JPS62160688A - 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］ 本発明は、被加熱体を渦電流損に基づき加熱する誘導加
熱調理器に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 従来、誘導加熱調理器では、鍋等の被加熱体を載せるト
ッププレートの下側に誘導加熱コイルを配設し、この誘
導加熱コイルにインバータによって高周波電流を供給す
ることにより、鍋に高周波磁界を作用させ、以て、鍋に
渦電流を流して発熱させる。

このような誘導加熱調理器では、誘導加熱コイルに流れ
る電流と被加熱体たる鍋に生じる渦電流とは略逆位相で
あることから、鍋は反発作用を受ける。ここで、鍋が鉄
製等の場合には、比透磁率が大きいから磁気力によって
鍋は吸引されるもので、結局、鍋に作用する反発力は小
となる。

しかしながら、鍋がアルミニウム製の場合には、比透磁
率及び表皮抵抗が小さいため、磁気力による吸引力が小
さく、しかも、誘導加熱コイルに対する入力抵抗を鉄製
の鍋の場合と同等とするためには鍋に大きな渦電流を生
じさせなければならないことから鍋に対する反発力が大
きくなってしまい、この結果、鍋及びこれに収容された
被加熱調理物の総重量が軽い場合にはその鍋がトッププ
レートから厚いた状態となることかあり、これを放置し
たままとすると、加熱効率が極端に低下して良好な加熱
調理ができなくなると共に、場合によっては鍋がトップ
プレート上を移動してしまう不具合が生じる。

尚、第５図にインバータの出力［Ｗ］　と鍋に対する反
発力［ｇコとの関係を示す。この場合、鍋はアルミニウ
ム製とし、誘導加熱コイルの巻数は８０ターン、周波数
は５０　Ｋ　Ｈｚとしている。この第５図から分るよう
に、インバータの出力の大きさに比例して反発力も大き
くなり、出力が大になる程鍋がトッププレートに対し浮
上がる傾向が強くなるものである。

上記問題を根本的に解決するためには、先決問題として
鍋かトッププレートから浮上る状況となるものか否かに
ついての検出機能が必要である。

その検出方法の一例としてサーチコイルもしくはホール
素子等の磁束密度変化検出素子を用いることが最近考え
られている。しかしながらこの場合、上記検出素子の配
置位置によっては磁束密度変化の検出ができないことも
あって検出の確実さに劣り、又、検出対象たる磁束密度
はインバータの出力によって変化するため検出回路構成
が複雑となる等の不具合がある。

［発明の目的］ 本発明の目的は、被加熱体及びその内部波調理物の総重
量が軽くて該被加熱体がトッププレートに対して浮」二
るような場合に、これを確実にしかも比較的簡単に検出
できる誘導加熱調理器を提供するにある。

［発明の概要］ 本発明は、インバータの出力即ちインバータに対する電
源電圧が大きくなるにつれ被加熱体がトッププレートか
ら浮上る傾向にあると共に、被加熱体が浮上ったときに
共振回路の共振周波数が小さくなることに着目したもの
であり、面して、本発明は、インバータの出力周波数を
共振回路が被加熱体に対する共振状態となるよにうフィ
ードバック制御するインバータ制御回路を設け、インバ
ータに与える電源電圧を低電源電圧から高電源電圧に変
化させる電圧可変回路を設け、低電源電圧から高電源電
圧への電圧変化時に共振回路の共振周波数を検出し低電
源電圧時の初期周波数からの変化値が所定値以下となっ
たときに異常検出信号を出力する被加熱体載置状態判定
回路を設ける構成として、共振周波数の変化に基づき被
加熱体の載置異常を検出するものである。

