JPS6116633Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、誘導加熱調理器に関する。

誘導加熱調理器は、商用低周波交流を整流回路
および平滑回路を用いて直流に変換し、この直流
電源によりインバータを発振駆動させ、これによ
り発生する高周波交番電流をワークコイルに加え
て磁界を発生させ、この磁界をコイル近辺に配置
して磁性体鍋に加えて、これを誘導加熱するもの
である。

本考案は、この種誘導加熱調理器において、特
にスイツチングトランジスタのスイツチングロス
を減少させ、インバータ発振の高速化を図つたも
のである。以下一実施例を図を参照して説明す
る。第１図は、回路図を示し、１は、商用低周波
交流電源、２は４個のダイオードをブリツジ接続
してなる整流回路で交流電源１を入力とする。
C₁は、整流回路２出力側に接続されたコンデン
サで、商用交流周波数（50/60Hz）に対してはイ
ンピーダンスが高く、かつ高周波に対してはイン
ピーダンスが低い高周波バイパスコンデンサが使
用される。Ｓはスイツチ、WCは、スイツチＳを
介して、その一端側を整流回路２にて構成される
電源部正極側に接続されたワークコイル、CTは
ワークコイルWCに流れる負荷電流を検知する電
流検出回路例えばカレント・トランスである。５
は、交流電源１よりトランスT₁を介して降圧さ
れた脈流信号VCC₂および、整流、平滑された直
流電圧VDDが入力されるトリガ回路で、脈流信
号VCC₂がゼロから立上り始めた直後にトリガパ
ルスを発生するよう構成されている。６はこのト
リガパルスを入力する増幅回路で、脈流信号
VCC₂および直流電圧VDDを入力とする。さらに
この増幅回路６には、カレント・トランスCTの
出力も加えられ、その出力信号を増幅する。この
増幅回路６にはワンシヨツトマルチバイブレータ
が組込まれ、トリガパルス入力により、およびカ
レント・トランスCTにて検出される電流Ｉ_Lがゼ
ロから立上る時点で動作し、任意に設定された時
間出力を発生する。７は増幅回路６の出力信号が
加えられる駆動回路で、後述するスイツチングト
ランジスタのベースに信号を与え、これを駆動す
る。なお増幅回路６にて増幅された信号は、その
ゼロ電圧付近ではスイツチングトランジスタをオ
フとするよう、その増幅率が設定されている。８
は、駆動回路７からの信号を受けて発振するイン
バータである。

インバータ８および駆動回路７の実施回路を第
２図に基き以下に説明する。GTRはスイツチン
グ素子例えばトランジスタで、コレクターをワー
クコイルWC他端側に、またエミツタを電源部負
極側に接続されている。なおスイツチング素子と
しては、トランジスタのほかGTO（ゲート・タ
ーン・オフサイリスタ）を使用することもでき
る。上記ワークコイルWCは、渦巻状に巻回され
ており、これに近接して絶縁性トツププレート３
が配置され、さらにこのトツププレート３上に磁
性体鍋４が載置される。したがつてワークコイル
WCにて発生する磁界は、トツププレート３を透
過して、この鍋４に加えられる。C₂は、スイツ
チングトランジスタGTRと並列接続された低容
量の共振コンデンサ、D₁は、スイツチングトラ
ンジスタGTRと逆並列に接続されたダイオード
である。駆動回路７は、増幅回路６からの信号
が、そのベースに入力し、これを導通するスイツ
チングトランジスタＱと、このトランジスタＱの
コレクタと、脈流電源VCC₁との間に電圧−電流
変換用に接続されたトランスT₂の１次側コイル
と、この１次側コイルと並列接続された放電用抵
抗R₁および逆電流阻止用ダイオードD₂よりなる
直列回路と、さらに上記抵抗R₁と並列に接続さ
れた放電用コンデンサC₃とを備えている。上記
トランスT₂の２次側コイルは、トランジスタ
GTRのベースとエミツタの間に接続されてい
る。R₂は、トランジスタGTRのベースと、２次
側コイルとの間に介挿された抵抗で、トランジス
タGTRの保護およびスイツチング速度制御の役
割をはたす。D₃は、この抵抗R₂に並列に、かつ
スイツチングトランジスタGTRのベース・エミ
ツタ間電流方向と逆方向に接続された加速用ダイ
オードである。D₄，R₃は、スイツチングトラン
ジスタGTRを強制反転させるためのダイオード
および抵抗で、トランジスタGTRのベースエミ
ツタ間に直列に接続されている。

