(57)【要約】【課題】漏洩電流が人体に流れることを防止し、感電する恐れをなくし安全性を高くすること。【解決手段】高周波磁界を発生し被加熱体１１０を加熱する加熱コイル１０１と、加熱コイル１０１を駆動するインバータ回路１０２と、被加熱体１１０と加熱コイル１０１との間に設けられ、低電位部に電気的に接続された導電性のシールド体１１２と、加熱コイル１０１を支持する加熱コイル保持部材１２４と、加熱コイル１０１の周囲に配置し加熱コイル保持部材１２４に設けられ、低電位部に電気的に接続された導電材料からなる環状のシールドリング１３１とを有することにより、加熱コイル１０１からの漏洩電流はほとんどシールド体１１２及びシールドリング１３１を通じてグラウンドに流れるので、ユーザの身体にはほとんど電流が漏洩しないようにすることができる。【選択図】図１
2005340130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波磁界を発生し被加熱体を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルを駆動するインバータ回路と、前記被加熱体と前記加熱コイルとの間に設けられ、低電位部に電気的に接続された導電性のシールド体と、前記加熱コイルを支持する加熱コイル保持部材と、前記加熱コイルの周囲に配置し前記加熱コイル保持部材に設けられ、低電位部に電気的に接続された導電材料からなる環状のシールドリングとを有する誘導加熱装置。
【請求項２】
シールド体及びシールドリングに低電位部との接続部を１点以上具備し、前記シールド体の接続部と前記シールドリングの接続部を電気的に接続した請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
シールド体及びシールドリングに低電位部との接続部を１点以上具備し、前記接続部各々は加熱コイル保持部材からみて同方向からの接続とした請求項１または２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
低電位部とシールドリングを接続する接続線を前記シールドリングに直接ネジ締結した請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
低電位部とシールドリングを接続する接続線を前記シールドリングに平型接続端子により接続した請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱体と加熱コイルとの間にシールド体を設けた誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱を応用しインバータを用いた誘導加熱装置は、負荷となる鍋等の近傍に温度検知素子等を載置し、鍋温度等を検知し、それに応じて火力の調節や調理時間の調節を行うことにより、優れた加熱応答性及び制御性を有する。誘導加熱装置は、きめ細かな調理を実現すると共に、炎を用いないので室内の空気を汚すことが少なく、熱効率が高く、安全でかつ清潔であるという特性も有する。近年、これらの特性が注目され、誘導加熱装置の需要が急速に伸びてきている。
【０００３】
図５を用いて従来例１の誘導加熱装置を説明する。従来例１の誘導加熱装置は、鉄のような高透磁率（磁性体）の被加熱体（又は１８−８ステンレスのような低透磁率で高抵抗の被加熱体）と、アルミニウム又は銅のような低透磁率（非磁性体）で低抵抗の被加熱体とを加熱できる。図５は従来例１の誘導加熱装置の構成を示すブロック図である。図５において、加熱コイル１０１は高周波磁界を発生し被加熱体（鍋、フライパン等の金属製の容器）１１０を加熱する、商用交流電源入力１２７に接続され、整流平滑部１０８はブリッジ１０８ａと平滑コンデンサ１０８ｂで構成され商用交流電源を整流する、インバータ回路１４０２は整流平滑部１０８によって整流された電源を高周波電力に変換し加熱コイル１０１に高周波電流を供給する。セラミック製のトッププレート１１８は筐体１２５の上部に配置され被加熱体１１０を載せる。
【０００４】
マイクロコンピュータ１０５は制御部１０４を有する。操作部１４０９は設定入力部１１３及び設定表示部１１４を有する。設定入力部１１３は複数のキースイッチ（誘導加熱装置の目標出力を定める出力段階の設定指令を入力するキースイッチと、誘導加熱装置のＯＮ指令を入力するキースイッチと、誘導加熱装置のＯＦＦ指令を入力するキースイッチとを含む）を有する。設定表示部１１４は複数の可視ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を有し、誘導加熱装置の設定状態を表示する。
【０００５】
制御部１０４は、設定入力部１１３から入力された指令に応じて駆動回路１１１を駆動する。駆動回路１１１はインバータ回路１０２の出力を制御する。制御部１０４は、低透磁率で低抵抗の被加熱体を加熱する場合と、高透磁率の被加熱体（又は低透磁率で高抵抗の被加熱体）を加熱する場合とで、リレー（図示してない）をＯＮ／ＯＦＦ制御して、インバータ回路１０２が駆動する加熱コイル１０１の巻数を切り換え、加熱コイル１０１に印加される電圧を切り換える。低透磁率で低抵抗の被加熱体を加熱する場合の方が、高透磁率の被加熱体（又は低透磁率で高抵抗の被加熱体）を加熱する場合よりも、加熱コイル１０１の巻数が多く、加熱コイル１０１に印加される電圧が高い。被加熱体１１０が低透磁率でしかも低抵抗のアルミニウムや銅等からなる鍋の時、加熱コイル１０１に印加される電圧が１ｋＶ以上になる。
