JP4494336B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、加熱コイルに高周波電流を流して被加熱体を誘導加熱する誘導加熱調理器に係わり、さらに詳しくは、アルミニウムや銅等の非磁性材質の被加熱体を誘導加熱する誘導加熱調理器に関するものである。

従来の誘導加熱調理器により非磁性材質の被加熱体を誘導加熱する場合、被加熱体に発生する磁気反発力を抑制する手段として、鍋浮き検出手段の出力に応じて加熱出力を低下させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
また、前記の磁気反発力を抑制する手段として、鍋重量検出手段の出力に応じて共振回路の共振周波数を高くするように共振回路定数を切り替えるようにしている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１０−２４１８５０号公報（第６頁、図１） 特開平５−１１４４７０号公報（第４頁、図１）

被加熱体がアルミニウムや銅等の非磁性材質である場合、被加熱体と調理物の総重量より被加熱体に発生する磁気反発力が大きいと被加熱体は浮き上がり、天板上を横滑り（以下、「横移動」と称す）する。この横移動を抑制するために横移動を検知して被加熱体への加熱出力を低下させる、若しくは加熱停止させる方法が一般的であるが、調理器使用者の使い勝手が悪くなるという問題があった。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、被加熱体と調理物の総重量より被加熱体に発生する磁気反発力が大きい場合にも誘導加熱開始直後の加熱出力を低下させることなく、天板上に載置された被加熱体の横移動を防止する誘導加熱調理器を得ることを目的とする。

本発明に係る誘導加熱調理器は、交流電圧を直流電圧に変換する交直変換手段と、加熱コイル及び加熱コイルにそれぞれ接続される容量の異なる複数の共振コンデンサより構成された共振回路と、複数の共振コンデンサあるいは複数の共振コンデンサのうち容量の最も少ない共振コンデンサを除く残りの共振コンデンサにそれぞれ接続された切替手段と、交直変換手段の出力電圧を高周波の交流電圧に変換し、共振回路に供給して加熱コイル上の被加熱体を誘導加熱するインバータと、インバータの電流を制御して加熱出力を可変する制御手段と、記共振回路の定数により決定される共振周波数を検知する共振周波数検知手段とを備え、制御手段は、被加熱体の誘導加熱を開始したとき、複数の共振コンデンサを全て使用したときの共振周波数を共振周波数検知手段から読み込んで共振周波数変化幅を計算し、その共振周波数変化幅が所定値以上のとき、共振回路の共振周波数が高くなるように、前記切替手段により複数の共振コンデンサの組み合わせを変えて共振コンデンサの容量を小さくし、さらに、共振周波数変化幅が所定値以上になるときは、前記切替手段により複数の共振コンデンサの組み合わせをさらに変えて共振コンデンサの容量を順次に小さくしていき、共振コンデンサの容量が最小となるように切り変えても共振周波数変化幅が所定値以上となるときは加熱コイルの加熱出力を低下させる。

本発明においては、被加熱体の誘導加熱を開始したとき、複数の共振コンデンサを全て使用したときの共振周波数を共振周波数検知手段から読み込んで共振周波数変化幅を計算し、その共振周波数変化幅が所定値以上のとき、共振回路の共振周波数が高くなるように、切替手段により複数の共振コンデンサの組み合わせを変えて共振コンデンサの容量を小さくし、さらに、共振周波数変化幅が所定値以上になるときは、切替手段により複数の共振コンデンサの組み合わせをさらに変えて共振コンデンサの容量を順次に小さくしていくようにしているので、加熱効率の低下を最小限に抑えながら被加熱体の横移動を抑制することが可能となる。また、共振コンデンサの容量が最小となるように切り変えても共振周波数変化幅が所定値以上となるときは加熱コイルの加熱出力を低下させるようにしているので、確実に被加熱体の横移動を抑制することが可能になり、誘導加熱調理器の使用時の安全性を確保することができる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の構成を示す回路図である。
この誘導加熱調理器は、商用電源１と接続される整流回路２にチョークコイル及び電解コンデンサによるパッシブフィルタ構成の平滑回路３が接続され、この平滑回路３には例えば４つのスイッチング素子で構成されるフルブリッジインバータ４（以下、単に「インバータ」という）が接続され、さらに、インバータ４の出力段に加熱コイル６と共振コンデンサ７で構成される直列共振回路が設けられている。また、直列共振回路と直列な箇所に例えば電流制御用カレントトランスからなる共振周波数検知部９が挿入され、インバータ４の各スイッチング素子の駆動を制御する制御部５が設けられている。前述した共振コンデンサ７は、加熱コイル６にそれぞれ接続された例えば２つの共振コンデンサ７ａ，７ｂからなり、このうち、一方の共振コンデンサ７ｂに切替手段の例えばリレーからなる切替スイッチ１０が直列に接続されている。

