WO2014080499A1 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

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WO2014080499A1
WO2014080499A1 PCT/JP2012/080362 JP2012080362W WO2014080499A1 WO 2014080499 A1 WO2014080499 A1 WO 2014080499A1 JP 2012080362 W JP2012080362 W JP 2012080362W WO 2014080499 A1 WO2014080499 A1 WO 2014080499A1
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WO
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magnetic flux
conductor
leakage magnetic
induction heating
switch means
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PCT/JP2012/080362
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English (en)
French (fr)
Inventor
雄一郎 伊藤
吉野　勇人
和善 根岸
健太郎 橋元
智也 蜷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/12—Cooking devices

Definitions

  • the present invention relates to an induction heating cooker.
  • a nonmagnetic metal such as plate-like aluminum is used as an electromagnetic shielding material around the heating coil.
  • Such an induction heating cooker generates an induction current in the electromagnetic shielding material by the magnetic flux leaked from the heating coil, and cancels the leakage magnetic flux from the heating coil by the magnetic flux generated by this induction current (for example, Patent Documents). 1).
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an induction heating cooker that can suppress power loss generated in leakage magnetic flux suppression means.
  • An induction heating cooker includes a heating coil that generates a high-frequency magnetic field and induction-heats an object to be heated, a drive unit that supplies a high-frequency current to the heating coil, and leakage magnetic flux suppression means, and the leakage
  • the magnetic flux suppressing means is disposed outside the heating coil as viewed from the object to be heated, and switches between a first conductor having a pair of terminals and a conduction state and an open state between the terminals of the first conductor.
  • the switch means switches between a conductive state and an open state between the terminals of the first conductor according to a heating power by which the heating coil heats the object to be heated, and the switch of the first conductor When the terminals become conductive, the first conductor is electrically short-circuited.
  • the switch means switches between the conductive state and the open state between the pair of terminals of the first conductor according to the heating power with which the heating coil heats the object to be heated. For this reason, when the heating power for heating the object to be heated is equal to or greater than the threshold value, the first conductor is electrically short-circuited by bringing the pair of terminals of the first conductor into a conductive state, so that the outside of the induction heating cooker Leakage magnetic flux leaking to can be suppressed.
  • the heating power for heating the object to be heated is less than the threshold value, by generating an open state between the pair of terminals of the first conductor, the generation of the induced current in the first conductor of the leakage flux suppressing means is suppressed.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram of the induction heating cooking appliance which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 2 is another schematic block diagram of the induction heating cooking appliance which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a graph which shows the relationship between the ampere turn of conducting wire, and the leakage magnetic flux which leaks outside the induction heating cooking appliance. It is a figure explaining the leakage magnetic flux suppression means of the induction heating cooking appliance which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. FIG. 5 is an equivalent circuit diagram showing each conductor shown in FIG. 4. It is a figure explaining the leakage magnetic flux suppression means of the induction heating cooking appliance which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. 1 It is a figure explaining the relationship between the on-off state of the switch means of the induction heating cooking appliance concerning Embodiment 3, and input power. It is a figure explaining the leakage magnetic flux suppression means of the induction heating cooking appliance which concerns on Embodiment 4. FIG. It is a figure explaining the leakage magnetic flux suppression means of the induction heating cooking appliance which concerns on Embodiment 5. FIG.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an induction heating cooker according to Embodiment 1.
  • the induction heating cooker 100 according to the first embodiment is an induction heating type rice cooker, which is a rice cooker 1, a heating coil 2, a drive unit 3, a display operation unit 4, a control unit 5, and a power supply unit. 6, a cord reel case 7, and a leakage magnetic flux suppressing means 8 having a conducting wire 81 and a switch means 82.
  • a housing not shown).
  • a heating coil 2 that induction-heats the rice cooker 1 is disposed on the bottom surface and the outer peripheral side of the lower side surface of the rice cooker 1 that is an object to be heated.
  • the heating coil 2 is supplied with high-frequency power by the drive unit 3 constituting the inverter circuit, and induction-heats the rice cooker 1.
  • the display operation unit 4 includes an operation unit that receives a rice cooking instruction and a rice cooking condition setting from a user, and a display unit that displays an operation state, a message to the user, and the like.
  • the display operation unit 4 outputs a signal based on the setting from the user to the control unit 5, and the control unit 5 including a microcomputer and a control circuit follows a predetermined control sequence based on the signal from the display operation unit 4.
  • the drive unit 3 is driven and controlled.
  • the power supply unit 6 generates a power source for driving the display operation unit 4 and the control unit 5 from a commercial AC power source.
  • a cord reel case 7 for storing a power cord for connection to a commercial AC power source is provided below the heating coil 2.
  • the casing of the cord reel case 7 is made of sheet metal (such as iron).
  • the cord reel case 7 is located on the opposite side of the rice cooker 1 with the heating coil 2 interposed therebetween.
  • the induction heating cooker 100 includes a blower that sends cooling air for cooling the members in the casing of the induction heating cooker 100.
  • This blower is, for example, an axial fan, and is configured to send cooling air to a member whose temperature rises due to operation, such as an electronic component provided in the heating coil 2 and the drive unit 3.
  • the induction heating cooker 100 is made of a conductive material, and is a conductive wire (winding wire) 81 that is wound in a coil shape so as to surround the rice cooker 1 and the heating coil 2, and switch means 82.
  • Leakage magnetic flux suppressing means 8 is provided.
  • the conducting wire 81 corresponds to the first conductor of the present invention.
  • the conducting wire 81 of the leakage magnetic flux suppressing means 8 is disposed outside the heating coil 2 when viewed from the rice cooker 1, that is, at a position away from the heating coil 2 when viewed from the rice cooking pot 1.
  • the conducting wire 81 constituting the leakage magnetic flux suppressing means 8 can be formed by, for example, a copper wire or an aluminum wire, or can be formed by winding a copper plate or an aluminum plate in a coil shape.
  • the switch means 82 is provided between a pair of terminals of the conducting wire 81, and brings the conducting wire 81 constituting the leakage magnetic flux suppressing means 8 into a conductive state or an open state by turning on or off the contact.
  • the switch means 82 is turned on, the pair of terminals of the conductive wire 81 are in a conductive state and are electrically short-circuited to form a closed loop.
  • the switch means 82 is turned off, the pair of terminals of the conducting wire 81 is opened.
  • On / off control of the contacts of the switch means 82 is executed by a control signal from the control unit 5.
  • the conducting wire 81 constituting the leakage magnetic flux suppressing means 8 is assumed to be insulated with a coating or the like, and is not conductive even if the conducting wires 81 adjacent to each other come into contact with each other. In addition, when the insulation treatment is not performed, it is assumed that the conducting wire 81 is arranged with a sufficient distance so as not to contact each other. Although not shown in FIG. 1, a ferrite core may be installed near the lower portion of the heating coil 2.
  • FIG. 2 is another schematic configuration diagram of the induction heating cooker according to the first embodiment.
  • FIG. 1 shows an example in which the conductor 81 is provided as the first conductor of the leakage flux suppressing means 8, but in FIG. 2, a nonmagnetic metal such as plate-like aluminum (as a first conductor of the leakage flux suppressing means 8 is shown.
  • a non-magnetic metal plate 83 is used in a ring shape.
  • An annular nonmagnetic metal plate 83 shown in FIG. 2 is disposed around the heating coil 2 (in FIG. 2, provided to surround the outer periphery of the rice cooker 1 above the heating coil 2).
  • FIG. 1 shows an example in which the conductor 81 is provided as the first conductor of the leakage flux suppressing means 8, but in FIG. 2, a nonmagnetic metal such as plate-like aluminum (as a first conductor of the leakage flux suppressing means 8 is shown.
  • a non-magnetic metal plate 83 is used in a ring shape.
  • the switch means 82 is provided between the pair of terminals of the nonmagnetic metal plate 83 as in the case where the conductive wire 81 is used. .
  • the switch means 82 brings the pair of terminals of the nonmagnetic metal plate 83 into conduction, the nonmagnetic metal plate 83 is short-circuited to electrically form a closed loop.
  • the nonmagnetic metal plate 83 can be used in place of a conducting wire in the second to fifth embodiments to be described later.
  • the configuration of the induction heating cooker 100 according to the first embodiment has been described.
  • movement of the induction heating cooking appliance 100 which concerns on this Embodiment 1 is demonstrated.
  • movement of the induction heating cooking appliance 100 is the same as the case where the conducting wire 81 is used and the case where the nonmagnetic metal plate 83 is used, in the following description, the case where the conducting wire 81 is used will be described as an example. To do. First, description will be made assuming that the switch means 82 is turned on and the leakage magnetic flux suppressing means 8 forms a closed loop.
