JPS5880291A - 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】 本発明は、誘導加ｌＩ＆１ＩｉｌＪＩ−に関する＄従来
この櫨誘導加熱−１！１１１Ｄ躯１−路として。

誘導加熱コイルと鵜振コンデンψよ）１！にる直列共振
回路を利用し、かつ共振コンデンｆＫ並列にスイッチン
グ素子を接続して高−波インバータな構成し良ものが知
すれて−る。かかる構成のＩＩＩｊｌｌｌｌでは、！イ
ツチング素子のオン期間及び上記直列共−＆Ｉ！１ｖＩ
ｋの＾振周期にようてインバータの発振−波数が変る。

この同波数の変化、特にスイッチング素子のオン期−の
制御１１によ）負荷への入力が１節される。このよう１
ｋｗＡ＃ｊＬ数制御方式の調理器では、多口構成としえ
とき、雑雪発紐という間層が生じる０丁なわ島、隣接す
る加熱口を同時に動作させたとき、加熱される鍋の材質
の瀧或は設定されたへカの差によ参、当然インバータの
発振ｓｉｔ数もまた変フてくる。上記雑雪は、各加熱口
がらの磁＃が互−に干渉し合フて９両者ｖ周鰹数差に応
じて先住するものでるり、Ｊ１１波数瀧が大きくなるに
したがフて、大きくなる傾向がるる、かがる雑ｉｔ発生
は、使市者に不愉快な感じさせることから闇品価ｔａな
低下させる原因とな９ている・本発明は、Ｃのような事
情を考慮してなされたもので、インバータのｌ！振屑波
ａｔ一定とし、かりｃ＆Ｊ＊＊ｙで入力ｌｌ１ｊｌＩを
可能としたもので、特に多口誘導加熱１１１１ｍ１１Ｉ
Ｋｊｉｊｌして有益であるが、−口誘導加熱調理器ＫＷ
５用しても何ら差支りない。

本発明は、上記目的を達成するためにνングルエンデイ
ツドプツνエプル（ＩＩＰＰ）インバータを使用し、か
つこの８罵ＰＰインバータは、誘導加熱コイル及び共振
コンデンサよシなる負荷回路の一端が電源高電位側に接
続されてなる。この点において従来の典型的な８１２Ｆ
インバータが、その負荷回路の一端を低電位ＩＩ（通常
アース電位）に接続されてなるのと具なりて−る。

第１図は１本発明実施例における日車ＰＦインバータ（
１）の構成を示し、（Ｑす（ｑりは、各々第１スイツチ
ング素子及び第２スイツチング素子となる第１トランジ
スタ及び第２トランジスタで、ともにｎｐｎ撤シランジ
スタが使用され直流電源ぼ直は、第１、第２トツンジス
！（Ｑｌ）（Ｑりに逆並列に接続されたフリーホイルダ
イオード、（２）は。

＠１トランジスタ（ｑりに並列に接続され九亀荷回路で
、誘導加熱コイル（Ｌり及び共振コンデンサ（Ｃりよ）
なる、鉄扇金属よ）１にる■連鎖は。

誘導加熱コイル（＆り上に近接配置される。

第２図は、その動作波形図を示し、第１．第２トランジ
スタ（ｑす（亀りの各ペースには、オン・オフ信号ム＊
　”７ＩＩ＆各々印加される。まず信号層によ珈第２ｔ
ランジスタ（ｑりがオンとなると、駆動型ｆＩＬＸ　ｌ
が、誘導加熱コイ＆（Ｌす、共振コンデンサ（Ｃり及び
第１ｔツンジスタ（Ｑりを通りて流れ、第２）ツンジス
タ（ｑりがオフ、第１ｔツンジスタ（ｑりがオンになる
と、誘導加熱コイル（Ｌす、共振コンデンサ（Ｃり及び
ダイオード（ｍりを遥りて循環電流ｘ自が流れる。この
循環電ｔｌＬｘ１が−ＷＫＩＫ１に；ｈト、　負荷電１
１（２）ｔ−［ｔＬ＆電流が反転し、第１トランジスタ
（＠す、共振コンデンサ（Ｃり及び誘導加熱コイｋ（Ｌ
すｔ−通９て１勤電流ＺＳが流れる。統一て、再び第２
トランジスタ（ｑりがオン、第１トランジスタ（Ｑりが
オフとなるが、しばらくの間ダイオード（Ｄす。

