WO2014033773A1

WO2014033773A1 - 誘導加熱調理器

Info

Publication number: WO2014033773A1
Application number: PCT/JP2012/005421
Authority: WO
Inventors: 吉野　勇人; 雄一郎伊藤; 西　健一郎; 彰森井
Original assignee: 三菱電機株式会社; 三菱電機ホーム機器株式会社
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2014-03-06
Also published as: CN204707300U; TWI474761B; TW201410078A

Abstract

この発明に係る誘導加熱調理器は、被加熱物（１）を誘導加熱する加熱コイル（２）と、加熱コイル（２）に高周波電流を供給する駆動部（３）と、駆動部（３）を制御する制御部（５）と、制御部（５）に電力を供給する電源部（９）と、電気負荷（８）と、被加熱物（１）の外周に配置された導電性部材（７）と、加熱コイル（２）から見て導電性部材（７）よりも手前側に配置され、加熱コイル（２）から発生する漏洩磁束と鎖交する漏洩磁束回収コイル（１０）と、漏洩磁束回収コイル（１０）により生成された電力を電源部（９）及び電気負荷（８）の少なくとも何れか一方に供給する電力変換手段（１１）と、を備えたものである。

Description

誘導加熱調理器

　本発明は、誘導加熱調理器に関するものである。

　従来の高周波電磁調理器において、「金属加熱部材の周囲にアンテナコイルを付設し、アンテナコイルと整流回路を介してＤＣモータを駆動する」ものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７－３７６８３号公報（第３頁、図１）

　従来の高周波電磁調理器では、アンテナコイルのみで構成されているので、モータ駆動用の電力を回収すると加熱コイルからの漏洩磁束を抑制できず、調理器の外周部に磁束が漏れ、他の電子機器などに悪影響を及ぼす可能性があるという課題があった。

　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、誘導加熱調理器の漏洩磁束を抑制すると共に、抑制した漏洩磁束を電力として有効利用した誘導加熱調理器を得るものである。

　本発明に係る誘導加熱調理器は、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流を供給する駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、前記制御部に電力を供給する電源部と、電気負荷と、前記被加熱物の外周に配置された導電性部材と、前記加熱コイルから見て前記導電性部材よりも手前側に配置され、前記加熱コイルから発生する漏洩磁束と鎖交する漏洩磁束回収コイルと、前記漏洩磁束回収コイルにより生成された電力を前記電源部及び前記電気負荷の少なくとも何れか一方に供給する電力変換手段とを備えたものである。

　本発明に係る誘導加熱調理器は、漏洩磁束を抑制すると共に、漏洩磁束回収コイルで生成した起電力を電気負荷の動作用電力として活用するため、省エネルギー化を実現した誘導加熱調理器を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の構成図である。実施の形態１に係る誘導加熱調理器の概略断面図である。実施の形態１に係る誘導加熱調理器の一石電圧共振インバータの回路構成図であり、電力変換手段として半波整流回路を用いた回路構成図である。実施の形態１に係る誘導加熱調理器の漏洩磁束回収コイルに発生する電圧波形の例を示す図である。図３に示す実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱コイルと漏洩磁束回収コイルに流れる電流波形の例を示す図である。実施の形態１に係る誘導加熱調理器の一石電圧共振インバータの別の回路構成図であり、電力変換手段として倍電圧整流回路を用いた回路構成図である。図６に示す実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱コイルと漏洩磁束回収コイルに流れる電流波形の例を示す図である。実施の形態１に係る誘導加熱調理器の更に別の回路構成図であり、電力変換手段として半波整流回路を用いた回路構成図である。実施の形態１に係る誘導加熱調理器の変形例を示す概略断面図である。

　以下、本発明の誘導加熱調理器を、誘導加熱方式を利用して炊飯釜を加熱する炊飯器に適用した場合を例に説明する。なお、以下に示す図面の形態によって本発明が限定されるものではない。
　また、以下の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば「上」、「下」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものではない。

　実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の構成図である。実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００は、被加熱物である炊飯釜１と、加熱コイル２と、駆動部３と、表示操作部４と、制御部５と、防磁リング７と、冷却手段８と、電源部９と、漏洩磁束回収コイル１０と、電力変換手段１１とを備えている。

