JP2000156281A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 形状・材質が異なる負荷を加熱する場合、ス
イッチング素子の導通時間の増減幅あたりの電力変化量
が変わるために、電力調整が粗くなるのを解決すること
を目的とする。 【解決手段】 加熱コイル１とコンデンサ２から構成さ
れる共振回路３と、共振回路３と直列、または並列に接
続される少なくとも１つ以上のスイッチング素子４から
構成されるインバータ回路５と、インバータ回路５に電
力を供給する電源６と、インバータ回路５に供給される
電力を検知する電力検知手段７と、スイッチング素子４
の導通時間を出力して複数段階に入力電力を制御する制
御手段と、１段階あたりの電力変化量を検出する電力変
化量検出手段９を備え、制御手段は電力変化量に応じて
導通時間の増減幅を可変する誘導加熱調理器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般家庭及びレス
トランなどで使用される誘導加熱調理器に関するもの
で、更に詳しく述べればその誘導加熱用インバーター回
路の制御手段に特徴を有するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の誘導加熱調理器では、制御手段で
あるマイクロコンピュータ（以降マイコンと称す）から
の複数の出力端子によって、所定のスイッチング素子の
導通時間の増減幅で、設定電力となるように電力調整が
行われていた。

【０００３】図１４の従来の誘導加熱用インバーター回
路構成図、図１５の従来の制御手段を用いて設定電力に
電力調整する際の電力変化特性を示し、従来の制御手段
について説明する。

【０００４】図１４は誘導加熱調理器の回路の一例であ
る。図１４で２１は加熱コイルで、図には特に記載して
いないがこの上に被加熱物（鍋等）が置かれ、２２はコ
ンデンサで加熱コイル２１と並列に接続され、共振回路
２３を構成する。２４はスイッチング素子で逆導通用の
ダイオードを内蔵しており、共振回路２３と直列に接続
され、インバータ回路２５を構成する。

【０００５】２６は電源で、インバータ回路２５に電力
を供給しており、２７の電力検知手段は、インバータ回
路２５に供給される電力を検知している。

【０００６】２８はマイコンで、電力検知手段２７を介
して電力検知を行い、３０の駆動回路は、発振回路３１
とマイコン２８の出力端子によって形成される出力パル
ス信号により、設定電力となるようにスイッチング素子
２４をオン・オフする。

【０００７】図１５は従来の制御手段による電力変化特
性を示しており、異なる材質の鍋を加熱する場合、イン
バータ回路に供給される電力が等しくても、スイッチン
グ素子２４の導通時間は大きく異なることを示してい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のインバーター回路の制御手段では、設計標準鍋の最
大設定電力におけるスイッチング素子の導通時間を、マ
イコンの出力端子数によって決定される分割数で除した
導通時間の増減幅で電力調整を行っていたため、形状・
材質が異なる負荷を加熱する場合、増減幅あたりの電力
変化量が変化し、電力調整が粗くなるといった課題があ
った。

【０００９】図１５に異なる材質の鍋での電力変化特性
を示しており、設計標準鍋を磁性鍋の特性、異なる材質
の鍋の特性として非磁性鍋の特性をあげている。

【００１０】図１５において、Ｐｘは設計標準鍋の最大
設定電力で、そのときのスイッチング素子の導通時間を
Ｔｘ、マイコンの出力端子数によって決定される分割数
をｎ、最大設定電力Ｐｘを分割数ｎで除した電力変化量
をｄｐｘ、導通時間Ｔｘを分割数ｎで除した増減幅をｄ
ｔｘとする。また、異なる鍋材質を加熱する場合に、増
減幅ｄｔｘあたりの電力変化量をｄｐｙとする。

【００１１】鍋材質の違いによって、増減幅ｄｔｘあた
りの電力変化量ｄｐｘ、ｄｐｙは図１５で明らかなよう
に大きく異なり、設定電力Ｐｘに対して電力変化量ｄｐ
ｘがｄｐｙの様に大きくなると、設定電力に調整するに
は１段階あたりの電力変化量が大きすぎて調整が粗くな
り、調理性能に影響するといった課題があった。

【００１２】また、図１５において、同じ設計標準鍋で
電力が小さい時と大きい時とでは電力変化量が異なって
おり、設定電力が小さい場合、つまり鍋を小さな火力で
誘導加熱する場合には、ｄｐｘが大きければ、実質的に
電力調整が粗くなり調理性能に影響を与えるといった課
題があった。

