JPWO2015063942A1 - Induction heating cooker - Google Patents
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Abstract
被加熱物の材質を精度良く判別することができる誘導加熱調理器を得る。本発明の誘導加熱調理器は、加熱コイル11aへの電力供給開始から第1加熱期間t1を経過するまでの、入力電流およびコイル電流の少なくとも一方の電流の変化量I1を求め、電流の変化量I1に基づき、被加熱物5の材質を判定する。An induction heating cooker capable of accurately discriminating the material of an object to be heated is obtained. The induction cooking device of the present invention obtains a change amount I1 of at least one of the input current and the coil current from the start of power supply to the heating coil 11a until the first heating period t1 elapses, and the change amount of the current Based on I1, the material of the article 5 to be heated is determined.
Description
この発明は、誘導加熱調理器に関するものである。 The present invention relates to an induction heating cooker.
従来の誘導加熱調理器においては、被加熱物の材質を、加熱コイルに流れる出力電流により判定するものがある(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1の誘導加熱調理器は、加熱コイルの出力電流に基づいて、被加熱物の材質が、アルミニウム、ステンレス、又は鉄の何れであるかを判定している。Some conventional induction heating cookers determine the material of an object to be heated based on an output current flowing through a heating coil (see, for example, Patent Document 1).
The induction heating cooker of Patent Document 1 determines whether the material of the object to be heated is aluminum, stainless steel, or iron based on the output current of the heating coil.
また、従来の誘導加熱調理器においては、被加熱物の温度を、インバータの入力電流又は制御量により判定するものがある(例えば特許文献2、3参照)。
特許文献2の誘導加熱調理器は、インバータの入力電流が一定となるようにインバータを制御する制御手段を有し、所定時間以内に所定以上の制御量の変化があった場合に被加熱物の温度変化が大と判断してインバータの出力を抑制している。また、所定の時間の間に所定の制御量変化以下になった場合に湯沸し完了と判断し、インバータの出力を低減すべく駆動周波数を低下させることが開示されている。
特許文献3には、入力電流の変化量を検出する入力電流変化量検出手段と、入力電流変化量検出手段により検出された入力電流の変化量から被加熱物の温度を判定する温度判定処理手段とを備えた誘導加熱調理器が提案されている。温度判定手段において被加熱物が吹き上がり温度になったと判定した場合、停止信号を出力して加熱が停止することが開示されている。Moreover, in the conventional induction heating cooking appliance, there exist some which determine the temperature of a to-be-heated object with the input electric current or controlled variable of an inverter (for example, refer
The induction heating cooker of
特許文献1に記載の誘導加熱調理器では、被加熱物が、アルミニウム、ステンレス、又は鉄の何れであるかを大別して判定することができる。つまり、被加熱物が、磁性材又は非磁性体の何れであるかなど、材質の性質による大まかな判別はできる。しかしながら、被加熱物の材質をさらに細別することができない、という問題点があった。例えば、アルミニウム製の被加熱物と銅製の被加熱物は、共に低抵抗非磁性材であるため、これらを細別した材質の判定をすることができない、という問題点があった。 In the induction heating cooker described in Patent Document 1, it is possible to roughly determine whether the object to be heated is aluminum, stainless steel, or iron. That is, it is possible to roughly discriminate depending on the property of the material, such as whether the object to be heated is a magnetic material or a non-magnetic material. However, there is a problem that the material of the object to be heated cannot be further subdivided. For example, both the aluminum object to be heated and the copper object to be heated are low resistance non-magnetic materials, and therefore, there is a problem that it is not possible to determine a material obtained by subdividing them.
特許文献2に記載の誘導加熱調理器では、入力電力が一定となるようにインバータの駆動周波数を制御し、この制御量変化(Δf)によって被加熱物の温度変化を判断している。しかしながら、被加熱物の材質によっては、駆動周波数の制御量変化(Δf)が微小となり、被加熱物の温度変化を検知できないという問題点があった。
In the induction heating cooker described in
特許文献3に記載の誘導加熱調理器の温度検出装置では、被加熱物の材質が変わった場合に、インバータの駆動周波数によっては入力電流が過大となり、インバータが高温となって破壊する可能性があるという問題点があった。
In the temperature detection device of the induction heating cooker described in
この発明は、上記のような課題の少なくとも1つを解決するためになされたもので、被加熱物の材質を精度良く判別することができる誘導加熱調理器を得るものである。また、被加熱物の材質によらず、被加熱物の温度変化を検知することができる誘導加熱調理器を得るものである。 The present invention has been made to solve at least one of the above-described problems, and provides an induction heating cooker that can accurately determine the material of an object to be heated. Moreover, the induction heating cooking appliance which can detect the temperature change of a to-be-heated object irrespective of the material of to-be-heated object is obtained.
この発明に係る誘導加熱調理器は、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電力を供給する駆動回路と、前記被加熱物の負荷判定処理を行う負荷判定手段と、前記駆動回路の駆動を制御し、前記加熱コイルに供給される高周波電力を制御する制御部と、前記駆動回路への入力電流を検出する入力電流検出手段と、前記加熱コイルに流れるコイル電流を検出するコイル電流検出手段とを備え、前記負荷判定手段は、前記加熱コイルへの電力供給開始から第1加熱期間を経過するまでの、前記入力電流および前記コイル電流の少なくとも一方の電流の変化量(I1)を求め、前記電流の変化量(I1)に基づき、前記被加熱物の材質を判定し、前記制御部は、前記負荷判定手段の判定結果に応じて、前記駆動回路の駆動を制御することを特徴とする。 An induction heating cooker according to the present invention includes a heating coil that induction-heats an object to be heated, a drive circuit that supplies high-frequency power to the heating coil, a load determination unit that performs a load determination process on the object to be heated, A control unit that controls driving of the drive circuit and controls high-frequency power supplied to the heating coil, input current detection means that detects an input current to the drive circuit, and a coil current that flows through the heating coil A coil current detection unit, wherein the load determination unit is a change amount (I1) of at least one of the input current and the coil current from the start of power supply to the heating coil until the first heating period elapses. ) And determining the material of the object to be heated based on the change amount (I1) of the current, and the control unit drives the drive circuit according to the determination result of the load determination means. Characterized in that the Gosuru.
この発明は、被加熱物の材質を精度良く判別することができる。 According to the present invention, the material of the object to be heated can be accurately determined.
実施の形態1.
(構成)
図1は、実施の形態1に係る誘導加熱調理器を示す分解斜視図である。
図1に示すように、誘導加熱調理器100の上部には、鍋などの被加熱物5が載置される天板4を有している。天板4には、被加熱物5を誘導加熱するための加熱口として、第一の加熱口1、第二の加熱口2、第三の加熱口3とを備え、各加熱口に対応して、第一の加熱手段11、第二の加熱手段12、第三の加熱手段13を備えており、それぞれの加熱口に対して被加熱物5を載置して誘導加熱を行うことができるものである。
本実施の形態1では、本体の手前側に左右に並べて第一の加熱手段11と第二の加熱手段12が設けられ、本体の奥側ほぼ中央に第三の加熱手段13が設けられている。
なお、各加熱口の配置はこれに限るものではない。例えば、3つの加熱口を略直線状に横に並べて配置しても良い。また、第一の加熱手段11の中心と第二の加熱手段12の中心との奥行き方向の位置が異なるように配置しても良い。Embodiment 1 FIG.
(Constitution)
1 is an exploded perspective view showing an induction heating cooker according to Embodiment 1. FIG.
As shown in FIG. 1, an
In the first embodiment, the first heating means 11 and the second heating means 12 are provided side by side on the front side of the main body, and the third heating means 13 is provided at substantially the center on the back side of the main body. .
In addition, arrangement | positioning of each heating port is not restricted to this. For example, three heating ports may be arranged side by side in a substantially straight line. Moreover, you may arrange | position so that the position of the depth direction of the center of the 1st heating means 11 and the center of the 2nd heating means 12 may differ.
天板4は、全体が耐熱強化ガラス又は結晶化ガラス等の赤外線を透過する材料で構成されており、誘導加熱調理器100本体の上面開口外周との間にゴム製パッキン又はシール材を介して水密状態に固定される。天板4には、第一の加熱手段11、第二の加熱手段12及び第三の加熱手段13の加熱範囲(加熱口)に対応して、鍋の大まかな載置位置を示す円形の鍋位置表示が、塗料の塗布又は印刷等により形成されている。
The top plate 4 is entirely composed of a material that transmits infrared rays, such as heat-resistant tempered glass or crystallized glass, and a rubber packing or a sealing material is interposed between the upper surface opening outer periphery of the
天板4の手前側には、第一の加熱手段11、第二の加熱手段12、及び第三の加熱手段13で被加熱物5を加熱する際の火力及び調理メニュー(湯沸しモード、揚げ物モード等)を設定するための入力装置として、操作部40a、操作部40b、及び操作部40c(以下、操作部40と総称する場合がある)が設けられている。また、操作部40の近傍には、報知手段42として、誘導加熱調理器100の動作状態及び操作部40からの入力・操作内容等を表示する表示部41a、表示部41b、及び表示部41c(以下、表示部41と総称する場合がある)が設けられている。なお、操作部40a〜40cと表示部41a〜41cは加熱口毎に設けられている場合、または加熱口を一括して操作部40と表示部41を設ける場合など、特に限定するものではない。
On the front side of the top plate 4, the heating power and cooking menu (boiling mode, fried food mode when heating the
天板4の下方であって本体の内部には、第一の加熱手段11、第二の加熱手段12、及び第三の加熱手段13を備えており、各々の加熱手段は加熱コイル(図示せず)で構成されている。 A first heating means 11, a second heating means 12, and a third heating means 13 are provided below the top plate 4 and inside the main body, and each heating means is a heating coil (not shown). Z).
誘導加熱調理器100の本体の内部には、第一の加熱手段11、第二の加熱手段12、及び第三の加熱手段13の加熱コイルに高周波電力を供給する駆動回路50と、駆動回路50を含め誘導加熱調理器100全体の動作を制御するための制御部45とが設けられている。
Inside the main body of the
加熱コイルは、略円形の平面形状を有し、絶縁皮膜された任意の金属(例えば銅、アルミなど)からなる導電線が円周方向に巻き付けることにより構成されており、駆動回路50により高周波電力が各加熱コイルに供給されることで、誘導加熱動作が行われている。 The heating coil has a substantially circular planar shape, and is configured by winding a conductive wire made of an arbitrary metal with an insulating film (for example, copper, aluminum, etc.) in the circumferential direction. Is supplied to each heating coil, whereby an induction heating operation is performed.