　図１に示すように、炊飯釜１の底部及び底部外周には、炊飯釜１を誘導加熱するための加熱コイル２が配置されている。この加熱コイル２は、駆動部３によって２０ｋＨｚ以上の高周波電力が供給されることで、炊飯釜１を誘導加熱する。表示操作部４は、使用者からの炊飯指示や炊飯条件などの設定を受け付ける操作部と、動作状態や使用者に対するメッセージなどを表示する表示部とを備えている。ここでは操作部と表示部の両方を備えた表示操作部４について述べたが、操作部と表示部を独立して設けても良い。表示操作部４は、使用者からの設定に基づく信号を制御部５に出力する。マイクロコンピュータや制御回路を備えた制御部５は、表示操作部４からの信号に基づいて所定の制御シーケンスに従って駆動部３を駆動制御する。

炊飯釜１の外周には、防磁リング７が設けられている。防磁リング７は、誘導加熱調理器１００本体の外周に漏洩される磁束を低減する目的で設けられたものであり、アルミや銅などの導電性材料で構成されたリング形状の部材である。

　冷却手段８は、誘導加熱調理器１００の本体内部の発熱部品を冷却するための冷却風を送る送風装置である。この冷却手段８は、例えば軸流送風機であり、加熱コイル２や駆動部３に設けられたスイッチング素子など、誘導加熱動作によって発熱する部材に冷却風を送るように構成されている。

　電源部９は、駆動部３、表示操作部４、制御部５、及び冷却手段８などの電気負荷を駆動するための電力を、商用交流電源から生成する。

　また、実施の形態１の誘導加熱調理器１００は、炊飯釜１の外周部で、かつ加熱コイル２と防磁リング７の間に、漏洩磁束回収手段として漏洩磁束回収コイル１０を備えている。漏洩磁束回収コイル１０は、銅線やアルミ線などの導線を複数回巻いて構成されており、電力変換手段１１を介して電源部９と接続されている。

　図２は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の概略断面図である。図２において、加熱コイル２の下部には、複数のフェライト１２が設けられている。加熱コイル２に２０ｋＨｚ以上の高周波電流を流すことで、炊飯釜１とフェライト１２の間で磁路を形成すると共に、フェライト１２により誘導加熱調理器１００の下面への漏洩磁束を低減している。

　また、漏洩磁束回収コイル１０は、防磁リング７の下部に設けられており、すなわち、加熱コイル２に対して、防磁リング７よりも近い場所（加熱コイル２から見て手前側）に配置されている。

　図３は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路構成図である。図３において、交流電源（商用電源）２０に接続されて交流電圧を直流に変換するダイオードブリッジ２１と、リアクタ２２と、平滑コンデンサ２３と、加熱コイル２と共振回路を構成する共振コンデンサ２４と、ＩＧＢＴ(スイッチング素子；Insulated Gate Bipolar Transistor) ２５と、ダイオード２６が、図１に示した駆動部３に相当する。

　駆動部３は、いわゆる一石電圧共振インバータを構成している。ＩＧＢＴ２５のゲート端子には、制御部５が接続され、ＩＧＢＴ２５のオンオフ信号が制御部５から出力される。ここで、上記説明ではスイッチング素子としてＩＧＢＴを使用する例を示したが、他のスイッチング素子、例えばＭＯＳＦＥＴを使用してもよい。なお、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを使用する際は、ソース端子とドレイン端子間に寄生ダイオードが形成されるため、ダイオード２６を設けなくても良い。

　電力変換手段１１は、漏洩磁束回収コイル１０に接続され、漏洩磁束回収コイル１０により生成された高周波交流電圧を直流電圧に変換するダイオード２７と、変換された直流電圧を平滑化するコンデンサ２８とを備えている。

　また、電源部９は、制御部５、表示操作部４、及び冷却手段８を駆動するために、交流電源２０を直流電圧に変換する電力変換回路を構成している（詳細は図示せず）。また電源部９は、電力変換手段１１にダイオード２９を介して接続されることで、漏洩磁束回収コイル１０と電力変換手段１１により生成された電圧が、電源部９で生成される直流電圧よりも低くなった場合に、電源部９からダイオード２９を介して制御部５、表示操作部４、及び冷却手段８に電力が供給される。

　以上、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の構成について説明した。次に、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の動作について説明する。

