(57)【要約】【課題】同時に及び排他的に通電されうる複数の加熱コイルを備えた誘導加熱調理器において、干渉音を抑制し、また耐久性を損ないにくくする。【解決手段】被加熱物を加熱する第１加熱コイルと、被加熱物を加熱する第２加熱コイルと、第１インバータと、第２インバータと、第１インバータから第１加熱コイルへの高周波電流の供給と、第２インバータから第２加熱コイルへの高周波電流の供給とが、個別に実行される第１状態と、第１インバータと第２インバータとを一つのインバータとして動作させて第１加熱コイルと第２加熱コイルとに同時に高周波電流を供給する第２状態とを電気的に切り替えるスイッチ手段と、を備えた。【選択図】図２
2019169450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を加熱する第１加熱コイルと、
前記被加熱物を加熱する第２加熱コイルと、
第１インバータと、
第２インバータと、
前記第１インバータから前記第１加熱コイルへの高周波電流の供給と、前記第２インバータから前記第２加熱コイルへの高周波電流の供給とが、個別に実行される第１状態と、前記第１インバータと前記第２インバータとを一つのインバータとして動作させて前記第１加熱コイルと前記第２加熱コイルとに同時に高周波電流を供給する第２状態とを電気的に切り替えるスイッチ手段と、を備えた
誘導加熱調理器。
【請求項２】
前記第１インバータは、第１スイッチング素子を有する一石電圧共振インバータで構成され、
前記第２インバータは、第２スイッチング素子を有する一石電圧共振インバータで構成され、
前記第１加熱コイルの一端と前記第２加熱コイルの一端とは、電気的に接続され、
前記第１加熱コイルの他端は、前記第１スイッチング素子に接続され、
前記第２加熱コイルの他端は、前記第２スイッチング素子に接続され、
前記スイッチ手段は、前記第１加熱コイルと前記第１スイッチング素子との接続点と、前記第２加熱コイルと前記第２スイッチング素子との接続点とを、電気的に接続する位置に設けられている
請求項１記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】
前記第１スイッチング素子の駆動信号及び前記第２スイッチング素子の駆動信号を生成する駆動信号生成器と、
前記駆動信号生成器から生成された前記第１スイッチング素子の駆動信号の電圧を増幅する第１駆動回路と、
前記駆動信号生成器から生成された前記第２スイッチング素子の駆動信号の電圧を増幅する第２駆動回路と、を備えた
請求項２に記載の誘導加熱調理器。
【請求項４】
前記第１スイッチング素子の駆動信号及び前記第２スイッチング素子の駆動信号を生成する駆動信号生成器と、
前記駆動信号生成器から生成された駆動信号の電圧を増幅する駆動回路と、
前記駆動回路から出力された信号を、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のいずれか又は両方に選択的に入力する駆動信号選択回路と、を備えた
請求項２に記載の誘導加熱調理器。
【請求項５】
前記第２状態では、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とが、同じタイミングでオン状態となり、同じタイミングでオフ状態となる
請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。
【請求項６】
前記第２状態では、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子の一方のみが動作する
請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。
【請求項７】
前記第２状態では、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とが、交互にオン状態となる
請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。
【請求項８】
前記第１状態は、前記第１加熱コイルにのみ高周波電流が供給される状態と、前記第２加熱コイルにのみ高周波電流が供給される状態とを含む
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の加熱コイルを備えた誘導加熱調理器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、調理容器を誘導加熱する複数の加熱コイルを備えた加熱調理器が提案されている。例えば特許文献１には、第１のワークコイルと第２のワークコイルのそれぞれに、ワークコイル駆動制御回路部（インバータ回路）を設けて、第１のワークコイルと第２のワークコイルとに個別に通電させることが開示されている。また、例えば特許文献２には、一つのインバータ回路に対して機械的接点を有する切替えリレーを介して第１の加熱コイルと第２の加熱コイルとを接続し、切替えリレーの状態によって、第１の加熱コイルと第２の加熱コイルのいずれかをインバータ回路に接続することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２３６８５９号公報（第７頁）
【特許文献２】特開２０１５−５４９１号公報（第８頁、第９頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
個別に通電される第１の加熱コイルと第２の加熱コイルとに排他的に交互に通電させることによって、調理容器内の対流が促進され、これにより加熱ムラを改善することができる。また、求められる加熱量によっては、第１の加熱コイルと第２の加熱コイルとに、同時に通電されうる。
【０００５】
