JPH09199268A

JPH09199268A - 誘導加熱調理器

Info

Publication number: JPH09199268A
Application number: JP582396A
Authority: JP
Inventors: Masami Marutani; 正美丸谷
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-01-17
Filing date: 1996-01-17
Publication date: 1997-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】いかなる状態に於いても、スイッチング素子
の電圧又は電流仕様を超えないように制御し、鍋の上げ
下げ時における異音の発生を防止する。【解決手段】交流電源１を整流ブリッジ２で全波整流
を行い、整流ブリッジ２にコンデンサ３及び６、高周波
磁界を発生する加熱コイル４、加熱コイル４に高周波電
流を流すためのスイッチング素子５及びダイオード７を
有するインバータ回路を接続する。インバータ回路の出
力に基づいて鋸歯状波を発生する三角波発生回路９及び
出力調節ボリューム１３により使用者が設定した出力加
熱及びカレントトランス８からの情報に基づいて出力制
御を行う制御回路１２が駆動パルス発生回路１１の入力
ポートに接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱コイルからの
高周波磁界により生ずるうず電流によって鉄鍋等の被加
熱物を加熱し、調理を行う誘導加熱調理器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、誘導加熱調理器のスイッチン
グ素子として、コレクタ-ベース間電圧Ｖ_CEの耐圧仕様
が数百Ｖから１ｋＶ程度のトランジスタが使用されてい
るため、通常、このＶ_CEの耐圧仕様を超えないように、
幾分かマージンを取って使用されている。さらに、異常
モードが発生した場合において、このＶ_CEの耐圧仕様
（定格電圧）を超えないようにすべく、スイッチング素
子の電圧を検知する手段として過電圧停止回路を設け、
その出力によりスイッチング素子のＶ_CEが定格電圧を超
えないように、スイッチング素子の駆動を停止させてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の誘導加熱調理器においては、負荷異常、例え
ば、加熱中に鍋を持ち上げた後に、鍋を降ろした場合に
でも上記停止機能が動作するため、停止、加熱が繰り返
される。その結果、鍋から異音がその都度発生し、使用
者に不快感を与えるという問題がある。その理由は、以
下のとおりである。例えば、鍋を通常の位置に置いて１
００Ｖ-１２００Ｗで加熱している場合、スイッチング
素子のパルスオン幅は２０μｓとなり、Ｖ_CEは７００Ｖ
に達する。そして、Ｖ_CEの耐圧仕様が１０００Ｖである
スイッチング素子を使用していれば、上記過電圧停止回
路の動作電圧をマージンを取って約９００Ｖ程度に設定
するのが一般的である。

【０００４】炒め物等の調理中に使用者が鍋を一旦持ち
上げると、加熱コイルと鍋との誘導加熱結合が悪くなる
ため、１２００Ｗを維持しようとすれば、スイッチング
素子のパルスオン幅を広げる方向に制御回路は動作する
ことになる。スイッチング素子のパルスオン幅は鍋を持
ち上げる高さに比例して広がるが、３０μｓに達するこ
ともある。

【０００５】この状態で使用者が鍋を元の位置に降ろせ
ば、当然、制御回路は再度パルスオン幅を２０μｓまで
縮める様に動作するが、制御回路の応答性が良好でない
ため、誘導加熱結合が良くなっても、例えば１．５倍も
広いパルスオン幅（３０μｓのまま）で加熱してしま
う。この状態では、Ｖ_CEの耐圧仕様を超えるため、過電
圧停止回路が動作して加熱を急激に停止させてしまう。
停止すればＶ_CEが下がるため、再度、加熱を始める。こ
の時、パルスオン幅が広ければ、再度停止させてしま
う。この動作は、制御回路が正しく応答し、適正なパル
スオン幅（約２５μｓ以下）に復帰するまで繰り返さ
れ、この時鍋から異音が発生するのである。

