JP2011034712A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】 加熱開始時の鍋の載置位置ずれ等により、大径鍋であるにかかわらず内加熱コイルのみの通電状態となってしまった場合に、加熱動作中に鍋の載置位置を直した場合には内加熱コイルと外加熱コイルの両方に通電する状態に自動的に復帰可能とする誘導加熱調理器を得る。
【解決手段】 加熱開始時に前記加熱コイル上方に載置された鍋サイズを判別してその判別結果に応じて内加熱コイル１８および外加熱コイル２０の通電状態を切り替える通電加熱コイル選択手段１６、１７を備えるとともに、内加熱コイル１８のみに通電する状態における加熱動作中に鍋サイズを再判別して内加熱コイル１８および外加熱コイル２０の通電状態とする制御回路２８を備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、加熱コイルが内加熱コイルと外加熱コイルに分割された誘導加熱調理器に関するものである。

従来の誘導加熱調理器においては、同心円状に配された内加熱コイルと外加熱コイルとから構成される加熱コイルと、加熱コイルの上方に載置された鍋の大きさを判別する鍋サイズ判別手段を有し、鍋の大きさに合わせて内加熱コイルのみに通電するか、内加熱コイルと外加熱コイルに通電するかを制御する誘導加熱調理器があった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１２７８２１公報（００１８、００１９欄、図２）

しかし、従来の誘導加熱調理器では、加熱コイルと鍋等の被加熱物の誘導結合状態が判断され、被加熱物と誘導結合していないと判断された加熱コイルへの通電が停止されるので、外加熱コイルと誘導結合しない小径の鍋に対しては外加熱コイルへの通電が停止され、内加熱コイルのみに通電が行われ、鍋の加熱に有効に働かない加熱コイルへの通電が停止されるため加熱効率はよいが、鍋が位置ずれを起こした状態で置かれた場合に、内加熱コイルと外加熱コイルの両方に通電する大きさの鍋であっても内加熱コイルのみに通電する大きさの鍋と判断してしまう場合があり、加熱開始後に鍋の位置ずれを解消しても内加熱コイルのみに通電を行い、所望の火力や加熱分布を得られない場合がある問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、鍋の載置位置がずれており、大径鍋であるにかかわらず内加熱コイルのみの通電状態となってしまった場合においても、加熱動作中に鍋の載置位置を直した場合には内加熱コイルと外加熱コイルの両方に通電する状態に復帰することができる使い勝手のよい誘導加熱調理器を得ることを目的とする。

この発明に係る誘導加熱調理器は
内加熱コイルと前記内加熱コイルの外周を取り囲むように配設した外加熱コイルからなり、被加熱物を加熱する加熱コイルと、
前記加熱コイルに高周波電流を供給する高周波電源回路と、
前記内加熱コイルに流れる電流を検出する内加熱コイル電流検出手段と、
前記外加熱コイルに流れる電流を検出する外加熱コイル電流検出手段と、
前記高周波電源回路に入力される入力電流を検出する入力電流検出手段と、
前記外加熱コイルの通電のオン又はオフを行う通電切り替え手段と、
前記内加熱コイル電流検出手段と前記外加熱コイル電流検出手段がそれぞれ検出する電流値及び前記入力電流検出回路が検出する入力電流値から前記被加熱物の大きさを判別し、前記被加熱物が大きい場合はオンにし、前記被加熱物が小さい場合はオフにして加熱動作を行うように前記通電切り替え手段を制御し、前記判別による加熱動作中に前記被加熱物の大きさを再判別する制御回路と
を備えたことを特徴とするものである。

また、この発明に係る誘導加熱調理器は
内側温度センサを配設した内加熱コイルと前記内加熱コイルの外周を取り囲むように配置し、外側温度センサを配設した外加熱コイルからなり、被加熱物を加熱する加熱コイルと、
前記外加熱コイルの通電のオン又はオフを行う通電切り替え手段と、
前記内側温度センサおよび前記外側温度センサがそれぞれ検出する温度から前記被加熱物の大きさを判別して前記被加熱物が大きい場合はオンにし、前記被加熱物が小さい場合はオフにして加熱動作を行うように前記通電切り替え手段を制御し、前記判別による加熱動作中に前記被加熱物の大きさを再判別する制御回路と、
を備えたことを特徴とするものである。

この発明よれば、鍋が位置ずれを起こした状態で加熱されている大径鍋に対して内加熱コイルのみの通電が選択された場合においても、大径鍋を加熱コイル中央の位置に移動した場合には内加熱コイルへの通電に加えて外加熱コイルにも通電する通電状態とすることができ、高加熱出力と加熱むらの改善がすることができる。

