(57)【要約】【課題】耳障りな音や照明等のちらつきが発生せず、安価で小型の誘導加熱調理器を得る。【解決手段】電源と、この電源に並列に接続された少なくとも２つの加熱コイルと、これら２つの加熱コイルに各々高周波電流を供給するスイッチング素子と、該各々のスイッチング素子をオンオフ制御する制御回路とを備えた誘導加熱調理器であって、前記制御回路は、前記各々のスイッチング素子のスイッチング周期を同一にするとともに、該各々のスイッチング素子のオンするタイミングを１／２周期以上の位相差を設けて制御するようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と、この電源に並列に接続された少なくとも２つの加熱コイルと、これら２つの加熱コイルに各々高周波電流を供給するスイッチング素子と、該各々のスイッチング素子をオンオフ制御する制御回路とを備えた誘導加熱調理器であって、前記制御回路は、前記各々のスイッチング素子のスイッチング周期を同一にするとともに、該各々のスイッチング素子のオンするタイミングを１／２周期以上の位相差を設けて制御することを特徴とする誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの加熱コイルを有する誘導加熱調理器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の誘導加熱調理器の回路構成図である。
図４において、１は商用電源、２は前記商用電源１を整流する整流回路、３は整流後の出力を平滑し、直流電源を得る平滑回路である。４は加熱コイル、５は共振コンデンサ、６はスイッチング素子であり、これらの加熱コイル４、共振コンデンサ５、スイッチング素子６によりインバータ回路１１ａ、１１ｂが構成されている。７ａ、７ｂは発振回路であり、前記インバータ回路１１ａ、１１ｂの夫々のスイッチング素子６を駆動するものである。８は入力電流の値を検出する入力電流検知回路であり、９は商用電源電圧を検出する電源電圧検知回路である。１０はマイクロコンピュータであり、前記入力電流検知回路８、電源電圧検知回路９により検知した値を入力するとともに、前記インバータ回路１１ａ、１１ｂを発振制御し、また、前記発振回路７ａ、７ｂの駆動を交互に行うよう制御する。
【０００３】
上記構成において、前記マイクロコンピュータ１０による前記発振回路７ａ、７ｂの制御タイミングは、図５（ａ）の発振回路の制御タイミングに示すようにＴ１で発振回路７ａを制御し、Ｔ２で発振回路７ｂを制御する。前記発振回路７ａを制御している間に前記入力電流検知回路８により入力された電流値と、また、前記電源電圧検知回路９により入力された電圧値とからマイクロコンピュータ１０で演算された電力値によって前記インバータ回路１１ａの電力補正などに利用する。
【０００４】
上述同様に、前記発振回路７ｂを制御している間に前記入力電流検知回路８と電源電圧検知回路９で得られる夫々電流値と電圧値とからマイクロコンピュータ１０で演算された電力値によって前記インバータ回路１１ｂの電力補正などに利用する（例えば特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１９６１５６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の誘導加熱調理器は、上記図５（ａ）に示すように発振回路７ａ、７ｂをそれぞれ時間Ｔ１及びＴ２で間欠的に動作して、この発振回路７ａ、７ｂの動作によって、前記インバータ回路１１ａのスイッチング素子６及びインバータ回路１１ｂのスイッチング素子６をそれぞれ間欠的に時間Ｔ１、Ｔ２で図５（ｂ）に示すように高周波で駆動している。ここで、前記発振回路７ａ、７ｂの前記時間Ｔ１、Ｔ２が、例えば夫々１ｍｓｅｃとした場合、はじめの１ｍｓｅｃ間は前記発振回路７ａが動作してインバータ回路１１ａのスイッチング素子６を高周波で駆動して、次の１ｍｓｅｃ間は前記発振回路７ｂが動作してインバータ回路１１ｂのスイッチング素子６を高周波で駆動するように動作する。このような動作の場合、前記インバータ回路１１ａ、１１ｂは２ｍｓｅｃの５００Ｈｚで動作することになり、耳障りな音が聞こえてしまう問題点があった。
【０００７】
