(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱コイルと、前記加熱コイルに並列に接続した共振コンデンサと、前記加熱コイルに磁気結合する結合コイルと、電源と、スイッチング素子とを備えた高周波磁界を発生するインバータ回路と、前記結合コイルに直列に接続し、かつ前記加熱コイルに誘起された電圧が前記結合コイルに誘起電圧を発生させることにより電荷を充電するコンデンサと、前記結合コイルおよび前記コンデンサに並列に接続し、前記コンデンサに充電した電荷が放電されるとオフ状態になり、かつ、前記加熱コイルの共振電圧が電源の電圧に達するとオン状態になるダイオードと、前記コンデンサおよび前記ダイオードのアノードに接続したツェナーダイオードと、一端を前記結合コイルおよび前記ダイオードのカソードに他端を前記ツェナーダイオードの基準電位に接続した第一の抵抗と、前記電源と前記ツェナーダイオード間に接続した第二の抵抗と、前記ダイオードがオン状態になると、前記第二の抵抗と前記第一の抵抗の分圧電圧が印加されて前記スイッチング素子を駆動するとともに、前記コンデンサに充電された電荷が放電され、前記ダイオードがオフ状態になると、前記ツェナーダイオードがオフ状態になり、前記スイッチング素子をオフ状態にし、前記加熱コイルに共振電圧を発生させるドライブ回路とを有した誘導加熱調理器。
【請求項２】
第一の抵抗として可変抵抗を使用した請求項１記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】
加熱コイルと、前記加熱コイルに並列に接続した共振コンデンサと、前記加熱コイルに磁気結合する結合コイルと、電源と、スイッチング素子とを備えた高周波磁界を発生するインバータ回路と、前記結合コイルに直列に接続し、かつ前記加熱コイルに誘起された電圧が前記結合コイルに誘起電圧を発生させることにより電荷を充電するコンデンサと、前記結合コイルおよび前記コンデンサに並列に接続し、前記コンデンサに充電した電荷が放電されるとオフ状態になり、かつ、前記加熱コイルの共振電圧が電源の電圧に達するとオン状態になるダイオードと、前記コンデンサおよび前記ダイオードのアノードに接続したツェナーダイオードと、一端を前記結合コイルおよび前記ダイオードのカソードに他端を前記ツェナーダイオードの基準電位に接続した第一の抵抗と、前記電源と前記ツェナーダイオード間に接続した第二の抵抗と、前記ダイオードがオン状態になると、前記第二の抵抗と前記第一の抵抗の分圧電圧が印加されて前記スイッチング素子を駆動するとともに、前記コンデンサに充電された電荷が放電され、前記ダイオードがオフ状態になると、前記ツェナーダイオードがオフ状態になり、前記スイッチング素子をオフ状態にし、前記加熱コイルに共振電圧を発生させるドライブ回路と、前記ドライバ回路への入力電流を調整すべく前記第二の抵抗と前記ドライブ回路間に設けた定電流手段とを有する誘導加熱調理器。
【請求項４】
ドライブ回路はスイッチ手段によって自励発振の開始・停止を制御できるようにした請求項１から３のいずれか１項に記載した誘導加熱調理器。
【請求項５】
結合コイルは加熱コイルを構成するベースの下部に配置した請求項１から４のいずれか１項に記載した誘導加熱調理器。
【請求項６】
結合コイルは加熱コイルを構成するフェライトに巻き付けた請求項１から５のいずれか１項に記載した誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般家庭及び業務用などで使用される誘導加熱調理器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の誘導加熱調理器は図８に示した構成としている。加熱コイル２０は例えばＩＧＢＴによって構成したスイッチング素子２１によって直流電源２２の直流を高周波に変換した電流を供給され、加熱コイル２０に並列に接続した共振コンデンサ２３によって高周波共振している。スイッチング素子２１には逆並列にフライホイールダイオード２４を接続している。