図2は、実施の形態1に係る誘導加熱調理器の駆動回路を示す図である。なお、駆動回路50は加熱手段毎に設けられているが、その回路構成は同一であっても良いし、加熱手段毎に変更しても良い。図2では1つの駆動回路50のみを図示する。図2に示すように、駆動回路50は、直流電源回路22と、インバータ回路23と、共振コンデンサ24aとを備える。
FIG. 2 is a diagram illustrating a drive circuit of the induction heating cooker according to the first embodiment. In addition, although the
入力電流検出手段25aは、交流電源(商用電源)21から直流電源回路22へ入力される電流を検出し、入力電流値に相当する電圧信号を制御部45へ出力する。
The input
直流電源回路22は、ダイオードブリッジ22a、リアクタ22b、平滑コンデンサ22cとを備え、交流電源21から入力される交流電圧を直流電圧に変換して、インバータ回路23へ出力する。
The DC
インバータ回路23は、スイッチング素子としてのIGBT23a、23bが直流電源回路22の出力に直列に接続された、いわゆるハーフブリッジ型のインバータであり、フライホイールダイオードとしてダイオード23c、23dがそれぞれIGBT23a、23bと並列に接続されている。インバータ回路23は、直流電源回路22から出力される直流電力を20kHz〜50kHz程度の高周波の交流電力に変換して、加熱コイル11aと共振コンデンサ24aからなる共振回路に供給する。共振コンデンサ24aは加熱コイル11aに直列接続されており、この共振回路は加熱コイル11aのインダクタンス及び共振コンデンサ24aの容量等に応じた共振周波数となる。なお、加熱コイル11aのインダクタンスは被加熱物5(金属負荷)が磁気結合した際に金属負荷の特性に応じて変化し、このインダクタンスの変化に応じて共振回路の共振周波数が変化する。
The
このように構成することで、加熱コイル11aには数十A程度の高周波電流が流れ、流れる高周波電流により発生する高周波磁束によって加熱コイル11aの直上の天板4上に載置された被加熱物5を誘導加熱する。スイッチング素子であるIGBT23a、23bは、例えばシリコン系からなる半導体で構成されているが、炭化珪素、あるいは窒化ガリウム系材料などのワイドバンドギャップ半導体を用いた構成でも良い。
With this configuration, a high-frequency current of about several tens of A flows through the
スイッチング素子にワイドバンドギャップ半導体を用いることで、スイッチング素子の通電損失を減らすことができ、またスイッチング周波数(駆動周波数)を高周波(高速)にしても駆動回路の放熱が良好であるため、駆動回路の放熱フィンを小型にすることができ、駆動回路の小型化および低コスト化を実現することができる。 By using a wide bandgap semiconductor for the switching element, the conduction loss of the switching element can be reduced, and since the heat radiation of the driving circuit is good even when the switching frequency (driving frequency) is high (high speed), the driving circuit Therefore, the size and cost of the driving circuit can be reduced.
コイル電流検出手段25bは、加熱コイル11aと共振コンデンサ24aとの間に接続されている。コイル電流検出手段25bは、例えば、加熱コイル11aに流れる電流を検出し、加熱コイル電流値に相当する電圧信号を制御部45に出力する。
The coil current detection means 25b is connected between the
温度検出手段30は、例えばサーミスタにより構成され、被加熱物5から天板4に伝熱した熱により温度を検出する。なお、サーミスタに限らず赤外線センサなど任意のセンサを用いても良い。 The temperature detection means 30 is composed of, for example, a thermistor, and detects the temperature by the heat transferred from the article to be heated 5 to the top plate 4. In addition, you may use arbitrary sensors, such as not only a thermistor but an infrared sensor.
図3は、実施の形態1に係る誘導加熱調理器の制御部の一例を示す機能ブロック図である。図3を参照して制御部45について説明する。
制御部45は、マイコン又はDSP(デジタル・シグナル・プロセッサ)等からなる誘導加熱調理器100の動作を制御するものであって、駆動制御手段31、負荷判定手段32、駆動周波数設定手段33、電流変化検出手段34、電力調整手段35、入出力制御手段36を備えている。FIG. 3 is a functional block diagram illustrating an example of a control unit of the induction heating cooker according to the first embodiment. The
The
駆動制御手段31は、インバータ回路23のIGBT23a、23bに駆動信号DSを出力してスイッチング動作させることにより、インバータ回路23を駆動するものである。そして駆動制御手段31は、加熱コイル11aに供給する高周波電力を制御することにより、被加熱物5への加熱を制御する。この駆動信号DSは例えば所定のオンデューティ比(例えば0.5)の20〜50kHz程度の所定の駆動周波数からなる信号である。
The drive control means 31 drives the
負荷判定手段32は、被加熱物5の負荷判定処理を行うものであって、負荷として被加熱物5の材質を判定するものである。負荷判定処理の詳細は後述する。
The
駆動周波数設定手段33は、インバータ回路23から加熱コイル11aへ供給する際、インバータ回路23へ出力する駆動信号DSの駆動周波数fを設定するものである。特に、駆動周波数設定手段33は、負荷判定手段32の判定結果に応じて駆動周波数fを自動的に設定する機能を有している。具体的には、駆動周波数設定手段33には、例えば被加熱物5の材質と設定火力とに応じて駆動周波数fを決定するためのテーブルが記憶されている。そして、駆動周波数設定手段33は、負荷判定結果および設定火力が入力された際に、このテーブルを参照することで駆動周波数fの値fdが決定される。なお、駆動周波数設定手段33は、入力電流が過大とならないように共振回路の共振周波数よりも高い周波数を設定する。
The drive frequency setting means 33 sets the drive frequency f of the drive signal DS output to the
このように、駆動周波数設定手段33が負荷判定結果に基づき被加熱物5の材質に応じた駆動周波数fによりインバータ回路23を駆動させることにより、入力電流の増加を抑制することができるため、インバータ回路23の高温化を抑制して信頼性を向上することができる。
Thus, since the drive frequency setting means 33 drives the
電流変化検出手段34は、駆動周波数設定手段33において設定された駆動周波数f=fdでインバータ回路23を駆動した際に、入力電流及びコイル電流の少なくとも一方の電流の所定時間当たりの電流変化量ΔIを検出するものである。なお、所定時間とは予め設定された期間であってもよいし、操作部40の操作により変更可能な期間であってもよい。
When the
電力調整手段35は、電流変化検出手段34により検出された電流変化量ΔIが閾値以下となった場合、駆動信号DSの調整量を設定するものである。具体的には、電力調整手段35は、予め設定された駆動周波数の増加量Δfを調整量として決定する。そして、駆動制御手段31は、駆動周波数fの固定を解除し、駆動周波数fを調整量Δfだけ増加させ(f=fd+Δf)、インバータ回路23を駆動する。
The power adjustment means 35 sets the adjustment amount of the drive signal DS when the current change amount ΔI detected by the current change detection means 34 becomes equal to or less than the threshold value. Specifically, the
駆動制御手段31は、電力調整手段35により設定された調整量に応じて、加熱コイル11aに供給する電力を低下させる。駆動制御手段31は、駆動周波数f=fdの固定を解除し、駆動周波数fを増加量Δfだけ増加させ(f=fd+Δf)、インバータ回路23を駆動する。
The
(動作)
次に、実施の形態1に係る誘導加熱調理器100の動作例について説明する。
まず、天板4の加熱口に載置された被加熱物5を、操作部40により設定された火力により誘導加熱する場合の動作について説明する。(Operation)
Next, an operation example of the
First, the operation in the case where the object to be heated 5 placed on the heating port of the top plate 4 is induction-heated by the thermal power set by the
使用者により加熱口に被加熱物5が載置され、加熱開始(火力投入)の指示が操作部40に行われると、制御部45の負荷判定手段32は負荷判定処理を行う。負荷判定手段32が行う負荷判定処理は、「加熱開始時の負荷判定処理」と、「加熱動作中の負荷判定処理」とがある。
When the user places the object to be heated 5 on the heating port and instructs the
(加熱開始時の負荷判定処理)
負荷となる被加熱物5(鍋)の材質は、磁性特性とインピーダンス特性とにより、磁性材、高抵抗非磁性材、及び、低抵抗非磁性材に大別される。磁性材としては、例えば鉄、フェライト系ステンレス(例えば、18Cr:日本工業規格SUS430)等がある。高抵抗非磁性材としては、オーステナイト系ステンレス(例えば、18Cr-8Ni:日本工業規格SUS304)等がある。低抵抗非磁性材としては、アルミニウム、銅等がある。(Load judgment process at the start of heating)
The material of the heated object 5 (pan) serving as a load is roughly classified into a magnetic material, a high-resistance nonmagnetic material, and a low-resistance nonmagnetic material depending on the magnetic characteristics and impedance characteristics. Examples of the magnetic material include iron and ferritic stainless steel (for example, 18Cr: Japanese Industrial Standard SUS430). Examples of the high resistance nonmagnetic material include austenitic stainless steel (for example, 18Cr-8Ni: Japanese Industrial Standard SUS304). Examples of the low resistance nonmagnetic material include aluminum and copper.
負荷判定手段32は、加熱開始時の負荷判定処理において、入力電流とコイル電流との相関に基づいて、被加熱物5の材質が、磁性材、高抵抗非磁性材、および低抵抗非磁性材の何れの区分であるかを大別して判定する。また、負荷判定手段32は、入力電流とコイル電流との相関に基づいて、天板4に被加熱物5が載置されていない状態、又は十分な大きさの被加熱物5が載置されていない状態である無負荷であるか否かを判定する。
In the load determination process at the start of heating, the
図4は、実施の形態1に係る誘導加熱調理器における加熱コイル電流と入力電流の関係に基づく被加熱物の負荷判別特性図である。
図4に示すように、天板4に載置された被加熱物5(鍋)の材質によってコイル電流と入力電流の関係が異なる。負荷判定手段32は、図4に示すコイル電流と入力電流との関係をテーブル化した負荷判定テーブルを予め内部に記憶している。負荷判定テーブルを内部に記憶することで安価な構成で負荷判定手段32を構成することができる。FIG. 4 is a load discrimination characteristic diagram of the object to be heated based on the relationship between the heating coil current and the input current in the induction heating cooker according to the first embodiment.
As shown in FIG. 4, the relationship between the coil current and the input current differs depending on the material of the heated object 5 (pan) placed on the top plate 4. The load determination means 32 stores therein in advance a load determination table in which the relationship between the coil current and the input current shown in FIG. 4 is tabulated. By storing the load determination table therein, the
加熱開始時の負荷判定処理において、制御部45は、予め設定した負荷判定用の駆動周波数でインバータ回路23を所定の判定時間の間駆動し、入力電流検出手段25aの出力信号から入力電流を検出する。また同時に制御部45は、コイル電流検出手段25bの出力信号からコイル電流を検出する。制御部45は検出したコイル電流および入力電流と、図4の関係を表した負荷判定テーブルから、載置された被加熱物(鍋)5の材質の区分を判定する。このように、負荷判定手段32は、入力電流とコイル電流との相関に基づいて、加熱コイル11aの上方に載置された被加熱物5の材質を大別して判定する。
In the load determination process at the start of heating, the
加熱開始時の負荷判定処理を行った後、制御部45は、負荷判定結果に基づいた制御動作を行う。
負荷判定結果が、無負荷であった場合、制御部45は、加熱不可能であることを報知手段42に報知させて、使用者に鍋の載置を促す。この際、駆動回路50から加熱コイル11aには高周波電力を供給しない。
負荷判定結果が、磁性材、高抵抗非磁性材、または低抵抗非磁性材の何れかであった場合、これらの鍋は本実施の形態1の誘導加熱調理器100で加熱可能な材質であるため、制御部45は、判定した材質に応じた駆動周波数を決定する。この駆動周波数は、入力電流が過大とならないよう共振周波数よりも高い周波数とする。この駆動周波数の決定は、例えば被加熱物5の材質と設定火力とに応じた周波数のテーブル等を参照することで決定することができる。
制御部45は、決定した駆動周波数を固定した状態にしてインバータ回路23を駆動し、誘導加熱動作を開始する。なお、駆動周波数を固定した状態においては、インバータ回路23のスイッチング素子のオンデューティ(オンオフ比)も固定した状態とする。After performing the load determination process at the start of heating, the
When the load determination result is no load, the
When the load determination result is a magnetic material, a high-resistance nonmagnetic material, or a low-resistance nonmagnetic material, these pans are materials that can be heated by the
The
このように、加熱コイル11aの上方に載置された被加熱物5の材質を大別して判定し、被加熱物5の材質に応じて、インバータ回路23の駆動周波数を決定し、該駆動周波数によりインバータ回路23を駆動させる。このため、被加熱物5の材質に応じた駆動周波数によりインバータ回路23を固定して駆動させることができ、入力電流の増加を抑制することができる。よって、インバータ回路23の高温化を抑制でき、信頼性を向上することができる。
In this way, the material of the object to be heated 5 placed above the
(加熱動作中の負荷判定処理)
図5は、実施の形態1に係る誘導加熱調理器の被加熱物の温度変化時の駆動周波数に対する電流の相間図である。
図5において、細線は被加熱物5(鍋)が低温のときの特性であり、太線は被加熱物5が高温のときの特性である。
図5に示すように、被加熱物5の温度によって特性が変化するのは、温度上昇によって被加熱物5の電気抵抗率が増加し、また透磁率が低下することで、加熱コイル11aと被加熱物5の磁気結合が変化するためである。(Load judgment processing during heating operation)
FIG. 5 is a phase diagram of current with respect to the drive frequency when the temperature of the object to be heated of the induction heating cooker according to Embodiment 1 changes.
