JP2000048945A

JP2000048945A - 電磁調理器

Info

Publication number: JP2000048945A
Application number: JP21293898A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Takimoto; 等滝本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1998-07-28
Publication date: 2000-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】非磁性材からなる調理容器であっても、磁性
材からなる調理容器と同様に定格入力加熱することを可
能にすると共に、スイッチング素子の動作時に生じるス
イッチング損失を低減することができる電磁調理器を提
供する。【解決手段】ハーフブリッジ方式のインバータ主回路
８により共振回路３８に高周波電流を供給して加熱調理
を行うものにおいて、加熱コイル３７をメインコイル３
５及びサブコイル３６で構成し、負荷検出部４０ｃは、
回生電流検出部４３により検出された共振回路３８から
の回生電流値に基づいて鍋の材質が鉄かステンレスであ
るかを判定し、入力設定部４０ａは、鍋の材質が鉄であ
る場合はメインコイル３５のみにより巻数を１７Ｔと
し、鍋の材質がステンレスである場合は、メインコイル
３５及びサブコイル３６により巻数を２１Ｔとして、共
振回路３８の回路定数を切換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱コイルに高周
波電流を供給して調理容器を加熱する電磁調理器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電磁調理器は、火を使わず安全で且つ熱
効率に優れており、システムキッチンなどに組み込まれ
るクッキングヒータとして広く普及しつつある。電磁調
理器は、システムキッチンにおいては複数組み込まれる
ことが多く、それら複数の電磁調理器が同時に使用され
た場合に干渉音が発生するのを防止するために、常時一
定周波数で加熱制御を行うハーフブリッジ型のインバー
タが採用されることがある。

【０００３】図１０は、従来の電磁調理器に採用されて
いるハーフブリッジ型インバータの電気的構成を示すも
のである。この図１０において、ダイオードブリッジで
構成される整流回路１の交流入力端子は、商用交流電源
２に接続されており、直流出力端子は、平滑コンデンサ
３の両端に接続されている。

【０００４】その平滑コンデンサ３の両端には、直流母
線４，５を介して、正側及び負側のＩＧＢＴ６及び７か
らなるアームが接続されており、以てハーフブリッジ型
のインバータ主回路８を構成している。ＩＧＢＴ６及び
７のコレクタ−エミッタ間には、フリーホイールダイオ
ード９及び１０が夫々接続されている。

【０００５】インバータ主回路８の出力端子８ａには、
加熱コイル１１の一端が接続されており、加熱コイル１
１の他端と直流母線５との間には、共振コンデンサ１２
とダイオード１３との並列回路が接続されている。尚、
加熱コイル１１及び共振コンデンサ１２は、共振回路１
４を構成している。

【０００６】発振器１５が出力する所定周波数の発振信
号は、可変オン時間設定部１６及び固定オン時間設定部
１７に与えられている。整流回路１の交流入力側には電
流トランス１８が介挿されており、その電流トランス１
８の出力端子は、入力電流検出部１９を介して入力設定
部２０ａの入力端子に接続されている。入力電流検出部
１９は、電流トランス１８が検出する入力電流値をＡ／
Ｄ変換し、入力電流検出値Ｖinとして入力設定部２０ａ
に出力するようになっている。

【０００７】操作部２１には、具体的には図示しない
が、使用者が各種の自動調理メニュー（制御プログラ
ム）を選択するキーや、加熱量を１ｋＷ，２ｋＷなどの
電力量で設定するためのキーなどが設けられている。そ
して、入力設定部２０ａは、操作部２１における電力量
の設定に応じた入力電流値となるように、入力電流検出
部１９から与えられる入力電流検出値Ｖinに基づきフィ
ードバック制御を行い、可変オン時間設定部２０にＰＷ
Ｍ信号を与えるようになっている。

【０００８】また、加熱停止部２０ｂは、所定の条件が
成立した場合に加熱停止指令を可変オン時間設定部２０
及び固定オン時間設定部２１に出力するようになってい
る。尚、入力設定部２０ａ及び加熱停止部２０ｂは、マ
イクロコンピュータ（以下、マイコンと称す）２０の機
能をブロック化して示すものである。

【０００９】可変オン時間設定部１６の出力信号は第１
駆動部２２に与えられ、固定オン時間設定部１７の出力
信号は第２駆動部２３に与えられている。そして、第１
及び第２駆動部２２及び２３の出力端子は、ＩＧＢＴ６
及び７のゲートに夫々接続されている。

【００１０】以上のように構成されたインバータを備え
てなる電磁調理器の動作について、図１１乃至図１３を
も参照して以下に述べる。鍋の加熱は、インバータによ
り加熱コイル１１に高周波電流を供給することによって
行う。図１１に、この場合の各部の信号波形を示す。図
１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＩＧＢＴ６，７
は、例えば、２２ｋＨｚ程度のインバータの制御周期Ｔ
inv において、交互にオンオフされるようになってい
る。

【００１１】ＩＧＢＴ６のオン期間Ｔon1 は、可変オン
時間設定部１６から与えられる出力信号に基づいて、Ｔ
inv ／２を上限として変化するようになっている。一
方、ＩＧＢＴ７のオン期間Ｔon2 は、固定オン時間設定
部１７から与えられる出力信号に基づいて、略Ｔinv ／
２に固定されている。但し、ＩＧＢＴ６，７間の短絡を
防ぐため、両者のオン期間の切り替わりには、停止期間
ＴD が確保されるようになっている。

