JP5031005B2 - 誘導加熱装置及び誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

この発明は、電磁誘導を利用した加熱を行う装置及びそれを用いた誘導加熱調理器に関するものである。特に負荷を判別し、その判別に応じて損失の少ない有効な加熱を行うためのものである。

加熱対象物を内部に置いたコイルに高周波電流を流し、磁力を発生させ、対象物に渦電流を発生させることで、電磁誘導を利用した加熱を行うことができる。この原理を利用した装置が、従来、火を用いて行われていた調理関係に特に普及が進んでいる。そこで、以下、電磁誘導を利用して加熱を行う装置の代表として電磁誘導加熱調理器を例にして説明する。

電磁誘導加熱調理器は、火を利用しないため安全、燃費が安い等、様々な利点を有している。電磁誘導を利用する関係で、調理器の加熱対象である容器等（負荷）の材質等に基づいて、適切な制御を行わないと所望する加熱効果が得られない。さらに、火と異なり、機器の運転状態を目視することができないので、負荷が無い状態で動作させてしまい無駄に電力を消費する、高周波による加熱で機器を損傷させる等が生じる可能性がある。そこで、負荷の有無、材質等を判別する方法等が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、発振周波数可変制御により負荷を判別し、判別した負荷と入力される電流（電力）に基づいて、スナバ回路のスナバコンデンサの容量を切り替える方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平４−２６９４８８号公報 特開平５−９４８６８号公報（第５頁、第１図）

しかしながら、上述のような方法は、負荷判別に際して、データが多くなり、処理手順、演算等が複雑になってしまう。また、上記のスナバコンデンサの切り替えは、インバータ回路を発振周波数可変制御で行う場合の出力に基づいて行うものであった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、負荷の種類を容易に判別し、さらに判別に基づく負荷の種類によりスナバ回路の容量変更を行う誘導加熱装置、その装置を利用した誘導加熱調理器を提供するものである。

この発明に係る誘導加熱装置は、複数のスイッチング素子で構成され、加熱コイルに高周波電流を供給して電磁誘導を生じさせるインバータ回路と、スイッチング素子の１つに接続され、スパイク電圧発生を抑制するスナバ回路と、電源からインバータ回路に供給される電流を検出する入力電流検出手段と、入力電流検出手段が検出した電流を電力に変換して設定された電力と比較し、インバータ回路のスイッチング素子のデューティを制御して、入力電流検出手段が検出した電流に基づく電力を設定された電力にする駆動信号をインバータ回路に出力する駆動信号制御手段と、設定された電力に達した段階で入力電流検出手段が検出した電流及びデューティに基づいて加熱対象となる負荷の種類を判別し、判別した負荷の種類及び入力電流検出手段が検出した電流に基づいて、入力電流検出手段が検出した電流が小さいほどスナバ回路を構成するコンデンサの容量が小さくなるように制御する負荷判別手段とを少なくとも備えるものである。

この発明によれば、スイッチング素子の各組間の駆動タイミングの位相差及び入力電流検出手段が検出した電流に基づいて、負荷判別手段が負荷の種類を判別するようにしたので、例えば複数のデータ（パラメータ）を複雑に組み合わせなくてもて負荷の種類を判別することができ、その処理を行う手順（アルゴリズム）を簡素化することができる。特に誘導加熱調理器の場合は、負荷の種類が変更されることが多く、処理の手順の簡素化は特に有効である。
また、判別した負荷の種類と入力電流検出手段が検出した電流に基づいて、スイッチング素子によるトータル損失を低減させることができ、火力を高めることができる。また、損失が少ないので、スイッチング素子の高熱化を抑え、例えば放熱フィン、冷却ファン等の小型化、それに伴う低コスト化を実現することができる。

実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路構成図を示す図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の動作フローチャートである。 インバータ回路３の火力−位相差・トータル損失特性との関係例を表す図である。 位相によるインバータ３の駆動制御時のスイッチング素子の駆動波形を示す図である。 デューティ制御時のスイッチング素子の駆動波形を示す図である。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器の回路構成図を示す図である。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器の動作フローチャートである。 実施の形態３に係る誘導加熱調理器の回路構成図を示す図である。 実施の形態３に係る誘導加熱調理器の動作フローチャートである。 実施の形態３を示す誘導加熱調理器の負荷電流波形である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路構成図を示す図、図２はこの発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の動作フローチャート、図３はインバータ回路３の火力−位相差・トータル損失特性との関係例を表す図、図４は位相によるインバータ回路３制御時のスイッチング素子の駆動波形を示す図及び図５はデューティ制御時のスイッチング素子の駆動波形を示す図である。各図に基づいて本実施の形態における誘導加熱調理器について説明する。

