JP2011146302A - 誘導加熱調理器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御回路37は、駆動回路34が出力する駆動信号のデッドタイムdtを短くなるように、駆動回路34に制御信号を送信し、これによって、デッドタイムdt中の負荷電流の転流の発生を回避することができる。
【選択図】図6
Description
(誘導加熱調理器の回路構成)
図1は、本発明の実施の形態1に係る誘導加熱調理器の回路構成図である。
図1で示されるように、交流電源1は、ダイオードブリッジ回路2の入力側に接続されており、このダイオードブリッジ回路2の出力正極側には、チョークコイル3が接続されており、また、このチョークコイル3の他端とダイオードブリッジ回路2の出力負極側との間には平滑コンデンサー4が接続されている。少なくとも、上記のダイオードブリッジ回路2、チョークコイル3及び平滑コンデンサー4によって直流電源回路21が構成されている。
なお、図1で示されるように交流電源1は単相のものとしているが、これに限定されるものではなく、交流電源1は三相であってもよく、この場合、ダイオードブリッジ回路2も三相の交流電圧を整流するものとすればよい。
なお、上スイッチ5及び下スイッチ6は、例えば、IGBT又はMOSFET等その他の素子を用いればよい。
なお、図1で示されるように、第2スナバコンデンサー10を、切り離しスイッチ11の高電位側に接続する構成としているが、これに限定されるものではなく、切り離しスイッチ11の低電位側に接続する構成としてもよいのは言うまでもない。また、上記の切り離しスイッチ11は、例えば、リレー回路、IGBT又はMOSFET等のスイッチング機能を有する部品を用いるものとすればよい。
また、上記において、スナバ電流検出手段36を、第1スナバコンデンサー9に流れる電流を検出するものとしているが、これに限定されるものではなく、スナバ電流検出手段36によって、第1スナバコンデンサー9及び第2スナバコンデンサー10の双方に流れる電流の合計が検出される構成としてもよい。
また、入力電流検出手段31及び入力電圧検出手段32は、本発明の「電力検出手段」に該当する。
図2は、本発明の実施の形態1に係る誘導加熱調理器のインバーター回路22に入力される駆動信号の波形例を示す図である。以下、図1及び図2を参照しながら、本実施の形態に係る誘導加熱調理器の動作について説明する。
交流電源1から出力される交流電圧は直流電源回路21におけるダイオードブリッジ回路2によって全波整流されて直流電圧に変換され、その直流電圧は平滑コンデンサー4によって平滑される。その平滑された直流電圧は、インバーター回路22に印加される。
図3は、本発明の実施の形態1に係る誘導加熱調理器において、スナバコンデンサー12の容量が大きい状態におけるスナバ電圧及びスナバ電流の変動を示す図である。図3においては、スナバコンデンサー12の容量を大きくするために、制御回路37がスナバ切替手段35を介して切り離しスイッチ11をオン状態にさせ、第2スナバコンデンサー10を有効にしているものとする。
図5は、本発明の実施の形態1に係る誘導加熱調理器において駆動周波数と入力電力(入力電流)との関係を示す図である。
図5において、実線はスナバコンデンサー12の容量が大きい状態、そして、破線はスナバコンデンサー12の容量が小さい状態を示す。図5で示されるように、大径鍋が載置されている場合には、加熱コイル13に流れる高周波電流によって生じる誘導電流が流れる面積が広く、比較的高い駆動周波数(以下、この状態を「駆動信号レベルが低い」という)でも、入力電力(入力電流)はある程度大きくなる。一方、鍋が載置されていない無負荷状態では、駆動周波数を低い状態(以下、この状態を「駆動信号レベルが高い」という)にしても、誘導電流が流れて発熱する鍋がないので、その入力電力(入力電流)は低いレベルに留まる。そして、小径鍋が載置されている場合には、大径鍋が載置されている状態と無負荷状態との中間の特性を示す。
図6は、本発明の実施の形態1に係る誘導加熱調理器における加熱制御動作を示すフローチャートである。以下、図6を参照しながら、スナバコンデンサー12の容量の切替動作を含めた本実施の形態に係る誘導加熱調理器における加熱制御動作について説明する。
まず、制御回路37は、操作入力手段33から操作信号を受信することによって、使用者による加熱開始要求の操作が実施されたか否かを判定する。その判定の結果、加熱開始要求の操作が実施された場合、ステップS2へ進む。一方、加熱開始要求の操作が実施されていない場合、引き続き、加熱開始要求の操作が実施されるまで待機する。
制御回路37は、操作入力手段33から受信した操作信号に含まれる設定電力に基づいて制御信号を生成し、その制御信号を駆動回路34へ送信する。駆動回路34は、受信した制御信号に基づいて駆動信号を生成し、上スイッチ5及び下スイッチ6への駆動信号の出力を開始する。
制御回路37は、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、及び、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧に基づいて、適正な鍋等が載置されているか否かを判定する。その判定の結果、適正な鍋等が載置されている場合、ステップS4へ進む。一方、適正な鍋等が載置されていない場合、ステップS1へ戻る。
なお、制御回路37は、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、及び、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧に基づいて、適正な鍋等が載置されているか否かを判定するものとしたが、これに限定されるものではなく、上記の入力電流のみに基づいて判定するものとしてもよい。また、上記の入力電流等、及び、スナバ電流検出手段36で検出される電流に基づいて判定するものとしてもよい。
次に、制御回路37は、切り離しスイッチ11がオン状態で第2スナバコンデンサー10が有効になっていることによりスナバコンデンサー12の容量が大きい状態であるか、あるいは、切り離しスイッチ11がオフ状態で第2スナバコンデンサー10が無効になっていることによりスナバコンデンサー12の容量が小さい状態であるか判定する。その判定の結果、スナバコンデンサー12の容量が大きい場合、ステップS5へ進む。一方、スナバコンデンサー12の容量が小さい場合、ステップS8へ進む。
