JP2001068260A - 誘導加熱調理器 - Google Patents
誘導加熱調理器Info
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Abstract
調理器を提供する。 【解決手段】 スイッチング素子4の駆動周波数に比べ
て鍋8と結合している加熱コイル6と共振コンデンサ7
で決定される共振電流の周波数が2倍以上高くすること
で、スイッチング素子4のスイッチング周波数を替える
ことなく、従来の2倍以上の周波数で誘導加熱が可能に
なる。
Description
誘導加熱を利用して調理を行う誘導加熱調理器に関する
ものである。
面を参照しながら説明する。図13は従来から使用され
ている誘導加熱調理器の一例の構成を示すブロック図で
ある。
り、商用周波数の2倍の脈流または平滑された電圧であ
る。電源1は平滑コンデンサ2及びチョークコイル3に
接続され、スイッチング素子4のスイッチング動作に従
い高周波電力を加熱コイル6に供給することになる。加
熱コイル6に供給された高周波電力は高周波磁界として
鍋8に供給され、この高周波磁界により発生する渦電流
により鍋自体が発熱することになる。ここで鍋8は通常
磁性ステンレスや鉄などの固有抵抗が大きい材質ででき
ており、アルミ鍋などは加熱できないものとして通常除
外される。ここで、加熱コイル6の電流は、スイッチン
グ素子4がオン状態の時に鍋8と磁気結合している加熱
コイル6と共振コンデンサ7で決まる共振電流であり、
制御手段15が共振電流が再び零電流になるまで、つま
りダイオード5に電流が流れるまで供給されることにな
る。制御手段15は、設定された入力電力に従い決めら
れるオフ時間だけスイッチング素子4をオフさせた後、
再びスイッチング素子4をオンさせることになる。
形を示す。スイッチング素子4のゲートVGEはオン動作
に入ると共振電流Icが再び零となり、ダイオード5に
電流が流れるまでオン状態を維持する。またスイッチン
グ素子4がオフすると、スイッチング素子4の両端に共
振電圧Vceが発生するが、所定のオフ時間が経過した段
階で再びオン状態に突入する。
加熱調理器においては、アルミ鍋やアルミ材質が鍋底部
の厚みの内多くの成分をしめる多層鍋などは、鍋自体の
固有抵抗が低いために加熱が困難であった。
有効な第1の方法は、加熱コイルのアンペアターンを大
きくする、つまり加熱コイルの巻き数を多くする方法で
あり、第2の方法としては、加熱周波数を更に高周波化
する方法である。しかし、加熱コイルの巻き数を大きく
した場合には調理器が大きくなること、更に高周波化し
た場合にはスイッチング素子の損失が増大し、スイッチ
ング素子の冷却が困難になるなどの二次的な課題が生じ
るものである。
ルミ鍋及び多層鍋を加熱できる誘導加熱調理器を提供す
ることを目的としている。
に本発明は、電源に並列に接続された平滑コンデンサと
前記電源の正極に接続されたチョークコイルと前記チョ
ークコイルの逆端と前記電源の負極に接続されたスイッ
チング素子と前記スイッチング素子に並列に接続された
ダイオードと前記スイッチング素子に並列に配置され互
いに直列に接続された加熱コイルと共振コンデンサから
なる高周波インバータと前記高周波インバータから高周
波磁界を受け加熱される鍋と前記スイッチング素子を制
御する制御手段を備え、前記スイッチング素子の駆動周
波数に比べて前記加熱コイルと前記共振コンデンサで形
成される共振電流周波数が2倍以上高い誘導加熱調理器
である。
ング損失を増加させずに高周波電力を鍋に供給すること
が可能になり、アルミ鍋や多層鍋の加熱が可能な誘導加
熱調理器を実現できるものである。
に並列に接続された平滑コンデンサと前記電源の正極に
接続されたチョークコイルと前記チョークコイルの逆端
と前記電源の負極に接続されたスイッチング素子と前記
スイッチング素子に並列に接続されたダイオードと前記
スイッチング素子に並列に配置され互いに直列に接続さ
れた加熱コイルと共振コンデンサからなる高周波インバ
ータと前記高周波インバータから高周波磁界を受け加熱
される鍋と前記スイッチング素子を制御する制御手段を
備え、前記スイッチング素子の駆動周波数に比べて前記
加熱コイルと前記共振コンデンサで形成される共振電流
周波数が2倍以上高い誘導加熱調理器である。
ング損失を増加させずに高周波電力を鍋に供給すること
が可能になり、アルミ鍋や多層鍋の加熱が可能な誘導加
熱調理器を実現できるものである。
数を100kHz以上とする請求項1記載の誘導加熱調
