JPH05275165A - Induction heater cooker - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To facilitate assembly works and nullify abnormal loss in a switching element by putting the power under on/off control the current value flowing through a flywheel diode strides downward a specified value, and conducting frequency control. CONSTITUTION:An AC source is rectified by a rectifier circuit 1 and smoothened by a smoother circuit while a switching element 6 is turned on and off at a high speed to generate a resonant current in a resonator circuit. Thereby a high frequency magnetic field is generated at the surface of a deep pan 8, and heating takes place with an eddy current generated in the pan 8. Therein a load voltage is generated at the switching element 6, and a load current flows through a heater coil 4. Then an on-time control (frequency control) is conducted until a predetermined value is exceeded by the effective value of the diode current in a flywheel diode 7 for the given power value and pan material. If the on-time is decreased after the pan 8 is placed on the heater coil 4 and current feed is comenced, to lower the power, the current flowing in the diode 7 decreases and attains a certain value. Setting of minor power below this value is made on-off control.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電力制御方法の改善を
計った誘導加熱調理器に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an induction heating cooker with an improved power control method.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来の電圧共振形インバーターを用いた
誘導加熱調理器は、図５にその要部ブロック回路図を示
すごとく、加熱コイル４と共振コンデンサ５とでなる共
振回路を有し、スイッチング素子６とこのスイッチング
素子６と逆並列に接続されたフライホィールダイオード
７により高周波電流を加熱コイル４に印加し高周波の磁
束を発生させて加熱コイル４と磁気結合した負荷である
鍋８に渦電流を誘起させて、そのジュール熱により負荷
を加熱させるものであり。電力制御はスイッチング素子
６をｏｎする時間（ｏｎ時間）の値によって加熱コイル
４に流れる電流を変化させて鍋８に与えられる高周波電
流を制御して電力を可変させる、いわゆる周波数制御で
ある。2. Description of the Related Art A conventional induction heating cooker using a voltage resonance type inverter has a resonance circuit composed of a heating coil 4 and a resonance capacitor 5 as shown in the block circuit diagram of its main part in FIG. A high-frequency current is applied to the heating coil 4 by the element 6 and a flywheel diode 7 connected in anti-parallel with the switching element 6 to generate a high-frequency magnetic flux, and an eddy current is generated in a pan 8 which is a load magnetically coupled with the heating coil 4. Is induced and the load is heated by the Joule heat. The power control is so-called frequency control in which the current flowing through the heating coil 4 is changed according to the value of the time when the switching element 6 is turned on (on time) to control the high frequency current applied to the pan 8 to change the power.

【０００３】この方法は出力を下げるためにｏｎ時間を
短くして行くと、加熱コイル４の等価抵抗を上げ、等価
インダクタンスを下げるような鍋８の場合（ステンレス
鍋の一部のもの）、共振電圧波形が０Ｖ以下に下がらな
いうちに、次のタイミングでｏｎするため、ｏｎ損失が
著しく増大し、スイッチング素子６の劣化や破壊を招く
ことがある。In this method, when the on time is shortened in order to lower the output, the equivalent resistance of the heating coil 4 is increased and the equivalent inductance is decreased. Since the power is turned on at the next timing before the voltage waveform drops to 0 V or less, the on loss is significantly increased, and the switching element 6 may be deteriorated or destroyed.

【０００４】従って、一定以下の電力を得るためにはイ
ンバーター通電をｏｎ／ｏｆｆさせるｏｎ／ｏｆｆ制御
方法を取っていた。この方法はｏｎ／ｏｆｆ時のうなり
音が発生しやすく、特にステンレス系の鍋８の場合はそ
の現象が著しくなる。Therefore, in order to obtain electric power below a certain level, an on / off control method for turning on / off the inverter energization has been adopted. In this method, a humming noise is likely to occur at the time of on / off, and the phenomenon becomes remarkable especially in the case of the stainless steel pot 8.