制御回路37は、デッドタイムdt後に、スナバ電流検出手段36によって検出された電流の絶対値が、所定値以上である否かを判定する。その判定の結果、所定値以上である場合、図3(b)で示されるスナバ電圧及びスナバ電流の状態であり、デッドタイムdt中にスナバコンデンサー12の充電又は放電が完了せず、上スイッチ5又は下スイッチ6のターンオン時に、スナバコンデンサー12を充電又は放電するためのラッシュ電流が流れて、大きなスイッチング損失及びノイズが発生している状態であると判断し、ステップS6へ進む。一方、所定値未満である場合、図3(a)で示されるスナバ電圧及びスナバ電流の状態であると判断し、ステップS14へ進む。
制御回路37は、下スイッチ6がオン状態となるタイミングを検出するまで待機し、検出した場合、ステップS7へ進む。
制御回路37は、スナバ切替手段35に制御信号を送信し、スナバ切替手段35は、受信した制御信号に基づいて切替信号を生成して切り離しスイッチ11に出力してオフ状態にさせる。その結果、第2スナバコンデンサー10が無効となり、スナバコンデンサー12の容量は小さい状態となる。これによって、スナバコンデンサー12の充電又は放電に要する時間を短縮できるので、上スイッチ5又は下スイッチ6のターンオン時のラッシュ電流を低減でき、スイッチング損失及びノイズを抑制することができる。なお、ステップS6において、下スイッチ6がオン状態となるまで待機して、スナバコンデンサー12の容量を切り替えるのは、下スイッチ6のオン状態はスナバコンデンサー12のスナバ電圧及びスナバ電流がゼロの状態であるからである。そして、ステップS14へ進む。
制御回路37は、デッドタイムdt中に、スナバ電流検出手段36によって検出される電流の絶対値のピーク値が、所定値以上であるか否かを判定する。その判定の結果、所定値以上である場合、図4(a)で示されるスナバ電圧及びスナバ電流の状態であり、下スイッチ6がターンオフする場合にその両端に印加される電圧が急増してテール電流等によるスイッチング損失(ターンオフ損失)が大きくなる状態であると判断し、ステップS9へ進む。一方、所定値未満である場合、ステップS12へ進む。
制御回路37は、下スイッチ6がオン状態となるタイミングを検出するまで待機し、検出した場合、ステップS10へ進む。
制御回路37は、スナバ切替手段35に制御信号を送信し、スナバ切替手段35は、受信した制御信号に基づいて切替信号を生成して切り離しスイッチ11に出力してオン状態にさせる。その結果、第2スナバコンデンサー10が有効となり、スナバコンデンサー12の容量は大きい状態となる。これによって、下スイッチ6のターンオフ時に、その両端に印加される電圧の増加を緩やかにして、テール電流によるスイッチング損失を低減することができる。なお、ステップS9において、下スイッチ6がオン状態となるまで待機して、スナバコンデンサー12の容量を切り替えるのは、下スイッチ6のオン状態はスナバコンデンサー12のスナバ電圧及びスナバ電流がゼロの状態であるからである。
さらに、制御回路37は、駆動回路34が出力する駆動信号のデッドタイムdtが長くなるように、駆動回路34に制御信号を送信する。これによって、上スイッチ5又は下スイッチ6のターンオフ時に、スナバコンデンサー12の両端に印加される電圧の増加及び減少が緩やかになったことによって、デッドタイムdt中にスナバコンデンサー12の充電又は放電が完了できなくなることを抑制することができる。そして、ステップS14へ進む。
制御回路37は、デッドタイムdt終了前に、スナバ電流検出手段36によって検出される電流として逆方向の電流が発生しているか否かを判定する。その判定の結果、逆方向の電流が発生している場合、図4(c)で示されるスナバ電圧及びスナバ電流の状態であり、負荷電流に転流が生じて、ターンオンする上スイッチ5又は下スイッチ6がゼロボルトスイッチングできなくなり、ラッシュ電流が流れて大きなスイッチング損失及びノイズが発生している状態と判断し、ステップS13へ進む。一方、逆方向の電流が発生していない場合、ステップS14へ進む。
制御回路37は、駆動回路34が出力する駆動信号のデッドタイムdtを短くなるように、駆動回路34に制御信号を送信する。これによって、デッドタイムdt中の負荷電流の転流の発生を回避することができる。そして、ステップS14へ進む。
そして、制御回路37は、ステップS3と同様の方法によって、鍋等が載置されているか否かを判定する。その判定の結果、鍋等が載置されている場合、制御回路37は、加熱出力の調整を実施するためにステップS15へ進む。一方、鍋等が載置されていない場合、ステップS3へ戻る。
制御回路37は、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、及び、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧に基づいて、入力電力を検出する。そして、制御回路37は、この検出された入力電力と、操作入力手段33を介して使用者によって設定された設定電力とを比較する。その比較の結果、設定電力が、検出された入力電力よりも小さいと判定した場合、ステップS16へ進む。また、設定電力が、検出された入力電力よりも大きいと判定した場合、ステップS17へ進む。そして、設定電力が、検出された入力電力と略同一であると判定した場合、ステップS18へ進む。
制御回路37は、駆動回路34に対して駆動信号レベルを低下させて(駆動周波数を上昇させて)、加熱出力を低減させる。そして、ステップS18へ進む。
制御回路37は、駆動回路34に対して駆動信号レベルを上昇させて(駆動周波数を低下させて)、加熱出力を増加させる。そして、ステップS18へ進む。
制御回路37は、操作入力手段33から受信する操作信号に基づいて、使用者による加熱停止要求の操作が実施されたか否かを判定する。その判定の結果、加熱停止要求の操作が実施された場合、ステップS19へ進む。一方、加熱停止要求の操作が実施されていない場合、ステップS4へ戻って、加熱動作を継続する。
制御回路37は、駆動回路34に駆動信号の出力を停止させて、加熱動作を停止させる。そして、ステップS1へ戻り、使用者による加熱開始要求が実施されるまで待機する。
以上のような構成及び動作によって、インバーター回路22のスイッチング素子において、テール電流等によるスイッチング損失(ターンオフ損失)を低減し、また、デッドタイムdt中にスナバコンデンサー12における充電又は放電を完了させ、かつ、負荷電流の転流を回避することによってスナバコンデンサー12に流れるラッシュ電流を低減することができるのでスイッチング損失及びノイズを低減することができる。
