JP2688862B2 - Induction heating cooker - Google Patents
Induction heating cookerInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、金属容器に渦電流を発生させて前記金属容
器に収納された被加熱物を加熱する加熱コイルが配置さ
れている誘導加熱調理器に関し、特に無負荷状態か否か
の判別および金属容器の材質の判別を行なうことのでき
る誘導加熱調理器に関するものである。The present invention relates to induction heating cooking in which a heating coil for generating an eddy current in a metal container to heat an object to be heated contained in the metal container is provided. More particularly, the present invention relates to an induction heating cooker capable of determining whether or not there is no load and determining the material of a metal container.
［従来技術と発明が解決しようとする課題］ 第４図は従来の誘導加熱調理器の概略ブロック図であ
る。同図において、この誘導加熱調理器は、直流電圧を
スイッチングして高周波信号を発生するインバータ回路
51と、インバータ回路51により発生された高周波信号を
受けて金属容器57を加熱する加熱コイル52と、共振コン
デンサ53と、加熱コイル52に流れる電流を検出するため
のカレントトランス54と、カレントトランス54によって
検出された電流値に基づいてインバータ回路51を共振周
波数で駆動するための信号を発生するマイクロコンピュ
ータ55と、マイクロコンピュータ55により発生された制
御信号に応答してインバータ回路51を駆動する駆動回路
56とを有する。[Prior Art and Problems to be Solved by the Invention] FIG. 4 is a schematic block diagram of a conventional induction heating cooker. In the figure, this induction heating cooker is an inverter circuit that switches a DC voltage to generate a high frequency signal.
51, a heating coil 52 for heating a metal container 57 by receiving a high frequency signal generated by the inverter circuit 51, a resonance capacitor 53, a current transformer 54 for detecting a current flowing through the heating coil 52, and a current transformer 54. A microcomputer 55 that generates a signal for driving the inverter circuit 51 at a resonance frequency based on the current value detected by the microcomputer 55, and a drive circuit that drives the inverter circuit 51 in response to a control signal generated by the microcomputer 55.
With 56.
上記第４図の誘導加熱調理器では、次のようにして金
属容器57の検出を行なっている。すなわち、カレントト
ランス54により加熱コイル52に流れる電流のピーク値
と、無負荷状態におけるピーク値に基づいて設定したし
きい値とを比較し、ピーク値がしきい値を超えるかどう
かによって金属容器が乗っているか否かを判別してい
る。これは、金属容器が加熱コイルの上に乗っている場
合には、加熱コイル52と金属容器57との電磁結合による
インピーダンスが減少し、加熱コイル52に流れる電流の
ピーク値は無負荷時のピーク値よりも増加することを利
用している。In the induction heating cooker shown in FIG. 4, the metal container 57 is detected as follows. That is, the peak value of the current flowing through the heating coil 52 by the current transformer 54 is compared with the threshold value set based on the peak value in the no-load state, and the metal container is determined by whether the peak value exceeds the threshold value. It is determined whether you are on board. This is because when the metal container is placed on the heating coil, the impedance due to the electromagnetic coupling between the heating coil 52 and the metal container 57 decreases, and the peak value of the current flowing through the heating coil 52 is the peak value when there is no load. It takes advantage of the fact that it increases more than the value.
しかし、非磁体により形成された金属容器を乗せた場
合には、加熱コイル52と金属容器57との電磁結合が弱い
ため、加熱コイル52と金属容器57とのインピーダンス
が、鉄などの磁性体により形成された金属容器に比べて
低くなる。この結果、加熱コイル52に流れる電流のピー
ク値が高くなる。この場合におけるピーク電流値は、無
負荷時におけるピーク電流値とほぼ等しいため（第３図
参照）、無負荷状態か否かの判別が困難となる。このた
め、非磁性体の金属容器が乗っているにもかかわず無負
荷と判別してインバータ回路51の駆動を停止してしまう
という可能性がある。また、調理者に非磁性体の金属容
器が乗っていることを報知することができず、非磁性体
容器に適合した加熱調理を行なうことができないという
問題がある。However, when a metal container formed of a non-magnetic body is placed, the electromagnetic coupling between the heating coil 52 and the metal container 57 is weak, so that the impedance between the heating coil 52 and the metal container 57 is reduced by the magnetic material such as iron. It is lower than the formed metal container. As a result, the peak value of the current flowing through the heating coil 52 becomes high. Since the peak current value in this case is almost equal to the peak current value under no load (see FIG. 3), it is difficult to determine whether or not there is no load. For this reason, there is a possibility that the drive of the inverter circuit 51 may be stopped while determining that there is no load, regardless of the presence of the non-magnetic metal container. Further, there is a problem that the cook cannot be informed that the non-magnetic metal container is on the board, and that the cooking cannot be performed in conformity with the non-magnetic container.