鶏脂コンタデｔＣＣり及び誘導ｍｊＩＩｉコイル（Ｌり
をａ９て循環電流Ｉ−が流れる。第６図は、第１トラン
ジスタ（ｑλ）のオン・オフ期−割合を等しくシ、他方
、第２トランジスタ（ｑりのオン期間を、第１）ランジ
スタ（ｑりのオフ期局内にｓＰ％Ａでデユーティ制御し
た場合の負荷電流波形を示し、第１トランジスタ（ｑり
のオフ期ｍｔ−最大、ゼロを最小として任意に電流値を
制御Ｔることができる。第１）ランジスタ（亀りは、エ
ミッタ電位が不安定に変化する丸めに、そのデユーティ
制御は難しく、ｃれを行なうには複雑な回路を必要とす
るが、第２）ランジスタ（亀りは、工亀ツタ電位が低電
位（アース電位）Ｋ固定されているえめにそのデユーテ
ィ制御は容易である。従りて発振起動時、第２トランジ
スタ（ｑりのオン期間が短い状態から開始Ｔることも容
易に達成でき、起動時発生し易−大電流中、電流遮断時
にかけるナージ電圧によるトランジスタの負担な軽減で
きる。

第４図は１本発明実施例回路＠を示し【３バ４は交流２
４０ｖが印加される電源端子、ロバ５）は、交［１２０
Ｖが印加される電源端子、（Ｄ−〇は交流２４０マを入
力しこれを電流する整流回路ｓ　（’りは平滑コンデン
サで、力率改譬のため容量の小さいものが使用される。

それ故その出力は、殆んど平滑され１にい脈流ＩＩＬ形
を錨（。（Ｉｌｌりは交流１２０マ＆八力り、ＣｔＬ＆
’整流する整ｔＩＬｉｉｌ路、（Ｃりは平滑コンデンサ
で、その容量は大き−ものが＃！眉される。それ故その
出力は殆んど直流に近い脈流となる。コンデンサ（Ｃす
０ＩＩＩ子電圧は、　１１１ＰＦインバータ（１）に、
ｆｌえコンデンサ（Ｃりの端子電圧は発ｌｌＡ１！ｌ路
（句へ入力嬬れる。

１１ＰＦインバータ（１）の構成は前述し九通シである
えめ説明は省略する。１にお０は誘導加熱コイル（シリ
に電磁結合Ｔｉ１ｌ廻錫＊　　（＆−）はｔ−ジ電流を
防止する丸めのインダクタンス素子例えば）ａイダルコ
アである・ 発振−路ｔａ）は、！Ｆランス型自励発振謬にて構成さ
れるｅ　（”）は１ｉｔ）ランスで２個の同一特性のｔ
ランジスタ（＠す（ｑりが亙いにコンプリノンタデ接続
され、８ツレフタ巻橡（Ｓす（ＩＩり　Ｋてその１次巻
線が構成される。各トランジスタ（Ｑｌ）（１１りの工
電ツタは共通に接続され平滑コンデンナ（Ｃｍ）に接続
される。（！りは第２トランスで、トランジスタ（亀り
（Ｑりのベース巻４Ｉ（ｎす（Ｒ４）ｖｃて、その２次
巻線が―威される・（Ｒ１）（Ｒりは１ランジスタ（Ｑ
す（Ｑ４）のベース・エミッタ聞に介挿され九抵抗＊　
（１ｍ）は起動抵抗１（Ｄす（０４）４Ｊ並列接続され
たダイオード及びコンデンサで第２トランス（！りのベ
ース巻４１（−リ（ｆｉりと各トランジスタ（ｑす（ｑ
りのエミッタの＠に介挿されておシ、ダイオード（Ｄり
は逆流阻止用として、またコンデンサ（Ｃりはスイッチ
ング速度ｔ−ｔｉｉ化さ（る目的で使用される。（膳り
は、第１トランス（！りの正帰還巻線で、・その出力は
抵抗（Ｒａ）　ｔ−介して第２トツンエ（！りの１次ｓ
線（ｎりに接−される、ここで第２トツンス（！りは、
その飽和領域まで使用されるｆｒｉ！飽和トランスと呼
はれるものである。（ｎｖ）（ｍｓ）は第１）ランス（
！りの２次巻線で、その出力は。

