JPH09223577A

JPH09223577A - 誘導加熱調理器

Info

Publication number: JPH09223577A
Application number: JP8026377A
Authority: JP
Inventors: Taizou Ogata; 大象緒方; Masaru Kawabe; 勝川邉; Shinobu Machida; 忍町田; Hiroshi Tominaga; 博富永; Hideki Morozumi; 英樹両角
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-02-14
Filing date: 1996-02-14
Publication date: 1997-08-26

Abstract

(57)【要約】【課題】誘導加熱調理器のスイッチング素子の損失に
応じて、効果的にスイッチング素子を駆動制御するこ
と。【解決手段】スイッチング素子１５の駆動可能とする
電圧（電圧検知部１９で得られるもの）の閾値を、スイ
ッチング素子１５の動作周波数に応じて可変とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般家庭及びレス
トランなどで使用される誘導加熱調理器に関するもの
で、更に詳しく述べれば、その誘導加熱用インバーター
回路の制御手段に特徴を有する誘導加熱調理器に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、安全な加熱源としての誘導加熱調
理器が脚光を浴びつつある。この誘導加熱調理器は、ス
イッチング素子をオンオフさせてコイルに高周波電流を
流すことにより、コイル近傍に誘導磁界が発生するた
め、コイル近傍に鉄などの金属を材料とした鍋を載置し
て、鍋に誘導磁界による誘導電流を発生させて、鉄損に
よる発熱を利用した機器である。

【０００３】従来の誘導加熱調理器においては、鍋の材
質、形状等の特性によって、動作周波数が変化するにも
関わらず、スイッチング素子の電圧検出部からの出力に
より、スイッチング素子の電圧値が一定の閾値以下に制
御を行っていた。従来の制御手段を用いた誘導加熱調理
器のインバーター回路の一例を図１２〜図１４を用いて
説明する。

【０００４】図１２は従来の誘導加熱調理器の回路の一
例である。図１２で３１は直流電源、３２は加熱コイル
で、図には特に記載していないがこの上に被加熱物（鍋
等）が置かれる。３３は共振コンデンサで、加熱コイル
３２と共振を行う。３５はスイッチング素子で、本例で
は大電流、高耐圧のＩＧＢＴを用いている。３６は逆導
通ダイオードである。３７はスイッチング素子３５を制
御する制御回路で、スイッチング素子を駆動するドライ
ブ回路３７ａを内蔵している。３９はスイッチング素子
の電圧検知部で、スイッチング素子３５の両端にかかる
電圧Ｖｃｅを検知し、制御回路３７に出力している。制
御回路３７は、スイッチング素子の電圧検知部３９から
の入力により、スイッチング素子の電圧値が閾値以下に
制御している。

【０００５】図１３は定常動作時におけるインバータ各
部の動作波形である。図１３の（Ａ）は制御回路３７に
内蔵されたドライブ回路３７ａから出力されるドライブ
信号でこの出力がＨｉｇｈの時にスイッチング素子３５
がオンになる。図１３の（Ｂ）は、スイッチング素子３
５と逆導通ダイオード３６に流れる電流Ｉｃで、図１３
の（Ｃ）はスイッチング素子３５の両端にかかる電圧Ｖ
ｃｅである。

【０００６】以下、図１２及び図１３をもとに、この回
路の動作の説明を行う。制御回路３７はスイッチング素
子３５を所定時間オンさせた後、ターンオフし加熱コイ
ル３２と共振コンデンサ３３からなる共振回路を共振さ
せる。さらに制御回路３７は、スイッチング素子の電圧
検知部３９によってスイッチング素子の電圧Ｖｃｅを検
知しており、Ｖｃｅが所定値よりも低くなると再び、ス
イッチング素子３５をオンさせる。以上の動作を繰り返
すため、図１３においてドライブ回路３７ａのドライブ
信号に対して、Ｉｃ、Ｖｃｅは、図１３の（Ｂ）（Ｃ）
の様になり、加熱コイル３２上に置かれた鍋等の被加熱
物に電力が供給される。被加熱物に供給される電力はス
イッチング素子３５のオン時間を制御することにより自
在に変えることができる。

