(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源電圧を全波整流する全波整流回路と、この全波整流回路に結ばれた誘導加熱コイル及びこの誘導加熱コイルに振動電流を流すためのスイッチング素子からなるインバ−タ回路と、を有する誘導加熱装置において、
上記全波整流回路へ入力される交流入力電流を電圧値として検出する入力電流検出手段と、上記誘導加熱コイルを流れる電流を電圧値として検出するコイル電流検出手段と、入力電力を操作設定する操作手段と、該操作手段で設定した入力電力と上記入力電流検出手段で検出した電圧値とが等しくなるように上記スイッチング素子のＯＮ期間長を調整するための上記インバータ回路への指令電圧値に基づいて、上記スイッチング素子をＯＮまたはＯＦＦして、上記インバータ回路の発振を継続する駆動回路と、上記指令電圧値と上記コイル電流検出手段で検出した電圧値とを乗算する乗算回路と、上記入力電流検出手段の出力値と上記乗算回路の出力値とを比較することにより上記誘導加熱コイルに近接配置された負荷の適、不適を判別する負荷判別手段と、を設けたことを特徴とする誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は誘導加熱装置、特に家庭用誘導加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘導加熱装置は、高周波電流をインバ−タ内の加熱コイルに供給し、この加熱コイルで高周波交番磁界を生成し、この加熱コイルに近接配置される被加熱物を誘導加熱するものである。
【０００３】
このような誘導加熱装置は、例えば特公平６−４８６３６号に示されているように、交流電源電圧を全波整流する全波整流回路と、この全波整流回路に結ばれた誘導加熱コイル及びこの誘導加熱コイルに振動電流を流すためのスイッチング素子からなるインバ−タ回路と、を有する誘導加熱装置において、上記全波整流回路へ入力される交流入力電流により誘導加熱コイルに近接配置された負荷の適、不適を判別する負荷判別手段と、を設けている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、こうした装置においては、金属の構造物を加熱コイルの近傍に有する場合、加熱してよい負荷（１８．８ｔ１．５や１８．８ｔ２．０等）と加熱できない負荷（小物７ｃｍ、小物８ｃｍ等）の判別境界が略重なってしまい（図４参照）、判別できなかった。また、正確に判別しようとすると、検出する際の入力レベルが重なる部分以下に限定されてしまうという問題点があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段及びその効果】
第１の本発明では、交流電源電圧を全波整流する全波整流回路と、この全波整流回路に結ばれた誘導加熱コイル及びこの誘導加熱コイルに振動電流を流すためのスイッチング素子からなるインバ−タ回路と、を有する誘導加熱装置において、
上記全波整流回路へ入力される交流入力電流を電圧値として検出する入力電流検出手段と、上記誘導加熱コイルを流れる電流を電圧値として検出するコイル電流検出手段と、入力電力を操作設定する操作手段と、該操作手段で設定した入力電力と上記入力電流検出手段で検出した電圧値とが等しくなるように上記スイッチング素子のＯＮ期間長を調整するための上記インバータ回路への指令電圧値に基づいて、上記スイッチング素子をＯＮまたはＯＦＦして、上記インバータ回路の発振を継続する駆動回路と、上記指令電圧値と上記コイル電流検出手段で検出した電圧値とを乗算する乗算回路と、上記入力電流検出手段の出力値と上記乗算回路の出力値とを比較することにより上記誘導加熱コイルに近接配置された負荷の適、不適を判別する負荷判別手段と、を設けている。
【０００６】
