WO2018135036A1 - 加熱装置およびリレー切替制御方法 - Google Patents

加熱装置およびリレー切替制御方法 Download PDF

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current
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正也 武部
洋一 黒瀬
雅志 木下
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
    • F24C7/04—Stoves or ranges heated by electric energy with heat radiated directly from the heating element
    • F24C7/046—Ranges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/02—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay
    • H01H47/04—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay for holding armature in attracted position, e.g. when initial energising circuit is interrupted; for maintaining armature in attracted position, e.g. with reduced energising current
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/12—Cooking devices

Definitions

  • the present disclosure relates to a heating device, and more particularly, to a switching control method for an electromagnetic relay (hereinafter simply referred to as a relay) used in the heating device.
  • a relay an electromagnetic relay
  • a relay In a heating device, a relay is used to turn on / off a heater and the like. In order to drive the relay, a relatively large current is supplied to the relay coil. For this reason, if the relay is frequently switched, the amount of heat generated increases.
  • This disclosure aims at reducing the operation noise of the relay contact in addition to the reliable switching operation and the reduction of the heat generation amount in the relay used in the heating device.
  • the heating device includes a passive element, a relay, a relay driving unit, and a control unit.
  • the relay is connected in series with the passive element.
  • the relay drive unit supplies the relay with a moving current for shifting the relay to the set state and a current smaller than the moving current.
  • the control unit is configured to control the relay driving unit so as to supply a current smaller than the moving current to the relay before the relay is shifted to the set state.
  • FIG. 1 is a circuit block diagram of the induction heating cooker according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the induction heating cooker according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a circuit block diagram showing a specific configuration of the relay drive unit according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a timing chart showing a relay switching control method for setting a relay in the comparative example.
  • FIG. 5 is a timing chart showing a relay switching control method for setting a relay in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a timing chart showing a relay switching control method for resetting the relay in the comparative example.
  • FIG. 7 is a timing chart showing a relay switching control method for resetting the relay in the first embodiment.
  • FIG. 8 is a circuit block diagram of the heating cooker according to the second embodiment of the present disclosure.
  • the heating device includes a passive element, a relay, a relay driving unit, and a control unit.
  • the relay is connected in series with the passive element.
  • the relay drive unit supplies the relay with a moving current for shifting the relay to the set state and a current smaller than the moving current.
  • the control unit is configured to control the relay driving unit so as to supply a current smaller than the moving current to the relay before the relay is shifted to the set state.
  • the relay driving unit has a moving current generation circuit configured to supply a moving current to the relay, and a current smaller than the moving current. And a holding current generation circuit configured to supply the relay with a holding current for maintaining the relay in a set state.
  • the controller is configured to control the holding current generation circuit to supply the holding current, and to control the moving current generation circuit to stop the moving current after supplying the moving current.
  • the relay driving unit is a current that is smaller than the holding current, and supplies the relay with an open current for shifting the relay to the reset state.
  • a current generation circuit is further included.
  • the control unit controls the open current generation circuit to generate the open current, controls the holding current generation circuit to stop the holding current, and controls the open current generation circuit to stop the open current. Composed.
  • a current smaller than the moving current for moving the relay to the set state is supplied to the relay before the relay is shifted to the set state.
  • the holding current for maintaining the relay in the set state is supplied, and the moving current is supplied. After moving the relay to the set state, the moving current is stopped.
  • the open current for switching the relay to the reset state is supplied, and the holding current is stopped. After switching the relay to the reset state, stop the open current.
  • the first embodiment is an example in which the relay switching control method according to the present disclosure is applied to an induction heating cooker that is a heating device.
  • FIG. 1 is a circuit block diagram of the induction heating cooker according to the present embodiment.
  • the induction heating cooker of this Embodiment has the drive part 2, heating coils 3a and 3b, the switching part 4, the control part 10, and the relay drive part 19 inside a main body (not shown). And have.
  • the heating coils 3a and 3b which are passive elements, are provided close to a top plate (not shown) that covers the upper part of the main body.
  • the heating coils 3a and 3b are connected in parallel.
  • the top plate is provided with an operation display unit 20 configured to display a set heating condition and an operation state by a user performing a heating condition setting and heating start operation.
  • the switching unit 4 includes relays 4a and 4b connected in series to the heating coils 3a and 3b, respectively.
  • the relay 4a connects or disconnects the electric circuit between the heating coil 3a and the drive unit 2.
  • the relay 4b connects or disconnects the electric circuit between the heating coil 3b and the drive unit 2.
  • the relays 4a and 4b are constituted by mechanical or semiconductor relays.
  • the relay drive unit 19 includes relay drive circuits 17 and 18.
  • the relay drive circuit 17 is controlled by the drive control unit 11 and configured to drive the relay 4a.
  • the relay drive circuit 18 is controlled by the drive control unit 11 and configured to drive the relay 4b.
  • the driving unit 2 generates a high-frequency current from the power supplied from the commercial power source 1 and supplies the high-frequency current to the heating coils 3a and 3b via the relay 4a and the relay 4b.
  • the driving unit 2 includes a diode bridge 5, a smoothing circuit 8, an inverter 9, a snubber capacitor 16, resonant capacitors 15 a and 15 b, an input current detector 13, and an output current detector 14.
  • the diode bridge 5 rectifies the AC power of the commercial power source 1 and outputs DC power.
  • the smoothing circuit 8 includes a choke coil 6 and a smoothing capacitor 7 and smoothes the rectified DC power.
  • the inverter 9 is configured by connecting a switching element 9a arranged on the high voltage side and a switching element 9b arranged on the low voltage side in series.
  • IGBTs are used for the switching elements 9a and 9b.
  • a reverse conducting diode is connected in parallel to each of the switching elements 9a and 9b.
  • the inverter 9 is connected to both ends of the smoothing capacitor 7.
  • the drive control unit 11 controls the switching elements 9a and 9b.
  • the resonance capacitor 15a is connected in series to the heating coil 3a and constitutes a resonance circuit together with the heating coil 3a.
