加熱調理器
【課題】ヒータを加熱庫から容易に着脱および交換できるように構成して、加熱庫を清掃しやすくするとともに、ヒータが加熱庫の内部に適正に装着されていないことを検知してユーザに知らせることにより、安全性および信頼性の高い加熱調理器を提供する。
【解決手段】加熱庫１０の内部に着脱自在に装着された電気的に閉じた導電体からなるヒータ２０ａ、２０ｂと、加熱庫１０の外部に配置されたコイル３０ａ，３０ｂ、およびこれに接続された共振コンデンサからなる共振回路部と、駆動周波数を有する高周波電流を共振回路部に供給するインバータ回路と、ヒータと鎖交するように配置された磁性体と、共振回路部の両端に印加される駆動電圧を検出する駆動電圧検出部と、共振回路部に流れる駆動電流を検出する駆動電流検出部と、検出された駆動電圧および駆動電流に基づいて、ヒータの負荷状態を判定する負荷状態判定部とを備える。
【解決手段】加熱庫１０の内部に着脱自在に装着された電気的に閉じた導電体からなるヒータ２０ａ、２０ｂと、加熱庫１０の外部に配置されたコイル３０ａ，３０ｂ、およびこれに接続された共振コンデンサからなる共振回路部と、駆動周波数を有する高周波電流を共振回路部に供給するインバータ回路と、ヒータと鎖交するように配置された磁性体と、共振回路部の両端に印加される駆動電圧を検出する駆動電圧検出部と、共振回路部に流れる駆動電流を検出する駆動電流検出部と、検出された駆動電圧および駆動電流に基づいて、ヒータの負荷状態を判定する負荷状態判定部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は加熱調理器に関し、とりわけグリル、ロースタ、オーブンなどの加熱庫において誘導電流式ヒータを熱源に用いた加熱調理器に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるＩＨクッキングヒータ（Induction Heating：電磁誘導加熱式調理器）の多くは、焼き魚などを調理するための加熱庫を有する。加熱庫は、一般にはグリル、ロースタあるいはオーブンとも呼ばれる。焼き魚（特に秋刀魚の塩焼きなど）は、高温の加熱源からの輻射熱により表面をこんがりと焼き、高温の空気により魚の内部まで十分に加熱して調理されたものが美味しいとされている。
【０００３】
また、特に秋刀魚の塩焼きなどの調理中に、魚から多くの脂（可燃性油分）が出るが、これを受ける脂受け皿が必要であり、さらに脂受け皿で受けた魚の脂が発火しないように、脂受け皿および脂を発火温度より低い温度に維持しなければならない。なお、これは焼き魚の調理に限らず、肉類を調理する場合も同様である。このような加熱庫内での調理はグリル調理ともいう。
【０００４】
ＩＨクッキングヒータの加熱庫は、一般に、加熱庫内の上方と下方にシーズヒータやラジエントヒータなどの電気ヒータ（抵抗体に電流が流れたときのジュール熱により発熱するので「抵抗式ヒータ」ともいう。）が設けられ、電気ヒータの給電端子は加熱庫の外部に設けられた電源と電気的に接続され、電源から電気ヒータに電力が供給されて電気ヒータは加熱される。そして電気ヒータに供給された電力は、電気ヒータで熱エネルギに変換され、その熱エネルギにより加熱庫の内部の食品が直接的に、高温に加熱された空気を介して食品が加熱調理される。このような構成の加熱調理器は、ＩＨクッキングヒータに限らず、オーブントースタやオーブンレンジなども同様の構成をしていることが多い。
このような電気ヒータを用いた加熱調理器の構成は簡便ではあるが、電気ヒータが加熱庫内に固定されているため、調理後の清掃を困難にし、清掃性に改善の余地があった。すなわちＩＨクッキングヒータに限らずオーブンレンジなどの他の任意の形態の加熱調理器においても、清掃性の改善に対する要求は高い。これは食品を扱う調理器にとっては本質的な要求である。
そこで食品の加熱源となる金属を非接触式に誘導加熱するオーブンあるいはオーブンレンジがこれまでにも提案されており、加熱源が加熱庫に対して着脱可能なものも知られている。
【０００５】
たとえば特許文献１において、誘導加熱技術を利用した従来のオーブンは、磁性体で構成される庫の上面および下面に対向して配置された加熱コイルを有し、加熱コイルに高周波電流を流すことによって加熱庫が加熱する。庫は着脱可能となっているため、これにより清掃性を向上させることができる。
【０００６】
また特許文献２によれば、誘導加熱技術を利用した別の従来式オーブンレンジが提案されている。このオーブンレンジにおいては、耐熱ガラス等の絶縁性耐熱板からなる仕切板を用いて、加熱室の内部と機械的および電気的に遮断された誘導加熱コイルが、加熱室の底部に設けられ、仕切板の上には誘導加熱コイルに対向して金属製の発熱体が配置されている。発熱体は閉ループを形成する帯状の金属体として構成されているので、誘導電流を効率的に発生させるとともに、金属体の放熱面積を自由に設定することができる。なお、特許文献２に記載の発熱体も同様に、加熱室内において着脱自在に配置されている。
【０００７】
さらに特許文献３に記載された誘導加熱技術を利用したさらに別の従来式のオーブンレンジは、取り出し自在に構成されたオーブン皿の外周部分を左右２ヶ所から誘導加熱するための誘導加熱手段が設けられている。オーブン皿は、少なくともその被加熱部分にホーロー（琺瑯）被膜を施した鉄板などの磁性体を有する。また誘導加熱手段は、裁縫ミシン等で用いられるボビンのように巻かれたコイルと、コイルの発生する磁束をオーブン皿に効率的に供給するコアとから構成されている。コアは、たとえばＵ字型であり、磁束がコアおよびオーブン皿の外周部分により閉磁路を形成し、高周波磁束が他の部分に漏れないように構成されている。オーブン皿は、その下面側が磁性ステンレス等の磁性材料で構成され、その上面側がアルミまたは銅等の高熱伝導材料で構成されている。コイルおよびコアで発生する磁束により磁性材料が誘導加熱され、この発生熱は、高熱伝導材料からなるオーブン皿全体に伝達される。
【０００８】
さらに特許文献４に記載された誘導加熱と高周波加熱を併用した加熱調理器は、加熱庫（調理庫）の底面部に誘導加熱コイルが埋め込まれ、その上に薄いマイカシートなどからなる絶縁板、グラスウールからなる断熱材、ステンレス製（SUS304）のパンチング板、ステンレス製（SUS304）主底板、および低損失の誘電体材料からなる載置台が順次重ねて構成されており、インバータ回路により誘導加熱コイルに高周波電流を流して載置台に置かれた容器を誘導加熱することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２８２２２１号公報
【特許文献２】特開平８−１３８８６４号公報
【特許文献３】特開平６−１８０４４号公報
【特許文献４】特開２００６−２０７８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような従来から知られている誘導加熱技術を用いた加熱庫を、ＩＨクッキングヒータなどのグリル調理を行う加熱庫に使用する場合、以下の問題点があった。
特許文献１に記載された従来の加熱調理器では、加熱庫の内側にコ字状の磁性体を挿入し、上面と下面にコイルを設けて、コ字状の磁性体の上面と下面を誘導加熱するので、魚などの食材から出る脂が発火しないようにするためには、下面を発火温度（約２５０℃）以下にする必要があり、下面の磁性体を十分に高温にすることができず、輻射を利用したグリル調理に適さないという問題点があった。
【００１１】
また、特許文献２に記載された従来の加熱調理器では、誘導加熱によって加熱される帯状金属が閉ループを構成するため、効率良く誘導加熱され、また高温に加熱することができるが、グリル調理を行うために帯状金属からの輻射熱を利用しようとすると、帯状金属から放射される赤外線が食材に照射されるようにするために、脂受け用の皿を帯状金属とコイルの間に設ける必要がある。この場合、帯状金属には磁束が到達して誘導加熱されるが、脂受け皿は誘導加熱されないようにする必要がある。そのためには脂受け皿をセラミックスなどの絶縁物で構成する必要があった。セラミックス皿は強度の観点から厚くする必要があり、また脂受け皿上の脂が発火しないようにするために脂受け皿の温度を脂の発火点以下に抑える必要があり、帯状金属と脂受け皿の距離を大きくしなければならない。そのためコイルと帯状金属の距離が大きくなり帯状金属を効率良く誘導加熱することができないという問題点があった。
【００１２】
また特許文献２に記載の加熱調理器において、金属製の発熱体は着脱自在であり、庫内の清掃時にユーザにより取り外すことができるが、ユーザによる着脱に際して、発熱体が適正に装着されない場合や、発熱体以外の異物が仕切板と発熱体との間または発熱体と載置台の間に介在する場合、発熱体が損傷し、劣化した場合には、発熱体による所期の加熱効果を実現することができず、加熱調理器の安全性および信頼性が損なわれるという問題点があった。
【００１３】
また、特許文献３に記載された従来の加熱調理器では、オーブン皿を加熱してフライパン調理を行うため、グリル調理には適さないが、オーブン皿を高温に加熱してそこからの輻射熱を利用してグリル調理を行おうと試みることも可能である。しかし、特許文献３に記載された従来の加熱調理器ではオーブン皿の側面に設けたコイルによって、オーブン皿の側壁面が加熱されるに過ぎず、オーブン皿の中央部は高熱伝導材料であるアルミや銅によって側面からの伝熱により加熱されるため、十分に高温にするためには高熱伝導材料の厚みを極めて厚くしなければならず、その結果、加熱庫内の有効体積が減少し、またオーブン皿の熱容量が大きくなるため温度上昇に時間がかかるといった問題点があった。
【００１４】
また、特許文献２と同様、オーブン皿は、ユーザにより着脱自在であるが、調理時や庫内の清掃時において装着する際、コイルに対して適正な位置に装着されない場合や、コイルとの間に異物が介在した状態で装着された場合、オーブン皿が変形し、損傷し、劣化した場合には、オーブン皿からの予定した発熱を実現することができず、加熱調理器の安全性および信頼性が損なわれるという問題点があった。
【００１５】
また、特許文献４に記載された加熱調理器は、加熱庫内の載置台上に載置された容器を誘導加熱するものであり、秋刀魚の塩焼きなどのグリル調理には適さず、加熱庫内の庫内温度を制御するオーブン調理にも適さない。さらに被加熱容器の形状および材質、ならびに被加熱容器の載置位置により、誘導加熱コイルに給電インバータ回路のインピーダンス（被加熱容器の見かけ上のインピーダンスを含む）が変化するため、被加熱容器による加熱を調理方法または調理食材に応じて自在に制御することは困難であった。
【００１６】
そこで本願発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、加熱庫内に装着された電気的に閉じた導電体からなるヒータに、加熱庫の外部に配置されたコイルを用いて誘導加熱することにより、ヒータを加熱庫から容易に着脱および交換できるように構成して、加熱庫を清掃しやすくし、調理時に食材から生じる脂の受け皿を低温に維持して脂の発火を防止しつつ、加熱庫内の全領域に渡って食材を十分に高温加熱できる加熱調理器を実現するものである。とりわけユーザによるヒータの装着に際して、ヒータが加熱庫内に適正に装着されていない場合（未装着および不完全装着を含む）、ヒータが異物を介在した状態で装着されている場合、またはヒータが劣化している場合等には、これを検知してユーザに知らせることにより、安全性および信頼性の高い加熱調理器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本願発明に係る加熱調理器は、箱状の加熱庫と、前記加熱庫の内部に装着された電気的に閉じた導電体からなるヒータと、前記加熱庫の外部に配置されたコイル、およびこれに接続された共振コンデンサからなる共振回路部と、駆動周波数を有する高周波電流を共振回路部に供給するインバータ回路と、前記コイルから発生する高周波磁束が前記ヒータと鎖交するように配置された磁性体と、前記共振回路部の両端に印加される駆動電圧を検出する駆動電圧検出部と、前記共振回路部に流れる駆動電流を検出する駆動電流検出部と、検出された駆動電圧および駆動電流に基づいて、前記コイルと電磁気的に結合する前記ヒータの負荷状態を判定する負荷状態判定部とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本願発明によれば、ヒータを加熱庫から容易に着脱および交換できるように構成して、加熱庫を清掃しやすくするとともに、ヒータが加熱庫内に適正に装着されていない場合（未装着および不完全装着を含む）やヒータの劣化状態を判別し、これを検知してユーザに知らせることにより、安全性および信頼性の高い加熱調理器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本願発明に係る実施の形態１の加熱調理器を示す断面図である。
【図２】図１の主要な構成部品を概略的に示す斜視図である。
【図３】実施の形態１による加熱調理器の断熱部材を示す斜視図である。
【図４】図２のコイルに流れるコイル電流と、ヒータに流れる誘導電流の流れる方向を示す概略斜視図である。
【図５】実施の形態１による誘導加熱手段の部分的な拡大垂直断面である。
【図６】実施の形態１による加熱調理器のヒータを示す平面図であって、（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、ヒータを構造的および機能的に示すものである。
【図７】図６（ａ）に示す各温度測定位置において、実験で測定されたヒータの温度上昇をプロットしたグラフである。
【図８】実施の形態１の変形例による加熱調理器の主要部を示す斜視図である。
【図９】実施の形態１に係る電源回路の回路構成を示す回路ブロック図である。
【図１０】コイルの駆動周波数の１周期における駆動電圧および駆動電流の波形図である。
【図１１】実施の形態２に係る電源回路の回路構成を示す回路ブロック図である。
【図１２】実施の形態３に係る電源回路の回路構成を示す回路ブロック図である。
【図１３】実施の形態４に係る電源回路の回路構成を示す回路ブロック図である。
【図１４】実施の形態５に係る電源回路の回路構成を示す回路ブロック図である。
【図１５】実施の形態６に係る電源回路の回路構成を示す回路ブロック図である。
【図１６】実施の形態７に係る加熱調理器を内蔵した誘導加熱調理器の全体構成を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して本願発明に係る加熱調理器の実施の形態を説明する。各実施の形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（たとえば、「上」、「下」、「右」、および「左」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本願発明を限定するものでない。また以下の添付図面において、同様の構成部品については同様の符号を用いて参照する。
【００２１】
実施の形態１．
図１は、本願発明に係る実施の形態１の加熱調理器を示す断面図である。図２は、加熱調理器の主要な構成部品を概略的に示す斜視図である。なお、本願発明の各実施の形態に示す加熱調理器１は、ＩＨクッキングヒータ等に好適に用いられ、とりわけグリル調理を行う加熱庫として有用であるが、オーブンレンジやオーブントースタなどの他の形態を有する加熱調理器として採用することができ、グリル調理の他、オーブン調理などのさまざまな加熱調理に利用することができる。
【００２２】
本願発明に係る実施の形態１の加熱調理器１は、図１に示すように加熱庫（箱状筐体）１０を有する。加熱庫１０は、上壁１２ａ、下壁１２ｂ、垂直方向に延びる左右の側壁１４ａ，１４ｂ、および前壁および後壁（図示せず）を有する。図１および図２に示すように加熱調理器１は、加熱庫１０の内部の上方および下方において電気的な閉ループ（閉回路）を構成する金属体からなる着脱可能なヒータ２０ａ，２０ｂと、左右の側壁１４ａ，１４ｂに沿って配設されたコイル３０ａ，３０ｂと、各コイル３０ａ，３０ｂに隣接して配置された磁性材料からなるフェライトコアなどの磁性体３２とを有する。
【００２３】
コイル３０ａ，３０ｂは、たとえば直径が０．３ｍｍの銅線を樹脂などで被覆したものを１９本撚り線にしたいわゆるリッツ線を、側壁１４ａ，１４ｂに平行な平面上にほぼ長方形状（各角部が湾曲した長方形状またはほぼ楕円形状も含む）に、たとえば複数回（２５回）捲回して形成されたものである。これらの複数のリッツ線は、長方形の各辺に沿って捲回され、同一方向の電流（磁束）を形成する。一方、磁性体３２は、図２において電流が同一方向に流れるように配置された複数のリッツ線をコ字状（Ｃ字状や略Ｏ字状であってもよい）に包囲するように配設される。同様に図示のように、２つの磁性体３２が、上方および下方に配置されたヒータ２０ａ，２０ｂに対して平行に対向配置されている。
【００２４】
磁性体３２は、たとえば一般的なＩＨクッキングヒータの加熱コイルの周囲に広く用いられるフェライトコアと同等の磁性材料を用いて形成することができる。またコ字状の磁性体３２の内側には、コ字状の断熱部材３４が設けられている。すなわちコイル３０ａ，３０ｂは、ヒータ２０ａ，２０ｂに対向する部分において、図１および図２に示すように磁性体３２と断熱部材３４によって挟まれた構造を有する。
なお断熱部材３４は、図３に示すように、ガラスウールやセラミックウールなどの断熱材３４ａとセラミックス３４ｂの二層構造を有し、加熱庫１０の側壁１４ａ，１４ｂの一部についてはセラミックス３４ｂで構成してもよいし、鉄またはステンレス等の金属で構成してもよい。
【００２５】
このように構成された断熱部材３４により、コイル３０ａ，３０ｂおよび磁性体３２は、加熱庫１０の内部の高温の空気から断熱される。なお断熱材３４ａは、上記の他、空気層であってもよいし、空気流であってもよい。このように構成されたコイル３０ａ，３０ｂ、磁性体３２、断熱部材３４が図１に示すように加熱庫１０の側壁１４ａ，１４ｂの一部となるように配置される。一方、加熱庫１０の残りの壁面（上壁１２ａおよび下壁１２ｂなどを含む）は、鉄またはステンレス等の金属、あるいはセラミックスまたはガラスなどの絶縁材料など耐熱性材料を用いて構成される。さらに図示しない加熱庫１０の前壁および後壁により閉じられる。すなわち加熱庫１０は、耐熱性材料からなる上壁１２ａ、下壁１２ｂ、側壁１４ａ，１４ｂ、前壁および後壁によって閉じられた筐体を構成する。なお、加熱庫１０の前壁は、食品等の出し入れなどのために開閉自在の前扉（ここでは図示せず）を有する。
【００２６】
またヒータ２０ａ，２０ｂは、図示のように、断熱部材３４の水平方向に延びる溝部（開口部）３６内に挿入されて支持される。このときヒータ２０ａ，２０ｂは、断熱部材３４の溝部３６上に載置されているに過ぎず、開閉自在な前壁から着脱可能である。同様に、加熱庫１０の内部には食材を載せるための焼き網３７、および食材から出る脂を受けるための脂受け皿３８が前壁を介して配置される。焼き網３７および脂受け皿３８の構造および材質は、従来式のＩＨクッキングヒータの加熱庫に用いられる構造および材質と同等のものを使用することができる。同様に、加熱庫１０の側壁１４ａ，１４ｂ等の内面には、防汚効果および遠赤外線効果を目的とした各種コーティングを施しておくことが好ましい。
【００２７】
次に動作について説明する。コイル３０ａ，３０ｂに図示しない電源回路から２０〜１００ｋＨｚの高周波電流が供給されると、コイル３０ａ，３０ｂの周囲に高周波磁束が発生する。磁性体３２で包囲されたコイル３０ａ，３０ｂから生じた高周波磁束は、コ字状の磁性体３２と、ヒータ２０ａ，２０ｂおよび溝部（開口部）３６とを通る磁気回路を形成するとともに、ヒータ２０ａ，２０ｂに鎖交する。このとき、電気的な閉じた（閉ループを構成する）ヒータ２０ａ，２０ｂに、鎖交した高周波磁束による誘導電流が発生し、誘導電流によるジュール熱がヒータ２０ａ，２０ｂ全体に均一に発生する。このようにヒータ２０ａ，２０ｂの全体が均一に加熱されるため、加熱庫１０に収容された食品をむらなく加熱することができる。電源回路からコイル３０ａ，３０ｂに十分な電力（たとえば合わせて２ｋＷ）を供給すると、ヒータ２０ａ，２０ｂは８００℃以上に加熱され、放射赤外線により食品を直接的に加熱することができる。
またヒータ２０ａ，２０ｂは、その周囲の空気を加熱し、対流により加熱庫１０の内部の空気が一様に高温になるので、高温空気により食品を間接的に加熱することができる。
