(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を整流して直流電力に変換する直流電源回路と、
同心円状に配設した内加熱コイルおよび外加熱コイルと、
前記内加熱コイルおよび外加熱コイルに交流電流を供給するインバータと、
前記内加熱コイルに流れる電流を検出する内加熱コイル電流検出手段と、
前記外加熱コイルに流れる電流を検出する外加熱コイル電流検出手段と、
前記インバータを駆動制御する制御手段と、
を備え、
前記インバータは、
共通アーム、前記内加熱コイル用アーム、および前記外加熱コイル用アームを有し、
各前記アームは、
前記直流電源回路の出力直流母線間に２個直列に接続したスイッチング素子を有し、
前記共通アームから流れ出る電流の周回方向が前記内加熱コイルと前記外加熱コイルで同じ向きになるように接続されており、
前記制御手段は、
前記共通アームのスイッチング素子への駆動信号と前記内加熱コイル用アームのスイッチング素子への駆動信号との位相差α、および、前記共通アームのスイッチング素子への駆動信号と前記外加熱コイル用アームのスイッチング素子への駆動信号との位相差βを調整することにより、
前記直流電源回路への入力電力が設定値となるように制御するとともに、
前記内加熱コイルに流れる電流が前記外加熱コイルに流れる電流より大きい場合は、
前記位相差αを縮小し、または前記位相差βを拡大し、
前記外加熱コイルに流れる電流が前記内加熱コイルに流れる電流より大きい場合は、
前記位相差αを拡大し、または前記位相差βを縮小して、
前記内加熱コイルに流れる電流と前記外加熱コイルに流れる電流が略同等の大きさとするように制御する
ことを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
交流電力を整流して直流電力に変換する直流電源回路と、
同心円状に配設した内加熱コイルおよび外加熱コイルと、
前記内加熱コイルおよび外加熱コイルに交流電流を供給するインバータと、
前記内加熱コイルに流れる電流を検出する内加熱コイル電流検出手段と、
前記外加熱コイルに流れる電流を検出する外加熱コイル電流検出手段と、
前記インバータを駆動制御する制御手段と、
を備え、
前記インバータは、
共通アーム、前記内加熱コイル用アーム、および前記外加熱コイル用アームを有し、
各前記アームは、
前記直流電源回路の出力直流母線間に２個直列に接続したスイッチング素子を有し、
前記共通アームから流れ出る電流の周回方向が前記内加熱コイルと前記外加熱コイルで同じ向きになるように接続されており、
前記制御手段は、
前記共通アームのスイッチング素子への駆動信号と前記内加熱コイル用アームのスイッチング素子への駆動信号との位相差α、および、前記共通アームのスイッチング素子への駆動信号と前記外加熱コイル用アームのスイッチング素子への駆動信号との位相差βを調整することにより、
前記直流電源回路への入力電力が設定値となるように制御するとともに、
前記外加熱コイルに流れる電流が前記内加熱コイルに流れる電流より大きい場合は、
前記位相差βが前記位相差αと略同等または前記位相差α以下となるように、前記位相差βを縮小し、
前記内加熱コイルに流れる電流が前記外加熱コイルに流れる電流より大きく、かつ所定の過大電流判定値以上である場合は、
前記位相差βが前記位相差αと略同等または前記位相差α以下となるように、前記位相差αを縮小して、
前記外加熱コイルに流れる電流を前記内加熱コイルに流れる電流と略同等または前記内加熱コイルに流れる電流以下にするように制御する
ことを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記位相差βが所定値以下となった場合には、前記外加熱コイル用アームへの駆動信号を停止して前記内加熱コイルのみに通電する
ことを特徴とする請求項１又は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、誘導加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁調理器に関し、『被加熱物、例えば鍋の底部寸法に拘わらず、十分な加熱電力と均一な加熱パターンが得られる安全構造の電磁調理器用加熱コイルを提供する。』ことを目的とした技術として、『内側コイル１と外側コイル２を同心上且つ略同一平面上に電気的に分離して配するとともに、各コイル１，２をその円周方向の高周波電流が同一方向となるように並列接続し、電源３から高周波電流を供給して小型鍋５を加熱する際に、加熱電力を内側コイル１に集中させるようにした。』というものが提案されている（特許文献１）。
【０００３】
なお、上記特許文献１に記載の技術によれば、『外径と同程度乃至それ以上の大型の被加熱物に対しては、従来のように一つの加熱コイルとほぼ同様に機能する一方、外側に位置する加熱コイルの内径以下の小型の被加熱物に対しては、誘導加熱に寄与する加熱コイルの高周波電流が増加するので、被加熱物の大小に拘らず、調理上十分な加熱電力値が得られる効果がある。さらに、小型の被加熱物の誘導加熱に寄与しない加熱コイルについては、その高周波電流が減少するので、電磁界の漏洩が従来よりも少なくなり、安全性が向上する』という効果がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−５５６７８号公報（要約、発明の効果）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
