(57)【要約】【課題】電子部品の破損を防ぎ、安定した調理が可能であること。【解決手段】高周波磁界を発生させる加熱コイル２３と、加熱コイル２３に高周波電流を通電させるパワースイッチング素子２５と、パワースイッチング素子２５を駆動する駆動回路２７と、パワースイッチング素子２３の温度を検知するサーミスタ２６と、サーミスタ２６の出力によりパワースイッチング素子２５の駆動回路２７への出力を制御する制御手段２８を備え、制御手段２８は所定時間のサーミスタ２６の出力の変化からパワースイッチング素子２５の温度を推定し、この推定温度により加熱コイル２３に供給される高周波電流をパワースイッチング素子２５を駆動する駆動回路２７への出力により制御すること。【選択図】図１
2011134526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波磁界を発生させる誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルに高周波電流を通電させるパワースイッチング素子と、前記パワースイッチング素子を駆動する駆動回路と、前記パワースイッチング素子の近傍に配置されたサーミスタと、前記駆動回路への出力を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、所定時間のサーミスタの出力からサーミスタの温度を検知し、このサーミスタの温度と時間経過による温度変化によりパワースイッチング素子の温度を推定し、この推定温度により誘導加熱コイルに供給される高周波電流を前記駆動回路への出力により制御することを特徴とした誘導加熱調理器。
【請求項２】
制御手段は、パワースイッチング素子の推定温度が一定以上の高温となった場合に誘導加熱コイルに高周波電流を供給しないよう駆動回路を制御することを特徴とした請求項１に記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】
パワースイッチング素子を冷却するためのファンを有し、制御手段は、パワースイッチング素子の推定温度により前記ファンの回転数を制御することを特徴とした請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
【請求項４】
表示部を有し、誘導加熱コイルに供給する電流を制限している場合に、前記表示部に電流を制限していることを表示する請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
【請求項５】
音声報知部を有し、前記音声報知部は、誘導加熱コイルに供給する電流を制限している場合に、使用者に誘導加熱調理器の出力を制限していることを伝える機能を有した請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
【請求項６】
雰囲気の温度を検知するサーミスタを、パワースイッチング素子の温度を検出するサーミスタとは別に有し、制御手段は所定時間の感温手段の出力の変化と雰囲気の温度により前記パワースイッチング素子の温度を推定する請求項１〜５のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電子部品の破損を防ぎ、安定した調理が可能な誘導加熱調理器を提供する。
【背景技術】
【０００２】
従来の加熱調理器について図６を参照して説明する。出力制限手段１０は温度検知手段１１によるスイッチング素子５の検知温度に応じて加熱コイル３の出力を自動的に制御し、かつ出力制限中には制限表示手段（図示していない）を表示させることにより、スイッチング素子５の温度上昇を抑制するため、十分な冷却風が得られない構成においても連続加熱時間を長くして調理ができ、かつ前記制限表示手段を備えることにより、出力の自動制限に対しての機器の誤作動との誤解をなくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７６５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来の構成にて、スイッチング素子の温度により自動的に加熱コイルの出力を制御することが可能となっており、電子部品の破損を防ぎつつ調理を行なうことを可能としている。ただし、スイッチング素子の温度を検出する際にサーミスタ等の感温素子を利用するのが一般的であるが、スイッチング素子とサーミスタの検知温度には差が生じ、その温度差も一定ではなく状況により変化する。