JP3931831B2 - 誘導加熱調理器とその制御プログラム - Google Patents
誘導加熱調理器とその制御プログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP3931831B2 JP3931831B2 JP2003107748A JP2003107748A JP3931831B2 JP 3931831 B2 JP3931831 B2 JP 3931831B2 JP 2003107748 A JP2003107748 A JP 2003107748A JP 2003107748 A JP2003107748 A JP 2003107748A JP 3931831 B2 JP3931831 B2 JP 3931831B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switching element
- duty
- circuit
- heating coil
- load
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Induction Heating Cooking Devices (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般家庭やレストランなどで使用される誘導加熱調理器に関し、特にその出力の制御に関する。
【0002】
【従来の技術】
特許文献1と2には、一対のスイッチング素子を備えた誘導加熱調理器が開示されている。スイッチング素子の駆動信号はインバータ駆動回路によって周期的に生成され、駆動信号のオン期間を変化させることによって誘導加熱調理器の出力が制御される。駆動信号の一周期に対して、スイッチング素子がオン状態である時間の割合をデューティと呼ぶ。
【0003】
特許文献1には、デューティ0.5の時に出力電力が最大となることが記載されている(特に図10と図11を参照のこと)。また、特許文献2には、デューティの可変範囲を1/2以上、または1/2以下の領域に制限していることが記載されている(特に図3を参照のこと)。
【0004】
【特許文献1】
特許2000−36375号公報
【特許文献1】
特開平4−43591号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の誘導加熱調理器では、最大電力はデューティが0.5の時に得られると考えて、デューティの可変範囲は0%〜50%、または50%〜100%に制限されている。このためデューティの可変範囲は最大でも50%であり、本来の誘導加熱調理器の最大電力を引き出せないという問題点があった。この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、出力電力の制御範囲を広げ、最大電力を増加させることを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る誘導加熱調理器は、交流を直流に変換する整流回路と、前記整流回路が出力する直流出力の高電位側に接続された第1のスイッチング素子と、前記整流回路が出力する直流出力の低電位側に前記第1のスイッチング素子と直列に接続された第2のスイッチング素子と、加熱コイルと共振コンデンサを有し前記第2のスイッチング素子に並列に接続された負荷回路と、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子とを交互に駆動するインバータ駆動回路と、前記インバータ駆動回路を制御して、前記第1のスイッチング素子のデューティと前記第2のスイッチング素子のデューティとを変化させる制御回路を備え、前記第1のスイッチング素子のデューティは0%から所定の上限値の範囲で可変され、前記所定の上限値は、前記加熱コイルのインダクタンスと、前記共振コンデンサの電気容量と、前記加熱コイルに誘導加熱される負荷の抵抗とに基づいて定められることを特徴とするものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1に示した回路図に基づいて、実施の形態1にかかわる誘導加熱調理器の構成を説明する。交流電源1は整流回路2に接続されている。整流回路2は、整流用ダイオード3、コンデンサ4、チョークコイル5、出力コンデンサ6から構成され、ここで交流電圧が直流電圧に変換される。出力コンデンサ6には、その高電位側6aにスイッチング素子7が、また低電位側6bにスイッチング素子9が接続されている。
【0008】
インバータ回路12はスイッチング素子7、9、ダイオード8、10、インバータ駆動回路11で構成されている。インバータ駆動回路11は駆動信号を周期的に生成し、直列につながれている一対のスイッチング素子7、9を所定の周期で交互に駆動させる。スイッチング素子7とスイッチング素子9のオンデューティの和は理想的には100%になる。加熱コイル13と共振コンデンサ14よりなる負荷回路16は、インバータ回路12の低電位側に接続されている。加熱コイル13の上には調理用鍋、フライパン、ケトルなどの負荷15が載せられている。負荷15が非磁性であるか磁性であるかに応じて、スイッチング素子7、9の駆動周波数を選択できるようにしておいても良い。
【0009】
負荷回路16を加熱コイル13と共振コンデンサ14で構成されるLC直列回路とみなすと、特許文献1に記載されているように、最大電力はスイッチング素子7のオンデューティが50%の時に得られる。しかしながら、実際には加熱コイル13の上には負荷15が存在するため、この抵抗成分が負荷回路16に加わる。言い換えれば、負荷15を含む実際の負荷回路16は、RLC直列回路になる。このため実際の負荷回路16では、図2に示すように、最大電力はスイッチング素子7のオンデューティが50%を超えるところで得られる。
