(57)【要約】      （修正有）【課題】炒め物調理等で鍋をあおっても、入力電力量の不足を補うことのできる誘導加熱調理器を提供する。【解決手段】負荷５を誘導加熱する加熱コイル４ａと、商用電源１を直流に変換する直流電源手段２と、直流電源手段２に接続され加熱コイル４ａに高周波電流を供給するインバータ手段３と、負荷５を加熱する設定電力を設定する操作手段７と、商用電源１の電圧を検出する電圧検出手段８と、商用電源１の電流を検出する入力電流検出手段９と、電圧検出手段８と入力電流検出手段９から入力電力を計算する制御部２０を備える誘導加熱調理器において、制御部２０は、設定電力と加熱時間から計算できる設定電力量と、入力電力と加熱時間から計算できる入力電力量との差が所定の値を上回ると、設定電力を設定電力より大きな設定値に切り替えるものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷を誘導加熱する加熱コイルと、
交流を直流に変換する直流電源手段と、
該直流電源手段に接続され前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ手段と、
前記負荷を加熱する設定電力を設定する操作手段と、
前記商用電源の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記商用電源の電流を検出する入力電流検出手段と、
前記電圧検出手段と入力電流検出手段から入力電力を計算する制御部を備える誘導加熱調理器において、
該制御部は、前記設定電力と加熱時間から計算できる設定電力量と、前記入力電力と加熱時間から計算できる入力電力量との差が所定の値を上回ると、前記設定電力を該設定電力より大きな設定値に切り替えることを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
請求項１の誘導加熱調理器において、
前記入力電力の最大値と最小値の差が所定値以上になった場合に、前記設定電力の設定値を切り替えることを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項３】
請求項１または２の誘導加熱調理器において、
前記設定電力量と前記入力電力量との差が所定値を下回ると前記設定電力を切り替えることを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項４】
請求項１〜３何れかの誘導加熱調理器において、
さらに、  前記加熱コイルの通電状態や前記操作手段の設定内容を表示する表示部を有しており、
前記制御部が前記設定電力を切り替えていることを前記表示部で報知することを特徴とする誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を制御することができるインバータを備えた誘導加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の誘導加熱調理器は、本体上面に配置されたトッププレートの下方本体内部に加熱コイルを設け、鍋やフライパンといった負荷をトッププレートに載置し、操作手段による設定電力に応じて、本体内部の制御部により入力電力を制御し、インバータ手段で加熱コイルに電流を流すことで鍋やフライパンを誘導加熱を行う。
【０００３】
さらに、炒め物調理等で負荷をあおる場合に、設定電力に対して、入力電力が低下しないインバータ手段が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４９７２６１１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示す誘導加熱調理器は、負荷をあおる動作を行う場合、負荷検出手段と温度検出手段の検出結果によって、入力電力が低下することなく調理できるように制御している。
【０００６】
しかし、負荷とトッププレートの距離がある値以上の場合は負荷の誘導加熱ができないため、負荷をあおる回数が多くなれば、設定電力量に対して、入力電力量が不足することになる。
【０００７】
