JPS6031073B2 - 誘導加熱装置 - Google Patents

誘導加熱装置

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JPS6031073B2
JPS6031073B2 JP48068220A JP6822073A JPS6031073B2 JP S6031073 B2 JPS6031073 B2 JP S6031073B2 JP 48068220 A JP48068220 A JP 48068220A JP 6822073 A JP6822073 A JP 6822073A JP S6031073 B2 JPS6031073 B2 JP S6031073B2
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induction heating
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規かつ改良した交流−高周波誘導調理装置に
関する。
更に詳しくいえば、本発明は家庭用調理レンジ等の譲導
加熱コイルを励振するために、普通の交流を20〜3皿
日2の高周波電流に直接変換する種類の改良した調理装
置の誘導加熱装置に関する。
高周波電流で励振された誘導加熱コイルは急速に変化す
る誘導磁界を発生し、この磁界はコイル上に置かれた金
属底の調理器中に急速かつ効率的に熱を発生する。米国
特許第3,710,062獣こは(発明者は本願発明者
と同じ)、金属底の譲導加熱調理器具が開示されており
、この調理器具は改良した電源とゲート制御回路を有し
、赤外線温度センサと改良した加熱コイル配置を使用し
ている。
この米国特許に開示されている金属底調理器具誘導加熱
装置は、多くの用途で満足すべきものである。しかし、
この装置は特定の種類の損失の大きな強磁性体金属底調
理器具には、その使用が制限されるというある種の限界
を有する。更に、居住地域でそのような装置を多数使用
すると配電線に有害な影響を与えたりすることがあり、
いずれにしても配電サービスをより困難にする。また、
装置から電力を取出す方法は誘導加熱を希望するやり方
で制御するために変更可能である。このやり方には転流
コンデンサ部品のスイッチングも含まれ、この部品を安
全にスイッチングするには比較的高価なスイッチング装
置を必要とする。従来の装置に伴うこのような問題を最
少にするために、本発明がなされたのである。したがっ
て、本発明の目的は強磁性体から作られた金属底の調理
器具を誘導加熱するために、家庭用調理レンジで主とし
て使用されているアルミニューム、銅のように高導電材
料から作られた調理器具に使用されても安全に動作し、
低価格で効率の良い改良した誘導調理器とこれに使用す
る電源を提供することである。
本発明の更に別の目的は前記特徴を全て有するとともに
、製造および使用が比較的簡単かつ安価に行なえ、小電
力動作および大電力動作が容易に行なえ、更に電波妨害
が最少で安全かつ高い信頼度で動作する誘導加熱装置を
提供することである。
以下、図面に示す実施例を参照して本発明を詳細に説明
する。
第1図は本発明に従って作った新規かつ改良したAC−
RF誘導加熱装置の電源のブロック図である。
第1図で、一対の高電圧電源端子15,16に、全波整
流ブリッジCR,の出力側に現われる全波整流電圧波形
の低周波高電圧脈動励振電位が加えられる。ブリッジC
R,には普通のオンーオフスイッチS,と適当なヒュー
ズ(図示せず)を介して、入力導体11,12に接続さ
れる普通の交流商用電源(AC)から電力が加えられる
。2つの部分L2,L′で構成これるフィルタィンダク
タは入力導体11,12を全波整流ブリッジCR,の2
つの分岐に接続し、かつ一対の直列接続された高周波フ
ィルタコンデンサC2,C2′が入力導体11,12の
間に接続され、インダクタL,L′を流れる高周波電流
をバイパスする。
フィルタィンダクタL2,L′は比較的安価な空心コイ
ルであって、電源周波数ではほとんどまたは全く炉波作
用を行なわないが、チョッパーィンバータ回路が動作す
る高周波(20なし、し3皿HZ)に対しては高インピ
ーダンスを示す。チョッパーインバータ電源回路は番号
18で全体的に示す、直列接続されたコンデンサおよび
インダクタ転流無効要素を更にそなえ、転流ィンダクタ
無効要素は誘導加熱コイルを構成する。
サィリスタスィッチ17の負荷端子は、高電圧電源端子
15,16に転流無効要素18と並列回路関係で接続さ
れる。サィリスタスィツチ17はなるべくならシリコン
制御整流器(以下SCRと記す)で構成する。低電圧直
流電源19はその電力を高電圧電源端子15,16から
取出し、低電圧直流励振電位をサイリスタスィツチ17
のゲート回路に与える。このゲート回路は可変遅延ゲー
トトリガ源(又は単にゲートトリガ源)22で構成され
、出力側はサィリスタスィッチ17のゲートに接続され
る。ゲートトリガ源22はサイリスタスイツチ17のゲ
ートオンを制御するように動作し、このスイッチはゲー
トトリガ源22による反復ゲートオンにより、直列転流
チョッパーィンバータの通常の態様で動作して、転流無
効要素19の一部を構成する譲導加熱コイルを通じて高
周波電流を供給する。ゲートトリガ源22が一部を構成
している全体のゲート回路装置は、チョッパーィンバー
タの動作周波数とほぼ同じ周波数の第1高周波交流ゲ−
ト制御信号電圧を得るために、無効転流要素の1つに接
続される抵抗R3も含む。
高電圧電源端子15,16間に現われる高電圧電位の周
波数と同じ周波数の第2交流ゲート制御信号電圧を取出
ために抵抗R,が端子15,16に接続される。前記第
2交流ゲート制御信号電圧は、全波整流ブリッジCR,
から供V給される低周波脈動励振電位成分を含む。微分
結合回路を構成するコンデンサC4と抵抗R2をそなえ
る共通交流結合装置は、抵抗R3を介して取出した第1
高周波交流ゲート制御信号電圧と、抵抗K,を介して取
出した第2交流ゲート制御信号電圧を共通に結合して、
低電圧直流電源19から加えられる直流バイアス電位と
関連して、ゲートトリガ源22の動作を制御する。これ
らのゲート制御信号電圧の組合せにより、回路のターン
オンの間に端子15,16に加えられる高電圧脈動励振
電位の零点またはその近くの点で、ゲートトリガ源22
はサィリスタスィツチ17をターンオンし、ターンオフ
になるとチヨツパーィンバータの動作サイクルをこえて
サイリスタスイッチ17の延期させられたターンオフを
、端子15,16の間に現われる高電圧低周波脈動励振
電位成分の零点またはそれに近い点でだけで起るように
させる。このようにして、ラインフィルタ部品をほぼ必
要とすることないこ、無負荷から全負荷に至るあらゆる
値の負荷に対してほぼ正弦波状の線電流が得られ、力率
と波形率が1で誘導加熱装置の電源を動作させることが
できる。これが行なわれるやり方については第2図を参
照して以下に詳しく説明する。第2図で、商用電源は電
源スイッチS,と、高周波フィル夕L,C2を介して全
波整流ブリッジCR,に加えられる。
高周波炉波作用を改善するためにフィルタコンデンサC
2,C2′の交流電源側の電源端子11,12にそれぞ
れ直列に別の高周波フィルタィンダクタL4,L4′を
接続できる。整流ブリッジCR,の出力はこのブリッジ
の充電負荷となる抵抗R,6を介して高電圧電源端子1
5,16に加えられる。この説明のために、入力端子1
1,12に接続されている普通の商用電源は120V,
15〜20A,60Hzの交流電源と仮定すると、端子
I5,16間に現われる高電圧低周波脈動励振電位は平
均値が約1雌Vの12岬z全波整流電圧である。しかし
、第9図A,B,Cに示すようにして部品の値を大きく
するか、別に部品を付加することにより、この回路は2
40V,30〜5岬またはそれ以外の電源に容易に適合
できるから、本発明はそのような電源に用いることに限
定されるものではない。前記米国特許に詳しく説明され
ているように、この電源は高圧電源端子15,16に直
列回路関係で接続される直列接続コンデンサおよびイン
ダクタ転流無効要素に,,L,を含む高周波チョツバー
インバータ回路をそなえている。
インダクタンスL,と容量C,をそれぞれ有する直列接
続ィンダクタおよびコンデンサ転流無効要素は電源端子
15,16に直列接続されるとともに電力用サィリスタ
Q,に並列接続される。ィンダクタLとコンデンサC,
はチョツパ−ィンバータのための全動作期間Tを与える
ように、チョッパーィンバータの各動作期間中にサィリ
スタの導適期間と転流期間とを組合わせた期間t,を与
える、希望する転流周波数で直列共振するように同調さ
れる。前記期間Tは各動作サイクルについて静止充電期
間t2を含み、T=ち十t2であって、値の2t2は動
作周波数またはそれよし・高い周波数でほぼm/2に等
しく、ただし■2 は1/ノL本1である。ここにL2
はフイルタインダクタL2,L2′のインダクタンスの
値である。このようなチョッパーィンバータの構成と動
作のために、各導通間隔に続いてサィリスタQ,に再び
加えられる順方向電圧は負荷とはほぼ独立に維持される
。このチョツパーインバータ回路は、なるべくならイン
ダクタンスL3を持つ平滑インダクタと、容量C3を持
つ平滑コンデンサとを更に含むようにする。
この平滑ィンダクタと平滑コンデンサは直列接続された
後、コンデンサC,と並列に接続され、コンデンサおよ
びインダクタ転流無効要素の一部を構成する。ィンダク
タL3とコンデンサC3は、これらの部品を含むコンデ
ンサ転流無効要素の組合わされたりアクタンスが容量性
であり、ィンダクタL,と直列共振して、サィリスタの
導適期間と転流期間とを組合わせた期間t,を設定する
ようなインピーダンス値を持つ。このようにして構成さ
れると、平滑ィンダク夕−と平滑コンデンサC3とはィ
ンダクタZを流れる鰭流を、妨害電波をほとんどまたは
全く発生しないほぼ正弦波形に整形し、平滑ィンダクタ
kは装億の誘導加熱コイルを構成する、この回路はこの