誘導加熱調理器用の鍋の中には、アルミ製鍋の底に磁性金属を溶射または貼り付けたものがある。
このような鍋において、磁性金属が溶射等されていないアルミ部分が加熱コイル上方に載置されると、外加熱コイルに流れる電流が大きくなってスイッチング素子が過電流破壊するおそれがあるため、加熱動作よりも電流抑制を優先する必要があり、加熱に必要な電力が得られず、十分な加熱を行うことができない場合があった。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、鍋底の一部がアルミ等の低抵抗非磁性材質の鍋に対しても十分な加熱を行うことのできる誘導加熱調理器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る誘導加熱調理器は、交流電力を整流して直流電力に変換する直流電源回路と、同心円状に配設した内加熱コイルおよび外加熱コイルと、内加熱コイルおよび外加熱コイルに交流電流を供給するインバータと、内加熱コイルに流れる電流を検出する内加熱コイル電流検出手段と、外加熱コイルに流れる電流を検出する外加熱コイル電流検出手段と、インバータを駆動制御する制御手段と、を備え、インバータは、共通アーム、内加熱コイル用アーム、および外加熱コイル用アームを有し、各アームは、直流電源回路の出力直流母線間に２個直列に接続したスイッチング素子を有し、共通アームから流れ出る電流の周回方向が内加熱コイルと外加熱コイルで同じ向きになるように接続されており、制御手段は、共通アームのスイッチング素子への駆動信号と内加熱コイル用アームのスイッチング素子への駆動信号との位相差α、および、共通アームのスイッチング素子への駆動信号と外加熱コイル用アームのスイッチング素子への駆動信号との位相差βを調整することにより、直流電源回路への入力電力が設定値となるように制御するとともに、内加熱コイルに流れる電流が外加熱コイルに流れる電流より大きい場合は、位相差αを縮小し、または位相差βを拡大し、外加熱コイルに流れる電流が内加熱コイルに流れる電流より大きい場合は、位相差αを拡大し、または位相差βを縮小して、内加熱コイルに流れる電流と外加熱コイルに流れる電流が略同等の大きさとするように制御するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る誘導加熱調理器によれば、内加熱コイルと外加熱コイルに流れる電流を略同等に制御するとともに、位相差の調整により入力電力を制御するので、スイッチング素子に過電流が流れることを防止するとともに、鍋底の一部がアルミ等の低抵抗非磁性材質の鍋に対しても、所望の入力電力を得て十分な加熱を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路図である。
図１において、商用交流電源１から供給される交流電力は、直流電源回路１０で直流電力に変換される。
直流電源回路１０は、交流電力を整流する整流ダイオードブリッジ１１、リアクトル１２、平滑コンデンサ１３から構成されている。直流電源回路１０へ入力される入力電流は入力電流検出手段２によって検出される。
直流電源回路１０で直流電力に変換された電力は、後述のアーム２０、３０、４０からなるインバータ回路１００に供給される。
【００１０】
インバータ回路１００は、３つのアーム２０、３０、４０からなる。
各アームは、直流電源回路１０の出力母線間に直列に接続された２個のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ：Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と、そのスイッチング素子にそれぞれ逆並列に接続されたダイオードとによって構成される。
３つのアーム２０〜４０は、アーム３０を共通とし、アーム２０と３０、およびアーム３０と４０が、それぞれフルブリッジ回路を構成する。
アーム２０と３０からなるフルブリッジ回路は後述の内加熱コイル５１に、アーム３０と４０からなるフルブリッジ回路は後述の外加熱コイル５２に、交流電流を供給する。
【００１１】
以後、各アーム２０〜４０の高電位母線側のスイッチング素子をそれぞれ上スイッチ２１、３１、４１、低電位母線側のスイッチング素子をそれぞれ下スイッチ２２、３２、４２と呼ぶ。
また、必要に応じて、アーム３０を共通アーム、アーム２０を内加熱コイル用アーム、アーム４０を外加熱コイル用アームと呼ぶ。
【００１２】
共通アーム３０は、後述する内加熱コイル負荷回路および外加熱コイル負荷回路に接続されたアームである。
共通アーム３０は、上スイッチ３１および下スイッチ３２と、これらにそれぞれ逆並列に接続されたダイオードとから構成され、上スイッチ３１と下スイッチ３２の接続点が共通アーム３０の出力点となっている。
下スイッチ３２にはスナバコンデンサ３３が並列に接続されている。
【００１３】
内加熱コイル用アーム２０は、後述する内加熱コイル負荷回路が接続されたアームである。
内加熱コイル用アーム２０は、上スイッチ２１および下スイッチ２２と、これらにそれぞれ逆並列に接続されたダイオードとから構成され、上スイッチ２１と下スイッチ２２の接続点が内加熱コイル用アーム２０の出力点となっている。
下スイッチ２２にはスナバコンデンサ２３が並列に接続されている。
【００１４】
外加熱コイル用アーム４０は、後述する外加熱コイル負荷回路が接続されたアームである。
