JPS6298590A - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、電磁誘導により被加熱体を渦電流損に基づき
加熱する誘導加熱調理器に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 従来、この種の誘導加熱調理器としては、高抵抗を呈す
る鉄或はステンレス製の鍋を対象として誘導加熱するも
のが一般的である。このものにおいては、被加熱体たる
鍋加熱用の誘導加熱コイル及び共振用のコンデンサから
成る共振回路にインバータにより高周波出力を供給して
いるか、共振回路が共振状態となる出力周波数が鍋の大
きさ或は載置状態によってかなり変動するので、適当な
出力周波数でインバータを初期駆動して共振回路に電流
を流し、これに基づいてインバータをその出力周波数が
共振周波数に一致するようにフィードバック制御するイ
ンバータ制御回路を設けるようにしている。

ところが、インバータの出力周波数の制御範囲は比較的
広いので、鍋の載置位置、大きさ或は形状の状態によっ
て誘導加熱コイルのインダクタンスＬが大きく変わって
共振回路の共振周波数ｆ。

（ｆｏ−１／２πＪ］７て−、但し、Ｃは静電容量）が
かなり変動することから、初期の出力周波数が実際の共
振周波数ｆｏとかけはなれていると誘導加熱コイルに流
れる電流が少なくなってインバータ制御回路によるフィ
ードバック制御が正常に行われない不具合がある。

特に近年、このような誘導加熱調理器にてアルミニウム
或は銅製の鍋をも誘導加熱することが要望されており、
この場合には、アルミニウム或は銅が非磁性体であると
共に低抵抗であるため、鉄製等の鍋の場合と同程度の加
熱効率を得るには、その人力抵抗を同程度にする必要が
ある。このため、インバータの高周波出力の周波数をか
なり高くしなければならないので、共振回路のＱ　（Ｑ
−２πｆｏ−Ｌ／Ｒ，但し、〔。゛は共振回路の共振周
波数、Ｒは入力抵抗）が大きくなり、そのため、゛１１
値幅ｄ　（ｄ　＝　ｆ　ｏ　　−／　Ｑ　）が小さくな
ルカら、インバータの初期の出力周波数が共振周波数ｆ
、　　とかなりずれて半値幅ｄの範囲外に位置するよう
になり、共振回路即ち誘導加熱コイルに電流が流れなく
なって誘導加熱ができなくなるという問題があった。

［発明の１］１的］ 本発明はＬ′、記の点に鑑みてなされたもので、そのｌ
」的は、被加熱体の材質、位置、大きさ或は形状等にか
かわらずインバータの初期駆動時に誘導加熱コイルに充
分に電流を流すことができて確実に誘導加熱を実行し得
る誘導加熱調理器を提供するにある。

［発明の概要］ 本発明は、インバータの初期駆動時に該インバータの出
力周波数を順次変化させる可変初期駆動信号をフィード
バック制御による信号に代えてインバータ制御回路へ出
力する初期回路を設け、前記インバータの出力周波数が
与えられる誘導加熱コイル及び共振用のコンデンサから
成る共振回路が被加熱体に対応する略共振状態になった
ことを検出する共振検出回路を設け、この共振検出回路
か検出動作したときに前記インバータ制御回路をフィー
ドバック制御に戻すようにした（１′ｌ成に特徴を−Ｕ
する。

［発明の実施例〕 以ド本発明の第１の実施例につき第１図及び第２図を参
照して説明する。

第１図において、１は直流電源で、これは商用交流電源
２と全波整流回路３と平滑用のコンデンサ４とから成る
。５は誘導加熱コイルで、これは共振用のコンデンサ６
と直列に接続されて共振回路７を構成している。尚、誘
導加熱コイル５Ｉ−には図示しないトッププレートを介
して被加熱体たる鍋８が載置されている。９は共振回路
７に高周波出力を供給するインバータで、こ゛れはＮＰ
Ｎ形の第１のスイッチングトランジスタ１０と第２のス
イッチングトランジスタ１１とから成り、前記コンデン
サ４の両端子間に直列に接続されている。

