JP4887085B2

JP4887085B2 - 誘導加熱調理器

Info

Publication number: JP4887085B2
Application number: JP2006191065A
Authority: JP
Inventors: 雅之磯貝; 章吾篠原
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2026-07-12
Also published as: JP2008021477A; CN100548079C; CN101105294A

Description

本発明は、誘導加熱調理器に関するものである。

従来、調理用の鍋を加熱する加熱調理器としてはガスレンジ等の炎を熱源とする加熱調理器が大多数を占めていた。

近年、住宅用機器を全て電化するといった所謂、オール電化住宅の流れが顕著になりつつある。この一環として、加熱調理器として鍋の渦電流を利用して鍋そのものを発熱させる電磁誘導加熱調理器が見直されている。

誘導加熱調理器として、現在、手前の左右に配置された二口のコンロが誘導加熱式で、これらのコンロとコンロとの間の奥に配置されたコンロがラジエントヒータ等を用いたヒータ式の加熱調理器が一般的である。また、下部には電熱ヒータを内蔵したロースタ部を備え、魚やピザなどを調理できるようにしている。

このような誘導加熱調理器の定格電力は４８００〜５８００Ｗであり、各加熱口を同時に使用した場合に定格電力を超えないように所定のパターンによって各加熱口の電力を低減する等の通電処理を行っている。

ところで、この本体後部の中央付近に設けられたヒータ式のコンロは、ヒータ式であるが故、熱伝導によって鍋を加熱するタイプである。これは、鍋を載置するプレートと鍋を加熱しているためプレートが高温になると云った欠点がある。このことは、コンロ及びその周辺が熱くならない誘導加熱方式の利点に反する。

そこで、本体中央奥に設けられたコンロも誘導加熱方式とし、三ヶ所のコンロ全てを誘導加熱方式とする加熱調理器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

誘導加熱調理器自体は、加熱コイルから発生した高周波の磁力線が金属の鍋底に作用して発生する渦電流によって鍋底自体が発熱するものであり、同時に電磁気的相互作用によって加熱コイルと金属鍋間に力が働くために、高周波の振動が発生している。この高周波振動は、加熱コイルに流れる電流の周波数と等しいために、可聴周波数域外の音波になる可能性が高く、使用者には通常は認識できない。

しかしながら、複数の誘導加熱方式のコンロを同時に使用する場合は、それぞれの電流の周波数差によって干渉音（うなり音）が発生する。この成分が可聴周波数域に存在すると、使用者が認識できる音となり、耳障りに感じる。

このような状態を回避するためには、複数の加熱コイルに流れる電流の周波数を同一の周波数にするものが提案されている。具体的には、インバータの駆動周波数を固定し、スイッチング素子の導通比を可変して電力を制御する方法である(例えば、特許文献２参照)。

また、複数の加熱コイルに流れる電流の周波数差を可聴周波数域外の高周波にするものが提案されている。具体的には、たとえば２つの加熱コイルに与える電流の周波数に２０ｋＨｚの差を設けて供給する、といった方法である（例えば、特許文献３参照）。

特開２００４−３１９３５０号公報特開２００３−２６４０５６号公報特開２００５−１４９７３７号公報

しかしながら、上記従来技術において、特許文献２のものは、複数の加熱コイルに流れる電流の周波数を同一の周波数にする場合、ハーフブリッジ型やＳＥＰＰ型のインバータ構成においては、一定周波数で電力制御をするときに、上下アームのスイッチング素子オン時間を合計で一定にする必要がある。つまり１周期あたりのデューティ制御をすることになるが、スイッチング素子の通電比率が偏るために、それぞれの素子に発生する損失がアンバランスになり、ヒートシンクの形状の容積の差や、冷却効率の差が生じることになる。

さらに負荷材質や負荷の位置などによる共振状態の変動が発生するために、余裕を持った冷却設計を行わなければならない。つまり、スイッチング素子自体の大型化，ヒートシンクの容積増大，冷却ファンの大型化などの影響があり、装置の小型化が困難であるという問題点がある。

また、金属負荷の発熱に寄与する抵抗成分は加熱コイルに流れる電流の周波数が高くなるほど大きくなるので、一般的には加熱効率は上昇するものであるが、この場合、駆動周波数は最大電力を投入できる最も低い周波数に設定する必要があるので、低い電力を投入する場合の効率は低下するという問題点がある。

また、特許文献３のものは、複数の加熱コイルに流れる電流の周波数差を可聴領域外に設定する場合においては、加熱コイルが２個の場合は成立するが、３個の場合にはそれぞれ２個の組み合わせ、および、３個の組み合わせでインバータ駆動周波数差が可聴領域外になるように設定しなければならない。

