JP2016207544A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウム材で形成された調理容器の底面中央部に磁性金属を貼り付けた特殊な調理容器であっても、目標電力を容易に得ることができる誘導加熱調理器を提供する。
【解決手段】入力電流検出手段２の検出電流と内加熱コイル電流検出手段５５の検出電流に基づいて、内加熱コイル１５ａの上方の鍋の材質又は有無を判別し、入力電流検出手段２の検出電流と外加熱コイル電流検出手段５６の検出電流に基づいて、外加熱コイル１５ｂの上方の鍋の材質又は有無を判別する制御手段６１を備え、制御手段６１は、その判別結果に応じて、共通アーム３０、内加熱コイル用アーム２０、外加熱コイル用アーム４０を制御し、その後、外加熱コイル１５ｂの電流が外加熱コイル１５ｂの電流制限値を超えたときに、外加熱コイル１５ｂの電流を電流制限値以下に維持しながら、内加熱コイル１５ａの電流を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鍋の材質に応じて加熱コイルを制御する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として、鍋を載置するための載置プレートと、載置プレートの下方に配置され内コイル及び外コイルからなる誘導コイルと、誘導コイルに対して通電制御するための制御装置と、誘導コイルに対する通電制御指令を制御装置に発令するための操作部と、誘導コイルの内コイル及び外コイルを利用して鍋底の大きさを判定する鍋底判定手段と、鍋底判定手段の判定結果に基づき内コイル及び／ 又は外コイルに対する通電を制御するコイル通電手段とを備え、内コイル及び外コイルを個別に通電制御するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１２７８２１号公報

例えば、抵抗値の小さいアルミ材（非磁性）で形成された鍋の底面中央部に、抵抗値の大きい磁性体を貼り付けた特殊な鍋を加熱した場合、抵抗値の小さいアルミニウム材の直下に位置する加熱コイルに電流が流れすぎてしまう。そのため、加熱コイルに流せる電流の上限値に早く到達してしまい、磁性体の直下に位置する加熱コイルに所定の電流を流せないために目標電力が得られないという課題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、アルミニウム材で形成された調理容器の底面中央部に磁性金属を貼り付けた特殊な調理容器であっても、目標電力を容易に得る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。

本発明に係る誘導加熱調理器は、調理容器が載置される天板と、天板の下方に配置された内加熱コイルと、内加熱コイルの外周を囲むように配置された外加熱コイルと、内加熱コイルに高周波電流を供給する第１のインバーター回路と、外加熱コイルに高周波電流を供給する第２のインバーター回路と、第１のインバーター回路および第２のインバーター回路を独立して制御する制御手段と、第１および第２のインバーター回路への入力電流を検出する入力電流検出手段と、内加熱コイルに流れる電流を検出する第１の出力電流検出手段と、外加熱コイルに流れる電流を検出する第２の出力電流検出手段と、入力電流検出手段により検出された電流および第１の出力電流検出手段により検出された電流に基づいて、内加熱コイルの上方の調理容器の材質又は有無を判別する第１の判別手段と、入力電流検出手段により検出された電流および第２の出力電流検出手段により検出された電流に基づいて、外加熱コイルの上方の調理容器の材質又は有無を判別する第２の判別手段とを備え、制御手段は、第１の判別手段の判別結果と第２の判別手段の判別結果とから調理容器の大きさおよび材質を判別し、第１のインバーター回路および第２のインバーター回路を制御し、その後、外加熱コイルに流れる電流が当該外加熱コイルの電流制限値を超えたときに、外加熱コイルに流れる電流を電流制限値以下に維持しながら、内加熱コイルに流れる電流を制御する。

本発明によれば、外加熱コイルに流れる電流を電流制限値以下に抑え、内加熱コイルに流れる電流を制御するようにしているので、調理容器の底面の外周部がアルミニウム材等の低抵抗非磁性材質の調理容器に対しても、第２のインバーター回路に過電流が流れることを防止するとともに、内加熱コイルに流れる電流を制御して目標電力を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路図。 加熱コイルの上方に大きさの異なる鍋を載置した場合の加熱コイルの磁束と鍋底との位置関係を示す模式図。 図１の誘導加熱調理器において内加熱コイル上方の鍋の有無又は材質を判定するための鍋判定基準の模式図。 図１の誘導加熱調理器において外加熱コイル上方の鍋の有無又は材質を判定するための鍋判定基準の模式図。 図１の共通アーム、内・外加熱コイル用アームに出力される駆動信号の波形図。 図１の誘導加熱調理器において加熱開始から内外個別制御に移行するまでの内加熱コイルと外加熱コイルの位相量の関係を示す模式図。 図１の誘導加熱調理器における加熱制御の動作を示すフローチャート。 本発明の実施の形態２に係る誘導加熱調理器の加熱制御の動作を示すフローチャート。