　使用者により表示操作部４への炊飯指示などの加熱開始の指示がなされると、制御部５は、駆動部３の制御を開始する。駆動部３は、制御部５からのオンオフ信号を受けて、ＩＧＢＴ２５のスイッチングを開始する。交流電源２０の交流電圧は、ダイオードブリッジ２１と、リアクタ２２と、平滑コンデンサ２３からなる直流電源回路により一旦直流に変換され、その後、ＩＧＢＴ２５を高周波でスイッチングすることで、高周波電流が加熱コイル２に供給される。加熱コイル２に高周波電流が流れると、加熱コイル２からは交番磁界が発生し、これにより被加熱物である炊飯釜１の内部または周辺には高周波磁束が生成される。生成された高周波磁束を打ち消すように、炊飯釜１には渦電流が流れ、この渦電流と炊飯釜１の電気抵抗によりジュール損失（渦電流損）が発生し、炊飯釜１自体が加熱され、炊飯釜１の内部の米や水が加熱される。

　このように加熱コイル２に高周波電流が供給されると、加熱コイル２から磁束が発生し、この磁束変化により炊飯釜１が加熱される。ただし、加熱コイル２から発生するすべての磁束が炊飯釜１への誘導加熱に利用されるわけではなく、炊飯釜１の加熱に寄与されない磁束の一部は、いわゆる漏洩磁束となり、周囲に漏洩される。

　この漏洩磁束は漏洩磁束回収コイル１０と鎖交する。言い替えると、漏洩磁束回収コイル１０は、加熱コイル２から発生する漏洩磁束と鎖交する位置に設けられている。漏洩磁束回収コイル１０に漏洩磁束が鎖交すると、漏洩磁束回収コイル１０には、漏洩磁束の変化を打ち消す方向に起電力が発生し、漏洩磁束回収コイル１０に電流が流れる。漏洩磁束回収コイル１０に発生した起電力は電力変換手段１１によって直流に変換され、駆動部３、表示操作部４、制御部５、及び／又は冷却手段８の駆動用の電力として利用される。

　このように漏洩磁束回収コイル１０に流れる電流により加熱コイル２から発生した漏洩磁束の一部を打ち消すことができるため、誘導加熱調理器１００の全体の漏洩磁束が減少する。したがって、従来であれば、漏洩磁束回収コイル１０の上部に設けられた防磁リング７に発生していた誘導電流を減少させることができ、防磁リング７の発熱による温度上昇を抑制することができる。

　よって防磁リング７の電力損失を低減できる。また、漏洩磁束回収コイル１０に発生した起電力は、駆動部３、表示操作部４、制御部５、及び冷却手段８の駆動用の電源として有効利用することができるため、省エネルギー化を実現した誘導加熱調理器１００を得ることができる。

　次に、加熱コイル２と、防磁リング７の間に構成される漏洩磁束回収コイル１０の配置について詳細に述べる。

　図１及び図２において、漏洩磁束回収コイル１０は防磁リング７の下部に設けられており、また加熱コイル２に対して、漏洩磁束回収コイル１０は防磁リング７よりも近い場所に配置される。

　さらに望ましくは、加熱コイル２の最上段に配置される導線に対して、漏洩磁束回収コイル１０の最下段に配置される導線を下側に配置させる。すなわち、図２に示すように、誘導加熱調理器１００を側面視した場合に、加熱コイル２の最上段部と漏洩磁束回収コイル１０の一部が高さ方向に重なるように配置される。

　なお、誘導加熱調理器１００の下側から、加熱コイル２、防磁リング７、漏洩磁束回収コイル１０の順に配置した場合は、すなわち図１、図２に対して、防磁リング７と漏洩磁束回収コイル１０の位置を逆に配置した場合は、漏洩磁束回収コイル１０に鎖交する漏洩磁束は小さく、漏洩磁束の多くが防磁リング７に鎖交するため、漏洩磁束を打ち消す誘導電流は主に防磁リング７にしか流れず、防磁リング７の損失が高くなる。

　また、漏洩磁束回収コイル１０に鎖交する漏洩磁束が小さいため、漏洩磁束回収コイル１０で回収した電力が低く、電気負荷の駆動用電源を得ることができなくなる可能性がある。

