JPS6116616Y2

JPS6116616Y2 -

Info

Publication number: JPS6116616Y2
Application number: JP3734981U
Authority: JP
Priority date: 1981-03-16
Filing date: 1981-03-16
Publication date: 1986-05-22
Also published as: JPS5719891U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、誘導加熱調理器に関する。

誘導加熱調理器は、商用低周波交流を整流回路
および平滑回路を用いて直流に変換し、この直流
電源によりインバータを発振駆動させ、これによ
り発生する高周波交番電流をワークコイルに加え
て磁界を発生させ、この磁界をコイル近辺に配置
した磁性体鍋に加えて、これを誘導加熱するもの
である。

本考案はこの種誘導加熱調理器において、特に
スイツチングトランジスタのスイツチングロスを
減少させ、インバータ発振の高速化を図つたもの
である。以下一実施例を図を参照して説明する。
第１図は回路図を示し、１は商用低周波交流電
源、２は４個のダイオードD₁〜D₄をブリツジ接
続してなる整流回路で交流電源１を入力とする。
C₁は整流回路２出力側に接続されたコンデンサ
で、商用交流周波数（50/60Hz）に対してはイン
ピーダンスが高く、かつ高周波に対してはインピ
ーダンスが低い高周波バイパスコンデンサが使用
される。Ｓはスイツチ、WCは、スイツチＳを介
して、その一端側を整流回路２にて構成される電
源部正極間に接続されたワークコイル、GTRは
スイツチング素子例えばトランジスタでコレクタ
ーをワークコイルWC他端側に、またエミツタを
電源部負極側に接続されている。なおスイツチン
グ素子としては、トランジスタのほかGTO（ゲ
ート・ターン・オフサイリスタ）を使用すること
もできる。上記ワークコイルWCは、渦巻状に巻
回されており、これに近接して絶縁性トツププレ
ート３が配置され、さらにこのトツププレート３
上に磁性体鍋４が載置される。したがつてワーク
コイルWCにて発生する磁界は、トツププレート
３を透過して、この鍋４に加えられる。C₂は、
スイツチングトランジスタGTRと並列接続され
た低容量の共振コンデンサ、D₅は、スイツチン
グトランジスタGTRと逆並列に接続されたダイ
オードである。CTは、ワークコイルWCに流れ
る負荷電流を検知する電流検出回路例えばカレン
ト・トランスである。５は、交流電源１よりトラ
ンスT₁を介して降圧された脈流信号Ｖ_CC2およ
び、整流、平滑された直流電圧Ｖ_DDが入力される
トリガ回路で、脈流信号Ｖ_CC2がゼロから立上り
始めた直後にトリガパルスを発生するよう構成さ
れている。６はこのトリガパルスを入力する増幅
回路で、脈流信号Ｖ_CC2および直流電圧Ｖ_DDを入
力とする。さらにこの増幅回路６には、カレン
ト・トランスCTの出力も加えられ、その出力信
号を増幅する。この増幅回路６にはワンシヨツト
マルチバイブレータが組込まれ、トリガパルス入
力により、およびカレント・トランスCTにて検
出される電流ｉ_Lがゼロから立上る時点で動作
し、任意に設定された時間出力を発生する。７は
増幅回路６の出力信号が加えられる駆動回路で、
スイツチングトランジスタGTRのベースに信号
を加え、これを駆動する。なお、上記増幅回路６
にて増幅された信号はそのゼロ電圧付近ではスイ
ツチングトランジスタGTRをオフ状態とするよ
う、その増幅率が設定されている。上記駆動回路
７は、第２図に示す如く、増幅回路６からの信号
が、そのベースに入力し、これを導通するスイツ
チングトランジスタＱと、このトランジスタＱの
コレクタと、脈流電源Ｖ_CC1との間に電圧一電流
変換用に接続されたトランスT₂の１次側コイル
と、この１次側コイルと並列接続された放電用抵
抗R₁および逆電流阻止用ダイオードD₆よりなる
直列回路と、さらに上記抵抗R₁と並列に接続さ
れた放電用コンデンサC₃とを備えている。上記
トランスT₂の２次側コイルは、トランジスタ
GTRのベースとエミツタの間に接続されてい
る。R₂は、トランジスタGTRのベースと、２次
側コイルとの間に介挿された抵抗で、トランジス
タGTRの保護およびスイツチング速度制御の役
割をはたす。また上記トランジスタGTRのベー
スとエミツタの間には、このトランジスタGTR
の強制反転用ダイオードD₇および抵抗R₃の直列
回路が介挿されている。