例えば
インバータ１：２０ｋＨｚ
インバータ２：４０ｋＨｚ
インバータ３：６０ｋＨｚ
で動作している場合は、それぞれのインバータの動作周波数差が２０ｋＨｚとなるので、この周波数の干渉音成分が発生しても可聴周波数域外になり使用者には音として認識されない。

しかし、このような動作状態から、火力レベルの変更，負荷の材質の変化、などでインバータの動作周波数が変更になると、上記のような条件が成立しなくなる。

例えば、各インバータの火力レベルの変更や、負荷の材質の変化、などでインバータの動作周波数が変更される範囲として２０ｋＨｚを有している場合は、それぞれの動作周波数差を２０ｋＨｚ確保するようにすると、次のようになる。

例えば
インバータ１：２０〜４０ｋＨｚ
インバータ２：６０〜８０ｋＨｚ
インバータ３：１００〜１２０ｋＨｚ
という動作周波数範囲となる。しかし、インバータの動作周波数範囲は誘導加熱調理器で許可されている範囲（２０〜１００ｋＨｚ）を超えているために実現できないという問題点がある。

また、どのような材質，形状の負荷でも加熱できるようにするためには、それぞれの動作周波数で対応しなければならないため、共振定数の広範囲な切り替えが必須となり、加熱コイルの巻き数切り替えや、複数の共振コンデンサの実装、その切り替え回路が必要となるために非常に回路が複雑となり現実的ではない。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、請求項１では、本体の前面寄りに配置された２つの前面寄り加熱コイルと、これら前面寄り加熱コイル間の奥寄りに配置された１つの奥寄り加熱コイルと、これら加熱コイルの上面を覆い調理用鍋を載せるプレートと、これら加熱コイルに電力を供給する可変周波数出力制御方式のインバータ手段とを備えた誘導加熱調理器において、前記各インバータ手段は駆動周波数範囲で前記加熱コイルに供給する電力制御を行うものであって、前記２つの前面寄り加熱コイルのインバータ手段の駆動周波数範囲のいずれか高い方の上限周波数が、前記奥寄り加熱コイルのインバータ手段の駆動周波数範囲の下限周波数より２０ｋＨｚ以上低く、前記２つの前面寄り加熱コイルと、前記奥寄り加熱コイルのそれぞれの中心に対し、前記２つの前面寄り加熱コイルの中心間の距離は、前記前面寄り加熱コイルと前記奥寄り加熱コイルのそれぞれの中心間の距離よりも長くするとともに、前記インバータ手段の駆動周波数を上限周波数とし連続制御するときの前記前寄り加熱コイルの最低電力よりも低い電力を負荷に投入する場合には、該インバータ手段の通電のオンオフ制御を併用することを特徴とするものである。

また、請求項２では前記前面寄りに配置された２つの加熱コイルのインバータ手段の駆動周波数範囲は互いに重なる範囲を有することを特徴とするものである。

また、請求項３では前記奥寄りに配置された１つの加熱コイルのインダクタンスの値は、前記前面寄りに配置された２つの加熱コイルのインダクタンスの値より低く設定したことを特徴とするものである。

また、請求項４では前記前面寄りに配置された２つの加熱コイルの各インバータ手段の最大電力は、前記奥寄りに配置された１つの加熱コイルのインバータ手段の最大電力よりも大きく設定したことを特徴とするものである。

本発明の誘導加熱調理器は、それぞれの加熱コイルに流れる高周波電流の周波数差によって発生する干渉音（うなり音）の発生を低減させることができる。

また、インバータ手段の効率低下が無いため、小型化，冷却構造の簡略化が可能である。

また、インバータ手段の回路構成を比較的簡単な構成にして干渉音（うなり音）の発生を低減させることができるので、低コストな誘導加熱調理器を提供できる。

以下、本発明の一実施例を図１〜図８を参照して説明する。

図１に示されている誘導加熱調理器は、プレート３上に三ヶ所の鍋載置部６ａ，６ｂ，６ｃを設けたビルトイン型の誘導加熱調理器である。尚、本実施例では、システムキッチンに嵌め込むビルトイン型でなく、キッチンに載置する据置型の誘導加熱調理器であっても差し支えない。

誘導加熱調理器の本体２は、システムキッチン１の上面から落とし込んで設置することで組み込まれる。設置後は本体２の後述するロースター（グリル）４と操作パネル５がシステムキッチン１の前面部から操作できるようになっている。操作パネル５は、本体２の前面に位置し、カンガルー式開閉機構を備えている。図１は操作パネル５を閉じた状態が示され、図２は操作パネル５を開いた状態が示されている。