制御回路（７３へ与えられる。この発振回路（６）の発
振−波数は可聴音周波数呻ち約２ＱＫＩｇ以上の値に設
定される。

制御回路（））ＫＴｈいて、１１１）ランス（！りの２
大巻Ｉｔ　（＋ａ？）出力は、抵抗（鳳り及びコンデン
サ（Ｃりよ）なるｌｉ延開回路経て第１トランジスタ（
Ｑｌ）のベース・工【ツタ−へ入力されるｓ（”りは、
第１トランジスタ（ｑりのターンオフを迅逼に行なうべ
く介挿されたダイオードである。（０口）は、２次巻４
１（ＩＩ＠）の出力を余波整流する整流１路で、ダイオ
ードブリッジよ如なる。（Ｃす（Ｃりは、平滑コンデン
サで、その接続点は、２次巻線（ｎりの共通端子に接続
され、各コンテン＋＜Ｃす（Ｃｖ）の端子に、上記共通
端子を中心として正負の２電圧を得る。この共通−子は
、第２トランジスタ（−りの工電ツタとともに接地され
る。（Ｑす（ｑりは、コンプラノンクラ回路を構成する
一対のトランジスタで、）ランジスタ（ｑりのコレクタ
にコンデンサ（Ｃりの正側端子電圧が印加され、またト
ランジスタ（Ｑりのコレクタにコンデンサ（Ｃ１）の負
側端子電圧が印加される。

両ｔランジスタ（ｑす（ｑりのエミッタは、第２トラン
ジスタ（ｑりのベースに接続される。（ＭＹ）は２次巻
４１（ｆｌりの出力を入力し、入力信号立上９と同時に
低レベル信号を一定期聞出力する単安定マルチバイブレ
ータで、可変抵抗（マｉ）及びコンデンサ（Ｃりにより
その出力期間が設定され。

かつ任意＃Ｃ−節される。（Ｑりは、上記低レベル信号
がベースに加えられてオフとなるトランジスタで、コレ
クタは、トランジスタ（Ｑｌ）（４４）のベースにまた
抵抗（Ｒりを介してコンデンサ（Ｃりの正四端子ＩＣ接
続され、工１′ツタはコンデンサ（Ｃｖ）の負側端子に
接続されている。（ｌす（Ｃりは、コンデンサ（Ｃす（
Ｃり両端に接続された抵抗及びコンデンサで、このコン
デンサ（Ｃりの鳴子電圧は、トランジスタ（ｑりのベー
スに加えられる。トランジスタ（ｑ畠）のスミツタ・コ
レクタ問は可変抵抗（ｖｉ）に並列に接続されており、
トランジスタＣＱａ）がオン状層にるるとき、可変抵抗
（ＶＲ）は短絡される。即ちインバータ発振起動Ｗ＃。

コンテンｔ＜ｃりが一定電位に達するまでの短期間は、
＃ランジスタ（ｑりをオン、従って可変抵抗（Ｖｌｌ）
を短絡して、単安定マルテバイブレータ（Ｍｌ）の出力
パルス幅は短縮される。

