切替えリレー１１のコモン端子１２を第１の接続端子１３と接続状態にして、インバータ回路６を発振動作させた状態で、第２の電圧検知回路３０からの入力信号により、第１のコンパレータ２７の出力がＨＩＧＨ出力であり、第２のコンパレータ２８の出力がＨＩＧＨ出力の場合には、切替えリレー１１の接点は正常に第１の接続端子１３と接続状態にあることを検知することができる。この結果、制御部１８においては、切替えリレー１１の接点は正常であると検知することができる。

この接続状態において、第２の電圧検知回路３０からの入力信号における第１のコンパレータ２７の出力がＬＯＷ出力であり、第２のコンパレータ２８の出力がＨＩＧＨ出力の場合には、切替えリレー１１の接点は第２の接続端子１４に接続された状態にあると検知することができる。したがって、制御部３１は、切替えリレー１１の可動接点が第２の接続端子１４に対して溶着していることを検知することができる。

一方、制御部１８は、第２の加熱コイル１０から高周波磁界を発生して被加熱物を加熱するために、切替えリレー１１のコモン端子１２を第２の接続端子１４と接続状態にして、インバータ回路６を発振動作させた状態で、第２の電圧検知回路３０からの入力信号により、第１のコンパレータ２７の出力がＬＯＷ出力で第２のコンパレータ２８の出力がＨＩＧＨ出力の場合には、切替えリレー１１の接点は正常に第２の接続端子１４と接続状態にあることを検知することができ、切替えリレー１１の接点は正常であると検知することができる。

この接続状態において、第２の電圧検知回路３０からの入力信号における第１のコンパレータ２７の出力および第２のコンパレータ２８の出力が共にＨＩＧＨ出力の場合には、切替えリレー１１のコモン端子１２は第１の接続端子１３に接続された状態にあると検知することができる。したがって、制御部３１は、切替えリレー１１の可動接点が第１の接続端子１３に対して溶着していることを検知することができる。

以上のように、実施の形態２においては、第１の加熱コイルの他端９ｂと第２の加熱コイルの他端１０ｂの接続部１６の電圧ＶＤを検知する第２の電圧検知回路３０を備え、制御部３１はコモン端子１２を第１の接続端子１３に接続するように切替えリレー１１を制御し、かつ所定の加熱出力で共振回路に共振電流を発生させているときに、第２の電圧検知回路３０の検知結果に基づき、接続部１６の電圧ＶＤが、第１の加熱コイル９において所定の加熱出力で共振電流を発生させている場合に生じる接続部１６の電圧値を含まず、かつ第２の加熱コイル１０において所定の加熱出力で共振電流を発生させている場合に生じる接続部１６の電圧値を含む第２の電圧範囲内にある場合は、コモン端子１２が第２の接続端子１４に接続されていると判定するように構成されている。

実施の形態２における具体的な構成において、第２の電圧範囲とは、第１の加熱コイル９において所定の加熱出力で共振電流を発生させている場合に生じる接続部１６の電圧（例えば、７．５Ｖ）を含まない電圧範囲であり、かつ第２の加熱コイル１０において所定の加熱出力で共振電流を発生させている場合に生じる接続部１６の電圧（例えば６．５Ｖ）を含む電圧範囲を言う。したがって、実施の形態２においては、接続部１６の電圧ＶＤが、第１の基準電圧（例えば、Ｖ１＝７．０Ｖ）以上の電圧範囲内にある場合には、第１の加熱コイル９が所定の加熱出力で共振電流を発生させている状態である。また、接続部１６の電圧ＶＤが、第１の基準電圧Ｖ１（例えば、Ｖ１＝７．０Ｖ）未満であり、第２の基準電圧Ｖ２（例えば、Ｖ２＝０．６Ｖ）以上の電圧範囲内（第２の電圧範囲内）にある場合には、第２の加熱コイル１０が所定の加熱出力で共振電流を発生させている状態である。なお、インバータ回路６が発振停止した状態において、接続部１６の電圧（ＶＤ≒１．４Ｖ）は第１の基準電圧Ｖ１（例えば、Ｖ１＝７．０Ｖ）未満であり、第２の基準電圧Ｖ２（例えば、Ｖ２＝０．６Ｖ）以上の電圧範囲にある。

実施の形態２の誘導加熱装置は、上記のように構成することにより、コモン端子１２を第１の接続端子１３に接続して、第１の加熱コイル９に共振電流を流す場合と、コモン端子１２を第２の接続端子１４に接続して第２の加熱コイル１０に共振電流を流す場合で、第２の電圧検知回路３０は、異なる高周波電圧を検知する。制御部３１は第２の電圧検知回路３０の検知する電圧値に応じて、どの加熱コイルが動作しているかを判別することができる。

