JP2008293871A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】天板上の任意の位置に被加熱物を載置できるとともに、ユーザが多数の被加熱物を加熱できるようにした誘導加熱調理器を提供する。
【解決手段】被加熱物を載置する天板１と、天板１の下に配設した加熱コイル８と、加熱コイル８に高周波電流を供給する回路３と、を備え、加熱コイル８を天板１の下に複数設けて各加熱コイル８を近接配置し、各加熱コイル８により加熱することができる領域を相互に連結した。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の加熱コイルを備えた誘導加熱調理器に関するものである。

従来、電磁誘導加熱調理器に関し、『小さい鍋を使用する場合でも効率よく加熱することができ、通常の大きさの鍋も使用することのできる電磁誘導加熱調理器を提供すること。』を目的とした技術として、『内部に複数の加熱コイル２，３、この加熱コイル２，３をそれぞれ駆動する駆動回路４，５、冷却ファン等が収容された筐体１と、筐体１の上部開口部に取付けられ加熱コイル２，３の直上にそれぞれ鍋位置表示部が設けられた天板８とを備え、複数の加熱コイル２，３のうち少なくとも１個の加熱コイルを他の加熱コイルの径と異なる径にすると共に、天板８に加熱コイル２，３の径にそれぞれ対応した大きさの鍋位置表示部を設けた。』というものが提案されている（特許文献１）。

特開２００４−１８６００２号公報（要約）

上記特許文献１に記載の技術では、加熱コイルの真上に被加熱物（鍋など）を置かなければならず、被加熱物を置く位置に制限があるため、ユーザの使用感を低減させてしまう場合があった。
また、加熱コイルの数に対応した被加熱物しか加熱できないという制限がある。例えば加熱コイルが３個であれば、最大３個の被加熱物しか加熱できない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、天板上の任意の位置に被加熱物を載置できるとともに、ユーザが多数の被加熱物を加熱できるようにした誘導加熱調理器を提供することを目的とする。

本発明に係る誘導加熱調理器は、被加熱物を載置する天板と、前記天板の下に配設した加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給する回路と、を備え、前記加熱コイルを前記天板の下に複数設けて各加熱コイルを近接配置し、前記各加熱コイルにより加熱することができる領域を相互に連結したを相互に連結したものである。

本発明に係る誘導加熱調理器では、加熱コイルを複数設けて各加熱コイルを近接配置し、天板上における各加熱コイルにより加熱することができる領域を相互に連結した。したがって、その加熱領域中のどこに被加熱物を載置しても、その直下には必ず加熱コイルが配置されているので、被加熱物の載置位置をユーザが任意に決定でき、ユーザの使用感が向上する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の構成を示すものである。
図１において、１は天板、２は本体筐体、３は高周波電流を供給する回路、４は電源スイッチ、６ａ〜６ｄは操作部、７は表示手段、８ａ〜８ｔは加熱コイルである。

天板１は、被加熱物を載置するためのものである。天板１を本体筐体２の上面に被せ、本体筐体２の内部構造を収納する。
本体筐体２の内部には、回路３、表示手段７、加熱コイル８ａ〜８ｔが収納される。
回路３は、後述の図２で説明する構成を有しており、加熱コイル８ａ〜８ｔに高周波電流を供給する。
操作部６ａ〜６ｄは、ユーザが加熱出力の調整を行うためのものである。
表示手段７は、液晶表示デバイス等で構成された画面表示装置で、天板１の該当箇所が透過して、表示内容を天板１の上から閲覧できるようになっている。

加熱コイル８ａ〜８ｔは、コイル径が１００ｍｍ以下のものを用い、コイルの縁同士の間隔が２０ｍｍ以下となるように配置する。加熱コイル８ａ〜８ｔ上面の面積（円部分の面積）の合計は、天板１の表面積の５０％以上となるようにする。
また、加熱コイル８ａ〜８ｔは、奥行き方向と横方向のそれぞれに、複数個並ぶように配置する。図１の配置例では、奥行き方向に最大４個（加熱コイル８ａ〜８ｄなど）、横方向に最大６個（加熱コイル８ａ、８ｅ、８ｉ、８ｋ、８ｍ、８ｑなど）の加熱コイルが配置されている。
このコイル径と配置については、後述の図３で改めて説明する。

