JP3422018B2 - Ｉｈ保温釜 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング素子
によりインバータを発振させて、鍋を電磁誘導加熱する
加熱コイルに所定の高周波電流を供給するとともに、非
絶縁降圧型スイッチング電源回路から冷却用ファンに動
作電流を供給して、整流用素子やスイッチング素子を冷
却するＩＨ（電磁誘導加熱式）保温釜に関する。 【０００２】 【発明が解決しようとする課題】従来、この種のＩＨ保
温釜は、鍋を電磁誘導加熱する加熱コイルを例えば1300
Ｗの加熱出力でインバータ制御するため、インバータを
発振させるためのスイッチング素子や、電源電流を整流
してインバータに供給する整流用素子に相当する整流用
ダイオードが発熱する。したがって、これらのスイッチ
ング素子や整流用ダイオードを冷却する冷却用ファンの
みならず、この冷却用ファンに動作電圧を供給する電源
回路も必要となる。また、冷却用ファンは消費電力が多
いため、大型のトランスを必要とするが、近年は市場の
小型化および低コスト化の要求に伴ない、一次側と二次
側間の絶縁トランスが不要で回路構成が簡単な、非絶縁
型スイッチング電源回路が用いられるようになってい
る。 【０００３】ところが、こうした非絶縁型スイッチング
電源回路には、スイッチングトランジスタを発振させる
ための発振回路が内蔵されているため、回路の二次側出
力が低消費電力中であっても、スイッチング電源回路自
身は25ｋＨｚ〜35ｋＨｚの周波数で常時発振しており、
ＩＨ保温釜全体としては何等低消費電力にならない。し
たがって、炊飯や保温を行なわない切状態中や、所定時
間後に炊飯を開始するタイマー動作中は、本来低消費電
力動作中であるにも拘らず、ＩＨ保温釜の消費電力が低
減されないという問題が発生する。 【０００４】そこで、本発明は上記問題点に鑑み、切状
態中やタイマー動作中に、消費電力を確実に低減させる
ことのできるＩＨ保温釜を提供することをその目的とす
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明のＩＨ保温釜は、
前記目的を達成するために、鍋を電磁誘導加熱する加熱
コイルと、電源電流を整流する整流用素子と、前記加熱
コイルに高周波電流を供給するインバータと、このイン
バータの発振を行なうスイッチング素子と、前記整流用
素子および前記スイッチング素子を冷却する冷却用ファ
ンと、前記冷却用ファンに動作電圧を供給する非絶縁降
圧型スイッチング電源回路とを備えたＩＨ保温釜におい
て、切状態中またはタイマー動作中に前記非絶縁降圧型
スイッチング電源回路の発振を一時的に停止する発振停
止手段を備えたものである。 【０００６】上記構成によれば、切状態中またはタイマ
ー動作中になると、発振停止手段により非絶縁降圧型ス
イッチング電源回路の発振が一時的に停止するので、従
来のものに比べて非絶縁降圧型スイッチング電源回路の
低消費電力化を図ることができる。 【０００７】 【発明の実施形態】以下、本発明におけるＩＨ保温釜の
一実施例を、添付図面に基づき説明する。ＩＨ保温釜の
電気的構成を示す図１において、１は例えば商用の交流
100Ｖの電源であり、この電源１からの電源電流は、Ｉ
Ｈ保温釜に内蔵する整流用素子である整流用ダイオード
２により全波整流される。整流用ダイオード２からの直
流電圧は、一方ではチョークコイル３およびコンデンサ
４からなる平滑回路により平滑されるとともに、他方で
はダイオード５およびコンデンサ６からなる整流平滑回
路により整流平滑される。 【０００８】７は、加熱コイル８に所定の高周波電流を
供給するためのインバータである。このインバータ７
は、スイッチング素子であるＩＧＢＴトランジスタ（絶
縁ゲート型バイポーラトランジスタ）９と、このＩＧＢ
Ｔトランジスタ９のベースにパルス信号を供給する駆動
回路10と、加熱コイル８とその両端間に接続されるコン
デンサ11とにより構成され、平滑された直流電圧が発生
するコンデンサ４の両端間に、加熱コイル８とＩＧＢＴ
トランジスタ９の直列回路が接続される。また、駆動回
路10からＩＧＢＴトランジスタ９へのパルス信号は、こ