【０００６】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであり、いかなる状態に於いても、スイッチン
グ素子の電圧又は電流仕様を超えないように制御し、且
つ、鍋の上げ下げ時においても鍋からの異音の発生を防
止する誘導加熱調理器を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、整流
された電源に接続されると共に、コンデンサ、高周波磁
界を発生する加熱コイル及び当該加熱コイルに高周波電
流を流すためのスイッチング素子を有するインバータ回
路と、前記スイッチング素子をオン／オフさせるために
該スイッチング素子に駆動パルスを印加する駆動パルス
発生回路と、三角波を発生する三角波発生回路と、前記
スイッチング素子への印加電圧が所定値を超えた場合に
駆動パルスの発生を停止させるための信号を前記駆動パ
ルス発生回路に出力する過電圧停止回路と、使用者によ
って設定された出力加熱が得られるように前記駆動パル
ス発生回路を制御する制御回路とを備えた誘導加熱調理
器であって、前記スイッチング素子のオン時間は前記三
角波発生回路の出力電圧と前記制御回路の出力電圧との
大小関係に基づいて前記駆動パルス発生回路から出力さ
れる駆動パルスにより決定され、前記制御回路は最大出
力加熱時における前記スイッチング素子のオン時間Ｔ_A
を記憶し、前記スイッチング素子のオン時間が前記オン
時間Ｔ_Aに所定の係数を掛けることにより求められた時
間Ｔ_Mを超えないように、前記駆動パルス発生回路から
出力される駆動パルスを制御することを特徴とする誘導
加熱調理器である。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１において、最
大出力で加熱している間に前記スイッチング素子のオン
時間が記憶していたオン時間Ｔ_Aより短くなった場合、
前記制御回路は記憶していたオン時間Ｔ_A及びＴ_Mをクリ
ヤーし、短くなったオン時間をＴ_Aとして新たに記憶す
ると共に当該オン時間Ｔ_Aに基づいてＴ_Mを算出して加熱
制御することを特徴とする誘導加熱調理器である。

【０００９】請求項３の発明は、請求項２において、さ
らに、最大出力加熱時の電源電圧を読み込んで前記制御
回路に伝達する電源電圧読込回路を備え、最大出力で加
熱している間に前記スイッチング素子のオン時間が記憶
していたオン時間Ｔ_Aより短くなると同時に電源電圧が
定格電圧より高くなった場合、前記制御回路は記憶して
いたオン時間Ｔ_A及びＴ_Mをクリヤーし、短くなったオン
時間をＴ_Aとして新たに記憶すると共に当該オン時間Ｔ_A
に基づいてＴ_Mを算出して加熱制御し、そして、電源電
圧が定格電圧以下になれば、クリアーされた前記オン時
間Ｔ_A及びＴ_Mで加熱制御することを特徴とする誘導加熱
調理器である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる誘導加熱調
理器の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明にかかる誘導加熱調理器の一実施形態の構
成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施
形態の誘導加熱調理器においては、交流電源１を整流ブ
リッジ２で全波整流を行い、この整流ブリッジ２にコン
デンサ３及び６、高周波磁界を発生する加熱コイル４、
加熱コイル４に高周波電流を流すためのスイッチング素
子５及びダイオード７を有するインバータ回路を接続す
る。

【００１１】駆動パルス発生回路１１で生成された方形
波駆動パルスを上記スイッチング素子５に印加してスイ
ッチング素子５をオン／オフさせることにより、加熱コ
イル４に高周波電流を流して高周波磁界を発生させ、加
熱コイル４の上方に置かれた鍋等を誘導加熱して調理を
行う。さらに、インバータ回路の出力に基づいて三角波
を発生する三角波発生回路９と、出力調節ボリューム１
３を介して使用者が設定した出力加熱及びカレントトラ
ンス８からの情報に基づいて出力制御を行う制御回路１
２とが駆動パルス発生回路１１の入力ポートに接続され
ている。また、スイッチング素子５への印加電圧が所定
値を超えた場合に駆動パルスの発生を停止させるための
信号を出力する過電圧停止回路１０も駆動パルス発生回
路１１の入力ポートに接続されている。

【００１２】次に、上記構成を有する誘導加熱調理器の
動作について説明する。図２に図１に示された各素子及
び回路の電圧及び電流のタイムチャートを示す。Ａはコ
ンデンサ３の電圧波形、Ｂはスイッチング素子５のコレ
クタ電圧波形、Ｃは三角波発生回路９の出力電圧波形、
Ｄは制御回路１２の出力電圧波形、Ｅは駆動パルス発生
回路１１の出力波形である。また、実線は最大出力加熱
に設定して鍋を調理器の通上位置に置いた場合、一点鎖
線は最大出力加熱に設定して鍋を調理器の通上位置から
上方又は側方へずらして置いた場合、破線はスイッチン
グ素子の最大オン時間で鍋を調理器の通上位置に置いた
場合、二点鎖線は最大出力加熱に設定すると共に電源電
圧を高く設定して鍋を調理器の通上位置に置いた場合を
それぞれ示す。なお、横軸は時間ｔである。

