JPH01246783A - 電磁調理器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は加熱コイルの電磁誘導作用により被加熱物を加
熱する電磁調理器に関し、特に鉄等の強磁性体以外の材
質（以下、単に非強磁性体という）で形成された被加熱
物を加熱する際の力率を改善するようにした電磁調理器
に関するものである。

（従来の技術） 電磁誘導作用により被加熱物を加熱する電磁調理器は、
炎が生じないので安全性が＾く、被加熱物を膜質するた
めのトッププレートが結晶化ガラスで構成できるので、
清潔であり、また被加熱物を直接加熱するので熱効率が
高い等の利点を有し、種々の電磁調理器が開発されてい
る。

このような従来の電磁調理器としては第５図に示すよう
なものが知られている。

以下、第５図及び第６図を参照して従来の電磁調理器に
ついて簡単に説明する。。

第６図（Ａ）に示すような交流電圧Ｖａｃの商用電源１
０１をコイル１０３を介してブリッジ回路１０５へ与え
る。ブリッジ回路１０５は２個のすイリスタ１０７ａ　
、１０７ｂと２個のダイオード１０９ａ　、１０９ｂが
ブリッジ接続されており、このブリッジ回路１０５で整
流された脈流をコンデンサ１１１で平滑する。

インバータ駆動回路１１３は、トランジスタ１１５と１
１７を交互にオン、オフさせることにより、加熱コイル
１１９と共振用コンデンサ１２１が直列共振して加熱コ
イル１１９に大きな共振電圧及び電流を発生させる。こ
の結果′、加熱コイル１１９から発生する磁束による電
磁誘導作用によって、図示しない鍋等の被加熱物に渦電
流を発生させ当該被加熱物を加熱することができる。

また、第５図に示す従来例では外部からの操作によって
出力電力を可変できるようにしている。

具体的に説明すると、入力設定回路１３１で設定された
値に基づいて入力制御回路１３３がサイリスタ１０７の
導通角を制御して商用電源１０１がらの入力電流ＩＩＮ
を制御することにより出力電力を適宜の値に設定する。

また負荷検知回路１３５は、インバータ回路１１３に流
れる電流値に相応した信号をカレントトランス１３７か
ら入力しており、この入力した信号に基づいて加熱コイ
ル１１９の上側に鋼等の被加熱物が載置されているか否
かを判断し、判断結果を入力制御回路１３３に送出する
。

ところで、近年においてはアルミニウム、銅等の非強磁
性体で形成される鍋をも当該電磁調理器で誘導加熱でき
るようにすることが望まれている。

このようなアルミニウム類の鋼を加熱コイル１１９の上
に載置して誘導加熱を行なうと、第７図に示すように加
熱コイル１１９とアルミニウム類の鍋との間で反発力が
発生し、この反発力はインバ−タ回路１１３の入力電力
の値に比例して大きくなる。またこのとぎ、直流電源部
に大きなりプル電流が流れている場合には、加熱コイル
１１９とアルミニウム類の鋼との間の反発力により不快
音が発生する要因ともなっていた。

このため、平滑用のコンデンサ１１１の容量を大きく設
定し、直流電源部のりプル分が小さくなるようにするこ
とが考えられる。

ところが、平滑用のコンデンサ１１１の容量を大きく設
定すると、コンデンサ１１１の両端の電圧Ｖｄｃの値に
比べてブリッジ回路１０５を形成するダイオード１０９
ａのカソード側の電圧Ｖｄ＋又はダイオード１０９ｂの
カソード側の電圧Ｖｄ２の値が低くなる期間が短かくな
り、第６図（Ｂ）に示すように商用電源１０１から大き
なりプル電流がコンデンサ１１１へ流入する。この結果
、商用電源１０１の電圧を降下させたり、周辺装置例え
ば蛍光燈にちらつき等を生じさせる等の悪影響を及ぼす
。また平滑用のコンデンサ１１１の容量を大きくした場
合には前述した加熱コイル１１９とアルミニウム類の鍋
との間の反発力による異常音を除去できる反面、力率が
低下してしまうという新たな問題が生じた。

