JPS63271880A - 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〕 この発明は、誘導加熱装置特にその電源を改善したもの
に関する。

〔従来の技術〕

第３図は例えば特公昭６１−５５２３４号公報に示され
た従来の誘導加熱装置の一例を示すブロック図、第４図
は第３図に示した誘導加熱装置の各部の信号波形図であ
り、図において（１）は商用電源、（２）はこの商用電
源（１）の一端に接続され、装置故障時に自動遮断され
るヒユーズ、（３）は商用電源（１）の他端に接続され
る使用選択スイッチ、（４）はこれらのヒユーズ（２）
及び使用選択スイッチ（３）に接続される第１の整流器
、（３）は入力側の一端がヒユーズ（２）の出力側に、
その他端が使用選択スイッチ（３）の出力側に接続され
る電源回路であり、装置を構成する後述の各回路に使用
されるに等の電源及びベースドライブ用等の直流電源を
供給する。（６）は第１の整流器（４）の出力側の一端
に接続される突入電流抑制用の第１のりアクドル、（７
）は一端がこの第１のりアクドル（６）にかつ他端が第
１の整流器（４）の出力側の他端に接続される第１の平
滑コンデンサ、（８）はこの第１の平滑コンデンサ（７
）の一端に接続される＠１の加熱コイル、（９）はこの
第１の加熱コイル（８）　Ｋ並列接続される第１の共振
コンデンサ、（１０）は第１の加熱コイル（８）に流れ
る電流のゼロ点及び平均値を検出するための第１ＯＣＴ
である。

以上の第１の整流器（４）、第１のりアクドル（６）、
第１の共振コンデンサ（９）、第１　ＯＣＴ　（１０）
　Ｋよって第１の整流加熱回路が構成される。（１１）
はスイッチングトランジスタ（ｌｌａ）及び保護ダイオ
ード（ｌｌｂ）からなるスイッチング回路であり、スイ
ッチングトランジスタ（＋１ａ）はそのコレクタ端子が
接続点（Ｐ）にかつそのエミッタ端子が第１の平滑コン
デンサ（７）の他端に接続され保護ダイオード（１１ｂ
）はそのカソード、アノードがスイッチングトランジス
タ（１１ａ）のそれぞれコレクタ端子、エミッタ端子に
接続されている。（１２）は第１ＯＣＴ　（１０）に接
続され、予め設定された目標出力と一致するまではコン
パレータ出力をださない出力制御回路、（１３）はこの
出力制御回路（１２）、スイッチングトランジスタ（Ｈ
ａ）のコレクタ端子及びエミッタ端子に接続され、スイ
ッチングトランジスタ（１１ａ）の定格に対して適正な
コレクターエミッタ間電圧を越えたときコンパレータ出
力を出すＶＣＢ制限回路、（１４）は第１ＯＣＴ　（１
０）に接続され、ｗＸｌの加熱コイル（８）の出力電流
のゼロ点のタイミングでノコギリ波の発振を強制的にリ
セット（トリガ）するトリガ回路、（１３）はこのトリ
ガ回路（１４）に接続され、最大周期でリセットするよ
うにして常時ノコギリ波を発生する発振回路、（１６）
はスイッチング回路（１１）をオンさせる信号を作り出
すオンパルス発生回路であり。

一方の入力が発振回路（１３）に接続され、その他方の
入力が抵抗（１６ｂ）　、抵抗（蜀を介して接続点（り
に接続される増幅器（１６ａ）、この増幅器（１６ａ）
の上記他方の入力と抵抗（１６ｂ）の接続点（′Ｉ５に
接続されると共に互いに直列接続される抵抗（１６ｃ）
及びダイオード（１６ｄ）　、増幅器（１６ａ）の入力
側と出力側とを接続する抵抗（１６ｅ）並びに接続点（
Ｕ）と回路電源との間に接続される抵抗（１６ｆ）から
なる。