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、誘導加熱調理器は、直流電源回路１０と、インバーター回路１００と、内加熱コイル１５ａ及び外加熱コイル１５ｂと、制御手段６１とを備えている。

直流電源回路１０は、整流ダイオードブリッジ１１、リアクトル１２および平滑コンデンサ１３から構成され、商用電源１からの交流電力を整流して直流電力に変換する。この直流電源回路１０により変換された直流電力は、後述のインバーター回路１００に供給される。直流電源回路１０の入力側には、入力電流を検出する入力電流検出手段２（入力電流検出手段に相当）が設けられている。

インバーター回路１００は、３つのアーム２０、３０、４０から構成されている。各アーム２０、３０、４０は、直流電源回路１０の出力母線間にそれぞれ直列に接続された２個のスイッチング素子２１・２２、３１・３２、４１・４２と、各スイッチング素子２１・２２、３１・３２、４１・４２にそれぞれ逆向きに並列に接続されたダイオードとによって構成されている。各スイッチング素子２１・２２、３１・３２、４１・４２には、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が用いられている。

３つのアーム２０、３０、４０のうちアーム３０を共通とし、アーム２０とアーム３０、およびアーム３０とアーム４０が、それぞれフルブリッジ回路を構成している。アーム２０とアーム３０とからなるフルブリッジ回路（第１のインバーター回路に相当）は、内加熱コイル１５ａに交流電圧を供給し、アーム３０と４０とからなるフルブリッジ回路（第２のインバーター回路に相当）は、外加熱コイル１５ｂに交流電圧を供給する。

なお、これ以降、各アーム２０、３０、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。

共通アーム３０は、上スイッチ３１と下スイッチ３２の接続点が出力点となっている。この出力点には、内加熱コイル１５ａと内共振コンデンサ５３とで構成される直列共振回路（内負荷回路）、および外加熱コイル１５ｂと外共振コンデンサ５４とで構成される直列共振回路（外負荷回路）がそれぞれ接続されている。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。

内加熱コイル用アーム２０は、上スイッチ２１と下スイッチ２２の接続点が出力点となっている。この出力点には、前述の内負荷回路が接続されている。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。外加熱コイル用アーム４０は、上スイッチ４１と下スイッチ４２の接続点が出力点となっている。この出力点には、前述の外負荷回路が接続されている。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。

制御手段６１は、図１に示す誘導加熱調理器全体を制御するものであり、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をオンにするよう、各スイッチ２１、２２を交互にオン・オフ制御する。その他のスイッチング素子３１・３２、４１・４２についても同様に交互にオン・オフ制御する。ここで、制御手段６１は、アーム２０とアーム３０とからなるフルブリッジ回路とアーム３０と４０とからなるフルブリッジ回路とを独立して制御する。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いて、加熱出力の調整など動作を制御する。

この制御手段６１は、各上・下スイッチの駆動信号の位相差を制御することで、入力電流検出手段２により検出される入力電流に応じた電力を、操作部からの入力指示により設定された目標電力になるようにすると共に、内加熱コイル電流検出手段５５により検出された電流と外加熱コイル電流検出手段５６により検出された電流が略同等となるように制御する。位相差が大きいと内・外加熱コイル１５ａ、１５ｂへの供給電流が多いため、後述する鍋２００に供給される火力は高火力となり、位相差が小さいと内・外加熱コイル１５ａ、１５ｂへの供給電流が小さいため、後述する鍋２００に供給される火力は低火力となる。

また、制御手段６１は、動作を説明するときに詳述するが、入力電流検出手段２により検出された入力電流および内加熱コイル電流検出手段５５（第１の出力電流検出手段に相当）により検出された内加熱コイル１５ａの電流に基づいて、内加熱コイル１５ａの上方の鍋２００（調理容器）の材質又は有無を判別する第１の判別手段と、入力電流検出手段２により検出された入力電流および外加熱コイル電流検出手段５６（第２の出力電流検出手段）により検出された外加熱コイル１５ｂの電流に基づいて、外加熱コイル１５ｂの上方の鍋２００の材質又は有無を判別する第２の判別手段とを備えている。

この制御手段６１は、第１の判別手段の判別結果と第２の判別手段の判別結果に応じて、共通アーム３０と内加熱コイル用アーム２０および共通アーム３０と外加熱コイル用アーム４０をそれぞれ制御し、その後、外加熱コイル１５ｂに流れる電流が外加熱コイル１５ｂの電流制限値を超えたときには、外加熱コイル１５ｂに流れる電流を電流制限値以下に維持しながら、内加熱コイル１５ａに流れる電流を制御する。

