JPH0475637B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の技術分野〕 この発明は、加熱コイルから高周波磁界を発生
させ、それを負荷であるところの鍋に与えること
によりその鍋に渦電流を生じさせ、渦電流損に基
づく鍋の自己発熱により加熱調理を行なう誘導加
熱調理器に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 従来、この種の誘導加熱調理器は、材質が鉄な
どのように高透磁率の鍋、あるいは18−８ステン
レスのように低透磁率ではあつても高抵抗の鍋に
対しては加熱コイルの入力抵抗が高くなり、加熱
が可能である。しかしながら、材質がアルミニウ
ムや銅などのように低透磁率でしかも低抵抗の鍋
に対しては加熱コイルの入力抵抗が低くなり、加
熱が不可能であつた。 ここで、鍋の材質と加熱コイルの入力抵抗との
関係を説明しておく。 まず、各種金属の抵抗率ρ（Ωm）および比透
磁率μs（＝透磁率）を下記表に示す。

〔発明の目的〕

この発明は上記のような事情に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、負荷の材質に
かかわらず適正かつ効率の良い加熱を可能とする
誘導加熱調理器を提供することにある。 〔発明に概要〕 上記目的を達成するために、この発明に係る誘
導加熱調理器は、負荷を加熱する第１の加熱コイ
ルと、この第１の加熱コイルと前記負荷との間に
配置されるとともに上記第１の加熱コイルの巻数
より多い巻数に設定された第２の加熱コイルと、
これら第２および第１の加熱コイルとで共振回路
を形成する容量切換え可能な共振用コンデンサ
と、前記共振回路を励起するインバータ回路と、
前記負荷の材質が高透磁率または高抵抗のときに
前記第１の加熱コイルを選択するとともに前記共
振用コンデンサの容量を増加させる方向に切換
え、これらで前記共振回路を形成する手段と、前
記負荷の材質が低透磁率で低抵抗のときには前記
第１および第２の加熱コイルを選択するととに前
記共振用コンデンサの容量を減少させる方向に切
換え、これらで前記共振回路を形成する手段とを
備えている。 〔発明の実施例〕 以下、この発明の一実施例について図面を参照
して説明する。 第１図において、１は調理器本体の上面に設け
られるトツププレートで、このトツププレート１
の裏面には加熱コイル２が離間対向して配設され
ている。この加熱コイル２は、巻数の多いコイル
２ａと巻数の少ないコイル２ｂを上下に段構成し
てなるもので、コイル２ｂの単独使用またはコイ
ル２ａ，２ｂの直列接続使用によつて巻数の切換
えが可能となつている。そして、トツププレート
１上には負荷であるところの鍋３が配置されるよ
うになつている。 第２図は制御回路である。１０は商用交流電源
で、この電源１０にはダイオードブリツジ１１お
よび平滑コンデンサ１２からなる整流回路が接続
されている。整流回路の出力端にはスイツチング
素子であるところのNPN形トランジスタ１３の
コレクタ・エミツタ間とNPN形トランジスタ１
４のコレクタ・エミツタ間との直列回路が接続さ
れている。そして、トランジスタ１４のコレクタ
にはコイル２ｂの一端が接続され、このコイル２
ｂの他端は容量の大きな共振用コンデンサ１５ａ
の一端に接続されている。そして、共振用コンデ
ンサ１５ａの他端はスイツチ（リレー接点）２０
の固定端子２０ａと可動端子２０ｃとの間を介し
て整流回路に負側出力端に接続されている。さら
に、コイル２ｂの他端には２ａの一端が接続さ
れ、このコイル２ａの他端は容量の小さな共振用
コンデンサ１５ｂの一端に接続されている。そし
て、共振用コンデンサ１５ｂの他端は切換スイツ
チ２０の固定端子２０ｂと可動端子２０ｃとの間
を介して整流回路の負側出力端に接続されてい
