JP2006216429A - 誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】赤外線センサなど新たな温度検知手段を用いることなく、被加熱体の高温状態を確実に検知し、安全で使い勝手のよい誘導加熱装置を実現することを目的とする。
【解決手段】高周波インバータ１に接続された各部の電気的特性を検出する検出手段７の検出値より被加熱体６の材質特性変化を判定する材質判別手段８と、高周波インバータ１を制御する制御手段９とを備え、材質判別手段８による被加熱体６の材質特性変化の判定に基づき、制御手段９は誘導加熱コイル４による加熱を停止または高周波インバータ１の出力を抑制するように制御を行う。これによって、被加熱体６がキュリー温度に近い温度となって磁性材料の特性が変化している場合は、赤外線センサなどを用いることなく、確実に検出できるため、被加熱体６の高温状態を検知し、安全で使い勝手のよいものとなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般家庭やオフィス、レストランなどで使用される誘導加熱装置に関するものである。

従来、誘導加熱装置は、誘導加熱コイルから高周波磁界を発生し、電磁誘導による渦電流のためにトッププレート上の鍋などの被加熱体が加熱されるものであり、温度制御は、被加熱体の温度を、トッププレートの下方に配置した温度検知手段により検知して行っている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２４７２３７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、温度検知手段がトッププレートを介して被加熱体の温度を検知しているために、熱応答が遅く、適切な制御が困難であるという課題を有していた。また、温度検知手段として赤外線センサを用いることも考えられるが高価なものとなるものであった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、赤外線センサなど新たな温度検知手段を用いることなく、被加熱体の高温状態を確実に検知し、安全で使い勝手のよい誘導加熱装置を実現することを目的としたものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱装置は、高周波インバータに接続された各部の電気的特性を検出する検出手段の検出値より被加熱体の材質特性変化を判定する材質判別手段と、高周波インバータを制御する制御手段とを備え、材質判別手段による被加熱体の材質特性変化の判定に基づき、制御手段は誘導加熱コイルによる加熱を停止または高周波インバータの出力が抑制されるように制御を行うものである。

これによって、高周波インバータに接続された各部の電気的特性を検出することで、被加熱体がキュリー温度に近い温度となって磁性材料の特性が変化している場合は、赤外線センサなど新たな温度検知手段を用いることなく、被加熱体の温度が高くなっていることを確実に検出できるため、被加熱体の高温状態を検知し、安全で使い勝手のよい誘導加熱装置を実現することができる。

本発明の誘導加熱装置は、被加熱体の高温状態を確実に検知して、安全で使い勝手のよい誘導加熱装置を提供することができる。

第１の発明は、スイッチング素子、被加熱体を加熱する誘導加熱コイル、および共振コンデンサを有する高周波インバータと、この高周波インバータに電力を供給する電源と、高周波インバータに接続された各部の電気的特性を検出する検出手段と、この検出手段の検出値より被加熱体の材質特性変化を判定する材質判別手段と、高周波インバータを制御する制御手段とを備え、前記材質判別手段による被加熱体の材質特性変化の判定に基づき、前記制御手段は誘導加熱コイルによる加熱を停止または高周波インバータの出力が抑制されるように制御を行う誘導加熱装置とすることにより、高周波インバータに接続された各部の電気的特性を検出することで、被加熱体がキュリー温度に近い温度となって磁性材料の特性が変化している場合は、赤外線センサなど新たな温度検知手段を用いることなく、被加熱体の温度が高くなっていることを確実に検出できるため、被加熱体の高温状態を検知し、安全で使い勝手のよい誘導加熱装置を実現することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、検出手段が誘導加熱コイルを含む共振回路のインピーダンス変化を検出することにより、材質判別手段は被加熱体の材質特性変化の判定をするものである。これにより、誘導加熱コイルを含む共振回路のインピーダンス変化で、被加熱体がキュリー温度に近づき材質特性変化する兆候を素速く見つけることができ、被加熱体の温度上昇を止めて安全性を高めることができる。

