JP5642289B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、複数の加熱コイルを備え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おいては、例えば、「鍋を載置するための載置プレートと、前記載置プレートの下方に配置された誘導コイルと、前記誘導コイルに対して通電制御するための制御装置と、前記誘導コイルに対する通電制御指令を前記制御装置に発令するための操作部とを備えてなる誘導加熱調理器であって、前記誘導コイルが内コイルと外コイルとからなり、前記内コイル及び前記外コイルは個別に通電制御され、前記内コイル及び前記外コイルを利用して鍋底の大きさを判定する鍋底判定手段と、前記鍋底判定手段の判定結果に基づき前記内コイル及び／又は前記外コイルに対する通電を制御するコイル通電手段とをさらに備える」ものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１２７８２１号公報（請求項１）

上記特許文献１の技術では、鍋底の大きさを検出し、鍋底の大きさに合わせて通電するコイルを選択するので、効率の良い加熱を可能とするとともに回路の安全性を高めた誘導加熱調理器を得ることができる。
しかし、加熱コイルの外径を超えるような大鍋に対しては、鍋の外周部の加熱がされず、鍋の中心部に対して外周部の温度が低くなり、温度むらが大きくなって、鍋の中心部の焦げ付きや鍋の周辺部の生焼けが生じる問題点があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、大径鍋に対しても加熱むらを改善した誘導加熱調理器を得るものである。

本発明に係る誘導加熱調理器は、被加熱物である調理容器を載置する天板と、前記天板の下方に配設される内加熱コイルと、前記内加熱コイルの外周の外側に配設される外加熱コイルと、前記内加熱コイルと前記外加熱コイルに高周波電力を供給するインバーター回路と、前記インバーター回路への入力電力あるいは前記インバーター回路からの出力電力を検出する電力検出手段と、前記内加熱コイルと前記外加熱コイルに流れる電流の大きさを検出する出力電流検出手段と、前記電力検出手段および前記出力電流検出手段の検出値に基づき前記インバーター回路を駆動制御する制御手段と、前記内加熱コイルおよび前記外加熱コイルの負荷抵抗をそれぞれ検出する負荷抵抗検出手段とを備え、前記制御手段は、前記内加熱コイルの上方にはあるが前記外加熱コイルの上方には無い小径の調理容器と、前記外加熱コイルの上方の一部に存在する中径の調理容器とを判別するための負荷抵抗の第１の閾値（Ｒ１）と、前記中径の調理容器と、前記外加熱コイルの上方の全面を覆う大径の調理容器とを判別するための負荷抵抗の第２の閾値（Ｒ２）とを有し、そして、前記第１の閾値（Ｒ１）と前記第２の閾値（Ｒ２）とは、前記第１の閾値（Ｒ１）＜前記第２の閾値（Ｒ２）の関係にあり、前記負荷抵抗検出手段により検出した前記外加熱コイルの負荷抵抗が、前記第２の閾値（Ｒ２）以上の場合には、前記外加熱コイルの負荷抵抗が、前記第１の閾値（Ｒ１）以上であって、前記第２の閾値（Ｒ２）未満であると判断した場合と比較して、前記内加熱コイルに流れる電流値に対する前記外加熱コイルに流れる電流値の比が大きくなるように、前記インバーター回路から前記内加熱コイルおよび前記外加熱コイルに供給する電流の大きさをそれぞれ制御するものである。

本発明は、負荷抵抗検出手段が外加熱コイルの負荷抵抗値が所定値以上であることを検出した場合には、制御手段は、内加熱コイルおよび外加熱コイルの上方に載置された鍋が、比較的小さい加熱コイル電流で大きい加熱出力が得られる磁性材質の大径鍋と判断し、外加熱コイルの負荷抵抗値が所定値未満の場合と比較して、内加熱コイルの電流値（実効値）に対する外加熱コイルの電流値（実効値）の比を大きくするようインバーター回路を制御するので、大径鍋において鍋底中心部に対する外周部の温度低下を抑えて鍋底中心部と鍋底外周部の温度差を小さくすることができ、鍋底中心部が焦げ付いたり、鍋底外周部が生焼けとなったりするのを抑制することができる。

実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路構成例を示す図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱コイル構成例を示す図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の鍋と加熱コイルの位置関係を示す図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の内コイル負荷抵抗・外コイル負荷抵抗と鍋サイズの関係を示す図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の制御手段における加熱制御処理を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の制御手段における内加熱コイル出力制御処理を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の制御手段における外加熱コイル出力制御処理を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の外コイル負荷抵抗値と外加熱コイル電力配分係数の関係例を示す図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の各サイズ鍋底の温度分布例を示す図である。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器の加熱コイル構成を示す図である。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器の回路構成例を示す図である。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器の加熱コイルと、鍋サイズ毎の鍋底との位置関係を示す図である。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器の内加熱コイル負荷抵抗値と外加熱コイル負荷抵抗値と加熱コイル上方に載置されている鍋サイズの関係を示す図である。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器の外加熱コイル負荷抵抗値／内加熱コイル負荷抵抗値と外加熱コイル電力配分係数との関係を示す図である。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器の別の回路構成例を示す図である。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器のさらに別の回路構成例を示す図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路構成例を示す図であり、図２は加熱コイルの構成例を示す図である。
図１において、誘導加熱調理器は、交流電源１に接続されており、交流電源１から供給される電力は直流電源回路２ａ、２ｂで直流電力に変換され、インバーター回路８ａ、８ｂに供給される。直流電源回路２ａ、２ｂはそれぞれ同一の構成であり、インバーター回路８ａ、８ｂもそれぞれ同一の構成である。
直流電源回路２ａ、２ｂは、交流電力を整流する整流ダイオードブリッジ３ａ、３ｂとリアクトル４ａ、４ｂおよび平滑コンデンサ５ａ、５ｂにより構成されている。直流電源回路２ａ、２ｂで変換された直流電力は、インバーター回路８ａ、８ｂへ供給される。そしてインバーター回路８ａ、８ｂへ入力される入力電力は、入力電流検出手段６ａ、６ｂと入力電圧検出手段７ａ、７ｂとによって検出される。本発明の電力検出手段は、本実施の形態ではこの入力電流検出手段６ａ、６ｂと入力電圧検出手段７ａ、７ｂとにより構成される。