このように加熱庫１０に収容された食品は、ヒータ２０ａ，２０ｂからの輻射熱および高温の空気により加熱され、グリル調理される。
【００２８】
加熱により食材から生じる脂は、下側ヒータ２０ｂより下方に設置された脂受け皿３８によって受容される。本願発明の加熱調理器１は、下側ヒータ２０ｂに誘導電流を流してジュール熱により加熱するものであり、前掲特許文献１および２に記載された従来式の加熱調理器のように誘導加熱を加熱原理とするものではない。したがって、脂受け皿９を金属材料で形成しても下側ヒータ２０ｂにより直接的に加熱されることはなく、下側ヒータ２０ｂと脂受け皿３８の間に実質的な距離を設けることにより、脂受け皿３８の温度を脂の発火温度より低く抑えることができる。
【００２９】
なお、本願発明で採用する誘導電流で生じるジュール熱による加熱は、一般のＩＨクッキングヒータのトッププレート上に載置された鍋に対する誘導加熱とは原理的に異なり、「誘導加熱」と呼べないかも知れないが、電磁誘導によって流れる「誘導電流」で生じるジュール熱による加熱であるため、本願では敢えて誘導加熱として扱うこととする。そして電磁誘導により、ヒータ２０ａ，２０ｂに誘導電流を流すためのコイル３０ａ，３０ｂおよび磁性体３２を、ここでは「誘導加熱手段」と呼ぶこととする。なお、上述のヒータ２０ａ，２０ｂの入力電力および温度は一例であり、ヒータ２０ａ，２０ｂの温度は入力電力およびヒータの放熱面積（表面積）等をパラメータとして決まるものである。
【００３０】
図４はコイル３０ａ，３０ｂに流れるコイル電流の方向と、コイル電流によって発生する磁束の方向と、電磁誘導によってヒータ２０ａ，２０ｂに流れる誘導電流の方向を示したものである。図を解りやすくするために、コイル３０ａ，３０ｂおよびヒータ２０ａ，２０ｂ以外の構成要素を省略して示す。図４において、コイル電流および誘導電流は、コイル３０ａ，３０ｂおよびヒータ２０ａ，２０ｂに上書きして図示する。コイル電流および誘導電流の流れる方向は駆動周波数で変化するが、図４ではある瞬間のものを示す。コイル３０ａ，３０ｂに図４に示す方向にコイル電流が流れると、コイル３０ａ，３０ｂの周囲に磁束が発生する。この磁束は電気的な閉ループを構成するヒータ２０ａ，２０ｂと鎖交するのでヒータ２０ａ，２０ｂには電磁誘導により起電力が発生し、誘導電流がヒータ２０ａ，２０ｂそれぞれの閉ループを流れる。すなわち、これは変圧器と同じ原理であり、コイル３０ａ，３０ｂが変圧器の一次側コイルであり、ヒータ２０ａ，２０ｂが変圧器の二次側コイルであると考えることもできる。以上のような原理によりヒータ２０ａ，２０ｂは加熱されるので、図１および図２のように、並列あるいは直列に接続された２つのコイル３０ａ，３０ｂを１つの電源回路５０（後述）で駆動する場合、各コイル３０ａ，３０ｂは、コイル電流が図４に示すような方向に流れるように接続する必要がある。一方、個別の電源回路５０を用いて各コイル３０ａ，３０ｂを独立して駆動する場合、図４のようにコイル電流の位相（方向）を設定すると最大のヒータ加熱を実現することができ、位相（方向）を互いにずらすことにより任意の（調節可能な）ヒータ加熱を実現することができる。
【００３１】
図５は、コイル３０と磁性体３２（断熱部材３４およびヒータ２０を含む）からなる誘導加熱手段の部分的な拡大垂直断面であって、図１に示す加熱調理器１の４つのうち１つの誘導加熱手段を示すものである。図５のヒータ２０は、磁束と鎖交する部分のみ図示されている。
コイル３０に高周波電流を流すと、コイル３０の周囲に高周波磁束が発生する。高周波磁束はコ字状の磁性体３２とコ字の開口部からなる磁気回路を通る。ここで「コ字状の磁性体３２」とは、コイル３０に沿って延びる基部４０と、基部４０の両端から垂直に延びる一対の側部４２ａ，４２ｂとを有し、側部４２ａ，４２ｂの間には開口部３６を形成するものをいう。
【００３２】
コ字状の磁性体３２の開口部３６を通る磁束は、図５に示すように、ヒータ２０を通過しない磁束φ１とヒータ２０を通過する磁束φ２とを含む。磁束φ１は、電気的に閉じたヒータ２０に誘導電流を流すために極めて有効な磁束である。一方、磁束φ２は、ヒータ２０に誘導電流を流すことにも寄与するが、ヒータ２０の一部に渦電流を発生させるので、ヒータ２０は、誘導電流に加えて、渦電流によるジュール熱により加熱される。したがって、ヒータ２０が閉ループの延びる方向に沿って均一な材質および形状を有する場合には、ヒータ２０の温度はコイル３０ａ，３０ｂに隣接する磁束と鎖交する部分においてより高くなり、それ以外の部分においてより低くなる。コイル３０ａ，３０ｂに隣接するヒータ２０の部分も加熱調理器１の加熱庫１０の内部の空気を温めるのに役立つのでエネルギ損失にはならないが、コイル３０を保護するために断熱部材３４の断熱層を厚くするか、あるいはコイル３０（および磁性体３２）とヒータ２０との間に空気層を設けて風を流すなどにより断熱性を高める必要がある。
【００３３】
図６（ａ）および図６（ｂ）は実施の形態１の加熱調理器１に好適なヒータ２０を示す平面図である。図６（ａ）はヒータ２０を構造的に示し、図６（ｂ）は機能的に示す。ヒータ２０は、導電体を１ターンの閉回路状（ループ状）に形成したものである。なお、本願発明の加熱調理器１に使用されるヒータ２０は、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すものに限定されることはなく、電気的な閉ループを構成するヒータであれば任意の形状、構造、材質を有するものであってもよい。図６（ａ）に示すように、好適なヒータ２０は構造的に２種類の部分に分かれる。すなわちヒータ２０は、その両端部（すなわちコイル３０ａ，３０ｂに隣接する部分）に電気抵抗の小さな低抵抗部２２を有し、ヒータ２０の中央部は電気抵抗の大きな高抵抗部２６を有する。ここでいう電気抵抗の高低は、低抵抗部２２と高抵抗部２６の単位長さあたりの電気抵抗の相対的な高低である。
たとえば、同一金属で作製する場合は、低抵抗部２２を中身の詰まった棒（中実棒）で作製し、高抵抗部２６をパイプ（中空棒）で作製し、これらを溶接などの方法で接続してもよい。また、異種の金属で作製する場合は、低抵抗部２２を銅等の電気抵抗のより低い金属で作製し、高抵抗部２６をステンレスなどの電気抵抗のより高い金属で作製してもよい。
また構造および材質の両方が互いに異なる高抵抗部２６と低抵抗部２２を作製してもよい。具体的には、低抵抗部２２を外径６ｍｍの銅あるいは銅合金からなる中実棒で作製し、高抵抗部２６を外径６ｍｍ、半径方向の厚み０．３〜１ｍｍのステンレスパイプ（中空棒）で作製し、これらを溶接あるいはロウ付けにより接続してヒータ２０を作製してもよい。
なお、ここで「電気抵抗」とは、ヒータ２０に流れる誘導電流の所定周波数に対するヒータの電気抵抗であるので、表皮効果の影響により、中実棒より中空棒で作製した方がより小さい電気抵抗を実現する場合には、パイプ（中空棒）を用いて低抵抗部２２を形成してもよい。
【００３４】
図６に示すようなヒータ２０の外形形状、たとえば曲げ回数は任意であるが、シーズヒータ等とは異なり、ヒータ２０内部に電熱線などの構造部品を含まないため、折り曲げ加工等による破損の虞が極めて少なく、任意の所望形状を有するヒータ２０を安価で作製することができる。また、このように作製したヒータ２０は、防汚効果あるいは保護効果などを目的として、その表面に各種コーティングを行ってもよい。
【００３５】
次に、ヒータ２０を機能的な側面から説明する。図６（ａ）の低抵抗部２２は、図６（ｂ）に示すように給電部２４と冷却部２５とからなる。また図６（ａ）の高抵抗部２６はヒータ部２６ともいう。
【００３６】
次に動作について説明する。ヒータ２０は、上述のように、ともに中実銅棒の給電部２４および冷却部２５からなる低抵抗部２２と、ステンレスパイプからなる高抵抗部２６（ヒータ部）とを有するものとする。ヒータ２０は、図１および図２に示すように、その給電部２４を断熱部材３４の溝部（開口部）３６内に挿入することにより加熱庫１０に装着される。
電源回路からコイル３０に高周波電流が供給されると、コイル３０の周囲に高周波磁束が形成され、給電部２４が磁束と鎖交してヒータ２０内に誘導電流を形成する。このとき給電部２４は、誘導電流および渦電流により生じるジュール熱で加熱されるが、電気抵抗が小さいため誘導電流により生じるジュール熱は比較的に小さい。また渦電流による加熱も電気抵抗が小さい材質であれば小さく、非磁性体である銅であれば渦電流による加熱を十分に小さくすることができる。
【００３７】
なお給電部２４は、断熱部材３４の溝部３６に載置（断熱部材３４に包囲）されているため、冷却部２５に比べ放熱性が劣る。また冷却部２５は、給電部２４と同じ構造および材質を有するが、周囲が空気で包囲されているため放熱性が良好である。また冷却部２５は、電気抵抗が小さくなるように構成されているので、誘導電流のジュール熱による発熱も小さく、比較的に低い温度に維持される。
【００３８】
一方、ヒータ部２６は全体的に空気に露出しているので、周辺空気による放熱性は冷却部２５と同じであるが、その電気抵抗が相対的に大きいので、誘導電流のジュール熱による発熱は冷却部２５より大きくなる。したがって食材は、ヒータ部２６からの輻射熱によって効率的にグリル調理される。また、高温となるヒータ部２６に比して、冷却部２５は、自らの発熱も小さく、ヒータ部２６から伝わる熱を周辺空気に効率的に放熱するので、ヒータ部２６から冷却部２５を介して給電部２４に伝わる熱を極力抑え、給電部２４が高温になることを防ぐことができる。
【００３９】
図７は、図２のように構成した加熱庫１０において、電源回路に１ｋＷの電力を入力したときのヒータ２０の図６（ａ）に示す各温度測定位置での温度変化を示したものである。すなわちヒータ２０の温度測定は、上側のヒータ２０ａについては図６（ａ）のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの測定点における温度を測定し、下側のヒータ２０ｂについては図６（ａ）のＡ，Ｂ，Ｃの測定点における温度を測定した。図７で「給電部」と示したものは測定点Ａ，Ｂの上昇温度であり、「ヒータ部」と示したものは測定点Ｃ，Ｄの上昇温度である。上側および下側ヒータ２０ａ，２０ｂの給電部２４およびヒータ部２６の各測定点における温度はほぼ同じであるので、図７のグラフにおいては上側ヒータ２０ａまたは下側ヒータ２０ｂを区別することなくプロットした。
【００４０】
図７から明らかなように、図２に示す加熱調理器１のヒータ２０により加熱調理することができる。ヒータ部２６の温度が各測定点Ｃ，Ｄとも同じ温度であることから、ヒータ部２６がヒータ２０にループ状に流れる誘導電流によるジュール熱で発熱していることが分かる。ヒータ部２６の温度上昇は急峻である。これはヒータ部２６がステンレスパイプで構成されているため熱容量が小さいことも一因である。加熱開始後、たとえば加熱開始２分後の時点において、ヒータ部２６の温度は給電部２４の温度より実質的に高く、ヒータ部２６は、明らかに自らの発熱によるものであり、給電部２４からの伝熱によるものではない。
【００４１】
このことからも前掲特許文献３と本願発明は、同様に磁性体のコアを使用し、側面から高周波磁束を供給している点で共通するが、明らかに異なる技術に基づくものであることが理解できる。すなわち特許文献３ではヒータとなるオーブン皿の壁面を積極的に磁気回路の一部として誘導加熱しているのに対し、本願発明はヒータ２０の給電部２４を積極的には磁気回路の一部とはせず、ヒータ２０の閉ループを磁束すなわち磁気回路と鎖交するようにしている。
【００４２】
なお、給電部２４はその温度上昇が緩やかではあるが、最終的にはヒータ部２６の温度より高くなっている。なお、図７の実験結果で示したヒータ部２６の温度はグリル調理を行うには低いが、加熱庫１０の上壁１２ａおよび前壁も塞いで加熱庫１０内の空気温度が高くなるようにして、入力電力をさらに大きくすればグリル調理に適した温度にすることができることは言うまでもない。
【００４３】
なお、図１および図２に示す加熱調理器１の加熱庫１０において、その側壁１４ａ，１４ｂが鉄板などの金属で構成されているとき、コイル３０ａ，３０ｂの磁性体３２が設けられていない部分で発生する磁束により、側壁１４ａ，１４ｂに渦電流が形成され、側壁自体が誘導加熱されるが、こうして生じた熱により、加熱庫１０の内部の空気温度を効率良く上昇させることができる。
【００４４】
以上のように、本願発明の加熱調理器１によれば、加熱庫１０の側壁１４ａ，１４ｂに誘導加熱手段を設け、電気的な閉ループを形成するヒータ２０ａ，２０ｂを加熱庫１０の内部に着脱可能に配置し、側壁１４ａ，１４ｂから高周波磁束を供給してヒータ２０ａ，２０ｂに誘導電流を流し、誘導電流によりヒータ２０ａ，２０ｂの全体を加熱するようにしたので、加熱庫１０の清掃性が向上するとともに、下側ヒータ２０ｂの下方に金属製の脂受け皿３８を、下側ヒータ２０ｂから十分離して配置することができる。
【００４５】
なお、必ずしも２つの上側および下側のヒータ２０ａ，２０ｂを加熱庫１０内に配設する必要はなく、用途に応じて上側ヒータ２０ａまたは下側ヒータ２０ｂのいずれか一方だけを配置してもよい。その場合、本実施の形態に係る平面状に捲回されたコイル３０であっても、上側ヒータ２０ａまたは下側ヒータ２０ｂに隣接するように単一の誘導加熱手段を設ければよい。また図１および図２に示す加熱調理器１は、加熱庫１０の左右の側壁１４ａ，１４ｂに沿って一対のコイル３０ａ，３０ｂを有するものとして説明したが、左右の側壁１４ａ，１４ｂのいずれか一方または後壁に沿って単一のコイル３０を設けてもよい。択一的には、図８に示すように、加熱調理器１は、磁性体３２の基部４０の周りにリッツ線を螺旋状に捲回した形成された１つまたはそれ以上のコイルを有するものであってもよい。
【００４６】
次に、図９を参照して、コイル３０に高周波電流を供給するための電源回路５０について以下説明する。図９は、実施の形態１に係る電源回路５０の回路構成を示す回路ブロック図である。この電源回路５０は、概略、商用電源５２から供給される交流電圧を直流電圧に整流するダイオードブリッジなどで構成される整流回路５４と、整流回路５４からの直流電圧を高周波電流に変換して、コイル３０に供給するインバータ回路５６と、インバータ回路５６に制御信号を出力して、スイッチング制御する制御回路５８とを有する。図９の回路ブロック図において、コイル３０は、インダクタンスＬと負荷抵抗Ｒの等価回路として図示され、共振コンデンサ６０に直列に接続されている。すなわちコイル３０および共振コンデンサ６０は、協働して共振回路部７０を構成するものであり、共振回路部７０を構成するものであれば、コイル３０および共振コンデンサ６０を並列に接続してもよい。なおインバータ回路５６として、ＩＨクッキングヒータなど一般的な誘導加熱装置で広く用いられているハーフブリッジ回路、フルブリッジ回路などを用いてもよいし、共振コンデンサとコイルを並列に接続した上で一石共振回路を用いてもよい。
【００４７】
また、一対のコイル３０ａ，３０ｂに対し、一対の電源回路５０（図示せず）を用いて個別に高周波電流を供給してもよいし、一対のコイル３０ａ，３０ｂを並列または直列に接続して、単一の電源回路５０を用いて高周波電流を供給してもよい。ただし、一対のコイル３０ａ，３０ｂを並列または直列に接続する場合には、誘導電流が図４に示すように流れるように各コイル３０ａ，３０ｂを接続する必要がある。
【００４８】
本発明に係る加熱調理器１によれば、コイル３０はヒータ２０と電磁結合するものであり、コイル３０による高周波磁界によりヒータ２０内に流れる「誘導電流」により生じるジュール熱を利用して、加熱庫１０内の食材を加熱するものである。すなわち共振回路部７０（コイル３０）の負荷抵抗Ｒはヒータ２０の有無、装着状態（適正な位置に装着されているか否か）、劣化状態、またはヒータ２０の形状および材質に依存して変動する。さらに換言すると、共振回路部７０の負荷抵抗Ｒは、コイル３０自体の線抵抗ＲＣに、装着されたヒータ２０の見かけ上の負荷抵抗ＲＬを加えたものに相当する（Ｒ＝ＲＣ＋ＲＬ）。
【００４９】
また本発明に係る電源回路５０は、共振回路部７０の両端に印加される駆動電圧Ｖを検出する駆動電圧検出部６２と、共振回路部７０に流れる駆動電流Ｉを検出する駆動電流検出部６４とを有する。駆動電圧検出部６２は、抵抗分圧された駆動電圧Ｖを検出するものであってもよく、実施の形態１に係る駆動電流検出部６４はカレントトランスやシャント抵抗などを用いたものであってもよい。図１０は、コイル３０の駆動周波数の１周期における駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの波形を示すものである。なお、コイル３０の駆動周波数は、通常約３０ｋＨｚであるから、コイル３０の駆動１周期は約３３マイクロ秒に相当する。
【００５０】
本発明に係る電源回路５０は、駆動電圧検出部６２および駆動電流検出部６４に接続された負荷状態判定部８０を有する。上述のように、ヒータ２０の見かけ上の負荷抵抗ＲＬにより変化し、たとえば負荷抵抗ＲＬはヒータ２０の有無、ヒータ２０の装着状態（適正な位置に装着されているか否か）、またはヒータ２０の形状および材質に依存して変動する。より一般的には、負荷抵抗ＲＬのみならず、駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉが、ヒータ２０の有無、ヒータ２０の装着状態、劣化状態、ヒータ２０の形状および材質に応じて変化する。本願発明において、検出された駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉ（または負荷抵抗ＲＬ）に対応するヒータ２０の有無、ヒータ２０の装着状態、劣化状態、ヒータ２０の形状および材質を総称して、ヒータ２０の「負荷状態」という。
【００５１】
すなわち、本発明に係る負荷状態判定部８０は、駆動電圧検出部６２および駆動電流検出部６４で検出された共振回路部７０の駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉに基づいて、ヒータ２０の負荷状態を判定するものである。具体的には、負荷状態判定部８０は、さまざまな「基準となる負荷状態」にあるヒータ２０を「誘導加熱」したときの共振回路部７０の複数の基準駆動電圧Ｖｉおよび基準駆動電流Ｉｉを事前に検出し、図示しないメモリに記憶しておく。そして、負荷状態判定部８０は、実際に加熱調理器１を使用する際に検出された共振回路部７０の駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉと、基準駆動電圧Ｖｉおよび基準駆動電流Ｉｉを比較することにより、使用中のヒータ２０の負荷状態を判定する。
【００５２】
「基準となる負荷状態」は、これに限定するものではないが、ヒータ２０が加熱庫１０内の適正な位置に装着された状態、加熱庫１０内に適正に装着されていない状態（完全に取り外された状態および不完全に装着されている状態を含む）、および加熱庫１０内の溝部３６（図１参照）またはヒータ２０の表面自体に異物（焦げ等）が付着したまま装着されている状態等が含まれる。
【００５３】
このように負荷状態判定部８０は、これらの基準負荷状態における基準駆動電圧Ｖｉおよび基準駆動電流Ｉｉ（ｉ＝１，２，・・・）を予め記憶しておき、実際の使用に際して、極めて短い時間（コイル３０の駆動１周期が約３３マイクロ秒に相当）の駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉを検出して比較することにより、使用時のヒータ２０の負荷状態を直ちに判定することができる。
【００５４】
また負荷状態判定部８０は、材質および形状の異なる複数のヒータ２０のそれぞれについて、同様に共振回路部７０の基準駆動電圧Ｖｉｊおよび基準駆動電流Ｉｉｊ（たとえばｊは、鉄製ヒータ、ステンレス製ヒータ、銅製ヒータ、幅広ヒータ、幅狭ヒータなどに対応する。）を予め記憶しておき、実際に駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉを検出することにより、ヒータ２０の異なる材質および形状を同様に判定するように構成してもよい。
【００５５】
