JP4407639B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、一般家庭及び業務用として使用される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は、直流電源と、鍋を加熱する加熱コイルと第１のスイッチング素子とを直列に接続し、前記加熱コイルに直列接続された共振コンデンサと、前記第１のスイッチング素子と直列に接続された第２のスイッチング素子とで構成されるインバータ回路とその制御手段を有し、前記制御手段は発振器と可変導通比設定部と導通比検知部と入力検知手段とを有し、前記２個のスイッチング素子を交互に導通させると共にその導通比を可変とし、前記導通比検知部でその導通比を検知し、前記入力検知手段の出力と、前記導通比検知部の出力とを比較することによって不適性負荷を検知している（例えば、特許文献１参照）。

図５は、特許文献１に記載された従来の誘導加熱調理器を示すものである。図５に示すように、４１は商用電源を整流した直流出力、４２はインバータ回路で、直列に接続した第１のスイッチング素子４３ａと第２のスイッチング素子４３ｂからなるアーム回路４３、及び、その上部に鍋などの被加熱物４４ｆを載置して調理を行う加熱コイル４４ａと共振コンデンサ４４ｂとを直列に接続した共振回路４４とを有し、アーム回路４３の両端は直流出力４１に接続し、アーム回路４３の中間接続点を共振回路４４の一端に接続し、共振回路４４の他端を直流出力の一端に接続している。

４５は制御手段で第１のスイッチング素子４３ａと第２のスイッチング素子４３ｂを駆動しており、一定の発振周波数で発振する発振器４５ａと可変導通比設定部４５ｂによって第１のスイッチング素子４３ａと第２のスイッチング素子４３ｂの導通時間を設定する。さらに、可変導通比設定部４５ｂで設定された導通比を検知する導通比検知部４５ｃ、入力電流を検知する入力検知手段４１ｃを制御手段４５は有している。

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を図６、図７を用いて説明する。

図５において、商用電源を整流した直流出力４１をアーム回路４３の構成要素である第１のスイッチング素子４３ａ、第２のスイッチング素子４３ｂを制御手段４５によって交互にオンオフすることにより、共振回路４４へ高周波電流を供給し、加熱コイル４４ａ上部に載置した鍋などの被加熱物を加熱する。このとき、一定の発振周波数で発振する発振器４５ａに接続された可変導通比設定部４５ｂで設定された導通時間によって第１のスイッチング素子４３ａ、第２のスイッチング素子４３ｂは交互に駆動されている。また、この可変導通比設定部４５ｂが導通比を変化すると、一定周波数のままで第１のスイッチング素子４３ａ、第２のスイッチング素子４３ｂの導通時間が変化し、入力を変化させる。上記制御を行うインバータ回路４２において、被加熱物の種類を変えた場合の可変導通比設定部４５ｂで設定された導通比と、入力検知手段４１ｃにて検知された入力電流の関係について図６に示す。

図６から容易に分かるように、導通比と入力との関係をとることによって包丁といった小物の被加熱物とステンレスといった非磁性の材質で構成される被加熱物とを明確に区別することができる。そこで、図６中に示したように適性負荷検知線を設定することによって、負荷の適性の是非を容易に判別することができるものである。入力検知手段４１ｃからの入力と導通比検知部４５ｃで検知した導通比を比較して、適性負荷検知線の上側にあれば不適性負荷、下側にあれば適性負荷と判断し、不適性負荷であれば制御手段４５はアーム回路４３の駆動を中止する。

以上のように、入力検知手段４１ｃの出力と導通比検知部４５ｃの出力とを比較する事によってステンレス負荷を適性負荷と検知して、かつ入力を大きくした時に包丁等の小物負荷を不適性負荷と検知する事ができ、小物負荷に大きな入力が入らず安全性に優れたものとなる。