（１７）はオンパルス発生回路（１６）に接続されるベ
ースドライブ回路であシ、スイッチング回路（１１）中
のスイッチングトランジスタ（１１ａ）のベース端子に
接続されている。電源回路（３）、）リガ回路（１４）
、発振回路（１’３）、オンパルス発生回路（１６）　
、ペースドライブ回路（１７）は共通線（ＣＯＭ）　Ｋ
接続されている。（１８）はこの共通線（ＣＯＭ）に接
続されかつ出力側がオンパルス発生回路（１６）中のダ
イオード（１６ｄ）　Ｋ接続されるインターフェース回
路であり、第１の７オトカプラ（＋８ａ）　、第２のフ
ォトカプラ（Ｂｏａ）を含む。なお、このインターフェ
ース回路（１８）を介して外部から装置の遠隔操作が行
なわれる。（１９）は共通線（ＣＯＭ）に接続されかつ
入力側が接続点（ｓ）に接続されるソフトスタート／リ
ミッタ回路であシ、これは、接続点（Ｓ）に接続される
抵抗（＋　９ａ　）、これに直列接続されるダイオード
（１９ｂ）　、回路電源と接Ｘ売点（′Ｖ）の間に接続
される抵抗（１９ｃ）　、一端７Ｊ″−換続点（Ｖ）に
接続されかつ他端が接地される＊解コンデンサ（１９ｄ
）　、接続点（３）と回路電源の間に接続されろ抵抗（
１９ｅ）　、及び一端が接続点（３）に接続されかつ他
端が接地される抵抗（１９ｆ）とを含む。（２０ａ）は
一端が第１の７オトカプラ（１８ａ）中のダイオードの
カソードに接続される第１の操作スイッチ、（２１ａ）
は一端が纂２のフォトカプラ（５０ａ）中のトランジス
タのコレクタ端子に接続される第１の表示器、（２２）
は外部操作電源であり、その陽極が第１のフォトカプラ
（＋８ａ）中のダイオードのアノード及び表示器（２１
ａ）の他端にそれぞれに接続され、その陰極が第１の操
作スイッチ（ＺＯａ）の他端及び第２のフォトカプラ（
３０ａ）中のトランジスタのエミッタ端子にそれぞれに
接続される。なお、発振制御回路は、以上の電源回路（
５〕、出力制御回路（１２）、ＶＣＥ制御回路（１３）
、トリガ回路（１４）、発振回路（＋３）　、オンパル
ス発生回路（１６）、ベースドライブ回路（１７）及び
ソフトスタート／リミッタ回路（１９）を含む。又、高
周波電源は以上の構成要素の商用電源（１）、ヒユーズ
（２）、使用選択スイッチ（３）、第１の加熱コイル（
８）、［の操作スイッチ（２０ａ）　、第１の表示器（
２１ａ）及び外部操作電源（２２）を除いたもので構成
される。

従来の誘導加熱装置は上記のように構成され、以下にこ
の動作について述べる。第４図は第３図中の主要点（ａ
）〜［ｆ）における電圧等の信号（ａ）〜（ｆ）の波形
を示したもので、まず外部のＷＪｌの操作スイッチ（２
０ａ）が開のときは第４図（Ｃ）のゾーン（イ）で示さ
れる部分の電位はプラス側であるため、オンパルス発生
回路（１６）に内蔵されるダイオード（＋６ａ）を通じ
てコントロール信号電圧はゼロボルトにクランプされて
いる。そのためオンパルス発生回路（１６）のコンパｔ
／−夕の他端子に与えられたノコギリ波信号との比較結
果である出力はＬ”レベルである。そのため発振動作は
行なわれず、発振時期の状態にある。

次に第１の操作スイッチ（２０ａ）を閉にした後しばら
くの期間を第４図のゾーン（ロ）で示し、（Ｃ’）の電
位が下るためコントロール信号電圧のゼロボルトクラン
プが外れ、従ってソフトスタート／リミッタ回路（１９
）内にあるコンデンサ及び抵抗のＣＲ時定数でコントロ
ール信号電圧が第４図ｆｂ）に示すように次第に上昇す
る。そしてノコギリ波とのクロス点で第４図ｔｄ）の様
な波形のオンパルスをオンパルス発生回路（１６）が出
すと、ベースドライブ回路（１７）が働き、スイッチン
グ回路（１１）のスイッチングトランジスタ（Ｈａ）を
０Ｎ−ＯＦＦさせるので、第４図（ｅ）　Ｋ示すように
第１の加熱コイル（８）を流れるコイル電流、第１の加
熱コイル（８）に印加されるコイル電圧で発振をする。

