(57)【要約】【課題】負荷変動による電源電圧の変動を起こすことなく、誘導加熱手段の通電を素早く切換える。【解決手段】交流電源電圧がゼロクロス付近に低下し、発振している一方のインバータ回路１２のトリガ検出回路１６からトリガ信号が出力されなくなると、それまで発振信号を供給していたインバータ回路１２のスイッチング素子１４に代わり、別のインバータ回路２２のスイッチング素子１４に発振信号が供給され、加熱コイル１１，２１の通電が切換わる。これにより、あたかも同一の加熱コイル１１，２１を連続して駆動しているようになり、負荷変動による電源電圧の変動を起こすことなく、加熱コイル１１，２１の通電を素早く切換えることが可能になる。【選択図】　　　図１
2004022501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流に変換する整流手段と、複数個のインバータ部とを備え、各々の前記インバータ部は、電流が供給される加熱手段と、この加熱手段と整合を取るためのコンデンサと、電流の供給を通断するスイッチング手段と、発振タイミングに同期したトリガ信号を出力するトリガ検出手段とを備え、トリガ信号が出力されないときに、前記加熱手段への通電を切換えるように構成したことを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項２】
直流に変換する整流手段と、複数個のインバータ部とを備え、各々の前記インバータ部は、電流が供給される加熱手段と、この加熱手段と整合を取るためのコンデンサと、電流の供給を通断するスイッチング手段と、ゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段とを備え、ゼロクロスを検出したときに、前記加熱手段への通電を切換えるように構成したことを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱手段から発生する高周波磁界により負荷を加熱する電磁誘導加熱装置に関し、特に複数個の誘導加熱手段を一つずつ切換えて通電する電磁誘導加熱装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、複数個の加熱手段すなわち加熱コイルを備えた電磁誘導加熱装置においては、加熱コイルに高周波電流を供給する各インバータ回路の駆動周波数がそれぞれ異なり、加熱コイルを複数個同時に通電した場合にインバータ回路間で干渉音などが発生するため、加熱コイルを一つずつ切換えて通電を行なう必要がある。
【０００３】
加熱コイルの通電を切換える際には、通電されている加熱コイルを一旦停止し、別の加熱コイルの通電を開始する制御を行っている。また、負荷の急激な変化に対して電源電圧が変動しないように、それぞれの加熱コイルの通電開始または通電停止時に、徐々に電力を上げたりまたは徐々に電力を下げるスロースタート若しくはスローストップの電力制御を行っている。
【０００４】
しかし、加熱コイルの通電を切換える際に、通電している加熱コイルの通電を一旦止めてから、別の加熱コイルへの通電を開始させるため、スロースタートやスローストップなどの電力制御を行っていても、一旦電力を停止させるときに、負荷変動に伴う電源電圧の変動が発生する。しかも、スロースタートやスローストップを行ないながら加熱コイルの通電を切換えているため、切換えに時間が掛かって、素早い加熱コイルの通電切換えができないという問題を有していた。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決しようとするものであり、負荷変動による電源電圧の変動を起こすことなく、加熱手段の通電を素早く切換えることができる電磁誘導加熱装置を提供することをその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１における電磁誘導加熱装置では、交流電源電圧がゼロクロス付近に低下して、発振している一方のインバータ部に電流が流れなくなり、トリガ検出手段からトリガ信号が出力されなくなると、発振信号を供給していた一方のインバータ部のスイッチング手段に代わり、それまで停止していた別のインバータ部のスイッチング手段に発振信号が供給され、一方の加熱手段から別の加熱手段に通電が切換わる。このように、一方のインバータ部に電流が流れなくなるタイミングで、加熱手段の通電の切換えが行なわれるので、同一の加熱手段を連続して駆動しているようになり、負荷変動による電源電圧の変動を起こすことなく、加熱手段の通電を素早く切換えることが可能になる。
【０００７】