【０００７】従来のインバーターの制御手段は、スイッ
チング素子の電圧Ｖｃｅが一定の閾値を越えないように
制御する手段を用いた回路が一般的であった。しかしな
がら、誘導加熱調理器においては、スイッチング素子の
電圧が一定の閾値以下に制御した場合でも、被加熱物の
材質、形状等の変化により動作周波数が異なるため、タ
ーンオフするスイッチング動作時に発生する損失が、周
波数が高くなる場合には損失も大きくなるといった具合
に差が生じていた。

【０００８】図１４に、被加熱物を負荷ａ、負荷ｂとし
た時の、スイッチング素子の電圧のピーク値と動作周波
数の特性を示す。ここで、負荷ａは非磁性鍋、負荷はｂ
ホーロー鍋などに代表される。また、各負荷を加熱する
場合において、スイッチング素子の損失が一定となる各
負荷のスイッチング素子の電圧を点で示している。各負
荷とも、この点よりスイッチング素子の電圧が大きくな
ると、スイッチング素子の発熱が誘導加熱調理器の冷却
できる限界より大きくなり、破壊に至るおそれがあるの
で、通常はこの点よりスイッチング素子の電圧値が低い
値に閾値を設定する。そのため、従来の制御方法では、
スイッチング素子の電圧値の閾値が低い被加熱物（この
場合は負荷ａ）に合わせて、スイッチング素子の電圧値
の閾値を設定していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の誘導加熱調理器では、同じ電力を被加熱物に供給し
た場合に、動作周波数が高いためにスイッチング素子の
損失が大きくなる被加熱物以外については、更にスイッ
チング素子の損失に余裕があるにもかかわらず、閾値以
上はスイッチング素子の電圧値を上げることはできな
い。つまり、実際に家庭で使用する場合、普段使用する
鍋等の被加熱物が、スイッチング素子の損失が高くなる
特性の被加熱物に合わせたスイッチング素子の両端電圧
の閾値に制御された電力しか供給されないという課題が
あった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、加熱コイルと、この加熱コイルに直列接続
されたスイッチング素子と、前記加熱コイルに並列接続
した共振コンデンサと、前記スイッチング素子に並列接
続された逆導通ダイオードと、前記スイッチング素子を
駆動制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記
スイッチング素子の動作周波数に応じて、前記スイッチ
ング素子の両端電圧の閾値を可変となるよう制御してな
るものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】請求項１、２記載の発明は、誘導
加熱調理器の動作周波数を判断し、動作周波数に応じて
スイッチング素子の両端電圧の閾値を可変となるよう制
御するため、スイッチング素子の損失が誘導加熱調理器
の冷却できる範囲を有効に利用して、鍋に効果的にパワ
ーを供給できるものである。

【００１２】請求項３記載の発明は、電源電圧検知部に
より検知された電源電圧の変動に伴って、動作周波数に
対するスイッチング素子の両端電圧の閾値を補正するた
め、実際の誘導加熱調理器の使用条件に対応した制御を
行うことが可能となる。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の第１の実施例について図１
及び図２を用いて説明する。図１は本発明の誘導加熱調
理器の回路の一例である。図で１１は直流電源、１４は
電源電圧検知部で、電源電圧検知部１４は直流電源１１
の電圧を検知している。１２は加熱コイルで、図には特
に記載していないがこの上に被加熱物（鍋等）が置かれ
る。１３は共振コンデンサで、加熱コイル１２と共振を
行う。１５はスイッチング素子で、本例では大電流、高
耐圧のＩＧＢＴを用いている。１６は逆導通ダイオード
である。１７はスイッチング素子１５を制御する信号を
出す制御回路で、スイッチング素子１５を駆動するドラ
イブ回路１７ａ、スイッチング素子１５の動作周波数検
知部１７ｂを内蔵している。また、スイッチング素子の
電圧検知部１９により検知された電圧値と、動作周波数
検知部１７ｂにより検知された動作周波数により、スイ
ッチング素子を制御する。