In FIG. 5, a thin line is a characteristic when the to-be-heated object 5 (pan) is low temperature, and a thick line is a characteristic when the to-
As shown in FIG. 5, the characteristics change depending on the temperature of the object to be heated 5 because the electrical resistivity of the object to be heated 5 increases and the magnetic permeability decreases due to the temperature rise. This is because the magnetic coupling of the
図6は、図5の破線で示した部分を拡大した図である。
制御部45は、インバータ回路23の駆動周波数を固定した状態にして、加熱コイル11aへの電力供給を行うことで被加熱物5の加熱を実施する。この際、図6に示すように、被加熱物5が低温から高温になるにつれて、当該駆動周波数における電流値(動作点)が、点Aから点Bに変化し、被加熱物5の温度上昇に伴い、電流が徐々に低下していく。6 is an enlarged view of a portion indicated by a broken line in FIG.
The
このような電流の変化量は、被加熱物の材質の種類によって異なり、電流変化量の大きい材質と、電流変化量の小さい材質とが存在する。
図4に示すように、◆印でプロットした被加熱物5(電流変化“大”鍋)と、■印でプロットした被加熱物5(電流変化“小”鍋)は、加熱初期の低温時においては、入力電流と出力電流の値がほぼ同じである。上述した加熱開始時の負荷判定処理において、これらの被加熱物5の材質は、共に磁性材であると判定される。The amount of change in current varies depending on the type of material to be heated, and there are materials having a large amount of current change and materials having a small amount of current change.
As shown in FIG. 4, the heated object 5 (current change “large” pan) plotted with ◆ and the heated object 5 (current change “small” pan) plotted with ■ are at the initial low temperature. In, the values of the input current and the output current are almost the same. In the above-described load determination process at the start of heating, it is determined that both the materials of the object to be heated 5 are magnetic materials.
加熱動作によって被加熱物5の温度が上昇すると、電流変化“大”鍋は、◇印でプロットしたように、電流が大きく低下する。一方、電流変化“小”鍋は、□印でプロットしたように、電流変化“大”鍋と比較して、電流の低下量が少ない。
このようなことから、負荷判定手段32は、加熱動作中の負荷判定処理において、加熱コイル11aへの電力供給開始から第1加熱期間を経過するまでの、入力電流およびコイル電流の少なくとも一方の電流の変化量I1を求める。そして、電流の変化量I1に基づき、被加熱物5の材質を細別して判定する。つまり、上述した加熱開始時の負荷判定処理において大別した区分に属する複数の材質のうち、何れの材質であるか判定する。When the temperature of the article to be heated 5 rises due to the heating operation, the current greatly decreases in the current change “large” pan, as plotted by ◇. On the other hand, the current change “small” pan has a smaller amount of current decrease than the current change “large” pan, as plotted by □.
For this reason, the
例えば、負荷判定手段32は、予め実験データなどにより、入力電流の値とコイル電流との値とに対応して、電流の変化量I1と材質の種類との関係を記憶しておく。
そして、負荷判定手段32は、入力電流検出手段25aによって検出された入力電流、および、コイル電流検出手段25bによって検出されたコイル電流の少なくとも一方に基づき、予め記憶した電流の変化量I1と材質の種類との関係の情報を参照することで、当該被加熱物5の材質の種類を細別して判定する。
これにより、例えば磁性材の区分に属する鉄、フェライト系ステンレス等のうち、被加熱物5の材質が何れの材質であるかを細別して判定することができる。For example, the
Then, the load determination means 32 is based on at least one of the input current detected by the input current detection means 25a and the coil current detected by the coil current detection means 25b. By referring to the information on the relationship with the type, the type of material of the object to be heated 5 is subdivided and determined.
Thereby, for example, it can be determined by subdividing which material is the material of the
なお、被加熱物5の温度上昇に伴い、入力電流とコイル電流は共に低下するため、加熱動作中の負荷判定処理においては、入力電流又はコイル電流の一方の電流の変化量I1を用いて被加熱物5の材質の判定をすることが可能である。なお、入力電流とコイル電流の両方を用いる場合には、電流の変化量I1=sqrt{(入力電流の変化量)2+(出力電流の変化量)2}、とすればよい。入力電流とコイル電流の両方を用いることで、被加熱物5の材質の判定の精度を更に向上することが可能となる。Since the input current and the coil current both decrease as the temperature of the object to be heated 5 rises, in the load determination process during the heating operation, the amount of change I1 of one of the input current and the coil current is used. It is possible to determine the material of the
なお、第1加熱期間は、予め設定した時間でも良いし、操作部40により設定された火力又は調理モードなどによって決定しても良い。
Note that the first heating period may be a preset time, or may be determined by the heating power or the cooking mode set by the
加熱動作中の負荷判定処理を行った後、制御部45は、負荷判定結果に基づいた制御動作を行う。例えば、細別に判定された被加熱物5の材質の種類に応じて、駆動周波数を補正するようにしても良い。また例えば、被加熱物5の材質の種類に応じて、投入火力の上限値を設定するようにしても良い。
After performing the load determination process during the heating operation, the
このように、加熱コイル11aへの電力供給開始から第1加熱期間を経過するまでの電流の変化量に基づき、被加熱物5の材質が、大別した区分に属する複数の材質のうち何れの材質であるか細別するので、被加熱物5の材質を精度良く判別することができる。
Thus, based on the amount of change in current from the start of power supply to the
(温度変化の検出)
駆動周波数を固定した状態においては、被加熱物5の温度に応じて電流(入力電流およびコイル電流)が低下する。図6に示したように、被加熱物5が低温から高温になるにつれて、当該駆動周波数における電流値(動作点)が、点Aから点Bに変化し、被加熱物5の温度上昇に伴い、電流が徐々に低下していく。
このことから、制御部45は、インバータ回路23の駆動周波数を固定した状態で、電流(入力電流又はコイル電流)の所定時間当たりの変化量(電流変化量ΔI)を求め、この電流変化量ΔIに基づき、被加熱物5の温度変化を検出する。(Temperature change detection)
In a state where the driving frequency is fixed, the current (input current and coil current) decreases according to the temperature of the object to be heated 5. As shown in FIG. 6, the current value (operating point) at the driving frequency changes from the point A to the point B as the
From this, the
このように、電流の変化により被加熱物5の温度変化を検出することができるので、温度センサ等と比較して高速に被加熱物5の温度変化を検出することができる。
Thus, since the temperature change of the to-
(湯沸しモード)
次に、操作部40により調理メニュー(動作モード)として、被加熱物5に投入された水の湯沸し動作を行う湯沸しモードが選択された場合の動作について説明する。(Hot water mode)
Next, an operation when the water heating mode for performing the water heating operation of the water charged in the article to be heated 5 is selected as the cooking menu (operation mode) by the
図7は、実施の形態1に係る誘導加熱調理器の駆動周波数、温度、電流と時間との関係を示す図である。
図7においては、被加熱物5内に水が投入され、湯沸しモードで動作させた時の経過時間と各特性の変化を示している。図7(a)は駆動周波数、図7(b)は温度(水温)、図7(c)は電流(入力電流又はコイル電流)を示す。なお、図7(c)の■印などの表示は、図4の■印などのプロットに対応する。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the drive frequency, temperature, current, and time of the induction heating cooker according to the first embodiment.
FIG. 7 shows the elapsed time and changes in each characteristic when water is put into the article to be heated 5 and operated in the water heating mode. 7A shows the drive frequency, FIG. 7B shows the temperature (water temperature), and FIG. 7C shows the current (input current or coil current). Note that the display such as ■ in FIG. 7C corresponds to the plot such as ■ in FIG.
図7(a)に示すように、駆動周波数を固定してインバータ回路23の制御を行うと、図7(b)に示すように、被加熱物5の温度(水温)は沸騰するまで徐々に上昇し、沸騰すると温度は約100℃一定となる。この時、図7(c)に示すように、被加熱物5の温度の上昇に応じて、電流は徐々に低下していき、水が沸騰して温度が一定となると、入力電流も一定となる。すなわち、電流が一定となれば、水が沸騰して湯沸しが完了したこととなる。
なお、図7(c)に示すように、被加熱物5が、電流変化“大”鍋と、電流変化“小”鍋との何れの場合であっても、電流は徐々に低下していき、水が沸騰して温度が一定となると、入力電流も一定となる。When the
As shown in FIG. 7C, the current gradually decreases regardless of whether the object to be heated 5 is a current change “large” pan or a current change “small” pan. When the water boils and the temperature becomes constant, the input current also becomes constant.
このようなことから、本実施の形態1における制御部45は、インバータ回路23の駆動周波数を固定した状態で電流の時間当たりの変化量(電流変化量ΔI)を求め、この電流変化量ΔIが閾値以下となった場合、湯沸しが完了したと判断する。
このような湯沸かしモードの詳細を図8に基づき説明する。For this reason, the
The details of such a water heater mode will be described with reference to FIG.
図8は、実施の形態1に係る誘導加熱調理器の湯沸モードの動作例を示すフローチャートである。
まず、使用者により天板4の加熱口に被加熱物5が載置され、加熱開始(火力投入)の指示が操作部40に行われる。すると、負荷判定手段32は、加熱開始時の負荷判定処理を実施する。加熱開始時の負荷判定処理においては、入力電流とコイル電流との関係を示す負荷判定テーブルを用いて、載置された被加熱物(鍋)5の材質の区分が大別して判定する(ステップST1)。なお、無負荷であると判定された場合、制御部45は、その旨を報知手段42から報知させ、駆動回路50から加熱コイル11aに高周波電力が供給されないように制御する。FIG. 8 is a flowchart showing an operation example of the hot water mode of the induction heating cooker according to the first embodiment.
