JPS61230289A - 誘導加熱調理器 - 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】 （発明の技術分野〕 この発明は、加熱コイルから高周波磁界を発生させ、そ
れをトッププレート上の負荷つまり鋼に与えることによ
りその鍋に渦電流を生シさせ、渦電流損に基づく鍋の自
己発熱により加熱調理を行なう誘導加熱調理器に関する
。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

最近、鉄や１８−８ステンレスの鍋は勿論、アルミニウ
ムや銅の鍋に対する加熱をも可能とする誘導加熱調理器
が開発され、すでに実用化されている。

ところで、誘導加熱調理器において、調理時、鍋に生じ
る電流は加熱コイルに流れる電流に対して反対方向とな
る。このため、鍋と加熱コイルとの間に反発力が働き、
鍋（食品を含む）が軽い場合にはその鍋がトッププレー
トから浮いてしまうという問題がある。

ただし、鍋の材質が高透磁率の鉄である場合、鍋と加熱
コイルとの間の磁気力が大きく、よってそこに強い吸引
力が働くため、上記のような反発力が生じてもそれによ
って鋼が浮いてしまうことはない。

ところが、鍋の材質がアルミニウムや銅のように低透磁
率でしかも低抵抗の場合、加熱コイルの入力抵抗を鉄の
鍋の場合と同等まで高めるべく鍋に大きな電流を流すた
め、鍋と加熱コイルとの間の反発力が非常に大きくなる
。しかも、アルミニウムや銅は非磁性体であるため、鍋
と加熱コイルとの間に磁気力による吸引力が働くことも
ない。

したがって、アルミニウムや銅を材質とする軽い鍋の場
合、その鋼がトッププレートから浮いてしまい、トップ
プレートが少しでも傾いている場合にはそのトッププレ
ート上を鋼が移動し、危険である。しかも、トッププレ
ート上の鍋が正しいセット位置からずれると、適正な加
熱ができなくなり、調理の出来具合に恩彰響を及ぼして
しまう。

〔発明の目的〕

この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、負荷の移動を的確に検出する
ことができ、しかも負荷が移動した場合には直ちに調理
を停止して安全を確保することができ、これにより常に
適正な加熱のみを可能とする信頼性にすぐれた誘導加熱
調理器を提供することにある。

〔発明の概要〕

この発明は、加熱コイルと負荷との位置関係が変わると
加熱コイルのインダクタンスが変化し、それにより加熱
コイルに流れる高周波電流の周波数が変化することに着
目したもので、加熱コイルに流れる高周波電流を検知す
る検知手段を設け、この検知手段により検知される高周
波電流の周波数変化を検出する検出手段を設け、さらに
この検出手段の検出結果に応じて加熱動作を制御する制
御手段を設け、高周波電流の周波数がわずかでも変化し
たら負荷が移動したものと判断して直ちに調理を停止し
、安全を確保するものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１５！！Ｉにおいて、１は商用交流電源で、この電源
１には制御スイッチ（リレー接点）２ｂを介してダイオ
ードブリッジ３および平滑コンデンサ４からなる整８１
回路５が接続されている。整流回路５の出力端にはスイ
ッチング素子であるところのＮＰＮ形トランジスタ６の
コレクタ・エミッタ間とＮＰＮ形トシトランジスタフレ
クタ・エミッタ間との直列回路が接続されている。そし
て、トランジスタ７のコレクタには加熱コイル８の一端
が接続され、この加熱コイル８の他端は共振用コンデン
サ９の一端に接続されている。共振用コンデンサ９の他
端は整流回路５の負側出力端に接続されている。すなわ
ち、加熱コイル８および共振用コンデンサ９によって直
列共振回路が構成されている。さらに、整流回路５およ
びトランジスタ６゜７を主体にして上記共振回路を励起
するためのハーフブリッジ型インバータ回路が構成され
ている。

なお、加熱コイル８はトッププレート（図示しない）の
裏面に離間対向して設けられており、そのトッププレー
ト上の所定位置に負荷であるところの鍋１０がセットさ
れるようになっている。

