JPH0241878B2

JPH0241878B2 -

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Publication number: JPH0241878B2
Application number: JP56175454A
Authority: JP
Priority date: 1981-10-31
Filing date: 1981-10-31
Publication date: 1990-09-19
Also published as: JPS5878385A

Description

【発明の詳細な説明】この発明はたとえば高周波磁界を利用して調理
鍋を誘導加熱することによりその調理鍋内の食品
を加熱調理する誘導加熱装置に関する。

一般に、この種の誘導加熱装置にあつては、加
熱コイルとコンデンサとで直列（または並列）共
振回路を形成するとともに、この共振回路を大電
流用のトランジスタ（スイツチング素子）で構成
されるインバータ回路に接続し、このインバータ
回路を駆動回路で駆動して発振動作させることに
より加熱コイルに高周波電流を流して高周波磁界
を発生させ、この磁界を負荷である被加熱物たと
えば磁性体で形成された調理鍋に与えて渦電流損
を生じせしめ、その渦電流損によつて調理鍋を自
己発熱させることにより、調理鍋内の食品を加熱
調理するようになつている。

しかしながら、このような従来の誘導加熱装置
では、ステンレス等の非磁性体で固有抵抗値の比
較的大きい鍋を加熱しようとすると、磁性体の鍋
よりも加熱コイルに大きな電流が流れるため、イ
ンバータの損失が大きくなり、インバータを破壊
する恐れがある。なお、ステンレスは、鉄等の磁
性体に比べて、その表面抵抗値は低いが固有抵抗
値は高いことが知られている。このため、たとえ
ば磁石などによる鍋材質検知回路により、ステン
レスを含む非磁性体の鍋に通電しないようにして
いる。しかし、最近では、生活の向上とともに、
インテリア的な鍋が多くなり、ステンレスの鍋な
どが多くなつてきており、これらの鍋が使用でき
ないことは使用者にとつて非常に不便である。

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、ステンレスなどの非磁
性体で固有抵抗値の大きい被加熱物をも加熱する
ことができる誘導加熱装置を提供することにあ
る。

以下、この発明の一実施例について図面を参照
して説明する。

第１図において、入力端子１，２間には図示し
ない交流電源が接続されるとともに、整流回路３
が接続される。上記入力端子２の接続ライン３５
には交流電源の電流検出用の電流トランス３６が
挿設されている。上記整流回路３の直流出力端Ｐ
（正）とＮ（負）との間には平滑用のコンデンサ４
が接続される。また、整流回路３の出力端Ｐに
は、加熱コイル５の一端が接続され、この加熱コ
イル５の他端にはNPN形トランジスタ（スイツ
チング素子）６のコレクタに接続され、このトラ
ンジスタ６のエミツタは整流回路３の出力端Ｎに
接続される。上記トランジスタ６のコレクタ−エ
ミツタ間には、加熱コイル５とともに共振回路を
形成するコンデンサ７および図示極性のダンパー
ダイオード８と抵抗９とからなる直列回路がそれ
ぞれ接続される。しかして、上記加熱コイル５、
トランジスタ６、コンデンサ７、ダイオード８お
よび抵抗９で高周波発振回路１０を形成してい
る。

一方、入力端子１１，１２間および入力端子１
３，１４間には、図示しない交流電源が接続され
るとともに、それぞれ整流回路１５，１６が接続
される。上記整流回路１５，１６の両直流出力端
の間にはそれぞれ平滑用コンデンサ１７，１８が
接続される。ただし、上記整流回路１５の負側出
力端と、整流回路１６の正側出力端とは共通に接
続されており、この接続点には上記整流回路３の
出力端Ｎが接続されている。

ここに、整流回路１５，１６およびコンデンサ
１７，１８により電源回路１９が構成されてい
る。上記整流回路１５の正側出力端ａと整流回路
１６の負側出力端ｂとの間には帰還回路２０が接
続され、この帰還回路２０の入力端は加熱コイル
５とトランジスタ６のコレクタとの接続点に接続
される。上記帰還回路２０は、トランジスタ６の
オン−オフ作動によつて生じる信号に応じて加熱
コイル５とコンデンサ７との共振周波数に同調し
た信号を出力するものである。上記帰還回路２０
の出力端は発振回路２１の入力端に接続され、こ
の発振回路２１の両電源端はそれぞれ上記電源回
路１９の出力端ａ，ｂに接続される。上記発振回
路２１は加熱コイル５とコンデンサ７との共振周
波数に同期した鋸波状波を発生するものである。

