(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振コンデンサと直列の共振回路を構成し負荷を磁気結合させる加熱コイルと、前記加熱コイルに電力を供給するインバータと、前記加熱コイルの加熱出力を制御する加熱出力制御手段と、を備えた誘導加熱ユニットを複数有し、少なくとも２つの前記誘導加熱ユニットの前記インバータは、材質がアルミニウムである前記負荷を加熱する場合に、前記インバータのスイッチング素子の駆動期間より前記共振回路の共振電流の周期を短くして５０ｋＨｚ以上の周波数の電力を前記加熱コイルに供給し、材質が鉄である前記負荷を加熱する場合に前記インバータのスイッチング素子の駆動期間を前記共振回路の共振周波数となるようにして少なくとも最大加熱出力において５０ｋＨｚ以上の周波数の電力を前記加熱コイルに供給することを特徴とした誘導加熱調理器。
【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】
従来、誘導加熱調理器は、一石共振型インバータに代表されるように、設定された加熱出力に応じて発振周波数を変えている。加熱効率を最大とするため発振周波数はできるだけ低くかつ可聴周波数外となるよう最大加熱出力で２０ｋＨｚ程度となるよう設定していた。これを複数加熱部をもつ多口誘導加熱調理器に適用すると複数加熱部を同時使用した場合に鍋材質や加熱出力により各々の加熱部の発振周波数差から生じる干渉音が発生する課題があり、近年普及しつつある多口誘導加熱調理器では、干渉音を抑制するために、ハーフブリッジインバータなどで構成して発振周波数を固定とし、スイッチング素子のオン・オフ時間比率を変更することにより設定された加熱出力を実現していた。また加熱効率を最大とするため発振周波数はできるだけ低くかつ可聴周波数外となるよう２０ｋＨｚ程度に設定されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１７２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の構成では、周波数制御による干渉音が発生し、また周波数一定制御をしても低加熱出力においてスイッチング素子の発熱が増大したり発生ノイズが増大するなどそれに見合う性能アップが必要であるという課題を有していた。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、容易な構成で調理時に調理器または鍋から発生する不快な干渉音を低減した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】
【０００５】
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共振コンデンサと直列の共振回路を構成し負荷を磁気結合させる加熱コイルと、前記加熱コイルに電力を供給するインバータと、前記加熱コイルの加熱出力を制御する加熱出力制御手段と、を備えた誘導加熱ユニットを複数有し、少なくとも２つの前記誘導加熱ユニットの前記インバータは、材質がアルミニウムである前記負荷を加熱する場合に、前記インバータのスイッチング素子の駆動期間より前記共振回路の共振電流の周期を短くして５０ｋＨｚ以上の周波数の電力を前記加熱コイルに供給し、材質が鉄である前記負荷を加熱する場合に前記インバータのスイッチング素子の駆動期間を前記共振回路の共振周波数となるようにして少なくとも最大加熱出力において５０ｋＨｚ以上の周波数の電力を加熱コイルに供給することを特徴とした構成とした。この構成により、５０ｋＨｚ以上の周波数で誘導加熱することで負荷の基本振動の振幅が小さくなることから材質などでその周波数が異なって差の周波数による干渉音が発生してもその振幅は小さくなる。よって調理時に調理器または鍋から発生する不快な干渉音を低減することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の誘導加熱調理器は、容易な構成で調理時に調理器または鍋から発生する不快な干渉音を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
第１の発明は、共振コンデンサと直列の共振回路を構成し負荷を磁気結合させる加熱コイルと、前記加熱コイルに電力を供給するインバータと、前記加熱コイルの加熱出力を制御する加熱出力制御手段と、を備えた誘導加熱ユニットを複数有し、少なくとも２つの前記誘導加熱ユニットの前記インバータは、材質がアルミニウムである前記負荷を加熱する場合に、前記インバータのスイッチング素子の駆動期間より前記共振回路の共振電流の周期を短くして５０ｋＨｚ以上の周波数の電力を前記加熱コイルに供給し、材質が鉄である前記負荷を加熱する場合に前記インバータのスイッチング素子の駆動期間を前記共振回路の共振周波数となるようにして少なくとも最大加熱出力において５０ｋＨｚ以上の周波数の電力を前記加熱コイルに供給することにより容易な構成で調理時に調理器または鍋から発生する不快な干渉音を低減することができる。
【０００８】
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。
【０００９】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器の誘導加熱ユニットの回路構成図を示すものである。
【００１０】
