JPS5939869B2 - induction heating device - Google Patents

induction heating device

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JPS5939869B2
JPS5939869B2 JP3982277A JP3982277A JPS5939869B2 JP S5939869 B2 JPS5939869 B2 JP S5939869B2 JP 3982277 A JP3982277 A JP 3982277A JP 3982277 A JP3982277 A JP 3982277A JP S5939869 B2 JPS5939869 B2 JP S5939869B2
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JP
Japan
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circuit
heating coil
oscillation
output
inverter
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JP3982277A
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JPS53124338A (en
Inventor
美之介 永田
一義 塚本
和文 牛嶋
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインバータを用いた誘導加熱装置に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to an induction heating device using an inverter.

従来電磁誘導加熱を家庭用調理器に応用した場合、調理
鍋等被加熱物の材質、形状等の相違のため、負荷変動が
大きくなる。
Conventionally, when electromagnetic induction heating is applied to household cooking appliances, load fluctuations become large due to differences in the materials, shapes, etc. of objects to be heated, such as cooking pots.

それ故誘導加熱コイルを駆動するインバータの発振モー
ドが変化したり、或は転流失敗して発振できない場合が
生じる。従来かかる点に対処して、加熱コイルの電流位
相を検出して、負荷の状態を検知し、発振周波数を変え
る自励発振方式が採用されているが、かかる方式を用い
た場合、鍋を加熱コイル上から取り去つた無負荷状態に
おいては、第1図に示す如くインダクタンス分LHが増
し、抵抗分子Hが減少する。なお図中、横軸は加熱コイ
ル−被加熱物間距離dを表わす。上述の如き無負荷状態
、或はこれに近い状態では、インバータの発振周波数が
可聴域付近にまで低下し、騒音を発生する。第2図にお
いて、1は商用交流電源、2は整流回路で、平滑されて
いない脈流を出力する。
Therefore, the oscillation mode of the inverter that drives the induction heating coil may change, or commutation may fail and oscillation may not be possible. Conventionally, to deal with this problem, a self-excited oscillation method has been adopted that detects the current phase of the heating coil, detects the load condition, and changes the oscillation frequency. In a no-load state where the coil is removed from the coil, the inductance LH increases and the resistance molecule H decreases as shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents the distance d between the heating coil and the heated object. In the above-mentioned no-load state or a state close to this, the oscillation frequency of the inverter drops to near the audible range, producing noise. In FIG. 2, 1 is a commercial AC power supply, and 2 is a rectifier circuit, which outputs an unsmoothed pulsating current.

3はインバータ回路で、限流コイル4、転流コンデンサ
5、転流コイル6、半導体スイッチング素子(以下SC
Rと略す)Tおよびダイオード8にて構成され、前記脈
流を、超可聴周波数信号に変換し、フィルターコンデン
サ9および加熱コイル10よりなる負荷回路11に供給
する。
3 is an inverter circuit, which includes a current limiting coil 4, a commutating capacitor 5, a commutating coil 6, and a semiconductor switching element (hereinafter referred to as SC).
(abbreviated as R) and a diode 8, converts the pulsating current into an ultra-audible frequency signal, and supplies it to a load circuit 11 consisting of a filter capacitor 9 and a heating coil 10.

インバータ回路3のSCRTのゲートには、トリガ−用
トランジスタ12および抵抗13よりなるコレクタ接地
増幅回路の出力が加えられインバータ3は発振する。
The output of a common collector amplifier circuit consisting of a trigger transistor 12 and a resistor 13 is applied to the gate of the SCRT of the inverter circuit 3, and the inverter 3 oscillates.

負荷回路11すなわち、フィルタコンデンサ9および9
および加熱コイル10の直列回路は、直列共振回路を形
成し、インバータ3の出力電流により交流磁界を発生し
、加熱コイル10上に近接して配置された調理鍋14を
誘導加熱する。15は加熱コイル10に流れる電流を検
出する電流変成器で、抵抗16両端間に前記電流と略同
位相の交流電圧波形を得る。
Load circuit 11 i.e. filter capacitors 9 and 9
The series circuit of the heating coil 10 and the heating coil 10 forms a series resonant circuit, and the output current of the inverter 3 generates an alternating current magnetic field to inductively heat the cooking pot 14 disposed close to the heating coil 10. Reference numeral 15 denotes a current transformer that detects the current flowing through the heating coil 10, and obtains an AC voltage waveform across the resistor 16 that is approximately in phase with the current.

