JPH07109793B2

JPH07109793B2 - 誘導加熱調理器

Info

Publication number: JPH07109793B2
Application number: JP3193387A
Authority: JP
Inventors: 照也田中; 勝春松尾
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-02-14
Filing date: 1987-02-14
Publication date: 1995-11-22
Anticipated expiration: 2010-11-22
Also published as: JPS63200487A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、表皮抵抗の低い材質例えばアルミニウム或は
銅製の被加熱体と表皮抵抗の高い材質例えば鉄或はステ
ンレス製の被加熱体とを夫々加熱するようにした誘導加
熱調理器に関する。

（従来の技術）誘導加熱調理器は、周知の通り誘導加熱コイル及び共振
コンデンサからなる共振回路にインバータから高周波電
力を供給し、表皮抵抗の高い材質の被加熱体たる鉄やス
テンレス製の鍋に発生する渦電流損により加熱調理を行
う構成である。ところで、近年の誘導加熱調理器では、
鉄やステンレスのみならず、銅やアルミニウム等の表皮
抵抗の低い材質の鍋も加熱できるようにすることが試み
られている。このような表皮抵抗の低い材質の鍋を加熱
するには、誘導加熱コイルの巻数を増大させると共に、
インバータの出力周波数を高める必要とがある。このた
め、表皮抵抗の低い鍋及び表皮抵抗の高い鍋両者を加熱
できるように構成したものにおいては、鍋の材質を検出
して誘導加熱コイルの巻数及び共振コンデンサの容量を
切換えるようにしている。

（発明が解決しようとする問題点）上記従来構成において、鍋の材質を検出する手段とし
て、鍋を載置した状態で誘導加熱コイルの入力抵抗換言
すれば共振回路に流れる負荷電流の大小を検出してこれ
から材質を判別する手段が用いられている。この場合、
負荷電流はインバータの入力電圧に応じて変化するか
ら、入力電圧を一定電圧に設定しなければならない。こ
のため、従来では、商用電源を整流してインバータに直
流電圧を供給するブリッジ整流回路のサイリスタの導通
角を一定に制御することにより、一定電圧を得るように
している。この場合、商用電源には、電圧変動が生じる
或は地域に応じて周波数の相違（50/60Hz）があること
から、設定した一定電圧に誤差が生ずるため、正確な材
質検出を行なうことができないという欠点があった。

また、加熱中に鍋が取り去られた場合には、無負荷検出
を行なってインバータの出力を停止させており、この後
再びインバータを起動させるときは、インバータに高電
圧が印加された状態でインバータが起動するとスイッチ
ングトランジスタが破壊される虞があるため、インバー
タの入力電圧を十分に降下させてから再起動を行なって
いる。この場合、インバータに直流電圧を供給する整流
回路に平滑用コンデンサが設けられているので、インバ
ータの入力電圧を十分に降下させるためには、直流電圧
の印加を停止するたけでは不十分であり、放電回路を設
けて上記平滑用コンデンサの電荷を放電させている。こ
のとき、放電にはある程度の時間を要するため、従来で
は、タイマを設けて、上記放電後即ちインバータの入力
電圧が十分に降下した状態で前記再起動を行なってい
る。しかしながら、この従来構成では、タイマを設けて
制御しているため、制御の応答性が悪いという問題もあ
る。

そこで、本発明の目的は、表皮抵抗の低い材質及び表皮
抵抗の高い材質の被加熱体を夫々加熱可能なものにおい
て、被加熱体の材質を正確に検出できると共に、インバ
ータの再起動時における制御の応答性を向上できる誘導
加熱調理器を提供することにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の誘導加熱調理器は、被加熱体を加熱するための
巻数切換可能な誘導加熱コイルと容量切換可能な共振コ
ンデンサとからなる共振回路に高周波電力を供給するイ
ンバータを設け、このインバータの入力電圧を制御する
電圧制御手段と、前記インバータの入力電圧を検出する
電圧検出手段と、前記共振回路に流れる負荷電流を検出
する電流検出手段とを設け、更に、前記電圧検出手段か
らの検出電圧が一定電圧に上昇した状態で前記電流検出
手段からの検出電流に基づいて前記被加熱体の材質を検
出する材質検出手段を設け、前記検出電圧が所定電圧以
下に下降した状態で前記材質検出手段からの検出材質に
基づいて前記誘導加熱コイルの巻数及び前記共振コンデ
ンサの容量を切換える切換手段を設け、前記検出電流或
は前記共振回路の共振周波数に基づいて無負荷を検出し
て前記インバータの出力を停止させると共に前記電圧制
御手段を介してインバータの入力電圧を下降させ前記検
出電圧が所定電圧以下になるまで再起動を待機させる無
負荷検出手段を設けたことろに特徴を有する。

