JP6005281B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、誘導加熱調理器に関するものである。

従来の誘導加熱調理器においては、被加熱物の温度を、インバータの入力電流又は制御量により判定するものがある（例えば特許文献１、２参照）。特許文献１の誘導加熱調理器はインバータの入力電流が一定となるようにインバータを制御する制御手段を有し、所定時間以内に所定以上の制御量の変化があった場合に被加熱物の温度変化が大と判断してインバータの出力を抑制している。また、所定の時間の間に所定の制御量変化以下になった場合に湯沸し完了と判断し、インバータの出力を低減すべく駆動周波数を低下させることが開示されている。

特許文献２には、入力電流の変化量を検出する入力電流変化量検出手段と、入力電流変化量検出手段により検出された入力電流の変化量から被加熱物の温度を判定する温度判定処理手段とを備えた誘導加熱調理器が提案されている。温度判定手段において被加熱物が吹き上がり温度になったと判定した場合、停止信号を出力して加熱が停止することが開示されている。

特開２００８−１８１８９２号公報（段落００２５、図１） 特開平５−６２７７３号公報（段落００１７、図１）

しかしながら、特許文献１、２の誘導加熱調理器のように、所定の温度に達した際に単に停止させた場合、被加熱物の加熱後に被加熱物の内容物に適した温度制御を行うことができないという問題がある。すなわち、被加熱物の内容物を所定の温度（例えば沸騰状態）に保つ場合、被加熱物の加熱初期における熱負荷（内容物の初期温度及び量など）によって供給すべき熱量は異なる。例えば被加熱物の内容物の初期温度が高い場合に多大な熱量を供給した場合には電力の無駄になり、被加熱物の内容物の初期温度が低い場合にそれに見合った熱量を供給しなければ所定の温度に保つことができない。

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、被加熱物の内容物の熱負荷に応じて効率的に最適な運転を行う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ものである。

本発明に係る誘導加熱調理器は、被加熱物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力を供給する駆動回路と、前記駆動回路の駆動を制御し、前記加熱コイルに供給される高周波電力を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記駆動回路の駆動周波数を固定した状態で、前記駆動回路への入力電流および前記加熱コイルに流れるコイル電流の少なくとも何れか一方の時間変化量（ΔＩ）を求め、前記加熱コイルへの電力供給開始から前記時間変化量（ΔＩ）が設定値以下になるまでの第一の時間（ｔ１）を計測し、前記第一の時間（ｔ１）と、前記第一の時間（ｔ１）の間における、前記入力電流および前記コイル電流の少なくとも何れか一方の電流変化量（Ｉ１）と、に応じて、前記加熱コイルに供給される高周波電力を制御することを特徴とする。

本発明によれば、被加熱物の内容物の熱負荷に応じて効率的に最適な運転を行うことができる。また、無駄な電力供給を抑えつつ、保温動作を行うことができる省エネで使い勝手の良い誘導加熱調理器を提供することができる。

実施の形態１に係る誘導加熱調理器を示す分解斜視図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の駆動回路の一例を示す図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の制御部の一例を示す機能ブロック図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器における加熱コイル電流と入力電流の関係に基づく被加熱物の負荷判別特性図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の被加熱物の温度変化時の駆動周波数に対する入力電流の相間図である。 図５の破線で示した部分を拡大した図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の湯沸モード１における駆動周波数、温度、入力電流と時間との関係を示す図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の湯沸モード２における駆動周波数、温度、入力電流と時間との関係を示す図である。 図５の破線で示した部分を拡大した図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の湯沸モード２の動作例を示すフローチャートである。 図１１の初期水温検知の動作例を示すフローチャートである。 参照時間及び参照電流変化量と加熱初期段階の熱負荷との関係を示す図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の湯沸モード３における駆動周波数、温度、入力電流と時間との関係を示す図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の別の駆動回路を示す図である。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器の駆動回路の一部を示す図である。 実施の形態２に係るハーフブリッジ回路の駆動信号の一例を示す図である。 実施の形態３に係る誘導加熱調理器の駆動回路の一部を示す図である。 実施の形態３に係るフルブリッジ回路の駆動信号の一例を示す図である。

実施の形態１．
（構成）
図１は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器を示す分解斜視図である。
図１に示すように、誘導加熱調理器１００の上部には、鍋などの被加熱物５が載置される天板４を有している。天板４には、被加熱物５を誘導加熱するための加熱口として、第一の加熱口１、第二の加熱口２、第三の加熱口３とを備え、各加熱口に対応して、第一の加熱手段１１、第二の加熱手段１２、第三の加熱手段１３を備えており、それぞれの加熱口に対して被加熱物５を載置して誘導加熱を行うことができるものである。
本実施の形態１では、本体の手前側に左右に並べて第一の加熱手段１１と第二の加熱手段１２が設けられ、本体の奥側ほぼ中央に第三の加熱手段１３が設けられている。
なお、各加熱口の配置はこれに限るものではない。例えば、３つの加熱口を略直線状に横に並べて配置しても良い。また、第一の加熱手段１１の中心と第二の加熱手段１２の中心との奥行き方向の位置が異なるように配置しても良い。

天板４は、全体が耐熱強化ガラス又は結晶化ガラス等の赤外線を透過する材料で構成されており、誘導加熱調理器１００本体の上面開口外周との間にゴム製パッキン又はシール材を介して水密状態に固定される。天板４には、第一の加熱手段１１、第二の加熱手段１２及び第三の加熱手段１３の加熱範囲（加熱口）に対応して、鍋の大まかな載置位置を示す円形の鍋位置表示が、塗料の塗布又は印刷等により形成されている。

天板４の手前側には、第一の加熱手段１１、第二の加熱手段１２、及び第三の加熱手段１３で被加熱物５を加熱する際の火力及び調理メニュー（湯沸しモード、揚げ物モード等）を設定するための入力装置として、操作部４０ａ、操作部４０ｂ、及び操作部４０ｃ（以下、操作部４０と総称する場合がある）が設けられている。また、操作部４０の近傍には、報知手段４２として、誘導加熱調理器１００の動作状態及び操作部４０からの入力・操作内容等を表示する表示部４１ａ、表示部４１ｂ、及び表示部４１ｃが設けられている。なお、操作部４０ａ〜４０ｃと表示部４１ａ〜４１ｃは加熱口毎に設けられている場合、または加熱口を一括して操作部４０と表示部４１を設ける場合など、特に限定するものではない。

天板４の下方であって本体の内部には、第一の加熱手段１１、第二の加熱手段１２、及び第三の加熱手段１３を備えており、各々の加熱手段は加熱コイル（図示せず）で構成されている。

誘導加熱調理器１００の本体の内部には、第一の加熱手段１１、第二の加熱手段１２、及び第三の加熱手段１３の加熱コイルに高周波電力を供給する駆動回路５０と、駆動回路５０を含め誘導加熱調理器全体の動作を制御するための制御部４５とが設けられている。

加熱コイルは、略円形の平面形状を有し、絶縁皮膜された任意の金属（例えば銅、アルミなど）からなる導電線が円周方向に巻き付けることにより構成されており、駆動回路５０により高周波電力が各加熱コイルに供給されることで、誘導加熱動作が行われている。

図２は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の駆動回路を示す図である。なお、駆動回路５０は加熱手段毎に設けられているが、その回路構成は同一であっても良いし、加熱手段毎に変更しても良い。図２では１つの駆動回路５０のみを図示する。図２に示すように、駆動回路５０は、直流電源回路２２と、インバータ回路２３と、共振コンデンサ２４ａとを備える。

入力電流検出手段２５ａは、交流電源（商用電源）２１から直流電源回路２２へ入力される電流を検出し、入力電流値に相当する電圧信号を制御部４５へ出力する。

直流電源回路２２は、ダイオードブリッジ２２ａ、リアクタ２２ｂ、平滑コンデンサ２２ｃとを備え、交流電源２１から入力される交流電圧を直流電圧に変換して、インバータ回路２３へ出力する。