図１において、交流電源１による交流電流を整流する整流回路２の出力端にインバータ回路３が接続されている。本実施の形態においては、インバータ回路３はスイッチング素子３ａ〜３ｄによるフルブリッジ構成をなしているものとし、スイッチング素子３ａと３ｂ、スイッチング素子３ｃと３ｄとがそれぞれ組になっている。場合によっては、フライホイールダイオード等が接続されているスイッチング素子もある。インバータ回路３のスイッチング素子３ａ〜３ｄが制御手段９からの駆動制御信号にしたがってそれぞれ動作することで、整流回路２の整流及び平滑コンデンサ１４の平滑によって得られる直流電流をパルス波形の高周波電流に変換する。ここで、インバータ回路３に直流電流が供給できれば特に交流電源１、整流回路２及び平滑コンデンサ１４によらなくてもよい。

インバータ回路３の動作によって、インバータ回路３の出力端に接続された加熱コイル４の近傍に配された負荷１０を誘導加熱する。スイッチング素子の１つ（例えば図１ではスイッチング素子３ｂ）には、スイッチング素子のスイッチング切り替えによるスパイク電圧の発生を防止するために設けられた、容量の切り替え可能なスナバコンデンサ７が並列に接続され、コンデンサ切り替え手段８により容量が切り替えられるようになっている。また、加熱コイル４と直列に共振コンデンサ５が接続されることで直列共振回路が形成される。ここではスナバコンデンサ７だけで構成を行っているが、スナバコンデンサ７に抵抗等を付し、スナバ回路として構成することもできる。

設定電力生成手段１１は、指示された設定電力の大きさに対応する指令電圧の信号を駆動信号制御回路９ａに出力する。また、入力電流検出手段１２は、交流電源１から供給される入力電流を検出し、入力電流の大きさに対応した電圧の信号に変換して出力する。ここで、それぞれが出力する信号について、あらかじめ設定した入力電流と電力との関係に基づいて、例えば入力電流に基づく信号の電圧と、対応する設定電力に基づく信号の電圧とが同じ電圧になるようにしておいてもよい（以下、信号の電圧は電圧Ａとする）。この入力電流に基づいて入力電力（いわゆる火力であり、入力電流により決定される）を算出することもできる。したがって、信号の電圧が一致しているかどうかで入力電力と設定電力が同じであるかどうかを判断することもできる。ここでは、電流、電力の大きさを電圧で示す信号を作成したが、例えば、電流、電力の値をデジタルデータ化し、制御手段９に出力するようにしてもよい。

制御手段９内には駆動信号制御回路９ａ、インバータ回路３用ドライバ９ｂ（以下、ドライバ９ｂという）、コンデンサ切り替え手段８用ドライバ９ｃ（以下、ドライバ９ｃという）、計測手段９ｄ及び負荷判別手段９ｅが設けられている。駆動信号制御回路９ａは設定電力生成手段１１から出力された信号と入力電流検出手段１２から出力された信号とに基づいて、位相差又はデューティによるインバータ回路３の駆動制御をするための駆動信号をドライバ９ｂに出力する。ドライバ９ｂは、駆動信号制御回路９ａからの駆動信号に基づいて、スイッチング素子３ａ〜３ｄにそれぞれのタイミングで駆動信号を出力し、インバータ回路３に高周波電流への変換動作を行わせる（ドライバ９ｂに入力される駆動信号と出力する駆動信号とは厳密には同じ信号ではないが、インバータ回路３を動作させるための信号である点で同じであり、また説明を簡単にするため、それぞれの信号を駆動信号として説明することにする）。ここで、駆動信号制御回路９ａには、設定電力に対応した入力電流の上限値のデータが記憶されており、設定電力生成手段１１において設定された設定電力に基づいて、入力電流の上限値を決定するようにしてもよい。この場合、駆動信号制御回路９ａは、入力電流のピーク値がその上限値になるように駆動信号を出力する。