外加熱コイル用アーム４０は、上スイッチ４１および下スイッチ４２と、これらにそれぞれ逆並列に接続されたダイオードとから構成され、上スイッチ４１と下スイッチ４２の接続点が外加熱コイル用アーム４０の出力点となっている。
下スイッチ４２にはスナバコンデンサ４３が並列に接続されている。
【００１５】
各アーム２０〜４０が備えるスイッチング素子は、制御手段６１の指示に基づきオンオフ駆動される。
制御手段６１は、上スイッチ２１をオン状態にしている間は下スイッチ２２をオフ状態にし、上スイッチ２１をオフ状態にしている間は下スイッチ２２をオン状態にするよう、各スイッチを交互に駆動制御する。その他のスイッチング素子についても同様に交互に駆動制御される。
【００１６】
スナバコンデンサ２３、３３、４３はそれぞれ、内加熱コイル用アーム２０、共通アーム３０、外加熱コイル用アーム４０の各スイッチ２１、２２、３１、３２、４１、４２のターンオフ時の出力電圧変動を遅延させ、各スイッチング素子のターンオフ損失を低減するために設けられている。
【００１７】
内加熱コイル５１は、略円形に巻回された小径の加熱用コイルである。
外加熱コイル５２は、略円形に巻回された大径の加熱用コイルである。
外加熱コイル５２は、内加熱コイル５１の外周に、両加熱コイルの中心位置が略一致するように配設されている。
内加熱コイル５１と外加熱コイル５２は、共通アーム３０から見て、同一周回方向に巻回され、共通アーム３０から流れ出る電流の周回方向が内加熱コイル５１と外加熱コイル５２で同じ向きになるように接続されている。
また、内加熱コイル５１と外加熱コイル５２は、鍋底材質が均一の大径鍋が載置された状態（後述する図２（ａ）の状態）で、そのインピーダンス値が略同等となるように調整されているものとする。
【００１８】
内共振コンデンサ５３は、内加熱コイル５１に直列に接続され、内加熱コイル５１とともに直列共振回路（内加熱コイル負荷回路）を形成する。
この内加熱コイル負荷回路は、共通アーム３０の出力点（上スイッチ３１と下スイッチ３２の接続点）と、内加熱コイル用アーム２０の出力点（上スイッチ２１と下スイッチ２２の接続点）との間に接続される。
【００１９】
外共振コンデンサ５４は、外加熱コイル５４に直列に接続され、外加熱コイル５２とともに直列共振回路（外加熱コイル負荷回路）を形成する。
この外加熱コイル負荷回路は、共通アーム３０の出力点と、外加熱コイル用アーム４０の出力点（上スイッチ４１と下スイッチ４２の接続点）との間に接続される。
【００２０】
内加熱コイル電流検出手段５５は、内加熱コイル５１に流れる電流を検出し、制御手段６１に検出値を出力する。
外加熱コイル電流検出手段５６は、外加熱コイル５２に流れる電流を検出し、制御手段６１に検出値を出力する。
【００２１】
制御手段６１は、図１の誘導加熱調理器全体を制御するものであり、各スイッチング素子の駆動制御を行う。また、制御手段６１は、図示しない操作部からの指示入力に基づき、加熱出力などの動作を制御する。
【００２２】
また、制御手段６１は、各スイッチング素子の駆動信号の位相差を制御することで、入力電流検出回路２の検出値に基づく電力を、操作部からの入力指示により設定された電力になるようにするとともに、内加熱コイル電流検出手段５５の検出値と外加熱コイル電流検出手段５６の検出値が略同等となるように制御する。
各アーム２０〜４０に出力される駆動信号は、内加熱コイル負荷回路および外加熱コイル負荷回路の共振周波数よりも高い駆動周波数で出力され、各負荷回路に流れる電流が負荷回路に印加される電圧と比較して遅れ位相で流れるように制御される。
【００２３】
なお、上述の各スイッチング素子の駆動信号の位相差とは、以下の（１）（２）の２つである。詳細は後述の図３〜図４で説明する。
（１）共通アーム３０への駆動信号と内加熱コイル用アーム２０への駆動信号との位相差
（２）共通アーム３０への駆動信号と外加熱コイル用アーム４０への駆動信号との位相差
【００２４】
制御手段６１は、その機能を実現する回路デバイス等のハードウェアで構成することもできるし、マイコンやＣＰＵのような演算装置とその動作を規定するソフトウェアで構成することもできる。
また、制御手段６１は、各スイッチング素子の駆動に必要な駆動回路（例えば駆動ＩＣ）を、必要に応じて適宜備える。
【００２５】
以上、本実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路構成を説明した。
次に、鍋の材質や大きさによって外加熱コイル５２に過電流が流れる場合について、鍋の材質や大きさごとの差異と併せて説明する。
【００２６】
図２は、内加熱コイル５１および外加熱コイル５２に、トッププレート７１を介して各種の鍋を載置した場合の、加熱コイルに流れる電流により生ずる磁束と鍋底との位置関係を示したものである。
【００２７】
図２（ａ）は、鍋底の材質が径の位置によらず一様（以下、材質一様と記す）で、外加熱コイル５２の外径より大きな大径鍋２００ａを載置した状態を示す。
図２（ｂ）は、内加熱コイル５１の外径より大きく外加熱コイル５２の外径より小さい、材質一様の中径鍋２００ｂを載置した状態を示す。
図２（ｃ）は、材質一様で内加熱コイル５１の外径以下の径の小径鍋２００ｃを載置した状態を示す。
図２（ｄ）は、アルミニウム合金を基材とし、その鍋底に磁性金属を溶射や貼り付け等した大径鍋（鍋底の材質が径の位置により異なる鍋）２００ｄを載置した状態を示す。
