WO2014068647A1

WO2014068647A1 - 誘導加熱調理器

Info

Publication number: WO2014068647A1
Application number: PCT/JP2012/077944
Authority: WO
Inventors: 吉野　勇人; 浩志郎 ▲高▼野; 雄一郎伊藤; 西　健一郎
Original assignee: 三菱電機株式会社; 三菱電機ホーム機器株式会社
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2014-05-08
Also published as: CN104770060B; DE112013005211T5; GB2520887A; CN104770060A; WO2014069011A1; JP6021934B2; JPWO2014069011A1; GB2520887B; US9826576B2; GB201505536D0; CN203748037U; US20150245416A1

Abstract

　所定の駆動周波数でインバータ回路を駆動させた際に、入力電流またはコイル電流の所定時間当たりの電流変化量が検出され、制御開始から電流変化量が設定値以下になるまでの加熱期間が計測される。そして、計測した加熱期間の長さに応じて加熱コイルに供給される高周波電力が低下するようにインバータ回路が制御される。

Description

誘導加熱調理器

　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、被加熱物の温度をインバータの入力電流や制御量により判定するものがある（例えば特許文献１、２参照）。特許文献１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かし完了と判断し、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２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２００８－１８１８９２号公報（段落００２５、図１）特開平５－６２７７３号公報（段落００１７、図１）

　しかしながら、特許文献１、２の誘導加熱調理器のように、所定の温度に達した際に単に停止させた場合、被加熱物の加熱後に被加熱物に適した温度制御を行うことができないという問題がある。すなわち、被加熱物を所定の温度（例えば沸騰状態）に保つ場合、被加熱物の種類や容量等によって供給すべき熱量は異なる。被加熱物の量が少ない場合に多大な熱量を供給した場合には電力の無駄になり、被加熱物の量が多い場合にそれに見合った熱量を供給しなければ所定の温度に保つことができない。

　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、被加熱物の加熱後に被加熱物の種類や容量等に合わせて効率的に最適な運転を行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、加熱コイルに高周波電力を供給するインバータ回路と、インバータ回路の駆動を駆動信号により制御する制御部とを備え、制御部は、被加熱物を加熱する際の駆動信号の駆動周波数を設定する駆動周波数設定手段と、インバータ回路への入力電流または加熱コイルに流れるコイル電流の所定時間当たりの電流変化量が予め設定された設定電流変化量以下になったか否かを検出する電流変化量検出手段と、加熱コイルへの電力供給開始から電流変化量が設定電流変化量以下になるまでの加熱期間を計測する期間計測手段と、期間計測手段により計測された加熱期間の長さに応じて高周波電力が加熱コイルに供給されるようにインバータ回路を制御する駆動制御手段とを備えたものである。

　この発明によれば、加熱開始から設定電流変化量以下になるまでの加熱期間に応じて電力を制御することにより、無駄な電力供給を抑えつつ、保温動作を行うことができる省エネで使い勝手の良い誘導加熱調理器を提供することができる。

本発明の誘導加熱調理器の実施形態１を示す分解斜視図である。図１の誘導加熱調理器の駆動回路の一例を示す模式図である。図１の誘導加熱調理器における制御部の一例を示す機能ブロック図である。図３の負荷判定手段におけるコイル電流と入力電流の関係を記憶した負荷判定テーブルの一例を示すグラフである。図３の駆動回路駆動周波数に対する入力電流が被加熱物の温度変化によって変化する様子を示すグラフである。図５のグラフ中の破線で示した部分を拡大したグラフである。図３の所定の駆動周波数で駆動した際の温度、入力電流の時間経過を示すグラフである。図３の駆動回路が所定の駆動周波数および変更した駆動周波数で駆動した際の温度、入力電流の関係を示すグラフである。図３の駆動回路が所定の駆動周波数および変更した駆動周波数で駆動した際の温度、入力電流の関係を示すグラフである。図５のグラフ中の破線で示した部分を拡大したグラフである。図３の誘導加熱調理器の動作例を示すフローチャートである。本発明の誘導加熱調理器の実施形態２における図３の駆動回路が所定の駆動周波数および変更した駆動周波数で駆動した際の温度、入力電流の関係を示すグラフである。本発明の誘導加熱調理器の実施形態２における図３の駆動回路が所定の駆動周波数および変更した駆動周波数で駆動した際の温度、入力電流の関係を示すグラフである。本発明の誘導加熱調理器の実施形態３を示す模式図である。

