JP5925097B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、誘導加熱調理器に関する。

従来の誘導加熱調理器には、設定された加熱電力の出力に従って、一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、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に流れるコイル電流の値とを比較して、トッププレート上の所定の位置に、鍋が有るか否かを判定するものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−３２６０６６号公報（［００２３］、及び図３）

特許文献１に示される誘導加熱調理器においては、低加熱出力の場合、すなわち入力電流が所定値より小さい場合には、コイル電流も僅かしか流れないために鍋の有無の判定が困難な場合がある。このため、任意の時間毎に加熱出力を所定値以上に上げて、鍋の有無を判定している。

しかしながら、低加熱出力時に、使用者が設定した加熱出力よりも高い加熱出力が周期的に出力されて鍋が加熱されるため、使用者の思い通りの加熱が行われないという課題があった。

本発明は、上述のような課題を背景としてなされたもので、低加熱出力時に加熱出力を大きくすることなく、鍋の有無の判定の確度を向上させ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、トッププレート上に載置された鍋を加熱する加熱コイル及び共振コンデンサを有する負荷回路と、交流電源から供給される電力を直流電力に変換する直流電源回路と、前記直流電源回路の出力を高周波電圧に変換して前記負荷回路に供給するインバータ回路と、前記交流電源から前記直流電源回路に入力される入力電流を検出する入力電流検出手段と、前記負荷回路に流れる出力電流を検出する出力電流検出手段と、前記インバータ回路の駆動制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、前記インバータ回路の駆動周波数を制御することで、設定された加熱火力を得るための前記入力電流及び前記出力電流を調整し、前記インバータ回路の駆動周波数が周波数閾値以下である場合には、前記入力電流が駆動周波数毎に設定された入力電流閾値以下であるときに、前記トッププレート上に前記鍋が載置されていないと判定し、前記インバータ回路の駆動周波数が前記周波数閾値を上回る場合には、前記入力電流が、駆動周波数毎に設定された入力電流閾値以下であって、前記出力電流が、駆動周波数毎に設定された出力電流閾値以下であるときに、前記トッププレート上に前記鍋が載置されていないと判定するものである。

本発明における誘導加熱調理器においては、制御手段は、インバータ回路の駆動周波数が周波数閾値を上回る場合には、入力電流が、駆動周波数毎に設定された入力電流閾値以下であって、出力電流が、駆動周波数毎に設定された出力電流閾値以下であるときに、トッププレート上に鍋が載置されていないと判定する。このため、低加熱出力時に加熱出力を大きくすることなく、鍋の有無の判定の確度を向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路構成図である。 本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の駆動回路からインバータ回路へ出力される駆動信号の波形例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の制御手段の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１に係る誘導加熱調理器の制御手段の初期負荷検知を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱コイルと鍋との位置関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器に磁性鍋及び非磁性鍋が載置された状態の入力電力（入力電流）と出力電流との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器が特定の駆動周波数で駆動されている状態において、磁性鍋及び非磁性鍋が閾値位置に載置された場合の入力電力（入力電流）と出力電流との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の負荷の有無を判別するための入力電力（入力電流）及び出力電流の無負荷識別ラインを、駆動周波数毎に示した図である。 本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の入力電力（入力電流）および出力電流の無負荷識別ラインに対する入力電圧の影響を説明する図である。

実施の形態１．
本実施の形態１では、筐体の上に設けられたトッププレートの上に載置される鍋等の被加熱物を、筐体内に設けられた誘導加熱コイルを用いて誘導加熱する誘導加熱調理器１００を例に説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００の回路構成図である。
図１に示される本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００は、商用交流電源１、入力電流検出手段２、入力電圧検出手段３、駆動回路４、出力電流検出手段５、直流電源回路３０、インバータ回路４０、負荷回路５０、制御手段６０、及び操作手段７０を備える。

図１に示されるように、誘導加熱調理器１００は、商用交流電源１に接続されており、商用交流電源１から供給される電力は直流電源回路３０で直流電力に変換される。

直流電源回路３０は、交流電力を整流する整流ダイオードブリッジ３１、リアクトル３２、および平滑コンデンサ３３を有し、インバータ回路４０に直流電力を供給している。整流ダイオードブリッジ３１では、交流電圧が整流されて直流電圧に変換され、変換された直流電圧が平滑コンデンサ３３によって平滑化され、平滑化された直流電圧がインバータ回路４０に供給される。商用交流電源１から直流電源回路３０に入力される電流は、入力電流検出手段２により検出される。また、整流ダイオードブリッジ３１の出力電圧は、入力電圧検出手段３により検出される。