ように機成されているから、サイリスタに付随するゲー
ト回路によりサィリスタQ,が反復してターンオンされ
ると、端子15と16の間に現われる高電圧によりコン
デンサC,とC3に貯えられる電荷は、直列に転流され
るチョッパーィンバ−夕の通常な態様で、インダクタL
,L3を交互に通って振動し、それにより誘導加熱コイ
ルLに高周波電流を供給する。コイルL3を流れる正弦
波状の高周波電流は、コイルL3の上に置かれる金属底
の調理器具51内のキャリャを磁気的に急速に動かし、
それにより調理器具を加熱する。第2図についての説明
から、サィリスタQ,は転流無効要素により発生される
共振振動の結果、交流電源電圧のピーク値の間に電源端
子15,16に生ずる比較的高いピーク電圧(400V
程度)に適合するのに適当な電力定格の一方向導通シリ
コン制御整流器(SCR)である。
ィンダクタL,とL3の巻線に鎖交する磁束のために生
ずる逆電流を受け入れるために、SCRQ,と逆並列に
接続されている電力帰還ダイオードが普通用いられる。
しかし、本発明の回路では、全波整流ブリッジCR,は
急速回復ダィオードーこより構成される。これらのダイ
オードによりブリッジCR,は電源電圧の全波整流器と
、SCRサィリスタQ,を中心とする逆電流の帰還を行
なうことの二重の機能を果す。この急速回復ブリッジは
ィンダクタL2とその他の部品と周期的な共振が起らな
いように、ィンダクタL2を転流要素C,,し,C3か
ら分離させ、このような分離がない時に起るようなィン
バー夕の低い振動モードを特徴とする。この特徴は急速
なスタート、つまり急速に低い電源電圧から高い電源電
圧へ移るとき回路を安定に動作するように改善する。ダ
イオード整流ブリッジCR,として使用するのに満足す
べき急速回復ダイオードや、既製のブリッジが数多〈市
販されている。電力用パワーチョッパーィンバータの動
作を確実にするために、低抗R,7とコンデンサC7で
構成される汎用の緩衝回路が、SCRQ,のターンオフ
に続いてSCRQ,に再び加えられる順方向電圧のdv
/dt効果を制限するように、SCRQ,に並列に接続
される。第2図に示す回路に使用されるゲート回路装置
は、プログラマフルユニジヤンクシヨントランジスタQ
3を含むゲート信号発生器により構成される。
このユニジヤンクシヨントランジスタQのカソードは負
荷抵抗友,.を介して電源端子1 6に接続される。抵
抗R,.は結合コンデンサC6を介してパイロット・ス
イッチングSCRQ2のゲートに接続され、このSCR
Q2のアノードは抵抗R,3を介して電力用SCRQ,
のア/一ドに接続される。SCRQ2のカソードは負荷
抵抗欠けを介して電源端子16に接続されるとともにS
CRQ,のゲートにも接続される。このような構成であ
るから、プログラマフルュニジャンクショントランジス
タQ(以後PUTと記す)が導適状態にされると、負荷
抵抗丸,の両端にゲートオンパルスが発生される。
この負荷抵抗R,.は結合コンデンサC8を介してゲー
トオンパィロットSCRQ2に結合される。SCRQ2
はその負荷抵抗文,2の両端に強力なゲートオンパルス
を発生する。このパルスは主電力用SCRQ,を安全に
ターンオンするのに十分な大きさを持つ。PUTQはゼ
ネラル・エレクトリック・カンパニーその他数社で製造
販売されている普通の3端子PNPN装置である。
PUTQ3の3端子は負荷抵抗R,.に接続されるカソ
ードと、バイアス抵抗R7とR22に接続されるアノー
ドと、第2のバイアス抵抗R9とR,oとの接続点に接
続されるアノードゲートである。抵抗R9とR.oとは
PNPスイッチングトランジスタQ4のコレクタに接続
されてNPNスイッチングトランジスタQ5とともにP
UTQ3のターンオン時間を制御する第1制御スイッチ
装置を構成する。トランジスタQ4とQ5は直列接続さ
れた一対の抵抗K5,R6を介して相互に接続される。
これらの抵抗の共通接続点はトランジスタQのベースに
接続される。高電圧電源端子15と16の間に電圧降下
抵抗戊,5と充電抵抗R6と直列になって接続されるダ
イオードD,と、抵抗R8に並列接続されるコンデンサ
C8とッェナートランジスタ乙とにより構成される低電
圧直流電源からトランジスタQ4とQ5に付勢電位が供
給される。これによりコンデンサC8の両端に生じる低
電圧直流供給電位の値を安定化させる。約20Vの低電
圧直流電源の電圧は、トランジスタQ4のェミッタに加
えられるとともに、トランジスタQ5のコレクタに抵抗
R5,R6を介して加えられる。トランジスタQ5が後
述するようにしてターンオソされると、トランジスタQ
4のベース電圧はQをターンオンさせるのに十分なほど
低下され、バイアス抵抗R7.R2, R9,R,oを
介してPUTQ3に付勢電位を加える。PUTQ3のア
ノードもタイミングコンデンサC5に接続される。この
コンデンサらは抵抗R7とR22を介して指数関数的に
充電され、アノードゲートバィアス抵抗R9,R,oの
両端子間に発生されるバイアス電圧に対して予め設定し
た点孤軍圧を得ると、PUTQはターンオンしてパイロ
ットスイッチングSCRQ2にゲートオンパルスを供給
する。しかし、後述するようにタイミングコンデンサC
5の電荷は十分な大きさまで蓄積するのを許されている
と仮定する。第2図の電源のためゲート回路装置は制限
抵抗R3の形の装置を更にそなえている。
この抵抗R3は転流無効要素の一つ、すなわち第2図で
はィンダクタLに接続されてィンダクタ−の端子間の電
圧V3から第1高周波交流ゲート制御信号電圧を取出し
、導体25と共通AC結合コンデンサC4を介してスイ
ッチングトランジスタQ5のベースに前記ゲート制御信
号電圧を供給する。高電圧電源端子15に現われる高電
圧Vsの周波数と同じ周波数の第2交流ゲート信号電圧
を取出すために、抵抗R,の形の装置が端子15に接続
される。この第2交流ゲート信号電圧は全波整流された
低周波脈動電位成分を含む。電源端子15と16の間に
現われる電圧Vsの交流成分だけが用いられるから、こ
の第2交流ゲート信号電圧は抵抗R,の代りに、または
抵抗R,とともに用いられる結合コンデンサを介して得
ることができる。更に、抵抗R,と導線25を介して供
給される第2交流ゲート制御信号電圧は、後に十分に理
解されるような半サイクルまたは以後のある非動作間隔
の初めに、チョッパーィンバータ回路の最初のターンオ
ンに優先的に効果的である。第1高周波交流ゲート信号
電圧成分および第2交流ゲート制御信号電圧成分は抵打
も,とR2で加え合わされて、コンデンサC4で構成さ
れる共通交流結合装置を介してスイッチングトランジス
タ公にベースに加えられる。
抵抗R2,,R2とコンデンサC4は微分回路を構成す
るから、トランジスタQ5のベースに現われる電圧V5
は実際には電圧V4の微分された値、すなわちdv4/
dtである。この電圧V5が負へ動く間にある完全な値
に制限するために、トランジスタQのベースと電源端子
16との間に、カソードがトランジスタQ5のベースに
接続されるようにして、クランプダイオードD2を接続
する。結合コンデンサC4を介して供給される第1およ
び第2交流ゲート制御信号分に加えて、トランジスタQ
のベースにはベースと低電圧直流電源端子19との間に
直列接続される抵抗R4,R,8,R,7^で構成され
る直流バイアス回路網を介して直流バイアス電圧も加え
られる。
抵抗R,8とR4の共通接続点はスイッチングトランジ
スタQ8で構成される第2制御スイッチ装置のコレクタ
に接続され、このトランジスタのェミツ夕は電源端子1
6に接続される。トランジスタQ8がターンオンさせら
れると、トランジスタQ8は抵抗R4を介してスイッチ
ングトランジスタQ5のベースを電源端子16に接続す
る。したがって、トランジスタ公のベースに加えられる
直流バイアス電圧の値は、トランジスタQ8のオンまた
はオフ状態により制御される。トランジスタQ8がオン
状態になっていると、トランジスタQ5のベースは電源
端子16の直流電圧にほぼ維持されるから、抵抗R3,
R,導線25および共通結合コンデソサC4を介して加
えられる交流ゲート信号電圧は制御効果を持つ。トラン
ジスタQ8がオフ状態の時には、抵抗R,7^,R,8
,R4を介してトランジスタQ5のベースに加えられる
正の直流バイアス電圧はトランジスタQ5を導適状態に
し、抵抗R,またはR3,導線25および共通結合コン
デンサC4を介して加えられる交流ゲート信号電圧はト
ランジスタQ5の動作に何の影響も及ぼさない。導線2
5からコンデンサC4を介してトランジスタQ5のベー
スに加えられる電圧の高周波成分により作動されるトラ
ンジスタQ5のベースに加えられる直流バイアスの値に
対するトランジスタQのスイッチング作用をさげるため
に、トランジスタQのコレクタと低電圧直流電源端子1
9との間に、抵抗R,7^およびR,8の直列体にコン
デンサC,.が並列接続される。
このコンデンサの目的はこの回路の全体の動作の説明に
続いて詳しく説明する。第2制御トランジスタスイッチ
Qのスイッチングオンおよびオフ動作は、第2スイッチ
ングトランジスタQ9のオンまたはオフ状態により制御
される。
トランジスタQ9のベースはバイアス抵抗R,7^とR
,8の共通接続点に接続され、ェミツタは電源端子19
に接続され、コレクタはゼナーダィオードZ2,抵抗R
2o,コンバータ電力制御装置PCおよび抵抗R,9を
介して端子16に接続される。電力制御装置PCは第2
図にはブロックで示してあるが、この制御装置はこの電
源装置のオペレータがトランジスタQ9の状態とは独立
に外部からトランジスタQ8のオンまたはオフ状態を直
接に制御するために用いる。トランジスタQとQの相互
接続についての説明から、電源制御装置PCがこれら2
個のトランジスタのターンオンを可能にする状態にある
と仮定すると、トランジスタQ9がターンオンされてい
るとトランジスタQもターンオンされて2つのトランジ
スタはその状態に保持されると、これらの2個のトラン
ジスタは第2ラッチングトランジスタ制御スイッチを構