その一方で、従来の構成では、一定の発振周波数で発振する発振器４５ａの出力を可変導通比設定部４５ｂによって第１のスイッチング素子４３ａの導通時間と第２のスイッチング素子４３ｂの導通時間とに変換し、第１のスイッチング素子４３ａの導通時間を増加してインバータ回路４２への入力電流を増加する場合に、加熱開始時は最小導通時間で制御手段４５が第１のスイッチング素子４３ａを駆動するが、動作周波数が一定の場合には第２のスイッチング素子４３ｂが導通している間に加熱コイル４４ａの電流が転流して、加熱コイル４４ａ上に載置された被加熱物（負荷）の材質によっては加熱コイル４４ａの電流が過大となる可能性がある。

その結果、加熱開始時に急激に加熱コイル４４ａへと過大な電流が流れ、加熱コイル４４ａ上に載置された鍋などの被加熱物にも電流が急峻に誘導されて振動し、「コツッ」という鍋を叩いた様な音を発生させていた。
特許第２５３２６６１号公報

しかしながら、前記従来の構成では、一定の発振周波数で発振する発振器４５ａに接続された可変導通比設定部４５ｂで設定された導通比で、第１のスイッチング素子４３ａと第２のスイッチング素子４３ｂが交互に駆動されており、また、この導通比を変化させることにより、インバータ回路４２への入力を変化させている。よって、導通比を最小設定値とする事で入力を極力絞る事が可能である。

ここで、導通比を最小設定値とした場合に、例えば第１のスイッチング素子４３ａの導通時間は最小として、一方で第２のスイッチング素子４３ｂの導通時間が最大となった場合の各部の電流波形を図７に示す。

図７（ａ）は鉄材質で構成された被加熱物の場合、図７（ｂ）はアルミ材質で構成された被加熱物の場合で、それぞれ、加熱コイル４４ａの電流を示す。図７（ａ）では加熱コイル４４ａの電流は転流せず振幅は小さいが、図７（ｂ）では第１のスイッチング素子４３ａがオフしている間に加熱コイル４４ａの電流が転流し、アルミ材質は抵抗率が小さいのでコイル電流は減衰せずに振幅が大きくなる。前記振幅の大きさは、鉄材質の被加熱物での場合に比べてアルミ材質の被加熱物の場合は約６倍の大きな電流が加熱コイル４４ａに発生する。よって、被加熱物に発生する渦電流もアルミ材質では大きいので、反発力により鍋が振動し、叩いた様な音が発生するという課題を有していた。

また、図５の回路構成のインバータを制御する場合、従来例に記載のように一定周波数駆動して導通比を可変して入力を制御する方法以外に、導通比を略１／２に固定して周波数を可変して入力を制御する方法もある。しかし、複数の加熱コイルを有する誘導加熱調理器において、複数バーナーを同時加熱した際に発生する動作周波数のずれにより干渉音が発生するという課題が発生する。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、加熱開始時に鍋材質を判別する鍋材質判別機能を備え、加熱開始時に一方のスイッチング素子のオン時間を最小設定値にして他方のオン時間を小さい設定値から大きい設定値に離散的に変化して前記インバータ回路を駆動して判別を行うことにより、複数バーナーを同時加熱した際に発生する動作周波数のずれを可聴周波数以上として干渉音を抑制するとともに、アルミ材質など抵抗率の低い金属で構成された被加熱物を加熱コイル上に載置して加熱開始した場合に発生する鍋音を抑制する制御を行う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、商用電源を整流してなる直流出力と、前記直流出力の両端に電気的に接続されて交互にオンオフする２個のスイッチング素子を直列に接続したアーム回路及び加熱コイルと共振コンデンサとを直列に接続した共振回路を有し前記共振回路の一端を前記アーム回路の接続点に他端を直流出力に接続したインバータ回路と、前記アーム回路を一定周波数で駆動し導通比を可変して被加熱物の加熱量を制御する制御手段と、前記加熱コイルに流れる加熱コイル電流を検知するコイル電流検知手段と、前記インバータ回路へ入力される電流を検知する入力電流検知手段と、を有する誘導加熱部を複数備え、前記制御手段は前記被加熱物の材質を前記加熱コイル電流検知手段と前記入力電流検知手段の情報を得て判別する鍋材質判別機能を備え、前記鍋材質判別機能は、加熱開始時において一方の前記スイッチング素子のオン時間を最小設定値にしかつ他方の前記スイッチング素子のオン時間を小さい設定値とし、前記加熱コイル電流が設定値以上となると前記被加熱物の材質がアルミニウムのような低抵抗率の非磁性材質であると判別して前記アーム回路の駆動を停止し、前記加熱コイル電流が前記設定値に達しないと、他方の前記スイッチング素子のオン時間を、前記小さい設定値から大きい設定値に離散的に変化させて前記一定周波数で前記アーム回路を駆動して前記被加熱物の材質が非磁性ステンレスのような高抵抗率の非磁性材質であるか鉄のような磁性材質であるかの判別を行うこととしたものである。

