JP6416648B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、インバータ方式の誘導加熱調理器に関するものである。

従来技術として特許文献１に開示されるような誘導加熱調理器がある。プレートの上面手前に載置部右、載置部左が配置され、これらの間に載置部中央が配置され、プレートを挟んで各載置部の下に調理鍋を加熱するための左右の加熱コイル、加熱コイル中央が設置されている。加熱コイルの下方左側にロースターを設置し、ロースターを設置しない反対側に、基板ケースを設置し、右加熱コイルを駆動する右インバータ回路と左加熱コイルを駆動する左インバータ回路を搭載した左右インバータ基板を最下部に、その上段に加熱コイル中央を駆動する中央インバータ回路を搭載した中央インバータ基板を配置する。この３つのインバータは同様の回路である。このインバータ回路を制御する制御手段とを備え、加熱コイルにインバータ回路によって作られる高周波電源による高周波磁界を発生させることによりプレート上に配置した調理鍋等の被加熱物を加熱する。

特開２００８−２７６０１号公報

近年ロースターで多様な調理をする傾向にあり、そのためにロースターの調理庫を大型化する場合に、特許文献１に開示された従来技術においては、３つのインバータが同様の回路により構成されているため同様の回路２つを搭載するインバータ基板は実装面積が大きく必要であり実装面積が小さくできないという課題があった。

本発明は、安価かつインバータ回路の実装面積を小さくすることができる誘導加熱調理器を提供することである。

本発明の誘導加熱調理器は上記課題を解決するためになされたものであり、本体と、該本体に収納され、商用電源から整流手段に交流電源を供給する経路に配されたカレントトランスと、前記本体に収納され第一の被加熱物を誘導加熱する第一の加熱コイルと、前記本体に収納され第二の被加熱物を誘導加熱する第二の加熱コイルと、前記第一の加熱コイルを駆動する電流共振型インバータ回路と、前記第二の加熱コイルを駆動する電圧共振型インバータ回路と、を有し、前記電流共振型インバータ回路は第一の平滑コンデンサと接続され、前記電圧共振型インバータ回路は第二の平滑コンデンサと接続され、前記整流手段は、前記電流共振型インバータ回路及び前記電圧共振型インバータ回路に共有され、かつ、前記整流手段は、第一の平滑コンデンサへの接続経路とは隔離された直流電源供給経路に設けられたシャント抵抗を経て、前記第二の平滑コンデンサに接続され、前記電流共振型インバータ回路と前記電圧共振型インバータ回路が同時に動作しているとき、前記カレントトランスで検出する入力電流信号から、前記電流共振型インバータ回路の入力電流信号を検出する前記シャント抵抗で検出する入力電流信号の差分を演算して制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、安価かつインバータ回路の実装面積を小さくすることができる。

一実施例の誘導加熱調理器をシステムキッチンに組み込んだ状態の斜視図。 一実施例の誘導加熱調理器の本体の一部を切欠いた斜視図。 一実施例の誘導加熱調理器の回路構成を説明するブロック図。 一実施例の誘導加熱調理器の回路構成図。 一実施例の誘導加熱調理器の基板を説明するブロック。

図１は、本発明の実施例を説明する誘導加熱調理器をシステムキッチンに組み込んだ状態の斜視図である。図２は、本実施例における誘導加熱調理器の本体の一部を切欠いた斜視図である。

図１、図２において、１は、誘導加熱調理器の本体である。２は、本体１の上面を覆うプレートで、耐熱性の高い素材、例えば、結晶化ガラスや非結晶化ガラス等が用いられ、その上面には鍋等の調理器具（被加熱物）が載置される。

３は、プレート枠であり、プレート２の周囲の端部を覆うもので、プレート２の間にはシール材が充填されており、これによりプレート枠３はプレート２に固着されている。そして、プレート２の上に液体がこぼれても、シール材により本体１内部への水の浸入が防止され水密構造が実現される。