理器である。
合でも鍋浮きが生じにくくなり、安全性の高い誘導加熱
調理器を実現できるものである。
電流を検知する零電流検知手段と零電流通過の回数をカ
ウントするカウンターを備え、あらかじめ定められた回
数の零電流時にスイッチング素子をオフする請求項1ま
たは2記載の誘導加熱調理器である。
でしかも零電流でのスイッチング動作が可能になり、ス
イッチング損失の少ない信頼性の高い誘導加熱調理器を
実現できるものである。
御をスイッチング素子のオフ時間で行う請求項1〜2記
載の誘導加熱調理器である。
まパワー調整が可能となり、制御性に優れた誘導加熱調
理器を実現できるものである。
電流を通過する回数を変えることにより、入力電力を制
御する請求項3記載の誘導加熱調理器である。
り、制御性の優れた誘導加熱調理器を実現できるもので
ある。
素子の駆動周波数を一定とする請求項5記載の誘導加熱
調理器である。
可能になり、隣り合った誘導加熱調理器の駆動周波数の
違いによる干渉音の発生を抑えることが可能になり、騒
音の少ない誘導加熱調理器を実現できるものである一定
周波数でのパワー調整が可能になり、隣り合った誘導加
熱調理器の駆動周波数の違いによる干渉音の発生を抑え
ることが可能になり、騒音の少ない誘導加熱調理器を実
現できるものである。
知する鍋判別手段と複数の共振コンデンサと前記共振コ
ンデンサを切り替える切り替え手段を有し、前記鍋判別
手段により判別された鍋に応じて共振コンデンサを切り
替え共振電流の周波数を変化させる請求項1から6のい
ずれか一項記載の誘導加熱調理器である。
鍋を有効に加熱することが可能になり、従来のアルミ鍋
加熱兼用の誘導加熱調理器に比べ小型の誘導加熱調理器
を提供できるものである。
知する鍋重量判別手段を備え、前記鍋重量判別手段によ
り鍋が設定値より軽い場合には共振コンデンサを切り替
え、共振電流周波数を高くする請求項1から7のいずれ
か一項記載の誘導加熱調理器である。
鍋が浮き上がる現象を抑えることが可能になり、安全性
の高い誘導加熱調理器を提供するものである。
図面を参照しながら説明する。本実施例は請求項1に係
わる。
成を示す図である。本実施例が従来例と異なるのはスイ
ッチング素子4を制御している制御手段9の制御方法が
異なる点である。電源1は商用電源を整流したものであ
り、非平滑で用いることや電解コンデンサなどで平滑し
た形で用いることがある。平滑コンデンサ2は電源1と
並列に接続され、高周波電流を供給する供給源として働
く。チョークコイル3は電源1の正極に接続されスイッ
チング素子4がターンオフ時に零電流スイッチングを行
うことに使用されている。また、スイッチング素子4に
はダイオード5が並列に接続されており、電流がスイッ
チング素子4と逆方向に流れる場合に電流を環流するた
めに用いられる。スイッチング素子4はオン状態の時に
加熱コイル6と共振コンデンサ7の共振周波数で共振す
る共振電流を発生させ、鍋8に高周波磁界を供給する。
制御手段9は、マイクロコンピュータなどを用いて入力
電力に応じた制御をスイッチング素子4に行わせてい
る。ここで、スイッチング素子4の駆動はスイッチング
損失などを考慮して通常20〜30kHzで行われて
る。これに対して鍋8と結合した加熱コイル6のインダ
クタンスと共振コンデンサの容量で決まる共振周波数
を、スイッチング素子4の動作周波数の2倍以上、すな
わち2波形以上の共振電流が一回のスイッチング動作で
流れるような定数としている。これは、アルミ鍋などの
加熱を行う場合に鍋の表皮抵抗が周波数の平方根に比例
する特徴を用いて発熱を起こすことを目的としているも
のであり、表皮抵抗を上昇させかつスイッチング損失を
増加させないものである。また、この方式を用いること
で、通常行われるアンペアターンすなわち加熱コイルの
径を大きくすることで、鍋に入る磁束を増やし、加熱を
行う方式で問題となる加熱コイル径の増大を抑えること
も可能になる。
図2は本実施例における各部波形を示す図である。波形
(a)はスイッチング素子4及びダイオード5に流れる
電流波形Icを示し、波形(b)はスイッチング素子4
のコレクタ−エミッタ間に生じる電圧Vceを示し、波形
(c)は加熱コイル6に流れる電流ILを示し、波形
(d)は制御手段9からスイッチング素子4に与えられ
る駆動波形VGEを示している。制御手段9によりスイッ
チング素子4にゲート信号が与えられるとスイッチング
素子4はオン状態となる。この時スイッチング素子4に
は加熱コイル6と共振コンデンサ7で生じた共振電流が
