JP4936971B2 - 大型電磁誘導加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、５ｋｗを超える大型電磁誘導加熱装置に関する。

一般に、電磁誘導加熱装置は、図４に示すように、入力交流電力を直流電力に変換する電源回路９０と、直流電力をスイッチング素子９４、９５によりスイッチングして高周波電力に変換するインバータ回路９３と、高周波電力により電磁誘導されるワークコイル９８と、インバータ回路９３の制御を行う制御回路９９とを備えている（例えば、特許文献１参照）。この電磁誘導加熱装置では、電源回路９０により三相交流電力が直流電力に変換され、インバータ回路９３のスイッチング素子９４、９５により直流電力がスイッチングされて高周波電力に変換される。この際、スイッチング素子９４、９５は制御回路９９により駆動される。そして、ワークコイル９８に高周波電流が流れ、ワークコイル９８から発生する磁束により、図示しない鍋等に渦電流が流れて鍋内の被加熱物が加熱される。

ここで、上記図４と同様の回路構成で５ｋｗを超える大型電磁誘導加熱装置を製造することが可能である。しかしながら、この大型電磁誘導加熱装置では、スイッチング電流の大きなスイッチング素子９４、９５等の部品を使用する必要がある。このような部品は電流容量が大きいのみならず、市場における流通量が少ないことから、製造コストの高騰化を招いてしまう。これに対し、例えば、１０ｋｗの大型電磁誘導加熱装置では、図５に示すように、２つの５ｋｗの電磁誘導加熱装置を並列に接続して用いることが考えられる。
特開２００７−６６７８２号公報

しかし、上記のように、２つの電磁誘導加熱装置を並列に接続して用いる場合、ある程度の製造コストの低減を望めるものの、製造コストの低減に限界がある。また、２つの回路が重複しており、回路全体が大型化してしまう。

本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、製造コストの低廉化を実現するとともに、小型化の可能な大型電磁誘導加熱装置を提供するものである。

本発明の大型電磁誘導加熱装置は、入力交流電力を直流電力に変換する電源回路と、該直流電力をスイッチング素子によりスイッチングして高周波電力に変換するインバータ回路と、該高周波電力により電磁誘導されるワークコイルと、前記インバータ回路の制御を行う制御回路と、を備える大型電磁誘導加熱装置において、１つの前記制御回路と、複数組の前記電源回路、インバータ回路及びワークコイルを有し、前記制御回路が複数の前記インバータ回路を同期して駆動することを特徴とする。

本発明の大型電磁誘導加熱装置では、電源回路、インバータ回路及びワークコイルを複数組有しているため、電流容量が比較的小さく、かつ流通量の多い部品を使用することができる。また、１つの制御回路が複数のインバータ回路を同期して駆動するため、部品点数の削減が可能であるとともに、回路の小型化が可能である。したがって、本発明の大型電磁誘導加熱装置によれば、製造コストの低廉化を実現するとともに、小型化が可能である。

また、この大型電磁誘導加熱装置は、複数のワークコイルは渦巻状をなすコイル本体を有し、１つのコイル本体の間に他のコイル本体が嵌入されるため、確実に製造コストの低廉化を実現するとともに、小型化が可能である。すなわち、複数のワークコイルにより鍋内の被加熱物を過熱する場合、インバータ回路に対する負荷に応じてインバータ回路を制御しなければならないため、通常、非同期に駆動可能な複数の制御回路が必要となる。しかし、この大型電磁誘導加熱装置では、１つのコイル本体の間に他のコイル本体が嵌入されるため、複数のインバータ回路に対する負荷はほとんど等しくなり、１つの制御回路が複数のインバータ回路を同期して駆動することができる。また、この大型電磁誘導加熱装置では、鍋等を載せる天板部分に占めるワークコイルの面積が１個分のワークコイルの面積で済むため、天板部分の面積を小さくすることができる。したがって、この大型電磁誘導加熱装置では、確実に製造コストの低廉化を実現するとともに、小型化が可能である。

さらに、この大型電磁誘導加熱装置は、１つのインバータ回路の前後にのみ、入力電流及び出力電流を検出する電流検出器が配設されているため、これによっても製造コストの低廉化を実現するとともに、小型化が可能である。上記のように、複数のインバータ回路に対する負荷はほとんど等しく、１つの制御回路が複数のインバータ回路を同期して駆動するのであれば、複数のインバータ回路の入力電流同士及び出力電流同士はほとんど等しくなるため、１つのインバータ回路の前後にのみ電流検出器を配設すれば足りるからである。

