(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源（１）を直流電源に変換する整流回路（２）と、
前記直流電源を平滑する平滑回路（５）と、
この平滑回路（５）の出力を高周波電流に変換し、加熱コイル（６ａ）、（６ｂ）、コンデンサ（７ａ）、（７ｂ）及び負荷（８ａ）、（８ｂ）からなる共振回路（９ａ）、（９ｂ）に供給し負荷（８ａ）、（８ｂ）を加熱する複数のインバータ部（１２ａ）、（１２ｂ）と、
このインバータ部（１２ａ）、（１２ｂ）を制御するマイクロコンピュータ（１９）と、
前記共振回路（９ａ）、（９ｂ）に発生する共振電圧から検出されたトリガ信号により発振周期を再設定する自走発振器（１５）と、
この自走発振器（１５）の出力と前記インバータ部（１２ａ）、（１２ｂ）のオン時間を設定する電力設定信号とを入力し出力信号によりインバータ部（１２ａ）、（１２ｂ）をオンさせる比較回路（１６）と、
この比較回路（１６）の出力信号を複数のインバータ部（１２ａ）、（１２ｂ）に切替て出力するインバータ部切替回路（１８）とを備え、
前記マイクロコンピュータ（１９）はインバータ部切替回路（１８）を制御して複数の負荷（８ａ）、（８ｂ）を選択的に加熱するタイミングで加熱する負荷（８ａ）、（８ｂ）の通電電力を設定する電力設定信号を前記比較回路（１６）に入力するように制御したことを特徴とするインバータ制御回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導加熱（以下ＩＨと言う）ジャー炊飯器のインバータ制御回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＩＨジャー炊飯器のインバータ制御は、共振状態に同期した自走発振器の出力信号と、電力設定信号とを比較回路で比較し、その結果をスイッチング素子の駆動信号としている場合が多い。
【０００３】
前記電力設定信号は、マイクロコンピュータの出力する電力設定基準信号がデジタル・アナログ変換（以下ＤＡ変換と言う）され、さらに負荷の違いに応じた電圧範囲となるよう電圧レベルを変換され作成されている。
【０００４】
図２を用いて、負荷の違いによる電力設定信号の電圧範囲の一例を述べる。負荷Ａの場合は、電力設定信号の上限電圧をＶＨ１、下限電圧をＶＬ１とし、負荷Ｂの場合は、上限電圧をＶＨ２、下限電圧をＶＬ２などとして、負荷Ａの場合と負荷Ｂの場合で夫々に適した電圧範囲としている。
【０００５】
次に、複数の負荷を制御するＩＨジャー炊飯器のインバータ制御回路の従来例の一例を図３を用いて説明する。この場合、二つの負荷を制御する例である。
【０００６】
図において、交流の商用電源１を整流回路２で直流に変換し、この直流を平滑回路５で平滑して直流電源を形成する。加熱コイル６ａ、６ｂと、コンデンサ７ａ、７ｂと、負荷８ａ、８ｂとで共振回路９ａ、９ｂが構成され、スイッチング素子１０ａ、１０ｂと、ダイオード１１ａ、１１ｂとでインバータ部１２ａ、１２ｂが構成される。
【０００７】
ドライブ回路１７ａ、１７ｂと、比較回路１６ａ、１６ｂと、自走発振器１５ａ、１５ｂと、トリガ回路１４ａ、１４ｂと、トリガータイミング回路１３ａ、１３ｂとで前記インバータ部１２ａ、１２ｂを高周波で駆動し、電流が前記直流電源から加熱コイル６ａ、６ｂに供給されて負荷８ａ、８ｂを加熱する。
【０００８】
加熱の電力設定は、マイクロコンピュータ１９の出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から出力されるデジタルの電力設定基準信号がＤＡ変換回路２０ａ、２０ｂによってアナログの電圧に変換され、さらに電力設定信号回路２１ａ、２１ｂによって負荷に応じた範囲内の電圧が出力されるよう電力レベルが変換され、比較回路の一方に入力されることにより行われる。
【０００９】
