JP4301083B2

JP4301083B2 - 誘導加熱調理器

Info

Publication number: JP4301083B2
Application number: JP2004159146A
Authority: JP
Inventors: 貞敏田縁
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2024-05-28
Also published as: JP2005340070A

Description

本発明は、誘導加熱方式により調理を行う誘導加熱調理器に関するものである。

従来、この種の誘導加熱調理器は、よく知られている（例えば、特許文献１参照）。

これは、図４に示すように、交流電源１、ブリッジ形の整流器２、高周波電力を発生するインバータ３を備えている。インバータ３は、加熱コイル４と、共振コンデンサ５と、スイッチング手段に相当するＩＧＢＴ６と、ダイオード７と、前記整流器２の出力を高周波に対して安定させるチョークコイル８と、コンデンサ９とで構成されている。また、前記ＩＧＢＴ６のゲートとエミッタに接続された抵抗１０、前記ＩＧＢＴ６を駆動する駆動手段１１、駆動手段１１に電源を供給する電源手段１２をも備えている。
特開平９−８２４６６号公報

しかし、前記従来の誘導加熱調理器は、誘導加熱調理器の上で別の誘導加熱調理器を使用すると、別の誘導加熱調理器の加熱コイルが発生した磁束により、加熱コイル４に電流が発生し、その電流が共振コンデンサ５と共振し、加熱コイル４の両端電圧が高電圧となり、ついにはその電圧がＩＢＧＴ６の耐圧を超えて、ＩＧＢＴ６を破壊することがあった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、誘導加熱調理器の上で別の誘導加熱調理器が使用されても、故障しにくい誘導加熱調理器を提供することを目的とするものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱調理器は、交流電源に一端が接続された電源スイッチと、前記電源スイッチの他端に入力端子の一端が接続され前記電源スイッチを介して前記交流電源電圧が入力される整流器と、前記整流器の出力電圧を入力するインバータと、前記インバータを構成する加熱コイルと、前記インバータを構成し前記加熱コイルに高周波電流を印加するスイッチング手段と、前記スイッチング手段の電圧を検知するスイッチング手段電圧検知手段と、前記電源スイッチがオフであると第１の所定値以下となり前記電源スイッチがオンであると前記第１の所定値より大きくなる前記整流器に入力される前記交流電源電圧を検知する交流電源電圧検知手段とを有し、前記交流電源電圧検知手段が検知した前記整流器に入力される前記交流電源電圧が第１の所定値以下で、かつ前記スイッチング手段電圧検知手段が検知した前記スイッチング手段の電圧が前記スイッチング手段の耐圧より低い第２の所定値以上の場合は、前記スイッチング手段をオンするとともに、前記交流電源電圧検知手段が検知した前記整流器に入力される前記交流電源電圧が前記第１の所定値より大きい場合には、前記スイッチング手段電圧検知手段が検知した前記スイッチング手段の電圧が前記第２の所定値以上であっても前記スイッチング手段のオン動作を行わないものである。

これにより、誘導加熱調理器の上で別の誘導加熱調理器を使用された場合に、別の誘導加熱調理器の加熱コイルが発生した磁束により、スイッチング手段が破壊するのを防止することができる。