上記構成により、加熱してよい負荷と加熱できない負荷の判別境界は重なることがなくなり、入力レベルの制限なく、正確に判別できるようになる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の誘導加熱装置をその一実施例について図面に基づき説明する。
【０００８】
図１は本発明誘導加熱装置の一実施例回路ブロック図であって、１は商用交流電圧を受け全波整流する全波整流回路、２はこの全波整流回路１出力端に結ばれたチョ−クコイルである。
【０００９】
３は上記チョ−クコイル２に結ばれたフィルタコンデンサ、４は上記チョ−クコイル２に結ばれた誘導加熱コイル、５はこの誘導加熱コイル４と共振回路を為す共振コンデンサ、６はこの共振コンデンサ５に並列接続されたスイッチングトランジスタ、７はこのスイッチングトランジスタ６に逆並列に接続されたダンパ−ダイオ−ドを示し、これらフィルタコンデンサ３〜ダンパ−ダイオ−ド７でインバ−タ回路８を形成している。
【００１０】
９は上記スイッチングトランジスタ６をＯＮ、ＯＦＦ制御する駆動回路を示し、スイッチングトランジスタ６へのベース電圧を供給する。
【００１１】
１０は上記加熱コイル４両端間の電圧を比較してスイッチングトランジスタ６のＯＮタイミングを検出し、ＯＮパルスをフリップフロップ回路１１へ与えるＯＮパルス生成回路であって、このＯＮパルスによりフリップフロップ回路１１から、駆動回路９に信号が与えられてスイッチングトランジスタ６がＯＮされるようになっている。
【００１２】
１２は交流入力電流を検出する第１のカレントトランス１３からの信号を受けこの入力電流に応じた入力電力レベルを出力する入力電流検出手段としての入力電力検出回路、１４は入力電力を操作設定する操作手段、１６はインバ−タ回路８内の共振電流を検出する第２のカレントトランス１７に結ばれ、この共振電流の大きさに応じたレベル信号を出力するコイル（振動）電流検出手段としての共振電流検出回路、１８はこの共振電流検出回路１６からのレベル信号の大きさを調整するレベル調整手段であり、これら操作手段１４、入力電力検出回路１２、共振電流検出回路１６からのレベル信号はＡ／Ｄ変換回路１９で夫々デジタルなデ−タＰｒｅｆ、Ｐｏｗｅｒ、ＩｐＲに変換される。
【００１３】
２０は上記Ａ／Ｄ変換回路１９でのｔ番目のＡ／Ｄ変換タイミングに応じてＰｒｅｆ−Ｐｏｗｅｒ（ｔ）を算出する減算器、２１はこのＰｒｅｆ−Ｐｏｗｅｒ（ｔ）を１回前のＯＮ期間データＰｃｏｎ（ｔ−１）に加え新たなＯＮ期間デ−タＰｃｏｎ（ｔ）とする加算器を示し、そのＯＮ期間デ−タＰｃｏｎ（ｔ）は遅延回路２２を介してこの加算器２１の入力側に与えられている。
【００１４】
尚、上記ＯＮ期間データＰｃｏｎ（ｔ）はインバータ回路への指令電圧値となる。
２３は発振初期時、上記遅延回路からのＰｃｏｎ（ｔ−１）に代わって、上記加算器２１へ低レベルのソフトスタ−トデ−タＳｏｆｔを与えるソフトスタ−ト回路を示し、この発振開始時上記減算器２０からの出力は遮断され、このＳｏｆｔがＯＮ期間デ−タとして加算器２１から出力されるようになっている。
【００１５】
２４は上記Ｐｒｅｆの増加即ち操作手段１４での設定入力に応じて増加する設定共振電流値Ｉｒｅｆを生成する電流値設定器、２５は上記Ａ／Ｄ変換回路１９でのｔ番目のＡ／Ｄ変換タイミングに応じて順次Ｉｒｅｆ−ＩｐＲ（ｔ）を算出する減算器、２６は共振電流を制限するための制限デ−タＩｐｃｏｎ（ｔ）を生成する加算器であって、遅延回路２７を介して伝えられる１回前の制限デ−タＩｐｃｏｎ（ｔ−１）に上記減算器２５からのＩｒｅｆ−ＩｐＲ（ｔ）を加えて新たなＩｐｃｏｎ（ｔ）を算出する。
【００１６】
２８は、上記フリップフロップ回路１１からの信号によりカウントを開始するＯＮ期間カウンタ、２９はこのＯＮ期間カウンタ２８のカウント値と上記Ｐｃｏｎ（ｔ）を比較する比較器、３０は上記ＯＮ期間カウンタ２８のカウント値とＩｐｃｏｎ（ｔ）を比較する比較器であって、これらの比較器２９、３０のどちらか一方でも一致が採れたとき、ＯＲゲ−ト３１を介してフリップフロップ回路１１がクリアされ、駆動回路９及びＯＮ期間カウンタ２８への信号出力がなくなる。
