JPH0645058A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発熱部品の発熱状態に応じて冷却ファンの冷
却動作を制御できる誘導加熱調理器を提供することを目
的としている。 【構成】 加熱コイル２３と、前記加熱コイルに高周波
電流を供給するインバータ２４と、前記加熱コイルおよ
び前記インバータを冷却する冷却ファン２８と、前記冷
却ファンの速度を可変する冷却ファン速度制御手段３０
と、前記インバータの温度を検知する温度検知手段３１
を有し、前記冷却ファン速度制御手段は、前記温度検知
手段の出力に応じて前記冷却ファンの速度を可変する誘
導加熱調理器とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般家庭において使用
される誘導加熱調理器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、便利で高効率でかつ安全な調理器
として、火を使用せず、高周波の磁界を鍋に作用させ、
鍋底に誘導電流を発生させることにより、鍋を直接加熱
する誘導加熱調理器が多くの家庭において使用されるよ
うになってきた。

【０００３】図５により従来の誘導加熱調理器の構成を
説明する。１は調理用の鍋、２は鍋１を置くためのセラ
ミック製のトッププレートである。トッププレート２の
下方には、鍋１に高周波磁界を与えるための円盤状の加
熱コイル３を設けている。４は加熱コイル３に高周波電
流を供給するためのインバータである。インバータ４の
構成部品であるパワースイッチング素子５は、発熱部品
であるためアルミニウム製の放熱器６を備えている。７
は加熱コイル３やインバータ４を収納するためのケース
である。ケース７の内部には、また発熱部品を空冷する
ための交流100V用のクマトリ式の冷却ファン８を設けて
いる。また９はインバータ４や冷却ファン８に電源パワ
ーを供給する電源コードである。

【０００４】以上の構成において動作を説明する。使用
者が鍋１をトッププレート２の上に載置して、電源コー
ド９を100V60Hzの商用電源に接続して図示していないス
タートスイッチを投入すると、装置が動作を開始する。
インバータ４は、加熱コイル３に約２５キロヘルツの高
周波電流の供給を開始し、同時に冷却ファン８は一定の
速度で回転して発熱部品の冷却を開始する。なおインバ
ータ４の発振周波数は、鍋１の材質・底の厚さ・加熱パ
ワー等の条件の変化に応じて変化する。この出力によっ
て制御されている加熱コイル３は、インバータ４の発振
周波数に等しい高周波磁界を発生する。この高周波磁界
は鍋１と鎖交し、鍋１には高周波の渦電流が発生する。
従って鍋１はそのジュール熱によって発熱し、使用者は
調理を行うことができるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術において
は、前記したように加熱コイル３およびインバータ４か
らの発熱は、冷却ファン８によって一定条件で冷却して
いる。この冷却ファンによる冷却条件の設定は、室温が
最高の条件であっても各部品の到達温度が耐熱温度以下
となるように決めているものである。しかし誘導加熱調
理器の使用実態は、冬季に鍋料理に使用されることが多
く、このような使用条件では加熱コイル３およびインバ
ータ４の温度は耐熱温度よりも十分に低いものである。

【０００６】つまり従来の技術では、ほとんどの場合冷
却条件の設定が過剰となっているものである。また従っ
て冷却ファン８から発生する騒音は、一定で過大なもの
となっている。

【０００７】本発明はこのような従来の技術が有してい
る課題を解決しようとするものであって、発熱部品の発
熱状態に応じて冷却ファンの冷却動作を制御できる誘導
加熱調理器を提供することを第一の目的としている。

【０００８】また前記第一の目的を達成する第二・第三
の手段を提供することを第二の目的・第三の目的として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第一の目的を達成するた
めの本発明の第一の手段は、加熱コイルと、前記加熱コ
イルに高周波電流を供給するインバータと、前記加熱コ
イルおよび前記インバータを冷却する冷却ファンと、前
記冷却ファンの速度を可変する冷却ファン速度制御手段
と、前記インバータの温度を検知する温度検知手段を有
し、前記冷却ファン速度制御手段は、前記温度検知手段
の出力に応じて前記冷却ファンの速度を可変する誘導加
熱調理器とするものである。

