JPH0334286A - 電磁調理器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はインバータ回路を駆動して被加熱物を加熱する
電磁調理器に関し、特に複数のインバータ回路を具備し
た電磁調理器に関するものである。

（従来の技術） 電磁調理器は炎が生じないので安全性が高く、又熱効率
が高い等の利点を有し、種々の電磁調理器が開発されて
いる。

また電磁調理器は高周波磁界を発生する際に異音を発生
する場合があるが、インバータ回路の発振周波数を可聴
領域以上の値に設定することにょり異音の発生を防止す
るようにしている。

また複数のインバータ回路を有して同時に複数種類の調
理を行い得る、いわゆる多口型の電磁調理器では、隣り
合うインバータ回路の発振周波数の差による干渉音によ
って異音を発生する。

このような多口型の電磁調理器において、隣り合う２つ
のインバータ回路を駆動してホーロー鍋を同時に加熱し
たときのインバータ回路の発振周波数に対する音圧レベ
ルを第６図及び第７図に示す。

第６図は１つの電磁調理器の火力を「弱」から「強」へ
変化させ、もう１つの電磁調理器の火力を「強」に固定
した場合に低周波領域を測定した結果を（Ａ）、（Ｂ）
、（Ｃ）、（Ｄ）の順に示し、第７図（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）、（Ｄ）は高周波領域を測定した場合を示してい
る。

尚、第６図及び第７図共に縦軸に示した音圧レベルは同
一の目盛であり、測定に際してはスペクトラムアナライ
ザを用い低域遮断周波数が最も高い、いわゆるＡ特性の
フィルタを使用した。

第６図（Ａ）の周波数９〜１０ＫＨｚ近傍に現われてい
るピークが干渉によるものである。また、第７図の周波
数２０〜３０ＫＨｚ近傍に現われた２つのピークがイン
バータ回路の発振周波数によるものであり、４０ＫＨｚ
近傍のピークが第２次高周波によるものである。火力を
「弱」から「強」へ変化させるに応じて、すなわち第６
図（Ａ）から（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）へと移行するに応じて
干渉による音圧レベルのピルりの周波数が順次低い値に
なっている。この干渉によるピークの周波数は双方のイ
ンバータ回路の発振周波数の差に相当する。

以上の如く複数のインバータ回路を具備した電磁調理器
では、これらの各インバータ回路の発振周波数の差に応
じて干渉音が発生する。

そこで特開昭５８−１４２７８３号公報に示された従来
装置では、各インバータ回路を駆動するためのの発振器
の発振周波数をほぼ等しい値に設定して前述した干渉音
の発生を防止するようにしている。

また他の従来装置では実開昭５７−１７９２９６号公報
に示される如く、各インバータ回路の発振周波数の差が
可聴周波数以上となるように構成し、干渉音の発生が可
聴周波数帯域外となるようにしている。

また、特公昭６１−１３３５５号公報に示された従来装
置では、加熱コイル相互の周波数差が所定値以下である
ときにはインバータ回路の発振周波数を制御するいわゆ
る周波数制御方式により連続的に出力制御を行い、そし
て周波数差が所定値以上であるときにはこの所定値近傍
の周波数差でのデユーティ出力制御、すなわちインバー
タ回路のオンオフ制御を行うことにより、相互の周波数
差による干渉音を減少させるようにしている。

ところが、第８図（Ａ）及び（Ｂ）に示すように被加熱
物の入力インダクタンスと抵抗分とで成るインピーダン
スがその材質に応じて大きく異なるので、前述したいず
れの方法も実用的でない。

また、各種材質の被加熱物を加熱することのできる準Ｅ
級インバータ回路を用いた多口型の電磁調理器では、オ
ン時間の期間だけスイッチング素子をオンして加熱コイ
ルへ電力を供給しており、このときスイッチング素子を
流れる電流１ｃは次の第（１）式により示される。