First, the user places the object to be heated 5 on the heating port of the top plate 4, and instructs the
次に、駆動周波数設定手段33は、加熱開始時の負荷判定処理の結果に基づき判定した材質の区分に応じて、駆動周波数fの値fdを決定する(ステップST2)。このとき、駆動周波数fは、入力電流が過大とならないように共振回路の共振周波数よりも高い駆動周波数f=fdに設定する。 Next, the drive frequency setting means 33 determines the value fd of the drive frequency f according to the classification of the material determined based on the result of the load determination process at the start of heating (step ST2). At this time, the drive frequency f is set to a drive frequency f = fd higher than the resonance frequency of the resonance circuit so that the input current does not become excessive.
なお、ステップST2において、駆動周波数設定手段33は、加熱コイル11aに供給される高周波電力が、負荷判定手段32によって大別された区分に応じた最大値となるように、駆動周波数fの値fdを決定しても良い。例えば、被加熱物5の材質が磁性材の場合には、加熱コイル11aに供給される電力を3kwにする駆動周波数fの値fdを決定する。また例えば、被加熱物5の材質が低抵抗非磁性材の場合には、加熱コイル11aに供給される電力を1kwにする駆動周波数fの値fdを決定する。
このように、加熱コイル11aに供給される高周波電力が最大値となるようにすることで、被加熱物5の温度の変化速度が速くなり、加熱動作中の負荷判定処理における電流の変化量I1が大きくなる。よって、被加熱物5の材質の判定の精度を更に向上することができる。In step ST2, the drive
In this way, by setting the high-frequency power supplied to the
その後、駆動制御手段31は、駆動周波数fをfdに固定してインバータ回路23を駆動することにより誘導加熱動作を開始する(ステップST3)。負荷判定手段32は、誘導加熱動作の開始とともに、第1加熱期間t1の計測を開始する。
Thereafter, the drive control means 31 starts the induction heating operation by driving the
駆動周波数を固定して加熱を開始すると、被加熱物5の温度(水温)は沸騰するまで徐々に上昇する(図7(b))。この駆動周波数の固定での制御においては、図6に示すように、当該駆動周波数における入力電流値(動作点)が、点Aから点Bに変化し、被加熱物5の温度上昇に伴い、電流が徐々に低下していく。
When heating is started with the driving frequency fixed, the temperature (water temperature) of the
誘導加熱動作が行われている間、電流変化検出手段34は、所定のサンプリング間隔で電流変化量ΔIを算出する(ステップST4)。 While the induction heating operation is performed, the current change detection means 34 calculates the current change amount ΔI at a predetermined sampling interval (step ST4).
次に、負荷判定手段32は、加熱開始から第1加熱期間t1を経過したか否かを判断する(ステップST5)。加熱開始から第1加熱期間t1を経過していない場合は、ステップST4に戻る。 Next, the load determination means 32 determines whether or not the first heating period t1 has elapsed from the start of heating (step ST5). If the first heating period t1 has not elapsed since the start of heating, the process returns to step ST4.
加熱開始から第1加熱期間t1を経過した場合、負荷判定手段32は、上述した加熱動作中の負荷判定処理により、被加熱物5の材質が、大別した区分に属する複数の材質のうち何れの材質であるか細別する(ステップST6)。
When the first heating period t1 has elapsed from the start of heating, the
なお、ステップST6において、制御部45は、第1加熱期間を経過した時、インバータ回路23を、予め設定した負荷判定用の駆動周波数で所定の判定時間の間駆動させても良い。つまり、制御部45は、加熱コイル11aへの電力供給を開始する際、および第1加熱期間t1を経過した時、インバータ回路23を、予め設定した負荷判定用の駆動周波数で所定の判定時間の間駆動させ、負荷判定手段32は、加熱コイル11aへの電力供給を開始する際の電流と、第1加熱期間t1を経過した時の電流との変化量I1に基づき、被加熱物5の材質を判定するようにしても良い。
In step ST6, when the first heating period has elapsed, the
次に、制御部45は、ステップST6で負荷判定手段32が判定した被加熱物5の材質に応じて、電流変化量ΔIの閾値(Iref)を設定する(ステップST7)。なお、閾値(Iref)の初期値は、予め設定しても良いし、操作部40等から入力可能としても良い。または、ステップST1における加熱開始時の負荷判定処理の結果から決定しても良い。
この閾値(Iref)は、負荷判定手段32が判定した被加熱物5の材質の、第1加熱期間t1における電流の変化量I1が大きい程、大きく設定する。つまり、被加熱物5の材質が、電流の変化量I1の小さい材質の場合には、沸騰の判定条件を厳しく(閾値を小さく)して、所定時間当たりの電流変化量ΔIが、電流検出の際のノイズ等に埋もれにくくする。また、被加熱物5の材質が、電流の変化量I1の大きい材質の場合には、沸騰の判定条件を緩く(閾値を大きく)することで、被加熱物5の材質に応じて精度よく沸騰検知が可能となる。Next, the
This threshold value (Iref) is set to be larger as the change amount I1 of the current in the first heating period t1 of the material of the object to be heated 5 determined by the
ステップST7の後、制御部45は、電流変化量ΔIが、被加熱物5の材質に応じて設定した閾値(Iref)以下であるか否かを判断する(ステップST8)。
被加熱物5が低温から高温になるにつれて、電流変化量ΔIが小さくなっていく(図7(c))。水が沸騰して温度が一定となると、電流も一定となる(図7(c))。これにより、第1加熱期間t1において、制御部45は、電流の電流変化量ΔIが閾値(Iref)以下となったと判定する。After step ST7, the
As the object to be heated 5 changes from a low temperature to a high temperature, the current change amount ΔI decreases (FIG. 7C). When water boils and the temperature becomes constant, the current also becomes constant (FIG. 7 (c)). Thereby, in the 1st heating period t1, the
そして、電流変化量ΔIが閾値以下となったとき、制御部45の駆動制御手段31は、駆動周波数の固定を解除し、インバータ回路23の駆動周波数fを増加量Δfだけ増加させ(f=fd+Δf)、加熱コイル11aに供給される高周波電力(火力)を低下させる(ステップST9)。つまり、被加熱物5の保温時には温度を上昇させる程の火力は不要であるため、加熱コイル11aから被加熱物5への加熱量を抑える。
When the current change amount ΔI becomes equal to or less than the threshold value, the
制御部45は、報知手段42を用いて湯沸かしが完了した旨を報知する(ステップST10)。ここで報知手段42としては、表示部41に沸騰完了などの表示を行ったり、スピーカ(図示せず)を用いて音声で使用者に報知したり、その方式は特に限定しない。
The
以上のように、水の湯沸し動作を設定する湯沸しモードにおいて、インバータ回路23の駆動周波数を固定した状態で、電流の所定時間当たりの変化量ΔIを求め、この所定時間当たりの変化量が、閾値以下となったとき、湯沸しが完了した旨を報知手段42により報知させる。
このため、水の湯沸かし完了を速やかに報知することができ、使い勝手の良い誘導加熱調理器を得ることができる。As described above, in the water heating mode for setting the water boiling operation, the amount of change ΔI per predetermined time of the current is obtained with the drive frequency of the
For this reason, it is possible to promptly notify the completion of boiling of water, and an easy-to-use induction heating cooker can be obtained.
また制御部45は入力電流の電流変化量ΔIを求める際、高精度のマイコンは不要であるため、安価な方式で湯沸し検知が可能な誘導加熱調理器を得ることができる。
Further, since the
また、負荷判定手段32によって被加熱物5の材質を細別して判定し、この被加熱物5の材質に応じて閾値(Iref)を設定するので、被加熱物5の材質に応じて、精度よく湯沸かし検知を行うことができる。
In addition, since the material of the object to be heated 5 is subdivided and determined by the
(変形例)
次に、加熱動作中の負荷判定処理の変形例について説明する。(Modification)
Next, a modification of the load determination process during the heating operation will be described.
(加熱初期の温度を考慮した判定)
加熱開始から第1加熱期間t1を経過するまでの電流の変化量I1は、被加熱物5の温度変化量に依存するため、被加熱物5の加熱初期の温度の影響を受ける。このため、加熱開始時における被加熱物5の温度を考慮して材質判定を行うことで、更に精度良く材質を判定できる。(Judgment considering the temperature at the beginning of heating)
Since the change amount I1 of the current from the start of heating until the first heating period t1 elapses depends on the temperature change amount of the
図9は、実施の形態1に係る誘導加熱調理器における加熱コイル電流と入力電流の関係に基づく被加熱物の負荷判別特性図である。
図9において、◆印でプロットした被加熱物5(電流変化“大”鍋)と、■印でプロットした被加熱物5(電流変化“小”鍋)は、加熱初期の温度が中温の場合を示している。
上述した図4における、加熱初期の温度が低温の場合と比較して、プロット位置が異なり、また、温度が高温となるまでの電流の変化量が少なくなる。FIG. 9 is a load discrimination characteristic diagram of the object to be heated based on the relationship between the heating coil current and the input current in the induction heating cooker according to the first embodiment.
In FIG. 9, the heated object 5 (current change “large” pan) plotted with ◆ and the heated object 5 (current change “small” pan) plotted with ■ are when the initial heating temperature is medium Is shown.
Compared with the case where the temperature in the initial stage of heating in FIG. 4 is low, the plot position is different, and the amount of change in current until the temperature becomes high is reduced.
このようなことから、負荷判定手段32は、加熱開始時に、温度検出手段30によって検出された被加熱物5の温度を取得する。そして、加熱動作中の負荷判定処理において、負荷判定手段32は、加熱開始時に温度検出手段30が検出した被加熱物5の温度と、加熱開始から第1加熱期間t1を経過するまでの電流の変化量I1と、に基づき、被加熱物5の材質が、大別した区分に属する複数の材質のうち何れの材質であるか細別する。
例えば、予め実験データなどにより、加熱初期の温度に対応して、電流の変化量I1と材質の種類との関係を記憶しておく。そして、負荷判定手段32は、加熱開始時における被加熱物5の温度と、電流の変化量I1とに基づき、予め記憶した電流の変化量I1と材質の種類との関係の情報を参照することで、当該被加熱物5の材質の種類を細別して判定する。
これにより、被加熱物5の材質を更に精度良く判定することができる。For this reason, the
For example, the relationship between the amount of change in current I1 and the type of material is stored in advance according to experimental data or the like, corresponding to the initial temperature of heating. And the load determination means 32 refers to the information on the relationship between the current change amount I1 and the material type stored in advance based on the temperature of the
Thereby, the material of the to-
(高周波電力を考慮した判定)
被加熱物5の温度変化の速度は、加熱コイル11aに供給される高周波電力(火力)に依存し、加熱開始から第1加熱期間t1を経過するまでの電流の変化量I1は、高周波電力の影響を受ける。このため、加熱開始から第1加熱期間t1を経過するまでの高周波電力(駆動周波数)を考慮して材質判定を行うことで、更に精度良く材質を判定できる。(Judgment considering high frequency power)
The speed of temperature change of the
図10は、実施の形態1に係る誘導加熱調理器の駆動周波数、温度、電流と時間との関係を示す図である。
図10においては、上記図7の例と比較して、駆動周波数を高く(高周波電力を低く)した場合の経過時間と各特性の変化を示している。図10(a)は駆動周波数、図10(b)は温度(水温)、図10(c)は電流(入力電流又はコイル電流)を示す。
図10(b)に示すように、加熱コイル11aに投入される高周波電力が低い場合には、沸騰までの温度上昇が緩やかになる。また、図10(c)に示すように、被加熱物5が、電流変化“大”鍋と、電流変化“小”鍋との何れの場合であっても、電流は緩やかに下降し、第1加熱期間t1における電流の変化量I1は、図7の例と比較して小さくなる。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the drive frequency, temperature, current, and time of the induction heating cooker according to the first embodiment.