インバーター回路８ａ、８ｂは、直流電源回路２ａ、２ｂから出力された直流母線間に直列に接続された、高電位側のスイッチング素子（以下、上スイッチ９ａ、９ｂと呼ぶ）と低電位側のスイッチング素子（以下、下スイッチ１０ａ、１０ｂと呼ぶ）と、上スイッチ９ａ、９ｂに逆並列に接続された上ダイオード１１ａ、１１ｂと、下スイッチ１０ａ、１０ｂに逆並列に接続された下ダイオード１２ａ、１２ｂとで構成されている。前記上スイッチ９ａ、９ｂと下スイッチ１０ａ、１０ｂは駆動回路１３ａ、１３ｂにより交互にオン／オフされて高周波電圧を発生している。

インバーター回路８ａ、８ｂの出力点には、負荷回路１４ａ、１４ｂが接続されている。負荷回路１４ａ、１４ｂは、内加熱コイル１５ａ、外加熱コイル１５ｂと共振コンデンサ１６ａ、１６ｂの直列回路と、前記共振コンデンサ１６ａ、１６ｂと並列に接続されたクランプダイオード１７ａ、１７ｂとで構成されている。内加熱コイル１５ａ、外加熱コイル１５ｂは、後述するように、被加熱物である調理容器（鍋など）を載置する天板２２の下方に配設される。さらに、外加熱コイル１５ｂは、内加熱コイル１５ａと同心で、その外周の外側に配設される。クランプダイオード１７ａ、１７ｂは、内加熱コイル１５ａ、外加熱コイル１５ｂと共振コンデンサ１６ａ、１６ｂの接続点電位を直流電源の低電位側母線電位にクランプする。このクランプダイオード１７ａ、１７ｂの働きにより、下スイッチ１０ａ、１０ｂが導通した状態では内加熱コイル１５ａ、外加熱コイル１５ｂに流れる電流は転流しない。なお、内加熱コイル１５ａは被加熱物である鍋２３（後述する小径鍋２３１、中径鍋２３２、大径鍋２３３）の鍋底中心部を加熱する加熱コイルであり、外加熱コイル１５ｂは被加熱物の鍋底外周部を加熱する加熱コイルであり、それぞれの加熱コイルに流れる出力電流は出力電流検出手段１８ａ、１８ｂにより検出される。

制御手段１９は、各インバーター回路８ａ、８ｂの駆動制御を行うとともに、誘導加熱調理器全体を制御する機能を果たすものである。制御手段１９は、操作部２０においてユーザが設定した火力指示に基づき、入力電流検出手段６ａ、６ｂと入力電圧検出手段７ａ、７ｂとからの検出値を使用して検出した内加熱コイル１５ａおよび外加熱コイル１５ｂのそれぞれの電力を制御するようになっている。内加熱コイル１５ａの電力制御は、上スイッチ９ａと下スイッチ１０ａのスイッチング周波数を固定とし、さらに、上スイッチ９ａと下スイッチ１０ａのｄｕｔｙを調整することにより制御する。外加熱コイル１５ｂの電力制御も同様に、上スイッチ９ｂと下スイッチ１０ｂのスイッチング周波数を固定とし、さらに、上スイッチ９ｂと下スイッチ１０ｂのｄｕｔｙを調整することにより制御する。このように、インバーター回路８ａ、８ｂのスイッチング周波数を調整しない電力制御方法が望ましい。周波数を調整する電力制御方法では、後述する負荷回路１４ａ、１４ｂのインピーダンスが周波数とともに変化し、内加熱コイル１５ａ、外加熱コイル１５ｂの負荷抵抗値も変化してしまい、電力配分が煩雑になるからである。

また、制御手段１９内に設けられた負荷抵抗検出手段２１１は、入力電流検出手段６ａ、６ｂ、入力電圧検出手段７ａ、７ｂにより検出された内加熱コイル１５ａ、外加熱コイル１５ｂのそれぞれの電力と、出力電流検出手段１８ａ、１８ｂにより検出された内加熱コイル１５ａ、外加熱コイル１５ｂにそれぞれ流れる電流から、内加熱コイル１５ａの負荷抵抗値と外加熱コイル１５ｂの負荷抵抗値を検出するものである。なお、加熱コイル負荷抵抗値は、加熱コイルに流れる高周波電流と、その高周波電流により発生した磁束が加熱コイル上方に載置された鍋底に鎖交して発生する誘導渦電流による損失（発熱）により増減し、加熱コイルに対向する鍋底が広いほど大きくなる。内加熱コイル負荷抵抗値（Ｒｉｎ）、外加熱コイル負荷抵抗値（Ｒｏｕｔ）は下記式により求める。
Ｒｉｎ＝（内加熱コイル電力値）／（内加熱コイル電流値） ^２
＝（インバーター回路８ａ：入力電流値×入力電圧値）／（内加熱コイル電流値） ^２
Ｒｏｕｔ＝（外加熱コイル電力値）／（外加熱コイル電流値） ^２
＝（インバーター回路８ｂ：入力電流値×入力電圧値）／（外加熱コイル電流値） ^２

図３は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の鍋と加熱コイルの位置関係を示すものであり、図４は、内加熱コイルの負荷抵抗値・外加熱コイルの負荷抵抗値と、鍋の有無や鍋サイズとの関係を示す図である。
図３において、（ａ）は加熱コイル上方の天板２２上に内加熱コイル１５ａ外径程度以下の小径鍋２３１を載置した場合、（ｂ）は加熱コイル上方の天板２２上に内加熱コイル１５ａ外径よりも大きく、外加熱コイル１５ｂ外径よりも小さい中径鍋２３２を載置した場合、（ｃ）は加熱コイル上方の天板２２上に外加熱コイル１５ｂ外径より大きい大径鍋２３３を載置した場合を示す。

