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JP5605198B2 - Induction heating device - Google Patents

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JP5605198B2
JP5605198B2 JP2010275326A JP2010275326A JP5605198B2 JP 5605198 B2 JP5605198 B2 JP 5605198B2 JP 2010275326 A JP2010275326 A JP 2010275326A JP 2010275326 A JP2010275326 A JP 2010275326A JP 5605198 B2 JP5605198 B2 JP 5605198B2
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Description

本発明は、誘導加熱調理器をはじめとする複数の加熱コイルを用いて被加熱物を誘導加
熱する装置であって、特に、誘導加熱装置の回路構成および制御方法に関するものである。
The present invention is an apparatus for induction heating an object to be heated using a plurality of heating coils including an induction heating cooker, and particularly relates to a circuit configuration and a control method of the induction heating apparatus.

従来この種の誘導加熱装置において、加熱コイルと共振コンデンサで構成された2つの共振回路を同一のインバータ回路に接続し、それぞれの共振回路は互いに異なった共振周波数を有するものがある(例えば、特許文献1参照)。図9はこの誘導加熱装置におけるインバータ回路の動作周波数とそれぞれの加熱コイルから被加熱物に供給できる電力の特性図である。   Conventionally, in this kind of induction heating apparatus, there are some which connect two resonance circuits composed of a heating coil and a resonance capacitor to the same inverter circuit, and each resonance circuit has a different resonance frequency (for example, patents) Reference 1). FIG. 9 is a characteristic diagram of the operating frequency of the inverter circuit in this induction heating apparatus and the electric power that can be supplied from each heating coil to the object to be heated.

この誘導加熱装置は、それぞれの加熱コイルから被加熱物に供給する電力の比率に応じた周波数でインバータ回路を動作させることによって、加熱電力の比率を任意に可変することができる。   This induction heating device can arbitrarily change the ratio of the heating power by operating the inverter circuit at a frequency corresponding to the ratio of the power supplied from the respective heating coils to the object to be heated.

例えば一方の加熱コイルからの加熱電力を1000W、他方の加熱コイルからの加熱電力を600W、つまり加熱電力の比率を5対3に設定したい場合には、加熱電力の比率が5対3となる周波数である26kHzでインバータ回路を動作させる。   For example, when it is desired to set the heating power from one heating coil to 1000 W and the heating power from the other heating coil to 600 W, that is, to set the heating power ratio to 5 to 3, the frequency at which the heating power ratio is 5 to 3 The inverter circuit is operated at 26 kHz.

また、直流電源のサイリスタを調節して直流電源の出力電圧を85Vにすることにより、加熱電力の絶対値を調節して所望の加熱電力である1000Wと600Wに設定している。   In addition, by adjusting the thyristor of the DC power supply to set the output voltage of the DC power supply to 85V, the absolute value of the heating power is adjusted and set to the desired heating power of 1000 W and 600 W.

特許第2722738号公報Japanese Patent No. 2722738

しかしながら、前記従来の構成では、例えば2つの加熱コイルからの加熱電力の比率が同じ5対3であっても、加熱電力の絶対値が678Wと407Wの設定であれば、直流電源の出力電圧を70Vにする必要がある。   However, in the conventional configuration, for example, even if the ratio of the heating power from the two heating coils is the same 5 to 3, if the absolute value of the heating power is set to 678 W and 407 W, the output voltage of the DC power supply is It is necessary to make it 70V.

このように直流電源の出力電圧の調節を行うためには、制御回路からの制御信号によって直流電源の出力電圧を制御できるスイッチング素子が必要となるため、高価な回路構成となってしまっていた。   In order to adjust the output voltage of the DC power supply in this way, a switching element that can control the output voltage of the DC power supply by a control signal from the control circuit is required, so that the circuit configuration is expensive.

また、例えば、誘導加熱調理器のように、被加熱物の材質や厚み、形状、載置位置などが変化する場合には、共振特性もそれらによって変化するため、設計段階で事前に動作周波数を決定しておくことはできない。   Also, for example, when the material, thickness, shape, placement position, etc. of the object to be heated change, such as an induction heating cooker, the resonance characteristics also change accordingly, so the operating frequency is set in advance at the design stage. It cannot be decided.

そのため、被加熱物の判別ができない2つの加熱コイルからの加熱電力の比率が満足されるように周波数を決定する必要があるが、従来の回路構成では、被加熱物が変化する誘導加熱装置のその決定手段が明記されておらず、インバータ回路として実用化することができなかった。   For this reason, it is necessary to determine the frequency so that the ratio of the heating power from the two heating coils that cannot discriminate the object to be heated is satisfied. However, in the conventional circuit configuration, the induction heating apparatus in which the object to be heated changes. The determination means is not specified, and it cannot be put into practical use as an inverter circuit.

さらに、例えば、第1の加熱コイルからの加熱出力を600Wと設定し、第2の加熱コイルからの加熱出力を1000Wと設定すると、スイッチング素子に電流が流れていない状態でスイッチング動作を行うため、スイッチング損失が増大し、スイッチング時に発生するスイッチングノイズが増大する影響などによりスイッチング素子の破壊やスイッチングノイズの増大などを引き起こす可能性がある。   Furthermore, for example, when the heating output from the first heating coil is set to 600 W and the heating output from the second heating coil is set to 1000 W, the switching operation is performed in a state where no current flows through the switching element. There is a possibility that the switching loss is increased and the switching noise is increased or the switching noise is increased due to an increase in switching noise generated during switching.

そのため、2つの加熱コイルの共振周波数間の全ての周波数領域において制御可能ではないが、従来の発明ではその領域が明記されておらず、インバータ回路として実用化することができないという課題を有していた。   For this reason, control is not possible in the entire frequency region between the resonance frequencies of the two heating coils, but the conventional invention does not specify that region and has a problem that it cannot be put into practical use as an inverter circuit. It was.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、従来の構成ではできなかった被加熱物の検知により、加熱可能などの被加熱物に対しても最適な動作を行うことができる誘導加熱装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and can detect an object to be heated that has not been possible with the conventional configuration, and can perform an optimum operation on any object that can be heated. The purpose is to provide.

