JPH0495382A - 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］ この発明は、インバータ手段を用いた誘導加熱調理器の
改良に関し、特に直流電圧の変動に起因する共振ずれに
対して改良を施した誘導加熱調理器に関するものである
。

［従来の技術］ 第３図は従来の誘導加熱領域を示すブロック図である。

同図において、コンセント１には、交流電源（ＡＣｌｏ
ｏ　〜２００Ｖ、６０Ｈｚまたは５０Ｈｚ）が供給され
る。交流電流は、ブリッジダイオード２によって全波整
流される。全波整流された電流は平滑コンデンサ３によ
って平滑化される。この平滑コンデンサ３は、力率を低
下させないようにするため、その容量は数マイクロファ
ラッド程度の低い容量にされている。このため、平滑コ
ンデンサ３の両端の電圧は第４図に示すごとく、交流電
源の入力電圧周波数の２倍のリップル電圧が含まれてい
る。前記平滑コンデンサ３の両端電圧は、シングルエン
ドプッシュプルインバータ回路（以下、インバータ回路
と略称する）５に供給される。このインバータ回路５は
、１対のトランジスタ６および７と、フライホイールダ
イオード６ａおよび７ａを含み、トランジスタ６のエミ
ッタとトランジスタ７のコレクタの接続点を出力として
いる。そして、それぞれのベースには駆動回路１５が接
続される。

前記インバータ回路５の出力には、加熱コイル８と、共
振コンデンサ９からなる直接共振回路１０が接続される
。前記加熱コイル８の上には金属容器１７が載置され、
この金属容器１７と加熱コイル８とが電磁結合され、金
属容器１７は渦電流により発熱する。

前記インバータ回路５の出力と加熱コイル８との間には
、フォトカプラ１１およびカレントトランス１２が結合
されており、フォトカプラ１１により検出されたインバ
ータ回路５の８力電圧信号は零クロス検出回路１３ａに
与えられ、零クロス検出回路１３ａにより零クロス点が
検出される。

また、カレントトランス１２により検出された電流信号
は、零クロス検出回路１３ｂにより電圧信号に変換され
た後、零クロス点が検出される。零クロス検出回路１３
ａおよび１３ｂからの零クロス検出信号は、位相差検出
回路１３ｃに与えられ、この位相差検出回路１３ｃによ
りインバータ回路５の出力電圧と加熱コイル８に流れる
高周波電流との位相差が検出される。この検出された位
相差検出データは、マイクロコンピュータ１４に与えら
れる。

マイクロコンピュータ１４は、位相差検出データに応答
して、位相差が零になるような周波数を求め、その周波
数に基づいて駆動回路１５をＯＮ。

ＯＦＦする。駆動回路１５は、前記トランジスタ６およ
び７をＯＮ、ＯＦＦ駆動するための十分に大きい電流を
トランジスタ６および７のベースに供給する。こうする
ことにより、インバータ回路５の出力電流は加熱コイル
８に供給される。この結果、加熱コイル８には、共振コ
ンデンサ９との共振によるほぼ正弦波の共振電流が流れ
、金属容器１７に渦電流が発生し、金属容器１７が発熱
する。

「発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記第３図に示した誘導加熱調理器では
、インバータ回路５に供給される電圧は、平滑コンデン
サ３の両端の電圧であり、その電圧は第４図に示すごと
く入力電圧の周波数の２倍のリップル電圧が含まれてい
る。このリップル電圧は、インバータ回路５の出力電圧
にも同様に現われ、その出力電圧のマイナス側のピーク
値とプラス側のピーク値との比はコンデンサの容量でほ
ぼ決まる。この比は一般には約１０である。共振回路１
０はインバータ回路５の出力電流により駆動されるので
あるから、加熱コイル８に流れる電流の最大値と最小値
の比も同様に１０程度になる。