図２（ｅ）は、鍋を載置していない無負荷の状態を示す。
【００２８】
図２において、内加熱コイル５１および外加熱コイル５２の周囲の破線矢印は、内・外加熱コイルに流れる高周波電流により生ずる高周波磁束を示す。この高周波磁束は、電流の向きに応じて反転する。
【００２９】
図２（ａ）に示した材質一様の大径鍋２００ａを載置した場合には、内加熱コイル５１に流れる高周波電流による磁束も、外加熱コイル５２に流れる高周波電流による磁束も、同じ様に鍋底に鎖交して鍋底に渦電流を誘導する。
【００３０】
図２（ｂ）に示した材質一様の中径鍋２００ｂを載置した場合には、内加熱コイル５１に流れる高周波電流により生ずる磁束は中径鍋２００ｂの鍋底に鎖交するが、外加熱コイル５２に流れる高周波電流により生ずる磁束のうち中径鍋２００ｂの鍋底に鎖交しない磁束が増える。
【００３１】
図２（ｃ）に示した材質一様の小径鍋２００ｃを載置した場合には、内加熱コイル５１に流れる高周波電流により生ずる磁束は小径鍋２００ｃの鍋底に鎖交するが、外加熱コイル５２に流れる高周波電流により生じ小径鍋２００ｃの鍋底に鎖交しない磁束が大幅に増え、外加熱コイル５２のインピーダンスが大きくなって外加熱コイル電流は減る。
また、鍋底に鎖交する磁束が減ることで、鍋底に流れる誘導渦電流により消費される電力が減るため、入力電流が小さくなる。
【００３２】
図２（ｄ）の磁性金属を鍋底に溶射等したアルミニウム合金の大径鍋２００ｄを載置した場合には、内加熱コイル５１に流れる高周波電流により生ずる磁束は鍋底に溶射等した磁性金属部分に鎖交するが、外加熱コイル５２に流れる高周波電流により生ずる磁束は磁性金属が溶射等されていないアルミニウム合金部分にも鎖交する。
そのため、大きな誘導渦電流がそのアルミニウム合金部分に流れて磁束を打ち消し、内加熱コイル負荷回路のインピーダンスが小さくなるため、内加熱コイル負荷回路と外加熱コイル負荷回路に同一電圧を印加した場合には、外加熱コイル電流は内加熱コイル電流より大幅に大きくなる。
【００３３】
図２（ｅ）に示した無負荷状態では、内加熱コイル５１に流れる高周波電流により生ずる磁束も、外加熱コイル５２に流れる高周波電流により生ずる磁束も、鍋底に鎖交することがなく、鍋底で電力が消費されないので、入力電流は小さくなる。
【００３４】
以上説明したように、鍋の材質や大きさによって、外加熱コイル５２に流れる電流は大きく変化する。
特に、外加熱コイル５２に過大な電流が流れる場合は、スイッチング素子の過電流破壊を防ぐため電流を抑える必要があり、これにより十分な入力電力が得られず、加熱出力が不足してしまうことがある。
図２の例では、図２（ｄ）の場合において、アルミ部分に係る外加熱コイル５２の電流を抑えることにより、アルミ部分の加熱に必要な大出力が得られないため、火力不足や加熱の偏りが生じる場合がある。
【００３５】
以上、図２（ａ）〜（ｅ）を用いて、加熱コイルの電流を抑えることで加熱出力が不足する例について説明した。
以下、本実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱制御動作の詳細を説明するが、これに先立ち、本実施の形態１で用いる位相差制御の概要について、図３を用いて説明する。
【００３６】
図３は、各アーム２０〜４０に出力される駆動信号の例である。ここでは、内加熱コイル負荷回路および外加熱コイル負荷回路に高周波電力を出力する場合の駆動信号の一例を示す。
制御手段６１は、共通アーム３０の上スイッチ３１および下スイッチ３２に高周波の駆動信号を出力するとともに、その駆動信号より位相の進んだ駆動信号を、内加熱コイル用アーム２０の上スイッチ２１と下スイッチ２２、外加熱コイル用アーム４０の上スイッチ４１と下スイッチ４２に出力する。
【００３７】
内加熱コイル位相差αは、共通アーム３０の上スイッチ３１および下スイッチ３２への駆動信号に対する、内加熱コイル用アーム２０の上スイッチ２１および下スイッチ２２への駆動信号の位相差である。
外加熱コイル位相差βは、共通アーム３０の上スイッチ３１および下スイッチ３２への駆動信号に対する、外加熱コイル用アーム４０の上スイッチ４１および下スイッチ４２への駆動信号の位相差である。
【００３８】
各アームの出力点（上スイッチと下スイッチの接続点）には、上スイッチと下スイッチのオンオフ状態に応じて、直流電源回路２の出力である高電位側母線電位、あるいは低電位側母線電位が、高周波で切り替わって出力される。
内加熱コイル負荷回路には、共通アーム３０の出力点と内加熱コイル用アーム２０の出力点の電位差が電圧として印加され、外加熱コイル負荷回路には、共通アーム３０の出力点と外加熱コイル用アーム４０の出力点の電位差が電圧として印加される。
【００３９】
したがって、共通アーム３０の上下スイッチへの駆動信号と内加熱コイル用アーム２０の上下スイッチへの駆動信号の位相差α、および、共通アーム３０の上下スイッチへの駆動信号と外加熱コイル用アーム４０の上下スイッチへの駆動信号との位相差βを、異なる値（α≠β）にすることにより、内加熱コイル負荷回路および外加熱コイル負荷回路に印加する高周波電圧を、それぞれ異なる値に設定することができる。
【００４０】
制御手段６１は、図３の駆動信号例のように、共通アーム３０と各アームとの駆動信号の位相差を制御することにより、各加熱コイルに印加される電圧を可変させ、もって加熱出力や各加熱コイル電流を制御することができる。