被加熱物である鍋（２３１、２３２、２３３）の有無の判別は、入力電流検出手段６ａ、入力電圧検出手段７ａ、出力電流検出手段１８ａにより検出された内加熱コイル１５ａの入力電流値、入力電圧値、出力電流値を用いて負荷抵抗検出手段２１１が検出した内加熱コイル抵抗値（Ｒｉｎ）により判別する。内加熱コイル１５ａの上方に加熱に適した鍋が載置されていた場合には、内加熱コイル１５ａに流れる高周波電流により生ずる高周波磁束により鍋に渦電流が生じて発熱し、電力を消費するので内加熱コイル１５ａへ高周波電流を供給するインバーター回路８ａへの入力電力が大きくなり、その結果、内加熱コイル１５ａの負荷抵抗値（Ｒｉｎ＝入力電力／出力電流２）が大きくなる。一方、内加熱コイル１５ａの上方に鍋が載置されていない無負荷状態の場合には、内加熱コイル１５ａに流れる高周波電流により生ずる高周波磁束が誘導する渦電流が流れる負荷がないので電力が消費されず、入力電力が小さくなって負荷抵抗値も小さくなるからである。なお、鍋が、アルミニウムや銅等の誘導加熱に適さない低抵抗の材質である場合に、内加熱コイル１５ａの負荷抵抗値が小さくなる。かかる鍋は加熱しないように、加熱可否を判断する基準である内加熱コイル負荷抵抗値の閾値Ｒ０を設定するものとする。閾値Ｒ０は加熱コイルの銅線の巻き数等により異なるが、例えば、数Ω程度（２Ω〜５Ω）に設定する。

また、小径鍋２３１、中径鍋２３２、大径鍋２３３等の鍋サイズの判別は、入力電流検出手段６ｂ、入力電圧検出手段７ｂ、出力電流検出手段１８ｂにより検出される外加熱コイル１５ｂの入力電流値、入力電圧値、出力電流値を用いて、負荷抵抗検出手段２１１が検出する外加熱コイル負荷抵抗値（Ｒｏｕｔ）により判別する。図３（ａ）のように外加熱コイル１５ｂの上方に鍋底が位置しない小径鍋２３１については、外加熱コイル１５ｂに流れる高周波電流により生ずる高周波磁束が鍋底にあまり鎖交せず、わずかな誘導渦電流しか流れないので、電力消費が小さく、入力電力が小さくなって外加熱コイル１５ｂの負荷抵抗値も小さくなる。図３（ｃ）のように外加熱コイル１５ｂの上方の全面を覆う大径鍋２３３については、外加熱コイル１５ｂに流れる高周波電流により生ずる高周波磁束により鍋底の渦電流により消費される電力が大きくなり、特に磁性材質の鍋において渦電流の流れる表皮深さが浅くなって負荷抵抗値が大きくなる。また、外加熱コイル１５ｂの上方の一部を覆う中径鍋２３２が載置されている場合には、外加熱コイル負荷抵抗値（Ｒｏｕｔ）は、小径鍋２３１が載置された場合と大径鍋２３３が載置された場合の中間的な値となる。

上記のことから、内加熱コイル負荷抵抗値（Ｒｉｎ）および外加熱コイル負荷抵抗値（Ｒｏｕｔ）により図４の関係を用いて、内加熱コイル１５ａおよび外加熱コイル１５ｂの上方に載置された鍋の有無と鍋サイズの判定が可能である。すなわち、本実施の形態では、内加熱コイル負荷抵抗値（Ｒｉｎ）が所定値Ｒ０より小さい場合には加熱すべき鍋が載置されていないと判断し、Ｒ０以上の場合には鍋が載置されていると判断する。また、加熱すべき鍋が外加熱コイル１５ｂ上方に無い小径鍋２３１と外加熱コイル１５ｂ上方の一部に存在する中径鍋２３２とを判別する第１の閾値Ｒ１と、中径鍋２３２と外加熱コイル１５ｂ上方の全面を覆う大径鍋２３３を判別する外加熱コイル負荷抵抗値の第２の閾値Ｒ２を設定し、外加熱コイル負荷抵抗値と閾値Ｒ１、Ｒ２を比較することにより、小径鍋２３１、大径鍋２３３、中径鍋２３２および非磁性大径鍋を判別する。閾値Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２はコイルの巻き数等により変わるが、次の関係がある。
Ｒ１＜Ｒ０＜Ｒ２
例えば、閾値Ｒ１が１．５Ω程度、閾値Ｒ２が５．３Ω程度となる。

図５は本実施の形態に係る誘導加熱調理器の制御手段１９による加熱制御処理を示すフローチャート、図８は外加熱コイル負荷抵抗値と外加熱コイル電力配分係数の関係を示す図、図９は各鍋サイズにおける鍋底温度分布例を示す図である。図５は加熱制御処理全体を示すフローチャート、図６は内加熱コイル１５ａの出力制御処理を示すフローチャート、図７は外加熱コイル１５ｂの出力制御処理を示すフローチャートである。以下、これらのフローチャートを用いて、本実施の形態１における誘導加熱調理器の制御手段の動作について説明する。

図５に示すように、まず、制御手段１９は、操作部２０から火力設定等の加熱要求の有無を判断し（ステップ１）、加熱要求があった場合には駆動回路１３ａを制御してインバーター回路８ａを駆動し、内加熱コイル１５ａを含む負荷回路１４ａに高周波電圧を印加し、入力電流検出手段６ａ、入力電圧検出手段７ａ、出力電流検出手段１８ａによる検出値から負荷抵抗検出手段２１１により内加熱コイル１５ａの負荷抵抗値の検出処理を行う（ステップ２）。その結果、得られた内加熱コイル１５ａの負荷抵抗値を所定値Ｒ０と比較し（ステップ３）、Ｒ０未満の場合には、図４の内加熱コイル負荷抵抗値と負荷の有無の関係から鍋２３が載置されていないと判断し、インバーター回路８ａの駆動を停止して（ステップ４）、操作部２０からの加熱要求待ち（ステップ１）に戻る。

