JP4117568B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
図1は、本発明の一実施の形態における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。同図に示すように、本実施形態における誘導加熱調理器は、交流電源1に接続されており、交流電源1から供給される電力は直流電源回路2で直流電力に変換される。直流電源回路2は、交流電力を整流する整流ダイオードブリッジ3と平滑コンデンサ4から構成されている。そして直流電源回路2へ入力される入力電力は入力電力検出回路5(本実施形態では商用電源の電圧は一定と考え、入力電流を検出する)によって検出される。直流電源回路2で直流電力に変換された電力はインバータ回路6に供給される。インバータ回路6は、直流電源回路2の正負母線間に直列に接続された2つのスイッチング素子(IGBT)7、8とそのスイッチング素子7、8とそれぞれ逆並列に接続されたダイオード9、10によって形成されている。2つのスイッチング素子7、8はインバータ制御手段11から出力される駆動信号によってオンオフ駆動され、インバータ制御手段11はスイッチング素子7をオンさせている間はスイッチング素子8をオフに、スイッチング素子7をオフさせている間はスイッチング素子8をオンにすると言うように、交互にオンオフする駆動信号を出力するものである。なお、複数の誘導加熱調理器を近接させて使用する場合では、それらの動作周波数差の干渉音がそれぞれの誘導加熱調理器に載置した鍋から発生する問題点がある。その問題点に対処するため、インバータ制御手段11を一定周波数でデューティ制御を行うことにより火力を調整して、このような問題を解決することができるものである。
図5はこの発明の形態2の構成を示すものであり、図において実施の形態1の図1と同一または相当部分には同じ符号を付し、説明を省略する。本実施形態では、共振コンデンサ14に発生する電圧を検出するコンデンサ電圧検出手段17を有している。共振コンデンサ14は実施の形態1で説明したように、インバータ回路6が負荷回路12に高周波電力を供給すると、加熱コイル13に流れる電流により充放電を繰り返すが、クランプダイオード15を経由して加熱コイル13に電流の流れる誘導加熱が行われない無効期間は共振コンデンサ14の充電電圧は0Vとなっているので、コンデンサ電圧検出手段17により共振コンデンサ電圧が0Vとなる期間を検出することにより無効期間の発生を検知できる。無効期間を検出した鍋等の被加熱物に対しては、インバータ制御手段11からデューティ50%超の駆動信号をインバータ回路6(高電位側スイッチング素子7)に出力することにより、デューティ50%よりも大きな加熱出力を可能とした誘導加熱調理器が得られる。
前記実施の形態2では共振コンデンサ14の電圧が0Vになる期間を検出することにより無効期間の発生を検出していたが、デューティ50%でインバータ回路を駆動した際に無効期間が発生する場合には、共振コンデンサ14に生じるピーク電圧が直流電源電圧V0を超えるので、コンデンサ電圧検出手段17により直流電源電圧V0を超えるピーク電圧を検出した場合に、インバータ制御手段11からデューティ50%超の駆動信号をインバータ回路6(高電位側スイッチング素子7)に出力可能としても、デューティ50%よりも大きな加熱出力を可能とした誘導加熱調理器が得ることができる。
図6はこの発明の形態4の構成を示すものであり、図において実施の形態1の図1と同一または相当部分には同じ符号を付し、説明を省略する。本実施形態では加熱コイル13に流れる電流を検出する出力電流検出手段18を有している。加熱コイル13に流れる電流は、実施の形態1(図2、図3)で示したように、デューティ50%でインバータ回路6を駆動した場合に無効期間が生じる鍋等の被加熱物を載置したときの振幅が、無効期間が生じない鍋を載置したときより大きくなる。そこで、出力電流検出手段18により加熱コイル13に無効期間の生じる所定値以上の電流が流れるのを検出した場合(所定以上の振幅が検出された場合)には、デューティ50%超の駆動信号を出力可能とすることにより、より大きな加熱出力を可能とした誘導加熱調理器を得ることが出来る。なお、ここで言う電流の所定値は回路構成により変化するため、無効期間が発生する電流値をあらかじめ調べておき、それをデューティ50%以上で駆動するトリガーとして使用すればよい。
前記実施の形態4では加熱コイル13に流れる電流が所定値以上になるのを検出することにより無効期間の発生と判断していたが、クランプダイオード15を経由して流れる直流電流成分を検出しても誘導加熱が行われない無効期間の発生を検出できる。従って、出力電流検出手段18により加熱コイル13に所定値以上の直流電流を検出した場合に、インバータ制御手段11からデューティ50%超の駆動信号をインバータ回路6(高電位側スイッチング素子7)に出力可能として、より大きな加熱出力を可能とした誘導加熱調理器が得ることができる。
前記実施の形態4では加熱コイル13に流れる電流が所定値以上になるのを検出することにより無効期間の発生と判断していたが、無効期間が生じる鍋等の被加熱物を載置したときの負荷回路12に流れる出力電流値は、直流電源回路2に入力される入力電流と比較して、その割合が大きくなる。そこで、入力電流検出手段5と出力電流検出手段18により検出される電流値を比較し、その入力電流値に対して出力電流値が所定以上の大きさであることが検知された際には、デューティ50%超の駆動信号を出力可能とすることにより、より大きな加熱出力を可能とした誘導加熱調理器を得ることが出来る。なお、ここで言う入力電流値に対して出力電流値が所定以上の大きさであるとは、その割合が回路構成により変化するため、無効期間が発生する割合をあらかじめ調べておき、それ以上の割合となったときに、デューティ50%以上で駆動するようにトリガーとして使用すればよい。
