JP4444253B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、誘導加熱調理器の加熱制御に関するものである。

従来、この種の誘導加熱調理器は、ターンオン電圧を検知する回路により、ターンオン電圧レベルを検出して、ターオン状態を検出している（例えば、特許文献１〜４参照）。
特開平５−２９９１６７号公報 特開平１１−３２９６９７号公報 特開平１１−１１１４４０号公報 特開２００４−１７１９３２号公報

誘導加熱調理器を用いて調理をおこなう際に、鍋を動かすことがある。しかしながら、前記従来の構成では、鍋が加熱コイル中央からずれた状態で動作が安定し、動作点が図２に示す通常の加熱領域３０の範囲にあるときに、鍋を前記加熱コイル中央に戻す動作が生じると、前記加熱コイルから見た鍋の特性が変化し、動作点が図２に示すターンオンモードになる領域３１に移ることがある（制御手段による制御よりも鍋の特性変化が速かった場合）。

ターンオンモードにおいては、正常な制御ができないばかりでなく、スイッチング素子の損失が増加し、スイッチング素子の破壊にいたることがあるため、ターンオンモードを検知し、速やかに動作点を図２に示す通常の加熱領域３０に戻す必要がある。

前記従来の構成では、ハードウエアによるターンオン検知をおこなうので、検知が高速である反面、回路を構成するためにコンパレータ等のハードウエア部品が必要である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、ターンオン動作状態を検知するために専用のハードウエアを必要としない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、トッププレート上に載置される鍋を前記鍋の下方で加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路に電源を供給する直流電源と、前記直流電源への入力電流値を検知する入力電流検知手段と、駆動周波数を下げて前記インバータ回路の出力を増加させることによって出力設定手段により設定された出力設定値となるように制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記制御手段の動作状態が前記インバータ回路の前記駆動周波数を下げても前記入力電流値が増加しない状態であり、かつ前記入力電流値が前記出力設定手段により設定された前記出力設定値相当の前記入力電流値に満たない場合に、前記インバータ回路の前記駆動周波数と前記入力電流値の関係を示す動作点が共振のピークを越えてターンオン動作モードになっている可能性があると判定して、一度加熱を停止し、動作点をターンオンモードにならない通常の加熱領域に戻すために前記インバータ回路の前記駆動周波数を上げて再始動をおこなうとしたものである。

これによって、ターンオン動作状態を検知するために専用のハードウエアを必要としな
い誘導加熱調理器を提供することとなる。

また、動作点を図２に示す通常の加熱領域３０に戻すことができる。

本発明の誘導加熱調理器は、ターンオン動作状態を検知するために専用のハードウエアを必要としないため、部品点数の削減によるインバータ回路の合理化、低コスト化、信頼性向上を実現できる。

また、動作点を図２に示す通常の加熱領域３０に戻すことができる。

第１の発明は、トッププレート上に載置される鍋を前記鍋の下方で加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路に電源を供給する直流電源と、前記直流電源への入力電流を検知する入力電流検知手段と、駆動周波数を下げて前記インバータ回路の出力を増加させることによって出力設定手段により設定された出力設定値となるように制御する制御手段を備え、前記制御手段は前記制御手段の動作状態が前記インバータ回路の前記駆動周波数を下げても前記入力電流値が増加しない状態であり、かつ前記入力電流値が前記出力設定手段により設定された出力設定値相当の前記入力電流値に満たない場合に、前記インバータ回路の前記駆動周波数と前記入力電流値の関係を示す動作点が共振のピークを越えてターンオン状態で動作している可能性があると判定して、一度加熱を停止し、動作点をターンオンモードにならない通常の加熱領域に戻すために前記インバータ回路の前記駆動周波数を上げて再始動をおこなうことにより、ターンオン動作状態の検知に専用のハードウエアを必要としない回路構成とすることができる。

また、動作点を図２に示す通常の加熱領域３０に戻すことができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の制御手段を、インバータ回路の動作点が共振のピークを越えた可能性があることを判定した場合において、一度加熱を停止し、動作点をターンオンモードにならない通常の加熱領域に戻すために前記インバータ回路の駆動周波数を上げて再始動をおこなったのち、入力電流値が出力設定手段により設定された出力設定値相当の前記入力電流値に満たず、かつ前記インバータ回路の前記駆動周波数を下げても前記入力電流値が増加しない状態である場合に、鍋が小径であるかまたは鍋が加熱コイルに対してずれた状態で置かれていると判定し前記出力設定値を変更し前記入力電流値から決定した最適な前記出力設定値まで小さくすることにより、前記入力電流検知手段により検知した電流値が出力設定手段により設定された出力相当の電流値に満たない原因が、鍋が小径であるかまたは鍋が加熱コイルに対してずれた状態で置かれているためなのか、前記インバータ回路がターンオン状態で動作しているためなのかを区別することができる。

