JP2592814B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は高周波磁界による渦電流損にて鍋等の被加熱
体の加熱を行う誘導加熱調理器に関する。

（従来の技術） この種の調理器では、誘導コイルに流される電流と鍋
等の被加熱体に誘導される電流とは逆位相であるから、
鍋は反発力を受ける。しかし、鍋が鉄等の磁性材製であ
るときには、鍋が磁気吸引力を受けるため反発力は相殺
されるが、鍋がアルミニウムや銅等の非磁性材製である
ときには、磁気吸引力がほとんど作用しないから、鍋に
電磁反発力だけが作用する。しかも、アルミニウム鍋等
において鉄渦と同等に加熱するには、アルミニウムの固
有抵抗が小さいことから、相当に大きな鍋電流を生じさ
せねばならず、このため反発力が一層大きくなってしま
う。この結果、鍋に調理物を入れた状態でもその総重量
が軽い場合や加熱調理の進行と共に水分の蒸発によって
鍋の総重量が次第に軽くなる場合には、鍋がトッププレ
ート上から浮き気味になってトッププレート上を移動す
る危険がある。因みに、第６図にインバータ出力と鍋に
作用する反発力との関係を示すが、これにより鍋に作用
する反発力はインバータ出力に略比例して大きくなるこ
とが明らかである。尚、この場合、鍋はアルミニウム製
で、誘導コイルの巻数は80ターン、インバータの出力周
波数は50KHzである。

そこで、上述のような危険な事態を防ぐため、近時、
電磁反発力による鍋の浮上をいち速く検出して直ちにイ
ンバータを停止させるようにすることが考えられてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述のように構成すると、アルミニウ
ム鍋等では総重量が相当に重い場合にしか加熱できない
ことになり、使用範囲が限られてしまう。

そこで、本発明の目的は、アルミニウムや銅等の非磁
性材製の被加熱体の総重量が軽い場合や加熱調理の進行
と共に水分の蒸発によって鍋の総重量が次第に軽くなる
場合であっても、加熱調理を行うことができる誘導加熱
調理器を提供するにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の誘導加熱調理器は、インバータの出力を制御
する出力制御手段と、この出力制御手段によりインバー
タの出力を低出力から高出力に上昇させて前記共振回路
の共振周波数変化を検出する浮上判定動作を行ないその
際の共振周波数の変化幅が所定値以上のときに浮上判定
信号を出力する浮上予知手段とを設け、浮上判定動作の
実行により浮上判定信号が出力されたときにはインバー
タの出力を断った後に中出力にて被加熱体の加熱を再開
するようにしたところに特徴を有するものである。

（作用） 誘導加熱調理器において、被加熱体が誘導コイルから
離間する方向に僅かでも変位すると、それによる誘導コ
イルのインダクタンスの増大によって共振周波数が低下
する。従って、浮上判定動作の実行によってインバータ
出力が低出力から高出力にされたときに被加熱体が浮上
る傾向を呈すれば、共振周波数が変化して浮上予知手段
から浮上判定信号が出力される。すると、インバータの
出力が断たれるから、被加熱体の浮上が防止される。こ
の後、インバータが中出力にて被加熱体の加熱を再開す
るから、被加熱体に作用する電磁反発力はインバータ出
力に略比例するという事情のもとでは、被加熱体は浮上
ることなる安定的に加熱される。

（実施例） 以下本発明の一実施例につき第１図ないし第４図を参
照して説明する。１は商用電源、２は２個のサイリスタ
３を備えたブリッジ整流回路、４はブリッジ整流回路２
の直流出力端子間に接続した平滑用コンデンサである。
５は２個のスイッチングトランジスタ6,7をインバータ
駆動回路８により駆動するようにしたインバータで、ス
イッチングトランジスタ７のコレクタ・エミッタ間には
誘導コイル９及び共振コンデンサ10からなる直列形の共
振回路11が接続されている。この誘導コイル９は図示し
ないトッププレートの下方に配置されていて、トッププ
レート上に載置された鍋等の被加熱体12に高周波磁界を
作用させ、これによる渦電流損によってその被加熱体12
を加熱するものである。13はインバータ出力制御手段
で、これはブリッジ整流回路２のサイリスタ３を位相制
御して直流出力電圧を変化させることにより、インバー
タ５の出力を制御する。14は位相比較回路、15はこの位
相比較回路14から出力される制御電圧Vfに応じた周波数
で発振してインバータ５の出力周波数を決定するVCO
（ボルテージ・コントロールド・オシレーター）であ
る。位相比較回路14はインバータ５のスイッチングトラ
ンジスタ７のコレクタ電圧と、共振コンデンサ10の電圧
とを位相比較し、その位相差が略90゜（共振回路11にお
ける共振条件）になるような制御電圧VfをVCO15に与え
る。従って、この位相比較回路14及びVCO15はインバー
タ５の出力周波数を誘導コイル９を含む共振回路11が共
振状態になるようにフィードバック制御する共振制御手
段16を構成し、位相比較回路14から出力される制御電圧
Vfは共振周波数に比例する。17は次に述べる浮上判定動
作を行うための浮上予知手段、18は浮上予知手段17から
浮上判定信号を受けたときにインバータ５の出力を瞬時
に断つためのインバータ出力停止回路、19は浮上判定動
作を行わせるためのタイミング信号を出力するタイミン
グ回路で、そのタイミング信号Stは例えば２秒毎に周期
的に出力されるようになっている。