【００１３】従来の制御手段を用いてこれらの課題を解
決するには、マイコンの出力端子数を追加して分割数を
増加する事が必要であり、端子数追加によるマイコンの
大型化といった新たな課題が生じていた。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の一つの手段は、スイッチング素子の導通時間
を出力する制御手段について、電力変化量に応じてスイ
ッチング素子の導通時間の増減幅を変化させて電力調整
を行うものである。

【００１５】また、設定された電力に達するまでに電力
変化量を加減して、設定電力に達するように電力調整を
行うものである。

【００１６】また、設定された電力毎に定められた電力
変化量で電力調整するように導通時間の増減幅を加減す
るものである。

【００１７】また、設定された温度に達するまでに電力
変化量をを加減して、設定温度に達するように電力調整
を行うものである。

【００１８】また、最大値が設定された増減幅によって
電力調整を行うものである。さらに、１段階あたりの導
通時間の増減幅に対する電力変化量に応じて出力を制御
するものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、加熱コイルとコンデンサから構成される共振回路
と、前記共振回路と直列、または並列に接続される少な
くとも１つ以上のスイッチング素子から構成されるイン
バータ回路と、前記インバータ回路に電力を供給する電
源と、前記インバータ回路に供給される電力を検知する
電力検知手段と、前記スイッチング素子の導通時間を出
力して複数段階に電力を制御する制御手段と、１段階あ
たりの電力変化量を検出する電力変化量検出手段を備
え、制御手段は電力変化量に応じて導通時間の増減幅を
可変するものである。

【００２０】この構成により、材質・形状の異なる負荷
を誘導加熱する場合においても、設計標準鍋と同等の電
力調整の性能を維持することが可能となる。

【００２１】本発明の請求項２に記載の発明は、電力設
定手段を備え、設定された電力に達するまでに導通時間
の増減幅を加減して電力変化量を変化させる構成によ
り、異なる材質・形状の負荷に関わらず、急速な電力調
整、及び調整性能が確保される。

【００２２】本発明の請求項３は、設定された電力毎に
定められた電力変化量で電力調整するように導通時間の
増減幅を加減する構成により、各設定電力での調整につ
いて、異なる材質・形状の負荷に関わらず、精細な電力
調整の性能を実現することができる。

【００２３】本発明の請求項４は、温度設定手段と、温
度検知手段を備え、設定された温度に達するまでに導通
時間の増減幅を加減して電力変化量を変化させる構成に
より、異なる材質・形状の負荷に関わらず、急速な温度
調整、及び調整性能が確保される。

【００２４】本発明の請求項５は、増減幅の最大値を設
けることで、電力変化量が少ない例えばスプーンやフォ
ークといった誘導加熱に不適当な負荷が、誘導加熱調理
器上に載置されている場合に、増減幅の増大によってス
イッチング素子の導通時間が過大となり、不適当な負荷
を加熱してしまう事態を防止することができる。

【００２５】本発明の請求項６は、導通時間の増減量に
対する電力変化量に応じて制御手段の出力を制御するた
め、例えば導通時間の増減量に対して電力変化量が少な
いスプーンやフォークといった誘導加熱に不適当な負荷
を、加熱してしまう事態を防止することができる。

【００２６】

【実施例】（実施例１）図１に、本発明請求項１の回路
構成を示す。図１において、加熱コイル１とコンデンサ
２から構成される共振回路３と、共振回路３と直列に接
続されるスイッチング素子４から構成されるインバータ
回路５と、インバータ回路５に電力を供給する電源６
と、インバータ回路５に供給される電力を検知する電力
検知手段７と、スイッチング素子４の導通時間を出力し
てｎ段階に電力を制御するマイコン８と、１段階あたり
の電力変化量を検出する電力変化量検出手段９を備え、
マイコン８は電力変化量検出手段９によって検知した電
力変化量に応じて導通時間の増減幅を可変する。マイコ
ン８は導通時間を駆動回路１０に出力し、スイッチング
素子４はオン・オフ制御される。

【００２７】尚、本実施例においては、加熱コイル１と
コンデンサ２の並列接続により共振回路３は構成されて
いるが、図２の回路構成例に示すように、直列接続によ
って共振回路３を構成する事も可能である。

【００２８】同様に、本実施例においては、共振回路３
とスイッチング素子４の直列接続によりインバータ回路
５は構成されているが、図２に示すように、並列接続に
よってインバータ回路５を構成する事も可能である。

【００２９】加えて、スイッチング素子を２つ使用する
回路構成例として、図３と図４を示す。

【００３０】図３は、図１の回路構成と、コンデンサ１
１とスイッチング素子１２を備えており、加熱コイル１
とコンデンサ２は並列接続により共振回路３を構成し、
スイッチング素子４、及びスイッチング素子１２の導通
時間によって、インバータ回路５に入力する電力の制御
を行う。

