(57)【要約】【課題】磁性体専用インバータ回路に昇圧した電源を供給し加熱効率を向上した誘導加熱調理器を提供する。【解決手段】交流電圧を直流に変換する整流回路１０２と、直流に変換された電源の電圧を昇圧する昇圧回路１２８と、昇圧された電圧を降圧する降圧回路１２９と、昇圧回路１２８で昇圧した電源から前記磁性体専用加熱コイル５ｂ、５ｃへ電力を供給する磁性体専用インバータ回路１１４と、昇圧回路１２８で昇圧した電源を降圧回路１２９で降圧してオールメタル対応加熱コイル５ａへ電力を供給するオールメタル対応インバータ回路１１４ａと、磁性体専用インバータ回路１１４ｂ、１１４ｃとオールメタル対応インバータ回路１１４ａを動作する時、昇圧回路１２８と降圧回路１２９の出力電圧を監視して昇圧回路１２８と回路１２９を制御する制御手段１１９とを備える加熱調理器。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源の交流電圧を直流に変換する整流回路と、
前記直流に変換された電源の電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧された電圧を降圧する降圧回路と、
磁性体を加熱する磁性体専用加熱コイルと、
磁性体と非磁性体を加熱するオールメタル対応加熱コイルと、
前記昇圧回路で昇圧した電源から前記磁性体専用加熱コイルへ電力を供給する磁性体専用インバータ回路と、
前記昇圧回路で昇圧した電源を前記降圧回路で降圧して前記オールメタル対応加熱コイルへ電力を供給するオールメタル対応インバータ回路と、
前記磁性体専用インバータ回路と前記オールメタル対応インバータ回路を動作する時、前記昇圧回路と前記降圧回路の出力電圧を監視して前記昇圧回路と前記降圧回路を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱調理器の誘導加熱部は加熱コイルに流れる電流を制御することで、負荷の加熱を行うものである。誘導加熱（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｈｅａｔｉｎｇ：ＩＨ）は磁性を持つ鉄・ステンレス専用ＩＨと、非磁性のアルミや銅を加熱することができるいわゆるオールメタル対応ＩＨに大別される。
【０００３】
特許文献１には、昇圧回路にて電圧を昇圧して、４個のスイッチング素子を備えたフルブリッジインバータ回路の駆動制御方式を切り替えることで、被加熱物の種類に応じて必要な入力電力を得ることを可能とし、磁性体を加熱する場合においては電圧を昇圧することでスイッチング素子の損出を低減する誘導加熱調理器が公開されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−９９３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
市場で販売されている誘導加熱調理器は、加熱部を２個〜３個備えるのが主流で、例えば、その加熱部の１個を磁性体の鍋でも非磁性体の鍋でも加熱を可能とし、残りの加熱部は磁性体の鍋のみを加熱するようにして価格を抑えた誘導加熱調理器を供給する場合、前述した特許文献１に示す回路構成を用いると、磁性体の鍋のみを加熱する場合でもインバータ回路を構成するスイッチング素子は４個使用するフルブリッジ回路構成とする必要が有るため、スイッチング素子の数を多く必要とし、同時にこのスイッチング素子を効率良く冷却するための放熱用のフィンを多く必要とする。そのため、このスイッチング素子や放熱用のフィンの載置や、この放熱フィンを効率良く冷やすために冷却風を流す風路を設ける必要があり、基板面積が大きくなり、またコスト高になる課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の誘導加熱調理器は、上記の課題を解決するためになされたもので、電源の交流電圧を直流に変換する整流回路と、前記直流に変換された電源の電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧された電圧を降圧する降圧回路と、磁性体を加熱する磁性体専用加熱コイルと、磁性体と非磁性体を加熱するオールメタル対応加熱コイルと、前記昇圧回路で昇圧した電源から前記磁性体専用加熱コイルへ電力を供給する磁性体専用インバータ回路と、前記昇圧回路で昇圧した電源を前記降圧回路で降圧して前記オールメタル対応加熱コイルへ電力を供給するオールメタル対応インバータ回路と、前記磁性体専用インバータ回路と前記オールメタル対応インバータ回路を動作する時、前記昇圧回路と前記降圧回路の出力電圧を監視して前記昇圧回路と前記降圧回路を制御する制御手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、スイッチング素子の数を増やすこと無く、昇圧回路で磁性体専用インバータ回路に昇圧した電源を供給し加熱効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の誘導加熱調理器をシステムキッチンに組み込んだ状態の斜視図