実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱制御処理を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の鍋判定処理における入力電流と出力電流の関係を示す図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の内外加熱コイルおよび内外温度センサと天板上に載置される鍋底との位置関係を示す図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器において、内加熱コイルのみ通電状態から内・外加熱コイル通電状態への切り替え条件を示す内温度センサ検出値と外温度センサ検出値との関係を示す図である。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器において、内加熱コイルのみ通電状態から鍋判定処理を再実行する条件を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。 実施の形態３に係る誘導加熱調理器の加熱制御処理を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る誘導加熱調理器において、内加熱コイルのみ通電状態から内・外加熱コイル通電状態に移行する条件を示す図である。

以下、本発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態を用いて、本発明を詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。図１において、商用交流電源１の交流電力を直流電源回路２で直流電力に変換し、その直流電力をインバータ回路３で高周波電力に変換して内加熱コイル負荷回路４、外加熱コイル負荷回路５に供給している。直流電源回路２は交流電力を全波整流するダイオードブリッジ６と、チョークコイル７および平滑コンデンサ８から構成されている。直流電源回路２への入力電圧および入力電流は、電圧検出手段である入力電圧検出回路９および電流検出手段である入力電流検出回路１０により検出される。

インバータ回路３は、直流電源回路２の出力である直流母線間に２個直列に接続された第１のスイッチング素子１１と第２のスイッチング素子１２と、それぞれのスイッチング素子と逆並列に接続された第１のダイオード１３と第２のダイオード１４とから構成されている。第１のスイッチング素子１１及び第２のスイッチング素子１２がインバータ駆動回路１５により交互に高周波でオン・オフ駆動されることにより、直流電源回路２の直流電力を高周波電力に変換する。つまり、直流電源回路２とインバータ回路３が商用交流電源１から供給される電流を可変周波数の高周波に変換する高周波電源回路となる。インバータ回路３から出力される高周波電力は通電のＯＮとＯＦＦを切り替える通電切り替え手段である内加熱コイル用リレー１６および外加熱コイル用リレー１７を介して内加熱コイル負荷回路４および外加熱コイル負荷回路５に供給される。尚、内加熱コイル用リレー１６および外加熱コイル用リレー１７はスイッチング素子を用いてもよい。

内加熱コイル負荷回路４は、鍋やフライパン、鉄板等の導電性のある被加熱物の調理器具を載置する加熱口中心の下方に配設して略円形や多角形に巻回し、中央部に空隙を有する小径の内加熱コイル１８と、その内加熱コイル１８と共振回路を構成する第１の共振コンデンサ１９とからなり、外加熱コイル負荷回路５は、間隙を介して前記内加熱コイル１８の外周を取り囲むように配置して環状に巻回した外加熱コイル２０と、その外加熱コイル２０と共振回路を構成する第２の共振コンデンサ２１とからなる。なお、内加熱コイル用リレー１６および外加熱コイル用リレー１７はリレー駆動回路２２により駆動され、内加熱コイル負荷回路４に流れる電流は電流検出手段である内コイル電流検出回路２３により検出され、外加熱コイル負荷回路５に流れる電流は電流検出手段である外コイル電流検出回路２４により検出される。また、内加熱コイル１８および外加熱コイル２０の上方に載置される鍋温度は、内加熱コイル１８の中心部に配置した内側温度センサ２５と、内加熱コイル１８と外加熱コイル２０の間に配置した外側温度センサ２６を介して、温度検出回路２７により検出される。尚、内側温度センサ２５と外側温度センサ２６はそれぞれ内加熱コイル１８と外加熱コイル２０に近接して配設しても良い。また、内側温度センサ２５を内加熱コイル１８と外加熱コイル２０の間に配置し、外加熱コイル２０の外周近傍に配置してもよい。

尚、内側温度センサ２５及び外側温度センサ２６は、誘導加熱調理器の上面を形成し鍋を支持する天板３２の裏側にサーミスタ等の熱感素子を着接して設けたり、又は鍋から出る赤外線を検出して温度を測定する赤外放射温度計を天板３２の下に配置したりすることによって温度を測定する。

この誘導加熱調理器全体を制御する制御手段となる制御回路２８は、操作入力部２９からの火力設定等の操作入力と、入力電圧検出回路９、入力電流検出回路１０、内コイル電流検出回路２３、外コイル電流検出回路２４、温度検出回路２７で検出される検出電圧、検出電流、検出温度に基づき、インバータ駆動回路１５とを制御して加熱コイルに供給される高周波電力の周波数を変更し、リレー駆動回路２２を制御して内加熱コイル負荷回路４および外加熱コイル負荷回路５の通電を変更して内加熱コイル１８や外加熱コイル２０の上方に載置された鍋の加熱制御を行う。

