JP2010055760A - Induction heating device - Google Patents
Induction heating device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010055760A JP2010055760A JP2008216138A JP2008216138A JP2010055760A JP 2010055760 A JP2010055760 A JP 2010055760A JP 2008216138 A JP2008216138 A JP 2008216138A JP 2008216138 A JP2008216138 A JP 2008216138A JP 2010055760 A JP2010055760 A JP 2010055760A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resonance
- switching element
- period
- switching
- heated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- General Induction Heating (AREA)
- Induction Heating Cooking Devices (AREA)
Abstract
【課題】スイッチング素子間の損失偏りがなく、冷却設計が容易で、部品寿命が長く、結果として低コストとなる誘導加熱装置を提供する。
【解決手段】制御手段116は、第1及び第4のスイッチング素子107、110の組が同時導通する第1の同時導通期間と第2及び第3のスイッチング素子108、109の組が同時導通する第2の同時導通期間と前記第1及び前記第3のスイッチング素子107、109及び加熱コイル112及び共振コンデンサ113で構成される第1の閉ループ共振期間と前記第2及び前記第4のスイッチング素子108、110及び前記加熱コイル112及び前記共振コンデンサ113で構成される第2の閉ループ共振期間を設け、前記第1の同時導通期間及び前記第1の閉ループ共振期間の組と前記第2の同時導通期間及び前記第2の閉ループ共振期間の組が交互に現れるよう制御する。
【選択図】図1There is provided an induction heating device that has no loss bias between switching elements, that is easy in cooling design, has a long component life, and results in low cost.
A control means 116 includes a first simultaneous conduction period in which a set of first and fourth switching elements 107 and 110 are simultaneously conducted and a set of second and third switching elements 108 and 109 are simultaneously conducted. A second simultaneous conduction period, a first closed-loop resonance period composed of the first and third switching elements 107 and 109, the heating coil 112, and the resonance capacitor 113, and the second and fourth switching elements 108. , 110 and the heating coil 112 and the resonance capacitor 113, a second closed-loop resonance period is provided, and the set of the first simultaneous conduction period and the first closed-loop resonance period and the second simultaneous conduction period And the second set of closed-loop resonance periods is controlled to appear alternately.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、一般家庭やオフィス、レストラン、工場などで使用される誘導加熱装置に関するものである。 The present invention relates to an induction heating device used in general homes, offices, restaurants, factories and the like.
従来、この種の誘導加熱装置は、複数のスイッチング素子を有し、一方のスイッチング素子のオン期間中に周期の短い共振電流を加熱コイルに発生し、かつ平滑コンデンサから加熱コイルに電力を供給することにより、入力電圧の脈流による鍋鳴り音が生じず、騒音の少ないアルミ鍋などを加熱する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this type of induction heating apparatus has a plurality of switching elements, generates a short-period resonance current in the heating coil while one switching element is on, and supplies power from the smoothing capacitor to the heating coil. Thus, there is known a technique for heating an aluminum pan or the like with little noise without causing a squealing sound due to a pulsating flow of input voltage (see, for example, Patent Document 1).
また、4個のスイッチング素子を使用するフルブリッジインバータにおいて、特定のスイッチング素子を用いて加熱コイル及び共振コンデンサを含む閉ループを形成して振動電流を流し、アルミ鍋などを加熱する技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。 Also, in a full-bridge inverter that uses four switching elements, a technology is known that uses a specific switching element to form a closed loop that includes a heating coil and a resonant capacitor to flow an oscillating current and heat an aluminum pan or the like. (For example, refer to Patent Document 2).
図5は、特許文献2に記載された従来の誘導加熱調理器の回路図を示すものである。また、図6は従来の誘導加熱調理器の各スイッチング素子の動作を示す波形図及びこのスイッチング動作により流れる振動電流の波形図である。
FIG. 5 shows a circuit diagram of a conventional induction heating cooker described in
図5に示すように、制御回路12は、第1及び第2のスイッチング素子4、5の組と第3及び第4のスイッチング素子6、7の組とを交互に切り換えて駆動すると共に、その切り換え時に、直列接続された加熱コイル8及び共振コンデンサ9が閉ループになるように第2及び第4のスイッチング素子5、7を駆動制御する。
As shown in FIG. 5, the
その直列回路が閉ループになったときに振動電流が流れる。振動電流により加熱コイル8から磁束が発生し、この磁束により天板10上に置かれたアルミ製或いは銅製の鍋11に渦電流が生じ、鍋11を加熱する。
しかしながら、前記特許文献2の従来の構成では、第2及び第4のスイッチング素子5、7の導通期間が長くなるため、第1及び第3のスイッチング素子4、6の損失の約3〜5倍程度になる。
However, in the conventional configuration of
一般にアルミ鍋などを誘導加熱する際には、非常に大きな共振電流(振動電流)が流れるため、第2及び第4のスイッチング素子5、7の損失が過大となり冷却設計が困難となる課題を有していた。
Generally, when induction heating of an aluminum pan or the like, a very large resonance current (oscillation current) flows, so that the loss of the second and
また、アルミニウム若しくは銅またはこれらと略同等以上の電気伝導率を有する低透磁率材料からなる被加熱物を誘導加熱する場合、加熱コイルから発生する高周波磁界と被加熱物間の反発力に起因する被加熱物の振動音を抑制するために、インバータ電源電圧を平滑してインバータ出力を略一定にする直流電源の働きをなす平滑手段が必要である。 In addition, when induction heating is performed on an object to be heated made of aluminum, copper, or a low-permeability material having an electric conductivity substantially equal to or higher than these, the high frequency magnetic field generated from the heating coil and the repulsive force between the objects to be heated In order to suppress the vibration noise of the object to be heated, a smoothing means that functions as a DC power supply that smoothes the inverter power supply voltage and makes the inverter output substantially constant is required.
このような平滑手段として、電解コンデンサなどの大容量コンデンサが非常に有効であるが、許容できる電流に制限があり、また電流を流すことによって発生する損失及び発熱で容量低下が急激に進行したり、特性劣化に至る場合がある。誘導加熱装置としての寿命
に対して、部品寿命を確保できない場合がある。
As such a smoothing means, a large-capacitance capacitor such as an electrolytic capacitor is very effective, but there is a limit to an allowable current, and a decrease in capacity rapidly proceeds due to loss and heat generated by flowing the current. In some cases, characteristic deterioration may occur. In some cases, the life of components cannot be ensured with respect to the life of the induction heating device.
特許文献1のように、複数のスイッチング素子を有し、一方のスイッチング素子のオン期間中に周期の短い共振電流を加熱コイルに発生し、かつ平滑コンデンサから加熱コイルに電力を供給する場合、平滑手段である平滑コンデンサに絶えず電流が流れるため、特に許容電流の大きいコンデンサを選択する必要が生じ、コストが高くなったり、部品形状が大きくなったりする課題を有していた。
As in
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、複数のスイッチング素子の同時導通期間と閉ループ共振期間の組が交互に現れるよう制御することにより、スイッチング素子間の損失偏りがなく、冷却設計が容易で、部品寿命が長く、結果として低コストとなる誘導加熱装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and by controlling the simultaneous conduction period and the closed-loop resonance period of a plurality of switching elements to appear alternately, there is no loss bias between the switching elements, and the cooling design is improved. An object of the present invention is to provide an induction heating device that is easy and has a long component life and consequently low cost.
