JP2014039790A

JP2014039790A - 誘導加熱式炊飯器

Info

Publication number: JP2014039790A
Application number: JP2013068684A
Authority: JP
Inventors: Hideki Morozumi; 英樹両角; Hirokazu Yamaji; 宏和山地; Yasuhiko Tanaka; 靖彦田中; Seiichi Takakura; 誠一高椋
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2014-03-06
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: JP6029012B2

Abstract

【課題】電源電圧が１００Ｖ系と２００Ｖ系という大きく異なる地域でも蓋加熱コイルのターン数や側面加熱コイルのターン数を安易に増やすことなく蓋加熱部と鍋の側面部の加熱比率を容易に同じとすることができる誘導加熱式炊飯器の構成を実現する。
【解決手段】誘導加熱式炊飯器は、蓋加熱コイル８と側面加熱コイル５の直列回路に加熱には寄与しない補助コイル２４を直列接続でき得る構成とし、１００Ｖ系の電源電圧のときは補助コイル２４をはずし、２００Ｖ系電源電圧の時は補助コイル２４を取り付ける構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、鍋と蓋を誘導加熱して炊飯する誘導加熱式炊飯器に関するものである。

炊飯器においては、炊飯終了時や保温時おける鍋内の水蒸気が蓋部分や鍋の側面部分に結露して、その水滴がご飯に滴下し、ご飯の白化や、ご飯がべちゃつくという問題がある。このような問題を解決するために、従来の炊飯器においては、蓋部分を加熱する蓋加熱手段と、鍋の側面部分を加熱する側面加熱手段とを備えた構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

上記のように構成された炊飯器においては、蓋加熱手段と側面加熱手段が、加熱コイルから発生する磁界により蓋や鍋の側面部を誘導加熱する方式を用いており、即ち、炊飯器においては、蓋を誘導加熱する蓋加熱コイルと、鍋の側面部を誘導加熱する側面加熱コイルと、蓋加熱コイルと側面加熱コイルに対して高周波電流を供給するインバータ回路と、を備えている（例えば、特許文献２参照）。

特公平８−１３２８９号公報特開平５−２６１０１９号公報

上記のように構成された従来の炊飯器においては、炊飯終了時や保温時おける蓋や鍋の側面部の結露を防止するためには、蓋加熱コイルと側面加熱コイルに入力する高周波電流を制御して、蓋や鍋の側面部を所定温度に保持する必要がある。特に、電源電圧が異なる環境で炊飯器を使用する場合においては、加熱コイルの特性を変更する必要があった。例えば、上記のような従来の炊飯器の構成においては、交流電源の電圧が１００Ｖ系地域のときと２００Ｖ系地域のときで蓋を加熱する蓋加熱コイルと、鍋の側面部を加熱する側面加熱コイルのインダクタンス値を大きく変更する必要があった。

蓋加熱コイルと側面加熱コイルの直列回路に高周波電流を供給するインバータに対して、例えば、１００Ｖ、２００Ｗの入力電力を交流電源から供給した場合と、同一の直列回路に対して２００Ｖ、２００Ｗの入力電力を交流電源から供給した場合とでは、蓋加熱コイルと側面加熱コイルの直列回路に流れる電流が異なっている。実験的には、２００Ｖの入力電力が交流電源から供給された場合には、１００Ｖの入力電力が交流電源から供給された場合に比べて、蓋加熱コイルと側面加熱コイルの直列回路に流れる電流値は若干小さくなることがわかっている。インバータに対する入力電圧が高くなると、加熱コイルの周波数が高くなり、加熱コイルのインダクタンス値が小さくなり、加熱コイルの抵抗は大きくなる。その結果、加熱コイルに流れる電流値は小さくなる。このように、加熱コイルのインダクタンス値（Ｌ）が小さくなり、加熱コイルに流れる電流値（Ｉ）が小さくなると、加熱コイルに並列または直列に接続したコンデンサの共振電圧（Ｖ）は小さくなる。

このことは、一般的な共振回路で用いられる下記式（１）によりで容易に推測することができる。式（１）においては、加熱コイルに並列または直列に接続したコンデンサの容量（Ｃ）は一定である。

１／２ＬＩ^２＝１／２ＣＶ^２（１）

Ｌ：加熱コイルのインダクタンス値
Ｉ：加熱コイルの電流値
Ｃ：加熱コイルに並列または直列に接続したコンデンサの容量
Ｖ：共振電圧；加熱コイルに並列または直列に接続したコンデンサの両端電圧