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、電源に接続され、少なくとも1つのスイッチング素子を有するインバータ回路と、それぞれが被加熱物を誘導加熱するための加熱コイルと共振コンデンサを含み、互いに異なる共振周波数を有し、前記スイッチング素子から並列接続された少なくとも2つの共振回路と、前記スイッチング素子をオンオフ制御する制御手段と、前記それぞれの加熱コイルが誘導加熱する被加熱物の特性を判別する被加熱物判別手段とを備え、一方の加熱コイルで誘導加熱することができる被加熱物が加熱コイルと磁気結合したときの共振周波数は、他方の加熱コイルで誘導加熱することができる被加熱物が加熱コイルと磁気結合したときの共振周波数よりも常に高くなるように前記加熱コイルまたは前記共振コンデンサの値を設定し、少なくとも誘導加熱を開始する前には前記被加熱物判別手段によりそれぞれの加熱コイルと磁気結合している被加熱物の特性を判別し、前記被加熱物判別手段の判別結果に基づいて前記スイッチング素子の動作周波数を異なる2つの共振周波数の間に設定すると共に、被加熱物に対して前記それぞれの加熱コイルが同時に誘導加熱するものである。 In order to solve the above-described conventional problems, an induction heating apparatus according to the present invention includes an inverter circuit connected to a power source and having at least one switching element, a heating coil and a resonance capacitor for induction heating each object to be heated. Including at least two resonance circuits connected to each other in parallel from the switching element, control means for controlling on / off of the switching element, and an object to be heated that is heated by induction by each of the heating coils. A heating object discriminating means for discriminating characteristics, and the resonance frequency when the heating object that can be induction-heated by one heating coil is magnetically coupled to the heating coil can be induction-heated by the other heating coil. The heating coil or the heating coil so that the heated object is always higher than the resonance frequency when magnetically coupled to the heating coil The value of the resonant capacitor is set, and at least before starting the induction heating, the heated object discriminating means discriminates the characteristics of the heated object magnetically coupled to the respective heating coils, and the heated object discriminating means. On the basis of the determination result, the operating frequency of the switching element is set between two different resonance frequencies, and the respective heating coils are simultaneously induction-heated with respect to the object to be heated .

これによって、被加熱物の材質や形状、厚みなどによって動作周波数の範囲を設定することができるため、安価な構成で、且つ、スイッチング素子に発生する損失が少ないインバータ回路を実用化することができる。   As a result, the operating frequency range can be set according to the material, shape, thickness, etc. of the object to be heated, so that it is possible to put to practical use an inverter circuit with an inexpensive configuration and low loss generated in the switching element. .

本発明の誘導加熱装置は、検知手段によって得られた結果に基づいて最適な制御ができるとともに、スイッチング損失を低減させることができる。   The induction heating device of the present invention can perform optimum control based on the result obtained by the detection means, and can reduce switching loss.

本発明の実施の形態1における誘導加熱装置のインバータ回路構成図The inverter circuit block diagram of the induction heating apparatus in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における誘導加熱装置のインバータ回路の動作周波数と最大電力の関係を示す図The figure which shows the relationship between the operating frequency of the inverter circuit of the induction heating apparatus in Embodiment 1 of this invention, and maximum electric power. 本発明の実施の形態1における入力電流検出手段の出力と共振出力検出手段の出力の関係を示す図The figure which shows the relationship between the output of the input current detection means in Embodiment 1 of this invention, and the output of a resonance output detection means 本発明の実施の形態2における誘導加熱装置のインバータ回路の動作周波数と電力の関係を示す図The figure which shows the relationship between the operating frequency of the inverter circuit of the induction heating apparatus in Embodiment 2 of this invention, and electric power. 本発明の実施の形態3における誘導加熱装置のインバータ回路の動作周波数と最大電流の関係を示す図The figure which shows the relationship between the operating frequency and maximum current of the inverter circuit of the induction heating apparatus in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3における誘導加熱装置のコイル電流とインバータ回路のスイッチング素子に流れる電流の関係を示す図The figure which shows the relationship between the coil current of the induction heating apparatus in Embodiment 3 of this invention, and the electric current which flows into the switching element of an inverter circuit. 本発明の実施の形態3における誘導加熱装置のコイル電流とインバータ回路のスイッチング素子に流れる電流の関係を示す図The figure which shows the relationship between the coil current of the induction heating apparatus in Embodiment 3 of this invention, and the electric current which flows into the switching element of an inverter circuit. 本発明の実施の形態3における誘導加熱装置のコイル電流とインバータ回路のスイッチング素子に流れる電流の関係を示す図The figure which shows the relationship between the coil current of the induction heating apparatus in Embodiment 3 of this invention, and the electric current which flows into the switching element of an inverter circuit. 従来の誘導加熱装置のインバータ回路の動作周波数と電力の関係を示す図The figure which shows the relationship between the operating frequency of the inverter circuit of the conventional induction heating apparatus, and electric power

第1の発明は、電源に接続され、少なくとも1つのスイッチング素子を有するインバータ回路と、それぞれが被加熱物を誘導加熱するための加熱コイルと共振コンデンサを含み、互いに異なる共振周波数を有し、前記スイッチング素子から並列接続された少なくとも2つの共振回路と、前記スイッチング素子をオンオフ制御する制御手段と、前記それぞれの加熱コイルが誘導加熱する被加熱物の特性を判別する被加熱物判別手段とを備え、一方の加熱コイルで誘導加熱することができる被加熱物が加熱コイルと磁気結合したときの共振周波数は、他方の加熱コイルで誘導加熱することができる被加熱物が加熱コイルと磁気結合したときの共振周波数よりも常に高くなるように前記加熱コイルまたは前記共振コンデンサの値を設定し、少なくとも誘導加熱を開始する前には前記被加熱物判別手段によりそれぞれの加熱コイルと磁気結合している被加熱物の特性を判別し、前記被加熱物判別手段の判別結果に基づいて前記スイッチング素子の動作周波数を異なる2つの共振周波数の間に設定すると共に、被加熱物に対して前記それぞれの加熱コイルが同時に誘導加熱することにより、インバータ回路の動作周波数を被加熱物の状態に合わせて調節することができる。 The first invention includes an inverter circuit connected to a power source and having at least one switching element, a heating coil for induction heating of an object to be heated, and a resonance capacitor, each having a different resonance frequency, And at least two resonance circuits connected in parallel from the switching elements, control means for controlling on / off of the switching elements, and heated object determining means for determining characteristics of the heated object that is heated by induction by the respective heating coils. The resonance frequency when the object to be heated that can be induction-heated by one heating coil is magnetically coupled to the heating coil is the resonance frequency when the object to be heated that is induction-heated by the other heating coil is magnetically coupled to the heating coil. Set the value of the heating coil or the resonance capacitor so that it always becomes higher than the resonance frequency of Before starting the induction heating, the heated object discriminating means discriminates the characteristics of the heated object magnetically coupled to the respective heating coils, and the switching element of the switching element is determined based on the discrimination result of the heated object discriminating means. The operating frequency is set between two different resonance frequencies, and the respective heating coils simultaneously inductively heat the object to be heated, thereby adjusting the operation frequency of the inverter circuit according to the state of the object to be heated. be able to.

また、スイッチング素子に流れる電流を少なくしてインバータ回路の電力変換効率を高くすることができる。 Further , the current flowing through the switching element can be reduced to increase the power conversion efficiency of the inverter circuit.

2の発明は、特に、第1の発明において、インバータ回路の導通状態と非導通状態の比率を調節して第1の共振回路及び第2の共振回路から負荷に供給する電力を制御することにより、所望の電力を被加熱物に供給することができる。 In particular, according to the second invention, in the first invention, the ratio of the conduction state and the non-conduction state of the inverter circuit is adjusted to control the power supplied to the load from the first resonance circuit and the second resonance circuit. Thus, desired power can be supplied to the object to be heated.

また、直流電源の出力電圧を制御するスイッチング素子がなく一定の出力電圧であっても、加熱コイルから被加熱物に供給する電力を制御することができる。   Further, even if there is no switching element for controlling the output voltage of the DC power supply and the output voltage is constant, the power supplied from the heating coil to the object to be heated can be controlled.