（作用）まず、被加熱体の材質を検出する場合、材質検出手段に
よって、電圧検出手段からのインバータの入力電圧たる
検出電圧が一定電圧に上昇した状態で、電流検出手段か
らの共振回路に流れる負荷電流に応じた検出電流に基づ
いて被加熱体の材質を検出する。従って、電源電圧が変
動した場合でも、常にインバータの入力電圧が一定電圧
になったときに負荷電流を検出するから、材質を正確に
判別できるようになる。一方、切換手段によって、前記
電圧検出手段からの検出電圧が所定電圧以下に下降した
状態で、誘導加熱コイルの巻数及び共振コンデンサの容
量を切換える。また、無負荷検出手段によって、無負荷
を検出したときに、インバータの出力を停止させると共
に、電圧制御手段を介してインバータの入力電圧を下降
させ前記検出電圧が所定電圧以下になるまで再起動を待
機させる。これによって、インバータの入力電圧が十分
降下したことを直接的に検出して、それ以降の切換或は
インバータの再起動制御を行なうように構成したから、
従来のタイマシーケンス制御を行なうものに比べ応答性
が良くなる。

（実施例）以下、本発明の一実施例につき図面を参照して説明す
る。

第１図において、１は商用電源、２はサイリスタ３を備
えたブリッジ整流回路、４は平滑用コンデンサ、５は電
圧制御手段たる例えば電圧制御回路で、これはサイリス
タ３の導通角を制御することにより平滑用コンデンサ４
の両端子間の直流出力電圧即ち後述のインバータ６の入
力電圧を調節するようになっている。ここで、電圧制御
回路５は、後述する材質検出動作を行うときにはインバ
ータ６の入力電圧Viを十分に低い一定電圧例えば20Vに
保ち、その後、電圧を高くして加熱動作に移行する。上
記インバータ６は、２個のスイッチングトランジス７を
インバータ駆動回路８によりスイッチングするように構
成されている。このインバータ６は、巻数切換可能な誘
導加熱コイルたる第１及び第２の誘導加熱コイル9,10並
びに容量切換可能な共振コンデンサたる第１及び第２の
共振コンデンサ11,12を備えた共振回路13に高周波電力
を供給するものである。各誘導加熱コイル9,10は図示し
ないトッププレートの下方に配置されていて、トッププ
レート上に載置された被加熱体たる例えば鍋14に高周波
磁界を作用させ、これによる渦電流損によってその鍋14
を加熱するようになっている。15は切換スイッチであ
り、これの切換状態に応じて接点（ａ−ｂ）間閉成によ
り共振回路13の誘導加熱コイル9,10及び共振コンデンサ
11,12の全てを有効化した状態と、接点（ａ−ｃ）間閉
成により第１の誘導加熱コイル９及び第２の共振コンデ
ンサ12のみを有効化してそれらを巻数及び容量を異なら
せた状態とに切換えることができる。ここで、前者の状
態はアルミニウムや銅等の表皮抵抗の低い材質の鍋14を
加熱するのに適合し（以下、低表皮抵抗材質加熱条件と
称す）、後者の状態は鉄やステンレス等の表皮抵抗が高
い材質の鍋14を加熱するのに適合する（以下、高表皮抵
抗材質加熱条件と称す）。この場合、低表皮抵抗材質加
熱条件における誘導加熱コイルの巻数Ｎは、例えばＮ＝
65ターンに設定され、また、高表皮抵抗材質加熱条件に
おける誘導加熱コイルの巻数Ｎは、例えばＮ＝15ターン
に設定されている。16は位相比較回路であり、これは第
１の誘導加熱コイル９の電位Vlと第２の共振コンデンサ
12の電位Vcとを比較し、両電位Vl,Vcの位相差を略90゜
の状態にするような電圧の周波数指令電圧信号Sfをボル
テージ・コントロールド・オシレーター17（以下VCO17
と称す）に出力する。このVCO17は、周波数指令電圧信
号Sfに応じた周波数で発振してインバータ駆動回路８を
制御し、これによりインバータ６は両電位Vl,Vcが常に
略90゜の位相差の状態（共振状態）となるような周波数
（共振周波数）で動作するように制御される。即ち、上
記位相比較回路16,VCO17及びインバータ駆動回路８は、
インバータ６の出力周波数を鍋14の加熱時において共振
状態となるようにフィードバック制御する共振制御手段
18を構成するものであり、また位相比較回路16から出力
される周波数指令電圧信号Sfは、その共振周波数に比例
した値となる。