第３の発明は、特に、第１の発明において、検出手段が高周波インバータの入力電力または高周波インバータの出力が一定であることを検出することにより、材質判別手段は被加熱体の材質特性変化の判定をするものである。これにより、被加熱体の材質判別精度を高めることができる。これは、高周波インバータの入力電力または出力が一定でない場合には誘導加熱コイルを含む共振回路のインピーダンスが変化していなくても高周波インバータの制御パラメータや高周波インバータに接続された各部の電気的特性が変化するため、被加熱体の材質判別を誤る可能性があるためである。

第４の発明は、特に、第１の発明において、制御手段は高周波インバータの電力制御をスイッチング素子の導通比で行い、電力を一定に制御した結果、検出手段が高周波インバータの導通比が下がっていることを検出することにより、材質判別手段は被加熱体の材質特性変化の判定をするものである。これにより、高周波インバータの導通比が下がっていることを検出することで、被加熱体がキュリー温度に近づき材質特性変化する兆候を素速く見つけることができ、被加熱体の温度上昇を止めて安全性を高めることができる。

第５の発明は、特に、第１の発明において、制御手段は高周波インバータの電力制御を駆動周波数で行い、電力を一定に制御した結果、検出手段が高周波インバータの駆動周波数が高くなっていることを検出することにより、材質判別手段は被加熱体の材質特性変化の判定をするものである。これにより、高周波インバータの駆動周波数が高くなっていることを検出することで、被加熱体がキュリー温度に近づき材質特性変化する兆候を素速く見つけることができ、被加熱体の温度上昇を止めて安全性を高めることができる。

第６の発明は、特に、第１の発明において、電源と高周波インバータの間に昇圧手段を有し、制御手段が高周波インバータの電力制御を供給される入力電圧で行い、電力を一定に制御した結果、検出手段が高周波インバータに供給する入力電圧を決定する昇圧比が低くなっていくことを検出することにより、材質判別手段は被加熱体の材質特性変化の判定をするものである。これにより、高周波インバータに供給する入力電圧を決定する昇圧比が低くなっていくことを検出することで、被加熱体がキュリー温度に近づき材質特性変化する兆候を素速く見つけることができ、被加熱体の温度上昇を止めて安全性を高めることができる。

第７の発明は、特に、第１の発明において、高周波インバータの電力が一定で、検出手段が共振コンデンサの電圧が増加に転じて所定の値よりも大きくなったことを検出することにより、材質判別手段は被加熱体の材質特性変化の判定をするものである。これにより、共振コンデンサの電圧が増加に転じて所定の値よりも大きくなったことを検出することで、被加熱体がキュリー温度に近づき材質特性変化する兆候を素速く見つけることができ、被加熱体の温度上昇を止めて安全性を高めることができる。

第８の発明は、特に、第１の発明において、高周波インバータの電力が一定で、検出手段が高周波インバータに入力する昇圧電圧が減少に転じて所定の値をよりも小さくなったことを検出することにより、材質判別手段は被加熱体の材質特性変化の判定をするものである。これにより、高周波インバータに入力する昇圧電圧が減少に転じて所定の値をよりも小さくなったことを検出することで、被加熱体がキュリー温度に近づき材質特性変化する兆候を素速く見つけることができ、被加熱体の温度上昇を止めて安全性を高めることができる。

第９の発明は、特に、第１〜第８のいずれか１つの発明において、材質判別手段が被加熱体の材質特性変化の判定をしたことを報知する報知手段を備えたものである。これにより、使用者に安全機能が働いたということを知らせて安全を喚起するとともに、誤動作によって加熱が停止あるいは高周波インバータの出力が低下したわけではないことを報知することができる。

第１０の発明は、特に、第１〜第９のいずれか１つの発明において、情報設定を行う入力手段を備え、制御手段は入力手段による予め設定された情報に基づいて加熱を停止または高周波インバータの出力が抑制されるように制御を行うものである。これにより、高温になりやすい被加熱体などの場合には、誘導加熱コイルによる加熱を停止または高周波インバータの出力が抑制する制御を働かせるレベルを使用者の意志で下げることによって安全性をより高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における誘導加熱装置について、図１を参照しながら説明する。

