JPS61208774A - 誘導加熱器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は誘導加熱調理を行う誘導加熱器に関するもので
、特にその無負荷検知手段または小物負荷検知手段に関
する。

〈従来技術〉 誘導加熱器においては、炎が見えず、スプーンやフォー
クなどの小物金属があやまって加熱された場合、人が触
れてやけどの恐れがあるため、小物金属は加熱されない
ような小物負荷加熱防止手段が必要であった。

従来、小物金属を検知する小物負荷検知手段は、第１１
図に示すように、入力コンデンサ３の両端の電圧を検出
し、その電圧の谷の部分の電圧が一定の電圧ＶＦ以下に
なれば大物負荷、そうでない時は小物と何〃ヒしていた
が、この場合電源電圧が変動すれば、大物・小物の境界
レベルが変化する（実際には１０■上昇すれば境界レベ
ルがφ１００＋ｏｎ＋の鍋からφ１０５輸ｍの鍋へとφ
５ＩＩＩＩｎ大きくな第１１図は従来の誘導加熱器の構
成図で、低周波交流電源１より整流回路２に交流電圧を
加え、直流電圧に変換する整流回路２の直流出力端子Ｖ
１、■２間には入力コンデンサ３が接続される。

また、出力端子Ｖｌ、Ｖ２はインバータ回路４の入力端
子に接続され、インバータ回路４の出力端子に加熱コイ
ル５が接続される。通常加熱コイル５はインバータ回路
４の共振用インダクタを兼ねる。インバータ回路４は制
御装置Ｃの制御回路６により制御され、インバータ装置
が構成される。

制御回路６は入力コンデンサ３の端子電圧Ｖｅを検知す
るため、直流出力端子Ｖｌ、Ｖ２に接続された入力電圧
検知端子６００ａ、６００ｂを有し、インバータ回路４
に含まれるパワー半導体スイッチング素子の導通を制御
する制御出力端子６０１を有する。

第１４図（ａ）は誘導加熱出力の大きい通常の製鉄鍋の
時の入力コンデンサ３の端子電圧Ｖｃで、同図（ｂ）は
小物負荷の場合のＶｃである。インバータ回路４以降の
インピーダンスは等価抵抗負荷と考えて差仕えなく、誘
導加熱出力の大きい時には等価抵抗は小さく、小物負荷
では大きい。よって、通常、入力コンデンサ３は力率を
よくするため、１０〜３０μＦに選ばれるので、通常鍋
負荷では端子電圧Ｖｃは、はとんど全波整流波形である
。

しかし、小物負荷では力率が悪くなり、ＡＣ零電圧近辺
でも、入力コンデンサ３の放電電圧が残るため、第１４
図（ｂ）に示すような電圧Ｖｃｍｉｎが発生する。そこ
で小物判別手段Ｂは、ＡＣ零電圧近辺での電圧がある一
定レベル以上になると小物負荷と判断するよう構成され
る。

第１２図はその具体的な回路例で、第１３図はその各部
波形を示す。第１２図において、直流出力端子Ｖｌ、Ｖ
２に接続される電圧検知回路６１に入力電圧検知端子６
００ａ、６００ｂから入力電圧が入力され、電圧検知回
路６１の出力信号Ｖｓは比較回路６２に加えられ、その
出力信号■０はインバータ回路４の発振起動停止を制御
する発振起動停止制御回路６３に加えられる。電圧検知
回路６１は入力コンデンサ３の端子電圧レベルを検知す
る。

電圧検知回路６１では、第１２図の如く直流（＋）端子
■１より抵抗６１０とツェナーダイオード６１１および
トランジスタ６１２のベースは直列関係に接続され、ト
ランジスタ６１２のエミッタはアースへ接続される。直
流（−）端子■２は制御回路６のアースと共通接続され
る。トランジスタ６１２のベース・エミッタ間には逆並
列ダイオード６１３が接続され、コレクタにはコレクタ
抵抗６１４が接続される。ツェナーダイオード６１１の
カソード端子は直流（＋）端子■１側に接続され、ツェ
ナー電圧Ｖｚ以上の時トランジスタ６１２はオン状態と
なる。トランジスタ６１２のコレクタにはトランジスタ
６１５のベースが接続され、トランジスタ６１５のコレ
クタと直列接続されたダイオード６１６により、抵抗６
１７，６１８とコ・ンデンサ６１９のタイマー回路を制
御する。すなわち第１３図のＶｓに示す如く、入力コン
デンサ電圧Ｖｃがツェナー電圧Ｖｚより低い時にはトラ
ンはオン状態となるので、ダイオード６１６、低抵抗６
１８によりコンデンサ６１９の電荷が放電され、コンデ
ンサ６１９の電圧は、はとんど零となる。