図２は、図１における回路３の詳細構成を示すものである。
図２において、１０は商用交流電源、１１はダイオードブリッジ、１２は制御回路、１３ａは平滑コンデンサ、１４ａは入力電流検出抵抗、１５ａと１６ａはスイッチング素子、１７ａは共振コンデンサ、１８ａは加熱コイル電流検出抵抗である。
また、スイッチング素子１５ａと１６ａの出力端には、図１で説明した加熱コイル８ａが接続されている。

商用交流電源１０から供給される交流電流は、ダイオードブリッジ１１で全波整流された後、平滑コンデンサ１３ａで平滑化される。
制御回路１２は、スイッチング素子１５ａと１６ａを駆動制御する。スイッチング素子１５ａと１６ａの開閉動作により、高周波電流が加熱コイル８ａに供給される。また、制御回路１２は、後述の負荷判定処理を実行する。
入力電流検出抵抗１４ａは、スイッチング素子１５ａと１６ａに入力される電流値を検出する。
加熱コイル電流検出抵抗１８ａは、加熱コイル８ａに流れる電流値を検出する。

制御回路１２は、その機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアを用いて構成することもできるし、マイコンやＣＰＵ等の演算装置と、その上で実行されるソフトウェアとで構成することもできる。
なお、本実施の形態１における「負荷検出手段」は、制御回路１２と加熱コイル電流検出抵抗１８ａがこれに相当する。
また、「調整手段」は、操作部６ａ〜６ｄがこれに相当する。

なお、平滑コンデンサ１３ａ、入力電流検出抵抗１４ａ、スイッチング素子１５ａと１６ａ、共振コンデンサ１７ａ、および加熱コイル電流検出抵抗１８ａを１セットとし、このセットと同様の構成を、加熱コイル毎に設けている。
これらのセットそれぞれの構成は全て同様であるため、以後の説明は、加熱コイル８ａとその周辺の構成に関するものを中心に行う。

次に、図２の構成において、加熱コイル８ａに高周波電流を供給して被加熱物の加熱を行うときの動作を説明する。

（１）電源スイッチ４がＯＮされて、誘導加熱調理器が起動すると、制御回路１２は、加熱動作の実行に先立ち、次のステップ（２）〜（４）で説明するような負荷判定処理を実行する。
（２）制御回路１２は、被加熱物を加熱する際よりも高い周波数でスイッチング素子１５ａと１６ａを交互に駆動制御し、加熱コイル８ａに高周波電流を供給する。
（３）制御回路１２は、加熱コイル電流検出抵抗１８ａの検出値を取得する。

（４）加熱コイル８ａの上に負荷（被加熱物）が載置されている場合は、加熱コイル８ａから見たインピーダンスが大きくなるため、加熱コイル電流検出抵抗１８ａの検出値は小さくなる。また、負荷が載置されていない場合は、加熱コイル８ａから見たインピーダンスが小さくなるため、加熱コイル電流検出抵抗１８ａの検出値は大きくなる。
制御回路１２は、上述の基準にしたがって、加熱コイル電流検出抵抗１８ａの検出値と所定の閾値を比較するなどにより、負荷が載置されているか否かを検出する。

（５）制御回路１２は、加熱コイル８ａの上に負荷が載置されていることを検出した場合は、スイッチング素子１５ａと１６ａの駆動周波数を、加熱コイル８ａと共振コンデンサ１７ａにより定まる共振周波数に近づけるように制御する。
この制御動作により、加熱コイル８ａに流れる電流が増加し、入力電流検出抵抗１４ａの検出値が、操作部６ａ〜６ｄにより設定された入力値と一致するように制御される。
なお、操作部６ａ〜６ｄと各加熱コイルとの関係は、後述の図４で説明する。

