(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
調理容器の載置位置を示す少なくとも２つの加熱口が隣接して設けられたトッププレートと、
前記加熱口のうち一方の加熱口の下方に配置された軸心を同一とする環状の内加熱コイル及び外加熱コイルと、
前記加熱口のうち他方の加熱口の下方に配置された環状の加熱コイルと、
前記内加熱コイル及び前記外加熱コイルと前記加熱コイルのそれぞれの下部に周方向に配置された凹字形状のフェライトと
を備え、
前記内加熱コイル及び前記外加熱コイルに配置されたフェライトのうち、前記加熱コイル側に位置するフェライトは、反対側に配置されたフェライトよりも個数が多いことを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
前記加熱コイルに配置されたフェライトのうち、前記外加熱コイル側に位置するフェライトは、反対側に配置されたフェライトよりも個数が多いことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】
前記外加熱コイルに配置されたフェライトのうち、前記加熱コイル側に位置するフェライトは、反対側に配置されたフェライトよりも質量が大きいことを特徴とする請求項１又は２記載の誘導加熱調理器。
【請求項４】
前記加熱コイルに配置されたフェライトのうち、前記外加熱コイル側に位置するフェライトは、反対側に配置されたフェライトよりも質量が大きいことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の誘導加熱調理器。
【請求項５】
質量の大きいフェライトの近傍に直方体形状のフェライトが配置されていることを特徴とする請求項３又は４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、加熱コイルに高周波電流を流して調理容器を誘導加熱する誘導加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の誘導加熱調理器として、小径の内加熱コイルと大径の外加熱コイルの間の相互インダクタンスを利用して負荷インピーダンスを調整し、非磁性材の調理容器も誘導加熱できるものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、他の誘導加熱調理器として、軸心を同一とする内加熱コイルと外加熱コイルに高透磁率を有する凹字形状の磁性材料を配設して、各加熱コイルに流れる電流に基づく磁束によって両者に生じる誘導電流間の相互の影響を防止すると共に、調理容器に効率よく磁束を鎖交させるものがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１２４８２号公報（要約書、図１）
【特許文献２】特開２００９−１２９７３７号公報（第３頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した特許文献１、２に記載の技術では、内加熱コイルと外加熱コイルを備えることで調理容器の磁性、非磁性に応じて各コイルの位相差を制御することにより誘導加熱を可能としているが、内加熱コイルと外加熱コイル及びその外加熱コイルに隣接する他の加熱コイルから発生する磁界が互いに干渉して、加熱効率の悪化や加熱ムラが発生し、また、漏洩磁界による調理容器の誘導加熱により干渉音が発生するという課題があった。
【０００５】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、加熱コイル間に起こる漏れ磁界の干渉を抑えることができる誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る誘導加熱調理器は、調理容器の載置位置を示す少なくとも２つの加熱口が隣接して設けられたトッププレートと、前記加熱口のうち一方の加熱口の下方に配置された軸心を同一とする環状の内加熱コイル及び外加熱コイルと、前記加熱口のうち他方の加熱口の下方に配置された環状の加熱コイルと、内加熱コイル及び外加熱コイルと加熱コイルのそれぞれの下部に周方向に配置された凹字形状のフェライトとを備え、内加熱コイル及び外加熱コイルに配置されたフェライトのうち、加熱コイル側に位置するフェライトは、反対側に配置されたフェライトよりも個数が多いことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、内加熱コイル及び外加熱コイルと加熱コイルのそれぞれの下部に周方向に凹字形状のフェライトを配置しているので、各加熱コイルから発生する磁界の漏洩を低減でき、これにより、漏洩磁界による相互干渉の防止、加熱ムラの改善を図ることができる。また、漏洩磁界による相互干渉により起こる調理容器の干渉音を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路図である。
