(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個のダイオードからなるダイオード直列回路と、２個のコンデンサからなるコンデンサ直列回路と、逆並列接続された半導体スイッチング素子及びダイオードからそれぞれ構成された２個のスイッチングアームからなるスイッチングアーム直列回路とを並列接続し、かつ、前記スイッチングアームに並列にコンデンサをそれぞれ接続し、前記ダイオード直列回路の内部接続点に単相交流電源の一端を接続し、前記コンデンサ直列回路の内部接続点に単相交流電源の他端を接続すると共に、加熱コイルの一端を前記スイッチングアーム直列回路の内部接続点に接続し、前記加熱コイルの他端を前記コンデンサ直列回路の内部接続点に接続してなる誘導加熱装置において、
前記誘導加熱装置の運転が停止していて交流電源電圧が印加されている待機時に、交流電源電圧の極性に同期させて前記半導体スイッチング素子を駆動することにより、前記コンデンサ直列回路の電圧を前記誘導加熱装置内の半導体素子の耐圧以下に抑制することを特徴とする誘導加熱装置の制御方法。
【請求項２】
２個のダイオードからなるダイオード直列回路と、２個のコンデンサからなるコンデンサ直列回路と、逆並列接続された半導体スイッチング素子及びダイオードからそれぞれ構成された２個のスイッチングアームからなるスイッチングアーム直列回路とを並列接続し、かつ、前記スイッチングアームに並列にコンデンサをそれぞれ接続し、前記ダイオード直列回路の内部接続点に単相交流電源の一端を接続し、前記コンデンサ直列回路の内部接続点に単相交流電源の他端を接続すると共に、加熱コイルの一端を前記スイッチングアーム直列回路の内部接続点に接続し、前記加熱コイルの他端を前記コンデンサ直列回路の内部接続点に接続してなる誘導加熱装置において、
前記誘導加熱装置の運転が停止していて交流電源電圧が印加されている待機時に、前記コンデンサを放電させるように一方の前記半導体スイッチング素子を所定期間オンさせて当該コンデンサの電圧を低下させ、前記コンデンサ直列回路の電圧を前記誘導加熱装置内の半導体素子の耐圧以下に抑制することを特徴とする誘導加熱装置の制御方法。
【請求項３】
２個のダイオードからなるダイオード直列回路と、２個のコンデンサからなるコンデンサ直列回路と、逆並列接続された半導体スイッチング素子及びダイオードからそれぞれ構成された２個のスイッチングアームからなるスイッチングアーム直列回路とを並列接続し、かつ、前記スイッチングアームに並列にコンデンサをそれぞれ接続し、前記ダイオード直列回路の内部接続点に単相交流電源の一端を接続し、前記コンデンサ直列回路の内部接続点に単相交流電源の他端を接続すると共に、加熱コイルの一端を前記スイッチングアーム直列回路の内部接続点に接続し、前記加熱コイルの他端を前記コンデンサ直列回路の内部接続点に接続してなる誘導加熱装置において、
電圧クランプ手段を前記コンデンサ直列回路と並列接続し、前記誘導加熱装置の運転が停止していて交流電源電圧が印加されている待機時に、前記コンデンサ直列回路の電圧を、前記電圧クランプ手段のクランプ電圧によりクランプし、さらに前記コンデンサを放電させるように一方の前記半導体スイッチング素子を所定期間オンさせて当該コンデンサの電圧を低下させ、前記コンデンサ直列回路の電圧を前記誘導加熱装置内の半導体素子の耐圧以下に抑制することを特徴とする誘導加熱装置の制御方法。
【請求項４】
２個のダイオードからなるダイオード直列回路と、２個のコンデンサからなるコンデンサ直列回路と、逆並列接続された半導体スイッチング素子及びダイオードからそれぞれ構成された２個のスイッチングアームからなるスイッチングアーム直列回路とを並列接続し、前記ダイオード直列回路の内部接続点に単相交流電源の一端を接続し、前記コンデンサ直列回路の内部接続点に単相交流電源の他端を接続すると共に、加熱コイルとコンデンサとの並列回路の一端を、前記スイッチングアーム直列回路の内部接続点に接続し、前記加熱コイルとコンデンサとの並列回路の他端を前記コンデンサ直列回路の内部接続点に接続してなる誘導加熱装置において、
前記誘導加熱装置の運転が停止していて交流電源電圧が印加されている待機時に、交流電源電圧の極性に同期させて前記半導体スイッチング素子を駆動することにより、前記コンデンサ直列回路の電圧を前記誘導加熱装置内の半導体素子の耐圧以下に抑制することを特徴とする誘導加熱装置の制御方法。
【請求項５】