また、以上のようにスイッチング動作におけるノイズを低減できるので、入力電流検出手段31、入力電圧検出手段32及びスナバ電流検出手段36による電流及び電圧の検出を正確にすることができ、また、無負荷状態の検出も確実に実施することができる。
そして、上記のようにスイッチング損失を低減できるので、加熱効率を向上させることができ、また、スイッチング素子の故障の発生を抑制することができる。
さらに、スイッチング素子を冷却する冷却ファン等を設置する場合、その出力を小さくすることができ、冷却に使用するエネルギー及び冷却風による騒音を抑制することができる。
本実施の形態に係る誘導加熱調理器について、実施の形態1に係る誘導加熱調理器の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。なお、本実施の形態に係る誘導加熱調理器の構成は、実施の形態1に係る誘導加熱調理器の図1で示される構成と同様である。
図7は、本発明の実施の形態2に係る誘導加熱調理器における加熱制御動作を示すフローチャートである。以下、図7を参照しながら、実施の形態1における図6のフローチャートで示される動作とは相違する点を中心に、スナバコンデンサー12の容量の切替動作を含めた本実施の形態に係る誘導加熱調理器における加熱制御動作について説明する。
制御回路37は、スナバ切替手段35に制御信号を送信し、スナバ切替手段35は、受信した制御信号に基づいて切替信号を生成して切り離しスイッチ11に出力してオフ状態にさせる。その結果、第2スナバコンデンサー10が無効となり、スナバコンデンサー12の容量は小さい状態となる。これによって、スナバコンデンサー12の充電又は放電に要する時間を短縮できるので、上スイッチ5又は下スイッチ6のターンオン時のラッシュ電流を低減でき、スイッチング損失及びノイズを抑制することができる。そして、ステップS20へ進む。
そして、制御回路37は、駆動回路34が出力する駆動信号のデッドタイムdtを短くなるように、駆動回路34に制御信号を送信する。これは、ステップS7において、スナバコンデンサー12の容量を小さい状態とすることによって、スナバコンデンサー12の充電又は放電に要する時間が短縮され、また、負荷電流が転流するタイミングも早まるからである。これによって、デッドタイムdt中の負荷電流の転流の発生を回避することができる。そして、ステップS14へ進む。
制御回路37は、デッドタイムdt中に、スナバ電流検出手段36によって検出される電流の絶対値のピーク値が、所定値以上であるか否かを判定する。その判定の結果、所定値以上である場合、図4(a)で示されるスナバ電圧及びスナバ電流の状態であり、下スイッチ6がターンオフする場合にその両端に印加される電圧が急増してテール電流等によるスイッチング損失(ターンオフ損失)が大きくなる状態であると判断し、ステップS9へ進む。一方、所定値未満である場合、ステップS14へ進む。
以上のような動作によっても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
本実施の形態に係る誘導加熱調理器について、実施の形態2に係る誘導加熱調理器の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。
図8は、本発明の実施の形態3に係る誘導加熱調理器の回路構成図である。
共振コンデンサー14とインバーター回路22との間に、負荷回路23に流れる負荷電流を検出する出力電流検出手段38が設置されている。この出力電流検出手段38は、制御回路37に接続されており、検出した負荷電流を制御回路37へ送信する。また、本実施の形態に係る誘導加熱調理器は、スナバ電流検出手段36は備えられていない。その他の構成は、実施の形態1の図1で示される誘導加熱調理器の回路構成と同様である。
なお、図8において、出力電流検出手段38は、共振コンデンサー14とインバーター回路22との間に設置するものとしたが、これに限定されるものではなく、インバーター回路22と加熱コイル13との間、又は、加熱コイル13と共振コンデンサー14との間に設置されるものとしてもよいのは言うまでもない。
図9は、本発明の実施の形態3に係る誘導加熱調理器における加熱制御動作を示すフローチャートである。以下、図9を参照しながら、実施の形態2における図7のフローチャートで示される動作とは相違する点を中心に、スナバコンデンサー12の容量の切替動作を含めた本実施の形態に係る誘導加熱調理器における加熱制御動作について説明する。
制御回路37は、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、及び、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧に基づいて、適正な鍋等が載置されているか否かを判定する。その判定の結果、適正な鍋等が載置されている場合、ステップS21へ進む。一方、適正な鍋等が載置されていない場合、ステップS1へ戻る。
なお、制御回路37は、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、及び、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧に基づいて、適正な鍋等が載置されているか否かを判定するものとしたが、これに限定されるものではなく、上記の入力電流のみに基づいて判定するものとしてもよい。また、上記の入力電流等、及び、出力電流検出手段38で検出される電流に基づいて判定するものとしてもよい。
制御回路37は、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧、及び、出力電流検出手段38によって検出された負荷電流に基づいて、入力電力を検出する。そして、ステップS22へ進む。
なお、本実施の形態において、図8で示されるように、出力電流検出手段38を設置し、上記のように、この出力電流検出手段38によって検出される負荷電流、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、及び、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧に基づいて、入力電力を検出するものとしているが、これに限定されるものではなく、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、及び、入力電圧検出手段32によって検出された電圧のみに基づいて、入力電力を検出するものとしてもよい。この場合、出力電流検出手段38は設置しないものとしてもよい。