（６）制御回路１２は、加熱コイル８ｂ〜８ｔについても、上述のステップ（２）〜（５）と同様の処理を実行し、各加熱コイルの加熱動作を制御する。

なお、上述のステップ（２）〜（４）で説明した負荷判定処理は、一例を示したものであり、例えば回路３への印加電圧と加熱コイル電流の間の位相差を用いるなど、その他の公知の負荷判定手法を用いてもよい。

図３は、図１の誘導加熱調理器に被加熱物を載置した状態で真上からみた図である。
図３において、点線は被加熱物の載置範囲を示しており、図３の例では４つの被加熱物を天板１の上に載置したものと仮定している。

ここで、図３のような加熱コイルのコイル径と配置について、従来例と比較しながら説明する。

特許文献１に記載のような従来の加熱コイル配置では、加熱コイル径よりも小さな被加熱物を加熱する場合は、被加熱物の径からはみ出した部分の加熱コイルから生じる磁力線が被加熱物と交差しないため、その磁力線は被加熱物の加熱に寄与できず、加熱効率が悪い。
また、加熱コイル径よりも大きな被加熱物を加熱する場合は、加熱コイルから生じる磁力線が被加熱物の一部分にしか交差しないため、加熱ムラが発生する。

一方、本実施の形態１にかかる誘導加熱調理器では、図３に示すように、被加熱物の径と比較して小さな小径コイルを多数配置しているので、表示手段７の周辺や天板１の縁などを除き、天板１上のどこに被加熱物を載置しても、加熱コイルから生じる磁力線と被加熱物が必ず交差する。
したがって、被加熱物の径の大小や載置位置に関わらず、加熱効率が良くなり、かつ加熱ムラが生じることもなくなる。

加熱コイルの径、加熱コイルの縁同士の間隔、加熱コイルの上面面積が天板１に対して占める割合、加熱コイルの数などは、対象とする被加熱物の大きさや種類などに応じて適切に設計する。
本実施の形態１では、これらの数値について１例を挙げているが、これらは一般的な被加熱物に対して汎用的に対応できると思われるものであり、本発明の適用対象はこれらの数値に限られるものではない。

次に、図３のように被加熱物を載置した場合における、本実施の形態１に係る誘導加熱調理器の動作について、簡単に説明する。

（１）ユーザが電源スイッチ４をＯＮし、誘導加熱調理器が起動する。
（２）制御回路１２は、加熱動作に先立ち、先に説明した負荷判定処理を、各加熱コイル８ａ〜８ｔについて実施する。図３の例では、加熱コイル８ａ、８ｄ、８ｉ、８ｎ、８ｏ、８ｒ、８ｓの上に被加熱物が載置されているものと判定される。

（３）制御回路１２は、ステップ（２）の判定結果と、操作部６ａ〜６ｄとの対応関係とを、後述の図４のように画面表示するように、表示手段７へ指示を出す。表示手段７は、後述の図４のような画面表示を行う。
（４）制御回路１２は、ステップ（２）で被加熱物が載置されているものと判定した加熱コイルに高周波電流を流すように、スイッチング素子１５ａ、１６ａを駆動制御する。
なお、加熱出力は、操作部６ａ〜６ｄで設定されているものと一致するようにする。操作部６ａ〜６ｄと各加熱コイルとの関係は、後述の図４で説明する。

図４は、被加熱物を図３のように載置した場合の、表示手段７の画面表示例である。
図４において、中央の矩形領域は、天板１を真上から見た様子を表している。
制御回路１２は、加熱コイルの上に被加熱物が載置されていることを検出すると、その加熱コイルの上に相当する領域を、図４のように円で囲んで画面表示するように、表示手段７へ指示を出す。

なお、負荷検出処理の実行時における加熱コイル電流検出抵抗１８ａの検出値などに基づき、被加熱物の大きさ等を推定し、それに合わせて円の大きさ等を調整してもよい。
また、隣接する加熱コイルについて被加熱物の載置を検出した場合は、被加熱物の径が大きいものと判定し、表示する円の大きさもこれに対応して大きく表示するようにしてもよい。

