JP6076040B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、小径鍋に対する加熱電力を抑制する誘導加熱調理器に関するものである。

従来の誘導加熱調理器においては、例えば、「入力電流検出手段とインバータ出力検出手段から鍋の大小を判定する小鍋判定手段と、鍋の温度を検出する温度検知手段と、温度検知手段からの信号に応じてインバータ回路の出力を制御する制御手段とを備えた」ものがあった。（例えば、特許文献１参照）

特開２００７−１８４１７９号公報（請求項１)

前述した特許文献１に記載の技術では、小鍋判定手段が小鍋と判定した場合に、制御手段が温度検知手段の制御温度を低く構成することにより、単位面積あたりの自己発熱が大きい小径鍋の異常温度上昇を低減するようにしていた。

しかし、小径鍋の載置位置が加熱コイルの中心位置からずれていたり、小径鍋の鍋底が反っていた場合には、検知温度が正確でなかったり検知が遅れたりすることがあり、小径鍋の鍋底周縁部を加熱し過ぎるという課題があった。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、小径鍋の載置位置が加熱コイルの中心位置からずれたり、鍋底が反っていた場合や、小径鍋が加熱コイルの中央に載置されていた場合でも、小径鍋の鍋底周縁部の過熱を抑制でき、加熱密度が高くなり過ぎないように制御する誘導加熱調理器を得ることを目的とする。

本発明に係る誘導加熱調理器は、トッププレート上の鍋を加熱する加熱コイルと、加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、インバータ回路からの出力電流を検出する出力電流検出手段と、インバータ回路からの出力電力を検出する出力電力検出手段と、出力電流検出手段および出力電力検出手段の検出結果に基づいてインバータ回路を制御する制御手段とを備え、制御手段は、出力電力から出力電力が小さくなるほど出力電流が低くなる第１の出力電流上限値を定め、加熱に適正な鍋のときに出力電流が第１の出力電流上限値を超えないようにインバータ回路を制御する。

本発明においては、出力電流が出力電力から定まる第１の出力電流上限値を超えないようにインバータ回路を制御する。この制御を行うことにより、小径鍋の加熱時の出力電流を制限でき、このため、小径鍋の鍋底周縁部の過熱を抑えることができ、加熱密度を抑制することができる。また、小径鍋の加熱時の出力電流を制限しているので、小径鍋の検知温度が正確でなかった場合や検知が遅れたりした場合であっても、小径鍋の過熱を抑制することができる。

実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の駆動信号の一例を示す波形図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱コイルに流れる高周波電流で生じる磁束と鍋の位置関係を示す図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の入力電力と出力電流との相関における鍋の大小に対する出力電流上限値を示す図である。 図１の誘導加熱調理器における制御回路の加熱制御の動作を示すフローチャートである。 図１の誘導加熱調理器における制御回路において、加熱開始の際に加熱可能な適正な鍋か否かの判定に用いる所定の駆動信号の出力時の入力電流と出力電流の関係を示す図である。 実施の形態１の変形例１に係る誘導加熱調理器の入力電流と出力電流との相関における鍋の大小に対する出力電流上限値を示す図である。 実施の形態１の変形例２に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。 実施の形態１の変形例２に係る誘導加熱調理器の出力電力と出力電流との相関における鍋の大小に対する出力電流上限値を示す図である。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器における制御回路の加熱制御の動作を示すフローチャートである。 図１０の誘導加熱調理器における制御回路において、加熱開始の際に加熱可能な適正な鍋か否かの判定に用いる所定の駆動信号の出力時の入力電流と出力電流の関係を示す図である。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器のインバータ回路の駆動信号の一例を示す波形図である。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器において、駆動周波数ｆ１を出力したときの入力電流と出力電流との相関における磁性ＳＵＳの小径鍋に対する出力電流上限値を示す図である。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器において、駆動周波数ｆ２を出力したときの入力電流と出力電流との相関におけるＳＥＣＣの小径鍋に対する出力電流上限値を示す図である。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器において、駆動周波数ｆ３を出力したときの入力電流と出力電流との相関における非磁性ＳＵＳの小径鍋に対する出力電流上限値を示す図である。 実施の形態２の変形例１に係る誘導加熱調理器において、駆動周波数ｆ１を出力したときの入力電流と出力電流との相関における磁性ＳＵＳの小径鍋に対する出力電流上限値を示す図である。 実施の形態２の変形例１に係る誘導加熱調理器において、駆動周波数ｆ２を出力したときの入力電流と出力電流との相関におけるＳＥＣＣの小径鍋に対する出力電流上限値を示す図である。 実施の形態２の変形例１に係る誘導加熱調理器において、駆動周波数ｆ３を出力したときの入力電流と出力電流との相関における非磁性ＳＵＳの小径鍋に対する出力電流上限値を示す図である。 実施の形態２の変形例２に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。 図１９の誘導加熱調理器におけるインバータ回路の高出力時の駆動信号の一例を示す波形図である。 図１９の誘導加熱調理器におけるインバータ回路の中出力時の駆動信号の一例を示す波形図である。 図１９の誘導加熱調理器におけるインバータ回路の小出力時の駆動信号の一例を示す波形図である。 実施の形態３に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。 実施の形態３に係る誘導加熱調理器のインバータ回路の駆動信号の一例を示す波形図である。 図２３の誘導加熱調理器において、駆動周波数ｆが所定周波数ｆａ以上のときの入力電力と出力電流との相関における鍋に対する出力電流上限値を示す図である。 図２３の誘導加熱調理器において、駆動周波数ｆが所定周波数ｆｂ未満のときの入力電力と出力電流との相関における鍋に対する出力電流上限値を示す図である。 図２３の誘導加熱調理器において、駆動周波数ｆが所定周波数ｆｂ以上で、所定周波数ｆａ未満のときの入力電力と出力電流との相関における鍋に対する出力電流上限値を示す図である。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図、図２は実施の形態１に係る誘導加熱調理器の駆動信号の一例を示す波形図である。
本実施の形態１に係る誘導加熱調理器は、図１に示すように、直流電源回路２が商用交流電源１と接続される。直流電源回路２は、交流電力を整流する整流ダイオードブリッジ３とリアクトル４および平滑コンデンサ５とにより構成され、インバータ回路６に直流電力を供給する。直流電源回路２の入力側には、商用交流電源１から直流電源回路２に入力する電流を検出する入力電流検出手段１３が挿入されている。整流ダイオードブリッジ３の出力端の間には、整流ダイオードブリッジ３の出力電圧を検出する入力電圧検出手段１４が接続されている。