一度発振してコイル電流が流れると、第１ＯＣＴ　（１
０）でコイル電流を検知しているのでトリガ回路（１４
）が働いてノコギリ波を強制的にリセットさせろ。従っ
てオンパルスの巾がせまいときはコイル電流も小さく、
電流ゼロ点にも短時間で達するので、トリガ回路（１４
）がノコギリ波を中断リセットする形となるため発振周
波数が高い。

次にソフトスタート／リミッタ回路（１９）のＣＲ時定
数を経過した後の安定状態を第４図のゾーン（ハ）で示
し、出力制御回路（１２）の出力コンバレーＰが適正Ｋ
ＯＮ−ＯＦＦを繰返してコントロール信号電圧をほぼ一
定に制御するので、＠４図（ｄ）で示されるようにオン
パルス発生回路（１６）は一定巾のパルスを出すため、
第４図（ｅ）で示されるようにコイル電圧、電流は所望
の一定値に保持される。

ここで纂１の加熱コイル（８）に支えられた負荷が急減
した場合等にはコイル電圧が急上昇するので、スイッチ
ングトランジスタ（ｌｌａ）のコレクタ端子−エミッタ
端子間の電圧も上昇し、ｖｃｇ制限回路（１３）のコン
バレータカＯＮ　になシ、コントロー／Ｌ’を圧信号（
ｂ）を下げる働きをする。これにより負荷の急変等によ
る過電圧でスイッチングトランジスタ（ｌｌａ）が破壊
することを保穫している。第４図（ｆ）は第１の操作ス
イッチ（２０ａ）が開放されて誘導加熱装置が動作を開
始してからその出力が時間的に変化する様子を示してい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の誘導加熱装置では、第１の加熱コイ
ル（８）が複数個必要される用途においては、複数台の
高周波電源が必要であり、設備費用およびスペースが増
大するなどの問題点があった。

この発明はこのような問題点を解決するためになされた
もので、複数個の加熱コイルを使用する用途においても
設備費用およびスペースの低減ができる誘導加熱装置を
得ることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る誘導加熱装置は、外部負荷に熱エネルギ
ーを供与する複数の加熱コイル、これら加熱コイルに対
応して設けられ、商用電源を整流すると共に加熱コイル
に加熱エネルギーを発生させる複数の整流加熱手段、こ
れら整流加熱手段に接続され、加熱コイルの発振を０Ｎ
１０ＦＦ　するスイッチング回路、並びにこのスイッチ
ング回路及び整流加熱手段に接続され、加熱コイルに流
れろ電流の大きさによシ発振が０Ｎ１０ＦＦ　　さする
と共にこれに従ってスイッチング回路を０Ｎ１０ＦＦ　
する発振制御回路、を設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、複数の整流加熱手段を０Ｎ１０Ｆ
Ｆ　可能、にし、これに対応して設けられた加熱コイル
の出力をそれぞれ独立に制御できる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の誘導加熱装置の一実施例を示すブロ
ック図、第２図は第１図の各部の信号波形図であり　、
（１）　〜（１１）、（ｌｌａ）、（ｌｌｂ）、（１３
）、（１３）〜（１７）、（１９）、（２０ａ）、（２
１ａ）は従来例と全く同一なので説明を省略する。この
実施例においては、従来例の第１の整流加熱回路と全く
同一構成の＠２の整流加熱回路とが並列接続されたもの
である整流加熱手段は、出力側の一端がスイッチング回
路（１１）中のスイッチングトランジスタ（１１ａ）の
エミッタ端子に接続されている。詳細には、（４ａ）は
ヒユーズ（２）の他端、使用選択スイッチ（３）の他端
に接続された第２の整流器、（６ａ）はこの第２の！Ｉ
流器（４ａ）の一方の出力端子に接続される第２のりア
クドル、（７ａ）は一端がこの第２のりアクドル（６ａ
）　Ｋかつ他端が第２の整流器（４ａ）の他方の出力端
子に接続される第２の平滑コンデンサ、（８ａ）は第２
のりアクドル（６ａ）に接続される第２の加熱コイル、
（９ａ）はこの第２の加熱コイル（８ａ）に並列接続さ
れる第２の共振コンデンサ、（１０ａ）は第２の加熱コ
イル（８ａ）　Ｋ：接続されこれに流れるｖｌ流を検出
する第２ＯＣＴである。このように並列接続された一端
が接続点（Ｐ）となり、スイッチング回路（１１）中の
スイッチングトランジスタ（ｌｌａ）のコレクタ端子に
接続される。（１２Ａ）は第１ＯＣＴ　（ＩＱ）及び第
２のＣＴ　（１０ａ）　ＶＣ接続され、この発明で使用
される出力制御回路、（１４Ａ）は第１ＯＣＴ　（ｔｏ
）及びｗｃ２のＣＴ　（ｊｏａ）に接続されるトリガ回
路、（１８Ａ）はこの発明で使用されるインターフェー
ス回路であり、新たＶＣ第３の７オトカグラ（ｔａｂ）
及び第４の７オトカグラ（３０ｂ）が追加されている。