しかして、共振回路には高周波電流を検知するための電
流トランス２０が設けられ、この電流トランス２０の出
力端は位相検知回路２１および周波数変化検出回路３０
に接続されている。位相検知回路２１は、電流トランス
２０の出力電圧によって加熱コイル８に流れる高周波電
流の位相を検知するもので、この検知結果はインバータ
駆動回路２２に供給されるようになっている。このイン
バータ駆動回路２２は、位相検知回路２１の検知結果に
応じたタイミングでトランジスタ６．７を交互にオン、
オフ駆動するものである。さらに、周波数変化検出回路
３０は、電流トランス２０の出力電圧によって加熱コイ
ル８に流れる高周波電流の周波数をまず検出し、この検
出した周波数の変化を検出するものである。そして、周
波数変化検出回路３０の検出結果は安全回路９０に供給
されるようになっている。安全回路９０は、周波数変化
検出回路３０が周波数のわずかな変化でも検出すると、
それに応答して制御スイッチ２ｂをオフし、インバータ
回路の動作を停止せしめるものである。

ここで、周波数変化検出回路３０および安全回路９０の
具体例を第２図に示す。

まず、周波数変化検出回路３０について説明する。電流
トランス２０の出力電圧は抵抗３１に印加され、この抵
抗３１両端に生じる電圧は波形成形回路３２で反転かつ
矩形波に成形されて周波数−電圧変換回路（以下、Ｆ−
Ｖ変換回路と略称する）４０に供給される。このＦ−Ｖ
変換回路４０は、波形成形回路３２の論理“１”出力に
よって順次トリガされる単安定マルチバイブレータ回路
４１、およびこの単安定マルチバイブレータの反転出力
に応動する平均値回路４２からなっている。

平均値回路４２は、抵抗４３を介してＮＰＮ形トランジ
スタ４４のコレクタ・エミッタ間に直流定電圧を印加し
、そのトランジスタ４４のコレクタに抵抗４５を介して
コンデンサ４６を接続するとともに、トランジスタ４４
のベースを上記単安定マルチバイブレータの反転出力端
に接続したもので、単安定マルチバイブレータ４１の反
転出力が論理“Ｏ＃のときコンデンサ４６に対する充電
路を形成し、かつ論理″１”のときコンデンサ４６に対
する放電路を形成するようになっている。しかして、Ｆ
−Ｖ変換回路４０の出力はサンプルホールド回路５０に
供給される。このサンプルホールド回路５０は、ボルテ
ージフォロワ（利得が“１”）５１、アナログスイッチ
５２、およびコンデンサ５３からなり、アナログスイッ
チ５２のオンによってＦ−Ｖ変換回路４０の出力電圧を
コンデンサ５３にホールドするものである。

６０はＲＣ発振回路で、演算増幅器６１、コンデンサ６
２、抵抗６３．６４，６５．６６、およびダイオード６
７からなり、所定周波数の矩形波信号を発するものであ
る。この場合、抵抗６５゜６６の抵抗値によって発振出
力の“１”、“０”デユーティが定まるもので、抵ｉ６
５の抵抗値を抵抗６６の抵抗値よりも低くすることによ
り“１”期間よりも“Ｏ”期間を長くしている。しかし
て、ＲＣ発振回路６０の出力は上記サンチルホールド回
路５０におけるアナログスイッチ５２に供給される。す
なわち、ＲＣ発振回路６０の出力が論理“１”のときア
ナログスイッチ５２がオンし、サンプルホールドが行な
われるようになっている。

そして、サンプルホールド回路５０の出力はボルテージ
フォロワ７０を介して抵抗、７１．７２の直列回路に印
加され、その抵ｉ７１．７２の相互接続点Ｐに生じる電
圧は比較器８０の非反転入力端（＋）に供給される。さ
らに、比較器８０の反転入力端（−）には上記Ｆ−Ｖ変
換回路４ｏの出力電圧が供給される。

