JP2631761B2 - 誘導加熱装置 - Google Patents

誘導加熱装置

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JP2631761B2 JP17750290A JP17750290A JP2631761B2 JP 2631761 B2 JP2631761 B2 JP 2631761B2 JP 17750290 A JP17750290 A JP 17750290A JP 17750290 A JP17750290 A JP 17750290A JP 2631761 B2 JP2631761 B2 JP 2631761B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、一般家庭において使用する誘導加熱調理器
や誘導加熱式のアイロン等を構成する、誘導加熱装置に
関する。
(従来の技術) 第5図は従来の誘導加熱調理器を例として示す誘導加
熱装置の回路図である。
交流電流1,整流器2,チョークコイル3,平滑コンデンサ
4によって直流電源5が構成されている。6は調理鍋に
高周波誘導加熱するための加熱コイルを内蔵したインバ
ータで、直流電源5の供給電流値を検知するための抵抗
7が直列接続されている。同様に8及び9、並びに10及
び11はそれぞれ他のインバータと抵抗である。1は加熱
指令回路であり上記インバータ6,8,10にH(ハイ)信号
を出力して加熱動作させ、またはL(ロー)信号を出力
して加熱を停止させる。
このような構成において、インバータには負荷として
鉄、またはステンレス製の調理鍋が磁気的に結合され
る。そして調理性能を確保するため、調理鍋の種類,直
径(大きさ),鍋底の厚さ,加熱源からの距離及び位
置、あるいは調理鍋の温度等の各種負荷条件に対応し
て、各インバータ6,8,10は対応する入力電流I1,I2,I3
大きさを、たとえばインバータ6では直列に接続された
抵抗7の両端の電圧を検知し、その時間的平均値を一定
にする制御を行って、常に一定の加熱能力を維持させて
いる。それにより、各インバータは負荷条件が多少変化
しても、入力電流I1,I2,I3はほぼ一定で、たとえばイン
バータ6の入力パワーPINは、VDCを直流電源5の出力電
圧とするとPIN=VDC×I1として与えられる。すなわち直
流電源5の供給電流の大きさは、インバータの作用で常
に一定になされるから入力パワーPINも一定となる。つ
まり、負荷条件が多少変化しても、ほぼ一定の加熱パワ
ーが調理鍋に加えられることになる。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、直流電源5の出力電圧VDCは、インバ
ータへの供給電流によって低下し、その大きさは加熱動
作をしているインバータ数によって異なり、したがっ
て、インバータ6,8,10が、それらの直列抵抗7,9,11の両
端の電圧を一定にするように制御しても、加熱動作中の
インバータの入力パワーPINが変化し、調理鍋の発熱が
一定にならない問題点がある。
第6図は上記の問題点をさらに詳細に説明する入出力
電流特性図である。直流電源5の総出力電流IT(横軸)
に対する出力電圧VDC(縦軸)の変化を示し、総出力電
流ITを増加すると、直流電源5のチョークコイル3、整
流器2の内部抵抗等によって電圧低下を生じ出力電圧V
DCが低下する。
したがって、各インバータが抵抗7,9,11それぞれの両
端電圧を一定に制御して、各インバータの入力電流を一
定に保った場合でも、各インバータの入力パワーP
INは、PIN=VDC×ITであり、総出力電流ITが一定であっ
ても入力パワーPINは、出力電圧VDCの低下に比例して低
下する。そのため、例えば第5図の場合はインバータが
3個であるから、加熱指令回路12によって実際に加熱さ
れる調理鍋の個数に応じて直流電源5の出力電圧VDC
変化し、各インバータの入力パワーPINも3段階に変化
する。具体的には、各インバータが1000ワットの誘導加
熱を行う場合、1個だけの調理鍋を加熱するには1000ワ
ットの入力パワーがあっても、2個の場合は900ワット
となり、3個の場合は830ワットとなるなど、すべて1
