JP2011150827A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】異物挿入状態でも過加熱を認識する機能を備えた誘導加熱調理器を実現すること。
【解決手段】設定電力を維持するために高周波電力供給手段１０４の制御設定値を制御設定値変更手段１０９が変更し、自ら行った制御設定値の変化を制御設定値変化検出手段１１０が観測し、過加熱により生じる制御設定値変化を監視することで過加熱の状況を認識することにより、被加熱物１０２と加熱コイル１０３の間に物体が挟まっているような状況でも過加熱を認識する誘導加熱調理器を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁誘導を利用して被加熱物を加熱する際に、被加熱物の加熱状態を検出する機能を備えた誘導加熱調理器に関するものである。

鍋などの被加熱物を加熱する際に、火を使わず加熱コイルを用いて誘導加熱する誘導加熱調理器は、安全・清潔・高効率という優れた特徴が認知されて、近年広く普及している。

誘導加熱調理器は、非接触加熱が行える特性から被加熱物載置面をフラットにすることができる。このことは加熱面の掃除がし易いという利点に繋がり、誘導加熱調理器普及の要因の一つとなっている。しかしながら、近年、汚れ防止を追求するあまり鍋の下に汚れ防止用にシートを置くような誤った使用方法が流布されるようになってきている。

誘導加熱調理器の加熱特性上、薄く構成されている物体であれば、加熱コイルと被加熱物の間に異物が挿入されている状態でも、誘導加熱調理器は影響なく被加熱物の誘導加熱を行うことができる。しかしながら、このような状況では、以下に述べるような従来から知られている誘導加熱調理器において、被加熱物が過加熱になることを防止するために備えている温度検出手段は正しく温度を検出することができなくなる。

例えば、温度検出手段がサーミスタのような接触型温度センサである場合は、異物により熱伝導が阻害されるため感度が下がる。また、温度検出手段が赤外線センサのような非接触型温度センサの場合は温度検出自体が不可能となる。

図１１は、従来の誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。

図１１において、高周波電力供給手段１１０１に接続された加熱コイル１１０２、調理鍋等の被加熱物１１０３、被加熱物１１０３が載置されるトッププレート１１０４、被加熱物１１０３の温度を検出する温度検出手段１１０５、加熱制御を行う制御手段１１０６で構成している。

温度検出手段１１０５としては、具体的には接触型温度センサであるサーミスタをトッププレート１１０４に密着させ、熱伝導により検出する場合や、非接触型温度センサである赤外線センサを用いて被加熱物の温度を検出する場合がある。

このような構成において、高周波電力供給手段１１０１により供給された高周よって加熱コイル１１０２から高周波磁界が発生し、電磁誘導による渦電流のために被加熱物１１０３が加熱される。

入力電力の変更や安定化制御のため、高周波電力供給手段１１０１を図示しない制御手段が高周波電力供給手段１１０１の駆動周波数、あるいは図示しないスイッチング素子の導通比や、図示しない高周波電力供給手段１１０１の入力電圧を変更させる昇圧手段の昇圧比を変化させて高周波電力供給手段１１０１の出力を制御している。

制御手段１１０６は、温度検出手段１１０５によって被加熱物１１０３の温度を検出し、例えば、揚げ物調理などの時に被加熱物１１０３の温度を２００℃前後となるように高周波電力供給手段１１０１の出力を制御する、あるいは被加熱物１１０３である調理鍋の
内容物がない空焚き状態の場合には加熱を停止するという保護動作を行っている。

また、高周波電力供給手段１１０１の制御設定値の変化によって被加熱物１１０３の温度を検出する方法が提案されている（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、誘導加熱調理器の加熱特性上、薄く構成されている物体であれば、加熱コイルと被加熱物の間に異物が挿入されている状態でも、誘導加熱調理器は影響なく被加熱物の誘導加熱を行うことができるものの、被加熱物が過加熱になることを防止するために備えている温度検出手段は正しく温度を検出することができなくなるという課題がある。

例えば、温度検出手段がサーミスタのような接触型温度センサである場合は、異物により熱伝導が阻害されるため感度が下がり、温度検出手段が赤外線センサのような非接触型温度センサの場合は温度検出自体が不可能となる。

したがって、薄いシート状の異物が挟まっているような状況は、誘導加熱が全く問題なく行われ、かつ、温度検出手段は正常に機能した状態であるため、通常のセンサ異常検出手段では検出不具合状態にあることを認識することができないという課題がある。

また、制御設定値の変化によって温度を検出する方法についても、温度の変化は分かるものの温度の変化量という相対値しか分からないため、高温状態から加熱を開始した場合は過加熱の検出が正しくできないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、使用者から指示された設定電力を維持するために高周波電力供給手段の制御設定値を制御し、自ら行った制御設定値の変化を制御設定値変化検出手段が観測し、過加熱により生じる制御設定値の特徴的な変化を監視することで被加熱物の過加熱の状況を認識する機能を備えた誘導加熱調理器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱調理器は、使用者から指示された設定電力を維持するために高周波電力供給手段の制御設定値を制御し、自ら行った制御設定値変化を監視することで被加熱物の過加熱状態を判断し、高周波電力供給手段から供給する電力を制御するとしたものである。