さて、上記浮上判定動作は，タイミング回路19からタ
イミング信号Stがインバータ出力制御手段13及び浮上予
知手段17に与えられることにより開始される。インバー
タ出力制御手段13はタイミング信号Stを受けると、サイ
リスタ３を位相制御して直流出力電圧を低くすることに
よりインバータ５を低出力となし、その後所定時間が経
過すると、インバータ出力を所定値まで上昇させる。一
方、浮上予知手段17は位相比較回路14からの制御電圧Vf
（共振周波数に比例する）によって共振回路11の共振周
波数を検出する機能を備え、タイミング回路19からタイ
ミング信号Stを受けると、インバータ５の低出力時点で
の共振周波数を記憶する。そして、この後インバータ出
力が上昇したところで、記憶された共振周波数とその時
点での共振周波数とを比較し、共振周波数の変化幅が所
定値以上のときには浮上判定信号をインバータ出力停止
回路18及びインバータ出力制御手段13に出力する。する
と、浮上判定信号を受けたインバータ出力制御手段13は
サイリスタ３をオフ状態に維持し、これと同時に浮上判
定信号を受けたインバータ出力停止手段18はインバータ
５を直ちに停止させる。そして、次にタイミング信号が
インバータ出力制御手段13に与えられたときには、イン
バータ出力制御手段13は低出力から中出力にしてインバ
ータ５による加熱を再開するようになっている。

次に、総重量が夫々異なる被加熱体12（鍋）をトップ
プレート上に載置した場合について説明する。

（イ）鍋の総重量が十分に重い場合 インバータ出力が第２図（Ａ）に示すように低出力か
ら高出力にまで上昇して浮上判定動作が行われても、鍋
はほとんど浮上らないから、同図（Ｂ）に示すように共
振周波数の変化幅は極めて小である。従って、浮上予知
手段17から浮上検出信号は出力されず、インバータ５は
高出力のままで鍋の加熱を続ける。尚、この場合にも、
タイミング回路19から周期的にタイミング信号が出力さ
れるので、上述した浮上判定動作は繰返される。

（ロ）鍋の総重量が比較的軽い場合 インバータ出力が第３図（Ａ）に示すように低出力か
ら高出力にまで上昇して浮上判定動作が行われると、鍋
の総重量が比較的軽いこの場合には、インバータ出力が
高出力となったときに電磁反発力により鍋がトッププレ
ートから僅かに上方に変位する。このため、同図（Ｂ）
に示すように、共振周波数は大きく変化し、浮上予知手
段17から浮上検出信号がインバータ出力停止回路18及び
インバータ出力制御手段13に出力される。すると、イン
バータ５がインバータ出力停止回路18により直ちに停止
させられるから、鍋に作用する電磁反発力が消失し、鍋
の浮き上がりやトッププレート上での移動が未然に阻止
されて安全が確保される。この後、第３図時刻t₁におい
てタイミング回路19から次のタイミング信号が出力され
ると、再び浮上判定動作が今度はインバータ５の出力を
低出力から中出力にして実行される。この場合、中出力
にてインバータ５が加熱を行うから、鍋に作用する電磁
反発力は小さく鍋はトッププレートから浮き上がる傾向
をほとんど呈しない。このため、共振周波数の変化幅は
少なく、浮上予知手段17からは浮上検出信号は出力され
ない。これにて、鍋は中出力により加熱が再開されるこ
とになり、従来不可能であった総重量が比較的軽い鍋の
加熱も行うことができるようになる。尚、この場合に
も、タイミング回路19から周期的にタイミング信号Stが
出力されるから、上述した浮上判定動作が繰返される。