3の発明は、特に、第1または2の発明において、少なくとも一部の電力供給時において、前記スイッチング素子が導通状態から非導通状態に遷移するタイミングでは、前記スイッチング素子にある閾値以上の電流が流れているようにスイッチング素子の動作周波数を設定することにより、スイッチング時に発生するスイッチング損失を抑制することができ、冷却装置の簡素化したり、発熱やスイッチングノイズによるスイッチング素子の破壊を防いだりすることができる。 According to a third aspect of the invention, in particular, in the first or second aspect of the invention, when at least a part of power is supplied, at a timing when the switching element transitions from a conductive state to a non-conductive state, a current equal to or greater than a threshold value in the switching element. By setting the operating frequency of the switching element so that it flows, switching loss that occurs during switching can be suppressed, simplifying the cooling device, and preventing destruction of the switching element due to heat generation and switching noise be able to.

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インバータ回路構成図であり、インバータ回路の構成および複数の加熱コイルと共振コンデンサの接続関係を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an inverter circuit configuration diagram of the induction heating apparatus according to the first embodiment of the present invention, and shows a configuration of an inverter circuit and a connection relationship between a plurality of heating coils and a resonant capacitor.

また、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インバータ回路の動作周波数と被加熱物に供給できる最大電力の関係を示す図であり、共振回路毎及び被加熱物毎の電力特性を示すものである。   Moreover, FIG. 2 is a figure which shows the relationship between the operating frequency of the inverter circuit of the induction heating apparatus in the 1st Embodiment of this invention, and the maximum electric power which can be supplied to a to-be-heated object for every resonance circuit and to-be-heated object It shows the power characteristic of.

図1において、商用電源41は交流電源であり、交流電源を直流電源に変換するためにダイオードブリッジ42が接続されている。ダイオードブリッジ42の出力端には、ダイオードブリッジ42から出力される全波整流された電源を平滑することや、インバータ回路40のスイッチング動作により発生する電磁ノイズを商用電源41に伝播させないために、第1のフィルタコンデンサ43、フィルタインダクタ44、第2のフィルタコンデン
サ45が接続されている。
In FIG. 1, a commercial power source 41 is an AC power source, and a diode bridge 42 is connected to convert the AC power source into a DC power source. In order to smooth the full-wave rectified power output from the diode bridge 42 and to prevent electromagnetic noise generated by the switching operation of the inverter circuit 40 from propagating to the commercial power supply 41 at the output end of the diode bridge 42, A first filter capacitor 43, a filter inductor 44, and a second filter capacitor 45 are connected.

第2のフィルタコンデンサ45の両端(以後、フィルタインダクタ44が接続されている高電位側を正の母線と記し、もう一方の低電位側を負の母線と記す)には、逆導通ダイオード54が並列接続された第1のスイッチング素子46と、同じく逆導通ダイオード55が並列接続された第2のスイッチング素子47を電気的に直列接続したものが接続され、インバータ回路40を構成している。   A reverse conducting diode 54 is connected to both ends of the second filter capacitor 45 (hereinafter, the high potential side to which the filter inductor 44 is connected is referred to as a positive bus and the other low potential side is referred to as a negative bus). The first switching element 46 connected in parallel and the second switching element 47 similarly connected in parallel with the reverse conducting diode 55 are connected in series to constitute the inverter circuit 40.

第1のスイッチング素子46と第2のスイッチング素子47の接続点には、第1の加熱コイル48と第1の共振コンデンサ50を含む第1の共振回路56の一端および第2の加熱コイル49と第2の共振コンデンサ51を含む第2の共振回路57の一端が接続されている。   At the connection point between the first switching element 46 and the second switching element 47, one end of the first resonance circuit 56 including the first heating coil 48 and the first resonance capacitor 50 and the second heating coil 49 are connected. One end of the second resonance circuit 57 including the second resonance capacitor 51 is connected.

そして、第1の共振回路56の他方の端子および第2の共振回路57の他方の端子は負の母線に接続されている。また、第1のスイッチング素子46や第2のスイッチング素子47のスイッチング動作によって発生するスイッチング損失を低減するために、スナバコンデンサ53が第2のスイッチング素子47と電気的に並列接続されている。   The other terminal of the first resonance circuit 56 and the other terminal of the second resonance circuit 57 are connected to a negative bus. Further, the snubber capacitor 53 is electrically connected in parallel with the second switching element 47 in order to reduce the switching loss caused by the switching operation of the first switching element 46 and the second switching element 47.

商用電源41とインバータ回路40の間には、商用電源41からインバータ回路40に流れる電流値を測定するため、カレントトランスを用いた入力電流検出手段60が接続されている。   Between the commercial power supply 41 and the inverter circuit 40, an input current detection means 60 using a current transformer is connected to measure the value of the current flowing from the commercial power supply 41 to the inverter circuit 40.

また、第1の共振回路と第2の共振回路のそれぞれには、共振電圧の大きさを測定する第1の共振出力検出手段61および第2の共振出力検出手段62が接続されている。   In addition, a first resonance output detection means 61 and a second resonance output detection means 62 for measuring the magnitude of the resonance voltage are connected to each of the first resonance circuit and the second resonance circuit.

さらに、入力電流検出手段60、第1の共振出力検出手段61、第2の共振出力検出手段の検出値に基づいて第1のスイッチング素子46および第2のスイッチング素子47を駆動制御する制御手段59を有することにより、本実施の形態の誘導加熱装置の回路を構成している。   Further, the control means 59 for driving and controlling the first switching element 46 and the second switching element 47 based on the detection values of the input current detection means 60, the first resonance output detection means 61, and the second resonance output detection means. The circuit of the induction heating apparatus of this Embodiment is comprised by having.

なお、入力電流検出手段60は入力電流を検出できればいかなる手段でもよく、カレントトランスを用いた方式に限定するものではない。また、第1の共振出力検出手段61、第2の共振出力検出手段62も同様に、共振出力を検出できればいかなる手段でもよく、例えば共振回路に流れる電流値を検出値として用いてもよい。   The input current detection means 60 may be any means as long as it can detect the input current, and is not limited to a system using a current transformer. Similarly, the first resonance output detection means 61 and the second resonance output detection means 62 may be any means as long as the resonance output can be detected. For example, a current value flowing through the resonance circuit may be used as the detection value.

また、第1の共振回路56の他方の端子および第2の共振回路57の他方の端子は負の母線でなく、正の母線に接続しても同様に動作することができる。   Further, the other terminal of the first resonance circuit 56 and the other terminal of the second resonance circuit 57 can operate in the same manner when connected to a positive bus instead of a negative bus.

さらに、本実施の形態の誘導加熱装置は、スイッチング素子を2つ用いたSEPP型のインバータ回路に2つの共振回路を接続した回路構成であるが、スイッチング素子を4つ用いたフルブリッジ型のインバータ回路に2つの共振回路を接続した回路構成などでもよく、インバータ回路の構成そのものを限定するものではない。   Further, the induction heating apparatus of the present embodiment has a circuit configuration in which two resonance circuits are connected to an SEPP type inverter circuit using two switching elements, but a full bridge type inverter using four switching elements. A circuit configuration in which two resonant circuits are connected to the circuit may be used, and the configuration of the inverter circuit itself is not limited.