本発明においては、制御手段がアーム回路を一定周波数で駆動しつつ被加熱物の加熱量を導通比によって可変し、隣接する誘導加熱部との動作周波数のズレによる干渉音の発生を防ぐ。

さらに、加熱開始時に発生する鍋音を防ぐために、加熱開始時において一方のスイッチング素子のオン時間を最小設定値にしかつ他方の前記スイッチング素子のオン時間を小さい設定値とし、被加熱物の加熱量を導通比によって可変するときの一定周波数よりも高い動作周波数でアーム回路を駆動する。

これによって、他方のスイッチング素子がオンしている間に加熱コイルの電流が転流して、被加熱物の材質がアルミニウムのような低抵抗率の非磁性材質である場合に過大な加熱コイル電流の振幅となる状態を抑制しつつ、他方のスイッチング素子のオン時間を大きい設定値とすると過大な電流振幅となる材質の被加熱物であると判断した場合は、加熱を停止する。

また、過大な電流振幅とならない材質の被加熱物であると判断した場合は、一方のスイッチング素子のオン時間を最小設定値にしたままで、他方のスイッチング素子のオン時間を大きい設定値、すなわち加熱量を制御する一定周波数へと離散的に変化するため、周波数のズレによる干渉音を回避して、且つ、起動時（加熱開始時）の鍋音も低減した制御が実現できることとなる。

本発明の誘導加熱調理器は、例えば使用者がアルミ材質などで構成された被加熱物を加熱コイルの上に載置して加熱開始した場合に、「コツッ」という鍋を叩いた様な音の発生を抑制し、且つ、加熱コイルに一定周波数で流れる電流を、アーム回路の導通比を変化させて制御することが実現できるという有利な効果が得られる。

第１の発明は、商用電源を整流してなる直流出力と、前記直流出力の両端に電気的に接続されて交互にオンオフする２個のスイッチング素子を直列に接続したアーム回路及び加熱コイルと共振コンデンサとを直列に接続した共振回路を有し前記共振回路の一端を前記アーム回路の接続点に他端を直流出力に接続したインバータ回路と、前記アーム回路を一定周波数で駆動し導通比を可変して被加熱物の加熱量を制御する制御手段と、前記加熱コイルに流れる加熱コイル電流を検知するコイル電流検知手段と、前記インバータ回路へ入力される電流を検知する入力電流検知手段と、を有する誘導加熱部を複数備え、前記制御手段は前記被加熱物の材質を前記加熱コイル電流検知手段と前記入力電流検知手段の情報を得て判別する鍋材質判別機能を備え、前記鍋材質判別機能は、加熱開始時において一方の前記スイッチング素子のオン時間を最小設定値にしかつ他方の前記スイッチング素子のオン時間を小さい設定値とし、前記加熱コイル電流が設定値以上となると前記被加熱物の材質がアルミニウムのような低抵抗率の非磁性材質であると判別して前記アーム回路の駆動を停止し、前記加熱コイル電流が前記設定値に達しないと、他方の前記スイッチング素子のオン時間を、前記小さい設定値から大きい設定値に離散的に変化させて前記一定周波数で前記アーム回路を駆動して前記被加熱物の材質が非磁性ステンレスのような高抵抗率の非磁性材質であるか鉄のような磁性材質であるかの判別を行う。