インバータ回路２３は、スイッチング素子としてのＩＧＢＴ２３ａ、２３ｂが直流電源回路２２の出力に直列に接続された、いわゆるハーフブリッジ型のインバータであり、フライホイールダイオードとしてダイオード２３ｃ、２３ｄがそれぞれＩＧＢＴ２３ａ、２３ｂと並列に接続されている。インバータ回路２３は、直流電源回路２２から出力される直流電力を２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ程度の高周波の交流電力に変換して、加熱コイル１１ａと共振コンデンサ２４ａからなる共振回路に供給する。共振コンデンサ２４ａは加熱コイル１１ａに直列接続されており、この共振回路は加熱コイル１１ａのインダクタンス及び共振コンデンサ２４ａの容量等に応じた共振周波数となる。なお、加熱コイル１１ａのインダクタンスは被加熱物５（金属負荷）が磁気結合した際に金属負荷の特性に応じて変化し、このインダクタンスの変化に応じて共振回路の共振周波数が変化する。

このように構成することで、加熱コイル１１ａには数十Ａ程度の高周波電流が流れ、流れる高周波電流により発生する高周波磁束によって加熱コイル１１ａの直上の天板４上に載置された被加熱物５を誘導加熱する。スイッチング素子であるＩＧＢＴ２３ａ、２３ｂは、例えばシリコン系からなる半導体で構成されているが、炭化珪素、あるいは窒化ガリウム系材料などのワイドバンドギャップ半導体を用いた構成でも良い。

スイッチング素子にワイドバンドギャップ半導体を用いることで、スイッチング素子の通電損失を減らすことができ、またスイッチング周波数（駆動周波数）を高周波（高速）にしても駆動回路の放熱が良好であるため、駆動回路の放熱フィンを小型にすることができ、駆動回路の小型化および低コスト化を実現することができる。

コイル電流検出手段２５ｂは、加熱コイル１１ａと共振コンデンサ２４ａとの間に接続されている。コイル電流検出手段２５ｂは、例えば、加熱コイル１１ａに流れる電流を検出し、加熱コイル電流値に相当する電圧信号を制御部４５に出力する。

温度検知手段３０は、例えばサーミスタにより構成され、被加熱物５から天板４に伝熱した熱により温度を検出する。なお、サーミスタに限らず赤外線センサなど任意のセンサを用いても良い。

図３は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の制御部の一例を示す機能ブロック図である。図３を参照して制御部４５について説明する。
制御部４５は、マイコン又はＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）等からなる誘導加熱調理器１００の動作を制御するものであって、駆動制御手段３１、負荷判定手段３２、駆動周波数設定手段３３、電流変化検出手段３４、期間計測手段３５、入出力制御手段３６を備えている。

駆動制御手段３１は、インバータ回路２３のＩＧＢＴ２３ａ、２３ｂに駆動信号ＤＳを出力してスイッチング動作させることにより、インバータ回路２３を駆動するものである。そして駆動制御手段３１は、加熱コイル１１ａに供給する高周波電力を制御することにより、被加熱物５への加熱を制御する。この駆動信号ＤＳは例えば所定のオンデューティ比（例えば０．５）の２０〜５０ｋＨｚ程度の所定の駆動周波数からなる信号である。

負荷判定手段３２は、被加熱物５の負荷判定処理を行うものであって、負荷として被加熱物５の材質を判定するものである。なお、負荷判定手段３２は、負荷となる被加熱物５（鍋）の材質は、例えば鉄、ＳＵＳ４３０等の磁性材、ＳＵＳ３０４等の高抵抗非磁性材、アルミニウム、銅等の低抵抗非磁性材に大別し判定される。

駆動周波数設定手段３３は、インバータ回路２３から加熱コイル１１ａへ供給する際、インバータ回路２３へ出力する駆動信号ＤＳの駆動周波数ｆを設定するものである。特に、駆動周波数設定手段３３は、負荷判定手段３２の判定結果に応じて駆動周波数ｆを自動的に設定する機能を有している。具体的には、駆動周波数設定手段３３には、例えば被加熱物５の材質と設定火力とに応じて駆動周波数ｆを決定するためのテーブルが記憶されている。そして、駆動周波数設定手段３３は、負荷判定結果および設定火力が入力された際に、このテーブルを参照することで駆動周波数ｆの値ｆｄが決定される。なお、駆動周波数設定手段３３は、入力電流が過大とならないように共振回路の共振周波数よりも高い周波数を設定する。

このように、駆動周波数設定手段３３が負荷判定結果に基づき被加熱物５の材質に応じた駆動周波数ｆによりインバータ回路２３を駆動させることにより、入力電流の増加を抑制することができるため、インバータ回路２３の高温化を抑制して信頼性を向上することができる。

電流変化検出手段３４は、駆動周波数設定手段３３において設定された駆動周波数ｆ＝ｆｄでインバータ回路２３を駆動した際に、所定時間当たりの入力電流の時間変化量ΔＩを検出するものである。なお、所定時間とは予め設定された期間であってもよいし、操作部４０の操作により変更可能な期間であってもよい。

期間計測手段３５は、加熱コイル１１ａへの電力供給開始から電流変化検出手段３４において時間変化量ΔＩが設定値以下になるまでの加熱時間ｔ１を計測するものである。また、期間計測手段３５は、加熱時間ｔ１の間における、入力電流の電流変化量Ｉ１を計測するものである。
なお、加熱時間ｔ１は、本発明における「第一の時間」に相当する。

駆動制御手段３１は、期間計測手段３５により計測された加熱時間ｔ１及び電流変化量Ｉ１に応じて、加熱コイル１１ａに供給する電力を低下させる。駆動制御手段３１は、駆動周波数ｆ＝ｆｄの固定を解除し、駆動周波数ｆを増加量Δｆだけ増加させ（ｆ＝ｆｄ＋Δｆ）、インバータ回路２３を駆動する。特に、駆動制御手段３１は、加熱時間ｔ１が短く、電流変化量Ｉ１が小さいほど増加量Δｆを大きく設定する。

（動作）
次に、実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００の動作例について説明する。
まず、天板４の加熱口に載置された被加熱物５を、操作部４０により設定された火力により誘導加熱する場合の動作について説明する。

使用者により加熱口に被加熱物５が載置され、加熱開始（火力投入）の指示が操作部４０に行われると、制御部４５の負荷判定手段３２は負荷判定処理を行う。

図４は、図３の駆動回路における、駆動周波数に対する入力電流が被加熱物の温度変化によって変化する様子を示すグラフである。
ここで、負荷となる被加熱物５（鍋）の材質は、鉄、ＳＵＳ４３０等の磁性材と、ＳＵＳ３０４等の高抵抗非磁性材と、アルミ、銅等の低抵抗非磁性材と、に大別される。

図４に示すように、天板４に載置された鍋負荷の材質によってコイル電流と入力電流の関係が異なる。制御部４５は、図４に示すコイル電流と入力電流との関係をテーブル化した負荷判定テーブルを予め内部に記憶している。負荷判定テーブルを内部に記憶することで安価な構成で負荷判定手段３２を構成することができる。

負荷判定処理において、制御部４５は、負荷判定用の特定の駆動信号でインバータ回路２３を駆動し、入力電流検出手段２５ａの出力信号から入力電流を検出する。また同時に制御部４５は、コイル電流検出手段２５ｂの出力信号からコイル電流を検出する。制御部４５は検出したコイル電流および入力電流と、図４の関係を表した負荷判定テーブルから、載置された被加熱物（鍋）５の材質を判定する。このように、制御部４５（負荷判定手段３２）は、入力電流とコイル電流との相関に基づいて、加熱コイル１１ａの上方に載置された被加熱物５の材質を判定する。

以上の負荷判定処理を行った後、制御部４５は、負荷判定結果に基づいた制御動作を行う。

負荷判定結果が、低抵抗非磁性材であった場合、本実施の形態１の誘導加熱調理器１００では加熱不可能であるため、加熱不可能であることを報知手段４２に報知して、使用者に鍋の変更を促す。この際、駆動回路５０から加熱コイル１１ａには高周波電力を供給しない。

また、負荷判定結果が、無負荷であった場合も、加熱不可能であることを報知手段４２に報知して、使用者に鍋の載置を促す。この際も同様に加熱コイル１１ａには高周波電力を供給しない。

負荷判定結果が、磁性材、または高抵抗非磁性材であった場合、これらの鍋は本実施の形態１の誘導加熱調理器１００で加熱可能な材質であるため、制御部４５は、判定した鍋材質に応じた駆動周波数を決定する。この駆動周波数は、入力電流が過大とならないよう共振周波数よりも高い周波数とする。この駆動周波数の決定は、例えば被加熱物５の材質と設定火力とに応じた周波数のテーブル等を参照することで決定することができる。制御部４５は、決定した駆動周波数を固定してインバータ回路２３を駆動して誘導加熱動作を開始する。