ここで、第１の加熱コイルと第２の加熱コイルとに同時に通電される場合、第１の加熱コイルに流れる高周波電流の周波数と、第２の加熱コイルに流れる高周波電流の周波数とが異なると、その周波数差に応じて干渉音が生じてしまう。このような干渉音を抑制するための方法として、第１の加熱コイルに流れる高周波電流の周波数と、第２の加熱コイルに流れる高周波電流の周波数とを、同一にすることが考えられる。しかし、例えば特許文献１に記載された一石電圧共振インバータの場合、第１の加熱コイル及び第２の加熱コイルのインダクタンス及び共振コンデンサの静電容量には、製造上のばらつきが存在する。このため、２つのインバータ回路の駆動周波数を同一にすることは、困難であった。
【０００６】
また、特許文献２に記載のように、第１の加熱コイルと第２の加熱コイルとに排他的に交互に通電させることで、上述した周波数差による干渉音の問題は生じない。しかし、例えば特許文献２に記載の、第１の加熱コイルと第２の加熱コイルとを選択的にインバータ回路に接続する切替えリレーは、機械的接点の切り替え時に機械的接点から音が生じる。特に、調理容器内の対流を促進するために、切り替えリレーの機械的接点の切替えを頻繁に行う場合には、機械的接点で生じる音が使用者に不快感を与えてしまう。また、切り替えリレーの機械的接点の切り替えを頻繁に行うと、機械的接点の寿命も短くなり、機械的接点の寿命が短くなることで加熱調理器の耐久性を損ないうる。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、同時に及び排他的に通電されうる複数の加熱コイルを備えた誘導加熱調理器において、干渉音を抑制し、また耐久性を損ないにくくするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る誘導加熱調理器は、被加熱物を加熱する第１加熱コイルと、前記被加熱物を加熱する第２加熱コイルと、第１インバータと、第２インバータと、前記第１インバータから前記第１加熱コイルへの高周波電流の供給と、前記第２インバータから前記第２加熱コイルへの高周波電流の供給とが、個別に実行される第１状態と、前記第１インバータと前記第２インバータとを一つのインバータとして動作させて前記第１加熱コイルと前記第２加熱コイルとに同時に高周波電流を供給する第２状態とを電気的に切り替えるスイッチ手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１状態においては第１加熱コイルと第２加熱コイルとに排他的に通電させることができる。第１状態において第１加熱コイルと第２加熱コイルとの通電を切り替える際には、引用文献２で示されたような機械的接点を用いないので、機械的接点の損傷によって誘導加熱調理器の耐久性を損なうことがない。また、第２状態においては第１インバータと第２インバータとを一つのインバータとして動作させるため、干渉音を発生させることなく、第１加熱コイルと第２加熱コイルとに同時に通電させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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。
【図２】実施の形態１に係る誘導加熱調理器１の回路ブロック図である。
【図３】実施の形態１に係る第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２に同時通電する場合の通電波形を簡略化して示す図である。
【図４】実施の形態１に係る第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２に排他的に交互に通電する場合の通電波形を簡略化して示す図である。
【図５】実施の形態２に係る誘導加熱調理器１の回路ブロック図である。
【図６】実施の形態２に係る第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２に同時通電する場合の通電波形を簡略化して示す図である。
【図７】実施の形態２に係る第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２に排他的に交互に通電する場合の通電波形を簡略化して示す図である。
【図８】実施の形態２に係る第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２に交互に通電する場合の通電波形の変形例を簡略化して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る誘導加熱調理器を、炊飯が可能な加熱調理器に適用した場合の実施の形態を、図面を参照して説明する。本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本発明は、以下の各実施の形態に示す構成のうち、組合せ可能な構成のあらゆる組合せを含むものである。また、図面に示す誘導加熱調理器は、本発明の誘導加熱調理器が適用される機器の一例を示すものであり、図面に示された誘導加熱調理器によって本発明の適用機器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」、「右」、「左」、「前」、「後」など）を適宜用いるが、これらは説明のためのものであって、本発明を限定するものではない。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。なお、各図面では、各構成部材の相対的な寸法関係又は形状等が実際のものとは異なる場合がある。
【００１２】
実施の形態１．
（誘導加熱調理器の構成）
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。誘導加熱調理器１は、筐体２、内鍋３、内鍋収納部４、第１加熱コイル２１、第２加熱コイル２２、インバータ回路基板６、制御部７、蓋８及び蓋開閉ボタン９を有する。食材が入れられた内鍋３が、筐体２内に形成された内鍋収納部４に入れられ、蓋８が閉められた状態で、食材の加熱調理が行われる。
【００１３】
筐体２は、例えば外形が直方体の形状で構成されている。内鍋３は、上部が開口した有底筒形状に構成されており、筐体２の内鍋収納部４に着脱自在に収納される。内鍋３は、被加熱物であり、熱伝導率が高いアルミ等からなる母材で構成されている。内鍋３の外面には、ステンレスなどの強磁性材料が接合等によって設けられている。内鍋収納部４は、筐体２の内部に形成されており、内鍋３の外形に概ね沿った形状の表面を有する。