これにより、他方のスイッチング素子がオンしている間に加熱コイルの電流が転流して、被加熱物の材質がアルミニウムのような低抵抗率の非磁性材質である場合に過大な加熱コイル電流の振幅となる状態を抑制しつつ、他方のスイッチング素子のオン時間を大きい設定値とすると過大な電流振幅となる材質の被加熱物であると判断した場合は、加熱を停止することができる。

よって、例えば使用者がアルミ材質などで構成された被加熱物を加熱コイルの上に載置して加熱開始した場合に、「コツッ」という鍋を叩いた様な音の発生を抑制することができるとともに、ステンレス材質や鉄材質など抵抗率の高い被加熱物（負荷）を加熱する場合には、一定周波数の電流を加熱コイルに供給して、アーム回路の導通比によって被加熱物の加熱量を制御する事ができる。

第２の発明は、特に、第１の発明に記載の制御手段は、一方のスイッチング素子のオン時間を最小設定値にして他方のスイッチング素子のオン時間を小さい設定値から大きい設定値へと離散的に変化する際に、前記他方のスイッチング素子のオン時間が小さい設定値の動作周波数とオン時間が大きい設定値との差が可聴周波数以上となる様に設定する。

これにより、複数の誘導加熱部を有する誘導加熱調理器において、片側のバーナーを加熱中している時、残りのバーナーを第１の発明に記載のように高い周波数で加熱開始しても、動作周波数の差が可聴周波数以上に設定されているため干渉音の発生を抑制する事ができる。

第３の発明は、特に、第１の発明に記載の制御手段は商用電源の位相を検知する電源位相検知手段を備え、スイッチング素子のオン時間を小さい設定値から大きい設定値に離散的に変更するタイミングを商用電源が零ボルト付近に設定する事により、加熱コイルの電流が少ないタイミングで動作周波数を変化させるため、加熱コイルの電流量を抑制して離散的に周波数を変更する際に発生する鍋の振動を抑制する事ができる。

第４の発明は、特に、第１の発明に記載の制御手段は、他方のスイッチング素子のオン時間を小さい設定値から大きい設定値へと離散的に変化した後、加熱コイルに流れる電流が加熱停止時に発生する鍋音を抑制するため設定される設定値以上の場合、鍋材質判別機能の誤判別と判断してアーム回路の駆動を停止する事により、被加熱物の材質によって過大な共振電流が発生しても、加熱停止時のコイル電流が設定値以下となるように制御する事で、加熱停止時に発生する鍋音を抑制することができる。

第５の発明は、特に、第１の発明に記載の共振コンデンサと並列に、補助コンデンサと
スイッチの直列回路を備え、前記制御手段は前記鍋材質判別機能によって前記被加熱物の材質が高抵抗率の非磁性材質であると判断した場合、一旦、前記アーム回路の駆動を停止した後、制御手段が前記スイッチの接点を閉じて補助コンデンサを接続して共振コンデンサの容量が増加するので、加熱コイル上に非磁性材質の被加熱物を載置した場合でも共振回路の共振周波数が低くなり、加熱コイルに流れる電流が転流する状態を防止してコイル電流の増加を防ぐことができるので、加熱開始時と加熱停止時の鍋に誘起される電流量の増加を抑制し、鍋音の発生を防ぐことができる。

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、本発明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回路構成を示すものである。

図１において、１は直流出力で１ａの商用電源と１ｂの整流器を構成要素とし、入力検知手段１ｃも備え、直流出力１から出力して２のインバータ回路へ入力される電流を検知している。インバータ回路２はアーム回路３、共振回路４を構成要素とし、アーム回路３は直列に接続した第１のスイッチング素子３ａと第２のスイッチング素子３ｂからなる。図には特に記載していないが、第１のスイッチング素子３ａと第２のスイッチング素子３ｂはそれぞれ逆導通ダイオードを備え、ゼロカレントスイッチングが可能な構成となっている。共振回路４は、その上部に鍋などの被加熱物４ｆを載置して調理を行う加熱コイル４ａと共振コンデンサ４ｂとを直列に接続して構成される。アーム回路３の両端は直流出力１に接続し、アーム回路３内部にある２個のスイッチング素子の接続点を共振回路４の一端に接続し、共振回路４の他端は直流出力１の一端に接続している。