成することがわかる。この第2ラッチングトランジスタ
制御スイッチQ,Qの状態を制御するための電源制御装
置PCの適当な形態については、第5図を参照して後に
詳しく説明する。しかし、以下の説明のために、装置P
Cは可能状態にあり、したがって抵抗R2。とR,9の
間は短絡されているかのように取扱えると仮定する。第
2図に示す電源の動作中に実際に2種類の現象がある。
これらの現象により、第1制御スイッチ装置はスイッチ
ングトランジスタQ5によりオンまたはオフ状態にされ
、それによりPUTQのターンオンまたはターンオフを
制御し、トランジスタQ5が前記したようにしてターン
オフされた時にパイロットSCRQ2と主電力SCRQ
,がゲートオンされる。以下に説明する制御現象は、直
流電源を最初に動作状態に置いた時に、またはチョッパ
ーィンバー夕の高周波動作に1サイクルをこえて任意の
延期された非動作期間の後の直流電源が非動作状態にな
った時に、あるいはこの2つの状態が生じた時に生ずる
。電源スイッチS,を閉じて電源回路を最初に動作させ
ると、高電圧電源端子15,16の間に交流電源電圧で
全波整流された第3図aの左側半分に示すような波形の
電圧Vsが発生される。コンデンサC,,C2と低電圧
直流電源中のフィルタコンデンサC6に電荷が蓄積され
るから、ブリッジCR,からの全波整流された出力Vs
の各半サイクルの中間で正確には支とならず、10〜2
0Vのある一定の値に近づく。電源スイッチS,を閉じ
る点は電源端子15,16の間に現われる電源電圧の半
サイクル中の任意の点にすることができ、ここでは簡単
のためにスイッチS,を閉じられる点をVaとして示し
てある。この点で、低電圧直流電源中のフィルタコンデ
ンサC8では、曲線Vpで示されるようにツェナーダィ
オードZ,の20V脈動値へ向って電荷の蓄積が開始さ
れる。20V直流電源端子19に任意の正電圧が現われ
ると、その電圧はトランジスタQ5をターンオンし、そ
れによりトランジスタQ4がターンオンされて、電源端
子19に現われた電圧をバイアス抵抗回路網R7,R側
R9,R,oを介してPUTQ3のアノードとアノー
ドゲートにそれぞれ加えられる。
そのためにコンデンサC5はRC時定数に従って、その
時に得られる電圧まで充解され、トランジスタQ3をタ
ーンオンさせる。しかし、このような条件の下でトラン
ジスタQがターンオンされた時にコンデンサC5の端子
間電圧が低いから、PUTQ3のカソード回路の抵抗R
,.に現われる出力信号パルスは、パイロットスイッチ
ングSCRQ2をターンオンさせるほど十分に強くない
。したがって、PUTQ3はオン状態に保持されてコン
デンサC5がそれ以上充電されることを阻止する。第3
図aのVpで示されるフィルタコンデンサC8の端子間
電圧の上昇は、全波整流された電圧Vsの数サイクルに
わたってッェナーダィオードZの20V調整値へ向って
続けられる。ッェナ−ダイオード乙の調整値に達すると
、回路はチョツパーィンバータが動作できるように作動
される。
これはこの点でパイロットSCRQ2を安全確実に点孤
するのに適切なェネルギがあるからである。しかし、ッ
ェナーダィオードZの調整レベルに達するのに要する半
サイクルの数に相当する時間だけパィ。ットSCRQ2
にしたがってチョツパーインバータの主サイリスタQ,
に与える適切なェネルギの第1ゲートオンパルスの発生
に固有の遅延が課される。これにより転流要素C,とC
3が電圧Vsまで充電されるための時間が確保される。
この遅延がなかったとし、かつ電力用サィリスタQ,が
転流コンデンサC,〜C3に貯えられている不適切な量
の転流ェネルギによりターンオンされるとすると、電力
用サィリスタQ,が初めてターンオンされた後で回路が
転流に失敗する可能性が大いにあり、そのために回路が
誤動作することになる。ツェナーダイオードZを用いる
ことにより(このダイオードはその電圧対電流性曲線に
比較的鋭い屈曲点を有するように選択される)、前記遅
延が得られ、適切なェネルギの第1ゲートオンパルスを
電力用サイリスタQ,に加える前に転流が確実に行なわ
れるのを保証しておく。低電圧直流電源端子19の電圧
が第2ッェナーダィオードZ2の動作電圧の16Vまで
上昇する間に、第1スイッチングトランジスタQ5はオ
フ状態にされ、全波整流電圧Vsの各零点ごとにオン状
態にされる。
これは第3図bに示されている。この図で、Vsの半サ
イクルの90〜180度部分の間にVsのこう配が負で
あることがわかる。したがって、抵抗 R,と導線25
を介して帰還される電圧V4は低下し、その微分Mv4
/dtは負である。前記したように、コンデンサC4と
抵抗R幻,R2は微分回路として動作するから、スイッ
チングトランジスタQのベースに加えられる電圧V5は
、抵抗R,7^,R,8,R4を介して加えられる正直
流バイアス電圧と値dv4/dtを絹合せた値により決
定される。Vsの零点に達する直前に、dv4/dtの
値は負の最大に達する。その理由はV4の変化率が最大
であり、電圧V5を電源端子16の電圧値の方へ向って
負となるからである。このために、第2制御スイッチン
グトランジスタQ9を負の方へ駆動し、それを一時的に
ターンオンする。コンデンサC8の端子間電圧の上昇の
ために電線端子19の電圧の値が第2ゼナーダィオード
Zの調整値よりも低いとすると、第2制御スイッチング
トランジスタQ9はオン状態に保持させられることはな
く、トランジスタQ5,Q4,Q3は導適状態に保持さ
れる。しかし、低電圧直流電源の値がゼナーダィオード
Z2の調整値16Vまたはそれよりも高くなった時に、
電源電圧Vsの次の零点が生ずると、トランジスタQは
前記過程により再びターンオンされ、ッェナーダィオー
ドZは降伏する。前記したように、電源制御器PCは短
絡されていると仮定しているから、トランジスタQのベ
ースには正のターンオンパルスが加えられる。トランジ
スタQ9のコレクタから抵抗虫2oを介する帰還により
トランジスタQ9とQ8はオン状態に保持される。前記
過程の間にトランジスタQ5は常に導適状態になってい
ることを思い出すであろう。
トランジスタQがターンオンされると、抵抗R4とR,
8の共通接続点ま端子16に接続され、それによりトラ
ンジスタQ5のベースに加えられていた正極性直流バイ
アス電圧がなくなって、トランジスタQはターンオフさ
れる。この動作はdv4/dtが負である場合の、電圧
Vsのピークと次の最小との間の時間的にほぼ任意の点
で起る。トランジスタ法がターンオフされると、トラン
ジスタQ4もターンオフされてPUTQは非導適状態に
戻ることができるようになる。以上説明した動作に続い
て、全波整流された電圧Vsは第3図bに拡大してよく
示される通りその零点を通過してそのこの配は正となる
その結果、抵抗R,と導線25によって帰還される電圧
V4は正になり、この電圧の微分対v4/dtは正とな
る。これが起ると、トランジスタQがオン状態に保持さ
れており、かつトランジスタはのベースに加えられてい
るバイアスはほぼ零であるから、正極性の交流帰還信号
十dv4/dtはトラン,ジスタQ5を再びターンオン
する。したがって、トランジスタQがターンオンされて
PUTQ3のバイアス抵抗回路網とタイミングコンデン
サC5に励振電圧を与える。ここで、低電圧直流電源母
線19から加えられる電圧の値は、ほぼそのピーク値で
ある20Vに達している。したがって、コンデンサC5
のRC充電時間らの間に適切な量の電荷がコンデンサC
5に充電され、時間らの終りにコンデンサQ3のアノー
ドゲート間に適切な電圧が加えられてトランジスタQ3
はターンオンされると、コンデンサC5の電荷は負荷抵
抗R,.に放電される。そのために、強い点弧パルスが
パイロットスイッチングSCRQ2をターンオンし、そ
れにより電力用サイリスタQ,がターンオンされ、コン
バータは電源周波数の残りの半サイクルの間第3図aの
Vsで示される通り端子15,16間に高周波電力を発
生する。このとき第2制御スイッチはオン状態に保持さ
れており、トランジスタQはオンで、トランジスタQ5
のベースには正直流/くィアスは加えられていないから
、インバータはすべての後の半サイクルの間動作する。
サィリスタQ,がターンオンされると、転流コンデンサ
C,とC3に貯えられている電荷はインダクタL,とL
3の中を共振状に流れ、コンデンサC,とC3に貯えら
れる電荷の最初の逆転をひき起こせ、それ以後は急速回
復ダィオ−ドブリツジCR,の逆導通によりこれらのコ
ンデンサ上の電荷は第2図に示すような樋性をもつ最初
の状態に戻る。
第4図bはSCRとダイオードブリッジCR,をそれぞ
れ流れる電流の波形を示す。同図bにおいてSCR電流
lscRはt,正弦波の正の半サイクルで示され、急速
回復ダイオードブリッジCR,を流れる逆ダイオード電
流は、鞠間ちの間に起る正弦波の負の部分として示して
ある。誘導加熱コイルL3の負荷による各発振中の消費
電力は、たとえば交流電源から取出され、第4図cに示
す電流12の直流成分の値を増大させる。その結果、ィ
ンダクタLを流れる電流はIL,であり、SCRとダイ
オード電流は交流電源からフィルタィンダクタし,L′
を介して取出す12電流に重ねられる。上記のようにし
て行なわれる電力用SCRの最初のターンオンの後で、
電源端子15と16の間に生ずる電圧は、第4図dに示
すように導通および転流期間ちの間にほとんど零まで低
下する。その後で、スイッチングトランジスタQ5のス
イッチング作用(導適状態)に対する制御が、誘導加熱
コイルL3に現われて抵抗R3,導線25および共通結
合コンデンサC4を通ってスイッチングトランジスタQ
5のベースに帰還される電圧の成分により引きつがれる
。第4図dは誘導加熱コイルLに現われる電圧V3の相
対位相を示し、第4図eはコンデンサC4と抵抗R2,
,R2で構成される微分回路に帰還される電圧V4の結
果値を示す。第4図d,eから電力用サィリスタQ,が
ターンオンすると電圧V4はdv4/dtの値のように
