(57)【要約】【課題】  非磁性金属負荷を加熱できるようにするとともに、加熱不適状態になった後においても、速やかに加熱状態の復帰を図り、使い勝手のよい誘導加熱調理器を提供する。【解決手段】  複数の加熱コイル４ａ、４ｂとコンデンサ４ｃ、４ｄからなる共振回路４と、加熱コイル４ａ、４ｂに高周波電流を流すインバータ手段３と、その駆動手段６と、負荷を検出する負荷状態判別手段８と、これらを制御する制御手段５と、負荷状態の検出が加熱不適と判定すると起動する計時手段９を有し、計時手段９起動した後、第１の時間が経過するまでは共振回路４の選択状態を維持して加熱再開の可否を検出し、加熱可となった場合には加熱を再開し、加熱不可のまま第１の時間が経過した後は共振回路４の選択状態を切り換え、加熱再開の可否を検出し、加熱可となった場合は加熱を再開し、加熱不可のまま第２の時間が経過した後は加熱を停止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の加熱コイル（４ａ）（４ｂ）とコンデンサ（４ｃ）（４ｄ）からなる共振回路（４）と、この共振回路（４）を選択する共振回路選択手段（７）と、加熱コイル（４ａ）（４ｂ）に高周波電流を流すインバータ手段（３）と、インバータ手段（３）を構成するスイッチング素子（３Ａ）（３Ｂ）の駆動手段（６）と、負荷状態を検出する負荷状態判別手段（８）と、前記共振回路（４）の選択と駆動手段（６）の駆動周波数とを設定する制御手段（５）と、負荷状態の検出が加熱不適と判定すると起動する計時手段（９）を有し、前記計時手段（９）が起動した後、第１の時間が経過するまでは共振回路（４）の選択状態を維持して加熱再開の可否を検出し、加熱可となった場合には加熱を再開し、加熱不可のまま第１の時間が経過した後は共振回路（４）の選択状態を切り換え、加熱再開の可否を検出し、加熱可となった場合は加熱を再開し、加熱不可のまま第２の時間が経過した後は加熱を停止することを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
前記計時手段（９）が起動した後、第１の時間が経過するまでは共振回路（４）の選択状態を維持して加熱再開の可否を検出し、加熱可となった場合には加熱を再開し、加熱不可のまま第１の時間が経過した後は共振回路（４）の選択状態を切り換え、加熱再開の可否を検出し、加熱可となった場合は加熱を再開し、加熱不可のまま第２の時間が経過した後は再び共振回路（４）の選択状態を切り換え、同様の動作をｎ回繰り返し、計時時間の起動から所定の時間が経過した後は加熱を停止することを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】
計時手段（９）の計時開始直後および共振回路（４）の切り換え直後からの加熱可否検知動作は、離散的に行い、時間間隔は略等間隔または時間経過によって動作時間比率を低下させていくことを特徴とする請求項１又は２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、加熱コイルを用いて金属負荷（鍋）を加熱する誘導加熱調理器の負荷検知動作に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱調理器は、高周波電流を流す加熱コイルの近傍に配した金属負荷に渦電流を発生させ、そのジュール熱によって負荷自体が自己発熱することで、金属負荷を効率よく加熱するものである。
【０００３】
近年、ガスコンロや電熱ヒータによる調理器具に対して安全性や温度制御性に優れた点が評価され、この誘導加熱調理器への置き換えが進んでいる。
【０００４】
この誘導加熱調理器に高周波電流を流すための電源は、いわゆる共振型インバータと呼ばれ、金属負荷を含めた加熱コイルのインダクタンスと共振コンデンサを接続し、スイッチング素子を２０〜４０ｋＨｚ程度の周波数でオン、オフする構成が一般的である。また、共振型インバータには電圧共振型と電流共振型があり、前者は１００Ｖ電源、後者は２００Ｖ電源用として適用されることが多い。
【０００５】
この加熱調理器は、当初は鉄などの磁性金属の鍋のみが加熱できるだけであったが、近年は非磁性ステンレスなども加熱できるようになってきている。さらに、加熱できないとされてきたアルミニウム負荷を加熱できるような構成のものも提案されている。
【０００６】