より具体的には、コイル３０と電磁的に結合するヒータ２０の負荷状態を判定するために、制御回路５８は、インバータ回路５６が予め決められた駆動条件（駆動周波数、駆動パルス）で駆動するように制御する。そして駆動電圧検出部６２および駆動電流検出部６４は、共振回路部７０の駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉを検出し、負荷状態判定部８０は、同一条件で予め検出された基準駆動電圧Ｖｉｊおよび基準駆動電流Ｉｉｊと比較することにより、ヒータ２０の負荷状態を判定する。こうした負荷判定は、極めて短い時間で行うことができるので、原則的には、実際に加熱調理を行う前に行うことが好ましいが、加熱調理を行っている間に周期的に行ってもよい。また負荷判定のための駆動条件（駆動周波数、駆動パルス）は、判定の精度を上げるために複数の条件で行なってもよい。
【００５６】
また図１０に示すように、検出された駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉと、基準駆動電圧Ｖｉｊおよび基準駆動電流Ｉｉｊとの比較のために、基準駆動電圧Ｖｉｊおよび基準駆動電流Ｉｉｊの波形全体を記憶して比較することが好ましいが、莫大なメモリ容量を要する。よって波形全体を比較する代わりに、基準駆動電圧Ｖｉｊおよび基準駆動電流Ｉｉｊのピークホールド値を記憶し、駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉのピークホールド値を比較することにより、ヒータ２０の負荷状態を判定してもよい。なお、ヒータ２０の負荷状態は、図１０に示すコイル駆動周期において、駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉのピークホールド値が現れる位相にも影響を与えるので、より正確に負荷状態を判定するために、ピークホールド値の他、その位相を基準値と比較するようにしてもよい。
【００５７】
また整流回路５４は、商用電源５２からの交流電圧を直流電圧ＶＲに整流するものであるが、完全に平坦な直流電圧に整流することは困難である。一方、駆動電圧Ｖは、整流回路５４の両端の電圧ＶＲとともに変動する。よって駆動電圧Ｖは、商用電源の１周期における位相とともに変動し得る。ただし商用電源５２の交流電圧は、ピーク値を有する位相の近傍において比較的に時間増減率が小さく、コイル駆動１周期の短い期間において、ほぼ一定とみなせる。したがって、より安定した駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉを得るたるめに、商用電源５２の交流電圧がピーク値に達する位相で、駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉを検出することが好ましい。
【００５８】
択一的には、変動する駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉを平均化するために、駆動電圧検出部６２および駆動電流検出部６４は、駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの実効値を検出し、負荷状態判定部８０は、同一条件で予め検出された基準駆動電圧Ｖｉｊおよび基準駆動電流Ｉｉｊの実効値と比較することにより、ヒータ２０の負荷状態を判定してもよい。
【００５９】
たとえば負荷状態判定部８０は、ヒータ２０が加熱庫１０の内部に装着されていないときの共振回路部７０の基準駆動電圧Ｖｉｊ（未装着時駆動電圧）および基準駆動電流Ｉｉｊ（未装着時駆動電流）を予め記憶し、これらと使用の際に検出された駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉとが実質的に同じであるとき、ヒータ２０が加熱庫１０から完全に取り外された負荷状態にあると判定することができる。あるいは、負荷状態判定部８０は、検出された駆動電圧Ｖが未装着時駆動電圧を含む所定の電圧範囲に含まれるとき、または検出された駆動電流Ｉが未装着時駆動電流を含む所定の電流範囲に含まれるとき、ヒータ２０が加熱庫１０内に装着されていないと判定してもよい。
【００６０】
また負荷状態判定部８０は、ヒータ２０が加熱庫１０の内部に適正に装着されているときの共振回路部７０の基準駆動電圧Ｖｉｊ（適正駆動電圧）および基準駆動電流Ｉｉｊ（適正駆動電流）を予め記憶し、検出された駆動電圧Ｖが適正駆動電圧を含む所定の電圧範囲を越えるとき、または検出された駆動電流Ｉが適正駆動電流を含む所定の電流範囲を越えるとき、ヒータ２０が加熱庫１０内に不完全に装着されているか、ヒータ２０の表面自体に異物（焦げ等）が付着したまま装着されておらず、ヒータ２０が適正に加熱庫１０内に装着されていない負荷状態にあると判定することができる。
【００６１】
さらに負荷状態判定部８０は、ヒータ２０が加熱庫１０から完全に取り外された状態、ヒータ２０加熱庫１０内に不完全に装着されている状態、ヒータ２０が劣化している状態、ヒータ２０の表面自体に異物（焦げ等）が付着したまま装着されている状態、または特定の形状および材質を有するヒータ２０が装着されている状態にあると判定したとき、その旨の情報を制御回路５８に提供することができる。これを受けた制御回路５８は、後述するように、ユーザに視覚的にまたは聴覚的に報知して、ヒータ２０の再装着またはヒータ２０の交換等をユーザに促す。こうして本願発明により着脱可能に構成されたヒータ２０を常に適正に装着した状態で使用できるので、高い安全性および信頼性が担保された加熱調理器１を実現することができる。また、調理に応じたヒータを選択可能とし、ヒータの種類に応じた調理性能の向上といった従来にない顕著な効果を得ることができる。
【００６２】
実施の形態２．
図１１を参照しながら、本願発明に係る加熱調理器の実施の形態２について以下に説明する。実施の形態２による電源回路５０は、カレントトランスを用いた駆動電流検出部６４の代わりに、共振コンデンサ６０の両端のコンデンサ電圧ＶＣを検出するコンデンサ電圧検出部６６を有する点を除いて、実施の形態１と同様の構成を有するので、その他の構成部品に関連する詳細な説明を省略する。なお図中、同一構成部品については同一の符号を用いて示す。
【００６３】
図１１は、実施の形態２に係る電源回路５０の回路構成を示す回路ブロック図である。実施の形態１に係る電源回路５０は、比較的に高価なカレントトランスを用いた駆動電流検出部６４により、共振回路部７０に流れる駆動電流Ｉを検出するものであったが、図１１に示す電源回路５０は、コンデンサ電圧検出部６６を用いて、たとえば共振コンデンサ６０のコンデンサ電圧を抵抗分圧してコンデンサ電圧ＶＣを検出するものである。
【００６４】
駆動電圧Ｖおよびコンデンサ電圧ＶＣは、ヒータ２０の有無、ヒータ２０の装着状態、ヒータ２０の形状および材質に応じて変化する。したがって実施の形態２によれば、駆動電流検出部６４およびコンデンサ電圧検出部６６がそれぞれ駆動電圧Ｖおよびコンデンサ電圧ＶＣを検出し、負荷状態判定部８０が同一条件（駆動周波数、駆動パルス）で予め検出した基準駆動電圧Ｖｉｊおよび基準コンデンサ電圧ＶＣｉｊと比較することにより、実施の形態１と同様、ヒータ２０の有無、ヒータ２０の装着状態、ヒータ２０の形状および材質などのヒータ２０の負荷状態を判定することができる。すなわち、ヒータ２０の負荷状態を判定するという文脈において、共振コンデンサ６０のコンデンサ電圧ＶＣを検出することと、共振回路部７０の駆動電流Ｉを検出することとは、等価的な意味合いを有する。
【００６５】
なお、基準駆動電圧Ｖｉｊおよび基準コンデンサ電圧ＶＣｉｊは、その波形全体を記憶して、駆動電圧Ｖおよびコンデンサ電圧ＶＣと比較してもよいが、それぞれのピークホールド値を比較することにより、ヒータ２０の負荷状態を判定してもよい。また実施の形態１で説明したように、より安定した駆動電圧Ｖおよびコンデンサ電圧ＶＣを得るたるめに、商用電源５２の交流電圧がピーク値に達するタイミングで、駆動電圧Ｖおよびコンデンサ電圧ＶＣを検出することが好ましい。さらに、変動する駆動電圧Ｖおよびコンデンサ電圧ＶＣを平均化するために、駆動電圧検出部６２およびコンデンサ電圧検出部６６は、駆動電圧Ｖおよびコンデンサ電圧ＶＣの実効値を検出し、負荷状態判定部８０は、同一条件で予め検出された基準駆動電圧Ｖｉｊおよび基準コンデンサ電圧ＶＣｉｊの実効値と比較することにより、ヒータ２０の負荷状態を判定してもよい。
【００６６】
上述のように、実施の形態２に係るコンデンサ電圧検出部６６は、比較的に高価なカレントトランスを用いることなく、より安価な構成で、実施の形態１と同様の効果を実現することができる。したがって実施の形態２によれば、実施の形態１に比して低コスト化を図ることができる。
【００６７】
実施の形態３．
図１２を参照しながら、本願発明に係る加熱調理器の実施の形態３について以下に説明する。実施の形態３による電源回路５０は、駆動電圧検出部６２を用いて共振回路部７０の両端に印加される駆動電圧Ｖを検出する代わりに、入力電流検出部６８を用いて整流回路５４に入力される入力電流を検出する点を除いて、実施の形態１と同様の構成を有するので、その他の構成部品に関連する詳細な説明を省略する。なお図中、同一構成部品については同一の符号を用いて示す。
【００６８】
図１２は、実施の形態３に係る電源回路５０の回路構成を示す回路ブロック図である。図１２に示す電源回路５０は、入力電流検出部６８を用いて、整流回路５４に入力される入力電流ＩＲを検出するものである。
入力電流ＩＲおよび駆動電流Ｉは、ヒータ２０の有無、ヒータ２０の装着状態、ヒータ２０の形状および材質に応じて変化する。したがって実施の形態３によれば、入力電流検出部６８および駆動電流検出部６４がそれぞれ入力電流ＩＲおよび駆動電流Ｉを検出し、負荷状態判定部８０が同一条件（駆動周波数、駆動パルス）で予め検出された基準入力電流ＩＲｉｊおよび基準駆動電流Ｉｉｊと比較することにより、実施の形態１と同様、ヒータ２０の有無、ヒータ２０の装着状態、ヒータ２０の形状および材質などのヒータ２０の負荷状態を判定することができる。
【００６９】
入力電流ＩＲおよび駆動電流Ｉとの比較のために、基準入力電流ＩＲｉｊおよび基準駆動電流Ｉｉｊの波形全体を記憶することが好ましいが、より簡便には、波形全体を比較する代わりに、基準入力電流ＩＲｉｊおよび基準駆動電流Ｉｉｊのピークホールド値を記憶し、検出された入力電流ＩＲおよび駆動電流Ｉのピークホールド値を比較することにより、ヒータ２０の負荷状態を判定してもよい。
また実施の形態１で説明したように、より安定した駆動電流Ｉを得るたるめに、商用電源５２の交流電圧がピーク値に達するタイミングで、駆動電流Ｉを検出することが好ましい。さらに、変動する駆動電流Ｉを平均化するために、駆動電流検出部６４は、駆動電流Ｉの実効値を検出し、負荷状態判定部８０は、同一条件で予め検出された基準入力電流ＩＲｉｊおよび基準駆動電流Ｉｉｊの実効値と比較することにより、ヒータ２０の負荷状態を判定してもよい。
【００７０】
実施の形態４．
図１３を参照しながら、本願発明に係る加熱調理器の実施の形態４について以下に説明する。実施の形態４による電源回路５０は、駆動電圧検出部６２を用いて共振回路部７０の両端に印加される駆動電圧Ｖを検出する代わりに、入力電流検出部６８を用いて整流回路５４に入力される入力電流を検出する点を除いて、実施の形態２と同様の構成を有するので、その他の構成部品に関連する詳細な説明を省略する。なお図中、同一構成部品については同一の符号を用いて示す。
【００７１】
図１３は、実施の形態４に係る電源回路５０の回路構成を示す回路ブロック図である。図１３に示す電源回路５０は、入力電流検出部６８を用いて、整流回路５４に入力される入力電流ＩＲを検出するものである。
入力電流ＩＲおよびコンデンサ電圧ＶＣは、ヒータ２０の有無、ヒータ２０の装着状態、ヒータ２０の形状および材質に応じて変化する。したがって実施の形態４によれば、入力電流検出部６８およびコンデンサ電圧検出部６６がそれぞれ入力電流ＩＲおよびコンデンサ電圧ＶＣを検出し、負荷状態判定部８０が同一条件（駆動周波数、駆動パルス）で予め検出された基準入力電流ＩＲｉｊおよび基準コンデンサ電圧ＶＣｉｊと比較することにより、実施の形態２と同様、ヒータ２０の有無、ヒータ２０の装着状態、ヒータ２０の形状および材質などのヒータ２０の負荷状態を判定することができる。
【００７２】
入力電流ＩＲおよびコンデンサ電圧ＶＣとの比較のために、基準入力電流ＩＲｉｊおよび基準コンデンサ電圧ＶＣｉｊの波形全体を記憶することが好ましいが、より簡便には、波形全体を比較する代わりに、基準入力電流ＩＲｉｊおよび基準コンデンサ電圧ＶＣｉｊのピークホールド値を記憶し、検出された入力電流ＩＲおよびコンデンサ電圧ＶＣのピークホールド値を比較することにより、ヒータ２０の負荷状態を判定してもよい。
また実施の形態１で説明したように、より安定したコンデンサ電圧ＶＣを得るたるめに、商用電源５２の交流電圧がピーク値に達するタイミングで、コンデンサ電圧ＶＣを検出することが好ましい。さらに、変動するコンデンサ電圧ＶＣを平均化するために、コンデンサ電圧検出部６６は、コンデンサ電圧ＶＣの実効値を検出し、負荷状態判定部８０は、同一条件で予め検出された基準入力電流ＩＲｉｊおよび基準コンデンサ電圧ＶＣｉｊの実効値と比較することにより、ヒータ２０の負荷状態を判定してもよい。
【００７３】
実施の形態５．
図１４を参照しながら、本願発明に係る加熱調理器の実施の形態５について以下に説明する。実施の形態５による電源回路５０は、駆動電圧検出部６２および駆動電流検出部６４で検出された高周波変調された駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉから、駆動周波数と同一の周波数を有する１次成分だけを抽出する１次成分抽出部９０を有する点を除いて、実施の形態１と同様の構成を有するので、その他の構成部品に関連する詳細な説明を省略する。なお図中、同一構成部品については同一の符号を用いて示す。
【００７４】
図１４は、実施の形態５に係る電源回路５０の回路構成を示す回路ブロック図である。図１４に示す電源回路５０は、駆動電圧検出部６２および駆動電流検出部６４に接続された１次成分抽出部９０を有する。ただし、１次成分抽出部９０は、負荷状態判定部８０に内蔵されるものであってもよく、分かりやすく説明するために、別個の構成部品として以下説明する。
【００７５】
駆動電圧検出部６２および駆動電流検出部６４で検出された駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉ（図１０）は、一般に、駆動周波数の整数倍の複数の高次周波数成分を含む合成波形として表される。そして実施の形態５に係る１次成分抽出部９０は、図１０に示す駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉを、たとえば駆動周波数の整数倍のサンプリング周波数で時分割してサンプリングしたデータを離散フーリエ変換することにより、駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの１次成分（すなわち駆動周波数と同一の周波数を有する成分）だけを抽出するものである。なお、１次成分抽出部９０において、複数の高次周波数成分を有する信号から１次成分のみを抽出する手法およびアルゴリズムとしては任意のものを利用することができ、一般に市販されたソフトウェアを用いて駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの１次成分だけを抽出することができる。
【００７６】
このとき、本願発明に係る１次成分抽出部９０は、駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの１次成分として次式のように複素表示することができる。
【数１】
ここでＶ１，Ｉ１は駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの１次成分を示し、Ｖ１Re，Ｉ１ReはＶ１，Ｉ１の実部、Ｖ１Im，Ｉ１ImはＶ１，Ｉ１の虚部、そしてｊは虚数単位を示す。
【００７７】
コイル３０と電磁的に結合するヒータ２０の負荷状態を判定するために、制御回路５０は、インバータ回路５４が予め決められた駆動条件（駆動周波数、駆動パルス）で駆動するように制御し、１次成分抽出部９０が駆動周波数と同一の周波数を有する駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの１次成分を抽出する。そして負荷状態判定部８０が、これらのピーク値を予め記憶された基準値と比較することにより、上記実施の形態と同様、ヒータ２０の負荷状態を判定する。
【００７８】
択一的には、駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの１次成分のピーク値の代わりに、負荷状態判定部８０は、駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの１次成分に基づいて共振回路部７０の負荷抵抗Ｒおよび共振周波数Ｆｒ（またはインダクタンスＬ）を算出することにより、ヒータ２０の負荷状態を判断することができる。
【００７９】
上述のように複素表示した駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの１次成分は、時間により高周波変調（駆動周波数で振動）するものであるため、Ａ／Ｄ変換器などを用いてサンプリングするタイミングにおいて検出される「ピーク値」には誤差が生じやすい。そこで負荷状態判定部８０は、算出する方法については詳細後述するように、時間に依存しない負荷抵抗Ｒを、ヒータ２０の負荷状態を示すパラメータとして用いることにより、より正確にヒータ２０の負荷状態を判断することができる。
またヒータ２０は複数の材質から構成されるが、共振回路部７０の共振周波数Ｆｒ（またはインダクタンスＬ）は、ヒータ２０の構成材質に大きく依存する。そこで負荷状態判定部８０は、共振回路部７０の共振周波数Ｆｒ（またはインダクタンスＬ）を後述のように算出することにより、正確にヒータ２０の構成材質を特定することができる。
【００８０】
次に、共振回路部７０の負荷抵抗Ｒおよび共振周波数Ｆｒ（またはインダクタンスＬ）の算出方法について説明する。
共振回路部７０のインピーダンスＺと、駆動電圧Ｖ１および駆動電流Ｉ１の間の位相（駆動電流Ｉ１に対する駆動電圧Ｖ１の位相またはインピーダンスＺの位相）θは次式で表される。
【数２】
ここでＩｍ（Ｚ）およびＲｅ（Ｚ）はそれぞれインピーダンスＺの虚部および実部を意味する。なお、駆動電圧Ｖ１と駆動電流Ｉ１の間の位相θは、９０度付近ではそのarctanが発散し、誤差を多く含み得るので、arctanの代わりにarcsinまたはarccosを用いて算出することが好ましい場合がある。
【００８１】
さらに本願発明に係る負荷状態判定部８０は、［数２］より１次成分抽出部９０が抽出した複素表示の１次成分の駆動電圧Ｖ１および駆動電流Ｉ１から、共振回路部７０のインピーダンスＺおよび駆動電圧Ｖ１および駆動電流Ｉ１の位相（偏角）θを算出し、これに基づいてインバータ回路５４に適当な駆動信号（ゲート信号）を供給するものである。
【００８２】
同様に、本願発明に係る負荷状態判定部８０は、共振回路部７０の有効電力値ＷＥおよび電流実効値ＩＥを次式により算出することができる。
【数３】
ここでＩ１＊はＩ１の複素共役を示す。
以上のように、本願発明に係る負荷状態判定部８０は、１次成分の駆動電圧Ｖ１および駆動電流Ｉ１から、共振回路部７０のインピーダンスＺ、駆動電圧Ｖ１および駆動電流Ｉ１の位相（駆動電流Ｉ１に対する駆動電圧Ｖ１の位相またはインピーダンスＺの位相）θ、有効電力値ＷＥおよび電流実効値ＩＥを算出することができる。
【００８３】
一方、共振回路部７０などの一般のＬＣＲ共振回路において、負荷抵抗Ｒ、インピーダンスＺ、コイル３０のインダクタンスＬおよび共振周波数Ｆｒは次式で表される。
【数４】
ここでωは１次成分の周波数ｆ（定義より駆動周波数と同一、ω＝２πｆで表される）であり、Ｃは共振コンデンサ６０の静電容量であって、ともに既知である。したがって本願発明に係る負荷状態判定部８０は、［数２］で算出したθを用いて、［数４］から共振周波数Ｆｒと負荷抵抗Ｒ（＝ＲＣ＋ＲＬ）を求めることができる。
【００８４】
ヒータ２０が加熱庫１０内の溝部３６内に挿入されて支持されるとき、すなわちヒータ２０が加熱庫１０内の適正な位置にあって、最も効率的に「誘導加熱」されているとき、負荷抵抗Ｒは最も大きくなる。逆に、ヒータ２０が加熱庫１０から完全に取り外されているとき、ヒータ２０の見かけ上の負荷抵抗ＲＬが現れず、コイル３０のみの負荷抵抗ＲＣだけが検出され、負荷抵抗Ｒは最も小さくなる。
