JP5286182B2

JP5286182B2 - 誘導加熱調理器

Info

Publication number: JP5286182B2
Application number: JP2009171725A
Authority: JP
Inventors: 雅之磯貝
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2009-07-23
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2029-07-23
Also published as: JP2011028927A

Description

本発明は、異なる材質の金属製調理器具の金属負荷に対して加熱でき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は、交流電源を整流手段で直流電圧に変換し、この直流電圧をインバータ手段により、加熱コイルと共振コンデンサで構成される直列共振回路に高周波電流を流して金属負荷（鍋，フライパン等）を誘導加熱している。

そして、金属負荷を加熱する電力を調整する場合、インバータ手段を構成するスイッチング素子の駆動周波数を変化させる第１の方法、または駆動周波数を金属負荷の共振周波数よりも若干高い所定の周波数で一定の状態にしたままインバータ手段を構成するスイッチング素子を駆動するデューティを変える第２の方法が用いられている。

非磁性かつ低抵抗な金属負荷（例えば、アルミ鍋，銅鍋）を加熱できるようにしている誘導加熱調理器においては、加熱コイルに流す電流のゼロクロス点に対して所定の位相差を確保するタイミングでインバータ手段を構成するスイッチング素子の駆動信号を生成し、前記駆動信号の駆動周波数を前記金属負荷の共振周波数に対して若干高い周波数に設定しつつインバータ手段に供給する直流電圧を変化させて加熱電力を調整する第３の方法が用いられている。

鉄や磁性ステンレスなどの金属負荷（鍋，フライパン等）を加熱する場合は、インバータ手段の周波数、つまりスイッチング素子がオンになって直列共振回路に電流を流している時間が長くなるほど加熱電力が増大する。従って、鉄や磁性ステンレスなどの金属負荷を主な加熱対象とする誘導加熱調理器においては、このように周波数の変化に対して加熱電力の変化度合いが緩やかであるので周波数制御（前記した第１の方法）が一般的に行われている。

また、この場合に用いられる周波数は２０〜４０ｋＨｚ程度であり、非磁性かつ低抵抗な金属負荷を加熱する場合に用いられる６０〜９０ｋＨｚ程度に対して低いため、インバータ手段に用いるスイッチング素子の損失は導通損失（オン損失）が支配的である。

これに対して非磁性かつ低抵抗な金属負荷（アルミ鍋，銅鍋等）を加熱する場合には、前記の６０〜９０ｋＨｚの範囲で設定された駆動周波数でインバータ手段のスイッチング素子を駆動するので、スイッチング素子の損失はスイッチング損失が支配的になる。このスイッチング時の損失をできる限り低い状態にするためには、インバータ電流が正弦波状になる共振周波数の近傍が最適となる。

しかし、非磁性かつ低抵抗な金属負荷では、共振の鋭さを表すＱ値が大きく、インバータ手段の駆動周波数の変化に対する加熱電力の変化が急峻であることから、周波数による電力の制御は困難であった。

このため、非磁性かつ低抵抗な金属負荷では、前記第３の方法により、共振周波数近傍の周波数でインバータ手段のスイッチングを行うとともに、インバータ手段に供給する直流電圧を変化させることにより電力制御を行っている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−９３０８８号公報

しかしながら、非磁性かつ低抵抗な鍋をずらしたり、非磁性かつ低抵抗なフライパンを振ったりして金属負荷（鍋，フライパン等）と加熱コイルとの間の距離が離れた場合、インバータ回路側から見た等価的なインダクタンスは大きくなるので、共振周波数が低下するとともに等価抵抗も減少する。

この状態で所定の加熱電力（火力）を確保する場合、インバータ手段の駆動周波数を共振周波数近傍に再度制御し、さらに等価抵抗が減少した分を補うためインバータ電流を増加させるように制御されるので、結果として直列共振回路に発生する共振電圧を上昇させることになる。この結果、金属負荷が加熱コイルの直近に置かれている場合に比べ高電圧が発生し、加熱コイルや共振コンデンサの絶縁破壊による素子損傷の恐れがある。

また、高電圧部からのリーク現象によって低電圧部への過大電圧の印加による素子破壊やノイズによる誤動作が発生する場合があり、回路の故障や電力制御が不能になるなど信頼性を大きく損なう恐れがある。また、この状態では加熱コイルと金属負荷との間の距離が離れているため放射電界の強度が大きくなるという課題があった。

