(57)【要約】【課題】マイクロコンピュータの電源電圧が低下してもマイクロコンピュータの暴走を阻止し、安全に動作させる。【解決手段】加熱コイル２と、インバータ回路３と，交流電源６を整流しインバータ回路３に電力供給する整流手段７と、インバータ回路３を制御する制御手段１１と、制御手段１１を構成するマイクロコンピュータ１２に電源電圧を供給する電源回路１５と、電源回路１５の電圧を検知する電圧検知手段１６と、電圧検知手段１６が検知した検知電圧に応じてマイクロコンピュータ１２の動作周波数を切り替える動作周波数切替手段１７を有し、マイクロコンピュータ１２の電源電圧が変動した場合に電圧検知手段１６で電源電圧を検知し、電源電圧が変動したことを動作周波数切替手段１７に信号を送り、マイクロコンピュータ１２の動作周波数を切り替えて、マイクロコンピュータ１２の動作保証範囲内で動作させることができる。【選択図】図１
2013235663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍋を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と，交流電源を整流し前記インバータ回路に電力供給する整流手段と、前記インバータ回路を制御する制御手段と、前記制御手段を構成するマイクロコンピュータに電源電圧を供給する電源回路と、前記電源回路の電圧を検知する電圧検知手段と、前記電圧検知手段が検知した検知電圧に応じて前記マイクロコンピュータの動作周波数を切り替える動作周波数切替手段を有した誘導加熱調理器。
【請求項２】
調理状態や時刻等を表示する表示手段を備え、マイクロコンピュータの動作周波数が変化した場合には、前記表示手段に動作周波数が変化したことを表示する請求項１に記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】
マイクロコンピュータの動作周波数が変化した場合に、報知する報知手段を備えた請求項１または２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、一般家庭で使用する誘導加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の誘導加熱調理器は、鍋を加熱する加熱コイルにスイッチング手段から高周波電流を供給し、スイッチング手段のオン時間を制御しており、オン時間の最小値および最大値を設定している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載された従来の誘導加熱調理器を示すものである。
【０００４】
図５に示すように、交流電源５９を整流する整流手段６０より加熱コイル５２に電力を供給し、加熱コイル５２と電磁気的に結合した鍋５１に高周波電力を供給し、加熱コイル５２と共振コンデンサ５３とで共振回路を構成し、整流手段６０から加熱コイル５２に供給される電流をスイッチング手段５４によりオンオフする。
【０００５】
スイッチング手段５４のオンオフは制御手段６７により制御し、駆動手段７３を介しておこなう。スイッチング手段５４のオン時間の最小値は最小オン時間設定手段６６で設定し、スイッチング手段５４のオンオフを制御するように構成したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４１００３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の構成では、制御手段を構成しているマイクロコンピュータの動作電圧が変動した場合、マイクロコンピュータの動作保証周波数範囲外で動作し、最悪の場合はマイクロコンピュータが暴走することにより、回路素子に対して過負荷を与え破壊してしまうという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、マイクロコンピュータの電源電圧が変動してもマイクロコンピュータの暴走を阻止し、安全に動作させ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】
【０００９】
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、鍋を加熱する加熱手段と、前記加熱手段を駆動する駆動手段と、前記駆動手段を制御することにより調理時等の誘導加熱を制御するマイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータに電源電圧を供給する電源回路と、前記電源回路の電圧を検知する電圧検知手段と、前記電圧検知手段が検知する検知電圧に応じて前記マイクロコンピュータの動作周波数を切り替えるよう構成したものである。