【００１０】第二の目的を達成するための本発明の第二
の手段は、加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流
を供給するインバータと、前記加熱コイルおよび前記イ
ンバータを冷却する冷却ファンと、前記冷却ファンの速
度を可変する冷却ファン速度制御手段と、前記インバー
タの中に流れる電流を検知する電流検知手段を有し、前
記冷却ファン速度制御手段は、前記電流検知手段の出力
に応じて前記冷却ファンの速度を可変する誘導加熱調理
器とするものである。

【００１１】また第三の目的を達成するための本発明の
第三の手段は、加熱コイルと、前記加熱コイルに周波数
可変の高周波電流を供給する可変周波数を出力するイン
バータと、前記加熱コイルおよび前記可変周波数を出力
するインバータを冷却する冷却ファンと、前記冷却ファ
ンの速度を可変する冷却ファン速度制御手段を有し、前
記冷却ファン速度制御手段は、前記可変周波数を出力す
るインバータの出力周波数に応じて前記冷却ファンの速
度を可変する誘導加熱調理器とするものである

【００１２】。

【作用】本発明の第一の手段は、温度検知手段によって
インバータの温度を検知し、その値に応じて冷却ファン
の速度を制御するよう作用するものである。つまり、発
熱量が少ない場合や室温が低い場合には、冷却ファンの
回転速度を低く抑えて過剰な冷却を防ぎ、かつ騒音を低
く抑えることができるものである。

【００１３】また本発明の第二の手段は、電流検知手段
によってインバータに流れる電流を検知し、この値に応
じて冷却ファンの速度を制御するように作用するもので
ある。つまり、電流を検知することによってインバータ
の発熱量を精度良く知ることができる場合に、冷却ファ
ンの速度制御が有効に行えるものである。

【００１４】更に本発明の第三の手段は、周波数検知手
段によってインバータの動作周波数を検知し、この値に
応じて冷却ファンの速度を制御するよう作用するもので
ある。つまり、インバータの動作周波数がインバータを
構成する素子の損失をよく表している場合に、冷却ファ
ンの速度制御が有効に行えるものである。

【００１５】

【実施例】以下本発明の第一の手段の実施例について、
図１に基づいて説明する。鍋２１、セラミック製のトッ
ププレート２２、トッププレート２２の下方に設けた円
盤状の加熱コイル２３、加熱コイル２３に高周波電流を
供給するためのインバータ２４、インバータ２４の構成
部品であるパワースイッチング素子２５を取り付けたア
ルミニウム製の放熱器２６、加熱コイル２３やインバー
タ２４を収納するためのケース２７、およびインバータ
２４や冷却ファン２８に電源パワーを供給する電源コー
ド２９は従来のものと同様である。２８はケース２７の
内部の発熱部品を空冷する小形の直流モータを用いた冷
却ファンである。３０は冷却ファン２８に供給する電圧
を制御して冷却ファン２８の速度を制御する冷却ファン
速度制御手段である。冷却ファン速度制御手段３０は、
放熱器２６に取り付けた温度検知手段３１であるサーミ
スタの検知温度情報によって作動するようになってい
る。

【００１６】以下本実施例の動作について説明する。鍋
２１に対する誘導加熱動作は、従来の技術と同様であ
り、説明を省略する。本実施例では、冷却ファン速度制
御手段３０によって、インバータ２４の構成部品の一つ
であるパワースイッチング素子２５の温度に応じて作用
するようにしているものである。つまり、温度検知手段
３１は、パワースイッチング素子２６の発熱によって温
度上昇する放熱器２６の温度を検知している。この温度
検知手段３１の検知温度情報は、冷却ファン速度制御手
段３０にフィードバックされている。冷却ファン速度制
御手段３０は、この情報を受けて、予め設定されている
温度範囲と対比して、冷却ファン２８に供給する直流電
圧を制御する。つまりこの部分の温度が低い場合には、
冷却ファン２８に供給する直流電圧を低くして冷却ファ
ン２８の速度を低下させ、冷却能力をダウンさせ、同時
に冷却ファン２８から発生する騒音の大きさを低く抑え
る。使用する鍋の材質・鍋の底の厚さ等によって、パワ
ースイッチング素子２５の発熱が大きくなる場合や、夏
期等の室温が高い状態で使用する場合や、あるいは例え
ば鉄板焼・てんぷらの様な高温を必要とする調理を行う
場合には、それらの影響によって放熱器２６の温度は上
昇する。このような温度検知手段３０の検知温度が高い
場合は、冷却ファン速度制御手段３０は、冷却ファン２
８に供給する直流電圧を上げるように制御する。これに
よって、冷却ファン２８の回転速度は上昇して、冷却能
力は大きくなる。放熱器２６の温度は、この結果所定の
値を超えないようにコントロールされる。