図５は、図３の駆動回路における、駆動周波数に対する入力電流が被加熱物の温度変化によって変化する様子を示すグラフである。図５において、細線は被加熱物５（鍋）が低温のときの特性であり、太線は被加熱物５が高温のときの特性である。
図５に示すように、被加熱物５の温度によって特性が変化するのは、温度上昇によって被加熱物５の電気抵抗率が増加し、また透磁率が低下することで、加熱コイル１１ａと被加熱物５の磁気結合が変化するためである。

本実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００の制御部４５においては、図５に示す入力電流が最大となる周波数よりも高い周波数を駆動周波数として決定し、この駆動周波数を固定してインバータ回路２３を制御する。

図６は、図５のグラフ中の破線で示した部分を拡大したグラフである。
前述の負荷判定処理で判定した鍋材質に応じた駆動周波数を固定してインバータ回路２３を制御すると、被加熱物５が低温から高温になるにつれて、当該駆動周波数における入力電流値（動作点）が、点Ａから点Ｂに変化し、被加熱物５の温度上昇に伴い、入力電流が徐々に低下していく。
このとき、制御部４５は、インバータ回路２３の駆動周波数を固定した状態で、入力電流の時間当たりの変化量（時間変化量ΔＩ）を求め、この時間変化量ΔＩに基づき、被加熱物５の温度変化を検出する。

このため、被加熱物５の材質によらず、被加熱物５の温度変化を検出することができる。また、入力電流の変化により被加熱物５の温度変化を検出することができるので、温度センサ等と比較して高速に被加熱物５の温度変化を検出することができる。

また、加熱コイル１１ａの上方に載置された被加熱物５の材質を判定し、被加熱物５の材質に応じて、インバータ回路２３の駆動周波数を決定し、該駆動周波数によりインバータ回路２３を駆動させる。このため、被加熱物５の材質に応じた駆動周波数によりインバータ回路２３を固定して駆動させることができ、入力電流の増加を抑制することができる。よって、インバータ回路２３の高温化を抑制でき、信頼性を向上することができる。

（湯沸しモード１）
次に、操作部４０により調理メニュー（動作モード）として、被加熱物５に投入された水の湯沸し動作を行う湯沸しモードが選択された場合の動作について説明する。

制御部４５は、上述した動作と同様に、負荷判定処理を行い、判定した鍋材質に応じた駆動周波数を決定し、決定した駆動周波数を固定してインバータ回路２３を駆動して誘導加熱動作を実施する。そして、制御部４５は、入力電流の時間変化量ΔＩにより沸騰完了を判断する。ここで、水の湯沸しを行う際の経過時間と各特性の変化について図７により説明する。

図７は、図３の所定の駆動周波数で駆動した際の温度、入力電流の時間経過を示すグラフである。
図７においては、被加熱物５内に水が投入され、湯沸しモードで動作させた時の経過時間と各特性の変化を示しており、図７（ａ）は駆動周波数、図７（ｂ）は温度（水温）、図７（ｃ）は入力電流を示す。

図７（ａ）に示すように、駆動周波数を固定してインバータ回路２３の制御を行うと、図７（ｂ）に示すように、被加熱物５の温度（水温）は沸騰するまで徐々に上昇し、沸騰すると温度は約１００℃一定となる。この時、図７（ｃ）に示すように、被加熱物５の温度の上昇に応じて、入力電流は徐々に低下していき、水が沸騰して温度が一定となると、入力電流も一定となる。すなわち、入力電流が一定となれば、水が沸騰して湯沸しが完了したこととなる。

このようなことから、本実施の形態１における制御部４５は、インバータ回路２３の駆動周波数を固定した状態で入力電流の時間当たりの変化量（時間変化量ΔＩ）を求め、この時間変化量ΔＩが設定値以下となった場合、湯沸しが完了したと判断する。
なお、設定値の情報は予め制御部４５に設定しても良いし、操作部４０等から入力可能としても良い。

そして、制御部４５は、報知手段４２を用いて湯沸しが完了した旨を報知する。ここで報知手段４２としては、表示部４１に沸騰完了などの表示を行ったり、スピーカ（図示せず）を用いて音声で使用者に報知したり、その方式は特に限定しない。

以上のように、水の湯沸し動作を設定する湯沸しモードにおいて、インバータ回路２３の駆動周波数を固定した状態で、入力電流の時間変化量ΔＩを求め、この時間変化量ΔＩが、設定値以下となったとき、湯沸しが完了した旨を報知手段４２により報知させる。
このため、水の湯沸し完了を速やかに報知することができ、使い勝手の良い誘導加熱調理器を得ることができる。

また制御部４５は入力電流の時間変化量ΔＩを求める際、高精度のマイコンは不要であるため、安価な方式で湯沸し検知が可能な誘導加熱調理器を得ることができる。

（湯沸しモード２）
次に、操作部４０により湯沸しモードが選択された場合の別の制御動作について説明する。

制御部４５は、上述した動作と同様に、負荷判定処理を行い、判定した鍋材質に応じた駆動周波数を決定し、決定した駆動周波数を固定してインバータ回路２３を駆動して誘導加熱動作を実施する。そして、制御部４５は、入力電流の時間変化量ΔＩにより沸騰完了を判断する。
さらに、制御部４５は、インバータ回路２３の駆動周波数を固定した状態で求めた時間変化量ΔＩが、設定値以下となった場合、駆動周波数の固定を解除する。そして、制御部４５は、時間変化量ΔＩが設定値以下になるまでの加熱時間ｔ１と、加熱時間ｔ１の間における入力電流の電流変化量Ｉ１とに応じて、インバータ回路２３の駆動周波数を可変して、加熱コイル１１ａに供給される高周波電力を可変させる。このような動作の詳細を図８〜図１１により説明する。

図８は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の湯沸モード２における駆動周波数、温度、入力電流と時間との関係を示す図である。
図８においては、被加熱物５内に水が投入され湯沸しを行った際の経過時間と各特性の変化を示している。
図８（ａ）〜（ｃ）は、被加熱物５内に投入された水の初期温度が高い時の特性であり、図８（ａ）は駆動周波数、図８（ｂ）は温度（水温）、図８（ｃ）は入力電流を示している。
図８（ｄ）〜（ｆ）は、被加熱物５内に投入された水の初期温度が低い時の特性であり、図８（ｄ）は駆動周波数、図８（ｅ）は温度（水温）、図８（ｆ）は入力電流を示している。
図９は、図５の破線で示した部分を拡大した図である。
ここで、初期温度とは、加熱を開始してから所定の期間までの範囲における温度を指し、加熱開始時に限定するものではない。
なお、図８においては、初期温度が高い場合と低い場合の水（内容物）の量が略同等であるものとして説明する。即ち、加熱初期段階における被加熱物５の内容物の熱負荷は、内容物の温度と量とによって定まるものであるが、内容物の量が同等であれば熱負荷は初期温度に依存する。

図１０は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の湯沸モード２の動作例を示すフローチャートである。
図１１は、図１１の初期水温検知の動作例を示すフローチャートである。
以下、図１０、図１１のフローチャートに基づき、図８、図９を参照しつつ説明する。

まず、使用者により天板４の加熱口に被加熱物５が載置され、加熱開始（火力投入）の指示が操作部４０に行われる。すると、負荷判定手段３２において、入力電流とコイル電流との関係を示す負荷判定テーブルを用いて、載置された被加熱物（鍋）５の材質が負荷として判定される（ステップＳＴ１）。なお、負荷判定結果が、加熱不可能な材質もしくは無負荷であると判定した場合、その旨を報知手段４２から報知され、駆動回路５０から加熱コイル１１ａに高周波電力が供給されないように制御される。

次に、駆動周波数設定手段３３において、負荷判定手段３２の負荷判定結果に基づき判定した鍋材質に応じた駆動周波数ｆの値ｆｄが決定される（ステップＳＴ２）。このとき、駆動周波数ｆは、入力電流が過大とならないように共振回路の共振周波数よりも高い周波数ｆ＝ｆｄに設定される。

その後、駆動制御手段３１により、駆動周波数ｆをｆｄに固定してインバータ回路２３が駆動されることにより誘導加熱動作が開始される（ステップＳＴ３）。電力供給開始による誘導加熱動作の開始とともに期間計測手段３５による加熱時間ｔ１と電流変化量Ｉ１の計測が開始される。

