JP2009272271A

JP2009272271A - 誘導加熱調理器

Info

Publication number: JP2009272271A
Application number: JP2008124315A
Authority: JP
Inventors: Tadaaki Ito; 忠明伊東
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-05-12
Filing date: 2008-05-12
Publication date: 2009-11-19

Abstract

【課題】加熱される鍋の鍋径が第１加熱コイルと略同等のときや使用者が意識せずに鍋を置いて加熱しても、使用するたびに加熱状況が変わることを防ぐこと。
【解決手段】第１鍋検知手段８と第２鍋検知手段９より、加熱される鍋径を判断して、第１加熱コイル４のみの加熱あるいは第１加熱コイル４と５の両方で第１加熱コイル４のみで鍋を加熱する場合と略同等のパワーで鍋を加熱するように、第１インバータ回路６および第２インバータ回路７を制御することにより、使用するたびに加熱状況が変わることを防ぐことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘導加熱調理器に関するものである。

従来、この種の誘導加熱調理器は、第１加熱コイルと第２加熱コイルの二重コイルを構成しそれぞれが個別に通電制御される制御装置と、それぞれのコイルから加熱される鍋底の大きさ（径）を判定する鍋底判定手段とを備え、前記鍋底判定手段にて判定した鍋の大きさが第１加熱コイルよりも小さいと判定した場合には第１加熱コイルのみで、第２加熱コイルよりも大きいと判定した場合には、第１と第２加熱コイルの両方で加熱し、第１加熱コイルと第２加熱コイルの間の大きさと判定した場合には、２つのコイルを交互に加熱するというものであった。

また、前記鍋底判定手段にて鍋ずれと検知した場合にはその情報に基づき第１加熱コイルと第２加熱コイルの加熱パターンを変えるというものであった（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１２７８２１号公報

しかしながら、前記従来の構成では、使用者が常に鍋を正確に加熱コイルの中心に置くことは難しく、第１加熱コイルの大きさよりも僅かに大きい場合などは置き方が少し変わるだけで、そのたびに鍋底判定の結果が変わってしまったりする。

また、十分大きな鍋でもずれておかれた場合など正しく鍋径を検知することが難しく使用者が使用するたびに異なる加熱状態になりやすく、しいては調理のできばえが異なってしまう可能性があるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、二重コイルにて鍋の加熱を行う場合に、鍋径が内コイルである第１加熱コイルと略同等の時など、鍋の置き方により加熱パワーが異なったりすることがなく使用するたびに加熱状況が変わることのない誘導加熱調理器を提供することを目的としている。

前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱調理器は、鍋などを加熱する第１加熱コイルと、前記第１加熱コイルの外周に略同心円にて構成される第２加熱コイルと、前記第１加熱コイルと前記第２加熱コイルからそれぞれ独立して高周波磁束を発生させる第１インバータ回路および第２インバータ回路と、前記第１加熱コイルおよび前記第１インバータ回路からの情報より鍋の有無や径などを検知する第１鍋検知手段と、前記第２加熱コイルおよび第２インバータ回路からの情報より鍋の有無や径などを検知する第２鍋検知手段と、鍋を加熱するパワーを設定する操作手段と、第１インバータ回路および第２インバータ回路の加熱パワーを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は前記第１鍋検知手段と前記第２鍋検知手段より、加熱される鍋径が前記第１加熱コイルよりも小さいと判断した時は、前記第１加熱コイルのみで、大きいと判断した時は前記第１加熱コイルおよび第２加熱コイルの両方で加熱し、前記第１加熱コイルのみで鍋を加熱する場合と略同等のパワーで鍋が加熱されるように、前記第１インバータ回路および第２インバータ回路を制御するようにしたものである。

本発明の誘導加熱調理器は、加熱される鍋の鍋径が第１加熱コイルと略同等のときや使用者が意識せずに鍋を置いて加熱しても、鍋の加熱パワーは同等にすることができ、使用するたびに加熱状況が変わるということを防ぐことができる。