また、上記電源回路１９の出力端ａ，ｂ間に
は、抵抗２２とコンデンサ２３との直列回路が接
続される。上記抵抗２２とコンデンサ２３の接続
点には図示極性のダイオード２４を介して前記ダ
イオード８と抵抗９との接続点Ａが接続されると
ともに、電源回路１９の出力端ｂが抵抗２５，２
６を直列に介して接続される。上記抵抗２５，２
６の接続点にはNPN形トランジスタ２７のベー
スが接続され、このトランジスタ２７のコレクタ
はNPN形トランジスタ２８のベースに接続され
るとともに、抵抗２９を介して出力端ａに接続さ
れる。上記トランジスタ２７，２８のエミツタは
出力端ｂに接続される。ここに、抵抗２２，２
５，２６，２９、ダイオード２４、コンデンサ２
３、およびトランジスタ２７，２８によつて負荷
検出制御回路３０が構成されている。この負荷検
出制御回路３０は、ダイオード８の電流を検出す
ることにより、その電流値によつて負荷が磁性体
か非磁性体かを検出するものであり、たとえば磁
性体を検出したときトランジスタ２７がオン、ト
ランジスタ２８がオフで、非磁性体を検出したと
きトランジスタ２７がオフ、トランジスタ２８が
オンするようになつている。上記電源回路１９の
出力端ａ，ｂ間には、抵抗３１とコンデンサ３２
との直列回路が接続される。上記抵抗３１とコン
デンサ３２の接続点には上記負荷検出制御回路３
０の出力端つまりトランジスタ２８のコレクタが
抵抗３３を介して接続されるとともに、抵抗３４
を介して出力端ｂに接続される。また、上記抵抗
３１とコンデンサ３２の接続点には、後述する出
力制御回路４６の出力端が抵抗３７を介して接続
され、しかも比較器３９の非反転入力端が抵抗３
８を介して接続され、この比較器３９の反転入力
端には前記発振回路２１の出力端が接続される。
ここに、抵抗３１，３３，３４，３７，３８、コ
ンデンサ３２、および比較器３９によつてパルス
幅制御回路４０が構成されている。

上記パルス幅制御回路４０の出力端つまり比較
器３９の出力端は駆動回路４１の入力端に接続さ
れる。この駆動回路４１は供給される信号に応じ
て“１”信号、“０”信号を繰り返し出力するこ
とにより、前記トランジスタ６をオン−オフ制御
するものである。すなわち、PNP形トランジス
タ４２のエミツタは前記出力端ａに接続され、コ
レクタは抵抗４３および図示極性のダイオード４
４を介してNPN形トランジスタ４５のコレクタ
に接続され、このトランジスタ４５のエミツタは
出力端ｂに接続される構成となつている。上記駆
動回路４１の出力端つまり抵抗４３とダイオード
４４の接続点には前記トランジスタ６のベースが
接続される。

前記電流トランス３６には出力制御回路４６が
接続され、この出力制御回路４６には図示しない
つまみによつて操作されるボリユーム４７が接続
されている。上記出力制御回路４６は電流トラン
ス３６により検出した入力電流とボリユーム４７
の出力とを比較して、適当な直流電圧を出力する
回路であり、その出力端は前記抵抗３７を介して
抵抗３１とコンデンサ３２の接続点に接続されて
いる。