さらに、共振回路４は補助コンデンサ４ｃとスイッチ４ｄの直列回路を有し、前記直列回路は共振コンデンサ４ｂと並列に接続されている。また、共振回路４内部にコイル電流検知手段４ｅを有し、加熱コイル４ａに過大な電流が流れているかどうかを検知している。

５の制御手段は、インバータ２内部の第１のスイッチング素子３ａを駆動する第１の導通時間出力５ａと、第２のスイッチング素子３ｂを駆動する第２の導通時間出力５ｂとを備え、第１の導通時間出力５ａと第２の導通時間出力５ｂは交互に導通時間を出力して共振回路４へと高周波電流を供給し、一定周波数で導通比を変化して加熱コイル４ａの上に載置された被加熱物４ｆの加熱量を制御している。

５ｃは電源位相検知手段で、商用電源１ａの位相を検知しており、商用電源１ａの出力が零ボルト付近の位相で第１の導通時間出力５ａと第２の導通時間出力５ｂの出力時間を変更している。５ｄは鍋材質判別機能で、本実施の形態においては、コイル電流検知手段４ｅと入力検知手段１ｃの情報を得て、第１の導通時間出力５ａが最小導通時間を出力している時に鍋種の判別を行う。

以上のように構成された誘導加熱調理器の回路の構成について、以下その動作、作用について図２、図３、図４を用いて説明する。

まず、図１において、商用電源１ａを整流した直流出力１をアーム回路３の構成要素である第１のスイッチング素子３ａ、第２のスイッチング素子３ｂを制御手段５によって交互にオンオフすることにより、共振回路４へ高周波電流を供給し、加熱コイル４ａ上部に載置した鍋などの被加熱物４ｆを加熱する。このとき、第１の導通時間出力５ａと第２の導通時間出力５ｂは同じ周波数で動作しており、加熱開始の起動時のみ高い周波数（ｆ１）で所定時間動作した後に、離散的に加熱量を制御する所定の周波数（ｆ２）へと周波数が変化する。

その後、一定周波数（ｆ２）にて第１の導通時間出力５ａと第２の導通時間出力５ｂは出力を継続して、第１の導通時間出力５ａのオン時間を増加して第２の導通時間出力５ｂのオン時間を減少することによって導通比を可変し、被加熱物４ｆへの加熱量を制御する。

図２に第１の導通時間出力５ａ、第２の導通時間出力５ｂ、及び加熱コイル４ａの電流が起動時に変化する様子を示す。

加熱開始時における第１の導通時間出力５ａのオン出力は図２（ａ）に記載した様に最小出力時間（ｔａ１）であり、第１の導通時間出力５ａのオフ期間に第２の導通時間出力５ｂがオン信号（ｔｂ１）を出力する。この時、加熱コイルに流れる電流は、鉄材質や非磁性ステンレス材質の被加熱物４ｆであれば抵抗率が大きいため加熱コイル４ａに流れる電流の振幅も図２（ａ）記載の様に小さいが、アルミ材質であれば抵抗率が小さいため加熱コイル４ａに流れる電流の振幅が図２（ａ）記載の様に大きく、設定値を超えるため、鍋材質がアルミ材といった抵抗率の低い材質の判別が可能であり、誘導加熱に適さない鍋として加熱動作を停止する。

続いて、制御手段５は、電源位相検知手段５ｃによって商用電源１ａの位相を検知し、本実施の形態では４回目の零ボルト電圧位相が来た時点で図２（ｂ）に示す様に第２の導通時間出力５ｂのオン時間を（ｔｂ１）から（ｔｂ２）へと増加する。この時、図２（ｂ）の様に鉄材質であれば加熱コイル４ａに流れる電流は転流しないが、非磁性ステンレスといった非磁性体材質であれば、第２の導通時間出力（ｔｂ２）が共振周期に近づくため、加熱コイル４ａに流れる電流は転流して振幅が大きくなる。しかし、抵抗率が大きいために転流時の電流は減衰して鍋音が発生する程には至らない。しかし、抵抗率が小さいアルミ材質の場合、加熱コイル４ａの電流は点線で示す様に転流時の電流も減衰せずに、第２の導通時間出力（ｔｂ２）が共振周期に近づき電流が大きくなるため、鍋音が発生する。