本体２前面部の左側にはロースター４が配置されている。ロースター４の前面開口部を塞ぐロースタードア３２には、その表側にハンドル１１が取付けられている。ロースター４は魚やピザ等を焼くためのもので、魚焼き専用ではないので、このロースター４をグリル若しくはオーブンと呼ぶこともある。なお、ロースター４は本体２前面部の右側に配置してもかまわない。

調理を行う際の調理用の鍋（図示せず）は、本体２の上面に配置された耐熱ガラス等からなるプレート３上に載置される。

図示しない調理用鍋は、プレート３に描かれた鍋載置部６ａ，６ｂ，６ｃに載置されることで調理可能となる。鍋載置部６ａ，６ｂ，６ｃはプレート３の上面の本体２前面寄り左側に鍋載置部６ａが、前面寄り右側に鍋載置部６ｂが、これら鍋載置部６ａ，６ｂ間の奥寄りに鍋載置部６ｃが配置されている。そして、プレート３を挟んで各鍋載置部６ａ，６ｂ，６ｃの下方に鍋を加熱するための加熱コイル１０１，２０１，３０１がそれぞれ設置されている。

鍋載置部６ｃは位置的に調理者の手の届きにくい場所である。このため、前寄りの鍋載置部６ａ，６ｂに鍋が置かれた状態で、奥寄りの鍋載置部６ｃに手を伸ばすと、前寄りの鍋載置部６ａ，６ｂに置かれた鍋から調理中に発生する蒸気により、奥寄りの鍋載置部
６ｃで手を動かす調理は行いにくい。したがって、奥寄りの鍋載置部６ｃで行う調理の種類は調理者があまり手を動かさなくても良い料理、主に煮込みや保温などの調理に適している。また、煮込みや保温は火力も弱くて済み、最大消費電力も限りがあることから、奥寄りの鍋載置部６ｃに設置する加熱コイル３０１の火力を、前寄りの鍋載置部６ａ及び鍋載置部６ｂに対応して設置されている加熱コイル１０１，２０１より弱くし、消費電力が小さくなるよう設定されている。

なお、本実施例における誘導加熱調理器本体２の大きさは、本体２を組み込むシステムキッチン１のカウンタートップに設けられた取付け穴の開口寸法であるＪＩＳに定められた幅５６０mm，奥行き４６０mmに合わせた寸法にしている。したがって、プレート３の大きさは、取付け穴の開口寸法に応じた幅６００mm，奥行き４００mm程度の大きさとなり、この範囲内に加熱コイル１０１，２０１を本体２前面寄りの左右に配置し、本体２中央奥寄りに加熱コイル３０１を配置している。

図２において、表示９７は三ヶ所全ての鍋載置部６ａ，６ｂ，６ｃの加熱方式が誘導加熱方式によることを示しており、プレート３のほぼ中央や、鍋載置部６ａと鍋載置部６ｂの中心を結ぶ直線上の位置に表示を設けることで、鍋載置部６ａ，６ｂ，６ｃに調理用鍋などを載せたとしても表示が隠れることが無く、またプレート３のほぼ中央部に配された表示を見て三ヶ所の加熱方式が誘導加熱方式であることを容易に視認することができる。

図１及び図２において、プレート３の周囲端面を保護するためにフレーム１４が設けられている。プレート３の手前の上端縁に取り付けられるフレーム前１４ａと、プレート３の後方上端縁に取り付けられるフレーム後１４ｂと、右側上端縁に取り付けられる１４ｃと、左側上端縁に取り付けられるフレーム左１４ｄから構成されている。本例は４ピースにフレーム１４を分割しているが一体型でも２ピースでも何ピースでも可能であり、また、プレート３の４辺に取り付ける必要も無く、プレート３の手前だけ、後方だけ、前後の２辺だけ、もしくは左右の２辺だけでも良い。

本体２内部には、発熱部材である加熱コイル１０１，２０１，３０１や電子部品が設けられており、これらを冷却するために本体２の外部から空気を吸込むための吸気口７が設けられている。この吸気口７は、本体２上面のフレーム後１４ｂ上の後述する排気口８の向かって右側に位置する。

吸気口７で吸入した空気は、本体２内部で発熱する加熱コイル１０１，２０１，３０１や電子部品を冷却した後に、排気口８から本対外に排出される。また、この排気口８からは、ロースター４の廃熱も同時に排出され、この排気口８は本体２上面のフレーム後14ｂ上にロースター４の位置する側に設けられている。

加熱コイル１０１，２０１，３０１の操作について説明すると、加熱コイル１０１，
２０１，３０１の通電や通電電力の設定等の操作は、プレート３よりも手前のフレーム前１４ａに設けられた上面操作部９のキー操作によって行われる。

