JPH10225133A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リアクタ，平滑コンデンサの容量を小さくす
る構成でスイッチング素子の保護も図る。 【解決手段】 交流電源回路３から直流電源回路２を介
して得た直流出力によりインバータ回路１を駆動する。
インバータ回路１は、加熱コイル１３と共振コンデンサ
１６の共振回路をＩＧＢＴ１４をオンオフ制御して発振
させる。マイクロコンピュータ２３は、加熱動作を開始
すると、鍋Ｐの材質判定をした後、加熱出力に応じた制
御出力で駆動する。瞬時停電などが発生すると、検出回
路２６により、復帰後の平滑コンデンサ６の端子電圧の
変動から検出してＩＧＢＴ１４を一定時間（例えば３
秒）停止する。この間に、平滑コンデンサ６の過剰に充
電された電荷を放電用抵抗７を介して放電させ、再開時
点でＩＧＢＴ１４に過電圧が印加されるのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流電源から直流
電源を生成し、リアクタおよび平滑コンデンサからなる
平滑回路を介して出力される直流出力を、インバータ回
路のスイッチング素子をオンオフ制御して通電すること
により動作させるようにしたインバータ装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】この種のインバータ装
置として、交流電源を整流回路および平滑回路を介して
直流電源に変換した出力を共振コイルおよびコンデンサ
からなる共振回路をスイッチング素子によってオンオフ
制御することにより通断電して共振させるインバータ回
路として設け、これによって交流出力として得るように
したもので、例えば、共振コイルを加熱コイルとして設
けて導電性の鍋を負荷として誘導加熱を行なうものがあ
る。

【０００３】このようなものにおいては、整流回路の整
流出力を平滑するための平滑回路を構成する上で、リア
クタと平滑コンデンサとを組み合わせた構成の回路を設
けることが一般的であるが、このような構成を採用する
場合に、リアクタのインダクタンスを小さいものにする
ことがコストダウンに貢献できるので、そのような構成
を採用することが行なわれている。

【０００４】しかしながら、このようにリアクタのイン
ダクタンスが小さいものを採用する場合には、次のよう
な新たな不具合が発生することがわかった。すなわち、
例えば、交流電源としての商用電源が瞬時停電を起こし
た場合や、あるいは、これと同等の現象として、子供の
いたずらなどで電源プラグをガチャガチャと遊ぶことに
よって使用者の意図しない瞬時的な交流電源の停止状態
などが発生した場合などのような、瞬時的に電源が復帰
する場合に発生する現象に対する耐量が低下するのであ
る。

【０００５】これは、例えば、上述したような瞬時停電
等が発生して短時間で電源が復帰する場合において、そ
の停止期間中には、インバータ回路を制御するための制
御電源は交流電源の周期に対して数サイクル分は確保さ
れるため、制御用のマイクロコンピュータは制御動作を
継続することになる。ところが、平滑コンデンサに充電
されている電荷は、インバータ回路の動作として数回の
スイッチング動作が行なわれると、直流電源として電荷
が放電されるので、その間に完全に放電されてしまうこ
とになる。

【０００６】この結果、マイクロコンピュータがリセッ
トされない状態のままで給電動作が復帰した場合には、
マイクロコンピュータはスイッチング素子のオンオフ制
御のデューティ比を保持した状態で動作させているた
め、インダクタンスを低く設定しているリアクタにかか
る負担が大きくなり、リアクタと平滑コンデンサとの共
振によって平滑コンデンサの端子電圧が急激に上昇す
る。これにより、インバータ回路のスイッチング素子に
制御出力を与えて共振動作を行なわせるときに、スイッ
チング素子に過電圧が印加されて破壊してしまうことが
ある。

【０００７】換言すれば、リアクタのインダクタンスを
低下させるかわりに、このような不具合を防止するため
には、平滑コンデンサの容量を増大させるなどの対処を
図らねばならなくなるので、その分のコストを考慮する
と、全体としての低コスト化が図れなくなるというもの
である。

【０００８】この場合、例えば、商用電源１００Ｖから
直流電源を得てこれをＩＧＢＴなどのスイッチング素子
によりスイッチングさせてインバータ回路を発振動作さ
せる場合に、通常の動作状態では、平滑回路を構成する
平滑コンデンサの端子電圧が最大でも１４０Ｖ程度であ
るから、これをスイッチングさせたときにＩＧＢＴにか
かる電圧も７００Ｖ程度が最高となるので、ＩＧＢＴと
しては耐圧が９００Ｖ程度のものを採用することができ
る。

【０００９】ところが、上述のように瞬時停電が発生し
た場合には、停電が発生した時点でスイッチング動作が
数回行なわれると平滑コンデンサの電荷は放電されてし
まい、ＩＧＢＴへの制御状態のみが継続することにな
る。この後、電源が復帰すると、平滑コンデンサへの充
電が開始されるが、リアクタとの共振動作が発生するこ
とにより、平滑コンデンサへの印加電圧が一時的に高く
なり、充電された電荷は放電経路がないため、高い電圧
のままで充電された状態となる。そして、平滑コンデン
サの端子電圧が２５０Ｖ程度の高い状態でＩＧＢＴをオ
ンオフ動作させると、電荷の放電が追いつかないため、
ＩＧＢＴに例えば１０００Ｖを超える過大な電圧が印加
されてしまうことになり、上述した耐圧を大幅に超えて
いることから、破壊に至ることを避けられない状況であ
る。

【００１０】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、リアクタのインダクタンスを小さくし
て低コスト化を図る場合でも、簡単な構成を採用するこ
とにより瞬時停電の復帰時に平滑コンデンサに対する負
担が大きくならないようにしたインバータ装置を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のインバー
タ装置は、交流電源を整流回路で整流すると共にリアク
タおよび平滑コンデンサからなる平滑回路で平滑して直
流電源を生成する直流電源回路と、共振コイルとコンデ
ンサからなる共振回路およびスイッチング素子ならびに
これに逆並列に接続されるダイオードからなるインバー
タ回路と、前記スイッチング素子に対して制御出力を与
えて前記共振回路に共振動作を行なわせて前記インバー
タ回路を駆動する制御手段と、前記平滑コンデンサの充
電電荷を所定の時定数で放電する放電手段とを備え、前
記制御手段を、前記交流電源からの給電状態が瞬時的に
停止されたときには、給電が復帰した時点から所定時間
が経過するまでの間は前記スイッチング素子に対する制
御出力を停止するように構成したところに特徴を有す
る。