図に示すように、本実施の形態における誘導加熱装置は、高周波インバータ１と、この高周波インバータ１に電力を供給する電源２と、高周波インバータ１に接続された各部の電気的特性、すなわち電圧や電流などの大きさを計測し検出する検出手段７と、この検出手段７の検出値より調理鍋などの被加熱体６の材質特性変化を判定する材質判別手段８と、高周波インバータ１を制御する制御手段９とを備えている。そして、材質判別手段８による被加熱体６の材質特性変化の判定に基づき、前記制御手段９は誘導加熱コイル４による加熱を停止または高周波インバータ１の出力が抑制されるように制御を行うものである。

前記高周波インバータ１は、電源２によって供給された電力を、電流経路を切り替えて供給するスイッチング素子３、スイッチング素子３の切り替えで電力が供給され被加熱体６を加熱する誘導加熱コイル４、および誘導加熱コイル４と直列に接続された共振コンデンサ５を有するものである。

また、本実施の形態における誘導加熱装置は、使用者に対して音、光、文字などを用いて何らかの情報を伝える報知手段１０、電源２より供給された直流電源の電圧を昇圧する昇圧手段１１、および情報設定を行う入力手段１２をも有している。

次に、上記の構成において、誘導加熱装置の駆動について説明する。

電源２は、商用の単相１００Ｖまたは２００Ｖの交流電源をダイオードブリッジで直流化した直流電源を高周波インバータ１に供給する。通常、直流電源は昇圧コンバータなどの昇圧手段１１で昇圧されたものを用いる場合が多いが、それに限定するものではない。電源２の電圧を昇圧しておくことによって、高周波インバータ１に同電力を供給する場合に電流を減らすことが可能であるため、高周波インバータ１を構成する各部品の部品定格を下げることが可能となる。部品の小型化と低コスト化を可能としてより安価で小型の製品とすることで使用者に便益をもたらすことができるため、電源２の電圧は高い方が望ましい。

ここで、電源２によって供給された電力をスイッチング素子３によって電流経路を切り替えて誘導加熱コイル４に高周波電流を供給する。誘導加熱コイル４からは高周波磁界が発生し、被加熱体６内には電磁誘導による渦電流が流れ、そのジュール熱のために被加熱体６が加熱されるものである。

材質判別手段８は被加熱体６の材質特性変化を判定するもので、高周波インバータ１の駆動周波数や導通比などを変更して材質に応じた加熱を行うものである。図２に示すように、誘導加熱コイル４と共振コンデンサ５の共振周波数をｆｃとすると、インバータ駆動周波数がｆｃ／２、ｆｃ／３の時にそれぞれ第２高調波、第３高調波による共振が起こり、図のような駆動周波数−入力電力特性となる。この駆動周波数−入力電力特性は、被加熱体６によって共振ピークの山の高さや中心となる周波数や山のすそ野の広がり方などがそれぞれ異なる。それぞれの被加熱体６で十分な入力電力が得られ、かつ高周波インバータ１を保護するためにどの周波数帯で駆動させるのがよいかは、この駆動周波数−入力電力特性によって決まる。

被加熱体６の材質特性変化を判定は、誘導加熱コイル４および共振コンデンサ５に流れる共振電流、スイッチング素子３の電圧、誘導加熱コイル４および共振コンデンサ５に流れる共振電流周波数、共振コンデンサ５の電圧、入力電流などを検出手段７によってこれらの値を検出し、その組み合わせによって被加熱体６の材質特性変化が判定可能である。材質判別手段８は、検出手段７の検出値を入力値として取り込んで材質特性変化を判定するものであるが、高周波インバータ１の制御を行う制御手段９と兼用としたものも含まれるものである。高周波インバータ１の制御としては、高周波インバータ１の入力電流などを検出手段７によって検出し、使用者が設定した電力とするべく制御手段９がフィードバック制御を行っている。