（２０ｂ）はこの発明で使用される第２の操作スイッチ
であり、その一端が第１の操作スイッチ（２０ａ）の一
端及び外部操作電源（２２）の負極側に接続され、その
他端が第３のフォトカプラ（１８ｂ）中のダイオードに
接続されている。（２１ｂ）はこの発明で使用される第
２の表示器であり、その一端が第１の表示器（Ｈａ）の
一端及び外部操作電源（２２）の正極側に接続され、そ
の他端が第４の７オトカグラ（ｓｏｂ）の中のトランジ
スタに接続されている。

上記のように構成された誘導加熱装置においては、次の
ように動作が行なわれる。第１の操作スインｆ　（２０
ａ）　、　第２　ｃＤ操作スイッチ（２ｏｂ）がＯＦＦ
の状態では、インタフェース回路（１８Ａ）は制御可能
な第１の整流器（４）及び請２の整流器（４ａ）にＯＮ
信号を出していないため、ｗｃｌのリアクトル（６）、
第１の平滑コンデンサ（７〕及び第２のりアクドル（６
ａ）、第ｚの平滑コンデンサ（７ａ）で構成される直流
平滑部への整流電圧出力は出ていない。

一方オンパルス発生回路（１６）にもゼロボルトのクラ
ンプレベルの信号を送っているため、出力制御回路（１
２Ａ）、ＶＣＥ制御回路（１３）、ソフトスタート／リ
ミッタ回路（１９）を接続する線（ＣＯＭ”１に加する
：Ｉントロール信号電圧はやはりゼロボルトであシ、そ
のため発振回路（１３）で発生しているノコギリ波との
オンパルス発生回路（１６）のコンパレータの比較結果
としての出力は、常Ｋ”Ｌ″であるためベースドライブ
信号は出ない。従って、＠１の加熱コイル（８）及び第
２の加熱コイル（８ａ）に電圧がなく、スイッチングト
ランジスタ（１１ａ）もＯＮ　Ｌないので、この状態で
は発振が停止しており＠１の操作スイッチ（２０ａ）及
び第２の操作スイッチ（２ｏｂ）は待機モードにある。

このとき、第２図に示されるように：ｌＷ１．第５のフ
ォトカプラ（１８ａ）、（ｔａｂ）　ツカソード電圧（
Ｃ，）　、　（Ｃ２）　＋！　イずれも′″Ｈ”レベル
にある。