なお、共振コンデンサ７ｂに切替スイッチ１０が接続されていることを述べたが、共振コンデンサ７ａにも切替スイッチ１０を接続してもよい。また、切替スイッチ１０としてリレーを用いたことを述べたが、これに代えて半導体素子を使用しても良い。インバータ４にフルブリッジ型のインバータを使用したことを述べたが、これに限定されることはなく、２つのスイッチング素子からなるハーフブリッジ型のインバータを用いてもよい。また、直列共振回路上に共振周波数検知部９を設けたことを述べたが、例えば制御部５の出力段に設けて、共振周波数を検知するようにしても良い。さらに、平滑回路３は、チョークコイル及び電解コンデンサによるパッシブフィルタ構成のものを使用しているが、これに限定されるものではなく、整流回路２の出力（脈流電圧波形）を略リプルの無い直流電圧に変換できる回路であれば良い。

制御部５は、被加熱体８の誘導加熱開始後、共振周波数検知部９により検知される共振周波数を用いて共振周波数変化幅Δｆを計算し、かつ、その共振周波数変化幅Δｆが所定値以上かどうかを判定し、共振周波数変化幅Δｆが所定値以上のときは、直列共振回路の共振周波数が高くなるように、切替スイッチ１０をオフにして共振コンデンサ７の静電容量を小さくする。

次に、実施の形態１の誘導加熱調理器の動作を図２に基づいて説明する。図２は実施の形態１に係る誘導加熱調理器の動作を示すフローチャートである。
加熱コイル６の上方に設けられた天板（図示せず）上に非磁性材質の被加熱体８が載置され（Ｓ１）、本調理器の使用者により加熱動作が開始されると（Ｓ２）、整流回路２が商用電源の電圧を整流（脈流電圧波形）し、平滑回路３が略リプルの無い直流電圧に変換し、インバータ４が制御部５の制御に基づいて平滑回路３の出力を高周波の交流電圧に変換する。一方、制御部５は、交流電圧の周波数（＝インバータ動作周波数）が加熱コイル６と共振コンデンサ７ａ，７ｂとで構成される直列共振回路の共振周波数と一致するようにインバータ４を制御する。この共振周波数（即ち動作周波数）は共振周波数検知部９によって検知され、制御部５に出力される。

ここで、動作周波数を共振周波数とする点について説明する。
アルミニウムや銅等の非磁性材質の被加熱体８を誘導加熱する場合、磁性材質の被加熱体８を誘導加熱する場合と比べ、交番磁束を増加させかつ負荷インピーダンスを上昇させる必要がある。そのためには、加熱コイル６の巻数を極度に多くし、動作周波数を高くする必要があるが、加熱コイル６の巻数を極度に多くすると、加熱コイル６のインダクタンスＬも極度に増加するため、所望の動作周波数（通常60kHz〜90kHz）を得るには、共振コンデンサ７の静電容量Ｃを小さくしなければならず、従って、直列共振回路の共振の鋭さＱが非常に大きな値となる。