【図２】図１に示すフルブリッジ形のインバータ回路の駆動信号の波形図である。
【図３】実施の形態１の誘導加熱調理器における各加熱コイルの配置及び通電方向を示す平面図である。
【図４】実施の形態１の誘導加熱調理器における各加熱コイルのフェライトの配置と磁界の方向を示す模式図である。
【図５】実施の形態１の誘導加熱調理器における左側の内・外加熱コイルのフェライトの配置例を示す図である。
【図６】実施の形態２の誘導加熱調理器における各加熱コイルのフェライトの配置と磁界の方向を示す模式図である。
【図７】実施の形態２の誘導加熱調理器における左側の内・外加熱コイルのフェライトの配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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回路図である。
本実施の形態の誘導加熱調理器は、図１に示すように、直流電源１、７０、直流電源１の正極側に配置されたリアクトル２、リアクトル２の出力と直流電源１の負極間に接続された平滑コンデンサ１６、平滑コンデンサ１６と並列に接続されたフルブリッジ形のインバータ回路１４、内加熱コイル４０及び外加熱コイル４４、内加熱コイル４０と直列に接続された共振コンデンサ４３、外加熱コイル４４と直列に接続された共振コンデンサ４１、前述の直流電源７０の正極側に配置されたリアクトル７１、リアクトル７１の出力と直流電源７０の負極間に接続された平滑コンデンサ７６、平滑コンデンサ７６と並列に接続されたハーフブリッジ形のインバータ回路８２、加熱コイル８０、加熱コイル８０と直列に接続された共振コンデンサ８１などを主要電気部品として備えている。
【００１０】
また、誘導加熱調理器は、インバータ回路１４に入力される入力電流を検出する入力電流検出回路１１、インバータ回路１４の入力電圧を検出する入力電圧検出回路５０、インバータ回路８２に入力される入力電流を検出する入力電流検出回路７４、インバータ回路８２の入力電圧を検出する入力電圧検出回路７３、内加熱コイル４０に流れる電流を検出する出力電流検出回路４５、外加熱コイル４４に流れる電流を検出する出力電流検出回路４６、加熱コイル８０に流れる電流を検出する出力電流検出回路７９、内加熱コイル４０及び共振コンデンサ４３に印加される電圧を検出する出力電圧検出回路５１、外加熱コイル４４及び共振コンデンサ４１に印加される電圧を検出する出力電圧検出回路５２、加熱コイル８０及び共振コンデンサ８１に印加される電圧を検出する出力電圧検出回路７８、制御回路２６、操作部２７、表示部２８などを備えている。
【００１１】
前述の直流電源１、７０は、例えば商用電源の交流電圧を直流電圧に変換する整流回路よりなっている。フルブリッジ形のインバータ回路１４は、正極・負極の母線間にそれぞれ２個ずつ直列に接続された６個のスイッチング素子３１、３２、３３、３４、３５、３６（例えばＩＧＢＴ）と、そのスイッチング素子３１、３２、３３、３４、３５、３６にそれぞれ逆並列に接続されたダイオードとによって構成される３組のアーム６０、６１、６２からなっている。
【００１２】
なお、これ以降、３組のアーム６０、６１、６２のうち１組を共通アーム６０、他の２組を内加熱コイル用アーム６１及び外加熱コイル用アーム６２と呼ぶ。また、各アーム６０、６１、６２の正極の母線側のスイッチング素子３１、３３、３５を上スイッチ３１、３３、３５、負極の母線側のスイッチング素子３２、３４、３６を下スイッチ３２、３４、３６と呼ぶ。
【００１３】
