JP6010750B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、複数の加熱コイルを用いて鍋などの被加熱物を加熱する誘導加熱調理器に関するものである。

従来、この種の誘導加熱調理器において、温度変化検出手段によって検出された被加熱物の温度変化に基づいて加熱制御の目標温度を高くするものがある（例えば、特許文献１参照）。

これにより、例えば揚げ物調理のときの具材の投入による油の温度低下を検出した際に加熱出力を大きくすることで油の温度を素早く上昇させ、具材投入後の油温度の復帰時間を短縮することができる。これにより、揚げ物調理が完了するまでに要する調理時間を短縮することができる。また、温度が低下した油で揚げることによる調理物の仕上がりのべちゃつき度合が抑制されるなど、揚げ物調理の調理性能を向上することができる。

特開２０１０−２１１９９８号公報

しかしながら、特許文献１で示されているように、１つの被加熱物を１つの加熱コイルで加熱する従来の誘導加熱調理器の構成では、被加熱物に均等に電力を供給することしかできないため、被加熱物である鍋の内部に油などの液体が存在せず、対流によって熱を伝えることができない場合、被加熱物に温度差が存在してもその温度差を縮小することがで
きなかった。

また、被加熱物の温度差を検知して加熱出力を増大させたとすると、被加熱物の高温の領域に供給される加熱出力も増大することで被加熱物の高温の領域の温度は更に上昇し、条件によっては発火や発煙を招く恐れがあった。

さらに、被加熱物の温度が高い領域であるために加熱する必要のない領域まで加熱してしまうことで、無駄な電力を消費してしまっていた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、固体の調理物のみを加熱調理する場合においても被加熱物の温度差を一定にすることができ、調理性能を高められる誘導加熱調理器を提供する。

前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱調理器は、被加熱物を載置するトッププレートと、トッププレートの下方に配設され、１つの被加熱物を誘導加熱する複数の加熱コイルと、複数の加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、インバータ回路に駆動信号を出力してインバータ回路の動作を制御する制御手段と、複数の加熱コイルによって加熱される１つの被加熱物の温度を検出する複数の温度検出手段とを備えている。

上記誘導加熱調理器において、
制御手段は、被加熱物が載置された前記トッププレートの下方に位置する複数の加熱コイルに同時に高周波電流を流すことで１つの被加熱物を共同で加熱するようにインバータ回路の動作を制御し、
被加熱物の下方に位置する複数の加熱コイルから被加熱物に電力を供給している時に被加熱物の下方に位置する複数の温度検出手段から出力される検出値のうち、
最大検出値よりも所定値以下の検出値が出力されると、所定値以下の検出値を出力する温度検出手段の近傍に配設された加熱コイルから被加熱物に供給する電力を、最大検出値を出力する温度検出手段の近傍に配設された加熱コイルから被加熱物に供給する電力よりも大きくすると共に、
温度検出手段から所定値以上の検出値が出力されると、所定値以上の検出値を出力する温度検出手段の近傍に配設された加熱コイルから被加熱物に供給する電力のみを減少または停止するようにしたものである。

本発明の誘導加熱調理器によれば、１つの被加熱物の温度が低い領域のみ大電力で加熱することになるため、１つの被加熱物の温度が高い領域との温度差を縮小することができる。

また、１つの被加熱物の温度が高い領域に供給する電力を大きくしなくてすむため、無意味な電力を供給せず、省エネ性を向上することができる。さらに、１つの被加熱物の一部たりとも過熱状態にならず、発火や発煙を起こし難く安全性の高い誘導加熱調理器を提供することも可能となる。

さらに、被加熱物の温度を設定温度以上にならないように制御することができる。これにより、一定の温度で調理を行うことで例えば食材の焦げ付きを防止したりすることができる。

本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の構成図（（ａ）上面図、（ｂ）断面図） 本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器のインバータ回路図 本発明の実施の形態１における調理物の投入場所を示す図 本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の温度検出手段の検出値および加熱コイルから被加熱物に供給される電力の時間的変化を示す図 本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器の温度検出手段の検出値および加熱コイルから被加熱物に供給される電力の時間的変化を示す図 本発明の実施の形態３における誘導加熱調理器の温度検出手段の検出値および加熱コイルから被加熱物に供給される電力の時間的変化を示す図 本発明の実施の形態４における調理物の投入場所を示す図 本発明の実施の形態４における誘導加熱調理器の温度検出手段の検出値および加熱コイルから被加熱物に供給される電力の時間的変化を示す図 本発明の実施の形態５における誘導加熱調理器の温度検出手段の検出値および加熱コイルから被加熱物に供給される電力の時間的変化を示す図 本発明における誘導加熱調理器のその他の構成図 本発明における誘導加熱調理器のその他の構成図 本発明における複数の加熱コイルのその他の構成図

第１の発明は、被加熱物を載置するトッププレートと、トッププレートの下方に配設され、１つの被加熱物を誘導加熱する複数の加熱コイルと、複数の加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、インバータ回路に駆動信号を出力してインバータ回路の動作を制御する制御手段と、複数の加熱コイルによって加熱される１つの被加熱物の温度を検出する複数の温度検出手段とを備えている。

