JPS6044793B2 - 誘導加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はたとえば調理器等に使用される誘導加熱装置
に関する。

一般に誘導加熱装置は第１図に示すような基本回路構成
になつている。

すなわちインバータ回路１を設け、そのインバータ回路
１の出力端に誘導ヨ加熱用出力コイル２とコンデンサ３
との直列回路を接続し、上記出力コイル２によつて磁性
鍋等の発熱物４を発熱動作させるようにしている。なお
前記インバータ回路１は交流電源５に全波整流ブリッジ
回路６を介して平滑コンデンサ７を接続・し、その平滑
コンデンサ７の両端間に一対のパワートランジスタ８、
９の直列回路を接続するとともに、一方高周波発振回路
１０を設け、その発振回路１０の発振出力を駆動回路１
１を介して上記各トランジスタ８，９に供給し、その各
トランジスタ８，９を交互に高周波スイツチング動作さ
せるようにしたものである。ところで上述した回路にお
いて出力コイル２と発熱物４とは一種の変成器と見なす
ことができ、その場合出力コイル２は１次コイルに相当
し、発熱物４は鉄心部および２次コイルに相当するので
、上述した回路の負荷回路は第２図に示すように表わさ
れる。

なお図中２ａは出力コイル２の漏れリアクタンス、４ａ
は発熱物４の漏れリアクタンス、４ｂは発熱物４の等価
抵抗、ＶＯはインバータ回路１の出力電圧、ＩＬは負荷
電流である。そしてさらに上述した第２図の回路を等価
回路で示せば第３図に示すようになる。なお図中ｘしは
出力コイル２の励磁インピーダンスも含めた回路全体の
等価誘導リアクタンス、Ｘｃはコンデンサ３の容量リア
クタンス、Ｒは回路全体の等価抵抗である。そこでこの
等価回路においてＸし＝ＸＯとすれば矩形波電圧。、負
荷電流１Ｌおよびコンデンサ３の端子間電圧。の関係は
第４図に示すようになり、負荷電流１Ｌは矩形波電圧。
と同相の略正弦波となる。したがつて第１図における各
トランジスタ８，９がスイツチング動作する瞬間、つま
り第４図における時刻Ｔｌ，ｔ３においてはＩＬは略ゼ
ロとなるから各トランジスタ８，９のコレクタ・エミツ
タ間電圧ＶｃＥ（＝ＶＯ）とコレクタ電流１ｃ（＝ＩＬ
）の相関関係は第５図に示すようになり、各トランジス
タ８，９のスイツチング動作時における損失はほとんど
ない。すなわち最大の．効率が得られることになる。ま
た、この回路においてＸＬ半Ｘｃとすれば、たとえばＸ
し〉ＸＯとして回路を誘導的な負荷とすれば。

．１５１Ｌの位相のずれ（ＩＬの位相が遅れる）によつ
てトランジスタのスイツチング動作時に損．失を生じる
とともに電流の急変により誘起されるスパイク電圧がト
ランジスタに印加する不都合が生じる。またたとえばＸ
Ｏ〉Ｘしとして回路を容量的な負荷とすれば。（５１Ｌ
の位相のずれ（ＩＬの位相が進む）によつて各トランジ
スタ８，９のオ・ン時点での電流が急増しトランジスタ
のスイツチング動作時に大きな損失を生じる。ところで
前述した第３図においてコンデンサ３の容量をＣ１等価
リアクタンスのインダクタンスをＬ，．ＶＯの周波数を
ｆとすれば、ＸｃおよびＸＬは下式で表わすことができ
る。

したがつてＸＯ＝ｘしのときｆ＝吃ノ→テとなり、ｏの
基本波に対して同調をとることができる。

したがつて発熱物４の材質あるいは大きさが異なつたり
、発熱物４と出力コイル２との相ノ対位置がずれたりし
て等価リアクタンスが変化した場合、ｏの周波数を同調
がとれるように最適周波数に制御すれば常に良好な効率
で発熱物４を発熱動作させることができる。このように
回路の等価リアクタンス変化に対してＶ。の周波数を同
・調がとれるように制御するものとして従来、オートチ
ユーニング回路が知られており、このオートチユーニン
グ回路を誘導加熱装置に取付けるようにしている。とこ
ろが誘導加熱装置においては上述したよう・な問題の他
に以下に述べるような問題がある。

すなわち、出力コイル２の面積よりも非常に小さな面積
の磁性材、たとえばスプーンや包丁のようなものが発熱
物として設けられた場合や発熱物が取り去られた場合に
等価抵抗Ｒが小さくなりインバータ回路の入力が増大し
て負荷電流１Ｌが過大となる問題がある。また発熱物と
して銅、アルミ製のものあるいは銅、テルミと磁性体と
の合板のものあるいは磁性体に膜厚の厚いメツキを施こ
したものなどを誤まつて使用した場合に等価抵抗Ｒが小
さくなりインバータ回路の入力が増大して負荷電流１Ｌ
が過大となる問題がある。このためたとえば負荷電流を
検知する電流検出回路を取り付けることが考えられるが
、一般に誘導加熱装置はインバータ回路の発振開始時の
過渡期においては同調がずれ電流スパイクが発生するの
で、このスパイク電流によつて電流検出回路が動作した
のでは装置が全く使えなくなつてしまう問題があり、か
といつて電流検出回路の動作レベルを大きくしたのでは
電流検出回路を設けた意味が全くなくなつてしまう問題
がある。