　これに対して本実施の形態１では、加熱コイル２から見て、漏洩磁束回収コイル１０を防磁リング７よりも近い位置に配置することで、誘導加熱調理器１００の全体としての漏洩磁束を抑制すると共に、漏洩磁束回収コイル１０で回収した電力を電気負荷の駆動用電源として有効利用することができるため、省エネルギー化を実現した誘導加熱調理器１００を得ることができる。

　更に側面視で、加熱コイル２に対して、漏洩磁束回収コイル１０の一部が高さ方向に重なるように配置したことにより、漏洩磁束回収コイル１０に鎖交する漏洩磁束が増加するため、漏洩磁束を効率良く抑制することができるという効果が得られる。

　ここで防磁リング７を使用せずに、漏洩磁束回収コイル１０のみで漏洩磁束を抑制する場合について説明する。防磁リング７を使用せずに、漏洩磁束回収コイル１０を設けた場合、漏洩磁束を減らすことは可能であるが、漏洩磁束を抑制するためには、漏洩磁束回収コイル１０の両端部を短絡する必要がある。

　漏洩磁束回収コイル１０の両端部を短絡するということは、図３に示す電力変換手段１１と漏洩磁束回収コイル１０が接続されないことを意味する。すなわち、漏洩磁束回収コイル１０に流れる電流は漏洩磁束回収コイル１０の内部で消費されるため、漏洩磁束回収コイル１０が発熱することになり、防磁リング７が発熱することと同じこととなる。

　また、漏洩磁束回収コイル１０の両端部を短絡せずに電力変換手段１１を設けると、漏洩磁束回収コイル１０に流れる電流が減ってしまい、漏洩磁束を抑制することができなくなる課題がある。

　これに対して本実施の形態１では、漏洩磁束回収コイル１０と防磁リング７を併用することで、漏洩磁束を抑制すると共に、回収電力を電気負荷の駆動用電源として使用することができるため、漏洩磁束抑制と省エネルギー化を両立した誘導加熱調理器を得ることができる効果を奏する。

　また、漏洩磁束回収コイル１０を用いない場合と比べて、防磁リング７のサイズを小さくしても漏洩磁束を抑制することができ、防磁リング７の小型化・低コスト化を実現した誘導加熱調理器を得ることができる。

　次に、電力変換手段１１の構成について述べる。本実施の形態１では、図３に示すように、駆動部３に一石電圧共振インバータを用いており、本構成においては、ＩＧＢＴ２５をオンすると交流電源２０からダイオードブリッジ２１、リアクタ２２、平滑コンデンサ２３からなる直流電源回路を介して直流化された電圧が、加熱コイル２に印加される。次にＩＧＢＴ２５をオフすると共振コンデンサ２４と加熱コイル２との間で共振現象が発生し、加熱コイル２には共振電圧が印加される。本動作を繰り返すことで、加熱コイル２には正負非対称の電圧が印加されることとなる。したがって、漏洩磁束回収コイル１０に誘導される起電力（電圧）も正負非対称の波形となる。図４は、実施の形態１に係る電力変換手段１１に電気負荷が接続されていない状態における、漏洩磁束回収コイル１０に発生する電圧波形の例を示す図である。図４に示すように、正側の電圧ピーク値と負側の電圧ピーク値とが異なり、かつ正側、負側の波形も異なることが分かる。

　本実施の形態１では、図３に示すように電力変換手段１１としてダイオード２７及びコンデンサ２８からなる半波整流回路を採用している。これは、上述のように漏洩磁束回収コイル１０に発生する電圧が正負非対称となるためである。仮に電力変換手段１１の整流回路として一般的なダイオードブリッジを用いたブリッジ型の全波整流回路を採用した場合、図４に示す正負非対称の電圧を整流しようとすると、電圧（絶対値）の大きい負側の電圧ピーク値でコンデンサが充電されるため、電圧（絶対値）の小さい正側は負側の充電電圧より低く、コンデンサに充電することができず、すなわち電流を流すことができなくなる。

　したがって、ダイオードブリッジを用いたブリッジ型の全波整流回路を使用しても、電圧（絶対値）の大きい負側のときしかコンデンサに電流が流れ込まないので、漏洩磁束回収コイル１０に流れる電流は、実質的に半波整流回路と同じような波形となってしまう。

