JP2003151748A - 誘導加熱調理器 - Google Patents
誘導加熱調理器Info
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Abstract
いても、マイコンなどのデジタル制御手段で容易にきめ
細かな電力制御を行うことの出来る誘導加熱調理器を提
供すること。 【解決手段】 インバータ14のスイッチング素子17
の駆動周波数を可変しかつそのスイッチング素子17の
オンオフデューティを可変して出力制御を行うことによ
り、マイコンなどのデジタル制御手段で容易にきめ細か
な電力制御を行うことが出来る。
Description
特にアルミニウム、銅など低抵抗金属からなる負荷を誘
導加熱する調理器に関するものである。
加熱調理器について説明する。
で整流し、平滑手段3にて直流電力をインバータ4に供
給し、インバータ4ではスイッチング素子7を駆動して
高周波磁界を加熱コイル6に発生させ、鍋などの負荷5
を誘導加熱するものである。
周波数制御またはスイッチング素子7のオンオフデュー
ティ制御のいずれかが行われていた。すなわち周波数制
御はスイッチング素子7のオンオフデューティを固定し
てスイッチング素子7の駆動周波数を可変することによ
り、図7のような周波数−入力電力特性があることを利
用して電力制御を行い、オンオフデューティ制御は駆動
周波数を固定してスイッチング素子7のオンオフデュー
ティを可変することにより、図8のようなオンオフデュ
ーティ−入力電力特性があることを利用して電力制御を
行っていた。
加熱調理器は、アルミニウムや銅など低抵抗金属からな
る負荷5を誘導加熱した場合、低抵抗のため負荷5と磁
気結合した状態での加熱コイル6のQが大きくなり、周
波数に対する入力電力の変化が大きくなり、周波数制御
による電力制御を行うことが必要であった。しかし、マ
イコンなどを用いてデジタル的に周波数を可変する場
合、その最小周波数可変幅でのインバータ4の入力電力
がステップ的に大きく変化し、きめ細かな電力制御が行
うことが出来ないという課題を有している。
で、マイコンなどによるデジタル制御手段でもきめ細か
な電力制御を行うことの出来る誘導加熱調理器を提供す
ることを目的とするものである。
に本発明の誘導加熱調理器は、インバータのスイッチン
グ素子の駆動周波数とオンオフデューティを可変して出
力制御を行うようにしたものである。
ル制御手段でもきめ細かな電力制御を行うことが出来る
ものである。
ッチング素子を有するインバータと、このインバータに
よって高周波磁界を発生する加熱コイルと、この加熱コ
イルにより誘導加熱される負荷と、前記スイッチング素
子の駆動周波数とオンオフデューティを可変して出力制
御を行う出力制御手段とを有する誘導加熱調理器とする
ことにより、デジタル制御手段でもきめ細かな電力制御
を行うことが出来る。
素子の駆動周波数の第n次高調波(nは1以上の任意の
整数)を利用して加熱コイルから高周波磁界を発生し、
スイッチング素子のオンオフデューティを(2k−1)
/2n近傍(kは1以上n以下の任意の整数)で可変す
る請求項1に記載の誘導加熱調理器とすることにより、
駆動周波数の高調波による誘導加熱を行う場合にスイッ
チング素子に過大なストレスがかからない。
以外においてスイッチング素子のオンオフデューティを
(2k−1)/2n近傍(kは1以上n以下の任意の整
数)で固定する請求項2に記載の誘導加熱調理器とする
ことにより、インバータ起動の早い調理器が得られる。
入力または出力を検知する検知手段を有し、インバータ
の入力または出力が小なる場合はスイッチング素子のオ
ンオフデューティを(2k−1)/2n近傍(kは1以
上n以下の任意の整数)で固定し、インバータの入力ま
たは出力が大なる場合はスイッチング素子のオンオフデ
ューティを(2k−1)/2n近傍で可変する請求項2
に記載の誘導加熱調理器とすることにより、よりきめ細
かな電力制御を行うことが出来る。
て説明する。
12で整流し、平滑手段13にて直流電力を、スイッチ
ング素子17を有するインバータ14に供給して、イン
バータ14ではスイッチング素子17を駆動して高周波
磁界を加熱コイル16に発生させ、この加熱コイル16
により鍋などの負荷15を誘導加熱するものである。そ
して負荷15への電力制御を行うため、出力制御手段1
8により、スイッチング素子17の駆動周波数とオンオ
フデューティを可変し出力制御を行う。
サを接続しており、インバータ14はハーフブリッジ構
成としている。
加熱コイル16と共振コンデンサの共振周波数をfcと
すると、駆動周波数がfc/2、fc/3の時にそれぞ
れ第2高調波、第3高調波による共振が起こり、図のよ
うな駆動周波数−入力電力特性となる。
などの低抵抗の金属を誘導加熱するため、表皮抵抗を大
きくするために周波数を高くして誘導加熱を行う。本実
施例では駆動周波数をfc/3近傍とすることで、共振
周波数の3分の1程度に駆動周波数を低くすることが出
来、スイッチング損失が小さく効率の良い誘導加熱を実
現している。また、負荷15がアルミニウムや銅などの
場合、負荷を磁気結合した状態での加熱コイル16と共
振コンデンサの共振のQが大きいため、図2のように最
小周波数可変幅に対して急峻に入力電力が変化する特性
となる。また、駆動周波数を第3高調波周波数近傍、す
なわちfc/3の近傍で一定とした場合において、スイ
ッチング素子17のオンオフデューティを変化させた場
合の入力電力特性は図3のようになる。すなわち、オン
オフデューティが1/6、3/6、5/6の時に入力電