　実施形態１．
（構成）
　図１は、本発明の誘導加熱調理器の実施形態１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が設けられている。また、誘導加熱調理器１００は、各加熱口１～３に対応してそれぞれ第一の加熱手段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１～３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。
　図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１～３の配置はこれに限るものではない。例えば、３つの加熱口１～３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や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本体に対し上面開口外周との間にゴム製パッキンや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１～３）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、塗料の塗布や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や調理メニュー（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４１として、誘導加熱調理器１００の動作状態や操作部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１～３毎に設けられている場合や、加熱口１～３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１１～１３はそれぞれ加熱コイル１１ａ～１３ａで構成されている。

　誘導加熱調理器１００の本体の内部には、各加熱手段１１～１３の加熱コイル１１ａ～１３ａ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３０とが設けられている。

　加熱コイル１１ａ～１３ａ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、アルミニウムなど）からなる導電線を円周方向に巻き付けることにより構成されている。そして、各加熱コイル１１ａ～１３ａは駆動回路５０から高周波電力が供給されたときに誘導加熱動作により被加熱物５を加熱する。

　図２は図１の誘導加熱調理器１００の駆動回路５０の一例を示す模式図である。図２には駆動回路５０は加熱手段１１～１３毎に設けられている場合であって、加熱コイル１１ａについての駆動回路５０について例示する。各加熱手段１１～１３の回路構成は同一であっても良いし、加熱手段１１～１３毎に変更しても良い。図２の駆動回路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。

　直流電源回路２２は、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へ出力するものであって、ダイオードブリッジ等からなる整流回路２２ａ、リアクタ（チョークコイル）２２ｂ、平滑コンデンサ２２ｃを備える。なお、直流電源回路２２の構成は上記構成に限らず、種々の公知の技術を用いることができる。

　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高周波の交流電力に変換し、加熱コイル１１ａと共振コンデンサ２４ａとに供給するものである。インバータ回路２３は、スイッチング素子２３ａ、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がそれぞれスイッチング素子２３ａ、２３ｂと並列に接続されている。

　スイッチング素子２３ａ、２３ｂは、例えばシリコン系からなるＩＧＢＴからなっている。なお、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からなっていてもよい。スイッチング素子２３ａ、２３ｂ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２３ａ、２３ｂの通電損失を減らすことができる。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５０の小型化および低コスト化を実現することができる。なお、スイッチング素子２３ａ、２３ｂがＩＧＢＴの場合について例示しているがこれに限定されるものではなく、ＭＯＳＦＥＴ等のその他のスイッチング素子でもよい。

　このスイッチング素子２３ａ、２３ｂの動作は制御部３０により制御されており、インバータ回路２３は制御部３０からスイッチング素子２３ａ、２３ｂへ供給される駆動周波数に応じて２０ｋＨｚ～５０ｋＨｚ程度の高周波交流電力を出力する。すると、加熱コイル１１ａに数十Ａ程度の高周波電流が流れ、加熱コイル１１ａは流れる高周波電流により発生する高周波磁束によって直上の天板４上に載置された被加熱物５を誘導加熱する。

　このインバータ回路２３には、加熱コイル１１ａおよび共振コンデンサ２４ａにより構成された共振回路が接続されている。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のインダクタンスや共振コンデンサ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。

　さらに、駆動回路５０は、入力電流検出手段２５ａ、コイル電流検出手段２５ｂ、温度検知手段２６を有している。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３０へ出力する。

　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、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３０に出力する。

　温度検知手段２６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。温度検知手段２６で検知した温度情報を活用することで、より信頼性の高い誘導加熱調理器１００を得ることができる。

