(57)【要約】【課題】容器の材質に関わらずパワー素子への過負荷をなくして発熱量を抑えた誘導加熱調理器を実現すること。【解決手段】制御手段は、被加熱物に適した共振状態を得るために、材質判別手段の判別結果に応じて容量変更手段の開閉を制御するとともに、容量変更手段の開または閉を検知する開閉検知手段を備え、磁性または非磁性により異なる共振特性を利用して容器材質の判別を行い、その判別結果に基づいて加熱コイルのインピーダンスを変更することによりそれぞれの材質に適した共振状態を得る構成とすることで、スイッチング素子への過負荷なく最適な加熱状態を得ることができる。【選択図】図１
2007250503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波磁界を発生して被加熱物を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルと共振する共振コンデンサと、スイッチング素子とを有するインバータと、前記スイッチング素子の導通を制御して前記インバータの出力を制御する制御手段と、前記インバータの出力の大きさを検出する出力検出手段と、前記出力検出手段の検出結果に応じて前記被加熱物の材質を判別する材質判別手段と、被加熱物の材質に応じて前記加熱コイルのインピーダンスを変更するインピーダンス変更手段とを備え、前記制御手段は、前記材質判別手段の判別結果に応じて前記容量変更手段の開閉を制御するとともに、前記容量変更手段の開または閉を検知する開閉検知手段を備える構成とした誘導加熱調理器。
【請求項２】
出力検出手段は、加熱コイルを流れる高周波電流の大きさと、前記加熱コイルに発生する高周波電圧の大きさと、共振コンデンサに発生する高周波電圧の大きさと、スイッチング素子に発生する高周波電圧の大きさのうち少なくとも１つと、電源からインバータに入力される電源電流の大きさを検出する請求項１に記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】
被加熱物の材質は、磁性材質である第１の材質、非磁性材質である第２の材質の少なくとも２種類を含んだ材質に分類され、制御手段は、材質判別手段により被加熱物の材質が第１の材質と判断されたにも関わらず、第２の材質に適した共振状態となるように容量変更手段が動作していることを開閉検知手段により検知した場合には、制御手段は、スイッチング素子を駆動するスイッチングパルスの周波数を、共振回路により決定される共振周波数に近付くように可変する請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
【請求項４】
制御手段は、材質判別手段により被加熱物の材質が非磁性材質である第２の材質と判断されたにも関わらず、磁性材質である第１の材質に適した共振状態となるように容量変更手段が動作していることを開閉検知手段により検知した場合には、制御手段は、スイッチング素子を駆動するスイッチングパルスの周波数を、共振回路により決定される共振周波数から遠ざかるように可変する請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
【請求項５】
材質判別手段による被加熱物の材質の判別は、制御手段によって出力されるスイッチングパルスにおいて、インバータの出力が最小となるスイッチングパルス幅にて行う請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
【請求項６】
被加熱物の材質に適さない共振状態となるように容量変更手段が動作していることを開閉検知手段により検知した場合には、使用者にその旨を報知する報知手段を備えた請求項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】
本発明は、一般家庭やオフィス、レストラン、工場などで使用される誘導加熱調理器、誘導加熱を利用した湯沸かし器、加温装置などの誘導加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱装置の例として、誘導加熱調理器について説明する。従来、この種の誘導加熱調理器は、磁性材質と非磁性材質との共振特性の差によって被加熱物の材質の判別を行い、磁性材質と判断された場合のみ容器を加熱し、非磁性材質と判断された場合には加熱を停止させるようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、特許文献１に記載された従来の誘導加熱調理器の構成図を示すものである。図４に示すように、電源を供給する電源供給部（図示せず）、被加熱物を加熱するインバータ部３０、インバータ部３０内の共振キャパシタに発生する共振キャパシタ電圧およびスイッチングパルスを用いて容器材質を判別する容器材質判別部３１から構成され、更に容器材質判別部３１は、共振キャパシタ電圧およびスイッチングパルスとを比較して容器の材質により異なるパルス幅を出力するロジック判断部３３、インバータ部３０の共振キャパシタ電圧を検出してロジック判断部３３に伝達する電圧検出部３２、ロジック判断部３３から出力されたパルス信号を直流電圧に変換する直流電圧平滑部３４、直流電圧に基づいて容器の材質が磁性か非磁性かを判別し、その判別結果に応じてインバータ部を動作させるマイコン３５により構成される。