このときスイッチング素子２１は、ドライブ回路２５によってオンオフ制御されている。ドライブ回路２５は、例えばコンパレータ及びマイコン等によって構成した検出回路２６が検出した直流電源２２の電圧やスイッチング素子２１のコレクタ電圧等の検出信号によって、タイミング回路２７が生成するタイミング信号によって駆動されているものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし従来の構成の誘導加熱調理器は、回路構成が複雑であるという課題を有している。つまり、検出回路６やタイミング回路１５としてマイコン等を使用しており、簡素化が困難であるというものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような従来の構成が有している課題を解決するもので、回路構成が簡単で、従来と同様に機能する誘導加熱調理器としているものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、加熱コイルに磁気結合する結合コイルによって、スイッチング素子を駆動する制御信号を生成するようにして、ドライブ回路が適切なタイミングでスイッチング素子を駆動する誘導加熱調理器としている。
【０００６】
請求項２に記載した発明は、第一の抵抗として可変抵抗を使用し、自励発振の周波数を変化させて出力電力を調整できる誘導加熱調理器としている。
【０００７】
請求項３に記載した発明は、第二の抵抗とドライブ回路間に設けた定電流手段によって、電流値を制御し出力電力を調整できる誘導加熱調理器としている。
【０００８】
請求項４に記載した発明は、ドライブ回路はスイッチ手段によって自励発振の開始・停止を制御できるようにして、異常時には外部回路によって停止することが出来る安全な誘導加熱調理器としている。
【０００９】
請求項５に記載した発明は、結合コイルは加熱コイルを構成するベースの下部に配置して、加熱コイルと結合コイルとの距離を一定として、結合コイルの加熱コイルに対する磁気結合を安定化でき、安定して動作できる誘導加熱調理器としている。
【００１０】
請求項６に記載した発明は、結合コイルは加熱コイルを構成するフェライトに巻き付けた構成として、結合コイルの加熱コイルに対する磁気結合を安定化でき、かつ結合コイルの構成も簡単なものとできる誘導加熱調理器としている。
【００１１】
【実施例】
（実施例１）
以下本発明の第１の実施例について説明する。図１は本実施例の構成を示す回路図である。１は高周波磁界を発生するインバータ回路で、加熱コイル２と、加熱コイル２に並列に接続した共振コンデンサ３と、電源４と、スイッチング素子５と、スイッチング素子５に逆並列に接続したフライホイールダイオード６によって構成している。スイッチング素子５としては例えばＩＧＢＴを使用している。加熱コイル２の近傍には、図示していない調理鍋を配置している。また本実施例では電源４として、直流電源を使用している。
【００１２】
また７は、前記加熱コイル２の電圧波形を基に制御信号を生成する結合回路である。結合回路７が生成した制御信号は、スイッチング素子５を駆動するドライブ回路１５に伝達されている。ドライブ回路１５は、前記制御信号に基づいてスイッチング素子５のオン・オフ制御を迅速に行っている。結合回路７は、加熱コイル２に磁気結合する結合コイル８と、結合コイル８に直列に接続したコンデンサ９と、結合コイル８およびコンデンサ９に並列に接続したダイオード１０と、コンデンサ９およびダイオード１０のアノードに接続した電圧制御素子１１と、結合コイル８およびダイオード１０のカソードに接続した第一の抵抗１２と、電源４と電圧制御素子１１との間に接続した第二の抵抗１３とから成っている。前記電圧制御素子１１として本実施例ではツェナーダイオードを使用している。
【００１３】