また上述したようにインバータ回路の発振開始時の過渡
期においては同調のずれによつて発生する電流スパイク
や電圧スパイクがインバータ回路のパワートランジスタ
に加わるので、インバータ回路の寿命を短かくさせてし
まう問題がある。さらにインバータ回路の発振開始時の
過渡期においては出力コイルの磁束が急増するため出力
コイルから発熱物に作用する磁気吸引力によつて異常音
が発生する問題がある。この発明はこのような問題を解
決するために考えられたものでその目的とするところは
インバータ回路の発振開始時における電流、電圧スパイ
クを非常に小さく抑えることができ、したがつてインバ
ータ回路の寿命を長くさせることができ、し−かもイン
バータ回路の発振開始時に異常音が発生する虞のない誘
導加熱装置を提供することにある。

さらにはインバータ回路のインピーダンス変化をそのイ
ンバータ回路の発振開始時において検知できる誘導加熱
装置を提供することにある。

さらには誘導加熱用出力コイル回路に流れる負荷電流を
検知できる誘導加熱装置を提供することにある。以下こ
の発明の実施例の高周波誘導加熱レンジ一について図面
を参照して説明する。

先ず第６図によつて装置の概略構成を述べる。

装置本体１０１内には一対の誘導加熱用出力コイル１０
２，１０３が所定の間隔をあけて配置され、その各出力
コイル１０２，１０３上には発熱物として磁性鍋１０４
，１０５がそれぞれ載置されている。前記各出力コイル
１０２，１０３の中央部にはそれぞれ磁性鍋１０４，１
０５が載置されているか否かを検知する近接スイツチな
どの第１、第２の負荷検知器１０６，１０７が取付けら
れている。次に第７図によつて装置の回路構成を述べる
。

本装置は１つのインバータ回路により時分割的に２つの
出力コイルを駆動するもので、インバータ回路１０８を
設け、そのインバータ回路１０８の出力端にコンデンサ
１０９および第１のリレー１１０の常開接点１１０ａを
直列に介して前記出力コイル１０２を接続するとともに
上記コンデンサ１０９および第１のリレー１１０の常閉
接点１１０ｂを直列に介して前記出力コイル１０３を接
続している。前記インバータ回路１０８は、交流電流１
１１に第２のリレー１１２の第１の接点スイツチ１１２
ａの常閉側を介して全波整流ブリツジ回路１１３の入力
側を接続し、そのブリツジ回路１１３の出力側に平滑コ
ンデンサ１１４を接続し、さらにその平滑コンデンサ１
１４に一対のＮＰＮ形パワートランジスタ１１５，１１
６の並列回路と一対のＮＰＮ形パワートランジスタ１１
７，１１８の並列回路との直列回路を接続している。な
お、上記各トランジスタ１１５，１１６，１１７，１１
８のエミツタ回路には、それぞれ抵抗１１９，１２０，
１２１，１２２が直列に介挿されている。そして高周波
発振回路１２３を設け、その発振回路１２３が発生する
高周波発振出力をインバータ駆動回路１２４によつて前
記一対のトランジスタ１１５，１１６と一対のトランジ
スタ１１７，１１８とに交互に供給するようにしている
。このインバータ回路１０８は前述した出力コイル回路
をその一対のトランジスタ１１７，１１８の並列回路に
接続している。なお、前記インバータ回路１０８はその
一対のトランジスタ１１５，１１６および１１７，１１
８のそれぞれの並列回路にダイオード１２５，１２６を
並列に接続している。前記インバータ回路１０８におけ
る電源側回路には低電圧駆動回路１２７が介在されてい
る。

この低電圧駆動回路１２７は一対の抵抗１２８，１２９
からなるもので、上記抵抗１２８を前記第２のリレー１
１２の第１の接点スイツチ１１２ａの常閉側に並列に接
続するとともに、上記抵抗１２９を前記ブリツジ回路１
１３の出力側に上記第２のリレー１１２の第２の接点ス
イツチ１１２ｂの常開側を介して接続している。ノ 前
記インバータ回路１０８における出力部と高周波発振回
路１２３との間にはオートチユーニング回路１３０が接
続されている。

このオートチユーニング回路１３０は前記出力コイル１
０２，１０３、コンデンサ１０９によつて形成される出
力JャRイル回路の同調がとれるようにその出力コイル回
路のリアクタンス変化に応じて前記高周波発振回路１２
３の発振周波数を変化させるもので、たとえばインバー
タ回路１０８における一対のトランジスタ１１７，１１
８の並列回路の両端間電圧９と前記出力コイル回路のコ
ンデンサ１０９の両端間電圧との位相差を検出する位相
差検出回路１３１と、この検出回路出力を増幅して上記
高周波発振回路１２３に供給する差動増幅回路１３２と
で形成されている。つまり、インバータ回路１０８の出
力周波数を負荷の状態に応じて可変制御し、出力コイル
回路の共振状態を維持するようにしている。一方、前記
インバータ回路等の制御回路について述べると、図中１
３３は低周波発振回路で、この発振回路１３３が基準周
期Ｔ。