次に前述の上面操作部９によって行われた操作の結果を反映する表示について説明すると、上面操作部９のキー操作に対応した内容は、本体２の上面に置かれたプレート３の手前側で、かつプレート３の裏側に配置されている上面表示部１０にて表示される。表示する内容は、上面操作部９で設定した火力表示，タイマー調理用の時間表示，揚げもの用の設定油温の表示等々である。

図３において、商用電源である交流電源１１７は、第１のインバータ手段１００，第２のインバータ手段２００，第３のインバータ手段３００と、各インバータ手段１００，
２００，３００に接続されている加熱コイル１０１，加熱コイル２０１，加熱コイル301に電力を供給している。そして、これらの加熱コイル１０１，２０１，３０１の上部近傍に負荷である鍋を配置し、各加熱コイル１０１，２０１，３０１に高周波電流を流すことにより負荷に渦電流を生じさせ自己発熱させる。

各インバータ手段１００，２００，３００はメイン制御部１１８からの指示によって負荷に供給する電力を決定する。また、インバータ手段１００，２００，３００からは制御状態をメイン制御部１１８にその状態をフィードバックする。

メイン制御部１１８は上面操作部９と接続し、上面操作部９を使用者が操作することにより通電する加熱コイル１０１，２０１，３０１や加熱コイル１０１，２０１，３０１に供給する電力等の設定を入力し、その表示等を上面表示部１０（図示せず）で行う。また、加熱コイル１０１，２０１，３０１以外の通電例えばロースター４等の通電制御（図示せず）も行う。

図４は、図３のインバータ手段１００の内部ブロック図である。なお、インバータ手段２００，３００においても同様の構成であるので説明は省略する。図４において、交流電源１１７からの交流を整流手段１０２で直流電圧に変換し、スイッチング素子１０３，
１０５の直列体で構成するスイッチング部に接続する。スイッチング素子１０３，１０５にはそれぞれ逆並列にダイオード１０４，１０６を接続し、スイッチング素子１０３，
１０５の接続点と直流電圧の基準点間に、加熱コイル１０１と共振コンデンサ１０７で構成する共振回路部と接続する。また、スイッチング素子１０３，１０５にはそれぞれスナバコンデンサ１０８，１０９を接続する。

スイッチング素子１０３，１０５をそれぞれ排他的に高周波でオンオフすることによって、加熱コイル１０１と共振コンデンサ１０７で構成する共振回路部に高周波共振電流を供給し、加熱コイル１０１近傍に配置した負荷を加熱する。

制御部１１０は、メイン制御部１１８から負荷に印加する目標となる電力レベル指示を入力し、インバータ手段１００の出力電力が目標値になるようスイッチング部１０３，
１０５を制御する。

入力電流変換手段１１２は交流電源１１７から入力する電流を検出する検出手段１１１の出力信号を適切なレベルに変換して制御部１１０に出力する。

入力電圧検出手段１１３は交流電源１１７の電圧を検出し適切なレベルに変換して制御手段１１０に出力する。

インバータ電流検出手段１１５は共振回路部に流れる電流を検出する検出手段１１４の出力信号を適切なレベルに変換して制御部１１０に出力する。

制御部１１０はこれらの信号を入力し、負荷に投入される電力であるインバータ電力の計算，負荷の状態，加熱の適否等を判断し、スイッチング素子１０３，１０５を排他的にオンオフ制御するための信号を出力し、レベル変換部１１６によってスイッチング素子
１０３，１０５に対して適切な駆動レベルに変換し、スイッチング素子１０３，１０５を駆動する。また、制御部１１０はこれらの状態をメイン制御部１１８に出力する。

図５は、インバータ手段１００の駆動周波数と負荷に投入されるインバータ電力の関係を示す模式図である。インバータ手段１００は、周波数を可変してインバータ電力を調節する可変周波数出力制御方式を採用している。

インバータ手段１００の負荷は、加熱コイル１０１と鍋で構成される等価インダクタンスおよび等価抵抗と、共振コンデンサ１０７の組み合わせとなり、共振周波数ｆ₀ で電流が流れるときに最大電力Ｗｐｅａｋを投入することができる。

この周波数よりも高い周波数でスイッチング素子１０３，１０５を駆動すると、投入する電力は低下していく。実際には、等価インダクタンスと等価抵抗は負荷の材質によって変化するため、共振周波数ｆ₀ よりも高い周波数ｆ₁ を可変周波数の限度として設定し、その点で所定の負荷に定格電力Ｗｍａｘを入力することができるように設定している。

