JP2007095454A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】被加熱物の有無や材質を素早く判定できるようにした誘導加熱調理器を提供する。
【解決手段】電流検出回路１５が共振回路６の誘導加熱コイル６ａに流れる高周波電流Ｉを検出し、位相差検出部９ｄがインバータ５に印加される高周波電圧と高周波電流Ｉの位相差を検出する。負荷判定部９ｅは、高周波電流Ｉと位相差とに基づいて被加熱物Ｈの有無や材質を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄などの高抵抗率材質からなる被加熱物や、アルミなどの低抵抗率材質からなる被加熱物を高周波加熱する誘導加熱調理器に関する。

この種の誘導加熱調理器は、火を使用せず安全でしかも温度制御ができるため、システムキッチンに組込まれるＩＨクッキングヒータとして急速に普及しつつある。このようなＩＨクッキングヒータにおいては、使い勝手の向上のため、鉄のような高抵抗材質の鍋のほか、アルミなどの低抵抗材質の鍋が加熱対象物とされている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に開示されている構成によれば、位相比較回路、電圧制御発振器（ＶＣＯ）、駆動回路を設けてインバータを駆動し、誘導コイルを含む直列共振回路が常に共振状態になるようにインバータの出力周波数をフィードバック制御している。また、インバータに流れる電流を検出し、このインバータ電流が所定値を超えたときには直流電源回路の出力電圧を低下することでインバータに与えられる電圧を低下させることができ、極力広範な種類の負荷に対応できるようになる。

また、被加熱物の材質を検知するため、低出力加熱時におけるインバータ電流が所定のしきい値を超えれば被加熱物がアルミ材質と判定し、しきい値以下のときには被加熱物が鉄系材質（もしくは無負荷）と判定することが考えられている。
特開昭６３−１９５９８９号公報

しかしながら、特許文献１には被加熱物の判定方法が具体的に開示されておらず判定方法によっては多大な時間を要する。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、被加熱物を素早く判定できる誘導加熱調理器を提供することにある。

請求項１記載の発明は、電圧を昇圧して直流電圧を生成する電圧昇圧回路と、スイッチング素子を備え電圧昇圧回路の直流電圧をスイッチング素子により高周波電圧に変換出力するインバータと、加熱コイルおよび共振コンデンサを備えて構成されインバータの高周波電圧が印加される共振回路と、インバータの高周波電圧およびこの高周波電圧に応じて生じる高周波電流間の位相差を検出する検出手段と、検出手段の位相差に基づいて被加熱物の種類を判定する判定手段とを備えたことを特徴としている。この構成によれば、インバータの高周波電圧および共振回路に流れる高周波電流間の位相差を検出し、この位相差に基づいて被加熱物を素早く判定することができる。

請求項２記載の発明は、判定手段が共振回路に流れる電流をも加味して被加熱物を判定するため、前述発明に比較してさらに素早く被加熱物を判定することができる。
請求項３記載の発明のように、判定手段が被加熱物を判定するときにはインバータを間欠駆動するように構成することが望ましい。このような構成によれば、インバータを構成するスイッチング素子にかかる負担を軽減することができ、信頼性を向上できる。

請求項４記載の発明のように、インバータを構成するスイッチング素子としてトレンチ型のＩＧＢＴを適用することが望ましい。トレンチ型のＩＧＢＴを使用することで定格入力運転時のスイッチング損失を低減することができ、コスト低減を図ることができる。

本発明によれば、鉄などの高抵抗率材質からなる被加熱物やアルミなどの低抵抗率材質からなる被加熱物を高周波加熱するときには、被加熱物を素早く判定できるようになる。

（第１の実施例）
以下、本発明の第１の実施例について、図１ないし図６を参照しながら説明する。図１は、誘導加熱調理器の電気的構成図を概略的に示している。

誘導加熱調理器１は、制御回路２を主体として整流ブリッジ３、この整流ブリッジ３の整流出力を平滑して昇圧する電圧昇圧回路としての昇圧チョッパ回路４、この昇圧チョッパ回路４の後段に接続されたインバータ５、このインバータ５により生成される高周波電圧が印加される共振回路６およびフィルタ回路７を備えている。尚、電源回路Ｃは、整流ブリッジ３および昇圧チョッパ回路４により構成されている。この誘導加熱調理器１は、共振回路６を構成する誘導加熱コイル６ａの近隣に設置された被加熱物Ｈを加熱制御するように構成されている。構造的には図示しないが、被加熱物Ｈは誘導加熱調理器１の上に載置可能に構成されている。

