JPH0831560A

JPH0831560A - 誘導加熱調理器

Info

Publication number: JPH0831560A
Application number: JP16651994A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Isogai; 雅之磯貝
Original assignee: Hitachi Home Tech Ltd
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 1994-07-19
Filing date: 1994-07-19
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】カレントトランスを使用せずに無負荷や小物
負荷を検出する誘導加熱調理器を提供する。【構成】直流電源をスイッチング素子８により高周波
電流に変換し、加熱コイル６に供給し負荷を加熱するイ
ンバータ部を制御する制御部は平滑回路の最低電圧を保
持する電圧保持回路１０と、加熱不可レベルを設定する
無負荷レベル設定回路１１と、電圧保持回路１０の出力
と無負荷レベル設定回路１１の出力を比較する比較回路
１２と、スイッチング素子８の駆動を制御する駆動制御
回路１３とを有し、前記比較回路１２は電圧保持回路１
０の出力が無負荷レベル設定回路１１の出力より大きい
場合は加熱不可と判断して駆動制御回路１３に加熱を停
止する信号を出力するものとし、前記無負荷レベル設定
回路１１の出力は駆動制御回路１３の設定する通電電力
に応じて変化させるものとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は無負荷及び小物負荷を検
出し、加熱を停止する誘導加熱調理器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】加熱コイルに高周波電流を流し、高周波
磁界を発生させ、加熱コイルと磁気結合している負荷に
渦電流を流し、渦電流によるジュール熱で負荷自体を発
熱させる誘導加熱調理器は、レンジや、卓上コンロや炊
飯器等に使用され、ガスや電熱に代わるものとして広く
用いられている。しかし高周波電流を発生させるために
加熱コイルと共振コンデンサの共振を利用しているため
に、特に、電磁調理器等においては、不適正な負荷が用
いられた場合には、継続して使用することにより、スイ
ッチング素子等の破損が発生することがある。

【０００３】例えば、無負荷や小物負荷（ナイフやスプ
ーンなど）をおいて加熱すると、共振回路の抵抗分が小
さいためにスイッチング素子に過電流が流れて破損する
場合がある。この対策として、従来の誘導加熱調理器は
入力電流を検出するカレントトランスを用いて、その出
力と共振回路の共振電圧とを比較したり、加熱コイル電
流を比較し、小物検知すると加熱停止したり（特公昭６
１−２９１１７号公報、特開平３−１０５８９１号公報
参照）、入力電流を検出するカレントトランスまたは抵
抗を用いて、その出力と加熱コイルの電圧とを比較し、
小物検知すると加熱停止したり（特公昭５９−３２８７
８号公報参照）していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の誘導加熱調
理器において、小物負荷の検知ができスイッチング素子
破損を減らすことができるが、カレントトランス等を使
用した負荷検出であるため、部品点数の低減やプリント
基板の小型化は難しく、製造コストも高いという欠点が
あった。

【０００５】また、適正負荷であってもスイッチング素
子のＯＮ時間が短かい等電力小の場合には負荷の消費す
る有効電力が小さくなることにより、共振回路の共振電
圧や加熱コイルの電圧は上昇し、小物負荷と誤検知する
ことがあった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものであり、交流電源を直流電源に
変換する整流回路と、この直流電源を平滑する平滑回路
と、この平滑した直流電源をスイッチング素子により高
周波電流に変換し、加熱コイル、コンデンサ及び負荷か
らなる共振回路に供給し負荷を加熱するインバータ部
と、このインバータ部を制御する制御部からなる誘導加
熱調理器において、制御部は平滑回路の最低電圧を保持
する電圧保持回路と、加熱不可レベルを設定する無負荷
レベル設定回路と、電圧保持回路の出力と無負荷レベル
設定回路の出力を比較する比較回路と、スイッチング素
子の駆動を制御する駆動制御回路とを有し、前記比較回
路は電圧保持回路の出力が無負荷レベル設定回路の出力
より大きい場合は加熱不可と判断して駆動制御回路に加
熱を停止する信号を出力するものとし、また、前記無負
荷レベル設定回路の出力は駆動制御回路の設定する通電
電力に応じて変化させるものとした。

【０００７】

【作用】上記のように構成したことにより、電圧保持回
路は平滑回路の最低電圧を検出し、無負荷レベル設定回
路は加熱不可レベルを設定し、駆動制御回路はスイッチ
ング素子の駆動を制御し、比較回路は最低電圧検出値と
加熱不可レベルを比較し加熱の可否を判別する。従って
小物負荷や無負荷の場合、共振回路で消費する電力が小
さくなり、平滑回路の最低電圧検出値が上昇し加熱不可
レベルより高くなり、比較回路は加熱不可と判断して駆
動制御回路に加熱を停止する信号を出力し、適正負荷の
場合は共振回路の消費電力が大きく、平滑回路の最低電
圧検出値が下がり、無負荷レベル設定回路で設定した加
熱不可レベルより低い場合は加熱可と判断し、加熱を継
続できる。また、無負荷レベル設定回路は駆動制御回路
の設定する通電電力に応じて加熱不可レベルを変化さ
せ、例えば電力レベル低であれば加熱不可レベル高と設
定する。