本実施の形態における誘導加熱装置は、赤外線センサなどの温度検知手段を用いることなく被加熱体６の高温状態を検知して安全機能を動作させるものである。被加熱体６が鉄などの磁性体の場合、キュリー温度が存在し、温度が高くなると磁性を示す特性が徐々に弱くなっていく。被加熱体６としては主に調理鍋になるが、調理鍋には複数の異なる金属を張り合わせた多層構造になっているものもある。あるいは、調理鍋の底に、調理鍋を形成する金属とは別の金属を張り合わせることによって誘導加熱が行えるように加工されたものがあり、それらの金属の組み合わせによっては比較的キュリー温度が低い場合がある。よって、空焚きを行うと比較的短時間で調理鍋の温度が上昇し、磁性を示す特性が徐々に弱くなっていくとともに赤熱化する場合がある。つまり、このような被加熱体６を加熱すると徐々に誘導加熱コイル４を含む共振回路のインピーダンスが変化する。インピーダンスの変化は、高周波インバータ１に接続された各部の電気的特性や、高周波インバータ１の制御パラメータの変化などから読みとることができる。これらは、材質判別手段８によって材質特性変化を見極め判定している。

したがって、本実施の形態においては、高周波インバータに接続された各部の電気的特性を検出することで、具体的には、誘導加熱コイルを含む共振回路のインピーダンス変化で、被加熱体がキュリー温度に近づき材質特性変化する兆候を素速く見つけることができ、被加熱体の温度上昇を止めて安全性を高めることができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における誘導加熱装置について説明する。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施の形態における誘導加熱装置は、検出手段７が高周波インバータ１の入力電力または高周波インバータ１の出力が一定であることを検出することにより、材質判別手段８は被加熱体６の材質特性変化の判定をするものである。これにより、被加熱体６の材質判別精度を高めることができる。これは、高周波インバータ１の入力電力または出力が一定でない場合には誘導加熱コイル４を含む共振回路のインピーダンスが変化していなくても高周波インバータ１の制御パラメータや高周波インバータ１に接続された各部の電気的特性が変化するため、被加熱体６の材質判別を誤る可能性があるためである。

したがって、本実施の形態においては、材質判別手段８による被加熱体６の材質特性変化の判定に基づき、制御手段９は誘導加熱コイル４による加熱を停止または高周波インバータ１の出力が抑制されるように制御を行い、被加熱体６の温度上昇を止めて安全性を高めることができるものである。

今少し説明すると、加熱中に材質判別を行う場合、図３のように高周波インバータ１を構成する部品を保護するための制御上のリミッタが存在し、加熱をすることによってインピーダンスが変化し、電力を維持するために制御値を増加させようとした場合にリミッタによって制御値の増加が制限され、結果として電力が下がってしまう。また、制御値はリミッタの値と同値となって変化しない。このような場合、高周波インバータ１の制御パラメータや高周波インバータ１に接続された各部の電気的特性を見ても被加熱体６のインピーダンスの変化によるものなのかどうかの判別が困難となり、判定が遅れるあるいは判定できない場合が発生する。

このような状況を回避するため、高周波インバータ１の入力電力または高周波インバータ１の出力が一定の時に検出手段７の検出によって被加熱体６の材質を材質判別手段８が判定する。こうすることによって、高周波インバータ１の制御パラメータや高周波インバータ１に接続された各部の電気的特性を検出することによって被加熱体６の材質が変化したことによるインピーダンスの変化をとらえることができ、被加熱体６が危険な高温状態となる前に安全機能を働かせることができる。よって、より安全で使い勝手のよい誘導加熱装置を提供することができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における誘導加熱装置について説明する。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施の形態における誘導加熱装置は、制御手段９が高周波インバータ１の電力制御をスイッチング素子３の導通比で行い、制御手段９が高周波インバータ１の電力を一定に制御した結果、検出手段７が高周波インバータ１の導通比が下がっていることを検出することにより、材質判別手段８は被加熱体６の材質特性変化の判定をするものである。これにより、高周波インバータ１の導通比が下がっていることを検出することで、被加熱体６がキュリー温度に近づき材質特性変化する兆候を素速く見つけることができ、制御手段９は誘導加熱コイル４による加熱を停止または高周波インバータ１の出力が抑制されるように制御を行い、被加熱体６の温度上昇を止めて安全性を高めることができるものである。