本発明は、前記した従来の課題を解決するものであり、加熱コイルや共振コンデンサに対する耐圧オーバーや近接する部品へのリーク，過大電圧に起因するノイズの発生等を抑制することができ信頼性の高い誘導加熱調理器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１では、共振コンデンサと加熱コイルとを有する直列共振回路と、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、該直流電圧を可変する可変電源手段と、前記可変電源手段が出力する直流電圧を交流電圧に変換して前記直列共振回路に電力を供給するインバータ手段と、前記インバータ手段を駆動する駆動信号を出力する信号出力手段と、前記インバータ手段のインバータ電流を検出する電流検出手段と、前記駆動信号と前記インバータ電流との位相差を検出する位相差検出手段と、前記加熱コイルの火力を設定する操作部と、該操作部で設定された火力のデフォルトの電圧設定信号と駆動信号で前記可変電源手段および前記信号出力手段を制御することで加熱を開始し、前記位相差が所定の位相差となるように前記駆動信号の駆動周波数を制御した後に前記電圧設定信号を可変して前記加熱コイルに印加される電力を制御する制御手段と、を備えた誘導加熱調理器であって、前記駆動周波数が予め定められた値よりも低くなった際、当該駆動周波数に対応して前記インバータ電流の許容最大電流を低く制限するものである。

請求項２では、共振コンデンサと加熱コイルとを有する直列共振回路と、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、該直流電圧を可変する可変電源手段と、前記可変電源手段が出力する直流電圧を交流電圧に変換して前記直列共振回路に電力を供給するインバータ手段と、前記インバータ手段を駆動する駆動信号を出力する信号出力手段と、前記インバータ手段のインバータ電流を検出する電流検出手段と、前記駆動信号と前記インバータ電流との位相差を検出する位相差検出手段と、前記加熱コイルの火力を設定する操作部と、該操作部で設定された火力のデフォルトの電圧設定信号と駆動信号で前記可変電源手段および前記信号出力手段を制御することで加熱を開始し、前記位相差が所定の位相差となるように前記駆動信号の駆動周波数を制御した後に前記電圧設定信号を可変して前記加熱コイルに印加される電力を制御する制御手段と、を備えた誘導加熱調理器であって、前記駆動周波数が予め定められた値よりも低くなった際、当該駆動周波数に対応して前記可変電源手段が出力する直流電圧の許容最大電圧を低く制限するものである。

本発明は、加熱コイルや共振コンデンサに対する耐圧オーバーや近接する部品へのリーク，過大電圧に起因するノイズの発生等を抑制することができ信頼性の高い誘導加熱調理器を提供することができる。

本発明の実施の形態に係るビルトイン型の誘導加熱調理器の外観斜視図である。本実施の形態に係る誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。等価インダクタンスと等価抵抗の特性変化を示す概念図である。鉄とアルミニウムにおける共振周波数を示す図である。インバータ駆動周波数とインバータ電流の許容上限の関係を示す図である。誘導加熱調理器の制御動作を説明するためのフローチャートである。インバータ駆動周波数と出力電圧の許容上限の関係を示す図である。誘導加熱調理器の制御動作を説明するためのフローチャートである。

以下に、本発明の実施の形態に係る誘導加熱調理器について図を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るビルトイン型の誘導加熱調理器の外観斜視図である。図１において、誘導加熱調理器の本体１の上面にはトッププレート２が水平に配置されている。トッププレート２は、耐熱性の高い結晶化ガラス製の厚さ約４mmのもので構成され、鉄等の磁性体又はアルミ等の非磁性体よりなる調理用鍋の被加熱物が載置される。

トッププレート枠３は、トッププレート２の周囲の端部を覆っている。また、トッププレート枠３は、トッププレート２との間にシール材（図示せず）が充填されていてトッププレート２の周りに固着している。このシール材によりトッププレート２の上に液体がこぼれても、本体１の内部に水が漏れない水密構造となっている。

トッププレート枠３の後枠部に開口する吸気部１ａは、本体１の後部に設けられた吸排気通路と連通し、本体１内の制御手段（図示せず）や加熱コイル６の冷却用の空気を吸気する。さらに、トッププレート枠３の後枠部に開口する排気部１ｂは、制御手段（図示せず）や加熱コイル６などを冷却した空気やグリル部５からの煙を排気する。