前述した制御手段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してもよいし、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してもよい。また、制御手段６１は、各上・下スイッチ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ている。

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の各上・下スイッチ２１・２２、３１・３２、４１・４２のターンオフ時の出力電圧の変動を遅延させ、各上・下スイッチ２１・２２、３１・３２、４１・４２のターンオフ損失を低減するために設けられている。

内加熱コイル１５ａは、渦巻状に巻回されて外形が円形状に形成された小径鍋加熱用のコイルであり、外加熱コイル１５ｂは、内加熱コイル１５ａの外周を囲むように渦巻状に巻回された大径鍋加熱用のコイルである。この内・外加熱コイル１５ａ、１５ｂは、中心を同一として天板７１の下方に同一面上に配置されている（図２参照）。内加熱コイル１５ａと外加熱コイル１５ｂは、共通アーム３０から見て、巻回方向が同一であり、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１５ａと外加熱コイル１５ｂで同じ向きになるように接続されている。つまり、内加熱コイル１５ａの外周の一端と外加熱コイル１５ｂの内周の一端とが接続されている。また、内加熱コイル１５ａと外加熱コイル１５ｂは、鍋底材質が均一の大径鍋が載置された状態では、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。

次に、内・外加熱コイル１５ａ、１５ｂに流れる電流に応じて生じる磁束と鍋底との位置関係について説明する。

図２は加熱コイルの上方に大きさの異なる鍋を載置した場合の加熱コイルの磁束と鍋底との位置関係を示す模式図である。

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１５ｂの外径よりも大きな大径鍋２００ａを天板７１に載置した状態を示す。
図２（ｂ）は、内加熱コイル１５ａの外径よりも大きく外加熱コイル１５ｂの外径より小さい、材質一様の中径鍋２００ｂを天板７１に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の外径以下の小径鍋２００ｃを天板７１に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により形成された大径鍋（鍋底の材質が径の位置により異なる鍋）２００ｄを天板７１に載置した状態を示す。
図２（ｅ）は、鍋２００を載置していない無負荷の状態を示す。

図２において、内加熱コイル１５ａおよび外加熱コイル１５ｂの周囲の破線矢印は、内・外加熱コイル１５ａ、１５ｂに流れる高周波電流により生じ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。

図２（ａ）に示すように、材質一様の大径鍋２００ａを天板７１に載置した場合には、内加熱コイル１５ａに流れる高周波電流により生じる磁束と、外加熱コイル１５ｂに流れる高周波電流により生じる磁束は、同じ様に鍋底に鎖交して鍋底に渦電流を誘導する。

図２（ｂ）に示すように、材質一様の中径鍋２００ｂを天板７１に載置した場合には、内加熱コイル１５ａに流れる高周波電流により生じる磁束は、中径鍋２００ｂの鍋底に鎖交するが、外加熱コイル１５ｂに流れる高周波電流により生じ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。

図２（ｃ）に示すように、材質一様の小径鍋２００ｃを天板７１に載置した場合には、内加熱コイル１５ａに流れる高周波電流により生じる磁束は、小径鍋２００ｃの鍋底に鎖交するが、外加熱コイル１５ｂに流れる高周波電流により生じる磁束は、小径鍋２００ｃの鍋底に鎖交しない部分が大幅に増え、外加熱コイル１５ｂのインピーダンスが大きくなって外加熱コイル１５ｂの電流は減少する。
外加熱コイル１５ｂのインピーダンスが大きくなる理由としては、外加熱コイル１５ｂ上には小径鍋２００ｃが載置されていないため、外加熱コイル１５ｂに電流を流したときに発生する磁束を打ち消すための渦電流によって生じる磁束がないため、外加熱コイル１５ｂのインピーダンスが大きくなる。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少するため、入力電流が小さくなる。

図２（ｄ）に示すように、磁性金属を鍋底に溶射等したアルミニウム合金の貼り付け鍋２００ｄを天板７１に載置した場合には、内加熱コイル１５ａに流れる高周波電流により生じる磁束は、鍋底に設けられた磁性金属の部分に鎖交するが、外加熱コイル１５ｂに流れる高周波電流により生じる磁束は、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。この場合、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、外負荷回路のインピーダンスが小さくなるため、内負荷回路と外負荷回路とに同一電圧を印加した場合には、外加熱コイル１５ｂに流れる電流は、内加熱コイル１５ａに流れる電流よりも大幅に大きくなる。

