JPS592154B2 - 誘導加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 高周波信号を利用して料理などに供する容器（なべ、、
かまに類する物）を加熱するようになされた装置いわゆ
る誘導加熱装置はすでに知られていろ。

この装置の概略は第１図で示すように比較的機械的に強
いセラミック等よりなる絶縁板１を有し、その一方の面
、すなわち下面１ａの所望とする位置にはワークコイル
と一般に言われている誘導コイル２が設けられている。

この誘導コイル２は例えば絶縁板１の中心を中心としで
螺旋状に巻かれた状態で、上述の下面１ａに貼着されて
いる。そして、この誘導コイル２は第２図に示す駆動系
で得た信号で駆動されるものである。第２図において、
４は商用交流源を、５は電源スイッチをそして、６は整
流回路を夫々示す。

整流回路６で得た整流出力はチョークコイルＴ及び共振
用のコンデンサ８を夫々介して上述した誘導コイル２に
その駆動信号として供給されるものであるが、この誘導
コイル２にはこれと並列にスイッチング素子、この例で
はトランジスタＱが接続され、ここに所望とするスイッ
チング信号（その周波数２０〜１００ｋＨＺ程度である
）が供給される。１２はこのスイッチング信号を得るた
めの発信器を示す。

なお、コンデンサ１３は平滑用のもの、そしてダイオー
ド１４はダンパー用のものである。従つて、絶縁板１の
他方の面、すなわち上面Ｉｂになべ、かま等の加熱すべ
き容器３を載置した状態で、誘導コイル２に高周波信号
（２０〜１００ｋＨＺ、）にて断続される駆動信号を供
給すれば、コイル２で発生する高周波磁界により、容器
３にうず電流損が生じ、このうず電流損によつて容器３
は発熱するから容器３のみ加熱され、調理用に供するこ
とができる。

容器３としては高周波熱によつて誘導加熱され易い材質
が選ばれ、これは周知のように鉄などの磁性材（換言す
るなら電気抵抗の大なるもの）を挙げることができる。

ところで、このような誘導加熱装置にあつては、比較的
大電力で装置を駆動する必要があるため、共振時、スイ
ッチングトランジスタＱには２０〜３０Ａという大電流
が流れる。

このような大電流は１個のトランジスタＱでは取扱えな
いので、一般には複数のトランジスタを並列接続して使
用する。例えば図のように２個のトランジスタＱａ，Ｑ
ｂを用いて、個々のトランジスタＱａ，Ｑｂの取扱う電
流量を軽減し、トランジスタの破壊を未然に防止するよ
うにしている。ところが、このような目的をもつて複数
のトランジスタを並列接続しても共振電流のほぼ一づつ
夫々のトランジスタに流れることは殆んどない。

それは、これらトランジスタの特性にバラツキがあるた
めで、この特性不一致により、電流の流れ易いトランジ
スタに共振電流が集中する結果、このトランジスタを破
壊し易い欠点がある。この欠点を除去するためには、耐
電流の大きなトランジスタを夫々について使用すればよ
いが、この方法では高価とならざるを得ず、あまり得策
とは云えない。

又上記欠点を解決しうる他の方法としては、使用するス
イツチング素子の特性が一致するように、その特性を選
別して使用する方法が考えられる。この方法では上記欠
点は解決しうるものの、素子の特性を選別する必要があ
るから、量産性に欠ける欠点に加え、コストアツプして
しまう。この欠点を解決するためには、第３図で示すよ
うに誘導コイル２を２分割し、夫々のコイル２Ａ，２Ｂ
を図の如く絶縁板１の所定位置に貼着し、これらコイル
２Ａ，２Ｂを独別の駆動系で同時に駆動することが考え
られる。

このように、コイルを２分して夫々を同時駆動すれば、
夫々の共振電流半分づつになるので、例えば上述の設例
では１５Ａの共振電流に耐え得るトランジスタを使用す
ればよい。その結果、トランジスタＱａ，Ｑｂのバラツ
キにはあまり影響されないで済む特徴に加え、素子選別
が容易になるから安価に提供しうるものである。ところ
で、このように誘導コイル２を２分し、夫々を駆動する
場合、分割された誘導コイル２Ａ，２Ｂは第３図で示す
ように容器３の底面を含むように配置されるものである
から、容器３は第４図で示す如く誘導コイル２Ａ，２Ｂ
に対する鉄心と同じ作用をなす。