【００１３】まず、三角波発生回路９の出力電圧Ｃが制
御回路１２の出力電圧Ｄより小さくなると、駆動パルス
発生回路１１の出力ＥがＨ状態となり、スイッチング素
子５がオンになる。すると、スイッチング素子５のコレ
クタ電圧（Ｖ_CE）Ｂが０Ｖと成る。又、スイッチング素
子５がオンになると、当該スイッチング素子５の電流波
形Ｉ_Cは、実線で示す如く三角波状に上昇する。ここ
で、スイッチング素子５がオン状態になっている時間
（オン時間）をＴ_A1とする。

【００１４】そして、三角波発生回路９の出力電圧Ｃが
制御回路１２の出力電圧Ｄより大きくなると、駆動パル
ス発生回路１１の出力ＥがＬ状態となり、スイッチング
素子５がオフになる。スイッチング素子５がオフになる
と、そのコレクタ電圧Ｖ_CEは、実線Ｂで示す如く、一旦
上昇して次に下降する。この上昇及び下降の時定数は、
ほぼ、加熱コイル４のＬ値（鍋を載せた状態）とコンデ
ンサ３及び６の時定数により決まる。さらに、コレクタ
電圧（Ｖ_CE）Ｂがコンデンサ３の電圧Ａより小さくなる
と、三角波発生回路９の内部でトリガが掛かり、三角波
発生回路９の電圧波形Ｃが一旦急激に下がってから再度
上昇を始める。この時、再度駆動パルス発生回路１１の
出力ＥがＨ状態となり、以降は上記動作を繰り返すこと
となる。

【００１５】上記説明から明らかなように、スイッチン
グ素子５のオン時間Ｔ_A1は、三角波発生回路９の出力電
圧Ｃが制御回路１２の出力電圧Ｄより小さい間、すなわ
ち、駆動パルス発生回路１１の方形波駆動パルスがＨレ
ベルにある時間として定義される。一方、スイッチング
素子５のオフ時間Ｔ_B1は、三角波発生回路９の出力電圧
Ｃが制御回路１２の出力電圧Ｄより大きい間、すなわ
ち、駆動パルス発生回路１１の方形波駆動パルスがＬレ
ベルにある時間として定義される。なお、上記駆動パル
スがＨレベルに存在する時間（以下、駆動パルスオン時
間とする）を長くするには、制御回路１２の出力直流電
圧Ｄを大きくすればよい。また、駆動パルスがＬレベル
に存在する時間（以下、駆動パルスオフ時間とする）
は、同じ鍋を同じ位置に置けば全く同じ値となる。

【００１６】ここで、使用者が鍋を所定位置に置いて、
最大出力加熱（例えば、１２００Ｗ）に設定した場合、
本実施形態に於いては、図２に示すように、スイッチン
グ素子５の印加電圧Ｖ_CEのピーク値は約７００Ｖ、電流
のピーク値は約６０Ａになっている。この状態で、使用
者が鍋を持ち上げると、加熱コイル４と鍋との結合が悪
くなるので、入力電流が下がる。そこで、制御回路１２
の出力直流電圧Ｄを上げて駆動パルスオン時間を長くす
ることにより、入力電流を元に戻そうとする。

【００１７】しかし、使用者が鍋をかなり持ち上げた場
合、入力電流が使用者の設定レベルに達していなくて
も、駆動パルスオン時間が長くなりすぎると、コレクタ
電圧Ｖ_CEが高くなりすぎ、過電圧停止回路１０の動作レ
ベルＶ_CEMまで達してしまうことがある。従って、駆動
パルスオン時間が一定値以上に長くならないように設定
されている。本実施形態の場合は、３０μｓに設定され
ている。

【００１８】上記の如く、駆動パルスオン時間が３０μ
ｓで動作している状態で、かなり持ち上げられた位置か
ら鍋を急激に降ろせば、駆動パルスオン時間が３０μｓ
のままで、一瞬加熱してしまい、コレクタ電圧Ｖ_CEが一
瞬耐圧仕様を超える恐れがある。従って、過電圧停止回
路１０が動作して加熱を急激に停止させ、その結果、鍋
から異音が発生する。

【００１９】本発明の誘導過熱調理器においては、出力
調節ボリューム１３を介して、使用者が最大出力加熱
（例えば１２００Ｗ）に設定し、誘導加熱した場合の駆
動パルスオン時間、すなわち、スイッチング素子５のオ
ン時間Ｔ_Aを制御回路１２は記憶すると共に、鍋が取り
去られるか、又は、加熱を停止するまでは、スイッチン
グ素子５のオン時間がこのＴ_Aに所定の係数（１以上）
を掛けることにより求められた時間Ｔ_Mを超えないよう
に、駆動パルス発生回路１１の駆動パルスを制御する。
従って、スイッチング素子５の耐圧仕様を超えることは
ない。