前述のインバータ回路６は、直流電源回路２の直流母線間に２個直列に接続されたスイッチング素子７、８（以下、高電位側のスイッチング素子を「上スイッチ７」、低電位側のスイッチング素子を「下スイッチ８」と記す）と、その各スイッチ７、８にそれぞれ逆並列に接続されたダイオード９、１０とによって構成されている。インバータ回路６は、直列に接続された上・下スイッチ７、８が駆動回路１１からの駆動信号（駆動周波数）で交互にオン・オフ駆動し、その出力端（上・下スイッチ７、８の接続点）と直流母線の一端との間に高周波電圧を発生する。このインバータ回路６から出力される高周波電圧は負荷回路１５に印加され、加熱コイル１６に高周波の電流（出力電流）が流れる。その出力電流は、直流母線の一端に挿入された出力電流検出手段１２によって検出される。

インバータ回路６は、図２（ａ）に示すように、上・下スイッチ７、８を駆動する駆動信号のオン・オフの通電比率がほぼ同等のときに高出力状態となり、同図（ｂ）に示すように、上スイッチ７の通電時間が下スイッチ８の通電時間より短くなっているときには低出力状態となる。なお、上スイッチ７の導通時間にその期間に負荷電流の転流が生じないように、負荷回路１５の加熱コイル１６と共振コンデンサ１７の共振周期の１／２より短い期間とする。

負荷回路１５は、前述の加熱コイル１６および共振コンデンサ１７の直列回路と、共振コンデンサ１７と並列に接続されたクランプダイオード１８とで構成されている。このクランプダイオード１８は、加熱コイル１６と共振コンデンサ１７の接続点の電位を直流電源回路２の低電位側母線の電位にクランプする。このクランプダイオード１８の働きにより、下スイッチ８が導通した状態では加熱コイル１６に流れる電流は転流しない。なお、加熱コイル１６に流れる高周波電流は、トッププレート（図示せず）上に載置された鍋（図示せず）に渦電流を誘導し、鍋を加熱する。

操作部１９は、ユーザの操作で設定された目標の加熱電力を制御回路２０に入力する。制御回路２０は、インバータ回路６の駆動制御を行うものであり、操作部１９により設定された目標の加熱電力と、入力電流検出手段１３および入力電圧検出手段１４により検出された入力電流と入力電圧から算出した入力電力と、インバータ回路６の出力電流とに基づいて駆動回路１１を制御する。なお、その制御回路２０には、入力電力検出手段の機能を備えている。

図３は実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱コイルに流れる高周波電流で生じる磁束と鍋の位置関係を示す図、図４は実施の形態１に係る誘導加熱調理器の入力電力と出力電流との相関における鍋の大小に対する出力電流上限値を示す図である。なお、図３（ａ）は加熱コイル１６の上方のトッププレート２１に大径鍋２２ａを載置した状態を示し、同図３（ｂ）は中径鍋２２ｂを載置した状態を示し、同図（ｃ）は小径鍋２２ｃを載置した状態を示している。

図３（ａ）に示すように大径鍋２２ａを載置した状態では、その鍋底が加熱コイル１６上を覆うため、加熱コイル１６に流れる高周波電流により生成された高周波磁束の多くが直上の鍋底に鎖交する。この場合、広い鍋底に高周波の渦電流が流れて高熱が発生するとともに、鍋底に流れる渦電流で生じる磁束により、加熱コイル１６に流れる電流で生じる磁束の一部が打ち消される。一方、同図（ｃ）に示すように小径鍋２２ｃを載置した状態では、加熱コイル１６に対向する鍋底の面積が小さく、その直下の加熱コイル部分に流れる高周波電流により生成される高周波磁束は直上の鍋底にその大部分が鎖交するが、鍋底から外れた部分の加熱コイル１６に流れる高周波電流により生じる高周波磁束は、その一部のみが小径鍋２２ｃに鎖交し、その他は漏れ磁束となる。