通常スイツチングトランジスタＱの負荷がトラ
ンスT₂のように誘導性をもつものにあつては、
トランスT₂のコイルに充電された電荷を放電さ
せなければトランスT₂のコアが飽和してエネル
ギーの伝達が効率よく行なわれなくなるという欠
点が生じる。この対策として従来１次側若しくは
２次側コイルに放電用の抵抗を接続しコイルに充
電された電荷を熱に変えて放出する方法がとられ
ているが、この方法によれば、抵抗の抵抗値を小
さくするとコイルの逆起電力によるスイツチング
トランジスタＱのエミツタ・コレクタ間電圧の上
昇は防げるが、コイルの放電電流により抵抗に大
電流が流れ、この部分でのエネルギーの消耗が大
きくなり、調理器としての熱効率が悪くなる。他
方この抵抗の抵抗値を大きくするとコイルの逆起
電力によるエミツタ・コレクタ間電圧の上昇が大
きくなり、使用できるスイツチングトランジスタ
Ｑが制限される。これに対し本考案にかかる誘導
加熱調理器では上記駆動回路７に逆流阻止用ダイ
オードD₆および、コンデンサC₃を付加すること
により、上述のごとき問題を解決している。すな
わち、いま、スイツチングトランジスタＱのベー
スに増幅回路６より正方向バイアス信号が加わる
と、このトランジスタＱは導通する。トランジス
タＱの負荷はトランスT₂であるからこのコイル
電流は徐々に上昇する。一定時間の後トランジス
タＱのベースに逆方向のバイアスが加わり、トラ
ンジスタＱはオフとなる。このときトランスT₂
のコイルに充電されたエネルギーは、その後コン
デンサC₃に充電されるから、トランジスタＱの
エミツタ・コレクタ間電圧は、緩やかに立上るこ
ととなり、抵抗R₁の抵抗値を大きくしてもエミ
ツタ・コレクタ間に高電圧が加わらなくなり、通
常のトランジスタの使用が可能となる。また抵抗
R₁の抵抗値を大きくすると、抵抗R₁に流れる電
流が減少し、この部分での発熱は抑えられ、回路
の変換効率も上昇する。

次に第３図を参照して、本考案実施例の加熱動
作を説明する。図中波形Ａは、高周波バイパスコ
ンデンサC₁を経て得られた低周波交流周波数（5
０／６０Hz）信号Ｖ_CC1で、約20KHzの高周波分ａを
含んでいる。波形Ｂは、交流電源１から降圧トラ
ンスT₁を介して得られる低周波交流周波数をも
つ脈流信号Ｖ_CC2、およびトリガ回路５、増幅回
路６に供給される直流電圧Ｖ_DDを、また波形Ｃは
脈流信号Ｖ_CC2に対応してトリガ回路５より得ら
れるトリガパルスＶ_Tを示し、信号Ｖ_CC2の初期Ａ
時点で発生するよう設定されている。また波形Ｄ
はワークコイルWCに流れる高周波負荷電流ｉ_L
を、波形ＥはスイツチングトランジスタGTRの
コレクタ電位Ｖ_Cを示している。