流れることになる。ここで、共振電流の周波数は駆動周
波数より2倍以上高いため、共振電流はやがて零にな
り、今度はダイオード5を通して電流は先ほどと逆方向
に流れることになる。この間加熱コイル6には共振電流
が流れ続けるため、鍋8には共振周波数で決まる高周波
磁界が供給されることになる。つまり、通常の2倍以上
の周波数で駆動している状態と同様な効果が得られるこ
とになる。この後、必要なパワーを供給した後、ダイオ
ード5に電流が流れているタイミングでスイッチング素
子4をオフし、一定周期後再びオン状態に移り、これを
繰り返すことになる。
ング素子4のスイッチング損失を増加させずに高周波電
力を鍋8に供給することが可能になり、アルミ鍋や多層
鍋の加熱が可能な誘導加熱調理器を実現できるものであ
る。
装置の第2の実施例について図面を参照しながら説明す
る。本実施例は請求項2に係わる。
る。本実施例の全体構成は実施例1と同様な構成を取る
ため省略する。
本実施例では加熱コイル6と共振コンデンサ7で決まる
共振電流の周波数を100kHz以上に設定している。
ここで、アルミ鍋などの加熱を行う際、鍋で生じる逆位
相の磁界と加熱コイル6からの磁界から反発力が生じこ
れに鍋自体の軽さの要素が加わって起こる現象であり、
図4に示すように加熱コイル6へ供給される高周波磁界
の周波数を上げるに従って、浮力が減少する性質があ
る。ここで、共振電流の共振周波数を100kHz以上
に設定することにより、鍋浮きの問題を解決するもので
ある。
などの重量が軽い場合でも鍋浮きが生じにくくなり、安
全性の高い誘導加熱調理器を実現できるものである。
て図面を参照しながら説明する。本実施例は請求項3に
係わる。
る。本実施例で用いる回路構成が実施例1と異なる点は
スイッチング素子4のターンオフのタイミングを検出す
るため、スイッチング素子4の零電流を検出する零電流
検知手段10と共振電流の回数をカウントするカウンタ
ー11に従い、制御手段9がスイッチング素子4を制御
していることである。
零電流検知手段10はカレントトランスなどの電流検知
手段とフリップフロップなどからなり、電流が正から負
に移り変わった瞬間を検知してカウンター11及びAN
D回路などの論理回路に出力される。カウンター11で
は、あらかじめ設定された共振電流の個数に達するまで
カウントを行い、設定値に達した段階で出力を行う。制
御手段9はカウンター11からの出力と零電流検知手段
10からの出力を受け、スイッチング素子4をオフさせ
に行く。
な共振電流の個数でしかも零電流でのスイッチング動作
が可能になり、スイッチング損失の少ない信頼性の高い
誘導加熱調理器を実現できるものである。
て図面を参照しながら説明する。本実施例は請求項1に
係わる。
る。本実施例の全体構成は実施例1と同様な構成を取る
ため省略する。
例ではオフ時間には加熱コイル6への高周波電流の供給
が止まるすなわち、パワーが入らないことを利用してオ
フ時間の長さでパワー調整を行う方式としている。この
方式を用いることにより、オン時間がほぼ一定の制御を
行うことが可能となり、共振電流の個数を数えることな
しに、零電流検知だけでもパワー調整を行うことが可能
となる。本実施例の方式ではオフ時間が短いすなわち周
波数が高いほど入力電力は大きくなる。
個数を維持したままパワー調整が可能となり、制御性に
優れた誘導加熱調理器を実現できるものである。
て図面を参照しながら説明する。本実施例は請求項5に
係わる。
る。本実施例の全体構成は実施例5と同様な構成を取る
ため省略する。
例では、共振電流の数を制御することで、入力電力を制
御する方式としている。この方式では、共振電流の数が
小さいことすなわち周波数が低い程入力電力は大きくな
ることになる。また、この方式はフルパワーでの共振電
流の数が多いほど制御性が良くなるため、共振電流が1
00kHzを越えるような場合に有効な制御方式であ
る。
の範囲が広くなり、制御性の優れた誘導加熱調理器を実
現できるものである。
て図面を参照しながら説明する。本実施例は請求項6に
係わる。
る。本実施例の全体構成は実施例6と同様な構成を取る
ため省略する。
例では共振電流の数を制御すると共にオフ時間も変える
ことで、駆動周波数を一定にする方式としている。この
方式では、共振電流の数でオフ時間も決まってしまうこ
とから、制御性に劣るものの、駆動周波数が一定となる
ため、バーナが2つある場合などに生じる鍋同士の干渉
音などを防止することが可能になる。
でのパワー調整が可能になり、隣り合った誘導加熱調理
