JPS6074379A - 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】 産業上の利用分野 本発明は一般家庭において使用する周波数変換装置を備
えた誘導加熱調理器に関するものである。

従来例の構成とその問題点 加熱コイルと共振コンデンサの共振回路をスイッチング
半導体で励振するインバータを備えた従来の誘導加熱調
理器は、スイッチング半導体がオフした後に発生する素
子端子間の電圧が、−］二記共振回路の並列共振現象に
より再び零になるのを検出した後、スイッチング素子へ
再び所定の時間ｒｌ＋の導通信号を発生していた。それ
によりスイッチング素子が導通する時のスイッチング損
失を低減することが可能となるが、素子端子電圧が共振
作用で零にならなければ発振を継続することが出来なか
った。

具体的に述べるとインバータの負荷は使用鋼であるが、
形状・材質・位置等によって電気的に６１−極めて多様
な負荷変動となる。しかしスイッチング素子端子の電圧
が所定値以下に低下した事を検出したり、あるいはスイ
ッチング素子（フライホイールダイオードを含む）の電
流が逆方向に流Ｊしることを検出する事によって再度導
通信号を発／ｊする制御方式の従来例では、あらゆる負
荷条件ｅこおいても必らず電圧が零になる様に加熱コイ
ルと鍋との結合を考慮したインバータでなければ発振停
止に陥いる危険性があった。もちろん、使用に供される
全ての鍋に対して安全に動作するか否かの設計確認は物
理的に不可能であるので、安全係数を持たせた設計のた
めに加熱コイルと鍋との結合を悪くして負荷変動を緩和
する方法を採っていた。

しかし、そのためには加熱コイルに必要以上の電流を流
さなければ同一の出力が得られず効率その他を改善する
障害と在っていた。

発明の目的 本発明はこのような従来の問題を解決しインバータの発
振動作の安定性向上と機器の効率向上を　。

図った誘導加熱調理器を提抗するものである。

発明の構成 本発明の誘導加熱調理器は、商用電源に接続されフ辷チ
ョークコイルとフィルタコンデンサからなるフィルタ回
路と、フィルタコンデンサの両端に接続された加熱コイ
ルと共振コンデンサからなる共振回路と、その共振回路
を励振する半導体スイッチング素子とから成る周波数変
換回路と、半導体スイッチング素子の端子電圧の変化率
を検出する変化率検出回路と、端子電圧が発生後、上記
変化率検出回路が出力を発生する迄の時間に比例した時
間後に半導体スイッチング素子へ所定のパルス巾のオン
信号を供給する駆動回路とを有している。

実施例の説明 以下、添附図面に基づいて、本発明の一実施例について
説明する。第１図、第２図において、商用電源１にスイ
ッチ２を介して接続された整流２ｇ３の整流出力端子に
はチョークコイル４とフィルタコンデンサ５から成るフ
ィルタ回路が接続されている。

さらにフィルタコンデンサ５には加熱コイル６と共振コ
ンデンサ７の並列共振回路と、ＮＰＮ　１、ランジスタ
８と７ライホイールダイオー１・９の逆並列回路の直列
回路が接続されており、周波数変換装置２０を構成して
いる。トランジスタ８の端子電圧■１　は変化率検出回
路１０へ入力さノｚ、Ｖ１の変化率が零になる毎に駆動
回路１２へ出力を発生ずる。

駆動回路１２は変化率検出回路１０によすｖｌが発生後
、その変化率（ｄＶ１／ｄｔ）　が零になる迄の時間信
号を与えられ、その時間に比例した時間後にトランジス
タ８へ所定のパルス巾のオン信号を供給する。