このＱの大きい直列共振回路に電力供給する場合、共振周波数と動作周波数の差を大きくするほど（但し、共振周波数≦動作周波数）電力供給が困難となることから、Ｑの大きい直列共振回路では動作周波数を共振周波数と一致させるのが望ましい。一例として、被加熱体８が磁性材質と非磁性材質の場合での直列共振回路定数、及び共振の鋭さＱ値を下記に示す表１に挙げる。この表１は、被加熱体８が磁性材質と非磁性材質の場合での直列共振回路定数と共振の鋭さＱ値を表している。

制御部５は、誘導加熱開始直後に検知された共振周波数を初期共振周波数ｆ_1(REF)として記憶する（Ｓ３）。そして、その後に検知された加熱動作中の共振周波数を現在の共振周波数ｆ₁ として取り込んで、共振周波数変化幅Δｆ＝｜ｆ₁−ｆ_1(REF)｜ を計算し、かつ、その共振周波数変化幅Δｆが所定値以上かどうかを判定する（Ｓ４）。共振周波数変化幅Δｆが所定値以上のときは、被加熱体８の横移動が所定値以上であると判断して、切替スイッチ１０をオフにし、共振コンデンサ７の静電容量を切り替える（Ｓ６）。誘導加熱開始直後の切替スイッチ１０は、オン（短絡）状態であり、これをオフ（開放）にした場合、共振コンデンサ容量（静電容量）はＣ７ａ＋Ｃ７ｂからＣ７ａに小さくなり、直列共振回路の共振周波数が高くなる。

制御部５は、切替スイッチ１０のオフにより共振コンデンサ７の静電容量を小さくすると、その時の共振周波数をｆ₂ とし、その共振周波数ｆ₂ でインバータ４の各スイッチング素子を制御する（Ｓ７）。

また、共振周波数変化幅Δｆ＝｜ｆ₁−ｆ_1(REF)｜ が所定値より小さいときは（Ｓ４）、被加熱体８の横移動が所定値未満であると判断して、誘導加熱開始後の共振コンデンサ容量（Ｃ７ａ＋Ｃ７ｂ）を維持する。そして、現在の共振周波数ｆ₁ でインバータ４の各スイッチング素子を制御する（Ｓ５）。この時の共振周波数ｆ₁ は、前述した共振周波数ｆ₂ より低い周波数である。

ここで、被加熱体８の横移動と共振周波数の変化との関係について図３及び図４を用いて説明する。図３は被加熱体の横移動距離に対する加熱コイルのインダクタンス値を示す特性図、図４は被加熱体の横移動距離に対する直列共振回路の共振周波数を示す特性図である。なお、図３は加熱コイル６の中心部に被加熱体８を載置した（即ち加熱コイル６の中心位置と被加熱体８の中心位置が一致した）ときの横移動距離を０ｍｍとし、被加熱体８の横移動距離に対する加熱コイル６のインダクタンス値の変化をプロットした図であり、図４は被加熱体８の横移動距離に対する共振周波数の変化をプロットした図で、切替スイッチ１０の切り替え前後によるｆ₁ での駆動時とｆ₂ での駆動時のそれぞれの共振周波数の変化を示している。

被加熱体８と調理物の総重量より被加熱体８に発生する磁気反発力が大きいことが原因で横移動を起こすと、加熱コイル６と被加熱体８との結合度が低下し、加熱コイル６のインダクタンス値は増加する（図３参照）。従って、共振周波数は横移動と共に低下し、横移動を起こす前の初期共振周波数ｆ_1(REF)との差異である共振周波数変化幅Δｆ＝｜ｆ₁ −ｆ_1(REF)｜は横移動と共に大きくなる（図４参照）。

次に、インバータ動作周波数と誘導加熱調理器の加熱効率、発生浮力との関係について図５を用いて説明する。図５はインバータ動作周波数に対する誘導加熱調理器の加熱効率と発生浮力のデータ例を示す図である。
共振周波数変化幅Δｆが所定値以上となり、共振コンデンサ７の切り替えにより高い共振周波数へと移行すると、図中に示すように発生浮力Ｗは低下し、横移動を抑制することが可能となる。浮力低減の原理については特許文献２に詳細記述されているので参照されたい。一方、高い共振周波数への移行は、インバータ損失増加による加熱効率ηの低下へと繋がる。