個当りの調理鍋の加熱パワーが異なってきて、数多く加
熱するほど各調理鍋の加熱パワーが小さくなり、調理効
率が悪化することになる。
本発明は上述従来の問題点に鑑み、同時に加熱するイ
ンバータの個数に無関係に、常に一定の入力パワーを供
給して加熱効率を一定に維持することが可能な、誘導加
熱装置の提供を目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明は上記の目的を、直流電源と、その出力が印加
される抵抗とインバータの直列回路複数と、加熱または
それを停止させる信号を前記インバータに出力する加熱
指令回路とを有し、インバータは直列接続された抵抗の
両端に発生する電圧を検知することにより入力電流を検
出し、それを所定値にするように動作する誘導加熱装置
において、上記加熱指令回路出力から加熱中のインバー
タの個数を検知し、その個数に応じて上記インバータの
入力電流の所定値を増減する補正回路を設け(第1発
明)、または上記直流電源出力から上記インバータの入
力電流の所定値を加減する補正回路を設けて(第2発
明)、上記インバータの入力パワーを一定にすることを
特徴とする誘導加熱装置によって達成する。
(作 用) 本発明によれば、実際に加熱動作を行うインバータの
個数によって、補正回路が作用して各インバータに直列
に挿入した抵抗の両端に発生する電圧の大きさの設定
値、すなわち各インバータの入力電流の大きさの設定値
が加減されることにより、実際に加熱するインバータの
個数に無関係に、常に一定の入力パワーを各インバータ
に供給することが可能になる。また、直流電源出力によ
りインバータの入力電流の所定値を加減することによ
り、各インバータの入力パワーが、ほぼ一定に保たれる
ようになる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を第1図ないし第5図を用いて
詳細に説明する。
第1図は本発明の第1の実施例の構成を示し、以下説
明しない符号は第5図の説明を参照する。その他の符号
13は補正回路であり、加熱指令回路12の出力信号により
同時に加熱するインバータの個数を検知し、各インバー
タに対して入力電流の設定値を補正する信号を出力す
る。
第2図は上記の補正回路13の詳細図で、調理鍋Vを負
荷して加熱するインバータ6を例にしている。
インバータ6はIGBT(絶縁ゲート形トランジスタ)1
4,15と、それらに接続された逆導通ダイオード16,17
と、上記IGBTの接続点と直流電源5の平滑コンデンサ4
のプラス端子間に接続された、共振コンデンサ18と加熱
コイル19の直列回路と、抵抗7の両端電圧の時間的平均
値を検知するための抵抗20とコンデンサ21と、設定値と
の誤差を増幅しフィードバックするための増幅器22と、
IGBT14,15のゲート・エミッタ間に正負の電圧を出力す
ることによって、交互にオン、オフさせる駆動回路23に
よって構成されている。
また、補正回路13は加熱指令回路12に接続された抵抗
24,25,26と、直流電源27,抵抗28とから構成され、端子
a,b,cは加熱指令回路12のインバータ6,8,10への信号端
子にそれぞれ接続されている。
以上の構成において、駆動回路23はIGBT14,15を交互
にオン、オフし、その切換え周波数は増幅器22の出力信
号によって加減される。
すなわち駆動回路23は、増幅器22からの信号の高、低
にしたがってIGBT14と15を、共振コンデンサ18と加熱コ
イル19の共振周波数付近の比較的低い周波数、またはず
っと高い周波数でオン、オフされる。
一般に、上記のように直列共振回路に高周波電圧を印
加する場合に、その共振周波数に等しい周波数を印加す
る場合に最も大きなパワーが入力される特性があるか
ら、増幅器22は出力電圧の高低に対応して入力パワーが
大、または小になる。
本実施例において、加熱指令回路12の信号によりイン
バータ6のみが加熱状態の時は、第2図の端子aにH信
号が入力され、端子b,cはL信号の入力となる。したが
って、この場合、増幅器22のプラス入力端子に出力され
る設定電圧値VS1は、VS1=(R1・VO+R2・VH)/(R1
3・R2)となる。なお、上式でVHは加熱指令回路12のH