従って、同じ大きさの電流（出力電流）を加熱コイル１６に流した場合、図４に示すように、大径鍋２２ａを載置した方が小径鍋２２ｃを載置した場合よりも大きな入力電力（加熱電力）となる。但し、小径鍋２２ｃの方が鍋底直下の加熱コイル１６に流れる高周波電流で生じる磁束だけでなく、小径鍋２２ｃの直下周辺の加熱コイル部分に流れる高周波電流により生じる磁束の一部も鍋底に鎖交して誘導渦電流を流すことになるので、渦電流の密度が高くなり、加熱密度も高くなる。

そこで、図４に示すように、入力電力が小さくなるほど出力電流が低くなる電流値を出力電流上限（斜めの破線：第１の出力電流上限値）としてインバータ回路６の出力電流を制限することとすれば、入力電力によらず一定の上限値（上・下スイッチの定格（定格電流）や冷却状態で定まる出力電流上限値）で出力電流を制限する場合と比較して、小径鍋２２ｃに対する加熱電力の最大値を抑制することができ、小径鍋２２ｃの加熱密度を抑えることができる。これにより、小径鍋２２ｃにおける過熱の危険性を抑制することができる。なお、中径鍋２２ｂについては、図４に示すように、大径鍋２２ａと小径鍋２２ｃの中間の特性となる。中径鍋２２ｂに対する出力電流上限値は、前述の出力電流上限（斜めの破線）を用いる。また、大径鍋２２ａに対する出力電流上限値は、インバータ回路６の上・下スイッチ７、８の定格やインバータ回路６の冷却状態で定まる出力電流（第２の出力電流上限値）を使用する。

図５は図１の誘導加熱調理器における制御回路の加熱制御の動作を示すフローチャート、図６は図１の誘導加熱調理器における制御回路において、加熱開始の際に加熱可能な適正な鍋か否かの判定（以下、初期負荷判定と記す）に用いる所定の駆動信号の出力時の入力電流と出力電流の関係を示す図である。

まず、制御回路２０は、操作部１９から加熱開始の指示が出されたか否かを判定する（ステップ１）。例えば目標の加熱電力が設定された場合には、制御回路２０は、加熱開始の指示が出されたと判定して、適正な鍋か否かを判定するための所定の駆動信号が駆動回路１１からインバータ回路６に出力されるように駆動回路１１を制御する。そして、制御回路２０は、入力電流検出手段１３によって検出された入力電流を読み込むと共に、出力電流検出手段１２によって検出された出力電流を読み込んで、初期負荷判定処理を行う（ステップ２）。

図６に示すように、制御回路２０は、入力電流と出力電流が共に小さいときには、鍋の載置されていない無負荷状態や、フォーク、ナイフ等の小物が載置されていると判定する。また、制御回路２０は、出力電流が大きかったり、入力電流に対する出力電流の比が大きいときには、アルミ鍋のような誘導加熱に適さない不適正な鍋が載置されていると判定する。更に、制御回路２０は、前述の所定の駆動信号の出力に対し、入力電流と出力電流が所定の範囲にある鍋に対しては適正な鍋と判定する。なお、入力電流と出力電流とから鍋の大きさ（大・中・小）も判定している。

制御回路２０は、初期負荷判定の結果、無負荷状態や不適正な鍋（アルミ鍋）と判定したときには（ステップ３）、適正な鍋なしを確定したか否かを判定する（ステップ４）。制御回路２０は、確定していない場合にはステップ２に戻って初期負荷判定処理を繰り返し、適正な鍋なしを確定した場合には、インバータ回路６の駆動を停止し(ステップ５)、初期状態に戻る。なお、適正な鍋なしの確定は、不適正な鍋と判定してからその状態が所定期間継続したときである。

また、制御回路２０は、初期負荷判定の結果、適正な鍋２２と判定した場合には（ステップ３）、操作部１９で設定された目標の加熱電力となるように、駆動回路１１を介してインバータ回路６を制御する。そして、制御回路２０は、入力電流検出手段１３および入力電圧検出手段１４でそれぞれ検出された入力電流と入力電圧とを読み込んで入力電力を算出する(ステップ６)。次いで、制御回路２０は、図４に示すように、入力電力から第１の出力電流上限値を算出する（ステップ７）。この第１の出力電流上限値は、前述したように、入力電力が小さくなるほど出力電流が低くなる電流値で、載置された鍋２２が小径鍋２２ｃである場合には加熱密度が高くならないように設定されている。

その後、制御回路２０は、出力電流検出手段１２により検出された出力電流を読み込んで、その出力電流が、算出した出力電流上限値を超えたか否かを判定する（ステップ８）。制御回路２０は、出力電流が出力電流上限値を超えていたときには、上スイッチ７の通電時間比率を小さくなるように駆動回路１１を制御し、インバータ回路６の出力を下げる（ステップ１１）。また、出力電流が出力電流上限値以下のときには、算出した入力電力と操作部１９で設定された目標の加熱電力を比較する（ステップ９）。