次に、このような構成において、第２図ａ〜ｅ
および第３図ａ〜ｄを参照しつつ動作を説明す
る。たとえば今、被加熱物として調理食品を入れ
た磁性体の調理鍋を加熱するものとする。そし
て、図示しない電源スイツチを投入すると、整流
器３から加熱コイル５に直流電流が供給される。
このとき、電源回路１９からも直流電流が出力さ
れることにより、第２図ａに示すように、発振回
路２１から鋸歯状波が発生するとともに、コンデ
ンサ２３，３２が充電される。このコンデンサ２
３が所定電圧となつたとき、トランジスタ２７が
オンし、トランジスタ２８がオフする。また、コ
ンデンサ３２が所定電圧となつたとき、その充電
電圧により比較器３９の非反転入力端に比較電圧
l₁が設定される。これにより、比較器３９は第２
図ｂに示すように、発振回路２１の出力が電圧l₁
より小さいとき（時間t₁）“１”信号を出力し、
電圧l₁より大きいとき（時間t₂）“０”信号を出力
する。そして、比較器３９から“１”信号が出力
されると、トランジスタ４２がオフで、トランジ
スタ４５がオンとなる。これにより、駆動回路４
１から“０”信号が出力されることにより、トラ
ンジスタ６がオフする。トランジスタ６がオフす
ると、第３図ａに示すように、ダンパーダイオー
ド８に少電流が流れることにより、ダイオード８
と抵抗９の接続点Ａの電圧がコンデンサ２３の充
電電圧よりも少しだけ低くなる。このため、第３
図ｃに点線で示すように、コンデンサ２３の電荷
がダイオード２４および抵抗９を介して放電され
るが、すぐに接続点Ａの電圧が高くなり、コンデ
ンサ２３の充電電圧は元に復帰する。また、比較
器３９から“０”信号が出力されると、トランジ
スタ４２がオンで、トランジスタ４５がオフとな
る。すると、駆動回路４１から“１”信号が出力
されることにより、トランジスタ６がオンする。
これにより、加熱コイル５には負荷電流が流れ
る。この結果、加熱コイル５とコンデンサ７とで
形成される共振回路でコンデンサ７に充電電流I₁
が流れ、この電流I₁が流れ終えると反転して放電
電流I₂が流れる。

以下、上記同様な動作を繰り返し持続すること
により、駆動回路４１から所定周期の信号がトラ
ンジスタ６のベースに供給され、よつてトランジ
スタ６はそれに伴つてオン−オフ作動し、高周波
発振回路１０は所定周波数で発振動作する。これ
により、加熱コイル５には正および負方向に交互
に持続して流れることにより、負荷電流が流れ、
よつて加熱コイル５から高周波磁界が生じ、その
磁界は磁性体調理鍋に与えられる。したがつて、
磁性体の調理鍋には渦電流損が生じ、その渦電流
損によつて調理鍋は自己発熱し、調理鍋内の食品
が加熱調理される。

次に、被加熱物として調理食品を入れた非磁性
体の調理鍋を加熱するものとする。そして、上記
電源スイツチを投入すると、整流器３から加熱コ
イル５に直流電流が供給される。このとき、電源
回路１９からも直流電流が出力されることによ
り、第２図ａに示すように、発振回路２１から鋸
歯状波が発生するとともに、コンデンサ２３，３
２が充電される。このコンデンサ２３が所定電圧
となつたとき、トランジスタ２７がオンし、トラ
ンジスタ２８がオフする。また、コンデンサ３２
が所定電圧となつたとき、その充電電圧により比
較器３９の非反転入力端に比較電圧l₁が設定され
る。この状態で、発振回路２１の出力が一気に下
がつたとき、比較器３９は“１”信号を出力す
る。すると、トランジスタ４２がオフし、トラン
ジスタ４５がオンし、駆動回路４１から“０”信
号が出力されて、トランジスタ６がオフする。こ
れにより、ダンパーダイオード８に大きな電流が
流れ、ダイオード８と抵抗９の接続点Ａの電圧が
コンデンサ２３の充電電圧よりも大幅に低くな
る。このため、コンデンサ２３の電圧が、第３図
ｃに実線で示すようにダイオード２４および抵抗
９を介して放電され、トランジスタ２７のベース
電圧がトランジスタ２７のオン電圧よりも低くな
り、トランジスタ２７がオフし、トランジスタ２
８が同図ｄに示すようにオンする。すると、コン
デンサ３２の充電電圧が抵抗３３およびトランジ
スタ２８を介して放電される。これにより、比較
器３９の非反転入力端は抵抗３３で決まる所定電
圧つまり第２図ａに示すように比較電圧l₁よりも
小さい電圧つまり比較電圧l₂に設定される。これ
により、比較器３９は第２図ｂに示すように、発
振回路２１の出力が電圧l₂よりも小さいとき（時
間t₁′）“１”信号を出力し、電圧l₂よりも大きい
とき（時間t₂′）“０”信号を出力する。そして、
比較器３９から“１”信号が出力されると、トラ
ンジスタ４２がオフで、トランジスタ４５がオン
となる。これにより、駆動回路４１から“０”信
号が出力されることによりトランジスタ６がオフ
する。また、比較器３９から“１”信号が出力さ
れると、トランジスタ４２がオンで、トランジス
タ４５がオフとなる。すると、駆動回路４１から
“１”信号が出力されることにより、トランジス
タ６がオンする。これにより、加熱コイル５には
負荷電流が流れる。この結果、加熱コイル５とコ
ンデンサ７とで構成される共振回路でコンデンサ
７に充電電流I₁′（I₁′＜I₁）が流れ、この電流I₁′が
流れ終わると反転して放電電流I₂′（I₂′＜I₂）が流
れる。