そして、共振回路７における誘導加熱コイル５及びコン
デンサ６の各一端がトランジスタ１０及び１１の各エミ
ッタに夫々接続されている。１２は位相比較回路で、こ
れは、インバータ９の出力電圧たるトランジスタ１１の
コレクタ電圧Ａ及びコンデンサ６の端子電圧Ｂを入力し
てこれらの位相を比較し、その位相差が９０度になる（
共振回路７が共振状態になる）までの偏差に応じた直流
電圧（ｇ号を出力する。１３はボルテージ・コンドロー
ルド・オンレータで、これは、後述する切換スイッチ装
置１４が接点（ｄ−ａ）間オンのとき位相比較回路１２
からの直流電圧信号を受けてその電圧に対応する周波数
で発振し、その発振出力信号をインバータ駆動回路１５
へ出力している。更に、インバータ駆動回路１５は、そ
の入力される発振出力信号に応じて第１のスイッチング
トランジスタ１０と第２のスイッチングトランジスタ１
１とにベース電流を供給してこれらを交互にオンオフさ
せ、以て、インバータ９から該発振出力信号に応じた周
波数の高周波出力を共振回路７に供給させるようになっ
ている。そして、位相比較回路１２、ボルテージ・コン
ドロールド・オシレータ１３及びインバータ駆動回路１
５によりインバータ制御回路１６が構成されている。

さて、１７は初期回路で、以下これについて第２図に従
って述べる。１８はボルテージホロワで１１３成された
オペレーションアンプで、これは、アナログスイッチ１
９がオンされると直流電源電圧Ｖｃｃが印加されるコン
デンサ２０及び抵抗２１の直列回路から成る可変電圧回
路によるｉｉＪ変電圧に応じた可変初期直流電圧信号を
出力するようになっている。そして、この可変初期直流
電圧信号は切換スイッチ装置１４の接点（ｃ−ｂ）間が
オンのとき前記ボルテージ・コンドロールド・オシレー
タ１３に与えられるようになっている。２２は１月切パ
ルス発生回路で、これは第１図に示される電源スィッチ
１ａがオンされるとハイレベル信号を出力し、以て、ア
ナログスイッチ１９をオンさせるようになっている。こ
こで、上、記初期直流電圧信号は、コンデンサ２０と抵
抗２１とから成る可変電圧回路の時定数に従って直流電
源電圧ＶＣＣからＯＶまで変化するようになっている。

一方、２３は共振検出回路で、これは第１図に示すよう
にインバータ９の出力電圧たるトランジスタ１１のコレ
クタ電圧Ａ及びコンデンサ６の端子電圧Ｂを人力してこ
れらの位相を比較する。以下、この共振検出回路２３に
ついて第２図に従って述べる。２４及び２５はコンパレ
ータて、これらは抵抗２６．２７及び抵抗２８．２９か
ら成る分圧回路を介して夫々」−記電圧Ａ及びＢを入力
してこれらに対応する矩形波信号を出力するようになっ
ている。３０はイクスクルーシブオア回路で、これは、
コンパレータ２４．２５の各矩形波信号を受けて、測知
形波信号の位相差（トランジスタ１１のコレクタ電圧Ａ
及びコンデンサ６の端子電圧Ｂの位相差）が９０度のと
き、デユーティ比が５０％で且つ周波数が共振回路７の
共振周波数の２倍の矩形波信号を出力するようになって
いる。３１は抵抗３２及びコンデンサ３３から成る゛Ｉ
′均値同値回路これは、イクスクルーシブオア回路３０
のＭｉ　ｉ＋；波信号の周期よりも長い時定数に設定さ
れており、イクスクルーシブオア回路３０からのデユー
ティ比５０％の矩形波信号を受けることにより前述の位
相差が９０度のときにＶ　ｃ　ｃ　／　２の電圧信号を
出力するようになっている。３４は上限用のコンパレー
タで、これは抵抗３５及び３６によって分圧された（　
Ｖ　ｃ　ｃ　／　２　）＋ΔＶの基僧電圧と・１シ均値
回路３１の出力電圧信号とを比較し、該出力電圧信号が
（Ｖ　ｃ　ｃ　／　２　）＋Δ■よりも小さいときロー
レベル、それ以外のときはハイレベルを出力するように
なっている。また、３７は下限用のコンパレータで、こ
れは抵抗３８及び３９によって分圧された（Ｖｃｃ／２
）−ΔＶの基り電圧と゛μ均均量回路３１出力電圧信号
とを比較し、１１工出力電圧信号が（Ｖ　ｃ　ｃ　／　
２　）−ΔＶよりも大きいときローレベル、それ以外の
ときはハイレベルを出力するようになっている。従って
、コンパレータ３４，３７の各出力の共通接続点（共振
検出回路２３の出力端子）Ｃは、平均値回路３１の出力
電圧信号が（Ｖ　ｃ　ｃ　／　２　）±Δ■の範囲内に
あるときにローレベル、それ以外のときはハイレベルと
なっている。ここで、電圧範囲（Ｖｃｃ／２）±ΔＶは
１．記共振回路７か鍋８に対応する略共振状態になって
充分に電ｌｈが流れるようになった場合に対応している
。即ち、共振検出回路２３は共振回路７か略共振状態に
なった場合にローレベル、それ以外の場合はハイレベル
を出力するように設定されている。４０はアンド回路で
、これは沖ｊ期パルス発生回路２２及び共振険出回路２
３の各出力信号を受けてそのアンド信号を切換スイッチ
装置１４へ出力している。そして、切換スイッチ装置１
４は、このアンド信号かハイレベルであるＪ（、振回路
７か」１振していない場合に接点（Ｃ−ｂ）間がオン、
ローレベルである共振回路７か略」１振状態になった場
合に接点（ｃ−ａ）間かオンされるようになっている。