直ちに負へ向って急激に下り、サィリスタQ,のターン
オンとほぼ同時にPUTQ3およびトランジスタQ5,
Qがターンオフさせられる。その後で、チョツパーィン
バータは1転流期間らの間発振し、その間に2つのサィ
リスタと帰還ダイオード整流ブリッジは阻止状態となり
、1つの共振が完了された時点で電源端子15と16の
間の電圧が鋭く上昇するために、電圧y4は急上昇し、
整流ブリッジCR,を介する負帰還はなくなる。正方向
への電圧のこの急上昇は抵抗R,と導線25を介して帰
還され、そのため値十dv4/dtは正方向に鋭く増大
し、第1スイッチングトランジスタQ5,Q4をターン
オンさせてタイミングコンデンサちの充電を開始させる
。この様子を第4図fに示す。この図で、転流期間らの
終りにQ5がターンオンし、タイミングコンデンサQと
充電抵抗R7,R22のRC時定数によりセットされる
率でら′タイミング期間がスタ−トする。しかし、この
時点では期間t2はその全期間t2′をたどることは許
されない。この期間ら′は無負荷動作状態に対してセッ
トされたものであるが、ある中間時点t2において前記
したのとは異つた態様でPUTQのターンオンにより停
止させられる。第4図eに示すV4電圧性曲線からサィ
リスタQ,がターンオンすると電圧V4は負の方向に鋭
く低下し、それから電圧y3(譲導加熱コイルLに生ず
る電圧)が負の方へ振れるにつれて正弦波形をたどり、
それから正弦波形半分の波形が通常たどるようにして正
方向に零まで戻ろうとする。
電圧V3が零の方へ振れると転流期間t,は終り、端子
15と16の間の電圧は第4図dに示すように正方向へ
鋭く上昇する。そのためにV4帰還電圧は急上昇する。
この帰還電圧は電圧V3の正の半サイクルのために最初
の値以上に上昇する。電圧V3がその正のピーク値を通
過して負方向への降下を開始すると、V3が零に達する
ときには煩斜がなくなり、その微分値dv4/dtは零
になる。ゲート制御帰還信号dv4/dtが零になると
、微分コンデンサC4によりトランジスタQ5のベース
に加えられるベース電流15は同様に零になり、トラン
ジスタQ5はターンオフする。この時点でのトランジス
タQのターンオフにより、トランジスタQもターンオフ
され、バイアス抵抗R7,R22,R),R,。からバ
イアス電圧を除去する。そのためにコンデンサC5にだ
け正電圧が残り、この正電圧はPUTQ3のアノードだ
けに加えられ、アノードゲ−トにはそれにつり合うバイ
アス電圧は加えられない。その結果、PUTQ3はター
ンオンしてタイミングコンデンサC5に貯えられていた
電荷をその負荷抵抗R,.を通じて放電させる。そのた
めにパイロットスイッチングSCRQ2がターンオンさ
れ、電力用サィリスタQ,も再びターンオンされてチョ
ッパーィンバータの新たな発振サイクルを開始させる。
それから以上説明した過程がチョッパーィンバータのひ
き続く高周波動作サイクルにわたって操返えされる。以
上の説明から、タイミングコンデンサらのRC時定数の
設定は、それ自体によりチョッパーィンバータの動作期
間を決定するものではないことがわかるであろう。
事実、動作期間を決定するものは、微分コンデンサC4
を介してスイッチングトランジスタQ5のベースに帰還
される電圧V4が一定となり、そのdv4/dt値が舞
となってトランジスタQ5のベース電流が零になれる動
作サイクル中の時点である。もちろんこの時点は誘導加
熱コイルL3に現われる電圧V3の位相によって決定さ
れる。誘導加熱コイルLに金属底の調理器具51を負荷
すると同調状態が変化し、したがってチョッパーィンバ
ータ回路の動作期間が変化する。
しかし、前記した電圧y4の帰還現象のために、このチ
ョッパーィンバータ回路は「周波数プツシング」特性を
示し、動作周波数を自動的に高くして負荷効果にもとづ
くLC転流部品の共振周波数変化に追従するように、電
力用サィリスタQ,に加えられる点弧パルスの繰返し率
を高くする。この「周波数プッシング」特性は極めて有
益なもので、本願発明の改良したゲート回路構成の新規
な特性に全面的に負うものである。第1スイッチングト
ランジスタQと電源端子16の間にクランプタ11ィオ
ードD2が接続される。
このダイオードはそのカソードがトランジスタQ5のベ
ースに接続され、アノードが端子16に接続される。こ
のダイオードはゲート制御帰還電圧の−dv4/dt値
を、負の方向にダイオードの電圧降下分だけ制限する。
正方向ではトランジスタQ5のベース・ェミッタ接合は
ゲート制御帰還電圧を制限するように動作する。このよ
うにして、トランジスタQ5への入力はコンデンサC4
を流れる電流の両方向でクリップされる。更に、抵抗R
,(およびこれに直列に接続される結合コンデンサと)
、コンデンサC4および抵抗R3,R2.,R2の値は
適切に定められ、トランジスタQ5のベースにおける帰
還電圧の値を安全な値にし、抵抗中の電力消費を少なく
し、かつこれらの部品の値が回路の動作、とくにスター
ト時に高周波電圧が端子15と16の間に発生される前
の回路の動作を安定にするように定められる。主婦その
他この誘導加熱装置の取扱者が回路の動作を停止させた
いと希望した時点で、トランジスタQ8を導適状態に保
持する状態にあると先に仮定した電源制御袋贋PCを操
作することにより、トランジスタQ8は第3図cに示す
ようにターンオフさせられる。
トランジスタQ8がターンオフされると、抵抗R.7^
,R,8,R4を介して加えられる正直流バイアス電圧
は再びトランジスタQをターンオンするのに有効となり
、前記のようにして高周波振動がそれ以上発生されるこ
とを阻止する。しかし、トランジスタQがターンオフし
た時には回路の動作停止は起らず、トランジスタQ5の
ベースには抵抗R4を通じて正バイアスが再び加えられ
る。発振状態ではコイルL3から帰還される電圧は存在
するが、発振前には存在しない。また、電圧y3とV4
も発振前よりも発振後の方がはるかに大きい。その結果
、抵抗R4を通じて加えられる正バイアス電流は、発振
状態で電圧VsとV3が存在する時に、トランジスタQ
5をオン状態に維持するのには十分ではない。電源電圧
はほぼ零近くまで降下する時だけ発振は停止する。その
後で、抵抗R4を流れる正バイアス電流は次の半サイク
ルでのスタートを禁止する。このように、電源電圧が零
の時に、この動作により第2制御スイッチトランジスタ
Q8,Q9が電源電圧の与えられた半サイクルのどの時
点でターンオフされるかとは独立に、ィンバータは動作
を停止される。コンデンサC,.は、電力が謙導加熱装
置に加えられた時に、第2制御スイッチトランジスタQ
の早期ターンオンを阻止することを主な目的として用い
られる。コンデンサC,.は抵抗R4を通じてトランジ
スタQ5のベースに再び加えられる速さも遅くして、電
圧VsとV3の高周波分によりトランジスタQの制御機
能が一時的にも矢なわれることを防ぐ。このことは有用
であることが見出されているが、必須というほどのもの
ではない。したがって、発振状態の下で比較的高いレベ
ルの電圧Vs,V3の、抵抗R4を流れるシャツトオフ
電流の作用に対して優先する作用により、零点ターンオ
ン(第3図bに関連して説明した)と零点ターンオフに
より、交流−高周波チョッパーィンバータのソフトスタ
ートおよびソフト停止を行なうことができる。
そのためにこれと同一の全体的な性質を有するチョッパ
ーィンバータ電源回路に通常用いられる大型で融通のき
かない直流フィルタ部品がないために生ずるような、電
磁的な妨害作用が最小限に押えられる。更に、この零点
ソフトスタートおよびソフト停止によって非常に不愉快
なノイズやカリカリという音が、この電源により加熱さ
れている負荷の調理器具中に発生することを防ぐ。任意
の位相で行なわれる電源投入やしや断のために生ずる、
大きな過渡電流や過渡電圧によりひき起される妨害電波
も本発明の電源では防げられる。最後に、コイルやコン
デンサはもちろん、高価でこわれやすし、半導体は電源
の投入,しや断時に生ずる過渡現象にもとづく大きな電
圧や電流から保護される。第5図は本発明の新規かつ改
良した誘導加熱装置用電源を用いる、電子式電源制御装
置PCの一実施例の回路図を示す。
図に示すように、この制御装置は禁止トランジスタQ6
をそなえ、そのェミッタは電源端子16に接続され、コ
レクタは抵抗R2。とRのとの共通接続点に接続される
。抵抗3oの他方の端子は第2制御スイッチングトラン
ジスタQ8のベースに接続される。このような構成であ
るから、トランジスタQが導適状態にされると、このト
ランジスタは第2制御スイッチングトランジスタQ8の
ベースを、電源端子16の電圧にクランプしてトランジ
スタQ8がターンオンされるのを防ぐ、またはトランジ
スタQ8がターンオンされておればターンオフされる。
禁止トランジスタ偽の導適状態を適切に制御することに
より、第2制御スイッチングトランジスタQ8は導適状
態または非導適状態のいずれかの状態にされ、それによ
り前記したように第1スイッチングトランジスタの動作
を制御する。禁止トランジスタQ6のオンーオフ状態を
制御するために、デューティサィクル制御装置が設けら
れる。
このデューティサイクル制御装置はュニジャンクション
トランジスタQ7で構成される弛張発振器を含む。この
トランジスタの一方のベースは高電圧電源端子16に直
結され、他方のベースは降下抵抗R27を介して20V
低電圧電源端子19に接続される。この弛張発振器の同
期を確実にするために、高電圧電源端子15とュニジャ
ンクショントランジスタQ7の他方のベースとの間に制
限抵抗広28を接続できる。この弛張発振器は可変抵抗
R28とコンデンサC9を含むRC回路網を更に含む。
これらの可変抵抗とコンデンサは端子19と16の間に
直列に接続され、可変抵抗K26とコンデンサC9の共
通接続点は単接合トランジスタQ7のェミツタに接続さ
れる。このュニジャンクショントランジスタ弛張発振器
の出力は、電界効果トランジスタフオロワー増幅器ね,
.のべ−スに接続され、このトランジスタのソースは抵