そこで、第８図に示１ような力率を改善するための力率
改善回路を付加したものが提案されている。

第８図に示す例では入力制御回路１５１からの制御指令
に基づいてトランジスタ１５３をスイッチング動作させ
る。リアクタ１５５はトランジスタ１５３がオンしたと
ぎに商用電源１０１からの電力を蓄積するとともに、ト
ランジスタ１５３がオフしたときにこの蓄積した電力を
ダイオード１５７を介して平滑用のコンデンサ１１１へ
供給して力率を改善するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、第８図に示す従来例ではブリッジ回路１
０５に接続されたりアクタ１５５と、ダイオード１５７
と平滑用のコンデンサ１１１とで倍電圧回路が形成され
ており、平滑用のコンデンサ１１１の両端の電圧ＶｄＣ
は商用電源１０１の電源電圧以下に低く調整することが
できない。例えば商用電源１０１の電源電圧が１００Ｖ
である場合には、平滑用のコンデンサ１１１の両端の電
圧ＶｄＣは１００ｖから２００Ｖの範囲内でしか制御す
ることができず、電磁調理器の出力電力を低い値に調整
することができないという問題が生じた。

例えば、電圧Ｖｄｃが２００Ｖのとき最大の入力電力Ｗ
　ｍａｘでΦるとき、この入力電力の最小値としては１
／４Ｗｍａｘまでしか低下させることができなかった。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、装置の力率を改
善しつつ、出力型ツノを低い値から最大の値まで可変す
ることのできる電磁調理器を提供することを目的とする
。

［発明の構成］ （課題を解決するだめの手段） 上記目的を達成するため本発明は、交流電源を整流して
得られる脈流を平滑手段で平滑し、この平滑された電流
で加熱コイルに流して被加熱物を加熱する電磁調理器に
おいて、前記交流電源からの入力電流の値を調整する調
整手段と、所定の波形整形に係る周期でスイッチング動
作して前記入力電流の波形を整形するスイッチング手段
と、前記スイッチング手段がオンしたときに前記交流電
源からの電力を蓄積するとともに、当該スイッチング手
段がオフしたときにこの蓄積した電力をら前記平滑手段
へ供給するタンク手段とを有して構成した。

（作用） 本発明は交流電源を整流して得られた脈流を平滑手段で
平滑する。この平滑手段で平滑された電流により加熱コ
イルを駆動して電磁誘導作用により被加熱物を加熱する
。また交流電源から入力する入力電流量の値を制御手段
が制御することにより、出力電力を低い値に設定するこ
とができる。

また前記交流電源部と平滑手段との間にタンク手段と、
所定の波形整形に係る周期でスイッチング動作するスイ
ッチング手段とを設けており、このタンク手段はスイッ
チング手段がオンしたときに交流電源から電力を蓄積す
るとともに、スイッチング手段がオフしたときにこの蓄
積した電力を前記平滑手段へ供給する。これにより交流
電源から入力電流の波形を整形して装置の力率を改善す
る。

（実施例） 以下本発明に係る実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。

まず第１図に示した実施例の構成を説明すると、交流電
圧ＶａＣの商用電源１がブリッジ回路５に接続されてい
る。ブリッジ回路５は２個のサイリスタ７ａ、７ｂと２
個のダイオード９ａ、９ｂとをブリッジ接続して構成さ
れており、商用電源１の交流電流を直流電流に整流する
。サイリスタ７ａとサイリスタ７ｂとの接続点はリアク
タし及びダイオードＤ＋を介してコンデンサ１１に接続
されている。

コンデンサ１７はリプル電流を除去するために比較的大
きな容量に設定されており、ブリッジ回路５で整流され
た脈流を平滑するための平滑手段である。コンデンサ１
１はインバータ回路２３と接続されている。

インバータ回路２３の内部構成を説明すると、１〜ラン
ジスタ１５のコレクタは平滑用のコンデンサ１１の正側
に接続されるとともに、トランジスタ１５のエミッタは
トランジスタ１７のコレクタに接続されている。トラン
ジスタ１５のエミッタとトランジスタ１７のコレクタと
の接続点は加熱コイル１９を介して共振用のコンデンサ
２１に接続されている。