インバータ回路４０は、直流電源回路３０の直流母線間に２個直列に接続されたスイッチング素子４１ａ，４１ｂ、及びスイッチング素子４１ａ，４１ｂと逆並列に接続されたダイオード４２ａ，４２ｂを有する。２個直列のスイッチング素子４１ａ，４１ｂが駆動回路４により高周波で交互にオン・オフ駆動され、その出力端と直流母線の一端との間に高周波電圧が発生する。インバータ回路４０から出力される高周波電圧は、負荷回路５０に印加されて高周波の出力電流が流れる。インバータ回路４０の出力電流は、加熱コイル５１にも流れ、出力電流検出手段５により検出される。

負荷回路５０は、加熱コイル５１と共振コンデンサ５２の直列回路で構成される。加熱コイル５１に流れる高周波電流は、トッププレート上に載置された鍋に渦電流を誘導し、鍋を加熱する。駆動信号の周波数は、加熱コイル５１と共振コンデンサ５２の共振周波数ｆ０より高い周波数の範囲になるように制御手段６０により制御され、出力電流および入力電力（入力電流）が調整される。なお、共振周波数ｆ０は、加熱コイル５１上に載置される鍋の材質や大きさ等の負荷載置状態により大きく異なる。

制御手段６０は、インバータ回路４０の駆動制御を行うものである。制御手段６０は、使用者により操作手段７０に対して操作入力された、加熱出力の調整及び加熱開始の指示に関する情報と、入力電流検出手段２で検出された入力電流値及び入力電圧検出手段３で検出された入力電圧値を積算して生成された入力電力値と、インバータ回路４０から出力される出力電流値とに基づいて駆動回路４を制御する。

入力電流検出手段２及び入力電圧検出手段３により、電力検出手段が構成される。以後、入力電流検出手段２により検出される入力電流を、単に「入力電流」と称することがある。また、入力電圧検出手段３により検出される入力電圧を、単に「入力電圧」と称することがある。また、出力電流検出手段５により検出される出力電流を、単に「出力電流」と称することがある。

図２は、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００の駆動回路４からインバータ回路４０へ出力される駆動信号の波形例を示す図である。
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、駆動回路４からインバータ回路４０のスイッチング素子４１ａ，４１ｂへ出力される駆動信号の例を示す。
図２（ａ）は、駆動周波数を最も低くした場合の駆動信号の例である。図２（ｃ）は、駆動周波数を最も高くした場合の駆動信号の例である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の駆動周波数よりも高い駆動周波数であり、図２（ｃ）の駆動周波数よりも低い駆動周波数の場合の駆動信号の例である。

図２（ａ）〜図２（ｃ）のいずれの場合も、スイッチング素子４１ａ，４１ｂのＯＮ／ＯＦＦの切替時に、スイッチング素子４１ａ，４１ｂのいずれの出力も所定時間だけＯＦＦとなるデッドタイムが設けられている。

図３は、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００の制御手段６０の加熱制御処理を示すフローチャートである。
以下、図３のフローチャートに基づいて、制御手段６０の加熱制御処理を説明する。

（ステップＳ１，Ｓ２）
制御手段６０は、使用者により操作手段７０への操作入力が行われ、加熱出力の調整及び加熱開始の指示に関する信号が出力されたかどうかを判定する（ステップＳ１）。
制御手段６０は、操作手段７０から信号が出力されたと判定した場合には（ステップＳ１でＹｅｓ）、インバータ回路４０を制御する信号を出力する。駆動回路４は、制御手段６０から出力される信号に基づいて駆動信号を出力し、インバータ回路４０の駆動を開始する（ステップＳ２）。
一方、制御手段６０は、操作手段７０から信号が出力されなかったと判定した場合には（ステップＳ１でＮｏ）、インバータ回路４０を制御する信号を出力せず、ステップＳ１の判定を再度行う。

