(57)【要約】【課題】水の小クラスターを促進するために電磁誘導加熱調理器では、インバータの動作周波数を高くして使用していた。しかし、加熱コイル等の損失が増加する。【解決手段】共振コンデンサと、共振コンデンサと誘導加熱コイルとによって共振周波数を発生する直列共振回路と高周波電流を供給するインバータ回路と入力電力と電力設定値とを比較演算してインバータ回路の出力周波数を制御する制御演算回路とを備えた電磁誘導加熱調理器において、クラスターモード有りに設定すると共振周波数を高くし制御演算回路はインバータ回路の出力周波数範囲を高共振周波数に対応した高出力周波数範囲に設定し、クラスターモード無しに設定すると共振周波数を低くし制御演算回路はインバータ回路の出力周波数範囲を低共振周波数に対応した低出力周波数範囲に設定し、設定に応じてインバータ回路の出力周波数を制御することを特徴とする電磁誘導加熱調理器である。【選択図】図１
2005268147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のコンデンサ及び第２のコンデンサで形成する共振コンデンサと、前記共振コンデンサと誘導加熱コイルとによって予め定めた共振周波数での直列共振を形成する直列共振回路と、商用交流電源を整流して直流電圧に変換する整流回路と、前記整流回路の直流電圧を入力として前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の入力電力を演算する入力電力演算回路と、前記入力電力演算回路の入力電力演算信号と予め定めた値の電力設定信号とを比較演算して電力制御用差動増幅信号として出力する電力制御用差動増幅回路と、前記電力制御用差動増幅信号に応じて前記インバータ回路の出力周波数を制御する制御演算回路とを備え、前記誘導加熱コイル上に載置した鍋が電磁誘導作用で加熱する電磁誘導加熱調理器において、水の分子の集合体を小さくするクラスターモードの有無しを設定するクラスターモード切換スイッチを設け、前記第１のコンデンサが第３のコンデンサと前記第３のコンデンサよりも容量の小さな第４のコンデンサとからなり、前記第２のコンデンサが第５のコンデンサと前記第５のコンデンサよりも容量の小さな第６のコンデンサとからなり、前記クラスターモード切換スイッチがクラスターモード有りに設定されると前記第１のコンデンサとして前記第４のコンデンサを選択し前記第２のコンデンサとして前記第６のコンデンサを選択して共振周波数を高くし、前記クラスターモード切換スイッチがクラスターモード無しに設定されると前記第１のコンデンサとして前記第３のコンデンサを選択し前記第２のコンデンサとして前記第５のコンデンサを選択して共振周波数を低くするクラスターモード切換スイッチと、前記制御演算回路は、前記クラスターモード切換スイッチがクラスターモード有りに設定されるとインバータの出力周波数範囲を前記高い共振周波数に対応した予め定めた高い出力周波数範囲に設定し、前記クラスターモード切換スイッチがクラスターモード無し設定されるとインバータの出力周波数範囲を前記低い共振周波数に対応した予め定めた低い出力周波数範囲に設定し、前記電力制御用差動増幅信号に応じて前記インバータの出力周波数を前記各出力周波数範囲内で制御する制御演算回路であることを特徴とする電磁誘導加熱調理器。
【請求項２】
前記誘導加熱コイルが複数個並列又は直列に接続することを特徴とする請求項１記載の電磁誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ回路を使用して誘導加熱コイルに高周波電流を供給し電磁誘導で調理鍋を加熱する電磁誘導加熱調理器に係り、特に、共振周波数の制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水はその中に水分子がばらばらに存在しているわけではなく、多くの場合、数十個の水分子が集合したクラスターと呼ばれる状態になっているが、この水に超音波振動を与えると上記クラスターが細分化されることが知られている。このクラスターの細分化によって小クラスターになった水は、キメ細やかでなめらかな状態になり、浸透力の増大によって食材の奥まで素早く浸透し、うまみを引き出し、内側からしっかりと調理される。
【０００３】
図５は、従来技術の電磁誘導加熱調理器の電気接続図である。図５において、渦巻形の誘導加熱コイルＨＬの上方にトッププレートと呼ばれる台ＰＬが設置され、トッププレートＰＬの上に鉄系の鍋ＰＢが載置される。共振コンデンサは第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２とで形成し、上記誘導加熱コイルＨＬと上記共振コンデンサとによって予め定めた共振周波数で直列共振を行う直列共振回路を形成し、インバータ回路の動作周波数を制御して高周波電流が供給されると、対向する鍋ＰＢの誘導電流が流れて電磁誘導により加熱を行う。
【０００４】