FIG. 10 shows the elapsed time and changes in each characteristic when the drive frequency is high (high-frequency power is low) compared to the example of FIG. 10A shows the drive frequency, FIG. 10B shows the temperature (water temperature), and FIG. 10C shows the current (input current or coil current).
As shown in FIG. 10B, when the high frequency power supplied to the
このようなことから、加熱動作中の負荷判定処理において、負荷判定手段32は、加熱開始から第1加熱期間t1を経過するまでの、駆動回路50の高周波電力(駆動周波数)と、電流の変化量I1と、に基づき、被加熱物5の材質が、大別した区分に属する複数の材質のうち何れの材質であるか細別する。
例えば、予め実験データなどにより、高周波電力に対応して、電流の変化量I1と材質の種類との関係を記憶しておく。そして、負荷判定手段32は、第1加熱期間t1における高周波電力と電流の変化量I1とに基づき、予め記憶した電流の変化量I1と材質の種類との関係の情報を参照することで、当該被加熱物5の材質の種類を細別して判定する。
これにより、被加熱物5の材質を更に精度良く判定することができる。For this reason, in the load determination process during the heating operation, the
For example, the relationship between the current change amount I1 and the type of material is stored in advance by experimental data or the like corresponding to the high frequency power. Then, the
Thereby, the material of the to-
(第1加熱期間t1の設定)
上述した湯沸かしモードにおける負荷判定処理では、加熱開始して沸騰を検知する前に負荷判定を行う。つまり、第1加熱期間t1は、沸騰する時間の前であることが望ましい。(Setting of the first heating period t1)
In the above-described load determination process in the water heater mode, load determination is performed before heating is started and boiling is detected. That is, it is desirable that the first heating period t1 is before the boiling time.
このようなことから、加熱動作中の負荷判定処理において、負荷判定手段32は、加熱開始から、第1加熱期間t1より短い第2加熱期間t2を経過するまでの、入力電流およびコイル電流の少なくとも一方の電流の変化量I2に応じて、第1加熱期間t1を設定する。
For this reason, in the load determination process during the heating operation, the
図11は、実施の形態1に係る誘導加熱調理器の駆動周波数、温度、電流と時間との関係を示す図である。
図11においては、上記図7の例と比較して、被加熱物5内の水の量を少なくした場合の経過時間と各特性の変化を示している。図11(a)は駆動周波数、図11(b)は温度(水温)、図11(c)は電流(入力電流又はコイル電流)を示す。
図11(b)に示すように、被加熱物5内の水の量が少ない場合には、沸騰までの加熱時間が短くなる。また、図11(c)に示すように、被加熱物5が、電流変化“大”鍋と、電流変化“小”鍋との何れの場合であっても、電流は急激に下降する。FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the drive frequency, temperature, current, and time of the induction heating cooker according to Embodiment 1.
In FIG. 11, compared with the example of FIG. 7, the elapsed time and the change in each characteristic when the amount of water in the article to be heated 5 is reduced are shown. 11A shows the driving frequency, FIG. 11B shows the temperature (water temperature), and FIG. 11C shows the current (input current or coil current).
As shown in FIG. 11B, when the amount of water in the article to be heated 5 is small, the heating time until boiling is shortened. Moreover, as shown in FIG.11 (c), even if the to-
このため、負荷判定手段32は、加熱開始から第2加熱期間t2を経過するまでの電流の変化量I2が大きい場合には、第1加熱期間t1を短く設定する。
逆に、被加熱物5内の水の量が多い場合又は高周波電力が小さい場合など、電流の変化量I2が小さい場合には、第1加熱期間t1を長く設定する。
例えば、予め実験データなどにより、電流の変化量I2と第1加熱期間t1との関係を記憶しておく。そして、負荷判定手段32は、第2加熱期間t2における電流の変化量I2に基づき、予め記憶した情報を参照することで、第1加熱期間t1を設定する。
これにより、被加熱物5の材質を更に精度良く判定することができる。For this reason, the load determination means 32 sets the 1st heating period t1 short, when the variation | change_quantity I2 of the electric current until the 2nd heating period t2 passes since a heating start is large.
Conversely, when the amount of change in current I2 is small, such as when the amount of water in the object to be heated 5 is large or the high frequency power is small, the first heating period t1 is set to be long.
For example, the relationship between the current change amount I2 and the first heating period t1 is stored in advance by experimental data or the like. And the load determination means 32 sets the 1st heating period t1 by referring the information memorize | stored beforehand based on the variation | change_quantity I2 of the electric current in the 2nd heating period t2.
Thereby, the material of the to-
なお、加熱開始から第2加熱期間t2を経過するまでの入力電流およびコイル電流の少なくとも一方の変化率に応じて、第1加熱期間t1を設定しても良い。例えば変化率が大きい場合は、電流が急激に下降するため、第1加熱期間t1を短く設定する。また変化率が小さい場合は、電流の変化が緩やかであるため、第1加熱期間t1を長く設定する。 The first heating period t1 may be set according to the rate of change of at least one of the input current and the coil current from the start of heating until the second heating period t2 elapses. For example, when the rate of change is large, the current rapidly decreases, so the first heating period t1 is set short. In addition, when the rate of change is small, the change in current is gentle, so the first heating period t1 is set to be long.
なお、この第1加熱期間t1の設定動作は、定期的に複数回行うようにしても良い。 Note that the setting operation of the first heating period t1 may be periodically performed a plurality of times.
(各変形例の組合せ)
上述した加熱動作中の負荷判定処理の変形例は、それぞれ任意に組み合わせることも可能である。例えば、加熱動作中の負荷判定処理において、負荷判定手段32は、加熱開始時に温度検出手段30が検出した被加熱物5の温度と、加熱開始から第1加熱期間t1を経過するまでの、駆動回路50の駆動周波数と、電流の変化量I1と、に基づき、被加熱物5の材質が、大別した区分に属する複数の材質のうち何れの材質であるか細別しても良い。
これにより、被加熱物5の材質を更に精度良く判定することができる。(Combination of each modification)
The modification examples of the load determination process during the heating operation described above can be arbitrarily combined. For example, in the load determination process during the heating operation, the
Thereby, the material of the to-
(別の駆動回路の構成例)
続いて別の駆動回路を使用した例について説明する。
図12は、実施の形態1に係る誘導加熱調理器の別の駆動回路を示す図である。
図12に示す駆動回路50は、図2に示した構成に、共振コンデンサ24bを付加したものである。なお、その他の構成は図2と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。(Configuration example of another drive circuit)
Next, an example using another drive circuit will be described.
FIG. 12 is a diagram showing another drive circuit of the induction heating cooker according to the first embodiment.
A
前述の通り、加熱コイル11aと共振コンデンサにより共振回路を構成しているため、誘導加熱調理器に必要とされる最大火力(最大入力電力)によって、共振コンデンサの容量は決定される。図10に示す駆動回路50では、共振コンデンサ24aおよび24bを並列接続することで、それぞれの容量を半分にすることができ、共振コンデンサを2個使用した場合でも安価な制御回路を得ることができる。
As described above, since the resonance circuit is configured by the
またコイル電流検出手段25bを並列接続した共振コンデンサのうちの共振コンデンサ24a側に配置することで、コイル電流検出手段25bに流れる電流は、加熱コイル11aに流れる電流の半分になるため、小型で小容量のコイル電流検出手段25bを用いることが可能となり、小型で安価な制御回路を得ることができ、安価な誘導加熱調理器を得ることができる。
In addition, by arranging the coil current detection means 25b on the
なお、本実施の形態1では、ハーフブリッジ型のインバータ回路23について説明したが、フルブリッジ型又は一石電圧共振型のインバータなどを用いた構成でも良い。
In the first embodiment, the half-bridge
更に負荷判定手段32での加熱開始時の負荷判定処理でコイル電流と一次電流の関係を用いる方式について説明したが、共振コンデンサの両端の共振電圧を検出することで負荷判定処理を行う方式を用いても良く、負荷判定の方式は特に問わない。
Further, the method of using the relationship between the coil current and the primary current in the load determination process at the start of heating by the
なお、上記の説明では、駆動周波数を変更することで高周波電力(火力)を制御する方式について述べたが、インバータ回路23のスイッチング素子のオンデューティ(オンオフ比率)を変更することで火力を制御する方式を用いても良い。
In the above description, the method of controlling the high frequency power (thermal power) by changing the drive frequency has been described. However, the thermal power is controlled by changing the on-duty (on / off ratio) of the switching element of the
実施の形態2.
本実施の形態2では、上記実施の形態1における駆動回路50の詳細について説明する。
In the second embodiment, details of the
図13は、実施の形態2に係る誘導加熱調理器の駆動回路の一部を示す図である。なお、図13においては、上記実施の形態1の駆動回路50の一部の構成のみを図示している。
図13に示すように、インバータ回路23は、正負母線間に直列に接続された2個のスイッチング素子(IGBT23a、23b)と、そのスイッチング素子にそれぞれ逆並列に接続されたダイオード23c、23dとによって構成されるアームを1組備えている。FIG. 13 is a diagram showing a part of the drive circuit of the induction heating cooker according to the second embodiment. In FIG. 13, only a part of the configuration of the
As shown in FIG. 13, the
IGBT23aとIGBT23bは、制御部45から出力される駆動信号によりオンオフ駆動される。
制御部45は、IGBT23aをオンさせている間はIGBT23bをオフ状態にし、IGBT23aをオフさせている間はIGBT23bをオン状態にし、交互にオンオフする駆動信号を出力する。
これにより、IGBT23aとIGBT23bとにより、加熱コイル11aを駆動するハーフブリッジインバータを構成する。The
The
Thereby, the half bridge inverter which drives the
なお、IGBT23aとIGBT23bとにより本発明における「ハーフブリッジインバータ回路」を構成する。
The
制御部45は、投入電力(火力)に応じて、IGBT23aおよびIGBT23bに高周波の駆動信号を入力し、加熱出力を調整する。IGBT23aおよびIGBT23bに出力される駆動信号は、加熱コイル11aおよび共振コンデンサ24aにより構成される負荷回路の共振周波数よりも高い駆動周波数の範囲で可変して、負荷回路に流れる電流が負荷回路に印加される電圧と比較して遅れ位相で流れるように制御する。
The
次に、インバータ回路23の駆動周波数とオンデューティ比とによる投入電力(火力)の制御動作について説明する。
Next, the operation of controlling the input power (thermal power) based on the drive frequency and on-duty ratio of the
図14は、実施の形態2に係るハーフブリッジ回路の駆動信号の一例を示す図である。図14(a)は高火力状態における各スイッチの駆動信号の例である。図14(b)は低火力状態における各スイッチの駆動信号の例である。
制御部45は、インバータ回路23のIGBT23aおよびIGBT23bに、負荷回路の共振周波数よりも高い高周波の駆動信号を出力する。
この駆動信号の周波数を可変することにより、インバータ回路23の出力が増減する。FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a drive signal of the half bridge circuit according to the second embodiment. FIG. 14A shows an example of a drive signal for each switch in a high thermal power state. FIG. 14B is an example of the drive signal of each switch in the low thermal power state.
