JPWO2015063942A1 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

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。

Description

この発明は、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、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。

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。

特開昭６３−２２８４号公報（第２頁〜第４頁） 特開２００８−１８１８９２号公報（第３頁〜第５頁、図１） 特開平５−６２７７３号公報（第２頁〜第３頁、図１）

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 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入力電流の相間図である。 図５の破線で示した部分を拡大した図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Claims (15)

1. 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
   ことを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 前記制御部は、
   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。
3. 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。
4. 前記制御部は、
   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。
5. 前記被加熱物の温度を検出する温度検出手段を備え、
   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。
6. 前記制御部は、
   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。
7. 前記被加熱物の温度を検出する温度検出手段を備え、
   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。
8. 前記制御部は、
   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。
9. 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。
10. 前記制御部は、
    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。
11. 動作モードの選択操作を行う操作部と、
    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。
12. 前記制御部は、
    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。
13. 前記制御部は、
    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。
14. 前記駆動回路は、
    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。
15. 前記駆動回路は、
    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。

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