次に、図２〜図５を用いて制御回路２８の行う加熱制御処理を説明する。図２は加熱制御動作を示すフローチャートであり、図３は所定の駆動信号、入力電圧における入力電流や内・外加熱コイル電流と鍋材質や鍋径との関係を示す図であり、図３（ａ）は鍋材質等を判別するために内加熱コイル負荷回路４のみに所定の高周波電圧を印加した場合の入力電流検出回路１０で検出される入力電流と内コイル電流検出回路２３で検出される内加熱コイル電流と鍋材質や負荷載置状態との関係を示し、図３（ｂ）は鍋径を判別するために外加熱コイル負荷回路５のみに所定の高周波電圧を印加した場合の入力電流検出回路１０で検出される入力電流と外コイル電流検出回路２４で検出される外加熱コイル電流と鍋径との関係を示す。また、図４は内加熱コイル１８、外加熱コイル２０、内側温度センサ２５、外側温度センサ２６と鍋底との位置関係を示す図であり、図４（ａ）は大径鍋を載置した状態、図４（ｂ）は外加熱コイル２０よりも径の小さい小径鍋３１を載置した状態である。図５は内加熱コイル１８にのみ通電した状態における内側温度センサ２５と外側温度センサ２６の検出温度と大径鍋の載置有無の関係を示す図である。尚、入力電流、内外加熱コイル電流と鍋径、鍋素材の関係式は制御回路２８に格納された記録部に予め記録されている。

図２において、操作入力部２９から加熱開始の指示入力及び使用者が操作入力部２９で指示した火力に対応する設定火力が設定されるのを待ち（ステップ１）、加熱開始の指示入力があった場合にはリレー駆動回路２２により内加熱コイル用リレー１６を接続状態としてインバータ駆動回路１５を制御してインバータ回路３に操作入力部２９で設定された設定火力に対応する所定の駆動信号を出力させることにより内加熱コイル負荷回路４に所定の高周波電圧を印加する（ステップ２）。そして、入力電圧検出回路９、入力電流検出回路１０、内コイル電流検出回路２３を用いて入力電圧、入力電流、内加熱コイルに流れる電流を検出し（ステップ３）、その検出電流等を用いて加熱に適した鍋が載置されているか否か制御回路２８が判断する(ステップ４)。

ステップ４の適正鍋の有無の判別は、図３（ａ）に示した入力電流と内加熱コイル電流の関係を用いる。内加熱コイル負荷回路４に所定の高周波電圧を印加した際に内加熱コイル１８に大きな電流が流れる場合や、入力電流に対して内加熱コイルに流れる電流がかなり大きくなる場合はアルミ鍋や銅鍋等の低抵抗鍋が載置された状態で、大きな加熱コイル電流が流れてインバータ回路３のスイッチング素子にダメージを与えるおそれがあるのでインバータ回路の駆動を停止してステップ１へ戻る。また、入力電流や内加熱コイル電流が小さい場合は、何も鍋が載置されていない無負荷状態や、フォークやスプーン等の小物が載置されている状態と判断してインバータ回路３の駆動を停止してステップ１へ戻る。

低抵抗鍋又は小物若しくは適正鍋であるか否かの鍋の大きさの判別は、例えば、図３（ａ）に示すように所定値までの入力電流に対しては連続的又は段階的に上昇する内加熱コイル電流の閾値、所定値以上の入力電流に対しては一定の内加熱コイル電流の閾値で判別する。また、小物若しくは適正鍋であるか否かの判別は、前述の閾値以下の内加熱コイル電流の範囲内において、入力電流が所定値未満の場合は小物と判別し、入力電流が所定値以上の場合は内加熱コイル電流が所定値以上のときに適正鍋と判別し、内加熱コイル電流が所定値未満のときに小物であると判別する。

ステップ４で加熱に適した適正な鍋が載置されていると判断した場合には、一旦インバータ回路３の駆動を停止し、リレー駆動回路２２を制御して内加熱コイル用リレー１６を切り離し状態に、外加熱コイル用リレー１７を接続状態とした後、インバータ駆動回路１５を制御して所定のインバータ駆動信号を出力させることにより外加熱コイル負荷回路５に操作入力部２９で設定された設定火力に対応する所定の高周波電圧を印加する（ステップ５）。そして、その際の入力電圧、入力電流、外加熱コイルに流れる電流を、入力電圧検出回路９、入力電流検出回路１０、外コイル電流検出回路２４を用いて検出し（ステップ６）、その検出電流等を用いて載置されている鍋の径が大きいか小さいか判断する(ステップ７)。

ステップ７の鍋径の判断は、図３（ｂ）に示した入力電流と外加熱コイル電流の関係を用いる。まず、入力電流や外加熱コイルに流れる電流のどちらかの電流値が極端に小さい所定値以下である場合には不適正な負荷（不適正鍋）であると判断して加熱を停止してステップ１へ戻り、そうでない場合は適正鍋であると判別される。適正鍋であれば、外加熱コイル負荷回路５に所定の高周波電圧を印加した際に所定値以上の入力電流が得られれば大径鍋と判断し、そうでない場合には小径鍋と判断する。