  • the resonance capacitor 15b is connected in series to the heating coil 3b and constitutes a resonance circuit together with the heating coil 3b.
  • the snubber capacitor 16 reduces the switching loss that occurs when the switching elements 9a and 9b are turned off.
  • the snubber capacitor 16 is connected in parallel to the switching element 9b.
  • the input current detector 13 is provided between the commercial power source 1 and the diode bridge 5 and detects an input current supplied to the diode bridge 5.
  • the output current detector 14 is provided between the connection point of the switching elements 9a and 9b and the heating coils 3a and 3b, and detects the output current flowing through the inverter 9.
  • the load detection unit 12 determines whether or not a load is placed above the heating coils 3a and 3b based on the detected input current and output current.
  • the drive control unit 11 controls the drive unit 2 according to the determination.
  • the load detection unit 12 and the drive control unit 11 constitute a control unit 10.
  • the microcomputer constitutes the control unit 10.
  • the present disclosure is not limited to this, if a programmable microcomputer is used, the processing contents can be easily changed, and the degree of freedom in design can be increased.
  • control unit 10 can be configured with a logic circuit.
  • the control unit 10 may be physically configured with one or a plurality of electronic components.
  • each element included in the control unit 10 may correspond to one electronic component. In that case, it can be considered that these electronic components correspond to the drive control unit 11 and the load detection unit 12.
  • the induction heating cooker according to the present embodiment has a first heating region provided on the top plate above the heating coil 3a and a second heating region provided on the top plate above the heating coil 3b. .
  • the load detection unit 12 determines whether a load such as a pan is placed in the first heating region. Is detected based on the detected changes in input current and output current.
  • the drive control unit 11 sets the relay 4a to the reset state, the relay 4b to the set state, and the load detection unit 12 determines whether or not the load is placed in the second heating region. And it detects based on the change of output current.
  • the load detection unit 12 detects whether or not a load is placed on the first heating region and the second heating region.
  • the control unit 10 After the induction heating cooker is started, the control unit 10 frequently performs load detection. Specifically, for load detection, switching of the relays 4a and 4b is repeatedly performed at predetermined time intervals of, for example, 1.2 to 2.0 seconds. Therefore, reduction of the operation sound generated when switching the relays 4a and 4b is an important issue.
  • the operation noise of the relay contact is reduced by the relay switching control method described below.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the induction heating cooker according to the present embodiment.
  • the relay drive circuit 17 includes a holding current generation circuit 17a, a moving current generation circuit 17b, and an open current generation circuit 17c, and drives the relay 4a.
  • the relay drive circuit 18 includes a holding current generation circuit 18a, a moving current generation circuit 18b, and an open current generation circuit 18c, and drives the relay 4b.
  • the holding current generation circuit 17a generates the holding current S1 in response to the control signal output from the drive control unit 11.
  • the holding current generation circuit 17a supplies the holding current S1 to the relay 4a so as to maintain the relay 4a in the set state.
  • the moving current generation circuit 17b generates a moving current S2 in response to the control signal output from the drive control unit 11.
  • the moving current generation circuit 17b supplies the moving current S2 to the relay 4a so as to shift the relay 4a in the reset state to the set state.
  • the open current generation circuit 17c generates an open current S3 in response to a control signal output from the drive control unit 11.
  • the open current generation circuit 17c supplies the open current S3 to the relay 4a so as to shift the relay 4a from the set state to the reset state.
  • the holding current generation circuit 18a generates the holding current S1 in response to the control signal output from the drive control unit 11.
  • the holding current generation circuit 18a supplies the holding current S1 to the relay 4b so as to maintain the relay 4b in the set state.
  • the touch current generation circuit 18b generates a touch current S2 in response to the control signal output from the drive control unit 11.
  • the moving current generation circuit 18b supplies the moving current S2 to the relay 4b so as to shift the relay 4b in the reset state to the set state.
  • the open current generation circuit 18c generates an open current S3 in response to a control signal output from the drive control unit 11.
  • the open current generation circuit 18c supplies the open current S3 to the relay 4b so as to shift the relay 4b from the set state to the reset state.
  • the moving current S2 is supplied in order to shift the relay 4a in the reset state to the set state. Needless to say, when a current equal to or greater than the moving current S2 is supplied, the relay 4a shifts to the set state.
  • FIG. 3 is a circuit block diagram showing a specific configuration of the relay drive unit 19 according to the present embodiment.
  • the relay drive unit 19 further includes DC power supply circuits 23a and 23b.
  • Relay 4a includes a relay contact 21a and a relay coil 22a.
  • Relay 4b includes a relay contact 21b and a relay coil 22b.
  • the relay coil 22a is provided in an electric circuit between the DC power supply circuit 23a and the relay drive circuit 17.
  • the relay coil 22 b is provided on the electric circuit between the DC power supply circuit 23 b and the relay drive circuit 18.
  • the holding current generating circuit 17a, the moving current generating circuit 17b, and the open current generating circuit 17c are connected in parallel.
  • the holding current generation circuit 17a includes a transistor 24a and a resistor 25a.
  • the transistor 24a When the transistor 24a is turned on in response to the control signal output by the drive control unit 11, the holding current S1 corresponding to the resistor 25a is supplied from the DC power supply circuit 23a to the relay coil 22a.
  • the sensitive current generation circuit 17b includes a transistor 26a and a resistor 27a.
  • a moving current S2 corresponding to the resistor 27a is supplied from the DC power supply circuit 23a to the relay coil 22a.
  • the open current generation circuit 17c includes a transistor 28a and a resistor 29a.
  • the transistor 28a When the transistor 28a is turned on in response to the control signal output by the drive control unit 11, an open current S3 corresponding to the resistor 29a is supplied from the DC power supply circuit 23a to the relay coil 22a.
  • the force applied to the relay contact 21a by the moving current S2 is larger than the force applied to the relay contact 21a by the holding current S1.