ITはコンデンサ18、19および抵抗20、21より
なる進相回路で、SCRTがトリガパルスにより、ター
ンオンした時間に対し、電流変成器15出力の交流電圧
が負のスロープでゼロ電圧になるまでの遅れ位相を補正
するものである。22は、この進相回路ITを経て伝達
された交流電圧信号が加えられる位相検出回路で、電圧
比較回路を使用でき、入力信号が正電圧で電源電圧レベ
ル(以下Hレベルという)、また負電圧でゼロレベル(
以下Lレベルという)の出力を生じる。
IT is a phase advance circuit consisting of capacitors 18 and 19 and resistors 20 and 21, and it is a delay until the AC voltage of the current transformer 15 output becomes zero voltage with a negative slope with respect to the time when the SCRT is turned on by a trigger pulse. This is to correct the phase. 22 is a phase detection circuit to which the AC voltage signal transmitted via this phase advance circuit IT is applied, and a voltage comparison circuit can be used, and the input signal is a positive voltage at the power supply voltage level (hereinafter referred to as H level), and a negative voltage. at zero level (
This produces an output of L level (hereinafter referred to as L level).

この位相検出回路22の出力がHレベルからLレベルに
スイツチングする立下りスロープは、コンデンサ23、
抵抗24およびダイオード25にて微分整形され負極性
パルスとなつて出力する。この負極性パルスが、ベース
に加えられるトランジスタ27は、通常トリガ回路用電
源28により抵抗29,30を介してベースバイアスさ
れ飽和状態にあるためコレクタレベルは、Lレベルであ
るが、負極性パルスの入力により、その間オフ状態とな
り、コレクタからHレベルの矩形パルスが得られる。そ
してこの矩形パルスによりトランジスタ12がオンとな
り、SCR7のゲートをトリガする。このようにして負
荷回路11電流の位相を検出してこれに対応してSCR
7のトリガ信号を得る自励発振回路が構成され、フイル
タコンデンサ9の容量と加熱コイル10のインダクタン
スとで決まる直列共振周波数で発振する。また31は、
起動回路として用いられるゼロボルトスイツチング(Z
VS)回路で、整流回路2出力がゼ゛口でHレベル、正
電位でLレベルの出力を得、前記位相検出回路22と同
様、整流回路2出力の立下りスロープをコンデンサ32
、抵抗33およびダイオード34で微分整形して、該パ
ルスによりトランジスタ27をカツトオフし、SCR7
のゲートをトリガする。
The falling slope at which the output of the phase detection circuit 22 switches from the H level to the L level is determined by the capacitor 23,
It is differentially shaped by a resistor 24 and a diode 25 and output as a negative polarity pulse. The transistor 27 to which this negative polarity pulse is applied is normally biased to the base by the trigger circuit power supply 28 via the resistors 29 and 30 and is in a saturated state, so the collector level is at L level. Due to the input, it is turned off during that time, and an H level rectangular pulse is obtained from the collector. This rectangular pulse turns on the transistor 12 and triggers the gate of the SCR 7. In this way, the phase of the load circuit 11 current is detected and the SCR is adjusted accordingly.
A self-excited oscillation circuit that obtains a trigger signal No. 7 is constructed, and oscillates at a series resonance frequency determined by the capacitance of the filter capacitor 9 and the inductance of the heating coil 10. Also, 31 is
Zero volt switching (Z
VS) circuit, the output of the rectifier circuit 2 obtains an H level output when the voltage is zero and an L level output when the voltage is positive, and similarly to the phase detection circuit 22, the falling slope of the rectifier circuit 2 output is detected by the capacitor 32.
, resistor 33 and diode 34, the pulse cuts off the transistor 27, and the SCR7
trigger the gate.