駆動周波数を固定して加熱を開始すると（図８（ａ）、（ｄ））、被加熱物５の温度（水温）は沸騰するまで徐々に上昇する（図８（ｂ）、（ｅ））。この駆動周波数の固定での制御においては、図９に示すように、当該駆動周波数における入力電流値（動作点）が、点Ａから点Ｂに変化し、被加熱物５の温度上昇に伴い、入力電流が徐々に低下していく。

誘導加熱動作が行われている間、電流変化検出手段３４において所定のサンプリング間隔で時間変化量ΔＩが算出される（ステップＳＴ４）。
そして、時間変化量ΔＩが設定値（Ｉｒｅｆ）以下であるか否かが判断される（ステップＳＴ５）。被加熱物５が低温から高温になるにつれて、時間変化量ΔＩが小さくなっていく（図８（ｃ）、（ｆ））。水が沸騰して温度が一定となると、入力電流も一定となる（図８（ｃ）、（ｆ））。これにより、加熱時間ｔ１において、制御部４５は、入力電流の時間変化量ΔＩが設定値（Ｉｒｅｆ）以下となったと判定する。

そして、時間変化量ΔＩが設定値以下となったとき、期間計測手段３５において加熱時間ｔ１が検出される（ステップＳＴ６）。また、期間計測手段３５において、加熱開始から加熱時間ｔ１の間の、入力電流の電流変化量Ｉ１が検出される（ステップＳＴ７）。
その後、駆動制御手段３１は、初期水温検知の処理を実施し、加熱時間ｔ１と電流変化量Ｉ１とから駆動周波数ｆの増加量Δｆが決定される（ステップＳＴ８）。

加熱時間ｔ１の間は駆動周波数を固定して駆動しているため、被加熱物５に投入された水の初期温度によって、加熱時間ｔ１および電流変化量Ｉ１は変化する。即ち、水の初期温度（Ｔ０）が高い場合（図８（ｂ））では、加熱時間ｔ１は短く、電流変化量Ｉ１は小さくなる。一方、水の初期温度が低い場合（図８（ｅ））では、加熱時間ｔ１は長く、電流変化量Ｉ１は大きくなる。
このことから、加熱時間ｔ１と電流変化量Ｉ１とに基づき、水の初期温度（加熱初期段階の熱負荷）を判定することができる。

この初期水温検知の処理の詳細を図１１により説明する。
制御部４５は、加熱時間ｔ１が所定の参照時間ｔ＿ｒｅｆ１よりも短く、かつ、電流変化量Ｉ１が所定の参照電流変化量Ｉ＿ｒｅｆ１よりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ８１）。

ステップＳＴ８１の条件を満たす場合、制御部４５は、水の初期温度が高い（強ホットスタート）と判定する（ステップＳＴ８２）。例えば水の量が既知であれば、水の初期温度（Ｔ０）がＴ＿ｒｅｆ１以上であると推定できる。

一方、ステップＳＴ８１の条件を満たさない場合、制御部４５は、加熱時間ｔ１が所定の参照時間ｔ＿ｒｅｆ２以下、かつ、電流変化量Ｉ１が所定の参照電流変化量Ｉ＿ｒｅｆ２以下であるか否かを判定する（ステップＳＴ８３）。ここで、参照時間ｔ＿ｒｅｆ２は、参照時間ｔ＿ｒｅｆ１よりも長い時間である。参照電流変化量Ｉ＿ｒｅｆ２は、参照電流変化量Ｉ＿ｒｅｆ１よりも大きい値である。

ステップＳＴ８３の条件を満たす場合、制御部４５は、水の初期温度が、上記強ホットスタートよりも低い（弱ホットスタート）と判定する（ステップＳＴ８４）。例えば水の量が既知であれば、水の初期温度（Ｔ０）がＴ＿ｒｅｆ２以上、Ｔ＿ｒｅｆ１未満であると推定できる。

一方、ステップＳＴ８３の条件を満たさない場合、制御部４５は、水の初期温度が、上記弱ホットスタートよりもさらに低い（通常加熱）と判定する（ステップＳＴ８５）。例えば水の量が既知であれば、水の初期温度（Ｔ０）がＴ＿ｒｅｆ２未満であると推定できる。

図１２は、参照時間及び参照電流変化量と加熱初期段階の熱負荷との関係を示す図である。
図１２に示すように、ステップＳＴ８１〜ＳＴ８５の初期水温判定の処理により、加熱時間ｔ１及び電流変化量Ｉ１に応じて、制御部４５は、加熱時間ｔ１が短く、電流変化量Ｉ１が小さい程、加熱初期段階における被加熱物５の内容物の熱負荷が小さい（水の温度が高い）と推定する。
なお、ここでは、参照時間及び参照電流変化量がそれぞれ２つ場合について説明したが、３つ以上の参照時間及び参照電流変化量を設定して判定してもよい。

ここで、加熱時間ｔ１及び電流変化量Ｉ１は、初期温度のみならず水の量によっても変化するため、ステップＳＴ８１〜ＳＴ８５の初期水温判定の処理における各参照時間及び各参照電流変化量は、水の量に応じて設定する必要がある。このため、例えば予め水の量（内容物の量）に応じた各参照時間及び各参照電流変化量の情報をテーブルとして記憶しておき、水の量（内容物の量）の情報を取得することで、各参照時間及び各参照電流変化量を決定するようにしても良い。これにより、水の初期温度（熱負荷）を、より精度良く検出することができる。なお、水の量の情報は、操作部４０等から入力可能としても良いし、例えば重力センサ等により被加熱物５の重量から水の量を判定しても良い。なお、水の量は、厳密な値を求める必要はなく、例えば、少、中、多の３段階などでも良い。

次に、制御部４５の駆動制御手段３１は、駆動周波数の固定を解除し、インバータ回路２３の駆動周波数を増加させることで入力電流を低下させて、加熱コイル１１ａに供給される高周波電力（火力）を低下させる。つまり、被加熱物５の保温時には温度を上昇させる程の火力は不要であるため、加熱コイル１１ａから被加熱物５への加熱量を抑える。
このとき、制御部４５の駆動制御手段３１は、推定した初期温度（熱負荷）に応じて加熱コイル１１ａに供給される高周波電力を制御する。駆動制御手段３１においてインバータ回路２３の駆動周波数ｆ＝ｆｄからｆ＝ｆｄ＋Δｆに変更され、低下した高周波電力がインバータ回路２３から加熱コイル１１ａに供給される（ステップＳＴ８６、図８（ａ）（ｄ））。

ここで駆動周波数の増加量（Δｆ）について説明する。
加熱時間ｔ１が短く、電流変化量Ｉ１が小さい場合、即ち、強ホットスタートの場合、図８（ａ）に示すように、駆動制御手段３１は、駆動周波数ｆを大きく増加させ、駆動周波数ｆ＝ｆｄ＋Δｆ１の駆動信号ＤＳでインバータ回路２３を駆動する。
一方、加熱時間ｔ１が長く、電流変化量Ｉ１が大きい場合、即ち、弱ホットスタートの場合、図８（ｄ）に示すように、駆動制御手段３１は、駆動周波数ｆを小さく増加させ、駆動周波数ｆ＝ｆｄ＋Δｆ２の駆動信号ＤＳでインバータ回路２３を駆動する。
なお、加熱時間ｔ１がさらに長く、電流変化量Ｉ１がさらに大きい場合、即ち、通常加熱の場合、駆動制御手段３１は、駆動周波数ｆをΔｆ２よりも小さく増加させてインバータ回路２３を駆動する。
なお、駆動周波数の増加量Δｆ１、Δｆ２の情報は予め制御部４５に設定しても良いし、操作部４０等から入力可能としても良い。

図９に示すように、駆動周波数ｆを上げて火力を低下させても水温が殆ど低下せず一定の温度を保ち続けるように増加量Δｆ１、Δｆ２が設定され、動作点が点Ｂから点Ｃ１（もしくは点Ｃ２）に変化する。すると、駆動周波数ｆを上げて火力を低下させても、水温は殆ど低下せず保温状態を維持することになる。

このように、加熱時間ｔ１以降に投入する高周波電力（火力）について、加熱初期段階の熱負荷が小さい（初期温度が高い）場合は火力を低めに設定し、加熱初期段階の熱負荷が大きい（初期温度が低い）場合には火力を高めに設定する。
このため、無駄な電力供給を抑えつつ、保温動作を行うことができる省エネで使い勝手の良い誘導加熱調理器を得ることができる。
特に、湯沸し（水の沸騰）モードの場合では、必要以上に火力を上げても水温が１００℃以上になることはないため、駆動周波数ｆを上げて火力を低下させても、沸騰状態を維持することができる。