被加熱物Ｈとしては、アルミなどの低抵抗率材質の鍋などの器具や、鉄などの高抵抗率材質の鍋などの器具を対象としている。ここで、「高抵抗」とは、材料がアルミの場合を基準として比較した場合に抵抗値が高いものを言う。

以下、誘導加熱調理器１の電気的構成について具体的に説明する。
整流ブリッジ３の入力側にはフィルタ回路７が接続されている。フィルタ回路７は、商用電源（交流電源）８の交流電圧（例えば２００Ｖ）をフィルタし、整流ブリッジ３はこの信号を全波整流する。尚、フィルタ回路７と整流ブリッジ３との間に介在するように入力電流検出用のカレントトランス１８が接続されている。

制御回路２は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと称す）９の他、入力電圧検出回路１０、入力電流検出回路１１、インバータ電圧可変回路１２、昇圧チョッパ制御回路１３、駆動回路１４、電流検出回路１５、切替回路１６およびゼロクロス検出回路１７を備えている。マイコン９は、入力電力制御部９ａ、インバータ電圧設定部９ｂ、駆動パルス生成部９ｃ、検出手段としての位相差検出部９ｄ、および負荷判定部９ｅの機能を備えることにより構成されている。商用電源８から整流ブリッジ３に与えられる電圧および電流（電力）は、それぞれ入力電圧検出回路１０および入力電流検出回路１１により検出され、この入力電圧情報および入力電流情報がマイコン９の入力電力制御部９ａに与えられる。

整流ブリッジ３の出力側は、トランス１９を介して昇圧チョッパ回路４が接続されている。この昇圧チョッパ回路４は、駆動回路２０、リアクタ２１、チョッパ用のスイッチング素子２２、高速のダイオード２３、平滑コンデンサ２４を備えて図示形態で構成されている。昇圧回路４の入力電圧および昇圧回路４の昇圧電圧Ｖdc（例えば２８５Ｖ）は昇圧チョッパ制御回路１３に与えられるようになっている。

マイコン９は、入力電力制御部９ａにより整流ブリッジ３の入力側の電圧および電流を演算し、この演算結果（入力電力）によりインバータ５に印加するための電圧をインバータ電圧設定部９ｂで設定し、インバータ電圧可変回路１２に与える。

インバータ電圧可変回路１２は、設定された電圧に基づいて連続的に可変可能な信号を出力し、この信号を昇圧チョッパ制御回路１３に与える。
昇圧チョッパ制御回路１３は、整流ブリッジ３の出力側電圧およびインバータ電圧可変回路１２から与えられる信号に基づいて駆動回路２０を介してスイッチング素子２２を高周波でオンオフ駆動制御し、昇圧電圧Ｖdcを一定に制御する回路であり、力率改善用に設けられている。

昇圧チョッパ回路４の出力側にはインバータ５が接続されており、このインバータ５には昇圧電圧Ｖdcが印加されるようになっている。このインバータ５は、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４が図示形態で組み合わせられることによりフルブリッジ型のインバータとして構成される。具体的には、昇圧電圧Ｖdcの出力側にはスイッチング素子Ｔｒ１およびＴｒ２が直列接続されていると共に、スイッチング素子Ｔｒ３およびＴｒ４が直列接続されており、これらの回路が並列接続されることによりインバータ５が構成される。

各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４としては、例えばプレーナ型やトレンチ型のＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)を適用できるが、特にトレンチ型のＩＧＢＴを適用すると定格入力運転時のスイッチング損失を低減できると共にコスト低減を図ることができる。尚、各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４には、それぞれ逆並列にダイオード（フリーホイールダイオード）Ｄ１〜Ｄ４が接続されている。

スイッチング素子Ｔｒ１およびＴｒ２の共通接続点をノードＮ１とし、スイッチング素子Ｔｒ３およびＴｒ４の共通接続点をノードＮ２とすると、ノードＮ１およびＮ２間には、共振回路６が接続されており、この共振回路６（誘導加熱コイル６ａ）に流れる電流を検出するためのカレントトランス２５が設けられている。共振回路６は、誘導加熱コイル６ａと、この誘導加熱コイル６ａに直列接続されたコンデンサ６ｂ、６ｃとを備えている。コンデンサ６ｂおよび６ｃは並列接続されており、容量値を外部から例えば２段階に段階的に切替可能に構成されている。