以下本実施例の動作について説明する。図２は各部の動作を示す波形図である。すなわち、（ａ）は加熱コイル２の両端の電圧ＶＬ１を示しており、（ｂ）は結合コイル８に発生する誘起電圧ＶＬ２を、（ｃ）は結合コイル８に流れる電流ＩＬ２を、（ｄ）はドライブ回路１５への入力電圧Ｖ０を、（ｅ）はスイッチング素子５のオンオフの状態を示している。時刻ｔ０で電源４が結合回路７に入力されると、ダイオード１０がオン状態となる。このため、第二の抵抗１３と第一の抵抗１２による分圧電圧がドライブ回路１５に印加される。従って、（ｅ）に示しているようにスイッチング素子５がオン状態となる。スイッチング素子５がオンすると、加熱コイル２には電圧が誘起する。このため加熱コイル２と磁気結合している結合コイル８は、（ｂ）に示しているようにＶＬ２という誘起電圧を発生する。従って、コンデンサ９は前記誘起電圧ＶＬ２によって時刻ｔ０から時刻ｔ１の間充電される。コンデンサ９によって充電された電荷は、時間の経過と伴に放電され、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、結合コイル８の誘起電圧ＶＬ２は徐々に低下してくる。この電圧がある値にまで低下すると、ダイオード１０がオフ状態となる。このため電圧制御素子１１がオフ状態となって、（ｄ）に示しているようにドライブ回路１５への入力電圧Ｖ０は、電圧制御素子１１のツェナー特性によって決まる時間が経過すると急激に低下する。こうして（ｅ）に示しているように、時刻ｔ２でスイッチング素子５がオフする。スイッチング素子５のオフによって、（ａ）に示しているように時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけてインバータ回路１は共振状態に入って、加熱コイル２は共振電圧ＶＬ１を発生する。このため（ｂ）に示しているように、結合コイル８も前記ＶＬ１と相似の波形をした共振電圧ＶＬ２を発生する。時刻ｔ３で加熱コイル２の電圧が再び電源４の電圧に達すると、ダイオード１０が再びオンして、インバータ回路１は発振を継続する。
【００１４】
以上のように本実施例によれば、図８に示している検出回路２６やタイミング回路２７を使用することなく、つまりマイコン等の複雑な回路を使用することなく、簡単な構成でインバータ回路１の発振を継続でき、高周波磁界を発生できて加熱コイル２の上部に載置している調理鍋を誘導加熱できるものである。
【００１５】
なお本実施例のドライブ回路１５は、専用ＩＣによって構成しても、ディスクリートによって構成しても支障はないものである。
【００１６】
（実施例２）
続いて本発明の第２の実施例について説明する。図３に示しているように本実施例では、第一の抵抗１７として可変抵抗を使用しているものである。第一の抵抗１７は、ダイオード１０のカソードに接続している。
【００１７】
第一の抵抗１７として可変抵抗を使用することによって、結合回路７の自励発振の充電・放電の時定数を変化させることができるものである。この結果、スイッチング素子５のオンオフの周期を変化させることができ、インバータ回路１に対する入力電力を可変にすることが可能になる。すなわち本実施例によれば、誘導加熱調理器の出力の調整を容易にすることが出来るものである。
【００１８】
（実施例３）
続いて本発明の第３の実施例について説明する。図４に示しているように、本実施例ではドライブ回路１５への入力側に可変抵抗によって構成した定電流手段１８を接続しているものである。
【００１９】
定電流手段１８を接続することによって、ドライブ回路１５に対する入力電流を調整でき、前記実施例２と同様、インバータ回路１に対する入力電力を可変にすることが可能になる。すなわち本実施例によっても、誘導加熱調理器の出力の調整を容易にすることが出来るものである。
【００２０】
なお本実施例によれば、定電流手段１８として可変抵抗を使用しているが、特に可変抵抗に限定する必要は無いものである。
【００２１】
（実施例４）
次に本発明の第４の実施例について説明する。本実施例では、図５に示しているようにドライブ回路１５の入力側にスイッチ手段１９を接続しているものである。スイッチ手段１９としては、本実施例ではトランジスタを使用しているが特に限定する必要はないものである。
【００２２】