インバータ駆動回路１３はトランジスタ１５゜１７のそ
れぞれのベースに接続されており、駆動信号を送出して
トランジスタ１５とトランジスタ１７を交互に導通させ
ることにより、加熱コイル１９とコンデンサ２１とを直
列共振状態に設定する。これにより加熱コイル１９に大
きな共振電圧及び電流が発生し、加熱コイル１９から発
生する磁束による電磁誘導作用によりトッププレート上
に載置される図示しない鍋等の被加熱物に渦電流を発生
させて、この渦電流によるジュール熱で被加熱物を加熱
するようになっている。

入力設定回路３１は入力制御回路３３と接続されている
。この入力設定回路３１は商用電源１からの入力電流１
１Ｎの値を適宜の値に設定するだめの操作部を有してお
り、この操作部によって設定される設定情報を入力制御
回路３３へ送出する。

入力制御回路３３は商用電源１側に設けられたカレンｌ
−トランス３４と接続されている。カレントドランス３
４は商用電源１から入力する入力電流１１Ｎを検出し、
この検出した入力電流１１Ｎの電流値に相応する情報を
入力制御回路３３へ送出する。また入力制御回路３３は
トランジスタＴｒ１のベースに接続されるとともに、ト
ランジスタＴｒ＋のコレクタはりアクタＬとダイオード
Ｄ１の接続点に接続されている。入力ｌ制御回路３３は
マイクロコンピュータ等の演算処理部を内蔵しており、
入力設定回路３１からの設定情報とカレントトランス３
４からの実際の入力電流１！〜に関する情報とを対照し
て最適なＰ、　Ｗ、　Ｍ　（Ｐｕｌｓｅ　　Ｗｉｄｔｈ
　　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　）制御を実行する、すなわ
ち入力制御回路３３は入力電流１１Ｎの電流波形がほぼ
正弦波となるように力率を改善するための第２図（Ｃ）
に示すようなパルス信号３３ａをトランジスタＴｒ＋の
ベースへ出力する。

トランジスタＴｒ＋　はパルス信号３３ａに基づいて所
定の波形整形に係る周期でスイッチング動作して入力電
流１１Ｎの波形を整形するためのスイッチング手段であ
る。

また、リアクタしはトランジスタＴｒ＋がオンしたとき
に商用電源１からの電力を蓄積するとともに、トランジ
スタＴｒ＋がオフしたときにこの蓄積した電力をコンデ
ンサ１１へ供給するためのタンク手段である。

負荷検知回路３５はサイリスタ７ａ、７ｂのそれぞれの
ゲートに接続されるとともに、インバータ回路２３に設
けたカレントトランス３７と接続されている。負荷検知
回路３５はサイリスタ７ａ。

７ｂへゲート信号を送出することにより、サイリスタ７
ａ、７ｂの導通角を制御する。従ってこのサイリスタ７
ａ、７ｂは負荷検知回路３５からのゲート信号に基づい
て商用電源１がらの入力電流１ｔＮの値を調整する。ま
たカレントトランス３７は加熱コイル１９を流れる負荷
電流を検出し、この検出した負荷電流に相応する情報を
負荷検知回路３５へ送出する。口筒検知回路３５はカレ
ントトランス３７からの負荷電流に相応する情報に基づ
いて加熱コイル１９の上に鍋等の被加熱物が存在するか
否かを判断するとともに、鋼等の被加熱物の材質が、例
えば強磁性体であるか又はアルミニウム、銅等の非強磁
性体であるかを判断する。

例えば、加熱コイル１９の入力抵抗が所定値よＩト り大であるときには鉄等の強磁性体、氷であるときには
アルミニウム等の非強磁性体である旨を判断する。

次に第２図を参照して第１図に示した実施例の作用を説
明する。

商用電源１からは例えば交流電圧１００ｖが与えられる
。次に負荷検知回路３５からのグー１−信号に基づいて
サイリスタ７ａ、７ｂを制御してコンデンサ１１の両端
の電圧Ｖｄｃの値が例えば２０Ｖとなるように調整する
。これにより、電磁調理器の出力電力が低い値に設定さ
れる。

