JPS6040156B2 - 調理器の誘導加熱方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜発明の技術分野＞ この発明は動作コイルとコンデンサを直列接続して直列
型ィンバータを構成し、それを周波数自制式に動作制御
した調理器の議導加熱方式に関する。

く発明の技術的背景とその問題点＞ 誘導加熱方式には池制式の直列ィンバータを使用したも
のが公知とされているが、動作コイル部に配置される負
荷（被加熱物、たとえば調理用の鍋など）の変動があっ
た際に、その負荷の材質、大きさ、動作コイルとの整合
状態等に応じて動作コイルのィンダクタンスが著しく変
わり、直列共振回路の共振周波数が大きく変化するため
に、調理器などには使用することができなかった。

すなわち、従来直列型ィンバータに用いられるスイッチ
ング素子（サイリスタ等）に外部から固定周波数で点弧
パルスを与える周波数池制式のものにあっては、負荷状
態によって常に上記スイッチング素子の逆バイアス時間
が変動し、とりわけ軽負荷時には逆バイアス時間が短く
なって転流失敗し、不安定動作の原因となる。また、こ
の問題をなくすためにスイッチング素子の逆バイアス期
間を大きくすると、皮相電力が大きくなって効率低下の
原因となり、調理器に対して使用することができない。
＜発明の目的＞ この発明は上記事情に鑑みなされたもので、動作コイル
およびコンデンサの直列共振電流を検出して、負荷変動
があっても直列共振回路の不安定動作がなく、かつ電力
効率を高めることができ、とりわけ起動時にスイッチン
グ素子の導通を確実に行なわしてスムーズに始動しうる
調理器の譲導加熱方式を提供することを目的とする。

＜発明の概要＞ 本発明はおいては、直列共振回路に流れる電流の極性を
検出して所定のスイッチング素子の導通、非導通を制御
する制御回路と、起動時における動作を確実かつスムー
ズに行なうための起動回路が具備されている。

＜発明の実施例＞ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図は、調理器電子回路として使用しうる直列型ィン
バータの主回路の一構成例を示している。１は直列型ィ
ンバータの直列共振回路であり、交流電源電圧を整流す
る整流回路ｌｂの交流入力端子側には、ノイズフィル夕
としての交流リアクトルＬａ、コンデンサＣａが配置さ
れ、直流出力端子側には直流フィル夕としてコンデンサ
Ｃｄが配置接続され、これらが直流電源Ｅｄを構成して
いる。

そしてこの直流電源広ｄは、その正、負電極間に接続さ
れた動作コイル２とコンデンサ３の直列共振回路１に電
源供給しており、直列共振回路１と直流電源Ｅｄの正電
極の間に第１のスイッチング素子たとえばサィリスタＴ
，が設けられ、さらに上記直列共振回路１の両端間に第
２のスイッチング素子たとえばサィリスタＬが設けられ
る。なお、サイリスタＴ，，Ｔ２に対してそれぞれ直列
に配置したＬはｄｉ／ｄｔ抑制用のりアクトルであり、
並列に配置したＲｏ，Ｃｏはサ−ジ吸収回路をなしてい
る。また、上記動作コイル２には負荷たとえば調理用の
鍋４が配置されている。しかして、こうした直列型イン
バータは、上記スイッチング素子Ｔ，，Ｌが交互に導適
することによって直列共振回路１に共振電流ｌｉ，ｌｒ
が交互に流れて、動作コイル２において誘導加熱動作を
行なうものであり、共振周波数は負荷４の材質、大きさ
、整合状態によって変化することは周知のことである。
したがって、周波数自制式の直列型ィンバータとして効
率的に動作させためには、負荷４の状態にかかわらず、
サィリスタＴ，，Ｔ２の逆バイアス期間を一定に保って
制御信号を与える必要があり、後に詳述するような制御
回路を設けなくてはならない。なお、スイッチング素子
Ｔ，，Ｔ２としては、サイリスタを用いているが、しか
しこれらはスイッチング機能を有する素子であればよい
。