【００１２】制御周期は、次の４つのサイクルからな
る。また、図１１（ｄ）は、この時加熱コイル１１に流
れる電流ＩL の波形であり、図１１（ｅ）は、ＩＧＢＴ
７のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖtr2 の波形である。ＩＧＢＴ６：オン／ＩＧＢＴ７：オフ平滑コンデンサ３，ＩＧＢＴ６，加熱コイル１１，共振
コンデンサ１２及び平滑コンデンサ３の経路により、加
熱コイル１１に電流を供給すると共に共振コンデンサ１
２を充電する（図１１（ｄ），Ａ参照）。ＩＧＢＴ６：オフ／ＩＧＢＴ７：オフ加熱コイル１１，共振コンデンサ１２，フリーホイール
ダイオード１０及び加熱コイル１１の経路で、加熱コイ
ル１１の遅れ電流により更に共振コンデンサ１２を充電
する（図１１（ｄ），Ｂ参照）。

【００１３】ＩＧＢＴ６：オフ／ＩＧＢＴ７：オン共振コンデンサ１２，加熱コイル１１，ＩＧＢＴ７及び
共振コンデンサ１２の経路により、共振コンデンサ１２
を放電させて加熱コイル１１に逆方向の電流を流す（図
１１（ｄ），Ｃ参照）。共振コンデンサ１２が放電し切
ると、電流は、並列に接続されているダイオード１３を
経由して流れる（図１１（ｄ），Ｃ′参照）。ＩＧＢＴ６：オフ／ＩＧＢＴ７：オフ加熱コイル１１，フリーホイールダイオード９，平滑コ
ンデンサ３，ダイオード１３及び加熱コイル１１の経路
で、加熱コイル１１の遅れ電流を、フリーホイールダイ
オード９を介して電源側に回生させる（図１１（ｄ），
Ｄ参照）。

【００１４】以上のサイクルを繰返すことによって加熱
コイル１１に高周波電流を供給し、トッププレート２４
の上に載置される鍋２５（図１０参照）に渦電流を誘導
して加熱調理を行うようになっている。入力電流制御
は、ＩＧＢＴ６のオン期間Ｔon1 を変化させて行うよう
になっており、オン期間Ｔon1 を長くすれば入力電流は
増加し、鍋２５の加熱量は増加する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な従来の電磁調理器では、鍋の材質には鉄を想定して回
路設計を行っているため、鉄以外の鍋を用いて加熱調理
を行う場合には、定格入力で加熱することができないと
いう問題があった。

【００１６】一設計例として、加熱コイル１１の巻数：
１７Ｔ，共振コンデンサ１２の容量：２．４μＦ，ＩＧ
ＢＴ６及び７の最大電流値：８０Ａとして、鉄鍋の定格
入力である２ｋＷで加熱調理を行った場合に、加熱コイ
ル１１に流れる電流波形の一例を図１２に示す。この図
１２において、ＩＧＢＴ６に流れる電流ＩL1は約６０
Ａ，ＩＧＢＴ７に流れる電流ＩL2は約８０Ａとなる。こ
の場合、１／｛２π（ＬＣ）^１／２｝で表される共振回
路１４の共振周波数は、約１９．９ｋＨｚとなってい
る。

【００１７】これに対して、非磁性材のステンレス（Ｓ
ＵＳ）鍋では、鉄鍋と同じ量の電流を加熱コイル１１に
与えても鍋に誘導される渦電流量が小さくなる。従っ
て、ＳＵＳ鍋に鉄鍋と同じワッテージの入力条件を与え
ようとすると、電流量を増やさなければならない。故
に、ＳＵＳ鍋では、鉄鍋と同じ定格入力２ｋＷで加熱調
理を行うことはできず、加熱コイル１１に流れる電流を
最大値：８０Ａに抑えるためには、図１３に示すよう
に、最大入力を１．２ｋＷ程度に制限せざるを得なかっ
た。

【００１８】また、ＩＧＢＴ６，７がオン状態からオフ
状態に移行する際には、コレクタ−エミッタ間電圧が、
短いスイッチング時間内に０−１４０Ｖ（直流電源電
圧）程度のレンジで急激に変化することから、コレクタ
−エミッタ間に流れる電流の変化量も大きくなる。その
ため、図１０（ｄ）に示すように、加熱コイル１１を含
む回路のインダクタンス成分に蓄えられている電磁エネ
ルギにより発生する電圧も高くなり、その電圧がオーバ
ーシュートとなって印加されることからトータルで電圧
電流積が大となり、スイッチング損失が大きくなってし
まうという問題があった。