The
By varying the frequency of the drive signal, the output of the
例えば、図14(a)に示すように、駆動周波数を低下させると、加熱コイル11aに供給される高周波電流の周波数が、負荷回路の共振周波数に近づき、加熱コイル11aへの投入電力が増加する。
また、図14(b)に示すように、駆動周波数を上昇させると、加熱コイル11aに供給される高周波電流の周波数が、負荷回路の共振周波数から離れ、加熱コイル11aへの投入電力が減少する。For example, as shown in FIG. 14A, when the drive frequency is lowered, the frequency of the high-frequency current supplied to the
As shown in FIG. 14B, when the drive frequency is increased, the frequency of the high frequency current supplied to the
さらに、制御部45は、上述した駆動周波数の可変による投入電力の制御とともに、インバータ回路23のIGBT23aおよびIGBT23bのオンデューティ比を可変することで、インバータ回路23の出力電圧の印加時間を制御し、加熱コイル11aへの投入電力を制御することも可能である。
火力を増加させる場合には、駆動信号の1周期におけるIGBT23aのオン時間(IGBT23bのオフ時間)の比率(オンデューティ比)を大きくして、1周期における電圧印加時間幅を増加させる。
また、火力を低下させる場合には、駆動信号の1周期におけるIGBT23aのオン時間(IGBT23bのオフ時間)の比率(オンデューティ比)を小さくして、1周期における電圧印加時間幅を減少させる。Furthermore, the
When increasing the thermal power, the ratio (on duty ratio) of the on-time of the
When reducing the thermal power, the ratio (on duty ratio) of the on-time of the
図14(a)の例では、駆動信号の1周期T11におけるIGBT23aのオン時間T11a(IGBT23bのオフ時間)と、IGBT23aのオフ時間T11b(IGBT23bのオン時間)との比率が同じ場合(オンデューティ比が50%)の場合を図示している。
また、図14(b)の例では、駆動信号の1周期T12におけるIGBT23aのオン時間T12a(IGBT23bのオフ時間)と、IGBT23aのオフ時間T12b(IGBT23bのオン時間)との比率が同じ場合(オンデューティ比が50%)の場合を図示している。In the example of FIG. 14A, the ratio between the ON time T11a of the
In the example of FIG. 14B, the ratio between the on-time T12a of the
制御部45は、上記実施の形態1で説明した、入力電流(又はコイル電流)の所定時間当たりの電流変化量ΔIを求める際に、インバータ回路23の駆動周波数を固定した状態においては、インバータ回路23のIGBT23aおよびIGBT23bのオンデューティ比を固定した状態にしている。
これにより、加熱コイル11aへの投入電力が一定の状態で、入力電流(又はコイル電流)の所定時間当たりの電流変化量ΔIを求めることができる。In the state where the drive frequency of the
Thus, the current change amount ΔI per predetermined time of the input current (or coil current) can be obtained in a state where the input power to the
実施の形態3.
本実施の形態3においては、フルブリッジ回路を用いたインバータ回路23について説明を行う。
図15は、実施の形態3に係る誘導加熱調理器の駆動回路の一部を示す図である。なお、図15においては、上記実施の形態1の駆動回路50との相違点のみを図示している。
本実施の形態3では、1つの加熱口に対して2つの加熱コイルが設けられている。2つの加熱コイルは、例えば、それぞれ直径が異なり、同心円状に配置されている。ここでは、直径の小さい加熱コイルを内コイル11bと称し、直径の大きい加熱コイルを外コイル11cと称する。
なお、加熱コイルの数及び配置は、これに限定されない。例えば、加熱口の中央に配置した加熱コイルの周囲に複数の加熱コイルを配置する構成でも良い。
In the third embodiment, an
FIG. 15 is a diagram illustrating a part of the drive circuit of the induction heating cooker according to the third embodiment. In FIG. 15, only the differences from the
In the third embodiment, two heating coils are provided for one heating port. For example, the two heating coils have different diameters and are arranged concentrically. Here, the heating coil having a small diameter is referred to as an
In addition, the number and arrangement | positioning of a heating coil are not limited to this. For example, the structure which arrange | positions a some heating coil around the heating coil arrange | positioned in the center of a heating port may be sufficient.
インバータ回路23は、正負母線間に直列に接続された2個のスイッチング素子(IGBT)と、そのスイッチング素子にそれぞれ逆並列に接続されたダイオードとによって構成されるアームを3組備えている。なお、これ以降、3組のアームのうち1組を共通アーム、他の2組を内コイル用アームおよび外コイル用アームと呼ぶ。
The
共通アームは、内コイル11bおよび外コイル11cに接続されたアームで、IGBT232a、IGBT232b、ダイオード232c、及びダイオード232dで構成されている。
内コイル用アームは、内コイル11bが接続されたアームで、IGBT231a、IGBT231b、ダイオード231c、及びダイオード231dで構成されている。
外コイル用アームは、外コイル11cが接続されたアームで、IGBT233a、IGBT233b、ダイオード233c、及びダイオード233dで構成されている。The common arm is an arm connected to the
The inner coil arm is an arm to which the
The outer coil arm is an arm to which the
共通アームのIGBT232aとIGBT232b、内コイル用アームのIGBT231aとIGBT231b、外コイル用アームのIGBT233aとIGBT233bは制御部45から出力される駆動信号によりオンオフ駆動される。
The
制御部45は、共通アームのIGBT232aをオンさせている間はIGBT232bをオフ状態にし、IGBT232aをオフさせている間はIGBT232bをオン状態にし、交互にオンオフする駆動信号を出力する。
同様に、制御部45は、内コイル用アームのIGBT231aとIGBT231b、外コイル用アームのIGBT233aとIGBT233bを交互にオンオフする駆動信号を出力する。
これにより、共通アームと内コイル用アームとにより、内コイル11bを駆動するフルブリッジインバータを構成する。また、共通アームと外コイル用アームとにより、外コイル11cを駆動するフルブリッジインバータを構成する。The
Similarly, the
As a result, the common arm and the inner coil arm constitute a full bridge inverter that drives the
なお、共通アームと内コイル用アームとにより本発明における「フルブリッジインバータ回路」を構成する。また、共通アームと外コイル用アームとにより本発明における「フルブリッジインバータ回路」を構成する。 The common arm and the inner coil arm constitute a “full bridge inverter circuit” in the present invention. The common arm and the outer coil arm constitute a “full bridge inverter circuit” in the present invention.
内コイル11bおよび共振コンデンサ24cにより構成される負荷回路は、共通アームの出力点(IGBT232aとIGBT232bの接続点)と、内コイル用アームの出力点(IGBT231aとIGBT231bの接続点)との間に接続される。
外コイル11cおよび共振コンデンサ24dにより構成される負荷回路は、共通アームの出力点と、外コイル用アームの出力点(IGBT233aとIGBT233bの接続点)との間に接続されている。The load circuit constituted by the
The load circuit constituted by the
内コイル11bは、略円形に巻回された外形の小さい加熱コイルであり、その外周に外コイル11cが配置されている。
内コイル11bに流れるコイル電流は、コイル電流検出手段25cにより検出する。コイル電流検出手段25cは、例えば、内コイル11bに流れる電流のピークを検出し、加熱コイル電流のピーク値に相当する電圧信号を制御部45に出力する。
外コイル11cに流れるコイル電流は、コイル電流検出手段25dにより検出する。コイル電流検出手段25dは、例えば、外コイル11cに流れる電流のピークを検出し、加熱コイル電流のピーク値に相当する電圧信号を制御部45に出力する。The
The coil current flowing through the
The coil current flowing through the
制御部45は、投入電力(火力)に応じて、各アームのスイッチング素子(IGBT)に高周波の駆動信号を入力し、加熱出力を調整する。
共通アーム及び内コイル用アームのスイッチング素子に出力される駆動信号は、内コイル11bおよび共振コンデンサ24cにより構成される負荷回路の共振周波数よりも高い駆動周波数の範囲で可変して、負荷回路に流れる電流が負荷回路に印加される電圧と比較して遅れ位相で流れるように制御する。
また、共通アーム及び外コイル用アームのスイッチング素子に出力される駆動信号は、外コイル11cおよび共振コンデンサ24dにより構成される負荷回路の共振周波数よりも高い駆動周波数の範囲で可変して、負荷回路に流れる電流が負荷回路に印加される電圧と比較して遅れ位相で流れるように制御する。The
The drive signal output to the switching elements of the common arm and the inner coil arm varies in a drive frequency range higher than the resonance frequency of the load circuit constituted by the
Further, the drive signal output to the switching elements of the common arm and the outer coil arm can be varied within a drive frequency range higher than the resonance frequency of the load circuit constituted by the
次に、インバータ回路23のアーム相互間の位相差による投入電力(火力)の制御動作について説明する。
Next, the control operation of the input power (thermal power) due to the phase difference between the arms of the
図16は、実施の形態3に係るフルブリッジ回路の駆動信号の一例を示す図である。
図16(a)は高火力状態における各スイッチの駆動信号と各加熱コイルの通電タイミングの例である。
図16(b)は低火力状態における各スイッチの駆動信号と各加熱コイルの通電タイミングの例である。
なお、図16(a)及び(b)に示す通電タイミングは、各アームの出力点(IGBTとIGBTの接続点)の電位差に関係するものであり、内コイル用アームの出力点および外コイル用アームの出力点に対して共通アームの出力点が低い状態を「ON」で示している。また、内コイル用アームの出力点および外コイル用アームの出力点に対して共通アームの出力点が高い状態および同電位の状態を「OFF」で示している。FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a drive signal of the full bridge circuit according to the third embodiment.
FIG. 16A is an example of the drive signal of each switch and the energization timing of each heating coil in the high thermal power state.
FIG. 16B is an example of the drive signal of each switch and the energization timing of each heating coil in the low thermal power state.
Note that the energization timings shown in FIGS. 16A and 16B are related to the potential difference between the output points of each arm (connection point of IGBT and IGBT), and the output points of the inner coil arm and the outer coil A state where the output point of the common arm is lower than the output point of the arm is indicated by “ON”. Further, the state where the output point of the common arm is higher than the output point of the inner coil arm and the output point of the outer coil arm and the state of the same potential are indicated by “OFF”.
