誘導加熱調理器
【課題】わずかな鍋の載置位置の違い等により大きく調理結果が変わることを抑制した誘導加熱調理器を得るものである。
【解決手段】所定の空間を空け隣接して配置された複数の加熱コイル１６a〜１６eと、複数のインバーター回路６a〜６eと、加熱コイル１６a〜１６eに出力する電力またはインバーター回路６a〜６eに入力する電力を検出する電力検出手段と、インバーター回路６a〜６eの出力電流を検出する出力電流検出手段と、加熱コイル１６a〜１６e毎に検知する負荷検知手段と、負荷検知手段の検知結果によりインバーター回路６a〜６eから出力する電力または入力する電力を制御する制御手段とを備え、上方に負荷が載置されていることを検知した加熱コイル１６a〜１６eのみにインバーター回路６a〜６eから高周波電流を供給するとともに、負荷が所定の値より小さい場合には加熱コイル１６a〜１６eに供給する電力の最大値を制限する
【解決手段】所定の空間を空け隣接して配置された複数の加熱コイル１６a〜１６eと、複数のインバーター回路６a〜６eと、加熱コイル１６a〜１６eに出力する電力またはインバーター回路６a〜６eに入力する電力を検出する電力検出手段と、インバーター回路６a〜６eの出力電流を検出する出力電流検出手段と、加熱コイル１６a〜１６e毎に検知する負荷検知手段と、負荷検知手段の検知結果によりインバーター回路６a〜６eから出力する電力または入力する電力を制御する制御手段とを備え、上方に負荷が載置されていることを検知した加熱コイル１６a〜１６eのみにインバーター回路６a〜６eから高周波電流を供給するとともに、負荷が所定の値より小さい場合には加熱コイル１６a〜１６eに供給する電力の最大値を制限する
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の加熱コイルを備える誘導加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の誘導加熱調理器においては、例えば、鍋などの調理容器が置載される天板と、天板下部に配置される複数の誘導加熱コイルと、この誘導加熱コイルに高周波電流を流し、調理容器を加熱する加熱制御部と、誘導加熱コイル毎に天板上に置載された鍋を検出する鍋検出手段を備え、加熱制御部は、鍋検出手段の検出結果にもとづいて鍋の置載されている位置に相当する誘導加熱コイルを特定し、この特定した誘導加熱コイルを駆動するものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−９９２９９号公報（請求項４)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術によると、複数の誘導加熱コイルと、誘導加熱コイル毎に天板上に置載された鍋を検出する鍋検出手段を備え、加熱制御部が鍋検出手段の検出結果に基づいて鍋の置載されている位置に相当する誘導加熱コイルを特定して駆動するので、鍋の置載位置や鍋サイズに係らず効率の良い加熱が可能となる。
【０００５】
しかし、各誘導加熱コイルを駆動するか否かは鍋検出手段の検出結果に基づき判断するのであるが、同一の鍋を置載した場合であっても、その誘導加熱コイル上方に位置する鍋底部分が小さい場合には当該誘導加熱コイルを駆動するか否か微妙となる。同じ鍋を使用した場合であって、わずかな載置位置の違いや鍋温度の違い等により、誘導加熱コイルの駆動・非駆動の状態が異なる場合がある。その結果、その鍋に入力可能な加熱電力が大きく変わり、使用者にとって同じ調理をする場合に同じ操作を行っても、焼けすぎたり、生焼けになったりと、その調理結果が異なってしまう場合があるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題を解決するためになされたもので、わずかな鍋の載置位置の違い等により大きく調理結果が変わることを抑制した誘導加熱調理器を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題を解決する本発明に係る誘導加熱調理器は、被加熱物である調理容器を載置する天板と、天板の下方に配設され、一つの加熱口として所定の空間を空け隣接して配置された複数の加熱コイルと、複数の加熱コイルに高周波電流を供給する複数のインバーター回路と、複数のインバーター回路から複数の加熱コイルに出力する電力またはインバーター回路に入力する電力を検出する電力検出手段と、複数のインバーター回路の出力電流を検出する出力電流検出手段と、複数の加熱コイル毎にその上方に被加熱物である負荷が載置されていることを検知する負荷検知手段と、負荷検知手段の検知結果により複数のインバーター回路から出力する電力または複数のインバーター回路に入力する電力を制御する制御手段とを備え、負荷検知手段が複数の加熱コイルの内、上方に負荷が載置されていることを検知した加熱コイルのみにインバーター回路から高周波電流を供給するとともに、負荷検知手段が検知した負荷が所定の値より小さい場合には加熱コイルに供給する電力の最大値を制限するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、負荷検知手段が加熱コイル上方に負荷が載置されていることを検知した加熱コイルのみにインバーター回路から高周波電流を供給するとともに、負荷検知手段が検知した負荷が所定の値より小さい場合には加熱コイルに供給する電力の最大値を抑制するので、鍋のわずかな載置位置の違い等により、誘導加熱コイルの駆動・非駆動の状態が異なる場合があっても、当該誘導加熱コイルが駆動される場合の加熱電力が制限されるので非駆動時との加熱電力差を小さくすることができ、調理結果が大きく変わることを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の構成を示す天板を外した斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の一つの加熱口分の回路構成を示す図である。
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱コイルと鍋の位置関係の一例を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱コイルと鍋の位置関係の他の一例を示す図である。
【図４】（ａ）従来の誘導加熱調理器の加熱コイル負荷抵抗値と最大出力電力との関係例を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱コイル負荷抵抗値と最大出力電力との関係例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の制御手段における加熱制御処理を示すフローチャートである。
【図６】図５のフローチャートにおける初期負荷判別処理（ステップ２）の詳細を示すフローチャートである。
【図７】図５のフローチャートにおける目標電力設定処理（ステップ５及びステップ１６）の詳細を示すフローチャートである。
【図８】各加熱コイルの出力電力分配例の説明図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る誘導加熱調理器の他の回路構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る誘導加熱調理器の他の加熱コイル負荷抵抗値と最大出力電流との関係を示す図である。
【図１２】（ａ）誘導加熱調理器の複数の加熱コイル配置の一例を示す図、（ｂ）誘導加熱調理器の複数の加熱コイル配置の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１
（構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の構成を示す天板を外した斜視図である。図１により、誘導加熱調理器の構成を説明する。
【００１１】
図１において、１０１は天板、１０２は本体筐体、１６は加熱コイル、１０３は加熱コイル１６に高周波電流を供給する回路、１０４は操作部、１０５は表示手段である。
【００１２】
天板１０１は鍋などの被加熱物を載置するためのもので、例えば金属性の枠体（図示せず）を外周に設けた耐熱性ガラス等の非導電性の素材により構成されている。非導電性素材部分の裏面または表面に塗装または印刷等により鍋などの被加熱物の載置位置が表示された加熱口１０６が設けられている。
