JP5025698B2 - 誘導加熱装置 - Google Patents

Description

この発明は、複数の加熱コイルを用いることで被加熱体を効率よく加熱できると共に、使用者の好みに応じた加熱場所を提供する誘導加熱装置に関するものである。

従来の誘導加熱装置は、同心円状に配置された複数の加熱コイルを用い、各加熱コイルを駆動する信号の位相差を適切に制御することで火力を調整し、被加熱体の大小に依り内外加熱コイルを選択する事によって効率的に加熱を行っている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−３１７５８７号公報（第３頁〜第１１頁、図１〜図２８）

従来の誘導加熱装置においては、加熱負荷の鍋径によらず、高周波電流が流れる誘導加熱コイル（以下、加熱コイルという）の径は一定であった。このため、加熱コイル径より径が小さい被加熱物（鍋）においては、鍋底径外の加熱コイルに流れる電流が作る磁束は加熱に寄与せず、効率が低下するという問題があり、さらに、被加熱物に覆われていない加熱コイル部分から磁束が洩れるという問題があった。特許文献１の誘導加熱装置では、独立した小径加熱コイルと大径加熱コイルを備えることで加熱負荷（鍋）の鍋径に応じ、２つの加熱コイルの通電状態を切り替えることで、鍋径に応じた加熱を可能としている。しかしながら、鍋の載置場所は加熱口の中心部近傍に設置する必要があり、かつ、載置可能な鍋は加熱口１つに対して１つであった。

この発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的は加熱口のみでしか行えなかった調理の場所的な制約を排除し、また鍋の載置数に関する制約も排除した誘導加熱装置を得ることにある。第２の目的は鍋を加熱する際に複数の加熱コイルを用いることで高効率な加熱を行うことができ、また鍋底の形に対応した加熱コイルだけを駆動する事によって、洩れ磁束の低減が可能な誘導加熱装置を得ることにある。

この発明に係る誘導加熱装置は、鍋などの調理容器が載置される天板と、この天板に前記調理容器が載置されたことを検知する鍋検知手段と、前記天板上に設けた複数の加熱口のそれぞれに対応して天板の下方に配置され、前記調理容器を誘導加熱する複数の誘導加熱コイルを有する、誘導加熱コイル群と、前記誘導加熱コイル群毎に、当該誘導加熱コイル群の中心の周りに略点対称かつ略等間隔の位置に配置された鍋温度検知部と、前記複数の誘導加熱コイルに高周波電流を流して駆動する高周波電源部と、前記鍋検知手段の検知結果に基づいて前記加熱口のいずれかに前記加熱容器が載置されたことを検知すると、前記調理容器が載置された加熱口に対応する誘導加熱コイル群の少なくとも一つの誘導加熱コイルを駆動するように前記高周波電源部を制御する制御手段と、を備え、前記誘導加熱コイル群は、さらに、複数の誘導加熱コイルから成る誘導加熱コイルグループに分割され、前記各誘導加熱コイルグループを構成する複数の誘導加熱コイルは全て直列に接続され、前記制御手段は、前記鍋温度検知部の検知結果に基づいて、前記高周波電源部を制御して、温度低下を検知した前記鍋温度検知部に対応する前記誘導加熱コイルグループの電力量を増加させたものである。

この発明によれば、鍋などの調理容器が載置される天板と、この天板に前記調理容器が載置されたことを検知する鍋検知手段と、前記天板上に設けた複数の加熱口のそれぞれに対応して天板の下方に配置され、前記調理容器を誘導加熱する複数の誘導加熱コイルを有する、誘導加熱コイル群と、前記誘導加熱コイル群毎に、当該誘導加熱コイル群の中心の周りに略点対称かつ略等間隔の位置に配置された鍋温度検知部と、前記複数の誘導加熱コイルに高周波電流を流して駆動する高周波電源部と、前記鍋検知手段の検知結果に基づいて前記加熱口のいずれかに前記加熱容器が載置されたことを検知すると、前記調理容器が載置された加熱口に対応する誘導加熱コイル群の少なくとも一つの誘導加熱コイルを駆動するように前記高周波電源部を制御する制御手段と、を備え、前記誘導加熱コイル群は、さらに、複数の誘導加熱コイルから成る誘導加熱コイルグループに分割され、前記各誘導加熱コイルグループを構成する複数の誘導加熱コイルは全て直列に接続され、前記制御手段は、前記鍋温度検知部の検知結果に基づいて、前記高周波電源部を制御して、温度低下を検知した前記鍋温度検知部に対応する前記誘導加熱コイルグループの電力量を増加させたので、天板上において調理の場所的な制約の無い自由な位置に調理容器を設置することが可能になり、また鍋の載置数に関する制約も無くなった。

