JPH0475282A - 電磁調理器の加熱電力最大化調整装置 - 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、高周波インバータをその加熱電源とする電磁
調理器の加熱電力調整装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の電磁調理器の加熱電力調整装置としては
、加熱コイルと金属鍋との間隔を固定となし、加熱電源
となる高周波インバータの負荷回路の電気的諸定数の決
定に当っては前記の如き固定間隔の条件にて材質・形状
等に関して特定の金属鍋を対象として最適値を決定する
もの、更にはまた前記加熱コイルに対し適当数の巻数変
更用タップを設は金属鍋に応じて適当なタップ選択を人
為的に行うもの等が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

電磁調理器における金属鍋への加熱電力は、加熱コイル
による該金属鍋への鎖交磁束の単位時間内変化量と該金
属鍋中の渦電流経路の抵抗値、従って磁路長と該金属鍋
の透磁率と固有抵抗等により変化する。

従って前記の如き従来の加熱電力調整装置においては、
金属鍋の種別、形状等の変更によるその加熱電力の変化
は避けられず、また切替タップによる加熱コイルの巻線
変更を行っても電力調整範囲に限界があり且つ円滑な調
整は困難である。

上記に艦み本発明は、金属鍋と加熱コイルとの間隔調整
により、該金属鍋の変更時にも自動的に最大加熱電力の
印加を可能とする電磁調理器の加熱電力調整装置の提供
を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の電磁調理器の加熱
電力最大化調整装置は、高周波インバータをその励磁電
源とする加熱コイル上に金属鍋を配置して該金属鍋中に
渦電流を誘起させ、該渦電流の生ずるジュール熱により
前記金属鍋を加熱する電磁調理器の加熱電力調整装置で
あって、前記の加熱コイルと金属鍋との間隔を上下方向
に可変となす間隔調整手段を備えて成るものとし、更に
前記間隔調整手段として、モータにより駆動される前記
間隔調整用の移動ギヤ機構と、検出された前記インバー
タの出力電流と出力電圧とを入力とし該インバータの出
力電力を演算する電力演算回路と、該演算回路による前
記出力電力の演算値を入力として該出力電力の調整され
変化する前記間隔に対する変化率を演算し該変化率によ
り判定した前記出力電力の増加状態においてのみ該変化
率と比例関係等の適当な関数関係にある信号を出力する
電力最大化調整回路と、該調整回路の出力を受け前記移
動ギヤ機構駆動用モータを駆動制御するモータ駆動回路
とを備えて成るものとする。

〔作用〕

一般に交流電源電圧をＶ、負荷インピーダンスをＺ、該
インピーダンスのりアクタンス分をＸ。

抵抗分をＲ２位相角をθ、負荷電流を■、前記抵抗Ｒに
おける消費電力をＰ、該電力の最大値をＰｍ、該最大電
力に対応する前記位相角θをθｍとなせば下記の式（１
）〜（３）が成り立つ。

すなわち、前記の如きインピーダンス負荷の抵抗分消費
電力を最大となすためには、該インピーダンスの抵抗分
Ｒとリアクタンス分Ｘとが共に種々の要因による変数で
あるものとしても、常にＲ＝Ｘ或いはｊａｎｏ、１の関
係を保てば良く、逆にまた前記種々の要因中の何れかを
制御して前記消費電力の増大を図ることは結果的に前記
のＲ＝Ｘ或いはｊａｎｏ・１の状態に近付けるように制
御することになる。

電磁調理器における加熱コイルと金属鍋とは、該加熱コ
イルをその１次巻線となし該金属鍋自体をその２次巻線
と負荷抵抗となし且つ該金属鍋の形状・材質の変更に伴
ってその１次・２次巻線間の磁束鎖交度と２次負荷抵抗
値とを異にする等偏度圧器とその２次負荷の回路を形成
するものであり、第２図はその等価回路図である。

第２図において、２０は金属鍋２の加熱電源となる高周
波インバータ、ＶｏとＩｏとはそれぞれ該インバータの
出力電圧と出力電流、Ｌｌは加熱コイル４の自己インダ
クタンス、Ｌ２とＲ，とは金属鍋２に誘起される渦電流
の通電経路に沿って想定された該金属鍋の等価的な自己
インダクタンスと抵抗、Ｍは加熱コイル４と金属鍋２間
の磁束鎖交度を示す相互インダクタンスである。また前
記インバータの出力周波数をｆ、角周波数をω（ω・２
πｆ）、無視可能な小なる値となる加熱コイル４の抵抗
をＲ１とすれば、前記式（１）の諸量は下記式（４）の
如（なる。