即ち、制御手段６１は、入力電流検出手段２によって検出された入力電流に基づき入力電力を求め、図３中の位相差αおよびβを調整することで印加電圧を制御し、操作部で設定された加熱出力が得られるように加熱動作を制御することができる。
【００４１】
なお、図３では、内加熱コイル負荷回路と外加熱コイル負荷回路へ異なる印加電圧を出力し、内加熱コイル負荷回路への印加電圧を外加熱コイル負荷回路への印加電圧より大きくした例を示した（図中のβ＜α）。
【００４２】
以上、本実施の形態１で用いる位相差制御の概要について、図３を用いて説明した。
次に、本実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱制御動作の詳細を説明する。
【００４３】
図４は、本実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱制御動作フローである。以下、各ステップについて説明する。なお、図４中の位相差αとβは、図３中の位相差αとβに相当する。
【００４４】
（Ｓ４０１）
制御手段６１は、操作部からの加熱開始指示の入力により加熱制御処理を開始する。
加熱開始指示が入力されると、制御手段６１は各アーム２０〜４０を制御して、内加熱コイル負荷回路と外加熱コイル負荷回路に所定の同一の高周波電圧を印加する。
このとき、制御手段６１は、位相差α、βを同一の初期値に設定し、共通アーム３０、内加熱コイル用アーム２０、および外加熱コイル用アーム４０の上下スイッチへ所定の駆動信号出力を開始する。
【００４５】
（Ｓ４０２）
制御手段６１は、入力電流検出回路２、内加熱コイル電流検出手段５５、および外加熱コイル電流検出手段５６より、入力電流、内加熱コイル電流、および外加熱コイル電流を取得する。
（Ｓ４０３）
制御手段６１は、外加熱コイル用アーム４０を駆動中か否か判定する。駆動中であればステップＳ４０８へ進み、停止中であればステップＳ４０４へ進む。
【００４６】
（Ｓ４０４）
制御手段６１は、内加熱コイル電流がインバータ回路１００のスイッチング素子にダメージを与えるような過大な電流か否か判定する。過電流であればステップＳ４０５へ進み、過電流でなければステップＳ４０６へ進む。
（Ｓ４０５）
制御手段６１は、内加熱コイル用アーム２０への駆動信号の位相を遅らせて共通アーム３０への駆動信号との位相差αを縮小し、内加熱コイル電流を抑制する。
【００４７】
（Ｓ４０６）
制御手段６１は、ステップＳ４０２で検出した入力電流から求めた入力電力と、操作部から設定された電力とを比較する。
入力電力の方が大きい場合にはステップＳ４０５へ進み、設定電力の方が大きい場合にはステップＳ４０７へ進み、入力電力と設定電力が略同等であれば内加熱コイル用アーム２０への駆動信号の位相はそのままとしてステップＳ４２４へ進む。
（Ｓ４０７）
制御手段６１は、内加熱コイル用アーム２０への駆動信号の位相を進めて共通アーム３０への駆動信号との位相差αを拡大し、内加熱コイル電流を増加させる。
【００４８】
（Ｓ４０８）
制御手段６１は、ステップＳ４０２で検出した内加熱コイル電流と外加熱コイル電流を比較する。
内加熱コイル電流の方が大きい場合はステップＳ４０９へ進み、内加熱コイル電流より外加熱コイル電流の方が大きい場合はステップＳ４１４へ進み、内加熱コイル電流と外加熱コイル電流が略同等の場合はステップＳ４２１へ進む。
【００４９】
（Ｓ４０９）
制御手段６１は、内加熱コイル電流が過大な電流か否か判定する。過電流であればステップＳ４１０へ進み、過電流でなければステップＳ４１１へ進む。
（Ｓ４１０）
制御手段６１は、内加熱コイル用アーム２０への駆動信号の位相を遅らせて共通アーム３０への駆動信号との位相差αを縮小し、内加熱コイル電流を抑制する。
【００５０】
（Ｓ４１１）
制御手段６１は、ステップＳ４０２で検出した入力電流から求めた入力電力と、操作部から設定された電力とを比較する。
入力電力の方が大きい場合にはステップＳ４１０へ進み、入力電力と設定電力が略同等であればステップＳ４１２へ進み、設定電力の方が大きい場合にはステップＳ４１３へ進む。
【００５１】
（Ｓ４１２）
制御手段６１は、内加熱コイル用アーム２０への駆動信号の位相を遅らせ（位相差α縮小）、外加熱コイル用アーム４０への駆動信号の位相を進める（位相差β拡大）。これにより、内加熱コイル電流を抑制し、外過熱コイル電流を増加させる。
（Ｓ４１３）
制御手段６１は、外加熱コイル用アーム４０への駆動信号の位相を進めて共通アーム３０への駆動信号との位相差βを拡大し、外過熱コイル電流を増加させる。
【００５２】
（Ｓ４１４）
制御手段６１は、外加熱コイル電流が過大な電流か否か判定する。過電流であればステップＳ４１５へ進み、過電流でなければステップＳ４１８へ進む。
（Ｓ４１５）
制御手段６１は、位相差βがあらかじめ定めた下限値より大きいか否か判定する。位相差βが下限値より大きければステップＳ４１６へ進み、下限値以下であればステップＳ４１７へ進む。
【００５３】
（Ｓ４１６）
制御手段６１は、外加熱コイル用アーム４０への駆動信号の位相を遅らせて共通アーム３０への駆動信号との位相差βを縮小し、外加熱コイル電流を抑制する。
（Ｓ４１７）
制御手段６１は、外加熱コイル用アーム４０への駆動信号出力を停止する。
【００５４】
（Ｓ４１８）
制御手段６１は、ステップＳ４０２で検出した入力電流から求めた入力電力と、操作部から設定された電力とを比較する。