（ハ）鍋の総重量が非常に軽い場合 インバータ出力が第４図（Ａ）に示すように低出力か
ら高出力にまで上昇して浮上判定動作が行われると、こ
の場合には上述した場合と同様に、インバータ出力が高
出力となったときに電磁反発力により鍋がトッププレー
トから上方に変位するため、同図（Ｂ）に示すように、
共振周波数は大きく変化し、やはり浮上予知手段17から
浮上検出信号がインバータ出力停止回路18及びインバー
タ出力制御手段13に出力される。すると、インバータ５
が直ちに停止させられるから、鍋に作用する電磁反発力
が消失して鍋の浮き上がりが未然に阻止される。この
後、第４図時刻t₁において次のタイミング信号が出力さ
れ、上述の場合と同様に、浮上判定動作が今度はインバ
ータ５の出力を低出力から中出力にして実行される。と
ころが、この場合には、鍋の総重量が非常に軽いから、
再び鍋がトッププレート上から浮上る傾向を見せ、共振
周波数は大きく変化する。このため、浮上予知手段17か
ら浮上判定信号が出力され、再度インバータ５が停止
し、結局、鍋の浮上りが確実に防止される。

このように本実施例では、鍋の総重量が軽い場合や加
熱調理の進行と共に水分の蒸発によって鍋の総重量が次
第に軽くなる場合には、浮上判定動作時にトッププレー
トから変位して共振周波数が変化することを利用し、こ
れを検出して直ちにインバータ５を停止させるようにし
たから、鍋がトッププレートから浮き上がってトッププ
レート上を移動するといった危険な事態を未然に防止す
ることができる。しかも、浮上判定動作により鍋が浮く
傾向を呈したときでも、インバータ５を停止させてか
ら、中出力で再度加熱するようにしたから（第３図）、
極端に軽い鍋でなければ十分に加熱することができ、誘
導加熱調理器の使用範囲を大幅に拡げることができるも
のである。

尚、上記実施例では鍋が十分に重くインバータ５が高
出力で運転されても鍋が浮き上がらない場合には、その
高出力のままで加熱を続けるようにしたが、本発明はこ
れに限られず、例えば第５図に示すように、浮上判定動
作の結果、浮上検出信号が出力されないときには、イン
バータ５の出力を判定動作時における高出力より小でか
つ前記（ロ）の場合の中出力よりも大なる出力で被加熱
体の加熱を続行させるようにしても良い。このようにす
れば、加熱調理の進行と共に水分の蒸発によって鍋の総
重量が次第に軽くなるという事情の下でも、加熱調理中
に鍋が電磁反発力によってトッププレート上から浮いて
移動し始めるようなことをより確実に防止できるもので
ある。また、例えば浮上予知手段においてインバータの
共振周波数を検出するためには、インバータ電流に基づ
きこれを検出したり、VCO15の出力周波数をＦ−Ｖ変換
して検出したりすることもできる。更には、浮上判定動
作は１回に限らず、インバータ出力を段階的に低下させ
ながら、複数回実行するようにしてもよい。また、イン
バータの出力を制御するには、直流電圧を変化させるも
のに限らず、インバータをパルス幅変調して出力を制御
するようにしても良い。その他、本発明は上記しかつ図
面に示す実施例に限定されず、インバータ方式を例えば
準Ｅ級形インバータその他の構成になす等、要旨を逸脱
しない範囲内で種々変更して実施することができるもの
である。

［発明の構成］ 本発明は以上説明したように、被加熱体が誘導コイル
から離間する方向に変位して共振周波数の変化幅が所定
値を越えた場合には、インバータの出力を断った後、中
出力にて加熱を再開するようにしたから、強い電磁反発
力を受け易い被加熱体の総重量が軽い場合や加熱調理の
進行と共に水分の蒸発によって鍋の総重量が次第に軽く
なる場合でも、それを加熱することができるという優れ
た効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示し、第１図は
ブロック図、第２図ないし第４図は被加熱体の重量が夫
々異なる場合の作用説明図、第５図は変形例を示す第２
図相当図、第６図はインバータ出力と反発力との関係を
示す特性図である。 図面中、５はインバータ、９は誘導コイル、11は共振回
路、12は被加熱体、13は出力制御手段、16は共振制御手
段、17は浮上予知手段である。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】誘導コイルにインバータにより高周波電流
   を流して被加熱体を加熱するようにしたものにおいて、
   前記インバータの出力を制御する出力制御手段と、この
   出力制御手段により前記インバータの出力を低出力から
   高出力に上昇させて共振回路の共振周波数変化を検出す
   る浮上判定動作を行いその際の共振周波数の変化幅が所
   定値以上のときに浮上判定信号を出力する浮上予知手段
   とを設け、前記浮上判定動作の実行により浮上判定信号
   が出力されたときには前記インバータの出力を断った後
   に中出力にて被加熱体の加熱を再開するようにしたこと
   を特徴とする誘導加熱調理器。
2. 【請求項２】浮上判定動作は周期的に実行されることを
   特徴とする特徴請求の範囲第１項に記載の誘導加熱調理
   器。
3. 【請求項３】浮上判定動作が行われた際に浮上判定信号
   が出力されないときには、インバータを前記浮上判定動
   作時における高出力より小で且つ前記中出力よりも大な
   る出力にて被加熱体の加熱を続けるようにしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の誘導
   加熱調理器。