JP2011071005A - Induction heating device - Google Patents
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Abstract
【課題】整流回路を共用化した構成で2つのインバータを動作させる方式において、加熱コイル間の周波数差を可聴域以上に設けても干渉音が発生する。
【解決手段】2つのインバータ4,5同時動作の際には一方のインバータの加熱周波数の2倍の周波数でもう一方のインバータを動作させることで、一方のインバータの加熱周波数の2次高調波ともう一方のインバータの加熱周波数間の干渉音を防止することができるため、動作中の音を静かにすることができる。
【選択図】図1In a system in which two inverters are operated in a configuration in which a rectifier circuit is shared, interference sound is generated even if a frequency difference between heating coils is provided in an audible range or more.
When two inverters 4 and 5 are operated simultaneously, the other inverter is operated at a frequency twice as high as the heating frequency of one inverter, so that the second harmonic of the heating frequency of one inverter can be obtained. Since the interference sound between the heating frequencies of the other inverter can be prevented, the sound during operation can be quieted.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、高周波磁界による誘導加熱を利用して被加熱物の加熱を行う誘導加熱装置に関するものである。 The present invention relates to an induction heating apparatus that heats an object to be heated using induction heating by a high-frequency magnetic field.
従来この種の誘導加熱装置は、について図面を用いて説明する。図8は、従来の誘導加熱装置である。本従来例の誘導加熱装置は、交流電源1と第1及び第2の加熱コイル6,7と商用電源を整流する整流回路2と、整流回路2の電圧を平滑する平滑コンデンサ9と、平滑コンデンサ9の出力を高周波電力に変換し第1及び第2の加熱コイル6,7に高周波電力を供給する第1及び第2のインバータ4,5と、交流電源1からの入力電流を検出する入力電流検出手段3と、入力電流検出手段3の値が設定値となるように第1及び第2のインバータ4,5内にある半導体スイッチの動作状態を制御するマイクロコンピュータなどで構成される制御手段8より構成されている。
Conventionally, this type of induction heating apparatus will be described with reference to the drawings. FIG. 8 shows a conventional induction heating apparatus. The induction heating device of this conventional example includes an
続いて本従来例の動作を説明する。制御手段8は、交流電源1からの入力電流をカレントトランスなどので構成される入力電流検出手段3で検出し、入力電流が予め設定された電流値になるように、第1及び第2のインバータ4,5内の半導体スイッチの導通時間を制御することで第1及び第2にインバータ4,5に接続された第1及び第2の加熱コイル6,7に必要な高周波電流を供給する。
Next, the operation of this conventional example will be described. The control means 8 detects the input current from the
そして、第1及び第2の加熱コイル6,7に供給された高周波電流により、第1及び第2の加熱コイル6,7より高周波磁界が発生し、加熱コイルと磁気的に結合する鍋などの負荷に高周波磁界が印可される。この印可された高周波磁界により、鍋などの負荷に渦電流が発生し、この渦電流と鍋自身が持つ表皮抵抗により鍋自身が発熱する。
A high-frequency magnetic field is generated from the first and
ここで、第1及び第2の加熱コイル6,7が異なる周波数で動作した時には、第1の加熱コイル6に流れる電流の周波数と第2の加熱コイル7に流れる電流の周波数の差の周波数が可聴域の周波数である場合(概ね20kHz以下)は、差の周波数による音(以下干渉音)が機器使用者に聞こえることになる。
Here, when the first and
そのため、概ね20kHz以上の周波数差を付けて加熱する方法などが提案されている。 Therefore, a method of heating with a frequency difference of approximately 20 kHz or more has been proposed.