（ステップＳ３）
入力電流検出手段２、入力電圧検出手段３、及び出力電流検出手段５が、インバータ回路４０の駆動状態における入力電流、入力電圧、及び出力電流をそれぞれ検出し、初期負荷検知を行う。ここで、「初期負荷検知」とは、誘導加熱に適した鍋がトッププレート上に載置されているか否かを判定することである。
以下、「初期負荷検知」について詳しく説明する。

図４は、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００の制御手段６０の初期負荷検知を説明する図である。
初期負荷検知では、トッププレートに載置されている負荷を、（ａ）無負荷・小物、（ｂ）不適正鍋、（ｃ）適正鍋、のいずれかに分類する。図４では、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の場合の入力電流と出力電流との関係を示している。以下、（ａ）〜（ｃ）について詳述する。

（ａ）無負荷・小物
無負荷・小物とは、例えば、トッププレートの上に負荷が載置されていない状態又はスプーン、フォーク等の小物がトッププレートの上に載置されている状態である。負荷がトッププレートに載置されていない場合及び小物がトッププレートに載置されている場合の入力電流及び出力電流は、「（ｂ）不適正鍋」や「（ｃ）適正鍋」の載置時における入力電流及び出力電流に比べて小さい。

（ｂ）不適正鍋
例えば、誘導加熱に適さないアルミ鍋等の低抵抗の鍋（不適正鍋）がトッププレートの上に載置されている状態である。不適正鍋がトッププレートに載置された場合の出力電流は、図４に示される適正鍋の出力電流の上限値よりも大きくなる、あるいは入力電流に対する出力電流の比率が大きくなる。

（ｃ）適正鍋
例えば、誘導加熱に適した鉄製やＳＵＳ製の直径１２ｃｍ以上の鍋（適正鍋）がトッププレートの上に載置されている状態である。適正鍋がトッププレートに載置されている場合の入力電流や出力電流は、所定の範囲となる。特に出力電流の値は、図４に示されるように上限値が設定されている。

このように、トッププレートの上に載置される負荷に応じて入力電流及び出力電流の値が異なるので、これらの値に基づいてトッププレートの上に載置されている負荷を判別することができる。

なお、図４に示される入力電力（入力電流）と出力電流との関係は、入力電圧の大きさによって変化する。具体的には、入力電力（入力電流）及び出力電流は、入力電圧が高いほど大きくなる。したがって、図４の閾値は、入力電圧の大きさに応じて補正されることが望ましい。

（ステップＳ４）
制御手段６０は、ステップＳ３で行われた初期負荷検知の検知結果に基づいて、適正負荷の有無の判定を行う（ステップＳ４）。
制御手段６０は、トッププレートに載置されている負荷が、図４の（ｃ）であり、適正負荷有りと判定した場合には（ステップＳ４でＹｅｓ）、ステップＳ７に進む。
一方、制御手段６０は、トッププレートに載置されている負荷が、図４の（ａ）又は（ｂ）であり、適正負荷無しと判定した場合には（ステップＳ４でＮｏ）、ステップＳ５に進む。

（ステップＳ５，Ｓ６）
制御手段６０は、インバータ回路４０の駆動を停止させる（ステップＳ５）。そして、制御手段６０は、適正負荷無しの状態が所定回数連続あるいは所定時間継続しているかを検知し、適正負荷無しの状態で確定とするか否かを判定する（ステップＳ６）。
制御手段６０は、適正負荷無しの状態で確定と判定した場合には（ステップＳ６でＹｅｓ）、初期状態であるステップＳ１へ戻る。
一方、制御手段６０は、適正負荷無しの状態が確定しないと判定した場合には（ステップＳ６でＮｏ）、ステップＳ２へ戻り、適正負荷の有無を検知する処理であるステップＳ２〜Ｓ４の処理を実行する。

（ステップＳ７）
制御手段６０は、出力電流検出手段５により検出される出力電流が過大か否かを判定する。
制御手段６０は、出力電流検出手段５により検出される出力電流が過大でないと判定すると（ステップＳ７でＮｏ）、ステップＳ８に進む。
一方、制御手段６０は、出力電流検出手段５により検出される出力電流が過大であると判定すると（ステップＳ７でＹｅｓ）、ステップＳ１０に進む。
なお、出力電流が過大であるか否かを判定する基準となる値は、予め設定されている。

