JPWO2013061595A1 - Induction heating device - Google Patents
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Abstract
本発明の誘導加熱装置は、複数の加熱コイルのそれぞれの電力供給開始時において、加熱コイルに供給する電力を予め設定された最小値から徐々に増加させて定常電力値となるようにソフトスタート制御を行い、加熱コイルに供給される電力が定常電力値に到達した後、加熱コイルへの電力供給終了時まで定常電力値の供給を維持するようにインバータ回路を制御するとともに、定常電力値が加熱コイルに供給される平均電力値より大きくなるよう設定されている。The induction heating device according to the present invention performs soft start control so that the power supplied to the heating coils is gradually increased from a preset minimum value to a steady power value at the start of power supply to each of the plurality of heating coils. After the power supplied to the heating coil reaches the steady power value, the inverter circuit is controlled so that the supply of the steady power value is maintained until the end of the power supply to the heating coil, and the steady power value is heated. It is set to be larger than the average power value supplied to the coil.
Description
本発明は、誘導加熱調理器やIH炊飯器をはじめとする加熱コイルを用いて被加熱物を誘導加熱する装置であって、特に、誘導加熱装置の制御に関するものである。 The present invention is an apparatus for induction heating an object to be heated using a heating coil such as an induction heating cooker or an IH rice cooker, and particularly relates to control of the induction heating apparatus.
従来、この種の誘導加熱装置において、例えば2つの加熱コイルのそれぞれにインバータ回路を接続し、インバータ回路から加熱コイルへの高周波電流の供給を一定の周期でかつ任意の比率にてデューティ制御するものがある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in this type of induction heating device, for example, an inverter circuit is connected to each of two heating coils, and the supply of high-frequency current from the inverter circuit to the heating coil is duty-controlled at a constant cycle and at an arbitrary ratio (For example, refer to Patent Document 1).
この誘導加熱装置においては、2つのインバータ回路への瞬時の入力電力値を等しくするために、2つのインバータ回路への入力電力量が等しい場合には、2つのインバータ回路による加熱時間は1対1の比率でデューティ制御を行う。また、一方のインバータ回路への入力電力量を他方のインバータ回路への入力電力量に比べて大きくする場合に、一方のインバータ回路の加熱時間を長くする。以上のような制御動作により、2つの加熱コイルによる加熱電力を任意に設定することが可能な構成としていた。 In this induction heating apparatus, in order to make the instantaneous input power values to the two inverter circuits equal, when the input power amounts to the two inverter circuits are equal, the heating time by the two inverter circuits is 1: 1. Duty control is performed at the ratio. In addition, when the input power amount to one inverter circuit is made larger than the input power amount to the other inverter circuit, the heating time of one inverter circuit is lengthened. With the above control operation, the heating power by the two heating coils can be arbitrarily set.
特許文献1には、加熱開始直後の起動に際して、加熱コイルに供給する電力を所定の電力まで徐々に増加させる通常のソフトスタートを行うことが開示されている。また、特許文献1には、デューティ制御により2つの加熱コイルを交互に加熱する場合、一方の加熱コイルの加熱を停止させた後に再起動する際には、立ち上がり時間を短縮することにより、2つのインバータ回路の動作切替時の平均入力電力の低下を防止することが記載されている。
また、従来のソフトスタート機能を有する誘導加熱装置としては、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルにスイッチング手段を直列接続し、スイッチング手段を駆動制御手段により導通制御し、スイッチング手段の起動時においては複数の所定値を有し、所望の電力値まで時定数をもって変化させる誘導加熱装置が提供されている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, as a conventional induction heating device having a soft start function, a switching means is connected in series to a heating coil for induction heating of an object to be heated, and the conduction of the switching means is controlled by a drive control means. There has been provided an induction heating device having a plurality of predetermined values and changing the power value to a desired power value with a time constant (see, for example, Patent Document 2).
特許文献2に開示された誘導加熱装置は、負荷の特性に合わせてソフトスタート機能における起動時の電力値を可能な限り高くすることにより、インバータ回路の電力変換効率が低下する低出力電力での動作を抑制している。この特許文献2に開示された誘導加熱装置においては、インバータ回路の効率を上昇させるとともに、起動時の出力電力が高くしてソフトスタート期間を短くし、さらにインバータ回路の効率を上昇させている。
The induction heating device disclosed in
また、従来の誘導加熱装置としての炊飯器においては、鍋を誘導加熱する第1の加熱コイルに第1のスイッチング手段を直列接続し、鍋を覆う蓋の内面側の金属板を誘導加熱する第2の加熱コイルに第2のスイッチング手段を直列接続した構成のものがある。このような炊飯器において、第1のスイッチング手段と第2のスイッチング手段を制御手段により、オンオフ制御し、第1のスイッチング手段の起動時と第2のスイッチング手段の起動時は異なる最小オン時間を有し、起動時のオン時間を初期値として設定する炊飯器が提案されている(例えば、特許文献3参照)。 Moreover, in the rice cooker as the conventional induction heating apparatus, the first switching means is connected in series to the first heating coil for induction heating of the pan, and the first metal plate on the inner surface side of the lid covering the pan is induction heated. There is a configuration in which the second switching means is connected in series to the two heating coils. In such a rice cooker, the first switching means and the second switching means are controlled to be turned on / off by the control means, and different minimum on-times are obtained when the first switching means is activated and when the second switching means is activated. And a rice cooker that sets an on-time at startup as an initial value has been proposed (see, for example, Patent Document 3).
さらに、従来の誘導加熱装置としては、スイッチング手段のターンオン電圧に基づいて、スイッチング手段のオン時間を制御する誘導加熱調理器が提案されている(例えば、特許文献4参照)。 Furthermore, as a conventional induction heating apparatus, an induction heating cooker that controls the ON time of the switching means based on the turn-on voltage of the switching means has been proposed (for example, see Patent Document 4).
しかしながら、前記従来の誘導加熱装置において、ソフトスタートの立ち上がり時間を短縮するためには、インバータ回路を構成するスイッチング素子の駆動周波数やオンオフ比率の変化幅を大きく設定する必要がある。そのような設定を行った場合、インバータ回路の動作切替時に負荷変動が発生したとき、負荷変動を検知した後におけるインバータ回路への入力電力の低減、或いは停止を行うための期間、即ちスイッチング素子が駆動制御状態を変更するまでの期間、インバータ回路への入力電力が大きくなりスイッチング素子を駆動制御され続けてしまい、その期間においてインバータ回路への入力電力の増加量が大きくなるという問題が生じる。 However, in the conventional induction heating apparatus, in order to shorten the rise time of the soft start, it is necessary to set a large change width of the driving frequency and the on / off ratio of the switching elements constituting the inverter circuit. When such a setting is made, when a load fluctuation occurs when the operation of the inverter circuit is switched, a period for reducing or stopping the input power to the inverter circuit after detecting the load fluctuation, that is, the switching element is During the period until the drive control state is changed, the input power to the inverter circuit becomes large, and the switching element continues to be driven and controlled, and the amount of increase in the input power to the inverter circuit becomes large during that period.
その結果、前記従来の誘導加熱装置においては、負荷の定数などで決まるインバータ回路の許容動作状態から逸脱した動作状態に遷移するおそれがあり、例えばスイッチング素子に高電圧が印加されることにより、スイッチング素子を破壊してしまうという重大な事故が発生する課題を有していた。 As a result, in the conventional induction heating device, there is a risk of transition to an operation state deviating from the allowable operation state of the inverter circuit determined by a load constant, etc., for example, switching is performed by applying a high voltage to the switching element. There was a problem that a serious accident that would destroy the device occurred.
また、ソフトスタートの立ち上がり時間が短い場合には、負荷変動を検知するための時間も短くなり、負荷変動を精度高く検知することができないという課題を有していた。 In addition, when the rise time of the soft start is short, the time for detecting the load fluctuation is also short, and there is a problem that the load fluctuation cannot be detected with high accuracy.
また、ソフトスタートの立ち上がり時間を短縮すると、インバータ回路への入力電力の単位時間あたりの変化分ΔWが大きくなる。この変化分ΔWが大きいと、ソフトスタートの終盤部分において、インバータ回路への入力電力がソフトスタート後のインバータ回路への入力電力である定常値を一旦超過してから定常値に近づく現象、即ちオーバーシュートが発生しやすくなる。このような定常値以上の電力が瞬時的にインバータ回路へ入力されることに伴い、スイッチング素子に印加される電圧や、スイッチング素子に流れる電流が瞬時的に増加するため、インバータ回路に用いられるスイッチング素子の仕様を定常値以上に設定しておかなければならないという課題があった。 Further, when the rise time of the soft start is shortened, the change ΔW per unit time of the input power to the inverter circuit is increased. If this change ΔW is large, at the end of the soft start, the input power to the inverter circuit once exceeds the steady value that is the input power to the inverter circuit after the soft start, that is, a phenomenon that approaches the steady value. Shooting is likely to occur. Switching power used in an inverter circuit because the voltage applied to the switching element and the current flowing through the switching element increase instantaneously as power exceeding the steady value is instantaneously input to the inverter circuit. There was a problem that the specification of the element had to be set to a steady value or more.
さらに、スイッチング素子の駆動周波数を変化させることによってインバータ回路への入力電力を制御する場合、ソフトスタートの期間の周波数変動が急激であるとき、駆動周波数の単位時間あたりの変化分Δfに起因した音が発生して、耳障りな音が生じる誘導加熱装置を提供してしまうという課題を有していた。 Further, when the input power to the inverter circuit is controlled by changing the drive frequency of the switching element, when the frequency fluctuation during the soft start period is abrupt, the sound caused by the change Δf per unit time of the drive frequency Has occurred, and there has been a problem of providing an induction heating device that generates an harsh sound.
インバータ回路の駆動期間中に入力された電力量をインバータ回路の動作期間と不動作期間を含む1周期の時間で除したものがインバータ回路への平均入力電力である。このため、2つのインバータ回路による加熱時間の比率が一定の場合、ソフトスタート制御期間が長いとインバータ回路の駆動期間におけるソフトスタート制御期間の割合が増加し、インバータ回路のへの入力電力と平均電力が乖離してしまうという課題があった。また、均一加熱を実現するために1周期の時間を短くした場合には、ソフトスタート制御期間の割合が更に増加して入力電力と平均電力の差が大きくなり、ソフトスタート制御時の入力電力がさらに無視できなくなっていた。 The average input power to the inverter circuit is obtained by dividing the amount of power input during the drive period of the inverter circuit by one cycle time including the operation period and the non-operation period of the inverter circuit. For this reason, when the ratio of the heating time by the two inverter circuits is constant, if the soft start control period is long, the ratio of the soft start control period in the drive period of the inverter circuit increases, and the input power to the inverter circuit and the average power There was a problem that would be dissociated. In addition, when the period of one cycle is shortened to achieve uniform heating, the ratio of the soft start control period is further increased and the difference between the input power and the average power is increased, and the input power during the soft start control is increased. Furthermore, it could not be ignored.
また、従来の誘導加熱装置の構成では、インバータ回路の電力変換効率を高めるために、スイッチング手段の起動時のオン時間を長くして、ソフトスタートの動作期間を短縮する必要があった。 Further, in the configuration of the conventional induction heating apparatus, in order to increase the power conversion efficiency of the inverter circuit, it is necessary to lengthen the on-time when starting the switching means and shorten the soft start operation period.
このため、スイッチング手段の起動時に急激に加熱コイルへ過大な電流が流れ、加熱コイルと磁気結合した鍋などの被加熱物にも電流が急峻に誘導されて振動し、「コツッ」という鍋を叩いたような異常音を発生させてしまうという課題があった。 For this reason, an excessive current suddenly flows to the heating coil when the switching means is activated, and the current is suddenly induced and vibrated also in the heated object such as a pan magnetically coupled to the heating coil. There was a problem of generating abnormal noise.
上記のような異常音が発生するという課題は、スイッチング手段の起動時のオン時間を短くして起動時に加熱コイルへ流れる電流を小さくすることにより解決するが、インバータ回路の電力変換効率を低下させてしまうというジレンマに陥っていた。 The problem that abnormal noise occurs as described above can be solved by shortening the on-time at the start-up of the switching means and reducing the current flowing to the heating coil at the start-up, but this reduces the power conversion efficiency of the inverter circuit. I was in a dilemma.
また、スイッチング手段のオン時間を短くし、スイッチング手段に電圧が印加されている状態でスイッチング手段をターンオンすると、スイッチング手段に過大な電流が流れて、大きな電磁ノイズが発生するとともに、スイッチング手段での損失による発熱の増大によりスイッチング手段が破壊してしまうという可能性があった。 Also, if the ON time of the switching means is shortened and the switching means is turned on while a voltage is applied to the switching means, an excessive current flows through the switching means, and large electromagnetic noise is generated. There is a possibility that the switching means is destroyed due to an increase in heat generation due to loss.
本発明は、前記従来の誘導加熱装置における各種課題を解決するものであり、ソフトスタート制御の立ち上がり時間を短縮しないように所定の時間を確保して入力電力を徐々に増加する制御を行うことにより、インバータ回路におけるスイッチング素子の破壊や異常音の発生を防止するとともに、2つのインバータ回路の動作切替時の平均入力電力の低下量を把握することにより、動作切替時での平均入力電力を予め設定された値に制御する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。 The present invention solves various problems in the conventional induction heating device, and by performing control to gradually increase the input power by securing a predetermined time so as not to shorten the rise time of the soft start control. In addition, the switching element in the inverter circuit is prevented from being broken and abnormal noise is generated, and the average input power at the time of operation switching is set in advance by grasping the amount of decrease in the average input power at the time of switching the operation of the two inverter circuits. It is an object of the present invention to provide an induction heating device that can be controlled to a specified value.
本発明においては、起動時に異常音を発生させない構成とするとともに、電力変換効率を向上し、電磁ノイズの発生を抑制することができる誘導加熱装置を提供することである。 In this invention, while setting it as the structure which does not generate | occur | produce abnormal noise at the time of starting, it is providing the induction heating apparatus which can improve electric power conversion efficiency and can suppress generation | occurrence | production of electromagnetic noise.
前記の従来の誘導加熱装置における課題を解決するために、本発明に係る誘導加熱装置は、
被加熱物を誘導加熱するための複数の加熱コイルと、
前記複数の加熱コイルに電力を供給するインバータ回路と、
前記インバータ回路を駆動制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記インバータ回路からそれぞれの加熱コイルに交互に電力を供給することにより被加熱物を誘導加熱する誘導加熱装置であって、
前記制御部は、それぞれの加熱コイルへの電力供給開始時において、前記加熱コイルに供給する電力を予め設定された最小値から徐々に増加させて定常電力値となるようにソフトスタート制御を行い、前記加熱コイルに供給される電力が前記定常電力値に到達した後、前記加熱コイルへの電力供給終了時まで前記定常電力値の供給を維持するように前記インバータ回路を制御するとともに、前記定常電力値が前記加熱コイルに供給される平均電力値より大きくなるよう設定されている。In order to solve the problems in the conventional induction heating apparatus, the induction heating apparatus according to the present invention is
A plurality of heating coils for induction heating the object to be heated;
An inverter circuit for supplying power to the plurality of heating coils;
A control unit for driving and controlling the inverter circuit,
The control unit is an induction heating device that induction-heats an object to be heated by alternately supplying electric power to each heating coil from the inverter circuit,
The control unit performs soft start control so that the power supplied to the heating coils is gradually increased from a preset minimum value to a steady power value at the start of power supply to each heating coil, After the power supplied to the heating coil reaches the steady power value, the inverter circuit is controlled to maintain the supply of the steady power value until the end of power supply to the heating coil, and the steady power The value is set to be larger than the average power value supplied to the heating coil.
上記のように構成された本発明に係る誘導加熱装置は、供給される平均電力以上に定常電力を設定することにより、ソフトスタート制御時の電力低下分を補って、平均電力を目標値に設定することができる。このため、本発明に係る誘導加熱装置は、ソフトスタート制御における立ち上がり時間を短縮する必要が無くなり、スイッチング部の破壊や異常音の発生を防止することができるとともに、複数のインバータ回路の動作切替時の平均入力電力の低下量を把握することにより、動作切替時における入力電力の平均値を設定値とすることができる。 The induction heating apparatus according to the present invention configured as described above sets the average power to the target value by compensating for the power decrease during the soft start control by setting the steady power to be higher than the supplied average power. can do. For this reason, the induction heating device according to the present invention eliminates the need for shortening the rise time in the soft start control, can prevent the destruction of the switching unit and the generation of abnormal noise, and at the time of switching the operation of a plurality of inverter circuits By grasping the amount of decrease in the average input power, the average value of the input power at the time of operation switching can be set as the set value.
本発明の誘導加熱装置は、ソフトスタート制御の立ち上がり時間を短縮しないように所定の時間を確保して入力電力を徐々に増加させる制御を行うことにより、インバータ回路におけるスイッチング部の破壊および異常音の発生を防止することができるとともに、複数のインバータ回路の動作切替時の平均入力電力の低下量を把握することにより、動作切替時における入力電力の平均値を設定値に制御することができる。また、本発明においては、起動時において異常音を発生させないように構成することができるとともに、電力変換効率を向上させ、電磁ノイズの発生を抑制することができる。 The induction heating device of the present invention performs control to gradually increase the input power by securing a predetermined time so as not to shorten the rise time of the soft start control, thereby destroying the switching part and abnormal noise in the inverter circuit. It is possible to prevent the occurrence, and it is possible to control the average value of the input power at the time of the operation switching to the set value by grasping the amount of decrease in the average input power at the time of the operation switching of the plurality of inverter circuits. Moreover, in this invention, while being able to comprise so that an abnormal sound may not be generated at the time of starting, power conversion efficiency can be improved and generation | occurrence | production of electromagnetic noise can be suppressed.