次に１．記構成の作用を説明する。まず、電源スィッチ
１ａをオンすると、明期パルス発生回路２２のハイレベ
ル信号と共振検出回路２３のハイレベル信号とを受けて
アンド回路４０がハイレベルになることから、切換スイ
ッチ装置１４の接点（ｃ−ｂ）間がオンされる。これと
共に、アナログスイッチ１９がオンされることによる初
期回路１７からのＶｃｃからＱＶへ変化する可変初期直
流電圧イ二号がボルテージ・コンドロールド・オシレー
タ１３へ出力される。これにより、ボルテージ・コンド
ロールド・オンレータ１３はその可変初期直流電圧信号
に応じた周波数の可変発振出力信号をインバータ駆動回
路１５へ出力し、これに応じて、インバータ駆動回路１
５がスイッチングトランジスタ１０．１１をオンオフし
てインバータ９の出力周波数を順次変化させ、以て可変
１ゴ周波出力が共振回路７へ供給される。この後、共振
回路７か鍋８に対応する略共振状態となると、両電圧Ａ
、Ｂ間の位相差が略９０度になって・１ろ均量回路３１
の出力電圧信号が電圧範囲（Ｖ　ｃ　ｃ　／　２　）±
Δ■内に位置するようになるから、共振検出回路２３か
らアンド回路４０ヘローレベル信号が出力される。この
とき、共振回路７が略共振状態であるから誘導加熱コイ
ル５に充分に電流が流れている。この結果、アンド回路
４０からローレベル信号を受けて切換スイッチ装置１４
の接点（ｃ　−ａ）間がオンとなり、初期回路１７に代
わって、位＋１」比較回路１２か共振回路７の電圧Ａ、
Ｂの位＋１」差に応じた直流゛重圧信号をボルテージ・
コンドロールド・オシレータ１３へ出力するようになり
、以後はインバータ制御回路１６が該位相差が９０度即
ち共振状態になるようにインバータ９の出力周波数をフ
ィードバック制御する。

このような構成の本実施例によれば、インバータ９の一
月切駆動時に初期回路１７から可変を月切直流電圧信号
をボルテージ・コンドロールド・オシレータ１３へ出力
させて、共振回路７が鍋８に対応する略共振状態になっ
たことを共振検出回路２３が険出動作したときにインバ
ータ制御回路１６がインバータ９をフィードバック制御
するように戻したので、鍋８か鉄、ステンレス、アルミ
ニウム或は銅製等のいかなる祠質であっても、また、鍋
８の位置、大きさ或は形状に差異があっても、インバー
タ９の初期駆動時に誘導加熱コイル５に充分に電流が流
れるようになり、確実に鍋８の誘導加熱を行なうことが
できる。特に、本実施例によれは鍋８かアルミニウム或
は銅製の場合には、その効果か著しくなる。

