JPS63200489A - 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］ （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。このものにおいては、
誘導加熱コイルの巻数が少なく、しかも供給される高周
波電力の周波数も低いため、誘導加熱コイル自身の抵抗
が小さい。このため、鍋が取り去られた無負荷状態或は
誤ってナイフ、フォーク等の小物が載置された状態では
、漏れ磁束が急激に増大するようになり、誘導加熱コイ
ル自身の抵抗が小さいことから、上記誘導加熱コイルを
流れる負荷電流が急激に大きくなる。従って、この負荷
電流により無負荷或は小物を検出して、インバータの動
作を停止させるようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） 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
力周波数を高めるように切換える構成とすれば良いが、
このようにすると、表皮抵抗の低い鍋の加熱時には誘導
加熱コイル自身の抵抗が大きくなる。このため、無負荷
状態或は誤って小物が載置された状態になると、漏れ磁
束が増加し、誘導加熱コイルの有効巻数が減少しても、
誘導加熱コイル自身の抵抗が大きいので、誘導加熱コイ
ルに流れる負荷電流がほとんど増加しない。従って、表
皮抵抗の低い材質の鍋を加熱する場合には、表皮抵抗の
高い材質の鍋の場合とは異なり前記負荷電流によって無
負荷或は小物を検出することができないという問題があ
る。

そこで、本発明の目的は、無負荷状態或は被加熱体の代
わりに誤って小物が載置された状態を確実に検出できる
誘導加熱調理器を提供するにある。

【発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、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備え、
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
を夫々加熱するようにした誘導加熱調理器において、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
を表皮抵抗の低い材質の被加熱体用に切換えた状態で前
記共振回路の負荷電流が所定電流値よりも大且つ共振回
路の共振周波数が所定周波数値よりも小となる負荷を検
出する第１の負荷検出手段を設けると共に、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表皮抵
抗の高い材質の被加熱体用に切換えた状態時に前記イン
バータの入力電圧及び前記負荷電流に基づいて負荷を検
出する第２の負荷検出手段を設け、これら第１及び第２
の負４：ｆ検出手段からの出力信号により前記インバー
タの動作を制御するところに特徴を有するものである。

（作用） まず、誘導加熱コイルの巻数及び共振コンデンサの容量
が表皮抵抗の低い材質の被加熱体用に切換えられた状態
で、無負荷状態或は小物が載置された状態になると、漏
れ磁束が増大し、共振回路の負荷電流が大きくなると共
に共振周波数が小さくなる。この結果、上記負荷電流が
所定電流値よりも大且つ共振周波数が所定周波数値より
も小となるから、第１の負荷検出手段によって負荷たる
無負荷或は小物が検出される。また、誘導加熱コイルの
巻数及び共振コンデンサの容量が表皮抵抗の高い材質の
被加熱体用に切換えられた状態で、無負荷状態或は小物
が載置された状態になると、漏れ磁束が増大し、インバ
ータの入力電圧に応じて共振回路の負荷電流が大きくな
る。この結果、第２の負荷検出手段によって負荷たる無
負荷或いは小物が検出されるようになる。

（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
。

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は平滑コンデンサ、５は電圧制御回路で、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コン
デンサ４の両端子間の直流出力電圧を調節するするよう
になっている。ここで、電圧制御回路５は、後述する負
荷状態判別動作を行うときには直流出力電圧を十分に低
い一定値に保ち、その後、電圧を高くし加熱動作に移行
する。６はインバータで、これは２個のスイッチングト
ランジスタ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は後述するリレーにおける切換スイッチ形のリレー
スイッチであり、これの切換状態に応じて接点（ａ−ｂ
）間開酸により共振回路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）間開酸により第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
らの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く以下
、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ｖｔ、と第２の共振コンデンサ１２の電位Ｖ
ｃとを比較し、両電位Ｖ（、ＶＣの位相差が略９０°の
状態にするような電圧の周波数指令電圧信号Ｓｒをボル
テージ・コンドロールド・オシレーター１７（以下ＶＣ
Ｏ１７と称す）に出力する。ＶＣＯ１７は周波数指令電
圧信号Ｓｒ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Ｖ（、
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１
４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
Ｓ「は、その共振周波数に比例した値となる。