図２（ｅ）に示す無負荷状態では、内加熱コイル１５ａに流れる高周波電流により生じる磁束と、外加熱コイル１５ｂに流れる高周波電流により生じる磁束は、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。

以上説明したように、鍋２００の材質や大きさによって、外加熱コイル１５ｂに流れる電流は大きく変化する。
特に、外加熱コイル１５ｂに過大な電流が流れる場合は、上・下スイッチの過電流破壊を防ぐために電流を抑える必要があるが、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（ｄ）の例では、アルミニウム合金の部分に対向する外加熱コイル１５ｂの電流を抑えることにより、アルミニウム合金（以下、「アルミ合金」と記す）の部分の加熱に必要な大出力が得られないため、火力不足が生じる場合がある。

以上、図２（ａ）〜（ｅ）を用いて、内・外加熱コイル１５ａ、１５ｂ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の動作について詳細に説明するが、これに先立ち、本実施の形態１で用いる貼り付け鍋２００ｄの判定について、図３および図４を用いて説明する。

図３は図１の誘導加熱調理器において内加熱コイル上方の鍋の有無又は材質を判定するための鍋判定基準の模式図、図４は図１の誘導加熱調理器において外加熱コイル上方の鍋の有無又は材質を判定するための鍋判定基準の模式図である。
図３において、横軸は入力電流検出手段２により検出される入力電流を示し、縦軸は内加熱コイル電流検出手段５５により検出される内加熱コイル１５ａの電流を示す。
入力電流値と内加熱コイル１５ａの電流に基づいて、内加熱コイル１５ａの上方に鍋２００が載置されていない無負荷かどうか、載置されている鍋２００が誘導加熱に適する（鍋に火力が入りやすい）磁性金属で構成された適切鍋かどうか、鍋２００が誘導加熱に適さない（鍋に火力が入りにくい）アルミ合金や銅で構成された不適切鍋かどうか、又は鍋２００ではないスプーンなどの誘導加熱に適さない小物かどうかを判定する。材質を判定できる理由としては、材質ごとの抵抗値に差があり、一定時間、各上・下スイッチをオンさせたときの内・外加熱コイル１５ａ、１５ｂに流れる電流量で鍋２００の材質を判定する。

図４において、横軸は入力電流検出手段２により検出される入力電流を示し、縦軸は外加熱コイル電流検出手段５６により検出される外加熱コイル１５ｂの電流を示す。入力電流と外加熱コイル１５ｂの電流に基づいて、外加熱コイル１５ｂの上方に鍋２００（小径鍋２００ｃ）が載置されているかどうか、載置されている鍋２００が誘導加熱に適する（鍋に火力が入りやすい）磁性金属で構成された大鍋の通常鍋２００ａかどうか、又は鍋２００が大鍋の貼り付け鍋２００ｄかどうかを判定する。
なお、図３及び図４に示す、各加熱コイル１５ａ、１５ｂ上方の鍋２００の材質等の判定は、各加熱コイル１５ａ、１５ｂに対し、大きな電流を流して加熱調理を実行する前に、比較的小さな電流を流して判定を行うことが望ましい（初期負荷検知）。

次に、貼り付け鍋２００ｄと判定された場合の本実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱制御の動作について、図５を用いて説明する。
図５は図１の共通アーム、内・外加熱コイル用アームに出力される駆動信号の波形図である。
貼り付け鍋２００ｄを加熱する場合、外加熱コイル１５ｂに流れる電流が内加熱コイルの電流に比べて大幅に大きくなり、外加熱コイル１５ｂの電流制限値を超えて目標電力が得られない。

そこで、貼り付け鍋２００ｄを加熱する場合でも目標電力を得るために、各アーム２０、３０、４０のスイッチのスイッチング周波数を一定とし、外加熱コイル用アーム４０の各スイッチ４１、４２の駆動位相を調整して、外加熱コイル１５ｂの電流を所定値以下に制限する（同時駆動）。その後、外加熱コイル用アーム４０の上スイッチ４１、下スイッチ４２の電流を変えず（βの量を固定させる）、従属相の共通アーム３０の上スイッチ３１、下スイッチ３２に対して先行相の内加熱コイル用アーム２０の上スイッチ２１、下スイッチ２２の電流を個別に変える（αの量を可変させる）ことで、内加熱コイル１５ａに流れる電流のみが増えるように制御する。このとき、従属相の共通アーム３０の上スイッチ３１、下スイッチ３２の駆動位相は固定とする。