人力コンデンサ電圧Ｖｃがツェナー電圧Ｖｚ以上の時に
は高抵抗６１７と低抵抗６１８を介して、コンデンサ６
１９を充電し充電時定数は低周波交流電波半波の周期よ
りも長いので、コンデンサ電圧は通常鉄製鍋の時には低
いレベルである。

言い換えれば、通常鉄製鍋の時には入力電圧ＶＣはツェ
ナー電圧Ｖｚよりも毎サイクル低くなり、トランジスタ
６１５により毎サイクルコンデンサ６１９を放電させる
。

しかし、小物負荷ではＶｃはツェナー電圧Ｖｚよりも低
（ならず、トランジスタ６１５はオフ状態となり、高抵
抗６１７よりコンデンサ６１９は充電され続け、インバ
ータ６２０のしきい値Ｖｔｈよりも高くなり、インバー
タ６２０の出力ＶｐはＬレベルとなる。ＶｐがＬレベル
となれば、発振起態にする。

発振起動時には入力電圧Ｖｃは常にツェナー電圧Ｖｚよ
り高く、コンデンサ６１９の電圧は制御回路電圧Ｖｃｃ
に等しく、比較回路６１の出力信号ＶｐはＬレベルであ
る。よって、発振起動時には発振起動停止回路６８によ
り、コンデンサ６１９の電圧を下げる必要があり、ベー
ス抵抗６３０を介してトランジスタ６３１をオン状態に
し、ダイオード６３２、低抵抗６１８により急速に放電
させる。発振起動時にはベース抵抗６３０への入力信号
Ｖｔは幅の狭いパルス信号が加わる。

ｆｊＳｅ図に示すように、小物Ｃ鍋加熱時の入力コンデ
ンサ３両端電圧波形の谷部の値は、電源電圧が上がれば
上昇する。そのため従来例のように一定のツェナー電圧
Ｖｚで検出すれば、電源電圧により、小物・大物の境界
レベルが変化することになる。

〈　　目　　的　　〉 本発明は、上記欠点を改良するためになされたもので、
電源電圧の変動に対しても安定した小物検知を可能とす
る誘導加熱器の提供を目的としている。

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を！＠１図ないし第１０図に基
づいて説明すると、本実施例の誘導加熱器は、低周波電
力を直流電力に変換する整流回路２と、チョークコイル
７を介して該整流回路２の直流出力端子間に接続される
入力コンデンサ３及びインバータ回路４と、該インバー
タ回路４に接続される誘導加熱コイル５と、前記インバ
ータ回路４を制御する制御装置Ｃとを兵え、前記誘導加
熱コイル５上の被加熱物Ａがナイフや７オーク等の小物
のときにこれを検出する小物判別手段Ｂが設けられ、該
小物判別手段Ｂは、前記整流回路２と′は別に前記低周
波電力を直流電力に変換する小物判別用整流回路８の電
圧■０１検出する電源電圧検出回路６４と、前記入力コ
ンデンサ３の両端電圧ｖ１を検出するコンデンサ電圧検
出回路６５と、該コンデンサ電圧検出回路６５の出力と
前記電源電圧検出回路６４の出力との比較する比較回路
６６とを具え、前記制御装置Ｃは、該比較回路６６の出
力信号に基いて前記インバータ回路４を制御するよう構
成されたものである。

前記制御装置Ｃは、前記比較回路６６の出力に応じてＨ
ｉｇｈ信号又はＬｏｗ信号を発生させる周波数変換回路
６７と、該周波数変換回路６７からの信号によりインバ
ータ回路４の発振停止の信号を出力する発振起動停止回
路６８と、該発振起動停止回路６８の出力信号により前
記インバータ回路４を制御する制御回路６とから構成さ
れたものである。

前記判別用整流回路８は、例えばダイオードブリッジ回
路であり、また前記電源電圧検出回路６４は、第２図の
如く電源電圧の両波整流波形を抵抗Ｒ１，Ｒ２によりＲ
２／（Ｒ１＋Ｒ２）に分圧した電圧Ｖａを出力するもの
である。また前記コンデンサ電圧検量回路６５は、第３
図の如くインバータ回路４へ供給する電源波形を抵抗Ｒ
３，Ｒ４によりＲ４／（Ｒ３＋Ｒ４）に分圧した電圧ｖ
ｂを電源電圧検出回路６４及びコンデンサ電圧検出回路
６５の出力電圧を直接に比較し、Ｖｂ＞Ｖａのときにそ
の出力■ｒをＨｉｇｈとするものであるゆまた前記周波
数変換回路６７は、第４図の如く抵抗Ｒ５とコンデンサ
Ｃ１とによるＲＣ積分回路に比較回路６６の出力Ｖｆが
入力され、該積分回路がコンパレーター９のＣ十＞’１
ｍ子に接続される。