で発生するパルス幅Ｔｐの低周波信号（（第８図ａ》を
第１のタイマ回路１３４に供給させている。この第１の
タイマ回路１３４は前記低周波発振回路１３３からのパ
ルス出力の立下がりに応動して所要時間“゜１゛出力を
送出するもので（（第８図のｂ》その゜゜１゛出力送出
時間（第１のコイルの担当期間）を可変抵抗１３５によ
つて任意に設定できるようになつており、単安定マルチ
バイブレータの一種である。この第１のタイマ回路１３
４の４６ｒ２出力は２入力用の第１のアンドゲート回路
１３７の一方の入力端に入力されるようになつている。
また上記第１のタイマ回路１３４の“ｒ′出力は第１の
リレー駆動回路１３６に入力されるようになつている。
このリレー駆動回路１３６は上記第１のタイマ回路１３
４から゜“１゛出力を入力されて前記第１のリレー１１
０のコイル１１０ｃを付勢するようになつている。前記
第１のアンドゲート回路１３７の他方の入力端には前記
第１の負荷検知器１０６出力《第８図のｃ》が入力され
るようにな−つている。しかして前記第１のアンドゲー
ト回路１３７出力は第１のタイマ回路１３４出力が゜゜
１゛で、かつ第１の負荷検知器１０６出力が゛１゛のと
きその出力を“゜１゛とするもので《第８図のｄ》、こ
の“１゛出力は２入力用の第２のζアンドゲート回路１
３８の一方の入力端ならびに第１の単安定マルチバイブ
レータ１３９に入力される。前記第１の単安定マルチバ
イブレータ１３９は通常は出力が゜゜１゛の状態にあり
、前記第１のタイマ回路１３４の出力の立上がりに応動
して５所要の短時間（第１のリレー１１０および第２の
リレー１１２の接点が切換え動作できるに充分な時間）
その出力を“０゛の状態に立下がらせるもので（（第８
図のｅ》、その出力は前記第２のアンドゲート回路１３
８の他方の入力端子に入力され４る。前記第２のアンド
ゲート回路１３８は第１のアンドゲート回路１３７出力
が“゜１゛で、かつ第１の単安定マルチバイブレータ１
３９出力が゜゜１゛のとき出力゜゜１゛となり（（第８
図のｆ））、その“゜１゛出力は２入力用の第１のオア
ゲート回路１４０の一方の入力端を介して２入力用の第
３のアンドゲート回路１４１の一方の入力端に入力され
る。この第３のアンドゲート回路１４１はその他方の入
力端に後述する記憶回路出力が入力されるようになつて
いる。さらに前記第１のタイマ回路１３４出力を第２の
タイマ回路１４２に入力させている。

この第２のタイマ回路１４２は前記第１のタイマ回路１
３）４出力の立下がりに応動して所要時間゜゜１゛出力
を送出するもので（（第８図のｇ》、その“゜１゛出力
送出時間（第２のコイルの担当期間）を可変抵抗１４３
によつて任意に設定できるようになつており、単安定マ
ルチバイブレータの一種である。・この第２のタイマ回
路１４２の゜゜１゛出力は２入力用の第４のアンドゲー
ト回路１４４の一方の入力端に入力されるようになつて
いる。この第４のアンドゲート回路１４４の他方の入力
端には前記第２の負荷検知器１０７出力（（第８図のｈ
》が入力されるようになつている。しかして前記第４の
アンドゲート回路１４４出力は第２のタイマ回路１４２
出力が゜“１゛で、かつ第２の負荷検知器１０７出力が
゜゜１゛のときその出力を゜゜１゛とするもので（（第
８図のｈ》、この゜゜１゛出力は２入力用の第５のアン
ドゲート回路１４５の一方の入力端ならびに第２の単安
定マルチバイブレータ１４６に入力される。前記第２の
単安定マルチバイブレータ１４６は前述した第１の単安
定マルチバイブレータ１３９と同様通常は出力が゛゜１
゛の状態にあり、前記第２のタイマ回路１４２出力の立
上がりに応動して所要の短時間（第１のリレー１１０お
よび第２のリレー１１２の接点が切換え動作できるに充
分な時間）その出力を“゜０゛状態に立下がらせるもの
で（（第８図のｊ）、その出力は前記第５のアンドゲー
ト回路１４５の他方の入力端に入力される。前記第５の
アンドゲート回路１４５は第４のアンドゲート回路１４
４出力が“゜１゛で、かつ第２の単安定マルチバイブレ
ータ１４６出力が“１゛のとき出力゜゜１゛となり（（
第８図のｋ》、その゜“１゛出力は前記第１のオアゲー
ト回路１４０の他方の入力端を介して前記第３のアンド
ゲート回路１４１の一方の入力端に入力される。しかし
て第１のオアゲート回路１４０出力は第２、第５のアン
ドゲート回路１３８，１４５出力の論理和となる《第８
図の１））。また前記第１のアンドゲート回路１３７出
力を第３の単安定マルチバイブレータ１４７に入力させ
るとともに、前記第４のアンドゲート回路１４４の出力
を第４の単安定マルチバイブレータ１４８に入力させて
いる。前記第３の単安定マルチバイブレータ１４７は前
記第１のアンドゲート回路１３７出力の立上がりに応動
して所要時間その出力を“゜１゛状態に立上がらせるも
のである《第８図のｍ》。前記第４の単安定マルチバイ
ブレータ１４８は前記第２のアンドゲート回路１４４出
力の立上がりに応動して所要時間その出力を゜“１゛状
態に立上がらせるものである《第８図のｎ》。前記第３
、第４の単安定マルチバイブレータ１４７，１４８出力
は第２のオアゲート回路１４９に入力される。この第２
のオアゲニト回路１４９出力（第８図のｏ））は第２の
リレー駆動回路１５０に入力される。この第２のリレー
駆動回路１５０は上記第２のオアゲート回路１４９から
゜゜１゛出力を入力されて前記第２のリレー１１２のコ
イル１１２ｃを付勢一するようになつている。また前記
第２のオアゲート回路１４９出力はリセットトリカー回
路１５１に入力される。このリセットトリカー回路１５
１は微分回路からなるもので上記第２のオアゲート回路
１４９出力の立上がりに応動してトリガ−パルスを発生
するようになつている《第８図のｐ》。一方、前記イン
バータ回路１０８の出力コイル回路のインピーダンス変
化をインピーダンス検知回路１５２で検知するようにし
ている。