（ステップＳ８〜Ｓ１０）
制御手段６０は、操作手段７０に設定された加熱電力が入力電力よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ８）。
制御手段６０は、操作手段７０に設定された加熱電力が入力電力よりも大きいと判定した場合には（ステップＳ８で加熱電力＞入力電力）、ステップＳ９に進む。
ステップＳ９において、制御手段６０は、インバータ回路４０の駆動周波数を低くするように駆動回路４を制御し、入力電力を増大させ、ステップＳ１１に進む。

一方、制御手段６０は、操作手段７０に設定された加熱電力が入力電力よりも小さいと判定した場合には（ステップＳ８で加熱電力＜入力電力）、ステップＳ１０に進む。
ステップＳ１０において、制御手段６０は、インバータ回路４０の駆動周波数を高くするように駆動回路４を制御し、入力電力を減少させ、ステップＳ１１に進む。

また、制御手段６０は、加熱電力と入力電力とが略同一であると判定した場合には、ステップＳ１１に進む。

（ステップＳ１１）
制御手段６０は、操作手段７０から加熱停止の指示が入力されているか否かを判定する。
制御手段６０は、操作手段７０から加熱停止の指示が入力されていると判定した場合には（ステップＳ１１でＹｅｓ）、ステップＳ１４に進み、インバータ回路４０を停止させるように制御する。
一方、制御手段６０は、操作手段７０から加熱停止の指示が操作入力されていないと判定した場合には（ステップＳ１１でＮｏ）、ステップＳ１２に進む。

（ステップＳ１２）
入力電流検出手段２、入力電圧検出手段３、及び出力電流検出手段５は、入力電流、入力電圧、及び出力電流をそれぞれ検出する。制御手段６０は、検出された入力電圧及び入力電流を積算して入力電力を算出する。

（ステップＳ１３）
制御手段６０は、インバータ回路４０への駆動信号の周波数、並びに検出した入力電流、及び出力電流に基づいて、トッププレート上に載置されている負荷の有無を判定する。ここでステップＳ３における初期負荷検知とは別に負荷の有無を判定するのは、トッププレート上での加熱調理中に鍋が移動されたり差し替えられたりして鍋の位置が変わりうるためである。なお、ステップＳ１３で行う負荷の有無の判定処理の詳細は後述する。
制御手段６０は、無負荷であると判定した場合には（ステップＳ１３でＹｅｓ）、ステップＳ１４に進む。
一方、制御手段６０は、有負荷であると判定した場合には（ステップＳ１３でＮｏ）、ステップＳ７に戻り、加熱出力制御を継続する。

（ステップＳ１４）
制御手段６０は、インバータ回路４０の駆動を停止させ、ステップＳ１（すなわち初期状態）に戻る。

次に、図３のフローチャートのステップＳ１３における加熱中の負荷の有無を判定する方法について、図５〜図９を用いて説明する。

図５は、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００の加熱コイル５１と鍋８０との位置関係を示す図である。
図３のステップＳ１３では、加熱コイル５１に対応したトッププレート９０上に鍋８０が有るか否かを判定する。ここでは、加熱コイル５１の一部の上に鍋８０が載置されている場合であっても、鍋８０が加熱コイル５１の中心から所定距離以上外れている場合には、「鍋無し」と判定する。

図５（ａ）は、加熱コイル５１の中心上に鍋８０が載置された状態である鍋あり状態を、側面方向及び上面（平面）方向から見た場合の、加熱コイル５１と鍋８０の位置関係を示す。

図５（ｂ）は、加熱コイル５１の中心上から外れた位置に鍋８０が載置された状態である、鍋あり状態と鍋なし状態の閾値状態を、側面方向および上面（平面）方向から見た場合の、加熱コイル５１と鍋８０の位置関係の一例を示す。
図５（ｂ）の状態以上に鍋８０の位置が加熱コイル５１の中心からずれている場合を「鍋なし」という。
なお、図５（ｂ）に示される鍋あり状態と鍋なし状態の閾値状態は、加熱コイル５１の中心から所定距離離れた位置に鍋８０が載置されている状態を指すが、この所定距離が、本発明における「閾値距離」に相当する。

図６は、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００に磁性鍋及び非磁性鍋が載置された状態の入力電力（入力電流）と出力電流との関係を示す図である。
図６における「非磁性鍋閾値位置」とは例えば、非磁性鍋が図５（ｂ）に示されるような位置に載置されている状態を示す。
図６における「非磁性鍋適正位置」とは例えば、非磁性鍋が図５（ａ）に示されるような位置に載置されている状態を示す。
図６における「磁性鍋閾値位置」とは例えば、磁性鍋が図５（ｂ）に示されるような位置に載置されている状態を示す。
図６における「磁性鍋適正位置」とは例えば、磁性鍋が図５（ａ）に示されるような位置に載置されている状態を示す。

