JP3028344B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般家庭およびレスト
ランなどで使用される誘導加熱調理器に関し、さらに、
詳しく述べれば、その回路構成および制御方法に特徴を
有する誘導加熱調理器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の誘導加熱調理器の動作を図７ない
し図８により説明する。

【０００３】図７は、従来の誘導加熱調理器の回路図、
図８は定常動作時におけるインバータ各部の動作波形図
である。図７において、100Ｖ，60Hzの交流電源１にそ
の交流出力を整流する整流器２が接続されている。整流
器２の出力端に、加熱コイル３と共振コンデンサ４で構
成された負荷回路５と、並列のスイッチング素子６およ
び逆導通ダイオード７とを直列に、またこれと並列に平
滑コンデンサ８が接続されている。上記のスイッチング
素子６のベースに制御回路９が接続されている。

【０００４】図８に移って、(ア)は制御回路９から出力
されるドライブ信号の波形で、この出力がHighの時にス
イッチング素子６がオンになる。(イ)は、スイッチング
素子６と逆導通ダイオード７に流れる電流Ｉ_cの波形、
(ウ)はスイッチング素子６の両端にかかる電圧Ｖ_ceの波
形、(エ)は上記の電圧Ｖ_ceのエンベロープ波形、(オ)は
平滑コンデンサ８の両端電圧Ｖ_cの波形である。

【０００５】以上のように構成された回路の動作を説明
する。図８の(オ)に示すように、両端電圧Ｖ_cは、平滑
コンデンサ８の静電容量が小さく120Hzのリプルを吸収
しないように設計されているため、全波整流波形とな
る。制御回路９は、スイッチング素子６を所定時間(図
においては20μs)オンさせた後、ターンオフし加熱コイ
ル３と共振コンデンサ４からなる負荷回路５に共振させ
る。さらに制御回路９は、電圧Ｖ_ceを検知し、電圧Ｖ_ce
の立ち下がりが所定値よりも低くなると再び、スイッチ
ング素子６をオンさせる。以上の動作を繰り返すため図
８に示すように、制御回路９のドライブ信号(ア)に対し
て、電流Ｉ_cは(イ)のように、電圧Ｖ_ceは(ウ)のように
なり、加熱コイル３上に置かれた鍋を加熱する。この鍋
に供給される加熱力はスイッチング素子６のオン時間を
変化させることにより自在に変えることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構成では、交流電源１の出力を整流器２によって整流す
るため、大電流(例えば15Ａ)タイプの整流器と、さらに
その整流器を冷却するためのフィンが必要であるという
問題があった。

【０００７】本発明は上記の問題を解決するもので、整
流器２を必要としない制御回路が簡単で安価な誘導加熱
調理器を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、交流電源と、両端がカソードになるように直列に接
続した第１および第２ダイオードと、上記第１および第
２ダイオードにそれぞれ並列に接続した第１および第２
スイッチング素子と、加熱コイルと共振コンデンサから
なる負荷回路と、上記スイッチング素子を駆動する制御
回路とを設け、上記の交流電源、負荷回路、第１および
第２ダイオードとを直列に接続し、上記制御回路は、交
流電源の電源周期に応じて、第１ダイオードのカソード
電位が、第２ダイオードのカソード電位よりも高い半波
の時は第１スイッチング素子を常にオンとして、第２ス
イッチング素子を所定周期でオン、オフさせ、上記の第
１ダイオードのカソード電位が、第２ダイオードのカソ
ード電位よりも低い半波の時は第２のスイッチング素子
を常にオンとして、第１のスイッチング素子を所定周期
でオン、オフさせるように制御するものである。

【０００９】また、交流電源の両端に、それぞれのアノ
ード側を接続した第３および第４ダイオードと、上記第
３および第４ダイオードにそれぞれ並列に接続した第３
および第４スイッチング素子と、上記第３および第４ス
イッチング素子をそれぞれ駆動する制御回路と、加熱コ
イルと共振コンデンサよりなる負荷回路とを設け、上記
の第３および第４ダイオードのカソード側と負荷回路を
接続し、上記制御回路は、交流電源の電源周期に応じ
て、第３ダイオードのアノード電位が、第４ダイオード
のアノード電位よりも高い半波の時は前記第３スイッチ
ング素子を常にオンとして、第４スイッチング素子を所
定周期でオン、オフさせ、上記の第３ダイオードのアノ
ード電位が、第４ダイオードのアノード電位よりも低い
半波の時は、第４スイッチング素子を常にオンとして、
第３スイッチング素子を所定周期でオン、オフさせるよ
うに制御するものである。