以上のように実施の形態１によれば、被加熱体８への誘導加熱開始後、共振周波数検知部９によって検知された共振周波数を基に共振周波数変化幅Δｆを計算し、この変化幅Δｆが所定値以上のときは切替スイッチ１０をオフ状態にして高い共振周波数ｆ₂ で加熱動作するようにしているので、加熱効率が低下するものの被加熱体８の横移動を抑制することができる。また、共振周波数変化幅Δｆが所定値より小さいときは、共振周波数ｆ₂ より低い共振周波数ｆ₁ で加熱動作するようにしているので、加熱効率の低下を回避することができるという効果がある。
また、共振周波数の切り替えを共振コンデンサ７の静電容量を切り替えとしているので、加熱コイル６のインダクタンス値の切り替え（＝例えば巻数切り替え）とするより回路設計や工作設計が容易となる効果がある。
さらに、共振周波数検知部９は、電流制御用カレントトランス等で代用できるため、新たにセンサを設ける必要は無く、コスト増を免れることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、加熱コイル６にそれぞれ共振コンデンサ７ａ，７ｂを接続し、共振コンデンサ７ｂに切替スイッチ１０を接続して共振周波数を切り替え可能にしたが、本実施の形態２は、例えば加熱コイル６にそれぞれ共振コンデンサ７ａ〜７ｃを接続して共振周波数を切り替えるようにしたものであり、以下、図６及び図７を用いて説明する。

図６は実施の形態２の誘導加熱調理器における直列共振回路の構成を示す回路図である。なお、本実施の形態２の誘導加熱調理器の構成は、直列共振回路及び制御部を除いて、図１で説明した実施の形態と同じであるため、同一部分については説明を省略する。
図中に示す直列共振回路７は、加熱コイル６にそれぞれ３つの共振コンデンサ７ａ〜７ｃが接続されてなっている。この３つの共振コンデンサ７ａ〜７ｃのうち共振コンデンサ７ｂに切替スイッチ１０ｂが接続され、共振コンデンサ７ｃに切替スイッチ１０ｃが接続されている。

制御部５は、被加熱体８の誘導加熱開始後、共振周波数検知部９により検知される共振周波数を用いて共振周波数変化幅Δｆを計算し、かつ、その共振周波数変化幅Δｆが所定値以上かどうかを判定する。共振周波数変化幅Δｆが所定値以上のときは、直列共振回路の共振周波数が高くなるように、２つの切替スイッチ１０ｂ，１０ｃを順次にオフ状態にして共振コンデンサ７の静電容量を小さくしていく。

次に、実施の形態２の動作を図７に基づいて説明する。図７は実施の形態２に係る誘導加熱調理器の動作を示すフローチャートである。なお、図７におけるＳ１〜Ｓ５は、実施の形態１で説明した図２のフローチャートのＳ１〜Ｓ５と同様であるため動作説明を省略する。
制御部５は、Ｓ４において、共振周波数変化幅Δｆ＝｜ｆ₁−ｆ_1(REF)｜が所定値以上と判別すると、被加熱体８の横移動が所定値以上であると判断して、切替スイッチ１０ｃをオフ状態にして共振コンデンサ７の静電容量を切り替える（Ｓ８）。

