JP2652078B2 - 電磁誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、電磁誘電加熱調理器に関し、さらに特定
的には、空炊きによる異常加熱を防止するように工夫さ
れた電磁誘導加熱調理器に関する。

［従来の技術］ 電磁誘導加熱調理器は、火を使わず、また調理物を収
納する容器のみを加熱するため、安全性の高い調理器具
として、次第に普及しつつある。

第４図は、従来の電磁誘導加熱調理器の構成の一例を
示す断面図である。図において、この電磁誘導加熱調理
器は、加熱コイル１を通電制御することによりコイル１
に誘導加熱用の磁束を発生させ、これによりトッププレ
ート２上に載置された容器（鍋，釜，フライパン等）３
およびこれに収納された調理物を加熱するように構成さ
れたものである。すなわち、コイル１によって発生した
交番磁束は、金属製の容器３の底部を貫き、それによっ
て容器３の底部に渦電流が発生する。この渦電流により
容器３の底部に渦電流損が生じ、容器３が加熱される。
トッププレート２の下部の感熱部5,6には、サーミスタ
等の温度センサ７が設けられている。この温度センサ７
により容器３の加熱温度を検出し、その検出結果に基づ
いてコイル１の通電制御を行なうことにより、加熱温度
の制御が行なわれている。これは、空炊き等によって容
器３の加熱温度が高くなり過ぎると、容器３が変形した
り、また火災の危険性もあるからである。尚、上記のよ
うな電磁誘電加熱調理器は、その調理内容に応じて、保
温モード，フライモード，普通加熱モードなどを選択し
て使い分けられるようになっている。

ところで、普通加熱モードにおいて、煮込みや湯沸か
し以外にフライパンなどを使用してホットプレート調理
が実施できるように、容器３の表面温度を約220〜230℃
になるように温度制御する場合がある。この場合、まず
コイル１に高周波電流を連続通電して、容器３を急速加
熱し、所定の温度に上昇するコイル１への高周波電流
を、温度センサ７の検出温度に基づいてオンオフ制御す
ることにより、容器３の表面温度を安定的に保つように
している。

［発明が解決しようとする課題］ 第５図は、第４図に示す従来の電磁誘導加熱調理器に
おいて上記のようなホットプレート調理を実施する場合
の温度制御の状況を示したグラフである。尚、第５図に
おいて、曲線ａは鍋３の表面温度の推移を示し、曲線ｂ
は温度センサ７の検出温度の推移を示している。第５図
に示すように、当初はコイル１に連続して高周波電流が
通電される。これによって、曲線ａに示すように、容器
３の表面温度は急激に上昇する。それに伴なって、温度
センサ７の検出温度も上昇する。温度センサ７の検出温
度が予め決められた設定温度ｋに達すると、コイル１の
通電が一旦打切られる。したがって、容器３の表面温度
は下降し始める。しかしながら、温度センサ７の検出温
度はさらに上昇し続ける。これは、容器３の加熱温度が
温度センサ７に伝達されるまでに時間的なずれがあるか
らである。したがって、温度センサ７の検出温度は、容
器３の表面温度がピークに到達してから少し遅れてピー
クに達することになる。温度センサ７の検出温度がピー
ク温度から下降し、再び設定温度ｋに達すると、今度は
コイル１への高周波電流がオンオフ制御される。すなわ
ち、温度センサ７の検出温度が下限温度LOTEMPになると
コイル１に高周波電流が通電され、その結果検出温度が
上昇し上限温度UPTEMPに達するとコイル１への高周波電
流の通電が停止される。これによって、容器３の表面温
度はほぼ一定温度に制御されることになる。

ところで、現在電磁誘導加熱調理器として一般化して
いるのは、電源100Vで1200〜1300W程度のものである。
このような比較的低出力の電磁誘導加熱調理器では、た
とえ容器３の加熱スピードと温度センサ７への熱伝達ス
ピードとにずれがあっても、容器３の初期ピーク温度
は、容器３を空炊きしたとしても約300℃前後で止ま
り、大きな問題は生じていなかった。しかし、電磁誘導
加熱調理器の出力が2KW前後の大出力になると、容器３
の加熱スピードが速くなるにもかかわらず、温度センサ
７への熱伝達速度は変わらないため、容器３の初期ピー
ク温度がさらに高くなり、容器３の変形や火災の危険性
が生じるという問題点があった。一例として、出力2.4K
Wの電磁誘導加熱調理器で、板厚3mmの鉄製の円板を加熱
した場合に、その中心部から外周部に向けての温度分布
を第６図に示す。尚、この第６図において、曲線ｃは温
度センサ７の検出温度が80℃の場合の温度分布を示し、
曲線ｄは温度センサ７の検出温度が210℃の場合の温度
分布を示している。第６図に示すごとく、温度センサ７
の検出温度が80℃のときは鉄製円板の中央から４〜5cm
の部分が200℃になる。これに対し、温度センサ７の検
出温度が、負荷表面温度を220〜230℃に制御するときの
検出温度210℃になったとき、鉄製円板はその中央から
４〜5cmの部分が420〜430℃にも達する。尚、鉄製円板
がより薄い場合はさらに温度が高くなる。