具体的には、ノードＮ１およびＮ２との間には、コンデンサ６ｃに対する通電をオンオフ可能にリレースイッチ２６が設けられている。このリレースイッチ２６は、制御回路２のマイコン９が切替回路１６を通じてオンオフ切替制御可能に構成されている。尚、コンデンサ６ｂは、全ての被加熱物Ｈを加熱制御するときに用いるコンデンサであり、コンデンサ６ｃは、鉄系材料の鍋等からなる被加熱物Ｈを加熱制御するときに用いるコンデンサである。誘導加熱コイル６ａは、例えば巻数６０の一重コイルにより構成され、被加熱物Ｈを誘導加熱するためのコイルである。

スイッチング素子Ｔｒ１およびＴｒ２の共通接続点とＧＮＤとの間にはコンデンサＣ１が接続されている。また、スイッチング素子Ｔｒ３およびＴｒ４の共通接続点とＧＮＤとの間にはコンデンサＣ２が接続されている。これらのコンデンサＣ１およびＣ２は、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４のターンオフ損失を低減するためのスナバコンデンサである。

マイコン９の駆動パルス生成部９ｃは、入力電力制御部９ａや負荷判定部９ｅから与えられる信号に基づいて駆動用の高周波電圧としての高周波パルスを生成し、生成された高周波パルスを駆動回路１４に与え、駆動回路１４によりインバータ５を駆動するようになっている。

インバータ５の駆動時には、電流検出回路１５は、インバータ５から共振回路６（誘導加熱コイル６ａ）に流れる電流Ｉ（高周波電流：インバータ電流）を電流検出用のカレントトランス２５により検出し、この検出信号をゼロクロス検出回路１７およびマイコン９の負荷判定部９ｅに与える。ゼロクロス検出回路１７は高周波の検出信号が与えられると、この検出信号のゼロクロスを検出し、この検出信号をマイコン９の位相差検出部９ｄに与える。

位相差検出部９ｄは、駆動パルス生成部９ｃにより生成された駆動用パルスと、ゼロクロス検出回路１７のゼロクロス検出信号との差を検出し、インバータ５に印加される高周波電圧と検出回路６に流れる高周波電流との位相差を算出し負荷判定部９ｅに与える。負荷判定部９ｅは、この位相差と、電流検出回路１５から送信された高周波電流Ｉとに基づいて誘導加熱調理器１の上に載置される被加熱物Ｈの有無や材質を判定するようになっている。

上記構成の作用について、図２ないし図６をも参照しながら説明する。
図２は、被加熱物の有無および材質を判定するときの制御回路の動作をフローチャートにより示している。尚、制御回路２は、図１に示すように多数の機能ブロックを備えて構成されているが、図２に示す制御動作は、制御回路２の中で特に例示しない制御動作については何れの機能ブロックが行っても良い。

まず、制御回路２は、加熱処理に先立ち初期設定を行う（ステップＳ１およびＳ２）。具体的には、制御回路２はステップＳ１において位相差のしきい値α１およびα２やインバータ電流Ｉのしきい値Ｉｔｈ１を設定すると共に、ステップＳ２において、駆動パルス生成部９ｃの駆動周波数を初期駆動周波数（例えば、２４．５ｋＨｚ）として設定する。尚、しきい値α１はしきい値α２よりも高い値に設定される。

次に、制御回路２は、加熱を開始する（ステップＳ３）が、駆動周波数を所定周波数（例えば０．１２５ｋＨｚ）毎に低下させながら（ステップＳ１４）、ステップＳ５、Ｓ８、Ｓ１１の何れかの条件を満たすまで共振回路６に流れる電流Ｉの検出処理（ステップＳ４）や、位相差検出部９ｄにより高周波電圧および高周波電流Ｉ間の位相差の検出処理を繰り返す。
駆動周波数を所定の周波数から所定ステップ周波数で低下させながら検出処理を行う理由は、２０ｋＨｚ程度の低い周波数で長時間駆動するとインバータ５に対して短絡電流の流れる時間が大幅に増加してしまい、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４の信頼性が劣るためである。