前記共振型インバータを使用した誘導加熱調理器においては、金属負荷と加熱コイルで決まるインダクタンス（等価インダクタンス）が含まれており、さらに発熱に寄与する抵抗分（等価抵抗）が発熱しやすさに影響する。つまり、磁性金属（鉄や磁性ステンレスなど）では電力を投入しやすく、非磁性金属（非磁性ステンレスやアルミ、銅など）は電力を投入しにくいものである。これは、後者が等価抵抗が低く、負荷金属部に誘起する渦電流がジュール熱となりにくいためである。
【０００７】
この対策として、従来は特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４に示すように負荷によって加熱コイルの巻数を変更し、負荷と加熱コイルの結合度を高くし、等価抵抗を上昇させることで加熱効率を上げることが行なわれている。
【０００８】
また、加熱継続が不適になった後の動作については、特許文献５に示すように、間欠的にインバータを駆動し、不適状態の継続した時間により駆動から駆動までの間の時間を伸ばしていくことで、インバータ過負荷や誤配置した金属負荷が異常加熱してしまうことを防止する提案がなされている。
【０００９】
【特許文献１】特公平２-３１４７１号公報
【００１０】
【特許文献２】特公平４-７５６３７号公報
【特許文献３】特公平５-６５９９９号公報
【特許文献４】特開平１１−２２４７６７号公報
【特許文献５】特許第２９６４１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来例においては、鉄などの磁性体金属負荷とアルミニウムに代表される非磁性体金属負荷の双方を加熱できるようにするために加熱コイルや共振コンデンサの切り換えを行うことが必要となるが、この場合、少なくとも下記に示す３つの課題が存在する。
【００１２】
第１の課題は、インバータ通電を継続したまま切り換えを行うと、その瞬間に異常電流が流れてインバータ駆動用のスイッチング素子や共振回路に過負荷がかかり故障の原因となることである。
【００１３】
つまり、通電中に加熱不可と判定された場合、共振回路の切り換えに時間が必要であることになる。
【００１４】
第２の課題は、一旦加熱不可と判定された後、再度加熱を再開する場合にはどのような材質の負荷が加熱コイル上に配置されているかわからない点にある。したがって、負荷の判別を再度行わなければならない。
【００１５】
第３の課題は、一旦加熱不可と判定された後、再度加熱を再開する場合に、通常では加熱不可と判断されるまでの負荷が再度配置することが多いという点にある。したがって、調理中の鍋振り、鍋のあおり動作や一時的な鍋の移動に対しては十分な短時間で加熱動作が復帰しなければならないことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１では、複数の加熱コイルとコンデンサからなる共振回路と、この共振回路を選択する共振回路選択手段と、加熱コイルに高周波電流を流すインバータ手段と、インバータ手段を構成するスイッチング素子の駆動手段と、負荷状態を検出する負荷状態判別手段と、前記共振回路の選択と駆動手段の駆動周波数とを設定する制御手段と、負荷状態の検出が加熱不適と判定すると起動する計時手段を有し、前記計時手段が起動した後、第１の時間が経過するまでは共振回路の選択状態を維持して加熱再開の可否を検出し、加熱可となった場合には加熱を再開し、加熱不可のまま第１の時間が経過した後は共振回路の選択状態を切り換え、加熱再開の可否を検出し、加熱可となった場合は加熱を再開し、加熱不可のまま第２の時間が経過した後は加熱を停止するものである。
【００１７】
これにより、複数の共振回路の組み合わせを有していても加熱に適さない状態を検出し、適切に共振回路を切り替えることができる。
【００１８】
また請求項２では、前記計時手段が起動した後、第１の時間が経過するまでは共振回路の選択状態を維持して加熱再開の可否を検出し、加熱可となった場合には加熱を再開し、加熱不可のまま第１の時間が経過した後は共振回路の選択状態を切り換え、加熱再開の可否を検出し、加熱可となった場合は加熱を再開し、加熱不可のまま第２の時間が経過した後は再び共振回路の選択状態を切り換え、同様の動作をｎ回繰り返し、計時時間の起動から所定の時間が経過した後は加熱を停止するものである。
【００１９】
これにより複数の共振回路の組み合わせを有していて、負荷が無い状態や不適な状態が長い時間継続されても、速やかに適した共振回路を選択することができる。
【００２０】
さらに請求項３では、計時手段の計時開始直後および共振回路の切り換え直後からの加熱可否検知動作は、離散的に行い、時間間隔は略等間隔または時間経過によって動作時間比率を低下させていくものである。
【００２１】