本発明に係る第1の態様の誘導加熱装置は、被加熱物を誘導加熱するための複数の加熱コイルと、
前記複数の加熱コイルに電力を供給するインバータ回路と、
前記インバータ回路を駆動制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記インバータ回路からそれぞれの加熱コイルに交互に電力を供給することにより被加熱物を誘導加熱する誘導加熱装置であって、
前記制御部は、それぞれの加熱コイルへの電力供給開始の起動時において、前記加熱コイルに供給する電力を予め設定された最小値から徐々に増加させて定常電力値となるようにソフトスタート制御を行い、前記加熱コイルに供給される電力が前記定常電力値に到達した後、前記加熱コイルへの電力供給終了時まで前記定常電力値の供給を維持するように前記インバータ回路を制御するとともに、前記定常電力値が前記加熱コイルに供給される平均電力値より大きくなるよう設定されている。The induction heating device according to the first aspect of the present invention includes a plurality of heating coils for induction heating an object to be heated,
An inverter circuit for supplying power to the plurality of heating coils;
A control unit for driving and controlling the inverter circuit,
The control unit is an induction heating device that induction-heats an object to be heated by alternately supplying electric power to each heating coil from the inverter circuit,
The control unit performs a soft start control so that the power supplied to the heating coils is gradually increased from a preset minimum value to a steady power value at the start of power supply to each heating coil. And after the power supplied to the heating coil reaches the steady power value, the inverter circuit is controlled to maintain the supply of the steady power value until the end of power supply to the heating coil, and The steady power value is set to be larger than the average power value supplied to the heating coil.
上記のように構成された本発明に係る第1の態様の誘導加熱装置は、定常電力値を供給される平均電力値以上となるように定常電力を設定することにより、ソフトスタート制御時の電力低下分を補って、平均電力を目標値に設定することができる。また、複数の加熱コイルに対して、交互にオンオフ動作を切り替えて電力供給を行っても、被加熱物である鍋などにおいて異常音(鍋鳴り)の発生を防止することができ、使用者に対して不快感を与えない誘導加熱装置を実現することができる。 The induction heating apparatus according to the first aspect of the present invention configured as described above sets the steady power so that the steady power value is equal to or higher than the average power value to be supplied. The average power can be set to the target value by compensating for the decrease. In addition, even if power is supplied by switching the on / off operation alternately to multiple heating coils, abnormal sounds (panning) can be prevented from occurring in the pan that is the object to be heated. On the other hand, an induction heating device that does not cause discomfort can be realized.
本発明に係る第2の態様の誘導加熱装置は、前記の第1の態様における前記制御部が、定常電力値を変更することにより、前記加熱コイルに供給される平均電力を制御するよう構成されている。 The induction heating device according to the second aspect of the present invention is configured such that the control unit in the first aspect controls average power supplied to the heating coil by changing a steady power value. ing.
上記のように構成された本発明に係る第2の態様の誘導加熱装置は、平均電力を制御することができるため、平均電力を所望の値に変化させることができる。また、第2の態様の誘導加熱装置は、それぞれの加熱コイルに電力が供給されて一巡する期間を一定として電力制御を行うことができるので、被加熱物の温度の揺らぎを避けるために高速に切替したい時にも、一巡する期間を長くすることなく、電力制御を行うことができる。 Since the induction heating apparatus according to the second aspect of the present invention configured as described above can control the average power, the average power can be changed to a desired value. In addition, since the induction heating device of the second aspect can perform power control with a constant period during which electric power is supplied to each heating coil, it can be performed at high speed in order to avoid temperature fluctuations of the object to be heated. Even when switching is desired, power control can be performed without lengthening the period of one round.
本発明に係る第3の態様の誘導加熱装置は、前記の第1の態様または第2の態様における前記制御部が、ソフトスタート制御の期間における電力供給終了時を変更することにより、前記加熱コイルに供給される平均電力を制御するよう構成されている。 In the induction heating apparatus according to the third aspect of the present invention, the control unit in the first aspect or the second aspect changes the end of power supply in the soft start control period, whereby the heating coil Is configured to control the average power supplied to the.
上記のように構成された本発明に係る第3の態様の誘導加熱装置は、平均電力を制御することができるため、平均電力を所望の値に変化させることができる。また、第3の態様の誘導加熱装置は、定常電力を変えることなく電力を制御することができるため、機器の定格電力を大きくすることなく、電力供給終了時を延ばすことにより大電力を供給することが可能となる。 Since the induction heating apparatus according to the third aspect of the present invention configured as described above can control the average power, the average power can be changed to a desired value. In addition, since the induction heating device of the third aspect can control the power without changing the steady power, it supplies a large amount of power by extending the power supply end time without increasing the rated power of the device. It becomes possible.
本発明に係る第4の態様の誘導加熱装置において、前記の第1の態様乃至第3の態様のいずれかの態様における前記制御部は、ソフトスタート制御の期間において前記加熱コイルに供給される電力量と、定常電力を供給する期間において前記加熱コイルに供給される電力量と、前記加熱コイルのそれぞれに電力を供給する動作が一巡する時間とを把握することにより、前記加熱コイルに供給される平均電力を算出するよう構成されている。 In the induction heating apparatus according to the fourth aspect of the present invention, the control unit according to any one of the first to third aspects includes power supplied to the heating coil during a soft start control period. It is supplied to the heating coil by grasping the amount, the amount of power supplied to the heating coil in the period for supplying steady power, and the time for the operation of supplying power to each of the heating coils to make a round. It is configured to calculate average power.
上記のように構成された本発明に係る第4の態様の誘導加熱装置は、インバータ回路へ供給される平均電力を把握することができるため、定常電力および電力供給終了時をどの程度変更すればよいかを算出することができる。 Since the induction heating apparatus according to the fourth aspect of the present invention configured as described above can grasp the average power supplied to the inverter circuit, how much the steady power and the end of power supply are changed. It can be calculated.
本発明に係る第5の態様の誘導加熱装置は、前記の第4の態様において、電源から前記インバータ回路に供給される電流を測定する電流測定部と、
前記インバータ回路の動作状態の時間を測定する計時部とを備え、
前記制御部は、前記電流測定部の出力値に基づいて前記インバータ回路への供給電力を算出し、前記計時部で計測された時間に基づいて前記インバータ回路へ供給された電力量と、前記加熱コイルのそれぞれに電力を供給する動作が一巡する時間とを把握するよう構成されている。An induction heating apparatus according to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, a current measurement unit that measures a current supplied from a power source to the inverter circuit;
A time measuring unit for measuring the time of the operating state of the inverter circuit,
The control unit calculates power supplied to the inverter circuit based on an output value of the current measurement unit, and includes an amount of power supplied to the inverter circuit based on a time measured by the time measuring unit, and the heating It is configured to grasp the time required for the operation of supplying power to each of the coils to complete a cycle.
上記のように構成された本発明に係る第5の態様の誘導加熱装置は、時間を管理して電力制御が可能となるため、周波数が異なるエリアであっても動作時間を同じ状態で制御することができる。 Since the induction heating apparatus according to the fifth aspect of the present invention configured as described above can control power by managing time, the operation time is controlled in the same state even in areas with different frequencies. be able to.
本発明に係る第6の態様の誘導加熱装置は、前記の第4の態様において、電源からインバータ回路に供給される電流を測定する電流測定部と、
前記電源の電圧が零レベルとなる点を検出するゼロクロス検知部と、
前記インバータ回路へ供給された電力を算出する電力算出部とを備え、
前記電力算出部は、前記ゼロクロス検知部からの検出信号の周波数に同期して前記電流測定部からの出力信号を読み取り、ゼロクロス信号を前記制御部に出力するよう構成されており、
前記制御部は、ゼロクロス信号の発生時から次のゼロクロス信号の発生時までの期間における前記インバータ回路に入力された電力値および/または電力量を算出するよう構成されている。An induction heating device according to a sixth aspect of the present invention, in the fourth aspect, a current measurement unit that measures a current supplied from a power source to the inverter circuit,
A zero cross detector for detecting a point at which the voltage of the power source is at a zero level;
A power calculation unit for calculating the power supplied to the inverter circuit,
The power calculation unit is configured to read an output signal from the current measurement unit in synchronization with a frequency of a detection signal from the zero cross detection unit, and to output a zero cross signal to the control unit,
The control unit is configured to calculate a power value and / or an amount of power input to the inverter circuit during a period from the time when the zero cross signal is generated to the time when the next zero cross signal is generated.
上記のように構成された本発明に係る第6の態様の誘導加熱装置は、ゼロクロス信号の検出単位で電力制御を行うことができるため、計時部を設けなくても電力制御を行うことが可能となる。 Since the induction heating apparatus according to the sixth aspect of the present invention configured as described above can perform power control in units of detection of zero-cross signals, it is possible to perform power control without providing a timekeeping unit. It becomes.
本発明に係る第7の態様の誘導加熱装置において、前記の第5の態様における電源の電圧が零レベルとなる点を検出するゼロクロス検知部と、
前記インバータ回路へ供給された電力を算出する電力算出部とを備え、
前記電力算出部は、前記ゼロクロス検知部からの検出信号の周波数に同期して前記電流測定部からの出力信号を読み取り、ゼロクロス信号を前記制御部に出力するよう構成されており、
前記制御部は、ゼロクロス信号の発生時から次のゼロクロス信号の発生時までの期間における前記インバータ回路に入力された電力値および/または電力量を算出するよう構成されている。In the induction heating apparatus according to the seventh aspect of the present invention, a zero-cross detection unit that detects a point at which the voltage of the power source in the fifth aspect becomes a zero level;
A power calculation unit for calculating the power supplied to the inverter circuit,
The power calculation unit is configured to read an output signal from the current measurement unit in synchronization with a frequency of a detection signal from the zero cross detection unit, and to output a zero cross signal to the control unit,
The control unit is configured to calculate a power value and / or an amount of power input to the inverter circuit during a period from the time when the zero cross signal is generated to the time when the next zero cross signal is generated.
上記のように構成された本発明に係る第7の態様の誘導加熱装置は、時間を管理して電力制御が可能となるため、周波数が異なるエリアであっても動作時間を同じ状態で制御することができる。 Since the induction heating apparatus according to the seventh aspect of the present invention configured as described above can control power by managing time, the operation time is controlled in the same state even in areas with different frequencies. be able to.
本発明に係る第8の態様の誘導加熱装置において、前記の第1の態様乃至第7の態様のいずれかの態様における前記加熱コイルのそれぞれが略同心円状に配置されており、前記制御部は、径の小さい加熱コイルより径の大きい加熱コイルに供給する電力を大きくするよう構成されている。 In the induction heating apparatus according to the eighth aspect of the present invention, each of the heating coils in any one of the first to seventh aspects is disposed substantially concentrically, and the control unit includes: The electric power supplied to the heating coil having a larger diameter is made larger than that of the heating coil having a smaller diameter.
上記のように構成された本発明に係る第8の態様の誘導加熱装置は、複数の加熱コイルから供給する電力の密度を近づけることができ、被加熱物を均一に加熱することができる。また、被加熱物が容器形状の場合、径の大きい外側の加熱コイルによって加熱された被加熱物の熱は、容器の側面へと伝熱するため、同じ電力の密度であっても被加熱物の外側は温度が下がりやすい。したがって、径の大きい外側の加熱コイルから被加熱物に供給する電力の密度を、径の小さい内側の加熱コイルから被加熱物に供給する電力の密度より少し高めることにより、伝熱分を補って被加熱物を均一に加熱することができる。 The induction heating apparatus according to the eighth aspect of the present invention configured as described above can approach the density of power supplied from a plurality of heating coils, and can uniformly heat the object to be heated. In addition, when the object to be heated is in the shape of a container, the heat of the object to be heated heated by the outer heating coil having a large diameter is transferred to the side surface of the container. The temperature outside tends to drop. Therefore, the density of the electric power supplied from the outer heating coil having a large diameter to the object to be heated is slightly higher than the density of the electric power supplied from the inner heating coil having a small diameter to the object to be heated to compensate for the heat transfer. The object to be heated can be heated uniformly.
本発明に係る第9の態様の誘導加熱装置において、前記の第1の態様乃至第7の態様のいずれかの態様における前記誘導加熱装置が調理機器であり、前記加熱コイルのそれぞれが略同心円状に配置されており、前記制御部は、調理シーケンスに基づいて径の小さい加熱コイルと径の大きい加熱コイルに供給する電力の比率を変化させるよう構成されている。 In the induction heating apparatus according to the ninth aspect of the present invention, the induction heating apparatus according to any one of the first to seventh aspects is a cooking appliance, and each of the heating coils is substantially concentric. The control unit is configured to change a ratio of electric power supplied to the heating coil having a small diameter and the heating coil having a large diameter based on the cooking sequence.
上記のように構成された本発明に係る第9の態様の誘導加熱装置においては、調理内容や調理シーンに合わせて、2つの加熱コイルに供給する電力を制御して均一に加熱すること、一方の加熱コイルに多くの電力を供給して不均一に加熱すること、および一方の加熱コイルに電力を供給しないことにより調理内容や調理シーン特有の効果を得ることができる。したがって、本発明に係る第9の態様の誘導加熱装置においては、入力電力の比率次第で任意の加熱パターンを実現することが可能となる。 In the induction heating apparatus according to the ninth aspect of the present invention configured as described above, the power supplied to the two heating coils is controlled and heated uniformly according to the cooking content and the cooking scene, By supplying a large amount of power to the heating coil and heating it non-uniformly, and by not supplying power to one heating coil, it is possible to obtain effects specific to cooking contents and cooking scenes. Therefore, in the induction heating apparatus according to the ninth aspect of the present invention, an arbitrary heating pattern can be realized depending on the ratio of the input power.
本発明に係る第10の態様の誘導加熱装置は、前記の第1の態様において、前記インバータ回路におけるスイッチング部が取り得る複数のオン時間において前記加熱コイルに供給される電力値が最小値となる最小オン時間を設定する最小オン時間設定部と、
前記スイッチング部のオン時間の変量を複数設定するオン時間変量設定部と、
電源から供給される入力電流を検知する電流検知部と、
前記入力電流の目標値に対応する値を設定する電流設定部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記スイッチング部の起動時において、前記最小オン時間設定部で設定された最小オン時間をオン時間の初期値として設定し、前記起動後において、前記電流設定部で設定された電流設定値の目標電力になるように、前記オン時間変量設定部で設定されたオン時間の変量により前記スイッチング部のオン時間を変動させており、
前記スイッチング部が取り得る複数のオン時間が、少なくとも前記最小オン時間を含む低供給電力側の第1のオン時間群と、前記第1のオン時間群に含まれるオン時間よりも長いオン時間を含み、前記目標電力となるオン時間を含む高供給電力側の第2のオン時間群と、に分類され、
前記第1のオン時間群に含まれるオン時間から前記第2のオン時間群に含まれるオン時間へと前記スイッチング部のオン時間が遷移するときのオン時間の変量は、前記第1のオン時間群内でのオン時間の変量および前記第2のオン時間群内でのオン時間の変量よりも大きく設定されている。In the induction heating apparatus according to a tenth aspect of the present invention, in the first aspect, the power value supplied to the heating coil is a minimum value in a plurality of on-times that the switching unit in the inverter circuit can take. A minimum on-time setting section for setting a minimum on-time;
An on-time variable setting unit for setting a plurality of on-time variables of the switching unit;
A current detector for detecting an input current supplied from a power source;
A current setting unit that sets a value corresponding to the target value of the input current,
The control unit sets the minimum on-time set by the minimum on-time setting unit as an initial value of the on-time when starting the switching unit, and the current set by the current setting unit after the start-up The on-time of the switching unit is varied by the on-time variable set by the on-time variable setting unit so as to be the target power of the set value,
A plurality of on-times that the switching unit can take include a first on-time group on the low power supply side including at least the minimum on-time, and an on-time longer than the on-time included in the first on-time group. And a second on-time group on the high supply power side including the on-time that is the target power, and
The variable of the on time when the on time of the switching unit transitions from the on time included in the first on time group to the on time included in the second on time group is the first on time. The on-time variable within the group and the on-time variable within the second on-time group are set larger.
上記のように構成された本発明に係る第10の態様の誘導加熱装置においては、被加熱物からの異常音の発生を防止して、ソフトスタート制御期間において起動時のオン時間を最小オン時間として供給電力を低くしつつ、起動後のオン時間を最大変量でもって第2のオン時間群に含まれるオン時間へと遷移させることにより、電力変換効率が低減されることを抑制することができる。 In the induction heating apparatus according to the tenth aspect of the present invention configured as described above, the occurrence of abnormal noise from the object to be heated is prevented, and the on-time at the start-up is the minimum on-time during the soft start control period. As described above, the power conversion efficiency can be suppressed from being reduced by lowering the supplied power and shifting the on-time after startup to the on-time included in the second on-time group with the maximum variable. .
本発明に係る第11の態様の誘導加熱装置は、前記の第10の態様において、第1のオン時間群に含まれるオン時間を最小オン時間のみとしている。 An induction heating apparatus according to an eleventh aspect of the present invention is the tenth aspect, wherein the on-time included in the first on-time group is only the minimum on-time.
上記のように構成された本発明に係る第11の態様の誘導加熱装置においては、被加熱物から異常音が発生しない制御であり、かつ電力変換効率を最も高くすることが可能な制御となる。 In the induction heating apparatus according to the eleventh aspect of the present invention configured as described above, the control is such that no abnormal noise is generated from the object to be heated, and the control can maximize the power conversion efficiency. .
本発明に係る第12の態様の誘導加熱装置は、前記の第10の態様または第11の態様において、少なくとも最小オン時間で動作するときには、前記スイッチング部に対して電圧が印加されている状態においてオフからオンに制御するよう構成されている。 In the tenth aspect or the eleventh aspect, the induction heating device according to the twelfth aspect of the present invention is in a state in which a voltage is applied to the switching unit when operating at least with the minimum on-time. It is configured to control from off to on.
上記のように構成された本発明に係る第12の態様の誘導加熱装置においては、被加熱物からの異常音の発生を極限レベルにまで抑制することができる。これは、スイッチング部の起動時はスイッチング部に電圧が印加されている状態でターンオン動作したとしても、最大変量の活用によって直ぐにスイッチング部に電圧が印加されていない状態でターンオン動作することができるために実現できるものであり、電力変換効率の低下の発生を防止することができる。 In the induction heating apparatus according to the twelfth aspect of the present invention configured as described above, the generation of abnormal noise from the object to be heated can be suppressed to an extreme level. This is because even when the switching unit is activated, even if it is turned on while a voltage is applied to the switching unit, it can be turned on in a state where no voltage is immediately applied to the switching unit by utilizing the maximum variable. Therefore, it is possible to prevent a decrease in power conversion efficiency.
