JP4874163B2 - 誘導加熱調理器および誘導加熱調理器の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、低加熱電力時においても被加熱鍋の有無を確実に判別できる誘導加熱調理器および誘導加熱調理器の制御方法に関する。

従来の誘導加熱調理器においては、設定された加熱電力出力に従って１次側の電流である入力電流及び加熱コイルに流れるコイル電流を増減し、トッププレート上の所定の位置に鍋が有るか無いかの判別は、入力電流値に対して任意に定められた閾値と加熱コイル電流との比較により行うものがある。ここで、低加熱出力の場合、すなわち入力電流が所定値よりも小さい場合には、コイル電流もわずかしか流れず、鍋の有無を判別するのが困難な場合があり、その場合には、任意の時間毎に加熱出力を所定値以上に上げて、確実に鍋の有無を判別するようにしたものがあった。

特開２００１−３２６０６６号公報（図１、段落０００９、００１５）

従来の誘導加熱調理器においては、低加熱出力時に本来の加熱出力とは異なる、設定された加熱出力を周期的に出力するため、必ずしも使用者の思い通りの加熱が行えないという問題点があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は低加熱出力時に加熱出力を大きくすること無く被加熱鍋の有無を確実に判別できる誘導加熱調理器および誘導加熱調理器の制御方法を得ることにある。

この発明に係る誘導加熱調理器は、交流電力を整流して直流電力に変換する直流電源回路と、前記直流電源回路への入力電流を検出する入力電流検出手段と、同心円状に配設され、鍋を加熱する内コイルおよび外コイルと、前記内コイルおよび外コイルに流れる電流を検出する出力電流検出手段と、外コイルの外周に設けられ、漏れ磁束を低減するためのシールドリングと、直流電源回路の出力である直流電力を高周波交流電力に変換して前記内コイルおよび外コイルへ出力するインバータ回路と、このインバータ回路を駆動するインバータ駆動手段と、入力電流が所定値よりも低い低加熱出力時には、前記インバータ回路が前記内コイルと前記外コイルへ同時出力を行うと共に間欠的に前記外コイルへの出力を低減するように前記インバータ駆動手段を制御し、前記外コイル出力低減時の前記入力電流検出手段の検出結果である入力電流と前記出力電流検出手段の検出結果である出力電流との割合に基づいて前記鍋の有無の判別を行う制御手段と、を備えたものである。

本発明における誘導加熱調理器においては、制御手段が低加熱出力で内・外コイル同時出力を行う場合に、外コイルへの出力を低減するようにしたので、内・外コイル同時出力時に流れる高周波電流により生ずる磁束が、内・外コイル上方に載置された鍋底を加熱するだけでなく、外コイル外周部に配されたシールドリングと鎖交して発熱させるのに対し、外コイルの出力を停止して内コイルのみに高周波電流を流した場合には、その高周波電流により生ずる磁束は殆んどシールドリングとは鎖交せず、内コイル上に載置された鍋底を加熱することになるため、被加熱鍋の有無による入力電流あるいは出力電流の差異が大きくなり、鍋の有無を確実に判断することができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。
図１において、商用交流電源１から供給される電力は直流電源回路２で直流電力に変換される。直流電源回路２は、交流電力を整流する整流ダイオードブリッジ３とリアクトル４と平滑コンデンサ５とから構成されている。そして、直流電源回路２へ入力される入力電流は入力電流検出回路６によって検出され、入力電圧は入力電圧検出回路５８によって検出される。直流電源回路２で直流電力に変換された電力はインバータ回路７に供給される。

このインバータ回路７は、直流電源回路２の正負母線間に直列に接続された２個のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）と、そのスイッチング素子にそれぞれ逆並列に接続されたダイオードとによって構成されるアーム３組からなっている。なお、これ以降、３組のアームのうち１組を共通アーム８、他の２組を内コイル用アーム９および外コイル用アーム１０と呼ぶ。また、各アーム８〜１０の正母線側のスイッチング素子を上スイッチ１１、１６、２１、負母線側のスイッチング素子を下スイッチ１２、１７、２２と呼び、各アーム８〜１０の正母線側の逆並列ダイオードを上ダイオード１３、１８、２３、負母線側の逆並列ダイオードを下ダイオード１４、１９、２４と呼ぶ。

共通アーム８は、後述する内コイル負荷回路２９及び外コイル負荷回路３０に接続されたアームで、上スイッチ１１および下スイッチ１２と、これらスイッチ１１、１２にそれぞれ逆並列に接続された上ダイオード１３および下ダイオード１４とで構成され、上スイッチ１１および下スイッチ１２の接続点が共通アーム８の出力点となっている。下スイッチ１２にはスナバコンデンサ1５が並列に接続されている。内コイル用アーム９は、内コイル負荷回路２９が接続されたアームで、上スイッチ１６および下スイッチ１７と、これらスイッチ１６、１７に逆並列に接続された上ダイオード１８および下ダイオード１９とから構成されている。下スイッチ１７にはスナバコンデンサ２０が並列に接続されている。また、外コイル用アーム１０は、外コイル負荷回路３０が接続されたアームで、上スイッチ２１および下スイッチ２２と、これらスイッチ２１、２２にそれぞれ逆並列に接続された上ダイオード２３および下ダイオード２４とで構成されている。下スイッチ２２にはスナバコンデンサ２５が並列に接続されている。

共通アーム８の上スイッチ１１と下スイッチ１２は、共通アーム駆動回路２６から出力される駆動信号によりオンオフ駆動され、内コイル用アーム９の上スイッチ１６と下スイッチ１７は内コイル用アーム駆動回路２７から出力される駆動信号によりオンオフ駆動され、外コイル用アーム１０の上スイッチ２１と下スイッチ２２は外コイル用アーム駆動回路２８から出力される駆動信号によりオンオフ駆動される。

共通アーム駆動回路２６は、共通アーム８の上スイッチ１１をオンさせている間は下スイッチ１２をオフ状態にし、上スイッチ１１をオフさせている間は下スイッチ１２をオン状態にし、交互にオンオフする駆動信号を出力する。内コイル用アーム駆動回路２７も同様に、内コイル用アーム９の上スイッチ１６と下スイッチ１７を交互にオンオフする駆動信号を出力するものであり、外コイル用アーム駆動回路２８も同様に、外コイル用アーム１０の上スイッチ２１と下スイッチ２２を交互にオンオフする駆動信号を出力する。

なお、前述したスナバコンデンサ１５、２０、２５はそれぞれ、共通アーム８、内コイル用アーム９、外コイル用アーム１０における各スイッチ１１、１２、１６、１７、２１、２２のターンオフ時の出力電圧の変動を遅延させてスイッチング素子のターンオフ損失を低減するために設けられている。

内コイル負荷回路２９は、内コイル３１と共振コンデンサ３２とで構成される直列共振回路であり、共通アーム８の出力点(上スイッチ１１と下スイッチ１２の接続点)と内コイル用アーム９の出力点(上スイッチ１６と下スイッチ１７の接続点)との間に接続され、外コイル負荷回路３０は、外コイル３３と共振コンデンサ３４とで構成される直列共振回路であり、共通アーム８の出力点と外コイル用アーム１０の出力点(上スイッチ２１と下スイッチ２２の接続点)との間に接続されている。内コイル３１は、略円形に巻回された外形の小なる加熱用のコイルであり、その外周に環状の外コイル３３が巻回されており、内コイル３１と外コイル３３の中心位置が略一致するように配設されている。外コイル３３のさらに外周には、誘導加熱調理器の周辺に漏洩する磁束を低減するためのシールドリング（図１では図示せず）が設けられている。なお、内コイル３１と外コイル３３は、大径鍋が載置された状態で、そのインピーダンス値が略同等に調整されているものとする。また、内コイル３１と外コイル３３は、共通アーム８から見て、同一周回方向に巻回されて接続されている。内コイル３１および外コイル３３に流れる電流は、出力電流検出回路３５により検出する。

制御回路３６は、誘導加熱調理器全体を制御するもので、内部に制御タイマカウンタ３６ａを有し、操作入力手段３７からの入力指示により、表示部３８に動作状態を表示するとともに、入力電流検出回路６や出力電流検出回路３５の検出値に応じて各アーム駆動回路２６〜２８を制御し、加熱出力を調整する。各アーム８〜１０に出力される駆動信号は、内コイル負荷回路２９および外コイル負荷回路３０の共振周波数よりも高い駆動周波数として、負荷回路に流れる電流が負荷回路に印加される電圧と比較して遅れ位相で流れるように制御する。