  • the drive unit 3 is configured by an inverter circuit and supplies a high frequency current to the heating coil 2.
  • a high-frequency current flows through the heating coil 2
  • an alternating magnetic field is generated from the heating coil 2, whereby a magnetic flux is given to the rice cooker 1 that is an object to be heated.
  • the magnetic flux is applied, an eddy current is generated in the rice cooker 1, and Joule heat is generated by the eddy current and the electric resistance of the rice cooker 1, and the rice cooker 1 is heated.
  • the leakage magnetic flux canceling effect of the leakage flux suppressing means 8 is more effective as the magnetic field generated from the conducting wire 81 of the leakage flux suppressing means 8 is stronger.
  • the magnetic field generated in the conducting wire 81 of the leakage flux suppressing means 8 is proportional to the current flowing in the conducting wire 81 constituting the leakage flux suppressing means 8 and the number of turns of the conducting wire 81. Therefore, the greater the current flowing through the conductor 81 or the greater the number of turns of the conductor 81, the higher the effect of suppressing leakage flux.
  • the power loss is proportional to the square of the current, it is effective to reduce the current flowing through the conducting wire 81 in order to reduce the power loss of the leakage flux suppressing means 8.
  • the number of turns of the conducting wire 81 is increased, thereby maintaining the ampere turn and maintaining the leakage flux suppressing effect. By doing in this way, even if it reduces the electric current which flows into the conducting wire 81, the leakage magnetic flux suppression effect is not reduced, but the power loss which generate
  • the current flowing through the conducting wire 81 depends on the resistance value of the conducting wire 81. If the resistance value of the conducting wire 81 is large, the induced current flowing through the conducting wire 81 decreases, and if the resistance value is small, the induced current increases.
  • the resistance value of the conducting wire 81 is proportional to the length of the conducting wire 81 and inversely proportional to the cross-sectional area of the conducting wire 81. Therefore, if the number of turns of the conducting wire 81 is increased, the resistance value is increased and the induced current is decreased. In order to appropriately set the ampere turn of the leakage magnetic flux suppressing means 8, the number of turns of the conducting wire 81 and the cross-sectional area (wire diameter) are set to appropriate values, and the induced current is adjusted.
  • the switch means 82 of the leakage flux suppressing means 8 When the switch means 82 is turned on, the conducting wire 81 of the leakage flux suppressing means 8 is in a closed loop state, so that an induced current that cancels the leakage flux from the heating coil 2 flows to the conducting wire 81 and the leakage flux from the heating coil 2 is canceled out. It is. When the switch means 82 is turned off, the conducting wire 81 constituting the leakage flux suppressing means 8 is opened, so that the induced current that cancels the leakage flux from the heating coil 2 does not flow to the conducting wire 81, and the effect of suppressing the leakage flux. Will disappear.
  • the limit value of leakage magnetic flux generated from the induction heating cooker is determined by international guidelines, and it is necessary to set it below the limit value.
  • the induction heating cooker 100 of this Embodiment 1 can change the heating power which heats the rice cooker 1 according to heating conditions, such as a rice cooking process (here, the rice cooker 1 is heated).
  • the heating power to be described is explained as the input power to the rice cooker 1).
  • the leakage magnetic flux generated from the heating coil 2 is small, and when the input power to the rice cooking pot 1 is large, the leakage magnetic flux generated from the heating coil 2 is also large.
  • the leakage magnetic flux leaking to the outside of the induction heating cooker 100 is less than the limit value of the international guidelines, even if the leakage magnetic flux suppression means 8 does not cancel the leakage magnetic flux. There is.
  • the control unit 5 that performs on / off control of the switch unit 82 switches between the on state and the off state of the switch unit 82 according to the input power to the rice cooker 1. More specifically, when the input power to the rice cooker 1 is less than the threshold and small, the switch means 82 is turned off.
  • a preheating process for maintaining the temperature of the rice cooker 1 at a preheating temperature of about 60 ° C., a boiling process for boiling the cooked food in the rice cooker 1, a boiling maintenance process for maintaining the boiling state, and the rice cooker 1 after cooking are kept warm.
  • the control unit 5 turns the switch means 82 off in these processes.
  • the switch means 82 is turned off, the conducting wire 81 constituting the leakage flux suppressing means 8 is electrically opened. Therefore, even if leakage flux is generated from the heating coil 2, the conducting wire 81 of the leakage flux suppressing means 8 is connected to the conducting wire 81. Inductive current does not flow. Therefore, no power loss due to the induced current occurs in the leakage magnetic flux suppressing means 8.
  • the heating efficiency of the induction heating cooker 100 can be improved by the amount of energy that has been a heat loss in the past, and induction heating cooking.
  • the power consumption of the device 100 can be reduced.
  • the control unit 5 turns on the switch means 82.
  • the control unit 5 turns on the switch unit 82.
  • the leakage flux generated from the induction heating cooker 100 is the international guidelines.
  • the limit value will never be exceeded.
  • the control unit 5 performs switching between the ON state and the OFF state of the switch unit 82 while the drive unit 3 is stopped, that is, in a state where no current flows through the heating coil 2. This is because the electromotive force is generated in the leakage magnetic flux suppressing means 8 while the drive unit 3 is in operation, so switching between the ON state and the OFF state of the switch unit 82 during the operation of the drive unit 3 is not desirable. Because. By performing switching between the ON state and the OFF state of the switch unit 82 while the driving unit 3 is stopped, the electrical stress of the switch unit 82 can be reduced. This also applies to Embodiments 2 to 5 described later.
  • the leakage magnetic flux suppression means which has the conducting wire 81 wound around the rice cooker 1 and the heating coil 2, and the switch means 82 provided between a pair of terminals of this conducting wire 81. 8 was provided. And according to the thermal power which heats the rice cooking pot 1, the ON state and the OFF state of the switch means 82 were switched. For this reason, when the heating power for heating the rice cooker 1 is equal to or greater than the threshold value, the switch means 82 is turned on to short-circuit the lead 81 to form a closed loop, thereby causing an induced current to flow through the lead 81 of the leakage flux suppressing means 8. Leakage flux can be suppressed.
  • the switch means 82 is turned off to electrically open the lead 81 of the leakage magnetic flux suppressing means 8, thereby generating an induced current in the lead 81. It is possible to suppress the power loss that occurs in the leakage magnetic flux suppressing means 8. Therefore, the power consumption of the induction heating cooker 100 can be reduced and the heating efficiency can be improved. Moreover, since the power loss in the leakage magnetic flux suppression means 8 is reduced, the temperature rise inside the casing of the induction heating cooker 100 is also suppressed, and the increase in the capacity of the cooling means for cooling the inside of the casing can be suppressed. For this reason, the power consumption required for the operation of the cooling means and the noise accompanying the operation of the cooling means can be reduced.
  • the switch means 82 shown in Embodiment 1 can be comprised by a contact type relay, a semiconductor relay, or a semiconductor switch (switching element), for example.
  • a semiconductor switch for example, a MOSFET, a bipolar transistor, or an IGBT can be used.
  • a MOSFET MOSFET
  • a bipolar transistor bipolar transistor
  • IGBT IGBT
  • the on-resistance is large, and thus the heat generation of the element itself may increase.
  • the on-resistance of the Si MOSFET increases as the junction temperature increases, there is a concern that a failure may occur.
  • the switch means 82 a semiconductor switch using a wide band gap semiconductor such as a SiC (silicon carbide) MOSFET may be used.
  • the SiC MOSFET has a low on-resistance as a device characteristic, and the on-resistance hardly increases even when the junction temperature rises.
  • the switch means 82 can be arranged near the heat-generating component, thereby reducing the size of the substrate. And cost reduction. Also, the circuit efficiency can be improved.
  • gallium nitride-based materials or diamond can be used as the wide band gap semiconductor.
  • the switch means 82 described here is also applied to Embodiments 2 to 5 described later.
  • Embodiment 1 demonstrated what provided the conducting wire 81 or the nonmagnetic metal plate 83 of the leakage magnetic flux suppression means 8 in the outer periphery of the heating coil 2 and the rice cooker 1, the conducting wire 81 and the nonmagnetic metal plate 83 were demonstrated. Is not limited to this, and is selected in consideration of the direction in which the leakage magnetic flux is to be suppressed and the arrangement of the heating coil 2. For example, if the leakage magnetic flux from the bottom surface of the induction heating cooker 100 is to be suppressed, a conductive wire 81 is wound in a disk shape, for example, on the bottom surface side of the rice cooker 1 and outside the heating coil 2. Switch means 82 is provided between the two terminals.
  • the switch means 82 can be turned on and the terminals of the conducting wire 81 can be electrically short-circuited to constitute the leakage flux suppressing means 8.