【０００６】
加熱コイル１０１と被加熱体１１０との間に浮遊容量（等価容量）１４１１が存在する。ユーザが被加熱体１１０に触ると、浮遊容量（等価容量）１４１１及びユーザの身体の内部抵抗（等価抵抗）１４１２を通じて、加熱コイル１０１からグラウンド（略大地アースの低電位部）に電流が流れる。高圧の加熱コイル１０１から人体に所定以上の電流が漏洩することは危険である。
【０００７】
高圧の加熱コイル１０１から人体に電流が漏洩することを防止する従来例２の誘導加熱装置が記載されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
図６及び図７を用いて、特許文献１に記載された従来例２の誘導加熱装置を説明する。図６は、従来例２の誘導加熱装置の構成を示すブロック図である。図６において従来例１（図５）と同一のブロックには同一の符号を付している。従来例２の誘導加熱装置は、トッププレート１１８の下面に導電性のシールド体１５１２と、シールド体１５１２を覆う絶縁層とを設けている点において従来例１と異なる。シールド体１５１２は整流平滑回路１０８の低電位部と接続されている。それ以外の点において、従来例２は従来例１と同一である。
【０００９】
図７は、従来例２の誘導加熱装置のトッププレート１１８に形成されたシールド体１５１２のパターンを示す図である。理解の容易のため、図７においては絶縁層を除き、シールド体１５１２のパターンを示す。シールド体１５１２は、トッププレート１１８の下面に塗布されて焼付け装着されている。シールド体１５１２は環状の形状を有する。整流平滑回路１０８の低電位部からの接続線が、シールド体１５１２の電極１５１３に接続されている。
【００１０】
加熱コイル１０１とシールド体１５１２との間に浮遊容量（等価容量）１５１４が存在する。浮遊容量（等価容量）１５１４及びシールド体１５１２の内部抵抗（等価抵抗）１５１５を通じて、加熱コイル１０１からグラウンド（信号グラウンド）に電流が流れる。導電性のシールド体１５１２の内部抵抗（等価抵抗）１５１５のインピーダンスは、浮遊容量（等価容量）１５１４のインピーダンスと比較して十分に小さい（加熱コイル１０１を流れる高周波電流の周波数は２０〜６０ｋＨｚ程度である）。それ故にシールド体１５１２に誘起される電圧は十分低い。シールド体１５１２と被加熱体１１０との間に浮遊容量（等価容量）１５１６が存在する。ユーザが被加熱体１１０に触ると、加熱コイル１０１によりシールド体１５１２に誘起された電圧により、浮遊容量（等価容量）１５１６及びユーザの身体の内部抵抗（等価抵抗）１４１２を通じて、漏洩電流がグラウンド（略大地アース）に流れる。シールド体１５１２に誘起される電圧は十分低いので、ユーザの身体の内部抵抗（等価抵抗）１４１２を通じてグラウンドに流れる漏洩電流は非常に小さい。
【００１１】
言いかえれば、シールド体１５１２とグラウンド（信号グラウンドまたは略大地アース）との間に、シールド体１５１２の内部抵抗（等価抵抗）１５１５と、浮遊容量（等価容量）１５１６及びユーザの身体の内部抵抗（等価抵抗）１４１２と、が並列に接続される（信号グラウンドと略大地アースが同電位とみなせる場合、特に１００Ｖ系商用交流電源で方極が所定の抵抗を介して大地アースに接続される場合）。シールド体１５１２の内部抵抗（等価抵抗）１５１５のインピーダンスは、浮遊容量（等価容量）１５１６及びユーザの身体の内部抵抗（等価抵抗）１４１２のインピーダンスと比較して非常に小さいので、加熱コイル１０１からの漏洩電流はほとんどシールド体１５１２を通じてグラウンド（信号グラウンド）に流れる。ユーザの身体にはほとんど電流が漏洩しない。
【００１２】
従来例２の構成において、被加熱体１１０が低透磁率でしかも低抵抗のアルミニウムや銅等からなる鍋のとき、加熱コイル１０１の巻数が増大される。このとき、加熱コイルに印加される電圧が１ｋＶ以上になる。従来例２においては、低電位部に電気的に結合されているシールド体が存在し、被加熱体１１０とシールド体１５１２との間にはほとんど電位差がない（両者ともにグラウンドレベルに近い電位である）、故に、被加熱体１１０に漏洩電流が誘起されることがない。したがって、被加熱体１１０に人体が触れても安全である。
【００１３】
特許文献４に、トッププレートの裏面に導電性の塗料により形成された細いパターン（トッププレートの割れ検知回路）を設けた誘導加熱装置が開示されている。このパターンに直流電流を流す。トッププレートが割れてこのパターンを流れる電流が遮断されたことに基づいて、加熱コイルを停止させる。
【００１４】
特許文献２及び特許文献３に、トッププレートに導電性の細いパターンを設けた誘導加熱装置が開示されている。加熱コイルを駆動した時に、このパターンに漏洩電流が流れる。漏洩電流が、加熱コイルの出力に比例した基準値より小さくなった時、加熱コイルを停止させる。