図６は図１の誘導加熱調理器において加熱開始から内外個別制御に移行するまでの内加熱コイルと外加熱コイルの位相量の関係を示す模式図である。
図６に示す内外同時制御とは、内加熱コイル用アーム２０の上スイッチ２１、下スイッチ２２と外加熱コイル用アーム４０の上スイッチ４１、下スイッチ４２のオン時間の幅を同じにして鍋２００を加熱する。また、図６の内外個別制御とは、内加熱コイル用アーム２０の上スイッチ２１、下スイッチ２２と外加熱コイル用アーム４０の上スイッチ４１、下スイッチ４２のオン時間の幅が異なり、外加熱コイル用アーム４０の上スイッチ４１、下スイッチ４２のオン時間の幅を固定し、内加熱コイル用アーム２０の上スイッチ２１、下スイッチ２２のオン時間の幅を可変させて鍋２００を加熱する。
また、各上・下スイッチのオン時間の幅を制御位相量という。ここで述べるオン時間は各スイッチをオンしている「時間」であり、位相量は「度」で表される。図６（下図）に示すように、時間と位相量の関係性は、各上・下スイッチのオン時間が長いと位相量も大きくなり、各上・下スイッチのオン時間が短ければ位相量も小さくなる。この制御位相量は１周期を３６０度としたときに０〜１８０度までが設定可能な範囲となる。

初期負荷検知にて鍋２００が貼り付け鍋２００ｄと判別された場合、内外同時制御で加熱すると外加熱コイル１５ｂが電流制限値を超えてしまう。そこで、外加熱コイル１５ｂの制御位相量を固定（オン時間を固定（β量）させる）させたまま、内加熱コイル１５ａの制御位相量を可変させて（オン時間を可変（α量）させる）目標電力が得られるようにする。

このように、外加熱コイル用アーム４０に対して内加熱コイル用アーム２０を個別に制御し、出力母線から内加熱コイル１５ａ、外加熱コイル１５ｂに供給する電流量を変えることで、外加熱コイル１５ｂが電流制限値を超えた場合でも、内加熱コイル１５ａに流れる電流を増やすことにより目標電力が得られる。なお、この場合、外加熱コイル１５ｂの電流を電流制限値以下となるようにする。

図７は図１の誘導加熱調理器における加熱制御の動作を示すフローチャートである。
制御手段６１は、操作部によって加熱調理の火力が設定されると、内・外加熱コイル１５ａ、１５ｂの上方の天板７１に載置された鍋２００に小さな火力を入れて鍋２００の大きさや材質を判定する初期負荷検知処理の動作に入る。先ず、制御手段６１は、Ｓ（ステップ）１に入る前に、内加熱コイル用アーム２０の上スイッチ２１、下スイッチ２２を交互にオン／オフさせる駆動信号を出力すると共に、共通アーム３０の上スイッチ３１、下スイッチ３２を交互にオン／オフさせる駆動信号を出力して、内加熱コイル１５ａのみに高周波電流が流れるようにする。

そして、制御手段６１は、入力電流検出手段２により検出される入力電流、および内加熱コイル電流検出手段５５により検出される内加熱コイル１５ａの電流を入力する（Ｓ１）。次いで、制御手段６１は、入力電流および内加熱コイル１５ａの電流を用いて、図３の鍋判定基準に基づき、内加熱コイル１５ａの上方の鍋２００が加熱に適する鍋２００かどうかを判別する（Ｓ２）。

制御手段６１は、Ｓ２において、加熱に適する鍋２００でないと判別した場合、すなわち、入力電流および内加熱コイル１５ａの電流と鍋判定基準（図３）とから、内加熱コイル１５ａの上方に鍋２００が載置されていない（無負荷）スプーン等の小物、又は鍋２００が誘導加熱に適さない（鍋に火力が入りにくい）アルミ合金や銅等の不適切鍋と判別したときには、この鍋判定情報を制御手段６１の記憶部（図示せず）に記憶し（Ｓ３）、初期負荷検知処理の動作を終了する。

また、制御手段６１は、Ｓ２において、入力電流および内加熱コイル１５ａの電流と鍋判定基準（図３）とから、加熱に適する鍋２００と判別したときには、内加熱コイル用アーム２０への駆動信号を停止すると共に、外加熱コイル用アームの上スイッチ４１、下スイッチ４２を交互にオン／オフさせる駆動信号を出力して、共通アーム３０の上スイッチ３１、下スイッチ３２とで、外加熱コイル１５ｂのみに高周波電流が流れるようにする。

そして、制御手段６１は、入力電流検出手段２により検出される入力電流、および外加熱コイル電流検出手段５６により検出される外加熱コイル１５ｂの電流を入力する（Ｓ４）。次いで、制御手段６１は、入力電流および外加熱コイル１５ｂの電流を用いて、図４の鍋判定基準に基づき、外加熱コイル１５ｂの上方の鍋２００が加熱に適する鍋かどうかを判別する（Ｓ５）。