ここで、共振コンデンサ７ａ、７ｂ、７ｃの静電容量（共振コンデンサ容量）Ｃ７ａ、Ｃ７ｂ、Ｃ７ｃの大小関係をＣ７ａ＞Ｃ７ｂ＞Ｃ７ｃとしたとき、誘導加熱開始直後の切替スイッチ１０ｂ、１０ｃは共にオン（短絡）状態であり、下記の表２に示すように切り替え回数Ｎに応じて切り替え制御を行う。この制御により共振コンデンサ容量は切り替え回数ＮにしたがってＣ７ａ＋Ｃ７ｂ＋Ｃ７ｃ→Ｃ７ａ＋Ｃ７ｂ（Ｎ：１回）→Ｃ７ａ＋Ｃ７ｃ（Ｎ：２回）→Ｃ７ａ（Ｎ：３回）と小さくなり、この切り替え回数Ｎにより直列共振回路の共振周波数が高くなっていく。これは、切り替え回数Ｎにしたがって発生浮力が低下し、被加熱体８の横移動を抑制しやすくなることを意味している。

制御部５は、Ｓ８において、切替スイッチ１０ｃをオフにして共振コンデンサ７の静電容量をＣ７ａ＋Ｃ７ｂとすると、その時の共振周波数を共振周波数検知部９を通じて読み込み、初期共振周波数ｆ_N+1(REF)として記憶する（Ｓ９）。そして、その後に検知された加熱動作中の共振周波数を現在の共振周波数ｆ_N+1 として取り込んで、共振周波数変化幅Δｆ＝｜ｆ_N+1−ｆ_N+1(REF)｜ を計算し、かつ、その共振周波数変化幅Δｆが所定値以上かどうかを判定する（Ｓ１０）。共振周波数変化幅Δｆが所定値より小さいときは、被加熱体８の横移動が所定値未満であると判断して、その時の共振周波数ｆ_N+1 、この場合では、共振周波数ｆ₂ でインバータ４の各スイッチング素子を制御する（Ｓ１１）。また、Ｓ１０において、共振周波数変化幅Δｆが所定値以上のときは、被加熱体８の横移動が所定値以上であると判断して、所定値以上の判定を計４回行ったかどうかを判定する（Ｓ１２）。

この時点までの切り替え回数Ｎは「１」で、所定値以上の判定回数が「２」であるため、Ｓ８に戻って、切替スイッチ１０ｂをオフ、切替スイッチ１０ｃをオンにして共振コンデンサ７の共振コンデンサ容量をＣ７ａ＋Ｃ７ｃとし、その時の共振周波数を共振周波数検知部９を通じて読み込んで、初期共振周波数ｆ_N+1(REF)として記憶する（Ｓ９）。そして、前記と同様に、その後に検知された加熱動作中の共振周波数を現在の共振周波数ｆ_N+1 として取り込んで、共振周波数変化幅Δｆ＝｜ｆ_N+1−ｆ_N+1(REF)｜ を計算し、かつ、その共振周波数変化幅Δｆが所定値以上かどうかを判定する（Ｓ１０）。共振周波数変化幅Δｆが所定値より小さいときは、被加熱体８の横移動が所定値未満であると判断して、その時の共振周波数ｆ_N+1 、この場合では、共振周波数ｆ₃ でインバータ４の各スイッチング素子を制御する（Ｓ１１）。また、Ｓ１０において、共振周波数変化幅Δｆが所定値以上のときは、被加熱体８の横移動が所定値以上であると判断して、所定値以上の判定を計４回行ったかどうかを判定する（Ｓ１２）。

この時点までの切り替え回数Ｎは「２」で、所定値以上の判定回数が「３」であるため、Ｓ８に戻って、切替スイッチ１０ｂをオフ、切替スイッチ１０ｃをオフにして共振コンデンサ７の共振コンデンサ容量をＣ７ａとし、その時の共振周波数を共振周波数検知部９を通じて読み込んで、初期共振周波数ｆ_N+1(REF)として記憶する（Ｓ９）。そして、その後に検知された加熱動作中の共振周波数を現在の共振周波数ｆ_N+1 として取り込んで、共振周波数変化幅Δｆ＝｜ｆ_N+1−ｆ_N+1(REF)｜ を計算し、かつ、その共振周波数変化幅Δｆが所定値以上かどうかを判定する（Ｓ１０）。共振周波数変化幅Δｆが所定値より小さいときは、被加熱体８の横移動が所定値未満であると判断して、その時の共振周波数ｆ_N+1 、この場合では、共振周波数ｆ₄ でインバータ４の各スイッチング素子を制御する（Ｓ１１）。また、Ｓ１０において、共振周波数変化幅Δｆが所定値以上のときは、被加熱体８の横移動が所定値以上であると判断して、所定値以上の判定を計４回行ったかどうかを判定する（Ｓ１２）。この時点での切り替え回数Ｎは「３」で、所定値以上の判定回数が「４」であるため、Ｓ１１での共振周波数ｆ_N+1 、即ち、共振周波数ｆ₄ でインバータ４の各スイッチング素子を制御すると共に、加熱出力を低下させる（Ｓ１３）。