【０００４】
上記の構成により、ロジック判断部３３にて、容器の材質が磁性か非磁性かによって異なる位相を有する共振キャパシタ電圧と、インバータ部３０のスイッチングパルスとを比較し、パルス信号である材質判別信号を出力する。具体的には、容器の材質が磁性である場合にはスイッチングパルス周期の１／４から１／２の範囲内のパルス信号を、非磁性である場合にはスイッチングパルス周期の０から１／４の範囲内のパルス信号となる。この材質判別信号は、直流電圧平滑部３４によって直流電圧に変換されてマイコン３５に入力される。マイコン３５は直流電圧に基づいて容器の材質を判別し、容器の材質が磁性である場合にはインバータ部３０を動作させて容器を加熱し、非磁性である場合にはインバータ部３０を停止させ、加熱を停止する。
【特許文献１】特開２００５−１２９５３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年誘導加熱調理器には、鉄をはじめとする磁性材質のみならず、非磁性材質を含めたより多くの材質の容器を誘導加熱できることが要求されている。
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、磁性材質と非磁性材質ではそれぞれ最適な共振状態が異なるために、例えば磁性材質に適した共振状態において非磁性材質を誘導加熱した場合には、ＩＧＢＴなどのパワー素子はハードスイッチングなどの過負荷によって発熱量が過大となる。そこで前記従来の構成においては、共振キャパシタ電圧およびスイッチングパルスを用いて容器材質の判別を行い、磁性材質と判別された場合のみ誘導加熱を行い、非磁性材質と判別された場合には容器の加熱を停止させているが、これは市場に多種多様に存在する非磁性材質の容器の多くが加熱できなくなり、先に述べた市場からの要求を満足しているとは言い難いという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、磁性または非磁性により異なる共振特性を利用して容器材質の判別を行い、その判別結果に基づいて共振コンデンサの容量を変更することにより、それぞれの材質に適した共振状態を得る構成とすることで、パワー素子へのハードスイッチングなどの過負荷なく最適な加熱状態を得ること、更に共振コンデンサの容量を変更する容量変更手段の動作を検知する開閉検知手段を備えることで、容器材質に適した共振状態であるか否かを管理し、否である場合の処理を実施し易くす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】
【０００８】
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、高周波磁界を発生して被加熱物を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルと共振する共振コンデンサと、スイッチング素子とを有するインバータと、前記スイッチング素子の導通を制御して前記インバータの出力を制御する制御手段と、前記インバータの出力の大きさを検出する出力検出手段と、前記出力検出手段の検出結果に応じて前記被加熱物の材質を判別する材質判別手段と、被加熱物の材質に応じて前記加熱コイルのインピーダンスを変更するインピーダンス変更手段とを備え、前記制御手段は、前記材質判別手段の判別結果に応じて前記容量変更手段の開閉を制御するとともに、前記容量変更手段の開または閉を検知する開閉検知手段を備える構成としたものである。