JP3193142U - 業務用炊飯器の誘導加熱制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】家庭用の小型カレントトランスを用いてピークで１００Ａ近い誘導加熱コイルに流れる高周波電流を検出できる業務用炊飯器の誘導加熱制御回路を提供する。【解決手段】誘導加熱コイル１８の一方側の端子１８ａはインバータ回路２２の出力側に、他方側の端子１８ｂは第１及び第２のカレントトランス１９ａ、１９ｂのそれぞれ一次側の一方の端子に接続され、第１のカレントトランス１９ａの一次側の他方の端子は第１の共振コンデンサ２０ａ、２０ｂの直列接続点に、第２のカレントトランス１９ｂの一次側の他方の端子は第２の共振コンデンサ２１ａ、２１ｂの直列接続点にそれぞれ接続され、第１及び第２のカレントトランス１９ａ、１９ｂの二次側の出力に基いて誘導加熱コイル１８に流れる電流を検出する。【選択図】図１

Description

本考案は、小型で安価な家庭向きの電流検出用トランス（カレントトランス）を使用した業務用炊飯器の誘導加熱制御回路に関する。

従来から、誘導加熱（ＩＨ）式の電気炊飯器が知られている(下記特許文献１参照）。この炊飯器の誘導加熱制御回路５０は、図３に示したように、商用電源５１からの交流を直流に変換して出力する整流回路５２、整流回路５２からの直流を高周波の交流に変換するインバータ回路５３、電流検出回路５４、電圧検出回路５５、加熱制御回路５６及び誘導加熱コイル５７を備えている。加熱制御回路５６は、電流検出回路５４及び電圧検出回路５５によって検出された電流値及び電圧値に基いて、マイクロプロセッサ５８に予め格納された所定のプログラムに従って、インバータ回路５３のスイッチング素子であるＩＧＢＴ５９を駆動して所定の電力を誘導加熱コイル５７に供給し、鍋６０を誘導加熱する。

なお、電流値としては商用電源５１側に接続されたカレントトランス６１によって商用電源５１からインバータ回路５３に流れる電流値を検出し、電圧値としては商用電源５１の電圧値を検出している。

特開２００７−０９７９３５号公報

上述のように、従来の誘導加熱式の電気炊飯器の誘導加熱制御回路５０では、誘導加熱コイル５７に流れる電流を制御するために、カレントトランス６１を商用電源５１側に設け、商用電源５１の電圧と商用電源５１からインバータ回路５３に流れる電流値を基に算出される電力を、誘導加熱コイル５７に供給される高周波電力とみなして制御している。カレントトランス６１を商用電源５１側に設けると、カレントトランス６１を流れるピーク電流値は、消費電力によっても異なるが、約１７Ａ程度となるため、小型のカレントトランスを使用することができる。

また、誘導加熱コイルに過大な電流が流れることによるインバータ回路の過電流破壊を防ぐため或いは鍋の有無を検知するためにカレントトランスを誘導加熱コイル５７に直列に挿入し、誘導加熱コイル５７に流れる高周波電流を直接測定している。このような構成を採用した従来の家庭用の誘導加熱式の電気炊飯器では、誘導加熱コイル５７に流れる高周波電流はピークで約３０Ａ程度であるため、一応家庭用の小型のカレントトランスを使用することができる。

一方、誘導加熱式の業務用炊飯器では５ｋＷ程度の高出力が要求される。５ｋＷ近い高出力を供給するためには、加熱コイルにピークで１００Ａ近い高周波電流を流す必要があるが、このような大電流を検出するためには一般的にリード線貫通型の電流センサが使用される。家庭用の小型のカレントトランスは配線基板に直接取り付けるのみで使用し得るが、リード線貫通型の電流センサは、配線基板上に検出用コイルが捲回されているコアを固定するとともに、このコアにリード線を挿通させる必要がある。そのため、リード線貫通型の電流センサは、プリント配線基板上に配置することが困難であり、また、コストも高くなる。

本考案は、誘導加熱コイルに流れる高周波電流が１００Ａ近い大電流であっても、電流検出手段として従来の家庭用の小型のカレントトランスを用いて直接誘導加熱コイルに流れる高周波電流を検出することができるようにした、業務用炊飯器の誘導加熱制御回路を提供することを目的とする。