【００１３】
本体筐体１０２は例えば金属性の上面が開口した箱体で、その内部に回路１０３、表示手段１０５、加熱コイル１６を収納するようになっており、本体筐体１０２の上面開口を天板１０１で覆い、誘導加熱調理器２０１を構成している。
【００１４】
回路１０３は後述の図２で説明する構成を有しており、加熱コイル１６に高周波電流を供給する。加熱コイル１６は、加熱口１０６ごとに所定の空間を空けて複数個隣接して配置されている。本実施の形態では一の加熱口を５個の加熱コイル１６ａ〜１６ｅで、１６ａを中心としてその外周に１６ｂ〜１６ｅを配置するように構成している。
【００１５】
なお、本実施の形態では加熱口を４つ設けた構成としているがこれに限定されるものではなく、加熱口は２つでも３つでもよく仕様に合わせて適宜選択可能である。
【００１６】
操作部１０４は使用者が加熱に使う加熱口を選択したり、その加熱口の加熱出力を調整したりするためのものである。本実施の形態では操作部１０４は本体筐体１０２の前側に設けた構成としているがこれに限定されるものではなく、天板１０１に設けてもよい。
【００１７】
表示手段１０５は液晶表示デバイスやＬＥＤなどで構成された情報表示装置で、操作部１０４からの加熱口選択状況や加熱出力の調整状況などの情報を表示したり、誘導加熱調理器２０１の動作状態などに関する情報を表示したりする。
【００１８】
図２は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の一つの加熱口分の回路構成を示す図である。図２により、誘導加熱調理器の一つの加熱口分の回路構成を説明する。
【００１９】
誘導加熱調理器２０１は、商用電源１に接続されており、商用電源１から供給される交流電力は直流電源回路２で直流電力に変換される。図２に示すように直流電源回路２は、交流電力を整流する整流ダイオードブリッジ３と、後述する５つの同一構成のインバーター回路６ａ〜６ｅごとに設けられたリアクトル４ａ〜４ｅおよび平滑コンデンサ５ａ〜５ｅとにより構成され、加熱コイル１６ａ〜１６ｅごとに設けられたインバーター回路６ａ〜６ｅに直流電力を供給している。
【００２０】
なお、図２ではインバーター回路６ａ〜６ｅの内、６ｃと６ｄ及びその周辺構成につき他の６ａ、６ｂ、６ｅと同一構成であるので記載を省略しているがあるものとして後述の説明をする。
【００２１】
リアクトル４ａ〜４ｅと平滑コンデンサ５ａ〜５ｅは、それぞれのインバーター回路６ａ〜６ｅに供給する直流電力を平滑化するための平滑回路を構成しており、安定した直流電力を供給するためのものである。
【００２２】
各インバーター回路６ａ〜６ｅは前述のように同一の構成で、それぞれ直流電源回路２の直流母線間に２個直列に接続されたスイッチング素子７ａ〜７ｅおよび８ａ〜８ｅと、スイッチング素子７ａ〜７ｅと逆並列に接続されたダイオード９ａ〜９ｅおよびスイッチング素子８ａ〜８ｅと逆並列に接続された１０ａ〜１０ｅとによって形成され、２個直列のスイッチング素子７ａ〜７ｅおよび８ａ〜８ｅが駆動回路１１ａ〜１１ｅにより高周波で交互にオン・オフ駆動され、その出力端と直流母線の一端との間に高周波電圧を発生する。
【００２３】
これらインバーター回路６ａ〜６ｅの出力する高周波電圧は、出力電圧検出手段１３ａ〜１３ｅにより検出される。また、各インバーター回路６ａ〜６ｅの出力する電流は加熱コイル１６ａ〜１６ｅにも流れ、出力電流検出手段１２ａ〜１２ｅにより検出される。
【００２４】
１４ａ〜１４ｅは、出力電圧検出手段１３ａ〜１３ｅで検出された出力電圧値と、出力電流検出手段１２ａ〜１２ｅで検出された出力電流値（加熱コイル電流値）を積算してインバーター回路６ａ〜６ｅの出力電力値を生成する出力電力検出手段である。
【００２５】
各インバーター回路６ａ〜６ｅの出力端と直流電源回路２の低電位側母線との間に負荷回路１５ａ〜１５ｅが接続されている。負荷回路１５ａ〜１５ｅは加熱コイル１６ａ〜１６ｅと共振コンデンサ１７ａ〜１７ｅの直列回路と、共振コンデンサ１７ａ〜１７ｅと並列に接続されたクランプダイオード１８ａ〜１８ｅとで構成されている。
【００２６】
クランプダイオード１８ａ〜１８ｅは、加熱コイル１６ａ〜１６ｅと共振コンデンサ１７ａ〜１７ｅの接続点電位を直流電源回路２の低電位側母線電位にクランプする。このクランプダイオード１８ａ〜１８ｅの働きにより、スイッチング素子８ａ〜８ｅが導通した状態では加熱コイル１６ａ〜１６ｅに流れる電流は転流しない。
【００２７】
制御手段１９は、各インバーター回路６ａ〜６ｅの駆動制御を行うものであり、各インバーター回路６ａ〜６ｅの出力電流、出力電力に基づき、駆動回路１１ａ〜１１ｅを制御する。
【００２８】
負荷抵抗算出手段２０は制御手段１９内に設けられ、出力電力検出手段１４ａ〜１４ｅで検出された電力と、出力電流検出手段１２ａ〜１２ｅにより検出された電流から、各負荷回路１５ａ〜１５ｅの負荷抵抗値Ｒａ〜Ｒｅ（これ以降、一括して負荷抵抗値Ｒと記述する場合が有る）を算出するものであり、負荷検知手段を構成する。負荷抵抗値Ｒａ〜Ｒｅは、Ｒａ〜Ｒｅ＝（出力電力値）／（出力電流値）２の計算式により求める。
【００２９】
この負荷抵抗値Ｒａ〜Ｒｅは、各加熱コイル１６ａ〜１６ｅに流れる高周波電流により発生した磁束がその各加熱コイル１６ａ〜１６ｅ上方に載置された鍋底に鎖交して発生する誘導渦電流による損失(発熱)により増減し、加熱コイルに対向する鍋底が広いほど負荷抵抗値Ｒａ〜Ｒｅは大きくなる。
【００３０】
したがって、この負荷抵抗値Ｒａ〜Ｒｅの値により、その各加熱コイル１６ａ〜１６ｅ上方に載置されている負荷の有無や大きさを判断できる。そこで、各加熱コイル１６ａ〜１６ｅ上に適正な負荷が載置されている状態と載置されていない状態とを判別する閾値Ｒ１を、載置された負荷が小さい負荷か通常の負荷であるかを判別する閾値Ｒ２をそれぞれ設定する。
【００３１】
図３（ａ）は本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱コイルと鍋の位置関係の一例を示す図、図３（ｂ）本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱コイルと鍋の位置関係の他の一例を示す図、図４（ａ）は従来の誘導加熱調理器の加熱コイル負荷抵抗値と最大出力電力との関係例を示す図、図４（ｂ）は本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱コイル負荷抵抗値と最大出力電力との関係例を示す図であり、これにより従来の誘導加熱調理器と本発明の誘導加熱調理器との最大出力電力設定の違いを説明する。
【００３２】
ここでは加熱コイル上方に負荷が載置されているか否かを判別する閾値Ｒ１を例えば１．０Ω、負荷が小さい負荷か通常の負荷であるかを判別する閾値Ｒ２を２.０Ωと設定する。図３（ａ）では、負荷となる調理容器である小径鍋２２が加熱口１０６の中心から少しずれた位置に載置された状態であり、図３（ｂ）では、小径鍋２２が図３（ａ）よりもさらに少し中心からずれた位置に載置された状態を示している。
【００３３】
図３（ａ）、（ｂ）のいずれの状態においても、加熱コイル１６ｃ、１６ｄ、１６ｅの上方には小径鍋２２は位置せず、これらの加熱コイルの負荷回路１５ｃ、１５ｄ、１５ｅの負荷抵抗値Ｒは小さく、閾値Ｒ１未満となって無負荷と判断される。
【００３４】
加熱コイル１６ａについては、小径鍋２２の鍋底がその上方を覆っており、かかる場合に負荷抵抗算出手段２０で算出される負荷抵抗値Ｒａは閾値Ｒ１より大きい値となる。また、加熱コイル１６ｂについては、小径鍋２２の鍋底がその上方の一部を覆っている状態である。ここで、図３（ａ）の状態では各加熱コイルの負荷抵抗値が、Ｒａ＝４．０Ω、Ｒｂ＝０．９Ω、Ｒｃ、Ｒｄ、Ｒｅ＜１．０Ω、図３（ｂ）の状態では各加熱コイルの抵抗値が、Ｒａ＝４．０Ω、Ｒｂ＝１．０Ω、Ｒｃ、Ｒｄ、Ｒｅ＜１．０Ωである場合を一例として解説する。
【００３５】