制御手段６１は、Ｓ５において、加熱に適する鍋２００でないと判別した場合、すなわち、入力電流および外加熱コイル１５ｂの電流と鍋判定基準（図４）とから、スプーン等の小物、又は鍋２００が誘導加熱に適さないアルミ合金や銅等の不適切鍋と判別したときには、この鍋判定情報を前述の記憶部に記憶し（Ｓ６）、初期負荷検知処理の動作を終了する。

また、制御手段６１は、Ｓ５において、加熱に適する鍋２００と判別したときには、入力した入力電流値と外加熱コイル１５ｂの電流を用いて、図４の鍋判定基準に基づき、外加熱コイル１５ｂの上方の鍋２００が大鍋かどうかを判別する（Ｓ７）。制御手段６１は、外加熱コイル１５ｂの上方の鍋２００が大鍋でない場合には、その鍋２００は小径鍋２００ｃとして、その鍋判定情報を前述の記憶部に記憶し（Ｓ８）、初期負荷検知処理の動作を終了する。

また、制御手段６１は、Ｓ７において、外加熱コイル１５ｂの上方の鍋２００が大鍋と判別したときにはＳ９に進んで、入力した入力電流値と外加熱コイル１５ｂの電流を用いて、図４の鍋判定基準に基づき、外加熱コイル１５ｂの上方の鍋２００が通常鍋２００ａか貼り付け鍋２００ｄかを判別する（Ｓ９）。制御手段６１は、通常鍋２００ａのときには、この鍋判定情報を前述の記憶部に記憶し（Ｓ１０）、初期負荷検知処理の動作を終了する。一方、制御手段６１は、外加熱コイル１５ｂの上方の鍋２００が貼り付け鍋２００ｄと判別したときには、この鍋判定情報を前述の記憶部に記憶し（Ｓ１１）、初期負荷検知処理の動作を終了する。

通常鍋２００ａとは、鍋２００が大鍋であって、鍋２００の底面外周部の材質が中心部と同じ材質を用いた大径鍋である。貼り付け鍋２００ｄとは、鍋２００が大鍋であって、鍋２００の底面外周部の材質と中心部の材質（アルミ合金）とが異なる大径鍋である。

制御手段６１は、初期負荷検知処理の動作を終了すると、記憶部に記憶した鍋判定情報に基づいて、加熱処理に進んで調理を開始するかどうかを判別する。制御手段６１は、鍋判定情報が、無負荷、不適切鍋、又は小物である場合には、その旨を音声およびブザー、又は何れかで報知して、加熱処理に移行することなく動作を終了する。

また、制御手段６１は、鍋判定情報が小径鍋２００ｃ、通常鍋２００ａ、又は貼り付け鍋２００ｄの場合には、以下のように制御する。
（１）制御手段６１は、鍋判定情報が小径鍋２００ｃの場合、共通アーム３０および内加熱コイル用アーム２０を駆動信号により駆動して、内加熱コイル１５ａのみに高周波電圧を供給し、内加熱コイル１５ａに高周波電流を流す。

（２）制御手段６１は、鍋判定情報が通常鍋２００ａの場合、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を駆動信号により駆動して、内加熱コイル１５ａ及び外加熱コイル１５ｂに高周波電圧を供給し、内加熱コイル１５ａ及び外加熱コイル１５ｂに高周波電流を流す。そして、制御手段６１は、内加熱コイル１５ａ及び外加熱コイル１５ｂに流れる電流が通常鍋用の同一の基準電流値を超えないように、各アーム２０、３０、４０を制御する。つまり、内加熱コイル１５ａ及び外加熱コイル１５ｂに流れる電流が基準電流値を超えた場合には、その電流が低減するように制御する。

（３）制御手段６１は、鍋判定情報が貼り付け鍋２００ｄの場合、つまり、調理容器である鍋２００の材質が底面中央部の材質よりもインピーダンスが小さい場合、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を駆動信号により駆動して、内加熱コイル１５ａおよび外加熱コイル１５ｂに高周波電圧を供給し、内加熱コイル１５ａおよび外加熱コイル１５ｂに高周波電流を流す。この制御により、貼り付け鍋２００ｄのうち抵抗値の小さい底面外周部と対向する外加熱コイル１５ｂに、抵抗値の大きい底面中央部と対向する内加熱コイル１５ａよりも大きな電流が流れる。制御手段６１は、外加熱コイル１５ｂに流れる電流が電流制限値を超えたときには、内外個別制御に移行して、内加熱コイル用アーム２０を制御する。つまり、制御手段６１は、外加熱コイル用アーム４０の制御位相量を固定（β量）し、外加熱コイル１５ｂに流れる電流を電流制限値以下に維持しながら、内加熱コイル用アーム２０の制御位相量を可変（α量）させて、内加熱コイル１５ａおよび外加熱コイル１５ｂの合計電力が目標電力となるように制御する。