このインピーダンス検知回路１５２は前記インバータ回
路１０８の平滑コンデンサ１１４の両端間電圧を抵抗１
５３およびコンデンサ１５４からなる平滑回路１５５を
介して電圧検知回路１５６で検知し《第８図のｑ》、そ
の検知電圧レベルが予め設定された電圧レベルＶ，を越
えているかぎりは出力が゜“１゛の状態にあり上記検知
電圧レベルが，以下になると出力が゜“Ｏ゛に立下がる
ようになつている。また前記インバータ回路１０８の出
力コイル回路に流れる電流量（（第８図のｒ》を負荷電
流検知回路１５８で検知するようにしている。この負荷
電流検知回路１５８は前述した一対のトランジスタ１１
７，１１８のエミツタ抵抗１２１，１２２にそれぞれ流
れる電流量をその両抵抗１２１，１２２の電圧降下を抵
抗１５９，１６０およびコンデンサ１６１からなるフイ
ルタ一回路１６２を介して電流検知回路１６３で検知す
ることにより検知し、その検知電流量が予め設定された
電流量ＩＬＳ以下にあるかぎりは出力が“゜１゛の状態
にあり、上記検知電流量がＩＬ，を越えると出力が６６
０゛に立下がるようになつている。そして前記インピー
ダンス検知回路１５２出力および負荷電流検知回路１５
８出力を２入力用の第６のアンドゲート回路１６４の各
入力端にそれぞれ入力し、その第６のアンドゲート回路
１６４出力を記憶回路１５７に入力している。前記記憶
回路１５７はたとえばＲ−Ｓフリツプフロツプからなる
もので、上記第６のアンドゲート回路１６４出力がその
セツト入力端子に入力され、前記リセットトリカー回路
１５１出力がインバータ回路１６５を介してそのりセツ
ト入力端子に入力されるようになつている。そして前記
記憶回路１５７は正常時にはりセツト動作されて出力が
゜゜１゛の状態にあり、第６のアンドゲート回路１６４
出力が“０゛のときセツト動作されて出力が゜゜０゛と
なり、その後リセットトリカー回路１５１出力によつて
りセツト動作されて出力が再び“ｒ′になるものである
《第８図のｓ》。したがつて前記記憶回路１５７は前記
インピーダンス検知回路１５２出力および負荷電流検知
回路１５８出力のいずれか一方でも“０゛になるとセツ
ト動作しその出力が゛゜０゛になる。そして前記記憶回
路１５７出力は前述した第３のアンドゲート回路１４１
の他方の”入力端に入力される。そして前記第３のアン
ドゲート回路１４１は第１のオアゲート回路１４０出力
が“゜１゛で、かつ記憶回路１５７出力が゜“１゛のと
き出力が゜゜１゛となり、その出力゜゜１゛によつて前
記インバータ駆動回路１２４を付勢しイン・バータ回路
１０８を駆動させるようにしている。なお、前記第１、
第２のタイマ回路１３４，１４２の出力送出時間の総和
（第１のコイルの担当期間と第２のコイルの担当時間と
の総和）は前記低周波発振回路１３３から発生する低周
波信号のノ基準周期Ｔ。よりも小さくなるように可変抵
抗１３５と１４３との可変度合を機械的に制限している
。つぎにこのように構成された本発明実施例装置につい
てその作用を第８図のタイムチヤートにもとずいて説明
する。

低周波発振回路１３３はパルス幅Ｔｐの低周波信号を基
準周期ＴＯで発生するが、今、低周波信号が第８図のａ
に示すように時刻Ｔ。

−ち、ＴｉＯ〜Ｔｌｌ、Ｔ２Ｏ−Ｔ２ｌ、・・・におい
て発生されるものとし、時刻ｔ１〜Ｔｌｌを第１の基準
周期、時刻Ｔｌｌ〜Ｔ２ｌを第２の基準周期、時刻Ｔ２
ｌ〜を第３の基準周期として以下に述べる。なお、時刻
Ｔ。以前においては、誘導加熱用出力コイル１０２，１
０３上にそれぞれ適性な磁性鍋１０４，１０５が正常に
載置されている状態にあり、したがつて第１、第２の負
荷検知器１０６，１０７出力はいずれも“゜１゛５の状
態にある。先ず時刻（〜Ｔｌｌの第１の基準周期におい
て両出力コイル１０２，１０３が共に正常運転されてい
る場合について述べる。

第１の基準周期の開始時、すなわち時刻ｔ１において低
周波発振回路１３３の低周波信号が立下がると第８図の
ｂに示すように第１のタイマ回路１３４出力が“゜１゛
に立上がり第１のコイルの担当期間となる。

すると第１のリレー駆動回路１３６が付勢し、第１のリ
レー１１０のコイル１１０ｃが付勢される。一方、第１
の負荷検知器１０６出力が第８図のｃに示すように゜“
１゛であるから第１のタイマ回路１３４出力が“１゛に
なると第８図のｄに示すように第１のアンドゲート回路
１３７出力が“１゛となる。しかして第１の単安定マル
チバイブレータ１３９出力が第８図のｅに示すように時
刻ち〜Ｔ２の短時間゜゜０゛となる。したがつて時刻！
において第１のアンドゲート回路１３７出力が“゜１゛
で、かつ第１の単安定マルチバイブレータ１３９出力が
゜゜１゛に復帰するので、第２のアンドゲート回路１３
８は第８図のｆに示すように時刻舅こおいて出力が゜“
１゛となる。この第２のアンドゲート回路１３８出力は
第１のオア．ゲート回路１４０を介して第３のアンドゲ
ート回路１４１の一方の入力端に供給される。そして第
３のアンドゲート回路１４１の他方の入力端には記憶回
路１５１出力が供給されているが、今、装置は正常に運
転されているので、記憶回路１５７はりセツト状態にあ
り出力゜゜１゛の状態にある。しかして第２のアンドゲ
ート回路１３８出力が゜“１゛になるとそれに応動して
第８図のｔに示すように第３のアンドゲート回路１４１
出力が゜゛１゛となりインバータ駆動回路１２４が動作
する。一方、第１のアンドゲート回路１３７出力が゜゜
１゛になるとそれに応動して第８図のｍに示すように第
３の単安定マルチバイブレータ１４７出力が時亥膓〜Ｔ
３の所要時間その出力を゜゜１゛の状態にし、その“゜
１゛出力が第２のオアゲート１４９を介して第２のリレ
ー駆動回路１５０に供給される。しかして第２のリレー
駆動回路１５０によつて第２のリレー１１２のコイル１
１２ｃが付勢ａされる。したがつて時刻ｔ１において低
周波信号が立下がると、先ず第８図のｕに示すように第
１のリレー１１０の常閉接点１１０ｂが開放されその常
開接点１１０ａが閉成されて出力コイル１０２がコンデ
ンサ１０９を介してインバータ回路１０８の出力端に接
続される。