【０００５】また、ｏｎ／ｏｆｆ加熱による負荷温度の
波打ちが多く発生する。従ってｏｎ／ｏｆｆ制御の範囲
をできるだけ少なくすることが求められている。Also, a large amount of undulation of load temperature occurs due to on / off heating. Therefore, it is required to minimize the range of on / off control.

【０００６】この方法によると、あらゆる負荷（鍋）を
想定し、最悪の場合を考えてｏｎ／ｏｆｆ制御範囲を設
定する必要があるため、測定作業に膨大な時間を費やす
こととなるばかりか、一般の良く使用されるホーロー鍋
等にとっては、十分ｏｎ時間制御可能な値であっても、
最悪負荷に制御の条件を合わせられているため、条件が
悪くなっていた。According to this method, it is necessary to set the on / off control range in consideration of the worst case, assuming all kinds of loads (pots), so that not only a huge amount of time is spent for measurement work, but also For commonly used enameled pots, etc., even if the value can be controlled sufficiently on time,
Since the control conditions were adjusted to the worst load, the conditions were worse.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記構成によると、鍋
８の材質が変わった場合に電力を下げて行くとき、スイ
ッチング素子６が動作する時点で、図３不適正負荷での
電圧電流波形に示すように共振電圧が０Ｖにならないう
ちにスイッチング素子６がｏｎしてしまうため、ｏｎ損
失が著しく増大することとなり、スイッチング素子６破
損を招くこととなる。According to the above configuration, when the power of the pan 8 is changed when the material of the pan 8 is changed, when the switching element 6 operates, the voltage / current waveform in the improper load is changed as shown in FIG. As shown, the switching element 6 is turned on before the resonance voltage reaches 0 V, so that the on loss is significantly increased and the switching element 6 is damaged.

【０００８】これらの問題を解決するために、例えば特
公昭６１−１６２６８１号公報にあるように、負荷
（鍋）が変わった場合に、適正なインピーダンスに補正
する方法として、共振コンデンサー５の容量を切り換え
る構成のものがあるが、この方法は共振回路切り替え用
のリレー、コンデンサー等が必要であり、部品数が多
く、組立て調整が面倒である等の問題点があった。In order to solve these problems, for example, as disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 61-162681, as a method of correcting the impedance to a proper value when the load (pot) changes, the capacitance of the resonance capacitor 5 is changed. Although there is a configuration in which switching is performed, this method has problems that a relay for switching a resonance circuit, a capacitor, etc. are required, the number of parts is large, and assembly and adjustment are troublesome.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものであり、交流電源から直流電源
に変換する整流回路と、直流電源を高周波電流に変換し
加熱コイルに供給するスイッチング素子と、逆並列に接
続されたフライホィールダイオードと、共振回路とから
なり、加熱コイルに高周波磁界を発生させ、この高周波
磁界によって被加熱物にうず電流を発生させて加熱する
誘導加熱調理器において、加熱動作状態時、フライホィ
ールダイオードに流れる電流を検出するカレントトラン
スを設け、電力制御はその検出電流値が定められた値以
下に達する時点でｏｎ／ｏｆｆ制御とし前記定められた
値より大きい場合は周波数制御する制御回路を設けたも
のである。The present invention has been made to solve the above problems, and a rectifier circuit for converting an AC power supply into a DC power supply, and a DC power supply for converting a high frequency current to a heating coil to be supplied to a heating coil. An induction heating cooker that consists of a switching element, a flywheel diode connected in anti-parallel, and a resonance circuit, generates a high-frequency magnetic field in the heating coil, and uses this high-frequency magnetic field to generate an eddy current in the object to be heated. In the above, in the heating operation state, a current transformer for detecting the current flowing through the flywheel diode is provided, and the power control is the on / off control when the detected current value reaches a predetermined value or less, and is larger than the predetermined value. In this case, a control circuit for frequency control is provided.

