JP2012028201A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱コイルの径よりも小さな鍋を加熱するときに加熱効率を向上させるとともに、加熱分布を制御することができ、また被加熱物の大きさに応じて最適な温度制御ができる誘導加熱調理器を提供すること。
【解決手段】インバータ回路４０に並列接続され、被加熱物を誘導加熱する第１の加熱コイル４８、第２の加熱コイル４９をそれぞれ設けた複数の共振回路５６、５７を有し、それぞれの共振周波数のうち、最も高い共振周波数よりも更に高い周波数領域でインバータ回路を動作させると共に、スイッチング素子が動作する周波数領域において、複数の共振回路内の加熱コイルの全てで被加熱物を誘導加熱する電力配分であるように、共振回路内の加熱コイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの値を設定し、被加熱物温度検知手段３３ａ、３３ｂの検出値に基づいて加熱制御するようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は温度制御を備えた誘導加熱調理器に関するものである。

従来、この種の誘導加熱調理器について図面を用いて説明する。

図１２（ａ）は従来の誘導加熱調理器を厨房装置のキャビネットに組み入れた状態の断面図、図１２（ｂ）は従来の誘導加熱調理器を厨房装置のキャビネットに組み入れた状態の平面図である。

図１２において、誘導加熱調理器は、耐熱性ガラスなどの非金属で構成された平板状のプレート１と、プレート１の下部に設けた収容部８で筐体を形成している。

収容部８内には、プレート１上に載置される鍋などを誘導加熱するための加熱コイルが、プレート１の裏面から約５ｍｍ程度の空間を介して配設される。

また、加熱コイルの配設形状としては、誘導加熱を行うための左部加熱コイル２１及び右部加熱コイル２２が手前に配設され、これらの中央後方には誘導加熱を行うための中部加熱コイル２３が配設される。

収容部８内で、左部加熱コイル２１の下方には、焼き魚などの調理を行うロースタ６が配設され、ロースタ６の庫内には電気抵抗式のヒータ、焼き網、受け皿が配設される
また、収容部８内で、ロースタ６の右側には左部加熱コイル２１、右部加熱コイル２２、中部加熱コイル２３のそれぞれに交流電流を供給するインバータ回路５が配設され、インバータ回路５は左部加熱コイル２１、右部加熱コイル２２、中部加熱コイル２３に対応するインバータ回路基板を上下方向に各々配置した構成としている（例えば、特許文献１参照）。

図１３および図１４は、従来の誘導加熱調理器の加熱コイルの形状を示す図である。誘導加熱は加熱コイルに流れる電流により発生する磁束で被加熱物を加熱するものであるため、磁束の偏りが大きいと加熱ムラが発生してしまう。

加熱コイル線を内側から外側に単一に巻いた図１３に示すような形状では、加熱コイル線の中央付近で磁束が大きく、加熱コイルの中心や外径側では磁束が小さくなる。そこで、加熱コイル線の中央付近に磁束が偏るのを抑制するため、加熱コイル線の中央付近に間隙部を設けた図１４に示すような形状にしているものがある（例えば、特許文献２参照）。

加熱コイルを図１４に示すような形状とすることにより、鍋の温度を検知する温度センサ３３を鍋の温度が最も上昇する加熱コイル線の中央付近に配設することも可能となる。

また、図１１は、従来の誘導加熱調理器のインバータ回路構成を示す図であり、加熱コイル３０に交流電流を流して電力を供給するインバータ回路の回路図を示したものである。

インバータ回路は、２つのスイッチング素子３１、スイッチング素子３２によって直流電源を高周波の交流電源に変換して加熱コイルを有する共振回路に供給することにより、
加熱コイルに高周波の交流電流を流すための回路であり、誘導加熱調理器に採用されている従来の回路構成の１つである。

また、従来、この種の誘導加熱調理器において、一つのインバータ回路に、加熱コイルをそれぞれ設けた複数の共振回路を接続し、それぞれの共振回路は互いに異なった共振周波数を有するものがある（例えば、特許文献３参照）。

この誘導加熱調理器は、複数の加熱コイルの加熱電力の比率に応じた周波数でインバータ回路を動作させることによって、加熱電力の比率を任意に可変することができる。

さらに、この種の誘導加熱調理器において、略同心円状に複数の加熱コイルを配置し、通電状態を切り替えた際に温度検出手段も切り替えて、被加熱物の温度を検出するものがある（例えば、特許文献４参照）。

