JP2013093198A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気シールド手段の高温化を抑制することができる誘導加熱調理器を得る。
【解決手段】炊飯釜１を誘導加熱する加熱コイル２と、加熱コイル２に高周波電力を供給する駆動部３と、少なくとも駆動部３に電力を供給する電源部７と、加熱コイル２の磁束により生じた誘導電流により磁束を発生し、加熱コイル２からの漏洩磁束を抑制する磁気シールド手段８と、冷却手段６と、磁気シールド手段８に流れる誘導電流を電力に変換し、該電力を電源部７および冷却手段６の少なくとも一方に供給する電力変換手段９とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、誘導加熱調理器に関するものである。

従来の誘導加熱調理器においては、加熱コイルの周囲の漏洩磁束を低減する手段として、加熱コイルの周囲にアルミニウム等の非磁性金属からなる電磁シールド板を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特公昭５８−３７６７６号公報（第１頁、第１図）

従来の誘導加熱調理器では、加熱コイルからの漏洩磁束で磁気シールド手段（電磁シールド板）に誘導電流を発生させ、この誘導電流により発生する磁力線で加熱コイルからの漏洩磁束を相殺しているが、磁気シールド手段に流れる電流を制御することができない。
このため、磁気シールド手段に必要以上の電流が流れ、磁気シールド手段が過度に発熱し、誘導加熱調理器の筐体内部の温度が上昇してしまう恐れがあった。筐体内部の温度が上昇すると、筐体内部を冷却するための冷却手段の冷却能力を増加させる必要が生じ、冷却手段への供給電力が増大し、また、冷却手段の動作による騒音も増大するという問題点があった。また、磁気シールド手段に流れる電流は有効に活用されていなかった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、磁気シールド手段の高温化を抑制することができる誘導加熱調理器を得るものである。
また、磁気シールド手段に流れる電流を有効活用することができる誘導加熱調理器を提供するものである。

この発明に係る誘導加熱調理器は、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電力を供給する駆動部と、少なくとも前記駆動部に電力を供給する電源部と、前記加熱コイルの磁束により生じた誘導電流により磁束を発生し、前記加熱コイルからの漏洩磁束を抑制する磁気シールド手段と、電気負荷と、前記磁気シールド手段に流れる前記誘導電流を電力に変換し、該電力を前記電源部および前記電気負荷の少なくとも一方に供給する電力変換手段とを備えたものである。

この発明は、磁気シールド手段に流れる誘導電流を電力に変換し、この電力を電源部および電気負荷の少なくとも一方に供給するので、磁気シールド手段の発熱を抑制することができる。
また、磁気シールド部材に流れる電流を、誘導加熱調理器内の動作用電力として活用することが可能になり、漏洩磁束を抑制するとともに、省エネルギー化を図ることができる。

この発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器のブロック図である。 この発明の実施の形態１を示す電力変換手段の構成の一例を示す図である。 この発明の実施の形態２を示す磁気シールド手段の模式図である。 この発明の実施の形態３を示す誘導加熱調理器のブロック図である。 この発明の実施の形態４を示す誘導加熱調理器のブロック図である。

以下の実施の形態においては、誘導加熱方式を利用して炊飯釜を加熱する炊飯器に本発明を適用した場合を例に説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器のブロック図である。
図１において、被加熱物である炊飯釜１の外周には炊飯釜１を誘導加熱するための加熱コイル２が配置されている。この加熱コイル２は駆動部３によって高周波電力が供給され炊飯釜１を誘導加熱する。また使用者の炊飯指示やその内容を受け付ける表示操作部５を備え、制御部４によってその制御内容で駆動部３を駆動する。

さらに、加熱動作中の加熱コイル２や駆動部３に備わる電子部品などの冷却のための冷却手段６を備えている。この冷却手段６は、例えば軸流ファンにより構成され、加熱コイル２や駆動部３など動作により温度が上昇する筐体内部の部材に冷却風を送るものである。また、駆動部３、制御部４、表示操作部５、冷却手段６の制御駆動用電源を商用の交流電源から生成する電源部７を備えている。