この電力設定基準信号は通常８ビット程度が必要なので、上記例ではマイクロコンピュータ１９の出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２は各々８ポートで構成される。
【００１０】
上記以外で、複数の負荷を制御する他の方式による従来例として、特開平９−１４０５６１号公報などがある。これはリレーを用いて加熱コイル等を切替えるもので、リレーの接点の溶着検知を備えているが、接点の溶着を完全に防止できるものではなく、機械式の接点を持つリレーを使用しているため、基本的に信頼性が低いものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来の複数の負荷を制御するＩＨジャー炊飯器のインバータ制御回路は、インバータ部、トリガータイミング回路、トリガ回路、自走発振器、比較回路、ドライブ回路、電力設定信号回路、ＤＡ変換回路、電力設定基準信号出力用の複数のマイクロコンピュータ出力端子などが、負荷の数すなわち共振回路の数と同数必要である。
【００１２】
このため、部品数が多く、部品の基板占有面積が大きくなって、基板設計に手間が掛かり、同時に高コストになるという問題を抱えている。
【００１３】
さらに、共振回路の数と同数の電力設定基準信号を必要とするので、このためのマイクロコンピュータの出力端子が多く必要となって、マイクロコンピュータの選択に制限が生じ、加えてマイクロコンピュータのソフトウェアが複雑となるという問題もある。
【００１４】
本発明は前記不具合を解決し、複数の負荷を制御するＩＨジャー炊飯器のインバータ制御回路において、部品数を減少させて、基板設計の手間を削減し、安価にするものである。加えてマイクロコンピュータの選択に幅を持たせると共にソフトウェアの簡便化を図るものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、商用電源を直流電源に変換する整流回路と、前記直流電源を平滑する平滑回路と、この平滑回路の出力を高周波電流に変換し、加熱コイル、コンデンサ及び負荷からなる共振回路に供給し負荷を加熱する複数のインバータ部と、このインバータ部を制御するマイクロコンピュータと、前記共振回路に発生する共振電圧から検出されたトリガ信号により発振周期を再設定する自走発振器と、この自走発振器の出力と前記インバータ部のオン時間を設定する電力設定信号とを入力し出力信号によりインバータ部をオンさせる比較回路と、この比較回路の出力信号を複数のインバータ部に切替て出力するインバータ部切替回路とを備え、前記マイクロコンピュータはインバータ部切替回路を制御して複数の負荷を選択的に加熱するタイミングで加熱する負荷の通電電力を設定する電力設定信号を前記比較回路に入力するように制御したものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明は、前述のように、商用電源を直流電源に変換する整流回路と、前記直流電源を平滑する平滑回路と、この平滑回路の出力を高周波電流に変換し、加熱コイル、コンデンサ及び負荷からなる共振回路に供給し負荷を加熱する複数のインバータ部と、このインバータ部を制御するマイクロコンピュータと、前記共振回路に発生する共振電圧から検出されたトリガ信号により発振周期を再設定する自走発振器と、この自走発振器の出力と前記インバータ部のオン時間を設定する電力設定信号とを入力し出力信号によりインバータ部をオンさせる比較回路と、この比較回路の出力信号を複数のインバータ部に切替て出力するインバータ部切替回路とを備え、前記マイクロコンピュータはインバータ部切替回路を制御して複数の負荷を選択的に加熱するタイミングで加熱する負荷の通電電力を設定する電力設定信号を前記比較回路に入力するように制御したものである。これによって、部品数を減少させて、基板設計の手間を削減し、安価にするものである。加えてマイクロコンピュータの選択に幅を持たせると共にソフトウエアの簡便化を図ることができる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に従って説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施例の回路構成図である。この実施例は共振回路、インバータ部等が２系統の場合である。