しかし、このような従来の誘導加熱装置では一方の加熱コイルにおいて、鍋の種類や加熱コイルへの供給電力の調整をインバータ内の半導体スイッチの駆動周波数を変えて行う場合にはおおよそ15kHz程度の幅が必要とされるため、干渉音をさけるためには、もう一方の加熱コイルのインバータ内の半導体スイッチの駆動周波数が60〜80kHz程度になってしまい、半導体スイッチのスイッチング動作時の損失が大幅に増える課題が生じることになる。 However, in such a conventional induction heating apparatus, in one heating coil, when adjusting the kind of pan and the power supplied to the heating coil by changing the drive frequency of the semiconductor switch in the inverter, the width is about 15 kHz. Therefore, in order to avoid the interference sound, the drive frequency of the semiconductor switch in the inverter of the other heating coil becomes about 60 to 80 kHz, and the loss during the switching operation of the semiconductor switch is greatly increased. Increased challenges will arise.
一方、この課題を解決するために周波数を一定にしてインバータ内ので半導体スイッチの導通時間比で電力を調整する方法がある。しかし、図9に示す様に導通比率が50%の際には駆動周波数(図9では20kHz)の高調波として3次高調波(図9では60kHz)が多くを占めているものが(図9(a)参照)、導通比率が50%からずれるに従い駆動周波数の2次高調波(図9では40kHz)が多く発生することになる(図9(b)参照)。特に、従来の誘導加熱装置のように一つの平滑コンデンサより複数の加熱コイルとインバータを動作させる際には、それぞれの加熱コイル電流で発生した周波数成分が共通部品である平滑コンデンサを通してお互いに加熱コイルの重畳することになる。 On the other hand, in order to solve this problem, there is a method of adjusting the power with the conduction time ratio of the semiconductor switch in the inverter with a constant frequency. However, as shown in FIG. 9, when the conduction ratio is 50%, the third harmonic (60 kHz in FIG. 9) occupies most as the harmonic of the drive frequency (20 kHz in FIG. 9) (FIG. 9). As shown in FIG. 9A, the second harmonic of the driving frequency (40 kHz in FIG. 9) increases as the conduction ratio deviates from 50% (see FIG. 9B). In particular, when operating a plurality of heating coils and inverters from a single smoothing capacitor as in a conventional induction heating device, the frequency components generated by the respective heating coil currents are mutually heated through the smoothing capacitor that is a common component. Will be superimposed.
具体的には、図10に示すように第1のインバータが20kHzで駆動し、第2のインバータが44kHzで駆動している場合には、第1のインバータの2次高調波である40kHzと第2のインバータの駆動周波数である44kHzの差の4kHzの成分が加熱コイル電流の発生し、鍋を通して干渉音として発生する課題を有することになる。
Specifically, as shown in FIG. 10, when the first inverter is driven at 20 kHz and the second inverter is driven at 44 kHz, the second harmonic of the first inverter is 40 kHz. The 4 kHz component of the difference of 44 kHz, which is the drive frequency of the
上記課題を解決するために本発明の誘導加熱装置は、交流電源を整流する整流回路と、前記整流回路の出力を平滑する平滑コンデンサと前記平滑コンデンサの出力を半導体スイッチを用い所定の周波数の電力に変換し第1および第2の加熱コイルに高周波電力を供給するために並列に配置された第1および第2のインバータと、前記第1のインバータ及び第2のインバータ内の半導体スイッチの導通時間を制御する制御手段とを備え、前記第1のインバータと第2インバータが同時動作する際には、前記制御手段は第2のインバータ内の半導体スイッチの駆動周波数は第1のインバータ内の半導体スイッチの2倍の周波数で動作させる誘導加熱装置としている。 In order to solve the above-described problems, an induction heating apparatus of the present invention includes a rectifier circuit that rectifies an AC power supply, a smoothing capacitor that smoothes the output of the rectifier circuit, and an output of the smoothing capacitor that has power of a predetermined frequency using a semiconductor switch. The first and second inverters arranged in parallel to convert the first and second heating coils to supply high-frequency power to the first and second heating coils, and the conduction time of the semiconductor switches in the first inverter and the second inverter And when the first inverter and the second inverter operate simultaneously, the control means determines the drive frequency of the semiconductor switch in the second inverter as the semiconductor switch in the first inverter. The induction heating device is operated at twice the frequency.