　図３は図２の誘導加熱調理器１００における制御部３０の構成を示す機能ブロック図であり、図３を参照して制御部３０について説明する。図３の制御部３０はマイコンや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、期間計測手段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のスイッチング素子２３ａ、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。なお、負荷判定手段３２は、負荷となる被加熱物５（鍋）の材質は、例えば鉄やＳＵＳ４３０等の磁性材、ＳＵＳ３０４等の高抵抗非磁性材、アルミニウムや銅等の低抵抗非磁性材に大別し判定される。

　負荷判定手段３２は、入力電流とコイル電流との関係を用いて上述した被加熱物５の負荷を判定する機能を有している。図４は、加熱コイル１１ａに流れるコイル電流と入力電流の関係に基づく被加熱物５の負荷判別テーブルの一例を示すグラフである。図４に示すように、天板４に載置された被加熱物５の材質（鍋負荷）によってコイル電流と入力電流との関係が異なる。

　負荷判定手段３２には図４に示す入力電流とコイル電流との相関関係をテーブル化した負荷判定テーブルが記憶されている。そして、負荷判定手段３２は、駆動制御手段３１から負荷判定用の駆動信号が出力されてインバータ回路２３を駆動された際に、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。同時に負荷判定手段３２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。負荷判定手段３２は検出したコイル電流および入力電流に基づいて図４の負荷判定テーブルから載置された被加熱物（鍋）５の材質を判定する。このように、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自動的に負荷を判定する負荷判定手段３２を構成することができる。

　なお、図３の負荷判定手段３２が被加熱物５は低抵抗非磁性材であると判定した場合、誘導加熱調理器１００では加熱不可能であると判断する。そして、入出力制御手段３６はその旨を報知手段４１に出力されるように制御し、使用者に鍋の変更を促す。このとき、駆動回路５０から加熱コイル１１ａへ高周波電力が供給されないように制御される。また、負荷判定手段３２が無負荷状態であると判定した場合、入出力制御手段３６は加熱不可能であることが報知手段４１から報知されるように制御し、使用者に鍋の載置を促す。この際も加熱コイル１１ａには高周波電力が供給されないように制御される。一方、負荷判定手段３２は、被加熱物５が磁性材または高抵抗非磁性材であると判定した場合、これらの鍋は誘導加熱調理器１００で加熱可能な材質であると判断する。

　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（図５における駆動周波数ｆｍａｘ）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、所定時間当たりの入力電流の電流変化量ΔＩを検出するものである。図５は被加熱物５の温度変化時の駆動周波数ｆに対する入力電流の関係を示すグラフである。なお、図５において、細線は被加熱物５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の温度によって入力電流が変化する。特性が変化するのは金属で形成される被加熱物５の電気抵抗率、透磁率は温度変化に伴って変化し、駆動回路５０における負荷インピーダンスが変化することに起因する。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。

　図６は図５の破線で示した部分を拡大したグラフである。前述のように、駆動周波数をｆｍａｘより高い周波数で駆動するため、図６に示すように、駆動周波数ｆをｆｄに固定した状態でインバータ回路２３を駆動した場合、被加熱物５の温度上昇に伴い入力電流が徐々に低下し、被加熱物５が低温から高温になるにつれて入力電流（動作点）が点Ａから点Ｂへ向かって変化していく。

　図７は、被加熱物５に内容物として水を収容し、駆動周波数ｆが固定された状態で加熱した際の被加熱物５の温度および入力電流の時間変化を示すグラフである。図７（ａ）のように駆動周波数ｆを固定して加熱が行われた場合、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する。また、被加熱物５の温度上昇に伴い、図７（ｃ）に示すように入力電流が徐々に低下していく（図６参照）。

　そして、水が沸点に達するにつれて温度変化量が小さくなり、これに合わせて入力電流の変化量も小さくなる。水が沸騰状態になった際には温度変化量および電流変化量ΔＩは非常に小さくなる。そこで、図３の電流変化検出手段３４は入力電流の電流変化量ΔＩが設定電流変化量ΔＩｒｅｆ（例えば電流変化量が入力電流の３％）以下になったとき、被加熱物５が所定の温度になり沸騰（湯沸かし）が完了したと判断するようになっている。

