JP2008235142A - 加熱機器 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱量に比例して接点の通電電流が大きくなるリレーの発熱を低減する。
【解決手段】この発明の加熱機器は、少なくとも入力巻線と出力フィードバック巻線と第１の出力巻線とからなる複数の巻線層を備えたトランスを備え、前記第１の出力巻線からなる巻線層は、前記出力フィードバック巻線からなる巻線層との間に他の巻線からなる巻線層を介して配置され、前記第１の出力巻線は、加熱装置の加熱量をコントロールする第１の回路の通電を制御するリレーのリレーコイル及び加熱量に比例して負荷量が増大する第２の回路へ電力を供給するようにしたものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、誘導加熱或いはヒーター加熱を利用した加熱調理器等の加熱機器に関するものである。

加熱調理器等の加熱機器の場合、加熱量をコントロールする回路への通電は、通常、リレーコイルとこのリレーコイルの動作により駆動されるリレー接点とを備えたリレーを用いて制御される。このリレー接点には加熱量に比例して電流が流れ、加熱量が大きいとリレー接点の発熱が大きくなる。そのため、リレー全体の発熱を低減するためにリレーコイルの発熱を低減する必要がある。従来、リレーコイルに対してコンデンサ及び抵抗器を並列に接続し、リレーコイルへの印加電圧を時系列的に低下させるリレー駆動回路を用い、リレーコイルの発熱を低減するようにした加熱調理器が既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような加熱調理器に於いて、加熱量をコントロールする回路への通電を制御するリレーには大電流が流れるので、一般的にそのリレーには大電流リレーが用いられる。

特開平１１−２２４５８０号公報

従来の加熱調理器等の加熱機器に於いて、リレー接点をオン状態に保持するためには、リレーコイルに保持電流以上の電流を通電する必要があるが、大電流リレーの場合、大きな保持電流が必要となり、リレーコイルに直列に接続される抵抗器にも大きな保持電流が流れる。その結果、その抵抗器には[抵抗値×保持電流^２]の大きな発熱が生じる。一般的に、抵抗器は温度が高くなると抵抗値が増加するので、高温状態でも保持電流以上の電流を流せるように高温での抵抗値変化が小さい抵抗器を用いればよいが、このような抵抗器は大型でかつ高コストとなってしまう。

この発明は、従来の加熱機器に於けるこのような課題を解決するために成されたもので、リレーコイルの発熱を低減するための大型で高コストな抵抗器を用いることなく、リレー全体の発熱を小さくすることができる加熱機器を得ることを目的とする。

この発明による加熱機器は、加熱装置の加熱量をコントロールする第１の回路と、リレーコイルへの通電制御により開閉制御されるリレー接点を有し前記リレー接点の開閉制御により前記第１の回路への通電を制御するリレーと、前記加熱量に比例して負荷量が増大する第２の回路と、入力巻線と第１の出力巻線と出力フィードバック巻線とを少なくとも有するトランスと、前記出力フィードバック巻線の出力に基づいて前記入力巻線の入力を制御するトランス制御回路とを備え、前記トランスは、少なくとも前記入力巻線と前記出力フィードバック巻線と前記第１の出力巻線とからなる複数の巻線層を備え、前記第１の出力巻線からなる巻線層は、前記出力フィードバック巻線からなる巻線層との間に他の巻線からなる巻線層を介して配置され、前記第１の出力巻線は、前記リレーコイル及び前記第２の回路へ電力を供給するようにしたものである。

この発明に於けるトランスは、入力巻線と第１の出力巻線と出力フィードバック巻線とを少なくとも有するものであるが、これらの入力巻線と第１の出力巻線と出力フィードバック巻線の他に第２の出力巻線等を備える態様が有り得るし、或いは、入力巻線と第１の出力巻線と出力フィードバック巻線のみを備える態様も当然に有り得る。又、入力巻線は、複数の巻線部に分けて巻線されこれらの巻線部が異なる巻線層を構成する態様が有り得る。更に、この発明の精神を逸脱しない範囲で、その他の態様も有り得ることは勿論である。