上記誘導加熱調理器において、
前記制御手段は、被加熱物が載置されたトッププレートの下方に位置する複数の加熱コイルに同時に高周波電流を流すことで１つの被加熱物を共同で加熱するようにインバータ回路の動作を制御し、
被加熱物の下方に位置する複数の加熱コイルから被加熱物に電力を供給している時に被加熱物の下方に位置する複数の温度検出手段から出力される検出値のうち、
最大検出値よりも所定値以下の検出値が出力されると、所定値以下の検出値を出力する温度検出手段の近傍に配設された加熱コイルから被加熱物に供給する電力を、最大検出値を出力する温度検出手段の近傍に配設された加熱コイルから被加熱物に供給する電力よりも大きくすると共に、
前記温度検出手段から所定値以上の検出値が出力されると、所定値以上の検出値を出力する温度検出手段の近傍に配設された加熱コイルから被加熱物に供給する電力のみを減少または停止するものである。

本発明によれば、１つの被加熱物を複数の加熱コイルによって加熱しているため、複数の加熱コイルそれぞれに流す高周波電流の大きさを個々に調節することで、被加熱物に供給する電力を加熱コイルの大きさで決まる領域毎に変化させ、きめ細かく温度を制御することができる。

また、１つの被加熱物において、温度検出手段の検出値から得られた最高温度よりも所定値以上低い温度の領域のみを大電力で加熱するため、被加熱物の温度差を縮小して調理物の仕上がりが不均一にならないようにすることができる。

さらに、被加熱物の温度が高い領域に供給する電力を大きくしなくてすむため、被加熱
物に調理性能を高めない無意味な電力を供給せず、省エネ性を向上することができる。また、被加熱物の一部の領域たりとも過熱状態にならず、発火や発煙を起こし難く安全性の高い誘導加熱調理器を提供することが可能となる。

さらに、被加熱物の温度を設定温度以上にならないように制御することができる。これにより、一定の温度で調理を行うことで例えば食材の焦げ付きを防止したりすることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、１つの被加熱物を共同で加熱するために通電するいずれの加熱コイルからも同じ電力を被加熱物に供給する制御状態における被加熱物に供給される総電力と、一部の加熱コイルから被加熱物に供給する電力を他の加熱コイルから被加熱物に供給する電力よりも大きな電力を供給する制御状態における被加熱物に供給される総電力が同一値となるようにインバータ回路の動作を制御するものである。

本発明によれば、最大検出値よりも所定値以上小さい検出値を出力する温度検出手段の近傍に配設された加熱コイルから被加熱物に供給する電力を、最大検出値を出力する温度検出手段の近傍に配設された加熱コイルから被加熱物に供給する電力よりも大きくするときは、同時に、最大検出値よりも所定値以上小さい検出値を出力していない温度検出手段の近傍に配設された加熱コイルから被加熱物に供給する電力を、最大検出値よりもある所定値以上小さい検出値が出力される以前の電力よりも小さくすることになる。

すると、ある所定値以上小さい検出値を出力する温度検出手段の近傍に配設された加熱コイルから被加熱物に供給する電力と、最大検出値を出力する温度検出手段の近傍に配設された加熱コイルから被加熱物に供給する電力との差が、最大検出値を出力する温度検出手段の近傍に配設された加熱コイルから被加熱物に供給する電力を最大検出値よりもある所定値以上小さい検出値が出力される以前の電力から変更しない場合と比較して大きくなるため、被加熱物の温度分布をより素早く均一にすることができる。

また、複数の加熱コイルそれぞれから被加熱物に供給する電力が異なる制御状態になっても１つの被加熱物に供給する総電力は変わらないため、例えば使用者によって設定された値を超える電力が被加熱物に供給されることによって食材の表面ばかりが焦げ、食材の内部まで熱をしっかり加えきれず調理性能を悪化させてしまうことを引き起こさないようにすることができる。

もし、いずれの加熱コイルからも同じ電力を被加熱物に供給する制御状態における１つの被加熱物に供給される総電力が、１つの被加熱物に供給してよい最大の電力、つまり定格電力であるか、または別の被加熱物を同時に加熱していることによって電源容量やインバータ回路の動作の都合上、１つの被加熱物に供給可能な最大電力であるとき、最大検出値よりも所定値以上小さい検出値を出力していない温度検出手段の近傍に配設された加熱コイルから被加熱物に供給する電力を最大検出値よりもある所定値以上小さい検出値が出力される以前の電力よりも小さくすることにより、最大検出値よりも所定値以上小さい検出値を出力する温度検出手段の近傍に配設された加熱コイルから被加熱物に供給する電力を大きくすることができ、被加熱物の温度差を縮小する加熱制御を行うことができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、複数の温度検出手段から出力される検出値のうち、最大検出値とその最大検出値よりも小さい検出値との差の大きさに基づいて、最大検出値よりも小さい検出値を出力する温度検出手段の近傍に配設された加熱コイルから被加熱物に供給する電力を複数段階で変化させるようにインバータ回路の動作を制御するものである。

本発明によれば、被加熱物の最高温度との温度差が大きいほど、最大検出値より小さい検出値を出力する温度検出手段の近傍に配設された加熱コイルから被加熱物に供給する電力の上昇値を大きくすることにより、被加熱物の温度が最高温度と比較して著しく低い領域が存在しても、被加熱物の温度差を素早く縮小することができる。