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、本実施の形態におけるインバータ回路の動作を説明する。本実施の形態のインバータ回路40は、第1のスイッチング素子46と第2のスイッチング素子47の動作周波数や導通時間と非導通時間の比率(0<Duty<1)を変更することにより、第1の共振回路56に流れる電流および第2の共振回路57に流れる電流を制御して、第1の加熱コイル48および第2の加熱コイル49から被加熱物に供給する電力を調節することがで
きる。ここで、第1のスイッチング素子46と第2のスイッチング素子47は同時に導通することなく、排他的に動作することはいうまでもない。
First, the operation of the inverter circuit in this embodiment will be described. The inverter circuit 40 according to the present embodiment changes the operating frequency of the first switching element 46 and the second switching element 47 and the ratio between the conduction time and the non-conduction time (0 <Duty <1) by changing the first switching element 46 and the second switching element 47. The electric current supplied to the object to be heated from the first heating coil 48 and the second heating coil 49 can be adjusted by controlling the current flowing through the resonance circuit 56 and the current flowing through the second resonance circuit 57. Here, it goes without saying that the first switching element 46 and the second switching element 47 operate exclusively without being simultaneously conducted.

Dutyを変更して加熱コイルから被加熱物に供給する電力を調節する場合、正の母線と負の母線の電位差が一定の条件下では、Dutyが0.5のときに、加熱コイルから被加熱物に供給する電力が最大となる。   When adjusting the power supplied from the heating coil to the object to be heated by changing the duty, the heating coil is heated from the heating coil when the duty difference is 0.5 under the condition that the potential difference between the positive bus and the negative bus is constant. The power supplied to the object is maximized.

一方、第1のスイッチング素子46や第2のスイッチング素子47のDutyを0.1や0.9など、0.5から遠ざけるほど加熱コイルから被加熱物に供給する電力は小さくなる。   On the other hand, the power supplied from the heating coil to the object to be heated decreases as the duty of the first switching element 46 or the second switching element 47 is increased from 0.5 such as 0.1 or 0.9.

また、動作周波数を変更して加熱コイルから被加熱物に供給する電力を調節する場合、正の母線と負の母線の電位差が一定の条件下では、共振回路の違いおよび被加熱物の材質の違いに対して図2に示すような電力特性となる。   In addition, when adjusting the power supplied to the object to be heated from the heating coil by changing the operating frequency, the difference in the resonance circuit and the material of the object to be heated must be maintained under the condition that the potential difference between the positive bus and the negative bus is constant. The power characteristics are as shown in FIG. 2 for the difference.

被加熱物に最大電力を供給できるのはインバータ回路40の動作周波数が共振回路の共振周波数と一致したときであるため、図2における各波形の最大点が共振回路の共振周波数となる。   The maximum power can be supplied to the object to be heated when the operating frequency of the inverter circuit 40 coincides with the resonant frequency of the resonant circuit, and the maximum point of each waveform in FIG. 2 becomes the resonant frequency of the resonant circuit.

ここで、第1の共振回路56の共振特性83の領域内の波形80、81、82は第1の加熱コイル48から被加熱物に供給される電力特性であり、第2の共振回路57の共振特性87の領域内の波形84、85、86は第2の加熱コイル49から被加熱物に供給される電力特性である。   Here, the waveforms 80, 81, 82 in the region of the resonance characteristic 83 of the first resonance circuit 56 are power characteristics supplied from the first heating coil 48 to the object to be heated. Waveforms 84, 85, 86 in the region of the resonance characteristic 87 are power characteristics supplied from the second heating coil 49 to the object to be heated.

また、波形80、84は磁性ステンレスを被加熱物としたときの電力特性を示し、波形81、85は鉄を被加熱物としたときの電力特性を示し、波形82、86は非磁性ステンレスを被加熱物としたときの電力特性である。   Waveforms 80 and 84 show power characteristics when magnetic stainless steel is used as an object to be heated, waveforms 81 and 85 show power characteristics when iron is used as an object to be heated, and waveforms 82 and 86 show nonmagnetic stainless steel. It is an electric power characteristic when it is set as a to-be-heated object.

同じ被加熱物であっても、それぞれの共振回路に含まれる共振コンデンサの容量または加熱コイルのインダクタンスを異なる値とすることにより、共振周波数の異なった電力特性を得ることができる。その他、加熱コイルと被加熱物の距離を異なるようにして磁気結合の度合を変更するなどしても共振周波数の異なった電力特性を得られることはいうまでもない。   Even for the same object to be heated, power characteristics having different resonance frequencies can be obtained by setting the capacitance of the resonance capacitor included in each resonance circuit or the inductance of the heating coil to different values. In addition, it goes without saying that power characteristics having different resonance frequencies can be obtained even if the degree of magnetic coupling is changed by changing the distance between the heating coil and the object to be heated.

図3は、本発明の第1の実施の形態における入力電流検出手段60の検出値と第1の共振出力検出手段61、第2の共振出力検出手段62の検出値の関係を示す図であり、被加熱物を判別するための一方式を示すものである。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the detection value of the input current detection means 60 and the detection values of the first resonance output detection means 61 and the second resonance output detection means 62 in the first embodiment of the present invention. This shows one method for discriminating an object to be heated.

被加熱物と磁気結合した加熱コイルから測定した被加熱物の抵抗成分は、被加熱物の材質によって特性が異なる。一般的に、抵抗成分の大きい被加熱物は入力電流検出手段の検出値が大きくなっても共振出力検出手段の検出値は小さい傾向があり、一方、抵抗成分の小さい被加熱物は入力電流検出手段の検出値が大きくなると共振出力検出手段の検出値も大きくなる傾向がある。   The resistance component of the heated object measured from the heating coil magnetically coupled to the heated object has different characteristics depending on the material of the heated object. In general, an object to be heated with a large resistance component tends to have a small detection value of the resonance output detection means even if the detection value of the input current detection means becomes large, while an object to be heated with a small resistance component detects the input current. When the detection value of the means increases, the detection value of the resonance output detection means tends to increase.

そこで、図3に示したように、入力電流検出手段60の検出値と共振出力検出手段の検出値の関係に材質判別閾値を設け、例えば材質判別閾値Athよりも低ければ材質Am(例えば磁性ステンレス)と判別し、材質判別閾値Athよりも高く材質判別閾値Bthよりも低ければ材質Bm(例えば非磁性ステンレス)と判別するなど、入力電流検出手段60の検出値と第1の共振出力検出手段61、第2の共振出力検出手段62の検出値の関係がどの材質判別領域にあるかを被加熱物判別手段を兼ね備えた制御手段59で判別するこ
とにより、その材質に適した動作周波数でインバータ回路40を動作させることができる。
Therefore, as shown in FIG. 3, a material discrimination threshold is provided in the relationship between the detection value of the input current detection means 60 and the detection value of the resonance output detection means, and if it is lower than the material discrimination threshold Ath, for example, the material Am (eg, magnetic stainless steel) ), And if it is higher than the material determination threshold Ath and lower than the material determination threshold Bth, it is determined that the material is Bm (for example, nonmagnetic stainless steel), and the detected value of the input current detection means 60 and the first resonance output detection means 61 are detected. The control circuit 59 having the heated object discriminating means discriminates in which material discriminating area the relationship of the detection values of the second resonance output detecting means 62 is, so that the inverter circuit is operated at the operating frequency suitable for the material. 40 can be operated.