る。この場合、共振用コンデンサ１５ａ，１５ｂ
をひとつの共振用コンデンサとして見ることによ
りその容量の切換えが可能となつている。したが
つて、切換スイツチ２０が固定端子２０ａ側に切
換わると巻数の少ない加熱コイル（コイル２ｂ）
と容量の大きい共振用コンデンサ１５ａとで直列
共振回路が形成されるようになつている。また、
切換スイツチ２０が固定端子２０ｂ側に切換わる
と巻数の多い加熱コイル（コイル２ｂ，２ａの直
列体）と容量の小さい共振用コンデンサ１５ｂと
で直列共振回路が形成されるようになつている。 すなわち、整流回路およびトランジスタ１３，
１４と主体にして上記共振回路を励起するインバ
ータ回路が構成されている。 しかして、切換スイツチ２０の可動端子ライン
には電流トランス３０が設けられ、この電流トラ
ンス３０の出力は負荷検出回路２１および位相検
知回路２２にフイードバツクされるようになつて
いる。負荷検出回路２１は、電流トランス３０の
出力によつて共振回路に流れる高周波電流の大き
さを察知し、これにより加熱コイル２の入力抵抗
を判定し、この判定結果に応じて鍋３の材質を検
出し、この検出結果に応じて切換スイツチ２０の
切換制御を行なうもので、鍋３の材質が鉄や18−
８ステンレスのときには切換スイツチ２０を固定
端子２０ａ側に切換え、鍋３の材質がアルミニウ
ムや銅のときには切換スイツチ２０固定端子２０
ｂ側に切換えるようになつている。位相検知回路
２２は、電流トランス３０の出力によつて共振回
路に流れる高周波電流の位相を検知するものであ
る。一方、インバータ駆動回路２３は、位相検知
回路２２の検知結果に応じてトランジスタ１３，
１４を交互にオン、オフし、インバータ回路を駆
動するものである。 つぎに、上記のような構成において動作を説明
する。 トツププレート１上に鍋３を載置し、電源１０
を投入する。すると、インバータ駆動回路２３に
よつてトランジスタ１３，１４が交互にオン、オ
フされ、加熱コイル２に高周波電流が流れる。こ
のとき、負荷検出回路２１は、電流トランス３０
の出力によつて加熱コイル２の入力抵抗を検出
し、この検出結果に応じて鍋３の材質を判定す
る。この場合、入力抵抗が高ければ、鍋３の材質
が高透磁率でしかも高抵抗の鉄あるいは低透磁率
ではあるが高抵抗の18−８ステンレスであると判
定する。また、加熱コイル２の入力抵抗が低けれ
ば、鍋３の材質が低透磁率でしかも低抵抗のアル
ミニウムあるいは銅であると判定する。 こうして、負荷検出回路２１は、鍋３の材質が
鉄あるいは18−８ステンレスであると判定する
と、切換スイツチ２０を固定端子２０ａ側に切換
える。すると、巻数の少ない加熱コイル（コイル
２ｂ）と容量の大きい共振用コンデンサ１５ａと
で直列共振回路が形成され、以後、その共振回路
がトランジスタ１３，１４のオン、オフによつて
励起される。一方、鍋３の材質がアルミニウムあ
るいは銅であると判定すると、切換スイツチ２０
を固定端子２０ｂ側に切換える。すると、巻数の
多い加熱コイル（コイル２ｂ，２ａの直列体）と
容量の小さい共振用コンデンサ１５ｂとで直列共
振回路が形成され、以後、その共振回路がトラン
ジスタ１３，１４のオン、オフによつて励起され
る。したがつて、加熱コイル２に高周波電流が流
れ、その加熱コイル２から発せられる高周波磁界
によつて鍋３が誘導加熱される。このとき、位相
検知回路２２が電流トランジスタ３０の出力によ
つて加熱コイル２に流れる高周波電流の位相を検
知しており、この検知結果に応じてトランジスタ
１３，１４のオン、オフのタイミングが制御さ
れ、共振回路の安定発振が行なわれる。 このように、鍋３の材質が高透磁率または高抵
抗のときには加熱コイル２の巻数を少なくすると
ともに共振用コンデンサの容量を多くし、鍋３の
材質が低透磁率でしかも低抵抗であれば加熱コイ
ル２の巻数を多くするとともに共振用コンデンサ
