(57)【要約】【課題】単相インバータを用いた、干渉音の発生を抑制できる低損失な誘導加熱式調理器の提案。【解決手段】容量が略同一の３台の単相インバータ（２）を三相電源に平衡するように接続し、各単相インバータ（２）の出力端子を三連コイル（３）の各コイル（１１０）に接続し、三連コイル（３）は三つのコイルを一体形成したものであり、各コイル（１１０）のインピーダンスを略同一となるように、各コイル（１１０）を構成するリッツ線（３４）を扁平形状とし、三本のリッツ線（３４）を水平に着接した上で、前記三連コイル（３）として巻き回して構成したことを特徴とする誘導加熱式調理器（１）。【選択図】 図１
2012003846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量が略同一の３台の単相インバータ（２）の二つの入力端子を三相電源に平衡するように接続し、
各前記単相インバータ（２）の二つの出力端子を三連コイル（３）の各コイル（１１０）の二つの端子に接続し、 
前記出力端子からは、同相かつ同一周波数の高周波電流を出力し、
前記三連コイル（３）は三つのコイルを一体形成したものであり、各コイル（１１０）のインピーダンスを略同一となるように、前記各コイル（１１０）を構成するリッツ線（３４）を扁平形状とし、三本のリッツ線（３４）を水平に着接した上で、前記三連コイル（３）として巻き回して構成したこと、
を特徴とする誘導加熱式調理器（１）。
【請求項２】
容量が略同一の３台の単相インバータ（２）の二つの入力端子を三相電源に平衡するように接続し、
各前記単相インバータ（２）の二つの出力端子を三連コイル（３）の各コイル（１１０）の二つの端子に接続し、
前記出力端子からは、同相かつ同一周波数の高周波電流を出力し、
前記三連コイル（３）は三つのコイルを一体形成したものであり、各コイル（１１０）のインピーダンスを略同一となるように、前記各コイル（１１０）を構成する三本のリッツ線（３４）を垂直に着接して巻き回すとともに、巻き回す略一定間隔毎に前記三本のリッツ線（３４）を捻転して構成したこと、
を特徴とする誘導加熱式調理器（１）。
【請求項３】
容量が略同一の３台の単相インバータ（２）の二つの入力端子を三相電源に平衡するように接続し、
各前記単相インバータ（２）の二つの出力端子を三連コイル（３）の各コイル（１１０）の二つの端子に接続し、
前記出力端子からは、同相かつ同一周波数の高周波電流を出力し、
前記三連コイル（３）は三つのコイルを一体形成したものであり、各コイル（１１０）のインピーダンスを略同一となるように、前記三連コイル（３）を構成する三本のリッツ線（３４）を撚り合わした上で、前記三連コイル（３）として巻き回して構成したこと、
を特徴とする誘導加熱式調理器（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三相交流を電源とする、３台の単相インバータを用いた誘導加熱式調理器に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱式調理器（以下、「ＩＨ調理器」ということもある）は、リッツ線を巻き回して構成した加熱用コイルに、インバータ回路で発振させた高周波電流を流して高周波磁界を発生させ、鍋等の調理器具にこの磁界を鎖交させて渦電流を発生させ、調理器具を加熱させて調理を行うものである。
【０００３】
ＩＨ調理器でも比較的大容量の物は、図３に示すようにインバータ回路に三相インバータ４を用いることが多い（特許文献１の図７も参照）。しかし、三相インバータ４を用いると、三相ブリッジ整流回路２００により直流を作り出すことから、単相インバータと比較して、不可避的に高調波が多くなるという欠点がある。また、ＩＨ調理器用の三相インバータは、流通量の多い容量(５ｋＷ程度以下)の価格に比較して、それを超える容量の価格は非常に高価となる。
【０００４】
そのため、安価な単相インバータを３台組み合わせることで、三相インバータと同じ機能を発揮させつつ、低価格と高調波の低減の両方を実現した大容量なＩＨ調理器の構成が考えられる。
【０００５】
単相インバータを３台用いるとすると、加熱用コイルも３個必要になる。この場合、加熱用コイルとして、図４に示すような、内輪コイル３１、中輪コイル３２および外輪コイル３３からなる同心円状の３重コイル３０の構成が考えられる。しかし、この構成だと、調理器具と３重コイル３０の径を合わせる必要があり、その径をある程度以下の大きさに抑制せねばならず、必然的に加熱用コイルの径を小さくする必要があり、このため、特に内輪コイル３１でのリッツ線３４の巻き数の確保（つまり、内輪コイル３１に対応したインバータ回路のリアクタンス分の確保）が困難になる。
【０００６】
