JPS5880292A - 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、誘導加熱−ｍ−に関Ｔる。

従来この線誘導加熱ｌｌ３ＩＩＩＩＩＤ駆動回路として
。

銹４加熱コイルと共振コンデンサよシなる直列＾振回ｗ
Ｉを利用し、かや共振コンデンサに並列にスイッチング
素子を接続して高周波インバータを構成したものが知ら
れて−る。かかる構成の調理器では、スイッチング素子
のオン期間及び上記直列共脂回路の共ｌｉｍ陶期によツ
てインバータの発振周波数が変る。このＲＩ／ＩＬ歇の
変化、待にスイッチング素子のオン期間の制御によシ負
荷への入力が爾節さｊ、る。このような周波数制御方式
の調理器では、多口構成としたとき、雑音発生という問
題が生じる。すなわち、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浸或は設定された入力
の差によ）、当然インバータの発振周波数もまた変りで
くる。上記雑音は、各加熱口からの磁界が互いに干渉し
合りて、両者の周波数量に応じて発生するものでＴｏ）
、　Ｉｉ波数差が大きくなるにしたがりて、大きくなる
傾向がある。かかる雑音発生は、使用者に不愉快を感じ
させることから商品価値を低下させる原因となりてｈる
。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、
インバータの発振！１４波数を一定とし、かつこの条件
下で入力調節な可能としたもので、特に多口誘導加熱調
理器に適用して有益であるが。

−ロ誘導加熱−理器に応用しても何ら浸支えな−。

本ａ男は、上記目的な達成するためにシングルエンデイ
ツドプツＶニブｊ（８１ＰＰ）インバータを使用し、か
つこのａｌｌＰデインバータは、誘導加熱コイル及び共
振コンテンψ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鈎な１１Ｆ
Ｐインバータが、その負荷回路の一端を低電位ＩＩ（通
常アース電位ンに接続されてなるのと＾１にりてｉる。

さらに本発明は、常時一定周期で発振している発振回路
を駆動縁として設け、こり宛虜偵号を制御回路を介して
ＩＩＰＦインバータに加えるとともに、上記制御回路は
１発振回路に同期してインバータの発ｍｉｄ号を生成し
、かりその駆動電源を上記発振回路から得るものである
。

第１図は１本発明実施例における８薦ｐｔインパμり（
１）の構成を示し＊　　（Ｑｌ）（Ｑりは、各々＠１ス
イツｔング素子及び＄２スイッチング素子となる第１）
ラシジスタ及び第２トランジスタで、ともにｎｐｎ型Ｆ
ランジスタが使用され直流電源冑に直は、第１．＠２）
ランジスタ（ｑす（ｑリ　に逆並列に接続されたフリー
ホイルダイオード、（２）は。

第１）ランジスタ（Ｑりに並列に接続された負荷回路で
誘導加熱コイル（Ｌｌ）及び共秦コンデンナ（Ｃ１）よ
りなる、鉄系金属よ）なる調理鍋は、誘導加熱コイル（
Ｌり上に近接配置される。

第２ｖ！Ｊは、その動作波形ｒＩＡを示し、第１、第２
トランジスタ（ｑす（ｑリ　の各ベースには、オン・オ
フ信号ム、腸が各々印加される。まず信号Ｂによ）第２
トランジスタ（Ｑりがオンとなると。