また、駆動周波数を高く設定していくとインバータ電力は低下していくが、スイッチング素子１０３，１０５の遮断電流が低下していくためにスイッチング素子１０３，１０５の損失が増加していき、スイッチング素子１０３，１０５やスナバコンデンサ１０８，
１０９の発熱が大きくなってしまう。このため、高い周波数側も所定の周波数（あるいは所定の最低電力Ｗ_minのときの周波数）を可変周波数の限度ｆ₂とする。その結果、実際のインバータ手段１００の駆動周波数の関係は
ｆ₀＜ｆ₁＜ｆ₂
となる（例えば、ｆ₀＝１８ｋＨｚ，ｆ₁＝２０ｋＨｚ，ｆ₂＝４０ｋＨｚ）。

なお、ｆ₂ におけるインバータ電力が、インバータ手段１００が電力を連続制御できる最低電力となるが、これよりも低い電力を負荷に投入する場合にはインバータ手段１００の通電のオンオフ制御を併用した方法を採る。

このように、各インバータ手段１００，２００，３００は駆動周波数範囲ｆ₁〜ｆ₂
（２０ｋＨｚの範囲）で加熱コイル１０１，２０１，３０１に供給する電力を制御している。

図６は、本実施例における複数のインバータ手段１００，２００，３００の駆動周波数とインバータ電力の関係を示した図である。加熱コイル２０１のインバータ電力をＷ_R 、加熱コイル１０１のインバータ電力をＷ_L 、加熱コイル３０１のインバータ電力をＷ_C で示す。同様に、各加熱コイル１０１，２０１，３０１の共振周波数をｆ_R0，ｆ_L0，ｆ_C0、各加熱コイル１０１，２０１，３０１の定格電力に対する周波数をｆ_R1，ｆ_L1，ｆ_C1、各加熱コイル１０１，２０１，３０１の最低設定電力となる上限周波数をｆ_R2，ｆ_L2，ｆ_C2とする。

本体２前面寄りの加熱コイル１０１，２０１のインバータ手段１００，２００は、基本的に同一部品構成とし、同一の負荷（鍋）であれば同じ周波数−電力の変化を示す。したがって、共振周波数ｆ_R0，ｆ_L0、最低設定電力となる上限周波数ｆ_R2，ｆ_L2はそれぞれ同じ周波数となる。

しかし、負荷が異なる場合には共振周波数が異なってくる。したがって、図６においては、前面寄り左側の負荷の等価インダクタンスが若干大きい場合の状態例であり、等価インダクタンスが大きいため共振周波数ｆ_L0はｆ_R0よりも低くなっている。いずれの場合においても、共振周波数ｆ_R0，ｆ_L0よりも高い周波数ｆ_R1，ｆ_L1において定格電力が投入できるようにしている。また、異なる材質や形状の負荷や、加熱コイル１０１，２０１，
３０１に対する負荷の位置によっては定格電力が投入できる駆動周波数は変動するが、どのような場合でも共振周波数よりも若干高い周波数を可変周波数の限界とする。

また、手前側の左右の加熱コイル１０１，２０１は、全く同一の材質形状の負荷を加熱している場合であっても、設定する電力が異なるとそのときのインバータ手段１００，
２００の駆動周波数は異なる。

この場合、右側の加熱コイル２０１の駆動周波数をｆ_R 、左側の加熱コイル１０１の駆動周波数をｆ_L とおくと
｜ｆ_R−ｆ_L｜
となる干渉音（うなり）成分が発生する（加熱コイル１０１，２０１や負荷の振動成分が音となるため）。これが可聴領域内（おおよそ２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ）にあると、音として認識できる周波数となる。

干渉音成分の振幅が大きいと、つまり投入しているインバータ電力が大きいと実際に調理者が認識できる音となる。ただし、前面寄りの左右の加熱コイル１０１，２０１の中心間の距離は通常約３０〜４０cmあり、互いに影響を及ぼす距離としては離れている。このため、実際に調理者が認識できる音としては音圧が低いため、調理中の音（お湯の沸く音，炒め物の音等）に埋もれてしまい気にならないことが多い。

一方、前面寄り左右の加熱コイル１０１，２０１と奥寄りの加熱コイル３０１間の距離（図７のＤ_LC及びＤ_RC）は前面寄りの左右の加熱コイル１０１，２０１間の距離（図７中、Ｄ_LR）よりも近い（約２０〜３０cm）ために、影響が出やすい。

したがって、図６に示すように、奥寄り加熱コイル３０１のインバータ駆動周波数範囲を高い側にシフトし、その下限周波数ｆ_C1を前面寄り加熱コイル１０１，２０１のインバータ駆動周波数の上限周波数ｆ_R2ないしｆ_L2よりも高く設定するようにし、それに伴い共振周波数ｆ_C0も高くなるように奥寄りの加熱コイル３０１の巻き数などを調整する。