この発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、非
磁性体の金属容器が載っているか、それとも無負荷状態
であるかの判別を、確実に行なうことができる誘導加熱
調理器を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and provides an induction heating cooker that can reliably determine whether a non-magnetic metal container is placed or is in an unloaded state. With the goal.
［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するための本発明にかかる誘導加熱調
理器は、金属容器に渦電流を発生させて前記金属容器に
収納された被加熱物を加熱する加熱コイルが配置されて
いる誘導加熱調理器において、 前記加熱コイルに流れる電流に基づいて加熱コイルと
金属容器とを電磁結合させた状態、あるいは無負荷状態
における共振周波数を検出する共振周波数検出手段と、 前記共振周波数検出手段により検出された共振周波数
に基づいて無負荷状態か否かの判別および金属容器の材
質の判別をするための判別手段とを有することを特徴と
する。[Means for Solving the Problems] An induction heating cooker according to the present invention for achieving the above object is a heating coil for generating an eddy current in a metal container to heat an object to be heated housed in the metal container. In the induction heating cooker in which is arranged, a resonance frequency detecting means for detecting a resonance frequency in a state where the heating coil and the metal container are electromagnetically coupled based on the current flowing in the heating coil, or in a no-load state, It is characterized in that it has a determining means for determining whether or not there is no load and the material of the metal container based on the resonance frequency detected by the resonance frequency detecting means.
［作用］ 以上の本発明では、金属容器の材質が異なったり、無
負荷状態になったりした場合には、共振周波数がそれぞ
れ異なることに着目したものである。したがって、共振
周波数検出手段により加熱コイルに流れる電流に基づい
て共振周波数を検出し、判別手段により、共振周波数検
出手段において検出した共振周波数に基づいて金属容器
の材質を判別することができる。[Operation] The above-described present invention focuses on the fact that the resonance frequencies are different when the material of the metal container is different or when the metal container is in an unloaded state. Therefore, the resonance frequency detecting means can detect the resonance frequency based on the current flowing through the heating coil, and the determining means can determine the material of the metal container based on the resonance frequency detected by the resonance frequency detecting means.
［発明の実施例］ 以下、本発明にかかる誘導加熱調理器の実施例を添付
図面を参照して詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the induction heating cooker according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
第３図はこの発明の原理を説明するための周波数分布
図である。同図において、共振周波数は、無負荷状態の
場合に最も低くなり、非磁体の金属容器を負荷とした場
合には、最も高くなり、磁体の金属容器を負荷とした場
合には非磁性体の共振周波数と無負荷状態における共振
周波数との間に位置する。このように、金属容器の材質
によって共振周波数が異なることから、共振周波数を検
出し、この検出した共振周波数と対応する関係にある材
質あるいは状態（無負荷）を検索することにより、金属
容器の材質の判別および無負荷状態かどうかの判別を行
なうことができる。FIG. 3 is a frequency distribution diagram for explaining the principle of the present invention. In the figure, the resonance frequency is lowest in the unloaded state, highest in the non-magnetic metal container as a load, and the highest in the non-magnetic metal container as the load. It is located between the resonance frequency and the resonance frequency in the unloaded state. In this way, since the resonance frequency differs depending on the material of the metal container, the resonance frequency is detected, and the material or the state (no load) having a relationship corresponding to the detected resonance frequency is searched for, thereby determining the material of the metal container. It is possible to judge whether or not there is no load.
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。
同図において、入力可変回路１は、交流電圧を整流かつ
平滑化して直流電圧を発生し、この直流電圧をチョッパ
型インバータ等（図示しない）により変化させる回路で
ある。また、サイリスタ等により位相制御を行なうよう
にしても良い。ここで発生された直流電圧はシングルエ
ンドプッシュプル方式のインバータ回路11に供給され
る。このインバータ回路11は、１対のトランジスタ11a
および11bと、フライホイールダイオード11cおよび11d
とを含む。ここで、トランジスタ11aおよび11bとしては
高速でスイッチング動作を行なうことが可能なバイポー
ラ型MOSFET（別名IGBT）などを使用することが可能であ
る。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.