今、前記の加熱コイルと金属鍋との間隔ｄを可変なもの
となせば、前記相互インダクタンスＭは間隔ｄに略反比
例して変化する。また前記抵抗Ｒ２は前記周波数ｆ従っ
て角周波数ωに関しその平方根に比例する。またもし前
記インバータをノー−ツブリッジ或いはフルブリッジ形
となしその負荷回路を前記の加熱コイルと金属鍋と更に
キャパシタンスＣの共振用コンデンサとで構成し且つ該
インバータの出力型カ一定制御を行う場合には前記周波
数ｆは共振周波数ｆｒ（ｆｒ＝１／２π４で）に略比例
する。

すなわち前記間隔ｄの変化により前記式（４）に従う総
合抵抗Ｒと総合リアクタンスＸとは変化し、従ってイン
ピーダンス２の勾配ｔａｎθ＝Ｘ／Ｒもまた変化する。

本発明は、上記に従い、電磁調理器の加熱電源となる高
周波インバータの負荷回路に関しその総合インピーダン
ス特性を前記の如きＲ＝Ｘまたはそれに近い状態に最適
化し、前記インバータの出力電力従って前記金属鍋に対
する加熱電力の最大化を図るために、定常的な加熱運転
に入る前に、前記の加熱コイルと金属鍋との間隔ｄを前
記出力電力の増大方向に変化させると共に該出力電力の
変化率等からその最大値を与える間隔ｄを選択固定し、
この固定された間隔ｄに対応する負荷インピーダンス状
態を最適なものとして以後の定常的な加熱運転に移行さ
せるものである。なお前記の間隔ｄの変更はモータ駆動
の移動ギヤ機構にて行いまたその選択固定は前記出力電
力の変化率の算定等の諸演算を行うと共に前記モータに
対する駆動制御信号を発する電力最大化調整回路により
行われる。

第３図は前記インバータの出力電力（Ｖｏ）対出力電流
（Ｉｏ）特性図であり、前記の如き負荷インピーダンス
特性の変更操作模様を例示するものである。

第３図において、Ｌ、−Ｌ、は前記間隔ｄをパラメータ
とする負荷インピーダンスの特性線であり、該各特縁線
と縦軸（Ｖｏ軸）とのなす角がそれぞれの前記位相角θ
となる。またＣ１と０２とはそれぞれ電力Ｖｏ−１ｏ、
・ｃｏｓθをパラメータとする定電力曲線である。全特
性線Ｌ１が間隔ｄ＝ｄ　Ｉにて前記のＲ＝Ｘの最適状態
にあるものとすれば、特性線Ｌ２とＬ３とはそれぞれＲ
＞ＸとＲ＜Ｘとの状態に対応し、また間隔ｄをｄｌより
大となせばＬ１→Ｌ３逆にｄ、より小となせばＬｌ→Ｌ
２の如（特性線は移行する。従って、例えば電圧ν０を
その定格値Ｖｏｒにて定価として間隔ｄをｄ、より増減
何れに変更操作しても前記出力電力Ｐは図示Ｐ、より減
少することになり、該電力Ｐ、は前記電圧Ｖｏｒにおけ
る最大値となり間隔ｄ、における特性線Ｌｔが定常加熱
運転時を含めた所要の最適特性線となる。また間隔ｄ　
＝ｄ、、電圧Ｖｏ＝Ｖｏｒの状態にて運転を始め電力Ｐ
＝ｐｔにて定常状態に至ったものとし、続いてもし間隔
ｄのｄ２からの減少操作を行って前記電力ＰのＰ２から
の減少を来たすことになれば前記間隔減少操作を増大操
作に反転させて間隔ｄをｄ、より大となして前記電力Ｐ
の増大を図り、該電力Ｐの間隔ｄに対する増加率が零と
なるｄ　＝ｄ、にて前記最大電力Ｐ、を得ると共に間隔
ｄの増大中止と固定とを図り、定常加熱運転に先立って
特性線Ｌ２のり、への自動移行を行う。更にまた出力電
流ＩＯがその最大値１ｏ、にて出力電力ＰがＰ３となり
且つ該電力Ｐ３が定電力曲線Ｃ２上にあれば特性線Ｌ３
上の運転となり出力電力関係はＰｓ＝Ｐｚ＜Ｐ＋となる
。従って出力電流１ｏのＩｏ、での制限下で間隔ｄの減
少による出力電力Ｐの増大を図り、間隔ｄ、にて最大電
力Ｐ、を得て該間隔ｄの減少中止と固定とを図り特性線
のＬ３からＬ＋への自動移行を行うものである。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を第１図に示す回路図に従って説明
する。