図６に示されるように、磁性鍋と非磁性鍋とで出力電流に対する入力電流の大きさが異なるものの、いずれの鍋であっても、適正位置に載置された場合には閾値位置に載置された場合よりも鍋に流れる誘導渦電流が大きくなるため、加熱電力が大きくなり、出力電流に対する入力電流の割合が大きくなる。

なお、加熱コイル５１の中心上から外れた位置に磁性鍋が載置された場合と、加熱コイル５１の中心上の位置に非磁性鍋が載置された場合とを比較すると、出力電流に対する入力電流の割合の差異が小さい場合もある。

図７は、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００が特定の駆動周波数で駆動されている状態において、磁性鍋及び非磁性鍋が閾値位置に載置された場合の入力電力（入力電流）と出力電流との関係を示す図である。図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、それぞれ、異なる駆動周波数の状態を示している。
ここで、図７（ａ）における駆動周波数はｆ１、図７（ｂ）における駆動周波数はｆ３、図７（ｃ）における駆動周波数はｆ４，ｆ５である。これらの駆動周波数の大小関係は、ｆ１＞ｆ３＞ｆ４＞ｆ５である。
図７（ａ）〜図７（ｃ）において、白塗りで示す点は、特定の駆動周波数で駆動されている状態において、磁性鍋及び非磁性鍋が閾値位置に載置された場合の入力電力（入力電流）と出力電流とを示している。黒塗りで示す点は、特定の駆動周波数で駆動されている状態において、磁性鍋及び非磁性鍋が適正位置に載置された場合の入力電力（入力電流）と出力電流とを示している。

非磁性鍋載置時の加熱コイル５１の抵抗値及び加熱コイル５１のインダクタンス値は、磁性鍋載置時の加熱コイル５１の抵抗値及び加熱コイル５１のインダクタンス値よりも小さい。このため、非磁性鍋閾値位置載置時の共振周波数ｆｂは、磁性鍋閾値位置載置時の共振周波数ｆａよりも高くなる。駆動周波数は共振周波数よりも高く設定する必要があるため、駆動周波数及び共振周波数の大小関係は、ｆ１＞ｆ３＞ｆ４＞ｆ５＞ｆｂ＞ｆａとなる。

図７（ａ）に示される駆動周波数ｆ１のように、共振周波数ｆａ，ｆｂから大きく離れた駆動周波数では、これよりも小さい駆動周波数の場合と比べて、磁性鍋載置時及び非磁性鍋載置時の負荷インピーダンスは大きい。このため、駆動周波数ｆ１の場合には、これよりも小さい駆動周波数の場合と比べて、磁性鍋載置時及び非磁性鍋載置時における出力電流及び入力電力（入力電流）は小さい。
また、駆動周波数ｆ１の場合には、磁性鍋載置時と非磁性鍋載置時との負荷抵抗値の違いによる影響が、磁性鍋載置時と非磁性鍋載置時との負荷インピーダンスの違いによる影響よりも大きい。このため、例えば図７（ａ）及び図７（ｂ）に示されるように、駆動周波数が所定値以上の場合には、非磁性鍋載置時の入力電力が、磁性鍋載置時の入力電力よりも小さくなる。

図７（ａ）に示される駆動周波数ｆ１から駆動周波数を下げていくと、磁性鍋載置時及び非磁性鍋載置時の負荷インピーダンスは小さくなり、磁性鍋載置時及び非磁性鍋載置時における出力電流及び入力電力（入力電流）は大きくなる。
また、非磁性鍋載置時においては、駆動周波数ｆ１から駆動周波数を下げていくと、駆動周波数と共振周波数との差が小さくなるため、負荷インピーダンスの変動が磁性鍋載置時よりも大きくなる。このため、非磁性鍋載置時の入力電力の増加率は、磁性鍋載置時の入力電力（入力電流）の増加率よりも大きく、駆動周波数が所定値以下の場合には、非磁性鍋載置時の入力電力（入力電流）が、磁性鍋載置時の入力電力（入力電流）よりも大きくなる。