共通アーム６０は、内加熱コイル４０と共振コンデンサ４３で構成された共振回路及び外加熱コイル４４と共振コンデンサ４１で構成された共振回路が接続されたアームで、上スイッチ３１と下スイッチ３２で構成され、上スイッチ３１と下スイッチ３２の接続点が共通アーム６０の出力点となっている。内加熱コイル用アーム６１は、内加熱コイル４０と共振コンデンサ４３で構成された共振回路の他端が接続されたアームで、上スイッチ３３と下スイッチ３４から構成されている。また、外加熱コイル用アーム６２は、外加熱コイル４４と共振コンデンサ４１で構成された共振回路の他端が接続されたアームで、上スイッチ３５と下スイッチ３６とで構成されている。
【００１４】
制御回路２６は、共通アーム６０の上スイッチ３１をオンさせている間は下スイッチ３２をオフ状態にし、上スイッチ３１をオフさせている間は下スイッチ３２をオン状態にし、交互にオン・オフする駆動信号を出力する。また、制御回路２６は、内加熱コイル用アーム６１の上スイッチ３３と下スイッチ３４、外加熱コイル用アーム６２の上スイッチ３５と下スイッチ２６を交互にオン・オフする駆動信号を出力する。
【００１５】
内加熱コイル４０は、共通アーム６０の出力点(上スイッチ３１と下スイッチ３２の接続点)と内加熱コイル用アーム６１の出力点(上スイッチ３３と下スイッチ３４の接続点)との間に接続されている。外加熱コイル４４は、共通アーム６０の出力点と外加熱コイル用アーム６２の出力点(上スイッチ３５と下スイッチ２６の接続点)との間に接続されている。
【００１６】
内加熱コイル４０は小径のリング状に形成され、外加熱コイル４４は、内加熱コイル４０の径より大きい大径のリング状に形成され、内加熱コイル４０の軸心を中心として、内加熱コイル４０の外周を囲むように設けられている。内加熱コイル４０と外加熱コイル４４は、大径鍋が載置された状態で、そのインピーダンス値に差が生じないように調整されている。
【００１７】
また、内加熱コイル４０と外加熱コイル４４は、共通アーム６０から見て、同一周回方向に巻回されている。例えば、内加熱コイル４０は、内側から外側に向けて時計方向に巻回され、内側のコイルが内加熱コイル用アーム６１の出力点に、外側のコイルが共通アーム６０の出力点にそれぞれ接続されている。また、外加熱コイル４４は、外側から内側に向けて時計方向に巻回され、外側のコイルが共通アーム６０の出力点に、内側のコイルが外加熱コイル用アーム６２の出力点にそれぞれ接続されている。
【００１８】
内・外加熱コイル４０、４４は、前述の加熱コイル８０とともにトッププレートの下方に設置され、トッププレートの上面に設けられた加熱口と対向している。その加熱口は、調理容器の載置位置を示す円形状に形成されている。
【００１９】
制御回路２６は、誘導加熱調理器全体を制御するもので、内部にタイマカウンタ２６ａを有し、操作部２７からの入力指示により、表示部２８に動作状態を表示するとともに、入力電流検出回路１１の検出値に応じて加熱出力を調整する。各アーム６０、６１、６２に出力される駆動信号は、内加熱コイル４０と外加熱コイル４４の共振周波数よりも高い駆動周波数として、負荷回路に流れる電流が負荷回路に印加される電圧と比較して遅れ位相で流れるように制御する。その位相差はタイマカウンタ２６ａを用いて判定している。
【００２０】
次に、制御回路２６から各アーム６０、６１、６２に出力される駆動信号について図２を用いて説明する。図２は図１に示すフルブリッジ形のインバータ回路の駆動信号の波形図である。
制御回路２６は、共通アーム６０の上スイッチ３１と下スイッチ３２に高周波の駆動信号を出力するとともに、その駆動信号より位相の進んだ駆動信号を内加熱コイル用アーム６１の上スイッチ３３と下スイッチ３４、外加熱コイル用アーム６２の上スイッチ３５と下スイッチ３６にそれぞれ出力する。各アーム６０、６１、６２の出力点（上スイッチと下スイッチの接続点）には、上スイッチと下スイッチのオン・オフ状態に応じて、直流電源１の出力である正極側の母線電位、あるいは負極側の母線電位が高周波に切り替わって出力される。内加熱コイル４０には、共通アーム６０出力点と内加熱コイル用アーム６１出力点の電位差が印加され、外加熱コイル４４には、共通アーム６０出力点と外加熱コイル用アーム６２出力点の電位差が印加される。
【００２１】
したがって、共通アーム６０への駆動信号と、内加熱コイル用アーム６１及び外加熱コイル用アーム６２への駆動信号との位相差を増減することにより、内加熱コイル４０と外加熱コイル４４に印加される高周波電圧を調整することができ、内加熱コイル４０と外加熱コイル４４に流れる高周波の出力電流と入力電流を制御することができる。
【００２２】