トッププレート２の上面に設けられた複数の鍋位置表示部４（４ａ，４ｂ，４ｃ）は、トッププレート２の下部に隠れて配置される加熱コイル６（６ａ，６ｂ，６ｃ）の真上になる位置に設けられた表示部である。

複数の加熱コイル６（６ａ，６ｂ，６ｃ）は、トッププレート２の直下にあって本体１の上部に略水平に設けられている。トッププレート２の本体１の前面よりである手前左側に加熱コイル６ａが、トッププレート２の本体１の前面よりである手前右側に加熱コイル６ｂが、加熱コイル６ａと加熱コイル６ｂとの間の本体１の奥寄りであるトッププレート２の中央後側に加熱コイル６ｃが設けられている。複数の加熱コイル６（６ａ，６ｂ，６ｃ）は、トッププレート２に載置された調理用の鍋等を誘導加熱する。なお、この誘導加熱調理機本体１（加熱コイル６）は、オールメタル対応であり、後記する制御手段２６が、鍋の材質に応じて適切な加熱制御を行う。

鍋位置表示部４ａはトッププレート２手前左側に配置される加熱コイル６ａに対応して設けられ、鍋位置表示部４ｂはトッププレート２手前右側に配置される加熱コイル６ｂに対応して設けられ、鍋位置表示部４ｃはトッププレート２中央後側に配置される加熱コイル６ｃに対応して設けられている。

トッププレート２の手前側左右の加熱コイル６ａ，６ｂは、炒め物や揚げ物など比較的大きい出力が必要な調理用である。また、トッププレート２の中央後側に配置された加熱コイル６ｃは、保温や煮込み料理，炊飯調理など、調理時の作業がそれ程必要なく、且つ手前側左右の加熱コイル６ａ，６ｂに比べて比較的出力が弱い調理用である。

グリル部５は、加熱コイル６の下方で本体１内の左側に設けられている。このグリル部５は矩形状の箱体であり、中に入れられた被加熱物を加熱する加熱手段を有する。この加熱手段はシーズヒータ（図示せず）である。さらにグリル部５は、取っ手５ｂを備えた扉５ａと、この扉５ａとともに本体１の前面から出し入れ可能な受皿（図示せず）とを備えている。グリル部５は、魚やピザ，グラタン等の被加熱物である調理物をグリル調理する。

パネル操作部７は、グリル部５の横の位置である本体１の右側前面に設けられている。パネル表示部７ａは、パネル操作部７で操作した内容を使用者にわかり易く表示する。

上面操作部８は、トッププレート２の手前に設けられたプレート枠３の前枠部に設けられている。

図２は、本実施の形態に係る誘導加熱調理器の本体１の構成を示すブロック図である。なお、前記説明した三つの加熱コイル６ａ，６ｂ，６ｃは共に同様であるので図２では加熱コイル６ａを示している。

誘導加熱調理器の本体１は、加熱コイル６ａ、整流手段２２，出力電圧可変電源手段２３，インバータ手段２４，共振コンデンサ２５，制御手段２６，位相差検出手段２７を備えている。なお、制御手段２６は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit），ＲＯＭ（Read Only Memory），ＲＡＭ（Random Access Memory），不揮発性メモリ，入出力インターフェース等を備えている。

図２において、交流の商用電源２１は、整流手段２２により整流されて直流化して出力電圧可変電源手段２３に供給される。

出力電圧可変電源手段２３は、供給される直流を略安定化した直流電圧にしてインバータ手段２４に供給する。また、出力電圧可変電源手段２３は、制御手段２６から入力される電圧設定信号Ｖ_INVに応じて出力電圧を変化させる。

インバータ手段２４は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であるスイッチング素子３１とスイッチング素子３２とが直列に接続されて設けられている。スイッチング素子３１にはダイオード３３，スイッチング素子３２にはダイオード３４が電流の流れる逆方向に並列接続されている。スイッチング素子３１とスイッチング素子３２の接続点と直流電圧の基準点間に加熱コイル６ａと共振コンデンサ２５とから構成される直列共振回路が接続されている。