ステップ３において、内加熱コイル１５ａの負荷抵抗値が所定値Ｒ０以上で、図４の内加熱コイル負荷抵抗値と負荷の有無の関係から負荷ありと判断した場合には、ステップ５に移行し、駆動回路１３ｂを制御してインバーター回路８ｂを駆動し、外加熱コイル１５ｂを含む負荷回路１４ｂに高周波電圧を印加し、入力電流検出手段６ｂ、入力電圧検出手段７ｂ、出力電流検出手段１８ｂによる検出値から負荷抵抗検出手段２１１により外加熱コイル１５ｂの負荷抵抗値の検出処理を行う（ステップ５）。その結果、得られた外加熱コイル１５ｂの負荷抵抗値を所定値Ｒ１およびＲ２と比較し（ステップ６）、Ｒ１未満の場合には、図４の外加熱コイル負荷抵抗値と鍋サイズの関係から、外加熱コイル１５ｂの上方に鍋底が位置しない小径鍋２３１が載置されていると判断する。そして、図８の外加熱コイル負荷抵抗値と外加熱コイル電力配分係数の関係に基づき、外加熱コイル目標電力＝０として、駆動回路１３ａによりインバーター回路８ａのみを駆動して（ステップ７）、内加熱コイル１５ａの出力制御処理（ステップ８）を行う。

図６に示すように、内加熱コイル出力制御処理（ステップ８）は、入力電流検出手段６ａと入力電圧検出手段７ａによる検出値から内加熱コイル１５ａへの電力を検出し（ステップ８-１）、その検出電力と、操作部２０により設定された火力の指定電力を目標電力として比較し（ステップ８-２）、検出電力の方が小さい場合には、加熱電力を増大させるべく駆動信号の出力レベルを上げ（上スイッチ９ａと下スイッチ１０ａのｄｕｔｙを大きくし）（ステップ８−３）、検出電力の方が大きい場合には、加熱電力を減少させるべく駆動信号の出力レベルを下げ（上スイッチ９ａと下スイッチ１０ａのｄｕｔｙを小さくし）（ステップ８−４）、検出電力と目標電力が略同等である場合には、駆動信号の出力レベルをそのまま維持する。かかる内加熱コイル１５ａのみの通電状態のとき、被加熱物である小径鍋２３１の鍋底温度の分布は、例えば図９（ａ）に示すようになる。

図５に戻り、次いで、出力電流検出手段１８ａの検出する出力電流値と、入力電流検出手段６ａと入力電圧検出手段７ａで検出される入力電力値から負荷抵抗検出手段２１１により内加熱コイル１５ａの負荷抵抗値を検出して無負荷か否かを判別し（ステップ９）、無負荷ではないと判断した場合には操作部２０からの指示入力が加熱停止か否かを判定し（ステップ１０）、加熱停止でなければステップ８へ戻って内加熱コイル加熱制御処理を継続する。ステップ９で無負荷と判断されるのは、例えば、使用者が調理中に鍋振りや鍋を加熱口から移動して、内加熱コイル１５ａの上方に鍋がない場合である。ステップ１０で加熱停止、また、ステップ９で無負荷であると判断した場合には、ステップ１１へ移行して駆動回路１３ａを制御してインバーター回路８ａへの駆動信号の出力を停止し（ステップ１１）、操作部２０からの加熱要求待ち（ステップ１）に戻る。

ステップ６で、外加熱コイル１５ｂの負荷抵抗値がＲ１以上Ｒ２未満の場合、および、Ｒ２以上の場合には、図４の外加熱コイル負荷抵抗値と鍋サイズの関係からそれぞれ、外加熱コイル１５ｂの上方の一部を鍋底が覆う中径鍋２３２等が載置されている状態、および、外加熱コイル１５ｂの上方を全面的に鍋底が覆う大径鍋２３３が載置されている状態と判断する。そして、図８の外加熱コイル負荷抵抗値と外加熱コイル電力配分係数の関係に基づき、中径鍋２３２等が載置されていると判定した場合には、内加熱コイル１５ａおよび外加熱コイル１５ｂの加熱密度を略同等とする内外通常駆動モードを設定し（ステップ１２）、大径鍋２３３が載置されていると判断した場合には、中径鍋２３２が載置されている場合よりも外側の加熱密度を上げるべく、外加熱重視駆動モードを設定する（ステップ１３）。ここで、加熱密度とは、（加熱コイルの出力）／（加熱コイルの鍋に対向する部分の面積）である。

そして、操作部２０で設定された火力の指定電力（Ｗａｌｌ）と内加熱コイル負荷抵抗値（Ｒｉｎ）、外加熱コイル負荷抵抗値（Ｒｏｕｔ）を使用して、内加熱コイル１５ａと外加熱コイル１５ｂの目標電力（Ｗｉｎ：内加熱コイル目標電力、Ｗｏｕｔ：外加熱コイル目標電力）を、内外通常加熱モードの場合には、
Ｗｉｎ＝Ｗａｌｌ×Ｒｉｎ／（Ｒｉｎ＋Ｒｏｕｔ×Ａ１）
Ｗｏｕｔ＝Ｗａｌｌ×Ｒｏｕｔ×Ａ１／（Ｒｉｎ＋Ｒｏｕｔ×Ａ１）
に設定し、外重視加熱モードの場合には、
Ｗｉｎ＝Ｗａｌｌ×Ｒｉｎ／（Ｒｉｎ＋Ｒｏｕｔ×Ａ２）
Ｗｏｕｔ＝Ｗａｌｌ×Ｒｏｕｔ×Ａ２／（Ｒｉｎ＋Ｒｏｕｔ×Ａ２）
に設定し、駆動回路１３ａ、１３ｂを駆動する（ステップ１４）。ただし、Ａ１は内外通常加熱モード時の外加熱コイル電力配分係数であり、Ａ１は所定の鍋径（例えば、内加熱コイル外径以上、外加熱コイル外形未満の鍋で、大径鍋以外の鍋）の鍋底温度分布（加熱コイルが対向する鍋底部分の温度部分）が略均一となる値であり、Ａ２は（Ａ２＞Ａ１＞０）の関係にある（例えば、Ａ１＝１．０、Ａ２＝１．３）外重視加熱モード時の外加熱コイル電力配分係数である。

