JPH09115661A

JPH09115661A - 誘導加熱装置

Info

Publication number: JPH09115661A
Application number: JP7267094A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Omukai; 聡小迎; Hitoshi Tamura; 仁志田村
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-10-16
Filing date: 1995-10-16
Publication date: 1997-05-02

Abstract

(57)【要約】【課題】負荷の加熱可能、不可能の判別の間に、負荷
が不所望に加熱されたり、インバータ回路内の過大電流
による回路素子の破壊の恐れがある。【解決手段】加熱開始時、インバータ回路の発振周波
数を加熱出力が低出力となる所定値に固定し、この固定
している間に最大加熱出力、インバータ回路内のピーク
電流値などの加熱条件を算出して負荷の加熱可能、不可
能を判別する。負荷が加熱可能と判別すれば、発振周波
数を固定する制御を解除し、また加熱不可能と判別すれ
ば加熱動作を停止させる構成である。尚、周波数を固定
する変わりに加熱出力を所定の低出力に固定してもよ
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、誘導加熱により
磁性金属を加熱する誘導加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の誘導加熱装置を動作させると、
加熱コイルと誘導加熱する負荷とは磁気的に結合される
ことになる。そのためインバータ回路のインピーダンス
は、加熱コイルの抵抗成分とリアクタンス成分と共振コ
ンデンサの容量のほか、見かけ上、負荷の抵抗成分とリ
アクタンス成分が重畳されることになる。これら各成分
を合わせて等価インピーダンスと呼んでいる。

【０００３】この等価インピーダンスは、加熱コイルで
加熱する負荷の種類に応じて変わるので、加熱する負荷
によってインバータ回路の周波数特性が変わってしまう
ことになる。

【０００４】また、インバータ回路をその回路の共振周
波数で駆動すると加熱コイルの出力は最大となることが
知られている。

【０００５】そこで、以下のような問題が生じる。等価インピーダンスが負荷により変化することで、イ
ンバータ回路の動作周波数が低くなり、可聴領域（２０
ＫＨｚ以下）に入ってしまう。

【０００６】等価インピーダンスが小さくなり、イン
バータ回路内の電流が多くなる。このような問題を解決
するために、では周波数制限回路を設けてインバータ
回路の動作周波数を可聴領域に入らないように制限した
り、ではインバータ回路内を流れる電流を検知し、所
定電流以上流れようとすれば出力を低下させて流れない
ように制限する対策を施している。

【０００７】このような対策を施した装置において、加
熱コイルで加熱する負荷が、適切な負荷で加熱可能か、
アルミニウム製鍋などの不適正負荷やフォークなどの小
物負荷で加熱不可能かを判断するためには、例えば特公
昭５３−４４０６１号公報に開示されているように、入
力電流または入力電力を検知して所定のレベルと比較
し、所定レベルより小さければ不適正または小物負荷と
判断して加熱動作を停止していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来の技術において、負荷の加熱可能、不可能の判別
は、前述の制御が働くため、ある程度加熱を行わなけれ
ばならなかった。そのため、負荷の加熱してしまい、そ
の負荷に触ると火傷したり、インバータ回路内を流れる
電流が多くなるので、スイッチング素子を破損する恐れ
があった。

【０００９】本発明は、斯る課題を解決するものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１記載
の発明では、共振コンデンサと負荷を誘導加熱する加熱
コイルとスイッチング素子とから構成され、前記スイッ
チング素子をオンオフすることで発振動作を行い商用電
圧から高周波電圧に変換するインバータ回路と、前記加
熱コイルの出力を設定する出力設定手段と、該出力設定
手段の設定出力値に基づいて前記スイッチング素子のオ
ンオフを制御する出力制御手段と、加熱開始時から前記
インバータ回路の発振周波数を所定周波数に固定する周
波数固定手段と、前記インバータ回路への入力電力を検
知する入力電力検知手段と、前記インバータ回路内に流
れる電流値を検知する共振電流検知手段と、前記周波数
固定手段で発振周波数を固定している間の前記入力電力
検知手段の検知電力値及び前記共振電流検知手段の検知
電流値に基づいて前記設定出力値の発振周波数と電流値
とを算出する加熱条件算出手段と、該加熱条件算出手段
で算出した結果に基づいて前記設定出力値での前記負荷
の加熱可能、不可能を判別する負荷判別手段と、該負荷
判別手段で加熱可能と判別したとき前記周波数固定手段
の制御を解除する解除手段と、前記負荷判別手段で加熱
不可能と判断したとき前記インバータ回路の発振動作を
停止させる動作停止手段と、を備えた構成である。