さて、１９は電流検出回路で、これはインバータ６の出
力電流たる共振回路１３の負荷電流を検出する変流器２
０を備え、この変流器２０からの検出電流を受けて、こ
の検出電流に応じた電圧の検出信号Ｓ１．を出力するよ
うになっている。２１は材質検知回路で、これは、後述
の作用説明から明らかにされるように、電流検出回路１
９からの検出信号Ｓ１９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検知し
て、図示しないリレーを駆動してそのリレースイッチ１
５を切換動作させると共に、表皮抵抗の高い材質を検知
したとき高表皮抵抗材質検知信号Ｓ２１を出力するよう
になっており、該検知信号Ｓ２１は電圧制御回路５に与
えられる。ここで、材質検知回路２１は、電源投入時の
初期状態及び表皮抵抗の低い材質を検知したときにはり
レースイッチ１５を第１図に示すように接点（ａ　−ｂ
）間開酸とし、表皮抵抗の高い材質を検知したときには
リレースイッチ１５を接点（ａ−Ｃ）間開酸状態に切換
えるようになっている。２２は共振周波数検知回路で、
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Ｓ「を受けて、この周波数指令
電圧信号Ｓｒ即ち共振周波数に応じた検知信号Ｓ２２を
出力する。２３は第１の負荷検出手段で、これは、電流
検出回路１９からの検出信号Ｓｌ！ｌと共振周波数検知
回路２２からの検知信号Ｓ２２を受けて、共振回路１３
の負荷電流が所定電流値１ｓよりも大且つ共振回路１３
の共振周波数が所定周波数値ＦＳ例えば３５ＫＨｚより
も小の場合に無負Ｑ小物検出信号Ｓ２３を出力し、これ
を例えばインバータ出力停止回路２４に与えるようにな
っている。

このインバータ出力停止回路２４は、上記無負荷小物検
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の動作を停止させるよ
うになっている。

また、２５は電圧検出回路で、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の入力端子Ｖｉを検出
してこれに応じた検出信号Ｓ２５を出力する。２６は第
２の負荷検出手段たる過電流検知回路で、これは、電圧
検出回路２５からの検出信号Ｓ２６と前記電流検出回路
１９からの検出信号Ｓ１９とを受けて、これらに基づい
て過電流状態を検知して過電流検知信号Ｓ２Ｂを前記イ
ンバータ出力停止回路２４に与えるようになっている。

次に、上記構成の作用を第２図及び第３図も参照しなが
ら説明する。

まず、第２図に従って鍋１４の材質と共振回路１３の負
荷電流及び共振周波数との関係について述べる。第２図
は、鍋１４の材質が鉄、ステンレス、銅及びアルミニウ
ムであるとき並びに無負荷状態のときにおける負荷電流
と共振周波数とを実測した結果を示すものである。ここ
で、銅、アルミニウム及び鉄を夫々示す曲線２７．２８
及び２９は、リレースイッチ１５が接点（ａ−ｂ）開閉
成状態にあって低表皮抵抗材質加熱用の条件（巻数Ｎ−
６５）にある場合、また、鉄及びステンレスを夫々示す
曲線３０及び３１は、リレースイッチ１５が接点（ａ−
ｃ）開閉成状態にあって高表皮抵抗祠質加熱用の条件（
巻数Ｎ−１５）にある場合である。各曲線における３個
の点は鍋１４の底の直径りが、Ｄ−１０φ、Ｄ−１６φ
、Ｄ−２２φの場合を夫々示している。この第２図にお
いて、点Ｘは例えば鉄製のスプーン１〜２本からなる比
較的小さい小物、点Ｙは例えば鉄製のスプーン４〜５本
からなる比較的大きい小物、点Ｚは例えば銅或はアルミ
ニウム製の小物が夫々トッププレート」二に載置された
場合を示している。次に、本実施例の動作を上記各材質
の鍋１４を加熱する場合に分けて説明する。