In the figure, an input variable circuit 1 is a circuit that rectifies and smoothes an AC voltage to generate a DC voltage, and changes the DC voltage by a chopper type inverter or the like (not shown). Also, the phase control may be performed by a thyristor or the like. The DC voltage generated here is supplied to the single-end push-pull inverter circuit 11. The inverter circuit 11 includes a pair of transistors 11a.
And 11b and flywheel diodes 11c and 11d
And Here, as the transistors 11a and 11b, it is possible to use a bipolar MOSFET (also called IGBT) capable of performing high-speed switching operation.
前記インバータ回路11はインバータ駆動回路８により
駆動され、高周波の信号を発生し、この高周波の信号を
加熱コイル６および共振コンデンサ７からなる直列共振
回路に供給する。この結果、加熱コイル６上に載せられ
た金属容器９には渦電流は発生し、この渦電流によって
金属容器９が発熱する。The inverter circuit 11 is driven by an inverter drive circuit 8, generates a high frequency signal, and supplies this high frequency signal to a series resonance circuit including a heating coil 6 and a resonance capacitor 7. As a result, an eddy current is generated in the metal container 9 placed on the heating coil 6, and the eddy current causes the metal container 9 to generate heat.
次に、この誘導加熱調理器の通常動作におけるフィー
ドバック制御を説明する。前記加熱コイル６に流れる電
流の値はインバータ回路11と加熱コイル６との間に結合
されたカレントトランス10によって検出され、その検出
された値はピーク電流検出回路４および位相検出回路３
に与えられる。ピーク電流検出回路４はカレントトラン
ス10からの検出信号に基づいてピーク値を検出し、ピー
ク値をマイクロコンピュータ５に与える。位相検出回路
３は、カレントトランス10により検出された電流値（電
流波形）および駆動周波数可変回路２により発生された
信号との位相差を検出しこの検出した位相差をマイクロ
コンピュータ５に与える。マイクロコンピュータ５はピ
ーク電流値および位相差に基づいてインバータ回路11を
共振状態で駆動するための周波数を設定し、この周波数
に関するデータを駆動周波数可変回路２に与える。イン
バータ駆動回路８は可変された周波数に基づいてインバ
ータ回路11を駆動する。このような制御を行なうことに
よりインバータ回路11は共振周波数でスイッチングする
ことができる。Next, the feedback control in the normal operation of this induction heating cooker will be described. The value of the current flowing through the heating coil 6 is detected by the current transformer 10 coupled between the inverter circuit 11 and the heating coil 6, and the detected value is the peak current detection circuit 4 and the phase detection circuit 3.
Given to. The peak current detection circuit 4 detects the peak value based on the detection signal from the current transformer 10 and supplies the peak value to the microcomputer 5. The phase detection circuit 3 detects the phase difference between the current value (current waveform) detected by the current transformer 10 and the signal generated by the drive frequency variable circuit 2 and gives the detected phase difference to the microcomputer 5. The microcomputer 5 sets a frequency for driving the inverter circuit 11 in a resonance state based on the peak current value and the phase difference, and supplies the driving frequency variable circuit 2 with data regarding this frequency. The inverter drive circuit 8 drives the inverter circuit 11 based on the changed frequency. By performing such control, the inverter circuit 11 can switch at the resonance frequency.
次に金属容器の材質判別動作を説明する。ここで、マ
イクロコンピュータ５は、材質判別を行なうために次の
構成にされる。即ち、マイクロコンピュータ５は、電源
ONに応答して入力可変回路１を制御する入力可変回路制
御部5aと、駆動周波数可変回路２にスイープ指令を出力
するスイープ指令部5bと、共振周波数検出部5cと、金属
容器９の材質に対応させて共振周波数を予め記憶してい
るメモリ部5dと、検出された共振周波数と記憶された共
振周波数データとの比較に基づいて、金属容器の材質の
判別、無負荷状態か否かの判別を行なう判別部5eとを含
む。まず、誘導加熱調理器の起動時において、マイクロ
コンピュータ５の入力制御部5aは電源ON信号に応答して
入力可変回路１を制御して、入力可変回路１から出力さ
れる直流電圧を一定かつ低電位にする。この一定の直流
電圧はインバータ回路11に供給される。マイクロコンピ
ュータ５のスイープ指令部5bは、電源ON信号に応答して
周波数可変回路２にスイープ指令を出す。このスイーブ
指令に応答して、駆動周波数可変回路２は、インバータ
駆動回路８のスイッチング周波数を一様に変化させる。
この周波数変化に従って、インバータ回路11の高周波出
力の周波数も変化する。そして、加熱コイル６に流れる
電流はカレントトランス10によって検出されてこの検出
された電流は位相検出回路３に与えられる。位相検出回
路３はカレントトランス10からの電流と駆動周波数可変
回路２からの出力信号との位相ずれを検出する。この位
相差の検出は位相差が０になるまで繰返され、位相差が
０になった時点で位相検出回路３はパルス信号をマイク
ロコンピュータ５に与える。マイクロコンピュータ５の
共振周波数検出部5cはこのパルス信号が与えられたとき
の駆動周波数を共振周波数とする。以上のようにして、
走査中の周波数から共振周波数を探すことができる。判
別部5eは、検出された共振周波数とメモリ部5dに記憶し
ておいた共振周波数データとを比較することによって、
金属容器７の材質および無負荷状態かどうかの判別を行
なう。そして、この判別結果を報知したり、判別結果に
基づいて金属容器７の材質に応じた加熱制御に切替えた
りすることができる。Next, the operation of determining the material of the metal container will be described. Here, the microcomputer 5 has the following configuration in order to determine the material. That is, the microcomputer 5 is a power source.