　このように、電流変化量ΔＩの検出は被加熱物５の温度を検出することを意味する。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とにより、被加熱物５の材質によらず、被加熱物５の温度変化を検出することができる。また、入力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。

　期間計測手段３５は、加熱コイル１１ａへの電力供給開始から電流変化検出手段３４において電流変化量ΔＩが設定電流変化量ΔＩｒｅｆ以下になるまでの加熱期間Ｔｈを計測するものである。そして、駆動制御手段３１は、期間計測手段３５により計測された加熱期間Ｔｈの長さ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。

　特に、駆動制御手段３１は、加熱期間Ｔｈの長さに応じて増加量Δｆを変化させるものであって、加熱期間Ｔｈが長ければ長いほど増加量Δｆを小さく設定する。なお、駆動制御手段３１には加熱期間Ｔｈと増加量Δｆとの関係を示すテーブルが予め記憶されており、駆動制御手段３１はこのテーブルを参照しながら増加量Δｆを決定する。

　図８および図９は、被加熱物５内に水が投入され湯沸しを行った際の各特性（駆動周波数ｆ、温度、入力電流）の時間変化の一例を示すグラフである。なお、図８と図９とは、湯沸かしモード時において同一の材質からなる被加熱物５内に水を収容したときの特性を示すものであって、図９は図８よりも水の量が多い場合の各特性を示すものである。

　図８（ａ）に示すように、駆動周波数ｆをｆｄに固定して加熱が開始されると、図８（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する。駆動周波数固定制御においては、被加熱物５の温度上昇に伴い、図８（ｃ）に示すように入力電流値が、入力電流が徐々に低下していく。また、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、温度が上昇するにつれて電流変化量ΔＩが小さくなっていく。

　そして、時刻ｔ１において入力電流の電流変化量ΔＩが設定電流変化量ΔＩｒｅｆ以下になった場合、電流変化検出手段３４は湯沸しが完了したと判断するとともに、期間計測手段３５は電力供給開始から設定電流変化量ΔＩｒｅｆ以下になる時刻ｔ１までの加熱期間Ｔｈを計測する。

　ここで、図９（ａ）～（ｃ）に示すように、被加熱物５の容量（水量）が多い場合、電流変化量ΔＩが設定電流変化量ΔＩｒｅｆ以下になる時刻ｔ２までの加熱期間Ｔｈは図８における加熱期間Ｔｈ（時刻ｔ１）よりも長くなる（ｔ２＞ｔ１）。被加熱物５内の水量によって入力電流の電流変化量ΔＩが設定電流変化量ΔＩｒｅｆ以下になるまでの加熱期間Ｔｈは異なり、被加熱物５の容量（水量）が多くなればなるほど加熱期間Ｔｈは長くなっていく。なお、水の湯沸かしモードにおいて水の容量が異なる場合について例示しているが、湯沸かしモード以外であっても被加熱物５の内容物の種類が異なる場合には加熱期間Ｔｈは種類毎に異なることになる。

　このとき、駆動制御手段３１は、駆動周波数ｆをｆｄに固定した状態で加熱した後に所定の温度状態（沸騰状態）に保温する際、駆動周波数ｆを増加量Δｆだけ増加させた駆動周波数ｆ＝ｆｄ＋Δｆの駆動信号ＤＳを出力する。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。したがって、図８のように加熱期間Ｔｈが短い場合、駆動周波数ｆを大きく増加させ、駆動周波数ｆ＝ｆｄ＋Δｆ１の駆動信号ＤＳでインバータ回路２３を駆動する。一方、図９のように加熱期間Ｔｈが長い場合、駆動周波数ｆを小さく増加させ、駆動周波数ｆ＝ｆｄ＋Δｆ２の駆動信号ＤＳでインバータ回路２３を駆動する。