【００１７】以上のように本実施例によれば、スイッチ
ング素子２５の発熱量・室温・調理の種類・鍋２１の形
状等の様々な条件において、常に適正な冷却が得られる
ものである。同時に過剰な冷却ファン２８の動作がなく
なって、騒音も低く抑えることができるものである。

【００１８】特に本実施例においては、冷却ファン２８
として速度制御範囲が大きい直流モータを使用してお
り、冷却ファン速度制御手段３０によって冷却ファン２
８の速度を自由自在に変えることができ、広い負荷条件
および室温範囲において、適正に冷却ファン２８を制御
することができる。例えば極端な例では、北海道など寒
冷地で冬季に暖房無しの部屋で、ホーロー鍋を低い加熱
パワーで使用する場合においては、冷却ファン２８の速
度を非常に低く抑えることが可能となり、発生する騒音
も極めて低く抑えることができるものである。

【００１９】また冷却ファン２８の速度を低く抑えた場
合に、その消費電力を抑えることができ、かつその状態
においてはケース２７の内部の熱を必要以上にケース２
７の外部に逃がさないことから、装置の熱効率が高くな
るという省エネ効果もある。

【００２０】なお本実施例においては、インバータ２４
の構成部品の中で最も温度条件が厳しいパワースイッチ
ング素子２５の温度を一定値以下に抑えるため、温度検
知手段３１を放熱器２６に取り付けたが、特にパワース
イッチング素子に限るものではなく、例えばコンデンサ
・チョークコイル・整流器などに取り付け、その温度を
検知させるようにしてもよい。

【００２１】次に本発明の第二の手段の実施例につい
て、図２・図３に基づいて説明する。前記実施例と同様
の部品については、同一番号を使用して以下の説明を省
略する。３３は冷却ファン速度制御手段で、インバータ
２４の一構成部品であるパワースイッチング素子２５の
コレクタ電流の大きさを検知する電流検知手段３５の情
報に基づいて、冷却ファン２８を制御している。本実施
例では電流検知手段３５として、電流トランスを使用し
ている。

【００２２】図３は本実施例の回路構成を示している。
100V60Hzの交流電源４０に接続されたインバータ２４
は、４本の全波ブリッジ式接続によって構成した整流器
４１と、その出力を平滑するチョークコイル４２と平滑
コンデンサ４３によって構成した平滑回路４４と、加熱
コイル２３に並列に接続した共振コンデンサ４５と、Ｉ
ＧＢＴ（絶縁ゲート式バイポーラトランジスタ）などに
よって構成したパワースイッチング素子２５と、そのコ
レクタとエミッタ間に逆並列に接続した逆導通ダイオー
ド４６と、パワースイッチング素子２５のゲートとエミ
ッタ間に接続したパワースイッチング素子２５のオンオ
フを制御するドライブ回路４７を備えている。 以下本
実施例の動作について説明する。鍋２１に対する誘導加
熱動作は、従来の技術と同様であり説明を省略する。本
実施例では、冷却ファン速度制御手段３３が電流検知手
段３５の検知電流情報によって、冷却ファン２８の速度
を制御するようにしている。