このようにインバータ回路５に供給される直流電圧がリ
ップル成分を多く含むため、直流電圧の最大値において
検出される位相差と、直流電圧の最小値において検出さ
れる位相差とは異なる値を示す。したがって、位相差検
出回路１３Ｃの位相差検出データには誤差が含まれてい
ることになり、この誤差の含まれている位相差検出デー
タに基づいてインバータ回路５のスイッチング周波数を
定めた場合には、共振ずれが生ずることになる。

この発明は、前記問題点に鑑みてなされてものであり、
直流電圧にリップル成分が多く含まれていても、共振ず
れが生ずるのを防止することのできる誘導加熱調理器を
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段〕 前記目的を達成するための本発明に係る誘導加熱調理器
は、交流電源からリップル成分を含む直流電圧を発生す
る直流電源回路と、直流電圧をスイッチングすることに
より高周波の信号を発生するインバータ手段と、インバ
ータ手段からの高周波信号に基づいて金属容器に渦電流
を発生させるための加熱コイルと、前記インバータ手段
のスイッチングを制御する制御手段とを備えた誘導加熱
調理器において、 前記交流電源と同期した信号を発生するための同期信号
発生手段と、 前記インバータ手段の出力電圧を検出するための出力電
圧検出手段と、 前記加熱コイルに流れる電流を検出するための電流検出
手段と、 前記検出された電圧と電流との位相差を検出するための
位相差検出手段と、 前記同期信号発生手段により発生される同期信号に応答
して、直流電圧の１周期のうちの一定期間を設定する期
間設定手段と、 前記期間設定手段により設定された一定時間期間におけ
る前記位相差検出手段からの位相差検出データに基づい
て、前記インバータ手段の出力電圧と前記加熱コイルに
流れる電流との位相差がＯになるように前記インバータ
手段のスイッチ周波数を制御するスイッチング周波数制
御手段とを含む。

［作用］ 本発明では、同期信号発生手段により交流電源と同期し
た同期信号を発生させる。この結果、期間設定手段は、
同期信号発生手段からの同期信号に基づいてリップル成
分の１周期のうちの一定期間を設定することができる。

この一定期間において、インバータ手段に供給される直
流電圧はいずれのサイクルにおいてもほぼ一定である。

したがって、この一定期間内において位相差検出手段に
より検出される位相差検ａデータは、直流電圧の変動に
よる影響を受けないことになる。そして、スイッチング
周波数設定手段により前記期間設定手段において設定さ
れた一定期間内に入力される位相差検ａデータに基づい
て、インバータ手段の出力電圧と加熱コイルに流れる電
流との位相差を零にするような周波数を設定する。この
設定された周波数に基づいてインバータ手段を制御する
ことにより、直流電圧の変動に起因する共振ずれを防止
することができる。

［実施例］ 第１図は、本発明に係る誘導加熱調理器の一実施例を示
すブロック図であり、第２図は第１図の各部の電圧波形
を示す図である。なお、第３図の従来例と同様の部分に
ついては、同一符号を付しその説明を省略する。

第１図を参照して、この実施例が第３図の従来例と相違
する点は、ブリッジダイオード２の交流源側に零クロス
検出回路１６を接続し、この零クロス検出回路１６から
の零クロス検出パルス（第２図（２）のｂ参照）に基づ
いてマイクロコンピュータが、駆動回路１５を０Ｎ−Ｏ
ＦＦ制御している点である。前記零クロス検出回路１６
は、交流電圧零クロス点を検出する。この零クロス点の
検出は、たとえば次のように行なわれる。すなわち、交
流電圧の＋ピーク値と−ピーク値とを例えばピークホー
ルド回路などによって検出し、士ピーク値と−ピーク値
との平均値をとる。このようにして、零クロス点を検出
し、この検出した時点てピーク点検出パルスｂを発生す
る。このピーク点検出パルスｂは、第２図（１）に示さ
れる平滑コンデンサ３により平滑化されたリップル電圧
ａの一ピーク点と一致する。前記零クロス検出回路１６
から発生されたピーク点検出パルスｂはマイクロコンピ
ュータ４に与えられる。