制御回路37は、検出した入力電力と、所定値とを比較する。その比較の結果、検出した入力電力が、所定値未満であると判定した場合、ステップS23へ進む。一方、検出した入力電力が、所定値以上である判定した場合、ステップS24へ進む。
制御回路37は、切り離しスイッチ11がオフ状態で第2スナバコンデンサー10が無効になっていることによりスナバコンデンサー12の容量が小さい状態であるか、あるいは、切り離しスイッチ11がオン状態で第2スナバコンデンサー10が有効になっていることによりスナバコンデンサー12の容量が大きい状態であるか判定する。その判定の結果、スナバコンデンサー12の容量が大きい場合、デッドタイムdt中にスナバコンデンサー12の充電又は放電が完了せず、上スイッチ5又は下スイッチ6のターンオン時に、スナバコンデンサー12を充電又は放電するためのラッシュ電流が流れて、大きなスイッチング損失及びノイズが発生しやすい状態であると判断し、ステップS6へ進む。一方、スナバコンデンサー12の容量が小さい場合、ステップS14へ進む。
制御回路37は、切り離しスイッチ11がオン状態で第2スナバコンデンサー10が有効になっていることによりスナバコンデンサー12の容量が大きい状態であるか、あるいは、切り離しスイッチ11がオフ状態で第2スナバコンデンサー10が無効になっていることによりスナバコンデンサー12の容量が小さい状態であるか判定する。その判定の結果、スナバコンデンサー12の容量が小さい場合、下スイッチ6がターンオフする場合にその両端に印加される電圧が急増してテール電流等によるスイッチング損失(ターンオフ損失)が大きくなる状態であると判断し、ステップS9へ進む。一方、スナバコンデンサー12の容量が大きい場合、ステップS14へ進む。
制御回路37は、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧、及び、出力電流検出手段38によって検出された負荷電流に基づいて、入力電力を検出する。そして、制御回路37は、この検出された入力電力と、操作入力手段33を介して使用者によって設定された設定電力とを比較する。その比較の結果、設定電力が、検出された入力電力よりも小さいと判定した場合、ステップS16へ進む。また、設定電力が、検出された入力電力よりも大きいと判定した場合、ステップS17へ進む。そして、設定電力が、検出された入力電力と略同一であると判定した場合、ステップS18へ進む。
なお、本実施の形態において、図8で示されるように、出力電流検出手段38を設置し、上記のように、この出力電流検出手段38によって検出される負荷電流、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、及び、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧に基づいて、入力電力を検出するものとしているが、これに限定されるものではなく、実施の形態1及び実施の形態2と同様に、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、及び、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧のみに基づいて、入力電力を検出するものとしてもよい。この場合、出力電流検出手段38は設置しないものとしてもよい。
制御回路37は、操作入力手段33から受信する操作信号に基づいて、使用者による加熱停止要求の操作が実施されたか否かを判定する。その判定の結果、加熱停止要求の操作が実施された場合、ステップS19へ進む。一方、加熱停止要求の操作が実施されていない場合、ステップS21へ戻って、加熱動作を継続する。
以上の構成及び動作のように、入力電力が所定値未満の場合にはスナバコンデンサー12の容量を小さい状態に切り替えると共にデッドタイムdtを短縮し、入力電力が所定値以上の場合にはスナバコンデンサー12の容量を大きい状態に切り替えると共にデッドタイムdtを長くすることによって、インバーター回路22のスイッチング素子において、テール電流等によるスイッチング損失(ターンオフ損失)を低減し、また、デッドタイムdt中にスナバコンデンサー12における充電又は放電を完了させ、かつ、負荷電流の転流を回避できることによりスナバコンデンサー12に流れるラッシュ電流を低減することができるのでスイッチング損失及びノイズを低減することができる。
また、以上のようにスイッチング動作におけるノイズを低減できるので、入力電流検出手段31、入力電圧検出手段32及び出力電流検出手段38による電流及び電圧の検出を正確にすることができ、また、無負荷状態の検出も確実に実施することができる。
そして、上記のようにスイッチング損失を低減できるので、加熱効率を向上させることができ、また、スイッチング素子の故障の発生を抑制することができる。
さらに、スイッチング素子を冷却する冷却ファン等を設置する場合、その出力を小さくすることができ、冷却に使用するエネルギー及び冷却風による騒音を抑制することができる。
本実施の形態に係る誘導加熱調理器について、実施の形態3に係る誘導加熱調理器の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。なお、本実施の形態に係る誘導加熱調理器の構成は、実施の形態3に係る誘導加熱調理器の図8で示される構成と同様である。
図10は、本発明の実施の形態4に係る誘導加熱調理器における加熱制御動作を示すフローチャートである。以下、図10を参照しながら、実施の形態3における図9のフローチャートで示される動作とは相違する点を中心に、スナバコンデンサー12の容量の切替動作を含めた本実施の形態に係る誘導加熱調理器における加熱制御動作について説明する。
制御回路37は、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、及び、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧に基づいて、適正な鍋等が載置されているか否かを判定する。その判定の結果、適正な鍋等が載置されている場合、ステップS25へ進む。一方、適正な鍋等が載置されていない場合、ステップS1へ戻る。