上記のごとく、従来の電磁誘導加熱調理器における温
度制御方式では、高出力加熱において空炊状態になる
と、磁界が集中するドーナツ状の箇所が、初期ピーク時
に異常高温になり、調理物を収納する容器が変形した
り、火災の危険等があるという問題点があった。尚、安
全性の高い電気加熱器がガスに代わりメイン熱源になり
つつある今日では、一般家庭電源の200V化が強く要望さ
れている。もし、このような200V化が実現されると、電
磁誘導加熱調理器の加熱出力も大きくなるため、上記の
ような問題がより深刻になりつつある。

本発明の目的は、容器の変形や火災の発生等を防ぐこ
とができ、安全性の高い電磁誘導加熱調理器を提供する
ことである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る電磁誘導加熱調理器は、コイルに高周
波電流を通電して交番磁束を発生し、調理物を収納する
容器にこの交番磁束を貫かせ、それによって容器に生じ
る渦電流損により容器を加熱するものであって、温度検
出手段と、判定手段と、制御手段とを備えている。温度
検出手段は、容器の加熱温度を検出する。判定手段は、
温度検出手段により検出された加熱温度の上昇勾配を検
出し、この上昇勾配が途中から緩やかになるか否かを検
出して予熱状態か空炊き状態かを判定する。制御手段
は、判定手段の判定結果に基づいて、電源からコイルに
与えられる出力を制御する。

［作用］ この発明においては、温度検出手段により検出された
容器の加熱温度の上昇勾配に基づいて容器の空炊きの有
無を判定し、その判定結果に基づいて電源からコイルに
与えられる出力を制御することにより、容器の異常加熱
を防止するようにしている。

［実施例］ 第１図は、この発明の一実施例の電気回路部分の構成
を示すブロック図である。

図において、商用電源10から与えられる交流電圧は、
全波整流ダイオードブリッジ11によって全波整流された
後、平滑コイル12および平滑コンデンサ13によって平滑
される。したがって、平滑コンデンサ13の両端電極には
直流電圧が発生する。平滑コンデンサ13の一方電極と他
方電極との間には、加熱コイル１とスイッチングトラン
ジスタ14とが直列に接続されて介挿されている。加熱コ
イル１はトッププレート２の下部に配置されており、こ
のトッププレート２と加熱コイル１との間にはたとえば
サーミスタからなる温度センサ７が設けられている。ト
ッププレート２の上には調理物を収納する容器３が載置
されている。加熱コイル１には並列にコンデンサ15が接
続されている。このコンデンサ15は、加熱コイル１と協
働して共振回路を形成している。また、スイッチングト
ランジスタ14には並列にフリーホイルダイオード16が接
続されている。このフリーホイルダイオード16は逆電流
によるスイッチングトランジスタ14の破壊を防止するた
めのものである。スイッチングトランジスタ14のベース
には、駆動回路17の出力が与えられる。すなわち、スイ
ッチングトランジスタ14は、この駆動回路17によって駆
動される。駆動回路17には、スイッチング制御回路18の
出力が与えられる。スイッチング制御回路18は、たとえ
ばマイクロコンピュータによって構成され、駆動回路17
を介して、スイッチングトランジスタ14のスイッチング
動作を制御している。スイッチング制御回路18には、温
度センサ７の検出出力が与えられる。また、スイッチン
グ制御回路18には、可変抵抗器19および20が接続され
る。可変抵抗器19は、加熱コイル１の制御温度を可変設
定するためのものである。可変抵抗器20は、この電磁誘
導加熱調理器の加熱出力を可変設定するための火力調整
用の可変抵抗器である。スイッチング制御回路18の出力
は、さらに表示回路21に与えられる。表示器21は、加熱
温度その他の情報を外部に表示する。電源回路22は、商
用電源から与えられる交流電圧を直流電圧に変換するた
めのもので、その出力は駆動回路17およびスイッチング
制御回路18に与えられる。

上記のような構成において、スイッチング制御回路18
は温度センサ７の検出温度に応じた制御信号を出力し、
駆動回路17を介してスイッチングトランジスタ14をオン
オフ制御する。これによって、容器３の加熱温度が可変
抵抗器19によて設定された値に制御される。