の容量を少なくすることにより、鉄や18−８ステ
ンレスの鍋は勿論、アルミニウムや銅の鍋に対し
ても損失を生じることなく加熱を行なうことがで
きる。特に、巻数が多くて磁界発生量の多いコイ
ル２ａを鍋３の近く、つまり上段に配し、それを
比透磁率の小さいアルミニウムや銅の鍋に対して
使用するので、その比透磁率にかかわらず磁束を
鍋に有効に入れることができ、良好な加熱効率を
確保することができる。 なお、制御回路としては第２図に限定されるも
のではなく、第３図に示す構成としてもよい。 第３図に示すように、トランジスタ１４のコレ
クタにコイル２ｂの一端を接続し、このコイル２
ｂの他端を切換スイツチ（リレー接点）４０の可
動端子４０ｃと固定端子４０ａとの間を介して共
振用コンデンサ１５ａの一端に接続する。そし
て、共振用コンデンサ１５ａの他端を整流回路の
負側出力端に接続する。また、コイル２ｂの他端
に切換スイツチ４０の可動端子４０ｃと固定端子
４０ｂとの間を介してコイル２ａの一端を接続
し、このコイル２ａの他端を共振用コンデンサ１
５ｂの一端に接続する。そして、共振用コンデン
サ１５ｂの他端を共振用コンデンサ１５ａの一端
に接続する。さらに、共振用コンデンサ１５ａの
電圧を負荷検出回路２１および位相検知回路２２
にフイードバツクする。この場合、負荷検出回路
２１は、共振用コンデンサ１５ａの電圧によつて
共振回路に流れる高周波電流の大きさを察知し、
これにより加熱コイル２の入力抵抗を判定して鍋
３の材質を検出し、この検出結果に応じて切換ス
イツチ４０を切換制御するようになつている。位
相検知回路２２は、共振用コンデンサ１５ａの電
圧によつて共振回路に流れる高周波電流の位相を
検知するようになつている。 したがつて、この場合、鍋３の材質が鉄あるい
は18−８ステンレスであれば、切換スイツチ４０
が固定端子４０ａ側に切換わり、巻数の少ない加
熱コイル（コイル２ｂ）と容量の大きい共振用コ
ンデンサ１５ａとで直列共振回路が形成され、以
後、その共振回路がトランジスタ１３，１４のオ
ン、オフによつて励起される。一方、鍋３の材質
がアルミニウムあるいは銅であれば、切換スイツ
チ４０が固定端子４０ｂ側に切換わり、巻数の多
い加熱コイル（コイル２ｂ，２ａの直列体）と容
量の小さい共振用コンデンサ（１５ｂ，１５ａの
直列体）とで直列共振回路が形成され、以後、そ
の共振回路がトランジスタ１３，１４のオン、オ
フによつて励起される。 また、制御回路としては第４図に示す構成とし
てもよい。 第４図に示すように、整流回路の正側出力端に
切換スイツチ５１の可動端子５１ｃと固定端子５
１ａとの間を介してコイル２ｂの一端を接続し、
このコイル２ｂの他端をスイツチング素子である
ところのNPN形トランジスタ５３のコレクタ・
エミツタ間を介して整流回路の負側出力端に接続
している。そして、切換スイツチ５１の固定端子
５１ｂにコイル２ａの一端を接続し、このコイル
２ａの他端をコイル２ｂの一端に接続している。
また、切換スイツチ５１の可動端子５１ｃに切換
スイツチ５２の可動端子５２ｃと固定端子５２ａ
との間を介して共振用コンデンサ１５ａの一端を
接続し、この共振用コンデンサ１５ａの他端をコ
イル２ｂの他端に接続している。そして、切換ス
イツチ５２の固定端子５２ｂに共振用コンデンサ
１５ｂの一端を接続し、この共振用コンデンサ１
５ｂの他端をコイル２ｂの他端に接続している。
なお、５４はダンパダイオードである。 さらに、トランジスタ５３のコレクタ電圧を負
荷検出回路２１および位相検知回路２２にフイー
ドバツクする。この場合、負荷検出回路２１は、
トランジスタ５３のコレクタ電圧によつて共振回
路に流れる高周波電流の大きさを察知し、これに
より加熱コイル２の入力抵抗を判定して鍋３の材
質を検出し、この検出結果に応じて切換スイツチ
５１，５２を切換制御するようになつている。位
