JPH0732069B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は一般家庭において使用する誘導加熱調理器に関
するものである。

従来の技術 発明者らは第３図に示す誘導加熱調理器をすでに提案し
ている。第３図において、電源回路１は、直流電源２と
限流コイル３で構成しており、この電源回路１の一方の
端子に加熱コイル４の中点端子を接続している。この加
熱コイル４の両端には共振コンデンサ５を接続し、トラ
ンジスタおよび逆導通ダイオードで構成したスイッチン
グ素子6,7をそれぞれ直列に接続している。また、電源
回路１の他端はスイッチング素子6,7に接続されてい
る。制御回路８は電源回路１とスイッチング素子6,7間
に設けられた入力電力検知手段10の検知信号と入力電力
設定手段９の設定値を比較し発振回路11の発振周波数を
制御しスイッチング素子6,7のオン・オフを制御してい
る。12は負荷の鍋である。

次に第４図を参照しながら上記構成による誘導加熱調理
器の動作を説明する。第４図は第３図に示した誘導加熱
調理器のスイッチング素子６の端子電圧V₁,端子電流i₁
とスイッチング素子７の端子電圧V₂,端子電流i₂の波形
図である。

０≦ｔ＜t₁においてスイッチング素子６はオフ、スイッ
チング素子７はオンである。この期間において加熱コイ
ル４と共振コンデンサ５の共振によってV₁が発生し、ｔ
＝t₁でV₁＝０、コンデンサ電圧Ｖ_ｃ＝０となる。Ｖ_ｃ＝
Ｏとなると、スイッチング素子６の逆導通ダイオードが
オンし、０＞t₁となる。制御回路８はt₁からΔｔ_ａ経過
したt₂においてスイッチング素子７をオフする。する
と、今度は加熱コイル４と共振コンデンサ５の共振によ
る電圧がV₂に発生し、t₃においてV₂＝０となりΔｔ_ｂ経
過した後、制御回路８はt₄でスイッチング素子６をオフ
する。

以上の動作を繰り返して行うことにより加熱コイル４に
高周波電流が供給され鍋12を誘導加熱する。Δｔ_ａおよ
びΔｔ_ｂの期間はスイッチング素子６とスイッチング素
子７が共に導電状態である。Δｔ_ａおよびΔｔ_ｂを長く
すると入力電流Ｉ_inが増加し、加熱電力が増加し、動作
周波数が下がる。

制御回路８は、抵抗などによって構成した入力電力検知
手段10の出力が、入力電力設定手段９による設定値と等
しくなるように発振回路11の発振周波数を制御し、加熱
電力を制御するものである。

第６図は発明者らが提案している他の誘導加熱調理器の
回路図である。

第６図において、21は直流電源22と限流コイル23で構成
した電源回路、24は電源回路21の一方の端子に中点端子
を接続した加熱コイル、25は共振コンデンサ、26と27は
いずれもトランジスタと逆阻止ダイオードで構成したス
イッチング素子、28は制御回路、29は入力電力設定手段
である。制御回路28は入力電力検知手段30と発振回路31
を有する。32は負荷の鍋である。

次に第７図を参照しながら第６図に示した誘導加熱調理
器の動作を説明する。第７図は第６図に示した誘導加熱
調理器のスイッチング素子26の端子電圧V₁,電流i₁とス
イッチング素子27の端子電圧V₂,電流i₂の波形図であ
る。

０≦ｔ＜t₁においてスイッチング素子26はオフ、スイッ
チング素子27はオンである。この期間において加熱コイ
ル24と共振コンデンサ25の共振によってV₁が発生し、ｔ
＝t₁でV₁＝０、コンデンサ電圧Ｖ_ｃ＝０となる。Ｖ_ｃ＝
Ｏとなると、スイッチング素子26の逆阻止ダイオードの
作用により、V₁＜０となる。ここで制御回路28はスイッ
チング素子26のトランジスタをオンし、t₁からΔｔ_ａ経
過したt₂においてスイッチング素子27をオフする。

すると、スイッチング素子26はオン状態となり、今度は
加熱コイル24と共振コンデンサ25の共振による電圧がV₂
に発生し、t₃においてV₂＝０となる。ここで制御回路28
はスイッチング素子27のトランジスタをオンし、t₃から
Δｔ_ｂ経過したt₄においてスイッチング素子26をオフす
る。

以上の動作を繰り返して行うことにより加熱コイル24に
高周波電流が供給され鍋32を誘導加熱する。Δｔ_ａおよ
びΔｔ_ｂを長くすると入力電流Ｉ_inが増加し、加熱電力
が増加し、動作周波数が下がる。