なお、制御回路37は、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、及び、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧に基づいて、適正な鍋等が載置されているか否かを判定するものとしたが、これに限定されるものではなく、上記の入力電流のみに基づいて判定するものとしてもよい。
制御回路37は、出力電流検出手段38によって検出された負荷電流を受信する。そして、ステップS26へ進む。
制御回路37は、受信した負荷電流と、所定値とを比較する。その比較の結果、負荷電流が、所定値以上であると判定した場合、ステップS23へ進む。一方、検出した負荷電流が、所定値未満である判定した場合、ステップS24へ進む。
制御回路37は、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧、及び、出力電流検出手段38によって検出された負荷電流に基づいて、入力電力を検出する。そして、制御回路37は、この検出された入力電力と、操作入力手段33を介して使用者によって設定された設定電力とを比較する。その比較の結果、設定電力が、検出された入力電力よりも小さいと判定した場合、ステップS16へ進む。また、設定電力が、検出された入力電力よりも大きいと判定した場合、ステップS17へ進む。そして、設定電力が、検出された入力電力と略同一であると判定した場合、ステップS18へ進む。
なお、本実施の形態において、図8で示されるように、出力電流検出手段38を設置し、上記のように、この出力電流検出手段38によって検出される負荷電流、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、及び、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧に基づいて、入力電力を検出するものとしているが、これに限定されるものではなく、実施の形態1及び実施の形態2と同様に、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、及び、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧のみに基づいて、入力電力を検出するものとしてもよい。
制御回路37は、操作入力手段33から受信する操作信号に基づいて、使用者による加熱停止要求の操作が実施されたか否かを判定する。その判定の結果、加熱停止要求の操作が実施された場合、ステップS19へ進む。一方、加熱停止要求の操作が実施されていない場合、ステップS25へ戻って、加熱動作を継続する。
以上の構成及び動作のように、負荷電流が所定値未満の場合にはスナバコンデンサー12の容量を小さい状態に切り替えると共にデッドタイムdtを短縮し、負荷電流が所定値以上の場合にはスナバコンデンサー12の容量を大きい状態に切り替えると共にデッドタイムdtを長くすることによって、インバーター回路22のスイッチング素子において、テール電流等によるスイッチング損失(ターンオフ損失)を低減し、また、デッドタイムdt中にスナバコンデンサー12における充電又は放電を完了させ、かつ、負荷電流の転流を回避できることによりスナバコンデンサー12に流れるラッシュ電流を低減することができるのでスイッチング損失及びノイズを低減することができる。
また、以上のようにスイッチング動作におけるノイズを低減できるので、入力電流検出手段31、入力電圧検出手段32及び出力電流検出手段38による電流及び電圧の検出を正確にすることができ、また、無負荷状態の検出も確実に実施することができる。
本実施の形態に係る誘導加熱調理器について、実施の形態3に係る誘導加熱調理器の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。なお、本実施の形態に係る誘導加熱調理器の構成は、実施の形態3に係る誘導加熱調理器の図8で示される構成と同様である。
図11は、本発明の実施の形態5に係る誘導加熱調理器における加熱制御動作を示すフローチャートである。以下、図11を参照しながら、実施の形態3における図9のフローチャートで示される動作とは相違する点を中心に、スナバコンデンサー12の容量の切替動作を含めた本実施の形態に係る誘導加熱調理器における加熱制御動作について説明する。
制御回路37は、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、及び、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧に基づいて、適正な鍋等が載置されているか否かを判定する。その判定の結果、適正な鍋等が載置されている場合、ステップS27へ進む。一方、適正な鍋等が載置されていない場合、ステップS1へ戻る。
なお、制御回路37は、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、及び、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧に基づいて、適正な鍋等が載置されているか否かを判定するものとしたが、これに限定されるものではなく、上記の入力電流のみに基づいて判定するものとしてもよい。
制御回路37は、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧、及び、出力電流検出手段38によって検出された負荷電流に基づいて、入力電力を検出する。そして、ステップS22へ進む。
なお、本実施の形態において、図8で示されるように、出力電流検出手段38を設置し、上記のように、この出力電流検出手段38によって検出される負荷電流、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、及び、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧に基づいて、入力電力を検出するものとしているが、これに限定されるものではなく、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、及び、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧のみに基づいて、入力電力を検出するものとしてもよい。