次に上記構成の動作につき説明Ｔる。

東ず発振回路１句について述べる。平滑コンテンｔ（Ｃ
り端子に得られえ直流電圧によ勤）夛ンジスタ（ｑりが
流通したとすると、そのコレクタ・エミッタＩＩＩＫ電
流が流れ始め、コレクタ巻線（−１）に誘起電圧が生じ
、この誘起電圧は第２）ランス（！りの１大巻Ｉｔ　（
ｍ＠）　ｔ−介してトランジスタ（ｑりのベース−欅（
膳りＫさらに誘起電圧を生ずる。この電圧によ抄シラン
ジスタ（鳴りは正帰還を生じ、十分なペース電流に１９
て導通状態は完全なものとなる・抵抗（員りを流れる電
流は、第２トランス（！虐］の１次インダクタンスのた
めに直線的に増加し、飽和状■となる・これにより第２
トランス（！りの１次側９電流は急に増加し、抵抗（肩
りの両端の電圧降下が増加し、そのために第２ｔランス
（！りの１次巻線（ｍりの両端にかかる電圧が減少し、
帰還電圧が減少Ｔる。そうするとトランジスタ（Ｑりの
ベースには、コンテンｔ＜ｃりの電圧が図示の如き極性
で印加され。

トランジスタ（Ｑｉ）がオツドオフされ、トランジスタ
（ｑりが通電開始する。セしてｌ１ｉＪＩＩと逆の方向
に帰還作用が起こ）、トランジスタ（ｑりはオフに、ト
ランジスタ（ｑりがオンになる。第２）ランス（！りの
１次電流は２１＆ζな〉、さきにトランジスタ（ｑりが
オンしたときと同様にしてトランジスタ（ｑ４）がオン
となる。このようにして自励発振が続行される。１次ト
ランス（！りの２つのコレクタ巻１（ＩＩす（鳳りは、
それぞれ２次巻線（ｎマ）ＣＩｌＭ）に電磁結合してい
るから、）ランジスタ（ｑす（ｑりのオン・オフＫＥじ
て２次巻４１　（’）　（ｆｉりに交互に矩形波パルス
が得られる。

％５図ムにこの波形を示し）ランジスタ（ｑりがオンの
とき、高電位レベル、オフのとき低電位レベルとなる。

２次巻線（ｎり出力には、Ｗｌ形ムの反転信号が得られ
る。この出力信号は、整流回路（ＤＩり及び平滑プンデ
ンナ（Ｃ・）（ｔ９）　＆経て整流平滑されコンブツメ
ンタツ構成のトランジスタ（ｑす（Ｑ・）に駆動電圧と
して供給される。牢た上記出力の立上ｊＫ１ｍ１期して
単安定マルチバイブレータ（Ｍマ］が作動し、可変抵抗
（マｌ）Ｋて設定され九期間、低電位儒号を出力Ｔる。

チェーティ１００喚の場合、及びデエーテイをこれよ）
低下させる場合の単安定マルチバイブレータ（Ｍり出力
を波形ｃ、ｃ’に示す、この鴫）ツンジスタ（ｑりはオ
フ、しえがりでトランジスタ（Ｑりがオン、トランジス
タ（ｑ・）がオフとなるから、第２トランジスタ（ｑり
はオンとなる０図中波形層は、第１トランジスタ（ｑり
のベース電流、波形り、Ｉ’は波形Ｃ１Ｃｌに対応亨る
第２トランジスタ（ｑりのペース電流を示す。

本発明誘導加熱調通器では、第１ｔツンジスタ（ｑりの
オン・オフ期間は、１対１に固定されてお）、他方第！
トランジスタ（Ｑ”）のオン・オフ期間は、第１トＩン
ジスタ（Ｑりのオフ期間内において０憾から１００憾ま
で、任意に可変でき。

