JP5393763B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、誘導加熱調理器に関する。

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。これは、加熱コイルから漏洩した磁束で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束で加熱コイルからの漏洩磁束を相殺している（例えば、特許文献１参照）。

特公昭５８−３７６７６号公報（第１頁、第２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おそれがあった。そうなると、筐体内部を冷却するためのファンに供給する電力が増大し、また、ファンの動作による騒音も増大するという課題があった。
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。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、磁気シールド手段の高温化を抑制することのできる誘導加熱調理器を提供するものである。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のできる誘導加熱調理器を提供するものである。

本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、加熱コイルに高周波電流を流す駆動回路と、加熱コイルの周囲に設けられ、加熱コイルから漏洩する磁力線を低減する非磁性金属からなる磁気シールド部材と、磁気シールド部材に流れる電流を電力に変換する電力変換手段と、電力変換手段からの給電を受ける電気負荷と、加熱コイル又は駆動回路に冷却風を供給する冷却ファンと、動作状態を表示する表示部と、を備え、磁気シールド部材から得られ電力変換手段で変換された電力で電気負荷を駆動するものである。

本発明によれば、磁気シールド部材に流れる電流を電力に変換する電力変換手段を備えた。このため、磁気シールド部材に流れる電流から電力への変換量を調整することで、磁気シールド部材に流れる電流を制御して磁気シールド部材の高温化を抑制できる。また、電力変換手段により得た電力を負荷等に供給することで、磁気シールド部材に流れる電流を活用することができる。

実施の形態１に係る誘導加熱調理器の斜視図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の主要部の構成を説明する図である。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器の主要部の構成を説明する図である。 実施の形態３に係る誘導加熱調理器の主要部の構成を説明する図である。 実施の形態４に係る誘導加熱調理器の主要部の構成を説明する図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の斜視図である。図１に示すように、誘導加熱調理器１００は、箱状の筐体２０と、筐体２０の上面に載置されたトッププレート７とを備える。トッププレート７の下方であって筐体２０の内部には、複数の加熱コイル６を備える。トッププレート７の上面の前面側には、使用者からの操作を受け付けて火力等を設定するための操作部２１を備える。また、トッププレート７上面の前面側には、誘導加熱調理器１００の動作状態や、操作部２１からの入力・操作内容等を表示する表示部２２を備えている。表示部２２は、各種発光素子、ランプ、液晶画面等の表示画面を含んでいる。また、筐体２０の前面には、主電源のオン／オフを設定するための主電源ボタン２３を備えている。筐体２０の内部には、加熱コイル６や駆動回路等の高温化する部品に冷却風を送る冷却ファン２５が設けられている。また、トッププレート７の上面には、トッププレート７や筐体２０が高温化していることを使用者に知らせ、使用者に高温注意を促すための高温注意ランプ２６が設けられている。高温注意ランプ２６は、例えば「高温注意」などの文字とともにランプが点灯するよう構成されており、トッププレート７や筐体２０が高温であることを表示により使用者に報知する。

図２は、実施の形態１を示す誘導加熱調理器の主要部の構成を説明する図である。なお、図２では、１つの加熱コイル６と、その動作に関連する構成のみを示している。図２に示すように、誘導加熱調理器１００は、商用電源１と、商用電源１の交流電圧を高周波電圧に変換して加熱コイル６を駆動する駆動回路３と、駆動回路３を制御する制御回路４とを備える。また、商用電源１と駆動回路３とはスイッチ２を介して接続されており、スイッチ２をオン／オフすることで駆動回路３への電源供給の有無を切り替えることができる。なお、スイッチ２は、図１で示した主電源ボタン２３の操作により、オン／オフが切り替えられる。

加熱コイル６の外周囲には、加熱コイル６の外形より若干大きな径を有する磁気シールドリング５が配置されている。磁気シールドリング５は、アルミニウム等の非磁性金属からなり、電磁シールドにより加熱コイル６からの漏洩磁束を低減するための部材である。磁気シールドリング５は、本発明の磁気シールド部材に相当する。

また、磁気シールドリング５には、巻き線９が施されている。巻き線９は、磁気シールドリング５の周方向に対して交差するようにして巻き回され、この巻き線９の両端は、整流ダイオード１０に接続されている。本実施の形態１では、磁気シールドリング５に施された巻き線９が、本発明の電力変換手段に相当する。