そのため、今トランジスタＱａ，Ｑｂをオンにする駆動
信号が供給された場合、鎖交磁束ωが発生するので、誘
導コイル２Ａ，２Ｂは鉄心で磁気的に結合され、相互に
影響し合う。従つて、例えば一方の誘導コイル２Ａにお
けるインダクタンスは丁（Ｌはコイル２の全インダクタ
ンス）以上となり、この誘導コイル２Ａに接続されたト
ランジスタＱａには設定値以上の共振電流が流れてしま
う。その結果、トランジスタＱａにおける対電流値の設
定がむずかしくなり、安全を期すには双方のトランジス
タＱａ，Ｑｂとも耐電流の大きなものを使用せねばなら
ないから、上述の欠点を解決することができない。そこ
で、本発明では更にかかる点を考慮し、分割した誘導コ
イル２Ａ，２Ｂを同時に駆動することなく時間を異にし
て交互に駆動することにより、誘導コイルを分割した場
合でも上述した諸欠点を確実に一掃しうるようにしたも
のである。

それがため、本発明による誘導加熱装置では、電源周波
数に同期して駆動するように構成する。

第５図の例は誘導コイル２Ａ，２Ｂに対し時間を異にし
てその駆動電圧を供給するようにした場合である。第２
図と対応する部分には添字「Ａ，Ｂ」を符し、その説明
は省略する。誘導コイル２Ａ，２Ｂは発振器１２で得た
駆動信号で夫々駆動されるため、夫々、共振用のコンデ
ンサ８Ａ，８Ｂやダンパー用のダイオード１４Ａ，１４
Ｂを有する。本例においては、誘導コイル２Ａ，２Ｂを
別々に，駆動する関係上、独別の電源供給端子２１ａ，
２１ｂが設けられると共に、これら電源供給端子２１ａ
，２１ｂと交流源４との間には電源回路２０が接続され
る。この電源回路２０は一対の電源路Ｔａ，ｔｂに夫々
直列接続されたダイオード２２ａ，２２ｂと、並列接続
されたダイオード２３ａ，２３ｂからなり、前者のダイ
オード２２ａ，２２ｂはそのアノードが交流源４側とな
るようにその導通方向が選定される。

後者のダイオード２３ａ，２３ｂは図のように、ダイオ
ード２２ａ，２２ｂのアノードと接地間に接続されるも
、一方のダイオード２３ａは上述したダイオード２２ａ
と共に閉路を形成できるようにそのアノードを接地した
状態で使用する。他方のダイオード２３ｂも、残りのダ
イオード２２ｂと共に閉路が形成されるようにその極性
が選定されるものである。このように電源回路２０を構
成すれば、一方の電源供給端子２１ａには電源周波数の
うち正の半サイクルの期間のみ電源電圧Ｅａ（第６図Ａ
）が供給され、他方の端子２１ｂには負の半サイクルの
期間だけ電源電圧Ｅｂ（第６図Ｂ）が供給される。

従つて、一方の誘導コイル２Ａが駆動状態にあるときは
、他方の誘導コイル２Ｂの方は休止状態にあるから、誘
導コイル２Ａに流れる電流によつて発生する磁束は鎖交
することがない。そのため、この誘導コイル２Ａは他方
のコイル２Ｂから影響を受けず、設定された共振電流の
みトランジスタＱａに流れるようになる。他方のトラン
ジスタＱｂについても全く同じことが云える。なお、コ
ンデンサ２４ａ，２４ｂは駆動信号のバイパス用である
。以上説明したように、本発明では誘導コイル２を分割
すると共に、これら分割されたコイル２Ａ・２Ｂを電源
周波数に同期して独別に制御したから、夫々のトランジ
スタＱａ，Ｑｂには誘導コイル２Ａ，２Ｂのインダクタ
ンスで定まる共振電流値だけが流れるようになる。

