JP5854897B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents
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Description
このように駆動周波数の範囲を高い周波数帯に設定したインバータは、駆動用パワー素子(例えばIGBT)等のスイッチング素子のスイッチング損失が増大するという問題点があった。
また、スイッチング損失の増大により発熱量も増大することから、これらを冷却する冷却手段の冷却性能を向上する必要がありコストが増加するという問題点があった。
また、冷却手段としての冷却ファンの送風量が増加し騒音が増大するという問題点があった。
また、スイッチング損失が増大することなく干渉音を抑制することができる誘導加熱調理器を得るものである。
また、調理上の使い勝手を損なうことなく干渉音を抑制することができる誘導加熱調理器を得るものである。
このため、複数の加熱コイルを駆動する際に生じる干渉音を抑制することができる。
また、優先インバータが駆動する加熱コイルの火力が変化しないので、調理上の使い勝手を損なうことなく干渉音を抑制することができる。
図1は実施の形態1に係る誘導加熱調理器の外観を示す斜視図である。
図1において、誘導加熱調理器100の本体ケース1の上部には、枠体3を介して本体ケース1に取り付けられたトッププレート2が設けられている。トッププレート2は、耐熱強化ガラスにより構成され、その裏面には内部が見えないように印刷が施されている。トッププレート2の表面には、被加熱物である調理容器の載置位置を示す例えば3つの円形状の左加熱口HL、右加熱口HR及び中央加熱口HCが印刷等の方法で表示されている。本体ケース1内には、各加熱口HL、HR、HCに対応して3つの加熱コイル22、25、28が配置されている。
図2において、左インバータ21、中央インバータ27、右インバータ24(以下、区別しないときは単に「インバータ」という)は、例えばハーフブリッジ型またはフルブリッジ型のインバータであり、スイッチング素子がオンオフ制御されることにより、入力された直流電力を高周波電力に変換して出力するものである。
左インバータ21の出力端には、左加熱口HLの下方に配置された加熱コイル22、および共振コンデンサ23の直列回路が負荷回路として接続されている。
中央インバータ27の出力端には、中央加熱口HCの下方に配置された加熱コイル28、および共振コンデンサ29の直列回路が負荷回路として接続されている。
右インバータ24の出力端には、右加熱口HRの下方に配置された加熱コイル25、および共振コンデンサ26の直列回路が負荷回路として接続されている。
各インバータは、従マイコン31からの制御信号によりスイッチング素子がオンオフ制御され、駆動周波数が制御される。
なお、各インバータにおける駆動周波数の範囲(最低周波数から最大周波数の範囲)は、少なくとも一部において重複するように設定されている。
従マイコン31は、主マイコン30からの指令に基づき、選択された加熱口に対応するインバータの駆動周波数を可変して、当該インバータの出力電力が設定火力となるように周波数制御を行う。
このように、1つの従マイコン31により複数のインバータの駆動を制御することで、従マイコン31をインバータ毎に設ける必要が無く、製品コストを低減することができる。
ここでは、右加熱口HRを動作させ、この右加熱口HRの動作中に左加熱口HLを動作させる場合を例に説明する。
従マイコン31は、主マイコン30からの指令に基づき、右加熱口HRに対応する右インバータ24の駆動周波数を設定し、右インバータ24の出力電力が所望の設定火力となるように周波数制御を行う。
なお、主マイコン30は、操作部から火力設定が変更される操作がされると、変更後の火力指令値を従マイコン31に送信し、従マイコン31は、この火力指令値に応じて駆動周波数を設定し、所望の設定火力となるようにインバータの出力を制御する。
このとき、従マイコン31は、主マイコン30からの指令に基づき、左加熱口HLに対応する左インバータ21の駆動周波数を設定し、左インバータ21の出力電力が所望の設定火力となるように周波数制御を行う。
この耳障りな音の周波数領域は、例えば5kHz以上15kHz以下の範囲である。
ここで、周波数が5kHz〜15kHzの範囲である高周波音(キーン音)は、使用者に不快感を与え耳障りとなる。一方、5kHz以下の低周波音は、使用者の可聴域であるため多少は聞こえるものの、通常の話し声程度の周波数帯域であることから、高周波音と比較して耳障りではない聴感となる。なお、周波数が15kHzを超える場合、個人差はあるものの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ことが知られている。
なお、上記聴感の区分けは大まかなものであり数値を限定するものではない。
本実施の形態1においては、従マイコン31が優先インバータ選択動作を行う。
従マイコン31は、2つのインバータが駆動したとき、先に駆動したインバータを優先インバータとして選択し、後に駆動したインバータを非優先インバータとして選択する。