特許第３６１３１０９号公報 特開２００５−３５３４５８号公報 特許第２７２２７３８号公報 特開２００８−１５３１４３号公報

しかしながら、前記従来の構成では、複数の加熱コイルに入力する電力の合算値を変更するために、インバータ回路の動作周波数を変更することができないという課題があった。

図１５は、従来の誘導加熱調理器の複数の加熱コイルに入力する電力の関係を示す図であり、特許文献３に記載された従来の誘導加熱装置における、加熱コイル６２に入力する電力と加熱コイル６４に入力する加熱コイルの周波数特性を示したものである。

２つの共振回路の共振周波数である２５ｋＨｚと２８ｋＨｚの間である２６ｋＨｚでインバータ回路を動作させて、加熱電力の比率を１０００Ｗ対６００Ｗ、つまり、５対３に設定していることがわかる。

このとき、インバータ回路の動作周波数を連続的に変化させて、複数の加熱コイルに入力する電力の合算値を調節しようとして、例えばインバータ回路の動作周波数を高くしていくと、加熱コイル６２に入力する電力は小さくなる一方で、加熱コイル６４に入力する電力は大きくなるため、電力の合算値が増大するのか減少するのかが、動作周波数との関係を導くことが困難となるため、インバータ回路の動作周波数の変更によって電力を調節することができなかった。

また、図１５では、加熱コイル６４を含む共振回路の共振周波数よりも低い周波数でインバータ回路を動作させていることがわかる。加熱コイルのインダクタンスは、加熱コイルと被加熱物が磁気結合しているときよりも磁気結合していないときの方が大きくなる。ここで、共振周波数ｆｃと加熱コイルのインダクタンスＬと共振コンデンサのキャパシタンスＣの間には、
ｆｃ＝１／２π√（ＬＣ） ・・・（１）式
の関係があることから、加熱コイル６４と被加熱物が磁気結合していないと共振周波数は小さくなる。

そのため、加熱コイル６４と被加熱物の磁気結合がない状態、つまり、加熱コイル６４の近傍に被加熱物がない場合は、加熱コイル６４を含む共振回路の共振周波数がインバータ回路の動作周波数近傍に設定されてしまうとともに、加熱コイル６４と被加熱物の磁気結合がないと、共振回路のＱ値は大きくなり、加熱コイル６４やインバータ回路には非常に多くの電流が流れることになり、スイッチング素子の破壊や加熱コイルの発熱増大による加熱効率の低下が発生するという課題があった。

また、特許文献４に記載された従来の誘導加熱調理器にて通電状態を切り替える場合には、使用者が加熱状態の切り替えを入力するか、各加熱コイルにインバータ回路を設けたり、リレーを用いて切り替えているため、使用者の手間が増えたり、調理器が高価になる課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、従来の構成よりも制御の自由度を増して負荷変動に対しても安全であるとともに、安価で構成でき、小鍋を加熱するときの漏洩磁界を低減し、特に鍋の大きさに関わらず正確に温度を検知することのできる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、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、被加熱物の温度を検知する被加熱物温度検知手段と、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ装置とを備え。

前記加熱コイルは、それぞれ径が異なり、かつ、略同心円状に配設された複数の加熱コイルより構成され、また前記被加熱物温度検知手段は、前記加熱コイルの略中心部と各加熱コイル間に複数備える。

前記インバータ装置は、電源に接続されたインバータ回路と、前記インバータ回路に並列接続されると共に、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルをそれぞれ設けた複数の共振回路と、前記インバータ回路内のスイッチング素子を駆動制御する制御手段とにより構成される。

前記複数の共振回路それぞれが有する共振周波数のうち、最も高い共振周波数よりも更に高い周波数領域で前記スイッチング素子を駆動制御すると共に、前記スイッチング素子が動作する周波数領域において、前記複数の共振回路内のそれぞれの加熱コイルの全てで被加熱物を誘導加熱する電力配分であるように、前記共振回路内の少なくとも加熱コイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの値を設定する。