【００１７】
３２は上記共振電流に応じたデ−タＩｐＲ（ｔ）とＯＮ期間データＰｃｏｎ（ｔ）とを乗算した後、線形変換して不適性負荷検知レベルＰＬＳ（ｔ）を演算する乗算回路としての演算回路、３３はこのＰＬＳ（ｔ）と上記入力電力に応じたデ−タＰｏｗｅｒ（ｔ）を比較する負荷判別手段となる負荷判別器を示し、Ｐｏｗｅｒ＜ＰＬＳのとき、上記ＯＲゲ−ト３１を介してフリップフロップ回路１１にクリアをかける。
【００１８】
３４は上記第２のカレントトランス１７で検出される共振電流が所定以上になったかどうかを検出する過電流保護回路であって、過電検出されたとき、上記ＯＲゲ−ト３１を介してフリップフロップ回路１１に上にクリアがかけられる。
【００１９】
こうした誘導加熱装置において、被加熱物負荷である調理鍋が誘導加熱コイル４に近接配置された状態で発振を開始すると、最初ＯＮパルス生成回路１０からフリップフロップ回路１１に信号が与えられる。
【００２０】
フリップフロップ回路１１は駆動回路９及びＯＮ期間カウンタ２８に信号を与え、スイッチングトランジスタ６がＯＮされるとともに、ＯＮ期間カウンタ２８のカウント動作が開始される。
【００２１】
このカウント値は比較回路２９、３０でＰｃｏｎ、Ｉｐｃｏｎと比較される。
【００２２】
発振初期状態においては、上述したようにソフトスタ−ト回路２３から加算器２１を介してレベルの低いデ−タＳｏｆｔが比較回路２９にＰｃｏｎ（０）として与えられているので、ＯＮ期間カウンタ２８のカウント値がＳｏｆｔになったとき、比較器２９からＯＲゲ−トを介してフリップフロップ回路１１にクリアがかけられ、駆動回路９によりスイッチングトランジスタ６がＯＦＦされるとともにＯＮ期間カウンタ２８もカウントを停止し、その内容をクリアする。
【００２３】
その後インバ−タ回路８での共振によりスイッチングトランジスタ６のコレクタ電圧は一旦立ち上がって再度低下する。
【００２４】
こうしたコレクタ電圧の立下りを加熱コイル４両端間電圧の逆転によりＯＮパルス生成回路１０が検出し、フリップフロップ回路１１に信号が与えられる。
【００２５】
これにより再びフリップフロップ回路１１から信号が発せられて、スイッチングトランジスタ６がＯＮされるとともに、ＯＮ期間カウンタ２８がカウントを開始する。
【００２６】
こうした動作が続けられてインバ−タ回路８の発振が続けられる。
【００２７】
この発振開始と同時にＡ／Ｄ変換回路１９の動作が開始され、操作手段１４での設定入力電力値、入力電力検出回路１２からのレベル信号、共振電流検出回路１６からのレベル信号が夫々デジタルなデ−タＰｒｅｆ（ｔ）、Ｐｏｗｅｒ（ｔ）、ＯＰＲ（ｔ）に時分割的にＡ／Ｄ変換される。
【００２８】
また、こうしたＡ／Ｄ変換は商用交流の半波毎に１回の周期を単位として行う。
【００２９】
減算器２０はこうしてＡ／Ｄ変換されたデ−タからＰｒｅｆ−Ｐｏｗｅｒ（ｔ）を算出し、加算器２１へ送り、加算器２１では遅延回路２２を介して与えられる１回前のＯＮ期間データＰｃｏｎ（ｔ−１）に上記Ｐｒｅｆ−Ｐｏｗｅｒ（ｔ）を加え新たなＯＮ期間データＰｃｏｎ（ｔ）としている。
【００３０】
即ち、ここではＯＮ期間データを順次補正してＰｏｗｅｒがＰｒｅｆに等しくなるようＯＮ期間長を調節している。
【００３１】
従って発振開始後はこの機能により、スイッチングトランジスタ６のＯＮ期間長が増加してＰｏｗｅｒがＰｒｅｆに等しくなる。
【００３２】
その後は、このＯＮ期間長に保たれる。
【００３３】
一方、減算器２５でＰｒｅｆに応じて生成されるＩｒｅｆからＩｐＲ（ｔ）を引いたデータＩｒｅｆ−ＩｐＲ（ｔ）がＡ／Ｄ変換回路１９の動作に順じてなされ、加算器２６に与えられる。
