(57)【要約】【課題】共振用コンデンサを並列に接続し鍋を加熱する加熱コイルに流れる電流を通電制御素子により制御するよう構成した誘導加熱装置において、輻射雑音のスペクトルを分散し、一定の周波数に大きなピークを持たない誘導加熱装置を提供する。【解決手段】炊飯器本体内に鍋１を着脱自在に収納し、加熱コイル２により鍋１の底部を誘導加熱し、加熱コイル２に流れる電流を制御する通電制御素子５を第１のタイマ手段７により設定時間Ｔｏｎの間導通させる。誘導加熱開始からの経過時間Ｔを第２のタイマ手段１２により計時し、この第２のタイマ手段の経過時間Ｔをタイマ時間設定手段により設定する。Ｔｏｎ変動手段は、第２のタイマ手段１２の計時時間がタイマ時間設定手段１３により設定された時間Ｔを超過している場合は、周期的に第１のタイマ手段７の設定時間Ｔｏｎを増減するよう構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炊飯器本体内に着脱自在に収納される鍋と、この鍋の底部を誘導加熱にて加熱する加熱コイルと、この加熱コイルに並列に接続した共振用コンデンサと、前記加熱コイルに電流を供給する直流電源と、前記加熱コイルに流れる電流を制御する通電制御素子と、この通電制御素子に並列に接続した還流ダイオードと、前記通電制御素子を設定時間Ｔｏｎの間導通させる第１のタイマ手段と、コイル電圧を監視し前記設定時間Ｔｏｎの計時をスタートさせるトリガ手段と、前記直流電源に供給される電流値Ｉｉｎを検出する電流値検出手段と、第１の電流値の閾値Ｉｉｎ１を設定する電流値設定手段と、前記電流値検出手段の検出電流値Ｉｉｎが第１の電流値の閾値Ｉｉｎ１に達していないときに前記第１のタイマ手段の設定時間Ｔｏｎを徐々に増加させるソフトスタート手段と、誘導加熱開始時に前記第１のタイマ手段より最初の駆動信号が出力されたときからの経過時間Ｔを計時する第２のタイマ手段と、この第２のタイマ手段の経過時間Ｔを設定するタイマ時間設定手段と、前記第１のタイマ手段の設定時間Ｔｏｎを増減するＴｏｎ変動手段とを備え、前記Ｔｏｎ変動手段は、前記第２のタイマ手段の計時時間が前記タイマ時間設定手段により設定された時間Ｔを超過している場合は、周期的に前記第１のタイマ手段の設定時間Ｔｏｎを増減するよう構成した誘導加熱装置。
【請求項２】
Ｔｏｎ変動手段は、第２のタイマ手段の計時時間がタイマ時間設定手段により設定された時間Ｔを超過している場合、周期的に代えて、ランダムに第１のタイマ手段の設定時間Ｔｏｎを増減するようにした請求項１記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
交流電源のゼロボルトを検出するゼロボルト検出手段を備え、Ｔｏｎ変動手段は、前記ゼロボルト検出手段が出力するゼロボルト検出信号に同期して、第１のタイマ手段の設定時間Ｔｏｎを変化させるようにした請求項１または２記載の誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振用コンデンサを並列に接続し鍋を加熱する加熱コイルに流れる電流を通電制御素子により制御するよう構成した誘導加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の誘導加熱装置は図７に示すように構成していた。以下、その構成について説明する。
【０００３】
図７に示すように、鍋１は、炊飯器本体（図示せず）内に着脱自在に収納され、この鍋１の底部を加熱コイル２により誘導加熱にて加熱するようにしている。加熱コイル２に共振用コンデンサ３を並列に接続し、直流電源４より加熱コイル２に電流を供給するとともに、加熱コイル２に流れる電流を通電制御素子５により制御するようにしている。通電制御素子５に還流ダイオード６を並列に接続している。タイマ手段７は通電制御素子５を設定時間Ｔｏｎの間導通させるものである。トリガ手段８は、加熱コイル２電圧を監視し設定時間Ｔｏｎの計時をスタートさせるものであり、電流値検出手段９は直流電源４に供給される電流値Ｉｉｎを検出するものである。
