(57)【要約】【課題】安定した復帰動作を行い、記憶された制御工程から動作を開始できる電磁誘導加熱制御装置を提供する。【解決手段】誘導加熱制御回路９は、電源が投入されると不揮発メモリ10に記憶されたメモリ制御工程ステップを読出し、これを実行する制御工程のステップ数として設定する。各制御工程ステップに対応する処理を実行し、当該ステップの処理が終了した時点で制御工程ステップを変更し、現在の制御工程ステップをメモリ制御工程ステップとして不揮発メモリ10に記憶させる。制御工程ステップ“０”〜“３”までのいずれかの処理を実行中に、停電等が発生し、誘導加熱制御回路９が初期化された場合でも、電源が復帰しプログラムが再起動した時には、停電発生前の工程ステップから運転を再開することができる。【選択図】図２
2007294343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧を検知する電圧検知手段と、制御の情報を記憶する記憶手段と、被加熱部材を電磁誘導加熱する加熱手段を制御する制御手段とを備えた誘導加熱制御装置であって、前記記憶手段は不揮発性のものであり、前記制御手段は、制御工程が変化した時にその時の制御状態を前記情報として前記記憶手段に記憶し、前記電圧が低下して前記制御手段が動作停止し、前記電圧が復帰した場合には、前記記憶手段に記憶された前記情報に基づいて制御を行なうよう構成されたものであることを特徴とする電磁誘導加熱制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記電圧検知手段により検知した電圧が所定の電圧より低い場合には、前記加熱手段の加熱出力を停止させるよう構成されたものであることを特徴とする請求項１記載の電磁誘導加熱制御装置。
【請求項３】
電源から供給される電流を検知する電流検知手段と、被加熱部材を電磁誘導加熱する複数の加熱手段を制御する制御手段とを備えた誘導加熱制御装置であって、前記電流検知手段は、前記電流を整流する整流器と、整流後の波形を変形させない程度の容量を有する平滑手段とからなり、前記制御手段は、前記電源の周期の所定期間に前記電流検知手段から前記電流の電流値を複数回取り込むことにより前記電流の変化を検出するよう構成されたものであることを特徴とする電磁誘導加熱制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波磁界を発生させる加熱手段を制御して、負荷を電磁誘導加熱する電磁誘導加熱制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁調理器等の電磁誘導加熱装置には、決められた制御工程に従って電磁誘導加熱手段からの加熱出力を変化させて加熱調理を進める電磁誘導加熱制御装置が搭載されている。当該電磁誘導加熱制御装置において、制御工程が完了する前に電圧の低下や停電などが発生した場合に、揮発性のワークメモリが初期化されてしまい、電源が復帰した場合に最初から制御工程をやり直さなければならない場合があった。これを回避するために、電圧の低下や停電などの時に記憶手段に制御状態を記憶するよう構成した誘導加熱調理器が特許文献１に開示されている。
【０００３】
また、電磁誘導加熱手段により被加熱部材を加熱する電磁誘導加熱装置（例えば特許文献２）では、電源のゼロクロスを検出したときに、電磁誘導加熱手段への通電を切り替えている。
【特許文献１】特開２００５−５０７２５号公報
【特許文献２】特開２００４−２２５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら電源低下時や停電が発生している状態では電源が不安定な状態であり、制御状態を記憶手段に記憶することができない場合があり、停電から復帰しても正常な制御状態に復帰することができなくなる虞がある。
【０００５】