図３（ａ）および図３（ｂ）は、被加熱物の判定時における時間に伴う駆動周波数の変化の一例を示している。
図３（ａ）および図３（ｂ）において、商用電源８の一周期（約１６．６ｍｓ）が時間ｔ１に対応しており、時間ｔ１は、時間ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５とそれぞれ同一の時間である。すなわち、図３（ａ）に示すように、制御回路２は、商用電源８の一周期毎に駆動周波数を所定の周波数ごと低下させて前述した検出処理を行う。特に、同一駆動周波数内でも後半で検出処理を行うことが望ましい。前半に検出処理を行うと電流検出回路１５に若干の検出遅れを生じ電流を安定して検出できない虞があるためであり、後半で検出処理を行うことにより正確に電流検出を行うことができるようになるためである。

また、図３（ｂ）に示すように、インバータ５を間欠駆動することが望ましい。初期駆動時にスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４に対して短絡電流が流れやすかったとしても、例えば商用電源８の一周期毎にインバータ５の駆動を停止しているため、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４に生じる発熱を抑えることができ、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４の故障を防止すると共に素子の信頼性を向上できる。

さて、加熱開始時には、制御回路２は、整流ブリッジ３の入力側電圧および出力側電圧に基づいて昇圧回路４の昇圧電圧Ｖｄｃを一定制御すると共に、駆動回路１４によりインバータ５を駆動制御する。インバータ５が駆動されると共振回路６に電流が流れる。電流検出回路１５は、ステップＳ４において共振回路６に流れる高周波電流を検出する。

また、電流検出回路１５は、共振回路６に流れる高周波電流Ｉを電圧により検出し、この検出電圧をゼロクロス検出回路１７や負荷判定部９ｅに与える。ゼロクロス検出回路１７はこの検出電圧のゼロクロスを検出する。位相差検出部９ｄは、駆動パルス生成部９ｃが生成したパルス信号と前記検出電圧のゼロクロス検出信号とを比較することにより、インバータ５に与えられる高周波電圧と共振回路６に流れる高周波電流Ｉとの位相差を検出する。

＜負荷の判定について＞
負荷判定部９ｅは、高周波電流Ｉや位相差に基づいて被加熱物Ｈの有無や材質を判定する。以下具体的に詳述する。
負荷判定部９ｅは、高周波電流Ｉが、所定のしきい値Ｉｔｈ１以上であるときには（ステップＳ５：ＹＥＳ）、被加熱物Ｈをアルミ系材質と判定し（ステップＳ６）、制御回路２はアルミ系鍋の加熱制御に移行して（ステップＳ７）終了する。

また負荷判定部９ｅは、高周波電圧および高周波電流Ｉ間の位相差がしきい値α１以上のときには（ステップＳ８：ＹＥＳ）、無負荷と判定し（ステップＳ９）、被加熱物Ｈを無しと判定し制御回路２は加熱制御を停止する（ステップＳ１０）。
また、負荷判定部９ｅは、高周波電圧および高周波電流Ｉ間の位相差がしきい値α２以下のときには（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、鉄系材質と判定し（ステップＳ１２）、その後、制御回路２は一旦加熱を停止し、コンデンサ６ｃに通電するようにリレースイッチ２６を切替え、必要に応じて再度被加熱物Ｈの有無の判定を行った後、鉄系鍋の加熱制御に移行して（ステップＳ１３）終了する。

被加熱物Ｈの材質が判定されると、ステップＳ７、Ｓ１３において、その材質（アルミ材質のアルミ鍋、鉄材質の鉄鍋）に応じた加熱制御を行うが、この加熱制御方法は例えば本願出願人が出願した特願２００５−１７６４０２号（本願発明者らが発明）や、特願２００５−００７７６１号にその詳細が記述されている。尚、鉄系材質の被加熱物Ｈやアルミ系材質の被加熱物Ｈを加熱制御するときには、コンデンサ６ｂ、６ｃの容量値を切替え共振周波数を変化させて加熱制御する必要があるが、この加熱制御の詳細は、本実施例の特徴とは直接関係しないため、前述記載に代えてその説明を省略する。