次に、第１の操作スイッチ（２０ａ）をＯＮ　　にする
と第１の７オトカプラ（１８ａ）のカソード電圧（Ｃ４
）は低レベルになり、インタフェース回路（１８Ａ）か
ら第１の整流器（４）へＯＮ　　信号を出すので第１の
りアクドル（６）及び第１の平滑コンデンサ（７）　［
’に流が流れ、第１の整流器（４〕の出力（ｆｌ）が立
ち上がり、平滑された電圧が第１の加熱コイル（８）と
スイッチングトランジスタ（＋ｔａ）の直列部分に加わ
る。インタフェース回路（＋ＳＡ）からオンパルス発生
回路（１６）への信号電圧はゼロボルトから解放される
ため、出力制御回路（１２Ａ）、ＶＣＲ制限回路（１３
）及び、ソフトスター／リミッタ回路（１９）を接続す
る線に加わるコントロール信号電圧はソフトスタート／
リミッタ回路（１９）のＣＲ時定数に従って上昇する。

そうすると、発振回路（１３）から来ているノコギリ波
の下側ピーク値よりコントロール電圧が高い期間中オン
パルス発生回路（１６）は＠Ｈ″レベルの出力を出すの
で、ベースドライブ回路（１７）はそのオンパルスの１
Ｈ”レベル期間中スイッチングトランジスタ（１１ａ）
を０ＮＫＬ、Ｌ”レベルの期間中ＯＦＦ　Ｋするように
ベースドライブを行う。その結果、＠２の加熱コイル（
８ａ）、スイッチングトランジスタ（Ｈａ）を経由して
電流が流れ、そしてしゃ断するので、その直後から第１
のりアクドル（６〕のインダクタンスと第１の平滑コン
デンサ（７）のキャパシタンスで定まる周波数で振動を
発生し、コイル電圧、コイル電流も振動に応じて変化を
する。この時、第１ＯＣＴ　（＋ｏ）は付加された抵抗
によって出力制御回路（＋２Ａ）、トリガ回路（１４Ａ
）にコイル電流対応の電圧信号を与える。そしてインタ
フェース回路（＋８Ａ）　ヨｆｉ　＠　＋の表示器（２
１ａ）を駆動する出力制御回路（１２Ａ）ではこのコイ
ル電流の信号を平均値化し、予め設定された出力設定基
準と比較して平均値が基準を越えたとき出力制御回路（
１２Ａ）のコンパレータ出力は１Ｌ”レベルになる様に
動作する。又、トリガ回路（ｊ　４Ａ）ではコイル電流
の信号のゼロ点をとらまえてそのタイミングで発振回路
（１３）のリセット（トリガ）をするように動作をする
。よって次第に増加するコントロール電圧に従ってオン
パルス巾、コイル電流、コイル電圧が増大していき、出
力制御回路（＋２Ａ）のコンパレータの出力が１Ｌ″レ
ベル　＠Ｈｌｌレベルをｉ正に繰返シてコントロール電
圧がほぼ一定に保たれる状態で安定発振を続けろ。この
状態で第２の操作スイッチ（２０ｂ）をＯＮ　Ｋすると
第６のフォトカプラ（＋ａｂ）のカソード電圧（Ｃ７）
が＠Ｌ″レベルとなり、インタフェース回路（１８Ａ）
は所定時間だけ第１の整流器（４）のＯＮ信号を停止さ
せ、オンパルス発生回路（１６）へのゼロボルトクラン
プ信号を出すので、第１の整流器（４）は０ＦＦＬ、、
スイッチングトランジスタ（Ｈａ）はＯＮ　　Ｌなくな
るので発振を停止する。しかし所定時間を過ぎろと第１
の整流器（４）及び第２の整流器（４ａ）のそれぞれへ
ＯＮ　信号を出し〔それぞれの出力（ｆ、）、（ｆ、）
が立ち上がる〕、オンパルス発生回路（１６）へのゼロ
ボルトクランプ信号を解放するので、今度は第１の加熱
コイル（８）及び第２の加熱コイル（８ａ）とで形成さ
れる並列回路とスイッチングトランジスタ（ｌｌａ）と
で構成される直列回路に電流が流れて、ＷＪｌの操作ス
イッチ（２０ａ）単独でＯＮ　させた場合と同様に発振
動作を行う、そしてインタフェース回路（１８Ａ）から
第１゜第２表示器（３ｏａ）、（ｓｏｂ）を駆動するこ
の時は第１ＯＣＴ　（１０）及び＠２のＣ！　Ｔ　（１
０ａ）からコイル電流の信号が出力制御回路（＋　２Ａ
）、トリガ回路（１４Ａ）に与えられるが、両回路とも
二つのコイル電流信号のうち値の大なるものを選択して
用いろ機態としているので、スイッチングトランジスタ
（＋１ａ）のＯＮ、　ＯＦＦのタイミングは狂うような
ことはない。