このような状態で負荷検知回路３５はカレントトランス
３７からの負荷電流に相応づる情報を入力すると、この
入力した情報に基づいて加熱コイル１９上の被加熱物の
存在、及び材質を判断する。

負荷検知回路３５が加熱コイル１９の上に鋼等の適正な
被加熱物が存在する旨を判断すると入力制御回路３３を
動作させる。

入力制御回路３３は入力設定回路３１からの設定情報を
入力し、この設定情報に基づいて設定された入力電流１
１Ｎとなるようにパルス信号３３ａをトンジスタＴｒ＋
のベースへ出力する。このパルス信号３３ａの各パルス
幅は第２図に示すように入力電流１１Ｎの電流波形がほ
ぼ正弦波となるように設定される。

トランジスタＴｚ　はパルス信号３３ａに基づいてスイ
ッチング動作する。すなわちトランジスタＴｒｌ　はパ
ルス信号３３ａの正のパルスが与えられたときだけ導通
して入力端子１’ＩＮの電流波形を整形する。これによ
り力率がほぼ１となり、力率の改善が行なわれる。この
とき、リアクタしはトランジスタＴｒ＋がオンしたとき
に商用電源１からの電力を蓄積するとともに、トランジ
スタ７ｒ１　がオフしたとぎに蓄積した電力をコンデン
サ１１へ供給する。

また、出力電力が最大となるように入力設定回路３１が
操作されると、入力制御回路３３は入力設定回路３１か
らの設定情報とカレントトランス３４からの実際の入力
電流１１Ｎに関する情報とを対照して最適なパルス信号
３３ａをトランジスタ丁ｒ、へ送出する。萌述したと同
様にパルス信Ｒ３３ａに基づいてトランジスタ丁ｒ１が
スイッチング動作して入力電流ＩＩＮの波形整形が行な
われる。

尚、本実施例においては、被加熱物が強磁性体であると
きには加熱電流の周波数を２０ＫＨｚに、非強磁性体で
あるとぎには同５０Ｋ）Ｉｚに設定するようにしている
。またこの周波数の値は加熱コイル１９の巻数、インバ
ータ回路２３の直流電圧で適宜変更することができる。

以上のように入力電流ｌＩＮの電流波形を整形して力率
を改善するとともに、平滑用のコンデンサ１１の容量を
比較的に大きな値に設定しており、被加熱物が例えばア
ルミニウム等の非強磁性体であってもこのアルミニウム
製の被加熱物と加熱コイル１９との間の反発力による不
快音の発生を防止する。

熱動を加熱する場合、従来加熱効率が６５％程度であっ
たものを７５％以上に、また力率を７０％から９５％以
上に改善することができる。

またサイリスタ７ａ、７ｂを用いて入力電流ＩＩＮの値
を調整するようにしたことから、小さな制御電力によっ
て、正確な電流値の制御を行なうことができる。

次に第３図を参照して本発明の他の実施例を説明する。

第３図に示す例ではコンパレータ４１を用いて商用電源
１の電源電圧ｖａＣに相応する値と入力電流１１Ｎに相
応する値とを比較し、この比較の結果に基づいてトラン
ジスタＴｒ＋のスイッチング動作を制御するようにした
ことを特徴とする。

ずなわら、商用電源１と並列に抵抗Ｒ１とＲ２の直列回
路を接続するとともに、抵抗Ｒｔ　とＲ２の接続点から
ダイオードＤ２を介してコンパレータ４１の非反転入力
端子に接続されており、抵抗Ｒ＋　とＲ２による分圧電
圧が商用電源１の電源電圧Ｖａｃに相応す、る値の信号
■２としてコンパレータ４１の非反転入力端子へ与えら
れる。コンパレータ４１の非反転入力端子は抵抗Ｒ３を
介してアースに接続されるとともに、抵抗Ｒ４を介して
コンパレータ４１の出力端子へ接続されている。この抵
抗Ｒ４にはコンデンサＣ２が並列に接続されている。