そのため、分割による取扱う電流量を軽減できる特徴に
加え、設定された共振電流のみトランジスタＱａ，Ｑｂ
に流れるから、トランジスタＱａ，Ｑｂの設定が容易で
ある。勿論、共振電流にてトランジスタＱａ，Ｑｂは破
壊されるおそれがないので、耐電流の低い素子を使用で
き、それだけ安価に斯種装置を構成できる大きな特徴を
有する。なお、電源周波数に同期させないで、単に発振
器１２から得られる正相及び逆相のスイツチングパルス
でトランジスタＱａ，Ｑｂを交互にスイツチングしても
この発明と同様な効果が得られるようにも考えられる。

しかし、この構成では使用するスイツチング周波数が２
０〜１００ｋＨＺ程度の高周波なので、スィツチング周
期が短く、このためトランジスタＱａ，Ｑｂがオンから
オフに、またオフからオンに移行する僅かなオーバーラ
ツプ期間に、誘導コイル２Ａ，２Ｂの相互誘導による相
互への影響が発生する。このため、相互誘導による影響
を完全には回避し得ない。そのため、この発明の場合よ
りもトランジスタＱａ，Ｑｂの取り扱う電流量を軽減で
きず、トランジスタＱａ，Ｑｂの特性の選択も難くなる
。

この発明によれば、上述したスイツチング周期よりは遥
かに長い周期の電源周波数の周期に同期させており、そ
の正負各半サイクル期間は完全に他方の電流路が断たれ
るため上述の欠点は確実に除去される。第７図は本発明
装置の例を示し、本例では駆動電圧Ｅａ，Ｅｂを時間を
異にして供給するのではなく、この駆動電圧は従前と同
様常時供給するようになす代りに、トランジスタＱａ，
Ｑｂの駆動期間を電源周波数に同期して制御する。

例えば正の半サイクルは一方のトランジスタＱａのみに
駆動信号を供給し、負の半サイクルは他方のトランジス
タＱｂのみに供給する。このようにすれば上述したと同
様の効果を奏しうるものである。なお、２５はスィツチ
２６の切換回路である。なお、上述した実施例はいずれ
も発振回路１２を共用した場合について説明したが、夫
々の誘導コイル２Ａ，２Ｂを別々の発振回路１２で得た
駆導信号で，駆動するようにしてもよい。この場合には
、例えば発振回路の発振周波数を異ならせ、一方の発振
周波数を鉄材で構成された容器３を加熱するに最適な周
波数に選定し、他方の発振周波数を今度は例えばステン
レス材で構成された容器３を加熱するに最適な周波数に
選定して使用する。

このようにすれば、鉄材の容器を用いても、ステンレス
材の容器を用いても、これら容器に与えられる高周波エ
ネルギーが一定になるため、常にほぼ一定の加熱状態が
得られる。

依つて、材質の相違で駆動電力を可変調整する必要がな
くなり、実用に供し頗る便利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は誘導加熱装置の→１を示す構成図、第２図はそ
の電気的な構成図、第３図は本発明による誘導加熱装置
の一例を示す第１図と同様な構成図、第４図はその等価
回路図、第５図は誘導加熱装置の電気的な接続図、第６
図はその動作説明に供する波形図、第７図は本発明の他
の例を示す波形図である。 ２，２Ａ，２Ｂは誘導コイル、Ｑ，Ｑａ，Ｑｂはスィツ
チング素子、１２は発振器、２０は電源回路、２２ａ〜
２３ｂは整流用のダイオードである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一対の誘導コイルを設け、これらを独別のスイッチ
   ング素子で駆動すると共に、これら誘導コイルは制御回
   路により商用電源周波数に同期して、その駆動状態が交
   互に制御され、上記制御回路のドライブ信号で上記スイ
   ッチング素子の一方は上記商用電源の正のサイクル期間
   のみ高周波周波数で断続制御され、上記他方のスイッチ
   ング素子は上記商用電源の負のサイクル期間のみ高周波
   周期数で断続制御されるようになされた誘導加熱装置。