次に、ハーフブリッジ形のインバータ回路８２について説明する。なお、前述したインバータ回路１４と同様な部分については説明を省略する。
ハーフブリッジ形のインバータ回路８２は  正極・負極の母線間にそれぞれ直列に接続された２個のスイッチング素子７５、７７（以下、「上アーム７５、下アーム７７」と呼ぶ）と、上アーム７５と下アーム７７にそれぞれ逆並列に接続されたダイオードとによって構成されている。上アーム７５と下アーム７７の接続点と負極の母線側との間に、直列に接続された加熱コイル８０及び共振コンデンサ８１が挿入されている。
【００２３】
制御回路２６は、上スイッチ７５をオンさせている間は下スイッチ７７をオフ状態にし、交互にオン・オフする駆動信号を出力する。上下スイッチ７５、７７に出力される駆動信号は、加熱コイル８０の共振周波数よりも高い駆動周波数として、負荷回路に流れる電流が負荷回路に印加される電圧と比較して遅れ位相で流れるように制御する。このインバータ回路８２の加熱コイル８０とフルブリッジ形のインバータ回路１４の内・外加熱コイル４０、４４の３つの加熱コイルが近傍で駆動されることにより干渉音が発生する。
【００２４】
図３は実施の形態１の誘導加熱調理器における各加熱コイルの配置及び通電方向を示す平面図である。
内・外加熱コイル４０、４４と加熱コイル８０は、誘導加熱調理器を正面から見て左右方向に接近して配置されている。左側の内・外加熱コイル４０、４４及び右側の加熱コイル８０に通電して、これらコイル上方のトッププレート２４に載置された鍋を誘導加熱した場合、お互いの各加熱コイル４０、４４、８０から発生する漏洩磁界により鍋が誘導加熱される可能性がある。この場合、各加熱コイル４０、４４、８０から発生する２種類の磁界により１つの鍋が誘導加熱されることになる。１つの鍋の中に異なる周波数の誘導電流が発生すると、その誘導電流の周波数の差分がそのまま振動となって現れる。その差分である、振動成分が可聴域に達すると、使用者にとって高周波のノイズとなって認識されてしまう。また、左側の外加熱コイル４４のみと右側の加熱コイル８０とに通電した場合、外加熱コイル４４から発生する磁界がより多く漏洩し、加熱コイル８０上に載置された鍋が誘導加熱されるものと考えられる。
【００２５】
図４は実施の形態１の誘導加熱調理器における各加熱コイルのフェライトの配置と磁界の方向を示す模式図である。
本実施の形態においては、図４に示すように、各加熱コイル４０、４４、８０が収納された凹字形状のフェライト２０、２１、２２をそれぞれ周方向に複数配置している。従来のように中央部から放射状に延びる棒状のフェライトでは、左側の加熱口コイル４０、４４から漏洩した磁界が、右側の加熱コイル８０上のトッププレート２４に載置された鍋９１に到達してしまうことが考えられる（図中の太い矢印）。しかし、各加熱コイル４０、４４、８０が収納された凹字形状のフェライト２０、２１、２２をそれぞれ周方向に複数配置することで、左右の各加熱コイル４０、４４、８０に発生する磁界の磁束がそれぞれ各フェライト２０、２１、２２を磁路として通り、各加熱コイル４０、４４、８０から漏洩する磁界を抑えながら各鍋９０、９１をそれぞれ誘導加熱する。
これにより、図３に示すように左側の内・外加熱コイル４０、４４のうち大径の外加熱コイル４４のみに通電した場合でも、外加熱コイル４４から漏洩する磁界を低減可能となり、漏洩磁界による右側の加熱コイル８０上にある鍋９１への誘導加熱を防止することができる。
【００２６】
次に、図５を用いて左側の内・外加熱コイル４０、４４のフェライト２０、２１の配置例について説明する。図５は実施の形態１の誘導加熱調理器における左側の内・外加熱コイルのフェライトの配置例を示す図である。
左側の内・外加熱コイル４０、４４にそれぞれ周方向に配置された凹字形状のフェライト２０、２１は、内・外加熱コイル４０、４４のうち右側の加熱コイル８０と隣接するコイル側に、反対側と比べ集中的に多く配置されている。なお、右側の加熱コイル８０には、ほぼ等間隔に凹字形状のフェライト２２が配置されている。
【００２７】