【特許文献１】特公平４−７５６３４号公報
【特許文献２】特開昭６２−２７８７８５号公報
【特許文献３】特開昭６２−２７８７８６号公報
【特許文献４】特公昭５５−８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、火力感の向上といった更なる高性能化（高出力化・高周波数化）を図ろうとするとき、特に被加熱体が低透磁率でしかも低抵抗のアルミニウムや銅等からなる鍋のときに、加熱コイルに印加される電圧が更に大きくなってくるので、被加熱体に漏洩電流が誘起され易い状態になってくる。したがって、安全性が必ずしも十分に保証されない（ユーザが被加熱体に触れると、所定以上の漏洩電流が人体を流れる恐れがある）という課題を有していた。
【００１６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、漏洩電流が人体に流れることを防止し、感電する恐れのない安全性の高い誘導加熱装置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】
【００１７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱装置は、加熱コイルの周囲に配置し、低電位部に電気的に接続された導電材料からなる環状のシールドリングを設けたものである。
【００１８】
これによって、シールド体及びシールドリングと、グラウンドとの間に、シールド体及びシールドリングの内部抵抗（等価抵抗）と、浮遊容量（等価容量）及びユーザの身体の内部抵抗（等価抵抗）と、が並列に接続される。シールド体及びシールドリングの内部抵抗（等価抵抗）のインピーダンスは、浮遊容量（等価容量）及びユーザの身体の内部抵抗（等価抵抗）のインピーダンスと比較して非常に小さいので、加熱コイルからの漏洩電流はほとんどシールド体及びシールドリングを通じてグラウンドに流れる（シールド体のみの内部抵抗に比べ、シールド体及びシールドリングの内部抵抗はより小さくなり、漏洩電流防止効果が大きくなる）。
【００１９】
別の言い方をすると、シールド体の外周をすり抜けて、被加熱体と加熱コイルの間に生じようとする浮遊容量（等価容量）に対し、加熱コイルの周囲の低電位部と接続されたシールドリングが存在することにより、シールド体とシールドリングが被加熱体と加熱コイルの間に位置することで、被加熱体と加熱コイルの間に生じようとする浮遊容量（等価容量）を低減することができる。
【００２０】
したがって、ユーザの身体にはほとんど電流が漏洩しないようにすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の誘導加熱装置は、被加熱体と加熱コイルとの間に設けたシールド体に加えて、さらなる漏洩電流の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
第１の発明は、高周波磁界を発生し被加熱体を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルを駆動するインバータ回路と、前記被加熱体と前記加熱コイルとの間に設けられ、低電位部に電気的に接続された導電性のシールド体と、前記加熱コイルを支持する加熱コイル保持部材と、前記加熱コイルの周囲に配置し前記加熱コイル保持部材に設けられ、低電位部に電気的に接続された導電材料からなる環状のシールドリングとを有することにより、シールド体及びシールドリングと、グラウンド（信号グラウンドまたは略大地アース）との間に、シールド体及びシールドリングの内部抵抗（等価抵抗）と、浮遊容量（等価容量）及びユーザの身体の内部抵抗（等価抵抗）と、が並列に接続される。シールド体及びシールドリングの内部抵抗（等価抵抗）のインピーダンスは、浮遊容量（等価容量）及びユーザの身体の内部抵抗（等価抵抗）のインピーダンスと比較して非常に小さいので、加熱コイルからの漏洩電流はほとんどシールド体及びシールドリングを通じてグラウンド（信号グラウンド）に流れる（シールド体のみの内部抵抗に比べ、シールド体及びシールドリングの内部抵抗はより小さくなり、漏洩電流防止効果が大きくなる）。
【００２３】
別の言い方をすると、シールド体の外周をすり抜けて、被加熱体と加熱コイルの間に生じようとする浮遊容量（等価容量）に対し、加熱コイルの周囲の低電位部と接続されたシールドリングが存在することにより、シールド体とシールドリングが被加熱体と加熱コイルの間に位置することで、被加熱体と加熱コイルの間に生じようとする浮遊容量（等価容量）を低減することができる。
【００２４】
したがって、ユーザの身体にはほとんど電流が漏洩しないようにすることができる。
【００２５】
第２の発明は、特に、第１の発明のシールド体及びシールドリングに低電位部との接続部を１点以上具備し、前記シールド体の接続部と前記シールドリングの接続部を電気的に接続することにより、共通の低電位部を使用することで、接続を最小限とし、構造的にも簡素化されるので、コストも安くなり、信頼性も向上する。