スイッチ手段１９を使用することによって、必要に応じて外部から結合回路７の自励発振の起動・停止が可能となる。つまり、異常状態が発生した場合には外部回路によって結合回路７の動作を停止することもできる安全な誘導加熱調理器を実現できるものである。
【００２３】
（実施例５）
続いて本発明の第５の実施例について、図６に基づいて説明する。図６（ａ）は本実施例の結合コイル８の構成を示す斜視図であり、図６（ｂ）は同断面図である。加熱コイル２は、樹脂製のコイルベース２ａ上にドーナツ状に構成してあり、コイルベース２ａの下側には発生する高周波磁界が回路側にリークすることを防止するためにフェライト２ｂを配置している。結合コイル８は、このフェライト２ｂの表面にドーナツ状に構成して配置しているものである。
【００２４】
以上のように結合コイル８を構成することによって、結合コイル８と加熱コイル２との間の距離を一定に保つことが出来るものである。前記各実施例で採用している回路では、結合コイル８に生じるインダクタンスは安定した自励発振を行う上で非常に重要となるものである。結合コイル８のインダクタンスは、加熱コイル２の自己インダクタンスと結合コイル８の自己インダクタンスおよび両者の相互インダクタンスによって決定される。このうち、相互インダクタンスは加熱コイル２と結合コイル８との間の距離によって変化するものであり、製造時のバラツキによって特性は大きく変化する。本実施例では、前記したようにフェライト２ｂの表面に結合コイル８を配置する構成としているため、製造時のバラツキが小さく相互インダクタンスのバラツキを小さくできるものである。このため本実施例によれば、加熱コイル２と結合コイル８との距離を一定として、結合コイル８の加熱コイル２に対する磁気結合を安定化でき、安定して動作できる誘導加熱調理器を実現できるものである。
【００２５】
（実施例６）
次に本発明の第６の実施例について説明する。図７は本実施例の結合コイル８の構成を示す断面図である。本実施例では結合コイル８は、コイルベース２ａの下に配置しているフェライト２ｂに巻き回して構成しているものである。
【００２６】
以上のように構成することによって、実施例５と同様、結合コイル８と加熱コイル２との距離を安定化でき、本構成では、加熱コイル３のフェライト２ｂにコイルを巻き付けることにより、結合コイル８の加熱コイル２に対する磁気結合を安定化できるものである。特に本実施例によれば、結合コイル８の構成がフェライト２ｂの周囲に巻き回すだけであるため、非常に簡単なものとなる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明は、加熱コイルと、前記加熱コイルに並列に接続した共振コンデンサと、前記加熱コイルに磁気結合する結合コイルと、電源と、スイッチング素子とを備えた高周波磁界を発生するインバータ回路と、前記結合コイルに直列に接続し、かつ前記加熱コイルに誘起された電圧が前記結合コイルに誘起電圧を発生させることにより電荷を充電するコンデンサと、前記結合コイルおよび前記コンデンサに並列に接続し、前記コンデンサに充電した電荷が放電されるとオフ状態になり、かつ、前記加熱コイルの共振電圧が電源の電圧に達するとオン状態になるダイオードと、前記コンデンサおよび前記ダイオードのアノードに接続したツェナーダイオードと、一端を前記結合コイルおよび前記ダイオードのカソードに他端を前記ツェナーダイオードの基準電位に接続した第一の抵抗と、前記電源と前記ツェナーダイオード間に接続した第二の抵抗と、前記ダイオードがオン状態になると、前記第二の抵抗と前記第一の抵抗の分圧電圧が印加されて前記スイッチング素子を駆動するとともに、前記コンデンサに充電された電荷が放電され、前記ダイオードがオフ状態になると、前記ツェナーダイオードがオフ状態になり、前記スイッチング素子をオフ状態にし、前記加熱コイルに共振電圧を発生させるドライブ回路とからなる構成として、回路構成が簡単で、ドライブ回路が適切なタイミングでスイッチング素子を駆動でき、従来と同様に機能する誘導加熱調理器を実現するものである。
【００２８】