　すなわち、４つのダイオードからなるブリッジ型全波整流回路のうち、２つのダイオードには電流が流れず、電気的に不要となり、基板サイズの拡大や高コスト化を招く問題がある。しかし、本実施の形態１では、漏洩磁束回収コイル１０に発生する交流電圧を、１つのダイオード２７を有する半波整流回路で構成された電力変換手段１１を用いて直流化しているため、ブリッジ型の全波整流回路と比較して回路の簡略化が可能で、小型化、低コスト化が実現できる。

　図５は、実施の形態１に係る電力変換手段１１に電気負荷が接続された状態における、電流波形を示す図であり、（ａ）は加熱コイル２に流れる加熱コイル電流であり、（ｂ）は漏洩磁束回収コイル１０に流れる回収コイル電流である。図５に示すように、加熱コイル２に流れる電流（加熱コイル電流）が負の期間において、正負反転したほぼ相似波形の電流が漏洩磁束回収コイル１０に流れる。

　この期間においては漏洩磁束回収コイル１０→ダイオード２７→コンデンサ２８→漏洩磁束回収コイル１０の経路でコンデンサ２８を充電する充電電流が流れ、この充電電流により加熱コイル２からの漏洩磁束を打ち消すことができる。そのため漏洩磁束回収コイル１０の上方に設置された防磁リング７と鎖交する漏洩磁束が減少し、防磁リング７の発熱を抑制でき、損失を低減させることができる。更に、漏洩磁束回収コイル１０で発生した起電力は、駆動部３や冷却手段８などの電気負荷の駆動用電源として有効利用することができるため、省エネルギー化を実現した誘導加熱調理器１００を得ることができる。

　次に、更に効率良く漏洩磁束を回収するように構成した電力変換手段１１の構成例について説明する。図６は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路構成図の変形例である。図６に示す例では、電力変換手段１１は、２つのダイオード２７ａ、２７ｂ、及び２つのコンデンサ２８ａ、２８ｂからなる、いわゆる倍電圧整流回路を構成している。

　つづいて動作を説明する。図７は、図６に示す電力変換手段１１に表示操作部４や冷却手段８などの電気負荷が接続された状態における、加熱コイル２に流れる電流（加熱コイル電流）と漏洩磁束回収コイル１０に流れる電流（回収コイル電流）の波形例を説明した図であり、図７（ａ）が加熱コイル電流波形、（ｂ）が回収コイル電流波形である。

　図６に示した電力変換手段１１は、漏洩磁束回収コイル１０に発生した交流電圧の正側の期間と負側の期間とで、それぞれ独立した経路にて漏洩磁束回収コイル１０に電流を流すことができる。すなわち、図７において、加熱コイル電流が正側のとき、漏洩磁束回収コイル１０に流れる電流（回収コイル電流）は、漏洩磁束回収コイル１０→ダイオード２７ａ→コンデンサ２８ａ→漏洩磁束回収コイル１０の経路でコンデンサ２８ａを充電する充電電流が流れ、この充電電流により加熱コイル２の漏洩磁束を抑制する。また加熱コイル電流が負側のとき、回収コイル電流は、漏洩磁束回収コイル１０→コンデンサ２８ｂ→ダイオード２７ｂ→漏洩磁束回収コイル１０の経路でコンデンサ２８ｂを充電する充電電流が流れ、加熱コイルの漏洩磁束を抑制する。

　その結果、図７に示すように、加熱コイル電流波形（ａ）と回収コイル電流波形（ｂ）は正負反転したほぼ相似形の電流波形となり、正側・負側の両期間にて加熱コイル２から発生する漏洩磁束を効率良く回収することができる。

　このように、図６に示す電力変換手段１１の回路構成によれば、加熱コイル２に流れる電流の正側の期間と負側の期間の両期間、すなわち全期間で漏洩磁束を打ち消す電流を漏洩磁束回収コイル１０に流すことができるため、漏洩磁束回収コイル１０の上方に設けられた防磁リング７の損失低減効果が、電力変換手段１１を半波整流回路で構成した場合と比べて大きく、より省エネルギー化を実現した誘導加熱調理器１００を得ることができる。

　なお、上記説明では、駆動部３として一石電圧共振インバータを例に説明したが、これに限定するものではなく、駆動部３をハーフブリッジインバータで構成しても良い。以下、駆動部３をハーフブリッジインバータで構成した例について説明する。