２個のダイオードからなるダイオード直列回路と、２個のコンデンサからなるコンデンサ直列回路と、逆並列接続された半導体スイッチング素子及びダイオードからそれぞれ構成された２個のスイッチングアームからなるスイッチングアーム直列回路とを並列接続し、前記ダイオード直列回路の内部接続点に単相交流電源の一端を接続し、前記コンデンサ直列回路の内部接続点に単相交流電源の他端を接続すると共に、加熱コイルとコンデンサとの並列回路の一端を、前記スイッチングアーム直列回路の内部接続点に接続し、前記加熱コイルとコンデンサとの並列回路の他端を前記コンデンサ直列回路の内部接続点に接続してなる誘導加熱装置において、
前記誘導加熱装置の運転が停止していて交流電源電圧が印加されている待機時に、前記コンデンサを放電させるように一方の前記半導体スイッチング素子を所定期間オンさせて当該コンデンサの電圧を低下させ、前記コンデンサ直列回路の電圧を前記誘導加熱装置内の半導体素子の耐圧以下に抑制することを特徴とする誘導加熱装置の制御方法。
【請求項６】
２個のダイオードからなるダイオード直列回路と、２個のコンデンサからなるコンデンサ直列回路と、逆並列接続された半導体スイッチング素子及びダイオードからそれぞれ構成された２個のスイッチングアームからなるスイッチングアーム直列回路とを並列接続し、前記ダイオード直列回路の内部接続点に単相交流電源の一端を接続し、前記コンデンサ直列回路の内部接続点に単相交流電源の他端を接続すると共に、加熱コイルとコンデンサとの並列回路の一端を、前記スイッチングアーム直列回路の内部接続点に接続し、前記加熱コイルとコンデンサとの並列回路の他端を前記コンデンサ直列回路の内部接続点に接続してなる誘導加熱装置において、
電圧クランプ手段を前記コンデンサ直列回路と並列接続し、前記誘導加熱装置の運転が停止していて交流電源電圧が印加されている待機時に、前記コンデンサ直列回路の電圧を、前記電圧クランプ手段のクランプ電圧によりクランプし、さらに前記コンデンサを放電させるように一方の前記半導体スイッチング素子を所定期間オンさせて当該コンデンサの電圧を低下させ、前記コンデンサ直列回路の電圧を前記誘導加熱装置内の半導体素子の耐圧以下に抑制することを特徴とする誘導加熱装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般家庭やレストランなどで使用される誘導加熱調理器や金属溶解、シームレス溶接などに使用される産業用誘導加熱装置の回路構成方法と制御方法に関する。詳しくは、半導体スイッチング素子を用いて交流電源から高周波交流を作り出す誘導加熱装置の半導体素子に印加される過電圧を抑制するための回路方式と待機時における制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７（ａ）は本出願人による特願２０００−３３５８５２に示された誘導加熱装置の主回路構成図である。
図において、ダイオード２，３からなるダイオード直列回路と、共振コンデンサ４，５からなるコンデンサ直列回路と、互いに逆並列接続された半導体スイッチング素子６及びダイオード８からなるスイッチングアーム、並びに、半導体スイッチング素子７及びダイオード９からなるスイッチングアームにより構成されたスイッチングアーム直列回路とが、各々並列接続されている。また、各スイッチングアームには、コンデンサ１０，１１がそれぞれ並列に接続されている。
【０００３】
前記ダイオード直列回路の内部接続点とコンデンサ直列回路の内部接続点との間には、単相交流電源１が接続されている。更に、スイッチングアーム直列回路の内部接続点とコンデンサ直列回路の内部接続点との間には、加熱コイル１２が接続されている。
以下、この従来技術の運転時の動作を説明する。まず、交流電源電圧が正（ダイオード２側を正極性とする）の期間にスイッチング素子６をオンさせると、交流電源１→ダイオード２→スイッチング素子６→加熱コイル１２→交流電源１の経路で加熱コイル１２の電流が増加する。交流電源１にはダイオード２を介してコンデンサ４が並列に接続されているので、高周波的にはコンデンサ４から加熱コイル１２に電流が供給されることになる。
【０００４】
次に、スイッチング素子６をオフさせると、加熱コイル１２の電流はコンデンサ１０を充電し、かつコンデンサ１１を放電する方向にコンデンサ５に流れ込み、コンデンサ１０の電圧は緩やかに上昇するのでスイッチング素子６は零電圧ターンオフ動作となる。
その後、ダイオード９が自然に導通し、加熱コイル１２を流れる電流がコンデンサ５を充電する。この時、コンデンサ４は電源１からの電流で充電され、コンデンサ５は共振電流で充電されるため、コンデンサ直列回路の電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）は上昇する。次にダイオード９が導通中にスイッチング素子７をオンさせると、コンデンサ５と加熱コイル１２とは共振回路を構成しているので、電流はスイッチング素子７を通る経路に反転する。この状態でスイッチング素子７をオフさせると、加熱コイル１２の電流はコンデンサ１１を充電し、かつコンデンサ１０を放電する方向にコンデンサ４に流れ込み、コンデンサ１１の電圧は緩やかに上昇するのでスイッチング素子７は零電圧ターンオフ動作となる。