一方、安全回路９０において、２は前記制御スイッチ２
ａを有するリレーで、このリレー２にはＮＰＮ形トラン
ジスタ９１のコレクタ・エミッタ間を介して直流電圧が
印加されている。そして、トランジスタ９１のベースは
抵抗９２を介してＲ−Ｓフリップフロップ９３の出力端
Ｑに接続され、そのフリップ７Ｏツブ９３の入力端Ｓに
は周波数変化検出回路３０Ｇ−おける比較器８０の出力
端が接続されている。なお、９４は逆起電力防止用ダイ
オードである。

つぎに、上記のような構成において動作を説明する。

まず、加熱コイル８と共振用コンデンサ９とからなる共
振回路の共振周波数ｆは下式で表わされる。

ｆ＝□ ２πＪＴ「 なお、Ｌは加熱コイル８のインダクタンス、Ｃは共振用
コンデンサ９の容量である。

すなわち、トッププレート上の鍋１０が始動す　。

ると加熱コイル８と鋼１０との磁気的結合度が変わり、
加熱コイル８のインダクタンスＬが変化する。そして、
インダクタンスＬが変化すると、上式から明らかなよう
に共振周波数ｆが変化し、加熱コイル８に流れる高周波
電流の周波数変化となって現われる。

しかして、トッププレート上に鍋１０を載置し、電ｓ’
＋を投入する。すると、インバータ駆動回路２２が動作
し、共振回路が励起されて加熱コイル８に高周波Ｎ流が
流れる。こうして、加熱コイル８から高周波磁界が発せ
られ、それが鋼１０に与えられて鍋１０が自己発熱する
。

このとき、加熱コイルに流れる高周波！！流が電流トラ
ンス２ｏによって検知され、その電流トランス２０の出
力が位相検知回路２１に供給されることにより安定発振
が行なわれる。さらに、電流トランス２０の出力が周波
数変化検出回路３０に供給され、その周波数変化検出回
路３ｏおよび安全回路９０において次の動作が行なわれ
る。

電流トランス２０は高周波電流に対応する電圧を出力し
ており、その電圧は波形成形回路３２で反転かつ矩形波
に成形される。つまり、波形成形回路３２から高周波電
流の周波数に対応する矩形波信号が出力される。そして
、その周波数に対応するレベルの電圧がＦ−Ｖ変換回路
４０から出力され、それがＲＣ発振回路６０の出力に同
期してサンプルホールド回路５ｏに順次ホールドされる
。

ホールドされた電圧は抵抗７１．７２に印加され、その
接続点Ｐに生じる電圧が比較器８０に供給される。。１
比較器８０は、接続点Ｐの電圧とＦ−Ｖ変換回路４ｏの
出力電圧とを比較する。

この場合、鍋１０がトッププレート上の正しいセット位
置にあれば、接続点Ｐに生じる電圧は抵抗７１．７２で
分圧される分だけＦ−Ｖ変換回路４０の出力電圧よりも
低くなり、よって比較器８Ｏの出力が論理“０”となる
。比較器８０の出力が論理“Ｏ”であれば、フリップフ
ロップ９０がリセット状態を維持してリレー２は動作せ
ず、よって加熱動作が継続する。

ところで、鋼１ｏが低透磁率かつ低抵抗のアルミニウム
あるいは銅で、しかも軽い場合、鍋１０に生じる電流と
加熱コイル８に流れる電流とによ゛る反発力によってｆ
ａｌｏがトッププレートから浮いてしまい、もしトップ
プレートに傾きがあればｍｉｏがトッププレート上を移
動してしまう。鍋１０が移動すると、加熱コイル８のイ
ンダクタンスＬが大きくなり、高周波電流の周波数が下
がる。