ステップ７で大径鍋と判断した場合には、制御回路２８が一旦インバータ回路３の駆動を停止し、リレー駆動回路２２を制御して内加熱コイル用リレー１６および外加熱コイル用リレー１７を接続状態とした後、インバータ駆動回路１５を制御してインバータ駆動信号の出力を再開する（ステップ８）。そして、入力電圧、入力電流、内外加熱コイルに流れる電流を、入力電圧検出回路９、入力電流検出回路１０、内コイル電流検出回路２３及び外コイル電流検出回路２４を用いて検出し（ステップ９）、その検出した内・外加熱コイルに流れる電流が過電流か否か判断する（ステップ１０）。

ステップ１０で判断した内・外加熱コイルに流れる電流が過電流でなければステップ１で操作入力部２９で設定された火力に対応する電力と検出した入力電圧および入力電流から求めた入力電力を比較し（ステップ１１）、入力電力の方が大きかった場合や、ステップ１０で内外加熱コイルに流れる電流が過電流であった場合には加熱出力を抑制するようにインバータ駆動回路１５を制御する（ステップ１２）。また、ステップ１１で入力電力の方が小さかった場合には加熱出力を増大させるようにインバータ駆動回路１５を制御し（ステップ１３）、所定の駆動状態における入力電流が所定値以下か否かにより鍋のない無負荷状態か否かを判断し(ステップ１４)、無負荷状態と判断した場合にはステップ２５へ移行する。

以上、ステップ９〜１４で入力電流等により駆動信号の調整をした後、操作入力部２９から加熱停止の指示入力があったか否か判断し（ステップ１５）、加熱停止指示があればステップ２５に移行し、加熱停止の指示がなければ内加熱コイル１８に流れる電流値と外加熱コイル２０に流れる電流がアンバランス状態か否か判断し(ステップ１６)、アンバランス状態でなければステップ９に戻って設定された電力にする制御を継続し、アンバランス状態であればステップ２まで戻って初期の鍋判定処理を行う。

尚、アンバランス状態とは内加熱コイル１８に流れる電流と外加熱コイルに流れる電流の差の絶対値が所定値以上の場合、又は内加熱コイル１８に流れる電流と外加熱コイルに流れる電流の比が１以上の所定値以上若しくは１以下の所定値以下になる場合である。或いは、内加熱コイル１８に流れる電流と外加熱コイルに流れる電流の位相差が所定値以上になった場合である。尚、内コイル電流検出回路２３と外コイル電流検出回路２４から制御回路２８に出力される信号から電流の位相を制御回路２８で求めることができる。

ステップ７で小径鍋と判断した場合には、制御回路２８が一旦インバータ駆動回路１５の駆動を停止し、リレー駆動回路２２を制御して外加熱コイル用リレー１７を切り離し状態、内加熱コイル用リレー１６を接続状態とした後、インバータ駆動回路１５を制御してインバータ駆動信号の出力を再開する（ステップ１７）。そして、入力電圧、入力電流、内加熱コイル１８に流れる電流を、入力電圧検出回路９、入力電流検出回路１０、内コイル電流検出回路２３を用いて検出する（ステップ１８）。

ステップ１８で検出した内加熱コイル１８に流れる電流が過電流か否か判断し（ステップ１９）、過電流でなければ操作入力部２９で設定された火力に対応する電力と検出した入力電圧および入力電流から求めた入力電力を比較し（ステップ２０）、入力電力の方が小さかった場合には制御回路２８が加熱出力を増大させるようにインバータ駆動回路１５を制御し（ステップ２１）、所定の駆動状態における入力電流が所定値以下か否かで鍋のない無負荷状態か否かを判断し（ステップ２２）、無負荷状態と判断した場合にはステップ２５へ移り、無負荷状態でないと判断した場合にはステップ２４へ移る。

ステップ２０で入力電力と設定電力が略同等であればそのままステップ２４に移行し、ステップ２０で入力電力の方が大きかった場合やステップ１９で内加熱コイルに流れる電流が過電流であった場合には、制御回路２８が加熱出力を抑制するようにインバータ駆動回路１５を制御して(ステップ２３)、ステップ２４へ移る。

以上、ステップ１８〜２３で入力電流等により駆動信号の調整をした後、操作入力部２９から加熱停止の指示入力があったか否か判断し（ステップ２４）、加熱停止の指示があった場合にはインバータ駆動回路１５の出力を止めて加熱動作を停止し（ステップ２５）、ステップ１へ戻る。

ステップ２４で加熱停止の指示がなければ内側温度センサ２５で内加熱コイル１８の中心部と対向する鍋底の温度を検出し、外側温度センサ２６で内加熱コイル１８と外加熱コイル２０の中間部に対向する鍋底の温度を検出する（ステップ２６）。