第１図は、その負荷回路として電磁調理器の加熱コイル
と共振コンデンサとの直列共振回路を有するハーフブリ
ッジ形高周波インバータによる前記加熱コイルへの印加
電カ一定制御回路を、被加熱金属鍋と前記加熱コイルと
の配置間隔調整を行う該金属鍋への加熱電力最大化調整
回路を併用して示すものである。

第１図において、１は交流入力を整流する整流器、Ｃｆ
は該整流器出力電圧の平滑用コンデンサ、Ｔ１と１２と
はそれぞれに逆並列されたダイオードＤ１とＤ２とを存
し交互に開閉動作を繰返すスイッチング素子としてのト
ランジスタ、４は加熱コイル、Ｃｒ、とＣｒｚとはそれ
ぞれ共振コンデンサであり、前記スイッチング素子Ｔ、
、Ｔ２の交互導通に対応する通電経路はＴ１→加熱コイ
ル４→Ｃｒ、とＣｒ、→加熱コイル４→Ｔ２との２経路
となり、加熱コイル４の通電電流は交互にその方向を反
転し前記素子Ｔ＋、ｈの開閉周期で決定される交流とな
る。また２は加熱コイル４を介して誘導加熱される金属
鍋、３は加熱コイル４と金属鍋２との間に配置され該金
属鍋を載置するトッププレート、５は加熱コイル４また
はトッププレート３を上下させる移動ギヤ機構、６は該
ギヤ機構を駆動するモータである。

更にまた、１０は変流器ＣＴ、とＣ１０とによる整流器
１の交流入力電流の検出電流と平滑用コンデンサＣｆの
端子電圧とを入力とし出力電力と略等しい入力電力の電
力演算回路、１４は該電力演算回路の出力と電力設定器
１７にて設定されアナログスイッチ１３を経由して与え
られる電力設定信号との偏差に応じた調節量を演算出力
する電力調節回路、１５は該電力調節回路の出力を受け
変流器ＣＴ、により検出された加熱コイル４０通電電流
に対し前記の電力調節回路の演算調節量に対応した位相
角にて電源電圧を印加すべく前記素子Ｔ１と１２に対す
るスイッチング指令信号を出力する位相調節回路、１６
は該調節回路１５の出力を受け前記素子Ｔ、、Ｔ２に対
する増巾されたスイッチング指令信号を出力するスイッ
チング素子駆動回路である。

次に１１は電力最大化調整回路であり、電力演算回路１
０による電力演算信号を受け、モータ６の駆動による加
熱コイル４と金属鍋２との間隔ｄの変更により、もし前
記電力演算信号が減少する場合には直ちにモータ６に対
する駆動方向反転指令を出力し、また逆に前記電力演算
信号の増大時には間隔ｄに対す該電力演　値の増大時変
化率と比例等の適当な関数関係にある同一駆動方向での
モータ操作量を出力し、且つ前記変化率が零となった状
態の検出信号を出力するものである。また１２は該電力
最大化調整回路の出力信号を受けモータ６に対する駆動
指令を発するモータ駆動回路である。なお以上の各要素
５．６と１１．１２とを以って電磁調整器の加熱電力最
大化調整装置を構成するものである。

更に、ＳＷ、は加熱電力最大化操作開始用押釦スイッチ
、Ｓｈと舖、とはそれぞれ電磁調理器の運転用と停止用
の押釦スイッチ、ＯＲは論理和素子、ＦＦ＋、ＦＦｚは
フリップ・フロップ素子である。