図2において、動作領域Arは、第1の加熱コイル48および第2の加熱コイル49共に非磁性ステンレスを被加熱物としたときのインバータ回路40の動作周波数領域である。また、動作領域Brは、第1の加熱コイル48では非磁性ステンレスを被加熱物としているのに対し、第2の加熱コイル49は鉄を被加熱物としたときのインバータ回路40の動作周波数領域である。   In FIG. 2, the operation region Ar is an operation frequency region of the inverter circuit 40 when the first heating coil 48 and the second heating coil 49 are both nonmagnetic stainless steels to be heated. The operating region Br is the operating frequency region of the inverter circuit 40 when the first heating coil 48 uses non-magnetic stainless steel as the object to be heated, whereas the second heating coil 49 uses iron as the object to be heated. It is.

共振回路において、共振回路が有する共振周波数よりもインバータ回路40の動作周波数が高い場合、共振回路に印加される電圧に対して電流が遅れ位相となる。一方、共振回路が有する共振周波数よりもインバータ回路40の動作周波数が低い場合、共振回路に印加される電圧に対して電流が進み位相となる。   In the resonance circuit, when the operating frequency of the inverter circuit 40 is higher than the resonance frequency of the resonance circuit, the current is delayed with respect to the voltage applied to the resonance circuit. On the other hand, when the operating frequency of the inverter circuit 40 is lower than the resonant frequency of the resonant circuit, the current advances and becomes a phase with respect to the voltage applied to the resonant circuit.

また、本実施の形態の誘導加熱装置はインバータ回路40を共有して2つの第1の共振回路56、第2の共振回路57を並列接続しているため、インバータ回路40を構成する2つの第1のスイッチング素子46、第2のスイッチング素子47には2つの共振回路に流れる電流の和が流れることになる。   In addition, since the induction heating apparatus according to the present embodiment shares the inverter circuit 40 and connects the two first resonance circuits 56 and 57 in parallel, the two first resonance circuits 56 and the second resonance circuit 57 are connected. The sum of the currents flowing through the two resonance circuits flows through the first switching element 46 and the second switching element 47.

そこで、インバータ回路40の動作周波数を異なる2つの共振周波数の間とすることにより、スイッチング素子には遅れ位相の電流と進み位相の電流が流れることになる。この条件下では、ある瞬間においては、一方の共振回路はスイッチング素子に正の電流が流れるように作用し、他方の共振回路はスイッチング素子に負の電流が流れる(図1に示したIGBTを用いたスイッチング素子では負の電流は流れないため実際は逆並列ダイオードに流れる)ように作用する。   Therefore, by setting the operating frequency of the inverter circuit 40 between two different resonance frequencies, a lagging phase current and a leading phase current flow through the switching element. Under this condition, at a certain moment, one resonance circuit acts so that a positive current flows through the switching element, and the other resonance circuit flows a negative current through the switching element (using the IGBT shown in FIG. 1). In the switching element, the negative current does not flow, so it actually flows in the antiparallel diode).

すると、スイッチング素子に流れる電流は、それぞれの共振回路に単独に電力を供給したときの電流値の和よりも、2つの共振回路を並列接続して加熱した方の電流値が減少することになる。   Then, the current flowing through the switching element has a smaller current value when the two resonance circuits are heated in parallel than the sum of the current values when power is supplied to each resonance circuit independently. .

スイッチング素子に流れる電流値を減少させることにより、スイッチング素子に電流が流れることによって発生する導通損失を低減することができ、冷却構成を簡素化して安価にすることができる。または、冷却ファンの風量を低下させることにより、低騒音の誘導加熱装置が実現可能となる。   By reducing the value of the current flowing through the switching element, the conduction loss caused by the current flowing through the switching element can be reduced, and the cooling configuration can be simplified and made inexpensive. Alternatively, by reducing the air volume of the cooling fan, a low noise induction heating device can be realized.

それぞれの共振回路に単独に電力を供給したときよりも導通損失を低減するためには、インバータ回路40の動作周波数は2つの共振周波数の間にあることが必要となる。そのため、第1の加熱コイル48および第2の加熱コイル49共に非磁性ステンレスを被加熱物としたときのインバータ回路40の動作周波数は動作領域Arである必要があり、また、第1の加熱コイル48では非磁性ステンレスを被加熱物とし、第2の加熱コイル49は鉄を被加熱物としたときのインバータ回路40の動作周波数は動作領域Brである必要がある。そのため、さまざまな特性を有する被加熱物を加熱する必要がある誘導加熱装置においては、インバータ回路の動作周波数領域を決定するために被加熱物判別手段は必要となる。   In order to reduce conduction loss compared to when power is supplied to each resonance circuit independently, the operating frequency of the inverter circuit 40 needs to be between two resonance frequencies. Therefore, the operating frequency of the inverter circuit 40 when the first heating coil 48 and the second heating coil 49 are both nonmagnetic stainless steels to be heated must be in the operating region Ar, and the first heating coil In 48, the operating frequency of the inverter circuit 40 when the non-magnetic stainless steel is the object to be heated and the second heating coil 49 is iron is the operating region Br. For this reason, in an induction heating apparatus that needs to heat an object to be heated having various characteristics, an object to be heated discrimination means is required to determine the operating frequency region of the inverter circuit.

なお、本実施の形態では、被加熱物の組み合わせを2種類のみ挙げて動作領域を説明したが、加熱することができる全ての被加熱物において、それぞれの被加熱物の組み合わせに合った動作領域を設定することにより、本発明の効果を得ることができる。   In this embodiment, only two types of combinations of objects to be heated have been described, and the operation area has been described. However, in all objects to be heated, operation areas suitable for each combination of objects to be heated are described. By setting this, the effect of the present invention can be obtained.

また、本実施の形態では、材質の違いによる特性の変化を挙げて説明したが、被加熱物
の大きさや厚みなど、加熱コイルからみた被加熱物の特性に違いが生じる要因ならいかなる条件でも、閾値の設定に応じて同様の判別を行うことができる。
Further, in the present embodiment, the change in characteristics due to the difference in material has been described, but any conditions that cause differences in the characteristics of the heated object as seen from the heating coil, such as the size and thickness of the heated object, The same determination can be made according to the threshold setting.

(実施の形態2)
図4は、本発明の第2の実施の形態における誘導加熱装置のインバータ回路の動作周波数と被加熱物に供給できる電力の関係を示す図であり、電力の制御方法を示すものである。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the operating frequency of the inverter circuit of the induction heating device and the power that can be supplied to the object to be heated in the second embodiment of the present invention, and shows a method for controlling the power.

図4において、非磁性ステンレスをDutyが0.3で加熱したときのインバータ回路の動作周波数と被加熱物に供給できる電力の関係を示した点が図2とは異なる。   4 is different from FIG. 2 in that the relationship between the operating frequency of the inverter circuit and the power that can be supplied to the object to be heated when nonmagnetic stainless steel is heated at a duty of 0.3.