まず交流周波数信号に関連した動作を説明する
と、スイツチＳを閉じた状態で、脈流信号Ｖ_CC2
の立上り初期時点Ａでトリガ回路５からトリガパ
ルスＶ_Tが増幅回路６を経て駆動回路７に加わる
と、このトリガパルスＶ_Tは、増幅されてスイツ
チングトランジスタGTRに加わり、これを導通
させる。このトランジスタGTR導通により、後
述する自励発振動作が開始され、信号Ｖ_CC2の立
下り終期時点Ｂまで持続する。この時点Ｂでは、
脈流信号Ｖ_CC2が小さいため増幅回路６の増幅率
が低下し、発振は停止する。その後信号Ｖ_CC2の
Ａ時点で、トリガパルスＶ_Tが発生すると、再び
発振が開始され、以後同様の動作が繰返し継続さ
れる。なおここで上記トリガパルスＶ_Tについて
説明を加える。脈流信号Ｖ_CC2のＢ時点で発振停
止した後、次のＡ時点で仮にトリガパルスＶ_Tが
出力しなかつたとすると、共振コンデンサC₂の
容量が小さいため、低周波電圧Ｖ_CC1による負荷
電流ｉ_Lは殆んど流れず、このまゝでは再びトラ
ンジスタGTRを導通し、発振が開始されること
はない。したがつてこのトリガパルスＶ_Tは、脈
流信号Ｖ_CC2の立上り初期時点において、繰返し
発生させることが必要である。

次に高周波部分における自励発振についてその
動作を説明する。いま脈流信号Ｖ_DDのＡ〜Ｂ時点
間の適当な時間において、スイツチＳを閉成す
る。なおこのときスイツチングトランジスタ
GTRはオフ状態にあり、かつ共振コンデンサC₂
は完全に放電した状態にあるものとする。スイツ
チＳの閉成により負荷電流ｉ_Lはワークコイル
WC→共振コンデンサC₂→コンデンサC₁→スイツ
チＳ→ワークコイルWCを通つて急激に流れる。
したがつてこの電流ｉ_Lはカレント・トランスＣ_T
にて検出され電流ｉ_Lがゼロから立上つたときト
リガ回路５が作動し、トランジスタGTRのベー
スに正帰還電流が流れ導通する。このトランジス
タGTRオン時間をT₁とする。この時間T₁は増幅
回路６に含まれるワンシヨツトマルチバイブレー
タの信号出力時間でありこの間電圧Ｖ_Cはゼロと
なり負荷電流ｉ_Lは徐々に増加しワークコイル
WCにエネルギーが蓄えられる。そして時間T₁経
過後、トランジスタGTRのベース・エミツタ間
に逆バイアスが加わりトランジスタGTRはオフ
となる。続く時間T₂にてワークコイルWCに蓄積
されたエネルギーが放電され（このときワークコ
イルの極性はスイツチングトランジスタのコレク
タ側が正）、トランジスタGTRのコレクタ電圧Ｖ
_Cは上昇する。それ故、この電圧Ｖ_Cにより、共振
コンデンサC₂が充電される。ワークコイルWCの
放電が完了した後の時間T₃において、今度は共
振コンデンサC₂の放電がなされ（このとき共振
コンデンサの極性はスイツチングトランジスタの
コレクタ側が正）、負荷電流ｉ_Lは、共振コンデン
サC₂→ワークコイルWC→スイツチＳ→コンデン
サC₁→共振コンデンサC₂よりなる閉回路を通つ
て流れ、再びワークコイルWCにエネルギーが供
給される。さらに上記放電が完了した後、時間
T₄にて、ワークコイルWCのエネルギーが放電さ
れ、負荷電流ｉ_Lは、ワークコイルWC→スイツ
チＳ→コンデンサC₁→ダイオードD₅→ワークコ
イルWCよりなる閉回路を通つて流れる。ここで
電圧Ｖ_Cは、ダイオードD₅でクランプされてい
る。続く時間T₁にて、ワークコイルWCの振動電
流により負荷電流ｉ_LはワークコイルWC→共振
コンデンサC₂→コンデンサC₁→スイツチＳ→ワ
ークコイルWCを通つて流れ、この負荷電流ｉ_L
が、ゼロ付近にてカレント・トランスCTにより
検知され、トリガ回路５が作動し、スイツチング
トランジスタGTRをオンとし、再び発振動作が
開始される。以上の発振動作が脈流Ｖ_CC2の時点
Ｂに至るまで持続する。