これにより、整流回路を共用化した構成で2つのインバータを動作させる方式において、干渉音の発生が少ない誘導加熱装置を実現できるものである。 Thereby, in the system which operates two inverters by the structure which shared the rectifier circuit, the induction heating apparatus with few generation | occurrence | production of interference sound is realizable.
本発明は、整流回路を共用化した構成で2つのインバータを動作させる方式において、一方のインバータの加熱周波数の2倍の周波数でもう一方のインバータを動作させることで、加熱コイル間に発生する干渉音を少なくすることができるため、動作中の音が少ない静かな誘導加熱装置を実現できるものである。 According to the present invention, in a method of operating two inverters with a configuration in which a rectifier circuit is shared, interference between heating coils is caused by operating the other inverter at a frequency twice the heating frequency of one inverter. Since the noise can be reduced, it is possible to realize a quiet induction heating device with less noise during operation.
第1の発明は、交流電源を整流する整流回路と、前記整流回路の出力を平滑する平滑コンデンサと前記平滑コンデンサの出力を半導体スイッチを用い所定の周波数の電力に変換し第1および第2の加熱コイルに高周波電力を供給するために並列に配置された第1および第2のインバータと、前記第1のインバータ及び第2のインバータ内の半導体スイッチの導通時間を制御する制御手段とを備え、前記第1のインバータと第2インバータが同時動作する際には、前記制御手段は第2のインバータ内の半導体スイッチの駆動周波数は第1のインバータ内の半導体スイッチの2倍の周波数で動作させることにより、一方のインバータの加熱周波数の2次高調波ともう一方のインバータの加熱周波数間の干渉音を防止することができ、動作時の音が静かな誘導加熱装置を実現できるものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a rectifying circuit for rectifying an AC power source, a smoothing capacitor for smoothing the output of the rectifying circuit, and converting the output of the smoothing capacitor into electric power of a predetermined frequency using a semiconductor switch. First and second inverters arranged in parallel to supply high-frequency power to the heating coil, and control means for controlling the conduction time of the semiconductor switches in the first inverter and the second inverter, When the first inverter and the second inverter operate simultaneously, the control means operates the semiconductor switch in the second inverter at a drive frequency twice that of the semiconductor switch in the first inverter. Can prevent the interference sound between the second harmonic of the heating frequency of one inverter and the heating frequency of the other inverter, Those that can achieve kana induction heating device.
第2の発明は、特に、1のインバータの駆動周波数を20kHz以上とすることにより、第1のインバータと第2のインバータ間の駆動周波数が20kHz以上離れるため、駆動周波数間の干渉音を防止することができ、音の静かな誘導加熱装置を実現できるものである。 In the second aspect of the invention, in particular, by setting the driving frequency of one inverter to 20 kHz or more, the driving frequency between the first inverter and the second inverter is separated by 20 kHz or more, so that interference noise between the driving frequencies is prevented. Therefore, an induction heating device with a quiet sound can be realized.
第3の発明は、特に、制御手段は、第1及び第2のインバータ内の半導体スイッチをそれぞれの固定周波数で動作させ、かつ導通比率を変えることで第1及び第2の加熱コイルへの供給電力を変化させることにより、第2のインバータの駆動周波数が高くなることによる、インバータの損失増加を抑制することができるため、加熱効率の良い誘導加熱装置を実現できるものである。 In the third invention, in particular, the control means operates the semiconductor switches in the first and second inverters at their respective fixed frequencies and changes the conduction ratio to supply the first and second heating coils. By changing the electric power, it is possible to suppress an increase in inverter loss due to an increase in the drive frequency of the second inverter, so that an induction heating device with good heating efficiency can be realized.
第4の発明は、特に、制御手段は、第1及び第2のインバータが単独で動作する際は、周波数を変化させることで第1及び第2のインバータの加熱コイルへの電力供給を変化させることにより、単独同時に定格電力を上げることが容易になるため、高火力の誘導加熱装置を実現できるものである。 In the fourth invention, in particular, when the first and second inverters operate independently, the control means changes the power supply to the heating coils of the first and second inverters by changing the frequency. As a result, it becomes easy to increase the rated power at the same time, and thus a high heating power induction heating device can be realized.