この発明による加熱機器によれば、トランスは、少なくとも入力巻線と出力フィードバック巻線と第１の出力巻線とからなる複数の巻線層を備え、前記第１の出力巻線からなる巻線層は、前記出力フィードバック巻線からなる巻線層との間に他の巻線からなる巻線層を介して配置され、前記第１の出力巻線は、加熱装置の加熱量をコントロールする第１の回路の通電を制御するリレーのリレーコイル及び加熱量に比例して負荷量が増大する第２の回路へ電力を供給するようようにしたので、リレーコイルの発熱を低減するための大型で高コストな抵抗器を用いることなく、リレー全体の発熱を小さくすることができる加熱機器を得ることができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る加熱機器の構成を示すブロック図である。図１に於いて、第１の回路である加熱量コントロール回路３は、リレー２を介して商用電源入力部1から商用電源により付勢され、加熱装置４の加熱量をコントロールする。

この発明の実施の形態１による加熱機器は、誘導加熱による加熱調理器である場合を示し、加熱量コントロール回路３はインバータ回路により構成され、加熱装置４は誘導加熱コイルにより構成される。周知のように、誘導加熱コイルは、インバータ回路のスイッチング素子をオンオフ制御することで電流量が制御され、その加熱量がコントロールされる。

トランスを構成する多出力巻線トランス８は、入力巻線Ａと、第１の出力巻線Ｂ、第２の出力巻線Ｃ、及び出力フィードバック巻線Ｄから構成され、入力巻線Ａは、トランス制御回路１０を介して商用電源入力部１から商用電源により付勢される。第１の出力巻線Ｂ、第２の出力巻線Ｃ、及び出力フィードバック巻線Ｄに誘起された交流電圧は、夫々ダイオードにより整流されると共にコンデンサにより平滑化され、夫々直流電圧ＶＢ、ＶＣ、ＶＤとして出力される。

第１の出力巻線Ｂからの直流電圧ＶＢは、フアン駆動回路６、及びリレー２のリレーコイル２ｂへ供給される。リレー２のリレー接点２ａは、リレーコイルスイッチング素子１１によるリレーコイル２ｂの通電制御によりオン、オフ制御される。第２の出力巻線Ｃからの直流電圧ＶＣは、加熱量コントロール回路３に供給され、又、出力フィードバック巻線Ｄからの直流電圧ＶＤは、加熱調理器に設けられている各種制御装置等を制御する制御回路７に供給される。

出力フィードバック制御回路９は、直流電圧ＶＤが所定の電圧となるようにトランス制御回路１０へ制御信号を入力する。トランス制御回路１０は、この出力フィードバック制御回路９からの制御信号に基づいて入力巻線Ａに印加する電圧を制御し、第１の出力巻線Ｂ、第２の出力巻線Ｃ、及び出力フィードバック巻線Ｄから、夫々所定の直流電圧ＶＢ、ＶＣ、及びＶＤを発生させる。

直流電圧ＶＢ、ＶＣ、ＶＤは、多出力巻線トランス８の夫々の巻線Ｂ、Ｃ、Ｄの巻数比に応じた電圧となるが、一般的に、入力巻線Ａと出力フィードバック巻線Ｄとの結合度が低いと、その巻数比に基づく値からの誤差が大きくなり、そしてその結合度が低いほど、誤差が大きくなる。又、入力巻線Ａと出力フィードバック巻線Ｄとの結合度が低い場合、夫々の巻線Ｂ、Ｃに接続される負荷が大きいほど低い電圧が発生し、接続される負荷が小さいと高い電圧が発生する。

図２は、多出力巻線トランス８の夫々の巻線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄからなる巻線層の配置を示す説明図である。図２に於いて、出力フィードバック巻線Ｄからなる巻線層は、入力巻線Ａからなる巻線層の上に配置されて入力巻線Ａとの結合度が高くなるように設定されている。第２の出力巻線Ｃからなる巻線層は、出力フィードバック巻線Ｄからなる巻線層の上に配置され、第１の出力巻線Ｂからなる巻線層は、第２の出力巻線Ｃからなる巻線層の上に配置されている。この配置から、第１の出力巻線Ｂは、入力巻線Ａと出力フィードバック巻線Ｄとの距離が大きく、これらの巻線との結合度が低い。そのため、第１の出力巻線Ｂは、これに接続される負荷の大きさによる巻数比からの出力電圧の誤差が大きくなる。