上記の例では、先に駆動した右インバータ24を優先インバータとし、後に駆動した左インバータ21を非優先インバータとして選択する。
本実施の形態1においては、従マイコン31が周波数制限動作を行う。
従マイコン31は、優先インバータを含む2つのインバータが駆動状態である場合において、この2つのインバータの駆動周波数の差分周波数を算出する。
そして、この差分周波数が、耳障りな音の周波数領域として予め設定した周波数の範囲内(例えば5kHz以上15kHz以下)に含まれるとき、差分周波数が耳障りな音の周波数領域に含まれないように、非優先インバータの駆動周波数を変化させる。
例えば、右インバータ24の駆動周波数が25kHzであり、左インバータ21の駆動周波数が20kHzである場合、差分周波数は5kHzとなる。
この場合、差分周波数(5kHz)が耳障りな音の周波数領域(例えば5kHz以上15kHz以下)に含まれるため、非優先インバータとして選択された左インバータ21の駆動周波数を変化させて、差分周波数が耳障りな音の周波数領域に含まれないように制御する。
例えば、右インバータ24の駆動周波数が25kHzであり、左インバータ21の駆動周波数が20kHzである場合、非優先インバータである左インバータ21の駆動周波数を、23kHzに上昇させる。これにより、差分周波数が2kHzとなり耳障りな音の周波数領域(5kHz以上15kHz以下)に含まれなくなる。
このように、差分周波数の大きさに応じて非優先インバータの駆動周波数を変化させることで、非優先インバータの駆動周波数の変化量を少なくすることができ、当該非優先インバータの出力電力の変化量を少なくすることができる。
また、非優先インバータの駆動周波数を上昇させる場合、当該インバータの出力電力(火力)が設定火力よりも低い火力に遷移するが、これにより当該インバータの最大使用火力を超えないようにすることができると共に、当該インバータの故障を防止することが可能となる。
このような駆動周波数の変化による火力(電力)の変動を抑制するため、所望の火力となるようにデューティ可変制御を合わせて行うようにしても良い。なお、後述する他の実施の形態においても同様に、デューティ可変制御を合わせて行うようにしても良い。
例えば、インバータの駆動周波数を上昇させて出力電力が低下する場合には、インバータのスイッチング素子のオンデューティ比を上昇させることで出力電力を上昇させ、火力指令により設定される火力を維持するように制御する。
例えば、右加熱口HR、左加熱口HL、中央加熱口HCの順で加熱動作した場合、優先インバータ選択動作において、右インバータ24を優先インバータとして選択し、左インバータ21、および中央インバータ27を非優先インバータとして選択する。
そして、周波数制限動作において、各インバータの相互の差分周波数を算出し、上記動作と同様に、差分周波数が耳障りな音の周波数領域に含まれないように、2つの非優先インバータをそれぞれ制御する。
このように、優先インバータを含む2つ以上のインバータが駆動状態である場合において、2つ以上のインバータの駆動周波数の差分周波数が、可聴周波数領域のうち耳障りな音の周波数領域として予め設定した周波数の範囲内に含まれるとき、差分周波数が耳障りな音の周波数領域に含まれないように、非優先インバータの駆動周波数を変化させる。
このため、複数のインバータを駆動する際に生じる耳障りな干渉音の発生を抑制することができる。
また、優先インバータが駆動する加熱コイルの火力が変化しないので、この加熱口の調理においては使用者が意図した所望の火力を得ることができ、調理上の使い勝手を損なうことなく干渉音を抑制することができる。
また、各インバータにおける駆動周波数の範囲(最低周波数から最大周波数の範囲)が、少なくとも一部において重複する場合であっても、干渉音を抑制することができるため、上記特許文献1の技術のように、駆動周波数の周波数帯を高く設定する必要が無く、インバータのスイッチング損失の増大を抑制することができる。よって、回路の発熱を抑制でき、冷却ファン等の冷却能力が増大することを抑制できる。
このため、使用者が特段の操作等を行うことなく、先行させて動作させたインバータを優先インバータとすることができる。よって、使用者は、先に動作させた加熱口の火力が制限されない加熱口であると認識することができ、先に動作させた加熱口の調理においては使用者が意図した所望の火力を得ることができ、調理上の使い勝手を向上することができる。
このため、非優先インバータの駆動周波数が変化しても、所望の設定火力を維持することができる。
このため、従マイコン31をインバータ毎に設ける必要が無く、製品コストを低減することができる。
上記実施の形態1では、先に駆動したインバータを優先インバータとして選択し、後に駆動したインバータを非優先インバータとして選択した。
本実施の形態2においては、優先インバータを選択する先後の関係を切り替え可能とする形態について説明する。
図3に示すように、本実施の形態2においては、上記実施の形態1(図2)の構成に加え、優先インバータの選択条件を設定する先後切替手段40を備えている。