The input variable circuit control unit 5a that controls the input variable circuit 1 in response to ON, the sweep command unit 5b that outputs a sweep command to the drive frequency variable circuit 2, the resonance frequency detection unit 5c, and the metal container 9 are made of materials. Based on the comparison between the stored resonance frequency data and the memory section 5d that stores the resonance frequency in advance in association with the resonance frequency, the material of the metal container is determined, and whether the metal container is in the unloaded state is determined. And a discriminating unit 5e for performing. First, when the induction heating cooker is started, the input control unit 5a of the microcomputer 5 controls the input variable circuit 1 in response to the power ON signal so that the DC voltage output from the input variable circuit 1 is constant and low. Set to potential. This constant DC voltage is supplied to the inverter circuit 11. The sweep command unit 5b of the microcomputer 5 issues a sweep command to the frequency variable circuit 2 in response to the power ON signal. In response to this sweep command, the drive frequency variable circuit 2 uniformly changes the switching frequency of the inverter drive circuit 8.
The frequency of the high frequency output of the inverter circuit 11 also changes according to this frequency change. The current flowing through the heating coil 6 is detected by the current transformer 10, and the detected current is given to the phase detection circuit 3. The phase detection circuit 3 detects a phase shift between the current from the current transformer 10 and the output signal from the drive frequency variable circuit 2. This detection of the phase difference is repeated until the phase difference becomes 0, and at the time when the phase difference becomes 0, the phase detection circuit 3 gives a pulse signal to the microcomputer 5. The resonance frequency detecting section 5c of the microcomputer 5 sets the drive frequency when the pulse signal is given as the resonance frequency. As described above,
The resonance frequency can be searched from the frequency during scanning. The determination unit 5e compares the detected resonance frequency with the resonance frequency data stored in the memory unit 5d,
The material of the metal container 7 and whether or not it is in an unloaded state are determined. Then, it is possible to notify the determination result or switch to heating control according to the material of the metal container 7 based on the determination result.
いま、第２図（ａ）に示される加熱コイルと鍋との等
価回路を第２図（ｂ）のように変換すると、 ただし、 ω＝２πｆである。Now, when the equivalent circuit of the heating coil and the pan shown in FIG. 2 (a) is converted as shown in FIG. 2 (b), However, ω = 2πf.
L3:加熱コイルと金属容器との結合回路の等価インダク
タンス τ：金属容器の時定数 f:駆動周波数 k:負荷と加熱コイルの結合係数 となる。ここでL3は金属容器の時定数τの関数になって
おり、このL3と共振コンデンサの容量Ｃで構成される直
列共振回路の共振周波数f0は、 となり、この走査によって検出した共振周波数によりほ
ぼ近似的に金属容器の材質に応じた時定数τが判別でき
るため、その共振周波数によって金属容器の材質の判別
および負荷状態の判別を行なうことができる。L 3: the equivalent inductance of the coupling circuit between the heating coil and the metal casing tau: When metal container constant f: driving frequency k: the coupling coefficient of the load and the heating coil. Here, L 3 is a function of the time constant τ of the metal container, and the resonance frequency f 0 of the series resonance circuit composed of this L 3 and the capacitance C of the resonance capacitor is Since the time constant τ corresponding to the material of the metal container can be approximately determined by the resonance frequency detected by this scanning, the material of the metal container and the load state can be determined by the resonance frequency.