の駆動回路10の前段に接続される加熱コイル制御回路12
からの制御信号を受けて出力される。そして、駆動回路
10からのパルス信号に伴ない、ＩＧＢＴトランジスタ９
をスイッチングすると、加熱コイル８に高調波電流が供
給される。 【０００９】15は、前記コンデンサ６の両端間に発生す
る直流入力電圧を降圧して、直流出力電圧Ｖｐを二次側
に供給する非絶縁降圧型スイッチング電源回路である。
この非絶縁降圧型スイッチング電源回路15は、小型化お
よび低コスト化を実現するために、一次側と二次側とを
絶縁する絶縁トランスを介在しない構成となっている。
そして、具体的には、ダイオード５とコンデンサ６の接
続点に、スイッチ手段であるＰＮＰ型のスイッチングト
ランジスタ16のエミッタを接続し、スイッチングトラン
ジスタ16のコレクタに、ダイオード17のカソードを接続
し、このダイオード17のアノードを、コンデンサ６の他
端とともに接地する。また、ダイオード17の両端間、す
なわちスイッチングトランジスタ16の出力側に、コイル
18とコンデンサ19からなる直列フィルタ回路を接続し
て、非絶縁降圧型スイッチング電源回路15を構成する。
これにより、スイッチングトランジスタ16でオン，オフ
した方形波を、後段のコイル18とコンデンサ19からなる
フィルタ回路で平均化して、入力電圧よりも低い直流電
圧を取り出せるようにしている。 【００１０】また、非絶縁降圧型スイッチング電源回路
15は、前記直流出力電圧Ｖｐを安定化させる帰還ループ
として、直流出力電圧Ｖｐを分圧して検出電圧Ｖｐ’を
出力する分圧用抵抗21，22と、前記検出電圧Ｖｐ’と参
照電源23より得られる参照電圧Ｖｄとを比較して、その
差電圧Ｖａを出力する誤差増幅器24と、差電圧Ｖａの電
圧レベルと内蔵する基準電圧Ｖｃの電圧レベルとの比較
結果に基づき、トランジスタ25ひいては前記スイッチン
グトランジスタ16のベースに供給する駆動信号のパルス
導通幅を可変設定する発振回路26を備えている。 【００１１】前記ダイオード５およびコンデンサ６の接
続点と、ＮＰＮ型のトランジスタ25のコレクタとの間に
は、分圧用の抵抗27，28が接続され、この抵抗27，28の
接続点にはスイッチングトランジスタ16のベースに接続
される。また、トランジスタ25のエミッタは接地されて
いるとともに、ダイオード５およびコンデンサ６の接続
点と、トランジスタ25のベースとの間には、このトラン
ジスタ25のバイアス用の抵抗29が接続される。つまり、
発振回路26からの駆動信号がオンすると、トラジスタ25
およびスイッチングトランジスタ16がオンし、逆に駆動
信号がオフすると、トラジスタ25およびスイッチングト
ランジスタ16もオフするように構成している。 【００１２】前記直流出力電圧Ｖｐが発生するコンデン
サ19の両端間には、定電圧回路31が接続される。この定
電圧回路31は、直流出力電圧Ｖｐとは別の動作出力電圧
Ｖccを得るためのものであって、直流出力電圧Ｖｐライ
ンにコレクタが接続されるトランジスタ32と、このトラ
ンジスタ32のベースと接地ライン間に接続されるツェナ
ーダイオード33と、トランジスタ32のコレクタおよびベ
ース間に接続される抵抗34などにより構成される。ま
た、動作電圧を出力するトランジスタ32のエミッタと接
地ライン間には、コンデンサ35が接続される。 【００１３】41は、ＩＨ保温釜に内蔵する制御手段たる
マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）であ
る。このマイコン41は、予め記憶手段（図示せず）に格
納記憶した制御シーケンスにしたがって、炊飯や保温な
どのＩＨ保温釜に関わるあらゆる動作を実行する機能を
有している。また、マイコン41は前記動作出力電圧Ｖcc
を供給することにより動作するとともに、発振周波数が
各々異なる２つの水晶発振子42，43を備えている。そし
て、炊飯や保温などの通常モードを実行する際には、ク
ロック周波数の高い水晶発振子42によりマイコン41を動
作する一方、停電中の低消費電力モードを実行する際に
は、クロック周波数の低い水晶発振子43によりマイコン