次に、各アーム駆動回路２６〜２８から各アーム８〜１０に出力される駆動信号の例を図２に示す。図２（ａ）は内コイル負荷回路２９および外コイル負荷回路３０に高周波電力を出力する場合の駆動信号の一例であり、共通アーム８の上スイッチ１１および下スイッチ１２に高周波の駆動信号を出力するとともに、その駆動信号より位相の進んだ駆動信号を内コイル用アーム９の上スイッチ１６と下スイッチ１７、外コイル用アーム１０の上スイッチ２１と下スイッチ２２に出力する。各アームの出力点（上スイッチと下スイッチの接続点）には、上スイッチと下スイッチのオンオフ状態に応じて、直流電源回路２の出力である正母線電位、あるいは負母線電位が高周波で切り替わって出力され、内コイル負荷回路２９には共通アーム８出力点と内コイル用アーム９出力点の電位差が印加され、外コイル負荷回路３０には共通アーム８出力点と外コイル用アーム１１出力点の電位差が印加される。したがって、共通アーム８への駆動信号と、内コイル用アーム９および外コイル用アーム１０への駆動信号との位相差を増減することにより、内コイル負荷回路２９および外コイル負荷回路３０に印加する高周波電圧を調整することができ、内コイル３１と外コイル３３に流れる高周波出力電流と入力電流を制御することができる。

一方、図２（ｂ）は内コイル負荷回路２９のみに高周波電力を出力する場合の駆動信号であり、共通アーム８の上スイッチ１１と下スイッチ１２に高周波の駆動信号を出力するとともに、その駆動信号より位相の進んだ駆動信号を内コイル用アーム９の上スイッチ１６と下スイッチ１７に出力し、外コイル用アーム１０の上スイッチ２１と下スイッチ２２はオフ状態とする。この場合、共通アーム８と内コイル用アーム９の出力点には、上スイッチと下スイッチのオンオフ状態に応じて高周波で変動する電位が出力され、その電位差が内コイル負荷回路２９に印加される。外コイル用アーム１０の出力点電位は、上スイッチ２１および下スイッチ２２がオフ状態のため不定（但し、上ダイオード２３と下ダイオード２４でクランプされているため、直流電源回路２の出力である負母線電位以上、正母線電位以下の範囲）となり、外コイル負荷回路３０には高周波電圧は印加されない。したがって、共通アーム８への駆動信号と内コイル用アーム９への駆動信号の位相差を増減することにより、内コイル負荷回路２９に印加する高周波電圧を調整することができ、内コイル３１に流れる高周波出力電流と入力電流を制御することができる。

次に、内コイル３１および外コイル３３に高周波電流を流した場合の、その高周波電流により生ずる磁束と内コイル３１および外コイル３３の上方に載置された鍋との位置関係を図３に示して説明する。図３において、（ａ）は内コイル３１および外コイル３３上に大径鍋３９ａを載置した場合、（ｂ）は小径鍋３９ｂを載置した場合であり、（ｃ）は何も載置していない無負荷の状態である。

図３（ａ）において、内コイル３１および外コイル３３の回りに周回している矢印は、内コイル３１および外コイル３３に流れる高周波電流により生ずる磁束の様子を示したものである。４０は内コイル３１および外コイル３３の下面を磁気シールドする板状のフェライトであり、４１は外コイル３３の外周に設けたアルミ材等によるシールドリングで、内コイル３１および外コイル３３に流れる電流により生じて周辺部に漏洩する高周波磁束を低減するものである。４２は鍋等の被加熱物を載置するためのものであり、大径鍋３９ａが載置されている。４３は内コイル３１、外コイル３３、フェライト４０、シールドリング４１等を固定するコイルベースである。内コイル３１に流れる高周波電流により生じた磁束の多くは、大径鍋３９ａの鍋底と中央付近で鎖交して、鍋底中央付近に渦電流を誘導し加熱して電力を消費する。また、外コイル３３に流れる高周波電流により生じた磁束の多くは、大径鍋３９ａの鍋底の外周部やシールドリング４１と鎖交して渦電流を誘導し、加熱して電力を消費する。

内コイル３１および外コイル３３の上方に小径鍋３９ｂを載置した図３（ｂ）では、内コイル３１に流れる高周波電流により生じた磁束の多くが鍋底と鎖交して渦電流を誘導し、加熱して電力を消費する。一方、外コイル３３に流れる高周波電流により生じた磁束の多くは鍋底と鎖交せず、シールドリング４１とは鎖交してシールドリング４１に誘導電流を生じさせ、電力を消費する。

内コイル３１および外コイル３３の上方に鍋が載置されていない図３（ｃ）の無負荷状態では、内コイル３１および外コイル３３に流れる高周波電流により生じた磁束は鍋底と鎖交し得ず、シールドリング４１とは鎖交して誘導電流を生じさせ、電力を消費する。

上記のように鍋底やシールドリング４１に誘導電流を生じて電力を消費する他、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の何れの場合も、内コイル３１および外コイル３３に流れる高周波電流による銅損や、スイッチング素子１１、１２、１６、１７、２１、２２等で生ずるスイッチング損失により電力を消費する。これらの鍋底やシールドリング、内コイルや外コイル、スイッチング素子等で消費される電力の総和は、入力電流検出回路６で検出される入力電流に比例し、出力電流検出回路３５で検出される出力電流と、内コイル３１および外コイル３３の上方に載置された鍋により変動する。

図３（ａ）の大径鍋３９ａを載置した場合は、上記のように内コイル３１に流れる高周波電流による磁束でも、外コイル３３に流れる高周波電流による磁束でも、鍋底に渦電流を誘導して加熱し、電力を消費するので、大きな入力電流に対して比較的小さい出力電流で得ることができる。図３（ｂ）の小径鍋３９ｂを載置した場合には、内コイル３１に流れる高周波電流による磁束により鍋底に渦電流を誘導して加熱し、電力を消費することができるが、外コイル３３に流れる高周波電流による磁束では、鍋底に誘導する渦電流は小さく、抵抗値の小さいシールドリング４１に誘導電流を生じさせるので、入力電流に対して比較的大きい出力電流となる。また、図３（ｃ）に示した鍋が載置されていない無負荷状態では、内コイル３１に流れる高周波電流による磁束も、外コイル３３に流れる高周波電流による磁束も鍋底に渦電流を誘導することができず、外コイル３３に流れる高周波電流による磁束により抵抗値の小さいシールドリング４１に誘導電流を生じさせる程度なので、内コイル３１や外コイル３３で生じる銅損やスイッチング素子の損失を含めても大きな入力電流を得ることができない。従って、入力電流に対して出力電流は非常に大きくなる。

また、フォークやスプーン等の加熱すべきでない小物が載置されている場合も加熱動作を継続すべきでなく、高周波電力の出力を停止する必要がある。小物が載置されている場合には、内コイル３１あるいは外コイル３３に流れる高周波電流により生ずる磁束により、小物に誘導電流が流れて加熱されるので、無負荷状態と比較して入力電力が少し増加することになるが、加熱を行うべき大径鍋や小径鍋が載置されている場合ほど入力電力は増加しない。

内コイル３１、および、外コイル３３に高周波電流を流した場合の入力電流と出力電流の関係を図４に示す。なお、入力電流は入力電力に比例する。
図４に示したように、無負荷や小物の場合には、入力電流に対して出力電流が大きくなり、加熱する鍋が載置されている場合には、入力電流に対しては出力電流は比較的小さい値となる。加熱電力を低電力とした場合（入力電流を小さくした場合）には高電力とした場合（入力電流を大きくした場合）と比較して、入力電力全体に対する鍋底に流れる誘導渦電流により消費される電力の割合が小さく、その他（シールドリング４１やスイッチング素子等）で消費される電力の割合が大きくなり、特に小径鍋を載置した場合と、無負荷や小物の場合とを区別するのが困難となる。図において斜線部分が鍋の有無の判別が困難な状態である。

次に、内コイル３１のみに高周波電流を流した場合の、その高周波電流により生ずる磁束と、内コイル３１および外コイル３３の上方に載置された鍋の位置関係を図５に示し、また、入力電流と出力電流の関係を図６に示す。図５において、図３と同一、又は相当部分には同一の符号を付し、説明を省略する。

図５（ａ）の大径鍋３９ａを載置した場合、および、図５（ｂ）の小径鍋を載置した場合において、内コイル３１に流れる高周波電流により生じた磁束の多くが鍋底と鎖交して渦電流を誘導し、鍋底を加熱して電力を消費する。一方、図５（ｃ）の鍋を載置していない無負荷状態の場合には、内コイル３１に流れる高周波電流により生ずる磁束は鍋底と鎖交して誘導加熱することができないので、入力電流は大きくならない。内コイルのみ通電の場合には、内・外コイル同時通電の場合と比較して、シールドリング４１に近い外コイル３３に高周波電流が流れないので、シールドリング４１に誘導電流が流れ難く、シールドリング４１での損失が小さくなる。従って、内コイルのみ通電では、図６に示すように、無負荷や小物の場合の入力電力が小さくなって、内・外コイル同時通電の場合よりも低い入力電力、すなわち、小さい入力電流まで、小径鍋３９ｂが載置された場合と、無負荷状態や小物が載置された場合とを判別することができる。