制御回路２０は、ステップ９において、算出した入力電力の方が小さいと判定したときには、上スイッチ７の通電時間比率が大きく（但し５０％以下）なるように駆動回路１１を制御し、インバータ回路６の出力を上げる（ステップ１０）。また、制御回路２０は、ステップ６で算出した入力電力の方が目標の加熱電力より大きいときには、上スイッチ７の通電時間比率が小さくなるように駆動回路１１を制御し、インバータ回路６の出力を下げる（ステップ１１）。更に、制御回路２０は、算出した入力電力と目標の加熱電力が略同等である場合には、そのままステップ１２に移行して操作部１９から加熱終了の指示が入力されたか否かを判定する。制御回路２０は、加熱終了の指示がなければステップ６に戻って加熱電力の制御を継続し、加熱終了の指示があれば駆動回路１１の制御を停止してインバータ回路６の出力を停止させ(ステップ１３)、初期状態に戻る。

以上のように実施の形態１によれば、入力電力が小さくなるほど第１の出力電流上限値を低い値としている。このため、同一の大きさの出力電流に対して入力電力が小さくなる小径鍋２２ｃの加熱時の出力電流を制限でき、小径鍋２２ｃの過熱（加熱密度）を抑制することができる。また、小径鍋２２ｃの加熱時の出力電流を制限しているので、小径鍋２２ｃの検知温度が正確でなかった場合や検知が遅れたりした場合であっても、小径鍋２２ｃの過熱を抑制することができる。

なお、実施の形態１では、入力電流と入力電圧とから得られた入力電力に基づいて出力電流の上限値を定めるようにしたが、入力電力に代えて、入力電流に基づいて出力電流の上限値を定めるようにしてもよい。
一般に商用交流電源１の電圧は略一定であることから、図７に示すように、誘導加熱調理器に入力される入力電流が小さくなるほど出力電流が低くなる電流値を出力電流上限値（出力電流上限値＝入力電流×ａ＋ｂ・・・（ａ＞０））としてもよい。この場合も実施の形態１と同様に、小径鍋２２ｃの加熱電力の最大値を抑制することができ、小径鍋２２ｃの加熱密度を抑えることができる。なお、この場合も、中径鍋２２ｂに対する出力電流上限値は、入力電流が小さくなるほど出力電流が低くなる電流値とする。また、大径鍋２２ａに対する出力電流上限値は、インバータ回路６の上・下スイッチ７、８の定格やインバータ回路６の冷却状態で定まる出力電流を使用する。前述の図７は、実施の形態１の変形例１に係る誘導加熱調理器の入力電流と出力電流との相関における鍋の大小に対する出力電流上限値を示す図である。

また、一定の電力を入力する場合の入力電圧（商用交流電源１の電圧）の変動の影響を考慮に入れるようにしてもよい。入力電圧が高いと入力電流は小さくなるため（例えば、入力電力９００Ｗ、力率９０％、入力電圧２００Ｖの場合、入力電流は５Ａとなるが、入力電圧が２２０Ｖの場合、入力電流は約４．５Ａ）、入力電圧が高いほど出力電流の上限値を高くする補正をかけるようにする。例えば、出力電流上限値を、（出力電流上限値＝（入力電流×ａ＋ｂ）×入力電圧／基準入力電圧（２２０Ｖ））、又は（出力電流上限値＝（入力電流×ａ＋ｂ）＋ΔＶ×ｃ・・・（ΔＶ＝入力電圧―基準入力電圧、ｃ＞０））の何れかの式を用いて求めることにより、入力電圧の上昇による加熱密度の変動を抑制することができる。

また、誘導加熱調理器の入力電力や入力電流ではなく、インバータ回路６の出力電力に基づいて出力電流の上限値を定めるようにしてもよい。
例えば図８に示すように、インバータ回路６の出力電圧（負荷回路１５への印加電圧）を検出する出力電圧検出手段２３と、出力電流検出手段１２によって検出された出力電流と出力電圧検出手段２３によって検出された出力電圧とからインバータ回路６の出力電力を算出する乗算回路２４（出力電力検出手段）とを設ける。そして、図９に示すように、乗算回路２４により算出された出力電力が小さくなるほど出力電流が低くなる電流値を出力電流上限値とする。この場合も実施の形態１と同様に、小径鍋２２ｃの加熱電力の最大値を抑制することができ、小径鍋２２ｃの加熱密度を抑えることができる。なお、図８は実施の形態１の変形例２に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図、図９は実施の形態１の変形例２に係る誘導加熱調理器の出力電力と出力電流との相関における鍋の大小に対する出力電流上限値を示す図である。

実施の形態２．
実施の形態２は、鍋（小径鍋）の材質からインバータ回路６の駆動周波数を選択し、その選択した駆動周波数で駆動して得られる入力電力から出力電流の上限値（第１の出力電流上限値）を算出するようにしたものである。
図１０は実施の形態２に係る誘導加熱調理器における制御回路の加熱制御の動作を示すフローチャート、図１１は図１０の誘導加熱調理器における制御回路において、加熱開始の際に加熱可能な適正な鍋か否かの判定に用いる所定の駆動信号の出力時の入力電流と出力電流の関係を示す図、図１２は実施の形態２に係る誘導加熱調理器のインバータ回路の駆動信号の一例を示す波形図、図１３は実施の形態２に係る誘導加熱調理器において、駆動周波数ｆ１を出力したときの入力電流と出力電流との相関における磁性ＳＵＳの小径鍋に対する出力電流上限値を示す図、図１４は実施の形態２に係る誘導加熱調理器において、駆動周波数ｆ２を出力したときの入力電流と出力電流との相関におけるＳＥＣＣの小径鍋に対する出力電流上限値を示す図、図１５は実施の形態２に係る誘導加熱調理器において、駆動周波数ｆ３を出力したときの入力電流と出力電流との相関における非磁性ＳＵＳの小径鍋に対する出力電流上限値を示す図である。なお、実施の形態２の誘導加熱調理器の回路構成は、図１に示す実施の形態１と同様である。