【００１０】[0010]

【作用】上記のように構成したことにより、加熱動作状
態時、フライホィールダイオードに流れる電流をカレン
トトランスで検出し、制御回路に入力しその検出電流値
が定められた値以下に達する時点でｏｎ／ｏｆｆ制御と
し、定められた値より大きい場合は周波数制御させ、負
荷の違いに対する電力制御の範囲を適切に切り替える作
用をする。With the above-described structure, the current flowing through the flywheel diode is detected by the current transformer during the heating operation, and the current is input to the control circuit to turn on when the detected current value reaches a predetermined value or less. / Off control, frequency control is performed when the value is larger than a predetermined value, and the range of power control with respect to a difference in load is appropriately switched.

【００１１】[0011]

【実施例】以下本発明の一実施例について図面に従って
説明する。図１は、本発明の一実施例を施した誘導加熱
調理器の電圧共振形インバーターを使用した回路図であ
り、図２はその適正負荷での電圧電流波形を示し、図３
は同じく不適正負荷での電圧電流波形を示している。図
４は同じくダイオード電流と負荷の関係を示す図であ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram using a voltage resonance type inverter of an induction heating cooker according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a voltage / current waveform at an appropriate load thereof.
Also shows the voltage-current waveform under an improper load. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the diode current and the load.

【００１２】図において、電圧共振形インバーター回路
は交流電源を整流する整流回路１、チョークコイル２と
平滑コンデンサ３とでなり整流回路１の出力を平滑し直
流にする平滑回路、加熱コイル４と共振コンデンサ５と
でなる共振回路、高周波加熱装置の共振回路に共振電流
を発生させるスイッチング素子６とフライホィールダイ
オード７等により構成されており、８は負荷としての鍋
である。In the figure, a voltage resonance type inverter circuit is composed of a rectifying circuit 1 for rectifying an AC power source, a choke coil 2 and a smoothing capacitor 3, and a smoothing circuit for smoothing the output of the rectifying circuit 1 into a direct current, and a resonance with a heating coil 4. It is composed of a resonance circuit composed of the capacitor 5, a switching element 6 for generating a resonance current in the resonance circuit of the high-frequency heating device, a flywheel diode 7, etc., and 8 is a pan as a load.

【００１３】フライホィールダイオード７の電流を検知
するカレントトランス９を設け、カレントトランス９の
出力を整形する波形整形回路１０を介して制御回路１１
に入力している。制御回路１１はマイクロコンピュータ
ーなどで構成され、入力された値を演算処理し、トリガ
回路１２にスイッチング素子６へ信号出力させる等の制
御を行う。A control circuit 11 is provided with a current transformer 9 for detecting the current of the flywheel diode 7 and a waveform shaping circuit 10 for shaping the output of the current transformer 9.
Are typing in. The control circuit 11 is composed of a microcomputer or the like, and performs control such as arithmetic processing of the input value and causing the trigger circuit 12 to output a signal to the switching element 6.

【００１４】次に上記構成による動作について説明す
る。Next, the operation of the above configuration will be described.

【００１５】交流電源を整流回路１で整流し、平滑回路
で平滑し、スイッチング素子６を高速でｏｎ／ｏｆｆ
し、それによって共振回路に共振電流を発生させ、鍋８
の表面に高周波磁界を発生させ、その結果鍋８に発生す
るうず電流によって加熱する。このとき図２に示すよう
に、スイッチング素子６のコレクター、エミッター間に
負荷電圧Ｖｃｅが発生し、加熱コイル４には負荷電流Ｉ
L が流れる。負荷が適正なインピーダンスである場合は
フライホィールダイオード７には共振電圧が０Ｖ以下
（例えば−ＶF Ｖ）になってから、図２のようにダイオ
ード電流ｉｄが流れる。The AC power supply is rectified by the rectifier circuit 1 and smoothed by the smoothing circuit, and the switching element 6 is turned on / off at high speed.
Then, the resonance current is generated in the resonance circuit, and the pan 8
A high-frequency magnetic field is generated on the surface of the pot, and as a result, heating is performed by the eddy current generated in the pan 8. At this time, as shown in FIG. 2, a load voltage Vce is generated between the collector and the emitter of the switching element 6, and the load current I is applied to the heating coil 4.
L flows. When the load has an appropriate impedance, the diode voltage id flows through the flywheel diode 7 as shown in FIG. 2 after the resonance voltage becomes 0 V or less (for example, -VFV).