これによって、磁性または非磁性により異なる共振特性を利用して容器材質の判別を行い、その判別結果に基づいて加熱コイルのインピーダンスを変更することによりそれぞれの材質に適した共振状態を得る構成とすることで、パワー素子へのハードスイッチングなどの過負荷なく最適な加熱状態を得ることができ、更に加熱コイルのインピーダンスを変更する容量変更手段の動作を検知する開閉検知手段を備えることで、容器材質に適した共振状態であるか否かを管理し、否である場合の処理を実施し易くすることが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の誘導加熱調理器は、容器材質の判別結果に応じて加熱コイルのインピーダンスを変更し、常に最適な共振状態を得ることで、磁性または非磁性に関わらずパワー素子への過負荷のない加熱状態を得ることが可能な誘導加熱調理器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、高周波磁界を発生して被加熱物を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルと共振する共振コンデンサと、スイッチング素子とを有するインバータと、前記スイッチング素子の導通を制御して前記インバータの出力を制御する制御手段と、前記インバータの出力の大きさを検出する出力検出手段と、前記出力検出手段の検出結果に応じて前記被加熱物の材質を判別する材質判別手段と、被加熱物の材質に応じて前記加熱コイルのインピーダンスを変更するインピーダンス変更手段とを備え、前記制御手段は、前記材質判別手段の判別結果に応じて前記容量変更手段の開閉を制御するとともに、前記容量変更手段の開または閉を検知する開閉検知手段を備える構成とすることにより、磁性または非磁性により異なる共振特性を利用して容器材質の判別を行い、その判別結果に基づいて加熱コイルのインピーダンスを変更することにより、それぞれの材質に適した共振状態を得る構成とすることで、パワー素子へのハードスイッチングなどの過負荷なく最適な加熱状態を得ることができ、更に加熱コイルのインピーダンスを変更する容量変更手段の動作を検知する開閉検知手段を備えることで、容器材質に適した共振状態であるか否かを管理し、否である場合の処理を実施し易くすることができる。
【００１１】
第２の発明は、出力検出手段は、加熱コイルを流れる高周波電流の大きさと、前記加熱コイルに発生する高周波電圧の大きさと、共振コンデンサに発生する高周波電圧の大きさと、スイッチング素子に発生する高周波電圧の大きさのうち少なくとも１つと、電源からインバータに入力される電源電流の大きさを検出する構成とすることにより、材質判別に使用する出力検出手段を、従来、入力電流制御や前記インバータ保護制御に使用していた出力検出手段とすることにより、比較的構成が簡単で、検知を容易にすることができる。
【００１２】
第３の発明は、被加熱物の材質は、磁性材質である第１の材質、非磁性材質である第２の材質の少なくとも２種類を含んだ材質に分類され、制御手段は、材質判別手段により被加熱物の材質が第１の材質と判断されたにも関わらず、第２の材質に適した共振状態となるように容量変更手段が動作していることを開閉検知手段により検知した場合には、制御手段は、スイッチング素子を駆動するスイッチングパルスの周波数を、共振回路により決定される共振周波数に近付くように可変する構成とするものである。容量変更手段の故障などにより共振状態を変更することが不可能であり、非磁性材質に適した共振状態のみしか得ることができない場合において磁性材質の容器の誘導加熱を行った場合には、同一の周波数においてスイッチングパルス幅を可変するだけでは被加熱物を加熱するのに十分なエネルギーを与えることはできない。そこで第３の発明に示すように、開閉検知手段によって状態を検知した場合には、スイッチングパルスの周波数を共振回路により決定される共振周波数に近付けるように可変制御することで、磁性材質の容器においても十分なエネルギーを与えることが可能になる。
【００１３】
第４の発明は、制御手段は、材質判別手段により被加熱物の材質が非磁性材質である第２の材質と判断されたにも関わらず、磁性材質である第１の材質に適した共振状態となるように容量変更手段が動作していることを開閉検知手段により検知した場合には、制御手段は、スイッチング素子を駆動するスイッチングパルスの周波数を、共振回路により決定される共振周波数から遠ざかるように可変する構成とするものである。容量変更手段の駆動回路の故障などにより共振状態を変更することが不可能であり、磁性材質に適した共振状態のみしか得ることができない場合において非磁性材質の容器を誘導加熱した場合には、パワー素子にはハードスイッチングなどの過負荷により発熱量が増大することになる。そこで第４の発明に示すように、開閉検知手段によって状態を検知した場合には、スイッチングパルスの周波数を共振回路により決定される共振周波数から遠ざかるように可変制御することでハードスイッチングをなくすことが可能であり、不要な発熱をなくすことができる。よって部品の耐久性能の向上、しいては製品の耐久性能の向上を図ることができる。更にパワー素子の発熱が減ることにより、冷却能力の低減化を図ることができるため、コストダウンや冷却ファンによる騒音の低減化を図ることができる。
【００１４】