本発明に係る大型電磁誘導加熱装置を電磁誘導加熱コンロに具体化した実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図１に示すように、この電磁誘導加熱コンロは、本体１上にトッププレート台座２が固定され、トッププレート台座２にはトッププレート３が組み込まれて天板が構成されている。トッププレート３は高強度かつ耐熱性を有するロスナボードで製造され、トッププレート３上には寸胴鍋８が載置される。また、本体１の前面パネル４には、操作用押しボタンスイッチやＬＥＤ等が配置された操作表示パネル５及びファン６が設けられている。さらに、本体１の下面には、電磁誘導加熱コンロを支える４本の脚７が固着されている。

図２は、電磁誘導加熱コンロの回路図である。この回路は、本体１内に収納されており、電源回路１０、３０、インバータ回路２０、４０、ワークコイル１５、３５及び制御回路５０を備えている。電源回路１０、３０は、整流スタック１１、３１と平滑コンデンサ１２、３２とを有し、三相交流電力を直流電力に変換するものである。インバータ回路２０、４０は、直流電力をスイッチングして高周波電力に変換するものであり、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）２１、２２、４１、４２、フライホイールダイオード２３、２４、４３、４４、スナバコンデンサ２５、２６、４５、４６、共振コンデンサ２７、２８、４７、４８及びＩＧＢＴ２１、２２、４１、４２を駆動するゲートドライブ２９、４９を有している。ここで、ＩＧＢＴ２１、２２、４１、４２が「スイッチング素子」である。

ワークコイル１５、３５は、トッププレート３の下にトッププレート３と平行に配置され、高周波電力により電磁誘導される。これにより、寸胴鍋８に渦電流が流れ、寸胴鍋８内の被加熱物が加熱される。また、電源回路３０の入力側及びインバータ回路４０の出力側には電流センサ３６、３８が設けられ、電流センサ３６、３８の出力が制御回路５０に入力されるようになっている。さらに、インバータ回路４０の入力側の電圧が制御回路５０に入力されるようになっている。制御回路５０は、マイクロコンピュータ、電流検出回路、電圧検出回路及び入出力回路等を有し、電流センサ３６、３８により検出される電流及びインバータ回路４０の入力側の電圧に基づいてインバータ回路２０、４０の制御を行っている。また、制御回路５０は、操作表示パネル５上の操作用押しボタンスイッチやＬＥＤ等との間で入出力を行う操作表示回路５１と接続されている。このように、電流センサ３６、３８が１組のみ配設されているだけであるため、製造コストの低廉化を実現するとともに、小型化が可能である。ここで、電流センサ３６、３８が「電流検出器」である。

図３は、ワークコイル１５、３５の正面図である。ワークコイル１５、３５は、渦巻状をなすコイル本体１５ａ、３５ａと、コイル本体１５ａ、３５ａの両端に圧着された端子１５ｂ、１５ｃ、３５ｂ、３５ｃとからなっている。そして、一方のコイル本体１５ａ（３５ａ）の間に他方のコイル本体３５ａ（１５ａ）が嵌入されている。また、端子１５ｂはＩＧＢＴ２１とＩＧＢＴ２２との間に接続され、端子１５ｃは共振コンデンサ２７と共振コンデンサ２８との間に接続される。さらに、端子３５ｂはＩＧＢＴ４１とＩＧＢＴ４２との間に接続され、端子３５ｃは共振コンデンサ４７と共振コンデンサ４８との間に接続される。

次に、以上の構成をした電磁誘導加熱コンロの作用について説明する。まず、スープ等の入った寸胴鍋８をトッププレート３上に載置し、操作表示パネル５上の加熱スイッチを押す。三相交流電力は、電源回路１０、３０の整流スタック１１、３１により直流電力に変換され、平滑コンデンサ１２、３２を介してインバータ回路２０、４０に供給される。そして、制御回路５０により、ＩＧＢＴ２１、４１とＩＧＢＴ２２、４２とが交互に駆動される。これにより、ＩＧＢＴ２１、４１、ワークコイル１５、３５、共振コンデンサ２８、４８の順に電流が流れる状態と、共振コンデンサ２７、４７、ワークコイル１５、３５、ＩＧＢＴ２２、４２の順に電流が流れる状態とが交互に繰り返される。その結果、ワークコイル１５、３５に高周波電流が流れる。そして、ワークコイル１５、３５から発生する磁束により寸胴鍋８に渦電流が流れ、寸胴鍋８内のスープ等が加熱される。

