JP2022089233A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】雑音防止コンデンサや雑音除去用コイルを小容量の安価な物にしながら、火力変動を少なくし使い勝手の良い誘導加熱調理器を提供する。【解決手段】交流電源を直流電源に変換し出力する整流回路２と、調理物を加熱する加熱コイル６を備えた共振回路９と、加熱動作を開始した場合に前記直流電源から電流を前記共振回路９に供給するスイッチング素子１０と、前記スイッチング素子１０を駆動させる信号を出力する制御手段と、を備え、前記制御手段は、加熱動作を開始した場合に、前記整流回路から出力される整流波形の半波内に前記スイッチング素子１０がＯＮになる時間を複数通りに変動させる、誘導加熱調理器。【選択図】 図１

Description

本発明は、誘導加熱調理器（以下ＩＨと言う）のインバータ制御回路に関するものである。

近年、誘導加熱器のインバータから発せられる電気的雑音に対する規制が強化される方向にある。それに対応するための先行技術として特許文献１のようなものがある。

特開２００４－５５３１２号公報

特許文献１の場合、一定の加熱制御をしている間に電力を変動させているため、加熱対象物への熱量も常に変動していた。また雑音成分の小さい加熱モードにおいてもその制御を実施しているため、すべての加熱モードで火力が安定しないという課題があった。

本発明は上記課題を解決するためのものであって、その一様態は、交流電源を直流電源に変換し出力する整流回路と、調理物を加熱する加熱コイルを備えた共振回路と、加熱動作を開始した場合に前記直流電源から電流を前記共振回路に供給するインバータ素子と、前記インバータ素子を駆動させる信号を出力する制御手段と、を備え、前記制御手段は、加熱動作を開始した場合に、前記整流回路から出力される整流波形の半波内に前記スイッチング素子がＯＮになる時間を複数通りに変動させる、誘導加熱調理器とした。

本発明によれば、雑音防止コンデンサや雑音除去用コイルを小容量の安価な物にしながら、火力変動を少なくし使い勝手の良い誘導加熱調理器を提供できる。

従来及び本発明の一実施例を示すインバータ制御回路の回路ブロック図である。 従来におけるスイッチング素子１０の電流電圧波形を示した図である。 本発明のおけるスイッチング素子１０の電流電圧波形を示した図である。

以下、本発明の一実施例について図面を用いて詳細に説明する。 以下、図面等を用いて、本発明の実施例１について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではない。本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能であり、下記の実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

図１は本発明のインバータ制御回路の一実施例の回路ブロック図で、従来例と同様である。図１において、１は交流の商用電源である。２は整流回路で、複数の整流器で構成され、入力は交流の商用電源１に接続され、商用電源１を整流して直流電源に変換し出力する。チョークコイル３の一端は電流検出回路を介して整流回路２のプラス端子に接続され、他端は平滑コンデンサ４の一端（高圧側端子）と接続され、平滑コンデンサ４の他端は接地される。

５は平滑回路で、チョークコイル３と平滑コンデンサ４とで形成され、整流回路２が出力した直流電源を平滑する。６は加熱コイルで、コンデンサ７に並列に接続され、その一端は平滑コンデンサ４の高圧側端子に接続される。

８はＩＨジャー炊飯器の内釜で、加熱コイル６の近傍に配置され、加熱コイル６の発生する磁束により誘導加熱される。９は加熱コイル６、コンデンサ７、および内釜８から成る共振回路である。１０はスイッチング素子で、コレクタ端子は加熱コイル６の平滑回路５との接続点とは異なる一端に接続され、エミッタ端子は接地され、高速スイッチングされることにより共振回路９すなわち加熱コイル６に高周波電流を流すものである。

１１はダイオードで、カソード端子、アノード端子はそれぞれスイッチング素子１０のコレクタ端子、エミッタ端子に接続される。１２はインバータ部で、スイッチング素子１０およびダイオード１１で形成される。１３はドライブ回路で、出力はスイッチング素子１０のベース端子に接続され、入力された信号を駆動に適した駆動電圧に変換してスイッチング素子１０を駆動する。

１８はマイクロコンピュータで、出力端子ＯＵＴ１は電力を設定するパルス信号を出力し、トライブ回路１３に接続されている。入力端子ＩＮ１は後記電流検出手段２０に接続され、入力端子ＩＮ２は後記電圧検出手段１５に接続され、入力端子ＩＮ３は後記電源波形０Ｖ検出手段に接続され、入力端子ＩＮ４はトリガー回路の出力端子に接続される。また、マイクロコンピュータ１８は複数の加熱モードを有している。１５は電圧検出手段で商用電源１の電圧を検出している。また商用電源を整流した１周期の波形内の任意の電圧も検出することができる。

１６は電源波形０Ｖ検出手段で商用電源の周波数を検出することができる。２０は電流検出手段で、検出部が電源１と整流回路２との間に接続され、出力部がマイクロコンピュータ１８の入力端子ＩＮ１に接続され、加熱コイル６に流れる電流を検出してマイクロコンピュータ１８に入力し、マイクロコンピュータ１８はこの電流値からインバータ部１２の出力電力の把握や内釜の検出を行う。