【００１０】
これによって、電源電圧変化により動作可能周波数が変化するマイクロコンピュータに対して、電圧検知手段の検知電圧に応じてマイクロコンピュータの動作周波数を変化させるので、電源電圧が変化してもマイクロコンピュータを動作可能周波数の範囲で動作させることにより、マイクロコンピュータの暴走を阻止することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の誘導加熱調理器は、マイクロコンピュータの電源電圧が変動してもマイクロコンピュータの暴走を阻止し、安全に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の主要部ブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器のマイクロコンピュータの電源電圧と動作周波数の関係を示すグラフ
【図３】本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器の主要部ブロック図
【図４】本発明の実施の形態３における誘導加熱調理器の主要部ブロック図
【図５】従来の炊飯器の主要部ブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、鍋を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と，交流電源を整流し前記インバータ回路に電力供給する整流手段と、前記インバータ回路を制御する制御手段と、前記制御手段を構成するマイクロコンピュータに電源電圧を供給する電源回路と、前記電源回路の電圧を検知する電圧検知手段と、前記電圧検知手段が検知した検知電圧に応じて前記マイクロコンピュータの動作周波数を切り替える動作周波数切替手段を有したものである。
【００１４】
これによって、前記マイクロコンピュータの電源電圧が変動した場合に、前記動作周波数切替手段で、マイクロコンピュータの動作周波数を切り替えることにより、マイクロコンピュータが安定動作する動作可能周波数の範囲で動作させることが可能となり、マイクロコンピュータの暴走を阻止することができる。
【００１５】
第２の発明は、特に、第１の発明において、調理状態や時刻等を表示する表示手段を備え、マイクロコンピュータの動作周波数が変化した場合には、前記表示手段に動作周波数が変化したことを表示するものである。
【００１６】
これによって、動作周波数が切り替えられた場合に、使用者がマイクロコンピュータの動作周波数が切り替えられた情報を調理状態や時刻等を表示する表示手段から得ることができる。
【００１７】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、マイクロコンピュータの動作周波数が変化した場合に、報知する報知手段を備えたものである。
【００１８】
これによって、マイクロコンピュータの動作周波数が切り替えられた場合に、使用者がマイクロコンピュータの動作周波数が切り替えられた情報を報知手段から得ることができる。
【００１９】
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。
【００２０】
（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主要部ブロック図である。
【００２１】
図１において、鍋１は特に図示していないが、磁性金属や非磁性金属を複数用いた積層体で構成されている。
【００２２】
加熱コイル２は、特に図示していないが鍋１の底面の中央部に対向した第一の加熱コイルと、鍋１の底面のコーナー部に対向した第二の加熱コイルで構成される。
【００２３】
この第一の加熱コイルと第二の加熱コイルは電気的に直列接続している。
【００２４】
特に、図示していないが、第一の加熱コイルは渦巻き状の形状をしており、鍋１の底面中央部に一定の距離で配置される。第二の加熱コイルは第一の加熱コイルの同心円状の外側に配置され、鍋１の底面のコーナー部に一定の距離をおいて配置されている。
【００２５】
加熱コイル２は複数の銅線を束ねたリッツ線を更に２０数本で撚った線で構成されており、高周波電流が流れた時の電流分布を均一にしている。
【００２６】
インバータ回路３は、共振コンデンサ４とスイッチング手段５で構成されている。
【００２７】
共振コンデンサ４は、図１に示すように加熱コイル２に並列接続している。本実施の形態では高周波電流が流れても損失の少ないポリプロピレンコンデンサを使用している。