【００１１】また請求項２記載の発明では、共振コンデ
ンサと負荷を誘導加熱する加熱コイルとスイッチング素
子とから構成され、前記スイッチング素子をオンオフす
ることで発振動作を行い商用電圧から高周波電圧に変換
するインバータ回路と、前記加熱コイルの出力を設定す
る出力設定手段と、該出力設定手段の設定出力値に基づ
いて前記スイッチング素子のオンオフを制御する出力制
御手段と、加熱開始時から前記加熱コイルの出力を所定
出力に固定する出力固定手段と、前記インバータ回路の
発振周波数を検知する周波数検知手段と、前記インバー
タ回路への入力電力を検知する入力電力検知手段と、前
記インバータ回路内に流れる電流値を検知する共振電流
検知手段と、前記出力固定手段で所定出力に固定してい
る間の前記入力電力検知手段の検知電力値と前記共振電
流検知手段の検知電流値と周波数検知手段の検知周波数
とに基づいて前記設定出力値の発振周波数と電流値とを
算出する加熱条件算出手段と、該加熱条件算出手段で算
出した結果に基づいて前記設定出力値での前記負荷の加
熱可能、不可能を判別する負荷判別手段と、該負荷判別
手段で加熱可能と判別したとき前記出力固定手段の制御
を解除する解除手段と、前記負荷判別手段で加熱不可能
と判断したとき前記インバータ回路の発振動作を停止さ
せる動作停止手段と、を備えた構成である。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明は誘導加熱装置一般の内容
であるが、代表して以下に電磁調理器を例にあげて説明
する。

【００１３】図１において、１は商用電源、２は該商用
電源を整流するダイオードブリッジから形成された整流
回路、３は整流回路２の＋端子に一端を接続したチョー
クコイル、４はチョークコイル３の他端と整流回路２の
−端子との間に接続した平滑コンデンサである。

【００１４】５は第１共振コンデンサ、６は第２共振コ
ンデンサであり、これら共振コンデンサは直列接続さ
れ、平滑コンデンサ４に並列接続されている。

【００１５】７は負荷となる鍋８を誘導加熱する加熱コ
イル、９はスイッチング素子となる第１スイッチングト
ランジスタ、１０は同じくスイッチング素子となる第２
スイッチングトランジスタである。第１スイッチングト
ランジスタ９と第２スイッチングトランジスタ１０とは
直列接続し、平滑コンデンサ４に並列接続されている。
加熱コイル７は、第１共振コンデンサ５と第２共振コン
デンサ６との接続点と、第１スイッチングトランジスタ
９と第２スイッチングトランジスタ１０との接続点との
間に接続している。

【００１６】前述の平滑コンデンサ４、第１共振コンデ
ンサ５、第２共振コンデンサ６、加熱コイル７、第１ス
イッチングトランジスタ９、第２スイッチングトランジ
スタ１０によりインバータ回路１１を形成している。

【００１７】尚、前記鍋８は、回路的には加熱コイル７
と相対する２次コイル８ａとこの２次コイル８ａに接続
した抵抗８ｂとから見かけ上構成されることになる。

【００１８】また、第１スイッチングトランジスタ９及
び第２スイッチングトランジスタ１０は、コレクタ−エ
ミッタ間にフライバックダイオードが逆並列接続されて
いる。

【００１９】１２はインバータ回路１１への入力電力を
検知する入力手段検知手段となる入力電力計、１３は該
入力電力計１２での検知電力を電圧値に変換する電力検
知回路、１４は加熱コイル７に流れる電流を検知する共
振電流検知手段となるカレントトランス、１５は該カレ
ントトランスで検知した電流値を電圧値に変換する共振
電流検知回路、１６は加熱コイル７の出力、即ち鍋８の
加熱出力を設定したり、加熱開始、停止動作を指示する
する出力設定手段となる操作部である。