【００８５】
したがって、負荷状態判定部８０は、ヒータ２０が加熱庫１０内の適正な位置に装着された負荷状態およびヒータ２０が加熱庫１０から完全に取り外された負荷状態にそれぞれ対応する基準負荷抵抗ＲＭＡＸおよびＲＭＩＮを記憶し、実際の加熱中に検出された駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの１次成分に基づいて算出された負荷抵抗Ｒと比較することにより、使用中のヒータ２０の負荷状態を判定することができる。すなわち負荷状態判定部８０は、検出された負荷抵抗Ｒが基準負荷抵抗ＲＭＡＸと等しいとき、ヒータ２０が加熱庫１０内の適正な位置に装着された負荷状態にあると判定し、算出された負荷抵抗Ｒが基準負荷抵抗ＲＭＩＮと等しいとき、ヒータ２０が加熱庫１０から完全に取り外された負荷状態にあると判定することができる。
【００８６】
また負荷状態判定部８０は、算出された負荷抵抗Ｒが基準負荷抵抗ＲＭＡＸ，ＲＭＩＮの間の所定範囲にあるとき、たとえば負荷抵抗Ｒが｛（ＲＭＡＸ＋ＲＭＩＮ）／２｝より大きく、ＲＭＡＸより小さいとき、ヒータ２０が加熱庫１０内に不完全に装着されているか、あるいは加熱庫１０内の溝部３６に異物が挿入されていると判定することができる。同様に、ヒータ２０の表面上に導電性の異物（焦げ等）が付着すると、ヒータ２０の見かけ上の負荷抵抗ＲＬが小さくなるので、負荷状態判定部８０は、算出された負荷抵抗Ｒが基準負荷抵抗ＲＭＡＸ，ＲＭＩＮの間の所定範囲にあるときに、ヒータ２０の表面上に異物が付着していると判定することができる。
【００８７】
さらにヒータ２０の表面が摩耗したり、ヒータ２０の構成材質が酸化して比抵抗が増大すると、ヒータ２０の見かけ上の負荷抵抗ＲＬが大きくなり、算出された負荷抵抗Ｒが基準負荷抵抗ＲＭＡＸを越える場合がある。この場合には、負荷状態判定部８０は、ヒータ２０が劣化したと判定することができる。
【００８８】
加えて、共振回路部７０の共振周波数Ｆｒは、ヒータ２０の構成材質自体に大きく依存する。たとえば、同一の形状および寸法を有するヒータ２０を電磁誘導したときの共振回路部７０の共振周波数Ｆｒは、アルミニウム、非磁性ステンレス、鉄、磁性ステンレスの順で大きく、逆に、コイル３０のインダクタンスＬは、この順序で小さくなる。したがって負荷状態判定部８０は、加熱調理器１に用いられるさまざまな構成材質からなる複数のヒータ２０について、所定の条件で予め算出された基準となる共振周波数Ｆｒ（またはインダクタンスＬ）と、実際に使用した際に算出された共振周波数Ｆｒ（またはインダクタンスＬ）とを比較することにより、使用しているヒータ２０の材質を瞬時に特定することができる。より具体的には、負荷状態判定部８０は、さまざまな材質からなる複数のヒータ２０の基準となる共振周波数Ｆｒ（またはインダクタンスＬ）の中で、算出された共振周波数Ｆｒ（またはインダクタンスＬ）が最も近似するものに対応するヒータ２０の材質を、使用しているヒータ２０の材質として特定することができる。こうして、調理に応じたヒータ２０を選択可能とし、ヒータ２０の種類に応じた調理性能の向上といった従来にない顕著な効果を得ることができる。
【００８９】
なお、ヒータ２０の共振周波数Ｆｒを有する高周波電流を供給したとき、ヒータ２０を最も効率よく誘導加熱することができる。すなわち、本願発明によれば、ヒータ２０の共振周波数Ｆｒ、すなわちヒータ２０の構成材質を特定することができるので、制御回路５８は、共振回路部７０に供給する高周波電流の駆動周波数として、装着されたヒータ２０の構成材質の共振周波数Ｆｒを選択するようにインバータ回路５６を制御することにより、ヒータ２０による加熱効率を最適化することができる。
【００９０】
実施の形態６．
図１５を参照しながら、本願発明に係る加熱調理器の実施の形態６について以下に説明する。実施の形態６による電源回路５０は、実施の形態２と同様、共振コンデンサ６０の両端の電圧を検出するコンデンサ電圧検出部６６を用いて、共振回路部７０に流れる駆動電流Ｉを検出する点を除いて、実施の形態５と同様の構成を有するので、その他の構成部品に関連する詳細な説明を省略する。なお図中、同一構成部品については同一の符号を用いて示す。
【００９１】
実施の形態６に係る電源回路５０は、共振コンデンサ６０の両端のコンデンサ電圧ＶＣを検出するコンデンサ電圧検出部６６有し、コンデンサ電圧検出部６６は１次成分抽出部９０に電気的に接続されている。コンデンサ電圧ＶＣは、駆動電圧Ｖと同様、駆動周波数の整数倍の高次周波数成分を含み、１次成分抽出部９０を用いて離散フーリエ変換することにより、コンデンサ電圧ＶＣの１次成分ＶＣ１（駆動周波数と同一の周波数を有する成分）だけを抽出し、複素表示することができる。なお、コンデンサ電圧ＶＣの１次成分ＶＣ１と駆動電流Ｉ１は次の関係式を満たす。
【数５】
ここでωは１次成分の周波数ｆ（定義より駆動周波数と同一、ω＝２πｆ）であり、Ｃは共振コンデンサ６０の静電容量であって、ともに既知である。
上式より、駆動電流Ｉ１はコンデンサ電圧ＶＣ１に対して位相がπ／４（９０度）だけ進んでいることが明らかである。そして本願発明によれば、コンデンサ電圧ＶＣ１を複素表示するので、次式より極めて簡便な計算により駆動電流Ｉ１を求めることができる。
【数６】
【００９２】
こうして求められた駆動電流Ｉ１に基づいて、実施の形態５で説明したように、負荷状態判定部８０は、共振回路部７０の負荷抵抗Ｒおよび共振周波数Ｆｒ（またはインダクタンスＬ）を検出することができる。したがって実施の形態６に係る負荷状態判定部８０は、実施の形態５と同様、共振回路部７０の負荷抵抗Ｒおよび共振周波数Ｆｒ（またはインダクタンスＬ）の算出値をこれらの基準値と比較することにより、ヒータ２０の加熱庫１０に対する装着状態、ヒータ２０上の異物の付着の有無、ヒータ２０の劣化、ヒータ２０の構成材質を含むヒータ２０の負荷状態を瞬時に判定することができる。
また実施の形態２と同様、比較的に高価なカレントトランスを用いることなく、電源回路５０を実施の形態５に比してより安価に製造することができる。
【００９３】
実施の形態７．
図１６を参照しながら、本願発明に係る加熱調理器の実施の形態７について以下に説明する。実施の形態７に係る電源回路５０は、上記実施の形態に係る負荷状態判定部８０により、ヒータ２０の負荷状態を判定した後、これをユーザに報知する手段を有する点を除いて、実施の形態１〜６と同様の構成を有するので、その他の構成部品に関連する詳細な説明を省略する。なお図中、同一構成部品については同一の符号を用いて示す。
【００９４】
図１６は、実施の形態７に係る加熱調理器を内蔵したＩＨクッキングヒータなどの誘導加熱調理器１０１の全体構成を示す概略斜視図である。
図１６において、誘導加熱調理器１０１は、概略、本体筐体１０３と、その上側表面のほぼ全体を覆うガラスなどで形成されたトッププレート１０４と、左右に配置された第１および第２のＩＨ加熱部１１０，１２０と、ラジエント加熱部１０５とを有する。本願発明に係る加熱調理器１は、誘導加熱調理器１０１のグリル部１０６として組み込まれている。
【００９５】
また誘導加熱調理器１０１は、ユーザがＩＨ加熱部１１０，１２０、ラジエント加熱部１０５およびグリル部１０６である加熱調理器１の火力等を操作するために用いられる火力調整ダイヤル１０７ａ、１０７ｂ、および操作パネル１０７ｃ、これらの制御状態を表示するための液晶表示部１０８、ならびに本体筐体１０３の後方に設けられた吸気窓１０９ａおよび排気窓１０９ｂを備える。
【００９６】
ユーザが操作パネル１０７ｃを用いて、グリル部１０６を選択し、作動させようとしたとき、まず負荷状態判定部８０がヒータ２０の負荷状態を判定する。負荷状態判定部８０は、検出された基準駆動電圧Ｖｉおよび基準駆動電流Ｉｉ等を、内蔵されたメモリ（図示せず）に予め記憶しておいた各負荷状態に対する基準駆動電圧Ｖｉおよび基準駆動電流Ｉｉ等と比較して、ヒータ２０が加熱庫１０内の適正な位置に装着されていると判定したとき、これを制御回路５８に情報伝達し、制御回路５８は、グリル部１０６、すなわち本願発明に係る加熱調理器１に対する通電を開始するように、インバータ回路５６を制御する。
【００９７】
一方、負荷状態判定部８０は、ユーザがたとえばヒータ２０ａ，２０ｂのうちの少なくとも一方を加熱庫１０内に装着し忘れた場合、検出された基準駆動電圧Ｖｉおよび基準駆動電流Ｉｉ等が予め記憶しておいた無負荷状態の基準駆動電圧Ｖｉおよび基準駆動電流Ｉｉ等と合致すると判定して、無負荷状態を示す信号を制御回路５８に送信する。そして無負荷状態を示す信号を受けた制御回路５８は、ユーザに視覚的に報知するため、液晶表示部１０８にたとえば「ヒータを取り付けて下さい。」などのメッセージを表示させ、聴覚的に通知するため、図示しないスピーカを用いて、音声により「ヒータを取り付けて下さい。」などのメッセージを発する。また、ヒータ２０が加熱庫１０内に不完全に装着されていると、負荷状態判定部８０により判定された場合、制御回路５８は、「ヒータを装着し直して下さい。」などと視覚的におよび聴覚的にユーザに警告する。同様に、負荷状態判定部８０によりヒータ２０に劣化等の異常があると判定された場合には、制御回路５８は「ヒータ異常です。サービスマンに連絡をお願いします。」などと、液晶表示部１０８および音声によりユーザに警告する。
したがって、本願発明によれば、ヒータ２０の装着異常およびヒータ２０に劣化等を瞬時に識別することにより、より安全で信頼性の高い加熱調理器、ならびにこれを採用した誘導加熱調理器（ＩＨクッキングヒータ）１０１を提供することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１…加熱調理器、１０…加熱庫（箱状筐体）、１２ａ…上壁、１２ｂ…下壁、１４…側壁、２０…ヒータ、２２…低抵抗部、２４…給電部、２５…冷却部、２６…高抵抗部、３０…コイル、３２…磁性体、３４…断熱部材、３６…断熱部材の溝部（開口部）、３７…焼き網、３８…脂受け皿、４０…コイルの基部、４２…コイルの側部、φ１，φ２…磁束、５０…電源回路、５２…商用電源、５４…整流回路、５６…インバータ回路、５８…制御回路、６０…共振コンデンサ、６２…駆動電圧検出部、６４…駆動電流検出部、６６…コンデンサ電圧検出部、６８…入力電流検出部、７０…共振回路部、８０…負荷状態判定部、９０…１次成分抽出部、１０１…誘導加熱調理器、１０３…本体筐体、１０４…トッププレート、１０５…ラジエント加熱部、１０６…グリル部（加熱調理器）、１０７…火力調整ダイヤル、１０８…液晶表示部、１０９ａ…吸気窓、１０９ｂ…排気窓、１１０，１２０…ＩＨ加熱部。
【技術分野】
【０００１】
本願発明は加熱調理器に関し、とりわけグリル、ロースタ、オーブンなどの加熱庫において誘導電流式ヒータを熱源に用いた加熱調理器に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるＩＨクッキングヒータ（Induction Heating：電磁誘導加熱式調理器）の多くは、焼き魚などを調理するための加熱庫を有する。加熱庫は、一般にはグリル、ロースタあるいはオーブンとも呼ばれる。焼き魚（特に秋刀魚の塩焼きなど）は、高温の加熱源からの輻射熱により表面をこんがりと焼き、高温の空気により魚の内部まで十分に加熱して調理されたものが美味しいとされている。
【０００３】
また、特に秋刀魚の塩焼きなどの調理中に、魚から多くの脂（可燃性油分）が出るが、これを受ける脂受け皿が必要であり、さらに脂受け皿で受けた魚の脂が発火しないように、脂受け皿および脂を発火温度より低い温度に維持しなければならない。なお、これは焼き魚の調理に限らず、肉類を調理する場合も同様である。このような加熱庫内での調理はグリル調理ともいう。
【０００４】
ＩＨクッキングヒータの加熱庫は、一般に、加熱庫内の上方と下方にシーズヒータやラジエントヒータなどの電気ヒータ（抵抗体に電流が流れたときのジュール熱により発熱するので「抵抗式ヒータ」ともいう。）が設けられ、電気ヒータの給電端子は加熱庫の外部に設けられた電源と電気的に接続され、電源から電気ヒータに電力が供給されて電気ヒータは加熱される。そして電気ヒータに供給された電力は、電気ヒータで熱エネルギに変換され、その熱エネルギにより加熱庫の内部の食品が直接的に、高温に加熱された空気を介して食品が加熱調理される。このような構成の加熱調理器は、ＩＨクッキングヒータに限らず、オーブントースタやオーブンレンジなども同様の構成をしていることが多い。
このような電気ヒータを用いた加熱調理器の構成は簡便ではあるが、電気ヒータが加熱庫内に固定されているため、調理後の清掃を困難にし、清掃性に改善の余地があった。すなわちＩＨクッキングヒータに限らずオーブンレンジなどの他の任意の形態の加熱調理器においても、清掃性の改善に対する要求は高い。これは食品を扱う調理器にとっては本質的な要求である。
そこで食品の加熱源となる金属を非接触式に誘導加熱するオーブンあるいはオーブンレンジがこれまでにも提案されており、加熱源が加熱庫に対して着脱可能なものも知られている。
【０００５】
たとえば特許文献１において、誘導加熱技術を利用した従来のオーブンは、磁性体で構成される庫の上面および下面に対向して配置された加熱コイルを有し、加熱コイルに高周波電流を流すことによって加熱庫が加熱する。庫は着脱可能となっているため、これにより清掃性を向上させることができる。
【０００６】
また特許文献２によれば、誘導加熱技術を利用した別の従来式オーブンレンジが提案されている。このオーブンレンジにおいては、耐熱ガラス等の絶縁性耐熱板からなる仕切板を用いて、加熱室の内部と機械的および電気的に遮断された誘導加熱コイルが、加熱室の底部に設けられ、仕切板の上には誘導加熱コイルに対向して金属製の発熱体が配置されている。発熱体は閉ループを形成する帯状の金属体として構成されているので、誘導電流を効率的に発生させるとともに、金属体の放熱面積を自由に設定することができる。なお、特許文献２に記載の発熱体も同様に、加熱室内において着脱自在に配置されている。
【０００７】
さらに特許文献３に記載された誘導加熱技術を利用したさらに別の従来式のオーブンレンジは、取り出し自在に構成されたオーブン皿の外周部分を左右２ヶ所から誘導加熱するための誘導加熱手段が設けられている。オーブン皿は、少なくともその被加熱部分にホーロー（琺瑯）被膜を施した鉄板などの磁性体を有する。また誘導加熱手段は、裁縫ミシン等で用いられるボビンのように巻かれたコイルと、コイルの発生する磁束をオーブン皿に効率的に供給するコアとから構成されている。コアは、たとえばＵ字型であり、磁束がコアおよびオーブン皿の外周部分により閉磁路を形成し、高周波磁束が他の部分に漏れないように構成されている。オーブン皿は、その下面側が磁性ステンレス等の磁性材料で構成され、その上面側がアルミまたは銅等の高熱伝導材料で構成されている。コイルおよびコアで発生する磁束により磁性材料が誘導加熱され、この発生熱は、高熱伝導材料からなるオーブン皿全体に伝達される。
【０００８】
さらに特許文献４に記載された誘導加熱と高周波加熱を併用した加熱調理器は、加熱庫（調理庫）の底面部に誘導加熱コイルが埋め込まれ、その上に薄いマイカシートなどからなる絶縁板、グラスウールからなる断熱材、ステンレス製（SUS304）のパンチング板、ステンレス製（SUS304）主底板、および低損失の誘電体材料からなる載置台が順次重ねて構成されており、インバータ回路により誘導加熱コイルに高周波電流を流して載置台に置かれた容器を誘導加熱することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２８２２２１号公報
【特許文献２】特開平８−１３８８６４号公報
【特許文献３】特開平６−１８０４４号公報
【特許文献４】特開２００６−２０７８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような従来から知られている誘導加熱技術を用いた加熱庫を、ＩＨクッキングヒータなどのグリル調理を行う加熱庫に使用する場合、以下の問題点があった。
特許文献１に記載された従来の加熱調理器では、加熱庫の内側にコ字状の磁性体を挿入し、上面と下面にコイルを設けて、コ字状の磁性体の上面と下面を誘導加熱するので、魚などの食材から出る脂が発火しないようにするためには、下面を発火温度（約２５０℃）以下にする必要があり、下面の磁性体を十分に高温にすることができず、輻射を利用したグリル調理に適さないという問題点があった。
【００１１】
また、特許文献２に記載された従来の加熱調理器では、誘導加熱によって加熱される帯状金属が閉ループを構成するため、効率良く誘導加熱され、また高温に加熱することができるが、グリル調理を行うために帯状金属からの輻射熱を利用しようとすると、帯状金属から放射される赤外線が食材に照射されるようにするために、脂受け用の皿を帯状金属とコイルの間に設ける必要がある。この場合、帯状金属には磁束が到達して誘導加熱されるが、脂受け皿は誘導加熱されないようにする必要がある。そのためには脂受け皿をセラミックスなどの絶縁物で構成する必要があった。セラミックス皿は強度の観点から厚くする必要があり、また脂受け皿上の脂が発火しないようにするために脂受け皿の温度を脂の発火点以下に抑える必要があり、帯状金属と脂受け皿の距離を大きくしなければならない。そのためコイルと帯状金属の距離が大きくなり帯状金属を効率良く誘導加熱することができないという問題点があった。
【００１２】
また特許文献２に記載の加熱調理器において、金属製の発熱体は着脱自在であり、庫内の清掃時にユーザにより取り外すことができるが、ユーザによる着脱に際して、発熱体が適正に装着されない場合や、発熱体以外の異物が仕切板と発熱体との間または発熱体と載置台の間に介在する場合、発熱体が損傷し、劣化した場合には、発熱体による所期の加熱効果を実現することができず、加熱調理器の安全性および信頼性が損なわれるという問題点があった。
【００１３】
また、特許文献３に記載された従来の加熱調理器では、オーブン皿を加熱してフライパン調理を行うため、グリル調理には適さないが、オーブン皿を高温に加熱してそこからの輻射熱を利用してグリル調理を行おうと試みることも可能である。しかし、特許文献３に記載された従来の加熱調理器ではオーブン皿の側面に設けたコイルによって、オーブン皿の側壁面が加熱されるに過ぎず、オーブン皿の中央部は高熱伝導材料であるアルミや銅によって側面からの伝熱により加熱されるため、十分に高温にするためには高熱伝導材料の厚みを極めて厚くしなければならず、その結果、加熱庫内の有効体積が減少し、またオーブン皿の熱容量が大きくなるため温度上昇に時間がかかるといった問題点があった。
【００１４】
また、特許文献２と同様、オーブン皿は、ユーザにより着脱自在であるが、調理時や庫内の清掃時において装着する際、コイルに対して適正な位置に装着されない場合や、コイルとの間に異物が介在した状態で装着された場合、オーブン皿が変形し、損傷し、劣化した場合には、オーブン皿からの予定した発熱を実現することができず、加熱調理器の安全性および信頼性が損なわれるという問題点があった。
【００１５】
また、特許文献４に記載された加熱調理器は、加熱庫内の載置台上に載置された容器を誘導加熱するものであり、秋刀魚の塩焼きなどのグリル調理には適さず、加熱庫内の庫内温度を制御するオーブン調理にも適さない。さらに被加熱容器の形状および材質、ならびに被加熱容器の載置位置により、誘導加熱コイルに給電インバータ回路のインピーダンス（被加熱容器の見かけ上のインピーダンスを含む）が変化するため、被加熱容器による加熱を調理方法または調理食材に応じて自在に制御することは困難であった。
【００１６】