これによって、被加熱物と加熱コイルの間に物体が挟まっているような状況でも、過加熱により生じる特徴的な物理現象を捉え、過加熱を認識し対応する機能を備えた誘導加熱調理器を提供することができる。

また、制御設定値として高周波電力供給手段の動作周波数を用いて被加熱物固有の共振周波数に近づけることが可能な制御を行うことで、高周波電力を供給しにくい被加熱物に設定電力を投入する場合に、被加熱物の加熱面が過加熱となり設定電力維持のために動作周波数が急激に減少する変化により制御設定値変化検出手段が過加熱判断を行う機能を備えた誘導加熱調理器を提供することができる。

また、制御設定値として高周波電力供給手段の通電時間を用い、干渉音が発生しにくい固定周波数で制御を行う場合に、被加熱物の加熱面が過加熱となり設定電力維持のために通電時間が急激に上昇する変化により制御設定値変化検出手段が過加熱判断を行う機能を備えた誘導加熱調理器を提供することができる。

また、高周波電力供給手段に供給する電圧を変更する昇圧手段を備え、制御設定値として昇圧手段から前記高周波電力供給手段に供給する電圧を用い、高周波電力供給手段が電力供給に使用する電圧を高く設定することで、高周波電力を供給しにくい被加熱物に対応した加熱を行う場合に、被加熱物の加熱面が過加熱となり設定電力維持のために電圧が急激に上昇する変化により制御設定値変化検出手段が過加熱判断を行う機能を備えた誘導加熱調理器を提供することができる。

また、制御設定値変化検出手段が過加熱と判定した場合、制御設定値変更手段により加熱を停止することで、空焚きにより鍋などの被加熱物が変形したり焦げついたりすることを防止する機能を備えた誘導加熱調理器を提供することができる。

また、制御設定値変化検出手段が過加熱と判定した場合、制御設定値変更手段により制御目標電力を設定電力より小さくすることで、調理を停止することなく過加熱を抑えた状態で被調理物などの投入を待つ機能を備えた誘導加熱調理器を提供することができる。

また、制御設定値変更手段の変化を観測することで被調理物が投入されたことを検出する被調理物投入検出手段を備え、制御設定値変化検出手段が過加熱判定を行い一旦設定電力より低くした制御目標電力を、被調理物投入検出手段による被調理物投入検出時に元の設定電力に復帰させる機能を備えた誘導加熱調理器を提供することができる。

また、メニュー設定手段を備え、設定されたメニューが焼き物や炒め物のような予熱後に前記被調理物を投入する調理方法の場合は制御設定値変化検出手段による過加熱判定で制御目標電力を設定電力より低下させ、過加熱を抑えた状態で被加熱物の投入を待つ機能を備え、メニューに合わせた加熱制御を行う機能を備えた誘導加熱調理器を提供することができる。

また、メニュー設定手段を備え、設定されたメニューが湯沸かしのような被調理物投入状態で加熱を行う調理方法の場合は制御設定値変化検出手段による過加熱判定で加熱を停止し、空焚きにより鍋などの被加熱物が変形したり焦げついたりすることを防止する機能を備え、メニューに合わせた加熱制御を行う機能を備えた誘導加熱調理器を提供することができる。

また、報知手段を備え、制御設定値変化検出手段が過加熱検出を行ったことを使用者に報せる機能を備えた誘導加熱調理器を提供することができる。

また、温度測定手段を備え、制御設定値変化検出手段と温度測定手段を併用して過加熱検出を行うことで、制御設定値の急激な変化が起こるほどの過加熱でない場合でも過加熱を検出する機能を備えた誘導加熱調理器を提供することができる。

本発明の誘導加熱調理器は、使用者から指示された設定電力を維持するために高周波電力供給手段の制御設定値を制御し、自ら行った制御設定値変化を監視することで被加熱物の過加熱状態を判断することにより、温度検出手段の過加熱検出動作を阻害する物体が被加熱物と加熱コイルの間に挟まっているような状況でも過加熱により生じる制御設定値の
特徴的な変化を捉えることにより過加熱を認識し、被加熱部である鍋の変形や調理の失敗を防止することができる。