また、被加熱物の最高温度との温度差が小さければ、最大検出値より小さい検出値を出力する温度検出手段の近傍に配設された加熱コイルから被加熱物に供給する電力の上昇値を小さくすることにより、最大検出値より小さい検出値を出力していた温度検出手段の近傍の被加熱物の温度が最大検出値を出力していた温度検出手段の近傍の被加熱物の温度を超過するオーバーシュート現象を引き起こさないようにして、制御の安定性能を高くすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器の構成図であり、図１（ａ）は誘導加熱調理器の上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の線分Ｌ−Ｌ’における断面図である。

また、図２は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器のインバータ回路図を示すものである。

まず、本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の構成について、図１を用いて説明する。鍋などの被加熱物を載置するトッププレート１３の下方には、同一形状の四つの加熱コイル（第１の加熱コイル８１、第２の加熱コイル８２、第３の加熱コイル８３、第４の加熱コイル８４）が、被加熱物を加熱する領域を示す第１の加熱領域１１の内側に整列して配設されている。

四つの加熱コイル（第１の加熱コイル８１、第２の加熱コイル８２、第３の加熱コイル８３、第４の加熱コイル８４）には、加熱コイルに高周波電流を供給するためのインバータ回路４３が接続されており、制御手段５９から出力される駆動信号に基づいてインバータ回路４３の動作を制御して、四つの加熱コイル（第１の加熱コイル８１、第２の加熱コイル８２、第３の加熱コイル８３、第４の加熱コイル８４）のそれぞれに供給する高周波電流の値を制御する。

四つの加熱コイル（第１の加熱コイル８１、第２の加熱コイル８２、第３の加熱コイル８３、第４の加熱コイル８４）全てに被さるようにトッププレート１３に載置された円形被加熱物２１に供給する電力値は、誘導加熱調理器の使用者が操作手段１４から設定することにより決定され、操作手段１４から制御手段５９に出力された制御信号に基づいて制御手段５９はインバータ回路４３に出力する駆動信号の値を変化させる。

四つの加熱コイル（第１の加熱コイル８１、第２の加熱コイル８２、第３の加熱コイル８３、第４の加熱コイル８４）の中心部にはそれぞれ被加熱物の温度を検出する温度検出手段（第１の温度検出手段９１、第２の温度検出手段９２、第３の温度検出手段９３、第４の温度検出手段９４）が配設されている。

これら温度検出手段の上方に載置された被加熱物の温度を検出するとともに、それぞれの温度検出手段から制御手段５９に出力された複数の検出値に基づいても、制御手段５９は電力供給手段１５に出力する制御信号の値を変化させる。

図１に示す誘導加熱調理器では二つの加熱領域が存在し、第２の加熱領域１２の内側にも四つの加熱コイルおよび四つの温度検出手段が配設されている。第２の加熱領域１２に載置された楕円形被加熱物２２は、第２の加熱領域１２の内側に配設された四つの加熱コイルのうちの手前二つの加熱コイルにしか被さっていないが、第１の加熱領域１１と同様に操作手段１４から電力値を設定することにより加熱は可能である。

温度検出手段の検出値に基づいて電力供給手段１５の動作を制御する場合においても、楕円形被加熱物２２の下方に配設されている二つの温度検出手段の検出値のみを適用することで正確な制御が可能である。

冷却ファン１６は、電力供給手段１５や四つの加熱コイル（第１の加熱コイル８１、第２の加熱コイル８２、第３の加熱コイル８３、第４の加熱コイル８４）を冷却する。

図２は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器のインバータ回路図を示すものである。

図２には電力供給手段１５のインバータ回路４３を構成するスイッチング手段である第１のスイッチング素子５１と第２のスイッチング素子５３の他に四つの加熱コイル（第１の加熱コイル８１、第２の加熱コイル８２、第３の加熱コイル８３、第４の加熱コイル８４）や電源なども図示していることから、電源から加熱コイルに電力が供給されるまでの電気的な流れを理解できる。

図２において、コンセントなどから供給される電源は交流電源４１であり、交流電源４１を直流電源に変換するためにダイオードブリッジなどからなる整流手段４２が接続されている。

整流手段４２の出力側には、第１の逆導通ダイオード５２が並列接続された第１のスイッチング素子５１と、同じく第２の逆導通ダイオード５４が並列接続された第２のスイッチング素子５３を電気的に直列接続したものが接続され、インバータ回路４３を構成している。

インバータ回路４３には、第１の加熱コイル８１と第１の共振コンデンサ５６からなる共振回路が接続されている。

また、第１のスイッチング素子５１や第２のスイッチング素子５３のスイッチング動作によって発生するスイッチング損失を低減するために、スナバコンデンサ６０が第２のスイッチング素子５３と電気的に並列接続されている。

また、第１のスイッチング素子５１および第２のスイッチング素子５３を駆動制御する制御手段５９を有している。

このように構成されたインバータ回路を四つの加熱コイルそれぞれに設けることにより、本実施の形態の誘導加熱調理器の回路を形成する。

以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。

本実施の形態における誘導加熱調理器では、同一の加熱領域内に四つの加熱コイルが配設されていることから、１つの被加熱物を加熱するために通常は四つの加熱コイルを用いる。

