JP2699221B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘導加熱調理器に関
し、特に磁性、非磁性いずれの金属鍋でも加熱可能な電
磁誘導加熱調理器の改良に係る。

【０００２】

【従来の技術】従来の電磁誘導加熱調理器に使用する鍋
材質は磁性体に限定されていた。これは、アルミニウム
等の非磁性鍋を加熱コイルに載置した場合、コイルのイ
ンダクタンスおよび抵抗が磁性鍋を載置した場合に比し
て非常に小さくなり、高周波インバータ回路の定格内で
の駆動が困難となるため、保護回路で禁止していること
による。

【０００３】また、非磁性金属鍋も加熱できる方法とし
て、加熱コイルを２種類設けてそれを切替えるとか、図
３の如く、加熱コイルの途中にタツプを設け、高周波イ
ンバータ回路との接続を切り替える方法が提案されてい
る。

【０００４】図３中、１は商用交流電源、２は整流回
路、３は平滑チヨーク、４は平滑コンデンサ、１９はト
ランジスタ５ａ，５ｂおよびダイオード６ａ，６ｂから
成るインバータ回路、７は発振回路、８はインバータ回
路１９内のトランジスタ５ａ，５ｂをスイツチング動作
させる駆動回路、９は電流変成器１５により検出される
電流値から磁性鍋および非磁性鍋を判別する鍋材質判別
回路、１０は出力設定ボリウム１７の値と電流変成器１
８から検出される電源電流の大きさが等しくなる様に発
振回路７を制御する制御回路、１３ａ，１３ｂは誘導加
熱コイル、１４は共振コンデンサである。

【０００５】そして、図３の誘導加熱調理器は、商用交
流電源１を整流回路２を通して直流に変換し、さらに高
周波インバータ回路１９にて高周波電流に変換してこれ
を誘導加熱コイル１３ａ，１３ｂに流し、加熱コイル１
３ａ，１３ｂに発生する高周波磁界を加熱コイル１３
ａ，１３ｂ上におかれた調理鍋に加える際、鍋材質判別
回路９の判別結果に応じて切替リレー１１によりタツプ
２１ａ，２１ｂを夫々ＯＮ／ＯＦＦさせてインバータ回
路１９との接続を切り替えることにより、鍋の材質に適
用した加熱コイル１３ａ，１３ｂを使い分け可能として
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の様に、鍋の材質
により２種類の加熱コイルの一つを電気的に切り替えて
選択すると、各加熱コイルの巻数、巻線の構造等につい
てシビアーな設計が必要となり、結果的に加熱コイルの
構成が複雑となる。

【０００７】また、加熱コイルのタツプの切り替えによ
り２種類の加熱コイルを使い分けると、加熱コイルに誘
起される高電圧が切替リレーに印加され、高圧大電流仕
様の切替リレーが必要となり、高価格となる。

【０００８】本発明は、上記に鑑み、単一の加熱コイル
にて磁性または非磁性のいずれの鍋も加熱することがで
き、しかも高圧大電流仕様の切替リレーを必要とせず、
安価な誘導加熱調理器の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】（１）本発明請求項１に
よる課題解決手段は、図１，２の如く、商用交流電源１
を整流回路２を通して直流に変換し、さらに高周波イン
バータ回路１９にて高周波電流に変換してこれを誘導加
熱コイル１３に流し、誘導加熱コイル１３に発生する高
周波磁界を誘導加熱コイル１３上に置かれた調理鍋に加
え、調理鍋内の被加熱物を加熱する誘導加熱調理器にお
いて、前記高周波インバータ回路１９と誘導加熱コイル
１３との間に設けられ、１次および２次巻線を有する高
周波トランス１２と、調理鍋が磁性鍋、非磁性鍋のいず
れであるかを判別する鍋材質判別回路９と、該鍋材質判
別回路９の判別結果に応じて誘導加熱コイル１３と高周
波インバータ回路１９との接続状態を、高周波トランス
１２を経由して高周波インバータ回路１９の出力を誘導
加熱コイル１３に導く場合と、高周波トランス１２を経
由せず高周波インバータ回路１９の出力を誘導加熱コイ
ル１３に導く場合とに切り替える切替手段３０とを備
え、前記高周波トランス１２の１次および２次巻線の巻
数比を任意に設定することにより、高周波インバータ回
路１９から見た誘導加熱コイル１３のインピーダンスの
値を変化させたものである。