以上のような動作周波数と電力の関係について、以下その動作、作用を説明する。   The operation and action of the relationship between the operating frequency and power will be described below.

図1に示したようなSEPP型などのインバータ回路40は、動作周波数を調節する他に、第1のスイッチング素子46の導通時間と非導通時間のDuty比を調節することにより被加熱物に供給する電力を制御することができる。   In addition to adjusting the operating frequency, the inverter circuit 40 such as the SEPP type as shown in FIG. 1 supplies the object to be heated by adjusting the duty ratio between the conduction time and the non-conduction time of the first switching element 46. Power to be controlled.

本実施の形態のように、同一のインバータ回路40に2つの第1の共振回路56、第2の共振回路57が並列接続された場合であっても、それぞれの共振回路からみたインバータ回路40の動作は同じであることから、Dutyの調節による電力制御は可能である。   Even if two first resonance circuits 56 and second resonance circuits 57 are connected in parallel to the same inverter circuit 40 as in the present embodiment, the inverter circuit 40 viewed from the respective resonance circuits Since the operation is the same, power control by adjusting the duty is possible.

例えば、非磁性ステンレスをDutyが0.3で加熱したときの電力特性は、第1の加熱コイル48から非磁性ステンレスに供給できる電力は波形88で示すような特性となり、第2の加熱コイル49から非磁性ステンレスに供給できる電力は波形89に示すような特性となる。   For example, when the nonmagnetic stainless steel is heated at a duty of 0.3, the power that can be supplied from the first heating coil 48 to the nonmagnetic stainless steel is as shown by the waveform 88. The electric power that can be supplied to the non-magnetic stainless steel has characteristics as shown by a waveform 89.

いずれもDutyが0.5で加熱した波形82や波形86の特性よりも低くなっていることがわかる。Duty制御による電力調節が可能なり、直流電源の出力電圧を変更する必要がなくなるため、直流電源の出力電圧を変更するためのスイッチング素子や制御回路が必要なくなり、安価な回路構成で加熱電力を制御することができる。   It can be seen that both are lower than the characteristics of the waveform 82 and the waveform 86 heated at a duty of 0.5. Power adjustment by duty control is possible, eliminating the need to change the output voltage of the DC power supply, eliminating the need for switching elements and control circuits for changing the output voltage of the DC power supply, and controlling heating power with an inexpensive circuit configuration can do.

(実施の形態3)
図5は、本発明の第3の実施の形態における誘導加熱装置のインバータ回路の動作周波数と被加熱物に流れる電流の関係を示す図であり、インバータ回路の動作周波数の選定基準を示すものである。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the operating frequency of the inverter circuit of the induction heating device and the current flowing through the object to be heated in the third embodiment of the present invention, and shows the selection criteria for the operating frequency of the inverter circuit. is there.

また、図6、図7、図8は、本発明の第3の実施の形態における誘導加熱装置のインバータ回路のスイッチング素子に流れる電流と共振回路に流れる電流の関係を示す図であり、スイッチング動作時の電流値を示すものである。   FIGS. 6, 7 and 8 are diagrams showing the relationship between the current flowing in the switching element of the inverter circuit of the induction heating device and the current flowing in the resonance circuit in the third embodiment of the present invention. The current value at the time is shown.

図5は、動作周波数に対する電力特性を電流特性に変換した点で図2とは異なる。   FIG. 5 differs from FIG. 2 in that the power characteristics with respect to the operating frequency are converted into current characteristics.

図6は、図5における周波数AfでDutyは0.5でインバータ回路を動作させた時の波形であり、図7は、図5における周波数AfでDutyは0.3でインバータ回路を動作させた時の波形であり、図8は、図5における周波数BfでDutyは0.5でインバータ回路を動作させた時の波形である点でそれぞれ異なる。   6 is a waveform when the inverter circuit is operated with the frequency Af and the duty is 0.5 in FIG. 5, and FIG. 7 is the waveform when the inverter circuit is operated with the frequency Af and the duty is 0.3 in FIG. FIG. 8 is different from FIG. 8 in that the waveform is obtained when the inverter circuit is operated with the frequency Bf and the duty of 0.5 in FIG.

以上のような条件と電流値の関係について、以下その動作、作用を説明する。   The operation and action of the relationship between the above conditions and current values will be described below.

図6において、電流波形100は第1の加熱コイル48で非磁性ステンレスを加熱した
ときの第1の加熱コイル48に流れる電流波形であり、電流波形101は第2の加熱コイル49で非磁性ステンレスを加熱したときの第2の加熱コイル49に流れる電流波形である。
In FIG. 6, a current waveform 100 is a current waveform that flows in the first heating coil 48 when the nonmagnetic stainless steel is heated by the first heating coil 48, and a current waveform 101 is the nonmagnetic stainless steel in the second heating coil 49. It is the electric current waveform which flows into the 2nd heating coil 49 when heating is carried out.

第1の加熱コイル48を含む第1の共振回路56の共振周波数は周波数Afよりも低いため、第1の加熱コイル48に流れる電流波形の位相は電圧に対して遅れ位相となることから、遷移点Atr時に流れている電流値Acは正、つまり第1のスイッチング素子46には正の母線から共振回路の接続点の方向に電流が流れている。   Since the resonance frequency of the first resonance circuit 56 including the first heating coil 48 is lower than the frequency Af, the phase of the current waveform flowing through the first heating coil 48 is delayed with respect to the voltage. The current value Ac flowing at the point Atr is positive, that is, a current flows through the first switching element 46 from the positive bus to the connection point of the resonance circuit.

一方、第2の加熱コイル49を含む第2の共振回路57の共振周波数は周波数Afよりも高いため、第2の加熱コイル49に流れる電流波形の位相は電圧に対して進み位相となることから、遷移点Atr時に流れている電流値Bcは負、つまり第1のスイッチング素子46には共振回路の接続点から正の母線の方向に電流が流れている。   On the other hand, since the resonance frequency of the second resonance circuit 57 including the second heating coil 49 is higher than the frequency Af, the phase of the current waveform flowing through the second heating coil 49 becomes a leading phase with respect to the voltage. The current value Bc flowing at the transition point Atr is negative, that is, a current flows through the first switching element 46 from the connection point of the resonance circuit to the positive bus.

本実施の形態の誘導加熱装置において、2つの第1の共振回路56と第2の共振回路57が並列接続されていることから、スイッチング素子に流れる電流は第1の共振回路56に流れる電流と第2の共振回路57に流れる電流の和となるため、第1のスイッチング素子に流れる電流波形102は図6に示すようになる。   In the induction heating device of the present embodiment, since the two first resonance circuits 56 and the second resonance circuit 57 are connected in parallel, the current flowing through the switching element is the same as the current flowing through the first resonance circuit 56. Since it is the sum of the currents flowing through the second resonance circuit 57, the current waveform 102 flowing through the first switching element is as shown in FIG.