これにより、被加熱物の大きさに応じて被加熱物温度検知手段を選択するとともに、前記選択された被加熱物温度検知手段が所定の温度以上を検知した場合には前記インバータ装置にて供給する高周波電流を減少または停止させるものである。

その結果、インバータ回路の動作周波数を低くすると複数の加熱コイルに入力する電力全てが高くなるため、それぞれの加熱コイルに入力する電力の合算値も大きくなることから、インバータ回路の動作周波数を変更することにより加熱コイルに入力する電力の調節を行うことができる。

また、複数の加熱コイルのうち、少なくとも一つの加熱コイルと被加熱物の磁気結合がなくなった場合、被加熱物と磁気結合していない加熱コイルを含む共振回路の共振周波数は、インバータ回路の動作周波数から遠ざかるため、インバータ回路や磁気結合していな
い加熱コイルに多くの電流をながすことがないため被加熱物の大きさを検知することができ、加熱効率の低減を抑制したり、インバータ回路の破壊を防止したりすることができる。

さらに、被加熱物の大きさに応じて被加熱物温度検知手段を選択することにより、最適な温度制御を実施することができる。

本発明の誘導加熱調理器は、複数の加熱コイルを一つのインバータ回路で動作させても電力の制御性をよくするとともに、負荷が変動してもスイッチング素子の損失を増大させることを抑制することができ、また、被加熱物の大きさに応じて最適な温度制御を実施することができる。

本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器のインバータ回路構成図 本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器のインバータ回路の動作周波数と加熱コイルに入力できる最大電力の関係を示す図 本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の鍋が載置されていないときのインバータ回路の動作周波数と加熱コイルに入力できる最大電力の関係を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の加熱コイルの断面を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の加熱コイルの平面図 （ａ）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温度検知手段が判定温度以上の時の温度変化を示すグラフ（ｂ）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温度検知手段が判定温度以上の時の処理内容を示すグラフ 本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器のインバータ回路の動作周波数と加熱コイルに入力できる最大電力の関係を示す図 本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器のインバータ回路の動作周波数と加熱コイルに入力できる最大電力の関係を示す図 本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器のインバータ回路の動作周波数と加熱コイルに入力できる最大電力の関係を示す図 本発明における誘導加熱調理器のその他のインバータ回路構成を示す図 本発明における誘導加熱調理器のその他のインバータ回路構成を示す図 従来の誘導加熱調理器のインバータ回路構成を示す図 （ａ）従来の誘導加熱調理器を厨房装置のキャビネットに組み入れた状態の断面図（ｂ）従来の誘導加熱調理器を厨房装置のキャビネットに組み入れた状態の平面図 従来の誘導加熱調理器の加熱コイルの形状を示す図 従来の誘導加熱調理器の加熱コイルの形状を示す図 従来の誘導加熱調理器の複数の加熱コイルに入力する電力の関係を示す図

第１の発明は、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、被加熱物の温度を検知する被加熱物温度検知手段と、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ装置とを備えた誘導加熱調理器であって、前記加熱コイルは、それぞれ径が異なり、かつ、略同心円状に配設された複数の加熱コイルより構成され、前記被加熱物温度検知手段は、前記加熱コイルの略中心部と各加熱コイル間に複数備える。

前記インバータ装置は、電源に接続されたインバータ回路と、前記インバータ回路に並列接続されると共に、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルをそれぞれ設けた複数の共振回路と、前記インバータ回路内のスイッチング素子を駆動制御する制御手段とにより構成さ
れる。

前記複数の共振回路それぞれが有する共振周波数のうち、最も高い共振周波数よりも更に高い周波数領域で前記スイッチング素子を駆動制御すると共に、前記スイッチング素子が動作する周波数領域において、前記複数の共振回路内のそれぞれの加熱コイルの全てで被加熱物を誘導加熱する電力配分であるように、前記共振回路内の少なくとも加熱コイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの値を設定するものである。

これにより、被加熱物の大きさに応じて被加熱物温度検知手段を選択するとともに、前記選択された被加熱物温度検知手段が所定の温度以上を検知した場合には前記インバータ装置にて供給する高周波電流を減少または停止させるようにしたものである。