【００１０】（２）請求項１記載の誘導加熱調理器にお
いて、高周波トランス１２の１次巻線と２次巻線の巻数
比は、磁性鍋載置時の高周波インバータ回路１９から見
た誘導加熱コイル１３のインピーダンスが非磁性鍋載置
時とほぼ等しい値になる様に設定され、非磁性鍋にて定
格出力となる様に条件設定した状態で、鍋材質判別回路
９により磁性鍋が載置されたことを検出し、これに基づ
き、切替手段３０により高周波インバータ回路１９と誘
導加熱コイル１３との間に高周波トランス１２を挿入し
て磁性鍋でも非磁性鍋と同等レベルの加熱出力が得られ
るように構成されたものである。

【００１１】（３）請求項１記載の誘導加熱調理器にお
いて、高周波トランス１２の１次巻線と２次巻線の巻数
比は、非磁性鍋載置時の高周波インバータ回路１９から
見た誘導加熱コイル１３のインピーダンスが磁性鍋載置
時とほぼ等しい値になる様に設定され、磁性鍋にて定格
出力になる様に設定した状態で、鍋材質判別回路９によ
り非磁性鍋が載置されたことを検出し、これに基づき、
切替手段３０により高周波インバータ回路１９と誘導加
熱コイル１３との間に高周波トランス１２を挿入して非
磁性鍋でも磁性鍋と同等レベルの加熱出力が得られるよ
うに構成されたものである。

【００１２】

【作用】上記課題解決手段において、商用交流電源１を
整流回路２を通して直流に変換し、さらに高周波インバ
ータ回路１９にて高周波電流に変換してこれを誘導加熱
コイル１３に流し、誘導加熱コイル１３に発生する高周
波磁界を誘導加熱コイル１３上に置かれた調理鍋に加
え、これを加熱する。

【００１３】このとき、鍋材質判別回路９により調理鍋
の金属材質が判別されると、鍋材質判別回路９の判別結
果に応じて切替手段３０は、誘導加熱コイル１３と高周
波インバータ回路１９との接続状態を切り替える。この
場合、前記高周波トランス１２の１次および２次巻線の
巻数比を任意に設定することにより、高周波インバータ
回路１９から見た誘導加熱コイル１３のインピーダンス
の値をその巻数比によって変化させることができる。そ
のため、調理鍋の損失抵抗を調理に応じて変化させるこ
とができるので、効率的な加熱が可能となる。

【００１４】また、例えば、高周波トランス１２の１次
巻線と２次巻線の巻数比を、磁性鍋載置時の高周波イン
バータ回路１９から見た誘導加熱コイル１３のインピー
ダンスが非磁性鍋載置時とほぼ等しい値になる様に設定
し、かつ非磁性鍋にて定格出力となる様に条件設定して
おけば、鍋材質判別回路９により磁性鍋が載置されたこ
とが検出されると、切替手段３０により、高周波インバ
ータ回路１９と誘導加熱コイル１３との間に高周波トラ
ンス１２が挿入される。

【００１５】一方、高周波トランス１２の１次巻線と２
次巻線の巻数比を非磁性鍋載置時の高周波インバータ回
路１９から見た誘導加熱コイル１３のインピーダンスが
磁性鍋載置時とほぼ等しい値になる様に設定し、かつ磁
性鍋にて定格出力になる様に設定しておけば、鍋材質判
別回路９により非磁性鍋が載置されたことが検出される
と、切替手段３０により、高周波インバータ回路１９と
誘導加熱コイル１３との間に高周波トランス１２が挿入
される。