以上のように実施の形態２によれば、３つの共振コンデンサ７ａ〜７ｃを設け、そのうち２つの共振コンデンサ７ｂ，７ｃにそれぞれ切替スイッチ１０ｂ，１０ｃを設けて共振周波数を切り替えるようにし、共振周波数検知部９によって検知された共振周波数を基に共振周波数変化幅Δｆを計算し、この共振周波数変化幅Δｆが所定値以上のときはｆ_N+1 （Ｎ＝１〜３）で加熱動作させるようにしているので、被加熱体８の横移動を抑制するための共振周波数（＝動作周波数）を極力低くすることが可能となり、これにより、加熱効率の低下を最小限に抑えながら被加熱体８の横移動を抑制することが可能となる。
さらに、最終的に共振周波数変化幅Δｆが所定値より小さくならないとき加熱出力をさらに低下させて共振周波数ｆ₄ で加熱動作させるようにしているので、確実に被加熱体８の横移動を抑制することが可能となり、誘導加熱調理器の使用時の安全性を確保することができる。

なお、実施の形態２では、３つの共振コンデンサ７ａ〜７ｃのうち共振コンデンサ７ｂに切替スイッチ１０ｂを、共振コンデンサ７ｃに切替スイッチ１０ｃを接続して述べたが、共振コンデンサ７ａにも切替スイッチを接続してもよい。また、３つの共振コンデンサ７ａ〜７ｃのうち２つの共振コンデンサ７ｂ，７ｃにそれぞれ切替スイッチ１０ｂ，１０ｃを設けて共振周波数を切り替えるようにしたが、それに限定されるものではなく、共振コンデンサ７を４つ以上設け、この４つ以上の共振コンデンサ７のうち１つを除く残りの共振コンデンサ７、或いは全ての共振コンデンサ７に切替スイッチを設けて共振コンデンサ容量の切り替えパターンを増やし、切り替え回数を更に増やしても何ら構わない。但し、この場合、図７に示すＳ１２の判定回数を変化させる必要がある。
また、本実施の形態２のフローチャート（図７）を実施の形態１のフローチャート（図２）に適用し、図７においてＮ＝１とすることで実施の形態１においても共振周波数ｆ₂ で駆動して加熱出力を低下させる動作（Ｓ１３）が有り得るとしても良い。但し、この場合、図７に示すＳ１２は省略されるのは言うまでもない。

実施の形態３．
本実施の形態３は、実施の形態１のように共振周波数ｆ₂ 駆動（図２のＳ７）でさらに加熱出力を低下させた後、また、実施の形態２のように共振周波数ｆ₄ 駆動（図７のＳ１３）でさらに加熱出力を低下させた後も被加熱体８が横移動したときに加熱コイル６への加熱出力を制御するようにしたものである。なお、ここでは、図６に示す直列共振回路を備えた誘導加熱調理器として説明する。

本実施の形態３に係る誘導加熱調理器の制御部５は、切替スイッチ１０ｂ，１０ｃをオフして共振コンデンサの静電容量を小さくした後、共振周波数検知部９により検知される共振周波数を用いて共振周波数変化幅Δｆを計算し、かつ、その共振周波数変化幅Δｆが所定値以上かどうかを判定し、共振周波数変化幅Δｆが所定値以上のときは、インバータ４の制御を停止する。