また、実施の形態２においては、第２の電圧検知回路３０が零電圧を検知すると、制御部３１が第１の接続端子１３および第２の接続端子１４のどちらもコモン端子１２に接続されていないと判定するように構成されている。このため、実施の形態２の誘導加熱装置は、切替えリレー１１の接点に埃等の異物が挟まり、共振電流を流そうとする第１の加熱コイル９または第２の加熱コイル１０が未接続状態であることを検知することができる構成である。

また、実施の形態２においては、第２の電圧検知回路３０が接続部１６の電圧ＶＤのピーク電圧を検知するように構成したことにより、コモン端子１２が第１の接続端子１３と第２の接続端子１４のどちらに接続されているかにより異なる電圧値において、接続部１６に印加される電圧差を確実に検出することができる。

なお、実施の形態２においては、第２の電圧検知回路３０内の比較電圧を電圧ＶＡと電圧ＶＢの２電圧とし、切替えリレー１１の異物付着による接点開放と、接点の溶着のどちらも検出する構成としたが、比較電圧を電圧ＶＡのみとし、接点の溶着のみの検出を可能とする構成としてもよい。

また、実施の形態２における切替えリレー１１は、２つの加熱コイル９，１０に対する切替え動作を行う構成としたが、３個以上の加熱コイルに接続可能に構成し、そのうちのひとつの加熱コイルを選択して、インバータ回路６に接続する場合においても、基準電圧生成回路が生成する基準電圧の数と比較回路の比較器（コンパレータ）の数を加熱コイルの数に合わせることにより、対応することができる。即ち、加熱コイルの数をＡとした場合には、基準電圧の数をＡ、比較回路のコンパレータの数をＡとする。このように構成することにより、制御部においては、第１の電圧検知回路からの出力信号に基づいて、加熱コイルと共振コンデンサとの共振により発生し、スイッチング素子に印加される高周波電圧のピーク電圧の違いにより、切替えリレーのコモン端子に対して、いずれの加熱コイルが接続状態にあるのかを検知することが可能となる。

なお、基準電圧生成回路２６と比較回路２９の機能は、制御部３１に設けられたマイクロコンピュータに含めても良く、第２の電圧検知回路３０は少なくとも接続部１６の電圧ＶＤに対応する電圧または信号を制御部３１に出力すればよい。

上記のように、本発明の誘導加熱装置は、制御部が、直流電源に接続されたコモン端子と第１の接続端子とを接続するよう切替えリレーを駆動しているにもかかわらず、コモン端子と第２の加熱コイルの一端に接続された第２の接続端子との接続状態を検知することが可能である。したがって、従来のように第１の接続端子および第２の接続端子を両方とも切り離してから駆動制御して接続状態を検知するような、切替えリレーの追加の切替え動作を行うことなく、切替えリレーの接続状態を検知することができる。この結果、本発明によれば、切替えリレーの寿命を延ばすことができ、ひいては寿命が長く、信頼性の高い誘導加熱装置を提供することができる。

本発明の誘導加熱装置は、複数の加熱コイルを有し、ひとつのインバータ回路からそれぞれの加熱コイルに時系列的に高周波電力を供給する、炊飯器や電磁誘導加熱調理器等の各種電気機器に適用できる。

１直流電源
２ダイオードブリッジ
３チョークコイル
４平滑用コンデンサ
５交流電源
６インバータ回路
７共振コンデンサ
８スイッチング素子
９第１の加熱コイル
１０第２の加熱コイル
１１切替えリレー
１２コモン端子
１３第１の接続端子
１４第２の接続端子
１６接続部
１７第１の電圧検知回路
１８制御部
２１分圧回路
２２ピークホールド回路
２６基準電圧生成回路
２７第１のコンパレータ
２８第２のコンパレータ
３０第２の電圧検知回路
３１制御部
３２入力電流検知部