一方、誘導加熱の負荷はほとんどがインダクタンス成分であるため、鍋ＰＢ側には誘導加熱コイルＨＬ側よりも９０度位相の遅れた誘導電流が流れ、上記より９０度位相の遅れたＮ極とＳ極とが現れる。その結果、同極の磁極が対向することになり、それらの間で電磁反発力が発生し、鍋ＰＢの底は誘導電流の発振周波数で振動する。この振動は超音波振動として食材に加えられる。これにより、食材中の水分のクラスターが細分化され、食材は保水力が増して風味がまろやかになる。また、煮物では食材に対してたれがよく沁み込み味付けがよくなる。
【０００５】
ただし、水のクラスターの細分化を促進するために、従来技術では、上記インバータ回路の動作周波数を通常使用している値から動作周波数を高くして水のクラスターの細分化を促進している。しかし、上記インバータ回路の動作周波数を上げることによって、誘導加熱コイルＨＬ及びインバータ回路等の損失が増加する。上述の技術を開示した先行文献として、例えば特許文献１がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１８４５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来技術において、水のクラスターの細分化を促進するために電磁誘導加熱調理器のインバータ回路の動作周波数を高くして使用している。しかし、水のクラスターの細分化を実現するために上記インバータ回路の動作周波数を高くすると、誘導加熱コイルを形成するリッツ線の損失及びインバータ回路の損失が増加して寿命を短くしてしまう。また、単純にインバータ回路の動作周波数を高くするために火力を絞ることになり定格の火力が得られないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、第１のコンデンサ及び第２のコンデンサで形成する共振コンデンサと、上記共振コンデンサと誘導加熱コイルとによって予め定めた共振周波数での直列共振を形成する直列共振回路と、商用交流電源を整流して直流電圧に変換する整流回路と、上記整流回路の直流電圧を入力として上記誘導加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、上記インバータ回路の入力電力を演算する入力電力演算回路と、上記入力電力演算回路の入力電力演算信号と予め定めた値の電力設定信号とを比較演算して電力制御用差動増幅信号として出力する電力制御用差動増幅回路と、上記電力制御用差動増幅信号に応じて上記インバータ回路の出力周波数を制御する制御演算回路とを備え、上記誘導加熱コイル上に載置した鍋が電磁誘導作用で加熱する電磁誘導加熱調理器において、水の分子の集合体を小さくするクラスターモードの有無しを設定するクラスターモード切換スイッチを設け、上記第１のコンデンサが第３のコンデンサと上記第３のコンデンサよりも容量の小さな第４のコンデンサとからなり、上記第２のコンデンサが第５のコンデンサと上記第５のコンデンサよりも容量の小さな第６のコンデンサとからなり、上記クラスターモード切換スイッチがクラスターモード有りに設定されると上記第１のコンデンサとして上記第４のコンデンサを選択し上記第２のコンデンサとして上記第６のコンデンサを選択して共振周波数を高くし、上記クラスターモード切換スイッチがクラスターモード無しに設定されると上記第１のコンデンサとして上記第３のコンデンサを選択し上記第２のコンデンサとして上記第５のコンデンサを選択して共振周波数を低くするクラスターモード切換スイッチと、上記制御演算回路は、上記クラスターモード切換スイッチがクラスターモード有りに設定されるとインバータの出力周波数範囲を上記高い共振周波数に対応した予め定めた高い出力周波数範囲に設定し、上記クラスターモード切換スイッチがクラスターモード無し設定されるとインバータの出力周波数範囲を上記低い共振周波数に対応した予め定めた低い出力周波数範囲に設定し、上記電力制御用差動増幅信号に応じて上記インバータの出力周波数を上記各出力周波数範囲内で制御する制御演算回路であることを特徴とする電磁誘導加熱調理器である。
【０００９】
第２の発明は、上記誘導加熱コイルが複数個並列又は直列に接続することを特徴とする請求項１記載の電磁誘導加熱調理器である。
【発明の効果】
【００１０】
上記第１の発明によれば、水の分子の集合体を小さくするクラスターモード有無しを必要に応じて選択できるため、通常の料理で使用率の高いクラスターモード無しにおいて、上記インバータ回路の動作周波数を低くして使用するために、誘導加熱コイルを形成するリッツ線の損失及びインバータ回路の損失が減少して寿命を伸びる。また、クラスターモード有りにおいて、高い共振周波数に対応した高い出力周波数範囲で上記インバータ回路の動作周波数を制御するために、高い領域でも直列共振回路のインピーダンスが小さくなるために、高い周波数で上記インバータ回路を動作しても定格の火力が得られる。
【００１１】