【0010】
入力電流検出回路17と電圧検出回路18の検出信号は制御回路19に入力され、制御回路19の内部で入力電力が計算される。インバータ駆動回路11は、計算された入力電力に基づいてスイッチング素子7とスイッチング素子9のオン時間をそれぞれ決定する。なお、電圧検出回路18の代わりに、分圧回路(図示せず)を共振コンデンサ14に並列に挿入し、この分圧回路で検出された電圧を検出信号に用いることもできる。
【0011】
インバータ駆動回路11が生成する駆動信号は、図2に示すように、所定の駆動周波数で発信され、負荷15に応じてスイッチング素子7、9のデューティを変化させる。スイッチング素子7の最大オンデューティは、負荷15の抵抗成分を考慮して決められているため、50%を超えている。例えば60%を最大オンデューティとすれば、デューティの可変範囲は0%から60%となる。
【0012】
デューティを決定する方法を図3に示したフローチャートに従って説明する。制御回路19は、発振器の発振を開始し(S1)、入力検出手段17から入力電流検出値を(S2)、また入力電圧検出手段18(分圧回路で代用可)から入力電圧検出値を(S3)、それぞれ読み込む。制御回路19は、これらの検出値から入力電力を計算し(S4)、入力電力設定値と比較する(S5)。入力電力計算値が入力電力設定値を超えた場合は、スイッチング素子7のオン時間、すなわちデューティをそのままにするようにインバータ駆動回路11に出力する(S8)。ここで、入力電力設定値は、誘導加熱調理器の操作パネル(図示せず)から使用者が負荷15の大きさを考慮して適宜選択或いは設定できるようになっている。
【0013】
入力電力計算値が入力電力設定値以下の場合は、スイッチング素子7のデューティが最大オンデューティ(50%+α)未満であるか否かを判断し(S6)、最大オンデューティ未満であれば、スイッチング素子7のオン時間を延長するように(S7)、インバータ駆動回路11に出力する(S8)。スイッチング素子7のデューティが最大オンデューティ以上であれば、デューティを最大オンデューティとして(S9)、インバータ駆動回路11に出力する(S8)。
【0014】
ここで、αは、出力電力が最大になるデューティの近傍に設定される正の設定値で、例えば10%程度の大きさである(図2参照)。設定値αは、通常、基準負荷に対して最大電力が得られるように決定される定数であるが、負荷の種類、大きさに応じて適宜、設定または選択できるようにしておいても良い。
【0015】
なお、S9で、デューティが最大オンデューティ以上の場合に、デューティを最大オンデューティにまで下げるのは、1)最大オンデューティを超えて使用しても、投入電力が低下するだけで制御的に無意味であること、2)指令電力(入力電力設定値)に対して対応するオンデューティが2つ存在することになるため、入力電力の帰還制御が不安定になることを防ぐためである。
【0016】
上記の方法によって最大オンデューティを50%を超える領域にまで拡大すると、電力の制御可能範囲が広がるとともに、誘導加熱調理器が持つ本来の最大電力が引き出せるようになる。また、50%未満のデューティで設計されている従来の電磁誘導加熱調理器に対して発生電力に余裕が生まれるため、設計仕様に対してコイル巻数を増やしても要求電力を発生できる。コイル巻数を増やすことにより、回路電流が低減でき、スイッチング損失低減、回路の発熱低減、加熱効率向上が図れる等の効果が得られる。
【0017】
実施の形態2.
実施の形態2にかかわる誘導加熱調理器を図4に基づいて説明する。同図において、図1と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものを表している。ここでは、負荷回路16の共振コンデンサ14と並列に、ダイオード20が接続されている。ダイオード20のアノード端子は整流回路2の出力コンデンサ6の低電位側6bと同電位にあり、ダイオード20は加熱コイル13と共振コンデンサ14が生じるLC共振の半波をクランプする。
【0018】
ダイオード20のクランプにより、ダイオード8は導通時にスイッチング素子7をターンオンするため、零電圧スイッチングが実現できる。その結果、実施の形態2によれば、実施の形態1と同様の効果に加えて、スイッチング素子7に関する、スイッチング損失の低減、発熱抑制、スイッチングノイズの低減等が達成できる。
【0019】
図5は実施の形態2の別の形態を説明するための回路図で、負荷回路16において共振コンデンサ14と加熱コイル13の接続位置が異なる。ダイオード20のカソード端子はスイッチング素子7とスイッチング素子9の接続点に接続されており、図4に示す回路と同様の効果が得られる。
【0020】
実施の形態3.
図6は、実施の形態3にかかわる誘導加熱調理器を説明するための回路図である。同図において、図1と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。
【0021】
実施の形態1では、加熱コイル13と共振コンデンサ14よりなる負荷回路16はインバータ回路12の低電位側に接続されていたが、ここでは負荷回路16はインバータ回路12の高電位側に接続されている。スイッチング素子9の最大オンデューティを50%を超える範囲に設定することによって、実施の形態1と同様の効果が得られる。
【0022】
実施の形態4.