図４（ａ）に示すような大径鍋３０が載置されている場合には、内加熱コイル１８に高周波電流が流れることにより内加熱コイル１８に対向する鍋底部分に誘導渦電流が流れて加熱され、その熱が熱伝導率の高い鍋底の金属部分を伝わって拡がり、さらに天板３２を介して内側温度センサ２５および外側温度センサ２６に伝わる。一方、図４（ｂ）に示したような小径鍋３１が載置されている場合には、内側温度センサ２５の天板を挟んで対向した位置に鍋底部分が存在するが、外側温度センサ２６の位置の上方には鍋底が存在しないので、内加熱コイル１８に流れる高周波電流により加熱された鍋底の温度が内側温度センサ２５にはよく伝わるのに対し、外側温度センサ２６には伝わり難い。

従って、大径鍋３０が載置されている場合には、内側温度センサ２５で検出される温度が高くなるとともに、その温度上昇に連れて外側温度センサ２６で検出される温度も次第に高くなるのに対し、小径鍋が載置されている場合には、内側温度センサ２５で検出される温度が高くなるが、外側温度センサ２６で検出される温度の上昇は僅かである。

故に、図５に示したように内加熱コイルのみに高周波電流を通電している状態において、内側温度センサ２５で検出された温度が所定温度である内側温度閾値より高く、外側温度センサ２６で検出される温度が内側温度センサ検出温度に応じて設定した外側温度閾値より高い場合には大径鍋が載置されていると判断できる。外側温度閾値は内側温度センサ検出温度が内側温度閾値よりも高い場合に設定され、その値は内側温度センサ検出温度より低い値であり、内側温度センサ検出温度が高くなるにつれて連続的にその値を上げる。また、外側温度閾値は段階的に設定することも可能である。尚、内側温度センサ検出温度、外側温度センサ検出温度と鍋径の関係式は制御回路２８に格納された記録部に予め記録されている。

そこで、内側温度センサ２５で検出した温度が所定温度以上か判断し(ステップ２７)、所定温度未満であればステップ１８へ戻って内加熱コイル１８のみの加熱を継続し、所定温度以上であれば外側温度センサ２６で検出される温度が図５の閾値以上か判断する(ステップ２８)。外側検出温度が閾値以上であればステップ８に移行して内・外加熱コイルに同時に高周波電流を通電する加熱に切り替え、外側検出温度が閾値未満であればステップ１８に戻って内加熱コイル１８のみに通電する加熱を継続する。尚、ステップ２７及びステップ２８は検出温度に代えて、時間当たりの温度上昇度が閾値以上か未満かで判断しても良い。

第１のスイッチング素子１１と第２のスイッチング素子１２を絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）や電界効果トランジスタの金属酸化絶縁膜半導体（ＭＯＳＦＥＴ）から構成し、その素子の基板にシリコンカーバイドやガリウムナイトライド等のワイドバンドギャップ半導体を用いると、既存のシリコンを用いたスイッチング素子よりもオン損失とスイッチング損失も少ないので高効率な誘導加熱調理器とすることができる。さらに、シリコンカーバイドやガリウムナイトライドは絶縁破壊強度がシリコンに対して約１０倍程度高いので、小径鍋やずれた位置に鍋が置かれている状態、非磁性体や電気抵抗値の小さい金属鍋が置かれている状態においてもステップ７で精度の高い鍋判定を行うために高い電力を加熱コイルにかけて判定を行っても、スイッチング素子１１、１２の故障を少なくできる。

以上のように本実施の形態では、内加熱コイルのみに高周波電流を通電する状態において、内側温度センサで検出される温度が所定値(内側温度閾値)以上の状態で、外側温度センサの検出温度が外側温度閾値以上の場合には、内外加熱コイルに同時に高周波電流を通電するようにしたので、加熱開始時に大径鍋がずれた位置に載置されたために小径鍋と誤判定しても、鍋の位置ずれを直して外側温度センサにも加熱された鍋底の温度が伝わるようになると自動的に内外加熱コイルに通電するように切り替わるので、使い勝手が改善される。また、シリコンカーバイド等のワイドバンドギャップ半導体をスイッチング素子１１、１２に使用すると高い精度の鍋判定ができ、さらにエネルギーロスの少ない高効率な誘導加熱調理器にできる。

実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２に係る誘導加熱調理器の加熱制御処理のフローチャートである。本実施の形態２に係る誘導加熱調理器の回路構成は実施の形態１の図１と同様であり、説明を省略する。前述の実施の形態１では、大径鍋の載置位置がずれた状態で加熱開始して小径鍋と判断し、内加熱コイルのみの通電を開始した後、大径鍋の載置位置を直した場合に、内側温度センサと外側温度センサで検出される温度に基づき内外加熱コイルに通電する状態に自動的に切り替わるものであったが、本実施の形態２においては、入力電流や出力電流、外側温度や駆動信号がそれぞれ所定値以上の変動があった場合に負荷状態の変動があったものと判断して、再度初期負荷判定処理を実施するようにして、自動的に通電する加熱コイルを切り替えるようにしたものである。