一方、ブリッジ回路５を形成するダイオード９ａ、９ｂ
の７ノード側にはカレントトランス４３が設けられてお
り、ブリッジ回路５を流れる電流を検出し、入力電流１
１Ｎに相応する信号を出力する。カレントトランス４３
にはコンデンサＣ＋が並列に接続されるとともに、この
コンデンサＣ１には抵抗Ｒ５と可変抵抗Ｒ６の直列回路
が並列に接続されている。抵抗Ｒ５と可変抵抗Ｒ６との
接続点はコンパレータ４１の反転入力端子に接続されて
おり、抵抗Ｒ５と可変抵抗Ｒ６との分圧電圧を入力電流
ＩＩＮに相応する値の信号■１としてコンパレータ４１
の反転入力端子へ送出する。

コンパレータ４１は信号Ｖ１が信号Ｖ２より下回ったと
きに入力電流１１Ｎが設定値以下である旨を判別してト
ランジスタ７’ｒｌをオンさせるように制御する。この
トランジスタＴｒｌのスイッチング動作に基づく入力電
流１１Ｎの波形整形及び力率の改善に係る動作は第１図
に示した実施例と同様である。

また、可変抵抗Ｒ６の抵抗値を小さく設定すると、信号
Ｖ１も小さくなり、この結果、商用電源１からの入力電
力を増加させることができる。

第３図に示した実施例では回路構成を簡略化することが
でき、コストの低減を図ることができる。

次に第４図を参照して本発明のその他の実施例を説明す
る。

第４図に示す例ではりアクタＬとダイオードＤ１との間
にトランジスタＴｒ２を設け、入力’６１１　ｍ回路３
３からのｔｌＩＪｔｌ！１指令に基づいてトランジスタ
Ｔｒ２のコレクタを流れる電流の値を制御づるようにし
たことを特徴とする。

入力制御回路３３は図示しない入力設定回路からの設定
情報を入力すると、この設定情報に対応するアナログｒ
の駆動信号をトランジスタＴｒ２のベースへ送出する。

トランジスタＴｒ２は入力制御回路３３からの駆動信号
を入力すると、この駆動信号に応じてコレクタ電流の値
を変化させることにより、商用電源１からの入力電流１
ｒＮの値を調整する。

第４図のように構成すると、ブリッジ回路５としてサイ
リスタを使用する必要がなく４個のダイオード９ａ　、
９ｂ　、９ｃ　、９ｄで構成できることから、部品コス
トを更に低減させることができる。

［発明の効果］ 以上説明してきたように本発明によれば、商用電源から
の入力電流の値を調整するとともに、この入力電流の波
形の整形の際に力率が改善されるように制御したことか
ら、非強磁性体の被加熱物を加熱する場合であっても、
加熱効率の高い加熱を行なうことができる。またこの非
強磁性体の被加熱物と加熱コイルとの間の反発力による
不快音を確実に防止しつつ、低い出力電力から最大の出
力電力までの適宜の出力電力の値に調整することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した回路図、第２図は第
１図の各部の信号波形図、第３図は本発明の他の実施例
を示した回路図、第４図は本発明のその他の実施例を示
した回路図、第５図は従来例を示した回路図、第６図は
第５図の各部の信号波形図、第７図は従来装置を用いて
非磁性体の被加熱物を加熱したときのインバータ回路の
入力電力に対する反発力の強さを示した説明図、第８図
は他の従来例を示した回路図である。 ７ａ、７ｂ・・・サイリスタ Ｔｒｌ、Ｔｒ２・・・トランジスタ し・・・リアクタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 交流電源を整流して得られる脈流を平滑手段で平滑し、
   この平滑された電流で加熱コイルに流して被加熱物を加
   熱する電磁調理器において、前記交流電源から入力する
   電流量を制御する制御手段と、 所定の波形整形に係る周期でスイッチング動作して前記
   入力電流の波形を整形するスイッチング手段と、 前記スイッチング手段がオンしたときに前記交流電源か
   らの電力を蓄積するとともに、当該スイッチング手段が
   オフしたときにこの蓄積した電力をら前記平滑手段へ供
   給するタンク手段と、を有することを特徴とする電磁調
   理器。