JPH042088A - 誘導加熱調理器 - 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】 産業上の利用分野 本発明はハーフブリッジインバータ回路を有する誘導加
熱調理器に関する。

従来の技術 近年、誘導加熱調理器はハーフブリッジインバータ回路
を用いたものが主流となってきている。

従来、この種の誘導加熱調理器は第８図に示すような構
成が一般的であった。以下、その構成について説明する
。

図に示すように、交流電源１を全波整流器２で整流し、
平滑コンデンサ３で平滑して直流電源４を構成し、直流
電源４と直列に接続したスイッチング素子５，６と、こ
の２つのスイッチング素子５．６にそれぞれ逆並列に接
続したダイオード７．８と、スイッチング素子５．６の
接続点と直流電源４の低電位例に接続された加熱コイル
９と共振コンデンサ１０の直列回路とよりインバータ回
路１１を構成し、入力設定回路１２、入力検知回路１３
、比較回路１４、発振器１５、駆動回路１６、停止回路
１７などにより制御回路１８を構成している。駆動回路
１６はスイッチング素子５をオン・オフさせる駆動回路
Ａとスイッチング素子６をオン・オフさせる駆動回路Ｂ
とにより構成している。

上記構成において、定常時の動作を第９図（Ａ）〜（Ｅ
）を用いて説明する。誘導加熱調理器が動作すると、比
較回路１４は入力設定回路１２で設定された入力と入力
検知回路１３で検知された入力とを比較し、両者が同じ
になるように駆動回路１６を制御する。駆動回路１６は
発振器１５の周波数でスイッチング素子５，６を第９図
（Ａ）。

（Ｂ）に示すように交互に導通し、第９図（Ｃ〉。

（Ｄ）に示す電流１ｃ１．Ｉｃ２が流れ、加熱コイル９
には第９図（Ｅ）に示す電流ＩＬが流れる。

つぎに、制御回路１８が何等かの異常を検出する（たと
えば、交流電源１に雷サージ電圧が印加されたのを検出
する）と、停止回路１７は発振器１５の駆動面ｗｉＡへ
の出力と駆動回路Ｂへの出力を同時に止め、スイッチン
グ素子５．６をオフにする。このときの各部の動作波形
を第１０図（Ａ）〜（Ｆ）に示している。第１０図（Ａ
）〜（Ｆ）では時間Ｔｏで制御回路１８が異常を検出し
た場合を示している。

発明が解決しようとする課題 このような従来の誘導加熱調理器では、インバータ回路
１１の構成上、加熱コイル９と共振コンデンサｌＯとの
直列回路が両端に接続されている方のスイッチング素子
６の電流のピーク値Ｉｃ２Ｐよりスイッチング素子５の
電流のピーク値１ｃｌＰが大きくなっており、制御回路
１８が異常を検出して停止回路１７がスイッチング素子
５．６をオフする場合、第１０図（Ｄ）に示すようにス
イッチング素子５のピーク電流位相でオフする可能性が
あり、このときスイッチング素子５が安全動作領域を越
えて破壊する可能性があった。

本発明は上記課題を解決するもので、インバータ回路の
動作を停止させる場合、いがなる位相でオフしても、ス
イッチング素子を破壊することな（、安全性の高い誘導
加熱調理器を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、直流電源の両端に直列に接
続された２つのスイッチング素子とこの２つのスイッチ
ング素子の接続点と前記直流電源の一端とに接続した加
熱コイルと共振コンデンサの直列回路とよりなるインバ
ータ回路と、発振器の出力で前記２つのスイッチング素
子を交互に導通させる駆動回路と、前記インバータ回路
の動作を止める停止手段とを備え、前記停止手段は前記
２つのスイッチング素子のうち前記加熱コイルと共振コ
ンデンサの直列回路が両端に接続された方のスイッチン
グ素子を先にオフにし、その後もう一方のスイッチング
素子をオフさせるようにしたことを第１の課題解決手段
としている。また、直流電源の両端に直列に接続した２
つのスイッチング素子とこの２つのスイッチング素子の
接続点と前記直流電源の一端とに接続した加熱コイルと
共振コンデンサの直列回路とよりなるインバータ回路と
、前記２つのスイッチング素子の電流検出手段と、発振
器の出力で前記２つのスイッチング素子を交互に導通さ
せる駆動回路と、前記インバータ回路の動作を止める停
止手段とを備え、前記停止手段は前記電流検出手段によ
り電流のピーク値が小さいと判断された方のスイッチン
グ素子を先にオフにし、その後もう一方のスイッチング
素子をオフさせるようにしたことを第２の課題解決手段
としている。