整流ダイオード１０には、負荷１２が接続され、負荷１２と並列に蓄電手段１１が接続されている。
蓄電手段１１は、例えば、コンデンサ、二次電池、電気二重層コンデンサ等である。
負荷１２は、整流ダイオード１０により整流された電流で動作する電気負荷である。負荷１２としては、例えば、加熱コイル６や駆動回路３などの高温化する筐体２０内部の部材に冷却風を送るための冷却ファン２５が挙げられる。また、他の負荷１２の例としては、例えば、トッププレート７や筐体２０が高温化していることを使用者に報知するための報知手段である高温注意ランプ２６が挙げられる。

次に、誘導加熱調理器１００の動作を説明する。
使用者により主電源ボタン２３がオンされると、スイッチ２がオンして商用電源１と駆動回路３とが接続される。そして、使用者により操作部２１へ入力が行われて加熱開始の指示がなされると、制御回路４は、駆動回路３の制御を開始する。駆動回路３は、商用電源１からの電力を高周波電力に変換して加熱コイル６に供給する。これにより、トッププレート７の上に載置された被加熱物である鍋８に渦電流が流れ、鍋８を加熱することができる。

加熱コイル６に電力が投入されると、加熱コイル６から磁束が発生して上記のように鍋８を加熱するが、加熱コイル６から発生する磁束には加熱に寄与しない漏洩磁束が含まれ、この漏洩磁束により磁気シールドリング５に誘導電流が発生する。この電流は、加熱コイル６の電流と反対方向の電流であるので、磁気シールドリング５からは加熱コイル６とは反対方向の磁束が発生する。この磁気シールドリング５からの磁束が、加熱コイル６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６からの漏洩磁束が低減される。

また、磁気シールドリング５に誘導電流が流れると、電流に応じた高周波電圧が巻き線９の両端に発生する。この高周波電圧は、巻き線９に接続された整流ダイオード１０により直流に変換され、蓄電手段１１に蓄電される。すなわち、磁気シールドリング５に巻き線９を施すことで、磁気シールドリング５に流れる電流を所定電圧の高周波電力として取り出している。

磁気シールドリング５に巻き線９を施し、蓄電手段１１、負荷１２を接続することにより、磁気シールドリング５側から見たインピーダンスが増加する。このため、巻き線９、蓄電手段１１、負荷１２を設けない場合よりも、磁気シールドリング５に流れる電流は抑制されるので、磁気シールドリング５の発熱を抑える効果がある。

ここで、磁気シールドリング５に流れる電流を抑制すると、磁気シールドリング５からの磁束、すなわち加熱コイル６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６の漏洩磁束に対するシールド効果は弱まる。
そこで、巻き線９の巻き数、蓄電手段１１の充電電流、負荷１２の負荷量は、シールド効果を必要以上に損なわず、かつ、磁気シールドリング５の発熱を抑える最適な設計値を適用する。ここで、最適な設計値とは、シールド効果を重視するのであれば、磁気シールドリング５に流れる電流の減少を抑える方向で設計し、磁気シールドリング５の発熱の低減を重視するのであれば、リングに流れる電流が減少するように設計する。

加熱コイル６による加熱停止後は、加熱コイル６の動作中に蓄電手段１１に蓄えられた電力が、負荷１２に供給される。これにより、加熱コイル６の動作停止後も、負荷１２は動作を継続することができる。例えば、負荷１２として冷却ファン２５を設けた場合には、通常運転時は商用電源１から冷却ファン２５に電力を供給し、加熱コイル６による加熱を停止した後は、蓄電手段１１から冷却ファン２５に電力を供給する。このようにすることで、加熱コイル６による加熱停止後に高温となっているトッププレート７や筐体２０の内部を、冷却ファン２５により冷却することができる。また、負荷１２として高温注意ランプ２６を設けた場合には、通常運転時は商用電源１から高温注意ランプ２６に電力を供給し、加熱コイル６による加熱を停止した後は、蓄電手段１１から高温注意ランプ２６に電力を供給する。このようにすることで、加熱コイル６による加熱停止後に高温となっているトッププレート７や筐体２０について、使用者に高温注意を促すことができる。

通常、加熱コイル６による加熱を停止した後は、使用者により主電源ボタン２３がオフされて商用電源１からの電源供給が途絶える場合がある。このため、従来であれば、加熱コイル６による加熱停止後にも動作が必要となる冷却ファン２５や高温注意ランプ２６に電力を供給するため、電源生成回路をスイッチ２の商用電源１側に設ける必要がある。しかし、本実施の形態１によれば、磁気シールドリング５に流れる電流を蓄電手段１１に蓄電して活用するので、電源生成回路がなくとも冷却ファン２５や高温注意ランプ２６等の負荷を動作させることができる。また、磁気シールドリング５に流れる電流を有効に活用することができる。

以上のように、本実施の形態１によれば、磁気シールドリング５に巻き線９を施したので、磁気シールドリング５に流れる電流から、負荷１２を駆動可能な高い電圧の電力を取り出すことができる。また、磁気シールドリング５に巻き線９を施して電力を取り出すので、磁気シールドリング５に流れる電流を抑制して磁気シールドリング５の発熱を抑制できる。
さらに、本実施の形態１では、巻き線９に蓄電手段１１、負荷１２を接続したので、磁気シールドリング５側から見たインピーダンスが増加する。このため、巻き線９、蓄電手段１１、負荷１２を設けない場合よりも、磁気シールドリング５に流れる電流を抑制でき、磁気シールドリング５の発熱を抑制することができる。
このように、磁気シールドリング５の発熱を抑制することで、筐体２０の内部を冷却するための冷却ファン２５の電力を低減でき、また、冷却ファン２５の駆動による騒音も低減できる。

また、巻き線９の巻き数や蓄電手段１１の充電電流を、シールド効果を必要以上に損なわない程度に設計することにより、電磁シールドの効果を保ちつつ、磁気シールドリング５の発熱を抑制することができる。

また、本実施の形態１では、巻き線９から得られる電力を負荷１２に供給するので、磁気シールドリング５に流れる電流を有効活用でき、エネルギー効率のよい誘導加熱調理器を得ることができる。
また、巻き線９からの電力を蓄電手段１１に蓄えるよう構成した。このため、加熱停止後に主電源ボタン２３がオフされて商用電源１からの電源供給が停止した場合でも、例えば冷却ファン２５や高温注意ランプ２６など、加熱コイル６による加熱停止後にも動作が必要となる負荷１２を動作させるための電力を確保することができる。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係る誘導加熱調理器の主要部の構成を説明する図である。なお、本実施の形態２では実施の形態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。

前述の実施の形態１では、磁気シールドリング５に巻き線９を施したが、本実施の形態２では、磁気シールドリング５に直列にトランス１３を設けている点が実施の形態１と異なる。本実施の形態２では、トランス１３が、本発明の電力変換手段に相当する。また、このトランス１３は、整流ダイオード１０に接続されている。

このような構成において、加熱コイル６に電力が投入されると、加熱コイル６から磁束が発生して上記のように鍋８を加熱するが、加熱コイル６から発生する磁束には加熱に寄与しない漏洩磁束が含まれ、この漏洩磁束により磁気シールドリング５に誘導電流が発生する。この電流は、加熱コイル６の電流と反対方向の電流であるので、磁気シールドリング５からは加熱コイル６とは反対方向の磁束が発生する。この磁気シールドリング５からの磁束が、加熱コイル６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６からの漏洩磁束が低減される。

また、磁気シールドリング５に誘導電流が流れると、この電流によりトランス１３の一次側コイルに電圧がかかり、一次側コイルとの巻き数比に応じて昇圧された電圧がトランス１３の二次側コイルで得られる。この昇圧された電圧は、整流ダイオード１０により直流に変換され、蓄電手段１１に蓄電される。

蓄電手段１１に蓄えられた電力は、加熱コイル６による加熱停止後には、実施の形態１で示したのと同様に、例えば冷却ファン２５や高温注意ランプ２６などの負荷１２に供給される。このようにすることで、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

以上のように、本実施の形態２によれば、磁気シールドリング５に直列にトランス１３を接続した。このため、磁気シールドリング５に流れる電流から、負荷１２を駆動可能な高い電圧の電力を取り出すことができる。また、磁気シールドリング５にトランス１３を接続して電力を取り出すので、磁気シールドリング５に流れる電流を抑制して磁気シールドリング５の発熱を抑制できる。
また、本実施の形態２では、トランス１３の一次側と二次側のコイル巻き数比を調整することで、電力を効率よく取り出すことができる。
また、トランス１３に蓄電手段１１、負荷１２を接続したので、磁気シールドリング５側から見たインピーダンスが増加する。このため、トランス１３、蓄電手段１１、負荷１２を設けない場合よりも、磁気シールドリング５に流れる電流を抑制でき、磁気シールドリング５の発熱を抑制することができる。
このように、磁気シールドリング５の発熱を抑制することで、筐体２０の内部を冷却するための冷却ファン２５の電力を低減でき、また、冷却ファン２５の駆動による騒音も低減できる。

また、本実施の形態２では、トランス１３から得られる電力を負荷１２に供給するので、磁気シールドリング５に流れる電流を有効活用でき、エネルギー効率のよい誘導加熱調理器を得ることができる。
また、トランス１３からの電力を蓄電手段１１に蓄えるよう構成した。このため、加熱停止後に主電源ボタン２３がオフされて商用電源１からの電源供給が停止した場合でも、例えば冷却ファン２５や高温注意ランプ２６など、加熱コイル６による加熱停止後にも動作が必要となる負荷１２を動作させるための電力を確保することができる。

実施の形態３．
図４は、実施の形態３に係る誘導加熱調理器の主要部の構成を説明する図である。なお、本実施の形態３では実施の形態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。

実施の形態１、２では、蓄電手段１１を設けたが、本実施の形態３では蓄電手段１１を設けておらず、負荷１２と整流ダイオード１０とが直接接続されている。

また、本実施の形態３において負荷１２は、トッププレート７上に載置された鍋８に投入されている電力を表示する電力表示部２４である。この電力表示部２４は、投入される電力に応じて表示状態が変わる表示手段である。電力表示部２４としては、例えば、投入電力に比例して明るさが変わるＬＥＤやランプなどを用いることができる。

このような構成において、加熱コイル６に電力が投入されると、加熱コイル６から磁束が発生して上記のように鍋８を加熱するが、加熱コイル６から発生する磁束には加熱に寄与しない漏洩磁束が含まれ、この漏洩磁束により磁気シールドリング５に誘導電流が発生する。この電流は、加熱コイル６の電流と反対方向の電流であるので、磁気シールドリング５からは加熱コイル６とは反対方向の磁束が発生する。この磁気シールドリング５からの磁束が、加熱コイル６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６からの漏洩磁束が低減される。

また、磁気シールドリング５に誘導電流が流れると、電流に応じた高周波電圧が巻き線９の両端に発生する。この高周波電圧は、巻き線９に接続された整流ダイオード１０により直流に変換され、負荷である電力表示部２４に供給される。
ここで、巻き線９から出力される電圧は、加熱コイル６に投入された電力に比例する。
したがって、加熱コイル６に投入される電力が増えると、負荷である電力表示部２４の電圧も上昇するので、電力表示部２４の表示が変化する。例えば電力表示部２４がＬＥＤやランプである場合には、加熱コイル６に投入される電力が増えるとより明るく点灯するようになる。すなわち、鍋８の投入電力に比例して電力表示部２４の表示状態が変わるので、鍋８の投入電力を使用者に知らせることができる。

以上のように、本実施の形態３によれば、投入される電力に応じて表示状態が変わる電力表示部２４を負荷１２として設けた。このため、巻き線９から出力される電圧は、加熱コイル６の電力に比例することを利用し、使用者に鍋８への投入電力を知らせる報知手段を安価な構成で実現することができる。

なお、図４では、磁気シールドリング５に巻き線９を施した例を示したが、巻き線９に代えて実施の形態２のようにトランス１３を設けてもよい。トランス１３から出力される電圧は、加熱コイル６の電力に比例するので、同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態３では、蓄電手段１１を設けない例を示したが、実施の形態１、２と同様に蓄電手段１１を設けてもよい。この場合、負荷１２として電力表示部２４に加えて冷却ファン２５や高温注意ランプ２６などを設け、蓄電手段１１に蓄えた電力を冷却ファン２５や高温注意ランプ２６に供給することで、実施の形態１、２と同様の効果を得ることができる。

実施の形態４．
図５は、実施の形態４に係る誘導加熱調理器の主要部の構成を説明する図である。本実施の形態４では、実施の形態２との相違点を中心に説明する。
前述の実施の形態２では、磁気シールドリング５に直列にトランス１３を接続した。この場合、磁気シールドリング５のインピーダンスにトランス１３のインダクタンスが加わるため、磁気シールドリング５に電流が流れにくくなる。前述の実施の形態２は、このような現象を利用して磁気シールドリング５に流れる電流を抑制して発熱を抑えるものである。しかしながら、磁気シールドリング５に流れる電流が減ることは、シールド効果の減少を招くこととなる。

そこで、本実施の形態４では、複数の磁気シールドリングを設け、漏洩磁束を相殺する十分な磁束を発生させる。例えば、図５に示すように、加熱コイル６の周囲に銅、アルミ等の導線を複数回巻くことにより磁気シールドリング１４を構成して、この磁気シールドリング１４にトランス１３を接続する。すなわち、図５の例では、導線を複数回巻くことにより、リング状の導線（磁気シールドリング）が積層され、磁気シールドリング１４が構成されている。あるいは、前述の図３で示したリング状の磁気シールドリングを積層してもよい。

このような構成において、加熱コイル６に電力が投入されると、加熱コイル６から磁束が発生して上記のように鍋８を加熱するが、加熱コイル６から発生する磁束には加熱に寄与しない漏洩磁束が含まれ、この漏洩磁束により磁気シールドリング１４に誘導電流が発生する。この電流は、加熱コイル６の電流と反対方向の電流であるので、磁気シールドリング１４からは加熱コイル６とは反対方向の磁束が発生する。この磁気シールドリング１４からの磁束が、加熱コイル６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６からの漏洩磁束が低減される。

また、磁気シールドリング１４に誘導電流が流れると、この電流によりトランス１３の一次側コイルに電圧がかかり、一次側コイルとの巻き数比に応じて昇圧された電圧がトランス１３の二次側コイルで得られる。この昇圧された電圧は、整流ダイオード１０により直流に変換され、蓄電手段１１に蓄電される。

蓄電手段１１に蓄えられた電力は、加熱コイル６による加熱停止後には、実施の形態１で示したのと同様に、例えば冷却ファン２５や高温注意ランプ２６などの負荷１２に供給される。このようにすることで、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態４によれば、複数の磁気シールドリングを設けたので、磁気シールドリングに流れる電流を減少させると同時に、漏洩磁束を相殺する十分な磁束を発生させることができる。このため、例えば加熱コイル６の高火力出力時においても磁気シールドリング１４の発熱を抑えることができ、冷却ファン２５の冷却負荷を削減できるとともに、漏洩磁束を抑制することができる。さらに、従来は熱として捨てていた電力を、トランス１３により回収して蓄電手段１１に蓄電し負荷１２に供給するので、電力を有効に効率よく利用することができる。

１ 商用電源、２ スイッチ、３ 駆動回路、４ 制御回路、５ 磁気シールドリング、６ 加熱コイル、７ トッププレート、８ 鍋、９ 巻き線、１０ 整流ダイオード、１１ 蓄電手段、１２ 負荷、１３ トランス、１４ 磁気シールドリング、２０ 筐体、２１ 操作部、２２ 表示部、２３ 主電源ボタン、２４ 電力表示部、２５ 冷却ファン、２６ 高温注意ランプ、１００ 誘導加熱調理器。

Claims (8)

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流を流す駆動回路と、
   前記加熱コイルの周囲に設けられ、前記加熱コイルから漏洩する磁力線を低減する非磁性金属からなる磁気シールド部材と、
   前記磁気シールド部材に流れる電流を電力に変換する電力変換手段と、
   前記電力変換手段からの給電を受ける電気負荷と、
   前記加熱コイル又は前記駆動回路に冷却風を供給する冷却ファンと、
   動作状態を表示する表示部と、を備え、
   前記磁気シールド部材から得られ前記電力変換手段で変換された電力で前記電気負荷を駆動する
   ことを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 前記電力変換手段は、前記磁気シールド部材に施された巻き線を備えたことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
3. 前記電力変換手段は、前記磁気シールド部材に直列に接続されたトランスを備えたことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
4. 前記電力変換手段からの電力を蓄えて前記電気負荷に給電する蓄電手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。
5. 前記電気負荷は、高温注意を促す報知手段である
   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、前記被加熱物に投入される電力に応じた情報を出力する報知手段であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。
7. 前記磁気シールド部材は、前記加熱コイルの外周に配置された複数の磁気シールドリングである
   ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。
8. 前記複数の磁気シールドリングは、導線を複数回巻いたものである
   ことを特徴とする請求項７記載の誘導加熱調理器。

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