駆勧鴫流２２が、＃ｇ導加島コイル（Ｌす、共振コンテ
ンＪＰ（Ｃり及び第２）ツンジスタ（ｑりを通）て流れ
、第２）ツンジスタ（ｑりがオフ、第１トランジスタ（
ｑりがオンになると、誘導加熱コイル（Ｌｌ）　＊共振
コンデンナ（Ｃλ）及びダイオード（Ｄりを通９て循環
電流Ｉ−が流れる。この循環電流Ｚｍが（Ｆａになると
、負荷回路（２）を流れる電流が反転し、第１トランジ
スタ（Ｑす、共振コンデンサ（Ｃり及び誘導加熱コイル
（Ｌりを遥りて駆動電ｆｌｌＬＺ　ｍが流れる。！いて
、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、しばらくの開ダイオード（Ｄ
虐入共伽コンデンｔ＜Ｃり及び誘ｅｍ熱コイ＃（Ｌりを
４２で循環−流ｘ４が流れる。第６図は、第１トランジ
スタ（ｑｌ）のオン・オフ期間割合を等しくし、他方、
第２Ｆランジスタ（ｑりのオン細闇な。

第１トツンジス！（ｑりのオフ期間内にお−てデユーテ
ィ制御しえ場合の負荷電流波形を示し、第１）ランジス
タ（ｑｌ）のオフ期間な最大、ゼロを最小として任意に
電流値を制ａＴる仁とができる。

ｗ！、１）ツンジスタ（ｑりは、工【ツタ電位が不安定
に変化するために、そのデユーティ制御は―しく、これ
を行なうには複雑な回路を必要とＴるが。

第２トランジスタ（１りは、工亀ツタ電位が低電位（ア
ース電位）に固定されている丸めにそのデユーティ制御
はＳａである。従うてｍｔｉ起動ｌＩ。

第２）ツンジスタ（−りのオン期−が短−状態から開始
すること４奪轟に達成でき、起動待発生し、ａＩ−大電
流中、電流遮断時におけるナージ亀圧によるかランジス
タの負担を軽減できる。

第４図は１本発明実施例１路ｌ！ｉ！ｉを示しく３バ４
）は。

交流２４０マが印加される電源端子、（３バ６）は、交
流１２０マが印加される電源端子、（１０）は５２！流
２４０マを入力しこれを整流する整流四路ｓ　　（”）
は平滑コンデンサで、力率加警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、殆んど平滑されない
脈流波形を描＜ｓ　（ａｍりは交流１２０１ｒ＆人力り
、ｃれｔ’整整流１整整ｆｋＦＷｂ＊　（”）は平滑コ
ンデンサで、その容量は大きいものが使用される。それ
故その出力は殆んど直流に近−脈流となる。コンデンサ
（Ｃりの端子電圧は、８１Ｐｍ’インバータ（１）に、
まえコンデンサ（Ｃりの端子電圧は発珈回ｗ１１６３へ
入力される。

８１ＰＦインバータ（１）の構成は１述した通如である
ため説明は省略する。なお但）は誘導加熱コイル（Ｌり
に電磁結合Ｔる驕通鍋、（ＸＩりは、４Ｆ−ジ電流を防
止するためのインダクタンス素子例えばトロイダルコア
である。

発振回路（６））ま、２トランス型自励発ｔｉ曝にて構
成される。（！りは、第１）ランスで２個の同一特性の
トランジスタ（ｑす（ｑりが互いにコンプリメンタリ接
続され、各コレクタ巻線（膳１）（ｍりにてその１次巻
線が構成される。各トランジスタ（ｑす（ｑりのエミッ
タは共通に接続され平滑コンデンサ（Ｃすに接続される
。（！１）は第２）ランスで、ｔランジスタ（ｑす（ｑ
りのベース巻４！ｌ（ｎす（ａｍ）Ｋて、その２次巻線
が構成される。（８す（ｌりはｔランジスタ（ｑす（ｑ
りのペース・工【ツタ闇に介挿され比抵抗ｓ　（”りは
起動抵抗。

（勝り（１４）４Ｊ並列接続されたダイオード及びコン
デンサで第２）ランス（！りのベース巻ｔｓ＜ｍす（鳳
りと各トランジスタ（Ｑす（ｑりの翼板ツタのａＫ介挿
されてお）、ダイオード（Ｄりは逆流阻止用として、ま
えコンデンサ（Ｃりはスイツテンダ過度を高速化させる
ｌ釣で使用される。（ｍｓ）は、第ｔ）ランス（鵞りの
正帰還巻線で、その出力は抵抗（鳳りを介して第２ｔラ
ンス（！りの１次巻線（ｍすに接続される。ここでＩＩ
２トランス（！りは、その飽和領域まで使用されるＦｆ
ｒａ飽和トランスと呼けれるものである。（ｍす（ｎ。