第５の発明は、材質判別手段による被加熱物の材質の判別は、制御手段によって出力されるスイッチングパルス幅において、インバータの出力が最小となるスイッチングパルス幅にて行う構成とすることにより、例えば磁性材質にとって最適となる共振状態において材質判別が行われる場合、非磁性材質を誘導加熱するとパワー素子に過負荷が発生して発熱が大きくなるが、インバータの出力が最小となるスイッチングパルス幅にて材料判別を行うことにより、パワー素子の過負荷を最小限に抑えることにより発熱を最小限に抑制できる。
【００１５】
第６の発明は、被加熱物の材質に適さない共振状態となるように容量変更手段が動作していることを開閉検知手段により検知した場合には、使用者にその旨を報知する報知手段を備える構成とすることにより、例えば容量変更手段の接点部の溶着または駆動回路の故障など、容量変更手段の異常動作を使用者に明確に伝達することができるため、機器の使い易さの向上を図ることができる。
【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、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器の構成図、図２は材質判別動作中の各種被加熱物の動作点を表す特性図を示すものである。
【００１８】
図１において、電源１は低周波交流電源である２００Ｖ商用電源であり、ブリッジダイオードである整流回路２の入力端に接続される。整流回路２の出力端間に第１の平滑コンデンサ３が接続される。整流回路２の出力端間には、さらにチョークコイル４と第２の平滑コンデンサ５の直列接続体が接続される。第２の平滑コンデンサ５の低電位側は整流回路２の負極端子に接続される。
【００１９】
６はインバータであり、加熱コイル７は被加熱物である鍋８と対向して配置されている。チョークコイル４と第２の平滑コンデンサ５の高電位側との接続点には、第１のスイッチング素子９と第２のスイッチング素子１０（いずれもＩＧＢＴ）の直列接続対が接続される。第２のスイッチング素子１０の低電位側（エミッタ）は整流回路２の負極端子に接続される。さらに加熱コイル７、リレー１５および共振コンデンサ１１の直列接続体と、スナバコンデンサ２４が第２のスイッチング素子１０に並列に接続される。
【００２０】
第１の逆導通素子１２（第１のダイオード）は第１のスイッチング素子９に逆並列に接続（第１のダイオード１２のカソードと第１のスイッチング素子９のコレクタとを接続）され、第２の逆導通素子１３（第２のダイオード）は第２のスイッチング素子１０に逆並列に接続される。
【００２１】
補正用加熱コイル１４はリレー１５に並列に接続されている。リレー１５は加熱コイル７のインピーダンスを変更する（補正用加熱コイル１４を直列に接続する）ためのインピーダンス変更手段である。制御手段１６は、第１のスイッチング素子９を駆動する第１の駆動手段１７と、第２のスイッチング素子１０を駆動する第２の駆動手段１８と、リレー１５の駆動コイル（図示せず）に信号を出力する。
【００２２】
また、制御手段１６は、電源１からの入力電流を検知するカレントトランス１９と、共振コンデンサ１１の電圧を検知する電圧検知手段２０の検知信号と、リレー１５の開閉を検知する開閉検知手段２１の検知信号を入力するとともに、カレントトランス１９と電圧検知手段２０の検知信号によって被加熱物８の材質を判別する材質判別手段（マイコン）を内包する。
【００２３】
２１は使用者が動作開始、停止、出力調整などを行うための動作設定手段２２である。動作設定手段２２は、開閉検知手段２１からの検知情報を使用者に報知する報知手段２３に信号を出力する。
【００２４】
図２において、横軸は電源１からの入力電流を検知するカレントトランス１９の検知出力、縦軸は共振コンデンサ１１の電圧を検知する電圧検知手段２０の検知出力を示している。本実施の形態においては、被加熱物８の材質は図に示すとおり、磁性材質である第１の材質、非磁性材質である第２の材質、および無負荷状態またはそれに近い第３の材質の３種類に分類され、材質判別手段によっていずれかに必ず判別されるものとする。
【００２５】
以上のように構成された誘導加熱調理器において、以下その動作、作用を説明する。被加熱物８に対する誘導加熱原理は従来の技術と同様であり、説明は省略する。
【００２６】