しかし、楕円形被加熱物２２のように被加熱物が第２の加熱領域１２に対して小さい場合、直上に楕円形被加熱物２２が載置された二つの加熱コイルのみに高周波電流を供給することによって、被加熱物の加熱に寄与しない残り二つの加熱コイルへの通電を停止して、それらの加熱コイルに高周波電流が流れることによって発生する加熱コイルの導通損失や、加熱コイルに高周波電流を供給するためのインバータ回路のスイッチング素子の導通損失やスイッチング損失をなくし、加熱効率の高い誘導加熱調理器を提供することができる。

また、加熱に寄与しない加熱コイルへの高周波電流の供給を停止することにより、被加熱物が小さくても電磁波の発生が抑制できることから、周辺機器への誤動作等の悪影響を与えないようにすることができる。

一方、被加熱物が四つの加熱コイル全ての直上を覆うような大きさの円形被加熱物２１の場合、四つの加熱コイル全てに高周波電流を供給することによって円形被加熱物２１は高い電力値で加熱される。

これは、加熱に寄与する全ての加熱コイルに通電することによって加熱面積をできるだけ拡大し、均一に加熱することができるようにするためである。

また、一般的な誘導加熱調理器では、１つの加熱領域、つまり四つの加熱コイルから被加熱物に供給する最大電力は決まっているため、最大電力を１つの加熱領域内に存在する加熱コイルの数で割った電力を供給できるような設定にすることで、損失の責務が均等に分散され、加熱コイルやインバータ回路の冷却設計を容易にすることと部品定格を落として低価格で実現するためでもある。

本実施の形態の誘導加熱調理器において、被加熱物に供給する電力の調節は高周波駆動しているインバータ回路のスイッチング素子の一周期内のオン時間とオフ時間の比率、あるいは動作周波数を変更することによって、加熱コイルに流れる高周波電流を変化させることにより行う。

これによって、電力を連続的に制御することができる。誘導加熱調理器の電力設定は一般的には離散的に設定する形態であるが、被加熱物の材質や変形具合、温度特性、被加熱物の載置位置のずれなどの要因によって加熱コイル端子に現れる被加熱物の電気的特性は様々であるから、目標の電力設定値に調節するためには、加熱コイルに流れる電流を連続的に制御することが必要不可欠になる。

なお、被加熱物に供給する電力の値を最大電力の値から低下させるとき、被加熱物の均一性からは被加熱物に電力を供給している全ての加熱コイルに流れる電流を略均一に減少させることが望ましい。

図３は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器に載置された被加熱物に食材が投入された状態を示している。食材３１の大きさは、円形被加熱物２１の加熱領域の大きさと比較して大凡４分の１であり、第１の加熱コイル８１の上方に位置する円形被加熱物２１の上部に投入されている。

また、図４は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器の温度検出手段の検出値と加熱コイルから被加熱物に供給される電力の時間的な関係を示している。

図４の上側に示される波形図は、第１の温度検出手段９１からの検出値の波形１０１、
第２の温度検出手段９２からの検出値の波形１０２、第３の温度検出手段９３からの検出値の波形１０３、第４の温度検出手段９４からの検出値の波形１０４を示している。

図４の下側に示される波形図は、第１の加熱コイル８１から被加熱物に供給される電力の波形１１１、第２の加熱コイル８２から被加熱物に供給される電力の波形１１２、第３の加熱コイル８３から被加熱物に供給される電力の波形１１３、第４の加熱コイル８４から被加熱物に供給される電力の波形１１４を示している。

図４において、食材３１を投入する前では、温度検出手段の検出値から判断できる被加熱物の温度および加熱コイルから被加熱物に供給される電力が一定であることから、加熱動作が定常状態であることがわかる。

食材３１が図３に示した領域に投入されると、円形被加熱物２１よりも食材３１の方が温度が低いため、円形被加熱物２１の熱が食材３１へと伝熱し、食材３１の直下周辺の円形被加熱物２１の温度が急激に低くなる。

第１の温度検出手段９１は食材３１の投入によって生じた円形被加熱物２１の温度の低下を検出し続ける。

その後、第１の温度検出手段９１が検出する円形被加熱物２１の温度が、第１の温度検出手段９１を除いた三つの温度検出手段（第２の温度検出手段９２、第３の温度検出手段９３、第４の温度検出手段９４）が検出する最高温度である第２の温度検出手段９２の最大検出値Ｔ１よりも差分△Ｔ１Ａ小さい所定値Ａ以下になると、第１の加熱コイル８１から被加熱物に供給する電力を、第１の加熱コイル８１を除く三つの加熱コイル（第２の加熱コイル８２、第３の加熱コイル８３、第４の加熱コイル８４）から被加熱物に供給する電力よりも大きくすることによって、円形被加熱物２１の温度が低下した領域（第１の加熱コイル８１の上方）の温度を素早く復帰させて、温度の低下によって加熱不足が生じることなどがなく、調理性能を向上することができる。