そこで本願発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、加熱庫内に装着された電気的に閉じた導電体からなるヒータに、加熱庫の外部に配置されたコイルを用いて誘導加熱することにより、ヒータを加熱庫から容易に着脱および交換できるように構成して、加熱庫を清掃しやすくし、調理時に食材から生じる脂の受け皿を低温に維持して脂の発火を防止しつつ、加熱庫内の全領域に渡って食材を十分に高温加熱できる加熱調理器を実現するものである。とりわけユーザによるヒータの装着に際して、ヒータが加熱庫内に適正に装着されていない場合（未装着および不完全装着を含む）、ヒータが異物を介在した状態で装着されている場合、またはヒータが劣化している場合等には、これを検知してユーザに知らせることにより、安全性および信頼性の高い加熱調理器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本願発明に係る加熱調理器は、箱状の加熱庫と、前記加熱庫の内部に装着された電気的に閉じた導電体からなるヒータと、前記加熱庫の外部に配置されたコイル、およびこれに接続された共振コンデンサからなる共振回路部と、駆動周波数を有する高周波電流を共振回路部に供給するインバータ回路と、前記コイルから発生する高周波磁束が前記ヒータと鎖交するように配置された磁性体と、前記共振回路部の両端に印加される駆動電圧を検出する駆動電圧検出部と、前記共振回路部に流れる駆動電流を検出する駆動電流検出部と、検出された駆動電圧および駆動電流に基づいて、前記コイルと電磁気的に結合する前記ヒータの負荷状態を判定する負荷状態判定部とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本願発明によれば、ヒータを加熱庫から容易に着脱および交換できるように構成して、加熱庫を清掃しやすくするとともに、ヒータが加熱庫内に適正に装着されていない場合（未装着および不完全装着を含む）やヒータの劣化状態を判別し、これを検知してユーザに知らせることにより、安全性および信頼性の高い加熱調理器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本願発明に係る実施の形態１の加熱調理器を示す断面図である。
【図２】図１の主要な構成部品を概略的に示す斜視図である。
【図３】実施の形態１による加熱調理器の断熱部材を示す斜視図である。
【図４】図２のコイルに流れるコイル電流と、ヒータに流れる誘導電流の流れる方向を示す概略斜視図である。
【図５】実施の形態１による誘導加熱手段の部分的な拡大垂直断面である。
【図６】実施の形態１による加熱調理器のヒータを示す平面図であって、（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、ヒータを構造的および機能的に示すものである。
【図７】図６（ａ）に示す各温度測定位置において、実験で測定されたヒータの温度上昇をプロットしたグラフである。
【図８】実施の形態１の変形例による加熱調理器の主要部を示す斜視図である。
【図９】実施の形態１に係る電源回路の回路構成を示す回路ブロック図である。
【図１０】コイルの駆動周波数の１周期における駆動電圧および駆動電流の波形図である。
【図１１】実施の形態２に係る電源回路の回路構成を示す回路ブロック図である。
【図１２】実施の形態３に係る電源回路の回路構成を示す回路ブロック図である。
【図１３】実施の形態４に係る電源回路の回路構成を示す回路ブロック図である。
【図１４】実施の形態５に係る電源回路の回路構成を示す回路ブロック図である。
【図１５】実施の形態６に係る電源回路の回路構成を示す回路ブロック図である。
【図１６】実施の形態７に係る加熱調理器を内蔵した誘導加熱調理器の全体構成を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して本願発明に係る加熱調理器の実施の形態を説明する。各実施の形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（たとえば、「上」、「下」、「右」、および「左」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本願発明を限定するものでない。また以下の添付図面において、同様の構成部品については同様の符号を用いて参照する。
【００２１】
実施の形態１．
図１は、本願発明に係る実施の形態１の加熱調理器を示す断面図である。図２は、加熱調理器の主要な構成部品を概略的に示す斜視図である。なお、本願発明の各実施の形態に示す加熱調理器１は、ＩＨクッキングヒータ等に好適に用いられ、とりわけグリル調理を行う加熱庫として有用であるが、オーブンレンジやオーブントースタなどの他の形態を有する加熱調理器として採用することができ、グリル調理の他、オーブン調理などのさまざまな加熱調理に利用することができる。
【００２２】
本願発明に係る実施の形態１の加熱調理器１は、図１に示すように加熱庫（箱状筐体）１０を有する。加熱庫１０は、上壁１２ａ、下壁１２ｂ、垂直方向に延びる左右の側壁１４ａ，１４ｂ、および前壁および後壁（図示せず）を有する。図１および図２に示すように加熱調理器１は、加熱庫１０の内部の上方および下方において電気的な閉ループ（閉回路）を構成する金属体からなる着脱可能なヒータ２０ａ，２０ｂと、左右の側壁１４ａ，１４ｂに沿って配設されたコイル３０ａ，３０ｂと、各コイル３０ａ，３０ｂに隣接して配置された磁性材料からなるフェライトコアなどの磁性体３２とを有する。
【００２３】
コイル３０ａ，３０ｂは、たとえば直径が０．３ｍｍの銅線を樹脂などで被覆したものを１９本撚り線にしたいわゆるリッツ線を、側壁１４ａ，１４ｂに平行な平面上にほぼ長方形状（各角部が湾曲した長方形状またはほぼ楕円形状も含む）に、たとえば複数回（２５回）捲回して形成されたものである。これらの複数のリッツ線は、長方形の各辺に沿って捲回され、同一方向の電流（磁束）を形成する。一方、磁性体３２は、図２において電流が同一方向に流れるように配置された複数のリッツ線をコ字状（Ｃ字状や略Ｏ字状であってもよい）に包囲するように配設される。同様に図示のように、２つの磁性体３２が、上方および下方に配置されたヒータ２０ａ，２０ｂに対して平行に対向配置されている。
【００２４】
磁性体３２は、たとえば一般的なＩＨクッキングヒータの加熱コイルの周囲に広く用いられるフェライトコアと同等の磁性材料を用いて形成することができる。またコ字状の磁性体３２の内側には、コ字状の断熱部材３４が設けられている。すなわちコイル３０ａ，３０ｂは、ヒータ２０ａ，２０ｂに対向する部分において、図１および図２に示すように磁性体３２と断熱部材３４によって挟まれた構造を有する。
なお断熱部材３４は、図３に示すように、ガラスウールやセラミックウールなどの断熱材３４ａとセラミックス３４ｂの二層構造を有し、加熱庫１０の側壁１４ａ，１４ｂの一部についてはセラミックス３４ｂで構成してもよいし、鉄またはステンレス等の金属で構成してもよい。
【００２５】
このように構成された断熱部材３４により、コイル３０ａ，３０ｂおよび磁性体３２は、加熱庫１０の内部の高温の空気から断熱される。なお断熱材３４ａは、上記の他、空気層であってもよいし、空気流であってもよい。このように構成されたコイル３０ａ，３０ｂ、磁性体３２、断熱部材３４が図１に示すように加熱庫１０の側壁１４ａ，１４ｂの一部となるように配置される。一方、加熱庫１０の残りの壁面（上壁１２ａおよび下壁１２ｂなどを含む）は、鉄またはステンレス等の金属、あるいはセラミックスまたはガラスなどの絶縁材料など耐熱性材料を用いて構成される。さらに図示しない加熱庫１０の前壁および後壁により閉じられる。すなわち加熱庫１０は、耐熱性材料からなる上壁１２ａ、下壁１２ｂ、側壁１４ａ，１４ｂ、前壁および後壁によって閉じられた筐体を構成する。なお、加熱庫１０の前壁は、食品等の出し入れなどのために開閉自在の前扉（ここでは図示せず）を有する。
【００２６】
またヒータ２０ａ，２０ｂは、図示のように、断熱部材３４の水平方向に延びる溝部（開口部）３６内に挿入されて支持される。このときヒータ２０ａ，２０ｂは、断熱部材３４の溝部３６上に載置されているに過ぎず、開閉自在な前壁から着脱可能である。同様に、加熱庫１０の内部には食材を載せるための焼き網３７、および食材から出る脂を受けるための脂受け皿３８が前壁を介して配置される。焼き網３７および脂受け皿３８の構造および材質は、従来式のＩＨクッキングヒータの加熱庫に用いられる構造および材質と同等のものを使用することができる。同様に、加熱庫１０の側壁１４ａ，１４ｂ等の内面には、防汚効果および遠赤外線効果を目的とした各種コーティングを施しておくことが好ましい。
【００２７】
次に動作について説明する。コイル３０ａ，３０ｂに図示しない電源回路から２０〜１００ｋＨｚの高周波電流が供給されると、コイル３０ａ，３０ｂの周囲に高周波磁束が発生する。磁性体３２で包囲されたコイル３０ａ，３０ｂから生じた高周波磁束は、コ字状の磁性体３２と、ヒータ２０ａ，２０ｂおよび溝部（開口部）３６とを通る磁気回路を形成するとともに、ヒータ２０ａ，２０ｂに鎖交する。このとき、電気的な閉じた（閉ループを構成する）ヒータ２０ａ，２０ｂに、鎖交した高周波磁束による誘導電流が発生し、誘導電流によるジュール熱がヒータ２０ａ，２０ｂ全体に均一に発生する。このようにヒータ２０ａ，２０ｂの全体が均一に加熱されるため、加熱庫１０に収容された食品をむらなく加熱することができる。電源回路からコイル３０ａ，３０ｂに十分な電力（たとえば合わせて２ｋＷ）を供給すると、ヒータ２０ａ，２０ｂは８００℃以上に加熱され、放射赤外線により食品を直接的に加熱することができる。
またヒータ２０ａ，２０ｂは、その周囲の空気を加熱し、対流により加熱庫１０の内部の空気が一様に高温になるので、高温空気により食品を間接的に加熱することができる。
このように加熱庫１０に収容された食品は、ヒータ２０ａ，２０ｂからの輻射熱および高温の空気により加熱され、グリル調理される。
【００２８】
加熱により食材から生じる脂は、下側ヒータ２０ｂより下方に設置された脂受け皿３８によって受容される。本願発明の加熱調理器１は、下側ヒータ２０ｂに誘導電流を流してジュール熱により加熱するものであり、前掲特許文献１および２に記載された従来式の加熱調理器のように誘導加熱を加熱原理とするものではない。したがって、脂受け皿９を金属材料で形成しても下側ヒータ２０ｂにより直接的に加熱されることはなく、下側ヒータ２０ｂと脂受け皿３８の間に実質的な距離を設けることにより、脂受け皿３８の温度を脂の発火温度より低く抑えることができる。
【００２９】
なお、本願発明で採用する誘導電流で生じるジュール熱による加熱は、一般のＩＨクッキングヒータのトッププレート上に載置された鍋に対する誘導加熱とは原理的に異なり、「誘導加熱」と呼べないかも知れないが、電磁誘導によって流れる「誘導電流」で生じるジュール熱による加熱であるため、本願では敢えて誘導加熱として扱うこととする。そして電磁誘導により、ヒータ２０ａ，２０ｂに誘導電流を流すためのコイル３０ａ，３０ｂおよび磁性体３２を、ここでは「誘導加熱手段」と呼ぶこととする。なお、上述のヒータ２０ａ，２０ｂの入力電力および温度は一例であり、ヒータ２０ａ，２０ｂの温度は入力電力およびヒータの放熱面積（表面積）等をパラメータとして決まるものである。
【００３０】
図４はコイル３０ａ，３０ｂに流れるコイル電流の方向と、コイル電流によって発生する磁束の方向と、電磁誘導によってヒータ２０ａ，２０ｂに流れる誘導電流の方向を示したものである。図を解りやすくするために、コイル３０ａ，３０ｂおよびヒータ２０ａ，２０ｂ以外の構成要素を省略して示す。図４において、コイル電流および誘導電流は、コイル３０ａ，３０ｂおよびヒータ２０ａ，２０ｂに上書きして図示する。コイル電流および誘導電流の流れる方向は駆動周波数で変化するが、図４ではある瞬間のものを示す。コイル３０ａ，３０ｂに図４に示す方向にコイル電流が流れると、コイル３０ａ，３０ｂの周囲に磁束が発生する。この磁束は電気的な閉ループを構成するヒータ２０ａ，２０ｂと鎖交するのでヒータ２０ａ，２０ｂには電磁誘導により起電力が発生し、誘導電流がヒータ２０ａ，２０ｂそれぞれの閉ループを流れる。すなわち、これは変圧器と同じ原理であり、コイル３０ａ，３０ｂが変圧器の一次側コイルであり、ヒータ２０ａ，２０ｂが変圧器の二次側コイルであると考えることもできる。以上のような原理によりヒータ２０ａ，２０ｂは加熱されるので、図１および図２のように、並列あるいは直列に接続された２つのコイル３０ａ，３０ｂを１つの電源回路５０（後述）で駆動する場合、各コイル３０ａ，３０ｂは、コイル電流が図４に示すような方向に流れるように接続する必要がある。一方、個別の電源回路５０を用いて各コイル３０ａ，３０ｂを独立して駆動する場合、図４のようにコイル電流の位相（方向）を設定すると最大のヒータ加熱を実現することができ、位相（方向）を互いにずらすことにより任意の（調節可能な）ヒータ加熱を実現することができる。
【００３１】
図５は、コイル３０と磁性体３２（断熱部材３４およびヒータ２０を含む）からなる誘導加熱手段の部分的な拡大垂直断面であって、図１に示す加熱調理器１の４つのうち１つの誘導加熱手段を示すものである。図５のヒータ２０は、磁束と鎖交する部分のみ図示されている。
コイル３０に高周波電流を流すと、コイル３０の周囲に高周波磁束が発生する。高周波磁束はコ字状の磁性体３２とコ字の開口部からなる磁気回路を通る。ここで「コ字状の磁性体３２」とは、コイル３０に沿って延びる基部４０と、基部４０の両端から垂直に延びる一対の側部４２ａ，４２ｂとを有し、側部４２ａ，４２ｂの間には開口部３６を形成するものをいう。
【００３２】
コ字状の磁性体３２の開口部３６を通る磁束は、図５に示すように、ヒータ２０を通過しない磁束φ１とヒータ２０を通過する磁束φ２とを含む。磁束φ１は、電気的に閉じたヒータ２０に誘導電流を流すために極めて有効な磁束である。一方、磁束φ２は、ヒータ２０に誘導電流を流すことにも寄与するが、ヒータ２０の一部に渦電流を発生させるので、ヒータ２０は、誘導電流に加えて、渦電流によるジュール熱により加熱される。したがって、ヒータ２０が閉ループの延びる方向に沿って均一な材質および形状を有する場合には、ヒータ２０の温度はコイル３０ａ，３０ｂに隣接する磁束と鎖交する部分においてより高くなり、それ以外の部分においてより低くなる。コイル３０ａ，３０ｂに隣接するヒータ２０の部分も加熱調理器１の加熱庫１０の内部の空気を温めるのに役立つのでエネルギ損失にはならないが、コイル３０を保護するために断熱部材３４の断熱層を厚くするか、あるいはコイル３０（および磁性体３２）とヒータ２０との間に空気層を設けて風を流すなどにより断熱性を高める必要がある。
【００３３】
図６（ａ）および図６（ｂ）は実施の形態１の加熱調理器１に好適なヒータ２０を示す平面図である。図６（ａ）はヒータ２０を構造的に示し、図６（ｂ）は機能的に示す。ヒータ２０は、導電体を１ターンの閉回路状（ループ状）に形成したものである。なお、本願発明の加熱調理器１に使用されるヒータ２０は、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すものに限定されることはなく、電気的な閉ループを構成するヒータであれば任意の形状、構造、材質を有するものであってもよい。図６（ａ）に示すように、好適なヒータ２０は構造的に２種類の部分に分かれる。すなわちヒータ２０は、その両端部（すなわちコイル３０ａ，３０ｂに隣接する部分）に電気抵抗の小さな低抵抗部２２を有し、ヒータ２０の中央部は電気抵抗の大きな高抵抗部２６を有する。ここでいう電気抵抗の高低は、低抵抗部２２と高抵抗部２６の単位長さあたりの電気抵抗の相対的な高低である。
たとえば、同一金属で作製する場合は、低抵抗部２２を中身の詰まった棒（中実棒）で作製し、高抵抗部２６をパイプ（中空棒）で作製し、これらを溶接などの方法で接続してもよい。また、異種の金属で作製する場合は、低抵抗部２２を銅等の電気抵抗のより低い金属で作製し、高抵抗部２６をステンレスなどの電気抵抗のより高い金属で作製してもよい。
また構造および材質の両方が互いに異なる高抵抗部２６と低抵抗部２２を作製してもよい。具体的には、低抵抗部２２を外径６ｍｍの銅あるいは銅合金からなる中実棒で作製し、高抵抗部２６を外径６ｍｍ、半径方向の厚み０．３〜１ｍｍのステンレスパイプ（中空棒）で作製し、これらを溶接あるいはロウ付けにより接続してヒータ２０を作製してもよい。
なお、ここで「電気抵抗」とは、ヒータ２０に流れる誘導電流の所定周波数に対するヒータの電気抵抗であるので、表皮効果の影響により、中実棒より中空棒で作製した方がより小さい電気抵抗を実現する場合には、パイプ（中空棒）を用いて低抵抗部２２を形成してもよい。
【００３４】
図６に示すようなヒータ２０の外形形状、たとえば曲げ回数は任意であるが、シーズヒータ等とは異なり、ヒータ２０内部に電熱線などの構造部品を含まないため、折り曲げ加工等による破損の虞が極めて少なく、任意の所望形状を有するヒータ２０を安価で作製することができる。また、このように作製したヒータ２０は、防汚効果あるいは保護効果などを目的として、その表面に各種コーティングを行ってもよい。
【００３５】
次に、ヒータ２０を機能的な側面から説明する。図６（ａ）の低抵抗部２２は、図６（ｂ）に示すように給電部２４と冷却部２５とからなる。また図６（ａ）の高抵抗部２６はヒータ部２６ともいう。
【００３６】
次に動作について説明する。ヒータ２０は、上述のように、ともに中実銅棒の給電部２４および冷却部２５からなる低抵抗部２２と、ステンレスパイプからなる高抵抗部２６（ヒータ部）とを有するものとする。ヒータ２０は、図１および図２に示すように、その給電部２４を断熱部材３４の溝部（開口部）３６内に挿入することにより加熱庫１０に装着される。
電源回路からコイル３０に高周波電流が供給されると、コイル３０の周囲に高周波磁束が形成され、給電部２４が磁束と鎖交してヒータ２０内に誘導電流を形成する。このとき給電部２４は、誘導電流および渦電流により生じるジュール熱で加熱されるが、電気抵抗が小さいため誘導電流により生じるジュール熱は比較的に小さい。また渦電流による加熱も電気抵抗が小さい材質であれば小さく、非磁性体である銅であれば渦電流による加熱を十分に小さくすることができる。
【００３７】
なお給電部２４は、断熱部材３４の溝部３６に載置（断熱部材３４に包囲）されているため、冷却部２５に比べ放熱性が劣る。また冷却部２５は、給電部２４と同じ構造および材質を有するが、周囲が空気で包囲されているため放熱性が良好である。また冷却部２５は、電気抵抗が小さくなるように構成されているので、誘導電流のジュール熱による発熱も小さく、比較的に低い温度に維持される。
【００３８】
一方、ヒータ部２６は全体的に空気に露出しているので、周辺空気による放熱性は冷却部２５と同じであるが、その電気抵抗が相対的に大きいので、誘導電流のジュール熱による発熱は冷却部２５より大きくなる。したがって食材は、ヒータ部２６からの輻射熱によって効率的にグリル調理される。また、高温となるヒータ部２６に比して、冷却部２５は、自らの発熱も小さく、ヒータ部２６から伝わる熱を周辺空気に効率的に放熱するので、ヒータ部２６から冷却部２５を介して給電部２４に伝わる熱を極力抑え、給電部２４が高温になることを防ぐことができる。
【００３９】
図７は、図２のように構成した加熱庫１０において、電源回路に１ｋＷの電力を入力したときのヒータ２０の図６（ａ）に示す各温度測定位置での温度変化を示したものである。すなわちヒータ２０の温度測定は、上側のヒータ２０ａについては図６（ａ）のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの測定点における温度を測定し、下側のヒータ２０ｂについては図６（ａ）のＡ，Ｂ，Ｃの測定点における温度を測定した。図７で「給電部」と示したものは測定点Ａ，Ｂの上昇温度であり、「ヒータ部」と示したものは測定点Ｃ，Ｄの上昇温度である。上側および下側ヒータ２０ａ，２０ｂの給電部２４およびヒータ部２６の各測定点における温度はほぼ同じであるので、図７のグラフにおいては上側ヒータ２０ａまたは下側ヒータ２０ｂを区別することなくプロットした。
【００４０】
図７から明らかなように、図２に示す加熱調理器１のヒータ２０により加熱調理することができる。ヒータ部２６の温度が各測定点Ｃ，Ｄとも同じ温度であることから、ヒータ部２６がヒータ２０にループ状に流れる誘導電流によるジュール熱で発熱していることが分かる。ヒータ部２６の温度上昇は急峻である。これはヒータ部２６がステンレスパイプで構成されているため熱容量が小さいことも一因である。加熱開始後、たとえば加熱開始２分後の時点において、ヒータ部２６の温度は給電部２４の温度より実質的に高く、ヒータ部２６は、明らかに自らの発熱によるものであり、給電部２４からの伝熱によるものではない。
【００４１】
このことからも前掲特許文献３と本願発明は、同様に磁性体のコアを使用し、側面から高周波磁束を供給している点で共通するが、明らかに異なる技術に基づくものであることが理解できる。すなわち特許文献３ではヒータとなるオーブン皿の壁面を積極的に磁気回路の一部として誘導加熱しているのに対し、本願発明はヒータ２０の給電部２４を積極的には磁気回路の一部とはせず、ヒータ２０の閉ループを磁束すなわち磁気回路と鎖交するようにしている。