【００２０】本実施形態においては、スイッチング素子
５のオン時間Ｔ_Aに掛けるべき所定の係数は、１．２５
に設定されている。その理由は、鍋の温度上昇が有り、
かつ、鍋が少しずれた場合でも１．２倍ぐらいしか駆動
パルスオン時間が延びないため、１．２５倍は妥当な係
数であるからである。

【００２１】また、上述したように、本実施形態では、
最大出力加熱時における駆動パルスオン時間Ｔ_A1は２０
μｓであるので、Ｔ_Mは２５μｓ（＝２０μｓ×１．２
５）となる。この状態で、鍋が持ち上げられた位置から
急激に降ろしても、駆動パルスオン時間は２５μｓのま
まか、或いはそれ以下に制御されるため、スイッチング
素子５のコレクタ電圧Ｖ_CEは一瞬とも耐圧仕様どころか
過電圧停止回路１０の動作電圧値Ｖ_CEMにも到達しない
ので、鍋から異音が発生することもなく、スイッチング
素子５を破壊させることも無い。

【００２２】上記構成を有する誘導加熱調理器におい
て、調理開始時に誤って鍋がかなりずれた位置に置かれ
たままで最大出力で加熱を行うと、加熱中の駆動パルス
オン時間Ｔ_A1は広くなり、例えば、２５μｓとなること
もある。しかし、この状態で鍋が正しく置かれた場合で
も、制御回路１２は２５μｓをＴ_Aとして記憶し、算出
されたＴ_Mは３１．２５μｓ（＝２５μｓ×１．２５）
となってしまう。従って、駆動パルスオン時間が３１．
２５μｓで動作している状態で、鍋を持ち上げた後にそ
の位置から鍋を急激に降ろせば、駆動パルスオン時間が
３１．２５μｓのままで一瞬加熱してしまい、スイッチ
ング素子５のコレクタ電圧Ｖ_CEが耐圧仕様を超える恐れ
がある。その結果、過電圧停止回路１０が動作し、加熱
を急激に停止させるため、鍋から異音が発生することに
なる。

【００２３】そこで、最大出力で加熱している間にスイ
ッチング素子５のオン時間が記憶していたオン時間Ｔ_A
より短くなった時は、制御回路１２は記憶していたＴ_A
及びＴ_Mをクリヤーし、短くなったオン時間をＴ_Aとして
新たに記憶すると共に当該オン時間Ｔ_Aに所定の係数を
掛けてＴ_Mを求めて加熱制御する。このように加熱制御
することにより、加熱スタート後に、鍋が正しく置かれ
て駆動パルスオン時間が短い方（２０μｓ）に変化した
時は、制御回路１２は記憶していたＴ_A（２５μｓ）及
びＴ_M（３１．２５μｓ）をクリヤーし、短い方のオン
時間（２０μｓ）としてＴ_Aを記憶すると共にＴ_M（２５
μｓ＝２０μｓ×１．２５）を算出して、加熱制御す
る。よって、コレクタＶ_CEは一瞬とも耐圧仕様を超える
どころか、過電圧停止回路１０の動作電圧値Ｖ_CEMにも
到達しないため、鍋から異音が発生することもなく、ス
イッチング素子５を破壊させることも無い。

【００２４】一方、上述した如く制御回路１２が新たに
Ｔ_A及びＴ_Mを記憶した後に、交流電源１の電圧が高くな
れば、駆動パルスオン時間Ｔ_A1は自ずと短くなるため、
鍋が正しく置かれていても制御回路１２が誤解をしてし
まう。すなわち、上記例によれば、制御回路１２は、新
たに記憶したＴ_A（２０μｓ）及びＴＭ（２５μｓ）を
クリヤーして、それから、誤った短い方のオン時間（例
えば、１５μｓ）をＴ_Aとして記憶すると共にＴ_M（１
８．７μｓ＝１５μｓ×１．２５）を算出して、加熱制
御するため、当初設定された最大出力加熱（上記例では
１２００Ｗ）がでなくなってしまう。電源電圧が高くな
れば、Ｔ_A1は自ずと短くなる理由は、電源電圧が高くな
ればコンデンサ３の電圧が上昇するため、図２の二点鎖
線で示されるように、スイッチング素子５の電流Ｉ_Cの
勾配が急になり、所定の電流値に到達するまでの時間が
短くなるからである。