また、鍋が小径であったり鍋が加熱コイルに対してずれた状態で置かれている場合にも、鍋に応じて入力できる最適な火力で鍋を加熱することができる。

第３の発明は、特に、第２の発明の制御手段は出力設定手段により設定された出力設定を変更したときに、表示手段にて変更後の出力設定に応じたレベル表示を行うことで、最適な火力に設定変更したことを使用者に伝えることができる。

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ブロック図を示すものである。

図１において、１１は負荷鍋、１２は負荷鍋１１を載置するトッププレート、１３は負荷鍋１１を加熱する加熱コイル、１４は加熱コイル１３に高周波電流を供給するインバータ回路、１５はインバータ回路１４へ電源を供給する直流電源、１６は商用電源からの入力電流を検知する入力電流検知手段である。２０は機器の動作状態を表示する表示手段、２１は機器の加熱出力を設定する出力設定手段、２２は出力設定手段２１で設定された出力となるようにインバータ回路１４の出力を制御する制御手段である。

図２は、本発明の第１の実施の形態におけるインバータ駆動周波数と入力電力の関係を示すものである。

図２において、３０はターンオンモードにならない通常の加熱領域、３１はターンオンモードになる加熱領域、３２はインバータ駆動周波数と入力電力の関係を示す曲線である。

以上のように構成された誘導加熱調理器についてその動作、作用を説明する。

まず、加熱をスタートすると、制御手段２２はインバータ回路１４を作動させて加熱コイル１３に高周波電流を供給し、加熱コイル１３上方に載置された負荷鍋１１が加熱される。

負荷鍋１１を加熱コイル１３の中央からずらした状態で設置し、通常の加熱領域３０の範囲で動作させる。この状態で、負荷鍋１１を加熱コイル１３の中央へ移動させる動作をおこなうと、動作点が通常の加熱領域３０から共振の山３２を越えてターンオンモードになる領域３１に移る場合がある。これは、負荷鍋１１をずらした状態から、負荷鍋１１を中央に持ってくることで、加熱コイル１３から見た鍋の特性が変化し、共振の山３２が周波数の高い方向に移動するのに対して、インバータ回路１４の駆動周波数がすぐには変化しないために生じる。この動作は、ユーザが誘導加熱調理器を使用して調理中に負荷鍋１１を動かした場合を想定している。

通常の加熱領域３０においては、制御手段２２によりインバータ回路１４の駆動周波数を上げることで負荷鍋１１への入力を低下、駆動周波数を下げることで負荷鍋１１への入力を上昇させることができる（図２）。ところが、ターンオンモードになる領域３１においては、インバータ回路１４の駆動周波数と負荷鍋１１への入力の関係は、通常の加熱領域３０とは逆の関係になることが図２からわかる。このように、ターンオンモードで動作している状態では、通常の加熱領域３０と同じ制御方法で制御をすることができない。また、ターンオンモードでインバータ回路１４を動作すると、インバータ回路１４を構成しているスイッチング素子の損失が大きくなり、前記スイッチング素子の破壊に至ることがある（特許文献１〜３）。

何らかの要因でターンオンモードになる領域３１の範囲に動作点があり、更に、入力電流検知手段１６により検知した電流値が出力設定手段２１により設定された出力相当の電流値に満たない場合を考える。このとき、制御手段２２は制御手段２２の動作状態がインバータ回路１４を設定可能な最小周波数（最大出力）で駆動する状態であるときに入力電流検知手段１６により検知した電流値が出力設定手段２１により設定された出力相当の電流値に満たない場合に、インバータ回路１４の動作点が共振の山３２を越えてターンオンモードになる領域３１で動作している可能性があると判定する。可能性があると判定する意味は、負荷鍋１１が小径であったり、負荷鍋１１が加熱コイル１３の中央からずれてい
たりした場合も同様に、制御手段２２の動作状態がインバータ回路１４を設定可能な最小周波数（最大出力）で駆動する状態であるときに入力電流検知手段１６により検知した電流値が出力設定手段２１により設定された出力相当の電流値に満たない状態になるためである。これらの見分け方については後述する。

制御手段２２は、インバータ回路１４の動作点が共振の山３２を越えてターンオンモードになる領域３１に移動した可能性があることを判定すると、一度加熱動作を停止し、動作点を通常の加熱領域３０に戻すために再始動をおこなう。この動作によりターンオンモードになる領域３１から抜け出して、通常の加熱領域３０に動作点を移動することができる。

尚、前述のように、ターンオンモードになる領域３１の範囲に動作点がある場合には、通常の加熱領域３０に動作点がある場合に対して、インバータ回路１４の駆動周波数と負荷鍋１１への入力の関係が異なることを利用して、インバータ回路１４の駆動周波数を下げても入力電流検知手段１６により検知した電流値が増加しない、または、インバータ回路１４の駆動周波数を上げても入力電流検知手段１６により検知した電流値が減少しない、場合をターンオンモードになる領域３１に動作点があることの判定に用いることもできる。