そのため、磁気結合していない加熱コイルに電流が流れないことにより被加熱物の大きさを検知することができるので、被加熱物の大きさに合わせて被加熱物温度検知手段を選択することができ、その結果最適な温度制御を実施することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、加熱コイルのインダクタンスと共振コンデンサのキャパシタンスの値から決まる複数の共振回路の共振周波数それぞれを異なる値としたものである。

これにより、共振回路のＱ値に関係なく、一定の動作周波数で複数の加熱コイルそれぞれから被加熱物に供給する電力の比率を変更することが可能となり、被加熱物が必要とする電力バランスや温度分布に対応させることができる。あるいは、加熱コイルの温度に対応させることもできる。

第３の発明は、特に、第１の発明において、被加熱物温度検知手段は、所定の温度以上を検知した場合には、検知した時点での入力電力量に応じてインバータ装置にて供給する高周波電流の減少量を選択するものである。これにより、急激な入力電力の減少を防ぐことができ、使用者の使い勝手が損なわれないようにすることができる。

第４の発明は、特に、第１の発明において、被加熱物温度検知手段における判定値は、入力電力量に応じて決定されるものである。これにより、安全性を損なわない程度に入力電力減少の頻度を抑えて使用者の使い勝手が損なわれないようにすることができる。

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インバータ回路構成図であり、インバータ回路構成および複数の加熱コイルと共振コンデンサの接続を示すものである。

また、図２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インバータ回路の動作周波数と加熱コイルに入力できる最大電力の関係を示す図、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鍋が載置されていないときのインバータ回路の動作周波数と加熱コイルに入力できる最大電力の関係を示す図である。

図３において、第２の加熱コイル４９の上方に鍋が載置されていないときのインバータ回路の動作周波数と加熱コイルに入力できる最大電力の関係（波形ｂ）を示した点が図２とは異なる。

図１において、商用電源４１は交流電源であり、交流電源を直流電源に変換するためにダイオードブリッジ４２が接続されている。ダイオードブリッジ４２の出力端には、ダイオードブリッジ４２から出力される全波整流された電源を平滑することや、インバータ回路のスイッチング動作により発生する電磁ノイズを商用電源４１に伝達させないために、第１のフィルタコンデンサ４３、フィルタインダクタ４４、第２のフィルタコンデンサ４５が接続されている。

第２のフィルタコンデンサ４５の両端（以後、フィルタインダクタ４４が接続されている高電位側を正の母線と記し、もう一方の低電位側を負の母線と記す）には、逆導通ダイオード５４が接続された第１のスイッチング素子４６と、同じく逆導通ダイオード５５が接続された第２のスイッチング素子４７を電気的に直列に接続したものが接続されている。

そして、第１のスイッチング素子４６と第２のスイッチング素子４７の接続点には、径の小さい第１の加熱コイル４８の一端および径の大きい第２の加熱コイル４９の一端が接続されている。

そして、第１の加熱コイル４８のもう一方の端子には第１の共振コンデンサ５０の一端が電気的に直列に接続され、また、第２の加熱コイル４９のもう一方の端子には第２の共振コンデンサ５１の一端が電気的に直列に接続されている。

そして、第１の共振コンデンサ５０のもう一方の端子および第２の共振コンデンサ５１のもう一方の端子は、負の母線に接続されている。また、第１のスイッチング素子４６や第２のスイッチング素子４７のスイッチング動作によって発生するスイッチング損失を低減するために、スナバコンデンサ５３が第２のスイッチング素子４７と電気的に並列に接続して構成している。

さらに、第１のスイッチング素子４６および第２のスイッチング素子４７を駆動制御するための制御手段５２を有することにより、第１のスイッチング素子４６と第２のスイッチング素子４７を排他的にオンオフ制御させるとともに、第１のスイッチング素子４６と第２のスイッチング素子４７の動作周波数、Ｄｕｔｙ比を制御して、加熱コイルに入力する電力を調節している。

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。

まず、本実施の形態におけるインバータ回路の動作を説明する。本実施の形態のインバータ回路は、第１のスイッチング素子４６と第２のスイッチング素子４７の動作周波数やＤｕｔｙ比を変更することにより、第１の加熱コイル４８と第２の加熱コイル４９に入力する電力、つまり、被加熱物に供給する電力を一定の範囲内で任意の値に制御することができる。