また、図４の円の下に表示している数値は、操作部６ａ〜６ｄによる加熱出力の設定値を表している。
加熱コイル８ａ〜８ｔは、それぞれが操作部６ａ〜６ｄのいずれかに対応付けられている。ユーザが操作部６ａ〜６ｄを操作して加熱出力を設定すると、その設定値が制御回路１２に出力され、制御回路１２は、その設定値に基づき各加熱コイル８ａ〜８ｔに流す高周波電流を制御する。

制御回路１２は、表示手段７に対し、天板１に載置された被加熱物の検出結果とともに、対応する操作部６ａ〜６ｄの名称等と、該当する操作部の加熱出力設定値とを表示するように指示を出す。
図４の例では、ユーザが加熱コイル８ｄの上に載置されている被加熱物を加熱したい場合には、操作部６ｂを操作して加熱出力を設定すればよいことが分かる。制御回路１２はその設定値に応じて加熱コイルに流す高周波電流を制御する。
このような表示手段７の画面表示により、ユーザは、被加熱物が載置されている加熱コイルのみ通電し、かつ被加熱物の大きさ等に合わせて適切な加熱出力値を容易に設定することができる。

もし、被加熱物が載置されていない加熱コイルについて加熱出力の設定がなされた場合には、その旨の警告表示等を表示手段７に画面表示するようにしてもよい。これにより誘導加熱調理器の安全性が高まる。
さらには、上記の警告を画面表示したまま一定時間が経過した際に加熱コイルの通電を自動的に遮断するなどしてもよい。これらの判定処理は、制御回路１２にあらかじめ組み込んでおく。

なお、操作部６ａ〜６ｄと、加熱コイル８ａ〜８ｔとの対応関係は、加熱コイルの数に応じて適宜設定しておく。
例えば、操作部と加熱コイルが同数であれば、それぞれ１対１に対応付ければよいし、図１のように加熱コイルの方が多ければ、１ないし複数の加熱コイルをグループ化し、そのグループ毎に操作部に割当てればよい。

以上のように、本実施の形態１によれば、被加熱物と比較して小径の加熱コイルを多数配置しているので、被加熱物の径の大小や載置位置に関わらず、加熱効率が良く、かつ加熱ムラのない誘導加熱調理器を提供することができる。

また、ユーザは、表示手段７の画面表示により、被加熱物の載置位置を確認しながら、操作部６ａ〜６ｄを使用して、加熱コイル毎（もしくは、１ないし複数の加熱コイルグループ毎）に加熱出力を設定することができるので、被加熱物の大きさや種類等に応じて適切な加熱出力の制御を容易に行うことができる。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る誘導加熱調理器の回路３の構成図である。回路３以外の構成については、実施の形態１の図１と同様であるため、説明を省略する。また、図５において、図２と同様の構成には同じ符号を付して説明を省略する。
以下、図２と異なる点を中心に説明する。

図５において、加熱コイル８ａと８ｃを組にし、いずれの加熱コイルに通電するかを切り替えるスイッチ１９ａを新たに設けた。スイッチ１９ａは、制御回路１２が出力する切替指示信号に基づいて、高周波電流を供給する加熱コイルを切り替える。
同様に、加熱コイル８ｂと８ｄを組にし、以下同様に加熱コイルの組を構成して、全ての加熱コイルについてそれぞれスイッチ１９ａ〜１９ｊの配下に置く。

平滑コンデンサ１３ａ、入力電流検出抵抗１４ａ、スイッチング素子１５ａと１６ａ、共振コンデンサ１７ａ、加熱コイル電流検出抵抗１８ａ、およびスイッチ１９ａを１セットとし、このセットと同様の構成を、加熱コイルの組毎に設けている。
このセットの動作は全て同様であるため、以下の説明は、加熱コイル８ａ、８ｃとその周辺の構成に関するものを中心に行う。