被加熱物８に対する誘導加熱は、制御手段１６から第１の駆動手段１７と第２の駆動手段１８に信号が出力され、それぞれ第１のスイッチング素子９と第２のスイッチング素子１０にスイッチングパルス（２３ｋＨｚで固定とする）を出力することによって動作が開始される。このスイッチングパルスは、インバータ６の出力、すなわち被加熱物８への誘導エネルギーが最小となるスイッチングパルス幅から開始される。誘導加熱が開始されると、制御手段１６には、カレントトランス１９から電源１からの入力電流の検知信号が、電圧検知手段２０から共振コンデンサ１１の電圧の検知信号がそれぞれ入力される。この２種類の検知信号は、被加熱物８の材質によりそれぞれ異なる値を有しており、その特性については図２に示すとおりである。制御手段１６に内包された材質判別手段は、あらかじめプログラムされた図２に示すパラメータに基づいて、被加熱物８への誘導エネルギーが最小となるスイッチングパルス幅におけるそれぞれの検知信号を利用して、被加熱物８の材質を判別する。
【００２７】
次に加熱コイル７のインピーダンスの変更動作について説明する。被加熱物８の誘導加熱には共振現象が利用されるが、この共振現象は加熱コイル７と共振コンデンサ１１から構成される共振回路（加熱コイル７のインピーダンスを変更するためのリレー１５が開となる場合には補助用加熱コイル１４を含む）により引き起こされる。しかしながら、被加熱物８の材質によってそれぞれ最適な共振回路は異なる。図３は被加熱物８を誘導加熱した場合における第１のスイッチング素子９のコレクタ−エミッタ間に発生する電圧および第１のスイッチング素子９を流れる電流を表す波形である。まず、磁性材質において最適となる共振回路、すなわち図３（ａ）に示すように共振コンデンサ１１（１．８ｕＦ）と加熱コイル７（４６ｕＨ）のみで構成される共振回路にて磁性材質を誘導加熱した場合、第２のスイッチング素子１０が開となった後にスナバコンデンサ２４には電源１とほぼ同電位となるよう電荷が充電されるため、コレクタ−エミッタ間の電圧はほぼ０Ｖとなり、よって負荷のかからない閉動作（ソフトスイッチング）を行うことができる。ところが非磁性材質を誘導加熱した場合、第２のスイッチング素子１０が開となった後にスナバコンデンサ２４に十分な電荷を蓄えることができないため、コレクタ−エミッタ間に電位が発生した状態で閉動作（ハードスイッチング）を行うこととなり、これは不要な発熱を発生させる要因となる。これを防止するため、制御手段１６は、内部に有する材質判別手段による判別結果に応じてリレー１５の駆動コイルに信号を出力してリレー１５の動作を制御、つまり、磁性材質である場合にはリレー１５を閉として加熱コイル７と共振コンデンサ１１で共振回路を構成し、非磁性材質である場合にはリレーを開として補助用加熱コイル１４（４６ｕＦ）を加熱コイル７に直列に接続してインピーダンスを変更することで、非磁性材質に最適な共振回路に切り替える。これにより、図３（ｂ）に示すように非磁性材質を誘導加熱した場合にも、第１のスイッチング素子９は負荷のかからない閉動作（ソフトスイッチング）を行うことができるため、よって不要な発熱をなくすことができる。
【００２８】
次に、磁性および非磁性材質の判別後の動作について説明する。
【００２９】
まず、材質判別手段によって被加熱物８が磁性材質と判別された場合は、先に述べたとおり、制御手段１６は、リレー１５の駆動コイルへの信号の出力を行い、リレー１５を閉とする。そのため共振回路は加熱コイル７と共振コンデンサ１１のみによって構成される。ここで、例えばリレー１５の駆動回路の故障などによってリレー１５の閉が実現できない場合について説明する。接点部の開放、すなわちリレー１５の開によって補助用加熱コイル１４を加熱コイル７に直列に接続してインピーダンスを変更することは、先に述べたとおり共振回路を非磁性材質の容器を誘導加熱するために最適なものとするものであり、このまま加熱動作を継続しても、同一の周波数においてスイッチングパルス幅を可変するだけでは十分なエネルギーを与えることができない。そこで、制御手段１６には開閉検知手段２１からリレー１５の接点情報を伝達する検知信号が入力され、材質判別手段により被加熱物８が磁性材質であるにも関わらずリレー１５が開状態であると開閉検知手段２１によって信号入力された場合には、制御手段１６は、スイッチングパルスの周波数を共振回路により決定される共振周波数に近付くように、２３ｋＨｚから２１ｋＨｚまで下げるように可変させる。また同時に、制御手段１６は、開閉検知手段２１の検知情報に基づいてリレー１５の異常動作の旨を動作設定手段２２に信号出力し、さらに動作設定手段２２はその信号入力に応じて報知手段２３に信号を出力することで、使用者に伝達する。以下、使用者が動作設定手段２２によって出力調整した出力レベルに到達するまで、徐々にスイッチングパルス幅を増加させ、被加熱物８の誘導加熱を行う。
【００３０】