【００２０】１７は制御回路であり、操作部１６のの設
定出力値に基づいて前記第１及び第２スイッチングトラ
ンジスタ９、１０をオンオフを制御する出力制御手段と
なる出力制御部１８と、加熱開始時から前記インバータ
回路１１の発振周波数を所定周波数に固定する周波数固
定手段となる周波数固定部１９と、該周波数固定部１９
で発振周波数を固定している間、前記入力電力計１２の
検知電力値及び前記カレントトランス１６の検知電流値
に基づいて操作部１６の設定出力値の発振周波数と電流
値とを算出する加熱条件算出手段となる加熱条件算出部
２０と、該加熱条件算出部２０で算出した結果に基づい
て前記設定出力値での前記鍋８の加熱可能、不可能を判
別する負荷判別手段となる負荷判別部２１と、該負荷判
別部２１で加熱不可能と判断したとき、前記インバータ
回路１１の発振動作を停止させる動作停止手段となる加
熱動作停止部２２と、前記負荷判別部２１で加熱可能と
判別したとき、前記周波数固定部１９の制御を解除する
解除手段となる解除部２３と、出力制御部１８の制御信
号を受けて第１スイッチングトランジスタ９または第２
スイッチングトランジスタ１０を駆動する駆動部２４
と、駆動部２４から第１スイッチングトランジスタ９ま
たは第２トランジスタ１０への駆動信号を検知すること
によりインバータ回路１１の発振周波数を検知する周波
数検知部２５とを備えている。

【００２１】斯る構成の動作を図２に基づいて説明す
る。まず、加熱コイル７上に鍋８を載置する。ステップ
Ｓ１で操作部１６で加熱出力を設定した後、ステップＳ
２で操作部１６から加熱動作開始の指示をする。

【００２２】ステップＳ３では、制御回路１７がまず周
波数固定部１９により特定周波数、例えば７０ＫＨｚで
インバータ回路が動作するよう出力制御部１８を制御す
る。具体的には、駆動部２４から第１スイッチングトラ
ンジスタ９または第２スイッチングトランジスタ１０に
出力される駆動信号からインバータ回路１１の発振周波
数を周波数検知部２５で検知し、特定周波数となるよう
に第１スイッチングトランジスタ９または第２スイッチ
ングトランジスタ１０のオン期間長を調節する。

【００２３】尚、特定周波数は、加熱出力が低出力とな
る値となる周波数を設定しておく必要がある。これは、
例えばフォークなどの加熱されてはいけない小物など
が、加熱不可能と判断されるまで加熱され、取り除く時
に触って火傷する恐れがあり、またアルミニウム負荷を
加熱したときにインバータ回路１１内に流れる電流が大
きくなり、第１スイッチングトランジスタ９や第２スイ
ッチングトランジスタ１０が破壊する恐れがあるからで
ある。従って、例として７０ＫＨｚとしているのであ
る。

【００２４】周波数固定部１９で特定周波数にインバー
タ回路１１の発振周波数が固定されている間に、ステッ
プＳ４では入力電力計１２により入力電力を検知し、ス
テップＳ５ではカレントトランスによりインバータ回路
１１内を流れる共振電流を検知する。

【００２５】そして、ステップＳ６では、ステップＳ４
及びＳ５で検知した検出値をもとに最大出力値と操作部
１６で設定した設定出力値でインバータ回路１１を発振
させたときの発振周波数及びピーク電流値とを加熱条件
算出部２０で算出する。

【００２６】これは、あらかじめ共振コンデンサの容
量、発振周波数が分かっており、そこにインバータ回路
１１への入力電力値、インバータ回路１１内を流れる共
振電流値を加えることにより、インバータ回路の回路方
程式を解いて求めることができるのである。