一方、計測手段９ｄは駆動信号制御回路９ａからの駆動信号に基づいて、駆動信号出力タイミングの位相差（以下、位相差といい、スイッチング素子３ａと３ｃとの間では、０゜〜１８０゜までの値で表される）を判断、計測し、そのデータを含む信号を負荷判別手段９ｅに出力する。位相差とは、例えば図４に示すように、駆動信号出力のタイミングの違いにより生じる、スイッチング素子３ａ、３ｂの組とスイッチング素子３ｃ、３ｄの組との間の位相差のことである。ここでスイッチング素子３ａと３ｃとの間で生じる位相差について説明するが、例えばスイッチング素子３ａと３ｄ又３ｂと３ｃ（３ｄ）の位相差でもよい。また、ここでは位相差に基づいて判断、計測を行っているが、駆動信号制御回路９ａからデューティに基づく駆動信号が出力される場合、計測手段９ｄはスイッチング素子３ａ（３ｃ）、スイッチング素子３ｂ（３ｄ）のデューティ（パルス幅）を判断、計測するようにしてもよい。図５ではスイッチング素子３ａ（３ｃ）のデューティに基づいて判断することを表している。

負荷判別手段９ｅは、計測手段９ｄが判断、計測した位相差又はデューティのデータを含む信号及び入力電流検出手段１２から出力される信号に基づいて、インバータ回路３の火力と位相差との関係から負荷１０の種類を判断する。そして、判断した負荷１０の種類に基づいて、コンデンサ切り替え手段８の切り替え動作を行わせるための切り替え信号をドライバ９ｃに出力する。ドライバ９ｃはコンデンサ切り替え手段８に切り替え信号を出力する（ここで、ドライバ９ｃについても、入力される切り替え信号と出力する切り替え信号とは厳密には同じ信号ではないが、切り替え信号として説明することにする）。ここで、負荷判別手段９ｅは記憶手段（図示せず）を有しており、記憶手段には、負荷判別手段９ｅが処理を行うために必要となるデータが一時的又は長期的に記憶されるものとする。記憶されているデータとしては、例えば負荷判別手段９ｅによる負荷１０判別処理に必要となる、位相差のデータと火力（インバータ回路３への入力電力）のデータとが負荷１０の種類別に関連づけられてテーブル形式で記憶されている（グラフ化すれば図３（ａ）で表される）。また、スナバコンデンサ７の容量切り替えタイミング判断処理に必要となる、切り替えタイミングの電力基準（境界）のデータがさらに関連づけられて記憶されている。

以後、本実施の形態においては、位相差による火力（入力電力）制御が行われる場合の負荷１０の判別とスナバコンデンサ７の容量切り替えの判断について説明するが、デューティによるインバータ回路３の駆動制御が行われる場合も、負荷判別手段９ｅが、位相差のデータの代わりに計測手段９ｄが計測したデューティのデータに基づいて負荷１０の判別を行う点が異なるだけで、位相差による制御の場合と同様の効果が得られる。また、デューティによる駆動制御の場合は、インバータ回路３をハーフブリッジ構成としても、負荷１０の判別とスナバコンデンサ７の容量切り替えの判断を行うことができる。

次に制御手段９を中心とする誘導加熱調理器の動作について、図１〜図４に基づいて説明する。図２は制御手段９に入出力される信号の流れを加味したフローチャートを記載している。まず、誘導加熱調理器使用者の操作等により電源投入（電源オン）が行われると、制御手段９の駆動信号制御回路９ａは、起動のための駆動信号をドライバ９ｂに出力する（Ｐ１）。ドライバ９ｂからスイッチング素子３ａ〜３ｄにそれぞれ駆動信号が出力され、フルブリッジ構成のインバータ回路３は動作を開始する。これにより、交流電源１からの入力電流が整流回路２により直流電流に変換され、その直流電流がさらに例えばパルス波形の高周波電流に変換されることになる。入力電流検出手段１２は、交流電源１からの入力電流を検出し、入力電流に基づく電圧の信号を出力する（Ｐ２）。インバータ回路３の動作によって得られた高周波電流は、加熱コイル４と共振コンデンサ５から成る共振回路により、共振電流となって加熱コイル４を流れる。そして、加熱コイル４の近くに配された負荷１０は誘導加熱される。