以下、図１１〜図１５を参照しながら、制御回路２０の加熱制御の動作を図１０のフローチャートに基づいて説明する。なお、図１３は、磁性ＳＵＳの小径鍋２２ｃについて、駆動周波数ｆ１でインバータ回路６を駆動した場合の入力電力に対する出力電流および出力電流上限値を示し、図１４は、ＳＥＣＣの小径鍋２２ｃについて、駆動周波数ｆ２でインバータ回路６を駆動する場合の入力電力に対する出力電流および出力電流上限値を示す。また、図１５は、非磁性ＳＵＳの小径鍋２２ｃについて、駆動周波数ｆ３でインバータ回路６を駆動する場合の入力電力に対する出力電流および出力電流上限値を示す。

まず、制御回路２０は、操作部１９から加熱開始の指示が出されたか否かを判定する（ステップ１）。例えば目標の加熱電力が設定された場合には、制御回路２０は、加熱開始の指示が出されたと判定して、適正な鍋か否かを判定するための所定の駆動信号が駆動回路１１からインバータ回路６に出力されるように駆動回路１１を制御する。そして、制御回路２０は、入力電流検出手段１３によって検出された入力電流を読み込むと共に、出力電流検出手段１２によって検出された出力電流を読み込んで、初期負荷判定処理を行う（ステップ２）。

制御回路２０は、図１１に示すように、入力電流と出力電流が共に小さいときには、鍋が載置されていない無負荷状態や、フォーク、ナイフ等の小物が載置されていると判定する。また、制御回路２０は、出力電流が大きかったり、入力電流に対する出力電流の比が大きいときには、アルミ鍋のような誘導加熱に適さない不適正な鍋が載置されていると判定する。更に、制御回路２０は、前述の所定の駆動信号に対し、入力電流と出力電流が所定の範囲にある鍋に対しては適正な鍋と判定する。例えば、入力電流に対して出力電流が比較的に小さいときには磁性ＳＵＳ鍋と判定し、入力電流に対して出力電流が比較的に大きいときには非磁性ＳＵＳ鍋と判定する。また、入力電流に対して出力電流が略中間に位置しているときにはＳＥＣＣ鍋と判定する。なお、入力電流と出力電流とから鍋の大きさ（大・中・小）も判定している。

制御回路２０は、初期負荷判定の結果、無負荷状態や不適正な鍋と判定したときには（ステップ３）、適正な鍋なしを確定したか否かを判定する（ステップ４）。制御回路２０は、確定していない場合にはステップ２に戻って初期負荷判定処理を繰り返し、適正な鍋なしを確定した場合には、インバータ回路６の駆動を停止し(ステップ５)、初期状態に戻る。なお、適正な鍋なしの確定は、前述したように、不適正な鍋と判定してからその状態が所定期間継続したときである。

また、制御回路２０は、初期負荷判定の結果、適正な鍋２２と判定した場合には（ステップ３）、適正鍋の材質に基づいてインバータ回路６の駆動周波数を選択する（ステップ３−１）。例えば、制御回路２０は、鍋２２が磁性ＳＵＳの場合には駆動周波数ｆ１を選択し（図１２（ａ）参照）、その駆動周波数ｆ１でインバータ回路６が駆動するように駆動回路１１を制御する（ステップ３−２）。また、制御回路２０は、鍋２２がＳＥＣＣの場合には駆動周波数ｆ２を選択し（図１２（ｂ）参照）、その駆動周波数ｆ２でインバータ回路６が駆動するように駆動回路１１を制御する（ステップ３−３）。更に、制御回路２０は、鍋２２が非磁性ＳＵＳの場合には駆動周波数ｆ３を選択し（図１２（ｃ）参照）、その駆動周波数ｆ３でインバータ回路６が駆動するように駆動回路１１を制御する（ステップ３−４）。

そして、制御回路２０は、入力電流検出手段１３および入力電圧検出手段１４でそれぞれ検出された入力電流と入力電圧とを読み込んで入力電力を算出する(ステップ６)。次いで、制御回路２０は、図１３〜図１５に示すように、選択した駆動周波数と入力電力とから第１の出力電流上限値を算出する（ステップ７）。この第１の出力電流上限値は、前述したように、入力電力が小さくなるほど出力電流が低くなる電流値で、小径鍋２２ｃの加熱密度が高くならないように設定されている。そのため、同じ入力電力に対する出力電流上限値は、抵抗値の大きい磁性ＳＵＳの小径鍋２２ｃの駆動周波数ｆ１における上限値より、抵抗値の小さい非磁性ＳＵＳの小径鍋２２ｃの駆動周波数ｆ３における上限値の方が高くなる。

その後、制御回路２０は、出力電流検出手段１２により検出された出力電流を読み込んで、その出力電流が、求めた出力電流上限値を超えたか否かを判定する（ステップ８）。制御回路２０は、出力電流が出力電流上限値を超えていたときには、上スイッチ７の通電時間比率を小さくなるように駆動回路１１を制御し、インバータ回路６の出力を下げる（ステップ１１）。また、出力電流が出力電流上限値以下のときには、算出した入力電力と操作部１９で設定された目標の加熱電力を比較する（ステップ９）。

