JP5641947B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。
図1に示すように、本発明の実施の形態1に係る誘導加熱調理器の回路には、商用交流電源1と、商用交流電源1に接続した直流電源回路2が設けられている。直流電源回路2は、商用交流電源1の交流電力を整流するダイオードブリッジ回路5と、その整流された電流を平滑するチョークコイル6及び平滑コンデンサ7を備えている。
スナバコンデンサ12は、上スイッチ又は下スイッチがターンオフする際に、そのスイッチング素子に印加される電圧の急増を抑えて、ターンオフ時にスイッチング素子に流れるテール電流により生じる損失を低減している。
また、負荷回路4に流れる高周波電流を検出する負荷電流検出手段15が、負荷回路4に直列に接続されている。また、前記負荷回路4に印加される高周波電圧を検出する出力電圧検出手段16が、負荷回路4と並列に接続されている。
図2の(a)〜(c)は、駆動回路18からインバーター回路3の上スイッチ及び下スイッチへ出力される駆動信号の例であり、それぞれ異なる周波数の例を示している。このように、周波数を変えることにより、加熱出力を制御できる。ここで、上スイッチと下スイッチとを交互にオン・オフする周波数は、負荷回路4の加熱コイル13とその共振コンデンサ14の共振周波数より高い周波数となるようにする。
インバーター回路3から負荷回路4に出力される電力は、インバーター回路3の上スイッチ8と下スイッチ9をオン・オフする周波数である駆動周波数や、上スイッチ8と下スイッチ9のオン時間の比率(通電比率)を変えることにより調整することが可能である。駆動信号レベルとは、インバーター回路3の出力を調整する駆動信号の周波数等のレベルをいう。
なお、以降の説明において、被加熱物として鍋を用いた例を説明するが、誘導加熱が可能なものであれば他のものでもよく被加熱物の材料も限定しない。
図3に示すように、鍋の大きさにより、加熱コイル13と磁気結合して誘導渦電流が流れて加熱される鍋底面積が異なるため、同じ駆動信号に対してもインバーター回路3の出力電力の大きさは異なる。通常は、大径の鍋が載置されていたほうが小径の鍋が載置されているよりも大きな出力電力となる。
図4において、最低出力電力が100W(鍋A)、100W〜300W(鍋B)及び300〜500W(鍋C)のそれぞれの鍋について、設定火力毎(火力1:100W〜火力9:3kW)の出力電力及び加熱モードを示している。
図5(a)は、最小出力電力が100W超、300W以下である鍋Bのような負荷を載置した状態で、火力1(100W)が設定された場合の加熱動作期間と加熱休止期間のパターンを示す例である。この場合、300Wの電力を出力する1秒間の加熱動作期間と、2秒間の加熱休止期間を交互に繰り返す。これにより、(a)の間欠加熱モードの平均加熱電力は、100Wとなり、設定火力である火力1(100W)に相当した電力となる。
図6は、本実施の形態1に係る誘導加熱調理器の制御手段20における加熱制御処理の動作を示すフローチャートである。図6において、まず、制御手段20は、操作入力手段19から加熱する火力が設定されるなどの加熱開始要求が入力されたかどうか判断する(ステップ1)。そして、加熱開始要求があった場合には、駆動回路18を制御してインバーター回路3の上スイッチ及び下スイッチへの所定の駆動信号の出力を開始する(ステップ2)。
例えば、設定火力が火力1で目標電力が100Wであり、検出した出力電力が200Wであった場合は、最低出力電力が約200Wである鍋Bが載置されていることが分かる。その場合、目標電力として300Wを再設定し(ステップ11)、加熱モードとして間欠オンモードを設定し(ステップ12)、タイマー21に加熱時間として1秒間を設定する(ステップ13)。これにより、図4の(a)で示した制御が行われることとなる。なお、ステップ11で再設定された目標電力は、本発明における所定電力に相当する。
本実施の形態2においては、実施の形態1で説明した効果を奏するだけでなく、スナバコンデンサのラッシュ電流を抑制することができる誘導加熱調理器について説明する。
図7は、本発明の実施の形態2に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。なお、図7において、実施の形態1の図1で示した回路構成と同一部分又は相当部分については同一の符号を付し、説明を省略する。