Ｄｕｔｙ比を変更して加熱コイルに入力する電力を調節する場合、正の母線と負の母線の電位差が一定の条件下では、Ｄｕｔｙ比を０．５、つまり、第１のスイッチング素子４６と第２のスイッチング素子４７のオンオフの比率が一対一のときに、加熱コイルに入力する電力が最大となる。

逆に、第１のスイッチング素子４６のＤｕｔｙ比を０．１や０．９など、０．５から遠ざければ遠ざけるほど加熱コイルに入力する電力は小さくなる。

また、動作周波数を変更して加熱コイルに入力する電力を調節する場合、正の母線と負の母線の電位差が一定の条件下では、図２に示したように、動作周波数を共振回路の共振周波数に近づけることによって加熱コイルに入力する電力が大きくなる。

ここで、図２に示す関係はＤｕｔｙ比を０．５一定とした場合であり、Ｄｕｔｙ比を変更すればこの波形よりも小さい電力を加熱コイルに入力することは可能である。

図２は、第１の加熱コイル４８および第２の加熱コイル４９の両方の加熱コイルが対向する面には少なくとも、誘導加熱される被加熱物がプレート１（図４）を介して載置されているときの、インバータ回路内のスイッチング素子の動作周波数と加熱コイルに入力できる電力の関係を示している。

波形ｄは第１の加熱コイル４８に入力する電力の関係を、波形ｃは第２の加熱コイル４９に入力する電力の関係をそれぞれ示しており、波形ａは第１の加熱コイル４８に入力する電力と第２の加熱コイル４９に入力する電力の合算値を示している。

２つの加熱コイルで１つの被加熱物である鍋を加熱するとき、鍋に供給される電力は２つの加熱コイルに入力する電力の合算値となることから、波形ａは鍋に供給される総電力を示すことになる。

第１のスイッチング素子４６および第２のスイッチング素子４７の動作周波数（以後、インバータ回路の動作周波数と記す）を、第１の加熱コイル４８を含む共振回路５６の共振周波数と第２の加熱コイル４９を含む共振回路５７の共振周波数のうち、高い方の共振周波数（図２においては、共に共振周波数ａで一致）よりも更に高い周波数（図２中の実動領域）とすることにより、インバータ回路の動作周波数を低くすると２つの加熱コイルそれぞれに入力する電力がどちらも大きくなる。

そのため、２つの加熱コイルに入力する電力の合算値も大きくなることから、インバータ回路の動作周波数を変更することにより鍋に供給する電力の調節を行うことができる。

また、加熱コイル上に鍋が載置されているかどうかを入力電流と動作周波数との関係で検知したり、どのような材質の鍋が載置されたかを入力電流と動作周波数との関係で判断したり、更には鍋の負荷特性に適した動作周波数を選定する必要があるときなど、様々な種類の鍋を一定の電力で加熱しなければならない誘導加熱調理器では特に、インバータ回路の動作周波数を変更する必要がある。

そのため、インバータ回路の動作周波数の変更に対して単純な電力の変化であることから、動作周波数の変更を安定して実現でき、負荷変動の激しい誘導加熱調理器に適用することができる。

さらに、２つの加熱コイルに流れる電流を制御しているにもかかわらず、インバータ回路内のスイッチング素子の数は従来のインバータ回路のスイッチング素子の数と変わらず２個で制御できるため、安価に構成することができる。

また、共振周波数よりも高い周波数でインバータ回路を動作させることにより、電圧の位相に対して電流の位相が遅れる。そのため、スイッチング素子が導通状態から非導通状態へと遷移するときは、スイッチング素子に電流が流れている状態となるため、遷移中の電流はスナバコンデンサ５３に流れ、スナバコンデンサ５３の充放電に伴った一定の変化量でスイッチング素子に印加される電圧が変動することにより、スイッチング素子に印加される電圧とスイッチング素子に流れる電流の積で発生するスイッチング損失を少なくし
て、電力変換効率を高くする、或いはスイッチング素子の放熱構成を簡素化することができる。

また、２つの加熱コイルで１つの鍋を加熱するとき、鍋の大きさによっては、第１の加熱コイル４８の上方には鍋が載置されるが、第２の加熱コイル４９の上方には鍋が載置されないという場合が発生する。