  • the matters concerning the conductive wire 81 and the nonmagnetic metal plate 83 are also applied to Embodiments 2 to 5 described later.
  • Embodiment 2 when the switch means 82 is turned on, the conducting wire 81 or the nonmagnetic metal plate 83 electrically forms a closed loop, and the leakage magnetic flux from the heating coil 2 leaks to the outside of the induction heating cooker 100.
  • the leakage magnetic flux suppressing means 8 for suppressing the above has been described.
  • the second embodiment a configuration in which the leakage flux suppressing effect and power loss by the leakage flux suppressing means 8 can be controlled in more detail will be described.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the difference from the first embodiment will be mainly described.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining leakage magnetic flux suppressing means of the induction heating cooker according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a side view of the configuration of the rice cooker 1 and the leakage magnetic flux suppressing means 8.
  • the heating coil 2, the display operation unit 4, the control unit 5, and the drive shown in FIG. 1 of the first embodiment are driven. Drawing of the unit 3, the power supply unit 6 and the cord reel case 7 is omitted here.
  • the leakage magnetic flux suppressing means 8 includes a conducting wire 81 in which a switch means 82 is provided between a pair of terminals, and a conducting wire 84 connected in parallel with the conducting wire 81. Prepare.
  • the conducting wire 81 and the conducting wire 84 are wound around the outer periphery of the rice cooker 1 and the heating coil 2 (not shown in FIG. 4). Unlike the conductive wire 81, the conductive wire 84 is not provided with the switch means 82, and both terminals of the conductive wire 84 are short-circuited to form a closed loop.
  • the conducting wire 81 corresponds to the first conductor of the present invention
  • the conducting wire 84 corresponds to the second conductor of the present invention.
  • FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the conductors shown in FIG. These other configurations are the same as those in the first embodiment.
  • a high-frequency current is supplied to the heating coil 2 and the rice cooking pot 1 is heated.
  • the control part 5 makes the switch means 82 into an ON state or an OFF state according to the input electric power to the rice cooker 1.
  • the control unit 5 turns on the switch unit 82.
  • an induction current is generated in both the conductor 81 and the conductor 84 connected in parallel, the leakage magnetic flux from the heating coil 2 is canceled, and the leakage magnetic flux is prevented from leaking outside the induction heating cooker 100.
  • the control unit 5 turns off the switch means 82. Then, no induced current flows through the conductive wire 81 connected in series with the switch means 82, and an induced current is generated only in the other conductive wire 84 that does not include the switch means 82.
  • the two conductors 81 and 84 connected in parallel are the same, that is, have the same wire diameter and length, only one conductor 84 forms a closed loop when the switch means 82 is in the OFF state. Therefore, the total conductor resistance of the two conductors 81 and 84 is doubled and increased compared to when the switch means 82 is on. Therefore, when the conductor 81 and the conductor 84 are viewed as a whole, the induced current generated in the leakage flux suppressing means 8 is reduced.
  • the power loss of the leakage flux suppressing means 8 is proportional to the resistance and proportional to the square of the current. For example, if the resistance is doubled and the current is halved, the power loss can be halved.
  • produces in the leakage magnetic flux suppression means 8 reduces by making the switch means 82 into an OFF state, an ampere turn becomes small and the suppression effect of leakage magnetic flux falls, In this Embodiment 2, in rice cooking The switch means 82 is turned off only when the input power to the hook 1 is smaller than the threshold value and small. For this reason, the number of turns, the wire diameter, etc.
  • the conducting wire 84 (the conducting wire not provided with the switching device 82) are set so that the leakage magnetic flux when the switching device 82 is turned off is not more than a predetermined limit value. If the ampere turn is adjusted, the leakage flux does not exceed the limit value. In this way, by setting the leakage magnetic flux suppression effect matched to the input power to the rice cooker 1 by the ampere turn and reducing the induced current generated in the leakage magnetic flux suppression means 8 as much as possible, the power in the leakage magnetic flux suppression means 8 Loss can be reduced.
  • FIGS. 4 and 5 show examples in which one conductor 81 and one conductor 84 are provided (two in total), but the number of conductors 81 and 84 is not limited to this.
  • the number of the conductive wires 81 provided with the switch means 82 and the number of the conductive wires 84 provided with no switch means 82 can be determined in accordance with desired effects of suppressing the leakage magnetic flux and reducing the power loss.
  • the leakage magnetic flux suppressing means 8 of the second embodiment includes the conducting wire 81 having the switching means 82 and the conducting wire 84 not having the switching means 82, and the conducting wire 81 and the conducting wire 84 are connected in parallel. .
  • the ampere turn of the leakage flux suppressing means 8 can be adjusted, and the induced power and power loss generated in the leakage flux suppressing means 8 can be controlled. . Therefore, when the switching means 82 is turned off when the heating power for heating the rice cooker 1 is less than the threshold value, no induced current flows through the conducting wire 81, so that the power loss when the leakage flux suppressing means 8 is viewed as a whole is switched.
  • the 82 can be reduced as compared with the on state, power consumption can be reduced, and heating efficiency can be improved. Moreover, since the power loss in the leakage magnetic flux suppression means 8 is reduced, the temperature rise inside the casing of the induction heating cooker 100 is also suppressed, so that the increase in the capacity of the cooling means for cooling the inside of the casing is suppressed. it can. Therefore, it is possible to reduce power consumption required for the operation of the cooling means and noise accompanying the operation of the cooling means.
  • the leakage magnetic flux suppression means 8 of this Embodiment 2 has the conducting wire 84 which always forms a closed loop, even if it is a case where the heating power which heats the rice cooker 1 is less than a threshold value, an induction heating cooking appliance Magnetic flux leaking from 100 to the outside can be suppressed.
  • the resistance values of the conducting wire 81 and the conducting wire 84 may be set by making the winding numbers of the conducting wire 81 and the conducting wire 84 different from each other.
  • FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining leakage magnetic flux suppressing means of the induction heating cooker according to the third embodiment.
  • switch means 82 a and 82 b are provided on two conductors 81 (in FIG. 6, distinguished from the conductors 81 a and 81 b) that constitute the leakage magnetic flux suppressing means 8. That is, a plurality of sets (two sets) of switch 81 provided between the lead 81 and both terminals of the lead 81 are provided, and these are connected in parallel.
  • the conducting wire 81a and the conducting wire 81b correspond to the first conductor of the present invention.
  • the control unit 5 switches between the ON state and the OFF state of the switch means 82a and 82b according to the input power to the rice cooker 1. In this way, it is possible to control the induced current and power loss generated in the leakage flux suppressing means 8 more finely than the example shown in FIG. Specifically, the control unit 5 has a plurality of types of input power thresholds for switching between the on state and the off state of the switch units 82a and 82b, and the switch unit 82a according to the magnitude of the input power. , 82b are turned on, only the switch means 82a or the switch means 82b is turned on, or both the switch means 82a and 82b are turned off.
  • the leakage magnetic flux canceling effect by the leakage magnetic flux suppression means 8 matched to the input power to the rice cooker 1 and the leakage magnetic flux can be set, the power of the leakage magnetic flux suppression means 8 can be suppressed while suppressing the leakage magnetic flux. Loss can be further reduced.
  • each of the conductive wires 81a and 81b connected in parallel has different wire diameters
  • different leakage magnetic flux suppressing effects are obtained when only the switch means 82a is turned on and when only the switch means 82b is turned on.
  • the wire diameter of the conductor 81a connected to the switch means 82a is set smaller than the conductor 81b connected to the switch means 82b.
  • the resistance value of the conducting wire is increased, so that the induced current flowing through the conducting wire is reduced and the ampere turn is reduced.
  • the leakage flux suppressing means 8 when the leakage flux suppressing means 8 is viewed as a whole, the leakage flux suppressing effect is smaller when only the switch means 82a is turned on than when only the switch means 82b is turned on, but the induced current is reduced.
  • the power loss of the leakage magnetic flux suppressing means 8 is reduced by the amount of decrease.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the on / off state of the switch means of the induction heating cooker according to Embodiment 3 and the input power.
  • FIG. 7 shows a diagram in which the wire diameter of the conducting wire 81a connected to the switch means 82a in FIG. 6 is set smaller than the wire diameter of the conducting wire 81b connected to the switch means 82b.
  • FIG. 7 in the state (period a) in which the input power to the rice cooker 1 is the highest (period a), priority is given to the effect of suppressing the leakage magnetic flux by setting both the switch means 82a and 82b to the on state.
  • each of the conducting wires 81a and 81b connected in parallel have different wire diameters, according to the leakage magnetic flux suppression means 8 as a whole, according to the on / off state of the switch means 82a and the switch means 82b.