図７は、本発明の実施の形態１における加熱出力制御処理を示すフローチャートである。
次に、制御回路３６による加熱出力制御処理の動作を図７に基づいて説明する。
まず、制御回路３６は、操作入力手段３７から加熱開始指示の入力が行われたか否か判断する（ステップ１）。加熱開始指示入力があった場合には、制御回路３６はタイマカウンタ３６ａを初期化してスタートし(ステップ２)、共通アーム駆動回路２６、内コイル用アーム駆動回路２７、および、外コイル用アーム駆動回路２８を制御して、図２（ａ）に示したような駆動信号を各アーム８〜１０の上スイッチ１１、１６、２１、および、下スイッチ１２、１７、２２に出力して、内コイル負荷回路２９と外コイル負荷回路３０への高周波電圧の印加を開始する（ステップ３）。次いで、制御回路３６は、入力電流検出回路６や出力電流検出回路３５や入力電圧検出回路５８を用いてそれぞれの電流と入力電圧を検出し（ステップ４）、出力電流が過大でないか判断する（ステップ５）。出力電流が過大でなければ、制御回路３６は検出した入力電流と入力電圧から換算した入力電力と操作入力手段３７で設定した設定電力を比較し(ステップ６)、入力電力の方が小さい場合には入力電力を増加させるべく、共通アーム８への駆動信号と、内コイル用アーム９への駆動信号および外コイル用アーム１０への駆動信号の位相差（図２（ａ）参照）を増大させる（ステップ７）。逆に、入力電力の方が設定電力より大きい場合には、制御回路３６は入力電力を減少させるべく、図２（ａ）の共通アーム８への駆動信号と、内コイル用アーム９および外コイル用アーム１０への駆動信号の位相差を減少させる(ステップ８)。また、ステップ５で出力電流が過大であった場合にも、制御回路３６は出力電流を抑制するためにステップ８に移行して駆動信号の位相差を減少させる。次に、制御回路３６はタイマカウンタ３６ａを確認し、所定の時間Ｔ１を経過していない場合にはステップ４に戻って入出力電流を検出し、所定時間Ｔ１を経過していた場合には、設定されている加熱出力レベルが所定レベル以下か否か判断し(ステップ１０)、低電力レベルであれば各アーム駆動回路２６〜２８から出力する駆動信号を内コイル負荷回路２９のみに高周波電圧を印加する図２（ｂ）の駆動信号に切り替える(ステップ１１)。

次いで、ステップ１２〜１６において、制御回路３６はステップ４〜８と同様に入力電流、出力電流および入力電圧を検出し（ステップ１２）、出力電流が過大か否かを判断する（ステップ１３）。出力電流が過大でなければ、制御回路３６は入力電流と入力電圧から換算した入力電力と設定電力を比較して（ステップ１４）、駆動信号を増減する（ステップ１５、１６）。そして制御回路３６はタイマカウンタにより所定時間Ｔ２を経過したか否か判断し（ステップ１７）、経過していない場合にはステップ１２に戻る。所定時間Ｔ２を経過した場合には、制御回路３６はタイマカウンタ３６ａの値を０にクリアし(ステップ１８)、検出している入力電流および出力電流の値から、図４（高電力の場合）、あるいは、図６(低電力の場合)を用いて鍋の有無を判別する（ステップ１９）。その結果、鍋があると判断した場合には、制御回路３６は操作入力手段３７からの加熱停止指示の入力の有無を判断し（ステップ２０）、停止指示入力が無ければ、加熱出力レベルにかかわらず内コイル負荷回路２９および外コイル負荷回路３０に高周波電圧を印加する駆動信号に切り替え(ステップ２１)、ステップ４へ戻る。ステップ１９で鍋が無いと判断した場合や、ステップ２０で加熱停止指示の入力が有った場合には、制御回路３６は各アーム駆動回路２６〜２８からの駆動信号出力を停止し(ステップ２２)、タイマカウンタ３６ａも停止して(ステップ２３)、ステップ１へ戻る。

図８に、上記のように制御した場合の内コイル３１および外コイル３３の通電状態と、鍋の有無を判別するタイミングを示す。図８において、（ａ）は高電力の場合、（ｂ）は低電力の場合である。

上記実施の形態では加熱する鍋サイズにかかわらず、高電力出力では内・外コイルへ同時に出力し、低電力出力時では内・外コイルへの同時出力と内コイルのみへの出力とを交互に切り替えて行う例を示したが、外コイルの径以上の径を有する大径鍋に対する火力が所定値よりも高い高加熱出力時には内コイルと前記外コイルへの同時出力を行い、大径鍋に対する高加熱出力時よりも火力が低い低加熱出力時には内コイルと外コイルへの同時出力を行うと共に間欠的に前記外コイルへの出力を抑制し、大径鍋よりも径の小さい小径鍋に対しては外コイルへの出力を停止するようにインバータ駆動手段を制御するようにしてもよい。
なお、内・外コイルへの同時出力時や外コイルのみへ出力時にも鍋の有無の判別処理を行うこととしても、内コイルのみへの出力時に鍋の有無の判別処理を行うこととすれば、内コイルのみへの出力時に鍋の有無を確実に検出できるので、同等の効果を奏する。
また、火力が所定値よりも低い低加熱出力時には、インバータ回路が高周波電力を内コイルのみへ出力するように前記インバータ駆動手段を制御するようにしてもよい。この場合には、入力電流に対する出力電流の比が予め設定した値よりも大きくなった場合に鍋無しと判別し、設定値よりも小さい場合には鍋有りと判別することで、鍋の有無を確実に検出できる。
また、上記の例では、入力電圧として、入力電圧検出回路によって検出された結果を用いたが、予め入力電圧は商用電源のものと同じで一定であるとして取り扱ってもよい。

実施の形態２．
上記実施の形態１の誘導加熱調理器では、低電力出力時に周期的に外コイルへの通電を停止し、内コイルのみに通電する状態に切り替えて鍋の有無を判定したが、外コイルへの通電を停止しなくてもその出力電流を抑制することにより、シールドリング４１に電流を誘導して生じる損失が小さくなるので、低電力出力時の負荷検知が確実に行えるようになる。図９に、実施の形態２の誘導加熱調理器における内コイル３１および外コイル３３の通電状態と、鍋の有無を判別するタイミングを示す。この実施の形態における誘導加熱調理器の回路構成は実施の形態１の誘導加熱調理器の図１と同じであり、省略する。図９において、０〜Ｔ１の期間は内コイル用アームおよび外コイル用アームへの駆動信号を調整（共通アームへの駆動信号と内コイル用アームおよび外コイル用アームへの駆動信号との位相差を調整）して入力電力が設定電力となるように制御を行い、Ｔ１〜Ｔ２の期間は外コイル用アームへの駆動信号を下限出力レベル（共通アームへの駆動信号と外コイル用アームへの駆動信号の位相差を下限値）に固定し、内コイル用アームへの駆動信号のみを調整して入力電力が設定電力となるように制御をおこない、鍋の有無を判定する。

なお、図９では外コイル用アームへの駆動信号を下限出力レベルに固定して鍋の有無を判定することとしたが、必ずしも下限出力レベルの駆動信号としなくても、外コイルに流れる高周波電流を抑制することによって鍋の有無は判別しやすくなる。この場合、外コイルに流れる高周波電流は、内コイルと外コイルを同時に動作させたときの入力電流検出手段によって検出された入力電流と内コイルのみ動作させたときの入力電流検出手段によって検出された入力電流との偏差を演算することで求められる。

実施の形態３．
図１０は、この発明の実施の形態３における誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。上記実施の形態１では、直流電源回路２の出力である直流電力を高周波電力に変換し、内コイル負荷回路２９および外コイル負荷回路３０に出力するインバータ回路として、一つのアームを共有するフルブリッジ方式のものを示したが、内コイル負荷回路２９と外コイル負荷回路３０に高周波電力を出力するインバータ回路は独立したものでもよく、また、ハーフブリッジ方式でもよい。図１０は、内コイル負荷回路２９用のインバータ回路４４（以下、内コイル用インバータ回路４４と呼ぶ）と、外コイル負荷回路３０用のインバータ回路４５（以下、外コイル用インバータ回路４５と呼ぶ）を、それぞれ独立したハーフブリッジ方式としている。

内コイル用インバータ回路４４は、直流電源回路２の出力である正負母線間に２個直列に接続されるスイッチング素子（正母線側の上スイッチ４６と、負母線側の下スイッチ４７）と、そのスイッチング素子と逆並列に接続されたダイオード（正母線側の上ダイオード４８と負母線側の下ダイオード４９）とから構成され、下スイッチ４７と並列にスナバコンデンサ５０が接続されている。また、外コイル用インバータ回路４５も内コイル用インバータ回路４４と同様に、直流電源回路２の出力である正負母線間に２個直列に接続されたスイッチング素子（上スイッチ５１と下スイッチ５２）とその逆並列ダイオード（上ダイオード５３と下ダイオード５４）とから構成され、下スイッチ５２と並列にスナバコンデンサ５５が接続されている。

なお、内コイル３１に流れる電流は内コイル電流検出回路５６により、外コイル３３に流れる電流は外コイル電流検出回路５７により、入力電圧については入力電圧検出回路５８により検出される。