インバータに対して２００Ｖの電力を供給する場合において、１００Ｖの電力を供給する場合と同じ回路構成（共振電圧が１００Ｖ）のままだと、インバータを構成するスイッチング素子のオン時に高いターンオン電圧が発生し、雑音端子電圧の増加やスイッチング素子のターンオン時の損失が大きくなるという課題を有していた。

この課題を解決するために、従来においては、一般的に、加熱コイルのターン数を増やして、加熱コイルのインダクタンス値を増やす方法が採用されてきた。

しかしながら、蓋加熱コイルと側面加熱コイルとの加熱比率（ワット数[Ｗ]の比率）を１００Ｖ仕様の炊飯器と２００Ｖ仕様の炊飯器で同じにすることは極めて難しく、例えば、単純に加熱コイルのターン数を増やすと加熱コイル全体の幅が広くなり、加熱分布自体が変化する。

１００Ｖ仕様と２００Ｖ仕様において、加熱コイル全体の幅を同じにすると、加熱コイルの厚みが増加し、１００Ｖ仕様で使用していた蓋や筺体を、２００Ｖ仕様では使用できなくなる場合がある。また、加熱コイルのコイル線自体を細くして、蓋加熱コイルと側面加熱コイルを同じ加熱比率とすることは可能であるが、ターン数が異なるため、加熱が集中する領域は同じであっても磁束の集中の度合いが異なり、加熱分布が微妙に異なってしまうという問題を有する。したがって、１００Ｖ仕様の炊飯器と２００Ｖ仕様の炊飯器をまったく同じ構成により対応させることは困難であった。

上記のように、炊飯終了時や保温時において、蓋や鍋の側面部に水分が結露して、その露がご飯に滴下して白化や、べちゃつきとならないように、蓋を加熱する蓋加熱コイルと鍋の側面部を加熱する側面加熱コイルとの加熱比率を調整して対応しているが、１００Ｖ仕様の炊飯器で調整した蓋加熱コイルと側面加熱コイルでは、２００Ｖ仕様の炊飯器としてはインバータ回路を動作させるときのインダクタンス値が十分ではなく、加熱比率を精度高く調整できず使用することができないという課題を有していた。また、２００Ｖ仕様の炊飯器においては、１００Ｖ仕様の炊飯器に比べて、加熱コイルのターン数を増や必要があり、炊飯器自体を構造的に大きくしなければならないという課題を有していた。

また、２００Ｖ仕様の炊飯器において、蓋加熱コイルと側面加熱コイルのターン数を増やした場合には、加熱分布が１００Ｖ仕様の炊飯器の場合と変化してしまい、設計時の段階から蓋加熱コイルと側面加熱コイルを調整する必要があった。

本発明は、前記の従来の炊飯器における課題を解決するものであり、電源電圧が異なる地域において使用する場合においても、蓋加熱コイルと側面加熱コイルの加熱比率を変えることなく、蓋加熱コイルと側面加熱コイルを有する直列回路のインダクタンス値を容易に変更することができる誘導加熱式炊飯器を提供することを目的とする。

本発明の誘導加熱式炊飯器は、
交流電源から電源が供給されて炊飯動作を行う炊飯器本体と、
前記炊飯器本体の内部に収納される鍋と、
前記鍋の底部を誘導加熱する底面加熱コイルと、
前記底面加熱コイルに高周波電流を供給する底面インバータ回路と、
前記鍋を開閉自在に覆う蓋と、
前記蓋を誘導加熱する蓋加熱コイルと、
前記鍋の側面部を誘導加熱する側面加熱コイルと、
前記蓋加熱コイルと前記側面加熱コイルとに高周波電流を供給する蓋・側面インバータ回路と、
前記底面インバータ回路と前記蓋・側面インバータ回路が前記底面加熱コイルと前記蓋加熱コイルと前記側面加熱コイルとに対して炊飯動作に応じて高周波電流を供給するように制御する制御回路と、を備え、
前記蓋加熱コイルと前記側面加熱コイルが直列に接続され、前記蓋加熱コイルと前記側面加熱コイルとの直列回路に対して補助コイルが直列に接続され得るように構成されており、前記交流電源からの電源電圧に対応して前記補助コイルが接離可能に構成されている。上記のように構成された誘導加熱式炊飯器においては、例えば、電源電圧が１００Ｖ系地域と２００Ｖ系地域というように電源電圧が大きく異なる地域でも蓋加熱コイルのターン数や側面加熱コイルのターン数を安易に増やすことなく蓋と鍋の側面部の加熱比率を容易に同じとすることができる。なお、本発明の誘導加熱式炊飯器においては、蓋加熱コイルと側面加熱コイルの直列回路に加熱には寄与しない補助コイルを直列接続でき得る構成であるため、例えば１００Ｖ系の電源電圧のときには補助コイルをはずしてインダクタンス値を減らし、２００Ｖ系の電源電圧のときには補助コイルを取り付けてインダクタンス値を増やす構成とする。