本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図 （ａ）本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の動作周波数と入力電力の相関を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の入力電力に関係する等価直列抵抗（Ｒｓ）と等価インダクタンス（Ｌｓ）を示す図 本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の被加熱物の等価直列抵抗および等価直列インダクタンスの温度特性を示す図 本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の制御設定値に動作周波数を用いた場合の設定電力維持動作を示す図 本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の制御設定値に通電時間または高周波電力供給手段への供給電圧を用いた場合の設定電力維持動作を示す図 本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の制御設定値に動作周波数を用いた場合の制御設定値変化を示す図 本発明の実施の形態１における誘導加熱調理の制御設定値に通電時間または高周波電力供給手段への供給電圧を用いた場合の制御設定値変化を示す図 本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器のブロック図 （ａ）本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器の制御設定値に動作周波数を用いた場合に被加熱物１０２の投入があった時の制御設定値変化を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態２における制御設定値に通電時間または昇圧手段から高周波電力供給手段に供給する電圧を用いた場合に被加熱物の投入があった時の制御設定値変化を示す図 本発明の実施の形態３における誘導加熱調理器のブロック図 従来の誘導加熱調理器の構成を示すブロック図

第１の発明は、被調理物を入れるための被加熱物と、被加熱物を加熱するための加熱コイルと、スイッチング素子を含み加熱コイルを通して被加熱物に高周波電力を注入するための高周波電力供給手段と、前記高周波電力供給手段が供給する高周波電力を観測する電力検出手段と、使用者が設定した電力を維持するように前記高周波電力供給手段の制御設定値を変更する制御設定値変更手段と、前記制御設定値変更手段の制御設定値変化を監視することで被加熱物の過加熱状態を判断し前記高周波電力供給手段から供給する電力を制御する制御設定値変化検出手段を備えた誘導加熱調理器とすることにより、使用者から指示された設定電力を維持するために高周波電力供給手段の制御設定値を制御し、自ら行った制御設定値変化を監視することで被加熱物の過加熱状態を判断し、高周波電力供給手段から供給する電力を制御することになり、被加熱物と加熱コイルの間に物体が挟まっているような状況でも、過加熱により生じる特徴的な物理現象を捉え、過加熱を認識し対応する機能を備えた誘導加熱調理器とすることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、前記制御設定値として前記高周波電力供給手段のスイッチング素子の動作周波数を用い、設定電力維持のために動作周波数が急激に減少する変化により制御設定値変化検出手段が過加熱判断を行う誘導加熱調理器とすることにより、制御設定値として高周波電力供給手段の動作周波数を用いて被加熱物固有の共振周波数に近づけることが可能な制御を行うことで高周波電力を供給しにくい被加熱物に設定電力を投入する場合に、被加熱物の加熱面が過加熱となり設定電力維持のために動作周波数が急激に減少する変化により制御設定値変化検出手段が過加熱判断を行う機能を備えた誘導加熱調理器とすることができる。

第３の発明は、特に、第１の発明において、前記制御設定値として前記高周波電力供給
手段のスイッチング素子の通電時間を用い、設定電力維持のために通電時間が急激に上昇する変化により制御設定値変化検出手段が過加熱判断を行う誘導加熱調理器とすることにより、制御設定値として高周波電力供給手段の通電時間を用い、干渉音が発生しにくい固定周波数で制御を行う場合に、被加熱物の加熱面が過加熱となり、設定電力維持のために通電時間が急激に上昇する変化により制御設定値変化検出手段が過加熱判断を行う機能を備えた誘導加熱調理器とすることができる。

第４の発明は、特に、第１の発明において、前記高周波電力供給手段に供給する電圧を変更する昇圧手段を備え、前記制御設定値として前記昇圧手段から前記高周波電力供給手段に供給する電圧を用い、設定電力維持のために電圧が急激に上昇する変化により制御設定値変化検出手段が過加熱判断を行う誘導加熱調理器とすることにより、制御設定値として高周波電力供給手段に供給する電圧を用い、高周波電力供給手段が電力供給に使用する電圧を高く設定することで、高周波電力を供給しにくい被加熱物に対応した加熱を行う場合に、被加熱物の加熱面が過加熱となり設定電力維持のために電圧が急激に上昇する変化により制御設定値変化検出手段が過加熱判断を行う機能を備えた誘導加熱調理器とすることができる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明において、前記制御設定値変化検出手段が過加熱と判定した場合、前記制御設定値変更手段により加熱を停止する誘導加熱調理器とすることにより、空焚きにより鍋などの被加熱物が変形したり焦げついたりすることを防止する機能を備えた誘導加熱調理器とすることができる。

第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明において、前記制御設定値変化検出手段が過加熱と判定した場合、前記制御設定値変更手段により制御目標電力を設定電力より小さくすることにより、調理を停止することなく過加熱を抑えた状態で被調理物などの投入を待つ機能を備えた誘導加熱調理器とすることができる。

第７の発明は、特に、第６の発明において、前記制御設定値変更手段による制御設定値の変化を観測することで前記被調理物が投入されたことを検出する被調理物投入検出手段を備え、被調理物投入を検出したら、制御設定値変化検出手段が過加熱判定を行い一旦設定電力より低くした制御目標電力を元の設定電力に復帰させることにより、制御設定値変化検出手段による制御目標値低下後の被調理物投入検出で元の設定電力に自動復帰する機能を備えた誘導加熱調理器とすることができる。