  • the force applied to the relay contact 21a by the holding current S1 is larger than the force applied to the relay contact 21a by the open current S3.
  • the holding current generation circuit 18a, the moving current generation circuit 18b, and the open current generation circuit 18c are connected in parallel.
  • the holding current generation circuit 18a includes a transistor 24b and a resistor 25b.
  • the transistor 24b is turned on in response to the control signal output by the drive control unit 11, the holding current S1 corresponding to the resistor 25b is supplied from the DC power supply circuit 23b to the relay coil 22b.
  • the sensitive current generation circuit 18b includes a transistor 26b and a resistor 27b.
  • the transistor 26b is turned on in response to the control signal output by the drive control unit 11, the moving current S2 corresponding to the resistor 27b is supplied from the DC power supply circuit 23b to the relay coil 22b.
  • the open current generation circuit 18c includes a transistor 28b and a resistor 29b.
  • the transistor 28b When the transistor 28b is turned on in response to the control signal output from the drive control unit 11, an open current S3 corresponding to the resistor 29b is supplied from the DC power supply circuit 23b to the relay coil 22b.
  • the force applied to the relay contact 21b by the moving current S2 is larger than the force applied to the relay contact 21b by the holding current S1.
  • the force applied to the relay contact 21b by the holding current S1 is larger than the force applied to the relay contact 21b by the open current S3.
  • the relay switching control method according to the present embodiment will be described using a timing chart.
  • a relay switching control method for the relay 4a will be described. Since the relay switching control method for the relay 4b is the same as that of the relay 4a, the description thereof is omitted.
  • FIG. 4 shows a relay switching control method for setting the relay 4a in the prior art as a comparative example.
  • a waveform (a) in FIG. 4 shows the operation of the transistors 24a and 26a, and a waveform (b) in FIG. 4 shows a current flowing through the relay coil 22a.
  • the transistor 26a is turned off. Thereby, only the holding current S1 is supplied to the relay coil 22a, and the set state of the relay 4a is maintained.
  • the supply of the holding current S1 and the moving current S2 is started at the same time, and a current exceeding the moving current S2 is supplied all at once. For this reason, the relay coil 22a is rapidly excited, and the relay contact 21a is driven with a strong force. As a result, a loud operating sound is generated when the relay 4a is set.
  • the induction cooking device performs the following relay switching control method.
  • FIG. 5 shows a relay switching control method for shifting the relay 4a from the reset state to the set state in the present embodiment.
  • a waveform (a) in FIG. 5 shows the operation of the transistors 24a and 26a, and a waveform (b) in FIG. 5 shows a current flowing through the relay coil 22a.
  • the transistor 24a is first turned on in order to set the relay 4a. Thereafter, when the predetermined time Ton1 elapses, the transistor 26a is turned on.
  • the predetermined time Ton1 corresponds to the first on-time, and is set to a time within a range of 10 to 40 ms, for example, 20 ms.
  • a current smaller than the moving current S2 (for example, the holding current S1) is once supplied to excite the relay coil 22a. Since the current in this case is smaller than the moving current S2, the relay 4a does not shift to the set state at this timing.
  • the relay 4a shifts to the set state only when a current greater than the moving current S2 is supplied.
  • the excitation noise generated when setting the relay 4a can be reduced by exciting the relay coil 22a with a current smaller than the moving current S2 before supplying the moving current S2.
  • the predetermined time Ton2 corresponds to the second on-time, and is set to a time within a range of 10 to 80 ms, for example, 40 ms.
  • the predetermined time from when the transistor 26a is turned on to when the transistor 26a is turned off is set to 100 ms.
  • the predetermined time Ton2 from when the transistor 26a is turned on to when the transistor 26a is turned off is set to 40 ms.
  • FIG. 6 shows a relay switching control method for resetting the relay 4a in the prior art as a comparative example.
  • the waveform (a) in FIG. 6 shows the operation of the transistor 24a, and the waveform (b) in FIG. 6 shows the current flowing through the relay coil 22a.
  • the induction heating cooker according to the present embodiment performs the following relay switching control method.
  • FIG. 7 shows a relay switching control method for shifting the relay 4a from the set state to the reset state in the present embodiment.
  • a waveform (a) in FIG. 7 shows the operation of the transistors 24a and 28a, and a waveform (b) in FIG. 7 shows a current flowing through the relay coil 22a.
  • the transistor 28a is first turned on in order to reset the relay 4a. Thereafter, when the predetermined time Toff1 has elapsed, the transistor 24a is turned off.
  • the predetermined time Toff1 corresponds to the first off time, and is set to a time within a range of 10 to 500 ms, for example, 200 ms.
  • the predetermined time Toff2 corresponds to the second off time, and is set to a time within a range of 10 to 100 ms, for example, 50 ms.
  • the relay 4a reliably shifts to the reset state by the relay switching control method.
  • the open current S3 is once added. Since the current in this case is larger than the holding current S1, the relay 4a remains in the set state.
  • the current supplied to the relay coil 22a is changed from the holding current S1 to the open current S3, and then the current to the relay coil 22a is stopped.
  • the relay contact 21a operates more slowly. As a result, it is possible to reduce the operating noise generated when the relay 4a is reset.
  • the relay used in the heating device it is possible to reduce the operation noise of the relay contact in addition to the reliable switching operation and the reduction of the heat generation amount.
  • the second embodiment is an example in which the relay switching control method according to the present disclosure is applied to a roaster that is a heating device.
  • FIG. 8 is a circuit block diagram of the roaster according to the present embodiment.
  • the roaster according to the present embodiment is a heating cooker having two heaters (heaters 30a and 30b) provided at an upper part and a lower part in a heating chamber (not shown).
  • the heaters 30a and 30b are composed of resistors which are passive elements, and are connected in parallel. Electric power from the commercial power source 1 is supplied to the heaters 30a and 30b.
  • the roaster according to the present embodiment further includes a switching unit 4 (relays 4a and 4b) and a relay driving unit 19.