【図２】本発明の誘導加熱調理器の斜視図
【図３】グリル加熱手段を操作する前面操作キーと前面表示部の説明図
【図４】上面操作部と上面表示部の説明図
【図５】本発明の回路の説明図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。
【００１０】
図１〜図５において、１は、誘導加熱調理器の本体である。２は、本体１の上面を覆うトッププレートで、耐熱性の高い素材、例えば、結晶化ガラス等が用いられ、その上面には鍋等の被加熱物が載置される。
【００１１】
３は、トッププレート枠であり、トッププレート２の端部を覆うもので、該トッププレート２の間にはシール材が充填されており、これによりトッププレート枠３はトッププレート２に固着されている。
【００１２】
４は、鍋位置表示部であり、トッププレート２の上面に設けられ、鍋等の被調理物の載置場所を表示している。
【００１３】
５は、加熱コイルで、トッププレート２に略水平になるように鍋位置表示部４の下方の本体１内に設けられており、加熱コイル５に高周波電流を印加して高周波磁界を発生させ、トッププレート２に載置された鍋等の被調理物を誘導加熱する。５ａは磁性体と非磁性体の被加熱物を加熱出来るオールメタル対応加熱コイルであり、５ｂおよび５ｃは鉄・ステンレスなどの磁性体の被加熱物のみを加熱出来る磁性体専用加熱コイルである。
【００１４】
６は、グリル加熱手段であり、加熱コイル５の下方で本体１の左側または右側（本実施例では左側）の本体１前面部に設けられ、矩形状の箱体で構成されていて、中に入れられた被加熱物を加熱するシーズヒータ等の加熱手段を有している。
【００１５】
７は、グリル加熱手段６の扉で、とって７ａが設けられており、グリル加熱手段６の内部には扉７に伴って出し入れ可能な受け皿（図示せず）が収納されている。
【００１６】
８は、トッププレート枠３の後枠部に開口する吸気部であり、後記するインバータ回路や加熱コイル５等を冷却する空気を吸気する。
【００１７】
９は、トッププレート枠３の後枠部に開口する排気部であり、インバータ回路１１４や加熱コイル５等を冷却した空気やグリル加熱手段６からの排煙を排気する。そして、吸気部８、及び排気部９は、トッププレート２上にこぼした液体が開口部から吸気部８や排気部９内に落下しても本体１内部のインバータ回路等に浸入しない構成となっている。
【００１８】
１０は、開閉収納式の前面操作部で、主にグリル加熱手段６を操作するものであり、本実施例ではグリル加熱手段６の隣に位置するように本体１の前面右側に設けられている。
【００１９】
また、前面操作部１０は、閉じているときに上部を本体１側に押すことによりロック装置（図示せず）が解除され、前面操作部１０の上部が前面側にバネと制御装置（図示せず）により前面側にゆっくりと回動して飛び出すようになっており、逆に閉じるときは上部を本体１側に向かって押し込むことにより本体１に収納され、ロック装置により保持される構成となっている。
【００２０】
なお、図１は前面操作部１０が開いている状態を示し、図２は前面操作部１０が閉じている状態を示す。
【００２１】
前面操作部１０の前面操作キー１０ａは、グリル加熱手段６のシーズヒータを入切する等の操作を行い、前面操作キー１０ａで操作した内容は前面表示部１０ｂで使用者に判り易く表示される。前面操作キー１０ａには、グリル加熱手段６の加熱の開始停止を操作する切／スタートキー８０、調理の仕上がりを設定する仕上がりキー５９が設けられ、仕上がりキー５９は、図３に示すようにダウンキー５９ａ、アップキー５９ｂを備える。
【００２２】
１１は、電源切／入スイッチで、本体１前面に設けられ、本体１の主電源の入切を行う。
【００２３】
１２は、上面操作部で、トッププレート２の前側に設けられており、夫々の加熱コイル５の出力等を調整するキーを配列し、上面操作部左１２ｂ、上面操作部中央１２ｃ、上面操作部右１２ａから構成され、図４に示すように上面操作部左１２ｂには、加熱コイル５の加熱の開始停止を操作する切／スタートキー５６を設け、上面操作部右１２ａには、加熱コイル５の加熱の開始停止を操作する切／スタートキー４８を設けている。