また、例えば前記インバータ回路１１ａを２ｋｗ、そして前記インバータ回路１１ｂを１ｋｗで前記発振回路７ａ、７ｂによって前述のように間欠的に例えば半周期ごと交互に運転しようとすると、図６に示すように前記インバータ回路１１ａは、平均２ｋｗの出力を得るために半周期で４ｋｗの出力を出す必要がある。同様に前記インバータ回路１１ｂは、平均１ｋｗの出力を得るために半周期で２ｋｗの出力を出す必要がある。このことは、前記発振回路７ａ、７ｂが半周期ごと交互に駆動する毎に誘導加熱調理器の入力電力が４ｋｗ、２ｋｗと大きく変わることを意味している。住宅内でこのような装置を使用した場合、住宅内の商用交流電圧はこれに同期して変動し、例えば照明のちらつきなどが発生する恐れがあった。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、耳障りな音や照明等のちらつきが発生せず、安価で小型の誘導加熱調理器を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる誘導加熱調理器は、電源と、この電源に並列に接続された少なくとも２つの加熱コイルと、これら２つの加熱コイルに各々高周波電流を供給するスイッチング素子と、該各々のスイッチング素子をオンオフ制御する制御回路とを備えた誘導加熱調理器であって、前記制御回路は、前記各々のスイッチング素子のスイッチング周期を同一にするとともに、該各々のスイッチング素子のオンするタイミングを１／２周期以上の位相差を設けて制御するようにした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１における誘導加熱調理器の構成図である。
図１において、１１は商用電源、１２は前記商用電源１１を全波整流する整流回路、１３はノイズフィルタである。１４は第１の加熱回路であり、ダイオード内蔵のスイッチング素子１４ａ、１４ｂと誘導加熱コイル１４ｃ（以下、加熱コイル１４ｃという）及びコンデンサ１４ｄから構成されている。１４ｆは前記加熱コイル１４ｃの上に設けられている天板１４ｅに載置され、前記加熱コイル１４ｃと磁気結合して渦電流により誘導加熱される鍋である。
【００１１】
１５は第２の加熱回路で、前記第１の加熱回路と同様に、ダイオード内蔵のスイッチング素子１５ａ、１５ｂと誘導加熱コイル１５ｃ（以下、加熱コイル１５ｃという）及びコンデンサ１５ｄから構成されている。１５ｆは前記加熱コイル１５ｃの上に設けられている天板１５ｅに載置され、前記加熱コイル１５ｃと磁気結合して渦電流により誘導加熱される鍋である。
【００１２】
１６は前記第１の加熱回路１４のスイッチング素子１４ａ、１４ｂ及び前記第２の加熱回路１５のスイッチング素子１５ａ、１５ｂを制御する制御回路である。１７は操作回路であり、前記第１の加熱回路１４の出力調整ボリューム１７ａと前記第２の加熱回路１５の出力調整ボリューム１７ｂを備えている。１８は前記第１の加熱回路１４及び前記第２の加熱回路１５への入力電流を検出する入力電流検出回路である。
【００１３】
図２は、本実施の形態に係る前記第１の加熱回路１４及び第２の加熱回路１５の夫々前記スイッチング素子１４ａ、１４ｂ及び１５ａ、１５ｂの動作を表した波形図である。
図２中、Ｐ１は前記第１の加熱回路１４及び前記第２の加熱回路１５が最大出力で運転しているときの動作を、Ｐ２は前記最大出力の半分の出力で前記第１の加熱回路１４及び第２の加熱回路１５が運転している時の動作をそれぞれ表す。
また、図２中、（Ａ）は前記スイッチング素子１４ａの駆動タイミング、（Ｂ）は前記スイッチング素子１４ｂの駆動タイミング、（Ｃ）はスイッチング素子１４ａに流れる電流をそれぞれ表している。同様に、（Ｄ）は前記スイッチング素子１５ａの駆動タイミング、（Ｅ）は前記スイッチング素子１５ｂの駆動タイミング、（Ｆ）はスイッチング素子１５ａに流れる電流をそれぞれ表している。
【００１４】
尚、前記スイッチング素子１４ａ、１４ｂ及び１５ａ、１５ｂは、前記Ｐ１、Ｐ２で示す出力に係わらず、所定のスイッチング周期Ｔ、例えば１６ｋＨｚ以上の人間の耳には聞こえない高周波の周期で駆動している。また、前記スイッチング素子１４ａ及び前記スイッチング素子１５ａのオン時間は、前記スイッチング周期Ｔの半分の時間を最大オン時間になるよう制限している。すなわち、前記スイッチング素子１４ａ及びスイッチング素子１５ａのオン時間が夫々スイッチング周期Ｔの半分の時が最大出力運転となる。