  • Relay drive unit 19 includes DC power supply circuits 23 a and 23 b in addition to relay drive circuits 17 and 18.
  • Relay 4a is connected in series to heater 30a, and relay 4b is connected in series to heater 30b.
  • the configuration for driving the relays 4a and 4b and the relay switching control method are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the relay used in the heating device it is possible to reduce the operation noise of the relay contact in addition to the reliable switching operation and the reduction of the heat generation amount.
  • the present disclosure can be applied to a heating device.

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Abstract

加熱装置は、受動素子とリレーとリレー駆動部と制御部とを備える。リレーは受動素子に直列に接続される。リレー駆動部は、リレーをセット状態に移行させるための感動電流と、感動電流より小さい電流とをリレーに供給する。制御部は、リレーをセット状態に移行させる前に、感動電流より小さい電流をリレーに供給するようにリレー駆動部を制御するように構成される。本態様によれば、加熱装置に用いられたリレーにおいて、確実な切替動作および発熱量の低減に加えて、リレー接点の作動音を低減することができる。

Description

加熱装置およびリレー切替制御方法
　本開示は、加熱装置に関し、特に加熱装置に用いられる電磁リレー（以下、単にリレーという）の切替制御方法に関する。
　加熱装置において、ヒータなどをオン／オフ制御するためにリレーが用いられる。リレーを駆動するために、リレーコイルには比較的大きな電流が供給される。このため、リレーを頻繁に切替動作させると、発熱量が大きくなる。
　上記理由から、加熱装置の熱源をオン／オフ制御するためのリレーには、発熱量を低減し、かつ、切替動作を確実に行うことが求められている。このような要望に応えるべく、種々のリレー駆動回路が開発されている（例えば、特許文献１および２参照）。
特開平０３－１３４９２８号公報 特開平０８－２６６８００号公報
　上記従来の加熱装置では、起動時には、リレーをセット状態（動作状態）とするための感動電流をリレーコイルに供給し、バウンス時間の経過後、感動電流より小さい保持電流をリレーコイルに供給して、リレーのセット状態を保持する。これにより、発熱量の低減が図られている。
　上記従来の加熱装置では、リレーが駆動される度にリレー接点から音が発生する。以下、この音をリレー接点の作動音、または、単に作動音という。複数のリレーが頻繁にオン／オフ制御される加熱装置の場合、絶えずリレー接点の作動音が生じる。
　本開示は、加熱装置に用いられたリレーにおいて、確実な切替動作および発熱量の低減に加えて、リレー接点の作動音の低減を目的とする。
　本開示の一態様の加熱装置は、受動素子とリレーとリレー駆動部と制御部とを備える。リレーは受動素子に直列に接続される。リレー駆動部は、リレーをセット状態に移行させるための感動電流と、感動電流より小さい電流とをリレーに供給する。制御部は、リレーをセット状態に移行させる前に、感動電流より小さい電流をリレーに供給するようにリレー駆動部を制御するように構成される。
　本態様によれば、加熱装置に用いられたリレーにおいて、確実な切替動作および発熱量の低減に加えて、リレー接点の作動音を低減することができる。
図１は、本開示の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路ブロック図である。 図２は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の機能ブロック図である。 図３は、実施の形態１に係るリレー駆動部の具体的構成を示す回路ブロック図である。 図４は、比較例においてリレーをセットするためのリレー切替制御方法を示すタイミングチャートである。 図５は、実施の形態１においてリレーをセットするためのリレー切替制御方法を示すタイミングチャートである。 図６は、比較例においてリレーをリセットするためのリレー切替制御方法を示すタイミングチャートである。 図７は、実施の形態１においてリレーをリセットするためのリレー切替制御方法を示すタイミングチャートである。 図８は、本開示の実施の形態２に係る加熱調理器の回路ブロック図である。
　本開示の第１の態様の加熱装置は、受動素子とリレーとリレー駆動部と制御部とを備える。リレーは受動素子に直列に接続される。リレー駆動部は、リレーをセット状態に移行させるための感動電流と、感動電流より小さい電流とをリレーに供給する。制御部は、リレーをセット状態に移行させる前に、感動電流より小さい電流をリレーに供給するようにリレー駆動部を制御するように構成される。
　本開示の第２の態様の加熱装置によれば、第１の態様において、リレー駆動部が、感動電流をリレーに供給するように構成された感動電流生成回路と、感動電流より小さい電流であり、リレーをセット状態に維持するための保持電流をリレーに供給するように構成された保持電流生成回路とを含む。