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱装置は、直流電源と、互いに直列接続された加熱コイル及び共振コンデンサと、第1、第2、第3及び第4のスイッチング素子と、スイッチング素子の駆動を制御する制御手段とを備え、第1及び第4のスイッチング素子の組が同時導通する第1の同時導通期間と第2及び第3のスイッチング素子の組が同時導通する第2の同時導通期間と第1及び第3のスイッチング素子及び加熱コイル及び共振コンデンサで構成される第1の閉ループに共振電流が流れる第1の閉ループ共振期間と第2及び前記第4のスイッチング素子及び加熱コイル及び共振コンデンサで構成される第2の閉ループに共振電流が流れる第2の閉ループ共振期間を設け、第1の同時導通期間及び第1の閉ループ共振期間の組と第2の同時導通期間及び第2の閉ループ共振期間の組が交互に現れるよう制御するものである。 In order to solve the conventional problem, an induction heating device of the present invention includes a DC power supply, a heating coil and a resonant capacitor connected in series with each other, first, second, third and fourth switching elements, Control means for controlling driving of the switching elements, and a first simultaneous conduction period in which the first and fourth switching elements are simultaneously conducted and a second and third switching elements are simultaneously conducted. A first closed-loop resonance period in which a resonance current flows in a first closed loop composed of the first and third switching elements, a heating coil, and a resonance capacitor, and the second and fourth switching elements and heating. A second closed loop resonance period in which a resonance current flows is provided in a second closed loop composed of a coil and a resonance capacitor, and a first simultaneous conduction period and a first closed loop resonance period Set set and the second simultaneous ON period and the second closed-loop resonant period is intended to control so as to appear alternately.
これによって、閉ループ共振期間が、異なるスイッチング素子の組で形成され、さらにその組が切り換えられるため、複数のスイッチング素子間での損失偏りが少なく、冷却設計が容易である。 As a result, the closed-loop resonance period is formed by a set of different switching elements, and further, the set is switched. Therefore, there is little loss bias between the plurality of switching elements, and the cooling design is easy.
従って、部品寿命が長く、低コストな誘導加熱装置とすることが可能である。 Therefore, it is possible to provide an induction heating device with a long component life and low cost.
本発明の誘導加熱装置は、異なるスイッチング素子の組で形成される第1の同時導通期間、第1の閉ループ共振期間、第2の同時導通期間及び第2の閉ループ共振期間が交互に現れるよう制御することにより、スイッチング素子間の損失偏りがなく、冷却設計が容易で、部品寿命が長く、低コストの誘導加熱装置を提供することができる。 The induction heating device of the present invention is controlled so that a first simultaneous conduction period, a first closed loop resonance period, a second simultaneous conduction period, and a second closed loop resonance period formed by different sets of switching elements appear alternately. By doing so, it is possible to provide a low-cost induction heating device with no loss bias between switching elements, easy cooling design, long component life, and low cost.
第1の発明は、直流電源と、互いに直列接続された加熱コイル及び共振コンデンサと、前記加熱コイルの略上方に配置された被加熱物と、前記直流電源の高電位側と前記加熱コイル間に挿入された第1のスイッチング素子と、前記加熱コイル及び前記第1のスイッチング素子の接続点と前記直流電源の低電位側間に挿入された第2のスイッチング素子と、前記直流電源の高電位側と前記加熱コイル間に挿入された第3のスイッチング素子と、前記共振コンデンサ及び前記第3のスイッチング素子の接続点と前記直流電源の低電位側間に挿入された第4のスイッチング素子と、前記第1、第2、第3及び第4のスイッチング素子の駆動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記第1、前記第2、前記第3及び前記第4のスイッチング素子を導通/遮断させることにより、前記加熱コイル、前記共振コンデンサ及び前記被加熱物で決まる共振周波数の共振電流を前記加熱コイルに供給して高周波磁界を発生させて前記被加熱物を誘導加熱するとともに、前記第1及び前記第4のスイッチング素子の組が同時導通する第1の同時導通期間と前記第2及び前記第3
のスイッチング素子の組が同時導通する第2の同時導通期間と前記第1及び前記第3のスイッチング素子及び前記加熱コイル及び前記共振コンデンサで構成される第1の閉ループに共振電流が流れる第1の閉ループ共振期間と前記第2及び前記第4のスイッチング素子及び前記加熱コイル及び前記共振コンデンサで構成される第2の閉ループに共振電流が流れる第2の閉ループ共振期間を設け、前記第1の同時導通期間及び前記第1の閉ループ共振期間の組と前記第2の同時導通期間及び前記第2の閉ループ共振期間の組が交互に現れるよう制御するものである。
The first invention includes a DC power source, a heating coil and a resonant capacitor connected in series with each other, an object to be heated disposed substantially above the heating coil, a high potential side of the DC power source, and the heating coil. A first switching element inserted; a second switching element inserted between a connection point of the heating coil and the first switching element and a low potential side of the DC power supply; and a high potential side of the DC power supply. And a third switching element inserted between the heating coils, a fourth switching element inserted between a connection point of the resonant capacitor and the third switching element and a low potential side of the DC power supply, Control means for controlling the driving of the first, second, third and fourth switching elements, wherein the control means comprises the first, second, third and fourth switching elements. By conducting / interrupting a child, a resonance current having a resonance frequency determined by the heating coil, the resonance capacitor, and the object to be heated is supplied to the heating coil to generate a high-frequency magnetic field to inductively heat the object to be heated. And a first simultaneous conduction period in which the first and fourth switching elements are simultaneously conducted, and the second and third.
A first simultaneous conduction period in which a set of switching elements is simultaneously conducted, and a first current that flows through a first closed loop including the first and third switching elements, the heating coil, and the resonant capacitor. A closed loop resonance period and a second closed loop resonance period in which a resonance current flows in a second closed loop composed of the second and fourth switching elements, the heating coil, and the resonance capacitor are provided, and the first simultaneous conduction is provided. Control is performed so that a set of a period and the first closed-loop resonance period and a set of the second simultaneous conduction period and the second closed-loop resonance period appear alternately.