図16に示すように、制御部45は、共通アームのIGBT232aおよびIGBT232bに、負荷回路の共振周波数よりも高い高周波の駆動信号を出力する。
また、制御部45は、共通アームの駆動信号より位相の進んだ駆動信号を、内コイル用アームのIGBT231aとIGBT231b、外コイル用アームのIGBT233aとIGBT233bに出力する。なお、各アームの駆動信号の周波数は同一周波数であり、オンデューティ比も同一である。As shown in FIG. 16, the
Further, the
各アームの出力点(IGBTとIGBTの接続点)には、IGBTとIGBTのオンオフ状態に応じて、直流電源回路の出力である正母線電位、あるいは負母線電位が高周波で切り替わって出力される。これにより、内コイル11bには、共通アームの出力点と、内コイル用アームの出力点との電位差が印加される。また、外コイル11cには、共通アームの出力点と、外コイル用アームの出力点との電位差が印加される。
したがって、共通アームへの駆動信号と、内コイル用アームおよび外コイル用アームへの駆動信号との位相差を増減することにより、内コイル11bおよび外コイル11cに印加する高周波電圧を調整することができ、内コイル11bと外コイル11cに流れる高周波出力電流と入力電流を制御することができる。The positive bus potential or the negative bus potential, which is the output of the DC power supply circuit, is switched at a high frequency and output at the output point of each arm (the connection point between the IGBT and IGBT) in accordance with the on / off state of the IGBT and IGBT. As a result, a potential difference between the output point of the common arm and the output point of the inner coil arm is applied to the
Therefore, the high frequency voltage applied to the
火力を増加させる場合には、アーム間の位相αを大きくして、1周期における電圧印加時間幅を大きくする。なお、アーム間の位相αの上限は、逆相(位相差180°)の場合であり、このときの出力電圧波形はほぼ矩形波となる。
図16(a)の例では、アーム間の位相αが180°の場合を図示している。また、各アームの駆動信号のオンデューティ比が50%の場合、つまり、1周期T13におけるオン時間T13aとオフ時間T13bとの比率が同じ場合を図示している。
この場合、駆動信号の1周期T14における、内コイル11b、外コイル11cの通電オン時間幅T14aと、通電オフ時間幅T14bとが同じ比率となる。When increasing the thermal power, the phase α between the arms is increased to increase the voltage application time width in one cycle. The upper limit of the phase α between the arms is in the case of reverse phase (phase difference 180 °), and the output voltage waveform at this time is almost a rectangular wave.
In the example of FIG. 16A, the case where the phase α between the arms is 180 ° is illustrated. Further, the case where the on-duty ratio of the drive signal of each arm is 50%, that is, the case where the ratio of the on-time T13a and the off-time T13b in one cycle T13 is the same is illustrated.
In this case, the energization on time width T14a and the energization off time width T14b of the
火力を低下させる場合には、高火力状態と比較してアーム間の位相αを小さくして、1周期における電圧印加時間幅を減少させる。なお、アーム間の位相αの下限は、例えば、ターンオン時に負荷回路に流れる電流の位相等との関係でスイッチング素子に過大電流が流れて破壊してしまわないレベルに設定する。
図16(b)の例では、アーム間の位相αを図16(a)と比較して小さくした場合を図示している。なお、各アームの駆動信号の周波数及びオンデューティ比は、図16(a)と同じである。
この場合、駆動信号の1周期T14における、内コイル11b、外コイル11cの通電オン時間幅T14aは、アーム間の位相αに応じた時間となる。
このように、アーム相互間の位相差によって、内コイル11b、外コイル11cへの投入電力(火力)を制御することができる。When lowering the thermal power, the phase α between the arms is made smaller than in the high thermal power state to reduce the voltage application time width in one cycle. Note that the lower limit of the phase α between the arms is set to a level at which an excessive current does not flow into the switching element and breaks due to the phase of the current flowing in the load circuit at the time of turn-on, for example.
In the example of FIG. 16B, the case where the phase α between the arms is made smaller than that in FIG. The frequency and on-duty ratio of the drive signal for each arm are the same as in FIG.
In this case, the energization on time width T14a of the
Thus, the input power (thermal power) to the
なお、上記の説明では、内コイル11bおよび外コイル11cを共に加熱動作させる場合を説明したが、内コイル用アーム又は外コイル用アームの駆動を停止し、内コイル11b又は外コイル11cの何れか一方のみを加熱動作させるようにしても良い。
In the above description, the case where both the
制御部45は、上記実施の形態1で説明した、入力電流(又はコイル電流)の所定時間当たりの電流変化量ΔIを求める際に、インバータ回路23の駆動周波数を固定した状態においては、アーム間の位相αと、各アームのスイッチング素子のオンデューティ比とを固定した状態にする。なお、その他の動作は上記実施の形態1と同様である。
これにより、内コイル11b、外コイル11cへの投入電力が一定の状態で、入力電流(又はコイル電流)の所定時間当たりの電流変化量ΔIを求めることができる。When the
Thereby, the current change amount ΔI per predetermined time of the input current (or coil current) can be obtained in a state where the input power to the
なお、本実施の形態3では、内コイル11b流れるコイル電流と、外コイル11c流れるコイル電流とを、コイル電流検出手段25cとコイル電流検出手段25dによってそれぞれ検出している。
このため、内コイル11bおよび外コイル11cを共に加熱動作させた場合において、コイル電流検出手段25c又はコイル電流検出手段25dの何れか一方が、故障などでコイル電流値が検出できない場合であっても、他方の検出値によって、コイル電流の所定時間当たり電流変化量ΔIを検出することが可能となる。
また、制御部45は、コイル電流検出手段25cで検出されたコイル電流の所定時間当たりの電流変化量ΔIと、コイル電流検出手段25dで検出されたコイル電流の所定時間当たりの電流変化量ΔIとをそれぞれ求め、それぞれ電流変化量ΔIのうち大きい方を用いて、上記実施の形態1で説明した各判断動作を行うようにしても良い。また、それぞれの電流変化量ΔIの平均値を用いて、上記実施の形態1で説明した各判断動作を行うようにしても良い。
このような制御を行うことで、コイル電流検出手段25c又はコイル電流検出手段25dの何れか検出精度が低い場合であっても、コイル電流の所定時間当たりの電流変化量ΔIを、より精度良く求めることができる。In the third embodiment, the coil current flowing through the
Therefore, when both the
The
By performing such control, even if the detection accuracy of either the coil current detection means 25c or the coil current detection means 25d is low, the current change amount ΔI per predetermined time of the coil current can be obtained more accurately. be able to.
なお、上記実施の形態1〜3においては、本発明の誘導加熱調理器の一例として、IHクッキングヒーターを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、誘導加熱により加熱調理を行う炊飯器など、誘導加熱方式を採用する任意の誘導加熱調理器に適用することが可能である。 In the first to third embodiments, the IH cooking heater has been described as an example of the induction heating cooker of the present invention. However, the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to any induction heating cooker that employs an induction heating method, such as a rice cooker that performs cooking by induction heating.
1 第一の加熱口、2 第二の加熱口、3 第三の加熱口、4 天板、5 被加熱物、11 第一の加熱手段、11a 加熱コイル、11b 内コイル、11c 外コイル、12 第二の加熱手段、13 第三の加熱手段、21 交流電源、22 直流電源回路、22a ダイオードブリッジ、22b リアクタ、22c 平滑コンデンサ、23 インバータ回路、23a、23b IGBT、23c、23d ダイオード、24a〜24d 共振コンデンサ、25a 入力電流検出手段、25b〜25d コイル電流検出手段、30 温度検出手段、31 駆動制御手段、32 負荷判定手段、33 駆動周波数設定手段、34 電流変化検出手段、35 電力調整手段、36 入出力制御手段、40a〜40c 操作部、41a〜41c 表示部、42 報知手段、45 制御部、50 駆動回路、100 誘導加熱調理器、231a、231b IGBT、232a、232b IGBT、233a、233b IGBT、231c、231d ダイオード、232c、232d ダイオード、233c、233d ダイオード。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st heating port, 2nd heating port, 3rd heating port, 4 top plate, 5 to-be-heated object, 11 1st heating means, 11a heating coil, 11b inner coil, 11c outer coil, 12 2nd heating means, 13 3rd heating means, 21 AC power supply, 22 DC power supply circuit, 22a Diode bridge, 22b Reactor, 22c Smoothing capacitor, 23 Inverter circuit, 23a, 23b IGBT, 23c, 23d Diode, 24a-24d Resonance capacitor, 25a input current detection means, 25b-25d coil current detection means, 30 temperature detection means, 31 drive control means, 32 load determination means, 33 drive frequency setting means, 34 current change detection means, 35 power adjustment means, 36 Input / output control means, 40a-40c operation unit, 41a-41c display unit, 42 Stage, 45 control unit, 50 drive circuit, 100 induction heating cooker, 231a, 231b IGBT, 232a, 232b IGBT, 233a, 233b IGBT, 231c, 231d diode, 232c, 232d diode, 233c, 233d diode.
この発明に係る誘導加熱調理器は、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電力を供給する駆動回路と、前記被加熱物の材質が、磁性材、高抵抗非磁性材、および低抵抗非磁性材の少なくとも2つのうち、何れの区分であるかを大別する処理を含む前記被加熱物の負荷判定処理を行う負荷判定手段と、前記駆動回路の駆動を制御し、前記加熱コイルに供給される高周波電力を制御する制御部と、前記駆動回路への入力電流を検出する入力電流検出手段と、前記加熱コイルに流れるコイル電流を検出するコイル電流検出手段とを備え、前記負荷判定手段は、前記加熱コイルへの電力供給開始から第1加熱期間を経過するまでの、前記入力電流および前記コイル電流の少なくとも一方の電流の変化量(I1)に基づき、前記被加熱物の材質が、前記大別した区分に属する複数の材質のうち何れの材質であるか細別し、前記制御部は、前記負荷判定手段の判定結果に応じて、前記駆動回路の駆動を制御することを特徴とする。 An induction heating cooker according to the present invention includes a heating coil that induction-heats an object to be heated, a drive circuit that supplies high-frequency power to the heating coil, and the material of the object to be heated is a magnetic material or a high-resistance nonmagnetic material And a load determination means for performing a load determination process of the object to be heated , including a process of roughly classifying which of at least two of the low-resistance nonmagnetic materials, and driving of the drive circuit, A control unit that controls the high-frequency power supplied to the heating coil; an input current detection unit that detects an input current to the drive circuit; and a coil current detection unit that detects a coil current flowing through the heating coil. The load determination unit is configured to determine whether or not the current change amount (I1 ) of at least one of the input current and the coil current from the start of power supply to the heating coil until the first heating period elapses. The material of the object to be heated is subdivided into one of a plurality of materials belonging to the roughly classified section, and the control unit drives the drive circuit according to the determination result of the load determination means. It is characterized by controlling.
Claims (15)
前記加熱コイルに高周波電力を供給する駆動回路と、
前記被加熱物の負荷判定処理を行う負荷判定手段と、
前記駆動回路の駆動を制御し、前記加熱コイルに供給される高周波電力を制御する制御部と、
前記駆動回路への入力電流を検出する入力電流検出手段と、
前記加熱コイルに流れるコイル電流を検出するコイル電流検出手段とを備え、
前記負荷判定手段は、
前記加熱コイルへの電力供給開始から第1加熱期間を経過するまでの、前記入力電流および前記コイル電流の少なくとも一方の電流の変化量(I1)を求め、
前記電流の変化量(I1)に基づき、前記被加熱物の材質を判定し、
前記制御部は、
前記負荷判定手段の判定結果に応じて、前記駆動回路の駆動を制御する
ことを特徴とする誘導加熱調理器。A heating coil for inductively heating an object to be heated;
A drive circuit for supplying high-frequency power to the heating coil;
Load determination means for performing load determination processing of the object to be heated;
A controller that controls driving of the driving circuit and controls high-frequency power supplied to the heating coil;
Input current detection means for detecting an input current to the drive circuit;
Coil current detection means for detecting a coil current flowing in the heating coil,
The load determination means includes
Obtaining a change amount (I1) of at least one of the input current and the coil current from the start of power supply to the heating coil until the first heating period elapses,
Based on the amount of change in current (I1), the material of the object to be heated is determined,
The controller is
An induction heating cooker that controls driving of the drive circuit according to a determination result of the load determination means.