作用 本発明は上記した課題解決手段により、インバ−タ回路
の動作を異常時に停止させるとき、２つのスイッチング
素子のうち、加熱コイルと共振コンデンサの直列回路が
両端に接続されている方のスイッチング素子は最大ピー
ク電流値が小さいので、最大ピーク電流値が小さい方の
スイ・ソチング素子を先にオフにし、最大ピーク電流値
が大きい方のスイッチング素子はその後電流が減衰して
からオフさせることになり、いかなる位相でオフしても
安全動作領域を越えて破壊することはない。

また、第２の課題解決手段により、インバータ回路の動
作を異常時に停止させるとき、２つのスイッチング素子
のうち電流検出手段で最大ピーク電流値が小さいと判断
された方のスイッチング素子を先にオフし、その後他方
のスイッチング素子を先にオフさせるので、最大ピーク
電流値が大きい方のスイッチング素子はその後電流が減
衰してからオフさせることになり、いかなる位相でオフ
しても安全動作領域を越えて破壊することはない。

実施例 以下、本発明の第１課題解決手段の実施例を第１図を参
照しながら説明する。なお、従来例と同じ構成のものは
同一符号を付して説明する。

図に示すように、制御回路１９は入力設定回路１２、入
力検知回路１３、比較回路１４、発振器１５、駆動回路
１．６およびインバータ回路１１の動作停止手段である
停止回路２０により構成しており、停止回路２０はイン
バータ回路１１の動作を停止させるとき、駆動回路１６
の駆動回路Ｂへの発振器１５の出力を先に止めるように
している。

上記構成において定常時の動作を説明すると、制御回路
１９の比較回路１４は入力設定回路１２で設定された入
力と入力検知回路１３で検知された入力とを比較し、両
者が同じになるように発振器１５を制御する。発振器１
５は比較回路１４の出力に応じて周波数を変化し、駆動
回路１６の駆動回路Ａと駆動回路Ｂはスイッチング素子
５．６を発振器１５の周波数で交互に導通する。こうし
て入力は入力設定回路１２で設定された値になる。この
ときの各部の動作波形は第２図（Ａ）〜（Ｅ）に示すよ
うになる。なお、インバータ回路１１の構成上、２つの
スイッチング素子５，６のうち、加熱コイル９と共振コ
ンデンサ１０との直列回路が両端に接続されている方の
スイッチング素子６に流れる電流のピーク値Ｉｃ２ｐの
方がスイッチング素子５に流れる電流のピーク値１ｃｌ
ｐより小さくなる。これはスイッチング素子５が導通し
ているときは第１図のループ１が形成されるため、直流
電源４のエネルギーによりスイッチング素子５を介して
加熱コイル９に電流が流れるが、スイッチング素子６が
導通しているときは第１図のループ２が形成され、この
ときは加熱コイル９に蓄えられたエネルギのみにより電
流が流れるためである。

つぎに、誘導加熱調理器が動作中に異常が発生したとき
の動作について第３図（Ａ）〜（Ｆ）を用いて説明する
。

誘導加熱調理器が動作中に制御回路１９が時間Ｔ１で何
等かの異常を検知すると、停止回路２０はまず発振器１
５の駆動回路Ｂへの出力を止める。（第３図（Ａ）〜（
Ｆ）の例では、スイッチング素子６のオフ期間中に発振
器１５の駆動回路Ｂへの出力を止めている。）このとき
、停止回路２０は発振器１５の駆動回路Ａへの出力を同
時には止めず、しかも、スイッチング素子６は元々オフ
期間であるため、時間Ｔ２まではインバータ回路１１は
本来の動作を継続する。時間Ｔ２になると本来スイッチ
ング素子６がオンするはずであるが、停止回路２０が発
振器１５の駆動回路Ｂへの８カを止めているため、スイ
ッチング素子６はオフしつづけ、本来第１図に示したル
ープ２にてスイッチング素子６に流れる電流はループ１
に流れることになる。ところが、ループ１に電流が流れ
るとダイオード７が導通し、スイッチング素子５．６の
接続点の電位は直流電源４の高い方の電位となり、結局
、ループ１には電流はほとんど流れず、共振コンデンサ
１０の電圧Ｖｃｌは高いまま保持される。この状態で時
間Ｔ３になりスイッチング素子５が導通しても、共振コ
ンデンサ１０の電圧Ｖｃｌは高いまま保持されているの
で、スイッチング素子５にはわずかな電流しか流れない
。その後、停止回路２０が発振器１５の駆動回路Ａへの
出力を時間Ｔ４で止めると、スイッチング素子５に流れ
ている電流のピーク値は小さくなっているため、スイッ
チング素子５を完全にオフすることができる。