【０００５】
次にダイオード８が自然に導通し、加熱コイル１２を流れる電流がコンデンサ４を充電する。この時、コンデンサ４は電源１からの電流と加熱コイル１２からの電流で充電され、コンデンサ４の電圧（Ｖｃ1）は上昇し、コンデンサ直列回路の電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）は上昇する。次にダイオード８が導通中にスイッチング素子６をオンさせるとコンデンサ４と加熱コイル１２とは共振回路を構成しているので、電流はスイッチング素子６を通る経路に反転する。
【０００６】
このような動作を高周波で繰り返すことにより、加熱コイル１２には高周波の電流が供給される。交流電源電圧が負の期間には、スイッチング素子６，７の動作を正の期間の動作と逆にするだけで、全体の動作は同様となる。つまり、電源電圧が正の期間にはコンデンサ４から加熱コイル１２に電力を供給し、コンデンサ５は共振コンデンサとして動作し、電源電圧が負の期間にはコンデンサ５から加熱コイル１２に電力を供給し、コンデンサ４は共振コンデンサとして動作する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術において、誘導加熱装置の運転が停止していて交流電源電圧が印加されている状態（いわゆる待機時）では、交流電源電圧が正の期間は、交流電源１→ダイオード２→コンデンサ４→交流電源１の経路で電流が流れるため、コンデンサ４は交流電源１の正の電圧（＋Ｖｉｎ）の最大値まで充電されている。また、交流電源電圧が負の期間は、交流電源１→コンデンサ５→ダイオード３→交流電源１の経路で電流が流れるため、コンデンサ５は交流電源１の負の電圧（−Ｖｉｎ）の最大値まで充電されている。
【０００８】
ここで、ダイオード２に電流が流れている場合には、コンデンサ４の電圧Ｖｃ１とコンデンサ５の電圧Ｖｃ２との和である電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がダイオード３に印加され、逆に、ダイオード３に電流が流れている場合には、ダイオード２に電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）が印加される。
また、スイッチング素子６がオンした場合には、スイッチング素子７に電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）が印加され、逆に、スイッチング素子７がオンした場合には、スイッチング素子６に電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）が印加される。
【０００９】
図７（ｂ）は、コンデンサ４，５の電圧（それぞれ(1)，(2)）とそれらの和である電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）(3)を示している。同図に示すように、電源投入後に交流電源電圧が１サイクルを経過する以前から、電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）が例えばスイッチング素子６の耐圧を超える場合があり、スイッチング素子６や誘導加熱装置を破損してしまう恐れがある。このことは、スイッチング素子７やダイオード２，３、更にはダイオード８，９にも当てはまる。
【００１０】
これに対し、コンデンサ４，５に蓄えられたエネルギーを消費すれば、電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）の上昇を抑えることができるが、エネルギーの消費により待機時の消費電力が増加してしまうという問題がある。
また、スイッチング素子６，７を高周波でスイッチングさせ、加熱コイル１２に高周波電力を供給する運転時には、前述のように電力を供給するコンデンサと共振コンデンサがそれぞれ個別に充放電を繰り返すため、コンデンサ直列回路の両端電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）が上昇し、ダイオードやスイッチング素子の耐圧を越えて装置を破損してしまうという問題がある。
【００１１】
