JP4161924B2

JP4161924B2 - 加熱調理器

Info

Publication number: JP4161924B2
Application number: JP2004076223A
Authority: JP
Inventors: 貴宏宮内; 嘉朗石尾; 裕二藤井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2024-03-17
Also published as: JP2005267948A

Description

本発明は、特に非磁性かつ低抵抗率の金属からなる負荷をも誘導加熱する誘導加熱調理器やインバータ電子レンジなど加熱調理器に関する。

以下、従来の加熱調理器について説明する。

一例として従来の誘導加熱調理器について、図６に基づいて説明する。

電源１４は２００Ｖ商用電源であり、インバータ７により高周波に変換され、高周波電力を負荷４に供給し高周波磁界を加熱コイル１に発生させ、加熱コイル１と対向して設置する鍋を誘導加熱する。３は共振コンデンサであり、インバータ７の出力に対して加熱コイル１とともに直列の共振回路を構成している。ダイオードブリッジからなる整流手段１３と平滑コンデンサ９によって商用電源を直流に変換し、インバータ７は負荷４を出力としたシングルエンドプッシュプル構成となるよう第１のスイッチング素子５および第２のスイッチング素子６を接続している。第１のスイッチング素子５および第２のスイッチング素子６はＩＧＢＴに逆並列にダイオードを接続したものとしている。出力制御手段８により第１のスイッチング素子５と第２のスイッチング素子６を交互に駆動し、出力を増加させる場合にはスイッチング素子の駆動周波数が共振周波数に近づくように出力制御手段８によりスイッチング素子を駆動し、図示しないカレントトランスからなる出力検知手段により出力を検知して所定の加熱出力が得られるようにする周波数制御のインバータとしている。本実施の形態では共振回路の共振周波数は約６０ｋＨｚとなるよう加熱コイル１および共振コンデンサ３を設定し、スイッチング素子の駆動周波数は共振回路の共振周波数の１／３である約２０ｋＨｚとなるようにして、スイッチング素子の損失を低減することでアルミニウムのような非磁性かつ低抵抗率である金属も加熱できるようにしているものである。平滑コンデンサ９は鍋２から発生する振動音を低減するため容量を大として電圧リプルを小としているため、商用電源１４の電源投入時にいわゆる突入電流が平滑コンデンサ９に流れようとする。この突入電流を抑制するため商用電源１４と直列に抵抗２０を設けている。また平滑コンデンサ９への充電が終了した後、抵抗２０に並列に接続したリレー２１により短絡し、抵抗の発熱を防止する。リレー２１の開放故障時にはインバータへの入力電流が抵抗２０に流れるため抵抗２０は異常発熱する。その結果抵抗２０の温度は上昇し抵抗２０に近接したサーミスタ２２の出力も上昇し所定値を超えたところでリレー２１の開放故障と判定し、出力制御手段８によりインバータ７を停止する。
特開平４−２３７９８９号公報

しかしながら、このような従来の構成では、リレーなど短絡手段の開放故障と判断するのでインバータ出力を停止し調理が行えないという問題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、短絡手段の開放故障と判断しても突入電流抑制手段を異常発熱させることなく調理を継続することができる加熱調理器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の加熱調理器は突入電流抑制手段の近傍に温度検知手段を備え前記温度検知手段で温度が高いことを検知した場合に前記短絡手段が開放故障したものとして前記インバータ出力制御手段はインバータ出力を低下させる構成とした。この構成により、短絡手段の開放故障と判断しても突入電流抑制手段を異常発熱させることなく調理を継続することができる加熱調理器とすることができる。

本発明の加熱調理器は突入電流抑制手段を短絡する短絡手段が開放故障した場合でも突入電流抑制手段を異常発熱させることなく調理を継続することができる。

請求項１に記載の発明は、負荷に高周波電力を供給するインバータと、前記インバータ出力を制御する出力制御手段と、前記インバータに供給する電圧を平滑する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサへの突入電流を抑制する突入電流抑制手段と、前記突入電流抑制手段の発熱を抑制するために前記突入電流抑制手段を短絡する短絡手段と、前記突入電流抑制手段の近傍に温度検知手段とを備え、前記インバータ出力制御手段は、前記温度検知手段で温度が高いことを検知した場合に前記短絡手段が開放故障したものとして前記インバータの出力を低下させる構成とした。この構成により、突入電流抑制手段を短絡する短絡手段が開放故障した場合でも突入電流抑制手段を異常発熱させることなく調理を継続することができる加熱調理器とすることができる。

請求項２に記載の発明は、特に請求項１に記載の構成において、突入電流抑制手段はＮＴＣサーミスタとした。この構成により、インバータの出力が大きい場合の突入電流抑制手段の発熱が小さくなり、より異常発熱させることなく調理を継続することができる加熱調理器とすることができる。

請求項３に記載の発明は、特に請求項１または２に記載の構成において、温度検知手段の出力に応じて前記インバータ出力制御手段はインバータ出力を変化させるまたは停止させることを特徴とした構成とした。この構成により、突入電流抑制手段の温度を制限しながらインバータの出力をより大きくすることができかつ突入電流抑制手段を異常発熱させることなく調理を継続することができる加熱調理器とすることができる。

