JPH01313880A - 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】 し発明の目的］ 〈産業上の利用分野） 本発明は加熱コイルに高周波電流を供給し、この加熱コ
イルからの磁束によって鍋底に渦ｌｉ流を発生させ、こ
の渦電流によるジュール熱で鍋を加熱する電磁調理器に
関するものである。

（従来の技術） Ｉｌｌ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高く被加熱物を載置するた
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。

第４図に示す従来の電磁調理器では直流電源回路１０１
からの所定の直流電圧をインバータ回路１．０３へ供給
している。駆動回路１１５がトランジスタ１１３をオン
、オフ動作すなわちスイッチング動作をさせることによ
り加熱コイル１０７と共振用コンデンサ１０９が直列共
蛋状態に設定され、加熱コイル１０７から発生する磁束
による電１１誘導作用により図示しない鍋等の被加熱物
に渦電流を発生して加熱するようになっている。

発振器を内蔵したパルス幅変調回路（ＰＵＬＳＥ　　Ｗ
ＩＤＴＨＭＯＤＬＩＬＡＴＩＯＮ）１１９は電圧帰還回
路１１７からのタイミングパルスに基づいて発振器の発
振パルスの発振周期を補正するとともに、入力設定回路
１２１、オン時間設定回路１２３からの信号に基づいて
前記発振パルスのパルス幅を変調する。駆動回路１１５
はパルス幅変調回路１１９からのパルス信号を入力する
と、このパルス信号のパルス幅に相応する時間だけトラ
ンジスタ１１３をオンさせる。

入力電流監視回路１２７は交流電源部に設けられたカレ
ントトランスＣＴからの検出信号に基づいて交流電源部
からの入力電流、すなわちインバータ回路１０３を流れ
る電流ｉｃに相応する信号を負荷検知回路１２５へ出力
する。

負荷検知回路１２５は入力電流監視回路１２７からの電
流ＩＣに相応する信号に基づいて負荷状態を監視する。

例えば第５図（Ａ）に示すように鉄製の鍋が加熱コイル
１０７の上に載置された場合には適正な電流ＩＣが流れ
ることから適正な負荷であることを判別し、パルス幅変
調回路１１９の動作を継続させる。また、第５、図（Ｂ
）、（Ｃ）に示すように無負荷状態か若しくはアルミニ
ウム（ＡＩ）製の鍋が加熱コイル１０７の上に載置され
た場合には電流ｉｃが小さくなり、若しくは加熱に寄与
しない回生電流１ｄが流れ、無負荷状態又は不適正な負
荷であることを判別してパルス幅変調回路１１９の動作
を停止し、加熱動作を禁止する。

第６図に示す従来例では電源を投入すると初期回路１３
１が動作し、発振停止タイマ１３３によって設定された
所定時間のあいだ発成停止回路１３５を動作させてイン
バータ回路１０３の発振動作を停止させる。その後発振
停止回路１３５が復旧すると、オン時間設定回路１２３
によって設定された電圧Ｖ丁ＯＮがパルス幅変調回路１
１９へ与えられる。パルス幅変調回路１１９が電圧ＶＴ
ＯＮに相応するパルス幅のパルス信号を出力すると、駆
動回路１１５がこのパルス信号のパルス幅に相応する時
間だけトランジスタ１１３をオンする。従って電圧ＶＴ
ＯＮの値に応じてトランジスタ１１３のオン時間が設定
され、上記パルス信号に基づいてトランジスタ１１３が
オンオフ動作することにより加熱コイル１０７に高周波
電流が流れて被加熱物を加熱する。

ここで負荷検知回路１２５が適正な負荷であるかどうか
を監視しており、第７図（Ａ）に示すように交流電源部
からの入力電流に相応する電圧Ｖ１が電圧ＶＴＯＮを上
回っている場合には適正な負荷であることを判別して加
熱動作を継続する。

逆に電圧■１が電圧ＶＴＯＮを下回る場合には無負荷状
態又はアルミニウム製の鏑等の不適正な負荷であると判
別される。この場合第７図（Ｂ）に示すように電圧ＶＴ
ＯＮを徐々に上昇していき電圧ｖ１が電圧ｖＴＯＮを下
回り、不適正な負荷であると判断するまでに例えば３０
０１秒の時間を要する。