Ｅ；電源電圧 但し　　　Ｒ；被加熱物の抵抗 Ｌ；被加熱物のインダクタンス 第（１）式からも明らかなようにインダクタンスＬに応
じて電流１ｃの増加率が異なり、例えばインダクタンス
Ｌが小さいほど電流１ｃの増加率が大きくなる。従って
入力電力が一定である場合には、インダクタンスＬの小
さな鍋はどオン時間が短かくインバータ回路の発振周波
数が高くなる。また入力電力はオン時間を変化させるこ
とにより制御しており、例えば被加熱物が鉄鍋である場
合にはオン時間を１μ秒変化させることにより、入力電
力が約１００Ｗ変化する。これは第９図曲線すに示す如
くインバータ回路の発振周波数が２ＫＨ７変化すると入
力電力が２００Ｗ変化することに相当する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、第９図に示すように曲線ａの磁性を有す
るステンレス鍋を用いた場合の特性、曲線すの鉄鍋を用
いた場合の特性、曲線Ｃの非磁性のステンレス鍋を用い
た場合の特性から考察して、隣り合うインバータ回路の
発振周波数の差を可聴周波数以下には設定することがで
きない。また発振周波数の差を可聴周波数以上に設定す
ることも困難である。

また、一方のインバータ回路で鉄鍋を加熱し、他方のイ
ンバータ回路で磁性を有するステンレス鍋を加熱する場
合を想定するに、第９図に示すように鉄鋼を入力電力１
，２ＫＷで周波数２５．８ＫＨｚで加熱する場合、双方
の周波数の差を可聴周波数以下、すなわち２ＫＨｚ以下
にするには磁性を有するステンレス鍋を周波数２３．８
ＫＨ７゜以上で加熱する必要がある。すなわち入力電力
９００Ｗ以下でしか磁性を有するステンレス鍋を加熱す
ることができない。このように干渉音の発生を防ぐため
には調理者は更に大きな入力電力を設定することができ
ず、改良の余地が残されていた。

また、ハーフブリッジ型のインバータ回路を複数具備し
た多口型の電磁調理器においても、被加熱物の材質に応
じてインバータ回路の発振周波数が大きく変化するので
、干渉音の発生を防止するという理由から、例えば最大
入力電力となる共振周波数と同一の発振周波数でインバ
ータ回路を駆動することができなかった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、干渉音を発
生させることな（、任意の入力電力を設定し得る多口型
の電磁調理器を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明が提供する手段は、加
熱コイルと共振コンデンサを有し、この加熱コイルと共
振コンデンサとの共振により高周波電力を発生して被加
熱物を誘導加熱するインバータ回路を複数有する加熱手
段と、前記各インバータ回路の出力電圧と、共振コンデ
ンサを流れる電流との位相差を設定する位相差設定手段
と、前記設定された位相差に応じて該当するインバタ回
路の発振周波数を制御する制御手段と、前記複数のイン
バータ回路によって加熱される各被加熱物の入力インダ
クタンスを検出する検出手段と、隣り合う被加熱物の入
力インダクタンスの差が所定以上であるときには対応す
るインバータ回路の前記制御手段によって制御される発
振周波数の差が可聴周波数以上となるようにまた、隣り
合う被加熱物の入力インダクタンスの差が所定以下であ
るときには対応するインバータ回路の前記制御手段によ
って制御される発振周波数の差が可聴周波数以下となる
ように前記位相差設定手段により設定された位相差を制
御する位相差制御手段とを有して構成した。

（作用） 本発明はインバータ回路の出力電圧と、共振コンデンサ
を流れる電流の位相差を設定すると、この設定された位
相差に応じて該当するインバータ回路の発振周波数を制
御する。また、被加熱物の入力インダクタンスを検出す
るための検出手段を有しており、隣り合う被加熱物の入
力インダクタンスの差が所定以上であるときには位相差
制御手段が対応するインバータ回路相互の発振周波数の
差が可聴周波数以上となるように前記設定された位相差
を制御し、また逆に隣り合う被加熱物の入力インダクタ
ンスの差が所定以下であるときには対応するインバータ
回路相互の発振周波数の差が可聴周波数以下となるよう
に前記設定された位相差を制御する。従って、位相差制
御手段によって制御された位相差に応じて該当するイン
バータ回路の発振周波数が制御されるので、干渉音の発
生を確実に防止することができる。

（実施例） 以下、本発明に係る実施例を図面を参照して詳細に説明
する。

まず第２図を参照して原理的回路構成を説明する。

交流電源ＰＷは直流電源回路３と接続されている。この
直流電源回路３は交流電源を整流するためのブリッジ回
路５と、整流された脈流を平滑化するためのコンデンサ
７とから構成されている。