【００１２】上記構成によれば、交流電源が瞬時的に停
止された場合に、制御手段は、給電が復帰した時点から
所定時間が経過するまでの間はスイッチング素子に対す
る制御出力を停止するので、給電復帰直後にリアクタお
よび平滑コンデンサによる共振回路が形成されて平滑コ
ンデンサに過大な電圧が印加された状態となっても、そ
のときに充電された電荷が放電手段を介して放電させる
ことができるようになり、平滑コンデンサの端子電圧が
通常の運転状態と同様のレベルに下がる頃にスイッチン
グ素子の制御出力を与えることにより、スイッチング素
子に過大が電圧が印加されることがなくなり、素子破壊
を防止することができると共に、リアクタや平滑コンデ
ンサの許容量を過大なものに設定する必要がなくなる。

【００１３】請求項２記載のインバータ装置は、交流電
源を整流回路で整流すると共にリアクタおよび平滑コン
デンサからなる平滑回路で平滑して直流電源を生成する
直流電源回路と、共振コイルとコンデンサからなる共振
回路およびスイッチング素子ならびにこれに逆並列に接
続されるダイオードからなるインバータ回路と、前記ス
イッチング素子に対して制御出力を与えて前記共振回路
に共振動作を行なわせて前記インバータ回路を駆動する
制御手段とを備え、前記制御手段を、前記交流電源から
の給電状態が瞬時的に停止されたときには、給電が復帰
した時点から前記スイッチング素子への制御出力をデュ
ーティ比を低くした状態で開始するように構成したとこ
ろに特徴を有する。

【００１４】上記構成によれば、制御手段により、給電
が復帰した時点からスイッチング素子への制御出力をデ
ューティ比を低くして開始するので、スイッチング素子
に対する負担を軽くした状態からオンオフ制御すること
ができ、これによってスイッチング素子は過電圧が印加
されることによる破壊を防止することができ、この間に
平滑コンデンサの電荷を徐々に放電させてその端子電圧
を通常レベルに戻すことができ、この後、スイッチング
素子のオンオフのデューティ比を通常の制御状態に移行
させることができるようになる。

【００１５】また、上記構成において、前記交流電源の
電圧を監視する電源監視手段を設け、前記制御手段に、
前記制御動作を、前記交流電源からの給電状態が瞬時的
に停止されたときに行なうことに代えて、前記電源監視
手段により前記交流電源の電圧が一定レベル以下に低下
したことが検出されたときに前記制御動作を行なわせる
ように構成することができる（請求項３の発明）。

【００１６】これにより、瞬時停電などで交流電源の電
圧が低下したことに応じて迅速にインバータ回路のスイ
ッチング素子に対する制御を前述のように行なうことが
でき、これによってもスイッチング素子の過電圧破壊を
防止して保護を図ることができるようになる。

【００１７】そして、前記構成において、前記平滑コン
デンサの端子電圧の変化を検出する検出手段を設け、前
記制御手段に、前記交流電源からの給電状態が瞬時的に
停止されたときに行なうことに代えて、前記検出手段に
より前記平滑コンデンサの端子電圧が所定レベル以上変
化したことが検出されたときに前記制御動作を行なうよ
うに構成することもでき（請求項４の発明）、これによ
っても上述同様の効果を得ることができる。

【００１８】さらに、前記構成において、前記交流電源
として用いる商用電源の電圧を監視する電源監視手段を
設け、前記制御手段に、前記交流電源からの給電状態が
瞬時的に停止されたときに行なうことに代えて、前記電
源監視手段により前記商用電源の電圧が一定レベル以下
に低下したことが検出されるとその時点からその商用電
源の半周期以内に前記制御動作を行なわせることもでき
（請求項５の発明）、これによって、電源監視手段によ
り商用電源の電圧を監視してその電圧が一定レベル以下
に低下したときには、制御手段により商用電源の半周期
以内にスイッチング素子を停止させるので、瞬時停電な
どの短時間で復帰する場合などの平滑コンデンサへの過
充電によるスイッチング素子の過電圧破壊を防止するこ
とができるようになる。

【００１９】また、前記構成において、前記制御手段
を、前記スイッチング素子への制御出力を停止した状態
から開始したときには、停止前の状態の制御出力に戻す
ように制御する構成とすることができる（請求項６の発
明）。この構成によれば、瞬時停電などの発生でインバ
ータ回路の制御が停止された後に、制御手段により、ス
イッチング素子への制御出力が開始されると、デューテ
ィ比を低い状態から開始して停止前の制御状態での制御
出力まで戻すように制御するので、停止前後で変わりな
い状態でインバータ回路を駆動させることができ、使用
者にとって使い勝手が良くなる。

【００２０】また、制御状態を示す表示手段を備え、前
記制御手段を、前記スイッチング素子への制御出力をデ
ューティ比が低い状態から開始したときに、前記表示手
段に対して停止前の制御出力に相当する表示状態を保持
するように構成することができる（請求項７の発明）。
この構成によれば、制御手段により、スイッチング素子
への制御出力を低い状態から開始させる場合でも、表示
手段への表示状態を停止前の状態と同じように保持する
ので、使用者は、制御状態が停止前の通常の状態に戻る
までの間、違和感を持つことなく利用することができる
ようになる。