本考案の一実施形態の業務用炊飯器の誘導加熱制御回路によれば、
商用電源からの交流を直流に変換して出力する整流回路と、
前記整流回路からの直流を高周波の交流に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路に接続された共振コンデンサ及び誘導加熱コイルと、
前記誘導加熱コイルに流れる電流を検出する電流検出回路と、
加熱制御回路と、
を備え、
前記加熱制御回路により、前記電流検出回路によって検出された電流に基いて前記誘導加熱コイルに流れる電流を制御する、業務用炊飯器の誘導加熱制御回路であって、
前記共振コンデンサは、第１及び第２の直列接続された共振コンデンサからなるとともに、前記電流検出回路は電流検出手段として第１及び第２のカレントトランスを有し、
前記誘導加熱コイルは、一方側の端子が前記インバータ回路の出力側に接続され、他方側の端子は前記第１及び第２のカレントトランスのそれぞれ一次側の一方の端子に接続され、
前記第１のカレントトランスの一次側の他方の端子は前記第１の共振コンデンサの直列接続点に、前記第２のカレントトランスの一次側の他方の端子は前記第２の共振コンデンサの直列接続点に、それぞれ接続され、
前記第１及び第２のカレントトランスの二次側の出力に基いて前記誘導加熱コイルに流れる電流を検出する、業務用炊飯器の誘導加熱制御回路が提供される。

本考案の一実施形態の業務用炊飯器の誘導加熱制御回路によれば、カレントトランスは、２個必要であるが、小型の家庭用のものを使用してピークで１００Ａ近い高周波電流を測定することができるので、リード線貫通型の電流センサを使用する場合に比すると、プリント配線基板上への配置が容易であるとともに安価となる。

係る態様の業務用炊飯器の誘導加熱制御回路においては、前記第１及び第２のカレントトランスの二次側の出力は、それぞれ整流されて加算回路に入力され、前記加算回路の出力に基いて前記誘導加熱コイルに流れる電流を検出するものとしてもよい。あるいは、前記第１及び第２のカレントトランスの二次側の出力はそれぞれ整流されて直列接続され、前記直列接続された出力に基いて前記誘導加熱コイルに流れる電流を検出するものとしてもよい。

これらの態様の業務用炊飯器の誘導加熱制御回路によれば、２個のカレントトランスによって検出された測定値に基いて正確に誘導加熱コイルに流れる高周波電流を測定することができるようになる。

なお、係る態様の業務用炊飯器の誘導加熱制御回路においては、インバータ回路の加熱出力が３ｋＷを越えているものに適用することが望ましい。本考案に係る業務用炊飯器の誘導加熱制御回路は、インバータ回路の加熱出力が３ｋＷ以下の場合にも適用し得ることは自明であるが、この場合には、本来家庭用の小型のカレントトランスが１個で済むため、本考案の構成を適用することの利益はなくなる。それに対し、本考案にかかる業務用炊飯器の誘導加熱制御回路を、インバータ回路の加熱出力が３ｋＷを越える場合に適用すれば、カレントトランスが２個必要であるが、家庭用の小型のカレントトランスを使用することができるという効果を最大限に享受することができるようになる。

実施形態１の業務用炊飯器の誘導加熱制御回路の回路図である。 実施形態２の業務用炊飯器の誘導加熱制御回路の回路図である。 従来例の誘導加熱制御回路の回路図である。

本考案を実施するための各実施形態を図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下に示す各実施形態は、本考案の技術思想を理解するために例示するものであって、本考案をこれらの実施形態に特定することを意図するものではない。本考案は、実用新案登録請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。

［実施形態１］
実施形態１の業務用炊飯器の誘導加熱制御回路を図１を用いて説明する。実施形態１の業務用炊飯器の誘導加熱制御回路１０は、商用電源１１と整流用ダイオード１２とコンデンサ１３とで構成される直流電源１４を有している。直流電源１４の出力端子間には、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子１５ａ、１５ｂが直列に接続されている。なお、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子１５ａ、１５ｂにはそれぞれダイオード１６ａ、１６ｂが逆向きに並列接続され、さらにスナバコンデンサ１７ａ、１７ｂが並列接続されている。

