JPH0272581A - 誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、誘導加熱調理器や誘導加熱式アイロンなどに
使用される誘導加熱装置に関するものである。

従来の技術 第７図に従来の誘導加熱装置を用いた誘導加熱式アイロ
ンの回路図を示す。図において、１ｏＯＶ６０Ｈｚの正
弦波の交流電源１と整流器２は直流電源３を構成してい
る。９はインバータで、平滑コンデンサ４、加熱コイル
５、共振コンデンサ６、スイッチング素子７、逆導通ダ
イオード８で構成されている。１０は負荷のアイロンで
ある。

入力電流検知回路１８は、電流トランス１１、抵抗１２
、整流器１３、トランジスタ１４とコンデンサ１５と抵
抗１６によって成るピークホールド回路１７で構成して
いる。１９は制御回路で、増幅器２０、ダイオード２１
、抵抗２２、コンデンサ２３、ＰＷＭ回路２４で構成さ
れている。２５は直流電源、２６は可変抵抗である。

次にこの回路の動作について説明を行う。第８図は、定
常動作時におけるインバータ各部の動作波形で、（ア）
Ｃ大平滑コンデンサ４の電圧Ｖｃ、（イ）はスイッチン
グ素子７の印加電圧Ｖｃｅ、（つ）は入力電流ｆｉｎの
波形である。Ｖｃは平滑コンデンサ４の静電容量が小さ
く１２０Ｈｚのりプルを吸収しないように設計されてい
るため全波整流波形となる。ＰＷＭ回路２４は、スイッ
チング素子７を一定のデユーティ比で駆動しているため
、スイッチング素子７の印加電圧Ｖｃｅは（イ）に見ら
れるように全波整流の包絡線を有し、（つ）に見られる
ような正弦波の入力電流Ｉｉｎが流れる。このため交流
ｉｔ源１から見た力率がほとんど１となっている。

第９図は定常動作時における入力電流検知回路１８、制
御回路１９の各部の動作波形である。

第９図（ア）は可変抵抗２６から出力される電圧ｖ１と
入力電流検知回路１８の出力電圧Ｖ２、（イ）はコンデ
ンサ２３の電圧ｖ３、（つ）はＰＷＭ回路２４のオンパ
ルス幅Ｔｏｎの値を示す図である。

入力電流検知回路１８は、入力電流１ｉｎを電流トラン
ス１１と負荷の抵抗１２で受けて整流器１３で整流後ピ
ークホールドするため、出力Ｖ２は１２０Ｈｚリプルが
少ない波形となる。

増幅器２０はＶ２がｖｌと等しくなる付近（Ｖ２のピー
ク付近）で電流を引き込んでＶ３を低下させ、ＰＷＭ回
路２４の出力のオン時間Ｔａｎを低下させて入力電流を
減少させる。よって、ｖｌ＜Ｖ２となることを防止して
いる。しかも、Ｖ３の値をほぼ一定としてＰＷＭ回路２
４の出力のオン時間Ｔｏｎをほぼ一定として安定した動
作を行わせるために、コンデンサ２３の容量を大きくし
ていた。

発明が解決しようとする課題 しかしながら従来の誘導加熱装置では、コンデンサ２３
にかなり静電容量の大きいものが必要になり、その結果
として起動時における入力パワーの立ち上がりに長時間
を必要とするという課題があった。

第１０図は従来の技術の場合の起動直後の動作を示した
動作波形口である。第１０図で（ア）はＶｌとＶ２、（
イ）はＴｏｎ、（つ）はｆｉｎの波形を示している。す
なわち起動時においては、負荷と加熱コイルの結合条件
が不明であるので、急に大きな入力が入らないようにオ
ン時間を極小から徐々に拡大して行くようにコンデンサ
２３が作用する。すなわち、起動時においてコンデンサ
２３が徐々に充電され、Ｖ３が徐々に高まって行くが、
このコンデンサ２３の静電容量が大きいため、ＶｌとＶ
２が等しくなるときのＶ３の値に達するまで、すなわち
、オン時間の拡大に長時間を要し、一定のパワーが入る
ようになるまでに少なくとも１００ｍ５ｅｃ程の時間が
かがる。

