JPS63141289A - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 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。

（従来の技術） 従来、誘導加熱調理器では、鍋等の被加熱体を試せるト
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
あることがら、鍋は反発作用を受ける。

（発明が解決しようとする問題点） 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、シかも、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太
き（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
レートから浮き、鍋がトッププレート上を移動して非常
に危険である。

尚、第３図にインバータの出力［Ｗ］と鍋に対する反発
力［ｇｌ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
５９ＫＨｚとしている。この第３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。

これから分るように、被加熱体の浮上り現象は、被加熱
体が、非磁性体で低抵抗材質であってその総重量も軽い
場合に顕著となる。

ここで、被加熱体が浮上り現象を呈するものであるか否
かを判定する判定機能として、サーチコイルもしくはホ
ール素子等の磁束密度検出素子を用い鍋が移動した場合
磁束密度の変化によって検知することが考えられている
が、この方式では検出誤差範囲が大きいという問題があ
る。

そこで、本発明者は、」−記判定方式以外の判定方式と
して、次の方式を検討している。即ち、インバータの出
力が高くなって被加熱体が浮上ると、誘導コイルと被加
熱体のギャップが大となるから、等価インダクタンスが
Δしたけ増加する。従って共振回路の共振周波数は減少
する。その減少幅ΔｆはΔｆ−１／（２πｆ丁丁下で）
となる。特に、浮上り現象が顕著となる非磁性材の被加
熱体の等価インダクタンスは、磁性材の被加熱体のそれ
よりも変化が大きいから、共振周波数の変化幅も大きく
、被加熱体の僅かな浮上りも精度良く判定できるもので
ある。

ところで、この場合、インバータの出力を高めて被加熱
体の浮上りが判定されれば、その浮上りを直ちに解消す
る必要がある。このために、商用交流電源を遮断するこ
とが考えられるが、該交流電源を切りたとしても直流電
源回路の平滑コンデンサには充電電荷があるため、誘導
コイルには、平滑コンデンサの電荷が自然放電される間
において高周波電流が流れる。特に誘導加熱調理器にお
いては平滑コンデンサとして大容量のものを使用してい
るために平滑コンデンサの自然放電にはかなりの時間を
要する。この結果、被加熱体の浮上りが判定されてもそ
の後被加熱体が大きく浮動しまうことが懸念される。

本発明は上記事情及び検討結果を踏まえてなされたもの
であり、その目的は、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
上るような場合に、これを精度良く判定でき、しかも、
その判定時点以後の被加熱体の浮動発生をなくすことが
できる誘導加熱調理器を提供するにある。

［発明の構成］ （間居点を解決するための１手段） 本発明は、インバータの出力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
熱体が浮上ることによって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、而して、本発明は、
商用交流電源を整流し平滑コンデンサにより平滑する直
流電源回路と、この直流電源回路から電力の供給を受け
て披加熱体加熱用の誘導コイルに高周波電流を流すイン
バータと、このインバータの出力を制御するインバータ
出力制御手段と、該インバータ出力制御手段によりイン
バータの出力を低出力から高出力に変化させた時に前記
共振回路の共振周波数変化を険出しその際の共振周波数
の変化幅が所定値以上となったときに浮上判定信号を出
力する浮上判定手段と、この浮上判定信号の出力時点で
瞬時にインバータの出力を停止させる停止手段とを具備
して成るものである。

（作用） インバータの出力を低出力から高出力に」−Ｈさせると
、被加熱体の４４質が非磁性材で低抵抗であって、その
総重量が軽いときには、被加熱体はトッププレートに対
して浮上るから、共振回路の共振周波数が大きく減少す
る。浮上判定手段はその周波数変化を検出しその周波数
の変化幅が所定値以上となったところで被加熱体が浮上
るものであることを判定して浮上判定信号を出力する。

この場合被加熱体の浮上りについての検出対象が共振周
波数の変化であるから、被加熱体の僅かな浮」ニリも精
度良く判定できる。

この浮」−判定信号が出力された後に誘導コイルに高周
波電流が継続して流れると、被加熱体に対する反発作用
が残存するため、被加熱体がトッププレート上を浮動し
てしまう懸念があるが、この浮上判定信号の出力時点で
停止手段によりインバータの出力を瞬時に停止させ、以
て誘導コイルに対する高周波電流の供給を瞬時に停止さ
せるから、該浮上判定信号の出力時点以後の反発作用を
解除でき、従って被加熱体が動いてしまうことはない。