請求項４に記載の発明は、特に請求項１〜３に記載の構成において、冷却ファンを有し、前記温度検知手段の出力に応じて冷却ファンを駆動させることを特徴とした構成とした。この構成により、突入電流抑制手段を冷却してその温度上昇を抑制することにより突入電流抑制手段を異常発熱させることなくよりインバータ出力を大きくして調理を継続することができる加熱調理器とすることができる。

請求項５に記載の発明は、特に請求項１〜４に記載の構成において、突入電流抑制手段はプリント基板に実装してプリント基板に近接し、前記温度検知手段は前記プリント基板に実装したことを特徴とする構成とした。この構成により、簡単な構成で本発明が実施可能となる。従って、突入電流抑制手段を異常発熱させることなく調理を継続することができる加熱調理器とすることができる。

請求項６に記載の発明は、特に請求項５に記載の構成において、突入電流抑制手段は接着剤にてプリント基板に固定したことを特徴とする構成とした。この構成により、接着剤にて突入電流抑制手段と温度検知手段はより熱的に結合するためことになる。従って、突入電流抑制手段をより異常発熱させることなく調理を継続することができる加熱調理器とすることができる。

請求項７に記載の発明は、特に請求項５または６に記載の構成において、突入電流抑制手段は熱的結合手段にてプリント基板に熱結合したことを特徴とする構成とした。この構成により、熱的結合手段にて突入電流抑制手段と温度検知手段はより熱的に結合するためことになる。従って、突入電流抑制手段をより異常発熱させることなく調理を継続することができる加熱調理器とすることができる。

請求項８に記載の発明は、特に請求項５〜７に記載の構成において、前記温度検知手段はプリント基板の突入電流抑制手段を実装している面に実装した構成とした。この構成により、突入電流抑制手段と温度検知手段はより熱的に結合するためことになる。従って、突入電流抑制手段をより異常発熱させることなく調理を継続することができる加熱調理器とすることができる。

請求項９に記載の発明は、特に請求項５〜７に記載の構成において、前記温度検知手段はプリント基板の突入電流抑制手段を実装している面の裏面に実装した構成とした。この構成により、プリント基板を絶縁物として電気的絶縁を確保しつつ突入電流抑制手段と温度検知手段はより熱的に結合するためことになる。従って、突入電流抑制手段をより異常発熱させることなく調理を継続することができる加熱調理器とすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器の回路構成図であり、図２は同誘導加熱調理器の突入電流抑制手段と温度検知手段の要部断面図である。

図１において、電源１４は２００Ｖ商用電源であり、インバータ７により高周波に変換され、高周波電力を負荷４に供給し高周波磁界を加熱コイル１に発生させ、加熱コイル１と対向して設置する鍋を誘導加熱する。３は共振コンデンサであり、インバータ７の出力に対して加熱コイル１とともに直列の共振回路を構成している。ダイオードブリッジからなる整流手段１３と平滑コンデンサ９によって商用電源を直流に変換し、インバータ７は負荷４を出力としたシングルエンドプッシュプル構成となるよう第１のスイッチング素子５および第２のスイッチング素子６を接続している。第１のスイッチング素子５および第２のスイッチング素子６はＩＧＢＴに逆並列にダイオードを接続したものとしている。出力制御手段（インバータ出力制御手段）８により第１のスイッチング素子５と第２のスイッチング素子６を交互に駆動し、出力を増加させる場合にはスイッチング素子の駆動周波数が共振周波数に近づくように出力制御手段８によりスイッチング素子を駆動し、図示しないカレントトランスからなる出力検知手段により出力を検知して所定の加熱出力が得られるようにする周波数制御のインバータとしている。本実施の形態では共振回路の共振周波数は約６０ｋＨｚとなるよう加熱コイル１および共振コンデンサ３を設定し、スイッチング素子の駆動周波数は共振回路の共振周波数の１／３である約２０ｋＨｚとなるようにして、スイッチング素子の損失を低減することでアルミニウムのような非磁性かつ低抵抗率である金属も加熱できるようにしているものである。平滑コンデンサ９は鍋から発生する振動音を低減するため容量を大として電圧リプルを小としているため、商用電源１４の電源投入時にいわゆる突入電流が平滑コンデンサ９に流れようとする。この突入電流を抑制するため商用電源と直列に突入電流抑制手段１０を設け、本実施の形態では突入電流抑制手段はＮＴＣサーミスタでいわゆるパワーサーミスタとしている。また平滑コンデンサ９への充電が終了した後、突入電流抑制手段１０に並列に接続した短絡手段１１により短絡し、突入電流抑制手段の発熱を防止する。本実施の形態では短絡手段はリレーとしている。短絡手段１１の開放故障時にはインバータへの入力電流が突入電流抑制手段１０に流れるため突入電流抑制手段１０は異常発熱する。