第5の発明は、特に、制御手段は、第1及び第2の加熱コイルへ供給する電力を増加させる場合は、第1及び第2のインバータ内の半導体スイッチの導通比率を増加させ、導通比率が50%に達した後は、導通比率50%を維持しながら周波数を減少させることにより、単独動作と同時動作で制御方法を共通化することができるため、制御性の良い誘導加熱装置を実現できるものである。 In the fifth aspect of the invention, in particular, when the control means increases the power supplied to the first and second heating coils, the conduction ratio of the semiconductor switch in the first and second inverters is increased, and the conduction ratio is increased. After reaching 50%, by reducing the frequency while maintaining the conduction ratio of 50%, the control method can be shared between the single operation and the simultaneous operation, thus realizing an induction heating device with good controllability. It can be done.
第6の発明は、特に、第1の加熱コイルの外径を第2の加熱コイルの外径より大きくすることにより、加熱コイルの素線の構成を大きく変えることなく加熱コイルとインバータ内の共振コンデンサより構成される共振回路の共振周波数を上げることが出来るために、駆動周波数を容易にあげることができ、安価な構成で干渉音が低減でき、音の静かな誘導加熱装置を実現できるものである。 In the sixth aspect of the invention, in particular, by making the outer diameter of the first heating coil larger than the outer diameter of the second heating coil, the resonance between the heating coil and the inverter can be achieved without greatly changing the configuration of the heating coil strands. Since the resonance frequency of the resonance circuit composed of capacitors can be increased, the drive frequency can be increased easily, interference noise can be reduced with a low-cost configuration, and a silent induction heating device can be realized. is there.
第7の発明は、特に、第1の加熱コイルの最大電力を第2の加熱コイルの最大電力より大きくすることにより、冷却効率の悪い径の小さな加熱コイルの出力を抑える構成となるため、冷却構成を簡素化でき音の静かな誘導加熱装置を実現できるものである。 In the seventh aspect of the invention, in particular, since the maximum power of the first heating coil is made larger than the maximum power of the second heating coil, the output of the heating coil having a small diameter with poor cooling efficiency is suppressed. It is possible to realize an induction heating device that can be simplified in configuration and quiet in sound.
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)
本実施例は請求項1〜4に係わる。
(Embodiment 1)
This embodiment relates to
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回路構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of an induction heating apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図1において、交流電源1と、交流電源1を整流する整流回路2と、整流回路2の出力を平滑する平滑コンデンサ9と、平滑コンデンサ9の出力を高周波電力に変換する第1及び第2のインバータ4,5と、それぞれのインバータに接続されインバータから高周波電流が供給される第1及び第2の加熱コイル6,7と、交流電源1から整流回路2に流れる電流をカレントトランスなどで検出する入力電流検出手段3と、入力電流検出手段3の検出値が設定値になる様に第1及び第2のインバータ内の半導体スイッチを制御する制御手段8より構成される。
なお、制御手段8の目標値としては、入力電流以外に加熱コイルの電流や電圧などがあるが特に限定するものではない。
In FIG. 1, an
The target value of the control means 8 includes, but is not particularly limited to, the heating coil current and voltage in addition to the input current.
また、第1のインバータ4は、平滑コンデンサ9に並列に接続される半導体スイッチ1a11と半導体スイッチ1b12の直列接続体と半導体スイッチ1a11,1b12の直列接続体と平滑コンデンサ9の一端または両端に接続される第1の加熱コイル6と共振コンデンサ1a13で構成されるハーフブリッジ回路の場合が多いが、フルブリッジ回路であっても特に問題はない。
The
同様に、第2インバータ5は、平滑コンデンサ9に並列に接続される半導体スイッチ2a14と半導体スイッチ2b15の直列接続体と半導体スイッチ2a14,2b15の直列接続体と平滑コンデンサ9の一端または両端に接続される第2の加熱コイル7と共振コンデンサ1a13で構成されるハーフブリッジ回路である。
Similarly, the
第1のインバータ4と第1の加熱コイル6、及び第2のインバータ5と第2の加熱コイル7は、制御手段8の指令に従い、それぞれの加熱コイルに20kHz程度の高周波電流を供給し、この高周波電流によって加熱コイルから発生した高周波磁界が鍋などの負荷に供給される。
The
この高周波磁界による鍋の表面に渦電流が発生し、渦電流と鍋などの負荷自身の抵抗により、鍋を加熱することになる。 An eddy current is generated on the surface of the pan by the high frequency magnetic field, and the pan is heated by the resistance of the eddy current and the load itself such as the pan.