このように、貼り付け鍋２００ｄの加熱中に、外加熱コイル１５ｂに流れる電流が電流制限値を超えたときには、外加熱コイル用アーム４０の制御位相量を固定し、内加熱コイル用アーム２０の制御位相量を可変する内外個別制御を行うようにしている。この内外個別制御により、目標電力を得ることができ、効率良く貼り付け鍋２００ｄを加熱することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、加熱対象の鍋２００が貼り付け鍋２００ｄの場合、内外個別制御を行うようにしたが、本実施の形態２は、加熱対象の鍋２００が通常鍋の１つである中径鍋２００ｂの場合に、大きさに応じて内外同時制御又は内外個別制御を行うようにしたものである。
本実施の形態２においては、誘導加熱調理器の構成は、実施の形態１の誘導加熱調理器と同様である。また、その他の実施形態２における内加熱コイル１５ａの上方の鍋２００の有無および材質の判別、外加熱コイル１５ｂの上方の鍋２００の有無又は材質の判別については図７と同様である。

図８は本発明の実施の形態２に係る誘導加熱調理器の加熱制御の動作を示すフローチャートである。
実施の形態２における制御手段６１は、Ｓ１０において（図７参照）、鍋判定情報から天板７１上の鍋２００が大径鍋２００ｂと確認したときには、図８に示すフローチャートへ移行する。先ず、制御手段６１は、内加熱コイル電流検出手段５５により検出される内加熱コイル１５ａの電流、および外加熱コイル電流検出手段５６により検出される外加熱コイル１５ｂの電流を入力する（Ｓ２１）。

そして、制御手段６１は、内加熱コイル１５ａの電流および外加熱コイル１５ｂの電流を用いて、図４に示す鍋判定基準に基づき、内加熱コイル１５ａ、外加熱コイル１５ｂの上方の鍋２００が内外同時制御の対象（通常鍋）になるかどうかを判別する（Ｓ２２）。制御手段６１は、Ｓ２２において、内外同時制御で加熱する鍋２００でないと判別したときには、Ｓ２４へ進んで、この鍋判定情報を前述の記憶部に記憶する（Ｓ２４）。また、制御手段６１は、Ｓ２２において、鍋２００が通常鍋かつ内外同時制御の対象となる貼り付け鍋２００ｄであると判別したときには、この鍋判定情報を記憶部に記憶する（Ｓ２３）。加熱処理中はこの処理を繰り返し行う。

制御手段６１における加熱処理中の鍋２００が、
（１）内外同時制御の対象であった場合、その制御手段６１は、共通アーム３０、内加熱コイル用アーム２０及び外加熱コイル用アーム４０を駆動信号により駆動して、内加熱コイル１５ａ及び外加熱コイル１５ｂに高周波電圧を供給し、内加熱コイル１５ａ及び外加熱コイル１５ｂに高周波電流を流す。そして、制御手段６１は、内加熱コイル１５ａおよび外加熱コイル１５ｂにそれぞれ流れる電流が通常鍋用の同一の基準電流値を超えないように、共通アーム３０、内加熱コイル用アーム２０及び外加熱コイル用アーム４０をそれぞれ制御する。つまり、内加熱コイル１５ａおよび外加熱コイル１５ｂにそれぞれ流れる電流が基準電流値を超えた場合は、それぞれの電流を低減するように制御する。

（２）内外個別制御の対象であった場合、制御手段６１は、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を駆動信号により駆動して、内加熱コイル１５ａおよび外加熱コイル１５ｂに高周波電圧を供給し、内加熱コイル１５ａおよび外加熱コイル１５ｂに高周波電流を流す。この場合、僅かに外加熱コイル１５ｂ上に載置されているような鍋判別が難しい中径鍋２００ｂに対して大鍋と判別されてしまい、外加熱コイル１５ｂの抵抗値は内加熱コイル１５ａの抵抗値と比べて小さくなるため、外加熱コイル１５ｂに大きな電流が流れ易くなる。
そこで、制御手段６１は、外加熱コイル１５ｂに流れる電流が電流制限値を超えたときに、内外個別制御に移行して、内加熱コイル用アーム２０を制御する。つまり、制御手段６１は、外加熱コイル用アーム４０の制御位相量を固定（β量）し、外加熱コイル１５ｂに流れる電流を電流制限値以下に維持しながら、内加熱コイル用アーム２０の制御位相量を可変（α量）させて、内加熱コイル１５ａおよび外加熱コイル１５ｂの合計電力が目標電力となるように制御する。

