JP2012104418A - 誘導加熱調理器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トッププレート11の下方に配置され、1つの加熱口21に対して設けられた複数の加熱コイル2a、2b、2cと、鍋10を加熱する火力を設定する操作部5と、複数の加熱コイル2a、2b、2cにそれぞれ高周波電力を供給するインバータ3a、3b、3cと、加熱口21に対応するトッププレート11上の鍋10の載置状態を検知する鍋載置判別部4と、鍋載置判別部4の検知結果に基づいて複数の加熱コイル2の中から使用する加熱コイルを選択し、その選択された加熱コイルの総火力が操作部5によって設定された火力となるようインバータ3a、3b、3cを制御する制御回路7とを備えた。
【選択図】図1
Description
しかし、加熱コイルの外径よりも小さい径の鍋を使用する場合、鍋の外径よりも外側にはみ出した領域の加熱コイルの磁束が空中に漏れ、鍋を効率よく加熱することができず、無駄な電力を消費していた。
しかしながら、加熱口の最大火力は複数の加熱コイルのそれぞれの最大出力の合計で決定しているため、加熱口の加熱手段を構成する複数の加熱コイルのうち、一部のものに電力を供給する場合、電力が供給される加熱コイルの出力レベルは定格値(100%)であるが、加熱口全体としては当該加熱口で設定可能な最大火力を得ることができない。例えば、加熱口の最大火力の定格値が3kWであったとしても、一部の加熱コイルのみを駆動するので、使用する加熱コイルの総火力は最大火力(3kW)とならない。したがって、漏れ磁束は少ないものの、加熱口への投入電力も小さくなるため十分な火力が得られず、加熱時間が長引くことになって使い勝手が悪かった。
図1は、実施の形態1に係る誘導加熱調理器の、トッププレートを外した状態を示す全体分解斜視図である。図2は、実施の形態1に係る加熱コイルの配置と主要部の構成を示す図である。
図1に示すように、誘導加熱調理器100は、箱状の筐体1と、筐体1の上面開口に載置されるトッププレート11とを備えている。本実施の形態1に係る誘導加熱調理器100は、加熱口21、22、23という3つの加熱口を備えており、これらの加熱口は、トッププレート11の下方であって筐体1の内部にそれぞれ加熱手段を備えている。加熱口21の加熱手段としては、第一加熱コイル2a、第二加熱コイル2b、第三加熱コイル2c(以下、加熱コイル2と総称する場合がある。)を備えている。また、加熱口22の加熱手段として加熱コイル2と同様の構成の加熱コイル8を備え、加熱口23の加熱手段として例えば輻射によって加熱するタイプの電気ヒータ(例えばニクロム線やハロゲンヒータ、ラジエントヒータ)9を備えている。なお、加熱コイル8は加熱コイル2と同様の構成であるので、以降の説明では加熱コイル8についての説明は省略する。本実施の形態1の例では、加熱口21は、設定可能な最大火力が3kWであって、複数段階の火力を設定可能である。
本実施の形態1では、加熱コイル2は素線をリング状に巻き回して構成されており、第一加熱コイル2a、第二加熱コイル2b、第三加熱コイル2cの順に径が大きくなるよう構成されている。これら第一加熱コイル2a、第二加熱コイル2b、第三加熱コイル2cは、同心上かつ略同一平面上に配置されている(図2参照)。また、第一加熱コイル2a、第二加熱コイル2b、第三加熱コイル2cは、それぞれが単独で駆動可能に構成されている。第一加熱コイル2a、第二加熱コイル2b、第三加熱コイル2cは、複数の素線を縒り合わせて構成されており、それぞれ、素線の縒り本数が異なる。ここでは、同心上に配置した径の異なる第一加熱コイル2a、第二加熱コイル2b、第三加熱コイル2cを、内側のものよりも外側のものの方が縒り本数が少なくなるよう構成されている。すなわち、同心円状の複数の加熱コイル2のうち、最も中央に近く径が小さい第一加熱コイル2aの縒り本数が最も多く、最も外側に位置していて径が大きい第三加熱コイル2cの縒り本数が最も少なくなるよう構成されている。
筐体1内には、第一加熱コイル2aに高周波電流を流して高周波電力を供給する第一インバータ3aと、第二加熱コイル2bに高周波電流を流して高周波電力を供給する第二インバータ3bと、第三加熱コイル2cに高周波電流を流して高周波電力を供給する第三インバータ3cとを備える。第一インバータ3a、第二インバータ3b、第三インバータ3c(以下、インバータ3と総称する場合がある)は、直流電源回路が接続されたスイッチング素子(図示せず)と、このスイッチング素子のオン/オフを切り替えるための駆動信号を出力するインバータ駆動回路(図示せず)とを少なくとも備えている。第一インバータ3a、第二インバータ3b、第三インバータ3cは、制御回路7に制御されて、加熱口21に設定可能な最大電力を、第一加熱コイル2a、第二加熱コイル2b、第三加熱コイル2cにそれぞれ単独で投入可能である。なお、インバータ3は、本発明の駆動回路に相当する。
制御回路7は、誘導加熱調理器100の全体を制御するためのものである。図2に示すように、制御回路7は、操作部5から入力された制御命令に基づいて、第一インバータ3a、第二インバータ3b、及び第三インバータ3cの出力を制御し、加熱の開始/停止や火力の設定などを行う。また、制御回路7は、インバータ3を駆動する際には、冷却ファン14も駆動させる。制御回路7は、その機能を実現する回路デバイスのようなハードウェアで構成することもできるし、CPUやマイコン等の演算装置とその動作を規定するソフトウェアで構成することもできる。