【００１４】動作周波数検知部１７ｂにより検知された
動作周波数に対するスイッチング素子の電圧値の閾値を
図２に示す。図２に負荷ａ、負荷ｂの動作周波数とスイ
ッチング素子の電圧のピーク値の特性を示す。負荷ａは
非磁性鍋、負荷ｂホーロー鍋などに代表される。また、
各負荷を加熱する場合において、スイッチング素子の損
失による発熱が誘導加熱調理器の構成で冷却できる限界
となるスイッチング素子の電圧を点で示している。各負
荷とも、この点よりスイッチング素子の電圧が大きくな
ると、スイッチング素子の発熱が冷却できる限界より大
きくなり、破壊に至るおそれがある。よって、それぞれ
の負荷について、この点よりスイッチング素子の電圧が
低い値に閾値を設定し、スイッチング素子の電圧値を閾
値以下に制御する。そのため、従来の制御方法では、動
作周波数に関らずスイッチング素子の電圧値の閾値の低
い負荷ａの閾値以下となるように制御された電力しか被
加熱物に供給できなかったが、動作周波数に対応して設
定されたスイッチング素子の電圧値の閾値を設けること
によって、負荷ｂには負荷ｂのスイッチング素子の電圧
値の閾値まで、電力を供給することができる。

【００１５】（実施例２）次に本発明の第２の実施例に
ついて図１、図３を用いて説明する。図１の動作周波数
検知部１７ｂによって検知した動作周波数と、予め設定
された動作周波数を比較して、動作周波数が設定された
動作周波数より低い場合にはスイッチング素子の電圧値
の閾値を高く設け、動作周波数が設定された動作周波数
より高い場合にはスイッチング素子の電圧値の閾値を低
く設ける。この構成によって、動作周波数に依存した制
御方法を、最も簡単に実現することが出来る。

【００１６】（実施例３）次に本発明の第３の実施例に
ついて図１、図４を用いて説明する。図１の動作周波数
検知部１７ｂによって検知した動作周波数と、予め設定
された動作周波数範囲を比較して、動作周波数対応する
動作周波数範囲に設けられたスイッチング素子の電圧値
の閾値を用いて制御する。この構成によって、動作周波
数を検知してスイッチング素子の電圧値を制御する上
で、動作周波数検知能力に応じた、もしくは必要最小限
の動作周波数範囲を設定し、実施例１よりも容易、かつ
安価に、実施例２よりも制御能力に適応した制御方法を
実現することが出来る。

【００１７】（実施例４）次に本発明の第４の実施例に
ついて図１、図５、図６を用いて説明する。図６に誘導
加熱調理器の電源電圧が低下した場合の負荷ａ、負荷ｂ
の動作周波数とスイッチング素子の電圧のピーク値の特
性を示す。図６においては、電源電圧が低下した場合、
負荷が変わらなくても、同じ周波数でのスイッチング素
子の電圧のピーク値が低下していることを示している。
これは、電源電圧が低下した場合、図５の動作波形上に
点線でに示す様に、Ｉｃの立ち上がりの傾きが低下する
ため、同じオン時間でもＩｃのピーク値は低下する。こ
のため、加熱コイルの電流が共振コンデンサの電圧とな
る共振回路において、電流の減少は、電圧の減少となる
ため、Ｖｃｅで表されるスイッチング素子の電圧のピー
ク値も低下する。この現象に対応するため、実施例４
は、図１の電源電圧検知部１４により電源電圧１１の検
知を行い、電源電圧の変動に伴って設定された、動作周
波数に対するスイッチング素子の電圧値の閾値を用い
て、実施例１に示す制御を行う。この構成によって、実
施例１よりも、実際の誘導加熱調理器の使用条件に対応
した制御を行うことを実現することが出来る。

【００１８】（実施例５）次に本発明の第５の実施例に
ついて図１、図７を用いて説明する。図１の電源電圧検
知部１４によって電源電圧を検知し、電源電圧の変動に
伴って設定された設定動作周波数を用いて、実施例２に
示す制御を行う。この構成によって、電源電圧にの変動
に伴って、動作周波数を検知した制御方法を、実施例４
より簡単に実現することが出来る。

【００１９】（実施例６）次に本発明の第６の実施例に
ついて図１、図８を用いて説明する。図１の電源電圧検
知部１４によって電源電圧を検知し、電源電圧の変動に
伴って設定された設定動作周波数範囲を用いて、本発明
実施例３に示す制御を行う。この構成によって、実施例
４よりも容易、かつ安価に、実施例５よりも制御能力に
適応した制御方法を実現することが出来る。