このとき、前面寄り加熱コイル１０１，２０１が上限周波数ｆ₂ で駆動されていた場合、奥寄りの加熱コイル３０１の駆動周波数をｆ_Cとすると、
｜ｆ₂−ｆ_C｜
となる干渉音成分が発生する。

この干渉音成分は奥寄り加熱コイル３０１の駆動周波数が最も低く、前面寄りの加熱コイル１０１，２０１の駆動周波数が最も高い組み合わせの場合に低い周波数成分となり、耳障りになりやすい。このときの周波数差Δｆは
Δｆ＝ｆ_C1−ｆ₂（ｆ₂：ｆ_R2またはｆ_L2）
である。この組み合わせにおいて、前面寄り加熱コイル１０１，２０１と奥寄り加熱コイル３０１のインバータ電力の差ΔＷは
ΔＷ＝Ｗcmａｘ−Ｗmin
である。ここでΔＷが大きいほど干渉音成分の振幅は小さくなり、その結果、使用者には音として認識されにくくなる。たとえば、ΔＷ＞５００（Ｗ）であればほとんど気にならない。

このときの音として認識されにくい電力差ΔＷは、前面寄り加熱コイル１０１，２０１と奥寄り加熱コイル３０１の距離によって変動するため、それぞれの加熱コイル１０１，２０１，３０１の配置によってこの電力差ΔＷ設定することにより干渉音が問題にならないようにすることができる。

このように、前面寄り加熱コイル１０１，２０１の駆動周波数域のいずれか高い方の上限周波数ｆ_R2またはｆ_L2を奥寄り加熱コイル３０１の駆動周波数域の下限周波数ｆ_C1よりも低く設定し、駆動周波数域を分離することにより干渉音が問題にならないようにすることができる。

また、前面寄り加熱コイル１０１，２０１の駆動周波数範囲のいずれか高い方の上限周波数ｆ_R2またはｆ_L2における最低インバータ電力Ｗmin と奥寄り加熱コイル３０１の下限周波数ｆ_C1における最高インバータ電力Ｗcmaxにおけるインバータ電力の差ΔＷを所定の電力差以上になるように設定すれば、それぞれの加熱コイル１０１，２０１，３０１に流れる高周波電流の周波数差によって発生する干渉音がより一層問題にならないようにすることができる。

ただし、上記のような設定において、負荷同士が近接しており、互いの駆動周波数差が可聴領域に入っている場合は音圧が高くなることもあり、耳障りとなることがあるので、上記Δｆ自体が可聴領域外になるように設定すれば解決できる。

例えば、
ｆ₂＝４０（ｋＨｚ）
であるとき、
ｆ_C1＝６０（ｋＨｚ）
に設定しておくことで、最も低い干渉成分は
Δｆ＝｜６０−４０｜＝２０（ｋＨｚ）
となるので、どのような負荷の組み合わせ、電力の組み合わせにおいてもΔｆは可聴領域外になり基本的には調理者に認識できない。

このように、前面寄り加熱コイル１０１，２０１の駆動周波数域の上限周波数ｆ₂ を奥寄り加熱コイル３０１の駆動周波数域の下限周波数ｆ_C1よりも低く設定し、駆動周波数域を分離することで干渉音を抑制するとともに、さらに前面寄り加熱コイル１０１，２０１の駆動周波数域の上限周波数ｆ₂と奥寄り加熱コイル３０１の駆動周波数域の下限周波数ｆ_C1の差を可聴周波数域外になるように設定することにより、より一層干渉音が問題にならないようにすることができる。

既に述べたように、前面寄り加熱コイル１０１，２０１のインバータ駆動周波数域と奥寄り加熱コイル３０１のインバータ駆動周波数域は重なる領域がないように設定するようにすると、負荷（鍋）は同じものを使用するために、加熱コイル、負荷、共振コンデンサで構成される共振回路の共振周波数は大きく異なるものとなる。

ここで、負荷はいずれの場合も同一のものが使用され、共振回路のインダクタンス成分としては、加熱コイルのインダクタンスと負荷との結合インダクタンスを考慮した等価インダクタンスが用いられ、この等価インダクタンスＬと共振コンデンサ容量Ｃで共振周波数ｆが決定されるため、
共振周波数ｆの定義式は
ｆ＝１／（２π√（Ｌ・Ｃ））
で表されるので、異なる共振周波数ｆを得るためには、共振コンデンサ容量Ｃのみを変更すれば良いこととなる。

しかしながら、実際には加熱コイル１０１，２０１，３０１と負荷の結合により実際の電力損失（発熱）となる等価抵抗がインバータ駆動周波数によって変化し、高周波域では値が大きくなるために電流が流れにくくなる。等価抵抗の増大とともに等価インダクタンスＬが大きい状態では負荷に電力を投入できない。