ここで、制御回路7には安定した一定電圧を供給する必要があるため、制御回路7には、フィードバック制御によって所定の電圧となる出力フィードバック巻線Ｄからの直流電圧ＶＤを供給している。又、加熱量コントロール回路３へ供給する電圧も安定した一定電圧が必要であるため、加熱量コントロール回路３には、入力巻線Ａと出力フィードバック巻線Ｄとの結合度の高い第２の出力巻線Ｃからの直流電圧ＶＣを供給し、巻数比からの出力電圧の誤差が小さくなるようにしている。

フィードバック回路９は、出力フィードバック巻線Ｄの出力電圧である直流電圧ＶＤを入力とし、その直流電圧ＶＤが所定の一定電圧となるようにトランス制御回路１０を制御する。これにより巻線結合の高い第２の出力巻線Ｃからの出力である直流電圧ＶＣも、所定の一定電圧となるように制御される。

直流電圧ＶＢは、ファン駆動回路６とリレーコイル２ｂに供給される。ファン駆動回路６は、加熱装置４の加熱量(内部部品の発熱量)が大きくなるほど加熱装置４の機器内部を冷却する冷却ファン５に供給する電流が大きくなるように制御する。

図３は、冷却ファン５の電流と加熱装置４の加熱量との関係、及び、直流電圧ＶＢと加熱装置４の加熱量との関係を示すグラフである。冷却ファン５の電流は、リレーコイル２ｂに流れる電流よりも大きいため、直流電圧ＶＢの主要な負荷電流は冷却ファン５を駆動する電流である。図３に示すように、入力巻線Ａと出力フィードバック巻線Ｄとの結合度が低い第１の出力巻線Ｂの出力である直流電圧ＶＢは、負荷である冷却ファン５の電流が大きいほど、即ち加熱装置４の加熱量が大きいほど、低下する。

図４は、リレー２の発熱量を説明する説明図である。図4に示すように、リレー接点２ａの発熱量Ｐ１と、リレーコイル２ｂの発熱量Ｐ２は、以下の（式１）及び（式２）により表される。
Ｐ１＝Ｉｐ^２×Ｒｐ （式１）
Ｐ２＝ＶＢ^２／Ｒｃ （式２）
ここで、Ｉｐはリレー接点２ａの通電電流、Ｒｐはリレー接点２ａの抵抗、Ｒｃはリレーコイル２ｂの抵抗である。

図５は、加熱装置４の加熱量に対するリレー接点２ａの発熱量Ｐ１と、リレーコイル２ｂの発熱量Ｐ２、及びリレー２の全体の発熱量Ｐとの関係を示すグラフである。リレー接点２ａの電流Ｉｐは、加熱装置４の加熱量に比例して増加するため、図4に示すように、リレー接点２ａの発熱量Ｐ１は、加熱量が大きくなるほど増加していく。

先にも述べたように、リレーコイル２ｂに印加される電圧ＶＢは加熱装置４の加熱量が大きいほど低下するため、加熱量が大きくなるほどリレーコイル２ｂの発熱量Ｐ２は低下する。そのため、加熱装置４加熱量が大きい場合は、自動的にリレーコイル２ｂの発熱量Ｐ２が小さくなり、リレー２全体の発熱量Ｐ（＝Ｐ１＋Ｐ２）は大きくならない。また、加熱装置４の加熱量が小さい時は、リレー接点２ａへの通電量が小さくリレー接点２ａの発熱量Ｐ１が小さいため、リレーコイルの発熱は問題とならない。