また、使用者が誤って電源スイッチをオンした場合、連続オンによるスイッチング手段の破壊を防止する。

本発明の誘導加熱調理器は、誘導加熱調理器の上で別の誘導加熱調理器が使用されても、故障しにくいものとなる。

第１の発明は、交流電源に一端が接続された電源スイッチと、前記電源スイッチの他端に入力端子の一端が接続され前記電源スイッチを介して前記交流電源電圧が入力される整流器と、前記整流器の出力電圧を入力するインバータと、前記インバータを構成する加熱コイルと、前記インバータを構成し前記加熱コイルに高周波電流を印加するスイッチング手段と、前記スイッチング手段の電圧を検知するスイッチング手段電圧検知手段と、前記電源スイッチがオフであると第１の所定値以下となり前記電源スイッチがオンであると前記第１の所定値より大きくなる前記整流器に入力される前記交流電源電圧を検知する交流電源電圧検知手段を有し、前記交流電源電圧検知手段が検知した前記整流器に入力される前記交流電源電圧が前記第１の所定値以下で、かつ前記スイッチング手段電圧検知手段が検知した前記スイッチング手段の電圧が前記スイッチング手段の耐圧より低い第２の所定値以上の場合には、前記スイッチング手段をオンするとともに、前記交流電源電圧検知手段が検知した前記整流器に入力される前記交流電源電圧が前記第１の所定値より大きい場合には、前記スイッチング手段電圧検知手段が検知した前記スイッチング手段の電圧が前記第２の所定値以上であっても前記スイッチング手段のオン動作を行わない誘導加熱調理器とすることにより、誘導加熱調理器の上で別の誘導加熱調理器を使用された場合に、別の誘導加熱調理器の加熱コイルが発生した磁束により、スイッチング手段が破壊するのを防止することができる。

第２の発明は、交流電源に一端が接続された電源スイッチと、前記電源スイッチの他端
に入力端子の一端が接続され前記電源スイッチを介して前記交流電源電圧が入力される整流器と、前記整流器の出力電圧を入力するインバータと、前記インバータを構成する加熱コイルと、前記インバータを構成し前記加熱コイルに高周波電流を印加するスイッチング手段と、前記スイッチング手段の電圧を検知するスイッチング手段電圧検知手段と、前記電源スイッチがオフであると第１の所定値以下となる前記整流器に入力される前記交流電源電圧を検知する交流電源電圧検知手段と、前記スイッチング手段をオンさせる駆動源とするバックアップ電源とを有し、前記交流電源電圧検知手段が検知した前記整流器に入力される前記交流電源電圧が前記第１の所定値以下で、かつ前記スイッチング手段電圧検知手段が検知した前記スイッチング手段の電圧が前記スイッチング手段の耐圧より低い第２の所定値以上の場合には、前記スイッチング手段をオンし、前記スイッチング手段を一度オンさせると、前記交流電源電圧検知手段が検知した前記整流器に入力される前記交流電源電圧が第１の所定値を超えるまで前記スイッチング手段のオンを継続させることにより、スイッチング手段に安定した駆動電圧を印加できることに加え、スイッチング手段がオンオフを繰り返すことがなく信頼性が増す。

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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の回路図を示すものである。

図に示すように、本実施の形態における誘導加熱調理器は、交流電源１、ブリッジ形の整流器２、高周波電力を発生するインバータ３を備えている。このインバータ３は、加熱コイル４と、共振コンデンサ５と、加熱コイル４に高周波電流を印加するスイッチング手段（ＩＧＢＴ）６と、ダイオード７と、前記整流器２の出力を高周波に対して安定させるチョークコイル８と、コンデンサ９とで構成されている。また、前記スイッチング手段６のゲートとエミッタに接続された抵抗１０、前記スイッチング手段６を駆動する駆動手段１１、駆動手段１１に電源を供給する電源手段１２、電源スイッチ１３、および電流ヒューズ１４をも備えている。

さらに、本実施の形態における誘導加熱調理器は、スイッチング手段６の電圧を検知するスイッチング手段電圧検知手段１５、交流電源電圧を検知する交流電源電圧検知手段２１、トランジスタ２７、抵抗２８、およびスイッチング手段電圧検知手段１５と交流電源電圧検知手段２１の出力信号によりスイッチング手段６をオンオフするダイオード２９を備えている。前記スイッチング手段電圧検知手段１５は、抵抗１６、１７、ダイオード１８、定電圧ダイオード１９、コンデンサ２０で構成されている。また、交流電源電圧検知手段２１は、ダイオード２２、２３、抵抗２４、２５、コンデンサ２６で構成されている。