上記発振において、トランジスタＱの遮断時ト
ランスT₂2次側に生じる逆起電力はまずスイツチ
ングトランジスタGTRのエミツタからベースへ
流れる。このベース・エミツタ間に蓄積された電
荷が放電すると、この電路の電流は遮断される
が、上記逆起電力は抵抗R₃、ダイオードD₂を通
つて放電され続けるから、トランスT₂2次側のエ
ネルギーは完全に放電される。それ故、次にトラ
ンジスタＱが導通したときトランスT₂1次側には
十分な電流が流れ、スイツチングトランジスタ
GTRへのベース電流を十分な大きさとし、した
がつてトランスT₂2次側に生じる逆起電力をも大
きくすることができる。このようにしてスイツチ
ングトランジスタGTRのオン・オフ動作時、ト
ランジスタＱのオン・オフ動作に鋭敏に追随させ
ることが可能となる。

以上説明したように本考案誘導加熱調理器は、
整流回路次段に設けたコンデンサとして、従来の
容量の大きいものに代えて、（低周波に対しては
高インピーダンスであるが）加熱動作に寄与する
高周波（約20KHz）に対しては、十分小さくした
ものを用いるから、電源の力率を１とすることが
可能となり、大電流で動作するこの種調理器にあ
つては極めて有効である。また本考案調理器は既
述のように50/60Hzの低周波数で、発振動作をオ
ン・オフし、これを繰返すものであるから出力制
御、小物等負荷検知を上記低周波信号の各サイク
ルごとに働かせることができ、正確かつ迅速な出
力制御および小物負荷検知が可能となる。さら
に、調理器内の制御回路等全ての動作を上記低周
波信号に同期させて行なうことができるため構成
し易い回路とすることができる。さらにスイツチ
ングトランジスタGTRの駆動回路に設けられる
トランスのコイルに並列に放電用コンデンサを設
けたものであるから、コイルに充電された電荷は
このコンデンサに充電されることとなり、駆動回
路内のトランジスタのエミツタ・コレクタ間電圧
はその間に接続される抵抗の抵抗値を大きくして
も急上昇することなく、通常のトランジスタを使
用することができる。さらにまた、上述の如く上
記トランスのコイルに接続される抵抗はその抵抗
値を大きくすることができるから、この部分での
発熱は、抑えられ、したがつて熱効率のよい加熱
器を実現することができる。さらに本考案によれ
ば、スイツチングトランジスタの遮断応答動作
が、そのベース・エミツタ間に介挿されたダイオ
ードおよび抵抗により加速されるから、インバー
タの発振周波数を、約10KHz程度可速させること
ができ、約40KHz以上の周波数で発振させること
ができるから従来使用が難しかつた18−８ステン
レス鍋の加熱も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案誘導加熱調理器の実施例回路
ブロツク図、第２図は、同実施例における駆動回
路の具体的回路図、第３図は、同実施例動作の説
明に使用される波形図である。３……トツププレート、４……磁性体鍋、５…
…トリガ回路、６……増幅回路、７……駆動回
路、CT……カレントトランス、T₁，T₂……トラ
ンス。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

低周波脈流電源と、この脈流電源と直列に接続
されたワークコイルおよびスイツチングトランジ
スタと、このスイツチングトランジスタとそれぞ
れ並列に接続された共振コンデンサおよびダイオ
ードと、所定周期のトリガパルスを発生するトリ
ガ回路と、このトリガ回路からトリガパルス発生
に対応して動作し上記スイツチングトランジスタ
を駆動する駆動回路とを有する誘導加熱調理器に
おいて、上記駆動回路は、上記トリガパルス発生
に対応して導通するトランジスタと、このトラン
ジスタのコレクタ（エミツタ）と上記脈流電源間
に１次側コイルが接続されたトランスを含み、こ
のトランスの２次側コイルは、上記スイツチング
トランジスタのベースに接続されてなり、上記ス
イツチングトランジスタのベース・エミツタ間
に、このトランジスタを強制反転させるダイオー
ドおよび抵抗よりなる直列回路を接続したことを
特徴とする誘導加熱調理器。