また、電磁誘導加熱手段により発熱体を交互に加熱する際に、電源からの入力電流を安定して取り込むために入力電流検知回路の平滑時定数が電源周期より十分長くなるよう設計されていた。そのため、入力電流の変化への応答に時間がかかったので、一方の発熱体を加熱している間に、他方の発熱体が冷めてしまい、温度分布を一様にすることが困難であった。
【０００６】
そこで本発明は上記問題点に鑑み、安定した復帰動作を行い、記憶された制御工程から動作を開始できる電磁誘導加熱制御装置を提供することを第１の目的とする。
【０００７】
また本発明は、複数の加熱手段を順次通電させて、発熱体の温度分布を一様にすることができる電磁誘導加熱制御装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明における請求項１の電磁誘導加熱制御装置では、電圧低下による動作停止から復帰した時に、動作停止前の制御工程を再開するために必要となる情報を制御工程が変化した時に不揮発性の記憶手段に記憶させることにより、電圧が正常なときに必要な情報が確実に保持され、安定した停電復帰動作を行うことができる。
【０００９】
本発明における請求項２の電磁誘導加熱制御装置では、電圧が不安定な状態になると加熱手段の加熱出力を停止させ、電圧が正常な状態に復帰した時に記憶手段に記憶された情報に基づいて制御を行なうことにより、電圧低下前の工程から運転を再開することができる。
【００１０】
本発明における請求項３の電磁誘導加熱制御装置では、電流の変化を示す波形を平滑することなく制御手段に取り込むため、当該電流の変化を高速に検出でき、短時間のうちに複数の加熱手段を順次通電させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の請求項１によると、安定した復帰動作を行い、記憶された制御工程から動作を開始可能な電磁誘導加熱制御装置を提供することができる。
【００１２】
本発明の請求項２によると、電圧に一時的な低下が生じても電圧低下前の工程から運転を再開することができる。
【００１３】
本発明の請求項３によると、電流に対する応答性を向上させ、電源の周期の所定期間に複数の加熱手段を通電制御することで、被加熱部材の温度分布を一様にすることが可能な電磁誘導加熱制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明における電磁誘導加熱制御装置の好ましい各実施例を説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１に基づいて、本第１実施例における電気的構成を説明すると、１は例えばＡＣ１００Ｖの商用電源、２は交流電源としての商用電源１からの交流電力を直流入力電力に変換する例えばダイオードブリッジ２ａと平滑コンデンサ２ｂとからなる整流平滑回路であり、この整流平滑回路２からの直流入力電力が、共振コンデンサ８と逆方向ダイオードを内蔵したスイッチング素子４との直列回路に供給される。また、３は加熱手段としての誘導加熱コイルであり、この誘導加熱コイル３は共振コンデンサ８と並列に接続される。誘導加熱コイル３に共振コンデンサ８を並列接続した回路とスイッチング素子４との直列回路は、前記直流入力電力を高周波電力に変換するインバータ回路に相当する。そして、スイッチング素子４のゲートに供給されるパルス駆動信号によりスイッチング素子４をスイッチング動作させ、誘導加熱コイル３と共振コンデンサ８との間で共振を起こすことで、誘導加熱コイル３に高周波電流を流すように構成している。
【００１６】
前記誘導加熱コイル３を所望の設定電力で出力させるための電力フィードバック制御手段として、商用電源１から前記インバータ回路へ供給される入力電圧（電源電圧）を検知する入力電圧検知手段６と、商用電源１から前記インバータ回路へ供給される入力電流を検知する入力電流検知手段７と、この入力電圧検知手段６と入力電流検知手段７で得られた検知結果を基に、スイッチング素子４のスイッチング動作すなわちオン時間を可変制御する例えばマイクロコンピュータなどからなる加熱制御手段としての誘導加熱制御回路９がそれぞれ設けられる。10は例えばEEPROMなどの不揮発メモリであり、11は運転開始，停止，加熱制御工程などの動作指示を入力して誘導加熱制御回路９を任意の電力で動作させるための信号入力手段であり、それぞれ誘導加熱制御回路９と電気的に接続されている。そして、５は誘導加熱コイル３から発生した高周波磁界により発熱する磁性材料からなる被加熱部材である。