【００２６】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明のシールド体及びシールドリングに低電位部との接続部を１点以上具備し、前記接続部各々は加熱コイル保持部材からみて同方向からの接続とすることにより、その結線作業は全て同方向からの作業となり、組立性が向上する。
【００２７】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の低電位部とシールドリングを接続する接続線を前記シールドリングに直接ネジ締結することにより、相互の接触が確実になり、接続部の電気的信頼性が向上する。
【００２８】
第５の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の低電位部とシールドリングを接続する接続線を前記シールドリングに平型接続端子により接続することにより、タブ端子とレセプタクル端子の嵌合で接続するので、接続部の作業性が向上する。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３０】
（実施の形態１）
図１〜４を用いて本発明の実施の形態１の誘導加熱装置を説明する。図１は実施の形態１の誘導加熱装置の概略的な構成を示す図、図２（ａ）は実施の形態１の誘導加熱装置のシールド体のパターンを示す図、図２（ｂ）は実施の形態１の誘導加熱装置の要部断面図、図３は実施の形態１の誘導加熱装置の回路構成を示す図である。
【００３１】
実施例の誘導加熱装置は、鉄のような高透磁率（磁性体）の被加熱体（又は１８−８ステンレスのような低透磁率で高抵抗の被加熱体）と、アルミニウム又は銅のような低透磁率で（非磁性体で）低抵抗の被加熱体とを加熱できる。
【００３２】
図１〜３において、トッププレート１１８は筐体１２５の上面に設けられ被加熱体（鍋、フライパン等の金属製の容器である負荷）１１０を載置する、シールド体１１２はトッププレート下に設けられ、導電性カーボン塗料を塗布して焼き付け形成される、絶縁層１１７はシールド体１１２を被覆する、加熱コイル１０１は高周波磁界を発生し被加熱体１１０を加熱する、加熱コイル保持部材１２４は加熱コイル１０１を上面に載置する。プラグ１２１は商用交流電源１２７を入力する。制御基板１２６は、商用交流電源１２７を整流する整流平滑部１０８、整流平滑部１０８によって整流された電源を高周波電力に変換し加熱コイル１０１に高周波電流を供給するインバータ回路１０２、インバータ回路１０２の駆動回路１１１、検知部１０３、マイクロコンピュータ１０５、ＬＥＤ駆動回路１０６、圧電ブザー駆動回路（警告ブザー駆動回路）１０７、設定表示部駆動回路１０８を有する。制御基板１２６上の各ブロックは共通のグラウンド線（グラウンドパターン、信号グラウンド）を有する。２本の接続線１１９及び１２０はインバータ回路１０２と加熱コイル１０１とを接続する。２本の接続線１２２及び１２３はシールド体１１２と制御基板１２６とを接続する。
【００３３】
シールド体１１２は、加熱コイル１０１と略同程度の外径を有し、スリット１２８により分割され、加熱コイル１０１と同軸で加熱コイル１０１をほぼ覆う略円弧状の形状を有する。シールド体１１２は、加熱コイル１０１の中心軸を中に含む閉ループがその上に存在しない形状を有する。
【００３４】
シールド体１１２には接続部１２９が２個設けられている。接続部１２９はＬ型のタブ端子１３０であり、その一端は導電性カーボン塗料と電気的に接続されている。もう一端は、コイル保持部材１２４の下方に突出しており、接続線１２２、１２３のファストン端子（レセプタクル端子）により接続されている。もう一端がコイル保持部材１２４の下方に突出しているのは、各種温度検知用のサーミスタなどと接続する配線（図示せず）を、コイル保持部材１２４の下方に配置することが、組立性や性能上問題が少なく、その配線の一部に接続線１２２、１２３をユニットとして含む場合、コイル保持部材１２４の下方で全ての配線処理が完結することが好ましいからである。接続線１２２の他端は検知部１０３のグラウンドに接続され、接続線１２３の他端は検知部１０３の入力端子（抵抗１０３ｃの一端）に接続される。
【００３５】
コイル保持部材１２４には磁気シールド用のシールドリング１３１が加熱コイル１０１の周囲に取り付けられている。シールドリング１３１は誘導加熱されにくいアルミ、銅等の導電材料で作製されており、円環状の形状になっている。制作上においては、アルミダイカストまたは、アルミ板のプレス部品が一般的である。シールドリング１３１からコイル保持部材１２４を貫通して接続部１３２が突出して形成されている。厚肉のアルミダイカストの場合は、接続部１３２はセルフタップ可能な下穴１３３が設けられている。また、薄肉のアルミプレスの場合は、接続部１３２はファストン端子を接続可能とするタブ１３４が設けられている。
【００３６】
接続部１３２は接続部１２９のどちらか片側と接続線１３５で接続されている。本実施例の場合は、接続部１２９のファストン端子１３６に接続線１２２または、１２３の接続線と接続線１３５がダブルかしめされており、接続線１３５の他端に設けられた丸型端子１３７を接続部１３２にセルフタップでネジ締結することにより、シールド体１１２とシールドリング１３１を電気的に接続するとともに、低電位部（信号グラウンド）に接続している。