従来の誘導加熱調理器として図４（ａ）では、インバーター回路６ａ〜６ｅに流すことが可能な最大出力電流が２０Ａである場合の負荷抵抗値と、当該インバーター回路の最大出力電力値の関係を示している。但し、負荷抵抗値１．０Ω未満については無負荷として加熱しない。そのため、負荷抵抗値１．０Ω付近ではわずかな負荷抵抗値、すなわち、わずかな鍋載置位置や鍋温度の違いにより４００Ｗ（＝１．０Ω×２０Ａ２）もの加熱量の差が生じてしまうことがある。
【００３６】
一方、図４（ｂ）に示す本発明の誘導加熱調理器では、適正負荷が加熱コイルの上方に載置されているが、その大きさが小さい、すなわち、負荷抵抗値Ｒが通常負荷と判断される閾値Ｒ２より小さい場合（Ｒ１≦Ｒ＜Ｒ２）に最大出力電力Ｗmaxを抑制するようにしたもので、例えば、閾値Ｒ２＝２．０Ω、としてＲ≧２．０Ωの負荷に対し、Ｗmax＝４００×Ｒ［Ｗ］とし、１．０Ω≦Ｒ＜２．０Ωの負荷に対し、Ｗmax＝７００×Ｒ−６００［Ｗ］とすることで、Ｒ＝１．０Ωの場合、Ｗmax＝１００Ｗという最大出力電力を設定となり、加熱量の差を小さく抑えることができる。
【００３７】
（動作）
図５は本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の制御手段における加熱制御処理を示すフローチャート、図６は図５のフローチャートにおける初期負荷判別処理（ステップ２）の詳細を示すフローチャート、図７は図５のフローチャートにおける目標電力設定処理（ステップ５及びステップ１６）の詳細を示すフローチャートである。
以下、これらのフローチャートを用いて、本実施の形態１における誘導加熱調理器の制御手段の動作について説明する。
【００３８】
図５において、制御手段１９は、操作部１０４からの火力設定等の加熱要求の有無を判断し（ステップ１）、加熱要求があった場合には加熱コイル１６ａ〜１６ｅの上方に加熱する鍋が載置されているか判断するため、初期負荷判別処理を実行する(ステップ２)。
【００３９】
初期負荷検知処理(ステップ２)を図６により詳述すると、まず、加熱コイル１６ａ用のインバーター回路６ａの駆動回路１１ａを制御してインバーター回路６ａを駆動し、内加熱コイル１６ａの負荷回路１５ａに所定の高周波電圧を印加する(ステップ２−１−１)。
【００４０】
そして、出力電流検出手段１２ａ、出力電力検出手段１４ａにより、加熱コイル１６ａの高周波電流と、インバーター回路６ａから出力される高周波電力Ｗを検出し(ステップ２−１−２)、その電力値Ｗと出力電流値Ｉから負荷抵抗算出手段２０が負荷抵抗値Ｒａ（＝Ｗ／Ｉ２）を算出(ステップ２−１−３)し、その負荷抵抗値Ｒａを判別する（ステップ２−１−４）。
【００４１】
負荷抵抗値Ｒａが閾値Ｒ１未満の場合には、適正負荷なしと判断して目標電力設定用の抵抗値を０とする(ステップ２−１−５)。負荷抵抗値ＲａがＲ１以上でＲ２未満の場合には負荷状態を小負荷とし、目標電力設定用の抵抗値をＲａで設定する（ステップ２−１−６）。負荷抵抗値ＲがＲ２以上の場合には負荷状態を通常負荷とし、目標電力設定用の抵抗値をＲａで設定する（ステップ２−１−７）。
【００４２】
以上のフローにて、加熱コイル１６ａに係るインバーター初期負荷検知処理（ステップ２−１）を終了する。以下、同様にして加熱コイル１６ｂ〜１６ｅについて、その加熱コイル上方に鍋が載置されているか否か、載置されている鍋(負荷)２３の大きさはどのくらいか、判別する処理を行う(ステップ２−２〜２−５)。
【００４３】
初期負荷検知終了後、上方に適正負荷が載置されている加熱コイルの有無を判断する(ステップ３)。いずれの加熱コイルの上方にも適正負荷が無い場合にはステップ１に戻る。加熱コイル１６ｂ〜１６ｅ何れかの上方に適正負荷がある場合には、その適正負荷がある加熱コイル、例えば１６ａ、１６ｂに電力を供給するインバーター回路６ａ、６ｂについて、その負荷抵抗値Ｒａ、Ｒｂから前述の算式 Ｒ≧２．０Ωの負荷に対し、Ｗmax＝４００×Ｒ［Ｗ］、１．０Ω≦Ｒ＜２．０Ωの負荷に対し、Ｗmax＝７００×Ｒ−６００［Ｗ］に基づき、上限電力Ｗａmaxを設定する。
【００４４】
次に、各加熱コイル１６ａ〜１６ｅの目標電力設定処理を行う(ステップ５)。目標電力設定処理(ステップ５)を図７により詳述すると、操作部１０４で設定された全体の加熱出力Ｗallを加熱コイル１６ａ〜１６ｅごとの目標電力に各加熱コイルの負荷抵抗値に基づいて分配する。
【００４５】
まず、加熱コイル１６ａについて〔ステップ５−１〕、適性負荷があったかを判定し（ステップ５−１−１)、適性負荷がなかった場合には目標電力を０とする（ステップ５−１−２）。適正負荷があった場合には、加熱コイル１６ａの目標電力Ｗａを全体の設定加熱電力と各負荷抵抗値Ｒａ〜Ｒｅから、Ｗａ＝Ｗall×Ｒａ／（Ｒａ＋Ｒｂ＋Ｒｃ＋Ｒｄ＋Ｒｅ）と設定し(ステップ５−１−３)、その設定した目標電力Ｗａと上限電力Ｗａmaxを比較し（ステップ５−１−４）、目標電力Ｗａが上限電力を超えていた場合には目標電力Ｗａを上限電力とする(ステップ５−１−５)。
【００４６】
同様に、加熱コイル１６ｂ〜１６ｅについて、それぞれ目標電力の設定処理を行う（ステップ５−２〜５−５）。なお、各加熱コイルの目標電力は、Ｗｂ＝（Ｗall−Ｗａ）×Ｒｂ／（Ｒｂ＋Ｒｃ＋Ｒｄ＋Ｒｅ）（ステップ５−２−３）、Ｗｃ＝（Ｗall−（Ｗａ＋Ｗｂ））×Ｒｃ／（Ｒｃ＋Ｒｄ＋Ｒｅ）（ステップ５−３−３）、Ｗｄ＝（Ｗall−（Ｗａ＋Ｗｂ＋Ｗｃ））×Ｒｄ／（Ｒｄ＋Ｒｅ）（ステップ５−４−３）、Ｗｅ＝（Ｗall−（Ｗａ＋Ｗｂ＋Ｗｃ＋Ｗｄ））×Ｒｅ／Ｒｅ（ステップ５−５−３）と、設定するものとする。
【００４７】
これは、出来る限り、設定加熱電力が全体として出力されるとともに、各加熱コイル１６ａ〜１６ｅの負荷抵抗値Ｒａ〜Ｒｅに比例して出力がされるようにしたものである。
【００４８】
各加熱コイル１６ａ〜１６ｅの目標電力の設定が完了すると、適正負荷を検出した加熱コイルのインバーター回路について駆動回路を制御してインバーター出力を開始し(ステップ６)、出力電流検出手段１２ａ〜１２ｅおよび出力電力検出手段１４ａ〜１４ｅにより各インバーター回路の出力電流および電力を検出する(ステップ７)。そして、加熱コイル１６ａ〜１６ｅごとにインバーター回路の出力制御処理を行う。
【００４９】
加熱コイル１６ａの出力制御処理(ステップ８)では、まず、インバーター回路１６ａを駆動中か判断し(ステップ８−１)、駆動中でなければ処理を終了し、駆動中であれば加熱コイル１６ａを流れるインバーター回路６ａの出力電流が過大か否か判断し(ステップ８−２)、過大でなければ加熱コイル１６ａの目標電力Ｗａと検出電力Ｗを比較する(ステップ８−３)。
【００５０】
その結果、加熱コイル１６ａの検出電力の方が目標電力より小さい場合にはインバーター回路６ａの出力を増大させる制御を行い(ステップ８−４)、検出電力と目標電力が略同等であればインバーター回路６ａの出力をそのまま維持する。
【００５１】
ステップ８−２で加熱コイル１６ａの電流が過大であると判断した場合や、ステップ８−３で検出電力の方が目標電力より大きいと判断した場合には、インバーター回路６ａの出力を減少させる制御を行う（ステップ８−５）。他の加熱コイル１６ｂ〜１６ｅについても加熱コイル１６ａと同様にインバーター回路６ｂ〜６ｅを制御する(ステップ９〜１２)。
【００５２】
次に、操作部１０４からの加熱停止の要求の有無を判断し(ステップ１３)、加熱停止要求があった場合には駆動回路１１ａ〜１１ｅを制御して全てのインバーター回路６ａ〜６ｅの駆動を停止し(ステップ１４)、ステップ１へ戻る。
【００５３】
ステップ１３で加熱停止要求が無かった場合には、設定火力変更要求の有無を判断し（ステップ１５）、設定火力変更要求が無ければそのままステップ７へ戻り、設定火力変更要求があった場合には変更された設定火力に基づき各加熱コイルごとの目標電力を再設定して（ステップ１６）、ステップ７へ移行する。なお、目標電力再設定処理(ステップ１６)は、図７に示す目標電力設定処理（ステップ５）と同等の処理となっている。
【００５４】
以上のような加熱制御処理を行うことにより、図３（ａ）、（ｂ）に示した負荷である小径鍋２２の載置状態（加熱コイル１６ａが適正負荷、加熱コイル１６ｂが小負荷、加熱コイル１６ｃ〜１６ｅが負荷無し、よって加熱コイル１６ｃ〜１６ｅからの出力無し）における加熱コイル１６ａ、１６ｂからの出力電力を図８に示す。
【００５５】
図８は各加熱コイルの出力電力分配例の説明図であり、図８（ａ）は図４（ａ）に示した従来の誘導加熱調理器の負荷抵抗値と最大加熱電力との関係に基づいた電力配分を示したものである。