【００１９】
図において、１は交流の商用電源で、この両端に交流を直流に変換する整流回路２の二つの交流端子（〜端子）が接続される。整流回路２の−端子は接地され、＋端子はチョークコイル３の一端に接続される。チョークコイル３の他端は平滑コンデンサ４の＋端子に接続され、平滑コンデンサ４の−端子は接地される。５は平滑回路で、チョークコイル３と平滑コンデンサ４で構成され、整流回路２の出力を平滑し直流電源を形成する。
【００２０】
６ａ、６ｂは加熱コイルで、コンデンサ７ａ、７ｂに並列に接続され、その一端は平滑コンデンサ４の＋端子に接続され、他の一端は後記スイッチング素子１０ａ、１０ｂのコレクタ端子に接続される。８ａ、８ｂは負荷で、加熱コイル６ａ、６ｂの近傍に配置されて加熱される。９ａ、９ｂは共振回路で、加熱コイル６ａ、６ｂ、コンデンサ７ａ、７ｂおよび負荷８ａ、８ｂで構成される。
【００２１】
１０ａ、１０ｂはスイッチング素子で、このコレクタ端子は前述したように加熱コイル６ａ、６ｂの一端に接続され、エミッタ端子は接地され、ベース端子は後記インバータ部切替回路１８の出力と接続され、高速スイッチングされることにより共振回路９ａ、９ｂ、すなわち加熱コイル６ａ、６ｂに高周波電流を流すものである。１１ａ、１１ｂはダイオードで、そのカソード端子はスイッチング素子１０ａ、１０ｂのコレクタ端子に接続され、アノード端子はスイッチング素子１０ａ、１０ｂのエミッタ端子に接続される。１２ａ、１２ｂはインバータ回路で、スイッチング素子１０ａ、１０ｂとダイオード１１ａ、１１ｂで構成される。
【００２２】
１３ａ、１３ｂはトリガータイミング回路で、この入力はスイッチング素子１０ａ、１０ｂのコレクタ端子に接続され、出力は後記トリガ回路１４の二つの入力に接続され、スイッチング素子１０ａ、１０ｂのＯＮタイミングを決定するものである。
【００２３】
１４はトリガ回路で、この入力は前述したようにトリガータイミング回路１３ａ、１３ｂの出力に接続され、出力は自走発振器１５の入力に接続され、トリガータイミング回路１３ａ、１３ｂの信号に同期してトリガパルスを出力するものである。
【００２４】
１５は自走発振器で、この入力は前述したようにトリガ回路１４の出力に接続され、出力は比較回路１６の入力の一方に接続され、トリガ回路１４の出力信号に同期して、即ちトリガータイミング回路１３ａ、１３ｂの出力信号に同期して略三角波の信号を発生する発振器である。
【００２５】
１６は比較回路で、この入力は自走発振器１５の出力と後記出力電圧範囲切替回路２２の出力に接続され、これら二つの信号を比較しスイッチング素子１０ａ、１０ｂを駆動する元となるパルス信号を出力するものである。
【００２６】
１７はドライブ回路で、この入力は比較回路１６の出力に接続され、出力はインバータ部切替回路１８を経由してスイッチング素子１０ａ、１０ｂに接続され、入力された信号をスイッチング素子１０ａ、１０ｂの駆動に適した駆動電圧に変換して出力するものである。
【００２７】
１８はインバータ部切替回路で、この二つの出力は夫々前記インバータ回路１２ａ、１２ｂ内のスイッチング素子１０ａ、１０ｂのベース端子に接続され、入力はドライブ回路１７の出力に接続され、制御端子は後記インバータ部切替信号回路２４の出力が接続され、制御端子に入力されるインバータ部切替信号によりドライブ回路１７に接続されるインバータ回路１２ａ、１２ｂすなわちスイッチング素子１０ａ、１０ｂを切替えるものである。
【００２８】