今、スイッチＳＷ、とＳ−２とを押してフリップ・フロ
ップＦＦ、とＦＰ、それぞれのＦ出力を１（Ｈレベル）
とし、アナログスイッチ１３のａ接点を経由して電力設
定器１７による最大電力設定値Ｐｓｍを電力調節回路１
４に加えると共に電力最大化調整回路１１と位相調節回
路１５とスイッチング素子駆動回路１６とを動作状態と
なして電磁調理器の運転を開始した場合、もし前記金属
鍋の材質、形状及び該金属鍋と加熱コイルの間隔により
決まるインバータ負荷インピーダンス特性線が前記第３
図のＬ２であるとすれば、前記間隔の未調整時には該特
性線Ｌ２上の電圧Ｖ。ｒ、電流１０２における電力Ｐ２
をインバータ出力電力の安定点としてその増減は停止す
るが、前記の如き動作を行う電力最大化調整回路１１に
よる前記間隔の増大調整が併用されることにより前記特
性線はＬ２から最適特性線り、に移行され、前記出力電
力は最大値Ｐ１となり、この段階で電力変化率が零とな
るため前記間隔の調整完了信号が前記調整回路１１より
出力され、フリップ・フロップＦＦｔのＦ出力をＯ（Ｌ
レベル）となし、該調整回路１１の動作を停止させて前
記間隔の固定を行うと共にアナログスイッチ１３の閉路
接点をａ接点よりｂ接点に反転させ前記電力設定値をＰ
ｓｍより定常値Ｐｓｒに変更し、以後前記最適の特性線
り、上における定常運転に自動的に移行することになる
。

なおスイッチＳ６を押せばフリップ・フロップＦＦ、の
Ｆ出力はＯ（Ｌレベル）となり、前記各回路１５と１６
とは何れもその動作を停止し、電磁調理器はその運転を
停止する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高周波インバータをその加熱電源とす
る電磁調理器において、加熱コイルと被加熱金属鍋との
間隔自動調整を行って前記インバータの負荷インピーダ
ンスの総合のりアクタンスと抵抗との比を１に近付は該
インバータの出力電力、従って前記金属鍋加熱電力の最
大化を図ることにより、材質或いは形状の異る各種金属
鍋に対し最大加熱電力発生状態への自動補正が行われる
ことになり、各種調理を効率的に行うことが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図は電源高
周波インバータの負荷回路の等価回路図、第３図は第２
図に対応するインピーダンス特性を含む出力電圧対出力
電流特性図である。 １・・・整流器、２・・・金属鍋、３・・・トッププレ
ート、４・・・加熱コイル、５・・・移動ギヤ機構、６
・・・モータ、１０・・・電力演算回路、１１・・・電
力最大化調整回路、１２・・・モータ駆動回路、１３・
・・アナログスイッチ、１４・・・電力調節回路、１５
・・・位相調節回路、１６・・・スイッチング素子駆動
回路、１７・・・電力設定器、２０・・・高周波インバ
ータ、Ｃｆ・・・平滑用コンデンサ、Ｃｒ、、Ｃｒ、・
・・共振コンデンサ、ＣＴ、〜ＣＴ３・・・変流器、Ｄ
＋、Ｄｉ・・・ダイオード、ＦＦ、、ＦＦ、・・・フリ
ップ・フロップ、Ｌ、、Ｌ、・・・自己インダクタンス
、Ｍ・・・相互インダクタンス、ＯＲ・・・論理和素子
、Ｒ２・・・２次等価抵抗、ｓｗ、−ｓｈ、・・・押釦
スイッチ。 第２図 ＩＦｊ１図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）高周波インバータをその励磁電源とする加熱コイル
   上に金属鍋を配置して該金属鍋中に渦電流を誘起させ、
   該渦電流の生ずるジュール熱により前記金属鍋を加熱す
   る電磁調理器の加熱電力調整装置であって、前記の加熱
   コイルと金属鍋との間隔を上下方向に可変となす間隔調
   整手段を備えて成ることを特徴とする電磁調理器の加熱
   電力最大化調整装置。２）請求項１記載の電磁調理器の
   加熱電力最大化調整装置において、前記間隔調整手段と
   して、モータにより駆動される前記間隔調整用の移動ギ
   ヤ機構と、検出された前記インバータの出力電流と出力
   電圧とを入力とし該インバータの出力電力を演算する電
   力演算回路と、該演算回路による前記出力電力の演算値
   を入力として該出力電力の調整され変化する前記間隔に
   対する変化率を演算し該変化率により判定した前記出力
   電力の増加状態においてのみ該変化率と比例関係等の適
   当な関数関係にある信号を出力する電力最大化調整回路
   と、該調整回路の出力を受け前記移動ギヤ機構駆動用モ
   ータを駆動制御するモータ駆動回路とを備えて成ること
   を特徴とする電磁調理器の加熱電力最大化調整装置。