【００３１】図４は、図２の回路構成と、スイッチング
素子１２を備えており、加熱コイル１とコンデンサ２は
直列接続により共振回路３を構成し、スイッチング素子
４とスイッチング素子１２は共振回路３に対してそれぞ
れ並列接続、直列接続され、スイッチング素子４、及び
スイッチング素子１２の導通時間によって、インバータ
回路５に入力する電力の制御を行う。

【００３２】また、電力検知手段としてインバータ回路
５に入力する電圧と電流を検知する構成を記載している
が、電源６の電圧の変化が殆どない場合は、電流と電力
とは比例関係にあるため、電流検知手段を電力検知手段
と見なした制御が可能である。また、電源６は商用電源
を整流器によって整流した電源構成と等価であり、電力
検知手段７を商用電源と整流器の間に挿入して検知を行
う構成としても同様の機能が得られる。

【００３３】更に、スイッチング素子の両端電圧につい
ても、所定の負荷を用いた場合には電源６から出力され
る電流と比例関係にあるため、スイッチング素子の両端
電圧検知手段を電力検知手段と見なした制御も可能であ
る。

【００３４】図５に、本発明請求項１の制御手段を用い
たスイッチング素子の導通時間と電力の特性の一例を示
す。図５において、設計標準鍋を加熱する場合は導通時
間の増減幅をｄｔｘ１として調整し、異なる材質の鍋を
加熱する場合は導通時間の増減幅をｄｔｙ１として調整
する事により、電力変化量が等しくなる様子を示してい
る。

【００３５】（実施例２）図６に、本発明請求項２の回
路構成を示す。図６は、図１の回路構成と、１３の電力
設定手段を備えた回路構成である。

【００３６】図７に、本発明請求項２、及び請求項４の
制御手段を用いたスイッチング素子の導通時間と電力の
特性の一例を示す。図７において、電力設定手段１３に
よって設定された電力調整は、設定電力近傍まではｄｔ
ｘ３、設定電力近傍においてはｄｔｘ１の導通時間の増
減幅にて電力調整を行い、ｄｔｘ３をｄｔｘ１よりも大
きく設定することで、急速な電力調整を行い、且つ設定
電力に対して精細な電力調整を行うことが可能となる。

【００３７】尚、本実施例においては２種類の導通時間
の増減幅ｄｔｘ１，ｄｔｘ３によって電力調整を行って
いるが、ｎ種類の増減幅で電力調整を行うと、１段階あ
たりの増減幅を更に大きく設定することが可能であり、
更に急速な電力調整が可能であるといったメリットが発
生することはいうまでもない。

【００３８】そのうえ、材質・形状の異なる鍋である場
合も、本発明の制御手段で電力調整する場合、同等の電
力変化量で電力調整するように導通時間の増減幅をｄｔ
ｘ３に対してｄｔｙ３、ｄｔｘ１に対してｄｔｙ１の様
に加減するため、同等の電力調整の性能が確保されるこ
とは言うまでもない。

【００３９】（実施例３）図８に、本発明請求項３の制
御手段を用いたスイッチング素子の導通時間と電力の特
性の一例を示す。図８において、ｄｔｘ１は電力設定手
段１３によって最大電力Ｐｘに設定された時の導通時間
の増減幅、ｄｔｘ２は電力設定手段１３によって最小電
力Ｐｍに設定された時の導通時間の増減幅を示す。ｄｔ
ｘ２による電力変化量ｄｐｘ１を、ｄｔｘ１による電力
変化量ｄｐｘ２よりも小さく設定することにより、設定
電力に応じた電力変化量による精細な電力調整が可能と
なる。

【００４０】そのうえ、設計標準鍋と、材質・形状の異
なる鍋についても、本発明の制御手段によって、同等の
電力変化量ｄｐｘ１、ｄｐｘ２にて電力調整するように
導通時間の増減幅をｄｔｘ２に対してｄｔｙ２、ｄｔｘ
１に対してｄｔｙ１の様に加減するため、同等の電力調
整の性能が確保されることは言うまでもない。

【００４１】（実施例４）図９に、本発明請求項４の回
路構成を示す。図９は、図１の回路構成と、１４の温度
設定手段と、１５の温度検知手段を備えた回路構成であ
る。ここで、温度検知手段１４は誘導加熱される鍋など
の負荷の温度を検知するものである。