そこで本発明は、待機時の消費電力を増加させることなく、誘導加熱装置内のダイオードや半導体スイッチング素子等の半導体素子に対する過電圧の印加を防止し、さらに運転時に誘導加熱装置内のダイオードや半導体スイッチング素子等の半導体素子に対する過電圧の印加を防止して、これらの素子並びに装置全体を保護するようにした誘導加熱装置の回路方式と制御方法を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、２個のダイオードからなるダイオード直列回路と、２個のコンデンサからなるコンデンサ直列回路と、逆並列接続された半導体スイッチング素子及びダイオードからそれぞれ構成された２個のスイッチングアームからなるスイッチングアーム直列回路とを並列接続し、かつ、前記スイッチングアームに並列にコンデンサをそれぞれ接続し、前記ダイオード直列回路の内部接続点に単相交流電源の一端を接続し、前記コンデンサ直列回路の内部接続点に単相交流電源の他端を接続すると共に、加熱コイルの一端を前記スイッチングアーム直列回路の内部接続点に接続し、前記加熱コイルの他端を前記コンデンサ直列回路の内部接続点に接続してなる誘導加熱装置において、
誘導加熱装置の運転が停止していて交流電源電圧が印加されている待機時に、交流電源電圧の極性に同期させて前記半導体スイッチング素子を駆動することにより、前記コンデンサ直列回路の電圧を誘導加熱装置内の半導体素子の耐圧以下に抑制するものである。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１と同様の主回路構成を持つ誘導加熱装置において、前記誘導加熱装置の運転が停止していて交流電源電圧が印加されている待機時に、コンデンサを放電させるように一方の半導体スイッチング素子を所定期間オンさせて当該コンデンサの電圧を低下させ、コンデンサ直列回路の電圧を誘導加熱装置内の半導体素子の耐圧以下に抑制するものである。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１の主回路構成におけるコンデンサ直列回路に電圧クランプ手段を並列接続した主回路を持つ誘導加熱装置において、前記誘導加熱装置の運転が停止していて交流電源電圧が印加されている待機時に、前記コンデンサ直列回路の電圧を、前記電圧クランプ手段のクランプ電圧によりクランプし、さらに前記コンデンサを放電させるように一方の前記半導体スイッチング素子を所定期間オンさせて当該コンデンサの電圧を低下させ、前記コンデンサ直列回路の電圧を前記誘導加熱装置内の半導体素子の耐圧以下に抑制するものである。
【００１６】
請求項４記載の発明は、２個のダイオードからなるダイオード直列回路と、２個のコンデンサからなるコンデンサ直列回路と、逆並列接続された半導体スイッチング素子及びダイオードからそれぞれ構成された２個のスイッチングアームからなるスイッチングアーム直列回路とを並列接続し、前記ダイオード直列回路の内部接続点に単相交流電源の一端を接続し、前記コンデンサ直列回路の内部接続点に単相交流電源の他端を接続すると共に、加熱コイルとコンデンサとの並列回路の一端を、前記スイッチングアーム直列回路の内部接続点に接続し、前記加熱コイルとコンデンサとの並列回路の他端を前記コンデンサ直列回路の内部接続点に接続してなる誘導加熱装置において、
誘導加熱装置の運転が停止していて交流電源電圧が印加されている待機時に、交流電源電圧の極性に同期させて前記半導体スイッチング素子を駆動することにより、前記コンデンサ直列回路の電圧を誘導加熱装置内の半導体素子の耐圧以下に抑制するものである。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項４と同様の主回路構成を持つ誘導加熱装置において、誘導加熱装置の運転が停止していて交流電源電圧が印加されている待機時に、コンデンサを放電させるように一方の半導体スイッチング素子を所定期間オンさせて当該コンデンサの電圧を低下させ、コンデンサ直列回路の電圧を誘導加熱装置内の半導体素子の耐圧以下に抑制するものである。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項４の主回路構成におけるコンデンサ直列回路に電圧クランプ手段を並列接続した主回路を持つ誘導加熱装置において、前記誘導加熱装置の運転が停止していて交流電源電圧が印加されている待機時に、前記コンデンサ直列回路の電圧を、前記電圧クランプ手段のクランプ電圧によりクランプし、さらに前記コンデンサを放電させるように一方の前記半導体スイッチング素子を所定期間オンさせて当該コンデンサの電圧を低下させ、前記コンデンサ直列回路の電圧を前記誘導加熱装置内の半導体素子の耐圧以下に抑制するものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。図１（ａ）は本発明の第１実施形態が適用される誘導加熱装置の主回路であり、図１（ｂ）はその動作波形図である。なお、この実施形態は請求項１の発明に相当する。