器の駆動周波数の違いによる干渉音の発生を抑えること
が可能になり、騒音の少ない誘導加熱調理器を実現でき
るものである一定周波数でのパワー調整が可能になり、
隣り合った誘導加熱調理器の駆動周波数の違いによる干
渉音の発生を抑えることが可能になり、騒音の少ない誘
導加熱調理器を実現できるものである。
て図面を参照しながら説明する。本実施例は請求項7に
係わる。
る。本実施例で用いる回路構成が実施例1と異なる点は
鍋の種類を判別する鍋判別手段13と、鍋判別手段13
で判別された鍋の種類に応じて、共振コンデンサ7の容
量を切り替える切り替え手段12を有している点であ
る。
鍋8が磁性ステンレスや鉄の場合には共振電流の周波数
は従来例と同じく駆動周波数より低いことが望まれる。
これは高周波電流を流した場合に、加熱コイル6で発生
する損失が表皮効果のため増加するためで、鍋8が鉄な
どの場合を駆動周波数での固有抵抗で十分鍋を発熱させ
ることが可能である。一方、鍋8がアルミ鍋や多層鍋の
場合は、実施例1で述べたように駆動周波数に比べ数倍
の共振電流を流す必要がある。そのため、鍋の材質によ
り、共振電流の周波数を替えてやり、鍋8に応じた共振
電流を作ることが効果的である。また、この方式の場合
は従来のアルミ鍋加熱で行っていた加熱コイル6の切り
替えがいらないことになる。なお、鍋8が鉄鍋などの場
合は共振周波数が低くなることから共振コンデンサ7の
値は大きくなり、アルミ鍋の場合は共振コンデンサ7の
値は小さくなることになる。図10は、鍋が変わった場
合の動作波形を示している。鍋の種類に応じて最適な共
振コンデンサ7を選択することで、最も有効な共振電流
を選択することができる。ここで、鍋判別手段13は、
鍋の加熱コイル6からみたインピーダンスや共振電流の
周波数の変化などから検出するなど様々な方式が考えら
れる。
熱コイルで様々な鍋を有効に加熱することが可能にな
り、従来のアルミ鍋加熱兼用の誘導加熱調理器に比べ小
型の誘導加熱調理器を実現するものである。
て図面を参照しながら説明する。本実施例は請求項8に
係わる。
る。本実施例で用いる回路構成が実施例1と異なる点は
鍋の重量を検出する鍋重量判別手段14と、鍋判別手段
14で検出された鍋の重量に応じて、共振コンデンサ7
の容量を切り替える切り替え手段12を有している点で
ある。
鍋8がアルミ鍋の場合には鍋で生じる逆位相の磁界と加
熱コイル6からの磁界から反発力が生じこれに鍋自体の
軽さの要素が加わって鍋浮き現象が生じる。これには図
4に示すように加熱コイル6へ供給される高周波磁界の
周波数を上げて浮力が減少させる方式が有効である。し
かし、共振電流の周波数を上げることは加熱コイル6の
損失を増加させることにつながる。そこで、鍋重量判別
手段14により鍋の重量を検出し、一定以下の重量にな
った場合のみ、切り替え手段12により共振コンデンサ
7の容量を替え、共振電流の周波数を上げてやり、鍋浮
きを防止することが有効である。ここで、鍋重量判別手
段は、重量センサや鍋浮きの瞬間の検出など様々な方式
が考えられる。
軽い時に発生する鍋が浮き上がる現象を抑えることが可
能になり、安全性の高い誘導加熱調理器を実現するもの
である。
項1の発明によれば、スイッチング素子4のスイッチン
グ損失を増加させずに高周波電力を鍋8に供給すること
が可能になり、アルミ鍋や多層鍋の加熱が可能な誘導加
熱調理器を実現できるものである。
鍋などの重量が軽い場合でも鍋浮きが生じにくくなり、
安全性の高い誘導加熱調理器を実現できるものである。
必要な共振電流の個数でしかも零電流でのスイッチング
動作が可能になり、スイッチング損失の少ない信頼性の
高い誘導加熱調理器を実現できるものである。
流の個数を維持したままパワー調整が可能となり、制御
性に優れた誘導加熱調理器を実現できるものである。
調整の範囲が広くなり、制御性の優れた誘導加熱調理器
を実現できるものである。
波数でのパワー調整が可能になり、隣り合った誘導加熱
調理器の駆動周波数の違いによる干渉音の発生を抑える
ことが可能になり、騒音の少ない誘導加熱調理器を実現
できるものである一定周波数でのパワー調整が可能にな
り、隣り合った誘導加熱調理器の駆動周波数の違いによ
る干渉音の発生を抑えることが可能になり、騒音の少な
い誘導加熱調理器を実現できるものである。
の加熱コイルで様々な鍋を有効に加熱することが可能に
なり、従来のアルミ鍋加熱兼用の誘導加熱調理器に比べ
小型の誘導加熱調理器を実現するものである。