マイクロコンピュータ４は、零クロス検出パルスｂに応
答して一定時間を経過後にパルス幅△ｔのゲートパルス
Ｃ（第２図（３）参照）を発生するタイマ部４ａと、タ
イマ部４ａからのゲートパルスＣに応答して△ｔの期間
における位相差検出データを取込む位相差検出データ取
込部４ｂと、インバータ回路５のスイッチング周波数を
直列共振回路１０の共振周波数に導くための周波数を算
出する周波数算出部４Ｃと、周波数算出部Ｃにより算出
された周波数データに基づいて、駆動回路１５をＯＮ・
ＯＦＦ制御するための制御信号を発生する制御発生部４
ｄとを含む。

前記タイマ部４ａは、零クロス検出回路１６からの検出
パルスｂに応答して、一定時間を後、位相差検出データ
を取込むためのゲートパルスＣを発生する。この一定時
間ｔは零クロス点から直流電圧の＋ピーク点までの期間
に設定される。すなわち、交流電圧５０Ｈｚの場合には
、５．　０ｍ５ｅｃに設定され、交流電圧が６０Ｈｚの
場合には、４．２ｍ５ｅｃに設定される。そして、ピー
ク点を中心とする時間期間△ΔｔをゲートパルスＣのパ
ルス幅とする。このパルス幅は、次のような値に基づい
て予め設定される。すなわち、インバータ回路５を駆動
するためのパルスの周波数を５０ＫＨｚとし、インバー
タ回路５の出力電圧の１０個分に基づいて位相差を検出
すると仮定した場合には、パルス幅は、０．２ｍ５ｅｃ
となる。以上のようにして、ゲートパルスＣの出力タイ
ミングｔおよびパルス幅△ｔを予め設定しておくことに
より直流電圧のピーク期間を定めることができる。

位相差検出データ取込部４ｂは、前記タイマ部４ａによ
り発生されるゲートパルスＣに応答して、位相差検出回
路１３ｃからの位相差検出データを取込み、取込んだ位
相差検出データを周波数算出部４Ｃに与える。この取込
まれた位相差検出データは、インバータ回路５に供給さ
れる電圧がいずれのサイクルにおいても一定の期間にお
けるデータである。

周波数算出部４Ｃは、前記一定期間Δｔにおける位相差
検出データに基づいてインノ、＜−夕回路５の出力電圧
と加熱コイル８に流れる電流との位相差を零にするよう
な周波数を算出する。この算出された周波数は、直列共
振回路１０の共振周波数と一致する。すなわち、周波数
算出部４Ｃは、インバータ回路５に供給される直流電圧
が１サイクルにおいて一定の期間における位相差検出デ
ータに基づいて周波数を算出している。このため、算出
された周波数は、直流電圧の変動にかかわらず共振周波
数との位相差はない。

制御信号発生部４ｄは、前記周波数算出部４Ｃにより算
出される周波数に基づいて、駆動回路１５を０Ｎ−ＯＦ
Ｆするためのパルス信号を発生する。

次に、前記第１図の誘導加熱調理器の動作を説明する。

まず、加熱開始時においては、インバータ回路５を駆動
するための周波数を、直列共振回路１０の直列共振周波
数より十分高い周波数にしておき、逐次共振周波数へ向
けて下げていく。この初期状態においては、インバータ
回路５は直列共振周波数より高い周波数で駆動されてい
るため、加熱コイル８の電流位相は、インバータ回路５
の出力電圧よりも遅れている。したがって、マイクロコ
ンピュータ４の位相差検出データ取込部すには、位相遅
れのデータが与えられ、周波数算出部４ｃおよび制御信
号発生部４ｄは駆動周波数を下げ続ける制御を行なう。

上記の状態が続き、さらに駆動周波数を下げていくと、
インバータ回路５の出力電圧と加熱コイル８に流れる電
流との位相差は減少し、やがて直列共振周波数と一致す
る。このときの位相差は零となり、マイクロコンピュー
タ４は駆動周波数を下げる制御を停止する。以上の駆動
周波数を下げる制御は、零クロス検出回路１６によって
検出される零クロス検出パルスｂに同期して行なわれる
。