また、プレート枠３は本体１にも固定されていて、本体１をシステムキッチン１３に組み込むときには、プレート枠３で本体１を吊り下げて設置される。

４は、鍋位置表示部であり、プレート２の上面に設けられ、鍋等の調理器具の載置場所を表示している。

５は、加熱手段となる本体１に収納する加熱コイルで、プレート２に略水平になるように鍋位置表示部４の下方の本体１内に設けられており、加熱コイル５に高周波電流を印加して高周波磁界を発生させ、プレート２に載置された鍋等の被加熱物を誘導加熱する。

加熱コイル５は、本体手前側左に配置する第１の加熱コイル３１８と、本体手前側右に配置する第３の加熱コイル３３１と、本体奥側で第１の加熱コイル３１８と第３の加熱コイル３３１との間に配置される第２の加熱コイル３２６である。第２の加熱コイル３２６は、第１の加熱コイル３１８と第３の加熱コイル３３１よりも低火力である。ここでいう低火力とは、煮込み調理で長時間煮込む調理や湯せんで保温するなどの火力である。そして且つ、第２の加熱コイル３２６は、プレート２上で、使用者が被加熱物を加熱するときに、かき回す、すくう、ひっくり返す等の操作が少ない位置に設ける。そのため、第２の加熱コイル３２６は、必ずしも本体奥側で第１の加熱コイル３１８と第３の加熱コイル３３１との間でなくともよい。たとえば、本体１を壁側に設置する場合に壁に最も近い位置に設けたものでもよい。

６は、グリル加熱手段であり、加熱コイル５の下方で本体１の左側または右側（本実施例では左側）の本体１前面部に設けられ、矩形状の箱体で構成されていて、中に入れられた被加熱物を加熱するシーズヒータ、加熱コイル等の加熱手段を有している。

７は、グリル加熱手段６の扉で、とって７ａが設けられており、グリル加熱手段６の内部には扉７に伴って出し入れ可能な被加熱物を載せる受け皿（図示せず）が収納されている。

５００は、加熱コイル５を駆動する後述のインバータ回路６００を収納する収納部である。基板４００は収納部５００に収納される。収納部５００は、本体１の内部で、グリル加熱手段６の右側に限るものではなく、グリル加熱手段６の上側でもよく、区切られた空間を備えてノイズを遮断するものである。

８は、プレート枠３の後枠部に開口する吸気部であり、後記するインバータ回路６００や加熱コイル５等を冷却する空気を本体１内部に備える冷却ファンにより吸気する。吸気部８は、本体１の前面、下面でもよい。

９は、プレート枠３の後枠部に開口する排気部であり、インバータ回路６００や加熱コイル５等を冷却した空気やグリル加熱手段６からの排煙を排気する。そして、吸気部８、及び排気部９は、プレート２上にこぼした液体が開口部から吸気部８や排気部９内に落下しても本体１内部のインバータ回路６００等に浸入しない構成となっている。

１０は、開閉収納式の前面操作部で、主にグリル加熱手段６を操作するものであり、本実施例ではグリル加熱手段６の隣に位置するように本体１の前面右側に設けられている。

また、前面操作部１０は、閉じているときに上部を本体１側に押すことによりロック装置（図示せず）が解除され、前面操作部１０の上部が前面側にバネと制御装置（図示せず）により前面側にゆっくりと回動して飛び出すようになっており、逆に閉じるときは上部を本体１側に向かって押し込むことにより本体１に収納され、ロック装置により保持される構成となっている。

なお、図１は前面操作部１０が開いている状態を示し、図２は前面操作部１０が閉じている状態を示す。

前面操作部１０の前面操作キー１０ａは、グリル加熱手段６のシーズヒータ、加熱コイル等の加熱手段を入切する等の操作を行い、前面操作キー１０ａで操作した内容は前面表示部１０ｂで使用者に判り易く表示される。