この状態においては、上スイッチがオンの場合に上スイッチに流れている電流が小さいので、上スイッチがオフした後のデッドタイム期間中にスナバコンデンサ12の放電が完了しない。そのため、下スイッチがターンオンした際にスナバコンデンサ12を放電するラッシュ電流が流れ、大きなスナバ電流が流れる。
同様に、下スイッチがオンの場合に下スイッチに流れている電流が小さいので、下スイッチがオフした後のデッドタイム期間中にスナバコンデンサ12の充電が完了しない。そのため、上スイッチがターンオンした際にスナバコンデンサ12を充電するラッシュ電流が流れ、大きなスナバ電流が流れる。
図12に示すAは、出力電流とスナバ電流とが等しい状態を示す線である。閾値(本発明におけるスナバ電流閾値)は、例えばこのAよりも所定値α大きい値とする。そして、スナバ電流がこの閾値以上となった場合にインバーター回路3の駆動を間欠加熱モードに切り替えることとする。
図13は、実施の形態2に係る誘導加熱調理器の制御手段20における加熱制御処理を示すフローチャートである。なお、実施の形態1の加熱制御処理のフローチャートである図6と同一の処理又は相当する処理については同一の符号を付し、説明を省略する。
実施の形態2では、スナバコンデンサ12に流れるスナバ電流を検出し、スナバ電流が所定の閾値を超える場合に間欠加熱を行うこととした。一方、負荷電流(出力電流)が小さい場合に、デッドタイム中にスナバコンデンサ12の充電あるいは放電が完了せず、ラッシュ電流が生じる場合がある。そのため、本実施の形態3では、負荷電流の大きさにより間欠加熱モードへの移行を判断する例について説明する。
Claims (5)
- 被加熱物と磁気結合する加熱コイルと、
前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバーター回路と、
前記インバーター回路への入力電力又は前記インバーター回路からの出力電力の少なくとも一方を検出する電力検出手段と、
前記被加熱物を加熱する電力を選択する操作入力手段と、
少なくとも前記インバーター回路を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記操作入力手段により選択された電力を目標電力として定め、
前記インバーター回路の動作状態に応じて、連続加熱モードと間欠加熱モードとの何れかを選択し、
前記連続加熱モードが選択された場合は、前記目標電力での加熱を継続し、
前記間欠加熱モードが選択された場合は、前記目標電力より大きい所定電力で加熱を行う加熱動作期間と、加熱を休止する加熱休止期間とを、平均加熱電力が前記目標電力となるように長さを定めて交互に繰り返し、
前記所定電力を、前記間欠加熱モードの加熱動作を実行する前に前記電力検出手段により検出された検出電力以上に定める、
ことを特徴とする誘導加熱調理器。 - 前記制御手段は、
前記検出電力が、前記目標電力より大きい場合に、前記間欠加熱モードを選択し、
前記検出電力が、前記目標電力以下である場合に、前記連続加熱モードを選択する
ことを特徴とする請求項1記載の誘導加熱調理器。 - 前記制御手段は、
前記検出電力が、前記目標電力より大きく、かつ、前記インバーター回路が、調整範囲の下限の電力を出力する動作状態である場合に、前記間欠加熱モードを選択する
ことを特徴とする請求項2記載の誘導加熱調理器。 - 前記インバーター回路は、
スナバコンデンサと、前記スナバコンデンサを流れる電流を検出するスナバ電流検出手段とを有し、
前記制御手段は、
前記スナバ電流検出手段が検出したスナバ電流が、スナバ電流閾値より大きい場合に、前記間欠加熱モードを選択し、
前記スナバ電流が、前記スナバ電流閾値以下の場合に、前記連続加熱モードを選択する
ことを特徴とする請求項1記載の誘導加熱調理器。 - 前記インバーター回路は、
前記加熱コイルに流れる電流を検出する負荷電流検出手段を備え、
前記負荷電流検出手段が検出した負荷電流が、負荷電流閾値以下の場合に、前記間欠加熱モードを選択し、
前記負荷電流が、前記負荷電流閾値より大きい場合に、前記連続加熱モードを選択する
ことを特徴とする請求項1記載の誘導加熱調理器。
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