また、単相インバータと加熱用コイルからなるインバータ回路の発振周波数は、３つのインバータ回路で略同一にしないと、発振周波数の差分が可聴周波数域の干渉音として発生してしまう。一方で、内輪コイル３１、中輪コイル３２、外輪コイル３３の径や巻き数（つまり、各インバータ回路のインピーダンス）が異なることから、各インバータ回路の発振周波数を略同一となるように単相インバータを制御しなければならないが、そうすると、三相の負荷バランスが崩れるとともに、単相インバータの構成素子であるＩＧＢＴ１０３における損失も大きくなるというデメリットが生じる。
【０００７】
また、３重コイル３０の構成では、各コイルのインピーダンスをある状態（例えば、調理器具が無い状態や外輪コイル３３の径よりも大きい径の調理器具を用いていた状態）にて合わせることができたとしても、外輪コイル３３の径より小さい調理器具を使用したり、調理器具がコイル中心からずれてしまった場合等には、各コイルの回路のインピーダンスのバランスが崩れるため、その影響（具体的には、三相不平衡やＩＧＢＴ１０３の損失増大など）が顕著に現れてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−３２４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そのため、単相インバータを用いた、干渉音の発生を抑制でき、また、低損失な、三相電源用のＩＨ調理器を実現したい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、発明者は、この課題を解決すべく、次の構成の第一の誘導加熱式調理器１を発明した。つまり：
容量が略同一の３台の単相インバータ２の二つの入力端子を、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相からなる三相電源に平衡するように（つまり、単相インバータ２の二つの入力端子を、Ｕ相とＶ相に、Ｖ相とＷ相に及びＷ相とＵ相に）接続し、
各前記単相インバータ２の二つの出力端子を三連コイル３の各コイル１１０の二つの端子に接続し、 
前記出力端子からは、同相かつ同一周波数の高周波電流を出力し、
前記三連コイル３は三つのコイルを一体形成したものであり、各コイル１１０のインピーダンスを略同一となるように、前記各コイル１１０を構成するリッツ線３４を扁平形状とし、三本のリッツ線３４を水平に着接した上で、前記三連コイル３として巻き回して構成したこと、
を特徴とする誘導加熱式調理器１。
【００１１】
また、次の構成の第二の誘導加熱式調理器１を発明した。つまり：
容量が略同一の３台の単相インバータ２の二つの入力端子を、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相からなる三相電源に平衡するように（つまり、単相インバータ２の二つの入力端子を、Ｕ相とＶ相に、Ｖ相とＷ相に及びＷ相とＵ相に）接続し、
各前記単相インバータ２の二つの出力端子を三連コイル３の各コイル１１０の二つの端子に接続し、
前記出力端子からは、同相かつ同一周波数の高周波電流を出力し、
前記三連コイル３は三つのコイルを一体形成したものであり、各コイル１１０のインピーダンスを略同一となるように、前記各コイル１１０を構成する三本のリッツ線３４を垂直に着接して巻き回すとともに、巻き回す略一定間隔毎に前記三本のリッツ線３４を捻転して構成したこと、
を特徴とする誘導加熱式調理器１。
【００１２】
更に、次の構成の第三の誘導加熱式調理器１を発明した。つまり：
容量が略同一の３台の単相インバータ２の二つの入力端子を、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相からなる三相電源に平衡するように（つまり、単相インバータ２の二つの入力端子を、Ｕ相とＶ相に、Ｖ相とＷ相に及びＷ相とＵ相に）接続し、
各前記単相インバータ２の二つの出力端子を三連コイル３の各コイル１１０の二つの端子に接続し、
前記出力端子からは、同相かつ同一周波数の高周波電流を出力し、
前記三連コイル３は三つのコイルを一体形成したものであり、各コイル１１０のインピーダンスを略同一となるように、前記三連コイル３を構成する三本のリッツ線３４を撚り合わした上で、前記三連コイル３として巻き回して構成したこと、
を特徴とする誘導加熱式調理器１。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、３台の単相インバータの組み合わせで、高調波が低減され、また、干渉音を抑制できる低損失なＩＨ調理器が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るＩＨ調理器の回路構成の説明図である。
【図２】本発明に係る三連コイルの構成の説明図である。（ａ）は三連コイルの平面図、（ｂ）は各コイルを構成するリッツ線の構造の説明図（（ａ）のＡ１−Ａ２断面図）である。