【００２３】ここで、図３に示したインバータ２４の動
作の説明を行う。平滑コンデンサ４３の両端子間には、
交流電源４０が全波整流され、さらに平滑された電圧が
供給されている。パワースイッチング素子２５は、ドラ
イブ回路４７の作用によってオン期間とオフ期間を交互
に繰り返している。まずドライブ回路４７からの信号に
よってパワースイッチング素子２５がオンすると、平滑
コンデンサ４３から加熱コイル２３を通じてパワースイ
ッチング素子２５に電流が流れる。そして所定の時間の
後、ドライブ回路４７の作用によってパワースイッチン
グ素子２５がオフになると、加熱コイル２３と共振コン
デンサ４５による共振回路が形成される。この共振周期
の約１／２倍の期間を経た後、パワースイッチング素子
２５のコレクタ・エミッタ間の電圧は再び零になる。こ
の時点で、逆導通ダイオード４６には電流が流れ始め、
このタイミングでドライブ回路４７が再びオン信号をパ
ワースイッチング素子２５に出力する。従ってパワース
イッチング素子２５は、再びオン期間となる。以上の動
作を繰り返すことにより、加熱コイル２３には高周波電
流が流れ、加熱コイル２３に結合した鍋２１が誘導加熱
される。

【００２４】この構成のインバータにおいては、使用す
る鍋２１の種類や加熱パワーによって、パワースイッチ
ング素子２５の発熱量が変わるという特性がある。パワ
ースイッチング素子２５の発熱は、そのコレクタ電流Ｉ
ｃと動作周波数に関係し、コレクタ電流Ｉｃが大きい場
合、動作周波数が高い場合には、パワースイッチング素
子２５の発熱が大きいという関係がある。

【００２５】図２においては、パワースイッチング素子
２５は、約２０キロヘルツ〜約５０キロヘルツの周波数
でスイッチング動作を行いながら、加熱コイル２３に高
周波電流を供給する。このオン期間中のコレクタ電流の
ピーク値は、ホーロー鍋では装置の入力電力が1200Wの
状態で約50Aであるのに対し、１８−８ステンレス製の
鍋では、入力電力が1000Wでも約65Aという値になり、パ
ワースイッチング素子２５の発熱量は後者の負荷の方が
前者の約２倍となるものである。

【００２６】電流トランスを使用している電流検知手段
３５は、パワースイッチング素子２５に流れる電流Ｉｃ
の大きさを検知して冷却ファン速度制御手段３３に伝達
している。使用する鍋の材質・鍋の底の厚さ等の負荷条
件によって、パワースイッチング素子２５に流れる電流
Ｉｃの大きさが大きい場合には、冷却ファン速度制御手
段３３は冷却ファン２８に高い直流電圧を供給し、小さ
い場合には直流電圧を低く絞って供給するものである。
これによって、冷却ファン２８は常に負荷条件に応じて
適正に制御されるわけである。従って、冷却ファン２８
から発生する騒音の大きさも低く抑えることができる。

【００２７】この種のインバータ回路の場合、一般にパ
ワースイッチング素子の発熱量は、ピーク電流値とスイ
ッチング周波数すなわちインバータの動作周波数によっ
て変化するが、特にパワースイッチング素子２５の発熱
量が、ピーク電流の大きさとより深い関係がある特性の
ものである場合には非常に有効である。

【００２８】なお、本実施例においては、電流検知手段
３５には、電流トランスを使用したが、特に電流トラン
スに限るものでなく、例えば小さな抵抗値の抵抗器によ
って電流を小さい電圧値に変換し、それを増幅器等によ
って増幅する方式のものなどであってもよい。

【００２９】また本実施例では、電流検知手段３５は、
パワースイッチング素子２５のコレクタ電流を検知する
構成としたが、必ずしもこの部分の電流を検知しなけれ
ばならないというものではなく、例えば共振コンデンサ
４５の電流値を検知するものであってもよく、加熱コイ
ルに出力される部分の電流を検知するようにしても良
い。インバータ構成についても、本実施例においては、
一石電圧共振形と呼ばれる形式のものを使用したが、特
にこの形式のインバータに限定されると言うものではな
く、例えばハーフブリッジと呼ばれるものや、プッシュ
プルと呼ばれるような各種のインバータにおいても、そ
の構成部品の発熱量が電流値と関わっているものであれ
ば同様の効果を得ることができる。