これにより、負荷が無い状態や不適な状態が発生した直後に、速やかに復帰させることができると共に、誤って置かれた小物負荷などの温度上昇を抑えることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、アルミニウムに代表される非磁性金属負荷を加熱できるようになるだけでなく、加熱不適状態になった後においても回路素子に負担をかけることなく、速やかに加熱状態の復帰を図ることができ、使い勝手のよい誘導加熱調理器を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施例について図面をもとに説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施例を示す要部ブロック図である。
【００２５】
図１において、交流電源１は整流素子（図示せず）により直流に整流されて直流電源２となる。
【００２６】
直流電源２の出力には、スイッチング素子３Ａ、３Ｂからなるインバータ手段３が接続され、その中点と出力端に加熱コイル４ａ、４ｂとコンデンサ４ｃ、４ｄからなる共振回路４が接続されている。
【００２７】
共振回路４は、複数の共振周波数を選択できるように複数の加熱コイル４ａ、４ｂと共振用のコンデンサ４ｃ、４ｄの組み合わせを選択して接続できるように構成されている。つまり、一つあるいは複数の加熱コイル４ａ、４ｂと、一つあるいは複数のコンデンサ４ｃ、４ｄをそれぞれ選択して接続できる構成となっている。
【００２８】
制御手段５は、スイッチング素子３Ａ、３Ｂの駆動を行う駆動手段６を介してインバータ手段３、すなわち、スイッチング素子３Ａ、３Ｂと接続されており、使用者の加熱設定や負荷状態判別手段８によって決まるスイッチング素子３Ａ、３Ｂの駆動周波数や駆動デューティ等を設定する。また、この制御手段５には後記する負荷状態判別手段８と計時手段９が接続されている。
【００２９】
共振回路選択手段７は、共振回路４と制御手段５との間に介在されており、制御手段５の制御により負荷の加熱に適した加熱コイル４ａ、４ｂとコンデンサ４ｃ、４ｄの選択を行う。
【００３０】
前記負荷状態判別手段８は、入力電流やインバータ電流などから、駆動状態が加熱に適しているかどうかを判別する。
【００３１】
また、計時手段９は、負荷状態判別手段８が加熱不適と判断した場合、制御手段５によって計時開始するものであり、その後、所定の時間が経過すると制御手段５に対して、制御の変更タイミング信号を出力し、その結果制御手段５は各種の動作変更を行うものである。
【００３２】
以上の構成において、そのまず、通常の誘導加熱動作を説明する。
【００３３】
使用者が電源スイッチ（図示せず）をオンにすると、交流電源１が直流電源２に整流され、この直流電源２はスイッチング素子３Ａ、３Ｂからなるインバータ手段３及び加熱コイル４ａ、４ｂ、コンデンサ４ｃ、４ｄにより構成される共振回路４に供給される。
【００３４】
ここで、使用者が電力を設定し、加熱を開始すると、駆動手段６を介して制御手段５がその旨を認識し、共振回路選択手段７を通して共振回路４のスイッチング素子３Ａ、３Ｂに交互に信号を送り、該スイッチング素子３Ａ、３Ｂを駆動する。
【００３５】
これにより、共振回路４の加熱コイル４ａ、４ｂに高周波電流が流れ、それにより発生した磁束による電磁誘導作用により金属製の負荷（鍋）に渦電流を発生させ、この渦電流により負荷を自己発熱させて加熱する。
【００３６】
次に、図２は本発明における第１の動作例を示す図である。
【００３７】
本例では、共振回路４の状態はＡ・Ｂの２通り、負荷状態の判別結果は加熱適（ＯＫ）・不適（ＮＧ）の２通りであり、最も基本的な動作例である。
【００３８】
図において、初期状態では共振回路４は状態Ａ、判別結果はＯＫである。
【００３９】
時刻ｔ０で負荷判別の状態がＮＧになったとき、制御回路５はｔ０’から計時手段９を起動する。これは短時間の不適状態や誤検出によって加熱を停止することにより、調理性能が低下するのを防ぐためである。つまり、鍋をあおるような動作では、短時間で加熱コイル４ａ、４ｂへの接近、離反を繰り返す可能性があるからである。
【００４０】
ｔ０’になると、駆動を一時停止し、時間ｔ１１が経過したら駆動を再開する。このとき負荷状態判別手段８が加熱適と判断した場合は、この状態で引き続き加熱を継続するが、加熱不適のままの場合は再度駆動を一時停止し、時間ｔ１２が経過するまで保持する。この動作を、計時手段９を起動してから第１の時間Ｔ１が経過するまで継続する。
【００４１】
Ｔ１経過までに加熱適の状態にならない場合、駆動を一時停止した状態で共振回路４の状態をＢに切り換える。
【００４２】
