JP2865669B2 - 電磁調理器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は電磁誘導を利用して被加熱物を加熱する電磁
調理器に関し、特に容量の大型化による電磁調理器の電
力損失を低減させるとともに、被加熱物が存在しない無
負荷状態を確実に検出するようにした電磁調理器に関す
るものである。

（従来の技術） この種の電磁調理器は、加熱コイルに直列に設けられ
た半導体スイッチング素子によって加熱コイルを駆動す
る。すなわち、加熱コイルに直列に共振コンデンサを接
続し、加熱コイルと共振コンデンサとの直列共振を利用
して加熱コイルを駆動している。また、電磁調理器の出
力電力は、前記半導体スイッチング素子を駆動する駆動
周期を変化させることによって変更し得るようになって
いる。

ところで電磁調理器は （１）炎が生じないので安全性が高い。

（２）被加熱物を載置するためのトッププレートが結晶
化ガラスで構成できるので清潔である。

（３）被加熱物が直接発熱するので加熱効率が高い等の
利点を有する。

このため主調理器として利用できるように電磁調理器
の容量を大型化することが望まれていた。

従来の容量を大型化した電磁調理器では出力電力を低
く設定するには、第５図（Ｂ）に示すように半導体スイ
ッチング素子のオン時間T₁を短く設定する。このように
オン時間T₁を短く設定すると、共振コンデンサの電荷が
トランジスタによって短絡される構造となって、半導体
スイッチング素子であるトランジスタのコレクタに第５
図（Ｂ）に示すような短絡電流ipが流れ、大きな電流損
失を生じる。

この電力損失について更に説明すると、第６図に示す
ように、電力Pcを中心にして出力電力が電力Pc以上に増
加すると、半導体スイッチング素子の飽和損失により電
力損失も増加する。また、逆に出力電力が電力Pc以下に
低下すると、半導体スイッチング素子のスイッチング損
失により電力損失も増加する。

そこで、電力損失の少ない地点、すなわち電力Pcの地
点で前記加熱コイル及び半導体スイッチング素子等で構
成されるインバータを駆動して、いわゆる電源周波数単
位で比例制御で行なう方式の電磁調理器が提案されてい
る。

このような従来の電源周波数単位で比例制御を行なう
方式の電磁調理器では、所定の基準期間内においてイン
バータの動作継続時間を商用電源の電源周波数に相応す
る時間単位に比例して制御することにより、電磁調理器
の出力電力の値を調整するようにしている。

この方式によれば、出力電力が低くなるに応じて電力
損失を低減することができる。

また、従来の電磁調理器では被加熱物の存在しない無
負荷状態を検出するための無負荷検出手段を設け、無負
荷状態を検出した場合にはインバータの動作を強制的に
停止させて安全性及び経済性を確保するようにしてい
る。

この無負荷検出手段は第３図（Ｂ）に示すように、出
力電力の値に相応した値に設定される基準値βとインバ
ータ側に流れる電流値に相応した値に設定される負荷値
αとを比較し、負荷値αが基準値βを下回ったときに無
負荷状態であることを判別するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、前述した無負荷検出手段では無負荷状態を
確実に瞬間的に検出するため、第３図（Ｂ）に示すよう
にインバータが停止した時刻t₁すなわちインバータの動
作継続時間が終了した時刻以後における放電時間の時定
数を負荷値αについては小さく、基準値βについては大
きく設定して負荷値αと基準値βとの交点γを早いタイ
ミングで得るようにしている。

しかしながら、電磁調理器は、無負荷であることを検
出すると、例えば２秒程度インバータを停止した後、再
度インバータを駆動して、鍋負荷の有無を判断する構造
となっているのが、一般的であり負荷値αと基準値βと
の交点γが早いタイミングで発生すると、電源周波数単
位の比例制御を行なう方式の電磁調理器では比較的短い
周期で比例制御を行なうため一定の電力を発生すること
なく、t₀〜t₁の間、インバータが停止した後、前記２秒
間停止することになり所望の入力を得ることが出来ない
という不都合を生じる。