【００３７】
接続線１１９は、加熱コイル１０１の外周端と共振コンデンサ１０２ｇの１端とを接続し、接続線１２０は加熱コイル１０１の内周端とスイッチング素子１０２ｃのエミッタ及びスイッチング素子１０２ｄのコレクタとを接続する。螺旋状に巻かれた加熱コイル１０１の外終端の電位は、内周端の電位より低い。マイクロコンピュータ１０５は制御部１０４を有する。制御部１０４の機能はソフトウエアにより処理される。操作部１０９は、設定入力部１１３、設定表示部１１４、赤色の警告ＬＥＤ１１６、圧電ブザー（警告ブザー）１１５を有する。設定入力部１１３は、使用者が加熱出力設定指令、又は加熱開始若しくは停止指令を入力するために操作する複数の入力キースイッチを有する。設定入力部１１３が入力した指令は制御部１０４に入力される。
【００３８】
制御部１０４は、駆動回路１１１、ＬＥＤ駆動回路１０６、圧電ブザー駆動回路１０７、設定表示部駆動回路１０８を駆動する。駆動回路１１１はインバータ回路１０２のスイッチング素子１０２ｃ及び１０２ｄを駆動する。設定表示部駆動回路１０８は設定表示部１１４（複数の可視ＬＥＤを有する）を駆動する。設定表示部１１４は、設定入力部１１３を通じて設定された加熱出力設定内容等を使用者に対して表示する。
【００３９】
制御部１０４は、設定入力部１１３から入力された種々の指令、出力検知部（図示してない）の出力信号（インバータ回路１０２の電源電流に応じた信号）及び検知部１０３の出力信号に応じて駆動回路１１１を通じてインバータ回路１０２の出力を制御する。加熱出力の変動はスイッチング素子の駆動周波数を制御することにより行われる。被加熱体１１０がアルミニウム又は銅のような低透磁率で（非磁性体で）低抵抗の材料でできている場合に、鉄のような高透磁率（磁性体）の材料でできている場合（又は１８−８ステンレスのような低透磁率で高抵抗の材料でできている場合）と比較して、加熱コイル１０１は高い周波数で且つ高い電圧で駆動される。被加熱体１１０が低透磁率で低抵抗の材料でできている場合に、リレー（図示してない）の接点を切り換えて、加熱コイルの巻数を多くしても良い。
【００４０】
商用電源１２７は整流平滑部１０８に入力される。整流平滑部１０８はブリッジダイオードで構成される全波整流器１０８ａと、その直流出力端間に接続された第１の平滑コンデンサ１０８ｂとを有する。第１の平滑コンデンサ１０８ｂの両端（整流平滑部１０８の出力端子）にインバータ回路１０２の入力端子が接続される。インバータ回路１０２の出力端子に加熱コイル１０１が接続される。インバータ回路１０２と加熱コイル１０１は高周波インバータを構成する。インバータ回路１０２には、第１のスイッチング素子１０２ｃ（ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ））と、第２のスイッチング素子１０２ｄ（本実施の形態ではＩＧＢＴ）の直列接続体（「直列接続体１０２ｃ及び１０２ｄ」と呼ぶ。）が設けられる。第１のダイオード１０２ｅが第１のスイッチング素子１０２ｃに逆方向且つ並列に、第２のダイオード１０２ｆが第２のスイッチング素子１０２ｄに逆方向且つ並列に接続されている。直列接続体１０２ｃ及び１０２ｄの両端には第２の平滑コンデンサ１０２ｂが接続される。
【００４１】
第１のスイッチング素子１０２ｃと第２のスイッチング素子１０２ｄとの接続点（「直列接続体１０２ｃ及び１０２ｄの中点」と呼ぶ。）と、全波整流器１０８ａの正極端間にはチョークコイル１０２ａが接続される。直列接続体１０２ｃ及び１０２ｄの低電位端子は全波整流器１０８ａの負極端子（実施例においてはグラウンド端子）に接続される。直列接続体１０２ｃ及び１０２ｄの中点と全波整流器１０８ａの負極端子間には加熱コイル１０１と共振コンデンサ１０２ｇの直列接続体が接続される。制御部１０４は、駆動回路１１１を通じて第１のスイッチング素子１０２ｃ及び第２のスイッチング素子１０２ｄを駆動する。
【００４２】
以上のように構成された誘導加熱調理器の動作を説明する。全波整流器１０８ａは商用交流電源１２７を整流する。第１の平滑コンデンサ１０８ｂはインバータ回路１０２と加熱コイル１０１を有する高周波インバータに電源を供給する。第２のスイッチング素子１０２ｄがオンしている場合には、第２のスイッチング素子１０２ｄ（若しくは第２のダイオード１０２ｆ）と、加熱コイル１０１と、共振コンデンサ１０２ｇとを含む閉回路に共振電流が流れると共に、チョークコイル１０２ａにエネルギが蓄えられる。蓄えられたエネルギは第２のスイッチング素子１０２ｄがオフすると、第１のダイオード１０２ｅを介して第２の平滑コンデンサ１０２ｂに放出される。
【００４３】
第２のスイッチング素子１０２ｄがオフした後、第１のスイッチング素子１０２ｃがオンし、第１のスイッチング素子１０２ｃ及び第１のダイオード１０２ｅに電流が流れる。第１のスイッチング素子１０２ｃ（若しくは第１のダイオード１０２ｅ）と、加熱コイル１０１と、共振コンデンサ１０２ｇと、第２の平滑コンデンサ１０２ｂとを含む閉回路に共振電流が流れる。