　制御部は、保持電流を供給するように保持電流生成回路を制御し、感動電流を供給した後、感動電流を停止するように感動電流生成回路を制御するように構成される。
　本開示の第３の態様の加熱装置によれば、第２の態様において、リレー駆動部が、保持電流より小さい電流であり、リレーをリセット状態に移行させるための開放電流をリレーに供給する開放電流生成回路をさらに含む。
　制御部は、開放電流を生成するように開放電流生成回路を制御し、保持電流を停止するように保持電流生成回路を制御し、開放電流を停止するように開放電流生成回路を制御するように構成される。
　本開示の第４の態様のリレー切替制御方法によれば、リレーをセット状態に移行させる前に、リレーをセット状態に移行させるための感動電流より小さい電流をリレーに供給する。
　本開示の第５の態様のリレー切替制御方法によれば、第４の態様において、感動電流より小さい電流であり、リレーをセット状態に維持するための保持電流を供給し、感動電流を供給し、リレーをセット状態に移行させた後、感動電流を停止する。
　本開示の第６の態様のリレー切替制御方法によれば、第５の態様において、保持電流より小さい電流であり、リレーをリセット状態に移行させるための開放電流を供給し、保持電流を停止してリレーをリセット状態に移行させた後、開放電流を停止する。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
　実施の形態はいずれも本開示の一具体例である。実施の形態において示される数値、形状、構成などは一例であり、本開示を限定するものではない。
　（実施の形態１）
　実施の形態１は、本開示に係るリレー切替制御方法を、加熱装置である誘導加熱調理器に適用した例である。
　図１は、本実施の形態に係る誘導加熱調理器の回路ブロック図である。
　図１に示すように、本実施の形態の誘導加熱調理器は、本体（図示せず）の内部に、駆動部２と加熱コイル３ａ、３ｂと切替部４と制御部１０とリレー駆動部１９とを有する。
　受動素子である加熱コイル３ａ、３ｂは、本体の上部を覆うトッププレート（図示せず）に近接して設けられる。加熱コイル３ａ、３ｂは並列に接続される。トッププレートには、使用者により加熱条件の設定および加熱開始の操作が行われ、設定された加熱条件および動作状況を表示するように構成された操作表示部２０が設けられる。
　図１、図２に示すように、切替部４は、加熱コイル３ａ、３ｂにそれぞれ直列に接続されたリレー４ａ、４ｂを含む。リレー４ａは、加熱コイル３ａと駆動部２との間の電路を接続または切断する。リレー４ｂは、加熱コイル３ｂと駆動部２との間の電路を接続または切断する。リレー４ａ、４ｂは、機械式または半導体式のリレーで構成される。
　リレー駆動部１９は、リレー駆動回路１７、１８を含む。リレー駆動回路１７は、駆動制御部１１に制御され、リレー４ａを駆動するように構成される。リレー駆動回路１８は、駆動制御部１１に制御され、リレー４ｂを駆動するように構成される。
　駆動部２は、商用電源１により供給された電力から高周波電流を生成し、リレー４ａ、リレー４ｂを介して加熱コイル３ａ、３ｂに高周波電流を供給する。
　駆動部２は、ダイオードブリッジ５と平滑回路８とインバータ９とスナバコンデンサ１６と共振コンデンサ１５ａ、１５ｂと入力電流検出器１３と出力電流検出器１４とを備える。
　ダイオードブリッジ５は、商用電源１の交流電力を整流し、直流電力を出力する。平滑回路８は、チョークコイル６と平滑コンデンサ７とを有し、整流された直流電力を平滑化する。
　インバータ９は、高圧側に配置されたスイッチング素子９ａと、低圧側に配置されたスイッチング素子９ｂとが直列に接続されて構成される。スイッチング素子９ａ、９ｂには、例えばＩＧＢＴが用いられる。スイッチング素子９ａ、９ｂの各々には、逆導通ダイオードが並列に接続される。インバータ９は、平滑コンデンサ７の両端に接続される。駆動制御部１１は、スイッチング素子９ａ、９ｂを制御する。
　共振コンデンサ１５ａは、加熱コイル３ａに直列接続され、加熱コイル３ａとともに共振回路を構成する。共振コンデンサ１５ｂは、加熱コイル３ｂに直列に接続され、加熱コイル３ｂとともに共振回路を構成する。
　スナバコンデンサ１６は、スイッチング素子９ａ、９ｂがオフするときに発生するスイッチング損失を低減する。スナバコンデンサ１６は、スイッチング素子９ｂに並列に接続される。
　入力電流検出器１３は、商用電源１とダイオードブリッジ５との間に設けられ、ダイオードブリッジ５に供給される入力電流を検出する。出力電流検出器１４は、スイッチング素子９ａ、９ｂの接続点と加熱コイル３ａ、３ｂとの間に設けられ、インバータ９に流れる出力電流を検出する。
　負荷検出部１２は、検出された入力電流、出力電流に基づいて、加熱コイル３ａ、３ｂの上方に負荷が載置されているか否かを判定する。駆動制御部１１は、その判定に応じて駆動部２を制御する。負荷検出部１２と駆動制御部１１とが、制御部１０を構成する。
　本実施の形態では、マイクロコンピュータが制御部１０を構成する。本開示はこれに限定されるものではないが、プログラム可能なマイクロコンピュータを用いれば、処理内容を容易に変更可能であり、設計の自由度を高めることができる。
　処理速度の向上のため、制御部１０を論理回路で構成することも可能である。制御部１０を物理的に一つまたは複数の電子部品で構成してもよい。制御部１０を複数の電子部品で構成する場合、制御部１０に含まれた各要素を一つの電子部品に対応させてもよい。その場合、これらの電子部品が、駆動制御部１１、負荷検出部１２に対応すると考えることができる。
　［負荷検出］
　本実施の形態の誘導加熱調理器は、加熱コイル３ａの上方のトッププレート上に設けられた第１加熱領域と、加熱コイル３ｂの上方のトッププレート上に設けられた第２加熱領域とを有する。