図６において、まず、操作入力部２９から加熱開始の指示入力及び指示された火力に対応する設定火力が設定されるのを待ち（ステップ１０１）、加熱開始の指示入力があった場合には加熱コイル上方に載置されている鍋の状態を判別する初期鍋判定処理を行う（ステップ１０２：この処理は実施の形態１の図２におけるステップ２〜ステップ６に相当する）。

ステップ１０２の初期鍋判定の結果、加熱するのに不適当な鍋であればステップ１０１に戻って加熱を中止し、大径鍋と判断すればステップ１０４へ、小径鍋と判断すればステップ１０７へ移行する(ステップ１０３)。

ステップ１０３で大きい鍋と判断した場合にはリレー駆動回路２２を制御して内加熱コイル用リレー１６および外加熱コイル用リレー１７を接続状態し、インバータ駆動回路１５を制御して操作入力部２９により設定された電力となるように電力制御処理を行う（ステップ１０４：図２におけるステップ８〜ステップ１４に相当する）。

ステップ１０４に次いで、操作入力部２９から加熱停止の指示入力があったか否か判断し（ステップ１０５）、加熱停止指示があればステップ１０９に移行し、加熱停止の指示がなければ内加熱コイル１８に流れる電流値と外加熱コイル２０に流れる電流がアンバランス状態か否か判断し(ステップ１０６)、アンバランス状態でなければステップ１０４に戻って設定された電力にする制御を継続する。また、ステップ１０６でアンバランス状態であればステップ１０２まで戻って初期の鍋判定処理を行う。尚、アンバランス状態の判定は実施の形態１のステップ１６で上述した条件と同様とする。

ステップ１０３で小径鍋と判断した場合には、リレー駆動回路２２を制御して外加熱コイル用リレー１７を切り離し状態、内加熱コイル用リレー１６を接続状態として、操作入力部２９により設定された電力となるようにインバータ駆動回路１５を制御して内加熱コイルのみによる電力制御処理を行う（ステップ１０７）。その後、操作入力部２９から加熱停止の指示入力があったか否か判断する（ステップ１０８）。

ステップ１０８で加熱停止の指示があった場合にはインバータ駆動回路の出力を止めて加熱動作を停止し（ステップ１０９）、ステップ１０１へ戻る。ステップ１０８で加熱停止の指示がなければ、外側温度センサで検出される温度が所定値以上の上昇があるか否か判断する（ステップ１１０）。

ステップ１１０の温度変化について説明する。小径鍋が載置されている場合には、外側温度センサ２６の位置の上方までは鍋底が存在しないので内加熱コイルに流れる高周波電流により加熱された鍋底の温度が伝わり難いので検出される外側温度があまり上昇しないのに対し、大径鍋が載置されている場合には、内加熱コイルに高周波電流が流れることにより加熱された鍋底部分の熱が外側温度センサ２６部分にも比較的伝わり易いので、その温度上昇は比較的高くなる。そこで、所定値以上の温度上昇があった場合には大径鍋に変わった可能性があるとしてステップ１０２に移行して初期負荷検知処理を再実行する。所定値以上の温度上昇が見られなかった場合には、インバータ駆動回路１５の駆動信号が微調整の範囲の調整か、微調整の範囲外かを判断する（ステップ１１１）。

微調整の範囲の判断は、インバータ駆動回路１５が第１のスイッチング素子１１と第２のスイッチング素子１２を切り替える周期、すなわち、駆動信号の周波数の変動が所定の範囲内か否かを制御回路２８が判断して行う。

ステップ１１１で判断した駆動信号が微調整の範囲外であればステップ１０７に戻って内加熱コイル通電による電力制御処理を継続する。ステップ１１１で駆動信号の調整が微調整の範囲であれば、内コイル電流検出回路２３の検出値が所定値以上の変動があった判定し（ステップ１１２）、その変動が小さかった場合には入力電流検出回路１０の検出値が所定値以上の変動があったかを判定し（ステップ１１３）、その変動も小さかった場合にはステップ１０７に戻って内加熱コイル通電による電力制御処理を継続する。ステップ１１２、ステップ１１３において、検出電流の変動が大きかった場合には鍋の載置状態に変動があったものと判断して、ステップ１０２に戻って初期鍋判定処理を実行する。