【００５６】
操作部１０４で設定された設定加熱電力が５００Ｗ、１０００Ｗ、２０００Ｗの場合、設定加熱電力が５００Ｗ、１０００Ｗでは図３（ａ）、（ｂ）に示すどちらの負荷である小径鍋２２の載置状態において加熱口全体で、５００Ｗ、１０００Ｗの出力が可能であり差が無い。
【００５７】
しかし、２０００Ｗでは、図３（ｂ）に示す負荷である小径鍋２２の載置状態では２０００Ｗ出力できるが、図３（ａ）に示す負荷となる調理容器である小径鍋２２の載置状態では１６００Ｗしか出力できず、４００Ｗの差が生じる。したがって、個別の加熱コイルにおいて、適正鍋の有無が切り替わる閾値付近の負荷状態において、わずかな鍋の状態の違いにより被調理物の加熱不足や、加熱し過ぎが生じてしまうことがある。
【００５８】
図８（ｂ）は図４（ｂ）に示した本発明の誘導加熱調理器の負荷抵抗値と最大出力電力の関係に基づき、各加熱コイルへの電力配分を行った場合の各加熱コイルの出力電力の例である。操作部１０４で設定された設定加熱電力が２０００Ｗの場合、図３（ａ）の状態の加熱出力は１６００Ｗ、図３（ｂ）の状態の加熱出力は１７００Ｗと、１００Ｗの差に抑えられ、加熱出力の差を小さくできることで調理結果のばらつきを抑えることができるようになる。
【００５９】
図８（ｃ）は、図４（ｂ）に示した本発明の誘導加熱調理器の負荷抵抗値と最大出力電力の関係から求まる各加熱コイルに出力可能な最大出力電力に比例して電力を分配した場合の電力分配例である。このように電力分配を行えば、低加熱電力から高加熱電力まで、鍋載置状態のわずかな違いによる加熱分布の違いを抑えて、調理結果のばらつきをさらに抑えることが出来る。
【００６０】
なお、実施の形態１では、一つの加熱口に対する加熱コイルの数は５個のものを示したが、加熱コイルの数は５個に限らず、例えば図１２（ａ）、（ｂ）に示すように７個や９個であってもよく、仕様に応じて適宜設定可能である。
【００６１】
実施の形態２
実施の形態１に係る誘導加熱調理器の直流電源回路２は、整流ダイオードブリッジが１つであり、各インバーター回路の出力電力を検出する出力電力検出手段を備えたものであったが、例えば図９に示すようにインバーター回路毎に整流ダイオードブリッジ２５ａ〜２５ｅを個別に有する直流電源回路２６ａ〜２６ｅを備え、その入力電流検出手段２３ａ〜２３ｅと入力電圧検出手段２４ａ〜２４ｅによりインバーター回路の入力電力値を検出する回路構成の誘導加熱調理器であってもよく、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
実施の形態３
実施の形態１に係る誘導加熱調理器の図２および実施の形態２に係る誘導加熱調理器の図９に示した回路構成は、一つの加熱コイルに対し、一つのインバーター回路が対応しているものであったが、図１０は一つのインバーター回路で直列に接続された複数の加熱コイルが駆動される回路構成例である。
【００６３】
このような回路構成であっても、各インバーター回路の負荷回路の抵抗値により各インバーター回路を駆動するか否か判別し、負荷抵抗値が小さいインバーター回路の駆動を停止し、あるいは入力電力を低く制限すれば、わずかな負荷状態の違いによる当該インバーター回路の駆動の有無による被調理物の加熱状態の違いが抑制され、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
なお、一つのインバーター回路に接続する加熱コイルは３個以上であってもよく、また、並列に接続された加熱コイルであってもよい。
【００６５】
実施の形態４
実施の形態１では図４（ｂ）に示すように加熱コイルの負荷抵抗値に応じて対応するインバーター回路から出力する電力を制限し、特に無負荷に近い小負荷である場合に出力可能な最大電力より低く抑制するようにしたが、図１１に示すように小負荷状態である負荷抵抗値が低い場合に出力電流の最大値を低く制限することとしても、当該インバーター回路が出力する加熱電力は低く制限され、わずかな負荷状態の違いによる当該インバーター回路の駆動の有無による被調理物の加熱状態の違いが抑制され、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
なお、各実施の形態において実施の形態１同様、一つの加熱口に対する加熱コイルの数は５個に限定されるものではなく、図１２に示すように７個や９個であってもよく、仕様に応じて適宜設定可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 商用電源、２ 直流電源回路、３ 整流ダイオードブリッジ、４ａ〜４ｅ リアクトル、５ａ〜５ｅ 平滑コンデンサ、６ａ〜６ｅ インバーター回路、７ａ〜７ｅ スイッチング素子、８ａ〜８ｅ スイッチング素子、９ａ〜９ｅ ダイオード、１０ａ〜１０ｅ ダイオード、１１ａ〜１１ｅ 駆動回路、１２ａ〜１２ｅ 出力電流検出手段、１３ａ〜１３ｅ 出力電圧検出手段 １４ａ〜１４ｅ 出力電力検出手段、１５ａ〜１５ｅ 負荷回路、１６ａ〜１６ｅ 加熱コイル、１７ａ〜１７ｅ 共振コンデンサ、１８ａ〜１８ｅ クランプダイオード、１９ 制御手段、２０ 負荷抵抗算出手段、２２ 小径鍋、２３ａ〜２３ｅ 入力電流検出手段、２４ａ〜２４ｅ 入力電圧検出手段、２５ａ〜２５ｅ 整流ダイオードブリッジ、２６ａ〜２６ｅ 直流電源回路、３０ａ〜３０ｇ 加熱コイル、４０ａ〜４０ｉ 加熱コイル、１０１ 天板、１０２ 本体筐体、１０３ 回路、１０４ 操作部、１０５ 表示手段、２０１ 誘導加熱調理器。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の加熱コイルを備える誘導加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の誘導加熱調理器においては、例えば、鍋などの調理容器が置載される天板と、天板下部に配置される複数の誘導加熱コイルと、この誘導加熱コイルに高周波電流を流し、調理容器を加熱する加熱制御部と、誘導加熱コイル毎に天板上に置載された鍋を検出する鍋検出手段を備え、加熱制御部は、鍋検出手段の検出結果にもとづいて鍋の置載されている位置に相当する誘導加熱コイルを特定し、この特定した誘導加熱コイルを駆動するものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−９９２９９号公報（請求項４)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術によると、複数の誘導加熱コイルと、誘導加熱コイル毎に天板上に置載された鍋を検出する鍋検出手段を備え、加熱制御部が鍋検出手段の検出結果に基づいて鍋の置載されている位置に相当する誘導加熱コイルを特定して駆動するので、鍋の置載位置や鍋サイズに係らず効率の良い加熱が可能となる。
【０００５】
しかし、各誘導加熱コイルを駆動するか否かは鍋検出手段の検出結果に基づき判断するのであるが、同一の鍋を置載した場合であっても、その誘導加熱コイル上方に位置する鍋底部分が小さい場合には当該誘導加熱コイルを駆動するか否か微妙となる。同じ鍋を使用した場合であって、わずかな載置位置の違いや鍋温度の違い等により、誘導加熱コイルの駆動・非駆動の状態が異なる場合がある。