本発明に係る第13の態様の誘導加熱装置は、前記の第10の態様乃至第12の態様のいずれかの態様において、電源のゼロクロス点近傍に前記スイッチング部の起動タイミングを設定するよう構成されている。 An induction heating apparatus according to a thirteenth aspect of the present invention is configured to set the start timing of the switching unit in the vicinity of a zero cross point of a power supply in any one of the tenth to twelfth aspects. ing.
上記のように構成された本発明に係る第13の態様の誘導加熱装置においては、オン時間の変更による供給電力の変化量が小さくなるため、照明などにおいてフリッカが生じることを軽減することができる。また、スイッチング部に印加される電圧が低く、供給する電力が小さい方がオン時間切替時のダメージが少ないため、スイッチング部の破壊防止にも寄与することができる。 In the induction heating apparatus according to the thirteenth aspect of the present invention configured as described above, since the amount of change in the supplied power due to the change in the on-time becomes small, it is possible to reduce the occurrence of flicker in lighting or the like. . In addition, since the voltage applied to the switching unit is lower and the supplied power is smaller, the damage during the on-time switching is less, which can contribute to preventing the switching unit from being destroyed.
発明の新規な特徴は添付の請求の範囲に特に記載したものに他ならないが、構成及び内容の双方に関して本発明は、他の目的や特徴と合わせて図面と共に以下の詳細な説明を読むことにより、より良く理解され評価されるであろう。 The novel features of the invention are nonetheless specifically set forth in the appended claims, but the invention, both in terms of structure and content, should be read in conjunction with the drawings and in the detailed description that follows. Will be better understood and appreciated.
以下、本発明の誘導加熱装置に係る実施の形態として加熱コイルを有する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および当技術分野における技術常識に基づいて構成される誘導加熱装置を含むものである。 Hereinafter, an induction heating apparatus having a heating coil as an embodiment of the induction heating apparatus of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that the induction heating device of the present invention is not limited to the configuration of the induction heating device described in the following embodiments, but has a technical idea equivalent to the technical idea described in the following embodiments. It includes an induction heating device configured based on common technical knowledge in the technical field.
(実施の形態1)
図1は、本発明に係る実施の形態1の誘導加熱装置の回路構成を示す図であり、電源からインバータ回路を介して加熱コイルに高周波電流を供給するまでの回路の接続状態を示すものである。図2は、本発明に係る実施の形態1の誘導加熱装置におけるインバータ回路への入力電力のタイムチャートであり、被加熱物への電力供給に関する制御を示すものである。(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of the induction heating apparatus according to the first embodiment of the present invention, and shows a circuit connection state from a power source to supplying a high-frequency current to a heating coil via an inverter circuit. is there. FIG. 2 is a time chart of the input power to the inverter circuit in the induction heating apparatus according to the first embodiment of the present invention, and shows control related to power supply to the object to be heated.
図1において、商用の電源41は交流電源を直流電源に変換するために整流部である整流回路42に接続されている。整流回路42は、交流電源を直流電源に変換するためのダイオードブリッジの他に、ダイオードブリッジから出力される整流された電源を平滑する回路、および誘導加熱装置の動作により発生する電磁ノイズを電源41に伝播させないための、フィルタ用のインダクタやコンデンサを内包する構成としていてもよい。
In FIG. 1, a
整流回路42の出力には、第1のインバータ回路43および第2のインバータ回路44が接続されている。第1のインバータ回路43および第2のインバータ回路44のそれぞれには少なくとも1つのスイッチング素子などで構成されたスイッチング部が内包されており、それらのスイッチング部がオンオフ動作することによって、電源41の周波数よりも高い周波数を形成している。なお、スイッチング部のオンオフ動作の周波数は、可聴音の発生の防止と、スイッチング部がオンオフ動作を繰り返すことによって発生するスイッチング損失の低減の観点から、数十kHzとされることが多い。
A
第1のインバータ回路43および第2のインバータ回路44の出力には、被加熱物48を誘導加熱するための第1の加熱コイル45および第2の加熱コイル46がそれぞれ接続されている。
To the outputs of the
第1のインバータ回路43および第2のインバータ回路44は、第1の加熱コイル45および第2の加熱コイル46に高周波電流をそれぞれに供給することによって、第1の加熱コイル45および第2の加熱コイル46では高周波磁束が発生する。この高周波磁束を第1の加熱コイル45および第2の加熱コイル46の近傍に配置された被加熱物48に供給することによって、被加熱物48にうず電流が発生し、そのうず電流と被加熱物48の固有抵抗に基づいて被加熱物48が誘導加熱される。
The
第1のインバータ回路43および第2のインバータ回路44に内包されたスイッチング部(スイッチング素子)の制御端子(例えば、IGBTであればゲート)には、スイッチング部を駆動制御するための制御部47が接続されている。制御部47は、制御された動作周波数およびデューティ比に伴ったオンオフ信号を制御端子に出力することによりスイッチング部を駆動制御するものである。
A
以上のように構成された実施の形態1の誘導加熱装置について、図2を参照しながらその動作および作用について説明する。
About the induction heating apparatus of
図2において、上部(a)のタイムチャートは第1のインバータ回路43への入力電力を示し、下部(b)のタイムチャートは第2のインバータ回路44への入力電力を示している。ここで、インバータ回路43,44への入力電力から、インバータ回路内に有するスイッチング部(スイッチング素子)のスイッチング動作によって発生するスイッチング損失、および加熱コイル45,46をはじめとする誘導加熱装置の構成部品に流れる電流によって発生する導通損失などの損失を差し引いた値が被加熱物48に供給された供給電力である。
In FIG. 2, the upper part (a) of the time chart shows the input power to the
しかし、誘導加熱装置は一般的に加熱効率が高く、インバータ回路43,44への入力電力に対するスイッチング損失および導通損失が小さいため、インバータ回路43,44への入力電力は被加熱物48に供給される電力と略同一とみなすことができる。
However, since the induction heating device generally has high heating efficiency and the switching loss and conduction loss with respect to the input power to the
実施の形態1における第1のインバータ回路43と第2のインバータ回路44に対しては、電力が交互に入力されている。したがって、実施の形態1の構成によれば、第1のインバータ回路43と第2のインバータ回路44に対しては同時に電力が入力されることがないため、第1のインバータ回路43と第2のインバータ回路44の動作周波数差によるうなり干渉音の発生を防止することができ、使用者に不快感を与えることがない誘導加熱装置を提供することができる。
Electric power is alternately input to the
また、第1のインバータ回路43への入力電力と第2のインバータ回路44への入力電力において、互いの最大入力電力(定常電力)が同じ時間帯に重ならないため、誘導加熱装置に対する入力電力である第1のインバータ回路43への入力電力と第2のインバータ回路44への入力電力との和は、第1のインバータ回路43または第2のインバータ回路44の一方のインバータ回路だけが動作した場合の定常電力を超えることがない。
In addition, in the input power to the
したがって、実施の形態1の誘導加熱装置においては、誘導加熱装置の定格電力を定常電力より高く設定する必要がなく、電力容量が小さい電源41であっても誘導加熱装置を動作させることが可能な構成となる。
Therefore, in the induction heating device of the first embodiment, it is not necessary to set the rated power of the induction heating device higher than the steady power, and the induction heating device can be operated even with the
実施の形態1の誘導加熱装置の第1のインバータ回路43および第2のインバータ回路44の制御は、図2における領域Aおよび領域Dに示すように、第1のインバータ回路43(第1の加熱コイル45)および第2のインバータ回路44(第2の加熱コイル46)のそれぞれの電力供給開始時において、それぞれのインバータ回路43,44に供給する電力を予め設定された最小値(最小電力)から徐々に所定値(定常電力)まで増加させるソフトスタート制御を行っている。ここで、インバータ回路43,44に供給する電力の最小値とは、少なくとも定常電力値の1/2より小さい値である。
The control of the
通常、インバータ回路に電力が入力されていない状態から電力が入力される状態へ移行する時に、インバータ回路の構成部品に充電された電荷などの作用によりインバータ回路に一瞬大電流が流れる突入電流が発生する。実施の形態1の誘導加熱装置においては、上記のようにソフトスタート制御を行って、電力供給開始の起動時のインバータ回路43,44への入力電力を小さくすることにより、突入電流を小さくすることができるため、突入電流によるインバータ回路43,44の破壊およびノイズの発生を抑制して、インバータ回路43,44を安全に動作させることができる。
Normally, when a transition is made from a state in which no power is input to the inverter circuit to a state in which power is input, an inrush current is generated in which a large current flows momentarily in the inverter circuit due to the action of charges charged in the components of the inverter circuit. To do. In the induction heating apparatus of the first embodiment, the inrush current is reduced by performing the soft start control as described above and reducing the input power to the
また、大きな突入電流の発生した場合には、加熱コイルが急激に強い磁束を発生して、被加熱物と磁気結合することにより、被加熱物を振動させて鍋鳴りのなどの異常音の発生の原因になる。このため、実施の形態1の誘導加熱装置においては、上記のようにソフトスタート制御を行うことにより、電力供給開始時のインバータ回路への入力電力を小さくして、鍋鳴りなどの異常音の発生を低減することができる。 Also, when a large inrush current occurs, the heating coil suddenly generates a strong magnetic flux and magnetically couples with the heated object, causing the heated object to vibrate and generating an abnormal sound such as a pan Cause. For this reason, in the induction heating apparatus of the first embodiment, by performing the soft start control as described above, the input power to the inverter circuit at the start of power supply is reduced, and an abnormal sound such as a pot sound is generated. Can be reduced.
さらに、実施の形態1の誘導加熱装置においては、インバータ回路に供給する電力を予め設定された最小値から徐々に増加させるソフトスタート制御期間において、第1の加熱コイル45および第2の加熱コイル46で誘導加熱するのに適合した被加熱物48が配置されたか否かを判断することができる。もし不適合な被加熱物48が配置されたと判断された場合には、インバータ回路43,44への入力電力が定常電力に到達する前に当該インバータ43,44への入力電力を停止することにより、インバータ回路43,44の破壊を防ぎ、インバータ回路43,44を安定して動作させることができる。
Furthermore, in the induction heating apparatus of the first embodiment, the
図2の(a)に示すように、第1のインバータ回路43においては、ソフトスタート制御後、第1のインバータ回路43への入力電力が第1の定常電力PS1に到達すると、領域Aから領域Bへと移行し、第1の定常電力PS1を所定期間維持するように第1のインバータ回路43を駆動制御する。一方、図2の(b)に示すように、第2のインバータ回路44においては、第2のインバータ回路44への入力電力が第2の定常電力PS2に到達すると、領域Dから領域Eへと移行し、第2の定常電力PS2を所定期間維持するように第2のインバータ回路44を駆動制御する。
As shown in FIG. 2A, in the
定常電力入力期間である領域Bにおいて第1の定常電力PS1を第1のインバータ回路43に入力した後に、第1のインバータ回路43を停止することにより、デッドタイム期間である領域Cへと移行する。同様に、定常電力入力期間である領域Eにおいて第2の定常電力PS2を第2のインバータ回路44に入力した後に、第2のインバータ回路44を停止することにより、デッドタイム期間である領域Fへと移行する。
After the first stationary power PS1 is input to the
もし、第1のインバータ回路43への入力電力と第2のインバータ回路44への入力電力の入力タイミングが重なるように構成した場合には、第1のインバータ回路43と第2のインバータ回路44の動作周波数差による可聴音の発生や、磁界の干渉による誘起電圧が誘導加熱装置の構成部品などに発生して、誘導加熱装置が破壊されるおそれがある。したがって、このような原因による破壊を防止するために、実施の形態1の誘導加熱装置においては、デッドタイム期間として領域Cおよび領域Fを設定して、2つのインバータ回路43,44の動作休止期間が設けられている。なお、誘導加熱装置の破壊が起こらないように設計することが可能であれば、上記のような領域Cおよび領域Fを設けることは必須条件ではない。
If the input power to the
実施の形態1の誘導加熱装置においては、図2に示す領域Aから領域Fまでの動作を1周期として、これらの動作を繰り返すことにより、被加熱物48に対して電力が供給されている。第1のインバータ回路43への入力電力の第1の平均電力PA1、即ち第1の加熱コイル45から被加熱物48に供給される第1の平均電力PA1は、ソフトスタート制御期間である領域Aでの第1のインバータ回路43への入力電力量と、定常電力入力期間である領域Bでの第1のインバータ回路43への入力電力量との和を、領域Aから領域Fまでの期間である周期Tで除したものとなる。
In the induction heating apparatus of the first embodiment, the operation from the region A to the region F shown in FIG. 2 is set as one cycle, and power is supplied to the object to be heated 48 by repeating these operations. The first average power PA1 of the input power to the
同様に、第2の加熱コイル46から被加熱物48に供給される第2の平均電力PA2は、ソフトスタート制御期間である領域Dでの第2のインバータ回路44への入力電力量と、定常電力入力期間である領域Eでの第2のインバータ回路44への入力電力量との和を、領域Aから領域Fまでの期間である周期Tで除したものとなる。
Similarly, the second average power PA2 supplied from the
第1の加熱コイル45から電力を供給する被加熱物48と第2の加熱コイル46から電力を供給する被加熱物48が同一の被加熱物48の場合には、第1の平均電力PA1と第2の平均電力PA2との和が被加熱物48に供給された総電力である。また、第1の加熱コイル45から電力を供給する被加熱物48と第2の加熱コイル46から電力を供給する被加熱物48が別々の被加熱物48,48の場合には、第1の平均電力PA1および第2の平均電力PA2がそれぞれの被加熱物に供給されたことになる。
When the object to be heated 48 that supplies power from the
加熱装置の場合、被加熱物自体の温度変化量、および被加熱物である容器の内容物の温度変化量や蒸発量などは被加熱物に供給された平均電力で決定される。このため、入力電力を供給する加熱コイルを交互に切り替える実施の形態1の誘導加熱装置においては、第1の平均電力PA1および第2の平均電力PA2を制御することが必要となる。 In the case of the heating device, the temperature change amount of the heated object itself, the temperature change amount and the evaporation amount of the contents of the container that is the heated object, and the like are determined by the average power supplied to the heated object. For this reason, in the induction heating apparatus according to the first embodiment that alternately switches the heating coils that supply the input power, it is necessary to control the first average power PA1 and the second average power PA2.
周期Tの時間が長くなるにつれて、一方の加熱コイルから被加熱物に対して電力を供給する時間が長くなるのと相対的に、他方の加熱コイルから被加熱物に対して電力を供給しない時間が長くなる。このため、電力を供給するときと、電力を供給しないときのそれぞれの加熱コイル近傍における被加熱物の温度差が大きくなる。したがって、被加熱物の温度差を小さくして均一に加熱するためには、周期Tは可能な限り短いほうが好ましい。 As the time of the period T becomes longer, the time for supplying power from one heating coil to the object to be heated becomes longer, and the time for not supplying electric power from the other heating coil to the object to be heated. Becomes longer. For this reason, the temperature difference of the to-be-heated object in the vicinity of each heating coil when supplying electric power and when not supplying electric power becomes large. Therefore, in order to reduce the temperature difference of the object to be heated and heat it uniformly, the period T is preferably as short as possible.
2つのインバータ回路43,44の動作休止期間である領域Cおよび領域Fは他の領域と比較して極めて短い時間である。このため、周期Tを短くするためには、領域Aや領域Dのソフトスタート制御期間の短縮、または領域Bや領域Eの定常電力入力期間の短縮のどちらかを行う必要がある。
The region C and the region F, which are the operation suspension periods of the two
第1の定常電力PS1および第2の定常電力PS2が不変の場合、ソフトスタート制御期間である領域Aおよび領域Dを短縮しても、定常電力をインバータ回路43,44へ入力するためには、インバータ回路43,44を構成するスイッチング部の駆動周波数および/またはオンオフ比率の変化幅を大きく設定する必要がある。そのように設定した場合には、インバータ回路43,44に供給する電力を最小値から徐々に増加させるソフトスタート制御期間において被加熱物48が当該誘導加熱装置に適合したものか不適合なものかを判断する時間が短くなってしまい、正確な判断を行うことが難しくなる。
In the case where the first steady power PS1 and the second steady power PS2 are not changed, in order to input the steady power to the
また、スイッチング部の駆動周波数および/またはオンオフ比率の変化幅が大きいため、不適合な被加熱物48が配置されたときにはインバータ回路43,44が破壊される動作領域まで瞬時に到達してしまい、インバータ回路43,44を安定して動作させることが困難になる。
Further, since the change frequency of the driving frequency and / or the on / off ratio of the switching unit is large, when the non-conforming
さらに、スイッチング部の駆動周波数を変化させることによってインバータ回路への入力電力を制御する場合、ソフトスタート制御期間の周波数変動が急激であると、駆動周波数の単位時間あたりの変化分Δfに起因した鍋鳴りなどの異常音が発生する可能性がある。 Furthermore, when the input power to the inverter circuit is controlled by changing the drive frequency of the switching unit, if the frequency fluctuation in the soft start control period is abrupt, the pot caused by the change Δf per unit time of the drive frequency Abnormal sounds such as ringing may occur.
以上の観点から、スイッチング部の駆動周波数やオンオフ比率の変化幅を大きくして、ソフトスタート制御期間である領域Aおよび領域Dを短縮することは望ましくはない。 From the above viewpoints, it is not desirable to shorten the region A and the region D, which are the soft start control period, by increasing the drive frequency of the switching unit and the change width of the on / off ratio.