ハーフブリッジ型のインバータ回路９は２つのトランジ
スタ１１．．１３と、各トランジスタ１１゜１３のコレ
クターエミッタ間に接続されたダイオード１５．１７と
、加熱コイル１つと、この加熱フィル１つへ直列に接続
された共振用のコンデンサ２１とから構成されている。

位相比較回路２３は第１の信号としてインバータ電圧Ｖ
ＩＮを入力するとともに、コンデンサ２１を流れるイン
バータ電流１１Ｎと位相的に相関する第２の信号として
コンデンサ２１の両端の電圧Ｖｃｌ　を入力しており、
双方の信号の位相を比較し比較結果、すなわち双方の信
号の位相差に係る信号をローパスフィルタ２５へ出カス
る。

位相差設定回路２７は前述した第１の信号と第２の信号
の位相差を設定する。

ＶＣＯ２９は前記位相差設定回路２７によって設定され
た位相差となるようにインバータ回路９の発振周波数を
制御するための制御手段であり、ローパスフィルタ２５
からの信号電圧に応じて発振周波数を変化させる。

駆動回路３１はＶＣＯ２９からの信号に基づいてトラン
ジスタ１１．１３を交互にオンオフ動作させる。

次に第３図を参照して第２図に示した回路部の作用を説
明する。

駆動回路３１からの信号に基づいてトランジスタ１１．
１３が交互にオンオフ動作すると、加熱コイル１つとコ
ンデンサ２１が直列共振状態に設定され、加熱コイル１
９が高周波電力を発生する。

これにより加熱コイル１９から発生する磁束による電磁
誘導作用により図示しない鍋等の被加熱物に渦電流を発
生して当該被加熱物を加熱する。

このときインバータ回路９の発振周波数を加熱コイル１
９と共振用のコンデンサ２１で成る直列共振回路の共振
周波数と等しい値に設定すると、直列共振回路は抵抗負
荷のみになり、負荷インピーダンス２は次の第（２〉式
により示される。

Ｚ−ＲＬ＋ＲＣ・・・（２） ただしＲＬ：負荷抵抗 ＲＣ：加熱コイル１つの抵抗 第（２）式からも明らかなように負荷インピーダンスＺ
は抵抗成分のみとなり、このときの負荷電流は最大の値
となる。また第３図に示す期間Ｔａのあいだ直列共振回
路へ有効電力が供給され、このときの電力量は最大の値
となる。

次に入力電力の制御について説明する。

入力電力の制御を行う場合は位相差設定回路２７により
第１の信号と第２の信号の位相差を９００以上に設定す
ることにより行う。すなわち位相差を９０＠以上に設定
すると、誘導負荷状態となり第４図（Ａ）及び（Ｂ）に
示すようにインバータ電流１１Ｎがインバータ電圧ＶＩ
Ｎに対して遅れ位相となる。このときの負荷インピーダ
ンス２は次の第（３）式により示される。

また第４図（Ｂ）に示すように期間Ｔ２の短期間だけ直
列共振回路へ電力が供給される。このように位相差を９
０°以上に設定すると、負荷インピーダンスＺが大きく
なり、インバータ回路９へ流れる電流が減少するので入
力電力を連続的に低く制御することができる。

第５図を参照して更に具体的に説明する。

第５図の曲線ａ、ｂに示す如くそれぞれ磁性を有するス
テンレス鍋、鉄鍋を加熱する場合は、入力電力が最大値
近傍でインバータ回路の周波数を変化させてもそれ程入
力電力が変化しない箇所が存在する。ここで第２図に示
す回路部を２つ設け、例えば一方のインバータ回路を入
力電力１．６ＫＷで周波数２０．５ＫＨｚに設定して鉄
鍋を加熱し、他方のインバータ回路を入力電力１．５２
ＫＷで周波数２０．３ＫＨｚに設定して磁性を有するス
テンレス鍋を加熱する。この場合双方の周波数の差が０
．２ＫＨｚであるから干渉音は発生しない。従って、こ
のような周波数差が０．２ＫＨ２の状態で双方のインバ
ータ回路をいわゆるオンオフ制御することにより、入力
制御を実行すると、干渉音を発生させることなく、調理
者の所望する入力電力で被加熱物を加熱することができ
る。