【００２４】
１４は、上面表示部で、上面操作部１２で設定した内容を表示するＬＣＤ、ＬＥＤを配列して、上面表示部左１４ｂ、上面表示部中央１４ｃ、上面表示部右１４ａから構成されている。
【００２５】
図５はオールメタル対応加熱コイル５ａ、および磁性体専用加熱コイル５ｂ、５ｃに高周波電流を流し鍋等の加熱を制御する制御回路である。電源１０１の交流電力を整流回路１０２で直流に変換する。
【００２６】
昇圧回路１２８は直流電源に直列に接続されたチョークコイル１０３ｄとダイオード１３０と電源に並列に接続されたスイッチング素子１２１とスイッチング素子１２１に逆並列に接続されたダイオード１３２と平滑コンデンサ１０４ｄとスイッチング素子１２１を駆動するドライバ回路１２６とダイオードの後段に電源に並列に接続された電圧検出回路１１６ｂからなる。特にスイッチング素子１２１の制御は、高調波を低減するように入力電流が正弦波になるように行う。昇圧された電源の電圧は後述する降圧回路１２９、磁性体専用インバータ回路１１４ｂおよび１１４ｃに供給される。
【００２７】
制御手段１１９はドライバ回路１２６を介しスイッチング素子１２１を駆動する。制御手段１１９は電圧検出回路１１６ｂで検出した電圧を磁性体専用インバータ回路１１４ｂおよび１１４ｃで必要とする電圧に昇圧する。
【００２８】
降圧回路１２９は電源に直列に接続されたスイッチング素子１２２とスイッチング素子１２２と逆並列に接続されたダイオード１３３とスイッチング素子１２２を駆動するドライバ回路１２７と電源に対して並列に接続されたダイオード１３１とダイオード１３１の後段に電源に直列に接続されたチョークコイル１０３ａとチョークコイル１０３ａの後段に電源と並列に接続された平滑コンデンサ１０４ａと電圧検出回路１１６ｃからなる。
【００２９】
制御手段１１９はドライバ回路１２７を介しスイッチング素子１２２を駆動する。制御手段１１９は電圧検出回路１１６ｃで検出した電圧をオールメタル対応インバータ回路１１４ａで必要とする電圧に降圧する。
【００３０】
オールメタル対応インバータ回路１１４ａは、降圧回路１２９の出力間に直列に接続されたスイッチング素子１０７ａおよび１０８ａとそれぞれに逆並列に接続されたダイオード１０９ａ、１１０ａとスイッチング素子１０７ａおよび１０８ａの後段に並列に接続されたスイッチング素子１２１およびスイッチング素子１２２とそれぞれに逆並列に接続されたダイオード１３４、１３５とスイッチング素子１０７ａの出力側とスイッチング素子１２２の入力側との間にリレー１２５と共振用コンデンサ１１２ａとオールメタル対応加熱コイル５ａとオールメタル対応加熱コイル５ａとスイッチング素子１０８ａとの間に共振用コンデンサ１１３ａからなるスイッチング素子１０７ａ、１０８ａ、１２１、１２２はそれぞれドライバ回路１０５ａ、１０６ｂ、１２３、１２４を介して制御手段１１９が駆動する。リレー１２５は制御手段１１９がオンオフする。磁性体を加熱する際はリレー１２５を接続し、スイッチング素子１０７ａおよび１２２、スイッチング素子１０８ａおよび１２１を交互にオンオフすることで共振コンデンサ１１２ａとオールメタル対応加熱コイル５ａで高周波磁界を発生させ被加熱物を加熱する。非磁性体を加熱する際はリレー１２５を未接続しスイッチング素子１０８ａをオンしスイッチング素子１２１と１２２を交互にオンオフすることで共振コンデンサ１１３ａとオールメタル対応加熱コイル５ａで高周波磁界を発生させ被加熱物を加熱する。
【００３１】
磁性体専用インバータ回路１１４ｂは昇圧回路１２８の出力間に直列に接続されたスイッチング素子１０７ｂおよび１０８ｂとそれぞれに逆並列に接続されたダイオード１０９ｂ、１１０ｂとスイッチング素子１０８ｂに並列に接続された鉄・ステンレスなどの磁性体の被加熱物を加熱する磁性体専用加熱コイル５ｂと、スイッチング素子と並列に接続された共振コンデンサ１１２ｂ、１１３ｂからなる。スイッチング素子１０７ｂ、１０８ｂはそれぞれドライバ回路１０５ｂ、１０６ｂを介して制御手段１１９が駆動する。スイッチング素子１０７ｂと１０８ｂを交互にオンオフすることで高周波磁界を発生させ被加熱物を加熱する。
【００３２】
磁性体専用インバータ回路１１４ｃを備えた磁性体専用加熱コイル５ｃの構成は磁性体専用加熱コイル５ｂを駆動する磁性体専用インバータ回路１１４ｂと同じなので説明は省略する。
【００３３】