抗R23を介して電源端子16に接続されるとともに、
制御抵抗戊24を介してトランジスタQ,。のェミッ夕
に接続され、トランジスタQ,oのコレクタは負荷抵抗
R34を介して電源端子16に接続される。負荷抵抗R
34は制御抵抗R35を介して禁止トランジスタQのベ
ースに接続される。トランジスタQ,oのベースは可変
抵抗R32の可動務点‘こ接続され、この可変抵抗は抵
抗R3,とR33の中間に直列接続され、これらの直列
抵抗は低電圧直流電源端子19と高電圧直流電源16と
の間に接続される。(抵抗R3,とR33は可変抵抗に
もできる)。無線周波バイパストランジスタC,。がト
ランジスタQ,oのベースと端子16との間に接続され
る。このデューティサィクル制御回路により、ュニジャ
ンクショントランジスタQ7は普通の弦張発振器として
動作し、第4図fに示す波形に類似するのこぎり状波形
を持つランプタイミング信号を発生する。
しかしこのタイミング信号電圧は電源電圧の半サイクル
の12の剛こ対応するかなり長い期間まで延長される。
このタイミング信号は抵抗R23による帰還のために全
波整流電圧Vsと同期され、電界効果追従増幅器(以下
EET追従増幅器と記す)Q,,のベースに供給される
。EET追従増幅器ね,,はトランジスタQ,oにェミ
ッタ電流を供給するとともに、ュニジャンクショントラ
ンジスタ発振器Q7と増幅器ね,.とを高ィンピ−ダン
ス分離する。可変抵抗R32を適当に調整することによ
り、ュニジヤンクショントランジスタ弛張発振器により
発生されるタイミング信号電圧中のトランジスタQ,。
が導適状態にされる点は、オペレータによりその信号電
圧の全期間にわたって導適度を0〜100%制御できる
。オペレータにより設定された設定点でトランジスタQ
,。が導適状態にされると、禁止トランジスタQのベー
スは正に駆動され、そのために前記したようにして第2
制御スイッチングトランジスタQのベース電圧はクラン
プされる。したがって、抵抗R舷が調整されて、各タイ
ミング信号のランプ(ramp又は立上り)が開始され
た直後の点でトランジスタQ,oをターンオンさせたと
すると、トランジスタQはターンオンされて第2制御ス
イッチングトランジスタQ8のターンオンを禁止し、し
たがって電源周波数の少しの半サイクルだけの後でラン
プ期間の残りについて、このチョッパーインバータ高周
波電源の高周波動作を禁止する。しかし、ランプの開始
よりはるかに遅れた点でトランジスタQ,oをターンオ
ンさせるように可変抵抗R舷がセットされるものとする
と、このチョツパーインバータ電源は動作可能状態とさ
れ、ランプ期間中に生ずることができる半サイクルのう
ちの多数部分にわたって動作でき、それによりそれに比
例した大きな動作期間にわたって負荷に電力を与える。
このようにトランジスタQ,oのターンオン点を制御す
ることにより、チヨツパーイソバータのデユーナィサィ
クルをそれぞれ電源周波数の1つの半サイクルの持時間
を持つ多くの小さな個別段階で、チョツパーィンバータ
の定格電力の0〜100%にわたって制御できる。多く
の段階と約0.5〜1秒のランプ期間を用いることによ
り、負荷電力の制御は誘導加熱コイルLの負荷には現実
には極めて細かくなる。第5図に示す回路の付加的な重
要な安全特徴はサーミスタTHにより与えられる。
こ,のサーミスタは直列接続抵抗R3。とR,9に並列
に、可変抵抗R3,と直列になって接続される。サーミ
スタTHは、誘導加熱コイルL3と電源端子16との間
に直列接続される小型の検出抵抗R36に取付け、熱的
に結合される。このような構成により、誘導加熱コイル
L3を流れる負荷抵抗が過大になると、検出抵抗R36
が加熱されるためにサーミスタTHの抵抗値は、第1ス
イッチングトランジスタQのベース電圧が電源端子16
の電圧へ向って、トランジスタQ8をターンオフするの
に十分な電圧まで減少する。そのために第2スイッチン
グトランジスタQはオフ状態に維持され、トランジスタ
偽がオソ状態に保持されて、検出抵抗R36が冷えるま
でそれ以上の高周波発振を阻止し、サーミスタTHがそ
の正常な高抵抗状態に戻ることができるようにする。抵
抗虫36は取付けることにより、またはその抵抗に単に
接近させることにより電流を間接的に検出するサーミス
タTHは、誘導加熱コイルの動作温度状態を検出し、コ
イル電流つまりコイル温度が電力用サィリスタQ,等の
電力定格に対して過大な場合には、温度検出抵抗R36
または負荷抵抗、あるいはその両者が周囲温度に冷却さ
れるまで、常にインバーターチョツハ*昼源回路の動作
を停止させることがわかるであろう。
アルミニウム,銅のような高導電性金属で作ったなべを
ここで説明しているような誘導調理器具に使用する場合
には、電力用サィリスタQ,を流れる電流がそのように
高い導鰭性負荷を用いることにより減少されるとしても
、誘導加熱コイルに過大な負荷電流が流れる。
主婦その他この誘導加熱装置の使用者すなわちオペレー
タが、好ましくない種類の高導電性なべを用いる場合に
は、検出抵抗に取付けられるサーミスタTHは、そのよ
うな高導電性なべの使用による自己加熱により負荷コイ
ルが永久的な損傷を受けることが防止する。オペレータ
はサーミスタTHによる回路のターンオンおよびターン
オフにより、使用しているなべがこの誘導加熱装置に使
用するには適当でないことを知らされる。このような場
合にはステンレスやその他の低抗率の大きな強磁性体製
のなべを使用する。希望によっては、前記米国特許第3
710062号に示されているような保持形温度感知安
全回路をサーミスタTHに用いてトランジスタQをター
ンオフさせ、20V電源装置がターンオフされるか、安
全回路が手動でリセットされるまでこの電源は不動作状
態に保持される。
また、このような構成により、温度感知安全回路の保持
状態を断つために電源スイッチS,をオペレータが切る
ことが必要であるように作ることができ、それにより導
電性の高いなべを使用すべきではないということを教え
ることができる。どのような場合、たとえば主電源を切
ってから再び投入するような場合でも、高周波発振が再
び生ずることができるようになる前に、サーミス外ま冷
却できるようにせねばならない。過電流制御および過熱
制御に加えて、たとえば電源電圧の過大により電圧Vs
が高くなりすぎた時に、第2零点制御スイッチがインバ
ーターチョッパの動作を停止させることが可能であり、
第1サ−ミスタに並列接続されて電源端子15と16の
間に接続される抵抗により加熱される第2サーミスタは
、過電流すなわち過熱状態を検出する第1サーミスタと
関連してィンバータの動作を停止させることができる。
インバータの保護とプログラミングのために、要求に応
じて全ての種類のオンーオフ制御を行なうため任意の数
の方法を利用できる。第6図は本発明の誘導加熱調理器
の一実施例の回路図で、電源のデューティサィクル制御
部とゲート回路部とは電気的に分離されている。
第6図では、便宜上、回路の電源部品は本発明の理解に
は不要であるから、それらの部品は示していない。第6
図で、記号PD,で示してあるホトダィオード,ホトセ
ル,感光性抵抗その他の感光素子は禁止トランジスタQ
Bのベース・ェミツタ間に接続される。このベースは制
限抵抗戊39を介して低電圧直流電源端子19に接続さ
れる。ホトダィオードPD,は破線で示される光略を介
して光源LS,に光結合される。この光路は光学繊維結
合素子で構成できる。光源LS,は第5図を参照して説
明したのと類似するやり方で、デューティサィクル制御
出力増幅トランジスタQ,oの出力で制御できる。希望
する電力設定に従ってデューティサィクル制御により光
源LS,を点滅させることにより、感光素子PD,と組
合わされて禁止トランジスタQBをデューティサィクル
制御電力設定に従いターンオフおよびターンオンするこ
とにより、感光素子PD,への光結合はトランジスタQ
Bをデューナィサィクル制御電力設定に従ってターンオ
ンおよびターンオフし、前記のように回路が動作して誘
導加熱コイルに高周波励振電流を供孫合する。光結合路
のためにデューティサィクル制御器のゲート回路部と取
扱者制御部は電気的に分離される。光結合の代りに磁気
で操作されるリードスイッチを用いて、デューティサィ
クル制御器から励振される磁気結合路によりこの1」−
ドスィッチを作動させて、同様な電気的分離を行なうこ
とができる。第7図は本発明の更に別の実施例の詳細な
回路図でゲート制御目的のために帰還される第1高周波
交流ゲート信号電圧は、チョッパーィンバータ電源回路
の転流無効要素C,の端子間から取出される。この目的
のために帰還抵抗R3が転流コイルL,と転流コンデン
サC,との間に接続される。第7図の回路では平滑部品
−とC3が含まれず、したがって転流コイルL,は誘導
加熱コイルとして動作するように構成されることに注意
すべきである。転流コンデンサC,の端子間から取出さ
れる第1高周波交流ゲート制御信号電圧は、抵抗R3と
共通結合コンデンサC4を介して、第1制御スイッチン
グトランジスタQのベースに加えられる。
同様に、電源端子15と16の間に現われる高電圧の周
波数と同じ周波数の第2交流ゲート制御信号電圧は、全
波整流器にR.の出力側に現われる低周波脈動励振電圧
成分を含み、抵抗R,と結合コンデンサC4を介してト
ランジスタQのベースに加えられる。可変抵抗Roの調
整により第1および第2交流ゲート制御信号成分の割合
を適当に調節でき、全体の帰還信号の大きさを制御して
、全ての値の負荷に対して受電源電圧近くでの始動状態
を調整できる。第1制御スイッチングトランジスタQの
ベースに加えられる直流バイアス鷺圧は、電源トランス
T,により構成される別の非平滑低電圧蟹源から取出さ
れる。
トランスT,の1次巻線は、第1電源スイッチS,より
も主電源側でライン11,12に接続される。電源トラ
ンスT,と主電源を開閉するために、なるべくなら第2
電源スイッチS2を設ける。このスイッチはスイッチS
,が閉じられるよりも先に閉じられるように、スイッチ