相検知回路２２は、トランジスタ５３のコレクタ
電圧によつて共振回路に流れる高周波電流の位相
を検知するようになつている。 したがつて、この場合、鍋３の材質が鉄あるい
は18−８ステンレスであれば、切換スイツチ５
１，５２がそれぞれ固定端子５１ａ，５２ａ側に
切換わり、巻数の少ない加熱コイル（コイル２
ｂ）と容量の大きさ共振用コンデンサ１５ａとで
並列共振回路が形成され、以後、その共振回路が
トランジスタ５３のオン、オフによつて励起され
る。一方、鍋３の材質がアルミニウムあるいは銅
であれば、切換スイツチ５１，５２がそれぞれ固
定端子５１ｂ，５２ｂ側に切換わり、巻数の多い
加熱コイル（コイル２ａ，２ｂの直列体）と容量
の小さい共振用コンデンサ１５ｂとで並列共振回
路が形成され、以後、その共振回路がトランジス
タ５３のオン、オフによつて励起される。 ところで、上記実施例では加熱コイル２を巻数
の多いものと少ないものとに分割したが、第５図
に示すように加熱コイル２を巻数の同じコイル２
ｘ，２ｙ，２ｚに３分割し、それを上下に段構成
してもよい。 すなわち、この場合にはトツププレート１から
最も遠い位置に配置されたコイル２ｚが高透磁率
または高抵抗の鍋の場合に用いられる。また、低
透磁率で低抵抗の鍋の場合には、コイル２ｚ，２
ｙの組合せ、またはコイル２ｚ，２ｙ，２ｘの組
合せが用いられる。 第６図は制御回路である。すなわち、整流回路
の出力端にNPN形トランジスタ１３のコレク
タ・エミツタ間とNPN形トランジスタ１４のコ
レクタ・エミツタ間との直列回路が接続されてい
る。トランジスタ１４のコレクタにはコイル２ｚ
の一端が接続され、このコイル２ｚの他端は容量
の大きな共振用コンデンサ１５ａの一端に接続さ
れている。そして、共振用コンデンサ１５ａの他
端は切換スイツチ（リレー接点）６０の固定端子
６０ｘと可動端子６０ｃとの間を介して整流回路
の負側出力端に接続されている。さらに、コイル
２ｚの他端にはコイル２ｙの一端が接続され、こ
のコイル２ｙの他端は容量の小さな共振用コンデ
ンサ１５ｂの一端に接続されている。そして、共
振用コンデンサ１５ｂの他端は切換スイツチ６０
の固定端子６０ｙと可動端子６０ｃとの間を介し
て整流回路の負側出力端に接続されている。ま
た、コイル２ｙの他端には２ｘの一端が接続さ
れ、このコイル２ｘの他端は容量の小さな共振用
コンデンサ１５ｂの一端に接続されている。そし
て、共振用コンデンサ１５ｂの他端は切換スイツ
チ６０の固定端子６０ｚと可動端子６０ｃとの間
を介して整流回路の負側出力端に接続されてい
る。 しかして、切換スイツチ６０の可動端子ライン
には電流トランス３０が設けられ、この電流トラ
ンス３０の出力は負荷検出回路２１および位相検
知回路２２にフイードバツクされるようになつて
いる。負荷検出回路２１は、電流トランス３０の
出力によつて共振回路に流れる高周波電流の大き
さを察知し、これにより加熱コイル２の入力抵抗
を判定し、この判定結果に応じて鍋３の材質を検
出し、この検出結果に応じて切換スイツチ６０の
切換制御を行なうもので、鍋３の材質が鉄や18−
８ステンレスのときには切換スイツチ６０を固定
端子６０ｘ側に切換え、鍋３の材質がアルミニウ
ムのときには切換スイツチ６０を固定端子６０ｙ
側に切換え、鍋３の材質がアルミニウムよりも抵
抗の低い銅のときには切換スイツチ６０を固定端
子６０ｚ側に切換えるようになつている。 すなわち、鍋３の材質が鉄あるいは18−８ステ
ンレスであれば、切換スイツチ６０が固定端子６
０ｘ側に切換わり、巻数の少ない加熱コイル（下
段のコイル２ｘのみ）と容量の大きい共振用コン
デンサ１５ａとで直列共振回路が形成され、以
後、その共振回路がトランジスタ１３，１４のオ
ン、オフによつて励起される。また、鍋３の材質
がアルミニウムであれば、切換スイツチ６０が固