第２図は、第１図に示すスイッチング制御回路18の動
作を説明するためのフローチャートである。以下、この
第２図を参照して、第１図に示す実施例の動作を説明す
る。

電源回路22をオンして電源を投入した後、加熱モード
を選択し、加熱スタートを指示すると、まずステップS1
で各データの読込み、各フラグの初期設定が行なわれ
る。このとき、スイッチング制御回路18は駆動回路17を
介してスイッチングトランジスタ14の高速スイッチング
動作を開始し、加熱コイル１に高周波電流を流す。続い
て、ステップ２において、温度センサ７による検出温度
T0が取込まれる。次に、ステップS3に進み、ステップS2
で取込んだ検出温度T0が、ステージ１〜10のいずれに属
するかが判定される。ここで、ステージ１は30〜35℃の
温度範囲に設定されている。同時に、ステージ２〜ステ
ージ10まで５℃間隔で各ステージの温度範囲が設定され
ている。したがって、ステージ10は７〜80℃の温度範囲
に設定されている。なお、ステップS2で取込まれた検出
温度T0が常温すなわち30℃以下の場合は、ステップS3に
おいてステージ１であると見なされる。続いて、ステッ
プS4に進み、温度センサ７の検出温度T0が次のステージ
に至るまでの時間dt1が計測される。続いて、ステップS
5において、ステップS4で計測された時間dt1が、そのス
テージに対して予め設定されている定数K1よりも小さい
か否かが判定される。この判定の結果、計測時間dt1が
定数K1よりも小さい場合、すなわち温度勾配が急峻な場
合はステージS6において空炊きフラグKTが１にセットさ
れる。一方、計測時間dt1が定数K1よりも大きい場合、
すなわち温度勾配が緩慢な場合はステップS7において空
炊きフラグKTが０にリセットされる。ステップS6または
S7の動作の後、ステップS8に進み、このステップS8にお
いてステージ１〜10のすべてについて空炊きフラグ設定
が終了したか否かが判断される。このとき、空炊きフラ
グの設定が終了していないステージがある場合は、ステ
ップS9において次のステージが指定され、再びステップ
S3〜S8動作が繰返される。尚、空炊きフラグKTは、各ス
テージについて設けられており、これによって各ステー
ジでの温度勾配の状況が把握できるようになっている。

上記ステップS8において、ステージ10に対する空炊き
フラグKTの設定が終了したと判断されると、続いてステ
ップS10に進む。このステップS10では、各ステージ１〜
10に対する空炊きフラグKTの設定状況に基づいて、空炊
きが行なわれているか否かを判定する。たとえば、空炊
きフラグKTが連続して３回以上１にセットされている場
合は、空炊きが行なわれていると判定する。その他の場
合は、空炊きが行なわれていないと判定する。ステップ
S10において、空炊きが行なわれていないと判定された
場合は、ステップS11でそのときの出力が維持される。
その後、温度センサ７の検出温度が所定温度に達する
と、ステップS12において加熱コイル１のオンオフ制御
が行なわれる。すなわち、温度センサ７の検出温度が上
限温度UPTEMPに達するとスイッチングトランジスタ14が
オフされて加熱コイル１への高周波電流の通電が停止さ
れ、温度センサ７の検出温度が下限温度LOTEMPに達する
とスイッチングトランジスタ14の高速スイッチングが開
始されて加熱コイル１に高周波電流が通電される。

一方、上記ステップS10において、空炊きが行なわれ
ていることが判定されると、ステップS13に進む。この
ステップS13では、電磁誘導加熱調理器の加熱出力が現
在の高出力から弱出力（たとえば350W）に切換えられ
る。この切換は、スイッチングトランジスタ14に与える
高速スイッチングパルスのパルス幅を短くし、かつその
周波数を高くすることにより行なわれる。続いて、ステ
ップS14に進み、温度センサ７の検出温度が取込まれて
その検出温度がステージ11〜23のいずれに属するかが判
定される。ここで、ステージ11は80〜90℃の温度範囲に
設定されている。同様に、ステージ12〜23についても、
10℃の範囲毎にそれぞれの温度範囲が設定されている。
したがって、ステージ23は200〜210℃の温度範囲に設定
されている。ステップS14の後、ステップS15に進み、温
度センサ７の検出温度が次のステージに到達するまでの
時間dt11が計測される。次に、ステップS16に進み、ス
テップS15で計測された時間dt11がそのときのステージ
に対して予め定められた定数K11よりも小さいか否かが
判断される。この判断の結果、計測時間dt11が定数K11
よりも小さい場合は、温度勾配は急峻であるため、ステ
ップS17において空炊きフラグKTに１がセットされる。
そして、ステップS18において、現在の弱出力が維持さ
れる。続いて、ステップS19において、ステージ23の温
度勾配の検出が終了したか否かが判断される。この判断
の結果、ステージ23の温度勾配の検出が終了していない
場合は、ステップS20において次のステージが指定さ
れ、再びステップS14〜S19の動作が繰返される。そし
て、ステップS19でステージ23の温度勾配の検出終了が
判断されると、前述のステップS12に進み、加熱ヒータ
１のオンオフ制御が行なわれる。