【００２０】（実施例７）次に本発明の第７の実施例に
ついて図１、図９を用いて説明する。図１の電源電圧検
知部１４によって電源電圧を検知し、予め設定された電
源電圧範囲と電源電圧を比較し、対応する電源電圧範囲
毎に決められた動作周波数に対するスイッチング素子の
電圧値の閾値を用いて、実施例１に示した制御を行う。
この構成によって、電源電圧の変動の検知能力、または
必要最小限の電圧範囲に応じて、動作周波数を検知して
スイッチング素子の電圧値を制御する制御方法を、実施
例４よりも容易、かつ安価に実現することが出来る。

【００２１】（実施例８）次に本発明の第８の実施例に
ついて図１、図１０を用いて説明する。図１の電源電圧
検知部１４によって電源電圧を検知し、予め設定された
電源電圧範囲と電源電圧を比較し、対応する電源電圧範
囲毎に決められた設定動作周波数を用いて、実施例２で
示した制御を行う。この構成によって、電源電圧の変動
に伴って、動作周波数を検知してスイッチング素子の電
圧値を制御する制御方法を、実施例５及び実施例７より
も容易、かつ安価に実現することが出来る。

【００２２】（実施例９）次に本発明の第９の実施例に
ついて図１、図１１を用いて説明する。図１の電源電圧
検知部１４によって電源電圧を検知し、予め設定された
電源電圧範囲と電源電圧を比較し、対応する電源電圧範
囲毎に決められた設定動作周波数範囲を用いて、実施例
３に示した制御を行う。この構成によって、電源電圧の
変動に伴って、動作周波数を検知してスイッチング素子
の電圧値を制御する上で、動作周波数検知能力に応じ
た、もしくは必要最小限の動作周波数範囲を設定し、実
施例７よりも容易、かつ安価に、実施例８よりも制御能
力に適応した制御方法を実現することが出来る。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、請求項１、２記載の発明
によれば、誘導加熱調理器の動作周波数を判断し、動作
周波数に応じてスイッチング素子の両端電圧の閾値を可
変となるよう制御するため、スイッチング素子の損失が
誘導加熱調理器の冷却できる範囲を有効に利用して、鍋
にパワーを供給できる誘導加熱調理器を提供するもので
ある。

【００２４】また、請求項３記載の発明によれば、電源
電圧検知部により検知された電源電圧の変動に伴って、
動作周波数に対するスイッチング素子の両端電圧の閾値
を補正するため、実際の誘導加熱調理器の使用条件に対
応した制御を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の誘導加熱調理器の構成
図

【図２】同、誘導加熱調理器の動作特性図

【図３】本発明の第２の実施例の誘導加熱調理器の動作
特性図

【図４】本発明の第３の実施例の誘導加熱調理器の動作
特性図

【図５】同、誘導加熱調理器の動作波形図

【図６】本発明の第４の実施例の誘導加熱調理器の動作
特性図

【図７】本発明の第５の実施例の誘導加熱調理器の動作
特性図

【図８】本発明の第６の実施例の誘導加熱調理器の動作
特性図

【図９】本発明の第７の実施例の誘導加熱調理器の動作
特性図

【図１０】本発明の第８の実施例の誘導加熱調理器の動
作特性図

【図１１】本発明の第９の実施例の誘導加熱調理器の動
作特性図

【図１２】従来例の誘導加熱調理器の構成図

【図１３】同、誘導加熱調理器の動作波形図

【図１４】同、誘導加熱調理器の動作特性図

【符号の説明】

１１直流電源１２加熱コイル１３共振コンデンサ１４電源電圧検知部１５スイッチング素子１６逆導通ダイオード１７制御回路１７ａドライブ回路１７ｂ動作周波数検知部１９スイッチング素子の電圧検知部

フロントページの続き (72)発明者富永博大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者両角英樹大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱コイルと、この加熱コイルに直列接
続されたスイッチング素子と、前記加熱コイルに並列接
続した共振コンデンサと、前記スイッチング素子に並列
接続された逆導通ダイオードと、前記スイッチング素子
を駆動制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前
記スイッチング素子の動作周波数に応じて、前記スイッ
チング素子の両端電圧の閾値を可変としてなる誘導加熱
調理器。
【請求項２】所定の動作周波数に応じて、２段階のス
イッチング素子の両端電圧の閾値を設けてなる請求項１
記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】電源電圧検知部を備え、制御回路は、前
記電源電圧検知部の検知電圧に応じて、スイッチング素
子の両端電圧の閾値を補正してなる請求項１または２記
載の誘導加熱調理器。