【００１４】
第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２は、それぞれ、導線が巻かれて構成されている。第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２は、例えば平面視で円形である。内鍋収納部４に収納された内鍋３を誘導加熱するために、内鍋３の底の内周部と対向する位置に、第１加熱コイル２１が設けられ、内鍋３の底の外周部と対向する位置に、第２加熱コイル２２が設けられている。第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２とは、内鍋３の中心に対して同心円状となるように配置される。
【００１５】
インバータ回路基板６は、商用電源から供給される電圧を高周波に変換して、高周波電流として第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２に供給する。
【００１６】
制御部７は、例えば蓋８に設けられている。制御部７は、指示された制御内容でインバータ回路基板６を制御するものである。制御部７は、例えば、マイクロコンピュータ７ａ（図２参照）、読み書き可能メモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、及びタイマー（計時手段）を備えている。制御部７は、入力信号と記憶されたプログラムとに従って演算を行い、インバータ回路基板６を制御して、第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２の出力を調整する。制御部７が有するマイクロコンピュータなどの部品は、例えば蓋８の内部に設けられる。さらに本実施の形態の制御部７は、使用者からの調理指示あるいは調理内容の変更などを受け付ける操作部及び誘導加熱調理器１の状態を表示する表示部を、蓋８の上部表面に備えている。
【００１７】
蓋８は、筐体２の上部に取り付けられているものであり、ヒンジ部を介して筐体２の上部を開閉自在な構成である。内鍋３の着脱時及び内鍋３への食材投入時には蓋８が開けられ、加熱調理時には蓋８が閉められる。本実施の形態では、好ましい態様として、蓋８を開閉する蓋開閉ボタン９を備えている。
【００１８】
第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２のそれぞれとインバータ回路基板６とは、ケーブルで接続されている。また、インバータ回路基板６と制御部７とは、ケーブルで接続されている。内鍋３の温度を直接的に又は間接的に測定する温度センサを設け、この温度センサが検出する内鍋３の温度に応じて、制御部７がインバータ回路基板６を制御する構成としてもよい。そのような温度センサは、例えば内鍋収納部４に配置されうる。
【００１９】
（回路構成）
図２は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器１の回路ブロック図である。インバータ回路基板６は、交流電圧を直流電圧に変換する整流回路１１と、スイッチングによる脈動成分を除去するフィルタ回路１２と、第１インバータ３１と、第２インバータ３２とを備える。インバータ回路基板６はさらに、リレー回路１９を備えている。
【００２０】
第１インバータ３１は、第１スイッチング素子１３、第１環流ダイオード１４、及び第１共振コンデンサ１５を有する。第１共振コンデンサ１５は、第１加熱コイル２１の一端２１ａと他端２１ｂとの間に接続され、第１加熱コイル２１とで共振回路を構成する。第１加熱コイル２１の一端２１ａは、整流回路１１の高電位側の出力線と接続され、第１加熱コイル２１の他端２１ｂは、第１スイッチング素子１３の一端に接続されている。第１スイッチング素子１３の他端は、整流回路１１の低電位側の出力線に接続されている。第１環流ダイオード１４は、第１スイッチング素子１３に対して並列に接続されている。
【００２１】
第２インバータ３２は、第２スイッチング素子１６、第２環流ダイオード１７及び第２共振コンデンサ１８を有する。第２共振コンデンサ１８は、第２加熱コイル２２の一端２２ａと他端２２ｂとの間に接続され、第２加熱コイル２２とで共振回路を構成する。第２加熱コイル２２の一端２２ａは、整流回路１１の高電位側の出力線と接続され、第２加熱コイル２２の他端２２ｂは、第２スイッチング素子１６の一端に接続されている。第２スイッチング素子１６の他端は、整流回路１１の低電位側の出力線に接続されている。第２環流ダイオード１７は、第２スイッチング素子１６に対して並列に接続されている。
【００２２】
第１加熱コイル２１の一端２１ａと、第２加熱コイル２２の一端２２ａとは、電気的に接続されている。
【００２３】
リレー回路１９は、第１加熱コイル２１と第１スイッチング素子１３との接続点である第１接続点２５と、第２加熱コイル２２と第２スイッチング素子１６との接続点である第２接続点２６との間に、設けられている。なお、図示の都合上、図２では第１加熱コイル２１の他端２１ｂと第１接続点２５とが同じ箇所を指示している。リレー回路１９がオンすると、第１接続点２５と第２接続点２６とが電気的に接続される。すなわち、リレー回路１９がオンすると、第１加熱コイル２１の他端２１ｂと第２加熱コイル２２の他端２２ｂとが、電気的に接続される。リレー回路１９がオンすることで、第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２に対して、並列接続された第１スイッチング素子１３及び第２スイッチング素子１６が接続されることになる。
【００２４】
第１スイッチング素子１３及び第２スイッチング素子１６のゲート端子並びにリレー回路１９の制御端子は、それぞれ制御部７に接続され、制御部７によって動作が制御される。
【００２５】