【００１９】本発明は上記事情を鑑みてなされたもので
あり、その目的は、ＳＵＳのような非磁性材からなる調
理容器であっても、磁性材からなる調理容器と同様に定
格入力加熱することを可能にすると共に、スイッチング
素子の動作時に生じるスイッチング損失を低減すること
ができる電磁調理器を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の電磁調理器は、交流電源を整流して
直流電源を生成する整流回路と、この整流回路によって
生成される直流電源が供給される正側及び負側直流母線
と、この正側及び負側直流母線間に直列に接続される第
１及び第２のスイッチング素子と、これら第１及び第２
のスイッチング素子の何れか一方の両端子間に接続さ
れ、調理容器を誘導加熱するための加熱コイル及び共振
コンデンサで構成される共振回路と、前記一方のスイッ
チング素子の両端子間に接続され、スナバコンデンサ及
び第３のスイッチング素子で構成されるスナバ回路と、
前記第１及び第２のスイッチング素子に制御信号を出力
して交互に導通制御を行うと共に、前記一方のスイッチ
ング素子は固定オン時間で導通させ、他方のスイッチン
グ素子は設定値に応じてオン時間を可変させるように導
通させ、第３のスイッチング素子は、前記第１及び第２
のスイッチング素子の導通タイミングに基づいて導通さ
せるように制御する制御手段と、前記共振回路の回路定
数を変更する定数変更手段とを具備したことを特徴とす
る。

【００２１】斯様に構成すれば、定数変更手段が、例え
ば調理容器の材質（磁性材，非磁性材など）に応じて共
振回路の回路定数を変更することにより、共振コイルの
入力インピーダンス若しくは共振周波数が略一定となる
ように調整することが可能となる。従って、調理容器の
材質が異なる場合に、加熱コイルに流れる電流のピーク
が略同等となるように制限しても、定格入力電力量を略
同等にすることができる。

【００２２】また、第３のスイッチング素子を導通制御
することにより、第１及び第２のスイッチング素子のタ
ーンオフ時にスナバコンデンサを一方のスイッチング素
子の両端子間に電気的に接続することで、回路のインダ
クタンス成分に蓄えられている電磁エネルギによって発
生するオーバーシュート電圧をスナバコンデンサにより
吸収して、当該素子の端子間電圧の変化を緩やかにする
ことができ、スイッチング損失を低減することが可能と
なる。

【００２３】この場合、請求項２に記載したように、調
理容器の種類を判別する容器判別手段を備え、定数変更
手段を、前記容器判別手段により判別された調理容器の
種類に応じて共振回路の回路定数を変更するように構成
すると良い。斯様に構成すれば、共振回路の回路定数
は、容器判別手段により判別された調理容器の種類（例
えば、磁性材であるか否かなど）に応じて自動的に適切
な値に変更されるようになる。

【００２４】また、請求項３に記載したように、調理容
器の種類を使用者が指定するための指定手段を備え、定
数変更手段は、前記指定手段により指定された調理容器
の種類に応じて共振回路の回路定数を変更する構成とし
ても良い。

【００２５】例えば、使用者が常々使用する調理容器の
種類が決まっている場合には、加熱調理を行う毎にその
種類を判別する必要はない。従って、斯様に構成すれ
ば、使用者が使用する調理容器の種類を指定手段により
指定することによって、不要な判別処理を行わないよう
にすることができる。

【００２６】請求項４に記載したように、制御手段を、
定数変更手段が共振回路の回路定数を変更しようとする
場合には、第１及び第２のスイッチング素子の導通制御
を所定期間停止させてその間に変更を行わせる構成とす
るのが好ましい。斯様に構成すれば、回路定数を変更す
る場合に第３のスイッチング素子に短絡電流が流れるの
を防止することができる。

【００２７】この場合、請求項５に記載したように、共
振コンデンサに対して並列に抵抗を接続すると良く、斯
様に構成すれば、第１及び第２のスイッチング素子の導
通制御を所定期間停止させた場合に、共振コンデンサに
充電されている電荷を抵抗を介して速やかに放電させる
ことができるので、導通制御の停止期間を短く設定する
ことができる。

【００２８】請求項６に記載したように、加熱コイルの
巻数を切替え可能に構成し、定数変更手段を、前記加熱
コイルの巻数を切替えることにより共振回路の回路定数
を変更する構成としても良い。斯様に構成すれば、加熱
コイルの入力インピーダンスを変更することによって回
路定数を変更することができる。

【００２９】この場合、請求項７に記載したように、加
熱コイルを、内周部に配置されるメインコイルと、外周
部に配置されるサブコイルとで巻数を切替え可能に構成
するのが好適であり、斯様に構成すれば、使用頻度の比
較的高いメインコイルを内周部に配置することで、加熱
コイルと調理容器との間に位置するトッププレートにお
いて、取扱い時に使用者が触れる可能性が相対的に高い
外周側の温度が上昇する場合が少なくなるので、安全性
を向上させることができる。

【００３０】また、請求項８に記載したように、共振コ
ンデンサを複数のコンデンサによって構成し、定数変更
手段を、前記複数のコンデンサの接続を切り替えること
により共振回路の回路定数を変更する構成としても良
い。斯様に構成すれば、共振コンデンサの容量を切り替
えることで回路定数を変更することができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施例につい
て、図１乃至図５を参照して説明する。尚、図１０と同
一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる
部分についてのみ説明する。図１は、電気的構成を示す
ものである。インバータ回路８の出力端子８ａには、ス
ナバコンデンサ３１の一端が接続されており、スナバコ
ンデンサ３１の他端は、ＩＧＢＴ３２（第３のスイッチ
ング素子）のコレクタ−エミッタを介して直流母線５に
接続されている。