以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。

誘導加熱調理器を使用していない状態においては、電源スイッチ１３はオフしているので、トランジスタ２７はオフしている。この状態で、本実施の形態における誘導加熱調理器の上で別の誘導加熱調理器を使用すると、別の誘導加熱調理器の加熱コイルから発生した磁束により、加熱コイル４に電流が発生する。その電流が共振コンデンサ５と共振し、上に置かれた誘導加熱調理器の加熱コイルに印加される高周波電流の周波数と同じ周波数の高周波電流が加熱コイル４に流れる。すると、スイッチング手段６の両端に電圧が発生し、抵抗１６、１７により分圧され、ダイオード１８で整流されてコンデンサ２０に直流電圧が発生し、その直流電圧が、抵抗２８、ダイオード２９を介してスイッチング手段６に印加され、スイッチング手段６はオンする。なお、定電圧ダイオード１９はコンデンサ２０の電圧が一定電圧以上になるのを防止している。

例えば、スイッチング手段６の耐圧が１０００Ｖで、スイッチング手段６がオンオフするゲート電圧を５Ｖとした場合、スイッチング手段６のコレクタ−エミッタ電圧が１０００Ｖよりも低い時（例えば、２００Ｖ）にスイッチング手段６がオンするに十分なゲート電圧（例えば、２０Ｖ）をスイッチング手段６のゲート−エミッタに印加するように抵抗１６、１７の値を設定すれば、外部からの高周波磁束により、加熱コイル４に高周波電流が流れても、スイッチング手段６のコレクタ−エミッタ電圧が耐圧よりも低い段階でスイッチング手段６がオンする。したがって、スイッチング手段６が破壊することはない。

なお、スイッチング手段６がオンした場合に、スイッチング手段電圧検知手段１５の出力に電圧がすぐになくなるとスイッチング手段６がオフするが、上に置かれた誘導加熱調理器の加熱コイルに印加される高周波電流により加熱コイル４に高周波電流が流れ、スイッチング手段６の両端に電圧が発生し、スイッチング手段電圧検知手段１５はスイッチング手段６をオンする。

このような発振現象を防止するために、抵抗１０、２８とコンデンサ２０の時定数を、例えば、６０秒にしておけば、本実施の形態における誘導加熱調理器の上に、別の誘導加熱調理器が置かれて使用されていても、スイッチング手段６は６０秒周期で一瞬オフになるだけで、スイッチング手段６がオンオフを繰り返すという問題は発生しない。

この状態で、使用者が誤って電源スイッチ１３をオンした場合は、ダイオード２２、２３で整流された電圧により、抵抗２４、２５を介してコンデンサ２６が充電され、トランジスタ２７がオンする。この結果、スイッチング手段電圧検知手段１５の出力に電圧が発生していてもスイッチング手段６のゲート−エミッタ電圧はゼロになり、スイッチング手段６はオフし、連続オンによるスイッチング手段６の破壊を防止する。

次に、本実施の形態における誘導加熱調理器が通常に使用される場合の動作について説明する。

電源スイッチ１３がオンすると、前述したように、トランジスタ２７はオンし、スイッチング手段電圧検知手段１５の出力電圧によりスイッチング手段６がオンするのを防止する。このため、通常に使用される時は、加熱コイル４に電流が流れても、スイッチング手段６のゲート−エミッタに直流電圧が印加されることはなく、駆動手段１１が高周波出力をスイッチング手段６のゲート−エミッタに印加した場合は、スイッチング手段６が加熱コイル４を高速でスイッチングし、加熱コイル４には高周波電流が流れ、鍋などの被加熱物を加熱する。

このように、交流電源電圧検知手段２１が検知した交流電源電圧が所定値以下で、かつスイッチング手段電圧検知手段１５が検知したスイッチング手段６の電圧が所定値以上の場合は、スイッチング手段６をオンすることにより、誘導加熱調理器の上で別の誘導加熱調理器を使用された場合に、別の誘導加熱調理器の加熱コイルが発生した磁束により、スイッチング手段６が破壊するのを防止することができる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器の回路図を示すものである。実施の形態１と同一要素については同一符号を付して説明を省略する。