そのため、領域Bや領域Eの定常電力入力期間を短縮することにより、周期Tを短くすることが理想的である。しかし、定常電力入力期間を短縮する場合、周期Tに占める領域Aおよび領域Dといった電力があまり供給されない領域と、デッドタイム期間である領域Cや領域Fといった電力が全く供給されない領域との割合が増加し、第1の平均電力PA1や第2の平均電力PA2が第1の定常電力PS1や第2の定常電力PS2と比較して更に減少してしまうという問題ある。 Therefore, it is ideal to shorten the period T by shortening the steady power input period of the region B and the region E. However, when the steady power input period is shortened, there is a ratio between a region where the power such as the region A and the region D in the period T is not supplied much and a region where no power is supplied such as the region C and the region F which are dead time periods. There is a problem that the first average power PA1 and the second average power PA2 increase and further decrease compared to the first steady power PS1 and the second steady power PS2.
例えば、第1の加熱コイル45と第2の加熱コイル46が同一の被加熱物48に対して電力を供給しており、第1の定常電力PS1と第2の定常電力PS2が同一電力のとき、領域Bや領域Eの定常電力入力期間が他の領域に対して桁違いに長ければ、被加熱物48に供給する電力は第1の平均電力PA1(第2の平均電力PA2)と略同一電力とみなすことができた。しかし、領域Bおよび領域Eの定常電力入力期間を短くする(領域Aに対して領域Bの時間を桁違いに長くしない)必要がある実施の形態1の誘導加熱装置の構成においては、被加熱物48に供給する第1の平均電力PA1および第2の平均電力PA2を加熱状況に適した値に制御するためには、第1の平均電力PA1や第2の平均電力PA2を第1の定常電力PS1や第2の定常電力PS2と異なる値として把握しなければならない。
For example, when the
そこで、実施の形態1の誘導加熱装置においては、第1の平均電力PA1および第2の平均電力PA2を超えるように、第1の定常電力PS1および第2の定常電力PS2を設定することにより、被加熱物48を均一に加熱するために周期Tが短くしても第1の平均電力PA1および第2の平均電力PA2を必要な電力値に制御することができる。
Therefore, in the induction heating device of the first embodiment, by setting the first steady power PS1 and the second steady power PS2 so as to exceed the first average power PA1 and the second average power PA2, The first average power PA1 and the second average power PA2 can be controlled to required power values even if the period T is shortened in order to uniformly heat the
なお、発明者らの実験結果によれば、領域Aの期間に対する領域Bの期間の割合が略同一桁(10倍以下)になると定常電力と平均電力の差が大きくなり、誘導加熱装置の使い勝手が悪いと使用者が感じる悪影響が出るレベルとなる。また、領域Aの期間に対する領域Bの期間の割合が略同一桁であるという条件は、領域Cおよび領域Fのデッドタイム期間を零としたときであり、領域Cや領域Fの期間を長く設定すればするほど、領域Aの期間に対する領域Bの期間の割合が同一桁でなく、10倍を超える場合であっても、定常電力と平均電力の差が大きくなり、誘導加熱装置の使い勝手が悪いと感じる悪影響が出るレベルとなる。 According to the experiment results of the inventors, when the ratio of the period of the region B to the period of the region A becomes substantially the same digit (10 times or less), the difference between the steady power and the average power becomes large, and the usability of the induction heating apparatus is increased. If it is bad, it will be at a level where the user will have an adverse effect. The condition that the ratio of the period of the region B to the period of the region A is substantially the same digit is that the dead time period of the region C and the region F is zero, and the period of the region C and the region F is set to be long. The more the ratio of the period of the region B to the period of the region A is not the same digit and exceeds 10 times, the greater the difference between the steady power and the average power, and the usability of the induction heating device becomes worse It will be at a level where you will feel negative effects.
なお、実施の形態1の誘導加熱装置においては、定常電力入力期間である領域Bおよび領域Eにおいては、一定値である定常電力をインバータ回路43,44に入力し続ける構成で説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、インバータ回路43,44に入力する電力を領域Bおよび領域Eにおいて多少上下に変動する電力でもよい。要は、目標とする平均電力以上の定常電力を領域Bおよび領域Eの一定期間においてインバータ回路43,44に入力すれば、本発明の効果を奏するものである。
In addition, in the induction heating apparatus of the first embodiment, in the region B and the region E that are the steady power input period, the constant power that is a constant value is continuously input to the
(実施の形態2)
図3は、本発明に係る実施の形態2の誘導加熱装置におけるインバータ回路への入力電力のタイムチャートであり、被加熱物への電力供給に関する制御方法を示すものである。実施の形態2の誘導加熱装置は、前述の実施の形態1の誘導加熱装置におけるインバータ回路への入力電力の制御方法を具体的に示したものである。なお、実施の形態2の説明において、実施の形態1の誘導加熱装置における要素と同じ機能、構成、動作を示すものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態1の説明を援用する。(Embodiment 2)
FIG. 3 is a time chart of input power to the inverter circuit in the induction heating apparatus according to the second embodiment of the present invention, and shows a control method related to power supply to the object to be heated. The induction heating device of the second embodiment specifically shows a method for controlling the input power to the inverter circuit in the induction heating device of the first embodiment. In the description of the second embodiment, the same reference numerals are given to the same functions, configurations, and operations as the elements in the induction heating apparatus of the first embodiment, and the description of the first embodiment is used for the description. To do.
図3は、実施の形態1において図2で示した制御方法により被加熱物に対して電力を供給する誘導加熱装置において、第1のインバータ回路43への入力電力の平均電力(PA3)および第2のインバータ回路44への入力電力の平均電力(PA4)をさらに大きくする場合の制御方法を示したものである。
FIG. 3 shows the average power (PA3) of the input power to the
図3に示すように、実施の形態2の誘導加熱装置において、ソフトスタート制御期間の電力変化率(単位時間当たりの入力電力の変化率)は、実施の形態1におけるソフトスタート制御期間の電力変化率から変更しておらず、同じである。このため、実施の形態2の誘導加熱装置においては、電力変化率を示す図3におけるソフトスタート制御期間(領域A,D)の入力電力の傾きが、図2に示した場合と同じである。しかし、実施の形態2の誘導加熱装置においては、定常電力入力期間(領域B,E)における第1のインバータ回路43および第2のインバータ回路44に入力される定常電力(PS3,PS4)を増大させている。
As shown in FIG. 3, in the induction heating apparatus of the second embodiment, the power change rate (change rate of input power per unit time) in the soft start control period is the power change in the soft start control period in the first embodiment. The rate has not changed and is the same. For this reason, in the induction heating apparatus of the second embodiment, the slope of the input power in the soft start control period (areas A and D) in FIG. 3 showing the power change rate is the same as that shown in FIG. However, in the induction heating apparatus of the second embodiment, the steady power (PS3, PS4) input to the
図3に示すように、定常電力入力期間(領域B)における第1のインバータ回路43への入力電力は、実施の形態1における第1の定常電力PS1より大きい第3の定常電力PS3である。また、定常電力入力期間(領域E)における第2のインバータ回路44への入力電力は、実施の形態1における第2の定常電力PS2より大きい第4の定常電力PS4である。
As shown in FIG. 3, the input power to the
上記のように、実施の形態2においては第3の定常電力PS3および第4の定常電力PS4を第1の定常電力PS1および第2の定常電力PS2と比較して、それぞれ大きく設定したことに伴って、領域Aおよび領域Dのソフトスタート制御期間が長くなっている。また、領域Aから領域Fまでの周期Tの時間は、実施の形態1における周期Tと同じであるため、領域Bおよび領域Eの定常電力入力期間は短くなる。 As described above, in the second embodiment, the third stationary power PS3 and the fourth stationary power PS4 are set larger than the first stationary power PS1 and the second stationary power PS2, respectively. Thus, the soft start control period of the region A and the region D is long. Further, since the period T from the area A to the area F is the same as the period T in the first embodiment, the steady power input periods of the area B and the area E are shortened.
実施の形態2における制御方法を用いることによって、領域Aと領域Bの両期間において第1のインバータ回路43へ入力した電力量、および領域Dと領域Eの両期間において第2のインバータ回路44へ入力した電力量は増加している。このため、図2に示した周期Tと同じ周期Tで除した第3の平均電力PA3および第4の平均電力PA4も増加する。逆に、実施の形態2における制御方法においては、第1の定常電力PS1および第2の定常電力PS2よりも小さい定常電力を供給することによって、それぞれのインバータ回路43,44へ供給する平均電力を減少させることも可能である。このため、実施の形態2における制御方法においては、定常電力を制御することによって、被加熱物に供給する電力を制御することが可能となる。
By using the control method in the second embodiment, the amount of electric power input to the
実施の形態2における制御方法においては、被加熱物における温度差を小さくして被加熱物を均一に加熱するために周期Tを短くした場合であっても、インバータ回路への入力電力の定常電力を大きく設定することにより、平均電力を大きくすることが可能である。このため、実施の形態2における制御方法を用いることにより、異なる平均電力により被加熱物を均一に加熱することができる。
In the control method in the second embodiment, even when the period T is shortened in order to reduce the temperature difference in the object to be heated and uniformly heat the object to be heated, the steady power of the input power to the inverter circuit By setting a large value, it is possible to increase the average power. For this reason, by using the control method in
(実施の形態3)
図4は、本発明に係る実施の形態3の誘導加熱装置におけるインバータ回路への入力電力のタイムチャートであり、被加熱物への電力供給に関する制御を示すものである。実施の形態3の誘導加熱装置は、前述の実施の形態2の誘導加熱装置におけるインバータ回路への入力電力の制御方法が異なっている。なお、実施の形態3の説明において、実施の形態1および実施の形態2の誘導加熱装置における要素と同じ機能、構成、動作を示すものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態1および実施の形態2の説明を援用する。(Embodiment 3)
FIG. 4 is a time chart of the input power to the inverter circuit in the induction heating apparatus according to the third embodiment of the present invention, and shows control related to power supply to the object to be heated. The induction heating device of the third embodiment is different in the control method of the input power to the inverter circuit in the induction heating device of the second embodiment. In the description of the third embodiment, the same reference numerals are given to the same functions, configurations, and operations as those of the elements in the induction heating device of the first and second embodiments, and the description thereof will be omitted. The description of 1 and
図4は、図2に示した制御方法により被加熱物に対して電力を供給する実施の形態3の誘導加熱装置において、第1のインバータ回路43への入力電力の平均電力PA3および第2のインバータ回路44への入力電力の平均電力PA4を大きくする場合の制御方法を示したものである。
FIG. 4 shows the average power PA3 of the input power to the
図4に示すように、実施の形態3の誘導加熱装置において、ソフトスタート制御時の電力変化率、各インバータ回路43,44への入力電力の定常電力PS1,PS2の各条件は、図2に示した実施の形態1における条件から変更していないため、領域Aや領域Dのソフトスタート制御期間は同じである。しかし、各インバータ回路43,44への入力電力が定常電力を維持している領域Bおよび領域Eの定常電力入力期間は、図2に示した期間より長くなっている。これに伴い、領域Aから領域Fまでの期間である周期T1は、図2に示した周期Tよりも長くなっている。
As shown in FIG. 4, in the induction heating apparatus of the third embodiment, the power change rate during the soft start control and the conditions of the steady power PS1 and PS2 of the input power to the
この結果、周期T1に占める領域Bおよび領域Eの定常電力入力期間の割合が増加し、図4に示した第3の平均電力PA3および第4の平均電力PA4は図2に示した第1の平均電力PA1および第2の平均電力PA2よりも増加している。 As a result, the ratio of the steady power input periods of the region B and the region E occupying the period T1 increases, and the third average power PA3 and the fourth average power PA4 shown in FIG. 4 are the same as the first average power PA3 shown in FIG. The average power PA1 and the second average power PA2 are increased.
即ち、誘導加熱装置の定格電力となるインバータ回路への入力電力の定常電力を一定の値に設定されたままであっても、周期T1を長く設定することにより、被加熱物に供給する電力を増大させることができる。 That is, even if the steady power of the input power to the inverter circuit, which is the rated power of the induction heating device, remains set at a constant value, the power supplied to the object to be heated is increased by setting the period T1 long. Can be made.
逆に、領域Aから領域Fまでの期間である周期を短くする、即ち、定常電力入力期間である領域Bおよび領域Eを短くすることによって、インバータ回路へ供給する平均電力を減少させることが可能である。このため、実施の形態3の誘導加熱装置における制御方法では、周期を制御することによって被加熱物に供給する電力を所望の状態に制御することができる。
On the contrary, the average power supplied to the inverter circuit can be reduced by shortening the period that is the period from the area A to the area F, that is, by shortening the area B and the area E that are the steady power input periods. It is. For this reason, in the control method in the induction heating apparatus of
なお、実施の形態2における制御方法が定常電力を制御し、実施の形態3における制御方法が周期を制御する点で異なるが、どちらも最終的には平均電力を制御する手段である。このため、実施の形態2および実施の形態3における制御方法を組み合わせて、定常電力と周期の2つの変数を使い分けることによって平均電力を制御する制御方法も構成可能である。
In addition, although the control method in
(実施の形態4)
図5は、本発明に係る実施の形態4の誘導加熱装置の回路構成を示す図であり、電源からインバータ回路を介して加熱コイルに高周波電流を供給するまでの回路の接続状態を示すものである。実施の形態4の誘導加熱装置においては、電源からインバータ回路に流れる電流の測定手段である測定部、およびインバータ回路の各動作モード(動作状態)における動作時間を測定する計時手段である計時部が設けられている点で前述の実施の形態1から実施の形態3の構成とは異なっている。なお、実施の形態4の説明において、実施の形態1から実施の形態3の誘導加熱装置における要素と同じ機能、構成、動作を示すものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態1から実施の形態3の説明を援用する。(Embodiment 4)
FIG. 5 is a diagram showing a circuit configuration of the induction heating apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, and shows a connection state of a circuit until a high frequency current is supplied from a power supply to a heating coil via an inverter circuit. is there. In the induction heating apparatus of the fourth embodiment, there are a measuring unit that is a measuring unit for the current flowing from the power source to the inverter circuit, and a time measuring unit that is a timing unit that measures the operating time in each operation mode (operating state) of the inverter circuit. This is different from the configuration of the first to third embodiments described above. In the description of the fourth embodiment, the same reference numerals are given to the same functions, configurations, and operations as those of the elements in the induction heating device of the first to third embodiments, and the description thereof will be omitted. The description of
図5に示すように、実施の形態4の誘導加熱装置においては、商用の電源41から、第1のインバータ回路43および第2のインバータ回路44に流れる電流を測定するための電流測定手段としての電流測定部49が設けられている。電流測定部49としては、例えば、流れる電流値に伴って起電圧が発生する仕組みを利用したカレントトランス(CT)を用いることができる。
As shown in FIG. 5, in the induction heating apparatus of the fourth embodiment, as a current measuring means for measuring the current flowing from the
実施の形態4の誘導加熱装置においては、2つのインバータ回路43,44を制御する構成であるが、電源41が共通であり、この電源41から2つのインバータ回路43,44に対して交互に電力を供給しているため、1つの入力電流測定部を整流回路42の入力側に設けて、それぞれのインバータ回路43,44に流れる電流を測定することが可能である。
In the induction heating apparatus according to the fourth embodiment, the two
電流測定部49において形成された出力信号が制御部47に入力されることにより、制御部47は動作中のインバータ回路43,44への入力電力の値を把握し、その入力電力の値に基づいて、それぞれのインバータ回路43,44へ次の制御信号を出力することにより、インバータ回路43,44への入力電力が制御される。ここで、商用の電源41の電圧は略一定であるため、電流測定部49により入力電流を測定することにより、インバータ回路43,44への入力電力を把握することが可能となる。
When the output signal formed in the
実施の形態4の誘導加熱装置において、例えば、図2に示した制御方法の場合、ソフトスタート制御を行う領域Aおよび領域Dのソフトスタート制御期間と、定常電力を供給する領域Bおよび領域Eの定常電力入力期間との間に大差がないため、第1のインバータ回路43への入力電力の総量に占める領域Aにおける入力電力量の比率、および第2のインバータ回路44への入力電力の総量に占める領域Dにおける入力電力量の比率が高く、第1の平均電力PA1および第2の平均電力PA2を把握する上でソフトスタート制御期間におけるインバータ回路43,44への入力電力量を無視することができない。
In the induction heating apparatus of the fourth embodiment, for example, in the case of the control method shown in FIG. 2, the soft start control period of the region A and the region D where soft start control is performed, and the region B and the region E where steady power is supplied Since there is no large difference between the steady power input period and the ratio of the input power amount in the region A to the total amount of input power to the
そのため、実施の形態4の誘導加熱装置においては、計時部50によって領域Aおよび領域Dの時間を測定することにより、ソフトスタート制御期間におけるインバータ回路43,44への入力電力量を把握して、被加熱物48に供給される平均電力を操作部(図示せず)において設定された値、或いはシーケンス内で予め決められた値となるように制御することができる。
Therefore, in the induction heating device of the fourth embodiment, by measuring the time of the region A and the region D by the
次に、実施の形態4の誘導加熱装置における平均電力の制御方法について説明する。
第1のインバータ回路43がソフトスタート制御を行っている時(図2における領域A)、電流測定部49は電源41から第1のインバータ回路43に流れる電流値を時々刻々測定し、測定された電流値に基づいた信号を制御部47に出力している。Next, a method for controlling the average power in the induction heating apparatus of the fourth embodiment will be described.
When the
制御部47は、第1の定常電力PS1が第1のインバータ回路43に入力されるときに流れる電流値となるように、第1のインバータ回路43を制御する。制御部47は、計時部50によって測定された領域Aの時間が入力されて、周期Tにおける領域Aの比率を把握することができる。
The
図3に示したように、定常電力を制御して、図2に示した周期Tから変更しない場合において、第1のインバータ回路43への入力電力の第1の平均電力PA1を第3の平均電力PA3へと大きくするために、第1の定常電力PS1を第3の定常電力PS3へと大きくする必要がある。
As shown in FIG. 3, when the steady power is controlled and is not changed from the period T shown in FIG. 2, the first average power PA1 of the input power to the
第1のインバータ回路43への入力電力と第2のインバータ回路44への入力電力の関係に基づいて定まる周期Tにおける領域Aと領域Bの期間を一定に固定されている場合、領域Aの時間を測定することによって周期Tに対する、領域Aと領域Bの比率を把握することができる。また、領域Aにおける入力電力を把握することにより、平均電力値が設定値となる第3の定常電力PS3を求めることができるため、加熱開始直後の起動時は電力を低く設定し、ソフトスタート制御期間の最終段階で設定された平均電力が得られる定常電力に近づけていく制御を行うことにより、設定された平均電力を供給する誘導加熱装置を提供することができる。
When the period of the region A and the region B in the period T determined based on the relationship between the input power to the
なお、例えば、炊飯器の釜などといった被加熱物が一定の場合であれば、加熱開始直後の起動時の電力を、設定値の平均電力値となる第3の定常電力PS3に近い値に設定しておけば、平均電力を徐々に設定値に近づけるといった時間のロスを少なくすることができる。 Note that, for example, if the object to be heated, such as a rice cooker, is constant, the power at the start immediately after the start of heating is set to a value close to the third steady power PS3 that is the average power value of the set value. By doing so, it is possible to reduce time loss such as gradually bringing the average power closer to the set value.