（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。

まず第１図において、１は直流電源回路で、これはサイ
リスタ２，２及びダイオード３゜３を白°する整流回路
４と平滑コンデンサ５とから構成され、商用交流電源６
を整流回路４により整流し平滑コンデンサ５により平滑
する。７は被加熱体加熱用の誘導コイル８と共振用のコ
ンデンサ９とから成る共振回路であり、誘導コイル８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被加熱体を加
熱するものである。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７とでインバータ１２を構成しており、
このインバータ１２には前記直流電源回路１から電力が
供給される。該インバータ１２は後述のインバータ駆動
回路１６により駆動されて、誘導コイル８に高周波電流
を流す。１３はインバータ制御回路で、これは、位相比
較回路１４と、ボルテージ・コンドロールド・オシレー
タ１５とインバータ駆動回路１６とから成る。位相比較
回路１４はスイ・ンチングトランジスタ１１のコレクタ
電圧とコンデンサ９の端子電圧とを入力してこれらの位
相差が９０度になる（共振回路７が共振状態になる）に
なるような制御電圧Ｖｉｍを出力し、ボルテージ・コン
ドロールド・オシレータ１５はこの制御電圧■１４を受
けてその電圧に対応する周波数で発振し、その発振信号
をインバータ駆動回路１６に与え、このインバータ駆動
回路１６はその発振出力信号に応じて前記スイッチング
トランジスタ１０及び１１にベース電流を供給してこれ
らを交互にオンオフさせ、以てインバータ１２の出力周
波数を共振回路７が被加熱体たとえば鍋に対する共振周
波数となるようにフィードバック制御する。１７はイン
バータ１２の出力を制御するインバータ出力制御手段た
るインバータ出力制御回路であり、これは前記サイリス
タ２，２を位相制御することにより、直流電源回路１の
出力電圧を変化させ、以てインバータ１２の出力を制御
するようになっている。このインバータ出力制御回路１
７はタイミング回路１８からハイレベルのタイミング信
号Ｓｔを受けたときにはインバータ１２の出力を低出力
とじロウレベル信号を受けたときインバータ１２の出力
を高出力とするようにサイリスタ２．２を位相制御する
ようになっている。１９は浮上判定手段たる汀上判定口
路であり、これは、鍋が浮上るものであるか否かの判定
をするものであり、以下第２図を参照して説明する。２
０は、バッファ２１．アナログスイッチ２２及びコンデ
ンサ２３を存して成る初期値ホールド回路であり、バッ
ファ２１には前記位相比較回路１４から出力される制御
電圧Ｖ１４が人力されるようになっており、この制御電
圧Ｖ１４の電圧レベルは共振回路７の共振周波数に比例
する。アナログスイッチ２２は前記タイミング回路１８
からのハイレベルのタイミング信号Ｓｔによりオンしロ
ウレベル信号によりオフする。而して、タイミング回路
１８がハイレベルのタイミング信号Ｓｔを出力すると、
既述のようにインバータ出力制御回路１７がインバータ
１２の出力を低出力とするともに、アナログスイッチ２
２をオンし、この結果、バッファ２１から出力される辺
期電圧Ｖｓは位相比較回路１４からの制御電圧Ｖｔａ換
言すれば共振回路７の共振周波数に応じた電圧レベルと
なり、この初期電圧Ｖｓはインバータ１２の低出力時に
おける初期周波数としてコンデン与２３によってホール
ドされる。上記初期電圧Ｖｓはバッファ２４を介して判
定基準値設定回路２５に与えられる。この判定基準値設
定回路２５はダイオード２６．抵抗２７゜分圧抵抗２８
．２９を有して構成され、この判定基準値設定回路２５
の判定基準値である基準電圧ｖｈは Ｖｈ＝Ｖｓ−Ｖｄｆ’ となる。ここで ＶｃＨ−Ｖｆ　・（Ｒ２ｓ　／　（Ｒｚ　ａ　＋Ｒ２ｓ
　）　ＩＶｆ・・・ダイオード２６の順方向電圧Ｒ２Ｂ
、Ｒ２ツ・・・抵抗２８．２９の各抵抗値である。