【００４２】
なお、給電部２４はその温度上昇が緩やかではあるが、最終的にはヒータ部２６の温度より高くなっている。なお、図７の実験結果で示したヒータ部２６の温度はグリル調理を行うには低いが、加熱庫１０の上壁１２ａおよび前壁も塞いで加熱庫１０内の空気温度が高くなるようにして、入力電力をさらに大きくすればグリル調理に適した温度にすることができることは言うまでもない。
【００４３】
なお、図１および図２に示す加熱調理器１の加熱庫１０において、その側壁１４ａ，１４ｂが鉄板などの金属で構成されているとき、コイル３０ａ，３０ｂの磁性体３２が設けられていない部分で発生する磁束により、側壁１４ａ，１４ｂに渦電流が形成され、側壁自体が誘導加熱されるが、こうして生じた熱により、加熱庫１０の内部の空気温度を効率良く上昇させることができる。
【００４４】
以上のように、本願発明の加熱調理器１によれば、加熱庫１０の側壁１４ａ，１４ｂに誘導加熱手段を設け、電気的な閉ループを形成するヒータ２０ａ，２０ｂを加熱庫１０の内部に着脱可能に配置し、側壁１４ａ，１４ｂから高周波磁束を供給してヒータ２０ａ，２０ｂに誘導電流を流し、誘導電流によりヒータ２０ａ，２０ｂの全体を加熱するようにしたので、加熱庫１０の清掃性が向上するとともに、下側ヒータ２０ｂの下方に金属製の脂受け皿３８を、下側ヒータ２０ｂから十分離して配置することができる。
【００４５】
なお、必ずしも２つの上側および下側のヒータ２０ａ，２０ｂを加熱庫１０内に配設する必要はなく、用途に応じて上側ヒータ２０ａまたは下側ヒータ２０ｂのいずれか一方だけを配置してもよい。その場合、本実施の形態に係る平面状に捲回されたコイル３０であっても、上側ヒータ２０ａまたは下側ヒータ２０ｂに隣接するように単一の誘導加熱手段を設ければよい。また図１および図２に示す加熱調理器１は、加熱庫１０の左右の側壁１４ａ，１４ｂに沿って一対のコイル３０ａ，３０ｂを有するものとして説明したが、左右の側壁１４ａ，１４ｂのいずれか一方または後壁に沿って単一のコイル３０を設けてもよい。択一的には、図８に示すように、加熱調理器１は、磁性体３２の基部４０の周りにリッツ線を螺旋状に捲回した形成された１つまたはそれ以上のコイルを有するものであってもよい。
【００４６】
次に、図９を参照して、コイル３０に高周波電流を供給するための電源回路５０について以下説明する。図９は、実施の形態１に係る電源回路５０の回路構成を示す回路ブロック図である。この電源回路５０は、概略、商用電源５２から供給される交流電圧を直流電圧に整流するダイオードブリッジなどで構成される整流回路５４と、整流回路５４からの直流電圧を高周波電流に変換して、コイル３０に供給するインバータ回路５６と、インバータ回路５６に制御信号を出力して、スイッチング制御する制御回路５８とを有する。図９の回路ブロック図において、コイル３０は、インダクタンスＬと負荷抵抗Ｒの等価回路として図示され、共振コンデンサ６０に直列に接続されている。すなわちコイル３０および共振コンデンサ６０は、協働して共振回路部７０を構成するものであり、共振回路部７０を構成するものであれば、コイル３０および共振コンデンサ６０を並列に接続してもよい。なおインバータ回路５６として、ＩＨクッキングヒータなど一般的な誘導加熱装置で広く用いられているハーフブリッジ回路、フルブリッジ回路などを用いてもよいし、共振コンデンサとコイルを並列に接続した上で一石共振回路を用いてもよい。
【００４７】
また、一対のコイル３０ａ，３０ｂに対し、一対の電源回路５０（図示せず）を用いて個別に高周波電流を供給してもよいし、一対のコイル３０ａ，３０ｂを並列または直列に接続して、単一の電源回路５０を用いて高周波電流を供給してもよい。ただし、一対のコイル３０ａ，３０ｂを並列または直列に接続する場合には、誘導電流が図４に示すように流れるように各コイル３０ａ，３０ｂを接続する必要がある。
【００４８】
本発明に係る加熱調理器１によれば、コイル３０はヒータ２０と電磁結合するものであり、コイル３０による高周波磁界によりヒータ２０内に流れる「誘導電流」により生じるジュール熱を利用して、加熱庫１０内の食材を加熱するものである。すなわち共振回路部７０（コイル３０）の負荷抵抗Ｒはヒータ２０の有無、装着状態（適正な位置に装着されているか否か）、劣化状態、またはヒータ２０の形状および材質に依存して変動する。さらに換言すると、共振回路部７０の負荷抵抗Ｒは、コイル３０自体の線抵抗ＲＣに、装着されたヒータ２０の見かけ上の負荷抵抗ＲＬを加えたものに相当する（Ｒ＝ＲＣ＋ＲＬ）。
【００４９】
また本発明に係る電源回路５０は、共振回路部７０の両端に印加される駆動電圧Ｖを検出する駆動電圧検出部６２と、共振回路部７０に流れる駆動電流Ｉを検出する駆動電流検出部６４とを有する。駆動電圧検出部６２は、抵抗分圧された駆動電圧Ｖを検出するものであってもよく、実施の形態１に係る駆動電流検出部６４はカレントトランスやシャント抵抗などを用いたものであってもよい。図１０は、コイル３０の駆動周波数の１周期における駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの波形を示すものである。なお、コイル３０の駆動周波数は、通常約３０ｋＨｚであるから、コイル３０の駆動１周期は約３３マイクロ秒に相当する。
【００５０】
本発明に係る電源回路５０は、駆動電圧検出部６２および駆動電流検出部６４に接続された負荷状態判定部８０を有する。上述のように、ヒータ２０の見かけ上の負荷抵抗ＲＬにより変化し、たとえば負荷抵抗ＲＬはヒータ２０の有無、ヒータ２０の装着状態（適正な位置に装着されているか否か）、またはヒータ２０の形状および材質に依存して変動する。より一般的には、負荷抵抗ＲＬのみならず、駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉが、ヒータ２０の有無、ヒータ２０の装着状態、劣化状態、ヒータ２０の形状および材質に応じて変化する。本願発明において、検出された駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉ（または負荷抵抗ＲＬ）に対応するヒータ２０の有無、ヒータ２０の装着状態、劣化状態、ヒータ２０の形状および材質を総称して、ヒータ２０の「負荷状態」という。
【００５１】
すなわち、本発明に係る負荷状態判定部８０は、駆動電圧検出部６２および駆動電流検出部６４で検出された共振回路部７０の駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉに基づいて、ヒータ２０の負荷状態を判定するものである。具体的には、負荷状態判定部８０は、さまざまな「基準となる負荷状態」にあるヒータ２０を「誘導加熱」したときの共振回路部７０の複数の基準駆動電圧Ｖｉおよび基準駆動電流Ｉｉを事前に検出し、図示しないメモリに記憶しておく。そして、負荷状態判定部８０は、実際に加熱調理器１を使用する際に検出された共振回路部７０の駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉと、基準駆動電圧Ｖｉおよび基準駆動電流Ｉｉを比較することにより、使用中のヒータ２０の負荷状態を判定する。
【００５２】
「基準となる負荷状態」は、これに限定するものではないが、ヒータ２０が加熱庫１０内の適正な位置に装着された状態、加熱庫１０内に適正に装着されていない状態（完全に取り外された状態および不完全に装着されている状態を含む）、および加熱庫１０内の溝部３６（図１参照）またはヒータ２０の表面自体に異物（焦げ等）が付着したまま装着されている状態等が含まれる。
【００５３】
このように負荷状態判定部８０は、これらの基準負荷状態における基準駆動電圧Ｖｉおよび基準駆動電流Ｉｉ（ｉ＝１，２，・・・）を予め記憶しておき、実際の使用に際して、極めて短い時間（コイル３０の駆動１周期が約３３マイクロ秒に相当）の駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉを検出して比較することにより、使用時のヒータ２０の負荷状態を直ちに判定することができる。
【００５４】
また負荷状態判定部８０は、材質および形状の異なる複数のヒータ２０のそれぞれについて、同様に共振回路部７０の基準駆動電圧Ｖｉｊおよび基準駆動電流Ｉｉｊ（たとえばｊは、鉄製ヒータ、ステンレス製ヒータ、銅製ヒータ、幅広ヒータ、幅狭ヒータなどに対応する。）を予め記憶しておき、実際に駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉを検出することにより、ヒータ２０の異なる材質および形状を同様に判定するように構成してもよい。
【００５５】
より具体的には、コイル３０と電磁的に結合するヒータ２０の負荷状態を判定するために、制御回路５８は、インバータ回路５６が予め決められた駆動条件（駆動周波数、駆動パルス）で駆動するように制御する。そして駆動電圧検出部６２および駆動電流検出部６４は、共振回路部７０の駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉを検出し、負荷状態判定部８０は、同一条件で予め検出された基準駆動電圧Ｖｉｊおよび基準駆動電流Ｉｉｊと比較することにより、ヒータ２０の負荷状態を判定する。こうした負荷判定は、極めて短い時間で行うことができるので、原則的には、実際に加熱調理を行う前に行うことが好ましいが、加熱調理を行っている間に周期的に行ってもよい。また負荷判定のための駆動条件（駆動周波数、駆動パルス）は、判定の精度を上げるために複数の条件で行なってもよい。
【００５６】
また図１０に示すように、検出された駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉと、基準駆動電圧Ｖｉｊおよび基準駆動電流Ｉｉｊとの比較のために、基準駆動電圧Ｖｉｊおよび基準駆動電流Ｉｉｊの波形全体を記憶して比較することが好ましいが、莫大なメモリ容量を要する。よって波形全体を比較する代わりに、基準駆動電圧Ｖｉｊおよび基準駆動電流Ｉｉｊのピークホールド値を記憶し、駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉのピークホールド値を比較することにより、ヒータ２０の負荷状態を判定してもよい。なお、ヒータ２０の負荷状態は、図１０に示すコイル駆動周期において、駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉのピークホールド値が現れる位相にも影響を与えるので、より正確に負荷状態を判定するために、ピークホールド値の他、その位相を基準値と比較するようにしてもよい。
【００５７】
また整流回路５４は、商用電源５２からの交流電圧を直流電圧ＶＲに整流するものであるが、完全に平坦な直流電圧に整流することは困難である。一方、駆動電圧Ｖは、整流回路５４の両端の電圧ＶＲとともに変動する。よって駆動電圧Ｖは、商用電源の１周期における位相とともに変動し得る。ただし商用電源５２の交流電圧は、ピーク値を有する位相の近傍において比較的に時間増減率が小さく、コイル駆動１周期の短い期間において、ほぼ一定とみなせる。したがって、より安定した駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉを得るたるめに、商用電源５２の交流電圧がピーク値に達する位相で、駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉを検出することが好ましい。
【００５８】
択一的には、変動する駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉを平均化するために、駆動電圧検出部６２および駆動電流検出部６４は、駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの実効値を検出し、負荷状態判定部８０は、同一条件で予め検出された基準駆動電圧Ｖｉｊおよび基準駆動電流Ｉｉｊの実効値と比較することにより、ヒータ２０の負荷状態を判定してもよい。
【００５９】
たとえば負荷状態判定部８０は、ヒータ２０が加熱庫１０の内部に装着されていないときの共振回路部７０の基準駆動電圧Ｖｉｊ（未装着時駆動電圧）および基準駆動電流Ｉｉｊ（未装着時駆動電流）を予め記憶し、これらと使用の際に検出された駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉとが実質的に同じであるとき、ヒータ２０が加熱庫１０から完全に取り外された負荷状態にあると判定することができる。あるいは、負荷状態判定部８０は、検出された駆動電圧Ｖが未装着時駆動電圧を含む所定の電圧範囲に含まれるとき、または検出された駆動電流Ｉが未装着時駆動電流を含む所定の電流範囲に含まれるとき、ヒータ２０が加熱庫１０内に装着されていないと判定してもよい。
【００６０】
また負荷状態判定部８０は、ヒータ２０が加熱庫１０の内部に適正に装着されているときの共振回路部７０の基準駆動電圧Ｖｉｊ（適正駆動電圧）および基準駆動電流Ｉｉｊ（適正駆動電流）を予め記憶し、検出された駆動電圧Ｖが適正駆動電圧を含む所定の電圧範囲を越えるとき、または検出された駆動電流Ｉが適正駆動電流を含む所定の電流範囲を越えるとき、ヒータ２０が加熱庫１０内に不完全に装着されているか、ヒータ２０の表面自体に異物（焦げ等）が付着したまま装着されておらず、ヒータ２０が適正に加熱庫１０内に装着されていない負荷状態にあると判定することができる。
【００６１】
さらに負荷状態判定部８０は、ヒータ２０が加熱庫１０から完全に取り外された状態、ヒータ２０加熱庫１０内に不完全に装着されている状態、ヒータ２０が劣化している状態、ヒータ２０の表面自体に異物（焦げ等）が付着したまま装着されている状態、または特定の形状および材質を有するヒータ２０が装着されている状態にあると判定したとき、その旨の情報を制御回路５８に提供することができる。これを受けた制御回路５８は、後述するように、ユーザに視覚的にまたは聴覚的に報知して、ヒータ２０の再装着またはヒータ２０の交換等をユーザに促す。こうして本願発明により着脱可能に構成されたヒータ２０を常に適正に装着した状態で使用できるので、高い安全性および信頼性が担保された加熱調理器１を実現することができる。また、調理に応じたヒータを選択可能とし、ヒータの種類に応じた調理性能の向上といった従来にない顕著な効果を得ることができる。
【００６２】
実施の形態２．
図１１を参照しながら、本願発明に係る加熱調理器の実施の形態２について以下に説明する。実施の形態２による電源回路５０は、カレントトランスを用いた駆動電流検出部６４の代わりに、共振コンデンサ６０の両端のコンデンサ電圧ＶＣを検出するコンデンサ電圧検出部６６を有する点を除いて、実施の形態１と同様の構成を有するので、その他の構成部品に関連する詳細な説明を省略する。なお図中、同一構成部品については同一の符号を用いて示す。
【００６３】
図１１は、実施の形態２に係る電源回路５０の回路構成を示す回路ブロック図である。実施の形態１に係る電源回路５０は、比較的に高価なカレントトランスを用いた駆動電流検出部６４により、共振回路部７０に流れる駆動電流Ｉを検出するものであったが、図１１に示す電源回路５０は、コンデンサ電圧検出部６６を用いて、たとえば共振コンデンサ６０のコンデンサ電圧を抵抗分圧してコンデンサ電圧ＶＣを検出するものである。
【００６４】
駆動電圧Ｖおよびコンデンサ電圧ＶＣは、ヒータ２０の有無、ヒータ２０の装着状態、ヒータ２０の形状および材質に応じて変化する。したがって実施の形態２によれば、駆動電流検出部６４およびコンデンサ電圧検出部６６がそれぞれ駆動電圧Ｖおよびコンデンサ電圧ＶＣを検出し、負荷状態判定部８０が同一条件（駆動周波数、駆動パルス）で予め検出した基準駆動電圧Ｖｉｊおよび基準コンデンサ電圧ＶＣｉｊと比較することにより、実施の形態１と同様、ヒータ２０の有無、ヒータ２０の装着状態、ヒータ２０の形状および材質などのヒータ２０の負荷状態を判定することができる。すなわち、ヒータ２０の負荷状態を判定するという文脈において、共振コンデンサ６０のコンデンサ電圧ＶＣを検出することと、共振回路部７０の駆動電流Ｉを検出することとは、等価的な意味合いを有する。
【００６５】
なお、基準駆動電圧Ｖｉｊおよび基準コンデンサ電圧ＶＣｉｊは、その波形全体を記憶して、駆動電圧Ｖおよびコンデンサ電圧ＶＣと比較してもよいが、それぞれのピークホールド値を比較することにより、ヒータ２０の負荷状態を判定してもよい。また実施の形態１で説明したように、より安定した駆動電圧Ｖおよびコンデンサ電圧ＶＣを得るたるめに、商用電源５２の交流電圧がピーク値に達するタイミングで、駆動電圧Ｖおよびコンデンサ電圧ＶＣを検出することが好ましい。さらに、変動する駆動電圧Ｖおよびコンデンサ電圧ＶＣを平均化するために、駆動電圧検出部６２およびコンデンサ電圧検出部６６は、駆動電圧Ｖおよびコンデンサ電圧ＶＣの実効値を検出し、負荷状態判定部８０は、同一条件で予め検出された基準駆動電圧Ｖｉｊおよび基準コンデンサ電圧ＶＣｉｊの実効値と比較することにより、ヒータ２０の負荷状態を判定してもよい。
【００６６】
上述のように、実施の形態２に係るコンデンサ電圧検出部６６は、比較的に高価なカレントトランスを用いることなく、より安価な構成で、実施の形態１と同様の効果を実現することができる。したがって実施の形態２によれば、実施の形態１に比して低コスト化を図ることができる。
【００６７】
実施の形態３．
図１２を参照しながら、本願発明に係る加熱調理器の実施の形態３について以下に説明する。実施の形態３による電源回路５０は、駆動電圧検出部６２を用いて共振回路部７０の両端に印加される駆動電圧Ｖを検出する代わりに、入力電流検出部６８を用いて整流回路５４に入力される入力電流を検出する点を除いて、実施の形態１と同様の構成を有するので、その他の構成部品に関連する詳細な説明を省略する。なお図中、同一構成部品については同一の符号を用いて示す。
【００６８】
図１２は、実施の形態３に係る電源回路５０の回路構成を示す回路ブロック図である。図１２に示す電源回路５０は、入力電流検出部６８を用いて、整流回路５４に入力される入力電流ＩＲを検出するものである。
入力電流ＩＲおよび駆動電流Ｉは、ヒータ２０の有無、ヒータ２０の装着状態、ヒータ２０の形状および材質に応じて変化する。したがって実施の形態３によれば、入力電流検出部６８および駆動電流検出部６４がそれぞれ入力電流ＩＲおよび駆動電流Ｉを検出し、負荷状態判定部８０が同一条件（駆動周波数、駆動パルス）で予め検出された基準入力電流ＩＲｉｊおよび基準駆動電流Ｉｉｊと比較することにより、実施の形態１と同様、ヒータ２０の有無、ヒータ２０の装着状態、ヒータ２０の形状および材質などのヒータ２０の負荷状態を判定することができる。
【００６９】
入力電流ＩＲおよび駆動電流Ｉとの比較のために、基準入力電流ＩＲｉｊおよび基準駆動電流Ｉｉｊの波形全体を記憶することが好ましいが、より簡便には、波形全体を比較する代わりに、基準入力電流ＩＲｉｊおよび基準駆動電流Ｉｉｊのピークホールド値を記憶し、検出された入力電流ＩＲおよび駆動電流Ｉのピークホールド値を比較することにより、ヒータ２０の負荷状態を判定してもよい。
また実施の形態１で説明したように、より安定した駆動電流Ｉを得るたるめに、商用電源５２の交流電圧がピーク値に達するタイミングで、駆動電流Ｉを検出することが好ましい。さらに、変動する駆動電流Ｉを平均化するために、駆動電流検出部６４は、駆動電流Ｉの実効値を検出し、負荷状態判定部８０は、同一条件で予め検出された基準入力電流ＩＲｉｊおよび基準駆動電流Ｉｉｊの実効値と比較することにより、ヒータ２０の負荷状態を判定してもよい。
【００７０】
実施の形態４．
図１３を参照しながら、本願発明に係る加熱調理器の実施の形態４について以下に説明する。実施の形態４による電源回路５０は、駆動電圧検出部６２を用いて共振回路部７０の両端に印加される駆動電圧Ｖを検出する代わりに、入力電流検出部６８を用いて整流回路５４に入力される入力電流を検出する点を除いて、実施の形態２と同様の構成を有するので、その他の構成部品に関連する詳細な説明を省略する。なお図中、同一構成部品については同一の符号を用いて示す。
【００７１】
