JP2911096B2 - 電力制御回路 - Google Patents

電力制御回路

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JP2911096B2
JP2911096B2 JP6038353A JP3835394A JP2911096B2 JP 2911096 B2 JP2911096 B2 JP 2911096B2 JP 6038353 A JP6038353 A JP 6038353A JP 3835394 A JP3835394 A JP 3835394A JP 2911096 B2 JP2911096 B2 JP 2911096B2
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義典 高橋
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気調理器に適用され
る電力制御回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、電気調理器、例えば、IH炊飯器
(内鍋を誘導加熱するもの)では、内鍋を誘導加熱する
ための誘導加熱コイルの外、炊飯終了後の保温用に利用
される胴ヒータ及び蓋ヒータが設けられており、これら
は図3に示すような電力制御回路により通電制御される
ようになっている。
【0003】すなわち、この電力制御回路では、交流電
源1には3端子双方向サイリスタ2a,2bを介して胴
ヒータ3及び蓋ヒータ4、さらにはDC電源5及び全波
整流回路6がそれぞれ並列接続されている。前記各3端
子双方向サイリスタ2a,2bのゲートにはフォトカプ
ラ7a,7bがそれぞれ接続され、各フォトカプラ7
a,7bはCPU(中央演算装置)8からの制御信号に
よって駆動するようになっている。
【0004】前記全波整流回路6にはインバータ部9が
接続されている。このインバータ部9は、コイルL1
びコンデンサC1からなる平滑回路10と、誘導加熱コ
イルL2及びコンデンサC2からなる共振回路11と、I
GBT12とからなり、誘導加熱コイルL2は、IGB
T12がオン・オフすることにより高周波が発生し、図
示しない内鍋を誘導加熱するようになっている。
【0005】前記IGBT12のベースには制御回路部
13が接続されている。この制御回路部13は、CPU
8とIH制御回路14からなり、IH制御回路14はC
PU8からの制御信号により駆動して前記IGBT12
をオン・オフ制御する。なお、前記CPU8及びIH制
御回路14には、DC電源15から直流信号が入力され
るようになっている。
【0006】前記電力制御回路では、交流電源1は、前
述のように、誘導加熱コイルL2に於ける高周波の発生
と、胴ヒータ3及び蓋ヒータ4への通電による発熱とに
利用される。胴ヒータ3及び蓋ヒータ4の発熱は、3端
子双方向サイリスタ2a,2bがターンオン・ターンオ
フすることにより制御される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の電力制御回路では、ヒータ3,4に通電するための
交流電源1とCPU8を駆動するためのDC電圧との間
には大きな電圧差があるため(交流電圧の最大値が14
0Vであるのに対し、DC電源から出力される直流電圧
は5Vである。)、3端子双方向サイリスタ2a,2b
をターンオン・ターンオフさせるために、直接CPU8
からの制御信号を利用できない。すなわち、交流電源1
からの高電圧がCPU8の出力端子に印加される結果、
CPU8を破壊させるという問題がある。このため、C
PU8と3端子双方向サイリスタ2a,2bとの間にフ
ォトカプラ7a,7bを配設することにより、交流電源
1とDC電源5とを絶縁しなければならないが、このフ
ォトカプラ7a,7bは高価なものである上、3端子双
方向サイリスタ2a,2bの駆動用に前記DC電源5と
は別のDC電源15が必要であるという新たな問題が発
生する。そこで、本発明は前記問題点に鑑み、フォトカ
プラ、新たなDC電源を必要とすることなく安価な電力
制御回路を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明では、交流電源と、該交流電
源からの供給電力により発熱するヒータと、交流電源か
らヒータへの電力制御を行なう3端子双方向サイリスタ
と、該3端子双方向サイリスタのゲートに接続された制
御回路とを備えた電力制御装置において、前記各3端子
双方向サイリスタのゲートと制御回路との間にコンデン
サを接続したものである。
【0009】また、請求項2に記載の発明では、前記コ
ンデンサに抵抗を並列接続したものである。さらに、請
求項3に記載の発明では、前記ヒータ、3端子双方向サ
イリスタ及び制御回路を一対設け、各3端子双方向サイ
リスタのT1端子を前記交流電源の異なる端子にそれぞ
れ接続したものである。さらにまた、請求項4に記載の
発明では、前記交流電源からの交流を全波整流する全波
整流回路を備え、該全波整流回路からの全波整流電圧の
瞬時値からゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段を
設けたものである。
【0010】