なお、本実施の形態２における「切替手段」は、スイッチ１９ａ〜１９ｊがこれに相当する。

次に、図５の構成において、加熱コイル８ａまたは８ｃに高周波電流を供給して被加熱物の加熱を行うときの動作を説明する。

（１）電源スイッチ４がＯＮされて、誘導加熱調理器が起動すると、制御回路１２は、加熱動作の実行に先立ち、次のステップ（２）〜（５）で説明するような負荷判定処理を実行する。
（２）制御回路１２は、スイッチ１９ａを加熱コイル８ａ側にセットした上で、被加熱物を加熱する際よりも高い周波数でスイッチング素子１５ａと１６ａを交互に駆動制御し、加熱コイル８ａに高周波電流を供給する。
（３）制御回路１２は、加熱コイル電流検出抵抗１８ａの検出値を取得する。

（４）制御回路１２は、実施の形態１で説明した基準にしたがって、加熱コイル電流検出抵抗１８ａの検出値と所定の閾値を比較するなどにより、加熱コイル８ａの上方に負荷が載置されているか否かを検出する。
（５）制御回路１２は、スイッチ１９ａを加熱コイル８ｃ側に切り替え、同様の負荷判定処理を実行する。

（６）制御回路１２は、負荷が載置されていることを検出した加熱コイル側にスイッチ１９ａを切り替え、スイッチング素子１５ａと１６ａの駆動周波数を、その加熱コイルと共振コンデンサ１７ａにより定まる共振周波数に近づけるように制御する。
なお、両方の加熱コイルにて負荷を検出した場合は、インピーダンスが高い方にスイッチ１９ａを切り替える。
この制御動作により、該当する加熱コイルに流れる電流が増加し、入力電流検出抵抗１４ａの検出値が、操作部６ａ〜６ｄにより設定された加熱出力値と一致するように制御される。

（７）制御回路１２は、その他の加熱コイルの組についても、上述のステップ（２）〜（６）と同様の処理を実行し、各加熱コイルの加熱動作を制御する。

図５では、２つの加熱コイルを組にしてスイッチにより高周波電流を供給する先を切り替える構成を説明したが、組にする加熱コイルは２つに限られるものではなく、任意の個数を組にすることができる。組を構成する加熱コイルが１つのみでもよい。

また、組にした加熱コイルのうち、必ずしもいずれか１つのみに高周波電流を供給するように構成する必要はなく、例えば３つの加熱コイルを組にした場合には、そのうち２〜３個の加熱コイルを供給対象とするように、スイッチと切替処理を構成してもよい。
また、被加熱物が載置されたことを複数の加熱コイルについて検出した場合は、検出した全ての加熱コイルを通電するようにしてもよい。

さらには、図５では、加熱コイルの組とその周辺の構成からなるセットはそれぞれ同じ構成としたが、必ずしも全てのセットの構成を同じにする必要はなく、例えば加熱コイルの配置に応じて任意の構成をとることができる。

なお、加熱コイルの組の数と、操作部の数とは、必ずしも同数にする必要はない。
図３〜図４を例に説明すると、加熱コイルの組は１０組存在するが、操作部の数も１０個必要であるわけではなく、図４のように複数の組をまとめて操作するように構成しても十分に機能する。

以上のように、本実施の形態２によれば、１ないし複数の加熱コイルを組にして各組毎にスイッチを設け、その組の中でスイッチを切り替えて、高周波電流を供給する加熱コイルを切り替えるので、加熱コイル毎に高周波電流供給のための回路を設ける必要がなく、製造コストやサイズ小型化などの観点から有利である。

実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３に係る誘導加熱調理器における加熱コイルの配置を真上からみた図である。
図６の加熱コイル配置では、図３の配置と異なり、奥行き方向と横方向のそれぞれについて、加熱コイルの中心をずらして交互に並べた配置としている。この配置により、加熱コイル同士を密着させて配置することができるので、被加熱物の配置される加熱コイルの面積を増やすことができ、効率の良い加熱動作が可能となる。