以上のように本実施の形態では、内加熱コイルのみに高周波電流を通電する状態において、外側温度センサの検出温度の上昇度が所定の閾値以上の場合や、インバータ回路３への駆動信号がほぼ一定の状態で内加熱コイルに流れる高周波電流や入力電流が大きく変動した場合には、鍋の載置状態が変動したものと判断して初期鍋判定処理を再実行することとしたので、加熱開始時に大径鍋がずれた位置に載置されたために小径鍋と誤判定しても、鍋の位置ずれを直せば自動的に内外加熱コイルに通電するように切り替わるので、使い勝手が改善される。

実施の形態３．
図７は、実施の形態３に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図であり、図８は加熱制御処理のフローチャート、図９は大径鍋か否かを判断する外加熱コイルに生じる誘導電圧の閾値レベルを示す図である。本実施の形態３では、内加熱コイルのみに通電を行っている場合において、外加熱コイルに生じる誘導電圧が入力電流あるいは内加熱コイル電流に応じて予め定めた閾値を超過すると大径鍋３０が載置されていると判断して、内加熱コイル１８に通電する動作に切り替えるものである。

図７において、前述の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の図１と同一あるいは相当部分には同一の符号を付し、説明を省略する。３３は外加熱コイル電圧検出手段であり、外加熱コイルがインバータ回路３の出力と切り離されている状態で外加熱コイルに生じる誘導電圧を検出する外加熱コイル電圧検出回路で、第１の分圧抵抗３４と第２の３５とピークホールドのためのダイオード３６とコンデンサ３７、放電抵抗３８から構成され、その出力は制御回路２８のアナログ入力端子に接続される。外加熱コイル用リレー１７は、外加熱コイル２０を、第２の共振コンデンサ２１を介してインバータ回路３の出力に接続するか、あるいは、外加熱コイル電圧検出手段３３に接続する。尚、第１の分圧抵抗３４の一端は外加熱コイル用リレー１７に接続し、他端は第２の分圧抵抗３５とダイオード３６に並列に接続しており、第２の分圧抵抗３５は第１の分圧抵抗３４とは逆の端部で接地されている。ダイオード３６はそれぞれの分圧抵抗３４、３５とは逆側の端部でコンデンサ３７と放電抵抗３８と並列に接続され、コンデンサ３７と放電抵抗３８は第２の分圧抵抗３５の逆の端部で接地されている。

このような構成により、内加熱コイルのみに高周波電流を通電する状態において、大径鍋が載置されると内加熱コイルと外加熱コイルの磁気結合が大きくなり、外加熱コイル電圧検出手段３３で検出される外加熱コイルに生じる誘導電圧は小径鍋が載置されている場合と比較して大きくなる。

次に、図８のフローチャートにおいて、実施の形態３の加熱制御処理を説明する。ステップ２０１〜ステップ２０９は、前記実施の形態２に係る図６のフローチャートのステップ１０１〜ステップ１０９と同等であり、説明を省略する。ステップ２１０は、内加熱コイルのみに通電して電力制御を行っている状態で、外加熱コイル電圧検出手段３３で検出された電圧が、所定の閾値を超えるか否かを判定しており(ステップ２１０)、超えていれば大径鍋が載置されている可能性があるため、ステップ２０２まで戻って初期鍋判定処理を行う。ステップ２１０で所定の閾値を超えていなければ、ステップ２０７まで戻って内加熱コイル通電状態における電力制御処理を継続する。

尚、内加熱コイルのみの通電状態における上記ステップ２１０の閾値（初期鍋判定処理を再実行するか否かの閾値）は、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、入力電流が大きいほどその閾値も大きく、出力電流が大きければ大きいほどその閾値も大きい値をとるものとする。尚、閾値は図９（ａ）に図示するように入力電流に対してその値を直線的に大きくしてもよく、また図９（ｂ）に図示するように出力電流に対してその値を曲線的に大きくしてもよい。例えば、曲線には２次関数のような多次関数や指数関数を用いる。また、図９には連続的に閾値が多くなる場合を図示しているが、所定の入力電流若しくは出力電流に対して段階的に大きくすることもできる。入力電流、出力電流と誘導電圧の関係式は制御回路２８に格納されている記録部に予め記録させておく。

以上のように本実施の形態３では、内加熱コイル１８に高周波電流を通電する状態において、外加熱コイル２０に誘導される電圧を検出する手段を設け、その検出電圧が内加熱コイル電流や入力電流の大きさに応じて設定される閾値を超える場合には、大径鍋が載置されている可能性があると判断して初期鍋判定処理を再実行するようにしたので、加熱開始時に大径鍋がずれた位置に載置されたために小径鍋と誤判定しても鍋の位置ずれを直して外側加熱コイルにも閾値以上の誘導電圧が生じるようになると自動的に内外加熱コイルに通電するように切り替わるので使い勝手が改善される。