【００１６】そうすると、高周波インバータ回路１９の
出力は、高周波トランス１２を経由して誘導加熱コイル
１３に導かれるから、単一の加熱コイル１３にて、磁性
鍋、非磁性鍋のいずれであつても同等の加熱出力が得ら
れる。

【００１７】また、切替手段３０による高周波インバー
タ回路１９と誘導加熱コイル１３との接続状態の切替時
には、誘導加熱コイル１３に誘起される高電圧が切替手
段３０に印加されない。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。

【００１９】なお、図３に示した従来技術と同一機能部
品については同一符号を付している。

【００２０】［第一実施例］図１は本発明第一実施例の
誘導加熱調理器に係る電気回路図である。

【００２１】図示の如く、本実施例の電磁誘導加熱調理
器は、商用交流電源１を整流回路２を通して直流に変換
し、さらに高周波インバータ回路１９にて高周波電流に
変換してこれを誘導加熱コイル１３に流し、誘導加熱コ
イル１３に発生する高周波磁界を誘導加熱コイル１３上
に置かれた調理鍋に加え、調理鍋内の被加熱物を加熱す
るものであつて、前記高周波インバータ回路１９と誘導
加熱コイル１３との間に設けられた高周波トランス１２
と、調理鍋が磁性鍋、非磁性鍋のいずれであるかを判別
する鍋材質判別回路９と、該鍋材質判別回路９の判別結
果に応じて誘導加熱コイル１３と高周波インバータ回路
１９との接続状態を、高周波トランス１２を経由して高
周波インバータ回路１９の出力を誘導加熱コイル１３に
導く場合と、高周波トランス１２を経由せず高周波イン
バータ回路１９の出力を誘導加熱コイル１３に導く場合
とに切り替える切替手段３０とを備えている。

【００２２】前記高周波トランス１２は、１次巻線が２
次巻線と共用しているオートトランスであつて、各巻線
の巻数比は、磁性鍋載置時の高周波インバータ回路１９
から見た誘導加熱コイル１３のインピーダンスが非磁性
鍋載置時とほぼ等しい値になる様に設定されている。

【００２３】前記鍋材質判別回路９は、非磁性鍋にて定
格出力となる様に条件設定した状態で、電流変成器１５
により検出される電流値から磁性鍋が載置されたことを
検出するよう構成されている。

【００２４】前記切替手段３０は、切替リレー（リレー
コイル）１１と、該切替リレー１１の作動によりＯＮ／
ＯＦＦするタツプ３１ａ，３１ｂ，３１ｃとを備え、鍋
材質判別回路９が磁性鍋であると判別したときに、高周
波インバータ回路１９の出力を高周波トランス１２に経
由して誘導加熱コイル１３に接続できるよう構成されて
いる。

【００２５】すなわち、第１、第２タツプ３１ａ，３１
ｂは、非磁性鍋載置時にはＯＦＦ姿勢をとり、磁性鍋載
置時には切替リレー１１の作動によりＯＮ姿勢をとるよ
う設けられている。第３タツプ３１ｃは、非磁性鍋載置
時にＯＮ姿勢をとり、磁性鍋載置時には切替リレー１１
の作動によりＯＦＦ姿勢をとるよう設けられている。

【００２６】そして、切替リレー１１は、鍋材質判別回
路９に接続されている。また、第１タツプ３１ａの一側
端子は誘導加熱コイル１３に、他側端子は高周波トラン
ス１２の２次巻線に夫々接続され、第２タツプ３１ｂの
一側端子はコンデンサ１６を介して高周波トランス１２
の中間部に、他側端子は高周波インバータ回路１９のダ
イオード６ａ，６ｂおよびトランジスタ５ａ，５ｂの接
続中間点に夫々接続され、第３タツプ３１ｃの一側端子
は第１タツプ３１ａと誘導加熱コイル１３との接続中間
点に、他側端子は第２タツプ３１ｂと高周波インバータ
回路１９との接続中間点に夫々接続されている。