図１１に、内コイル用インバータ回路４４、および、外コイル用インバータ回路４５のスイッチング素子４６、４７、５１、５２へ、それぞれ内コイル用インバータ駆動回路５９および外コイル用インバータ駆動回路６０から出力される駆動信号（（ａ）内・外コイル同時通電、（ｂ）内コイルのみ通電）を示す。この駆動信号の周波数ｆ（＝１／Ｔ(周期)）を低くしたり高くしたりすることにより、インバータ回路の出力を増減する。この駆動信号により、内コイル３１および外コイル３３に同時に高周波電流を通電し、あるいは、内コイル３１のみに高周波電流を通電することができる。したがって、ハーフブリッジ方式のインバータ回路を用いた場合においても、実施の形態１と同様に内・外コイル同時通電も内コイルのみ通電も可能であり、内コイル３１および外コイル３３に同時に高周波電流を通電する場合には、外コイル３３に流れる高周波電流により生ずる磁束の多くがシールドリング４１と鎖交し、大きな誘導電流を生じさせているのに対し、内コイル３１にのみ高周波電流を通電する場合には、シールドリング４１に近い外コイル３３に高周波電流が流れないのでシールドリングに誘導電流は流れ難く、シールドリング４１での損失が小さくなって無負荷状態での入力電力が小さくなる。従って、無負荷状態の場合、内コイル３１および外コイル３３に同時に高周波電流を通電する場合よりも、内コイルのみに通電する場合の方が、同じ入力電力に対してきわめて大きな出力電流を流すことになり、低電力時に内コイルのみ通電に切り替えて鍋の有無を判別することにより、内・外コイル同時通電で鍋の有無を判別するより確実に判別を行うことができる。

図１２は、この発明の実施の形態３における加熱制御処理を示すフローチャートである。
次に、図１２のフローチャートを用いて、本実施の形態３の加熱出力制御処理を説明する。実施の形態１の加熱出力制御処理と同様に、まず、操作入力手段３７から加熱開始指示の入力が行われたか否か判断し（ステップ１０１）、加熱開始指示入力があった場合には、タイマカウンタ３６ａを初期化してスタートする(ステップ１０２)。次いで、内コイル用インバータ駆動回路５９、および、外コイル用インバータ駆動回路６０を制御して、図１１（ａ）に示したような駆動信号を内コイル用インバータ回路４４の上下スイッチ４６、４７、および、外コイル用インバータ回路４５の上下スイッチ５１、５２に出力して、内コイル負荷回路２９と外コイル負荷回路３０への高周波電圧の印加を開始する（ステップ１０３）。そして、入力電流検出回路６や入力電圧検出回路５８、内コイル電流検出回路５６や外コイル電流検出回路５７を用いて入力電流、入力電圧および内外コイルの出力電流を検出し（ステップ１０４）、出力電流が過大でないか判定する（ステップ１０５）。この判定する出力電流としては、内コイルあるいは外コイルに流れる電流値、または、内コイルと外コイルに流れる電流値の和を用いるものとする。

出力電流が過大でなければ、検出した入力電流と入力電圧から換算した入力電力と操作入力手段３７で設定した設定電力を比較し(ステップ１０６)、入力電力の方が小さい場合には入力電力を増加させるべく、内コイル用インバータ回路４４、および、外コイル用インバータ回路４５への駆動信号（図１１（ａ）参照）の周波数を低くする（ステップ１０７）。逆に入力電力の方が設定電力より大きい場合には、入力電力を減少させるべく、図１１（ａ）の内コイル用インバータ回路４４および外コイル用インバータ回路４５への駆動信号の周波数を高くする(ステップ１０８)。また、ステップ１０５で出力電流が過大であった場合にも、出力電流を抑制するためにステップ１０８に移行して駆動信号の周波数を高くする。次に、タイマカウンタ３６ａを確認し、所定の時間Ｔ１を経過していない場合にはステップ１０４に戻って入出力電流と入力電圧を検出し、所定時間Ｔ１を経過していた場合には、設定されている加熱出力レベルが所定レベル以下か否か判断し(ステップ１１０)、低電力レベルであれば外コイル用インバータ駆動回路６０から出力する駆動信号を停止して、内コイル負荷回路２９のみに高周波電圧を印加する内コイル用インバータ駆動回路５９のみから出力する図１１（ｂ）に示す駆動信号に切り替える(ステップ１１１)。

次いで、ステップ１１２〜１１６においてステップ１０４〜１０８と同様に、入力電流、入力電圧および内外コイルの力電流を検出し（ステップ１１２）、出力電流が過大か否か判断する（ステップ１１３）。出力電流が過大でなければ入力電力と設定電力を比較して（ステップ１１４）、駆動信号の駆動周波数を増減する（ステップ１１５、１１６）。そしてタイマカウンタにより所定時間Ｔ２を経過したか否か判断し（ステップ１１７）、経過していない場合にはステップ１１２に戻る。所定時間Ｔ２を経過した場合には、タイマカウンタ３６ａの値を０にクリアし(ステップ１１８)、検出している入力電流および出力電流の値から、図４（高電力の場合）、あるいは、図６(低電力の場合)を用いて鍋の有無を判別する（ステップ１１９）。その結果、鍋があると判断した場合には、操作入力手段３７からの加熱停止指示の入力の有無を判断し（ステップ１２０）、停止指示入力が無ければ、加熱出力レベルにかかわらず内コイル負荷回路２９および外コイル負荷回路３０に高周波電圧を印加する駆動信号に切り替え(ステップ１２１)、ステップ１０４へ戻る。ステップ１１９で鍋が無いと判断した場合や、ステップ１２０で加熱停止指示の入力が有った場合には、各インバータ駆動回路５９、６０からの駆動信号出力を停止し(ステップ１２２)、タイマカウンタ３６ａも停止して(ステップ１２３)、ステップ１０１へ戻る。

実施の形態４．
図１３は、この発明の実施の形態４における誘導加熱調理器の回路構成を示す図であり、図において実施の形態３の図１０と同一部分または相当部分には同一の符号を付している。本実施の形態では、整流回路２ａ、２ｂ、入力電流検出回路６ａ、６ｂ、および、入力電圧検出回路５８ａ、５８ｂを、それぞれ内コイル用インバータ回路４４および外コイル用インバータ回路４５ごとに設け、内コイル負荷回路２９への入力電力と外コイル負荷回路３０への入力電力を個別に検出して、個別に火力制御可能とした。インバータ回路への駆動信号は、一定周波数で上スイッチとしたスイッチの通電比率を調整する通電比率制御を、上スイッチの通電比率０〜５０％の範囲で行うものとする。図１４に駆動信号の一例を示す。（ａ）は内コイル３１および外コイル３２に高周波電流を出力する場合の駆動信号の例であり、（ｂ）は内コイル３１のみに高周波電流を出力する場合の駆動信号の例である。図において、Ｔｂ／Ｔａを通電比率とする。

図１５は内コイル負荷回路２９および外コイル負荷回路３０への入力電力の状態と鍋の有無を判別するタイミングを示すタイムチャートであり、図１６は、この発明の実施の形態４における加熱制御処理を示すフローチャートである。本実施の形態４では、内コイル用インバータ回路への入力電力Ｐ１と外コイル用インバータ回路への入力電力Ｐ２は別個に制御可能であり、操作入力手段３７から設定された入力電力をＰとすると、Ｐ＝Ｐ１＋Ｐ２となるように制御する。図１５に示すように周期的に内コイル用インバータ回路４４への入力電力（Ｐ10又はＰ11）と外コイル用インバータ回路４５への入力電力（Ｐ２０又はＰ２１）の比率を変えて、外コイル用インバータ回路４５への入力電力を小さくした状態（Ｐ１＝Ｐ１１、Ｐ２＝Ｐ２１）で鍋の有無の判定を行う。以下、図１６のフローチャートに従って動作を説明する。

図１６において、まず操作入力手段３７から加熱開始指示の入力が行われたか否か判断し（ステップ２０１）、加熱開始指示入力があった場合には、タイマカウンタ３６ａを初期化してスタートする(ステップ２０２)とともに、内コイル用インバータ駆動回路５９、および、外コイル用インバータ駆動回路６０を制御して、図１４（ａ）に示したような駆動信号を内コイル用インバータ回路４４の上下スイッチ４６、４７、および、外コイル用インバータ回路４５の上下スイッチ５１、５２に出力して、内コイル負荷回路２９と外コイル負荷回路３０への高周波電圧の印加を開始する（ステップ２０３）。そして、内コイル用インバータ回路４４の入力電流検出回路６ａや入力電圧検出回路５８ａ、内コイル電流検出回路５６を用いて電流、電圧を検出し（ステップ２０４）、内コイル電流が過大でないか判定する（ステップ２０５）。内コイル電流が過大でなければ、検出した入力電流と入力電圧から換算した内コイル用インバータ回路４４への入力電力と内コイルの設定電力Ｐ10を比較し(ステップ２０６)、入力電力の方が小さい場合には入力電力を増加させるべく、内コイル用インバータ回路４４への駆動信号の上スイッチ通電比率（Ｔｂ／Ｔａ）を大きくする（ステップ２０７）。逆に入力電力の方が設定電力より大きい場合には、入力電力を減少させるべく、内コイル用インバータ回路４４への駆動信号の上スイッチ通電比率（Ｔｂ／Ｔａ）を小さくする(ステップ２０８)。また、ステップ２０５で内コイル電流が過大であった場合にも、内コイル電流を抑制するためにステップ２０８に移行して駆動信号の上スイッチ通電比率を小さくする。次に、外コイル３３の入力電流検出回路６ｂや入力電圧検出回路５８ｂ、外コイル電流検出回路５７を用いて電流、電圧を検出し（ステップ２０９）、外コイル電流が過大でないか判定する（ステップ２１０）。外コイル電流が過大でなければ、検出した入力電流と入力電圧から換算した外コイル用インバータ回路４５への入力電力と外コイルの設定電力Ｐ２０を比較し(ステップ２１１)、入力電力の方が小さい場合には入力電力を増加させるべく、外コイル用インバータ回路４５への駆動信号の上スイッチ通電比率（Ｔｃ／Ｔａ）を大きくする（ステップ２１２）。逆に入力電力の方が設定電力より大きい場合には、入力電力を減少させるべく、外コイル用インバータ回路４５への駆動信号の上スイッチ通電比率（Ｔｃ／Ｔａ）を小さくする(ステップ２１３)。また、ステップ２１０で外コイル電流が過大であった場合にも、外コイル電流を抑制するためにステップ２１３に移行して駆動信号の上スイッチ通電比率を小さくする。次いで、タイマカウンタ３６ａを確認し（ステップ２１４）、所定の時間Ｔ１を経過していない場合にはステップ２０４に戻って内コイル用インバータ回路４４への入力電力がＰ10に、外コイル用インバータ回路４５への入力電力がＰ20になるように制御する。