　図１０は駆動周波数ｆの増加量と入力電流（火力）との関係を示すグラフである。図１０に示すように、駆動周波数ｆがｆｄに固定された状態で加熱動作が行われたとき、入力電力は点Ａの電流値Ｉａから点Ｂの電流値Ｉｂへと変化する。そして、点Ｂにおいて、電流変化量ΔＩが設定電流変化量ΔＩｒｅｆ以下になった場合、駆動制御手段３１は、加熱期間Ｔｈの長さに応じて増加量Δｆ１（図８参照）もしくは増加量Δｆ２（図９参照）を決定する。

　この際、駆動周波数ｆを上げて火力を低下させても水温が殆ど低下せず一定の温度を保ち続けるように増加量Δｆ１、Δｆ２が設定され、動作点が点Ｂから点Ｃ１（もしくは点Ｃ２）に変化する。そして、駆動周波数ｆ＝ｆｄ＋Δｆ１の駆動信号ＤＳによりインバータ回路２３が駆動した場合、入力電流は電流値Ｉｃ１となる。一方、駆動周波数ｆ＝ｆｄ＋Δｆ２の駆動信号ＤＳによりインバータ回路２３が駆動した場合、入力電流は電流値Ｉｃ２（＞Ｉｃ１）となる。すると、駆動周波数ｆを上げて火力を低下させても、水温は殆ど低下せず保温状態を維持することになる。

　このように、加熱期間Ｔｈ以降に投入する高周波電力（火力）について、加熱期間Ｔｈが長い場合は火力を高めに設定し、加熱期間Ｔｈが短い場合は火力を低めに設定することで、無駄な電力供給を抑えつつ、保温動作を行うことができる省エネで使い勝手の良い誘導加熱調理器を得ることができる。特に、湯沸し（水の沸騰）モードの場合では、必要以上に火力を上げても水温が１００℃以上になることはないため、駆動周波数ｆを上げて火力を低下させても、沸騰状態を維持することができる。

（動作例）
　図１１は誘導加熱調理器１００の動作例を示すフローチャートであり、図１から図１１を参照して誘導加熱調理器１００の動作例について説明する。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において、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の材質が負荷として判定される（ステップＳＴ１、図４参照）。なお、負荷判定結果が、加熱不可能な材質もしくは無負荷であると判定した場合、その旨を報知手段４１から報知され、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される。

　次に、駆動周波数設定手段３３において、負荷判定手段３２の負荷判定結果に基づき判定した鍋材質に応じた駆動周波数ｆの値ｆｄが決定される（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周波数ｆ＝ｆｄに設定される。その後、駆動制御手段３１により、駆動周波数ｆをｆｄに固定してインバータ回路２３が駆動されることにより誘導加熱動作が開始される（ステップＳＴ３）。電力供給開始による誘導加熱動作の開始とともに期間計測手段３５による加熱期間Ｔｈの計測が開始される。

　誘導加熱動作が行われている間、電流変化検出手段３４において所定のサンプリング間隔で電流変化量ΔＩが算出される（ステップＳＴ４）。この電流変化量ΔＩの検出により被加熱物５の温度変化が検出されることになる。そして、電流変化量ΔＩが設定電流変化量ΔＩｒｅｆ以下であるか否かが判断される（ステップＳＴ５）。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～図９参照）。入力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。

　そして、電流変化量ΔＩが設定電流変化量ΔＩｒｅｆ以下となったとき、期間計測手段３５において加熱期間Ｔｈが検出される（ステップＳＴ６）。その後、駆動制御手段３１において、加熱期間Ｔｈから駆動周波数ｆの増加量Δｆが決定される。駆動制御手段３１においてインバータ回路２３の駆動周波数ｆ＝ｆｄからｆ＝ｆｄ＋Δｆに変更され、低下した高周波電力がインバータ回路２３から加熱コイル１１ａに供給される（ステップＳＴ７、図８～図１０参照）。なお、電流変化量ΔＩが設定電流変化量ΔＩｒｅｆ以下になったとき、もしくは駆動周波数ｆの値ｆｄを増加量Δｆだけ増加させ駆動周波数ｆ＝ｆｄ＋Δｆにしたとき、入出力制御手段３６の制御により報知手段４１から使用者に湯沸し完了の報知が行われる。