今少し説明すると、高周波インバータ１の電力を制御する方法はいくつかあるが、図４のような導通比と入力電力の関係を利用して制御する場合がある。このような場合、通常０から０．５、あるいは０．５から１のどちらかを利用している。導通比を０から０．５まで変化させて高周波インバータ１を制御しているとすると、図５に示すような特性を示す。つまり、加熱からＴ１かけて目標とする電力まで導通比を上げ、電力が一定になるようにする制御を行うと導通比は徐々に増加していく。これは、共振回路のインピーダンスが徐々に変化するためで、被加熱体６の材質の特性が徐々に変化していることを示している。しかし、被加熱体６が高温になることによって、実施の形態１で説明したように被加熱体６が持つ磁性を示す特性が急激に弱くなり、Ｔ２以降は導通比が減少している。この変化点を検出手段７によって検出することにより、被加熱体６が高温となっていることを検知することができるので、赤外線センサなどの温度検知手段を設けることなく、かつ被加熱体６とこれを載置するトッププレートとの接触に左右されることなく、安全機能を働かせることができる。また、温度検知手段を用いることなく制御手段９によって変更される制御パラメータによって被加熱体６の高温状態を検知するため、安価に実現が可能なものである。

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４における誘導加熱装置について説明する。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施の形態における誘導加熱装置は、制御手段９が高周波インバータ１の電力制御を駆動周波数で行い、制御手段９が電力を一定に制御した結果、検出手段７が高周波インバータ１の駆動周波数が高くなっていることを検出することにより、材質判別手段８は被加熱体６の材質特性変化の判定をするものである。これにより、高周波インバータ１の駆動周波数が高くなっていることを検出することで、被加熱体６がキュリー温度に近づき材質特性変化する兆候を素速く見つけることができ、制御手段９は誘導加熱コイル４による加熱を停止または高周波インバータ１の出力が抑制されるように制御を行い、被加熱体６の温度上昇を止めて安全性を高めることができるものである。

今少し説明すると、高周波インバータ１の電力の制御方法として、図２に示すような周波数と電力の関係を利用した場合、通常は共振周波数の整数分の１の周波数より高い周波数の領域を利用する。これは、電力の山の左側領域を利用するとスイッチング素子３の損失が大となって破壊に至るためである。この特性を利用して制御を行った場合、図６のような動作となる。つまり、加熱からＴ１かけて目標とする電力まで周波数を下げ、電力が一定になるようにする制御を行うと周波数は徐々に減少していく。これは、共振回路のインピーダンスが徐々に変化するためで、被加熱体６の材質の特性が徐々に変化していることを示している。しかし、被加熱体６が高温になることによって、実施の形態１で説明したように被加熱体６が持つ磁性を示す特性が急激に弱くなり、Ｔ２以降は周波数が増加している。この変化点を検出手段７によって検出することにより、被加熱体６が高温となっていることを検知することができるので、赤外線センサなどの温度検知手段を設けることなく、かつ被加熱体６とこれを載置するトッププレートとの接触に左右されることなく安全機能を働かせることができる。

（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５における誘導加熱装置について説明する。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施の形態における誘導加熱装置は、高周波インバータ１に電力を供給する電源２と高周波インバータ１の間に昇圧手段１１を有し、制御手段９が高周波インバータ１の電力制御を高周波インバータ１供給する入力電圧で行い、制御手段９が電力を一定に制御した結果、検出手段７が高周波インバータ１に供給する入力電圧を決定する昇圧比が低くなっていくことを検出することにより、材質判別手段８は被加熱体６の材質特性変化の判定をするものである。これにより、高周波インバータ１に供給する入力電圧を決定する昇圧比が低くなっていくことを検出することで、被加熱体６がキュリー温度に近づき材質特性変化する兆候を素速く見つけることができ、制御手段９は誘導加熱コイル４による加熱を停止または高周波インバータ１の出力が抑制されるように制御を行い、被加熱体６の温度上昇を止めて安全性を高めることができるものである。