これによ！１１１１鍋への入力を数Ｗから約１５００１
１根度まで自由に設定できる。＆お、入力の最大値は、
スイッチング素子の耐圧、或は一般家麿に給−される電
流容皺等の要因で決まる。Ｉ＃安定マルテパイグレータ
（Ｍりの制御信号は発振（ロ）路（６）の出力よ如与え
られるから、第２）ランジスタ（ｑりの動作タイミング
な、　１１１Ｓ１　トランジスタ（＠りのそれと一致さ
せることができる。駈た第２Ｆツンジスタ（ｑりを駆動
するコンブリノンタラ接続された２個のトランジスタ（
Ｑす（Ｑ・〕の駆駆電源は、第１トランス（！りの出力
巻線から得られるから、通常制御回路ｆ＠駆電源得るべ
く多用される電源トランスは不要である。

次にトロイダルコア（ムリのはたらきについて説明する
。加熱定常状ＩＩＫＴｏ−）ては、第１図展び第２図に
示ＴＴＡ＜ｓ璽Ｐ１インバータ（１）は動作する。

このとき誘導加熱コイｋ（Ｌりと＃１１１　ｉｉｌ　（
ｔｌＪのインピーダンス（以下等価インピーダンスとよ
ぶ）と共振コンデンナ（Ｃりとの共！ｔｉＩ！波数ｆが
発ｌ！−波数ｔｏに対してｆ（ｆｏなる関係となりてお
参。

フリーホイルダイオード（Ｄ烏）から第２トランジスタ
（９口）への電流転流時、何ら異常は起らない。

しかし第６図に示Ｔように等価インピーダンスが小さく
なる一還鍋例兄ばア、ＩＩ／ｌニクム製鍋を加熱し九場
合、その共振周波数ｆは１発振周波数ｔ。

よ〉大きくなｌ）、（ｆ）４ｏハ負荷電流は進み位相と
なる。このような電流位相になりた場合、フリーホイル
ダイオード（Ｄ−）から第２トランジスタ（Ｑりへの電
流転流時、第７図に示すよりなナージ電流が発生する０
図中波形ムは、第２トランジスタ（ｑりのコレタタミ流
涙形な、波形３はフリーホイルダイオード（励ｌ）の電
流波形を示す。

これらのナージ電流は、負荷電流のピーク値よ〉も数倍
大きく、ノイズ発生及びスイッチングトランジスタ劣化
の原因となる。ナージ電流発生の原−を第８図に基いて
説明する。同図はトランジスタ（ＱＪのペース電圧ムと
ペース電流Ｂの波形を示Ｔ。

トランジスタ（匂のスイッチング速度を早める九めベー
スには正又は負の電圧ｔ−ｍ、するのが通常である。し
たがりてオン状１１にあるトランジスタ（りのベース電
圧を正から負に反転させてこれを遮断Ｔるとき、急峻な
ビータをもつナー！＞電流工１ｍが流れる。この電流Ｘ
ｓｍはトランジスタ（Ｑ）のベース・エミッタ闇に蓄積
された電荷が瞬時に放電するために生じる電流である。

なお図中電［Ｉｌｌは、トランジスタ（ＱＪがオン状態
にあるとき流れるペース電流である◎かかるサージ電流
は、フリーホイルダイオード（Ｄりにありでも同様に発
生する。

本実施例では、このよりなサージ電流を吸収すべく、第
２トランジスタ（ｑり及びダイオード（Ｄりの電流路に
小型トロイダルコア（Ｌりが挿入されている。このトロ
イダルコア（Ｌすによりて１ｉＥ流路にインダクタンス
が与えられ、これが電流の急変を抑制する作用をなす、
このトロイダルコア（Ｌｍ）の挿入によりて、サージ電
流は約１７、。