次に第３図を参照して、本考案一実施例の動作
を説明する。VCC₁は、高周波バイパスコンデン
サC₁を経て得られた低周波交流周波数（50/60
Hz）信号で、約20KHzの高周波分ａを含んでい
る。VCC₂は、交流電源１から降圧トランスT₁を
介して得られる低周波交流周波数をもつ脈流信
号、VDDは、かかる脈流を整流平滑にして得た
直流電圧で、トリガ回路５および増幅回路６に供
給される。Ｖ_Tは、信号VCC₂の初期時点Ａで発
生するトリガパルス、Ｉ_LはワークコイルWCに
流れる高周波負荷電流、VCEは、スイツチング
トランジスタGTRのコレクタ電位を、それぞれ
示す。

まず交流周波数信号に関連した動作を説明する
と、スイツチＳを閉じた状態で、脈流信号VCC₂
の立上り初期時点Ａでトリガ回路５からトリガパ
ルスＶ_Tが増幅回路６を経て駆動回路７に加わる
と、このトリガパルスＶ_Tは、増幅されてスイツ
チングトランジスタGTRに加わり、これを導通
させる。このトランジスタGTR導通により、後
述する自励発振動作が開始され、信号VCC₂の立
下り終期時点Ｂまで持続する。この時点Ｂでは、
脈流信号VCC₂が小さいため増幅回路６の増幅率
が低下し、発振は停止する。その後信号VCC₂の
Ａ時点で、トリガパルスＶ_Tが発生すると、再び
発振が開始され、以後同様の動作が繰返し継続さ
れる。なおここで上記トリガパルスＶ_Tについて
説明を加える。脈流信号VCC₂のＢ時点で発振停
止した後、次のＡ時点で仮にトリガパルスＶ_Tが
出力しなかつたとすると、共振コンデンサC₂の
容量が小さいため、低周波電圧VCC₁による負荷
電流Ｉ_Lは殆んど流れず、このまゝでは再びトラ
ンジスタGTRを導通し、発振が開始されること
はない。したがつてこのトリガパルスＶ_Tは、脈
流信号VCC₂の立上り初期時点において、繰返し
発生させることが必要である。

次に高周波成分における自励発振についてその
動作を説明する。いま脈流信号VDDのＡ〜Ｂ時
点間の適当な時間において、スイツチＳを閉成す
る。なおこのときスイツチングトランジスタ
GTRはオフ状態にあり、かつ共振コンデンサC₂
は完全に放電した状態にあるものとする。スイツ
チＲの閉成により負荷電流Ｉ_Lはワークコイル
WC→共振コンデンサC₂→コンデンサC₁→スイツ
チＳ→ワークコイルWCを通つて急激に流れる。
したがつてこの電流Ｉ_Lはカレント・トランスＣ_T
にて検出された電流Ｉ_Lがゼロから立上つたとき
トリガ回路５が作動し、トランジスタGTRのベ
ースに正帰還電流が流れ導通する。このトランジ
スタGTRオン時間をT₁とする。この時間T₁は増
幅回路６に含まれるワンシヨツトマルチバイブレ
ータの信号出力時間でありこの間電圧VCはゼロ
となり負荷電流Ｉ_Lは徐々に増加しワークコイル
WCにエネルギーが蓄えられる。そして時間T₁経
過後、トランジスタGTRのベース・エミツタ間
に逆バイアスが加わりトランジスタGTRはオフ
となる。続く時間T₂にてワークコイルWCに蓄積
されたエネルギーが放電され（このときワークコ
イルの極性は、スイツチングトランジスタのコレ
クタ側が正）、トランジスタGTRのコレクタ電圧
Ｖ_Cは上昇する。それ故、この電圧Ｖ_Cにより、共
振コンデンサC₂が充電される。ワークコイルWC
の放電が完了した後の時間T₃において、今度は
共振コンデンサC₂の放電がなされ（このとき共
振コンデンサの極性はスイツチングトランジスタ
のコレクタ側が正）、負荷電流Ｉ_Lは、共振コンデ
ンサC₂→ワークコイルWC→スイツチＳ→コンデ
ンサC₁→共振コンデンサC₂よりなる閉回路を通
つて流れ、再びワークコイルWCにエネルギーが
供給される。さらに上記放電が完了した後、時間
T₄にて、ワークコイルWCのエネルギーが放電さ
れ、負荷電流Ｉ_Lは、ワークコイルWC→スイツ
チＳ→コンデンサC₁→ダイオードD₁→ワークコ
イルWCよりなる閉回路を通つて流れる。ここで
電圧Ｖ_Cは、ダイオードD₁でクランプされてい
る。続く時間T₁にて、ワークコイルWCの振動電
流により負荷電流Ｉ_Lは、ワークコイルWC→共
振コンデンサC₂→コンデンサC₁→スイツチＳ→
ワークコイルWCを通つて流れ、この負荷電流Ｉ
_Lが、ゼロ付近にてカレント・トランスCTにより
検知され、トリガ回路５が作動し、スイツチング
トランジスタGTRをオンとし、再び発振動作が
開始される。以上の発振動作が、脈流信号VCC₂
の時点Ｂに至るまで持続する。