次に、実施の形態３の動作を図８に基づいて説明する。図８は実施の形態３に係る誘導加熱調理器の動作を示すフローチャートである。なお、図８におけるＳ１〜Ｓ１３は、実施の形態２で説明した図７のフローチャートと同様であるため動作説明を省略する。
制御部５は、Ｓ１３において加熱コイル６の加熱出力を低下させた後、その時の共振周波数を共振周波数検知部９を通じて読み込み、初期共振周波数ｆ’_4(REF)として記憶する（Ｓ１４）。そして、その後に検知された加熱動作中の共振周波数を現在の共振周波数ｆ₄ として取り込んで、共振周波数変化幅Δｆ＝｜ｆ₄ −ｆ’_4(REF)｜を計算し、かつ、その計算値が所定値以上かどうかを判定する（Ｓ１５）。共振周波数変化幅Δｆ＝｜ｆ₄ −ｆ’_4(REF)｜が所定値より小さいときは、被加熱体８の横移動が所定値未満であると判断して、現在の共振周波数ｆ₄ で加熱出力が低下するようにインバータ４の各スイッチング素子を制御する（Ｓ１３）。一方、共振周波数変化幅Δｆ＝｜ｆ₄ −ｆ’_4(REF)｜が所定値以上のときは、被加熱体８の横移動が所定値以上であると判断して、インバータ４の各スイッチング素子の制御を停止し、加熱コイル６への加熱出力を停止させる（Ｓ１６）。

以上のように実施の形態３によれば、実施の形態２に加え、加熱コイル６の加熱出力を低下させた後も共振周波数変化幅Δｆが所定値以上となる、即ち、被加熱体８の横移動が所定値以上となったときは加熱出力を停止するようにしているので、実施の形態２よりも確実に被加熱体８の横移動を抑制することが可能となり、誘導加熱調理器の使用時の安全性をさらに確保することができる。

実施の形態４．
本実施の形態４は、以上説明した実施の形態において、被加熱体８が磁性材質と検出されたとき、共振周波数検知部９による制御を禁止するようにしたものであり、以下、図９及び図１０を用いて説明する。

図９は実施の形態４に係る誘導加熱調理器の構成を示す回路図である。なお、図１で説明した実施の形態１と同一又は相当部分には同じ符号を付し説明を省略する。
図中に示す電流検出部１１は、整流回路２の入力電流を検出し、制御部５に出力する。電力設定部１２は、加熱コイル６の誘導加熱による電力（火力）を設定するためのもので、図示せぬ操作部に設けられている。

前述した制御部５は、電力設定部１２の設定電力に応じて設定された入力電流の閾値を有し、電力設定部１２により電力が設定されて加熱動作が開始されると、電流検出部１１の検出電流を読み込み、設定電力に応じて設定された閾値と比較して被加熱体８の鍋材質を検出する。電流検出部１１の検出電流がその閾値より大きいときは非磁性材質と判断し、検出電流が閾値より小さいときは磁性材質と判断する。

次に、図１０に基づいて誘導加熱調理器の動作を説明する。図１０は実施の形態４に係る誘導加熱調理器の動作を示すフローチャートである。なお、図１０におけるＳ１〜Ｓ７は、実施の形態１で説明した図２のフローチャートと同様であるため動作説明を省略する。
制御部５は、本調理器の天板（図示せず）上に被加熱体８の鍋が載置された後に（Ｓ１）、電力設定部１２の操作による設定電力及び加熱動作の開始を確認すると（Ｓ２）、電流検出部１１の検出電流を読み込んで被加熱体８の鍋材質の検出に入る（Ｓ１７）。その検出電流が設定電力に応じて設定された閾値より大きいかどうかを判定し、検出電流がその閾値より大きいときは非磁性材質と判断し、検出電流が閾値より小さいときは磁性材質と判断する（Ｓ１８）。被加熱体８がアルミニウムや銅等の非磁性材質の場合は、実施の形態１と同様に共振周波数検知部９による制御に入るが（Ｓ３）、被加熱体８が磁性材質の場合は、共振周波数検知部９による制御を行わずに、磁性材質に適した共振周波数（通常17kHz〜30kHz）にてインバータ４を制御する（Ｓ１９）。