スイッチング素子１５ａ、１５ｂの直列接続点には誘導加熱コイル１８の一方側の端子１８ａが接続されている。誘導加熱コイル１８の他方側の端子１８ｂには、第１のカレントトランス１９ａの一次側の一方の端子が接続されているとともに、第２のカレントトランス１９ｂの一次側の一方の端子も接続されている。また、一対の共振コンデンサ２０ａ、２０ｂの直列回路からなる第１の共振コンデンサ回路２０と、一対の共振コンデンサ２１ａ、２１ｂの直列回路からなる第２の共振コンデンサ回路２１との並列回路が、直列接続されたスイッチング素子１５ａ、１５ｂに並列に接続されている。

さらに、第１のカレントトランス１９ａの一次側の他方の端子は第１の共振コンデンサ回路２０における一対の共振コンデンサ２０ａ、２０ｂの直列接続点に接続され、第２のカレントトランス１９ｂの一次側の他方の端子は第２の共振コンデンサ回路２１における一対の共振コンデンサ２１ａ、２１ｂの直列接続点に接続されている。これらのスイッチング素子１５ａ、１５ｂ、ダイオード１６ａ、１６ｂ、スナバコンデンサ１７ａ、１７ｂ、一対の直列接続された共振コンデンサ２０ａ、２０ｂからなる第１の共振コンデンサ回路２０及び一対の直列接続された共振コンデンサ２１ａ、２１ｂからなる第２の共振コンデンサ回路２１がインバータ回路２２を構成する。

第１のカレントトランス１９ａの二次側には第１のコイル電流検出回路２３ａが、第２のカレントトランス１９ｂの二次側には第２のコイル電流検出回路２３ｂが、それぞれ接続されている。第１のコイル電流検出回路２３ａ及び第２のコイル電流検出回路２３ｂは、それぞれ周知の整流及び平滑回路からなっており、それらの出力はともに加熱制御回路２４に入力されている。

加熱制御回路２４では、第１のコイル電流検出回路２３ａ及び第２のコイル電流検出回路２３ｂからの出力が加算処理され、第１のコイル電流検出回路２３ａ及び第２のコイル電流検出回路２３ｂでそれぞれ検出された電流値の和として、誘導加熱コイル１８に流れた高周波電流値が求められる。そして、加熱制御回路２４は、このようにして求められた誘導加熱コイル１８に流れた高周波電流値に基いて、予め定められた所定のプログラムに従って、スイッチング素子駆動回路２５ａ、２５ｂを介してスイッチング素子１５ａ、１５ｂを制御し、スイッチング素子１５ａ、１５ｂを交互に導通させ、導通の繰り返し周期を変えることにより誘導加熱コイル１８に所定の電力を供給して炊飯を行うようになされている。

なお、スイッチング素子駆動回路２５ａ、２５ｂは、商用電源１１に接続された電源トランス２６及び電源回路２６ａ、２６ｂを介して駆動用直流電力が供給されており、加熱制御回路２４も電源トランス２６及び図示省略した電源回路から駆動用直流電力が供給されている。

このような構成を備える実施形態１の業務用炊飯器の誘導加熱制御回路１０においては、誘導加熱コイル１８に流れる高周波電流（共振電流）は、第１のカレントトランス１９ａ及び第２のカレントトランス１９ｂを経て、一対の直列接続された共振コンデンサ２０ａ、２０ｂからなる第１の共振コンデンサ回路２０及び一対の直列接続された共振コンデンサ２１ａ、２１ｂからなる第２の共振コンデンサ回路２１に分流されて流れる。

そのため、第１の共振コンデンサ回路２０における共振コンデンサ２０ａ、２０ｂ及び第２の共振コンデンサ回路２１における共振コンデンサ２１ａ、２１ｂの容量が同じであれば、第１のカレントトランス１９ａ及び第２のカレントトランス１９ｂに流れる共振電流は、誘導加熱コイル１８に流れる電流の約半分となる。そのため、実施形態１の業務用炊飯器の誘導加熱制御回路１０によれば、加熱出力が５ｋＷ近いインバータ回路においても、小型で安価な家庭用機器向けのカレントトランスを使用することができるため、配線基板上の部品の配置が容易となり、また、高価な大電流用のリード線貫通型の電流センサを使用する必要がなくなるために安価となる。

［実施形態２］
実施形態１の業務用炊飯器の誘導加熱制御回路１０では、第１のコイル電流検出回路２３ａの出力と第２のコイル電流検出回路２３ｂの出力とを加熱制御回路２４内で加算処理することにより誘導加熱コイル１８に流れる高周波電流を検出する例を示した。実施形態２の業務用炊飯器の誘導加熱制御回路１０Ａは、第１のコイル電流検出回路及び第２のコイル電流検出回路を直列に接続することにより、別途演算処理することなく直接誘導加熱コイル１８に流れる高周波電流を検出するようにしたものである。