今少し説明すると、高周波インバータ１に供給する電力は電圧が高い方が有利であることは実施の形態１で説明したとおりである。高周波インバータ１の導通比や周波数が同じであれば高周波インバータ１に供給される電圧によって電力が変わる。高周波インバータ１に供給される電圧は、昇圧手段１１を構成するスイッチング素子の導通比によって昇圧比が決定する。したがって、昇圧比が上がると高周波インバータ１に供給される電圧も上がり電力が増加する。この特性を利用して制御を行った場合、図７のような動作となる。つまり、加熱からＴ１かけて目標とする電力まで昇圧比を上げ、電力が一定になるようにする制御を行うと昇圧比は徐々に大きくなる。これは、共振回路のインピーダンスが徐々に変化するためで、被加熱体６の材質の特性が徐々に変化していることを示している。しかし、被加熱体６が高温になることによって、実施の形態１で説明したように被加熱体６が持つ磁性を示す特性が急激に弱くなり、Ｔ２以降は昇圧比が下がっている。この変化点を検出手段７によって検出することにより、被加熱体６が高温となっていることを検知することができるので、赤外線センサなどの温度検知手段を設けることなく、かつ被加熱体６とこれを載置するトッププレートとの接触に左右されることなく安全機能を働かせることができる。

（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６における誘導加熱装置について説明する。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施の形態における誘導加熱装置は、高周波インバータ１の電力が一定で、検出手段７が共振コンデンサ５の電圧が増加に転じて所定の値よりも大きくなったことを検出することにより、材質判別手段８は被加熱体６の材質特性変化の判定をするものである。これにより、共振コンデンサ５の電圧が増加に転じて所定の値よりも大きくなったことを検出することで、被加熱体６がキュリー温度に近づき材質特性変化する兆候を素速く見つけることができ、制御手段９は誘導加熱コイル４による加熱を停止または高周波インバータ１の出力が抑制されるように制御を行い、被加熱体６の温度上昇を止めて安全性を高めることができるものである。

今少し説明すると、高周波インバータ１の電力を一定に制御すると、共振コンデンサ５の電圧は図８のようになる。つまり、加熱からＴ１かけて目標とする電力まで電力を増加させていくと、共振コンデンサ５にかかる電圧も高くなっていく。電力が一定になるようにする制御を行うと、共振コンデンサ５にかかる電圧は徐々に下がっていく。これは、共振回路のインピーダンスが徐々に変化するためで、被加熱体６の材質の特性が徐々に変化していることを示している。しかし、被加熱体６が高温になることによって、実施の形態１で説明したように被加熱体６が持つ磁性を示す特性が急激に弱くなり、Ｔ２以降は共振コンデンサ５にかかる電圧が高くなっている。この変化点を検出手段７によって検出することにより、被加熱体６が高温となっていることを検知することができるので、赤外線センサなどの温度検知手段を設けることなく、かつ被加熱体６とこれを載置するトッププレートとの接触に左右されることなく安全機能を働かせることができる。また、温度検知手段を用いることなく高周波インバータ１の制御に必要な高周波インバータに接続された各部の電気的特性から被加熱体６の材質の変化を見極めて被加熱体６の高温状態を検知するため、安価に実現が可能である。

（実施の形態７）
次に、本発明の実施の形態７における誘導加熱装置について説明する。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施の形態における誘導加熱装置は、高周波インバータ１の電力が一定で、検出手段７が高周波インバータ１に入力する昇圧電圧が減少に転じて所定の値をよりも小さくなったことを検出することにより、材質判別手段８は被加熱体６の材質特性変化の判定をするものである。これにより、高周波インバータ１に入力する昇圧電圧が減少に転じて所定の値をよりも小さくなったことを検出することで、被加熱体６がキュリー温度に近づき材質特性変化する兆候を素速く見つけることができ、制御手段９は誘導加熱コイル４による加熱を停止または高周波インバータ１の出力が抑制されるように制御を行い、被加熱体６の温度上昇を止めて安全性を高めることができるものである。