次いで内加熱コイル出力制御処理を行う（ステップ１５）。この内加熱コイル出力制御処理は、前記ステップ８と同等であり、ステップ１２またはステップ１３で設定した内加熱コイル目標電力（Ｗｉｎ）と検出電力とを比較して制御し、入力電流検出手段６ａ、入力電圧検出手段７ａ、出力電流検出手段１８ａの検出値から負荷抵抗検出手段２１１で検出した内加熱コイル負荷抵抗値から無負荷か否か判定し（ステップ１６）、無負荷でない場合には外加熱コイル出力制御処理（ステップ１７）を行う。ステップ１６で無負荷と判断されるのは、例えば、使用者が調理中に鍋振りや鍋を加熱口から移動して、内加熱コイル１５ａの上方に鍋がない場合である。

図７に示すように、外加熱コイル出力制御処理（ステップ１７）は、入力電流検出手段６ｂと入力電圧検出手段７ｂによる検出値から外加熱コイル１５ｂへの電力を検出し（ステップ１７−１）、その検出電力とステップ１２またはステップ１３で設定した外加熱コイル目標電力（Ｗｏｕｔ）とを比較し（ステップ１７−２）、検出電力の方が小さい場合には加熱電力を増大させるべく駆動信号の出力レベルを上げ（ステップ１７−３）、検出電力の方が大きい場合には加熱電力を減少させるべく駆動信号の出力レベルを下げる（ステップ１７−４）。また、検出電力と目標電力が略同等である場合には、駆動信号の出力レベルをそのまま維持する。

図５に戻り、次いで、出力電流検出手段１８ｂの検出する出力電流値と、入力電流検出手段６ｂと入力電圧検出手段７ｂで検出される入力電力値から負荷抵抗検出手段２１１により外加熱コイル１５ｂの負荷抵抗値を検出して無負荷か否かを判別し（ステップ１８）、無負荷ではないと判断した場合には操作部２０からの指示入力が加熱停止か否かを判定し（ステップ１９）、加熱停止でなければ操作部２０から指示された火力変更指示の有無を判断し（ステップ２０）、変更がなければステップ１５に戻って内加熱コイル加熱制御処理等を継続する。なお、ステップ１８において外加熱コイル１５ｂが無負荷と判別されるのは、例えば、加熱開始時に小径鍋２３１が加熱口の中心からずれて配置され（外コイル１５ｂの上方に鍋の一部がある）、その後、調理中に小径鍋２３１を加熱口の中心に戻し、外コイル１５ｂの上方に鍋がない状態となった場合である。ステップ２０で火力変更の指示があった場合には、ステップ１４まで戻って、内加熱コイル目標電力（Ｗｉｎ）と外加熱コイル目標電力（Ｗｏｕｔ）を設定しなおす。

ステップ１６で無負荷であると判定した場合や、ステップ１９で加熱停止指示と判断した場合には、ステップ１１へ移行してインバーター回路８ａ、８ｂへの駆動信号出力を停止し、操作部２０からの加熱要求待ち（ステップ１）に戻る。また、ステップ１８において外加熱コイル１５ｂで無負荷を検出した場合には、内加熱コイル１５ａのみに高周波電流を流すべくステップ７に移行する。

上記のように、内加熱コイル負荷抵抗値（Ｒｉｎ）、外加熱コイル負荷抵抗値（Ｒｏｕｔ）により、内加熱コイル１５ａおよび外加熱コイル１５ｂへの目標電力を設定して制御した場合の各鍋サイズにおける鍋底温度分布の例を図９に示す。図９において、（ａ）は小径鍋２３１を載置した場合の温度分布例、（ｂ）は中径鍋２３２を載置した場合の温度分布例である。小径鍋２３１が載置された図９（ａ）の場合には、外加熱コイル１５ｂの上方に鍋底が位置せず、外加熱コイル負荷抵抗値Ｒｏｕｔが小さくなるため（Ｒｏｕｔ＜Ｒ１）、外加熱コイル目標電力（Ｗｏｕｔ）は０であり、外加熱コイル１５ｂには通電されない。中径鍋２３２が載置された図９（ｂ）の場合には、外加熱コイル１５ｂの上方の一部に鍋底が位置し、外加熱コイル負荷抵抗値（Ｒｏｕｔ）が所定値（第１の閾値Ｒ１）以上（Ｒｏｕｔ≧Ｒ１）となれば、内加熱コイル目標電力Ｗｉｎ（＝Ｗａｌｌ×Ｒｉｎ／（Ｒｉｎ＋Ａ１×Ｒｏｕｔ））、外加熱コイル目標電力Ｗｏｕｔ（＝Ｗａｌｌ×Ａ１×Ｒｏｕｔ／（Ｒｉｎ＋Ａ１×Ｒｏｕｔ））を設定し、内加熱コイル１５ａと外加熱コイル１５ｂに加熱電力を分配する。

また、外加熱コイル負荷抵抗値（Ｒｏｕｔ）が所定値（第２の閾値Ｒ２）以上（Ｒｏｕｔ≧Ｒ２）であれば大径鍋２３３と判断し、中径鍋２３２の場合と比べて内加熱コイル１５ａの加熱密度に対する外加熱コイル加熱密度の比を高くする。すなわち、内加熱コイル１５ａの電流値（実効値）に対する外加熱コイル１５ｂの電流値（実効値）の比を大きくする。図３（ｃ）の大径鍋２３３で中径鍋２３２と同等の加熱密度で内加熱コイル１５ａと外加熱コイル１５ｂから加熱すると、中径鍋２３２と比較して外加熱コイル１５ｂの外径外側の外加熱コイルに流れる高周波電流による誘導渦電流があまり流れない鍋底部分が広くなり、鍋底外周部の平均加熱密度が下がって図９（ｃ）のような鍋底温度分布となり、鍋底中心部と鍋底外周部の温度差が大きくなる。ここで、平均加熱密度とは、（外加熱コイル１５ｂの加熱出力）／（鍋外周部の面積（下に加熱コイルがない部分を含む））である。このように温度差が大きくなると、被調理物を外周部まで十分に加熱すれば鍋底中心部で焦げ付きが生じたり、中心部の被調理物が十分に加熱できた時点で加熱を止めれば外周部で生焼けが生じたりする。そこで、本実施の形態のように外加熱コイル加熱密度を高くすることにより、図９（ｄ）に示すように鍋底中心部と鍋底外周部の温度差を低減する。