に抑えることができる。１にお）ロイダルコア（Ｌす９
挿入位置は、上記のほか、第１トランジスタ（ｑり及び
フリーホイルダイオード（Ｄりの電流路であってもよく
、またトロイダルコ１に限らず他のインダクタンス素子
な使用するＣともできる・以上のように本発明誘導加熱
−理器は、　！１ｌＰＦインバータの高電位側に位置す
る第１スイツチング素子に並列に負荷回路を設けるとと
もに、一定錬に一定された低電位側に接続され九第２ス
イッチング素子をデエーティ制御し、負荷への入力を―
節するものであるから、端子１ｗ１ｗ１圧が不安定な第
１スイツデング素子の制御に比較して、その制１Ｉ１１
略が格段に簡略化される・ 本発明によれば、インバータの発振周波数は。

常に一定であるから、ｍ黒目を複数隣接して設は九とし
ても１ｗ４波数１１に起因する雑音が発生Ｔる惧れは全
くなく、使用者をして快適なｓｉｎ動作を８ぜることが
できる。さらにインバータの発振起動時、自動的に低入
力位置から加熱開始される構成とＴることができるから
、起動時発生し易い過大電流、過大電圧の発生を阻止す
ることができ、スイッチング素子の負担な騒（Ｔること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１ｔｌＥＩは、本発明実施例を説明するための要部回
路図、第２図及び第６図は、同調波形図、第４図は全体
回路図、第５５１１は動作波形図、第６図ないし第８Ｅ
は、インダクタンス素子の作用を説明する波形図である
。 （１）・・・８１ＰＦインバータ、＋６３−・・発振回
路、＋７３−・・制御回路。 第１図 Ｌ 鴨図 第５図 第８図 手　　続　　補　　正　　書　（自発）昭和５７年９月
３０日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５６年特許願第１７７９１０号 ２、発明の名称 ＃辱加愚膚！＊ ６、補正をする者 特許出願人 住所　守口市京阪本通２丁目１８番地 名称（１８８）三洋電機株式会社 代表者井植　薫 ４、代理人 住所　守口市京阪本通２丁目１８番地 連絡先：電話（東京）　８３１５−１１１１特許センタ
ー駐在鎌田５、補正の対象 ０明細書の発明の詳細な説明の欄 ０添付図面 ６、補正の内容 Ｏ明細書第８貞第１９行目ｒ両トランジスタ（Ｑｓ）（
Ｑｓ）のエミッタに、第２」とあるの倉、「トランジス
タ（Ｑｉ）のエミッタ灯、抵抗（Ｒｑ）１ｒ弁して、ま
たトランジスタ（ＱＯのエミッタｒｊ直接第２」と補正
する。 ０明細搭第１０貞第１４行目「直線的に」とあるのを削
除する。 ０＃４Ｍｆｌ＃第１２Ｊｉ第６行目ｒ１００−Ｊとある
の全ｒ５０　ｓ」と補正する。 Ｏ明細＃ｊ１１１４Ｊｆｊ第５行目及び第９行目に「ダ
イオード（Ｄａ）Ｊとあるのｔ「ダイオード（Ｄｔ）Ｊ
と補正する。 ０＃４細書第１５ｊ１第５行目「・・・発生する。」以
降に「このサージ電流に一般的にリカノｆり一電流と呼
はｎている。」なる文章１ｒ伸入する。 ０図面中、［５図、第４図及び第８図を別紙の通り補正
する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｔ　直ｔｌｔ′ｉｊｔ源、鈑直流電源間に直列接続され
   高電位１Ｍ１ｌに第１スイツチング素子が、低電位−に
   第２スイツチング累子が配されでなる一対のスイッチン
   グ素子、上起第１スイッチング素子に並列接続された誘
   導加熱コイル及び共振コンデンナよ〉なる負４１！！１
   ｍ、上妃第１スイッチング素子な所定周期でオン・オフ
   Ｔるとともに上記第２スイッチング素子＊＊第１スイツ
   チング素子オフ期閤におｉで任意の期間オンとする制御
   回路を具え、上ε第２スイツデング素子のオン期間制御
   によ〉上記負荷回路への汽力調節がなされる誘Ｉｌ加熱
   １ｕｉｎ。