JP3848830B2

JP3848830B2 - 誘導加熱調理器

Info

Publication number: JP3848830B2
Application number: JP2000346148A
Authority: JP
Inventors: 雅彦吉田
Original assignee: 日立ホーム・アンド・ライフ・ソリューション株式会社
Priority date: 2000-11-14
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2020-11-14
Also published as: JP2002151243A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷の状態を検知して、その加熱動作を制御する誘導加熱調理器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
誘導加熱調理器は、高周波電流を流す加熱用コイルに近接させた鉄やステンレスの鍋等の負荷に渦電流を発生させ、負荷自体の発熱作用によって加熱するものである。
【０００３】
このとき、負荷が無負荷の場合や包丁、スプーン、フォーク、ナイフ等の小物の場合、またはアルミ製鍋や銅鍋などの場合は、高周波電流が流れる回路に過大な電流や高電圧が発生して回路素子を破損させたり、あるいは加熱しにくいことがある。
【０００４】
したがって、そのような負荷が用いられた場合は速やかに検出し、加熱動作を停止させなければならない。
【０００５】
そのため、従来の一つの方法として、入力電流を検出し増幅した信号と動作開始から所定の時定数で変化させた信号を比較することにより、負荷の適否を判定する方法がある。
【０００６】
また、従来の二つ目の方法として、入力電力を所定のタイミングで一定レベルに調整し、このときの入力電圧に応じて、入力電力を補正後、入力電流と入力電圧から求めた入力電力と一定のレベルとを比較して小物検知を行う方法がある。（特開昭６４−３０１９０号公報、特開平５−３１５０６８号公報など参照）。
【０００７】
しかし、これらの方法では、入力電圧が定格値近傍では通電可能すなわち適と判定される負荷が、電源の線の長短や同電源に接続され稼動している他の機器の有無などの周囲の事情で入力電圧が変動し、定格値近傍から外れると通電不可すなわち不適と判定されてしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来の誘導加熱調理器は、入力電圧が定格値近傍では通電可能すなわち適と判定される負荷が、周囲の事情などで入力電圧が変動し、通電不可すなわち不適と判定され、調理ができないことがある。
【０００９】
本発明は、この問題を解消し加熱可能な範囲を広げ、使用者の使い勝手を向上するものである。
【００１０】
同時に、負荷が無負荷の場合や包丁、スプーン、フォーク、ナイフ等の小物の場合、負荷の中央と加熱用コイルの中央がずれている場合、またはアルミ製鍋や銅鍋などの場合も検出し、加熱動作を停止させることを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、入力された交流を整流回路と平滑回路により直流に変え、該直流からスイッチング素子により変換した高周波電流を加熱用コイルに供給し、前記加熱用コイルに高周波磁界を発生させることにより鍋等の負荷を加熱するようにした誘導加熱調理器において、入力された交流の入力電圧を検出する入力電圧検出回路と、入力された交流の入力電流を検出する一次電流検出回路と、前記加熱用コイルに流れるコイル電流を検出するコイル電流検出回路と、前記スイッチング素子を駆動する駆動回路と、マイクロコンピュータを含む制御回路とを備え、加熱開始時に前記制御回路により複数段階の漸増する電力が加熱用コイルに供給されるよう前記駆動回路を制御し、各段階毎に前記一次電流検出回路と前記コイル電流検出回路の出力から負荷の加熱適否を判定するものであって、各段階で負荷の加熱を不適と判定した場合は加熱を停止し、少なくとも第２段階以降の前記加熱用コイルへの電力供給時に、前記一次電流検出回路の出力が一次電流に対する所定値未満のとき、前記入力電圧検出回路の出力が入力電圧に対する所定値より高い場合は、前記入力電圧検出回路の出力が前記入力電圧に対する所定値より低い場合に前記加熱用コイルに供給される電力よりも低い電力を前記加熱用コイルに供給して、次の段階の前記加熱用コイルへの電力供給時に、前記一次電流検出回路と前記コイル電流検出回路の出力からは負荷が適正と判定された場合に、前記一次電流検出回路の出力が前記一次電流に対する所定値未満の場合は不適な負荷と判定し、加熱を停止するようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、誘導加熱調理器の負荷を検出する場合、加熱開始時に前記制御回路により複数段階の漸増する電力が加熱用コイルに供給されるよう前記駆動回路を制御し、各段階毎に前記一次電流検出回路と前記コイル電流検出回路の出力から負荷の加熱適否を判定するものであって、各段階で負荷の加熱を不適と判定した場合は加熱を停止し、少なくとも第２段階以降の前記加熱用コイルへの電力供給時に、前記一次電流検出回路の出力が一次電流に対する所定値未満のとき、前記入力電圧検出回路の出力が入力電圧に対する所定値より高い場合は、前記入力電圧検出回路の出力が前記入力電圧に対する所定値より低い場合に前記加熱用コイルに供給される電力よりも低い電力を前記加熱用コイルに供給して、次の段階の前記加熱用コイルへの電力供給時に、前記一次電流検出回路と前記コイル電流検出回路の出力からは負荷が適正と判定された場合に、前記一次電流検出回路の出力が前記一次電流に対する所定値未満の場合は不適な負荷と判定するようにしたものである。
【００１３】
これによって、入力電圧が定格値近傍だけでなく、定格値近傍から外れても通電可能すなわち適と判定される負荷が、通電不可すなわち不適と判定されてしまうことがない。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に従って説明する。
【００１５】
図１は本発明の誘導加熱調理器の構造図、図２は本発明の制御回路ブロック図、図３は本発明の負荷適性判定時の判定境界線を示す図、図４は本発明の負荷適性判定処理のフローチャート図、図５は本発明の出力方法を示す図である。
【００１６】
図１において、１は鍋などの負荷５を載置するトッププレートである。２はその下にある加熱用コイルである。
【００１７】
３は加熱用コイル２の通電を操作するための操作部でキー入力や操作用表示部を含んでいる。
【００１８】
４は上記の全てを制御するマイクロコンピュータを含む制御回路部である。
【００１９】
図２において、６は交流の電源で、両端に整流回路７、平滑回路８を順次接続し、直流電源を形成する。前記直流電源には共振回路９を接続し、共振回路９内の中央の接続点には加熱用コイル２の第一の端子を接続してある。
【００２０】
１０はコンデンサで、二つを直列に接続し、その一端を前記直流電源の高圧側（整流回路７の＋端子部。以下同様。）に接続し、他の一端を前記直流電源の低圧側（整流回路７の−端子部。以下同様。）に接続するとともに、二つの直列接続点を加熱用コイル２の第二の端子と接続してある。
【００２１】
１１はダンパダイオードで、二つを直列に接続し、その一端を前記直流電源の高圧側に接続し、他の一端を前記直流電源の低圧側に接続するとともに、二つの直列接続点を加熱用コイル２の第二の端子と接続してある。
【００２２】
１２はスイッチング素子ＩＧＢＴで、二つを直列に接続し、その一端を前記直流電源の高圧側に接続し、他端を前記直流電源の低圧側に接続するとともに、二つの直列接続点を加熱用コイル２の第二の端子と接続してある。
【００２３】
また、この二つのＩＧＢＴ１２のゲート部にはＩＧＢＴ駆動回路１３の出力部が接続されている。
【００２４】
１４は入力電圧検出回路で、その入力部を電源６の両端すなわち制御回路の入力部両端に接続し、出力部をマイクロコンピュータ１５の第一のアナログ・デジタル変換入力部に接続している。
【００２５】
１６は一次電流検出回路で、その入力部を電源６と整流回路７との間に流れる電流を検出するよう設置された一次電流検出用センサー１７に接続し、出力部をマイクロコンピュータ１５の第二のアナログ・デジタル変換入力部に接続している。
【００２６】
１８はコイル電流検出回路で、その入力部を加熱用コイル２に流れる電流を検出するよう設置されたコイル電流検出用センサー１９に接続し、出力部をマイクロコンピュータ１５の第三のアナログ・デジタル変換入力部に接続している。
【００２７】
前記マイクロコンピュータ１５は、前述した入力電圧検出回路１４、一次電流検出回路１６、コイル電流検出回路１８が夫々接続されるとともに、そのデジタル・アナログ変換出力部がＩＧＢＴ駆動回路１３に接続され、更に、図２には表示していない操作部３およびトッププレート１の表示部にも接続されている。
【００２８】
図３において、横軸のＩｉｎは一次電流検出回路１６から得られた入力電流の値であり、縦軸のＩＬはコイル電流検出回路１８から得られたコイル電流の値であり、判定境界線は負荷５の適性を判定するための境界を示すものである。
【００２９】
この図において、入力電流Ｉｉｎとコイル電流ＩＬの関係が、判定境界線の上側である領域ｂの場合は、負荷５の適性を不適と判定し、判定境界線の下側である領域ａの場合は、後に記す他の条件と組み合わせて負荷５の適性を適と判定するものである。