その結果、その鍋に入力可能な加熱電力が大きく変わり、使用者にとって同じ調理をする場合に同じ操作を行っても、焼けすぎたり、生焼けになったりと、その調理結果が異なってしまう場合があるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題を解決するためになされたもので、わずかな鍋の載置位置の違い等により大きく調理結果が変わることを抑制した誘導加熱調理器を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題を解決する本発明に係る誘導加熱調理器は、被加熱物である調理容器を載置する天板と、天板の下方に配設され、一つの加熱口として所定の空間を空け隣接して配置された複数の加熱コイルと、複数の加熱コイルに高周波電流を供給する複数のインバーター回路と、複数のインバーター回路から複数の加熱コイルに出力する電力またはインバーター回路に入力する電力を検出する電力検出手段と、複数のインバーター回路の出力電流を検出する出力電流検出手段と、複数の加熱コイル毎にその上方に被加熱物である負荷が載置されていることを検知する負荷検知手段と、負荷検知手段の検知結果により複数のインバーター回路から出力する電力または複数のインバーター回路に入力する電力を制御する制御手段とを備え、負荷検知手段が複数の加熱コイルの内、上方に負荷が載置されていることを検知した加熱コイルのみにインバーター回路から高周波電流を供給するとともに、負荷検知手段が検知した負荷が所定の値より小さい場合には加熱コイルに供給する電力の最大値を制限するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、負荷検知手段が加熱コイル上方に負荷が載置されていることを検知した加熱コイルのみにインバーター回路から高周波電流を供給するとともに、負荷検知手段が検知した負荷が所定の値より小さい場合には加熱コイルに供給する電力の最大値を抑制するので、鍋のわずかな載置位置の違い等により、誘導加熱コイルの駆動・非駆動の状態が異なる場合があっても、当該誘導加熱コイルが駆動される場合の加熱電力が制限されるので非駆動時との加熱電力差を小さくすることができ、調理結果が大きく変わることを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の構成を示す天板を外した斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の一つの加熱口分の回路構成を示す図である。
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱コイルと鍋の位置関係の一例を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱コイルと鍋の位置関係の他の一例を示す図である。
【図４】（ａ）従来の誘導加熱調理器の加熱コイル負荷抵抗値と最大出力電力との関係例を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱コイル負荷抵抗値と最大出力電力との関係例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の制御手段における加熱制御処理を示すフローチャートである。
【図６】図５のフローチャートにおける初期負荷判別処理（ステップ２）の詳細を示すフローチャートである。
【図７】図５のフローチャートにおける目標電力設定処理（ステップ５及びステップ１６）の詳細を示すフローチャートである。
【図８】各加熱コイルの出力電力分配例の説明図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る誘導加熱調理器の他の回路構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る誘導加熱調理器の他の加熱コイル負荷抵抗値と最大出力電流との関係を示す図である。
【図１２】（ａ）誘導加熱調理器の複数の加熱コイル配置の一例を示す図、（ｂ）誘導加熱調理器の複数の加熱コイル配置の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１
（構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の構成を示す天板を外した斜視図である。図１により、誘導加熱調理器の構成を説明する。
【００１１】
図１において、１０１は天板、１０２は本体筐体、１６は加熱コイル、１０３は加熱コイル１６に高周波電流を供給する回路、１０４は操作部、１０５は表示手段である。
【００１２】
天板１０１は鍋などの被加熱物を載置するためのもので、例えば金属性の枠体（図示せず）を外周に設けた耐熱性ガラス等の非導電性の素材により構成されている。非導電性素材部分の裏面または表面に塗装または印刷等により鍋などの被加熱物の載置位置が表示された加熱口１０６が設けられている。
【００１３】
本体筐体１０２は例えば金属性の上面が開口した箱体で、その内部に回路１０３、表示手段１０５、加熱コイル１６を収納するようになっており、本体筐体１０２の上面開口を天板１０１で覆い、誘導加熱調理器２０１を構成している。
【００１４】
回路１０３は後述の図２で説明する構成を有しており、加熱コイル１６に高周波電流を供給する。加熱コイル１６は、加熱口１０６ごとに所定の空間を空けて複数個隣接して配置されている。本実施の形態では一の加熱口を５個の加熱コイル１６ａ〜１６ｅで、１６ａを中心としてその外周に１６ｂ〜１６ｅを配置するように構成している。
【００１５】
なお、本実施の形態では加熱口を４つ設けた構成としているがこれに限定されるものではなく、加熱口は２つでも３つでもよく仕様に合わせて適宜選択可能である。
【００１６】
操作部１０４は使用者が加熱に使う加熱口を選択したり、その加熱口の加熱出力を調整したりするためのものである。本実施の形態では操作部１０４は本体筐体１０２の前側に設けた構成としているがこれに限定されるものではなく、天板１０１に設けてもよい。
【００１７】
表示手段１０５は液晶表示デバイスやＬＥＤなどで構成された情報表示装置で、操作部１０４からの加熱口選択状況や加熱出力の調整状況などの情報を表示したり、誘導加熱調理器２０１の動作状態などに関する情報を表示したりする。
【００１８】
図２は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の一つの加熱口分の回路構成を示す図である。図２により、誘導加熱調理器の一つの加熱口分の回路構成を説明する。
【００１９】
誘導加熱調理器２０１は、商用電源１に接続されており、商用電源１から供給される交流電力は直流電源回路２で直流電力に変換される。図２に示すように直流電源回路２は、交流電力を整流する整流ダイオードブリッジ３と、後述する５つの同一構成のインバーター回路６ａ〜６ｅごとに設けられたリアクトル４ａ〜４ｅおよび平滑コンデンサ５ａ〜５ｅとにより構成され、加熱コイル１６ａ〜１６ｅごとに設けられたインバーター回路６ａ〜６ｅに直流電力を供給している。
【００２０】
なお、図２ではインバーター回路６ａ〜６ｅの内、６ｃと６ｄ及びその周辺構成につき他の６ａ、６ｂ、６ｅと同一構成であるので記載を省略しているがあるものとして後述の説明をする。
【００２１】
リアクトル４ａ〜４ｅと平滑コンデンサ５ａ〜５ｅは、それぞれのインバーター回路６ａ〜６ｅに供給する直流電力を平滑化するための平滑回路を構成しており、安定した直流電力を供給するためのものである。
【００２２】
各インバーター回路６ａ〜６ｅは前述のように同一の構成で、それぞれ直流電源回路２の直流母線間に２個直列に接続されたスイッチング素子７ａ〜７ｅおよび８ａ〜８ｅと、スイッチング素子７ａ〜７ｅと逆並列に接続されたダイオード９ａ〜９ｅおよびスイッチング素子８ａ〜８ｅと逆並列に接続された１０ａ〜１０ｅとによって形成され、２個直列のスイッチング素子７ａ〜７ｅおよび８ａ〜８ｅが駆動回路１１ａ〜１１ｅにより高周波で交互にオン・オフ駆動され、その出力端と直流母線の一端との間に高周波電圧を発生する。
【００２３】
これらインバーター回路６ａ〜６ｅの出力する高周波電圧は、出力電圧検出手段１３ａ〜１３ｅにより検出される。また、各インバーター回路６ａ〜６ｅの出力する電流は加熱コイル１６ａ〜１６ｅにも流れ、出力電流検出手段１２ａ〜１２ｅにより検出される。
【００２４】
１４ａ〜１４ｅは、出力電圧検出手段１３ａ〜１３ｅで検出された出力電圧値と、出力電流検出手段１２ａ〜１２ｅで検出された出力電流値（加熱コイル電流値）を積算してインバーター回路６ａ〜６ｅの出力電力値を生成する出力電力検出手段である。
【００２５】
各インバーター回路６ａ〜６ｅの出力端と直流電源回路２の低電位側母線との間に負荷回路１５ａ〜１５ｅが接続されている。負荷回路１５ａ〜１５ｅは加熱コイル１６ａ〜１６ｅと共振コンデンサ１７ａ〜１７ｅの直列回路と、共振コンデンサ１７ａ〜１７ｅと並列に接続されたクランプダイオード１８ａ〜１８ｅとで構成されている。
【００２６】
クランプダイオード１８ａ〜１８ｅは、加熱コイル１６ａ〜１６ｅと共振コンデンサ１７ａ〜１７ｅの接続点電位を直流電源回路２の低電位側母線電位にクランプする。このクランプダイオード１８ａ〜１８ｅの働きにより、スイッチング素子８ａ〜８ｅが導通した状態では加熱コイル１６ａ〜１６ｅに流れる電流は転流しない。