第１の発明は、鍋などを加熱する第１加熱コイルと、前記第１加熱コイルの外周に略同心円にて構成される第２加熱コイルと、前記第１加熱コイルと前記第２加熱コイルからそれぞれ独立して高周波磁束を発生させる第１インバータ回路および第２インバータ回路と、前記第１加熱コイルおよび前記第１インバータ回路からの情報より鍋の有無や径などを検知する第１鍋検知手段と、前記第２加熱コイルおよび前記第２インバータ回路からの情報より鍋の有無や径などを検知する第２鍋検知手段と、鍋を加熱するパワーを設定する操作手段と、前記第１インバータ回路および前記第２インバータ回路の加熱パワーを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は第１鍋検知手段と第２鍋検知手段より、加熱される鍋径が第１加熱コイルよりも小さいと判断した時は、前記第１加熱コイルのみで、大きいと判断した時は前記第１加熱コイルおよび前記第２加熱コイルの両方で加熱し、第１加熱コイルのみで鍋を加熱する場合と略同等のパワーで鍋が加熱されるように、第１インバータ回路および前記第２インバータ回路を制御するものであり、加熱される鍋の鍋径が第１加熱コイルと略同等のときや使用者が意識せずに鍋を置いて加熱しても、鍋の加熱パワーは同等にすることができ、使用するたびに加熱状況が変わるということを防ぐことができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の誘導加熱調理器において、第１加熱コイルおよび第２加熱コイルの両方で鍋を加熱する場合、前記第２加熱コイルのパワーを前記第１加熱コイルのパワー以下にすることにより、鍋の径が前記第２加熱コイルよりも小さい場合や、鍋がずれておかれた場合の漏洩磁束を少なくし、加熱に有効な磁束を多くすることができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の誘導加熱調理器において、加熱中は第１鍋検知手段のみで鍋とりや鍋ずらしを判断することにより、加熱中に鍋を動かしたり、特にフライパンなどの炒め調理で鍋を動かすことが多い場合に、加熱の状態、つまり前記第２加熱コイルでの加熱をしたり、しなかったりという状態になることを防ぐことができる。

第４の発明は、特に、第１から３のいずれか１つの発明の誘導加熱調理器において、第１加熱コイルおよび第２加熱コイルの両方で鍋を加熱する場合、両加熱コイルの発振周波数を同じとなるように、第１インバータ回路および第２インバータ回路を制御することにより、２つの周波数による不快な干渉音をなくすことができる。

第５の発明は、特に、第１から３のいずれか１つの発明の誘導加熱調理器において、第２加熱コイルと第２インバータ回路の接続と開放を切り替える第１切替手段を備え、第１加熱コイルのみで加熱している間、前記第１切替手段にて前記第２加熱コイルの少なくとも一方の端子と前記第２インバータ回路との接続を開放することにより、前記第１加熱コイルと前記第２加熱コイルがトランス結合することで、前記第１加熱コイルからの磁束を前記第２加熱コイルが受けて前記第２インバータ回路に高電圧が発生し、インバータ回路を構成するスイッチング素子が破壊されるということを防ぐことができる。

第６の発明は、特に、第５の発明の誘導加熱調理器において、第１切替手段にて接続が開放された第２加熱コイルの端子を、前記第２加熱コイルの逆の端子に接続し、前記第２加熱コイル部で閉ループを構成することにより、前記第１加熱コイルの外側にある前記第
２加熱コイルが閉ループとなり、前記第１加熱コイルからの磁束を打ち消すように前記第２加熱コイルに電流が流れ、結果的にシールド効果が生まれ漏洩磁束を低減することができる。