従来例では、パワースイッチング素子の温度をサーミスタなどの感温素子の温度検知により判断していたため、特に温度上昇が激しい場合にパワースイッチング素子と感温素子の温度差が大きいことである。この場合、電子部品の破損を第一に防ぐ必要があるため、パワースイッチング素子とサーミスタの温度差を考慮して火力を制限することとなるが、この温度差は状況により大きく変化するため余裕をもって火力制限するような仕様とならざるをえず、結果パワースイッチング素子の温度に余裕がある場合でも火力制限することとなり、調理性能が落ちることとなるという課題を有していた。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するもので、サーミスタの絶対温度と温度変化からパワースイッチング素子の温度を推定し、その推定温度により加熱コイルの出力を制限することにより、パワースイッチング素子や周りの電子部品の破損を防ぎ、安定した火力を入力することで調理性能の向上を図った誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる誘導加熱調理器は、高周波磁界を発生させる誘導加熱コイルと、誘導加熱コイルに高周波電流を通電させるパワースイッチング素子と、パワースイッチング素子を駆動する駆動回路と、パワースイッチング素子の近傍に配置されたサーミスタと、パワースイッチング素子の駆動回路への出力を制御する制御手段を備え、制御手段は所定時間のサーミスタの出力からサーミスタの温度を検知し、このサーミスタの温度と時間による温度変化によりパワースイッチング素子の温度を推定し、この推定温度により誘導加熱コイルに供給される高周波電流をパワースイッチング素子を駆動する駆動回路への出力により制御することを特徴としたものである。
【０００７】
これによって、パワースイッチング素子とサーミスタの温度差が大きい場合などでもパワースイッチング素子の温度を推定することで、パワースイッチング素子や周辺の電子部
品の破損を防ぎつつ、必要以上に入力を落とさないため安定した調理性能を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
サーミスタの絶対温度と温度変化からパワースイッチング素子の温度を推定し、その推定温度により加熱コイルの出力を制限することにより、パワースイッチング素子や周りの電子部品の破損を防ぎ、安定した火力を入力することで調理性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における温度と入力電力の関係を示した図
【図３】本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態２における温度と入力電力の関係を示した図
【図５】本発明の実施の形態３における誘導加熱調理器を示すブロック図
【図６】本発明の従来例における誘導加熱調理器を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１の発明は、高周波磁界を発生させる誘導加熱コイルと、誘導加熱コイルに高周波電流を通電させるパワースイッチング素子と、パワースイッチング素子を駆動する駆動回路と、パワースイッチング素子の近傍に配置されたサーミスタ（感温素子）と、パワースイッチング素子の駆動回路への出力を制御する制御手段を備え、制御手段は所定時間のサーミスタの出力からサーミスタの温度を検知し、このサーミスタの温度と時間による温度変化によりパワースイッチング素子の温度を推定し、この推定温度により誘導加熱コイルに供給される高周波電流をパワースイッチング素子を駆動する駆動回路への出力により制御することにより、パワースイッチング素子とサーミスタの温度差が大きい場合などでもパワースイッチング素子の温度を推定することで、パワースイッチング素子や周辺の電子部品の破損を防ぎつつ、必要以上に入力を落とさないため安定した調理性能を得ることが可能となる。
【００１１】
第２の発明は、特に、第１の発明の制御手段を、パワースイッチング素子の推定温度を一定以上の高温であると検知した場合に、誘導加熱コイルに高周波電流を供給しないよう駆動回路を制御するとすることにより、パワースイッチング素子や周辺の電子部品の温度が破損に至る前に、加熱を止め部品の温度を下げることができるため、ファンの異常や吸排気口がふさがっている状態など冷却性能が極端に落ちている場合においても部品の破損を防ぐことができる。