【００２７】
制御手段１９は、各インバーター回路６ａ〜６ｅの駆動制御を行うものであり、各インバーター回路６ａ〜６ｅの出力電流、出力電力に基づき、駆動回路１１ａ〜１１ｅを制御する。
【００２８】
負荷抵抗算出手段２０は制御手段１９内に設けられ、出力電力検出手段１４ａ〜１４ｅで検出された電力と、出力電流検出手段１２ａ〜１２ｅにより検出された電流から、各負荷回路１５ａ〜１５ｅの負荷抵抗値Ｒａ〜Ｒｅ（これ以降、一括して負荷抵抗値Ｒと記述する場合が有る）を算出するものであり、負荷検知手段を構成する。負荷抵抗値Ｒａ〜Ｒｅは、Ｒａ〜Ｒｅ＝（出力電力値）／（出力電流値）２の計算式により求める。
【００２９】
この負荷抵抗値Ｒａ〜Ｒｅは、各加熱コイル１６ａ〜１６ｅに流れる高周波電流により発生した磁束がその各加熱コイル１６ａ〜１６ｅ上方に載置された鍋底に鎖交して発生する誘導渦電流による損失(発熱)により増減し、加熱コイルに対向する鍋底が広いほど負荷抵抗値Ｒａ〜Ｒｅは大きくなる。
【００３０】
したがって、この負荷抵抗値Ｒａ〜Ｒｅの値により、その各加熱コイル１６ａ〜１６ｅ上方に載置されている負荷の有無や大きさを判断できる。そこで、各加熱コイル１６ａ〜１６ｅ上に適正な負荷が載置されている状態と載置されていない状態とを判別する閾値Ｒ１を、載置された負荷が小さい負荷か通常の負荷であるかを判別する閾値Ｒ２をそれぞれ設定する。
【００３１】
図３（ａ）は本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱コイルと鍋の位置関係の一例を示す図、図３（ｂ）本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱コイルと鍋の位置関係の他の一例を示す図、図４（ａ）は従来の誘導加熱調理器の加熱コイル負荷抵抗値と最大出力電力との関係例を示す図、図４（ｂ）は本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱コイル負荷抵抗値と最大出力電力との関係例を示す図であり、これにより従来の誘導加熱調理器と本発明の誘導加熱調理器との最大出力電力設定の違いを説明する。
【００３２】
ここでは加熱コイル上方に負荷が載置されているか否かを判別する閾値Ｒ１を例えば１．０Ω、負荷が小さい負荷か通常の負荷であるかを判別する閾値Ｒ２を２.０Ωと設定する。図３（ａ）では、負荷となる調理容器である小径鍋２２が加熱口１０６の中心から少しずれた位置に載置された状態であり、図３（ｂ）では、小径鍋２２が図３（ａ）よりもさらに少し中心からずれた位置に載置された状態を示している。
【００３３】
図３（ａ）、（ｂ）のいずれの状態においても、加熱コイル１６ｃ、１６ｄ、１６ｅの上方には小径鍋２２は位置せず、これらの加熱コイルの負荷回路１５ｃ、１５ｄ、１５ｅの負荷抵抗値Ｒは小さく、閾値Ｒ１未満となって無負荷と判断される。
【００３４】
加熱コイル１６ａについては、小径鍋２２の鍋底がその上方を覆っており、かかる場合に負荷抵抗算出手段２０で算出される負荷抵抗値Ｒａは閾値Ｒ１より大きい値となる。また、加熱コイル１６ｂについては、小径鍋２２の鍋底がその上方の一部を覆っている状態である。ここで、図３（ａ）の状態では各加熱コイルの負荷抵抗値が、Ｒａ＝４．０Ω、Ｒｂ＝０．９Ω、Ｒｃ、Ｒｄ、Ｒｅ＜１．０Ω、図３（ｂ）の状態では各加熱コイルの抵抗値が、Ｒａ＝４．０Ω、Ｒｂ＝１．０Ω、Ｒｃ、Ｒｄ、Ｒｅ＜１．０Ωである場合を一例として解説する。
【００３５】
従来の誘導加熱調理器として図４（ａ）では、インバーター回路６ａ〜６ｅに流すことが可能な最大出力電流が２０Ａである場合の負荷抵抗値と、当該インバーター回路の最大出力電力値の関係を示している。但し、負荷抵抗値１．０Ω未満については無負荷として加熱しない。そのため、負荷抵抗値１．０Ω付近ではわずかな負荷抵抗値、すなわち、わずかな鍋載置位置や鍋温度の違いにより４００Ｗ（＝１．０Ω×２０Ａ２）もの加熱量の差が生じてしまうことがある。
【００３６】
一方、図４（ｂ）に示す本発明の誘導加熱調理器では、適正負荷が加熱コイルの上方に載置されているが、その大きさが小さい、すなわち、負荷抵抗値Ｒが通常負荷と判断される閾値Ｒ２より小さい場合（Ｒ１≦Ｒ＜Ｒ２）に最大出力電力Ｗmaxを抑制するようにしたもので、例えば、閾値Ｒ２＝２．０Ω、としてＲ≧２．０Ωの負荷に対し、Ｗmax＝４００×Ｒ［Ｗ］とし、１．０Ω≦Ｒ＜２．０Ωの負荷に対し、Ｗmax＝７００×Ｒ−６００［Ｗ］とすることで、Ｒ＝１．０Ωの場合、Ｗmax＝１００Ｗという最大出力電力を設定となり、加熱量の差を小さく抑えることができる。
【００３７】
（動作）
図５は本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の制御手段における加熱制御処理を示すフローチャート、図６は図５のフローチャートにおける初期負荷判別処理（ステップ２）の詳細を示すフローチャート、図７は図５のフローチャートにおける目標電力設定処理（ステップ５及びステップ１６）の詳細を示すフローチャートである。
以下、これらのフローチャートを用いて、本実施の形態１における誘導加熱調理器の制御手段の動作について説明する。
【００３８】
図５において、制御手段１９は、操作部１０４からの火力設定等の加熱要求の有無を判断し（ステップ１）、加熱要求があった場合には加熱コイル１６ａ〜１６ｅの上方に加熱する鍋が載置されているか判断するため、初期負荷判別処理を実行する(ステップ２)。
【００３９】
初期負荷検知処理(ステップ２)を図６により詳述すると、まず、加熱コイル１６ａ用のインバーター回路６ａの駆動回路１１ａを制御してインバーター回路６ａを駆動し、内加熱コイル１６ａの負荷回路１５ａに所定の高周波電圧を印加する(ステップ２−１−１)。
【００４０】
そして、出力電流検出手段１２ａ、出力電力検出手段１４ａにより、加熱コイル１６ａの高周波電流と、インバーター回路６ａから出力される高周波電力Ｗを検出し(ステップ２−１−２)、その電力値Ｗと出力電流値Ｉから負荷抵抗算出手段２０が負荷抵抗値Ｒａ（＝Ｗ／Ｉ２）を算出(ステップ２−１−３)し、その負荷抵抗値Ｒａを判別する（ステップ２−１−４）。
【００４１】
負荷抵抗値Ｒａが閾値Ｒ１未満の場合には、適正負荷なしと判断して目標電力設定用の抵抗値を０とする(ステップ２−１−５)。負荷抵抗値ＲａがＲ１以上でＲ２未満の場合には負荷状態を小負荷とし、目標電力設定用の抵抗値をＲａで設定する（ステップ２−１−６）。負荷抵抗値ＲがＲ２以上の場合には負荷状態を通常負荷とし、目標電力設定用の抵抗値をＲａで設定する（ステップ２−１−７）。
【００４２】
以上のフローにて、加熱コイル１６ａに係るインバーター初期負荷検知処理（ステップ２−１）を終了する。以下、同様にして加熱コイル１６ｂ〜１６ｅについて、その加熱コイル上方に鍋が載置されているか否か、載置されている鍋(負荷)２３の大きさはどのくらいか、判別する処理を行う(ステップ２−２〜２−５)。
【００４３】
初期負荷検知終了後、上方に適正負荷が載置されている加熱コイルの有無を判断する(ステップ３)。いずれの加熱コイルの上方にも適正負荷が無い場合にはステップ１に戻る。加熱コイル１６ｂ〜１６ｅ何れかの上方に適正負荷がある場合には、その適正負荷がある加熱コイル、例えば１６ａ、１６ｂに電力を供給するインバーター回路６ａ、６ｂについて、その負荷抵抗値Ｒａ、Ｒｂから前述の算式 Ｒ≧２．０Ωの負荷に対し、Ｗmax＝４００×Ｒ［Ｗ］、１．０Ω≦Ｒ＜２．０Ωの負荷に対し、Ｗmax＝７００×Ｒ−６００［Ｗ］に基づき、上限電力Ｗａmaxを設定する。
【００４４】
次に、各加熱コイル１６ａ〜１６ｅの目標電力設定処理を行う(ステップ５)。目標電力設定処理(ステップ５)を図７により詳述すると、操作部１０４で設定された全体の加熱出力Ｗallを加熱コイル１６ａ〜１６ｅごとの目標電力に各加熱コイルの負荷抵抗値に基づいて分配する。
【００４５】