上記の実施例では商用電源（１）を単相としているが三
相にしても良い。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、外部負荷に熱エネルギ
ーを供与する複数の加熱コイル、これら加熱コイルに対
応して設けられると共に互いに並列接続され、商用電源
を整流すると共に加熱コイルに加熱エネルギーを発生さ
せる複数の整流加熱手段、これら整流加熱手段に接続さ
れ、加熱コイルの発振を０Ｎ１０ＦＦ　するスイッチン
グ回路、並びにこのスイッチング回路及び整流加熱手段
に接続され、前記加熱コイルに流れる電流の大きさによ
シ発振が０Ｎ１０ＦＦ　　されろと共にこれに従ってス
イッチング回路を０Ｎ１０ＦＦ　する発振制御回路を備
えたので、装置が安価に製作できると共に所要スペース
も少なくてすむという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、ｗｃ２
図は第１図の各部の信号波形図、第３図は従来の誘導加
熱装置を示すブロック図、第４図は第３図の各部の信号
波形図である。 図において、（１）は商用電源、（４）は第１の整流器
、（４ａ）は第２の整流器、（３）は電源回路、（６）
はｗｃｌのリアクトル、（６ａ）は第２のりアクドル、
（７）は第１の平滑コンデンサ、（７ａ）はｗｃｌの平
滑コンデンサ、（８）は第１の加熱コイル、（８ａ）は
第２の加熱コイル、（９）は第１の共振コンデンサ、（
９ａ）は第２の共振コンデンサ、　（１０）は第１ＯＣ
Ｔ。 （１０ａ）は第２ＯＣＴ、（１２Ａ）は出力制御回路、
（１３）はＶＣＲ制御回路、（１４Ａ）はトリガ回路、
（１３）は発振回路、（１６）はオンパルス発振回路、
（１７）はペースドライブ回路、　　（１８Ａ）はイン
ターフェース回路、　　（１９）はソフトスタート／リ
ミッタ回路である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 惰４図 （ｃ）−１−−−−− 賄２区 工ｌＪ（７２） 手続補正書 昭和６２年１０月　９日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）外部負荷に熱エネルギーを供与する複数の加熱コ
   イル、 これら加熱コイルに対応して設けられると共に互いに並
   列接続され、商用電源を整流すると共に前記加熱コイル
   に加熱エネルギーを発生させる複数の整流加熱手段、 これら整流加熱手段に接続され、前記加熱コイルの発振
   をＯＮ／ＯＦＦするスイッチング回路、並びに このスイッチング回路及び前記整流加熱手段に接続され
   、前記加熱コイルに流れる電流の大きさにより発振がＯ
   Ｎ／ＯＦＦされると共にこれに従って前記スイッチング
   回路をＯＮ／ＯＦＦする発振制御回路、 を備えたことを特徴とする誘導加熱装置。
2. （２）加熱コイルは２個であり、整流加熱手段は第１の
   整流器及び第２の整流器を含み、各々がサイリスタとダ
   イオードとの混合ブリッジを有する特許請求の範囲第１
   項記載の誘導加熱装置。
3. （３）スイッチング回路は各加熱コイルに流れる電流値
   が最大の時にＯＦＦされる特許請求の範囲第１項記載の
   誘導加熱装置。