また、前記第１切替手段に接続されている端子と逆の端子が、前記第２インバータ回路を構成する共振コンデンサとつながっている場合には漏洩電界のシールド効果もある。

第７の発明は、特に、第６の発明の誘導加熱調理器において、第１切替手段にて開放される第２加熱コイルの端子の逆端子側と第２インバータ回路の接続と開放を切り替える第２切替手段を備え、前記第２切替手段は前記第１切替手段にて構成される前記第２加熱コイル部の閉ループ維持するように、前記第２加熱コイルと前記第２インバータ回路を開放することにより、前記第２加熱コイルが完全に他の回路から切り離されるので、漏洩磁束のシールド効果を持ちつつ第１インバータ回路に影響を及ぼし誤動作を発生させたりすることを防ぐことができる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器の構成図である。

図１において、１は商用電源、２は商用電源１を整流するダイオードブリッジ、３はダイオードブリッジ２により整流された電源を平滑し直流化する平滑コンデンサ、４および５は被加熱物である鍋に高周波磁束を加え、鍋底に渦電流を発生させることで鍋を加熱する第１加熱コイルおよび第２加熱コイルで、図２のように第１加熱コイル４の外側で略同心円に第２加熱コイル５が構成された二重コイルを形成している。

６は第１加熱コイル４に高周波電流を流し高周波磁束を発生させるための第１インバータ回路で、６ａの共振コンデンサ、６ｂ、６ｃのスイッチング素子、６ｄはスイッチング素子６ｂと６ｃを駆動する駆動回路からなる。

同様に７は第２加熱コイル５に高周波電流を流し高周波磁束を発生させるための第２インバータ回路で、７ａの共振コンデンサ、７ｂ、７ｃのスイッチング素子、７ｄの駆動回路からなる。

ここで６ｂ、６ｃ、７ｂ、７ｃはバイポーラトランジスタ型のＩＧＢＴで６ｂと７ｂのコレクタ、６ｃと７ｃのエミッタがそれぞれ同電位で接続されている。

尚、本実施の形態ではダイオードブリッジ２と平滑コンデンサ３を共通とし前述のような接続としているが、ダイオードブリッジ２と並列にダイオードブリッジを接続し、その２次側にスイッチング素子７ｂと７ｃを接続すればハイパワー化のために大電流をとることも可能である。

８および９は第１鍋検知手段と第２鍋検知手段であり、各スイッチング素子のオン時間に対する加熱コイルに流れる共振電流または共振電圧を検知することで加熱時に鍋があるかないか、または鍋の大きさ（径）を検知することができる。１０は操作手段で、加熱のオンオフや加熱するためのパワーである火力を設定することができる。

１１は制御手段で、操作手段１０からの加熱オンオフや火力設定と、第１鍋検知手段８と第２鍋検知手段９からの情報に応じて第１インバータ回路６と第２インバータ回路７に
駆動回路のオンオフや設定火力を送信する。

ここで、操作手段１０は、１００Ｗ、３００Ｗ、５００Ｗ、７００Ｗ、１０００Ｗ、１５００Ｗ、２０００Ｗ、２５００Ｗ、３０００Ｗの９段階の火力が設定できるようになっている。

そしてパワーの調整は第１加熱コイル４に発生させる磁束により調整する。磁束の調整はコイルに流れる電流により決まり、スイッチング素子６ｂと６ｃのオン時間の比率によりコイル電流を変えることができる。

本実施の形態のインバータ構成では、スイッチング素子６ｂのオン時間に比例して、オン時間が短い時は低いパワー、オン時間が長い時は高いパワーにすることができる。第２インバータ回路７による第２加熱コイル５の駆動も同様である。

以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。

まず、操作手段１０にて加熱オンすると加熱火力を１０００Ｗとして加熱するように制御回路１１に信号が送られる。制御回路１１は第１インバータ回路６の駆動回路６ｄと第２インバータ回路７の駆動回路７ｄにそれぞれ５００Ｗで加熱するように信号を送る。

ここで、第１インバータ回路６の動作は駆動回路６ｄが、徐々にパワーを上げるようにそれぞれのスイッチング素子６ｂおよび６ｃを駆動する。そして加熱中は第１インバータ回路に流れる電流を検知（図示せず）しながら、スイッチング素子６ｂおよびスイッチング素子６ｃのオン時間を調整するフィードバック制御を行う。