【０００８】

【実施例】以下本発明の一実施例について図面に従って
説明する。図１は本発明の一実施例を施した誘導加熱調
理器のブロック回路図であり、図２は同インバーター回
路部分の等価回路図であり、図３は同整流後電圧の負荷
インピーダンスによる変化を示す波形図であり、図４は
同電圧保持回路図例であり、図５は同各部の信号波形図
である。

【０００９】図１において、まずインバータ部は、交流
電源１を整流スタックよりなる整流回路２で直流に整流
し、その出力をコンデンサー３、４及びチョークコイル
５で構成する平滑回路で平滑し、加熱コイル６と共振コ
ンデンサー７とで構成する並列共振回路に入力する。高
周波スイッチングよりなるスイッチング素子８及び逆並
列に接続されたダンパダイオード９により、前記並列共
振回路に高周波電流を流し、加熱コイル６近傍に配置さ
れた負荷自体に渦電流を発生させ加熱する。

【００１０】次に制御部は、直流電源を平滑した電圧の
最低電圧点を略保持する電圧保持回路１０、無負荷及び
小物負荷時の検出電圧レベルを設定する無負荷レベル設
定回路１１、前記電圧保持回路１０と無負荷レベル設定
回路１１の出力を比較する比較回路１２、この比較回路
１２の出力によりスイッチング素子８の駆動を制御する
駆動制御回路１３で構成されている。また、駆動制御回
路１３が設定するスイッチング素子８の通電電力レベル
に応じて、無負荷レベル設定回路１１の出力を変化させ
る。

【００１１】図２において、負荷インピーダンスＺＬは
加熱コイル６、共振コンデンサ７及び加熱負荷で構成さ
れ、加熱負荷の状態とスイッチング素子８のＯＮ／ＯＦ
Ｆ周期により変化する。スイッチング素子８のＯＮ時間
が一定の場合、加熱負荷が適正なものであれば負荷イン
ピーダンスＺＬで消費される有効電力は大きくなり、負
荷がない場合や小物負荷の場合は消費される有効電力は
小さくなる。同様に、スイッチング素子８のＯＮ時間が
長くなった場合、負荷インピーダンスＺＬで消費される
有効電力は大きくなる。

【００１２】図３は、負荷インピーダンスＺＬの変化に
よる平滑後電圧の変化を示しており、負荷インピーダン
スＺＬによって消費される有効電力が大きいと図中の矢
印Ａ方向へ、消費される有効電力が小さいと図中の矢印
Ｂ方向へ検出波形は変化する。したがって、平滑電圧の
最低電圧を検出すれば、無負荷や小物負荷の検出ができ
る。また、前述と逆にスイッチング素子８のＯＮ時間が
短いほど負荷インピーダンスＺＬで消費される有効電力
は小さくなるため、この場合の平滑電圧波形は図中の矢
印Ｂ方向に検出波形が変化することは明らかである。

【００１３】インバータ回路部が許容できる無負荷方向
の限界の平滑電圧の最低電圧を無負荷レベル設定回路１
１の出力と同じにすればよい。例えば、図３中のＬ１、
Ｌ２をそれぞれ無負荷レベル設定回路１１の出力とすれ
ばＬ２の方がＬ１より無負荷の状態に近い負荷まで許容
して加熱できることになる。

【００１４】このような負荷の有無検出を行う場合に
は、負荷インピーダンスＺＬで消費される有効電力が小
さいほうがよい。したがって、制御部が負荷検出を行う
場合、無負荷レベル設定回路１１の設定レベルを誘導加
熱調理器の定格入力電力より小さい設定とすることで、
より確実な検出ができる。

【００１５】図４は電圧保持回路図の例を示しており、
直流電源平滑出力を抵抗１０１、１０２で分圧し、分圧
点にダイオード１０３のカソードを接続する。抵抗１０
４は一端を制御回路電源に接続し、他端をダイオード１
０３のアノード及びコンデンサ１０５に接続する。コン
デンサ１０５の他端は制御回路電源の基準点に接続す
る。また、抵抗１０１の抵抗値が大きい場合には抵抗１
０１にダイオード１０６を逆並列に接続する。

【００１６】本回路例によれば図中の電圧保持回路出力
Ｖ２の電圧は直流電源平滑電圧の最低電圧になった時点
でダイオード１０３（及び１０６）によりほぼ同電位に
なり、直流電源平滑電圧が高くなると制御回路電源より
抵抗１０４を通してコンデンサ１０５を充電する充電波
形となる。交流電源周期より長い時定数の抵抗とコンデ
ンサの組合せをとれば、直流電源平滑電圧の最低電圧を
検出出来、かつその値をほぼ保持することが出来る。