前記加熱コイルへの電力供給開始から第1加熱期間を経過するまでの間、前記駆動回路の駆動周波数を固定した状態にする
ことを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱調理器。The controller is
2. The induction heating cooker according to claim 1, wherein the drive frequency of the drive circuit is fixed from the start of power supply to the heating coil until the first heating period elapses.
前記入力電流と前記コイル電流との相関に基づいて、前記被加熱物の材質が、磁性材、高抵抗非磁性材、および低抵抗非磁性材の少なくとも2つのうち、何れの区分であるかを大別し、
前記加熱コイルへの電力供給開始から前記第1加熱期間を経過するまでの前記電流の変化量(I1)に基づき、前記被加熱物の材質が、前記大別した区分に属する複数の材質のうち何れの材質であるか細別する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の誘導加熱調理器。The load determination means includes
Based on the correlation between the input current and the coil current, whether the material of the object to be heated is at least two of a magnetic material, a high resistance nonmagnetic material, and a low resistance nonmagnetic material. Broadly divided
Based on the change amount (I1) of the current from the start of power supply to the heating coil until the first heating period elapses, the material of the object to be heated is selected from among a plurality of materials belonging to the broadly classified section. The induction heating cooker according to claim 1 or 2, wherein the material is subdivided into any material.
前記加熱コイルに供給される高周波電力が、前記負荷判定手段によって大別された区分に応じた最大値となるように、前記駆動回路を駆動させ、
前記加熱コイルへの電力供給開始から第1加熱期間を経過するまでの間、前記駆動回路の駆動周波数を固定した状態にする
ことを特徴とする請求項3に記載の誘導加熱調理器。The controller is
The driving circuit is driven so that the high-frequency power supplied to the heating coil has a maximum value according to the classification roughly classified by the load determination unit,
4. The induction heating cooker according to claim 3, wherein the driving frequency of the driving circuit is fixed from the start of power supply to the heating coil until the first heating period elapses.
前記負荷判定手段は、
前記加熱コイルへの電力供給開始時に前記温度検出手段が検出した前記被加熱物の温度と、
前記加熱コイルへの電力供給開始から前記第1加熱期間を経過するまでの前記電流の変化量(I1)と、に基づき、
前記被加熱物の材質が、前記大別した区分に属する複数の材質のうち何れの材質であるか細別する
ことを特徴とする請求項3または4に記載の誘導加熱調理器。Temperature detecting means for detecting the temperature of the object to be heated;
The load determination means includes
The temperature of the heated object detected by the temperature detecting means at the start of power supply to the heating coil; and
Based on the amount of change in current (I1) from the start of power supply to the heating coil until the first heating period elapses,
5. The induction heating cooker according to claim 3, wherein the material of the object to be heated is subdivided into any of a plurality of materials belonging to the broadly classified section.
前記加熱コイルへの電力供給開始から前記第1加熱期間を経過するまでの間、前記駆動回路の駆動周波数を固定した状態とし、
前記負荷判定手段は、
前記加熱コイルへの電力供給開始から前記第1加熱期間を経過するまでの、前記駆動回路の駆動周波数と、前記電流の変化量(I1)と、に基づき、
前記被加熱物の材質が、前記大別した区分に属する複数の材質のうち何れの材質であるか細別する
ことを特徴とする請求項3〜5の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。The controller is
From the start of power supply to the heating coil until the elapse of the first heating period, the driving frequency of the driving circuit is fixed,
The load determination means includes
Based on the drive frequency of the drive circuit and the amount of change in current (I1) from the start of power supply to the heating coil until the first heating period elapses,
6. The induction heating cooker according to any one of claims 3 to 5, wherein the material of the object to be heated is subdivided into which of a plurality of materials belonging to the broadly classified section. .
前記負荷判定手段は、
前記入力電流と前記コイル電流との相関に基づいて、前記被加熱物の材質が、磁性材、高抵抗非磁性材、および低抵抗非磁性材の少なくとも2つのうち、何れの区分であるかを大別し、
前記制御部は、
前記負荷判定手段によって大別された区分に応じて、前記駆動回路を駆動させ、前記駆動回路の駆動周波数を固定した状態とし、
前記負荷判定手段は、
前記加熱コイルへの電力供給開始時に前記温度検出手段が検出した前記被加熱物の温度と、
前記加熱コイルへの電力供給開始から前記第1加熱期間を経過するまでの、前記駆動回路の駆動周波数と、前記電流の変化量(I1)と、に基づき、
前記被加熱物の材質が、前記大別した区分に属する複数の材質のうち何れの材質であるか細別する
ことを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱調理器。Temperature detecting means for detecting the temperature of the object to be heated;
The load determination means includes
Based on the correlation between the input current and the coil current, whether the material of the object to be heated is at least two of a magnetic material, a high resistance nonmagnetic material, and a low resistance nonmagnetic material. Broadly divided
The controller is
According to the classification roughly classified by the load determination means, the driving circuit is driven, and the driving frequency of the driving circuit is fixed,
The load determination means includes
The temperature of the heated object detected by the temperature detecting means at the start of power supply to the heating coil; and
Based on the drive frequency of the drive circuit and the amount of change in current (I1) from the start of power supply to the heating coil until the first heating period elapses,
The induction heating cooker according to claim 1, wherein a material of the object to be heated is subdivided into which of a plurality of materials belonging to the roughly classified section.
前記加熱コイルへの電力供給を開始する際、および前記第1加熱期間を経過した時、前記駆動回路を、予め設定した負荷判定用の駆動周波数で所定の判定時間の間駆動させ、
前記負荷判定手段は、
前記加熱コイルへの電力供給を開始した時の電流と、前記第1加熱期間を経過した時の電流との差分を、前記電流の変化量(I1)として求め、前記被加熱物の材質を判定する
ことを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。The controller is
When starting to supply power to the heating coil, and when the first heating period has elapsed, the drive circuit is driven at a preset drive frequency for load determination for a predetermined determination time,
The load determination means includes
The difference between the current when the power supply to the heating coil is started and the current when the first heating period has elapsed is obtained as the amount of change in current (I1), and the material of the object to be heated is determined. The induction heating cooker according to any one of claims 1 to 7, characterized in that:
前記加熱コイルへの電力供給開始から、前記第1加熱期間より短い第2加熱期間を経過するまでの、前記入力電流および前記コイル電流の少なくとも一方の変化量または変化率に応じて、前記第1加熱期間を設定する
ことを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。The load determination means includes
Depending on the amount of change or rate of change of at least one of the input current and the coil current from the start of power supply to the heating coil until the second heating period shorter than the first heating period elapses. The induction heating cooker according to any one of claims 1 to 8, wherein a heating period is set.
前記駆動回路の駆動周波数を固定した状態で、前記入力電流および前記コイル電流の少なくとも一方の所定時間当たりの変化量(ΔI)を求め、
前記所定時間当たりの変化量(ΔI)が、前記被加熱物の材質に応じて設定した閾値以下となった場合、
前記駆動回路の駆動を制御して、前記加熱コイルに供給される高周波電力を可変させる
ことを特徴とする請求項1〜9の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。The controller is
In a state where the drive frequency of the drive circuit is fixed, a change amount (ΔI) per predetermined time of at least one of the input current and the coil current is obtained,
When the amount of change per predetermined time (ΔI) is equal to or less than a threshold set according to the material of the object to be heated,
The induction heating cooker according to any one of claims 1 to 9, wherein the drive of the drive circuit is controlled to vary the high-frequency power supplied to the heating coil.
報知手段とを備え、
前記制御部は、
前記動作モードとして、水の湯沸し動作を設定する湯沸しモードが選択された場合、前記駆動回路を駆動させ、
前記駆動回路の駆動周波数を固定した状態で、前記入力電流および前記コイル電流の少なくとも一方の所定時間当たりの変化量(ΔI)を求め、
前記駆動回路の駆動周波数を固定した状態で求めた前記所定時間当たりの変化量(ΔI)が、前記被加熱物の材質に応じて設定した閾値以下となったとき、湯沸しが完了した旨を前記報知手段により報知させる
ことを特徴とする請求項1〜10の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。An operation unit for selecting an operation mode;
An informing means,
The controller is
When the water heating mode for setting the water heating operation of water is selected as the operation mode, the driving circuit is driven,
In a state where the drive frequency of the drive circuit is fixed, a change amount (ΔI) per predetermined time of at least one of the input current and the coil current is obtained,
When the amount of change per predetermined time (ΔI) obtained with the drive frequency of the drive circuit fixed is equal to or less than a threshold set according to the material of the heated object, The induction heating cooker according to any one of claims 1 to 10, wherein the notification is made by a notification means.
前記負荷判定手段が判定した前記被加熱物の材質の、前記電流の変化量(I1)が大きい程、前記閾値を大きく設定する
ことを特徴とする請求項10または11に記載の誘導加熱調理器。The controller is
The induction heating cooker according to claim 10 or 11, wherein the threshold value is set to be larger as the change amount (I1) of the current of the material to be heated determined by the load determination means is larger. .
前記駆動回路の駆動周波数を固定した状態において、前記駆動回路のスイッチング素子のオンデューティ比を固定した状態にする
ことを特徴とする請求項1〜12の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。The controller is
The induction heating cooker according to any one of claims 1 to 12, wherein an on-duty ratio of a switching element of the drive circuit is fixed in a state where the drive frequency of the drive circuit is fixed. .
2つのスイッチング素子を直列に接続したアームを少なくとも2つ有するフルブリッジインバータ回路により構成され、
前記制御部は、
前記フルブリッジインバータ回路の、前記スイッチング素子の駆動周波数を固定した状態において、前記2つのアームの相互間の前記スイッチング素子の駆動位相差と、前記スイッチング素子のオンデューティ比とを固定した状態にする
ことを特徴とする請求項1〜12の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。The drive circuit is
A full-bridge inverter circuit having at least two arms in which two switching elements are connected in series;
The controller is
In the state where the driving frequency of the switching element of the full bridge inverter circuit is fixed, the driving phase difference of the switching element between the two arms and the on-duty ratio of the switching element are fixed. The induction heating cooker according to any one of claims 1 to 12, wherein
2つのスイッチング素子を直列に接続したアームを有するハーフブリッジインバータ回路により構成され、
前記制御部は、
前記ハーフブリッジインバータ回路の、前記スイッチング素子の駆動周波数を固定した状態において、前記スイッチング素子のオンデューティ比を固定した状態にする
ことを特徴とする請求項1〜12の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。The drive circuit is
It is composed of a half-bridge inverter circuit having an arm in which two switching elements are connected in series,
The controller is
13. The on-duty ratio of the switching element is fixed in a state in which the driving frequency of the switching element of the half-bridge inverter circuit is fixed. 13. Induction heating cooker.
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