［発明の実施例］ 以下本発明の第１の実施例につき第１図乃至第３図を参
照して説明する。まず第１図において、１は直流電源で
、これは商用交流電源２に対してチョークコイル３及び
全波整流回路４並びに平滑コンデンサ５を図示の如く接
続して成る。６は肢加熱体加熱用の誘導コイル７と共振
用のコンデンサ８とから成る共振回路であり、誘導コイ
ル７は被加熱体を載置するためのトッププレート９の下
面側に配設されている。１０及び１１はスイッチングト
ランジスタで、これらを共振回路６に対して図示の如く
接続して該共振回路６とでインバータ１２を構成してい
る。１３はインバータ制御回路で、これは、インバータ
駆動回路１４と位相比較回路１５とを有して成り、イン
バータ駆動回路１４は第１のスイッチングトランジスタ
１０と第２のトランジスタ１１とを交互にオンオフさせ
るものである。位相比較回路１５はボルテージ・コンド
ロールド・オシレータを有して成り、共振回路６におけ
る計器用変成器１６からの出力を受けることにより共振
用のコンデンサ８の端子電圧とインバータ１２の出力電
圧との位相差を検出し、それによってインバータ駆動回
路１４をフィードバック制御して位相差が常に９０度で
あるように第１のスイッチングトランジスタ１０及び第
２のトランジスタ１１のオンオフタイミングをボルテー
ジ・コンドロールド・オシレータを介して制御するよう
になっている。この結果、共振回路６は、被加熱体に対
する共振状態となる周波数（共振周波数）を維持すべく
制御される。１７はインバータ１２に与える電源電圧た
る直流電源１を変化させる電圧可変回路であり、これは
スイッチングサイリスタ１８とゲート信号出力回路１９
とから構成されており、スイッチングサイリスタ１８は
直流電源１に同図に示すように接続されており、ゲート
信号出力回路１９はスイッチングサイリスタ１８に対す
るゲート信号の出力周期及び出力時間幅を変えるもので
、これによりサイリスタ１８のオンオフ時間幅を変えて
インバータ１２に対する電源電圧を低電圧から高電圧へ
変化させるようになっている。又、このゲート信号出力
回路１９は電圧可変回路１７の低電圧制御時に披加熱体
装置状態判定回路２０にハイレベルのサンプリングタイ
ミング信号Ｓｔを出力する。肢加熱体装置状態判定回路
２０は、共振回路６の共振周波数ｆを前記計器用変成器
１６を介し検出しその検出に基づき異常検出信号Ｓｅを
出力するものであり、その詳細を第２図を参照して述べ
る。２１は計器用変成器１６からの出力により共振回路
６の共振周波数ｆを検出してその検出周波数を電圧に変
換して出力するＦ−Ｖコンバータで、その検出周波数に
応じた検出電圧Ｖｐをサンプリングホールド回路２２の
オペアンプ２３の非反転入力端子（＋）に与えると共に
、後述のコンパレータ３２の反転端子（−）に与えるよ
うになっている。サンプリングホールド回路２２は上記
オペアンプ２３の他にアナログスイッチ２４及びメモリ
コンデンサ２５を有して成り、アナログスイッチ２４の
ゲート端子には前記電圧可変回路１７の低電圧制御時に
ゲート信号出力回路１９からハイレベルのサンプリング
タイミング信号Ｓｔが与えられる。これにより、メモリ
コンデンサ２５は、電圧可変回路１７の低電圧制御時に
共振回路６の共振周波数ｆ即ち初期周波数ｆ、をサンプ
リングホールド電圧Ｖｓとしてサンプリングホールドす
る。２６は基準値設定回路であり、これはオペアンプ２
７．ダイオード２８．抵抗２９．３０及び３１を有して
成り、この基準値設定回路２６は、オペアンプ２７の非
反転入力端子（＋）に与えられるサンプリングホールド
電圧Ｖｓに対して、各抵抗２９乃至３１により決定され
る基準電圧Ｖ　ｌｃを減じて明朗設定電圧ｖｈを出力す
るものであり、上記基準電圧Ｖｋは、被加熱体がトップ
プレート９から浮上ったことに起因する共振回路６の共
振周波数変化幅ｆｓ（第３図参照）に相当する電圧幅に
設定されている。而して、この基準値設定回路２６から
出力される初期設定電圧ｖｈはコンパレータ３２のに非
反転入力端子（＋）に与えられる。このコンパレータ３
２の反転端子（−）には前記Ｆ−Ｖコンバータ２１から
の検出電圧Ｖｐが与えられるようになっており、従って
、このコンパレータ３２は検出電圧Ｖｐが初期設定電圧
ｖｈより高いときにはツウレベル信号を出力し低いとき
にはハイレベルの異常検出信号Ｓｅを出力して電源制御
回路３３に与える。この電源制御回路３３は、異常検出
信号Ｓｅが与えられると前記スイッチングサイリスタ１
８を強制的にオフし、異常検出信号が与えられないとき
にはインバータ１２に対する電源電圧を高電圧とするべ
くスイッチサイリスタ１８を制御する。