  • the resistance values are varied by adjusting the wire diameters of the conductors 81a and 81b, but the lengths of the conductors 81a and 81b are adjusted instead of or in addition to the wire diameter. May be.
  • the leakage magnetic flux suppressing means 8 of the third embodiment is provided with a plurality of sets of the conducting wire 81 and the switching means 82 provided between both terminals of the conducting wire 81, and these are connected in parallel. For this reason, by switching between the ON state and the OFF state of the switch unit 82, the induced power and the power loss generated in the leakage flux suppressing unit 8 can be controlled. Therefore, when the heating power for heating the rice cooker 1 is small, the power loss is achieved by switching between the ON state and the OFF state of the plurality of switch means 82 so that the induced current flowing through the entire leakage magnetic flux suppressing means 8 becomes small. The power consumption of the induction heating cooker 100 can be reduced and the heating efficiency can be improved. Further, by setting the resistance value of two or more of the plurality of conducting wires 81 connected in parallel to different values, the ampere turn of the leakage flux suppressing means 8 can be adjusted more finely. The induced current that flows can be adjusted.
  • FIG. 6 illustrates two sets of conductors 81 and switch means 82 connected in parallel.
  • the number of conductors 81 and switch means 82 is not limited to this, and desired effects of suppressing leakage magnetic flux and reducing power loss.
  • the number can be set according to.
  • Embodiment 4 FIG. In the above-described Embodiments 2 and 3 (FIGS. 4 and 6), the configuration in which the plurality of conductive wires constituting the leakage magnetic flux suppressing means 8 are connected in parallel is shown. In the fourth embodiment, an example will be described in which a plurality of electrically independent conductive wires are provided in the leakage magnetic flux suppressing means 8.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the leakage magnetic flux suppressing means of the induction heating cooker according to the fourth embodiment.
  • the leakage magnetic flux suppression means 8 includes a plurality of sets (two sets in the example of FIG. 8) including the conductive wire 81 and the switch means 82 provided between both terminals of the conductive wire 81. .
  • the two conductors 81 and the switch means 82 are shown separately from the conductors 81a and 81b and the switch means 82a and 82b, respectively.
  • These conducting wires 81a and 81b form a closed loop via the switch means 82a and 82b independently of each other. That is, in the configuration of FIG.
  • the two conductors 81a and 81b are electrically insulated from each other.
  • the control unit 5 controls the on and off states of the switch means 82a and 82b connected to the conductors 81a and 81b in accordance with the input power for heating the rice cooker 1.
  • FIG. 8 shows an example in which two sets of the conductor 81 and the switch means 82 provided between both terminals of the conductor 81 are provided.
  • the number is not limited, and desired leakage magnetic flux suppression is shown. The number can be set according to the effect of reducing the power loss. Moreover, you may set the resistance value of the conducting wire 81 (winding) by varying the winding number of each conducting wire 81 mutually.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining leakage magnetic flux suppressing means of the induction heating cooker according to the fifth embodiment.
  • the leakage magnetic flux suppressing means 8 includes a conducting wire 81, a switch means 82 provided between both terminals of the conducting wire 81, and a conducting wire 84 that is electrically independent from the conducting wire 81. . Both ends of the conducting wire 84 that does not have the switch means 82 are electrically short-circuited.
  • the conducting wire 81 corresponds to the first conductor of the present invention
  • the conducting wire 84 corresponds to the second conductor of the present invention.
  • the control unit 5 When the input power to the rice cooker 1 is equal to or greater than the threshold value, the control unit 5 turns on the switch means 82. Thereby, an induction current is generated in both the conductor 81 and the conductor 84 connected in parallel, the leakage magnetic flux from the heating coil 2 is canceled, and the leakage magnetic flux is prevented from leaking outside the induction heating cooker 100. On the other hand, when the input power to the rice cooker 1 is less than the threshold and small, the control unit 5 turns the switch means 82 off.