また、第５図曲線Ｃに示す如く非磁性のステンレス鍋を
加熱する場合は、インピーダンスが低いのでインバータ
回路の周波数を４５ＫＨｚ以上に設定する。従って、非
磁性のステンレス鍋と鉄鍋を同時に加熱する場合、又は
非磁性のステンレス鍋と磁性を有するステンレス鍋を同
時に加熱する場合は、いずれもインバータ回路相互間の
周波数の差が可聴周波数以上となるので干渉音が発生し
ない。

次に第１図を参照して本発明に係る具体的な実施例を説
明する。

第１図に示す多口型の電磁調理器は誘導加熱部ＩＡと１
Ｂとを有する。この誘導加熱部１Ａと１Ｂのうち、誘導
加熱部ＩＡを代表して説明する。

尚、第２図に示した回路部と同一の回路部には同一の番
号を付している。

インバータ電圧位相検知回路２０はインバータ電圧ＶＩ
Ｎを検出して位相比較回路２３へ出力する。またコンデ
ンサ電圧位相検知回路２２は共振用のコンデンサ２１の
両端の電圧Ｖｃｌ　を検出して位相比較回路２３へ出力
する。インバータ電流１１Ｎはインバータ電圧ＶＩＮと
同期しており、電圧Ｖｃｌの位相はインバータ電流１１
Ｎの位相に対して９０＠だけ遅延している。エクスクル
−シブオア回路（ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ　ＯＲ）等から構
成される位相比較回路２３がインバータ電圧ＶＩＮに係
る信号及び電圧Ｖｃｌに係る信号を入力すると、双方の
信号の位相差に係る信号ｖｐＩをローパスフィルタ２５
へ出力する。ローパスフィルタ２５は位相差設定回路２
７からの信号と信号Ｖｌ）ｌ　を入力すると平滑化した
信号ｖｐ２をＶＣＯ２９へ出力する。ローパスフィルタ
２５から出力される信号Ｖｐ２は信号Ｖｐｌのデユーテ
ィ比に応じて変化する。すなわち直列共振回路が誘導性
である場合にはインバータ電流１１Ｎがインバータ電圧
ＶＩＮに対して遅れ位相となり、その分だけ信号Ｖ９２
が低くなる。ＶＣＯ２９は入力端子、すなわち信号Ｖｐ
２の値に応じて発振周波数が変化する。駆動回路３１は
ＶＣＯ２９からの信号に応じてインバータ回路９を駆動
する。

以上の如く、インバータ電圧位相検知回路２０、コンデ
ンサ電圧位相検知回路２２、位相比較回路２３、ローパ
スフィルタ２５、ＶＣＯ２９及び駆動回路３１とでいわ
ゆるフェーズロックループ（以下ＰＬＬと称する）を形
成しており、被加熱物の材質により発振周波数が異なる
場合においても前述したＰＬＬ制御がなされ、常に共振
状態に設定される。

尚、第１図に示す誘導加熱部１Ｂの装置構成は、前述し
た誘導加熱部ＩＡと同一であり、同一番号を付して詳細
な説明を省略する。

材質検知回路３５は誘導加熱部ＩＡ、ＩＢの各ローパス
フィルタ２５の出力端子と接続され、各ＶＣＯ２９の入
力電圧、すなわち各インバータ回路９の発振周波数に比
例する信号を入力し、この信号に基づいて対応する被加
熱物の材質、すなわち被加熱物の入力インダクタンスを
検出する。

周波数制御回路３７は材質検知回路３５と接続されると
ともに、誘導加熱部ＩＡ、ＩＢの各位相差設定回路２７
と接続されている。この周波数制御回路３７は材質検知
回路３５からの信号に応じて誘導加熱部ＩＡ、１Ｂの各
インバータ回路３相互間の発振周波数の差が可聴周波数
以上となるように位相差設定回路２７によって設定され
た位相差を制御するための位相差制御手段である。

周波数制御回路３９は材質検知回路３５と接続されると
ともに、誘導加熱部ＩＡ、ＩＢの各位相差設定回路２７
と接続されている。この周波数制御回路３つは材質検知
回路３５からの信号に応じて誘導加熱部ＩＡ、ＩＢの各
インバータ回路３相互間の発振周波数の差が可聴周波数
以下となるように位相差設定回路２７によって設定され
た位相差を制御するための位相差制御手段である。