同時に第８図のｖに示すように第２のリレー１１２の各
接点スイツチ１１２ａ，１１２ｂの常閉側が開放されそ
の常開側が閉成されてインバータ回路１０８の電源側回
路に低電圧駆動回路１２７が接続される。すなわち抵抗
１２８が交流電源１１１の一端と全波整流ブリッジ回路
１１３の入力端の一端との間に直列に接続され、かつ抵
抗１２９が全波整流ブリツジ回路１１３の出力端間に接
続される。そして時刻Ｔ２になるとインバータ駆動回路
１２４によつてインバータ回路１０８が駆動される。し
たがつてインバータ回路１０８は第１のコイルの担当期
間の時刻Ｔ２において出力コイル１０２に通電を開始す
る。この通電開始時における出力コイル１０２への通電
量、すなわち出力コイル回路電流量は低電圧駆動回路１
２７の作用によつて第８図のｒに示すように少なく抑え
られる。そして時刻Ｔ３になると第３の単安定マルチバ
イブレータ１４７出力が′４０″となり、第２のリレー
駆動回路１５０による第２のリレー１１２のコイル１１
２ｃの付勢が停止され、そのリレー１１２の各接点スイ
ツチ１１２ａ，１１２ｂの常開側が開放されその常閉側
が閉成される。すなわち低電圧駆動回路１２７が電源側
回路から離脱される。しかしてインバータ回路１０８の
電源側回路は正規の電圧レベルとなり、出力コイル１０
２への通電量は第８図のｒに示すように増大し、出力コ
イル１０２によつて磁性鍋１０４は正常の発熱動作を行
なう。そして時刻ζにおいて第１のタイマ回路１３４出
力が“０゛に立下がると第１のアンドゲート回路１３７
出力も“０゛となる。

一方、第１のタイマ回路１３４出力の立下がりに応動し
て第８図のｇに示すように第２のタイマ回路１４２出力
が゛゜１゛に立上がり、第２のコイルの担当期間となる
。すると、第１のリレー駆動回路１３６が消勢し、第１
のリレー１１０のコイル１１０ｃが消勢される。一方、
第２の負荷検知器１０７出力が第８図のｈに示すように
第１の負荷検知器１０６出力と同様゜“１゛であるから
第８図のｉに示すように第４のアンドゲート回路１４４
出力が゜゜１゛となる。しかして第２の単安定マルチパ
イプレータ１４６出力が第８図のｊに示すように時刻Ｔ
４〜Ｔ５の短時間“０゛となる。したがつて時刻ちにお
いて第４のアンドゲート回路１４４出力が“４ｒ′で、
かつ第２の単安定マルチバイブレータ１４６出力が゛゜
１゛に復帰するので、第５のアンドゲート回路１４５は
第８図のｋに示すように時刻Ｔ５において出力が゜“１
゛となる。この第５のアンドゲート回路１４５出力は第
１のオアゲート回路１４０を介して第３のアンドゲート
回路１４１の一方の入力端に供給される。そして第３の
アンドゲート回路１４１の他方の入力端には前述した第
１のコイル担当期間同様記憶回路１５７から゜“１゛出
力が供給されているから、第５のアンドゲート回路１４
５出力が゜“１゛になるとそれに応動して第８図のｔに
示すように第３のアンドゲート回路１４１出力が“１゛
となりインバータ駆動回路１２４が動作する。一方、第
４のアンドゲート回路１４４出力が゜゛１゛になるとそ
れに応動して第８図のｎに示すように第４の単安定マル
チパイプレータ１４８出力が時亥腸〜Ｔ６の所要時間そ
の出力を″ｒ゛の状態にし、その４６ｒ゛出力が第２の
オアゲート１４９を介して第２のリレー駆動回路１５０
に供給される。しかしてこの第２のコイルの担当期間に
おいても前述した第１のコイルの担当期間と同様その当
初においては第２のリレー駆動回路１５０によつて第２
のリレー１１２のコイル１１２ｃが付勢される。したが
つて時刻Ｔ４において第１のタイマ回路１３４出力が立
下がると、先ず第８図のｕに示すように第１のリレー１
１０の常開接点１１０ａが開放されその常閉接点１１０
ｂが閉成されて出力コイル１０３がコンデンサ１０９を
介してインバータ回路１０８の出力端に接続される。