上記（１４成の作用を述べる。まず、被加熱体たるｇ３
５が例えば鉄製である場合を第３図（ａ）も参照して述
べるに、この第３図（ａ）ではインバータ１２の電源電
圧変化とこれに相関する共振回路６の周波数変化特性を
示している。而して、トッププレート９上に被加熱体た
る鍋３５を載置した上で、電圧可変回路１７により、ま
ずインバータ１２に低電源電圧を所定時間供給する。こ
れにてインバータ１２はこの低電源電圧で共振回路６に
鍋３５に対応した共振周波数ｆ　（ｆ＝１／（２π・ｆ
丁で）、但し、Ｌは誘導コイル７のインダクタンス、Ｃ
はコンデンサの静電容量）の高周波出力を供給する。こ
の時ゲート信号出力回路１９からサンプリングタイミン
グ信号Ｓｔが被加熱体載置状態判定回路２０に与えられ
、こ、の結果、この低電源電圧時の共振回路６の共振周
波数Ｃ即ち初期周波数ｆｏに対応したサンプリングホー
ルド電圧Ｖｓが被加熱体載置状態判定回路２０のサンプ
リングホールド回路２２にサンプリングホールドされる
。そしてこのサンプリングホールド電圧Ｖｓから基準電
圧Ｖｋ（周波数変化幅ｆｓに対応）を、減じてｉｊＪ期
設定電圧ｖｈか設定される。尚、この初期設定電圧ｖｈ
に対応する周波数は第３図（ａ）にｆｏｏで示している
。ここで、電圧可変回路１７によりインバータ１２に対
する電源電圧が低電源電圧から高電源電圧に変化される
と、鍋３５に対する反発力が大きくなるが、鍋３５が鉄
製等である場合、その重量が重く、しかも比透磁率が大
きいので、鍋３５に対する吸引力が大きくなり、結局反
発力が相殺されて実質的に小さくなり、この鍋３５はト
ッププレート９に不動状態に載置されたままにあり、又
この場合、共振回路６の共振周波数ｆは、第３図（ａ）
で示すように、共振周波数ｆ、にまで低下するが、この
変化値ｆｌは所定値ｆ００よりは大であり、即ち被加熱
体裁置状態判定回路２０における検出電圧Ｖｐの値が設
定電圧ｖｈよりも高く、この結果、この被加熱体裁置状
態判定回路２０はコンパレータ３２の出力端子をロウレ
ベルとしたままにあり、よって、異常検出信号Ｓｅは出
力されない。これに基づいて電源制御回路３３はインバ
ータ１２に高電源電圧を与えるべくスイッチングサイリ
スタ１８を制御する。

ところで、鍋３５がアルミニウム製等のように比較的軽
く且つ比透磁率が小さいものである場合を第３図（ｂ）
も参照して述べるに、この場合、インバータ１２への電
源電圧が低電源の時の共振周波数ｆをｆｏ　−で示し、
初期設定電圧ｖｈに対応する周波数（所定値）を周波数
ｆ。０　゛とする。

而してこの場合、電源電圧が変化すると、鍋３５に対す
る反発力は既述した第５図から分るように大となるが、
鍋３５に対する吸引力は小となり、この鍋３５及びその
内部波調理物の総重量によっては、鍋３５が浮上するこ
とになる。この場合、その浮上りによって鍋３５と誘導
コイル７とのギャップなって即ち磁束の漏れが大きくな
って誘導コイル７のインダクタンスＬが大となる。この
結果、共振回路６の共振周波数ｆが第３図（ｂ）で示す
共振周波数ｆ２　（所定値たる周波数ｆ００より小）に
まで大幅に低下し、被加熱体裁置状態判定回路２０にお
ける検出電圧Ｖｐが設定電圧ｖｈ。よりも小となって異
常検出信号Ｓｅが出力される。これにて鍋３５がｌｆ！
上るものであることが検出される。この異常検出信号Ｓ
ｅは電源制御回路３３に与えられ、これに基づき電源制
御回路３３がスイッチングサイリスタ１８をオフし、イ
ンバータ１２に対する電源電圧の供給を停止する。

尚、鍋３５が鉄製及びアルミニウム製のいずれである場
合においても、その鍋３５がトッププレー　１−９−１
：の適正な載置位置からずれて位置するときには、磁束
の漏れが大きくなって誘導コイル７のインダクタンスＬ
が大きくなるから、このような鍋３５の不適正な載置状
態も検出できるものである。

このように本実施例によれば、インバータ１２の出力周
波数を共振回路６が鍋３５に対する共振状態となるよう
にフィードバック制御するインバータ制御回路１３を設
けて、共振回路６を鍋３５の載置状態に変化があっても
常に共振させるようにし、インバータ１２に与える電源
電圧を低電圧から高電圧に変化させる電圧可変回路１７
を設けると共に、低電源電圧から高電源電圧への電圧変
化時に共振回路６の共振周波数ｆを検出して低電源電圧
時の初期周波数（ｆｏ、ｆ、−）からの変化値（ｆｌ、
ｆ２）が所定値（ｆ、。、ｆ８．″）以下となったとき
に異常検出信号Ｓｅを出力する被加熱体裁置状態判定回
路２０を設けて、その電源電圧の変化時における共振回
路６の共振周波数ｆの変化度合（低下度合）が異常に大
きいときには異常検出信号Ｓｅを出力するようにしたか
ら、鍋３５がトッププレート９から浮上るものかか否か
をを確実にしかも容易に検出でると共に、ｗ４３５の不
適正な載置状態も検出できる。従って、その検出に基づ
き、本実施例のようにインバータ１２に対する電源の供
給を停止することもでき、よって鍋３５がトッププレー
ト９上を移動することを防止できると共に、加熱調理不
可能な状況での誘導加熱調理器の使用もなくし得る。さ
らに、本実施例によれば、共服回路６の共振周波数Ｃの
変化値が所定値以下になったときに異常検出信号Ｓｅを
出力するから、その出力時点でのインバータ１２に対す
る適正な電源電圧を検知することも可能で、従ってその
検知電源電圧に基づいて、鍋３５が浮上らないように電
源電圧を制御するも可能となり、確実な加熱調理を行な
うこともできる。