制御回路２０は、ステップ９において、算出した入力電力の方が小さいと判定したときには、上スイッチ７の通電時間比率が大きく（但し５０％以下）なるように駆動回路１１を制御し、インバータ回路６の出力を上げる（ステップ１０）。また、制御回路２０は、ステップ６で算出した入力電力の方が目標の加熱電力より大きいときには、上スイッチ７の通電時間比率が小さくなるように駆動回路１１を制御し、インバータ回路６の出力を下げる（ステップ１１）。更に、制御回路２０は、算出した入力電力と目標の加熱電力が略同等である場合には、そのままステップ１２に移行して操作部１９から加熱終了の指示が入力されたか否かを判定する。制御回路２０は、加熱終了の指示がなければステップ６に戻って加熱電力の制御を継続し、加熱終了の指示があれば駆動回路１１の制御を停止してインバータ回路６の出力を停止させ(ステップ１３)、初期状態に戻る。

以上のように実施の形態２においては、鍋２２の材質に応じて設定された駆動周波数（駆動信号）でインバータ回路６を駆動したときに得られる入力電力が小さくなるほど低くなる電流値を出力電流上限値としている。このため、上・下スイッチ７、８の定格電流や冷却状態で定まる一定の出力電流の上限値で制限する場合と比べ、小径鍋２２ｃの加熱時の出力電流を抑制でき、小径鍋２２ｃの加熱密度が高くなるのを抑えることができる。また、小径鍋２２ｃの加熱時の出力電流を制限しているので、小径鍋２２ｃの温度の検知が時間的に遅れたりしても過熱を抑制することができる。

なお、実施の形態２では、図１３〜図１５に示す駆動周波数に応じて得られる入力電力に基づいて第１の出力電流上限値を定めて、小径鍋２２ｃの加熱密度が高くなり過ぎないようにしたが、図１６〜図１８に示すように、インバータ回路６を構成する上・下スイッチ７、８の定格電流や、インバータ回路６や加熱コイル１６の冷却状態で定まる一定の出力電流上限値（第２の出力電流上限値）も考慮するようにしてもよい。

図１６は実施の形態２の変形例１に係る誘導加熱調理器において、駆動周波数ｆ１を出力したときの入力電流と出力電流との相関における磁性ＳＵＳの小径鍋に対する出力電流上限値を示す図、図１７は実施の形態２の変形例１に係る誘導加熱調理器において、駆動周波数ｆ２を出力したときの入力電流と出力電流との相関におけるＳＥＣＣの小径鍋に対する出力電流上限値を示す図、図１８は実施の形態２の変形例１に係る誘導加熱調理器において、駆動周波数ｆ３を出力したときの入力電流と出力電流との相関における非磁性ＳＵＳの小径鍋に対する出力電流上限値を示す図である。

例えば、図１６に示すように、鍋２２の抵抗値が大きい磁性ＳＵＳに対する駆動周波数ｆ１（第１の所定値未満の駆動周波数）においては、入力電力に基づく第１の出力電流上限値よりも上・下スイッチ７、８の定格等に基づく第２の出力電流上限値が高くなる。一方、図１８に示すように、小径鍋２２ｃの抵抗値が小さい非磁性ＳＵＳに対する駆動周波数ｆ３（第２の所定値以上の駆動周波数）においては、入力電力に基づく第１の出力電流上限値よりも上・下スイッチ７、８の定格電流等に基づく一定の第２の出力電流上限値の方が低くなる。従って、駆動周波数ｆ１より周波数が高い駆動周波数ｆ３で非磁性ＳＵＳの小径鍋２２ｃを加熱する場合は、抵抗値が小さく、加熱密度が高くないので、インバータ回路６の出力電流を入力電力によらずとも一定の出力電流上限値としても過熱とならない。

逆に、抵抗値が小さい非磁性ＳＵＳの小径鍋２２ｃに対して、抵抗値が大きい磁性ＳＵＳの小径鍋２２ｃと同様に、入力電力に基づいて出力電流上限値を低くする（図１６に示す出力電流上限値）と、ますます入力電力が小さく（加熱が弱く）なってしまう。そこで、駆動周波数ｆ３が第２の所定周波数より高い場合には、入力電力が小さくなるほど出力電流上限値を低くする制御を行わないことで、磁性ＳＵＳの小径鍋２２ｃを加熱する際に、過熱を抑制しつつ、非磁性ＳＵＳの小径鍋２２ｃが低火力となって加熱できなくなるのを回避することができる。

また、実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、第１の出力電流上限値を入力電流が小さくなるほど低くなるようにしても、小径鍋２２ｃに対する加熱密度を抑制することができる。また、出力電力が小さくなるほど第１の出力電流上限値が低くなるようにしても、小径鍋２２ｃに対する加熱密度を抑制することができ、小径鍋２２ｃにおける過熱を抑えることができる。また、入力電流に基づいて第１の出力電流上限値を定める場合には、実施の形態１と同様に、入力電圧が高いほど第１の出力電流上限値を高くする補正を行うことにより、同一の小径鍋２２ｃに対し入力電圧が高いほど小径鍋２２ｃに入る加熱電力の上限が低くなるのを回避できる。