【００２５】そこで、本発明の誘導加熱調理器は、図１
に示す如く、最大出力加熱時の交流電源１の電圧を読み
込んで制御回路１２に伝達する電源電圧読込回路１４を
さらに備え、最大出力で加熱している間にスイッチング
素子５のオン時間が記憶していたオン時間Ｔ_Aより短く
なると同時に電源電圧が定格電圧より高くなった場合、
制御回路１２は、上記例によれば、Ｔ_A（２０μｓ）及
びＴＭ（２５μｓ）をクリヤーして、短い方のオン時間
（例えば、１５μｓ）をＴ_Aとして記憶すると共にＴ
_M（１８．７５μｓ＝１５μｓ×１．２５）を算出し
て、加熱制御する。その結果、コレクタＶ_CEは一瞬とも
耐圧仕様を超えるどころか、過電圧停止回路１０の動作
電圧値Ｖ_CEMにも到達しないため、鍋から異音が発生す
ることもなく、スイッチング素子５を破壊させることも
無い。また、電源電圧が定格電圧以下に戻れば、クリア
ーされたＴ_A（２０μｓ）及びＴ_M（＝２５μｓ）を再び
記憶して加熱制御するため、当初、設定された最大出力
加熱（１２００Ｗ）が得られる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の誘導加熱
調理器によれば、制御回路は最大出力で誘導加熱してい
る時のスイッチング素子のオン時間を記憶し、常に、当
該オン時間に所定の係数を掛けることにより求められた
値をスイッチング素子のオン時間が超えないように加熱
制御するので、鍋を上下又は左右に移動させて負荷異常
が発生した時等でも、スイッチング素子の電流／電圧仕
様を超えることがないため、信頼性が高く、過電圧停止
回路が動作して鍋から異音が発生することもないため使
用者が不快感なく、安心して使用することが出来る。ま
た、本発明の誘導加熱調理器によれば、スイッチング素
子のコレクタ電圧が一瞬とも耐圧仕様を超えないため、
過電圧停止回路を省くことも可能であり、これにより、
安価に誘導加熱調理器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる誘導加熱調理器の一実施形態の
構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示された各素子及び回路の電圧及び電流
のタイムチャートである。

【符号の説明】

１交流電源２整流ブリッジ３コンデンサ４加熱コイル５スイッチング素子６コンデンサ７ダイオード８カレントトランス９三角波発生回路１０過電圧停止回路１１駆動パルス発生回路１２制御回路１３出力調節ボリューム１４電源電圧読込回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】整流された電源に接続されると共に、コ
ンデンサ、高周波磁界を発生する加熱コイル及び当該加
熱コイルに高周波電流を流すためのスイッチング素子を
有するインバータ回路と、前記スイッチング素子をオン
／オフさせるために該スイッチング素子に駆動パルスを
印加する駆動パルス発生回路と、三角波を発生する三角
波発生回路と、前記スイッチング素子への印加電圧が所
定値を超えた場合に駆動パルスの発生を停止させるため
の信号を前記駆動パルス発生回路に出力する過電圧停止
回路と、使用者によって設定された出力加熱が得られる
ように前記駆動パルス発生回路を制御する制御回路とを
備えた誘導加熱調理器であって、前記スイッチング素子
のオン時間は前記三角波発生回路の出力電圧と前記制御
回路の出力電圧との大小関係に基づいて前記駆動パルス
発生回路から出力される駆動パルスにより決定され、前
記制御回路は最大出力加熱時における前記スイッチング
素子のオン時間Ｔ_Aを記憶し、前記スイッチング素子の
オン時間が前記オン時間Ｔ_Aに所定の係数を掛けること
により求められた時間Ｔ_Mを超えないように、前記駆動
パルス発生回路から出力される駆動パルスを制御するこ
とを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】最大出力で加熱している間に前記スイッ
チング素子のオン時間が記憶していたオン時間Ｔ_Aより
短くなった場合、前記制御回路は記憶していたオン時間
Ｔ_A及びＴ_Mをクリヤーし、短くなったオン時間をＴ_Aと
して新たに記憶すると共に当該オン時間Ｔ_Aに基づいて
Ｔ_Mを算出して加熱制御することを特徴とする請求項１
記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】さらに、最大出力加熱時の電源電圧を読
み込んで前記制御回路に伝達する電源電圧読込回路を備
え、最大出力で加熱している間に前記スイッチング素子
のオン時間が記憶していたオン時間Ｔ_Aより短くなると
同時に電源電圧が定格電圧より高くなった場合、前記制
御回路は記憶していたオン時間Ｔ_A及びＴ_Mをクリヤー
し、短くなったオン時間をＴ_Aとして新たに記憶すると
共に当該オン時間Ｔ_Aに基づいてＴ_Mを算出して加熱制御
し、そして、電源電圧が定格電圧以下になれば、クリア
ーされた前記オン時間Ｔ_A及びＴ_Mで加熱制御することを
特徴とする請求項２記載の誘導加熱調理器。