同時に第８図のｖに示すように第２のリレー１１２の各
接点スイツチ１１２ａ，１１２ｂの常閉側が開放されそ
の常開側が閉成されてインバータ回路１０８の電源側回
路に低電圧駆動回路１２７が接続される。すなわち前述
した第１のコイルの担当期間の開始時と同様抵抗１２８
が交流電源１１１の一端と全波整流ブリツジ回路１１３
の入力端の一端との間に直列に接続され、かつ抵抗１２
９か全波整流ブリツジ回路１１３の出力端間に接続され
る。そして時刻らになるとインバータ駆動回路１２４に
よつてインバータ回路１０８が駆動される。したがつて
インバータ回路１０８は第２のコイルの担当期間の時刻
らにおいて出力コイル１０３に通電を開始する。この通
電開始時における出力コイル１０３への通電量、すなわ
ち出力コイル回路電流量は低電圧駆動回路１２７の作用
によつて第８図のｒに示すように少なく抑えられる。そ
して時刻ｔになると第４の単安定マルチバイブレータ１
４８出力が゜゜０゛となり、第２のリレー駆動回路１５
０による第２のリレー１１２のコイル１１２ｃの付勢が
停止され、そのリレー１１２の各接点スイツチ１１２ａ
，１１２ｂの常開側が開放されその常閉側が閉成される
。すなわち低電圧駆動回路１２７が電源側回路から離脱
される。しかしてインバータ回路１０８の電源側回路は
正規の電圧レベルとなり、出力コイル１０２への通電量
は第８図のｒに示すように増大し、出力コイル１０３に
よつて磁性鍋１０５は正常の発熱動作を行な゛う。そし
て時刻ちにおいて第２のタイマ回路１４２出力が゜′０
゛に立下がると第４のアンドゲート回路１４４出力も゜
“０゛となる。しかして第３のアンドゲート回路１４１
出力が゜“０゛となり、イン・バータ駆動回路１２４に
よるインバータ回路１０８の駆動が停止される。そして
この時刻賜から第１の基準周期が終了する時刻Ｔｌｌま
ではコイルの休止期間となり、両出力コイル１０２，１
０３は共に通電されない。したがつてこの休止期間の時
）刻ＴＢｌにおいて磁性鍋１０５を出力コイル１０３上
から取り去つても、第８図のｈに示すように第２の負荷
検知回路１０７出力ぱ゜０゛となるが装置の動作に影響
を与えることはない。以上のように正常運転時において
は１基準周期における第１のコイルの担当期間に出力コ
イル１０２への通電が行なわれ、第２のコイルの担当期
間に出力コイル１０３への通電が行なわれる。

したがつてこの動作が複数の基準周期にわたつてくり返
えされるならば各磁性鍋１０４，１０５は出力コイル１
０２，１０３の平均電力により正常に発熱動作される。
そして両出力コイル１０２，１０３への通電量をその両
コイルの担当期間の開始直後は所要の短時間低電圧駆動
回路１２７を動作させて小さく抑えるようにしているの
で、インバータ回路の発振開始時において出力コイル回
路が共振状態にない場合に起こるを非常に小さく抑える
ことができ、インバータ回路１０８の各トランジスタ１
１５，１１６，１１７，１１８などの破損事故を防止す
ることができる。またインバータ回路の発振開始時に出
力コイルに急激に大電流が流れると磁性鍋が出力コイル
に吸引されて異常音を発生する虞があるが、このような
異常音の発生をも防止することができる。次に時刻Ｔｌ
ｌ〜Ｔ２ｌの第２の基準周期において各種の状態が発生
した場合について述べる。

第２の基準周期の開始時、すなわち時刻Ｔｌｌにおいて
低周波発振回路１３３の低周波信号が立下がると前記同
様先ず第１のタイマ回路１３４出力が″Ｒ５に立上がつ
て第１のコイルの担当期間が−開始される。

なお、この第１のコイルの担当期間の開始直後は前記同
様所要の短時間低電圧駆動回路１２７によつて出力コイ
ル１０２への通電量は小さく抑えられる。そしてこの第
１のコイルの担当期間における時刻ＴＢ２において鉄製
の包丁のよ．うな小さな磁性材を出力コイル１０３上に
載置させる。今、装置は第１のコイルの担当期間にあり
出力コイル１０２への通電が行なわれ出力コイル１０３
への通電が行なわれていないので、包丁が出力コイル１
０３上に載置されても回路の異常状Ｊ態は発生しない。
ついで第１のコイルの担当期間における時刻ＴＡｌにお
いて出力コイル１０２上から磁性鍋１０４を取り去る操
作を開始する。すると磁性鍋１０４が出力コイル１０２
から離れるにしたがつて第８図のｒに示すように出力コ
イル１０２に流れる電流量が徐々に増大する。そして時
刻ＴＡ２においてその電流量がＩＬ，を越えると電流検
出回路１６３出力が゜“０゛になる。しかして第６のア
ンドゲート回路１６４出力は′４０″となり、記憶回路
１５７はセツト動作されて第８図のｓに示すようにその
出力が“゜０゛に立下がる。すると第３のアンドゲート
回路１４１出力が第８図のｔに示すように゜“０゛とな
る。しかしてインバータ駆動回路１２４の動作が停止さ
れ、インバータ回路１０８はその発振動作を停止する。
すなわち第１のコイルの担当期間において磁性鍋１０４
を出力コイル１０２から取り去ることがあると、それに
伴なう電流量の増大が電流検出回路１６３ノで検知され
、その電流量がＩＬＳを越えると速くインバータ回路１
０８の発振動作が停止される。したがつて出力コイル上
に磁性鍋が載置されていない状態でインバータ回路１０
８が発振動作を行なう虞れはない。その後磁性鍋１０４
は出力コイル１０２上から完全に離され、時刻ＴＡ３に
おいて第１の負荷検知回路１０６出力は第８図のｅに示
すように゜゜０゛となる。