今少し説明すると、高周波インバータ１の導通比や周波数が同じであれば高周波インバータ１に供給される電圧によって電力が変わる。高周波インバータ１に供給される電圧は、昇圧手段１１を構成するスイッチング素子の導通比によって昇圧比が決定する。したがって、昇圧比が上がると高周波インバータ１に供給される電圧も上がる。この特性を利用して制御を行った場合、図９のような動作となる。つまり、加熱からＴ１かけて目標とする電力まで電力を増加させていくと、高周波インバータ１に供給される昇圧電圧も高くなっていく。電力が一定になるようにする制御を行うと、昇圧電圧は徐々に上がっていく。これは、共振回路のインピーダンスが徐々に変化するためで、被加熱体６の材質の特性が徐々に変化していることを示している。しかし、被加熱体６が高温になることによって、実施の形態１で説明したように被加熱体６が持つ磁性を示す特性が急激に弱くなり、Ｔ２以降は昇圧電圧が下がっている。この変化点を検出手段７によって検出することにより、被加熱体６が高温となっていることを検知することができるので、赤外線センサなどの温度検知手段を設けることなく、かつ被加熱体６とこれを載置するトッププレートとの接触に左右されることなく安全機能を働かせることができる。また、温度検知手段を用いることなく高周波インバータ１の制御に必要な高周波インバータに接続された各部の電気的特性から被加熱体６の材質の変化を見極めて被加熱体６の高温状態を検知するため、安価に実現が可能である。

（実施の形態８）
次に、本発明の実施の形態８における誘導加熱装置について説明する。実施の形態１と基本構成は同一であるのでその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施の形態における誘導加熱装置は、制御手段９が高周波インバータ１を駆動させて被加熱体６を加熱している際、材質判別手段８が被加熱体６の材質特性変化の判定をしたことを、使用者に対して音、光、文字などを用いて報知する報知手段１０を備えたものである。これにより、使用者に安全機能が働いたということを知らせて安全を喚起するとともに、誤動作によって加熱が停止あるいは高周波インバータ１の出力が低下したわけではないことを報知することができる。

すなわち、使用者が加熱中にうっかり目を離して被加熱体６が高温で危険な状態となっていることを音、光、文字などによって知らせ、注意を促すことができる。実施の形態１で説明したように、そのような場合には制御手段９が加熱を停止または高周波インバータ１の出力が抑制されるように制御を行うために、被加熱体６の温度がさらに上昇して危険度が増すということはないが、被加熱体６はまだまだ高温であるために火傷などの危険が存在するので注意する必要があることを使用者に伝えることができる。また、そのような危険な状況が発生し、安全機能が働いたということを使用者に伝え、安全を喚起することができる。

（実施の形態９）
次に、本発明の実施の形態９における誘導加熱装置について説明する。実施の形態１と基本構成は同一であるのでその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施の形態における誘導加熱装置は、情報設定を行う入力手段１２を備え、制御手段９は入力手段１２による予め設定された情報に基づいて加熱を停止または高周波インバータ１の出力が抑制されるように制御を行うものである。これにより、高温になりやすい被加熱体６などの場合には、誘導加熱コイル４による加熱を停止または高周波インバータ１の出力が抑制する制御を働かせるレベルを使用者の意志で下げることによって安全性をより高めることができる。

すなわち、高温になりやすい被加熱体６などの場合に、誘導加熱装置の使用者が自分の意志で被加熱体６の材質が変化したと判定するレベルを変更して高周波インバータ１の出力を停止あるいは抑制する制御を働かせるレベルを決定することによって、安全性を高めることができるものである。

以上のように、本発明にかかる誘導加熱装置は、被加熱体の高温状態を確実に検知して、安全で使い勝手のよい誘導加熱装置を提供することができるので、一般家庭やオフィス、レストランなどで使用される誘導加熱調理器として適用することができる。