S,と運動させる。トランスT,の2次巻線は第2低電
圧全波整流ブリッジCR2に接続される。このブリッジ
の出力は負荷抵抗沢3,に接続される。この負荷抵抗R
32を介して電圧安定用ッェナーダィオードZに接続さ
れる。このッェナーダィオードの端子間に現われる出力
電圧は、第2電圧降下抵抗R33を通じて直列接続ダイ
オード列D4,D5,D6に加えられる。これらのダイ
オードはトランジスタQのベースと端子16の間に抵抗
R4と直列になって接続され、抵抗R33は抵抗R4と
直列接続ダイオード列と接続点に接続される。トランス
T,を含む別の低電圧直流電源には平滑コンデンサがな
いから、その出力電圧は、60批の商用電源に入力ライ
ン1 1と1 2が接続されるとすれば、12mセの割
合で主電源の電圧とほぼ同相で上昇および降下する。
スイッチS2がスイッチS,よりも先に閉じられるから
、転流コンデンサC,に電圧が加えられるよりも前に直
流バイアスが存在することになる。回路に初めて電力が
加えられると、第1制御スイッチングトランジスタQ5
は第2図を参照して先に説明したのと同様にしてターン
オンされる。そのためにトランジスタQ4がターンオン
でき、ツエナーダイオードZ,の完全な20V安定電圧
が平滑コンデンサC3の端子間にかかるまで、サィリス
タQ2をターンオンすることないこサィリスタQをオン
状態に保持できる。この時に、転流コンデンサC,に十
分な転流ェネルギが貯えられ、チョッパーィンバータが
安全にターンオンできるようにする。その後で、電源端
子15と16の間に現われる全波整流電圧Vsのリップ
ルの谷間(VOR)に次の電流零が生ずると、零点にお
いて抵抗R,を介して加えられる帰還電圧−dv4/d
tの急に取去られる作用のために、トランジスタQ5は
ターンオフされる。同時に、サィリスタQ3と同様にト
ランジスタQ4もターンオフする。全波整流電圧Vsが
正へ振れはじめて電流零の直後に、トランジスタQのベ
ースに加えられる正万向へ変化する直流バイアスと正の
dv4/dtにより再びターンオンされる。そのために
トランジスタQ4はターンオンでき、タイミングコンデ
ンサC5は抵抗R22とR7を通じて低電圧直流平滑コ
ンデンサC8の全電圧値へ向って充電されて、期間t2
の終りにサィリスタQ3を点弧し、それによりパイロッ
ト・スイッチングサイリス夕Q2にゲートパルスを加え
て電力用サィリスタQ,をターンオンする。サィリスタ
Q,がターンオンすると、転流コンデンサC,に充電さ
れていた電荷は転流コイルL,を流れて振動し、その後
で回路は前記した周期Tを持つ所定の高い動作周波数で
動作を続ける。
この時点で、転流コンデンサC,から抵抗R3を介して
帰還される電圧分は引き継がれ、前記したようにして高
い周波数レートでトランジスタQ5のターンオンとター
ンオフを制御する。この回路により発生される電力の制
御は、帰還抵抗R2を変化させて結合コンデンサC4を
介して帰還電圧の大きさを変化することにより行なわれ
る。この帰還電圧をほぼ零まで降下させると回路は動作
を停止する。コンデンサC4の端子間に加わる帰還軍圧
により、バイアスが主電源の零点でバイアスが零まで下
った直後まで、スイッチングトランジスタQ5が高周波
レートで帰還成分により確実にオンーオフされ、かつ帰
還成分も急騰に降下し、その時に ,トランジスタ公は
非導適状態にされて、バィア こ.スが再び正まで上昇
してトランジスタ法をターンオンし、別の半サイクルの
間再び発振するよう Lになるまで、トランジスタQ5
はその非導適状態「を保つ。
無負荷状態では転流コンデンサC,の端子間電圧は、負
荷状態での電圧よりはるかに高い。
零点をすぎたスタート後の最初のち期間に続いてコンデ
ンサC,に生ずる高電圧の効果は、上昇する直流バイア
ス鰭圧がトランジスタQ5のベースに加えられて、高周
波発振の最初の1サイクルまたは2サイクルに続いてト
ランジスタQをオン状態に保ち、それにより残りの半サ
イクルは発振を停止させることができる。このように、
無負荷の場合には各零点の直後の比較的低い電源電圧の
時にいくつかの高周波パルスが発生され、そのために平
均消費電力は無視できるほど少い。たとえばコイルLへ
の誘導結合により抵抗負荷がかけられると、コンデンサ
C,の電圧が正常なら時間をこえてトランジスタQ5を
オン状態に保持することができず、バイアス電圧の上昇
率はトランジスタQ5のベースを補えない。
その結果、正常なら期間後はトランジスタQ5はターン
オフされ、それと同時にPUT3と電力用サイリスタQ
,が点弧されて、電源電圧の全半サイクルに対して回路
の発振を維持する。負荷がコイルLから外されるか、ま
たは主電源が断たれるまで、全てのひき続く半サイクル
に対して前記発振は次の零点で短時間停止し、それから
その零点をすぎた直後に再び発振を開始するという動作
を反復する。無負荷状態の下でコンデンサC.に発生さ
れてコンデンサC4に加えられる多少大きな帰還電圧に
より、直流バイアス電圧がトランジスタ鴇を制御し、1
個または2個の無線周波パルスが発生された後で、コン
デンサC,からの高周波帰還が急激に減少して発振が止
むようにトランジスタQはチョツパーインバータ周期の
1サイクルをこえてその導適状態に保持されたままとな
る。したがって、誘導加熱コイルL,から負荷なべが除
去されると、第7図に示す回路はほぼ零である入力電源
レベルに戻るから、待機損は極めて小さくなり、したが
って無負荷での電力消費は小さい。負荷なべが誘導加熱
コイルの上に再び置かれると、回路は再び発振を開始し
て前記したような正常なやり方で動作する。第7図に示
す回路を用いて負荷なべに発生される電力は、なべの素
材金属の固有抵抗となべ寸法の広い変化に対して一定に
保たれるようになり、多種類のなべを同じ速さで加熱で
きる。
この特徴はなべの消費電力をほぼ一定に保つようなやり
方でなべ負荷による負荷コイルLの同調に続く期間t,
とらの変化により生ずる。誘導範囲内ではこのような動
作が極めて望ましいことが容易にわかる。第7図に示す
回路はこのように望ましい多くの特性を有するが、克服
することが多少困難な1つの固有の欠点を有する。
コイルL,には連続した正弦波電圧よりもむしろ断続す
る正弦波電流が流れ、転流およびィンバータ周波数に対
してかなり強い望ましくない無線電波を放射する高調波
分を有する。誘導加熱コイルの上に置かれる負荷なべは
これらの妨害電波を減少させるが、検出できないほど十
分には減少させるものではない。更に、誘導加熱コイル
となべ負荷との間に静電結合がある。この静電結合によ
りなべ負荷はアースよりも高い電位をとり、この電位は
ィンバータ周波数で周期的に変化するとともに、非常に
高い周波数成分を含む。実際に、コイルとなべとの間の
容量は、なべが接地点に接続されたとするとかなりの電
流を流すのに十分な大きさである。オペレータがなべと
アースに同時に触れたとすると、そのオペレータの体を
高周波電流が通り、その人にかなり大きな電気的ショッ
クを与える。なべ負荷に対する静電結合は、静電加熱コ
イルとなべとの間に挿入されかつ振動限界がほとんど影
響を受けずに通過できるように構成された静蟹シールド
ES,を用いることにより、十分に減少できる。この静
電シールドES,は、第7図Aのように中心点が相互に
接続されて接地される並列な帯状高導電金属アレイによ
り構成できる。これらの帯状金属はすなわちほぼ同じ長
さの高導電金属アレイを複数本並設するとともにそのワ
イヤ中央を共通接続した後援地した構造であり、なるべ
くならクールトップ絶縁部材49の下面に付着,頃籍,
塗付等により形成する。クールトップ絶縁支持部材は誘
導加熱装置に用いられる電気調理器具のクールトップ絶
縁面を構成できる。誘導加熱コイルL,となべ負荷51
に関連して用いた場合のクールトップ絶縁支持部村49
の機械的構成,動作特性および望ましい利点を詳しく説
明するためには、前記米国特許第3,710,062号
を参照するとよい。この説明のためには、第7図Cに示
す略図は、クールトップ絶縁支持部材49の下面に第7
図Aに示すような静電シールドを形成するための提案さ
れた構成を示すのに適切である。第7図Bは静電シール
ドの別の例を示す。
この例では誘導加熱コイルL,が配置される領域上のク
ールトップ絶縁支持部材49の下面全体には、「アクア
ダグ(石墨の水豚液:aq雌dug)」その他これに類
似するたとえば矩形の高抵抗導電性被覆が配置され、た
とえばその中央を接地して静電シールドES,を構成す
る。たとえば、1500オームの表面抵抗を持つ被覆は
容量結合を4Mb以上減衰させる。磁気誘導される電流
により被覆中には無視できる程度の電力が消費される。
前記米国特許第3,710,062号‘こ説明されてい
るような自動温度回路を用いた場合には、第7図Bに示
すように連続導電被覆の中心部に孔を設けることができ
、あるいは第7図Aに示すような帯状導電体のパターン
にそのような孔を設けるように構成し、その孔と赤外線
を透過させるクールトップ絶縁支持部材を通して、なべ
51を赤外線温度センサでみることができるようにする
。クールトップ絶縁支持部材の下面に設けられ、または
別々に作られる第7図A,B,Cに示すような静電シー
ルドES,により「譲導加熱コイルとなべ負荷との間の
静電結合は最小となり、そのために静電結合により生じ
ていた取扱者に与える電撃はなくなる。
更に、静電シールドES,は静電気的な無線周波電波の
放射をほとんど、または全くなくす。この静電シールド
は電磁無線周波数電波の放射も多少減少させる。しかし
、被覆の高抵抗性のためと、被覆がなべ負荷51への譲
導界により加熱されることを阻止する希望とのために、
そのような減少は多少とも小さい。更に、静電シールド
を第7図に関連して説明したが、この静電シールドは前
記実施例や前記米国特許第3,710,062号‘こ開
示されている装置にも同様な利益で用いられる。第8図
および第8図A〜Gは誘導加熱コイル−(またはL)を
支持するため、およびこのコイルを金属底のなべやその