次に誘導加熱調理器使用者の操作によりさらに設定電力が指示されると、設定電力生成手段１１は、指示された設定電力に基づく指令電圧Ａの信号を生成し（Ｐ３）、制御手段９の駆動信号制御回路９ａに出力する（Ｐ４）。駆動信号制御回路９ａは、設定電力と入力電力とが一致しているかどうかを判断する（Ｐ５）。そのため、入力電流を入力電力に変換して設定電力と比較するか又は設定電力に基づいて入力電流上限値を決定し、入力電流と比較する処理を行う。また、上述したように入力電流検出手段１２の信号の電圧Ａと設定電力生成手段１１の信号の電圧Ａとを対応させている場合、信号が表す値（データ）の比較でなくとも、入力電流検出手段１２からの信号の電圧Ａと設定電力生成手段１１からの指令電圧Ａとが一致するかどうかを判断するようにしてもよい。そして、ピーク値が入力電流上限値となるようにインバータ回路３を動作させる駆動信号を出力する。これにより、所望する加熱出力若しくは加熱出力上限値を得る。したがって負荷１０の種類によっては、初期段階において、入力電力は必ずしも使用者の操作により設定された設定電力と一致しないことになる。

制御手段９のドライバ９ｂは、駆動信号に基づいて図４に示すような駆動信号をスイッチング素子３ａ〜３ｄにそれぞれのタイミングで出力し、インバータ回路３を動作させる。ここで駆動信号制御回路９ａは、駆動信号の出力に際し、スイッチング素子３ａ（３ｂ）による高周波電流とスイッチング素子３ｃ（３ｄ）による高周波電流との間の位相差を変化させることでインバータ３の駆動制御を行う。位相差については、位相差を大きくするほど負荷１０（共振回路）に供給される電力は大きくなり、火力（入力電力）は増大する。

次に、入力電流検出手段１２により検出される入力電流のピーク値と入力電流上限値とが一致、又は入力電流検出手段１２からの信号の電圧Ａと設定電力生成手段１１からの信号による指令電圧Ａとが一致したものと判断すると、駆動信号制御回路９ａは、その位相差を保つための駆動信号の出力を継続する。インバータ回路３は、位相差に基づくその火力（入力電力）に基づく高周波電流を共振回路に供給し続け、これにより負荷１０を誘導加熱する。

一方、計測手段９ｄは、駆動信号制御回路９ａが出力する駆動信号に基づいて、スイッチング素子３ａ（３ｂ）とスイッチング素子３ｃ（３ｄ）との位相差を判断、計測し、その位相差のデータを含む信号を出力する（Ｐ６）。

負荷判別手段９ｅには位相差のデータを含む信号が入力される。ここで、図３（ａ）は火力と位相差との関係を負荷１０の種類別に表した図であり、図３（ｂ）は火力とトータル損失特性との関係を負荷１０の種類及びスナバコンデンサ７の容量別に表した図である。負荷判別手段９ｅは、入力電流検出手段１２からの出力に基づいて火力（入力電力）を判断する。そして、判断した火力と計測手段９ｄが計測した位相差とに基づいて、負荷１０の種類を判別する（Ｐ７）。例えば、図３（ａ）によれば、０．６ｋＷの火力を供給したときの位相差が３７°程度であれば、負荷１０を“鍋Ｄ”群であると判別し、６０°程度であれば“鍋Ａ”群であると判別する。

また、インバータ回路３のトータル損失（スイッチング素子３ａ〜３ｄによるスイッチング損失）を少なくするために、負荷１０の種類及び火力に基づいて、スナバコンデンサ７の容量を切り替えるタイミングを判断する。例えば、図３（ｂ）の火力−トータル損失特性に示すように、負荷１０の種類によって火力に対するインバータ回路３のトータル損失（スイッチング素子３ａ〜３ｄによるスイッチング損失）は異なる。また同一種類の負荷１０においてスナバコンデンサ７の容量によってもインバータ回路３のトータル損失は異なってくる。これは、スナバコンデンサ７の容量が小さいと高火力時のターンオフ損失が大きくなり、スナバコンデンサ７の容量が大きいと低火力時のスイッチング損失が大きくなるからである。損失が大きいと誘導加熱の効率が悪くインバータ回路等が熱を有する。そこで、損失を低減させるには、低火力時にスナバコンデンサの容量を小さく、高出力時にスナバコンデンサの容量を大きくする方がよい。