Claims

直流電源と、
第１の加熱コイルと、
第２の加熱コイルと、
前記第１の加熱コイルの一端に接続される第１の接続端子、前記第２の加熱コイルの一端に接続される第２の接続端子および前記直流電源の高電位側出力端に接続されるコモン端子を有し、前記コモン端子を前記第１の接続端子または前記第２の接続端子のいずれか一方に接続するための切替えリレーと、
前記第１の加熱コイルの他端と前記第２の加熱コイルの他端とを接続する接続部に一端が接続され、他端が前記コモン端子に接続されて前記第１の加熱コイルまたは前記第２の加熱コイルと共振回路を形成する共振コンデンサと、
前記接続部と前記直流電源の低電位側出力端との間に接続され、前記共振回路に共振電流を発生させるスイッチング素子と、
前記第１の加熱コイルの一端の電圧を検知する第１の電圧検知回路と、
前記スイッチング素子を駆動して前記第１の加熱コイルまたは前記第２の加熱コイルの加熱出力を所定の値に制御すると共に前記切替えリレーの切替えを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記共振回路に共振電流が発生しているときに、前記第１の電圧検知回路の検知結果に基づき、前記第１の加熱コイルの一端の検知電圧が前記直流電源の出力電圧より大きな値を含む第１の電圧範囲内であることを検知したとき、前記コモン端子が前記第２の接続端子に接続されたと判定するよう構成された誘導加熱装置。
前記制御部は、前記共振回路に共振電流が発生しているときに、前記第１の電圧検知回路の検知結果に基づき、前記第１の加熱コイルの一端の検知電圧が前記直流電源の出力電圧と同じであることを検知したとき、前記コモン端子が前記第１の接続端子に接続されたと判定するよう構成された請求項１に記載の誘導加熱装置。
前記制御部は、前記共振回路に共振電流が発生しているときに、前記第１の電圧検知回路の検知結果に基づき、前記第１の加熱コイルの一端の検知電圧が前記直流電源の出力電圧より小さな値を有する閾値以下であることを検知したとき、前記切替えリレーが正常に動作していないと判定するよう構成された請求項１または２に記載の構成した誘導加熱装置。
前記制御部は、前記共振回路に共振電流が発生しているときに、前記第１の電圧検知回路が零電圧を検知したとき、前記第１の接続端子および前記第２の接続端子のどちらも前記コモン端子に接続されていないと判定するよう構成された請求項１または２に記載の誘導加熱装置。
直流電源と、
第１の加熱コイルと、
第２の加熱コイルと、
前記第１の加熱コイルの一端に接続される第１の接続端子、前記第２の加熱コイルの一端に接続される第２の接続端子および前記直流電源の高電位側出力端に接続されるコモン端子を有し、前記コモン端子を前記第１の接続端子または前記第２の接続端子のいずれか一方に接続するための切替えリレーと、
前記第１の加熱コイルの他端と前記第２の加熱コイルの他端とを接続する接続部に一端が接続され、他端が前記コモン端子に接続されて前記第１の加熱コイルまたは前記第２の加熱コイルと共振回路を形成する共振コンデンサと、
前記接続部と前記直流電源の低電位側出力端との間に接続され、前記共振回路に共振電流を発生させるスイッチング素子と、
前記第１の加熱コイルの他端と前記第２の加熱コイルの他端とを接続する前記接続部の電圧を検知する第２の電圧検知回路と、
前記スイッチング素子を駆動して前記第１の加熱コイルまたは前記第２の加熱コイルの加熱出力を所定の値に制御すると共に前記切替えリレーの切替えを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、所定の加熱出力で前記共振回路に共振電流が発生しているときに、前記第２の電圧検知回路の検知結果に基づき、前記接続部の検知電圧が第２の電圧範囲内であることを検知したとき、前記コモン端子が前記第２の接続端子に接続されていると判定するように構成されており、
前記第２の電圧範囲は、前記第１の加熱コイルに所定の加熱出力で前記共振電流を発生させている場合に生じる前記接続部の電圧値を含まず、かつ前記第２の加熱コイルに所定の加熱出力で前記共振電流を発生させている場合に生じる前記接続部の電圧値を含むよう設定された誘導加熱装置。
前記制御部は、所定の加熱出力で前記共振回路に共振電流が発生しているときに、前記第２の電圧検知回路の検知結果に基づき、前記接続部の検知電圧が前記第１の加熱コイルに前記所定の加熱出力で前記共振電流を発生させている場合に生じる前記接続部の電圧値を検知したとき、前記コモン端子が前記第１の接続端子に接続されたと判定するよう構成された請求項５に記載の誘導加熱装置。
前記制御部は、所定の加熱出力で前記共振回路に共振電流が発生しているときに、前記第２の電圧検知回路が零電圧を検知したとき、前記第１の接続端子およびと前記第２の接続端子のどちらも前記コモン端子に接続されていないと判定するよう構成された請求項５記載の誘導加熱装置。