本発明の請求項２における電磁誘導加熱装置では、交流電源電圧がゼロクロス付近に低下して、発振している一方のインバータ部に電流が流れなくなり、ゼロクロス検出手段が電源電圧のゼロクロスを検出すると、発振信号を供給していた一方のインバータ部のスイッチング手段に代わり、それまで停止していた別のインバータ部のスイッチング手段に発振信号が供給され、一方の加熱手段から別の加熱手段に通電が切換わる。このように、一方のインバータ部に電流が流れなくなるタイミングで、加熱手段の通電の切換えが行なわれるので、同一の加熱手段を連続して駆動しているようになり、負荷変動による電源電圧の変動を起こすことなく、加熱手段の通電を素早く切換えることが可能になる。
【０００８】
【発明の実施形態】
以下、本発明における電磁誘導加熱装置の各実施例について、添付図面を参照しながら説明する。図１〜図４は本発明の第１実施例を示すものであり、装置全体の回路構成をあらわした図１において、１は商用電源、２は商用電源１からの交流電源電圧を整流平滑して直流電圧に変換する整流手段たる整流平滑回路で、この整流平滑回路２は、整流素子３と、チョークコイル４と、平滑コンデンサ５とにより構成される。
【０００９】
整流平滑回路２の出力側には、加熱手段に相当する各加熱コイル１１，２１に高周波電流を供給するインバータ部としてのインバータ回路１２，２２が接続される。インバータ回路１２は、加熱コイル１１の他に、この加熱コイル１１に整合され並列に接続されたコンデンサすなわち共振コンデンサ１３と、加熱コイル１１への電流の供給を通断するスイッチング手段すなわちスイッチング素子１４とを備えて構成される。また別のインバータ回路２２も同一の構成からなり、加熱コイル２１の他に、共振コンデンサ２３とスイッチング素子２４を備えて構成される。各加熱コイル１１，２１の近傍には、この各加熱コイル１１，２１から発生する高周波磁界により電磁誘導加熱される加熱体１５，２５がそれぞれ設置される。
【００１０】
１６は、インバータ回路１２の発振タイミングに同期してトリガ信号を出力するトリガ検出手段たるトリガ検出回路である。トリガ検出回路１６は、加熱コイル１１に高周波電流が流れていると、この高周波電流に同期したトリガ信号を出力するもので、商用電源１からの交流電源電圧がゼロクロス付付近で、加熱コイル１１の電流がゼロになると、一時的にトリガ信号が出力されなくなる。そして、インバータ回路１２にトリガ検出回路１６を備えているのと同様に、インバータ回路２２も同一構成のトリガ検出回路２６を備えている。
【００１１】
３１は、個々のインバータ回路１２，２２を構成するスイッチング素子１４，２４の各スイッチング動作を制御する制御手段としてのインバータ制御回路である。このインバータ制御回路３１は、設定された電力が加熱コイル１１，２１に供給されるように、トリガ検出回路１６，２６で検出したトリガ信号によりタイミングを取りながら、ドライブ回路１７，２７を経由して、いずれか一つのスイッチング素子１４，２４に発振信号を送り、設定電力に見合うオン時間でスイッチング素子１４またはスイッチング素子２４をスイッチングするものである。その際、インバータ制御回路３１は、動作中の例えばインバータ回路１２に対応したトリガ検出回路１６からトリガ信号が出力されなくなると、このインバータ回路１２のスイッチング素子１４に供給していた発振信号を、別のインバータ回路２２のスイッチング素子２４に切換えて、インバータ回路１２の加熱コイル１１から別のインバータ回路２２の加熱コイル２１に通電を切換える切換手段としての通電切換回路３２を備えている。
【００１２】
次に上記構成について、その作用を図２〜図４の各波形図を参照しながら説明する。図２は各部の動作波形を示すもので、図３は電源電圧のゼロクロス付近における各部の動作波形をより拡大して示している。これらの各図は、上段から商用電源１の電源電圧波形，整流素子３からの全波整流波形，加熱コイル１１，２２の電流波形，スイッチング素子１４，２４の両端電圧波形，およびトリガ検出回路１６，２６からの出力信号波形をそれぞれ共通に示している。また図４は、特に加熱コイル１１から加熱コイル２１に通電を切換える際の各部の動作波形を示すもので、上段から商用電源１の電源電圧波形，整流素子３からの全波整流波形，加熱コイル１１の電流波形，スイッチング素子１４の両端電圧波形，トリガ検出回路１６の出力信号波形，加熱コイル２１の電流波形，スイッチング素子２４の両端電圧波形，トリガ検出回路２６の出力信号波形をそれぞれ示している。
【００１３】
先ず、一方のインバータ回路１２の加熱コイル１１が通電しているときの動作を説明すると、図２や図３に示す商用電源１からの正弦波状の交流電源電圧が、整流平滑回路２により整流平滑され、インバータ回路１２の入力電圧となる直流電圧に変換される。この直流電圧は、インバータ回路１２を構成するスイッチング素子１４のスイッチングにより、加熱コイル１１と共振コンデンサからなる並列回路に断続的に印加され、加熱コイル１１に図２や図３に示すようなピーク値が正弦波状に変化する高周波電流が流れる。それにより、加熱コイル１１の近傍に設置される加熱体１５に渦電流が発生し、加熱体１５が電磁誘導加熱される。