次に第４図を参照して、駆動回路７の動作を説
明する。発振動作において、トランジスタＱの導
通時（期間T₁₁）、トランスT₂の１次側電圧VC₁に
より、２次側に起電力VC₂が誘起される。この電
圧VC₂により抵抗R₂を介してスイツチングトラン
ジスタGTRのベースに電流IB₁が流れ、これを導
通する。トランジスタＱが遮断すると（期間
T₁₂）、トランスT₂2次側に発生する逆起電力より
電流IB₂が、逆方向に流れる。この電流IB₂は、ス
イツチングトランジスタGTRのベース・エミツ
タ間に蓄電されている電荷の放電により生ずるも
のであり、この放電終了時点でスイツチングトラ
ンジスタGTRは完全に遮断される。

トランジスタＱが遮断した後、スイツチングト
ランジスタGTRが遮断するまでの時間遅れ（期
間T₁₂）は、発振周波数の高速化を妨げる原因と
なつているが、本考案では、以下の構成によりこ
れを解決している。すなわち、スイツチングトラ
ンジスタGTRの追随を鋭敏にさせるには、電流
IB₂を大きくして、トランスT₂2次側の残留エネ
ルギーを殆んどゼロにしてやればよい。このため
本考案にあつては、トランジスタGTRのベー
ス・エミツタ間に抵抗R₃およびダイオードD₁
が、さらに抵抗R₂と並列にダイオードD₄が設け
られている。いまトランジスタGTRのベース・
エミツタ間第２電が終了すると、トランスT₂2次
側の残留エネルギーは、ダイオードD₄、抵抗R₃
およびダイオードD₃を通つて急速に放電する。
それ故この電流IB₂の通電時間T₁₂は短縮され、ス
イツチングトランジスタGTRの遮断時期が早め
られる。なお図中波線曲線は、従来例による動作
曲線を示し、IB₂通電時間T₁₂′で示している。

このようにして、トランスT₂のエネルギーは
急速かつ完全に放電されるから、次にトランジス
タＱが導通したとき、トランスT₂1次側には、十
分な電流が流れ電圧VC₁は大きな値となるから、
２次側に誘起さればベース電流IB₁も十分な大き
さとなり、その結果電流IB₂もまた十分な値とす
ることが可能となる。これによりスイツチングト
ランジスタGTRのオン・オフ動作は、トランジ
スタＱのオン・オフ動作に鋭敏に追随させること
が可能となる。

以上説明したように、本考案によれば、スイツ
チングトランジスタの遮断応答動作が加速される
から、インバータの発振周波数を現在の30数ＫHz
から約60KHzまで上昇させることができ、従来不
済性負荷とされていた18−８ステンレス鍋の加熱
も可能となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案誘導加熱調理器の実施例回路
ブロツク図、第２図は、同実施例における駆動回
路の具体的回路図、第３図および第４図は、同実
施例動作の説明に使用される波形図である。 ３……トツププレート、４……磁性体鍋、５…
…トリガ回路、６……増幅回路、７……駆動回
路、CT……カレントトランス、T₁，T₂……トラ
ンス。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 低周波脈流電源と、この脈流電源と直列に接続
   されたワークコイルおよびスイツチングトランジ
   スタと、このスイツチングトランジスタとそれぞ
   れ並列に接続された共振コンデンサおよびダイオ
   ードと、所定周期のトリガパルスを発生するトリ
   ガ回路と、このトリガ回路からのトリガパルス発
   生に対応して動作し上記スイツチングトランジス
   タを駆動する駆動回路とを有する誘導加熱調理器
   において、上記駆動回路は、上記トリガパルス発
   生に対応して導通するトランジスタと、このトラ
   ンジスタのコレクタ（エミツタ）と上記脈流電源
   間に１次側コイルが接続されたトランスを含み、
   このトランスの２次側コイルは、抵抗及びダイオ
   ードの並列回路を経て上記スイツチングトランジ
   スタのベースに接続されてなり、上記スイツチン
   グトランジスタのベース・エミツタ間に、このト
   ランジスタを強制反転させるダイオードおよび抵
   抗よりなる直列回路を接続したことを特徴とする
   誘導加熱調理器。