スイッチング素子が導通状態から非導通状態に遷移するとき、スイッチング素子に流れている電流が多いほどスイッチング時に発生するスイッチング損失が大きくなる。本実施の形態の誘導加熱装置は、図6に示すように、スイッチング時である遷移点Atrでは少なくとも、進み位相と遅れ位相の電流の和をとることによってスイッチング素子に流れている電流が相殺され、第1の加熱コイルに流れている電流よりも少ない電流値、且つ、正の値である電流値Ccでスイッチング動作を行うことにより、スイッチング損失を低減することができ、それぞれの被加熱物を単独で加熱したときの和よりも電力変換効率を高くする、またはスイッチング素子の放熱構成を簡素化することが可能となる。   When the switching element transitions from a conducting state to a non-conducting state, the more current flowing through the switching element, the greater the switching loss that occurs during switching. As shown in FIG. 6, the induction heating device of the present embodiment cancels out the current flowing through the switching element at least at the transition point Atr at the time of switching by taking the sum of the currents of the leading phase and the lagging phase. By performing a switching operation with a current value Cc that is smaller than the current flowing through the first heating coil and a positive current value Cc, switching loss can be reduced, and each object to be heated can be reduced. It becomes possible to make the power conversion efficiency higher than the sum when heated alone or to simplify the heat dissipation configuration of the switching element.

また、電圧源を電源とするようなインバータ回路40においては、共振回路が有する共振周波数よりも動作周波数の方が低いと、スイッチング時はスイッチング素子と並列接続された逆導通ダイオードに電流が流れることになり、スイッチング素子が大きくなってしまう。   In addition, in the inverter circuit 40 using the voltage source as a power source, if the operating frequency is lower than the resonant frequency of the resonant circuit, a current flows through the reverse conducting diode connected in parallel with the switching element during switching. As a result, the switching element becomes large.

しかし、一方の共振回路においては共振周波数よりも高い周波数でインバータ回路40を動作させることにより、スイッチング素子が導通状態から非導通状態へと遷移するときは、スイッチング素子に電流が流れている状態とすることができるため、遷移中の電流はスナバコンデンサ53に流れ、スナバコンデンサ53の充放電に伴った一定の変化量でスイッチング素子に印加される電圧が変動することにより、スイッチング素子に印加される電圧とスイッチング素子に流れる電流の積で発生するスイッチング損失を少なくして、電力変換効率を高くする、またはスイッチング素子の放熱構成を簡素化することができる。   However, in one of the resonance circuits, by operating the inverter circuit 40 at a frequency higher than the resonance frequency, when the switching element transitions from a conduction state to a non-conduction state, a current flows through the switching element. Therefore, the current during the transition flows to the snubber capacitor 53, and the voltage applied to the switching element varies with a constant change amount associated with the charging / discharging of the snubber capacitor 53, so that the current is applied to the switching element. Switching loss generated by the product of the voltage and the current flowing through the switching element can be reduced, power conversion efficiency can be increased, or the heat dissipation configuration of the switching element can be simplified.

ここで、スイッチング時にスイッチング素子に正の電流が流れているか否かを判別する指標の一つとして、図5に示した電流特性がある。電流波形100をはじめ、スイッチング時にスイッチング素子に正の電流を流すのは動作周波数よりも低い共振周波数をもつ共振回路であり、電流波形101をはじめ、スイッチング時にスイッチング素子に負の電流を流すのは動作周波数よりも高い共振周波数をもつ共振回路であることから、スイッチング時にスイッチング素子に流れている電流の和が正であるためには、動作周波数における第1の共振回路に流れている電流が第2の共振回路に流れている電流よりも多いことが条件となる。   Here, as an index for determining whether or not a positive current is flowing through the switching element during switching, there is a current characteristic shown in FIG. It is a resonance circuit having a resonance frequency lower than the operating frequency that causes a positive current to flow through the switching element at the time of switching, including the current waveform 100, and a negative current to flow through the switching element at the time of switching, including the current waveform 101. Since the resonance circuit has a resonance frequency higher than the operating frequency, in order for the sum of the currents flowing through the switching elements during switching to be positive, the current flowing through the first resonance circuit at the operating frequency is The condition is that the current is larger than the current flowing in the resonance circuit 2.

つまり、第1の共振回路56の共振周波数と上記条件との間に動作周波数を設定することにより、スイッチング時にスイッチング素子に流れている電流の和は第1の共振回路56を単独で加熱したときのスイッチング時の電流値よりも少ないとともに、スイッチング素子には正の電流が流れている状態でスイッチングを行うことができるため、スイッチング損失を低減することが可能となる。   That is, by setting the operating frequency between the resonance frequency of the first resonance circuit 56 and the above condition, the sum of the currents flowing through the switching elements during switching is obtained when the first resonance circuit 56 is heated alone. Therefore, switching loss can be reduced because switching can be performed with a positive current flowing through the switching element.

また、動作周波数と共振回路に流れる電流の関係は、被加熱物判別手段の検出値に基づいて予測することができるため、電流特性を実動により値をとる必要はない。もちろん、リアルタイムで電流値を実測できればより高精度に制御することが可能となる。   In addition, since the relationship between the operating frequency and the current flowing through the resonance circuit can be predicted based on the detected value of the heated object discriminating means, it is not necessary to take a current characteristic value by actual operation. Of course, if the current value can be measured in real time, it can be controlled with higher accuracy.

図7に示したように、例えばDuty(=Ton/T)が0.7で動作したとしても、第1のスイッチング素子46に流れている電流(電流波形102)と第2のスイッチング素子47に流れている電流(電流波形103)のいずれもスイッチング素子に正の電流が流れている状態でスイッチング動作を行うことができるため、スイッチング損失の著しい増大を防止したりスイッチングノイズの発生を低減したりすることができる。   As shown in FIG. 7, for example, even when Duty (= Ton / T) operates at 0.7, the current (current waveform 102) flowing through the first switching element 46 and the second switching element 47 Since any of the flowing currents (current waveform 103) can perform a switching operation in a state where a positive current is flowing through the switching element, it is possible to prevent a significant increase in switching loss or reduce the occurrence of switching noise. can do.

図5において、共振周波数の低い共振回路に流れる電流が共振周波数の高い共振回路に流れる電流よりも少ない周波数Bfでインバータ回路を動作させたときのスイッチング素子に流れる電流を図8に示す。   FIG. 8 shows the current flowing through the switching element when the inverter circuit is operated at a frequency Bf in which the current flowing through the resonance circuit having a low resonance frequency in FIG. 5 is less than the current flowing through the resonance circuit having a high resonance frequency.

図8において、スイッチング時である遷移点Atrでは、第1のスイッチング素子に流れている電流は負の値になっている(実際には並列に接続された逆導通ダイオードに流れている)。   In FIG. 8, at the transition point Atr at the time of switching, the current flowing through the first switching element has a negative value (actually, it flows through a reverse conducting diode connected in parallel).

この状態でスイッチング動作を行うと、スナバコンデンサ53を短絡することになり、スイッチング損失やスイッチングノイズが増大するため望ましくない。   If the switching operation is performed in this state, the snubber capacitor 53 is short-circuited, and switching loss and switching noise increase, which is not desirable.

なお、共振周波数の低い共振回路に流れる電流が共振周波数の高い共振回路に流れる電流よりも多い条件であっても、Dutyを0.5から遠ざけるにつれてスイッチング時の電流が負となる条件が発生する。   Even when the current flowing through the resonance circuit having a low resonance frequency is greater than the current flowing through the resonance circuit having a high resonance frequency, a condition occurs in which the current during switching becomes negative as the duty is moved away from 0.5. .

