JPH0475633B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、加熱コイルから高周波磁界を発生
させ、それをトツププレート上の負荷つまり鍋に
与えることによるその鍋に渦電流を生じさせ、渦
電流損に基づく鍋の自己発熱により加熱調理を行
なう誘導加熱調理器に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

最近、鉄や18−８ステンレスの鍋は勿論、アル
ミニウムや銅の鍋に対する加熱をも可能とする誘
導加熱調理器が開発され、すでに実用化されてい
る。

ところで、誘導加熱調理器において、調理時、
鍋に生じる電流は加熱コイルに流れる電流に対し
て反対方向となる。このため、鍋と加熱コイルと
の間に反発力が働き、鍋（食品を含む）が軽い場
合にはその鍋がトツププレートから浮いてしまう
という問題がある。

ただし、鍋の材質が高透磁率の鉄である場合、
鍋と加熱コイルとの間の磁気力が大きく、よつて
そこに強い吸引力が働くため、上記のような反発
力が生じてもそれによつて鍋が浮いてしまうこと
はない。

ところが、鍋の材質がアルミニウムや銅のよう
に低透磁率でしかも低抵抗の場合、加熱コイルの
入力抵抗を鉄の鍋の場合と同等まで高めるべく鍋
に大きな電流を流すため、鍋と加熱コイルとの間
に反発力が非常に大きくなる。しかも、アルミニ
ウムや銅は比磁性体であるため、鍋と加熱コイル
との間に磁気力による吸引力が働くこともない。
したがつて、アルミニウムや銅を材質とする軽い
鍋の場合、その鍋がトツププレートから浮いてし
まい、トツププレートが少しでも傾いている場合
にはそのトツププレート上を鍋が移動し、危険で
ある。しかも、トツププレート上の鍋が正しいセ
ツト位置からずれると、適正な加熱ができなくな
り、調理の出来具合に悪影響を及ぼしてしまう。

〔発明の目的〕

この発明は上記のような事情に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、低抵抗かつ低
透磁率の負荷の場合に起こり易い負荷の機械的な
移動を的確に検出することができ、しかも負荷が
移動した場合には直ちに調理を停止して安全を確
保することができ、これにより常に適正な加熱の
みを可能とする信頼性にすぐれた誘導加熱調理器
を提供することにある。

〔発明の概要〕

この発明は、加熱コイルと負荷との位置関係が
変わると加熱コイルのインダクタンスが変化し、
それにより加熱コイルに流れる高周波電流の周波
数が変化することに着目したもので、低抵抗かつ
低透磁率の負荷がトツププレート上に載置されて
からの共振回路の共振周波数を検出する検出手段
と、この検出手段で検出された共振周波数が変化
したときに負荷が加熱コイルとの間に生じた反発
力で移動したと判断する判断手段とを備え、この
判断手段によつて負荷が移動したと判断されたと
きには直ちに調理を停止させて安全を確保できる
ようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例について図面を参照
して説明する。

第１図にいて、１は商用交流電源で、この電源
１には制御スイツチ（リレー接点）２ｂを介して
ダイオードブリツジ３および平滑コンデンサ４か
らなる整流回路５が接続されている。整流回路５
の出力端にはスイツチイング素子であるところの
NPN形トランジスタ６のコレクタ・エミツタ間
とNPN形トランジスタ７のコレクタ・エミツタ
間との直列回路が接続されている。そして、トラ
ンジスタ７のコレクタには加熱コイル８の一端が
接続され、この加熱コイル８の他端は共振用コン
デンサ９の一端に接続されている。共振用コンデ
ンサ９の他端は整流回路５の負側出力端に接続さ
れている。すなわち、加熱コイル８および共振用
コンデンサ９によつて直列共振回路が構成されて
いる。さらに、整流回路５およびトランジスタ
６，７を主体にして上記共振回路を励起するため
のハーフブリツジ型インバータ回路が構成されて
いる。なお、加熱コイル８はトツププレート（図
示しない）の裏面に離間対向して設けられてお
り、そのトツププレート上の所定位置に負荷であ
るところの鍋１０がセツトされるようになつてい
る。