【００１２】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、パワースイッチング素子を冷却するためのファンを有し、制御手段を、パワースイッチング素子の推定温度によりファンの回転数を制御するとすることにより、パワースイッチング素子の温度の推定温度が高い場合にはファンの回転数を上げることによりパワースイッチング素子の温度を下げ、部品の破損を防ぐとともに入力をできる限り落とさずに加熱できることから安定した調理性能を確保することができる。逆にパワースイッチング素子の推定温度が十分低い場合には、ファンの回転数を低めに設定し、ファンによる騒音を低くできることから快適な調理環境を提供することができる。
【００１３】
第４の発明は、特に、第１〜３の発明において、表示部を有し、パワースイッチング素子の推定温度が高いため誘導加熱コイルに供給する電流を制限している場合に、表示部に電流を制限していることを表示する機能を持つとすることにより、パワースイッチング素子の推定温度が高く、入力を制限している場合に表示部にて使用者に火力制限しているこ
とを伝えることができ、機器の誤動作との誤解をなくすことができる。また、パワースイッチング素子の温度が異常に高くなった原因が吸排気口がふさがっている場合などは、使用者に伝えることで原因を解消できる可能性があり、使い勝手のよい商品を提供することができる。
【００１４】
第５の発明は、特に、第１〜４の発明において、音声報知部を有し、パワースイッチング素子の推定温度が高いため誘導加熱コイルに供給する電流を制限している場合に、音声報知部により使用者に電流を制限していることを音声にて伝える機能を持つとすることにより、パワースイッチング素子の推定温度が高く、入力を制限している場合に使用者に火力制限していることを音声で伝えることができ、機器の誤動作との誤解をなくすことができる。また、パワースイッチング素子の温度が異常に高くなった原因が吸排気口がふさがっている場合などは、使用者に伝えることで原因を解消できる可能性があり、使い勝手のよい商品を提供することができる。
【００１５】
第６の発明は、特に、第１〜５の発明において、雰囲気温度を測定するためのサーミスタを有し、パワースイッチング素子の近傍のサーミスタの温度と時間による温度変化によりパワースイッチング素子の温度を推定するとすることにより、雰囲気温度測定用サーミスタの温度を使用することで推定温度の精度を高めることができ、雰囲気温度が高い場合、または低い場合においてもパワースイッチング素子の温度を正確に推定することができ、パワースイッチング素子や周辺の電子部品の破損を防ぎつつ、必要以上に入力を落とさないため安定した調理性能を得ることが可能となる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるブロック図を示すものである。
【００１８】
図１において、商用電源２１、ダイオードブリッジ２２、加熱コイル２３は被加熱物を加熱し、インバータ回路２４は加熱コイル２３に高周波電流を供給し、パワースイッチング素子２５はインバータ回路２４内の構成部品であり、サーミスタ２６はパワースイッチング素子２５の温度を検知するためにパワースイッチング素子２５の近傍に配置されたサーミスタ、制御手段２８はサーミスタ２６の出力によりインバータ回路２４から加熱コイル２３へ供給される電流を制御するため駆動回路２７を制御するものである。
【００１９】
以上のように構成された誘導加熱調理器についてその動作を説明する。
【００２０】
交流電源である商用電源２１をダイオードブリッジ２２により直流電源とし、インバータ回路２４に入力する。インバータ回路２４は直流電源を高速スイッチングすることで高周波電流を加熱コイル２３に供給する。インバータ回路２４の内部には高速スイッチングするためのパワースイッチング素子２５を備え、これを駆動する駆動回路２７は制御手段２８により制御される。この制御手段２８とはマイコンを想定している。このように制御手段２８が駆動回路２７を制御することでパワースイッチング素子２５を制御し、加熱コイル２３へ供給される電流を制御することから、制御手段２８により入力電力を制御することができる。このとき、パワースイッチング素子２５は高速で高電圧の直流電源をスイッチングする必要があるためオン、オフ時に大きなロスが発生し発熱する。このような大きなロスが発生するパワースイッチング素子を使用する場合には素子にヒートシンクを付け、ファンで冷却を行なうのが一般的であり、通常この冷却構成により問題なく動作し続けることができる。