この発明の実施の形態１を示す誘導加熱装置である。 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱装置の左加熱口の駆動回路である。 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱装置の加熱コイルの構造図である。 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱装置の加熱コイルの通電状態図である。 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱装置の加熱コイルの電流波形図である。 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱装置のオーバル鍋載置状態を示す図である。 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱装置のオーバル鍋載置状態における加熱コイルの電流波形図である。 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱装置のケトル載置状態を示す図である。 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱装置のケトル載置状態における加熱コイルの電流波形図である。 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱装置の加熱コイルの配置図である。 この発明の実施の形態２を示す誘導加熱装置の加熱コイルの通電状態を示す図である。 この発明の実施の形態３を示す誘導加熱装置の駆動回路の接続状態図である。 この発明の実施の形態３を示す誘導加熱装置の別の駆動回路の接続状態図である。 この発明の実施の形態３を示す誘導加熱装置のさらに別の駆動回路の接続状態図である。 この発明の実施の形態４を示す誘導加熱装置の加熱コイルの配置図である。 この発明の実施の形態５を示す加熱コイルの構造図である。 この発明の実施の形態５を示す投入電力と温度の図である。 この発明の実施の形態５を示す加熱コイルの通電状態図である。 この発明の実施の形態６を示す誘導加熱装置の加熱コイルの配置図である。 この発明の実施の形態７を示す誘導加熱装置の加熱コイルの配置図である。 この発明の実施の形態８を示す誘導加熱装置の加熱コイルの配置図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す誘導加熱装置の上面図である。誘導加熱装置は、鍋を載置し加熱可能エリア１０を有する耐熱性のトッププレート（天板）１１と、加熱可能エリア１０の前方（図１の下方が調理者側の位置を示す前方である）の左加熱口に配置された左加熱コイル群１５０、前方の右加熱口に配置された右加熱コイル群１５１および中央奥に配置された中央加熱コイル群１５２から構成される。左加熱コイル群１５０は加熱コイル１、加熱コイル２、加熱コイル３、加熱コイル４、加熱コイル５、加熱コイル６、加熱コイル７を近接配置することで構成され、トッププレート１１上に載置された複数の鍋を誘導加熱する。右加熱コイル群１５１も、同様に７個の加熱コイルを近接配置することで構成され、加熱可能エリア１０内の右エリアに載置された鍋を誘導加熱する。中央加熱コイル群１５２もまた同様に、７個の加熱コイルを近接配置することで構成され、加熱可能エリア１０内の中央奥側に載置された鍋を誘導加熱する。

図２はこの発明の実施の形態１を示す誘導加熱装置の左加熱口における回路構成図である。図において、商用交流電源１２、電源ヒューズ１３、商用交流電源１２に並列接続されたコンデンサー１４、および整流回路１５からなる電源供給部と、フィルター１７と、直流電圧を平滑するコンデンサー１６と、２個のスイッチング素子１８と２１が、１９と２２が、また２０と２３が各々直列に接続されて成る３つのアーム３５、３６、３７を含む高周波電源部が設けられている。また、スイッチング素子１８と２１、１９と２２、及び２０と２３はそれぞれハーフブリッジインバーターを構成しており、その出力点と接地間には、それぞれ、加熱コイル１、２と共振コンデンサー３８の直列共振回路、加熱コイル３、４、５と共振コンデンサー３９の直列共振回路、及び加熱コイル６、７と共振コンデンサー４０の直列共振回路が接続されている。制御回路３２は、使用者の操作による設定情報あるいは予め設定された情報に基づいてスイッチング素子１８、１９、２０、２１、２２、２３を通電制御する。
なお、インバーターは高周波電源部を構成する。
また、直列接続された加熱コイルをまとめて加熱コイルグループと称し、左加熱口の加熱コイル１、２を加熱コイルグループ５２、加熱コイル３、４、５を加熱コイルグループ５１、加熱コイル６、７を加熱コイルグループ５３、右加熱口の加熱コイル１、２を加熱コイルグループ５５、加熱コイル３、４、５を加熱コイルグループ５６、加熱コイル６、７を加熱コイルグループ５４とした。図２の（）内に示された加熱コイルグループ番号は右加熱口に対応するものである。

図３は、この発明の実施の形態１を示す誘導加熱装置の左加熱口を構成する加熱コイル１、２、３、４、５、６、及び７の構造図である。これら７つの加熱コイルは全て同一形状であり、加熱コイルを支持するコイルベース４５と、例えば銅やアルミ等の導線を図３（ａ）に示すように各層同時に多重に巻きながら巻数を増やして作成したコイル４４により構成される。コイル４４は図３（ｂ）に示すように同心円状に構成された３つの径の異なるコイルを直列に接続したものである。また、空冷用の風路を設けるためにコイルの間に空隙を設けている。これにより加熱中のコイルの温度上昇を抑制することができる。
また、加熱コイル５を中心としてその周囲に加熱コイル１、２、３、４、６及び７を互いにほぼ等間隔になるように近接配置して左加熱コイル群１５０が構成されている。従って、左加熱コイル群１５０の外径は略六角形となる。右加熱コイル群１５１と中央加熱コイル群１５２も同様に構成されているため、その外径は略六角形となる。従って、これらの誘導加熱コイル群同士も近接配置が可能となるため誘導加熱コイル群同士の連携が容易になる。