は第１）ランス（１りの２次巻線で、その出力は制御ｍ
ｌ　Ｍ　（７Ｊへ与えられる。この発振回路（６）の発
振周波数は可聴旨鳩波数即ち約２ＱｌｃＩｍ以上の値に
設定される。

制卸回路（７）において、第１トランス（！ｌ）の２次
巻１（１）出力は、抵抗（ｌり及びコンデンサ（Ｃｓ）
よ）なる遅延回路を経て第１トランジスタ（Ｑｌ）のベ
ース・エミッタ開へ入力される。（Ｃ４）は、第１トラ
ンジスタ（ｑりのターンオフを迅速に行なうべ（介挿さ
れたダイオードである。（ＤＩｌｍ）は、２次巻ｍ＜−
・）の出力を余技整流する整流回路で、ダイオードプツ
ツジよやなる。（Ｃ−）（Ｃｖ）は、平滑コンデンサ″
Ｃ１その接続点は、２次巻ｍ　（ＩＩＩ）の共通端子に
接続され、各コンデンサ（Ｃす（Ｃｖ）の−子に、上と
共通端子な中心として正負の２電圧を得る。Ｃの共通端
子は、第２１ランジスタ（ｑ鳳）の工坂ツタとともに接
地される。（ｑす（ｑりは、コンプリメンタリ同ＩｊＩ
を構成する一対のトランジスタで、トランジスタ（ｑり
のコレクタにコンデンサ（Ｃりの正側端子電圧−４を印
加され、またトランジスタ（Ｑ・）のコレクタにコンデ
ンサ（Ｃ９）の負一端子電圧が印加される。

Ｊ）ランジスタ（Ｑす（ｑりの工１ツタハ、第２）ラン
ジスタ（ｑりのペースに接続される。（麺りは２１に４
１ｈｌ（”ｌりの出力を入力し、入力信号立上りと同時
に低レベル信号を一定拘鴫出力する単安定マルチパイプ
レークで、可変抵抗（マり及びコンデンサ（Ｃりによ勤
その出力期向か駿足され。

かつ任意に一節される。（Ｑマ）は、上記低レベル信号
がペースに如見られてオフとなるｔランジスタで、コレ
クタは、トランジスタ（ｑす（ｑ６）のベースにまた抵
抗（Ｒｓ）を介してコンデンサ（Ｃりのニ一端子に接続
され、工坂ツタはコンデンサ（Ｃりの負ｌＩｌ喘千に接
続されている。（島−）（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りの端子電圧は、トランジスタ（Ｑりのベー
スに加えられる。１ランジスタ（Ｑａ）のエミッタ・コ
レクタ間は可変抵抗（Ｗｉｔ）　Ｋ並列に接続されてお
り、トランジスタ（Ｑりがオン状態にあるとき、可変抵
抗（マりは短絡される。即ちインバータ発振起動時。

コンデンサ（Ｃりが一定電位に達するまでの短期向ハ、
　　）ランジスタ（ｑ・）をオン、従って可変抵抗（Ｖ
ｌ）を短絡して、単安定マルチバイブレータ（ＭＹ）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。まず発振四Ｍ　１
６１について述べる。平滑コンテンｆ　（ＣＩ）　端子
に得られた直流電圧によ勤トランジスタ（ｑりが導通し
たとＴると、そのコレクラリ４ツタ閏に電流が流れ始め
、コレクタ巻線（詭りに結合する正帰還巻線（Ｉｌｌ）
　Ｋ誘起電圧が生じ、この誘起電圧は第２トランス（！
りの１次巻４１１（ｍりな介してトランジスタ（ｑりの
ペース巻１１（−りにさらに誘起電圧を生ずる。ζ４Ｄ
Ｉ［圧によ）トランジスタ（Ｑｉ）は正帰還を生じ、十
分なベース電流によって導通状態は完全なものとなる。