【００４２】図１０に、本発明請求項４の制御を行うス
イッチング素子の導通時間と電力の特性の一例を示す。
図１０において、温度設定手段１４によって設定された
温度近傍までは急速に温度を立ち上げるためｄｐｘ４の
増減幅、設定された温度近傍においては精細な温度調整
を行うためにｄｐｘ５の電力変化量によって温度調整を
行う。設計標準鍋において電力変化量ｄｐｘ４、ｄｐｘ
５を実現する導通時間の増減幅はｄｔｘ４、ｄｔｘ５、
異なる材質の鍋において電力変化量ｄｐｘ４、ｄｐｘ５
を実現する導通時間の増減量はｄｔｙ４、ｄｔｙ５であ
り、異なる材質の鍋についても設計標準鍋と同等の電力
変化量による制御が可能である。

【００４３】図１１に、本発明請求項４の制御手段を用
いた場合の、負荷温度の時間変化を示す。比較のため
に、従来の制御手段による負荷温度の時間変化について
点線で示す。

【００４４】従来は、異なる材質の鍋を加熱する場合、
増減幅が一定であるために電力変化量が設計標準鍋より
も増加し、設定温度Ｔ１に対して大きなオーバーシュー
トが発生していた。しかしながら、図１０に示した様
に、増減幅あたりの電力変化量は、異なる材質・形状に
関わらず設定値に制御が可能であるため、設計標準鍋と
ほぼ同等の性能で温度調整を行うことが可能となる。

【００４５】尚、本実施例においては２種類の導通時間
の増減幅ｄｔｘ１，ｄｔｘ３によって温度調整を行って
いるが、ｎ種類の増減幅で温度調整を行うと、１段階あ
たりの増減幅を更に大きく設定することが可能であり、
急峻な温度調整が可能であるといったメリットが発生す
る。

【００４６】（実施例５）図１２に、本発明請求項６の
制御手段を用いたスイッチング素子の導通時間と電力の
特性について示す。所定の電力増加量を得るために導通
時間の増減幅を可変とする制御において、誘導加熱調理
器上に例えばスプーンやナイフといった加熱に不適当な
負荷が載置されている場合は、導通時間の増減幅ｄｔｙ
５は過大となる。この結果、所定の導通時間Ｔｙで所定
の電力Ｐｙが得られない場合は加熱に不適当な負荷であ
ると判断する負荷判定ポイントにおいて、加熱を停止す
る負荷であると判定されても、過大な導通時間の増減幅
によって不適当な負荷の加熱を行う。この現象を防止す
るために導通時間の増減幅の最大値を設けることによ
り、誘導加熱に不適当な負荷に対して加熱を行わない制
御を実現する。

【００４７】（実施例６）図１３に、本発明請求項７の
制御手段を用いたスイッチング素子の導通時間の増加幅
と電力変化率の特性について示す。所定の電力増加量を
得るために導通時間の増減幅を可変とする制御におい
て、導通時間の増減幅に対する電力変化量が、所定値以
下であれば誘導加熱に不適当な負荷が載置されていると
見なしてスイッチング素子の導通を停止する。この結
果、過渡的な加熱を行わない制御を実現する。

【００４８】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、請求
項１に記載の発明は、制御手段が出力するスイッチング
素子の導通時間について、電力変化量に応じた導通時間
の増減幅の加減を行うことにより、材質・形状の異なる
負荷を誘導加熱する場合においても、設計標準鍋と同等
の電力調整の性能を維持することができるという効果が
得られる。

【００４９】本発明の請求項２に記載の発明は、設定さ
れた電力に達するまでに導通時間の増減幅を加減して、
例えば設定電力近傍までは大きな電力変化量によって調
整し、設定電力近傍では小さな電力変化量で調整を行う
構成により、精細な電力調整の性能を維持しつつ、調整
速度の向上を図ることができるという効果が得られる。

【００５０】本発明の請求項３に記載の発明は、設定電
力毎に設定された電力変化量によって、例えば設定電力
が小さい場合は電力変化量を小さく、設定電力が大きい
場合は電力変化量を大きくとる構成により、各設定電力
における電力調整の性能について、異なる鍋材質に関わ
らず確保することができるという効果が得られる。

【００５１】本発明の請求項４に記載の発明は、設定さ
れた温度に達するまでに、例えば設定温度近傍までは大
きな電力変化量によって調整し、設定温度近傍では同様
の小さな電力変化量で調整を行う構成により、温度調整
の性能を維持し、且つ調整速度の向上を図ることが、異
なる鍋材質に関わらず可能となるという効果が得られ
る。