第８の発明は、特に、第６または第７の発明において、メニュー設定手段を備え、設定されたメニューが焼き物や炒め物のような予熱後に前記被調理物を投入する調理方法の場合は前記制御設定値変化検出手段による過加熱判定で制御目標電力を設定電力より低下させることにより、メニューに合わせた加熱制御を行う機能を備えた誘導加熱調理器とすることができる。

第９の発明は、特に、第５の発明において、メニュー設定手段を備え、設定されたメニューが湯沸かしのような被調理物投入状態で加熱を行う調理方法の場合は前記制御設定値変化検出手段による過加熱判定で加熱を停止することにより、メニューに合わせた加熱制御を行う機能を備えた誘導加熱調理器とすることができる。

第１０の発明は、特に、第１〜９のいずれか１つの発明において、報知手段を備え、制御設定値変化検出手段が過加熱判定を行ったことを使用者に報せる機能を持つことにより、過加熱判定を受けて行った制御動作を使用者に報知する誘導加熱調理器とすることができる。

第１１の発明は、特に、第１〜１０のいずれか１つの発明において、温度測定手段を備え、制御設定値変化検出手段と温度測定手段を併用して過加熱検出を行うことにより、制御設定値の急激な変化が起こるほどの過加熱でない場合でも過加熱を検出する機能を備えた誘導加熱調理器とすることができる。

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、この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）
図１は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器のブロック図を示すものである。

図１において、被調理物１０１、被加熱物１０２、加熱コイル１０３、高周波電力供給手段１０４、電力検出手段１０５、スイッチング素子１０６、共振コンデンサ１０７、制御手段１０８、制御設定値変更手段１０９、制御設定値変化検出手段１１０、電源１１１、昇圧手段１１２、は報知手段１１３、メニュー設定手段１１４である。

なお、被加熱物１０２には鍋、制御手段１０８、制御設定値変更手段１０９、制御設定値変化検出手段１１０にはマイクロコンピュータ、昇圧手段１１２には昇圧コンバータ、報知手段１１３には液晶表示手段、メニュー設定手段１１４にはマイクロコンピュータに接続されたスイッチ手段を用いて構成している。

図１において、電源１１１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電力供給手段１０４の入力電力として供給する。

通常、高周波電力供給手段１０４の電源は電源１１１を昇圧コンバータなどの昇圧手段１１２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１１１の電圧を昇圧しておくことによって、高周波電力供給手段１０４に同じ電力を供給する際に電流を減らすことが可能であるため、高周波電力供給手段１０４を構成する各部品の部品定格を下げることが可能となり、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、電源の電圧は高くする方が望ましい。

高周波電力供給手段１０４は、構成要素であるスイッチング素子１０６、共振コンデンサ１０７が、被加熱物１０２と磁気的に結合した加熱コイル１０３に接続されることで共振回路を構成する。

ここで構成された共振回路は、電源１１１および昇圧手段１１２によって供給される電力を、スイッチング素子１０６によって電流経路を切り替えることで加熱コイル１０３に高周波電流を供給するよう動作する。

この時、加熱コイル１０３からは高周波磁界が発生し、磁気的に結合した被加熱物１０２を構成する金属に磁束が通ることで、電磁誘導による渦電流が被加熱物１０２に流れ、そのジュール熱のために被加熱物１０２が加熱されるものである。

以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。

制御設定値変更手段１０９が高周波電力供給手段１０４により使用者から指示された設
定電力を維持するために行っている制御設定値変更動作について説明する。

誘導加熱調理器の加熱制御は、電力検出手段１０５によって得られる入力電力が、誘導加熱調理器の使用者から指示された設定電力と概同一になるように、制御手段１０８が制御設定値変更手段１０９に指示を出し、スイッチング素子１０６の通電時間や動作周波数や昇圧手段１１２の昇圧比や共振コンデンサ１０７の入力電圧を調整することで行われる。

図２は（ａ）本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器の動作周波数と入力電力の相関を示す図（ｂ）本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器の入力電力に関係する等価直列抵抗（Ｒｓ）と等価インダクタンス（Ｌｓ）を示す図、図３は本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器の被加熱物の等価直列抵抗および等価直列インダクタンスの温度特性を示す図、図４は本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器の制御設定値に動作周波数を用いた場合の設定電力維持動作を示す図、図５は本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器の制御設定値に通電時間または高周波電力供給手段への供給電圧を用いた場合の設定電力維持動作を示す図である。

まず、被加熱物１０２の加熱を行うことで、制御設定値変更が必要となる理由を説明する。図２（ａ）は高周波電力供給手段１０４を構成するスイッチング素子１０６の動作周波数と入力電力の相関を示す図で、実線は被加熱物１０２が低温の時の相関、破線は被加熱物１０２が高温の時の相関を示している。