次に、材質判別手段によって被加熱物８が非磁性材質と判別された場合は、制御手段１６は、リレー１５の駆動コイルへの信号の出力を行わず、リレー１５を開とすることで、共振回路は加熱コイル７と補助用加熱コイル１４と共振コンデンサ１１によって構成される。ここで、例えば接点部の溶着などによりリレー１５の開が実現できない場合について説明する。接点部の溶着、すなわちリレー１５の閉により加熱コイル７と共振コンデンサ１１のみによって共振回路を構成することは、先に述べたとおり磁性材質を誘導加熱するために最適なものであり、非磁性材質の誘導加熱には適さない。よってこのまま加熱動作を継続した場合には、第１スイッチング素子９および第２のスイッチング素子１０の発熱量はハードスイッチングなどの過負荷によって増大となり望ましくない。これを防止するため、制御手段１６には開閉検知手段２１からリレー１５の接点情報を伝達する検知信号が入力され、材質判別手段により被加熱物８が非磁性材質であるにも関わらずリレー１５が閉状態であると開閉検知手段２１によって信号入力された場合には、制御手段１６は、スイッチングパルスの周波数を共振回路により決定される共振周波数から遠ざかるように、２３ｋＨｚから３３ｋＨｚまで上げるように可変させる。また同時に、制御手段１６は、開閉検知手段２１の検知情報に基づいてリレー１５の異常動作の旨を動作設定手段２２に信号出力し、さらに動作設定手段２２はその信号入力に応じて報知手段２３に信号を出力することで、使用者に伝達する。以下、使用者が動作設定手段２２によって出力調整した出力レベルに到達するまで、徐々にスイッチングパルス幅を増加させ、被加熱物８の誘導加熱を行う。
【００３１】
以上のように、本実施の形態においては、制御手段１６は、制御手段１６に内包する材質判別手段の判別結果に応じて容量変更手段１５の開閉を制御するとともに、容量変更手段１５の開または閉を検知する開閉検知手段２１を備える構成とすることにより、磁性または非磁性により異なる共振特性を利用して容器材質の判別を行い、その判別結果に基づいて加熱コイル７のインピーダンスを変更することによりそれぞれの材質に適した共振状態を得る構成とすることで、スイッチング素子９、１０への過負荷なく最適な加熱状態を得ることができ、更に加熱コイル７のインピーダンスを変更する容量変更手段１５の動作を検知する開閉検知手段２１を備えることで、容器材質に適した共振状態であるか否かを管理し、否である場合のスイッチングパルス周波数の変更などの処理を実施し易くすることができる。
【００３２】
また、本実施の形態においては、出力検出手段は、加熱コイルを流れる高周波電流の大きさと、前記加熱コイルに発生する高周波電圧の大きさと、共振コンデンサに発生する高周波電圧の大きさと、スイッチング素子に発生する高周波電圧の大きさのうち少なくとも１つと、電源からインバータに入力される電源電流の大きさを検出する構成とすることにより、材質判別に使用する出力検出手段を、従来、入力電流制御や、前記インバータ保護制御に使用していた出力検出手段とすることにより、比較的構成が簡単で、検知を容易にすることができる。
【００３３】
また、本実施の形態においては、被加熱物の材質は、磁性材質である第１の材質、非磁性材質である第２の材質の少なくとも２種類を含んだ材質に分類され、制御手段は、材質判別手段により被加熱物の材質が第１の材質と判断されたにも関わらず、第２の材質に適した共振状態となるように容量変更手段が動作していることを開閉検知手段により検知した場合には、制御手段は、スイッチング素子を駆動するスイッチングパルスの周波数を、共振回路により決定される共振周波数に近付くように可変する構成とするものである。容量変更手段の故障などにより共振状態を変更することが不可能であり、非磁性材質に適した共振状態のみしか得ることができない場合において磁性材質の容器の誘導加熱を行った場合には、同一の周波数にてスイッチングパルス幅を可変するだけでは被加熱物を加熱するのに十分なエネルギーを与えることはできないため、第３の発明に示すように、開閉検知手段によって状態を検知した場合には、スイッチングパルスの周波数を共振回路により決定される共振周波数に近付くように可変することにより、磁性材質の容器においても十分なエネルギーを与えることが可能になる。
【００３４】
また、本実施の形態においては、制御手段は、材質判別手段により被加熱物の材質が非磁性材質である第２の材質と判断されたにも関わらず、磁性材質である第１の材質に適した共振状態となるように容量変更手段が動作していることを開閉検知手段により検知した場合には、制御手段は、スイッチング素子を駆動するスイッチングパルスの周波数を、共振回路により決定される共振周波数から遠ざかるように可変する構成とするものである。容量変更手段の故障などにより共振状態を変更することが不可能であり、磁性材質に適した共振状態のみしか得ることができない場合において非磁性材質の容器を誘導加熱した場合には、パワー素子にはハードスイッチングなどによって本来望ましくない発熱を発生することになるため、第４の発明に示すように、開閉検知手段によって状態を検知した場合には、スイッチングパルスの周波数を共振回路により決定される共振周波数から遠ざかるように可変することによりハードスイッチングがなくなるため不要な発熱をなくすことができ、よって部品の耐久性能の向上、しいては製品の耐久性能の向上を図ることができる。更にパワー素子の発熱が減ることにより、冷却能力の低減化を図ることができるため、コストダウンや冷却ファンによる騒音の低減化を図ることができる。