上記電圧Ｖｄｌ’はインバータ１２の低出力から高出力
への変化時における共振周波数の変化幅についての所定
値たるものである。３０はコンパレータで、その非反転
入力端子（＋）には前記出力電圧ｖｈが与えられ、反転
入力端子（−）には位相比較回路１４からの制御電圧Ｖ
１４が与えられる。

而して、このコンパレータ３０はインバータ１２の出力
が低出力から高出力への変化時に制御電圧Ｖ１４が判定
基準値設定回路２５からの基準電圧ｖｈを下回ったとき
に、換言すれば共振周波数の変化幅（Ｖ　５−ＶＬ　４
　）　カ所定値（Ｖｄ「）以−１−となったときに、鍋
が浮上ったことを判定するためのハイレベルの浮上判定
信号Ｓｅを出力する。

この浮上判定信号Ｓｅは停止手段たるインバータ出力停
止回路３１に与えられるようになっており、このインバ
ータ出力停止回路３１は、この浮上判定信号を受けると
、インバータ駆動回路１６に対し出力停止信号を出力し
てインバータ１２の出力を瞬時に停止させ、以て、誘導
コイル８への高周波電流の供給を瞬時に停止する。又、
上記浮上判定信号Ｓｅは表示器３２に与えられるように
なっており、表示器３２は該浮上判定信号Ｓｅが与えら
れると点灯駆動されて、鍋が浮上るものであることを表
示する。

而して、上記構成において、タイミング回路１８からタ
イミング信号Ｓｔが出力されると、このタイミング信号
Ｓｔに基づきインバータ出力回路１７がサイリスク２．
２を位相制御してインバータ１２の出力を低出力とする
。この時そのタイミング信号Ｓｔは浮上判定信号１９の
アナログスイッチ２２のゲートにも与えられ、このアナ
ログスイッチ２２がオンする。而して、この低出力時の
共振回路７の共振周波数に応じた位相比較回路１４から
の制御電圧Ｖ１４は初期周波数に対応する初期電圧Ｖｓ
として初期値ホールド回路２０にホールドされ、この（
ル期電圧Ｖｓは周波数変化幅についての所定値である電
圧Ｖｄｌ’が差引かれて基準電圧ｖｈとしてコンパレー
タ３０の非反転入力端子（＋）に人力される。この低出
力状態では、コンパレータ３０の反転入力端子（−）に
は現時点における制御電圧Ｖ１４が入力されているから
、このコンパレータ３０の出力はロウレベルである。

次にタイミング回路１８の出力がロウレベルとなると、
インバータ出力制御回路１７がサイリスタ２．２を位相
制御してインバータ１２の出力を所定の高出力とすると
共に、前記アナログスイ・ンチ２２をオフする。

ここで、トッププレートに載置された鍋が磁性材なる材
質のものであると、該鍋に対し比較的大きな吸引力が作
用するから、結局該鍋が受ける反発力は小で、鍋は浮上
ることはない。しかも該鍋は等価インダクタンスの変化
が小さいから、共振回路７における共振周波数の変化幅
（Ｖ　ｓ　−Ｖ　１４）は所定値（Ｖｄｒ）より小さい
。従って、この高出力時における制御電圧Ｖ１４は基準
電圧ｖｈを下回ることはなく、コンパレータ３０はその
出力をロウレベルのままとしている。よってインバータ
１２の出力はその所定の高出力のままとされて誘導加熱
が続行される。

ところが、鍋が非磁性材なる材質でしかも重量が比較的
軽い場合、インバータ１２の出力が高出力となると、該
鍋に対する吸引力がほとんど作用しないから、結局反発
力が大となる。これによって鍋がトッププレートから僅
かでも浮上ると等価インダクタンスが大幅に増加し、こ
れに伴って共振周波数が大幅に小となり、制御電圧Ｖ１
４も小となる。而して制御電圧ｖ１４く基準電圧ｖｈと
なり、換言すれば周波数の変化幅（Ｖｓ−Ｖｌａ）が所
定値（Ｖｄｆ’）を上回り、コンパレータ３０からハイ
レベルの浮」二判定信号Ｓｅが出力される。