入力電力の方が大きい場合にはステップＳ４１５へ進み、入力電力と設定電力が略同等であればステップＳ４２０へ進み、設定電力の方が大きい場合にはステップＳ４１９へ進む。
（Ｓ４１９）
制御手段６１は、内加熱コイル用アーム２０へ出力する駆動信号の位相を進めて共通アーム３０への駆動信号との位相差αを拡大し、内加熱コイル電流を増加させる。
（Ｓ４２０）
制御手段６１は、内加熱コイル用アーム２０への駆動信号の位相を進めて位相差αを拡大し、内加熱コイル電流を増加させる。
【００５５】
（Ｓ４２１）
制御手段６１は、ステップＳ４０２で検出した入力電流から求めた入力電力と、操作部から設定された電力とを比較する。
設定電力の方が大きい場合にはステップＳ４２２へ進み、入力電力と設定電力が略同等であればステップＳ４２４へ進み、入力電力の方が大きい場合にはステップＳ４２３へ進む。
（Ｓ４２２）
制御手段６１は、内加熱コイル用アーム２０、および外加熱コイル用アーム４０へ出力する駆動信号の位相を進め、共通アーム３０への駆動信号との位相差α、βを拡大する。これにより内加熱コイル電流と外加熱コイル電流をともに増加させ、入力電力を設定電力に近づける。
（Ｓ４２３）
制御手段６１は、内加熱コイル用アーム２０への駆動信号の位相を遅らせて位相差αを縮小し、内加熱コイル電流を抑制する。
【００５６】
（Ｓ４２４）
制御手段６１は、操作部から加熱を停止する指示入力があったか否かを判断する。停止指示入力が無い場合はステップＳ４０２へ戻り、停止指示が有る場合はステップＳ４２５へ進む。
（Ｓ４２５）
制御手段６１は、各アームへの駆動信号を停止し、加熱出力制御処理を終了する。
【００５７】
以上の動作フローにより、制御手段６１は、位相差αとβを調整することで、入力電力が設定電力となるように制御するとともに、内加熱コイル５１と外加熱コイル５２に過電流が流れることを抑制することができる。
即ち、制御手段６１は、以下の（１）〜（３）の制御動作により、上述の目的を達成することができる。
【００５８】
（１）ステップＳ４０８において、内加熱コイル電流と外加熱コイル電流を略同等となるように監視することで、いずれか一方の加熱コイルのみに過電流が流れないように１次的に監視している。これにより、スイッチング素子の過電流破壊を防止する。
（２）各加熱コイルの電流が略同等でない場合は、ステップＳ４０９およびＳ４１４において過電流を２次的に監視し、スイッチング素子の過電流破壊を確実に防止する。
（３）各加熱コイルの電流が略同等であるか、もしくは過電流が生じていないという前提の下、各ステップにおける位相差αおよびβの拡大や縮小により、入力電力が設定電力となるように調整する。
【００５９】
図５は、外加熱コイル用アーム４０への駆動信号出力を停止したときの駆動信号例を示すものである。
同図に示すように、共通アーム３０の上スイッチ３１および下スイッチ３２に高周波の駆動信号を出力するとともに、その駆動信号より位相の進んだ駆動信号を内加熱コイル用アーム２０の上スイッチ２１と下スイッチ２２に出力し、外加熱コイル用アーム４０の上スイッチ４１と下スイッチ４２にはオフ信号を出力する。
その結果、共通アーム３０の出力点および内加熱コイル用アーム２０の出力点にはそれぞれ、直流電源回路１０の出力である高電位側母線電位、あるいは低電位側母線電位が高周波で切り替わって出力される。
外加熱コイル用アーム４０の出力点は、直流電源回路１０の低電位側母線電位と高電位側母線電位の間にクランプされた状態で、出力電位は不定である。
したがって、内加熱コイル負荷回路には共通アーム３０の出力点と内加熱コイル用アーム２０の出力点の電位差として、直流電源回路１０の出力電圧が位相差分だけ印加されるが、外加熱コイル負荷回路には外加熱コイル用アーム４０の出力点電位が不定のため、高周波電圧は印加されない。
【００６０】
以上のように、本実施の形態１では、内加熱コイル５１および外加熱コイル５２に同時かつ別個に通電する誘導加熱調理器において、鍋底の一部がアルミニウム合金等の低抵抗非磁性材質の鍋に対しても、内加熱コイル用アーム２０への駆動信号と外加熱コイル用アーム４０への駆動信号の位相を別個に制御して、内加熱コイル負荷回路と外加熱コイル負荷回路に印加する電圧を変えて、各加熱コイルに流れる電流を略同等になるように制御する。
そのため、何れかの負荷回路に過大な電流が流れることにより、インバータ回路１００を構成するスイッチング素子にダメージを与えるのを回避することができる。
【００６１】
また、本実施の形態１によれば、各加熱コイルの電流が略同等でない場合は、電流が大きい方のアームの位相差を調整し、加熱コイル電流を抑制するので、過電流を確実に防止することができる。
【００６２】
また、本実施の形態１によれば、スイッチング素子に過電流が流れることを回避するとともに、入力電力が設定電力となるように位相差αおよびβを調整するので、加熱する鍋底の電気抵抗の高い部分に誘導渦電流を流して十分な加熱出力を得ることができる。
【００６３】
実施の形態２．
実施の形態１に係る誘導加熱調理器では、内加熱コイル５１に流れる電流と外加熱コイル５２に流れる電流を略同等に制御した。
本発明の実施の形態２に係る誘導加熱調理器は、内加熱コイル５１に流れる電流に対して外加熱コイル５２に流れる電流が略同等以下となるように制御する。これにより、図２（ｄ）のような場合でも、外加熱コイル電流が過大となるのを防止することを図る。
なお、本実施の形態２に係る誘導加熱調理器の回路構成は、実施の形態１の図１に示した回路構成と同じであり、説明を省略する。