これによって、アルミニウム若しくは銅またはこれらと略同等以上の電気伝導率を有する低透磁率材料からなる被加熱物を誘導加熱する場合、十分な渦電流を発生させてジュール熱を得るためには、非常に大きな共振電流を流す必要があるが、複数の同時導通期間及び閉ループ共振期間を交互に現れるよう制御するために、複数のスイッチング素子にかかる負荷はほぼ均等に振り分けることが可能となり、スイッチング素子間での損失偏りがほとんどなく、冷却設計が容易にすることができ、さらに、閉ループ共振期間では、直流電源の役割をなす平滑手段に共振電流が流れないために、平滑手段に流れる電流を小さくすることが可能となり、低コストで部品形状の小さいコンデンサを採用することができ、複数のスイッチング素子間での損失偏りが少なく、冷却設計が容易で、かつ部品寿命が長く、低コストな誘導加熱装置とすることができる。 Thus, when induction heating an object to be heated made of aluminum, copper, or a low permeability material having an electric conductivity substantially equal to or higher than that, in order to generate sufficient eddy current and obtain Joule heat, In order to control multiple simultaneous conduction periods and closed-loop resonance periods to appear alternately, it is possible to distribute the load on multiple switching elements almost evenly. In the closed-loop resonance period, since the resonance current does not flow through the smoothing means serving as a DC power source, the current flowing through the smoothing means is reduced. Capacitors with low component costs can be used at low cost, and loss between multiple switching elements can be achieved. Bias less easily cooled design, and component life is long, can be a low-cost induction heating apparatus.
第2の発明は、特に、第1の発明の制御手段を、第1又は第2の閉ループ共振期間を少なくとも共振電流1周期分以上長く設定することにより、直流電源の役割をなす平滑手段に共振電流が流れる期間を短くすることが可能となり、また、スイッチング素子の駆動周波数よりも高周波の磁界を発生することが可能であるため、スイッチング素子の損失を低減し、アルミ鍋などの高周波共振電流の減衰が少ない低抵抗率非磁性金属からなる被加熱物を誘導加熱するのに非常に有効となる。 In particular, the second invention resonates with the smoothing means serving as a DC power source by setting the control means of the first invention longer than the first or second closed loop resonance period by at least one period of the resonance current. The current flowing period can be shortened, and a magnetic field higher in frequency than the driving frequency of the switching element can be generated. Therefore, the loss of the switching element is reduced, and the high frequency resonance current such as an aluminum pan is reduced. This is very effective for induction heating of an object to be heated made of a low-resistivity nonmagnetic metal with little attenuation.
第3の発明は、特に、第2の発明の制御手段を、第1の導通期間−第1の閉ループ共振期間−第2の導通期間−第2の閉ループ共振期間の順又は第1の閉ループ共振期間−第1の導通期間−第2の閉ループ共振期間−第2の導通期間の順となるよう第1、第2、第3及び第4のスイッチング素子を制御することにより、第1の導通期間、第2の導通期間によって、直流電源高電位側−加熱コイル及び共振コンデンサ−直流電源低電位側の電流経路が構成されて、電源から被加熱物に電力が伝達され、また、第1の導通期間、第2の導通期間の間に第1の閉ループ共振期間、第2の閉ループ共振期間を挟んでいるために、アルミ鍋などの高周波共振電流の減衰が少ない低抵抗率非磁性金属からなる被加熱物を誘導加熱するのに非常に有効であるとともに、その切り換え時のスイッチング素子のスイッチングは最小限に限られることとなり、被加熱物に電力を伝達しつつ、低損失、低コストの誘導加熱装置とすることができる。 In the third invention, in particular, the control means according to the second invention is configured such that the first conduction period-the first closed-loop resonance period-the second conduction period-the second closed-loop resonance period or the first closed-loop resonance. The first conduction period is controlled by controlling the first, second, third, and fourth switching elements in the order of period-first conduction period-second closed loop resonance period-second conduction period. In the second conduction period, a current path on the DC power supply high potential side-heating coil and resonant capacitor-DC power supply low potential side is formed, and power is transmitted from the power supply to the object to be heated. Since the first closed-loop resonance period and the second closed-loop resonance period are sandwiched between the period and the second conduction period, the object is made of a low resistivity non-magnetic metal such as an aluminum pan that has little attenuation of the high-frequency resonance current. Very effective for induction heating of heated objects Both switching of the switching element at the time of switching becomes limited to the minimum, while transferring power to the object to be heated can be a low loss, low cost induction heating apparatus.
第4の発明は、特に、第2の発明の制御手段を、第3のスイッチング素子がターンオンするタイミングに対して第1のスイッチング素子がターンオンするタイミングが共振電流の略半周期分早く又は遅くなるよう制御することにより、第3のスイッチング素子の駆動に対して、所定の位相をずらしたタイミングで第1のスイッチング素子を駆動させればよく、スイッチング素子の駆動を制御する制御手段は、所定の位相分だけずらしたタイミングで駆動させればよいため、駆動タイミングを決定するための特別な回路などは必要なく、制御手段に内蔵されるようなタイマーなどでカウントし、所定のタイミングで駆動することによって容易にスイッチング素子及びインバータの制御をすることができる。 In particular, according to the fourth aspect of the invention, the control means of the second aspect of the invention is such that the timing at which the first switching element turns on is earlier or later than the timing at which the third switching element turns on by approximately half a period of the resonance current. By controlling in this way, the first switching element may be driven at a timing shifted by a predetermined phase with respect to the driving of the third switching element, and the control means for controlling the driving of the switching element Since it is only necessary to drive at a timing shifted by the phase, there is no need for a special circuit for determining the drive timing, and it is counted by a timer built in the control means and driven at a predetermined timing. Thus, the switching element and the inverter can be easily controlled.
第5の発明は、特に、第2の発明の制御手段、第4のスイッチング素子がターンオンするタイミングに対して第1のスイッチング素子がターンオンするタイミングが共振電流の略1周期分早く又は遅くなるよう制御することにより、第4のスイッチング素子の駆動に
対して、所定の位相をずらしたタイミングで第1のスイッチング素子を駆動させればよく、スイッチング素子の駆動を制御する制御手段は、所定の位相分だけずらしたタイミングで駆動させればよいため、駆動タイミングを決定するための特別な回路などは必要なく、制御手段に内蔵されるようなタイマーなどでカウントし、所定のタイミングで駆動することによって容易にスイッチング素子及びインバータの制御をすることができる。
The fifth aspect of the invention is particularly the control means of the second aspect of the invention, so that the timing at which the first switching element turns on is earlier or later than the timing at which the fourth switching element turns on by approximately one period of the resonance current. By controlling, it is only necessary to drive the first switching element at a timing shifted from the predetermined phase with respect to the driving of the fourth switching element, and the control means for controlling the driving of the switching element has the predetermined phase. Since it is only necessary to drive at a timing shifted by an amount, no special circuit or the like is required for determining the drive timing. By counting with a timer or the like built in the control means and driving at a predetermined timing The switching element and the inverter can be easily controlled.
第6の発明は、特に、第2の発明の制御手段を、第1、第2、第3及び第4のスイッチング素子が導通する期間が略同一となるよう制御することにより、スイッチング素子それぞれが略同一の導通期間となり、スイッチング素子間の導通損失の偏りが少なくなり、冷却設計が容易で且つ、部品寿命を長くすることが可能であり、低コストの誘導加熱装置とすることができる。 In the sixth aspect of the invention, in particular, the control means of the second aspect of the invention controls the switching elements such that the first, second, third and fourth switching elements are substantially the same in duration, so that each switching element The conduction periods are substantially the same, the bias of conduction loss between the switching elements is reduced, the cooling design is easy, the life of the parts can be extended, and a low-cost induction heating apparatus can be obtained.