ここで、磁性材質に適した共振周波数とするには、被加熱体８が非磁性材質の場合と比較して共振コンデンサ７の静電容量を大きくし、加熱コイル６のインダクタンス値を小さくしなければならず（表１参照）、別途、切替手段の付加が必要となる。本発明は、アルミニウムや銅等の非磁性材質の被加熱体８を誘導加熱する場合に主眼を置いているため、ここでは、切替手段の説明を割愛する。

以上のように実施の形態４によれば、整流回路２の入力側に電流検出部１１を設け、その検出電流と閾値の比較により被加熱体８を磁性材質と判定した場合には、共振周波数検知部９による制御を行わないようにしたので、被加熱体８が非磁性材質である場合には誘導加熱開始直後の加熱出力を低下させることなく被加熱体８の横移動を防止できるという効果に加え、被加熱体８が磁性材質である場合に共振周波数が変化してしまうような誤動作を防止することができる。

本発明の活用例として、非磁性材質の被加熱体を誘導加熱する誘導加熱調理器がある。

本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の構成を示す回路図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の動作を示すフローチャートである。 被加熱体の横移動距離に対する加熱コイルのインダクタンス値を示す特性図である。 被加熱体の横移動距離に対する直列共振回路の共振周波数を示す特性図である。 インバータ動作周波数に対する誘導加熱調理器の加熱効率と発生浮力のデータ例を示す図である。 実施の形態２の誘導加熱調理器における直列共振回路の構成を示す回路図である。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器の動作を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る誘導加熱調理器の動作を示すフローチャートである。 実施の形態４に係る誘導加熱調理器の構成を示す回路図である。 実施の形態４に係る誘導加熱調理器の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 商用電源、２ 整流回路、３ 平滑回路、４ インバータ、５ 制御部、６ 加熱コイル、７ 共振コンデンサ、８ 被加熱体、９ 共振周波数検知部、１０ 切替スイッチ、１１ 電流検出部、１２ 電力設定部。

Claims (2)

1. 交流電圧を直流電圧に変換する交直変換手段と、
   加熱コイル及び該加熱コイルにそれぞれ接続される容量の異なる複数の共振コンデンサより構成された共振回路と、
   複数の共振コンデンサあるいは複数の共振コンデンサのうち容量の最も少ない共振コンデンサを除く残りの共振コンデンサにそれぞれ接続された切替手段と、
   前記交直変換手段の出力電圧を高周波の交流電圧に変換し、前記共振回路に供給して加熱コイル上の被加熱体を誘導加熱するインバータと、
   該インバータの電流を制御して加熱出力を可変する制御手段と、
   前記共振回路の定数により決定される共振周波数を検知する共振周波数検知手段とを備え、
   前記制御手段は、被加熱体の誘導加熱を開始したとき、複数の共振コンデンサを全て使用したときの共振周波数を前記共振周波数検知手段から読み込んで共振周波数変化幅を計算し、その共振周波数変化幅が所定値以上のとき、前記共振回路の共振周波数が高くなるように、前記切替手段により複数の共振コンデンサの組み合わせを変えて共振コンデンサの容量を小さくし、さらに、共振周波数変化幅が所定値以上になるときは、前記切替手段により複数の共振コンデンサの組み合わせをさらに変えて共振コンデンサの容量を順次に小さくしていき、共振コンデンサの容量が最小となるように切り変えても共振周波数変化幅が所定値以上となるときは前記加熱コイルの加熱出力を低下させることを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 前記制御手段は、前記加熱コイルの加熱出力を低下させた後、共振周波数変化幅が所定値より小さいときその加熱出力を保持し、共振周波数変化幅が所定値以上となったときは前記加熱コイルによる被加熱体の誘導加熱を停止させることを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。

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