本発明の実施の形態１〜９における誘導加熱装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の駆動周波数−入力電力特性を表す図 本発明の実施の形態２における誘導加熱装置のリミッタ動作時における電力特性を表す図 本発明の実施の形態３における誘導加熱装置の高周波インバータの導通比−入力電力特性を表す図 同誘導加熱装置の導通比で高周波インバータの電力制御を行う場合の電力と導通比の特性を表す図 本発明の実施の形態４における誘導加熱装置の周波数で高周波インバータの電力制御を行う場合の電力と周波数の特性を表す図 本発明の実施の形態５における誘導加熱装置の昇圧比で高周波インバータの電力制御を行う場合の電力と昇圧比の特性を表す図 本発明の実施の形態６における誘導加熱装置の電力と共振コンデンサにかかる電圧の特性を表す図 本発明の実施の形態７における誘導加熱装置の昇圧手段で高周波インバータの電力制御を行う場合の電力と昇圧電圧の特性を表す図

符号の説明

１ 高周波インバータ
２ 電源
３ スイッチング素子
４ 誘導加熱コイル
５ 共振コンデンサ
６ 被加熱体
７ 検出手段
８ 材質判別手段
９ 制御手段
１０ 報知手段
１１ 昇圧手段
１２ 入力手段

Claims (10)

1. スイッチング素子、被加熱体を加熱する誘導加熱コイル、および共振コンデンサを有する高周波インバータと、この高周波インバータに電力を供給する電源と、高周波インバータに接続された各部の電気的特性を検出する検出手段と、この検出手段の検出値より被加熱体の材質特性変化を判定する材質判別手段と、高周波インバータを制御する制御手段とを備え、前記材質判別手段による被加熱体の材質特性変化の判定に基づき、前記制御手段は誘導加熱コイルによる加熱を停止または高周波インバータの出力が抑制されるように制御を行う誘導加熱装置。
2. 検出手段が誘導加熱コイルを含む共振回路のインピーダンス変化を検出することにより、材質判別手段は被加熱体の材質特性変化の判定をする請求項１に記載の誘導加熱装置。
3. 検出手段が高周波インバータの入力電力または高周波インバータの出力が一定であることを検出することにより、材質判別手段は被加熱体の材質特性変化の判定をする請求項１に記載の誘導加熱装置。
4. 制御手段は高周波インバータの電力制御をスイッチング素子の導通比で行い、電力を一定に制御した結果、検出手段が高周波インバータの導通比が下がっていることを検出することにより、材質判別手段は被加熱体の材質特性変化の判定をする請求項１に記載の誘導加熱装置。
5. 制御手段は高周波インバータの電力制御を駆動周波数で行い、電力を一定に制御した結果、検出手段が高周波インバータの駆動周波数が高くなっていることを検出することにより、材質判別手段は被加熱体の材質特性変化の判定をする請求項１に記載の誘導加熱装置。
6. 電源と高周波インバータの間に昇圧手段を有し、制御手段が高周波インバータの電力制御を供給される入力電圧で行い、電力を一定に制御した結果、検出手段が高周波インバータに供給する入力電圧を決定する昇圧比が低くなっていくことを検出することにより、材質判別手段は被加熱体の材質特性変化の判定をする請求項１に記載の誘導加熱装置。
7. 高周波インバータの電力が一定で、検出手段が共振コンデンサの電圧が増加に転じて所定の値よりも大きくなったことを検出することにより、材質判別手段は被加熱体の材質特性変化の判定をする請求項１に記載の誘導加熱装置。
8. 高周波インバータの電力が一定で、検出手段が高周波インバータに入力する昇圧電圧が減少に転じて所定の値をよりも小さくなったことを検出することにより、材質判別手段は被加熱体の材質特性変化の判定をする請求項１に記載の誘導加熱装置。
9. 材質判別手段が被加熱体の材質特性変化の判定をしたことを報知する報知手段を備えた請求項１〜８のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
10. 情報設定を行う入力手段を備え、制御手段は入力手段による予め設定された情報に基づいて加熱を停止または高周波インバータの出力が抑制されるように制御を行う請求項１〜９のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。

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