【００１５】
また、図２中、ｔｄはデッドタイムを表し、前記第１の加熱回路１４の前記スイッチング素子１４ａの駆動信号（Ａ）とスイッチング素子１４ｂの駆動信号（Ｂ）、及び前記第２の加熱回路１５の前記スイッチング素子１５ａの駆動信号（Ｄ）とスイッチング素子１５ｂの駆動信号（Ｅ）とでそれぞれ形成され、前記スイッチング素子１４ａとスイッチング素子１４ｂとが、及び前記スイッチング素子１５ａとスイッチング素子１５ｂとが同時にオンして、スイッチング素子が破壊するのを防止するために設けられる時間のことで、このデッドタイム（ｔｄ）は必ず設けられている。
【００１６】
次に、上記図１及び図２の（Ａ）〜（Ｃ）の波形を用いて、前記第１の加熱回路１４の動作について説明する。
前記制御回路１６からの制御信号により、前記第１の加熱回路１４のスイッチング素子１４ａがオン、１４ｂがオフの時は、図１の矢印▲１▼に示すように電源から前記加熱コイル１４ｃに電流が流れて、前記コンデンサ１４ｄを充電する。また、前記制御回路１６からの制御信号により前記スイッチング素子１４ａがオフして１４ｂがオンになると、前記コンデンサ１４ｄの放電電流が矢印▲２▼のように流れる。
【００１７】
このように前記スイッチング素子１４ａと１４ｂを高周波で交互にオン、オフ（図２の（Ａ）、（Ｂ））することで、前記加熱コイル１４ｃには前記矢印▲１▼、▲２▼の高周波電流が流れ、加熱コイル１４ｃに磁束が発生する。この磁束が前記鍋１４ｆの底部と交差して鍋１４ｆの底部に渦電流が発生し、該渦電流と鍋１４ｆの抵抗分でジュール熱が発生して鍋１４ｆが発熱する。
【００１８】
前記スイッチング素子１４ａに流れる電流は、図２の（Ｃ）に示すようにマイナスから始まって、徐々に増加する電流となる。マイナスから始まる理由は、スイッチング素子１４ａがオフ、スイッチグ素子１４ｂがオンの前記矢印▲２▼の電流の状態から、スイッチング素子１４ａがオン、スイッチグ素子１４ｂがオフの前記矢印▲１▼の電流の状態に移るときの切り換え直後、加熱コイル１４ｃは前記矢印▲２▼の方向に電流を流そうと働くので、前記切り換え直後は矢印▲３▼のような電流が流れて、その後前記矢印▲１▼の方向に移るからである。
【００１９】
そして、前記操作回路１７には、前記第１の加熱回路１４の出力調整ボリューム１７ａ及び前記第２の加熱回路１５の出力調整ボリューム１７ｂが備えてあり、使用者は、この出力調整ボリューム１７ａ、１７ｂをそれぞれ調整しながら調理を行う。そして、前記制御回路１６は、前記出力調整ボリューム１７ａまたは１７ｂで設定された前記加熱コイル１４ｃまたは前記加熱コイル１５ｃに流す電流値と、前記入力電流検出回路１８で検出される入力電流とを比較しながら、前記第１の加熱回路１４または第２の加熱回路１５の夫々のスイッチング素子を制御する。
【００２０】
尚、前記第１の加熱回路１４の出力調整ボリューム１７ａ、前記第２の加熱回路１５の出力調整ボリューム１７ｂは、図１に示すように（大）の右方向に回せば、前記制御回路１６は前記加熱コイル１４ｃ及び前記加熱コイル１５ｃに流す電流を増やし、（小）の左方向に回せば、前記加熱コイル１４ｃ及び前記加熱コイル１５ｃに流す電流を減らすものである。使用者は、調理状態を見て前記出力調整ボリューム１７ａ、１７ｂを夫々調整して調理を行う。
【００２１】
ここで、例えば前記第１の加熱回路１４の出力調整ボリューム１７ａを（大）の右方向に回して最大出力になるよう設定すると、前記制御回路１６は前記加熱コイル１４ｃへ流れる電流を増やし、前記入力電流検出回路１８で検出される入力電流値が前記最大出力となる電流になるように、前述の図２のＰ１期間に示すように前記第１の加熱回路１４のスイッチング素子１４ａ（図２の（Ａ））のオン期間の幅を広げる。すなわち、前述したようにスイッチング素子１４ａのオン時間がスイッチング周期Ｔの半分となる。この時、前述のようにスイッチング素子１４ａ（図２の（Ａ））とスイッチング素子１４ｂ（図２の（Ｂ））とが同時にオンしないように、前記デットタイム（ｔｄ）を確保して約５０％のデューティ比で運転される。
【００２２】