本実施の形態では、上記のように、制御手段１９が、負荷抵抗検出手段２１１により検出した外加熱コイル１５ｂの負荷抵抗値が所定値以上の場合に、外加熱コイル１５ｂの負荷抵抗値が所定値未満と判断した場合と比較して、内加熱コイル１５ａに流れる電流値に対する外加熱コイル１５ｂに流れる電流値の比を大きくするようにインバーター回路８ａを制御するようにしたものである。つまり、外加熱コイル１５ｂの負荷抵抗値が所定値以上の場合である、天板２２に載置される鍋が外加熱コイル１５ｂの外径よりも大きい大径鍋２３３に対して、中径鍋２３２の場合と比較し、内加熱コイル電流（内加熱コイル用インバーター回路出力電流）に対する外加熱コイル電流（外加熱コイル用インバーター回路出力電流）の比を大きくした。すなわち、内加熱コイル１５ａの加熱密度に対する外加熱コイル１５ｂの加熱密度の比を大きくしたので、鍋底中心部と鍋底外周部の温度差を低減でき、被調理物の鍋底中心部での焦げ付きや、鍋底外周部での生焼けが生じ難い誘導加熱調理器を得ることができる。

また、加熱される鍋を外加熱コイル負荷抵抗値が小さい非磁性大径鍋にした場合は、外加熱コイル１５ｂの負荷抵抗値が小さく、外加熱コイル電流が流れやすいので、過電流が流れないようにインバーター回路８ａの出力電流に制限を設ける必要がある。その結果、内加熱コイル１５ａおよび外加熱コイル１５ｂによる加熱分布をインバーター回路８ａの出力電流の制限等により加熱レベル（低火力〜高火力）に応じて変化させる必要がある。これに対し、本実施の形態では、加熱される鍋は、外加熱コイル１５ｂの加熱密度を高くする被加熱負荷を外加熱コイル負荷抵抗値の大きい大径鍋２３３に限っており、小さい加熱コイル電流で高加熱出力を行えるので、過電流が流れないためインバーター回路８ａの出力電流に制限を設ける必要がなく、内加熱コイル１５ａおよび外加熱コイル１５ｂによる加熱分布をインバーター回路８ａの出力電流で加熱レベル（低火力〜高火力）に応じて変化させることがない誘導加熱調理器を得ることができる。

実施の形態２．
本実施の形態２では、外加熱コイルを内加熱コイルの外周の外側に隣接して取り囲むように複数配置した構成の形態について説明する。
図１０は、実施の形態２に係る誘導加熱調理器の加熱コイルの構成を示す図であり、図１１は本実施の形態２にかかる誘導加熱調理器の回路構成例を示す図であり、図１２は本実施の形態２に係る誘導加熱調理器の加熱コイルと、鍋サイズ毎の鍋底との位置関係を示す図であり、図１３は本実施の形態２に係る誘導加熱調理器の内加熱コイル負荷抵抗値と外加熱コイル負荷抵抗値と加熱コイル上方に載置されている鍋サイズの関係を示す図であり、図１４は本実施の形態２に係る誘導加熱調理器の外加熱コイル負荷抵抗値／内加熱コイル負荷抵抗値と外加熱コイル電力配分係数との関係を示す図である。

実施の形態２に係る図において、実施の形態１に係る図と同一または対応する部分については同一符号を付す。図１０において、複数の加熱コイル１５ａ、１５ｂ１〜１５ｂ４は、実施の形態１と同様に、被加熱物である調理容器（鍋など）を載置する天板２２の下方に配設される。内加熱コイル１５ａは被加熱物である鍋底の中心部を加熱する内加熱コイルである。４個の外加熱コイル１５ｂ１〜１５ｂ４は、内加熱コイル１５ａの外周の外側で、内加熱コイル１５ａを取り囲むように配置された複数の外加熱コイルである。図１１に示すように、内加熱コイル１５ａはインバーター回路８ａに接続される。外加熱コイル１５ｂ１〜１５ｂ４は、インバーター回路８ｂの出力点に並列に接続されている。２４ａ、２４ｂはインバーター回路８ａ，８ｂから出力され、負荷回路１４ａ、１４ｂに印加される高周波電圧を検出する出力電圧検出手段であり、２５ａ、２５ｂは出力電圧検出手段２４ａ、２４ｂと出力電流検出手段１８ａ、１８ｂの出力からインバーター回路８ａ、８ｂの出力電力値を積算して生成する出力電力検出手段である。

本実施の形態においても、インバーター回路８ａを駆動して負荷回路１４ａに高周波電圧を印加し、出力電流検出手段１８ａで検出した出力電流と、出力電力検出手段２５ａで検出した出力電力値から求まる内加熱コイル抵抗値Ｒｉｎにより、内加熱コイル１５ａの上方に加熱に適した鍋が載置されているか否かを判別することが可能である。本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に適正鍋が載置されている場合と、加熱を行わないフォーク等の小物が載置されている場合を判別できるように内加熱コイル抵抗値の閾値Ｒ０を設定する。閾値Ｒ０は加熱コイルの銅線の巻き数等により異なるが、例えば、数Ω程度（２Ω〜５Ω）に設定する。

また、図１２（ａ）に示すような内加熱コイル１５ａの上方のみに鍋底があり、４個の外加熱コイル１５ｂ１〜１５ｂ４の上方には鍋底が位置しない小径鍋２３１が載置されている場合、図１２（ｂ）に示すような内加熱コイル１５ａの上方、および４個の外加熱コイル１５ｂ１〜１５ｂ４の上方の一部が鍋底で覆われる中径鍋２３２が載置されている場合、図１２（ｃ）に示すような内加熱コイル１５ａおよび４個の外加熱コイル１５ｂ１〜１５ｂ４の上方が鍋底で覆われる大径鍋２３３が載置されている場合は、インバーター回路８ａを駆動して出力電流検出手段１８ａと出力電力検出手段２５ａにより検出される内加熱コイル１５ａの出力電流値Ｉ１と出力電力値Ｗ１から算出される内加熱コイル負荷抵抗値Ｒｉｎ（＝Ｗ１／Ｉ１２）と、インバーター回路８ｂを駆動して出力電流検出手段１８ｂと出力電力検出手段２５ｂにより検出される外加熱コイル１５ｂ１〜１５ｂ４の出力電流値Ｉ２と出力電力値Ｗ２から算出される外加熱コイル負荷抵抗値Ｒｏｕｔ（＝Ｗ２／Ｉ２２）の比（Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎ）から、図１３の関係に基づき判定する。