実施形態２の業務用炊飯器の誘導加熱制御回路１０Ａを図２を用いて説明するが、図２においては、図１に示した実施形態１の業務用炊飯器の誘導加熱制御回路１０と同一の構成部分には同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。

実施形態２の業務用炊飯器の誘導加熱制御回路１０Ａにおいては、第２のコイル電流検出回路２３ｂの直流出力に対し、第１のコイル電流検出回路２３ａの直流出力を直列接続し、第２のコイル電流検出回路２３ｂの直流出力に第１のコイル電流検出回路２３ａの直流出力を重畳させており、その他の構成は図１に示した実施形態１の業務用炊飯器の誘導加熱制御回路１０の場合と同様である。

実施形態２の業務用炊飯器の誘導加熱制御回路１０Ａにおいては、別途演算処理することなく直接誘導加熱コイル１８に流れる高周波電流を検出することができ、実施形態１の業務用炊飯器の誘導加熱制御回路１０の場合と同様の作用・効果を奏することができる。

１０、１０Ａ：誘導加熱制御回路 １１：商用電源
１２：整流用ダイオード １３：コンデンサ
１４：直流電源 １５ａ、１５ｂ：スイッチング素子
１６ａ、１６ｂ：ダイオード １７ａ、１７ｂ：スナバコンデンサ
１８：誘導加熱コイル １８ａ：(誘導加熱コイルの）一方の端子
１８ｂ：(誘導加熱コイルの）他方の端子 １９ａ：第１のカレントトランス
１９ｂ：第２のカレントトランス ２０：第１の共振コンデンサ回路
２０ａ、２０ｂ：共振コンデンサ ２１：第２の共振コンデンサ回路
２１ａ、２１ｂ：共振コンデンサ ２２：インバータ回路
２３ａ：第１のコイル電流検出回路 ２３ｂ：第２のコイル電流検出回路
２４：加熱制御回路 ２５ａ、２５ｂ：スイッチング素子駆動回路
２６：電源トランス ２６ａ、２６ｂ：電源回路

Claims (4)

1. 商用電源からの交流を直流に変換して出力する整流回路と、
   前記整流回路からの直流を高周波電力に変換するインバータ回路と、
   前記インバータ回路に接続された共振コンデンサ及び誘導加熱コイルと、
   前記誘導加熱コイルに流れる電流を検出する電流検出回路と、
   加熱制御回路と、
   を備え、
   前記加熱制御回路により、前記電流検出回路によって検出された電流に基いて前記誘導加熱コイルに流れる電流を制御する、業務用炊飯器の誘導加熱制御回路であって、
   前記共振コンデンサは、第１及び第２の直列接続された共振コンデンサからなるとともに、前記電流検出回路は電流検出手段として第１及び第２のカレントトランスを有し、
   前記誘導加熱コイルは、一方側の端子が前記インバータ回路の出力側に接続され、他方側の端子は前記第１及び第２のカレントトランスのそれぞれ一次側の一方の端子に接続され、
   前記第１のカレントトランスの一次側の他方の端子は前記第１の共振コンデンサの直列接続点に、前記第２のカレントトランスの一次側の他方の端子は前記第２の共振コンデンサの直列接続点に、それぞれ接続され、
   前記第１及び第２のカレントトランスの二次側の出力に基いて前記誘導加熱コイルに流れる電流を検出する、業務用炊飯器の誘導加熱制御回路。
2. 前記第１及び第２のカレントトランスの二次側の出力は、それぞれ整流されて加算回路に入力され、前記加算回路の出力に基いて前記誘導加熱コイルに流れる電流を検出する、請求項１に記載の業務用炊飯器の誘導加熱制御回路。
3. 前記第１及び第２のカレントトランスの二次側の出力はそれぞれ整流されて直列接続され、前記直列接続された出力に基いて前記誘導加熱コイルに流れる電流を検出する、請求項１に記載の業務用炊飯器の誘導加熱制御回路。
4. 前記インバータ回路の加熱出力が３ｋＷを越えている、請求項１〜３の何れかに記載の業務用炊飯器の誘導加熱制御回路。