【００２７】なお、前記コンデンサ１６は、高周波イン
バータ回路１９からの直流成分が高周波トランス１２に
流れ込まない様にこれを阻止するために設けられたもの
で、その他の構成は従来技術と同様である。

【００２８】上記構成において、商用交流電源１を整流
器２にて整流し、平滑チヨーク３、平滑コンデンサ４を
通して高周波インバータ回路１９のトランジスタ５ａ，
５ｂに直流を供給する。

【００２９】そうすると、トランジスタ５ａ，５ｂは、
駆動回路８からの信号によりスイツチング動作を行う。
なお、各トランジスタの動作は、片方のトランジスタが
ＯＮのときは他方のトランジスタは必ずＯＦＦとなつて
いる。

【００３０】このとき、制御回路１０は、出力設定ボリ
ウム１７の値と電流変成器１８から検出される電源電流
の大きさが等しくなる様に発振回路７を制御してスイツ
チング周波数を調節する。

【００３１】すなわち、電源電流が少ない場合は、スイ
ツチング周波数を加熱コイル１３と共振コンデンサ１４
の直列共振回路で決まる共振周波数に近づける。電源電
流が大きい場合には、逆に共振周波数から遠ざけ、加熱
コイル１３と共振コンデンサ１４からなる負荷インピー
ダンスを上げて電流を減らす様にする。

【００３２】トランジスタ５ａのエミツタとトランジス
タ５ｂのコレクタの接続点から見た加熱コイル１３と共
振コンデンサ１４から成る共振状態での負荷インピーダ
ンスＺは、次式で表わされる。

【００３３】

【数１】

【００３４】高周波トランス１２が挿入された場合、高
周波トランス１２の１，２次巻数比を１：ｎとすれば、
負荷インピーダンスは次式の様になる。

【００３５】

【数２】

【００３６】トランスの巻数比ｎを

【００３７】

【数３】

【００３８】とすることにより、負荷インピーダンスは
同一レベルにできる。

【００３９】一般に、加熱コイルに鍋を載置したときに
変化する加熱コイルの特性値（インダクタンス、損失抵
抗）は、鍋の大きさや材質により異なる。特に、磁性体
である鉄製鍋と非磁性体であるアルミニウム製鍋とでは
大きく異なる。例えば、外径φ２１０で３８ターンのコ
イルを２段直列接続した加熱コイルにおいて、コイル外
径と同等以上の大きさを有する鍋を載置した時の特性値
を表１に示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】加熱コイルを共振コンデンサと直列接続し
て共振状態で駆動した場合、加熱コイルのリアクタンス
分は共振コンデンサによつて打ち消されるため、負荷と
なるインピーダンスは加熱コイルでの損失抵抗だけにな
り、加熱コイルでの消費電力は損失抵抗に反比例するこ
とになる。すなわち、消費電力をＰとすると、消費電力
Ｐは次式で表わされる。

【００４２】

【数４】

【００４３】アルミニウムと鉄ではその抵抗は約１：２
０となりインバータからの供給電圧を一定とすれば出力
電力は逆に２０：１となる。

【００４４】すなわち、アルミニウム鍋にて定格電力と
なる様に加熱コイルを整合させた場合、鉄鍋ではアルミ
ニウムに対して１／２０しか出力が得られないことにな
る。

【００４５】そこで、トランスを用いてインバータから
の出力電圧を平方根２０倍すれば、鉄鍋にてもアルミニ
ウム鍋と同様の出力電力が得ることができる。

【００４６】これに基づき、本実施例では、高周波トラ
ンス１２の１次巻線および２次巻線の巻数比を磁性鍋載
置時の高周波インバータ回路１９から見た誘導加熱コイ
ル１３のインピーダンスが非磁性鍋載置時とほぼ等しい
値になる様に設定し、かつ非磁性鍋にて定格出力となる
様に条件設定している。