制御手段２６は、インバータ駆動信号Ｇａｔｅをインバータ手段２４に出力してインバータ手段２４のスイッチング素子３１，３２のオン，オフを制御する。制御手段２６は、この制御により高周波電流を加熱コイル６ａに流し、加熱コイル６ａにより発生する磁界により近傍に載置された金属負荷（調理用の鍋）に渦電流を生じさせて自己発熱させる。

また、誘導加熱調理器の本体１には、商用電源２１の電圧を検出する電圧検出手段２８と、商用電源２１に流れる電流を検出する電流検出手段２９と、加熱コイル６に流れるインバータ電流を検出する電流検出手段３０とが設けられている。電流検出手段３０は、インバータ電流の検出信号Ｉ_Lを制御手段２６と位相差検出手段２７とに出力する。位相差検出手段２７は、入力されるインバータ駆動信号Ｇａｔｅとインバータ電流の検出信号Ｉ_Lとから両信号の位相差を検出して位相差検出信号Φを制御手段２６に出力する。制御手段２６は位相差検出信号Φが所定の値になるようにインバータ駆動信号Ｇａｔｅの駆動周波数を変化させるとともに、電圧設定信号Ｖ_INVを制御し、電圧検出手段２８の出力と電流検出手段２９の出力から電力を計算し、所望の電力になるようにする。その結果、負荷の状態が安定しているときは、インバータ駆動信号は略一定となるような周波数に設定され、電力の制御は電圧設定信号Ｖ_INVで行われることになる。

次に、本実施形態をより明確にするため、加熱コイルと金属負荷（鍋，フライパン等）の関係について説明する。

図３は、加熱コイルと金属負荷の距離によって変化する等価インダクタンスＬと等価抵抗Ｒの特性変化を示した概念図である。

図３における「コイル−負荷間距離」が「遠」の方向、すなわち加熱コイルと金属負荷が離れている場合、等価インダクタンスＬと等価抵抗Ｒは加熱コイル自体が持つインダクタンスと抵抗値に近づく。

図３における「コイル−負荷間距離」が「近」の方向、すなわち加熱コイルと金属負荷が近接する場合、等価インダクタンスＬは減少し、等価抵抗Ｒは増加する。

そこで、金属負荷に投入される電力は等価抵抗Ｒの大きさによるため、等価抵抗Ｒは大きいほうが良い。

加熱コイルと金属負荷が最も近接する距離は、調理部であるトッププレートの上面とその下に設置されている加熱コイルまでの距離で規定され、その規定距離において最大効率で加熱できるように共振用コンデンサの容量が設定される。

このとき、等価インダクタンスを「Ｌ」、共振コンデンサ容量を「Ｃ」として共振回路が構成されている場合、共振周波数ｆ₀は次式（１）で表される。

さらに、この共振回路に対して、インバータ駆動周波数ｆでインバータ電流Ｉを流したとき、この共振回路に発生する共振回路電圧Ｖ_rは次式（２）のようになる。

従って、金属負荷が加熱コイルから遠ざかると図３の特性により次に示す現象が発生する。
ａ．等価インダクタンスＬが増加するので共振周波数が下がる。
ｂ．等価抵抗Ｒが減少することから電力が低下する。

操作部により設定された火力（電力）を維持するためには、前記ａの現象による共振周波数の低下に追従してインバータ駆動信号の周波数を下げ、前記ｂの現象による金属負荷の等価抵抗Ｒの減少分を補うため大きな電流を流す必要がある。

つまり、本発明の制御手段は、位相差検出信号が所定の位相差になるまでインバータ駆動周波数を変化させ、さらにインバータ手段に供給する電圧を上昇させることで加熱コイルに流れる電流を増やして電力を維持する制御を行う。このように、金属負荷の状態（加熱コイルとの距離）が変化した際に電力を維持した場合、変化前に対して変化後のインバータ電流は制御手段により増加される。

そのため、等価インダクタンスＬの増加分も含め、それぞれ変化分をΔｆ，ΔＬ，ΔＩとすれば、変化後の共振回路電圧Ｖ_r′は、前記式（２）に基づいて次式（３）のようになる。

変化後の共振回路電圧Ｖ_r′と変化前の共振回路電圧Ｖ_rとを比較すれば、

であるから、おおよそ、

となり、
Ｖ_r′＞Ｖ_r
であり、共振回路電圧は高くなることがわかる。

このとき、Δｆは√（ΔＬ）の逆数に依存することから、Δｆの変化をとらえることで等価インダクタンスの変化を推測することができる。

例えば、非磁性金属負荷を加熱できるようにした加熱コイルを備え、９０ｋＨｚ程度のインバータ駆動周波数で加熱動作を行う一般の誘導加熱調理器において、負荷配置が加熱コイルの中心からずれていった場合の共振回路電圧は、おおよそ次表のような測定結果になった。