制御部７は、マイクロコンピュータ７ａと、第１スイッチング素子１３を駆動する第１駆動回路７ｂと、第２スイッチング素子１６を駆動する第２駆動回路７ｃとを備えている。マイクロコンピュータ７ａは、第１スイッチング素子１３及び第２スイッチング素子１６を駆動するための駆動信号、例えばＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を出力する。マイクロコンピュータ７ａは、駆動信号を生成して出力する駆動信号生成器として機能する。マイクロコンピュータ７ａから出力された駆動信号は、第１駆動回路７ｂ及び第２駆動回路７ｃに入力される。第１駆動回路７ｂ及び第２駆動回路７ｃのそれぞれは、マイクロコンピュータ７ａから入力された駆動信号を、第１スイッチング素子１３及び第２スイッチング素子１６のそれぞれの駆動に適した電圧に増幅する。
【００２６】
（加熱調理器の動作概要）
次に、炊飯を行う場合を例に、誘導加熱調理器１の動作の概要を説明する。炊飯を行う場合には、使用者は、米と水とを入れた内鍋３を、誘導加熱調理器１の内鍋収納部４に入れ、蓋８を閉める。次に使用者は、表示部及び操作部を有する制御部７に対し、加熱開始の指示を入力する。加熱開始の指示が入力されると、制御部７は、プログラムされた炊飯工程の制御シーケンスにしたがって、インバータ回路基板６の制御を開始する。インバータ回路基板６は、制御部７からの信号を受けて動作を開始し、第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２のいずれか又は両方に高周波電流を供給する。第１加熱コイル２１又は第２加熱コイル２２に高周波電流が流れると、第１加熱コイル２１又は第２加熱コイル２２からは交番磁界が発生し、この交番磁界によって被加熱物である内鍋３に磁束が与えられる。そうすると内鍋３に渦電流が発生し、この渦電流と内鍋３の電気抵抗とによってジュール熱が発生し、内鍋３が発熱する。なお、本実施の形態で示すインバータ回路基板６の第１インバータ３１及び第２インバータ３２は、一石電圧共振インバータである。一石電圧共振インバータの回路構成は既知であり、ここでは詳細な回路動作の説明を省略する。
【００２７】
次に、炊飯工程に沿って、第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２とに同時に通電される場合の動作と、第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２とに排他的に交互に通電される場合の動作を、具体的に説明する。
【００２８】
（同時通電時の動作）
図３は、実施の形態１に係る第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２に同時通電する場合の通電波形を簡略化して示す図である。図３では、高周波の交流電流が第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２に流れている状態をＨＩＧＨ、高周波の交流電流が流れていない状態をＬＯＷとして簡略化して示している。
【００２９】
同時通電は、炊飯工程のうち予熱工程において行われる。予熱工程とは、内鍋３内の水が沸騰する前の段階で、米の吸水を促進し、甘味成分である糖及び旨味成分であるアミノ酸などを生成する工程である。予熱工程では、制御部７は内鍋３の温度が所定温度となるように第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２への通電と遮断を繰り返して、あるいは通電電流を制御して温度調節する。予熱工程における所定温度とは、米の糊化が始まらない程度の温度に内鍋３内の水の温度を維持することができる温度（例えば約６０℃未満）である。
【００３０】
予熱工程においては、沸騰温度と比較して低い温度で内鍋３を加熱するため、内鍋３内には大きな対流は発生しない。そこで、第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２に同じタイミングで通電を行い、内鍋３の底の全面をなるべく均一に加熱し、内鍋３内の水に温度ムラが発生しないようにする。図３に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６において、第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２とに間欠的な同時通電が行われる。第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２に同時通電するときには、制御部７は、リレー回路１９（図２参照）がオン状態となるようにリレー回路１９にオン信号を出力する。
【００３１】
図２に示すように、リレー回路１９がオン状態になると、第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２が並列接続となり、第１共振コンデンサ１５及び第２共振コンデンサ１８も同様に並列となる。したがって、第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２の並列合成インダクタンスが形成され、第１共振コンデンサ１５と第２共振コンデンサ１８の並列合成キャパシタンスが形成される。また、リレー回路１９をオンすることにより第１スイッチング素子１３及び第２スイッチング素子１６も並列接続となる。このため、２つの第１インバータ３１及び第２インバータ３２が、一つのインバータ回路として、第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２とに同時に通電させることができる。
【００３２】
第１インバータ３１と第２インバータ３２とを一つのインバータ回路として動作させる場合には、第１スイッチング素子１３及び第２スイッチング素子１６の何れか一方のみを動作させることができる。
【００３３】