【００４７】そして、鍋材質判別回路９にて磁性鍋を検
出すると、切替手段３０の切替リレー１１が作動し、第
３タツプ３１ｃがＯＮ状態からＯＦＦ状態となり、第
１，２タツプ３１ａ，３１ｂがＯＦＦ状態からＯＮ状態
となり、高周波インバータ回路１９と誘導加熱コイル１
３との接続の切り替えが行われる。

【００４８】これにより、磁性鍋載置には、高周波イン
バータ回路１９と誘導加熱コイル１３との間に高周波ト
ランス１２が挿入されることとなり、高周波インバータ
回路１９の出力は、高周波トランス１２を経由して誘導
加熱コイル１３に導かれるから、磁性鍋でも非磁性鍋と
同等レベルの加熱出力が得られる。

【００４９】また、誘導加熱コイル１３のタツプ３１
ａ，３１ｂ，３１ｃの切替時には、誘導加熱コイル１３
に誘起される高圧電流が切替手段３０の切替リレー１１
に印加されずに済み、従来のように、高圧大電流仕様の
切替リレーを必要とせず、安価な誘導加熱調理器を提供
できる。

【００５０】［第二実施例］図２は本発明第二実施例の
誘導加熱調理器に係る電気回路図でる。

【００５１】図示の如く、本実施例は、高周波トランス
１２の２次巻線のタツプ４０ａ，４０ｂの切替だけで鍋
材質の変化に対応するよう構成されたものである。

【００５２】すなわち、タツプ４０ａ，４０ｂを高周波
トランス１２の２次巻線に接続し、非磁性鍋載置時に
は、切替手段３０の切替リレー１１によりタツプ４０ａ
をＯＮ、タツプ４０ｂをＯＦＦとし、磁性鍋載置時に
は、切替リレー１１によりタツプ４０ａをＯＦＦ、タツ
プ４０ｂをＯＮするよう構成している。

【００５３】このように、高周波トランス１２の２次巻
線のタツプ４０ａ，４０ｂの切り替えだけで鍋材質の変
化に対応するように構成すれば、トランスの巻数比によ
つて広範囲のコイルインピーダンスに整合させることが
できるため、加熱コイルの巻数、巻線の構造等について
シビアーな設計が必要でなく、最終的にトランスのタツ
プ電圧の設定によつてコイルインピーダンスを調整でき
るようになる。

【００５４】その他の構成および作用、効果は、第一実
施例と同様である。

【００５５】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。

【００５６】例えば、鍋材質判別回路９は、鍋の材質判
定は磁石を用いて磁性、非磁性を判定するものでも良い
し、加熱コイルのインダクタンスの変化を電気的に検出
するものでも良い。

【００５７】また、上記実施例では、高周波トランス１
２の巻線比を磁性鍋載置の高周波インバータ回路１９か
ら見た誘導加熱コイル１３のインピーダンスが非磁性鍋
とほぼ等しい値になる様に設定し、かつ非磁性鍋に定格
出力となる様に条件設定した例について述べたが、高周
波トランス１２の巻線比を非磁性載置時の高周波インバ
ータ回路１９から見た誘導加熱コイル１３のインピーダ
ンスが磁性鍋載置時とほぼ等しい値になる様に設定し、
かつ磁性鍋にて定格出力になる様に設定した状態で、鍋
材質判別回路９により非磁性鍋が載置されたことを検出
し、これに基づき、切替手段３０により高周波インバー
タ回路１９と誘導加熱コイル１３の間に高周波トランス
１２を挿入して非磁性鍋でも磁性鍋と同等レベルの加熱
が得られるよう構成しても本発明の目的は達成し得る。