ステップ２１４で所定時間Ｔ１を経過していた場合には、外コイル用インバータ回路４５への入力電力の比率を抑えた状態（Ｐ１＝Ｐ11、Ｐ２＝Ｐ21）に移行する。内コイル用インバータ回路４４の入力電流検出回路６ａや入力電圧検出回路５８ａ、内コイル電流検出回路５６を用いて電流、電圧を検出し（ステップ２１５）、内コイル電流が過大でないか判定し（ステップ２１６）、内コイル電流が過大でなければ、検出した入力電流と入力電圧から換算した内コイル負荷回路２９への入力電力と内コイルの設定電力Ｐ11を比較し(ステップ２１７)、入力電力の方が小さい場合には入力電力を増加させるべく、外コイル用インバータ回路４５への駆動信号の上スイッチ通電比率（Ｔｂ／Ｔａ）を大きくする（ステップ２１８）。逆に入力電力の方が設定電力Ｐ11より大きい場合には、入力電力を減少させるべく、内コイル用インバータ回路４４への駆動信号の上スイッチ通電比率（Ｔｂ／Ｔａ）を小さくする(ステップ２１９)。また、ステップ２１６で内コイル電流が過大であった場合にも、内コイル電流を抑制するためにステップ２１９に移行して駆動信号の上スイッチ通電比率を小さくする。

次いで、外コイル用インバータ回路４５の入力電流検出回路６ｂや入力電圧検出回路５８ｂ、外コイル電流検出回路５７を用いて電流、電圧を検出し（ステップ２２０）、外コイル電流が過大でないか判定し（ステップ２２１）、外コイル電流が過大でなければ、検出した入力電流と入力電圧から換算した外コイル用インバータ回路４５への入力電力と設定電力Ｐ21を比較し(ステップ２２２)、入力電力の方が小さい場合には入力電力を増加させるべく、外コイル用インバータ回路４５への駆動信号の上スイッチ通電比率（Ｔｃ／Ｔａ）を大きくする（ステップ２２３）。逆に入力電力の方が設定電力Ｐ21より大きい場合には、入力電力を減少させるべく、内コイル用インバータ回路４４への駆動信号の上スイッチ通電比率（Ｔｃ／Ｔａ）を小さくする(ステップ２２４)。また、ステップ２２１で外コイル電流が過大であった場合にも、外コイル電流を抑制するためにステップ２２４に移行して駆動信号の上スイッチ通電比率を小さくする。そしてタイマカウンタ３６ａにより所定時間Ｔ２を経過したか否か判断し（ステップ２２５）、経過していない場合にはステップ２１５に戻る。所定時間Ｔ２を経過した場合には、タイマカウンタ３６ａの値を０にクリアし(ステップ２２６)、検出している内コイル用インバータ回路４４の入力電流および出力電流の値から鍋の有無を判別する（ステップ２２７）。その結果、鍋があると判断した場合には、操作入力手段３７からの加熱停止指示の入力の有無を判断し（ステップ２２８）、停止指示入力が無ければステップ２０４へ戻って、内コイル用インバータ回路にＰ１０の電力、外コイル用インバータ回路にＰ２０の電力が入るように制御する。ステップ２２７で鍋が無いと判断した場合や、ステップ２２８で加熱停止指示の入力が有った場合には、各インバータ駆動回路５９、６０からの駆動信号出力を停止し(ステップ２２９)、タイマカウンタ３６ａも停止して(ステップ２３０)、ステップ２０１へ戻る。

本実施の形態では、内コイル用インバータ回路への入力電力と外コイル用インバータ回路への入力電力の和が、操作入力手段３７で設定された設定電力Ｐ（＝Ｐ１０＋Ｐ２０＝Ｐ１１＋Ｐ２１）となるように内コイル用駆動回路と外コイル用駆動回路を制御するとともに、周期的に内コイル用インバータ回路への入力電力と外コイル用インバータ回路への入力電力の比率を変え、外コイル用インバータ回路への入力電力を小さくしたタイミングで鍋の有無を判定するので、シールドリングに近い外コイルに流れる電流を抑えた状態で判定でき、低火力状態まで確実な鍋の有無の判定ができる。

実施の形態５．
図１７は、この発明の実施の形態５に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。図１７において、実施の形態１の図１、実施の形態３の図１０、実施の形態４の図１３と同一部分、または相当部分については同一の符号を付し、説明を省略する。

６１は内コイル共振コンデンサ３２の電圧を検出する内コイル共振電圧検出回路であり、６２は外コイル共振コンデンサ３４の電圧を検出する外コイル共振電圧検出回路である。内コイル３１に流れる電流の大きさに比例し、その周波数に反比例する。また、内コイル共振コンデンサ３２に発生する電圧の微分値は、内コイル３１に流れる電流に比例する。そのため、内コイル共振コンデンサ３２の電圧を内コイル共振電圧検出回路６１により検出することにより、間接的に内コイル３１に流れる出力電流を検出することができる。なお、本実施の形態５における内コイル用インバータ回路４４、および、外コイル用インバータ回路４５のスイッチング素子４６、４７、５１、５２への駆動信号は、実施の形態４と同様に一定周波数で上スイッチと下スイッチの通電比率の調整を、上スイッチの通電比率０〜５０％の範囲で行うものとする。

図１８は内コイル３１および外コイル３３に高周波電流を出力した場合の入力電流と共振電圧との関係を示したものであり、図１９は内コイル３１にのみ高周波電流を流した場合の入力電流と共振電圧の関係を示したものである。これらの図における共振電圧は、内コイル共振電圧検出回路６１で検出される内コイル共振コンデンサの電圧、外コイル共振電圧検出回路６２で検出される外コイル共振コンデンサの電圧、あるいは、外コイル共振コンデンサの電圧と内コイル共振コンデンサの電圧との和の何れかとする。

図２０は、この発明の実施の形態５における加熱制御処理を示すフローチャートである。次に、図２０のフローチャートを用いて、本実施の形態５の加熱出力制御処理を説明する。実施の形態１や実施の形態３の加熱出力制御処理と同様に、まず、操作入力手段３７から加熱開始指示の入力が行われたか否か判断し（ステップ３０１）、加熱開始指示入力があった場合には、タイマカウンタ３６ａを初期化してスタートする(ステップ３０２)。次いで、内コイル用インバータ駆動回路５９、および、外コイル用インバータ駆動回路６０を制御して、駆動信号を内コイル用インバータ回路４４の上下スイッチ４６、４７、および、外コイル用インバータ回路４５の上下スイッチ５１、５２に出力して、内コイル負荷回路２９と外コイル負荷回路３０への高周波電圧の印加を開始する（ステップ３０３）。そして、入力電流検出回路６や入力電圧検出回路５８、内コイル共振電圧検出回路６１や外コイル共振電圧検出回路６２を用いてそれぞれの電流、電圧を検出し（ステップ３０４）、共振電圧が過大でないか判定する（ステップ３０５）。この判定する共振電圧としては、内コイル共振コンデンサ３２に発生する電圧値あるいは外コイル共振コンデンサ３４に発生する電圧値、または、内コイル共振コンデンサと外コイル共振コンデンサに発生する共振電圧の和を用いるものとする。