【００１０】

【作用】上記の構成により、本発明の誘導加熱調理器
は、第１および第２ダイオードと第１および第２スイッ
チング素子が、整流器の働きをするため、整流器を省く
ことができる。

【００１１】また、交流電源の両端に第３および第４ス
イッチング素子を接続すると、整流器を省略できるばか
りでなく、上記の回路で必要となるパルストランスが不
要となるため制御回路の構成が簡単、かつ低コストにな
る。

【００１２】

【実施例】本発明による実施例２例について、図１ない
し図６により説明する。

【００１３】図１は本発明の第１の実施例を示す誘導加
熱調理器の回路図である。同図において、符号１，符号
３ないし５は、図７に示した従来例と同じ構成部品なの
で同一符号を用いた。

【００１４】図１において、本実施例では、交流電源１
に負荷回路５と、第１ダイオード10および第２ダイオー
ド11を、それぞれカソード側が両端になるように直列に
接続する。さらに、上記の第１および第２ダイオード10
および11と並列に、それぞれのエミッタを内側にして第
１および第２スイッチング素子12および13を接続する。
なお、本実施例では、上記の第１および第２スイッチン
グ素子12および13に、大電流，高耐圧のバイポーラトラ
ンジスタを用いた。また、上記の第１および第２スイッ
チング素子12および13のベースとエミッタの間に第１お
よび第２ドライブ回路14および15を接続する。上記の第
１および第２ドライブ回路14および15の制御回路16は、
特に図示しないが、交流電源１の両端電圧Ｖ_inと第１ス
イッチング素子12および第２スイッチング素子13の両端
電圧Ｖ_ce-1およびＶ_ce-2を検知し、第１ドライブ回路14
および第２ドライブ回路15のそれぞれにドライブ信号を
出力する。なお、第２ドライブ回路15は、第２スイッチ
ング素子13のエミッタ電圧が第１スイッチング素子12の
オン、オフによって、上下に振れるためパルストランス
を用いた。

【００１５】図２は図１の回路を定常動作時における各
部波形を示した図で、(ア)は交流電源１の両端電圧
Ｖ_in、(イ)は第１スイッチング素子12の両端電圧
Ｖ_ce-1、(ウ)は第２スイッチング素子13の両端電圧Ｖ
_ce-2である。

【００１６】図３は、第１ドライブ回路14或は第２ドラ
イブ回路15が発振状態の時の、(ア)はドライブ信号、
(イ)および(ウ)は第１スイッチング素子12および第１ダ
イオード10或は第２スイッチング素子13および第２ダイ
オード11に流れる電流およびその両端にかかる電圧を示
した波形図である。

【００１７】以上のように構成された誘導加熱調理器の
動作を説明する。

【００１８】制御回路16は、交流電源１の両端電圧Ｖ_in
を検知し、電圧Ｖ_inが正の半波の時は、第１スイッチン
グ素子12を常にオンとし、第２スイッチング素子13を発
振させる。第２スイッチング素子13の発振は、図３(ア)
に示すドライブ信号によって行う。この場合、図３の
(イ)は第２スイッチング素子13と、第２ダイオード11を
流れる電流Ｉ_c-2を示し、(ウ)は第２スイッチング素子1
3両端にかかる電圧Ｖ_ce-2を示す。制御回路16は、第２
スイッチング素子13を所定時間(図においては20μs)オ
ンさせた後、ターンオンし、加熱コイル３と共振コンデ
ンサ４からなる負荷回路５を共振させる。さらに、制御
回路16は電圧Ｖ_ce-2を検知して、電圧Ｖ_ce-2の立ち下が
りが所定値よりも低くなると再び、第２スイッチング素
子13をオンさせる。