図１（ａ）の主回路は図７（ａ）と同様であり、ダイオード２，３からなるダイオード直列回路と、コンデンサ４，５からなるコンデンサ直列回路と、互いに逆並列接続された半導体スイッチング素子６及びダイオード８からなるスイッチングアーム、並びに、半導体スイッチング素子７及びダイオード９からなるスイッチングアームにより構成されたスイッチングアーム直列回路とが、各々並列接続されている。また、各スイッチングアームには、コンデンサ１０，１１がそれぞれ並列に接続されている。更に、前記ダイオード直列回路の内部接続点とコンデンサ直列回路の内部接続点との間には、単相交流電源１が接続され、スイッチングアーム直列回路の内部接続点とコンデンサ直列回路の内部接続点との間には、加熱コイル１２が接続されている。
【００２２】
本実施形態では、待機時においてダイオード２，３やスイッチング素子６，７等に印加される電圧をそれらの耐圧以下に抑制するために、スイッチング素子６，７を、それぞれゲート信号Ｖｇｅ１，Ｖｇｅ２（図１（ｂ）における(4)，(5)）により駆動する。これらのゲート信号Ｖｇｅ１，Ｖｇｅ２は交流電源電圧に同期しており、交流電源電圧のゼロクロス点である時刻ｔ１でスイッチング素子７，６のオンオフが入れ替わるようになっている。
【００２３】
コンデンサ４は、交流電源電圧が正の時に正の電圧（＋Ｖｉｎ）の最大値まで充電され、その電圧Ｖｃ１は図１（ｂ）の(1)のようになる。ここでＶｉｎが負の状態でオンとなるゲート信号Ｖｇｅ１でスイッチング素子６を駆動すると、Ｖｉｎが負になったときにコンデンサ４→スイッチング素子６→加熱コイル１２→コンデンサ４の経路で電流が流れるため、コンデンサ４の電圧Ｖｃ１は零になる。
【００２４】
また、交流電源電圧が負の時は、コンデンサ５は負の電圧（−Ｖｉｎ）の最大値まで充電され、その電圧Ｖｃ２は図１（ｂ）の(2)のようになる。ここでＶｉｎが正の状態でオンとなるゲート信号Ｖｇｅ２でスイッチング素子７を駆動すると、Ｖｉｎが正になったときにコンデンサ５→加熱コイル１２→スイッチング素子７→コンデンサ５の経路で電流が流れるため、コンデンサ５の電圧Ｖｃ２は零になる。
【００２５】
このため、図１（ｂ）の(3)に示すように、電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）は図７（ｂ）のごとく交流電源電圧の正の電圧の最大値と負の電圧の最大値との和を超えるようなことがなく、例えばスイッチング素子６（スイッチング素子７やダイオード２，３についても同様）にその耐圧以上の電圧が印加されるおそれはなくなる。
【００２６】
なお、この実施形態において、誘導加熱装置の運転時の動作は図７の場合と同様である。また、運転時において、スイッチング素子６または７のオフ時には、コンデンサ１０または１１の電圧を緩やかに上昇させて零電圧ターンオフ動作を行う。
【００３０】
次に、図３（ａ）は本発明の第２実施形態が適用される誘導加熱装置の主回路であり、図３（ｂ）はその動作波形図である。この実施形態は請求項２の発明に相当し、主回路の構成は第１実施形態と同一である。その動作を説明すると、本実施形態において、図３（ｂ）のように交流電源電圧Ｖｉｎが零の時に電源が投入された場合、Ｖｉｎが正のときには、コンデンサ４は交流電源電圧の正の電圧（＋Ｖｉｎ）の最大値まで充電され、その電圧Ｖｃ１は図３（ｂ）の(1)のようになる。また、時刻ｔ１以後にＶｉｎが負になると、コンデンサ５は交流電源電圧の負の電圧（−Ｖｉｎ）により充電されて上昇し、その電圧Ｖｃ２は図３（ｂ）の(2)のようになる。
【００３１】
その後、電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がダイオード２，３やスイッチング素子６，７の耐圧に達する前の時刻ｔ３において、スイッチング素子６を図３（ｂ）の(4)に示すような短いパルス幅のゲート信号Ｖｇｅ１で駆動すると、コンデンサ４→スイッチング素子６→加熱コイル１２→コンデンサ４の経路で電流が流れるため、図３（ｂ）の(1)に示す如くコンデンサ４の電圧Ｖｃ１は低下する。
【００３２】
この間、コンデンサ５の電圧は交流電源電圧の負の電圧（−Ｖｉｎ）の最大値になるまで上昇するが、図７（ｂ）の場合に比べて、ゲート信号Ｖｇｅ１によるスイッチング素子６の短期間のオンによってコンデンサ４の電圧Ｖｃ１は低下しているので、電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）の大きさも図７（ｂ）より小さくなる。