その結果、負荷をあおる回数が少ない場合と比較して、負荷をあおる回数が多い場合、負荷の温度は低下するので、調理時間は長くなるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、負荷を誘導加熱する加熱コイルと、交流を直流に変換する直流電源手段と、該直流電源手段に接続され前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ手段と、前記負荷を加熱する設定電力を設定する操作手段と、前記商用電源の電圧を検出する電圧検出手段と、前記商用電源の電流を検出する入力電流検出手段と、前記電圧検出手段と入力電流検出手段から入力電力を計算する制御部を備える誘導加熱調理器において、該制御部は、前記設定電力と加熱時間から計算できる設定電力量と、前記入力電力と加熱時間から計算できる入力電力量との差が所定の値を上回ると、前記設定電力を該設定電力より大きな設定値に切り替えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の誘導加熱調理器は、上記のように構成したことにより、炒め物調理等でフライパンなどの負荷をあおる回数が多くなったときの、入力電力量の不足分を補うことができ、負荷の温度が低下しにくくなるので、調理時間が長引くことを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施例における誘導加熱調理器の外観斜視図である。
【図２】一実施例における誘導加熱調理器のブロック図である。
【図３】負荷判定手段の動作を説明するグラフである。
【図４】加熱コイルと負荷の間の距離を変化させ場合に、インバータ手段の負荷として表した等価抵抗と、等価インダクタンスがどのように変化するのかを模式的に表したグラフである。
【図５】加熱コイルと負荷の位置関係を説明する要部縦断面図である。
【図６】負荷をあおらないときの入力電力と時間のグラフである。
【図７】負荷をあおるときの入力電力と時間のグラフである。
【図８】負荷をあおるときに設定電力を切り替える場合の、入力電力と時間のグラフである。
【図９】設定電力を切り替えることで、入力電力量の不足分を補うことの説明図である。
【図１０】設定電力に対して入力電力が低い場合の、入力電力と時間のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施例を図１〜図１０を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本実施例における誘導加熱調理器の外観斜視図である。図１において、誘導加熱調理器の本体２１の上面にはトッププレート２２が水平に配置されている。
【００１３】
トッププレート２２は、耐熱性の高い結晶化ガラスよりなり、鉄等の磁性体又はアルミ等の非磁性体よりなる鍋等の負荷５を載置する。
【００１４】
トッププレート２２下方の本体２１内の上部左右には、加熱コイル４ａが配置されており、トッププレート２２に載置された鍋などの負荷５を誘導加熱する。
【００１５】
トッププレート２２の前面側の上面には、夫々の加熱コイル４ａに対応した操作手段７が設けられていて、加熱コイル４ａの負荷を加熱する電力等の設定を行う。また、操作手段７に対応して表示部２３が操作手段７の近傍に設けられており、夫々の加熱コイル４ａの通電状態等を表示する。
【００１６】
本体２１の後部右側には、上方に向けて開口した吸気口２４が設けられており、本体２１内に設けられたファン（図示せず）により吸気口２４から吸気した冷却風を本体２１内に設けられた制御基板（図示せず）や加熱コイル４ａ等に流して冷却する。
【００１７】
本体２１の後部左側には、本体２１内部を冷却した冷却風を排気する排気口２５が設けられている。
【００１８】
本体２１の前面左部には、グリル加熱部２６が設けられている。
【００１９】
図２は、本実施例における誘導加熱調理器のブロック図である。図２において、商用電源１を直流電源手段２で直流化し、インバータ手段３に接続する。
【００２０】
インバータ手段３は、スイッチング素子（図示せず）を高周波でスイッチングし、共振コンデンサ４ｂと加熱コイル４ａで構成する共振回路４に高周波電流であるインバータ電流を供給し、加熱コイル４ａの近傍に配置する鍋等の金属製の負荷５に渦電流を生じさせて誘導加熱する。
【００２１】
負荷５の加熱状態を検出する手段として、商用電源１の電圧を検出する電圧検出手段８と、商用電源１の電流を検出する電流センサ６およびその出力を電圧に変換する入力電流検出手段９と、インバータ手段３の出力するインバータ電流を検出する電流センサ６およびその出力を電圧に変換するインバータ電流検出手段１０と、負荷５の温度を検出する温度センサ１７およびその出力を電圧に変換する負荷温度検出手段１８を有している。