しかして、共振回路には高周波電流を検知する
ための電流トランス２０が設けられ、この電流ト
ランス２０の出力端は位相検知回路２１および周
波数変化検出回路３０に接続されている。位相検
知回路２１は、電流トランス２０の出力電圧によ
つて加熱コイル８に流れる高周波電流の位相を検
知するもので、この検知結果はインバータ駆動回
路２２に供給されるようになつている。このイン
バータ駆動回路２２は、位相検知回路２１の検知
結果に応じたタイミングでトランジスタ６，７を
交互にオン・オフ駆動するものである。さらに、
周波数変化検出回路３０は、電流トランス２０の
出力電圧によつて加熱コイル８に流れる高周波電
流の周波数をまず検出し、この検出した周波数の
変化を検出するものである。そして、周波数変化
検出回路３０の検出結果は安全回路９０に供給さ
れるようになつている。安全回路９０は、周波数
変化検出回路３０が周波数のわずかな変化でも検
出すると、それに応答して制御スイツチ２ｂをオ
フし、インバータ回路の動作を停止せしめるもの
である。

ここで、周波数変化検出回路３０および安全回
路９０の具体例を第２図に示す。

まず、周波数変化検出回路３０について説明す
る。電流トランス２０の出力電圧は抵抗３１に印
加され、この抵抗３１の両端に生じる電圧は波形
成形回路３２で反転かつ矩形波に成形されて周波
数−電圧変換回路（以下、Ｆ−Ｖ変換回路と略称
する）４０に供給される。このＦ−Ｖ変換回路４
０は、波形成形回路３２の論理“１”出力によつ
て順次トリガされる単安定マルチバイブレータ回
路４１、およびこの単安定マルチバイブレータの
反転出力に応動する平均値回路４２からなつてい
る。平均値回路４２は、抵抗４３を介してNPN
形トランジスタ４４のコレクタ・エミツタ間に直
流定電圧を印加し、そのトランジスタ４４のコレ
クタに抵抗４５を介してコンデンサ４６を接続す
るとともに、トランジスタ４４のベースを上記単
安定マルチバイブレータの反転出力端に接続した
もので、単安定マルチバイブレータ４１の反転出
力が論理“０”のときコンデンサ４６に対する充
電路を形成し、かつ論理“１”のときコンデンサ
４６に対する放電路を形成するようになつてい
る。しかして、Ｆ−Ｖ変換回路４０の出力はサン
プルホールド回路５０に供給される。このサンプ
ルホールド回路５０は、ボルテージフオロワ（利
得が“１”）５１、アナログスイツチ５２、およ
びコンデンサ５３からなり、アナログスイツチ５
２のオンによつてＦ−Ｖ変換回路４０の出力電圧
をコンデンサ５３にホールドするものである。

６０はRC発振回路で、演算増幅器６１、コン
デンサ６２、抵抗６３，６４，６５，６６、およ
びダイオード６７からなり、所定周波数の矩形波
信号を発するものである。この場合、抵抗６５，
６６の抵抗値によつて発振出力の“１”，“０”デ
ユーテイが定まるもので、抵抗６５の抵抗値を抵
抗６６の抵抗値よりも低くすることにより“１”
期間よりも“０”期間を長くしている。しかし
て、RC発振回路６０の出力は上記サンプルホー
ルド回路５０におけるアナログスイツチ５２に供
給される。すなわちRC発振回路６０の出力が論
理“１”のときアナログスイツチ５２がオンし、
サンプルホールドが行なわれるようになつてい
る。

そして、サンプルホールド回路５０の出力はボ
ルテージフオロワ７０を介して抵抗７１，７２の
直列回路に印加され、その抵抗７１，７２の相互
接続点Ｐに生じる電圧は比較器８０の非反転入力
端（＋）に供給される。さらに、比較器８０の反
転入力端（−）には上記Ｆ−Ｖ変換回路４０の出
力電圧が供給される。