また、リレー接点２ａをオフ状態からオン状態へ移行する際には，リレーコイル２ｂに動作電圧以上の電圧を発生させる必要がある。そこでこの発明の実施の形態１では、リレー接点２ａをオフ状態からオン状態へ移行する際、即ち加熱装置の加熱開始時には冷却ファン５に通電せず、リレー接点２ａがオフ状態からオン状態へ移行して加熱量コントロール回路３に通電して加熱装置4への加熱を開始すると共に、冷却ファン５を駆動するファン駆動回路６に電流を通電する。このような制御を行うことで、リレー接点２ａをオフ状態からオン状態へ移行する際にはリレーコイル２ｂに動作電圧以上の電圧を発生させることができる。

以上のようにこの発明の実施の形態１によれば、大型でかつ温度による抵抗値変化の小さい高コストな抵抗を用いず、簡単な構成でリレーの発熱を低減することができる。

尚、当然のことながら、多出力巻線トランス８の出力は、実施の形態１に述べた誘導加熱による加熱調理器以外の加熱調理器に適用してもよく、その場合も、リレーコイル２ｂとファン駆動回路６へ電圧を供給する出力巻線は、入力巻線と出力フィードバック巻線との結合度を低くし、加熱量が高くなるほど流れる電流が大きくなるようにする。

また、実施の形態１では多出力巻線トランスとして図２に示す巻線構成としたが、出力フィードバック巻線Ｄと第１の出力巻線Ｂとの間に他の巻線が配される構成であればよい。多出力巻線トランスのそのような変形例を図６に示す。図６に於いて、入力巻線Ａは、第１の巻線部Ａ１と第２の巻線部Ａ２とに分割されており、第１の巻線部Ａ１からなる巻線層が最下層に位置している。その入力巻線Ａの第１の巻線部Ａ１からなる巻線層の上に第２の出力巻線Ｃからなる巻線層が配置され、その上に出力フィードバック巻線Ｄからなる巻線層が配置されている。入力巻線Ａの第２の巻線部Ａ２からなる巻線層は、出力フィードバック巻線Ｄからなる巻線層の上に配置され、第１の出力巻線Ｂからなる巻線層は、第２の巻線部Ａ２からなる巻線層の上に配置されている。

図６に示す多出力巻線トランスによれば、リレーコイル２ｂとファン駆動回路６へ電圧を供給する第１の出力巻線Ｂと出力フィードバック巻線Ｄとの間に入力巻線Ａの第２の巻線部Ａ２が介在するので、出力フィードバック巻線Ｄと第１の出力巻線Ｂとの結合度が低く、加熱量が高くなるほど流れる電流が大きくなり、前述と同様の効果を奏することができる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２にかかる加熱機器について説明する。実施の形態１に係る加熱機器としての加熱調理器では第１の出力巻線Ｂからの直流電圧ＶＢをファン駆動回路６に供給していたが、実施の形態２に係る加熱機器では、その直流電圧ＶＢを表示回路１２に供給するようにしたものである。その他の構成は、実施の形態１に係る加熱調理器と同様である。

図７は、この発明の実施の形態２に係る加熱機器の構成を示すブロック図である。図２に於いて、第１の出力巻線Ｂからの直流電圧ＶＢは、リレーコイル２ｂと表示回路１２に供給される。その他の構成は、図１に示す実施の形態１の場合と同様である。

図８は、表示回路１２の構成図である。図８に示すように、表示回路１２は、複数の点灯素子１３と表示制御回路１４とから構成されている。表示制御回路１４は、加熱装置４の加熱量に応じて、複数の点灯素子１３の点灯数を制御するもので、加熱量が大きいほど点灯素子１３の点灯数を多くする。図９は、加熱装置４の加熱量と表示回路１２に流れる電流の関係を示すグラフである。加熱量が大きいほど点灯素子１３の点灯数が多いため、表示回路１２に流れる電流は大きくなる。そのため、実施の形態１の場合と同様に、リレーコイル２ｂに印加される直流電圧ＶＢは加熱装置４の加熱量が大きいほど低下する。

以上述べた実施の形態２に係る加熱機器によれば、大型でかつ温度による抵抗値変化の小さい高コストな抵抗を用いることなく、簡単な構成でリレーの発熱を低減する事ができる。