また、食材３１が投入された領域を集中して加熱することによって、円形被加熱物２１の温度が食材３１を投入する前の温度を超えない範囲でありながら食材３１を集中的に加熱して、調理時間を短縮することができる。

また、食材３１の投入によって温度が低下した領域のみに大きな電力を供給することにより、食材３１の加熱調理に寄与しない他の領域の無駄な加熱を避けて省エネ性を高くすることができる。

さらに、食材３１が載置されておらず温度上昇が起こりやすい領域の加熱までも行わないように制御することで、被加熱物の温度上昇を回避し、発火や発煙の起こらないようにすることができる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態における誘導加熱調理器の温度検出手段の検出値と加熱コイルから被加熱物に供給される電力の関係を示している。

図５の上側に示される波形図は、第１の温度検出手段９１からの検出値の波形１３１、第２の温度検出手段９２からの検出値の波形１３２、第３の温度検出手段９３からの検出値の波形１３３、第４の温度検出手段９４からの検出値の波形１３４を示している。

図５の下側に示される波形図は、第１の加熱コイル８１から被加熱物に供給される電力
の波形１４１、第２の加熱コイル８２から被加熱物に供給される電力の波形１４２、第３の加熱コイル８３から被加熱物に供給される電力の波形１４３、第４の加熱コイル８４から被加熱物に供給される電力の波形１４４を示している。

ここで、本実施の形態２では前記実施の形態１と異なる部分のみを説明し、前記実施の形態１と同一の部分については説明を省略する。

図５は、一部の加熱コイルから被加熱物に供給する電力を大きくしたとき、その他の加熱コイルから被加熱物に供給する電力を小さくしている点で図４とは異なる。

以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。

本実施の形態２における誘導加熱調理器は、最大検出値Ｔ１よりも差分△Ｔ１Ａ低い所定値Ａ以下の検出値を出力する第１の温度検出手段９１の近傍に配設された第１の加熱コイル８１から円形被加熱物２１に供給する電力Ｐｃを、最大検出値を出力する第２の温度検出手段９２の近傍に配設された第２の加熱コイル８２から円形被加熱物２１に供給する電力Ｐａよりも大きくするときは、最大検出値Ｔ１よりも差分△Ｔ１Ａ低い所定値Ａ以下の検出値を出力していない三つの温度検出手段（第２の温度検出手段９２、第３の温度検出手段９３、第４の温度検出手段９４）の近傍に配設された三つの加熱コイル（第２の加熱コイル８２、第３の加熱コイル８３、第４の加熱コイル８４）から円形被加熱物２１に供給する電力Ｐｄを、最大検出値Ｔ１よりも差分△Ｔ１Ａ低い所定値Ａ以下の検出値が出力される以前の電力Ｐａよりも小さくする。

図５では、食材３１の投入後に第１の温度検出手段９１が測定している円形被加熱物２１の領域の温度が低下し、その値が所定値Ａ以下であると第１の温度検出手段９１の検出値によって制御手段５９が判断すると、第１の温度検出手段９１の近傍に配設された第１の加熱コイル８１に流す高周波電流の大きさを大きくし、第１の加熱コイル８１から円形被加熱物２１に供給する電力を大きくする。

それとともに、第２の加熱コイル８２、第３の加熱コイル８３、第４の加熱コイル８４から被加熱物に供給する電力は低くする状態２へと遷移する。

これによって、食材３１が載置されていない円形被加熱物２１の領域の加熱を減少させ、食材３１の加熱に寄与しない電力の供給を抑制して省エネ性を高めることができる。

また、状態１での円形被加熱物２１に供給される総電力と、状態２での円形被加熱物２１に供給される総電力を同一とすることにより、四つの加熱コイル（第１の加熱コイル８１、第２の加熱コイル８２、第３の加熱コイル８３、第４の加熱コイル８４）それぞれから円形被加熱物２１に供給する電力が異なる制御状態になっても１つの円形被加熱物２１に供給する総電力は変わらない。

このため、例えば使用者によって設定された値を超える電力が円形被加熱物２１に供給されることによって食材の表面ばかりが焦げ、食材の内部まで熱をしっかり加えきれず調理性能を悪化させてしまうことを引き起こさず、調理性能を高めることができる。

（実施の形態３）
図６は、本発明の第３の実施の形態における誘導加熱調理器の温度検出手段の検出値と加熱コイルから被加熱物に供給される電力の関係を示している。

図６の上側に示される波形図は、第１の温度検出手段９１からの検出値の波形１５１、
第２の温度検出手段９２からの検出値の波形１５２、第３の温度検出手段９３からの検出値の波形１５３、第４の温度検出手段９４からの検出値の波形１５４を示している。

図６の下側に示される波形図は、第１の加熱コイル８１から被加熱物に供給される電力の波形１６１、第２の加熱コイル８２から被加熱物に供給される電力の波形１６２、第３の加熱コイル８３から被加熱物に供給される電力の波形１６３、第４の加熱コイル８４から被加熱物に供給される電力の波形１６４を示している。