次に、実施の形態１の誘導加熱装置の動作について説明を行う。使用者により、トッププレート１１上の加熱可能エリア１０内の加熱コイル１、２、３、４、５、６、及び７で構成される左加熱コイル群１５０の真上に鍋が置かれ、使用者の操作により加熱が開始されると、カレントトランスによる電流検知部（図示せず）から制御回路３２へと検知信号が送られる。左加熱コイル群１５０には温度センサー４１、４２、４３が正六角形の中心の周りにほぼ点対称かつほぼ等間隔の位置に配置されている。温度センサー４１、４２、４３は例えば温度により抵抗値が変化するサーミスターである。温度センサー４１、４２、４３が取得した信号は制御回路３２へと送られる。加熱コイル１、２、３、４、５、６、及び７の全ての加熱コイルの上部を覆う径の大鍋が載置されると、加熱コイル１、２、３、４、５、６、及び７の全てへの通電制御により加熱が行われる。加熱動作が開始されることで、商用電源１２より入力された交流電力は整流器１５、フィルター１７、コンデンサー１６により直流電力に変換され、各アーム３５、３６、３７に供給される。各アーム３５、３６、３７ではスイッチング素子のスイッチング動作により、直流電力を２０ｋＨｚ以上の高周波電力に変換して各加熱コイルへ供給する。
なお、電流検知部は鍋検知手段を構成する。

図４は実施の形態１を示す誘導加熱装置の左加熱口を構成する加熱コイル１、２、３、４、５、６、及び７の通電状態、及び温度センサー４１、４２、４３の配置を示す図である。また、図５は実施の形態１を示す誘導加熱装置の左加熱口の加熱コイルに流れる電流波形を示す図である。加熱コイル１、２、３、４、５、６、及び７はインバーターの出力点に対してすべて同一方向に巻かれており、制御回路３２により、同一周波数、同一位相の電流が流れるよう制御される。そのため、加熱コイル１、２、３、４、５、６、及び７に発生する高周波磁界の向きは常に同一となるよう制御される。

また、前述したようにそれぞれの加熱コイル１、２、３、４、５、６、及び７には加熱コイル５と他の加熱コイルとの間に鍋底の温度を検知する３つの温度センサー４１、４２、４３がそれぞれ設置されており、検知した信号は制御回路３２へと送られる。右加熱コイル群１５１と中央加熱コイル群１５２についても上記と同様である。
制御回路３２は一定の周期でトッププレート１１を介して載置された鍋底の各地点の温度を監視している。各誘導加熱コイル群毎に３つの温度センサーを配置することで鍋振りによる鍋の移動や食材投入などによる鍋の温度低下を検知することができ、温度低下を検知した個所の加熱コイルへの通電比率を上昇させることで加熱量を増加させ鍋全体の温度を均一に保つ制御をおこなう。

調理終了後、使用者により加熱停止の操作が実行されると、制御回路３２はスイッチング素子１８、１９、２０、２１、２２、２３の制御信号を停止して、加熱コイルに流す電流を停止する。

図６は、実施の形態１を示す誘導加熱装置のオーバル鍋載置状態を示す図である。また、図７は、実施の形態１を示す誘導加熱装置のオーバル鍋載置状態における加熱コイルの電流波形図である。オーバル鍋載置状態における実施の形態１を示す誘導加熱装置の動作について説明を行う。

図６に示すように、トッププレート１１上の左加熱口に使用者により楕円形型のオーバル鍋が加熱コイルグループ５１及び５３上にかかるように載置されたものとする。使用者の操作により加熱調理が開始されると、各加熱コイルグループに設置されたカレントトランス等の鍋検知手段(図示せず)により、加熱コイル直上部の負荷鍋の有無が判定される。制御回路３２は加熱コイルグループ５１及び５３上に鍋があることを検知すると、図７に示すように、加熱コイルグループ５１及び５３のみを通電制御し、加熱コイル直上部に鍋の無い加熱コイルグループ５２は通電しないよう制御する。通電制御される加熱コイルグループ５１及び５３の電流は、同一周波数、同一位相となるよう制御回路３２により制御されるため、加熱コイルグループ５１及び５３から鍋に対して発生する高周波磁界は常に同一の方向となる。使用者により、加熱停止の操作が実行されると、制御回路３２はスイッチング素子１８、１９、２０、２１、２２、２３の駆動を停止して加熱コイルに流す電流を停止する。これにより、鍋の加熱動作が停止する。