このように第１０：ｆ課題解決手段の実施例の誘導加熱
調理器によれば、インバータ回路１１を構成する２つの
スイッチング素子５，６のうち、電流のピーク値が小さ
い方のスイッチング素子６を先にオフし、その後電流の
ピーク値が大きい方のスイッチング素子５を電流が減衰
した後オフさせるため、電流のピーク値が大きい方のス
イッチング素子５が定常時の最大ピーク電流値の大きさ
でオフすることはなくなり、安全動作領域を越えて破壊
することはない。

つぎに、第２の課題解決手段の実施例を第４図および第
５図を参照しながら説明する。なお、上記実施例と同じ
構成のものは同一符号を付して説明を省略する。

図に示すように、インバータ回路２１には加熱コイル９
の近傍に加熱コイル９の電流を検出するカレントトラン
ス２２を設けている。制御回路２３にはカレントトラン
ス２２の出力よりスイッチング素子５，６の電流を検出
する電流検出手段である電流検出回路２４を設けている
。この電流検出回路２４は第５図に示すように構成して
おり、加熱コイル９に流れる電流ＩＬを検出しているカ
レントトランス２２の出力■０のそれぞれ両方の極性の
ピーク電圧を検知し、比較器２５で比較することにより
２つのスイッチング素子５，６の最大ピーク電流値の大
小を判断できるようになっている。

上記構成において定常時の動作を説明すると、制御回路
２３の比較回路１４は入力設定回路１２で設定された入
力と入力検知回路１３で検知された入力とを比較し、両
者が同じ値になるように発振器１５を制御する。発振器
１５は比較回路１４の出力に応じて周波数を変化し、駆
動回路１６はスイッチング素子５，６を発振器１５の周
波数で交互に導通ずることにより、入力を入力設定回路
１２で設定された値にする。第６図（Ａ）〜（Ｅ）にこ
の定常動作時の各部波形を示している。

つぎに、誘導加熱調理器が動作中に異常が発生したとき
の動作について第７図（Ａ）〜（Ｆ）を用いて説明する
。

誘導加熱調理器が動作中に制御回路２３が時間Ｔ５で何
等かの異常を検知すると、停止回路２０は電流検出回路
２４の出力により、まず電流のピーク値が小さい方のス
イッチング素子６をオフさせるために発振器１５の駆動
回路Ｂへの出力を止める。（第７図（Ａ）〜（Ｆ）の例
では、スイッチング素子６のオフ期間中に発振器１５の
駆動回路Ｂへの出力を止めている。）このとき、停止回
路２０は発振器１５の駆動回路Ａへの出力を同時には止
めず、しかも、スイッチング素子６は元々オフ期間であ
るため、時間Ｔ６まではインバータ回路２１は本来の動
作を継続する。時間Ｔ６になると、本来スイッチング素
子６がオンするはずであるが、停止回路２０が発信器１
６の駆動回路Ｂへの出力を止めているため、スイッチン
グ素子６はオフしつづけ、本来第４図に示したループ３
にてスイッチング素子６に流れる電流はループ４に流れ
ることになる。ところが、ループ４に電流が流れるとダ
イオード７が導通し、スイッチング素子５，６の接続点
の電位は直流電源４の高い方の電位となり、結局、ルー
プ４には電流はほとんど流れず、共振コンデンサ１０の
電圧Ｖｃｌは高いまま保持される。この状態で時間Ｔ７
になりスイッチング素子５が導通しても、共振コンデン
サ１０の電圧Ｖｃｌは高いまま保持されているので、ス
イッチング素子５にはわずかな電流しか流れない。その
後、停止回路２０が発振器１５の駆動回路Ａへの出力を
時間Ｔ８で止めると、スイッチング素子５に流れている
電流のピーク値は小さ（なっているため、スイッチング
素子５を安全にオフすることができる。

このように第２の課題解決手段の実施例の誘導加熱調理
器によれば、インバータ回路２１を構成する２つのスイ
ッチング素子５．６のうち最大ピーク電流値が小さい方
のスイッチング素子６を先にオフし、その後、最大ピー
ク電流値が大きい方のスイッチング素子５を最大ピーク
電流値が小さ（なった後オフさせるため、定常時の最大
ピーク電流値でオフすることはなく、安全動作領域を越
えて破壊することはない。