周波数が下がるとＦ−Ｖ変換回路４０の出力電圧がサン
プルホールドによる接続点Ｐの電圧よりも低下し、比較
器８０の出力が論理“１”となる。

比較器８０の出力が論理′１”になると、フリップフロ
ップ９３がセットされ、トランジスタ９１がオンしてリ
レー２が動作する。すると、制御スイッチ２ａがオフし
、インバータ回路への通電が遮断して加熱動作が停止す
る。この場合、アルミニウムや銅は非磁性体であること
から漏れ磁束が非常に大きく、よって加熱コイル８のイ
ンダクタンス変化およびそれに基づく高周波電流の周波
数変化は微少であるが、それを確実に捕えることができ
る。

このようにトッププレート上の鋼１０が正しいセット位
置から移動すると、直ちにそれを検出して加熱動作を停
止するようにしたので、たとえば１１１１０がトッププ
レートの端まで移動して使用者に触れても火傷するよう
なことはなく、また鍋１０がトッププレートから落ちそ
うな状態での加熱を禁止することができ、安全である。

しかも、鍋１０が正しいセット位置からずれた状態で調
理を継続すると、適正な加熱ができないため調理の出来
具合に悪影響を及ぼすことになるが、そのような不都合
をも未然に防ぐことができ、信頼性の向上が図れる。

なお、上記実施例では、インバータ回路がハーフブリッ
ジ型である場合について説明したが、他の型式のインバ
ータ回路に対しても同様に実施可能である。また、高周
波電流を電流トランス２゜によって直接的に検知するよ
うにしたが、加熱コイル８の電圧や共振用コンデンサ９
の電圧によって間接的に検知するようにしてもよい。さ
らに、インバータ駆動回路２２にＶ、Ｃ，Ｏ（ボルテー
ジ・コントールド・オシレータ）を用いている場合には
、そのＶ、Ｃ，Ｏへの入力電圧が高周波電流の周波数に
対応することに対処し、その入力電圧を周波数変化検出
回路３０の入力としてもよい。

また、安全回路９０は周波数変化があったときにインバ
ータ回路への通電を遮断するものとしたが、インバータ
駆動回路２２の駆動を制御してインバータ回路の動作を
停止したりあるいは加熱出力を低下させるものとしても
よい。

さらに、周波数変化検出回路３０としてＦ−Ｖ変換回路
４０を用い、周波数変化をアナログ的に検出するように
したが、たとえばカウンタによって波形成形回路３２の
出力を一定時間カウントし、そのカウント値を逐次比較
することによって周波数変化をディジタル的に検出する
ようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたようにこの発明によれば、加熱コイルに流れ
る高周波電流を検知する検知手段を設け、この検知手段
により検知される高周波電流の周波数変化を検出する検
出手段を設け、さらにこの検出手段の検出結果に応じて
加熱動作を制御する制御手段を設けたので、負荷の移動
を的確に検出することができ、しかも負荷が移動した場
合には直ちに調理を停止して安全を確保することができ
、これにより常に適正な加熱のみを可能とする信頼性に
すぐれた誘導加熱調理器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における制卸回路の構成を
示す図、第２図は第１図における要部の具体的な構成を
示す図である。 ２・・・リレー、２ａ・・・制御スイッチ（リレー接点
）、８・・・加熱コイル、９・・・共振用コンデンサ、
２０・・・電流トランス、３０・・・周波数変化検出回
路、４０・・・Ｆ−Ｖ変換回路、５０・・・サンプルホ
ールド回路、６０・・・ＲＣ発振回路、８０・・・比較
器、９０・・・安全回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加熱コイルから高周波磁界を発生させ、それをトッププ
   レート上の負荷に与えることによりその負荷を誘導加熱
   する誘導加熱調理器において、前記加熱コイルに流れる
   高周波電流を検知する検知手段と、この検知手段によっ
   て検知される高周波電流の周波数変化を検出する検出手
   段と、この検出手段の検出結果に応じて加熱動作を制御
   する制御手段とを具備し、高周波電流の周波数変化によ
   り加熱コイルに対する負荷の移動を検出することを特徴
   とする誘導加熱調理器。