非磁性判別の設定値以上となった場合は、非磁性材質であると判断し、一旦、第１の導通時間出力５ａと第２の導通時間出力５ｂを停止し、制御手段５はスイッチ４ｄをオンした後、再度、第１の導通時間出力５ａと第２の導通時間出力５ｂによってアーム回路３を駆動して誘導加熱を開始する。

アルミ判別の設定値以上となった場合は、誘導加熱には適さない鍋と判断して加熱を停止し、誘導加熱に適さない鍋である旨を、図には特に記載していないが、表示手段や報知手段を用いて使用者に知らしめる。

図３は、被加熱物４ｆの材質が非磁性ステンレスの場合において、スイッチ４ｄがオンしている時の加熱コイル４ａの電流波形を実線で、オフしている時の加熱コイル４ａの電流を破線で示している。スイッチ４ｄがオフしていると、非磁性材質の被加熱物４ｆの影響を受けて加熱コイル４ａと共振コンデンサ４ｂの共振周期が第２の導通時間出力（ｔｂ２）に近くなるため、加熱コイル４ａの電流が転流して電流振幅が大きくなる。しかし、スイッチ４ｄをオンすると、共振コンデンサ４ｂと補助コンデンサ４ｃが並列に接続されるため共振周期が大きくなり、加熱コイル４ａの電流が転流せずに小さな振幅となり、一定周波数のまま導通比を可変して被加熱物４ｆの加熱量を制御することが可能となる。

図４は、鍋材質判別機能５ｄが、コイル電流検知手段４ｅと入力検知手段１ｃの出力での判別する場合の判断基準を示す。この時、第１の導通時間出力５ａは最小導通時間（ｔａ１）を出力しており、図４（ａ）のエリアは、第２の導通時間出力５ｂが高い周波数での最小導通時間（ｔｂ１）の鍋材質判別エリアを示しており、被加熱物４ｆが非磁性体で抵抗率の低い材質（例えばアルミ材質）で構成された鍋（被加熱物４ｆ）が、入力が低くてコイル電流が大きい斜線で示したエリアに相当する。被加熱物４ｆがアルミ材質の様な非磁性体で抵抗率の低い材質（斜線エリア内）であると判別した場合、第２の導通時間出力５ｂを低い動作周波数での最小導通時間設定値（ｔｂ２）へと変更する前に加熱動作を停止して、鍋音の発生を防止している。なお、抵抗率が高い材質であると判断される場合には、継続して第２の導通時間出力５ｂを低い動作周波数での最小導通時間設定値（ｔｂ２）へと変更し、図４（ｂ）での鍋材質判別を行う。

図４（ｂ）のエリアは、第２の導通時間出力５ｂが低い周波数での最小導通時間（ｔｂ２）での鍋材質判別エリアを示す。この場合、本実施の形態においては、非磁性材質と磁性材質の判別をメインとしており、非磁性材質と判別した場合は、一旦加熱を停止して、スイッチ４ｄをオンした後、第１の導通時間出力５ａの最小時間（ｔａ１）と、第２の導通時間出力５ｂの最小時間（ｔｂ２）から動作を開始する。なお、非磁性体であっても抵抗率が低い材質であると判別した場合、加熱を停止して誘導加熱に適さない旨の表示・報知を行う。非磁性体で抵抗率が高い材質であれば、スイッチ４ｄをオンした後に、第１の導通時間出力５ａの出力時間を増加して第２の導通時間出力５ｂの出力時間を減少することで、一定の動作周波数で導通比を可変して加熱量を制御することが可能となる。