加熱コイルの上方に鍋が載置されず、加熱コイルと鍋が磁気結合していない場合、磁気結合しているときに比べて加熱コイル両端の電気的な抵抗成分Ｒは減少するとともに、インダクタンス成分Ｌは増大する。

そのため、前記（１）式より、共振周波数ｆｃは低くなる。従って、図３に示すように、第２の加熱コイル４９と鍋が磁気結合していないときの共振周波数ｂは、磁気結合しているときの共振周波数ａよりも低くなっている。

ここで、本発明のインバータ回路は共振周波数ａよりも高い周波数領域で動作させているため、共振周波数ｂはインバータ回路の動作周波数から離れることになる。すると、第２の加熱コイル４９の上方に鍋が載置されていたときは、第２の加熱コイル４９に入力される電力は第１の加熱コイル４８に入力される電力よりも大きかった（電力差ａ）が、一方、第２の加熱コイル４９の上方に鍋が載置されていないときは、第２の加熱コイル４９に入力される電力は第１の加熱コイル４８に入力される電力よりも小さく（電力差ｂ）なっている。

つまり、共振周波数よりも高い周波数領域でインバータ回路を動作させていれば、鍋が載置されている第１の加熱コイル４８に入力する電力を維持しつつも、鍋が載置されていない第２の加熱コイル４９に入力する電力を複雑な制御を行うことなく小さくすることができる。

つまり、鍋の加熱に寄与しない第２の加熱コイル４９に流す電流を少なくすることができるため、第２の加熱コイル４９の線に電流が流れることによって発生する導通損失を抑えることができ、加熱効率の向上を図ることができる。

また、第２の加熱コイル４９の鍋の上方に鍋が載置されていなく、第２の加熱コイル４９の抵抗成分Ｒが著しく減少することにより、共振回路のＱ値が大きくなる。すると、図３の波形ｂが示すように、共振周波数ｂの近傍では第２の加熱コイル４９に入力できる電力（第２の加熱コイル４９は鍋と結合していないため、ここで示す電力は全て第２の加熱コイル４９の線の固有抵抗による導通損失となる）が著しく大きくなる。

もしインバータ回路の動作周波数を共振周波数ｂの近傍に設定したならば、インバータ回路内には多大な電流が流れ、インバータ回路を破壊してしまうことになる。そのため、インバータ回路の動作周波数を第２の加熱コイル４９の上方に鍋が載置されているときの共振周波数ａよりも高い周波数領域にしておくことにより、鍋が載置されていない第２の加熱コイル４９に流す電流を抑えてインバータ回路の破壊を防止することができる。

さらに、鍋の加熱に寄与しない第２の加熱コイル４９に流す電流を減少させることにより、漏洩磁界を低減して、他の機器等に与えてしまう電磁ノイズを抑制することができる。

以上のように構成されたインバータ装置において、第２の加熱コイル４９に電流検出手段を設けて第２の加熱コイル４９の電流量を計測することによって加熱コイル上に載置さ
れた鍋の大きさを推定することが可能となる。図４（ａ）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加熱コイルの断面を示す図（ｂ）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加熱コイルの平面図である。

このとき、誘導加熱調理器から見ると鍋の大きさによって加熱分布が異なるので、鍋が小さくて第１の加熱コイル４８のみで加熱する場合には、略中心部に設置された被加熱物温度検知手段３３ａを、鍋が大きくて第１の加熱コイル４８および第２の加熱コイル４９を用いて加熱する場合には第１の加熱コイル４８と第２の加熱コイル４９の間に設置された被加熱物温度検知手段３３ｂをというように、鍋の大きさに応じて制御に用いる被加熱物温度検知手段３３ａ、被加熱物温度検知手段３３ｂを選択すれば、最適な制御を実施することができる。

図５（ａ）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温度検知手段が判定温度以上の時の温度変化を示すグラフ（ｂ）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温度検知手段が判定温度以上の時の処理内容を示すグラフである。

例えば、油の発火を防ぐなどの安全面から鍋の温度は所定値以下に制御することが望ましいが、図５に示すように、被加熱物温度検知手段３３ｂの検知する温度が判定温度Ｔ０以上になると（図５（ａ））、インバータ装置にて供給される高周波電流量を減少して鍋の温度を抑制する時（図５（ｂ））に、鍋の温度が一番高い部分の被加熱物温度検知手段を選択して制御しているので有用である。なお、判定温度Ｔ０は予め最適な値を実験的に決定するものである。