【００３０】次に本発明の第三の手段の実施例について
図４に基づいて説明する。本実施例では、冷却ファン速
度制御手段３６はパワースイッチング素子２５のスイッ
チング周波数によって冷却ファン２８への出力電圧を制
御するようにしている。なおその他の構成は、図１と同
様であり、加熱コイル２３およびインバータ２４の回路
構成は図３と同様である。

【００３１】以下本実施例の動作について説明する。鍋
２１に対する誘導加熱作用は従来の技術と同様であり、
説明を省略する。本実施例では、冷却ファン速度制御手
段３６が、インバータ２４の動作周波数を構成部品の一
つであるパワースイッチング素子２５のスイッチング周
波数によって検知し、この値によって冷却ファン２８の
速度が制御される点である。

【００３２】本実施例においては、パワースイッチング
素子２５は、約20kHz〜50kHzの周波数でスイッチング動
作を行いながら、加熱コイル２３に高周波電流を供給し
ている。インバータ２４の動作周波数は、ホーロー鍋で
は装置の入力電力が1200Wの状態で約25kHzであるのに対
し、１８−８ステンレス製の鍋では、動作周波数が35kH
zになる。パワースイッチング素子２５の発熱量は、そ
のスイッチング損失がスイッチング周波数によって増減
する特性があり、パワースイッチング素子２５の発熱量
はこの動作周波数によって増加する傾向にあり、本実施
例では後者の場合は前者の約２倍となるものである。

【００３３】冷却ファン速度制御手段３６は、パワース
イッチング素子２５のスイッチング周波数によって出力
値を変化させるため、使用する鍋の材質・鍋の底の厚さ
等により周波数が高く、パワースイッチング素子の発熱
が多い負荷の場合には、冷却ファン速度制御手段３６は
冷却ファン２８に高い直流電圧を供給し、低い場合には
直流電圧を低く絞って供給するものである。それによ
り、冷却ファン２８の速度が低下し、ケース２７の内部
の冷却能力をダウンさせるとともに、冷却ファン２８か
ら発生する騒音の大きさを低く抑える作用をする。

【００３４】また使用する鍋の材質・鍋の底の厚さ等に
より、インバータ２４の構成部品の一つであるパワース
イッチング素子２５の発熱が大きくなった場合には、そ
れらの影響によってパワースイッチング素子２５の動作
周波数が高くなるが、その場合には冷却ファン速度制御
手段３６は、冷却ファン２８に供給する直流電圧を上
げ、それによって冷却ファン２８の速度がアップして、
冷却能力が大きくなり、結果的にパワースイッチング素
子２５の発熱に応じた冷却ファン２８の速度にコントロ
ールされることになる。

【００３５】このようにして本実施例では、パワースイ
ッチング素子２５の発熱量に対して常に適正は冷却を得
ることができるわけである。また過剰な冷却ファン２８
の動作がなくなり、それによる冷却ファン２８の騒音が
抑えられることになる。

【００３６】また本実施例は、特にパワースイッチング
素子２５の発熱量が、動作周波数とより深い関係がある
特性のものである場合には非常に有効である。

【００３７】また本実施例のインバータ構成は一石電圧
共振形としたが、特にこの形式のインバータに限定され
るものではなく、例えばハーフブリッジ式のものあるい
はプッシュプル式のものであっても同様に有効である。

【００３８】また本発明の第二の手段の実施例で使用し
ている電流検知手段、本発明の第三の手段の実施例で使
用している周波数検知手段は、ファジィ制御などを用い
たものであってもよく、この場合はインバータの電流あ
るいは動作周波数と発熱量の関係を非線形関数で扱うこ
とができるのでさらに有効となる。

【００３９】また、前記実施例で使用している電流検知
手段と周波数検知手段の両方を併用する構成としても、
差し仕えがないことは当然である。一般に各種の形式の
インバータの構成部品の内、最も温度上昇による故障が
大きいものは半導体を用いたパワースイッチング素子で
あるが、その発熱量は流れる電流の大きさとスイッチン
グ周波数の関数になつている。このため電流検知手段と
周波数検知手段の両方を併用する構成とした場合は、パ
ワースイッチング素子の発熱量を精度高くとらえること
ができ、効果も大きいものである。