【００１６】一方、電力を下げて行くと次第にダイオー
ド電流ｉｄが減少していき、図３のようにフライホィー
ルダイオード７にはダイオード電流ｉｄが流れなくなる
領域に達する。この現象は不適正インピーダンス特性を
有する負荷例えばステンレス鍋８において著しく、より
高い電力で発生する。この時、負荷電圧Ｖｃｅが０Ｖに
ならなくなり、その状態で次のタイミングの通電が行わ
れるため、急峻なコレクタ電流がスイッチング素子６に
流れる。その結果、過大なコレクタ損失Ｐｃが発生し、
スイッチング素子６の温度上昇をひきおこす事になる。On the other hand, as the power is lowered, the diode current id gradually decreases and reaches a region where the diode current id does not flow through the flywheel diode 7 as shown in FIG. This phenomenon is remarkable in a load having an improper impedance characteristic, for example, a stainless steel pan 8 and occurs at higher power. At this time, the load voltage Vce does not become 0V, and in that state, energization at the next timing is performed, so that a steep collector current flows in the switching element 6. As a result, excessive collector loss Pc occurs,
This causes the temperature of the switching element 6 to rise.

【００１７】図４は鍋８の材質、電力値に対するフライ
ホィールダイオード７のダイオード電流ｉｄの実効値で
あり、その値が予め決められた一定値であるｉD になる
までのｏｎ時間制御範囲を示している。鍋８を加熱コイ
ル４上に載置して、通電を開始してからｏｎ時間を減少
させて電力を低下して行くと、それに応じてフライホィ
ールダイオード７に流れるダイオード電流ｉｄが減少し
て行き、一定値ｉD に達する。FIG. 4 shows the effective value of the diode current id of the flywheel diode 7 with respect to the material of the pot 8 and the power value, and shows the on-time control range until the value becomes iD which is a predetermined constant value. ing. When the pot 8 is placed on the heating coil 4 and the on time is reduced after the energization is started and the power is reduced, the diode current id flowing through the flywheel diode 7 is reduced accordingly. , Reaches a constant value iD.

【００１８】電力制御の周波数制御（ｏｎ時間制御）は
この値を検出した時点で終了となり、それ以下の低い電
力の設定は、ｏｎ／ｏｆｆ制御となる。この切り替えの
設定点は最大電力が２．５ｋｗのとき、鉄ホーロー鍋で
はおよそ１．２ｋｗであるのに対し、ステンレス鍋では
１．６ｋｗである。The frequency control (on-time control) of the power control ends at the time when this value is detected, and the setting of low power below that is on / off control. The set point for this switching is about 1.2 kw for the iron enamel pan when the maximum power is 2.5 kw, while it is 1.6 kw for the stainless pan.

【００１９】つまり、ステンレス鍋のほうが早めにダイ
オード電流が一定値ｉD に達し、この時点で周波数制御
から低い電力のｏｎ／ｏｆｆ制御に切り替え、スイッチ
ング素子６のｏｎ損失が少なくなるので温度上昇も低く
なる。従って負荷（鍋）の種類が異なる場合でも、スイ
ッチング素子６が異常損失を起こさない状態に制御する
ことが可能になる。That is, in the stainless steel pot, the diode current reaches the constant value iD earlier, and at this time, the frequency control is switched to the low power on / off control, and the on loss of the switching element 6 is reduced, so that the temperature rise is also low. Become. Therefore, even when the types of loads (pots) are different, it is possible to control the switching element 6 to a state where no abnormal loss occurs.