他の調理器具51から電力制御のためにコイルを動かす
ための種々の機造を示す。
コイルをこのように動かすことにより、なべ51に生ず
る誘導加熱量を制御することが可能である。電力制御目
的で誘導加熱コイルが動かされると、ィンバータの第5
図に示すようなデューサィクル制御器を含める必要はな
い。しかし、電源スイッチS,を操作する必要なしに、
たとえばリードスイッチまたはホトセルに結合される光
パイプにより、零点ターンオンおよびターンオフを第5
図に示すトランジスタQ6のベース制御によって行なえ
る。したがって、このインバータを接触制御,光ビーム
しや断,圧力制御および調理容器内の内容の温度等を含
む、非常に低電力の各種の作動信号に応答するように作
ることができる。第8図では誘導加熱コイルL3は同心
状のアルミニウム環701の中に機械的に支持され、こ
の環はコイルL3により誘導加熱されないプラスチック
またはこれに類似する材料から作られるスパイダ702
の上に支持される。スパィダ702は下部の円筒形スカ
ートに固定され、このスカートは流体が満されている同
じ形シリンダ704内にピストンのようにして動けるよ
うに支持される。この流体は導管705を通じてシリン
ダ706とピストン707に蓮通し、このピストンは操
作ハンドル708により作動される。ピストン707を
下へ動かして、導管705の中の流体を圧縮する向きに
ハンドル708を動かすことにより、スカート703と
コイルL3はシリンダ704内で作動する流体の圧力に
より上方へ駆動される。
これとは逆にピストン707を上昇させる向きにハンド
ルを操作することにより、流体の圧力によってスカート
703はシリンダ704の中で下降させられ、それによ
りスパイダ702とその上に支持されている加熱コイル
Lは下降する。温度制御を行ないたい場合には、シリン
ダ704のスペースに温度センサ54と、それに組合わ
される光チョッパ53を支持し、スパィダ702内の適
当な穴と加熱コイルL3内の穴709とを通じて、加熱
されるなべ51の底を見ることができる。同様な穴は、
絶縁支持部材49の下表面に形成される第7図A〜Cに
示されているような静電シールドーこも設けられる。前
記米国特許により詳しく説明されているように、クール
トップ絶縁支持部村49は温度センサ54がなべ51の
底を値俊に見て、その温度を感知するように赤外線に対
して透明に作ることができる。温度センサ54はその温
度を示す出力信号を発生し、その信号はインバーターチ
ョッパの動作を制御してなべ51の温度を制御するため
に使用できる。温度センサ54により行なわれる制御は
オンーオフ形制御であって、前記したようにして加熱コ
イル−の物理的運動に関連して用いられる場合には、な
べ51の温度をかなり精密に制御できる。第8図Aはな
べ55に対してコイル−を動かすための別の列を示し、
この例ではコイル−とアルミニウム製の支持環701は
べローズ711の頂部に固定される。このべローズには
適当な流体が満され、回転軸713を中心にらせん状に
巻かれるたわみ導管712に蓮通し、この回転軸はしン
ジその他の調理器具の前面の調整つまみにより回転でき
る。軸713を逆時計回りに回転させることにより、導
管712はますますらせん状に巻かれて、流体を導管か
ら押し出し、ベローズを膨張させて加熱コイルL3を上
昇させる。これとは逆に、軸713を時計回りに回転さ
せると、導管712は巻きほぐされて流体を入れるべロ
ーズが広くなるから、ベローズ711は収縮して図示の
位置よりも低くなり、そのために加熱コイルLは下降す
る。第8図Bは第8図Aを上下逆にした例で、ベローズ
711はクールトップ絶縁部材49の下面に連結され、
加熱コイルL3とその支持環701はべローズ711の
下面に固着される。
このような構成であるから、適当な制御により流体はべ
ローズから排出されてべローズ711は収縮し、加熱コ
イル−を流体で完全に満されて膨張しさったべローズの
高さにより決定される下側位置から、コイル−をなべの
方へ向けて上昇させ、それによってより多くの電力をな
べに結合させる。希望によってはべローズ711内の流
体と連結回路を高い熱堀鞍張率をもっているものにし、
なべが加熱されて流体も熱せられた時に、第8図Aに示
すようにコイルがなべから離れるようにすることもでき
る。第8図Cは機械的な動きの一例を示すもので、加熱
コイル支持スパィダ702が、このスパイダから下方へ
伸びることができるねじ溝つきの鞠715に固定される
軸715は外側にねじ溝が設けられ、同軸ギャラック7
16の内面ねじ溝にかみ合う。ラック716はピニオン
ウオームギヤ717により駆動される。ピニオン717
はモータの動作を制御する上昇および下降ボタンの操作
に応ずるモータにより駆動される軸に取付けられる。全
体の装置はハウジング718の中に収められる。このハ
ウジングはプラスチックその他の誘導加熱されない材料
で作る。モータにより駆動される軸がゥオーム717を
ある向きに回転すると、ラック716が回転されてねじ
溝つき鞠715も回転され、スパィダ702を上昇させ
、したがってそれに固定されている加熱コイルL8も上
昇される。ゥオーム717が逆向きに回転すると、加熱
コイルは加熱されるなべからひき離される。第8図Dは
より簡単で安価な機械的レバー装置を示し、加熱コイル
の周囲のアルミニウム環は、ガイドピンを囲むばね72
2の作用に抗して、ガイドピン上で上下するように支持
される。
ガイドピンは加熱コイルLを上方へ動かすように保持す
る。コイルbに取付けられて下方へ延び、プーリ724
の周囲を回って、離れた位置のドラムおよびダイヤルシ
ャフト12川こ巻きつけられるテープまたはカード72
3を引くことにより下降させられる。釣り合い用のばね
130をテープの一端に取りつけて、ダイヤルシャフト
を操作するのに要するトルクを減少させ、ダイヤルシャ
フトの全ての位置に対してトルクを一定に保つことがで
きる。このアセンブリ全体はセラミックプラテンがのせ
られているアルミニウム製の副プラテンから支持される
。第8図Eはらせん状に巻かれた加熱コイルL3と、そ
の支持用アルミニウム環701を、一対の交差脚727
と728を有する交差脚ジャッキの他の一対の交差脚7
25と726の端部に固定することにより、上昇および
下降させる更に別の装置を示す。
中心の回転ねじ軸731にねじ込まれている移動ナット
729には脚726と729の端部が固定されているか
ら、軸731の回転によりナット729は右または左へ
動かされ、それにより加熱コイルL3を上昇または下降
させる。回転軸731は調理レンジその他の調理器の前
面パネルから外方に突出して、オペレータが握ることが
できる調節つまみに取付けて、そのつまみにより回転さ
せることができる。オペレータの操作により軸731が
回転すると、脚725と726は普通の自動車用ジャッ
キのようにして上昇または下降し、それによりなべその
他の金属底調理器具に対して、加熱コイルL3を上昇ま
たは下降させる。第8図Fはクールトップ絶縁支持部材
49上に支持されるなべ51の底に対して、加熱コイル
−の面を上昇および下降させる更に別の袋贋を示す。
第8図Fで、加熱コイルL3はアルミニウム製の支持環
732に取付けられる。この支持環732にはコイルL
に励磁電流を供給するためのたわみケーブル733が連
結される。支持環732の外線部にはねじ溝が設けられ
、このねじ簿は回転シリンダ734の内側に設けられる
ねじ溝にかみ合う。シリンダ734は、誘導加熱装置が
装着されるレンジ等のハウジングに固定されるガイド7
37上のシリンダに回転自在に支持される一対の外方に
伸びるフランジ735と736を有する。回転シリング
734の下部シリンダの下端周面には円形ラック738
が設けられ、このラックはウオームギヤ739にかみ合
う。このウオームギャは調理レンジの前面パネルから突
出す回転シャフトに連結され、オペレータの操作つまみ
の回転操作により回転させられる。ウオームギャ739
の回転によりシリング734は支持リング732に対し
て回転できる。シリンダ734をある1つの向きに回転
させると、加熱コイルL3はなべ51の底に対して上昇
でき、逆向きに回転させると加熱コイルは下降されて、
加熱コイルとなべ51との間の磁気結合量を直線的に制
御する。第8図Gは電力制御のためになべ51に対して
加熱コイルL3を動かす更に別の装置を示す。この図で
は加熱コイルL3はアルミニウム製の支持環741に固
定される。この支持環はレンジのハウジング48に固定
された固定シリンダ743の中で、上昇および下降運動
できる。レンジハウジング48の上にはクールトップ絶
縁支持部材49が支持され、この都材の上にはなべ51
がおかれる。支持壕741は連接棒742に固定され、
この連接棒の下端部は偏心カム744の上にのるdこの
偏Dカムは、レンジの制御パネルから突出している回転
軸に固定される。希望によっては連接棒742の周囲に
圧縮コイルばねを巻いて、支持環と連接棒を上方に押し
、それにより偏心カム744にかかる荷重を多少小さく
している。第8図Gに示す位置までカム744を適当に
回転させることにより、コイルL3となべ51との磁気
結合が最大となり、したがってなべ51は最高に加熱さ
れる。カム744が時計回りに下方の回転されると、加
熱コィルセは下降されてなべとの間の磁気結合度は小さ
くなるから、なべの加熱作用は低下する。第8図は誘導
加熱コイル−(またはL,)から誘導的に加熱される負
荷に加えられる電力と、加熱コイルと負荷との間の距離
との関係を示すグラフである。
図示の例では、加熱コイルはコイルの直径に等しいが、
またはそれよりも大きな直径を有するステンレス製のな
べ負荷のすぐ下に置かれる。第5図に示すように接続さ
れるィンバータを用いて、110〜120V,15〜2
Mの入力で負荷に伝達される最大電力は約1400Wで
ある。前記距離が大きくなるにつれて、伝達される電力
は急激に低下し、加熱コイルの頂部となべの底との間の
間隔が約5.1の(約2インチ)になると、約250W