【００６４】
本実施の形態２において、制御手段６１は、共通アーム３０の上下スイッチへの駆動信号と外加熱コイル用アーム４０の上下スイッチへの駆動信号との位相差βを、共通アーム３０の上下スイッチへの駆動信号と内加熱コイル用アーム２０の上下スイッチへの駆動信号との位相差α以下の範囲で制御する。以下、加熱制御動作の詳細について説明する。
【００６５】
図６は、本実施の形態２に係る誘導加熱調理器の加熱制御動作フローである。以下、各ステップについて説明する。なお、図６中の位相差αとβは、図３中の位相差αとβに相当する。
【００６６】
（Ｓ６０１）〜（Ｓ６０７）
実施の形態１の図４で説明したステップＳ４０１〜Ｓ４０７と同様であるため、説明を省略する。
（Ｓ６０８）
制御手段６１は、ステップＳ６０２で検出した内加熱コイル電流と外加熱コイル電流を比較する。
内加熱コイル電流の方が大きい場合はステップＳ６０９へ進み、内加熱コイル電流と外加熱コイル電流が略同等の大きさであった場合はステップＳ６２４へ進み、内加熱コイル電流より外加熱コイル電流が大きかった場合はステップＳ６２１へ進む。
【００６７】
（Ｓ６０９）
制御手段６１は、内加熱コイル電流が過大か否か判定する。過電流である場合はステップＳ６１０へ進み、過電流でない場合はステップＳ６１５へ進む。
（Ｓ６１０）
制御手段６１は、共通アーム３０への駆動信号と内加熱コイル用アーム２０への駆動信号との位相差αと、共通アーム３０への駆動信号と外加熱コイル用アーム４０への駆動信号との位相差βとを比較する。
位相差αが位相差βより大きい場合はステップＳ６１４へ進み、位相差αが位相差β以下の場合はステップＳ６１１へ進む。
【００６８】
（Ｓ６１１）
制御手段６１は、位相差βが下限値より大きいか判定する。位相差βが下限値より大きい場合はステップＳ６１２へ進み、位相差βが下限値以下であればステップＳ６１３へ進む。
（Ｓ６１２）
制御手段６１は、内加熱コイル用アーム２０への駆動信号および外加熱コイル用アーム４０への駆動信号の位相を遅らせて位相差αおよび位相差βを縮小する。これにより内加熱コイル電流を抑制するとともに、外加熱コイル電流を内加熱コイル電流と略同等以下に抑制する。
【００６９】
（Ｓ６１３）
制御手段６１は、外加熱コイル用アーム４０への駆動信号を停止して外加熱コイル５２に高周波電流を流さないようにするとともに、内加熱コイル用アーム２０への駆動信号の位相を遅らせて共通アーム３０への駆動信号との位相差αを縮小し、内加熱コイル電流を抑制する。
（Ｓ６１４）
制御手段６１は、内加熱コイル用アーム２０への駆動信号のみ位相を遅らせて位相差αを縮小し、内加熱コイル電流を抑制する。
【００７０】
（Ｓ６１５）
制御手段６１は、ステップＳ６０２で検出した入力電流から算出した入力電力と、操作部から設定された電力とを比較する。
入力電力の方が大きい場合はステップＳ６１０へ進み、入力電力と設定電力が略同等であった場合はステップＳ６１９へ進み、設定電力の方が大きい場合はステップＳ６１６へ進む。
（Ｓ６１６）
制御手段６１は、共通アーム３０への駆動信号と内加熱コイル用アーム２０への駆動信号との位相差αと、共通アーム３０への駆動信号と外加熱コイル用アーム４０への駆動信号との位相差βを比較する。
位相差αが位相差βより大きい場合はステップＳ６１７へ進み、位相差αが位相差β以下の場合はステップＳ６１８へ進む。
【００７１】
（Ｓ６１７）
制御手段６１は、入力電力を増加させるために、内加熱コイル５１への駆動信号が外加熱コイル５２への駆動信号より位相が進んでいると判断し、外加熱コイル用アーム４０への駆動信号の位相のみ進めて位相差βのみを拡大し、外加熱コイル電流を増加させる。
（Ｓ６１８）
制御手段６１は、内加熱コイル用アーム２０への駆動信号の位相および外加熱コイル用アーム４０への駆動信号の位相を進めて、位相差αと位相差βの両方を拡大し、内加熱コイル電流と外加熱コイル電流を増加させる。
【００７２】
（Ｓ６１９）
制御手段６１は、位相差αと位相差βを比較する。位相差αの方が位相差βより大きい場合はステップＳ６２０へ進み、位相差αが位相差β以下の場合はステップＳ６２７へ進む。
（Ｓ６２０）
制御手段６１は、位相差αを縮小するとともに位相差βを拡大して、内加熱コイル電流と外加熱コイル電流の差を縮小する。
【００７３】
（Ｓ６２１）
制御手段６１は、共通アーム３０への駆動信号と外加熱コイル用アーム４０への駆動信号との位相差βが所定の下限値より大きいか否か判定する。
位相差βが下限値より大きい場合はステップＳ６２２へ進み、位相差βが下限値以下の場合はステップＳ６２３へ進む。
（Ｓ６２２）
制御手段６１は、外加熱コイル用アーム４０へ出力する駆動信号の位相を遅らせて位相差βを縮小し、外加熱コイル電流を抑制する。
（Ｓ６２３）
制御手段６１は、外加熱コイル用アーム４０への駆動信号出力を停止して、外加熱コイルに高周波電流を流さないようにする。
【００７４】
（Ｓ６２４）
制御手段６１は、ステップＳ６０２で検出した入力電流から算出した入力電力と、操作部から設定された電力とを比較する。
設定電力の方が大きい場合はステップＳ６２５へ進み、設定電力と入力電力が略同等である場合はステップＳ６２７へ進み、設定電力より入力電力の方が大きい場合はステップＳ６２６へ進む。
（Ｓ６２５）
制御手段６１は、内加熱コイル用アーム２０への駆動信号、および外加熱コイル用アーム４０への駆動信号の位相を進めて、共通アーム３０との位相差αおよび位相差βを拡大し、内加熱コイル電流と外加熱コイル電流を増加させて入力電力を増加させる。