あるいは、第１インバータ３１と第２インバータ３２とを一つのインバータ回路として動作させる場合に、第１スイッチング素子１３と第２スイッチング素子１６とを、同じタイミングの同一の駆動信号で並列駆動することもできる。すなわち、第１スイッチング素子１３と第２スイッチング素子１６とを、同じタイミングでオン状態とし、また同じタイミングでオフ状態とする。そうすると、インバータ回路の電流が２つのスイッチング素子に分流するため、スイッチング損失が分散でき、一つのスイッチング素子に発熱が集中することを防止することができる。
【００３４】
あるいは、第１インバータ３１と第２インバータ３２とを一つのインバータ回路として動作させる場合に、所定の周期で、第１スイッチング素子１３と第２スイッチング素子１６とが交互にオン状態となるように交互に通電してもよい。そうすると、第１スイッチング素子１３と第２スイッチング素子１６とで通電時間が分割されるため、第１スイッチング素子１３及び第２スイッチング素子１６の発熱を抑制できる。
【００３５】
このように第１インバータ３１と第２インバータ３２とを一つのインバータ回路として動作させて、第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２に通電することで、第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２の何れか一方に通電しているときと比較して、合計電力を２倍とすることもできる。また、第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２に同一周波数の高周波電流が流れるので、周波数差によって発生する干渉音も抑制することができる。
【００３６】
予めプログラムにより設定された時間が経過し、予熱工程が終了すると、制御部７は次の炊飯工程である、昇温工程に移行する。昇温工程とは、予熱工程終了後から内鍋３内の水が沸騰するまでの工程である。そして昇温工程により内鍋３内の水が沸騰すると、沸騰維持工程に入り、予め定められた時間、沸騰が維持される。沸騰維持工程により米の澱粉の糊化が促進される。
【００３７】
（排他的通電時の動作）
図４は、実施の形態１に係る第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２に排他的に交互に通電する場合の通電波形を簡略化して示す図である。排他的通電は、昇温工程及び沸騰工程において行われる。昇温工程及び沸騰工程では、内鍋３内の水が沸騰状態またはそれに近い状態にあるため、釜底から気泡が発生し、内鍋３内に対流が発生している状態である。この対流を促進して加熱ムラの発生を抑制するために、第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２に交互に高周波電流を供給する。
【００３８】
具体的には、排他的通電時には、制御部７はリレー回路１９をオフし、第１インバータ３１と第２インバータ３２を個別に駆動可能な状態とする。図４に示すように、時刻ｔ１からｔ２の期間においては、第１スイッチング素子１３を駆動し、第２スイッチング素子１６をオフ状態とすることで、第１加熱コイル２１に通電する。次に時刻ｔ２からｔ３の期間においては、第２スイッチング素子１６を駆動し、第１スイッチング素子１３をオフ状態とすることで、第２加熱コイル２２に通電する。
【００３９】
以上の動作を繰り返すことにより、内鍋３の底の内周部と外周部とが交互に加熱され、対流が促進される。このとき、リレー回路１９はオフ状態を維持したままであり、第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２の通電切替えにはリレー回路の動作を伴わないため、リレー回路１９の切り替え音が発生せず、使用者に不快感を与えない。また、リレー回路１９は、第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２の同時通電から、排他的通電に切り替えるとき、あるいはその逆のときに、それぞれ一回動作するだけである。このため、例えば、機械的接点を有するリレーを用いて通電する加熱コイルを交互に切り替える方式と比較して、リレー回路１９の動作回数が大幅に少なく、リレー回路１９の寿命を延ばすことができる。なお、第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２とを交互に通電する場合、互いに通電期間が重ならないため、第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２との間の周波数差による干渉音は発生しない。
【００４０】
第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２とに交互に通電することで、第１加熱コイル２１が対向配置された内鍋３の底の内周部と、第２加熱コイル２２が対向配置された内鍋３の底の外周部とが、交互に加熱される。そうすると、内鍋３内の底の内周部から気泡が発生して上昇することによる対流と、内鍋３内の底の外周部から気泡が発生して上昇することによる対流とが、交互に発生し、内鍋３内をかき混ぜる作用が生じる。これにより、内鍋３内の加熱ムラの発生を抑制し、炊飯後の米の食味を向上させることができる。
【００４１】
また、第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２とに同時通電した場合と、第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２の何れか一方に通電した場合とで、内鍋３への投入電力が同一であるとする。この場合、第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２の何れか一方に通電した場合の方が、内鍋３の発熱面積が小さくなるため、内鍋３における発熱部の単位面積当たりの投入電力が大きくなり、内鍋３の発熱部の沸騰がより激しくなるという作用を生じる。したがって、第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２とで交互に通電を切り替えることで、局所的な加熱を強めることができ、より強力な対流効果を得ることができる。