【００２８】
スイッチング手段５は、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどの半導体素子と、この半導体素子に逆接続した逆接続ダイオードで構成されている。ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴは耐圧が高く、高周波のスイッチングが可能で、ゲート端子に電圧を印加することで大電流を流すことができるので、パワートランジスタに比べ省電力で大電流を流すことができるという利点がある。なお、本実施の形態では、この半導体素子にＩＧＢＴを使用している。
【００２９】
一般的に、このようなインバータ回路の構成は、加熱コイル２と共振コンデンサ４で並列共振回路を構成しているため、１石電圧共振形インバータといわれている。
【００３０】
誘導加熱調理器に電力を供給する交流電源６の電源周波数は，東日本地域では５０Ｈｚ，西日本地域では６０Ｈｚとなっている。
【００３１】
整流手段７は、ダイオードブリッジ８，チョークコイル９，コンデンサ１０で構成されている。ここで、コンデンサ１０の容量は数μＦと小さく、加熱コイル２に電流を流すとリプルが生じる。本実施の形態では、このリプル電圧波形は交流電源６を全波整流した時の電圧波形と同じとなる。
【００３２】
制御手段１１は、マイクロコンピュータ１２、駆動回路１３により構成されている。マイクロコンピュータ１２は発振回路１４で生成される動作周波数で動作し、マイクロコンピュータ１２内部のＰＷＭ出力機能を有するタイマー回路の基準クロックとして使用される。
【００３３】
タイマー回路は発振回路１４で生成される動作周波数を元に時間を計時し、ＰＷＭ信号としてスイッチング手段５をオンオフさせる。
【００３４】
駆動回路１３は、特に図示しないがＮＰＮトランジスタとＰＮＰトランジスタで構成されたプッシュプル回路で構成され、駆動回路１３の出力がハイの間、スイッチング手段５を構成するＩＧＢＴのゲート端子に電圧を印加し、ＩＧＢＴをオンし、駆動回路１３がロー出力しているときはＩＧＢＴのゲート端子の電圧を０Ｖにして、ＩＧＢＴをオフにする。
【００３５】
なお、これは一例でプッシュプル回路を構成する部品はＭＯＳＦＥＴなどで構成しても良い。
【００３６】
電源回路１５は、商用電源から供給された電圧をマイクロコンピュータ１２が動作可能な直流電圧に変換して供給する。
【００３７】
電圧検知手段１６は、電源回路１５から出力されている電圧を検知し、マイクロコンピュータ１２の電源電圧を監視して変化があれば信号を出力する。
【００３８】
動作周波数切替手段１７は、電圧検知手段１６から出力された信号により、動作周波数を切り替えるように信号を発振回路１４に出力し、発振回路１４の周波数を変化させる。
【００３９】
なお、本実施の形態では電圧検知手段１６、動作周波数切替手段１７及び発振回路１４はマイクロコンピュータ１２の外にあるが、マイクロコンピュータ１２に内蔵されたものを使用してもよい。
【００４０】
図２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マイクロコンピュータ１２の電源電圧と動作周波数の関係を示したグラフである。図２の斜線部分がマイクロコンピュータ１２の電源電圧と動作可能周波数を示している。
【００４１】
電源電圧が２．７Ｖから５．５Ｖの間では１ＭＨｚから１６ＭＨｚでマイクロコンピュータ１２は動作可能である。１．８Ｖから２．７Ｖの間では１ＭＨｚから８ＭＨｚで動作可能であることを表している。本実施の形態では電源電圧が低くなるとマイクロコンピュータ１２の動作可能周波数範囲も低くなる。
【００４２】
本実施の形態では、マイクロコンピュータ１２は１０ＭＨｚで動作している。１０ＭＨｚで動作しているマイクロコンピュータ１２は電源電圧が低くなると動作保証範囲を外れる。動作保証周波数範囲を外れた場合、マイクロコンピュータ１２が暴走し誘導加熱調理器が所定の動作をせず、最悪の場合、ＩＧＢＴが破壊することがある。
【００４３】
以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。
【００４４】
マイクロコンピュータ１２は発振回路１４の周波数に応じてプログラムを実行し、スイッチング手段５にオンオフ信号を出力する。スイッチング手段５のオンオフにより、加熱コイル２に高周波電流を供給する。加熱コイル２を駆動させることにより、鍋１を誘導加熱し鍋１内の調理物を加熱調理する。
【００４５】