以上のように、本実施の形態においては、上記に示す様に、第１のスイッチング素子３ａが最小導通時間で駆動して、第２のスイッチング素子３ｂの導通時間については、加熱量を制御する際に使用する動作周波数に対応した導通時間（ｔｂ２）よりも小さい時間（ｔｂ１）に加熱開始時は設定して、被加熱物４ｆが非磁性材質であっても加熱コイル４ａの電流が転流しない導通時間に設定することにより、加熱コイル４ａに流れる電流量を抑制するとともに、被加熱物４ｆに誘導される電流を抑制して、加熱開始時に発生する「コツッ」という鍋を叩いた様な音が発生するのを防ぐことができる。

また、第２のスイッチング素子３ｂの導通時間が小さい時間（ｔｂ１）の場合の動作周波数（ｆ１）と、第２のスイッチング素子３ｂの導通時間が大きい時間（ｔｂ２）の場合の動作周波数（ｆ２）の差が可聴領域とされる周波数（約２０ｋＨｚ）以上となる様に設定することにより、通常は動作周波数を一定（ｆ２）として、加熱量は導通比を可変として制御する場合に、起動時（加熱開始時）のみ高い周波数で動作した場合において、干渉音が使用者に聞こえることなく、また、鍋に誘起される電流も抑制して、鍋を叩いた様な音が発生するのを防ぐことができる。

また、制御手段５は電源位相検知手段５ｃを備え、商用電源１ａが零ボルトとなる位相付近で第２のスイッチング素子３ｂの導通時間を小さい時間（ｔｂ１）から大きい時間（ｔｂ２）へと変更することにより、加熱コイル４ａに流れる電流が少ない位相で周波数を切り替えることができるので、加熱コイル４ａの電流変化に伴う鍋音の発生を防ぐことができる。

また、制御手段５は加熱コイル４ａの電流をコイル電流検知手段４ｅによって検知し、第２のスイッチング素子３ｂの導通時間が小さい時間（ｔｂ１）から大きい時間（ｔｂ２）へと変更した後に、加熱コイル４ａに流れる電流が鍋音を発生させる限度閾値以上である場合には、アーム回路３の駆動を即座に停止することにより、被加熱物４ｆの材質によって過大な共振電流が発生しても、加熱停止時のコイル電流を所定値以下として鍋音を抑えることができる。

また、鍋材質判別機能５ｄによって、被加熱物４ｆの材質が非磁性体であると本実施の形態においては、加熱コイル４ａの電流を検知するコイル電流検知手段４ｅと、インバータ回路２への入力電流を検知する入力検知手段１ｃからの情報をもとに判別しており、非磁性材質の被加熱物であると判別した場合には、一旦加熱を停止して、スイッチをオンした後、再度、被加熱物４ｆの加熱量を制御する周波数に固定して導通比を可変する制御を行う構成とすることにより、加熱コイル上に非磁性材質の被加熱物を載置した場合でも共振回路の共振周波数が低くなり、加熱コイルに流れる電流が転流する状態を防止してコイル電流の増加を防ぐことができるので、加熱開始時と加熱停止時の鍋に誘起される電流量の増加を抑制し、鍋音の発生を防ぐことができる。

なお、実施の形態１では、加熱コイル４ａの電流を検知する手段としてトランスを用いた図を記載しているが、加熱コイル４ａの電流は共振コンデンサ４ｂの電圧に対応するため、共振コンデンサ４ｂの電圧を検知することによって同等の効果が得られることは言うまでもない。

以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、例えば使用者がアルミ材質などで構成された被加熱物を加熱コイルの上に載置して加熱開始した場合に、「コツッ」という鍋を叩いた様な音の発生を抑制し、且つ、加熱コイルに一定周波数で流れる電流を、アーム回路の導通比を変化させて制御することが実現できるので、例えば誘導加熱バーナーを複数備えた誘導加熱調理器において、加熱開始時、或いは加熱中に発生する鍋音を抑制する機能を備えた誘導加熱調理器の制御システム等の用途にも適用できる。