ここで、負荷１０の種類が判別できると、高火力時から低火力時に至るインバータ回路３のトータル損失を最小限にすることのできるスナバコンデンサ７の容量を切り替えるための火力（電力）の基準（閾値）を、負荷種類別に決定することができる。例えば、図３（ｂ）によれば、“鍋Ｄ”群において、２つの容量の切り替えが設定できるスナバコンデンサ７を切り替えるための基準となる火力（電力）は約０．８ｋＷとなり、“鍋Ａ”群において切り替えるための基準となる火力は約１．６ｋＷと設定することができる。以上のような負荷１０の種類別の切り替え（以下、火力基準という）のデータを負荷判別手段９ｅはあらかじめ記憶しておく。ここでは、スナバコンデンサ７の容量切替の火力基準は１箇所しか定められていないが、その火力に応じて複数箇所定めるようにしてもよい。また、スナバコンデンサ７の容量を連続的に変化させることができれば、火力に応じて、トータル損失が最小となるようにスナバコンデンサ７の容量を連続的に変化させるようにしてもよい。

負荷判別手段９ｅは、負荷１０の種類を判断した後に、入力電流検出手段１２の検出による入力電流のデータに基づいて動作時の火力（入力電力）を判断する。そして、負荷１０の種類別に設定された電力基準のデータに基づいて、火力が電力基準以上であると判断すると（Ｐ８）、スナバコンデンサ７の容量をＸ（図３（ｂ）の例では０．３μＦ）とし、電力基準よりも小さいと判断すると、スナバコンデンサ７の容量をＸよりも低いＹ（図３（ｂ）の例では０．０６４μＦ）として、その判断に基づく切り替え信号を出力する。また、その出力に基づいて、ドライバ９ｃがコンデンサ切り替え手段８に対応した切り替え信号を出力し、コンデンサ切り替え手段８にスナバコンデンサ７の容量切り替えを行わせる。これにより、高火力時から低火力時にわたってインバータ回路３のトータル損失を低減させることが可能となる。

以上のように、実施の形態１によれば、誘導加熱調理器をはじめとする誘導加熱装置において、設定電力生成手段１１からの設定電力に基づく信号及び入力電流検出手段１２からの入力電流に基づく信号から、駆動信号制御回路９ａが、スイッチング素子３ａ（３ｃ）とスイッチング素子３ａ（３ｄ）とが駆動するタイミングの位相差又はスイッチング素子３ａ（３ｂ）のデューティ（パルス幅）によりインバータ回路３の制御を行うための駆動信号を出力し、負荷判別手段９ｅが、計測手段９ｄが計測した位相差又はデューティと、入力電流（それにより決定される火力（入力電力））とに基づいて、負荷１０を判別するようにしたので、複雑な演算を行わなくても、負荷１０の種類を判別することができ、その処理を行う手順（アルゴリズム）を簡素化することができる。特に誘導加熱調理器の場合は、鍋等、負荷１０の種類が変更されることが多く、処理の手順の簡素化は特に有効である。

また、判別した負荷１０の種類に基づいて、その負荷に対応するスナバコンデンサ７の容量を切り替えるための火力基準を決定し、その火力基準よりも高い火力の時には、大きい容量側に切り替え、低い火力の時には小さい容量側に切り替えることで、スイッチング素子３ａ〜３ｄによるトータル損失を低減させることができる。そのため、火力を高めることができる。また、損失が少ないので、スイッチング素子の高熱化を抑え、例えば放熱フィン、冷却ファン等の小型化、それに伴う低コスト化を実現することができる。負荷判別に置いても、スナバコンデンサ７の容量切り替えタイミング判断においても、デューティによる制御の場合は、インバータ回路３をハーフブリッジ構成にすることができるので、特にスイッチング素子等、素子の低減に基づくコスト削減、省スペース化等を図ることができる。なお、ここでは駆動信号制御回路９ａ、計測手段９ｄ及び負荷判別手段９ｅについて、それぞれの構成手段を別にしたが、例えば計測手段９ｄ、負荷判別手段９ｅにおける処理を駆動信号制御回路９ａが行うようにしてもよい。