また、第１鍋検知手段にて検知される共振電流または共振電圧の情報とスイッチング素子６ｂまたは６ｃのオン時間で鍋の有無や鍋径などを検知する。鍋の検知は鍋の径や材質で加熱コイルとの結合が変わる、すなわち相互インダクタンスが変わりその結果、同じスイッチング素子のオン時間でも第１鍋検知手段にて検知される共振電流または共振電圧が変わることで検知している。

また、第２インバータ回路７の動作も第１インバータ回路６の動作と同様である。ここで、加熱開始時に第１鍋検知手段８および第２鍋検知手段９ともに鍋があると検知した場合には、第１インバータ回路６および第２インバータ回路７ともに５００Ｗで加熱できるように制御し、被加熱物の鍋は合計１０００Ｗで加熱される。

また、第１鍋検知手段８は鍋あり、第２鍋検知手段９は鍋なしと検知した場合には、鍋径が小さいと判断し、制御回路１１が第１インバータ回路６には１０００Ｗの加熱、第２インバータ回路７には停止の信号を送る。これにより鍋は１０００Ｗで加熱される。

ここで、鍋径が第１加熱コイル４の径と同じか少し大きい場合には、第２鍋検知手段９の検知が鍋の置き方により変わる場合がありうるが、第２鍋検知手段９の判定がどちらになったとしても、鍋には同じパワーが加わり加熱されるので、同じ鍋を使ったときの火力が違うということがなく、常に同じ状態にて加熱することができる。

なお、第１鍋検知手段８と第２鍋検知手段９の両方が鍋がないと検知した場合や、第１鍋検知手段８に鍋がなく第２鍋検知に鍋があると検知した場合は、異常に鍋がずらされておかれているなどであり、通常使用とはいえず、鍋なしと検知して加熱を停止することができる。

また、鍋の大きさが第１加熱コイル以上、第２加熱コイル以下の場合や、鍋自身がずれておかれた場合など、特に第２加熱コイルからの漏洩磁束が多くなりやすい。そこで、本実施の形態では第１加熱コイル４と第２加熱コイル５の両加熱コイルでの加熱時の出力パワーはそれぞれ５００Ｗとしたが、第１加熱コイル４を７５０Ｗ、第２加熱コイル５を２５０Ｗとすれば、漏洩磁束を低減することができる。

なお、２つの加熱コイルの配分は加熱コイルのサイズや２つの加熱コイル間の間隔などで適宜決定すればよく、本実施の形態の割合に限定されるものではない。更に操作手段１０により加熱入りが選択されたときではなく実際に鍋が加熱された後は、第１鍋検知手段のみで鍋の有無や鍋ずれを検知する。

これにより特に加熱中の鍋ずらしなどで、加熱の状態、つまり第２加熱コイル５での加熱をしたり、しなかったりという状態になることを防ぐことができる。

また、スイッチング素子６ｂのオンから次のオンの周期を一定にし、その周期内でスイッチング素子６ｂと６ｃのオン時間の比率で変えることが周波数を一定にしながらパワーを変えることができ、本実施の形態ではスイッチング周波数を２３ｋＨｚとなるように、約４３μｓの周期で駆動回路６ｄがスイッチング素子６ｂおよびスイッチング素子６ｃを交互にオン・オフさせる。

スイッチング素子７ｂと７ｃも同様にして制御することにより、第１加熱コイル４による加熱も第２加熱コイル５による加熱も同じ周波数で加熱することができる。

もし、通常は人間の可聴域よりも高い２種類の周波数、例えば２０ｋＨｚと３０ｋＨｚでも、同時にそれらの異なる周波数で加熱を行うとその差の１０ｋＨｚの干渉周波数が強調され、人間に聞こえる音が発生する。