制御回路37は、検出した入力電力と、所定値とを比較する。その比較の結果、検出した入力電力が、所定値未満であると判定した場合、ステップS23へ進む。一方、検出した入力電力が、所定値以上である判定した場合、ステップS28へ進む。
制御回路37は、出力電流検出手段38から受信した負荷電流と、所定値とを比較する。その比較の結果、負荷電流が、所定値未満であると判定した場合、ステップS23へ進む。一方、負荷電流が、所定値以上である判定した場合、ステップS24へ進む。
制御回路37は、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧、及び、出力電流検出手段38によって検出された負荷電流に基づいて、入力電力を検出する。そして、制御回路37は、この検出された入力電力と、操作入力手段33を介して使用者によって設定された設定電力とを比較する。その比較の結果、設定電力が、検出された入力電力よりも小さいと判定した場合、ステップS16へ進む。また、設定電力が、検出された入力電力よりも大きいと判定した場合、ステップS17へ進む。そして、設定電力が、検出された入力電力と略同一であると判定した場合、ステップS18へ進む。
なお、本実施の形態において、図8で示されるように、出力電流検出手段38を設置し、上記のように、この出力電流検出手段38によって検出される負荷電流、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、及び、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧に基づいて、入力電力を検出するものとしているが、これに限定されるものではなく、実施の形態1及び実施の形態2と同様に、入力電流検出手段31によって検出された入力電流、及び、入力電圧検出手段32によって検出された入力電圧のみに基づいて、入力電力を検出するものとしてもよい。
制御回路37は、操作入力手段33から受信する操作信号に基づいて、使用者による加熱停止要求の操作が実施されたか否かを判定する。その判定の結果、加熱停止要求の操作が実施された場合、ステップS19へ進む。一方、加熱停止要求の操作が実施されていない場合、ステップS27へ戻って、加熱動作を継続する。
以上の構成及び動作のように、入力電力が所定値未満、又は、負荷電流が所定値未満の場合にはスナバコンデンサー12の容量を小さい状態に切り替えると共にデッドタイムdtを短縮し、入力電力が所定値以上、かつ、負荷電流が所定値以上の場合にはスナバコンデンサー12の容量を大きい状態に切り替えると共にデッドタイムdtを長くすることによって、インバーター回路22のスイッチング素子において、テール電流等によるスイッチング損失(ターンオフ損失)を低減し、また、デッドタイムdt中にスナバコンデンサー12における充電又は放電を完了させ、かつ、負荷電流の転流を回避できることによりスナバコンデンサー12に流れるラッシュ電流を低減することができるのでスイッチング損失及びノイズを低減することができる。
また、以上のようにスイッチング動作におけるノイズを低減できるので、入力電流検出手段31、入力電圧検出手段32及び出力電流検出手段38による電流及び電圧の検出を正確にすることができ、また、無負荷状態の検出も確実に実施することができる。
なお、出力電力検出手段40は、本発明の「電力検出手段」に相当する。
本実施の形態に係る誘導加熱調理器について、実施の形態3に係る誘導加熱調理器の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。
図13は、本発明の実施の形態6に係る誘導加熱調理器の回路構成図である。
図13で示されるように、下スイッチ6に、第1下スナバコンデンサー9a、及び第2下スナバコンデンサー10aと下切り離しスイッチ11aとの直列回路が、それぞれ並列接続されている。また、上スイッチ5に、第1上スナバコンデンサー9b、及び第2上スナバコンデンサー10bと上切り離しスイッチ11bとの直列回路が、それぞれ並列接続されている。この第1下スナバコンデンサー9a、第2下スナバコンデンサー10a、下切り離しスイッチ11a、第1上スナバコンデンサー9b、第2上スナバコンデンサー10b及び上切り離しスイッチ11bによってスナバコンデンサー12aが構成されている。また、少なくとも、上スイッチ5、下スイッチ6、ダイオード7、ダイオード8及びスナバコンデンサー12aによって、インバーター回路22aが構成されている。さらに、共振コンデンサー14に、クランプダイオード41が並列接続されており、加熱コイル13、共振コンデンサー14及びクランプダイオード41によって、負荷回路23aが構成されている。
また、上記の下切り離しスイッチ11a及び上切り離しスイッチ11bは、例えば、リレー回路、IGBT又はMOSFET等のスイッチング機能を有する部品を用いるものとすればよい。
また、スナバコンデンサー12aは、本発明の「第2のスナバコンデンサー」に相当する。
スナバ切替手段35aは、制御回路37から受信した制御信号に基づいて切替信号を生成して、その切替信号を下切り離しスイッチ11a及び上切り離しスイッチ11bに出力して、そのオン/オフ動作をする。これによって、スナバコンデンサー12aの容量が大きい状態又は小さい状態に切り替えられる。
図13で示されるように、共振コンデンサー14にクランプダイオード41が並列接続されることによって、下スイッチ6のオン状態の時間が長くなっても、共振コンデンサー14と加熱コイル13との接続点の電位はクランプダイオード41によって直流母線の低電位側にクランプされるため、加熱コイル13に逆方向の電圧が印加されず、負荷電流は転流しない。そのため、本実施の形態に係る誘導加熱調理器においては、インバーター回路22aの駆動周波数を一定として、上スイッチ5と下スイッチ6との導通時間比率を変えることによって出力を調整することが可能となる。このとき、図14で示されるように、図14(a)は中出力、図14(b)は高出力、そして、図14(c)は低出力の場合の駆動信号である。このように、本実施の形態においては、駆動周波数を一定で駆動できることによって、複数の加熱コイルを隣接して配置しても、加熱コイル13及び鍋における干渉音を抑制することができる。
以上の構成のように、共振コンデンサー14にクランプダイオード41を並列接続したので、加熱コイル13に逆方向の電圧が印加されず、負荷電流の転流の発生を抑制することができ、転流によるスイッチング損失を低減することができる。