この浮上判定信号Ｓｅはインバータ出力停止回路３１に
与えられ、このインバータ出力停止回路３１はインバー
タ駆動回路１６の駆動を停止してインバータ１２の出力
を停止し、以て誘導コイル８への高周波電流の供給を瞬
時に停止する。この場合、直流電源回路１の平滑コンデ
ンサ５に電荷があるが、これと無関係にインバータ１２
の出力が瞬時に停止ヒされるから、即ち誘導コイル８へ
の高周波電流の供給が停止されるから、鍋は瞬時に不動
状態となる。よって、鍋がトッププレート上を浮動する
ような状態の発生をなくし得る。

尚、上記実施例では、停止手段としてインバータ駆動回
路１６の動作を停止させるインバータ出力停止１１回路
を例示したが、停止手段としては、要は誘導コイル７へ
の高周波電流の供給を停止１−すればよいものであり、
従って、停止手段としては、平滑コンデンサ５からイン
バータ１２への給電路を開路してインバータ１２の発振
動作を停止させる構成でもよく、さらには、共振回路７
を開路して高周波電流を直接的に遮断する構成としても
よい。

その他、本発明は上記実施例に限定されず、次のように
変更してもよい。共振周波数変化の検出方式としては、
誘導コイルに流れる電流をカレントトランスで検出し、
これをＦ−Ｖ変換器で電圧変換し、その電圧差を以て周
波数変化を検出するようにしてもよい。又、周波数カウ
ンタにより直接共振周波数を検出するようにしてもよい
。インバータはいわゆる準Ｅ級インバ〜りであってもよ
い。インバータ出力制御手段としては、スイッチングト
ランジスタのオン時間を変化させる構成でもよい。さら
には、浮上判定手段等についての機能はマイクロコンピ
ュータによって得るようにしてもよい。

［発明の効果］ 本発明は以上説明したように、披加熱体がトッププレー
トに対して浮上るが否がの判定対象を共振周波数変化と
し、浮上判定手段により、インバータ出力を低出力から
高出力に変化させた時の共振回路の共振周波数の変化幅
が所定値以」二となったときに浮上判定信号を出力する
から、披加熱体が僅かでも浮上るようなものである場合
にこれを精度良く判定でき、しがちその浮上判定信号の
出力時点で瞬時にインバータの出力を停止させる停止手
段により、誘導コイルへの高周波電流の供給を直流電源
回路の平滑コンデンサの充Ｍ　ｍ　Ｊａｒに関係なく瞬
時に停止させることができて、浮上判定後における彼加
熱体の浮動発生を確実になくすことができるという優れ
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し、第１図は全体の電気的
Ｉｉが成因、第２図は要部の電気的？、が成因、第３図
はインバータ出力と反発力との関係を示す図である。 図中、１は直流電源回路、５は平滑コンデンサ、７は共
振回路、８は誘導コイル、９は共振用のコンデンサ、１
２はインバータ、１３はインバータ制御回路、１７はイ
ンバータ出力制御回路（インバータ出力制御手段）、１
９は浮上判定回路（浮−に判定手段）、３１はインバー
タ出力停＋１．：回路（停止手段）である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、商用交流電源を整流し平滑コンデンサにより平滑す
   る直流電源回路と、この直流電源回路から電力の供給を
   受けて被加熱体加熱用の誘導コイルに高周波電流を流す
   インバータと、このインバータの出力を制御するインバ
   ータ出力制御手段と、該インバータ出力制御手段により
   インバータの出力を低出力から高出力に変化させた時に
   前記共振回路の共振周波数変化を検出しその際の共振周
   波数の変化幅が所定値以上となったときに浮上判定信号
   を出力する浮上判定手段と、この浮上判定信号の出力時
   点で瞬時にインバータの出力を停止させる停止手段とを
   具備して成る誘導加熱調理器。 ２、浮上判定手段から出力される浮上判定信号に基いて
   駆動される表示器を具備したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の誘導加熱調理器。