この表から非磁性金属負荷のずれ量（負荷のコイル中心からのずれ量）がさらに大きくなった状態おいて、目標（設定）の電力を得るための制御がされた場合、より高い共振回路電圧になることがわかる。

従って、本実施形態における誘導加熱調理器の本体１は、インバータ駆動周波数が所定範囲を超えて低下した場合、目標（設定）とする電力に達しなくても共振回路電圧が異常に高くならないようにインバータ電流または出力電圧可変電源手段２３の出力電圧を制御する。

図４は、金属負荷としての鍋における材質の違い、例として「鉄」と「アルミニウム」における共振周波数を示す図である。

鉄においては、共振周波数の変化度が図４に実線５０１で示すように比較的緩やかである。

アルミニウムにおいては、共振周波数の変化度が図４に実線５０２で示すように急峻である。つまり、背景技術で述べたＱ値が大きい。そのため、図２に示すアルミ鍋１１がトッププレート２上の鍋位置表示部（４ａ）の所定位置からずれたり、トッププレート２から持ち上げられたりして加熱コイル６ａとアルミ鍋１１との間の距離が離れていった場合、共振周波数が図４の破線５０３で示す周波数のように変化する。さらに、アルミ鍋１１の外径が想定より小さい場合も同様に共振周波数が変化する。

アルミニウムの共振周波数は図４の実線５０２，破線５０３で示すように変化度が急峻であるだけに、アルミ鍋１１の場合、制御手段２６は、前記ａの現象によりインバータ駆動周波数を下げる制御を行い、前記ｂの現象による金属負荷の等価抵抗Ｒの減少分を補うため大きな電流を流す必要から出力電圧可変電源手段２３の出力電圧を増加する制御を行う。

この制御を際限なく行うと、結果として直列共振回路に発生する共振回路電圧を大きく上昇させることになる。

このような制御を防ぐために、本実施形態の制御手段２６は、インバータ駆動周波数を確認する制御を行う。

次に、このような構成において、第１実施例について説明する。

第１実施例では、インバータ駆動周波数が所定範囲を超えて低下した場合にインバータ電流の許容上限を低下させる制御を行う。

図５は、インバータ駆動周波数とインバータ電流の許容上限の関係を示すものである。

図５において、横軸はインバータ駆動周波数を示すもので図上右方向に周波数が高くなり、縦軸はインバータ電流の許容上限を示す。インバータ駆動周波数の通常の周波数範囲Ａでは許容上限が高く設定され（実質的に制限なし）、制限を受ける周波数範囲Ｂではインバータ電流の許容上限がインバータ駆動周波数の低下に比例して低く設定される。

なお、ここでのインバータ駆動周波数は、インバータ駆動信号Ｇａｔｅに基づくものでも、電流検出手段３０によって検出される実測値としての検出信号Ｉ_Lに基づくものでもよい。

制御手段２６は、図５に示すテーブル（対応関係の情報）をＲＯＭ（図示しない）に予め記憶している。なお、対応関係の情報は、テーブルに限らず、マップでも、関数でもよい（後記する図７のテーブルでも同じ）。

第１実施例に係る誘導加熱調理器の本体１における具体的な制御動作を図６のフローチャートを参照して説明する。

誘導加熱調理器の本体１のパネル操作部７（図１参照）から電源オンされて加熱調理が開始される。この際、非磁性金属負荷としてのアルミ鍋（材質がアルミニウムの鍋）１１が加熱コイル６ａ上のトッププレート２上に置かれているものとする（図２参照）。また、アルミ鍋１１の径は、加熱コイル６ａの径と略同サイズであるものとする。

制御手段２６には、商用電源２１の電圧を検出する電圧検出手段２８からの出力信号Ｖｉｎと、商用電源２１に流れる電流を検出する電流検出手段２９からの出力信号Ｉｉｎとが入力される（Ｓ１）。