【０００４】
電流値検出手段９の検出電流値Ｉｉｎが第１の電流値設定手段１０により設定された第１の電流値の閾値Ｉｉｎ１に達していないとき、ソフトスタート手段１１によりタイマ手段７の設定時間Ｔｏｎを徐々に増加させ、第２の電流値設定手段１８により第２の電流値の閾値Ｉｉｎ２を設定し、電流値検出手段９の検出電流値Ｉｉｎが第２の電流値の閾値Ｉｉｎ２以下であるにもかかわらずタイマ手段７の設定時間Ｔｏｎが第１のタイマ時間設定手段１９により設定されたタイマ時間の閾値Ｔｏｎ１を超過したとき、小物検知手段２０によりタイマ手段７の通電制御素子５への駆動信号を停止させるよう構成している。
【０００５】
上記構成において、誘導加熱装置の発振が起動されると、ソフトスタート手段１１は、タイマ手段７の設定時間Ｔｏｎを徐々に増加させ、通電制御素子５の導通時間を増加させる。通電制御素子５の導通時間が増えるに従い、電流値検出手段９の検出電流値Ｉｉｎが増加し、第１の電流値設定手段１０により設定された第１の電流値の閾値Ｉｉｎ１に達した後は、ソフトスタート手段１１は、設定時間Ｔｏｎの増加を停止し、その後、通電制御素子５は一定の設定時間Ｔｏｎ（導通時間）で、導通を繰り返す。したがって、その発振周波数は一定である。
【０００６】
トリガ手段８は、加熱コイル２の片側もしくは両端の電圧を監視し、トリガ信号を発生し、タイマ手段７の設定時間Ｔｏｎのカウントを開始させる。タイマ手段７は、設定時間Ｔｏｎのカウントが開始されるとともに、通電制御素子５に駆動信号を出力し、通電制御素子５は導通し、加熱コイル２に電流が流れる。
【０００７】
電流値検出手段９の検出電流値Ｉｉｎが第２の電流値設定手段１８により設定された第２の電流値の閾値Ｉｉｎ２以下であるにもかかわらずタイマの設定時間Ｔｏｎが第１のタイマ時間設定手段１９により設定されたタイマ時間の閾値Ｔｏｎ１を超過したときは、加熱されているのは鍋１ではなく、鍋以外の小物であると判断し、タイマ手段７の通電制御素子５への駆動信号を停止させ、加熱コイル２への通電を停止する（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１６６７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような従来の構成では、誘導加熱装置の発振周波数がほぼ固定されてしまい、輻射雑音のスペクトルが一定の周波数に固定してしまい、大きなピークを持ってしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、輻射雑音のスペクトルを分散し、一定の周波数に大きなピークを持たない誘導加熱装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために、炊飯器本体内に鍋を着脱自在に収納し、直流電源より電流を供給される加熱コイルにより鍋の底部を誘導加熱にて加熱し、加熱コイルに並列に共振用コンデンサを接続し、加熱コイルに流れる電流を制御する通電制御素子に並列に還流ダイオードを接続し、第１のタイマ手段により通電制御素子を設定時間Ｔｏｎの間導通させ、トリガ手段により加熱コイル電圧を監視し設定時間Ｔｏｎの計時をスタートさせ、直流電源に供給される電流値Ｉｉｎを検出する電流値検出手段の検出電流値Ｉｉｎが電流値設定手段により設定された第１の電流値の閾値Ｉｉｎ１に達していないとき、ソフトスタート手段により第１のタイマ手段の設定時間Ｔｏｎを徐々に増加させ、誘導加熱開始時に第１のタイマ手段より最初の駆動信号が出力されたときからの経過時間Ｔを第２のタイマ手段により計時し、この第２のタイマ手段の経過時間Ｔをタイマ時間設定手段により設定し、Ｔｏｎ変動手段により第１のタイマ手段の設定時間Ｔｏｎを増減するよう構成し、Ｔｏｎ変動手段は、第２のタイマ手段の計時時間がタイマ時間設定手段により設定された時間Ｔを超過している場合は、周期的に第１のタイマ手段の設定時間Ｔｏｎを増減するよう構成したものである。
【００１１】
これにより、常時、誘導加熱装置の発振周波数が周期的に変動し、輻射雑音のスペクトルを分散して、一定の周波数に大きなピークを持たさないようにすることができるとともに、誘導加熱装置の発振の起動時、起動直後より時間Ｔの間、第１のタイマ手段の設定時間Ｔｏｎの変動を禁止することにより、ソフトスタート途上の直流電源に供給される電流値Ｉｉｎが小さいときの設定時間Ｔｏｎの増加を一定にし、ソフトスタートを安定させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の誘導加熱装置は、発振周波数を変動させて輻射雑音のスペクトルを分散し、一定の周波数に大きなピークを持たさないようにできるとともに、発振周波数変動の弊害として発生する、起動時のソフトスタートが不安定になってしまうことを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の発明は、炊飯器本体内に着脱自在に収納される鍋と、この鍋の底部を誘導加熱にて加熱する加熱コイルと、この加熱コイルに並列に接続した共振用コンデンサと、前記加熱コイルに電流を供給する直流電源と、前記加熱コイルに流れる電流を制御する通電制御素子と、この通電制御素子に並列に接続した還流ダイオードと、前記通電制御素子を設定時間Ｔｏｎの間導通させる第１のタイマ手段と、コイル電圧を監視し前記設定時間Ｔｏｎの計時をスタートさせるトリガ手段と、前記直流電源に供給される電流値Ｉｉｎを検出する電流値検出手段と、第１の電流値の閾値Ｉｉｎ１を設定する電流値設定手段と、前記電流値検出手段の検出電流値Ｉｉｎが第１の電流値の閾値Ｉｉｎ１に達していないときに前記第１のタイマ手段の設定時間Ｔｏｎを徐々に増加させるソフトスタート手段と、誘導加熱開始時に前記第１のタイマ手段より最初の駆動信号が出力されたときからの経過時間Ｔを計時する第２のタイマ手段と、この第２のタイマ手段の経過時間Ｔを設定するタイマ時間設定手段と、前記第１のタイマ手段の設定時間Ｔｏｎを増減するＴｏｎ変動手段とを備え、前記Ｔｏｎ変動手段は、前記第２のタイマ手段の計時時間が前記タイマ時間設定手段により設定された時間Ｔを超過している場合は、周期的に前記第１のタイマ手段の設定時間Ｔｏｎを増減するよう構成したものであり、常時、誘導加熱装置の発振周波数が周期的に変動し、輻射雑音のスペクトルを分散して、一定の周波数に大きなピークを持たさないようにすることができるとともに、第２のタイマ手段の計時時間がタイマ時間設定手段により設定された時間Ｔを超過するまでは、第１のタイマ手段の設定時間Ｔｏｎの変動を禁止することにより、起動時、ソフトスタート途上において設定時間Ｔｏｎの値が小さいときのＴｏｎの増加を一定にし、ソフトスタートが不安定になってしまうのを防止することができる。
【００１４】