【００２７】その後、負荷判別部２１により、ステップ
Ｓ７で最大出力値が設定出力値より大きいかどうか、ス
テップＳ８で発振周波数が可聴領域（２０ＫＨｚ以下の
周波数）となるかどうか、ステップＳ９でピーク電流値
がスイッチングトランジスタの定格をオーバーするもの
かどうかを判定し、いずれの条件にも該当しない場合は
負荷８の加熱可能と判別し、またどれか１つの条件が当
てはまれば負荷８の加熱は不可能と判別する。

【００２８】負荷判別部２１で加熱可能と判別されれ
ば、ステップＳ１０で周波数固定部１９で特定周波数に
固定している制御を、解除部２３で解除し、ステップＳ
１１にて出力制御部１８の加熱制御のみにして加熱動作
を継続させる。加熱動作を終了させたいときはステップ
Ｓ１２で操作部１６から加熱動作停止指示を行い加熱動
作を終了する。その後は、ステップＳ１に戻り次の加熱
動作待機状態となる。

【００２９】またステップＳ７〜Ｓ９において負荷判別
部２１で加熱不可能と判断されれば、ステップＳ１３で
加熱動作停止部２２で出力制御部１８の加熱動作を停止
させるとともに、ステップＳ１４で表示部２６に不適正
な負荷の加熱の旨表示し、ブザー２７で報知させる。そ
の後、ステップＳ１に戻り次の加熱動作の待機状態とな
る。

【００３０】以上で動作の説明を終了するが、以下に他
の実施例として図３に基づいて説明する。尚、前述の説
明と同じ番号を付したものは同じ機能を有するので説明
を省略する。

【００３１】制御回路１７のうち、２８はある低出力に
加熱コイル出力を固定する出力固定手段となる出力固定
部である。

【００３２】斯る構成の動作を図４に基づいて説明す
る。まず、加熱コイル７上に鍋８を載置する。ステップ
Ｓ２０で操作部１６で加熱出力を設定した後、ステップ
Ｓ２１で操作部１６から加熱動作開始の指示をする。

【００３３】ステップＳ２２では、制御回路１７がまず
出力固定部１９により特定の低出力、例えば２００Ｗで
インバータ回路が動作するよう出力制御部１８を制御す
る。具体的には、駆動部２４から第１スイッチングトラ
ンジスタ９または第２スイッチングトランジスタ１０に
出力される駆動信号からインバータ回路１１の発振周波
数を周波数検知部２５で検知し、特定の低出力となるよ
うに第１スイッチングトランジスタ９または第２スイッ
チングトランジスタ１０のオン期間長を調節する。

【００３４】出力固定部２８で特定周波数にインバータ
回路１１の発振周波数が固定されている間に、ステップ
Ｓ２３では入力電力計１２により入力電力を検知し、ス
テップＳ２４ではカレントトランスにより共振電流を検
知し、さらにステップＳ２５で発振周波数を周波数検知
部２６により検知する。

【００３５】そして、ステップＳ２６では、ステップＳ
２３、Ｓ２４及びＳ２５で検知した検出値をもとに最大
出力値と操作部１６で設定した設定出力値でインバータ
回路１１を発振させたときの発振周波数及びピーク電流
値とを加熱条件算出部２０で算出する。

【００３６】その後、負荷判別部２１により、ステップ
Ｓ２７で最大出力値が設定出力値より大きいかどうか、
ステップＳ２８で発振周波数が可聴領域（２０ＫＨｚ以
下の周波数）となるかどうか、ステップＳ２９でピーク
電流値がスイッチングトランジスタの定格をオーバーす
るものかどうかを判定し、いずれの条件にも該当しない
場合は鍋８の加熱可能と判別し、またどれか１つの条件
が当てはまれば鍋８の加熱は不可能と判別する。

【００３７】負荷判別部２１で加熱可能と判別されれ
ば、ステップＳ３０で周波数固定部１９で特定周波数に
固定している制御を、解除部２３で解除し、ステップＳ
３１にて出力制御部１８の加熱制御のみにして加熱動作
を継続させる。加熱動作を終了させたいときはステップ
Ｓ３２で操作部１６から加熱動作停止指示を行い加熱動
作を終了する。その後は、ステップＳ２０に戻り次の加
熱動作待機状態となる。