図１において、電源５１は２００Ｖ商用電源であり、ダイオードブリッジからなる整流手段５２と第１の平滑コンデンサ７８とチョークコイル７９とダイオード８０とＭＯＳＦＥＴ８１と力率改善制御手段８２からなる力率改善回路（力率改善手段）７１によって商用電源を昇圧した直流に変換し第２の平滑コンデンサ７３に蓄電しつつ商用電源の力率を１近くになるように制御を行う。インバータ７０により高周波に変換され、高周波磁界を加熱コイル５９に発生させる。加熱コイル５９と対向して負荷である図示してない鍋を設置する。共振コンデンサ６０は、加熱コイル５９とともに直列の共振回路を構成している。前記共振回路の共振周波数は約９０ｋＨｚに設定している。インバータ７０は前記共振回路を出力としたフルブリッジ回路となるよう第１のスイッチング素子７４および第２のスイッチング素子７５および第３のスイッチング素子７６および第４のスイッチング素子７７を接続している。スイッチング素子７４、７５、７６、７７はＩＧＢＴとＩＧＢＴに逆並列に接続したダイオードからなっている。加熱出力制御回路（加熱出力制御手段）６３により第１のスイッチング素子７４と第４のスイッチング素子７７または第２のスイッチング素子７５と第３のスイッチング素子７６を交互に駆動し、出力を増加させる場合にはスイッチング素子の駆動周波数が共振周波数に近づくように加熱出力制御回路６３によりスイッチング素子を駆動し、カレントトランスからなる加熱出力検知手段６７により加熱出力を検知して所定の加熱出力が得られるようにする周波数制御のインバータとしている。起動時においては、加熱出力制御回路６３は一定の周波数（約６０ｋＨｚ）で第１のスイッチング素子７４と第４のスイッチング素子７７または第２のスイッチング素子７５と第３のスイッチング素子７６を交互に駆動する。
【００１１】
以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。
【００１２】
図２は負荷材質検知手段７２の検知入力の特性図である。第１のスイッチング素子７４と第４スイッチング素子７７の駆動期間は共振電流の共振周期よりも短いモードで駆動し、駆動時間比を最小にして、最小の出力にしてから徐々に駆動時間比を増加し、その間に負荷材質検知手段７２はカレントトランス６７の検知出力と第２のカレントトランスからなる共振電圧検知手段６８の検知出力から、負荷の材質を検知する。負荷材質検知手段７２は負荷の材料が磁性（鉄）系のものであると判断すると、駆動周波数を上げ、再度低出力で加熱を開始する。スイッチング素子７４、７５、７６、７７の駆動周波数は共振回路の共振周波数である約９０ｋＨｚとなるようにして、周波数制御により最小出力からスタートして所定の出力まで徐々に増加させる低導電率材質モードで動作させる。この時図３のような各部波形で動作する。このとき力率改善回路７１は４５０Ｖに昇圧して十分な加熱出力を得ることができるものである。また、非磁性ステンレスの薄板などの低から中導電率のものであると負荷材質検知手段７２は検知した場合は、力率改善回路７１は３３０Ｖに昇圧して、低中導電率モードで動作させる。この時図３のような各部波形で動作する。スイッチング素子７４、７５、７６、７７にかかる電圧を低導電率材質モードより低下させることによりスイッチング損失を低減している。
【００１３】
ここで図示しない別の誘導加熱ユニットにより、別の負荷を独立して加熱出力制御して同時に加熱する。負荷は同じ材質であってもまた加熱出力が同じであったとしてもばらつき等により各々の誘導加熱ユニットでの駆動周波数は異なるが本実施の形態では９０ｋＨｚ近傍で周波数制御しており駆動周波数の差による干渉音は小さく実用上問題ないレベルとなる。
【００１４】
一方、アルミニウム系の負荷であると検知した場合には、所定の駆動時間比に到達すると、第１のスイッチング素子７４と第４のスイッチング素子７７の駆動期間より共振電流の周期の短いモードに移行する。このとき、出力は低出力状態になるように駆動期間が設定される。スイッチング素子７４、７５、７６、７７の駆動周波数は共振回路の共振周波数の１／３である約３０ｋＨｚとなるようにしている。この時図５のような各部波形で動作する。また、力率改善回路７１は４００Ｖに昇圧しつつ商用電源の力率改善を行うよう動作している。このようにスイッチング素子７４、７５、７６、７７の損失を低減しつつ昇圧することでアルミニウムのような低透磁率かつ高導電率である金属も加熱できる高導電率材質モードで動作するようにしているものである。
【００１５】
さらにアルミニウム系と鉄系の中間材質すなわち非磁性ステンレスの厚板や薄非磁性ステンレス板材の上にアルミニウムや銅などの高導電率材を載置した複合材と検知した場合にはスイッチング素子７４、７５、７６、７７は図４のように駆動する。駆動周波数は共振回路の共振周波数の１／２である約４５ｋＨｚとなるようにして第１のスイッチング素子７４と第４のスイッチング素子７７を駆動した後半周期の共振電流を流して第１のスイッチング素子７４と第４のスイッチング素子７７の駆動を停止し、第２のスイッチング素子７５と第３のスイッチング素子７６の駆動を開始した後、１周期半の共振電流を流して第２のスイッチング素子７５と第３のスイッチング素子７６の駆動を停止することを繰り返す中電導率材質モードで動作させる。この時、力率改善回路７１は３３０Ｖに昇圧平滑するよう動作していており、駆動周波数は高導電率材質モードより増加しているがスイッチング素子にかかる電圧を高導電率材質モードより低下させることによりスイッチング損失を低減している。
【００１６】
以上述べたように、本実施の形態では９０ｋＨｚ程度の周波数の電力を加熱コイルに供給し、負荷は磁性材質または低電導率材質であることにより容易な構成で調理時に調理器または鍋から発生する不快な干渉音を低減することができる。
【００１７】
また、本実施の形態では駆動周波数は９０ｋＨｚとしたが５０ｋＨｚ以上であれば負荷の基本振幅が小さいことから干渉音は小さく実用上問題ない。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、複数の誘導加熱ユニットがあっても負荷の材質によらず干渉音を低減することが可能となるので、工業用誘導加熱等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器の誘導加熱ユニットの回路構成図
【図２】同誘導加熱調理器の負荷材質検知手段の検知入力の特性図
【図３】同誘導加熱調理器の回路の各部波形を示す図
【図４】同誘導加熱調理器の回路の各部波形を示す図
【図５】同誘導加熱調理器の回路の各部波形を示す図
【符号の説明】
【００２０】
５９  加熱コイル
６０  共振コンデンサ
６３  加熱出力制御回路（加熱出力制御手段）
７０  インバータ
７１  力率改善回路（力率改善手段）
７２  負荷材質検知手段
７４  第１のスイッチング素子
７５  第２のスイッチング素子
７６  第３のスイッチング素子
７７  第４のスイッチング素子
【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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