第7の発明は、特に、第1の発明の入力電流検知手段と、共振出力の大きさを検知する共振出力検知手段と、前記入力電流検知手段の出力及び前記共振出力検知手段の出力から被加熱物の材質を判別する材質判別手段とを備え、制御手段は、材質判別手段が被加熱物材質を高抵抗率金属と判別した場合に第1、第2、第3及び第4のスイッチング素子導通期間を共振電流半周期よりも短く制御することにより、共振電流が減衰する前にスイッチングを行い、共振を持続させることが可能となり、鉄鍋などの高抵抗率金属からなる被加熱物やその他様々な被加熱物で加熱電力の得られる実用的な誘導加熱装置とすることができる。 In particular, the seventh aspect of the invention relates to the input current detection means of the first invention, the resonance output detection means for detecting the magnitude of the resonance output, the output of the input current detection means, and the output of the resonance output detection means. Material discriminating means for discriminating the material of the heated object, and the control means controls the first, second, third and fourth switching elements when the material discriminating means discriminates the material to be heated as a high resistivity metal. By controlling the conduction period to be shorter than the half period of the resonance current, it is possible to perform switching before the resonance current attenuates and sustain the resonance, and to-be-heated objects made of high resistivity metals such as iron pans and others It can be set as the practical induction heating apparatus from which heating electric power is obtained with various to-be-heated objects.
第8の発明は、特に、第7の発明の共振コンデンサの容量を切り換える切り換え手段とを備え、制御手段は、前記材質判別手段が前記被加熱物材質を高抵抗率金属と判別した場合に前記共振コンデンサの容量が大きくなるよう切り換え手段を動作させることにより、例えば、磁性ステンレスなど、被加熱物が高抵抗率でかつ高透磁率金属からなる被加熱物を誘導加熱する際には、被加熱物の高周波抵抗が非常に高くなるため、十分な加熱電力を得ることが困難であるが被加熱物の材質に応じて、共振コンデンサ容量が大きくなるよう切り換え手段を動作させ、共振周波数を下げるので、被加熱物の高周波抵抗も下がり、十分な共振電流が流れる状態を得ることができ、様々な被加熱物で加熱電力の得られる実用的な誘導加熱装置とすることが可能である。 The eighth invention particularly includes switching means for switching the capacitance of the resonant capacitor according to the seventh invention, and the control means is provided when the material discrimination means discriminates the material to be heated as a high resistivity metal. By operating the switching means so as to increase the capacity of the resonant capacitor, for example, when heating an object to be heated that has a high resistivity and a high permeability metal such as magnetic stainless steel, Since the high frequency resistance of the object becomes very high, it is difficult to obtain sufficient heating power, but depending on the material of the object to be heated, the switching means is operated to increase the resonant capacitor capacity, and the resonance frequency is lowered. The high-frequency resistance of the object to be heated also decreases, and a state where a sufficient resonance current can flow can be obtained, and a practical induction heating apparatus capable of obtaining heating power with various objects to be heated is obtained. It is a function.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における誘導加熱装置の概略回路図、図2は本発明の第1の実施の形態における誘導加熱装置の制御手段116及び材質判別手段117内部に保持している入力電流検知手段118検知出力−共振出力検知手段119検知出力平面での被加熱物114材質判別領域を示した図、図3は本発明の第1の実施の形態における誘導加熱装置の低抵抗非磁性金属製の被加熱物114を誘導加熱している際の各部電圧電流波形を示した図、図4は本発明の第1の実施の形態における誘導加熱装置の低抵抗非磁性金属以外の被加熱物114を誘導加熱している際の各部電圧電流波形を示した図を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic circuit diagram of the induction heating apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is held inside the control means 116 and the material discrimination means 117 of the induction heating apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing a material discrimination region of the object to be heated 114 on the detection output plane of the detected input current detection means 118 -resonance output detection means 119, and FIG. 3 shows the induction heating apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing a voltage current waveform of each part when the object to be heated 114 made of low resistance nonmagnetic metal is induction heated, and FIG. 4 is a diagram showing low resistance nonmagnetic metal of the induction heating apparatus according to the first embodiment of the present invention. The figure which showed each part voltage current waveform at the time of inductively heating the to-be-heated material 114 other than this is shown.
図1において、商用交流電源101からの交流電圧を整流するダイオードブリッジからなる整流手段102の出力側にはチョークコイル103及び第5のスイッチング素子104が直列接続されている。
In FIG. 1, a choke coil 103 and a
さらにチョークコイル103及び第3のスイッチング素子104の接続点にはダイオード105のアノード側が接続されている。
Further, the anode side of the
ダイオード105のカソード側と整流手段102の出力低電位側間には、電解コンデンサからなる平滑手段106と、内部に逆導通ダイオードを内包する第1のスイッチング素子107と第2のスイッチング素子108の直列接続体、及び第3のスイッチング素子109と第4のスイッチング素子110の直列接続体が接続されている。
Between the cathode side of the
平滑手段106は、後述するインバータ111の直流電源となるよう作用しており、電圧変動を極力抑制するよう十分大きな容量の電解コンデンサで構成され、具体的には560μFの電解コンデンサを4本使用している。
The smoothing means 106 acts as a direct current power source for an
第1のスイッチング素子107と第2のスイッチング素子108の接続点と、第3のスイッチング素子109と第4のスイッチング素子110の接続点間には、加熱コイル112と共振コンデンサ113が直列接続されている。
A heating coil 112 and a
加熱コイル112上部には、絶縁体であり、耐熱セラミックス製のトッププレート(図示せず)が設けられており、被加熱物114はトッププレートを挟んで加熱コイル112と対向するように戴置される。 A top plate (not shown) made of a heat-resistant ceramic is provided on the top of the heating coil 112, and an object to be heated 114 is placed so as to face the heating coil 112 with the top plate interposed therebetween. The
加熱コイル112は、素線を束ねた撚り線を多層にして平板上に巻き回されて構成されており、内径80mm、外径180mmの略ドーナツ形状をなしている。 The heating coil 112 is formed by winding a stranded wire bundled with strands on a flat plate and has a substantially donut shape with an inner diameter of 80 mm and an outer diameter of 180 mm.
共振コンデンサ113は、複数のコンデンサ113a、113b、113c、113d、113eで構成されており、コンデンサ113a及び113bの並列接続体とコンデンサ113c及び113dの並列接続体とを直列接続し、その直列接続体に対して並列に、リレーからなる切り換え手段115とコンデンサ113eとの直列体を構成している。
The
コンデンサ113a、113b、113c、113dはそれぞれ0.02μF、コンデンサ113eはそれぞれ0.2μFの容量のものが選定されている。従って、切り換え手段115が開放されている際は、共振コンデンサ113の合成容量は0.02μF、短絡されている際は、0.22μFとなる。
インバータ111は、第1のスイッチング素子107、第2のスイッチング素子108、第3のスイッチング素子109、第4のスイッチング素子110、加熱コイル112、共振コンデンサ113(広い意味で切り換え手段115も含む)で構成されている。
The
制御手段116は、各種検知手段からの検知信号、使用者による操作等に基づいて、第1のスイッチング素子107、第2のスイッチング素子108、第3のスイッチング素子109、第4のスイッチング素子110の導通/遮断を制御、つまりインバータ111出力を制御する。
Based on detection signals from various detection means, user operations, and the like, the control means 116 controls the
また、制御手段116は、内部に材質判別手段117を内包しており、各種検知手段からの検知信号から被加熱物114の材質を判別する。 Moreover, the control means 116 includes the material discrimination | determination means 117 inside, and discriminate | determines the material of the to-be-heated object 114 from the detection signal from various detection means.