【００３２】ＩＧＢＴ３２のコレクタ−エミッタ間に
は、ダイオード３３が接続されている。これらはスナバ
回路３４を構成しており、ＩＧＢＴ６及び７のオフ時に
おけるスイッチング損失を減少させるために設けられて
いる。また、加熱コイル１１に代えて、図２に示すよう
に、内周部に巻数１７Ｔのメインコイル３５を有し、外
周部に巻数４Ｔのサブコイル３６を有する加熱コイル３
７が配置されている。そして、共振コンデンサ１２と加
熱コイル３７とは共振回路３８を構成している。

【００３３】加熱コイル３７の端子３７ａ，３７ｂ間は
メインコイル３５であり、端子３７ｃ，３７ｄ間はサブ
コイル３６となっており、端子３７ａはスナバコンデン
サ３１側に、端子３７ｄは共振コンデンサ１２側に接続
されている。そして、端子３７ｂは、リレー（定数変更
手段）３９の可動接点３９ａに接続されており、端子３
７ｃは、固定接点３９ｂに接続されている。また、リレ
ー３９の固定接点３９ｃは、加熱コイル３７の端子３７
ｄに接続されている。

【００３４】このリレー３９の切替えは、マイコン４０
により出力される制御信号ＶS で制御されるようになっ
ている。リレー３９の可動接点３９ａは、制御信号ＶS
が出力されてオン状態の場合に固定接点３９ｃに接続さ
れ、制御信号ＶS が出力されずオフ状態の場合に固定接
点３９ｂに接続されるようになっている。マイコン４０
は、マイコン２０に代わるものであり、入力設定部（定
数変更手段）４０ａ，加熱停止部４０ｂ及び負荷検出部
（容器判別手段）４０ｃを備えてなるものである。

【００３５】また、スナバ回路３４を構成するＩＧＢＴ
３２のゲートは、第３駆動部４１の出力端子に接続され
ている。第３駆動部４１には、可変オン時間設定部２０
及び固定オン時間設定部２１の出力信号が与えられるよ
うになっており、第３駆動部４１は、これらの信号に基
づいてＩＧＢＴ３２に与えるゲート信号を生成するよう
になっている。

【００３６】また、共振コンデンサ１２及びダイオード
１３に並列に、抵抗４２が接続されている。抵抗４２の
抵抗値は、インバータ主回路８が動作している場合の共
振コンデンサ１２のインピーダンスに対して十分大きな
値に設定されている。そして、平滑コンデンサ３と直流
母線５との間には、共振回路３８側からの回生電流をカ
レントトランス４３ａにより検出する回生電流検出部
（容器判別手段）４３が配置されている。

【００３７】回生電流検出部４３により検出された回生
電流値は、マイコン４０の負荷検出部４０ｃに与えられ
る様になっている。また、負荷検出部４０ｃには、入力
電流検出部１９により検出された入力電流値も与えられ
るようになっている。以上において、発振器１５，可変
オン時間設定部１６，固定オン時間設定部１７，第１駆
動部２２，第２駆動部２３，第３駆動部４１，入力設定
部４０ａ及び加熱停止部４０ｂは、制御手段１００を構
成している。その他の構成は、図１０に示すものと同様
である。尚、トッププレート２４及び鍋２５は図示を省
略している。

【００３８】次に、本実施例の作用について図３乃至図
５をも参照して説明する。電磁調理器が待機状態にある
場合、マイコン４０の入力設定部４０ａは、制御信号Ｖ
S を出力してリレー３９をオン状態とすることによって
可動接点３９ａを固定接点３９ｃに接続する。すると、
共振コンデンサ１２（容量２．４μＦ）には、巻数１７
Ｔのメインコイル３５が接続されることで、共振回路３
８の回路定数は、従来と同様に鉄鍋に対応した値となっ
ている。

【００３９】この状態で、使用者により鍋２５がトップ
プレート３３上に載置され、加熱調理が開始されると、
入力設定部４０ａは所定のレベルまで入力を上昇させ、
負荷検出部４０ｃは、回生電流検出部４３により検出さ
れる回生電流値に基づいて鍋２５の材質（種類）判定を
行う。

【００４０】図３に示すように、所定レベルの入力電流
を加熱コイル３７に与えた場合に、鍋２５の材質が鉄で
ある場合は、鍋２５に誘起される渦電流量が比較的多い
ため回生電流値は比較的小さくなる。一方、鍋２５の材
質が非磁性材のステンレス（ＳＵＳ）である場合は、鍋
２５に誘起される渦電流量が比較的少ないため、回生電
流値は比較的大きくなる。

【００４１】従って、両者の間に位置する回生電流値を
負荷判断線として、負荷検出部４０ｃは、その負荷判断
線よりも回生電流値が低ければ鍋２５の材質は鉄と判断
し、負荷判断線よりも回生電流値が高ければ鍋２５の材
質はＳＵＳと判断する。尚、鍋２５の材質が非磁性材の
アルミニュウムである場合には、回生電流値はＳＵＳの
場合よりも更に高くなるため、ハーフブリッジ方式では
加熱調理を行うことができない。故に、回生電流値がＳ
ＵＳのレベルよりも高くなった場合には調理不能と判断
して、その旨をランプ表示などにより使用者に報知す
る。そして、鍋２５の材質を鉄と判断した場合、入力設
定部４０はａ、リレー３９をオン状態としたままで加熱
調理を開始する。