【００３４】
加算器２６は遅延回路２７を介して与えられる１回前の制限データＩｐｃｏｎ（ｔ−１）に上記Ｉｒｅｆ−ＩｐＲ（ｔ）を加えて新たな制限データＩｐｃｏｎ（ｔ）を形成している。
【００３５】
即ち、ここでは制限データＩｐｃｏｎを順次補正してＩｒｅｆがＩｐＲ（ｔ）に等しくなるようＯＮ期間長を調整する作用をしている。
【００３６】
しかしながら、鉄、ホーロー等の磁性の強い材質の調理鍋を使用している場合は、交流入力に比してインバータ回路８内の共振電流は小さく通常ＯＮ期間データＰｃｏｎの方で、スイッチングトランジスタ６のＯＮ期間長が決められる。
【００３７】
ところが、ステンレス系の磁性の弱い材質の鍋が使用される場合は交流入力電力に比してインバータ回路８内の共振電流は前述の場合より比較的大きくなり制限データＩｐｃｏｎでスイッチングトランジスタ６のＯＮ期間長が規制され、実質的にＩｒｅｆとＩｐＲの比較で出力が制御されるようになる。
【００３８】
また過電流保護回路３４はこうした制御中にインバータ回路８内の共振電流が急激に増えたり、比較回路２９、３０の故障等で一致出力が出されなかったときのスイッチングトランジスタ６に流れる過電流を検出してフリップフロップ回路１にクリアをかけてスイッチングトランジスタ６をＯＦＦさせて保護を行う。
【００３９】
さらに、このような発振動作とともに負荷判別器３３はＩｐＲに比例して演算回路３２で生成される負荷判別レベルＰＬＳとＰｏｗｅｒを比較してＰＬＳ＜Ｐｏｗｅｒのとき不適性負荷と判別して、フリップフロップ回路１１にクリアをかける。この場合、図２に示すように加熱してよい負荷（１８．８ｔ１．５や１８．８ｔ２．０等）と加熱できない負荷（小物７ｃｍ、小物８ｃｍ等）で判別境界が重なることなく正確な判別が行える。
【００４０】
図３に上記判別のフローチャートを示す。
【００４１】
上記共振電流検出手段１６によって電圧値出力ＩｐＲ（ｔ）（コイル電流）を得るステップＳ１と、上記入力電力検出手段１２によって電圧値出力Ｐｏｗｅｒ（ｔ）（入力電流）を得るステップＳ２と、上記指令電圧値Ｐｃｏｎ（ｔ）を得るステップＳ３と、前記共振電流検出手段１６の電圧値出力ＩｐＲ（ｔ）と前記指令電圧値Ｐｃｏｎ（ｔ）（ＶＣＯ（周波数））とを乗算するステップＳ４と、乗算して得られた結果ＰＬＳ（ｔ）と前記入力電力検出手段１２の出力電圧値Ｐｏｗｅｒ（ｔ）とを負荷判別器３３で比較テーブルデータによって比較するステップＳ５とよりなり、この比較によって負荷の適（ステップＳ７）、不適（ステップＳ６）を判別する。
従って、ナイフ、フォーク等の小物負荷が誘導加熱コイルに近接配置されたり、非磁性の調理鍋が使用されてＰＬＳ＞Ｐｏｗｅｒとなるとインバータ発振は停止される。
【００４２】
さらに、こうしたＰＬＳとＰｏｗｅｒの比率は負荷が同じものであれば略一定になるので、上述のようにソフトスタート期間の出力調整が重なり、Ｐｒｅｆに対するＰｏｗｅｒの変化が直線的でない負荷を適、不適に判別する場合でも、確実に判別が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明誘導加熱装置の回路ブロック図である。
【図２】  入力電流特性図である。
【図３】  負荷判別のフローチャートである。
【図４】  従来の入力電流特性図である。
【符号の説明】
１          全波整流回路
４          誘導加熱コイル
８          インバータ回路
１２        入力電流検出手段
１６        コイル電流検出手段
３２        乗算回路
３３        負荷判別手段
【図１】
0003702131.tif 000002
【図２】
0003702131.tif 000003
【図３】
0003702131.tif 000004
【図４】
0003702131.tif 000005