【００２１】そして、制御状態を示す表示手段を備え、
前記制御手段を、前記スイッチング素子への制御出力の
停止中においても停止前の制御出力の状態を表示するよ
うに構成しても良い（請求項８の発明）。この構成によ
れば、制御を停止している期間中においても、制御手段
により表示手段に対する表示状態を保持するので、瞬時
停電のような場合には表示状態が継続するので、使用者
にとっては停電が発生したことによる表示状態の停止が
ないので、違和感を持つことなく使用することができる
ようになる。

【００２２】さらに、前記制御手段を、前記電源監視手
段による給電停止の検出状態が所定時間以内の場合には
停止前の制御状態を保持し、且つ、所定時間を超えると
きには制御状態をリセットするように構成しても良い
（請求項９の発明）。この構成によれば、所定時間以内
に給電停止状態が復帰した場合には、制御手段により、
停止前の制御状態を保持するので、例えば、瞬時停電の
ような場合にはそのままの制御状態を保持してインバー
タ回路を駆動制御することができる。

【００２３】また、前記制御手段を、制御電源が有効な
状態で給電状態が復帰したときには停止前の制御状態を
保持し、それ以降に復帰した場合には制御状態をリセッ
トするように構成することができる（請求項１０の発
明）。この構成によれば、制御電源が有効な状態で給電
状態が復帰したときには、制御手段により、停止前の制
御状態を保持することができるので、例えば、瞬時停電
のような場合にはそのままの制御状態を保持してインバ
ータ回路を駆動制御することができる。

【００２４】そして、前記放電手段を、前記平滑コンデ
ンサの両端子間に放電素子として接続される抵抗素子と
することができる（請求項１１の発明）。これにより、
簡単な構成で平滑コンデンサに充電された過剰な充電電
荷を放電させることができるようになる。

【００２５】さらに、前記制御手段を、前記電源監視手
段により前記交流電源の電圧が所定レベル以上に復帰し
たことを検出したときには、前記スイッチング素子に対
する制御出力を停止前の状態に復帰させる構成とするこ
とができる（請求項１２の発明）。

【００２６】また、前記スイッチング素子に対する制御
出力を一定の停止期間だけ停止させる場合に、前記スイ
ッチング素子に対する制御出力を一定時間だけ停止させ
る停止制御回路を設け、前記制御手段を、前記停止制御
回路による前記スイッチング素子に対する制御出力停止
の一定時間が経過しても前記停止期間が終了しないとき
には、その停止期間が終了するまでの間はタイマ機能を
設けてこれにより停止状態を保持させるように構成する
ことができる（請求項１３の発明）。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を電磁調理器に適用
した場合の第１の実施例について図１ないし図４を参照
して説明する。図１は、電気的構成の概略を示すもの
で、インバータ回路１の電源を構成する直流電源回路２
は、交流電源回路３の出力Ｖｉを整流回路としての全波
整流回路４によって整流すると共に、その整流出力ＶＤ
を平滑用のリアクタ５を介して直流電源ライン２ａ，２
ｂ間に与えるようになっており、その電源ライン２ａ，
２ｂ間に平滑コンデンサ６を接続した構成となってお
り、この平滑コンデンサ６を直流電源ＶＣとしてインバ
ータ回路１に給電するようになっている。平滑コンデン
サ６には放電手段としての放電用抵抗７が並列に接続さ
れており、これによって平滑コンデンサ６に満充電され
ている状態では、例えば、平滑コンデンサ６の静電容量
が９μＦで放電用抵抗７の抵抗値が２４０ｋΩ程度とし
た場合に、放電の時定数が約２秒余りとなる。

【００２８】交流電源回路３は、商用交流電源の出力Ｖ
ｉを電源プラグ８，電源スイッチ９およびヒューズ１０
を介して受ける交流電源ライン３ａ，３ｂを備えてお
り、その電源ライン３ａ，３ｂ間にバリスタ１１および
雑音防止用コンデンサ１２が接続された状態に構成され
ている。

【００２９】インバータ回路１は、シングルエンド方式
のもので、直流電源ライン２ａ，２ｂ間に、共振コイル
としての加熱コイル１３およびスイッチング素子として
のＩＧＢＴ１４のコレクタ・エミッタ間を直列に接続す
ると共に、整流素子としてのフライホイールダイオード
１５をＩＧＢＴ１４と逆並列状態に接続し、さらに、加
熱コイル１３と並列に共振コンデンサ１６を接続するこ
とにより構成されている。加熱コイル１３は、導電性の
負荷としての鍋Ｐに対して高周波磁界を鎖交させるため
のものである。

【００３０】次に、インバータ回路１の駆動制御を行な
うための制御回路１７の構成について説明する。発振制
御回路１８はインバータ回路１のＩＧＢＴ１４をＰＷＭ
信号に基づいてオンオフ制御するもので、タイミング回
路１９，発振回路２０，出力制御回路２１およびゲート
駆動回路２２から構成されている。

【００３１】上述のタイミング回路１９は、ＩＧＢＴ１
４のスイッチング損失を最小にしてオンオフ動作させる
ためのタイミング信号を、共振コンデンサ１６への通電
経路に介在される電流トランス１９ａの二次側出力に基
づいて発生させるようになっており、そのタイミング信
号を発振回路２０に与えて発振タイミングを制御する。
発振回路２０は、ＰＷＭ信号のキャリー信号となるのこ
ぎり波信号を発生する構成となっており、出力制御回路
２１は、上述ののこぎり波信号と後述する制御手段とし
てのマイクロコンピュータ２３からの出力基準レベル信
号との比較に基づいて方形波状のＰＷＭ信号を発生す
る。ゲート駆動回路２２は、上記ＰＷＭ信号を増幅して
ＩＧＢＴ１４のゲートに与えてパルス幅変調方式でスイ
ッチング制御する。

【００３２】入力電流検出回路２４は、交流電源回路３
内の電源ライン３ａに介在された電流トランス２４ａを
備えており、その電流トランス２４ａの二次側出力に基
づいて装置全体の入力電流を検出すると共に、その検出
電流値に応じた電圧レベルの入力電流検出信号をマイク
ロコンピュータ２３に与える構成となっている。