【００４２】一方、鍋２５の材質をＳＵＳと判断した場
合、入力設定部４０ａは、制御信号ＶS の出力を停止し
てリレー３９をオフ状態とすることにより可動接点３９
ａを固定接点３９ｂに接続する。すると、共振コンデン
サ１２には、巻数１７Ｔのメインコイル３５と巻数４Ｔ
のサブコイル３６とが直列に接続されて加熱コイル３７
の巻数は２１Ｔとなり、共振回路３８の回路定数は、Ｓ
ＵＳ鍋に対応した値となる。

【００４３】また、図４は、リレー３９のオン，オフに
切り替える場合の制御状態を、ＩＧＢＴ７の端子間電圧
Ｖtr2 （ａ）と制御信号Ｖs （ｂ）とにより示すもので
ある。この図４において、入力設定部４０ａは、先ず、
加熱停止部４０ｂに制御信号を与えてＩＧＢＴ６，７の
導通制御を停止させる（図４（ａ），時点Ａ参照）。

【００４４】すると、共振コンデンサ１２に残留してい
る電荷は抵抗４２を介して放電されるので、電圧Ｖtr2
は直流電源電圧から次第に低下して、想定時間Ｔa の経
過後に略０Ｖとなる（図４（ａ），時点Ｂ参照）。更
に、余裕時間Ｔb を待ち電圧Ｖtr2 が確実に０Ｖとなっ
た後、入力設定部４０ａは、制御信号Ｖs を出力するこ
とによりリレー３９をオフさせる（図４（ｂ），時点Ｃ
参照）。次に、確実にリレー３９がオフする時間Ｔc の
経過を待ってから、加熱を開始する（図４（ａ），時点
Ｄ参照）。

【００４５】ここで、表１は、加熱コイル３７の巻数を
１７Ｔ，２１Ｔに切り替えた時に、鍋２５の材質が鉄，
ＳＵＳである場合の加熱コイル３７側から見た入力イン
ピーダンスの一例を示すものである。

【表１】この表１より、加熱コイル３７の巻数が１７Ｔで鉄鍋で
ある場合の入力インピーダンスは、巻数が２１ＴでＳＵ
Ｓ鍋である場合の入力インピーダンスよりもほぼ等しく
（若干大きく）なっている。故に、図５に示すように、
ＳＵＳ鍋を鉄鍋の定格入力と同様の２ｋＷで加熱した場
合の加熱コイル３７の電流波形は、ＩL1が５５Ａ，ＩL2
が７０Ａとなり、最大電流値８０Ａ以下に収まるように
なる。

【００４６】ところで、スナバ回路３４のＩＧＢＴ３２
は、図６（ｃ）に示すように、ＩＧＢＴ７がオンしてか
ら時間Ｔαの経過後にオンする。そして、ＩＧＢＴ７が
オフし、その次の周期にＩＧＢＴ６がオン→オフしてか
ら時間Ｔαの経過後にオフするように第３駆動部４１に
よって導通制御される。ここで、時間Ｔαは、どのよう
な負荷または入力設定であっても、その時間内にＩＧＢ
Ｔ６，７のターンオフ時における端子間（コレクタ−エ
ミッタ間）電圧の変化が終了するように設定されてい
る。

【００４７】このように導通制御されることによって、
ＩＧＢＴ６，７のターンオフ時にはスナバコンデンサ３
１がＩＧＢＴ７のコレクタ−エミッタ間に電気的に接続
され、加熱コイル３７を含む回路のインダクタンス成分
に蓄えられている電磁エネルギにより発生するオーバー
シュート電圧は、スナバコンデンサ３１によって吸収さ
れる。従って、ＩＧＢＴ６，７の端子間電圧の変化（上
昇度合い）が緩やかとなってターンオフ時における電圧
電流積は小さくなり、スイッチング損失は減少する。

【００４８】また、ＩＧＢＴ６がオフしてからＩＧＢＴ
７がオンするまでの期間は、スナバコンデンサ３１は共
振回路３８から切り離されることで、共振サイクルの途
中で共振コンデンサ１２に蓄えられた電荷がスナバコン
デンサ３１を介してリークすることを防止しすると共
に、ＩＧＢＴ７がオンした場合に、スナバコンデンサ３
１に短絡電流が流れることを防止するようになってい
る。

【００４９】以上のように本実施例によれば、ハーフブ
リッジ方式のインバータ主回路８により共振回路３８に
高周波電流を供給して加熱調理を行うものにおいて、加
熱コイル３７をメインコイル３５及びサブコイル３６で
構成し、負荷検出部４０ｃは、回生電流検出部４３によ
り検出された共振回路３８からの回生電流値に基づいて
鍋２５の材質が鉄かＳＵＳであるかを判定し、入力設定
部４０ａは、鍋２５の材質が鉄である場合はメインコイ
ル３５のみにより加熱コイル３７の巻数を１７Ｔとし、
鍋２５の材質がＳＵＳである場合は、メインコイル３５
及びサブコイル３６により加熱コイル３７の巻数を２１
Ｔとするようにした。

【００５０】従って、負荷検出部４０ｃにより鍋２５の
材質を自動的に判定することができる。そして、その鍋
２５の材質に応じて、夫々の入力インピーダンスが略等
しくなるように調整することができ、ハーフブリッジ方
式を採用した電磁調理器において、ＳＵＳ鍋であっても
鉄鍋と同様の定格入力により加熱調理を行うことが可能
となる。