第２図は第１図記載のブロック図をさらに具体的に説明
するものであり、以下、各部の波形を図示した第３図と
ともに動作を説明する。

整流器３の交流端子に接続された電源トランス１４の２
次巻線にはダイオード１５とコンデンサ１６の平滑回路
が接続され、コンデンサ１６には制御抵抗１７を介して
定電圧ダイオード１８が接続されており、変化率検出回
路１０と駆動回路１２に定電圧電源を供給している。変
化率検出回路１０を構成するコンデンサ１０１と直列接
続された２つの抵抗１０２　、１０３の微分回路は、ト
ランジスタ８の端子間に接続されておシ、抵抗１０２゜
１０３の中点に接続されたコンパレータ１ｏ６の入力端
子に■１の微分波形を入力する。又、５ンパレータ１０
６の他の入力端子には分圧抵抗１０４．１０６により基
準電圧が供給されている。すなわち、トランジスタ８が
オフする時に発生する電圧（ｖｌ）は加熱コイル６と共
振コンデンサ７の並列共振によシ第３図ａのように振動
波形となるので、抵抗１０３に表われる微分電圧波形は
第図すとなる。同図で破線はコンパレータ１０６の基準
電圧を示している。従ってコンｉぐレータ１０６の出力
電圧はプルアップ抵抗１０７でプルアップされた後１．
駆動回路１２へ供給されている。駆動回路１２の入力端
子にはＮＰＮ）ランジスタ１２１とＰＮＰ）・ランジス
タ１２２のベース端子が互いに接続されており、又その
エミッタ同志も互いに接続さノ［た後、定電圧ダイオー
ド１８の両端に接続されている。エミッタ端子にはダイ
オード１２３と抵抗１２４の直列回路とダイオード１２
５．抵抗１２６の直列回路が互いに逆並列に接続されて
おり、それらに直列接続されたコンデンサ１２７を九つ
／こ時定数で充放電する構成となっている。コンデンサ
１２７の両端にはゼナダイオード１２８とトランジスタ
１３０のベース端子が接続されていて、コンデンサ１２
７の端子電圧がゼナダイオード１２８のゼナ電圧に達す
ると、トランジスタ１３０は導通し次段に接続されたト
ランジスタ１３２は不導通となる。

従って第３図Ｃに示す変化率検出回路１０からの出力信
号に対しトランジスタ１２１，１２２が互いに逆相のス
イッチング動作を行ない（”１″″出力に対してトラン
ジスタ１２１がオンしトランジスタ１２２がオフする。

”　ｏ　″入力に対してはその逆の状態となる。）、コ
ンデンサ１２７に充電及び放電を行わせる。その場合、
２つのダイオード１２３，１２６のため充放電時定数は
抵抗１２４．１２５で独自に設定できる。すなわち、■
１の変化率が正で零になるまでの間、変化率検出回路１
０の出力波形は第３図Ｃのように６０″レベルであるの
でトランジスタ１２１けオンし、トランジスタ１２２が
オンとなり、ゼナダイオード１２８でクリ、プされてい
るコンデンサ１２７を抵抗１２６．ダイオード１２５で
放電させる（第３図ｄのＴａ期間）。その後、ｖｌ　の
変化率が′シタから負へ変化すると、変化率検出回路１
０の出力は再び゛′１″ルベルとなりトランジスタ１２
２はオフとなりトランジスタ１２１がオンし、コンデン
サ１２７を抵抗１２４．ダイオード１２３で充電する（
第３図ｄのＴｂ期間）。従って、ゼナダイオード１２８
に接続されてその電流によりオン、オフするトランジス
タ１３０は、第３図ｄのＴ８＋Ｔｂ期間ではコンデンサ
１２７がゼナダ・ｆオード１２８のゼナ電圧値以下であ
るためオフ状態であシ、その反転出力を発生するトラン
ジスタ１３２はＯ”レベルの信号をタイマー１３４の入
力端子に加える。ここで■１波形は前述した様に加熱コ
イル６とコンデンサ７による共振振動電圧であるため正
弦波波形であり■１の最下点のタイミングではＴａ：Ｔ
ｂ−１：１〜１．５の関係が保たれる。そして、その比
率に合致する様に抵Ｊ’）’（：　’Ｉ　２４と１２６
が選定されるので、■１　の最下点で゛ｒｂ期間が終了
しトランジスタ１３２が第３図ｅのように立上りパルス
をタイマ１３４に供給することとなる。タイマー１３４
は一般的な単安定マルチバイブレータで構成されても良
いが、本実施例では、入力の立上りに同期して外付けの
ＯＲ時定数で定寸る時間、◇出力端子に正のパルスを発
生するタイマーＩＣ，例えば日本電気■製のμＰＤ４５
２８ＢＧを用いている。従って第３図ｅに示すトランジ
スタ１３２からの入力に対し、所定の時間（第３図ｆの
Ｔ１）、”　ｏ　”レベルの出力を発生し抵抗１３５を
介したトランジスタ１３７へのベース電流を発生させな
いので、トランジスタ１３７ｉｄオンし、抵抗１３８か
らの電流はトランジスタ８のベース電流として供給され
る。従って、Ｔ１期間ｆｄ　）ランジスタ８が導通して
いる時間となり、その後、トランジスタ８がオフすると
再びＴ１の振動電圧が発生し上記の動作を繰り返す。