の待機電力レベルに近づく。第8図日のグラフから、最
大電力からかなり低い電力までコイルとなべの間隔に対
して制御がほぼ値線的に行なわれることがわかる。した
がって、誘導加熱されるなべその他の金属調理器具に近
づいたり、離れたりする加熱コイルL3またはLの機械
的な動きは、なべ負荷に供給される電力、したがって加
熱作用を制御するかなり直線的で満足すべき方法を与え
る。負荷電力の機械的な制御に際しての問題は、誘導加
熱コイルとィンバータ回路の待機状態の電力消費がほぼ
一定で、コイルが低レベルの電力をなべに供甥給する場
合に誘導加熱装置全体の効率を低くすることである。こ
れとは対照的にデューテイサイクル変調が採用される時
には、コイルとなべとの間隔は不変であるから、低電力
時と高電力時との効率は同じである。電力制御のための
前記技術に加えて、前記米国特許に開示されているよう
なコンデンサCIまたはC3のスイッチング技術を本発
明の回路に使用することも可能である。
この場合には、コンデンサ部品のスイッチング中に課さ
れる禁止作用は、たとえば第5図の禁止トランジスタQ
6に加えられて、コンデンサのスイッチングにおける回
路の高周波動作を阻止する。第9図,第9図A,B‘ま
より高い電力レベルで動作するように設計される回路で
、与えられた定格のサィリスタ装置や電力用ダイオード
整流器を使用するために、そのようなサィリスタ装置や
ダイオードを用いることができる別の大電力回路の構成
を示す。
たとえば、第2,5,7図の回路を240V,30〜5
Mの商用電源で動作させたし、場合には、第9図第9図
A,Bに示す回路を用いることが望ましい。第9図で、
与えられた定格のダイオードD,^とD,8を全波整流
ブリッジCR.の各分岐に直列に接続し、これらの直列
接続ダィオード‘こ並列に分圧抵抗を、ダイオードの共
通接続点がこれらの分圧抵抗の中間タップに接続するこ
とにより各ダイオードの電圧定格の2倍の電圧で動作さ
せることが可能となる。また、回路の電流定格を大きく
したい場合には、第9図Bに示すように各ダイオードブ
リッジの各分岐に並列接続される前記のような接続ダイ
オードを2組用いることにより、ブリッジの電圧定格を
2倍にできるばかりでなく、電流定格も2倍にできる。
このようにして電圧定格と電流定格を希望する任意のレ
ベルにできることは明らかである。
与えられた任意の定格の電力用サィリスタ装置Q,に対
して動作電圧を高くすることに関して、第9図Aに示す
ように2個のサィリスタを直列に接続して、回路の電圧
定格を2倍にすることが可能である。第9図Aに示すよ
うに、各電力用サィリスタQ,に再び加えられる最初の
dv/dt効果を小さくするための個々の緩衝回路C7
.R,4が直列接続される各サィリスタについて設けら
れる。同様に各サイリスタQ,はそれぞれパイロットス
イッチングSCRQ2を有し、SCRQ2は単のパルス
トランスT.から共通に励振される。トランスT,は複
数の2次巻線A,Bと、1つの1次巻線Cとを有する。
1次巻線CはPUTQ3のカソード回路に接続されて、
タイミングコンデンサQがほぼ完全に充電されてPUT
Q3が導適状態にされた時に、2次巻線A,Bにゲート
オンパルスを同時に発生させる。
その他の全ての面に関しては、第9図,第9図A,Bに
示す回路は第2,5,7図を参照して前記したのと同様
な動作をする。したがって、大軍力定格回略のそれ以上
の説明は不必要であると信ずる。以下の説明から、本発
明は強磁性体で作られる金属底調理器具を誘導加熱する
ために、家庭用調理レンジに主として使用され、しかも
アルミニウムや銅のような高導電材料から作った調理器
具を用いても破損しない、新規かつ改良した低価格およ
び高効率のAC−RF議導調理器用電源を提供するもの
であることがわかる。
この電源は商用電源からの入力を直流にまず変換するこ
となしに「商用電源の電力を誘導加熱コイルを励振する
ための高周波励振電流に直接変換し、零から全負荷にわ
たる全ての値の負荷に対して力率と波形率がほぼ1で動
作するように構成される。この電源により発生される出
力の直線制御は、滑らかで無段階的なやり方で全軍力の
0〜100%にわたる電気的制御によって行なわれ、あ
るいは誘導加熱コイルを機械的に動かすことにより行な
われる。この回路を適当に変更することにより、回路を
高低のいずれの電力レベルで動作するようにするために
要求される比較的簡単で割合安価な変更のみで両方のレ
ベルで動作できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による誘導加熱装置用の交流−無線周波
電源の一実施例のブロック図、第2図は第1図に示す電
源を構成する本発明のAC−RFチョッパーィンバータ
回路の構成の基本的な特徴を示す回路図、第3図a,b
,cは本発明の回路に最初に電源を投入した後で全波整
流された交流電圧のいくつかの半サイクルにわたる本発
明のAC−RFチョッパーィンバータ回路の動作を示す
ために120位を時間基準として描いた電圧の波形図、
第4図aは第2図に示す回路を簡略化した回路図、第4
図b〜fは第2図に示す回路の動作を示すために20〜
3皿世を時間基準にして撒いた電圧対時間特性の波形図
、第5図は本発明の一実施例に含まれる付加的な制御回
路特徴を示す本発明の電源の回路図、第6図はオペレー
タの操作する薄整つまみと回路の電子部とを電気的に分
離するために光結合,磁気結合その他の手段を与える本
発明のゲート回路部の回路図、第7図は誘導加熱コイル
としても機能する1個の転流コイルと、1個の転流コン
デンサだけを必要とし、誘導加熱される調理器具を静軍
しやへし、する本発明の別の実施例の回路図、第7図A
は第7図の装置に使用できる静電シールドの一例を示す
略図、第7図Bは静電シールドの別の例を示す略図、第
】図Cは第7図A,Bの静電シールドを調理器具をのせ
る絶縁支持部材の下面に付着させることにより作ること
ができる方法を示す、誘導加熱装置に使用できる誘導加
熱される調理器具をのせる絶縁支持部材の側面図、第8
図,第8図A,B,C,D’8.F.G図はなべその他
譲導加熱される金属べ−ス調理器具に対して誘導加熱コ
イルを機械的に動かす種々の装置を示す図、第8図日‘
ま誘導加熱により金属ベース調理器に発生される加熱電
力と加熱される調理器の底部までの加熱コイルとの距離
との関係を示すグラフ、第9図,第9図A,Bは与えら
れた定格のSCRとダイオード整流器を多重に用いて礎
成した高電力用回路と、高電力回路が電圧または電流あ
るいは両者が大きくなった回路を本発明に従って作る方
法を示す図である。 17,Q.・・電力サィリスタ、18・・鱒効転流要素
、19・・低電圧直流電源端子、51・・なべ、C.・
・転流コンデンサ、CR.・・全波整流ブリッジ、Q・
・タイミングコンデンサ、ES.・・静電シールド、P
C・・コンバータ蚤力制御装置、L.・・転流ィンダク
タ、L3・・譲導加熱コイル、Q8・・第2制御スイッ
チトランジスタ。 FIG.l FIG.3o FIG.3b FIG.3c FIG.ムq FIG.2 FIG.5 FIG.ム FIGムC FIG.ムd FIG.ムe FIG.ムf FIG.6 FIG.7 FIG.7A FIG.78 FIG.7C FIG.8 FIG.8A FIG.8B FIG.8C FIG.8D FIG.8E FIG.8F FIG.8G FIG.8日 FIG.9 FIG.SA FIG.9B

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 全波整流された低周波高電圧の励振電位を供給する
    高電圧電力供給端子装置と、 この高電圧電源端子装置
    に接続されかつそこから電力の供給を受ける高周波チヨ
    ツパーインバータ回路装置とを備え、 前記高周波チヨ
    ツパーインバータ回路装置は、たがいに回路を形成する
    ように結合されたゲート制御サイリスタ装置とゲート回
    路装置と転流回路装置とを有し、 前記転流回路装置は
    直列接続された容量性転流要素と誘導性転流要素とによ
    つて構成され、これらの要素の一つは誘導加熱コイルを
    構成するインダクタ要素を含み、 前記ゲート制御サイ
    リスタ装置は、前記ゲート回路装置に結合されてくりか
    えしてターンオンされ、このゲート制御サイリスタ装置
    は前記高周波チヨツパーインバータ回路装置の動作周波
    数で直列共振する前述した直列接続した容量性および誘
    導性転流要素によつてターンオフされ、 前記ゲート回
    路装置は、 前記高電圧電力供給端子装置から電力が供給されかつ
    前記誘導加熱コイルに結合されて前記転流回路装置の動
    作周波数に同期した帰還トリガ信号を取出す帰還検出回
    路装置と、 前記容量性および誘導性要素の直列共振周
    波数によつて決定されかつ前記高周波チヨツパーインバ
    ータ回路装置の動作周波数を決定する繰返えし率を有す
    る高周波信号パルスを発生するゲート信号発生装置と、
    前記ゲート制御サイリスタ装置のゲートに前記高周波信
    号パルスを供給する装置とを備え、前記高周波信号パル
    スは前記帰還トリガ信号の周波数で前記ゲート制御サイ
    リスタ装置をターンオンを確実に行なうのに十分なエネ
    ルギーを有し、 誘導加熱コイルを構成する前記インダ
    クタ要素は平らでらせん状に巻かれた誘導加熱コイルで
    あり、 さらにこの誘導加熱コイル上に配置されて誘導
    加熱コイルによつて誘導加熱される料理なべを支持する
    平らな絶縁支持部材と、 前記誘導加熱コイルと前記平
    らな絶縁支持部材との中間に配置されて前記誘導加熱さ
    れる料理なべを静電しやへいする接地された静電シール
    ド装置を備えていることを特徴とする誘導加熱装置。
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