【００１４】
また、スイッチング素子１４のスイッチング動作に伴うインバータ回路１２の発振に同期して、トリガ検出回路１６よりトリガ信号が出力される。インバータ制御回路３１はこのトリガ信号でタイミングを取りつつ、インバータ回路１２に対応したドライブ回路１７に発振信号を送り、設定電力に見合うオン時間でスイッチング素子１４をスイッチングする。なお、この間はインバータ制御回路３１から他方のインバータ回路２２のスイッチング素子２４に対し発振信号が送られておらず、停止したインバータ回路２２のスイッチング素子２４はオフしたままとなっている。したがって、インバータ回路２２の加熱コイル２１への通電は行なわれない。
【００１５】
より詳細には、発振中のインバータ回路１２内では、スイッチング素子１４により加熱コイル１１を流れる電流が断続されるため、スイッチング素子１４のオン時に電源電圧に相応する電流が加熱コイル１１に流れる。また、このインバータ回路１２が発振しているときには、スイッチング素子１４のオフ時に加熱コイル１１の電流に相応した共振電圧がスイッチング素子１４の両端間に発生する。このときトリガ検出回路１６は、スイッチング素子１４の両端間に発生する電圧から、インバータ回路１２の発振のタイミングを取るためのパルス波形をトリガ信号としてインバータ制御回路３１に送り出す。
【００１６】
また図３に示すように、商用電源１からの電源電圧がゼロクロスする付近では、加熱コイル１１に流れる電流が少なくなり、トリガ検出回路１６はトリガ信号の出力ができなくなる。このため、トリガ信号が一定期間検出されない間は、インバータ制御回路３１にトリガ信号が無くてもインバータ回路１２が発振する自励発振の状態となる。
【００１７】
次に、本実施例の特徴となる加熱コイル１１，２１の通電切換え時における動作を、図４に基づき説明する。スイッチング素子１４のスイッチング動作により加熱コイル１１に通電が行われているときには、トリガ検出回路１６からのトリガ信号を受けてインバータ回路１２が発振動作を行なっている。やがて、商用電源１からの電源電圧が低下してゼロボルトに近付くと、トリガ検出回路１６からトリガ信号が出力されなくなり、インバータ回路１２は自励発振の状態となる。通電切換回路３２は、トリガ検出回路１６がトリガ検出できず自励発振となったとき、すなわち電源殿夏がゼロクロス付近になったときに、スイッチング素子１４への発振信号の送り出しを止めてインバータ回路１２へのパルス発振を停止させると同時に、別のスイッチング素子２４に発振信号を送り出して、それまで停止していたインバータ回路２２へのパルス発振を開始させる。インバータ回路２２への発振開始直後は、電源電圧がゼロクロス付近にあるため、トリガ検出回路２６からのトリガ信号に依らない自励発振でインバータ回路２２が動作するが、電源電圧の上昇と共にトリガ検出回路２６からトリガ信号が出力されるようになると、このトリガ信号によりタイミングを取りながらスイッチング素子２４に発振信号が送り出され、インバータ回路２２が発振を開始する。
【００１８】
つまり、交流電源電圧のゼロクロス付近では、通常の一つだけの加熱コイル１１の通電時においてもインバータ回路１２には電流は流れなくなるが、本実施例ではそのタイミングを利用して、一方の加熱コイル１１から他の加熱コイル２１への通電を切換えるようにしているので、入力側（商用電源１側）から見ると、あたかも同一の加熱コイル１１，２１を連続して駆動しているのと同じ状態となる。したがって、加熱コイル１１，２１の通電切換時において、負荷変動に伴う電源電圧の変動がなくなり、従来のようなスロースタートやスローストップなどの制御をわざわざ行わなくても、瞬時に別のコイル２１への通電切換が可能となる。
【００１９】
以上のように本実施例によれば、交流電源電圧を整流平滑して直流電圧に変換する整流平滑回路２と、整流平滑回路２に接続する複数個のインバータ回路１２，２２とを備え、各々のインバータ回路１２，２２は、高周波電流が供給される誘導加熱手段としての加熱コイル１１，２１と、この加熱コイル１１，２１と整合を取るために接続された共振コンデンサ１３，２３と、加熱コイル１１，２１への電流の供給を通断するスイッチング素子１４，２４と、インバータ回路１２，２２の発振タイミングに同期したトリガ信号を出力するトリガ検出回路１６，２６とを備え、このトリガ検出回路１６，２６よりトリガ信号が出力されないときに、複数個の加熱コイル１１，２１への通電を切換えるように構成している。
【００２０】