前述の実施の形態１、２では、インバータ回路６としてハーフブリッジ型を示したが、図１９に示すように、フルブリッジ型でもよい。図１９は実施の形態２の変形例２に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。
図１９において、直流電源回路２の出力である直流母線間に、２個直列の上・下スイッチ７ａ、８ａおよび各スイッチ７ａ、８ａにそれぞれ逆並列に接続された２個のダイオード９ａ、１０ａから構成されるアームＡと、２個直列の上・下スイッチ７ｂ、８ｂおよび各スイッチ７ｂ、８ｂにそれぞれ逆並列に接続された２個のダイオード９ｂ、１０ｂから構成されるアームＢとからフルブリッジ型のインバータ回路６ａが構成されている。

このインバータ回路６ａにおける出力調整は、一定の駆動周波数で２つのアームＡ、Ｂ間の駆動位相差を調整することにより行うことができる。その駆動信号の一例として例えば図２０〜図２２に示す。図２０は図１９の誘導加熱調理器におけるインバータ回路の高出力時の駆動信号の一例を示す波形図、図２１は図１９の誘導加熱調理器におけるインバータ回路の中出力時の駆動信号の一例を示す波形図、図２２は図１９の誘導加熱調理器におけるインバータ回路の小出力時の駆動信号の一例を示す波形図である。

なお、フルブリッジ型のインバータ回路６ａの場合もハーフブリッジ型のインバータ回路６と同様に、載置された鍋２２に応じて駆動周波数を選択することとしてもよい。抵抗値の小さい非磁性ＳＵＳの鍋２２に対しては駆動周波数として高周波を選択し、入力電力（又は入力電流あるいは出力電力）によらず一定の出力電流上限値として、非磁性ＳＵＳの小径鍋２２ｃの加熱出力が小さくなりすぎるのを回避する。一方、抵抗値の大きい磁性ＳＵＳの鍋２２に対しては駆動周波数として非磁性ＳＵＳよりも低い駆動周波数を選択し、入力電力（又は入力電流あるいは出力電力）が小さくなるほど第１の出力電流上限値を低くすることで、磁性ＳＵＳの小径鍋２２ｃに対する過熱を抑制する。
また、フルブリッジ型のインバータ回路６ａの加熱出力の制御は、前述したように、一定の駆動周波数でアームＡ、Ｂ間の位相差を調整してもよいが、アームＡ、Ｂ間の位相差は一定に保ち、駆動周波数を調整することで加熱出力を制御することとしてもよい。

実施の形態３．
実施の形態３は、インバータ回路６の駆動周波数を変えることにより出力を調整する誘導加熱調理器である。
図２３は実施の形態３に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図、図２４は実施の形態３に係る誘導加熱調理器のインバータ回路の駆動信号の一例を示す波形図、図２５は図２３の誘導加熱調理器において、駆動周波数ｆが所定周波数ｆａ（第２の所定値）以上のときの入力電力と出力電流との相関における鍋に対する出力電流上限値を示す図、図２６は図２３の誘導加熱調理器において、駆動周波数ｆが所定周波数ｆｂ（第１の所定値）未満のときの入力電力と出力電流との相関における鍋に対する出力電流上限値を示す図、図２７は図２３の誘導加熱調理器において、駆動周波数ｆが所定周波数ｆｂ以上で、所定周波数ｆａ未満のときの入力電力と出力電流との相関における鍋に対する出力電流上限値を示す図である。

なお、図２３の回路構成については、実施の形態１に示す図１の回路と比べて、クランプダイオードがないだけで、その他の部分は同様である。また、実施の形態３に係る誘導加熱調理器における制御回路２０の加熱制御の動作については、実施の形態１に示す図５のフローチャートと同様である。
実施の形態３における負荷回路１５は、前述したように、加熱コイル１６と共振コンデンサ１７の直列回路のみから構成されている。従って、インバータ回路６を構成する上スイッチ７と下スイッチ８の何れの導通時間も加熱コイル１６と共振コンデンサ１７の共振周期の１／２を超えない範囲で駆動する。その駆動信号は、図２４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、何れも負荷回路１５の共振周波数より高い周波数で上スイッチ７と下スイッチ８を交互にオンオフして、負荷回路１５に高周波電圧を印加するが、共振周波数に近い（ａ）の駆動信号がより高出力で、（ｂ）が中出力、（ｃ）が低出力となる。

実施の形態３に係る誘導加熱調理器のインバータ回路６の出力制御は、このインバータ回路６の駆動周波数を調整することにより行う。また、駆動周波数ｆが所定周波数（ｆａ：第２の所定値）以上の範囲では、図２５に示すように、入力電力（又は入力電流あるいは出力電力）によらず、一定の出力電流上限値以下の範囲で加熱制御する。この出力電流上限値は、インバータ回路６の上スイッチ７と下スイッチ８の定格電流や冷却等を考慮して設定された値である。

一方、インバータ回路６の駆動周波数ｆが所定周波数ｆｂ（ｆｂ＜ｆａ）未満の範囲では、図２６に示すように、入力電力（又は入力電流あるいは出力電力）が小さくなるほど出力電流が低くなる電流値を出力電流上限値とする。なお、この出力電流上限値をインバータ回路６の上スイッチ７と下スイッチ８の定格電流や冷却等を考慮した一定の出力電流上限値以下に設定するようにしてもよい。また、図２７に示すように、出力電流上限値を、図２５および図２６に示す出力電流上限値の略中間となるようにしてもよい。