一方、図1の様に第1の加熱コイル6と共振コンデンサ1a13の直列共振回路を利用した第1にインバータ4では、制御手段8は鍋の材質あるいは入力電力を変えるために鍋を載置した第1の加熱コイル6のインダクタンスと共振コンデンサ1a13の容量で決まる共振周波数に対して駆動周波数を変化させることで、入力電流などが所定値になるように半導体スイッチ1a11、1b12を制御する場合が多い。
On the other hand, in the
その際、第1の加熱コイルと第2の加熱コイルが同時に動作する際に、それぞれが異なる周波数で動作し、かつ駆動周波数の差が20kHz以内である場合には干渉音として機器使用者に聞こえることになる。 At that time, when the first heating coil and the second heating coil are simultaneously operated, if they operate at different frequencies and the difference in driving frequency is within 20 kHz, the user can hear the interference sound. It will be.
そこで、従来の様に互いに20kHz以上離れる様にそれぞれのインバータを設計して動作させる方式が提案されてはいるが、本実施の形態の様に平滑コンデンサ9が共用化されている構成では第1の加熱コイル6の駆動周波数だけではなく、高調波成分も、第2の加熱コイル7に重畳し、第1の加熱コイル6の2次高調波と第2の加熱コイル7の駆動周波数の間で干渉音が生じることになる。
Therefore, a method for designing and operating each inverter so as to be separated from each other by 20 kHz or more as in the prior art has been proposed. However, in the configuration in which the smoothing
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第1のインバータおよび第2のインバータの半導体スイッチの駆動信号を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing drive signals for the semiconductor switches of the first inverter and the second inverter of the induction heating apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図2において、第1のインバータ4の内、半導体スイッチ1a11の駆動信号を(a)
に、半導体スイッチ1b12の駆動信号を(b)に、第2のインバータ5の内、半導体スイッチ2a14の駆動信号を(c)に、半導体スイッチ2b15の駆動信号を(d)に示している。
In FIG. 2, the drive signal of the semiconductor switch 1a11 in the
The drive signal for the semiconductor switch 1b12 is shown in (b), the drive signal for the semiconductor switch 2a14 in the
制御手段8は、直列に接続された半導体スイッチを交互に導通させることで、加熱コイルに電力を供給することになる。 The control means 8 supplies electric power to the heating coil by alternately conducting the semiconductor switches connected in series.
図2に示すように、同時動作する際には、第1のインバータ4は20kHzで動作し、第2のインバータ5は40kHzで動作させている。すなわち、第1の加熱コイル6の2倍の周波数で第2の加熱コイル7を動作させ、第1の加熱コイルの2次高調波と第2の加熱コイルの駆動周波数を一致させることで干渉音を低減させることになる。
As shown in FIG. 2, when operating simultaneously, the
第1のインバータ4の駆動周波数を20kHz以上とすることで、第1の加熱コイル6と第2の加熱コイル7間の駆動周波数の差は必ず20kHz以上とすることができ、駆動周波数間の干渉音も発生しない。
By setting the drive frequency 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第1のインバータおよび第2のインバータの半導体スイッチの駆動信号を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing drive signals for the semiconductor switches of the first inverter and the second inverter of the induction heating apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図3において、第1のインバータ4の内、半導体スイッチ1a11の駆動信号を(a)に、半導体スイッチ1b12の駆動信号を(b)に、第2のインバータ5の内、半導体スイッチ2a14の駆動信号を(c)に、半導体スイッチ2b15の駆動信号を(d)に示している。
In FIG. 3, the drive signal for the semiconductor switch 1 a 11 in the
制御手段8は、直列に接続された半導体スイッチを交互に導通させることで、加熱コイルに電力を供給することになる。 The control means 8 supplies electric power to the heating coil by alternately conducting the semiconductor switches connected in series.