そのため負荷を短時間で加熱する必要のある装置、たと
えば誘導加熱式アイロンの場合には充分な加熱電力が入
るまでに負荷が移動してしまい。

また短い周期で加熱と停止を繰り返す装置の場合にも一
周期の時間をあまり短くすることはできないという課題
があった。

本発明は上記課題に鑑み、加熱に要する時間を短縮する
と共に加熱と停止の周期を短くすることを目的とする。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するための本発明の構成は、出力にリプ
ルを含む直流電源と、スイッチング素子を含み前記直流
電源に接続され高周波電力を発生するインバータと、前
記インバータに接続した加熱コイルと、前記インバータ
の入力電流を検知する入力電流検知回路と、前記直流電
源を分圧する分圧回路と、前記入力電流検知回路の出力
と前記分圧回路の出力が等しくなるように前記スイッチ
ング素子の制御を行う制御回路を有するものである。

作用 上記構成により入力電流と同期したりプルを含む直流電
源からスイッチング素子の制御を行う基準値を発生させ
ているため、入力電流は瞬時値を用いてスイッチング制
御を行うことができ、よって起動時から所定の入力電流
値に達するまでの時間を短縮することが可能となる。

実施例 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
を行う。第１図は本発明の一実施例におけるアイロンを
誘導加熱する誘導加熱装置の回路図である。第１図にお
いて、３３は直流電源で、１００Ｖ６０Ｈｚの交流電源
３１と整流器３２で構成されている。３９はインバータ
で、平滑コンデンサ３４、加熱コイル３５、共振コンデ
ンサ３６、バイポーラタイプのスイッチング素子３７、
逆導通ダイオード３８によって構成されている。

４４は入力電流検知回路で、交流電源３１に直列接続し
た電流トランス４１、電流トランス４１の負荷の抵抗４
２、整流器４３によって構成されている。４６は入力電
流を設定するための分圧回路で、直流電源３３に接続さ
れた可変抵抗４５で構成される。５２は制御回路で、分
圧回路４６の出力ｖ１と入力電流検知回路４４の出力ｖ
２の差を増幅する増幅器４７、ダイオード４８、抵抗４
９、コンデンサ５０、コンデンサ５０の電圧ｖ３の値に
応じたオン時間のパルスをスイッチング素子３７に出力
するＰＷＭ回路５１で構成されている。

以上の構成において動作を説明する。

第２図は、定常動作時のインバータ３９の動作を示す動
作波形図である。第２図（ア）はスイッチング素子３７
の印加電圧Ｖｃｅ、（イ）はスイッチング素子３７及び
逆導通ダイオード３８に流れる電流Ｉｃ、（つ）は加熱
コイル３５の電流ＩＬの波形である。すなわちスイッチ
ング素子３７のオン時間Ｔｏｎにおいては、加熱コイル
３５に直流電源３３の電圧が印加されて、Ｉｃおよび【
Ｌは時間と共に増加しオフ時間Ｔｏｆｆにおいては共振
コンデンサ３６と加熱コイルの共振現象により、共振電
圧がＶｃｅが発生する。

これにより、加熱コイル３５に約２５ｋＨｚの高周波電
流が流れ、負荷のアイロン４０が誘導加熱される。

第３図は定常動作時における１　２０Ｈｚの時間スケー
ルで見たインバータ３つの動作波形図である。第３図の
（ア）は直流電源３３の出力電圧ＶＣ１（イ）はスイッ
チング素子３７の印加電圧Ｖｃｅ、（つ）は交流電源３
１の電流１ｉｎの波形である。。

すなわち平滑コンデンサ３４は、２５ｋＨｚの電圧リプ
ルのみを吸収し、交流電源３１から見た力率をほぼ１に
なるようにするために１０マイクロフアラツド以下の静
電容量のものを用いているためＶｃは全波整流波形（リ
プルを含む直流波形）となる。

オン時間Ｔｏｎが一定であるのでスイッチング素子の印
加電圧Ｖｃｅの包絡線は、全波整流波形となり、そのピ
ーク値は７００Ｖとなる。また、入力電流ｆｉｎは、正
弦波となる。