また、一度加熱を行った被加熱物48の目標とする定常電力が記憶されていれば、以後の制御においては記憶された定常電力をいきなり目標値とすればよく、使い勝手のよい誘導加熱装置を提供することができる。 In addition, if the target steady power of the object to be heated 48 once heated is stored, the stored steady power may be set as a target value in the subsequent control, and an easy-to-use induction heating apparatus is provided. Can be provided.
さらに、被加熱物48が一定であり、インバータ回路の動作時間が予め決まっていれば、ソフトスタート制御期間に供給される電力を算出することができ、またインバータ回路へ入力したい平均電力と定常電力との関係を導き出すことができるため、インバータ回路へ入力したい平均電力によって定常電力を設定することが可能となる。また、領域Aと領域Bとの加算された時間がインバータ回路の動作時間となった時点でインバータ回路を停止するよう制御することにより、インバータ回路へ入力される平均電力を所望の値に設定することが可能となる。 Further, if the object to be heated 48 is constant and the operation time of the inverter circuit is determined in advance, the power supplied during the soft start control period can be calculated, and the average power and the steady power to be input to the inverter circuit are calculated. Therefore, the steady power can be set according to the average power desired to be input to the inverter circuit. Further, the average power input to the inverter circuit is set to a desired value by controlling the inverter circuit to stop when the sum of the area A and the area B becomes the operating time of the inverter circuit. It becomes possible.
また、実施の形態4の誘導加熱装置においては2つのインバータ回路を制御しているが、電源41は共通であり、交互に電力を供給しているため、1つの電流測定部で入力電力を測定して、制御に反映することが可能な構成となっている。
In addition, in the induction heating apparatus of the fourth embodiment, two inverter circuits are controlled, but the
(実施の形態5)
図6は、本発明に係る実施の形態5の誘導加熱装置の回路構成を示す図であり、電源からインバータ回路を介して加熱コイルに高周波電流を供給するまでの回路の接続状態を示すものである。実施の形態5の誘導加熱装置においては、電源電圧がゼロレベルになったことを検知するゼロクロス検知手段であるゼロクロス検知部、および電源から誘導加熱装置に入力される時々刻々の電力を把握する電力算出手段である電力算出部が設けられている点において前述の実施の形態1から実施の形態4の構成とは異なっている。なお、実施の形態5の説明において、実施の形態1から実施の形態4の誘導加熱装置における要素と同じ機能、構成、動作を示すものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態1から実施の形態4の説明を援用する。(Embodiment 5)
FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration of the induction heating apparatus according to the fifth embodiment of the present invention, and shows a circuit connection state from the power source to supplying a high-frequency current to the heating coil via the inverter circuit. is there. In the induction heating device of the fifth embodiment, the zero cross detection unit that is a zero cross detection unit that detects that the power supply voltage has reached zero level, and the power that grasps the momentary power input from the power source to the induction heating device. The configuration is different from that of the first to fourth embodiments described above in that a power calculation unit which is a calculation unit is provided. In the description of the fifth embodiment, the same reference numerals are given to the same functions, configurations, and operations as those of the elements in the induction heating apparatus of the first to fourth embodiments, and the description thereof will be omitted. The description of Embodiment 4 is used from 1.
図6に示すように、実施の形態5の誘導加熱装置においては、第1のインバータ回路43および第2のインバータ回路44に流れる電流を測定するための電流測定部49が設けられている。電流測定部49としては、例えば、流れる電流値に伴って起電圧が発生する仕組みを利用したカレントトランス(CT)を用いることができる。電流測定部49において測定された電流値に基づいて形成された出力信号が電力算出部52に入力されることにより、電力算出部52は各インバータ回路43,44への入力電力を把握する。
As shown in FIG. 6, in the induction heating apparatus of the fifth embodiment, a
電力算出部52からの信号が入力された制御部47は、動作中のインバータ回路43,44へ次の制御信号を出力することにより、インバータ回路43,44への入力電力を制御する。ここで、商用の電源41の電圧は略一定であるため、電流測定部49により入力電流を測定することにより、インバータ回路43,44への入力電力を把握することが可能となる。
The
実施の形態5の誘導加熱装置において、例えば、図2に示した制御方法の場合、ソフトスタート制御を行う領域Aおよび領域Dのソフトスタート制御期間と、定常電力を供給する領域Bおよび領域Eの定常電力入力期間との間に大差がないため、第1のインバータ回路43への入力電力の総量に占める領域Aにおける入力電力量の比率、および第2のインバータ回路44への入力電力の総量に占める領域Dにおける入力電力量の比率が高く、第1の平均電力PA1および第2の平均電力PA2を把握する上でソフトスタート制御期間におけるインバータ回路43,44への入力電力を無視することができない。
In the induction heating apparatus of the fifth embodiment, for example, in the case of the control method shown in FIG. 2, the soft start control periods of the regions A and D where soft start control is performed, and the regions B and E where steady power is supplied. Since there is no large difference between the steady power input period and the ratio of the input power amount in the region A to the total amount of input power to the
そのため、実施の形態5の誘導加熱装置においては、計時部50によって領域Aおよび領域Dの時間を測定することにより、ソフトスタート制御期間におけるインバータ回路43,44への入力電力を把握して、被加熱物48に供給される平均電力が操作部(図示せず)において設定された値、或いはシーケンス内で予め決められた値となるように制御を行うことができる。
Therefore, in the induction heating apparatus of the fifth embodiment, the time of the area A and the area D is measured by the
次に、実施の形態5の誘導加熱装置における平均電力の制御方法について説明する。
第1のインバータ回路43がソフトスタート制御を行っている時(図2における領域A)、電流測定部49は電源41から第1のインバータ回路43に流れる電流値を時々刻々測定し、測定された電流値に基づいた信号を制御部47に出力している。Next, a method for controlling the average power in the induction heating apparatus of the fifth embodiment will be described.
When the
実施の形態5の誘導加熱装置において、交流の電源41の電圧が零レベルと交差するときに発生するゼロクロス検知部51の出力信号は、トリガの最小単位として用いられ、電力算出部52はゼロクロス検知部51の出力信号に同期し、かつ交流電圧が零レベルでないタイミングで電流測定部49から出力された信号を検出する。電力算出部52は、その検出値からゼロクロス信号の期間中にインバータ回路43,44へ入力された電力を算出する。一般的にソフトスタート制御期間であっても、ゼロクロス点から次のゼロクロス点までの期間(半波期間)で制御信号を変更することがないため、半波期間中に1点だけ電流測定部49から出力信号を検出すれば電力の算出は可能となる。
In the induction heating apparatus of the fifth embodiment, the output signal of the zero
実施の形態5の誘導加熱装置においては、上記のように電力の算出をインバータ回路43,44への入力電力が定常値となるところまで繰り返すとともに、それら算出した電力量を足し合わせることにより、ソフトスタート制御期間においてインバータ回路43,44へ入力された電力量を把握することができる。
In the induction heating apparatus of the fifth embodiment, as described above, the calculation of the power is repeated until the input power to the
図4を用いて実施の形態3において説明したように、電力制御において定常電力を変更しない場合、第1のインバータ回路43に入力される平均電力を大きくするためには、第1の定常電力PS1でインバータ回路43を動作している領域Bの時間を長くする必要がある。
As described in the third embodiment with reference to FIG. 4, when the steady power is not changed in the power control, the first steady power PS1 is used to increase the average power input to the
領域Bにおける第1のインバータ回路43への入力電力量は、定常電力入力期間における入力電力であるため、容易に算出することができる。また、領域Cから領域Fでは第1のインバータ回路43への供給電力が零である。このため、入力電力が時々刻々変化している領域Aの電力量を把握することにより、平均電力が設定値となるように領域Bの定常電力入力期間の長さを算出することができる。
Since the input power amount to the
なお、実施の形態5においては、ゼロクロス信号をカウントすることにより、周期T1に含まれるゼロクロス回数と領域Aおよび領域Bに含まれるゼロクロス回数の比率で電力制御を行うことができる。したがって、実施の形態4において説明した計時手段である計時部50を設けなくても電力制御が可能であるが、計時部50を併用して電力制御を行うことにより、より精度の高い制御を行うことができる。
In the fifth embodiment, power control can be performed by counting the number of zero cross signals by the ratio of the number of zero crosses included in the period T1 and the number of zero crosses included in the region A and the region B. Therefore, power control is possible without providing the
また、被加熱物48が一定であり、定常電力が予め決まっていれば、ソフトスタート制御期間に供給される電力量を算出することができ、またインバータ回路へ入力したい平均電力とインバータ回路の動作時間との関係を導き出すことができるため、インバータ回路へ入力したい平均電力によってインバータ回路の動作時間を設定することが可能となる。また、領域Aと領域Bとの加算された時間がインバータ回路の動作時間となった時点でインバータ回路を停止するよう制御することにより、インバータ回路へ入力される平均電力を所望の値に設定することができる。 If the object to be heated 48 is constant and the steady power is determined in advance, the amount of power supplied during the soft start control period can be calculated, and the average power to be input to the inverter circuit and the operation of the inverter circuit Since the relationship with time can be derived, the operation time of the inverter circuit can be set according to the average power desired to be input to the inverter circuit. Further, the average power input to the inverter circuit is set to a desired value by controlling the inverter circuit to stop when the sum of the area A and the area B becomes the operating time of the inverter circuit. be able to.
また、実施の形態5の誘導加熱装置においては、電力の算出がゼロクロス検知部51の出力信号に同期させることにより、そのゼロクロス期間が最小算出単位となるが、例えば、ゼロクロス検知部51が2回信号を変化する毎に電力計算を行ってもよく、最小算出単位は実施の形態5のゼロクロス検知部51によるゼロクロス期間に限定されるものではない。
In addition, in the induction heating apparatus of the fifth embodiment, by synchronizing the calculation of electric power with the output signal of the zero-
(実施の形態6)
図7は、本発明に係る実施の形態6の誘導加熱装置における加熱コイルの配置図である。実施の形態6の誘導加熱装置は、複数の加熱コイルの配置を具体的に明記した点において前述の実施の形態1から実施の形態5とは異なっている。なお、実施の形態6の説明において、実施の形態1から実施の形態5の誘導加熱装置における要素と同じ機能、構成、動作を示すものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態1から実施の形態5の説明を援用する。(Embodiment 6)
FIG. 7 is a layout diagram of heating coils in the induction heating apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. The induction heating apparatus of the sixth embodiment is different from the first to fifth embodiments in that the arrangement of the plurality of heating coils is specifically specified. In the description of the sixth embodiment, the same reference numerals are given to the same functions, configurations, and operations as those of the elements in the induction heating device of the first to fifth embodiments, and the description thereof will be omitted. The description of Embodiment 5 is used from 1.
図7に示すように、実施の形態6の誘導加熱装置においては、第1の加熱コイル45および第2の加熱コイル46が略同心円状に配置されている。第1の加熱コイル45は小径であり、内側に配置されており、第2の加熱コイル46は第1の加熱コイル45よりも大径であり、外側に配置されている。
As shown in FIG. 7, in the induction heating apparatus of the sixth embodiment, the
実施の形態6の誘導加熱装置においては、誘導加熱装置として誘導加熱調理器を用いており、誘導加熱調理器においては被加熱物48である鍋や、炊飯器における被加熱物48である釜などは、誘導加熱調理器に載置されて加熱される部分が円形である場合が大半である。このため、図7に示すように同心円状に複数の加熱コイルを配置することにより、被加熱物48である鍋や釜の底面全体を効率高く加熱することができる。 In the induction heating apparatus of the sixth embodiment, an induction heating cooker is used as the induction heating apparatus. In the induction heating cooker, a pot that is the object to be heated 48, a pot that is the object to be heated 48 in the rice cooker, or the like. In most cases, the portion that is placed on the induction heating cooker and heated is circular. For this reason, by arranging a plurality of heating coils concentrically as shown in FIG. 7, the entire bottom surface of the pot or the pot as the article to be heated 48 can be efficiently heated.
また、誘導加熱装置において、加熱コイルの径が小さい場合には、加熱コイルにおける中心側の部分と外周側の部分との距離が近いため、加熱コイルにおいて磁束の打ち消しあいが発生しやすくなる。このため、大径の加熱コイルと同じレベルのコイル厚さ・コイル線密度・結合状態である小径の加熱コイルに対して、大径の加熱コイルと同じ電流を流しても、被加熱物に供給する単位面積当たりの電力は小径コイルの方が小さくなる。 In addition, in the induction heating device, when the diameter of the heating coil is small, the distance between the center side portion and the outer peripheral side portion of the heating coil is close, so that magnetic flux cancellation tends to occur in the heating coil. For this reason, even if the same current as a large-diameter heating coil is applied to a small-diameter heating coil in the same level as the large-diameter heating coil, coil thickness, coil wire density, and coupled state, it is supplied to the object to be heated. The electric power per unit area is smaller for the small-diameter coil.
したがって、被加熱物48を均一に加熱する場合には、内側の加熱コイルには外側の加熱コイルに流れる電流よりも大きな電流を流す必要がある。図7に示す加熱コイル45,46の配置図では、内側の第1の加熱コイル45の面積よりも外側の第2の加熱コイル46の面積のほうが大きい。このため、均一加熱を行うという観点では、2つの加熱コイル46,46に接続されているインバータ回路43,44への入力電力の比率は、加熱コイルの平面視面積に略比例することから、インバータ回路43,44への入力電力は外側の第2の加熱コイル46に接続された第2のインバータ回路44への平均入力電力のほうが大きくなる。
Therefore, when heating the object to be heated 48 uniformly, it is necessary to pass a current larger than the current flowing through the outer heating coil through the inner heating coil. In the layout diagram of the heating coils 45, 46 shown in FIG. 7, the area of the outer
実施の形態6の誘導加熱装置においては、それぞれの加熱コイル45,46に供給する電力値を交互に切り替えているため、外側の第2の加熱コイル46の定常電力を内側の第1の加熱コイル45の定常電力よりも大きくすることによって、被加熱物48を均一に加熱することができる。および/または、実施の形態6の誘導加熱装置においては、外側の第2の加熱コイル46へ定常電力が供給されている定常電力入力期間の時間を、内側の第1の加熱コイル45へ定常電力が供給されている定常電力入力期間の時間よりも長くすることによって、被加熱物48を均一に加熱することができる。
In the induction heating apparatus according to the sixth embodiment, the power values supplied to the heating coils 45 and 46 are alternately switched, so that the steady power of the outer
また、それぞれの加熱コイル45,46に供給する電力を交互に切り替える本発明に係る実施の形態6における制御方法により、被加熱物48に対する均一加熱を実現するためには、切り替える周期を早くして、加熱コイル上の被加熱物48の温度の揺れ幅を小さくするようにする必要がある。特に、被加熱物48である鍋などの内容物が沸騰状態にあるとき、切り替える周期が遅い場合には、沸騰時に発生する気泡上昇が加熱されている時だけ発生し、気泡上昇が断続的に発生するため、調理時において使用者に対して不快感を与えたり、調理性能に影響を及ぼしたりすることが考えられる。
Moreover, in order to implement | achieve the uniform heating with respect to the to-
発明者らの実験結果によれば、加熱コイル45,46に供給する電力を交互に切り替える周期としては、4秒程度以下でなければ使用者にとって沸騰感の違いが顕著に現れることが確かめられている。また、発明者らの実験結果によれば、使用者にとって、違和感のない状態と確実にするためには、周期を2秒程度以下にすることが望ましいことがわかった。 According to the results of experiments by the inventors, it has been confirmed that the difference in boiling feeling appears remarkably for the user unless the power supplied to the heating coils 45 and 46 is alternately switched for about 4 seconds or less. Yes. In addition, according to the results of experiments by the inventors, it has been found that it is desirable for the user to set the cycle to about 2 seconds or less in order to ensure that the user feels no discomfort.
実施の形態6の誘導加熱装置においては、ソフトスタート制御時の入力電力を加味して平均電力を算出し、インバータ回路の制御に反映させているため、複数のインバータ回路を高速に切り替えてソフトスタート制御を頻繁に行う場合であっても、設定した平均電力を正確に供給することが可能な構成となる。 In the induction heating apparatus of the sixth embodiment, the average power is calculated by taking into account the input power at the time of soft start control, and reflected in the control of the inverter circuit. Even when the control is frequently performed, the set average power can be accurately supplied.
また、実施の形態6の誘導加熱装置は、内側に配置された第1の加熱コイル45と外側に配置された第2の加熱コイル46の電力を任意に調節することができるため、被加熱物48に対する均一加熱に限らず、内側に配置された第1の加熱コイル45に供給する電力を大きくしたり、逆に外側に配置された第2の加熱コイル46に供給する電力を大きくしたりすることも可能である。
In addition, since the induction heating device according to the sixth embodiment can arbitrarily adjust the electric power of the
更に、実施の形態6の誘導加熱装置においては、一方の加熱コイルに接続されたインバータ回路を停止して、内側に配置された第1の加熱コイル45のみ、若しくは外側に配置された第2の加熱コイル46のみに電力を供給することができる構成である。
Furthermore, in the induction heating apparatus of the sixth embodiment, the inverter circuit connected to one of the heating coils is stopped, and only the
上記のように、実施の形態6の誘導加熱装置においては、任意の加熱パターンを作成して、各種調理シーンをはじめ加熱状況に適した電力供給を確実に可能とすることができる構成である。 As described above, the induction heating apparatus according to the sixth embodiment has a configuration in which an arbitrary heating pattern can be created to reliably supply power suitable for various cooking scenes and heating conditions.