実施の形態２．
上記の実施の形態１では、計測手段９ｄが計測した位相差（又はデューティ）のデータと入力電流検出手段１２が検出した入力電流に基づく火力（入力電力）のデータとに基づいて、負荷判別手段９ｅが負荷１０の種類を判別した。本実施の形態では、誘導加熱調理器使用者が負荷１０の種類について指示を行った場合について、制御手段９を中心に説明する。

図６は実施の形態２に係る誘導加熱調理器の回路構成図を示す図、図７は実施の形態２に係る誘導加熱調理器の動作フローチャートを示す。図６において、負荷判別スイッチ１３が設けられている点が、上述した実施の形態１又は２と異なる。誘導加熱調理器使用者は設定電力生成手段１１への設定電力指示と共に誘導加熱調理器の操作部（図示せず）に設けられた負荷判別スイッチ１３の操作を行う。負荷判別スイッチ１３には、例えば負荷１０の種類別に複数のスイッチが設けられており、押下されたスイッチに基づいて、負荷１０の種類のデータを含む信号が制御手段９の駆動信号制御回路９ａに出力される。

また、本実施の形態においては、第１の実施の形態と異なり、計測手段９ｄ及び負荷判別手段９ｅは設けられていない。したがって、第１の実施の形態で負荷判別手段９ｅが行っていた負荷１０判別処理及びスナバコンデンサ７の容量切り替えタイミング判断処理並びにドライバ９ｃへの切り替え信号出力は駆動信号制御回路９ａが行う。切り替えタイミングの電力基準（境界）のデータが負荷１０の種類別に記憶されている。後述する処理を行う駆動信号制御回路９ａを除いて、図１と同じ符号が付されたその他の構成手段については、実施の形態１において動作等を詳述しているので説明を省略する。

次に制御手段９を中心とする本実施の形態の誘導加熱調理器の動作について、図６及び図７に基づいて説明する。図２と同じ番号を付しているものは、基本的に実施の形態１で説明した動作と同じであるので説明を簡略又は省略する。電源投入（電源オン）とともに、誘導加熱調理器使用者の操作等により設定電力が指示される（Ｐ３）。そして本実施の形態では、さらに誘導加熱調理器使用者が負荷判別スイッチ１３を操作することで負荷１０の種類の指示がなされ（Ｐ９）、負荷判別スイッチ１３から負荷１０の種類のデータを含む信号が駆動信号制御回路９ａに出力される（Ｐ４）。

駆動信号制御回路９ａは、出力した駆動信号によりインバータ回路３を制御し、入力電流に基づく電圧Ａと設定電力に基づく指令電圧Ａとが一致、又は入力電流が入力電流上限値と一致すると（Ｐ５）、その位相差を保つための駆動信号の出力を継続する。

また、駆動信号制御回路９ａは、負荷判別スイッチ１３からの信号に含まれる負荷１０の種類のデータに基づいて負荷１０の種類を判断する。そして、その負荷１０と関連づけられた電力基準のデータに基づいて、実施の形態１で説明したように、スナバコンデンサ７の容量を切り替えるかどうかを判断し（Ｐ８）、判断に基づいて切り替え信号を出力する。また、ドライバ９ｃはコンデンサ切り替え手段８は切り替え信号を出力する。

ここで、本実施の形態の場合、例えば“鍋Ｄ”群の負荷１０を使用しているにもかかわらず、誘導加熱調理器使用者が負荷判別スイッチ１３において“鍋Ａ”群を選択し、誤った負荷１０の種類のデータが駆動信号制御回路９ａに入力される可能性がある。このような場合、設定電力によってはスナバコンデンサ７の容量の不適当となり、インバータ回路３のトータル損失が増大してしまい、スイッチング素子の破壊を起こすことがあり得る（図３において約０．８ｋＷ以上に設定の場合）。

このような誤使用対策として、例えば温度センサ（図示せず）のような温度検知手段を設け、駆動信号制御回路９ａにおいて、スイッチング素子３ａ〜３ｄの表面温度を監視するようにする。そして、電源投入から一定時間内（例えば４〜１０分程度）に、設定閾値に達したと判断した場合に、駆動信号制御回路９ａは駆動信号の出力を停止し、インバータ回路３の動作を停止させるようにする。また、それとともに、誘導加熱調理器使用者に対し、負荷判別スイッチ１３による加熱する負荷１０の選択の見直しを促すサイン（例えば、ランプの点灯表示、警告音発生等）の掲示をするようにしてもよい。