すなわち、インバータの動作継続時間が終了した後
で、且つ、次の動作周期が始まる前の期間内において、
前述した交点γが発生すると、被加熱物が存在する場合
であっても無負荷状態と同等の状態に設定されてしま
い、不都合を生じた。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、電力損失を低
減させるとともに、被加熱物が存在しない無負荷状態を
確実に検出することのできる電磁調理器を提供すること
を目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明は、交流電源からの
出力を電源周波数単位で通断電を行う比例制御方式でイ
ンバータ回路に電源を供給し、加熱コイルに発生する磁
界により被加熱物に誘導される電流で加熱する加熱手段
と、加熱手段に流れる電流を検出する電流検出手段と、
被加熱物が存在しない無負荷状態を判別するための基準
値を設定する基準値設定手段と、前記電流検出手段の検
出値および前記基準値設定手段の基準値を入力して、前
記比例制御によるインバータ回路の駆動停止中は、イン
バータ回路の駆動終了時の検出値および基準値を保持す
る保持手段と、前記検出値と前記基準値とから無負荷状
態を判別する無負荷状態判別手段とを有することを要旨
とする。

（作用） 本発明にあっては、いわゆる電源周波数単位で交流電
源からの出力の通断電を行なう比例制御方式を採用する
とともに、この比例制御によるインバータ回路の駆動停
止中は、インバータの駆動終了時の加熱手段に流れる電
流の検出値および無負荷状態を判別するための基準値を
保持するようにしている。これにより、インバータ回路
の駆動停止中に前記検出値と基準値との交叉が生じるこ
とがなく、またインバータ回路の駆動中においては無負
荷状態判別手段が無負荷状態を確実に検出する。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明に係る一実施例を説明す
る。

まず、第１図を参照して全体的な構成を説明する。

商用電源１はブリッジ回路３に接続されている。この
ブリッジ回路３は２回のサイリスタ3aと２個のダイオー
ド3bとでブリッジ接続されており、商用電源１を整流す
る。２個のサイリスタ3aの各ゲートは出力制御回路５に
接続されている。出力制御回路５は所定のゲート信号を
サイリスタ3aの各ゲートへ送出することにより、ブリッ
ジ回路３を流れる電流の値を制御して、公知のいわゆる
電源周波数単位の比例制御を実行する。ブリッジ回路３
のプラス側はインバータ回路６に接続されている。

インバータ回路６は、例えばリッツ線を円板状に巻き
込んで形成される加熱コイル７と該加熱コイル７に直列
に接続された共振用コンデンサ９とからなる直列共振回
路を有するとともに、更にこの共振用コンデンサ９に並
列に接続されたダイオード11およびトランジスタ13を有
し、該トランジスタ13を駆動回路15によって駆動するこ
とにより加熱コイル７および共振用コンデンサ９が直列
共振し、加熱コイル７に大きな共振電圧および電流が発
生し、この結果、加熱コイル７から発生する磁束による
電磁誘導作用により図示しない鍋等の被加熱物に誘導電
流を発生して加熱するようになっている。

加熱コイル７とトランジスタ13との接続点は帰還回路
17に接続されるとともに、帰還回路17は制御回路19と接
続されている。帰還回路17はインバータ回路６の加熱コ
イル７と共振用コンデンサ９の共振動作を監視し、加熱
コイル７の共振電圧Vcすなわち正弦波形となるトランジ
スタ13のコレクタ電圧の当該正弦波形の終端部のタイミ
ングを検出し、これを制御回路19へ帰還させることで加
熱コイル７を効率的に駆動するようにしている。制御回
路19は出力制御回路５と接続されており、この出力制御
回路５からの制御指令に基づいて制御される。また制御
回路19は駆動回路15と接続されており、前述した帰還回
路17からの信号を入力すると、共振電圧Vcの値に相当す
るパルス電圧のパルス信号を駆動回路15へ送出する。駆
動回路15はトランジスタ13のベースと接続されており、
制御回路19からのパルス信号を入力すると、第２図
（ｃ）に示すようなパルス幅T₁の矩形波のパルス信号を
トランジスタ13のベースへ送出する。