ここで、本実施の形態３では前記実施の形態１または２と異なる部分のみを説明し、前記実施の形態１または２と同一の部分については説明を省略する。

図６は、状態１における被加熱物の温度が定常状態ではなく、被加熱物の温度を上昇させる過渡を示している点で図５とは異なる。

以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。

本実施の形態３では、円形被加熱物２１が例えば常温の状態から加熱を開始して高温になるまでの過渡期における本発明の効果を示している。

円形被加熱物２１の加熱を開始すると、被加熱物の直下に位置する四つの加熱コイル（第１の加熱コイル８１、第２の加熱コイル８２、第３の加熱コイル８３、第４の加熱コイル８４）から電力が供給される。

このとき、円形被加熱物２１の形状や加熱コイルとの位置関係、円形被加熱物２１に投入された食材の偏りなどにより、四つの加熱コイルそれぞれの加熱コイルから円形被加熱物２１に同じ電力を供給していても円形被加熱物２１に温度差が生じる場合がある。

このとき、円形被加熱物２１に電力を供給している加熱コイルの近傍に配設された温度検出手段の検出値のうち、最大検出値Ｔ２よりも差分△Ｔ２Ｂ低い所定値Ｂ以下の検出値が出力されたとき、所定値Ｂ以下の検出値を出力する第１の温度検出手段９１の近傍に配設された第１の加熱コイル８１から円形被加熱物２１に供給する電力Ｐｆを、最大検出値Ｔ２を出力する第２の温度検出手段９２の近傍に配設された第２の加熱コイル８２から円形被加熱物２１に供給する電力Ｐｅよりも大きくすることにより、温度差を縮小してムラなく均等に円形被加熱物２１の温度を上昇させることができる。

これにより、円形被加熱物２１の温度の上昇中においても食材への加熱ムラを抑制することができるため、調理性能を高めることができる。

また、図６における状態２では、所定値Ｂ以下の検出値を出力する第１の温度検出手段９１の近傍に配設された第１の加熱コイル８１から円形被加熱物２１に供給する電力を大きくするとともに、最大検出値Ｔ２を出力する第２の温度検出手段９２の近傍に配設された第２の加熱コイル８２や、所定値Ｂ以下の検出値を出力していない第３の温度検出手段９３や第４の温度検出手段９４の近傍に配設された第３の加熱コイル８３や第４の加熱コイル８４から円形被加熱物２１に供給する電力を小さくすることにより、状態１と状態２とで円形被加熱物２１に供給される総電力を同一としている。

これによって、１つの被加熱物が常温の状態から定格電力で加熱を開始したとき、温度検出手段の最大検出値Ｔ２より差分△Ｔ２Ｂ低い所定値Ｂ以下の検出値を出力する場合が発生しても、定格を超える電力を円形被加熱物２１に供給することなく、所定値Ｂ以下の検出値を出力する第１の温度検出手段９１の近傍に配設された第１の加熱コイル８１から
円形被加熱物２１に供給する電力を大きくすることができる。

また、複数の被加熱物を同時に加熱していて誘導加熱調理器全体の電源容量が最大である時など、１つの被加熱物に供給可能な定格電力でなくても円形被加熱物２１に現状以上の電力を供給することができない場合においても、温度が低い領域に供給する電力を上昇させることができる。

また、図６における状態２の動作モードから、再度四つの加熱コイルそれぞれから円形被加熱物２１に供給する電力が同じとなるように制御する状態３の動作モードへと遷移するときの閾値である所定値Ｃと最大検出値Ｔ３との差分△Ｔ３Ｃは、状態１から状態２に遷移するときの差分△Ｔ２Ｂよりも小さくする。

これによって、円形被加熱物２１の各領域の温度差が一定値以下になるまでは第１の加熱コイル８１に供給する電力がその他三つの加熱コイル（第２の加熱コイル８２、第３の加熱コイル８３、第４の加熱コイル８４）からそれぞれ供給する電力よりも大きい状態を維持することができるため、円形被加熱物２１の加熱領域の温度差を縮小するように制御することが可能となる。

（実施の形態４）
図７は、本発明の第４の実施の形態における誘導加熱調理器に載置された被加熱物に食材が投入された状態を示している。

また、図８は、本発明の第４の実施の形態における誘導加熱調理器の温度検出手段の検出値と加熱コイルから被加熱物に供給される電力の時間的な関係を示している。

図８の上側に示される波形図は、第１の温度検出手段９１からの検出値の波形１７１、第２の温度検出手段９２からの検出値の波形１７２、第３の温度検出手段９３からの検出値の波形１７３、第４の温度検出手段９４からの検出値の波形１７４を示している。

図８の下側に示される波形図は、第１の加熱コイル８１から被加熱物に供給される電力の波形１８１、第２の加熱コイル８２から被加熱物に供給される電力の波形１８２、第３の加熱コイル８３から被加熱物に供給される電力の波形１８３、第４の加熱コイル８４から被加熱物に供給される電力の波形１８４を示している。

ここで、本実施の形態４では前記実施の形態１〜３と異なる部分のみを説明し、前記実施の形態１〜３と同一の部分については説明を省略する。

図７は、第２の食材３２の大きさが第１の食材よりも大きく、第１の加熱コイル８１の略全面と第２の加熱コイル８２の一部にまたがるように投入されている点で図３とは異なる。