さて、19は電圧検出手段たる電圧検出回路で、これは前
記平滑コンデンサ４の電位Vi即ちインバータ６の入力電
圧Viに応じた検出信号S₁₉を出力する。20は電流検出手
段たる例えば変流器で、これはインバータ６の出力電流
たる共振回路13に流れる負荷電流を検出して、この負荷
電流に応じた検出信号₂₀を出力するようになっている。
21は材質検出手段たる材質検出回路で、これは、後述の
作用説明から明らかにされるように、変流器20からの検
出信号S₂₀を受けて、鍋14が表皮抵抗の低い材質である
か表皮抵抗の高い材質であるかを判別して、表皮抵抗の
高い材質を検出したとき高表皮抵抗材質検出信号S₂₁を
出力するようになっている。22は切換手段たる切換回路
で、これは、電源投入時の初期状態及び材質検出回路21
から高表皮抵抗材質検出信号S₂₁が与えられない（鍋14
が表皮抵抗の低い材質である）ときには切換スイッチ15
を第１図に示すように接点（ａ−ｂ）間閉成状態（低表
皮抵抗材質加熱条件）とし、材質検出回路21から高表皮
抵抗材質検出信号S₂₁が与えられた（鍋14が表皮抵抗の
高い材質である）ときには切換スイッチ15を接点（ａ−
ｃ）間閉成状態（高表皮抵抗材質加熱条件）に切換える
ようになっている。23は無負荷検出手段たる無負荷検出
回路で、これは前記位相比較回路16からの共振周波数に
比例した周波数指令電圧信号Sf,変流器20からの検出信
号S₂₀,電圧検出回路19からの検出信号S₁₉及び材質検出
回路21からの高表皮抵抗材質検出信号S₂₁を受けるもの
で、低表皮抵抗材質加熱条件では周波数指令電圧信号Sf
即ち共振周波数が所定周波数値例えば35KHzよりも小さ
い場合に無負荷検出信号S₂₃を、また、高表皮抵抗材質
加熱条件では検出信号S₁₉と検出信号S₂₀に基づいて過電
流状態即ち無負荷を検出した場合に無負荷検出信号S₂₃
を出力するようになっている。24はインバータ出力停止
回路で、これは、上記無負荷検出回路23からの無負荷検
出信号S₂₃を受けて停止信号S₂₄を前記インバータ駆動回
路８に与え、インバータ６の出力を停止させるようにな
っている。また、前記電圧制御回路５は、電圧検出回路
19からの検出信号S₁₉,材質検出回路21からの高表皮抵抗
材質検出信号S₂₁及び無負荷検出回路23からの無負荷検
出信号S₂₃を受けるようになっている。