【００３５】
また、本実施の形態においては、材質判別手段による被加熱物の材質の判別は、制御手段によって出力されるスイッチングパルス幅において、インバータの出力が最小となるスイッチングパルス幅にて行う構成とすることにより、例えば磁性材質にとって最適となる共振状態において材質判別が行われる場合、非磁性材質を誘導加熱するとパワー素子に過負荷が発生して発熱が大きくなるが、インバータの出力が最小となるスイッチングパルス幅にて材料判別を行うことにより、パワー素子の過負荷を最小限に抑えることにより発熱を最小限に抑制できる。
【００３６】
また、本実施の形態においては、被加熱物の材質に適さない共振状態となるように容量変更手段が動作していることを開閉検知手段により検知した場合には、使用者にその旨を報知する報知手段を備える構成とすることにより、例えば容量変更手段の接点部の溶着または駆動回路の故障など、容量変更手段の異常動作を使用者に明確に伝達することができるため、機器の使い易さの向上を図ることができる。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、電源１からの入力電流と共振コンデンサ１１の電圧の検知信号から、材質判別手段により被加熱物８の材質の判別を行ったが、例えば電源１からの入力電流と加熱コイル７の電流の２種類を利用して被加熱物８の材質の判別を行った場合にも同等の効果が得られるのは言うまでもない。
【００３８】
また、本実施の形態においては、スイッチングパルスの周波数を２３ｋＨｚとし、磁性材質において開閉検知手段２１が異常検知した場合には２１ｋＨｚまで、非磁性材質において開閉検知手段２１が異常検知した場合には３３ｋＨｚまでそれぞれ周波数可変制御を行ったが、この値に限らずとも、発明における同等の効果が得られるのは言うまでもない。
【００３９】
また、本実施の形態においては、補助用加熱コイル１４とリレー１５の並列接続体を加熱コイル７に直列に接続し、磁性負荷ではリレー１５を閉として加熱コイルのインダクタンスを小、非磁性負荷では開としてインダクタンスを大とする構成としたが、補助用加熱コイル１４とリレー１５の直列接続体を加熱コイル７に並列に接続し、磁性負荷ではリレー１５を閉として加熱コイルのインダクタンスを小、非磁性負荷では開としてインダクタンスを大とする構成とした場合にも同等の効果が得られるのは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、簡単な構成によって磁性、非磁性などの被加熱物の材質判別が可能であり、且つ容器材質に応じて最適な共振状態を実現しパワー素子の過負荷なく誘導加熱が実現できるため、例えば、見栄えを優先させるために給排気口を本体の上面に設けることが困難であり、給排気が十分に確保しにくいような加熱調理器などの用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における各種被加熱物の材質判別特性図
【図３】本発明の実施の形態１における被加熱物を誘導加熱した場合における第１のスイッチング素子のコレクタ−エミッタ間に発生する電圧および第１のスイッチング素子を流れる電流を示す波形図
【図４】従来の誘導加熱調理器の構成図
【符号の説明】
【００４２】
１  電源
２  整流回路
３  第１の平滑コンデンサ
４  チョークコイル
５  第２の平滑コンデンサ
６  インバータ
７  加熱コイル
８  被加熱物
９  第１のスイッチング素子
１０  第２のスイッチング素子
１１  共振コンデンサ
１２  第１の逆導通素子（ダイオード）
１３  第２の逆導通素子（ダイオード）
１４  補助用加熱コイル
１５  リレー（インピーダンス変更手段）
１６  制御手段
１７  第１の駆動手段
１８  第２の駆動手段
１９  カレントトランス（出力検知手段）
２０  電圧検知手段（出力検知手段）
２１  開閉検知手段
２２  動作設定手段
２３  報知手段
２４  スナバコンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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