１９はマイクロコンピュータで、８本のポートで構成される出力端子ＯＵＴ１は、後記ＤＡ変換回路２０の入力に接続され、電力設定基準信号を８ビットのデジタル値で出力するものである。マイクロコンピュータ１９の出力端子ＯＵＴ２は、後記出力電圧範囲切替信号回路２３の入力に接続され、出力電圧範囲切替信号を出力するものである。マイクロコンピュータ１９の出力端子ＯＵＴ３は、後記インバータ部切替信号回路２４の入力に接続され、前記インバータ部切替回路１８の制御端子に送るインバータ部切替信号を出力するものである。
【００２９】
２０はＤＡ変換回路で、この入力は前述したようにマイクロコンピュータ１９の出力端子ＯＵＴ１に接続され、出力は電力設定信号回路２１に接続され、入力されたデジタル値の電力設定基準信号をアナログ値の電力設定基準信号に変換し出力するものである。
【００３０】
２１は電力設定信号回路で、この入力は前述したようにＤＡ変換回路２０の出力に接続され、出力は出力電圧範囲切替回路２２の入力に接続され、入力されたアナログ値の電力設定基準信号の電圧レベルを変換し電力設定信号を出力するものである。
【００３１】
２２は出力電力範囲切替回路で、この入力は前述したように電力設定信号回路２１に接続され、出力は前記比較回路１６の入力の他の一方に接続され、制御端子は後記出力電圧範囲切替信号回路２３の出力に接続され、出力電圧範囲切替信号回路２３の信号によって、電力設定信号の上限電圧および下限電圧すなわち出力電圧範囲を切替えるものである。
【００３２】
２３は出力電圧範囲切替信号回路で、前述したように、この入力はマイクロコンピュータ１９の出力端子ＯＵＴ２に接続され、出力は出力電圧範囲切替回路２２の制御端子に接続され、マイクロコンピュータ１９の出力端子ＯＵＴ２からの出力電圧範囲切替信号を適切なレベルに変換し出力するものである。
【００３３】
２４はインバータ部切替信号回路で、この入力は前述したようにマイクロコンピュータ１９の出力端子ＯＵＴ３に接続され、出力は前記インバータ部切替回路１８の制御端子に接続され、マイクロコンピュータ１９の出力端子ＯＵＴ３からのインバータ部切替信号を適切なレベルに変換し出力するものである。
【００３４】
次に、動作に当たっての前提を説明する。
【００３５】
負荷８ａ、８ｂについては、例えば負荷８ａはＩＨジャー炊飯器の内釜の底部、負荷８ｂは同内釜の側面部などに該当する。負荷８ａと負荷８ｂを加熱する電力は異なっているので、デジタルの電力設定基準信号およびアナログに変換された電力設定信号の出力電圧範囲は負荷により異なる値である。例えば、図２において、負荷８ａの場合は負荷Ａの電圧範囲ＶＬ１〜ＶＨ１、負荷８ｂの場合は負荷Ｂの電圧範囲ＶＬ２〜ＶＨ２に当てはめるものとする。
【００３６】
マイクロコンピュータ１９の出力端子ＯＵＴ１は８本のポートで構成され、電力設定基準信号を８ビットのデジタル値で出力する。
【００３７】
インバータ制御回路は負荷８ａ、８ｂを加熱するに当たり、これら二つを同時に加熱することはなく、どちらか一方を加熱する場合や、一方を加熱し途中で切替えて他方を加熱する場合、あるいはその他の場合があるが、以下は負荷８ａを加熱し、途中で負荷ｂに切替えて加熱する場合を説明する。
【００３８】
以上の構成および前提において、先ず、加熱開始前における回路の状態を説明する。
【００３９】
交流の電源が、商用電源１から整流回路２に供給され、整流回路２によって整流され、平滑回路５によって平滑されて直流の電源に変換される。この直流電源は、マイクロコンピュータ１９が選択した負荷８ａを含む共振回路９ａ、およびこれに繋がるインバータ回路１２ａ内のスイッチング素子１０ａが駆動された時に、これらの回路に電流を供給するべく準備状態にある。
【００４０】
自走発振器１５は、後述するインバータ回路１２ａ、１２ｂと同期した場合とは異なり、自ら持つ周波数で発振し、常に略三角波を発生している。
