JPH07274527A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 出力制御を周波数制御によって行う場合にお
いて、スイッチング素子及びその駆動回路等の動作周波
数に上限値が設定されていても、この上限周波数のもと
で精細な出力制御を可能とする。 【構成】 基準電圧発生器１５からの出力である基準電
圧Ｖ_ref を増幅器１９で増幅した基準電圧Ｖ_ref ′と、
三角波発生器２０から出力されたデューティ制御用三角
波とをデューティ制御器２１にて比較し、前記Ｖ_ref ′
がデューティ制御用三角波よりも高い場合は運転、デュ
ーティ制御用三角波よりも低い場合は停止すべくデュー
ティ制御信号をアンドゲート１８ａ，１８ｂを通じてス
イッチングトランジスタ１０，１２の駆動回路１３，１
４へ出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインバータの出力調整を
周波数制御によって行うようにした高周波誘導加熱調理
器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の調理器においてはその出
力、即ちインバータの出力を周波数制御によって調整す
ることが広く採用されている。ところで調理器の出力を
極めて小さく保持しつつ長時間の調理を行なう場合、ス
イッチング素子、スイッチング素子の駆動回路の動作に
起因する雑音の発生、消費電力の増大を招くことから動
作周波数には上限が定められているのが普通である。こ
のため従来にあってはこの周波数の上限値の範囲内では
運転と運転停止との時間比率を変更するデューティ制御
により出力を調整するようにした誘導加熱調理器が提案
されている（特公昭５５−１５９５５号公報、Ｈ０２Ｍ
５／２７）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記した従来
技術においてはインバータの動作周波数を検知し、この
周波数に基づきデューティ制御器にて調理器の運転，停
止を行うため回路規模が大きくなるという問題があっ
た。本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、
その目的とするところは周波数の検出を必要とせず、小
規模な回路構成でデューティ制御による精細な出力調節
を可能とした誘導加熱調理器を提供するにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る誘導加熱調
理器は、加熱コイルを含む共振回路を、駆動回路にてオ
ン，オフ制御されるスイッチング素子を介して商用電源
に接続してあり、前記スイッチング素子の動作周波数が
所定範囲内ではこれに応じて前記加熱コイルの出力を調
節すべく前記駆動回路を制御する回路と、動作周波数が
所定範囲を越えると前記加熱コイルへの給電、給電停止
を交互させるデューティ制御をすべく前記駆動回路を制
御するデューティ制御器とを具備する誘導加熱調理器に
おいて、前記商用電源から前記共振回路への入力電力値
を検出する検出器と、該検出器で検出した入力電力値と
設定電力値とに基づいて基準電圧を発生する基準電圧発
生器と、該基準電圧発生器で発生された基準電圧が前記
動作周波数の所定範囲と対応する範囲内の場合はそれに
応じた周波数に変換し、基準電圧が所定範囲外の場合に
は一定周波数に変換する電圧−周波数変換器と、該電圧
−周波数変換器及び前記デューティ制御器の出力に基づ
き前記スイッチング素子をオン、オフ制御する駆動回路
と、デューティ制御用の周期的振動波を出力する振動波
発生器とを備え、前記デューティ制御器は前記基準電圧
が所定範囲外になった場合に前記振動波発生器で発生し
た周期的振動波と前記基準電圧とを比較し、前記基準電
圧が周期的振動波を越える場合に前記加熱コイルへ給電
すべく、また前記基準電圧が周期的振動波未満の場合に
前記加熱コイルへの給電を遮断すべく前記駆動回路を夫
々制御するように構成したことを特徴とする。

【０００５】

【作用】本発明にあっては、基準電圧発生器にて発生し
た基準電圧が所定の電圧を越える範囲では電圧−周波数
変換器にて電圧値に応じた周波数変換を行い、また基準
電圧が前記所定電圧以下では電圧−周波数変換器にて電
圧値を所定周波数に変換し、夫々この周波数にて加熱コ
イルの出力を調節する一方、デューティ制御器にて前記
基準電圧と周期的振動波発生器から発生した振動波とを
比較して基準電圧が振動波を越える範囲では運転を行
い、基準電圧が振動波以下になる範囲では運転を休止す
るデューティ制御を行う。