　駆動制御部１１がリレー４ａをセット状態（動作状態）とし、リレー４ｂをリセット状態（復帰状態）として、負荷検出部１２が、第１加熱領域に、鍋などの負荷が載置されているか否かを、検出された入力電流および出力電流の変化に基づいて検出する。
　次に、駆動制御部１１がリレー４ａをリセット状態とし、リレー４ｂをセット状態として、負荷検出部１２が、第２加熱領域に、負荷が載置されているか否かを、検出された入力電流および出力電流の変化に基づいて検出する。
　この一連の動作（以下、負荷検出という）により、負荷検出部１２が、第１加熱領域および第２加熱領域に負荷が載置されているか否かを検出する。
　誘導加熱調理器の起動後、制御部１０は頻繁に負荷検出を実行する。具体的には、負荷検出のために、リレー４ａ、４ｂの切り替えは、例えば１．２～２．０秒の間の所定時間ごとに繰り返し行われる。そのため、リレー４ａ、４ｂの切り替え時に発生する作動音の低減は重要な課題である。
　本実施の形態では、以下に説明するリレー切替制御方法により、リレー接点の作動音が低減される。
　［リレー切替制御方法］
　図２は、本実施の形態に係る誘導加熱調理器の機能ブロック図である。
　図２に示すように、リレー駆動回路１７は、保持電流生成回路１７ａと感動電流生成回路１７ｂと開放電流生成回路１７ｃとを有し、リレー４ａを駆動する。リレー駆動回路１８は、保持電流生成回路１８ａと感動電流生成回路１８ｂと開放電流生成回路１８ｃとを有し、リレー４ｂを駆動する。
　保持電流生成回路１７ａは、駆動制御部１１により出力される制御信号に応答して保持電流Ｓ１を生成する。保持電流生成回路１７ａは、リレー４ａをセット状態に維持するように、保持電流Ｓ１をリレー４ａに供給する。
　感動電流生成回路１７ｂは、駆動制御部１１により出力される制御信号に応答して感動電流Ｓ２を生成する。感動電流生成回路１７ｂは、リセット状態にあるリレー４ａをセット状態に移行させるように、感動電流Ｓ２をリレー４ａに供給する。
　開放電流生成回路１７ｃは、駆動制御部１１により出力される制御信号に応答して開放電流Ｓ３を生成する。開放電流生成回路１７ｃは、リレー４ａをセット状態からリセット状態に移行させるように、開放電流Ｓ３をリレー４ａに供給する。
　保持電流生成回路１８ａは、駆動制御部１１により出力される制御信号に応答して保持電流Ｓ１を生成する。保持電流生成回路１８ａは、リレー４ｂをセット状態に維持するように、保持電流Ｓ１をリレー４ｂに供給する。
　感動電流生成回路１８ｂは、駆動制御部１１により出力される制御信号に応答して感動電流Ｓ２を生成する。感動電流生成回路１８ｂは、リセット状態にあるリレー４ｂをセット状態に移行させるように、感動電流Ｓ２をリレー４ｂに供給する。
　開放電流生成回路１８ｃは、駆動制御部１１により出力される制御信号に応答して開放電流Ｓ３を生成する。開放電流生成回路１８ｃは、リレー４ｂをセット状態からリセット状態に移行させるように、開放電流Ｓ３をリレー４ｂに供給する。
　上記の通り、リセット状態にあるリレー４ａをセット状態に移行させるために、感動電流Ｓ２が供給される。言うまでもなく、感動電流Ｓ２以上の電流が供給されると、リレー４ａはセット状態に移行する。
　図３は、本実施の形態に係るリレー駆動部１９の具体的構成を示す回路ブロック図である。
　図３に示すように、リレー駆動部１９は、直流電源回路２３ａ、２３ｂをさらに含む。リレー４ａは、リレー接点２１ａとリレーコイル２２ａとを含む。リレー４ｂは、リレー接点２１ｂとリレーコイル２２ｂとを含む。
　リレーコイル２２ａは、直流電源回路２３ａとリレー駆動回路１７との間の電路に設けられる。リレーコイル２２ｂは、直流電源回路２３ｂとリレー駆動回路１８との間の電路に設けられる。
　保持電流生成回路１７ａ、感動電流生成回路１７ｂ、開放電流生成回路１７ｃは、並列に接続される。
　保持電流生成回路１７ａは、トランジスタ２４ａと抵抗器２５ａとを有する。駆動制御部１１により出力される制御信号に応答してトランジスタ２４ａがオンされると、抵抗器２５ａに応じた保持電流Ｓ１が、直流電源回路２３ａからリレーコイル２２ａに供給される。
　感動電流生成回路１７ｂは、トランジスタ２６ａと抵抗器２７ａとを有する。駆動制御部１１により出力される制御信号に応答してトランジスタ２６ａがオンされると、抵抗器２７ａに応じた感動電流Ｓ２が、直流電源回路２３ａからリレーコイル２２ａに供給される。
　開放電流生成回路１７ｃは、トランジスタ２８ａと抵抗器２９ａとを有する。駆動制御部１１により出力される制御信号に応答してトランジスタ２８ａがオンされると、抵抗器２９ａに応じた開放電流Ｓ３が、直流電源回路２３ａからリレーコイル２２ａに供給される。
　感動電流Ｓ２によりリレー接点２１ａに加えられる力は、保持電流Ｓ１によりリレー接点２１ａに加えられる力より大きい。保持電流Ｓ１によりリレー接点２１ａに加えられる力は、開放電流Ｓ３によりリレー接点２１ａに加えられる力より大きい。
　保持電流生成回路１８ａ、感動電流生成回路１８ｂ、開放電流生成回路１８ｃは、並列に接続される。
　保持電流生成回路１８ａは、トランジスタ２４ｂと抵抗器２５ｂとを有する。駆動制御部１１により出力される制御信号に応答してトランジスタ２４ｂがオンされると、抵抗器２５ｂに応じた保持電流Ｓ１が、直流電源回路２３ｂからリレーコイル２２ｂに供給される。
　感動電流生成回路１８ｂは、トランジスタ２６ｂと抵抗器２７ｂとを有する。駆動制御部１１により出力される制御信号に応答してトランジスタ２６ｂがオンされると、抵抗器２７ｂに応じた感動電流Ｓ２が、直流電源回路２３ｂからリレーコイル２２ｂに供給される。
　開放電流生成回路１８ｃは、トランジスタ２８ｂと抵抗器２９ｂとを有する。駆動制御部１１により出力される制御信号に応答してトランジスタ２８ｂがオンされると、抵抗器２９ｂに応じた開放電流Ｓ３が、直流電源回路２３ｂからリレーコイル２２ｂに供給される。