ここで、誘導加熱においては、被加熱物１０２と加熱コイル１０３が磁気的に結合することで高周波電力供給手段１０４における等価直列抵抗（Ｒｓと記す）と等価直列インダクタンス（Ｌｓと記す）として機能する（図２（ｂ））が、このＬｓとＲｓが被加熱物１０２の温度上昇により大きくなる物理現象（図３）が生じる（ただし、変化の度合は被加熱物１０２を構成する材質により異なる）ことにより、図２（ａ）の入力電力特性変化が発生する。

すなわち温度が高くなりＬｓが大きくなると入力電力特性は図２（ａ）のグラフ上で左方向へスライドし、Ｒｓが大きくなると入力電力特性は図２（ａ）のグラフ上で下方向へスライドする。

これらの入力電力特性変化の要因が２つあり、一つは共振周波数ｆｃと共振コンデンサＣと等価直列インダクタンスＬｓの関係がｆｃ＝１／（２π√（Ｌｓ×Ｃ）で決まることから、被加熱物１０２の温度上昇によりＬｓが大きくなると入力電力のピークとなる共振周波数が小さくなるためであり、もう一つは、被加熱物１０２の温度上昇によりＲｓが大きくなると電流が流れにくくなり電力が入りにくくなるためである。

この変化により、高周波電力供給手段１０４により、加熱コイル１０３を通して被加熱物１０２の加熱が行われ、被加熱物１０２の温度が上昇することにより、スイッチング素子１０６の動作周波数と入力電力との相関が、図２（ａ）の（低温時）から（高温時）へと徐々に変化することになる。

したがって、使用者から指示された設定電力を維持するためには、制御手段１０８が制御設定値変更手段１０９を用いて、高周波電力供給手段１０４により投入されている電力を示す電力検出手段１０５の検出電力が使用者の設定した入力電力と概同一なるように、この入力電力特性に合わせて制御設定値を変更する動作が必要となる。

ここで、設定電力維持のために変化させる制御設定値として、高周波電力供給手段１０
４を構成するスイッチング素子１０６の動作周波数を用いる場合は、図４に示すように、温度上昇で変化した入力電力特性はそのままにして、動作周波数を変化させるによって電力維持を行う。

このように変化させる制御設定値を動作周波数とする場合は、入力電力特性自体を変化させる必要がないので幅広い範囲で設定電力維持を行うことができる。一方で、周波数が変化することで可聴域の干渉音が発生する可能性がある。

また、設定電力維持のために変化させる制御設定値として高周波電力供給手段１０４を構成するスイッチング素子１０６の通電時間や昇圧手段１１２から高周波電力供給手段１０４に供給する電圧を用いる場合は、図５に示すように、温度上昇で変化した入力電力特性により減少してしまった入力電力を補完することができるように、同一スイッチング周期内の通電時間を増加させたり、昇圧手段１１２が同一通電時間で印加する電圧を上げて電源１１１から注入する電力を増加させることで、入力電力特性自体を変化させて電力維持を行う。

次に、本発明の主眼となる制御設定値変化検出手段１１０が過加熱を判定する方法について説明する。高周波電力供給手段１０４により加熱コイル１０３を通して被加熱物１０２に高周波電力を供給する動作は、被加熱物１０２内に高周波の渦電流を発生させることで行われる。

ここで、高周波電流が導体を流れる時、電流密度が導体の表面で高く表面から離れると低くなる表皮効果が発生するため、被加熱物１０２を流れる渦電流は被加熱物１０２の加熱表面の非常に薄い部分に集中することになる。負荷なしの空焚き状態で被加熱物１０２の加熱が高電力で行われると、被加熱物１０２の構成材料が鉄系鋼材である場合、高温域（例えば３００℃付近）において等価直列インダクタンス（Ｌｓ）が特に大きく増加する（図３（ｂ））。鉄系鋼材はステンレスに較べて熱伝導性が数倍高いので、加熱電力が少ない場合は熱伝導により被加熱物１０２の底面全体に拡がるため、等価直列インダクタンス（Ｌｓ）の増加の影響が現れにくいが、加熱電力が多く、熱伝導や放射による温度分散よりもエネルギーの供給が多い状態が継続する場合は、被加熱物１０２の底面全体が高温部となるため、加熱コイル１０３と結合している広い面積において等価直列インダクタンス（Ｌｓ）の増加が起こり、顕著な等価直列インダクタンス（Ｌｓ）の増加が生じる。

制御設定値変化検出手段１１０は、既述のような理由で生じる等価直列インダクタンスの顕著な増加による制御設定値の特徴的な変化を捉えることで過加熱を検出する。

図６は本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器の制御設定値に動作周波数を用いた場合の制御設定値変化を示す図である。