制御回路28は、抵抗などによって構成した入力電力検知
手段30の出力が、入力電力設定手段29からの設定値に等
しくなるように発振回路31の発振周波数を制御し、加熱
電力を制御するものである。

発明が解決しようとする問題点 第３図の誘導加熱調理器における動作周波数と入力電
力Ｐ_inの関係を第５図に示す。第５図において_０は、
加熱コイル４と共振コンデンサ５の共振周波数でこの周
波数で動作させるとΔｔ_ａ＝0,Δｔ_ｂ＝０である。入力
電力Ｐ_inは、＜_０の範囲すなわちΔｔ_ａ≧0,Δｔ_ｂ
≧０の範囲ではの増加と共に減少するが、＞_０の
範囲で動作させるようとすると、Δｔ_ａ＞０またはΔｔ
_ｂ＜０となる。例えばΔｔ_ａ＜０の場合には、V₁＞０で
スイッチング素子６をオンしなければならず、共振コン
デンサ５の電荷が、スイッチング素子６のトランジスタ
と、スイッチング素子７の逆導通ダイオードを通って短
絡され大電流が流れるため、スイッチング素子７の電力
ロスが大きくなって温度が異常に上昇したり、破壊され
ることもある。従って＜_０の動作は困難であり、第
５図に示すＰ_{in min}以下に入力電力Ｐ_inを下げることが
できないため、使用上は弱火での調理ができないという
問題があった。

次に、第６図の誘導加熱調理器における動作周波数と
入力電力Ｐ_inの関係を第８図に示す。第８図において
_０は、先の側の場合と同様加熱コイル24と共振コンデン
サ25の共振周波数である。入力電力Ｐ_inは、＜_０の
範囲ではの増加と共に減少する。＞_０の範囲で動
作させると、先の例のようにスイッチング素子に共振コ
ンデンサの短絡電流が流れることはないが、第８図に示
すようにの増加に伴なって再びＰ_inを増加するため、
やはりＰ_{in min}以下の制御を行うことができず先の例と
同様の弱火での調理ができないという使用上の問題点が
ある。

本発明は、前記問題点に鑑み、前記Ｐ_{in min}以下の弱火
を可能とし、調理性能の高い誘導加熱調理器を提供する
ものである。

問題点を解決するための手段 この目的を達成するために本発明の誘導加熱調理器は、
直流電源と限流コイルを直列接続して構成した電源回路
と、一方の端子または中点端子を前記電源回路の一方の
端子に接続した加熱コイルと、前記加熱コイルの両端子
間に接続した共振コンデンサと、前記加熱コイルの両端
から前記電源回路の他方の端子にそれぞれ接続した２個
のスイッチング素子と、入力電力設定手段と、前記スイ
ッチング素子を駆動する制御回路を有し、前記制御回路
は、前記入力電力設定手段の設定値がある値以上の場合
には前記設定値に応じて前記スイッチング素子の駆動周
波数を変化させ、前記設定値がある値以下の場合には前
記設定値に応じて加熱時間と停止時間の比を変化させる
構成としたものである。

作用 この構成により本発明の誘導加熱調理器は、共振周波数
における動作時よりさらに弱火にすることが可能とな
る。従って調理性能の高い誘導加熱調理器を提供するこ
とができる。

実 施 例 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。第１図は本発明の一実施例における誘導加熱調理
器の回路図である。第１図において、41は直流電源42と
限流コイル43で構成した電源回路、44は電源回路41の一
方の端子に中点端子を接続した加熱コイル、45は共振コ
ンデンサ、46と47はいずれもトランジスタと逆導通ダイ
オードで構成したスイッチング素子、48は制御回路、49
は入力電力設定手段である。制御回路48は入力電力検知
手段50と発振回路51と、デューディ制御手段52と、リレ
ー53と、電圧Ｖ_Ｚを出力する直流電源54と、比較器55で
構成している。また入力電力設定手段49は直流電源56と
可変抵抗57で構成している。60は負荷の鍋である。

発振回路51は２つの入力端子A,Bを有し、Ｂ端子がハイ
である場合には発振を停止し、ロウである場合にのみ発
振を行う。またＡ端子に加わる電圧Ｖ_ＡによってΔｔ_ａ
およびΔｔ_ｂを変化させる。すなわちＶ_Ａ＝０において
Δｔ_ａ＝0,Δｔ_ｂ＝0,＝_０であり、Ｖ_Ａが増加する
に従ってΔｔ_ａ，Δｔ_ｂを増加させる動作を行う。