（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 まず、リレースイッチ１５が接点（ａ−ｂ）開閉成状態
にある低表皮抵抗材質加熱条件で、電圧制御回路５によ
りインバータ６への出力電圧が低い一定値において材質
検知動作が行われると、アルミニウム等は固有抵抗が小
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Ｉｓよりも大きくなるから、この場
合には、既に初期状態においてリレースイッチ１５が接
点（ａ−ｂ）開閉成状態にあるため、同スイッチ１５は
切換られることなく、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。

（２）無負荷或は小物Ｘ、Ｚを検出する場合前述したと
同様に、低表皮抵抗材質加熱条件で材質検知動作が行わ
れると、この場合のように無負荷たる鍋１４が取り去ら
れた状態、鉄製のスプーン１〜２本等からなる小物Ｘ或
はアルミニウム製等の小物Ｚが載置された状態では、誘
導加熱コイル９．１０の人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、負荷電流が所定
電流値Ｉｓよりも大きくなるから、この場合には、前述
したように既にリレースイッチ１５が接点（ａ−ｂ）開
閉成状態にあるため、同スイッチ１５は切換られること
はない。しかしながら、このときには、第２図に示すよ
うに、共振回路１３の共振周波数が低くなることから、
共振周波数が所定周波数値Ｆｓたる３５ＫＨｚよりも小
さくなるため、第１の負荷検出手段２３からの無負荷小
物検出信号Ｓ２３がインバータ出力停止回路２４に与え
られる。この結果、インバータ出力停止回路２４から停
止信号Ｓ２４がインバータ駆動回路８に与えられ、以て
インバータ６の動作が停止される。尚、インバータ６の
停止後は初期化が行なわれる。

（３）小物Ｙを検出する場合及び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 前述したと同様に、低表皮抵抗材質加熱条件で材質検知
動作が行われると、この場合には、鉄製のスプーン４〜
５本等からなる比較的大きい小物Ｙが載置された状態及
び鉄製等の鍋１４が載置された状態では、誘導加熱コイ
ル９．１０の入力インピーダンスが大きくなって負荷電
流が小さくなる（第２図参照）。従って、負荷電流が所
定電流値Ｉｓよりも小さくなるから、電流検出回路１９
からの検出信号ＳｔＳを受けた材質検知回路２１により
、リレースイッチ１５が接点（ａ−Ｃ）間開成に切換え
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。この場合、インバータ６の入力電圧と
負荷電流との関係は、ｗ４１４の材質或は載置される小
物に応じて第３図に示すようになる。この第３図におい
て、直線中、３２は鉄、３３は誘導加熱用土鍋、３４は
ステンレス、３５はスプーン（４〜５本）の場合を夫々
示している。これから明らかなように、スプーンのよう
な小物の場合、入力電圧の上昇に対して負荷電流が急激
に増大する。従って、過電流検知回路２６においては、
負荷電流のしきい値として、例えばステンレスを示す直
線３４よりも大きい傾きの直線３６が設定されており、
これを越えたときに過電流検知信号Ｓ２Ｂが出力される
。