図８は、二つの所定値Ｄと所定値Ｅを有し、また、第１の加熱コイル８１と第２の加熱コイル８２の二つの加熱コイルから被加熱物に供給する電力を変化させている点で図４とは異なる。

以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。

本実施の形態４における誘導加熱調理器は、第１の温度検出手段９１や第２の温度検出手段９２から出力される検出値が、第３の温度検出手段９３から出力される最大検出値Ｔ４よりも差分△ＴＤ小さい所定値Ｄになると、第１の加熱コイル８１や第２の加熱コイル
８２に供給する電力を電力Ｐｈから電力Ｐｉへと変化させて円形被加熱物２１の温度が低下した領域に供給する電力を高めて、円形被加熱物２１の温度を高める制御を行う。

第１の加熱コイル８１と第２の加熱コイル８２の上方に投入される食材３２の大きさが異なると食材の熱容量も異なり、円形被加熱物２１の温度の低下幅が異なる。従って、所定値Ｄよりも低い所定値Ｅを設け、第１の温度検出手段９１の検出値が最大検出値Ｔ４よりも差分△Ｔ４Ｅ低い所定値Ｅになると、第１の加熱コイル８１から円形被加熱物２１に供給する電力を電力Ｐｉから電力Ｐｋへと変化させて円形被加熱物２１の温度が更に低下した領域に供給する電力を更に高めて、円形被加熱物２１の温度を素早く高める制御を行うことにより、食材の偏りや熱容量、大きさの違いなどによって温度が低くなる円形被加熱物２１の領域ほど多くの電力を供給することができるため、様々な熱容量の食材がどのように投入されてもきめ細かな調節が可能となり、調理性能を高くすることができる。

（実施の形態５）
図９は、本発明の第５の実施の形態における誘導加熱調理器の温度検出手段の検出値と加熱コイルから被加熱物に供給される電力の時間的な関係を示している。

図９の上側に示される波形図は、第１の温度検出手段９１からの検出値の波形３０１、第２の温度検出手段９２からの検出値の波形３０２、第３の温度検出手段９３からの検出値の波形３０３、第４の温度検出手段９４からの検出値の波形３０４を示している。

図９の下側に示される波形図は、第１の加熱コイル８１から被加熱物に供給される電力の波形３１１、第２の加熱コイル８２から被加熱物に供給される電力の波形３１２、第３の加熱コイル８３から被加熱物に供給される電力の波形３１３、第４の加熱コイル８４から被加熱物に供給される電力の波形３１４を示している。

ここで、本実施の形態５では前記実施の形態１〜４と異なる部分のみを説明し、前記実施の形態１〜４と同一の部分については説明を省略する。

図９は、温度検出手段の検出値が所定値Ｆを超えないように制御している点で図６とは異なる。

以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。

円形被加熱物２１を四つの加熱コイル（第１の加熱コイル８１、第２の加熱コイル８２、第３の加熱コイル８３、第４の加熱コイル８４）で加熱しているとき、第１の温度検出手段９１から所定値Ｆの検出値が出力されると、所定値Ｆの検出値を出力する第１の温度検出手段９１の近傍に配設された第１の加熱コイル８１から円形被加熱物２１に供給する電力のみを減少または停止することにより、円形被加熱物２１の温度を設定温度以上にならないように制御することができる。これにより、一定の温度で調理を行うことで例えば食材の焦げ付きを防止したりすることができる。

また、円形被加熱物２１が過熱することを防止することにより、発火や発煙を起こさないようにすることができる。

さらに、所定の温度に達していないその他の領域は加熱を続けることにより、円形被加熱物２１の温度を全体的に所定の温度まで上昇させることが可能となり、食材の加熱ムラを防止して調理性能を高めることができる。

また、四つの加熱コイルから円形被加熱物２１に供給している総電力は、第１の温度検
出手段９１から所定値Ｆが検出される前と後とで同一の電力となるように前記インバータ回路の動作を制御することにより、円形被加熱物２１に供給している電力は使用者による電力設定値や円形被加熱物２１に供給可能な定格電力値を維持したままで、所定値Ｆに達していない領域に供給できる電力を高めることができる。

これによって、例えば食材の熱容量が大きい領域の温度を食材の熱容量が小さい領域の温度と素早く一致させることができ、食材を同一温度で均一に加熱調理することが可能となる。

また、四つの温度検出手段の全てから所定値Ｆが検出されると、使用者による電力設定値や円形被加熱物２１に供給可能な定格電力値を維持することをやめ、円形被加熱物２１に電力を供給している全ての加熱コイルに通電する高周波電流の大きさを減少または停止することにより、円形被加熱物２１が所望の温度を超えることのないように制御して、食材を焦がすことがないようにすることができる。

また、発火や発煙を起こさず安全な誘導加熱調理器を実現することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態１〜５の説明では、二つのスイッチング素子を用いたインバータ回路をそれぞれの加熱コイルに独立して設けた構成で示したが、スイッチング素子の数や構成が異なるもの、整流回路部やインバータ部を複数の加熱コイルで共有した回路構成など、インバータ回路の構成を限定するものではない。