デューディ制御手段52は所定の周波数で発振する発振器
で、入力電力検知手段50の出力V₁の時間的平均値
_Ｉと、入力電力設定手段49の出力Ｖ_Ｒの差に応じて出力
のハイとロウの時間比を制御する動作を行う。すなわ
ち、_Ｉ＞Ｖ_Ｒの場合にはデューディ制御手段52の出力
がロウの時間を短くし、_Ｉ＜V_{1 Ｒ}の場合にはロウの時
間を長くする。

以上の構成において動作を説明する。電源回路41,加熱
コイル44,共振コンデンサ45,スイッチング素子46,スイ
ッチング素子47は、第３図の技術と同じ動作をする。

Ｖ_Ｒ＞Ｖ_Ｚの場合には、比較器55の出力がロウとなりリ
レー53のコイル電圧が０となり、発振回路51の入力端子
A,BはそれぞれA₁,B₁に接続れる。Ｂ端子がロウであるた
め発振回路51は常時発振状態となり、かつＶ_Ｒ＝Ｖ_Ｉと
なるように動作周波数が制御される。

Ｖ_Ｒ＜Ｖ_Ｚの場合には、比較器55の出力がハイとなりリ
レー53のコイルに電圧が印加されるため、A,Bはそれぞ
れA₂,B₂に接続される。Ａ端子がロウであるため発振周
波数は_０となり、デューディ制御手段52の動作によっ
てＶ_Ｒ＝_Ｉになるように加熱時間と停止時間の比が制
御される。

従ってＶ_Ｚの値を_０で動作させた時のＶ_Ｉにすること
により、入力電力設定値に対する動作周波数と平均入
力電力 の関係は第２図a,bに示すようになる。第２図ｂにより
明らかなように、本実施例における誘導加熱調理器は、
_０における入力電力よりもさらに低い平均入力電力を
得ることができる。

なお本実施例においては、デューディ制御と動作周波数
による制御との切り換えを、直流電源54,比較器55,リレ
ー53によって行ったが、例えばＡ端子の電圧がある値以
下になったことを検知してデューディ制御に切り換える
方法なども可能である。その場合には負荷の鍋が変わっ
た場合でも平均入力電力 を第２図ｂのように制御することができる。

また本実施例ではスイッチング素子を逆導通形のものを
用いたが、第６図の技術にあったような逆阻止形のもの
を用いた場合にも平均入力電力 を_０における入力電力以下に制御することができる。

また加熱コイルの中点端子がなく加熱コイルの一方の端
子に電源回路の一方の端子を接続したものに応用した場
合でも同様の効果が得られる。

発明の効果 以上の実施例からも明らかなように本発明の誘導加熱調
理器は特に、入力電力設定手段の設定値がある値以上の
場合には前記設定値に応じて２個のスイッチング素子の
駆動周波数を変化し、前記設定値がある値以下の場合に
は前記設定値に応じて加熱時間と停止時間の比を変化す
ることにより、平均入力電力を加熱コイルと共振コンデ
ンサの共振周波数における入力電力よりも小さくするこ
とができるため、弱火が可能となり調理性能が向上する
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における誘導加熱調理器の回
路図、第２図ａは第１図の誘導加熱調理器の入力電力設
定値と動作周波数の関係を示す図、第２図ｂは入力電力
設定値と平均入力電力の関係を示す図、第３図は発明者
らが提案している誘導加熱調理器の回路図、第４図は第
３図における技術の動作波形図、第５図は第３図におけ
る技術の動作周波数と入力電力の関係を示す図、第６図
は発明者らが提案している他の誘導加熱調理器の回路
図、第７図は第６図における技術の動作波形図、第８図
は第６図における技術の動作周波数と入力電力の関係を
示す図である。 42……直流電源、43……限流コイル、41……電源回路、
44……加熱コイル、45……共振コンデンサ、46……スイ
ッチング素子、47……スイッチング素子、49……入力電
力設定手段、48……制御回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小南 秀之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−193395（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電源と限流コイルを直列接続して構成
   した電源回路と、一方の端子または中点端子を前記電源
   回路の一方の端子に接続した加熱コイルと、前記加熱コ
   イルの両端子間に接続した共振コンデンサと、前記加熱
   コイルの両端から前記電源回路の他方の端子にそれぞれ
   接続した２個のスイッチング素子と、入力電力設定手段
   と、前記スイッチング素子を駆動する制御回路を有し、
   前記制御回路は、前記入力電力設定手段の設定値がある
   値以上の場合には前記設定値に応じて前記スイッチング
   素子の駆動周波数を変化させ、前記設定値がある値以下
   の場合には前記設定値に応じて加熱時間と停止時間の比
   を変化させる誘導加熱調理器。