【作用】前記請求項1に記載の発明の構成によれば、制
御回路から3端子双方向サイリスタのゲートには所定パ
ルス幅のゲートトリガ電流が通電される。3端子双方向
サイリスタはこのゲートトリガ電流に基づいてターンオ
ン・ターンオフし、交流電源からヒータに通電する。こ
の場合、交流電源と制御回路とはコンデンサによって絶
縁され、交流電圧が制御回路に印加されることはない。
【0011】また、前記請求項2に記載の発明の構成に
よれば、コンデンサに並列接続した抵抗が、交流電源か
らの低周波成分をディスチャージする。さらに、前記請
求項3に記載の発明の構成によれば、各3端子双方向サ
イリスタのT1端子が交流電源の異なる端子にそれぞれ
接続されることにより、全波整流回路からの全波整流電
圧のゼロクロス付近の電圧の上昇を均一化する。さらに
また、前記請求項4に記載の発明の構成によれば、ゼロ
クロス検出手段は、全波整流電圧の瞬時値が所定値に低
下した時点から所定時間経過後をゼロクロスとして検出
する。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。図1において、交流電源21には全波整流回路
22を介してコイルL11及びコンデンサC11からなる平
滑回路23と、誘導加熱コイルL12及びコンデンサC12
からなる共振回路24が直列接続されている。前記誘導
加熱コイルL12にはIGBT25のコレクタが接続さ
れ、IH制御回路26からの制御信号に基づいてIGB
T25がオン・オフすることにより、誘導加熱コイルL
12には高周波が発生する。そして、誘導加熱コイルL12
から発生した高周波により、図示しない内鍋等が誘導加
熱される。
【0013】また、前記交流電源21には一対のヒータ
27,28がそれぞれ3端子双方向サイリスタ29a,
29bを介して並列接続されている。詳しくは、3端子
双方向サイリスタ29aのT1端子が交流電源21のB
相に、3端子双方向サイリスタ29bのT1端子が交流
電源21のA相にそれぞれ接続されている。3端子双方
向サイリスタ29a,29bのゲートには、抵抗Ra
びコンデンサCaからなる微分回路30aと、抵抗Rb
びコンデンサCbからなる微分回路30bとがそれぞれ
接続され、コンデンサCa,Cbにより交流電源21とC
PU31とは絶縁状態に維持されている。各コンデンサ
a,Cbには抵抗R11,R12がそれぞれ並列接続され、
後述するゼロクロス部分での電圧上昇を小さくすること
ができる。前記各微分回路30a,30bには、トラン
ジスタTra,Trbのコレクタがそれぞれ接続されてお
り、トランジスタTra,Trbのエミッタはそれぞれ接
地され、ベースにはCPU31の出力端子がそれぞれ接
続されている。
【0014】なお、前記CPU31、トランジスタTr
のコレクタ及びIH制御回路26にはDC電源32から
直流が供給されるようになっている。このDC電源32
はCPU31等の駆動に十分な約5Vの低電圧を供給す
るものである。
【0015】前記構成からなる電力制御回路は、例え
ば、電気炊飯器に適用される。すなわち、誘導加熱コイ
ルL12を図示しない内鍋を誘導加熱するために使用し、
一方のヒータ27を内鍋保温用の胴ヒータ、他方のヒー
タ28を蓋体加熱用の蓋ヒータとして使用する。
【0016】前記電力制御回路では、図示しない電源ス
イッチをオン状態とすれば、交流電源21からの交流電
圧が全波整流回路22で全波整流され、平滑回路23を
介して共振回路24に供給される。また、CPU31か
らの制御信号に基づいてIGBT25が高速でオン・オ
フすることにより、前記共振回路24を構成する誘導加
熱コイルL12から高周波が発生する。これにより、内鍋
が誘導加熱され、炊飯が行なわれる。
【0017】次に、炊飯が終了すれば、前記誘導加熱コ
イルL12への通電は停止されるが、各ヒータ27,28
への通電は継続される。この場合、CPU31から3端
子双方向サイリスタ29のゲートにはゲートトリガ電流
を通電するが、そのタイミングは全波整流回路22から
の全波整流電圧に基づいて決定する。すなわち、CPU
31では、全波整流回路22から全波整流電圧を取り入
れ、そのゼロクロスを算出する。
【0018】ところで、前述のように接続したコンデン
サCa又はCbは全波整流回路22に図1中点線で示すよ
うに接続したのと同じことになる。このため、各3端子
双方向サイリスタ29a,29bのT1端子を交流電源
1の同相(A相又はB相のいずれか一方)に接続した場
合、全波整流波形は図2(a)に示すようになり、1つ
おきにゼロクロス付近で電圧が重畳して高く平滑化さ
れ、ゼロクロスを検出することが困難となる。そこで、
本実施例では、前述のように、3端子双方向サイリスタ
29のT1端子を交流電源21の異なる端子に接続する
ことにより、全波整流波形のゼロクロス部分での電圧上
昇を図2(b)に示すように分散させ(図2(a)中、
上昇電圧をAとした場合、図2(b)では上昇電圧はA
/2となる。)、ゼロクロスを検出しやすくしている。
【0019】また、前記コンデンサCa,Cbで平滑化さ
れた電圧からより正確にゼロクロスを検出するために、
全波整流回路22からCPU31に入力される全波整流
電圧が、その最小値に対して若干大きめの電圧値(設定