信号電圧、R1は抵抗24,25,26の抵抗値である。また、R2
は抵抗28の抵抗値、VOは直流電源27の出力電圧値で、加
熱指令回路12のL信号電圧は0ボルトである。
次に、インバータ6と8が同時に加熱動作する場合
は、端子a及びbにH信号、cにはL信号が印加され
る。従って、この場合設定電圧値VS2は、VS2=(R1・VO
+2R2・VH)/(R1+3・R2)となる。さらに、すべて
のインバータ6,8,10が動作するとき設定電圧値VS3は、V
S3=(R1・VO+3R2・VH)/(R1+3・R2)となる。す
なわち、各条件における設定電圧値はVS1<VS2<VS3
なる。
増幅器22に設定電圧が印加されると、抵抗7の両端間
に発生する電圧の時間的平均値が、その印加された設定
電圧値に等しくなるようにフィードバック動作する。す
なち、抵抗7の両端に発生する電圧は抵抗20とコンデン
サ21で時間的に平均され、インバータ6の動作周波数成
分の高周波波形を平均した状態となってから増幅器22の
マイナス端子に入力されるが、設定電圧値に比してコン
デンサ21の電圧が小さい場合、増幅器22の増幅作用でそ
の電圧が高くなり、駆動回路23はIGBT14,15のオン、オ
フ周波数を低くさせて、共振コンデンサ18と加熱コイル
19によって形成される直列共振回路の共振周波数に近付
き、結果としてインバータ6に入力される電流値が大と
なり、結局、増幅器22のプラス端子に印加される電圧は
前記、設定電圧値に等しくなることになる。
本実施例はインバータを3個設けており、実際に動作
する数によって前記、設定電圧値がVS1,VS2,VS3のよう
に変化するが、増幅器22のフィードバック動作により、
それぞれの設定電圧値にコンデンサ21の電圧が等しくな
るように制御される。したがって第6図で述べたような
直流電源の出力電圧VDCの低下があっても、各インバー
タの入力電圧もまた上記低下に対応する変化による補正
がなされて、各インバータの入力パワーは加熱指令回路
12の加熱信号の数に関わらず、ほぼ一定に保たれること
になる。すなわち、加熱効率は実働インバータの数によ
って変化しない。
第3図は他の実施例を示すブロック図である。説明し
ない符号は第1図の説明を援用し、その他の符号29は他
の補正回路である。
第4図は上記補正回路29の詳細を例にしたインバータ
6とともに示している。補正回路29は直流電源5の出力
電圧VDCを分圧する抵抗30,31と増幅器32、フィードバッ
クのための抵抗33、増幅器32のプラス入力端子に接続し
た直流電源34、増幅器32の出力の上限を制限する抵抗3
5、ツェナーダイオード36によって構成されている。
第4図の構成において、直流電源5の出力電圧VDC
大きさに従って、補正回路29がインバータ6に対する設
定電圧値VSが加減する。すなわち、インバータ6のみが
加熱動作中は補正回路29は直流電源5の総出力電流IT
小さいことから、直流電源5の出力電圧VDCが比較的高
いことを検知し、増幅器32の出力電圧がツェナーダイオ
ード36のツェナー電圧より低くなり、したがって設定電
圧値VSは低く出力されることになる。
その場合、インバータ6により抵抗7の両端間に発生
する電圧は時間的平均値、つまりインバータ6の入力電
流は低くなるようにフィードバックされる。
つぎに加熱指令回路12の信号によりインバータ6と8
の2個のインバータが動作するときは、直流電源5から
の総出力電流ITが大きいところから、直流電源5の出力
電圧VDCの大きさが、第6図で述べた理由でインバータ
6のみが誘導加熱している場合に比し低くなり、それが
補正回路29の抵抗30と31の直列回路に入力され増幅器32
及び、フィードバック抵抗33の作用により増幅器32の出
力電圧が上昇し、それによってインバータ6に出力され
る設定電圧値VSが増大する。したがって、インバータ6
の入力電流I1が大となり、その結果インバータ6の入力
パワーは、インバータ1個のときとほぼ同じに保持する
ことができる。また、さらに、インバータ10をも動作さ
せた場合、さらに低下する直流電源5の出力電圧VDC
補うように補正回路29の増幅器32が動作するから、この
場合もまた高い精度で一定の入力パワーが得られること
になる。なお、直流電源5の出力電圧がある程度以下の