  • the induction current does not flow through the conductive wire 81 connected in series with the switch means 82, and an induction current is generated only in the other conductive wire 84 not provided with the switch means 82, and the heating coil 2 is generated by the induction current flowing through the conductive wire 84.
  • FIG. 9 shows an example in which one conductive wire 81 having the switch means 82 and one conductive wire 84 not having the switch means 82 are provided
  • the number of the conductive wires 81 and the conductive wires 84 is not limited. The number can be set according to the effect of suppressing leakage magnetic flux and reducing power loss. Further, the resistance values of the conducting wire 81 and the conducting wire 84 may be set by making the winding numbers of the conducting wire 81 and the conducting wire 84 different from each other.
  • the rice cooker is shown as a specific example of the induction heating cooker according to the present invention, but the specific configuration of the induction heating cooker of the present invention is not limited to the rice cooker. If it is a heating cooker that induction-heats an object to be heated such as a container or a pan using a heating coil and can adjust the heating power to be heated, it is placed on an electric pan, a water heater, a top plate, for example The present invention can be applied to a cooker for heating an object to be heated.

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Abstract

　漏洩磁束抑制手段に発生する電力損失を抑制することのできる誘導加熱調理器を得る。　高周波磁界を発生し、炊飯釜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、漏洩磁束抑制手段８とを備え、漏洩磁束抑制手段８は、炊飯釜１から見て加熱コイル２よりも外側に配置され、一対の端子を有する導線８１と、導線８１の端子間の導通状態と開放状態とを切り替えるスイッチ手段８２とを備え、スイッチ手段８２は、加熱コイル２が炊飯釜１を加熱する火力に応じて、導線８１の端子間の導通状態と開放状態とを切り替え、導線８１の端子間が導通状態になると、導線８１が電気的に短絡する誘導加熱調理器１００。

Description

誘導加熱調理器
　本発明は、誘導加熱調理器に関する。
　従来の誘導加熱調理器において、加熱コイルからの漏洩磁束が誘導加熱調理器の外部に漏洩するのを低減する手段として、加熱コイルの周囲に板状のアルミニウム等の非磁性金属を電磁シールド材として設けたものがある。このような誘導加熱調理器は、加熱コイルから漏洩した磁束で電磁シールド材に誘導電流を発生させ、この誘導電流により発生する磁束で加熱コイルからの漏洩磁束を相殺している（例えば、特許文献１参照）。
特公昭５８－３７６７６号公報（第１頁、第２図）
　しかしながら、従来の誘導加熱調理器では、加熱コイルの周囲に設けた電磁シールド材に誘導電流を発生させて漏洩磁束を打ち消しているが、この誘導電流と電磁シールド材の電気抵抗とによって電磁シールド材が発熱し、電力損失が発生していた。この電力損失により、誘導加熱調理器の消費電力が上昇するのはもちろんのこと、誘導加熱調理器の筐体内部の温度も上昇してしまうおそれがあった。筐体内部の温度が上昇すると、筐体内部を冷却するための冷却手段の冷却能力を増加させる必要が生じ、冷却手段への供給電力が増大し、また、冷却手段の動作による騒音も増大す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、漏洩磁束抑制手段に発生する電力損失を抑制することのできる誘導加熱調理器を提供するものである。
　本発明に係る誘導加熱調理器は、高周波磁界を発生し、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、漏洩磁束抑制手段とを備え、前記漏洩磁束抑制手段は、前記被加熱物から見て前記加熱コイルよりも外側に配置され、一対の端子を有する第一導体と、前記第一導体の前記端子間の導通状態と開放状態とを切り替えるスイッチ手段とを備え、前記スイッチ手段は、前記加熱コイルが前記被加熱物を加熱する火力に応じて、前記第一導体の前記端子間の導通状態と開放状態とを切り替え、前記第一導体の前記端子間が導通状態になると、当該第一導体が電気的に短絡するものである。
　本発明の誘導加熱調理器は、加熱コイルが被加熱物を加熱する火力に応じて、第一導体の一対の端子間の導通状態と開放状態とをスイッチ手段が切り替える。このため、被加熱物を加熱する火力が閾値以上の場合には、第一導体の一対の端子間を導通状態にして当該第一導体を電気的に短絡させることで、誘導加熱調理器から外部へ漏洩する漏洩磁束を抑制することができる。また、被加熱物を加熱する火力が閾値未満の場合には、第一導体の一対の端子間を開放状態にすることで、漏洩磁束抑制手段の第一導体での誘導電流の発生が抑制される。したがって、被加熱物を加熱する火力が閾値未満のときに漏洩磁束抑制手段に発生する電力損失を削減することができ、誘導加熱調理器の消費電力の削減及び加熱効率の向上効果を得ることができる。
実施の形態１に係る誘導加熱調理器の概略構成図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の他の概略構成図である。 導線のアンペアターンと誘導加熱調理器の外部へ漏洩する漏洩磁束との関係を示すグラフである。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器の漏洩磁束抑制手段を説明する図である。 図４に示す各導線を等価回路図で表したものである。 実施の形態３に係る誘導加熱調理器の漏洩磁束抑制手段を説明する図である。 実施の形態３に係る誘導加熱調理器のスイッチ手段のオンオフ状態と投入電力との関係を説明する図である。 実施の形態４に係る誘導加熱調理器の漏洩磁束抑制手段を説明する図である。 実施の形態５に係る誘導加熱調理器の漏洩磁束抑制手段を説明する図である。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の概略構成図である。実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００は、誘導加熱式の炊飯器であり、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、電源部６と、コードリールケース７と、導線８１及びスイッチ手段８２を有する漏洩磁束抑制手段８とを備えている。図１に示す各部材は、図示しない筐体内に収容されている。
　図１に示すように、被加熱物である炊飯釜１の底面及び下部側面の外周側には、炊飯釜１を誘導加熱する加熱コイル２が配置されている。この加熱コイル２は、インバータ回路を構成する駆動部３によって高周波電力が供給され、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等を表示する表示部とを備えている。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に出力し、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。電源部６は、表示操作部４、制御部５を駆動する電源を、商用の交流電源から生成する。
　加熱コイル２の下側には、商用交流電源と接続するための電源コードを収納するコードリールケース７が設けられている。コードリールケース７の筺体は、板金（鉄等）で構成されている。コードリールケース７は例えば、炊飯釜１とは加熱コイル２を挟んで反対側に位置している。
　その他、特に図示しないが、誘導加熱調理器１００は、誘導加熱調理器１００の筐体内の部材を冷却するための冷却風を送る送風装置を備える。この送風装置は、例えば軸流ファンであり、加熱コイル２及び駆動部３に設けられた電子部品など、動作によって温度が上昇する部材に冷却風を送るように構成されている。
　また、この誘導加熱調理器１００には、導体材料で形成され、炊飯釜１及び加熱コイル２の周囲を囲うようにコイル状に複数周にわたって巻かれた導線（巻き線）８１、及びスイッチ手段８２を有する漏洩磁束抑制手段８が設けられている。導線８１は、本発明の第一導体に相当する。この漏洩磁束抑制手段８の導線８１は、炊飯釜１から見て加熱コイル２よりも外側、つまり炊飯釜１から見て加熱コイル２よりも外方向へ離れた位置に配置されている。漏洩磁束抑制手段８を構成する導線８１は、例えば銅線またはアルミ線で形成することができる他、銅板またはアルミ板をコイル状に巻きつけたもので形成することができる。