上記第２の発明によれば、並列又は直列に接続された複数の誘導加熱コイルにより、鍋の底は複数箇所で誘導電流の発振周波数により振動する。この振動は超音波振動として複数箇所で水に加えられ、水の小クラスターが複数箇所で行なわれるために、水の分子の細分化が更に促進される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１の電磁誘導加熱調理器の電気接続図である。図１において、整流回路ＤＲ１は商用交流電源の出力を整流して直流電圧に変換し、平滑コンデンサＣ７は上記整流回路ＤＲ１で直流に変換した電圧を平滑する。
【００１３】
入力電流検出回路ＩＤは、入力電流を検出して入力電流検出信号Ｉｄを出力し、入力電圧検出回路ＩＶは、入力電圧を検出して入力電圧検出信号Ｉｖを出力する。
【００１４】
第１のスイッチング素子ＴＲ１及び第２のスイッチング素子ＴＲ２は、ハーフブリッジ形のインバータ回路を形成するスイッチング素子で、例えば、ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴ等が使用されている。共振コンデンサは、第１のコンデンサと同一容量の第３のコンデンサＣ３及び上記第３のコンデンサＣ３より予め定めた容量の小さい第４のコンデンサＣ４と第２のコンデンサと同一容量の第５のコンデンサＣ５及び上記第５のコンデンサＣ５より容量の小さい第６のコンデンサＣ６とで共振コンデンサを形成し、上記共振コンデンサは誘導加熱コイルＨＬとで直列共振回路を形成している。上記直列共振回路は予め定めた共振周波数での直列共振を形成する。クラスターモード切換スイッチＳＷは、クラスターモード無しに設定すると上記第２のコンデンサＣ２及び第５のコンデンサＣ５を選択し、クラスターモード有りに設定すると容量の小さい上記第４のコンデンサＣ４及び第６のコンデンサＣ６を選択する。
【００１５】
電力演算回路ＳＡは、入力電流検出信号Ｉｄと入力電圧検出信号Ｉｖとを入力してインバータの入力電力を演算する。また、電力設定回路ＰＣは、予め定めた電力設定信号Ｐｃを設定する。
【００１６】
差動増幅回路ＣＯは、電力設定信号Ｐｃと電力演算信号Ｓａとを差動増幅して、差動増幅信号ΔＩの値を出力する。制御演算回路ＳＣは、加熱スイッチＴＳから加熱開始信号Ｔｓが入力されると動作を開始し、上記差動増幅信号ΔＩの値に応じてパルス幅の比率が一定でパルス周波数を変調するＰＦＭ制御を行う。また、操作パネルＯＡによってクラスターモード有りに設定すると、上記制御演算回路ＳＣは、インバータ回路の出力周波数範囲を高い範囲に設定し、クラスターモード無しに設定すると、上記インバータ回路の出力周波数範囲を低く範囲に設定する。
【００１７】
インバータ駆動回路ＳＤは、制御演算回路ＳＣからの制御処算信号Ｓｃの値に応じて、スイッチング素子ＴＲ１、スイッチング素子ＴＲ２を交互に駆動するスイッチング素子駆動信号Ｓｄ１及びスイッチング素子駆動信号Ｓｄ２を出力する。
【００１８】
図２は、インバータ回路の動作周波数と直列共振回路のインピーダンスとの関係図であり、クラスターモード無しに設定すると、上記インバータ回路の出力周波数範囲が図２に示すように低い出力周波数範囲となり、クラスターモード有りに設定すると、上記インバータ回路の出力周波数範囲を高い出力周波数範囲になる。
【００１９】
つぎに、図１及び図２を用いて動作について説明する。まず、図１に示す操作パネルＯＡによってクラスターモード有りに設定すると、上記制御演算回路ＳＣは、図２に示すインバータ回路の出力周波数範囲を高い範囲に設定する。また、クラスターモード切換信号をＨｉｇｈレベルにして出力する。
【００２０】
クラスターモード切換スイッチＳＷは、上記クラスターモード切換信号がＨｉｇｈレベルになると、接点をａ側からｂ側に切換えて容量の小さい第４のコンデンサＣ４と第６のコンデンサＣ６とを選択し、上記選択した各コンデンサによって共振コンデンサを形成する。
【００２１】
上記形成された共振コンデンサの共振周波数は、ｆ＝１／（２π√（Ｌ×Ｃ）の式より上記共振コンデンサＣの容量値が小さくなるために、直列共振回路の共振周波数は図２に示すように高くなる。また、制御演算回路ＳＣは、上記高い共振周波数に対応した高い出力周波数範囲でインバータ回路の出力周波数を制御する。
【００２２】
上述より、インバータ回路の出力周波数が図２に示す、高い出力周波数の例えば１８０ＫＨｚになっても直列共振回路のインピーダンスが小さいために、高い出力周波数でも定格の火力が得られる。
【００２３】
クラスターモード無しに設定するとクラスターモード切換信号がＬｏｗレベルになり、クラスターモード切換スイッチＳＷの接点をｂ側からａ側に切換えて容量の大きい第３のコンデンサＣ３と第５のコンデンサＣ５とを選択して、上記選択し各コンデンサによって共振コンデンサを形成する。
【００２４】
上記形成された共振コンデンサの共振周波数は、ｆ＝１／（２π√（Ｌ×Ｃ）の式より上記共振コンデンサＣの容量値が大きくなるために、直列共振回路の共振周波数は図２に示すように低くなる。また、制御演算回路ＳＣは、上記低い共振周波数に対応した低い出力周波数範囲でインバータ回路の出力周波数を制御する。