この場合、交流電源電圧がゼロクロス付近に低下して、発振している一方のインバータ回路１２に電流が流れなくなり、トリガ検出回路１６からトリガ信号が出力されなくなると、発振信号を供給していた一方のインバータ回路１２のスイッチング素子１４に代わり、それまで停止していた別のインバータ回路２２のスイッチング素子１４に発振信号が供給され、一方の加熱コイル１１から別の加熱コイル２１に通電が切換わる。このように、インバータ回路１２，２２に電流が流れなくなるタイミングで、加熱コイル１１，２１の通電の切換えが行なわれるので、あたかも同一の加熱コイル１１，２１を連続して駆動しているようになり、負荷変動による電源電圧の変動を起こすことなく、加熱コイル１１，２１の通電を素早く切換えることが可能になる。
【００２１】
次に、本発明の第２実施例を図５に基づき説明する。なお、上記第１実施例と同一部分には同一符号を付し、その共通する箇所の説明は重複するため省略する。
【００２２】
前記第１実施例では、交流電源電圧のゼロクロス検出をインバータ回路１２，２２のトリガ検出により行なっていたが、本実施例ではこのトリガ検出回路１６，２６に代わり、整流前の電源電圧若しくは整流後の電源電圧のゼロクロスを直接検出するゼロクロス検出手段たるゼロクロス検出回路３３を設けている。そして、ここでの通電切換回路３２は、ゼロクロス検出回路３３が電源電圧のゼロクロスを検出したときに、複数個の加熱コイル１１，２１への通電を切換えるように構成している。なお、それ以外の各インバータ回路１２，２２の構成は、加熱コイル１１，２１を含めて第１実施例と共通している。さらに、６は前記チョークコイル４と平滑コンデンサ５で構成される平滑回路である。
【００２３】
そして本実施例では、交流電源電圧を整流平滑して直流電圧に変換する整流平滑回路２と、整流平滑回路２に接続する複数個のインバータ回路１２，２２とを備え、各々のインバータ回路１２，２２は、高周波電流が供給される誘導加熱手段としての加熱コイル１１，２１と、この加熱コイル１１，２１と整合を取るために接続された共振コンデンサ１３，２３と、加熱コイル１１，２１への電流の供給を通断するスイッチング素子１４，２４と、交流電源電圧のゼロクロスを検出するゼロクロス検出回路３３とを備え、このゼロクロス検出回路３３がゼロクロスを検出したときに、複数個の誘導加熱コイル１１，２１への通電を切換えるように構成している。
【００２４】
この場合、交流電源電圧がゼロクロス付近に低下して、発振している一方のインバータ回路１２に電流が流れなくなり、ゼロクロス検出回路３３が電源電圧のゼロクロスを検出すると、発振信号を供給していた一方のインバータ回路１２のスイッチング素子１４に代わり、それまで停止していた別のインバータ回路２２のスイッチング素子１４に発振信号を供給し、一方の加熱コイル１１から別の加熱コイル２１に通電が切換わる。このように、一方のインバータ回路１２に電流が流れなくなるタイミングで、加熱コイル１１，２１の通電の切換えが行なわれるので、あたかも同一の加熱コイル１１，２１を連続して駆動しているようになり、この場合も負荷変動による電源電圧の変動を起こすことなく、加熱コイル１１，２１の通電を素早く切換えることが可能になる。
【００２５】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、実施例中では２個のインバータ回路について説明したが、３個以上のインバータ回路についても、同様に個々の誘導加熱手段への通電を切換えることが可能になる。その際、通電を切換える順番を予め決めておいてもよいし、あるいはランダムな順番で通電を切換えるようにしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の請求項１の電磁誘導加熱装置によれば、負荷変動による電源電圧の変動を起こすことなく、加熱手段の通電を素早く切換えることが可能になる。
【００２７】
また本発明の請求項２の電磁誘導加熱装置によれば、負荷変動による電源電圧の変動を起こすことなく、加熱手段の通電を素早く切換えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す電磁誘導加熱装置の回路構成図である。
【図２】同上各部の動作波形を示す波形図である。
【図３】同上電源電圧のゼロクロス付近における各部の動作波形を示す波形図である。
【図４】同上一方の加熱コイルから別の加熱コイルに通電を切換える際の各部の動作波形を示す波形図である。
【図５】本発明の第２実施例を示す電磁誘導加熱装置の回路構成図である。
【符号の説明】
２　整流平滑回路（整流手段）
１１，２１　加熱コイル（加熱手段）
１２，２２　インバータ回路（インバータ部）
１３，２３　共振コンデンサ（コンデンサ）
１４，２４　スイッチング素子（スイッチング手段）
１６，２６　トリガ検出回路（トリガ検出手段）
３３　ゼロクロス検出回路（ゼロクロス検出手段）
【図１】
2004022501.tif 000003
【図２】
2004022501.tif 000004
【図３】
2004022501.tif 000005
【図４】
2004022501.tif 000006
【図５】
2004022501.tif 000007