抵抗（ｌりを流れる電流は、第２トツンス（１ｍ）の１
次インダクタンスのために直線的に増加し、飽和状態と
なる。これによシ第２トランス（！りの１次備の電流は
急に増加し、抵抗・（ｌｓ）の両端の電圧降下が増加し
、その丸めに第２ｔランス（！りの１次巻１（ｎりの両
端にかかる電圧が減少し、帰還電圧が減少する。そうす
るとトランジスタ（ｑりのベースには、コンデンサ（Ｃ
りの電圧が図示の如き極性で印加され、トランジスタ（
ｑりがカットオフされ、）ランジスタ（＠りが通電開始
する。

そして１１回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、）ランジスタ（Ｑりがオンになる
。第２ｔランス（！りの１次電流は逆にな珈、さきＫ）
ランジメ！（ｑりがオンしたときと一様にしてトランジ
スタ（ｑりがオンとなる。

このようにして自励発振が続行される。１次トランス（
！ｌ）の２つのコレクタ巻線（ａす（ａｍ）は。

それぞれ２次巻４１１（ｍす（騰りに電磁結合している
から、トランジスタ（Ｑす（Ｑりのオンφオフに応じて
！大巻ＩＩ　（ＩＩＱ　（ｍｌすに交互に矩形波パルス
が得られる。第５図ムにこの波形な示しトランジスタ（
亀りがオンのとき、高電位レベル、オフのとき低電位レ
ベルとなる。

２次巻４１１　（ｍＡ）出力には、波形ムの反転信号が
得られる。この出力信号は、整流Ｈ路（■り及び平滑コ
ンデンサ（６す（Ｃすを経て整流平滑されコンプヲノン
タリ構威の）ツンｅスタ（Ｑｌ）（ｑ・ンに駆動°峨圧
として供給されるａｔた上記出力の立上ヤに同期して単
安定マルテバイブレータ（ＭＶ）が作動し、可変抵抗（
Ｖｌ）にて設定され九期間、低電位４ｐ！ｉ号を出力Ｔ
るデユーティ１００略の場合、及びデユーティをこれよ
）低下させる場合の４！安定マルデパイグレータ（ｍｙ
）出力を波形Ｃ１Ｃ′に示す。この闇シツンジスタ（Ｑ
りはオフ。

したがうてトランジスタ（ｑ＄）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。図中波形腸は、第１）ランジスタ（ｑりの
ベース電流、波形Ｄ％Ｄ′は波形Ｃ，Ｃ＃に対応する第
１トランジスタ（Ｑａ〕のベース電流を示す。

本発明誘導加熱劇理湯では、第１トランジスタ（Ｑりの
オン・オフ期−は、１対１に固定されており、他方第２
トランジスタ（ｑりのオン・オフ期間は、第１トランジ
スタ（ｑりのオフ期間内において０喚から１１）ＯＩＩ
Ｌまで、任意に可変でき。

これにより一理−への入力を数Ｗから、約１５００Ｗ程
度まで自由に設定できる。なお、入力の最大鎧は、スイ
ッチング素子の耐圧、或は一般家庭に給電される電流容
量等の要因で決まる。単女定マルｆ　／（イブレータ（
麗りの制卸＠号は発振す路（６）の出力よ）９見られる
から、第２）ランジスタ（ｑりの動作タイミングな、第
１ｔランジスタ（Ｑｉンのそれと一致させることができ
る。ｔた第２トランジスタ（ｑりを駆動するコンブヲメ
ンタリ接続された２個のトランジスタ（ｍｌ）（１１６
）　ＵＩｌ［Ｉｌ＋電源は、第１トランス（！りの出力
巻線から得られるから１通常制御回Ｗ＆用電源を得るべ
く多用される電源トランスは不要である。