また入力電力が高い場合には第８図（Ａ）に示すように
トランジスタ１１３のオフ期間内にトランジスタ１１３
のコレクターエミッタ間の電圧、すなわち共振電圧ＶＣ
Ｅが正弦波形で得られ、トランジスタ１１３のオン時間
ＴＯＮ内にはトランジスタ１１３のコレクタ電流ｉｃが
直線状に増加する。また入力電力を低く設定すると第８
図（Ｂ）に示すように共振電圧ＶＣＥが０■まで下がり
きらずトランジスタ１１３がオンする直前で所定の電位
を有する。この電位によってトランジスタ１１３が短絡
し、短ＩＢＭ流ＩＳが流れトランジスタ１１３での損失
が増加する。

例えば電圧１００■仕様で入力電力が最大１゜２ＫＷの
従来の電磁調理器では第９図（Ａ）に示すように入力電
力を低く設定するとトランジスタ１１３での損失ＷＬＯ
３が増加するが、最小値として入力電力３００Ｗまで低
下させることができる。

これを入力電力１５０Ｗまでに下げる場合にはインバー
タ回路の発振周期を秒単位で制御し、例えば１秒間オン
し、１秒間オフさせる必要がある。

また電圧２００ｖ仕様で入力電力が最大２ＫＷの従来の
電磁調理器のインバータ回路における最大の共＠電圧Ｖ
ＣＥは、このインバータ回路で用いられるスイッチング
用のトランジスタの定格で制限される。例えばＩ　Ｇ　
Ｂ　Ｔ　（Ｉ　ｎｓｖｌａｔｅｄ−ｇａｔｅＢｉｐｏｌ
ａｒ　　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ　）等のバイポーラ形の
ＭＯＳＦＥＴを用いて周波数２５ＫＨｚでスイッチング
動作させる場合には、コレクタ電圧の最大定格が１４０
０Ｖであることから定常動作状態におけるコレクタ電圧
は１０００Ｖ以下に制限される。

また電圧２００■仕様である場合には直流電源回路から
の直流電源電圧は１００Ｖ仕様の場合の２倍であり、共
振電圧ＶＣＥは直流電源電圧に収束するような減衰波形
の半周期に相応する電圧であるため、電圧２００■仕様
の場合の共Ｗ１電圧ＶＣＥは電圧１００Ｖ仕様の場合と
比較してそれ程低下しない。以上の理由から入力電力を
低く設定する場合には、前述した短絡電流によってトラ
ンジスタ１１３が破壊されるおそれがあるため、第９図
（Ｂ）に示すように入力電力ｉｏｏｏｗ以下には低下さ
せることができない。

これを入力電力１５０Ｗまでに下げる場合にはインバー
タ回路の発振周期を例えば３秒間オンし、１７秒間オフ
させる必要がある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら低い入力電力を達成するためにインバータ
回路の発振周期を秒単位で制御すると、インバータ回路
のオフ時間が長くなり加熱むらを生じ改善の余地が残さ
れていた。また適正又は不適正な負荷であるかどうかの
判断が迅速に行なうことが望まれていた。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、適正な負荷であ
るか否かの判断を迅速に行ない、合わせて入力電力を低
い値に設定した場合に加熱むらが生じることなく適切に
加熱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］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明は供給される電力のオン
オフ制御を行なうスイッチング手段を有し、このスイッ
チング手段に接続される加熱コイルによって被加熱物を
誘導加熱する電磁調理器において、前記供給される電力
に係る情報を出力する情報出力手段と、前記スイッチン
グ手段のオン時間を設定するオン時間設定手段と、前記
オン時間の開始から所定時間経過後の前記供給される電
力に係る情報に基づいて、前記被加熱物が適正な負荷で
あるか否かを判別する判別手段とを有して構成した。