図１３は、実施の形態４に係る電源回路５０の回路構成を示す回路ブロック図である。図１３に示す電源回路５０は、入力電流検出部６８を用いて、整流回路５４に入力される入力電流ＩＲを検出するものである。
入力電流ＩＲおよびコンデンサ電圧ＶＣは、ヒータ２０の有無、ヒータ２０の装着状態、ヒータ２０の形状および材質に応じて変化する。したがって実施の形態４によれば、入力電流検出部６８およびコンデンサ電圧検出部６６がそれぞれ入力電流ＩＲおよびコンデンサ電圧ＶＣを検出し、負荷状態判定部８０が同一条件（駆動周波数、駆動パルス）で予め検出された基準入力電流ＩＲｉｊおよび基準コンデンサ電圧ＶＣｉｊと比較することにより、実施の形態２と同様、ヒータ２０の有無、ヒータ２０の装着状態、ヒータ２０の形状および材質などのヒータ２０の負荷状態を判定することができる。
【００７２】
入力電流ＩＲおよびコンデンサ電圧ＶＣとの比較のために、基準入力電流ＩＲｉｊおよび基準コンデンサ電圧ＶＣｉｊの波形全体を記憶することが好ましいが、より簡便には、波形全体を比較する代わりに、基準入力電流ＩＲｉｊおよび基準コンデンサ電圧ＶＣｉｊのピークホールド値を記憶し、検出された入力電流ＩＲおよびコンデンサ電圧ＶＣのピークホールド値を比較することにより、ヒータ２０の負荷状態を判定してもよい。
また実施の形態１で説明したように、より安定したコンデンサ電圧ＶＣを得るたるめに、商用電源５２の交流電圧がピーク値に達するタイミングで、コンデンサ電圧ＶＣを検出することが好ましい。さらに、変動するコンデンサ電圧ＶＣを平均化するために、コンデンサ電圧検出部６６は、コンデンサ電圧ＶＣの実効値を検出し、負荷状態判定部８０は、同一条件で予め検出された基準入力電流ＩＲｉｊおよび基準コンデンサ電圧ＶＣｉｊの実効値と比較することにより、ヒータ２０の負荷状態を判定してもよい。
【００７３】
実施の形態５．
図１４を参照しながら、本願発明に係る加熱調理器の実施の形態５について以下に説明する。実施の形態５による電源回路５０は、駆動電圧検出部６２および駆動電流検出部６４で検出された高周波変調された駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉから、駆動周波数と同一の周波数を有する１次成分だけを抽出する１次成分抽出部９０を有する点を除いて、実施の形態１と同様の構成を有するので、その他の構成部品に関連する詳細な説明を省略する。なお図中、同一構成部品については同一の符号を用いて示す。
【００７４】
図１４は、実施の形態５に係る電源回路５０の回路構成を示す回路ブロック図である。図１４に示す電源回路５０は、駆動電圧検出部６２および駆動電流検出部６４に接続された１次成分抽出部９０を有する。ただし、１次成分抽出部９０は、負荷状態判定部８０に内蔵されるものであってもよく、分かりやすく説明するために、別個の構成部品として以下説明する。
【００７５】
駆動電圧検出部６２および駆動電流検出部６４で検出された駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉ（図１０）は、一般に、駆動周波数の整数倍の複数の高次周波数成分を含む合成波形として表される。そして実施の形態５に係る１次成分抽出部９０は、図１０に示す駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉを、たとえば駆動周波数の整数倍のサンプリング周波数で時分割してサンプリングしたデータを離散フーリエ変換することにより、駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの１次成分（すなわち駆動周波数と同一の周波数を有する成分）だけを抽出するものである。なお、１次成分抽出部９０において、複数の高次周波数成分を有する信号から１次成分のみを抽出する手法およびアルゴリズムとしては任意のものを利用することができ、一般に市販されたソフトウェアを用いて駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの１次成分だけを抽出することができる。
【００７６】
このとき、本願発明に係る１次成分抽出部９０は、駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの１次成分として次式のように複素表示することができる。
【数１】
ここでＶ１，Ｉ１は駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの１次成分を示し、Ｖ１Re，Ｉ１ReはＶ１，Ｉ１の実部、Ｖ１Im，Ｉ１ImはＶ１，Ｉ１の虚部、そしてｊは虚数単位を示す。
【００７７】
コイル３０と電磁的に結合するヒータ２０の負荷状態を判定するために、制御回路５０は、インバータ回路５４が予め決められた駆動条件（駆動周波数、駆動パルス）で駆動するように制御し、１次成分抽出部９０が駆動周波数と同一の周波数を有する駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの１次成分を抽出する。そして負荷状態判定部８０が、これらのピーク値を予め記憶された基準値と比較することにより、上記実施の形態と同様、ヒータ２０の負荷状態を判定する。
【００７８】
択一的には、駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの１次成分のピーク値の代わりに、負荷状態判定部８０は、駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの１次成分に基づいて共振回路部７０の負荷抵抗Ｒおよび共振周波数Ｆｒ（またはインダクタンスＬ）を算出することにより、ヒータ２０の負荷状態を判断することができる。
【００７９】
上述のように複素表示した駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの１次成分は、時間により高周波変調（駆動周波数で振動）するものであるため、Ａ／Ｄ変換器などを用いてサンプリングするタイミングにおいて検出される「ピーク値」には誤差が生じやすい。そこで負荷状態判定部８０は、算出する方法については詳細後述するように、時間に依存しない負荷抵抗Ｒを、ヒータ２０の負荷状態を示すパラメータとして用いることにより、より正確にヒータ２０の負荷状態を判断することができる。
またヒータ２０は複数の材質から構成されるが、共振回路部７０の共振周波数Ｆｒ（またはインダクタンスＬ）は、ヒータ２０の構成材質に大きく依存する。そこで負荷状態判定部８０は、共振回路部７０の共振周波数Ｆｒ（またはインダクタンスＬ）を後述のように算出することにより、正確にヒータ２０の構成材質を特定することができる。
【００８０】
次に、共振回路部７０の負荷抵抗Ｒおよび共振周波数Ｆｒ（またはインダクタンスＬ）の算出方法について説明する。
共振回路部７０のインピーダンスＺと、駆動電圧Ｖ１および駆動電流Ｉ１の間の位相（駆動電流Ｉ１に対する駆動電圧Ｖ１の位相またはインピーダンスＺの位相）θは次式で表される。
【数２】
ここでＩｍ（Ｚ）およびＲｅ（Ｚ）はそれぞれインピーダンスＺの虚部および実部を意味する。なお、駆動電圧Ｖ１と駆動電流Ｉ１の間の位相θは、９０度付近ではそのarctanが発散し、誤差を多く含み得るので、arctanの代わりにarcsinまたはarccosを用いて算出することが好ましい場合がある。
【００８１】
さらに本願発明に係る負荷状態判定部８０は、［数２］より１次成分抽出部９０が抽出した複素表示の１次成分の駆動電圧Ｖ１および駆動電流Ｉ１から、共振回路部７０のインピーダンスＺおよび駆動電圧Ｖ１および駆動電流Ｉ１の位相（偏角）θを算出し、これに基づいてインバータ回路５４に適当な駆動信号（ゲート信号）を供給するものである。
【００８２】
同様に、本願発明に係る負荷状態判定部８０は、共振回路部７０の有効電力値ＷＥおよび電流実効値ＩＥを次式により算出することができる。
【数３】
ここでＩ１＊はＩ１の複素共役を示す。
以上のように、本願発明に係る負荷状態判定部８０は、１次成分の駆動電圧Ｖ１および駆動電流Ｉ１から、共振回路部７０のインピーダンスＺ、駆動電圧Ｖ１および駆動電流Ｉ１の位相（駆動電流Ｉ１に対する駆動電圧Ｖ１の位相またはインピーダンスＺの位相）θ、有効電力値ＷＥおよび電流実効値ＩＥを算出することができる。
【００８３】
一方、共振回路部７０などの一般のＬＣＲ共振回路において、負荷抵抗Ｒ、インピーダンスＺ、コイル３０のインダクタンスＬおよび共振周波数Ｆｒは次式で表される。
【数４】
ここでωは１次成分の周波数ｆ（定義より駆動周波数と同一、ω＝２πｆで表される）であり、Ｃは共振コンデンサ６０の静電容量であって、ともに既知である。したがって本願発明に係る負荷状態判定部８０は、［数２］で算出したθを用いて、［数４］から共振周波数Ｆｒと負荷抵抗Ｒ（＝ＲＣ＋ＲＬ）を求めることができる。
【００８４】
ヒータ２０が加熱庫１０内の溝部３６内に挿入されて支持されるとき、すなわちヒータ２０が加熱庫１０内の適正な位置にあって、最も効率的に「誘導加熱」されているとき、負荷抵抗Ｒは最も大きくなる。逆に、ヒータ２０が加熱庫１０から完全に取り外されているとき、ヒータ２０の見かけ上の負荷抵抗ＲＬが現れず、コイル３０のみの負荷抵抗ＲＣだけが検出され、負荷抵抗Ｒは最も小さくなる。
【００８５】
したがって、負荷状態判定部８０は、ヒータ２０が加熱庫１０内の適正な位置に装着された負荷状態およびヒータ２０が加熱庫１０から完全に取り外された負荷状態にそれぞれ対応する基準負荷抵抗ＲＭＡＸおよびＲＭＩＮを記憶し、実際の加熱中に検出された駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの１次成分に基づいて算出された負荷抵抗Ｒと比較することにより、使用中のヒータ２０の負荷状態を判定することができる。すなわち負荷状態判定部８０は、検出された負荷抵抗Ｒが基準負荷抵抗ＲＭＡＸと等しいとき、ヒータ２０が加熱庫１０内の適正な位置に装着された負荷状態にあると判定し、算出された負荷抵抗Ｒが基準負荷抵抗ＲＭＩＮと等しいとき、ヒータ２０が加熱庫１０から完全に取り外された負荷状態にあると判定することができる。
【００８６】
また負荷状態判定部８０は、算出された負荷抵抗Ｒが基準負荷抵抗ＲＭＡＸ，ＲＭＩＮの間の所定範囲にあるとき、たとえば負荷抵抗Ｒが｛（ＲＭＡＸ＋ＲＭＩＮ）／２｝より大きく、ＲＭＡＸより小さいとき、ヒータ２０が加熱庫１０内に不完全に装着されているか、あるいは加熱庫１０内の溝部３６に異物が挿入されていると判定することができる。同様に、ヒータ２０の表面上に導電性の異物（焦げ等）が付着すると、ヒータ２０の見かけ上の負荷抵抗ＲＬが小さくなるので、負荷状態判定部８０は、算出された負荷抵抗Ｒが基準負荷抵抗ＲＭＡＸ，ＲＭＩＮの間の所定範囲にあるときに、ヒータ２０の表面上に異物が付着していると判定することができる。
【００８７】
さらにヒータ２０の表面が摩耗したり、ヒータ２０の構成材質が酸化して比抵抗が増大すると、ヒータ２０の見かけ上の負荷抵抗ＲＬが大きくなり、算出された負荷抵抗Ｒが基準負荷抵抗ＲＭＡＸを越える場合がある。この場合には、負荷状態判定部８０は、ヒータ２０が劣化したと判定することができる。
【００８８】
加えて、共振回路部７０の共振周波数Ｆｒは、ヒータ２０の構成材質自体に大きく依存する。たとえば、同一の形状および寸法を有するヒータ２０を電磁誘導したときの共振回路部７０の共振周波数Ｆｒは、アルミニウム、非磁性ステンレス、鉄、磁性ステンレスの順で大きく、逆に、コイル３０のインダクタンスＬは、この順序で小さくなる。したがって負荷状態判定部８０は、加熱調理器１に用いられるさまざまな構成材質からなる複数のヒータ２０について、所定の条件で予め算出された基準となる共振周波数Ｆｒ（またはインダクタンスＬ）と、実際に使用した際に算出された共振周波数Ｆｒ（またはインダクタンスＬ）とを比較することにより、使用しているヒータ２０の材質を瞬時に特定することができる。より具体的には、負荷状態判定部８０は、さまざまな材質からなる複数のヒータ２０の基準となる共振周波数Ｆｒ（またはインダクタンスＬ）の中で、算出された共振周波数Ｆｒ（またはインダクタンスＬ）が最も近似するものに対応するヒータ２０の材質を、使用しているヒータ２０の材質として特定することができる。こうして、調理に応じたヒータ２０を選択可能とし、ヒータ２０の種類に応じた調理性能の向上といった従来にない顕著な効果を得ることができる。
【００８９】
なお、ヒータ２０の共振周波数Ｆｒを有する高周波電流を供給したとき、ヒータ２０を最も効率よく誘導加熱することができる。すなわち、本願発明によれば、ヒータ２０の共振周波数Ｆｒ、すなわちヒータ２０の構成材質を特定することができるので、制御回路５８は、共振回路部７０に供給する高周波電流の駆動周波数として、装着されたヒータ２０の構成材質の共振周波数Ｆｒを選択するようにインバータ回路５６を制御することにより、ヒータ２０による加熱効率を最適化することができる。
【００９０】
実施の形態６．
図１５を参照しながら、本願発明に係る加熱調理器の実施の形態６について以下に説明する。実施の形態６による電源回路５０は、実施の形態２と同様、共振コンデンサ６０の両端の電圧を検出するコンデンサ電圧検出部６６を用いて、共振回路部７０に流れる駆動電流Ｉを検出する点を除いて、実施の形態５と同様の構成を有するので、その他の構成部品に関連する詳細な説明を省略する。なお図中、同一構成部品については同一の符号を用いて示す。
【００９１】
実施の形態６に係る電源回路５０は、共振コンデンサ６０の両端のコンデンサ電圧ＶＣを検出するコンデンサ電圧検出部６６有し、コンデンサ電圧検出部６６は１次成分抽出部９０に電気的に接続されている。コンデンサ電圧ＶＣは、駆動電圧Ｖと同様、駆動周波数の整数倍の高次周波数成分を含み、１次成分抽出部９０を用いて離散フーリエ変換することにより、コンデンサ電圧ＶＣの１次成分ＶＣ１（駆動周波数と同一の周波数を有する成分）だけを抽出し、複素表示することができる。なお、コンデンサ電圧ＶＣの１次成分ＶＣ１と駆動電流Ｉ１は次の関係式を満たす。
【数５】
ここでωは１次成分の周波数ｆ（定義より駆動周波数と同一、ω＝２πｆ）であり、Ｃは共振コンデンサ６０の静電容量であって、ともに既知である。
上式より、駆動電流Ｉ１はコンデンサ電圧ＶＣ１に対して位相がπ／４（９０度）だけ進んでいることが明らかである。そして本願発明によれば、コンデンサ電圧ＶＣ１を複素表示するので、次式より極めて簡便な計算により駆動電流Ｉ１を求めることができる。
【数６】
【００９２】
こうして求められた駆動電流Ｉ１に基づいて、実施の形態５で説明したように、負荷状態判定部８０は、共振回路部７０の負荷抵抗Ｒおよび共振周波数Ｆｒ（またはインダクタンスＬ）を検出することができる。したがって実施の形態６に係る負荷状態判定部８０は、実施の形態５と同様、共振回路部７０の負荷抵抗Ｒおよび共振周波数Ｆｒ（またはインダクタンスＬ）の算出値をこれらの基準値と比較することにより、ヒータ２０の加熱庫１０に対する装着状態、ヒータ２０上の異物の付着の有無、ヒータ２０の劣化、ヒータ２０の構成材質を含むヒータ２０の負荷状態を瞬時に判定することができる。
また実施の形態２と同様、比較的に高価なカレントトランスを用いることなく、電源回路５０を実施の形態５に比してより安価に製造することができる。
【００９３】
実施の形態７．
図１６を参照しながら、本願発明に係る加熱調理器の実施の形態７について以下に説明する。実施の形態７に係る電源回路５０は、上記実施の形態に係る負荷状態判定部８０により、ヒータ２０の負荷状態を判定した後、これをユーザに報知する手段を有する点を除いて、実施の形態１〜６と同様の構成を有するので、その他の構成部品に関連する詳細な説明を省略する。なお図中、同一構成部品については同一の符号を用いて示す。
【００９４】
図１６は、実施の形態７に係る加熱調理器を内蔵したＩＨクッキングヒータなどの誘導加熱調理器１０１の全体構成を示す概略斜視図である。
図１６において、誘導加熱調理器１０１は、概略、本体筐体１０３と、その上側表面のほぼ全体を覆うガラスなどで形成されたトッププレート１０４と、左右に配置された第１および第２のＩＨ加熱部１１０，１２０と、ラジエント加熱部１０５とを有する。本願発明に係る加熱調理器１は、誘導加熱調理器１０１のグリル部１０６として組み込まれている。
【００９５】
また誘導加熱調理器１０１は、ユーザがＩＨ加熱部１１０，１２０、ラジエント加熱部１０５およびグリル部１０６である加熱調理器１の火力等を操作するために用いられる火力調整ダイヤル１０７ａ、１０７ｂ、および操作パネル１０７ｃ、これらの制御状態を表示するための液晶表示部１０８、ならびに本体筐体１０３の後方に設けられた吸気窓１０９ａおよび排気窓１０９ｂを備える。
【００９６】
ユーザが操作パネル１０７ｃを用いて、グリル部１０６を選択し、作動させようとしたとき、まず負荷状態判定部８０がヒータ２０の負荷状態を判定する。負荷状態判定部８０は、検出された基準駆動電圧Ｖｉおよび基準駆動電流Ｉｉ等を、内蔵されたメモリ（図示せず）に予め記憶しておいた各負荷状態に対する基準駆動電圧Ｖｉおよび基準駆動電流Ｉｉ等と比較して、ヒータ２０が加熱庫１０内の適正な位置に装着されていると判定したとき、これを制御回路５８に情報伝達し、制御回路５８は、グリル部１０６、すなわち本願発明に係る加熱調理器１に対する通電を開始するように、インバータ回路５６を制御する。
【００９７】
一方、負荷状態判定部８０は、ユーザがたとえばヒータ２０ａ，２０ｂのうちの少なくとも一方を加熱庫１０内に装着し忘れた場合、検出された基準駆動電圧Ｖｉおよび基準駆動電流Ｉｉ等が予め記憶しておいた無負荷状態の基準駆動電圧Ｖｉおよび基準駆動電流Ｉｉ等と合致すると判定して、無負荷状態を示す信号を制御回路５８に送信する。そして無負荷状態を示す信号を受けた制御回路５８は、ユーザに視覚的に報知するため、液晶表示部１０８にたとえば「ヒータを取り付けて下さい。」などのメッセージを表示させ、聴覚的に通知するため、図示しないスピーカを用いて、音声により「ヒータを取り付けて下さい。」などのメッセージを発する。また、ヒータ２０が加熱庫１０内に不完全に装着されていると、負荷状態判定部８０により判定された場合、制御回路５８は、「ヒータを装着し直して下さい。」などと視覚的におよび聴覚的にユーザに警告する。同様に、負荷状態判定部８０によりヒータ２０に劣化等の異常があると判定された場合には、制御回路５８は「ヒータ異常です。サービスマンに連絡をお願いします。」などと、液晶表示部１０８および音声によりユーザに警告する。
したがって、本願発明によれば、ヒータ２０の装着異常およびヒータ２０に劣化等を瞬時に識別することにより、より安全で信頼性の高い加熱調理器、ならびにこれを採用した誘導加熱調理器（ＩＨクッキングヒータ）１０１を提供することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１…加熱調理器、１０…加熱庫（箱状筐体）、１２ａ…上壁、１２ｂ…下壁、１４…側壁、２０…ヒータ、２２…低抵抗部、２４…給電部、２５…冷却部、２６…高抵抗部、３０…コイル、３２…磁性体、３４…断熱部材、３６…断熱部材の溝部（開口部）、３７…焼き網、３８…脂受け皿、４０…コイルの基部、４２…コイルの側部、φ１，φ２…磁束、５０…電源回路、５２…商用電源、５４…整流回路、５６…インバータ回路、５８…制御回路、６０…共振コンデンサ、６２…駆動電圧検出部、６４…駆動電流検出部、６６…コンデンサ電圧検出部、６８…入力電流検出部、７０…共振回路部、８０…負荷状態判定部、９０…１次成分抽出部、１０１…誘導加熱調理器、１０３…本体筐体、１０４…トッププレート、１０５…ラジエント加熱部、１０６…グリル部（加熱調理器）、１０７…火力調整ダイヤル、１０８…液晶表示部、１０９ａ…吸気窓、１０９ｂ…排気窓、１１０，１２０…ＩＨ加熱部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱状の加熱庫と、
前記加熱庫の内部に装着された電気的に閉じた導電体からなるヒータと、
前記加熱庫の外部に配置されたコイル、およびこれに接続された共振コンデンサからなる共振回路部と、
駆動周波数を有する高周波電流を前記共振回路部に供給するインバータ回路と、
前記コイルから発生する高周波磁束が前記ヒータと鎖交するように配置された磁性体と、
前記共振回路部の両端に印加される駆動電圧を検出する駆動電圧検出部と、
前記共振回路部に流れる駆動電流を検出する駆動電流検出部と、