本実施の形態における誘導加熱調理器は、バックアップ電源３９を有し、このバックアップ電源３９を、スイッチング手段６をオンさせる駆動源とし、スイッチング手段６に安定した駆動電圧を印加している。バックアップ電源３９としては、本実施の形態では一次電池を使用している。また、トランジスタ３０、３１、ダイオード３２、抵抗３３、３４、３５、３６を有している。

誘導加熱調理器を使用していない状態においては、電源スイッチ１３はオフしているので、トランジスタ２７はオフしている。この状態で、本実施の形態における誘導加熱調理器の上で別の誘導加熱調理器が使用されていない場合、スイッチング手段電圧検知手段１５の出力電圧は発生していないので、トランジスタ３１はオフであり、その結果、トランジスタ３０もオフで、バックアップ電源３９の電圧はスイッチング手段６のゲート電極に印加されない。

次に、本実施の形態における誘導加熱調理器の上で別の誘導加熱調理器が使用された場合、別の誘導加熱調理器の加熱コイルから発生した磁束により、加熱コイル４に電流が発生する。その電流が共振コンデンサ５と共振し、上に置かれた誘導加熱調理器の加熱コイルに印加される高周波電流の周波数と同じ周波数の高周波電流が加熱コイル４に流れる。すると、スイッチング手段６のコレクタ−エミッタ間に電圧が発生し、この電圧は抵抗１６、１７により分圧され、ダイオード１８で整流されてコンデンサ２０に直流電圧が発生し、トランジスタ３１はオンする。その結果、トランジスタ３０がオンし、バックアップ電源３９の電圧はトランジスタ３０とダイオード３２を通じてスイッチング手段６のゲート電極に印加され、スイッチング手段６はオンする。

この場合、抵抗３５、３６とコンデンサ２０の定数の設定により、トランジスタ３１がオンする時間が所定時間（本実施の形態では６０秒）になるようしておけば、誘導加熱調理器の上に別の誘導加熱調理器が置かれて使用されていても、実施の形態１と同様、スイッチング手段６は６０秒周期で一瞬オフになるだけで、スイッチング手段６がオンオフを繰り返すという問題は発生しない。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３おける誘導加熱調理器の回路図を示すものである。実施の形態１、２と同一要素については同一符号を付して説明を省略する。

本実施の形態における誘導加熱調理器は、実施の形態２の構成に、ダイオード３７、抵抗３８を加えたものであり、スイッチング手段６を一度オンさせると、所定時間以上、スイッチング手段６をオンさせるものである。具体的には、交流電源電圧検知手段２１が検知した交流電源電圧が所定値を超えるまでスイッチング手段６のオンを継続させるものである。

これにより、スイッチング手段６をオンさせることにより、スイッチング手段６に安定した駆動電圧を印加できることに加え、スイッチング手段６がオンオフを繰り返すことがなく信頼性が増す。

誘導加熱調理器を使用していない状態においては、電源スイッチ１３はオフしているので、トランジスタ２７はオフしている。この状態で、本実施の形態における誘導加熱調理器の上で別の誘導加熱調理器が使用された場合、別の誘導加熱調理器の加熱コイルから発生した磁束により、加熱コイル４に電流が発生する。その電流が共振コンデンサ５と共振し、上に置かれた誘導加熱調理器の加熱コイルに印加される高周波電流の周波数と同じ周波数の高周波電流が加熱コイル４に流れる。すると、スイッチング手段６の両端に電圧が発生し、抵抗１６、１７により分圧され、ダイオード１８で整流されてコンデンサ２０に直流電圧が発生し、抵抗３５、ダイオード３７を通じてトランジスタ３１はオンする。その結果、トランジスタ３０がオンし、バックアップ電源３９の電圧はトランジスタ３０とダイオード３２を通じてスイッチング手段６のゲート電極に印加され、スイッチング手段６はオンする。