制御設定値に動作周波数を用いる場合には、制御設定値変化検出手段１１０が、図６に示すような制御設定値変更手段１０９による設定電力維持動作中の制御設定値の変化を確認し、設定電力到達後、連続して制御設定値が安定して下降を続けた後、急激に下降（例えば安定状態時変化の１．２倍以上）する変化を確認することで過加熱判定を行う。

図７は本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理の制御設定値に通電時間または高周波電力供給手段への供給電圧を用いた場合の制御設定値変化を示す図である。

また、制御設定値に通電時間または昇圧手段１１２から高周波電力供給手段１０４に供給する電圧を用いる場合には、制御設定値変化検出手段１１０が、図７に示すような制御設定値変更手段１０９による設定電力維持動作中の制御設定値の変化を確認し、設定電力
到達後、制御設定値が安定して上昇を続けた後、急激に上昇（例えば安定状態時変化の１．２倍以上）する変化を確認することで過加熱判定を行う。

既述の動作で被加熱物１０２が過加熱状態であると判定すると制御設定値変化検出手段１１０は制御手段１０８に通知を行い、制御手段１０８は予め使用者により指示された設定に応じて加熱停止または制御目標電力を予め定められた設定電力より低い値（例えば５００Ｗ）に設定するよう制御設定値変更手段１０９に指示すると共に、報知手段１１３を用いて過加熱判定を受けて行った制御動作を使用者に報知する。

ここで、過加熱判定された際の動作設定は、メニュー設定手段１１４により調理を選択することでも入力することができ、予熱後に被調理物１０１を投入する焼き物や炒め物のような調理方法の場合は制御設定値変化検出手段１１０による過加熱判定で制御目標値を設定電力より低下させ、被調理物１０１を投入した状態で行う湯沸かしや調理物のあたためのような調理方法の場合は制御設定値変化検出手段１１０による過加熱判定で加熱を停止するような動作となる。

以上のように、本実施の形態においては、使用者から指示された設定電力を維持するために高周波電力供給手段１０４の制御設定値を制御設定値変更手段１０９が変更し、自ら行った制御設定値の変化を制御設定値変化検出手段１１０が観測し、過加熱により生じる被加熱物１０２の非磁性化度合を監視することで過加熱の状況を認識することにより、被加熱物１０２と加熱コイル１０３の間に物体が挟まっているような状況でも過加熱により生じる特徴的な物理現象を捉えることにより過加熱を認識することができる。

また、制御設定値として被加熱物固有の共振周波数に近づけることが可能な動作周波数を用いて制御を行うことで高周波電力を供給しにくい被加熱物１０２に設定電力を投入する場合に、被加熱物１０２の加熱面が過加熱となり等価インダクタンス（Ｌｓ）が急増することで設定電力維持のための動作周波数変化が安定下降から急激降下に転じる変化を制御設定値変化検出手段１１０が捉えることにより過加熱判断を行うことができる。

また、制御設定値として高周波電力供給手段１０４の通電時間を用い、干渉音が発生しにくい固定周波数で制御を行う場合に、被加熱物１０２の加熱面が過加熱となり等価インダクタンス（Ｌｓ）が急増することで設定電力維持のために通電時間が安定上昇から急激上昇に転じる変化を制御設定値変化検出手段が捉えることにより過加熱判断を行う機能を備えた誘導加熱調理器を提供することができる。

また、制御設定値として昇圧手段１１２から高周波電力供給手段１０４に供給する電圧を用い、高周波電力供給手段１０４が電力供給に使用する電圧を高く設定することで、高周波電力を供給しにくい被加熱物１０２に対応した加熱を行う場合に、被加熱物１０２の加熱面が過加熱となり等価インダクタンス（Ｌｓ）が急増することで、設定電力維持のために供給電圧が安定上昇から急激上昇に転じる変化を制御設定値変化検出手段１１０が捉えることにより過加熱判断を行うことができる。

また、制御設定値変化検出手段１１０が過加熱と判定した場合、制御設定値変更手段により加熱を停止することで、空焚きにより鍋などの被加熱物が変形したり焦げついたりすることを防止することができる。

また、制御設定値変化検出手段１１０が過加熱と判定した場合、制御設定値変更手段１０９により制御目標電力を設定電力より小さくすることで、調理を停止することなく過加熱を抑えた状態で被調理物などの投入を待つことができる。

また、使用者によりメニュー設定手段１１４で設定されたメニューが焼き物や炒め物のような予熱後に前記被調理物を投入する調理方法の場合は、制御設定値変化検出手段１１０による過加熱判定で制御目標電力を設定電力より低下させることができる。

また、使用者によりメニュー設定手段１１４で設定されたメニューが湯沸かしのような被調理物投入状態で加熱を行う調理方法の場合は、制御設定値変化検出手段１１０による過加熱判定で加熱を停止することができる。