本実施の形態２では、Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎで鍋径を判別しているので、鍋材質によらず鍋径を判別できる。なお、Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎの第１の閾値ｒ１は、外加熱コイル１５ｂ１〜１５ｂ４の上方に鍋底が全く位置しない小径鍋２３１（図１２（ａ））が載置された場合と、外加熱コイル１５ｂ１〜１５ｂ４の上方の一部に鍋底が位置する中径鍋２３２（図１２（ｂ））が載置された場合を判別できるように設定し、第２の閾値ｒ２は中径鍋２３２が載置された場合と、外加熱コイル１５ｂ１〜１５ｂ４の上方全面を覆う大径鍋２３３（図１２（ｃ））が載置された場合とを判別できるように設定する。閾値ｒ１およびｒ２は、例えばｒ１＝０．１〜０．２、ｒ２＝１のように設定する。

そして、図１４に示すように、
（外加熱コイル負荷抵抗値／内加熱コイル負荷抵抗値）＜ｒ１
となる小径鍋２３１の場合には、外加熱コイル目標電力（Ｗｏｕｔ）＝０として、インバーター回路８ａのみを駆動して内加熱コイル１５ａにのみ高周波電流を流すこととし、 ｒ１≦（内加熱コイル負荷抵抗値／外加熱コイル負荷抵抗値）＜ｒ２
となる中径鍋２３２の場合には、内加熱コイル目標電力（Ｗｉｎ）と外加熱コイル目標電力（Ｗｏｕｔ）を、
Ｗｉｎ＝Ｗａｌｌ×Ｒｉｎ／（Ｒｉｎ＋Ｒｏｕｔ×Ｂ１）
Ｗｏｕｔ＝Ｗａｌｌ×Ｂ１×Ｒｏｕｔ／（Ｒｉｎ＋Ｒｏｕｔ×Ｂ１）
とし、
ｒ２≦（内加熱コイル負荷抵抗値／外加熱コイル負荷抵抗値）
となる大径鍋２３３の場合には、内加熱コイル目標電力（Ｗｉｎ）と外加熱コイル目標電力（Ｗｏｕｔ）を、
Ｗｉｎ＝Ｗａｌｌ×Ｒｉｎ／（Ｒｉｎ＋Ｒｏｕｔ×Ｂ２）
Ｗｏｕｔ＝Ｗａｌｌ×Ｂ２×Ｒｏｕｔ／（Ｒｉｎ＋Ｒｏｕｔ×Ｂ２）
として（但し、０＜Ｂ１＜Ｂ２）、実施の形態１の図５と同様に加熱制御処理を行うものとする。このように内加熱コイル目標電力と外加熱コイル目標電力を設定して加熱制御処理を行うことにより内加熱コイル負荷抵抗値に対する外加熱コイル負荷抵抗値が所定値以上（大径鍋）である場合に所定値未満（中径鍋）である場合と比較して、内加熱コイルの加熱密度に対する外加熱コイルの加熱密度の比を大きくするように（内加熱コイルに通電する電流量に対する外加熱コイルに通電する電流量を大きくするように）インバーター回路８ａ、８ｂを制御することとなる。

上記のように内加熱コイル目標電力、外加熱コイル目標電力を設定してインバーター回路８ａ、８ｂを制御すれば、加熱に適した鍋が載置されている場合には、内加熱コイル負荷抵抗値に対する外加熱コイル負荷抵抗値の比が、所定値ｒ１未満の場合には内加熱コイル１５ａのみに高周波電流を通電する。比（Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎ）がｒ１以上ｒ２未満の場合には、外加熱コイル１５ｂ１〜１５ｂ４に内加熱コイル１５ａのＢ１倍の高周波電流を通電するように制御する。比（Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎ）がｒ２以上の場合には、外加熱コイル１５ｂ１〜１５ｂ４に内加熱コイル１５ａのＢ２倍（０＜Ｂ１＜Ｂ２）の高周波電流を通電するように制御する。したがって、加熱に適した材質であれば、その鍋の材質によらず鍋サイズに応じて外加熱コイルと内加熱コイルの高周波電流の大きさの比を調整することができ、大径鍋で鍋底外周部に外加熱コイルによりあまり加熱されない部分が増えた場合には外加熱コイルの加熱密度を増加させ、大径鍋において鍋材質によらず鍋底中心部と鍋底外周部の温度差を抑制した誘導加熱調理器を得ることができる。

なお、上記実施の形態２の図１１の回路構成図においては、複数の外加熱コイル１５ｂ１〜１５ｂ４を並列に接続した例を示したが、図１５に示すように個別のインバーター回路８ｂ１〜８ｂ４によって駆動される構成でもよく、また、図１６に示すように直列に接続されている構成であってもよい。

以上のように本実施の形態２においては、内加熱コイル１５ａの周囲に複数の外加熱コイル１５ｂ１〜１５ｂ４を隣接して配設し、内加熱コイル負荷抵抗値Ｒｉｎにより適正（加熱に適した）鍋の有無を判別するとともに、内加熱コイル負荷抵抗値Ｒｉｎと外加熱コイル負荷抵抗値Ｒｏｕｔの比（Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎ）により鍋材質によらず鍋サイズを判別し、外加熱コイル外径より大きい所定径以上の大径鍋に対して、内加熱コイル電流（内加熱コイル用インバーター回路出力電流）に対する外加熱コイル電流（外加熱コイル用インバーター回路出力電流）の比を大きくした。すなわち、内加熱コイルの加熱密度に対する外加熱コイルの加熱密度の比を大きくしたので、鍋底中心部と鍋底外周部の温度差を抑制し、鍋底中心部の焦げ付きや鍋底外周部の生焼けが生じ難い誘導加熱調理器を得ることができる。