このように、僅かに外加熱コイル１５ｂ上に載置されている中径鍋２００ｂの加熱中に、外加熱コイル１５ｂに流れる電流が電流制限値を超えたときには、外加熱コイル用アーム４０の制御位相量を固定し、内加熱コイル用アーム２０の制御位相量を可変する内外個別制御を行うようにしている。この内外個別制御により、目標電力を得ることができ、効率良く中径鍋２００ｂを加熱することができる。

なお、実施の形態１、２において、内加熱コイル１５ａ側の内負荷回路と外加熱コイル１５ｂ側の外負荷回路に高周波電流を供給するインバーター回路としてフルブリッジ回路で構成し、共通アーム３０に対する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の各上・下スイッチの駆動信号の位相差を調整して加熱の電力を調整する例を説明したが、これに限らず、ハーフブリッジ回路や一石共振回路等で構成してもよい。

１ 商用電源、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、１５ａ 内加熱コイル、１５ｂ 外加熱コイル、２０ 内加熱コイル用アーム、２１ 上スイッチ、２２ 下スイッチ、２３ スナバコンデンサ、３０ 共通アーム、３１ 上スイッチ、３２ 下スイッチ、３３ スナバコンデンサ、４０ 外加熱コイル用アーム、４１ 上スイッチ、４２ 下スイッチ、４３ スナバコンデンサ、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、７１ 天板、１００ インバーター回路、２００ 鍋、２００ａ 大径鍋、２００ｂ 中径鍋、２００ｃ 小径鍋、２００ｄ 貼り付け鍋（大径鍋）。

Claims (4)

1. 調理容器が載置される天板と、
   前記天板の下方に配置された内加熱コイルと、
   前記内加熱コイルの外周を囲むように配置された外加熱コイルと、
   前記内加熱コイルに高周波電流を供給する第１のインバーター回路と、
   前記外加熱コイルに高周波電流を供給する第２のインバーター回路と、
   前記第１のインバーター回路および前記第２のインバーター回路を独立して制御する制御手段と、
   前記第１および第２のインバーター回路への入力電流を検出する入力電流検出手段と、
   前記内加熱コイルに流れる電流を検出する第１の出力電流検出手段と、
   前記外加熱コイルに流れる電流を検出する第２の出力電流検出手段と、
   前記入力電流検出手段により検出された電流および前記第１の出力電流検出手段により検出された電流に基づいて、前記内加熱コイルの上方の前記調理容器の材質又は有無を判別する第１の判別手段と、
   前記入力電流検出手段により検出された電流および前記第２の出力電流検出手段により検出された電流に基づいて、前記外加熱コイルの上方の前記調理容器の材質又は有無を判別する第２の判別手段と
   を備え、
   前記制御手段は、前記第１の判別手段の判別結果と前記第２の判別手段の判別結果とから前記調理容器の大きさおよび材質を判別し、前記第１のインバーター回路および前記第２のインバーター回路を制御し、その後、前記外加熱コイルに流れる電流が当該外加熱コイルの電流制限値を超えたときに、前記外加熱コイルに流れる電流を前記電流制限値以下に維持しながら、前記内加熱コイルに流れる電流を制御することを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 前記制御手段は、前記調理容器そのものの材質が当該調理容器の底面中央部に設けられた材質と異なり、かつ前記調理容器の材質が底面中央部の材質よりもインピーダンスが小さい場合、前記外加熱コイルに流れる電流が当該外加熱コイルの電流制限値を超えたときに、前記外加熱コイルに流れる電流を前記電流制限値以下に維持しながら、前記内加熱コイルに流れる電流を制御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. 前記制御手段は、前記内加熱コイル上に配置された前記調理容器の外周部が前記外加熱コイル上に位置するような場合、前記外加熱コイルに流れる電流が当該外加熱コイルの電流制限値を超えたときに、前記外加熱コイルに流れる電流を前記電流制限値以下に維持しながら、前記内加熱コイルに流れる電流を制御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。
4. 前記内加熱コイルは、渦巻状に巻回されて外形が円形状に形成され、
   前記外加熱コイルは、前記内加熱コイルの外周を囲むように渦巻状に巻回され、
   前記内加熱コイルおよび前記外加熱コイルの巻回方向が同一であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の誘導加熱調理器。

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