【００５１】そして、ＩＧＢＴ７のコレクタ−エミッタ
間にスナバコンデンサ３１及びＩＧＢＴ３２からなるス
ナバ回路３４を接続して、ＩＧＢＴ６，７のターンオフ
時における端子間電圧の変化を緩和するようにしたの
で、スイッチング損失を減少させて消費電力を低減する
ことが可能となる。

【００５２】また、本実施例によれば、共振コンデンサ
１２に対して並列に抵抗４２を接続し、入力設定部４０
ａは、リレー３９のオンオフを切り替える場合は、ＩＧ
ＢＴ６及び７に対する導通制御を一旦停止してその間に
切替えを行うので、ＩＧＢＴ３２に短絡電流が流れるの
を防止することができる。そして、ＩＧＢＴ６及び７に
対する導通制御を停止しても、共振コンデンサ１２に充
電されている電荷を、抵抗４２を介して速やかに放電さ
せることができる。

【００５３】更に、本実施例によれば、加熱コイル３７
を、内周部に配置されるメインコイル３５と外周部に配
置されるサブコイル３６とで巻数を切替え可能に構成し
たので、使用頻度の比較的高いメインコイル３５を内周
部に配置することで、加熱コイル３７と鍋２５との間に
位置するトッププレート２４において、取扱い時に使用
者が接触する可能性が相対的に高い外周側の温度が上昇
する場合が少なくなる。従って、安全性を向上させるこ
とができ、使用者による取扱いが容易となる。

【００５４】図７乃至図９は本発明の第２実施例を示す
ものであり、第１実施例または図１０と同一部分には同
一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について
のみ説明する。第２実施例では、第１実施例のサブコイ
ル３６及びリレー３９は除かれており、メインコイル３
５のみが加熱コイルとして配置されている。

【００５５】そして、共振コンデンサ１２には、もう１
つの共振コンデンサ４４が並列に接続されており、加熱
コイル３５，共振コンデンサ１２及び４４が共振回路４
５を構成している。尚、共振コンデンサ４４の容量は、
例えば、０．８μＦである。また、共振コンデンサ４４
と直流母線５との間には、リレー（定数変更手段）４６
が介挿されており、そのリレー４６のオンオフは、マイ
コン４０に代わるマイコン４０′により出力される制御
信号ＶS によって制御されるようになっている。また、
第１実施例の制御手段１００における入力設定部４０ａ
及び加熱停止部４０ｂを、入力設定部４０ａ′及び加熱
停止部４０ｂ′に置き換えたものが、制御手段１００′
を構成している。その他の構成は第１実施例と同様であ
る。

【００５６】次に、第２実施例の作用について、図８及
び図９をも参照して説明する。電磁調理器が待機状態に
ある場合、マイコン４０′の入力設定部（定数変更手
段）４０ａ′は、制御信号ＶS を出力せずにリレー４６
をオフ状態とすることによりリレー接点４６ａを開離さ
せる。すると、共振コンデンサ１２のみが共振回路４５
に接続されることで、共振回路４５の回路定数は、従来
と同様に鉄鍋に対応した値となっている。

【００５７】この状態で、使用者により鍋２５がトップ
プレート２４上に載置され、加熱調理が開始されると、
マイコン４０′の負荷検出部４０ｃは、第１実施例と同
様にして、鍋２５の材質を判定する。そして、鍋２５の
材質を鉄と判断した場合、入力設定部４０ａ′は、リレ
ー４６をオフ状態としたままで加熱調理を開始する。

【００５８】一方、鍋２５の材質をＳＵＳと判断した場
合、入力設定部４０ａ′は、制御信号ＶS を出力してリ
レー４６をオン状態とすることによりリレー接点４６を
閉じる。すると、共振コンデンサ１２には容量０．８μ
Ｆの共振コンデンサ４４が並列に接続されて、容量のト
ータルは３．２μＦとなり、共振回路４５の回路定数
は、ＳＵＳ鍋に対応した値となる。

【００５９】また、図８は、リレー４６のオン，オフを
切り替える場合の図４相当図である。この図８におい
て、入力設定部４０ａ′は、先ず、加熱停止部４０ｂ′
に制御信号を与えてＩＧＢＴ６，７の導通制御を停止さ
せる（図８（ａ），時点Ａ参照）。すると、共振コンデ
ンサ１２に残留している電荷が抵抗４２を介して放電す
るので、電圧Ｖtr2 は直流電源電圧から次第に低下し
て、想定時間Ｔa の経過後に略０Ｖとなる（図８
（ａ），時点Ｂ参照）。

【００６０】更に、余裕時間Ｔb を待ち電圧Ｖtr2 が確
実に０Ｖとなった後、入力設定部４０ａ′は、制御信号
Ｖs を出力することによりリレー４６をオンさせる（図
８（ｂ），時点Ｃ参照）。次に、確実にリレー４６がオ
フする時間Ｔc の経過を待ってから、加熱を開始する
（図８（ａ），時点Ｄ参照）。

【００６１】ここで、表２は、共振コンデンサの容量を
２．４μＦ，３．２μＦに切り替えた時に、鍋２５の材
質が鉄，ＳＵＳである場合の共振回路４５の共振周波数
の一例を示すものである。