場合には、増幅器32の出力電圧が非常に高くなり、それ
をそのままインバータ6に入力させるとインバータ内部
素子を破壊するので、その防止のために抵抗35とツェナ
ーダイオード36による制限を行っている。
さらに直流電源5は商用交流電源を整流しているが、
その交流電源が変化しても補正回路29が直流電源5の出
力電圧VDCの変動を捉えて補正動作して一定の入力パワ
ーにより駆動,加熱することができる。直流電源5の出
力電圧VDCの変化に対しツェナーダイオード36に電流が
流れない範囲では、出力電圧VDCと設定電圧VSが直線関
係であるが、特性にカーブをもつものを使用して、さら
に精度をあげることができる。
以上説明した実施例のインバータは2石のプッシュプ
ル回路として構成したが、他の構成であってもよく、パ
ワースイッチング素子もIGBT以外のものでよく、さらに
インバータの入力電流の増減も、駆動回路の動作周波数
を変化ではなくデューティ比を変えるような他の方法に
よってもよい。
また、インバータの数は当然上記説明の3個に限られ
るものではなく、補正回路は必ずしも共通にせず、イン
バータに付属させた形であってもよく、さらに加熱負荷
は調理鍋に限らずアイロン等他の負荷でもよいことなど
は明らかである。
(発明の効果) 以上詳細に説明して明らかなように本発明は、直流電
源と、その出力が印加される抵抗とインバータの直列回
路複数と、加熱またはそれを停止させる信号を前記イン
バータに出力する加熱指令回路とを有し、インバータは
直列接続された抵抗の両端に発生する電圧を検知するこ
とにより入力電流を検出し、それを所定値にするように
動作する誘導加熱装置において、第1の発明は上記加熱
指令回路出力の補正回路を設け、上記加熱指令回路は、
その出力から加熱中のインバータの個数を検出して、検
出個数に応じて上記インバータの入力電流の所定値を増
減し、また、第2の発明は直流電源出力の補正回路を設
け、直流電源出力により上記インバータの入力電流の所
定値を加減するものであるから、第1,第2の発明はいず
れも、インバータの入力パワーがほぼ一定になり、した
がって加熱効率が実働インバータの数に関わらずほぼ一
定になる顕著な効果が発揮できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の誘導加熱装置の一実施例を示すブロッ
ク構成図、第2図はその要部詳細図、第3図は本発明の
他の実施例を示すブロック構成図、第4図はその要部詳
細図、第5図は従来の誘導加熱装置の一例を示すブロッ
ク構成図、第6図は同説明のための入出力電流特性図で
ある。 5……直流電源、6……インバータ、 12……加熱指令回路、13,29……補正回路。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電源と、その出力が印加される抵抗と
    インバータの直列回路複数と、加熱またはそれを停止さ
    せる信号を前記インバータに出力する加熱指令回路とを
    有し、インバータは直列接続された抵抗の両端に発生す
    る電圧を検知することにより入力電流を検出し、それを
    所定値にするように動作する誘導加熱装置において、上
    記加熱指令回路出力から加熱中のインバータの個数を検
    知し、その個数に応じて上記インバータの入力電流の所
    定値を増減する補正回路を設けることにより、インバー
    タの入力パワーを一定にすることを特徴とする誘導加熱
    装置。
  2. 【請求項2】直流電源と、その出力が印加される抵抗と
    インバータの直列回路複数と、加熱またはそれを停止さ
    せる信号を前記インバータに出力する加熱指令回路とを
    有し、インバータは直列接続された抵抗の両端に発生す
    る電圧を検知することにより入力電流を検出し、それを
    所定値にするように動作する誘導加熱装置において、上
    記直流電源出力から上記インバータの入力電流の所定値
    を加減する補正回路を設け、上記インバータの入力パワ
    ーを一定にすることを特徴とする誘導加熱装置。
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