【００５２】本発明の請求項５に記載の発明は、導通時
間の増減幅を可変として電力調整を行う誘導加熱調理器
において、増減幅の最大値を設けることで、電力変化量
が少ない例えばスプーンやフォークといった誘導加熱に
不適当な負荷に対し、増減幅が過大となり、加熱してし
まう事態を防止することができるという効果が得られ
る。

【００５３】本発明の請求項７に記載の発明は、導通時
間の増減幅を可変とする制御において、導通時間の増減
幅に対する電力変化量を検知し、所定値以下であれば導
通を停止する。この結果、誘導加熱に不適当な負荷に対
しては加熱を行わないという効果が得られる。

【００５４】尚、請求項１から請求項７の発明は、複合
しても各々の効果が相乗して得られることは容易に推測
できる。例えば、請求項２と請求項３の発明を複合し
て、設定電力毎に２種類の増減幅を設けることにより、
それぞれの設定電力で急速、且つ精細な電力調整の効果
が得られることや、例えば請求項１と、請求項２と、請
求項３の発明の複合により、異なる材質・形状の負荷に
対して、それぞれの電力設定における急速、且つ精細な
電力調整の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１の実施例の回路構成図

【図２】本発明の請求項１の実施例の異なる回路構成図

【図３】本発明の請求項１の実施例の二つのスイッチン
グ素子を備えた回路構成図

【図４】本発明の請求項１の実施例の二つのスイッチン
グ素子を備えた異なる回路構成図

【図５】本発明の請求項１の実施例のスイッチング素子
の導通時間と電力特性の関係を示す図

【図６】本発明の請求項２、及び請求項３の実施例の回
路構成図

【図７】本発明の請求項２の実施例のスイッチング素子
の導通時間と電力特性の関係を示す図

【図８】本発明の請求項３の実施例のスイッチング素子
の導通時間と電力特性の関係を示す図

【図９】本発明の請求項４の実施例の回路構成図

【図１０】本発明の請求項４の実施例のスイッチング素
子の導通時間と電力特性の関係を示す図

【図１１】本発明の請求項４の実施例の加熱時間と負荷
温度特性図

【図１２】本発明の請求項５の実施例のスイッチング素
子の導通時間と電力特性の関係を示す図

【図１３】本発明の請求項６の実施例のスイッチング素
子の導通時間と電力特性の関係を示す図

【図１４】従来例の制御手段を用いた回路の構成図

【図１５】従来例のスイッチング素子の導通時間と電力
特性の関係を示す図

【符号の説明】

１，２１ 加熱コイル ２，１１，２２ コンデンサ ３，２３ 共振回路 ４，１２，２４ スイッチング素子 ５，２５ インバータ回路 ６，２６ 電源 ７，２７ 電力検知手段 ８，２８ マイコン ９ 電力変化量検出手段 １０ 駆動回路 １３ 電力設定手段 １４ 温度設定手段 １５ 温度検知手段

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱コイルとコンデンサから構成される
   共振回路と、前記共振回路と直列、または並列に接続さ
   れる少なくとも１つ以上のスイッチング素子から構成さ
   れるインバータ回路と、前記インバータ回路に電力を供
   給する電源と、前記インバータ回路に供給される電力を
   検知する電力検知手段と、前記スイッチング素子の導通
   時間を出力して複数段階に電力を制御する制御手段と、
   １段階あたりの電力変化量を検出する電力変化量検出手
   段とを有し、前記制御手段の出力は１段階あたりの電力
   変化量に応じてスイッチング素子の導通時間の増減幅を
   可変して電力調整を行う誘導加熱調理器。
2. 【請求項２】 電力設定手段を有し、スイッチング素子
   の導通時間を出力する制御手段は、設定された電力に達
   するまでに導通時間の増減幅を加減して、設定電力に達
   するように電力調整を行う請求項１記載の誘導加熱調理
   器。
3. 【請求項３】 制御手段は、設定電力毎に設定された電
   力変化量によって電力調整を行う請求項２記載の誘導加
   熱調理器。
4. 【請求項４】 温度設定手段と、温度検知回路を備え、
   スイッチング素子の導通時間を出力する制御手段は、前
   記設定温度に達するまでに導通時間の増減幅を加減して
   温度調整を行う請求項１記載の誘導加熱調理器。
5. 【請求項５】 制御手段は、最大値が設定された増減幅
   によって電力調整を行う請求項１〜４いずれか１項に記
   載の誘導加熱調理器。
6. 【請求項６】 制御手段は、１段階あたりの増減幅に対
   する電力変化量に応じて出力を制御する前記請求項１〜
   ５いずれか１項に記載の誘導加熱調理器。