定端子６０ｙ側に切換わり、巻数の多い加熱コイ
ル（中断のコイル２ｙおよび下段のコイル２ｚの
直列体）と容量の小さい共振用コンデンサ１５ｂ
とで直列共振回路が形成され、以後、その共振回
路がトランジスタ１３，１４のオン、オフによつ
て励起される。さらに、鍋３の材質がアルミニウ
ムより抵抗の低い銅であれば、切換スイツチ６０
が固定端子６０ｚ側に切換わり、巻数の多い加熱
コイル（コイル２ｘ，２ｙ，２ｚの直列体）と容
量の小さい共振用コンデンサ１５ｂとで直列共振
回路が形成され、以後、その共振回路がトランジ
スタ１３，１４のオン、オフによつて励起され
る。 〔発明の効果〕 以上述べたようにこの発明によれば、第１の加
熱コイルより巻数の多い第２の加熱コイルが負荷
に近い場所に位置するように両コイルを段構成に
配置するとともに、これら第１および第２の加熱
コイルとで共振回路を形成する容量切換え可能な
共振用コンデンサおよび上記共振回路を励起する
インバータ回路を設けている。また、負荷の材質
が高透磁率または高抵抗のときには第１の加熱コ
イルを選択するとともに共振用コンデンサの容量
を増加させる方向に切換え、これらで前記共振回
路を形成する手段と、負荷の材質が低透磁率で低
抵抗のときには第１および第２の加熱コイルを選
択するとともに共振用コンデンサの容量を減少さ
せる方向に切換え、これらで前記共振回路を形成
する手段とを設けている。 したがつて、負荷の材質の如何にかかわらず高
周波磁界の周波数をほぼ一定に保ちながら負荷の
材質に適合した巻数の加熱コイルで効率よく加熱
調理することができる。また、第１の加熱コイル
と第２の加熱コイルとを段構成に配置しているの
で、負荷の直径の範囲内で加熱コイルの巻数断面
積を十分大きくでき、加熱コイル自身の抵抗を十
分に小さくできる。また、特に負荷の材質が低透
磁率で低抵抗のときに選ばれる巻数の多い第２の
加熱コイルを第１の加熱コイルよりも負荷に近い
位置、つまり発生した磁束を負荷に通し易い位置
に配置しているので、負荷の材質が低透磁率で低
抵抗のときに起こり易い加熱効率の低下を防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における加熱コイ
ルおよびその周辺部の構成を示す図、第２図は同
実施例における制御回路の構成を示す図、第３図
および第４図はそれぞれ第２図の変形例を示す
図、第５図はこの発明の他の実施例における加熱
コイルおよびその周辺部の構成を示す、第６図は
同じく他の実施例における制御回路の構成を示す
図である。 １……トツププレート、２……加熱コイル、２
ａ……巻数の多いコイル、２ｂ……巻数の少ない
コイル、３……鍋（鍋）、１５ａ……容量の大き
い共振用コンデンサ、１５ｂ……容量の小さい共
振用コンデンサ、２０……切換スイツチ、２１…
…負荷検出回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 負荷を加熱する第１の加熱コイルと、この第
   １の加熱コイルと前記負荷との間に配置されると
   ともに上記第１の加熱コイルの巻数より多い巻数
   に設定された第２の加熱コイルと、これら第２お
   よび第１の加熱コイルとで共振回路を形成する容
   量切換え可能な共振用コンデンサと、前記共振回
   路を励起するインバータ回路と、前記負荷の材質
   が高透磁率または高抵抗のときには前記第１の加
   熱コイルを選択するとともに前記共振用コンデン
   サの容量を増加させる方向に切換え、これらで前
   記共振回路を形成する手段と、前記負荷の材質が
   低透磁率で低抵抗のときには前記第１および第２
   の加熱コイルを選択するととに前記共振用コンデ
   ンサの容量を減少させる方向に切換え、これらで
   前記共振回路を形成する手段とを具備してなるこ
   とを特徴とする誘導加熱調理器。