JPH07114144B2 - 電磁調理器の空炊き検出及び電力制御装置 - Google Patents

電磁調理器の空炊き検出及び電力制御装置

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JPH07114144B2
JPH07114144B2 JP6554189A JP6554189A JPH07114144B2 JP H07114144 B2 JPH07114144 B2 JP H07114144B2 JP 6554189 A JP6554189 A JP 6554189A JP 6554189 A JP6554189 A JP 6554189A JP H07114144 B2 JPH07114144 B2 JP H07114144B2
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【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
的に検出し加熱電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磁調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〕
従来のこの種の電磁調理器において、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一石式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力一定制御
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電磁調理器の空
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け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
検出及び電力制御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
の前記金属鍋無載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
とを設けたものとする。
〔作用〕
電磁調理器における加熱コイルの通電電流は該コイル上
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、且つ該両電流は相互誘導状
態で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、前記金属鍋中の渦電流通電経路に
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誘導
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
の抵抗分とイン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載置の有無によ
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L、キャパシ
タンスをC、回路共振周波数をfr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
鍋が有る場合の状態1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、前記回路電流I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=I2Rの関係より同様の傾向をも
つ。
なお前記状態1における運転周波数f1をf1>fr1とな
し、また該周波数f1における前記状態1の電流値をI
1(f1)の如く例示し、更にまた前記電流Iと電力Pの
最大値である前記の共振周波数frにおける値をそれぞれ
Im,Pm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Iと電力
Pとの対周波数特性曲線の例示である。
本発明の電磁調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模
様が第2図に例示する如く金属鍋の有無による前記の状
態1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1に対応する電流曲線I1と電
力曲線P1とに従って周波数f1で運転中に前記金属鍋を取
り去ると、前記の電流I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I2とP2とに移行し、電流に関し
ては点aの値I1(f1)より点bの値I2(f1)にまた電力
に関しては点Aの値P1(f1)より点Bの値P2(f1)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、一旦点Bに移行した電力は周波数のf1からf2への低
減制御により電力特性曲線P2上のP2(f2)=P1(f1)と
なる点Eに向かって再度上昇し、同時に電流もまた I2(f2)>I1(f1)である電流特性曲線I2上の点eに向
かって増大する。今PSとIS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f3とする電力特性曲線P2上の点Dに関
し P2(f1)<P2(f3)≦PSP1(f1)とし同様に電流特性曲
線I2上の点dに関し I2(f1)<I2(f3)≦IS<I1(f1)の関係を与えれば、
前記の状態1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Dを通過し、同様に点b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、もし前記状態1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P2(f1)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電流も共に
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PSとISとを適当に選択し、電力に
関して前記PS以下、電流に関して前記IS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から状態2
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PS以下となる状態検出用の電力比較回路と電流Iが前
記IS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け前記高周波インバータに
おける電力一定制御を解除すると共に前記電力設定値PS
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
令する電力リミッタ回路と、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Cf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ッ
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Cr1とCr2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Cr1とCr2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Cr2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Cr1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には共振電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
ール熱が発生し金属鍋4が加熱される。
また前記インバータの入力電流を交流器CT11とCT12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。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調節量を演算させ、位相調節
回路9で変流器CT2で検出したインバータ出力電流の周
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電力一定制御を行っている。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CT2により検出され出力電流検出回路13に
より直流量に変換されたインバータ出力電流の検出信号
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電力一定
制御を解除し、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ップフロップ回
路17に加え、該フリップ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継続した場合
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、電磁調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
しても適用でき、安全で高信頼度の電磁調理器の提供が
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、10……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、1
6……タイマ回路、17……フリップフロップ回路、18…
…運転指令回路、19〜21……設定器、CT11,CT12,CT2
…変流器、Cf……平滑コンデンサ、Cr1,Cr2……共振コ
ンデンサ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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。
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