一方、安全回路９０において、２は前記制御ス
イツチ２ａを有するリレーで、このリレー２には
NPN形トランジスタ９１のコレクタ・エミツタ
間を介して直流電圧が印加されている。そして、
トランジスタ９１のベースは抵抗９２を介してＲ
−Ｓフリツプフロツプ９３の出力端Ｑに接続さ
れ、そのフリツプフロツプ９３の入力端Ｓには周
波数変化検出回路３０における比較器８０の出力
端が接続されている。なお、９４は逆起電力防止
用ダイオードである。

つぎに、上記のような構成において動作を説明
する。

まず、加熱コイル８と共振用コンデンサ９とか
らなる共振回路の虚心周波数は下式で表わされ
る。

なお、Ｌは加熱コイル８のインダクタンス、Ｃ
は共振用コンデンサ９の容量である。

すなわち、トツププレート上の鍋１０が始動す
ると加熱コイル８と鍋１０との磁気的結合度が変
わり、加熱コイル８のインダクタンスＬが変化す
る。そして、インダクタンスＬが変化すると、上
式から明らかなように共振周波数が変化し、加
熱コイル８に流れる高周波電流の周波数変化とな
つて現われる。

しかして、トツププレート上に鍋１０を載置
し、電源１を投入する。すると、インバータ駆動
回路２２が動作し、共振回路が励起されて加熱コ
イル８に高周波電流が流れる。こうして、加熱コ
イル８から高周波磁界が発せられ、それが鍋１０
に与えられて鍋１０が自己発熱する。

このとき、加熱コイルに流れる高周波電流が電
流トランス２０によつて検地され、その電流トラ
ンス２０の出力が位相検知回路２１に供給される
ことにより安定発振が行なわれる。さらに、電流
トランス２０の出力が周波数変化検出回路３０に
供給され、その周波数変化検出回路３０および安
全回路９０において次の動作が行なわれる。

電流トランス２０は高周波電流に対応する電圧
を出力しており、その電圧は波形成形回路３２で
反転かつ矩形波に成形される。つまり、波形成形
回路３２から高周波電流の周波数に対応する矩形
波信号が出力される。そして、その周波数に対応
するレベルの電圧がＦ−Ｖ変換回路４０から出力
され、そのRC発振回路６０の出力に同期してサ
ンプルホールド回路５０に順次ホールドされる。
ホールドされた電圧は抵抗７１，７２に印加さ
れ、その接続点Ｐに生じる電圧が比較器８０に供
給される。比較器８０は、接続点Ｐの電圧とＦ−
Ｖ変換回路４０の出力電圧とを比較する。

この場合、鍋１０がトツププレート上の正しい
セツト位置にあれば、接続点Ｐに生じる電圧は抵
抗７１，７２で分圧される分だけＦ−Ｖ変換回路
４０の出力電圧よりも低くなり、よつて比較器８
０の出力が論理“０”となる。比較器８０の出力
が論理“０”であれば、フリツプフロツプ９０が
リセツト状態を維持してリレー２は動作せず、よ
つて加熱動作が継続する。

ところで、鍋１０が低透磁率かつ低抵抗のアル
ミニウムあるいは銅で、しかも軽い場合、鍋１０
に生じる電流と加熱コイル８に流れる電流とによ
る反発力によつて鍋１０がトツププレートから浮
いてしまい、もしトツププレートに傾きがあれば
鍋１０がトツププレート上を移動してしまう。鍋
１０が移動すると、加熱コイル８のインダクタン
スＬが大きくなり、高周波電流の周波数が下が
る。周波数が下がるとＦ−Ｖ変換回路４０の出力
電圧がサンプルホールドによる接続点Ｐの電圧よ
りも低下し、比較器８０の出力が論理“１”とな
る。比較器８０の出力が論理“１”になると、フ
リツプフロツプ９３がセツトされ、トランジスタ
９１がオンしてリレー２が動作する。すると、制
御スイツチ２ａがオフし、インバータ回路への通
電が遮断して加熱動作が停止する。この場合、ア
ルミニウムや銅は非磁性体であることから漏れ磁
束が非常に大きく、よつて加熱コイル８のインダ
クタンス変化およびそれに基づく高周波電流の周
波数変化は微少であるが、それを確実に捕えるこ
とができる。