　スイッチ手段８２は、導線８１の一対の端子間に設けられ、接点のオンまたはオフにより、漏洩磁束抑制手段８を構成する導線８１を導通状態または開放状態にする。スイッチ手段８２がオン状態になると、導線８１の一対の端子間が導通状態になって電気的に短絡し、閉ループを形成する。スイッチ手段８２がオフ状態になると、導線８１の一対の端子間が開放状態になる。スイッチ手段８２の接点のオンオフ制御は、制御部５からの制御信号により実行される。
　なお、漏洩磁束抑制手段８を構成する導線８１は、被覆等で絶縁処理がなされているものとし、互いに隣接する導線８１が接触しても導通しないものとする。また、絶縁処理がなされていない場合は、互いに接触しないように十分距離をとって導線８１が配置されているものとする。なお、図１には示していないが、加熱コイル２の下部近傍にはフェライトコアを設置してもよい。
　図２は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の他の概略構成図である。図１では、漏洩磁束抑制手段８の第一導体として導線８１を設けた例を示したが、図２では、漏洩磁束抑制手段８の第一導体として、板状のアルミニウム等の非磁性金属（非磁性金属板８３と称する）を環状にしたものを用いている。図２に示す環状の非磁性金属板８３は、加熱コイル２の周囲（図２では加熱コイル２の上方において、炊飯釜１の外周を囲むように設けられている）に配置される。なお、図２では、非磁性金属板８３の巻き数としては１ターン相当であるため、漏洩磁束抑制効果を得るためには非磁性金属板８３に大電流を流さなければならず、電力損失は導線８１を複数回巻いたものよりも大きくなる。
　なお、漏洩磁束抑制手段８の導体材料として非磁性金属板８３を用いた場合も導線８１を用いた場合と同様に、非磁性金属板８３の一対の端子間には、スイッチ手段８２が設けられる。スイッチ手段８２が非磁性金属板８３の一対の端子間を導通状態にすると、非磁性金属板８３が短絡して、電気的に閉ループを形成する。なお、この非磁性金属板８３は、後述する実施の形態２～５における導線に代えて用いることもできる。
　以上、本実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００の構成について説明した。次に、本実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００の動作について説明する。なお、誘導加熱調理器１００の動作は、導線８１を用いた場合と非磁性金属板８３を用いた場合とで同様であるので、これ以降の説明では、導線８１を用いた場合を例に説明する。
　まず、スイッチ手段８２がオンし、漏洩磁束抑制手段８が閉ループを形成しているものとして説明する。
　使用者により表示操作部４に炊飯指示等の加熱開始の指示が入力されると、制御部５は、駆動部３の制御を開始する。駆動部３は、インバータ回路で構成され、加熱コイル２に高周波電流を供給する。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に磁束が与えられる。磁束が与えられると、炊飯釜１には渦電流が発生し、この渦電流と炊飯釜１の電気抵抗によりジュール熱が発生し、炊飯釜１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、炊飯釜１を加熱する。しかしながら、加熱コイル２から発生するすべての磁束が炊飯釜１の誘導加熱に利用されるわけではなく、発生した磁束の一部は炊飯釜１の加熱に寄与せず、いわゆる漏洩磁束となり、周囲に放射される。この漏洩磁束は、コイル状に形成された漏洩磁束抑制手段８の導線８１と鎖交する。言い替えると、漏洩磁束抑制手段８の導線８１は、加熱コイル２から発生する磁束と鎖交するように配置されている。漏洩磁束抑制手段８の導線８１に漏洩磁束が鎖交すると、導線８１には、漏洩磁束を打ち消す方向に起電力が発生し、誘導電流が流れる。このように漏洩磁束抑制手段８の導線８１に発生する誘導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ので、誘導加熱調理器１００の筺体外に漏洩する磁束が減少する。
　漏洩磁束抑制手段８の漏洩磁束打ち消し効果は、漏洩磁束抑制手段８の導線８１から発生する磁界が強いほど効果が高い。ここで、漏洩磁束抑制手段８の導線８１に発生する磁界は、漏洩磁束抑制手段８を構成する導線８１に流れる電流と、導線８１の巻き数に比例する。したがって、導線８１に流れる電流が大きいほど、または導線８１の巻き数が多いほど漏洩磁束の抑制効果が高い。図３は、導線のアンペアターン（導線に流れる電流と巻き数の積）と誘導加熱調理器の外部へ漏洩する漏洩磁束との関係を実験結果に基づいて示したものである。図３を参照して分かるように、アンペアターンが大きくなるほど漏洩磁束の抑制効果が高いことが分かる。
　ここで、漏洩磁束抑制手段８に発生する電力損失Ｐは、導線８１に流れる電流Ｉと導線８１の電気抵抗Ｒから、Ｐ＝Ｉ２・Ｒで求めることができる。このように電力損失は電流の２乗に比例するため、漏洩磁束抑制手段８の電力損失を低減するには、導線８１に流れる電流を少なくすることが有効である。そして、電流を減少させた分、導線８１の巻き数を増やすことによりアンペアターンを維持し、漏洩磁束の抑制効果を保つ。このようにすることで、導線８１に流れる電流を低減させても漏洩磁束抑制効果を低下させず、漏洩磁束抑制手段８で発生する電力損失を低減することができる。
　また、導線８１に流れる電流は導線８１の抵抗値に依存し、導線８１の抵抗値が大きければ導線８１に流れる誘導電流は減少し、抵抗値が小さければ誘導電流は増加する。導線８１の抵抗値は導線８１の長さに比例し、導線８１の断面積に反比例する。したがって、導線８１の巻き数を増やせば抵抗値が増加し、誘導電流は減少する方向となる。漏洩磁束抑制手段８のアンペアターンを適切に設定するには、導線８１の巻き数及び断面積（線径）を適切な値に設定し、誘導電流を調整する。
　次に、漏洩磁束抑制手段８のスイッチ手段８２の動作について具体的に説明する。スイッチ手段８２がオン状態になると、漏洩磁束抑制手段８の導線８１が閉ループ状態となるため、加熱コイル２からの漏洩磁束を打ち消す誘導電流が導線８１に流れ、加熱コイル２からの漏洩磁束が打ち消される。スイッチ手段８２がオフ状態になると、漏洩磁束抑制手段８を構成する導線８１は開放状態となるため、加熱コイル２からの漏洩磁束を打ち消す誘導電流は導線８１に流れず、漏洩磁束を抑制する効果はなくなる。
　誘導加熱調理器から発生する漏洩磁束は、国際ガイドラインにてその制限値が定められており、制限値以下とする必要がある。
　ここで、本実施の形態１の誘導加熱調理器１００は、炊飯釜１を加熱する火力を、炊飯工程等の加熱条件に応じて変更することができる（なお、ここでは、炊飯釜１を加熱する火力を、炊飯釜１への投入電力として説明する）。炊飯釜１への投入電力が小さい場合、加熱コイル２から発生する漏洩磁束も小さく、炊飯釜１への投入電力が大きい場合は、加熱コイル２から発生する漏洩磁束も大きくなる。したがって炊飯釜１への投入電力が低い場合、漏洩磁束抑制手段８による漏洩磁束の打ち消し効果がなくても、誘導加熱調理器１００の外部へ漏洩する漏洩磁束が国際ガイドラインの制限値以下となる場合がある。
　そこで、スイッチ手段８２のオンオフ制御を行う制御部５は、炊飯釜１への投入電力に応じてスイッチ手段８２のオン状態とオフ状態とを切り替える。より具体的には、炊飯釜１への投入電力が閾値未満であって小さい場合、スイッチ手段８２をオフ状態にする。例えば、炊飯釜１の温度を６０℃程度の予熱温度に保つ予熱工程、炊飯釜１内の調理物を沸騰させる沸騰工程、沸騰状態を維持させる沸騰維持工程、及び炊飯後の炊飯釜１を保温する保温工程を有する炊飯工程を実行する場合であって、予熱工程及び保温工程の投入電力が閾値未満であれば、これらの工程において制御部５はスイッチ手段８２をオフ状態にする。スイッチ手段８２をオフ状態にすることにより、漏洩磁束抑制手段８を構成する導線８１は電気的に開放されるため、加熱コイル２から漏洩磁束が発生しても漏洩磁束抑制手段８の導線８１には誘導電流が流れない。したがって、漏洩磁束抑制手段８には、誘導電流による電力損失が発生しない。このように漏洩磁束抑制手段８で発生する電力損失を低減できるので、従来であれば熱損失となっていたエネルギーの分だけ誘導加熱調理器１００の加熱効率を向上させることができ、誘導加熱調理器１００の消費電力を削減することができる。
　一方、炊飯釜１への投入電力が閾値以上であって大きい場合、制御部５はスイッチ手段８２をオン状態にする。例えば、炊飯工程のうち上記沸騰工程及び沸騰維持工程において炊飯釜１への投入電力が閾値以上であれば、制御部５はスイッチ手段８２をオン状態にする。これにより、漏洩磁束抑制手段８の導線８１に誘導電流が流れ、加熱コイル２からの漏洩磁束が誘導加熱調理器１００の外部へと漏洩することを抑制することができる。
　国際ガイドラインに定められた漏洩磁束の制限値以下となるように、スイッチ手段８２のオン、オフを切り替える投入電力の閾値を定めておくことで、誘導加熱調理器１００から発生する漏洩磁束は国際ガイドライン制限値をオーバーすることはない。
　制御部５は、スイッチ手段８２のオン状態とオフ状態の切り替えを、駆動部３が停止中、すなわち加熱コイル２に電流が流れていない状態で行うものとする。これは、駆動部３が動作中は漏洩磁束抑制手段８には起電力が発生している状態のため、駆動部３の動作中におけるスイッチ手段８２のオン状態とオフ状態との切り替えは望ましくないためである。駆動部３の停止中にスイッチ手段８２のオン状態とオフ状態との切り替えを実施することにより、スイッチ手段８２の電気的ストレスを低減することができる。なお、このことは、後述する実施の形態２～５においても同様である。