これにより、右側の加熱コイル８０上の鍋９０に届く漏洩磁界の低減を図ることができる。内・外加熱コイル４０、４４を凹字形状のフェライト２０、２１で個々に包み込むように配置することにより、中心軸を同一とする内・外加熱コイル４０、４４同士の干渉を防止できるだけでなく、右側の加熱コイル８０との相互干渉も防止可能となっている。そのため、加熱ムラを低減でき、互いの漏洩磁界により鍋９０、９１が誘導加熱されることで発生する干渉音も低減可能となる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、右側の加熱コイル８０には凹字形状のフェライト２２がほぼ等間隔に配置されていることを説明したが、これに限定されるものではない。例えば、凹字形状のフェライト２２を、右側の加熱コイル８０のうち左側に位置する外加熱コイル４４と隣接するコイル側に、反対のコイル側と比べ集中的に多く配置するようにしても良い。
【００２９】
実施の形態２．
図６は実施の形態２の誘導加熱調理器における各加熱コイルのフェライトの配置と磁界の方向を示す模式図、図７は実施の形態２の誘導加熱調理器における左側の内・外加熱コイルのフェライトの配置例を示す図である。
【００３０】
本実施の形態においては、図６及び図７に示すように、外加熱コイル４４のうち右側の加熱コイル８０と隣接するコイル側に配置された凹字形状のフェライト２３は、反対側に配置されたフェライト２１と比べ、集中的に多く配置されている。フェライト２３は、加熱コイル４４の両側に設けられた突出部のうち、加熱コイル８０側の一方の突出部の高さが他方の突出部よりも高く、かつ、その一方の突出部の幅が他方の突出部よりも広く形成されている。つまり、フェライト２３は、フェライト２１と比べ、質量の大きいものとなっている。また、そのフェライト２３の近傍には、例えば直方体形状のフェライト２５が配置されている。なお、右側の加熱コイル８０には、ほぼ等間隔に凹字形状のフェライト２２が配置されている。
【００３１】
前述したフェライト２３により、外加熱コイル４４に発生する磁界内の磁束は、フェライト２３の一方の突出部を磁路として鍋９０側に向かう。そして、その磁路から漏れた磁束は、直方体形状のフェライト２５により、隣接する鍋９１側に殆ど向かうことなく、加熱コイル４４上の鍋９０に向かう。
【００３２】
以上のように、外加熱コイル４４のうち右側の加熱コイル８０と隣接するコイル側に、質量の大きいフェライト２３を配置し、また、そのフェライト２３の近傍に直方体形状のフェライト２５を設けている。そのため、左側の外加熱コイル４４から右側の加熱コイル８０に向かう漏洩磁界を防止できる。これにより、加熱ムラを低減でき、磁界の相互干渉を低減することができ、これに伴い互いの漏洩磁界により鍋９０、９１が誘導加熱されることで発生する干渉音を抑えることができる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、フェライト２３の近傍に直方体形状のフェライト２５を配置したことを述べたが、フェライト２５を配置しなくても良い。
また、本実施の形態では、右側の加熱コイル８０には凹字形状のフェライト２２がほぼ等間隔に配置されていることを説明したが、これに限定されるものではない。例えば、右側の加熱コイル８０のうち左側の外加熱コイル４４と隣接するコイル側にフェライト２３を配置しても良いし、また、そのフェライト２３の近傍に直方体形状のフェライト２５を設けても良い。
【符号の説明】
【００３４】
１、７０  商用電源、２、７１  リアクトル、１１、７４  入力電流検出回路、１４  フルブリッジ形のインバータ回路、８２  ハーフブリッジ形のインバータ回路、１６、７６  平滑コンデンサ、２６、制御回路、２６ａ  タイマカウンタ、２７  操作部、２８  表示部、３１、３２、３３、３４、３５、３６、７５、７７  スイッチング素子、４０  内加熱コイル、４４  外加熱コイル、８０  加熱コイル、４１、４３、８１  共振コンデンサ、４５、４６、７９  出力電流検出回路、５０、７３  入力電圧検出回路、５１、５２、７８  出力電圧検出回路、６０  共通アーム、６１  内加熱コイル用アーム、６２  外加熱コイル用アーム、２４  トッププレート、２０、２１、２２、２３、２５  フェライト、９０、９１  鍋。
【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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【図６】
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【図７】
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