JPH0648637B2 - 電磁誘導加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電磁調理器等として使用される電磁誘導加熱
装置に関し、さらに詳述すれば、デジタル制御回路を備
え、これにより自動的に加熱対象の食品を設定された調
理温度に加熱し、またこれを維持すべくなした電磁誘導
加熱装置に関する。

〔従来技術〕

電磁調理器は、商用電源を整流して直流を得、これをイ
ンバータにて高周波とし、インバータ中のコイルと鉄鍋
等の調理具とを電磁的に結合し、鉄鍋に鎖交する磁束に
て鉄鍋を電磁誘導加熱し、その結果、鍋内に収納された
食品を加熱調理すべくなしたものである。

ところで従来、電磁誘導加熱装置により調理対象食品を
設定された温度に加熱する所謂温度制御を行う場合、サ
ーミスタ等を調理対象食品に直接差込み、これにより調
理対象食品の温度を検出し、この検出値に応じて電磁誘
導加熱装置の出力を制御する構成が一般的である。しか
し、このような構成を採る場合には、調理対象食品に差
込まれるサーミスタの管理、使用後の清掃等が煩瑣であ
り、更に衛生上の問題が生じる場合もある。このような
観点から、調理具を載置するためのトッププレート裏面
にサーミスタ等の温度検出手段を配設し、これにより調
理対象食品の温度を間接的に検出する方法が採られるよ
うになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の如く、トッププレート裏面にサーミスタ等を配設
して調理対象食品の温度を検出する方法は、前述のサー
ミスタを調理対象食品に差込んで直接的に温度を検出す
る方法に比して、回路構成が簡略化される、サーミスタ
を調理対象食品に差込む手間が省ける、調理終了後の清
掃の煩しさがない、衛生上の問題もない、等の利点があ
る。

しかし、調理対象食品の温度を間接的に検出しているた
め、たとえば高温度が必要な天ぷら等の調理を行う場
合、調理具である天プラ鍋の種類、材質、形状、大きさ
等により、サーミスタの検出温度と天プラ鍋内の天プラ
油の実際の温度との間には相当程度の開きがある場合が
有り得る。

このため従来は、温度制御による運転が開始されてか
ら、サーミスタの検出温度が設定された温度に達した
後、更に数分（通常は４乃至５分）経過後に、鍋内の油
が適正な調理温度に達したことをブザ、表示灯等にて使
用者に報知する構成が採られていた。

しかし、鍋の形状、材質等によっては、サーミスタの検
出温度が設定温度に達した時点で、鍋内の油の温度がほ
とんど適正温度に達している場合、あるいはそれ以上に
上昇している場合もあるため、このような場合に更に数
分間待った後に調理を開始することは電力を無駄に消費
していることになる。

第３図は一例として、(a)は鍋底が薄く、また鍋底の中
心がトッププレートからやや離隔している鍋の場合、
(b)は鍋の材質の熱伝動率が高く、鍋底がトッププレー
トに密着している場合、(c)は鍋底が厚く、またトップ
プレートに密着している場合それぞれについて、サーミ
スタの検出温度を実線にて、鍋内の油の温度の実測値を
破線にてそれぞれ示している。なお、Trefは設定温度で
ある。

第３図(a)の鍋底が薄く、また鍋底の中心がトッププレ
ートからやや離隔している場合には、熱伝動率が高いた
め油は比較的迅速に加熱される反面、鍋底がトッププレ
ートから離隔しているため、サーミスタには鍋及び油の
熱が伝わり難い。このため、サーミスタの検出温度が設
定温度に達した時点T0には既に油温は設定温度よりかな
り高温になっている。しかしこのような場合にも、更に
時間ｔが経過した時点T1になってようやく使用者に油温
が適温になったことが報知される。

第３図(b)の熱伝動率が高く、鍋底がトッププレートに
密着している場合には、熱伝動率が高いため油は比較的
迅速に加熱され、また鍋底がトッププレートに密着して
いるため鍋及び油の温度がサーミスタに効率良く伝わ
る。このため、サーミスタによる検出温度と実際の油温
とはほとんど一致する（実際には、サーミスタによる検
出温度がごくわずか低い）。この場合には検出温度が設
定温度に達した時点T0において、油温もほぼ適温に達し
ているが、やはり更に時間ｔが経過した時点T1になって
使用者に油温が適温に達したことが報知される。