この位相差制御手段によって制御される位相差の値は、
例えば双方の被加熱物の材質に対応して所望する周波数
差となるような位相差の値を実験的に求めておき、材質
検知回路３５からの信号に応じて前記実験的に求めた位
相差の値に制御される。

次に作用を説明する。

一方の誘導加熱部１Ａへ例えばホーロー鍋が載置される
とともに、他方の誘導加熱部ＩＢへホーローやかんが載
置された場合を説明する。

第８図からも明らかなように双方の被加熱物の入力イン
ダクタンスが近似しており、材質検知回路３５が双方の
入力インダクタンスの差が所定以下すなわち双方の被加
熱物の材質が近似していることを検出したときには、周
波数制御回路３９を動作させる。周波数制御回路３９は
位相差設定回路２７へ信号を出力して、位相差を制御す
る。これにより双方のインバータ回路９の発振周波数の
差が可聴周波数以下になり、干渉音の発生を防止するこ
とができる。

次に、一方の誘導加熱部ＩＡへ例えばホーロー鍋が載置
されるとともに、他方の誘導加熱部ＩＢへ例えば非磁性
のステンレス鍋が載置された場合を説明する。

第８図に示した如く双方の被加熱物の入力インダクタン
スが大きく異なり、材質検知回路３５がこの双方の入力
インダクタンスの差が所定以上すなわち双方の被加熱物
の材質が異なることを検出したときには、周波数制御回
路３７を動作させる。

周波数制御回路３７は位相差設定回路２７へ信号を出力
して位相差を制御する。これにより双方のインバータ回
路９の発振周波数の差が可聴周波数以上になり、干渉音
の発生を防止することができる。

尚、第１図に示した実施例では２つのインバータ回路を
具備した場合を説明したが、本発明はこれに限定される
ことなく３以上の適宜の数のインバータ回路を具備する
場合にも適用される。

以上の如く位相差設定回路によって設定された位相差に
応じてインバータ回路の発振周波数を制御するようにし
たので、周波数制御を確実且つ容易に行うことができる
。

［発明の効果］ 以上説明してきたように本発明によれば、隣り合う被加
熱物の入力インダクタンスの差に応じて位相差を制御す
るように構成したので、干渉音を発生させることなく任
意の入力電力でインバータ回路を駆動することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例を示したブロック図、第
２図は原理的な回路構成を示したブロック図、第３図及
び第４図は第２図の各部の信号波形図、第５図は本発明
に係るインバータ回路の発振周波数に対する入力電力を
示した特性図、第６図及び第７図は周波数に対する音圧
レベルを示した特性図、第８図は被加熱物のインピーダ
ンスを示した説明図、第９図は従来例のインバータ回路
の発振周波数に対する入力電力を示した特性図である。 ９・・・インバータ回路 １１．１３・・・トランジスタ １９・・・加熱コイル ２１・・・コンデンサ ２７・・・位相差設定回路 ９・・・ｖＣＯ ５・・・材質検知回路 ３７゜ ９・・・周波数制御回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 加熱コイルと共振コンデンサを有し、この加熱コイルと
   共振コンデンサとの共振により、高周波電力を発生して
   被加熱物を誘導加熱するインバータ回路を複数有する加
   熱手段と、 前記各インバータ回路の出力電圧と、共振コンデンサを
   流れる電流との位相差を設定する位相差設定手段と、 前記設定された位相差に応じて該当するインバータ回路
   の発振周波数を制御する制御手段と、前記複数のインバ
   ータ回路によって加熱される各被加熱物の入力インダク
   タンスを検出する検出手段と、 隣り合う被加熱物の入力インダクタンスの差が所定以上
   であるときには対応するインバータ回路の前記制御手段
   によって制御される発振周波数の差が可聴周波数以上と
   なるように、また隣り合う被加熱物の入力インダクタン
   スの差が所定以下であるときには対応するインバータ回
   路の前記制御手段によって制御される発振周波数の差が
   可聴周波数以下となるように前記位相差設定手段により
   設定された位相差を制御する位相差制御手段とを有する
   ことを特徴とする電磁調理器。