このように、入力電流の時間変化量ΔＩが、設定値以下となった場合、インバータ回路２３の駆動を制御して、加熱コイル１１ａに供給される高周波電力を低下させるため、入力電力を抑えて省エネルギー化を図ることができる。
すなわち、従来のように、設定値になった際に所定の駆動周波数ｆまで単に増加させた場合、内容物の熱負荷（温度及び量）に応じて最適な保温状態を保つことができないという問題がある。例えば、被加熱物５の内容物の初期温度が低い場合には熱量が足りずに温度が徐々に低下してしまい再加熱が必要となってしまう。一方で被加熱物５の内容物の初期温度が高い場合には過剰な電力を消費してしまう。
本実施の形態１においては、被加熱物５の内容物の熱負荷（温度及び量）が異なれば駆動周波数ｆが同一（火力が同一）であっても加熱時間ｔ１及び電流変化量Ｉ１が異なる点に着目し、駆動制御手段３１が加熱時間ｔ１及び電流変化量Ｉ１に応じて増加量Δｆを決定し、保温する際の駆動周波数ｆを変化させる。これにより、被加熱物５の熱負荷に即して必要十分な電力を加熱コイル１１ａに供給することができるため、効率よく省エネ化を図ることができる。

再び図１０を参照する。ステップＳＴ８の後、駆動制御手段３１は、時間変化量ΔＩが設定値以下になってから所定の付加時間Δｔを経過した後（ｔ２＝ｔ１＋Δｔ）に、報知手段４２により使用者に湯沸し完了の報知を行う（ステップＳＴ９）。
なお、制御部４５は、加熱時間ｔ１が参照時間ｔ＿ｒｅｆ１（時間基準値）より短く、かつ、電流変化量Ｉ１が参照電流変化量Ｉ＿ｒｅｆ１（電流基準値）より小さい場合（強ホットスタート）には、時間変化量ΔＩが設定値以下となった時に、湯沸しが完了した旨を報知手段４２により報知させても良い。

（湯沸しモード３）
次に、操作部４０により湯沸しモードが選択された場合の別の制御動作について説明する。

制御部４５は、上述した動作と同様に、負荷判定処理を行い、判定した鍋材質に応じた駆動周波数を決定し、決定した駆動周波数を固定してインバータ回路２３を駆動して誘導加熱動作を実施する。そして、制御部４５は、入力電流の時間変化量ΔＩにより沸騰完了を判断する。
さらに、制御部４５は、インバータ回路２３の駆動周波数を固定した状態で求めた時間変化量ΔＩが、設定値以下となった後、所定時間継続して同じ制御を行い、所定時間経過後、駆動周波数の固定を解除し、インバータ回路２３の駆動周波数を可変して、加熱コイル１１ａに供給される高周波電力を可変させる。このような動作の詳細を図９及び図１３により説明する。

図１３は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の湯沸モード３における駆動周波数、温度、入力電流と時間との関係を示す図である。
図１３においては、被加熱物５内に水が投入され湯沸しを行った際の経過時間と各特性の変化を示している。
図１３（ａ）〜（ｃ）は、被加熱物５内に投入された水の初期温度が高い時の特性であり、図１３（ａ）は駆動周波数、図１３（ｂ）は温度（水温）、図１３（ｃ）は入力電流を示している。
図１３（ｄ）〜（ｆ）は、被加熱物５内に投入された水の初期温度が低い時の特性であり、図１３（ｄ）は駆動周波数、図１３（ｅ）は温度（水温）、図１３（ｆ）は入力電流を示している。
なお、図１３においては、初期温度が高い場合と低い場合の水（内容物）の量が略同等であるものとして説明する。即ち、加熱初期段階における被加熱物５の内容物の熱負荷は、内容物の温度と量とによって定まるものであるが、内容物の量が同等であれば熱負荷は初期温度に依存する。

上述した湯沸しモード１の動作と同様に、駆動周波数を固定して加熱を開始すると（図１３（ａ）、（ｄ））、被加熱物５の温度（水温）は沸騰するまで徐々に上昇する（図１３（ｂ）、（ｅ））。この駆動周波数の固定での制御においては、図９に示すように、当該駆動周波数における入力電流値（動作点）が、点Ａから点Ｂに変化し、被加熱物５の温度上昇に伴い、入力電流が徐々に低下していく。

前述のように、被加熱物５の温度上昇に伴い、入力電流が徐々に低下するのは、温度上昇によって被加熱物５の電気抵抗率、透磁率が変化することで、加熱コイル１１ａと被加熱物５の磁気結合が変化するためである。すなわち入力電流が一定となる状態は、被加熱物５（特に加熱コイル１１ａと近接する部位）の温度が一定になることを意味する。

図１３（ｃ）、（ｆ）において入力電流が一定となる加熱時間ｔ１では、被加熱物５の温度は約１００℃に達しているが、被加熱物５の内部に投入された水は温度ムラがあり、水全体としては沸騰に至っていない場合となることがある。
この湯沸しモード３では、加熱時間ｔ１に付加時間Δｔを加えた加熱時間ｔ２まで、駆動周波数を固定した状態で駆動することで、短時間で確実に水全体を沸騰させることができる。加熱時間ｔ２において、制御部４５は湯沸しが完了したと判断する。
なお、付加時間Δｔは、本発明における「第二の時間」に相当する。

ここで加熱時間ｔ２と付加時間Δｔについて説明する。
付加時間Δｔは、加熱時間ｔ２と加熱時間ｔ１との差分であり、Δｔ＝ｔ２−ｔ１で表させる。湯沸しモード３では、制御部４５により、加熱開始から入力電流が一定となるまでの加熱時間ｔ１を計測し、加熱時間ｔ１の長さと、加熱時間ｔ１までの電流変化量Ｉ１の大きさに応じて付加時間Δｔを変化させる。

湯沸しモード３の加熱初期段階では、駆動周波数を固定して駆動しているため、被加熱物５に投入された水の熱負荷（初期温度及び量）によって、加熱時間ｔ１及び電流変化量Ｉ１は変化する。即ち、水の初期温度が高い場合（図１３（ｂ））では加熱時間ｔ１は短くなり、電流変化量Ｉ１は小さくなる。また、水の初期温度が低い場合（図１３（ｅ））では加熱時間ｔ１は長くなり、電流変化量Ｉ１は大きくなる。加熱時間ｔ１が短く、電流変化量Ｉ１が大きい場合、図１３（ｃ）に示すように、制御部４５は、付加時間Δｔを短く設定する。一方、加熱時間ｔ１が長く、Ｉ１が大きい場合、図１３（ｆ）に示すように、制御部４５は、付加時間Δｔを長く設定する。

水の初期温度が低い場合は高い場合と比べて、被加熱物５の内部の水の温度ムラが大きくなることが多く、水全体を確実に沸騰させるためにはより多くの時間が必要となる。
そこで、湯沸しモード３では、加熱時間ｔ１及び電流変化量Ｉ１を計測することで被加熱物５の内部の水の初期温度を検出し、水の初期温度に応じた付加時間Δｔを設定することで、沸騰に必要な無駄な電力供給を抑制すると共に、短時間で確実に水全体を沸騰させることができる省エネでかつ使い勝手の良い誘導加熱調理器を得ることができる。

次に、制御部４５は、加熱時間ｔ１から付加時間Δｔを経過したあとに、駆動周波数の固定を解除し、インバータ回路２３の駆動周波数を増加させることで入力電流を低下させて、加熱コイル１１ａに供給される高周波電力（火力）を低下させる。駆動周波数を増加させる制御は上記湯沸しモード２と同様である。駆動周波数を上げて火力を低下させても、水温は殆ど低下しないため、図９に示すように動作点が点Ｂから点Ｃ１（点Ｃ２）に移動（変化）する。

また、加熱時間ｔ２において、制御部４５は、インバータ回路２３の駆動周波数を上げると共に、報知手段４２により使用者に湯沸し完了の報知を行う。なお使用者への報知は、駆動周波数を上げる前でも上げた後でも良い。

なお、上記の説明では、駆動周波数を変更することで高周波電力（火力）を制御する方式について述べたが、インバータ回路２３のスイッチング素子のオンデューティ（オンオフ比率）を変更することで火力を制御する方式を用いても良い。