よって、奥寄り加熱コイル３０１に対するインバータ手段３００の駆動周波数域を高く設定するのと同時に前面寄りに配置された加熱コイル１０１，２０１に比べ奥寄り加熱コイル３０１の巻き数を減らし、加熱コイル３０１のインダクタンスＬも低く設定すればよい。

したがって、本実施例では加熱コイル１０１，２０１の等価インダクタンスＬの値を
４３μＨ（２０ｋＨｚ）、等価抵抗の値を１.２Ω(２０ｋＨｚ) とし、加熱コイル３０１の等価インダクタンスＬの値を２１.２μＨ(６０ｋＨｚ)、等価抵抗の値を１.２Ω（６０ｋＨｚ）とした。

これにより、奥寄り加熱コイル３０１に対するインバータ手段３００の駆動周波数域を高く設定（６０ｋＨｚ）しても十分な電流が流れることになり、負荷に対して十分な電力を供給することが出来る。

このように、前面寄り加熱コイル１０１，２０１の駆動周波数域の上限周波数ｆ₂ を奥寄り加熱コイル３０１の駆動周波数域の下限周波数ｆ_c1よりも低く設定し、駆動周波数域を分離することで干渉音を抑制するためには、前面寄り加熱コイル１０１，２０１の巻き数に比べて、奥寄り加熱コイル３０１の巻き数を減らし、インダクタンスＬの値を減らすことが重要である。

次に、加熱コイルへ１０１，２０１，３０１の適切な定格電力配分について説明する。実際の調理において、最もよく使う加熱コイルは使用者にとって前面寄りにある２つの加熱コイル１０１，２０１のいずれかである。これは調理動作（鍋の予熱・調理物投入・攪拌など）を最もしやすいからである。そして、これらの加熱コイル１０１，２０１は加熱電力が大きいことや、頻繁な加熱電力の変更ができることが必要となる。

これに対して、奥寄りにある加熱コイル３０１は、前面寄り加熱コイル１０１，２０１の上方に載せられた負荷の陰になることや、調理動作がしにくいこともあり、頻繁に手を加える必要のない調理に適している。つまり、煮込み調理などの長時間比較的低電力で加熱し続ける調理方法である。

したがって、奥寄りに配置されている加熱コイル３０１は前面寄りの加熱コイル１０１，２０１よりも低い定格電力であっても十分であり、そのように設定することで、巻き数を減らした加熱コイル３０１の単位長あたりの損失も下げることが出来る（巻き数を減らした加熱コイル３０１で前面寄り加熱コイル１０１，２０１と同じ電力を供給しようとすると、より大きな電流を流す必要があり、加熱コイル３０１自身の損失は増加することになる）。

そして、前面寄り左右の加熱コイル１０１，２０１のインバータ手段１００，２００の最大電力は、奥寄り中央の加熱コイル３０１のインバータ手段３００の最大電力よりも大きく設定する。つまり、奥寄りインバータ手段３００の最大電力を低く設定することにより、奥寄り加熱コイル３０１の低損失化を図ることができる。

次に、それぞれの加熱コイル１０１，２０１，３０１の位置関係について説明する。図７は、本実施例における加熱コイル１０１，２０１，３０１の設置面形状の概略図である。システムキッチン１に落とし込むタイプのビルトイン型、および、据え置き型の、複数の加熱コイルを有する誘導加熱調理器においては、一般的には使用者が面する横方向の長さＷに対して奥行き方向の長さＤは短く設定されている（例えば、Ｗ＝６０cm，Ｄ＝４０cm）。そして、３つの加熱コイル１０１，２０１，３０１を配置する場合には、図７に示すように前面寄りの左右と奥寄りの中央に配置するのが一般的である。

ただし、加熱コイル１０１，２０１，３０１同士の位置関係は、前面寄り左右間は広くとり、前面寄り右と奥寄り中央および前面寄り左と奥寄り中央の間隔は狭くとる。これは最もプレート３上の調理スペースを効率よく得るためである。

加熱コイル１０１，２０１，３０１の中心のそれぞれの間隔を、加熱コイル１０１と加熱コイル２０１間をＤ_LR、加熱コイル１０１と加熱コイル３０１間をＤ_LC、加熱コイル
２０１と加熱コイル３０１間をＤ_RCとすると
Ｄ_LR＞Ｄ_LC
Ｄ_LR＞Ｄ_LC
となるように配置する。なお、Ｄ_LRは短くすると干渉音の発生が抑制しづらくなるため、極力離した方が良い。

既に述べたように、このように配置することで、前面寄り左右の加熱コイル１０１，
２０１間距離が大きいため、同一周波数範囲を使用するインバータ手段１００，２００同士であっても、干渉音を低く抑えることが可能である。