また、前記出力調整ボリューム１７ａを（小）の左方向に回して、前記加熱コイル１４ｃの出力を下げるように設定すると、前記制御回路１６は前記入力電流検出回路１８で検出される入力電流値が前記出力調整ボリューム１７ａで設定された所定の電流になるように、前述の図２の例えばＰ２期間に示すように前記スイッチング素子１４ａ（図２の（Ａ））のオン時間の幅を短くし、前記加熱コイル１４ｃに流す電流を減らして出力を下げる。すなわち、スイッチング素子１４ａのオン時間がスイッチング周期Ｔの半分以下となる。
【００２３】
次に、上記図１及び図２の（Ｄ）〜（Ｆ）の波形を用いて、前記第２の加熱回路１５の動作について説明する。
尚、前記第２の加熱回路１５においても、前記制御回路１６による前記第２の加熱回路１５のスイッチング素子１５ａ、１５ｂの動作の仕方や電流の流れ方、また鍋１５ｆが発熱する動作等においては、上記第１の加熱回路１４の動作説明で述べたことと基本的に同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００２４】
前記第２の加熱回路１５のスイッチング素子１５ａ、１５ｂの動作は、図２の（Ｄ）、（Ｅ）に示すように、前記制御回路１６により前記第１の加熱回路１４の前記スイッチング素子１４ａ、１４ｂと同じスイッチング周期Ｔで動作するが、前記第２の加熱回路１５のスイッチング素子１５ａ（図２の（Ｄ））の駆動タイミングは、前記第１の加熱回路１４のスイッチング素子１４ａ（図２の（Ａ））の駆動タイミングより、例えば１／２周期（Ｔ／２）遅らせた位相となっている。
【００２５】
上記のように、半周期遅らせた位相の駆動タイミングにより、電源から前記第１の加熱回路１４のスイッチング素子１４ａに流れる電流（図２の（Ｃ））と、電源から前記第２の加熱回路１５のスイッチング素子１５ａに流れる電流（図２の（Ｆ））とには重なりが無くなる。
【００２６】
そして、前記制御回路１６により、前記第１の加熱回路１４のスイッチング素子１４ａがオンしている期間は、前記入力電流検出回路１８で検出される入力電流と第１の加熱回路１４の前記出力調整ボリューム１７ａで設定される電流とを比較して、第１の加熱回路１４の制御を行う。また、前記第２の加熱回路１５のスイッチング素子１５ａがオンしている期間は、前記入力電流検出回路１８で検出される入力電流と第２の加熱回路１５の前記出力調整ボリューム１７ｂで設定される電流とを比較して、第２の加熱回路１５の制御を行う。
【００２７】
図３は、例えば、前記第１の加熱回路１４を前述した上記図２のＰ１に示す最大出力状態の２ｋｗ、前記第２の加熱回路１５を同じく前述した図２のＰ２に示す最大出力の半分の状態の１ｋｗで動作させた場合の、前記第１の加熱回路１４のスイッチング素子１４ａ（図３の（Ａ））、１４ｂ（図３の（Ｂ））及び前記第２の加熱回路１５のスイッチング素子１５ａ（図３の（Ｄ））、１５ｂ（図３の（Ｅ））の動作を表した図である。
【００２８】
図３に示すように、前記第１の加熱回路１４のスイッチング素子１４ａ（図３の（Ａ））はスイッチング周期Ｔの半分のオン時間で駆動し、図示していないが、前記デットタイム（ｔｄ）を確保したのちスイッチング素子１４ａのオフ期間に前記スイッチング素子１４ｂ（図３の（Ｂ））がオン状態になる。
一方、前記第２の加熱回路１５のスイッチング素子１５ａ（図３の（Ｄ））は、前記第１の加熱回路１４のスイッチング素子１４ａ（図３の（Ａ））のオンタイミングから１／２周期（Ｔ／２）遅れてオンし、図示していないが、同様にデットタイム（ｔｄ）を確保したのちスイッチング素子１５ａのオフ期間に前記スイッチング素子１５ｂ（図３の（Ｅ））がオン状態になる。
【００２９】
したがって、本実施の形態の前記第１の加熱回路１４及び第２の加熱回路１５は、従来例（図６）のように２つのインバータ回路１１ａ、１１ｂが夫々間欠的に例えば半周期ごと交互に動作しないで、前記第１の加熱回路１４のスイッチング素子１４ａ、１４ｂ及び前記第２の加熱回路１５のスイッチング素子１５ａ、１５ｂが、スイッチング周期Ｔで連続的に駆動するので、加熱調理器の入力電力は、前記第１の加熱回路１４の２ｋｗと前記第２の加熱回路１５の１ｋｗにおける両者の出力の加算値３ｋｗが平均的に入力される。よって、住宅内で本実施の形態の加熱調理器を使用した場合、住宅内の商用交流電圧の変動がなく、したがって、照明等のちらつきを解消することができる。
【００３０】