次に、内釜８を加熱する場合の動作ついて説明する。先ず、加熱開始前における回路の状態及びマイクロコンピュータ１８の動作を説明する。交流の電源が、商用電源１から整流回路２に供給され、整流回路２によって整流され、平滑回路５によって平滑されて直流の電源に変換される。この直流電源は、マイクロコンピュータ１８が選択した内釜８を共振回路９、及びこれに繋がるインバータ部１２内のスイッチング素子１０が駆動された時に、これらの回路に電流を供給するべく準備状態にある。マイクロコンピュータ１８は通電され、図示していない使用者からの加熱開始の信号が入力されるまで、出力端子ＯＵＴ１からアクティブな信号を出力することなく待機している。

次に、加熱開始後の回路及びマイクロコンピュータ１８の動作を説明する。使用者の加熱開始の信号がマイクロコンピュータ１８に入力されると、マイクロコンピュータ１８はその旨を理解し、以下のように加熱動作を開始する。

加熱開始の信号により、マイクロコンピュータ１８は出力端子ＯＵＴ１から内釜８に適した電力設定パルス信号を出力し、この信号はドライブ回路１３を経由してインバータ部１２内のスイッチング素子１０のベースへ伝達され、スイッチング素子１０が駆動される。

スイッチング素子１０が駆動されることにより、直流電源から共振回路９に電流が供給され、加熱コイル６やスイッチング素子１０等に電流が流れ始める。マイクロコンピュータ１８の出力端子ＯＵＴ１から出力される所定の電力により定められるパルス信号のОＮ時間のみスイッチング素子１０に電流が流れ、前述のパルス信号がОＦＦとなった後にスイッチング素子１０のコレクタ端子とエミッタ端子間に発生する電圧即ち共振電圧の０Ｖを検出するトリガ回路１７が動作を始め、その出力がマイクロコンピュータ１８の入力端子ＩＮ４に伝達される。トリガ回路１７の信号がマイクロコンピュータ１８に伝達されると、マイクロコンピュータ１８はその信号に同期する周波数でパルス信号を出力端子ＯＵＴ１より出力される。

以後、内釜８が選択されている間は、前記信号はマイクロコンピュータ１８の出力端子ＯＵＴ１→ドライブ回路１３→スイッチング素子１０→トリガ回路１７→マイクロコンピュータ１８の入力端子ＩＮ４→・・・・・・とループ状に伝達される。これにより、スイッチング素子１０がマイクロコンピュータ１８によるＯＮタイミングで周期的に駆動されるため、加熱コイル６に高周波電流が持続して流れ、内釜８の加熱が行われる。

電流検出手段２０はこの高周波電流に対応して電源１と整流回路２との間に流れる電流を検出してマイクロコンピュータ１８の入力端子ＩＮ１に入力し、マイクロコンピュータ１８は入力された一次電流を適宜処理して、出力電力の把握等を行う。

図２、図３は共振回路９を高周波駆動した場合のスイッチング素子１０の電圧電流波形を示したものである。スイッチング素子１０のОＮ時間ｔは、マイクロコンピュータ１８の出力端子ＯＵＴ１から出力される所定の電力により定められるパルス信号のОＮ時間により決まるものである。

図３は、共振回路９を高周波駆動したときにＯＮになるスイッチング素子の時間幅が一定の場合を示してる。商用電源１を整流回路２によって整流された半波波形を１サイクルとすると、スイッチング素子１０のОＮ時間ｔは、前述の１サイクル内は固定の値としている。この時間ｔを繰り返す実装の場合、基本波は１つの固定周波数となるため、機器から発せられる雑音は大きな値となる。

図３に示すようにスイッチング素子１０をОＮにする時間をｔ、ｔ＋ｘ１、ｔ‐ｘ２・・・と複数通りに変動させることで基本波の周波数も複数となり機器から発せられる雑音を周波数ごとに分散することが可能となり、雑音の最大値を抑制し、雑音防止コンデンサや雑音除去用コイルを小容量の安価な物にすることができる。

ただし、一定の加熱制御をしている間に電力を変動させているため、加熱対象物への熱量も常に変動していた。また雑音成分の小さい加熱モードにおいても前記制御を実施しているため、すべての加熱モードで火力が安定しない可能性があある。そのため、この時間幅は、マイクロコンピュータ１８によって設定された電力以上のとき、商用電源１の整流波形の半波内に行うスイッチング素子１０のОＮ時間をｔ、ｔ＋ｘ１、ｔ‐ｘ２・・・と変動させる。これにより、火力が安定する加熱モードを増やし、使い勝手を改善できる。

１：商用電源、２：整流回路、３：チョークコイル、４：平滑コンデンサ、５：平滑回路、６：加熱コイル、７：コンデンサ、８：内釜、９：共振回路、１０：スイッチング素子、１１：ダイオード、１２：インバータ部、１３：ドライブ回路、１４：電流検出手段、１５：電圧検出手段、１６：電源波形０Ｖ検出手段、１７：トリガー回路、１８：マイクロコンピュータ

Claims (2)

1. 交流電源を直流電源に変換し出力する整流回路と、
   調理物を加熱する加熱コイルを備えた共振回路と、
   加熱動作を開始した場合に前記直流電源から電流を前記共振回路に供給するスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子を駆動させる信号を出力する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、加熱動作を開始した場合に、前記整流回路から出力される整流波形の半波内に前記スイッチング素子がＯＮになる時間を複数通りに変動させる、誘導加熱調理器。
2. 請求項１において、
   前記制御手段は、加熱動作を開始した場合に、前記制御手段が設定した所定の電力以上において、前記整流回路から出力される整流波形の半波内に前記スイッチング素子がＯＮになる時間を複数通りに変動させる、誘導加熱調理器。

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