第２の発明は、上記第１の発明において、Ｔｏｎ変動手段は、第２のタイマ手段の計時時間がタイマ時間設定手段により設定された時間Ｔを超過している場合、周期的に代えて、ランダムに第１のタイマ手段の設定時間Ｔｏｎを増減するようにしたものであり、常時、誘導加熱装置の発振周波数がランダムに変動し、輻射雑音のスペクトルを分散して、一定の周波数に大きなピークを持たさないようにすることができるとともに、第２のタイマ手段の計時時間がタイマ時間設定手段により設定された時間Ｔを超過するまでは、第１のタイマ手段の設定時間Ｔｏｎの変動を禁止することにより、起動時、ソフトスタート途上において設定時間Ｔｏｎの値が小さいときのＴｏｎの増加を一定にし、ソフトスタートが不安定になってしまうことを防止することができる。
【００１５】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、交流電源のゼロボルトを検出するゼロボルト検出手段を備え、Ｔｏｎ変動手段は、前記ゼロボルト検出手段が出力するゼロボルト検出信号に同期して、第１のタイマ手段の設定時間Ｔｏｎを変化させるようにしたものであり、第１のタイマ手段の設定時間Ｔｏｎの変化は、交流電源のゼロボルト付近で行われる。元々、この交流電源のゼロボルト近傍では、直流電源の電圧は低く、加熱コイルに流れる電流も少なく、鍋の加熱コイルに対する反発力も少ないことから、Ｔｏｎ変動前後にて、鍋にかかる反発力の差が少なく、鍋から異音発生するのを防止することができる。
【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、本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の一部ブロック化した回路図である。
【００１８】
図１に示すように、鍋１は、炊飯器本体（図示せず）内に着脱自在に収納され、この鍋１の底部を加熱コイル２により誘導加熱にて加熱するようにしている。加熱コイル２に共振用コンデンサ３を並列に接続し、直流電源４より加熱コイル２に電流を供給するとともに、加熱コイル２に流れる電流を通電制御素子５により制御するようにしている。通電制御素子５に還流ダイオード６を並列に接続している。第１のタイマ手段７は、通電制御素子５を設定時間Ｔｏｎの間導通させるものである。トリガ手段８は、加熱コイル２の電圧を監視し設定時間Ｔｏｎの計時をスタートさせるものであり、電流値検出手段９は直流電源４に供給される電流値Ｉｉｎを検出するものである。
【００１９】
電流値検出手段９の検出電流値Ｉｉｎが電流値設定手段１０により設定された第１の電流値の閾値Ｉｉｎ１に達していないとき、ソフトスタート手段１１により第１のタイマ手段７の設定時間Ｔｏｎを徐々に増加させる。
【００２０】
第２のタイマ手段１２は、誘導加熱開始時からの経過時間を測定し、第２のタイマ手段１２の計時した誘導加熱開始時からの経過時間がタイマ時間設定手段１３により設定される時間Ｔを超過した場合、Ｔｏｎ変動手段１４により周期的に第１のタイマ手段７の設定時間Ｔｏｎを増減するよう構成している。
【００２１】
上記構成において動作、作用を説明する。誘導加熱が開始されると、第１のタイマ手段７は加熱コイル２の両端電圧を監視しトリガ信号を発生させるトリガ手段８のトリガパルスを受けて、時間のカウントをはじめ、カウント時間が設定時間Ｔｏｎに達するまでの間、通電制御素子５に駆動信号を出力し、その間通電制御素子５は導通して加熱コイル２に通電される。ソフトスタート手段１１は、第１のタイマ手段７の設定時間Ｔｏｎを徐々に増加させ、これにより、通電制御素子５の導通時間Ｔｏｎは徐々に増大し、ソフトスタートが実現される。通電制御素子５の導通時間Ｔｏｎが増加するに従い、電流値検出手段９の検出電流値Ｉｉｎが増加する。
【００２２】
第２のタイマ手段１２は、誘導加熱開始からの経過時間を計時し、その計時時間がタイマ時間設定手段１３が設定する経過時間Ｔを超過した場合に、Ｔｏｎ変動手段１４はＴｏｎを周期的に変動させる。
【００２３】