尚、上記のような電磁誘導加熱調理器を使用する場合
において、容器３を最初は空炊きして予熱しておき、途
中で容器３に調理物を入れる場合もある。このような場
合は、温度勾配が途中から緩やかになる。したがって、
このような場合はステップS16において、計測時間dt11
がそのときのステージに対して定められた定数K11より
も大きいと判断され、ステップS21で空炊きフラグKTが
０にリセットされる。そして、ステップS22に進み、弱
出力に制御されていた電磁誘導加熱調理器の出力が高出
力に再び切換えられる。その後、ステップS12に進み、
加熱ヒータ１のオンオフ制御が行なわれる。

第３図は、第１図に示す実施例において、空炊き判定
をした場合における温度制御の状況を示すグラフであ
る。尚、第３図において、曲線ａは容器３の表面温度を
示し、曲線ｂは温度センサ７の検出温度を示している。
図示のごとく、温度センサ７の検出温度がステージ10の
上限温度80℃に達したところで、空炊きが判定された場
合は、加熱コイル１の出力が高出力から弱出力に切換え
られる。これによって、曲線ａで示す容器３の表面温度
の初期ピーク値は、第１図に示す従来の電磁誘導加熱調
理器に比べて低く押さえられている。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、温度検出手段によ
る検出温度の上昇勾配に基づいて空炊きが判定された場
合は、制御手段によりコイルに与えられる出力が制御さ
れて弱出力に入換えられるため、たとえ容器が空炊きさ
れていても、容器の初期ピーク温度が異常高温になるの
を防止することができる。

また、容器が予熱状態にあるのか、空炊き状態にある
のかの判定を空炊き検出のための温度勾配の変化で判定
するので、簡単な構成で判定を正確に行なえ、予熱調理
を効率よく行なえる。その結果、容器の変形や火災の発
生等を防ぐことができ、安全性の高い電磁誘導加熱調理
器を得ることができる。このような効果は、特に、高出
力タイプの電磁誘導加熱調理器において極めて顕著なも
のとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る電磁誘導加熱調理
器における電気回路部分の構成を示すブロック図であ
る。 第２図は、第１図に示すスイッチング制御回路の動作を
説明するためのフローチャートである。 第３図は、第１図に示す実施例において、空炊きが判定
された場合の温度制御状況を示すグラフである。 第４図は、従来の電磁誘導加熱調理器の構成を示す断面
図である。 第５図は、従来の電磁誘導加熱調理器における温度制御
方式を示すグラフである。 第６図は、第４図に示す従来の電磁誘導加熱調理器によ
って、鉄製円板の負荷サンプルを加熱した場合に、鉄製
円板の中央から半径方向に沿う温度分布を示したグラフ
である。 図において、１は加熱コイル、２はトッププレート、３
は調理物を収納する容器、７は温度センサ、10は商用電
源、11は全波整流ダイオードリッジ、12は平滑コイル、
13は平滑コンデンサ、14はスイッチングトランジスタ、
15は共振用コンデンサ、16はフリーホイルダイオード、
17は駆動回路、18はスイッチング制御回路、19は温度調
整用可変抵抗器、20は出力制御用可変抵抗器、21は表示
回路、22は電源回路を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮地 毅 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番 地の１ 中部電力株式会社電気利用技術 研究所内 (56)参考文献 特開 昭64−33881（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−126586（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−307689（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コイルに高周波電流を通電して交番磁束を
   発生し、調理物を収納する容器にこの交番磁束を貫か
   せ、それによって容器に生じる渦電流損により容器を加
   熱するような電磁誘導加熱調理器であって、 前記容器の加熱温度を検出するための温度検出手段、 前記温度検出手段により検出された加熱温度の上昇勾配
   を検出し、該上昇勾配が途中から緩やかになるか否かを
   検出して予熱状態か空炊き状態かを判定するための判定
   手段、および 前記判定手段の判定結果に基づいて、電源から前記コイ
   ルに与えられる出力を制御するための制御手段を備え
   る、電磁誘導加熱調理器。