(57)【要約】【課題】スイッチング素子の個体差による設計バラツキを抑えることができること。【解決手段】スイッチング素子７、８の制御オン時間と、スイッチング素子駆動電圧検知手段（ゲートオン時間検出手段）１８で検知するスイッチング素子７、８のゲート容量に応じて変化する実際の駆動時間との差を検出することができ、検知した時間差によりスイッチング素子７、８への制御時間を補正し、実際に駆動するオン時間を一定にすること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷と磁気結合する加熱コイルと前記加熱コイルと共振する共振コンデンサを有する共振回路及び、オンオフすることにより前記共振回路に共振電流を発生するスイッチング素子を有し、前記共振回路に電力を供給するインバータと、前記スイッチング素子の駆動信号を出力して、前記加熱コイルの加熱出力を制御する出力制御手段と、前記制御信号のオン時間と前記スイッチング素子のゲート電圧を検知して前記スイッチング素子に与えられる駆動信号のオン時間を測定するゲートオン時間検出手段を備えその検知した時間差によりスイッチング素子への制御時間を補正し、実際に駆動するオン時間を一定にする機能を有した誘導加熱調理器。
【請求項２】
検知したスイッチング素子に与えられる駆動信号のオン時間と前記スイッチング素子の駆動時間の時間差値により、鍋の加熱動作時の前記スイッチング素子の駆動制御信号オン時間と共振電圧値の関係により、前記鍋の加熱動作制御に制限を設ける駆動制御信号オン時間及び共振電圧値リミッタ制限値の値を変化させる機能を有した請求項１にきさいの誘導加熱調理器。
【請求項３】
検知したスイッチング素子に与えられる駆動信号のオン時間と前記スイッチング素子の駆動時間の時間差値により、加熱動作時の入力電力とスイッチング素子の駆動制御信号オン時間との関係により、加熱対象物がナイフなどの加熱対象除外の小物金属であるかどうかの検知閾値の値を変化させる機能を有した請求項１に記載の誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般家庭及び業務用として使用され、特に、共振回路に共振電流を発生するスイッチング素子の固体バラツキにより制御量を補正することができる誘導加熱調理器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、誘導加熱によって調理を行う場合に、スイッチング素子の電流を検知して所定値以上で停止する停止手段を備える事により、スイッチング素子を確実に保護している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１１３９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成の誘導加熱調理器では、電源電圧や加熱コイル容量、トッププレートのギャップ差や共振コンデンサ容量差の違いによる筐体差を補正する機能や、
加熱動作時の設計値以上の過電流、過電圧を検知した場合に、それらに制限を設ける制御機能は有しているが、インバータのスイッチング素子の固体バラツキによる制御補正を行っていないため、設計値制御領域内で動作しているものに対しては、入力電力や鍋種判定等の設計バラツキが大きいものとなるという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、スイッチング素子の個体差による設計バラツキを抑える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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱調理器は、スイッチング素子の制御オン時間と、スイッチング素子のゲート容量に応じて変化する実際の駆動時間との差を検知し、その時間差によりスイッチング素子の駆動制御信号オン時間を用いて、各鍋において制限を設けている入力電力値や、加熱対象外と判別する閾値を補正するとしたものである。
【０００７】
これによって、スイッチング素子の個体差による設計バラツキを抑える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の誘導加熱調理器は、スイッチング素子の制御オン時間とスイッチング素子のゲート容量に応じて変化する実際の駆動時間との差を検出することにより、スイッチング素子の固体バラツキによる制御誤差を改善することができ、より安全で安定した効率のよい誘導加熱調理器の設計が行えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の回路図
【図２】本発明の実施の形態１におけるスイッチング動作時間差図