入力電流検知手段118は、具体的にはカレントトランスで構成されている。入力電流検知手段118の検知信号は、制御手段116に出力されるよう接続されている。
Specifically, the input current detection means 118 is constituted by a current transformer. The detection signal of the input
カレントトランス119は、加熱コイル112に流れる電流検知手段であり、共振出力の大きさを検知する共振出力検知手段でもある。共振出力検知手段119は、インバータ111の出力の大きさである加熱コイル112電流を検知して、制御手段116へ検知信号を出力する。
The
第5のスイッチング素子104を駆動制御する第2の制御手段120は、平滑手段106の電圧、入力電流等を検知しながら(図示せず)、入力電流が略正弦波状となり、平滑手段106電圧が所定値となるよう第5のスイッチング素子104の駆動周波数、導通比を制御する。
The second control means 120 for controlling the driving of the
以上のように構成された誘導加熱装置について、以下その動作、作用を説明する。 About the induction heating apparatus comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
まず、制御手段116は、使用者による操作に基づいて第1のスイッチング素子107及び第2のスイッチング素子108が排他的に導通/遮断するよう、また、第3のスイッチング素子109及び第4のスイッチング素子110が排他的に導通/遮断するよう駆動信号を出力して、入力電流検知手段118及び共振出力検知手段119からの検知信号を入力する。
First, the control means 116 controls the
図2は、本発明の第1の実施の形態における誘導加熱装置の制御手段116及び材質判別手段117内部に保持している入力電流検知手段118検知出力−共振出力検知手段119検知出力平面での被加熱物114材質判別領域を示した図である。 FIG. 2 shows an input current detection means 118 detection output-resonance output detection means 119 detection output plane held in the control means 116 and material discrimination means 117 of the induction heating apparatus in the first embodiment of the present invention. It is the figure which showed the to-be-heated object 114 material discrimination | determination area | region.
第1のスイッチング素子107、第2のスイッチング素子108、第3のスイッチング素子109、第4のスイッチング素子110の駆動によって、入力電流及び共振出力が変化し、図2の上方に設定されたアルミなどの低抵抗非磁性金属領域になった場合、制御手段116は第1のスイッチング素子107、第2のスイッチング素子108、第3のスイッチング素子109、第4のスイッチング素子110の駆動を継続して、所定の入力電力となるようインバータ111出力を制御する。
The input current and the resonance output are changed by driving the
また同時に、制御手段116及び材質判別手段117は、入力電流検知手段118及び共振出力検知手段119の出力信号に基づいて被加熱物114の材質を低抵抗非磁性金属と判別したため、共振コンデンサ113の合成容量が小さくなるよう切り換え手段115出力を開放とする制御を行う。
At the same time, the controller 116 and the
共振コンデンサ113の合成容量は、切り換え手段115出力が開放時に0.02μFとなるよう選定されており、また被加熱物114が戴置された際の加熱コイル112のインダクタンスは160μHとなるよう設計されているため、加熱コイル112、共振コンデンサ113及び被加熱物114の共振周波数は約90kHzとなる。
The combined capacity of the
図3は、本発明の第1の実施の形態における誘導加熱装置の低抵抗非磁性金属製の被加熱物114を誘導加熱している際の各部電圧電流波形を示した図である。 FIG. 3 is a diagram showing a voltage current waveform of each part when the low-resistance nonmagnetic metal heating object 114 of the induction heating device according to the first embodiment of the present invention is induction-heated.
制御手段116の制御により第1のスイッチング素子107及び第2のスイッチング素子108が排他的に導通/遮断され、また第3のスイッチング素子109及び第4のスイッチング素子110も同様に排他的に導通/遮断され、インバータ111は加熱コイル112、共振コンデンサ113及び被加熱物114で決まる共振周波数の共振電流を加熱コイル112に供給する。加熱コイル112は高周波磁界を発生して被加熱物114を加熱する。
Under the control of the control means 116, the
図3に示すように、制御手段116は、第1のスイッチング素子107、第2のスイッチング素子108、第3のスイッチング素子109、第4のスイッチング素子110の導通期間中に共振電流が1.5周期程度流れるよう、またそれぞれの導通する期間が略同一となるように導通期間の制御を行っている。
As shown in FIG. 3, the control means 116 has a resonance current of 1.5 during the conduction period of the
さらに制御手段116は、第3のスイッチング素子109がターンオンするタイミングに対して、第1のスイッチング素子107がターンオンするタイミングが共振電流の略半周期分早くなるよう、また第4のスイッチング素子110がターンオンするタイミングに対して、第1のスイッチング素子107がターンオンするタイミングが共振電流の略1周期分遅くなるように制御している。
Furthermore, the control means 116 determines that the timing at which the
制御手段116は、被加熱物114の材質判別の結果から、おおよその共振周波数を知ることが可能であるため、第3のスイッチング素子109、第4のスイッチング素子110の駆動に対して、所定の位相をずらしたタイミングで第1のスイッチング素子107を駆動させればよく、駆動タイミングを決定するための特別な回路などは保有していない。制御手段116に内蔵されるようなタイマーでカウントし、所定のタイミングでスイッチング素子を駆動している。
Since the control means 116 can know the approximate resonance frequency from the result of the material discrimination of the object to be heated 114, the control means 116 is predetermined with respect to the driving of the third switching element 109 and the fourth switching element 110. It is only necessary to drive the
共振電流の流れる経路に着目し、インバータ111動作を説明する。
Focusing on the path through which the resonance current flows, the operation of the
時間t0〜t1は、第1のスイッチング素子107と第4のスイッチング素子110が導通し、加熱コイル112及び共振コンデンサ113間に平滑手段106電圧を印可する第1の同時導通期間である。この期間中に、加熱コイル112及び共振コンデンサ113に電気的エネルギーが供給される。
Time t0 to t1 is a first simultaneous conduction period in which the
電流は、第1のスイッチング素子107→加熱コイル112→共振コンデンサ113→第4のスイッチング素子110→平滑手段106の向きに流れる。
The current flows in the direction of the
時間t1〜t3は、第1のスイッチング素子107と第3のスイッチング素子109が導通し、第1のスイッチング素子107、加熱コイル112、共振コンデンサ113、第3のスイッチング素子109で閉ループを構成する第1の閉ループ共振期間である。
From time t1 to time t3, the
第1の閉ループ共振期間は、共振電流の略1周期分の長さを持っている。加熱コイル112及び共振コンデンサ113には第1の同時導通期間で供給された電気的エネルギーを元に共振電流が流れる。
The first closed-loop resonance period has a length corresponding to approximately one period of the resonance current. A resonance current flows through the heating coil 112 and the
電流は、第1のスイッチング素子107(及び逆導通ダイオード)→加熱コイル112→共振コンデンサ113→第3のスイッチング素子109(及び逆導通ダイオード)を還流する。このとき、被加熱物114が低抵抗非磁性金属製であるため、共振電流はほとんど減衰せず、共振が継続する。また、平滑手段106にはインバータ111からの共振電流が流れない。