（作用） 本発明はスイッチング手段がオンオフ動作をくり返すと
、このスイッチング手段に接続された加熱手段が前記ス
イッチング手段のオフ動作で生じた磁束によって被加熱
物に渦電流を発生させて当該被加熱物を加熱する。また
供給される供給電力に係る情報を出力するための情報出
力手段と、前記スイッチング手段のオン時間を設定する
ためのオン時間設定手段を設けており、このオン時間内
において判別手段が負荷の判別を行なう。すなわち判別
手段は前記オン時間の開始から所定時間経過後の前記加
熱手段への供給電力に関する情報に基づいて前記被加熱
物が適正な負荷であるか否かを判別する。

（実施例） 以下図面を参照して本発明に係る実施例を詳細に説明す
る。

まず第１図を参照して構成を説明すると、交流電源であ
る商用電源ＰＷが２方向性３端子サイリスタであるトラ
イアックＴＳを介して直流電源回路１と接続されている
。直流電源回路１はブリッジ接続された４つのダイオー
ドＤ１．Ｄ２．Ｄ３゜Ｄ４及び平滑用のコンデンサＣ１
とで構成されており、商用電源ＰＷからの交流電力を直
流電力に変換する。この直流電源回路１はインバータ回
路３と接続されており、所定の直流電力をインバータ回
路３へ供給する。

インバータ回路３は加熱コイル７と共振用コンデンサ９
とが直列に接続されると共に、トランジスタ１３が共振
用コンデンサ９と並列に接続されている。トランジスタ
１３のベースが駆動回路１５と接続されており、駆動回
路１５からの信号に基づいてトランジスタ１３がオン、
オフ動作することにより、加熱コイル７と共振用コンデ
ンサ９が直列共振状態に設定され、加熱コイル７から発
生する磁束による電磁誘導作用により図示しない鋼等の
被加熱物に渦電流を発生して被加熱物を加熱するように
なっている。

パルス幅変調回路１９は駆動回路１５と接続されるとと
もに、オン時間設定回路２３と接続されており、このオ
ン時間設定回路２３からのオン時間設定用の電圧ＶＴＯ
Ｎを入力すると、電圧ＶＴＯＮに相応するパルス幅のパ
ルス信号を駆動回路１５へ出力する。駆動回路１５はパ
ルス幅変調回路１９からのパルス信号を入力すると、こ
のパルス信号のパルス幅に相応する時間だけトランジス
タ１３をオンさせる。従って第２図（Ａ）に示すように
オン時間設定回路２３からの電圧ＶＴＯＮの値に応じて
トランジスタ１３のオン時間ＴＯＮが変化する。すなわ
ち電圧ＶＴＯＮを変化するとパルス変調回路１９からの
パルス信号のパルス幅が変化し、トランジスタ１３のオ
ン時１ｉＴｏ　Ｎを変化させることにより出力電力、す
なわちインバータ回路３による加熱出力を変化させるよ
うにしている。また加熱コイル７とコンデンサ９との接
続点がパルス幅変調回路１９の帰還入力端子へ帰還接続
されており、加熱コイル７とコンデンサ９の共１！電圧
がパルス幅変調回路１９へ与えられる。

次にオン時間設定回路２３の内部構成を説明する。

抵抗Ｒ１とＲ２が直列に接続され、抵抗Ｒ１の一端に所
定の直流電圧Ｖｃｃが与えられるとともに、抵抗Ｒ２の
一端がアースに接続されている。この抵抗Ｒ２と並列に
コンデンサＣ３が接続されている。この抵抗Ｒ１とＲ２
の接続点がパルス幅変調回路１つの入力端子Ｐ１と接続
されている。また入力端子Ｐ１は抵抗Ｒ３を介してトラ
ンジスタＴｒ９のコレクタに接続されるとともに、トラ
ンジスタＴｒ９のベースは抵抗Ｒ４を介してコンパレー
タＣＯＮ２の出力端子へ接続されている。また入力端子
Ｐ１は抵抗Ｒ１０とＲ１１との接続点へ接続され、抵抗
ＲＩＯの他端はトランジスタＴｒ１０のコレクタへ接続
されるとともに、抵抗Ｒ１１の他端はトランジスタＴｒ
１１のコレクタへ接続されている。またトランジスタＴ
ｒ１０のベースは抵抗Ｒ６を介して負荷検知用タイマ４
１へ接続されるとともに、トランジスタＴｒ１１のベー
スは抵抗Ｒ７を介して負荷検知用タイマ４１へ接続され
ている。

