JPH02244585A - 電磁調理器の空炊き検出及び電力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電磁誘導作用を利用して金属鍋を直接加熱す
る電磁調理器において、前記金属鍋の載置の有無を電気
的に検出し加熱を源となる高周波インバータの電力を自
動的に制限制御する前記電Ｔｄ１ＵＡ理器の空炊き検出
及び電力制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種のｔｍ調理器において、前記の如き空炊き
状態の検出は加熱電源となる高周波インバータの出力側
回路定数の変化に伴なうその入力又は出力電流の減少検
出によるか、或いは前記高周波インバータがその開閉素
子に関し例えばトランジスター万代の場合該トランジス
タのコレクタ・エミッタ間電圧の増大検出により行うも
の等が知られ、又もし前記空炊き状態発生後に前記高周
波インバータの入力或いは出力側における電カー定制御
を継続するならばその電流の過大な増大を来すため、前
記高周波インバータの運転に関しては前記空炊き状態の
検出と共に直ちに運転停止させるものが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記の如き従来方式によるｔｍｇｉ理器の
空炊き検出装置においては通常の調理動作における電力
絞り状態を以って空炊き状態とみなす誤検出の危険性が
あり、更に又、上記の如き従来の電力制御装置において
は前記空炊き状態の検出信号を受は直ちに前記高周波イ
ンバータの運転を停止するために通常の調理動作におけ
る鍋の離脱作業が困難となり調理動作上の不便さがあっ
た。

これに鑑み本発明は、より確実な空炊き検出を行うと共
に規定時間内の空炊き状態の継続に対しては前記高周波
インバータの運転継続を可能とする電磁調理器の空炊き
検出及び電力制？１１装置の提供を目的とするものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の電磁調理器の空炊
き検出及び電力制御装置において、まず前記空炊き検出
装置に関しては高周波インバータを電源とし加熱コイル
とコンデンサとの直列共振回路を経由して前記加熱コイ
ルに高周波電流を通電し、前記加熱コイルの発生する交
番磁束により該加熱コイルの上部に載置された金属鍋中
に発生する渦電流と該金属鍋のもつ電気抵抗とによって
生じるジュール熱により該金属鍋を加熱すると共に該金
属鍋への供給電力が前記高周波インバータの入力又は出
力電力側？ｎにより定電力制御状態にある電磁調理器に
おいて、前記金属鍋の載置の有無に従って変化する前記
高周韓インバータの入力又は出力側における電力の規定
以下への低下と電流の規定値以上への増大とをそれぞれ
比較演算する電力比較回路と電流比較回路と、咳両比較
回路それぞれの出力のＡＮＤ演算結果から前記金属鍋の
載置の有無を判定する空炊き判定回路とを設けたものと
し、更に前記電力装置に関しては、前記空炊き検出装置
からの前記金属鍋無ｉ３！置の場合の空炊き検出信号を
受けて前記高周波インバータの入力又は出力電力の低減
保持指令をその電力調節回路に刺して与えるリミッタ回
路と、前記空炊き状態が規定時間以上継続した場合に前
記高周波インバータに対する運転停止指令を与える運転
指令回路とを設けたものとする。

〔作用〕

電磁調理器における加熱コイルの通を電流は該コイル上
に載置された金属鍋自体を磁路とする磁束を介して該金
属鍋中に渦電流を発生させ、且っ該両電流は相互誘導状
態にあって影響し合い前記の加熱コイルと金属鍋との相
対位置関係によってもその値が変化する。

従って前記の加熱コイルと金属鍋との組合せにおける該
加熱コイル側から見た総合インピーダンスの抵抗分とイ
ンダクタンス分とは、前記金属鍋中の渦ｔｖＬ通電経路
における抵抗分とインダクタンス分とを前記の加熱コイ
ルと金属鍋との相対位置関係によって決定される相互Ｍ
Ａ係数に関連する係数により変換の上前記加熱コイル自
体の抵抗分とイシ、ダクタンス分とにそれぞれ加算或い
は減算したも・のとなり、何れも前記金属鍋のＲ置の有
無により変化するが前記の総合インピーダンスとしては
誘導性の特性を示す。