【表２】この表２より、共振コンデンサの容量が３．２μＦでＳ
ＵＳ鍋である場合の共振周波数は、容量が２．４μＦで
鉄鍋である場合の共振周波数にほぼ等しくなっている。
故に、図９に示すように、ＳＵＳ鍋を鉄鍋の定格入力と
同様の２ｋＷで加熱した場合の加熱コイル３７の電流波
形は、ＩL1が６５Ａ，ＩL2が８０Ａとなり、最大電流値
８０Ａ以下に収まるようになる。

【００６２】以上のように第２実施例によれば、入力設
定部４０ａ′は、鍋２５の材質が鉄である場合は共振回
路４５の共振コンデンサを１２のみとして容量を２．４
μＦとし、鍋２５の材質がＳＵＳである場合は、共振コ
ンデンサを１２及び４４として容量を２．４μＦとする
ことにより、何れの場合も共振回路４５の共振周波数が
ほぼ等しくなるようにしたので、第１実施例と同様に、
ＳＵＳ鍋であっても、鉄鍋と同様の定格入力により加熱
調理を行うことが可能となる。

【００６３】本発明は上記し且つ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、次のような変形または
拡張が可能である。操作部２１に、使用者の操作により
加熱調理を行う鍋の材質を鉄，ＳＵＳなどと指定可能に
構成された例えば操作ボタンなどからなる指定手段を設
けて、定数変更手段は、前記指定手段により指定された
鍋の材質に応じて共振回路の定数を変更するようにして
も良い。斯様に構成すれば、例えば、使用者が所有して
いる鍋が専ら鉄鍋であったり、或いは専らＳＵＳ鍋であ
るなどのように使用する材質が固定的である場合には、
定数変更手段が鍋の材質を一々判定する必要がない。従
って、この場合には、回生電流検出部４３及び負荷検出
部４０ｃを設けずに構成することができる。また、使用
者による材質の指定が誤りである場合も想定されるの
で、検出部４３及び４０ｃをそのまま設けておいても良
い。

【００６４】入力設定部４０ａを、入力設定値が所定値
Ｗth以下となると、ＩＧＢＴ３２を遮断することによっ
てスナバコンデンサ３１を共振回路３８または４５から
切り離す切離し制御を行うように構成しても良い。斯様
に構成すれば、入力設定値が低い領域ではスナバコンデ
ンサ３１に対する充電が行われなくなり、ＩＧＢＴ６を
オンした場合に、スナバコンデンサ３１の充電容量不足
による短絡電流が流れることがなくなる。従って、設定
値がＷth以下の状態で加熱コイル３７または３５に高周
波電流を連続的に供給することができ、微弱入力による
連続加熱を行うことができるので、例えば長時間の煮込
み調理などを、調理物を焦げ付かせたり突沸させること
なく良好に行うことができる。加熱コイルは、メインコ
イル３５とサブコイル３６とから構成するものに限ら
ず、一体のコイルにタップを設けて巻数の切替えが可能
な構成としても良い。共振回路３８または４５は、ＩＧ
ＢＴ６側に接続されていても良い。スイッチング素子
は、ＩＧＢＴに限ることなく、パワートランジスタやパ
ワーＭＯＳＦＥＴであっても良い。調理容器は鍋２５に
限ることなく、例えば、焼肉用のプレートなどでも良
い。

【００６５】

【発明の効果】本発明は以上説明した通りであるので、
以下の効果を奏する。請求項１記載の電磁調理器によれ
ば、定数変更手段は、例えば調理容器の材質に応じて共
振回路の回路定数を変更することにより、共振コイルの
入力インピーダンス若しくは共振周波数が略一定となる
ように調整することが可能となる。従って、調理容器の
材質が異なる場合に、加熱コイルに流れる電流のピーク
が略同等となるように制限しても定格入力電力量を略同
等にすることができる。また、スナバ回路を設けたこと
によってスイッチング素子のオフ時における当該素子の
端子間電圧の変化を緩やかにすることができ、スイッチ
ング損失を低減して電力消費を抑制することが可能とな
る。

【００６６】請求項２記載の電磁調理器によれば、共振
回路の回路定数は、容器判別手段により判別された調理
容器の種類に応じて自動的に適切な値に変更されるよう
になる。請求項３記載の電磁調理器によれば、使用者が
使用する調理容器の種類を指定手段により指定すること
により、不要な判別処理を行わないようにすることがで
きる。

【００６７】請求項４記載の電磁調理器によれば、制御
手段は、定数変更手段が共振回路の回路定数を変更しよ
うとする場合には第１及び第２のスイッチング素子の導
通制御を所定期間停止させてその間に変更を行わせるの
で、回路定数を変更する場合に第３のスイッチング素子
に短絡電流が流れるのを防止することができる。

【００６８】請求項５記載の電磁調理器によれば、第１
及び第２のスイッチング素子の導通制御を所定期間停止
させた場合に、共振コンデンサに充電されている電荷を
抵抗を介して速やかに放電させることができるので、導
通制御の停止期間を短く設定することができる。

【００６９】請求項６記載の電磁調理器によれば、定数
変更手段は、加熱コイルの巻数を切替えることにより共
振回路の回路定数を変更するので、加熱コイルの入力イ
ンピーダンスを変更することによって回路定数を変更す
ることができる。