The current flows back through first switching element 107 (and reverse conducting diode) → heating coil 112 →
時間t3〜t4は、第2のスイッチング素子108と第3のスイッチング素子109が導通し、加熱コイル112及び共振コンデンサ113間に平滑手段106電圧を印可する第2の同時導通期間である。この期間中に、加熱コイル112及び共振コンデンサ113に電気的エネルギーが供給される。電流は、第3のスイッチング素子109→共振コンデンサ113→加熱コイル112→第2のスイッチング素子108→平滑手段106の向きに流れる。
Times t <b> 3 to t <b> 4 are a second simultaneous conduction period in which the second switching element 108 and the third switching element 109 are conductive and the smoothing means 106 voltage is applied between the heating coil 112 and the
時間t4〜t6は、第2のスイッチング素子108と第4のスイッチング素子110が導通し、第2のスイッチング素子108、加熱コイル112、共振コンデンサ113、第4のスイッチング素子110で閉ループを構成する第2の閉ループ共振期間である。第2の閉ループ共振期間は、共振電流の略1周期分の長さを持っている。
From time t4 to t6, the second switching element 108 and the fourth switching element 110 are conducted, and the second switching element 108, the heating coil 112, the
加熱コイル112及び共振コンデンサ113には第2の同時導通期間で供給された電気
的エネルギーを元に共振電流が流れる。
A resonance current flows through the heating coil 112 and the
電流は、第2のスイッチング素子108(及び逆導通ダイオード)→加熱コイル112→共振コンデンサ113→第4のスイッチング素子110(及び逆導通ダイオード)を還流する。このとき、被加熱物114が低抵抗非磁性金属製であるため、共振電流はほとんど減衰せず、共振が継続する。また、平滑手段106にはインバータ111からの共振電流が流れない。
The current flows back through second switching element 108 (and reverse conducting diode) → heating coil 112 →
以上のように、制御手段116は、第1の同時導通期間及び第1の閉ループ共振期間の組と、第2の同時導通期間及び第2の閉ループ共振期間の組が交互に現れるように、スイッチング素子を駆動する。また、第1の同時導通期間−第1の閉ループ共振期間−第2の同時導通期間−第2の閉ループ共振期間の順となっている。 As described above, the control unit 116 performs switching so that the set of the first simultaneous conduction period and the first closed-loop resonance period and the set of the second simultaneous conduction period and the second closed-loop resonance period appear alternately. Drive the element. Further, the order is the first simultaneous conduction period-first closed loop resonance period-second simultaneous conduction period-second closed loop resonance period.
この動作は、被加熱物114が低抵抗非磁性金属である場合に有効となる。被加熱物114が低抵抗非磁性金属であった場合、抵抗が低いために、高周波共振電流の減衰が少ない。そのため、第1のスイッチング素子107、第2のスイッチング素子108、第3のスイッチング素子109、第4のスイッチング素子110の駆動時間を、共振周波数に対して長く設定しても共振が継続される。同時導通期間中に、加熱コイル112及び共振コンデンサ113に供給される電気的エネルギーで共振を継続することが可能である。
This operation is effective when the object to be heated 114 is a low-resistance nonmagnetic metal. When the object 114 to be heated is a low-resistance nonmagnetic metal, the resistance is low, so that the high-frequency resonance current is less attenuated. Therefore, resonance continues even if the drive time of the
ここで高周波共振電流の周波数は、加熱コイル112、共振コンデンサ113及び被加熱物114で決定され、前述の約90kHzとなる一方、スイッチング素子の駆動周波数は本実施の形態の場合、約30kHzとなる。スイッチング素子が導通から遮断する移行期間には、スイッチング損失が発生するため、スイッチング素子の駆動周波数が高いほどスイッチング回数が多く、スイッチング損失増加につながる。
Here, the frequency of the high-frequency resonance current is determined by the heating coil 112, the
本実施の形態では、加熱コイル112に供給される高周波共振電流の周波数は90kHzと高く設定することで、低抵抗非磁性金属の被加熱物114であっても見かけの高周波抵抗を高くできるため、少ない加熱コイル112電流で十分な加熱電力を得ることが可能である。 In the present embodiment, since the frequency of the high-frequency resonance current supplied to the heating coil 112 is set as high as 90 kHz, the apparent high-frequency resistance can be increased even with the low-resistance nonmagnetic metal heated object 114. It is possible to obtain sufficient heating power with a small heating coil 112 current.
さらにスイッチング素子の駆動周波数は、90kHzに対して十分低い30kHzであるため、スイッチング損失の増加を抑制することができる。 Furthermore, since the driving frequency of the switching element is 30 kHz which is sufficiently lower than 90 kHz, an increase in switching loss can be suppressed.
また、インバータ111動作期間中に、平滑手段106に共振電流が流れない期間が発生する。平滑手段106は、インバータ111電源となるため、比較的容量の大きいコンデンサであることが必要であるが、本実施の形態のようにインバータ111がフルブリッジ構成であると、共振電流が常に流れてしまう。
Further, during the operation period of the
しかしながら、第1の閉ループ共振期間、第2の閉ループ共振期間を設けることによって、平滑手段106に共振電流が流れない期間を設け、平滑手段106の負担を軽減することが可能であり、結果として平滑手段106の小型化、長寿命化、低コスト化が実現できる。
However, by providing the first closed-loop resonance period and the second closed-loop resonance period, it is possible to reduce the burden on the smoothing means 106 by providing a period during which no resonance current flows in the smoothing means 106. As a result, smoothing The
被加熱物114が低抵抗非磁性金属である場合、加熱コイル112から発生する高周波磁界に対して被加熱物114内部に渦電流が誘起される。この渦電流は、加熱コイル112からの高周波磁界に対して反発するように作用するため、被加熱物114自体が振動する。 When the object to be heated 114 is a low-resistance nonmagnetic metal, an eddy current is induced inside the object to be heated 114 with respect to the high frequency magnetic field generated from the heating coil 112. Since this eddy current acts to repel the high-frequency magnetic field from the heating coil 112, the article to be heated 114 itself vibrates.