実施の形態４．
図７は、本発明の実施の形態４に係る誘導加熱調理器において、加熱コイルに流す電流の向きを示すものである。各加熱コイルに流す電流の向きを同じ方向にするため、発生する磁束の向きも同一となるので、加熱コイル同士で磁界を打ち消すことを防止でき、効率の良い加熱が行なえる。

実施の形態１に係る誘導加熱調理器の構成を示すものである。 図１における回路３の詳細構成を示すものである。 図１の誘導加熱調理器に被加熱物を載置した状態で真上からみた図である。 被加熱物を図３のように載置した場合の、表示手段７の画面表示例である。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器の回路３の構成図である。 実施の形態３に係る誘導加熱調理器における加熱コイルの配置を真上からみた図である。 実施の形態４に係る誘導加熱調理器において、加熱コイルに流す電流の向きを示すものである。

符号の説明

１ 天板、２ 本体筐体、３ 回路、４ 電源スイッチ、６ａ〜６ｄ 操作部、７ 表示手段、８ａ〜８ｔ 加熱コイル、１０ 商用交流電源、１１ ダイオードブリッジ、１２ 制御回路、１３ａ 平滑コンデンサ、１４ａ 入力電流検出抵抗、１５ａ、１６ａ スイッチング素子、１７ａ 共振コンデンサ、１８ａ 加熱コイル電流検出抵抗、１９ａ スイッチ。

Claims (13)

1. 被加熱物を載置する天板と、
   前記天板の下に配設した加熱コイルと、
   前記加熱コイルに高周波電流を供給する回路と、
   を備え、
   前記加熱コイルを前記天板の下に複数設けて各加熱コイルを近接配置し、
   前記各加熱コイルにより加熱することができる領域を相互に連結した
   ことを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 前記天板に被加熱物が載置されたことを検出する負荷検出手段を備え、
   前記負荷検出手段は、
   前記加熱コイルの上方に被加熱物が載置されたことを前記加熱コイル毎に検出し、
   前記回路は、
   上方に被加熱物が載置されたことを前記負荷検出手段が検出した加熱コイルのみに高周波電流を供給する
   ことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 前記天板に被加熱物が載置されたことを検出する負荷検出手段と、
   前記回路が出力する高周波電流を供給する加熱コイルを切り替える切替手段と、
   を備え、
   前記負荷検出手段は、
   前記加熱コイルの上方に被加熱物が載置されたことを前記加熱コイル毎に検出し、
   前記切替手段は、
   上方に被加熱物が載置されたことを前記負荷検出手段が検出した加熱コイルのみに高周波電流を供給する
   ことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
4. １ないし複数の前記加熱コイルからなる加熱コイルグループと、
   その加熱コイルグループ毎に設けられた前記切替手段と、
   からなるセットを１ないし複数備え、
   前記切替手段は、
   対応する加熱コイルグループ内において、高周波電流を供給する加熱コイルを切り替える
   ことを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱調理器。
5. 前記加熱コイルの加熱出力の調整を行う調整手段を備え、
   前記調整手段を、
   １ないし複数の前記加熱コイル毎に設けた
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
6. 前記負荷検出手段が検出した被加熱物の載置位置と、前記調整手段により調整された加熱出力値と、を表示する表示手段を備えた
   ことを特徴とする請求項５に記載の誘導加熱調理器。
7. 前記加熱コイルの縁同士の間隔を２０ｍｍ以内とした
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
8. 前記加熱コイルの最大径を１００ｍｍ以内とした
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
9. 前記加熱コイルを４個以上備えた
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
10. 前記加熱コイルの上面面積の合計が、前記天板の表面積に対して５０％以上である
    ことを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
11. 前記加熱コイルを、奥行き方向と横方向にそれぞれ複数個配置した
    ことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
12. 前記加熱コイルの中心位置をずらして配置した
    ことを特徴とする請求項１１に記載の誘導加熱調理器。
13. 前記回路は、
    前記加熱コイルに流れる電流の向きが同方向となるように前記高周波電流を供給する
    ことを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の誘導加熱調理器。

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