　このように、加熱期間Ｔｈの長さに応じて所定の電流変化量ΔＩに到達した後に加熱コイル１１ａに供給される電力の駆動周波数ｆを増加量Δｆ１、Δｆ２だけ変更させることにより、使い勝手が良く、省エネ化を実現した誘導加熱調理器１００を提供することができる。すなわち、従来のように、設定電流変化量ΔＩｒｅｆになった際に所定の駆動周波数ｆまで単に増加させた場合、内容物の量や種類に応じて最適な保温状態を保つことができないという問題がある。つまり、被加熱物５の内容物の量が多い場合には熱量が足りずに温度が徐々に低下してしまい再加熱が必要となってしまう。一方で被加熱物５の内容物の量が少ない場合には過剰な電力を消費してしまう。

　ここで、図８および図９に示すように、被加熱物５の内容物の容量等が異なれば駆動周波数ｆは同一であっても加熱期間Ｔｈが異なる。この点に着目し、駆動制御手段３１が加熱期間Ｔｈの長さに応じて増加量Δｆを決定し、保温する際の駆動周波数ｆを変化させる。これにより、被加熱物５の量に即して必要十分な電力を加熱コイル１１ａに供給することができるため、効率よく省エネ化を図ることができる。

実施形態２．
　図１２および図１３は本発明の実施形態２を示すグラフであり、図１２および図１３を参照して誘導加熱調理器１００の駆動制御手段３１の別の動作例について説明する。なお、図１２および図１３において図８および図９のグラフと同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１２および図１３の駆動制御手段３１の制御が、図８および図９の駆動制御手段３１の制御と異なる点は、駆動周波数ｆの変更タイミングである。

　図１２および図１３に示すように、駆動制御手段３１は、電流変化量ΔＩが設定電流変化量ΔＩｒｅｆ以下になってから所定の付加期間Ｔｅを経過した後に、高周波電力を低下させる制御を行うようになっている。なお、付加期間Ｔｅは、設定電流変化量ΔＩｒｅｆ以下になった時刻ｔ１から駆動周波数ｆを変更する時刻ｔ１０（図１２参照）、ｔ２０（図１３参照）までの期間を意味する。

　ここで、付加期間Ｔｅは予め駆動制御手段３１に設定されたものであってもよいし、操作部４０等から入力可能としても良いが、駆動制御手段３１は、加熱期間Ｔｈの長さに応じて付加期間Ｔｅの長さを決定する機能を有している。具体的には、駆動制御手段３１は、加熱期間Ｔｈが長ければ長いほど付加期間Ｔｅを長く設定する。なお、駆動制御手段３１は例えば付加期間Ｔｅ＝α×加熱期間Ｔｈ（αは所定の係数）で算出するようにしてもよいし、加熱期間Ｔｈと付加期間Ｔｅとの関係を示すテーブルを記憶していても良い。

　したがって、湯沸しモード設定時は駆動周波数ｆをｆｄに固定して駆動しているため、被加熱物５に投入された水量によって、加熱期間Ｔｈは変化する。すなわち、図１２のように水量が少ない場合には加熱期間Ｔｈは短くなり、図１３のように水量が多い場合には加熱期間Ｔｈは長くなる。このとき、駆動制御手段３１では加熱期間Ｔｈが短い場合、図１２に示すように付加期間Ｔｅを短く設定し、加熱期間Ｔｈが長い場合、図１３に示すように付加期間Ｔｅを長く設定して駆動回路５０を駆動する。

　これにより、確実に被加熱物５内の内容物全体を所定の温度に達するように加熱動作を行うことができる。すなわち、電流変化量ΔＩが設定電流変化量ΔＩｒｅｆ以下になった直後において、被加熱物（鍋）５の温度は約１００℃に達しているが、被加熱物５の内部に投入された水は温度ムラがあり、水全体としては沸騰に至っていない場合がある。そこで、電流変化量ΔＩが設定電流変化量ΔＩｒｅｆ以下になり、所定の温度に達したと判断した後においても付加期間Ｔｅが経過するまで駆動周波数ｆをｆｄに固定した状態でインバータ回路２３を駆動する。