１１は、電源切／入スイッチで、本体１前面に設けられ、本体１の主電源の入切を行う。

１２は、上面操作部で、プレート枠３の前側に設けられており、夫々の加熱コイル５の出力等を調整する上面操作キー１２ａから構成されている。

図３は実施例１における誘導加熱調理器の回路構成を説明するブロック図である。

図３において、３０１は、誘導加熱調理器に入力する商用の交流電源である商用電源である。３０２は、グリル加熱手段６の内部に入れられた被加熱物を加熱するシーズヒータである。３０３は、シーズヒータ３０２の通電を制御するヒータ制御回路である。

３２１は、第１の加熱コイル３１８を駆動する電流共振型インバータ回路である。３２８は、第２の加熱コイル３２６を駆動する電圧共振型インバータ回路３２８である。電圧共振型インバータ回路３２８は、電流共振型インバータ回路３２１より少ない部品構成である。３３２は、第３の加熱コイル３３１を駆動する電流共振型インバータ回路３３２である。インバータ回路６００は、電流共振型インバータ回路３２１、電圧共振型インバータ回路３２８と電流共振型インバータ回路３３２である。

３２９は、マイクロコンピュータで構成された制御手段で、前面操作キー１０ａや、上面操作キー１２ａの操作信号を入力し、前面表示部１０ｂ、上面表示部１２ｂに表示信号を出力する。また、シーズヒータ３０２の通電を制御するヒータ制御回路３０３や、加熱コイル５の通電を制御するインバータ回路６００に制御信号を出力する。

３１１は、温度検出器で、プレート２の下面の温度を検出し、被加熱物である鍋の温度を、プレート２を介して検出するサーミスタや、プレート２を透過して鍋底の温度を赤外線で検知する赤外線センサである。

３０８は、フィルタ回路を搭載したフィルタ手段であり、インバータ回路６００より生じる雑音ノイズを抑制し、雑音ノイズが商用電源３０１に漏洩することを防ぐ。

図４は本実施例における誘導加熱調理器の回路構成図である。

商用電源３０１から整流手段であるダイオードブリッジ３１２に商用の交流電源を供給する経路には入力電流を検出するためのカレントトランス３１３を備え、ダイオードブリッジ３１２に流れ込む電流を検出する。ダイオードブリッジ３１２の正極出力端子にインダクタ３１４を接続しインダクタ３１４とダイオードブリッジ３１２の負極出力端子間に平滑コンデンサ３１５を接続し、平滑コンデンサ３１５の両端子間には、ＩＧＢＴ３１６、３１７と第１の加熱コイル３１８と共振コンデンサ３１９、３２０で構成される電流共振型インバータ回路３２１を接続する。

また、ダイオードブリッジ３１２の正極出力端子にはインダクタ３１４への接続経路とは隔離された直流電源供給経路にてインダクタ３２３が接続される。隔離された直流電源供給経路とは、基板のパターンにおいて、ダイオードブリッジ３１２の正極出力端子が接続した部分から、インダクタ３１４へ接続するパターンと、インダクタ３２３へ接続するパターンとが分岐して設けられていることをいうものである。

また、ダイオードブリッジ３１２の負極出力端子には、平滑コンデンサ３１５への接続経路とは隔離された直流電源供給経路に電流検出用のシャント抵抗３２２を備え、平滑コンデンサ３２４に接続する。同様に、隔離された直流電源供給経路とは、基板のパターンにおいて、ダイオードブリッジ３１２の負極出力端子が接続した部分から、平滑コンデンサ３１５へ接続するパターンと、シャント抵抗３２２へ接続するパターンとが分岐して設けられていることをいうものである。

平滑コンデンサ３２４の両端子間には第２の加熱コイル３２６と共振コンデンサ３２７とＩＧＢＴ３２５で構成する電圧共振型インバータ回路３２８を接続する。

カレントトランス３１３で検出したダイオードブリッジ３１２に供給される入力電流信号は制御手段３２９に入力され、シャント抵抗３２２にて検出した電圧共振型インバータ回路３２８に供給される入力電流信号は増幅回路３３０で増幅され制御手段３２９に入力される。