このとき交流電源６から電源回路１５で直流電圧に変換し、マイクロコンピュータ１２が動作可能な電圧を供給する。電源回路１５の出力を電圧検知手段１６で検知し、検知電圧に応じて動作周波数切替手段１７を通して発振回路１４の発振周波数を決定し、マイクロコンピュータ１２を駆動させる。
【００４６】
このとき電源電圧が２．７Ｖから５．５Ｖの範囲内であれば、８ＭＨｚから１６ＭＨｚの範囲内で発振回路１４を動作させ、マイクロコンピュータ１２を動作させる。電源電圧が低下し、電源電圧が１．８Ｖから２．７Ｖの範囲内になれば電圧検知手段１６で検知し、動作周波数切替手段１７を通して発振回路１４の発振周波数を１ＭＨｚから８ＭＨｚの範囲内に変化させ、マイクロコンピュータ１２の動作保証範囲内で動作させるようにする。
【００４７】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における誘導加熱調理器の主要部ブロック図である。
【００４８】
表示手段３１は、ＬＣＤや赤、緑、橙などの複数のＬＥＤで構成されている。マイクロコンピュータ１２は、加熱中や保温中などの誘導加熱調理器の状態に応じて、ＬＣＤの表示内容や点灯するＬＥＤを設定している。
【００４９】
特に図示しないが、本実施の形態の誘導加熱調理器では、表示手段３１を構成するものとして、ＬＣＤ表示部を制御するＬＣＤ表示手段、ＬＣＤ内部の時計表示を行う計時手段、ＬＣＤ以外にも調理状態を示すＬＥＤなどのＬＥＤ表示手段を有している。
【００５０】
以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。
【００５１】
電圧検知手段１６で検知した結果、動作周波数切替手段１７を通して発振回路１４の出力を変化させた場合、マイクロコンピュータ１２から表示手段３１に動作周波数が変化したことが分かる表示をさせる。
【００５２】
なお、表示は調理シーケンスが完了した場合や動作周波数が変化した瞬間や切キーなど強制的に調理を完了させた場合に表示させるが、これに限定するものではない。
【００５３】
（実施の形態３）
図４は、本発明の第３の実施の形態における誘導加熱調理器の主要部ブロック図である。
【００５４】
報知手段４１は、ブザーやスピーカなどで構成されている。報知手段４１は、キー操作時や調理終了時の状態に応じて、ブザーやスピーカなどから報知を行う。
【００５５】
以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。
【００５６】
電圧検知手段１６で検知した結果、動作周波数切替手段１７を通して発振回路１４の出力を変化させた場合、マイクロコンピュータ１２から報知手段４１に動作周波数が変化したことが分かる報知をさせる。
【００５７】
なお、報知は調理シーケンスが完了した場合や動作周波数が変化した瞬間や切キーなど強制的に調理を完了させた場合に報知させるが、これに限定するものではない。
【００５８】
以上のように、電源電圧が変動したことを電圧検知手段１６で検知し、動作周波数切替手段１７でマイクロコンピュータ１２の動作周波数を切り替えることにより、図２の動作範囲内でマイクロコンピュータ１２を動作させることが可能であり、マイクロコンピュータ１２が暴走することなく安全に制御することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、外来ノイズや負荷の急激な変動により、マイクロコンピュータの電源電圧が変動しても、マイクロコンピュータの動作保証周波数範囲内で動作をさせることが可能であり、マイクロコンピュータが暴走することなく、安全に制御することが可能となるので、マイクロコンピュータを使用した空調機器、冷蔵庫などの用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００６０】
１、５１  鍋
２、５２  加熱コイル
３  インバータ回路
４、５３  共振コンデンサ
５、５４  スイッチング手段
６、５９  交流電源
７、６０  整流手段
８  ダイオードブリッジ
９  チョークコイル
１０  コンデンサ
１１、６７  制御手段
１２  マイクロコンピュータ
１３  駆動回路
１４  発振回路
１５  電源回路
１６  電圧検知手段
１７  動作周波数切替手段
３１  表示手段
４１  報知手段
【図１】
2013235663.tif 000003
【図２】
2013235663.tif 000004
【図３】
2013235663.tif 000005
【図４】
2013235663.tif 000006
【図５】
2013235663.tif 000007