次に、上記構成の作用を第２図に示すフローチャートに
従って説明する。

（１）銅或はアルミニウム等の表皮抵抗の低い材質の鍋
14を加熱する場合スタートされると、まず、「インバータ駆動開始」の処
理ステップａとなる。ここでは、初期状態として、材質
検出回路21により切換スイッチ15が接点（ａ−ｂ）間閉
成状態にある低表皮抵抗材質加熱条件とし、電圧制御回
路５によりインバータ６の入力電圧Viを上昇させる。次
いで、「入力電圧Viが20Vか」の判断ステップｂとな
り、材質検出回路21は、電圧検出回路19の検出信号S₁₉
に基づいて入力電圧Viが一定電圧たる20Vになるまで「N
O」と判断し、入力電圧Viが20Vになったときに「YES」
と判断して「低表皮抵抗材質か」の判断ステップｃとな
る。この判断ステップｃでは、材質検出回路21は変流器
20からの検出信号S₂₀に基づいて鍋14が低表皮抵抗材質
か否かを判断する。この場合には、アルミニウム等は表
皮抵抗が小さいから、誘導加熱コイル9,10の入力インピ
ーダンスが小さくなり、負荷電流が大きくなる。このた
め、負荷電流が所定電流値よりも大きくなるから、材質
検出回路21は低表皮抵抗材質即ち「YES」と判断して高
表皮抵抗材質検出信号S₂₁を出力しない。従って、次の
「低表皮抵抗材質加熱用電圧に設定」の処理ステップｄ
となり、電圧制御回路５によりインバータ６の出力電圧
が高められて通常の加熱が行われる。その後、「無負荷
検出か」の判断工程ｅとなるが、ここではトッププレー
トに鍋14が載置されていれば「NO」と判断されてステッ
プｄに戻る。その後において、調理完了等によりトップ
プレートから鍋14が取り去られて無負荷状態になると、
共振回路13の共振周波数が低くなる。このため、位相比
較回路16からの周波数指令電圧信号Sf即ち共振周波数が
所定周波数値たる例えば35KHzよりも小さくなるから、
無負荷検出回路23は判断ステップｅで「YES」と判断し
て「インバータ出力停止」のステップｆとなり、無負荷
検出信号S₂₃をインバータ出力停止回路24及び電圧制御
回路５に夫々与える。この結果、インバータ出力停止回
路24は無負荷検出信号S₂₃が与えられてインバータ６の
出力を停止させ、次の「直流電圧停止」の処理ステップ
ｇで電圧制御回路５がブリッジ整流回路２の整流動作を
停止させると共に平滑用コンデンサ４の放電が行なわれ
る。そして、「入力電圧Viが10V以下か」の判断ステッ
プｈで、インバータ６の入力電圧Viが10Vを越えるとき
には「NO」と判断して待機し、しかる後、10V以下とな
って「YES」と判断したときに処理ステップａに戻り初
期状態（低表皮抵抗材質加熱条件）でインバータ６の再
起動が行なわれる。

（２）鉄或はステンレス等の表皮抵抗の高い材質の鍋14
を加熱する場合前述と同様にして、判断ステップｃになると、ここで
は、鉄等は表皮抵抗が大きいから、誘導加熱コイル9,10
の入力インピーダンスが大きくなり負荷電流は小さくな
って、負荷電流が所定電流値よりも小さくなるから、材
質検出回路21は「YES」と判断して高表皮抵抗材質検出
信号S₂₁を出力する。次に「直流電圧停止」の処理ステ
ップｉとなり、前記ステップｇと同様に電圧制御回路５
により直流電圧停止を行なう。その後、「入力電圧Viが
10V以下か」の判断ステップｊとなり、インバータ６の
入力電圧Viが所定電圧たる例えば10Vを越えているとき
には「NO」となって判断ステップｊに戻り、10V以下に
なったときに「YES」になって「巻数，容量切換」の処
理ステップｋとなる。ここでは、切換回路13によって切
換スイッチ15が接点（ａ−ｃ）間閉成に切換えられ、共
振回路13は第１の誘導加熱コイル９及び第２の共振コン
デンサ12のみを有効化した高表皮抵抗材質加熱条件にな
る。そして、この条件で「高表皮抵抗材質加熱用電圧に
設定」の処理ステップｌとなり、電圧制御回路５により
インバータ６の出力電圧が高められて鍋14の加熱が行わ
れる。その後、「無負荷検出か」の判断ステップｍとな
るが、ここでは、トッププレートに鍋14が載置されてい
れば「NO」と判断されてステップｌに戻る。その後にお
いて、調理完了等によりトッププレートから鍋14が取り
去られて無負荷状態になると、誘導加熱コイル９の入力
インピーダンスが小さくなって負荷電流が大きくなる。
このため、電圧検出回路19からの検出S₁₉即ち入力電圧V
iに応じたしきい値と変流器20からの検出信号S₂₀即ち負
荷電流とが比較され、負荷電流がしきい値よりも大きく
なるから、無負荷検出回路23は無負荷検出信号S₂₃を出
力してインバータ出力停止回路24及び電圧制御回路５に
夫々与える。この結果、前述の処理ステップf,g及び判
断ステップｈと同様の「インバータ出力停止」の処理ス
テップn,「直流電圧停止」の処理ステップｏ及び「入力
電圧Viが10V以下か」の判断ステップｐが実行され、イ
ンバータ６の入力電圧Viが10V以下になるまで待機した
後、処理ステップａに戻り初期状態（低表皮抵抗材質加
熱条件）でインバータ６の再起動が行なわれる。