なお、実施の形態３においても、入力電流に基づいて出力電流上限値を定める場合には、実施の形態１と同様に入力電圧が高いほど出力電流上限値を高くする補正を行うことにより、同一の小径鍋２２ｃに対し入力電圧が高いほど小径鍋２２ｃに入る加熱電力の上限が低くなるのを回避できる。

以上のように実施の形態３においては、インバータ回路６の駆動周波数ｆが所定周波数ｆａ（第２の所定値）以上の範囲では出力電流上限値を一定として加熱制御を行い、駆動周波数ｆが所定周波数ｆｂ（第１の所定値）より低い範囲では、入力電力が小さくなるほど出力電流上限値を低くして出力制御を行うので、高い駆動周波数ｆの範囲のみで駆動される低抵抗の非磁性の小径鍋２２ｃの加熱出力がさらに抑制されることを回避しつつ、磁性の小径鍋２２ｃの過熱を抑制することができる誘導加熱調理器を得ることができる。

１ 商用交流電源、２ 直流電源回路、３ 整流ダイオードブリッジ、４ リアクトル、５ 平滑コンデンサ、６ インバータ回路、７ 上スイッチ、８ 下スイッチ、９、１０ ダイオード、１１、１１ａ、１１ｂ 駆動回路、１２ 出力電流検出手段、１３ 入力電流検出手段、１４ 入力電圧検出手段、１５ 負荷回路、１６ 加熱コイル、１７ 共振コンデンサ、１８ クランプダイオード、１９ 操作部、２０ 制御回路、２１ トッププレート、２２ 鍋、２３ 出力電圧検出手段、２４ 乗算回路、Ａ、Ｂ アーム。

Claims (7)

1. トッププレート上の鍋を加熱する加熱コイルと、
   前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、
   前記インバータ回路からの出力電流を検出する出力電流検出手段と、
   前記インバータ回路からの出力電力を検出する出力電力検出手段と、
   前記出力電流検出手段および前記出力電力検出手段の検出結果に基づいて前記インバータ回路を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記出力電力から当該出力電力が小さくなるほど出力電流が低くなる第１の出力電流上限値を定め、加熱に適正な鍋のときに前記出力電流が前記第１の出力電流上限値を超えないように前記インバータ回路を制御することを特徴とする誘導加熱調理器。
2. トッププレート上の鍋を加熱する加熱コイルと、
   前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、
   交流電源からの入力電力を検出する入力電力検出手段と、
   前記インバータ回路からの出力電流を検出する出力電流検出手段と、
   前記入力電力検出手段および前記出力電流検出手段の検出結果に基づいて前記インバータ回路を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記入力電力から当該入力電力が小さくなるほど出力電流が低くなる第１の出力電流上限値を定め、加熱に適正な鍋のときに前記出力電流が前記第１の出力電流上限値を超えないように前記インバータ回路を制御することを特徴とする誘導加熱調理器。
3. トッププレート上の鍋を加熱する加熱コイルと、
   前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、
   交流電源からの入力電流を検出する入力電流検出手段と、
   前記インバータ回路からの出力電流を検出する出力電流検出手段と、
   前記入力電流検出手段および前記出力電流検出手段の検出結果に基づいて前記インバータ回路を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記入力電流から当該入力電流が小さくなるほど出力電流が低くなる第１の出力電流上限値を定め、加熱に適正な鍋のときに前記出力電流が前記第１の出力電流上限値を超えないように前記インバータ回路を制御することを特徴とする誘導加熱調理器。
4. 交流電源からの入力電圧を検出する入力電圧検出手段を設け、
   前記制御手段は、前記第１の出力電流上限値を前記入力電圧検出手段の検出電圧が高くなるほど高く補正することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。
5. 前記インバータ回路の少なくとも定格電流から定まる第２の出力電流上限値が設定され、前記制御手段は、前記出力電流が前記第１の出力電流上限値と前記第２の出力電流上限値の何れの出力電流上限値も超えないように前記インバータ回路を制御することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。
6. 前記制御手段は、前記鍋の材質を判別した際に当該材質から前記インバータ回路の駆動周波数を選択し、その選択した駆動周波数で前記インバータ回路の通電比率あるいは位相差を制御して加熱出力を調整すると共に、選択した駆動周波数が第１の所定値未満のときには、前記出力電流が前記第１の出力電流上限値を超えないように前記インバータ回路を制御し、選択した駆動周波数が前記第１の所定値より高い第２の所定値以上のときには前記出力電流が前記第２の出力電流上限値を超えないように前記インバータ回路を制御することを特徴とする請求項５記載の誘導加熱調理器。
7. 前記制御手段は、前記インバータ回路の駆動周波数を制御して加熱出力を調整すると共に、その駆動周波数が第１の所定値未満のときには前記出力電流が前記第１の出力電流上限値を超えないように前記インバータ回路を制御し、その駆動周波数が前記第１の所定値より高い第２の所定値以上のときには前記出力電流が前記第２の出力電流上限値を超えないように前記インバータ回路を制御することを特徴とする請求項５記載の誘導加熱調理器。

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