【００１７】
次に、上記構成についてその作用を説明する。整流平滑回路２は商用電源１から供給される交流電力を直流入力電力に変換し、この直流入力電力を誘導加熱コイル３に供給する。誘導加熱制御回路９は、共振コンデンサ８と、この共振コンデンサ８と並列回路をなす誘導加熱コイル３との間で共振が起こるタイミングで、スイッチング素子４をスイッチング動作させる。これにより、誘導加熱コイル３に高周波電流が供給され、誘導加熱コイル３から交番磁界が発生して、誘導加熱コイル３に近接して置かれた被加熱部材５が電磁誘導加熱される。
【００１８】
誘導加熱制御回路９は、信号入力手段11から入力された動作指示に従い、加熱制御を行なうように入力電圧検知手段６と入力電流検知手段７とからそれぞれ入力された入力電圧と入力電流とから入力電力を演算し、所定の入力電力になるようにスイッチング素子４のオン時間を変えて定電力制御を行なう。すなわち、誘導加熱制御回路９は、入力電圧検知手段６と入力電流検知手段７とからそれぞれ入力された検知出力をもとに、定常時は一定周期毎に前記直流入力電力をフィードバックし、フィードバックした直流入力電力と前記設定電力とを比較して、該設定電力に近づけるように誘導加熱コイル３の加熱電力出力を更新している。これにより、被加熱部材５への加熱量が所望の値になるように、誘導加熱コイル３を流れる電流ひいては被加熱部材５に供給される誘導加熱電力が制御され、誘導加熱制御が行われる。
【００１９】
以下、誘導加熱制御回路９の作用についてより詳細に説明する。図２は本第１実施例における誘導加熱制御回路９の制御データ記憶処理を示すフローチャートである。誘導加熱制御回路９には予め制御工程の各ステップに対応する誘導加熱制御パターンが実装されており、ここで実行される制御工程は３ステップまでで一連の処理が完了するものとする。
【００２０】
誘導加熱制御回路９は、電源が投入されると不揮発メモリ10に記憶されたメモリ制御工程ステップを読出し、これを実行する制御工程のステップ数として設定する（ステップＳ１）。制御工程ステップが“０”ならば信号入力手段11（運転開始スイッチ）のＯＮ信号を判別し、ＯＮされているならば制御工程ステップを“１”に変更し（ステップＳ２〜Ｓ４）、例えば制御工程ステップなどの現在の制御状態を制御データ等の情報に相当するメモリ制御工程ステップとして不揮発メモリ10に記憶させる。同図の場合は、不揮発メモリ10にメモリ制御工程ステップ“１”を記憶させる（ステップＳ５）。制御工程ステップが“０”でなく、“１”であれば制御工程ステップ“１”に対応する誘導加熱制御処理を実行し、当該ステップの処理が終了した時点で制御工程ステップを“２”に変更し、不揮発メモリ10にメモリ制御工程ステップ“２”を記憶させる（ステップＳ２，Ｓ７〜Ｓ10）。制御工程ステップが“２”であれば制御工程ステップ“２”に対応する誘導加熱制御処理を実行し、当該制御工程ステップ“２”の処理が終了した時点で制御工程ステップを“３”に変更し、不揮発メモリ10にメモリ制御工程ステップ“３”を記憶させる（ステップＳ11〜Ｓ15）。制御工程ステップが“３”であれば制御工程ステップ“３”に対応する誘導加熱制御処理を実行し、当該制御工程ステップ“３”の処理が終了した時点で制御工程ステップを“０”にリセット（初期化）し、不揮発メモリ10にメモリ制御工程ステップ“０”を記憶させ、運転を停止する（ステップＳ11，Ｓ16〜Ｓ20）。
【００２１】