一方コンパレーター９の（−）端子には制御回路電圧を
抵抗Ｒ７，Ｒ８による分圧値が入力される。

そしてコンパレーター９の出力側はトランジスタＴｒｉ
のベース側に接続される。またトランジスタＴｒｉのコ
レクタ側にダイオードＤ１が直列接続され、該ダイオー
ドＤ１により抵抗Ｒ９，Ｒ１０とコンデンサＣ２のタイ
マー回路が制御されて信号Ｖｄが出力される。

また前記発振起動停止回路６８は、第７図の如（周波数
変換回路６７の出力Ｖｄを（＋）端子に入力するコンパ
レーター１０が設けられ、該コンパレーター１０の（−
）ｉ子に抵抗Ｒ１１，Ｒ１２で公序された値が入力され
る。そして該コンパレーター１０の出力端子と、何秒か
Ｉｌｉｇｈ、何秒かＩ−。

Ｗのパルスを発生する無安定マルチバブレータ１１から
の出力端子とはＯＲ回路１２に接続され、該ＯＲ回路１
２より信号Ｖｅが出力される。

第９図は適正鍋の場合の各部の出力波形で、同図（ａ）
は電源電圧が８０■の場合、同図（ｂ）は１２０■の場
合を夫々示し、第１０図は小物鍋の場合の各部の出力波
形で、同図（ａ）は電源電圧８０ｖの場合、同図（ｂ）
は１２０■の場合を夫々示す。

ここで電源電圧は電源電圧検出回路６４で検出され、ま
たインバータ回路４へ供給する電源波形はコンデンサ電
圧検出回路６５で検出される。このとき電源電圧検出回
路６４の出力Ｖｎとコンデンサ電圧検出回路６５の出力
ｖｂがｖｂ＞Ｖａの時に比較回路６６の出力■「がＨｉ
ｇｈになる。第９図から明らかな通り適正鍋Ａの時の出
力ＶｆのＨｉｇｂ幅は電源電圧の大小にかかわらず同じ
になっている。これは電源電圧が下がればＶａはその波
形頂点が下がり、ゼロレベル付近の傾きが緩やかになり
、またｖｂはそれに従って傾きがゆるやかになるがらで
あり、このＶａ、Ｖ’ｂを比較することにより総合的に
電源電圧が変化しないのと同じ効果となるためである。

小物鍋の時はＶａが同じでｖｂが上昇するので出力■ｆ
のＨｉｇＩ＋幅は大きくなる。

次に周波数変換回路６７の動作について説明する。第４
図の如く出力Ｖｆの出力はＲＣの積分回路により略三角
波となり、コンパレーター９のく＋）端子に入力される
。コンパレーター９の（−）端子ｌζは一定の電位を与
えているのみであり、大物（適正）負荷の時は、第９図
の如くそのＨｉｇｂ幅が小であるため、第５図の如くコ
ンパレーター９の出力がＬｏｗになる。また小物負荷の
時は、第１０図の如くそのＨｉｇｂ幅が大であるため、
第５図（ｂ）の如く出力ｖｆと同じ周期のパルスがコン
パレーター９より出力される。即ち、出力■ｆの幅がせ
まいと比較電圧に達しないがらトランジスタＴｒ１は常
にＯＦＦとなり、したがって出力Ｖｄは抵抗Ｒ９を通し
て制御回路電圧Ｖｃｃが出てくる。また、出力■ｒの幅
の広い時、比較電圧を越えた間だけトランジスタＴｒｉ
がＯＮになり、抵抗Ｒ１０を通してコンデンサＣ２を放
電する。その後抵抗Ｒ９によってゆっくりコンデンサＣ
２が充電されていくが、電源電圧がゼロ付近になると、
また出力ＶｆのパルスがやってさてそのＨｉｇｂ幅が広
ければ上に述べたようにコンデンサＣ２を放電する。