　さらに、水量が多い場合は少ない場合と比べて、被加熱物５の内部の水の温度ムラが大きくなることが多く、水全体を確実に沸騰させるためにはより多くの時間が必要となる。そこで、加熱期間Ｔｈの長さに応じて付加期間Ｔｅを設定する。これにより、沸騰に必要な無駄な電力供給を抑制すると共に、短時間で確実に水全体を沸騰させることができる省エネでかつ使い勝手の良い誘導加熱調理器１００を得ることができる。

実施形態３．
　図１４は本発明の誘導加熱調理器の実施形態３を示す図であり、図１４を参照して誘導加熱調理器について説明する。なお、図１４の駆動回路１５０において図２の駆動回路５０と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１４の駆動回路１５０が図２の駆動回路５０と異なる点は、駆動回路１５０が複数の共振コンデンサ２４ａ、２４ｂを有する点である。

　具体的には、駆動回路１５０において、共振コンデンサ２４ａに並列接続された共振コンデンサ２４ｂをさらに備えた構成を有している。したがって、駆動回路５０には加熱コイル１１ａと共振コンデンサ２４ａ、２４ｂとにより共振回路が構成されることになる。ここで、共振コンデンサ２４ａ、２４ｂの容量は誘導加熱調理器に必要とされる最大火力（最大入力電力）によって決定される。共振回路において複数の共振コンデンサ２４ａ、２４ｂを用いることにより、個々の共振コンデンサ２４ａ、２４ｂの容量を半分にすることができるため、複数の共振コンデンサ２４ａ、２４ｂを使用した場合でも安価な制御回路を得ることができる。

　このとき、コイル電流検出手段２５ｂは並列接続した複数の共振コンデンサ２４ａ、２４ｂのうち、共振コンデンサ２４ａ側に配置されている。すると、コイル電流検出手段２５ｂに流れる電流は、加熱コイル１１ａ側に流れるコイル電流の半分になる。このため、小型・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。

　本発明の実施形態は上記各実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。例えば、実施形態１において、電流変化検出手段３４が入力電流検出手段２５ａで検出した入力電流の電流変化量ΔＩを検出する場合について例示したが、入力電流に代えて、コイル電流検出手段２５ｂで検出したコイル電流の電流変化量ΔＩを検出しても良い。この場合、図５および図６に示す駆動周波数ｆと入力電流との関係を示すテーブルに代えて、駆動周波数ｆとコイル電流との関係を示すテーブルが記憶されることになる。さらに、入力電流とコイル電流の両方の電流変化量ΔＩを検出しても良い。

　また、上記各実施形態において、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、フルブリッジ型や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。

　さらに、負荷判定手段３２での負荷判定処理において、入力電流とコイル電流との関係を用いる方式について説明したが、負荷判定の方式は特に問わず、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等の種々の手法を用いることができる。

　また、上記各実施形態において、被加熱物５の内容物として水を用いた場合について例示しているが、内容物の種類は問わず、水分と固形物とが混在した場合であってもよいし油等であっても適用することができる。

　また、上記各実施形態において、駆動周波数ｆ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２３ａ、２３ｂ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。具体的には、例えば駆動制御手段３１には、加熱期間Ｔｈと最大火力となるスイッチング素子のオンデューティ比（例えば０．５）からのずらし量との関係が予め記憶されている。そして、駆動制御手段３１は、期間計測手段３５により計測された加熱期間Ｔｈに対応するずらし量でオンデューティ比をずらしてスイッチング素子２３ａ、２３ｂを駆動させることになる。

　さらに、上記実施形態２において、付加期間Ｔｅが加熱期間Ｔｈの長さに応じて設定される場合について例示しているが、加熱期間Ｔｈの経過後であって電流変化量ΔＩがゼロ、すなわち入力電流が略一定になるまで付加期間Ｔｅとして設定するようにしてもよい。この場合であっても、被加熱物５内を温度ムラのない状態にすることができる。