制御工程ステップ“０”〜“３”までのいずれかの処理を実行中に、停電等が発生し、誘導加熱制御回路９が初期化された場合でも、電源が復帰しプログラムが再起動した時には、誘導加熱制御回路９は、まず不揮発メモリ10に記憶されているメモリ制御工程ステップを読み出して、実行する制御工程のステップ数として設定するため、停電発生前の工程ステップから運転を再開することができる。停電によりプログラムが再起動した場合以外にも、入力電圧検知手段６を利用して、電源電圧が例えばＡＣ８０Ｖなど所定の電圧より低下した場合に誘導加熱制御の加熱を停止し、電圧が正常な状態に復帰した時に、不揮発メモリ10に記憶されているメモリ制御工程ステップを読み出して、実行する制御工程のステップ数として設定することで電源電圧低下前の工程から運転を再開するように誘導加熱制御回路９を構成することもできる。
【００２２】
以上のように本第１実施例では、商用電源１の電源電圧を検知する入力電圧検知手段６と、制御に必要な制御データを記憶する記憶手段としての不揮発メモリ10と、被加熱部材５を電磁誘導加熱する加熱手段としての誘導加熱コイル３を制御する加熱制御手段としての誘導加熱制御回路９とを備えた誘導加熱制御装置であって、不揮発メモリ10は電源がなくとも前記制御データを保持できる不揮発性のものであり、誘導加熱制御回路９は、誘導加熱制御回路９の制御工程が変化した時にその時の制御状態を前記制御データとして不揮発メモリ10に記憶し、前記電源電圧が低下して誘導加熱制御回路９が動作停止した後、前記電源電圧が復帰した場合には、不揮発メモリ10に記憶された前記制御データに基づいて制御を行なうよう構成されたものであることを特徴とする。
【００２３】
このようにすると、電源電圧低下による動作停止から復帰した時に、動作停止前の制御工程を再開するために必要となる制御データを制御工程が変化した時に不揮発性の不揮発メモリ10に記憶させることにより、電源電圧が正常なときに必要な制御データが確実に保持され、安定した停電復帰動作を行うことができる。従って、安定した復帰動作を行い、記憶された制御工程から動作を開始可能な電磁誘導加熱制御装置を提供することができる。
【００２４】
また本第１実施例では、誘導加熱制御回路９は、入力電圧検知手段６により検知した電圧が所定の電圧より低い場合には、誘導加熱コイル３の加熱出力を停止させるよう構成されたものであることを特徴とする。
【００２５】
このようにすると、前記電源電圧が不安定な状態になると誘導加熱コイル３の加熱出力を停止させ、前記電源電圧が正常な状態に復帰した時に不揮発メモリ10に記憶された制御データに基づいて制御を行なうことにより、電源電圧低下前の工程から運転を再開することができる。従って、前記電源電圧に一時的な低下が生じても電源電圧低下前の工程から運転を再開することができる。
【実施例２】
【００２６】
図３は本発明の第２実施例を示すものであり、同図において、１は交流電源、２は商用電源１からの交流電源電圧を整流平滑して直流入力電力に変換する整流平滑回路で、この整流平滑回路２は、ダイオードブリッジ２ａと、チョークコイル２ｃと、平滑コンデンサ２ｂとにより構成される。整流平滑回路２の出力側には、誘導加熱コイル３と共振コンデンサ８との並列回路の一端と、誘導加熱コイル23と共振コンデンサ28との並列回路の一端とが共に接続されている。これら各並列回路の他端には、ＩＧＢＴからなるスイッチング素子４，24がそれぞれ接続されている。誘導加熱コイル３，23に共振コンデンサ８，28を並列接続した回路とスイッチング素子４，24との各直列回路は、前記直流入力電力を高周波電力に変換するインバータ回路に相当する。そして、スイッチング素子４，28のゲートに供給されるパルス駆動信号によりスイッチング素子４，28を交互にスイッチング動作させ、誘導加熱コイル３と共振コンデンサ８との間、又は誘導加熱コイル23と共振コンデンサ28との間で共振を起こすことで、誘導加熱コイル３，23に高周波電流を流すように構成している。
【００２７】