また、上記実施の形態１〜５は、四つの加熱コイルの配置および接続方法、電力の供給方法を述べたが、９つの加熱コイルを３行×３列で配設したり、あるいは図１０に示すように誘導加熱調理器のトッププレートの下方に一面に数十個もの加熱コイルを整列して配設したりするなど、加熱コイルの数は複数であればいくらでもよい。

しかも、図１０に示すような加熱コイルの構成では、サイズの大きな被加熱物でも被加熱物の直下には必ず加熱コイルが存在するため、加熱むらなく均一に加熱することが可能となる。

また、被加熱物のサイズが大きくなって伝熱距離が長くなるにつれて被加熱物内の伝熱効果が期待できなくなるため、被加熱物の温度が低下した領域近傍の加熱コイルから被加熱物に供給する電力を上昇させることによって被加熱物の温度差の縮小を実現することができる。

また、温度検出手段は加熱コイルの中心にある必要はなく、図１１に示すように、加熱コイル間に配設されてもよく、また、温度検出手段の検出値に基づいて周囲の加熱コイルに供給する高周波電流の大きさを変化できれば、加熱コイルと同数の温度検出手段を配設する必要もない。

さらに、加熱コイルは同一形状でなくてもよく、図１２に示すように異なる加熱コイルを同心円状に配設し、それぞれの加熱コイルの近傍に温度検出手段を配設することにより、上記同様の効果を奏することができる。

本発明は、誘導加熱方式を用いて、被加熱物を加熱するときの温度ムラを改善する加熱コイル構成および制御方式を示したものであるため、誘導加熱調理器をはじめとする家庭用調理機器だけでなく、誘導加熱装置を用いる業務用などでも本発明の技術は有用である。

１１ 第１の加熱領域
１２ 第２の加熱領域
１３ トッププレート
１４ 操作手段
１５ 電力供給手段
１６ 冷却ファン
３１、３２ 食材
４１ 交流電源
４２ 整流手段
４３ インバータ回路
５１、５３ スイッチング素子
５２、５４ 逆導通ダイオード
５６ 第１の共振コンデンサ
５９ 制御手段
６０ スナバコンデンサ
８１ 第１の加熱コイル
８２ 第２の加熱コイル
８３ 第３の加熱コイル
８４ 第４の加熱コイル
９１ 第１の温度検出手段
９２ 第２の温度検出手段
９３ 第３の温度検出手段
９４ 第４の温度検出手段

Claims (6)

1. 被加熱物を載置するトッププレートと、
   前記トッププレートの下方に配設され、１つの被加熱物を誘導加熱する複数の加熱コイルと、
   前記複数の加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、
   前記インバータ回路に駆動信号を出力して前記インバータ回路の動作を制御する制御手段と、
   前記複数の加熱コイルによって加熱される１つの被加熱物の温度を検出する複数の温度検出手段とを備え、
   前記制御手段は、被加熱物が載置された前記トッププレートの下方に位置する前記複数の加熱コイルに同時に高周波電流を流すことで１つの被加熱物を共同で加熱するように前記インバータ回路の動作を制御し、
   被加熱物の下方に位置する前記複数の加熱コイルから被加熱物に電力を供給している時に前記被加熱物の下方に位置する前記複数の温度検出手段から出力される検出値のうち、
   最大検出値よりも所定値以下の検出値が出力されると、所定値以下の検出値を出力する温度検出手段の近傍に配設された加熱コイルから被加熱物に供給する電力を、最大検出値を出力する温度検出手段の近傍に配設された加熱コイルから被加熱物に供給する電力よりも大きくすると共に、
   前記温度検出手段から所定値以上の検出値が出力されると、所定値以上の検出値を出力する温度検出手段の近傍に配設された加熱コイルから被加熱物に供給する電力のみを減少または停止する誘導加熱調理器。
2. １つの被加熱物を共同で加熱するために通電するいずれの加熱コイルからも同じ電力を被加熱物に供給する制御状態における被加熱物に供給される総電力と、一部の加熱コイルから被加熱物に供給する電力を他の加熱コイルから被加熱物に供給する電力よりも大きな電力を供給する制御状態における被加熱物に供給される総電力が同一の電力となるように前記インバータ回路の動作を制御する請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 前記複数の温度検出手段から出力される検出値のうち、最大検出値とその最大検出値よりも小さい検出値との差の大きさに基づいて、最大検出値よりも小さい検出値を出力する温
   度検出手段の近傍に配設された加熱コイルから被加熱物に供給する電力を複数段階で変化させるように前記インバータ回路の動作を制御する請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
4. 前記温度検出手段から所定値以上の検出値が出力されると、所定値以上の検出値を出力していない温度検出手段の近傍に配設された加熱コイルから被加熱物に供給する電力を増加する請求項１に記載の誘導加熱調理器。
5. １つの被加熱物を共同で加熱するために通電する複数の加熱コイルから被加熱物に供給している総電力は、前記温度検出手段から所定値以上の検出値が出力される前と、前記温度検出手段から所定値以上の検出値が出力される後とで同一の電力となるように前記インバータ回路の動作を制御する請求項１または４に記載の誘導加熱調理器。
6. 前記複数の温度検出手段の全てから所定値以上の検出値が出力されると、被加熱物に電力を供給している全ての加熱コイルに通電する高周波電流の大きさを減少または停止する請求項１または４または５のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
   

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