インバータ111電源となる平滑手段106電圧が商用交流電源101電圧に同期して
変動する場合、被加熱物114も同期した振動を生じるため、使用者が不快に感じる鍋音が発生する。本実施の形態では、平滑手段106の容量を十分大きく設定してインバータ111電源の変動を抑制し、鍋音が発生しないようにしている。
When the voltage of the smoothing means 106 serving as the power source of the
しかしながらその一方で、平滑手段106の容量を大きく設定すると、商用交流電源101からの入力電流が歪んだ形になってしまい、本来の正弦波状とは異なった波形になって力率が低下する。この入力電流は高調波成分を含んでいるために、同じ商用交流電源101に接続された他機器に影響を与える場合もある。
On the other hand, however, if the capacity of the smoothing means 106 is set large, the input current from the commercial
本実施の形態では、チョークコイル103、第5のスイッチング素子104及びダイオード105が力率改善手段としても作用する昇圧手段121を備えている。制御手段116は、使用者の操作に基づいてインバータ111の動作を開始するとともに、第2の制御手段120に動作開始信号を出力する。第2の制御手段120は、平滑手段106電圧、入力電流等を検知しながら(図示せず)、入力電流が略正弦波状となり、平滑手段106電圧が所定値となるよう第5のスイッチング素子104の駆動周波数、導通比を制御する。
In the present embodiment, the choke coil 103, the
第5のスイッチング素子104が導通すると、チョークコイル103の短絡電流が流れ、チョークコイル103にエネルギーが蓄積される。第3のスイッチング素子104が遮断されるとともに、チョークコイル103に蓄積されたエネルギーはダイオード105を通して平滑手段106へ送られて電圧上昇させる。
When the
第2の制御手段120は、内部に基準電圧を保持しており、平滑手段106電圧検知信号と比較して同じ値になるよう制御を行うが、制御手段116からも平滑手段106電圧検知を操作するよう電圧印可又は抵抗切り換えがなされるために、結果として制御手段116によって平滑手段106電圧が制御されることになる。 The second control means 120 holds a reference voltage inside and controls the same value as compared with the smoothing means 106 voltage detection signal. The control means 116 also operates the smoothing means 106 voltage detection. As a result, the voltage is applied or the resistance is switched so that the smoothing means 106 voltage is controlled by the control means 116.
制御手段116は、入力電流検知手段118及び共振出力検知手段119の出力信号に応じて、平滑手段106電圧検知信号を操作し、間接的に昇圧手段121の昇圧量を制御して平滑手段106電圧を変更している。
The control unit 116 operates the smoothing
被加熱物114が低抵抗非磁性金属であった場合、加熱コイル112、共振コンデンサ113が共振を継続できる周波数領域が非常に狭いため、インバータ111出力の制御が非常に難しい。しかしながら、平滑手段106はインバータ111電源としても作用しているため、平滑手段106電圧を変更することによってもインバータ111出力の制御が可能である。
When the object to be heated 114 is a low-resistance nonmagnetic metal, the frequency range in which the heating coil 112 and the
制御手段116によってインバータ111が動作開始をした際、制御手段116及び材質判別手段117が、図2に示すような入力電流検知手段118検知出力−共振出力検知手段119検知出力平面での被加熱物114材質判別領域に基づいて、被加熱物114材質を低抵抗非磁性金属以外と判別した場合、制御手段116はインバータ111の動作を一時(約2秒間)停止して、共振コンデンサ113の合成容量が大きくなるよう切り換え手段115出力を短絡とする制御を行う。本実施の形態では、前述の通り、共振コンデンサ113合成容量は0.22μFとなるよう設定されている。
When the control unit 116 starts the operation of the
切り換え手段115の切り換え完了後、制御手段116は再度インバータ111の動作を開始させる。
After the switching of the
図4は、本発明の第1の実施の形態における誘導加熱装置の低抵抗非磁性金属以外の被加熱物114を誘導加熱している際の各部電圧電流波形を示した図である。おおよそは低
抵抗非磁性金属を加熱している際の各部波形と似ているが、大きく異なる点はスイッチング素子に流れている電流波形である。
FIG. 4 is a diagram showing a voltage current waveform of each part when the object to be heated 114 other than the low-resistance nonmagnetic metal of the induction heating device according to the first embodiment of the present invention is induction-heated. It is roughly similar to the waveform of each part when heating a low-resistance nonmagnetic metal, but the major difference is the current waveform flowing in the switching element.
低抵抗非磁性金属以外の被加熱物114を加熱する際は、被加熱物114自体が抵抗が高いために磁界周波数をさほど高める必要がない。従って制御手段116は、共振コンデンサ113容量が大きくなるよう切り換えて、加熱コイル112、共振コンデンサ113及び被加熱物114の共振周波数を低くなるよう(本実施の形態では約20kHz)設定し、第1のスイッチング素子107、第2のスイッチング素子108、第3のスイッチング素子109、第4のスイッチング素子110の導通期間を共振電流半周期よりも短く制御する。
When heating the object to be heated 114 other than the low-resistance nonmagnetic metal, it is not necessary to increase the magnetic field frequency so much because the object to be heated 114 itself has high resistance. Therefore, the control means 116 switches so that the capacity of the
ここで、共振周波数が低いために、スイッチング素子の駆動周波数を共振周波数と略同一としてもスイッチング損失の大幅な増加は生じない。また、被加熱物114抵抗が高いために、必要となる高周波共振電流も少なく、スイッチング損失、導通時の損失も低く抑えられる。 Here, since the resonance frequency is low, even if the drive frequency of the switching element is substantially the same as the resonance frequency, the switching loss is not significantly increased. Further, since the resistance of the object to be heated 114 is high, the required high frequency resonance current is small, and the switching loss and the loss during conduction can be kept low.
切り換え手段115はリレーに限らず、耐圧、電流容量などが許せば、スイッチング素子を使用してもよい。 The switching means 115 is not limited to a relay, and a switching element may be used as long as the withstand voltage, current capacity, etc. allow.
共振出力検知手段119として、加熱コイル112電流を検知するカレントトランスの例を挙げたが、共振コンデンサ113電圧を検知してもよいし、加熱コイル112電流の一部である第1のスイッチング素子107、第2のスイッチング素子108、第3のスイッチング素子109、第4のスイッチング素子110のいずれかの電流、インバータ111の直流電源となる平滑手段106電流を検知しても同様の効果が得られる。
Although the example of the current transformer which detects the heating coil 112 current was given as the resonance output detection means 119, the
制御手段116と別に第2の制御手段120を設ける構成を挙げたが、第2の制御手段120の動作を制御手段116で兼ねることも可能である。 Although the configuration in which the second control unit 120 is provided separately from the control unit 116 is described, the operation of the second control unit 120 may be combined with the control unit 116.
また、被加熱物114がアルミニウムなどの低抵抗非磁性金属とそれ以外の例を挙げたが、例えばアルミニウムに比べて抵抗の高い非磁性ステンレスとさらに抵抗の高い金属として材質判別してもよい。材質判別を2種に限らず、3種、4種として判別し、スイッチング素子の導通期間制御、切り換え手段115制御等を組み合わせて、必要なインバータ111出力を得てもよい。
Moreover, although the to-be-heated material 114 gave the low resistance nonmagnetic metal, such as aluminum, and the other examples, for example, the material may be identified as a nonmagnetic stainless steel having a higher resistance than aluminum and a metal having a higher resistance. The material discrimination is not limited to two types, but may be determined as three types or four types, and the
特に鍋音は、アルミニウムなどの低抵抗非磁性金属で軽い材質のものに特有の現象であるため、それ以外の材質の被加熱物114に加熱対象を限定するのであれば、平滑手段106容量を過度に大きく設定する必要はないし、力率の低下、入力電流の高調波成分が許容範囲内であれば、昇圧手段121を設ける必要はない。コスト、効果を鑑みて適宜組み合わせて構成すればよい。 In particular, the pot sound is a phenomenon peculiar to a low-resistance non-magnetic metal such as aluminum and a light material. Therefore, if the object to be heated is limited to the heated object 114 of other materials, the capacity of the smoothing means 106 is increased. It is not necessary to set it excessively large, and it is not necessary to provide the boosting means 121 if the power factor is reduced and the harmonic component of the input current is within the allowable range. What is necessary is just to comprise suitably combining in view of cost and an effect.