以上の説明では、判定温度Ｔ０を検知した場合の減少量は、いかなる入力電力量においても同じであるが、検知した時点の入力電力量に応じて減少量を選択しても良い。この場合、入力電力量を必要以上に減少させて鍋の温度を減少させることがなくなるので、使用者の使い勝手が損なわれないようにすることができる。

さらに、入力電力量を減少させる際の判定温度Ｔ０を、入力電力量に応じて選択しても同様の結果を得ることができる。

（実施の形態２）
図６、図７および図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インバータ回路の動作周波数と加熱コイルに入力できる最大電力の関係を示す図である。

図６、図７および図８において、第２の加熱コイル４９よりも大きい径の鍋が載置された状態であるときに、第１の加熱コイル４８を含む共振回路５６の共振周波数と、第２の加熱コイル４９を含む共振回路５７の共振周波数を異なる値とした点で実施の形態１とは異なる。

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。

図６は、第１の加熱コイル４８を含む共振回路５６の共振周波数ｆ（波形ｆ）と、第２の加熱コイル４９を含む共振回路５７の共振周波数ａ（波形ａ）を異なる値としたときの、インバータ回路の動作周波数を示すものである。

本実施の形態では、インバータ回路の動作周波数は最も高い共振周波数よりも更に高い周波数領域であることが必要であるため、２つの共振周波数のうち、高い方の共振周波数である共振周波数ａよりも更に高い周波数領域（実動領域）で動作させることにより、本
発明の効果が得られることになる。

図７は、複数の共振回路の共振周波数を異なる値とする効果を示すものである。まず、共振回路の共振周波数を異なる値とするためには、それぞれの加熱コイルを含む共振回路を形成している第１の共振コンデンサ５０と第２の共振コンデンサ５１の容量（キャパシタンス）を変更するとよい。この手段により共振周波数を変更できることは（１）式よりわかる。

加熱コイルに入力できる最大電力や、共振周波数から一定の差を有するインバータ回路の動作周波数での加熱コイルに入力できる電力の特性（つまり、図７中の波形ａや波形ｂなどの形状）は、加熱コイルの形状や加熱コイルと鍋との磁気結合の状態などによって決まるため、所望の特性が得られるように設計することは極めて困難である。

しかし、ある特性（例えば、波形ｃ）が得られた場合に、共振周波数を変更することは共振コンデンサの容量を変更することにより可能である。

従って、例えば、第１の加熱コイル４８に入力する電力特性が波形ｂ、第２の加熱コイル４９に入力する電力特性が波形ａとなったときには電力差ｃを有するが、第１の加熱コイル４８に入力する電力を小さくしたい場合には、第１の加熱コイル４８を含む共振回路５６内の第１の共振コンデンサ５０の容量を大きくすることにより、波形ｂを波形ｃに移動させ、先に動作していた動作周波数における第１の加熱コイル４８に入力する電力を低下させ、電力差ｄを大きくすることができる。

よって、共振周波数を異なる値とすることによって、加熱コイルが有する特性に関わらず、２つの加熱コイルの電力差や電力の比率を所望の値にすることができ、設計自由度を高くした誘導加熱調理器を提供することができる。

その効果として、例えば、それぞれの加熱コイルから鍋に入力する電力の比率を調整することにより、ムラなく均一に鍋を加熱して使い勝手の良い誘導加熱調理器を提供することができる。

あるいは、加熱コイルに入力する電力を変更することにより、加熱コイルに流れる電流も変化させることになるため、例えば、第２の加熱コイル４９よりも第１の加熱コイル４８からの発熱が多く冷却が困難である場合には、第１の加熱コイル４８から鍋に入力する電力の比率を低下させて、第１の加熱コイル４８に流れる電流の比率を減少することにより、第１の加熱コイル４８の温度上昇を低減させ、加熱コイルの冷却をし易くすることができる。