【００２１】
ただし、状況によってはパワースイッチング素子２５の温度が通常時に比べ上昇する場合があり、この場合には部品の破損を防ぐ制御が必要となる。通常時に比べ温度が上昇する場合というのは、加熱コイル２３上に置かれた被加熱物の特性によりパワースイッチング素子２５のロスが大きくなる場合や、ファンの吸排気口がふさがれたり、他の要因によりファンの回転が遅くなったりして冷却性能が落ちた場合を想定している。
【００２２】
このように通常時に比べ温度が上昇する場合にもその温度を検知し、パワースイッチング素子２５の制御を行なう必要があるためパワースイッチング素子２５の近傍にサーミスタ２６を配置し、サーミスタ２６の出力を制御手段２８に入力させることでパワースイッチング素子２５の温度を把握し、温度が高すぎる場合には出力を抑制することで部品の破壊を防ぐ制御を行なう。ただし、サーミスタ２６はパワースイッチング素子２５の近傍にはあるが温度が完全に一致しない。特にパワースイッチング素子２５の温度上昇が激しい場合にはサーミスタ２６との温度差が大きくなる。
【００２３】
このようなサーミスタ温度と実際のパワースイッチング素子２５の温度差が大きい場合においても部品の破損がなく安定した調理性能を実現するために、サーミスタ２６の温度と時間による温度変化によりパワースイッチング素子２５の温度を推定し、この推定温度により入力電力を制御するようにしている。
【００２４】
実際の温度と入力電力の関係を図２で説明する。図２の上下にはそれぞれ図２（ａ）、図２（ｂ）の図があり、それぞれスタート時の入力電力を３０００Ｗとしてサーミスタ２６の温度上昇が小さい場合を図２（ａ）に図示し、大きい場合を図２（ｂ）に図示し、それぞれの動作を説明する。
【００２５】
まず、図２（ａ）から説明する。加熱を開始すると制御手段２８が駆動回路２７を制御しパワースイッチング素子２５がスイッチングを開始する。前述の通りスイッチングに伴いロスが発生し、パワースイッチング素子２５の温度が上昇し、その近傍に配置されたサーミスタ２６の温度も上昇する。図２（ａ）の点線のように加熱開始からの時間を横軸にすると加熱開始直後の温度変化（傾き）が大きく、徐々に温度変化（傾き）が小さくなっていることが分かる。この温度変化（傾き）とサーミスタ温度によりパワースイッチング素子の推定温度を計算することとする。この計算式の一例を示すが、これは実測またはシミュレーションにより決定する。
【００２６】
［推定温度］  ＝  ［サーミスタの温度］  ＋  ［サーミスタの温度変化  ×  係数］
＋  ［定数］
このようにサーミスタの温度が高く、温度変化（傾き）が大きい場合に推定温度が高くなる。
【００２７】
推定温度の計算結果を図２（ａ）の実線で示す。制御手段２８はこの推定温度の数値により加熱コイル２３へ供給される高周波電流を制御する。図２（ａ）のようにパワースイッチング素子の推定温度が上昇し、６０℃を超えた場合に３０００Ｗから２５００Ｗへ入力を落とすような制御としており、この入力で安定する状態となる。
【００２８】
同様に図２（ｂ）のパワースイッチング素子２５の温度上昇が大きい場合について見てみる。加熱開始後図２（ａ）の場合に比べてサーミスタの検知温度の温度変化（傾き）が大きいことからパワースイッチング素子２５の推定温度が高くなり、入力を制限する。本実施の形態では６０℃を超えた場合に１０℃毎に５００Ｗ入力を抑制する制御としている。この結果、図２（ｂ）の場合では加熱開始直後に急激に推定温度が上がるため入力を制限し、入力を制限することでスイッチング素子２５の発熱量が減るためサーミスタ２６の温度変化（傾き）が小さくなり、最終的には１０００Ｗの入力で安定する。
【００２９】
以上のように実際のサーミスタ２６の温度ではなく、スイッチング素子２５の推定温度を使用することでパワースイッチング素子２５や周りの電子部品の破損を防ぎ、必要以上に入力を落とすこともないことから、安定した火力を入力することができ調理性能の向上を図った誘導加熱調理器を提供することができる。
【００３０】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。