次に被加熱物が存在しない無負荷状態を検出するため
の無負荷検出回路21を説明する。

基準値設定回路23は制御回路19と接続されるとともに
平滑回路を内蔵しており、制御回路19からの共振電圧Vc
の値に相当するパルス電圧のパルス信号を入力すると、
このパルス信号を平滑回路で平滑し、共振電圧Vcの値に
対応した基準値を設定する。基準値保持回路25は基準値
設定回路23と接続されるとともに出力制御回路５と接続
されている。この基準値保持回路25は出力制限回路５か
らの制御指令に基づいて制御され、前記基準値を後で説
明する保持時間のあいだだけ保持する。

商用電源１とブリッジ回路３とのあいだには、カレン
トトランス（CT）31が設けられ、商用電源１からの交流
入力を検出し、この検出した交流入力電流に関する情報
を電流値検出回路33へ送出する。電流値検出回路33は交
流入力電流に関する情報を入力すると、この交流入力電
流の値に対応する電圧信号に変換し、この変換した電圧
信号を負荷値として設定する。従って、この負荷値はイ
ンバータ回路６を流れる電流値に相当する値に設定され
る。電流値保持回路35は電流値検出回路33と接続される
とともに、出力制御回路５と接続されている。この電流
値保持回路35は出力制御回路５からの制御指令に基づい
て制御され、前記電流値検出回路33からの負荷値を後で
説明する保持時間のあいだだけ保持する。

比較回路27の一方の入力端子は基準値保持回路25と接
続され、他方の入力端子は電流値保持回路35と接続され
ており、前述した基準値と負荷値を比較する。また比較
回路27は制御回路19と接続されており、負荷値が基準値
を下回る場合、すなわち、被加熱物が存在しない無負荷
状態である旨を判別した場合には、その旨の信号を制御
回路19へ送出する。これにより制御回路19は駆動回路15
を介してトランジスタ13の動作を禁止する。

次に動作を説明する。

第２図（Ｃ）に示すようなパルス幅T₁のパルス信号が
トランジスタ13のベースへ与えられると、トランジスタ
13はパルス幅T₁に相応する期間T₁のあいだだけ導通す
る。

インバータ回路６のトランジスタ13が期間T₁の間導通
すると、トランジスタ13のコレクタ電流Icが加熱コイル
７を介して第２図（Ｂ）に示すように、のこぎり波状に
流れ、加熱コイル７を駆動する。トランジスタ13が期間
T₁の終了後オフになると、加熱コイル７の駆動電流は急
に断たれるため、加熱コイル７は共振用コンデンサ９と
直列共振を起し、第２図（Ａ）に示すようにほぼ正弦波
の形状の大きな共振電圧Vcを発生すると同時に大きな共
振電流が発生し、この電流による磁束による電磁誘導作
用により図示しない鍋等の被加熱物を加熱する。

次に出力制御回路５は所定のゲート信号をサイリスタ
3aの各ゲートへ送出することにより、従来公知のいわゆ
る電源周波数単位の比例制御を実行する。これにより電
磁調理器の出力電力が任意の値に調整される。

第３図（Ａ）は公知の電源周波数単位の比例制御を実
行した場合のトランジスタ13のコレクタに印加されるコ
レクタ電圧Vcを示している。期間T₁₂は商用電源の1Hzに
相応する長さの期間であり、この期間T₁₂ではトランジ
スタ13は発熱コイル７と共振コンデンサ９との直列共振
により、20KHzの周期で発振している。期間T₁₁₀は基準
となる期間であり、この期間T₁₁₀に対して期間T₁₂を1/5
の比率に設定しており、例えば最大出力電力1KWのう
ち、出力電力200Wに調整して設定した場合を示してい
る。