以上のように、実施の形態２によれば、負荷判別スイッチ１３を設け、誘導加熱調理器使用者の指示に基づいて、駆動信号制御回路９ａが負荷１０の判別を行い、また、判別した負荷に基づいてスナバコンデンサ７の容量の切り替えを行うようにしたので、実施の形態１の効果に加え、さらに、制御手段９内の構成を簡略することができ、制御手段９の処理手順等、アルゴリズム設計を容易にすることができる。

実施の形態３．
図８は実施の形態３に係る誘導加熱調理器の回路構成図を示す図、図９は実施の形態３に係る誘導加熱調理器の動作フローチャート、図１０は誘導加熱調理器における負荷電流波形を示すものである。

図８において、加熱コイル４と共振コンデンサ５の共振回路に流れる電流を検出するために負荷電流検出手段６が共振回路と接続されている点が、上述した実施の形態１又は２と異なる。負荷電流検出手段６は、検出した負荷電流に基づく信号を制御手段９内の駆動信号制御回路９ａに出力する。駆動信号制御回路９ａが有する記憶手段（図示せず）には、本実施の形態においては、負荷１０の種類別に火力のデータと負荷電流ピーク値のデータとが関連づけられて例えばテーブル形式で記憶されているものとする。そして、この駆動信号制御回路９ａを除いて、図１、図６と同じ符号が付されたその他の構成手段については、実施の形態１又は２において動作等を詳述しているので説明を省略する。

次に制御手段９を中心とする本実施の形態の誘導加熱調理器の動作について、図８〜１０に基づいて説明する。図２、図７と同じ番号を付しているものは、基本的に実施の形態１又は２で説明した動作と同じであるので説明を簡略又は省略する。誘導加熱調理器使用者の操作等により電源投入（電源オン）が行われると、制御手段９の駆動信号制御回路９ａは、起動のための駆動信号をドライバ９ｂに出力する（Ｐ１）。ドライバ９ｂからスイッチング素子３ａ〜３ｄにそれぞれ駆動信号が出力され、インバータ回路３は動作を開始する。インバータ回路３の動作開始により、負荷電流が流れ始める（Ｐ１０）。

同じ火力であっても負荷電流がとる値は負荷１０の種類によって異なる。例えば入力電力１．５ｋＷとしたときの“鍋Ａ”群と“鍋Ｄ”群の負荷電流波形は図１０のようになる。火力等との関係で、図１０では“鍋Ａ”群の負荷電流波形は駆動周波数ｆ１ｋＨｚ、“鍋Ｄ”群の負荷電流波形は駆動周波数ｆ２ｋＨｚ（ｆ２＞ｆ１）で記している。ここで、“鍋Ａ”群と“鍋Ｄ”群とでは負荷インピーダンスの違いから負荷電流のピーク値は異なってくる。そこで、駆動信号制御回路９ａは、負荷電流検出手段６からの信号に基づいて負荷電流ピーク値を判断する。そして、そのときの入力電流検出手段１２が検出した入力電流による火力（入力電力）のデータに基づいて負荷１０の種類を判別する（Ｐ７）。なお、ここでは、負荷電流検出手段６が検出した負荷電流のピーク値を判断し、負荷１０の種類を判別するために用いているが、例えば負荷電流の実効値を判断し、負荷１０の種類判別に用いてもなんら差異はない。

判別した負荷１０と関連づけられた電力基準のデータに基づいて、実施の形態１で説明したように、スナバコンデンサ７の容量を切り替えるかどうかを判断し（Ｐ８）、判断に基づいて切り替え信号を出力する。また、その出力に基づいて、ドライバ９ｃがコンデンサ切り替え手段８に対応した切り替え信号を出力し、コンデンサ切り替え手段８にスナバコンデンサ７の容量切り替えを行わせる。これにより、高火力時から低火力時にわたってインバータ回路３のトータル損失を低減させることが可能となる。