第3図イ,口は、それぞれSCR7のアノード電圧およ
びゲートトリガパルス波形を示し、実線部分は、加熱コ
イル一被加熱物間距離dが1077!Uの定常時であり
、周期T1(μSec)で発振している状態である。3
5は周波数低限回路であり、プログラマブルユニジヤン
クシヨントランジスタ(PUT)36、PUTゲートバ
イアス抵抗37,38、充電抵抗39、およびコンデン
サ40にて構成される弛張発振器と、SCR7ゲートパ
ルス出力毎にコンデンサ40の充電々荷を放電するため
のトランジスタ41および抵抗42,43よりなる。
3A and 3B respectively show the anode voltage and gate trigger pulse waveform of the SCR 7, and the solid line portion indicates that the distance d between the heating coil and the heated object is 1077! This is a steady state of U, in which it oscillates with a period T1 (μSec). 3
5 is a frequency low limit circuit, which includes a relaxation oscillator composed of a programmable union transistor (PUT) 36, PUT gate bias resistors 37, 38, a charging resistor 39, and a capacitor 40, and a capacitor for each SCR7 gate pulse output. It consists of a transistor 41 and resistors 42 and 43 for discharging the charge of 40.

第3図ハは、コンデンサ40の充放電電圧波形で、定常
状態の周期T1でSCR7がトリガされている場合には
、その充電々圧はV1まで達するとトランジスタ41に
より放電されPUT36はオフ状態を保持されている。
然し、発振周期がのび、周期T2になると(第3図破線
で示す)、時間T2でコンデンサ40の充電々圧は、V
2に達しPUT36はターンオンし、コンデンサ40の
充電々荷を放電するとともに、PUT36ゲートにLレ
ベルの矩形パルスを得る。
FIG. 3C shows the charging/discharging voltage waveform of the capacitor 40. When the SCR 7 is triggered at cycle T1 in the steady state, when the charging voltage reaches V1, it is discharged by the transistor 41 and the PUT 36 is turned off. Retained.
However, when the oscillation period becomes longer and reaches period T2 (shown by the broken line in FIG. 3), the charging voltage of the capacitor 40 at time T2 becomes V.
2, the PUT 36 is turned on, discharging the charge in the capacitor 40, and obtaining an L-level rectangular pulse at the PUT 36 gate.

ここで、PUT36の弛張発振周期T2は、インバータ
3の発振周波数が低下して,騒音を生じたり、転流失敗
を生じない範囲で設定される。
Here, the relaxation oscillation period T2 of the PUT 36 is set within a range in which the oscillation frequency of the inverter 3 does not decrease to cause noise or commutation failure.

前記矩形パルスは、コンデンサ43、抵抗44およびダ
イオード45を介して微分整形されトランジスタ27は
カツトオフされ、トランジスタ12の出力がSCR7の
ゲートに印加される。
The rectangular pulse is differentially shaped through a capacitor 43, a resistor 44 and a diode 45, the transistor 27 is cut off, and the output of the transistor 12 is applied to the gate of the SCR 7.

したがつてSCR7には、負荷が変動して無負荷状態に
なつたとしてもPUT36の発振周期T2で決まる最低
周波数で動作することになる。ここで、負荷回路11電
流は、発振周期T2に対し遅れ位相となり、時間T2よ
り少し遅れた時間T3に位相検出回路22からSCRゲ
ートパルスを発生させるための信号が出力するが、かか
る出力信号は、単安定マルチバイブレータ47により阻
止される。すなわち、通常この単安定マルチバイブレー
タ47の一方のトランジスタ48はオフ、他方のトラン
ジスタ49はオン状態にある。そしてPUT36非発振
時は動作せずその出力であるトランジスタ48のコレク
タはHレブルにあるが、PUT36ゲートよりパルスが
生じると、トランジスタ48はオンに、トランジスタ4
9はオフに切り換わり、トランジスタ48のコレクタは
、Lレベルに変わり、位相検出回路の出力は、Lレベル
にロツクされることとなる。この単安定マルチバイブレ
ータ47の動作期間は、例えば時間T2からT4までに
選択することができる。
Therefore, even if the load fluctuates and the SCR 7 becomes unloaded, it will operate at the lowest frequency determined by the oscillation period T2 of the PUT 36. Here, the load circuit 11 current has a delayed phase with respect to the oscillation period T2, and a signal for generating an SCR gate pulse is output from the phase detection circuit 22 at time T3 slightly delayed from time T2. , are blocked by a monostable multivibrator 47. That is, normally one transistor 48 of this monostable multivibrator 47 is off, and the other transistor 49 is on. When PUT36 is not oscillating, it does not operate and the collector of transistor 48, which is its output, is at the H level, but when a pulse is generated from the gate of PUT36, transistor 48 is turned on, and transistor 48 is turned on.
9 is turned off, the collector of transistor 48 changes to L level, and the output of the phase detection circuit is locked to L level. The operating period of this monostable multivibrator 47 can be selected, for example, from time T2 to time T4.