鍋載置判別部4は、加熱コイル2に対向するトッププレート11上に、鍋10が第一加熱コイル2a、第二加熱コイル2b、第三加熱コイル2cに対してどのような位置関係で載置されているか、という鍋10の載置状態を判別する機能を有する。鍋載置判別部4による判別結果は制御回路7に出力され、制御回路7は、入力された判別結果に基づいて後述するようにインバータ3を制御する。なお、鍋載置判別部4は、本発明の負荷検知手段に相当する。
そのほか、例えば、各加熱コイル2に微弱電流を流し、そのときの加熱コイル2のインピーダンス値を検出可能な回路により鍋載置判別部4を構成してもよい。この場合、各加熱コイル2に微弱電流を流すことで変化する各加熱コイル2のインピーダンス値から、各加熱コイル2に鍋10が載置されているか否か載置状態を判別することができる。
また、特定の周波数における第一加熱コイル2a、第二加熱コイル2b、第三加熱コイル2cの電流と電流比とを基にして、第一加熱コイル2a、第二加熱コイル2b、第三加熱コイル2cの使用率を算出し、この使用率を、各加熱コイル2の加熱面積(加熱コイル2を上面からみた投影面積)と積算して、各加熱コイル2への鍋10の載置率を算出することもできる。
次に、加熱時の動作について説明する。図3は、実施の形態1に係る誘導加熱調理器100の加熱コイル2の駆動例を説明する図である。ここでは、直径の異なる3種類の鍋10a、鍋10b、鍋10cを加熱口21に載置した場合の加熱コイル2の駆動例を、それぞれ、図3A、図3B、図3Cに示して説明する。
図4は、実施の形態2に係る誘導加熱調理器の加熱コイルの配置と主要部の構成を示す図である。図4では、加熱口21を上から見た場合の加熱コイルの配置例を示している。なお、本実施の形態2では実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一又は相当する構成には同一符号を付す。また、図4では説明の都合上、図面上側を加熱口21の奥側(後)、図面下側を加熱口21の手前側(前)、図面右側を加熱口21の右、図面左側を加熱口21の左、とする。
なお、本実施の形態2では、載置率が1割以下の場合の加熱コイルには電力を投入しない例を示したが、電力投入を行うか否かの載置率の閾値は、各加熱口の加熱手段を構成する加熱コイルの数や配置を考慮して任意に定めることができる。
Claims (10)
- 本体の上面に設けられ、被加熱物を載置可能なトッププレートと、
前記トッププレートの下方に配置され、1つの加熱口に対して設けられた複数の加熱コイルと、
前記被加熱物を加熱する火力を設定する操作部と、
前記複数の加熱コイルにそれぞれ高周波電力を供給する駆動回路と、
前記加熱口に対応する前記トッププレート上の被加熱物の載置状態を検知する負荷検知手段と、
前記負荷検知手段の検知結果に基づいて前記複数の加熱コイルの中から使用する加熱コイルを選択し、その選択された加熱コイルの総火力が前記操作部によって設定された火力となるよう前記駆動回路を制御する制御回路とを備えた
ことを特徴とする誘導加熱調理器。 - 前記制御回路は、前記負荷検知手段の検知結果に基づいて前記使用する一部の加熱コイルの各々に供給する電力の配分を決定する
ことを特徴とする請求項1記載の誘導加熱調理器。 - 前記負荷検知手段は、前記加熱コイルの外径面積に占める前記被加熱物の外径面積に基づいて、前記被加熱物の載置状態を検知する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の誘導加熱調理器。 - 前記制御回路は、前記負荷検知手段の検知結果に基づいて前記加熱コイルそれぞれの上方に前記被加熱物が載置されているか否か判断し、前記被加熱物が載置されている加熱コイルと、前記被加熱物が載置されていないが前記被加熱物が載置されている加熱コイルと隣接する加熱コイルとを使用するよう決定し、
前記被加熱物が載置されていない加熱コイルに、前記被加熱物が載置されている加熱コイルよりも小さい電力を供給するよう、前記駆動回路を制御する
ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。 - 前記複数の加熱コイルを、同心上に配置された径の異なる加熱コイルにより構成した
ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。 - 前記同心上に配置された径の異なる加熱コイルのうち、径が小さいものほど加熱コイルを構成する線材の縒り本数を多くした
ことを特徴とする請求項5記載の誘導加熱調理器。 - 前記複数の加熱コイルを、円心位置が互いに異なる位置となるようにして配置した
ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。 - 前記制御回路は、前記複数の加熱コイルのうち前記加熱口の中央に近いものほど供給する高周波電力が大きくなるよう前記駆動回路を制御する
ことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。 - 前記駆動回路のスイッチング素子はワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化ケイ素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドであることを特徴とする請求項9記載の誘導加熱調理器。
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