共振電圧が過大でなければ、検出した入力電流と入力電圧から換算した入力電力と操作入力手段３７で設定した設定電力を比較し(ステップ３０６)、入力電力の方が小さい場合には入力電力を増加させるべく、内コイル用インバータ回路４４、および、外コイル用インバータ回路４５への駆動信号の上スイッチへの駆動信号の通電率を大きくする（ステップ３０７）。逆に入力電力の方が設定電力より大きい場合には、入力電力を減少させるべく、内コイル用インバータ回路４４および外コイル用インバータ回路４５への駆動信号の上スイッチへの駆動信号の通電率を小さくする(ステップ３０８)。また、ステップ３０５で共振電圧が過大であった場合にも、共振電圧を抑制するためにステップ３０８に移行して駆動信号の通電率を小さくする。次に、タイマカウンタ３６ａを確認し（ステップ３０９）、所定の時間Ｔ１を経過していない場合にはステップ３０４に戻って入電流、入力電圧と、内コイル共振電圧、外コイル共振電圧を検出し、所定時間Ｔ１を経過していた場合には、設定されている加熱出力レベルが所定レベル以下か否か判断し(ステップ３１０)、低電力レベルであれば外コイル用インバータ駆動回路６０から出力する駆動信号を停止して、内コイル負荷回路２９のみに高周波電圧を印加する内コイル用インバータ駆動回路５９のみから出力する駆動信号に切り替える(ステップ３１１)。

次いで、ステップ３１２〜３１６においてステップ３０４〜３０８と同様に、入力電流、入力電圧および内外コイル共振電圧を検出し（ステップ３１２）、共振電圧が過大か否か判断する（ステップ３１３）。共振電圧が過大でなければ入力電力と設定電力を比較して（ステップ３１４）、駆動信号の通電率を調整する（ステップ３１５、３１６）。そしてタイマカウンタ３６ａにより所定時間Ｔ２を経過したか否か判断し（ステップ３１７）、経過していない場合にはステップ３１２に戻る。所定時間Ｔ２を経過した場合には、タイマカウンタ３６ａの値を０にクリアし(ステップ３１８)、検出している入力電流および共振電圧の値から、図１８（高電力の場合）、あるいは、図１９(低電力の場合)を用いて鍋の有無を判別する（ステップ３１９）。その結果、鍋があると判断した場合には、操作入力手段３７からの加熱停止指示の入力の有無を判断し（ステップ３２０）、停止指示入力が無ければ、加熱出力レベルにかかわらず内コイル負荷回路２９および外コイル負荷回路３０に高周波電圧を印加する駆動信号に切り替え(ステップ３２１)、ステップ３０４へ戻る。ステップ３１９で鍋が無いと判断した場合や、ステップ３２０で加熱停止指示の入力が有った場合には、各インバータ駆動回路５９〜６０からの駆動信号出力を停止し(ステップ３２２)、タイマカウンタ３６ａも停止して(ステップ３２３)、ステップ３０１へ戻る。

本実施の形態５においても、内コイル３１と外コイル３３に同時に通電する場合より内コイルのみに通電する場合の方が、シールドリング４１の近くに流れる外コイル電流が無いためシールドリング４１に流れる誘導電流が小さく、シールドリング４１で消費される電力が小さくなるので無負荷状態の場合に入力電流が大きくなり難い。また、共振コンデンサに発生する共振電圧は出力電流に略比例するので、入力電流と共振電圧を用いて鍋の有無を判定する場合でも、内コイル３１と外コイル３３に同時に通電するよりも内コイルのみに通電した方が低電力まで判別することができる。従って、低電力の場合には、周期的に内コイルのみ通電に切り替えて鍋の有無を判別することにより、加熱量を変えることなく確実な鍋の有無の判別ができる。

なお、本実施の形態５においても、実施の形態２や実施の形態４と同様に、外コイル３３への通電を完全に停止するのではなく、外コイルへの出力を抑制することにより、シールドリング４１での損失を抑制して鍋の有無の判定を行うこととしてもよい。

実施の形態６．
上記実施の形態１〜５では、低電力加熱の場合に内・外コイル同時通電を一時的に内コイルのみ通電に切り替えて鍋の有無を判別することにより、あるいは、一時的に外コイルへの出力を抑制して内コイルへの出力割合を高くした状態で鍋の有無を判別することにより、低電力時でも確実に鍋なし状態を検出することができる誘導加熱調理器を示したが、低電力加熱時には内コイルのみ通電と外コイルのみ通電を交互に切り替えて行い、内コイル通電時に鍋の有無の判別をすることによって低電力時でも鍋なし状態を確実に検出できる。

この発明の実施の形態６に係る誘導加熱調理器は、低電力加熱時に外コイル負荷回路のみへの高周波電力出力と、内コイル負荷回路のみへの高周波電力出力とを交互に切り替えて行うものであり、その回路構成は実施の形態１と同様のものとして説明を省略する。
図２１は、本実施の形態における各アーム駆動回路２６〜２８から出力する駆動信号の例であり、図２１（ａ）は内コイルと外コイルの同時通電時の駆動信号の例、図２１（ｂ）は外コイルのみ通電時の駆動信号の例、図２１（ｃ）は内コイルのみ通電時の駆動信号の例であり、共通アーム８への駆動信号と外コイル用アーム１０への駆動信号の位相差、あるいは、共通アーム８への駆動信号と内コイル用アーム９への駆動信号の位相差を増減することにより、入力電流および出力電流を制御する。

図２２は、外コイル３３に高周波電流を流した場合の、その高周波電流により生ずる磁束と、載置された鍋との位置関係を示す図であり、（ａ）は大径鍋を載置した場合、（ｂ）は小径鍋を載置した場合、（ｃ）は何も載置していない無負荷状態の場合である。図２２において、実施の形態１の図３および図５と同一部分には同一符号を付している。図２２（ａ）の大径鍋を載置している場合には、外コイル３３に流れる高周波電流により生ずる磁束は、シールドリング４１に鎖交するとともに、鍋底にも鎖交して渦電流を誘導し、加熱して電力を消費する。図２２（ｂ)の小径鍋を載置している場合には、外コイル３３に流れる高周波電流により生ずる磁束は、シールドリング４１とは鎖交するが、鍋底とはあまり鎖交せず、シールドリング４１や鍋底で小さい電力を消費することとなる。また、図２２（ｃ）の無負荷状態においては、外コイル３３に流れる高周波電流により生ずる磁束は、シールドリング４１とは鎖交するが鍋底とは鎖交し得ず、シールドリング４１に誘導される電流で小さい電力が消費される。

図２３に、外コイル３３に高周波電流を流した場合の入力電流と出力電流の関係を示す。図において、斜線部分は鍋の有無を判別できない状態である。前記のように、外コイル３３に流れる高周波電流により生ずる磁束は小径鍋の鍋底にほとんど鎖交せず、誘導加熱しないのに対し、シールドリング４１には外コイル３３に流れる高周波電流により生ずる磁束が鎖交して誘導電流を流すので、外コイル通電時には鍋無し状態と小径鍋載置状態とを判別することが困難である。

一方、内コイル３１のみに高周波電流を流した場合には、実施の形態１の図５（内コイル通電時の磁束と鍋の位置関係）、および、図６（内コイル通電時の鍋使用状態による入力電流と出力電流との関係）に示したのと同じく、低電力状態まで鍋の有無を判別することができる。

図２４は、この発明の実施の形態６における加熱制御処理を示すフローチャートである。次に、図２４のフローチャートを用いて、本実施の形態６の加熱出力制御処理を説明する。図２４において、実施の形態１の加熱出力制御処理と同様に、まず、操作入力手段３７から加熱開始指示の入力が行われたか否か判断し（ステップ４０１）、加熱開始指示入力があった場合には、タイマカウンタ３６ａを初期化してスタートする(ステップ４０２)。次いで、操作入力手段３７から設定されている加熱出力レベルが所定レベル以下か否か判断し(ステップ４０３)、低電力レベルであれば各アーム駆動回路２６〜２８から出力する駆動信号を外コイル負荷回路３０のみに高周波電圧を印加する図２１（ｂ）の駆動信号を出力し(ステップ４０４)、入出力電流と入力電圧を検出し（ステップ４０５）、出力電流が過大か否か判断する(ステップ４０６)。出力電流が過大でなければ、検出した入力電流から換算した入力電力と操作入力手段３７で設定した設定電力を比較し(ステップ４０７)、入力電力の方が小さい場合には入力電力を増加させるべく、共通アーム８への駆動信号と外コイル用アーム１０への駆動信号の位相差を増大させる（ステップ４０８）。逆に入力電力の方が設定電力より大きい場合には、入力電力を減少させるべく、共通アーム８への駆動信号と外コイル用アーム１０への駆動信号の位相差を減少させる(ステップ４０９)。また、ステップ４０６で出力電流が過大であった場合にも、出力電流を抑制するためにステップ４０９に移行して駆動信号の位相差を減少させる。次に、タイマカウンタ３６ａを確認し(ステップ４１０)、所定の時間Ｔ１を経過していない場合にはステップ４０５に戻って入出力電流と入力電圧を検出し、所定時間Ｔ１を経過していた場合には、各アーム駆動回路２６〜２８から出力する駆動信号を内コイル負荷回路２９のみに高周波電圧を印加する図２１（ｃ）の駆動信号に切り替える(ステップ４１１)。