第３図(c)の鍋底が厚くてトッププレートに密着してい
る場合には、鍋の熱伝導率が低いため鍋の外面は加熱さ
れるにも拘わらず油は加熱され難い。一方、サーミスタ
は鍋の外面の温度を検出することになり、このためサー
ミスタの検出温度が設定温度に達した時点T0には油温は
設定温度よりはるかに低い。このような場合には、時間
ｔが経過した時点T1においては、油温は未だ適温に達し
ておらず、調理を行うには不適当である。

以上の如く、従来採られていた構成では使用される調理
具よっては電力が無駄に消費される場合があり、あるい
は逆に適温であることが報知されているにも拘わらず実
際には適温に達していない等の不都合が生じることがあ
った。また、検出温度が設定温度に達した後の時間ｔの
計時期間中に、一旦電源が遮断されたような場合には、
時間ｔの計時が再度最初から行われる場合があり、この
ような場合にも電力の無駄な消費がおこなわれる。

〔問題点解決のための手段〕

本発明は以上の如き事情に鑑みてなされたものであり、
温度制御による運転が開始された後、検出温度が設定温
度に達するまでの間は、比較的大なる加熱出力（たとえ
ば最高出力）と比較的小なる加熱出力（たとえば最高出
力の1/2程度）とを反復して加熱することにより、検出
温度と調理対象食品の実際の温度との差があまり生じな
いようにしつつ加熱を行い、これによりたとえば天プラ
等の調理を行う場合に、検出温度が設定温度に達した時
点で直ちに調理が可能な状態とし、無駄な電力消費を解
消し得る電磁誘導加熱装置の提供を目的とする。

本発明は、交流電源を整流する整流回路と、前記整流回
路に接続された誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイル
と共に共振回路を構成する共振コンデンサと、前記共振
回路に接続され、前記共振電流を生成させるためのスイ
ッチング素子と、前記スイッチング素子に逆並列に接続
されたダイオードとを備え、前記スイッチング素子をON
/OFF制御することにより前記共振回路に共振電流を発生
せしめる誘導加熱装置において、加熱温度を設定するた
めの温度設定回路と、加熱対象の温度を検出する温度検
出回路と、前記温度設定回路の設定値と前記温度検出回
路による検出値との差を検出する温度差検出回路と、前
記共振回路の発振開始から前記温度差検出回路の検出値
が０に達するまでの間、前記スイッチング素子のON期間
により決定される加熱出力を、比較的大なる加熱出力又
は比較的小なる加熱出力とすべく反復して切換え、前記
温度差検出回路の検出値が０に達した後は前記いずれか
の加熱出力とする加熱出力切換回路とを備え、前記温度
差検出回路の検出値が０に達した後は前記温度差検出回
路の検出値の変化に応じて発振又は発振停止を反復して
行わせるべくなしたことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。

第１図は本発明に係る電磁誘導加熱装置の回路構成を示
すブロック図であり、図中ICはインバータ回路を、CCは
制御回路をそれぞれ示している。

インバータ回路ICは、AC電源を整流する整流回路１、こ
の整流回路１の出力端子に接続されたチョークコイル
２、このチョークコイル２と共にフィルタ回路を構成す
るフィルタコンデンサ３、フィルタコンデンサ３の一端
に接続された誘導加熱コイル４、この誘導加熱コイル４
と共に共振回路を構成する共振コンデンサ５、この共振
コンデンサ５に並列に接続されたトランジスタ等のスイ
ッチング素子６、このスイッチング素子６に逆並列に接
続されたダンパーダイオード７、等により構成されてい
る。なお、スイッチング素子６のON/OFF制御はスイッチ
ング素子駆動回路８により行われる。また９は前述のAC
電源へのラインに接続されたカレントトランスであり、
インバータ回路ICに入力される電流値の検出に用いられ
る。