本発明に係る前述の各実施の形態において、インバータ回路への入力電力の制御方法として定常電力を変更する制御方法について説明したが、電気機器には定格電力が定められており、瞬時電力であっても定格電力を超えることは好ましくない。 In each of the above-described embodiments according to the present invention, the control method for changing the steady power as the control method of the input power to the inverter circuit has been described. However, the rated power is determined for the electrical equipment, and the instantaneous power is used. However, it is not preferable to exceed the rated power.
したがって、本発明の誘導加熱装置においては、定常電力を定格電力まで大きくしても所望の平均電力が得られない場合には、周期Tを長くするといった2つの制御方式を組み合わせて電力を制御することも可能である。 Therefore, in the induction heating apparatus of the present invention, when the desired average power is not obtained even when the steady power is increased to the rated power, the power is controlled by combining two control methods such as increasing the period T. It is also possible.
本発明に係る前述の実施の形態1から実施の形態6において、第1のインバータ回路43への入力電力と第2のインバータ回路44への入力電力が重ならないように領域Cおよび領域Fも設けて制御しているが、インバータ回路が破壊されることがなく、またそれぞれのインバータ回路を同一周波数で駆動制御するなどを行って、うなり干渉音の発生が防止されているのであれば、複数のインバータ回路へ同時に電力を入力する制御方法としてもよい。
In the first to sixth embodiments according to the present invention, the region C and the region F are also provided so that the input power to the
また、本発明に係る前述の実施の形態1から実施の形態6においては、それぞれの加熱コイルに独立したインバータ回路を接続しているが、1つのインバータ回路で複数の加熱コイルに供給する電力を調節できるインバータ回路構成であれば、それぞれの加熱コイル毎に独立したインバータ回路を接続する必要はない。 In the first to sixth embodiments according to the present invention, an independent inverter circuit is connected to each heating coil. However, power supplied to a plurality of heating coils by one inverter circuit is used. If the inverter circuit configuration can be adjusted, there is no need to connect an independent inverter circuit for each heating coil.
また、本発明に係る前述の実施の形態1から実施の形態6においては、定常電力の値を維持している領域Bおよび領域Eからインバータ回路への入力電力を停止する領域Cおよび領域Fに遷移する状態で説明しているが、加熱コイルに入力する電力が極度に小さい場合は、入力電力が定常電力の値に到達する前に加熱コイルへの電力供給が停止する、即ち領域Aの後にすぐ領域Cが始まるような制御モードが発生することがある。 Further, in the above-described first to sixth embodiments according to the present invention, the region B and the region E that maintain the steady power value are changed to the region C and the region F that stop the input power to the inverter circuit. Although the transition state is described, when the power input to the heating coil is extremely small, the power supply to the heating coil is stopped before the input power reaches the steady power value, that is, after the region A. There may be a control mode in which the region C starts immediately.
しかし、ソフトスタート制御時の入力電力や時間を把握して制御する本発明の誘導加熱装置であれば、領域Aの後にすぐ領域Cが始まるような制御モードの場合であっても、入力電力を確実に把握することができ、平均電力を所望の設定値に制御することが可能となる。 However, with the induction heating device of the present invention that grasps and controls the input power and time during the soft start control, the input power is reduced even in the control mode in which the region C starts immediately after the region A. It is possible to reliably grasp the average power and control the average power to a desired set value.
また、本発明に係る前述の実施の形態1から実施の形態6においては、ソフトスタート制御期間における電力変化率を変更しない条件下で説明したが、鍋鳴りなどの異常音が生じたときに音の発生を確実に防止できるように調整できる構成にするのであれば、電力変化率を調整可能に構成してもよい。 Further, in the above-described first to sixth embodiments according to the present invention, the description has been given under the condition that the power change rate in the soft start control period is not changed. As long as the configuration can be adjusted so as to reliably prevent the occurrence of this, the power change rate may be adjustable.
さらに、本発明に係る前述の実施の形態1から実施の形態6においては、加熱コイルを2つ用いた場合で説明しているが、3つ以上の加熱コイルを用いた場合でも同様に切り替えることによって、所望の平均電力を被加熱物48に供給することができる。 Furthermore, in the above-described first to sixth embodiments according to the present invention, the case where two heating coils are used has been described, but switching is similarly performed even when three or more heating coils are used. Thus, desired average power can be supplied to the object to be heated 48.
本発明の誘導加熱装置は、定常値を被加熱物へ供給する電力設定値を超える値に設定しているため、ソフトスタート制御時の電力低下を、設定値を超える定常値の電力を供給することにより、ソフトスタート制御時の電力低下を補って被加熱物に供給する平均電力を設定値となるよう制御することができる。また、本発明の誘導加熱装置においては、複数の加熱コイルに交互に電力を供給する場合において動作切替時に発生するソフトスタート制御時の電力低下に関しても、設定値を超える定常値の電力を供給することにより、ソフトスタート制御時の電力低下を補って被加熱物に供給する平均電力を設定値となるよう制御することが可能となる。 In the induction heating apparatus of the present invention, since the steady value is set to a value that exceeds the power set value supplied to the object to be heated, the power decrease during the soft start control is supplied with a steady value power that exceeds the set value. Thus, it is possible to control the average power supplied to the object to be heated to be a set value by compensating for the power decrease during the soft start control. In addition, in the induction heating device of the present invention, when a power is alternately supplied to a plurality of heating coils, a steady-state power exceeding the set value is also supplied with respect to a power drop during soft start control that occurs at the time of operation switching. Thus, it is possible to control the average power supplied to the object to be heated to be a set value by compensating for the power decrease during the soft start control.
さらに、本発明の誘導加熱装置の電力制御方法を用いることにより、所望の平均電力を被加熱物に供給すること、および被加熱物を均一に加熱することが可能となるとともに、複数の加熱コイルに交互に電力を供給する場合においては、一方の加熱コイルに供給する電力の比率を高めることにより、被加熱物に対して不均一に加熱することも可能となる。 Furthermore, by using the power control method for the induction heating device of the present invention, it is possible to supply a desired average power to the object to be heated, and to uniformly heat the object to be heated, and to provide a plurality of heating coils. In the case where power is alternately supplied to the heating coil, it is possible to heat the object to be heated non-uniformly by increasing the ratio of the power supplied to one of the heating coils.
以上のように、本発明に係る前述の実施の形態1から実施の形態6においては、複数の加熱コイルに交互に電力を供給するものであって、所望の平均電力を被加熱物に供給すること、被加熱物を均一に加熱すること、および一方の加熱コイルに供給する電力の比率を高めて不均一に加熱すること、の3つの特徴を実現することができるものである。 As described above, in the first to sixth embodiments according to the present invention, power is alternately supplied to a plurality of heating coils, and desired average power is supplied to an object to be heated. That is, it is possible to realize the following three characteristics: heating the object to be heated uniformly, and increasing the ratio of the electric power supplied to one heating coil to heat it nonuniformly.
(実施の形態7)
以下、本発明に係る実施の形態7の誘導加熱装置について添付の図面を参照して説明する。以下に説明する本発明に係る実施の形態7から実施の形態9の誘導加熱装置は、前述の実施の形態1から実施の形態6において説明した本発明の誘導加熱装置において、特に、スイッチング手段の起動時に異常音を発生させない構成とするとともに、電力変換効率を向上させ、電磁ノイズの発生を抑制することができる誘導加熱装置の構成を説明するものである。なお、実施の形態7および実施の形態8においては、1つの加熱コイルを有する誘導加熱装置について説明するが、複数の加熱コイルを有する誘導加熱装置においても適用可能である。(Embodiment 7)
Hereinafter, an induction heating apparatus according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The induction heating apparatus according to the seventh to ninth embodiments of the present invention described below is the induction heating apparatus of the present invention described in the first to sixth embodiments. The configuration of an induction heating apparatus that is configured to prevent abnormal noise from being generated at startup, improve power conversion efficiency, and suppress generation of electromagnetic noise will be described. In addition, in Embodiment 7 and Embodiment 8, although the induction heating apparatus which has one heating coil is demonstrated, it is applicable also to the induction heating apparatus which has a some heating coil.
本発明に係る実施の形態7の説明において、実施の形態1から実施の形態6の誘導加熱装置における要素と同じ機能、構成、動作を示すものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態1から実施の形態6の説明を援用する。
In the description of the seventh embodiment according to the present invention, the same reference numerals are given to the same functions, configurations, and operations as those of the elements in the induction heating apparatus according to the first to sixth embodiments, and the description will be made. The description of
図8は、本発明に係る実施の形態7の誘導加熱装置の一部をブロック化して示した回路図である。図8においては、電源からインバータ回路を介して加熱コイルに高周波電流を供給するまでの回路構成、およびインバータ回路に内包されるスイッチング手段であるスイッチング素子などで構成されたスイッチング部のオンオフ制御信号を発生する構成をブロック図で示したものである。 FIG. 8 is a circuit diagram showing a part of the induction heating apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. In FIG. 8, the circuit configuration from the power source to supplying the high-frequency current to the heating coil via the inverter circuit, and the on / off control signal of the switching unit composed of the switching elements as switching means included in the inverter circuit are shown. The generated configuration is shown in a block diagram.
図8に示すように、実施の形態7の誘導加熱装置において、鍋などの被加熱物48は加熱コイル45の近傍(直上)に配置され、加熱コイル45と被加熱物48が磁気結合することにより、被加熱物48を誘導加熱するよう構成されている。
As shown in FIG. 8, in the induction heating apparatus of the seventh embodiment, the object to be heated 48 such as a pan is disposed in the vicinity (directly above) the
共振コンデンサ63は、加熱コイル45に並列接続されており、加熱コイル45と共振回路を構成している。また、インバータ回路43は、加熱コイル45に直列接続されており、IGBTなどのスイッチング部と、このスイッチング部に並列接続した逆導通ダイオードで構成されている。
The
交流電源である電源41は、誘導加熱装置に電力を供給するものであり、電源41として商用電源を用いた場合には周波数が50Hzまたは60Hzである。
The
電源41からの商用電源を整流し、加熱コイル45に対してインバータ回路43を介して電力を供給する整流部である整流回路42は、ダイオードブリッジ60、チョークコイル61、平滑用コンデンサ62で構成されている。
A
電流検知手段である電流検知部67は、電源41から供給される入力電流を検知するものであり、カレントトランスやシャント抵抗などを用いて構成される。
The
電流設定部68は、入力電流の目標値に対応する値を設定するものであり、複数の電流設定値がマイクロコンピュータ内部のROM(図示せず)に記憶されている。
The
最小オン時間設定手段である最小オン時間設定部69は、インバータ回路43のスイッチング部のオン時間の最小値(最小オン時間)を設定するものである。このスイッチング部のオン時間の設定された最小値は、マイクロコンピュータ内部のROMに記憶されている。インバータ回路43のスイッチング部のオン時間の最小値(最小オン時間)とは、インバータ回路43におけるスイッチング部が取り得る複数のオン時間において、加熱コイル45に供給される電力値が最小値となるオン時間をいう。
The minimum on-
オン時間変量設定手段であるオン時間変量設定部70は、あるオン時間でインバータ回路43のスイッチング部を制御している状態から、このオン時間よりも長いオン時間へと移行するときのオン時間の変量を設定するものである。このように設定された複数の変量値は、マイクロコンピュータ内部のROMに記憶されている。ここで、オン時間変量設定部70においては、スイッチング部のオン時間の変量を複数設定している。
The on-time
制御部47は、インバータ回路43のスイッチング部をオンオフ制御するものであり、電流検知部67と、電流設定部68と、最小オン時間設定部69と、オン時間変量設定部70の全ての出力信号に基づいて、インバータ回路43のスイッチング部のオン時間を設定するオン時間演算器65、およびオン時間演算器65が設定したオン時間のハイパルスを出力するパルス発生器66を備えている。なお、実施の形態7における制御部47の構成は一例であり、本発明はこの構成に限定されるものではない。
The
図9は、図8に示した実施の形態7の誘導加熱装置における、入力電力のタイムチャートであり、電源41から供給される入力電力(供給電力)のタイムチャートを示している。電力の供給開始直後(領域a)から、電力目標値(定常電力)PSを供給する場合、インバータ回路43のスイッチング部の起動時において、スイッチング部のオン時間と供給電力との関係が把握できていない。このため、予め推測したオン時間により当該スイッチング部を起動する必要があり、フィードバック制御が困難であり、電力制御が不安定となるという問題がある。
FIG. 9 is a time chart of input power in the induction heating apparatus of the seventh embodiment shown in FIG. 8, and shows a time chart of input power (supplied power) supplied from the
したがって、実施の形態7の誘導加熱装置においては、インバータ回路43のスイッチング部の起動時においては、如何なる状態であっても、電力目標値PSを供給することとならない最小オン時間t(min)をオン時間の初期値とすることにより、起動時のインバータ回路に対しては最小電力を供給している。この最小オン時間t(min)による最小電力は、当該加熱コイル45を駆動するために最低必要な電力である。そのように起動した後、オン時間の変量を付加してオン時間を徐々に長くすることにより、供給電力を最終的な電力目標値PSとなるソフトスタート制御を行っている。
Therefore, in the induction heating apparatus of the seventh embodiment, at the time of starting the switching unit of the
図10は、実施の形態7の誘導加熱装置におけるソフトスタート制御時の入力電力の各領域(領域a、領域bおよび領域c)でのスイッチング部のオン時間を示す波形図である。図10においては、図9に示したタイムチャートにおいて、ソフトスタート制御時の入力電力の領域a、領域bおよび領域cでのスイッチング部のオン時間を示している。図10の(a)が領域aにおけるスイッチング部に対する制御信号を示しており、図10の(b)が領域bにおけるスイッチング部に対する制御信号を示しており、図10の(c)が領域cにおけるスイッチング部に対する制御信号を示している。 FIG. 10 is a waveform diagram showing the ON time of the switching unit in each region (region a, region b, and region c) of input power during soft start control in the induction heating apparatus of the seventh embodiment. In FIG. 10, in the time chart shown in FIG. 9, the ON time of the switching unit in the regions a, b, and c of the input power at the time of soft start control is shown. 10A shows a control signal for the switching unit in the region a, FIG. 10B shows a control signal for the switching unit in the region b, and FIG. 10C shows a control signal in the region c. The control signal with respect to a switching part is shown.
図10に示すように、領域aでのオン時間、領域bでのオン時間、領域cでのオン時間を代表して示しており、領域aでのオン時間t1よりも領域bでのオン時間t2の方が長く、また領域bでのオン時間t2よりも領域cでのオン時間t3の方が長い関係にある。 As shown in FIG. 10, the on-time in the region a, the on-time in the region b, and the on-time in the region c are representatively shown, and the on-time in the region b rather than the on-time t1 in the region a. t2 is longer, and the on time t3 in the region c is longer than the on time t2 in the region b.
インバータ回路43のスイッチング部のオン時間を長くすることにより、供給電力は大きくなる。このため、オン時間を徐々に長くすることにより、供給電力を図9に示したように最終的な電力目標値PSにすることができる。
By increasing the ON time of the switching unit of the
以上のように構成された実施の形態7の誘導加熱装置について、その動作および作用について説明する。
被加熱物48に電力を供給していない状態から電力の供給を開始する起動時において、最小オン時間設定部69において設定された最小オン時間t(min)でインバータ回路43のスイッチング部をオン状態とする。About the induction heating apparatus of Embodiment 7 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated.
At the time of starting to start supplying power from a state in which power is not supplied to the object to be heated 48, the switching unit of the
このときのオン時間は、インバータ回路43のスイッチング部がオン状態となる時間の最小値であるため、供給電力が加熱コイル45に供給できる電力の最小値である。このため、インバータ回路43の起動時における供給電力p1は最小値となる(図9参照)。
Since the ON time at this time is the minimum value of the time during which the switching unit of the
最小オン時間t(min)は、如何なる状態であっても最終的な電力目標値PSにならないように設定されている。このため、上記のようにインバータ回路43を最小オン時間t(min)で起動することにより、加熱コイル45に対して目標値以上の電力を供給することがなく、被加熱物48を過加熱して調理性能を悪化させないようにすることができる。
The minimum on-time t (min) is set so as not to reach the final power target value PS in any state. Therefore, by starting the
特に、目標電力値である定常電力PSが当該誘導加熱装置の定格電力値である場合、入力電力値は定格電力値を超えることが許されないため、起動時のオン時間を如何なる状態であっても目標電力値PSを超えないように設定することは、製品仕様において必要不可欠な条件となる。 In particular, when the steady power PS, which is the target power value, is the rated power value of the induction heating device, the input power value is not allowed to exceed the rated power value. Setting so as not to exceed the target power value PS is an indispensable condition in the product specification.