以上のように、本実施の形態においては、電源と、２つの加熱コイルと、該２つの加熱コイルに各々高周波電流を供給するスイッチング素子と、該各々のスイッチング素子をオンオフ制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記各々のスイッチング素子のスイッチング周期を同一にするとともに、該各々のスイッチング素子のオンするタイミングを１／２周期以上の位相差を設けて制御して、電源から前記２つの加熱コイルに夫々電流を流すタイミングを半周期ずらしたので、電源から前記２つの加熱コイルに同時に電流が流れることがなく、したがって、前記２つの加熱コイルに共通の整流回路や入力電流検出回路及びノイズフィルター等の定格電流を小さくすることができ、よって安価で小型の誘導加熱調理器を得ることができる。
【００３１】
また、例えば住宅内でこのような加熱調理器を使用した場合、加熱調理器の入力電力の変動が抑えられ、従来のような住宅内の商用交流電圧の変動がなくなるため、照明等のちらつきが解消される誘導加熱調理器が提供できる。
【００３２】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、電源と、この電源に並列に接続された少なくとも２つの加熱コイルと、これら２つの加熱コイルに各々高周波電流を供給するスイッチング素子と、該各々のスイッチング素子をオンオフ制御する制御回路とを備えた誘導加熱調理器であって、前記制御回路は、前記各々のスイッチング素子のスイッチング周期を同一にするとともに、該各々のスイッチング素子のオンするタイミングを１／２周期以上の位相差を設けて制御して、前記電源から前記２つの加熱コイルに夫々電流を流すタイミングを半周期ずらしたので、電源から２つの加熱コイルに同時に電流が流れることがなく、したがって、２つの加熱コイルに共通の整流回路や入力電流検出回路及びノイズフィルター等の定格電流を小さくすることができ、よって安価で小型の誘導加熱調理器を得ることができる。また、例えば住宅内でこのような加熱調理器を使用した場合、加熱調理器の入力電力の変動が抑えられ、従来のような住宅内の商用交流電圧の変動がなくなるため、照明等のちらつきが解消される誘導加熱調理器が提供できる。
さらに、２つの加熱コイルへ各々高周波電流を供給するための夫々のスイッチング素子は、人間の耳には聞こえない高周波で連続的に駆動するので、従来のように耳障りな音が発生しない誘導加熱調理器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る２つの加熱回路の各々のスイッチング素子の動作を表した波形図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る２つの加熱回路を、例えば２ｋｗと１ｋｗで動作させた場合の各々のスイッチング素子の動作と入力電力を表した図である。
【図４】従来の誘導加熱調理器の構成図である。
【図５】従来の誘導加熱調理器における２つの発振回路の制御タイミング（ａ）と該発振回路による各々のインバータ回路のスイッチング素子の動作（ｂ）を表した図である。
【図６】従来の誘導加熱調理器における２つのインバータ回路を、例えば２ｋｗと１ｋｗで動作させた場合の各々のスイッチング素子の動作と入力電力を表した図である。
【符号の説明】
１１  商用電源、  １２  整流回路、  １３  ノイズフィルタ、  １４  第１の加熱回路、  １４ａ、１４ｂ  スイッチング素子、  １４ｃ  誘導加熱コイル、  １４ｄ  コンデンサ、  １４ｅ  天板、  １４ｆ  鍋、  １５  第２の加熱回路、  １５ａ、１５ｂ  スイッチング素子、  １５ｃ  誘導加熱コイル、  １５ｄ  コンデンサ、  １５ｅ  天板、  １５ｆ  鍋、  １６  制御回路、  １７操作回路、  １７ａ、１７ｂ  出力調整ボリューム、  １８  入力電流検出回路。
【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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【図６】
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