同時に、前面寄り右と奥寄り中央、および、前面寄り左と奥寄り中央の距離は近くても干渉音を抑制または認識できなくなるような構成を取り入れたために、問題が生じない。

したがって、加熱コイル１０１，２０１，３０１の配置としては、加熱コイル１０１，２０１，３０１のそれぞれの中心が作る三角形において、前面寄り左の加熱コイル１０１と前面寄り右の加熱コイル２０１の中心間の距離が、前面寄り左の加熱コイル１０１と奥寄り中央の加熱コイル３０１と前面寄り右の加熱コイル２０１と奥寄り中央の加熱コイル３０１それぞれの加熱コイル１０１，２０１，３０１の中心距離よりも長く設定するものである。

このような構成にすることで、各加熱コイル１０１，２０１，３０１間に発生する干渉音の成分を抑制しつつ、誘導加熱調理器としての使い勝手の良い加熱部の組み合わせにすることができる。

したがって、本実施例における各インバータ手段１００，２００，３００の各設定定数及び加熱コイル１０１，２０１，３０１同士の位置関係を図８に示すような値とすることにより、それぞれの加熱コイル１０１，２０１，３０１に流れる高周波電流の周波数差によって発生する干渉音の発生を低減させることができた。

このように、可変周波数出力制御方式のインバータ手段１００，２００，３００は周波数を制御することで負荷に投入する電力を可変することができるために回路構成が比較的簡単であり、低コストで負荷インピーダンスに適した動作を行うことができるものであり、このような方式のインバータ手段１００，２００，３００を備えた誘導加熱調理器において、３口の加熱部（コンロ）を有する誘導加熱調理器に適用し、本発明の構成を用いることで、それぞれの加熱コイル１０１，２０１，３０１に流れる高周波電流の周波数差によって発生する干渉音の発生を低減させることができる。

また、インバータ手段１００，２００，３００の効率低下が無いため、小型化，冷却構造の簡略化が可能である。

また、インバータ手段１００，２００，３００の回路構成を比較的簡単な構成にして干渉音の発生を低減させることができるので、低コストな誘導加熱調理器を提供できる。

本発明の一実施例を示す誘導加熱調理器の外観斜視図である。同じく、誘導加熱調理器の上面を示す説明図である。同じく、誘導加熱調理器の要部ブロック図である。図３のインバータ手段の内部ブロック図である。インバータ手段の駆動周波数と負荷に投入されるインバータ電力の関係を示す模式図である。複数のインバータ手段の駆動周波数とインバータ電力の関係を示した図である。加熱コイルの設置面形状の概略図である。本発明のインバータ手段及び加熱コイルの設定定数を説明する図である。

符号の説明

２…本体、３…プレート、１００，２００，３００…インバータ手段、１０１，２０１，３０１…加熱コイル。

Claims

本体の前面寄りに配置された２つの前面寄り加熱コイルと、これら前面寄り加熱コイル間の奥寄りに配置された１つの奥寄り加熱コイルと、これら加熱コイルの上面を覆い調理用鍋を載せるプレートと、これら加熱コイルに電力を供給する可変周波数出力制御方式のインバータ手段とを備えた誘導加熱調理器において、前記各インバータ手段は駆動周波数範囲で前記加熱コイルに供給する電力制御を行うものであって、
前記２つの前面寄り加熱コイルのインバータ手段の駆動周波数範囲のいずれか高い方の上限周波数が、前記奥寄り加熱コイルのインバータ手段の駆動周波数範囲の下限周波数より２０ｋＨｚ以上低く、
前記２つの前面寄り加熱コイルと、前記奥寄り加熱コイルのそれぞれの中心に対し、前記２つの前面寄り加熱コイルの中心間の距離は、前記前面寄り加熱コイルと前記奥寄り加熱コイルのそれぞれの中心間の距離よりも長くするとともに、
前記インバータ手段の駆動周波数を上限周波数とし連続制御するときの前記前寄り加熱コイルの最低電力よりも低い電力を負荷に投入する場合には、該インバータ手段の通電のオンオフ制御を併用することを特徴とする誘導加熱調理器。
前記２つの前面寄り加熱コイルのインバータ手段の駆動周波数範囲は互いに重なる範囲を有することを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
前記奥寄り加熱コイルのインダクタンスの値は、前記２つの前面寄り加熱コイルのインダクタンスの値より低く設定したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘導加熱調理器。
前記２つの前面寄り加熱コイルの各インバータ手段の最大電力は、前記奥寄り加熱コイルのインバータ手段の最大電力よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１〜３何れか一項に記載の誘導加熱調理器。