このとき、２つの加熱コイルに入力する電力の和を変化させたくない場合は、インバータ回路の動作周波数を少し低くする必要があることはいうまでもない。

図８は、第２の加熱コイル４９が鍋に入力できる最大電力よりも第１の加熱コイル４８が鍋に入力できる最大電力の方が大きい場合を示している。このような場合においても、加熱コイルを含むそれぞれの共振回路の共振周波数を異なる値とすることにより、電力差ｅは所望の比率に設定することができる。

そのため、２つの加熱コイルの径や鍋の形状などから特性がどのような状態になろうとも、第１の共振コンデンサ５０の容量を変更して共振周波数をずらすことにより、所定の動作周波数における電力の比率を調節することが可能である。

なお、本実施の形態では、第１の共振コンデンサ５０の容量を変更する場合を述べたが、第２の共振コンデンサ５１の容量を変更しても同様の効果が得られる。また、第１の加熱コイルに入力する電力を減少させた場合を述べたが、第１の加熱コイルに入力する電力を上昇させてもよく、要は、加熱コイルの特性を合わせこむことなく２つの加熱コイルに入力できる電力の比率を変更できるものである。

上記、全ての実施の形態で示したインバータ回路は、全てＳＥＰＰ回路と呼ばれる、スイッチング素子を２つ直列に接続し、その２つの接続点と負の母線の間に共振回路を接続した構成となっているが、この回路構成に限定するものではなく、例えば図９に示すような共振回路の一方を正の母線に接続するものや、図１０に示すようなフルブリッジ回路構成を適用しても本発明の効果を得ることができる。

以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、複数の加熱コイルを用いて一つの被加熱物を加熱するものであって、インバータ回路は共通であるにもかかわらず、それぞれの加熱コイルに同時に、且つ異なる電流を流すことができるため、加熱電力のバランスを調節でき、しかも安価に構成することができ、被加熱物を均一に加熱したいときに有効である。

また、加熱コイルに流す電流を少なくしても加熱電力を維持することができるため、加熱コイル線の自己発熱を抑制することができ、加熱効率を向上させることが可能となり、鍋の大きさに応じて制御に用いる温度検知手段を選択するため精度良く温度制御することが可能となるので、誘導加熱調理器の用途に有効である。

１ プレート
３１、３２ スイッチング素子
３３ａ、３３ｂ 被加熱物温度検知手段
５、４０ インバータ回路
４６、４７ スイッチング素子
３０、４８、４９、６２、６４ 加熱コイル
５０ 第１の共振コンデンサ（コンデンサ）
５１ 第２の共振コンデンサ（コンデンサ）
５２ 制御手段
５６、５７ 共振回路

Claims (4)

1. 被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、被加熱物の温度を検知する被加熱物温度検知手段と、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ装置とを備えた誘導加熱調理器であって、前記加熱コイルは、それぞれ径が異なり、かつ、略同心円状に配設された複数の加熱コイルより構成され、また前記被加熱物温度検知手段は、前記加熱コイルの略中心部と各加熱コイル間に複数備え、前記インバータ装置は、電源に接続されたインバータ回路と、前記インバータ回路に並列接続されると共に、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルをそれぞれ設けた複数の共振回路と、前記インバータ回路内のスイッチング素子を駆動制御する制御手段とにより構成され、前記複数の共振回路それぞれが有する共振周波数のうち、最も高い共振周波数よりも更に高い周波数領域で前記スイッチング素子を駆動制御すると共に、前記スイッチング素子が動作する周波数領域において、前記複数の共振回路内のそれぞれの加熱コイルの全てで被加熱物を誘導加熱する電力配分であるように、前記共振回路内の少なくとも加熱コイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの値を設定することにより、被加熱物の大きさに応じて被加熱物温度検知手段を選択するとともに、前記選択された被加熱物温度検知手段が所定の温度以上を検知した場合には前記インバータ装置にて供給する高周波電流を減少または停止させる誘導加熱調理器。
2. 加熱コイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの値から決まる複数の共振回路の共振周波数それぞれを異なる値とした請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 被加熱物温度検知手段は、所定の温度以上を検知した場合には、検知した時点での入力電力量に応じてインバータ装置にて供給する高周波電流の減少量を選択する請求項１に記載の誘導加熱調理器。
4. 被加熱物温度検知手段における判定値は、入力電力量に応じて決定される請求項１に記載の誘導加熱調理器。