【００４１】
マイクロコンピュータ１９は通電され、図示していない使用者からの加熱開始の信号の入力を待機している状態である。
【００４２】
次に、加熱開始後の回路の動作を説明する。
【００４３】
使用者の加熱開始の信号がマイクロコンピュータ１９に入力されると、マイクロコンピュータ１９はその旨を理解し、以下のように加熱動作を開始する。
マイクロコンピュータ１９は、始めに負荷８ａを選択加熱するため、その出力端子ＯＵＴ１から負荷８ａに適した８ビットの電力設定基準信号を出力し、この信号はＤＡ変換回路２０でアナログ値の電力設定基準信号に変換され、電力設定信号回路２１に入力される。
【００４４】
また同時に、マイクロコンピュータ１９は、その出力端子ＯＵＴ２から負荷８ａに応じた出力電圧範囲切替信号を出力し、出力電圧範囲切替信号回路２３でレベル変換され出力電圧範囲切替回路２２の制御端子に入力される。これと前述した電力設定基準信号の電力設定信号回路２１への入力と相俟って、電力設定信号は負荷８ａに応じた出力電圧範囲の信号となって出力電圧範囲切替回路２２から出力され、比較回路１６に入力される。
【００４５】
さらに同時に、マイクロコンピュータ１９は、その出力端子ＯＵＴ３からインバータ部１２ａを選択するインバータ部切替信号を出力する。この信号は、インバータ部切替信号回路２４で適切なレベルに変換されてインバータ部切替回路１８の制御端子に入力され、インバータ部切替回路１８はインバータ部１２ａを選択する切替動作を行う。
【００４６】
上述した回路状態になると、自走発振器１５の発生する信号が比較回路１６、ドライブ回路１７、インバータ部切替回路１８を経由してインバータ部１２ａ内のスイッチング素子１０ａのベースへ伝達され、スイッチング素子１０ａが駆動される。スイッチング素子１０ａが駆動されることにより、前記直流電源から共振回路９ａに電流が供給され、加熱コイル６ａやスイッチング素子１０ａ等に電流が流れ始める。
【００４７】
スイッチング素子１０ａに電流が流れると、そのコレクタの電圧すなわち共振電圧を検出するトリガータイミング回路１３ａが動作を始め、その出力がトリガ回路１４に伝達され、さらに自走発振器１５に伝達される。トリガータイミング回路１３ａの信号が自走発振器１５に伝達されると、自走発振器１５は、その信号に同期する周波数で発振するようになる。
【００４８】
以後、負荷８ａが選択されている間は、前記信号は自走発振器１５→比較回路１６→ドライブ回路１７→インバータ部切替回路１８→スイッチング素子１０ａ→トリガータイミング回路１３ａ→トリガ回路１４→自走発振器１５→・・・とループ状に伝達される。これにより、スイッチング素子１０ａがトリガータイミング回路によるＯＮタイミングで周期的に駆動されるため、加熱コイル６ａに高周波電流が持続して流れ、負荷８ａの加熱が行われる。
【００４９】
マイクロコンピュータ１９は、負荷８ａの加熱が進み、所定の負荷切替時期が来たと判断すると、その出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２、ＯＵＴ３からの各出力信号を負荷８ｂに応じた信号に切替えて出力する。以後の動作は、負荷８ａの場合とほぼ同様なので、簡略に説明する。
【００５０】
マイクロコンピュータ１９が、その出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２、ＯＵＴ３からの電力設定基準信号、インバータ部切替信号、出力電力範囲切替信号を負荷８ａに応じた信号から負荷８ｂに応じた信号に切替えて出力すると、出力電圧範囲切替回路２２から負荷８ｂに応じた電力設定信号が比較回路１６に入力され、同時にインバータ部切替回路１８が切替えられて、ドライブ回路１７はインバータ部１２ｂ内のスイッチング素子１０ｂに接続される。
【００５１】