＜被加熱物Ｈの判定動作の詳細について＞
上述のように被加熱物Ｈの有無や材質を判定するときの実際の詳細な判定動作について図４および図５を参照しながら説明する。
図４は、検出回路６（誘導加熱コイル６ａ）に流れる電流Ｉの周波数特性の実験結果を示している。図５は、位相差検出部９ｄにおいて検出される位相差の周波数特性の実験結果を示している。これらの図４および図５において、Ａ１はアルミ系材質の鍋（大径サイズ：径２４ｃｍ）、Ａ２はアルミ系材質の鍋（中径サイズ：径２０ｃｍ）、Ａ３はアルミ系材質の鍋（小径サイズ：径１６ｃｍ）、Ａ４は無負荷、Ａ５は鉄系材質の鍋を被加熱物Ｈとして適用したときの測定結果を示している。尚、この特性結果は一例を示しており実質的に鍋底径、鍋底厚みによっても変化する点に留意する必要がある。

図４に示すように、被加熱物Ｈが鉄系材質もしくは無負荷のときには高周波電流Ｉがアルミ系材質の被加熱物Ｈに比較して流れ難くなる。しかし、高周波電流Ｉのみで被加熱物Ｈをアルミ材質と判定するためには、所定周波数範囲（例えば２０ｋＨｚ〜２４．５ｋＨｚ）内のあらゆる周波数でインバータ５を駆動する必要がある。アルミ材質の被加熱物Ｈはその大きさによって高周波電流Ｉの流れやすい駆動周波数が変化することが発明者らにより確認されているためである。

また高周波電流Ｉのみでは被加熱物Ｈを鉄系材質であるか無負荷であるかを判定し難く、これらの被加熱物Ｈの有無や材質を判定するときには、誘導加熱コイル６ａに高周波電流Ｉが流れ難くなり、インバータ５に短絡電流が発生しやすい（図４の短絡モード発生領域Ｂ参照）。

図５に示すように、位相差は被加熱物Ｈの材質に関わらず周波数が低くなるに連れて低くなるが、被加熱物Ｈとして鉄系材質を適用したときには、無負荷の場合やアルミ系材質の場合に比較して周波数に対する位相差の変化度が大きくなると共に、所定周波数範囲（２０ｋＨｚ〜２４．５ｋＨｚ）内において他の材質（アルミ系材質、無負荷）との間の位相差の差が大きい。

そこで本実施例では、前述したように、例えば図２のステップＳ２において駆動周波数ｆを適切な初期周波数（２４．５ｋＨｚ）に設定し、算出された位相差としきい値α１とを比較することにより素早く被加熱物Ｈの有無や材質を判定することができる（図２のステップＳ８参照）。特に被加熱物Ｈの有無（無負荷であるか、アルミ系材質もしくは鉄系材質の被加熱物Ｈであるか）を素早く判定することができる。

またこの後、図２のステップ１４においてインバータ５の駆動周波数ｆを順次低下させながら判定処理を繰返すと、図２のステップＳ５において電流Ｉとしきい値Ｉｔｈ１とに基づいて大径のアルミ系材質の鍋から小径のアルミ系材質の鍋に至るまで順に素早く被加熱物Ｈの材質や大きさを判定することができる（図２のステップＳ５：図４のＡ１、Ａ２、Ａ３参照）。

このとき、インバータ５の駆動周波数を順次低下させて高周波電流Ｉを検出すると、特に小径のアルミ系材質の被加熱物Ｈが誘導加熱調理器１の加熱対象とされたときには、電流Ｉの流れやすい周波数が、大径のアルミ系材質の被加熱物Ｈに対して電流の流れやすい周波数に比較して低いため、鉄系材質と小径のアルミ材質の被加熱物Ｈとの判定を行うための処理時間を必要以上に要してしまう場合もある（図４および図５のＡ３、Ａ５参照）。

そこで、本実施例においては、位相差α１よりも低く設定された位相差α２と算出された位相差とに基づいて図２のステップＳ１１において被加熱物Ｈの材質を判定している。図４および図５に示すように、Ａ３の電流Ｉがしきい値Ｉｔｈ１以上となる周波数よりも、Ａ５の位相差がしきい値α２以下となる周波数が高いため、インバータ５の駆動周波数ｆを順次低下させると、高周波電流Ｉのみで判定処理を行うのに比較してさらに素早く被加熱物Ｈを判定することができる（図２のステップＳ１１参照）。鉄系材質と小径のアルミ材質の被加熱物Ｈとの判定を行うときには、特に素早く被加熱物Ｈの材質を判定することができる。