【図３】本発明の実施の形態１における駆動制御信号オン時間−共振電圧リミッタ制限図
【図４】本発明の実施の形態１における入力電力−駆動制御信号オン時間小物判定図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１の発明は、負荷と磁気結合する加熱コイルと前記加熱コイルと共振する共振コンデンサを有する共振回路及び、オンオフすることにより前記共振回路に共振電流を発生するスイッチング素子を有し、前記共振回路に電力を供給するインバータと、前記スイッチング素子の駆動信号を出力して、前記加熱コイルの加熱出力を制御する出力制御手段と、前記スイッチング素子の駆動信号のオン時間：Ｔｓと、前記スイッチング素子の駆動電圧を検知することにより、スイッチング素子が実際に駆動する時間：Ｔｖを検出し、あらかじめ実験等により決定されたスイッチング素子の駆動設計時間：Ｔｄと、前記スイッチング素子駆動時間：Ｔｖとの時間差：ΔＴ＝Ｔｄ−Ｔｖの値を前記スイッチング素子の駆動信号のオン時間：Ｔｓにたいして補正することに機能を有した誘導加熱調理器である。
【００１１】
第２の発明は、特に第１の発明において記載の、時間差：ΔＴ＝Ｔｄ−Ｔｖの値を、鍋の加熱動作時のスイッチング素子の駆動制御信号オン時間と共振電圧値の関係により、その鍋の加熱動作制御に制限を設ける駆動制御信号オン時間−共振電圧値リミッタ制限値の値を変化させる機能を有した誘導加熱調理器である。
【００１２】
第３の発明は、特に第１の発明において記載の、時間差：ΔＴ＝Ｔｄ−Ｔｖの値を、加熱動作時の入力電力とスイッチング素子の駆動制御信号オン時間との関係により、加熱対象物がナイフなどの加熱対象除外の小物金属であるかどうかの検知閾値の値を変化させる機能を有した誘導加熱調理器である。
【００１３】
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、この実施形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（実施の形態１）
図１に示すように、本実施の形態における誘導加熱調理器は、商用交流電源１からの交流電圧を整流するダイオードブリッジからなる整流手段２と、その出力側にチョークコイル３とＭＯＳ−ＦＥＴである第３のスイッチング素子４とが直列接続されている。さらに、チョークコイル３および第３のスイッチング素子４の接続点にはダイオード５のアノード側が接続されている。ダイオード５のカソード側と整流手段２の出力低電位側間には、電解コンデンサからなる平滑手段６と、内部に逆導通ダイオードを内包するＩＧＢＴである第１のスイッチング素子７とＩＧＢＴである第２のスイッチング素子８の直列接続体が接続されている。コンデンサである平滑手段６は、後述するインバータ９の電源となるよう作用している。第１のスイッチング素子７と第２のスイッチング素子８の接続点部には、その電圧を検知することにより、スイッチング駆動を検知するスイッチング素子駆動検知手段１８が接続されており、また、第１のスイッチング素子７と第２のスイッチング素子８の接続点と、整流手段２の出力低電位側間には、高周波磁界を発生し鍋などの被加熱物１０を加熱する加熱コイル１１と、加熱コイル１１と共振する共振コンデンサ１２が接続されている。加熱コイル１１上部には、絶縁体であり、耐熱セラミックス製のトッププレート（図示せず）が設けられており、被加熱物１０はトッププレートを挟んで加熱コイル１１と対向するように載置される。制御手段１６は、インバータ９の出力制御及び昇圧手段１９の出力制御を行うもので、各種検知手段からの検知信号、使用者による操作などに基づいて、第１のスイッチング素子７、第２のスイッチング素子８の導通／遮断を制御する。入力電流検知手段１３は、具体的にはカレントトランスで構成されている。入力電流検知手段１３の検知信号は、制御手段１６に出力されるよう接続されている。加熱コイル１１と共振コンデンサ１２との接点に接続された共振電圧検知手段１５は、具体的には抵抗で分圧された信号を制御手段１６に出力されるよう接続されている。インバータ出力検知手段１４及び、スイッチング素子駆動電圧検知手段１８は、具体的には抵抗で分圧さ
れた信号を制御手段に出力されるよう接続されている。第３のスイッチング素子４を駆動制御するＰＦＣである第２の制御手段１７は、平滑手段６の電圧、入力電流などを検知しながら（図示せず）、入力電流が略正弦波状となり、平滑手段６の電圧が所定値となるよう第３のスイッチング素子４の駆動周波数、導通比を制御する。
【００１５】
以上のような構成において、その動作を図２、図３、図４により説明する。
【００１６】
図２は、スイッチング素子の駆動制御信号と実際の駆動時間を簡易的に表した図である。