電圧値)となった時点を検出し、ゼロクロスを算出す
る。具体的には、予め全波整流電圧が低下して設定電圧
値となってからゼロクロスするまでの時間(設定時間)
を決めておき、前記設定電圧値を検出してから設定時間
経過後をゼロクロスとする。
【0020】このようにして、全波整流回路22からの
入力信号に基づいてゼロクロスが検出されれば、CPU
31は、その検出信号に基づいて各トランジスタT
a,Trbをオン・オフ制御する。これにより、微分回
路30a,30bには、前記各トランジスタTra,T
bのベースに入力したパルス信号とは逆波形のパルス
信号がそれぞれ入力され、このパルス信号に対応して各
3端子双方向サイリスタ29a,29bにはインパルス
状のゲートトリガ電流がそれぞれ通電される。そして、
各3端子双方向サイリスタ29a,29bが、前記トラ
ンジスタTra,Trbに対応してターンオン及びターン
オフすることになり、交流電源21からヒータ27,2
8への電力制御がなされる。
【0021】なお、前記実施例では、一対のヒータ2
7,28を設ける場合について説明したが、1つあるい
は3つ以上であっても適用可能である。また、コンデン
サCa,Cbにそれぞれ並列接続した抵抗Ra,Rbはヒー
タが単一であれば必要でない。さらに、ゼロクロスの検
出は、本願電力制御回路をIH調理器に適用する場合に
のみ必要であり、他の電気調理器では必ずしも必要でな
い。
【0022】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
1に記載の発明に係る電力制御回路によれば、3端子双
方向サイリスタのゲートと制御回路との間にコンデンサ
を接続するようにしたので、従来のようなフォトカプ
ラ、DC電源等の高価な部品が不要となり、安価に交流
電源と制御回路との絶縁を図ることができる。
【0023】また、請求項2に記載の発明に係る電力制
御回路によれば、前記コンデンサに抵抗を並列接続した
ので、ゼロクロス部分での電圧上昇分がこれでディスチ
ャージされ、小さく抑えることができ、ヒータの数が3
つ以上の場合に有効である。
【0024】さらに、請求項3に記載の発明に係る電力
制御回路によれば、3端子双方向サイリスタのT1端子
を交流電源の異なる端子にそれぞれ接続したので、全波
整流回路での全波整流波形がゼロクロス部分で重畳して
平滑化されることがなく、ゼロクロスの検出が容易とな
る。
【0025】さらにまた、請求項4に記載の発明に係る
電力制御回路によれば、前記ゼロクロスの検出をゼロク
ロス検出手段により行なうようにしたので、より正確な
検出が可能となり、ヒータでの電力制御を適切に行わせ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施例に係る電力制御回路を示す回路図で
ある。
【図2】 (a)は、図1の全波整流回路で変換された
全波整流波形を示すグラフであり、(b)は、各3端子
双方向サイリスタのT1端子を交流電源の同一端子に接
続した場合の全波整流回路で変換された全波整流波形を
示すグラフである。
【図3】 従来例に係る電力制御回路を示す回路図であ
る。
【符号の説明】
21…交流電源、26…IH制御回路、27,28…ヒ
ータ、29a,29b…3端子双方向サイリスタ、31
…CPU、Ca,Cb…コンデンサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−290965(JP,A) 特開 平1−272083(JP,A) 特開 平1−265479(JP,A) 特開 平4−332491(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05B 3/00 H05B 6/12

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源と、該交流電源からの供給電力
    により発熱するヒータと、交流電源からヒータへの電力
    制御を行なう3端子双方向サイリスタと、該3端子双方
    向サイリスタのゲートに接続された制御回路とを備えた
    電力制御装置において、前記各3端子双方向サイリスタ
    のゲートと制御回路との間にコンデンサを接続したこと
    を特徴とする電力制御回路。
  2. 【請求項2】 前記コンデンサに抵抗を並列接続したこ
    とを特徴とする請求項1に記載の電力制御回路。
  3. 【請求項3】 前記ヒータ、3端子双方向サイリスタ及
    び制御回路を一対設け、各3端子双方向サイリスタのT
    1端子を前記交流電源の異なる端子にそれぞれ接続した
    ことを特徴とする請求項1又は2のいずれか一方に記載
    の電力制御回路。
  4. 【請求項4】 前記交流電源からの交流を全波整流する
    全波整流回路を備え、該全波整流回路からの全波整流電
    圧の瞬時値からゼロクロスを検出するゼロクロス検出手
    段を設けたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれ
    か1つに記載の電力制御回路。
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