41を動作させるように構成している。なお、水晶発振子
42の両端にはコンデンサ44，45の一端が接続されてお
り、これらのコンデンサ44，45の他端が接地されてい
る。また、水晶発振子43の両端にも別のコンデンサ46，
47の一端が接続されており、これらのコンデンサ46，47
の他端が接地されている。 【００１４】マイコン41の入力ポートには、炊飯，保
温，タイマー炊飯，切などの各動作を行なったり、炊飯
コースや時刻の設定を行なう際に操作する各種の操作ス
イッチ51と、いずれも図示しない鍋や蓋体の温度情報を
マイコン41側に出力するセンサ回路52などが接続され
る。また、マイコン41の出力ポートには、炊飯コース，
現在時刻，タイマー炊飯における予約時刻などを表示す
るＬＣＤ（液晶表示器）を備えた表示回路53と、冷却用
ファン54の通断電手段として設けたＮＰＮ型のトランジ
スタ55のベースと、前記発振回路26などが接続される。
このなかで、冷却用ファン54は、発熱部品である前記整
流用ダイオード２やＩＧＢＴトランジスタ９を冷却する
ものであり、前記ＩＧＢＴトランジスタ９の駆動回路10
とともに、非絶縁降圧型スイッチング電源回路15の直流
出力電圧Ｖｐにより動作する。また、マイコン41からト
ランジスタ55のベースに供給する制御信号がＨ（高）レ
ベルになると、トランジスタ55がオンして冷却用ファン
54に直流出力電圧Ｖｐが供給され、この冷却用ファン54
が運転するように構成している。冷却用ファン54の駆動
回路は、本実施例のトランジスタ55に限定されるもので
はなく、適宜変形可能である。さらに、発振回路26に至
るマイコン41の出力ポートＰφは、切状態中またはタイ
マー動作中に発振回路26を一時的に停止させる発振停止
手段56に接続される。そして、この発振停止手段56によ
り、マイコン41の出力ポートＰφがＨレベルになると、
非絶縁降圧型スイッチング電源回路15を構成する発振回
路26は、トランジスタ25ひいてはスイッチングトランジ
スタ16への駆動信号の供給を強制的に遮断するように構
成している。 【００１５】次に、上記構成に付き、その作用を図２の
フローチャート、並びに図３および図４の波形図に基づ
き説明する。なお、図３は通常モードにおける各部の波
形であり、最上段にあるのはスイッチングトランジスタ
16のコレクタ側の入力電圧Ｖ１で、以下、コイル18を流
れる電流ＩＬ2，差電圧Ｖａおよび基準電圧Ｖｃ，トラ
ンジスタ25およびスイッチングトランジスタ16の動作状
態を示している。また、図４は低消費電力モードにおけ
る各部の波形であり、最上段にあるのはスイッチングト
ランジスタ16のコレクタ側の入力電圧Ｖ１で、以下、コ
イル18を流れる電流ＩＬ2，マイコン41の出力ポートＰ
φの電圧を示している。 【００１６】図２のフローチャートにおいて、マイコン
41は先ず、所定の時刻に炊飯を開始するタイマー動作を
実行している否かを判断し（ステップＳ１）、タイマー
動作中でなければ、さらにステップＳ２において、炊飯
や保温を行なっていない切動作中であるか否かを判断す
る。そして、タイマー動作中でもなく、切動作中でもな
い場合には、ステップＳ３に移行して通常モードの制御
を行なう。逆に、タイマー動作中あるいは切状態中の場
合には、ステップＳ４に移行して低消費電力モードの制
御を行なう。 【００１７】通常モードおよび低消費電力モードのいず
れの場合にも、図２の左側のメインルーチンを実行して
いる途中で、10ミリ秒毎に割込みルーチンが実行され
る。これは図２の右側のフローチャートに示すように、
ステップＳ11において割込みルーチンに入ると、ステッ
プＳ12にて、マイコン41に内蔵する計時手段（図示せ
ず）のｔ秒カウンタがインクリメント（＋１増加）す
る。そして、次のステップＳ13にて、ＲＴＩ（Return I
nterrupt：戻り）すなわち図２の左側のメインルーチン
に戻る。つまり、ｔ秒カウンタが10ミリ秒毎に＋１ずつ
増加する。 【００１８】ステップＳ３の通常モードでは、クロック
周波数の高い水晶発振子42によりマイコン41が動作す
る。また、前記ｔ秒カウンタは０になるとともに、マイ
コン41の出力ポートＰφの電圧も０すなわちＬ（低）レ