而して、電圧制御回路５に材質検知回路２１から高表皮
抵抗材質検知信号Ｓ２１が与えられると、該電圧制御回
路５はインバータ６に例えば２０Ｖ程度の低い電圧が加
えられるようにブリッジ整流回路２を制御する。これに
より、過電流検知回路２６は、電圧検出回路２５からの
インバータ６の入力電圧に対応する検出信号Ｓ２６が与
えられてこれに応じた過電流のしきい値を直線３６から
読み取り、更に、電流検出回路１９からの負荷電流に対
応する検出信号Ｓｌ！ｌと前述の読み取ったしきい値と
を比較する。そして、トッププレート上にスプーン（４
〜５本）が載置されている場合には負荷電流がしきい値
を越えることになるので、過電流検知回路２６から過電
流検知信号Ｓ２６が出力されてインバータ出力停止回路
２４に与えられるようになり、インバータ６の動作が停
止される。また、トッププレート上に秩或はステンレス
等の表皮抵抗の高い材質の鍋１４が載置されている場合
には、負荷電流がしきい値を越えることはないので、過
電流〜検知回路２６が過電流検知信号８２Ｂを出力する
ことはなく、従って、電圧制御回路５によりインバータ
６の出力電圧が適宜高められて通常の加熱が行なわれる
。

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、第１の負荷検出手段２３によ
って、低表皮抵抗材質加熱条件において、共振回路１３
の負荷電流が所定電流値よりも大且つ共振回路１３の共
振周波数が所定周波数値よりも小の場合に無負荷小物検
出信号Ｓ２３を出力してインバータ６の動作を停止させ
るように構成したので、低表皮抵抗材質加熱条件におい
てトッププレート上に誤って載置された比較的小さい小
物を検出することができる。しかも、この場合には、誘
導加熱コイル９．１０及び共振コンデンサ１１．１２の
巻数及び静電容量を切換える必要がないことから、リレ
ースイッチ１５が不必要に切換わることはなくて切換音
の発生を防止できると共にリレースイッチ１５の寿命を
長くし得る。また、高表皮抵抗材質加熱条件に切換えた
状態においては、共振回路１３の負荷電流がしきい値を
越えたときに過電流検知回路２６から過電流検知信号３
２Ｂを出力するようにしたので、トッププレート上に鉄
製スプーン４〜５本捏度の比較的大きな小物が誤って載
置されてもこれを検出してインバータ６の動作を停止さ
せることができる。

尚、上記実施例では、過電流検出回路２６において、し
きい値を直線３６のように設定したが、必要に応じて適
宜その値を設定しても良く、この場合にも同様な作用効
果を得ることができる。

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
態のものを利用したり、マイクロコンピュータによって
同様なシーケンス制御を行なっても良く、また、ゲート
アレイ等で同様に構成し得る等、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、誘導加熱コイ
ルの巻数及び共振コンデンサの容量を表皮抵抗の低い材
質の彼加熱体用に切換えた状態で、共振回路の負荷電流
が所定電流値よりも大且つ共振回路の共振周波数が所定
周波数値よりも小となる負荷を検出する第１の負荷検出
手段を設けると共に、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表皮抵抗の高い材質の被加熱
体用に切換えた状態時に、インバータの入力電圧及び前
記負荷電流に基づいて負荷を検出する第２の負荷検出手
段を設けたので、無負荷状態或は被加熱体の代わりに誤
って小物が載置された状態を確実に検出できるという優
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図は被加熱体の材質と
負荷電流及び共振周波数との関係を示す特性図、第３図
は被加熱体の材質と負荷電流及び入力電圧との関係を示
す特性図である。 図面中、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）、２３は第１の負荷検出手段、２６は過
電流検出回路（第２の負荷検出手段）である。 出願人　　株式会社　　東　　芝 ｊ 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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を備え、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
   加熱するようにした誘導加熱調理器において、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表皮
   抵抗の低い材質の被加熱体用に切換えた状態で前記共振
   回路の負荷電流が所定電流値よりも大且つ共振回路の共
   振周波数が所定周波数値よりも小となる負荷を検出する
   第１の負荷検出手段と、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表皮抵抗の高い材質の被加
   熱体用に切換えた状態時に前記インバータの入力電圧及
   び前記負荷電流に基づいて負荷を検出する第２の負荷検
   出手段とを設け、これら第１及び第２の負荷検出手段か
   らの出力信号により前記インバータの動作を制御するこ
   とを特徴とする誘導加熱調理器。