まず、加熱コイル１６ａについて〔ステップ５−１〕、適性負荷があったかを判定し（ステップ５−１−１)、適性負荷がなかった場合には目標電力を０とする（ステップ５−１−２）。適正負荷があった場合には、加熱コイル１６ａの目標電力Ｗａを全体の設定加熱電力と各負荷抵抗値Ｒａ〜Ｒｅから、Ｗａ＝Ｗall×Ｒａ／（Ｒａ＋Ｒｂ＋Ｒｃ＋Ｒｄ＋Ｒｅ）と設定し(ステップ５−１−３)、その設定した目標電力Ｗａと上限電力Ｗａmaxを比較し（ステップ５−１−４）、目標電力Ｗａが上限電力を超えていた場合には目標電力Ｗａを上限電力とする(ステップ５−１−５)。
【００４６】
同様に、加熱コイル１６ｂ〜１６ｅについて、それぞれ目標電力の設定処理を行う（ステップ５−２〜５−５）。なお、各加熱コイルの目標電力は、Ｗｂ＝（Ｗall−Ｗａ）×Ｒｂ／（Ｒｂ＋Ｒｃ＋Ｒｄ＋Ｒｅ）（ステップ５−２−３）、Ｗｃ＝（Ｗall−（Ｗａ＋Ｗｂ））×Ｒｃ／（Ｒｃ＋Ｒｄ＋Ｒｅ）（ステップ５−３−３）、Ｗｄ＝（Ｗall−（Ｗａ＋Ｗｂ＋Ｗｃ））×Ｒｄ／（Ｒｄ＋Ｒｅ）（ステップ５−４−３）、Ｗｅ＝（Ｗall−（Ｗａ＋Ｗｂ＋Ｗｃ＋Ｗｄ））×Ｒｅ／Ｒｅ（ステップ５−５−３）と、設定するものとする。
【００４７】
これは、出来る限り、設定加熱電力が全体として出力されるとともに、各加熱コイル１６ａ〜１６ｅの負荷抵抗値Ｒａ〜Ｒｅに比例して出力がされるようにしたものである。
【００４８】
各加熱コイル１６ａ〜１６ｅの目標電力の設定が完了すると、適正負荷を検出した加熱コイルのインバーター回路について駆動回路を制御してインバーター出力を開始し(ステップ６)、出力電流検出手段１２ａ〜１２ｅおよび出力電力検出手段１４ａ〜１４ｅにより各インバーター回路の出力電流および電力を検出する(ステップ７)。そして、加熱コイル１６ａ〜１６ｅごとにインバーター回路の出力制御処理を行う。
【００４９】
加熱コイル１６ａの出力制御処理(ステップ８)では、まず、インバーター回路１６ａを駆動中か判断し(ステップ８−１)、駆動中でなければ処理を終了し、駆動中であれば加熱コイル１６ａを流れるインバーター回路６ａの出力電流が過大か否か判断し(ステップ８−２)、過大でなければ加熱コイル１６ａの目標電力Ｗａと検出電力Ｗを比較する(ステップ８−３)。
【００５０】
その結果、加熱コイル１６ａの検出電力の方が目標電力より小さい場合にはインバーター回路６ａの出力を増大させる制御を行い(ステップ８−４)、検出電力と目標電力が略同等であればインバーター回路６ａの出力をそのまま維持する。
【００５１】
ステップ８−２で加熱コイル１６ａの電流が過大であると判断した場合や、ステップ８−３で検出電力の方が目標電力より大きいと判断した場合には、インバーター回路６ａの出力を減少させる制御を行う（ステップ８−５）。他の加熱コイル１６ｂ〜１６ｅについても加熱コイル１６ａと同様にインバーター回路６ｂ〜６ｅを制御する(ステップ９〜１２)。
【００５２】
次に、操作部１０４からの加熱停止の要求の有無を判断し(ステップ１３)、加熱停止要求があった場合には駆動回路１１ａ〜１１ｅを制御して全てのインバーター回路６ａ〜６ｅの駆動を停止し(ステップ１４)、ステップ１へ戻る。
【００５３】
ステップ１３で加熱停止要求が無かった場合には、設定火力変更要求の有無を判断し（ステップ１５）、設定火力変更要求が無ければそのままステップ７へ戻り、設定火力変更要求があった場合には変更された設定火力に基づき各加熱コイルごとの目標電力を再設定して（ステップ１６）、ステップ７へ移行する。なお、目標電力再設定処理(ステップ１６)は、図７に示す目標電力設定処理（ステップ５）と同等の処理となっている。
【００５４】
以上のような加熱制御処理を行うことにより、図３（ａ）、（ｂ）に示した負荷である小径鍋２２の載置状態（加熱コイル１６ａが適正負荷、加熱コイル１６ｂが小負荷、加熱コイル１６ｃ〜１６ｅが負荷無し、よって加熱コイル１６ｃ〜１６ｅからの出力無し）における加熱コイル１６ａ、１６ｂからの出力電力を図８に示す。
【００５５】
図８は各加熱コイルの出力電力分配例の説明図であり、図８（ａ）は図４（ａ）に示した従来の誘導加熱調理器の負荷抵抗値と最大加熱電力との関係に基づいた電力配分を示したものである。
【００５６】
操作部１０４で設定された設定加熱電力が５００Ｗ、１０００Ｗ、２０００Ｗの場合、設定加熱電力が５００Ｗ、１０００Ｗでは図３（ａ）、（ｂ）に示すどちらの負荷である小径鍋２２の載置状態において加熱口全体で、５００Ｗ、１０００Ｗの出力が可能であり差が無い。
【００５７】
しかし、２０００Ｗでは、図３（ｂ）に示す負荷である小径鍋２２の載置状態では２０００Ｗ出力できるが、図３（ａ）に示す負荷となる調理容器である小径鍋２２の載置状態では１６００Ｗしか出力できず、４００Ｗの差が生じる。したがって、個別の加熱コイルにおいて、適正鍋の有無が切り替わる閾値付近の負荷状態において、わずかな鍋の状態の違いにより被調理物の加熱不足や、加熱し過ぎが生じてしまうことがある。
【００５８】
図８（ｂ）は図４（ｂ）に示した本発明の誘導加熱調理器の負荷抵抗値と最大出力電力の関係に基づき、各加熱コイルへの電力配分を行った場合の各加熱コイルの出力電力の例である。操作部１０４で設定された設定加熱電力が２０００Ｗの場合、図３（ａ）の状態の加熱出力は１６００Ｗ、図３（ｂ）の状態の加熱出力は１７００Ｗと、１００Ｗの差に抑えられ、加熱出力の差を小さくできることで調理結果のばらつきを抑えることができるようになる。
【００５９】
図８（ｃ）は、図４（ｂ）に示した本発明の誘導加熱調理器の負荷抵抗値と最大出力電力の関係から求まる各加熱コイルに出力可能な最大出力電力に比例して電力を分配した場合の電力分配例である。このように電力分配を行えば、低加熱電力から高加熱電力まで、鍋載置状態のわずかな違いによる加熱分布の違いを抑えて、調理結果のばらつきをさらに抑えることが出来る。
【００６０】
なお、実施の形態１では、一つの加熱口に対する加熱コイルの数は５個のものを示したが、加熱コイルの数は５個に限らず、例えば図１２（ａ）、（ｂ）に示すように７個や９個であってもよく、仕様に応じて適宜設定可能である。
【００６１】
実施の形態２
実施の形態１に係る誘導加熱調理器の直流電源回路２は、整流ダイオードブリッジが１つであり、各インバーター回路の出力電力を検出する出力電力検出手段を備えたものであったが、例えば図９に示すようにインバーター回路毎に整流ダイオードブリッジ２５ａ〜２５ｅを個別に有する直流電源回路２６ａ〜２６ｅを備え、その入力電流検出手段２３ａ〜２３ｅと入力電圧検出手段２４ａ〜２４ｅによりインバーター回路の入力電力値を検出する回路構成の誘導加熱調理器であってもよく、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
実施の形態３
実施の形態１に係る誘導加熱調理器の図２および実施の形態２に係る誘導加熱調理器の図９に示した回路構成は、一つの加熱コイルに対し、一つのインバーター回路が対応しているものであったが、図１０は一つのインバーター回路で直列に接続された複数の加熱コイルが駆動される回路構成例である。
【００６３】
このような回路構成であっても、各インバーター回路の負荷回路の抵抗値により各インバーター回路を駆動するか否か判別し、負荷抵抗値が小さいインバーター回路の駆動を停止し、あるいは入力電力を低く制限すれば、わずかな負荷状態の違いによる当該インバーター回路の駆動の有無による被調理物の加熱状態の違いが抑制され、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
なお、一つのインバーター回路に接続する加熱コイルは３個以上であってもよく、また、並列に接続された加熱コイルであってもよい。
【００６５】
実施の形態４
実施の形態１では図４（ｂ）に示すように加熱コイルの負荷抵抗値に応じて対応するインバーター回路から出力する電力を制限し、特に無負荷に近い小負荷である場合に出力可能な最大電力より低く抑制するようにしたが、図１１に示すように小負荷状態である負荷抵抗値が低い場合に出力電流の最大値を低く制限することとしても、当該インバーター回路が出力する加熱電力は低く制限され、わずかな負荷状態の違いによる当該インバーター回路の駆動の有無による被調理物の加熱状態の違いが抑制され、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