前記誘導加熱コイル３を所望の設定電力で出力させるための電力フィードバック制御手段として、商用電源１から前記インバータ回路へ供給される入力電流を検知する入力電流検知手段７と、この入力電流検知手段７で得られた検知結果を基に、スイッチング素子４，24のスイッチング動作すなわちオン時間を可変制御する例えばマイクロコンピュータなどからなる誘導加熱制御回路９がそれぞれ設けられる。入力電流検知手段７は、商用電源１とダイオードブリッジ２ａとを接続するラインに挿入された電流トランス１と、電流トランス１の２次側で得られた検知電流を整流する整流器としての整流スタック31と、整流スタック31の後段で当該整流後の検知電圧を平滑する抵抗32と平滑コンデンサ33とからなる平滑回路とから構成される。誘導加熱制御回路９を構成するマイクロコンピュータは、Ａ／Ｄ入力ポートから当該平滑回路により平滑後の検知電圧を周期的に取り込み、誘導加熱制御を行なう。
【００２８】
従来は、整流スタック31により整流した後、波形をハードウェアで平滑して例えば１ｍｓ毎に５０回、電流Ａ／Ｄ値を前記マイクロコンピュータに取り込み平均化していた。図４は誘導加熱制御回路９のＡ／Ｄ入力ポート電圧波形を示すものであり、商用電源１の電源電圧波形に対応するものである。同図に示すように、本発明では、整流スタック31により整流した波形を変形させない程度に平滑手段としての平滑コンデンサ33の容量を微小（例えば０．１μＦなど）にしている。そして、商用電源１の交流電圧波形の半周期（図４でいうところの半周期Ｔ）より十分短い例えば１ｍｓの周期で前記検知電流のＡ／Ｄ変換値を誘導加熱制御回路９に複数回取り込み、ソフトウェアで平均化処理することにより、商用電源１からの入力電流の変化を高速に検出する。これにより、商用電源１の半周期のゼロクロスタイミング（入力電流がゼロになるタイミング）で誘導加熱コイル３，23を交互に切り換えて制御することができる。
【００２９】
以上のように本第２実施例では、商用電源１から加熱手段としての誘導加熱コイル３，23へ供給される入力電流を検知する入力電流検知手段７と、前記入力電流の変化に基づいて被加熱部材５を電磁誘導加熱する複数の誘導加熱コイル３，23を制御する加熱制御手段としての誘導加熱制御回路９とを備えた誘導加熱制御装置であって、入力電流検知手段７は、前記入力電流を整流する整流器としての整流スタック31と、この整流スタック31による整流後の波形を変形させない程度の容量を有する平滑コンデンサ33とからなり、誘導加熱制御回路９は、商用電源１の半周期の間に入力電流検知手段７から前記入力電流の電流値を複数回取り込むことにより前記入力電流の変化を検出するよう構成されている。
【００３０】
このようにすると、入力電流の変化を示す波形を平滑することなく誘導加熱制御回路９に取り込むため、当該入力電流の変化を高速に検出でき、短時間のうちに複数の誘導加熱コイル３，23を順次通電させることができる。従って、入力電流に対する応答性を向上させ、商用電源１の半周期で複数の誘導加熱コイル３，23を通電制御することで、被加熱部材５の温度分布を一様にすることが可能な電磁誘導加熱制御装置を提供することができる。
【実施例３】
【００３１】
図５は本発明の第３実施例を示すものであり、同図において、商用電源１は誘導加熱コイル３，23に交流電力を供給する。50は、誘導加熱コイル３を駆動させるスイッチング素子を備えたスイッチング手段としてのインバータ回路であり、誘導加熱コイル３に供給される高周波電流を検出して、誘導加熱制御回路９に電流検出信号52を出力する。一方、60は、誘導加熱コイル23を駆動させるスイッチング素子を備えたスイッチング手段としてのインバータ回路であり、誘導加熱コイル23に供給される高周波電流を検出して、誘導加熱制御回路９に電流検出信号62を出力する。誘導加熱制御回路９には、誘導加熱コイル３，23の加熱出力を決定する出力設定信号53，63がそれぞれ入力され、インバータ回路50，60から入力されるフィードバック信号としての電流検出信号52，62に応じて、誘導加熱コイル３，23の加熱出力が、出力設定信号53，63によりそれぞれ決定された出力となるように、ＰＷＭ制御されたＰＷＭ信号51，61を、インバータ回路50，60を構成する各々のスイッチング素子に入力し、当該加熱出力をフィードバック制御している。