以上のように、実施の形態３によれば、負荷電流検出手段６が加熱コイル４と共振コンデンサ５による共振回路に流れる負荷電流を検出し、その負荷電流と火力とに基づいて駆動信号制御回路９ａが負荷１０の判別を行い、また、判別した負荷に基づいてスナバコンデンサ７の容量の切り替えを行うようにしたので、実施の形態１の効果に加え、さらに、制御手段９内の構成を簡略することができ、制御手段９の処理手順等、アルゴリズム設計を容易にすることができる。また、負荷１０の種類判別を誘導加熱調理器使用者が行わなくてもよく、誤選択、誤設定等を防ぐことができる。

上述した実施の形態では、誘導加熱調理器について説明したが、本発明は、例えばフルブリッジ構成又はハーフブリッジ構成のインバータ回路を搭載して誘導加熱を利用した炊飯器、湯沸し器等の調理機器、その他、電磁誘導加熱を利用した機器に適用することができる。

１ 交流電源、２ 整流回路、３ インバータ回路、３ａ〜３ｄ スイッチング素子、４ 加熱コイル、５ 共振コンデンサ、６ 負荷電流検出手段、７ スナバコンデンサ、８ コンデンサ切り替え手段、９ 制御手段、９ａ 駆動信号制御回路、９ｂ インバータ回路用ドライバ、９ｃ コンデンサ切り替え手段用ドライバ、９ｄ 計測手段、９ｅ 負荷判別手段、１０ 負荷、１１ 設定電力生成手段、１２ 入力電流検出手段、１３ 負荷判別スイッチ、１４ 平滑コンデンサ。

Claims (5)

1. 複数のスイッチング素子で構成され、加熱コイルに高周波電流を供給して電磁誘導を生じさせるインバータ回路と、
   前記スイッチング素子の１つに接続され、スパイク電圧発生を抑制するスナバ回路と、
   電源から前記インバータ回路に供給される電流を検出する入力電流検出手段と、
   該入力電流検出手段が検出した電流を電力に変換して設定された電力と比較し、前記インバータ回路のスイッチング素子のデューティを制御して、前記入力電流検出手段が検出した電流に基づく電力を設定された電力にする駆動信号を前記インバータ回路に出力する駆動信号制御手段と、
   前記設定された電力に達した段階で前記入力電流検出手段が検出した電流及び前記デューティに基づいて加熱対象となる負荷の種類を判別し、判別した負荷の種類及び前記入力電流検出手段が検出した電流に基づいて、前記入力電流検出手段が検出した電流が小さいほど前記スナバ回路を構成するコンデンサの容量が小さくなるように制御する負荷判別手段と
   を少なくとも備えることを特徴とする誘導加熱装置。
2. 複数のスイッチング素子で構成され、加熱コイルに高周波電流を供給して電磁誘導を生じさせるインバータ回路と、
   前記スイッチング素子の１つに接続され、スパイク電圧発生を抑制するスナバ回路と、
   電源から前記インバータ回路に供給される電流を検出する入力電流検出手段と、
   設定された電力に基づいて前記電流の上限値を決定して前記入力電流検出手段が検出した電流と前記上限値とを比較し、前記インバータ回路のスイッチング素子のデューティを制御して、駆動信号を前記インバータ回路に出力する駆動信号制御手段と、
   前記入力電流検出手段が検出した電流が前記上限値に達した段階で前記入力電流検出手段が検出した電流及び前記デューティに基づいて加熱対象となる負荷の種類を判別し、判別した負荷の種類及び前記入力電流検出手段が検出した電流に基づいて、前記入力電流検出手段が検出した電流が小さいほど前記スナバ回路を構成するコンデンサの容量が小さくなるように制御する負荷判別手段と
   を少なくとも備えることを特徴とする誘導加熱装置。
3. 前記負荷判別手段は、前記入力電流検出手段が検出した電流が小さいほど前記コンデンサの容量が小さくなるように制御することを特徴とする請求項１又は２記載の誘導加熱装置。
4. 前記スナバ回路は、異なる容量のコンデンサを複数有し、
   前記負荷判別手段は、前記負荷の種類毎に定められた、前記入力電流検出手段が検出した電流に係る１又は複数の基準に基づいて、前記基準を満たす容量のコンデンサを選択することを特徴とする請求項請求項１〜３のいずれかに記載の誘導加熱装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の誘導加熱装置を備え、調理器具を加熱することを特徴とする誘導加熱調理器。

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