【００３０】
Ｉｉｎ１は、負荷５の適性を判定するときの判定可能な入力電流Ｉｉｎの下限を意味する値である。
【００３１】
前記構成において、以下、図２を用いて制御回路の主回路部の動作、三つの検出回路の動作、全体の動作の詳細について説明する。
【００３２】
交流の電源６を入れると、整流回路７で直流に変換され、平滑回路８で平滑して直流電源を形成し、直流が他の素子や回路に供給される。
【００３３】
ＩＧＢＴ駆動回路１３は、マイクロコンピュータ１５のデジタル・アナログ変換出力部から加熱の信号を受け取ると、ＩＧＢＴ１２を駆動し、この駆動に基づいて、共振回路９と加熱用コイル２が共振動作し、加熱用コイル２に高周波電流が流れ、この高周波電流の電磁誘導作用により負荷５に渦電流を発生させ、負荷自体の発熱作用によって加熱が行われる。
【００３４】
入力電圧検出回路１４は、電源６の電圧すなわち制御回路の入力電圧を検出し、マイクロコンピュータ１５の第一のアナログ・デジタル変換入力部へ、入力レベルに適した信号に変換して入力する。
【００３５】
一次電流検出回路１６は、電源６と整流回路７との間に流れる一次電流を一次電流検出用センサー１７によって検出し、その検出された信号をマイクロコンピュータ１５の第二のアナログ・デジタル変換入力部へ、その入力レベルに適した信号に変換して入力する。
【００３６】
コイル電流検出回路１８は、加熱用コイル２に流れるコイル電流をコイル電流検出用センサー１９によって検出し、その検出された信号をマイクロコンピュータ１５の第三のアナログ・デジタル変換入力部へ、その入力レベルに適した信号に変換して入力する。
【００３７】
使用者は操作部３から電力を設定し、設定開始の入力を行うと、その信号がマイクロコンピュータ１５へ伝達され、マイクロコンピュータ１５は操作部３の表示部およびトッププレート１の表示部への制御信号を出力して表示を制御するとともに、ＩＧＢＴ駆動回路１３を制御する信号をデジタル・アナログ変換出力部より出力する。ＩＧＢＴ駆動回路１３は二つのＩＧＢＴ１２を駆動し、二つのＩＧＢＴ１２は加熱用コイル２を駆動することにより負荷５の加熱を制御する。
【００３８】
加熱が開始されると、これと並行して初めに入力電圧検出回路１４の信号、一次電流検出回路１６の信号、およびコイル電流検出回路１８の信号に基づいて、負荷の適性判定処理が行われ、適性が適の場合は使用者により設定された電力で加熱が行われ調理が実行され、適性が不適の場合は通電を停止して終了する。
【００３９】
次に、負荷５の適性判定処理動作の詳細を図４のフローチャートを中心に図３、図５も用いて説明する。
【００４０】
加熱が開始されると、マイクロコンピュータ１５のデジタル・アナログ変換出力部の出力値（以後Ｄ／Ａ出力値という。）をレベルＡで出力する。この時が図５の▲１▼で示す第一の段階で、この段階の入力電流Ｉｉｎおよびコイル電流ＩＬを取り込み確定する。
【００４１】
そして、入力電流Ｉｉｎとコイル電流ＩＬの関係が、図３の判定境界線で区分された領域ａか領域ｂかどちらにあるかを調べる。
【００４２】
その結果が領域ｂであった場合には、負荷５がアルミ、銅などで適性が不適として負荷５の適性判定の処理を終了し、通電を停止する。
【００４３】
前記結果が領域ａにあった場合には、Ｄ／Ａ出力値をレベルＡより大きなレベルＢで出力する。
【００４４】
これが図５の▲２▼で示す第二の段階で、この段階の入力電流Ｉｉｎおよびコイル電流ＩＬを取り込み確定する。
【００４５】
そして、入力電流Ｉｉｎとコイル電流ＩＬの関係が、図３の判定境界線で区分された領域ａか領域ｂかどちらにあるかを調べる。
【００４６】
その結果が領域ｂであった場合には、負荷５がアルミ，銅などで適性が不適として負荷５の適性判定の処理を終了し、通電を停止する。
【００４７】
前記結果が領域ａにあった場合には、この第二の段階▲２▼のＩｉｎと固定値である前記Ｉｉｎ１とを比較し、ＩｉｎがＩｉｎ１以上であった場合は、負荷５の適性が適として負荷５の適性判定の処理を終了し、Ｄ／Ａ出力値をその負荷５を加熱すべき設定電力であるレベルＥまでソフトスタートで漸増出力し、負荷５の加熱状態へ移行する。
【００４８】
ＩｉｎがＩｉｎ１未満の場合は、入力電圧が所定値以下（低電圧の場合）か、若しくは負荷５の中央と加熱用コイル２の中央がずれているか、負荷の底面の直径が小さいなどの適性が不適（負荷不適の場合）と推定される。
【００４９】
そこで、低電圧の場合か負荷不適の場合かを判別するため、この第二の段階▲２▼の入力電圧Ｖｉｎを取り込み確定する。
【００５０】