図3に示すように第1のインバータ4、第2のインバータ5とも半導体スイッチの導通比率を変えることで、駆動周波数を変えることと同様の効果が得られるため、鍋材質、形状や電力の設定値の変更などにも第1の加熱コイル6の2倍の周波数で第2の加熱コイルを動作させることができる。
As shown in FIG. 3, both 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電力制御の方法を示す図であり、半導体スイッチの導通比率を変えた場合の入力電力の変化の例を示す。図4に示すように導通比率が50%の時に最大電力となる。 FIG. 4 is a diagram showing a method of controlling the power of the induction heating device according to the first embodiment of the present invention, and shows an example of a change in input power when the conduction ratio of the semiconductor switch is changed. As shown in FIG. 4, the maximum power is reached when the conduction ratio is 50%.
なお、干渉音は第1の加熱コイル4と第2の加熱コイル5が同時に動作する際に生じるため、それぞれの加熱コイルが単独で動作する際には周波数で制御しても問題はない。
Since the interference sound is generated when the
また、各インバータで単独動作時の定格電力の方が同時動作時の定格電力より大きい場合は、単独同時に周波数制御を行ない、高出力に対応することも可能である。 In addition, when the rated power at the time of single operation of each inverter is larger than the rated power at the time of simultaneous operation, it is possible to perform frequency control at the same time and cope with high output.
以上のように本実施の形態では、整流回路2を共用化した構成で2つのインバータを動作させる方式において、一方のインバータの加熱周波数の2倍の周波数でもう一方のインバータを動作させることで、加熱コイル間に発生する干渉音を少なくすることができるため、動作中の音が少ない静かな誘導加熱装置を実現できるものである。
As described above, in the present embodiment, in a method of operating two inverters with a configuration in which the
(実施の形態2)
本実施の形態は請求項5に係わる。本実施の形態の構成は第1の実施の形態と同一である。
(Embodiment 2)
This embodiment relates to claim 5. The configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment.
図5(a)は本発明の第2の実施の形態における誘導加熱装置の各インバータの設定可能電力を示す図(b)は本発明の第2の実施の形態における誘導加熱装置の駆動周波数が変化する場合の制御を示す図(c)は本発明の第2の実施の形態における誘導加熱装置の導通比率を変えた場合の制御を示す図である。 FIG. 5 (a) is a diagram showing the settable power of each inverter of the induction heating apparatus in the second embodiment of the present invention. FIG. 5 (b) shows the drive frequency of the induction heating apparatus in the second embodiment of the present invention. FIG. 7C showing the control when changing is a diagram showing the control when changing the conduction ratio of the induction heating device in the second embodiment of the present invention.
図5(a)に示すように、整流回路2を複数のインバータが共用化する構成(図1)では、2つのインバータの同時加熱の際に、単独のインバータが動作するときに定格電力を越えないようにすることで、共用化部分の部品の定格が大きくならないようにしている。
As shown in FIG. 5 (a), in the configuration in which the
そのため、本実施の形態では単独動作のみが許される「P」設定を設けている。 For this reason, in this embodiment, a “P” setting that allows only a single operation is provided.
一方、図5(c)に示すように、駆動周波数を一定にして導通比率で行う場合には図4で示した様に導通比率が50%の時に最大電力となる。そこで、材質の異なる負荷においても「P」設定で駆動周波数一定で制御を行えるようにすると、負荷Cでは導通比率が少ない状態で定格電力に達するため、導通比率の変化に対して電力変動が大きくなるなどの課題が生じることになる。 On the other hand, as shown in FIG. 5C, when the drive frequency is constant and the conduction ratio is used, the maximum power is obtained when the conduction ratio is 50% as shown in FIG. Therefore, if the control can be performed at a constant driving frequency with the “P” setting even with a load of different materials, the load C reaches the rated power with a small conduction ratio, so that the power fluctuation is large with respect to the change in the conduction ratio. The problem of becoming will arise.