制御手段３２９は電圧共振型インバータ回路３２８の半導体スイッチング素子であるＩＧＢＴ３２５と電流検出用のシャント抵抗３２２との接続点Ａの電位を基準電位とする。

電流共振型インバータ回路３２１と電圧共振型インバータ回路３２８とが組み合わされて基板４００に実装され同一の収納部５００に収納している。（図５）
更に、電流共振型インバータ回路３２１と電圧共振型インバータ回路３２８とが実装された基板４００（図５）に、商用電源３０１を整流する１つの整流手段であるダイオードブリッジ３１２を実装し、ダイオードブリッジ３１２に、第１の加熱コイル３１８を駆動する電流共振型インバータ回路３２１と、第２の加熱コイル３２６を駆動する電圧共振型インバータ回路３２８とが接続されている。

制御手段３２９は電圧共振型インバータ回路３２８のみが動作している時は、シャント抵抗３２２で検出した入力電流信号を電圧共振型インバータ回路３２８への入力電流として認識する。制御手段３２９は、電流共振型インバータ回路３２１のみが動作している時は、カレントトランスで検出した入力電流信号を電流共振型インバータ回路３２１への入力電流として認識する。

また、制御手段３２９は、電圧共振型インバータ回路３２８と電流共振型インバータ回路３２１が同時に動作している時には、電圧共振型インバータ回路３２８は、電圧共振型インバータ回路３２８のみが動作している時と同様で、シャント抵抗３２２で検出した入力電流信号を電圧共振型インバータ回路３２８への入力電流として認識する。一方、電流共振型インバータ回路３２１は、カレントトランス３１３で検出した入力電流信号とシャント抵抗３２２で検出した入力電流信号との差分を制御手段３２９で演算した値を電流共振型インバータ回路３２１への入力電流として認識する。

そのため、ダイオードブリッジ３１２を２つのインバータ回路（電圧共振型インバータ回路３２８と電流共振型インバータ回路３２１）に共用しても、接続された電圧共振型インバータ回路３２８と電流共振型インバータ回路３２１へのそれぞれの入力電流を検出でき、制御手段３２９で制御することができる。

これらにより、安価に生産することができ、インバータ回路６００の実装面積を小さくすることができる。

同じ電流共振型のインバータ回路を並べると実装面積も大きくなってしまうのに対して、電流共振型インバータ回路３２１と電圧共振型インバータ回路３２８とが組み合わされて基板４００に実装され同一の収納部５００に収納しているので実装面積を小さくすることができる。

１つのインバータ回路に対し１つの整流手段を備える構成では、部品点数が増え、実装面積も大きくなってしまうのに対して、１つの整流手段であるダイオードブリッジ３１２を２つのインバータ回路（電圧共振型インバータ回路３２８と電流共振型インバータ回路３２１）に共用することで安価に生産することができ、インバータ回路６００の実装面積を小さくすることができる。

この誘導加熱調理器において使用される電流共振型インバータ回路３２１と電圧共振型インバータ回路３２８を比べると、電圧共振型インバータ回路３２８は、電流共振型インバータ回路３２１より少ない部品で構成可能である。しかし、電圧共振型インバータ回路３２８は、被加熱物である鍋を加熱する火力の調節範囲（弱火〜強火）を広く設けることが苦手な回路であり、そのため、弱火では断続加熱によりＯＦＦ時間を調節して平均火力で弱火を確保しながら加熱する範囲が広くなる傾向にある。そこで、後述する使い勝手から、鍋の加熱する最大火力が弱く、頻繁に火力の調整が必要のない煮込みや保温など、火力を一定にして使用される側の加熱手段に電圧共振型インバータ回路３２８を用いることで、前述した苦手を無くすることが可能となり、電流共振型インバータ回路３２１と電圧共振型インバータ回路３２８を共存して使用する利点が大きくなる。この加熱手段は本実施例で示す奥側の加熱コイル第２の加熱コイル３２６が該当する。例えば図１に示す誘導加熱調理器は、三カ所の加熱部を備え、奥側の第２の加熱コイル３２６は、位置的に調理者の手の届きにくい場所であり、手前の加熱手段に鍋が置かれた状態で、奥側の第２の加熱コイル３２６に手を伸ばすと、手前側の調理鍋から調理中に発生する蒸気により、奥側の第２の加熱コイル３２６で手を動かす調理は行いにくい。したがって、第２の加熱コイル３２６で行う調理の種類は調理者があまり手を動かさなくても良い料理、主に煮込みや保温などの調理に適している。また、煮込みや保温は火力も弱くて済み、最大消費電力も限りがあることから、奥側に設置する加熱コイルの火力を、手前側に対応して設置されている加熱コイルの火力より弱くし、消費電力が小さくなるよう設定されている。例えば手前側の２カ所の加熱部の最大火力は３ｋＷ、中央奥側の加熱部は１．６ｋＷとなっている。