特に略同心円上の二つの加熱コイルの構成で、２種類の周波数の発生源の距離が近いほど干渉音は大きくなるので、例えば２つの鍋を違う周波数で並べて加熱するよりも干渉音は大きくなり使用者に不快感を与えてしまう。

また、２つの鍋を違う周波数で加熱する場合は、それぞれの鍋のパワーはほとんどお互いに影響を及ぼさないが、一つの鍋を２種類の周波数で加熱すると、１種類の周波数で加熱したときと平均電力はほぼ同じになるが、鍋の位置による瞬時的なパワー変動は大きくなり、使用者が意図しないのに火力が強くなったり、弱くなったりを感じてしまう。

本実施の形態では、周波数を同じにして、このような干渉音やパワーの変動を抑制することができる。

なお、本実施の形態のインバータ回路はハーフブリッジ構成としたが、これにこだわる必要がないのはいうまでもない。

（実施の形態２）
図３、図４、図５において、図１の実施の形態１における誘導加熱調理器の構成図と同じ構成のものには、同一の符号を割り当て説明は省略する。

図３は、本発明の第２の実施の形態における誘導加熱調理器の構成図である。

図３において、１２は第１切替手段で、第２加熱コイル５のスイッチング素子７ｂ、７ｃと接続している側の端子を開放または接続するもので、リレーで構成している。

本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の構成図（図１）の構成であれば、第１加熱コイル４のみで加熱している場合、第１加熱コイル４と第２加熱コイル５がトランス結合することで、第１加熱コイル４からの磁束を第２加熱コイル５が受けて高電圧を発生して、第２インバータ回路７に高電圧が印加され、第２インバータ回路７を構成するスイッチング素子７ｂ、７ｃの耐圧以上となればスイッチング素子７ｂ、７ｃが破壊されてしまう可能性がある。

よって、第２加熱コイル５にて加熱していないときに第１切替手段１２にて第２加熱コイル５を開放することで、高電圧が第２インバータ回路７に印加されることを防止しスイッチング素子７ｂ、７ｃの破壊を防ぐことができる。

なお、本実施の形態では、第２加熱コイル５の開放する端子をスイッチング素子７ｂ、７ｃ側としたが、第２加熱コイル５のもう一方の端子側を開放しても同じ効果が得られる。

更に第２加熱コイル５が発生する誘導電圧がノイズ源として制御手段１１に影響を及ぼさないように第２加熱コイル５の両端子を開放する構成としてもよい。

次に、図４は、本発明の第２の実施の形態における誘導加熱調理器の第２加熱コイルの閉ループを説明する図である。

図４において、第１切替手段１３は、図３の単一接点（常開接点または常閉接点）である第１切替手段１２と接続された第２加熱コイル５の端子側をコモンとして接続を切り替える切替接点型のリレーで構成したものである。

そして、第１切替手段１３は、スイッチング素子７ｂ、７ｃに接続する接点と異なる他方の接点を第２加熱コイル５の他方の端子（第１切替手段１３のコモン端子と接続されている第２加熱コイル５の端子と異なる第２加熱コイル５の他方の端子）に接続している。

第１切替手段１３は、第２加熱コイル５を使用する場合は、第１切替手段１３の接点をスイッチング素子７ｂ、７ｃ側に切り替え、第２加熱コイル５を使用しない場合は第２加熱コイル５を閉ループにする側（第２加熱コイルの両端子を短絡する）に切り替える。

これにより第１加熱コイル４の外周に閉ループのコイルが形成されるので、第１加熱コイル４から発生する磁束を打ち消すように第２加熱コイル５内に発生し、結果的に第１加熱コイル４の漏洩磁束を低減させるシールド効果をもたらすことができる。

また、閉ループが共振コンデンサ７を通してダイオードブリッジ２のマイナス側の安定した電位に接続されており、漏洩電界に対してもシールド効果をもたらすことが可能である。