なお、図中CUは鉄鍋等の調理具であり、誘導加熱コイル
４を覆うトッププレート（図示せず）上に載置される。

上述の如く構成されたインバータ回路ICの動作について
簡単に説明しておく。駆動回路８を介してスイッチング
素子６に高周波のON/OFF信号が与えられると、スイッチ
ング素子６は導通状態と非導通状態を反復する。これに
より誘導加熱コイル４には高周波が流れて磁束が誘起さ
れ、この磁束により誘導加熱コイル４の近傍に置かれた
鉄鍋等の調理具CUが加熱される。なお、調理具CUの加熱
量またはインバータ回路ICへの入力電力量は、スイッチ
ング素子のON/OFF時間比、即ちデューティ比により制御
される。

次に制御回路CCについて説明する。

図中11は入力電力検出回路であり、前述のカレントトラ
ンス９に接続されていて、インバータ回路ICへの入力電
力の検出を行う。この入力電力検出回路11の出力はアナ
ログスイッチ15を介してA/D変換回路20に与えられる。
このA/D変換回路20にはまたアナログスイッチ16を介し
て温度差検出回路14が接続されている。

温度差検出回路14は、温度設定回路17、温度検出回路18
及びオペアンプ19とから構成されている。温度設定回路
17は、たとえば可変抵抗等を用いてアナログの電気信号
にて加熱温度を設定するためのものであり、温度検出回
路18は、調理具CUが載置されるトッププレート裏面に配
設されたたとえばサーミスタ等にて調理対象食品の温度
を間接的にアナログの電気信号にて検出するためのもの
である。両回路17，18の出力はオペアンプ19に与えら
れ、設定温度と検出温度との差が電圧信号として出力さ
れ、アナログスイッチ16を介して前述のA/D変換回路20
に与えられる。従って、設定温度と検出温度とが一致し
ている場合（現実にはオペアンプ19の感度等のため若干
の幅がある）には温度差検出回路14からは信号が出力さ
れない。

A/D変換回路20は、上述の入力電力検出回路11及び温度
差検出回路14のアナログの検出値をA/D変換によりデジ
タルの電気信号、たとえば６ビットのデジタル信号に変
換する。この際、両アナログスイッチ15，16には図示し
ないタイミング生成回路から出力されるタイミング信号
が与えられ、それぞれ異なったタイミングにおいてON/O
FFされるように構成されている。そして、入力電力検出
回路11からのアナログデータはA/D変換されてインバー
タ回路ICへの入力電力を表すデジタルの入力データＰAD
として電力データラッチ回路21に与えられ、また温度差
検出回路14からのアナログデータは同じくA/D変換器変
換されて設定温度と検出温度との差を表すデジタルの温
度差データΔTempとして温度差データラッチ回路22に与
えられる。

両データラッチ回路21，22は、前述のタイミング生成回
路にて生成されるタイミング信号によりそれぞれ適宜の
タイミングにおいてラッチデータを出力するが、電力デ
ータラッチ回路21から出力される入力データＰADは比較
回路25に、温度差データラッチ回路22から出力される温
度差データΔTempは復帰用ゲート23，発振停止用ゲート
24及びゲート回路26にそれぞれ与えられる。

比較回路25には上述の入力データＰADの比較対象とし
て、後述する電力設定データセレクタ27からのデータが
与えられている。

復帰用ゲート23は、温度差検出回路14による検出温度差
が所定値、たとえば温度差データΔTempが“000001”に
なった場合に、ON/OFF比決定回路30に発振復帰信号を発
する。

発振停止用ゲート24は、温度差検出回路14による検出温
度差が０、即ち温度差データΔTempが“000000”になっ
た場合に、ON/OFF比決定回路30及び後述する電力設定デ
ータセレクタ27に発振停止信号を与える。

ゲート回路26は、温度差データラッチ回路22から与えら
れる温度差データΔTempの、たとえば下位から３ビット
目を後述する電力設定データセレクタ27に出力する。こ
のピット信号は、加熱が開始された後の温度差データΔ
Tempが“000000”となるまでの間は、温度差データΔTe
mpが次第に小になるに従って“０”と“１”とを反復
し、これがゲート回路26から電力設定データセレクタ27
に与えられる。