【００７０】請求項７記載の電磁調理器によれば、加熱
コイルを、内周部に配置されるメインコイルと、外周部
に配置されるサブコイルとで巻数を切替え可能に構成し
たので、使用頻度の比較的高いメインコイルを内周部に
配置することで、加熱コイルと調理容器との間に位置す
るトッププレートにおいて、取扱い時に使用者が接触す
る可能性が相対的に高い外周側の温度が上昇する場合が
少なくなり、安全性を向上させることができ、使用者に
よる取扱いが容易となる。

【００７１】請求項８記載の電磁調理器によれば、定数
変更手段は、複数のコンデンサの接続を切り替えること
により共振回路の回路定数を変更するので、共振コンデ
ンサの容量を切り替えることで回路定数を変更すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の電気的構成を示す機能ブ
ロック図

【図２】加熱コイルの断面図

【図３】鍋の材質が異なる場合に応じた入力電流検出値
と回生電流検出値との関係を示す図

【図４】入力設定部がリレーのオンオフにより加熱コイ
ルの巻数を切り替える場合の、（ａ）ＩＧＢＴの端子電
圧Ｖtr2 ，（ｂ）制御信号ＶS の波形を示す図

【図５】鍋の材質がステンレスである場合の加熱コイル
に流れる電流波形を示す図

【図６】加熱調理時における各部の信号波形を示す図

【図７】本発明の第２実施例を示す図１相当図

【図８】入力設定部がリレーのオンオフにより共振コン
デンサの容量を切り替える場合の図４相当図

【図９】図５相当図

【図１０】従来技術を示す図１相当図

【図１１】図６相当図

【図１２】鍋の材質が鉄である場合の図５相当図

【図１３】鍋の材質がステンレスである場合の図５相当
図

【符号の説明】

１は整流回路、２は商用交流電源、４及び５は正側及び
負側直流母線、６及び７はＩＧＢＴ（第１及び第２のス
イッチング手段）、８はインバータ主回路、１１は加熱
コイル、１２は共振コンデンサ、２１は操作部（指定手
段）、２４はトッププレート、２５は鍋（調理容器）、
３１はスナバコンデンサ、３２はＩＧＢＴ（第３のスイ
ッチング素子）、３４はスナバ回路、３５はメインコイ
ル（加熱コイル）、３６はサブコイル、３７は加熱コイ
ル、４０ａ及び４０ａ′は入力設定部（定数変更手
段）、４０ｃは負荷検出部（容器判別手段）、４２は抵
抗、４３は回生電流検出部（容器判別手段）、４４は共
振コンデンサ、４５は共振回路、４６はリレー（定数変
更手段）、１００及び１００′は制御手段を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源を整流して直流電源を生成する
整流回路と、この整流回路によって生成される直流電源が供給される
正側及び負側直流母線と、この正側及び負側直流母線間に直列に接続される第１及
び第２のスイッチング素子と、これら第１及び第２のスイッチング素子の何れか一方の
両端子間に接続され、調理容器を誘導加熱するための加
熱コイル及び共振コンデンサで構成される共振回路と、前記一方のスイッチング素子の両端子間に接続され、ス
ナバコンデンサ及び第３のスイッチング素子で構成され
るスナバ回路と、前記第１及び第２のスイッチング素子に制御信号を出力
して交互に導通制御を行うと共に、前記一方のスイッチ
ング素子は固定オン時間で導通させ、他方のスイッチン
グ素子は設定値に応じてオン時間を可変させるように導
通させ、第３のスイッチング素子は、前記第１及び第２
のスイッチング素子の導通タイミングに基づいて導通さ
せるように制御する制御手段と、前記共振回路の回路定数を変更する定数変更手段とを備
えたことを特徴とする電磁調理器。
【請求項２】調理容器の種類を判別する容器判別手段
を備え、定数変更手段は、前記容器判別手段により判別された調
理容器の種類に応じて共振回路の回路定数を変更するこ
とを特徴とする請求項１記載の電磁調理器。
【請求項３】調理容器の種類を使用者が指定するため
の指定手段を備え、定数変更手段は、前記指定手段により指定された調理容
器の種類に応じて共振回路の回路定数を変更することを
特徴とする請求項１記載の電磁調理器。
【請求項４】制御手段は、定数変更手段が共振回路の
回路定数を変更しようとする場合には、第１及び第２の
スイッチング素子の導通制御を所定期間停止させて、そ
の間に変更を行わせることを特徴とする請求項１乃至３
の何れかに記載の電磁調理器。
【請求項５】共振コンデンサに対して並列に抵抗を接
続したことを特徴とする請求項４記載の電磁調理器。
【請求項６】加熱コイルは、巻数を切替え可能に構成
されており、定数変更手段は、前記加熱コイルの巻数を切替えること
により共振回路の回路定数を変更することを特徴とする
請求項１乃至５の何れかに記載の電磁調理器。
【請求項７】加熱コイルは、内周部に配置されるメイ
ンコイルと、外周部に配置されるサブコイルとで巻数を
切替え可能に構成されていることを特徴とする請求項６
記載の電磁調理器。
【請求項８】共振コンデンサは、複数のコンデンサに
よって構成されており、定数変更手段は、前記複数のコンデンサの接続を切り替
えることにより前記共振回路の回路定数を変更すること
を特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の電磁調理
器。