【００３３】また、操作部２５は、インバータ回路１の
動作開始指令ならびに出力設定を行う機能を備えたもの
で、その出力設定に応じた電圧レベルの出力設定信号を
マイクロコンピュータ２３に与える構成となっている。
そして、マイクロコンピュータ２３は、後述するように
インバータ回路１を制御するように内部にあらかじめプ
ログラムが記憶されているものである。

【００３４】平滑コンデンサ６の端子電圧ＶＣの変化を
検出する検出手段としての端子電圧検出回路２６は、平
滑コンデンサ６の両端子間に検出用コンデンサ２６ａお
よび検出用抵抗２６ｂの直列回路を接続して構成されて
おり、検出用コンデンサ２６ａと検出用抵抗２６ｂとの
共通接続点が出力端子とされ、平滑コンデンサ６の端子
電圧ＶＣの変化に応じた検出信号を出力するようになっ
ている。

【００３５】比較回路２７は、端子電圧検出回路２６の
検出信号が入力されるようになっており、検出信号の大
きさつまり平滑コンデンサ６の端子電圧ＶＣの変化量が
所定レベルを超えたときにはマイクロコンピュータ２３
および出力制御回路２１に検出信号を出力する。この場
合、比較回路２７は、図２に示すように、入力端子Ｉか
ら入力される信号はコンパレータ２７ａの反転入力端子
に与えられるようになっており、非反転入力端子には所
定レベルの基準電位を与える電池２７ｂに接続されてい
る。また、コンパレータ２７ａの出力端子は抵抗２７ｃ
を介して直流電源ＶＤＤに接続されると共に、コンデン
サ２７ｄを介して接地されている。

【００３６】表示装置２８は、マイクロコンピュータ２
３によるインバータ回路１の制御状態を表示するもの
で、例えば、設定されている加熱出力のレベルをデジタ
ル表示するようになっているものである。

【００３７】図３は、マイクロコンピュータ２３に給電
するための制御電源回路２９を示しており、電源プラグ
８に接続される電源ライン間に降圧用の変圧器２９ａが
接続され、その二次側出力端子は全波整流回路２９ｂの
交流入力端子に接続されている。全波整流回路２９ｂの
直流出力端子は、定電圧回路２９ｃを構成するＩＣおよ
び入出力側に設けるコンデンサ２９ｃ，２９ｄを介して
マイクロコンピュータ２３に接続されている。マイクロ
コンピュータ２３は、定電圧回路２９ｃの動作により所
定の動作電圧ＶＣＣを与えられるようになっている。

【００３８】また、コンデンサ２９ｅの設定容量により
交流電源が停止された場合でも、マイクロコンピュータ
２３は、一定時間の間は充電電荷による端子電圧で動作
が継続されるようになっている。そして、マイクロコン
ピュータ２３は、電源電圧が所定レベルよりも低下する
と、プログラムの進行を停止して自らリセットを行なう
ようになっている。

【００３９】次に、本実施例の作用について、図４も参
照して説明する。まず、加熱コイル１２上に鍋Ｐを載置
した状態で、電源スイッチ９をオンすると共に、操作部
２５を通じてインバータ回路１の動作開始を指令する
と、マイクロコンピュータ２３は、ＩＧＢＴ１４に対す
る制御信号を出力し、出力制御回路２１およびゲート駆
動回路２２を介してＩＧＢＴ１４をスイッチング動作さ
せるようになる。なお、このとき、マイクロコンピュー
タ２３は、表示装置２８に設定された加熱出力を表示さ
せる。

【００４０】さて、マイクロコンピュータ２３は、ま
ず、加熱コイル１３部分に載置される鍋Ｐの材質を判定
する材質判定プログラムを実行すると共に、これによっ
て判定された鍋Ｐの材質に応じて、あらかじめ記憶され
ている加熱制御パターンを読出して制御出力を与えるよ
うになっている。また、加熱動作を行なうにあたって
は、上述の材質判定プログラムを実行する際に、微弱な
加熱出力となる状態で制御を行ない、これに続いて、徐
々に加熱出力を設定されたレベルまで上昇させる所謂ソ
フトスタートにより加熱動作を行なうようになってい
る。

【００４１】さて、加熱動作の原理について簡単に説明
する。まず、ＩＧＢＴ１４がオンされると、加熱コイル
１３に直流電源回路２から給電されるようになり、この
後ＩＧＢＴ１４がオフされた時点では、コイルの性質に
よって直流電源回路２から供給されていた電流が急激に
ゼロにはならないので、これによって共振回路を構成し
ている共振コンデンサ１６側に共振電流が流れるように
なる。

【００４２】そして、共振コンデンサ１６の端子電圧が
高くなって加熱コイル１３からの電流がゼロになると、
この後、共振コンデンサ１６側から加熱コイル１３に向
かって電流が流れるようになり、共振コンデンサ１６の
端子電圧がゼロになると、ＩＧＢＴ１４がオフの状態で
あるから、フライホイールダイオード１５が順方向に電
圧が印加されることになるので、共振コンデンサ１６の
端子電圧がこれ以上低下することがなくなり、共振コン
デンサ１６から加熱コイル１３に流れ込む電流がゼロに
なる。そして、加熱コイル１３においては、共振電流が
急激にゼロになることはないので、フライホイールダイ
オード１５を介して直流電源回路２の平滑コンデンサ６
側から電流が流れるようになる。

【００４３】一方、タイミング回路１９は、電流トラン
ス１９ａの二次側から出力される共振コンデンサ１６の
共振電流の変化の検出信号に基づいてＩＧＢＴ１４のオ
フ時の端子間電圧ＶＣＥが設定値以下となる期間を判定
してその期間内においてＩＧＢＴ１４のオンタイミング
を設定するので、出力制御回路２１はその設定されたオ
ンタイミングと所定の発振周波数に対応したオン時間で
ＩＧＢＴ１４をオンオフ制御するようになる。これによ
り、ＩＧＢＴ１４は、共振電流に基づいて端子間電圧Ｖ
ＣＥが最小となるタイミングで毎回オン動作されるよう
になり、過電圧による破壊を防止するようにした制御に
よりインバータ回路１に共振動作を行なわせるようにな
っている。