次に図５は、本発明の第２の実施の形態における誘導加熱調理器の第２加熱コイルを切り離した状態を説明する図である。

図５において、１４は第２切替手段である。第２切替手段１４は第１加熱手段４のみの加熱のときは、第２加熱コイルの閉ループを開放する。

これにより、第２加熱コイル５の閉ループが完全に他の回路と切り離されるので、電界シールド効果はないが磁界シールド効果はもたらされ、第２加熱コイルの閉ループ内に発
生する電流等が他の制御回路にノイズとして影響をもたらすことを防止できる。

以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、二重コイルにて鍋の加熱を行う場合に、鍋径が内コイルである第１加熱コイルと略同等の時や、鍋の置き方により加熱パワーが異なったりすることがなく使用するたびに加熱状況が変わるということを防ぐことができるとともに、鍋径が小さい鍋を加熱するときは漏洩磁束を低減することができので、いろいろな大きさの鍋を加熱する誘導加熱調理器に有効である。

本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の構成図本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の第１加熱コイルおよび第２加熱コイルの概略図本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器の構成図本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器の第２加熱コイルの閉ループを説明する図本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器の第２加熱コイルを切り離した状態を説明する図

符号の説明

４第１加熱コイル
５第２加熱コイル
６第１インバータ回路
７第２インバータ回路
８第１鍋検知手段
９第２鍋検知手段
１０操作手段
１１制御手段
１２第１切替手段
１４第２切替手段

Claims

鍋などを加熱する第１加熱コイルと、前記第１加熱コイルの外周に略同心円にて構成される第２加熱コイルと、前記第１加熱コイルと前記第２加熱コイルからそれぞれ独立して高周波磁束を発生させる第１インバータ回路および第２インバータ回路と、前記第１加熱コイルおよび前記第１インバータ回路からの情報より鍋の有無や径などを検知する第１鍋検知手段と、前記第２加熱コイルおよび前記第２インバータ回路からの情報より鍋の有無や径などを検知する第２鍋検知手段と、鍋を加熱するパワーを設定する操作手段と、前記第１インバータ回路および前記第２インバータ回路の加熱パワーを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は前記第１鍋検知手段と前記第２鍋検知手段より、加熱される鍋径が前記第１加熱コイルよりも小さいと判断した時は、前記第１加熱コイルのみで、大きいと判断した時は前記第１加熱コイルおよび前記第２加熱コイルの両方で加熱し、前記第１加熱コイルのみで鍋を加熱する場合と略同等のパワーで鍋が加熱されるように、前記第１インバータ回路および前記第２インバータ回路を制御する誘導加熱調理器。
制御手段は、第１加熱コイルおよび第２加熱コイルの両方で鍋を加熱する場合、前記第２加熱コイルのパワーを前記第１加熱コイルのパワー以下にする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
制御手段は、加熱中は第１鍋検知手段のみで鍋とりや鍋ずらしを判断する請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
制御手段は、第１加熱コイルおよび第２加熱コイルの両方で鍋を加熱する場合、両加熱コイルの発振周波数を同じとなるように、第１インバータ回路および第２インバータ回路を制御する請求項１から３のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
第２加熱コイルと第２インバータ回路の接続と開放を切り替える第１切替手段を備え、第１加熱コイルのみで加熱している間、前記第１切替手段にて前記第２加熱コイルの少なくとも一方の端子と前記第２インバータ回路との接続を開放する請求項１から３のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
第１切替手段にて接続が開放された第２加熱コイルの端子を、前記第２加熱コイルの逆の端子に接続し、前記第２加熱コイル部で閉ループを構成する請求項５に記載の誘導加熱調理器。
第１切替手段にて開放される第２加熱コイルの端子の逆端子側と第２インバータ回路の接続と開放を切り替える第２切替手段を備え、前記第２切替手段は前記第１切替手段にて構成される前記第２加熱コイル部の閉ループ維持するように、前記第２加熱コイルと前記第２インバータ回路を開放する請求項６に記載の誘導加熱調理器。