従って、ゲート信号Ｖｇｅ１のパルス幅を適宜設定することにより、時刻ｔ３以後のＶｃ１の大きさ、ひいては（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）の大きさをダイオード２，３やスイッチング素子６，７の耐圧以下に抑制することが可能である。
【００３３】
この第２実施形態は、第１実施形態と同様にスイッチング素子の制御により電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）を所定の耐圧以下に抑制するものであるが、第１実施形態ではコンデンサ４，５に蓄えたエネルギーを電源電圧の半周期ごとに全て消費しているのに対し、本実施形態ではコンデンサ４，５に蓄えたエネルギーの一部を消費するだけであるため、待機時の消費電力の低減が可能である。
【００３４】
次に、図４（ａ）は本発明の第３実施形態が適用される誘導加熱装置の主回路であり、図４（ｂ）はその動作波形図である。この実施形態は請求項３の発明に相当し、主回路の構成は第１実施形態と同一である。その動作を説明する。図２（ａ）は本発明の第３実施形態が適用される誘導加熱装置の主回路であり、図２（ｂ）はクランプ手段としてツェナーダイオード１３を用い、スイッチング素子６、７を制御しない場合の動作波形図である。ここで、例えば図２（ｂ）のように交流電源電圧Ｖｉｎが零の時に電源が投入された場合、Ｖｉｎが正のときには、コンデンサ４は交流電源電圧の正の電圧（＋Ｖｉｎ）の最大値まで充電され、その電圧Ｖｃ１は図２（ｂ）の(1)のようになる。また、時刻ｔ１以後にＶｉｎが負になると、コンデンサ５は交流電源電圧の負の電圧（−Ｖｉｎ）により充電されて上昇し、その電圧Ｖｃ２は図２（ｂ）の(2)のようになる。しかし、図２（ｂ）の(3)に示す如く、時刻ｔ２において電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）がツェナーダイオード１３によるツェナー電圧（定電圧クランプ手段のクランプ電圧）に達すると、コンデンサ５→コンデンサ４→ツェナーダイオード１３→コンデンサ５の経路で電流が流れ、電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）はツェナー電圧によってクランプされる。この動作は図４(b)の期間Ａに相当する。また期間Ｂにおける動作は第２実施形態と同様である。
【００３５】
従って、期間Ａにおいてはツェナー電圧をダイオード２，３やスイッチング素子６，７の耐圧以下に選ぶことにより、これらの素子に過電圧が印加されるのを防止することができ、また期間Ｂにおいてはゲート信号のパルス幅を適宜設定することにより、（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）の大きさをダイオード２、３やスイッチング素子６，７の耐圧以下に抑制することが可能である。
【００３６】
この第３実施形態は、クランプ手段と第２実施形態を組合せて、電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）を所定の耐圧以下に抑制するものである。クランプ手段だけでは待機時コンデンサ４，５の蓄積されたエネルギーの一部を常にツェナーダイオードで消費するのに対し、本実施形態ではスイッチング素子が動作を始めるまでの期間だけの消費となるため、ツェナーダイオードの消費電力の低減が可能である。
【００３７】
また、第２の実施形態では交流電源の投入時に制御電源が確立するまでに時間遅れがある場合、この期間はスイッチング素子を駆動させることができないため、（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）の大きさをダイオード２、３やスイッチング素子６，７の耐圧以下に抑制できない可能性が生じる。本実施形態では交流電源の投入時に制御電源が確立するまでの期間はツェナーダイオードでツェナー電圧にクランプし、制御電源が確立した後はスイッチング素子を所定のパルス幅で駆動することにより、全ての期間で電圧（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）を所定の耐圧以下に抑制可能である。
【００４６】