【００４４】次に、上述のようにしてインバータ回路１
の駆動制御を行なっている状態で、瞬時停電あるいはそ
れに類する状態（例えば、子供のいたずら等で電源プラ
グをカチャカチャやって瞬時的に給電が停止するような
事態）が発生した場合の動作について、図４を参照しな
がら説明する。

【００４５】商用電源が瞬時でも停電を起こすと、整流
回路４の出力電圧ＶＤおよび平滑コンデンサ６の端子電
圧ＶＣが低下する（図４（ａ）〜（ｃ）参照）。このと
き、マイクロコンピュータ２３の制御電源ＶＣＣが持続
している期間中は、インバータ回路１のＩＧＢＴ１４は
マイクロコンピュータ２３によりオンオフの駆動制御が
なされており（同図（ｄ）参照）、これによって平滑コ
ンデンサ６の充電電荷はオンオフ動作が数回行なわれる
とほとんど放電されてしまうようになる。

【００４６】そして、マイクロコンピュータ２３が制御
電源ＶＣＣを得ている期間中に商用電源が復帰したとき
には、整流回路４の出力電圧ＶＤが復帰することに伴っ
て、リアクトル５を介して平滑コンデンサ６への充電動
作が開始されるようになる。このとき、リアクトル５の
インダクタンスが小さいと、同図（ｄ）に示すように、
平滑コンデンサ６との共振回路を構成することにより、
平滑コンデンサ６への充電電荷が過剰となって端子電圧
ＶＣが急激に上昇することになる（例えば、この場合で
は、２５０Ｖ程度まで上昇）。

【００４７】この平滑コンデンサ６の充電電荷は、リア
クトル５を介した整流回路４側への放電経路は整流回路
４のダイオードによって阻止されるので、インバータ回
路１のＩＧＢＴ１４がオンしない限り、急速に放電する
経路がない。ところが、ＩＧＢＴ１４を停止前の制御出
力でオンさせると、ＩＧＢＴ１４のコレクタ・エミッタ
間に過電圧（１０００Ｖ以上）が印加されるので、従来
構成のものにおいては過電圧破壊を避けられない状況で
ある（同図（ｄ）中に破線で示す）。

【００４８】そこで、本実施例においては、平滑コンデ
ンサ６の端子電圧ＶＣが急激に上昇したときに、端子電
圧検出回路２６によりこの変化が検出され、比較回路２
７においてこの変化量が所定レベル以上あるときには検
出信号を出力制御回路２１に与えると共にマイクロコン
ピュータ２３にも与える。これにより、出力制御回路２
１は、ＩＧＢＴ１４への制御出力を停止し、マイクロコ
ンピュータ２３はその停止状態を所定時間として例えば
３秒間だけ保持させるように制御する。

【００４９】すると、この間に、過剰に充電された平滑
コンデンサ６の充電電荷は、放電用抵抗７を介して放電
するようになり、時定数である２秒程度が経過した時点
以降では、通常の状態に戻り３秒が経過した時点では安
定した状態とすることができるようになる。この後、マ
イクロコンピュータ２３は、ＩＧＢＴ１４に対する制御
信号を停止前の状態と同じようにして出力制御回路２１
に与えて動作を再開するようになるが、このときにはＩ
ＧＢＴ１４に過電圧が印加されることはないので通常と
同様に動作させることができる。また、マイクロコンピ
ュータ２３は、停電が発生した時点から、制御電源ＶＣ
Ｃが得られている限り、停電発生前の加熱出力の状態を
表示装置２８に表示させた状態を保持する。

【００５０】なお、停電時間が長く、マイクロコンピュ
ータ２３の制御電源ＶＣＣが確保できなくなる程度（６
０ｍｓｅｃ以上）になると、マイクロコンピュータ２３
は、制御電源電圧ＶＣＣの低下によって図示しないリセ
ット回路によってリセットされる。したがって、この場
合には、停電復帰したときには、通常の電源投入時と同
様に、前述したような材質判定プログラムから開始して
制御出力も徐々に上昇させるソフトスタートを行なうの
で、ＩＧＢＴ１４が過電圧破壊に至ることはない。

【００５１】このような本実施例によれば、平滑コンデ
ンサ６の端子電圧ＶＣの変化を端子電圧検出回路２６に
より検出すると共に、その変化するレベルが所定以上の
場合には、比較回路２７によって検出信号を出力してイ
ンバータ回路１の動作を停止させ、以後、マイクロコン
ピュータ２３によって所定時間（例えば３秒間）だけ停
止状態を保持して過剰な充電電荷を放電用抵抗７を介し
て放電させ、通常状態に戻った状態からＩＧＢＴ１４に
停止前と同様の制御出力を与えるようにしたので、リア
クタ５や平滑コンデンサ６の容量を通常の使用状態で必
要な程度のものを使用する場合でも、瞬時停電や子供の
いたずらで電源プラグ８をカチャカチャやって瞬時停電
と同様の状況が発生して平滑コンデンサ６に過電圧が発
生したときに、ＩＧＢＴ１４が過電圧破壊に至るのを防
止することができるようになり、簡単且つ安価な構成を
付加するだけでリアクタの低コスト化を図ることができ
るようになる。

【００５２】図５ないし図７は本発明の第２の実施例を
示すもので、以下、第１の実施例と異なる部分について
説明する。図５に示すように、本実施例においては、端
子電圧検出回路２６および比較回路２７に代えて、直流
電圧検出回路３０および比較回路３１を設けたところが
異なる。直流電圧検出回路３０は、整流回路４の直流出
力端子間に抵抗３０ａ，３０ｂの直列回路を接続してな
るもので、整流回路４の出力電圧ＶＤを分圧した検出信
号Ｖｄを得る。