また、報知手段１１３により制御設定値変化検出手段１１０が過加熱検出を行い、加熱停止や制御目標電力を小さくする制御を行ったことを使用者に報せることができる。

なお、本実施の形態においては、高周波電力供給手段１０４としてＳＥＰＰインバータの回路形態を用いて説明を行ったが、高周波電力供給手段１０４のインバータ回路形態には依存しないことは言うまでもない。

（実施の形態２）
図８は本発明の第２の実施の形態における誘導加熱調理器のブロック図を示すものである。図８において、８０１は被調理物投入検出手段であり、マイクロコンピュータを用いることでこの構成を容易に実現できる。

以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。なお、図面において、実施の形態１と同一動作を示す部分は同一番号を付与している。

実施の形態２における誘導加熱調理器の基本的な動作は（実施の形態１）と同様である。実施の形態２では、制御設定値変化検出手段１１０が被加熱物１０２の過加熱によって起こる等価インダクタンス（Ｌｓ）の急増により過加熱判定を行った後に、制御設定値変更手段１０９が高周波電力供給手段１０４により制御目標電力維持を行っている時に、被調理物投入検出手段８０１が被加熱物１０２の投入検出を行うところが（実施の形態１）と異なっている。

図９（ａ）本発明の第２の実施の形態における誘導加熱調理器の制御設定値に動作周波数を用いた場合に被加熱物１０２の投入があった時の制御設定値変化を示す図（ｂ）本発明の第２の実施の形態における制御設定値に通電時間または昇圧手段から高周波電力供給手段に供給する電圧を用いた場合に、被加熱物の投入があった時の制御設定値変化を示す図である。

図９に示すように、空焚き状態または制御目標値低下中の状態から被調理物１０２を投入すると、被加熱物１０２から急速に熱エネルギーを奪うため、被加熱物１０２の加熱面温度が急激に下がることによる制御設定値の急激な変化が発生する。

被調理物投入検出手段８０１は、定期的（例えば１秒毎）に制御設定値変化を観測し、制御設定値変化の絶対値が急速に変化（例えば（（前回制御設定値）−（今回制御設定値））の絶対値が過加熱判定時の制御設定値変化幅以上）する現象を捉えることで被調理物１０１の投入を検出する。ここで制御設定値に動作周波数を用いている場合は増加方向の制御設定値変化を捉え、制御設定値に通電時間または昇圧手段１１２から高周波電力供給手段１０４に供給する電圧を用いている場合は減少方向の制御設定値変化を捉える。

被調理物投入検出手段８０１は、被調理物１０１の投入を検出すると、制御手段１０８に通知を行い、制御手段１０８は制御目標電力を本来の設定電力に戻すよう制御設定値変更手段１０９に指示する。

以上のように、本実施の形態においては、制御設定値変更手段１０９による制御設定値の変化を観測することで被調理物１０１が投入されたことを検出する被調理物投入検出手段を備え、被調理物１０１の投入を検出したら設定電力より小さくしていた制御目標電力を元の設定電力に復帰させることができる。

（実施の形態３）
図１０は、本発明の第３の実施の形態における誘導加熱調理器のブロック図を示すものである。図１０において、１００１は温度検出手段であり、サーミスタを用いることでこの構成を容易に実現できる。

以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。なお、図面において、実施の形態１と同一動作を示す部分は同一番号を付与している。

実施の形態３における誘導加熱調理器の基本的な動作は（実施の形態１）と同様である。実施の形態３では、温度検出手段１００１により被加熱物１０２の温度を検出する所が異なっている。

加熱開始後は制御設定値変化検出手段１１０による過加熱判断と平行して、制御手段１０８が温度検出手段１００１を用いて被加熱物１０２の温度の検出を行う。温度検出手段１００１は、被加熱物１０２と加熱コイル１０３の間に物体が挟まっているような状況では被加熱物１０２の温度を検出できないことや、被加熱物１０２の観測部が最も高温ではない可能性があることや、温度追従に時間がかかることなどの欠点はあるものの、被加熱物１０２と加熱コイル１０３の結合による等価インダクタンス（Ｌｓ）の急増が発生するほどではない過加熱に対しては有効に作用する。

したがって、被加熱物１０２と加熱コイル１０３の結合による等価インダクタンス（Ｌｓ）の急増が発生するような設定電力が大きく急速に過加熱が進行する加熱状態は制御設定値変化検出手段１１０が主に過加熱検出を受け持ち、時間をかけて（例えば２分以上）過加熱が進行する場合には主に温度検出手段が過加熱検出を受け持つことになる。

温度検出手段１００１による被加熱物１０２の温度が所定温度（例えば３００℃）に到達すると、制御手段１０８は、予め使用者により指示された設定に応じて加熱停止または制御目標電力を予め定められた設定電力より低い値（例えば５００Ｗ）に設定するよう制御設定値変更手段１０９に指示すると共に、報知手段１１３を用いて過加熱判定を受けて行った制御動作を使用者に報知する。