また温度検知手段３０で検知した温度情報を活用することで、より信頼性の高い誘導加熱調理器を得ることができる。

（別の駆動回路の構成例）
続いて別の駆動回路を使用した例について説明する。
図１４は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の別の駆動回路を示す図である。
図１４に示す駆動回路５０は、図２に示した構成に、共振コンデンサ２４ｂを付加したものである。なお、その他の構成は図２と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。

前述の通り、加熱コイル１１ａと共振コンデンサにより共振回路を構成しているため、誘導加熱調理器に必要とされる最大火力（最大入力電力）によって、共振コンデンサの容量は決定される。図１０に示す駆動回路５０では、共振コンデンサ２４ａおよび２４ｂを並列接続することで、それぞれの容量を半分にすることができ、共振コンデンサを２個使用した場合でも安価な制御回路を得ることができる。

またコイル電流検出手段２５ｂを並列接続した共振コンデンサのうちの共振コンデンサ２４ａ側に配置することで、コイル電流検出手段２５ｂに流れる電流は、加熱コイル１１ａに流れる電流の半分になるため、小型で小容量のコイル電流検出手段２５ｂを用いることが可能となり、小型で安価な制御回路を得ることができ、安価な誘導加熱調理器を得ることができる。

なお、本実施の形態１では、入力電流検出手段２５ａで検出した入力電流の時間変化量を検出する例について説明したが、入力電流に代えて、コイル電流検出手段２５ｂで検出したコイル電流の時間変化量ΔＩを検出しても良いし、入力電流とコイル電流の両方の時間変化量ΔＩを検出しても良い。

なお、本実施の形態１では、ハーフブリッジ型のインバータ回路２３について説明したが、フルブリッジ型又は一石電圧共振型のインバータなどを用いた構成でも良い。

更に負荷判定手段３２での負荷判定処理でコイル電流と一次電流の関係を用いる方式について説明したが、共振コンデンサの両端の共振電圧を検出することで負荷判定処理を行う方式を用いても良く、負荷判定の方式は特に問わない。

また、被加熱物に投入される水の初期温度を、以上の実施の形態により、判定する場合について記載したが、負荷判定手段３２の判定結果ごとに閾値を設定するなどして、負荷判定手段３２の判定結果に応じて、被加熱物に投入される水の初期温度を推定してもよい。

実施の形態２．
本実施の形態２では、上記実施の形態１における駆動回路５０の詳細について説明する。

図１５は、実施の形態２に係る誘導加熱調理器の駆動回路の一部を示す図である。なお、図１５においては、上記実施の形態１の駆動回路５０の一部の構成のみを図示している。
図１５に示すように、インバータ回路２３は、正負母線間に直列に接続された２個のスイッチング素子（ＩＧＢＴ２３ａ、２３ｂ）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２３ｃ、２３ｄとによって構成されるアームを１組備えている。

ＩＧＢＴ２３ａとＩＧＢＴ２３ｂは、制御部４５から出力される駆動信号によりオンオフ駆動される。
制御部４５は、ＩＧＢＴ２３ａをオンさせている間はＩＧＢＴ２３ｂをオフ状態にし、ＩＧＢＴ２３ａをオフさせている間はＩＧＢＴ２３ｂをオン状態にし、交互にオンオフする駆動信号を出力する。
これにより、ＩＧＢＴ２３ａとＩＧＢＴ２３ｂとにより、加熱コイル１１ａを駆動するハーフブリッジインバータを構成する。

なお、ＩＧＢＴ２３ａとＩＧＢＴ２３ｂとにより本発明における「ハーフブリッジインバータ回路」を構成する。

制御部４５は、投入電力（火力）に応じて、ＩＧＢＴ２３ａおよびＩＧＢＴ２３ｂに高周波の駆動信号を入力し、加熱出力を調整する。ＩＧＢＴ２３ａおよびＩＧＢＴ２３ｂに出力される駆動信号は、加熱コイル１１ａおよび共振コンデンサ２４ａにより構成される負荷回路の共振周波数よりも高い駆動周波数の範囲で可変して、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する。

次に、インバータ回路２３の駆動周波数とオンデューティ比とによる投入電力（火力）の制御動作について説明する。

図１６は、実施の形態２に係るハーフブリッジ回路の駆動信号の一例を示す図である。図１６（ａ）は高火力状態における各スイッチの駆動信号の例である。図１６（ｂ）は低火力状態における各スイッチの駆動信号の例である。
制御部４５は、インバータ回路２３のＩＧＢＴ２３ａおよびＩＧＢＴ２３ｂに、負荷回路の共振周波数よりも高い高周波の駆動信号を出力する。
この駆動信号の周波数を可変することにより、インバータ回路２３の出力が増減する。

例えば、図１６（ａ）に示すように、駆動周波数を低下させると、加熱コイル１１ａに供給される高周波電流の周波数が、負荷回路の共振周波数に近づき、加熱コイル１１ａへの投入電力が増加する。
また、図１６（ｂ）に示すように、駆動周波数を上昇させると、加熱コイル１１ａに供給される高周波電流の周波数が、負荷回路の共振周波数から離れ、加熱コイル１１ａへの投入電力が減少する。

さらに、制御部４５は、上述した駆動周波数の可変による投入電力の制御とともに、インバータ回路２３のＩＧＢＴ２３ａおよびＩＧＢＴ２３ｂのオンデューティ比を可変することで、インバータ回路２３の出力電圧の印加時間を制御し、加熱コイル１１ａへの投入電力を制御することも可能である。
火力を増加させる場合には、駆動信号の１周期におけるＩＧＢＴ２３ａのオン時間（ＩＧＢＴ２３ｂのオフ時間）の比率（オンデューティ比）を大きくして、１周期における電圧印加時間幅を増加させる。
また、火力を低下させる場合には、駆動信号の１周期におけるＩＧＢＴ２３ａのオン時間（ＩＧＢＴ２３ｂのオフ時間）の比率（オンデューティ比）を小さくして、１周期における電圧印加時間幅を減少させる。

図１６（ａ）の例では、駆動信号の１周期Ｔ１１におけるＩＧＢＴ２３ａのオン時間Ｔ１１ａ（ＩＧＢＴ２３ｂのオフ時間）と、ＩＧＢＴ２３ａのオフ時間Ｔ１１ｂ（ＩＧＢＴ２３ｂのオン時間）との比率が同じ場合（オンデューティ比が５０％）の場合を図示している。
また、図１６（ｂ）の例では、駆動信号の１周期Ｔ１２におけるＩＧＢＴ２３ａのオン時間Ｔ１２ａ（ＩＧＢＴ２３ｂのオフ時間）と、ＩＧＢＴ２３ａのオフ時間Ｔ１２ｂ（ＩＧＢＴ２３ｂのオン時間）との比率が同じ場合（オンデューティ比が５０％）の場合を図示している。

制御部４５は、上記実施の形態１で説明した、入力電流（又はコイル電流）の所定時間当たりの時間変化量ΔＩを求める際に、インバータ回路２３の駆動周波数を固定した状態においては、インバータ回路２３のＩＧＢＴ２３ａおよびＩＧＢＴ２３ｂのオンデューティ比を固定した状態にしている。
これにより、加熱コイル１１ａへの投入電力が一定の状態で、入力電流（又はコイル電流）の所定時間当たりの時間変化量ΔＩを求めることができる。

実施の形態３．
本実施の形態３においては、フルブリッジ回路を用いたインバータ回路２３について説明を行う。
図１７は、実施の形態３に係る誘導加熱調理器の駆動回路の一部を示す図である。なお、図１７においては、上記実施の形態１の駆動回路５０との相違点のみを図示している。
本実施の形態３では、１つの加熱口に対して２つの加熱コイルが設けられている。２つの加熱コイルは、例えば、それぞれ直径が異なり、同心円状に配置されている。ここでは、直径の小さい加熱コイルを内コイル１１ｂと称し、直径の大きい加熱コイルを外コイル１１ｃと称する。
なお、加熱コイルの数及び配置は、これに限定されない。例えば、加熱口の中央に配置した加熱コイルの周囲に複数の加熱コイルを配置する構成でも良い。

インバータ回路２３は、正負母線間に直列に接続された２個のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）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アームを３組備えている。なお、これ以降、３組のアームのうち１組を共通アーム、他の２組を内コイル用アームおよび外コイル用アームと呼ぶ。