本実施例の誘導加熱調理器は、誘導加熱調理器に冷却用のファン２９を設けた点と、表示部３０を設けた点が実施例１と異なるだけで、それ以外の同一構成及び作用効果を表す部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
【００３１】
上記実施の形態２において、制御手段２８はパワースイッチング素子２５の推定温度によりファン２９の回転数を制御する。この動作を図４で説明する。ファン２９の回転速度は加熱開始時は低速とし、パワースイッチング素子２５の推定温度が６０℃以上で中速、１００℃以上で高速とする。図４（ａ）では推定温度が６０℃を超えて安定しているため中速で安定する。図４（ｂ）の場合は加熱開始直後に推定温度が１００℃を超えているため高速になるが、その後推定温度が下がり中速で安定する。無論ファン速度が速い方が冷却性能が上がるため入力を上げやすいが、一般的にファン速度が速いと騒音が増すため、ファン速度は低い方が快適な調理を行なうことができる。よってこのように、パワースイッチング素子２５の温度が高い場合にのみファン速度を上げることで騒音を考慮した動作となっている。
【００３２】
また、表示手段３０を設けたことにより、例えば入力が３０００Ｗから１０００Ｗまで下がった場合に表示する火力を同様に３０００Ｗから１０００Ｗと変化させることで、表示部にて使用者に火力制限していることを伝えることができ、機器の誤動作との誤解をなくすことができる。また、パワースイッチング素子２５の温度が異常に高くなった原因がファン２９の吸排気口がふさがっている場合などは、表示部３０により使用者に伝えることで原因を解消できる可能性があり、使い勝手のよい商品を提供することができる。
【００３３】
（実施の形態３）
図５は、本発明の第３の実施の形態における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。
本実施の形態の誘導加熱調理器は、誘導加熱調理器に音声報知手段３１を設けた点と、雰囲気温度を検知するためのサーミスタＢ３２を備えた点が実施の形態１と異なるだけで、それ以外の同一構成及び作用効果を表す部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる点を中心に説明する。ただし、サーミスタ２６はサーミスタＡとする。
【００３４】
上記実施の形態３において、音声報知手段３１を設けたことにより、パワースイッチング素子２５の推定温度が高くなり、制御手段２８が加熱を止める制御を行なった場合に、音声放置手段にて使用者に加熱を停止していることを伝えることができ、機器の誤動作との誤解をなくすことができ、パワースイッチング素子２５の温度が異常に高くなった原因がファン２９の吸排気口がふさがっている場合などは、それを取り除くよう音声で使用者に伝えることで原因を解消できる可能性があり、使い勝手のよい商品を提供することができる。
【００３５】
また、雰囲気温度測定用にサーミスタＢ３２を設け、パワースイッチング素子２５の推定温度を算出する式に利用することでより正確にパワースイッチング素子の温度を推定することができる。この動作により雰囲気温度が高い場合または低い場合においてもスイッ
チング素子２５の温度を推定でき、パワースイッチング素子や周りの電子部品の破損を防ぎ、必要以上に入力を落とすこともないことから、安定した火力を入力することができ調理性能の向上を図った誘導加熱調理器を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、サーミスタの絶対温度と温度変化からパワースイッチング素子の温度を推定し、その推定温度により加熱コイルの出力を制限することにより、パワースイッチング素子や周りの電子部品の破損を防ぎ、安定した火力を入力することで調理性能の向上を図ることができるので、家庭用あるいは業務用の誘導加熱調理器等の用途に適用できる。
【符号の説明】
【００３７】
２１  商用電源
２２  ダイオードブリッジ
２３  加熱コイル
２４  インバータ回路
２５  パワースイッチング素子
２６  サーミスタ（サーミスタＡ）
２７  駆動回路
２８  制御手段（マイコン）
３２  サーミスタＢ
【図１】
2011134526.tif 000003
【図２】
2011134526.tif 000004
【図３】
2011134526.tif 000005
【図４】
2011134526.tif 000006
【図５】
2011134526.tif 000007
【図６】
2011134526.tif 000008