　感動電流Ｓ２によりリレー接点２１ｂに加えられる力は、保持電流Ｓ１によりリレー接点２１ｂに加えられる力より大きい。保持電流Ｓ１によりリレー接点２１ｂに加えられる力は、開放電流Ｓ３によりリレー接点２１ｂに加えられる力より大きい。
　以下、本実施の形態に係るリレー切替制御方法を、タイミングチャートを用いて説明する。ここでは、リレー４ａに対するリレー切替制御方法を説明する。リレー４ｂに対するリレー切替制御方法はリレー４ａと同じであるため、その説明を省略する。
　まず、リレー４ａをリセット状態からセット状態に移行させるためのリレー切替制御方法について説明する。
　図４は、比較例である従来技術において、リレー４ａをセットするためのリレー切替制御方法を示す。図４の波形（ａ）はトランジスタ２４ａ、２６ａの動作を示し、図４の波形（ｂ）はリレーコイル２２ａに流れる電流を示す。
　図４の波形（ａ）、（ｂ）に示すように、本比較例では、リレー４ａをセットするために、トランジスタ２４ａ、２６ａが同時にオンされる。これにより、リレーコイル２２ａに、保持電流Ｓ１と感動電流Ｓ２とが同時に供給され始める。
　その後、リレー４ａにおける動作時間、バウンス時間などが考慮された所定時間（例えば１００ｍｓ）が経過すると、トランジスタ２６ａがオフされる。これにより、保持電流Ｓ１のみがリレーコイル２２ａに供給され、リレー４ａのセット状態が維持される。
　本比較例によれば、保持電流Ｓ１および感動電流Ｓ２の供給が同時に開始され、感動電流Ｓ２を超える電流が一気に供給される。このため、リレーコイル２２ａが急激に励磁され、リレー接点２１ａが強い力で駆動される。その結果、リレー４ａをセットする際に、大きな作動音が発生する。
　リレー４ａのセットする際に生じる作動音を低減するため、本実施の形態に係る誘導加熱調理器は、以下のリレー切替制御方法を行う。
　図５は、本実施の形態において、リレー４ａをリセット状態からセット状態に移行させるためのリレー切替制御方法を示す。図５の波形（ａ）はトランジスタ２４ａ、２６ａの動作を示し、図５の波形（ｂ）はリレーコイル２２ａに流れる電流を示す。
　図５の波形（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態では、リレー４ａをセットするために、まずトランジスタ２４ａがオンされる。その後、所定時間Ｔｏｎ１が経過すると、トランジスタ２６ａがオンされる。所定時間Ｔｏｎ１は、第１オン時間に相当し、１０～４０ｍｓの範囲内の時間、例えば２０ｍｓに設定される。
　本実施の形態では、一旦、感動電流Ｓ２より小さい電流（例えば、保持電流Ｓ１）を供給して、リレーコイル２２ａを励磁する。この場合の電流は感動電流Ｓ２より小さいため、このタイミングではリレー４ａはセット状態に移行しない。
　所定時間Ｔｏｎ１の経過後、感動電流Ｓ２以上の電流が供給されて初めて、リレー４ａはセット状態に移行する。本実施の形態によれば、感動電流Ｓ２を供給する前に感動電流Ｓ２より小さい電流でリレーコイル２２ａを励磁することにより、リレー４ａをセットする際に生じる作動音を低減することができる。
　その後、リレー４ａにおける動作時間、バウンス時間などが考慮された所定時間Ｔｏｎ２が経過すると、トランジスタ２６ａがオフされる。これにより、保持電流Ｓ１のみがリレーコイル２２ａに供給され、リレー４ａのセット状態が維持される。所定時間Ｔｏｎ２は、第２オン時間に相当し、１０～８０ｍｓの範囲内の時間、例えば４０ｍｓに設定される。上記リレー切替制御方法により、リレー４ａが確実にセット状態に移行する。
　図４に示す比較例では、トランジスタ２６ａがオンしてからトランジスタ２６ａがオフするまでの所定時間が、１００ｍｓに設定される。本実施の形態では、トランジスタ２６ａがオンしてからトランジスタ２６ａがオフするまでの所定時間Ｔｏｎ２が、４０ｍｓに設定される。
　本実施の形態では、比較例と比べて、リレー接点２１ａが緩やかに動作するため、リレー４ａの状態がより早く安定する。このため、感動電流Ｓ２の供給期間を短縮することができる。その結果、作動音の低減に加えて、発熱量の低減を図ることができる。
　次に、リレー４ａをセット状態からリセット状態に移行させるためのリレー切替制御方法について説明する。
　図６は、比較例である従来技術において、リレー４ａをリセットするためのリレー切替制御方法を示す。図６の波形（ａ）はトランジスタ２４ａの動作を示し、図６の波形（ｂ）はリレーコイル２２ａに流れる電流を示す。
　図６の波形（ａ）、（ｂ）に示すように、本比較例では、リレー４ａをリセットするために、トランジスタ２４ａがオフされて、リレーコイル２２ａへの保持電流Ｓ１の供給が停止する。リレーコイル２２ａに供給される電流が開放電流Ｓ３以下になると、リレー４ａがリセット状態に移行する。
　本比較例によれば、保持電流Ｓ１の供給が停止すると、リレーコイル２２ａに流れる電流は急激に減少する。このため、リレー接点２１ａに作用していた力が急激に低下する。その結果、リレー４ａをリセットする際に、大きな作動音が発生する。
　リレー４ａをリセットする際に生じる作動音を低減するため、本実施の形態に係る誘導加熱調理器は、以下のリレー切替制御方法を行う。
　図７は、本実施の形態において、リレー４ａをセット状態からリセット状態に移行させるためのリレー切替制御方法を示す。図７の波形（ａ）はトランジスタ２４ａ、２８ａの動作を示し、図７の波形（ｂ）はリレーコイル２２ａに流れる電流を示す。
　図７の波形（ａ）、（ｂ）に示すように、リレー４ａがセット状態にある場合、トランジスタ２４ａがオンされ、保持電流Ｓ１がリレーコイル２２ａに供給されている。
　本実施の形態では、リレー４ａをリセットするために、まずトランジスタ２８ａがオンされる。その後、所定時間Ｔｏｆｆ１が経過すると、トランジスタ２４ａがオフされる。所定時間Ｔｏｆｆ１は、第１オフ時間に相当し、１０～５００ｍｓの範囲内の時間、例えば２００ｍｓに設定される。