また、図８に示すように、トッププレート１１上の左加熱口に、使用者によりケトルが加熱コイルグループ５１上に載置されたものとする。使用者の操作により加熱調理が開始されると、各加熱コイルに設置されたカレントトランス等の鍋検知手段(図示せず)により、加熱コイル上の負荷鍋の有無が判定される。制御回路３２は加熱コイルグループ５１上に鍋が載置されたことを検知すると、図９に示すように、加熱コイルグループ５１のみを通電制御し、加熱コイルグループ直上部に鍋が無い加熱コイルグループ５２及び５３には通電しないよう制御する。使用者により加熱停止の操作が実行されると、制御回路３２はスイッチング素子１９、２２の駆動を停止して加熱コイルに流す電流を停止する。これにより、鍋の加熱動作が停止する。１つの加熱コイルと同程度の直径を有するケトルが２個、もしくは３個載置された場合も同様に、載置部位の加熱コイルグループのみに通電を行うことで、複数鍋の加熱を行う。

また、図１０に示すように、加熱コイル群１５０、１５１に跨る様にトッププレート１１の手前にオーバル鍋４７が、加熱コイル群１５２上に大きめの両手鍋４８が載置されたものとする。使用者の操作により加熱調理が開始されると、各加熱コイルに設置されたカレントトランス等の鍋検知手段(図示せず)により、加熱コイル上の負荷鍋の有無が判定される。制御回路３２は加熱コイル群１５０の加熱コイルグループ５３と加熱コイル群１５１の加熱コイルグループ５４上にオーバル鍋が載置され、加熱コイル群１５２の全ての加熱コイルグループの真上にケトル鍋が載置されたことを検知すると、加熱コイル群１５０の加熱コイルグループ５３及び加熱コイル群１５１の加熱コイルグループ５４と、加熱コイル群１５２の全ての加熱コイルグループを通電制御し、直上部に鍋が無い加熱コイル群１５０の加熱コイルグループ５１と５２及び加熱コイル群１５１の加熱コイルグループ５５と５６には通電しないよう制御する。使用者によりオーバル鍋加熱停止の操作が実行されると、制御回路３２は加熱コイル群１５０、１５１のそれぞれのスイッチング素子２０、２３の駆動を停止して加熱コイルに流す電流を停止する。これにより、オーバル鍋の加熱動作が停止する。このように載置部位の加熱コイルグループのみに通電を行うことで、複数種類の鍋を同時に効率良く加熱することが可能となる。

以上の構成により、一つの加熱口に対して複数の独立した加熱コイルを設けたことにより、鍋の大きさに即した加熱を行うことが可能となり、漏洩磁束の低減及び加熱効率の向上を図ることができる。また、加熱コイルを複数設けたことにより、温度低下部位の集中加熱により高精度な鍋底温度のコントロールが可能となる。また、通電状態の加熱コイルの電流周波数及び位相を同一に制御することで、各加熱コイルから発生する高周波磁界の干渉による磁束低下等を抑制することができる。また、コイルを各層同時に多重に巻きながら巻数を増やして作成したことにより、小さい巻き線径で大きなインダクタンスを得ることができる。また、複数の加熱コイルを設けたことにより、複数の鍋を同時に加熱することが可能である。

実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る誘導加熱装置を説明する。実施の形態１と同一な点については説明及び図を省略する。図１１は、加熱コイルの通電状態を示す図である。図１１において、各加熱コイルの電流波形は、オンは通電状態、オフは停止状態を示すものとする。

実施の形態２の誘導加熱装置の動作について説明を行う。使用者によって、トッププレート１１上の左加熱口に加熱コイルグループ５１、５２、及び５３の全ての加熱コイルを覆う程度の直径を有する鍋が載置されたものとする。使用者の操作により煮こみ調理モードが選択されて調理が開始されると、実施の形態１と同様に、それぞれの加熱コイルグループ５１、５２、及び５３に接続されたカレントトランス等(図示せず)による電流検知値から、加熱コイル直上の鍋の有無を判定する。加熱コイルグループ５１、５２、及び５３上に鍋が載置されていることを検知すると、左加熱口を構成する全ての加熱コイルを用いて、制御回路３２に予め記憶されたシーケンスにより煮込み調理モードが実行される。

図１１に示すように、煮込み調理モードが開始されると、5秒の間隔で加熱コイルグループ５１、５２及び５３の通電状態と非通電状態が変化するよう制御される。調理開始後５秒間は、加熱コイルグループ５１のみを通電制御し、調理開始後５−１０秒間は加熱コイルグループ５２のみを通電制御し、調理開始後１０−１５秒間は加熱コイルグループ５３のみを通電制御し、調理開始後１５−２０秒間は加熱コイルグループ５１、５２、及び５３の全ての加熱コイルを通電状態に制御する。煮込みモードでは、使用者の停止操作が実行されるまで以上のシーケンスを繰り返し制御する。

以上の構成により、一定の間隔で通電状態と非通電状態となるよう制御されるとともに、一定の間隔で通電状態の誘導加熱コイルの数が増減するよう制御されるため、煮こみ時の鍋底には、一定の間隔で温度ムラが生じることとなり、内容物の対流によるかき混ぜ効果を得ることができる。