このオン時間設定回路２３によって電圧ＶＴＯＮの値が
一定の値に設定されると、トランジスタ１３のオン時間
も一定の値に設定される。このような状態において交流
電源ＰＷからの入力′２！流ｉＩＮに相応する電圧ｖ１
を監視することにより加熱コイル７の上に載置された鍋
等の負荷が適正であるかどうかを判別することができる
。例えば第２図（Ｂ）に示すように電圧Ｖ１が電圧ＶＴ
ＯＮを上回る場合には適正な負荷であり、逆に電圧■１
が電圧ＶＴＯＮを下回る場合には無負荷状態若しくは不
適正な負荷である。

発掘停止回路３５はトランジスタＴｒ１２と抵抗Ｒ８と
で構成され、トランジスタＴ「１２のコレクタが入力端
子Ｐ１に接続されるとともに、トランジスタＴｒ１２の
ベースは抵抗Ｒ８を介して発掘停止タイマ３３、負荷検
知用タイマ４１及び４ンオフ制御回路４３のそれぞれと
接続されている。発振停止タイマ３３は初期回路３１と
接続されるとともに負荷検知用タイマ４１と接続されて
いる。

負荷検知用タイマ４１は抵抗Ｒ９を介してトランジスタ
Ｔｒ１３のベースへ接続され、トランジスタＴ「１３の
エミッタは所定の直流電源へ接続されており、所定電圧
ＶＣＣがトランジスタＴｒ１３のエミッタへ与えられて
いる。このトランジスタＴｒ１３のコレクタは発振停止
タイマ３３と接続されるとともに、抵抗Ｒ２５を介して
コンパレータＣ０Ｎ１の出力端子へ接続されている。

次に負荷検知回路２５とその周辺回路すなわち入力υ制
御回路２１、入力電流監視回路２７を説明する。交流電
源ＰＷと直流電源回路１とのあいだの電源線には、カレ
ントトランスＣＴが設けられ、交流電流ＰＷからの入力
電流に比例した値の検出信号を出力する。カレントトラ
ンスＣＴと並列に抵抗Ｒ１５が接続されている。抵抗Ｒ
１５には４つのダイオードＤ６．０７．Ｄ８．Ｄ９をブ
リツジ接続したブリッジ回路を接続し、このブリッジ回
路に抵抗Ｒ１６を接続している。コンデンサＣ４が抵抗
Ｒ１６と並列に接続されており、この抵抗Ｒ１６とコン
デンサＣ４とで決定される時定数は交流電源、すなわち
商用電源ＰＷの半サイクルに相応する時間、例えば１０
ｍ秒より大きな値に設定される。また所定の電圧ｙｃｃ
を出力する直流電源とアースとのあいだに抵抗Ｒ１３と
Ｒ１４が直列に接続され、この抵抗Ｒ１３とＲ１４の接
続点がダイオードＤ８のカソード側に接続されている。

またダイオードＤ６のカソードがコンパレータＣ０Ｎ１
の非反転入力端子に接続されるとともに、抵抗Ｒ１８を
介してトランジスタＴｒ１５のエミッタへ接続されてい
る。このトランジスタＴｒ１５のコレクタはダイオード
Ｄ８のカソードに接続されるとともに、トランジスタＴ
ｒ１５のベースは抵抗Ｒ１７を介してオンオフ制御回路
４３へ接続されている。

負荷検知回路２５では抵抗Ｒ２１とＲ２２が直列に接続
されるとともに、この接続点がコンパレータＣ０Ｎ１の
反転入力端子に接続されている。

またコバレータＣＯＮ　１の反転入力端子は抵抗Ｒ２１
を介してパルス幅変調回路１９の入力端子Ｐ１に接続さ
れている。

入力制御回路２１では、所定電圧■ｃｃを出力する電流
電源とアースとのあいだに可変抵抗Ｒ２３と抵抗Ｒ２４
が直列に接続され、この可変抵抗Ｒ２３の可変端子がコ
ンパレータ’ＣＯＮ　２の非反転入力端子に接続されて
いる。またコンパレータＣＯＮ２の非反転入力端子はオ
ンオフ制御回路４３と接続されている。