制御手段２２が、インバータ回路１４の動作点が共振の山３２を越えてターンオンモードになる領域３１に移動した可能性があることを判定し、一度加熱動作を停止し、動作点を通常の加熱領域３０に戻すために再始動をおこなった後、入力電流検知手段１６により検知した電流値が出力設定手段２１により設定された出力相当の電流値に満たない場合に、鍋が小径であるかまたは鍋が加熱コイルに対してずれた状態で置かれていると判定する。これにより、インバータ回路１４を設定可能な最小周波数（最大出力）で駆動する状態であるときに入力電流検知手段１６により検知した電流値が出力設定手段２１により設定された出力相当の電流値に満たない原因が、鍋が小径であるかまたは鍋が加熱コイルに対してずれた状態で置かれているためなのか、インバータ回路１４がターンオン状態で動作しているためなのかを区別することができる。

制御手段２２は、前述の方法で鍋が小径であるかまたは鍋が加熱コイルに対してずれた状態で置かれていると判定した場合に出力設定手段により設定された出力設定を最適な出力設定に変更する。これにより、負荷鍋１１の状態に適した加熱をおこなうことができる。

また、制御手段２２は出力設定手段２１により設定された出力設定を変更したときに、表示手段２０にて変更後の出力設定に応じたレベル表示を行う。これにより、最適な負荷鍋１１に最適な火力設定に変更されたことをユーザに伝えることができ、設定が大きいにもかかわらず火力感が低いという状態にならないようにできる。

制御手段２２は、インバータ回路１４の動作点が共振の山３２を越えた可能性があることを判定し、再始動をおこなったのち、制御手段２２の動作状態がインバータ回路１４を設定可能な最小周波数（最大出力）で駆動する状態であるときに、入力電流検知手段１６により検知した電流値が制御手段内２２にて設定された閾値に満たないとき、加熱に適さない鍋であると判定して加熱を停止し待機状態にする。これにより、負荷鍋１１が加熱に適さないことをユーザに報知することができる。

以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、専用のハードウエアを必要とせずにインバータ回路がターンオン状態で動作していることを検知することが可能となるため、装置の部品点数削減によるインバータ回路の合理化、低コスト化、信頼性向上を実現でき
る。

以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、専用のハードウエアを必要とせずにインバータ回路がターンオン状態で動作していることを検知することが可能となるため、他の加熱調理器にも適用できる。

本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器示すブロック図 本発明の実施の形態１におけるインバータ駆動周波数と入力電力の関係を示す図

１１ 負荷鍋
１２ トッププレート
１３ 加熱コイル
１４ インバータ回路
１５ 直流電源
１６ 入力電流検知手段
２０ 表示手段
２１ 出力設定手段
２２ 制御手段
３０ 通常の加熱領域
３１ ターンオンモードになる領域
３２ 共振の山

Claims (3)

1. トッププレート上に載置される鍋を前記鍋の下方で加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路に電源を供給する直流電源と、前記直流電源への入力電流値を検知する入力電流検知手段と、駆動周波数を下げて前記インバータ回路の出力を増加させることによって出力設定手段により設定された出力設定値となるように制御する制御手段を備え、前記制御手段は前記制御手段の動作状態が前記インバータ回路の前記駆動周波数を下げても前記入力電流値が増加しない状態であり、かつ前記入力電流値が前記出力設定手段により設定された前記出力設定値相当の前記入力電流値に満たない場合に、前記インバータ回路の前記駆動周波数と前記入力電流値の関係を示す動作点が共振のピークを越えてターンオン状態で動作している可能性があると判定して、一度加熱を停止し、前記動作点をターンオンモードにならない通常の加熱領域に戻すために前記インバータ回路の前記駆動周波数を上げて再始動をおこなう誘導加熱調理器。
2. 制御手段は、インバータ回路の動作点が共振のピークを越えた可能性があることを判定した場合において、一度加熱を停止し、動作点をターンオンモードにならない通常の加熱領域に戻すために前記インバータ回路の駆動周波数を上げて再始動をおこなったのち、入力電流値が出力設定手段により設定された出力設定値相当の前記入力電流値に満たず、かつ前記インバータ回路の前記駆動周波数を下げても前記入力電流値が増加しない状態である場合に、鍋が小径であるかまたは鍋が加熱コイルに対してずれた状態で置かれていると判定し前記出力設定値を変更し前記入力電流値から決定した最適な前記出力設定値まで小さくする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 加熱出力レベルを表示する表示手段を備え、制御手段は出力設定手段により設定された出力設定値を変更したときに、前記表示手段にて変更後の前記出力設定値に応じたレベル表示を行う請求項２に記載の誘導加熱調理器。

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