そして、誘導加熱調理器の本体１の使用者によってパネル操作部７（図１参照）から加熱コイル６ａの火力（電力）が設定される。

加熱コイル６ａの火力（電力）が設定されない場合（Ｓ２：Ｎｏ）、制御手段２６による電力制御は行われない。

加熱コイル６ａの火力（電力）が設定された際（Ｓ２：Ｙｅｓ）、制御手段２６は、加熱コイル６ａ上のアルミ鍋１１に設定された火力（電力）が印加されるように、電圧設定信号Ｖ_INVを出力電圧可変電源手段２３に出力し、インバータ駆動信号Ｇａｔｅをインバータ手段２４に出力する制御を行う（Ｓ３）。このインバータ駆動信号Ｇａｔｅは、位相差検出手段２７にも入力される。ちなみに、電源オン時に、デフォルトの値として、例えば、「中火」の火力（電力）が設定されるものであれば、そのデフォルトの値でステップＳ３が実行される。

このステップＳ３を実行する際、制御手段２６は、アルミ鍋１１に供給する加熱電力を設定された火力に対応する所定の電圧に設定し（電圧設定信号Ｖ_INVにより設定される）、想定されるアルミ鍋１１との等価インダクタンスによる最も高い共振周波数よりも若干高い周波数に設定する（インバータ駆動信号Ｇａｔｅにより設定される）。

インバータ手段２４から出力されるインバータ電流は、電流検出手段３０により検出され、検出信号Ｉ_Lとして位相差検出手段２７と制御手段２６とに出力される（Ｓ４）。

位相差検出手段２７は、入力されるインバータ駆動信号Ｇａｔｅと検出信号Ｉ_Lとから両信号の位相差を検出して位相差検出信号Φを制御手段２６に出力する（Ｓ５）。

制御手段２６は、入力される位相差検出信号Φが所定の位相差になるようにインバータ駆動周波数を低くしたインバータ駆動信号Ｇａｔｅをインバータ手段２４に出力する制御を行う（Ｓ６）。

つまり、加熱調理中に、利用者がアルミ鍋１１を横方向にずらしたり持ち上げたりすると位相差が大きくなる。制御手段２６は、位相差が大きくなると、位相差がある一定の値（目標位相差）になるように、インバータ駆動周波数を低くする。

ちなみに、負荷であるアルミ鍋１１の加熱コイル６ａの中心からのずれ量（横方向，高さ方向）が大きくなると、位相差は大きくなるが、加熱コイル６ａの径よりも大きな径のアルミ鍋１１の場合、横方向のずれが多少生じても位相差に変化は生じないか、変化が生じても極わずかである。

また、利用者がずれた状態のアルミ鍋１１を、ずれをなくすように加熱コイル６ａの中心に戻した場合は、位相差が小さくなる。制御手段２６は、位相差が小さくなると、位相差がある一定の値（目標位相差）になるように、インバータ駆動周波数を高くする。

つまり、アルミ鍋１１がずれた状態から加熱コイル６ａの中心に移動される場合、中心への移動に応じてインダクタンスが低下するので共振周波数が高くなり、その結果、位相差は、ずれた状態で制御されている場合よりも小さくなる。この場合、制御手段２６は、所定の位相差を確保する周波数制御を行うので、位相差が縮小方向になったことを検出するとインバータ駆動周波数を高くするように制御する。

ステップＳ６の制御に続いて、制御手段２６は、前記テーブル（図５）を参照してインバータ駆動周波数が制限を受ける周波数範囲Ｂに入っているか否かを確認する（Ｓ７）。

ステップＳ７において、インバータ駆動周波数が制限を受けない周波数範囲Ａの場合（Ｓ７：Ｎｏ）、制御手段２６は、出力電圧可変電源手段２３の出力電圧を設定された電力（目標とする電力）に合わせて電圧設定信号Ｖ_INVの制御を行う（Ｓ８）。

一方、インバータ駆動周波数が制限を受ける周波数範囲Ｂに入っていた場合（Ｓ７：Ｙｅｓ）、制御手段２６は、前記テーブル（図５）を参照して当該インバータ駆動周波数に対応するインバータ電流の許容上限値を読み出す（Ｓ９）。つまり、周波数範囲Ｂにおいては、制御手段２６は、インバータ駆動周波数が低くなるほど、前記テーブル（図５）を参照してインバータ電流の許容上限値（許容インバータ電流の値）が小さくなるように制御する。