−この様に本発明の実施例では■１が振動電圧である点
に着目して■１の最下点を予測し、そこでトランジスタ
８を導通させるので、トランジスタ８のスイッチング損
失は常に最低となり、効率の良い動作が維持される。さ
らに最下点の予測のために■１の振動波形の変化率を検
出しているので、共振コンデンサ７や加熱コイル６のバ
ラツキなどで最下点がずれても自動的に補正するので動
作が安定である。このことは、誘導加熱調理器のように
、種々の材質の鍋を使用された時、加熱コイルのインピ
ーダンスが大きく変動しても自動追尾するため、トラン
ジスタ８は常にｖｌ　の最下点でターンオンし、極めて
有効である。

以上の動作説明でも判る様に、トランジスタ８は常にそ
の端子電圧が最低の時にターンオフするので、スイッチ
ング損失が最少で動作することになり、小型・安価なも
のでも良く、又、発熱ｈｔが少ないので冷却ファンの性
能を落すことによる静音化や、放熱フィンの小型化によ
る製品の小型−薄型化を達成することが可能となる。

又、実施例では、半導体スイッチング素子としてトラン
ジスタ８を用いた場合について説明し／こが、トランジ
スタの代ゎシにＧＴ○（ゲートターンオフサイリスタ）
やＦ　Ｅ！Ｔ　（電界効果型トランジスタ）など、制御
信号でオン・オフを制御できる素子であ九ば何らの制限
はない。又、共振コソデンサ７がトランジスタ８に並列
接続されても動作に変わシはない。

発明の効果 本発明の誘導加熱調理器によれば、次のようなすぐれた
効果がある・ １　被加熱物の形状・材質によらず、半導体スイッチン
グ素子の損失が常に最少になる様に動作するので、機器
の小型・静音化・低価格化が図れる。

２　被加熱物の形状・材質の変動に対して、常に発振条
件が存在するので、発振停止や異常発振現象が発生ぜず
安定な機器を供給できる。

３　電圧の最少点のタイミングを予想して導通信号を発
生するので、駆動回路部の遅ｎ時間がある場合でも、予
め、その時間を見込んで導通信号を発生させることによ
り、真の最少点で導通させることができる。

４　構成が簡単であり信頼性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す誘導力１］熱調ｆ！Ｊ
！器のブロック図、第２図は同回路図、第３１凶は第２
図の動作説明を示す波形図である。 ６・・・・・・加熱コイル、７・・・・・・共振コンデ
ンー、８・・・・・・トランジスタ、１ｏ・・・・・・
変化車検ｌＪ３回路、１２・・・・・・駆動回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 商用電源に接続（れたチョークコイルとフィルタコンデ
   ンサから成るフィルタ回路と、フィルタコンデンサの両
   端に接続された加熱コイルと共振コンデンサからなる共
   振回路と、その共振回路を励振する半導体スイッチング
   素子とからなる周波数変換装置と、半導体スイッチング
   素子の端子電圧の変化率を検出する変化率検出回路と、
   端子電圧が発生後、上記変化率検出回路が出力を発生す
   る迄の時間に比例した時間後に半導体スイッチング素子
   へ所定のパルス巾のオン信号を供給する駆動回路とを有
   した誘導加熱調理器。