ここで、図７（ｃ）に示されるように、駆動周波数ｆ４である場合、「非磁性鍋閾値位置」における入力電力（入力電流）は、「磁性鍋閾値位置」における入力電力（入力電流）と等しくなる。また、上述したように、駆動周波数を下げていくと、非磁性鍋載置時における入力電力（入力電流）の増加率は、磁性鍋載置時における入力電力（入力電流）の増加率よりも大きくなる。したがって、図７（ｃ）に示される、駆動周波数ｆ４よりも小さい駆動周波数ｆ５の場合において、「非磁性鍋閾値位置」における入力電力（入力電流）は、「磁性鍋閾値位置」における入力電力（入力電流）よりも大きくなる。

なお、上述したような、非磁性鍋閾値位置における入力電力（入力電流）と、磁性鍋閾値位置における入力電力（入力電流）とが等しくなる駆動周波数が、本発明における「周波数閾値」に相当する。

図８は、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００の負荷の有無を判別するための入力電力（入力電流）及び出力電流の無負荷識別値を、駆動周波数毎に示した図である。図８では、磁性鍋及び非磁性鍋が、適正位置に載置された場合と閾値位置に載置された場合の入力電力（入力電流）と出力電流との関係を併せて図示している。
図８では、異なる駆動周波数（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５，ｆ６、ｆ１＞ｆ２＞ｆ３＞ｆ４＞ｆ５＞ｆ６）毎に、入力電力（入力電流）及び出力電流の無負荷識別ラインを示している。

ここで、図８に示される、「駆動周波数ｆ１無負荷識別ライン」、「駆動周波数ｆ２無負荷識別ライン」、「駆動周波数ｆ３無負荷識別ライン」、「駆動周波数ｆ４無負荷識別ライン」、「駆動周波数ｆ５無負荷識別ライン」、及び「駆動周波数ｆ６無負荷識別ライン」について説明する。これらは、駆動周波数毎に、磁性鍋あるいは非磁性鍋が、図５（ｂ）に示されるような閾値位置に載置されたときの入力電力（入力電流）及び出力電流を基に決定された、負荷の有無を識別するための入力電力（入力電流）及び出力電流の無負荷識別値を結んだ線である。

例えば、インバータ回路４０を駆動周波数ｆ１で駆動したときの入力電流の値及び出力電流の値を図８上にプロットしたときに、「駆動周波数ｆ１無負荷識別ライン」で囲まれる領域内に点が存在する場合には、制御手段６０は「無負荷」であると判定し、「駆動周波数ｆ１無負荷識別ライン」で囲まれる領域よりも外側の領域に点が存在する場合には、制御手段６０は「有負荷」であると判定する。

また、図８に示される、「出力電流上限値」とは、スイッチング素子４１ａ，４１ｂの定格や冷却状態等により定まる所定値を指す。制御手段６０は、出力電流が「出力電流上限値」を超えないように、インバータ回路４０を制御している。具体的には、制御手段６０は、駆動周波数が所定周波数以上にならないようにしている。この「所定周波数」は、鍋材質の種類及び鍋の載置位置により変動する。

このように、出力電流は「出力電流上限値」以下である必要があるため、磁性鍋に比べて共振周波数の高い非磁性鍋が載置されている場合には、インバータ回路４０の駆動周波数を所定値（例えば、図８の非磁性鍋閾値ではｆ４）以下にすることができない。

なお、以後の説明において、制御手段６０が負荷の有無の判定に用いる、磁性鍋閾値位置の入力電力（入力電流）値を「入力電力（入力電流）閾値」と称し、非磁性鍋閾値位置の出力電流値を、「出力電流閾値」と称することがある。

図８に示されるように、駆動周波数がｆ４を上回る範囲である場合において、非磁性鍋閾値位置の入力電力（入力電流）は、磁性鍋閾値位置の入力電力（入力電流）よりも小さい。また、駆動周波数がｆ４を上回る場合において、非磁性鍋閾値位置の出力電流は、磁性鍋閾値位置の出力電流よりも大きい。
ここで、駆動周波数がｆ４を上回る範囲において、鍋の載置位置によっては、磁性鍋載置時の入力電流が、非磁性鍋載置時の入力電流よりも大きい場合もあり、また、その逆の場合もある。例えば、磁性鍋適正位置における入力電流は、非磁性鍋閾値位置における入力電流よりも大きいが、磁性鍋閾値位置における入力電流は、非磁性鍋適正位置における入力電流よりも小さい場合がある。このため、制御手段６０は、入力電力（入力電流）のみを用いて負荷の有無を判定することはできないが、入力電力（入力電流）閾値及び出力電流閾値を用いることで、負荷が磁性鍋と非磁性鍋のいずれであっても、確度の高い負荷の有無を判定することが可能となる。