第２図は上記直列型ィンバータの主回路の他の構成例で
あり、サィリスタＴ，，Ｔ２が交互に導通して謎導加熱
動作が行なわれることに関しては、全く上記実施例と同
じであるが、整流回路ｌｂを２つのダイオードで構成す
ることによって簡略化している。

第２図は、第１図と対応する部分に同一符号を付け、ま
たＬｏ，Ｃｏ，Ｒｏは省略している。なお、第１図、第
２図において電流トランスＣＴは後述する制御回路に対
し、上記直列共振回路１に流れる電流を検出して供給す
るためのものである。第３図は同機に直列型ィンバータ
の主回路を示す他の実施例である。第１，２図における
直流電源Ｅｄは略記されている。第４図は上記第１、第
２のスイッチング素子Ｔ，，Ｌを交互に導通せしめる制
御信号を発生する制御回路１１と、起動時に始動信号（
パルス信号）を供給する起動回路１２の構成と示してい
る。

制御回路１１の信号入力端子１４は第１図の直列共振回
路１を流れる共振電流の極性を検出する検出端子で、た
とえばその電流量を変換するためには、電流トランスＣ
Ｔが接続されればよい。この端子１４間の電圧は、整流
回路１５で整流され、上記直列共振回路１を流れる正、
負電流に対してトランジスタＴｒ，，Ｔｒ６を導適する
様にベースに信号を供給する。これにより共振回路１を
流れる共振回路の極性が検出できることになる。

トランジスタＴｒ，のコレクタはＣ，，Ｒ，からなる微
分回路１６、トランジスタＴｒ２による波形成形増幅回
路１ ７と順次接続され、さらに上記トランジスタＴｒ
２のコレク夕はＣ２，Ｒ２からなる微分回路１８、トラ
ンジスタＴｒ３による波形成形増幅回路１９川原次接続
される。なお、トランジスタＴｒ，のコレクタに接続さ
れたＣ，，Ｒ，からなる微分回路は、トランジスタＴｒ
，が導適状態から非導適状態になる際、すなわち共振電
流１，の終止点に正極性のパルス信号を発生し、このパ
ルス信号のパルス幅がトランジスタＴｒ２の導適時間を
決定することになる。

又、トランジスタＴｒ２が導適状態から非導適状態にな
るとトランジスタＴｒ３が導通しィンバータ回路２０を
介してＮＡＮＤ回路２１に“１”レベルの信号が供給さ
れることになる。従って、結果的に、共振電流ｌｉの終
止点から一定時間遅れて、“１”レベルの信号がＮＡＮ
Ｄ回路２１に供給されることになる。

これらトランジスタＴｒ２，Ｔｒ３による二段の増幅部
と対応する回路が上記トランジスタＴｔ６のコレクタ側
にＴｒ７，Ｔｒ８により構成され設けられている。

上記トランジスタＴｒ３のコレクタにはィンバータ回路
２０に介して、ナンド回路２１が接続され、このナンド
回路２１には上記トランジスタＴｒ６のコレクタ出力が
供給される。一方、上記トランジスタＴｒ８のコレクタ
タにもインバータ回路２２を介してナンド回路２３が接
続され、このナンド回路２３に上記トランジスタＴｒ，
のコレクタ出力が供給されている。上記ナンド回路２１
，２３は、スイッチング素子Ｔ，，Ｌに同位相でパルス
が与えられ直流短絡が生じないようにするためのもので
ある。これらナンド回路２１，２３の出力側には、それ
ぞれトランジスタＴｒ４，Ｔｒ５およびＴｒ９，Ｔｒ，
。で構成した起動パルス増幅回路２４，２５が設けられ
、それぞれパルストランスＰＴ，，ＰＴ２を介して前記
サィリスタＴ２，Ｔ，へ起動パルスを供給している。起
動回路１２はモノステマルチバィブレータＭＭ，のその
Ｑ，Ｑ出力側にそれぞれ設けた微分波形成形回路２６，
２７とから構成され、各々の微分波形成形回路２６，２
７の出力が上記トランジスタＴｒ，。