次に、たとえば調理者が金属容器１７を移動させた場合
には、加熱コイル８と金属容器１７との磁気結合状態が
変化し、共振状態が崩れる。このようにして共振状態が
崩れた場合においても、零クロス検出回路１６により検
出された零クロス検出パルスｂがマイクロコンピュータ
４のタイマ部４ａに供給され、タイマ部４ａは、零クロ
ス検出パルスｂに応答して、一定期間を経過後Δｔパル
ス幅のゲートパルスＣを発生する。このゲートパルスＣ
に応答して位相差検出データ取込部４ｂは、この一定期
間における位相差検出データを取込み、周波数算出部４
ｃに与える。そして、周波数算出部４ｃは位相差がなく
なるような（すなわち共振周波数と一致するような）周
波数を算出する。信号発生部４ｄは、周波数算出部４ｃ
により算出された周波数データに基づいて駆動回路１５
を制御する。このような制御を行なうことにより、金属
容器１７が調理中において移動した場合においても、迅
速かつ正確に共振状態に導くことができる。

なお、この実施例では、ゲートパルスＣを電源電圧零ク
ロス点検出パルスｂに基づいて設定しているが、零クロ
ス点の検出に代えて、インバータ回路に供給される直流
電圧の＋ピーク点を検出し、この検出信号に基づいてゲ
ートパルスを生成してもよい。

［発明の効果］ 以上の本発明であれば同期信号発生手段により交流電源
と同期した同期信号を発生することにより、位相差検出
手段からの位相差検出データを取込む期間を、直流電源
に含まれるリップル成分の１サイクルのうちの一定期間
にすることができる。

この結果、従来のものと相違して、インバータ手段に供
給される直流電圧か一定の期間における位相差検出デー
タを取込むことができる。したがって、直流電圧の変動
にかかわらず共振ずれの発生を防止することができると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る誘導加熱調理器の一実施例を示す
ブロック図、第２図は第１図の各部の電圧信号波形を示
す図、第３図は従来例を示す図、第４図はインバータ回
路に供給される直流電圧の波形を示す図である。 図において、２はブリッジダイオード、３は平滑コンデ
ンサ、４はマイクロコンピュータ、４ａはタイマ部、４
ｂは位相差検畠信号取込部、４ｃは周波数算出部、４ｄ
は制御信号発生部、５はインバータ回路、８は加熱コイ
ル、９は共振コンデンサ、１１はフォトカプラ、１２は
カレントトランス、１３ｃは位相差検出回路、１５は駆
動回路、１６は零クロス検出回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 交流電源からリップル成分を含む直流電圧を発生する直
   流電源回路と、直流電圧をスイッチングすることにより
   高周波の信号を発生するインバータ手段と、インバータ
   手段からの高周波信号に基づいて金属容器に渦電流を発
   生させるための加熱コイルと、前記インバータ手段のス
   イッチングを制御する制御手段とを備えた誘導加熱調理
   器において、 前記交流電源と同期した信号を発生するための同期信号
   発生手段と、 前記インバータ手段の出力電圧を検出するための出力電
   圧検出手段と、 前記加熱コイルに流れる電流を検出するための電流検出
   手段と、 前記検出された電圧と電流との位相差を検出するための
   位相差検出手段と、 前記同期信号発生手段により発生される同期信号に応答
   して、直流電圧の１周期のうちの一定時間期間を設定す
   る期間設定手段と、 前記期間設定手段により設定された一定時間期間におけ
   る前記位相差検出手段からの位相差検出データに基づい
   て、前記インバータ手段の出力電圧と前記加熱コイルに
   流れる電流との位相差が０になるように前記インバータ
   手段のスイッチ周波数を制御するスイッチング周波数制
   御手段とを含むことを特徴とする誘導加熱調理器。