JP2006140088A - 誘導加熱調理器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 直流電源線12、13間に、IGBT15及び16の直列回路とIGBT17及び18の直列回路とを接続して、インバータ14を構成する。IGBT15及び16の直列回路の中性点とIGBT17及び18の直列回路の中性点都の間に誘導加熱コイル22及び第1の共振コンデンサ23の直列回路を接続し、この第1の共振コンデンサ23に並列に第2こ共振コンデンサ24及び切換用リレースイッチ25の直列回路を接続して、共振回路26を構成する。そして、制御回路によりIGBT15乃至18をオンオフ制御して、前記インバータ14に、そのスイッチング周波数と同じ周波数の高周波電圧と2倍の周波数の高周波電圧とを切換え出力させる。
【選択図】 図1
Description
アルミニウム製鍋は、抵抗率が低いので、鉄製鍋と同じ誘導加熱コイル巻数で加熱しようとすると、過大なインバータ電流が流れるので、高火力加熱を行なうことができない。そこで、アルミニウム製鍋を加熱する場合には、誘導加熱コイル巻数を鉄製鍋の場合よりも増加し、且つ、60kHz程度の高周波動作をさせるにより、コイルインピーダンスを増加させてインバータを駆動させる必要がある。
以下、本発明の第1の実施例につき、図1乃至図5を参照して説明する。
図1は、本実施例の電気回路の構成を示す。この図1において、全波整流回路1は、平滑コンデンサ2とともに直流電源回路3を構成するもので、その交流入力端子は、交流電源線4、5及びノイズフィルタ6を介して200Vの単相交流電源7に接続されている。全波整流回路1において、正側出力端子は、リアクトル8及び高速ダイオード9を介して平滑コンデンサ2の一方の端子に接続され、負側出力端子は、平滑コンデンサ2の他方の端子に接続されている。NPN形のトランジスタ10は、リアクトル8及び高速ダイオード9とともに直流電圧可変手段たるチョッパ11を構成するもので、そのコレクタは、リアクトル8及び高速ダイオード9の共通接続点に接続され、エミッタは、全波整流回路1の負側出力端子に接続されている。そして、平滑コンデンサ2の両端子には、直流電源線12、13が接続されている。
加熱停止状態では、切換用リレースイッチ25はオフされている。従って、共振回路26においては、誘導加熱コイル22と第1の共振コンデンサ23とが直列に接続された状態にある。この場合、第1の共振コンデンサ23の容量C23は、誘導加熱コイル22の巻数60ターンのときに共振周波数が59kHz付近となるような値に設定されている。
そして、DC400V以下の直流電圧VDCで、アルミニウム製鍋の2kW加熱及び鉄製鍋の3kW加熱ルを行なうことができるので、インバータ14として、安価な600Vスイッチング素子(IGBT)でフルブリッジ回路を構成することができる。
図6乃至図8は、本発明の第2の実施例であり、上記第1の実施例と同一部分には同一符号を付して示し、以下異なる部分について説明する。
図6において、図1と異なるところは、第1の共振コンデンサ23の代わりにアルミニウム製鍋加熱用の共振コンデンサ41を接続するようにした構成にある。この共振コンデンサ41の容量C41は、誘導加熱コイル22の巻数が60ターンのときに共振周波数が87kHzになるような値に設定されている。
アルミニウム製鍋は、非磁性金属なので、インバータ電流を増大すると浮き上がる或いは横ずれするという問題がある。この鍋浮き時の浮力は、周波数の平方根に反比例することが知られており、アルミニウム製鍋の加熱時のインバータ電流を更に高周波にすることにより浮力抑制に効果がある。
インバータ14の動作について述べる。第1のIGBT15及び第4のIGBT18がオンすると、第1のIGBT15、誘導加熱コイル22、第1の共振コンデンサ41及び第4のIGBT18の経路で誘導加熱コイル22に電流IQ(+)が流れるとともに、第1のコンデンサ41が充電される。次に、第4のIGBT18がオフし第3のIGBT17がオンするが、この間には、第4のIGBT18及び第2のIGBT17がともにオフとなるデッドタイムが存在する。このデッドタイム後は、第1の実施例と同様に遅れ電流が流れる。
図9及び図10は、本発明の第3の実施例であり、前記第1の実施例と同一部分には同一符号を付して示し、以下、異なる部分について説明する。
図9において、図1と異なるところは、ゼロクロス検出回路42を新たに設け、制御回路27に位相差検出手段たるインバータ位相差検出部43を備えるようにした構成にある。ゼロクロス検出回路42は、インバータ電流検出回路35が検出したインバー電流のゼロクロス点を検出してその信号をインバータ位相差検出部43に与えるようになっており、位相差検出部43は、このゼロクロス検出信号VI0とインバータ駆動パルス生成部31からのゲート信号VG1とを比較し、その位相差を検出して位相差検出パルスDIFを出力するようになっている。この位相差検出パルスDIFはインバータ駆動パルス生成部31に与えられるようになっている。
Claims (7)
- 直流電源回路と、
誘導加熱コイル及び共振コンデンサからなる共振回路と、
前記直流電源回路からの直流電源電圧を高周波電圧に変換して前記共振回路に供給するインバータと、
このインバータのスイッチング周波数を制御する制御手段とを具備し、
前記インバータは、前記スイッチング周波数と同じ周波数の高周波電圧と2倍の周波数の高周波電圧とを切換え出力するように構成されていることを特徴とする誘導加熱調理器。 - インバータは、第1及び第2のスイッチング素子が直列に接続された第1のアームと、第3及び第4のスイッチング素子が直列に接続された第2のアームとを有するフルブリッジ回路で構成され、
このインバータの第1のアームの中性点と第2のアームの中性点との間に共振回路が接続されているとともに、その共振回路の共振コンデンサは容量切換え可能に構成され、
制御手段は、前記第1及び第2のスイッチング素子を交互にオンオフさせ且つこれと同期して第4及び第3のスイッチング素子を交互にオンオフさせる第1の制御状態と、前記第1及び第2のスイッチング素子を第1のスイッチング素子のオン期間が第2のスイッチング素子のそれよりも長くなるようにして交互にオンオフさせ且つ第1のスイッチング素子のオン期間中に第3のスイッチング素子をオンオフさせるとともにこのオンオフに同期して第4のスイッチング素子をオフオンさせる第2の制御状態とを切換え可能で、その切換えに応じて前記共振コンデンサの容量切換えを行なうように構成されていることを特徴とする請求項1記載の誘導加熱調理器。 - 誘導加熱コイルにより加熱される鍋等の負荷の種類を検出する負荷検出手段を有し、
制御手段は、負荷検出手段の検出した負荷の種類に応じて切換えを行なうように構成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の誘導加熱調理器。 - 直流電源回路の直流電源電圧を変化させる直流電圧可変手段を備えたことを特徴とする請求項1又は2記載の誘導加熱調理器。
- 誘導加熱コイルにより加熱される鍋等の負荷の種類を検出する負荷検出手段を有し、
制御手段は、負荷検出手段の検出した負荷の種類に応じて直流電圧可変手段による直流電源電圧の可変を行なわせるように構成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の誘導加熱調理器。 - 共振回路に流れるインバータ電流の位相を検出する位相差検出手段を有し、
制御手段は、前記位相差検出手段の検出結果に基づいてインバータ電流を誘導性に維持するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の誘導加熱調理器。 - 制御手段は、マイクロコンピュータにより構成されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
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