尚、当然のことながら、多出力巻線トランス８の出力は、実施の形態２に述べた誘導加熱による加熱調理器以外の加熱調理器にも適用することができ、その場合、リレーコイル２ｂと表示回路１２へ供給する第１の出力巻線はＢは、入力巻線Ａと出力フィードバック巻線Ｄとの結合度を低くし、加熱装置の加熱量が高くなるほど流れる電流が大きくなるようにする。

更に、この発明による加熱機器は、加熱調理器に限られるものではなく、他の加熱機器にも適用可能であることは言うまでもない。

この発明の実施の形態１に係る加熱機器の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る加熱機器の多出力巻線トランスの巻線の配置を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る加熱機器の、加熱量と冷却ファンの電流との関係、及び加熱量と直流電圧の関係とを示すグラフである。 この発明の実施の形態１に係る加熱機器のリレーの発熱量を説明する説明図である。 この発明の実施の形態１に係る加熱機器の、加熱量に対するリレー接点の発熱量とリレーコイルの発熱量とリレーの全体の発熱量との関係を示すグラフである。 この発明の実施の形態１に係る加熱機器の、多出力巻線トランスの変形例の巻線の配置を示す説明図である。 この発明の実施の形態２に係る加熱機器の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２に係る加熱機器の、表示回路の構成を示す説明図である。 この発明の実施の形態２に係る加熱機器に於ける加熱装置の加熱量と表示回路に流れる電流の関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 商用電源入力部
２ リレー
２ａ リレー接点
２ｂ リレーコイル
３ 加熱量コントロール回路
４ 加熱装置
５ 冷却ファン
６ ファン駆動回路
７ 制御回路
８ 多出力巻線トランス
９ フィードバック回路
１０ トランス制御回路
１１ リレーコイルスイッチング素子
１２ 表示回路
１３ 点灯素子
１４ 表示制御回路
Ａ 入力巻線
Ｂ 第１の出力巻線
Ｃ 第２の出力巻線
Ｄ 出力フィードバック巻線

Claims (5)

1. 加熱装置の加熱量をコントロールする第１の回路と、リレーコイルへの通電制御により開閉制御されるリレー接点を有し前記リレー接点の開閉制御により前記第１の回路への通電を制御するリレーと、前記加熱量に比例して負荷量が増大する第２の回路と、入力巻線と第１の出力巻線と出力フィードバック巻線とを少なくとも有するトランスと、前記出力フィードバック巻線の出力に基づいて前記入力巻線の入力を制御するトランス制御回路とを備え、前記トランスは、少なくとも前記入力巻線と前記出力フィードバック巻線と前記第１の出力巻線とからなる複数の巻線層を備え、前記第１の出力巻線からなる巻線層は、前記出力フィードバック巻線からなる巻線層との間に他の巻線からなる巻線層を介して配置され、前記第１の出力巻線は、前記リレーコイル及び前記第２の回路へ電力を供給することを特徴とする加熱機器。
2. 前記第２の回路は、加熱機器内部を冷却するファンを駆動するファン駆動回路であり、前記ファン駆動回路は、前記加熱装置の加熱量の増大に伴って前記ファンを駆動する負荷電流を増大させることを特徴とする請求項1記載の加熱機器。
3. 前記第２の回路は、前記加熱装置の加熱量を表示する複数の点灯素子を有する表示回路であり、前記表示回路は、前記加熱装置の加熱量の増大に伴って前記点灯素子の点灯数を増加させることを特徴とする請求項1に記載の加熱機器。
4. 前記トランスは、前記第１の回路へ電力を供給する第２の出力巻線を備え、前記第１の出力巻線からなる巻線層は、前記出力フィードバック巻線からなる巻線層との間に前記第２の出力巻線からなる巻線層を介して配置されたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の加熱機器。
5. 前記入力巻線は、第１の巻線部と第２の巻線部とにより構成され、前記第１の出力巻線からなる巻線層は、前記出力フィードバック巻線からなる巻線層との間に前記第１の巻線部と第２の巻線部とのうちの何れかからなる巻線層を介して配置されたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の加熱機器。

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