電力設定データセレクタ27は、二つの電力設定回路28，
29の出力を選択するセレクタである。即ち、第１の電力
設定回路28は、出力設定による加熱と温度設定による加
熱との切換装置を兼ねており、出力設定による加熱が選
択された場合には入力電力設定装置として使用者による
加熱出力の設定が可能であり、その加熱出力の設定値は
電力設定データセレクタ27に出力される。またこの場合
には、温度差検出回路14からの出力はアナログスイッチ
16にて遮断される。しかし、温度設定による加熱時に
は、この第１の電力設定回路28の出力は本発明装置の最
大入力電力値、たとえば1300Ｗにその出力が固定され、
この信号値が電力設定データセレクタ27に与えられる。
一方、第２の電力設定回路29は、その出力信号の値は固
定されており、この信号値は温度設定による加熱時の第
２の出力、たとえば600Wの信号値に相当している。そし
て、電力設定データセレクタ27は、下記第１表に示す如
き真理値表に従って出力を選択する。

ON/OFF比決定回路30は、前述の比較回路25から与えられ
る信号に従って、スイッチング素子駆動回路８から出力
されるスイッチング素子６のON/OFF信号のON/OFF比、即
ちデューティ比を定め、また復帰用ゲート23から発振復
帰信号が与えられた場合にはインバータ回路ICに発振を
行わせるべくスイッチング素子駆動回路８に信号を出力
し、発振停止用ゲート24から発振停止信号が与えられた
場合にはインバータ回路ICの発振を停止すべくスイッチ
ング素子駆動回路８への信号出力を停止する。即ち、検
出温度設定温度が一致した後、設定温度と検出温度との
差がある程度開いて温度差データΔTempが“000001”に
なると、ON/OFF比決定回路30に復帰用ゲート23から発振
復帰信号が与えられ、これによりON/OFF比決定回路30は
再加熱を行うべくインバータ回路ICに発振を開始させ
る。また、設定温度と検出温度との差がほとんどなくな
って温度差データΔTempが零、即ち“000000”になる
と、ON/OFF比決定回路30に発振停止用ゲート24から発振
停止信号が与えられ、これによりON/OFF比決定回路30は
加熱を停止すべくインバータ回路ICに発振を停止させ
る。更に比較回路25からは、入力データＰADと電力設定
データセレクタ27の出力信号との比較結果がON/OFF比決
定回路30に与えられており、これによりインバータ回路
ICが発振中は比較回路25の比較結果が一致するようにス
イッチング素子６のON/OFF比が決定される。

以上の如く構成された本発明装置の動作について、以下
に説明する。

通常の加熱の際は、アナログスイッチ16により温度差検
出回路14の出力は遮断されるため、ゲート回路26からの
電力設定データセレクタ27への信号は“０”である。こ
のため、第１の電力設定回路28により設定された電力値
の信号が電力設定データセレクタ27から比較回路25に与
えられ、これが入力データＰADと一致するように、即ち
設定電力値と入力電力値とが一致するように制御され
る。

さて、温度設定による加熱が選択された場合には、温度
検出回路18による検出温度が温度設定回路17による設定
温度に達するまでの間、即ち温度差検出回路14の信号出
力がほぼ０になって温度差データΔTempが“000000”に
なるまでは、最大入力電力1300Ｗと600Wとが交互に反復
されて加熱が行われる。即ち、発振開始から温度差デー
タΔTempが“000000”になるまでは発振停止用ゲート24
から電力設定データセレクタ27に与えられる信号は
“０”であり、第１の電力設定回路28の信号出力は最大
入力電力1300Ｗを指示する信号となり、ゲート回路26
は、温度差データΔTempの下位から３ビット目を電力設
定データセレクタ27に出力する。そして、電力設定デー
タセレクタ27は、ゲート回路26から与えられるビット信
号が“0”である場合には第１の電力設定回路28の出力
信号、即ち最大入力電力である1300Ｗを指示する信号を
比較回路25に出力し、“1”である場合には第２の電力
設定回路28の出力信号、即ち600Wを指示する信号を比較
回路25に出力する。これにより、最大入力電力1300Ｗと
600Wとが交互に反復されて加熱が行われる。