図２中の２１：スイッチング素子駆動電圧は、図１のスイッチング素子駆動電圧検出手段１８によりその信号を得ることができ、その駆動時間をＴｖ：スイッチング素子駆動時間と定義する。また、２２：スイッチング素子制御信号は、図１の制御手段１６が前記図１の９インバータを制御するための信号であり、その駆動時間をＴｓ：スイッチング制御オン時間と定義する。また、このインバータの駆動設計段階で定義決定されたスイッチング素子の駆動設計時間をＴｄと定義する。ここで、前記スイッチング素子駆動時間：Ｔｖと駆動設計時間：Ｔｄとの時間差をΔＴ＝Ｔｄ−Ｔｖとし、ΔＴ＞０の場合は、スイッチング制御オン時間：Ｔｓの値を段階毎に増加させていき、ΔＴ＝０となるＴｓ増加時間：Δｔを求め、それをインバータの駆動時間補正として、Ｔｓに加える。また、ΔＴ＜０のときは、その逆の動作を行い、Ｔｓの値を段階毎に減少させ、ΔＴ＝０となるＴｓ減少時間：−Δｔを求め、これをＴｓの値に加える。この処理により、スイッチング素子のゲート容量の個体差で発生する時間差ΔＴによるインバータバラツキをなくす。このＴｓの補正時間Δｔを求める処理は、温度特性等も影響を及ぼすため、製品使用時の環境を逐次反映できる使用開始時の動作工程で検出することを想定しているが、製品の製造工程時において調整モードとして動作させ、その値を記憶させておいてもよい。
【００１７】
図３において、横軸は駆動制御信号オン時間（ｓ）を表し、縦軸は共振電圧（Ｖ）を表す。図３中の３１：基準リミッタは、鍋を加熱したときの駆動制御信号オン時間値によって、そのときの共振電圧に制限をかけるためのリミッタラインを表している。３２：Ｔｏｎプラス方向補正リミッタは、前記３１：基準リミッタに対して、前記スイッチング素子のゲート容量の個体差で発生する時間差ΔＴによってプラス方向に補正をかけたものを表し、３３：Ｔｏｎマイナス方向補正リミッタは、逆にマイナス方向に補正をかけたものを表す。３４：鍋Ａ動作軌跡は、鍋Ａを加熱したときの駆動制御信号オン時間と共振電圧の関係を表した動作軌跡を表し、３５：鍋Ｂ動作軌跡は、前記鍋Ａと種類の異なった鍋Ｂを加熱した場合の動作軌跡を表す。前記ΔＴにより、３１：基準リミッタを補正しない場合は、鍋Ａの動作は、インバータ能力としては、交点１まで加熱出力が得られるにもかかわらず、交点２の時点で制限をされてしまう。しかし、ΔＴにより補正すると、実力の交点１の出力が得られる。逆に、例えば、基準の交点３で加熱出力を制限しないと、出力が大きくなりすぎて、製品の寿命を早めたり、最悪の場合には、故障の原因となることもあるので、前記ΔＴにより、３２：  Ｔｏｎプラス方向補正リミッタに制限をしないといけない場合あり、それらを改善できる。
【００１８】
図４において、横軸は入力電流値（Ａ）を表し、縦軸は駆動制御信号オン時間（ｓ）を表す。４１：閾値線は、鍋を加熱したときの入力電流と駆動制御信号オン時間値によって、鍋種（加熱対象物かどうか）図中破線と矢印で示す入力電流がａ（Ａ）未満で閾値線４１の上側、駆動制御信号が長い側、において小物検知領域となり、加熱対象物とみなさない、及び加熱制限をかけるためのリミッタラインを表している。このリミッタラインは、図３で示した３１：基準リミッタを補正するのと同様にΔＴにより４１：閾値線に補正をかけることにより閾値線が４２：Ｔｏｎプラス方向閾値線や、４３：Ｔｏｎマイナス方向閾値線に変更されるので、スイッチング素子のゲート容量の個体差で発生する鍋種判定のバラツキや制御量のバラツキを改善することができる。
【００１９】
なお、入力電流検知手段１３により、入力電流を検知しており、商用電源の電圧を乗算することで、入力電力が得られ、この入力電力をもちいても同様の作用・効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、スイッチング素子の制御オン時間と、スイッチング素子のゲート容量に応じて変化する実際の駆動時間との差を検出することができ、その値を加熱制御動作に補正、反映させるので、異なる被加熱物を加熱する家庭用あるいは業務用の誘導加熱調理器等に適用できる。
【符号の説明】
【００２１】
１  商用電源
２  整流手段
３  チョークコイル
４  第３のスイッチング素子
５  ダイオード
６  平滑手段
７  第１のスイッチング素子
８  第２のスイッチング素子
９  インバータ
１０  被加熱物
１１  加熱コイル
１２  共振コンデンサ
１３  入力電流検知手段
１４  インバータ出力検知手段
１５  共振電圧検知手段
１６  制御手段
１７  第２の制御手段（ＰＦＣ）
１８  スイッチング素子駆動電圧検知手段（ゲートオン時間検出手段）
１９  昇圧手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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