この場合、トランジスタ３０がオンすると、抵抗３８を通じてトランジスタ３１のベースに電流が流れるため、スイッチング手段６がオンしてスイッチング手段電圧検知手段１５の出力電圧がなくなったとしても、交流電源電圧検知手段２１が検知した交流電源電圧が所定値を超えるまで、トランジスタ３１はオンを維持するので、別の誘導加熱調理器の使用・未使用に関わらずバックアップ電源３９の電圧はトランジスタ３０、ダイオード３２を通じてスイッチング手段６に印加され続ける。

ここで、別の誘導加熱調理器が使用されていない時に電源スイッチ１３がオンした場合、トランジスタ２７がオンし、トランジスタ３１はオフするために、トランジスタ３０もオフしバックアップ電源３９の電圧はスイッチング手段６に印加されなくなり、本実施の形態における誘導加熱調理器は通常の使用が可能となる。

以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、誘導加熱調理器の上で別の誘導加熱調理器が使用されても、故障しにくいものとなるので、一般家庭用としては勿論のこと、業務用などとして適用できる。

本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の回路図本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器の回路図本発明の実施の形態３における誘導加熱調理器の回路図従来の誘導加熱調理器の回路図

符号の説明

１交流電源
２整流器
３インバータ
４加熱コイル
６スイッチング手段（ＩＧＢＴ）
１１駆動手段
１３電源スイッチ
１５スイッチング手段電圧検知手段
２１交流電源電圧検知手段
３９バックアップ電源

Claims

交流電源に一端が接続された電源スイッチと、前記電源スイッチの他端に入力端子の一端が接続され前記電源スイッチを介して前記交流電源電圧が入力される整流器と、前記整流器の出力電圧を入力するインバータと、前記インバータを構成する加熱コイルと、前記インバータを構成し前記加熱コイルに高周波電流を印加するスイッチング手段と、前記スイッチング手段の電圧を検知するスイッチング手段電圧検知手段と、前記電源スイッチがオフであると第１の所定値以下となり前記電源スイッチがオンであると前記第１の所定値より大きくなる前記整流器に入力される前記交流電源電圧を検知する交流電源電圧検知手段とを有し、前記交流電源電圧検知手段が検知した前記整流器に入力される前記交流電源電圧が前記第１の所定値以下で、かつ前記スイッチング手段電圧検知手段が検知した前記スイッチング手段の電圧が前記スイッチング手段の耐圧より低い第２の所定値以上の場合には、前記スイッチング手段をオンするとともに、前記交流電源電圧検知手段が検知した前記整流器に入力される前記交流電源電圧が前記第１の所定値より大きい場合には、前記スイッチング手段電圧検知手段が検知した前記スイッチング手段の電圧が前記第２の所定値以上であっても前記スイッチング手段のオン動作を行わない誘導加熱調理器。
交流電源に一端が接続された電源スイッチと、前記電源スイッチの他端に入力端子の一端が接続され前記電源スイッチを介して前記交流電源電圧が入力される整流器と、前記整流器の出力電圧を入力するインバータと、前記インバータを構成する加熱コイルと、前記インバータを構成し前記加熱コイルに高周波電流を印加するスイッチング手段と、前記スイッチング手段の電圧を検知するスイッチング手段電圧検知手段と、前記電源スイッチがオフであると第１の所定値以下となる前記整流器に入力される前記交流電源電圧を検知する交流電源電圧検知手段と、前記スイッチング手段をオンさせる駆動源とするバックアップ電源とを有し、前記交流電源電圧検知手段が検知した前記整流器に入力される前記交流電源電圧が前記第１の所定値以下で、かつ前記スイッチング手段電圧検知手段が検知した前記スイッチング手段の電圧が前記スイッチング手段の耐圧より低い第２の所定値以上の場合には、前記スイッチング手段をオンし、前記スイッチング手段を一度オンさせると、前記交流電源電圧検知手段が検知した前記整流器に入力される前記交流電源電圧が前記第１の所定値を超えるまで前記スイッチング手段のオンを継続させる誘導加熱調理器。