以上の説明のように本発明誘導加勢装置は、加熱コイル
の電流或は電圧の位相を検知し、負荷に応じて変動する
インバータの最小発振周波数を超可聴周波数に規定した
ものであるから、インバータの発振周波数が可聴域まで
低下して、騒音を発することはなくなる。
As explained above, the induction force device of the present invention detects the phase of the current or voltage of the heating coil, and sets the minimum oscillation frequency of the inverter, which varies depending on the load, to an ultra-audible frequency. The oscillation frequency drops to the audible range and no longer produces noise.

さらに本発明によれば、自励発振回路の特長を保持した
ままで、無負荷時の上記問題点を解消することができ、
アルミ鍋等非磁性材料のものにも適用することができる
Further, according to the present invention, the above-mentioned problems at no-load can be solved while maintaining the features of the self-excited oscillation circuit.
It can also be applied to non-magnetic materials such as aluminum pots.

さらにまたマグネツトスイツチ等を用いた被加熱物検出
回路は不要であるから機械構成部分が減少し、一層の信
頼性向上を図ることができる。
Furthermore, since a heated object detection circuit using a magnetic switch or the like is not required, the number of mechanical components can be reduced and reliability can be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、加熱コイル一被加熱物間距離dに対するイン
ダクタンスLHおよび抵抗RHの変化を示す特性図、第
2図は本発明実施例回路図、第3図は同実施例の動作を
説明するための波形図である。 1・・・・・・交流電源、2・・・・・・整流回路、3
・・・・・・インバータ回路、7・・・・・・SCRl
lO・・・・・・加熱コイル、11・・・・・・負荷回
路、14・・・・・・調理鍋、17・・・・・・進相回
路、22・・・・・・位相検出回路、28・・・・・・
トリガ回路用電源、31・・・・・・ZVS回路、35
・・・・・・周波数低限回路、36・・・・・・PUT
l47・・・・・・単安定マルチバイブレータ。
Fig. 1 is a characteristic diagram showing changes in inductance LH and resistance RH with respect to the distance d between the heating coil and the heated object, Fig. 2 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention, and Fig. 3 explains the operation of the same embodiment. FIG. 1... AC power supply, 2... Rectifier circuit, 3
...Inverter circuit, 7...SCRl
lO...Heating coil, 11...Load circuit, 14...Cooking pot, 17...Phase advance circuit, 22...Phase detection Circuit, 28...
Power supply for trigger circuit, 31... ZVS circuit, 35
...Frequency low limit circuit, 36...PUT
l47... Monostable multivibrator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 直流電源にて、駆動されるインバータと、該インバ
ータの出力にて駆動される誘導加熱コイルと、該加熱コ
イルの電流の位相を検出する位相検出回路と、該位相検
出回路の出力に基ずいてインバータの発振周波数を可変
制御する発振回路と、該発振回路からの出力が、一定周
波数以下に低下したとき、これを検知して所定周波数の
発振を維持せしめる周波数低限回路と、から成る誘導加
熱装置。
1. An inverter driven by a DC power source, an induction heating coil driven by the output of the inverter, a phase detection circuit that detects the phase of the current of the heating coil, and a phase detection circuit that detects the phase of the current of the heating coil. an oscillation circuit that variably controls the oscillation frequency of an inverter; and a frequency low limit circuit that detects when the output from the oscillation circuit drops below a certain frequency and maintains oscillation at a predetermined frequency. heating device.
JP3982277A 1977-04-05 1977-04-05 induction heating device Expired JPS5939869B2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2862569B2 (en) * 1989-06-30 1999-03-03 株式会社東芝 Electromagnetic cooker
JP5921377B2 (en) * 2012-08-02 2016-05-24 三菱電機株式会社 Induction heating cooker

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