【００５３】比較回路３１は、図６に示すように、入力
される検出信号Ｖｄはトランジスタ３２のベースに与え
られる。トランジスタ３２のコレクタは抵抗３３を介し
て直流電源端子ＶＤＤに接続され、エミッタは図示極性
でツェナーダイオード３４を介してアースされると共に
ダイオード３５を介してコンパレータ３６の非反転入力
端子に接続されている。また、トランジスタ３２のエミ
ッタ・ベース間には保護用のダイオード３７が接続され
ている。

【００５４】コンパレータ３６の非反転入力端子はコン
デンサ３８を介してアースされると共に抵抗３９を介し
てアースされている。コンパレータ３６の反転入力端子
は比較基準用の電圧を与える電池４０に接続されてい
る。コンパレータ３６の出力端子は、出力制御回路２１
およびマイクロコンピュータ２３に接続され、検出信号
を与えるようになっている。

【００５５】上記構成によれば、商用電源の停電が発生
したり、あるいは子供のいたずらなどで電源プラグ８の
抜き差しのカチャカチャをしたときに発生する瞬時停電
と同様の状況が発生した場合には、整流回路４の出力電
圧ＶＤも低下するようになる。直流電圧検出回路３０に
おいては、整流回路４の出力電圧ＶＤが通常状態におい
ては、商用電源の半周期に応じて入力される整流出力Ｖ
Ｄによって得られる検出電圧Ｖｄでトランジスタ３２，
ダイオード３５を介してコンデンサ３８に充電された状
態が保持されるので、コンパレータ３６はハイレベルの
検出信号を出力している。

【００５６】そして、上述したように給電が停止する
と、比較回路３１に入力される検出電圧Ｖｄのレベルが
低下することにより、ツェナーダイオード３４のツェナ
ー電圧ＶＺ以下になるとトランジスタ３２がオンしなく
なり、コンデンサ３８への充電が停止される。すると、
コンデンサ３８の充電電荷が減少して抵抗３９を介して
充電電荷が放電し、これによってコンパレータ３６への
入力信号のレベルが低下し、所定レベル以下になるとコ
ンパレータ３６からロウレベルの検出信号が出力される
ようになる。

【００５７】出力制御回路２１は、比較回路３１からロ
ウレベルの検出信号が与えられると、すぐにＩＧＢＴ１
４への制御出力を停止させ、以後ロウレベルの検出信号
が与えられている状態ではこの状態を保持する。なお、
比較回路３１においては、瞬時停電状態から復帰した時
点ではコンデンサ３８の端子電圧がすぐには上昇しない
ので、一定時間だけ遅延されてからコンパレータ３６か
らハイレベルの検出信号が出力されることになる。

【００５８】一方、マイクロコンピュータ２３は、比較
回路３１からロウレベルの検出信号が与えられると、こ
れに応じて、出力制御回路２１への制御出力を停止させ
ると共に、電源が復帰してもすぐに動作させないように
所定時間だけ制御停止状態を保持するようになってい
る。この所定時間（例えば３秒間）の間に、平滑コンデ
ンサ６に過剰に充電された電荷が放電用抵抗７を介して
放電させ、平滑コンデンサ６の端子電圧ＶＣが通常状態
に戻ると、マイクロコンピュータ２３は、ＩＧＢＴ１４
への制御出力を停止前の状態と同様になるように再開す
る。

【００５９】このような第２の実施例によっても、瞬時
停電を迅速に検出してインバータ回路１の動作を停止す
ると共に、瞬時停電の復帰後に所定時間を存してから動
作を再開するので、平滑コンデンサ６の端子電圧ＶＣが
通常レベルに戻るまで充電電荷を放電させることがで
き、したがって、第１の実施例と同様の効果を得ること
ができるようになる。

【００６０】図７は本発明の第３の実施例を示すもの
で、以下、第１あるいは第２の実施例と異なる部分につ
いて説明する。本実施例においては、瞬時停電が復帰し
た後にＩＧＢＴ１４への制御出力を停止した状態を所定
時間保持することを行なうことに代えて、復帰した時点
からマイクロコンピュータ２３により、ソフトスタート
を行なわせるようにしたことが異なるところである。す
なわち、第１の実施例の構成における端子電圧検出回路
２６を採用する場合には、瞬時停電が復帰したことが検
出された時点で、ソフトスタートによりＩＧＢＴ１４に
制御出力を与える。

【００６１】これにより、ＩＧＢＴ１４はデューティ比
を低い状態から徐々に高くするように制御され、ＩＧＢ
Ｔ１４にかかる負担を低くしながら平滑コンデンサ６の
過剰な充電電荷を放電させることができる（図７（ｄ）
参照）。この後、マイクロコンピュータ２３は、停電発
生前の制御状態までデューティ比を戻してインバータ回
路１を駆動制御するようになる。なお、この場合でも、
マイクロコンピュータ２３は、表示装置２８に対する表
示状態は、停電の発生前の状態を保持しており、使用者
は瞬時停電の発生による制御状態の変動があっても、表
示が変動しないことにより故障などの発生を感ずること
なくそのまま使用することができ、違和感を起こさせる
ことがない。

【００６２】また、第２の実施例における直流電圧検出
回路３０および比較回路３１を採用した構成の場合にお
いても、上述と同様にして停電復帰後にソフトスタート
を行なうことで、平滑コンデンサ６の電荷をＩＧＢＴ１
４に負担をかけることなく放電させて、通常の制御状態
に復帰させることができるようになる。

【００６３】このような第３の実施例によれば、瞬時停
電の復帰後には、ソフトスタートを行なうことにより、
ＩＧＢＴ１４に負担をかけることなく平滑コンデンサ６
の充電電荷を放電でき、さらに、放電用抵抗７を介して
同時に放電も行なって通常の状態に戻すことができるの
で、第１および第２の実施例と同様の効果を得ることが
できる。