また、低火力側の電流検出部にシャント抵抗３２２を用いることで、シャント抵抗３２２の発熱を小さくすることができる。

以上回路構成については、図４を用いて主に二つの加熱手段を設けた場合に、電流共振型インバータ回路３２１と電圧共振型インバータ回路３２８を用いる説明を行った。次に加熱手段を三つ設けた場合は、電流共振型インバータ回路３２１と電圧共振型インバータ回路３２８を用い、三つ目は、電流共振型インバータ回路３２１もしくは電圧共振型インバータ回路３２８のどちらを用いても良い。前述した使い勝手から回路を決定して使用しても良い。また電流検出方法については、カレントトランス３１３もしくはシャント抵抗３２２のどちらの方式を採用しても良い。

また、加熱手段が四つの場合は、電流共振型インバータ回路３２１と電圧共振型インバータ回路３２８を各二個ペアで使用すると効率が良い。

１ 本体
２ プレート
３０１ 商用電源
３１２ ダイオードブリッジ
３１３ カレントトランス
３１８ 第１の加熱コイル
３２１ 電流共振型インバータ回路
３２２ シャント抵抗
３２６ 第２の加熱コイル
３２８ 電圧共振型インバータ回路
３２９ 制御手段
３３１ 第３の加熱コイル
４００ 基板
５００ 収納部
Ａ 接続点

Claims (3)

1. 本体と、
   該本体に収納され、商用電源から整流手段に交流電源を供給する経路に配されたカレントトランスと、
   前記本体に収納され第一の被加熱物を誘導加熱する第一の加熱コイルと、
   前記本体に収納され第二の被加熱物を誘導加熱する第二の加熱コイルと、
   前記第一の加熱コイルを駆動する電流共振型インバータ回路と、
   前記第二の加熱コイルを駆動する電圧共振型インバータ回路と、を有し、
   前記電流共振型インバータ回路は第一の平滑コンデンサと接続され、
   前記電圧共振型インバータ回路は第二の平滑コンデンサと接続され、
   前記整流手段は、前記電流共振型インバータ回路及び前記電圧共振型インバータ回路に共有され、かつ、
   前記整流手段は、第一の平滑コンデンサへの接続経路とは隔離された直流電源供給経路に設けられたシャント抵抗を経て、前記第二の平滑コンデンサに接続され、
   前記電流共振型インバータ回路と前記電圧共振型インバータ回路が同時に動作しているとき、前記カレントトランスで検出する入力電流信号から、前記電流共振型インバータ回路の入力電流信号を検出する前記シャント抵抗で検出する入力電流信号の差分を演算して制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 前記制御手段は、前記電圧共振型インバータ回路の半導体スイッチング素子に接続される電流検出用のシャント抵抗の一端側の電位を基準電位として、前記シャント抵抗の他端側に発生する電位に応じて前記半導体スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 前記電流共振型インバータ回路で駆動される前記第一の加熱コイルの最大火力は、前記電圧共振型インバータ回路で駆動される前記第二の加熱コイルの最大火力よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。