これにより、スイッチング素子１０ａの駆動が停止し、自走発振器１５は、トリガータイミング回路１３ｂの信号に同期する周波数で発振するようになる。すなわち、この信号は自走発振器１５→比較回路１６→ドライブ回路１７→インバータ部切替回路１８→スイッチング素子１０ｂ→トリガータイミング回路１３ｂ→トリガ回路１４→自走発振器１５→・・・とループ状に伝達され、加熱コイル６ｂに高周波電流が持続して流れ、負荷８ｂの加熱が行われる。
【００５２】
そして、マイクロコンピュータ１９は所定の終了時期が来たと判断すると、その出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２、ＯＵＴ３の出力を全て停止し、スイッチング素子１０ｂ等の動作も停止し、加熱が終了する。
【００５３】
以上述べたように、本発明は、トリガ回路１４、自走発振器１５、比較回路１６、ドライブ回路１７、電力設定信号回路２１、ＤＡ変換回路２０、電力設定基準信号出力用の８本のマイクロコンピュータ１９出力端子ＯＵＴ１などを１系統で構成しながら、これら回路群を２系統で構成した従来例と全く同じ機能を発揮できるものである。
【００５４】
また、上記の説明において、共振回路９ａ、９ｂ、インバータ部１２ａ、１２ｂ等は２系統の場合としたが、３系統以上の場合も適用できるものであり、その場合さらに効果が増すものである。
【００５５】
また、電力設定基準信号出力用のマイクロコンピュータ１９の出力端子ＯＵＴ１の本数についても、８本としたが、製品に応じて他の本数で実施する場合も考えられる。
【００５６】
さらに、負荷の条件などにより、マイクロコンピュータ１９の出力端子ＯＵＴ１のポート数を１、２本程度増やし電力設定信号の桁数を増やして精度を上げ、同時にプログラム上で対応すること等により、電力設定信号の出力電圧範囲の拡大および精度の向上を行って、出力電圧範囲切替回路２２および出力電圧範囲切替信号回路２３を省略した構成とすることも考えられる。
【００５７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のインバータ制御回路は、ドライブ回路とインバータ部との間にマイクロコンピュータの出力端子から出力されるインバータ部切替信号によりドライブ回路の出力をインバータ部のいずれかに切替えるインバータ部切替回路を備え、前記電力設定信号回路と比較回路との間にマイクロコンピュータの出力端子から出力される出力電圧範囲切替信号により電力設定信号回路の出力電圧範囲を切替える出力電圧範囲切替回路を備えたので、複数の負荷を制御するＩＨジャー炊飯器のインバータ制御回路において、部品数が減少し、基板設計の手間が削減され、安価なものとなる。加えてマイクロコンピュータの選択に幅を持たせると共にソフトウェアの簡便化を図ることができるという大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の回路構成図である。
【図２】電力設定信号の電圧範囲を示す図である。
【図３】従来例の回路構成図である。
【符号の説明】
１  商用電源
２  整流回路
３  チョークコイル
４  平滑コンデンサ
５  平滑回路
６ａ、６ｂ  加熱コイル
７ａ、７ｂ  コンデンサ
８ａ、８ｂ  負荷
９ａ、９ｂ  共振回路
１０ａ、１０ｂ  スイッチング素子
１１ａ、１１ｂ  ダイオード
１２ａ、１２ｂ  インバータ部
１３ａ、１３ｂ  トリガータイミング回路
１４  トリガ回路
１５  自走発振器
１６  比較回路
１７  ドライブ回路
１８  インバータ部切替回路
１９  マイクロコンピュータ
２０  ＤＡ変換回路
２１  電力設定信号回路
２２  出力電圧範囲切替回路
２３  出力電圧範囲切替信号回路
２４  インバータ部切替信号回路
【図１】
0003665268.tif 000002
【図２】
0003665268.tif 000003
【図３】
0003665268.tif 000004