図２で示すように本実施の形態では突入電流抑制手段１０をプリント基板上に実装し近接させている。また突入電流抑制手段１０の近傍かつプリント基板の突入電流抑制手段１０を実装している面に温度検知手段１２を設け突入電流抑制手段１０の温度を検知している。インバータ動作時に温度検知手段１２の出力が大きくなれば突入電流抑制手段１０の部品上限温度を超えないように温度検知出力に応じてインバータの出力を小さくするよう出力制御手段８を駆動する。突入電流抑制手段１０の部品上限温度に達したあるいは超えている間は出力制御手段８によりインバータ出力を停止する。

インバータ停止により突入電流抑制手段１０の温度が下がればまたインバータを動作させる。

以上述べたように、本実施の形態では突入電流抑制手段の近傍に温度検知手段を備え、前記温度検知手段で温度が高いことを検知した場合に前記短絡手段が開放故障したものとして前記インバータ出力制御手段はインバータ出力を低下させてなる構成としているので、短絡手段の開放故障と判断しても突入電流抑制手段を異常発熱させることなく調理を継続することができる誘導加熱調理器とすることができる。

なお、突入電流抑制手段はパワーサーミスタとしたが抵抗でも本実施の形態と同様の効果が得られる。

また、本実施例では温度検知手段はサーミスタとしたが、その他の温度検知素子でも同等の効果が得られる。

また、本実施例では図２のように突入電流抑制手段をプリント基板に実装したが、プリント基板に実装しなくとも突入電流抑制手段の近傍に温度検知手段があればよい。また、プリント基板に実装する場合でも図３のように接着剤で突入電流抑制手段をプリント基板に固定すれば、突入電流抑制手段と温度検知手段の熱的結合がよりよくなり突入電流抑制手段がより異常発熱しにくくなる。さらに、図４のようにサーマルコンパウンドなどの熱的結合手段を突入電流抑制手段とプリント基板間に塗布すれば突入電流抑制手段と温度検知手段の熱的結合がよりよくなり突入電流抑制手段がより異常発熱しにくくなる。そして、図５のように温度検知手段１２をチップサーミスタとしてプリント基板の突入電流抑制手段を実装している面の裏面に実装すればプリント基板を絶縁物として電気的絶縁を確保しつつ突入電流抑制手段と温度検知手段はより熱的に結合するため従って、突入電流抑制手段がより異常発熱しにくくなる。

さらに、図示しない冷却ファンを温度検知手段の出力に応じて駆動し突入電流抑制手段が高温である場合にはより冷却ファンの回転数を大きくすれば突入電流抑制手段の発熱を冷却して温度を低下させることにより、よりインバータ出力を大きくできるものである。

また、本実施の形態では誘導加熱調理器としたが平滑コンデンサを有する加熱調理器であれば本発明の効果は得られるのはもちろんのことである。

以上のように、本発明にかかる加熱調理器は、故障で停止させずに出力をすることが可能となるので、モータ等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態における誘導加熱調理器の回路構成図同誘導加熱調理器の要部断面図本発明の別の実施の形態における誘導加熱調理器の要部断面図本発明の別の実施の形態における誘導加熱調理器の要部断面図本発明の別の実施の形態における誘導加熱調理器の要部断面図従来の誘導加熱調理器の回路構成図

符号の説明

４負荷
７インバータ
８出力制御手段（インバータ出力制御手段）
９平滑コンデンサ
１０突入電流抑制手段
１１短絡手段
１２温度検知手段

Claims

負荷に高周波電力を供給するインバータと、前記インバータ出力を制御する出力制御手段と、前記インバータに供給する電圧を平滑する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサへの突入電流を抑制する突入電流抑制手段と、前記突入電流抑制手段の発熱を抑制するために前記突入電流抑制手段を短絡する短絡手段と、前記突入電流抑制手段の近傍に温度検知手段とを備え、前記インバータ出力制御手段は、前記温度検知手段で温度が高いことを検知した場合に前記短絡手段が開放故障したものとして前記インバータの出力を低下させる加熱調理器。
突入電流抑制手段は、ＮＴＣサーミスタとした請求項１に記載の加熱調理器。
前記インバータ出力制御手段は温度検知手段の出力に応じてインバータ出力を変化させるまたは停止させる請求項１または２に記載の加熱調理器。
冷却ファンを有し、温度検知手段の出力に応じて前記冷却ファンを駆動する請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱調理器。
突入電流抑制手段はプリント基板に実装してプリント基板に近接し、前記温度検知手段は前記プリント基板に実装した請求項１〜４のいずれか１項に記載の加熱調理器。
突入電流抑制手段は接着剤にてプリント基板に固定した請求項５に記載の加熱調理器。
突入電流抑制手段は、熱的結合手段にてプリント基板に熱結合した請求項５または６に記載の加熱調理器。
温度検知手段は、プリント基板の突入電流抑制手段を実装している面に実装した請求項５〜７のいずれか１項に記載の加熱調理器。
温度検知手段は、プリント基板の突入電流抑制手段を実装している面の裏面に実装した構成とした請求項５〜７のいずれか１項に記載の加熱調理器。