次Ｋ）ロイダルコア（Ｌりのはたらきについて説明する
。加熱定常状態にｈうては、第１図及び第２図に示Ｔ如
（厘墓ｔ１インバータ（１）は動作する。

このとき誘導加熱コイｋ（Ｌりと調理鍋（専のインピー
ダンス（以下等価インピーダンスとよぶ）と共振コンデ
ンサ（Ｃｚ）との共振周波ａｆが発振周波数ｆ・に対し
てｔ＜ｔｏなる１４］保となりておに。

フリーホイルダイオード（Ｄｓ）から第２ｔランジスタ
（Ｑｌ）への電流転流時、何ら異常は起らなｉ。

しかし第６図に示すように等価インピーダンスが小さく
なる調理鍋例えばアルミニウム製鋼を加熱した場合、そ
の共振周波数ｆは１発振周波・数ｔ。

より大きくなＬ　＜ｒ＞ｔｏ）ｓ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
（Ｑｌ）への電流転流時、第７図に示すようなサージ電
流が発生する０図中波形Ａは、第２ｔランジスタ（Ｑり
のコレクタ電流波形を、波形Ｂはフリーホイルダイオー
ド（ＩＩ）の電［波形を示す。

これらの夛−ジ電流は、負荷電流のピーク値よ拳も数倍
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。サージ電流発生の原因を第８図に基いて
説明する。同図はトランジスタ＜Ｑ）のペース電圧ムと
ペース電流層の波形を示す。

トランジスタ（りのスイッチング速度を早めるためペー
スには正又は負の電圧を加えるのが通常である。したが
９でオン状態にあるトランジスタ（りのペース電圧を正
から負に反転させてこれを遮断Ｔるとき、急峻なピーク
をもつサージ電流ｘ１１が７ 流れる。この電流ｚｌａはトランジスタ（匂のペース・
工置ツタ聞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。なお図中電流工１１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。かかる豐−ジ電流は、フリーホイルダイオ
−Ｆ（１りにあフても同様に発生する。

不実施例では、仁のよう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（Ｄａ）の電流路
に小型トロイダルコア（Ｌｍ）が挿入されている。この
トロイダルコア（Ｌりによりで電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）の挿入によフて、サージ電
流は約″イ魯に抑えることができる。なおトロイダルコ
ア（Ｌりの挿入位置は、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（ハ）のｉｌｌ！ｆ
ｉ路でありてもよく、ま−にトロイダルコ１に限らず他
のインダクタンス素子な使用することもできる。

以上のように本発明誘導加熱ａｍ器は、　８１ＰＦイン
バータの高電位側に位置する第１スイツチン８ グ素子に並νＵに負荷回路を設けるとともに、一定値に
固定された低電位側に接続された第２スイツチング素子
をデユーティ制御し、負荷への入力を１節するものであ
るから、端子開電瓜が不安定な第１スイツチング素子の
制御に比較して、その制御回路が格段に簡略化される。

本発明によれば、インバータの発振鳩波数は。

常に一定であるから、加熱口を複数隣接して設けたとし
ても、周波数差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膳運動作をさせることができる
。さらにインバータの発振起動時、自動的に低＾力位置
から加熱開始される構成とするＣとができるから、起動
待発生し揚い過大電流、過大電圧の発生を阻止Ｔること
ができ。

スイッチング素子の負担な軽（することができる。

さらにまた本発明によれば、制御回路を構成する第２ス
イツデング素子駆動手段の駆動電源を１発振回路の出力
巻線から取〉出すことができるから。

別途固有の電源トランスを不要とすることができる。

ｊ　　ｖＡ−の簡単な説明 第１図は１本発明実施例＆説明Ｔるためのｉ部回路図、
第２図及び第３図は、同例波形図、第４図は全体回路図
、第５ｒＩＡは動作波形図、第６図ないし第８図は、イ
ンダクタンス素子の作用を説明する波形図でるる。