その後第２の基準周期における時刻Ｔｌ４において第１
のタイマ回路１３４出力が４゜０′゛に立下がると、第
８のｇに示すように第２のタイマ回路１４２出力が“１
゛に立上がり第２のコイルの担当期間が開始される。同
時に第１のリレー駆動回路１３６による第１のリレー１
１０のコイル１１０ｃの付勢動作が停止される。しかし
て時刻Ｔｌ４〜Ｔｌ５間に第１のリレー１１０の常閉接
点１１０ｂが閉成され、第１の出力コイル１０２に換つ
て第２の出力コイル１０３がインバータ回路１０８の出
力端に接続される。一方、第４の単安定マルチバイブレ
ータ１４８出力が所要の短時間“１゛となり、第２のリ
レー駆動回路１５０により第２のリレー１１２のコイル
１１２ｃが付勢され低電圧駆動回路１２７がインバータ
回路１０８の電源側回路に接続される。さらに第４の単
安定マルチバイブレータ１４８出力が“゜１゛に立上が
るとそれに同期してリセットトリカー回路１５１から第
８図のｐに示すようにトリカー信号が発生し、記憶回路
１５７をりセツト動作させる。しかして時刻Ｔｌ４にお
いて記憶回路１５７出力が“゜１゛の状態に復帰する。
しかして出力コイル１０３は前記同様第２の単安定マル
チバイブレータ１４６出力が゜“１”に立上がつてから
、つまり時刻Ｔｌ５から通電が開始される。そして通電
開始当初は低電圧駆動回路１２７によつて駆動される。
今、出力コイル１０３は包丁を載置した状態になつてい
るから出力コイル回路のインピーダンスがかなり低くな
る。したがつて平滑コンデンサ１１４の両端間に発生す
る電圧はかなり低くなり、インピーダンス検知回路１５
０の平滑回路１５５出力は第８図のｑに示すように急激
に低下する。そして時亥損″１５において平滑回路１５
５出力レベルがｓ以下になると電圧検知回路１５６出力
が゜“０゛となる。しかして第６のアンドゲート回路１
６４出力は前述した電流量が異常増加した場合と同様゜
゜０゛となり、記憶回路１５７は再度セツト動作されて
第８図のｓに示すようにその出力が゜゜０゛に立下がる
。したがつて第３のアンドゲート回路１４１出力が第８
図のｆに示すように“゜０゛となり、インバータ駆動回
路１２４の動作が停止され、インバータ回路１０８はそ
の発振動作を停止する。すなわち出力コイル１０３上に
鉄製の包丁のように適性な磁性鍋に比べて小さな磁性材
が載置されている状態で第２のコイルの担当期間が開始
されると、出力コイル１０３が低電圧駆動回路１２７に
よつて小電流制御されている間に電圧検知回路１５６に
より回路の異常状態を電圧低下として検知されインバー
タ回路１０８の発振動作が停止される。したがつて出力
コイルに適性な磁性鍋が載置されていなく、鉄製の包丁
のように小さな磁性材が載置されている場合は出力コイ
ル−の通電開始後すぐに回路の異常状態が検知されてイ
ンバータ回路１０８の発振動作が停止されるので、出力
コイル上に適性な磁性鍋が載置されていない状態で出力
コイル−の通電が継続して行なわれるような虞はない。
しかも出力コイル−の通電開始時はその出力コイル−の
通電量が小さく抑えられており、この状態で回路のイン
ピーダンス低下が検知されるので、回路のインピーダン
スが低下している場合においてインバータ回路１０８に
正規の電圧が印加されることはない。したがつて回路の
インピーダンスが低下している状態でインバータ回路１
０８に正規の電圧が印加されインバータ回路の各トラン
ジスタおよび出力コイル−大電流が流れて素子が破損さ
れるような事故が起こる虞れはない。なお、第２のタイ
マ回路１４２出力はその後時刻Ｔｌ７において゜゜０゛
に立下がり第２のコイルの担当期間は終了する。以上の
ように出力コイルに通電が行なわれている最中にその出
力コイル上に載置されている磁性鍋を取り去つたり、あ
るいは出力コイル上に適性な磁性鍋ではなく鉄製の包丁
のように小さな磁性材が載置されている状態でその出力
コイル−の通電が行なわれるようなミス操作が行なわれ
て回路の異常状態が発生した場合にはすぐにインバータ
回路の発振動作を停止させることができる。

しかも出力コイル−の通電開始時から回路が異常状態に
ある場合はインバータ回路が低電圧駆動回路１２７によ
つて低電圧駆動されている期間にそれを検知してインバ
ータ回路の発振動作を停止させることができる。さらに
時刻Ｔ２ｌ〜の第３の基準周期において第１のコイルの
担当期間の時刻ＴＡ４に出力コイル１０２上に適性な磁
性鍋１０４を再び載置する場合について述べる。