【０００６】

【実施例】以下本発明をその実施例に示す図面に基づき
具体的に説明する。図１は本発明に係る誘導加熱調理器
の構成を示す電気回路図であり、図中１は三相電源線、
３は帰還用ダイオード、７は加熱コイルを示している。
前記三相電源線１は帰還用ダイオード３に接続され、ま
た帰還用ダイオード３には高周波バイパス用のコンデン
サ４、一対のコンデンサ５，６の直列回路及びスイッチ
ングトランジスタ１０，１２の直列回路が並列に接続さ
れており、前記コンデンサ５，６の間と、スイッチング
トランジスタ１０，１２の間とに加熱コイル７が接続さ
れている。該加熱コイル７と前記コンデンサ５，６とに
て発振回路が構成され、また前記帰還用ダイオード３、
コンデンサ４，５，６等にてインバータが構成されてい
る。

【０００７】各スイッチングトランジスタ１０，１２は
その各ベースが駆動回路１３，１４に接続され、また各
コレクタ，エミッタ間には夫々帰還用ダイオード９，１
０がそのカソード側をエミッタ側に、またアノード側を
コレクタ側にして接続されている。１５は基準電圧発生
器であり、前記各三相電源線１に設けた入力電力検出用
変流器２からの検出電力値と図示しない設定器により設
定された設定電力値とに基づき設定電力値が検出電力値
より大きい場合には動作周波数を小さくすべく高い基準
電圧Ｖ_ref を、また設定電力値が検出電力値より小さい
場合には動作周波数を大きくすべく低い基準電圧Ｖ_ref
を電圧−周波数変換器１６、並びに増幅器１８を経てデ
ューティ制御器２１へ出力する。

【０００８】図２は加熱コイル７の出力ｐと動作周波数
ｆとの関係を示すグラフであり、横軸に動作周波数ｆ
を、また縦軸に出力ｐをとって示してある。このグラフ
から明らかなように出力ｐを高くするには動作周波数ｆ
を小さく、また出力ｐを低くするには動作周波数ｆを大
きく設定すればよいことが解る。電圧−周波数変換器１
６は変換すべき周波数の上限値が定められており、基準
電圧Ｖ_ref が所定の電圧値Ｖ_ref1を越える範囲では入力
された基準電圧Ｖ_ref 夫々に対応した値に周波数変換を
行うが、基準電圧Ｖ_ref が所定の電圧値Ｖ_ref1以下の範
囲では周波数変換値ｆ₁ は一定となるようにしてある。

【０００９】図３は電圧−周波数変換器１６へ入力され
る基準電圧Ｖ_ref と変換周波数との関係を示すグラフで
あり、横軸に基準電圧Ｖ_ref を、また縦軸に動作周波数
ｆをとって示してある。このグラフから明らかなように
基準電圧がＶ_ref1を越える範囲では基準電圧Ｖ_ref に対
応した周波数変換が行われるが、Ｖ_ref1以下の範囲では
周波数ｆ₁ は上限値で一定となることが解る。

【００１０】電圧−周波数変換器１６で周波数変換され
た信号は２相分割器１７へ出力され、該２相分割器１７
にて各アンドゲート１８ａ，１８ｂの各一方の入力端へ
入力される。アンドゲート１８ａ，１８ｂの各他方の入
力端にはデューティ制御器２１からの出力（デューティ
制御信号）が入力される。

【００１１】増幅器１９は基準電圧Ｖ_ref を予め定めた
所定の増幅率で増幅した値、即ちＶ _ref ′を基準電圧と
してこれをデューティ制御器２１へ出力する。図４
（ａ）は増幅器１９の増幅率を示す説明図であり、基準
電圧Ｖ_ref に対する増幅率は図３に示したＶ_ref1を増幅
した基準電圧Ｖ_ref ′が三角波発生器２０から出力され
るデューティ制御用三角波の最高値と等しくなるよう設
定される。

【００１２】デューティ制御器２１は増幅器１９の出力
である基準電圧Ｖ_ref ′と三角波発生器２０の出力とを
比較し、図４（ｂ）に示す如く増幅した基準電圧
Ｖ_ref ′がデューティ制御用三角波よりも高い場合には
ハイレべルのデューティ制御信号を出力し、また基準電
圧Ｖ_ref ′が図４（ｃ）に示す如くデューティ制御用三
角波の最高値よりも低い場合には基準電力値Ｖ_ref ′が
高い範囲でハイレベルの、またデューティ制御用三角波
が高い場合にはローレベルの各デューティ制御信号を夫
々前記アンドゲート１８ａ，１８ｂの各他方の入力端へ
出力する。

【００１３】アンドゲート１８ａ，１８ｂはその一方の
入力端には２相分割器１７から入力電力検出用変流器２
の検出電力の極性に応じてハイレベル又はローレベルの
信号が、また他方の入力端にはデューティ制御器２１か
らのデューティ制御信号が入力される。駆動回路１３，
１４はアンドゲート１８ａ，１８ｂからハイレベルの信
号が入力された場合は所定の信号をスイッチングトラン
ジスタ１０，１２の各ベースへ出力し、これをオン制御
し、またローレベルの信号が入力された場合には他の信
号をスイッチングトランジスタ１０，１２の各ベースへ
出力し、これをオフ制御するようになっている。