次いで、入出力電流および入力電圧を検出し（ステップ４１２）、出力電流が過大か否か判断する（ステップ４１３）。出力電流が過大でなければ入力電力と設定電力を比較して（ステップ４１４）、共通アームへの駆動信号と内コイル用アームへの駆動信号の位相差を増減する（ステップ４１５、４１６）。そしてタイマカウンタにより所定時間Ｔ２を経過したか否か判断し（ステップ４１７）、経過していない場合にはステップ４１２に戻る。所定時間Ｔ２を経過した場合には、タイマカウンタ３６ａの値を０にクリアし(ステップ４１８)、検出している入力電流および出力電流の値から、図６を用いて鍋の有無を判別する（ステップ４１９）。その結果、鍋があると判断した場合には、操作入力手段３７からの加熱停止指示の入力の有無を判断し（ステップ４２０）、停止指示入力が無ければ、ステップ４０３へ戻る。以上のように大径鍋で低電力で加熱する場合には、図２５（ａ）に示すように共通アーム駆動信号の出力に加えて、外コイル用アーム駆動と内コイル用アーム駆動信号を交互に出力し、内コイル用アーム駆動信号出力中に鍋の有無の判別処理を行う。

ステップ４０３で操作入力手段３７から設定されている加熱出力レベルが高電力レベルであった場合には、各アーム駆動回路２６〜２８から出力する駆動信号を内コイル負荷回路２９および外コイル負荷回路３０に高周波電圧を印加する図２１（ａ）の駆動信号を出力し(ステップ４２１)、入出力電流と入力電圧を検出し（ステップ４２２）、出力電流が過大か否か判断する(ステップ４２３)。出力電流が過大でなければ、検出した入力電流と入力電圧から換算した入力電力と操作入力手段３７で設定した設定電力を比較し(ステップ４２４)、入力電力の方が小さい場合には入力電力を増加させるべく、共通アーム８への駆動信号と内コイル用アーム９および外コイル用アーム１０への駆動信号の位相差を増大させる（ステップ４２５）。逆に入力電力の方が設定電力より大きい場合には、入力電力を減少させるべく、共通アーム８への駆動信号と内コイル用アーム９および外コイル用アーム１０への駆動信号の位相差を減少させる(ステップ４２６)。また、ステップ４２３で出力電流が過大であった場合にも、出力電流を抑制するためにステップ４２６に移行して駆動信号の位相差を減少させる。次に、タイマカウンタ３６ａを確認し(ステップ４２７)、所定の時間Ｔ２を経過していない場合にはステップ４２２に戻って入出力電流と入力電圧を検出する。所定時間Ｔ２を経過した場合には、タイマカウンタ３６ａの値を０にクリアし(ステップ４２８)、検出している入力電流および出力電流の値から、図６を用いて鍋の有無を判別する（ステップ４２９）。その結果、鍋があると判断した場合には、操作入力手段３７からの加熱停止指示の入力の有無を判断し（ステップ４３０）、停止指示入力が無ければ、ステップ４０３へ戻る。

ステップ４１９やステップ４２０で鍋が無いと判断した場合や、ステップ４２０やステップ４３０で加熱停止指示の入力が有った場合には、各アーム駆動回路２６〜２８からの駆動信号出力を停止し(ステップ４３１)、タイマカウンタ３６ａも停止して(ステップ４３２)、ステップ４０１へ戻る。

以上のように低火力で加熱する場合には、図２５（ａ）に示すように共通アーム駆動信号の出力に加えて、外コイル用アーム駆動と内コイル用アーム駆動信号を交互に出力し、内コイル用アーム駆動信号出力中に鍋の有無の判別処理を行う。一方、高火力で加熱する場合には、図２５（ｂ）に示すように共通アーム駆動信号、外コイル用アーム駆動、内コイル用アーム駆動信号を同時に出力し、所定の周期で鍋の有無の判別処理を行う。

なお、本実施の形態６では、鍋サイズにかかわらず高電力出力では内・外コイル同時出力、低電力出力では内コイルと外コイルに、交互に出力する例を示したが、小径鍋に対しては図２５（ｃ）外コイルへの出力を停止して内コイルのみに出力し、大径鍋に対してのみ高加熱出力時に内・外コイルへ同時に出力を行い、低電力出力時に内コイルのみへの出力と外コイルのみへの出力に交互に切り替えて行うこととすれば、鍋の誘導加熱に有効なコイルのみに通電することとなって加熱効率がよく、また、加熱出力が小さくても確実に鍋の有無を検出することができる。

また、上記実施の形態１〜６では低電力出力時において、内コイルのみ通電時にのみ鍋の有無の判定を行うこととしたが、鍋の有無の判定を内コイルのみ出力時に限らず実施することとしてもよく、外コイルのみ出力時や内・外コイル同時出力時に検出できない鍋無し状態を内コイルのみ出力時において検出可能であれば、同等の効果を奏するものである。

実施の形態７．
実施の形態１〜６においては、同心円状に配設された径の異なる２つの加熱コイル（内コイルと外コイル）の例を示したが、３つ以上の同心円状に配設された加熱コイルを用いてもよい。また、実施の形態１〜６においては、同心円状に配設された複数の加熱コイルはそれぞれ独立に駆動される構成であったが、複数の加熱コイルを直列に接続する構成としてもよい。図２６は、実施の形態７に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図であり、同心円状に配設した３つの加熱コイルを直列に接続するものである。図において、実施の形態１〜６と同一部分、又は相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。

加熱コイルは内コイル３１に、中コイル６３、外コイル３３が直列に接続された構成で、切替スイッチ６４により内コイル３１のみに高周波電流を流すか、内コイル３１と中コイル６３に高周波電流を流すか、内コイル３１、中コイル６３および外コイル３３に高周波電流を流すかを切り替える。本実施の形態７においても低火力時には周期的に内コイル３１のみ、あるいは、内コイル３１と中コイル６３に高周波電流を流す状態に切り替え、加熱コイルの外周に設けたシールドリング（図示せず）に最も近い外コイル３３に高周波電流を流さない状態で鍋の有無を判別することにより、確実な判別を行うことができる。

本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。 同誘導加熱調理器の駆動信号の一例を示す図である。 同誘導加熱調理器の内コイルおよび外コイルに高周波電流を流した場合に発生する磁束と鍋の位置関係を示す図である。 同誘導加熱調理器の内コイルおよび外コイルに高周波電流を流した場合の入力電流と出力電流の関係を示す図である。 同誘導加熱調理器の内コイルのみに高周波電流を流した場合に発生する磁束と鍋の位置関係を示す図である。 同誘導加熱調理器の内コイルのみに高周波電流を流した場合の入力電流と出力電流の関係を示す図である。 この発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態１における加熱制御処理を示すフローチャートである。 同誘導加熱調理器の内コイルおよび外コイルの通電状態と、鍋の有無を判定するタイミングを示す図である。 本発明の実施の形態２に係る誘導加熱調理器の内コイル用インバータ回路および外コイル用インバータ回路への駆動信号出力状態と、鍋の有無を判定するタイミングを示す図である。 本発明の実施の形態３に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。 同誘導加熱調理器の駆動信号の一例を示す図である。 この発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態３における加熱制御処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。 同誘導加熱調理器の駆動信号の一例を示す図である。 同誘導加熱調理器の内コイル用インバータ回路および外コイル用インバータ回路への入力電力状態と、鍋の有無を判定するタイミングを示す図である。 この発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態４における加熱制御処理を示すフローチャートである。 この発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態４における加熱制御処理を示すフローチャートである。（続き） 本発明の実施の形態５に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。 同誘導加熱調理器の内コイルおよび外コイルに高周波電流を流した場合の入力電流と共振電圧の関係を示す図である。 同誘導加熱調理器の内コイルのみに高周波電流を流した場合の入力電流と共振電圧の関係を示す図である。 この発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態５における加熱制御処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態６に係る誘導加熱調理器の駆動信号の一例を示す図である。（内コイルと外コイルの同時通電時の駆動信号の例） 本発明の実施の形態６に係る誘導加熱調理器の駆動信号の一例を示す図である。（外コイルのみ通電時の駆動信号の例） 本発明の実施の形態６に係る誘導加熱調理器の駆動信号の一例を示す図である。（内コイルのみ通電時の駆動信号の例） 同誘導加熱調理器の外コイルのみに高周波電流を流した場合に発生する磁束と鍋の位置関係を示す図である。 同誘導加熱調理器の外コイルのみに高周波電流を流した場合の入力電流と出力電流の関係を示す図である。 この発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態６における加熱制御処理を示すフローチャートである。 この発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態６における加熱制御処理を示すフローチャートである。（続き） 同誘導加熱調理器の内コイル用インバータ回路および外コイル用インバータ回路への駆動信号出力状態と、鍋の有無を判定するタイミングを示す図である。 本発明の実施の形態７に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。