【００４４】
第１のスイッチング素子１０２ｃ及び第２のスイッチング素子１０２ｄの駆動周波数は約２０ｋＨｚ近傍で可変される。磁性体の被加熱体（典型的には鉄製の調理容器）を加熱する場合、加熱コイル１０１には約２０ｋＨｚの高周波電流が流れる。第１のスイッチング素子１０２ｃ及び第２のスイッチング素子１０２ｄの駆動時間比率はそれぞれ約１／２近傍で可変される。加熱コイル１０１と共振コンデンサ１０２ｇのインピーダンスは、指定の材質（例えばアルミニウム等の高導電率の非磁性体）で標準的な大きさ（例えば直径が加熱コイルの直径以上）の被加熱体（調理鍋）１１０がトッププレートの指定の場所（例えば加熱部分として示されている場所）に載置された場合、その共振周波数が駆動周波数の約３倍になるように設定されている。従ってこの場合共振周波数は約６０ｋＨｚになるよう設定される。
【００４５】
被加熱体１１０がアルミ製であれば加熱コイル１０１には通常より高い周波数である約６０ｋＨｚの高周波電流が流れるので、調理鍋１１０を効率良く加熱できる。本実施の形態の高周波インバータは、第１のダイオード１０２ｅ、第２のダイオード１０２ｆに流れる回生電流が第１の平滑コンデンサ１０８ｂに流れず、第２の平滑コンデンサ１０２ｂに供給されるので加熱効率が高い。第２の平滑コンデンサ１０２ｂにより、加熱コイル１０１に供給される高周波電流の包絡線（エンベロープ）が実施の誘導加熱装置より平滑化される。これにより、加熱時に鍋１１０などから振動音を発生する原因となる、加熱コイル１０１に流れる電流ＩＬの商用周波数成分が低減される。
【００４６】
シールド体１１２とシールドリング１３１は、加熱コイル１０１と被加熱体１１０との間をシールドして、加熱コイル１０１が誘起した漏洩電流が使用者の身体を流れることを効果的に防止する。すなわち、シールド体１１２のみのシールド力に比べ、シールド体１１２とシールドリング１３１を合成したシールド力はシールド面積としては大きくなり、また、内部抵抗としてはより小さくなり、漏洩電流防止効果も大きくなってくる。
【００４７】
別の言い方をすると、シールド体１１２の外周をすり抜けて、被加熱体１１０と加熱コイル１０１の間に生じようとする浮遊容量（等価容量）に対し、加熱コイル１０１の周囲の低電位部（信号グラウンド）と接続されたシールドリング１３１が存在することにより、シールド体１１２とシールドリング１３１が被加熱体１１０と加熱コイル１０１の間に位置することで、被加熱体１１０と加熱コイル１０１の間に生じようとする浮遊容量（等価容量）を低減することができる。
【００４８】
シールド体１１２の接続部１２９とシールドリング１３１の接続部１３２を電気的に接続することにより、共通の低電位部を使用することで、接続を最小限とし、構造的にも簡素化されるので、コストも安くなり、信頼性も向上する。
【００４９】
シールド体１１２及びシールドリング１３１の接続部１２９、１３２各々は加熱コイル保持部材１２４からみて同方向からの接続とすることにより、結線作業時全て同方向からの作業となり、組立性が向上する。
【００５０】
シールドリング１３１がアルミダイカスト製などの場合、接続線１３５のシールドリング１３１への接続はシールドリング１３１の下穴１３３に接続線１３５に設けられた丸型端子１３７を接続部１３２にセルフタップでネジ締結することにより直接ネジ締結することにより、相互の接触が確実になり、接続部１３２の電気的信頼性が向上する。
【００５１】
また、シールドリング１３１がアルミ薄板製などの場合、接続線１３５のシールドリングへの接続はシールドリング１３１に平型接続端子（ファストン端子）により接続することにより、すなわち、接続部１３２のシールドリング１３１に設けたファストン端子（タブ端子）１３４（図示してない）と接続線１３５に接続したファストン端子（レセプタクル端子）（図示してない）の嵌合で接続してもよいので、接続部１３２の作業性を向上できる。
【００５２】
なお、検知部１０３は、シールド体１１２と制御基板１２６との導通状態を検知する。検知部１０３は、トランジスタ１０３ａ、抵抗１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄを有する。検知部１０３は、接続線１２２、１２３を通じて、シールド体１１２に直流電流（加熱コイル１０１が発生する電圧と異なる電圧）を流して、その導通状態を検知する。検知部１０３は、シールド体１１２を通じて低電位部（実施の形態１では信号グラウンド）に電流を流す。
【００５３】
通常、シールド体１１２と制御基板１２６との導通状態は良好である。この場合、＋５Ｖの直流電源電圧から、抵抗１０３ｂ及びトランジスタ１０３ａ、抵抗１０３ｃ、接続線１２３、シールド体１１２、接続線１２３を通じてグラウンド線に直流電流が流れる。ＰＮＰトランジスタ１０３ａのベース電流が流れることにより、トランジスタ１０３ａは導通する。トランジスタ１０３ａのエミッタ及びコレクタ間に電流が流れることにより、トランジスタ１０３ａのコレクタ電位（抵抗１０３ｄの両端電圧）はほぼ＋５Ｖになる。
【００５４】