従って高周波インバータに接続されたコンデンサと前記
の如き加熱コイルと金属鍋との直列接続回路は電気的に
直列共振回路を形成する。今、該共振回路における総合
の抵抗とインダクタンスとをそれぞれＲとし、キャパシ
タンスを０１回路共振周波数を１１その角速度をω、と
すれば、回路電流Ｉの対周波数特性の尖鋭さを与える選
択度Ｑは下記の式（１）の如くなる。

今、式（１）の諸元に関し、前記の加熱コイル上に金属
鍋が有る場合の状Ｂ１と無い場合の状態２とに対応しそ
れぞれ添字１と２とを附すと下記の式（２）の関係が成
り立つ。

式（２）に示す如く、前記回路ｗｉｔの対周波数共振曲
線の尖鋭さは前記状態２の方が大となり、前記抵抗Ｒに
供給される電力ＰもＰ−１”Ｒの関係より同様の傾向を
もつ。

なお前記状６１における運転周波数ｆ、をｒｔ＞Ｌｔと
なし、また該周波数ｆ、における前記状態１の電流値を
ｔｔ（ｆＩ）の如く例示し、更にまた前記電流Ｉと電力
Ｐの量大値である前記の共振周波数ｆ、における値をそ
れぞれ１．、Ｐ、とすれば下記の式（３）が成り立つ。

第２図は上記式（１）〜（３）で示される電流■と電力
Ｐとの対周波数特性曲線の例示である。

本発明の電Ｍ１Ｕ４理器の空炊き検出装置と電力制御装
置とは、定電力制御状態にある電磁調理器を対象とする
ものであり、その回路電流と電力それぞれの対周波数変
化８に様が第２図に例示する如（金属鍋の有無による前
記の状Ｌｉｔと２とにおいて大巾に変化することを利用
するものである。なお上記の諸関係はその電力と電流と
に関し前記インバータの入力側においても同様の傾向に
おいて成り立つものである。

第２図において、前記状態ｌに対応する電流曲線Ｉｔ　
と電力曲線Ｐ、とに従って周波数ｆ、で運転中に前記金
属鍋を取り去ると、前記の電流■と電力Ｐとの変動特性
は前記状態２に対応した特性曲線Ｉ８とＰ３とに移行し
、電流に関しては点ａの値Ｌ（ｆＩ）より点すの値ｔｔ
（ｆＩ）にまた電力に関しては点Ａの値Ｐ＊（ｆＩ）よ
り点Ｂの値Ｐ！（ｆＩ）にそれぞれ顕著に減少する。

しかしながら前記高周波インバータにおいてその出力周
波数変更による出力電力の一定制御■が行われる場合に
は、−互恵Ｂに移行した電力は周波数のｆ、からｆ！へ
の低減制御’Ｈにより電力特性−ｉＰｍ　上（ＤＰｘ　
（ｆｚ）−Ｐ＋　（ｆＩ）　となる、＠４に向かって再
度上昇し、同時に電流もまた１ｔ　（ｆ　り　＞　Ｌ　
（ｆ　＋）である電流特性曲線！ヨ上の点ｅに向かって
増大する。今Ｐ１と１３とを電力と電流とに関しそれぞ
れ所定の定格値以内の適当値に規定された設定値とし、
その周波数をｆ、とする電力特性曲線Ｐ、上の点りに関
しＰｘ　（［ｔ）＜Ｐｇ　（ｆｓ）≦Ｐｓ　＜ｐ、（ｆ
ｔ）とし同様に電流特性曲線Ｉ！上の点ｄに関し Ｉｔ　（ｆＩ）＜　Ｉｔ　（ｆ３）≦Ｌ　＜　ｔｔ　（
ｒｔ）の関係を与えれば、前記の状Ｂ１から状態２への
移行時、点Ｂから点Ｅへの電力移行途上必づ点りを通過
し、同様に点すから点ｅへの電流移行途上必づ点ｄを通
過することになる。

一方、もし前記状Ｂ１を不変のまま周波数低減による電
力低減を図り前記Ｂ点の電力Ｐ！（ｆＩ）と同値の電力
を得る場合には、前記の周波数低減過程においてｔｉも
共に減少し過大電流状態が継続することはない。