また、この誘導加熱調理器は加熱コイル２の近傍に対向配置された磁気シールド手段８を備えている。この磁気シールド手段８は加熱コイル２と同様に導線を巻き回したコイルの形状を成し、加熱コイル２を挟んで炊飯釜１とは反対側に配置されている。この磁気シールド手段８に発生する電流を電力に変換する電力変換手段９を備え、電力変換手段９で生成された電力が電源部７へ供給されるように構成されている。

図２はこの発明の実施の形態１を示す電力変換手段の構成の一例を示す図である。
図２に示すように、電力変換手段９は、例えば、磁気シールド手段８に流れる誘導電流を整流する整流回路と、整流回路と並列に接続されたコンデンサにより構成されており、誘導電流を直流電力に変換して電源部７に供給する。

次に、動作について説明する。
使用者により表示操作部５へ炊飯指示等の加熱開始の指示がなされると、制御部４は、駆動部３の制御を開始する。駆動部３は、電源部７から供給された駆動用電力（例えば直流電力）を高周波電力に変換し、高周波電流を加熱コイル２に供給する。これにより、加熱コイル２から発生する磁束によって被加熱物である炊飯釜１に渦電流が流れ、炊飯釜１は誘導加熱される。

加熱コイル２に高周波電流が供給されると、加熱コイル２から磁束が発生して上記のように炊飯釜１を加熱するが、加熱コイル２から発生する磁束は全て炊飯釜１への誘導加熱に利用されるものではなく、磁束の一部には加熱に寄与しない漏洩磁束が含まれる。この漏洩磁束は機器外部へ漏洩しようとするが、加熱コイル２の下部、即ち被加熱物である炊飯釜１と反対側の位置に配置した磁気シールド手段８であるコイルによって、機器外部への磁束の漏洩が抑制される。即ち、加熱コイル２からの磁束が磁気シールド手段８のコイルに鎖交することで、磁気シールド手段８には誘導電流が発生し、この電流は加熱コイル２の電流と反対方向の電流であるので、磁気シールド手段８からは加熱コイル２からの磁束を打ち消す向きに磁束が発生する。この磁気シールド手段８からの磁束が、加熱コイル２から発生する漏洩磁束を相殺することにより、加熱コイル２からの漏洩磁束が低減される。

磁気シールド手段８に発生した電流は、整流回路やコンデンサ等で構成される電力変換手段９によって直流電力へ変換され、電源部７へ供給される。電源部７へ供給された直流電力は、商用の交流電源から電源部７で生成された制御駆動用電力と合成され、制御駆動用電源として、駆動部３、制御部４、表示操作部５、および冷却手段６に供給される。

このように、磁気シールド手段８に流れる電流を電力に変換して制御駆動用電源として回収することで、磁気シールド手段８に流れる電流は抑制されるので、磁気シールド手段８の発熱を抑える効果がある。
なお、磁気シールド手段８に流れる電流を抑制すると、磁気シールド手段８からの磁束、即ち加熱コイル２からの漏洩磁束と反対方向の磁束の発生が減ることとなるので、加熱コイル２の漏洩磁束に対するシールド効果は弱まる。そこで、磁気シールド手段８を構成するコイルの巻き数や、電力変換手段９のコンデンサ容量等を、シールド効果を必要以上に損なわず、かつ、磁気シールド手段８の発熱を抑える最適な設計値を適用するのが望ましい。即ち、シールド効果を重視するのであれば、磁気シールド手段８に流れる電流の減少を抑える方向で設計し、磁気シールド手段８の発熱の低減を重視するのであれば、回収する電力が増加するように設計する。
例えば、磁気シールド手段８を構成するコイルは、加熱コイル２の漏洩磁束から取り出す電力として数ワット程度の小電力となるように、加熱コイル２と比べて巻き回すターン数を少なく、小インダクタンス値となるように構成する。

