JPS5952519B2 - 高周波誘導加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高周波誘導加熱装置に関し、そのワークコイル
に対し、使用開始時点に於て通常供給される電流より小
なる電流を供給した状態で間歇的に高周波電流を供給し
、かくしてワークコイル上に置かれた負荷即ち鍋の有無
を検知し、負荷がある場合にワークコイルに対して正常
な電流を供給する様になし、しかもこの切換を無接点式
に且つ自動的に行い得る様にしたものである。

以下本発明による誘導加熱装置を図面について説明する
。

第１図に於いて１ａ及びｌｂは商用交流電源に接続され
る端子であり、２は電源スイッチである。この交流電源
端子１ａ、ｌｂには例えば両波整流回路３が接続され、
この回路３の出力側にはコイル４ａ及びコンデンサ４ｂ
よりなるフィルタ４が接続されている。このフィルタ４
は誘導加熱装置からの高周波信号が交流電源端子１ａ及
びｌｂ側に漏洩するのを回避する為のものである。この
フィルタ４の出力側にワークコイル５、フィルタを構成
するコイル６及びスイッチング素子７よりなる直列回路
が接続されている。この素子７としては例えばＧＣＳと
称される半導体制御整流素子が使用される。８は素子７
の駆動信号供給源即ち発振器であつて、これよりは繰返
し周波数が例えば２０ｋＨ２を有する矩形波信号即ち駆
動パルスが得られ、これが素子７のゲートに供給される
。

９はいわゆるダンパーダイオードである。

１０、１１はワークコイル５並びにフィルタを構成する
コイル６と共動して共振回路を構成するコンデンサであ
る。

この様な高周波誘導加熱装置は周知であるから、その詳
細な説明は省略するも、スイツチング素子７のオン状態
で電源３よりコイル５に電流が供給され、スイツチング
素子７のオフによつてコイル５の両端にパルスが生じ、
このパルスの後にダンパーダイオード９を通じてコイル
５にダンパー電流が供給され、この様な動作の繰返しに
よつてコイル５に高周波電流が供給されるものである。
第２図Ａに示す信号Ｓａは、端子１ａ及び１ｂ間の交流
電圧波形、同Ｂに示す信号Ｓｂは回路３の出力端（これ
にコンデンサ４ｂ等の負荷が接続されていない状態）に
得られる両波整流波形であり、この場合のピーク電圧Ｖ
１は約１４０Ｖとなる。本発明ではこの電圧Ｖ１より充
分低い電圧Ｖ２（例えば１８Ｖ）を有する第２の電源１
２を設け、装置の使用開始時点に於てこれよりコイル５
に電流を供給して、コイル５に対する負荷の有無を見る
様にしたものである。

従つてコンデンサ４ｂを含む整流回路３を第１の電源と
する。この場合の第２の電源１２としては端子１ａ，１
ｂに接続された降圧トランス１３の出力側に両波整流回
路１４を接続し、その出力側にダイオード１５を通じて
平滑用コンデンサ１６を接続して構成した場合である。
このコンデンサ１６の両端に得られる直流電流は抵抗器
１７ダイオード１８を通じてコイル５に供給される。尚
このコンデンサ１６の両端の電圧がＶ２である。又本発
明では第１の電源３の電圧Ｖ１を周期的に第２の電源１
２の電圧Ｖ２より以下の電圧に逓降させる逓降回路１９
を設けている。

この逓降回路１９の一例を説明すると、両波整流回路１
４の出力端Ｑにも、第２図Ｂに示すと同様の波形の全波
整流された信号即ちリプル電圧Ｓｂが得られる。この信
号Ｓｂがデイスチヤージパルス発生回路２０に供給され
、その出力側に第２図Ｃに示す信号即ちデイスチヤージ
パルスＳｃを得る様にしている。第２図Ｂに示す両波整
流信号Ｓｂにより第２図Ｃに示す信号即ちデイスチヤー
ジパルスＳｃを得る為の回路は従来周知であるから、そ
の詳細な説明は省略する。尚ダイオード１５は、整流回
路１４″（７）出力端に於て第２図Ｂに示す全波整流信
号Ｓｂを得る為のコンデンサ１６よりの電流の逆流防止
用ダイオードである。又この様なデイスチヤージパルス
Ｓｃがトランジスタ２１のベースに供給される様になさ
れ、コレクターエミツタが抵抗器２２を通じてコンデン
サ４ｂの両端に接続されている。更に本発明では上述し
たデイスチヤージパルスＳｃの期間内に於て時間巾τを
有するパルスＰＯを生ずるパルス発生回路２４が設けら
れており、これによりこのパルスＰＯの期間だけ発振器
８より７の駆動パルスをスイツチング素子７に供給する
ことにより、この期間τ内でコイル５に微小な高周波電
流を供給する様にしている。