このような構成の本実施例によれば、次のような効果を
得ることができる。即ち、鍋14の材質を検出する場合
に、材質検出回路21によって、電圧検出回路19からの検
出信号S₁₉に基づいてインバータ６の入力電圧Viが一定
電圧に上昇した状態で、変流器20からの検出信号S₂₀に
基づいて鍋14の材質を検出する。従って、電源電圧が変
動した場合でも、常にインバータ６の入力電圧が一定電
圧になったときに負荷電流を検出するから、従来に比べ
鍋14の材質を正確に判別できるようになる。一方、切換
回路22によって、電圧検出回路19からの検出信号S₁₉に
基づくインバータ６の入力電圧Viが所定電圧以下に下降
した状態で、誘導加熱コイル9,10の巻数及び共振コンデ
ンサ11,12の容量を切換えるようにしたこと、或は、無
負荷検出回路23によって、無負荷を検出したときに、イ
ンバータ６の出力を停止させると共に、電圧制御回路５
を介してインバータ６の入力電圧Viを下降させその入力
電圧Viが所定電圧以下になるまで再起動を待機させるよ
うにしたことにより、インバータ６の入力電圧Viが十分
に降下したことを直接的に検出して、それ以降の切換え
或はインバータ６の再起動の各制御を行なうので、従来
のタイマシーケンス制御に比べ応答性を向上できる。し
かも、タイマを使用する必要がないから、回路構成を簡
単化できる。

尚、上記実施例では、材質検出回路21において、インバ
ータ６の入力電圧Viの一定電圧を20Vに設定したが、必
要に応じて適宜その値を変更しても良い。

その他、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定さ
れるものではなく、例えばインバータとしては種々の形
態のものを用いても良く、また、マイクロコンピュータ
により同様なシーケンス制御を行なっても良く、更にま
た、ゲートアレイ等で同様に構成しても良く、要旨を逸
脱しない範囲で種々の変形が可能である。

［発明の効果］本発明は以上の説明から明らかなように、被加熱体を加
熱するための巻数切換可能な誘導加熱コイルと容量切換
可能な共振コンデンサとからなる共振回路に高周波電力
を供給するインバータを設け、このインバータの入力電
圧を制御する電圧制御手段と、前記インバータの入力電
圧を検出する電圧検出手段と、前記共振回路に流れる負
荷電流を検出する電流検出手段とを設け、更に、前記電
圧検出手段からの検出電圧が一定電圧に上昇した状態で
前記電流検出手段からの検出電流に基づいて前記被加熱
体の材質を検出する材質検出手段を設け、前記検出電圧
が所定電圧以下に下降した状態で前記材質検出手段から
の検出材質に基づいて前記誘導加熱コイルの巻数及び前
記共振コンデンサの容量を切換える切換手段を設け、前
記検出電流或いは前記共振回路の共振周波数に基づいて
無負荷を検出して前記インバータの出力を停止させると
共に前記電圧制御手段を介してインバータの入力電圧を
下降させ前記検出電圧が所定電圧以下になるまで再起動
を待機させる無負荷検出手段を設ける構成としたので、
表皮抵抗の低い材質及び表皮抵抗の高い材質の被加熱体
を夫々加熱可能で、被加熱体の材質を正確に検出できる
と共に、インバータの再起動時における制御の応答性を
向上できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示するもので、第１図は全体
の電気的構成のブロック図、第２図はフローチャートで
ある。図面中、５は電圧制御回路（電圧制御手段）、６はイン
バータ、9,10は誘導加熱コイル、11,12は共振コンデン
サ、13は共振回路、14は鍋（被加熱体）、19は電圧検出
回路（電圧検出手段）、20は変流器（電流検出手段）、
21は材質検出回路（材質検出手段）、22は切換回路（切
換手段）、23は無負荷検出回路（無負荷検出手段）であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加熱体を加熱するための巻数切換可能な
誘導加熱コイルと容量切換可能な共振コンデンサとから
なる共振回路に高周波電力を供給するインバータと、こ
のインバータの入力電圧を制御する電圧制御手段と、前
記インバータの入力電圧を検出する電圧検出手段と、前
記共振回路に流れる負荷電流を検出する電流検出手段
と、前記電圧検出手段からの検出電圧が一定電圧に上昇
した状態で前記電流検出手段からの検出電流に基づいて
前記被加熱体の材質を検出する材質検出手段と、前記検
出電圧が所定電圧以下に下降した状態で前記材質検出手
段からの検出材質に基づいて前記誘導加熱コイルの巻数
及び前記共振コンデンサの容量を切換える切換手段と、
前記検出電流或は前記共振回路の共振周波数に基づいて
無負荷を検出して前記インバータの出力を停止させると
共に前記電圧制御手段を介してインバータの入力電圧を
下降させ前記検出電圧が所定電圧以下になるまで再起動
を待機させる無負荷検出手段とを具備してなる誘導加熱
調理器。