前記各実施の形態では負荷回路12を低電位側スイッチング素子8と並列に接続した例をあげて説明した。このため、インバータ回路6の出力デューティを50%以上とするために高電位側スイッチング素子7のON時間を一周期の50%以上ONさせる構成で説明したが、負荷回路12を高電位側スイッチング素子7と並列に接続した場合はインバータ回路6の出力がちょうど逆になるため、低電位側スイッチング素子8のON時間を一周期の50%以上ONさせる構成とすることで、前述の各実施の形態で説明したのと同様の動作をさせることが可能で、同様の効果を奏するものである。
Claims (6)
- 交流電源を整流して直流に変換する直流電源回路と、
直列に接続された2つのスイッチング素子を含み、その2つのスイッチング素子を交互にオンオフして高周波電流を発生するインバータ回路と、
前記2つのスイッチング素子の一方と並列に接続された共振コンデンサ及び加熱コイルからなる負荷回路と、
前記共振コンデンサと並列に接続されたクランプダイオードと、
加熱出力を調整するために前記2つのスイッチング素子へ出力する駆動信号のデューティを制御するインバータ制御手段と、
前記加熱コイルにほぼ一定の電流が流れる無効期間またはその発生の有無を検出する無効期間検出手段と、
を有し、
前記インバータ制御手段は、
前記無効期間検出手段より無効期間が検出された場合に、
前記共振コンデンサに充電される充電電圧をより高くするべく、前記クランプダイオードと並列に接続されていないスイッチング素子への駆動信号の最大デューティを50%超に設定し、前記クランプダイオードと並列に接続されていないスイッチング素子と前記クランプダイオードと並列に接続されているスイッチング素子を交互にオンする
ことを特徴とする誘導加熱調理器。 - 前記無効期間検出手段が前記クランプダイオードに流れる電流を検出するダイオード電流検出手段より構成され、
前記インバータ制御手段は、
前記ダイオード電流検出手段よりクランプダイオードに流れる電流を検出した場合に、
前記共振コンデンサに充電される充電電圧をより高くするべく、前記クランプダイオードと並列に接続されていないスイッチング素子への駆動信号の最大デューティを50%超に設定し、前記クランプダイオードと並列に接続されていないスイッチング素子と前記クランプダイオードと並列に接続されているスイッチング素子を交互にオンする
ことを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱調理器。 - 前記無効期間検出手段が前記共振コンデンサに発生する電圧を検出する出力電圧検出手段より構成され、
前記インバータ制御手段は、
前記出力電圧検出手段により共振コンデンサに0V期間を検出した場合に、
前記共振コンデンサに充電される充電電圧をより高くするべく、前記クランプダイオードと並列に接続されていないスイッチング素子への駆動信号の最大デューティを50%超に設定し、前記クランプダイオードと並列に接続されていないスイッチング素子と前記クランプダイオードと並列に接続されているスイッチング素子を交互にオンする
ことを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱調理器。 - 前記無効期間検出手段が前記共振コンデンサに発生する電圧を検出する出力電圧検出手段より構成され、
前記インバータ制御手段は、
前記出力電圧検出手段により検出したピーク電圧が直流電源電圧を超える場合に、
前記共振コンデンサに充電される充電電圧をより高くするべく、前記クランプダイオードと並列に接続されていないスイッチング素子への駆動信号の最大デューティを50%超に設定し、前記クランプダイオードと並列に接続されていないスイッチング素子と前記クランプダイオードと並列に接続されているスイッチング素子を交互にオンする
ことを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱調理器。 - 前記無効期間検出手段が前記負荷回路に流れる電流を検出する出力電流検出手段より構成され、
前記インバータ制御手段は、
前記出力電流検出手段の検出値が所定値以上の場合に、
前記共振コンデンサに充電される充電電圧をより高くするべく、前記クランプダイオードと並列に接続されていないスイッチング素子への駆動信号の最大デューティを50%超に設定し、前記クランプダイオードと並列に接続されていないスイッチング素子と前記クランプダイオードと並列に接続されているスイッチング素子を交互にオンする
ことを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱調理器。 - 前記無効期間検出手段が前記負荷回路に流れる電流を検出する出力電流検出手段より構成され、
前記インバータ制御手段は、
前記出力電流検出手段が所定値以上の直流分を検出した場合に、
前記共振コンデンサに充電される充電電圧をより高くするべく、前記クランプダイオードと並列に接続されていないスイッチング素子への駆動信号の最大デューティを50%超に設定し、前記クランプダイオードと並列に接続されていないスイッチング素子と前記クランプダイオードと並列に接続されているスイッチング素子を交互にオンする
ことを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱調理器。
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