例えば接続線１２２の一端の接続が外れたならば（シールド体１１２と制御基板１２６との導通状態が悪化したならば）、＋５Ｖの直流電源電圧から、抵抗１０３ｂ及びトランジスタ１０３ａ、抵抗１０３ｃ、接続線１２３、シールド体１１２、接続線１２３を通じてグラウンド線に直流電流が流れなくなる。ＰＮＰトランジスタ１０３ａのベース電流が流れなくなることにより、トランジスタ１０３ａは遮断する。トランジスタ１０３ａのエミッタ及びコレクタ間に電流が流れなくなることにより、トランジスタ１０３ａのコレクタ電位（抵抗１０３ｄの両端電圧）は０Ｖになる。
【００５５】
制御部１０４（マイクロコンピュータ１０５）は、トランジスタ１０３ａのコレクタ電位を入力する。制御部１０４は、シールド体１１２と制御基板１２６との導通状態が悪化した場合に、加熱コイル１０１を停止させ、ＬＥＤ駆動回路１０６を通じて赤色の警告ＬＥＤ１１６を点灯し、圧電ブザー駆動回路１０７を通じて圧電ブザー１１５を鳴らす。使用者は、シールド体１１２が異常であることを容易に認識することができる。警告ＬＥＤ１１６に代えて、液晶ディスプレイを使用しても良い。圧電ブザー１１５に代えて、音声ガイダンス用のスピーカを使用しても良い。
【００５６】
図４は、実施の形態１の誘導加熱装置の制御方法を示すフローチャートである。図４は、ステップ４０１〜４０９を有する。最初に、制御部１０４は、シールド体１１２の導通状態が良好か否か（トランジスタ１０３ａのコレクタ電位が＋５Ｖか又は０Ｖか）をチェックする（ステップ４０１）。導通状態が良好であればステップ４０２に進み、導通状態が悪ければステップ４０７に進む。ステップ４０２において、制御部１０４は、加熱コイル１０１をＯＮする指令が出されているか否かをチェックする。加熱コイル１０１をＯＮする指令が出されていればステップ４０４に進む。加熱コイル１０１をＯＮする指令が出されていなければステップ４０３に進み、インバータ回路１０２を制御して加熱コイル１０１を停止させる。ステップ４０５に進む。
【００５７】
ステップ４０４において（加熱コイルをＯＮする指令が出されている）、制御部１０４は、インバータ回路１０２を制御して、指令通りの電力を加熱コイル１０１に印加する。ステップ４０５において、警告ＬＥＤ１１６を消灯する。次ぎに、警告ブザー（圧電ブザー）１１５をＯＦＦ状態にする（ステップ４０６）。ステップ４０１に戻って上記の処理を繰り返す。ステップ４０７において（導通状態が悪い。）、制御部１０４は、インバータ回路１０２を制御して加熱コイル１０１を停止させる。次ぎに、ステップ４０８において、警告ＬＥＤ１１６を点灯する。次ぎに、警告ブザー（圧電ブザー）１１５をＯＮ状態にする（ステップ４０９）。ステップ４０１に戻って上記の処理を繰り返す。
【００５８】
実施の形態１において、シールド体１１２と加熱コイル１０１との間の浮遊容量（等価容量）１５１４が大きければ、加熱コイル１０１が通電されている時、検知部１０３の入力電圧には大きなノイズが乗り、検知部１０３はシールド体１１２の導通状態を正しく検知できない場合がある。このような場合、加熱コイル１０１が通電されていない時にのみ、検知部１０３はシールド体１１２の導通状態を検知する。即ち、加熱コイル１０１をＯＦＦからＯＮに変化させる指令を入力した時にシールド体１１２の導通状態が悪ければ、制御部１０４は加熱コイル１０１を導通させない。これにより、検知部１０３はシールド体１１２の導通状態を正しく検知できる。一旦加熱コイル１０１が動作状態（通電状態）になった後は、検知部１０３はシールド体１１２の導通状態をチェックしない。
【００５９】
インバータ回路１０２（駆動部）を駆動して加熱コイル１０１に高周波電流を流すと、発生する高周波磁界により鍋等の被加熱体１１０に渦電流が生じる。被加熱体１１０が発熱し、これにより調理が行われる。被加熱体１１０が鉄などの高透磁率の鍋であれば、比較的低周波数で低電圧を加熱コイル１０１に印加することにより被加熱体１１０を加熱することができる。しかし、アルミニウムや銅等の低透磁率の鍋を加熱するためには、高い周波数で高い電圧を加熱コイル１０１に印加する必要がある。そのため、例えば加熱コイル１０１の巻き数を多くしなければならない。
【００６０】
図１において、加熱コイル１０１は、１２ターン程度の単層コイルとして記載されている。加熱コイル１０１は複層であっても良く、例えば総巻数が約３０〜６０ターン程度の複層であっても良い。このような巻数の加熱コイル１０１の両端電圧は、１ｋＶを超えるような高電圧になる。実施の形態１の誘導加熱装置においては、使用者が被加熱体１１０に触れると、加熱コイル１０１と被加熱体１１０との間の等価容量１４１１により被加熱体１１０を通じて人体に漏洩電流が流れる恐れがある。そこで本実施の形態では、シールド体１１２を設け、これを低電位部に接続することにより、被加熱体１１０の電位を下げ、漏洩電流が誘起されないようにしている。
【００６１】