（１）−１ｉｌｌリインパータ、　＋６１−・・発振回
路、　１７）−・・制第１図 、Ｊ 第２図 第３図 第５図 第７図 第８図 手　　続　　補　　正　　書（自発） 昭和５７年　９月３０日 一０許庁長宮殿 事件の表示 昭和５６年特許願第１７７９１１　　号発明の名称 時尋ｘＪｌｌｌ！ＩＩ＃理− 禰正をする者 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 弐理人 住所　守口市京阪本通２丁目１８番地 ５、ａ正の対象 Ｏ＃Ｊ細畜の発明の詳細な説明の欄。

０７ｉｊ函付因而 ６、補正の内容 ０１１ａ＃第８−Ｊｆｊ第７行目ｒ　（ＤＩ　ＸＤ４　
）Ｊとあるの會、ｒ（ＤｓＸＯ４）Ｊと補正する。

０明細書第９頁＠５行目「（Ｃ４）」とあるの′に１ｒ
（Ｄ４）Ｊ　と補正する。

０１１１細薔第９ｍ第２０行目「両トランジスタ（Ｑｓ
ＸＱｓ）のエミッタに、第２」とめるのｔ５　「ト２ン
ジスタ（Ｃ６）のエミッタに、抵抗（ＲＩＦ）ｋ升して
またトランダスタ（Ｃ６）のエミッタに、直接ｉ」と補
正する。

ＯＦ＃４−１第１１廁石１５行目丁直線的に」とあるの
ｔ削除します。

Ｑ明細１第１５ｊｉｉ！４行目ｒ１００１１Ｊとあるの
ｋｒ５０１Ｊと補正する。

Ｏ明Ｉ＃Ｂ１第１５貞第６行目、第１０行目及び第１６
貴第６行目にｒ（ｎ＊　）Ｊとあるのｋ　ｒ　（Ｄｔｌ
Ｊと補正する。

ｏＩｌ１１細ＩＩ％１６頁第６行目「・・・発生する。

」以下に、「このサージ電ｆｉに一般にリカバリー１１
　ｔｆＬと呼ばｎている。」グる文章を挿入する。

０図面中、＠５図、第４図及び第８図を別紙の重り補正
する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　［流電源、Ｍ直流電源−に直列接続され高電位側に
   第１スイツチング素子が低電位−に％２スイッチング素
   子が配されてなる一対のスイッチング素子、上ｔｉ！、
   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
   及び共振コンデンサよプなる負荷ｕ路、上記第１スイッ
   チング素子を所定鴫期でオン・オフＴるとともに上記ｇ
   Ａ２スイッチング素子を第１スイツデング素子オフ期開
   において任意の期間オンとする制御回路、該制紳回路を
   駆動する発振回路をｇえ、上妃制ａｔｍ路は、上記発ｔ
   ｉＬ！！ｌＦＩ＆の発振に同期して所定の時間幅をもつ
   信号を発するｇ！Ｉ＠発生手段と、該信号発生手段の出
   力値すによ如上記第２スイッチング素子を上記所定時開
   駆動する第２スイッチング素子駆動手段を含は、王妃発
   振回路の出力よ〉取り出されることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の誘導加熱ｍ運濃。 １　上記発振回路は、？）ランス全自動発振回路にて構
   成されるξとを特徴とする特許請求の範囲第２項記戦の
   誘導加熱−廻湯。 ４　上記（２１号発生手段は１発振起動時のみ出力値ｊ
   ｊの時間幅が短縮、しえが）で負荷への人力が低下（し
   められてなることを特徴とする特＃Ｆ請求の範囲１８１
   項ないし第６項記載の絢導加熱−理鵡。