本実施形態の電磁誘導加熱コンロでは、２組の電源回路１０、３０、インバータ回路２０、４０及びワークコイル１５、３５を有しているため、整流スタック１１、３１、平滑コンデンサ１２、３２、ＩＧＢＴ２１、２２、４１、４２、共振コンデンサ２７、２８、４７、４８等の部品について電流容量が比較的小さく、かつ流通量の多いものを使用することができる。また、１つの制御回路５０が２組のインバータ回路２０、４０を同期して駆動するため、部品点数の削減が可能であるとともに、回路の小型化が可能である。したがって、この電磁誘導加熱コンロによれば、製造コストの低廉化を実現するとともに、小型化が可能である。

また、この電磁誘導加熱コンロでは、２組のワークコイル１５、３５が渦巻状をなすコイル本体１５ａ、３５ａを有し、一方のコイル本体１５ａ（３５ａ）の間に他方のコイル本体３５ａ（１５ａ）が嵌入されているため、寸胴鍋８をトッププレート３上の中心からずれた位置に載置しても、２組のインバータ回路２０、４０に対する負荷はほとんど等しくなる。そのため、２組のインバータ回路２０、４０の入力電流同士及び出力電流同士がほとんど等しくなり、１つの制御回路５０が２組のインバータ回路２０、４０を同期して駆動することができる。さらに、この電磁誘導加熱コンロでは、寸胴鍋８を載せる天板部分に占めるワークコイル１５、３５の面積が１個分のワークコイル１５（３５）の面積で済むため、天板の面積を小さくすることができる。したがって、この電磁誘導加熱コンロでは、確実に製造コストの低廉化を実現するとともに、小型化が可能である。なお、この電磁誘導加熱コンロでは、一方のコイル本体１５ａ（３５ａ）の間に他方のコイル本体３５ａ（１５ａ）を嵌入しているが、２組のワークコイル１５、３５を並べて配置したり、上下に重ねて配置したりすることもできる。ただし、並べて配置する場合には、寸胴鍋８を載せる位置によって２つのコイルにかかる負荷が異なるため、１つの制御回路による最適な制御が困難となるし、位置の違いによって２組のワークコイル１５、３５間で干渉が生じてエネルギー効率が低下するおそれがあるため、一方のコイル本体１５ａ（３５ａ）の間に他方のコイル本体３５ａ（１５ａ）を嵌入する方が優れている。また、２組のワークコイル１５、３５を上下に重ねて配置するよりも、一方のコイル本体１５ａ（３５ａ）の間に他方のコイル本体３５ａ（１５ａ）を嵌入する方が、冷却及び小型化の点においてより優れている。

なお、本実施形態の電磁誘導加熱コンロでは、電源回路、インバータ回路及びワークコイルは２組であるが、３組以上であってもよい。

以上、本発明の大型電磁誘導加熱装置を実施形態に即して説明したが、本発明はこれらに制限されるものではなく、本発明の技術的思想に反しない限り、適宜変更して適用できることはいうまでもない。

本発明の大型電磁誘導加熱装置は、特に大型の寸胴鍋に入れられた大量の被加熱物を加熱する業務用厨房機器として利用するのに適している。

実施形態の電磁誘導加熱コンロの斜視図である。 実施形態の電磁誘導加熱コンロの回路図である。 実施形態の電磁誘導加熱コンロに係り、ワークコイルの正面図である。 従来の大型電磁誘導加熱装置の回路図である。 従来の大型電磁誘導加熱装置に係り、２つの電磁誘導加熱装置を並列に接続して用いた場合の回路図である。

符号の説明

１０、３０…電源回路
１５、３５…ワークコイル
１５ａ、３５ａ…コイル本体
２０、４０…インバータ回路
２１、２２、４１、４２…スイッチング素子（ＩＧＢＴ）
３６、３８…電流検出器（電流センサ）
５０…制御回路

Claims (2)

1. 入力交流電力を直流電力に変換する電源回路と、該直流電力をスイッチング素子によりスイッチングして高周波電力に変換するインバータ回路と、該高周波電力により電磁誘導されるワークコイルと、前記インバータ回路の制御を行う制御回路と、を備える大型電磁誘導加熱装置において、
   １つの前記制御回路と、複数組の前記電源回路、インバータ回路及びワークコイルを有し、
   前記制御回路が複数の前記インバータ回路を同期して駆動し、
   複数の前記ワークコイルは渦巻状をなすコイル本体を有し、１つの該コイル本体の間に他の該コイル本体が嵌入されることを特徴とする大型電磁誘導加熱装置。
2. １つの前記インバータ回路の前後にのみ、入力電流及び出力電流を検出する電流検出器が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の大型電磁誘導加熱装置。

Images