次に分圧回路４６と入力電流検知回路４４の動作につい
て説明する。第４図の（ア）は分圧回路４６の出力電圧
ｖ１、（イ）は入力電流検知回路４４の出力電圧ｖ２の
動作波形である。

分圧回路４６は、直流を源３３の出力電圧Ｖｃを分圧し
ているためＶｃと同じく全波整流波形となる。入力電流
検知回路４４は、電流トランス４１と負荷抵抗４２によ
って交流電源３１の電流を受け、それを整流器４３で全
波整流して居るためこれも全波整流波形となる。

次に制御回路５２の動作について説明を行う。

増幅器４７は、ｖｌとｖ２を比較し、Ｖｌ＜Ｖ２になろ
うとした場合にダイオード４８によってコンデンサ５０
の電荷を抜く作用がある。ＰＷＭ回路５１は、第５図に
示すようにコンデンサ５０の電圧が高いほどスイッチン
グ素子３７のオン時間Ｔｏｎを長（するものである。し
たがって、常にＶ１＝Ｖ２となるようにＴｏｎが制御さ
れる。

次に起動直後の動作について述べる。

第６図は、起動直後におけるインバータ３９の動作波形
図である。第３図の（ア）は分圧回路４６の出力電圧ｖ
１と入力電流検知手段４４の出力電圧Ｖ２、（イ）はス
イッチング素子３７のオン時間Ｔｏｎ、（つ）は交流量
［３１の電流１ｆｎの波形である。

すなわち本発明では入力電流ｔｉｎの基準値を発生する
分圧回路４６をリプルを含む直流電源に同期させている
ため、この直流電源に同期した入力電流ｆｉｎの検知を
ではなく瞬時値で行って前記分圧回路４６の基準値と比
較できるためオン時間の制御も瞬時に行うことができる
ため、増幅器４７の出力側のコンデンサ５０の静電容量
を極めて小さくすることが可能であり、その結果第６図
（イ）に見られるような急激なＴｏｎの拡大が可能とな
る。

よって、第６図の場合のように、例えば５ミリセコンド
以下に一定の入力パワーまで上げることができる。

発明の効果 以上の実施例からも明らかなように、本発明の誘導加熱
装置は、特に出力にリプルを含む直流電ｇＸ直流電源を
分圧する分圧回路と、この分圧回路の出力と入力電流検
知回路の出力とが等しくなるように前記スイッチング素
子の制御を行う制御回路とを有することにより、入力電
流による瞬時値制御を可能とし、起動時の入力の立ち上
がりを早（することができる。よって、加熱に要する時
間を短縮し、また周期的に加熱と停止を繰り返す装置の
場合にもその周期を非常に短くすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における誘導加熱装置の回路
図、第２図および第３図は第１図に示した誘導加熱装置
のインバータ部分の動作波形図、第４図は第１図に示し
た誘導加熱装置の分圧回路と入力電流検知回路の出力電
圧波形図、第５図は第１図に示した誘導加熱装置のＰＷ
Ｍ回路の特性図、第６図は第１図に示した誘導加熱装置
の起動直後の動作波形図、第７図は従来の技術における
誘導加熱装置の回路図、第８図および第９図は第７図に
示した誘導加熱装置の動作波形図、第１０図は第７図に
示した誘導加熱装置の起動直後の動作波形図である。 ３３・・・直流電源、３７・・・スイッチング素子、３
９・・・インバータ、３５・・・加熱コイル、４４・・
・入力電流検知回路、４６・・・分圧回路、５２・・・
制御回路。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名第２図 ’−＝■＝−−“ 礪 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 出力にリプルを含む直流電源と、スイッチング素子を含
   み前記直流電源に接続され高周波電力を発生するインバ
   ータと、前記インバータに接続した加熱コイルと、前記
   インバータの入力電流を検知する入力電流検知回路と、
   前記直流電源を分圧する分圧回路と、前記入力電流検知
   回路の出力と前記分圧回路の出力が等しくなるように前
   記スイッチング素子の制御を行う制御回路を有する誘導
   加熱装置。