このパルスＰＯの発生時点は信号Ｓｃの後縁に近い時点
がよく、第２図の実施例では交流信号Ｓａの零クロス時
点・を含んである時間巾τをもつように選ばれているも
のであり、上述した様に第２図Ｂに示す信号Ｓｂより第
２図Ｄに示すパルスＰＯを得る為の回路即ちパルス発生
回路２４もを従来周知であるから、その詳細な説明を省
略する。従つてこの回路″２４を零クロスパルス発生回
路とし、これよりのパルスＰＯを零クロスパルスとする
。尚本例ではこのパルスＰＯの時間巾τ内に於てのみ発
振器８が発振動作する様に構成した場合であるが、発振
器８の出力がこのパルスＰＯの時間巾τ内に於て素子７
に供給される様にゲート回路等を設けて制御してもよい
。更に第２図の電源１２よりコイル５に電流が供給され
ている期間即ち上述した零クロスパルスＰＯの存在する
期間τ内に於てこの第２の電源１２よりコイル５に供給
される電流の大きさを検出する負荷検出回路２３が設け
られる。

上述した抵抗器１７はこの電圧降下を検知する為のもの
である。即ちコイル５に負荷がある場合にはそのインダ
クタンスが大となつてコイル５への電流が増加し、この
抵抗器１７による電圧降下が大となる為に、コイル５に
対する負荷の有無を検出することが出来る。この様にし
て負荷が有ると判知されると、この検出回路２３の出力
によつて上述した発振器８を連続的な発振状態に切換え
ると共に、デイスチヤージ制御回路２０を制御してこの
制御回路２０の動作を停止させ、従つてトランジスタ２
１によるデイスチヤージを停止させるものである。尚デ
イスチヤージ制御回路２０，発振器８，負荷検出回路２
３，パルス発生器２４，後述するアノード電圧検出回路
２５，等の動作電源は例えば第２の電源１２より得る様
になすことができる。以上の構成による動作を説明する
。

先ず電源スイツチ２をオンすると、第１の電源３及び第
２の電源１２より夫々電圧（電流）が得られ、コンデン
サ１６がチヤージされる。一方、デイスチヤージ制御回
路２０より第２図Ｃに示す信号Ｓｃが得られる事により
、周期的にトランジスタ２１がオン・オフを繰返し、従
つてコンデンサ４ｂの端子電圧Ｓｅは第２図Ｅに示す如
く変化し、この電圧Ｖ１がＶ２より低くなつた期間τで
第２の電源１２より抵抗器１７及びダイオード１８を介
してコイル５に電流が供給される。一方第２図Ｄに示す
零クロスパルスＰＯがパルス発生回路２４より得られる
為に、このτ期間内に於て、発振器８は発振動作をなし
、これにより素子７が駆動される。

この場合のτは例えば０．５ｍ秒に選ばれる。即ちこの
パルスＰＯの期間τだけ、この高周波誘導加熱装置は第
２の電源１２よりの低い電圧でもつて動作することにな
り、第１の電源３よりは何ら電流が供給されることがな
いこのとき、負荷検出回路２３により抵抗器１７の両端
の電圧即ちコイル５に流れる電流の大きさが検出される
。