【図３】三相インバータを用いた従来からのＩＨ調理器の回路構成を示す図面である。
【図４】三重コイルの構成の一例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面も参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
なお、以下の実施形態は、本発明の具体例の一部であり、本発明の技術思想としての範囲を限定するものではない。
【００１６】
図１は、本発明に係るＩＨ調理器１の回路構成（電気結線）を示すものである。
３台の単相インバータ２ａ、２ｂ、２ｃは、三相２００Ｖ電源の二相に接続されており、単相インバータ２の二つの入力端子（図１におけるａ１とａ２、ｂ１とｂ２，ｃ１とｃ２）は、単相インバータ２ａではＵ相とＶ相に、単相インバータ２ｂではＶ相とＷ相に、単相インバータ２ｃではＷ相とＵ相に、それぞれ接続し、三相平衡となるようにする。また、三相平衡とするために、単相インバータの容量や諸元は３台とも同一であるのが望ましい。
【００１７】
単相インバータ２は、商用周波数の交流から直流に変換するダイオード１０１から構成されるブリッジ整流回路１００、平滑コンデンサ１０２、ＩＧＢＴ１０３に転流防止用ダイオード１０４とスナバコンデンサ１０５を付加したものと共振用コンデンサ１０６から構成される、直流から高周波の交流に変換するブリッジ回路１０７からなる。そして、単相インバータ２の出力端子からは、同相かつ同一周波数の高周波電流が出力される。
【００１８】
この１台の単相インバータ２の二つの出力端子（図１におけるａ３とａ４、ｂ３とｂ４，ｃ３とｃ４）に一つの加熱用コイル１１０の両端の二つの端子を連結する。そして、図２（ａ）に示すように、３つの加熱用コイル１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを一体形成して、三連コイル３として構成する。実際のＩＨ調理器１においては、この三連コイル３の直上に被加熱物（鍋等の調理器具）を置く構造とする。
【００１９】
そして、この三連コイル３を構成する加熱用コイル１１０のインピーダンスを３つとも略同一となるように、リッツ線３４の形状や巻き回し方法を工夫する必要がある。以下、三つの実施例を説明していく。なお、図２（ｂ）においては、３つの加熱用コイル１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃに対応したリッツ線３４をａ、ｂ、ｃと略記している。
【００２０】
（実施例１の説明）
実施例１は、図２（ｂ）（１）に示すように、加熱用コイル１１０を構成するリッツ線３４を垂直方向に扁平な形状とし、このリッツ線３４を水平に三本着接して、三連コイル３として巻き回して構成したものである。これは、図２（ｂ）（４）に示すように、断面が円形の通常のリッツ線３４だと、三連コイル３を巻き回す際に横幅を取ってしまい、また、リッツ線３４の剛性が強いため巻き回す内側での施工性が悪くなることから、リッツ線３４を垂直方法に扁平な形状とすることで、巻き回し数（コイルのターン数）の確保と施工性を向上させたものである。
【００２１】
（実施例２の説明）
実施例２は、図２（ｂ）（２）に示すように、リッツ線３４を３本垂直に着接して巻き回すとともに、巻き回す際に、略一定間隔毎にリッツ線３４を捻転して構成したものである。初めは、上の方からａ、ｂ、ｃの順番であったものが、捻転してｂ、ｃ、ａの順番となり、更に、捻転してｃ、ａ、ｂの順番になり、また更には、捻転してａ、ｂ、ｃの元の順番となり、以降、この構成を繰り返すことにより、３つの加熱用コイル１１０が略同一なインピーダンスを持つようにしたものである。
【００２２】
（実施例３の説明）
実施例３は、図２（ｂ）（３）に示すように、３本のリッツ線３４を俵積み状に撚り合わした上で、三連コイル３として巻き回して構成したものである。
【符号の説明】
【００２３】
１…ＩＨ調理器（誘導加熱式調理器）、２…単相インバータ、
３…三連コイル、４…三相インバータ、３０…３重コイル、
３１…内輪コイル、３２…中輪コイル、３３…外輪コイル、
３４…リッツ線、１００…交流から直流に変換するブリッジ整流回路、
１０１…ダイオード、１０２…平滑コンデンサ、１０３…ＩＧＢＴ、
１０４…転流防止用ダイオード、１０５…スナバコンデンサ、
１０６…共振用コンデンサ、１０７…直流から高周波の交流に変換するブリッジ回路、
１１０…加熱用コイル、２００…三相交流から直流に変換する三相ブリッジ整流回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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