【００１７】図５は適正負荷を徐々に加熱コイル６から
遠ざけていった場合、本例では区間１〜５までの５段階
の負荷の状態の場合の各部の信号波形、交流電源１の電
圧、直流電源の平滑出力、電圧保持回路１０の出力Ｖ
２、無負荷レベル設定回路１１の設定電圧、比較回路１
２の出力の波形変化を示している。

【００１８】区間１では負荷に十分な有効電力が供給さ
れているので、電圧保持回路出力Ｖ２はほぼ０Ｖまで下
がっている。区間２から徐々に負荷を加熱コイル６から
遠ざけていくと、負荷で消費する有効電力が小さくなっ
ていくために、電圧保持回路出力Ｖ２は高くなってい
く。

【００１９】区間３でははじめ電圧保持回路出力Ｖ２よ
り無負荷レベル設定電圧が高いために比較回路１２の出
力結果は加熱適となるが、この状態が継続し電圧保持回
路出力Ｖ２が無負荷レベル設定電圧より高くなると比較
回路１２の出力が一部反転し、加熱不適の状態が発生す
る。

【００２０】区間４では電圧保持回路出力Ｖ２が無負荷
レベル設定電圧より高くなる部分が多いため、比較回路
１２の出力結果はほぼ加熱不適となる。区間５では電圧
保持回路出力Ｖ２が無負荷レベル設定電圧より高くなる
ため、比較回路１２の出力結果は加熱不適となる。

【００２１】よって、比較回路１２の出力結果が加熱不
適となったら、駆動制御回路１３はスイッチング素子８
の駆動を停止し、負荷加熱を停止すればよい。また、駆
動制御回路１３で設定する通電電力、つまりスイッチン
グ素子８のＯＮ時間が短くなれば、負荷の消費する有効
電力が小さくなるために、適正負荷であっても直流電源
平滑出力の最低電圧は上昇する。従って無負荷レベル設
定回路１１の出力電圧は駆動制御回路１３で設定する通
電電力に応じて変化させ、例えば電力レベル低であれば
加熱不可レベル高と設定することで、適切な負荷検出を
行なうことが出来る。

【００２２】なお、本実施例においては電圧保持回路１
０は単純な抵抗分圧回路とＣＲ充放電回路などで構成で
き、従来カレントトランスを用いて負荷検出を行ってい
た同等回路に対して大幅に簡略化できる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、制御部は平滑回路の最
低電圧を保持する電圧保持回路と、加熱不可レベルを設
定する無負荷レベル設定回路と、電圧保持回路の出力と
無負荷レベル設定回路の出力を比較する比較回路と、ス
イッチング素子の駆動を制御する駆動制御回路とを有
し、前記比較回路は電圧保持回路の出力が無負荷レベル
設定回路の出力より大きい場合は加熱不可と判断して駆
動制御回路に加熱を停止する信号を出力するものとしし
たので、カレントトランスを使用しなくても、無負荷あ
るいは小物負荷を検出し加熱を停止でき、制御部用のプ
リント基板の小型化が図れ、コスト低減ができる。

【００２４】また、無負荷レベル設定回路の出力は駆動
制御回路の設定する通電電力に応じて変化させるものと
したので、スイッチング素子のＯＮ時間が短かい等電力
小の場合には負荷の消費する有効電力が小さくなること
により、適正負荷であっても直流電源平滑出力の最低電
圧は上昇するが、スイッチング素子の通電電力レベルに
応じて高く設定された加熱不可レベルより低い場合は加
熱可と判断し、加熱を継続できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す誘導加熱調理器のブロ
ック回路図である。

【図２】同インバータ回路部分の等価回路図である。

【図３】同整流後電圧の負荷インピーダンスによる変化
を示す波形図である。

【図４】同電圧保持回路図例である。

【図５】同各部の信号波形図である。

【符号の説明】

８スイッチング素子１０電圧保持回路１１無負荷レベル設定回路１２比較回路１３駆動制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源を直流電源に変換する整流回路
と、この直流電源を平滑する平滑回路と、この平滑した
直流電源をスイッチング素子により高周波電流に変換
し、加熱コイル、コンデンサ及び負荷からなる共振回路
に供給し負荷を加熱するインバータ部と、このインバー
タ部を制御する制御部からなる誘導加熱調理器におい
て、前記制御部は平滑回路の最低電圧を保持する電圧保
持回路（１０）と、加熱不可レベルを設定する無負荷レ
ベル設定回路（１１）と、電圧保持回路（１０）の出力
と無負荷レベル設定回路（１１）の出力を比較する比較
回路（１２）と、スイッチング素子（８）の駆動を制御
する駆動制御回路（１３）とを有し、前記比較回路（１
２）は電圧保持回路（１０）の出力が無負荷レベル設定
回路（１１）の出力より大きい場合は加熱不可と判断し
て駆動制御回路（１３）に加熱を停止する信号を出力す
るものとしたことを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】前記無負荷レベル設定回路（１１）の出
力は駆動制御回路（１３）の設定する通電電力に応じて
変化させるものとした請求項１記載の誘導加熱調理器。