　図８は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路構成図の変形例である。図８において、駆動部３を構成するハーフブリッジインバータは、交流電源（商用電源）２０に接続されて交流電圧を直流に変換するダイオードブリッジ２１と、リアクタ２２、平滑コンデンサ２３からなる直流電源回路と、加熱コイル２と共振回路を構成する共振コンデンサ２４と、スイッチング素子である２つのＩＧＢＴ２５ａ、２５ｂ、及び２つのＩＧＢＴ２５ａ、２５ｂに並列に接続されたダイオード２６ａ、２６ｂと、を備える。

　各々のＩＧＢＴ２５ａ、２５ｂのゲート端子には制御部５が接続され、ＩＧＢＴ２５ａ、２５ｂを交互にオンオフする制御信号を出力する。その他の構成については図３で示した一石電圧共振インバータと同様である。ここで、上記説明ではスイッチング素子としてＩＧＢＴを使用する例について示したが、他のスイッチング素子、例えばＭＯＳＦＥＴを使用しても良い。なお、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを使用する際は、ソース端子とドレイン端子間に寄生ダイオードが形成されるため、ダイオード２６ａ、２６ｂを設けなくても良い。

　図３に示す一石電圧共振インバータの場合、ＩＧＢＴ２５の両端の電圧が高くなるため、高耐圧のＩＧＢＴを選定する必要があるが、ハーフブリッジインバータを構成することでＩＧＢＴ２５ａ、２５ｂの両端の電圧を下げることができ、ＩＧＢＴの選択自由度が高くなり、低コスト化になる効果がある。

　ハーフブリッジインバータにおいて、炊飯釜１への投入電力調整（火力調整）は、ハイサイドのＩＧＢＴ２５ａとローサイドのＩＧＢＴ２５ｂのオン時間の比率（デューティ比）を変える、いわゆるデューティ制御により実現される。ＩＧＢＴ２５ａのデューティ比を５０％、ＩＧＢＴ２５ｂのデューティ比を５０％とした場合に炊飯釜１には最大電力（最大火力）が投入され、ＩＧＢＴ２５ａのデューティ比を４０％、ＩＧＢＴ２５ｂのデューティ比を６０％とした場合には投入電力が小さくなり、さらにＩＧＢＴ２５ａのデューティ比を３０％、ＩＧＢＴ２５ｂのデューティ比を７０％とした場合には投入電力がさらに小さくなる。このように、オン時間の比率（デューティ比）を変えることにより、炊飯釜１への投入電力を制御することができる。

　ここで、ＩＧＢＴ２５ａとＩＧＢＴ２５ｂのオン時間比率が互いに等しい（デューティ比が５０％）場合、加熱コイル２には正負対称の電圧が印加され、漏洩磁束回収コイル１０には正負対称の電圧が誘導されるが、前述の通り、火力調整を行う場合はＩＧＢＴ２５ａとＩＧＢＴ２５ｂのオン時間比率を変える必要があるため、加熱コイル２には正負非対称の電圧が印加されることとなる。したがって、漏洩磁束回収コイル１０に誘導される電圧（起電力）も正負非対称の波形となる。

　この場合、前述の通り、電力変換手段１１をブリッジ型の全波整流回路で構成したのでは、２つのダイオードは常に使用されず、不要となってしまう。そこで、図８に示す例では、各１つのダイオード２７とコンデンサ２８からなる半波整流回路で構成された電力変換手段１１を用いて、漏洩磁束回収コイル１０に発生する交流電圧を直流化している。これにより、ダイオード２７の数が１つでよいため、ブリッジ型の全波整流回路と比較して回路簡略化が可能で、小型化・低コスト化を実現した誘導加熱調理器１００を得ることができる。

　また、図６と同様に、電力変換手段１１として倍電圧整流回路を用いれば、加熱コイル２に流れる電流が正側の期間と負側の期間の両期間で、漏洩磁束を打ち消す電流を漏洩磁束回収コイル１０に流すことができるため、電力変換手段１１として半波整流回路を採用した場合と比較して、漏洩磁束回収コイル１０の上方に設けられた防磁リング７の損失低減効果を大きくすることができる。

　また、ハーフブリッジインバータを用いた駆動部３において火力制御を行う別の方式として、ＩＧＢＴのスイッチング周波数を制御する方式（周波数制御）がある。これはＩＧＢＴ２５ａとＩＧＢＴ２５ｂのオン時間が互いに等しい状態（デューティ比５０％）にしたまま、スイッチング周波数を変更する方式である。