【００６４】なお、本実施例では、放電用抵抗７をその
まま用いる構成としているが、上述したように、ソフト
スタートを行なうことにより、平滑コンデンサ６の過剰
な充電電荷を徐々に放電させながらＩＧＢＴ１４の過電
圧破壊を防止することができるので、放電用抵抗７は必
須の構成ではなく、放電手段は必要に応じて設けること
で同様の効果を得ることができる。

【００６５】本発明は、上記実施例にのみ限定されるも
のではなく、次のように変形または拡張できる。制御電
源は電池等から供給する構成としても良い。スイッチン
グ素子は、ＩＧＢＴ以外にＦＥＴあるいはバイポーラト
ランジスタなどを用いることもできる。インバータ回路
は、シングルエンド方式以外に、ハーフブリッジ形のも
のにも適用することができる。放電手段は、放電用抵抗
の他に、バリスタなどを採用することができる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のインバー
タ装置によれば、次のような効果を得ることができる。
請求項１のインバータ装置によれば、制御手段により、
給電が復帰した時点から所定時間が経過するまでの間は
スイッチング素子に対する制御出力を停止するので、給
電復帰直後にリアクタおよび平滑コンデンサによる共振
回路が形成されて平滑コンデンサに過大な電圧が印加さ
れた状態となっても、そのときに充電された電荷が放電
手段を介して放電させることができるようになり、平滑
コンデンサの端子電圧が通常の運転状態と同様のレベル
に下がる頃にスイッチング素子の制御出力を与えること
により、スイッチング素子に過大が電圧が印加されるこ
とがなくなり、素子破壊を防止することができると共
に、リアクタや平滑コンデンサの許容量を過大なものに
設定する必要がなくなる。

【００６７】請求項２のインバータ装置によれば、給電
が復帰した時点からスイッチング素子への制御出力をデ
ューティ比を低くした状態から開始するので、スイッチ
ング素子に対する負担を軽くして過電圧が印加されるこ
とによる破壊を防止しながら、平滑コンデンサの電荷を
徐々に放電させてその端子電圧を通常レベルに戻すこと
ができる。

【００６８】請求項３のインバータ装置によれば、電源
監視手段により前記交流電源の電圧が一定レベル以下に
低下したことが検出されたときにスイッチング素子に対
する制御出力を所定時間だけ停止したり、あるいは制御
出力をデューティ比を低くした状態から開始するので、
瞬時停電などで交流電源の電圧が低下したことに応じて
迅速にインバータ回路のスイッチング素子に対する制御
を前述のように行なうことができ、これによってもスイ
ッチング素子の過電圧破壊を防止して保護を図ることが
できるようになる。

【００６９】請求項４のインバータ装置によれば、平滑
コンデンサの端子電圧の変化を検出する検出手段を設
け、検出手段により平滑コンデンサの端子電圧が所定レ
ベル以上変化したときに上述の制御を行なうので、瞬時
停電などの短時間の給電停止を迅速に検知してスイッチ
ング素子の制御を行なうことにより過電圧破壊から防止
することができる。

【００７０】請求項５のインバータ装置によれば、電源
監視手段により商用電源の電圧が一定レベル以下に低下
したことが検出されると、制御手段によりその時点から
その商用電源の半周期以内にスイッチング素子に対して
上述の制御を行なうので、瞬時停電などの短時間で復帰
する場合などの平滑コンデンサへの過充電によるスイッ
チング素子の過電圧破壊を防止することができるように
なる。

【００７１】請求項６のインバータ装置によれば、瞬時
停電などの発生でインバータ回路の制御が停止された後
に、制御手段により、スイッチング素子への制御出力が
開始されると、デューティ比を低い状態から開始して停
止前の制御状態での制御出力まで戻すように制御するの
で、停止前後で変わりない状態でインバータ回路を駆動
させることができ、使用者にとって使い勝手が良くな
る。

【００７２】請求項７のインバータ装置によれば、制御
手段により、スイッチング素子への制御出力を低い状態
から開始させる場合でも、表示手段への表示状態を停止
前の状態と同じように保持するので、使用者は、制御状
態が停止前の通常の状態に戻るまでの間、違和感を持つ
ことなく利用することができるようになる。

【００７３】請求項８のインバータ装置によれば、制御
を停止している期間中においても、制御手段により表示
手段に対する表示状態を保持するので、瞬時停電のよう
な場合には表示状態が継続するので、使用者にとっては
停電が発生したことによる表示状態の停止がないので、
違和感を持つことなく使用することができるようにな
る。

【００７４】請求項９のインバータ装置によれば、所定
時間以内に給電停止状態が復帰した場合には、制御手段
により、停止前の制御状態を保持するので、例えば、瞬
時停電のような場合にはそのままの制御状態を保持して
インバータ回路を駆動制御することができる。また、請
求項１１のインバータ装置によれば、制御電源が有効な
状態で給電状態が復帰したときには、制御手段により、
停止前の制御状態を保持することができるので、例え
ば、瞬時停電のような場合にはそのままの制御状態を保
持してインバータ回路を駆動制御することができる。そ
して、請求項１２のインバータ装置によれば、簡単な構
成で平滑コンデンサに充電された過剰な充電電荷を放電
させることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す電気的構成の概略
図