【００５８】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、高周波インバータ回路と誘導加熱コイルとの間
に高周波トランスを設け、鍋材質判別回路の判別結果に
応じて切替手段にて、高周波インバータ回路と加熱コイ
ルとの接続状態を、高周波トランスを経由させる場合
と、高周波トランスを経由させずに直接接続させる場合
とに切替自在とし、高周波トランスの１次および２次巻
線の巻数比を任意に設定することにより、高周波インバ
ータ回路から見た誘導加熱コイルのインピーダンスの値
をその巻数比に応じて変化させることができ、調理鍋の
損失抵抗を変化させることができるので、調理に応じて
効率的な加熱ができる。 また、この接続状態切替時に、
高周波インバータ回路と加熱コイル間に高周波トランス
が挿入されることで、高周波インバータ回路の出力は、
高周波トランスを経由して誘導加熱コイルに導かれるか
ら、鍋の材質にかかわらず同等の加熱出力を得ることが
できる。

【００５９】したがつて、単一の加熱コイルにて、非磁
性または磁性いずれの鍋も加熱することができる。

【００６０】また、切替手段には、加熱コイルに誘起さ
れる高電圧が印加されないので、従来のように、高圧大
電流仕様の切替リレーを必要とせず、安価となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明第一実施例の誘導加熱調理器に係
る電気回路図である。

【図２】図２は本発明第二実施例の誘導加熱調理器に係
る電気回路図である。

【図３】図３は従来の誘導加熱調理器に係る電気回路図
である。

【符号の説明】

１ 商用交流電源 ２ 整流回路 ９ 鍋材質判定回路 １２ 高周波トランス １３ 誘導加熱コイル １９ 高周波インバータ回路 ３０ 切替手段

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用交流電源を整流回路を通して直流に
   変換し、さらに高周波インバータ回路にて高周波電流に
   変換してこれを誘導加熱コイルに流し、誘導加熱コイル
   に発生する高周波磁界を誘導加熱コイル上に置かれた調
   理鍋に加え、調理鍋内の被加熱物を加熱する誘導加熱調
   理器において、 前記高周波インバータ回路と誘導加熱コイルとの間に設
   けられ、１次および２次巻線を有する高周波トランス
   と、 調理鍋が磁性鍋、非磁性鍋のいずれであるかを判別する
   鍋材質判別回路と、 該鍋材質判別回路の判別結果に応じて誘導加熱コイルと
   高周波インバータ回路との接続状態を、高周波トランス
   を経由して高周波インバータ回路の出力を誘導加熱コイ
   ルに導く場合と、高周波トランスを経由せず高周波イン
   バータ回路の出力を誘導加熱コイルに導く場合とに切り
   替える切替手段とを備え、 前記高周波トランスの１次および２次巻線の巻数比を任
   意に設定することにより、高周波インバータ回路から見
   た誘導加熱コイルのインピーダンスの値を変化させた こ
   とを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の誘導加熱調理器におい
   て、 高周波トランスの１次巻線と２次巻線の巻数比は、磁性
   鍋載置時の高周波インバータ回路から見た誘導加熱コイ
   ルのインピーダンスが非磁性鍋載置時とほぼ等しい値に
   なる様に設定され、 非磁性鍋にて定格出力となる様に条件設定した状態で、
   鍋材質判別回路により磁性鍋が載置されたことを検出
   し、 これに基づき、切替手段により高周波インバータ回路と
   誘導加熱コイルとの間に高周波トランスを挿入して磁性
   鍋でも非磁性鍋と同等レベルの加熱出力が得られるよう
   に構成されたことを特徴とする誘導加熱調理器。
3. 【請求項３】 請求項１記載の誘導加熱調理器におい
   て、 高周波トランスの１次巻線と２次巻線の巻数比は、非磁
   性鍋載置時の高周波インバータ回路から見た誘導加熱コ
   イルのインピーダンスが磁性鍋載置時とほぼ等しい値に
   なる様に設定され、 磁性鍋にて定格出力になる様に設定した状態で、鍋材質
   判別回路により非磁性鍋が載置されたことを検出し、 これに基づき、切替手段により高周波インバータ回路と
   誘導加熱コイルとの間に高周波トランスを挿入して非磁
   性鍋でも磁性鍋と同等レベルの加熱出力が得られるよう
   に構成されたことを特徴とする誘導加熱調理器。