【００４０】

【発明の効果】本発明の第一の手段は、加熱コイルと、
前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータと、
前記加熱コイルおよび前記インバータを冷却する冷却フ
ァンと、前記冷却ファンの速度を可変する冷却ファン速
度制御手段と、前記インバータの温度を検知する温度検
知手段を有し、前記冷却ファン速度制御手段は、前記温
度検知手段の出力に応じて前記冷却ファンの速度を可変
する構成としたことによって、冷却ファンを常に適正に
動作させることができ、かつ冷却ファンから発生する騒
音を低く抑えることが出来るものである。

【００４１】また本発明の第二の手段は、加熱コイル
と、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ
と、前記加熱コイルおよび前記インバータを冷却する冷
却ファンと、前記冷却ファンの速度を可変する冷却ファ
ン速度制御手段と、前記インバータの中に流れる電流を
検知する電流検知手段を有し、前記冷却ファン速度制御
手段は、前記電流検知手段の出力に応じて前記冷却ファ
ンの速度を可変する構成としたことによって、特にイン
バータを構成する素子の損失が、そこに流れる電流の大
きさに大きく左右される場合に有効なものとなる。

【００４２】更に本発明の第三の手段は、加熱コイル
と、前記加熱コイルに周波数可変の高周波電流を供給す
る可変周波数を出力するインバータと、前記加熱コイル
および前記可変周波数を出力するインバータを冷却する
冷却ファンと、前記冷却ファンの速度を可変する冷却フ
ァン速度制御手段を有し、前記冷却ファン速度制御手段
は、前記可変周波数を出力するインバータの出力周波数
に応じて前記冷却ファンの速度を可変する構成としたこ
とによって、特にインバータを構成する素子の損失が、
インバータの動作周波数によって大きく左右される場合
に有効なものとなる。

【００４３】また本発明の各手段は、いずれにおいて
も、実際の使用条件のほとんどの場合において、冷却フ
ァンからの騒音が従来の同じ大きさで良いのであれば、
加熱コイル、インバータ、冷却ファンなどの小形化・軽
量化が可能となり、装置の小形化・軽量化が可能となる
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の手段の実施例における誘導加熱
調理器の断面図

【図２】同第二の手段の実施例における誘導加熱調理器
の断面図

【図３】同インバータの回路図

【図４】同第三の手段の実施例における誘導加熱調理器
の断面図

【図５】従来の技術における誘導加熱調理器の断面図

【符号の説明】

２３ 加熱コイル ２４ インバータ ２８ 冷却ファン ３０・３３・３６ 冷却ファン速度制御手段 ３１ 温度検知手段 ３５ 電流検知手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波
   電流を供給するインバータと、前記加熱コイルおよび前
   記インバータを冷却する冷却ファンと、前記冷却ファン
   の速度を可変する冷却ファン速度制御手段と、前記イン
   バータの温度を検知する温度検知手段を有し、前記冷却
   ファン速度制御手段は、前記温度検知手段の出力に応じ
   て前記冷却ファンの速度を可変する誘導加熱調理器。
2. 【請求項２】 加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波
   電流を供給するインバータと、前記加熱コイルおよび前
   記インバータを冷却する冷却ファンと、前記冷却ファン
   の速度を可変する冷却ファン速度制御手段と、前記イン
   バータの中に流れる電流を検知する電流検知手段を有
   し、前記冷却ファン速度制御手段は、前記電流検知手段
   の出力に応じて前記冷却ファンの速度を可変する誘導加
   熱調理器。
3. 【請求項３】 加熱コイルと、前記加熱コイルに周波数
   可変の高周波電流を供給する可変周波数を出力するイン
   バータと、前記加熱コイルおよび前記可変周波数を出力
   するインバータを冷却する冷却ファンと、前記冷却ファ
   ンの速度を可変する冷却ファン速度制御手段を有し、前
   記冷却ファン速度制御手段は、前記可変周波数を出力す
   るインバータの出力周波数に応じて前記冷却ファンの速
   度を可変する誘導加熱調理器。