請求項２に記載した発明は、第一の抵抗として可変抵抗を使用した構成として、自励発振の周波数を変化でき、出力電力を調整できる誘導加熱調理器を実現するものである。
【００２９】
請求項３に記載した発明は、加熱コイルと、前記加熱コイルに並列に接続した共振コンデンサと、前記加熱コイルに磁気結合する結合コイルと、電源と、スイッチング素子とを備えた高周波磁界を発生するインバータ回路と、前記結合コイルに直列に接続し、かつ前記加熱コイルに誘起された電圧が前記結合コイルに誘起電圧を発生させることにより電荷を充電するコンデンサと、前記結合コイルおよび前記コンデンサに並列に接続し、前記コンデンサに充電した電荷が放電されるとオフ状態になり、かつ、前記加熱コイルの共振電圧が電源の電圧に達するとオン状態になるダイオードと、前記コンデンサおよび前記ダイオードのアノードに接続したツェナーダイオードと、一端を前記結合コイルおよび前記ダイオードのカソードに他端を前記ツェナーダイオードの基準電位に接続した第一の抵抗と、前記電源と前記ツェナーダイオード間に接続した第二の抵抗と、前記ダイオードがオン状態になると、前記第二の抵抗と前記第一の抵抗の分圧電圧が印加されて前記スイッチング素子を駆動するとともに、前記コンデンサに充電された電荷が放電され、前記ダイオードがオフ状態になると、前記ツェナーダイオードがオフ状態になり、前記スイッチング素子をオフ状態にし、前記加熱コイルに共振電圧を発生させるドライブ回路と、前記ドライバ回路への入力電流を調整すべく前記第二の抵抗と前記ドライブ回路間に設けた定電流手段とからなる構成として、出力電力を調整できる誘導加熱調理器を実現するものである。
【００３０】
請求項４に記載した発明は、ドライブ回路はスイッチ手段によって自励発振の開始・停止を制御できるようにした構成として、異常時には外部回路によって停止することが出来る安全な誘導加熱調理器を実現するものである。
【００３１】
請求項５に記載した発明は、結合コイルは加熱コイルを構成するベースの下部に配置した構成として、加熱コイルと結合コイルとの距離を一定として、結合コイルの加熱コイルに対する磁気結合を安定化でき、安定して動作できる誘導加熱調理器を実現するものである。
【００３２】
請求項６に記載した発明は、結合コイルは加熱コイルを構成するフェライトに巻き付けた構成として、結合コイルの加熱コイルに対する磁気結合を安定化でき、かつ結合コイルの構成も簡単なものとできる誘導加熱調理器を実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例である誘導加熱調理器の構成を示す回路図
【図２】  （ａ）同、加熱コイルに発生する誘起電圧を示す特性図
（ｂ）同、結合コイルに発生する誘起電圧を示す特性図
（ｃ）同、結合コイルに流れる電流を示す特性図
（ｄ）同、ドライブ回路に対する入力電圧を示す特性図
（ｅ）同、スイッチング素子のオンオフを示す特性図
【図３】  本発明の第２の実施例である誘導加熱調理器の構成を示す回路図
【図４】  本発明の第３実施例である誘導加熱調理器の構成を示す回路図
【図５】  本発明の第４の実施例である誘導加熱調理器の構成を示す回路図
【図６】  （ａ）本発明の第５の実施例である誘導加熱調理器に使用している結合コイルの構成をを示す斜視図
（ｂ）同、断面図
【図７】  本発明の第６の実施例である誘導加熱調理器に使用している結合コイルの構成を示す断面図
【図８】  従来の誘導加熱調理器の構成を示す回路図
【符号の説明】
１  インバータ回路
２  加熱コイル
３  共振コンデンサ
４  電源
５  スイッチング素子
７  結合回路
８  結合コイル
９  コンデンサ
１０  ダイオード
１１  電圧制御素子
１２  第一の抵抗
１３  第二の抵抗
１５  ドライブ回路
１７  第一の抵抗
１８  定電流手段
１９  スイッチ手段
２ａ  コイルベース
２ｂ  フェライト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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