従って前記の各設定値Ｐ、とＩ、とを適当に選択し、電
力に関して前記Ｐ、以下、を流に関して前記１１以上と
なる両状態が共に発生したことを以って前記の状態１か
ら状Ｂ２への変動が生じたものとみなすことができる。

上記により本発明の前記空炊き検出装置は、電力Ｐが前
記Ｐ、以下となる状態検出用の電力比較回路と電流■が
前記１１以上となる状態検出用の電流比較器と該両比較
器の出力信号を入力とするＡＮＤ回路とを備えて成るも
のであり、また本発明の電力制御装置は空炊き判定回路
である前記ＡＮＤ回路の出力信号を受は前記高周波イン
バータにおける電カ一定制御を解除すると共に前記電力
設定値Ｐ８の如き一定の低電力指令値に対する低電力待
機運転を指令する電カリミンク回路と、前記ＡＮＤ回路
の出力信号が規定の時間以上継続した場合に前記高周波
インバータに対する運転停止指令を与える運転指令回路
とから構成されるものとなる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の実施例を示す回路図であり、整流器
１と平滑コンデンサＣ１とにより整流平滑された直流電
圧をスイッチング素子２と３とで構成されるハーフブリ
フジ形のインバータで高周波の交流電源に交換する。該
インバータの出力側には共振コンデンサＣｒｌとｃｒｔ
と加熱コイル５とを直列に接続し直列共振形シングルエ
ンドプッシュプル方式の回路構成とする。すなわち、共
振コンデンサＣｒｌとＣｒｔとをスイッチング素子２の
コレクター側とスイッチング素子３のエミッター側とに
それぞれ分担接続し、スイッチング素子２がオンすると
該スイッチング素子から加熱コイル５゜共振コンデンサ
ＣＩへと電流が流れ、またスイッチング素子３がオンす
ると共振コンデンサＣｒｔから加熱コイル５．スイッチ
ング素子３へと電流が流れ、加熱コイル５には共振を流
として正弦波の高周波電流が流れることになる。

今、加熱コイル５の上に金属鍋４を配置すれば、加熱コ
イル５に流れる高周波電流により加熱コイル５の発生す
る交番磁界の電磁誘導作用で金属鍋４中に渦電流が流れ
、該渦電流と金属鍋４のもつ電気抵抗とによってジュー
ル熱が発生し金ｙＱｓ＾４が加熱される。

また前記インバータの入力電流を交ｉ器ＣＴ　＋　ｔと
ＣＴｌｇとにより検出し入力電流検出回路６で直流量に
交換して直流中間電圧となし、整流器１の出力電圧と共
に電力演算回路７に加えて前記インバータの入力電力を
演算する０次に電力調節回路８で設定器１９からの電力
設定値と電力演算回路７からの実際のインバータ入力電
力演算値とにより前記電力設定値に対する！Ｊ節量を演
算させ、位相調節回路９で変流器ＣＴ！で検出したイン
ノ＜−タ出力電流の周期に合わせた位相調節を行い、駆
動回路１０を介してスイッチング素子２と３とのスイッ
チングパルス幅を制御して前記インバータの出力型カ一
定制御ｎを行うている。なお以下の本発明の例示におい
て、諸演算用の電力と電流とはそれぞれ前記インバータ
の入力側電力と出力側電流とを用いている。上記回路構
成において加熱コイル５の上に金属鍋４が乗っていない
空炊き運転状態を検出するため、電力演算回路７からの
前記インバータ入力電力の検出信号と予め設定された設
定器２０からの電力設定信号とを比較して前記インバー
タ入力電力が前記電力設定信号の指定するレベル以下と
なったことを検出する比較器１１と、変流器ＣＴ　ｔに
より検出され出力を塊）負出口路１３により直流量に変
換されたインバータ出力を流の検出信号と予め設定され
た設定器２１からの電流設定信号とを比較して前記イン
バータ出力電流が前記電流設定信号の指定するレベル以
上であることを検出する比較器１２との両比較器の出力
信号をＡＮＤ回路１４に入力し、該ＡＮＤ回路の出力信
号を以って前記空炊き運転状態の検出信号となしている
。