【００４２】
予めプログラムにより設定された時間が経過し、沸騰維持工程が終了すると、制御部７は次の炊飯工程であるドライアップ工程に移行する。ドライアップ工程とは、余剰な水分を飛ばすための工程である。ドライアップ工程では、内鍋３内に余剰な水がなくなってドライアップ状態となるため、内鍋３の温度は沸騰維持工程のときよりも高温となる。このドライアップ工程においては、内鍋３内に液体の状態として残っている水はほとんどないため、対流は発生しない。したがって第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２を交互に通電する必要はない。本実施の形態では、ドライアップ工程においては、制御部７はリレー回路１９を再びオン状態として、図３に示したように、第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２に同時に通電を行う。このようにすることで、内鍋３の底の全面を均一に加熱し、内鍋３内の米の温度ムラが小さくなるようにする。また、内鍋３の底における発熱面の単位面積当たりの投入電力を小さくして焦げ付きを抑制する。
【００４３】
ドライアップ工程が終了すると、制御部７は次の工程である、蒸らし工程に移行する。蒸らし工程において予め定められた時間が経過すると、炊飯が終了する。蒸らし工程においては、制御部７は第１スイッチング素子１３及び第２スイッチング素子１６の駆動を停止し、第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２への高周波電流の供給を停止する。
【００４４】
以上のように本実施の形態によれば、第１加熱コイル２１と、第２加熱コイル２２と、第１インバータ３１と、第２インバータ３２とを設けた。そして、第１インバータ３１から第１加熱コイル２１への高周波電流の供給と、第２インバータ３２から第２加熱コイル２２への高周波電流の供給とが、個別に実行される第１状態と、第１インバータ３１と第２インバータ３２とを一つのインバータとして動作させて第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２とに同時に高周波電流を供給する第２状態とを電気的に切り替えるスイッチ手段として、リレー回路１９を設けた。
【００４５】
そして、リレー回路１９をオフ状態とすることで、第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２とに交互に通電することができる。これによって、内鍋３内の対流を促進することができる。第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２とに交互に通電する場合には、リレー回路１９はオフ状態を維持しており、リレー回路１９の切り替えは生じない。このため、排他的通電のためにリレー回路１９の切り替えを伴わないため、リレー回路１９の劣化を抑制できる。
【００４６】
また、リレー回路１９をオン状態とすることで、第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２とが、一つのインバータ回路として機能する第１インバータ３１及び第２インバータ３２に対して並列に接続される。リレー回路１９をオン状態として、第１スイッチング素子１３と第２スイッチング素子１６の、何れか一方を駆動する、あるいは同一のタイミングで駆動のオンオフを切り替えることで、第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２とに同時に同一の周波数で通電できる。第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２とに同時に同一の周波数で通電することで、干渉音の発生が抑制され、内鍋３の底の広い面を加熱することができる。
【００４７】
また、リレー回路１９がオン状態の場合、第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２とが並列接続となるので、合成インダクタンスは減少し、第１共振コンデンサ１５と第２共振コンデンサ１８の並列接続により合成キャパシタンスは増加する。このため、リレー回路１９のオン状態とオフ状態とで、加熱コイルと共振コンデンサからなる共振周波数は大きく変動せず、回路の駆動条件が大きく変わらず、いずれの状態においても所望の電力を投入できるというメリットがある。
【００４８】
実施の形態２．
本実施の形態では、実施の形態１における制御部７に代えて、制御部７０と駆動信号選択回路８０とを有する。本実施の形態では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一又は相当する構成に対しては同じ符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【００４９】
（回路構成）
図５は、実施の形態２に係る誘導加熱調理器１の回路ブロック図である。実施の形態１の制御部７は、第１スイッチング素子１３及び第２スイッチング素子１６の駆動信号の各々を、マイクロコンピュータ７ａで生成し、生成された駆動信号を第１駆動回路７ｂ又は第２駆動回路７ｃで増幅していた。本実施の形態では、図５に示すように、インバータ回路基板６は、制御部７０と、駆動信号選択回路８０とを有する。
【００５０】
制御部７０は、マイクロコンピュータ７０ａと、駆動回路７０ｂとを有する。マイクロコンピュータ７０ａの基本的な構成は、実施の形態１のマイクロコンピュータ７ａと同じである。駆動回路７０ｂの基本的な構成は、実施の形態１の第１駆動回路７ｂ及び第２駆動回路７ｃと同じである。
【００５１】
駆動信号選択回路８０は、第１スイッチ８１と、第２スイッチ８２とを有する。第１スイッチ８１及び第２スイッチ８２は、例えばトランジスタやＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチである。第１スイッチ８１は、第１スイッチング素子１３のゲート端子に接続され、第２スイッチ８２は第２スイッチング素子１６のゲート端子に接続されている。