【図２】比較回路の電気的構成図

【図３】制御電源の電気的構成図

【図４】各部の電圧の時間的変化を示す図

【図５】本発明の第２の実施例を示す図１相当図

【図６】図２相当図

【図７】本発明の第３の実施例を示す図４相当図

【符号の説明】

１はインバータ回路、２は直流電源回路、３は交流電源
回路、４は全波整流回路（整流回路）、５はリアクタ、
６は平滑コンデンサ、７は放電用抵抗（放電手段）、８
は電源プラグ、１１はバリスタ、１３は加熱コイル（共
振コイル）、１４はＩＧＢＴ（スイッチング素子）、１
５はフライホイールダイオード、１６は共振コンデン
サ、１７は制御回路、１８は発振制御回路、１９はタイ
ミング回路、２０は発振回路、２１は出力制御回路、２
２はゲート駆動回路、２３はマイクロコンピュータ（制
御手段）、２６は端子電圧検出回路（検出手段）、２６
ａは検出用コンデンサ、２７は比較回路、２８は表示装
置（表示手段）、２９は制御電源回路である、３０は直
流電圧検出回路（検出手段）、３１は比較回路である。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源を整流回路で整流すると共にリ
   アクタおよび平滑コンデンサからなる平滑回路で平滑し
   て直流電源を生成する直流電源回路と、 共振コイルとコンデンサからなる共振回路およびスイッ
   チング素子ならびにこれに逆並列に接続されるダイオー
   ドからなるインバータ回路と、 前記スイッチング素子に対して制御出力を与えて前記共
   振回路に共振動作を行なわせて前記インバータ回路を駆
   動する制御手段と、 前記平滑コンデンサの充電電荷を所定の時定数で放電す
   る放電手段とを備え、 前記制御手段は、前記交流電源からの給電状態が瞬時的
   に停止されたときには、給電が復帰した時点から所定時
   間が経過するまでの間は前記スイッチング素子に対する
   制御出力を停止するように構成されていることを特徴と
   するインバータ装置。
2. 【請求項２】 交流電源を整流回路で整流すると共にリ
   アクタおよび平滑コンデンサからなる平滑回路で平滑し
   て直流電源を生成する直流電源回路と、 共振コイルとコンデンサからなる共振回路およびスイッ
   チング素子ならびにこれに逆並列に接続されるダイオー
   ドからなるインバータ回路と、 前記スイッチング素子に対して制御出力を与えて前記共
   振回路に共振動作を行なわせて前記インバータ回路を駆
   動する制御手段とを備え、 前記制御手段は、前記交流電源からの給電状態が瞬時的
   に停止されたときには、給電が復帰した時点から前記ス
   イッチング素子への制御出力をデューティ比を低くした
   状態で開始するように構成されていることを特徴とする
   インバータ装置。
3. 【請求項３】 前記交流電源の電圧を監視する電源監視
   手段を設け、 前記制御手段は、前記制御動作を、前記交流電源からの
   給電状態が瞬時的に停止されたときに行なうことに代え
   て、前記電源監視手段により前記交流電源の電圧が一定
   レベル以下に低下したことが検出されたときに行なうよ
   うに構成されていることを特徴とする請求項１または２
   に記載のインバータ装置。
4. 【請求項４】 前記平滑コンデンサの端子電圧の変化を
   検出する検出手段を設け、 前記制御手段は、前記制御動作を、前記交流電源からの
   給電状態が瞬時的に停止されたときに行なうことに代え
   て、前記検出手段により前記平滑コンデンサの端子電圧
   が所定レベル以上変化したことが検出されたときに行な
   うように構成されていることを特徴とする請求項１また
   は２に記載のインバータ装置。
5. 【請求項５】 前記交流電源として用いる商用電源の電
   圧を監視する電源監視手段を設け、 前記制御手段は、前記制御動作を、前記交流電源からの
   給電状態が瞬時的に停止されたときに行なうことに代え
   て、前記電源監視手段により前記商用電源の電圧が一定
   レベル以下に低下したことが検出されるとその時点から
   その商用電源の半周期以内に行なうように構成されてい
   ることを特徴とする請求項１または２に記載のインバー
   タ装置。
6. 【請求項６】 前記制御手段は、前記スイッチング素子
   への制御出力を停止した状態から開始したときには、停
   止前の状態の制御出力に戻すように制御することを特徴
   とする請求項１ないし５のいずれかに記載のインバータ
   装置。
7. 【請求項７】 制御状態を示す表示手段を備え、 前記制御手段は、前記スイッチング素子への制御出力を
   デューティ比が低い状態から開始したときに、前記表示
   手段に対して停止前の制御出力に相当する表示状態を保
   持することを特徴とする請求項６記載のインバータ装
   置。
8. 【請求項８】 制御状態を示す表示手段を備え、 前記制御手段は、前記スイッチング素子への制御出力の
   停止中においても停止前の制御出力の状態を表示するよ
   うに構成されていることを特徴とする請求項１ないし７
   のいずれかに記載のインバータ装置。
9. 【請求項９】 前記制御手段は、前記電源監視手段によ
   る給電停止の検出状態が所定時間以内の場合には停止前
   の制御状態を保持し、且つ、所定時間を超えるときには
   制御状態をリセットするように構成されていることを特
   徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のインバー
   タ装置。
10. 【請求項１０】 前記制御手段は、制御電源が有効な状
    態で給電状態が復帰したときには停止前の制御状態を保
    持し、それ以降に復帰した場合には制御状態をリセット
    するように構成されていることを特徴とする請求項１な
    いし９のいずれかに記載のインバータ装置。
11. 【請求項１１】 前記放電手段は、前記平滑コンデンサ
    の両端子間に放電素子として接続される抵抗素子である
    ことを特徴とする請求項１，３，５または６のいずれか
    に記載のインバータ装置。
12. 【請求項１２】 前記制御手段は、前記電源監視手段に
    より前記交流電源の電圧が所定レベル以上に復帰したこ
    とを検出したときには、前記スイッチング素子に対する
    制御出力を停止前の状態に復帰させるように構成されて
    いることを特徴とする請求項３または５に記載のインバ
    ータ装置。
13. 【請求項１３】 前記スイッチング素子に対する制御出
    力を一定の停止期間だけ停止させる場合に、 前記スイッチング素子に対する制御出力を一定時間だけ
    停止させる停止制御回路を設け、 前記制御手段は、前記停止制御回路による前記スイッチ
    ング素子に対する制御出力停止の一定時間が経過しても
    前記停止期間が終了しないときには、その停止期間が終
    了するまでの間はタイマ機能を設けてこれにより停止状
    態を保持させるように構成されていることを特徴とする
    請求項１ないし１２のいずれかに記載のインバータ装
    置。