次に第３図を参照して基準値及び負荷値の保持動作に
ついて説明する。

出力制御回路５はゲート信号をサイリスタ3aへ送出
し、期間T₁₁₀内において、期間T₁₂を設定する。また、
出力制御回路５はこの期間T₁₂のタイミングに同期して
基準値保持回路25及び電流値保持回路35を動作させる。
すなわち期間T₁₂ではコレクタ電圧Vcに基づく加熱コイ
ル７の動作が継続しており、この期間T₁₂の終了時刻t₁
における基準値設定回路23からの基準値βを基準値保持
回路25が時刻t₁から次の動作周期である時刻t₂までの保
持時間のあいだだけ保持する。また、期間T₁₂の終了時
刻t₁における電流値検出回路33からの負荷値を電流値保
持回路35が前述した保持時間のあいだだけ保持する。こ
れにより時刻t₁からt₂までの保持時間においては、第３
図（Ｃ）に示すように基準値βと負荷値αは互いに交差
することなく、平行に推移する。従って無負荷状態の検
出は期間T₁₂においてなされる。

次に第４図を参照して本発明の他の実施例を説明す
る。

第４図は３台の電磁調理器を同時に動作させた場合の
トランジスタ13のコレクタ電圧の波形を示したものであ
り、インバータ回路６を動作させるタイミングを相互に
異ならせたことを特徴とする。例えば出力電力600Wに設
定された第４図（Ａ）の調理器では時刻t₁からt₆までの
期間をインバータ回路６を継続して動作させるための期
間T₁₂として設定している。また第４図（Ｂ）及び第４
図（Ｃ）に示す各電磁調理器では、それぞれ時刻t₅〜t
₁₀，t₀〜t₂を期間T₁₂として設定している。

第４図に示す例では複数の電磁調理器の各インバータ
回路の動作タイミングを相互に異ならせたことから、電
源電圧の変動を防止することができる。また本実施例は
加熱コイルとトランジスタを直列に接続したインバータ
を用いて説明をしたが、本形式のインバータによらず、
ハーフブリッジ方式のインバータなど主旨を逸脱しない
範囲で、実施可能である。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、いわゆる
電源周波数単位で交流電源からの出力の通断電を行なう
比例制御方式を採用するとともに、この比例制御による
インバータ回路の駆動停止中は、インバータの駆動終了
時の加熱手段に流れる電流の検出値および無負荷状態を
判別するための基準値を保持するようにしたことから、
電磁調理器の電力損失を低減させ、かつ略連続的な出力
制御を行わせつつ、被加熱物が存在しない無負荷状態を
確実に、また使用者にとっては瞬間的に検出することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示したブロック図、第２図
は第１図の各部の信号波形を示した波形図、第３図は第
１図の動作を従来例と比較して示した説明図、第４図は
本発明の他の実施例の動作を示した説明図、第５図及び
第６図は従来例の動作を示した説明図である。 ６…インバータ回路 ７…加熱コイル ９…共振コンデンサ 13…トランジスタ 21…無負荷検出回路 25…基準値保持回路 35…電流値保持回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電源からの出力を電源周波数単位で通
   断電を行う比例制御方式でインバータ回路に電源を供給
   し、加熱コイルに発生する磁界により被加熱物に誘導さ
   れる電流で加熱する加熱手段と、 加熱手段に流れる電流を検出する電流検出手段と、 被加熱物が存在しない無負荷状態を判別するための基準
   値を設定する基準値設定手段と、 前記電流検出手段の検出値および前記基準値設定手段の
   基準値を入力して、前記比例制御によるインバータ回路
   の駆動停止中は、インバータ回路の駆動終了時の検出値
   および基準値を保持する保持手段と、 前記検出値と前記基準値とから無負荷状態を判別する無
   負荷状態判別手段と、 を有することを特徴とする電磁調理器。