また、単独動作の設定の時に周波数制御に切り替える場合は、2種類の制御方法を持つことになり制御方法が煩雑になる課題を有することになる。 Further, when switching to frequency control when setting the single operation, there are two types of control methods, and the control method becomes complicated.
そのため、図5(c)の様に同時動時の個別のインバータの最大電力までは導通比率で制御できる様にしておき、それ以上の出力に対しては導通比率が50%を越えた後に、図5(b)に示すように周波数制御に移行することで単独動作時と同時動作時の制御を区別することなく、また電力変動も大きくならずに制御することが可能となる。 Therefore, as shown in FIG. 5 (c), the maximum power of the individual inverters at the time of simultaneous operation can be controlled by the conduction ratio, and after the conduction ratio exceeds 50% for more outputs, By shifting to frequency control as shown in FIG. 5B, it is possible to control without distinguishing between control during single operation and simultaneous operation, and without increasing power fluctuation.
以上のように本実施の形態では、制御手段は、第1及び第2の加熱コイルへ供給する電力を増加させる場合は、第1及び第2のインバータ内の半導体スイッチの導通比率を増加させ、導通比率が1/2に達した後は、導通比率1/2を維持しながら周波数を減少させることにより、単独動作と同時動作で制御方法を共通化することができるため、制御性の良い誘導加熱装置を実現できるものである。 As described above, in the present embodiment, when increasing the power supplied to the first and second heating coils, the control means increases the conduction ratio of the semiconductor switches in the first and second inverters, After the conduction ratio reaches ½, the frequency can be reduced while maintaining the conduction ratio ½, so that the control method can be shared between the single operation and the simultaneous operation. A heating device can be realized.
(実施の形態3)
本実施の形態は請求項6〜7に係わる。本実施の形態の構成は第1の実施の形態と異なるのは、第1の加熱コイルの外径を第2の加熱コイルの外径より大きくしている点である。
(Embodiment 3)
This embodiment relates to claims 6-7. The configuration of this embodiment is different from that of the first embodiment in that the outer diameter of the first heating coil is larger than the outer diameter of the second heating coil.
図6は本発明の第3の実施の形態における誘導加熱装置の構成を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the induction heating apparatus in the third embodiment of the present invention.
図6において、トッププレート18下に配置される加熱コイルの内、形状の大きな第1の加熱コイル6を手前側に、形状の小さな第2の加熱コイル7を奥に配置しており、第1の加熱コイルの前には誘導加熱装置の操作や装置の状態を表示する操作・表示部17が配置されている。
In FIG. 6, among the heating coils disposed under the
加熱コイルと共振コンデンサが直列に接続される構成のハーフブリッジあるいはフルブリッジインバータでは、鍋などの負荷を含む加熱コイルのインダクタンスと共振コンデンサの容量で決まる共振周波数より、駆動周波数を高く設定し、共振周波数から駆動周波数をずらしていくことで負荷の材質、形状に対する対応や電力調整を行っている。そのため、共振周波数と最大電力時の駆動周波数は近い周波数になる場合が多い。 In a half-bridge or full-bridge inverter in which the heating coil and resonant capacitor are connected in series, the drive frequency is set higher than the resonant frequency determined by the inductance of the heating coil including the load such as a pan and the capacity of the resonant capacitor. By shifting the drive frequency from the frequency, the load material and shape can be handled and the power adjusted. Therefore, the resonance frequency and the drive frequency at the maximum power are often close to each other.