電流検出回路１１５でインバータ回路１１４の合計の入力電流を検出し、電源電圧検出回路１１６ａで商用電源電圧を検出する。シャント抵抗の両端電圧を増幅する回路で構成される入力電流検出回路１１７ｂ、１１７ｃでインバータ回路１１４ｂ、１１４ｃの各入力電流を検出する。制御手段１１９は電流検出回路１１５で検出したインバータ回路１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃの合計の入力電流から電流検出回路１１７ｂ、１１７ｃで検出した磁性体専用インバータ回路１１４ｂ、１１４ｃの入力電流を減算することでオールメタル対応インバータ回路１１４ａの入力電流を算出する。算出したオールメタル対応インバータ回路１１４ａの入力電流と電源電圧検出回路１１６ａで検出した電源電圧を演算することで、オールメタル対応インバータ回路１１４ａの消費電力を算出する。また、磁性体専用インバータ回路１１４ｂの入力電流と電源電圧を演算することで磁性体専用インバータ回路１１４ｂの消費電力を算出する。磁性体専用インバータ回路１１４ｃの入力電流と電源電圧を演算することで磁性体専用インバータ回路１１４ｃの消費電力を算出する。
【００３４】
制御手段１１９は昇圧回路１２８のドライバ回路１２６と降圧回路１２９のドライバ回路１２７とオールメタル対応インバータ回路１１４ａのドライバ回路１０５ａと１０６ａと１２３と１２４、磁性体専用インバータ回路１１４ｂのドライバ回路１０５ｂと１０６ｂ、磁性体専用インバータ回路１１４ｃのドライバ回路１０５ｃと１０６ｃに駆動信号を出力し、加熱部毎に設定された消費電力となるように各インバータ回路１１４の消費電力を制御する。
【００３５】
本実施例は以上の構成からなり、次に各インバータ回路に供給する電源電圧の制御方法を説明する。
【００３６】
制御手段１１９は昇圧回路１２８を制御し、降圧回路１２９および磁性体専用インバータ回路１１４ｂおよび１１４ｃに直流電源を供給する。
【００３７】
昇圧回路１２８からは予め設定しておいた電圧を出力する。昇圧回路１２８の出力電圧は予め設定しておいたオールメタル対応インバータ回路１１４ａで使用する最大電圧以上とする。また、磁性体専用インバータ回路１１４ｂおよび１１４ｃに供給する電圧は商用電源１０１の電圧に影響されない方が望ましいため誤差を考慮に入れた商用電源のピーク値以上の値とする。本実施例では例えば３８０Ｖとする。降圧回路１２９は昇圧回路１２８から出力される電圧をオールメタル対応インバータ回路１１４ａに必要な電圧まで降圧する。
【００３８】
オールメタル対応加熱コイル５ａに電力を供給するオールメタル対応インバータ回路１１４ａでは、銅又はアルミなどの低抵抗の被加熱物を加熱する場合には、周波数を約８５ｋＨｚと高くして加熱するため、共振周波数よりも駆動周波数が高くなり、共振周波数と駆動周波数の差が大きいとインバータ回路の出力電圧と共振電流の位相差が大きくなり、スイッチング素子の遮断電流が大きくなる。そのため、スイッチング素子３のスイッチング損失が増加するのを防ぐために、遮断電流を小さくするように電圧を下げるものである。
【００３９】
昇圧回路１２８で昇圧した電圧を、磁性体専用インバータ回路１１４ｂおよび１１４ｃで使用することができるため、鉄・ステンレスなどの磁性体の被加熱物のみを加熱出来る磁性体専用加熱コイル５ｂおよび５ｃのインダクタンスを高める事が可能となり、スイッチング素子１０５ｂ、１０５ｃ、１０６ｂ、１０６ｃの損出を低減し、磁性体専用加熱コイル５ｂおよび５ｃの加熱効率を高めることができる。
【００４０】
具体的には、最大火力３２００Ｗ時の電圧を２８０Ｖ以上に昇圧したときに、磁性体専用加熱コイルに流れるコイル電流を電圧を昇圧していない時の約３０％程度になるような磁性体専用加熱コイル設計を行えば９０％の加熱効率を約３％向上させた９３％にすことが可能となる。
【００４１】
本発明によれば、磁性体専用インバータ回路に使用するスイッチング素子の数を増やす事無く、昇圧回路で磁性体専用インバータ回路に昇圧した電源を供給し加熱効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４２】
２・・・トッププレート、５・・・加熱コイル、１０２・・・整流回路、１１４・・・インバータ回路、１１９・・・制御手段、１２８・・・昇圧回路、１２９・・・降圧回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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