【００５２】
マイクロコンピュータ７０ａは、第１スイッチング素子１３を駆動するときも第２スイッチング素子１６を駆動するときも一つの出力端から駆動信号を出力し、出力された駆動信号は駆動回路７０ｂに入力される。また、マイクロコンピュータ７０ａは、第１スイッチ８１と第２スイッチ８２とに接続されており、これらスイッチ素子のオン状態とオフ状態とを切り替える信号を出力する。
【００５３】
次に、誘導加熱調理器１の動作を説明する。ここでは、実施の形態１と同様に炊飯を行う場合を例に、誘導加熱調理器１の同時通電時と排他通電時の動作を説明する。
【００５４】
（同時通電時の動作）
図６は、実施の形態２に係る第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２に同時通電する場合の通電波形を簡略化して示す図である。図６では、第１スイッチ８１及び第２スイッチ８２の導通状態をＯＮ、遮断状態をＯＦＦとして簡略化して示している。第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２に同時通電するときには、制御部７０は、リレー回路１９（図５参照）がオン状態となるようにリレー回路１９にオン信号を出力する。
【００５５】
まずマイクロコンピュータ７０ａは、予め第１スイッチ８１と第２スイッチ８２とを導通状態としておく（時刻ｔ１）。次に、マイクロコンピュータ７０ａは、第１スイッチング素子１３及び第２スイッチング素子１６を駆動する駆動信号を出力する。出力された駆動信号は、図５に示す駆動回路７０ｂに入力される。駆動回路７０ｂは、入力された駆動信号を、第１スイッチング素子１３、第２スイッチング素子１６の駆動に適した電圧に増幅し、駆動信号選択回路８０に出力する。
【００５６】
駆動信号選択回路８０において、第１スイッチ８１と第２スイッチ８２とは導通状態となっているため、第１スイッチング素子１３と第２スイッチング素子１６の両方のゲート端子に、スイッチング駆動信号が入力される。これにより、第１スイッチング素子１３と第２スイッチング素子１６とが同時に駆動を開始する（時刻ｔ２）。
【００５７】
第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２に同時に通電してから予め定められた時間が経過すると、マイクロコンピュータ７ａはスイッチング駆動信号の出力を停止し（時刻ｔ３〜時刻ｔ４）、再びスイッチング駆動信号を出力する（時刻ｔ４）。このような動作を繰り返すことで、第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２への同時通電が、間欠的に行われる。
【００５８】
第１スイッチング素子１３と第２スイッチング素子１６とが同時に駆動されることで、第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２とに同時に通電される。なお、実施の形態１で述べたように、第１スイッチング素子１３と第２スイッチング素子１６の両方を同一のタイミングでオン状態又はオフ状態としてもよいし、交互にオン状態としてもよい。また、第１スイッチング素子１３と第２スイッチング素子１６のいずれか一方のみを駆動してもよく、このようにしても第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２の両方に同時に通電できる。その場合には、第１スイッチング素子１３と第２スイッチング素子１６のうち駆動する方に接続された第１スイッチ８１又は第２スイッチ８２のみを、導通状態としておけばよい。
【００５９】
（排他的通電時の動作）
図７は、実施の形態２に係る第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２に排他的に交互に通電する場合の通電波形を簡略化して示す図である。第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２に交互に通電するときには、制御部７０は、リレー回路１９（図５参照）がオフ状態となるようにリレー回路１９にオフ信号を出力する。
【００６０】
まず第１加熱コイル２１に通電する場合、マイクロコンピュータ７０ａは、駆動信号選択回路８０の第１スイッチ８１を導通状態とし、第２スイッチ８２を遮断状態として、その状態を維持する（時刻ｔ１）。この状態で、マイクロコンピュータ７ａから素子駆動信号が出力されると、駆動回路７０ｂを介して第１スイッチング素子１３のゲート端子に、駆動信号が入力される。駆動信号が入力されると、第１スイッチング素子１３がスイッチング動作を行い、第１加熱コイル２１に通電される（時刻ｔ１〜時刻ｔ２）。第１加熱コイル２１に通電されることにより、内鍋３の底の内周部が加熱される。
【００６１】
予め定められた時間が経過すると、第２加熱コイル２２に通電させるために、マイクロコンピュータ７０ａは、駆動信号選択回路８０の第１スイッチ８１を遮断状態にして、第２スイッチ８２を導通状態にする（時刻ｔ２）。この状態で、マイクロコンピュータ７０ａから駆動信号が出力されると、駆動回路７０ｂを介して第２スイッチング素子１６のゲート端子に、駆動信号が入力される。駆動信号が入力されると、第２スイッチング素子１６がスイッチング動作を行い、第２加熱コイル２２に通電される（時刻ｔ２〜時刻ｔ３）。第２加熱コイル２２に通電されることにより、内鍋３の底の外周部が加熱される。
【００６２】
第１加熱コイル２１への通電と第２加熱コイル２２への通電とを交互に行うことで、内鍋３の底の内周部と外周部とが交互に加熱され、内鍋３内の対流が促進される。
【００６３】