実施の形態３．
次に、実施の形態３に係る誘導加熱装置を説明する。尚、実施の形態１と同一な点については説明及び図を省略する。
図１２はこの発明の実施の形態３を示す誘導加熱装置の駆動回路の接続状態図であり、左加熱口の回路構成を示している。
図１２に示すように、各アームに複数の加熱コイルを直列接続するのではなく、１アームに１つの加熱コイルを接続することで加熱コイル毎の制御が可能となる。
スイッチング素子５７と５８、５９と６０、６１と６２、６３と６４、６５と６６、６７と６８、及び６９と７８はそれぞれハーフブリッジインバーターを構成しており、その出力点と接地間には、それぞれ、加熱コイル１と共振コンデンサー８１の直列共振回路、加熱コイル２と共振コンデンサー８２の直列共振回路、加熱コイル３と共振コンデンサー８３の直列共振回路、加熱コイル４と共振コンデンサー８４の直列共振回路、加熱コイル５と共振コンデンサー８５の直列共振回路、加熱コイル６と共振コンデンサー８６の直列共振回路、及び加熱コイル７と共振コンデンサー８７の直列共振回路が接続されている。制御回路３２は、使用者の操作による設定情報あるいは予め設定された情報に基づいてスイッチング素子５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７８を通電制御する。
これにより使用者の調理スタイルに合わせた加熱部位を提供できるだけでなく、加熱レベルもそれぞれの加熱コイル毎に設定可能となる。

また、図１３は、この発明の実施の形態３を示す誘導加熱装置の別の駆動回路の接続状態図であり、左加熱口の回路構成を示している。
図１３に示すように、各アームに複数の加熱コイルを直列接続するのではなく、１つの加熱コイルを１つのスイッチング素子で駆動することで加熱コイル毎の制御が可能となる。これにより使用者の調理スタイルに合わせた加熱部位を提供できるだけでなく、加熱レベルもそれぞれの加熱コイル毎に設定可能となる。また、加熱コイル９１、９２、９３、９４、９５、９６、及び９７は、実施の形態１と同様に、すべてほぼ同一形状である。図１３において、図１と異なる点は、直流電源回路の出力点と、スイッチング素子７１、７２、７３、７４、７５、７６、及び７７からなる高周波電源のモジュール７０のそれぞれのスイッチング素子の出力点との間に、それぞれ、加熱コイル９１、９２、９３、９４、９５、９６、及び９７と共振コンデンサー８１、８２、８３、８４、８５、８６、及び８７を並列に接続した複数の一石共振回路を構成した点、自加熱コイルの動作による直流電源の変動が他の加熱コイルに影響しないように、各加熱コイルにコイルとコンデンサーから成るフィルターを接続した点である。例えば、スイッチング素子７１が動作すると加熱コイル９１に電流が流れ鍋を加熱する。次のタイミングでスイッチング素子７１がオフになると加熱コイル９１に流れていた電流は共振コンデンサー８１に流れ込み、スイッチング素子７１のコレクター側のコンデンサー電圧が上昇する。加熱コイル９１から共振コンデンサー８１への電流が止まるとコレクター側のコンデンサー電圧が十分高くなっている為、次のステップでは共振コンデンサー８１から加熱コイル９１に電流が流れる。この様な電流変化による電圧変動が直流電源の母線に影響を及ばさないように、コイル１１１とコンデンサー１４１から成るフィルターを接続している。他の加熱コイルについても同様である。
なお、隣接加熱コイルの動作に多少影響を受けても良い場合は図１４に示す回路でも良い。この場合、コンデンサー１４１〜１４７は極力各加熱コイルおよび共振コンデンサーの近くに配置するのが望ましい。

実施の形態３の誘導加熱装置の動作について説明を行う。トッププレート１１上の左加熱口に鍋を載置し、使用者の操作により加熱調理が開始されると、各加熱コイルに接続されたカレントトランス等(図示せず)の電流検知値を基に、制御回路３２は各加熱コイル直上部に鍋が載置されているか否かを判定する。鍋載置が検知された加熱コイルは制御回路３２により通電制御される。実施の形態１と同様に、通電状態の全ての加熱コイルの位相及び周波数は同一に制御されるため、各加熱コイルより発生する高周波磁界は、干渉による磁束の打ち消し等の影響が抑制される。

以上の構成により、実施の形態１と比較して、各加熱コイルを個別に制御できることにより、煮込み調理時においてより多彩な加熱パターンを演出することが可能である。また、実施の形態１と比較して、スイッチング素子を各加熱コイル毎に分けたことで、各加熱コイル毎に駆動／停止を細かく制御できる為、スイッチング損失などが低減可能である。また、高周波電源のモジュールを７つにしたことにより、モジュール１個あたりの電流及び発熱量を軽減することができるため、高周波電源の信頼性が高まり、誘導加熱装置の信頼性が向上する。