　さらに、上記実施形態において、駆動周波数設定手段３２が負荷判定手段３１による材質の負荷判別結果に応じて駆動周波数ｆをｆｄに設定する場合について例示しているが、例えば炊飯器のような必ず同材質の被加熱物を加熱する等の場合、予め設定された駆動周波数ｆで駆動した電流変化量ΔＩを用いて判定を行うようにしても良い。

１～３　加熱口、４　天板、５　被加熱物、１１～１３　加熱手段、１１ａ～１３ａ　加熱コイル、２１　交流電源、２２　直流電源回路、２２ａ　整流回路、２２ｂ　リアクタ、２２ｃ　平滑コンデンサ、２３　インバータ回路、２３ａ、２３ｂ　スイッチング素子、２３ｃ、２３ｄ　ダイオード、２４ａ、２４ｂ　共振コンデンサ、２５ａ　入力電流検出手段、２５ｂ　コイル電流検出手段、３０　温度検知手段、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　期間計測手段、３６　入出力制御手段、４０（４０ａ～４０ｃ）　操作部、４１　報知手段、４１ａ～４１ｃ　表示部、５０、１５０　駆動回路、１００　誘導加熱調理器、ＤＳ　駆動信号、ｆ、ｆｄ　駆動周波数、Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ１、Ｉｃ２　入力電流値、ΔＩ　電流変化量、ΔＩｒｅｆ　設定電流変化量、Ｔｈ　加熱期間、Ｔｅ　付加期間、Δｆ１、Δｆ２　駆動周波数の増加量。

Claims

　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インバータ回路と、
　前記インバータ回路の駆動を駆動信号により制御する制御部と
　を備え、
　前記制御部は、
　前記被加熱物を加熱する際の前記駆動信号の駆動周波数を設定する駆動周波数設定手段と、
　前記インバータ回路への入力電流または前記加熱コイルに流れるコイル電流の所定時間当たりの電流変化量が予め設定された設定電流変化量以下になったか否かを検出する電流変化量検出手段と、
　前記加熱コイルへの電力供給開始から前記電流変化量が前記設定電流変化量以下になるまでの加熱期間を計測する期間計測手段と、
　前記期間計測手段により計測された前記加熱期間の長さに応じて前記高周波電力が前記加熱コイルに供給されるように前記インバータ回路を制御する駆動制御手段と
　を備えたことを特徴とする誘導加熱調理器。
　前記制御部は、前記被加熱物の負荷判定処理を行う負荷判定手段をさらに備え、
　前記駆動周波数設定手段は、前記負荷判定手段の判定結果を用いて前記インバータ回路における前記駆動周波数を設定するものであることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
　前記駆動制御手段は、前記加熱期間の長さに応じて前記駆動周波数を変化させて前記高周波電力を低下させ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。
　前記駆動制御手段は、前記加熱期間の長さが長いほど前記駆動周波数の増加量を少なく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。
　前記駆動制御手段は、前記加熱期間の長さに応じて前記駆動信号のオンデューティ比を変化させて前記高周波電力を低下させ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。
　前記駆動制御手段は、前記電流変化量が前記設定電流変化量以下になってから所定の付加期間を経過した後に前記高周波電力を低下させる制御を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
　前記駆動制御手段は、前記加熱期間の長さに応じて前記付加期間の長さを決定することを特徴とする請求項６に記載の誘導加熱調理器。
　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関係を記憶した負荷判定テーブルを有するものであり、前記インバータ回路へ負荷判定用の駆動信号を入力した際の前記コイル電流から前記被加熱物の負荷を判定するものであることを特徴とする請求項２から７のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
　前記被加熱物の状態を報知する報知手段をさらに備え、
　前記制御部は、前記駆動制御部が前記加熱コイルに供給される高周波電力を低下させたとき前記被加熱物への加熱が完了した旨を前記報知手段により報知させる出力制御手段をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
　前記駆動制御手段は、前記計測期間中は前記駆動周波数を一定して前記インバータ回路を駆動するものであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の誘導過熱調理器。