また前記の空炊き運転状態におけるインバータの電力制
御に関しては、前記インバータを動作状態にしておくた
めに、前記ＡＮＤ回路１４の検出信号により動作するリ
ミッタ回路１５を設けその出力信号を電力調節回路８ま
たは位相調節回路９に入力して前記インバータの入力型
カー足側ＪＲを解除し、適当に電力を絞った状態で待機
させると共に、更に前記ＡＮＤ回路１４の出力信号と該
出力信号をタイマー回路１６に通して得た信号とをフリ
ンプフロンプ回路１７に加え、該フリツブフロップ回路
が出力を発する場合には該出力信号を以って前記インバ
ータの停止指令信号となし運転指令回路１８を介して駆
動回路１０へ入力し、前記の空炊き運転状態がある一定
時間以上！！）’Ｅした場合に前記インバータを停止さ
せるものである。

なお上記の諸動作はインバータ形式がフルブリッジ形の
場合においても全く同様である。

（発明の効果） この発明によれば、ｔＴ６１Ｕｉ４理器の空炊き検出を
加熱電源である高周波インバータの入力或いは出力電力
と出力電流との両者の状態変化から検出すると共に空炊
き状態においては前記インバータの適当な低電力待機運
転を行い更に空炊き状態が規定時間以上継続した場合に
前記インバータの自動停止を行うために、前記インバー
タの所要運転域の全域にわたり確実な空炊き検出が可能
となると共に、前記の如き低電力待機運転により中華鍋
やフライパンの如き調理器による鍋の離脱の繰返される
調理に対しても通用でき、安全で高信鯨度の！磁調理器
の提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す回路図、第２図は電磁
調理器の回路のなす直列共振回路における電流と電力と
の対周波数特性図の例示である。 １・・・整流器、２．３・・・スイッチング素子、４・
・・金属鍋、５・・・加熱コイル、６・・・入力電流検
出回路、７・・・電力演算回路、８・・・電力調節回路
、９・・・位相調節回路、ｌＯ・・・駆動回路、１１．
１２・・・比較器、１３・・・出力電流検出回路、１４
・・・ＡＮＤ回路、１５・・・リミッタ回路、１６・・
・タイマ回路、１７・・・フリンプフロップ回路、１８
・・・運転指令回路、１９〜２１・・・設定器、ＣＴ＋
＋、ＣＴｌｘ、ＣＴ露・・・変流器、Ｃｆ・・・平滑コ
ンデンサ％　Ｃｒ＋＋　　ｃｒｚ・・・共振コンデンサ
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）高周波インバータを電源とし加熱コイルとコンデン
   サとの直列共振回路を経由して前記加熱コイルに高周波
   電流を通電し、前記加熱コイルの発生する交番磁束によ
   り該加熱コイルの上部に載置された金属鍋中に発生する
   渦電流と該金属鍋のもつ電気抵抗とによって生じるジュ
   ール熱により該金属鍋を加熱すると共に該金属鍋への供
   給電力が前記高周波インバータの入力又は出力電力制御
   により定電力制御状態にある電磁調理器において、前記
   金属鍋の載置の有無に従って変化する前記高周波インバ
   ータの入力又は出力側における電力の規定以下への低下
   と電流の規定値以上への増大とをそれぞれ比較演算する
   電力比較回路と電流比較回路と、該両比較回路それぞれ
   の出力のＡＮＤ演算結果から前記金属鍋の載置の有無を
   判定する空炊き判定回路とを設けたことを特徴とする電
   磁調理器の空炊き検出装置。 ２）請求項１記載の電磁調理器の空炊き検出装置からの
   前記金属鍋無載置の空炊き検出信号を受けて前記高周波
   インバータの入力又は出力電力の低減保持指令をその電
   力調節回路に対して与えるリミッタ回路と、前記空炊き
   状態が規定時間以上継続した場合に前記高周波インバー
   タに対する運転停止指令を与える運転指令回路とを設け
   たことを特徴とする電磁調理器の電力制御装置。