（Ｓ６２６）
制御手段６１は、内加熱コイル用アーム２０への駆動信号の位相を遅らせて位相差αを縮小し、内加熱コイル電流を抑制する。
【００７５】
（Ｓ６２７）
制御手段６１は、操作部から加熱を停止する指示入力があったか否かを判断する。停止指示入力が無い場合はステップＳ６０２へ戻り、停止指示が有る場合はステップＳ６２８へ進む。
（Ｓ６２８）
制御手段６１は、各アームへの駆動信号を停止し、加熱出力制御処理を終了する。
【００７６】
以上の動作フローにより、制御手段６１は、位相差αとβを調整することで、入力電力が設定電力となるように制御するとともに、外加熱コイル電流が内加熱コイル電流以下となるように制御することができる。
即ち、制御手段６１は、以下の（１）〜（３）の制御動作により、上述の目的を達成することができる。
【００７７】
（１）ステップＳ６０８において、外加熱コイル電流が内加熱コイル電流以下となるように監視することで、外加熱コイルに過電流が流れないように一次的に監視している。これにより、外加熱コイル５２に対応したスイッチング素子の過電流破壊を防止する。
（２）外加熱コイル電流が内加熱コイル電流以下である場合は、ステップＳ６０９において内加熱コイルの過電流を監視し、内加熱コイル５１に対応したスイッチング素子の過電流破壊を防止する。
（３）位相差βが位相差α以下という条件を維持するため、ステップＳ６１２において、位相差αの縮小に伴い位相差βも縮小し、またステップＳ６１３において、位相差αの縮小に伴い内加熱コイル用アーム４０を停止する。
【００７８】
なお、本実施の形態２において、外加熱コイル電流が内加熱コイル電流値以下となるように制御することを説明したが、制御動作の過程や被加熱物の状態等に応じて、外加熱コイル電流が内加熱コイル電流と略同等となることは許容される。
【００７９】
また、本実施の形態２において、位相差βが位相差α以下となるように制御することを説明したが、制御動作の過程や被加熱物の状態等に応じて、位相差βが位相差αと略同等となることは許容される。
【００８０】
以上のように、本実施の形態２では、内加熱コイル５１および外加熱コイル５２に同時かつ別個に通電する誘導加熱調理器において、入力電力が設定電力となるように制御しつつ、外加熱コイル負荷回路の印加電圧が内加熱コイル負荷回路の印加電圧以下の範囲となるように位相差αおよびβを調整し、外加熱コイル電流が内加熱コイル電流値以下となるように制御する。
そのため、一様な材質の小径鍋を加熱する等の、外加熱コイル５２のインピーダンスが内加熱コイル５１のインピーダンスより大きくなる場合には、操作部で設定された入力電力を得ることができるとともに、外加熱コイル電流が内加熱コイル電流より小さくなって、加熱口周辺に漏洩する磁束が抑制され、効率のよい加熱を行うことができる。
【００８１】
また、本実施の形態２では、磁性金属を溶射等したアルミニウム合金鍋等の非磁性材質の鍋を加熱する場合、磁性金属が溶射等されていない鍋底部分（アルミニウム合金部分）が外加熱コイル上に載置されたときでも、外加熱コイル電流を内加熱コイル電流と同等以下に制御する。
そのため、外加熱コイル負荷回路に過大な電流を流すことなく、インバータ回路１００を構成するスイッチング素子にダメージを与えるのを回避することができる。
【００８２】
また、本実施の形態２では、磁性金属が鍋底に溶射等されたアルミニウム合金鍋が外加熱コイルの外径より小さい小径鍋であり、外加熱コイルに流れる高周波電流により生ずる磁束が鍋底に鎖交する割合が低い場合であっても、外加熱コイル電流を内加熱コイル電流以下に制御するので、加熱口の周辺に漏洩する磁束を抑えることができ、加熱効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路図である。
【図２】加熱コイルの上方に各種の鍋を載置した場合の、加熱コイルに流れる電流により生ずる磁束と鍋底との位置関係を示したものである。
【図３】各アーム２０〜４０に出力される駆動信号の例である。
【図４】実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱制御動作フローである。
【図５】外加熱コイル用アーム４０への駆動信号出力を停止したときの駆動信号例を示すものである。
【図６】実施の形態２に係る誘導加熱調理器の加熱制御動作フローである。
【符号の説明】
【００８４】
１  商用交流電源、２  入力電流検出手段、１０  直流電源回路、１１  整流ダイオードブリッジ、１２  リアクトル、１３  平滑コンデンサ、２０  内加熱コイル用アーム、２１  上スイッチ、２２  下スイッチ、３０  共通アーム、３１  上スイッチ、３２  下スイッチ、４０  外加熱コイル用アーム、４１  上スイッチ、４２  下スイッチ、５１  内加熱コイル、５２  外加熱コイル、５３  内共振コンデンサ、５４  外共振コンデンサ、５５  内加熱コイル電流検出手段、５６  外加熱コイル電流検出手段、６１  制御手段、１００  インバータ回路。
【図１】
0004948351.tif 000002
【図２】
0004948351.tif 000003
【図３】
0004948351.tif 000004
【図４】
0004948351.tif 000005
【図５】
0004948351.tif 000006
【図６】
0004948351.tif 000007