【００２０】[0020]

【発明の効果】本発明によれば、加熱動作状態時、フラ
イホィールダイオードに流れる電流を検出するカレント
トランスと、電力制御はその検出電流値が定められた値
以下に達する時点でｏｎ／ｏｆｆ制御とし定められた値
より大きい場合は周波数制御する制御回路を設けたか
ら、部品数を多くすること無く、組立て容易な構成で、
予め最悪負荷（鍋）の特性を把握して最低電力を設定す
る必要が無く、かつ負荷変動によるスイッチング素子の
異常損失を発生させることが無く、装置の信頼性が著し
く向上する。According to the present invention, in the heating operation state, the current transformer for detecting the current flowing through the flywheel diode and the power control are on / off control when the detected current value reaches a predetermined value or less. If it is larger than the value specified as, a control circuit for frequency control is provided, so it is easy to assemble without increasing the number of parts.
It is not necessary to grasp the characteristics of the worst load (pot) in advance and set the minimum power, and there is no abnormal loss of the switching element due to load fluctuation, so that the reliability of the device is significantly improved.

【００２１】また、ｏｎ時間制御範囲が負荷（鍋）に応
じて変化できるため、適正鍋に対するｏｎ時間制御幅が
広がり、より滑らかな加熱制御が可能となる。Further, since the on-time control range can be changed according to the load (pot), the on-time control range for the proper pot is widened, and more smooth heating control can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の一実施例を示す誘導加熱調理器の電圧
共振形インバーターを使用した回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram using a voltage resonance type inverter of an induction heating cooker showing an embodiment of the present invention.

【図２】その適正負荷での電圧電流波形である。FIG. 2 is a voltage / current waveform at the proper load.

【図３】同じく不適正負荷での電圧電流波形を示してい
る。FIG. 3 also shows voltage-current waveforms with an improper load.

【図４】同じくダイオード電流と負荷の関係を示す図で
ある。FIG. 4 is a diagram similarly showing a relationship between a diode current and a load.

【図５】一般的な誘導加熱調理器の電圧共振形インバー
ターを使用した回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram using a voltage resonance type inverter of a general induction heating cooker.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 整流回路 ４ 加熱コイル ５ 共振コンデンサ ６ スイッチング素子 ７ フライホイールダイオード ９ カレントトランス １１ 制御回路 1 Rectifier circuit 4 Heating coil 5 Resonant capacitor 6 Switching element 7 Flywheel diode 9 Current transformer 11 Control circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 交流電源から直流電源に変換する整流回
路（１）と、この直流電源を高周波電流に変換し加熱コ
イル（４）に供給するスイッチング素子（６）と、この
スイッチング素子（６）と逆並列に接続されたフライホ
ィールダイオード（７）と、加熱コイル（４）と共振コ
ンデンサ（５）とでなる共振回路とからなり、前記加熱
コイル（４）に高周波磁界を発生させ、この高周波磁界
によって被加熱物にうず電流を発生させて加熱する誘導
加熱調理器において、加熱動作状態時、前記フライホィ
ールダイオード（７）に流れる電流を検出するカレント
トランス（９）を設け、電力制御はその検出電流値が定
められた値以下に達する時点でｏｎ／ｏｆｆ制御とし前
記定められた値より大きい場合は周波数制御する制御回
路（１１）を設けたことを特徴とする誘導加熱調理器。1. A rectifier circuit (1) for converting an AC power supply into a DC power supply, a switching element (6) for converting the DC power supply into a high frequency current and supplying it to a heating coil (4), and this switching element (6). And a resonance circuit composed of a heating coil (4) and a resonance capacitor (5), and a high-frequency magnetic field is generated in the heating coil (4). In an induction heating cooker for generating an eddy current in an object to be heated by a magnetic field and heating the object, a current transformer (9) for detecting a current flowing through the flywheel diode (7) is provided in a heating operation state, and power control is performed by the current transformer (9). A control circuit (11) is provided to perform on / off control at the time when the detected current value reaches a predetermined value or less and to control the frequency when the detected current value is higher than the predetermined value. An induction heating cooker characterized by the following.