この先後切替手段40は、例えば上面操作部10に設けたスイッチ等により構成される。先後切替手段40は、先行のインバータを優先する設定、または、後行のインバータを優先する設定の何れかを主マイコン30に入力する。
主マイコン30は、先後切替手段40からの設定情報を従マイコン31に送信する。
なお、その他の構成は、上記実施の形態1と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。
なお、本実施の形態2における周波数制限動作は上記実施の形態1と同様である。
本実施の形態2においても、従マイコン31が優先インバータ選択動作を行う。
従マイコン31は、先後切替手段40により先行のインバータを優先する設定がされた場合において、2つのインバータが駆動したとき、先に駆動したインバータを優先インバータとして選択し、後に駆動したインバータを非優先インバータとして選択する。
例えば右インバータ24が駆動した後に左インバータ21が駆動した場合、先に駆動した右インバータ24を優先インバータとし、後に駆動した左インバータ21を非優先インバータとして選択する。
例えば右インバータ24が駆動した後に左インバータ21が駆動した場合、後に駆動した左インバータ21を優先インバータとし、先に駆動した右インバータ24を非優先インバータとして選択する。
さらに、本実施の形態2においては、先後切替手段40により先行のインバータを優先するか、または、後行のインバータを優先するかを切り替えることが可能となる。よって、使用者は、先に動作させた加熱口または後に動作させた加熱口の何れを優先とするかを選択することができ、調理内容(揚げ物等)に応じて選択したい加熱口と、加熱口の使用順番も考慮した調理上の使い勝手を向上することができる。
本実施の形態3においては、複数の加熱口のうち、任意の加熱口を優先加熱口として選択する形態について説明する。
図4に示すように、本実施の形態3においては、上記実施の形態1(図2)の構成に加え、複数の加熱口のうち何れかの加熱口を優先加熱口として選択する優先加熱口選択手段41を備えている。
この優先加熱口選択手段41は、例えば上面操作部10に設けたスイッチ等により構成される。優先加熱口選択手段41は、使用者の操作により、左加熱口HL、右加熱口HR、中央加熱口HCのうち何れか一つが優先加熱口として選択され、この優先加熱口の情報を主マイコン30に入力する。
主マイコン30は、優先加熱口選択手段41からの優先加熱口の情報を従マイコン31に送信する。
なお、その他の構成は、上記実施の形態1と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。
なお、本実施の形態3における周波数制限動作は上記実施の形態1と同様である。
本実施の形態3においても、従マイコン31が優先インバータ選択動作を行う。
従マイコン31は、優先加熱口に設けられた加熱コイルを駆動するインバータを、優先インバータとして選択し、優先加熱口以外に設けられた加熱コイルを駆動するインバータを、非優先インバータとして選択する。
例えば、右加熱口HRが優先加熱口として選択された場合、この右加熱口HRに設けられた加熱コイル25を駆動する右インバータ24を、優先インバータとして選択する。
また、それ以外の左加熱口HL、および中央加熱口HCの加熱コイルを駆動する左インバータ21と中央インバータ27を、非優先インバータとして選択する。
さらに、本実施の形態3においては、優先加熱口選択手段41により複数の加熱口のうち任意の加熱口を、優先インバータにより駆動する優先加熱口として選択することが可能となる。
このため、誘導加熱調理器の設置環境(左右の何れかが壁面に面している等)や、使用頻度の高い加熱口、使用者の利き腕に適した加熱口などにより、所望の火力を得る加熱口を使用者が任意に選択することができる。よって、調理上の使い勝手を向上することができる。
例えば、優先加熱口選択手段41から優先加熱口を選択する操作が入力されていない場合には、上記実施の形態1または2の優先インバータ選択動作により、優先インバータを選択する。そして、調理途中などに優先加熱口選択手段41から優先加熱口を選択する操作が入力された場合には、上記実施の形態1または2の優先インバータ選択動作に代えて、本実施の形態3における優先インバータ選択動作を行うようにしても良い。
上記実施の形態1〜3では、1つの主マイコン30と1つの従マイコン31により、本発明における制御手段を構成する場合を説明した。
本実施の形態4では、従マイコンをインバータ毎に設ける形態について説明する。
図5に示すように、本実施の形態4における誘導加熱調理器は、1つの主マイコン35と、インバータ毎に設けられた複数の従マイコン32、33、34とを備えている。
従マイコン32は、主マイコン35からの指示に基づき、左インバータ21の駆動を制御する。
従マイコン34は、主マイコン35からの指示に基づき、中央インバータ27の駆動を制御する。
従マイコン33は、主マイコン35からの指示に基づき、右インバータ24の駆動を制御する。