このようにして加熱が行なわれると、やがて検出温度が
設定温度に達するが、これにより温度差データΔTempは
“000000”となり、この温度差データΔTempの下位から
３ビット目は“0”を維持するため、以後は復帰用ゲー
ト23と発振停止用ゲート24とから出力される信号に従っ
て、即ち入力電力は最大の1300Ｗに維持されたままで、
温度差データΔTempが“000000”の場合には発振停止用
ゲート24からON/OFF比決定回路30に発振停止信号が与え
られて発振が停止され、“1”の場合には復帰用ゲート2
3からON/OFF比決定回路30に発振復帰信号が与えられて
発振が行われる。従って、最大入力電力1300Ｗによる発
振と発振停止とが反復される。

第２図は上述の如き本発明装置による加熱動作の結果を
示しており、(a)、(b)、(c)はそれぞれ前述の従来例を
示した第３図(a)、(b)、(c)と同一条件である。

これらの結果によれば、実線にて示したサーミスタの検
出温度と、破線にて示した油温とはほぼ並行して上昇し
ている。これは、本発明装置では検出温度が設定温度に
達するまでの間は、温度検出装置であるサーミスタと鍋
内の天プラ油との熱応答時間の差を、加熱出力を最大の
1300Ｗと600Wとを反復することにより吸収しているため
である。また、検出温度が設定温度に達する時点T0は、
第４図に示した従来例の油温が適温に達したことが報知
される時点T1と比してそれほど遅くはない。従って、本
発明装置では、入力された電力が無駄無く加熱対象の加
熱に利用される。

〔効果〕

以上に詳述した如く、本発明装置は温度設定による加熱
を行うに際し、検出温度が設定温度に達するまでの間
は、比較的大なる加熱出力とそれよりは小なる加熱出力
とを反復しつつ加熱を行う構成を採っている。このた
め、小なる加熱出力の間においては、大なる加熱出力の
場合に比して鍋の昇温が抑制される一方、鍋からサーミ
スタへの伝熱は大なる加熱出力の場合と同様に行なわれ
るので、この間に調理対象食品と検出温度との差が縮ま
ることになる。従って検出温度が設定温度に達した時点
においては、設定温度と調理対象食品の温度との間には
ほとんど差がない。従って、電力を無駄に消費すること
は無く、検出温度を調理対象食品の温度と見做す制御を
行うことが可能となる。また温度差検出回路の検出値が
０になるまで、即ち設定加熱度に一旦達するまで比較的
大なる加熱出力が断続的に加えられるので、迅速に設定
加熱温度に達するという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであり、第１図は本発
明に係る電磁誘導加熱装置の構成を示すブロック図、第
２図は本発明装置により天プラ油を加熱した場合の設定
温度と検出温度及び油温との関係を示すグラフ、第３図
は従来装置により天プラ油を加熱した場合の設定温度と
検出温度及び油温との関係を示すグラフである。 １……整流回路、４……誘導加熱コイル、６……スイッ
チング素子、８……スイッチング素子駆動回路、14……
温度差検出回路、17……温度設定回路、18……温度検出
回路、20……A/D変換回路、23……復帰用ゲート、24…
…発振停止用ゲート、25……比較回路、26……ゲート回
路、27……電力設定データセレクタ、28，29……電力設
定回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電源を整流する整流回路と、 前記整流回路に接続された誘導加熱コイルと、 前記誘導加熱コイルと共に共振回路を構成する共振コン
   デンサと、 前記共振回路に接続され、前記共振電流を生成させるた
   めのスイッチング素子と、 前記スイッチング素子に逆並列に接続されたダイオード
   とを備え、 前記スイッチング素子をON/OFF制御することにより前記
   共振回路に共振電流を発生せしめる誘導加熱装置におい
   て、 加熱温度を設定するための温度設定回路と、 加熱対象の温度を検出する温度検出回路と、 前記温度設定回路の設定値と前記温度検出回路による検
   出値との差を検出する温度差検出回路と、 前記共振回路の発振開始から前記温度差検出回路の検出
   値が０に達するまでの間、前記スイッチング素子のON期
   間により決定される加熱出力を、比較的大なる加熱出力
   又は比較的小なる加熱出力とすべく反復して切換え、前
   記温度差検出回路の検出値が０に達した後は前記いずれ
   かの加熱出力とする加熱出力切換回路とを備え、 前記温度差検出回路の検出値が０に達した後は前記温度
   差検出回路の検出値の変化に応じて発振又は発振停止を
   反復して行わせるべくなしたことを特徴とする誘導加熱
   装置。