　このように、本実施の形態１では、炊飯釜１及び加熱コイル２の周囲に巻き付けられた導線８１と、この導線８１の一対の端子間に設けられたスイッチ手段８２とを有する漏洩磁束抑制手段８を備えた。そして、炊飯釜１を加熱する火力に応じてスイッチ手段８２のオン状態とオフ状態とを切り替えるようにした。このため、炊飯釜１を加熱する火力が閾値以上の場合は、スイッチ手段８２をオン状態として導線８１を短絡させて閉ループを形成することで、漏洩磁束抑制手段８の導線８１に誘導電流を流して漏洩磁束を抑制することができる。また、炊飯釜１に投入する電力が閾値未満の場合は、スイッチ手段８２をオフ状態にして漏洩磁束抑制手段８の導線８１を電気的に開放することで、導線８１での誘導電流の発生を抑制することができ、漏洩磁束抑制手段８に発生する電力損失を削減することができる。したがって、誘導加熱調理器１００の消費電力を削減し、加熱効率を向上させることができる。また、漏洩磁束抑制手段８での電力損失が低減されるので、誘導加熱調理器１００の筐体内部の温度上昇も抑制され、筐体内を冷却するための冷却手段の能力増大を抑制できる。このため、冷却手段の動作に要する消費電力と冷却手段の動作に伴う騒音を低減することができる。
　なお、実施の形態１で示したスイッチ手段８２は、例えば接点式リレー、半導体リレー、または半導体スイッチ（スイッチング素子）で構成することができる。半導体スイッチの具体的構成としては、例えば、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタ、またはＩＧＢＴを用いることができる。ただし、スイッチ手段８２には大きな誘導電流が流れるため、Ｓｉ（シリコン）製ＭＯＳＦＥＴ等を使用した場合、オン抵抗が大きいため素子自体の発熱が大きくなる可能性がある。そして、Ｓｉ製ＭＯＳＦＥＴは、ジャンクション温度の上昇に従ってオン抵抗も上昇するため、故障の発生も懸念される。そこで、スイッチ手段８２としては、ＳｉＣ（シリコンカーバイト）製ＭＯＳＦＥＴ等のワイドバンドギャップ半導体を用いた半導体スイッチを使用するとよい。ＳｉＣ製ＭＯＳＦＥＴは、デバイスの特性としてオン抵抗が小さく、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ため、例えば発熱部品の近くにスイッチ手段８２を配置することができ、基板の小型化や低コスト化を図ることができる。また回路効率も向上させることができる。また、ワイドバンドギャップ半導体としては、ＳｉＣの他、窒化ガリウム系材料またはダイヤモンドを用いることができる。ここで説明したスイッチ手段８２は、後述する実施の形態２～５にも適用される。
　また、実施の形態１では、漏洩磁束抑制手段８の導線８１または非磁性金属板８３を、加熱コイル２及び炊飯釜１の外周に設けたものを説明したが、導線８１及び非磁性金属板８３の配置位置はこれに限定されるものではなく、漏洩磁束を抑制したい方向と加熱コイル２の配置を考慮して選択される。例えば、誘導加熱調理器１００の底面からの漏洩磁束を抑制する場合であれば、炊飯釜１の底面側であって加熱コイル２よりも外側に、例えば円盤状に導線８１を巻き付け、この導線８１の両端子間にスイッチ手段８２を設ける。そして、炊飯釜１を加熱する火力が閾値以上の場合には、スイッチ手段８２をオン状態にして導線８１の端子間を電気的に短絡させ、漏洩磁束抑制手段８を構成することができる。この導線８１及び非磁性金属板８３に関する事項は、後述する実施の形態２～５にも適用される。
実施の形態２．
　実施の形態１では、スイッチ手段８２をオン状態にすると導線８１または非磁性金属板８３が電気的に閉ループを形成して加熱コイル２からの漏洩磁束が誘導加熱調理器１００の外部へ漏洩するのを抑制する漏洩磁束抑制手段８を説明した。
　本実施の形態２では、漏洩磁束抑制手段８による漏洩磁束の抑制効果及び電力損失をさらに詳細に制御できるようにした構成を説明する。なお、本実施の形態２では、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付け、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
　図４は、実施の形態２に係る誘導加熱調理器の漏洩磁束抑制手段を説明する図である。なお、図４は、炊飯釜１及び漏洩磁束抑制手段８の構成を側面から見た図であり、実施の形態１の図１で示した加熱コイル２及び表示操作部４、制御部５、駆動部３、電源部６及びコードリールケース７はここでは描画を省略している。
　図４に示すように、本実施の形態２では、漏洩磁束抑制手段８は、一対の端子間にスイッチ手段８２が設けられた導線８１と、この導線８１と並列に接続された導線８４とを備える。導線８１及び導線８４は、炊飯釜１及び加熱コイル２（図４では図示せず）の外周に巻き付けられている。導線８４には、導線８１とは異なりスイッチ手段８２が設けられておらず、導線８４の両端子間は短絡して閉ループを形成している。なお、導線８１は本発明の第一導体に相当し、導線８４は本発明の第二導体に相当する。
　図５は、図４に示す各導線を等価回路図で表したものである。
　これらの他の構成は実施の形態１と同様である。
　以上、実施の形態２に係る構成について説明した。次に、実施の形態２に係る誘導加熱調理器１００の動作について説明する。なお、ここでは、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
　使用者により表示操作部４に炊飯指示等の炊飯開始の指示が入力されると、加熱コイル２に高周波電流が供給され、炊飯釜１が加熱される。このとき、制御部５は、炊飯釜１への投入電力に応じて、スイッチ手段８２をオン状態またはオフ状態とする。具体的には、炊飯釜１への投入電力が閾値以上の場合、制御部５はスイッチ手段８２をオン状態にする。これにより、並列に接続された導線８１、導線８４の両方に誘導電流が発生し、加熱コイル２からの漏洩磁束を打ち消して漏洩磁束が誘導加熱調理器１００の外部へ漏れるのを抑制する。
　また、炊飯釜１への投入電力が閾値未満で小さい場合、制御部５はスイッチ手段８２をオフ状態にする。そうすると、スイッチ手段８２と直列に接続された導線８１には誘導電流が流れず、スイッチ手段８２を備えていない他方の導線８４のみに誘導電流が発生する。ここで、例えば並列接続された二つの導線８１、導線８４が同一のもの、すなわち同一の線径及び長さであるとすると、スイッチ手段８２がオフ状態のときには一方の導線８４のみ閉ループを形成するため、二つの導線８１、導線８４の合計の導線抵抗は、スイッチ手段８２がオン状態のときと比較して２倍となって増加する。したがって、導線８１、導線８４の全体でみると漏洩磁束抑制手段８に発生する誘導電流が減少する。
　漏洩磁束抑制手段８の電力損失は抵抗に比例し、電流の２乗に比例するため、電流減少により電力損失が低下する。例えば抵抗が２倍、電流が１／２倍となれば、電力損失を１／２倍にすることができる。なお、スイッチ手段８２をオフ状態にすることで漏洩磁束抑制手段８に発生する誘導電流が減少してアンペアターンが小さくなり、漏洩磁束の抑制効果は低下するが、本実施の形態２では、炊飯釜１への投入電力が閾値未満で小さい場合のみスイッチ手段８２をオフ状態にする。このため、スイッチ手段８２をオフ状態にしたときの漏洩磁束が定められた制限値以下となるように導線８４（スイッチ手段８２が設けられていない方の導線）の巻き数及び線径等を設定してアンペアターンを調整しておけば、漏洩磁束が制限値を超えない。このように、炊飯釜１への投入電力に合わせた漏洩磁束抑制効果をアンペアターンによって設定し、漏洩磁束抑制手段８に発生する誘導電流をなるべく少なくすることにより、漏洩磁束抑制手段８での電力損失を低減することができる。
　なお、図４、図５では、導線８１と導線８４をそれぞれ１本ずつ（合計２本）設けた例を示したが、導線８１及び導線８４の数はこれに限定されない。所望する漏洩磁束抑制及び電力損失低減の効果に合わせて、スイッチ手段８２が設けられた導線８１、及びスイッチ手段８２が設けられていない導線８４の数を決定することができる。
　このように、本実施の形態２の漏洩磁束抑制手段８は、スイッチ手段８２を有する導線８１と、スイッチ手段８２を有さない導線８４を備え、導線８１と導線８４とが並列接続されている。このため、スイッチ手段８２のオン状態とオフ状態とを切り替えることで、漏洩磁束抑制手段８のアンペアターンを調整でき、漏洩磁束抑制手段８に発生する誘導電力と電力損失とを制御することができる。したがって、炊飯釜１を加熱する火力が閾値未満のときにはスイッチ手段８２をオフ状態にすると、導線８１には誘導電流が流れないため、漏洩磁束抑制手段８を全体でみたときの電力損失をスイッチ手段８２がオン状態のときよりも低減させることができ、消費電力を削減して加熱効率を向上させることができる。また、漏洩磁束抑制手段８での電力損失が低減されることで、誘導加熱調理器１００の筐体内部の温度上昇も抑制されるので、筐体内を冷却するための冷却手段の能力増大を抑制できる。したがって、冷却手段の動作に要する消費電力と冷却手段の動作に伴う騒音を低減することができる。
　また、本実施の形態２の漏洩磁束抑制手段８は、常に閉ループを形成する導線８４を有しているので、炊飯釜１を加熱する火力が閾値未満の場合であっても、誘導加熱調理器１００から外部へ漏洩する磁束を抑制することができる。
　また、導線８１と導線８４の巻き数を互いに異ならせることによって、導線８１及び導線８４の抵抗値を設定してもよい。
実施の形態３．
　図６は、実施の形態３に係る誘導加熱調理器の漏洩磁束抑制手段を説明する図である。図６に示す例では、漏洩磁束抑制手段８を構成する２本の導線８１（図６では、導線８１ａ、８１ｂと区別して示す）に、それぞれスイッチ手段８２ａ、８２ｂを設けている。すなわち、導線８１及びこの導線８１の両端子間に設けられたスイッチ手段８２を複数組（２組）設けており、これらは並列接続されている。なお、図６の例では、導線８１ａ及び導線８１ｂは、本発明の第一導体に相当する。
　制御部５は、炊飯釜１への投入電力に応じて、スイッチ手段８２ａ、８２ｂのオン状態とオフ状態とを切り替える。このようにすると、図４に示した例よりも、さらに細かく漏洩磁束抑制手段８に発生する誘導電流と電力損失とを制御することができる。具体的には、制御部５は、スイッチ手段８２ａ、８２ｂのオン状態とオフ状態とを切り替えるための投入電力の閾値を複数種類有しており、投入電力の大きさに合わせて、スイッチ手段８２ａ、８２ｂの両方をオン状態にする、スイッチ手段８２ａまたはスイッチ手段８２ｂのみオン状態にする、またはスイッチ手段８２ａ、８２ｂの両方をオフ状態にするように制御を行う。このように、炊飯釜１への投入電力及び漏洩磁束に合わせた漏洩磁束抑制手段８による漏洩磁束の打ち消し効果を設定することができるので、漏洩磁束を抑制しつつ、漏洩磁束抑制手段８の電力損失をさらに低減することができる。
　また、例えば並列に接続された導線８１ａ、８１ｂのそれぞれを異なる線径とすれば、スイッチ手段８２ａのみオン状態にした場合とスイッチ手段８２ｂのみオン状態にした場合とで、異なる漏洩磁束抑制効果を設定することができる。