【００２２】
温度センサ１７は、サーミスタで構成され、トッププレート２２の裏面に接して設けられ、トッププレート２２に載置された負荷５の温度をトッププレート２２を介して検知するように構成している。
【００２３】
なお、温度センサ１７は赤外線検出素子で構成しても良く、結晶化ガラスで構成したトッププレート２２を透過する負荷５の放射する赤外線を検出して負荷５の温度を検出する構成としても良い。
【００２４】
電力検出手段１１は、電圧検出手段８および入力電流検出手段９の出力から商用電源１側から見た入力電力を算出し、その出力を制御部２０に入力している。
【００２５】
負荷判定手段１２は、加熱コイル４ａにより誘導加熱される負荷５が適切か不適切（適否）かを判定するもので、電圧検出手段８の出力と、入力電流検出手段９の出力およびインバータ電流検出手段１０の出力を入力して判定し、その出力を制御部２０に入力している。
【００２６】
駆動設定手段１４は、インバータ手段３に駆動信号を出力してインバータ手段３を動作させ、インバータ電流を加熱コイル４ａに供給し加熱コイル４ａの近傍に配置する負荷５を誘導加熱する。
【００２７】
制御部２０は、使用者が操作する操作手段７からの電力を設定した情報と電力検出手段１１の出力と負荷判定手段１２の出力と温度検出手段１８の出力とを入力し、駆動設定手段１４を介してインバータ手段３を制御して加熱コイル４ａにより負荷５を加熱制御する。
【００２８】
さらに、制御部２０は、電圧検出手段８と入力電流検出手段９との出力（電力検出手段１１の出力）による負荷を加熱する入力電力量（＝負荷を加熱する電力×加熱時間）を、また、操作手段７により設定された設定電力から設定電力量（＝設定電力×加熱時間）を計算することができる。
【００２９】
図３は、負荷判定手段１２の動作を説明するグラフである。図３において、横軸は入力電流検出手段９の検出する入力電流、縦軸はインバータ電流検出手段１０の検出するインバータ電流である。
【００３０】
インバータ手段３の負荷は、加熱コイル４ａと加熱コイル４ａに磁気結合させた負荷５との組み合わせであり、等価インダクタンスおよび等価抵抗で表される。
【００３１】
図３の太線で囲まれた範囲は、加熱コイル４ａと負荷５が近接していて磁気的な結合が十分であり、インバータ手段３の負荷として許容できる範囲を示し、この範囲内の入力電流とインバータ電流の組み合わせであれば、インバータ手段３のスイッチング素子は問題なく加熱コイル４ａに高周波電流を供給することができ、負荷５を加熱することができる。
【００３２】
逆に、この太線で囲まれた範囲外の入力電流とインバータ電流の組み合わせとなる負荷を駆動しようとすると、インバータ手段３のスイッチング素子にストレスが印加され、信頼性が低下するなどして好ましくない。
【００３３】
制御部２０により、電力検出手段１１の出力を監視して、負荷５を加熱する電力が常に一定となるように駆動設定手段１４を制御している場合においては、入力電流とインバータ電流の関係が図３のＡの位置に有る場合、このＡの位置は商用電源１の電圧が高くなれば図３のＡＨの点方向に移動し、商用電源１の電圧が低くなればＡＬ点方向に移動する。
【００３４】
このように、制御部２０により電力を一定に制御している場合は、商用電源１の電圧の高低が生じてもインバータ電流は一定となるが、入力電流は変化する。
【００３５】
また、インバータ手段３を駆動する駆動設定手段１４の出力を一定に制御している場合は前述の関係は図３のＢの位置に有る場合、負荷５と加熱コイル４ａとの距離が近くなれば、磁気的結合が高くなるので、インダクタンス成分が減少するとともに抵抗成分が大きくなり、入力電流，インバータ電流共に大きくなるのでＢＮに移動する。逆に負荷５と加熱コイル４ａの距離が遠くなれば、インダクタンス成分が増加し抵抗成分が小さくなるので、入力電流，インバータ電流とも減少してＢＦに移動する。
【００３６】
したがって、負荷判定手段１２は、インバータ手段３により、加熱コイル４に高周波電流を供給して負荷５を加熱しているときの商用電源１の入力電流の値と、加熱コイル４ａと共振コンデンサ４ｂで構成される共振回路４に流れるインバータ電流の値の関係が、図３の太線の範囲内にあれば、負荷５は適切な負荷として判定し、図３の太線の範囲外に在れば、不適切な負荷と判定するように構成したものである。