【００１４】次にこのような本発明装置の動作を説明す
る。いま、加熱コイル７の出力を高めるべく基準電圧発
生器１５に対する設定電力を大きく、また加熱コイルの
出力を低くすべく設定電力値を小さくすると、基準電圧
発生器１５は設定電力値と入力電力検出用変流器２によ
る検出電力に基づいて基準電圧Ｖ_ref を発生する。

【００１５】即ち図２に示す如く出力ｐを大きくするに
は動作周波数ｆを小さく、逆に出力ｐを小さくするには
動作周波数ｆを大きく、また図３に示す如く動作周波数
を小さくするには基準電圧Ｖ_ref を大きく、逆に動作周
波数を大きくするには基準電圧Ｖ_ref を小さくすればよ
いから、基準電圧発生器１５は出力ｐを大きくする場合
は動作周波数ｆを小さくすべく大きい基準電圧Ｖ
_ref を、また逆に出力ｐを小さくする場合には動作周波
数ｆを大きくすべく小さい基準電圧Ｖ_ref を出力する。
電圧−周波数変換器１６からは大きい基準電圧Ｖ_ref に
対して小さい周波数変換出力を、また小さい基準電圧Ｖ
_ref に対しては大きい周波数変換出力を図３に示す如き
関係で出力する。電圧−周波数変換器１６からの出力は
２相分割器１７を経て、アンドゲート１８ａ，１８ｂへ
入力される。

【００１６】一方デューティ制御器２１は三角波発生器
２０からの出力であるデューティ制御用三角波と、増幅
器１９の出力である増幅された基準電圧Ｖ_ref ′とを比
較するが、基準電圧Ｖ_ref がＶ_ref1より大きい範囲では
図４（ｂ）に示す如き関係となるから、ハイレベルの信
号をアンドゲート１８ａ，１８ｂへ出力することとな
り、アンドゲート１８ａ，１８ｂからは入力電力検出用
変流器２からの検出電力値の極性に対応したハイレベル
又はローレベルの信号が各駆動回路１３，１４へ出力さ
れる。各駆動回路１３，１４は夫々に対応した信号をス
イッチングトランジスタ１０，１２のベースに与え、こ
れをオン，オフ制御し、変換周波数値に応じた出力ｐで
の連続運転がなされる。

【００１７】図５はスイッチングトランジスタ１０，１
２の動作説明図であり、いまスイッチングトランジスタ
１０がオンするとコンデンサ５，６、加熱コイル７の共
振回路に流れる電流Ｉ_L は図５（ａ）に示す如くスイッ
チングトランジスタ１０を経て矢符の如くに電流が流れ
る。またスイッチングトランジスタ１０がオン状態から
オフ状態に変化すると加熱コイル７には誘導起電力が発
生するが、このとき電流Ｉ_L は図５（ｂ）に示す如くダ
イオード１０を経て流れる。

【００１８】このときスイッチングトランジスタ１２を
オンするが電流Ｉ_L の向きが逆であり、スイッチングト
ランジスタ１２には電流が流れない。一方極性が変化す
るとスイッチングトランジスタ１２がオンしているか
ら、電流Ｉ_L は図５（ｃ）に示す如くスイッチングトラ
ンジスタ１２を経て矢符の如くに電流が流れる。

【００１９】またスイッチングトランジスタ１２がオン
状態からオフ状態に変化すると、加熱コイル７には誘導
起電力が発生するが、このとき電流Ｉ_L は図５（ｄ）に
示す如くダイオード９を経て流れるが、スイッチングト
ランジスタ１０には流れない。

【００２０】一方基準電圧Ｖ_ref が図３に示す如き電圧
−周波数変換器１６が上限周波数ｆ ₁ となる電圧値Ｖ
_ref1以下となった場合には、デューティ制御器２１を動
作させて加熱コイル７に対する通電、即ち運転と、加熱
コイル７に対する非通電、即ち停止とを所定の時間比率
で交互させるデューティ制御を実施する。