最小オン時間t(min)が長い場合には、インバータ回路43のスイッチング部の起動時に急激にスイッチング部へ過大な電流が流れて、スイッチング部の定格電流または定格電圧を超えるといった不安定な動作でスイッチング部を破壊する可能性がある。このため、スイッチング部の定格電流および定格電圧などの仕様を考慮して、最小オン時間t(min)を短くすることによりスイッチング部の破壊を防止することができる。
When the minimum on-time t (min) is long, an excessive current suddenly flows to the switching unit when the switching unit of the
また、最小オン時間t(min)の長さに関係して、スイッチング部の起動時において加熱コイル45へ急激に過大な電流が流れて、加熱コイル45と磁気結合した鍋などの被加熱物48においても電流が急峻に誘導されて振動し、「コツッ」という鍋を叩いたような異常な音を発生させる場合がある。このため、最小オン時間t(min)を短くすることにより、加熱コイル45へ急激に過大な電流が流れることが防止されて、異常音の発生を抑制することができる。その抑制状態は最小オン時間t(min)が短いほど大きくなるため、最小オン時間t(min)は可能な限り短く設定することが望ましい。
Further, in relation to the length of the minimum on-time t (min), an excessively large current flows to the
第1のオン時間t1である最小オン時間t(min)でインバータ回路43のスイッチング部をオンオフ制御した後、オン時間変量設定部70において設定したオン時間変量Δt1を最小オン時間t(min)に加えた第2のオン時間t2によりスイッチング部をオンオフ制御することにより、供給電力p2を電源41から加熱コイル45に供給する。
After the on-off control of the switching unit of the
実施の形態7の誘導加熱装置においては、最小オン時間t(min)においてインバータ回路43のスイッチング部をオンオフ制御していたことにより、スイッチング部の最小オン時間t(min)と供給電力p1との関係を制御部47が把握することができる。このため、制御部47は、最終的な目標電力値PSと、最小オン時間t(min)における供給電力p1との比較を行うことができ、その比較結果に基づき目標電力値PSに対して最小オン時間t(min)での供給電力p1が低いときにオン時間変量Δt1を加えたオン時間t2でスイッチング部をオンオフ制御して、供給電力が目標電力PSを超えないように制御することができる。
In the induction heating apparatus of the seventh embodiment, the switching unit of the
上記のように、オン時間の切替方法と同様に、第2のオン時間t2でスイッチング部をオンオフ制御した後(領域b)、オン時間変量設定部70において設定されたオン時間変量Δt2を第2のオン時間t2に加えた第3のオン時間t3でスイッチング部をオンオフ制御する。この結果、第3のオン時間t3において供給電力p3が電源41から加熱コイル45に供給される(領域c)。このソフトスタート制御は、第3のオン時間t3の経過後、オン時間変量Δt3を第3のオン時間t3に加えた第4のオン時間t4において供給電力p4(領域d)が加熱コイル45に供給し、第4のオン時間t4の経過以降も同様の動作を繰り返す。このようにオン時間の設定を変更していくことにより、加熱コイル45に対する供給電力は最小の供給電力p1から徐々に増加していき、最終的に目標電力値PSに設定することができる。
As described above, the on-time variable Δt2 set in the on-time
なお、図9に示すタイムチャートにおいては、ソフトスタート制御における入力電力の供給期間(各領域)を長く設定した場合について説明しているが、図9のタイムチャートは一例である。例えば、実施の形態7の誘導加熱装置においては、ソフトスタート制御期間における各領域の供給時間を短くすることにより、迅速に供給電力を目標電力値PSに到達させることが可能となり、入力電力の制御性をさらに向上させることができる構成となる。 In the time chart shown in FIG. 9, the case where the input power supply period (each region) in the soft start control is set to be long is described, but the time chart in FIG. 9 is an example. For example, in the induction heating apparatus of the seventh embodiment, by shortening the supply time of each region in the soft start control period, it becomes possible to quickly reach the supply power to the target power value PS and control the input power. It becomes the structure which can improve further.
本発明に係る誘導加熱装置において、複数のオン時間変量を有し、オン時間変量が最も大きい最大オン時間変量Δt(max)は、起動時の最小オン時間t(min)から目標電力値PSに到達するまでの間のいずれかの領域に設定される。実施の形態7においては、図9に示すように、最大オン時間変量Δt(max)が領域aの最小オン時間t(min)に加算されて領域bのオン時間に設定されている(供給電力p2)。ここで、最小オン時間t(min)における供給電力値は、少なくとも目標電力値PSの1/2より小さい値であり、少なくとも最小オン時間t(min)に最大オン時間変量Δt(max)を加算した時間における供給電力値は、目標電力値PSを越えないように設定されている。 In the induction heating apparatus according to the present invention, the maximum on-time variable Δt (max) having a plurality of on-time variables and having the largest on-time variable is changed from the minimum on-time t (min) at the start to the target power value PS. It is set in any area until it reaches. In the seventh embodiment, as shown in FIG. 9, the maximum on-time variable Δt (max) is added to the minimum on-time t (min) of the region a and set to the on-time of the region b (supply power). p2). Here, the supply power value at the minimum on-time t (min) is at least a value smaller than ½ of the target power value PS, and at least the maximum on-time variable Δt (max) is added to the minimum on-time t (min). The supply power value at the determined time is set so as not to exceed the target power value PS.
本発明に係る実施の形態7の誘導加熱装置において、制御部47は、最小オン時間設定部69で設定された最小オン時間t(min)をオン時間の初期値として設定して、インバータ回路43スイッチング部を起動している。また、制御部47は、起動後においては、加熱コイル45への供給電力が電流設定部68で設定された電流設定値の目標電力(定常電力)PSとなるように、オン時間変量設定部69で設定されたオン時間の変量によりスイッチング部のオン時間を変動させるよう制御している。
In the induction heating apparatus according to the seventh embodiment of the present invention, the
実施の形態7の誘導加熱装置を例として説明する本発明においては、インバータ回路43のスイッチング部が取り得る複数のオン時間が設定されており、少なくとも最小オン時間t(min)を含む低供給電力側の第1のオン時間群と、この第1のオン時間群に含まれるオン時間よりも長いオン時間を含み、目標電力(定常電力)PSとなるオン時間を含む高供給電力側の第2のオン時間群とに分類される。
In the present invention described using the induction heating device of the seventh embodiment as an example, a plurality of on-times that can be taken by the switching unit of the
本発明の誘導加熱装置において、第1のオン時間群に含まれるオン時間から第2のオン時間群に含まれるオン時間へとスイッチング部のオン時間が遷移するときのオン時間の変量は、第1のオン時間群内でのオン時間の変量および第2のオン時間群内でのオン時間の変量よりも大きく(長く)設定されている。例えば、実施の形態7においては、図9に示すように、低供給電力側の第1のオン時間群としては、領域aのオン時間(起動時の最小オン時間t(min))のみが含まれており、高供給電力側の第2のオン時間群としては、領域b以降の全ての領域におけるオン時間が含まれている。したがって、第1のオン時間群の領域aの最小オン時間t(min)から第2のオン時間群の領域bのオン時間(t2)へとスイッチング部のオン時間が遷移するとき、最大オン時間変量Δt(max)が加算されたオン時間(t2)に設定されている。 In the induction heating device of the present invention, the on-time variable when the on-time of the switching unit transitions from the on-time included in the first on-time group to the on-time included in the second on-time group is: It is set larger (longer) than the variable of the on-time within one on-time group and the variable of the on-time within the second on-time group. For example, in Embodiment 7, as shown in FIG. 9, the first on-time group on the low supply power side includes only the on-time of region a (minimum on-time t (min) at startup). In addition, the second on-time group on the high power supply side includes on-times in all regions after the region b. Therefore, when the on-time of the switching unit transitions from the minimum on-time t (min) of the first on-time group region a to the on-time (t2) of the second on-time group region b, the maximum on-time The ON time (t2) to which the variable Δt (max) is added is set.
実施の形態7の誘導加熱装置においては、最小オン時間t(min)は被加熱物48からの異常音の発生の抑制、およびインバータ回路43におけるスイッチング部などの破壊防止の観点から、制御上可能な限り短く設定し、少なくとも一度は最大オン時間変量でオン時間を切替えることにより、最小オン時間t(min)が短い場合でも目標電力値PSに到達するまでのソフトスタート制御における動作期間を短縮することが可能であり、インバータ回路の電力変換効率を高めることができる。
In the induction heating apparatus of the seventh embodiment, the minimum on-time t (min) is controllable from the viewpoint of suppressing the generation of abnormal noise from the object to be heated 48 and preventing the switching circuit etc. of the
実施の形態7の誘導加熱装置においては、被加熱物48からの異常音の発生の抑制、およびインバータ回路43におけるスイッチング部などの破壊の観点から、第1のオン時間t1である最小オン時間t(min)を短く設定しているが、低電力で電力を供給する動作においてはインバータ回路43の電力変換効率が低くなる。
In the induction heating apparatus according to the seventh embodiment, the minimum on-time t that is the first on-time t1 from the viewpoint of suppressing the generation of abnormal noise from the object to be heated 48 and the destruction of the switching unit or the like in the
したがって、電力変換効率および電力制御の容易性の観点から、低電力での電力供給期間を極力短くし、迅速に供給電力を目標電力値PSに近づけることが望ましい。このため、低電力で電力を供給する動作においては、最小オン時間t(min)でスイッチング部をオンオフ制御した後、オン時間変量設定部70において設定された最大オン時間変量を最小オン時間t(min)に加えた第2のオン時間t2でスイッチング部をオンオフ制御することにより、オン時間t2で供給される電力p2を迅速に目標電力値PSに近づけることができる。このように制御された実施の形態7の誘導加熱装置においては、電力変換効率の向上および電力制御の容易性の向上を図ることができる。
Therefore, from the viewpoint of power conversion efficiency and ease of power control, it is desirable to shorten the power supply period with low power as much as possible and to quickly bring the supplied power close to the target power value PS. For this reason, in the operation of supplying power with low power, after the switching unit is on / off controlled with the minimum on-time t (min), the maximum on-time variable set in the on-time
インバータ回路43におけるスイッチング部のオン時間が短く、加熱コイル45に流れる電流が小さい場合、共振電流が不十分なため、スイッチング部に電圧が印加された状態でインバータ回路43をターンオンする制御を行うおそれがある。
When the on-time of the switching unit in the
オン時間が短い状態でソフトスタート制御を継続して行っている場合、インバータ回路43がターンオン制御されると、共振コンデンサ63に蓄えられた電荷が短絡することになり、インバータ回路43の電力変換効率を著しく低下してしまう。このため、オン時間が短い状態でソフトスタート制御を継続して行う場合には、最小オン時間t(min)の期間においてスイッチング部に電圧が印加されていない状態でターンオン動作できるように、最小オン時間t(min)を設定する必要がある。
When the soft start control is continuously performed with the on-time being short, when the
しかし、本発明に係る実施の形態7の誘導加熱装置においては、異なるオン時間変量を有し、例えば、最小オン時間t(min)で動作した後まもなく最大オン時間変量を加えたオン時間でインバータ回路43を駆動制御するため、仮に最小オン時間t(min)で動作したときはスイッチング部に電圧が印加された状態でターンオンするという問題を有する制御であったとしても、その期間を最小限にすることができる。したがって、実施の形態7の誘導加熱装置は、電力変換効率を気にすることなく最小オン時間t(min)を設定することが可能な構成となる。
However, the induction heating apparatus according to the seventh embodiment of the present invention has different on-time variables, for example, an inverter with an on-time to which the maximum on-time variable is added shortly after operating at the minimum on-time t (min). In order to control the drive of the
なお、図9に示したように、目標電力値PSの電力を供給した後、電力の供給を一旦停止し、その後、目標電力を再度供給し始めるようなソフトスタート制御を繰り返し行う場合、従来の誘導加熱装置では起動開始ごとに被加熱物48から異常音が発生するという問題を有する。しかし、本発明に係る実施の形態7の誘導加熱装置は、ソフトスタート制御期間における被加熱物48から発生する異常音を抑制する効果を有するため、このような供給電力の起動(ソフトスタート制御)を繰り返す構成の誘導加熱装置においては一層の効果を奏するものとなる。 In addition, as shown in FIG. 9, after supplying the power of the target power value PS, when the soft start control is repeatedly performed such that the power supply is temporarily stopped and then the target power starts to be supplied again, The induction heating apparatus has a problem that an abnormal sound is generated from the object to be heated 48 every time activation is started. However, since the induction heating apparatus according to the seventh embodiment of the present invention has an effect of suppressing abnormal noise generated from the article to be heated 48 during the soft start control period, such supply power is started (soft start control). In the induction heating apparatus configured to repeat the above, a further effect is obtained.
また、被加熱物48に大電力を供給する場合において、インバータ回路43に対するオンオフの切替動作を頻繁に行ったとき、切替動作の1周期における供給電力が小さい期間(領域aなど)、および電力が供給されていない切替期間(領域f)が占める割合が大きくなる。この結果、当該誘導加熱装置においては平均電力として設定された所望の電力を供給することができなくなってしまう。
Further, in the case of supplying a large amount of power to the object to be heated 48, when the on / off switching operation for the
したがって、実施の形態7の誘導加熱装置の構成では、鍋鳴りなどの異常音を発生させるおそれのある起動時において、最小オン時間t(min)で起動させ、その後は素早く最大オン時間変量を加えてオン時間を長くして供給電力を大きくしている。この結果、実施の形態7の誘導加熱装置は、切替動作を頻繁に行ったとしても平均電力を高く供給することができる構成となる。 Therefore, in the configuration of the induction heating apparatus of the seventh embodiment, at the time of start-up that may generate an abnormal sound such as a pot sound, the start-up is performed with the minimum on-time t (min), and then the maximum on-time variable is quickly added. The on-time is increased to increase the power supply. As a result, the induction heating device of the seventh embodiment has a configuration that can supply high average power even if the switching operation is frequently performed.
(実施の形態8)
以下、本発明に係る実施の形態8の誘導加熱装置について添付の図面を参照して説明する。本発明に係る実施の形態8の説明において、実施の形態1から実施の形態7の誘導加熱装置における要素と同じ機能、構成、動作を示すものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態1から実施の形態7の説明を援用する。(Embodiment 8)
Hereinafter, an induction heating apparatus according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the description of the eighth embodiment according to the present invention, the same reference numerals are given to the same functions, configurations, and operations as those of the elements in the induction heating device according to the first to seventh embodiments, and the description thereof will be carried out. The description of
図11は、本発明に係る実施の形態8の誘導加熱装置における入力電力のタイムチャートであり、電源41の電圧波形、および電源41から供給される入力電力(供給電力)のタイムチャートである。供給電力がリプル(脈動)を有する点で前述の実施の形態7の場合とは異なる。
FIG. 11 is a time chart of input power in the induction heating apparatus according to the eighth embodiment of the present invention, and is a time chart of the voltage waveform of
平滑用コンデンサ62(図8参照)の容量は、数μFと小さく、加熱コイル45に電流を流すとリプルが生じる。実施の形態8の誘導加熱装置においては、リプル電圧波形が電源41の電圧波形と略同じとなる。図11に示すタイムチャートでは、供給電力が電源41の周波数に同期してリプルを生じているが、これは平滑用コンデンサ62の電圧がリプルを生じているためである。
The capacity of the smoothing capacitor 62 (see FIG. 8) is as small as several μF, and ripple occurs when a current is passed through the
本発明に係る実施の形態8の誘導加熱装置においては、電源41のゼロクロス点を検出して、その検出点をトリガとして、オン時間を変更するタイミングを制御している。実施の形態8の誘導加熱装置においては小容量の平滑用コンデンサ62を用いて構成しているため、供給電力は電源電圧に同期して変動するが、前述の実施の形態7において説明した効果と同様に、スイッチング部の起動時に異常音を発生させない構成とすることができるとともに、電力変換効率を向上させることができ、電磁ノイズの発生を抑制することができる誘導加熱装置となる。
In the induction heating apparatus according to the eighth embodiment of the present invention, the zero cross point of the
また、実施の形態8の誘導加熱装置においては、ゼロクロス点近傍でオン時間を変更する構成であるため、オン時間の変更の直前と直後での供給電力の変化量が小さく、例えば照明などにおけるフリッカへの影響を軽減することができる。 Further, in the induction heating apparatus of the eighth embodiment, since the ON time is changed in the vicinity of the zero cross point, the change amount of the supplied power is small immediately before and after the change of the ON time, for example, flicker in lighting etc. Can reduce the impact.
さらに、インバータ回路43のスイッチング部においても、スイッチング部に印加される電圧が低く、供給する電力が小さい方がオン時間の切替時のダメージが少ないため、スイッチング部の破壊防止にもゼロクロス点近傍でオン時間を変更することが寄与する。
Furthermore, in the switching part of the
インバータ回路43のスイッチング部の起動時以前では、スイッチング部はオフ状態が続いているため、平滑用コンデンサ62に充電された電荷は放電する場所がなく、電源41の電圧が零となっても平滑用コンデンサ62には電源41のピーク電圧以下の電圧が印加された状態にある。
Before the switching unit of the
このため、電源41のゼロクロス点でインバータ回路43を起動しても、起動時には平滑用コンデンサ62に充電されていた電圧に伴った電流がスイッチング部などに流れ、スイッチング部などの破壊や被加熱物48からの異常音が生ずるという課題は解決されない。
For this reason, even if the
しかし、本発明に係る実施の形態8の誘導加熱装置においては、平滑用コンデンサ62の電圧に関わらず、スイッチング部の破壊防止や被加熱物48からの異常音の発生を抑制するように、ソフトスタート制御期間において最小オン時間t(min)で起動して、平滑用コンデンサ62に充電されていた電圧に伴った電流がスイッチング部に流れるよう構成されているため、安全で使い勝手のよい誘導加熱装置を実現している。
However, in the induction heating apparatus according to the eighth embodiment of the present invention, regardless of the voltage of the smoothing
なお、実施の形態8の誘導加熱装置においては、電源41のゼロクロス点での平滑用コンデンサ62の電圧値は、平滑用コンデンサ62の容量が大きいほど高くなり、また、検出用回路、および/またはノイズ対策用回路など各種回路の接続状態によって放電条件が異なり、その接続状態に応じて電圧値が決定される。
In the induction heating apparatus of the eighth embodiment, the voltage value of the smoothing
(実施の形態9)
以下、本発明に係る実施の形態9の誘導加熱装置について添付の図面を参照して説明する。本発明に係る実施の形態9の説明において、実施の形態1から実施の形態8の誘導加熱装置における要素と同じ機能、構成、動作を示すものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態1から実施の形態8の説明を援用する。(Embodiment 9)
Hereinafter, an induction heating apparatus according to a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the description of the ninth embodiment according to the present invention, the same reference numerals are given to the same functions, configurations, and operations as those of the elements in the induction heating apparatus according to the first to eighth embodiments, and the description will be made. The description of
図12は、本発明に係る実施の形態9の誘導加熱装置の一部をブロック化して示した回路図である。実施の形態9の誘導加熱装置においては、加熱コイルが内側の第1の加熱コイル45と外側の第2の加熱コイル46の2つで略同心円状に構成されており、それぞれの加熱コイル45,46にインバータ回路43,44を接続した点で前述の実施の形態7および実施の形態8と異なっている。
FIG. 12 is a circuit diagram showing a part of the induction heating apparatus according to the ninth embodiment of the present invention in a block form. In the induction heating apparatus according to the ninth embodiment, the heating coil is configured to be substantially concentric with two of the
図13は、実施の形態9の誘導加熱装置における入力電力のタイムチャートであり、図13の(a)が第1の加熱コイル45(内側加熱コイル)に供給される入力電力のタイムチャートであり、図13の(b)が第2の加熱コイル46(外側加熱コイル)に供給される入力電力のタイムチャートである。 FIG. 13 is a time chart of input power in the induction heating apparatus of the ninth embodiment, and FIG. 13A is a time chart of input power supplied to the first heating coil 45 (inner heating coil). FIG. 13B is a time chart of the input power supplied to the second heating coil 46 (outer heating coil).