そして、制御手段２６は、電流検出手段３０から略一定の間隔で入力される検出信号Ｉ_Lとしてのインバータ電流を、ステップＳ９で読み出した許容上限値内に収まるように電圧設定信号Ｖ_INVを制御する（Ｓ１０）。

つまり、制御手段２６は、ステップＳ２で設定された火力としての電力（目標とする電力）の制御（Ｓ３，Ｓ８）に優先してステップＳ９，Ｓ１０の制御を行う。この際、パネル操作部７（パネル表示部７ａ）の火力表示をその表示のままにして火力を弱めるようにしてもよい。また、火力表示を弱めた火力（電力）に応じたものに変更するようにしてもよい。また、例えば、利用者がパネル操作部７（図１参照）で「中火」に設定していたものを、制御手段２６が、それより弱い火力である「弱火」に設定するように、また、利用者が「弱火」に設定していたものを、制御手段２６が、それより弱い火力である「とろ火」に設定するように、つまり、制御手段２６が、利用者が設定した火力よりも弱い火力に再設定する（火力表示も変更する）ようにすることで、インバータ電流が許容上限値内となるようにしてもよい。

制御手段２６は、ステップＳ８やステップＳ１０の制御が終わるとステップＳ１１へ移行する。

パネル操作部７（図１参照）からの操作で火力（電力）の設定変更がされた場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、制御手段２６は、新たな火力で制御する（リターン）。一方、火力（電力）の設定が変更されない場合（Ｓ１１：Ｎｏ）、制御手段２６は、ステップＳ４に戻って電力制御を続行する。

第１実施例によれば、インバータ駆動周波数に応じてインバータ電流が許容上限値内に制御されるので、直列共振回路の最大電圧が異常に高くなることを回避することができる。

次に、第２実施例について説明する。

第２実施例では、インバータ駆動周波数が所定範囲を超えて低下した場合に、出力電圧可変電源手段２３から出力する出力電圧の許容上限を低下させる制御を行う。

図７は、インバータ駆動周波数と出力電圧（出力電圧可変電源手段２３の出力電圧）の許容上限の関係を示すものである。図７において、横軸はインバータ駆動周波数を示すもので図上右方向に周波数が高くなり、縦軸は出力電圧可変電源手段２３の出力電圧の許容上限を示す。インバータ駆動周波数の通常の周波数範囲Ｃでは許容上限が高く設定され（実質的に制限なし）、制限を受ける周波数範囲Ｄでは出力電圧の許容上限がインバータ駆動周波数の低下に比例して低く設定される。

制御手段２６は、図７に示すテーブルをＲＯＭ（図示しない）に予め記憶している。

第２実施例に係る誘導加熱調理器の本体１における具体的な制御動作を図８のフローチャートを参照して説明する。なお、図６のフローチャートで説明したステップＳ１〜Ｓ６の制御動作は、第１実施例と同様であるので説明を省略する。

ステップＳ６の制御に続いて、制御手段２６は、前記テーブル（図７）を参照してインバータ駆動周波数が制限を受ける周波数範囲Ｄに入っているか否かを確認する（Ｓ２１）。

制御手段２６は、ステップＳ２１において、インバータ駆動周波数が制限を受けない周波数範囲Ｃの場合（Ｓ２１：Ｎｏ）、制御手段２６は、出力電圧可変電源手段２３の出力電圧を前記設定された電力（目標とする電力）に合わせて電圧設定信号Ｖ_INVの制御を行う（Ｓ２２）。

一方、制御手段２６は、インバータ駆動周波数が制限を受ける周波数範囲Ｄに入っていた場合（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、前記テーブル（図７）を参照して当該インバータ駆動周波数に対応する出力電圧の許容上限値を読み出す（Ｓ２３）。つまり、周波数範囲Ｄにおいては、制御手段２６は、インバータ駆動周波数が低くなるほど、前記テーブル（図７）を参照して出力電圧の許容上限値が小さくなるように制御する。

そして、制御手段２６は、出力電圧可変電源手段２３から出力する出力電圧をステップＳ２３で読み出した許容上限値内に収まるように電圧設定信号Ｖ_INVを制御する（Ｓ２４）。