なお、各実施の形態において実施の形態１同様、一つの加熱口に対する加熱コイルの数は５個に限定されるものではなく、図１２に示すように７個や９個であってもよく、仕様に応じて適宜設定可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 商用電源、２ 直流電源回路、３ 整流ダイオードブリッジ、４ａ〜４ｅ リアクトル、５ａ〜５ｅ 平滑コンデンサ、６ａ〜６ｅ インバーター回路、７ａ〜７ｅ スイッチング素子、８ａ〜８ｅ スイッチング素子、９ａ〜９ｅ ダイオード、１０ａ〜１０ｅ ダイオード、１１ａ〜１１ｅ 駆動回路、１２ａ〜１２ｅ 出力電流検出手段、１３ａ〜１３ｅ 出力電圧検出手段 １４ａ〜１４ｅ 出力電力検出手段、１５ａ〜１５ｅ 負荷回路、１６ａ〜１６ｅ 加熱コイル、１７ａ〜１７ｅ 共振コンデンサ、１８ａ〜１８ｅ クランプダイオード、１９ 制御手段、２０ 負荷抵抗算出手段、２２ 小径鍋、２３ａ〜２３ｅ 入力電流検出手段、２４ａ〜２４ｅ 入力電圧検出手段、２５ａ〜２５ｅ 整流ダイオードブリッジ、２６ａ〜２６ｅ 直流電源回路、３０ａ〜３０ｇ 加熱コイル、４０ａ〜４０ｉ 加熱コイル、１０１ 天板、１０２ 本体筐体、１０３ 回路、１０４ 操作部、１０５ 表示手段、２０１ 誘導加熱調理器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物である調理容器を載置する天板と、
該天板の下方に配設され、一つの加熱口として所定の空間を空け隣接して配置された複数の加熱コイルと、
前記複数の加熱コイルに高周波電流を供給する複数のインバーター回路と、
前記複数のインバーター回路から前記複数の加熱コイルに出力する電力または前記インバーター回路に入力する電力を検出する電力検出手段と、
前記複数のインバーター回路の出力電流を検出する出力電流検出手段と、
前記複数の加熱コイル毎にその上方に被加熱物である負荷が載置されていることを検知する負荷検知手段と、
該負荷検知手段の検知結果により前記複数のインバーター回路から出力する電力または前記複数のインバーター回路に入力する電力を制御する制御手段と、を備え、
前記負荷検知手段が複数の前記加熱コイルの内、上方に負荷が載置されていることを検知した加熱コイルのみに前記インバーター回路から高周波電流を供給するとともに、前記負荷検知手段が検知した負荷が所定の値より小さい場合には前記加熱コイルに供給する電力の最大値を制限することを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
被加熱物である調理容器を載置する天板と、
該天板の下方に配設され、一つの加熱口として所定の空間を空け隣接して配置した複数の加熱コイルと、
前記複数の加熱コイルに高周波電流を供給する複数のインバーター回路と、
複数の前記インバーター回路から複数の前記加熱コイルに出力する電力または前記インバーター回路に入力する電力を検出する電力検出手段と、
複数の前記インバーター回路の出力電流を検出する出力電流検出手段と、
複数の前記インバーター回路毎にその出力端に接続されている前記加熱コイルの上方に被加熱物である負荷が載置されていることを検知する負荷検知手段と、
該負荷検知手段の検知結果により前記複数のインバーター回路から出力する電力または前記複数のインバーター回路に入力する電力を制御する制御手段と、を備え、
前記負荷検知手段が複数の前記インバーター回路の内、前記加熱コイル上方に負荷が載置されていることを検知したインバーター回路のみを駆動するとともに、前記負荷検知手段が検知した負荷が小さい場合には前記インバーター回路の入力電力、または出力電力の最大値を制限することを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項３】
前記負荷検知手段は、前記電力検出手段が検出した前記インバーター回路の入力電力、または出力電力と、前記出力電流検出手段が検出した出力電流に基づき前記加熱コイル上方の負荷の有無および負荷の大きさを判別するものであり、負荷の有無および大きさを判別するための第1の閾値と、第1の閾値より大きい第２の閾値とが設けられており、
負荷の大きさが第1の閾値以上で第２の閾値未満の場合には、前記加熱コイルに接続した前記インバーター回路から高周波電流を供給するとともに、前記インバーター回路の入力電力、あるいは、出力電力の最大値を制限することを特徴とする請求項１または請求項２記載の誘導加熱調理器。
【請求項１】
被加熱物である調理容器を載置する天板と、
該天板の下方に配設され、一つの加熱口として所定の空間を空け隣接して配置された複数の加熱コイルと、
前記複数の加熱コイルに高周波電流を供給する複数のインバーター回路と、
前記複数のインバーター回路から前記複数の加熱コイルに出力する電力または前記インバーター回路に入力する電力を検出する電力検出手段と、
前記複数のインバーター回路の出力電流を検出する出力電流検出手段と、
前記複数の加熱コイル毎にその上方に被加熱物である負荷が載置されていることを検知する負荷検知手段と、
該負荷検知手段の検知結果により前記複数のインバーター回路から出力する電力または前記複数のインバーター回路に入力する電力を制御する制御手段と、を備え、
前記負荷検知手段が複数の前記加熱コイルの内、上方に負荷が載置されていることを検知した加熱コイルのみに前記インバーター回路から高周波電流を供給するとともに、前記負荷検知手段が検知した負荷が所定の値より小さい場合には前記加熱コイルに供給する電力の最大値を制限することを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
被加熱物である調理容器を載置する天板と、
該天板の下方に配設され、一つの加熱口として所定の空間を空け隣接して配置した複数の加熱コイルと、
前記複数の加熱コイルに高周波電流を供給する複数のインバーター回路と、
複数の前記インバーター回路から複数の前記加熱コイルに出力する電力または前記インバーター回路に入力する電力を検出する電力検出手段と、
複数の前記インバーター回路の出力電流を検出する出力電流検出手段と、
複数の前記インバーター回路毎にその出力端に接続されている前記加熱コイルの上方に被加熱物である負荷が載置されていることを検知する負荷検知手段と、
該負荷検知手段の検知結果により前記複数のインバーター回路から出力する電力または前記複数のインバーター回路に入力する電力を制御する制御手段と、を備え、
前記負荷検知手段が複数の前記インバーター回路の内、前記加熱コイル上方に負荷が載置されていることを検知したインバーター回路のみを駆動するとともに、前記負荷検知手段が検知した負荷が小さい場合には前記インバーター回路の入力電力、または出力電力の最大値を制限することを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項３】
前記負荷検知手段は、前記電力検出手段が検出した前記インバーター回路の入力電力、または出力電力と、前記出力電流検出手段が検出した出力電流に基づき前記加熱コイル上方の負荷の有無および負荷の大きさを判別するものであり、負荷の有無および大きさを判別するための第1の閾値と、第1の閾値より大きい第２の閾値とが設けられており、
負荷の大きさが第1の閾値以上で第２の閾値未満の場合には、前記加熱コイルに接続した前記インバーター回路から高周波電流を供給するとともに、前記インバーター回路の入力電力、あるいは、出力電力の最大値を制限することを特徴とする請求項１または請求項２記載の誘導加熱調理器。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−６５４９９（Ｐ２０１３−６５４９９Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０４２１９（Ｐ２０１１−２０４２１９）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【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２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【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）】
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