また、入力電力が所定値未満の場合にはスナバコンデンサー12aの容量を小さい状態に切り替え、また、入力電力が所定値以上の場合にはスナバコンデンサー12aの容量を大きい状態に切り替えることによって、インバーター回路22aのスイッチング素子において、テール電流等によるスイッチング損失(ターンオフ損失)を低減し、また、デッドタイムdt中にスナバコンデンサー12aにおける充電又は放電を完了させ、かつ、負荷電流の転流を回避できることによりスナバコンデンサー12aに流れるラッシュ電流を低減することができるのでスイッチング損失及びノイズを低減することができる。
また、以上のようにスイッチング動作におけるノイズを低減できるので、入力電流検出手段31、入力電圧検出手段32及び出力電流検出手段38による電流及び電圧の検出を正確にすることができ、また、無負荷状態の検出も確実に実施することができる。
また、本実施の形態においては、入力電流検出手段31及び入力電圧検出手段32を備え、入力電圧を検出する構成としているが、これに限定されるものではなく、実施の形態5における図12で示される回路構成図と同様に、入力電流検出手段31及び入力電圧検出手段32の代わりに、加熱コイル電圧検出手段39及び出力電力検出手段40を備え、出力電力を検出する構成としてもよい。このとき、制御回路37は、実施の形態5における図11で示されるフローチャートに基づき、かつ、入力電力の代わりに、出力電力検出手段40によって検出された出力電力に基づいて加熱制御動作を実施すればよい。なお、前述のように、制御回路37が、出力電流検出手段38によって検出された負荷電流、及び、加熱コイル電圧検出手段39によって検出された出力電圧に基づいて、出力電力を算出する構成とする場合、出力電力検出手段40は設置しない構成としてもよい。
Claims (13)
- 交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する直流電源回路と、
少なくとも、該直流電源回路の出力端に2個直列に接続されたスイッチング素子と、該各スイッチング素子にそれぞれ逆並列に接続されたダイオードと、前記スイッチング素子の1つに並列に接続された容量の切り替えが可能なスナバコンデンサーと、を有し、前記直流電圧を高周波電圧に変換するインバーター回路と、
前記スナバコンデンサーが並列に接続された前記スイッチング素子に並列に接続された加熱コイル及び共振コンデンサーの直列共振回路によって構成される負荷回路と、
前記スイッチング素子のオン/オフ動作をさせ、所定のデッドタイムを有する駆動信号を生成する駆動回路と、
前記スナバコンデンサーの容量を切り替えるスナバ切替手段と、
前記駆動回路及び前記スナバ切替手段を制御する制御回路と、
前記スナバコンデンサーに流れる電流を検出するスナバ電流検出手段と、
を備え、
前記制御回路は、
前記スナバ電流検出手段によって前記デッドタイム後に検出された電流の絶対値が、所定値以上であると判定した場合、前記スナバ切替手段に前記スナバコンデンサーの容量を小さい状態に切り替えさせ、
前記スナバ電流検出手段によって前記デッドタイム中に検出された電流の絶対値のピーク値が、所定値以上であると判定した場合、前記スナバ切替手段に前記スナバコンデンサーの容量を大きい状態に切り替えさせ、かつ、前記駆動回路に前記駆動信号について前記デッドタイムを長くさせ、
前記スナバ電流検出手段によって検出された電流に、デッドタイム中に転流が発生したと判定した場合、前記駆動回路に前記駆動信号について前記デッドタイムを短くさせる
ことを特徴とする誘導加熱調理器。 - 交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する直流電源回路と、
少なくとも、該直流電源回路の出力端に2個直列に接続されたスイッチング素子と、該各スイッチング素子にそれぞれ逆並列に接続されたダイオードと、前記スイッチング素子の1つに並列に接続された容量の切り替えが可能なスナバコンデンサーと、を有し、前記直流電圧を高周波電圧に変換するインバーター回路と、
前記スナバコンデンサーが並列に接続された前記スイッチング素子に並列に接続された加熱コイル及び共振コンデンサーの直列共振回路によって構成される負荷回路と、
前記スイッチング素子のオン/オフ動作をさせ、所定のデッドタイムを有する駆動信号を生成する駆動回路と、
前記スナバコンデンサーの容量を切り替えるスナバ切替手段と、
前記駆動回路及び前記スナバ切替手段を制御する制御回路と、
前記スナバコンデンサーに流れる電流を検出するスナバ電流検出手段と、
を備え、
前記制御回路は、
前記スナバ電流検出手段によって前記デッドタイム後に検出された電流の絶対値が、所定値以上であると判定した場合、前記スナバ切替手段に前記スナバコンデンサーの容量を小さい状態に切り替えさせ、かつ、前記駆動回路に前記駆動信号について前記デッドタイムを短くさせ、
前記スナバ電流検出手段によって前記デッドタイム中に検出された電流の絶対値のピーク値が、所定値以上であると判定した場合、前記スナバ切替手段に前記スナバコンデンサーの容量を大きい状態に切り替えさせ、かつ、前記駆動回路に前記駆動信号について前記デッドタイムを長くさせる
ことを特徴とする誘導加熱調理器。 - 交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する直流電源回路と、
少なくとも、該直流電源回路の出力端に2個直列に接続されたスイッチング素子と、該各スイッチング素子にそれぞれ逆並列に接続されたダイオードと、前記スイッチング素子の1つに並列に接続された容量の切り替えが可能なスナバコンデンサーと、を有し、前記直流電圧を高周波電圧に変換するインバーター回路と、
前記スナバコンデンサーが並列に接続された前記スイッチング素子に並列に接続された加熱コイル及び共振コンデンサーの直列共振回路によって構成される負荷回路と、
前記スイッチング素子のオン/オフ動作をさせ、所定のデッドタイムを有する駆動信号を生成する駆動回路と、
前記スナバコンデンサーの容量を切り替えるスナバ切替手段と、
前記駆動回路及び前記スナバ切替手段を制御する制御回路と、
調理器における入力電力又は出力電力を検出する電力検出手段と、
を備え、
前記制御回路は、
前記電力検出手段によって検出された前記入力電力又は前記出力電力が、所定値以上であると判定した場合、前記スナバ切替手段に前記スナバコンデンサーの容量を小さい状態に切り替えさせ、かつ、前記駆動回路に前記駆動信号について前記デッドタイムを短くさせ、