＜連続運転時の動作について＞
以下、連続運転時の動作について説明する。
ユーザが誘導加熱調理器１を使用後、電源切とすると加熱処理が停止し平滑コンデンサ２４に蓄えられた電荷が放電される。このとき平滑コンデンサ２４の両端電圧を通常状態に移行させるためには平滑コンデンサ２４に蓄えられた電荷を抵抗により電力消費し平滑コンデンサ２４の両端電圧を低下させる必要があるが、平滑コンデンサ２４の容量値は通常他のコンデンサに比較して高く設定されているのが一般的であり実質的には例えば５〜６分程度の放電時間を必要とする。

図６（ａ）は、充分に放電時間が経過した後に電源投入したときの平滑コンデンサ２４の両端にかかる昇圧電圧Ｖｄｃの時間経過特性を示している。また、図６（ｂ）は、充分に放電時間が経過していないときに電源投入したときの平滑コンデンサ２４の両端にかかる昇圧電圧Ｖｄｃの時間経過特性を示している。

平滑コンデンサ２４に蓄えられた電荷が放電される前にユーザが再度誘導加熱調理器１を使用するため電源を投入し再加熱すると、加熱初期に行われる被加熱物Ｈの判定時には、平滑コンデンサ２４の両端にかかる電圧Ｖｄｃが通常（例えば２８５Ｖ：図６（ａ）参照）よりも高く（例えば４００Ｖ：図６（ｂ）参照）なる場合があり、この場合スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４に印加される電圧が通常よりも高くなってしまうため、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４に流れる短絡電流が増加してしまう。

また被加熱物Ｈの有無や材質を判定するときには、前述したように駆動周波数ｆを初期周波数２４．５ｋＨｚから最低周波数２０．５ｋＨｚに連続的に低下させる必要がある。この間約６４０ｍｓｅｃ程度の時間を必要とする。この間、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４に対して短絡電流が流れ続けてしまう。そこで、できる限り、短絡電流が流れる短絡モード発生領域Ｂ（図４（ａ）参照）で駆動する時間を低減し、素早く被加熱物Ｈの有無や材質、大きさ等を判定できることが望ましい。

本実施例においては、前述のように素早く判定処理を行うことができるため短絡モード発生領域Ｂ内でインバータ５を駆動する時間を低減することができ、たとえ連続運転動作することで高い昇圧電圧Ｖｄｃ（４００Ｖ）が連続的に印加されたとしてもインバータ５を構成するスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４に対する短絡ストレスを抑制することができ安全で信頼性の高い誘導加熱調理器１を提供することができる。

尚、被加熱物Ｈの判定動作が終了し、実際の被加熱物Ｈの加熱制御に移行すると、共振回路６に流れる電流が比較的多くなるため、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４に短絡電流が流れ難くなり問題は軽減される。本実施例では、被加熱物Ｈの判定時に前述した制御を採用している。このため短絡電流を抑制することができ、信頼性の高い誘導加熱調理器１を提供することができるようになる。

本実施例によれば、制御回路２が高周波電圧および高周波電流Ｉ間の位相差に基づいて被加熱物Ｈの有無や鍋種（材質）を判定しているため、素早く判定処理を行うことができる。
本実施例によれば、被加熱物Ｈの有無や材質を判定するときにインバータ５を間欠駆動しているため、インバータ５を構成するスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４にかかる負担を軽減することができ、信頼性を向上することができる。
また、インバータ５を構成するスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４としてトレンチ型のＩＧＢＴを適用する場合には、定格入力運転時のスイッチング損失を低減することができるため、コスト低減を図ることができる。

(第２の実施例）
図７ないし図９は、本発明の第２の実施例を示すもので、第１の実施例と異なるところは、条件を加えてさらに素早く被加熱物の判定処理を終了できるようにしたところにある。第１の実施例と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、以下、異なる部分についてのみ説明する。

図７は、図２のステップＳ１４に代わるフローチャートを示している。
前述実施例においては、所定周波数範囲（２０ｋＨｚ〜２４．５ｋＨｚ）内において所定周波数（１２．５ｋＨｚ）毎に駆動周波数ｆを低下させてステップＳ５、Ｓ８、Ｓ１１の何れかの条件が成立するまで判定処理を継続していたが、本実施例においてはこれに加え、駆動周波数ｆが上記周波数範囲の約１／２の所定周波数（２２．５ｋＨｚ）に至った時点で強制的に被加熱物Ｈの材質を鉄系材質であるかアルミ系材質であるか判定するようにしている（ステップＳ２１：ＹＥＳ以降）。この場合、判定用の駆動周波数範囲を狭めることができるため、前述実施例に比較して被加熱物Ｈの判定処理をさらに素早く行うことができる。