このように、インバータ毎に複数の従マイコンを設けることで、従マイコンが1つの場合と比較して、パターン配線を容易にすることができる。
なお、本実施の形態4においても、上記実施の形態2で説明した先後切替手段40や、上記実施の形態3で説明した優先加熱口選択手段41を設ける構成としても良い。
従マイコン32、33、34は、主マイコン35の指令に基づき、対応するインバータの駆動周波数を可変して、当該インバータの出力電力を制御する。
また、従マイコン32、33、34は、対応するインバータの駆動周波数の情報を主マイコン35に送信する。
本実施の形態4においては、主マイコン35が優先インバータ選択動作を行う。
具体的動作は、上記実施の形態1〜3の何れかと同様である。
本実施の形態4においては、主マイコン35が、各従マイコンから取得した駆動周波数から差分周波数を算出し、各従マイコンに対して周波数制限動作を行う。
具体的動作は、上記実施の形態1と同様である。
Claims (8)
- 被加熱物が載置されるトッププレートと、
前記トッププレートに形成され、前記被加熱物の載置位置を示す複数の加熱口と、
前記加熱口毎に1つまたは複数設けられ、該加熱口に載置された前記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力を供給する複数のインバータと、
設定火力に応じて前記インバータの駆動周波数を可変させ、前記複数のインバータの出力電力をそれぞれ制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、
前記複数のインバータのうち何れかのインバータを優先インバータとして選択し、他のインバータを非優先インバータとして選択し、
前記優先インバータを含む2つ以上の前記インバータが駆動状態である場合において、
前記2つ以上のインバータの駆動周波数の差分周波数が、可聴周波数領域のうち耳障りな音の周波数領域として予め設定した周波数の範囲内に含まれるとき、
前記差分周波数が前記耳障りな音の周波数領域のうち高周波側に含まれる場合、前記差分周波数が前記耳障りな音の周波数領域を超えるように、前記非優先インバータの駆動周波数を変化させ、
前記差分周波数が前記耳障りな音の周波数領域のうち前記高周波側よりも低い低周波側に含まれる場合、前記差分周波数が前記耳障りな音の周波数領域を下回るように、前記非優先インバータの駆動周波数を変化させる
ことを特徴とする誘導加熱調理器。 - 前記制御手段は、
2つの前記インバータが駆動したとき、先に駆動した前記インバータを前記優先インバータとして選択し、後に駆動した前記インバータを前記非優先インバータとして選択する
ことを特徴とする請求項1記載の誘導加熱調理器。 - 前記優先インバータの選択条件を設定する先後切替手段を備え、
前記制御手段は、
前記先後切替手段により先行のインバータを優先する設定がされた場合において、2つの前記インバータが駆動したとき、
先に駆動した前記インバータを前記優先インバータとして選択し、後に駆動した前記インバータを前記非優先インバータとして選択し、
前記先後切替手段により後行のインバータを優先する設定がされた場合において、2つの前記インバータが駆動したとき、
後に駆動した前記インバータを前記優先インバータとして選択し、先に駆動した前記インバータを前記非優先インバータとして選択する
ことを特徴とする請求項1記載の誘導加熱調理器。 - 前記複数の加熱口のうち何れかの加熱口を優先加熱口として選択する優先加熱口選択手段を備え、
前記制御手段は、
前記優先加熱口に設けられた前記加熱コイルを駆動するインバータを、前記優先インバータとして選択し、
前記優先加熱口以外に設けられた前記加熱コイルを駆動するインバータを、前記非優先インバータとして選択する
ことを特徴とする請求項1記載の誘導加熱調理器。 - 前記制御手段は、
前記差分周波数が前記耳障りな音の周波数領域に含まれないように、前記非優先インバータの駆動周波数を変化させる際、
出力電力が設定火力となるように、当該非優先インバータを構成するスイッチング素子のデューティ比を可変する
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。 - 前記耳障りな音の周波数領域は、5kHz以上15kHz以下である
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。 - 前記制御手段は、
1つの主マイコンと、
前記主マイコンからの指示に基づき、前記複数のインバータの駆動をそれぞれ制御する、1つの従マイコンと
を備えた
ことを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。 - 前記制御手段は、
1つの主マイコンと、
前記インバータ毎に設けられ、前記主マイコンからの指示に基づき、前記インバータの駆動を制御する複数の従マイコンと
を備えた
ことを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。
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