一方、図８に示されるように、駆動周波数がｆ４以下の範囲である場合において、非磁性鍋閾値位置の入力電力（入力電流）は、磁性鍋閾値位置の入力電力（入力電流）よりも大きい。
このため、駆動周波数がｆ４以下の範囲である場合には、制御手段６０は、磁性鍋の入力電力（入力電流）閾値のみを用いて、負荷の有無を判定することができる。なお、制御手段６０は、磁性鍋の入力電力（入力電流）閾値及び非磁性鍋の出力電流閾値を用いて、負荷の有無を判定してもよい。

なお、上述のように非磁性鍋は駆動周波数ｆ４以下で加熱されないので、駆動周波数がｆ４以下であれば磁性鍋が載置されているとみなすことができる。このため、駆動周波数がｆ４以下の範囲であれば、検出された入力電力（入力電流）値と磁性鍋の入力電力（入力電流）閾値のみを用いて、負荷の有無の判別を行うことができる。

このように、制御手段６０は、駆動周波数がｆ４を上回る場合及び駆動周波数がｆ４以下である場合のいずれも、負荷の有無の判定を行うことができる。特に、相対的に低加熱出力状態となる駆動周波数がｆ４を上回る場合であっても、制御手段６０は、入力電力（入力電流）閾値及び出力電流閾値を用いることで、負荷の有無の判定を行うために駆動周波数を変更することなく、負荷の有無を判定することができる。

なお、駆動周波数毎に設定された、磁性鍋載置時の入力電流閾値が、本発明における「入力電流閾値」に相当する。
また、駆動周波数毎に設定された、非磁性鍋載置時の出力電流閾値が、本発明における「出力電流閾値」に相当する。

図９は、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００の入力電力（入力電流）および出力電流の無負荷識別ラインに対する入力電圧の影響を説明する図である。具体的には、同一の鍋８０を載置し、インバータ回路４０を同一駆動周波数の駆動信号で駆動した場合に、入力電圧が異なると入力電力（入力電流）や出力電流がどのように変動するかを示した図である。図９の横軸は入力電力（入力電流）、縦軸は出力電流検出値である。なお、ΔＶはＶ０を下回る任意の値である。

図９に示されるように、入力電力（入力電流）及び出力電流は、入力電圧が高いほど大きくなり、入力電圧が低いほど小さくなる。そして、入力電圧が異なれば同じ入力電力（入力電流）を生じさせる駆動周波数も異なり、入力電力（入力電流）と出力電流の関係も多少の影響を受ける。このため、入力電圧に応じて、磁性鍋の入力電流閾値や、非磁性鍋の出力電流閾値を補正することが望ましく、閾値を補正すれば、より確度の高い鍋有無判別が可能となる。

具体的には、電源電圧Ｖ０−ΔＶの電源電圧が印加された場合には、検出された入力電力（入力電流）及び出力電流が、一点鎖線で囲まれる領域内か否かにより、負荷の有無を判別する。一点鎖線で囲まれる領域内であれば、「無負荷」と判定され、この領域よりも外側の領域では「有負荷」と判定される。
また、電源電圧Ｖ０の電源電圧が印加された場合には、検出された入力電力（入力電流）及び出力電流が、実線で囲まれる領域内か否かにより、負荷の有無を判別する。実線で囲まれる領域内であれば、「無負荷」と判定され、この領域よりも外側の領域では「有負荷」と判定される。
また、電源電圧Ｖ０＋ΔＶの電源電圧が印加された場合には、検出された入力電力（入力電流）及び出力電流が、点線で囲まれる領域内か否かにより、負荷の有無を判別する。点線で囲まれる領域内であれば、「無負荷」と判定され、この領域よりも外側の領域では「有負荷」と判定される。