共通アームは、内コイル１１ｂおよび外コイル１１ｃに接続されたアームで、ＩＧＢＴ２３２ａ、ＩＧＢＴ２３２ｂ、ダイオード２３２ｃ、及びダイオード２３２ｄで構成されている。
内コイル用アームは、内コイル１１ｂが接続されたアームで、ＩＧＢＴ２３１ａ、ＩＧＢＴ２３１ｂ、ダイオード２３１ｃ、及びダイオード２３１ｄで構成されている。
外コイル用アームは、外コイル１１ｃが接続されたアームで、ＩＧＢＴ２３３ａ、ＩＧＢＴ２３３ｂ、ダイオード２３３ｃ、及びダイオード２３３ｄで構成されている。

共通アームのＩＧＢＴ２３２ａとＩＧＢＴ２３２ｂ、内コイル用アームのＩＧＢＴ２３１ａとＩＧＢＴ２３１ｂ、外コイル用アームのＩＧＢＴ２３３ａとＩＧＢＴ２３３ｂは制御部４５から出力される駆動信号によりオンオフ駆動される。

制御部４５は、共通アームのＩＧＢＴ２３２ａをオンさせている間はＩＧＢＴ２３２ｂをオフ状態にし、ＩＧＢＴ２３２ａをオフさせている間はＩＧＢＴ２３２ｂをオン状態にし、交互にオンオフする駆動信号を出力する。
同様に、制御部４５は、内コイル用アームのＩＧＢＴ２３１ａとＩＧＢＴ２３１ｂ、外コイル用アームのＩＧＢＴ２３３ａとＩＧＢＴ２３３ｂを交互にオンオフする駆動信号を出力する。
これにより、共通アームと内コイル用アームとにより、内コイル１１ｂを駆動するフルブリッジインバータを構成する。また、共通アームと外コイル用アームとにより、外コイル１１ｃを駆動するフルブリッジインバータを構成する。

なお、共通アームと内コイル用アームとにより本発明における「フルブリッジインバータ回路」を構成する。また、共通アームと外コイル用アームとにより本発明における「フルブリッジインバータ回路」を構成する。

内コイル１１ｂおよび共振コンデンサ２４ｃにより構成される負荷回路は、共通アームの出力点（ＩＧＢＴ２３２ａとＩＧＢＴ２３２ｂの接続点）と、内コイル用アームの出力点（ＩＧＢＴ２３１ａとＩＧＢＴ２３１ｂの接続点）との間に接続される。
外コイル１１ｃおよび共振コンデンサ２４ｄにより構成される負荷回路は、共通アームの出力点と、外コイル用アームの出力点（ＩＧＢＴ２３３ａとＩＧＢＴ２３３ｂの接続点）との間に接続されている。

内コイル１１ｂは、略円形に巻回された外形の小さい加熱コイルであり、その外周に外コイル１１ｃが配置されている。
内コイル１１ｂに流れるコイル電流は、コイル電流検出手段２５ｃにより検出する。コイル電流検出手段２５ｃは、例えば、内コイル１１ｂに流れる電流のピークを検出し、加熱コイル電流のピーク値に相当する電圧信号を制御部４５に出力する。
外コイル１１ｃに流れるコイル電流は、コイル電流検出手段２５ｄにより検出する。コイル電流検出手段２５ｄ、例えば、外コイル１１ｃに流れる電流のピークを検出し、加熱コイル電流のピーク値に相当する電圧信号を制御部４５に出力する。

制御部４５は、投入電力（火力）に応じて、各アームのスイッチング素子（ＩＧＢＴ）に高周波の駆動信号を入力し、加熱出力を調整する。
共通アーム及び内コイル用アームのスイッチング素子に出力される駆動信号は、内コイル１１ｂおよび共振コンデンサ２４ｃにより構成される負荷回路の共振周波数よりも高い駆動周波数の範囲で可変して、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する。
また、共通アーム及び外コイル用アームのスイッチング素子に出力される駆動信号は、外コイル１１ｃおよび共振コンデンサ２４ｄにより構成される負荷回路の共振周波数よりも高い駆動周波数の範囲で可変して、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する。

次に、インバータ回路２３のアーム相互間の位相差による投入電力（火力）の制御動作について説明する。

図１８は、実施の形態３に係るフルブリッジ回路の駆動信号の一例を示す図である。
図１８（ａ）は高火力状態における各スイッチの駆動信号と各加熱コイルの通電タイミングの例である。
図１８（ｂ）は低火力状態における各スイッチの駆動信号と各加熱コイルの通電タイミングの例である。
なお、図１８（ａ）及び（ｂ）に示す通電タイミングは、各アームの出力点（ＩＧＢＴとＩＧＢＴの接続点）の電位差に関係するものであり、内コイル用アームの出力点および外コイル用アームの出力点に対して共通アームの出力点が低い状態を「ＯＮ」で示している。また、内コイル用アームの出力点および外コイル用アームの出力点に対して共通アームの出力点が高い状態および同電位の状態を「ＯＦＦ」で示している。

図１８に示すように、制御部４５は、共通アームのＩＧＢＴ２３２ａおよびＩＧＢＴ２３２ｂに、負荷回路の共振周波数よりも高い高周波の駆動信号を出力する。
また、制御部４５は、共通アームの駆動信号より位相の進んだ駆動信号を、内コイル用アームのＩＧＢＴ２３１ａとＩＧＢＴ２３１ｂ、外コイル用アームのＩＧＢＴ２３３ａとＩＧＢＴ２３３ｂに出力する。なお、各アームの駆動信号の周波数は同一周波数であり、オンデューティ比も同一である。

各アームの出力点（ＩＧＢＴとＩＧＢＴの接続点）には、ＩＧＢＴとＩＧＢＴのオンオフ状態に応じて、直流電源回路の出力である正母線電位、あるいは負母線電位が高周波で切り替わって出力される。これにより、内コイル１１ｂには、共通アームの出力点と、内コイル用アームの出力点との電位差が印加される。また、外コイル１１ｃには、共通アームの出力点と、外コイル用アームの出力点との電位差が印加される。
したがって、共通アームへの駆動信号と、内コイル用アームおよび外コイル用アームへの駆動信号との位相差を増減することにより、内コイル１１ｂおよび外コイル１１ｃに印加する高周波電圧を調整することができ、内コイル１１ｂと外コイル１１ｃに流れる高周波出力電流と入力電流を制御することができる。

火力を増加させる場合には、アーム間の位相αを大きくして、１周期における電圧印加時間幅を大きくする。なお、アーム間の位相αの上限は、逆相（位相差１８０°）の場合であり、このときの出力電圧波形はほぼ矩形波となる。
図１８（ａ）の例では、アーム間の位相αが１８０°の場合を図示している。また、各アームの駆動信号のオンデューティ比が５０％の場合、つまり、１周期Ｔ１３におけるオン時間Ｔ１３ａとオフ時間Ｔ１３ｂとの比率が同じ場合を図示している。
この場合、駆動信号の１周期Ｔ１４における、内コイル１１ｂ、外コイル１１ｃの通電オン時間幅Ｔ１４ａと、通電オフ時間幅Ｔ１４ｂとが同じ比率となる。

火力を低下させる場合には、高火力状態と比較してアーム間の位相αを小さくして、１周期における電圧印加時間幅を減少させる。なお、アーム間の位相αの下限は、例えば、ターンオン時に負荷回路に流れる電流の位相等との関係でスイッチング素子に過大電流が流れて破壊してしまわないレベルに設定する。
図１８（ｂ）の例では、アーム間の位相αを図１８（ａ）と比較して小さくした場合を図示している。なお、各アームの駆動信号の周波数及びオンデューティ比は、図１８（ａ）と同じである。
この場合、駆動信号の１周期Ｔ１４における、内コイル１１ｂ、外コイル１１ｃの通電オン時間幅Ｔ１４ａは、アーム間の位相αに応じた時間となる。
このように、アーム相互間の位相差によって、内コイル１１ｂ、外コイル１１ｃへの投入電力（火力）を制御することができる。

なお、上記の説明では、内コイル１１ｂおよび外コイル１１ｃを共に加熱動作させる場合を説明したが、内コイル用アーム又は外コイル用アームの駆動を停止し、内コイル１１ｂ又は外コイル１１ｃの何れか一方のみを加熱動作させるようにしても良い。