実施の形態１はシールド体１１２の通電状態を検知することも特徴としている。この検知部１０３はシールド体１１２の通電状態を検知することにより、シールド体１１２が正常な状態か否かを検知する。例えば、シールド体１１２または接続線１２２、１２３が冷熱サイクルなどの熱的な刺激、又は腐食などの経年的な劣化に起因して、電流が流れ難くなること又は断線により流れなくなること等の異常状態が発生した場合、これを検知し制御部１０４（駆動部の一部）に伝達する。制御部１０４はインバータ回路１０２（駆動部の他の一部）の出力を低減し又は停止させる。このようにしてシールド体１１２の異常により、電流漏洩防止機能が失われた場合にも、漏洩電流が被加熱体１１０を通じて人に漏洩電流が流れるのを防止し、安全を確保できる。
【００６２】
断線などのように異常状態が明確である場合は、通電状態が良好であるか否かの判断は容易である。熱刺激や経年的な劣化などのように通電状態が徐々に悪化する場合がある。この場合は、好ましくは予め実験などにより、通電状態と被加熱体１１０への漏洩電流との関係を求め、通電状態が安全を保証できる基準値を定める。基準値以下になったときインバータ回路１０２の出力低減もしくは出力停止を行う。
【００６３】
シールド体１１２のパターンの大きさを加熱コイル１０１と略同程度とし、形状をスリット２０１で分割された略円弧状としている。このパターンの両端の接続部２０２にそれぞれリード線１２２、１２３を接続している。これにより、略円形状の加熱コイル１０１に対して満遍なくシールドを施すことができるとともに加熱コイル１０１から発生する電界に対しても安定したシールド効果を生むことができる。検知部１０３が接続部２０２間の通電状態を検知するので、シールド体自体が損傷等で断線しても的確に異常状態を検出できる。
【００６４】
検知部１０３は、本体の電源スイッチ（図示せず）を入れると、加熱コイル１０１に通電していない状態においても常時シールド体１１２に電流を流して、その導通状態の検知を行っている。加熱コイル１０１に通電していない状態において検知部１７が異常状態を検知した場合は、使用者が加熱を操作する前にインバータ回路１０２の出力を停止することができ、より高い安全性を維持できる。加熱コイル１０１からの漏洩電流があっても検知部１０３がシールド体１１２の導通状態を検知できる場合は、検知部１０３は加熱コイル１０１に通電中も動作する。
【００６５】
なお、本実施の形態ではシールド体を設け、かつ、シールド体の導通状態（通電状態）を常に（加熱コイルの停止時にも）チェックし、導通状態が基準値以下になると、制御部はインバータ回路を制御して、その出力を低減し又は停止させる。これにより漏洩電流が被加熱体を通して人体に流れることがなく安全である。
【００６６】
実施の形態１の誘導加熱装置は、シールド体１１２の導通が悪化したことを表示する表示部（警告ＬＥＤ１１６）と、そのことを報知する報知部（圧電ブザー（警告ブザー）１１５）とを有した。表示部及び報知部のいずれか一方のみを有していても良い。
【００６７】
誘導加熱装置は、螺旋状に巻かれた加熱コイル１０１の外終端の電位が内周端の電位より低い構成を有する。底面が大きな被加熱体１１０（例えば大きな直径を有する鍋）を加熱する場合、シールド体１１２の外周側を経由し、加熱コイル１０１と被加熱体１１０とを接続する浮遊容量（等価容量）が発生する。本構成においては、加熱コイル１０１の外終端の電位が低いので、加熱コイル１０１と被加熱体１１０とを接続する浮遊容量（等価容量）に印加される電圧は非常に低い。加熱コイル１０１から被加熱体１１０を通じて使用者に漏洩電流がほとんど流れない。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上のように、本発明にかかる誘導加熱装置は、被加熱物に触れた際の漏洩電流の低減を図ることができるので、被加熱物を誘導加熱し、被加熱物に使用者が触れるおそれのある加熱装置等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態１の誘導加熱装置の概略的な構成図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１の誘導加熱装置のシールド体のパターンを示す図（ｂ）本発明の実施の形態１の誘導加熱装置の要部断面図
【図３】本発明の実施の形態１の誘導加熱装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態１の誘導加熱装置の制御方法を示すフローチャート
【図５】従来例１の誘導加熱装置の構成を示すブロック図
【図６】従来例２の誘導加熱装置の構成を示すブロック図
【図７】従来例２の誘導加熱装置のトッププレートに形成された静電シールド体のパターンを示す図
【符号の説明】
【００７０】
１０１  加熱コイル
１０２  インバータ回路
１１０  被加熱体
１１２  シールド体
１２２、１２３、１３５  接続線
１２４  加熱コイル保持部材
１２９、１３２  接続部
１３１  シールドリング
【図１】
2005340130.tif 000003
【図２】
2005340130.tif 000004
【図３】
2005340130.tif 000005
【図４】
2005340130.tif 000006
【図５】
2005340130.tif 000007
【図６】
2005340130.tif 000008
【図７】
2005340130.tif 000009