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 本発明の加熱開始時におけるスイッチング素子と加熱コイルの動作波形を示す図 本発明の非磁性鍋判別した場合の、加熱開始時における各部の動作波形を示す図 本発明の加熱開始時における鍋材質判別エリアを示す図 従来の誘導加熱調理器のブロック図 従来の適性負荷検知エリアを示す図 従来の被加熱物がアルミ材質時の各部の動作波形を示す図

符号の説明

１ 直流出力
１ａ 商用電源
１ｂ 整流器
１ｃ 入力検知手段
２ インバータ回路
３ アーム回路
３ａ 第１のスイッチング素子
３ｂ 第２のスイッチング素子
４ 共振回路
４ａ 加熱コイル
４ｂ 共振コンデンサ
４ｃ 補助コンデンサ
４ｄ スイッチ
４ｅ コイル電流検知手段
４ｆ 被加熱物（鍋）（負荷）
５ 制御手段
５ａ 第１の導通時間出力
５ｂ 第２の導通時間出力
５ｃ 電源位相検知手段
５ｄ 鍋材質判別機能

Claims (5)

1. 商用電源を整流してなる直流出力と、前記直流出力の両端に電気的に接続されて交互にオンオフする２個のスイッチング素子を直列に接続したアーム回路及び加熱コイルと共振コンデンサとを直列に接続した共振回路を有し前記共振回路の一端を前記アーム回路の接続点に他端を直流出力に接続したインバータ回路と、前記アーム回路を一定周波数で駆動し導通比を可変して被加熱物の加熱量を制御する制御手段と、前記加熱コイルに流れる加熱コイル電流を検知するコイル電流検知手段と、前記インバータ回路へ入力される電流を検知する入力電流検知手段と、を有する誘導加熱部を複数備え、前記制御手段は前記被加熱物の材質を前記加熱コイル電流検知手段と前記入力電流検知手段の情報を得て判別する鍋材質判別機能を備え、前記鍋材質判別機能は、加熱開始時において一方の前記スイッチング素子のオン時間を最小設定値にしかつ他方の前記スイッチング素子のオン時間を小さい設定値とし、前記加熱コイル電流が設定値以上となると前記被加熱物の材質がアルミニウムのような低抵抗率の非磁性材質であると判別して前記アーム回路の駆動を停止し、前記加熱コイル電流が前記設定値に達しないと、他方の前記スイッチング素子のオン時間を、前記小さい設定値から大きい設定値に離散的に変化させて前記一定周波数で前記アーム回路を駆動して前記被加熱物の材質が非磁性ステンレスのような高抵抗率の非磁性材質であるか鉄のような磁性材質であるかの判別を行う誘導加熱調理器。
2. 制御手段は、一方のスイッチング素子のオン時間を最小設定値にして他方のスイッチング素子のオン時間を小さい設定値から大きい設定値へと離散的に変化する際に、前記他方のスイッチング素子のオン時間が小さい設定値のときのアーム回路の動作周波数と大きい設定値のときの前記アーム回路の動作周波数の差が可聴周波数以上となる様に設定された請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 制御手段は商用電源の位相を検知する電源位相検知手段を備え、商用電源が零ボルト付近の位相で他方のスイッチング素子のオン時間を小さい設定値から大きい設定値へと離散的に変化する請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
4. 制御手段は、他方のスイッチング素子のオン時間を小さい設定値から大きい設定値へと離散的に変化した後、前記加熱コイルに流れる電流が加熱停止時に発生する鍋音を抑制する
   ため設定される設定値以上の場合、鍋材質判別機能の誤判別と判断してアーム回路の駆動を停止する請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
5. 共振コンデンサと並列に、補助コンデンサとスイッチの直列回路を備え、前記制御手段は前記鍋材質判別機能によって被加熱物の材質が高抵抗率の非磁材質であると判断した場合、前記アーム回路の駆動を一旦停止し、前記スイッチをオンして共振回路の共振周波数を変更した後、再び前記アーム回路を駆動して加熱を開始する請求項１に記載の誘導加熱調理器。