前記電力検出手段によって検出された前記入力電力又は前記出力電力が、前記所定値未満であると判定した場合、前記スナバ切替手段に前記スナバコンデンサーの容量を大きい状態に切り替えさせ、かつ、前記駆動回路に前記駆動信号について前記デッドタイムを長くさせる
ことを特徴とする誘導加熱調理器。 - 交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する直流電源回路と、
少なくとも、該直流電源回路の出力端に2個直列に接続されたスイッチング素子と、該各スイッチング素子にそれぞれ逆並列に接続されたダイオードと、前記スイッチング素子の1つに並列に接続された容量の切り替えが可能なスナバコンデンサーと、を有し、前記直流電圧を高周波電圧に変換するインバーター回路と、
前記スナバコンデンサーが並列に接続された前記スイッチング素子に並列に接続された加熱コイル及び共振コンデンサーの直列共振回路によって構成される負荷回路と、
前記スイッチング素子のオン/オフ動作をさせ、所定のデッドタイムを有する駆動信号を生成する駆動回路と、
前記スナバコンデンサーの容量を切り替えるスナバ切替手段と、
前記駆動回路及び前記スナバ切替手段を制御する制御回路と、
前記負荷回路に流れる負荷電流を検出する出力電流検出手段と、
を備え、
前記制御回路は、
前記出力電流検出手段によって検出された前記負荷電流が、所定値以上であると判定した場合、前記スナバ切替手段に前記スナバコンデンサーの容量を小さい状態に切り替えさせ、かつ、前記駆動回路に前記駆動信号について前記デッドタイムを短くさせ、
前記出力電流検出手段によって検出された前記負荷電流が、前記所定値未満であると判定した場合、前記スナバ切替手段に前記スナバコンデンサーの容量を大きい状態に切り替えさせ、かつ、前記駆動回路に前記駆動信号について前記デッドタイムを長くさせる
ことを特徴とする誘導加熱調理器。 - 交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する直流電源回路と、
少なくとも、該直流電源回路の出力端に2個直列に接続されたスイッチング素子と、該各スイッチング素子にそれぞれ逆並列に接続されたダイオードと、前記スイッチング素子の1つに並列に接続された容量の切り替えが可能なスナバコンデンサーと、を有し、前記直流電圧を高周波電圧に変換するインバーター回路と、
前記スナバコンデンサーが並列に接続された前記スイッチング素子に並列に接続された加熱コイル及び共振コンデンサーの直列共振回路によって構成される負荷回路と、
前記スイッチング素子のオン/オフ動作をさせ、所定のデッドタイムを有する駆動信号を生成する駆動回路と、
前記スナバコンデンサーの容量を切り替えるスナバ切替手段と、
前記駆動回路及び前記スナバ切替手段を制御する制御回路と、
調理器における入力電力又は出力電力を検出する電力検出手段と、
前記負荷回路に流れる負荷電流を検出する出力電流検出手段と、
を備え、
前記制御回路は、
前記電力検出手段によって検出された前記入力電力又は前記出力電力が、第1の所定値未満であると判定し、あるいは、前記出力電流検出手段によって検出された前記負荷電流が、第2の所定値未満であると判定した場合、前記スナバ切替手段に前記スナバコンデンサーの容量を小さい状態に切り替えさせ、かつ、前記駆動回路に前記駆動信号について前記デッドタイムを短くさせ、
前記電力検出手段によって検出された前記入力電力又は前記出力電力が、前記第1の所定値以上であると判定し、かつ、前記出力電流検出手段によって検出された前記負荷電流が、前記第2の所定値以上であると判定した場合、前記スナバ切替手段に前記スナバコンデンサーの容量を大きい状態に切り替えさせ、かつ、前記駆動回路に前記駆動信号について前記デッドタイムを長くさせる
ことを特徴とする誘導加熱調理器。 - 調理器における入力電力又は出力電力を検出する電力検出手段と、
前記制御回路は、前記電力検出手段によって検出された前記入力電力又は前記出力電力に基づいて、鍋等が載置されているか否かを判定する
ことを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項4記載の誘導加熱調理器。 - 前記制御回路は、前記電力検出手段によって検出された前記入力電力又は前記出力電力に基づいて、鍋等が載置されているか否かを判定する
ことを特徴とする請求項3又は請求項5記載の誘導加熱調理器。 - 前記制御回路は、前記電力検出手段によって検出された前記入力電力又は前記出力電力と、設定電力とを比較した結果に基づいて、前記駆動回路に前記駆動信号を生成させ、前記加熱コイルによる加熱出力の調節をする
ことを特徴とする請求項3、請求項5〜請求項7のいずれかに記載の誘導加熱調理器。 - 使用者等による操作によって前記設定電力を設定する操作入力手段を備えた
ことを特徴とする請求項8記載の誘導加熱調理器。 - 前記制御回路は、前記駆動回路に対し、2つの前記スイッチング素子の導通時間比率をそれぞれ略50%とし、かつ、2つの前記スイッチング素子が交互にオン状態となるような前記駆動信号を生成させ、該駆動信号の駆動周波数を変動させることによって、前記加熱出力の調節をする
ことを特徴とする請求項8又は請求項9記載の誘導加熱調理器。 - 前記インバーター回路は、前記スナバコンデンサーが並列に接続されていない前記スイッチング素子に並列に接続された第2のスナバコンデンサーを有し、
前記制御回路は、前記駆動回路に対し、駆動周波数を一定とし、かつ、2つの前記スイッチング素子が交互にオン状態となるような前記駆動信号を生成させ、該駆動信号の導通時間比率を変動させることによって、前記加熱出力の調節をする
ことを特徴とする請求項8又は請求項9記載の誘導加熱調理器。 - 前記制御回路は、前記スナバコンデンサーが並列に接続されている前記スイッチング素子がオン状態のときに、前記スナバ切替手段に前記スナバコンデンサーの容量を切り替えさせる
ことを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれかに記載の誘導加熱調理器。 - 前記共振コンデンサーに並列に接続されたクランプダイオードを備えた
ことを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
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