　スイッチング周波数を低く設定すると、加熱コイル２のインピーダンスが下がることで炊飯釜１への投入電力が増加し、またスイッチング周波数を高く設定すると、加熱コイル２のインピーダンスが上がり、炊飯釜１への投入電力が低下する。

　この周波数制御では、ＩＧＢＴ２５ａとＩＧＢＴ２５ｂのオン時間は互いに等しいため、加熱コイル２には正負対称の電圧が印加され、漏洩磁束回収コイル１０にも正負対称の電圧が誘導される。この場合は、４つのダイオードを使用したブリッジ型の全波整流回路で構成された電力変換手段（図示せず）を用いても、正負両期間で漏洩磁束回収コイル１０に電流を流すことができるため、半波整流回路で構成された電力変換手段１１よりも、加熱コイル２からの漏洩磁束を抑制することができる。

　また倍電圧整流回路で構成された電力変換手段１１に比べ、使用するダイオードは増加するが、比較的サイズの大きいコンデンサを１つで構成することができるため、回路の小型化・低コスト化が実現できる。

　なお、ハーフブリッジインバータを用いた駆動部３において、ＩＧＢＴ２５ａとＩＧＢＴ２５ｂのオン時間比率を変える火力制御と、周波数制御による火力制御を併用する場合は、漏洩磁束回収手段１０を構成するコイルに正負非対称の電圧が誘導される場合があるため、半波整流回路または倍電圧整流回路を電力変換手段１１として用いることが望ましい。

　以上のように、本実施の形態によれば、防磁リング７よりも加熱コイル２に近い位置に漏洩磁束回収コイル１０を配置することにより、加熱コイル２からの漏洩磁束が抑制されるため、防磁リング７で発生する誘導電流が減少し、防磁リング７の温度上昇が抑制され、電力損失を低減した誘導加熱調理器１００を得ることができる。また漏洩磁束回収コイル１０に発生した起電力を冷却手段８及び／又は電源部９に供給することで、電気負荷の駆動用電源として有効利用することができ、省エネルギー化を実現した誘導加熱調理器１００を得ることができる。

　さらに、防磁リング７などの金属部品の発熱が抑制されるので、誘導加熱調理器１００の内部の温度上昇が緩和され、冷却手段８の冷却能力も抑えることが可能になる。そのため冷却手段８を低コスト化、小型化、軽量化することができ、また、冷却手段８の動作による騒音も低減することができる。

　なお、本実施の形態１ではスイッチング素子としてはＩＧＢＴを用いる例を示したが、他のスイッチングデバイス、例えばパワートランジスタやＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。ただし、スイッチング素子には、大きな電流が流れるため、スイッチング素子としてシリコン（Ｓｉ）を用いた従来のＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどを使用した場合、オン抵抗が大きいため素子自体の発熱が大きい。さらにはインバータを構成する基板上の発熱部品、例えば共振コンデンサ２４やダイオードブリッジ２１などの近くにスイッチング素子を配置すると、部品発熱の影響によりスイッチング素子の周囲の温度が高くなり、スイッチング素子のジャンクション温度が上昇してしまう可能性がある。

　そこで、スイッチング素子として、窒化ガリウム系材料、炭化珪素（ＳｉＣ、シリコンカーバイト）、ダイヤモンドなどのワイドバンドギャップ半導体で構成されるスイッチング素子を用いることが好ましい。例えばＳｉＣを用いたＭＯＳＦＥＴ（ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴ）の特性として、素子のオン抵抗が小さく、さらにジャンクション温度が上昇してもオン抵抗がほとんど上昇しない特長がある。そのため、発熱部品の近くにＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴを配置することができ、駆動回路基板の小型化・低コスト化を実現した誘導加熱調理器を得ることができる。

　ここで漏洩磁束回収コイル１０の別の配置例について説明する。図９は実施の形態１に係る誘導加熱調理器の変形例を示す概略断面図であり、漏洩磁束回収コイル１０の外周側一部に防磁リング７を設けている。すなわち、図９は加熱コイル２から見て、防磁リング７の内側に漏洩磁束回収コイル１０を設けたものである。