以上のように本実施の形態においては、加熱コイル２の磁束により生じた誘導電流により磁束を発生し、加熱コイル２からの漏洩磁束を抑制する磁気シールド手段８を備え、電力変換手段９により、磁気シールド手段８に流れる誘導電流を電力に変換し、この電力を電源部７に供給する。
このため、磁気シールド手段８で熱として損失していたエネルギーを電力として回収し、回収した電力を機器内部の制御用電源として使用するので、外部への漏洩磁束を抑制するとともに、機器の省エネルギー化を図ることが可能になる。
また、磁気シールド手段８に流れる電流を電力に変換して制御駆動用電源として回収することで、磁気シールド手段８に流れる電流が抑制され、磁気シールド手段８の発熱を抑えることができる。

さらに、磁気シールド手段８での発熱が抑制されるので、機器内部の温度上昇が緩和され、冷却手段６の冷却能力も抑えることが可能になる。よって、冷却手段６への供給電力を低減でき、また、冷却手段６の動作による騒音を低減することができる。

また、磁気シールド手段８を構成するコイルは、漏洩磁束から取り出す電力としては数ワットと小電力であるため、誘導加熱を行う加熱コイル２と比較して、十分細い線径で構成することが可能で、更に加熱コイル２と比べて小インダクタンス値で構成できることから巻き回すターン数も少なくて構成可能である。従って磁気シールド手段８の小型化が可能であり、誘導加熱調理器の小型化を図ることが可能になるという効果も奏する。

実施の形態２．
実施の形態１では、磁気シールド手段８を、導線を巻き回したコイルで構成したが、本実施の形態２では、磁気シールド手段８をプリント基板上のパターン配線として形成した形態を説明する。
なお、本実施の形態２の構成と上記実施の形態１（図１）の構成との相違点は磁気シールド手段８のみであり、実施の形態１と同様の構成には同一の符号を付する。

図３はこの発明の実施の形態２を示す磁気シールド手段の模式図である。
図３の上段の図は、磁気シールド手段８を炊飯釜１側から見た図であり、図３の下段の図は、磁気シールド手段８を側面から見た図である。
図３に示すように、磁気シールド手段８は、プリント基板１０上に、所謂パターン配線としてコイルを形成したものである。例えば、ガラスエポキシ基板などの基材のプリント基板１０で両面配線可能なものに銅箔などで磁気シールド手段８を形成しているものである。この磁気シールド手段８は、渦巻状にパターンでコイルを形成し、コイルの両端のうち片側８ａを基板の表面（コイルを形成した面）に配線し、他方の片側８ｂを基板の裏面（コイルが形成されていない面）へ配線したものである。

なお、本実施の形態２における磁気シールド手段８の動作は、実施の形態１と同様であるので説明を割愛する。

以上のように、磁気シールド手段８をプリント基板１０上にパターン配線として形成したので、実施の形態１で説明した効果に加え、磁気シールド手段８を薄く構成できるため、加熱コイル２の下部（炊飯釜１の反対側）に配置する際にも、設置スペースは薄い（低い）スペースで可能であるため、誘導加熱調理器本体の大きさ（高さ）を抑え、小型化（低背化）することが可能になる。

なお、本実施の形態２では、プリント基板１０の基材をガラスエポキシ基板など両面配線可能な基板で説明したがこれに限るものではなく、紙フェノール基板などの片面配線用の基材を使用し、上記説明では裏面に配線していた片側８ｂの配線を、通常の線材で配線することで構成しても良い。この場合はより安価に磁気シールド手段８を構成することが可能となる。

実施の形態３．
実施の形態１および２では、加熱コイル２からの漏洩磁束を磁気シールド手段８と電力変換手段９により電力として取り出し、誘導加熱調理器内部の制御駆動電源として使用するように構成した。本実施の形態３では磁気シールド手段８と電力変換手段９により取り出した電力により冷却手段６を駆動するように構成した形態について説明する。
なお、本実施の形態３では、上記実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同様の構成には同一の符号を付する。