［発明の効果］ 以上の説明であれば、共振周波数検出手段により加熱
コイルと金属容器とを磁気結合させた状態における共振
周波数および無負荷状態における共振周波数を検出する
ことにより、無負荷状態であるか否かの判別および金属
容器の材質の判別を行なうことが可能となる。従って、
調理者に金属容器の材質や無負荷状態を報知することが
できる。また金属容器の材質と対応した加熱調理を行な
うことができる。[Effects of the Invention] According to the above description, the resonance frequency detecting means detects the resonance frequency in the state where the heating coil and the metal container are magnetically coupled and the resonance frequency in the non-load state, whereby the no-load state is obtained. It is possible to determine whether or not and the material of the metal container. Therefore,
It is possible to inform the cooker of the material of the metal container and the unloaded state. Further, it is possible to perform heating and cooking corresponding to the material of the metal container.
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
加熱コイルと金属容器との等価回路、第３図は本発明の
原理を説明するための周波数分布図、第４図は従来の誘
導加熱調理器の概略ブロック図である。 図において、１は入力可変回路、２は駆動周波数可変回
路、３は位相検出回路、４はピーク電流検出回路、５は
マイクロコンピュータ、5aは入力可変回路制御部、5bは
スイープ指令部、5cは共振周波数検出部、5dはメモリ
部、5eは判別部、６は加熱コイル、７は共振コンデン
サ、８はインバータ駆動回路、９は金属容器、10はカレ
ントトランス、11はインバータ回路である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit of a heating coil and a metal container, FIG. 3 is a frequency distribution diagram for explaining the principle of the present invention, and FIG. It is a schematic block diagram of the conventional induction heating cooker. In the figure, 1 is an input variable circuit, 2 is a drive frequency variable circuit, 3 is a phase detection circuit, 4 is a peak current detection circuit, 5 is a microcomputer, 5a is an input variable circuit control unit, 5b is a sweep command unit, and 5c is A resonance frequency detection unit, 5d is a memory unit, 5e is a determination unit, 6 is a heating coil, 7 is a resonance capacitor, 8 is an inverter drive circuit, 9 is a metal container, 10 is a current transformer, and 11 is an inverter circuit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮地 毅 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番 地の１ 中部電力株式会社電気利用技術 研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−150580（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−206194（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−160689（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−244585（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Takeshi Miyaji 1 20-20 Kitakanyama, Otaka-cho, Midori-ku, Nagoya-shi, Aichi Chubu Electric Power Co., Inc. Electricity Utilization Technology Research Laboratory (56) Reference JP-A-60- 150580 (JP, A) JP 61-206194 (JP, A) JP 62-160689 (JP, A) JP 2-244585 (JP, A)
Claims (1)
器に収納された被加熱物を加熱する加熱コイルが配置さ
れている誘導加熱調理器において、 前記加熱コイルに高周波の信号を供給するためのインバ
ータ回路と、 前記加熱コイルと前記インバータ回路との間に結合さ
れ、位相検出回路とピーク電流検出回路を用いて、前記
加熱コイルに流れる電流に基づいて加熱コイルと金属容
器とを電磁結合させた状態、あるいは無負荷状態におけ
る共振周波数を検出する共振周波数検出手段と、 前記共振周波数検出手段により検出された共振周波数に
基づいて無負荷状態か否かの判別および金属容器の材質
の判別をするための判別手段とを有し、 無負荷状態では最も低い位置に、非磁性体の金属容器の
場合においては最も高い位置に、磁性体の金属容器の場
合においては両者の中間に位置するように分布する共振
周波数を検出することを特徴とする誘導加熱調理器。1. An induction heating cooker in which a heating coil for generating an eddy current in a metal container to heat an object to be heated contained in the metal container is provided, and a high-frequency signal is supplied to the heating coil. And an inverter circuit for connecting between the heating coil and the inverter circuit, and using a phase detection circuit and a peak current detection circuit, the heating coil and the metal container are electromagnetically coupled based on the current flowing in the heating coil. Resonance frequency detecting means for detecting the resonance frequency in the unloaded state, or in the unloaded state, and the determination of the unloaded state based on the resonance frequency detected by the resonance frequency detecting means and the determination of the material of the metal container. In the case of a non-magnetic metal container, it is at the highest position in the non-loaded state. In the case of a container, an induction heating cooker characterized by detecting a resonance frequency distributed so as to be located between the two.
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