【００２５】
上述より、クラスターモード無しに設定すると、インバータ回路の出力周波数が図２に示す、高い出力周波数の例えば１８０ＫＨｚになると直列共振回路のインピーダンスが大きくなり、高い出力周波数では定格の火力が得られなくなる。
【００２６】
［実施の形態２］
図３は、本発明の実施の形態２の電磁誘導加熱調理器の電気接続図である。図３において、図１に示す、本発明の実施の形態１の電磁誘導加熱調理器の電気接続図と同一符号は、同一動作を行うので説明は省略して相違する動作について説明する。
【００２７】
図３に示す誘導加熱コイルは複数個（例えば４個）の誘導加熱コイルを並列に接続し、上記並列に接続した複数個の誘導加熱コイルのインダクタンス値が、本発明の実施の形態１に使用している１個の誘導加熱コイルのインダクタンス値と同一になるように形成されている。
【００２８】
上述より、並列に接続された４つの誘導加熱コイルにより、鍋ＰＢの底は４箇所で誘導電流により振動する。この振動は超音波振動として４箇所で水に加えられる。これにより、鍋ＰＢの中の水が４箇所で超音波振動され、水の小クラスターが複数箇所で行なわれるために、水の分子の細分化が更に促進される。
【００２９】
［実施の形態３］
図４は、本発明の実施の形態３の電磁誘導加熱調理器の電気接続図である。図４において、図１に示す、本発明の実施の形態１の電磁誘導加熱調理器の電気接続図と同一符号は、同一動作を行うので説明は省略して相違する動作について説明する。
【００３０】
図４に示す誘導加熱コイルは複数個（例えば４個）の誘導加熱コイルを直列に接続し、上記直列に接続した複数個の誘導加熱コイルのインダクタンス値が、本発明の実施の形態１に使用している１個の誘導加熱コイルのインダクタンス値と同一になるように形成されている。
【００３１】
上述より、直列に接続された４つの誘導加熱コイルにより、鍋ＰＢの底は４箇所で誘導電流により振動する。この振動は超音波振動として４箇所で水に加えられる。これにより、上記実施の形態２と同様に鍋ＰＢの中の水が４箇所で超音波振動され、水の小クラスターが複数箇所で行なわれるために、水の分子の細分化が更に促進される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１の電磁誘導加熱調理器の電気接続図である。
【図２】図２は直列共振回路のインバータ動作周波数とインピーダンスとの関係図で            ある。
【図３】本発明の実施の形態２の電磁誘導加熱調理器の電気接続図である。
【図４】本発明の実施の形態３の電磁誘導加熱調理器の電気接続図である。
【図５】従来技術の電磁誘導加熱調理器の電気接続図である。
【符号の説明】
【００３３】
ＣＯ            差動増幅回路
Ｃ１            第１のコンデンサ
Ｃ２            第２のコンデンサ
Ｃ３            第３のコンデンサ
Ｃ４            第４のコンデンサ
Ｃ５            第５のコンデンサ
Ｃ６            第６のコンデンサ
Ｃ７            平滑コンデンサ
ＤＲ１          整流回路
ＨＬ            誘導加熱コイル
ＨＬ１          第１の誘導加熱コイル
ＨＬ２          第２の誘導加熱コイル
ＨＬ３          第３の誘導加熱コイル
ＨＬ４          第４の誘導加熱コイル
ＩＤ            入力電流検出回路
ＩＶ            入力電圧検出回路
ＯＡ            操作パネル
ＰＢ            鍋
ＰＣ            電力設定回路
ＰＬ            トッププレート
ＳＡ            電力演算回路
ＳＣ            制御演算回路
ＳＤ            インバータ駆動回路
ＳＷ            クラスターモード切換スイッチ
ＴＳ            加熱スイッチ
ＴＲ１          第１のスイッチング素子
ＴＲ２          第２のスイッチング素子
Ｉｄ            入力電流検出信号
Ｉｖ            入力電圧検出信号
ΔＩ            差動増幅信号
Ｏａ            操作信号
Ｓａ            電力演算信号
Ｓｃ            制御演算信号
Ｓｗ            クラスターモード切換信号
Ｔｓ            加熱開始信号
Ｓｄ１          第１のスイッチング素子駆動信号
Ｓｄ２          第２のスイッチング素子駆動信号
【図１】
2005268147.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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