符号の説明

１ 商用交流電源、２ 直流電源回路、２ａ、２ｂ 整流回路、３ 整流ダイオードブリッジ、４、４ａ、４ｂ リアクトル、５、５ａ、５ｂ 平滑コンデンサ、６、６ａ、６ｂ 入力電流検出回路、７ インバータ回路、８ 共通アーム、９ 内コイル用アーム、１０ 外コイル用アーム、１１ 上スイッチ、１２ 下スイッチ、１３ 上ダイオード、１４ 下ダイオード、１５ スナバコンデンサ、１６ 上スイッチ、１７ 下スイッチ、１８ 上ダイオード、１９ 下ダイオード、２０ スナバコンデンサ、２１ 上スイッチ、２２ 下スイッチ、２３ 上ダイオード、２４ 下ダイオード、２５ スナバコンデンサ、２６ 共通アーム駆動回路、２７ 内コイル用アーム駆動回路、２８ 外コイル用アーム駆動回路、２９ 内コイル負荷回路、３０ 外コイル負荷回路、３１ 内コイル、３２ 内コイル用共振コンデンサ、３３ 外コイル、３４ 外コイル用共振コンデンサ、３５ 出力電流検出回路、３６ 制御回路、３６ａ 制御タイマカウンタ、３７ 操作入力手段、３８ 表示部、３９ａ 大径鍋、３９ｂ 小径鍋、４０ フェライト、４１ シールドリング、４２ トッププレート、４３ コイルベース、４４ 内コイル用インバータ回路、４５ 外コイル用インバータ回路、４６ 上スイッチ、４７ 下スイッチ、４８ 上ダイオード、４９ 下ダイオード、５０ スナバコンデンサ、５１ 上スイッチ、５２ 下スイッチ、５３ 上ダイオード、５４ 下ダイオード、５５ スナバコンデンサ、５６ 内コイル電流検出回路、５７ 外コイル電流検出回路、５８、５８ａ、５８ｂ 入力電圧検出回路、５９ 内コイル用インバータ駆動回路、６０ 外コイル用インバータ駆動回路、６１ 内コイル共振電圧検出回路、６２ 外コイル共振電圧検出回路、６３ 中コイル、６４ 切替スイッチ。

Claims (14)

1. 交流電力を整流して直流電力に変換する直流電源回路と、
   前記直流電源回路への入力電流を検出する入力電流検出手段と、
   同心円状に配設され、鍋を加熱する内コイルおよび外コイルと、
   前記内コイルおよび外コイルに流れる電流を検出する出力電流検出手段と、
   外コイルの外周に設けられ、漏れ磁束を低減するためのシールドリングと、
   直流電源回路の出力である直流電力を高周波交流電力に変換して前記内コイルおよび外コイルへ出力するインバータ回路と、
   このインバータ回路を駆動するインバータ駆動手段と、
   入力電流が所定値よりも低い低加熱出力時には、前記インバータ回路が前記内コイルと前記外コイルへ同時出力を行うと共に間欠的に前記外コイルへの出力を低減するように前記インバータ駆動手段を制御し、前記外コイル出力低減時の前記入力電流検出手段の検出結果である入力電流と前記出力電流検出手段の検出結果である出力電流との割合に基づいて前記鍋の有無の判別を行う制御手段と、を備えたことを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 前記制御手段は、前記インバータ回路が前記外コイルへの出力を停止するように前記インバータ駆動手段を制御することを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
3. 前記制御手段は、前記インバータ回路が前記外コイルへの出力を所定のレベルに抑制するように前記インバータ駆動手段を制御することを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
4. 前記制御手段は、前記インバータ回路が前記外コイルへの出力を調整するときに鍋の有無の判別を行うことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
5. 前記制御手段は、前記外コイルの径以上の径を有する大径鍋に対する入力電流が所定値よりも高い高加熱出力時には前記内コイルと前記外コイルへの同時出力を行い、前記大径鍋に対する前記高加熱出力時よりも入力電流が低い低加熱出力時には前記内コイルと前記外コイルへの同時出力を行うと共に間欠的に前記外コイルへの出力を低減し、前記大径鍋よりも径の小さい小径鍋に対しては外コイルへの出力を停止するように前記インバータ駆動手段を制御し、前記入力電流検出手段の検出結果と前記出力電流検出手段の検出結果に基づいて前記鍋の有無の判別を行うことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
6. 前記制御手段は、前記外コイルの径以上の径を有する大径鍋に対する入力電流が所定値よりも高い高加熱出力時には前記内コイルと前記外コイルへの同時出力を行い、前記大径鍋に対する前記高加熱出力時よりも入力電流が低い低加熱出力時には前記内コイルのみへの出力と前記外コイルのみへの出力を交互に行うように前記インバータ駆動手段を制御し、前記入力電流検出手段の検出結果と前記出力電流検出手段の検出結果に基づいて前記鍋の有無の判別を行うことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
7. 交流電力を整流して直流電力に変換する直流電源回路と、
   前記直流電源回路への入力電流を検出する入力電流検出手段と、
   同心円状に配設され、鍋を加熱する内コイルおよび外コイルと、
   前記内コイルおよび外コイルの出力電圧を検出する共振電圧検出手段と、
   外コイルの外周に設けられ、漏れ磁束を低減するためのシールドリングと、
   直流電源回路の出力である直流電力を高周波交流電力に変換して前記内コイルおよび外コイルへ出力するインバータ回路と、
   このインバータ回路を駆動するインバータ駆動手段と、
   入力電流が所定値よりも低い低加熱出力時には、前記インバータ回路が前記内コイルと前記外コイルへ同時出力を行うと共に間欠的に前記外コイルへの出力を低減するように前記インバータ駆動手段を制御し、前記外コイル出力低減時の前記入力電流検出手段の検出結果である入力電流と前記共振電圧検出手段の検出結果である共振電圧との割合に基づいて前記鍋の有無の判別を行う制御手段と、を備えたことを特徴とする誘導加熱調理器。
8. 前記インバータ回路は、第１の上スイッチング素子と第１の下スイッチング素子とから成り、その中央部が前記内コイルの一端および前記外コイルの一端に接続された共通アームと、第２の上スイッチング素子と第２の下スイッチング素子とから成り、その中央部が前記内コイルの他端に第１の共振コンデンサを介して接続された内コイル用アームと、第３の上スイッチング素子と第３の下スイッチング素子とから成り、その中央部が前記外コイルの他端に第２の共振コンデンサを介して接続された外コイル用アームと、を備え、
   前記制御手段は、前記インバータ回路の共通アームと前記内コイル用アームの組、または、前記共通アームと前記外コイル用アームの組をフルブリッジ方式で駆動するように前記インバータ駆動手段を制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
9. 前記インバータ回路は、第１の上スイッチング素子と第１の下スイッチング素子とから成り、その中央部が前記内コイルの一端に接続された第１のアームと、第４の上スイッチング素子と第４の下スイッチング素子とから成り、その中央部が前記外コイルの一端に接続された第２のアームと、を備え、
   前記制御手段は、前記インバータ回路の第１のアームと前記内コイル用アームの組、または、前記第２のアームと前記外コイル用アームの組をフルブリッジ方式で駆動するように前記インバータ駆動手段を制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
10. 前記インバータ回路は、前記内コイルの一端に第１の共振コンデンサを介して接続された内コイル用アームと、前記外コイルの一端に第２の共振コンデンサを介して接続された外コイル用アームと、を備え、
    前記制御手段は、前記内コイル用アームまたは前記外コイル用アームをハーフブリッジ方式で駆動するように前記インバータ駆動手段を制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
11. 前記インバータ駆動手段は、前記インバータ回路を駆動するときに駆動信号の位相差を制御し、
    前記制御手段は、前記入力電流検出手段の検出結果と前記入力電圧検出手段の検出結果に基づいて算出された電力が予め設定した値になるように前記インバータ駆動手段を制御することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
12. 前記インバータ駆動手段は、前記インバータ回路を駆動するときに駆動信号の周波数を制御し、
    前記制御手段は、前記入力電流検出手段の検出結果と前記入力電圧検出手段の検出結果に基づいて算出された電力が予め設定した値になるように前記インバータ駆動手段を制御することを特徴とする請求項１〜７、１０のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
13. 前記インバータ駆動手段は、前記インバータ回路を制御するときに前記内コイル用アームへの入力電力と、前記外コイル用アームへの入力電力の比率を制御し、
    前記制御手段は、前記入力電流検出手段の検出結果と前記入力電圧検出手段の検出結果に基づいて算出された電力が予め設定した値になるように前記インバータ駆動手段を制御することを特徴とする請求項１０に記載の誘導加熱調理器。
14. 交流電力を整流して直流電力に変換する直流電源回路と、
    前記直流電源回路への入力電流を検出する入力電流検出手段と、
    同心円状に配設され、鍋を加熱する内コイルおよび外コイルと、
    前記内コイルおよび外コイルに流れる電流を検出する出力電流検出手段と、
    外コイルの外周に設けられ、漏れ磁束を低減するためのシールドリングと、
    直流電源回路の出力である直流電力を高周波交流電力に変換して前記内コイルおよび外コイルへ出力するインバータ回路と、
    このインバータ回路を駆動するインバータ駆動手段と、を備えた誘導加熱調理器の制御方法において、
    前記インバータ回路が前記内コイルと前記外コイルへ同時出力を行うように前記インバータ駆動手段を制御する第１のステップと、
    入力電流が所定値よりも低い低加熱出力時には、間欠的に前記外コイルへの出力を停止するように前記インバータ駆動手段を制御する第２のステップと、
    前記入力電流検出手段の検出結果と前記出力電流検出手段の検出結果に基づいて前記鍋の有無の判別を行う第３のステップと、を備えたことを特徴とする誘導加熱調理器の制御方法。

Images