しかし、少なくとも一部の電力、望ましくは最も多くの電流を流す必要がある定格電力近傍ではスイッチング損失を低減するようにインバータ回路を動作させることにより、スイッチング素子が発生する損失の最大値を抑制することができるため、本発明の動作は有効である。   However, by operating the inverter circuit so as to reduce the switching loss in the vicinity of the rated power where at least a part of the power, preferably the most current needs to flow, the maximum value of the loss generated by the switching element is suppressed. Therefore, the operation of the present invention is effective.

また、図5の指標はあくまで一例であり、要はスイッチング時に流れる電流値を大凡でも把握できるのであればいかなる手段でもよい。   The index in FIG. 5 is merely an example, and in short, any means may be used as long as the current value flowing at the time of switching can be roughly grasped.

上記全ての実施の形態において、2つの加熱コイルに流れる電流を制御しているにもかかわらず、インバータ回路内のスイッチング素子の数は従来のインバータ回路のスイッチング素子の数と変わらず2個で制御できるため、安価に構成することができる。   In all the embodiments described above, the number of switching elements in the inverter circuit is controlled by two without changing the number of switching elements in the conventional inverter circuit, although the currents flowing through the two heating coils are controlled. Therefore, it can be configured at low cost.

また、上記全ての実施の形態において、被加熱物の材質に対する特性の違いを図示したが、被加熱物の形状や厚みの違いなどによる特性の変化も同様に判別して制御することは可能である。   Further, in all the above embodiments, the difference in characteristics with respect to the material of the object to be heated is illustrated, but it is possible to similarly determine and control the change in characteristics due to the difference in the shape and thickness of the object to be heated. is there.

さらに、上記全ての実施の形態は、それぞれ異なる被加熱物を加熱する場合を説明したが、例えば径の異なる2つの加熱コイルを同心円状に配置し、同一の被加熱物を加熱するような形態としてもよく、2つ以上の共振回路を同一のインバータ回路に接続する構成で
あれば、加熱コイル等の形態を限定するものではない。
Furthermore, although all the above embodiments have described the case where different objects to be heated are heated, for example, two heating coils having different diameters are arranged concentrically to heat the same object to be heated. The configuration of the heating coil or the like is not limited as long as two or more resonance circuits are connected to the same inverter circuit.

さらに、共振回路を3つ以上接続したとしても、共振周波数が隣接する2つの共振回路間では上記全ての効果があるため、共振回路の数を限定するものではない。   Further, even if three or more resonant circuits are connected, the number of resonant circuits is not limited because all the above effects are obtained between two resonant circuits having adjacent resonant frequencies.

以上のように、本発明にかかる誘導加熱装置は、複数の加熱コイルから被加熱物に供給する電力を同一のインバータ回路で制御するものであって、インバータ回路を安価に構成することができると共に、スイッチング素子に発生する損失はそれぞれ独立に加熱したときの和の損失よりも小さいため、民生用、産業用に限らず全ての誘導加熱装置の用途として有効である。   As described above, the induction heating device according to the present invention controls the power supplied from the plurality of heating coils to the object to be heated by the same inverter circuit, and can constitute the inverter circuit at low cost. Since the loss generated in the switching element is smaller than the sum of the loss when heated independently, it is effective not only for consumer and industrial use but also for all induction heating devices.

40 インバータ回路
46 第1のスイッチング素子
47 第2のスイッチング素子
48 第1の加熱コイル
49 第2の加熱コイル
50 第1の共振コンデンサ
51 第2の共振コンデンサ
56 第1の共振回路
57 第2の共振回路
59 制御手段
60 入力電流検出手段
61 第1の共振出力検出手段
62 第2の共振出力検出手段
70 被加熱物判別手段
40 Inverter circuit 46 1st switching element 47 2nd switching element 48 1st heating coil 49 2nd heating coil 50 1st resonance capacitor 51 2nd resonance capacitor 56 1st resonance circuit 57 2nd resonance Circuit 59 Control means 60 Input current detection means 61 First resonance output detection means 62 Second resonance output detection means 70 Heated object discrimination means

Claims (3)

電源に接続され、少なくとも1つのスイッチング素子を有するインバータ回路と、それぞれが被加熱物を誘導加熱するための加熱コイルと共振コンデンサを含み、互いに異なる共振周波数を有し、前記スイッチング素子から並列接続された少なくとも2つの共振回路と、前記スイッチング素子をオンオフ制御する制御手段と、前記それぞれの加熱コイルが誘導加熱する被加熱物の特性を判別する被加熱物判別手段とを備え、一方の加熱コイルで誘導加熱することができる被加熱物が加熱コイルと磁気結合したときの共振周波数は、他方の加熱コイルで誘導加熱することができる被加熱物が加熱コイルと磁気結合したときの共振周波数よりも常に高くなるように前記加熱コイルまたは前記共振コンデンサの値を設定し、少なくとも誘導加熱を開始する前には前記被加熱物判別手段によりそれぞれの加熱コイルと磁気結合している被加熱物の特性を判別し、前記被加熱物判別手段の判別結果に基づいて前記スイッチング素子の動作周波数を異なる2つの共振周波数の間に設定すると共に、被加熱物に対して前記それぞれの加熱コイルが同時に誘導加熱する誘導加熱装置。 An inverter circuit connected to a power source and having at least one switching element, each including a heating coil and a resonance capacitor for inductively heating an object to be heated, each having a different resonance frequency and connected in parallel from the switching element And at least two resonance circuits, control means for controlling on / off of the switching element, and heated object discriminating means for determining the characteristics of the heated object that is heated by each of the heating coils. The resonance frequency when the object to be heated that can be induction heated is magnetically coupled to the heating coil is always higher than the resonance frequency when the object to be heated that can be induction heated by the other heating coil is magnetically coupled to the heating coil. Set the value of the heating coil or the resonant capacitor so that it is higher, and at least start induction heating. Before you determine the properties of the object to be heated is magnetically coupled to the respective heating coils by the heated object determination means, different operating frequencies of the switching elements based on the discrimination result of the object to be heated discrimination means An induction heating apparatus that is set between two resonance frequencies and in which each of the heating coils is induction-heated simultaneously with respect to an object to be heated . インバータ回路の導通状態と非導通状態の比率を調節して第1の共振回路及び第2の共振回路から負荷に供給する電力を制御する請求項1に記載の誘導加熱装置。 The induction heating device according to claim 1, wherein the electric power supplied to the load from the first resonance circuit and the second resonance circuit is controlled by adjusting a ratio between the conduction state and the non-conduction state of the inverter circuit. 少なくとも一部の電力供給時において、前記スイッチング素子が導通状態から非導通状態に遷移するタイミングでは、前記スイッチング素子にある閾値以上の電流が流れているようにスイッチング素子の動作周波数を設定する請求項1または2に記載の誘導加熱装置。 The operating frequency of the switching element is set so that a current equal to or greater than a threshold value flows in the switching element at a timing when the switching element transitions from a conductive state to a non-conductive state at least when a part of power is supplied. The induction heating apparatus according to 1 or 2 .
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