本発明は、加熱部分が内コイル及び外コイルの二つのコイルから構成される誘導加熱調理器に利用することができる。

１ 商用交流電源
２ 直流電源回路
３ インバータ回路
４ 内加熱コイル負荷回路
５ 外加熱コイル負荷回路
６ ダイオードブリッジ
７ チョークコイル
８ 平滑コンデンサ
９ 入力電圧検出回路
１０ 入力電流検出回路
１１ 第１のスイッチング素子
１２ 第２のスイッチング素子
１３ 第１のダイオード
１４ 第２のダイオード
１５ インバータ駆動回路
１６ 内加熱コイル用リレー
１７ 外加熱コイル用リレー
１８ 内加熱コイル
１９ 第１の共振コンデンサ
２０ 外加熱コイル
２１ 第２の共振コンデンサ
２２ リレー駆動回路
２３ 内コイル電流検出回路
２４ 外コイル電流検出回路
２５ 内側温度センサ
２６ 外側温度センサ
２７ 温度検出回路
２８ 制御回路
２９ 操作入力部
３０ 大径鍋
３１ 小径鍋
３２ 天板
３３ 外加熱コイル電圧検出手段
３４ 第１の分圧抵抗
３５ 第２の分圧抵抗
３６ ダイオード
３７ コンデンサ
３８ 放電抵抗

Claims (10)

1. 内加熱コイルと前記内加熱コイルの外周を取り囲むように配設した外加熱コイルからなり、被加熱物を加熱する加熱コイルと、
   前記加熱コイルに高周波電流を供給する高周波電源回路と、
   前記内加熱コイルに流れる電流を検出する内加熱コイル電流検出手段と、
   前記外加熱コイルに流れる電流を検出する外加熱コイル電流検出手段と、
   前記高周波電源回路に入力される入力電流を検出する入力電流検出手段と、
   前記外加熱コイルの通電のオン又はオフを行う通電切り替え手段と、
   前記内加熱コイル電流検出手段と前記外加熱コイル電流検出手段がそれぞれ検出する電流値及び前記入力電流検出回路が検出する入力電流値から前記被加熱物の大きさを判別し、前記被加熱物が大きい場合はオンにし、前記被加熱物が小さい場合はオフにして加熱動作を行うように前記通電切り替え手段を制御し、前記判別による加熱動作中に前記被加熱物の大きさを再判別する制御回路と
   を備えたことを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 前記内加熱コイル電流検出手段が検出する電流と前記外加熱コイル電流検出手段が検出する電流の位相差が所定値以上になった場合に、
   前記制御回路が前記再判別を行うことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 前記内加熱コイルのみ通電している加熱動作中に
   前記入力電流検出手段が検出する入力電流が所定値以上変動した場合には、前記制御回路が前記再判別を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の誘導加熱調理器。
4. 前記内加熱コイルのみ通電している加熱動作中に
   前記内加熱コイル電流検出手段が検出する内加熱コイル電流が所定値以上変動した場合には、前記制御回路が前記再判別を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
5. 前記内加熱コイルのみに通電している加熱動作中に前記高周波電流の周波数が所定値以上変動した場合は前記外加熱コイルに通電して前記制御回路が前記被加熱物の大きさを判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
6. 前記外加熱コイルの誘導電圧を検出する外加熱コイル電圧検出手段を設け、前記制御回路は、前記内加熱コイルのみに通電している加熱動作中に前記外加熱コイル電圧検出手段が所定値以上の誘導電圧を検出した場合には前記外加熱コイルの通電も行うようにすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
7. 前記高周波電源回路を構成するスイッチング素子にワイドバンドギャップ半導体を用いたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
8. 内側温度センサを配設した内加熱コイルと前記内加熱コイルの外周を取り囲むように配置し、外側温度センサを配設した外加熱コイルからなり、被加熱物を加熱する加熱コイルと、
   前記外加熱コイルの通電のオン又はオフを行う通電切り替え手段と、
   前記内側温度センサおよび前記外側温度センサがそれぞれ検出する温度から前記被加熱物の大きさを判別して前記被加熱物が大きい場合はオンにし、前記被加熱物が小さい場合はオフにして加熱動作を行うように前記通電切り替え手段を制御し、前記判別による加熱動作中に前記被加熱物の大きさを再判別する制御回路と、
   を備えたことを特徴とする誘導加熱調理器。
9. 前記内加熱コイルのみ通電している加熱動作中に
   前記内側温度センサが検出する温度に対応する所定値よりも高い温度を前記外側温度検出手段が検出した場合に、
   前記外加熱コイルにも通電することを特徴とする請求項８に記載の誘導加熱調理器。
10. 前記内加熱コイルのみ通電している加熱動作中に
    前記外側温度センサが検出する温度の時間当たりの変動が所定値以上になった場合には、前記制御回路が前記再判別を行うことを特徴とする請求項８又は９に記載の誘導加熱調理器。

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