そして、第三の段階▲３▼へ移行するが、Ｖｉｎと定格入力電圧より低い所定の固定値Ｖｉｎ１とを比較し、ＶｉｎがＶｉｎ１以上の場合は、Ｄ／Ａ出力値をレベルＣで出力し、ＶｉｎがＶｉｎ１未満の場合は、Ｄ／Ａ出力値をレベルＤで出力する。
【００５１】
このとき、レベルＤはレベルＣより大きな値である。
【００５２】
この第三の段階▲３▼で、入力電流Ｉｉｎおよびコイル電流ＩＬを取り込み確定する。
【００５３】
そして、入力電流Ｉｉｎとコイル電流ＩＬの関係が、図３の判定境界線で区分された領域ａか領域ｂかどちらにあるかを調べる。
【００５４】
その結果が領域ｂであった場合には、負荷５がアルミ、銅などで適性が不適として負荷５の適性判定の処理を終了し、通電を停止する。
【００５５】
前記結果が領域ａにあった場合には、この▲３▼の段階のＩｉｎと固定値である前記Ｉｉｎ１とを比較し、ＩｉｎがＩｉｎ１未満の場合には、負荷５の中央と加熱用コイル２の中央がずれているか、負荷５が包丁、スプーン、フォーク、ナイフ等の小物などで適性が不適として負荷５の適性判定の処理を終了し、通電を停止する。
【００５６】
ＩｉｎがＩｉｎ１以上であった場合には、負荷５の適性が適として負荷５の適性判定の処理を終了し、Ｄ／Ａ出力値をその負荷５を加熱すべき設定電力であるレベルＥまでソフトスタートで漸増出力し、負荷５の加熱状態へ移行する。
【００５７】
前述のＤ／Ａ出力値レベルの大きさの関係は、Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ＜Ｅである。また、出力される電力はこのＤ／Ａ出力値と比例した値である。
【００５８】
尚、実施例として、入力電圧に応じて変化させた電力を出力する段階を第三の段階としたが、第二の段階や第三の段階以降にすることも考えられる。
【００５９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の誘導加熱調理器によれば、入力電圧が定格値近傍では通電可能すなわち適と判定される負荷が、入力電圧の変動によって通電不可すなわち不適と判定されることを防ぐことができるとともに、負荷が無負荷の場合や不適などの場合速やかに検出し、加熱動作を停止させることができる。
【００６０】
したがって、周囲の事情などで入力電圧が変動した場合でも調理が可能となり、使用者の使い勝手が向上するという効果が得られる。
【００６１】
同時に、負荷が無負荷の場合や包丁、スプーン、フォーク、ナイフ等の小物の場合、負荷の中央と加熱用コイルの中央がずれている場合、またはアルミ製鍋や銅鍋などの場合も検出し、加熱動作を停止させることを可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の誘導加熱調理器の構造図である。
【図２】本発明の制御回路ブロック図である。
【図３】本発明の負荷適性判定時の判定境界線を示す図である。
【図４】本発明の負荷適性判定処理のフローチャート図である。
【図５】本発明の出力方法を示す図である。
【符号の説明】
１トッププレート
２加熱用コイル
３操作部
４制御回路部
５負荷
６電源
１４入力電圧検出回路
１５マイクロコンピュータ
１６一次電流検出回路
１８コイル電流検出回路

Claims

入力された交流を整流回路と平滑回路により直流に変え、該直流からスイッチング素子により変換した高周波電流を加熱用コイルに供給し、前記加熱用コイルに高周波磁界を発生させることにより鍋等の負荷を加熱するようにした誘導加熱調理器において、入力された交流の入力電圧を検出する入力電圧検出回路と、入力された交流の入力電流を検出する一次電流検出回路と、前記加熱用コイルに流れるコイル電流を検出するコイル電流検出回路と、前記スイッチング素子を駆動する駆動回路と、マイクロコンピュータを含む制御回路とを備え、加熱開始時に前記制御回路により複数段階の漸増する電力が加熱用コイルに供給されるよう前記駆動回路を制御し、各段階毎に前記一次電流検出回路と前記コイル電流検出回路の出力から負荷の加熱適否を判定するものであって、各段階で負荷の加熱を不適と判定した場合は加熱を停止し、少なくとも第２段階以降の前記加熱用コイルへの電力供給時に、前記一次電流検出回路の出力が一次電流に対する所定値未満のとき、前記入力電圧検出回路の出力が入力電圧に対する所定値より高い場合は、前記入力電圧検出回路の出力が前記入力電圧に対する所定値より低い場合に前記加熱用コイルに供給される電力よりも低い電力を前記加熱用コイルに供給して、次の段階の前記加熱用コイルへの電力供給時に、前記一次電流検出回路と前記コイル電流検出回路の出力からは負荷が適正と判定された場合に、前記一次電流検出回路の出力が前記一次電流に対する所定値未満の場合は不適な負荷と判定し、加熱を停止するように制御することを特徴とする誘導加熱調理器。