実施の形態４．
次に、実施の形態４に係る誘導加熱装置を説明する。尚、実施の形態１と同一な点については説明及び図を省略する。図１５はこの発明の実施の形態４を示す誘導加熱装置の上面図である。トッププレート１１は鍋を載置する耐熱性の材料で構成され、後方部に加熱可能エリア１０を有する。トッププレート１１の後方部分の加熱可能エリア１０内の加熱コイル群は半月状の加熱コイル１２２、加熱コイル１２３、加熱コイル１２４、加熱コイル１２５、加熱コイル１２６、加熱コイル１２７で構成され、トッププレート１１の後方部分に載置された複数の鍋を誘導加熱する。

実施の形態４の誘導加熱装置の動作について説明を行う。トッププレート１１の上側後方に設けた加熱可能エリア１０内の加熱口に鍋を載置し、使用者の操作により加熱調理が開始されると、各加熱コイルに接続されたカレントトランス等(図示せず)の電流検知値を基に、制御回路３２は各加熱コイル直上部に鍋が載置されているか否かを判定する。鍋載置が検知された加熱コイルは制御回路３２により通電制御される。実施の形態１と同様に、通電状態の全ての加熱コイルの位相及び周波数は同一に制御されるため、各加熱コイルより発生する高周波磁界は、干渉による磁束の打ち消し等の影響が抑制される。

また、それぞれの加熱コイル１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、及び１２７には、図１５に示すように鍋底の温度を検知する温度センサーがそれぞれの加熱コイルの間に設置されており、制御回路３２は一定の周期でトッププレート１１を介して載置された鍋底の温度を検知している。食材投入等により、局部的に温度低下した部位を検知すると、制御回路３２はPWM制御により、温度低下検知箇所の加熱コイルへの通電比率を上昇させて、その部位の加熱量を増加させる制御を行うので、食材を含む鍋全体の温度をムラ無く一定に保つことができる。

実施の形態５．
次に、実施の形態５に係る誘導加熱装置を説明する。尚、実施の形態１と同一な点については説明及び図を省略する。図１６はこの発明の実施の形態５を示す誘導加熱装置の加熱口の上面図である。加熱コイル群は扇状の加熱コイル１０１、加熱コイル１０２、加熱コイル１０３があり、加熱口に載置された複数の鍋を誘導加熱する。

実施の形態５の誘導加熱装置の動作について説明を行う。加熱コイル群に鍋を載置し、使用者の操作により加熱調理が開始されると、各加熱コイルに接続されたカレントトランス等(図示せず)の電流検知値を基に、制御回路３２は各加熱コイル直上部に鍋が載置されているか否かを判定する。鍋載置が検知された加熱コイルは制御回路３２により通電制御される。実施の形態１と同様に、通電状態の全ての加熱コイルの位相及び周波数は同一に制御されるため、各加熱コイルより発生する高周波磁界は、干渉による磁束の打ち消し等の影響が抑制される。

また、それぞれの加熱コイル１０１、１０２、及び１０３には、図１６に示すように鍋底の温度を検知する温度センサーがそれぞれの加熱コイルの中央に設置されており、制御回路３２は一定の間隔でトッププレート１１を介して載置された鍋底の温度を検知している。食材投入等により、局部的に温度低下した部位を検知すると、制御回路３２はPWM制御により、温度低下検知箇所の加熱コイルへの通電比率を上昇させて、その部位の加熱量を増加させる制御を行う。

図１７に示すように、加熱調理開始t1秒後に食材が投入されると、図１６の加熱コイル１０１、１０２、１０３のそれぞれに搭載された温度センサー１６１、１６２、１６３の内、食材の偏りにより温度センサー１６１の取得温度のみがｔ２秒後に閾値であるＴｂよりも低下する。制御回路３２が温度センサー１６１の出力に基づいてこの温度低下を検知すると、制御回路３２の制御により加熱コイル１０１、１０２、１０３は電力量をＰａ固定で制御されていたが、温度低下を検知した温度センサー１６１に対応する加熱コイル１０１のみ電力量をＰｂに増加させる。t３秒後に温度センサー１６１の検出温度がＴａに達すると、加熱コイル１０１の電力量を元のＰａに減少させる。これにより食材投入時の偏りによる鍋内の温度ムラを解消し、温度の均一化を行う。使用者により操作停止が実行されるまで以上のシーケンスを繰り返し行うことができる。

以上の制御手法により、食材投入や鍋振りによる鍋底の局部的な温度低下を検知し、各加熱コイルの電力量を調整することで鍋底の温度の均一化を行う。これにより鍋内の加熱ムラを解消する効果を得ることができる。

また、別の方法により同じ効果を奏することができる。
例えば、図１８に示すように、煮込みモード開始ｔ１秒後に食材が投入されると、図１６の加熱コイル１０１、１０２、１０３のそれぞれに搭載された温度センサー１６１、１６２、１６３の内、食材投入時の冷たい食材の偏りにより温度センサー１６１の取得温度のみがｔ２秒後に閾値であるＴｂよりも低下する。制御回路３２が温度センサー１６１の出力に基づいてこの温度低下を検知すると、加熱コイル１０１、１０２、１０３は図１１に示す加熱コイルグループ５１、５２、５３に対応するON・OFFタイミングで加熱していたが、制御回路３２の制御により加熱コイル１０１のみON時間を延長する。t３秒後に温度センサー１６１の検出温度がTaに達すると、加熱コイル１０１のタイミングを図１１に示す元のタイミングに変更する。これにより食材投入時の食材の偏りによる鍋内の温度ムラを解消し、温度の均一化を行うことができる。使用者により煮込みモード停止の操作が実行されるまで以上の制御を繰り返し行う。