　本構成により、加熱コイル２の漏洩磁束が、より有効に漏洩磁束回収コイル１０に鎖交するため、誘導加熱調理器１００の全体の漏洩磁束を更に抑制することが可能である。また漏洩磁束回収コイル１０に有効に誘導電流を流すことができるため、防磁リング７に流れる誘導電流を低減することができ、防磁リング７の発熱を抑制した誘導加熱調理器１００を得ることができる。

　また、図９において、漏洩磁束回収コイル１０を縦方向に垂直に配置する例について説明したが、漏洩磁束回収コイル１０を斜めに配置しても良い。例えば、漏洩磁束回収コイル１０の下側、すなわち加熱コイル２に近い側の外径を小さくし、防磁リング７に近い側の外径を大きくすることで、より漏洩磁束を抑制することができる。

　なお、本実施の形態１では、アルミ・銅などの金属部品としの防磁リング７について説明したが、これに限定するものではなく、他の金属部品であっても、本例に倣って同様に構成することで、同様の効果を得ることができる。

　また、本実施の形態１では、漏洩磁束回収コイル１０により生成された起電力を駆動部３、表示操作部４、制御部５、及び／又は冷却手段８の駆動用電源として用いる例について述べたが、これに限定されるものではなく、漏洩磁束回収コイル１０の起電力をその他の電気負荷の電源として用いてもよい。

　さらに、漏洩磁束回収コイル１０は電力変換手段１１を介して電源部９と接続され、電気負荷は、漏洩磁束回収コイル１０からの電力と電源部９からの電力とを併用する形で述べたが、漏洩磁束回収コイル１０からの電力を単独で用いてもよい。例えば、漏洩磁束回収コイル１０からの電力を冷却手段８の専用の単体電源として使用してもよい。この場合、電力変換手段１１は、ダイオード２９を介して電源部９と接続する必要はなく、電力変換手段１１と電源部９とが電気的に絶縁されていても良い。そして、特に図示していないが、電力変換手段１１の後段に電圧安定化（定電圧）手段、例えばツェナーダイオードや、三端子レギュレータ、スイッチングレギュレータなどを付加することで、電力変換手段１１で直流化した電圧を定電圧に保持する回路を別途設けてもよい。

　１　炊飯釜、２　加熱コイル、３　駆動部、４　表示操作部、５　制御部、７　防磁リング、８　冷却手段、９　電源部、１０　漏洩磁束回収コイル、１１　電力変換手段、１２　フェライト、２０　交流電源、２１　ダイオードブリッジ、２２　リアクタ、２３　平滑コンデンサ、２４　共振コンデンサ、２５　ＩＧＢＴ、２６、２７、２９　ダイオード、２８　コンデンサ、１００　誘導加熱調理器。

Claims

　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流を供給する駆動部と、
　前記駆動部を制御する制御部と、
　前記制御部に電力を供給する電源部と、
　電気負荷と、
　前記被加熱物の外周に配置された導電性部材と、
　前記加熱コイルから見て前記導電性部材よりも手前側に配置され、前記加熱コイルから発生する漏洩磁束と鎖交する漏洩磁束回収コイルと、
　前記漏洩磁束回収コイルにより生成された電力を前記電源部及び前記電気負荷の少なくとも何れか一方に供給する電力変換手段と、を備えた誘導加熱調理器。
　前記漏洩磁束回収コイルの一部は、側面視において、前記加熱コイルの最上段部と高さ方向に重なる位置に配置されている請求項１記載の誘導加熱調理器。
　前記導電性部材と前記漏洩磁束回収コイルは、前記被加熱物の外周に、略同一外径でリング状に形成されている請求項１または請求項２記載の誘導加熱調理器。
　前記導電性部材の内周側に前記漏洩磁束回収コイルを備えた請求項１または請求項２記載の誘導加熱調理器。
　前記電力変換手段は、前記電気負荷にのみ電力を供給するものであり、前記電力変換手段は、前記電源部とは電気的に絶縁されている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。
　前記電気負荷は、前記加熱コイル及び前記駆動部の少なくとも一方を冷却する冷却手段である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。
　前記被加熱物が炊飯釜である請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。
　前記電力変換手段は、倍電圧整流回路により構成されている請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。
　前記駆動部は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、またはダイヤモンドからなるワイドバンドギャップ半導体で構成されるスイッチング素子を用いたインバータである請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。