【００１９】以上の動作を繰り返すと、図３に示すよう
に制御回路16のドライブ信号(ア)に対して、電流Ｉ_c-2
は(イ)のように、電圧Ｖ_ce-2は(ウ)のようになり、加熱
コイル３上に置かれた鍋にパワーを供給する。この鍋に
供給されるパワーは、第２スイッチング素子13のオン時
間を変化させることにより自在に変えることができる。

【００２０】次に、両端電圧Ｖ_inが負の半波の時につい
て説明する。

【００２１】このとき制御回路16は、第２スイッチング
素子13を常にオンとし、第１スイッチング素子12を発振
させる。第１スイッチング素子12の発振は、図３(ア)に
示すドライブ信号によって行う。この場合、図３の(イ)
は第１スイッチング素子12と、第１ダイオード10を流れ
る電流Ｉ_c-1を示し、(ウ)は第１スイッチング素子12両
端にかかる電圧Ｖ_ce-1を示す。制御回路は第１スイッチ
ング素子12を所定時間(図においては20μs)オンさせた
後、ターンオフし、加熱コイル３と共振コンデンサ４か
らなる負荷回路５を共振させる。さらに制御回路16は電
圧Ｖ_ce-1を検知して、電圧Ｖ_ce-1の立ち下がりが所定値
よりも低くなると再び、第１スイッチング素子12をオン
させる。以上の動作を繰り返すため図３において制御回
路16のドライブ信号(ア)に対して、電流Ｉ_c-1は(イ)の
ように、電圧Ｖ_ce-1は(ウ)のようになり、加熱コイル３
上に置かれた鍋にパワーが供給される。この鍋に供給さ
れるパワーは第１スイッチング素子12のオン時間を変化
させることにより自在に変えることができる。

【００２２】以上の説明から図２(イ)，(ウ)に示すよう
に、電圧Ｖ_inが正の半波の時は電圧Ｖ_ce-2はほぼ０Ｖと
なり、電圧Ｖ_ce-1は(イ)に示すようなエンベロープ波形
となる。逆に、両端電圧Ｖ_inが負の半波の時は電圧Ｖ
_ce-1はほぼ０Ｖとなり、電圧Ｖ_ce-2は(ウ)に示すような
エンベロープ波形となる。ただし、正の半波の時の第１
スイッチング素子12のオン時間と、負の半波の時の第２
スイッチング素子13のオン時間は等しくする必要がある
(等しくない場合は干渉音が発生する恐れがある)。

【００２３】上記のように、制御回路16が交流電源１の
正の半波の時と、負の半波の時で適宜第１および第２ス
イッチング素子12および13を制御するため、従来必要で
あった整流器を省いても、従来と同等の性能の誘導加熱
調理器が得られる。

【００２４】次に、本発明の第２の実施例を図４ないし
図６により説明する。

【００２５】図４は、本発明による第２の実施例を示す
誘導加熱調理器の回路図で、符号１と、符号３ないし５
は、図１に示した第１の実施例と同じ構成部品なので、
同一符号を付した。

【００２６】図４において、本実施例では、交流電源１
に、第３ダイオード17、負荷回路５および第４ダイオー
ド18を、それぞれのアノード側が両端になるように直列
に接続する。さらに、上記の第３および第４ダイオード
17および18と並列に、それぞれのエミッタ側が交流電源
１に接続されるように、第３および第４スイッチング素
子19および20を並列に接続する。なお、上記の第３およ
び第４スイッチング素子19および20は、第１の実施例と
同じバイポーラトランジスタを用いた。また、上記の第
３および第４スイッチング素子19および20のベースに、
第３および第４ドライブ回路21および22を接続する。上
記の第３および第４ドライブ回路21および22の制御回路
23は、図示していないが、交流電源１の両端電圧Ｖ
_inと、第３および第４スイッチング素子19および20の両
端電圧Ｖ_ce-3およびＶ_ce-4を検知し、第３および第４ド
ライブ回路21および22のそれぞれヘドライブ信号を出力
する。

【００２７】なお、本実施例では、第３および第４スイ
ッチング素子19および20は、エミッタがそれぞれ交流電
源１に接続されているため、第１の実施例の第１ドライ
ブ回路14のようにパルストランスを用いる必要がない。