【００３７】
なお、商用電源１の電圧変動によって、図３の太線の範囲を外れて負荷判定手段１２が不適切な負荷と誤って判定しないようにするため、本実施例では、電圧検出手段８で検出した商用電源１の電圧値により、インバータ電流検出手段１０で検出した値を補正するようにして負荷判定手段１２で誤判定しないようにしている。
【００３８】
なお、また、加熱コイル４ａと負荷５の磁気的な結合は、負荷５の材質によって異なり、また、負荷５の形状や、負荷５の材質固有の磁気特性によっても異なる。したがって、インバータ手段３の負荷の電気的特性は大きく変動するものであり、負荷判定手段１２が不適切と判定する加熱コイル４ａと負荷５と間の距離は、負荷５の材質や形状によっても変化するものである。
【００３９】
図４は、加熱コイル４ａと負荷５との間の距離を変化させた場合に、インバータ手段３の負荷として表した等価抵抗と、等価インダクタンスがどのように変化するのかを模式的に表したグラフである。
【００４０】
図４に示すように、加熱コイル４ａと負荷５との間の距離が近い場合は、磁気的な結合度が高くなるので、等価インダクタンスは減少し、等価抵抗は増加する。
【００４１】
また、加熱コイル４ａと負荷５との間の距離が遠い場合は、磁気的な結合度が低くなり、等価インダクタンスは増加し、等価抵抗は減少する。
【００４２】
そして、負荷５が加熱コイル４ａから無限遠に遠ざかると、等価インダクタンスと等価抵抗は、加熱コイル４ａそのものの値となる。
【００４３】
したがって、インバータ手段３としては、等価インダクタンスと共振コンデンサ４ｂで決まる共振周波数よりも高い周波数において、インバータ手段３のスイッチング素子が同一駆動条件であれば、負荷５が遠ざかることによって等価インダクタンスが大きくなるため、共振周波数が低下し、インバータ電流が減少することになる。
【００４４】
図５は、加熱コイル４ａと負荷５の位置関係を説明する要部縦断面図である。図５において、トッププレート２２の下方にはコイルベース２７に保持された加熱コイル４ａが配置されており、（ａ）は例えばフライパンの負荷５を加熱コイル４ａ上方のトッププレート２２上に置いている状態を示し、この状態が加熱コイル４ａと負荷５とが最も近接していて磁気的結合が十分な状態である。
【００４５】
（ｂ）は、使用者がフライパンの負荷５をトッププレート２２から取り去った場合、あるいはフライパン内の調理具材をあおる動作を行った場合を示し、トッププレート２２から所定の距離Ｘ以上離れた状態を示す。
【００４６】
なお、状態（ｂ）は負荷５がトッププレート２２から垂直方向へ移動した状態を示しているが、加熱コイル４ａに対して水平方向への移動が発生しても同様である。
【００４７】
このように、炒め物調理におけるあおり動作とは、状態（ａ）と状態（ｂ）との間を往復するものと定義でき、実際には、野菜炒めやチャーハンをフライパンで炒める場合に、フライパンを前後上下等に動かし、調理具材をフライパンの側面の曲面に沿って上方に跳ね上げることにより混ぜ合わせるものである。
【００４８】
状態（ｂ）の距離Ｘがある値以上となると、負荷５と加熱コイル４ａの時期的結合が不十分となり、インダクタンス成分が増加し抵抗成分が小さくなるので、入力電流，インバータ電流とも減少して、負荷を加熱する電力が低下する。
【００４９】
本実施例は、このように構成された誘導加熱調理器によりなるもので、次に、フライパン等により炒め物調理を行う場合、設定電力を切り替える制御を説明する。
【００５０】
使用者は、調理具材を入れた負荷５（フライパン）をトッププレート２２上の加熱コイル４ａの真上に置き、誘導加熱調理器の電源スイッチ（図示せず）を押して電源を入れる
次に、操作手段７を操作して、表示部２３で火力の表示を見ながら希望の火力となるように設定電力（第一設定電力）を設定し、加熱開始を指示する。
【００５１】
そうすると、商用電源１を直流電源手段２で直流化した電圧がインバータ手段３供給され、インバータ手段３は、制御部２０により操作手段７で設定された第一設定電力で負荷５を誘導加熱するように加熱コイル４ａにインバータ電流を供給する。
【００５２】
制御部２０は、操作手段７の設定電力（第一設定電力）の設定情報と電力検出手段１１の出力（入力電力）と負荷判定手段１２の出力を入力し、インバータ手段３のスイッチング素子に適切な駆動パルスを与えるように駆動設定手段１４を制御してインバータ手段３を動作させ、加熱コイル４ａにインバータ電流を供給して、負荷５が設定された電力（第一設定電力）で加熱されるように加熱制御する。