第３の基準周期の開始時、すなわち時刻Ｔ２ｌにおいて
低周波発振回路１３３の低周波信号が立下がると前記同
様先ず第１のタイマ回路１３４出力が゜“１゛に立上が
つて第１のコイルの担当期間が開始され前記同様第１の
リレー１１０のコイル１１０ｃが第１のリレー駆動回路
１３６に付勢されて出力コイル１０２がインバータ回路
１０８の出力端に接続される。しかしながらこの時点に
おいては出力コイル１０２上には磁性鍋１０４あるいは
その他の磁性材等が全く載置されていないので、第１の
負荷検知器１０６出力ば０゛状態にある。したがつて第
１のアンドゲート回路１３７出力ぱ“０゛となつている
。一方、記憶回路１５７は前述した第２の基準周期にお
ける第２のコイｌルの担当期間にセツト動作されている
ので、その出力ば０”となつている。したがつて第１の
タイマ回路１３４出力が゜゛１゛になつてもこの時点で
はインバータ回路１０８は発振動作を開始することはな
い。その後第１のコイルの担当期間にお７ける時刻ＴＡ
４において適性な磁性鍋１０４を出力コイル１０２上に
載置すると第１の負荷検知器１０６はそれを検知して“
１゛出力を送出する。しかして第１のアンドゲート回路
１３７出力が゜゜１゛となり、前述した正常運転時と同
様第３のフ単安定マルチバイブレータ１４７出力が所要
の短時間“１゛となり、第２のリレー駆動回路１５０出
力によつて第２のリレー１１２のコイル１１２ｃが付勢
され低電圧駆動回路１２７がインバータ回路１０８の電
源側回路に接続される。同時に第３の単安定マルチバイ
ブレータ１４７出力が゛１゛に立上がることによつてリ
セットトリカー回路１５１からトリカー信号が出力し、
記憶回路１５７をりセツト動作してその出力を６′ｒ′
にする。しかして第１のアンドゲート回路１３７出力が
“１゛となつて第１の単安定マルチバイブレータ１３９
出力が第８図のｅに示すように゜“０゛となつている時
刻ＴＡ４〜ＴＡ５の短時間が過ぎると出力コイル１０２
への通電が開始される。そしてこの通電開始当初は前記
同様低電圧駆動回路１２７によつて出力コイル１０２へ
の通電量が小さく抑えられる。したがつて時刻ＴＡ４以
後は前述した正常運転時のときの第１のコイルの担当期
間と同様の動作が行なわれる。なお、前記実施例におい
てはインバータ回路に対する低電圧駆動回路およびイン
バータ回路の出力端に対する出力コイルの接離動作をリ
レーを使用して行なうものについて述べたがかならずし
もこれに限定されるものではなく、たとえば第９図に示
すように第１のリレーに代えて双方向性３端子サイリス
タ１７０，１７１を使用し、第２のリレーの接点スイツ
チ１１２ａに代えて単方向性３端子サイリスタ１７２を
使用し、かつ第２のリレーの接点スイツチ１１２ｂに代
えてトランジスタ１７３を使用したものでもよい。

なお、図中１７４，１７５は信号反転用のインバータで
ある。また、インピーダンス検知回路および負荷電流検
知回路の構成はかならずしも前記実施例のものに限定さ
れるものでないのは勿論である。以上詳述したようにこ
の発明によればインバータ回路の発振開始時における電
流、電圧スパイクを非常に小さく抑えることができてイ
ンバータ回路の寿命を長くさせることができ、しかもイ
ンバータ回路の発振開始時に異常音が発生する虞のない
誘導加熱装置を提供できるものである。

さらにはインバータ回路のインピーダンス変化をそのイ
ンバータ回路の発振開始時の低電圧駆動状態において検
知できるとともに、動作中における誘導加熱用出力コイ
ル回路に流れる負荷電流を検知でき、回路の異常状態に
常に対処することができる誘導加熱装置を提供できるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は誘導加熱装置の動作原理を説明するた
めの回路図、第４図は第１図における各部の波形図、第
５図は第１図におけるインバータ回路の出力トランジス
タのコレクタ電流とコレクタ電圧とのリサージユ波形図
、第６図はこの発明の実施例を示す断面図、第７図は同
実施例の回路構成図、第８図は同実施例における各部の
出力波形および動作タイミングを示す図、第９図はイン
バータ回路部の他の実施例を示す回路図である。 １０２，１０３・・・・・・誘導加熱用出力コイル、１
０４，１０５・・・・・・磁性鍋、１０８・・・・・・
インバータ回路、１１０・・・・・・第１のリレー、１
１２・・・・・・第２のリレー、１２７′−・・・・・
低電圧駆動回路、１２８，１２９・・・・・・抵抗、１
５２・・・・・・インピーダンス検知回路、１５６・・
・・・・電圧検知回路、１５７・・・・・・記憶回路、
１５８・・・・・・負荷電流検知回路、１６３・・・電
流検知回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 誘導加熱用の出力コイル回路を付勢するインバータ
   回路と、このインバータ回路の出力周波数を負荷の状態
   に応じて可変制御し、前記出力コイル回路の共振状態を
   維持する周波数制御手段と、前記インバータ回路の電源
   回路に対するインピーダンス素子の選択的な接続により
   、そのインバータ回路を低電圧駆動させる低電圧駆動回
   路と、この低電圧駆動回路を前記インバータ回路の発振
   開始時に所要時間動作させる制御手段とを具備したこと
   を特徴とする誘導加熱装置。 ２ 誘導加熱用の出力コイル回路を付勢するインバータ
   回路と、このインバータ回路の出力周波数を負荷の状態
   に応じて可変制御し、前記出力コイル回路の共振状態を
   維持する周波数制御手段と、前記インバータ回路を低電
   圧駆動させる低電圧駆動回路と、前記インバータ回路に
   おける入力電圧を検知することにより前記出力コイル回
   路のインピーダンスを検知するインピーダンス検知回路
   と、このインピーダンス検知回路の検知結果に応じて前
   記インバータ回路の動作を制御する制御手段と、前記低
   電圧駆動回路およびインピーダンス検知回路を前記イン
   バータ回路の発振開始時に所要時間動作させる制御手段
   とを具備したことを特徴とする誘導加熱装置。 ３ 誘導加熱用の出力コイル回路を付勢するインバータ
   回路と、このインバータ回路の出力周波数を負荷の状態
   に応じて可変制御し、前記出力コイル回路の共振状態を
   維持する周波数制御手段と、前記インバータ回路を低電
   圧駆動させる低電圧駆動回路と、上記出力コイル回路の
   インピーダンスを検知するインピーダンス検知回路と、
   上記出力コイル回路に流れる負荷電流を検知する負荷電
   流検知回路と、これらインピーダンス検知回路の検知結
   果および負荷電流検知回路の検知結果に応じて前記イン
   バータ回路の動作を制御する制御手段と、前記低電圧駆
   動回路およびインピーダンス検知回路を前記インバータ
   回路の発振開始時に所要時間動作させる制御手段とを具
   備したことを特徴とする誘導加熱装置。