力が極大となる特性となる。本実施例では3/6近傍に
てオンオフデューティを可変することで出力を制御し、
駆動周波数はfc/3の近傍でより大きな周波数として
いるため、スイッチング素子17の電流波形は図4のよ
うにターンオン時はゼロ電圧スイッチングを実現してい
る。
イコンで実現している。すなわち駆動周波数はスイッチ
ング素子17への制御信号の周期を変化させることによ
り可変し、オンオフデューティは前記制御信号のオンオ
フ時間を変化させることにより可変し制御を行うもので
ある。マイコンで制御信号の周期やオンオフ時間を変化
させる場合、クロック信号をベースとした最小時間があ
り、結果として、駆動周波数やオンオフ時間を変化させ
る場合、離散的に変化する。本実施例では目標とする出
力になるよう、図2で示すように駆動周波数を変化させ
て、かつ図3で示すようにオンオフデューティを変化さ
せることにより、Qが大きくなるアルミニウム、銅など
の低抵抗金属を負荷とした場合においても、駆動周波数
を変化させることで入力電力を大きく変化させ、オンオ
フデューティを0.5近傍で変化させることにより、き
め細かな電力制御が出来、かつスイッチング素子17の
責務も小さな誘導加熱調理器を実現しているものであ
る。
ンバータ構成としては、昇圧チョッパを兼ね備えたハー
フブリッジ形式としたものである。すなわち、図1に示
した回路に、フイルタ19、昇圧コイル20を付加した
ものである。この場合は2石で昇圧も出来ることからイ
ンバータ14の入力電圧を高くすることが出来、インバ
ータ14の出力を大きくすることが出来る。そして、こ
の場合でも同様の効果が得られることはいうまでもな
い。
イル電圧、加熱コイル電流、あるいは共振コイル電圧な
どインバータの入力や出力を検知する検知手段を用いた
場合の一例でもある。この例では、入力検知手段21に
よりインバータ14への入力電流制御を行っている。こ
れにより、インバータ14の入力が小である場合は、出
力制御手段18によりスイッチング素子17のオンオフ
デューティを(2k−1)/2n近傍(kは1からn以
下の任意の整数)で固定して駆動周波数を可変してすば
やく電力制御を行い、インバータ14の入力が大である
場合は、スイッチング素子17のオンオフデューティを
(2k−1)/2n近傍で可変し、同時に駆動周波数も
可変して、双方できめ細かな電力制御を行うことが実現
できる。インバータ14の出力を検知しても同様な制御
が行えることはいうまでもない。なお、電流検知は、シ
ャント抵抗、カレントトランス、磁気センサなどで、電
圧検知も分圧するなど容易に実現可能である。
ゆるSEPPとしたが、これにこだわる必要がないのは
いうまでもない。また、本実施例では第3高調波を利用
したが、基本波やその他のn次高調波(nは1以上の任
意の整数)を利用してもオンオフデューティを(2k−
1)/2n近傍(kは1からn以下の任意の整数)とす
ることで、同様な効果が得られる。また、アルミニウム
や銅などQが大きな低抵抗金属ではなく、鉄などのQが
小さい負荷であっても、マイコンのクロック周波数が低
いなどスイッチング素子の駆動周波数の変化量が大きく
なる場合などで本発明の効果は得られるものである。
数とオンオフデューティの両方を必ず可変させる必要は
なく、いわゆる定常加熱時において可変すれば本発明の
目的は達成できるとともに、起動時や電力再設定時の過
渡期など、定常加熱ではないところではオンオフデュー
ティを固定すれば、駆動周波数のみを順次可変すること
によりすばやく目標の電力に到達させることが出来る。
ング素子の駆動周波数とオンオフデューティを可変して
出力制御を行うことで、マイコンなどのデジタル制御手
段でも容易にきめ細かな電力制御を行うことの出来る誘
導加熱調理器を実現するものである。
図
力の特性図
力電力の特性図
電流波形図
路図
性図
力電力の特性図
Claims (4)
- 【請求項1】 スイッチング素子を有するインバータ
と、このインバータによって高周波磁界を発生する加熱
コイルと、この加熱コイルにより誘導加熱される負荷
と、前記スイッチング素子の駆動周波数とオンオフデュ
ーティを可変して出力制御を行う出力制御手段とを有す
る誘導加熱調理器。 - 【請求項2】 スイッチング素子の駆動周波数の第n次
高調波(nは1以上の任意の整数)を利用して加熱コイル
から高周波磁界を発生し、スイッチング素子のオンオフ
デューティを(2k−1)/2n近傍(kは1以上n以
下の任意の整数)で可変する請求項1に記載の誘導加熱
調理器。 - 【請求項3】 定常加熱動作以外においてスイッチング
素子のオンオフデューティを(2k−1)/2n近傍
(kは1以上n以下の任意の整数)で固定する請求項2
に記載の誘導加熱調理器。 - 【請求項4】 インバータの入力または出力を検知する
検知手段を有し、インバータの入力または出力が小なる
場合はスイッチング素子のオンオフデューティを(2k
−1)/2n近傍(kは1以上n以下の任意の整数)で
固定し、インバータの入力または出力が大なる場合はス
イッチング素子のオンオフデューティを(2k−1)/
2n近傍で可変する請求項2に記載の誘導加熱調理器。
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- 2001-11-13 JP JP2001347010A patent/JP3888132B2/ja not_active Expired - Lifetime
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