本実施の形態によれば、２つの第１スイッチング素子１３と第２スイッチング素子１６とを駆動するための駆動信号を出力する回路を共通化した。このため、第１スイッチング素子１３を駆動する場合も、第２スイッチング素子１６を駆動する場合も、マイクロコンピュータ７０ａは１ｃｈ（ｃｈａｎｎｅｌ）のＰＷＭ信号を出力すればよい。このため、低能力で低価格の部品を、マイクロコンピュータ７０ａに採用することができる。また、駆動回路７０ｂの後段に、駆動信号選択回路８０を接続した。この駆動信号選択回路８０は、駆動回路７０ｂから出力された駆動信号を、第１スイッチング素子１３と第２スイッチング素子１６の何れか又は両方に、選択的に入力する。したがって、１つの駆動回路７０ｂを２つの第１スイッチング素子１３と第２スイッチング素子１６とで共有できる。このため、２つの第１スイッチング素子１３及び第２スイッチング素子１６の単独駆動と、同時駆動とを、１つの駆動回路７０ｂで実現することができる。このため、インバータ回路基板６を小型化及び低コスト化することができる。
【００６４】
（排他的通電時の動作の変形例）
マイクロコンピュータ７ａからスイッチング駆動信号を出力し続けている状態で、駆動信号選択回路８０の第１スイッチ８１及び第２スイッチ８２のオンオフ状態を切り替えると、切り替えた瞬間に第１スイッチング素子１３又は第２スイッチング素子１６に過大な突入電流が流れて破壊されるおそれがある。このような背景をもとに検討された、排他的通電時の動作の変形例を説明する。
【００６５】
図８は、実施の形態２に係る第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２に交互に通電する場合の通電波形の変形例を簡略化して示す図である。この変形例では、マイクロコンピュータ７０ａは、第１スイッチ８１及び第２スイッチ８２のオンオフ状態を切り替える時には、第１スイッチング素子１３又は第２スイッチング素子１６への駆動信号の出力を、一時的に停止する。
【００６６】
具体的に、時刻ｔ３〜時刻ｔ５において、第１加熱コイル２１への通電から第２加熱コイル２２への通電に切り替える場合を例に説明する。マイクロコンピュータ７０ａは、時刻ｔ３において、第１加熱コイル２１に通電するために出力していた駆動信号を停止し、第１スイッチング素子１３のスイッチング動作を停止させる。そうすると、第１加熱コイル２１への通電が停止する。次に、時刻ｔ４において、マイクロコンピュータ７０ａは、第１スイッチ８１を遮断状態にするとともに、第２スイッチ８２を導通状態にする。次に、時刻ｔ５において、マイクロコンピュータ７０ａは、第２加熱コイル２２に通電するための駆動信号の出力を開始し、第２スイッチング素子１６のスイッチング動作を開始させる。奏すると、第２加熱コイル２２への通電が開始する。このようにすることで、停止状態からスイッチング動作状態に切り替わった第２スイッチング素子１６に過大な突入電流が流れることを抑制して、第２スイッチング素子１６の破損を抑制できる。なお、第１スイッチング素子１３が停止状態からスイッチング動作状態に切り替わる場合にも、同様の制御が行われ、同様の作用を生じさせることができる。
【００６７】
また、第１スイッチング素子１３及び第２スイッチング素子１６がスイッチング動作を開始する際に、マイクロコンピュータ７０ａは、スイッチング動作のオン時間を短い時間から徐々に長くしていってもよい。このようにすると、第１加熱コイル２１及び第２加熱コイル２２への供給電流は、供給開始から徐々に上昇していき、目標の電流に近づく。このようなソフトスタートを実行することで、第１スイッチ８１及び第２スイッチ８２の導通状態と遮断状態と切り替えられた直後に、第１スイッチング素子１３及び第２スイッチング素子１６に過大な突入電流が流れて破損することを抑制できる。
【００６８】
なお、上記実施の形態１、２では、炊飯工程を例に誘導加熱調理器１の動作を説明したが、炊飯以外の加熱調理においても、同時通電及び排他的通電の動作が行われる。また、上記実施の形態１、２では、食材が入れられた内鍋３を収容する筐体２と蓋８とを備えた加熱調理器を例に説明したが、誘導加熱調理器の具体的構成も実施の形態１、２で例示したものに限定されない。例えば、加熱コイルを収容する筐体とその上に設けられる天板を有し、天板の上に載置される鍋などの被加熱物を加熱コイルで誘導加熱する加熱調理器にも、本発明を適用することができ、同様の作用効果を奏する。
【００６９】
また、上記実施の形態１、２では、第１加熱コイル２１と第２加熱コイル２２という２つの加熱コイルを備えた場合を例示したが、加熱コイルの数はこれに限定されない。１つの被加熱物を加熱する、３つ以上の加熱コイル及びそれと同数のインバータを設けてもよい。この場合、複数の加熱コイルに同時通電する際には、対象となる加熱コイルの複数のインバータを、実施の形態１、２で例示したリレー回路１９によって一つのインバータとして動作させることで、実施の形態１、２と同様の作用効果を奏する。
【符号の説明】
【００７０】
１  誘導加熱調理器、２  筐体、３  内鍋、４  内鍋収納部、６  インバータ回路基板、７  制御部、７ａ  マイクロコンピュータ、７ｂ  第１駆動回路、７ｃ  第２駆動回路、８  蓋、９  蓋開閉ボタン、１１  整流回路、１２  フィルタ回路、１３  第１スイッチング素子、１４  第１環流ダイオード、１５  第１共振コンデンサ、１６  第２スイッチング素子、１７  第２環流ダイオード、１８  第２共振コンデンサ、１９  リレー回路、２１  第１加熱コイル、２１ａ  一端、２１ｂ  他端、２２  第２加熱コイル、２２ａ  一端、２２ｂ  他端、２５  第１接続点、２６  第２接続点、３１  第１インバータ、３２  第２インバータ、７０  制御部、７０ａ  マイクロコンピュータ、７０ｂ  駆動回路、８０  駆動信号選択回路、８１  第１スイッチ、８２  第２スイッチ。
【図１】
2019169450.tif 000003
【図２】
2019169450.tif 000004
【図３】
2019169450.tif 000005
【図４】
2019169450.tif 000006
【図５】
2019169450.tif 000007
【図６】
2019169450.tif 000008
【図７】
2019169450.tif 000009
【図８】
2019169450.tif 000010