以下、同様な動作を繰り返し持続することによ
り、駆動回路４１から所定周期の信号がトランジ
スタ６のベースに接続され、よつてトランジスタ
６はそれに伴つてオン−オフ作動し、高周波発振
回路１０は前述した磁性体の鍋の場合と同様に、
所定周波数でトランジスタ６のオン時間の短い状
態で発振動作する。これにより、加熱コイル５に
は正および負方向に交互に接続して流れることに
より、負荷電流が流れ、よつて加熱コイル５から
高周波磁界が生じ、その磁界は非磁性体調理鍋に
与えられる。したがつて、非磁性体の調理鍋には
渦電流損によつて調理鍋は自己発熱し、調理鍋内
の食品が加熱調理される。

上記のように、被加熱物がステンレスなどの非
磁性体の鍋の場合、ダイオード８の電流変化によ
り、被加熱物の抵抗値が大であるか否かを判定
し、この判定に応じて高周波発振回路１０の周波
数を変化させずに、トランジスタ６のオン時間を
短くするようにしたので、抵抗値の大きい非磁性
体を加熱する場合に、トランジスタ６のコレクタ
電流を抑えて、トランジスタ６の破壊を防止する
ことができる。

以上詳述したようにこの発明によれば、直流電
源に加熱コイルを接続するとともに、この加熱コ
イルに対してスイツチング素子を直列に接続し、
かつこの加熱コイルとともに共振回路を形成する
コンデンサを設けるとともに、上記スイツチング
素子に対してダイオードを並列に接続し、さらに
上記ダイオードに流れる電流の大きさを検出する
ことにより、被加熱物が磁性体か非磁性体かを判
別する手段を設け、この手段により被加熱物が非
磁性体であると判別された状態で、スイツチング
素子のオン期間の長さを、被加熱物が磁性体であ
る場合よりも短くなるように制御する制御手段を
設けてなるので、ステンレスなどの非磁性体で固
有抵抗値の大きい被加熱物をも加熱することがで
きる誘導加熱装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すもので、第１
図は全体の構成を示す電気回路図、第２図ａ〜ｅ
および第３図ａ〜ｄは動作を説明するための要部
の信号波形図である。３……整流器、５……加熱コイル、６……トラ
ンジスタ（スイツチング素子）、７……コンデン
サ、８……ダイオード、１９……電源回路、２０
……帰還回路、２１……発振回路、３０……負荷
検出制御回路、４０……パルス幅制御回路、４１
……駆動回路、４６……出力制御回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１直流電源と、この電源に接続され被加熱物を
誘導加熱する加熱コイルと、この加熱コイルに対
して直列接続されるスイツチング素子と、前記加
熱コイルとともに共振回路を形成するコンデンサ
と、前記スイツチング素子に対して並列接続され
るダイオードと、このダイオードに流れる電流の
大きさを検出することにより、前記被加熱物が磁
性体か非磁性体かを判別する手段と、この手段に
より前記被加熱物が非磁性体であると判別された
状態で、前記スイツチング素子のオン期間の長さ
を、前記被加熱物が磁性体である場合よりも短く
なるように制御する制御手段とを具備したことを
特徴とする誘導加熱装置。