以上の制御手法により、煮込みモード時の食材投入や鍋振りによる鍋底の局部的な温度低下を検知し、各加熱コイルの電力投入時間を調整することで鍋底の温度の均一化を行う。これにより鍋内の加熱ムラを解消する効果を得ることができる。

実施の形態６．
次に、実施の形態６に係る誘導加熱装置を説明する。尚、実施の形態１と同一な点については説明及び図を省略する。図１９はこの発明の実施の形態６を示す誘導加熱装置の加熱口の上面図である。図１に示す、誘導加熱装置と同じ構成となっている。

実施の形態６の誘導加熱装置の動作について説明を行う。図示しない冷却ファンの吸引動作により機器の後部左右に設置された吸気口１３２から空気を取り込み、取り込まれた空気は機器内の両脇を通り左加熱コイル群１５０、右加熱コイル群１５１へと流入する。その後各加熱コイル群１５０、１５１の加熱コイル間に設けた隙間を通り抜けた空気は中央後部側の加熱コイル群１５２に流れ、これらの加熱コイル群１５０、１５１、１５２の加熱コイルを冷却した後、トッププレート１１の後方の排気口１３３から排気される。このようにして複数の加熱コイル間に隙間があることで、空気の通り道ができ個々の加熱コイルを冷却するので、これらの温度上昇を防ぐことができる。

実施の形態７．
次に、実施の形態７に係る誘導加熱装置を説明する。尚、実施の形態１と同一な点については説明及び図を省略する。図２０はこの発明の実施の形態７を示す誘導加熱装置の加熱口の上面図である。加熱コイル群は半月状の加熱コイル１２２、１２３間の隙間が右４５°、半月状の加熱コイル１２４、１２５間の隙間が左４５°、半月状の加熱コイル１２６、１２７間の隙間が排気口方向にそれぞれ方向付けして設置し、半月状の加熱コイルによって風路を形成している。

実施の形態７の誘導加熱装置の動作について説明を行う。加熱コイル群に鍋を載置し、使用者の操作により発熱が開始されると、図示しない冷却ファンの吸引動作により機器後方の吸気口１３２から空気を吸い込み始める。吸い込んだ空気は機器内の両脇を通り前面に運ばれる。その後、半月状の加熱コイル１２２、１２３、及び１２４、１２５の隙間を通る。その後中央後方の半月状の加熱コイル１２６、１２７の間を通り、後方の排気口１３３より排気される。これにより加熱コイルの過度の温度上昇を防ぐことが可能になる。

実施の形態８．
次に、実施の形態８に係る誘導加熱装置を説明する。尚、実施の形態１と同一な点については説明及び図を省略する。図２１はこの発明の実施の形態８を示す誘導加熱装置の加熱口の上面図である。加熱コイル群は扇状の加熱コイル１０１、加熱コイル１０２、加熱コイル１０３と、加熱コイル１０４、加熱コイル１０５、加熱コイル１０６、及び加熱コイル１０７、加熱コイル１０８、加熱コイル１０９でそれぞれＹ字型の風路を形成し、さらに各加熱コイル群がまとまって全体として１つの風路を形成している。

実施の形態８の誘導加熱装置の動作について説明を行う。加熱コイル群に鍋を載置し、使用者の操作により発熱が開始されると、図示しない冷却ファンの吸引動作により機器後方の吸気口１３２から吸気する。吸気された空気は機器内の両脇を通り前面に運ばれる。その後、扇状の加熱コイル１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６の隙間を通る。その後中央後方の扇状の加熱コイル１０７、１０８、１０９の隙間を通り、後方の排気口１３３より排気される。これにより加熱コイルの過度の温度上昇を防ぐことが可能になる。

１、２、３、４、５、６、７ 加熱コイル、１０ 加熱可能エリア、１１ トッププレート、１２ 商用交流電源、１３ 電源ヒューズ、１４、コンデンサー、１５ ダイオードブリッジ、１６ フィルター、１７ チョークコイル、１８、１９、２０、２１、２２、２３ スイッチング素子、３２ 制御回路、３３ 表示部、３４ 操作部、３８、３９、４０ 共振コンデンサー、４１、４２、４３ 温度センサー、４４ コイル、４５ コイルベース、４７ オーバル鍋、４８ ケトル、５１、５２、５３、５４ 加熱コイルグループ、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９ スイッチング素子、７０ モジュール、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８ スイッチング素子、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７ 共振コンデンサー、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７ 加熱コイル、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９ 加熱コイル（扇状）、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、１２７ 加熱コイル（半月状）、１３２ 吸気口、１３３ 排気口、１５０ 左加熱コイル群、１５１ 右加熱コイル群、１５２ 中央加熱コイル群、１６１、１６２、１６３ 温度センサー。

Claims (14)

1. 鍋などの調理容器が載置される天板と、
   この天板に前記調理容器が載置されたことを検知する鍋検知手段と、
   前記天板上に設けた複数の加熱口のそれぞれに対応して天板の下方に配置され、前記調理容器を誘導加熱する複数の誘導加熱コイルを有する、誘導加熱コイル群と、
   前記誘導加熱コイル群毎に、当該誘導加熱コイル群の中心の周りに略点対称かつ略等間隔の位置に配置された鍋温度検知部と、
   前記複数の誘導加熱コイルに高周波電流を流して駆動する高周波電源部と、
   前記鍋検知手段の検知結果に基づいて前記加熱口のいずれかに前記加熱容器が載置されたことを検知すると、前記調理容器が載置された加熱口に対応する誘導加熱コイル群の少なくとも一つの誘導加熱コイルを駆動するように前記高周波電源部を制御する制御手段と、を備え、
   前記誘導加熱コイル群は、さらに、複数の誘導加熱コイルから成る誘導加熱コイルグループに分割され、前記各誘導加熱コイルグループを構成する複数の誘導加熱コイルは全て直列に接続され、
   前記制御手段は、前記鍋温度検知部の検知結果に基づいて、前記高周波電源部を制御して、温度低下を検知した前記鍋温度検知部に対応する前記誘導加熱コイルグループの電力量を増加させる
   ことを特徴とする誘導加熱装置。
2. 前記誘導加熱コイル群を構成する誘導加熱コイルは、全て前記高周波電源部の出力点に対して同一方向に巻かれており、
   前記制御手段は前記高周波電源部を制御して前記誘導加熱コイルを全て同一位相で駆動させることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
3. 前記制御手段は、前記鍋検知手段の検知結果に基づいて前記調理容器が載置されていない誘導加熱コイルグループを検知すると、この誘導加熱コイルグループを構成する誘導加熱コイルを駆動しないように前記高周波電源部を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘導加熱装置。
4. 前記誘導加熱コイル群を構成する誘導加熱コイルの巻線は、各層同時に多重に巻きながら巻数を増やして成り、少なくとも２層以上で構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の誘導加熱装置。
5. 前記高周波電源部は、２個のスイッチング素子が直列に接続されたハーフブリッジ構成であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の誘導加熱装置。
6. 前記高周波電源部は、１個のスイッチング素子と一つの前記誘導加熱コイルグループと共振コンデンサーが直列に接続されて成る一石の電圧共振構成であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の誘導加熱装置。
7. 前記誘導加熱コイルグループは、所定の周期で通電状態と非通電状態となるよう制御される調理モードを備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の誘導加熱装置。
8. 前記制御手段は、所定の周期で通電状態の誘導加熱コイルグループの数が増減するように前記高周波電源部を制御することを特徴とする請求項７記載の誘導加熱装置。
9. 前記誘導加熱コイル群は第１の誘導加熱コイルと、この第１の誘導加熱コイルの周囲にほぼ均等に配置された複数の第２の誘導加熱コイルとから構成され、
   前記制御手段は、前記鍋検知手段の出力に基づいて、前記調理容器が前記第１の誘導加熱コイル及び前記第２の誘導加熱コイルの真上に載置されたことを検知すると、前記第１の誘導加熱コイルと前記第２の誘導加熱コイルを所定の通電比をもって駆動するように前記高周波電源部を制御することを特徴とする請求項１記載の誘導加熱装置。
10. 前記誘導加熱コイル群は第１の誘導加熱コイルと、この第１の誘導加熱コイルの周囲にほぼ均等に配置された複数の第２の誘導加熱コイルとから構成され、
    前記制御手段は、前記鍋検知手段の出力に基づいて、前記調理容器が前記第１の誘導加熱コイル及び前記第２の誘導加熱コイルの真上に載置されたことを検知すると、前記第２の誘導加熱コイルの隣り合う加熱コイル２個を１組とし、順次各組を駆動するように前記高周波電源部を制御することを特徴とする請求項１記載の誘導加熱装置。
11. 前記誘導加熱コイル群は１個の加熱コイルの周囲に６個の加熱コイルを互いにほぼ等間隔になるように近接配置して構成されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の誘導加熱装置。
12. 前記誘導加熱コイルグループを構成する加熱コイル間に空隙を設け、風路とすることを特徴とする請求項１記載の誘導加熱装置。
13. 前記誘導加熱コイルは半月状のコイルで構成されることを特徴とする請求項１２記載の誘導加熱装置。
14. 前記誘導加熱コイルは扇状のコイルで構成されることを特徴とする請求項１２記載の誘導加熱装置。

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