　例えば、スイッチ手段８２ａに接続される導線８１ａの線径を、スイッチ手段８２ｂに接続される導線８１ｂよりも小さく設定したとする。線径を小さくすると導線の抵抗値が大きくなるため、導線に流れる誘導電流は減少し、アンペアターンが小さくなる。すなわち、漏洩磁束抑制手段８全体でみると、漏洩磁束抑制効果は、スイッチ手段８２ａのみオン状態にした場合には、スイッチ手段８２ｂのみオン状態にした場合と比較して小さくなるが、誘導電流が減少する分、漏洩磁束抑制手段８の電力損失は小さくなる。
　図７は、実施の形態３に係る誘導加熱調理器のスイッチ手段のオンオフ状態と投入電力との関係を説明する図である。図７では、図６のスイッチ手段８２ａに接続される導線８１ａの線径を、スイッチ手段８２ｂに接続される導線８１ｂの線径よりも小さく設定した場合の図を示している。
　図７に示すように、炊飯釜１への投入電力が最も高い状態（期間ａ）においては、スイッチ手段８２ａ、８２ｂの両方をオン状態として漏洩磁束抑制効果を優先する。また、投入電力を１段階低下させた場合（期間ｂ）には、スイッチ手段８２ｂのみオン状態にしてスイッチ手段８２ａをオフ状態にする。また、投入電力をさらに１段階低下させた場合（期間ｃ）には、スイッチ手段８２ａのみオン状態にしてスイッチ手段８２ｂをオフ状態にする。そして、投入電力が最も低い場合（期間ｄ）には、スイッチ手段８２ａ、８２ｂ共にオフ状態にする。
　このように、並列に接続された各導線８１ａ、８１ｂのそれぞれを異なる線径とすることにより、漏洩磁束抑制手段８全体でみると、スイッチ手段８２ａ及びスイッチ手段８２ｂのオン、オフ状態に応じて異なるアンペアターンに設定することができる。したがって、加熱コイル２に投入される電力、すなわち加熱コイル２からの漏洩磁束に応じて、なるべく少ない誘導電流で漏洩磁束を制限値以下に抑制し、かつ、漏洩磁束抑制手段８での電力損失を低減することができる。これにより、誘導加熱調理器１００の消費電力を削減し、加熱効率を向上させることができる。なお、ここでは、導線８１ａ、８１ｂの線径を調整してこれらの抵抗値を異ならせることを説明したが、線径に代えてあるいは線径に加えて、導線８１ａ、８１ｂの長さを調整してもよい。
　以上のように本実施の形態３の漏洩磁束抑制手段８は、導線８１及びこの導線８１の両端子間に設けられたスイッチ手段８２を複数組設け、これらを並列接続した。このため、スイッチ手段８２のオン状態とオフ状態とを切り替えることで、漏洩磁束抑制手段８に発生する誘導電力と電力損失とを制御することができる。したがって、炊飯釜１を加熱する火力が小さい場合には、漏洩磁束抑制手段８の全体に流れる誘導電流が小さくなるように複数のスイッチ手段８２のオン状態とオフ状態とを切り替えることで、電力損失を低減することができ、誘導加熱調理器１００の消費電力を削減して加熱効率を向上させることができる。また、並列に接続された複数の導線８１のうち二つ以上の抵抗値を異なる値とすることで、漏洩磁束抑制手段８のアンペアターンをさらにきめ細かく調整することができ、漏洩磁束抑制手段８に流れる誘導電流を調整することができる。
　なお、図６では、並列接続された２組の導線８１及びスイッチ手段８２を例示したが、導線８１及びスイッチ手段８２の数はこれに限定されず、所望する漏洩磁束抑制及び電力損失低減の効果に合わせて数を設定することができる。
　また、各導線８１の巻き数を互いに異ならせることによって、導線８１（巻き線）の抵抗値を設定してもよい。
実施の形態４．
　前述の実施の形態２、３（図４、図６）では、漏洩磁束抑制手段８を構成する複数の導線を並列に接続した構成を示した。
　本実施の形態４では、電気的に独立した複数の導線を漏洩磁束抑制手段８に設ける例を説明する。
　図８は、実施の形態４に係る誘導加熱調理器の漏洩磁束抑制手段を説明する図である。図８に示す例では、漏洩磁束抑制手段８は、導線８１及びこの導線８１の両端子間に設けられたスイッチ手段８２からなる組を、複数組（図８の例では２組）備えている。図８では説明のため、２本の導線８１及びスイッチ手段８２を、それぞれ導線８１ａ、８１ｂ、及びスイッチ手段８２ａ、８２ｂと区別して表記している。これら導線８１ａ、８１ｂは、それぞれ独立してスイッチ手段８２ａ、８２ｂを介して閉ループを形成する。すなわち、図８の構成では、２本の導線８１ａ、８１ｂ同士が電気的に絶縁状態である。この場合も、制御部５が、炊飯釜１を加熱するための投入電力に応じて、各導線８１ａ、８１ｂに接続されたスイッチ手段８２ａ、８２ｂのオン状態とオフ状態とを制御することにより、図６で示した実施の形態３の構成例と同等の効果を得ることができる。
　なお、図８では、導線８１及びこの導線８１の両端子間に設けられたスイッチ手段８２からなる組を２組設けた例を示したが、これらの数は限定されず、所望する漏洩磁束抑制及び電力損失低減の効果に合わせて数を設定することができる。
　また、各導線８１の巻き数を互いに異ならせることによって、導線８１（巻き線）の抵抗値を設定してもよい。
実施の形態５．
　図９は、実施の形態５に係る誘導加熱調理器の漏洩磁束抑制手段を説明する図である。図９に示す構成例では、漏洩磁束抑制手段８は、導線８１及びこの導線８１の両端子間に設けられたスイッチ手段８２と、導線８１とは電気的に独立した導線８４とを備えている。スイッチ手段８２を有さない導線８４の両端は、電気的に短絡した状態となっている。図９の例では、導線８１が本発明の第一導体に相当し、導線８４が本発明の第二導体に相当する。
　炊飯釜１への投入電力が閾値以上の場合、制御部５はスイッチ手段８２をオン状態にする。これにより、並列に接続された導線８１、導線８４の両方に誘導電流が発生し、加熱コイル２からの漏洩磁束を打ち消して漏洩磁束が誘導加熱調理器１００の外部へ漏れるのを抑制する。
　一方、炊飯釜１への投入電力が閾値未満で小さい場合、制御部５はスイッチ手段８２をオフ状態にする。そうすると、スイッチ手段８２と直列に接続された導線８１には誘導電流が流れず、スイッチ手段８２を備えていない他方の導線８４のみに誘導電流が発生し、導線８４に流れる誘導電流によって加熱コイル２からの漏洩磁束を打ち消す。このようにすることで、炊飯釜１を加熱する火力が小さい場合には、大きい場合と比べて漏洩磁束抑制手段８における電力損失を低減することができるので、誘導加熱調理器１００の加熱効率を向上させることができる。
　なお、図９では、スイッチ手段８２を備えた導線８１、及びスイッチ手段８２を備えない導線８４をそれぞれ１本ずつ設けた例を示したが、導線８１及び導線８４の数は限定されず、所望する漏洩磁束抑制及び電力損失低減の効果に合わせて数を設定することができる。
　また、導線８１と導線８４の巻き数を互いに異ならせることによって、導線８１及び導線８４の抵抗値を設定してもよい。
　また、上記実施の形態１～５では、本発明に係る誘導加熱調理器の具体例として炊飯器を示したが、本発明の誘導加熱調理器の具体的構成は炊飯器に限定されない。加熱コイルを用いて容器または鍋等の被加熱物を誘導加熱する加熱調理器であって加熱する火力を調整できるものであれば、例えば電気鍋、湯沸器、天板上に載置された被加熱物を加熱する調理器等に本発明を適用することができる。
　１　炊飯釜、２　加熱コイル、３　駆動部、４　表示操作部、５　制御部、６　電源部、７　コードリールケース、８　漏洩磁束抑制手段、８１　導線、８１ａ　導線、８１ｂ　導線、８２　スイッチ手段、８２ａ　スイッチ手段、８２ｂ　スイッチ手段、８３　非磁性金属板、８４　導線、１００　誘導加熱調理器。

Claims (8)

  1. 　高周波磁界を発生し、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、
    　漏洩磁束抑制手段とを備え、
    　前記漏洩磁束抑制手段は、
    　前記被加熱物から見て前記加熱コイルよりも外側に配置され、一対の端子を有する第一導体と、
    　前記第一導体の前記端子間の導通状態と開放状態とを切り替えるスイッチ手段とを備え、
    　前記スイッチ手段は、前記加熱コイルが前記被加熱物を加熱する火力に応じて、前記第一導体の前記端子間の導通状態と開放状態とを切り替え、
    　前記第一導体の前記端子間が導通状態になると、当該第一導体が電気的に短絡する
    　ことを特徴とする誘導加熱調理器。
  2. 　前記第一導体は、
    　前記加熱コイルの外周側に複数周にわたって巻かれた導線である
    　ことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
  3. 　前記漏洩磁束抑制手段は、
    　前記第一導体と並列に接続され、両端が電気的に短絡して閉ループを形成している第二導体を備えた
    　ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘導加熱調理器。
  4. 　前記漏洩磁束抑制手段は、複数組の前記第一導体及び当該第一導体に設けられた前記スイッチ手段を備え、
    　複数の前記第一導体はそれぞれが電気的に独立しており、
    　複数の前記第一導体のうちの二つ以上は、互いに異なる抵抗値を有する
    　ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘導加熱調理器。
  5. 　前記漏洩磁束抑制手段は、複数組の前記第一導体及び当該第一導体に設けられた前記スイッチ手段を備え、
    　複数の前記第一導体は並列接続されており、
    　複数の前記第一導体のうちの二つ以上は、互いに異なる抵抗値を有する
    　ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘導加熱調理器。
  6. 　前記スイッチ手段は、前記駆動部が前記加熱コイルに前記高周波電流を供給していない間に前記第一導体の前記端子間の導通状態と開放状態とを切り替える
    　ことを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。
  7. 　前記スイッチ手段は、ワイドバンドギャップ半導体で構成される半導体スイッチを備えた
    　ことを特徴とする請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。
  8. 　前記ワイドバンドギャップ半導体は、シリコンカーバイト、窒化ガリウム系材料、またはダイヤモンドである
    　ことを特徴とする請求項７記載の誘導加熱調理器。
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