なお、本実施例ではスイッチング素子５，６の電流検出
手段として、カレントトランス２２で加熱コイル９の電
流を検出し、その交流出力を両極性に分けることで２つ
のスイッチング素子５，６の電流を検出していたが、カ
レントトランス２２を２つ用いて２つのスイッチング素
子５，６に流れる電流を直接検出してもよい。

また、上記２つの実施例では、インバータ回路の動作停
止手段である停止回路２０は発振器１５の出力を止める
ことでスイッチング素子５，６をオフしていたが、駆動
回路１６の出力を止めてスイッチング素子５，６をオフ
させてもよい。

さらに、上記２つの実施例では、誘導加熱調理器の入力
可変方法として、インバータ回路の発振周波数を変化さ
せたが、入力可変方法として、インバータ回路の発振周
波数は一定とし、インバータ回路を構成している２つの
スイッチング素子の導通比を可変する方法やデッドタイ
ム（２つのスイッチング素子が両方オフしている期間）
を可変する方法を用いても同様の効果を有する。

発明の効果 以上の実施例から明らかなように本発明によれば、雷サ
ージ電圧が商用交流電源に印加されたときなどに商用交
流電源のゼロボルトに同期せず瞬時にインバータ回路の
動作を停止させる必要がある場合、インバータ回路を構
成する２つのスイッチング素子のうち最大ピーク電流値
が小さい方のスイッチング素子を先にオフさせ、その後
、最大ピーク電流値が大きい方のスイッチング素子をオ
フさせるので、インバータ回路の動作は瞬時に止めるこ
とができ、しかも、最大ピーク電流値が大きい方のスイ
ッチング素子を電流が減衰した後オフさせることができ
、最大ピーク電流値が大きい方のスイッチング素子がオ
フ時に安全動作領域を越えて破壊するのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の誘導加熱調理器の回路図、
第２図（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ同誘導加熱調理器の定
常時の動作波形図、第３図（Ａ）〜（Ｆ）はそれぞれ同
誘導加熱調理器の異常時にインバータ回路の動作を止め
る場合の動作波形図、第４図は本発明の他の実施例の誘
導加熱調理器の回路図、第５図は同誘導加熱調理器の電
流検出回路の回路図、第６図（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ
同誘導加熱調理器の定常時の動作波形図、第７図（Ａ）
〜（Ｆ）はそれぞれ同誘導加熱調理器の異常時にインバ
ータ回路の動作を止める場合の動作波形図、第８図は従
来の誘導加熱調理器の回路図、第９図（Ａ）〜（Ｅ）は
それぞれ同誘導加熱調理器の定常時の動作波形図、第１
０図（Ａ）〜（Ｆ）はそれぞれ同誘導加熱調理器の異常
時にインバータ回路の動作を止める場合の動作波形図で
ある。 ４・・・・・・直流電源、５，６・・・・・・スイッチ
ング素子１．１９・・・・・・加熱コイル、１０・・・
・・・共振コンデンサ、１１・・・・・・インバータ回
路、１５・・・・・・発振器、１６・・・・・・駆動回
路、２０・・・・・・停止回路（停止手段）。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名第 図 第 図 Ｕ） 昧 第 図 ｑコ 綜 第 図 第１０図 ゴ１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源の両端に直列に接続した２つのスイッチ
   ング素子とこの２つのスイッチング素子の接続点と前記
   直流電源の一端とに接続した加熱コイルと共振コンデン
   サの直列回路とよりなるインバータ回路と、発振器の出
   力で前記２つのスイッチング素子を交互に導通させる駆
   動回路と、前記インバータ回路の動作を止める停止手段
   とを備え、前記停止手段は前記２つのスイッチング素子
   のうち前記加熱コイルと共振コンデンサの直列回路が両
   端に接続された方のスイッチング素子を先にオフにし、
   その後もう一方のスイッチング素子をオフさせるように
   してなる誘導加熱調理器。
2. （２）直流電源の両端に直列に接続した２つのスイッチ
   ング素子とこの２つのスイッチング素子の接続点と前記
   直流電源の一端とに接続した加熱コイルと共振コンデン
   サの直列回路とよりなるインバータ回路と、前記２つの
   スイッチング素子の電流検出手段と、発振器の出力で前
   記２つのスイッチング素子を交互に導通させる駆動回路
   と、前記インバータ回路の動作を止める停止手段とを備
   え、前記停止手段は前記電流検出手段により電流のピー
   ク値が小さいと判断された方のスイッチング素子を先に
   オフにし、その後もう一方のスイッチング素子をオフさ
   せるようにしてなる誘導加熱調理器。