図６に示す主回路は、第１〜第３実施形態のスイッチング素子６，７に並列に接続されていたコンデンサ１０，１１を除去し、代わりに、加熱コイル１２に並列にコンデンサ１４を接続して構成されており、その他の構成は図１（ａ）、図３（ａ）と同様である。この主回路は、本出願人による特願２００１−３２０１８５に記載されたものであり、その運転時の動作を略述すると次のとおりである。
【００４７】
交流電源電圧が正の期間にスイッチング素子６をオンさせると、交流電源１→ダイオード２→スイッチング素子６→加熱コイル１２→交流電源１の経路で加熱コイル１２の電流が増加する。この時、コンデンサ１４はスイッチング素子６側が正になるように充電されており、この極性を正極性とする。ここで、交流電源１にはダイオード２を介してコンデンサ４が並列に接続されているので、高周波的には、コンデンサ４から加熱コイル１２の電流が供給される。
【００４８】
スイッチング素子６をオフさせると、加熱コイル１２の電流はコンデンサ１４に流れ込むため、コンデンサ１４の電圧は緩やかに低下してスイッチング素子６は零電圧ターンオフ動作となる。
コンデンサ１４の電圧が低下すると次にダイオード９が自然に導通し、加熱コイル１２を介してコンデンサ５を正の極性に充電する。この時、スイッチング素子７をオンさせると、コンデンサ５と加熱コイル１２とは共振回路を構成しているので、電流はスイッチング素子７を通る経路に反転し、コンデンサ５は負の方向に充電される。この状態でスイッチング素子７をオフさせると、加熱コイル１２の電流はコンデンサ１４を放電させる。
【００４９】
その後、スイッチング素子７の電圧は緩やかに上昇し、スイッチング素子７は零電圧ターンオフ動作となる。次にダイオード８が自然に導通し、コンデンサ４を充電する。この時、スイッチング素子６をオンさせるとコンデンサ４と加熱コイル１２とは共振回路を構成しているので、電流はスイッチング素子６を通る経路に反転する。
【００５０】
以上のような動作を高周波で繰り返すことにより、加熱コイル１２には高周波の電流が供給される。また、交流電源１が負の期間には、スイッチング素子６，７の動作を交流電源１が正の期間の動作と逆にするだけで、全体の動作は同様となる。
この主回路では、交流電源電圧が正または負の期間において交流電源１から加熱コイル１２に電力を供給する際に電流が通過する半導体素子数はダイオード１個とスイッチング素子１個になるので、ダイオードの数が減った分だけ従来よりも電力損失が少なくなり、変換効率が向上する。
【００５１】
また、図６の主回路に対しても、前述した第１、第２実施形態における図１（ｂ）、図３（ｂ）の制御方法を適用できると共に、図６のコンデンサ４，５の直列回路に電圧クランプ手段としてツェナーダイオードを並列接続してなる主回路（図示せず）に対して、第３実施形態における図４（ｂ）の制御方法を適用することができる。これにより、ダイオード２，３やスイッチング素子６，７等に対してその耐圧以上の電圧が印加されるのを防止すると共に、待機時の消費電力を低減することが可能である。
【００５２】
なお、これらの実施形態が、それぞれ請求項４，５，６に記載した発明に相当する。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、誘導加熱装置の運転を停止していて交流電源電圧が印加されている待機時において、交流電源に接続されたダイオードや半導体スイッチング素子等の誘導加熱装置内の半導体素子に印加される電圧を各素子の耐圧以下にすることができ、これらの素子や誘導加熱装置の破損を防ぐと共に、待機電力を低減できるという効果が得られる。
【００５４】
さらに運転時に誘導加熱装置内のダイオードや半導体スイッチング素子等の半導体素子に対する過電圧の印加を防止して、これらの素子並びに装置全体を保護できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す主回路（図１（ａ））及びその動作波形（同ｂ））である。
【図２】本発明の第３実施形態を説明するための主回路（図２（ａ））及びその動作波形（同（ｂ））である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す主回路（図３（ａ））及びその動作波形（同ｂ））である。
【図４】本発明の第３実施形態を示す主回路（図４（ａ））及びその動作波形（同ｂ））である。
【図５】従来例を示す回路図である。
【図６】本発明が適用される他の主回路を示す図である。
【図７】従来技術を示す誘導加熱装置の主回路（図７（ａ））及びその動作波形（同ｂ））である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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