図４はこの発明の実施の形態３を示す誘導加熱調理器のブロック図である。
図４に示すように、本実施の形態３における冷却手段６は、電力変換手段９により変換された電力が駆動用電源として供給される。なお、本実施の形態３では、冷却手段６には電源部７からの電力が供給されない構成としている。なお、冷却手段６は、本発明における「電気負荷」に相当する。

続いて動作を説明する。
磁気シールド手段８から電力変換手段９までの電力を取り出す動作は実施の形態１と同様なので説明を省略する。本実施の形態３においては、電力変換手段９で取り出した電力を、冷却手段６の駆動用電源、例えば冷却手段６としての軸流ファンの駆動用電源として使用する。電力変換手段９により変換された電力が、冷却手段６への駆動用電源として供給されるタイミングは、加熱コイル２からの漏洩磁束が発生したとき、即ち駆動部３によって加熱コイル２に電流が流されたときである。つまり、加熱コイル２による誘導加熱が行われる際に、冷却手段６（軸流ファン）の駆動用電源が供給され、冷却手段６（軸流ファン）による冷却が行われる動作となる。

この誘導加熱調理器の冷却手段６の目的は、加熱動作中の駆動部３を構成する電子部品などの冷却と、加熱コイル２の冷却である。したがって駆動部３が動作中のみ冷却手段６を動作させれば良い。

以上のように本実施の形態においては、電力変換手段９により変換された電力が冷却手段６の駆動用電源として供給されるので、磁気シールド手段８で熱として損失していたエネルギーを冷却手段６の駆動用電源として用するので、外部への漏洩磁束を抑制するとともに、機器の省エネルギー化を図ることが可能になる。
また、磁気シールド手段８に流れる電流を電力に変換して冷却手段６の駆動用電源として回収することで、磁気シールド手段８に流れる電流が抑制され、磁気シールド手段８の発熱を抑えることができる。

さらに、磁気シールド手段８での発熱が抑制されるので、機器内部の温度上昇が緩和され、冷却手段６の冷却能力も抑えることが可能になる。よって、冷却手段６への供給電力を低減でき、また、冷却手段６の動作による騒音を低減することができる。

また、駆動部３の動作中のみ冷却手段６を動作させるための特別な手段を必要とせずに駆動部３の動作中のみ冷却手段６を動作させることが可能になる。よって、冷却手段６の駆動用電源を低コスト、小型に構成でき、誘導加熱調理器本体を小型化できるという効果がある。

実施の形態４．
実施の形態３では磁気シールド手段８と電力変換手段９で取り出した電力を冷却手段６の駆動用電源として使用する方法について説明した。本実施の形態４では、冷却手段６の駆動用電源として利用する別の形態について説明する。
なお、本実施の形態４では、上記実施の形態３との相違点を中心に説明し、実施の形態３と同様の構成には同一の符号を付する。

図５はこの発明の実施の形態４を示す誘導加熱調理器のブロック図である。
図５に示すように、本実施の形態４においては、上記実施の形態３（図４）の構成に加え、電源部７からの制御駆動電源を選択的に冷却手段６の駆動用電源として供給する電源選択手段１１を備えている。

続いて動作を説明する。
加熱コイル２からの漏洩磁束を電力変換手段９によって電力として取り出す動作までは、これまでの実施の形態と同様であり説明を省略する。また本実施の形態４においても、電源部７では商用の交流電源から誘導加熱調理器内部で必要な制御駆動用電源を生成している。電源部７では冷却手段６で使用される駆動用電源も生成される。
このように、電力変換手段９と電源部７のそれぞれで生成された冷却手段６の駆動用電源は、電源選択手段１１によって電力変換手段９で取り出した電力か、電源部７で生成された電力のいずれかを冷却手段６へ供給する。