量が軽い時に発生する鍋が浮き上がる現象を抑えること
が可能になり、安全性の高い誘導加熱調理器を実現する
ものである。
構成を示す図
の動作を示す波形図
の動作を示す波形図
構成を示す図
の入力電力が大きい場合の各部の動作を示す波形図 (b)本発明の第4の実施例の誘導加熱調理器の入力電
力が小さい場合の各部の動作を示す波形図
の入力電力が大きい場合の各部の動作を示す波形図 (b)本発明の第5の実施例の誘導加熱調理器の入力電
力が小さい場合の各部の動作を示す波形図
の入力電力が大きい場合の各部の動作を示す波形図 (b)本発明の第6の実施例の誘導加熱調理器の入力電
力が小さい場合の各部の動作を示す波形図
構成を示す図
器の第一の鍋を用いた場合の各部の動作を示す波形図 (b)本発明の第7の実施例の誘導加熱調理器の第二の
鍋を用いた場合の各部の動作を示す波形図
路構成を示す図
図
Claims (8)
- 【請求項1】 電源に並列に接続された平滑コンデンサ
と前記電源の正極に接続されたチョークコイルと前記チ
ョークコイルの逆端と前記電源の負極に接続されたスイ
ッチング素子と前記スイッチング素子に並列に接続され
たダイオードと前記スイッチング素子に並列に配置され
互いに直列に接続された加熱コイルと共振コンデンサか
らなる高周波インバータと前記高周波インバータから高
周波磁界を受け加熱される鍋と前記スイッチング素子を
制御する制御手段を備え、前記スイッチング素子の駆動
周波数に比べて前記加熱コイルと前記共振コンデンサで
形成される共振電流周波数が2倍以上高い誘導加熱調理
器。 - 【請求項2】 共振電流周波数を100kHz以上とす
る請求項1記載の誘導加熱調理器。 - 【請求項3】 共振電流の零電流を検知する零電流検知
手段と零電流通過の回数をカウントするカウンターを備
え、あらかじめ定められた回数の零電流時にスイッチン
グ素子をオフする請求項1または2記載の誘導加熱調理
器。 - 【請求項4】 入力電力の制御をスイッチング素子のオ
フ時間で行う請求項1〜2記載の誘導加熱調理器。 - 【請求項5】 共振電流の零電流を通過する回数を変え
ることにより、入力電力を制御する請求項3記載の誘導
加熱調理器。 - 【請求項6】 スイッチング素子の駆動周波数を一定と
する請求項5記載の誘導加熱調理器。 - 【請求項7】 鍋の種類を検知する鍋判別手段と複数の
共振コンデンサと前記共振コンデンサを切り替える切り
替え手段を有し、前記鍋判別手段により判別された鍋に
応じて共振コンデンサを切り替え共振電流の周波数を変
化させる請求項1から6のいずれか一項記載の誘導加熱
調理器。 - 【請求項8】 鍋の重量を検知する鍋重量判別手段を備
え、前記鍋重量判別手段により鍋が設定値より軽い場合
には共振コンデンサを切り替え、共振電流周波数を高く
する請求項1から7のいずれか一項記載の誘導加熱調理
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24109499A JP4345151B2 (ja) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | 誘導加熱調理器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24109499A JP4345151B2 (ja) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | 誘導加熱調理器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001068260A true JP2001068260A (ja) | 2001-03-16 |
| JP4345151B2 JP4345151B2 (ja) | 2009-10-14 |
Family
ID=17069207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24109499A Expired - Fee Related JP4345151B2 (ja) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | 誘導加熱調理器 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP4345151B2 (ja) |
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