次に第４図は本発明の第２の実施例を示しており、第１
の実施例を示した第１図と異なる部分についてのみ説明
すると、３６はインバータ１２に代わるインバータで１
、誘導コイル３７及び共振用のコンデンサ３８から成る
共振回路３９を備えると共に、一つのスイッチトランジ
スタ４０と、ダンパダイオード４１とを備えた構成であ
る。又、この第２の実施例では、計器用変成器は設けて
おらず、位相比較回路４２及び被加熱体載置状態判定回
路４３に対して共振用のコンデンサ３８の端子電圧を出
力し、その出力電圧の変化に基づき夫々において位相差
及び周波数を検出するようにしている。さらに、電圧可
変回路４４は、位相比較回路４２とでフィードバック制
御回路４５を構成するインバータ駆動回路４６をこれが
スイッチングトランジスタ４０のオン時間を変えるよう
に制御する構成としており、又、電源制御回路４７は、
被加熱体載置状態判定回路４３から異常検出信号Ｓｅが
与えられたときにインバータ駆動回路４６をこれがスイ
ッチングトランジスタ４０をオフさせるように制御する
構成となっている。この第２の実施例においても、第１
の実施例と同様の効果を奏する。

尚、本発明は上記各実施例に限定されず、次のように変
更してもよい。即ち、第１の実施例において、電圧可変
回路１７のスイッチングサイリスタ１８に代えて、全波
整流回路４の複数個のダイオードをスイッチングサイリ
スタで構成してもよい。又、電圧可変回路は抵抗値の変
化によって電圧を変化させる構成としてもよい。被加熱
体載置状態判定回路はインバータ駆動回路が有するボル
テージ・コンドロールド・オシレータの出力周波数に基
づいて共振回路の共振周波数を検出するようにしてもよ
く、この場合筒１の実施例におけるＦ−Ｖコンバータ２
１を不要ならしめ得る。叉、被加熱体載置状態判定回路
における共振周波数検出はその周波数をパルス変換して
そのパルス数によって検出するようにしてもよい。さら
に電圧可変回路においての電圧変化は段階的に行なって
もよい。

その他、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で種々変更し
て実施できる。

［発明の効果］ 本発明は以」二説明したように、被加熱体がト・ツブプ
レートに対して浮上るようなものである場合に、これを
確実にしかも容易に検出でき、しかも被加熱体かトップ
プレート上の適正な載置位置からずれて位置する場合に
もこれを確実に検出でき、この結果、被加熱体の浮上り
防止のための電源電圧の適正化制御等を容易に実現でき
る等、優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の第１の実施例を示し、第１
図は全体の電気的ｆｊ、７成図、第２図は要部の電気的
構成図、第３図は電源電圧変化及び周波数変化を説明す
るための特性図である。第４図は本発明の第２の実施例
を示す第１図相当図、第５図はインバータの出力と被加
熱体に対する反発力との関係を表わす特性図である。 図中、１は直流電源、６は共振回路、７は誘導コイル、
８は共振用のコンデンサ、９はトッププレート、１２は
インバータ、１３はインバータ制御回路、１７は電圧可
変回路、２０は被加熱体載置状態判定回路、３３は電源
制御回路、３５は鍋（被加熱体）、３６はインバータ、
３７は誘導コイル、３８は共振用のコンデンサ、３９は
共振回路、４３は被加熱体載置状態判定回路、４４は電
圧可変回路、４５はインバータ制御回路、４７は電源制
御回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被加熱体を載置するトッププレートと、被加熱体加
   熱用の誘導コイル及び共振用のコンデンサから成る共振
   回路を備えこれに高周波出力を供給するインバータと、
   このインバータの出力周波数を前記共振回路が被加熱体
   に対する共振状態となるようにフィードバック制御する
   インバータ制御回路と、前記インバータに与える電源電
   圧を低電圧から高電圧に変化させる電圧可変回路と、低
   電源電圧から高電源電圧への電圧変化時に前記共振回路
   の共振周波数を検出し低電源電圧時の初期周波数からの
   変化値が所定値以下となったときに異常検出信号を出力
   する被加熱体載置状態判定回路とを具備して成る誘導加
   熱調理器。