トライアックトリガ回路４５はトライアックＴＳのゲー
トに接続されるとともにオンオフ制御回路４３と接続さ
れており、オンオフ制御回路４３からの信号に基づいて
トライアックＴＳをオンオフ動作すなわちスイッチング
動作をさせる。オンオフ制御回路４３は可変抵抗Ｒ２３
によって低い入力電力に設定されたことを判別すると、
トライアックトリガ回路４５を介してトライアックＴＳ
をオンオフ動作させる。従って低い入力電力に設定され
た場合にはトライアックＴＳのオンオフ動作によってイ
ンバータ回路３が制御される。

次に第３図（Ａ）、＜８）、（Ｃ）を参照して鉄鎖等の
適正な負荷を検出する場合について説明する。

まず電磁調理器の電源を投入すると、初期回路３１が動
作して発振停止タイマ３３を起動する。

発振停止タイマ３３はタイマによって設定された所定４
時間、例えば３秒のあいだだけトランジスタＴｒ１２を
オンさけることにより電圧ＶＴＯＮをＯＶに設定し、イ
ンバータ回路３の発振動作を３秒間停止させる。この３
秒の時間経過後に発振停止タイマ３３がトランジスタＴ
ｒ１２をオフするとともに、負荷検知用タイマ４１を起
動させる。

時刻内ｔ１において負荷検知用タイマ４１はタイマによ
って設定された所定時間、例えば１０１秒のあいだだけ
トランジスタＴｒ’１０．Ｔｒ１１及びＴｒ１３をオン
させる。トランジスタＴｒ１０゜Ｔｒｌｌがオンすると
抵抗ＲＩＯとＲ１’ｌの分圧電圧をオン時間設定用の電
圧ＶＴＯＮとしてパルス幅変調回路１９へ与える。これ
によりパルス幅変調回路１９からのパルス信号のパルス
幅に相応するオン時間のあいだトランジスタ１３がオン
しインバータ回路３が発振する。このとき第３図（Ａ＞
に示すような入力電力ｉ＋Ｎが直流電源回路１を流れる
。

またカレントトランスＣＴが入力電流ｉｔＮを検出し、
この入力電流＋ＩＮに対応する検出電流を出力しており
、この検出電流はダイオードＤ６゜Ｄ７．Ｄ８．Ｄ９で
成るブリッジ回路で整流された後に、抵抗Ｒ１６とコン
デンサＣ４で成る平滑回路で平滑される。この平滑回路
の時定数は１０ｍ秒より長く設定されているため、負荷
検知用タイマ４１が動作している１０鴨秒のあいだ、す
なわち第３図（Ｂ）に示す時刻ｔ１からｔ２までのあい
だにおいては負荷検知回路の検出動作を禁止するように
している。具体的に説明すると、前述したように負荷検
知用タイマ４１からの信号に基づいてトランジスタＴｒ
１３が時刻ｔ１からｔ２までの１０１秒のあいだ導通し
てコンパレータＣＯＮｌの出力端子を強制的にＨレベル
に引き上げるようにしている。これにより発振停止タイ
マ３３の起動を禁止する。

次に時刻ｔ２を経過すると、電流ｉＩＮに対応する電圧
ｖ１がコンパレータＣ０ＮＩの非反転入力端子に与えら
れる。コンパレータＣ０ＮＩでは抵抗Ｒ２１とＲ２２の
分圧電圧をＭ準電圧として反転入力端子へ入力しており
、この基準電圧と電圧Ｖ１を比較することにより、電圧
ＶＴＯＮと電圧Ｖｌの大小関係を判断する。第３図（Ｂ
）に示すように電圧ｖ１が電圧ＶＴＯＮを上回っている
場合には適正な負荷であることを判別して、インバータ
回路３による加熱動作を継続する。第３図　′（Ｃ）に
示すように時刻ｔ１から１３までの例えば３０ｎ秒のあ
いだトライアックＴＳをオンしてインバータ回路３を動
作させる。また時刻ｔ３からｔ４までの例えば４０１１
秒のあいだだけトライアックＴＳをオフするとともに、
オンオフ制御回路４３からの信号に基づいてトランジス
タＴｒ１２をオンし、インバータ回路３の動作を停止さ
せる。以下同様にトライアックＴＳのオンオフ動作をく
り返して加熱動作を継続する。