ここで、第1のインバータ4と第2にインバータ5は駆動周波数が2倍ことなるため、共振周波数も2倍程度異なることが望ましい。
Here, since the drive frequency of the
ここで、共振周波数を2倍にするためには共振周波数が加熱コイルのインダクタンスと共振コンデンサの容量の積の平方根に反比例することから、加熱コイルのインダクタンスと共振コンデンサの容量の積を小さくする必要がある。 Here, in order to double the resonance frequency, since the resonance frequency is inversely proportional to the square root of the product of the inductance of the heating coil and the capacitance of the resonance capacitor, it is necessary to reduce the product of the inductance of the heating coil and the capacitance of the resonance capacitor. There is.
一方、加熱コイルのインダクタンスは巻数の2乗と外径に比例して大きくなるため、外径が小さく巻数も多く取れない形状の小さな加熱コイルはインダクタンスが小さくなる傾向になる。 On the other hand, since the inductance of the heating coil increases in proportion to the square of the number of turns and the outer diameter, a small heating coil having a small outer diameter and a small number of turns tends to have a smaller inductance.
そこで、形状の小さな加熱コイル側の共振周波数を高く設定することで無理なく周波数差を設けることができることになる。 Therefore, it is possible to provide a frequency difference without difficulty by setting the resonance frequency on the side of the small heating coil to be high.
また、形状の大きな第1の加熱コイル6の最大電力を大きくすることで、インバータの損失が大きくなる高周波動作を行う第2の加熱コイル7の最大電力を抑え、損失が増加することを防止することができる。
Further, by increasing the maximum power of the
図7は、本発明の第3の実施の形態における誘導加熱装置の構成を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an induction heating device according to the third embodiment of the present invention.
図7において、加熱部が4個の場合の誘導加熱装置を示しているが、前後で共用化された一つのインバータを構成している。この構成であっても、4個同時動作を行っている際でも、同一周波数あるいは2倍の周波数で互いに動作しているため干渉音を大きく低減させることができるものである。 In FIG. 7, although the induction heating apparatus in the case of four heating parts is shown, it constitutes one inverter shared in the front and rear. Even in this configuration, even when four units are operating simultaneously, the interference sound can be greatly reduced because they operate at the same frequency or twice the frequency.
以上の様に本実施の形態では、第1の加熱コイルの外径を第2の加熱コイルの外径より大きくすることにより、加熱コイルの素線の構成を大きく変えることなく加熱コイルとインバータ内の共振コンデンサより構成される共振回路の共振周波数を上げることが出来るために、駆動周波数を容易にあげることができ、安価な構成で干渉音が低減でき、音の静かな誘導加熱装置を実現できるものである。 As described above, in the present embodiment, by making the outer diameter of the first heating coil larger than the outer diameter of the second heating coil, the heating coil and the inverter are not changed largely without changing the configuration of the strands of the heating coil. Since the resonance frequency of the resonance circuit composed of the resonance capacitor can be increased, the drive frequency can be increased easily, the interference noise can be reduced with a low-cost configuration, and a quiet induction heating device can be realized. Is.
以上のように、本発明にかかる誘導加熱装置は、加熱コイル間に発生する干渉音が少なく、動作中の音を少なく静かにすることが可能となるので、誘導加熱による調理器に有効である。 As described above, the induction heating device according to the present invention is effective for a cooker using induction heating because it generates less interference noise between the heating coils and can reduce noise during operation. .
1 交流電源
2 整流回路
4 第1のインバータ
5 第2のインバータ
6 第1の加熱コイル
7 第2の加熱コイル
8 制御手段
9 平滑コンデンサ
11 半導体スイッチ1a
12 半導体スイッチ1b
13 共振コンデンサ1a
14 半導体スイッチ2a
15 半導体スイッチ2b
16 共振コンデンサ2a
DESCRIPTION OF
12 Semiconductor switch 1b
13 Resonant capacitor 1a
14 Semiconductor switch 2a
15 Semiconductor switch 2b
16 Resonant capacitor 2a
Claims (7)
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|---|---|---|---|
| JP2009222236A JP2011071005A (en) | 2009-09-28 | 2009-09-28 | Induction heating device |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016058176A (en) * | 2014-09-08 | 2016-04-21 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Induction heating device |
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2009
- 2009-09-28 JP JP2009222236A patent/JP2011071005A/en active Pending
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