第３図は本発明の第２の実施例を示すもので、第１図と
異なる部分は、電源スィッチ１ａと余波整流器３との間
に低電圧回路４１を設けた構成にある。この低電圧回路
４１は抵抗４２、リレー４３及びこれが通電されたとき
にオンされて抵抗４２を短絡するりレースイッチ４３ａ
から成るもので、これは、共振回路７がＪ（振状態にな
いときにリレースイッチ４３ａがオフされて低電圧がイ
ンバータ９に印加され、共振回路７が略共振状態になっ
たときにリレースイッチ４３ａがオンされて通常の電圧
がインバータ９に印加されるように共振検出回路２３に
よってリレー４３が通Ｉ析電制御されるように設定され
ている。

面して、この第２の実施例においても第１の実施例と同
（、゛（な作用効果を得ることがてき、特に、低電圧回
路４１を設けて共振検出回路２３か険出動作するまでの
間インバータ９を低電圧下で動作させるようにしたので
、共振回路７に電流か流れていない場合にインバータ９
のトランジスタ１０゜１１に高電圧が印加されることを
防１１−でき、トランジスタ１０．１１が破壊されるこ
とを防止し得る。

尚、１；２第２の実施例においては、低電圧回路４１に
ゼロクロス検出回路を設け、商用交流電源２かゼロクロ
スしたときに初期回路１７によるインバータ９の初期駆
動を行なうようにしても良く、この場合には平滑用のコ
ンデンサ４の電圧を史にゆっくり変化させることができ
、より一層トランジスタ１０．１１か破壊されることを
防止し？１する。

また、上記各実施例において、誘導加熱コイル５の巻数
及び共振用のコンデンサ６の静電容はを鍋８の＋Ａ　Ｗ
により選択できるようにしても良い。

その他、本発明は１−記名実施例に限られるものではな
く、例えば２個のスイッチングトランジスタ１０，１１
を用いる形態のインバータ９の代わりに別の形態のイン
バータを用いるようにしても良く、また、インバータ制
御回路１６としても自動式共振状態を維持できるもので
あれば十分であり、史に、共振検出回路２３は共振回路
７の略共振状態を検出できればどのようなものでも良く
例えば共振回路７に所定値以上の電流が流れたときに共
振状態を検出するようにしても良い。

［発明の効果］ 本発明は以上の説明から明らかなように、誘導加熱コイ
ル及び共振用のコンデンサから成る共振回路に高周波出
力を与えるインバータの初期駆動時にインバータ制御回
路によるフィードバック制御の代わりに初期回路により
インバータの出力周波数を順次変化させる可変初期駆動
信号をインバータ制御回路へ出力し、前記共振回路が被
加熱体に対応する略共振状態になったことを検出して動
作する共振検出回路によりインバータ制御回路をフィー
ドバンク制御に戻すように構成したので、被加熱体の祠
質、位置、大きさ或は形状等にかかわらずインバータの
初期駆動時に誘導加熱コイルに充分に電流を流すことが
できて確実に誘導加熱を実行しｊ′４るという優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１の実施例をボすもので
、第１図は全体の電気的（１４成図、第２図は初期回路
及びＪｌ、−振検出回路の電気的（１１４成図であり、
第３図は本発明の第２の実施例を示す第１図相当図であ
る。 図面中、５は誘導加熱コイル、６はコンデンサ１．５１ ７は共振回路、８は鍋（被加熱体）、９はインバータ、
１６はインバータ制御回路、１７は姪月切回路、２３は
共振検出回路を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被加熱体加熱用の誘導加熱コイル及び共振用のコン
   デンサから成る共振回路に高周波出力を供給するインバ
   ータと、このインバータの出力周波数を前記共振回路が
   被加熱体に対応する共振状態になるようにフィードバッ
   ク制御するインバータ制御回路と、前記インバータの初
   期駆動時に前記フィードバック制御の代わりに前記イン
   バータの出力周波数を順次変化させる可変初期駆動信号
   を前記インバータ制御回路へ出力する初期回路と、前記
   共振回路が被加熱体に対応する略共振状態になったこと
   を検出する共振検出回路とを具備し、前記共振検出回路
   が検出動作したときに前記インバータ制御回路をフィー
   ドバック制御に戻すようにしたことを特徴とする誘導加
   熱調理器。 ２、共振検出回路は検出動作するまでの間インバータを
   低電圧下で動作させるようになっていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の誘導加熱調理器。