図２は、設定時間Ｔｏｎの周期的な変動の一例を示すもので、第１のタイマ手段７は、ソフトスタート手段１１による設定時間Ｔｏｎの増加に、Ｔｏｎ変動手段１４による設定時間Ｔｏｎの周期的変動を重畳して決定された設定時間Ｔｏｎの駆動信号を通電制御素子５に出力する。
【００２４】
電流値検出手段９の検出電流値Ｉｉｎが電流値設定手段１０により設定される第１の電流値の閾値Ｉｉｎ１に達した後は、ソフトスタート手段１１は、設定時間Ｔｏｎの増加を停止し一定の値となり、タイマ手段７は、この一定の値にＴｏｎ変動手段１４による周期的変動を重畳して決定された設定時間Ｔｏｎの駆動信号を通電制御素子５に出力する。つまり、この状態では、設定時間Ｔｏｎの変化は、Ｔｏｎ変動手段１４による周期的変化だけとなる。
【００２５】
図３は、誘導加熱の開始時から電流値検出手段９の検出電流値Ｉｉｎが第１の電流値の閾値Ｉｉｎ１に達して、ソフトスタート手段１１による設定時間Ｔｏｎの増加が停止されるまでの、Ｔｏｎ値のグラフである。
【００２６】
時刻０にて誘導加熱を開始し、第２のタイマ手段１２が計時した加熱開始からの経過時間がタイマ時間設定手段１３により設定される時間Ｔに達するまでの間は、設定時間Ｔｏｎは直線的に増加し、検出電流値Ｉｉｎも直線的に増加する。
【００２７】
第２のタイマ手段１２が計時した加熱開始からの経過時間がタイマ時間設定手段１３により設定される時間Ｔを超過した場合は、設定時間Ｔｏｎの直線的上昇に、図２に示したＴｏｎの周期的変動を加算したＴｏｎとなり、電流値検出手段９による検出電流値Ｉｉｎは細かな変動が発生する。電流値検出手段９による検出電流値Ｉｉｎが第１の電流値の閾値Ｉｉｎ１に達した後は、Ｔｏｎの直線的上昇はなくなり、図２に示したＴｏｎの周期的変動だけが残り、電流値検出手段９による検出電流値Ｉｉｎも第１の電流値の閾値Ｉｉｎ１をピークとした細かな変動を行う。
【００２８】
ここに、具体的な数字の一例をあげると、電流値検出手段９の検出電流値Ｉｉｎが第１の電流値の閾地Ｉｉｎ１に到達し、ソフトスタートが終了するのに約１秒かかり、周波数変動を禁止する時間Ｔは、約０．５秒である。
【００２９】
以上のように、本実施の形態においては、加熱開始からの経過時間がタイマ時間設定手段１３により設定される時間Ｔを超過した後は、Ｔｏｎ変動手段１４により周期的に第１のタイマ手段７の設定時間Ｔｏｎを増減するよう構成したので、通電制御素子５の導通時間Ｔｏｎの周期的変動、ひいては、誘導加熱装置の発振周波数が変動することにより、輻射雑音のスペクトルを分散して、一定の周波数に大きなピークを持たさないようにすることができるとともに、誘導加熱装置の起動時の、ソフトスタート途上のＴｏｎの値が小さい段階においては、Ｔｏｎの周期的変動を禁止し、Ｔｏｎの増加を一定にし、ソフトスタートが不安定になってしまうことを防止することができる。
【００３０】
なお、本実施の形態においては、加熱開始からの経過時間がタイマ時間設定手段１３により設定されるＴを超過した後は、Ｔｏｎ変動手段１４により周期的にタイマ手段７の設定時間Ｔｏｎを増減するよう構成しているが、Ｔｏｎ変動手段１４によりタイマ手段７の設定時間Ｔｏｎをランダムに増減するよう構成してもよく、同様の作用効果を得ることができる。
【００３１】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における誘導加熱装置の一部ブロック化した回路図である。
【００３２】
図４に示すように、ゼロボルト検出手段１７は、交流電源のゼロボルトを検出するものであり、Ｔｏｎ変動手段１４は、ゼロボルト検出手段１７が出力するゼロボルト検出信号に同期して、タイマ手段７の設定時間Ｔｏｎを変化させることにより、Ｔｏｎの変化を交流電源のゼロボルト付近で行うようにしている。他の構成は上記実施の形態１と同じであり、同一符号を付して説明を省略する。