図7は実施の形態4にかかわる誘導加熱調理器、図8はその別の形態を説明するための回路図である。同図において、図4、5と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。加熱コイル13と共振コンデンサ14よりなる負荷回路16は、実施の形態3と同様に、インバータ回路12の高電位側に接続されている。
【0023】
図7および図8では、負荷回路16における共振コンデンサ14と加熱コイル13の接続位置が異なる。図7ではダイオード20のアノード端子はスイッチング素子7とスイッチング素子9の接続点に接続されており、図8ではダイオード20のカソード端子は整流回路2の出力コンデンサ6の高電位側6aと同電位にある。
【0024】
ダイオード20は加熱コイル13と共振コンデンサ14が生じるLC共振の半波をクランプする。ダイオード20のクランプにより、零電圧スイッチングが実現できる。その結果、実施の形態4によれば、実施の形態2と同様の効果が達成できる。
【0025】
【発明の効果】
この発明に係る誘導加熱調理器は、交流を直流に変換する整流回路と、前記整流回路が出力する直流出力の高電位側に接続された第1のスイッチング素子と、前記整流回路が出力する直流出力の低電位側に前記第1のスイッチング素子と直列に接続された第2のスイッチング素子と、加熱コイルと共振コンデンサを有し前記第2のスイッチング素子に並列に接続された負荷回路と、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子とを交互に駆動するインバータ駆動回路と、前記インバータ駆動回路を制御して、前記第1のスイッチング素子のデューティと前記第2のスイッチング素子のデューティとを変化させる制御回路を備え、前記第1のスイッチング素子のデューティは0%から所定の上限値の範囲で可変され、前記所定の上限値は、前記加熱コイルのインダクタンスと、前記共振コンデンサの電気容量と、前記加熱コイルに誘導加熱される負荷の抵抗とに基づいて定められることにより、出力電力の設定可能範囲が広い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1にかかわる誘導加熱調理器を説明するための図である。
【図2】 誘導加熱調理器の電力とデューティの関係を説明するための図である。
【図3】 デューティを計算する方法を説明するためのフローチャートである。
【図4】 実施の形態2にかかわる誘導加熱調理器を説明するための図である。
【図5】 実施の形態2にかかわる誘導加熱調理器の別の形態を説明するための図である。
【図6】 実施の形態3にかかわる誘導加熱調理器を説明するための図である。
【図7】 実施の形態4にかかわる誘導加熱調理器を説明するための図である。
【図8】 実施の形態4にかかわる誘導加熱調理器の別の形態を説明するための図である。
【符号の説明】
1 交流電源、 2 整流回路、 3 整流用ダイオード、 4 コンデンサ、 5 チョークコイル、 6 出力コンデンサ、 7 スイッチング素子、 8 ダイオード、 9 スイッチング素子、 10 ダイオード、 11 インバータ駆動回路、 12 インバータ回路、 13 加熱コイル、 14 共振コンデンサ、 15 負荷、 16 負荷回路、 15 入力電流検出回路、 18 電圧検出回路、 19 制御回路、 20 ダイオード
Claims (6)
- 交流を直流に変換する整流回路と、
前記整流回路が出力する直流出力の高電位側に接続された第1のスイッチング素子と、
前記整流回路が出力する直流出力の低電位側に前記第1のスイッチング素子と直列に接続された第2のスイッチング素子と、
加熱コイルと共振コンデンサを有し前記第2のスイッチング素子に並列に接続された負荷回路と、
前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子とを交互に駆動するインバータ駆動回路と、
前記インバータ駆動回路を制御して、前記第1のスイッチング素子のデューティと前記第2のスイッチング素子のデューティとを変化させる制御回路を備え、
前記第1のスイッチング素子のデューティは0%から所定の上限値の範囲で可変され、
前記所定の上限値は、前記加熱コイルのインダクタンスと、前記共振コンデンサの電気容量と、前記加熱コイルに誘導加熱される負荷の抵抗とに基づいて定められる、
ことを特徴とする誘導加熱調理器。 - 交流を直流に変換する整流回路と、
前記整流回路が出力する直流出力の高電位側に接続された第1のスイッチング素子と、
前記整流回路が出力する直流出力の低電位側に前記第1のスイッチング素子と直列に接続された第2のスイッチング素子と、
加熱コイルと共振コンデンサを有し前記第1のスイッチング素子に並列に接続された負荷回路と、
前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子とを交互に駆動するインバータ駆動回路と、
前記インバータ駆動回路を制御して、前記第1のスイッチング素子のデューティと前記第2のスイッチング素子のデューティとを変化させる制御回路を備え、
前記第2のスイッチング素子のデューティは0%から所定の上限値の範囲で可変され、
前記所定の上限値は、前記加熱コイルのインダクタンスと、前記共振コンデンサの電気容量と、前記加熱コイルに誘導加熱される負荷の抵抗とに基づいて定められる、
ことを特徴とする誘導加熱調理器。 - 前記共振コンデンサは、並列に接続されたダイオードを有していることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の誘導加熱調理器。
- 前記所定の上限値は、50%を超える値に定められることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
- 交流を直流に変換する整流回路と、前記整流回路が出力する直流出力の高電位側に接続された第1のスイッチング素子と、前記整流回路が出力する直流出力の低電位側に前記第1のスイッチング素子と直列に接続された第2のスイッチング素子と、加熱コイルと共振コンデンサを有し前記第2のスイッチング素子に並列に接続された負荷回路と、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子とを交互に駆動させるインバータ駆動回路と、を備えた誘導加熱調理器の制御プログラムであって、
前記第1のスイッチング素子を所定のデューティで駆動するステップと、
前記第2のスイッチング素子を前記第1のスイッチング素子のデューティから求まるデューティで駆動するステップと、を備え、
前記第1のスイッチング素子の所定のデューティは0%から所定の上限値まで可変可能であり、
前記所定の上限値は、前記加熱コイルのインダクタンスと、前記共振コンデンサの電気容量と、前記加熱コイルに誘導加熱される負荷の抵抗とに基づいて定められる値である、
ことを特徴とする誘導加熱調理器の制御プログラム。 - 交流を直流に変換する整流回路と、前記整流回路が出力する直流出力の高電位側に接続された第1のスイッチング素子と、前記整流回路が出力する直流出力の低電位側に前記第1のスイッチング素子と直列に接続された第2のスイッチング素子と、 加熱コイルと共振コンデンサを有し前記第1のスイッチング素子に並列に接続された負荷回路と、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子とを交互に駆動させるインバータ駆動回路と、を備えた誘導加熱調理器の制御プログラムであって、