【００２８】図５は、図４の回路の定常動作時における
各部波形を示した図で、(ア)は交流電源１の両端電圧Ｖ
_in、(イ)は第３スイッチング素子19の両端電圧Ｖ_ce-3、
(ウ)は第４スイッチング素子20の両端電圧Ｖ_ce-4であ
る。

【００２９】図６において、(ア)は、第３ドライブ回路
21或は第４ドライブ回路22が発振状態の時のドライブ信
号、(イ)および(ウ)は、第３スイッチング素子19および
第３ダイオード17或は第４スイッチング素子20および第
４ダイオード18に流れる電流と両側にかかる電圧を示し
た図である。

【００３０】以上のように構成された誘導加熱調理器の
動作は、第１および第２を冠頭に付したダイオード10お
よび11、スイッチング素子12および13、ならびにドライ
ブ回路14および15が、それぞれ第４および第３を冠頭に
付したダイオード18および17、スイッチング素子20およ
び19、ならびにドライブ回路22および21に、また、制御
回路16が制御回路23と符号が変ったのみで、その動作は
変りがないので、その説明を省略する。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
整流器と冷却フィンを必要としない、回路が簡単で安価
な誘導加熱調理器が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施例を示す誘導加熱調理
器の回路図である。

【図２】図１に示した回路図の定常動作時における各部
動作波形図である。

【図３】図１に示した回路図の発振状態時における各部
動作波形図である。

【図４】本発明による第２の実施例を示す誘導加熱調理
器の回路図である。

【図５】図４に示した回路図の定常動作時における各部
動作波形図である。

【図６】図４に示した回路図の発振状態時における各部
動作波形図である。

【図７】従来の誘導加熱調理器の回路図である。

【図８】図７に示した回路図の各部動作波形図である。

【符号の説明】

１…交流電源、 ２…整流器、 ３…加熱コイル、 ４
…共振コンデンサ、 ５…負荷回路、 ６…スイッチン
グ素子、 ７…逆導通ダイオード、 ８…平滑コンデン
サ、 ９，16，23…制御回路、 10…第１ダイオード、
11…第２ダイオード、 12…第１スイッチング素子、
13…第２スイッチング素子、 14…第１ドライブ回
路、 15…第２ドライブ回路、 17…第３ダイオード、
18…第４ダイオード、 19…第３スイッチング素子、
20…第４スイッチング素子、 21…第３ドライブ回
路、 22…第４ドライブ回路。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源に、加熱コイルと共振コンデン
   サからなる負荷回路、第１および第２ダイオードを、両
   端がカソードになるように直列に接続した上に、上記の
   第１および第２ダイオードに並列に、エミッタ同士が接
   続されるように第１および第２スイッチング素子を接続
   し、さらに、上記の負荷回路と、第１および第２スイッ
   チング素子を駆動する制御回路を設け、上記制御回路
   を、上記交流電源の電源周期に応じて、第１ダイオード
   のカソード電位が、第２ダイオードのカソード電位より
   も高い半波の時は、第１スイッチング素子を常にオンと
   して、第２スイッチング素子を所定周期でオン，オフさ
   せ、また、前記第１ダイオードのカソード電位が、第２
   ダイオードのカソード電位よりも低い半波の時は、第２
   スイッチング素子を常にオンとして第１スイッチング素
   子を所定周期でオン、オフさせて制御する誘導加熱調理
   器。
2. 【請求項２】 交流電源に、第４ダイオード，加熱コイ
   ルと共振コンデンサからなる負荷回路および第３ダイオ
   ードを、両端がアノードになるように直列に接続した上
   に、上記の第４および第３ダイオードに並列に、両者の
   エミッタが交流電源に接続されるように第４および第３
   スイッチング素子を接続し、さらに、上記の負荷回路、
   第４および第３スイッチング素子を駆動する制御回路を
   設け、上記制御回路を上記交流電源の電源周期に応じ
   て、第４ダイオードのアノード電位が、第３ダイオード
   のアノード電位よりも高い半波の時は第４のスイッチン
   グ素子を常にオンとして、第３スイッチング素子を所定
   周期でオン、オフさせ、また、上記第４ダイオードのア
   ノード電位が、第３ダイオードのアノード電位よりも低
   い半波の時は第３スイッチング素子を常にオンとし、第
   ４スイッチング素子を所定周期でオン、オフさせて制御
   する誘導加熱調理器。