１ 交流電源、２ａ、２ｂ、２ｂ１〜２ｂ４ 直流電源回路、
３ａ、３ｂ、３ｂ１〜３ｂ４ 整流ダイオードブリッジ、
４ａ、４ｂ、４ｂ１〜４ｂ４ リアクトル、
５ａ、５ｂ、５ｂ１〜５ｂ４ 平滑コンデンサ、
６ａ、６ｂ、６ｂ１〜６ｂ４ 入力電流検出手段、
７ａ、７ｂ、７ｂ１〜７ｂ４ 入力電圧検出手段、
８ａ、８ｂ、８ｂ１〜８ｂ４ インバーター回路、
９ａ、９ｂ、９ｂ１〜９ｂ４ 上スイッチ、
１０ａ、１０ｂ、１０ｂ１〜１０ｂ４ 下スイッチ、
１１ａ、１１ｂ、１１ｂ１〜１１ｂ４ 上ダイオード、
１２ａ、１２ｂ、１１ｂ１〜１１ｂ４ 下ダイオード、
１３ａ、１３ｂ、１３ｂ１〜１３ｂ４ 駆動回路、
１４ａ、１４ｂ、１４ｂ１〜１４ｂ４ 負荷回路、
１５ａ 内加熱コイル、１５ｂ、１５ｂ１〜１５ｂ４ 外加熱コイル、
１６ａ、１６ｂ、１６ｂ１〜１６ｂ４ 共振コンデンサ、
１７ａ、１７ｂ、１７ｂ１〜１７ｂ４ クランプダイオード、
１８ａ、１８ｂ、１８ｂ１〜１８ｂ４ 出力電流検出手段、
１９ 制御手段、２０ 操作部、
２１１、２１２、２１３ 負荷抵抗検出手段、２２ 天板、
２３ 鍋、２３１ 小径鍋、２３２ 中径鍋、２３３ 大径鍋、
２４ａ、２４ｂ 出力電圧検出手段、２５ａ、２５ｂ 出力電力検出手段。

Claims (2)

1. 被加熱物である調理容器を載置する天板と、
   前記天板の下方に配設される内加熱コイルと、
   前記内加熱コイルの外周の外側に配設される外加熱コイルと、
   前記内加熱コイルと前記外加熱コイルに高周波電力を供給するインバーター回路と、
   前記インバーター回路への入力電力あるいは前記インバーター回路からの出力電力を検出する電力検出手段と、
   前記内加熱コイルと前記外加熱コイルに流れる電流の大きさを検出する出力電流検出手段と、
   前記電力検出手段および前記出力電流検出手段の検出値に基づき前記インバーター回路を駆動制御する制御手段と、
   前記内加熱コイルおよび前記外加熱コイルの負荷抵抗をそれぞれ検出する負荷抵抗検出手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記内加熱コイルの上方にはあるが前記外加熱コイルの上方には無い小径の調理容器と、前記外加熱コイルの上方の一部に存在する中径の調理容器とを判別するための負荷抵抗の第１の閾値（Ｒ１）と、
   前記中径の調理容器と、前記外加熱コイルの上方の全面を覆う大径の調理容器とを判別するための負荷抵抗の第２の閾値（Ｒ２）と
   を有し、そして、前記第１の閾値（Ｒ１）と前記第２の閾値（Ｒ２）とは、前記第１の閾値（Ｒ１）＜前記第２の閾値（Ｒ２）の関係にあり、
   前記負荷抵抗検出手段により検出した前記外加熱コイルの負荷抵抗が、前記第２の閾値（Ｒ２）以上の場合には、前記外加熱コイルの負荷抵抗が、前記第１の閾値（Ｒ１）以上であって、前記第２の閾値（Ｒ２）未満であると判断した場合と比較して、前記内加熱コイルに流れる電流値に対する前記外加熱コイルに流れる電流値の比が大きくなるように、前記インバーター回路から前記内加熱コイルおよび前記外加熱コイルに供給する電流の大きさをそれぞれ制御する
   ことを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 被加熱物である調理容器を載置する天板と、
   前記天板の下方に配設される内加熱コイルと、
   前記内加熱コイルの外周の外側に配設される外加熱コイルと、
   前記内加熱コイルと前記外加熱コイルに高周波電力を供給するインバーター回路と、
   前記インバーター回路への入力電力あるいは前記インバーター回路からの出力電力を検出する電力検出手段と、
   前記内加熱コイルと前記外加熱コイルに流れる電流の大きさを検出する出力電流検出手段と、
   前記電力検出手段および前記出力電流検出手段の検出値に基づき前記インバーター回路を駆動制御する制御手段と、
   前記内加熱コイルおよび前記外加熱コイルの負荷抵抗をそれぞれ検出する負荷抵抗検出手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記内加熱コイルの上方にはあるが前記外加熱コイルの上方には無い小径の調理容器と、前記外加熱コイルの上方の一部に存在する中径の調理容器とを判別するための、前記内加熱コイルの負荷抵抗に対する前記外加熱コイルの負荷抵抗の比である第１の閾値（ｒ１）と、
   前記中径の調理容器と、前記外加熱コイルの上方の全面を覆う大径の調理容器とを判別するための、前記内加熱コイルの負荷抵抗に対する前記外加熱コイルの負荷抵抗の比である第２の閾値（ｒ２）と
   を有し、そして、前記第１の閾値（ｒ１）と前記第２の閾値（ｒ２）とは、前記第１の閾値（ｒ１）＜前記第２の閾値（ｒ２）の関係にあり、
   前記負荷抵抗検出手段により検出した前記内加熱コイルの負荷抵抗に対する前記外加熱コイルの負荷抵抗の比が、前記第２の閾値（ｒ２）以上の場合には、前記内加熱コイルの負荷抵抗に対する前記外加熱コイルの負荷抵抗の比が、前記第１の閾値（ｒ１）以上であって、前記第２の閾値（ｒ２）未満であると判断した場合と比較して、前記内加熱コイルに流れる電流値に対する前記外加熱コイルに流れる電流値の比が大きくなるように、前記インバーター回路から前記内加熱コイルおよび前記外加熱コイルに供給する電流の大きさをそれぞれ制御する
   ことを特徴とする誘導加熱調理器。

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