　その後、所定時間Ｔｏｆｆ２が経過すると、トランジスタ２８ａがオフされる。所定時間Ｔｏｆｆ２は、第２オフ時間に相当し、１０～１００ｍｓの範囲内の時間、例えば５０ｍｓに設定される。上記リレー切替制御方法により、リレー４ａが確実にリセット状態に移行する。
　本実施の形態では、保持電流Ｓ１が供給されている状態において、一旦、開放電流Ｓ３が追加される。この場合の電流は保持電流Ｓ１より大きいため、リレー４ａはセット状態のままである。
　所定時間Ｔｏｆｆ１の経過後、保持電流Ｓ１の供給が停止すると、リレーコイル２２ａに供給される電流が開放電流Ｓ３まで低下し、リレー４ａがリセット状態に移行する。この時、すなわち、保持電流Ｓ１の供給停止から所定時間Ｔｏｆｆ２の経過後に、開放電流Ｓ３の供給を停止する。
　本実施の形態では、リレーコイル２２ａに供給する電流を保持電流Ｓ１から開放電流Ｓ３に変更した後、リレーコイル２２ａへの電流を停止する。これにより、比較例と比べて、リレー接点２１ａは緩やかに動作する。その結果、リレー４ａをリセットする際に生じる作動音を低減することができる。
　以上のように、本実施の形態によれば、加熱装置に用いられたリレーにおいて、確実な切替動作および発熱量の低減に加えて、リレー接点の作動音を低減することができる。
　（実施の形態２）
　実施の形態２は、本開示に係るリレー切替制御方法を、加熱装置であるロースタに適用した例である。
　図８は、本実施の形態に係るロースタの回路ブロック図である。本実施の形態に係るロースタは、加熱室（図示せず）内の上部および下部に設けられた二つのヒータ（ヒータ３０ａ、３０ｂ）を有する加熱調理器である。
　図８に示すように、ヒータ３０ａ、３０ｂは、受動素子である抵抗器で構成され、並列に接続される。ヒータ３０ａ、３０ｂには、商用電源１からの電力が供給される。
　本実施の形態に係るロースタは、切替部４（リレー４ａ、４ｂ）とリレー駆動部１９とをさらに有する。リレー駆動部１９は、リレー駆動回路１７、１８に加えて、直流電源回路２３ａ、２３ｂを含む。リレー４ａはヒータ３０ａに直列に接続され、リレー４ｂはヒータ３０ｂに直列に接続される。
　リレー４ａ、４ｂを駆動するための構成およびリレー切替制御方法は、実施の形態１と同じであり、その説明は省略する。
　以上のように、本実施の形態によれば、加熱装置に用いられたリレーにおいて、確実な切替動作および発熱量の低減に加えて、リレー接点の作動音を低減することができる。
　以上のように、本開示は加熱装置に適用することができる。
　１　商用電源
　２　駆動部
　３ａ，３ｂ　加熱コイル
　４ａ，４ｂ　リレー
　５　ダイオードブリッジ
　６　チョークコイル
　７　平滑コンデンサ
　８　平滑回路
　９　インバータ
　９ａ，９ｂ　スイッチング素子
　１０　制御部
　１１　駆動制御部
　１２　負荷検出部
　１３　入力電流検出器
　１４　出力電流検出器
　１５ａ，１５ｂ　共振コンデンサ
　１６　スナバコンデンサ
　１７，１８　リレー駆動回路
　１７ａ，１８ａ　保持電流生成回路
　１７ｂ，１８ｂ　感動電流生成回路
　１７ｃ，１８ｃ　開放電流生成回路
　１９　リレー駆動部
　２０　操作表示部
　２１ａ，２１ｂ　リレー接点
　２２ａ，２２ｂ　リレーコイル
　２３ａ，２３ｂ　直流電源回路
　２４ａ，２４ｂ，２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８ｂ　トランジスタ
　２５ａ，２５ｂ，２７ａ，２７ｂ，２９ａ，２９ｂ　抵抗器

Claims (6)

  1. 　受動素子と、
    　前記受動素子に直列に接続されたリレーと、
    　前記リレーをセット状態に移行させるための感動電流と、前記感動電流より小さい電流とを前記リレーに供給するように構成されたリレー駆動部と、
    　前記リレー駆動部を制御するように構成された制御部と、
    を備え、
    　前記制御部は、前記リレーをセット状態に移行させる前に、前記感動電流より小さい前記電流を前記リレーに供給するように前記リレー駆動部を制御するように構成された加熱装置。
  2. 　前記リレー駆動部が、前記感動電流を前記リレーに供給するように構成された感動電流生成回路と、前記感動電流より小さい前記電流であり、前記リレーを前記セット状態に維持するための保持電流を前記リレーに供給するように構成された保持電流生成回路と、を含み、
    　前記制御部が、前記保持電流を供給するように前記保持電流生成回路を制御し、前記感動電流を供給した後、前記感動電流を停止するように前記感動電流生成回路を制御するように構成された、請求項１に記載の加熱装置。
  3. 　前記リレー駆動部が、前記保持電流より小さい電流であり、前記リレーをリセット状態に移行させるための開放電流を前記リレーに供給する開放電流生成回路を、さらに含み、
    　前記制御部が、前記開放電流を生成するように前記開放電流生成回路を制御し、前記保持電流を停止するように前記保持電流生成回路を制御し、前記開放電流を停止するように前記開放電流生成回路を制御するように構成された、請求項２に記載の加熱装置。
  4. 　リレーをセット状態に移行させる前に、前記リレーを前記セット状態に移行させるための感動電流より小さい電流を前記リレーに供給する、リレー切替制御方法。
  5. 　前記感動電流より小さい前記電流であり、前記リレーを前記セット状態に維持するための保持電流を供給し、前記感動電流を供給して前記リレーを前記セット状態に移行させた後、前記感動電流を停止する、請求項４に記載のリレー切替制御方法。
  6. 　前記保持電流より小さい電流であり、前記リレーをリセット状態に移行させるための開放電流を供給し、前記保持電流を停止して前記リレーを前記リセット状態に移行させた後、前記開放電流を停止する、請求項５に記載のリレー切替制御方法。
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