【００３２】
誘導加熱コイル３，23を同時に発振させる場合、インバータ回路50，60を構成する各々のスイッチング素子の発振周波数の差が可聴音域範囲未満（例えば２０ＫＨｚ未満）となると、その周波数によってコイルや加熱物が振動し、耳障りな音が聞こえる場合がある。従って、ＰＷＭ信号51，61の周波数の差が可聴音域範囲以上（前記例では２０ＫＨｚ以上）離れるように、それぞれの発振周波数を制御する必要がある。本第３実施例では、図６で示すタイミングチャートのように、ＰＷＭ信号51の周波数を２５ＫＨｚとし、ＰＷＭ信号61の周波数を４５ＫＨｚとしているので、その差は４５ＫＨｚ−２５ＫＨｚ＝２０ＫＨｚとなり、当該条件を満たしている。もし、出力設定信号53，63が同じ設定値であれば、ＰＷＭ信号51，61の周波数の差が２０ＫＨｚ以上離れ、かつ両者の電磁誘導加熱コイルから同じ出力（ワット）が得られるように、チューニングを行なう。すなわち、ＰＷＭ信号51，61のパルス導通幅を固定し、当該周波数の差が２０ＫＨｚ以上離れると共に、単位時間あたりでのパルス導通幅の合計が同じになるように、周期（周波数）のみ変化させる。例えば、図６において、ＰＷＭ信号51の単体パルス導通幅を１０μｓとし、ＰＷＭ信号61の単体パルス導通幅を５μｓとすると、ＰＷＭ信号51を１パルス出力する間（１周期）に、ＰＷＭ信号61のパルスを２パルス出力するように周波数を変化させればよい。なお、以上の制御方法は、電磁誘導加熱による蓋加熱手段、鍋加熱手段を備えた炊飯器等の調理器にも使用可能である。
【００３３】
以上のように本第３実施例では、交番磁界により内釜を加熱する第一の誘導加熱手段たる誘導加熱コイル３と、第二の誘導加熱手段たる誘導加熱コイル23とを制御する電磁誘導加熱制御装置において、誘導加熱コイル３を通電するスイッチング手段としてのインバータ回路50を構成するスイッチング素子のパルス周波数と誘導加熱コイル23を通電するスイッチング手段としてのインバータ回路60を構成するスイッチング素子のパルス周波数とを可聴音域範囲以上離してスイッチング動作させるよう構成している。
【００３４】
このようにすると、２つのインバータ回路50，60との間でパルス周波数の差が可聴音域範囲未満とならないようにスイッチング動作させることができるため、２つの誘導加熱コイル３，23を同時に駆動しても、コイルや加熱物の振動に伴う耳障りな可聴雑音が発生しない。
【００３５】
なお、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施例における電磁誘導加熱制御装置を搭載した電磁誘導加熱装置の構成を示す回路図である。
【図２】同上、電磁誘導加熱制御装置の制御データ記憶処理を示すフロー図である。
【図３】本発明の第２実施例における電磁誘導加熱制御装置を搭載した電磁誘導加熱装置の構成を示す回路図である。
【図４】同上、電磁誘導加熱制御装置のＡ／Ｄ入力ポート電圧を示す波形図である。
【図５】本発明の第３実施例における電磁誘導加熱制御装置を搭載した電磁誘導加熱装置の構成を示すブロック図である。
【図６】同上、電磁誘導加熱制御装置の制御信号を示すタイミング図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  商用電源
３  誘導加熱コイル（加熱手段）
５  被加熱部材
６  入力電圧検知手段
７  入力電流検知手段
９  誘導加熱制御回路（加熱制御手段）
10  不揮発メモリ（記憶手段）
23  誘導加熱コイル（加熱手段）
31  整流スタック（整流器）
33  平滑コンデンサ（平滑手段）
【図１】
2007294343.tif 000003
【図２】
2007294343.tif 000004
【図３】
2007294343.tif 000005
【図４】
2007294343.tif 000006
【図５】
2007294343.tif 000007
【図６】
2007294343.tif 000008