ベルになる。その後、通常のモードに基づく他の処理が
行なわれると（ステップＳ７）、再びステップＳ３の手
順に戻るので、マイコン41の出力ポートＰφの電圧が反
転することはない。 【００１９】この場合の各部の波形は図３に示すよう
に、発振回路26からの駆動信号がＨレベルになると、ト
ラジスタ25およびスイッチングトランジスタ16がオン
し、電源１のエネルギーがスイッチングトランジスタ16
を介してコイル18に蓄積される。このとき、コイル18を
流れる電流ＩＬ2は、スイッチングトランジスタ16のオ
ン時間ｔONに比例して増加する。一方、発振回路26から
の駆動信号がＬレベルになると、トラジスタ25およびス
イッチングトランジスタ16はオフし、ダイオード17が導
通して、コイル18に蓄積されたエネルギーが放出され
る。このとき、コイル18を流れる電流ＩＬ2は、スイッ
チングトランジスタ16のオフ時間ｔOFFに比例して減少
する。定常状態において、コイル18を流れる電流ＩＬ2
が連続的である限り、スイッチングトランジスタ16がオ
ンの場合とオフの場合の電流ＩＬ2の変化幅は等しくな
るので、次の数式１が成立する。 【００２０】 【数１】 【００２１】また、非絶縁降圧型スイッチング電源回路
15には、直流出力電圧Ｖｐを安定化させる帰還回路が設
けられているが、その安定点は、次の数式２にて表わせ
る。 【００２２】 【数２】 【００２３】なお、上記数式２において、Ｒ0は抵抗21
の抵抗値，Ｒ1は抵抗22の抵抗値である。電源１の電圧
変動により、非絶縁降圧型スイッチング電源回路15に供
給する入力電圧が上昇すると、直流出力電圧Ｖｐも上昇
する。このとき、抵抗21，22の接続点は誤差増幅器24の
反転入力端子に接続され、参照電源23は誤差増幅器24の
非反転入力端子に接続されているので、参照電圧Ｖｄよ
りも検出電圧Ｖｐ’が上昇すると、誤差増幅器24から出
力される差電圧Ｖａは降下する。差電圧Ｖａが降下する
と、のこぎり波状の基準電圧Ｖｃよりも差電圧Ｖａが高
くなる時間、すなわち発振回路26からトランジスタ25に
供給する駆動電圧の導通時間が短かくなり、結果的にス
イッチングトランジスタ16へのパルス導通幅を狭めて、
直流出力電圧Ｖｐが低下する。これに対して、電源１の
電圧変動により、直流出力電圧Ｖｐが降下した場合は、
上述したものと逆の動作となる。 【００２４】こうして、非絶縁降圧型スイッチング電源
回路15からは安定した直流出力電圧Ｖｐが出力され、こ
れによりＩＧＢＴトランジスタ９の駆動回路10が動作す
るとともに、トランジスタ55がオンしたときに冷却用フ
ァン54が運転して、発熱部品である整流用ダイオード２
やＩＧＢＴトランジスタ９などを冷却する。また、直流
出力電圧Ｖｐは定電圧回路31により所定の動作出力電圧
Ｖccに変換され、マイコン41などに供給される。このよ
うに通常モードでは、マイコン41の発振停止手段56から
発振回路26を一時的に停止させる信号が出力されていな
いので、差電圧Ｖａが基準電圧Ｖｃよりも高くなると、
発振回路26はトランジスタ25ひいてはスイッチングトラ
ンジスタ16にＨレベルの駆動信号を必ず出力する。 【００２５】一方、ステップＳ４における低消費電力モ
ードでは、ｔ秒カウンタが所定の時間に達するまで、ス
テップＳ７における他の処理が行なわれるが、ステップ
Ｓ４において所定のｔ秒が経過すると、次のステップＳ
５，Ｓ６にて一旦ｔ秒カウンタを０にし、マイコン41の
出力ポートＰφの電圧を反転（Ｈレベル）する。この出
力ポートＰφの反転はｔ秒間継続し、その後はステップ
Ｓ４でｔ秒が経過するまで、出力ポートＰφがＬレベル
になる。つまり、ｔ秒毎にマイコン41の出力ポートＰφ
が反転することになる。 【００２６】この場合の各部の波形は図４に示すように
なり、出力ポートＰφがＨレベルの間は、発振回路26が
一時的に停止して、トラジスタ25ひいてはスイッチング
トランジスタ16への駆動信号の出力は行なわれない。し
たがって、発振回路26から出力される駆動信号の周期
が、図３に示す通常モードのときよりも大きくなり、発
振回路26の消費電力が減少する。 【００２７】以上のように、上記実施例では、鍋を電磁