またインバータ回路３が動作を停止している期間におい
てはオンオフ制御回路４３からの信号に基づいてトラン
ジスタＴｒ１５をオンしてコンデンサＣ４の充電電荷を
放電させて初期状態に設定する。

次に第３図（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）を参照して無負荷状
態の検出動作を説明する。

前述したと同様に時刻ｔ１からｔ２までのあいだは負荷
検知回路の検出動作を禁止しており、時刻ｔ２を経過し
たときにコンパレータＣ０Ｎ１が電圧Ｖ１と基準電圧と
を比較する。これにより電圧■１と電圧ＶＴＯＮとの大
小関係を判別し、電圧Ｖ１が電圧ＶＴＯＮを下回ってい
る場合には加熱コイル７の上に鍋が載置されていない状
態、すなわち無負荷状態であることを判別してコンパレ
ータＣＯＮ　１がＬレベルの信号を発振停止タイマ３３
へ出力する。この発振停止タイマ３３からの信号に基づ
いてインバータ回路３の発振動作を３秒間停止させる。

以下、同様に負荷検知用タイマ４１によって設定された
所定時間が経過した直接の情報、すなわち電圧Ｖ＋の値
により負荷状態を判別する。

以上の如く入力電力を低い値に設定した場合にはトライ
アックのオンオフ動作によってインバータ回路を制御す
るようにしたことから、インバータ回路の発振周期を短
く設定することができ加熱むら等を生じることなく、被
加熱物を適切に加熱し又は保温することかできる。

尚、第１図に示した実施例では交流電源とブリッジ回路
とのあいだにトライアックを設けて構成したが、このよ
うなトライアックを設けることなくインバータ回路の発
振動作の制御を適切に行なうように構成すると回路構成
を簡略化することができる。

また前述のトライアックの代わりにサイリスタ等の適宜
のスイッチング素子を用いて構成することができる。

更に負荷検知回路の負荷検知ｉ能、オン時間設定回路及
びその周辺装置による入力制御機能、オンオフ制御回路
のオンオフ制御機能のそれぞれの機能をマイクロコンピ
ュータ等の演算処理手段によって構成するとそれぞれ制
御処理を正確に実行することができる。

― ［発明の効果］ 以上説明してきたように本発明によれば、被加熱物が適
正な負荷であるかどうかの判断をスイッチング手段のオ
ン時間の開始から所定時間経過後の情報、すなわち加熱
手段への供給電力に関する情報に基づいて行なうように
したことから、適正な負荷であるかどうかの判断を迅速
に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例を示した回路図、第２図
及び第３図は第１図の実施例の動作を示した説明図、第
４図は従来例を示したブロック図、第５図は第４図の動
作を示した説明図、第６図は他の従来例を示したブロッ
ク図、第７図乃至第９図は従来例の動作を示した説明図
である。 ３・・・インバータ回路　　　７・・・加熱コイル１３
・・・トランジスタ ２３・・・オン時間設定回路 ＣＯＮ　１・・・コンパレータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 供給される電力のオンオフ制御を行なうスイッチング手
   段を有し、このスイッチング手段に接続される加熱コイ
   ルによって被加熱物を誘導加熱する電磁調理器において
   、 前記供給される電力に係る情報を出力する情報出力手段
   と、 前記スイッチング手段のオン時間を設定するオン時間設
   定手段と、 前記オン時間の開始から所定時間経過後の前記供給され
   る電力に係る情報に基づいて、前記被加熱物が適正な負
   荷であるか否かを判別する判別手段と を有することを特徴とする電磁調理器。