実施の形態9の誘導加熱装置におけるソフトスタート制御の各要素の動作、作用、役割および効果などは前述の実施の形態7と同一であるため、この実施の形態9においてはそれらの説明を省略する。 Since the operation, action, role, effect, and the like of each element of the soft start control in the induction heating apparatus of the ninth embodiment are the same as those of the seventh embodiment, description thereof is omitted in the ninth embodiment. .
実施の形態9の誘導加熱装置においては、1つの被加熱物48を誘導加熱するために2つの加熱コイル45,46を配設し、それぞれの加熱コイル45,46にインバータ回路43,44を接続することにより、内側加熱コイルである第1の加熱コイル45と外側加熱コイルである加熱コイル46に対して独立した電力を供給する構成である。
In the induction heating apparatus according to the ninth embodiment, two
実施の形態9の誘導加熱装置の回路構成では、供給電力の検知および磁界の干渉の観点から、2つのインバータ回路43,44を同時に動作させることができない。
そのため、例えば、被加熱物48を均一に加熱するために、図13に示すように、第1の加熱コイル45(内側加熱コイル)に電力を供給する期間は、第2の加熱コイル46(外側加熱コイル)に対する電力供給を停止し、一定期間経過後に、今度は第2の加熱コイル46に電力を供給するとともに第1の加熱コイル45への電力供給を停止するという動作を繰り返している。このように、電力供給と停止とを一定期間毎に繰り返す制御を行っているため、第1の加熱コイル45と第2の加熱コイルによる被加熱物48における発熱量を均一となるように電力制御する必要がある。In the circuit configuration of the induction heating device of the ninth embodiment, the two
Therefore, for example, in order to uniformly heat the object to be heated 48, as shown in FIG. 13, the period during which power is supplied to the first heating coil 45 (inner heating coil) is the second heating coil 46 (outer side). The power supply to the heating coil) is stopped, and after a certain period of time, the power is supplied to the
このため、実施の形態9の誘導加熱装置においては、前述の実施の形態6の誘導加熱装置において説明したように、加熱コイル45,46に供給する定常電力を所望の値に制御することにより、および/または、加熱コイル45,46へ定常電力が供給されている定常電力入力期間を所望の時間に制御することによって、被加熱物48を均一に加熱することが可能となる。 For this reason, in the induction heating apparatus of the ninth embodiment, as described in the induction heating apparatus of the sixth embodiment, by controlling the steady power supplied to the heating coils 45 and 46 to a desired value, And / or by controlling the steady power input period during which steady power is supplied to the heating coils 45 and 46 to a desired time, the object to be heated 48 can be uniformly heated.
上記のように複数のインバータ回路に対してオンオフ動作を切り替える必要がある誘導加熱装置において、実施の形態9で説明したソフトスタート制御を用いることにより、鍋鳴りなどの異常音(不快音)を発生させることがなく、使用者に不快感を与えない誘導加熱装置を実現することが可能となる。 In the induction heating apparatus that needs to switch the on / off operation to a plurality of inverter circuits as described above, by using the soft start control described in the ninth embodiment, an abnormal sound (unpleasant sound) such as a pot sound is generated. Therefore, it is possible to realize an induction heating device that does not cause discomfort to the user.
図12に示した誘導加熱装置においては、1つの加熱コイルに対して供給する電力を制御するためのスイッチング部を1つ接続したインバータ回路の構成について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、図14に示したように、それぞれのインバータ回路70,71が2つのスイッチング部を直列接続したスイッチングアームで構成して、それぞれの加熱コイル45,46に供給する電力を制御する回路構成であっても、本発明の効果を奏することができる。
In the induction heating apparatus shown in FIG. 12, the configuration of the inverter circuit in which one switching unit for controlling the power supplied to one heating coil is connected has been described. However, the present invention has such a configuration. It is not limited. For example, as shown in FIG. 14, each
以上のように、本発明に係る誘導加熱装置は、電力変換効率が低いが異常音が発生しない最小オン時間t(min)をインバータ回路に対する初期値として、当該インバータ回路を起動し、その後オン時間を大きく変更して電力変換効率の低い状態から脱して高い状態とし、スイッチング部をオンオフ制御することにより電力変換効率を高めることができる構成となる。 As described above, the induction heating device according to the present invention starts the inverter circuit with the minimum on-time t (min) at which power conversion efficiency is low but no abnormal noise is generated as an initial value for the inverter circuit, and then the on-time The power conversion efficiency can be increased by largely changing the power to change from a low power conversion efficiency state to a high state and performing on / off control of the switching unit.
前述の実施の形態7から実施の形態9において説明した本発明に係る誘導加熱装置は、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルと共振回路を構成する共振コンデンサと、前記加熱コイルに直列接続したスイッチング部と、交流電源を整流し前記加熱コイルに電力を供給する整流部と、前記スイッチング部のオン時間の最小値を設定する最小オン時間設定部と、前記スイッチング部のオン時間の変量を複数設定するオン時間変量設定部と、交流電源から供給される入力電流を検知する電流検知部と、前記入力電流の目標値に対応する値を設定する電流設定部と、前記スイッチング部をオンオフ制御する制御部と、を備えている。 The induction heating apparatus according to the present invention described in Embodiments 7 to 9 described above includes a heating coil that induction-heats an object to be heated, a resonance capacitor that forms a resonance circuit with the heating coil, and the heating coil. A switching unit connected in series, a rectifying unit that rectifies an AC power source and supplies power to the heating coil, a minimum on-time setting unit that sets a minimum value of an on-time of the switching unit, and an on-time of the switching unit An on-time variable setting unit that sets a plurality of variables, a current detection unit that detects an input current supplied from an AC power supply, a current setting unit that sets a value corresponding to a target value of the input current, and the switching unit And a control unit that controls on / off.
本発明の誘導加熱装置においては、前記制御部が、前記スイッチング部の起動時において、前記最小オン時間設定部で設定された最小オン時間をオン時間の初期値として設定し、前記起動後において、前記電流設定部で設定された電流設定値の目標電力になるように、前記オン時間変量設定部で設定されたオン時間の変量により前記スイッチング部のオン時間を変動させている。前記スイッチング部が取り得る複数のオン時間は、少なくとも前記最小オン時間を含む低供給電力側の第1のオン時間群と、前記第1のオン時間群に含まれるオン時間よりも長いオン時間を含み、前記目標電力となるオン時間を含む高供給電力側の第2のオン時間群とに分類されている。前記制御部においては、前記第1のオン時間群に含まれるオン時間から前記第2のオン時間群に含まれるオン時間へと前記スイッチング部のオン時間が遷移するときのオン時間の変量が、前記第1のオン時間群内でのオン時間の変量および前記第2のオン時間群内でのオン時間の変量よりも大きく設定されている。 In the induction heating apparatus of the present invention, the control unit sets the minimum on-time set by the minimum on-time setting unit as the initial value of the on-time when starting the switching unit, and after the startup, The on-time of the switching unit is varied according to the on-time variable set by the on-time variable setting unit so that the target power of the current set value set by the current setting unit is obtained. The plurality of on-times that the switching unit can take include a first on-time group on the low power supply side including at least the minimum on-time, and an on-time longer than the on-time included in the first on-time group. And the second on-time group on the high supply power side including the on-time as the target power. In the control unit, a variable of the on time when the on time of the switching unit transitions from the on time included in the first on time group to the on time included in the second on time group, The variable is set larger than the variable of the on-time within the first on-time group and the variable of the on-time within the second on-time group.
上記のように構成された本発明に係る誘導加熱装置においては、スイッチング部の起動時は極小オン時間である最小オン時間に設定することによりスイッチング部の起動時に異常音を発生させないように構成することができる。また、本発明に係る誘導加熱装置は、起動時を除く起動時に近いタイミングでスイッチング部のオン時間を急激に増加して、ターンオン時にスイッチング部に過大な電流が流れる動作状態を防止して電力変換効率の向上を図り、且つ電磁ノイズの抑制を図ることができる構成となる。 In the induction heating apparatus according to the present invention configured as described above, an abnormal sound is not generated when the switching unit is activated by setting the minimum on time, which is a minimum on-time when the switching unit is activated. be able to. In addition, the induction heating device according to the present invention rapidly increases the on-time of the switching unit at a timing close to the start-up except for the start-up, and prevents an operating state in which an excessive current flows through the switching unit at the time of turn-on, thereby converting power. It becomes the structure which can aim at the improvement of efficiency and can aim at suppression of electromagnetic noise.
以上のように、本発明に係る誘導加熱装置は、インバータ回路におけるスイッチング部に対するソフトスタート制御において、供給電力が異なる複数のオン時間が設定されており、最も大きいオン時間の変量を、スイッチング部のターンオン時のスイッチング部に電圧が印加されている動作状態の時に設定することにより、スイッチング部の起動時に生じる異常音を防止することが可能となるとともに、電力変換効率を向上させ、電磁ノイズの発生を抑制することができる。 As described above, in the induction heating apparatus according to the present invention, in the soft start control for the switching unit in the inverter circuit, a plurality of on-times having different supply powers are set, and the largest on-time variable is set in the switching unit. By setting when the switching unit is in an operating state when voltage is applied to the switching unit at the time of turn-on, it is possible to prevent abnormal noise that occurs when the switching unit is started up, improve power conversion efficiency, and generate electromagnetic noise. Can be suppressed.
発明をある程度の詳細さをもって好適な形態について説明したが、この好適形態の現開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものであり、各要素の組合せや順序の変化は請求された発明の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。 Although the invention has been described in its preferred form with a certain degree of detail, the present disclosure of this preferred form should vary in the details of construction, and combinations of elements and changes in order may vary in the claimed invention. It can be realized without departing from the scope and spirit.
以上のように、本発明に係る誘導加熱装置は、ソフトスタート制御期間において、所望の電力を被加熱物に対して供給して、被加熱物を所望の状態に加熱し、使用者にとって使い勝手の良い汎用性の高い加熱装置を提供することができる。 As described above, the induction heating device according to the present invention supplies desired power to the object to be heated in the soft start control period, heats the object to be heated to a desired state, and is convenient for the user. A good and highly versatile heating device can be provided.
41 電源
42 整流回路
43 第1のインバータ回路
44 第2のインバータ回路
45 第1の加熱コイル
46 第2の加熱コイル
47 制御部
48 被加熱物
49 電流測定部
50 計時部
51 ゼロクロス検知部
52 電力算出部
60 ダイオードブリッジ
61 チョークコイル
62 平滑用コンデンサ
67 電流検知部
68 電流設定部
69 最小オン時間設定部
70 オン時間変量設定部
65 オン時間演算器
66 パルス発生器41
Claims (13)
前記複数の加熱コイルに電力を供給するインバータ回路と、
前記インバータ回路を駆動制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記インバータ回路からそれぞれの加熱コイルに交互に電力を供給することにより被加熱物を誘導加熱する誘導加熱装置であって、
前記制御部は、それぞれの加熱コイルへの電力供給開始の起動時において、前記加熱コイルに供給する電力を予め設定された最小値から徐々に増加させて定常電力値となるようにソフトスタート制御を行い、前記加熱コイルに供給される電力が前記定常電力値に到達した後、前記加熱コイルへの電力供給終了時まで前記定常電力値の供給を維持するように前記インバータ回路を制御するとともに、前記定常電力値が前記加熱コイルに供給される平均電力値より大きくなるよう設定された誘導加熱装置。A plurality of heating coils for induction heating the object to be heated;
An inverter circuit for supplying power to the plurality of heating coils;
A control unit for driving and controlling the inverter circuit,
The control unit is an induction heating device that induction-heats an object to be heated by alternately supplying electric power to each heating coil from the inverter circuit,
The control unit performs a soft start control so that the power supplied to the heating coils is gradually increased from a preset minimum value to a steady power value at the start of power supply to each heating coil. And after the power supplied to the heating coil reaches the steady power value, the inverter circuit is controlled to maintain the supply of the steady power value until the end of power supply to the heating coil, and An induction heating apparatus set so that a steady power value is larger than an average power value supplied to the heating coil.
前記インバータ回路の動作状態の時間を測定する計時部(50)とを備え、
前記制御部は、前記電流測定部の出力値に基づいて前記インバータ回路への供給電力を算出し、前記計時部で計測された時間に基づいて前記インバータ回路へ供給された電力量と、前記加熱コイルのそれぞれに電力を供給する動作が一巡する時間とを把握するよう構成された請求項4に記載の誘導加熱装置。A current measuring unit (49) for measuring a current supplied from a power source to the inverter circuit;
A time measuring unit (50) for measuring the time of the operating state of the inverter circuit,
The control unit calculates power supplied to the inverter circuit based on an output value of the current measurement unit, and includes an amount of power supplied to the inverter circuit based on a time measured by the time measuring unit, and the heating The induction heating device according to claim 4, wherein the induction heating device is configured to grasp a time required for one cycle of supplying power to each of the coils.
前記電源の電圧が零レベルとなる点を検出するゼロクロス検知部と、
前記インバータ回路へ供給された電力を算出する電力算出部とを備え、
前記電力算出部は、前記ゼロクロス検知部からの検出信号の周波数に同期して前記電流測定部からの出力信号を読み取り、ゼロクロス信号を前記制御部に出力するよう構成されており、
前記制御部は、ゼロクロス信号の発生時から次のゼロクロス信号の発生時までの期間における前記インバータ回路に入力された電力値および/または電力量を算出するよう構成された請求項4に記載の誘導加熱装置。A current measuring unit for measuring the current supplied from the power source to the inverter circuit;
A zero cross detector for detecting a point at which the voltage of the power source is at a zero level;
A power calculation unit for calculating the power supplied to the inverter circuit,
The power calculation unit is configured to read an output signal from the current measurement unit in synchronization with a frequency of a detection signal from the zero cross detection unit, and to output a zero cross signal to the control unit,
5. The induction according to claim 4, wherein the control unit is configured to calculate a power value and / or a power amount input to the inverter circuit in a period from a time when a zero cross signal is generated to a time when a next zero cross signal is generated. Heating device.
前記インバータ回路へ供給された電力を算出する電力算出部とを備え、
前記電力算出部は、前記ゼロクロス検知部からの検出信号の周波数に同期して前記電流測定部からの出力信号を読み取り、ゼロクロス信号を前記制御部に出力するよう構成されており、
前記制御部は、ゼロクロス信号の発生時から次のゼロクロス信号の発生時までの期間における前記インバータ回路に入力された電力値および/または電力量を算出するよう構成された請求項5に記載の誘導加熱装置。A zero-cross detector that detects a point at which the voltage of the power supply is at a zero level;
A power calculation unit for calculating the power supplied to the inverter circuit,
The power calculation unit is configured to read an output signal from the current measurement unit in synchronization with a frequency of a detection signal from the zero cross detection unit, and to output a zero cross signal to the control unit,
6. The induction according to claim 5, wherein the control unit is configured to calculate a power value and / or a power amount input to the inverter circuit in a period from a time when a zero cross signal is generated to a time when the next zero cross signal is generated. Heating device.
前記スイッチング部のオン時間の変量を複数設定するオン時間変量設定部と、
電源から供給される入力電流を検知する電流検知部と、
前記入力電流の目標値に対応する値を設定する電流設定部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記スイッチング部の起動時において、前記最小オン時間設定部で設定された最小オン時間をオン時間の初期値として設定し、前記起動後において、前記電流設定部で設定された電流設定値の目標電力になるように、前記オン時間変量設定部で設定されたオン時間の変量により前記スイッチング部のオン時間を変動させており、
前記スイッチング部が取り得る複数のオン時間が、少なくとも前記最小オン時間を含む低供給電力側の第1のオン時間群と、前記第1のオン時間群に含まれるオン時間よりも長いオン時間を含み、前記目標電力となるオン時間を含む高供給電力側の第2のオン時間群と、に分類され、
前記第1のオン時間群に含まれるオン時間から前記第2のオン時間群に含まれるオン時間へと前記スイッチング部のオン時間が遷移するときのオン時間の変量は、前記第1のオン時間群内でのオン時間の変量および前記第2のオン時間群内でのオン時間の変量よりも大きく設定された請求項1に記載の誘導加熱装置。A minimum on-time setting unit that sets a minimum on-time at which the power value supplied to the heating coil is a minimum value in a plurality of on-times that can be taken by the switching unit in the inverter circuit;
An on-time variable setting unit for setting a plurality of on-time variables of the switching unit;
A current detector for detecting an input current supplied from a power source;
A current setting unit that sets a value corresponding to the target value of the input current,
The control unit sets the minimum on-time set by the minimum on-time setting unit as an initial value of the on-time when starting the switching unit, and the current set by the current setting unit after the start-up The on-time of the switching unit is varied by the on-time variable set by the on-time variable setting unit so as to be the target power of the set value,
A plurality of on-times that the switching unit can take include a first on-time group on the low power supply side including at least the minimum on-time, and an on-time longer than the on-time included in the first on-time group. And a second on-time group on the high supply power side including the on-time that is the target power, and
The variable of the on time when the on time of the switching unit transitions from the on time included in the first on time group to the on time included in the second on time group is the first on time. The induction heating device according to claim 1, wherein the induction heating device is set to be larger than a variable of on-time within the group and a variable of on-time within the second on-time group.
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