誘導加熱する加熱コイル８と、電源電流を整流する整流
用素子たる整流用ダイオード２と、加熱コイル８に高周
波電流を供給するインバータ７と、このインバータ７の
発振を行なうスイッチング素子たるＩＧＢＴトランジス
タ９と、整流用ダイオード２およびＩＧＢＴトランジス
タ９を冷却する冷却用ファン54と、冷却用ファン54に動
作電圧たる直流出力電圧Ｖｐを供給する非絶縁降圧型ス
イッチング電源回路15とを備えたＩＨ保温釜において、
切状態中またはタイマー動作中に非絶縁降圧型スイッチ
ング電源回路15の発振を一時的に停止する発振停止手段
56を備えている。 【００２８】このように構成すれば、切状態中またはタ
イマー動作中になると、発振停止手段56により非絶縁降
圧型スイッチング電源回路15の発振が一時的に停止する
ので、従来のものに比べて非絶縁降圧型スイッチング電
源回路15の低消費電力化を図ることができる。 【００２９】また、本実施例では、前記発振停止手段56
をマイコン41内に設け、このマイコン41の出力ポートＰ
φを非絶縁降圧型スイッチング電源回路15の発振回路26
に接続して、切状態中またはタイマー動作中に発振停止
手段56から発振回路26に発振停止信号を供給するように
構成している。この場合、マイコン41の空いている出力
ポートＰφを発振回路26に接続するだけで、大掛かりな
設計変更を行なわなくても、切状態中やタイマー動作中
における消費電力の低減を確実に達成できる。 【００３０】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実
施が可能である。例えば、本実施例では加熱コイル８に
高周波電流を供給するためにＩＧＢＴトランジスタ９を
用いているが、それ以外の各種スイッチング素子を利用
してもよい。そして、負荷電流やコイル18の値によって
は、図３や図４の点線のような電流ＩＬ2で動作を行な
ってもよい。 【００３１】 【発明の効果】本発明のＩＨ保温釜は、鍋を電磁誘導加
熱する加熱コイルと、電源電流を整流する整流用素子
と、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ
と、このインバータの発振を行なうスイッチング素子
と、前記整流用素子および前記スイッチング素子を冷却
する冷却用ファンと、前記冷却用ファンに動作電圧を供
給する非絶縁降圧型スイッチング電源回路とを備えたＩ
Ｈ保温釜において、切状態中またはタイマー動作中に前
記非絶縁降圧型スイッチング電源回路の発振を一時的に
停止する発振停止手段を備えたものであり、切状態中や
タイマー動作中に、消費電力を確実に低減させることが
可能になる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例を示すＩＨ保温釜の回路構成
図である。 【図２】同上動作手順を示すフローチャートである。 【図３】同上通常モードにおける各部の波形図である。 【図４】同上低消費電力モードにおける各部の波形図で
ある。 【符号の説明】 ２ 整流用ダイオード（整流用素子） ７ インバータ ８ 加熱コイル ９ ＩＧＢＴトランジスタ（スイッチング素子） 15 非絶縁降圧型スイッチング電源回路 54 冷却用ファン 56 発振停止手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A47J 27/00 103 H05B 6/12

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 鍋を電磁誘導加熱する加熱コイルと、電
   源電流を整流する整流用素子と、前記加熱コイルに高周
   波電流を供給するインバータと、このインバータの発振
   を行なうスイッチング素子と、前記整流用素子および前
   記スイッチング素子を冷却する冷却用ファンと、前記冷
   却用ファンに動作電圧を供給する非絶縁降圧型スイッチ
   ング電源回路とを備えたＩＨ保温釜において、切状態中
   またはタイマー動作中に前記非絶縁降圧型スイッチング
   電源回路の発振を一時的に停止する発振停止手段を備え
   たことを特徴とするＩＨ保温釜。