とＴｒ５のベースに供給されるようになっている。この
起動回路１２はモノステマルチＭＭ，で設定した遅延時
間でもつてサィリスタＴ，，Ｔ２を順次導通せしめて、
最初に直列共振回路１１こ共振電流ｌｉ，ｌｒを発生さ
せ、上記制御回路１１による制御を可能としている。な
お、ＭＭ，のＱ出力でナンド回路２ １，２３を制御し
ているのはＭＭ，のＱ出力が発生している間には制御回
路動作を停止させておくためである。次に第５図Ａ〜ｋ
の波形図を参照して上記制御回路による直列型ィンバー
タの起動動作を第１図に示す直列型インバー外こ適用し
た場合について説明する。まず電源がオンされ、起動回
路１２のモノステマルチＭＭ，がトリガされると、この
ＭＭ，のＱ出力が“１’’になって微分波形成形回路２
６で立上り時点に対応するパルス信号がつくられ、この
パルス信号でトランジスタＴｒ，ｏをオンし、パルスト
ランスＰＴ２を介してスイッチング素子Ｔ，へ最初の始
動信号を供給する。

第５図ａに示すこの始動信号はサィリスタＴ，を点弧さ
せ、導通したサィリスタＴ，には同図ｃ，ｄの電圧、電
流波形が生じる。共振電流ｌｉは、サィリス夕Ｔ，一動
作作コイル２−コンデンサ３の経路でほぼ正弦波をなす
電流として流れ、その幅ｔｗはｍノＬ・Ｃ（ただし、Ｌ
，Ｃはそれぞれコイル２のインダクタンス、コンデンサ
３のキヤパシタンス）となる。リアクトルＬｏ、動作コ
イルは直流的にはいずれも微小抵抗であり、又、サィリ
スタＴ，の導適状態も小さいためこれらの素子における
電圧降下分は、ほぼ無視でき、コンデンサ３にはほぼ電
源電圧Ｅｄまで充電電荷が蓄積されて、共振電流ｌｉが
零になるとサイリスタＴ，はターンオフする。ところで
、上記共振電流ｌｉは第４図の制御回路１１の検出端子
１４，１４に対して電圧として検出信号を供給すれば、
前述したトランジスタＴｒ，のコレクタに接続されたＣ
，，Ｒ，によって定まる一定の遅延時間の後にィンバー
タ回路２０を介して“１”レベルの信号がＮＡＮＤ回路
２１に供給される。起動時を除いて、モノステマルチＭ
Ｍ，のＱ出力は“１”レベルであり、又トランジタＴｒ
，が導通状態の時にはトランジスタＴｒ２は非導適状態
であるため、ＮＡＮＤ回路２１のもう一つの入力が接続
されるトランジスタＴｒ６のコレク夕は高電位となって
おり、やはり“１”レベルの入力の供給を受けることに
なる。

従って、ィンバータ回路２０を介して“１”レベルの信
号が供給されると、ＮＡＮＤ回路２１の入力はすべて“
１”レベルとなり、ＮＡＮＤ回路２１の出力は“０”レ
ベルになる。（第５図ｇ）これにより、トランジスタＴ
ｒ４が導適状態になり、トランジスタＴｒ５が導通し、
パルストランスＰＴ，を介して、サイリスタＴ２に点弧
パルスが供給されることになる（第５図ｉ）。結果とし
て、上記共振電流ｌｉの終止点から一定時間遅れてサィ
リスタＴ２パルスが供給され、サィリスタＴ２が導適す
ることになる。なお、この遅延時間はサィリスタのター
ンオフ時間を考慮して、Ｃ，，Ｒ，の値の調整により決
定する。しかし、上記共振回路１のコンデンサ３にある
程度の残留電荷があって、最初の始動信号でサィリスタ
Ｔ，が導通しないときには共振電流ｌｉが流れない可能
性もあり、起動回路１２からＬに対する始動信号を出力
するようにしている。第５図ｂがこのＬへの始動信号で
あって、ＭＭ，がトリガされた後、一定時間してＱ出力
が“１”になると微分波形成形回路２７からトランジス
タＴｒ５を介してパルストランスＰＴ，を作動させるこ
とによって得られる。サィリスタＬが導適するとコンデ
ンサ３に蓄積電荷がサィリスタＴ２を介して放電され、
共振電流ｌｒ（第５図ｆ）が流れる。