つまり、制御手段２６は、ステップＳ２で設定された火力としての電力（目標とする電力）の制御（Ｓ３，Ｓ２２）に優先してステップＳ２３，Ｓ２４の制御を行う。

制御手段２６は、ステップＳ２２やＳ２４の制御が終わるとステップＳ２５へ移行する。

パネル操作部７（図１参照）からの操作で火力（電力）の設定変更がされた場合（Ｓ２５：Ｙｅｓ）、新たな火力で制御する（リターン）。一方、火力（電力）の設定が変更されない場合（Ｓ２５：Ｎｏ）、制御手段２６はステップＳ４に戻って電力制御を続行する。これらの点は、第１実施例と同じである。

第２実施例によれば、インバータ駆動周波数に応じて出力電圧可変電源手段２３からの出力電圧が許容上限値内に制御されるので、直列共振回路の最大電圧が異常に高くなることを回避することができる。

なお、この第２実施例も、前記した第１実施例と同様、インバータ駆動周波数は、インバータ駆動信号Ｇａｔｅに基づくものでも、電流検出手段３０によって検出される実測値としての検出信号Ｉ_Lに基づくものでもよい。また、アルミ鍋１１のずれと、周波数範囲Ｃ，Ｄとの関係は、前記した第１実施例と同様である。また、前記した第１実施例と同様、利用者が設定していた火力よりも弱い火力に再設定することで、インバータ電圧が許容上限値内となるようにしてもよい。

本実施の形態によれば、加熱コイルや共振コンデンサに対する耐圧オーバーや、近接する部品へのリーク、過大電圧に起因するノイズの発生などを抑制することができ、信頼性の高い誘導加熱調理器を提供することができる。

１本体
２トッププレート
３トッププレート枠
６，６ａ，６ｂ，６ｃ加熱コイル
７パネル操作部
８上面操作部
１１アルミ鍋
２１商用電源（交流電源）
２２整流手段
２３出力電圧可変電源手段（可変電源手段）
２４インバータ手段
２５共振コンデンサ
２６制御手段（信号出力手段）
２７位相差検出手段
２８，２９電流検出手段
３０電流検出手段
３１，３２スイッチング素子（ＩＧＢＴ）
３３，３４ダイオード

Claims

共振コンデンサと加熱コイルとを有する直列共振回路と、
交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、該直流電圧を可変する可変電源手段と、
前記可変電源手段が出力する直流電圧を交流電圧に変換して前記直列共振回路に電力を供給するインバータ手段と、
前記インバータ手段を駆動する駆動信号を出力する信号出力手段と、
前記インバータ手段のインバータ電流を検出する電流検出手段と、
前記駆動信号と前記インバータ電流との位相差を検出する位相差検出手段と、
前記加熱コイルの火力を設定する操作部と、
該操作部で設定された火力のデフォルトの電圧設定信号と駆動信号で前記可変電源手段および前記信号出力手段を制御することで加熱を開始し、前記位相差が所定の位相差となるように前記駆動信号の駆動周波数を制御した後に前記電圧設定信号を可変して前記加熱コイルに印加される電力を制御する制御手段と、を備えた誘導加熱調理器であって、
前記駆動周波数が予め定められた値よりも低くなった際、当該駆動周波数に対応して前記インバータ電流の許容最大電流を低く制限することを特徴とする誘導加熱調理器。
共振コンデンサと加熱コイルとを有する直列共振回路と、
交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、該直流電圧を可変する可変電源手段と、
前記可変電源手段が出力する直流電圧を交流電圧に変換して前記直列共振回路に電力を供給するインバータ手段と、
前記インバータ手段を駆動する駆動信号を出力する信号出力手段と、
前記インバータ手段のインバータ電流を検出する電流検出手段と、
前記駆動信号と前記インバータ電流との位相差を検出する位相差検出手段と、
前記加熱コイルの火力を設定する操作部と、
該操作部で設定された火力のデフォルトの電圧設定信号と駆動信号で前記可変電源手段および前記信号出力手段を制御することで加熱を開始し、前記位相差が所定の位相差となるように前記駆動信号の駆動周波数を制御した後に前記電圧設定信号を可変して前記加熱コイルに印加される電力を制御する制御手段と、を備えた誘導加熱調理器であって、
前記駆動周波数が予め定められた値よりも低くなった際、当該駆動周波数に対応して前記可変電源手段が出力する直流電圧の許容最大電圧を低く制限することを特徴とする誘導加熱調理器。