【００３３】
上記構成において動作、作用を説明する。なお、誘導加熱の基本的な動作は上記実施の形態１と同じであるので説明を省略する。
【００３４】
図５は、本実施の形態の電流値検出手段９の検出電流値Ｉｉｎのエンベローブ波形である。この波形は、交流電源の電圧波形に対応し、交流電源のゼロ点ｔ０では、ほぼ０アンペアとなる。設定時間Ｔｏｎの変化は、この交流電源のゼロ点近傍で行われ、ゼロ点の前後では、設定時間Ｔｏｎが違うため検出電流値Ｉｉｎのエンベローブの高さも異なるものとなる。
【００３５】
図６は、設定時間Ｔｏｎの変化を交流電源のゼロ点以外の点で行った場合で、Ｔｏｎ変化の前後にて、Ｉｉｎ波形は、Ｉｉｎ０で示すように、垂直に急変している。
【００３６】
誘導加熱中、鍋１の底部に流れる誘導電流と加熱コイル２に流れる電流は反発する磁界を発生しており、鍋１には浮上力がかかっている。この状態で、Ｉｉｎ波形が垂直に急変すると、鍋１にかかっている浮力も急変し、可視聴領域の異音を発生させてしまう。
【００３７】
本実施の形態のように、交流電源のゼロ点付近にて設定時間Ｔｏｎを変化させた場合は、鍋１にかかる浮力の急変はなく、可視聴領域の異音を発生させてしまうことはない。
【００３８】
以上のように、本実施の形態においては、Ｔｏｎ変動手段１４は、ゼロボルト検出手段１７が出力するゼロボルト検出信号に同期して、タイマ手段７の設定時間Ｔｏｎを変化させるようにしたので、タイマ手段７の設定時間Ｔｏｎの変化は、交流電源のゼロボルト付近で行われる。元々、この交流電源のゼロボルト近傍では、直流電源の電圧は低く加熱コイル２に流れる電流も少なく、鍋１の加熱コイル２に対する反発力も少ないことから、Ｔｏｎ変動前後にて、鍋１にかかる反発力の差が少なく、鍋１から異音発生するのを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明にかかる誘導加熱装置は、発振周波数を変動させて輻射雑音のスペクトルを分散し、一定の周波数に大きなピークを持たさないようにできるとともに、発振周波数変動の弊害として発生する、起動時にソフトスタート初期の不安定な動作を防止することができるので、共振用コンデンサを並列に接続し鍋を加熱するコイルに流れる電流を通電制御素子により制御するよう構成した誘導加熱装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の一部ブロック化した回路図
【図２】同誘導加熱装置の設定時間Ｔｏｎの周期的変動の一例を示す図
【図３】同誘導加熱装置の設定時間Ｔｏｎと検出電流値Ｉｉｎの変化を示すタイムチャート
【図４】本発明の実施の形態２における誘導加熱装置の一部ブロック化した回路図
【図５】同誘導加熱装置の検知電流値Ｉｉｎのエンベローブ波形図
【図６】交流電源のゼロボルト付近以外でＴｏｎを変化させた場合の検知電流値Ｉｉｎのエンベローブ波形図
【図７】従来の誘導加熱装置の一部ブロック化した回路図
【符号の説明】
【００４１】
１  鍋
２  加熱コイル
３  共振用コンデンサ
４  直流電源
５  通電制御素子
６  還流ダイオード
７  第１のタイマ手段
８  トリガ手段
９  電流値検出手段
１０  電流値設定手段
１１  ソフトスタート手段
１２  第２のタイマ手段
１３  タイマ時間設定手段
１４  Ｔｏｎ変動手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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