かかる電流ｌｒが同様に電流トランスＣＴによって検出
され、トランジスタＴｒ６を導通させる。そして共振電
流ｌｒの終止点から一定時間遅れて、パルストランスＰ
Ｔ２を介して、サィリスタＴ，に第５図ｉに示される点
弧パルスが供給されることになる。なお、かかる一定時
間の遅れは、トランジスタＴｒ，に対応して、トランジ
スタＴｒ６のコレク外こ接続されたコンデンサＣ３及び
抵抗Ｒ３が決定する。したがって、直列共振回路１のコ
ンデンサ３が残留電荷によってある程度の両端間電圧を
残していても、起動回路１ ２がスイッチング素子Ｔ，
，Ｌに順次始動信号を供給するから、スイッチング素子
Ｔ．が導通してコンデンサ３を正万向に充電し、その後
に導適するＬによって共振電流ｌｒが流れ、制御回路１
１に検出信号を供給して、その後交互にスイッチング素
子Ｔ，，Ｔ２への点弧パルスが与えられる。

こうして動作する調理器の誘導加熱方式は、始動時に２
つのスイッチング素子Ｔ，，Ｌを順次導適するように始
動信号発生するので、制御回路１１による周波数自制式
のィンバータ動作が確実に行なえ、とりわけ直列型ィン
バータへの電力供給を時間比率制御する場合などのよう
に起動−停止を頻繁に繰返す場合であってもスムーズな
始動が可能となる。

＜発明の効果＞ 以上述べた様にこの発明によれば、直列型ィンバータ回
路の周波数自制式制御を行なうにあたって確実に起動さ
せることができ、したがってスムーズに動作するように
調理器の誘導加熱方式を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は調理器の主回路を示す回路構成図、第２図、第
３図は直列型ィンバータの主回路の他の実施例を示す回
路構成図、第４図は第１図のスイッチング素子を起動す
るための制御部を示す回路構成図、第５図は動作波形図
である。 １・・・直列共振回路、２・・・動作コイル、３・・・
コンデンサ、４・・・調理用鋼、Ｅｄ・・・直流電源、
Ｔ，，Ｔ２・・・スイッチング素子、１１・・・制御回
路、１２・・・起動回路。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直流電源と、この直流電源の正負電極間に接続され
   、負荷の誘導加熱動作を行なう動作コイルおよびコンデ
   ンサからなる直列共振回路と、この直列共振回路に対し
   て直列に接続され、直列共振回路のコンデンサを充電す
   るように導通する第１のスイツチング素子と、上記直列
   共振回路に対して並列に接続され、上記コンデンサの充
   電電荷を放電するように導通する第２のスイツチング素
   子と、上記直列共振回路に流れる電流の極性を検出し、
   上記電流が上記コンデンサを充電する極性の時には、上
   記第■のスイツチング素子を、上記電流が上記コンデン
   サの放電時の極性である時には上記第■のスイツチング
   素子を各々交互に導通せしめるように、各々の電流の終
   止点から一定時間遅延して発生する制御信号を各々のス
   イツチング素子に供給する制御回路と、起動時に上記第
   １、第２のスイツチング素子に順次始動信号を供給する
   起動回路とを具備し、前記起動回路が動作し、第１のス
   イツチング素子を導通して直列共振回路のコンデンサを
   所定の電圧まで充電した後に第２のスイツチング素子を
   導通せしめ、以降前記制御回路による制御動作を持続さ
   せるようにしたことを特徴とする調理器の誘導加熱方式
   。