【００２１】連続運転状態からデューティ制御運転状態
への切換えは基準電圧Ｖ_ref を増幅器１９にて非反転増
幅した基準電力Ｖ_ref ′が図４（ａ）に示す関係となる
よう前記増幅器１９の増幅率を設定してあるから、基準
電圧Ｖ_ref が上限周波数ｆ₁となる電圧値Ｖ_ref1より小
さくなると、デューティ制御用三角波と増幅された基準
電圧Ｖ_ref ′とは図４（ｃ）に示す如き関係となり、自
動的にデューティ制御に切り替わり、デューティ制御器
２１から基準電圧Ｖ_ref ′よりもデューティ制御用三角
波が低い範囲ではハイレベルの信号が、またデューティ
制御用三角波が高い範囲ではローレベルの信号が夫々出
力される。

【００２２】アンドゲート１８ａ，１８ｂからは夫々ハ
イレベル、又はローレベルの信号が出力され、ハイレベ
ルの信号が出力された場合には駆動回路１３，１４を介
してスイッチングトランジスタ１０，１２が極性に応じ
て交互的にオン、オフ動作せしめられて運転状態とな
り、一方ローレベルの信号が出力された場合には駆動回
路１３，１４を介してスイッチングトランジスタ１０，
１２が共にオフされ、運転停止状態となる。

【００２３】図４（ｃ）から明らかな如く、基準電圧Ｖ
_ref ′が低くなるに従ってデューティ制御用三角波を下
回る領域が広く、逆にデューティ制御用三角波を上回る
領域が狭くなり、運転時間／運転時間＋停止時間の比が
小さくなって出力ｐが低減されることとなり、基準電圧
Ｖ_ref ′がＶ_ref1以下の範囲となっても出力ｐの制御を
精細に行うことが可能となる。なお実施例ではデューテ
ィ制御器２１にて基準電圧Ｖ_ref ′と比較する対象とし
てデューティ制御用三角波を用いたが、何らこれに限る
ものではなく、例えばサイン波等周期的に変動する振動
波であればよいことは勿論である。

【００２４】

【発明の効果】以上の如く本発明に係る誘導加熱調理器
にあっては、動作周波数の上限値が設定されている場合
において、この上限値を越える範囲でも周期的振動波と
基準電力値とを比較することで、従来の如く入力電力の
周波数検出の必要がなく、出力の調整を簡単な構成で精
細に行うことが出来る等、本発明は優れた効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る誘導加熱調理器の電気回路図であ
る。

【図２】動作周波数ｆと出力ｐとの関係を示す説明図で
ある。

【図３】電圧−周波数変換器の変換動作の説明図であ
る。

【図４】デューティ制御器の動作説明図である。

【図５】スイッチング素子及びインバータの動作説明図
である。

【符号の説明】

１ 三相電源線 ２ 入力検出用変流器 ３ 帰還用ダイオード ４ コンデンサ ５，６ コンデンサ ７ 加熱コイル ８ 被加熱物 ９，１０ ダイオード １０，１２ スイッチングトランジスタ １３，１４ 駆動回路 １５ 基準電圧発生器 １７ 二相分割回路 １９ 増幅器 ２０ 三角波発生器 ２１ デューティ制御器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱コイルを含む共振回路を、駆動回路
   にてオン，オフ制御されるスイッチング素子を介して商
   用電源に接続してあり、前記スイッチング素子の動作周
   波数が所定範囲内ではこれに応じて前記加熱コイルの出
   力を調節すべく前記駆動回路を制御する回路と、動作周
   波数が所定範囲を越えると前記加熱コイルへの給電、給
   電停止を交互させるデューティ制御をすべく前記駆動回
   路を制御するデューティ制御器とを具備する誘導加熱調
   理器において、前記商用電源から前記共振回路への入力
   電力値を検出する検出器と、該検出器で検出した入力電
   力値と設定電力値とに基づいて基準電圧を発生する基準
   電圧発生器と、該基準電圧発生器で発生された基準電圧
   が前記動作周波数の所定範囲と対応する範囲内の場合は
   それに応じた周波数に変換し、基準電圧が所定範囲外の
   場合には一定周波数に変換する電圧−周波数変換器と、
   該電圧−周波数変換器及び前記デューティ制御器の出力
   に基づき前記スイッチング素子をオン、オフ制御する駆
   動回路と、デューティ制御用の周期的振動波を出力する
   振動波発生器とを備え、前記デューティ制御器は前記基
   準電圧が所定範囲外になった場合に前記振動波発生器で
   発生した周期的振動波と前記基準電圧とを比較し、前記
   基準電圧が周期的振動波を越える場合に前記加熱コイル
   へ給電すべく、また前記基準電圧が周期的振動波未満の
   場合に前記加熱コイルへの給電を遮断すべく前記駆動回
   路を夫々制御するように構成したことを特徴とする誘導
   加熱調理器。