制御部４５は、上記実施の形態１で説明した、入力電流（又はコイル電流）の所定時間当たりの時間変化量ΔＩを求める際に、インバータ回路２３の駆動周波数を固定した状態においては、アーム間の位相αと、各アームのスイッチング素子のオンデューティ比とを固定した状態にする。なお、その他の動作は上記実施の形態１と同様である。
これにより、内コイル１１ｂ、外コイル１１ｃへの投入電力が一定の状態で、入力電流（又はコイル電流）の所定時間当たりの時間変化量ΔＩを求めることができる。

なお、本実施の形態３では、内コイル１１ｂ流れるコイル電流と、外コイル１１ｃ流れるコイル電流とを、コイル電流検出手段２５ｃとコイル電流検出手段２５ｄによってそれぞれ検出している。
このため、内コイル１１ｂおよび外コイル１１ｃを共に加熱動作させた場合において、コイル電流検出手段２５ｃ又はコイル電流検出手段２５ｄの何れか一方が、故障などでコイル電流値が検出できない場合であっても、他方の検出値によって、コイル電流の所定時間当たり時間変化量ΔＩを検出することが可能となる。
また、制御部４５は、コイル電流検出手段２５ｃで検出されたコイル電流の所定時間当たりの時間変化量ΔＩと、コイル電流検出手段２５ｄで検出されたコイル電流の所定時間当たりの時間変化量ΔＩとをそれぞれ求め、それぞれ時間変化量ΔＩのうち大きい方を用いて、上記実施の形態１で説明した各判断動作を行うようにしても良い。また、それぞれの時間変化量ΔＩの平均値を用いて、上記実施の形態１で説明した各判断動作を行うようにしても良い。
このような制御を行うことで、コイル電流検出手段２５ｃ又はコイル電流検出手段２５ｄの何れか検出精度が低い場合であっても、コイル電流の所定時間当たりの時間変化量ΔＩを、より精度良く求めることができる。

なお、上記実施の形態１〜３においては、本発明の誘導加熱調理器の一例として、ＩＨクッキングヒーターを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、誘導加熱により加熱調理を行う炊飯器など、誘導加熱方式を採用する任意の誘導加熱調理器に適用することが可能である。

１ 第一の加熱口、２ 第二の加熱口、３ 第三の加熱口、４ 天板、５ 被加熱物、１１ 第一の加熱手段、１１ａ 加熱コイル、１１ｂ 内コイル、１１ｃ 外コイル、１２ 第二の加熱手段、１３ 第三の加熱手段、２１ 交流電源、２２ 直流電源回路、２２ａ ダイオードブリッジ、２２ｂ リアクタ、２２ｃ 平滑コンデンサ、２３ インバータ回路、２３ａ、２３ｂ ＩＧＢＴ、２３ｃ、２３ｄ ダイオード、２４ａ〜２４ｄ 共振コンデンサ、２５ａ 入力電流検出手段、２５ｂ〜２５ｄ コイル電流検出手段、３０ 温度検知手段、３１ 駆動制御手段、３２ 負荷判定手段、３３ 駆動周波数設定手段、３４ 電流変化検出手段、３５ 期間計測手段、３６ 入出力制御手段、４０ａ〜４０ｃ 操作部、４１ａ〜４１ｃ 表示部、４２ 報知手段、４５ 制御部、５０ 駆動回路、１００ 誘導加熱調理器、２３１ａ、２３１ｂ ＩＧＢＴ、２３２ａ、２３２ｂ ＩＧＢＴ、２３３ａ、２３３ｂ ＩＧＢＴ、２３１ｃ、２３１ｄ ダイオード、２３２ｃ、２３２ｄ ダイオード、２３３ｃ、２３３ｄ ダイオード。

Claims (14)

1. 被加熱物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力を供給する駆動回路と、
   前記駆動回路の駆動を制御し、前記加熱コイルに供給される高周波電力を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記駆動回路の駆動周波数を固定した状態で、前記駆動回路への入力電流および前記加熱コイルに流れるコイル電流の少なくとも何れか一方の時間変化量（ΔＩ）を求め、
   前記加熱コイルへの電力供給開始から前記時間変化量（ΔＩ）が設定値以下になるまでの第一の時間（ｔ１）を計測し、
   前記第一の時間（ｔ１）と、前記第一の時間（ｔ１）の間における、前記入力電流および前記コイル電流の少なくとも何れか一方の電流変化量（Ｉ１）と、に応じて、前記加熱コイルに供給される高周波電力を制御する
   ことを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 前記制御部は、
   前記第一の時間（ｔ１）が短く、前記電流変化量（Ｉ１）が小さい程、前記加熱コイルに供給される高周波電力を小さくする
   ことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 前記制御部は、
   前記第一の時間（ｔ１）が短く、前記電流変化量（Ｉ１）が小さい程、加熱初期段階における前記被加熱物の内容物の熱負荷が小さいと推定し、
   推定した熱負荷に応じて前記加熱コイルに供給される高周波電力を制御する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
4. 前記制御部は、
   前記駆動回路の駆動周波数を固定した状態で求めた前記時間変化量（ΔＩ）が、前記設定値以下になってから第二の時間（Δｔ）を経過したあとに、前記加熱コイルに供給される高周波電力を低下させる制御を行い、
   前記第二の時間（Δｔ）を、前記第一の時間（ｔ１）と電流変化量（Ｉ１）とに応じて決定する
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。
5. 前記制御部は、
   前記第一の時間（ｔ１）が短く、前記電流変化量（Ｉ１）が小さい程、前記第二の時間（Δｔ）を短くする
   ことを特徴とする請求項４に記載の誘導加熱調理器。
6. 前記制御部は、
   前記駆動回路の駆動周波数を固定した状態で求めた前記時間変化量（ΔＩ）が、前記設定値以下となったあと、前記駆動回路の駆動周波数を増加させて、前記加熱コイルに供給される高周波電力を低下させる制御を行い、
   前記駆動周波数の増加量を、前記第一の時間（ｔ１）と電流変化量（Ｉ１）とに応じて決定する
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。
7. 前記制御部は、
   前記第一の時間（ｔ１）が短く、前記電流変化量（Ｉ１）が小さい程、前記駆動周波数の増加量を小さくする
   ことを特徴とする請求項６に記載の誘導加熱調理器。
8. 前記制御部は、
   前記駆動回路の駆動周波数またはスイッチング素子のオンデューティ比を可変することで、前記加熱コイルに供給される高周波電力を低下させる
   ことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。
9. 動作モードの選択操作を行う操作部と、
   報知手段と、を備え、
   前記制御部は、
   前記動作モードとして、水の湯沸し動作を設定する湯沸しモードが選択された場合、前記駆動回路を駆動させ、
   前記時間変化量（ΔＩ）が前記設定値以下となった後に、湯沸しが完了した旨を前記報知手段により報知させる
   ことを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。
10. 前記制御部は、
    前記第一の時間（ｔ１）が時間基準値より短く、かつ、前記電流変化量（Ｉ１）が電流基準値より小さい場合、
    前記時間変化量（ΔＩ）が前記設定値以下となった時に、湯沸しが完了した旨を前記報知手段により報知させる
    ことを特徴とする請求項９に記載の誘導加熱調理器。
11. 前記被加熱物の負荷判定処理を行う負荷判定手段を備え、
    前記制御部は、
    前記負荷判定手段の判定結果に応じて、前記駆動回路を駆動させる際の駆動周波数を設定する
    ことを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。
12. 前記制御部は、
    前記駆動回路の駆動周波数を固定した状態において、前記駆動回路のスイッチング素子のオンデューティ比を固定した状態にする
    ことを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。
13. 前記駆動回路は、
    ２つのスイッチング素子を直列に接続したアームを少なくとも２つ有するフルブリッジインバータ回路により構成され、
    前記制御部は、
    前記フルブリッジインバータ回路の、前記スイッチング素子の駆動周波数を固定した状態において、前記２つのアームの相互間の前記スイッチング素子の駆動位相差と、前記スイッチング素子のオンデューティ比とを固定した状態にする
    ことを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。
14. 前記駆動回路は、
    ２つのスイッチング素子を直列に接続したアームを有するハーフブリッジインバータ回路により構成され、
    前記制御部は、
    前記ハーフブリッジインバータ回路の、前記スイッチング素子の駆動周波数を固定した状態において、前記スイッチング素子のオンデューティ比を固定した状態にする
    ことを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。

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