【００３８】またステップＳ２７〜Ｓ２９において負荷
判別部２１で加熱不可能と判断されれば、ステップＳ３
３で加熱動作停止部２２で出力制御部１８の加熱動作を
停止させるとともに、ステップＳ３４で表示部２６に不
適正な負荷の加熱の旨の表示を行い、ブザー２７で報知
させる。その後、ステップＳ２０に戻り次の加熱動作の
待機状態となる。

【００３９】以上のことより低出力の間に、正確に負荷
の加熱可能か不可能かが判別できるので、使用者の火傷
やインバータ回路１１の破壊は免れ、信頼性の高い製品
が供給できるのである。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、従来のようにインバー
タ回路内に動作電流を流して、負荷判別を行うのでない
ため、大電流を流すことなく、素子の破壊を防止するこ
とができる。

【００４１】

【図面のの簡単な説明】

【００４２】

【図１】本発明の制御ブロック図である。

【００４３】

【図２】本発明の実施例における動作フローチャートで
ある。

【００４４】

【図３】本発明の他の実施例の制御ブロック図である。

【００４５】

【図４】図４の実施例における動作フローチャートであ
る。

【００４６】

【符号の説明】

１１インバータ回路１２電力計１３カレントトランス１６操作部１８出力制御部１９周波数固定部２０加熱条件算出部２１負荷判別部２２加熱動作停止部２３解除部２８出力固定部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】共振コンデンサと負荷を誘導加熱する加
熱コイルとスイッチング素子とから構成され、前記スイ
ッチング素子をオンオフすることで発振動作を行い商用
電圧から高周波電圧に変換するインバータ回路と、前記
加熱コイルの出力を設定する出力設定手段と、該出力設
定手段の設定出力値に基づいて前記スイッチング素子の
オンオフを制御する出力制御手段と、加熱開始時から前
記インバータ回路の発振周波数を所定周波数に固定する
周波数固定手段と、前記インバータ回路への入力電力を
検知する入力電力検知手段と、前記インバータ回路内に
流れる電流値を検知する共振電流検知手段と、前記周波
数固定手段で発振周波数を固定している間の前記入力電
力検知手段の検知電力値及び前記共振電流検知手段の検
知電流値に基づいて前記設定出力値の発振周波数と電流
値とを算出する加熱条件算出手段と、該加熱条件算出手
段で算出した結果に基づいて前記設定出力値での前記負
荷の加熱可能、不可能を判別する負荷判別手段と、該負
荷判別手段で加熱可能と判別したとき前記周波数固定手
段の制御を解除する解除手段と、前記負荷判別手段で加
熱不可能と判断したとき前記インバータ回路の発振動作
を停止させる動作停止手段と、を備えたことを特徴とす
る誘導加熱装置。
【請求項２】共振コンデンサと負荷を誘導加熱する加
熱コイルとスイッチング素子とから構成され、前記スイ
ッチング素子をオンオフすることで発振動作を行い商用
電圧から高周波電圧に変換するインバータ回路と、前記
加熱コイルの出力を設定する出力設定手段と、該出力設
定手段の設定出力値に基づいて前記スイッチング素子の
オンオフを制御する出力制御手段と、加熱開始時から前
記加熱コイルの出力を所定出力に固定する出力固定手段
と、前記インバータ回路の発振周波数を検知する周波数
検知手段と、前記インバータ回路への入力電力を検知す
る入力電力検知手段と、前記インバータ回路内に流れる
電流値を検知する共振電流検知手段と、前記出力固定手
段で所定出力に固定している間の前記入力電力検知手段
の検知電力値と前記共振電流検知手段の検知電流値と周
波数検知手段の検知周波数とに基づいて前記設定出力値
の発振周波数と電流値とを算出する加熱条件算出手段
と、該加熱条件算出手段で算出した結果に基づいて前記
設定出力値での前記負荷の加熱可能、不可能を判別する
負荷判別手段と、該負荷判別手段で加熱可能と判別した
とき前記出力固定手段の制御を解除する解除手段と、前
記負荷判別手段で加熱不可能と判断したとき前記インバ
ータ回路の発振動作を停止させる動作停止手段と、を備
えたことを特徴とする誘導加熱装置。