このようにトツププレート上の鍋１０が正しい
セツト位置から移動すると、直ちにそれを検出し
て加熱動作を停止するようにしたので、たとえば
鍋１０がトツププレートの端まで移動して使用者
に触れて火傷するようなことはなく、また鍋１０
がトツププレートから落ちそうな状態での加熱を
禁止することができ、安全である。しかも、鍋１
０が正しいセツト位置からずれた状態で調理を継
続すると、適正な加熱ができないため調理の出来
具合に悪影響を及ぼすことになるが、そのような
不都合をも未然に防ぐことができ、信頼性の向上
が図れる。

なお、上記実施例ではインバータ回路がハーフ
ブリツジ型である場合について説明したが、他の
型式のインバータ回路に対しても同様に実施可能
である。また、高周波電流を電流トランス２０に
よつて直接的に検知するようにしたが、加熱コイ
ル８の電圧や共振用コンデンサ９の電圧によつて
間接的に検知するようにしてもよい。さらに、イ
ンバータ駆動回路２２にV.C.O（ボルテージ・コ
ントールド・オシレータ）を用いている場合に
は、そのV.C.Oへの入力電圧が高周波電流の周波
数に対応することに対処し、その入力電圧を周波
数変化検出回路３０の入力としてもよい。また、
安全回路９０は周波数変化があつたときにインバ
ータ回路への通電を遮断するものとしたが、イン
バータ駆動回路２２の駆動を制御してインバータ
回路の動作を停止したりあるいは加熱出力を低下
させるものとしてもよい。

さらに、周波数変化検出回路３０としてＦ−Ｖ
変換回路４０を用い、周波数変化をアナログ的に
検出するようにしたが、たとえばカウンタによつ
て波形成形回路３２の出力を一定時間カウント
し、そのカウント値を逐次比較することによつて
周波数変化をデイジタル的に検出するようにして
もよい。

〔発明の効果〕

以上述べたようにこの発明によれば、共振回路
の共振周波数を検出する検出手段と、この検出手
段で検出された共振周波数が変化したときに負荷
が加熱コイルとの間に生じた反発力で移動したと
判断する判断手段とを設けているので、負荷が反
発力で移動した場合には直ちに調理を停止して安
全を確保することができ、これにより常に適正な
加熱のみを可能とする信頼性にすぐれた誘導加熱
調理器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における制御回路
の構成を示す図、第２図は第１図における要部の
具体的な構成を示す図である。 ２……リレー、２ａ……制御スイツチ（リレー
接点）、８……加熱コイル、９……共振用コンデ
ンサ、２０……電流トランス、３０……周波数変
化検出回路、４０……Ｆ−Ｖ変換回路、５０……
サンプルホールド回路、６０……RC発振回路、
８０……比較器、９０……安全回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 共振回路に挿設された加熱コイルで高周波磁
   界を発生させ、この高周波磁界をトツププレート
   上の低抵抗かつ低透磁率の負荷に与えることによ
   つて上記負荷を誘導加熱するようにした誘導加熱
   調理器において、前記低抵抗かつ低透磁率の負荷
   が前記トツププレート上に載置されてからの前記
   共振回路の共振周波数を検出する検出手段と、こ
   の検出手段で検出された共振周波数が変化したと
   きに前記負荷が前記加熱コイルとの間に生じた反
   発力で移動したと判断する判断手段とを具備して
   なることを特徴とする誘導加熱調理器。