【００５３】
負荷をあおる動作を行う場合に、図５に示す距離Ｘがある値以上となると、負荷５と加熱コイル４ａの磁気的結合が不十分となり、インダクタンス成分が増加し抵抗成分が小さくなるので、入力電流，インバータ電流とも減少して、入力電力が低下する。
【００５４】
図６〜１０は、縦軸を入力電力、横軸を時間とした図であり、一点鎖線は第一設定電力を表し、面積は入力電力量（＝入力電力×加熱時間）を表す。
【００５５】
図６は、第一設定電力２ｋＷで、負荷をあおる動作を行わない場合の入力電力量を表す。
【００５６】
負荷をあおる動作が多くなると、入力電力が低下する時間が増えるので、図７のように入力電力量が不足する。
【００５７】
このとき、制御部２０は、第一設定電力と加熱時間から計算される第一設定電力量と、入力電力と加熱時間から計算される入力電力量の差が所定値（Ｗ１）より大きくなると、
（第一設定電力量−入力電力量）＞  Ｗ１  [ｋＷ秒]  （式１）
のように、設定電力を、第一設定電力よりも大きい第二設定電力に切り替える制御を行う。
【００５８】
例えば、図８のように、第一設定電力が２．０ｋＷであれば、設定電力を第二設定電力３．２ｋＷに切り替えて負荷５への火力を大きくする。
【００５９】
制御部２０は、設定電力を切り替えたあと、先に設定した第一設定電力量に対して入力電力量との差が所定値（Ｗ２）より小さくなると、
（第一設定電力量−入力電力量）＜  Ｗ２  [ｋＷ秒]  （式２）
のように、設定電力を第二設定電力から第一設定電力に戻す制御を行う。
【００６０】
上記は、図９のように、入力電力量の不足分の面積Ａを、入力電力量の面積Ｂで補うことをしている。
【００６１】
また、Ｗ１≦Ｗ２  であり、ヒステリシスを持たせれば、設定電力の切り替えが頻繁に起こらないようにすることができる。
【００６２】
また、負荷の材質によっては、あおりをしなくても、第一設定電力＞入力電力である場合がある。
【００６３】
その場合、（式１）は必ず成り立つが、図１０（ａ）のように、設定電力を大きくする効果はなく、設定電力の切り替えが無駄となる。
【００６４】
それを回避するために、
（入力電力の最大値−入力電力の最小値）＞  Ｗ３  [ｋＷ]  （式３）
が成立した場合にのみ、設定電力を切り替えるようにすれば、負荷の材質による入力電力の低下に対しては設定電力を切り替えないようにできる。
【００６５】
例えば、図１０（ｂ）で、第一設定電力は２.０ｋＷ、入力電力の最大値が１．４ｋＷである場合、（式３）で、Ｗ３＝１．９ｋＷとすれば、鍋のあおりによる入力電力の低下は、１．４[ｋＷ]  ＜  １.９[ｋＷ]  となり、（式３）が成立しないので、図１０（ｂ）のように設定電力を切り替えないようにできる。
【００６６】
前記Ｗ３は第一設定電力に応じて決める値である。
【００６７】
また、設定電力を切り替えていることを、表示部２３で報知することで、使用者は、制御部２０が設定電力を切り替えていることを知ることができるとともに、負荷の加熱が不足していることを知ることができる。
【００６８】
また、操作手段７によって所定のメニュー選択をして誘導加熱を開始したときにだけ、上記設定電力の切り替えを実施するということもできる。
【００６９】
以上説明したように、本実施例によれば、炒め物調理等でフライパンなどの負荷をあおる場合に、入力電力量の不足分を補うことができ、負荷の温度が低下しにくくなるので、調理時間が長引くことを防ぐことができ、短い時間で調理を行うことができる。
【符号の説明】
【００７０】
１  商用電源、２  直流電源手段、３  インバータ手段、４  共振回路、４ａ  加熱コイル、４ｂ  共振コンデンサ、５  鍋等の負荷、６  電流センサ、７  操作手段、８  電圧検出手段、９  入力電流検出手段、１０  電流検出手段、１１  電力検出手段、１２  負荷判定手段、１４  駆動設定手段、１７  温度センサ、１８  負荷温度検出手段、２０  制御部、２１  誘導加熱調理器の本体、２２  トッププレート、２３  表示部、２４  吸気口、２５  排気口、２６  グリル加熱部、
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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