例えば、電源選択手段１１は、加熱コイル２からの漏洩磁束が発生しているとき、即ち、加熱コイル２が駆動状態で所定値以上の電力が確保できる状態にあるときは電力変換手段９からの電力を冷却手段６の電源として供給するよう動作する。また電源選択手段１１は、加熱コイル２の駆動が停止している状態や加熱コイル２の出力（火力）が下がって電力変換手段９で取り出す電力が所定値未満となった場合には電源部７で生成された電力を供給するよう動作する。
この電源選択手段１１の構成は特に限定するものではないが、例えばダイオードＯＲ回路などの一般的回路で構成することが可能である。
電力変換手段８から取り出す電力（ここでは電圧とする）を１２．５Ｖと設定しておき、電源部７からの供給電圧を１２Ｖと設定しておけば（ダイオードの順方向電圧降下を理想的なゼロと仮定）、電力変換手段９の出力が１２Ｖ以上の場合は、電力変換手段９からの電力が冷却手段６へ供給され、１２Ｖ未満に下がると電源部７からの電力が冷却手段６へ供給される。

以上のように本実施の形態においては、電力変換手段９により変換された電力が所定値未満のとき、冷却手段６には電源部７からの電力が駆動用電源として供給される。
このため、加熱コイル２が非駆動状態（誘導加熱停止）や、加熱状態にある場合でも低火力で加熱していて、漏洩磁束から十分な電力が確保されない場合には、電源部７で生成された電力を冷却手段６の駆動用電源として使用するように構成しているので、安定して冷却手段６を駆動させることが可能になり、誘導加熱調理器の信頼性を向上することが可能になる。また、冷却手段６へ供給する電力を切り替える方法についても簡易な構成で実現可能であるため、誘導加熱調理器の小型化、低コスト化を図ることが可能になる。

なお、上記実施の形態１、２では、電力変換手段９により変換された電力を電源部７に供給する場合を説明し、上記実施の形態３、４では、電力変換手段９により変換された電力を、電気負荷としての冷却手段６に供給する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電力変換手段９により変換された電力を、電源部７および冷却手段６の両方に供給するようにしても良い。

なお、上記実施の形態３、４では、電力変換手段９により変換された電力が、電気負荷としての冷却手段６に供給される場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電力を消費する任意の負荷や電力を蓄える蓄電手段等を、電力変換手段９により変換された電力が供給される電気負荷としても良い。

この発明は、誘導加熱方式を採用する炊飯器やＩＨクッキングヒーターなどの誘導加熱調理器に利用可能である。

１ 炊飯釜、２ 加熱コイル、３ 駆動部、４ 制御部、５ 表示操作部、６ 冷却手段、７ 電源部、８ 磁気シールド手段、９ 電力変換手段、１０ プリント基板、１１ 電源選択手段。

Claims (6)

1. 被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、
   前記加熱コイルに高周波電力を供給する駆動部と、
   少なくとも前記駆動部に電力を供給する電源部と、
   前記加熱コイルの磁束により生じた誘導電流により磁束を発生し、前記加熱コイルからの漏洩磁束を抑制する磁気シールド手段と、
   電気負荷と、
   前記磁気シールド手段に流れる前記誘導電流を電力に変換し、該電力を前記電源部および前記電気負荷の少なくとも一方に供給する電力変換手段と
   を備えたことを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 前記磁気シールド手段は、前記加熱コイルの近傍に対向配置され、かつ前記被加熱物とは前記加熱コイルを挟んで反対側に配置されたコイルである
   ことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
3. 前記コイルは、プリント基板上にパターン配線として形成されたものである
   ことを特徴とする請求項２記載の誘導加熱調理器。
4. 前記電気負荷は、前記電力変換手段により変換された電力が駆動用電源として供給される
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。
5. 前記電気負荷は、前記電力変換手段により変換された電力が所定値未満のとき、前記電源部からの電力が駆動用電源として供給される
   ことを特徴とする請求項４記載の誘導加熱調理器。
6. 前記電気負荷は、前記加熱コイルおよび前記駆動部を冷却する冷却手段である
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。

Images