前記第2のスイッチング素子を所定のデューティで駆動するステップと、
前記第1のスイッチング素子を前記第2のスイッチング素子のデューティから求まるデューティで駆動するステップと、を備え、
前記第2のスイッチング素子の所定のデューティは0%から所定の上限値まで可変可能であり、
前記所定の上限値は、前記加熱コイルのインダクタンスと、前記共振コンデンサの電気容量と、前記加熱コイルに誘導加熱される負荷の抵抗とに基づいて定められる値である、
ことを特徴とする誘導加熱調理器の制御プログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003107748A JP3931831B2 (ja) | 2003-04-11 | 2003-04-11 | 誘導加熱調理器とその制御プログラム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003107748A JP3931831B2 (ja) | 2003-04-11 | 2003-04-11 | 誘導加熱調理器とその制御プログラム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004319114A JP2004319114A (ja) | 2004-11-11 |
JP3931831B2 true JP3931831B2 (ja) | 2007-06-20 |
Family
ID=33469498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003107748A Expired - Fee Related JP3931831B2 (ja) | 2003-04-11 | 2003-04-11 | 誘導加熱調理器とその制御プログラム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3931831B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107222006A (zh) * | 2017-08-03 | 2017-09-29 | 北京理工大学 | 一种无线充电系统输出能量控制电路及控制方法 |
-
2003
- 2003-04-11 JP JP2003107748A patent/JP3931831B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004319114A (ja) | 2004-11-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100693231B1 (ko) | 유도 가열 조리기 | |
JP5658692B2 (ja) | 誘導加熱装置 | |
JP2862569B2 (ja) | 電磁調理器 | |
EP1667491B1 (en) | Inverter circuit for an induction heating apparatus, cooking appliance having such circuit, and operating method | |
US9433037B2 (en) | Induction heating cooker | |
JP4258737B2 (ja) | 誘導加熱調理器及び誘導加熱調理方法 | |
JP3977666B2 (ja) | インバータ調理器 | |
JP4193095B2 (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JP2011103225A (ja) | 誘導加熱装置 | |
JP4301244B2 (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JP7045295B2 (ja) | 電磁誘導加熱装置 | |
JP6340550B2 (ja) | 誘導加熱装置 | |
JP7001892B2 (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JP3931831B2 (ja) | 誘導加熱調理器とその制御プログラム | |
JP3907550B2 (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JP4383942B2 (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JP7344740B2 (ja) | 電磁誘導加熱装置 | |
JP2005116385A (ja) | 誘導加熱装置 | |
JP4036266B2 (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JPH11121159A (ja) | 電磁調理器 | |
JP3460997B2 (ja) | 誘導加熱装置 | |
JP4613687B2 (ja) | 誘導加熱装置 | |
JP4494316B2 (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JP4023364B2 (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JP4000992B2 (ja) | 誘導加熱装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050106 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061205 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070123 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070220 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070305 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 3931831 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100323 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110323 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110323 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120323 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130323 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130323 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140323 Year of fee payment: 7 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |