JP5832129B2

JP5832129B2 - 誘導加熱調理器

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Publication number: JP5832129B2
Application number: JP2011091965A
Authority: JP
Inventors: 田村　憲一; 憲一田村; 庄太神谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2031-04-18
Also published as: JP2012226900A

Description

本発明は、独立して駆動される複数の加熱コイルを備えた誘導加熱調理器に関する。

近年、複数の加熱口を備えた誘導加熱調理器が普及している。このような誘導加熱調理器は、各加熱口にそれぞれ加熱コイルを有し、この加熱コイルを所定の発振周波数で駆動させることにより設定された加熱出力を得ている。しかし、複数の加熱口を同時に使用したときには、各加熱コイルの発振周波数の差分に相当する周波数の干渉音が発生してしまう。

このような干渉音を低減するため、「少なくとも２つの誘導加熱ユニットのインバータは少なくとも最大加熱出力において５０ｋＨｚ以上の周波数の電力を加熱コイルに供給し、負荷は磁性材質または低電導率材質である」という技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２３４２７８号公報（第３頁、第４頁、図１）

しかしながら、上記特許文献１の誘導加熱調理器では、５０ｋＨｚ以上の周波数の電力を加熱コイルに供給するので、インバータのスイッチング損失が増大し、また、発熱も増大することから回路部品を冷却する冷却手段も増大してしまう。

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、独立して駆動される複数の加熱コイルを備えた誘導加熱調理器において、スイッチング周波数を過度に上昇させることなく、干渉音を抑制することのできる誘導加熱調理器を得るものである。

本発明に係る誘導加熱調理器は、被加熱物が載置される天板と、前記天板の下方に配置され、互いに独立して通電される複数の加熱コイルと、前記被加熱物を加熱する火力を設定する操作部と、前記複数の加熱コイルのそれぞれに対応して設けられ、直流電力を高周波電力に変換して前記加熱コイルに供給する複数の駆動回路と、前記駆動回路への入力電力を検知する入力電力検知回路と、前記入力電力検知回路により検知される入力電力に基づいて、前記駆動回路の入力電力が、前記操作部で設定された火力に相当する入力電力である目標入力電力となるように前記駆動回路の周波数を制御する制御回路と、を備え、前記制御回路は、駆動状態にある２つの前記駆動回路を一組とし、前記一組の駆動回路のうち、一方の駆動回路の駆動周波数を固定制御し、他方の駆動回路の駆動周波数をスウィープさせて、前記一組の駆動回路の駆動周波数の差が連続的に変化するスウィープ状態を継続するよう前記駆動回路を制御する干渉音抑制モードを備え、前記制御回路は、前記干渉音抑制モードにおいて、前記一組の駆動回路のうち、前記入力電力検知回路により検知される入力電力が大きい方の駆動回路の駆動周波数を固定制御するものである。

本発明の誘導加熱調理器は、独立して駆動される２つの加熱コイルの駆動回路の駆動周波数の差が、連続的に変化するように制御される。このため、２つの駆動回路により生じる干渉音の周波数ピークが分散され、干渉音が白色雑音化するため、使用者に対して干渉音を聞こえにくくすることができる。

実施の形態１を示す誘導加熱調理器の上面図である。実施の形態１を示す誘導加熱調理器の主要部の回路構成図である。実施の形態１を示す誘導加熱調理器の駆動回路の駆動周波数と入力電力の関係を示す図である。従来の誘導加熱調理器から発生する鍋鳴り音の周波数と音圧レベルの関係を示す図である。実施の形態１を示す誘導加熱調理器の鍋鳴り音の周波数と使用者の聴感の関係を示す図である。実施の形態１を示す誘導加熱調理器の干渉音抑制モードにおける駆動回路の周波数のタイムチャートである。実施の形態１を示す誘導加熱調理器の干渉音抑制モードにおける駆動回路の駆動周波数と入力電力の関係を示す図である。実施の形態１を示す誘導加熱調理器の干渉音抑制モードにおける鍋鳴り音の周波数と音圧レベルの関係を示す図である。実施の形態２を示す誘導加熱調理器の上面図である。実施の形態２を示す誘導加熱調理器の主要部の回路構成図である。実施の形態３を示す誘導加熱調理器の主要部の回路構成図である。実施の形態３を示す誘導加熱調理器の入力電力と制御信号の関係を示す図である。実施の形態３を示す誘導加熱調理器の干渉音抑制モードにおける駆動回路の周波数とオンデューティのタイムチャートである。実施の形態４を示す誘導加熱調理器の干渉音抑制モードにおける駆動回路の周波数と通電比率のタイムチャートである。実施の形態４を示す誘導加熱調理器の干渉音抑制モードにおける駆動回路の入力電力のタイムチャートである。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００の上面図である。誘導加熱調理器１００は、鍋を載置するための耐熱性のトッププレート１を有し、右加熱口２、左加熱口３、及び中央加熱口４の合計３口の加熱口を有している。右加熱口２、左加熱口３の下方には、加熱コイル５と加熱コイル６がそれぞれ設置され、加熱コイルから発生する高周波磁界で加熱口上部に載置された鍋等の被加熱物を誘導加熱する。中央加熱口４の下方には、ラジエントヒータやシーズヒータなどの電気ヒータが設けられており、この電気ヒータからのジュール熱により中央加熱口４の上部に載置された鍋等の被加熱物を加熱する。

また、誘導加熱調理器１００は、操作表示部７を備える。操作表示部７は、電源スイッチ、火力の調整や加熱口の選択等を行う入力スイッチ、及び液晶パネル等を有し加熱状態や使用者に対する注意喚起情報等を表示する表示デバイスを備える。なお、右加熱口２、左加熱口３、及び中央加熱口４のそれぞれに対応する操作表示部７を個別に配置してもよいし、図１に例示するように各加熱口に対応する操作表示部７を一箇所にまとめて配置してもよく、操作表示部７の具体的構成を限定するものではない。

図２は、実施の形態１を示す誘導加熱調理器の主要部の回路構成図である。加熱コイル５は、駆動回路１０に接続されている。駆動回路１０は、商用電源９に接続されており、商用電源９の低周波電流を２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ程度の高周波電流に変換して加熱コイル５に供給する。入力電力検知回路１２は、商用電源９から駆動回路１０へ入力される電力を検知するとともに、入力電力に相当するアナログ電圧信号を制御回路８へ出力する。制御回路８は、駆動回路１０の入力電力を検知し、操作表示部７に対して設定された火力に相当する電力となるように駆動回路１０の駆動周波数を変動させることで、電力フィードバック制御を行う。

加熱コイル６は、駆動回路１１に接続されている。駆動回路１１は、商用電源９に接続されており、商用電源９の低周波電流を２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ程度の高周波電流に変換して加熱コイル６に供給する。入力電力検知回路１３は、商用電源９から駆動回路１１へ入力される電力を検知するとともに、入力電力に相当するアナログ電圧信号を制御回路８へ出力する。制御回路８は、駆動回路１１の入力電力を検知し、操作表示部７に対して設定された火力に相当する電力となるように駆動回路１１の駆動周波数を変動させることで、電力フィードバック制御を行う。

以上のように構成された誘導加熱調理器について、その動作について右加熱口２を例に説明する。図３は、実施の形態１を示す駆動回路の駆動周波数と入力電力の関係を示す図である。図３において、１４は駆動回路１０の駆動周波数と入力電力の関係を示す曲線である。
操作表示部７に対して使用者により火力が設定されると、制御回路８は、設定された火力に相当する駆動回路の目標入力電力（図３のＰｃ）を設定する。制御回路８は、入力電力検知回路１２で検知する駆動回路１０への入力電力がＰｃとなるように、駆動回路１０の駆動周波数を変動させて電力フィードバック制御を行う。なお、左加熱口３についても同様の動作で、電力フィードバック制御を行う。右加熱口２と左加熱口３のいずれか一方だけを使用する場合（右加熱口２と左加熱口３を同時に使用しない場合）には、このような制御が行われる。

ここで、使用者が右加熱口２及び左加熱口３の両方を同時に使用する場合に発生する干渉音について説明する。
加熱コイルには駆動回路の駆動周波数と同じ高周波電流が流れるため、加熱コイルから発生する磁界の周波数と駆動回路の駆動周波数は等しくなる。加熱口上部に載置された鍋は、載置した加熱口に供えられた加熱コイルから発生する磁界により加振されて振動するが、一般的に誘導加熱調理器の駆動回路は２０ｋＨｚから５０ｋＨｚ程度の可聴域外の駆動周波数で駆動されるため、単一の加熱口から発生する磁界による鍋の振動音が使用者に聞こえることはない。

しかしながら、前述のように、駆動回路１０及び駆動回路１１は、使用者が操作表示部７で設定した火力となるように独立して周波数制御されるため、それぞれ異なる駆動周波数で駆動されることとなる。ここで、隣接した２つの加熱口を同時に使用すると、一方の加熱口から発生した磁界は、直上に載置された鍋のみならず、他方の加熱口に載置された鍋も加振することとなるため、１つの鍋は２つの加熱口から発生する磁界で加振されることとなる。ここで、隣接した２つの加熱口から発生する磁界の周波数が互いに異なると、波の干渉現象により、お互いの周波数差に相当する周波数で鍋が加振される。この周波数差が可聴域となると、使用者には鍋鳴り音として聞こえる。

図４は、従来の誘導加熱調理器から発生する振動音の周波数と音圧レベルの関係を示す図である。右加熱口２が３０ｋＨｚ、左加熱口３が２４ｋＨｚで同時に駆動されている場合、従来の誘導加熱調理器から発生する音の周波数と音圧レベルを測定すると、音圧レベルの周波数ピークは３つ確認される。図４のピークａ１は、右加熱口２から発生する磁界による鍋の振動音、図４のピークｂ１は、左加熱口３から発生する磁界による鍋の振動音である。図４に示すａ１及びｂ１の振動音は、可聴域以上であるため使用者には聞こえない。
図４に示すピークｃ１は、右加熱口２から発生する磁界と左加熱口３から発生する磁界の干渉による振動音であり、両者の周波数差に相当する６ｋＨｚの音となる。この周波数差が可聴域となるため、この振動音が干渉音として使用者に聞こえることとなる。

図５は、振動音の周波数と使用者の聴感の関係を示す図である。発生する振動音が１７ｋＨｚ以上の場合、使用者の可聴域よりも高い周波数であるため使用者にはほとんど聞こえない。また、駆動周波数の差分に相当する周波数が０〜４ｋＨｚ未満である場合、振動音は使用者の可聴域であるものの、通常の話し声程度の周波数帯域であるため、耳障りでない聴感となる。一方、４ｋＨｚ以上１７ｋＨｚ未満の周波数帯の振動音は、一般的な高い音（キーン音）であり、使用者に不快感を与え、耳障りとなる。このように、２つの加熱口を同時に動作させる場合、各駆動回路の駆動周波数の差分により耳障りな干渉音が発生しうる。

実施の形態１の誘導加熱調理器では、こうした耳障りな干渉音を抑制する動作を行う。制御回路８は、駆動回路１０と駆動回路１１の駆動周波数を検知し、駆動周波数の差分の範囲が図５における耳障りな周波数帯４ｋＨｚ〜１７ｋＨｚとなった場合、一方の駆動回路を干渉音抑制モードで駆動する。

干渉音抑制モードの動作について説明する。
図６は、干渉音抑制モードにおける駆動回路の駆動周波数のタイムチャートである。また、図７は、干渉音抑制モードにおける駆動周波数と駆動回路の入力電力の関係を示す図である。
図６に示すように、使用者が設定した火力に相当する目標入力電力（図３におけるＰｃ）となる駆動周波数をｆａとすると、干渉音抑制モードでは、駆動回路の駆動周波数を、周期Ｔａ、周波数ｆｂの範囲で連続的に上下動させる（スウィープさせる）制御を行う。

ここで、Ｔａが冗長であると、使用者には小刻みに周波数が上下動するスウィープ音が聞こえてしまうが、Ｔａが小さくなると使用者には複数の周波数が混じりあった白色雑音として聞こえるようになる。聴感上、Ｔａが２０ミリ秒以下となると、スウィープ音が白色雑音として聞こえるようになるため、Ｔａの範囲は２０ミリ秒以下で制御される。

また、周波数の変動幅ｆｂが小さいと、使用者には単一周波数の干渉音として聞こえてしまうため、一定以上の範囲で周波数を上下動させる必要がある。聴感上、周波数の変動幅ｆｂが２ｋＨｚ以上となると、様々な周波数が混じりあった白色雑音として聞こえるようになるため、ｆａは２ｋＨｚ以上で制御される。

次に、干渉音抑制モードにおける駆動周波数と入力電力との関係に着目する。図７に示すように、干渉音抑制モードでは、駆動周波数は使用者が設定した火力に相当する目標入力電力（図７のＰｃ）となる駆動周波数（図７のｆａ）を中心に、上下ｆｂの範囲で駆動周波数を連続的に変動させる（スウィープさせる）制御を行う。目標入力電力となる駆動周波数ｆａを中心に、周波数の変動幅ｆｂで駆動回路の周波数を変動させることから、入力電力も目標入力電力Ｐｃを中心に増減することとなる。ここで、駆動周波数の変動幅であるｆｂが大きいと入力電力の変動幅も大きくなってしまう。そこで、本実施の形態１では、入力電力の変動範囲が、調理上あるいは電力フィードバックの制御上で支障のない範囲内となるよう、駆動周波数の変動幅ｆｂを８ｋＨｚ以下で制御する。

また、図３に示した駆動回路の駆動周波数と入力電力の関係から判るように、入力電力が小さいほど、駆動周波数に対する入力電力の変動幅は小さくなる。そこで、干渉音抑制モードにおける入力電力の変動幅を最小限に抑制するため、本実施の形態１では、駆動回路１０及び駆動回路１１のうち、入力電力の小さい駆動回路を干渉音抑制モードで駆動する。

図８は、実施の形態１を示す誘導加熱調理器から発生する干渉音の周波数と音圧レベルの関係を示す図である。図８において、ピークａ２は干渉音抑制モードで駆動される右加熱口２から発生する磁界による鍋の振動音、ピークｂ２は一定の駆動周波数２４ｋＨｚで駆動される左加熱口３から発生する磁界による鍋の振動音、ピークｃ２は駆動回路１０と駆動回路１１から発生する磁界の干渉による鍋の振動音である。図８に示すａ２及びｂ２は、２０ｋＨｚ以上の可聴域以上の周波数であるため、使用者には鍋鳴り音として聞こえない。図８に示すｃ２は、可聴域の周波数であるが、加熱口２の駆動回路１０の周波数を一定周期で小刻みに変動させているため、駆動回路１０と駆動回路１１から発生する磁界の差分の周波数についても特定の周波数ピークがなく、使用者に聞こえる干渉音の音圧レベルは低減する。また、複数の周波数が混じりあった音となるため、使用者には白色雑音化して聞こえる。

以上のように、本実施の形態１では、近接して配置された右加熱口２と左加熱口３に対応する駆動回路１０と駆動回路１１とが独立して周波数制御される誘導加熱調理器において、駆動回路間の駆動周波数差が連続的に変動するスウィープ状態を継続するように制御する干渉音抑制モードを設けた。干渉音抑制モードでは、駆動回路同士の駆動周波数差がスウィープ状態を継続するよう制御されるので、使用者に聞こえる干渉音を低減させることができる。駆動周波数を変動させる側の駆動回路の駆動周波数を、特定の周波数帯で、特定の繰り返し周期で増減させる制御を行うので、干渉音に特定の周波数ピークがなく、使用者が聞こえる干渉音を低減することができる。
また、本実施の形態１によれば、上記特許文献１に記載の誘導加熱調理器のように、スイッチング周波数を上昇させる必要もないので、周波数上昇に伴う駆動回路の損失を抑制することができる。

また、本実施の形態１では、一方の駆動回路の駆動周波数を固定し、他方の加熱口の駆動回路のみ駆動周波数を変動させる構成とした。このため、駆動回路の駆動周波数が変動することにより入力電力が変動する加熱口を１つに留めることができる。また、制御系（制御回路や制御プログラム）を簡素化することができる。

また、変動させる方の駆動回路の駆動周波数を、操作・表示部で設定された火力に相当する目標電力となる駆動周波数を中心に増減させるため、その駆動回路の平均的な駆動周波数は干渉音抑制モードを行う前後で変化しない。すなわち、上記特許文献１に記載の従来技術のように駆動周波数の大きな上昇がないため、スイッチング損失を低減することができる。

また、干渉音抑制モードで駆動する駆動回路の駆動周波数増減の繰り返し周期を２０ミリ秒以下とすることで、可聴周波数のスウィープ音を白色雑音化することができるため、干渉音を使用者が気にならないようにすることができる。

また、干渉音抑制モードで駆動する駆動回路の駆動周波数増減の範囲を２ｋＨｚ〜８ｋＨｚにするのが好ましい。このようにすることで、干渉音の周波数ピークを分散させることができるとともに、入力電力の変動範囲を調理上支障のないようにすることができる。

また、本実施の形態１では、２つの加熱口に対応して設けられた各駆動回路の駆動周波数差が特定の範囲となった場合にのみ、干渉音抑制モードでの動作を行う。より具体的には、２つの加熱口を構成する駆動回路の駆動周波数差が、使用者にとって干渉音が耳障りとなる４ｋＨｚ〜１７ｋＨｚの範囲となった場合にのみ、干渉音抑制モードでの動作を行うようにした。すなわち、各加熱口の駆動回路がそれぞれ単独で動作する場合や、各駆動回路の駆動周波数差が使用者に対して不快な干渉音を生じさせない場合には、干渉音抑制モードでの動作を行わない。このため、各駆動回路において駆動周波数が特定の繰り返し周期で変動する動作状態を必要最小限に留め、通常の安定動作で駆動する時間を長くすることができる。

また、本実施の形態１では、２つの加熱口を構成する駆動回路のうち、入力電力が小さい方の駆動回路を干渉音抑制モードで駆動するようにした。このため、干渉音抑制モード時の入力電力の変動幅を最小限に留めることができる。

なお、本実施の形態１では、右加熱口２と左加熱口３にそれぞれ対応して設けられた加熱コイル５と加熱コイル６を同時に駆動する際に、干渉音抑制モードによる動作を実行する例を示したが、３つ以上の加熱口のそれぞれに加熱コイルを設けた場合には、複数の加熱コイルのうちいずれか一組を同時に駆動する際に干渉音抑制モードによる動作を実行することができる。

実施の形態２．
前述の実施の形態１では、隣接する２つの異なる加熱口間で発生する干渉音に着目した構成を示した。本実施の形態２では、１つの加熱口に２つの独立駆動される加熱コイルが配置された構成を例に説明する。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と同一の構成には同一の符号を付す。

図９は、実施の形態２を示す誘導加熱調理器の上面図である。実施の形態１と異なるのは、右加熱口２の加熱手段として、加熱コイル５１と加熱コイル５２とが同心円状に配置されている点である。その他の構成については、実施の形態１と同様である。

図１０は、実施の形態２を示す誘導加熱調理器の主要部の回路構成図である。図１０では、右加熱口２に関連する構成を中心に記載している。
加熱コイル５１は、右加熱口２に配置された２個の加熱コイルのうち直径の小さい円形コイルであり、加熱コイル５２は、右加熱口２に配置された２個の加熱コイルのうち直径の大きい円形コイルである。加熱コイル５１と加熱コイル５２は、中心点を同じにして同心円状に配置されている。

加熱コイル５１は、駆動回路５３に接続されている。駆動回路５３は、商用電源９に接続されており、商用電源９の低周波電流を２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ程度の高周波電流に変換して加熱コイル５１に供給する。入力電力検知回路５５は、商用電源９から駆動回路５３へ入力される電力を検知するとともに、入力電力に相当するアナログ電圧信号を制御回路８へ出力する。

加熱コイル５２は、駆動回路５４に接続されている。駆動回路５４は、商用電源９に接続されており、商用電源９の低周波電流を２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ程度の高周波電流に変換して加熱コイル５２に供給する。入力電力検知回路５６は、商用電源９から駆動回路５４へ入力される電力を検知するとともに、入力電力に相当するアナログ電圧信号を制御回路８へ出力する。

制御回路８は、操作表示部７に対して設定された火力に相当する電力となるように、駆動回路５３と駆動回路５４とを独立して周波数制御する。

実施の形態１と同様に、駆動回路５３と駆動回路５４の駆動周波数が異なると、加熱口２に載置した鍋からは駆動周波数の差分に相当する干渉音が発生する。そこで、制御回路８は、駆動回路５３及び駆動回路５４の駆動周波数の差分が、図４に示す耳障りな周波数帯４ｋＨｚ〜１７ｋＨｚの範囲にある場合に、駆動回路５３と駆動回路５４のうち、入力電力の小さい方の駆動回路を干渉音抑制モードで駆動し、干渉音を抑制する。干渉音抑制モードにおける駆動回路の具体的な制御内容は、実施の形態１で述べた通りである。

以上のように、同一の加熱口内に２つの加熱コイルが近接して配置され、独立して周波数制御される構成の誘導加熱調理器において、一方の加熱コイルの駆動回路の駆動周波数を、特定の周波数帯で、特定の繰り返し周期で交互に増減させる干渉音抑制モードで駆動するようにした。このため、駆動回路５３と駆動回路５４の駆動周波数の差異により生じる干渉音が、特定の周波数ピークを含まないようにすることができるので、干渉音の音圧レベルを低減することができる。

実施の形態３．
前述の実施の形態１では、入力電力の大きい方の駆動回路の駆動周波数を固定制御し入力電力の小さい方の駆動回路の駆動周波数をスウィープ制御することで、使用者に聞こえる干渉音を低減しつつ、機器の入力電力の変化幅を最小限に留める形態について説明した。本実施の形態３では、隣接する２つの加熱口に備えた駆動回路の構成を、フルブリッジ構成とハーフブリッジ構成の組み合わせとした場合の実施の形態を示す。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と同一の構成には同一の符号を付す。

図１１は、実施の形態３を示す誘導加熱調理器の回路構成図である。実施の形態１と異なるのは、駆動回路１０Ａ及び駆動回路１１Ａの回路構成がそれぞれ異なる点であり、そのほかの構成については実施の形態１と同様である。

図１１において、２１〜２６はＩＧＢＴであり、制御回路８からの駆動信号により数１０ｋＨｚで高周波駆動を行う。ＩＧＢＴ２１とＩＧＢＴ２２は直列に接続されて一組のスイッチングアームを構成している。同様に、ＩＧＢＴ２３及びＩＧＢＴ２４、ＩＧＢＴ２５及びＩＧＢＴ２６は直列に接続されてそれぞれスイッチングアームを構成している。駆動回路１０Ａは、スイッチングアームを２組備えたフルブリッジ構成のインバータ、駆動回路１１Ａはスイッチングアームを一組備えたハーフブリッジ構成のインバータである。また、２７及び２８は共振コンデンサであり、加熱コイル５、加熱コイル６とそれぞれ共振回路を構成している。

図１２は、実施の形態３を示す誘導加熱調理器の入力電力と制御信号の関係を示す図である。図１２（ａ）は、実施の形態３を示す誘導加熱調理器の駆動回路１０Ａの入力電力とオンデューティの関係を示す図である。また、図１２（ｂ）は、実施の形態３を示す誘導加熱調理器の干渉音抑制モードにおける、駆動回路１０Ａの駆動周波数とオンデューティの関係を示す図である。

一般に、フルブリッジ構成のインバータ回路の電力制御は、周波数制御、あるいは、デューティ制御などにより行われる。周波数制御における駆動周波数と入力電力の関係は、実施の形態１で示した図３の関係にあり、駆動周波数が低いほど入力電力は大きく、駆動周波数が高いほど入力電力は小さくなる関係を有する。一方、デューティ制御におけるデューティと入力電力の関係は、図１２（ａ）に示す関係にあり、ＩＧＢＴ２１及びＩＧＢＴ２３のオンデューティが大きいほど入力電力は大きく、オンデューティが小さいほど入力電力は小さくなる関係を有する。
以上より、例えば駆動周波数を下げながらデューティを下げていく制御を行うなど、駆動周波数とデューティとを互いに調整することで、入力電力が変動しないようにすることができる。このため、フルブリッジ構成のインバータで、周波数制御とデューティ制御を併用すると、入力電力を一定の状態に保ちつつ、駆動周波数を変動させることができる。

本実施の形態３の誘導加熱調理器は、実施の形態１と同様に、右加熱口２と左加熱口３のそれぞれにおいて単独で加熱する場合には、操作表示部７に対して使用者により設定された火力となるように駆動回路１０Ａ及び駆動回路１１Ａの電力フィードバック制御を行う。
しかし、実施の形態１と同様に、隣接した２つの加熱口から発生する磁界の周波数が互いに異なると、波の干渉現象により、お互いの周波数差に相当する周波数で鍋が加振され、この周波数差が可聴域となると使用者には鍋鳴り音として聞こえる。そこで、制御回路８は、駆動回路１０Ａと駆動回路１１Ａの駆動周波数を検知し、駆動周波数の差分の範囲が図５における耳障りな周波数帯４ｋＨｚ〜１７ｋＨｚとなった場合、フルブリッジ構成の駆動回路１０Ａを干渉音抑制モードで駆動する。

実施の形態３における駆動回路１０の干渉音抑制モードの動作について説明を行う。
図１３は、実施の形態３における誘導加熱調理器の干渉音抑制モードにおける駆動回路１０Ａの駆動周波数及びオンデューティのタイムチャートである。図１３において、使用者が設定した火力に相当する目標入力電力（図３のＰｃ）となる駆動周波数をｆａとすると、干渉音抑制モードでは、駆動回路１０Ａの周波数を、周期Ｔａ、周波数ｆｂの範囲で上下動させる制御を行う。

ここで、Ｔａが冗長であると、使用者には小刻みに周波数が上下動するスウィープ音が聞こえてしまうが、Ｔａが小さくなると使用者には複数の周波数が混じりあった白色雑音として聞こえるようになる。聴感上、Ｔａが２０ｍ秒以下となると、スウィープ音が白色雑音として聞こえるようになるため、Ｔａの範囲は２０ｍ秒以下で制御される。

また、駆動周波数の変動幅ｆｂが小さいと、使用者には単一周波数の干渉音として聞こえてしまうため、一定以上の範囲で周波数を上下動させる必要がある。聴感上、駆動周波数の変動幅ｆｂが２ｋＨｚ以上となると、様々な周波数が混じりあった白色雑音として聞こえるようになるため、ｆａは２ｋＨｚ以上で制御される。

実施の形態１と異なるのは、図１３に示すように、駆動回路１０Ａの駆動周波数の変動に合わせて、出力電力が一定となるように駆動回路１０Ａのオンデューティを変動制御する点である。すなわち、図１２（ｂ）に示すように、駆動周波数の増減に合わせて、駆動回路１０のオンデューティを増減させると、駆動周波数が変動しても出力電力は一定となる。このような制御を行うことで、実施の形態１と異なり、入力電力を常時ほぼ一定の状態に保ちつつ、使用者に聞こえる干渉音を抑制することができる。

以上のように、本実施の形態３の誘導加熱調理器は、近接して配置された２つの加熱口に、それぞれ構成の異なる駆動回路１０Ａ（フルブリッジ構成）、駆動回路１１Ａ（ハーフブリッジ構成）を備えた。そして、干渉音抑制モードでは、フルブリッジ構成側の駆動回路１０Ａの駆動周波数を優先して変動させるようにした。このため、加熱口間の干渉音に特定の周波数ピークを生じさせないようにすることができ、干渉音を使用者に聞こえにくくすることができる。また、フルブリッジ構成の駆動回路１０Ａでは、駆動周波数と合わせてデューティの変動を行うことで、入力電力が変動しない状態を保ちつつ干渉音を抑制することができる。

実施の形態４．
前述の実施の形態２では、１つの加熱口に２つの独立駆動される加熱コイルが配置された構成の誘導加熱調理器について説明した。本実施の形態４では、実施の形態２と同様に、１つの加熱口に２つの独立駆動される加熱コイルが配置された構成の誘導加熱調理器において、干渉音抑制モードにおいても入力電力の変動のない駆動方法とする実施の形態を示す。なお、本実施の形態４では、実施の形態１、２との相違点を中心に説明し、実施の形態１、２と同一の構成には同一の符号を付す。

なお、本実施の形態４では特に図示しないが、実施の形態２と同様に、右加熱口２には２つの加熱コイル５１と加熱コイル５２とが配置され、それぞれ、駆動回路５３、駆動回路５４により独立して駆動される構成であるものとする（図９、図１０参照）。

図１４は、実施の形態４を示す誘導加熱調理器の干渉音抑制モードにおける駆動回路の駆動周波数と通電比率のタイムチャートである。図１５は、実施の形態４を示す誘導加熱調理器の干渉音抑制モードにおける駆動回路の入力電力のタイムチャートを示す図である。
実施の形態２と同様に、使用者による操作表示部７の操作により火力が設定されて調理が開始されると、制御回路８は、火力に応じた目標入力電力を設定する。ここで、駆動回路５３の目標入力電力をＰｃ１、駆動回路５４の目標入力電力をＰｃ２とすると、このときの右加熱口２の合計の目標入力電力はＰｃ１とＰｃ２の合算値Ｐｃ１＋Ｐｃ２となる。なお、本実施の形態４では、駆動回路５３及び駆動回路５４の目標電力の内訳を、制御回路８が設定火力により自動で振り分けるものとして説明するが、使用者が操作・表示部の操作により駆動回路５３及び駆動回路５４の目標電力の内訳を任意に設定できる構成としてもよい。

実施の形態２と同様に、駆動回路５３と駆動回路５４の駆動周波数が異なると、加熱口２に載置した鍋からは駆動周波数の差分に相当する干渉音が発生する。そこで、制御回路８は、駆動回路５３と駆動回路５４の駆動周波数の差分が、図４における耳障りな周波数帯４ｋＨｚ〜１７ｋＨｚの範囲にある場合、駆動回路５３と駆動回路５４のうち、入力電力の小さい方の駆動回路を干渉音抑制モードで駆動する。

ここで、駆動回路５４の入力電力が駆動回路５３よりも小さい場合であって、駆動回路５４を干渉音抑制モードで動作させる例を、図１４及び１５を用いて説明する。
図１４（ｂ）に示すように、制御回路８は、駆動回路５４を、目標入力電力Ｐｃ２を得る駆動周波数ｆａを中心に、ｆａ＋ｆｂからｆａ−ｆｂの範囲で、かつ、周期Ｔａでスウィープさせて、駆動回路５４を干渉音抑制モードで駆動する。このときの駆動回路５４の入力電力の挙動は図１５（ｃ）となり、駆動回路５４の駆動周波数のｆａ＋ｆｂからｆａ−ｆｂの増減に同期して、目標入力電力Ｐｃ２を中心にして上下する。図１５（ｃ）に示す駆動回路５４の入力電力の変化は、目標入力電力Ｐｃ２を中心として、変化量Ｐａの振幅で変動することから、Ｐｃ２＋ＰａからＰｃ２−Ｐａの範囲となる。

制御回路８は、駆動回路５４の入力電力の変化量Ｐａを補うよう、図１４（ｂ）に示す駆動回路５４の駆動周波数の変動に同期させて、図１４（ａ）に示すように駆動回路５３の高電位側の通電比率（オンデューティ）を、駆動周波数を固定した状態で変動させる。このときの駆動回路５３の入力電力の挙動は図１５（ｂ）となり、図１５（ｃ）の駆動回路５４の入力電力の変動に同期した挙動を示す。図１５（ｂ）に示す駆動回路５３の入力電力の変化は、目標入力電力Ｐｃ１を中心として、変化量Ｐａの振幅で振動することから、Ｐｃ１＋ＰａからＰｃ１−Ｐａの範囲となる。
このときの右加熱口２の総入力電力は、駆動回路５３及び駆動回路５４の入力電力の和となる。駆動回路５３と駆動回路５４の入力電力の和の挙動は、図１５（ａ）に示す通りであり、右加熱口２全体としてみた場合、入力電力は経時変化のない一定値となる。

以上のように、本実施の形態４の誘導加熱調理器は、同一の加熱口内に２つの加熱コイルが近接して配置され、これらの加熱コイルを独立して周波数制御される構成とした。そして、干渉音抑制モードでは、一方の加熱コイルの駆動回路の駆動周波数を、特定の周波数帯で、かつ、特定の繰り返し周期で交互に増減させて駆動し、駆動周波数を固定する側の駆動回路の通電比率を干渉音抑制モードで駆動する駆動回路の電力変化分を補うよう変動制御するようにした。このようにすることで、２つの駆動回路の駆動周波数の差分により生じる干渉音に特定の周波数ピークを含まないようにして、使用者に干渉音を聴こえにくくすることができる。さらに、各加熱口トータルでの入力電力の変化がない構成としたため、使用者の利便性を向上させることができる。

１トッププレート、２右加熱口、３左加熱口、４中央加熱口、５加熱コイル、６加熱コイル、７操作表示部、８制御回路、９商用電源、１０駆動回路、１０Ａ駆動回路、１１駆動回路、１１Ａ駆動回路、１２入力電力検知回路、１３入力電力検知回路、５１加熱コイル、５２加熱コイル、５３駆動回路、５４駆動回路、５５入力電力検知回路、５６入力電力検知回路、１００誘導加熱調理器。

Claims

被加熱物が載置される天板と、
前記天板の下方に配置され、互いに独立して通電される複数の加熱コイルと、
前記被加熱物を加熱する火力を設定する操作部と、
前記複数の加熱コイルのそれぞれに対応して設けられ、直流電力を高周波電力に変換して前記加熱コイルに供給する複数の駆動回路と、
前記駆動回路への入力電力を検知する入力電力検知回路と、
前記入力電力検知回路により検知される入力電力に基づいて、前記駆動回路の入力電力が、前記操作部で設定された火力に相当する入力電力である目標入力電力となるように前記駆動回路の駆動周波数を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、駆動状態にある２つの前記駆動回路を一組とし、前記一組の駆動回路のうち、一方の駆動回路の駆動周波数を固定制御し、他方の駆動回路の駆動周波数をスウィープさせて、前記一組の駆動回路の駆動周波数の差が連続的に変化するスウィープ状態を継続するよう前記駆動回路を制御する干渉音抑制モードを備え、
前記制御回路は、前記干渉音抑制モードにおいて、
前記一組の駆動回路のうち、前記入力電力検知回路により検知される入力電力が大きい方の駆動回路の駆動周波数を固定制御する
ことを特徴とする誘導加熱調理器。
被加熱物が載置される天板と、
前記天板の下方に配置され、互いに独立して通電される複数の加熱コイルと、
前記被加熱物を加熱する火力を設定する操作部と、
前記複数の加熱コイルのそれぞれに対応して設けられ、直流電力を高周波電力に変換して前記加熱コイルに供給する複数の駆動回路と、
前記駆動回路への入力電力を検知する入力電力検知回路と、
前記入力電力検知回路により検知される入力電力に基づいて、前記駆動回路の入力電力が、前記操作部で設定された火力に相当する入力電力である目標入力電力となるように前記駆動回路の駆動周波数を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、駆動状態にある２つの前記駆動回路を一組とし、前記一組の駆動回路のうち、一方の駆動回路の駆動周波数を固定制御し、他方の駆動回路の駆動周波数をスウィープさせて、前記一組の駆動回路の駆動周波数の差が連続的に変化するスウィープ状態を継続するよう前記駆動回路を制御する干渉音抑制モードを備え、
前記互いに独立して通電される複数の加熱コイルは、一つの加熱口の加熱手段を構成しており、
前記制御回路は、前記干渉音抑制モードにおいて、
前記駆動周波数をスウィープさせる方の駆動回路の周波数変化と同期させて、前記駆動周波数を固定制御する方の駆動回路のオンデューティを連続的に変化させる制御を行う
ことを特徴とする誘導加熱調理器。
前記互いに独立して通電される複数の加熱コイルは、一つの加熱口の加熱手段を構成しており、
前記制御回路は、前記干渉音抑制モードにおいて、
前記駆動周波数をスウィープさせる方の駆動回路の周波数変化と同期させて、前記駆動周波数を固定制御する方の駆動回路のオンデューティを連続的に変化させる制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
被加熱物が載置される天板と、
前記天板の下方に配置され、互いに独立して通電される複数の加熱コイルと、
前記被加熱物を加熱する火力を設定する操作部と、
前記複数の加熱コイルのそれぞれに対応して設けられ、直流電力を高周波電力に変換して前記加熱コイルに供給する複数の駆動回路と、
前記駆動回路への入力電力を検知する入力電力検知回路と、
前記入力電力検知回路により検知される入力電力に基づいて、前記駆動回路の入力電力が、前記操作部で設定された火力に相当する入力電力である目標入力電力となるように前記駆動回路の駆動周波数を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、駆動状態にある２つの前記駆動回路を一組とし、前記一組の駆動回路のうち、一方の駆動回路の駆動周波数を固定制御し、他方の駆動回路の駆動周波数をスウィープさせて、前記一組の駆動回路の駆動周波数の差が連続的に変化するスウィープ状態を継続するよう前記駆動回路を制御する干渉音抑制モードを備え、
前記一組の駆動回路のうちの一方は、スイッチング素子が直列接続されたスイッチングアームを一対備えたハーフブリッジ構成の駆動回路であり、
前記一組の駆動回路のうちの他方は、スイッチング素子が直列接続されたスイッチングアームを２対備えたフルブリッジ構成の駆動回路であり、
前記制御回路は、前記干渉音抑制モードにおいて、
前記ハーフブリッジ構成の駆動回路の駆動周波数を固定制御し、前記フルブリッジ構成の駆動回路の駆動周波数をスウィープさせる
ことを特徴とする誘導加熱調理器。
被加熱物が載置される天板と、
前記天板の下方に配置され、互いに独立して通電される複数の加熱コイルと、
前記被加熱物を加熱する火力を設定する操作部と、
前記複数の加熱コイルのそれぞれに対応して設けられ、直流電力を高周波電力に変換して前記加熱コイルに供給する複数の駆動回路と、
前記駆動回路への入力電力を検知する入力電力検知回路と、
前記入力電力検知回路により検知される入力電力に基づいて、前記駆動回路の入力電力が、前記操作部で設定された火力に相当する入力電力である目標入力電力となるように前記駆動回路の駆動周波数を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、駆動状態にある２つの前記駆動回路を一組とし、前記一組の駆動回路のうち、一方の駆動回路の駆動周波数を固定制御し、他方の駆動回路の駆動周波数をスウィープさせて、前記一組の駆動回路の駆動周波数の差が連続的に変化するスウィープ状態を継続するよう前記駆動回路を制御する干渉音抑制モードを備え、
前記制御回路は、前記干渉音抑制モードにおいて、
前記駆動周波数をスウィープさせる方の駆動回路が、スイッチング素子が直列接続されたスイッチングアームを２対備えたフルブリッジ構成の駆動回路である場合には、前記フルブリッジ構成の駆動回路の駆動周波数の周波数変化と同期させて、当該駆動回路のオンデューティを連続的に変化させる制御を行う
ことを特徴とする誘導加熱調理器。
前記制御回路は、前記干渉音抑制モードにおいて、
前記駆動周波数をスウィープさせる方の駆動回路が、スイッチング素子が直列接続されたスイッチングアームを２対備えたフルブリッジ構成の駆動回路である場合には、前記フルブリッジ構成の駆動回路の駆動周波数の周波数変化と同期させて、当該駆動回路のオンデューティを連続的に変化させる制御を行う
ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。
前記制御回路は、前記干渉音抑制モードにおいて、
前記駆動周波数をスウィープさせる方の駆動回路に対し、
前記目標入力電力を得ることのできる駆動周波数を中心とした所定の変動幅の範囲で、かつ、所定の繰り返し周期で、駆動周波数を交互に増減させるよう制御する
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。
前記干渉音抑制モードにおいて駆動周波数を交互に増減させる前記繰り返し周期は、２０ミリ秒以下である
ことを特徴とする請求項７記載の誘導加熱調理器。
前記干渉音抑制モードにおける前記駆動周波数の変動幅の範囲は、前記目標入力電力を得ることのできる駆動周波数に対して上下それぞれ２ｋＨｚ〜８ｋＨｚの範囲である
ことを特徴とする請求項７または請求項８記載の誘導加熱調理器。
前記制御回路は、
前記一組の駆動回路の駆動周波数の差分が特定の範囲内にある場合にのみ、前記干渉音抑制モードを実行する
ことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。
前記駆動周波数の差分の範囲は、４ｋＨｚ以上１７ｋＨｚ以下である
ことを特徴とする請求項１０記載の誘導加熱調理器。