負荷判定部９ｅによる材質（負荷）の判定は、以下のように行われる。制御回路２内において、電流Ｉのしきい値Ｉｔｈ２と位相差のしきい値α３とが予め設定されている。しきい値Ｉｔｈ２は、図８に示すように、しきい値Ｉｔｈ１よりも低い値に調整設定されている。しきい値α３は、しきい値α１よりも低い値で且つしきい値α２よりも高い値に調整設定されている。

このとき、図７に示すように、制御回路２は、高周波電流Ｉがしきい値Ｉｔｈ２よりも高いと判定すれば、前述実施例と同様にステップＳ６にてアルミ系材質と判定し、ステップＳ７にてアルミ系鍋の加熱制御を行う。また制御回路２は、電流検出回路１５により高周波電流Ｉがたとえしきい値Ｉｔｈ２以下で検出されたとしても位相差がα３を超えるときには（ステップＳ２３：ＮＯ）、同様にステップＳ６にてアルミ系材質と判定し、ステップＳ７にてアルミ系鍋の加熱制御を行う。逆に、位相差がα３以下であるときには、ステップＳ１２にて鉄系材質と判定し、ステップＳ１３にて鉄系鍋の加熱制御を行う。

本実施例によれば、駆動周波数が２２．５ｋＨｚに至った時点で高周波電流Ｉがしきい値Ｉｔｈ２よりも高い値であるか否か、位相差がα３を超えているか否かを強制的に判定し、被加熱物Ｈがアルミ系材質であるか鉄系材質であるかを判定するようにしているため、前述実施例に比較して判定処理をさらに素早く終了させることができる。

（他の実施例）
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形もしくは拡張が可能である。
負荷判定部９ｅは、共振回路６に流れる電流Ｉをアルミ系材質の判定要素として使用した実施例を示したが、特にステップＳ５やステップＳ２２の判定ステップは必要に応じて設ければ良い。

駆動周波数ｆを初期駆動周波数（２４．５ｋＨｚ）から所定周波数（０．１２５ｋＨｚ）毎低下させながら被加熱物Ｈの材質の判定を行う実施例を示したが、これに限定されるものではなく、単一の周波数でインバータ５に印加される高周波電圧と高周波電流Ｉとの間の位相差を測定し、この測定結果から被加熱物Ｈの有無や材質を判定するようにしても良い。

本発明の第１の実施例に係る概略的な電気的構成図 動作を示すフローチャート （ａ）および（ｂ）は被加熱物の判定時の駆動周波数の一例を示す図 高周波電流の周波数特性を示す図 位相差の周波数特性を示す図 （ａ）および（ｂ）は平滑コンデンサの両端電圧の時間的変動を示す図 本発明の第２の実施例に係る動作を示すフローチャート 図４相当図 図５相当図

符号の説明

図面中、１は誘導加熱調理器、２は制御回路、４は昇圧チョッパ回路（電圧昇圧回路）、５はインバータ、６は共振回路、９ｄは位相差検出部（検出手段）、９ｅは負荷判定部（判定手段）、Ｃは電源回路を示す。

Claims (4)

1. 電圧を昇圧して直流電圧を生成する電圧昇圧回路と、
   スイッチング素子を備え前記電圧昇圧回路の直流電圧を前記スイッチング素子により高周波電圧に変換出力するインバータと、
   加熱コイルおよび共振コンデンサを備えて構成され前記インバータの高周波電圧が印加される共振回路と、
   前記インバータの高周波電圧およびこの高周波電圧に応じて生じる高周波電流間の位相差を検出する検出手段と、
   前記検出手段の位相差に基づいて被加熱物を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 前記判定手段は、前記共振回路に流れる電流を加味して前記被加熱物を判定することを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
3. 前記判定手段が前記被加熱物を判定するときには、前記インバータを間欠駆動することを特徴とする請求項１または２記載の誘導加熱調理器。
4. 前記インバータを構成するスイッチング素子として、トレンチ型のＩＧＢＴを適用したことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の誘導加熱調理器。
   
   

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