また、本実施の形態では、スイッチング素子の導通期間がほぼ同一となる例を挙げたがこれに限定するものではない。例えば、低抵抗非磁性金属の被加熱物114を加熱する際に、第1のスイッチング素子107導通期間を共振電流の1周期より短くなるよう制御して低抵抗非磁性金属以外の被加熱物114を加熱する際の電流波形と相似の状態にし、第2のスイッチング素子108導通期間は共振電流の1周期以上となるよう制御してもよい。また、第1のスイッチング素子107と第2のスイッチング素子108の導通期間を入れ替えるように制御してもよい。第3のスイッチング素子109及び第4のスイッチング素子110についても同様である。
In the present embodiment, an example in which the conduction period of the switching element is substantially the same is given, but the present invention is not limited to this. For example, when heating the low-resistance nonmagnetic metal object to be heated 114, the conduction period of the
本実施の形態のように、低抵抗非磁性金属の被加熱物114を加熱する際に、スイッチ
ング素子の導通期間を共振電流の1周期以上に制御すると、スイッチング素子駆動1周期中にインバータ111電源である平滑手段106から電力を供給する時間の比率が低下して、原理的に入力可能な加熱電力が低下する。しかしながら、例えば第1のスイッチング素子107導通期間は共振電流の1周期より短く、第2のスイッチング素子108の導通期間は共振電流の1周期以上となるよう制御する(またはその逆)で、平滑手段106から電力を供給する時間比率を高めて、原理的に入力可能な加熱電力を増加させることが可能である。
When the low-resistance nonmagnetic metal object to be heated 114 is heated as in this embodiment, if the conduction period of the switching element is controlled to be one period or more of the resonance current, the
その場合、第1のスイッチング素子107と第2のスイッチング素子108の導通期間の差から発生する損失差が生じるが、第1のスイッチング素子107と第2のスイッチング素子108の導通期間を入れ替えるように制御することで、損失の平準化が可能である。
In that case, a loss difference is generated due to a difference in conduction period between the
また、第3のスイッチング素子109及び第4のスイッチング素子110でも同様である。 The same applies to the third switching element 109 and the fourth switching element 110.
以上のように、本発明にかかる誘導加熱装置は、スイッチング素子間の損失偏りがなく、冷却設計が容易で、部品寿命が長く、結果として低コストとなる誘導加熱装置を提供することができるので、誘導加熱調理器としてはもちろんのこと、誘導加熱式湯沸かし器、誘導加熱式アイロン、またはその他の誘導加熱式加熱装置等の用途にも適用できる。 As described above, the induction heating apparatus according to the present invention can provide an induction heating apparatus that has no loss bias between switching elements, that is easy in cooling design, has a long component life, and consequently is low in cost. As an induction heating cooker, it can be applied to uses such as induction heating type water heaters, induction heating type irons, and other induction heating type heating devices.
106 平滑手段(直流電源)
107 第1のスイッチング素子
108 第2のスイッチング素子
109 第3のスイッチング素子
110 第4のスイッチング素子
112 加熱コイル
113 共振コンデンサ
114 被加熱物
115 切り換え手段(リレー)
116 制御手段
117 材質判別手段
118 入力電流検知手段(カレントトランス)
119 共振出力検知手段(カレントトランス)
106 Smoothing means (DC power supply)
107 First switching element 108 Second switching element 109 Third switching element 110 Fourth switching element 112
116 Control means 117 Material discrimination means 118 Input current detection means (current transformer)
119 Resonant output detection means (current transformer)
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008216138A JP2010055760A (en) | 2008-08-26 | 2008-08-26 | Induction heating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008216138A JP2010055760A (en) | 2008-08-26 | 2008-08-26 | Induction heating device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010055760A true JP2010055760A (en) | 2010-03-11 |
Family
ID=42071477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008216138A Pending JP2010055760A (en) | 2008-08-26 | 2008-08-26 | Induction heating device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010055760A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113133138A (en) * | 2019-12-31 | 2021-07-16 | 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 | Heating circuit |
| US11596029B2 (en) | 2018-12-13 | 2023-02-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Induction heating apparatus |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005108840A (en) * | 2003-09-25 | 2005-04-21 | Internatl Rectifier Corp | Induction heating device |
| JP2006351371A (en) * | 2005-06-16 | 2006-12-28 | Toshiba Corp | Induction heating cooker |
-
2008
- 2008-08-26 JP JP2008216138A patent/JP2010055760A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005108840A (en) * | 2003-09-25 | 2005-04-21 | Internatl Rectifier Corp | Induction heating device |
| JP2006351371A (en) * | 2005-06-16 | 2006-12-28 | Toshiba Corp | Induction heating cooker |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11596029B2 (en) | 2018-12-13 | 2023-02-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Induction heating apparatus |
| CN113133138A (en) * | 2019-12-31 | 2021-07-16 | 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 | Heating circuit |
| CN113133138B (en) * | 2019-12-31 | 2022-09-30 | 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 | Heating circuit |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4900248B2 (en) | Induction heating device | |
| JP5309148B2 (en) | Induction heating device | |
| JP5658692B2 (en) | Induction heating device | |
| US9433037B2 (en) | Induction heating cooker | |
| JP2018032619A (en) | Induction heating device | |
| JP2006114311A (en) | Induction heating cooker | |
| JP4384085B2 (en) | Induction heating cooker | |
| JP5020360B2 (en) | Induction heating cooker | |
| JP2006202705A (en) | Induction heating cooker and induction heating cooking method | |
| JP5003602B2 (en) | Induction heating device | |
| JP2010055760A (en) | Induction heating device | |
| JP2001068260A (en) | Induction heating cooker | |
| JP4444243B2 (en) | Induction heating device | |
| JP4868952B2 (en) | Induction heating cooker | |
| JP4289002B2 (en) | Induction heating device | |
| JP4978059B2 (en) | Induction heating device | |
| JP2005116385A (en) | Induction heating device | |
| JP4992818B2 (en) | Induction heating device | |
| JP2005149737A (en) | Induction heating device | |
| JP2019175691A (en) | Induction heating device and drive control method therefor | |
| JP2008027922A (en) | Induction heating cooker | |
| JP4363355B2 (en) | Induction heating device | |
| JP2005149736A (en) | Induction heating device | |
| JP2007250503A (en) | Induction heating cooker | |
| JP4049206B2 (en) | Induction heating device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110824 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20110913 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121107 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121113 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121212 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20121214 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130416 |