これを繰り返すことにより出力Ｖｄを得る。

ここで抵抗Ｒ９を大、ＲＩＯを小に選んであるので、ト
ランジスタＴＲＩによる放電は速く、ＶＣｃ方向への充
電は非常に遅いため、第６図の如く出力Ｖｄの山の部分
はＶｃｃより十分低くなり、小物負荷の時は、出力Ｖｄ
の電位はＬｏｗとなり、大物負荷の時はトランジスタＴ
ｒｉがＯＮしていないのでＨｉｇｈとなる。

そして周波数変換回路６７の出力Ｖｄは起動時には小物
時と同じく山の部分がＬｏｗに近い三角波であるのでフ
ンバレーター１０の出力はＬｏｕ＋であり、出力Ｖｅは
パルスとなる。また大物の時は出力ＶｅはＨｉｇｈとな
る。

制御回路６では出力Ｖｅに応じてインバータ回パルスな
ら間欠的にしか送り出さず、また出力■ｅがＨｉｇｈな
ら連続的に送り出す。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく
、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修正および変更
を加え得ることは勿論である。

〈効果〉 以上の説明から明らかな通り、本発明は、低周波電力を
直流電力に変換する整流回路と、該整流回路の直流出力
端子間に接続される入力コンデンサ及びインバータ回路
と、該インバータ回路に接続される誘導加熱フィルと、
前記インバータ回路を制御する制御装置とを具えた誘導
加熱器において、前記誘導加熱コイル上の被加熱物が小
物のときにこれを検出する小物判別手段が設けられ、該
小物判別手段は、前記整流回路とは別に前記低周波電力
を直流電力に変換する小物判別用整流回路の電圧を検出
する電源電圧検出回路と、前記入力コンデンサの両端電
圧を検出するコンデンサ電圧検出回路と、該コンデンサ
電圧検出回路の出力と蒲：？Ｉ雷ｒ１雷圧締出■脇の中
、力との叱梓十為比較ｍｌ路とを具え、前記制御装置は
、該比較回路の出力信号に基いて前記インバータ回路を
制御するよう構成されたことを特徴とする誘導加熱器に
関するものである。

したがって、本発明によると、判別用整流回路及び比較
回路により、電源電圧の変動に対して非常に安定した小
物検知が可能となるといった優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す誘導加熱器の構成ブロ
ック図、第２図は電源電圧検出囲路の回路図、第３図は
コンデンサ電圧検出回路の回路図、第４図は周波数変換
回路の回路図、第５図は比較回路の出力に対する周波数
変換回路のコンパレーターの出力波形を示す図、第６図
は周波数変換回路の各部の出力波形を示す図、第７図は
発振起動停止回路の回路図、第８図は小物鍋加熱時の入
力コンデンサの電源電圧波形図、第９図（ａ）（ｂ）は
適正鍋加熱時の電源電圧検出回路、コンデンサ電圧検出
回路及び比較回路の出力波形を示す図、第１０図は・小
物鍋加熱時の電源電圧検出回路、コンデンサ電圧検出回
路及プ比較回路の出力波形を示す図、第１１図は従来の
誘導加熱器の構成ブロック図、第１２図は同じくそのコ
ンデンサ電圧検出回路図、１１３図はコンデンサ電圧検
出回路、比較回路及び発振起動停止回路の出力波形図、
第１４図は入力コンデンサの両端電圧波形図である。 Ａ：被加熱物、Ｂ：小物判別手段、Ｃ：制御装置、２：
整流回路、３：入力コンデンサ、４：インバータ回路、
５：誘導加熱コイル、７：チョークコイル、。 ８：判別用整流回路、６４：電源電圧検出回路、６５：
コンデンサ電圧検出回路、６６：比較回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 低周波電力を直流電力に変換する整流回路と、該整流回
   路の直流出力端子間に接続される入力コンデンサ及びイ
   ンバータ回路と、該インバータ回路に接続される誘導加
   熱コイルと、前記インバータ回路を制御する制御装置と
   を具えた誘導加熱器において、前記誘導加熱コイル上の
   被加熱物が小物のときにこれを検出する小物判別手段が
   設けられ、該小物判別手段は、前記整流回路とは別に前
   記低周波電力を直流電力に変換する小物判別用整流回路
   の電圧を検出する電源電圧検出回路と、前記入力コンデ
   ンサの両端電圧を検出するコンデンサ電圧検出回路と、
   該コンデンサ電圧検出回路の出力と前記電源電圧検出回
   路の出力との比較する比較回路とを具え、前記制御装置
   は、該比較回路の出力信号に基いて前記インバータ回路
   を制御するよう構成されたことを特徴とする誘導加熱器
   。