第２図Ｆはコイル５に負荷がない場合の抵抗器１７の両
端の電圧波形である。しかして負荷があると、この電圧
は第２図Ｇに示す様になり、この積分値により発振器８
が連続発振状態に切換えられ、しかもデイスチヤージ制
御回路２０の動作が停止される為に、コンデンサ４ｂの
両端の電圧はＶ１迄上昇し、本装置は正常な動作状態と
なる。尚この場合はダイオード１８の為にこの第２の電
源１２より第１の電源３に自動的切換えがなされるもの
である。尚この様な誘導加熱装置にあつては、スイツチ
ング素子７例えばＧＣＳのアノードに非常に高い電圧が
印加されており、コイル５に対する通常の負荷では何ら
支障をきたさないが、無負荷状態或いはフエライト等の
特殊な負荷に対してはコイル５を含む共振回路の共振周
波数が非常に低くなることがあり、素子７即ちＧＣＳの
アノードの電圧が異常に高くなつて、素子７，ダイオー
ド９等を破壊するおそれがある。

この為本例にあつては、この素子７のアノード電圧を検
知するアノード電圧検知回路２５を設けており、上述し
た第２の電源１２よりコイル５へ電流を供給している期
間即ちτ期間内でアノード電圧が所定値以上になつたと
き、負荷検出回路２３を制御して発振器８が連続発振し
ない様に制し、又は第１の電源３がコイル５の電源とし
て通常動作しているときその発振を停止させてスイツチ
ング素子７等が損傷を受けるのを阻止する様にしている
。

以上説明した本発明によれば、起動時に於て負荷の有無
が自動的に検出され、従つて負荷がない場合には発振器
８が連続発振状態となる事がない為に、電力の損失を回
避することが出来、しかも負荷がある場合には自動的に
通常の電源動作に切換えられる特徴を有し、しかもこの
切換えを電子的に行い得る特徴を有するものである。

尚、交流電源の投入（オン）を同時に第１の電源３より
コイル５に電流を供給する様になすと共に、発振器８を
連続的に発振させる様にした場合を考えると、発振器８
はその電源となる整流回路にれは例えば電源１２を使用
できる）のコンデンサへの充電等により立上りが遅れ、
これが完全な発振動作をなす様になつた時点に於ては第
１の電源３の電圧は既にＶ１にの場合は約１４０Ｖ）に
達しており、この状態で素子７をオン・オフさせると、
動作開始の過渡状態に於てダンパー期間のない所が生じ
て素子７に大電流の流れている状態でこれをオフさせる
ことになり、その劣化を招いノたり、或いはこれを破壊
したりする。

しかし乍ら上述した本発明では発振器８はコイル５に供
給する電流の小なる期間内即ち第２の電源１２より電流
を供給する期間内に於て、発振動作を開始するものであ
るから、素子７に対して過，負荷な電圧が印加されるこ
とがなく、従つてこのスイツチング素子７を破損から保
護することができる特徴をも有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高周波誘導加熱装置の一フ例を示
す接続図、第２図はその動作の説明の為の波形図である
。 １ａ，１ｂは交流電源端子、３は第１の電源、１２は第
２の電源、５はワークコイル、７はスイツチング素子、
８は発振器、１９は電圧逓降回路、２４はこの逓降され
た期間内にパルスを得る為のパルス発生回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 駆動パルスによりスイッチング素子がオン・オフさ
   れることに基ずいてワークコイルに高周波電流が供給さ
   れる様になされた高周波誘導加熱装置に於て、上記ワー
   クコイルに通常動作に適する電圧を供給する第１の電源
   と、商用交流電源の電流を整流し、これを平滑してなり
   且つ上記第１の電源の電圧より低い電圧を有する第２の
   電源と、該第２の電源の上記整流されたリップル電圧を
   もつて、該リップル電圧の周期と同期したディスチャー
   ジパルスを得るディスチャージパルス発生回路と、該デ
   ィスチャージパルス発生回路よりのディスチャージパル
   スが供給される間、上記第１の電源の電圧を、第２の電
   源の電圧より低下させる手段と、上記第１の電源の電圧
   が低下された期間内で駆動パルスを上記スイッチング素
   子に供給する手段と、上記第２の電源よりの電流が上記
   ワークコイルに供給されることに基ずいて上記ワークコ
   イルの負荷の状態を検知する負荷検出回路とを有し、該
   負荷検出回路からの負荷の適正状態で得られる信号で上
   記駆動パルスを連続的に上記スイッチング素子に供給す
   る様にした高周波誘導加熱装置。