検出された駆動電圧および駆動電流に基づいて、前記コイルと電磁気的に結合する前記ヒータの負荷状態を判定する負荷状態判定部とを備えたことを特徴とする加熱調理器。
【請求項２】
箱状の加熱庫と、
前記加熱庫の内部に装着された電気的に閉じた導電体からなるヒータと、
前記加熱庫の外部に配置されたコイル、およびこれに接続された共振コンデンサからなる共振回路部と、
駆動周波数を有する高周波電流を前記共振回路部に供給するインバータ回路と、
前記コイルから発生する高周波磁束が前記ヒータと鎖交するように配置された磁性体と、
前記共振回路部の両端に印加される駆動電圧を検出する駆動電圧検出部と、
前記共振コンデンサの両端に印加されるコンデンサ電圧を検出するコンデンサ電圧検出部と、
検出された駆動電圧およびコンデンサ電圧に基づいて、前記コイルと電磁気的に結合する前記ヒータの負荷状態を判定する負荷状態判定部とを備えたことを特徴とする加熱調理器。
【請求項３】
箱状の加熱庫と、
前記加熱庫の内部に装着された電気的に閉じた導電体からなるヒータと、
前記加熱庫の外部に配置されたコイル、およびこれに接続された共振コンデンサからなる共振回路部と、
駆動周波数を有する高周波電流を前記共振回路部に供給するインバータ回路と、
交流電源からの交流電圧を直流電圧に整流して、前記インバータ回路に直流電圧を供給する整流回路と、
前記コイルから発生する高周波磁束が前記ヒータと鎖交するように配置された磁性体と、
前記共振回路部の両端に印加される駆動電圧を検出する駆動電圧検出部と、
前記整流回路に供給される入力電流を検出する入力電流検出部と、
検出された駆動電圧および入力電流に基づいて、前記コイルと電磁気的に結合する前記ヒータの負荷状態を判定する負荷状態判定部とを備えたことを特徴とする加熱調理器。
【請求項４】
箱状の加熱庫と、
前記加熱庫の内部に装着された電気的に閉じた導電体からなるヒータと、
前記加熱庫の外部に配置されたコイル、およびこれに接続された共振コンデンサからなる共振回路部と、
駆動周波数を有する高周波電流を前記共振回路部に供給するインバータ回路と、
交流電源からの交流電圧を直流電圧に整流して、前記インバータ回路に直流電圧を供給する整流回路と、
前記コイルから発生する高周波磁束がヒータと鎖交するように配置された磁性体と、
前記整流回路に供給される入力電流を検出する入力電流検出部と、
前記共振コンデンサの両端に印加されるコンデンサ電圧を検出するコンデンサ電圧検出部と、
検出された入力電流およびコンデンサ電圧に基づいて、前記コイルと電磁気的に結合する前記ヒータの負荷状態を判定する負荷状態判定部とを備えたことを特徴とする加熱調理器。
【請求項５】
検出された駆動電圧および駆動電流から、駆動周波数と同一の周波数を有する１次成分を含む１次駆動電圧および１次駆動電流を抽出する１次成分抽出部をさらに有し、
負荷状態判定部は、前記１次駆動電圧および前記１次駆動電流に基づいて、コイルと電磁気的に結合するヒータの負荷状態を判定することを特徴とする請求項１に記載の加熱調理器。
【請求項６】
検出された駆動電圧およびコンデンサ電圧から、駆動周波数と同一の周波数を有する１次成分を含む１次駆動電圧および１次コンデンサ電圧を抽出するとともに、１次コンデンサ電圧から１次駆動電流を求める１次成分抽出部をさらに有し、
負荷状態判定部は、前記１次駆動電圧および前記１次駆動電流に基づいて、コイルと電磁気的に結合するヒータの負荷状態を判定することを特徴とする請求項２に記載の加熱調理器。
【請求項７】
負荷状態判定部は、抽出された１次駆動電圧および１次駆動電流から、共振回路部の負荷抵抗または共振周波数を算出するとともに、算出された負荷抵抗または共振周波数に基づいて、ヒータの負荷状態を判定することを特徴とする請求項５または６に加熱調理器。
【請求項８】
ヒータは加熱庫の内部において着脱可能に装着されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載の加熱調理器。
【請求項９】
負荷状態判定部は、ヒータが加熱庫の内部に適正に装着されているときの共振回路部の負荷状態を予め記憶し、これと、使用の際に判定されたヒータの負荷状態とを比較することにより、判定されたヒータの負荷状態に異常があるか否かについて判定することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１に記載の加熱調理器。
【請求項１０】
負荷状態判定部は、ヒータが加熱庫の内部に装着されていないときの共振回路部の未装着時駆動電圧および未装着時駆動電流を予め記憶し、未装着時駆動電圧および未装着時駆動電流と、使用の際に検出された駆動電圧および駆動電流とが実質的に同じであるとき、前記ヒータが前記加熱庫の内部に装着されていないことをユーザに視覚的にまたは聴覚的に報知する手段を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１に記載の加熱調理器。
【請求項１１】
負荷状態判定部は、形状の異なる複数のヒータのそれぞれが加熱庫の内部に適正に装着されているときのヒータの負荷状態を予め記憶し、判定されたヒータの負荷状態により、装着されたヒータの形状を判定することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１に記載の加熱調理器。
【請求項１２】
負荷状態判定部により判定された負荷状態に異常があるとき、ユーザに対し視覚的にまたは聴覚的に報知する手段を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１に記載の加熱調理器。
【請求項１３】
箱状の加熱庫と、
前記加熱庫の内部に着脱可能に装着される電気的に閉じた導電体からなるヒータと、
前記加熱庫の外部に配置されたコイル、およびこれに接続された共振コンデンサからなる共振回路部と、
駆動周波数を有する高周波電流を前記共振回路部に供給するインバータ回路と、
前記コイルから発生する高周波磁束が前記ヒータと鎖交するように配置された磁性体と、
前記共振回路部の両端に印加される駆動電圧を検出する駆動電圧検出部と、
前記共振回路部に流れる駆動電流を検出する駆動電流検出部と、
検出された駆動電圧および駆動電流から、駆動周波数と同一の周波数を有する１次成分を含む１次駆動電圧および１次駆動電流を抽出する１次成分抽出部と、
前記１次駆動電圧および前記１次駆動電流に基づいて、前記共振回路部の負荷抵抗を算出する負荷状態判定部と、
前記負荷状態判定部に接続され、インバータ回路を制御する制御回路とを備え、
前記負荷状態判定部は、基準となるヒータの負荷状態に対応する共振回路部の基準負荷抵抗を予め算出して記憶しておき、使用時に算出された共振回路部の負荷抵抗を基準負荷抵抗と比較することにより、装着されたヒータの負荷状態を判定し、
前記制御回路は、判定されたヒータの負荷状態が異常であるとき、視覚的にまたは聴覚的にユーザに報知することを特徴とする加熱調理器。
【請求項１４】
負荷状態判定部は、ヒータが加熱庫から完全に取り外された状態であるか、前記ヒータが前記加熱庫の内部に不完全に装着されている状態にあるか、または前記ヒータの表面に異物が付着したまま前記加熱庫の内部に装着されている状態にあるとき、前記ヒータの負荷状態が異常であると判定することを特徴とする請求項１３に記載の加熱調理器。
【請求項１５】
負荷状態判定部は、１次駆動電圧および１次駆動電流に基づいて、共振回路部の共振周波数またはインダクタンスを算出するとともに、基準となるヒータの負荷状態に対応する共振回路部の基準共振周波数または基準インダクタンスを予め算出して記憶しておき、使用時に算出された前記共振回路部の算出された共振周波数またはインダクタンスを、基準共振周波数または基準インダクタンスと比較することにより、装着された前記ヒータの構成材質を判定し、
制御回路は、前記共振回路部に供給する高周波電流の駆動周波数として、装着された前記ヒータの構成材質の共振周波数を選択するようにインバータ回路を制御することを特徴とする請求項１３または１４に記載の加熱調理器。
【請求項１６】
前記箱状の加熱庫が誘導加熱調理器のグリル部であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１に記載の加熱調理器。
【請求項１７】
箱状の加熱庫と、前記加熱庫の内部に着脱可能に装着される電気的に閉じた導電体からなるヒータと、前記加熱庫の外部に配置されたコイル、およびこれに接続された共振コンデンサからなる共振回路部と、駆動周波数を有する高周波電流を前記共振回路部に供給するインバータ回路と、前記コイルから発生する高周波磁束が前記ヒータと鎖交するように配置された磁性体と、前記共振回路部の両端に印加される駆動電圧を検出する駆動電圧検出部と、前記共振回路部に流れる駆動電流を検出する駆動電流検出部と、前記インバータ回路を制御する制御回路とを備えた加熱調理器の制御方法であって、
検出された駆動電圧および駆動電流から、前記駆動周波数と同一の周波数を有する１次成分を含む１次駆動電圧および１次駆動電流を抽出するステップと、
前記１次駆動電圧および前記１次駆動電流に基づいて、前記共振回路部の負荷抵抗を算出するステップと、
基準となるヒータの負荷状態に対応する前記共振回路部の基準負荷抵抗を予め算出して記憶するステップと、
使用時に算出された前記共振回路部の負荷抵抗を基準負荷抵抗と比較することにより、装着された前記ヒータの負荷状態を判定ステップと、
判定された前記ヒータの負荷状態が異常であるとき、視覚的にまたは聴覚的にユーザに報知するステップとを有することを特徴とする制御方法。
【請求項１】
箱状の加熱庫と、
前記加熱庫の内部に装着された電気的に閉じた導電体からなるヒータと、
前記加熱庫の外部に配置されたコイル、およびこれに接続された共振コンデンサからなる共振回路部と、
駆動周波数を有する高周波電流を前記共振回路部に供給するインバータ回路と、
前記コイルから発生する高周波磁束が前記ヒータと鎖交するように配置された磁性体と、
前記共振回路部の両端に印加される駆動電圧を検出する駆動電圧検出部と、
前記共振回路部に流れる駆動電流を検出する駆動電流検出部と、
検出された駆動電圧および駆動電流に基づいて、前記コイルと電磁気的に結合する前記ヒータの負荷状態を判定する負荷状態判定部とを備えたことを特徴とする加熱調理器。
【請求項２】
箱状の加熱庫と、
前記加熱庫の内部に装着された電気的に閉じた導電体からなるヒータと、
前記加熱庫の外部に配置されたコイル、およびこれに接続された共振コンデンサからなる共振回路部と、
駆動周波数を有する高周波電流を前記共振回路部に供給するインバータ回路と、
前記コイルから発生する高周波磁束が前記ヒータと鎖交するように配置された磁性体と、
前記共振回路部の両端に印加される駆動電圧を検出する駆動電圧検出部と、
前記共振コンデンサの両端に印加されるコンデンサ電圧を検出するコンデンサ電圧検出部と、
検出された駆動電圧およびコンデンサ電圧に基づいて、前記コイルと電磁気的に結合する前記ヒータの負荷状態を判定する負荷状態判定部とを備えたことを特徴とする加熱調理器。
【請求項３】
箱状の加熱庫と、
前記加熱庫の内部に装着された電気的に閉じた導電体からなるヒータと、
前記加熱庫の外部に配置されたコイル、およびこれに接続された共振コンデンサからなる共振回路部と、
駆動周波数を有する高周波電流を前記共振回路部に供給するインバータ回路と、
交流電源からの交流電圧を直流電圧に整流して、前記インバータ回路に直流電圧を供給する整流回路と、
前記コイルから発生する高周波磁束が前記ヒータと鎖交するように配置された磁性体と、
前記共振回路部の両端に印加される駆動電圧を検出する駆動電圧検出部と、
前記整流回路に供給される入力電流を検出する入力電流検出部と、
検出された駆動電圧および入力電流に基づいて、前記コイルと電磁気的に結合する前記ヒータの負荷状態を判定する負荷状態判定部とを備えたことを特徴とする加熱調理器。
【請求項４】
箱状の加熱庫と、
前記加熱庫の内部に装着された電気的に閉じた導電体からなるヒータと、
前記加熱庫の外部に配置されたコイル、およびこれに接続された共振コンデンサからなる共振回路部と、
駆動周波数を有する高周波電流を前記共振回路部に供給するインバータ回路と、
交流電源からの交流電圧を直流電圧に整流して、前記インバータ回路に直流電圧を供給する整流回路と、
前記コイルから発生する高周波磁束がヒータと鎖交するように配置された磁性体と、
前記整流回路に供給される入力電流を検出する入力電流検出部と、
前記共振コンデンサの両端に印加されるコンデンサ電圧を検出するコンデンサ電圧検出部と、
検出された入力電流およびコンデンサ電圧に基づいて、前記コイルと電磁気的に結合する前記ヒータの負荷状態を判定する負荷状態判定部とを備えたことを特徴とする加熱調理器。
【請求項５】
検出された駆動電圧および駆動電流から、駆動周波数と同一の周波数を有する１次成分を含む１次駆動電圧および１次駆動電流を抽出する１次成分抽出部をさらに有し、
負荷状態判定部は、前記１次駆動電圧および前記１次駆動電流に基づいて、コイルと電磁気的に結合するヒータの負荷状態を判定することを特徴とする請求項１に記載の加熱調理器。
【請求項６】
検出された駆動電圧およびコンデンサ電圧から、駆動周波数と同一の周波数を有する１次成分を含む１次駆動電圧および１次コンデンサ電圧を抽出するとともに、１次コンデンサ電圧から１次駆動電流を求める１次成分抽出部をさらに有し、
負荷状態判定部は、前記１次駆動電圧および前記１次駆動電流に基づいて、コイルと電磁気的に結合するヒータの負荷状態を判定することを特徴とする請求項２に記載の加熱調理器。
【請求項７】
負荷状態判定部は、抽出された１次駆動電圧および１次駆動電流から、共振回路部の負荷抵抗または共振周波数を算出するとともに、算出された負荷抵抗または共振周波数に基づいて、ヒータの負荷状態を判定することを特徴とする請求項５または６に加熱調理器。
【請求項８】
ヒータは加熱庫の内部において着脱可能に装着されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載の加熱調理器。
【請求項９】
負荷状態判定部は、ヒータが加熱庫の内部に適正に装着されているときの共振回路部の負荷状態を予め記憶し、これと、使用の際に判定されたヒータの負荷状態とを比較することにより、判定されたヒータの負荷状態に異常があるか否かについて判定することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１に記載の加熱調理器。
【請求項１０】
負荷状態判定部は、ヒータが加熱庫の内部に装着されていないときの共振回路部の未装着時駆動電圧および未装着時駆動電流を予め記憶し、未装着時駆動電圧および未装着時駆動電流と、使用の際に検出された駆動電圧および駆動電流とが実質的に同じであるとき、前記ヒータが前記加熱庫の内部に装着されていないことをユーザに視覚的にまたは聴覚的に報知する手段を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１に記載の加熱調理器。
【請求項１１】
負荷状態判定部は、形状の異なる複数のヒータのそれぞれが加熱庫の内部に適正に装着されているときのヒータの負荷状態を予め記憶し、判定されたヒータの負荷状態により、装着されたヒータの形状を判定することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１に記載の加熱調理器。
【請求項１２】
負荷状態判定部により判定された負荷状態に異常があるとき、ユーザに対し視覚的にまたは聴覚的に報知する手段を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１に記載の加熱調理器。
【請求項１３】
箱状の加熱庫と、
前記加熱庫の内部に着脱可能に装着される電気的に閉じた導電体からなるヒータと、
前記加熱庫の外部に配置されたコイル、およびこれに接続された共振コンデンサからなる共振回路部と、
駆動周波数を有する高周波電流を前記共振回路部に供給するインバータ回路と、
前記コイルから発生する高周波磁束が前記ヒータと鎖交するように配置された磁性体と、
前記共振回路部の両端に印加される駆動電圧を検出する駆動電圧検出部と、
前記共振回路部に流れる駆動電流を検出する駆動電流検出部と、
検出された駆動電圧および駆動電流から、駆動周波数と同一の周波数を有する１次成分を含む１次駆動電圧および１次駆動電流を抽出する１次成分抽出部と、
前記１次駆動電圧および前記１次駆動電流に基づいて、前記共振回路部の負荷抵抗を算出する負荷状態判定部と、
前記負荷状態判定部に接続され、インバータ回路を制御する制御回路とを備え、
前記負荷状態判定部は、基準となるヒータの負荷状態に対応する共振回路部の基準負荷抵抗を予め算出して記憶しておき、使用時に算出された共振回路部の負荷抵抗を基準負荷抵抗と比較することにより、装着されたヒータの負荷状態を判定し、
前記制御回路は、判定されたヒータの負荷状態が異常であるとき、視覚的にまたは聴覚的にユーザに報知することを特徴とする加熱調理器。
【請求項１４】
負荷状態判定部は、ヒータが加熱庫から完全に取り外された状態であるか、前記ヒータが前記加熱庫の内部に不完全に装着されている状態にあるか、または前記ヒータの表面に異物が付着したまま前記加熱庫の内部に装着されている状態にあるとき、前記ヒータの負荷状態が異常であると判定することを特徴とする請求項１３に記載の加熱調理器。
【請求項１５】
負荷状態判定部は、１次駆動電圧および１次駆動電流に基づいて、共振回路部の共振周波数またはインダクタンスを算出するとともに、基準となるヒータの負荷状態に対応する共振回路部の基準共振周波数または基準インダクタンスを予め算出して記憶しておき、使用時に算出された前記共振回路部の算出された共振周波数またはインダクタンスを、基準共振周波数または基準インダクタンスと比較することにより、装着された前記ヒータの構成材質を判定し、
制御回路は、前記共振回路部に供給する高周波電流の駆動周波数として、装着された前記ヒータの構成材質の共振周波数を選択するようにインバータ回路を制御することを特徴とする請求項１３または１４に記載の加熱調理器。
【請求項１６】
前記箱状の加熱庫が誘導加熱調理器のグリル部であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１に記載の加熱調理器。
【請求項１７】
箱状の加熱庫と、前記加熱庫の内部に着脱可能に装着される電気的に閉じた導電体からなるヒータと、前記加熱庫の外部に配置されたコイル、およびこれに接続された共振コンデンサからなる共振回路部と、駆動周波数を有する高周波電流を前記共振回路部に供給するインバータ回路と、前記コイルから発生する高周波磁束が前記ヒータと鎖交するように配置された磁性体と、前記共振回路部の両端に印加される駆動電圧を検出する駆動電圧検出部と、前記共振回路部に流れる駆動電流を検出する駆動電流検出部と、前記インバータ回路を制御する制御回路とを備えた加熱調理器の制御方法であって、
検出された駆動電圧および駆動電流から、前記駆動周波数と同一の周波数を有する１次成分を含む１次駆動電圧および１次駆動電流を抽出するステップと、
前記１次駆動電圧および前記１次駆動電流に基づいて、前記共振回路部の負荷抵抗を算出するステップと、
基準となるヒータの負荷状態に対応する前記共振回路部の基準負荷抵抗を予め算出して記憶するステップと、
使用時に算出された前記共振回路部の負荷抵抗を基準負荷抵抗と比較することにより、装着された前記ヒータの負荷状態を判定ステップと、
判定された前記ヒータの負荷状態が異常であるとき、視覚的にまたは聴覚的にユーザに報知するステップとを有することを特徴とする制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１６７８３５（Ｐ２０１２−１６７８３５Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７３０８（Ｐ２０１１−２７３０８）
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（０００１７６８６６）三菱電機ホーム機器株式会社 (1,201)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（０００１７６８６６）三菱電機ホーム機器株式会社 (1,201)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]