以上のように、本実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００の制御手段６０は、インバータ回路４０の駆動周波数が周波数閾値以下である場合には、入力電流が駆動周波数毎に設定された入力電流閾値以下であるときに、トッププレート９０上に鍋８０が載置されていないと判定する。また、インバータ回路４０の駆動周波数が周波数閾値を上回る場合には、入力電流が、駆動周波数毎に設定された入力電流閾値以下であって、出力電流が、駆動周波数毎に設定された出力電流閾値以下であるときに、トッププレート９０上に鍋８０が載置されていないと判定する。このため、低加熱出力時に加熱出力を大きくすることなく、鍋の材質が磁性であるか非磁性であるかの影響を抑えつつ、鍋の有無の判定の確度を向上させることができる。

また、本実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００は、交流電源から直流電源回路に入力される電圧を検出する入力電圧検出手段３を備えている。そして、制御手段６０は、インバータ回路４０の駆動周波数が周波数閾値以下である場合には、入力電圧検出手段により検出された入力電圧に基づいて、入力電流閾値を補正し、インバータ回路４０の駆動周波数が周波数閾値を上回る場合には、入力電圧検出手段により検出された入力電圧に基づいて、入力電流閾値および出力電流閾値を補正する。このため、より確度の高い鍋有無判別が可能となる。

１ 商用交流電源、２ 入力電流検出手段、３ 入力電圧検出手段、４ 駆動回路、５ 出力電流検出手段、３０ 直流電源回路、３１ 整流ダイオードブリッジ、３２ リアクトル、３３ 平滑コンデンサ、４０ インバータ回路、４１ａ，４１ｂ スイッチング素子、４２ａ，４２ｂ ダイオード、５０ 負荷回路、５１ 加熱コイル、５２ 共振コンデンサ、６０ 制御手段、７０ 操作手段、８０ 鍋、９０ トッププレート、１００ 誘導加熱調理器、ｆ０，ｆａ，ｆｂ 共振周波数。

Claims (4)

1. トッププレート上に載置された鍋を加熱する加熱コイル及び共振コンデンサを有する負荷回路と、
   交流電源から供給される電力を直流電力に変換する直流電源回路と、
   前記直流電源回路の出力を高周波電圧に変換して前記負荷回路に供給するインバータ回路と、
   前記交流電源から前記直流電源回路に入力される入力電流を検出する入力電流検出手段と、
   前記負荷回路に流れる出力電流を検出する出力電流検出手段と、
   前記インバータ回路の駆動制御を行う制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記インバータ回路の駆動周波数を制御することで、設定された加熱火力を得るための前記入力電流及び前記出力電流を調整し、
   前記インバータ回路の駆動周波数が周波数閾値以下である場合には、前記入力電流が駆動周波数毎に設定された入力電流閾値以下であるときに、前記トッププレート上に前記鍋が載置されていないと判定し、
   前記インバータ回路の駆動周波数が前記周波数閾値を上回る場合には、前記入力電流が、駆動周波数毎に設定された入力電流閾値以下であって、前記出力電流が、駆動周波数毎に設定された出力電流閾値以下であるときに、前記トッププレート上に前記鍋が載置されていないと判定する
   ことを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 前記交流電源から前記直流電源回路に入力される電圧を検出する入力電圧検出手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記インバータ回路の駆動周波数が前記周波数閾値以下である場合には、
   前記入力電圧検出手段により検出された入力電圧に基づいて、前記入力電流閾値を補正し、
   前記インバータ回路の駆動周波数が前記周波数閾値を上回る場合には、
   前記入力電圧検出手段により検出された入力電圧に基づいて、前記入力電流閾値および前記出力電流閾値を補正する
   ことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
3. 前記周波数閾値は、
   前記加熱コイルの中心上から閾値距離離れた前記トッププレート上の位置に磁性鍋が載置されている場合における前記入力電流の値と、
   前記加熱コイルの中心上から前記閾値距離離れた前記トッププレート上の位置に非磁性鍋が載置されている場合における前記入力電流の値とが同一となるときの値である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の誘導加熱調理器。
4. 前記入力電流閾値は、
   前記加熱コイルの中心上から閾値距離離れた前記トッププレート上の位置に磁性鍋が載置されている場合の入力電流値であり、
   前記出力電流閾値は、
   前記加熱コイルの中心上から前記閾値距離離れた前記トッププレート上の位置に非磁性鍋が載置されている場合の出力電流値である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の誘導加熱調理器。

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