その後、駆動を再開し、加熱適の状態になった場合はこの状態で引き続き加熱を継続するが、加熱不適のままの場合は駆動を一時停止し、時間ｔ２１が経過するまで保持し、以降同様の動作を繰り返す。そして第２の時間Ｔ２が経過するまでに加熱適の状態にならない場合は、駆動を停止する。
【００４３】
図３は加熱不適と判断された後の駆動例を示す図であり、所定の時間Ｔａ（図２におけるＴ１またはＴ２）内の駆動信号の出力例である。
【００４４】
動作Ｐ１は、駆動信号の出力がｔａ１、ｔａ２〜ｔａｎの時間間隔で行われるが、これらは等間隔である。この場合、計時手段９および制御手段５の処理は簡略化できる。
【００４５】
動作Ｐ２は、駆動信号の出力がｔｂ１、ｔｂ２〜ｔｂｎの時間間隔で行われるが、初期の段階では時間間隔を短くし、時間経過とともに時間間隔が広がる。これにより、鍋のあおり動作等で、一旦不適判定が確定し駆動一時停止状態になっても、動作Ｐ１の場合よりも素早く加熱動作を復帰させることができる。
【００４６】
また、動作Ｐ２においてＴａ内の駆動信号の出力回数をＰ１と同じにしておけば、誤ってお玉や包丁などの金属負荷をおいてしまった場合の温度上昇を同等レベル抑えることができる。したがって、計時手段９と制御手段５の処理内容は若干複雑化するが、使用者にとっての使い勝手は向上する。
【００４７】
図４は本発明における第２の動作例を示す図であり、本例では、共振回路４の状態はＡ〜Ｃの３通りの場合である。
【００４８】
図において、第２の時間Ｔ２が経過するまでは図２の動作と同じである。
【００４９】
Ｔ２経過後、共振回路４の状態をＣに切り換え同様の動作を行う。本例ではさらに時間Ｔ３経過後に再度共振回路４の状態をＡに切り換えている。共振回路４の構成が複数ある場合は、負荷の状態によって加熱の適否判断が異なることと、経過時間と負荷の状態が合わないことがあるからである。つまり、鍋のあおり動作中に設定済みであった共振回路状態を変更してしまい、負荷とのマッチングがとれない状態のまま負荷状態判別が不適の状態が継続されてしまうので、加熱が中断してしまう恐れがある。したがって、共振回路４の設定状態を変更しながら繰り返すことで、加熱開始に適した状態を設定可能になる。
【００５０】
また、この動作においても、所定の時間Ｔｚが経過しても加熱適の状態にならない場合は駆動を停止する。
【００５１】
さらに、この動作においても図３で説明した駆動動作は有効である。
【００５２】
上記したように本発明によれば、計時手段９が起動した後、第１の時間が経過するまでは共振回路４の選択状態を維持して加熱再開の可否を検出し、加熱可となった場合には加熱を再開し、加熱不可のまま第１の時間が経過した後は共振回路４の選択状態を切り換え、加熱再開の可否を検出し、加熱可となった場合は加熱を再開し、加熱不可のまま第２の時間が経過した後は加熱を停止するものである。
【００５３】
これによって、複数の共振回路４の組み合わせを有していても加熱に適さない状態を検出し、適切に共振回路４を切り換えることができる。
【００５４】
また、加熱不可のまま第２の時間が経過した後は再び共振回路４の選択状態を切り換え、同様の動作をｎ回繰り返し、計時時間の起動から所定の時間が経過した後は加熱を停止するものである。
【００５５】
これによって、複数の共振回路４の組み合わせを有していて、負荷が無い状態や不適な状態が長い時間継続されても、速やかに適した共振回路４を選択することができる。
【００５６】
さらに、計時手段９の計時開始直後および共振回路４の切り換え直後からの加熱可否検知動作は、離散的に行い、時間間隔は略等間隔または時間経過によって動作時間比率を低下させていくものである。
【００５７】
これによって、負荷が無い状態や不適な状態が発生した直後に、速やかに復帰させることができると共に、誤って置かれた小物負荷などの温度上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施例を示すに要部ブロック図である。
【図２】本発明の第１の動作例を示す図である。
【図３】本発明の駆動状態の動作例を示す図である。
【図４】本発明の第２の動作例を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
３    インバータ手段
４    共振回路
５    制御手段
６    駆動手段
７    共振回路選択手段
８    負荷状態判別手段
９    計時手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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