ここで、過加熱判定された際の動作設定は、メニュー設定手段１１４により調理を選択することでも入力することができ、予熱後に被調理物１０１を投入する焼き物や炒め物のような調理方法の場合は制御設定値変化検出手段１１０による過加熱判定で制御目標値を設定電力より低下させ、被調理物１０１を投入した状態で行う湯沸かしや調理物のあたためのような調理方法の場合は制御設定値変化検出手段１１０による過加熱判定で加熱を停止するような動作となる。

以上のように、本実施の形態においては、制御設定値変化検出手段１１０と温度測定手段１００１を併用して過加熱検出を行うことで、被加熱物１０２と加熱コイル１０３の結合による等価インダクタンス（Ｌｓ）の急増が発生するほどの過加熱でない場合でも過加熱を検出することができる。

以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、使用者から指示された設定電力を維持するために高周波電力供給手段の制御設定値を制御し、自ら行った制御設定値の変化を制御設定値変化検出手段が観測し、過加熱により生じる制御設定値の特徴的な変化を監視することで被加熱物の過加熱の状況を認識することにより、温度検出手段の過加熱検出動作を阻害する物体が被加熱物と加熱コイルの間に挟まっているような状況でも、過加熱により生じる制御設定値の特徴的な変化を捉えることにより過加熱を認識することができるので、誘導加熱調理器だけでなく、温度検出手段により被加熱物の過加熱を確認しながら被加熱物を加熱する機器の用途に広く適用することができる。

１０１ 被調理物
１０２ 被加熱物
１０３ 加熱コイル
１０４ 高周波電力供給手段
１０５ 電力検出手段
１０６ スイッチング素子
１０９ 制御設定値変更手段
１１０ 制御設定値変化検出手段
１１２ 昇圧手段
１１３ 報知手段
１１４ メニュー設定手段
８０１ 被調理物投入検出手段
１００１ 温度検出手段
１１０１ 高周波電力供給手段
１１０２ 加熱コイル
１１０３ 被加熱物
１１０４ トッププレート
１１０５ 温度検出手段
１１０６ 制御手段

Claims (11)

1. 被調理物を入れるための被加熱物と、被加熱物を加熱するための加熱コイルと、スイッチング素子を含み加熱コイルを通して被加熱物に高周波電力を注入するための高周波電力供給手段と、前記高周波電力供給手段が供給する高周波電力を観測する電力検出手段と、使用者が設定した電力を維持するように前記高周波電力供給手段の制御設定値を変更する制御設定値変更手段と、前記制御設定値変更手段の制御設定値変化を監視することで被加熱物の過加熱状態を判断し前記高周波電力供給手段から供給する電力を制御する制御設定値変化検出手段を備えた誘導加熱調理器。
2. 前記制御設定値として前記高周波電力供給手段のスイッチング素子の動作周波数を用い、設定電力維持のために動作周波数が急激に減少する変化により制御設定値変化検出手段が過加熱判断を行う請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 前記制御設定値として前記高周波電力供給手段のスイッチング素子の通電時間を用い、設定電力維持のために通電時間が急激に上昇する変化により制御設定値変化検出手段が過加熱判断を行う請求項１に記載の誘導加熱調理器。
4. 前記高周波電力供給手段に供給する電圧を変更する昇圧手段を備え、前記制御設定値として前記昇圧手段から前記高周波電力供給手段に供給する電圧を用い、設定電力維持のために電圧が急激に上昇する変化により制御設定値変化検出手段が過加熱判断を行う請求項１に記載の誘導加熱調理器。
5. 前記制御設定値変化検出手段が過加熱と判定した場合、前記制御設定値変更手段により加熱を停止する請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
6. 前記制御設定値変化検出手段が過加熱と判定した場合、前記制御設定値変更手段により制御目標電力を設定電力より小さくする請求項１〜５のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
7. 前記制御設定値変更手段による制御設定値の変化を観測することで前記被調理物が投入されたことを検出する被調理物投入検出手段を備え、被調理物投入を検出したら設定電力より小さくしていた制御目標電力を元の設定電力に復帰させる請求項６に記載の誘導加熱調理器。
8. メニュー設定手段を備え、設定されたメニューが焼き物や炒め物のような予熱後に前記被調理物を投入する調理方法の場合は前記制御設定値変化検出手段による過加熱判定で制御目標電力を設定電力より低下させる請求項６または７に記載の誘導加熱調理器。
9. メニュー設定手段を備え、設定されたメニューが湯沸かしのような被調理物投入状態で加熱を行う調理方法の場合は前記制御設定値変化検出手段による過加熱判定で加熱を停止する請求項５に記載の誘導加熱調理器。
10. 報知手段を備え、前記制御設定値変化検出手段が過加熱判定を行ったことを使用者に報せる機能を持つ請求項１〜９のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
11. 温度測定手段を備え、前記制御設定値変化検出手段と前記温度測定手段を併用して過加熱検出を行う請求項１〜１０のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。

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