本発明は、電源電圧が異なる仕様においても、蓋加熱コイルと側面加熱コイルの加熱比率を変えることなく、蓋加熱コイルと側面加熱コイルを有する直列回路のインダクタンス値を容易に変更することができる誘導加熱式炊飯器を提供することを目的とする。

本発明に係る実施の形態１の誘導加熱式炊飯器を示す縦断面図実施の形態１の誘導加熱式炊飯器における２００Ｖ仕様の場合の電気回路図実施の形態１の誘導加熱式炊飯器における１００Ｖ仕様の場合の電気回路図実施の形態１の誘導加熱式炊飯器における補助コイルの構成図実施の形態１の誘導加熱式炊飯器における別の補助コイルの構成図

本発明における第１の態様の誘導加熱式炊飯器は、
交流電源から電源が供給されて炊飯動作を行う炊飯器本体と、
前記炊飯器本体の内部に収納される鍋と、
前記鍋の底部を誘導加熱する底面加熱コイルと、
前記底面加熱コイルに高周波電流を供給する底面インバータ回路と、
前記鍋を開閉自在に覆う蓋と、
前記蓋を誘導加熱する蓋加熱コイルと、
前記鍋の側面部を誘導加熱する側面加熱コイルと、
前記蓋加熱コイルと前記側面加熱コイルとに高周波電流を供給する蓋・側面インバータ回路と、
前記底面インバータ回路と前記蓋・側面インバータ回路が前記底面加熱コイルと前記蓋加熱コイルと前記側面加熱コイルとに対して炊飯動作に応じて高周波電流を供給するように制御する制御回路と、を備え、
前記蓋加熱コイルと前記側面加熱コイルが直列に接続され、前記蓋加熱コイルと前記側面加熱コイルとの直列回路に対して補助コイルが直列に接続され得るように構成されており、前記交流電源からの電源電圧に対応して前記補助コイルが接離可能に構成されている。上記のように構成された本発明における第１の態様の誘導加熱式炊飯器は、電源電圧が異なる仕様においても、蓋加熱コイルと側面加熱コイルの加熱比率を変えることなく、蓋加熱コイルと側面加熱コイルを有する直列回路のインダクタンス値を容易に変更することができる。

本発明における第２の態様の誘導加熱式炊飯器は、前記の第１の態様において、前記補助コイルが前記蓋加熱コイルおよび前記側面加熱コイルとは異なる単一のコイルで構成されており、前記交流電源の電源電圧が第１の電圧系のとき前記補助コイルが外され、前記交流電源の電源電圧が第２の電圧系のとき前記補助コイルが取り付けられるよう構成されている。このように構成された第２の態様の誘導加熱式炊飯器は、炊飯器の加熱には寄与しない補助コイルが接離可能に構成されており、例えば電源電圧が第１の電圧系として１００Ｖ系地域では補助コイルを使用せず、電源電圧が第２の電圧系として２００Ｖ系地域では補助コイルを蓋加熱コイルと側面加熱コイルの直列回路に直列接続することによりインダクタンス値を増やすことが可能となる。このため、第２の態様の誘導加熱式炊飯器においては、蓋加熱コイルと側面加熱コイルのインダクタンス値、および加熱コイルの形状を変更することなく、蓋加熱コイルと側面加熱コイルの加熱比率を電源電圧が異なる地域においても同じとすることができる。

本発明における第３の態様の誘導加熱式炊飯器は、前記の第１の態様または第２の態様における前記蓋加熱コイルと前記側面加熱コイルと前記補助コイルの直列回路において、前記補助コイルが前記蓋加熱コイルに比べて前記交流電源側から電気的に離れた回路に接続されている。このように構成された第３の態様の誘導加熱式炊飯器は、補助コイルを蓋加熱コイルに比べて交流電源から離した回路に接続するよう構成することにより、蓋加熱コイルと側面加熱コイルの共振電圧が高くなることを防止することができる。また、蓋加熱コイルの電圧を低くすることが可能となり、蓋加熱コイルからの配線における他の部材との絶縁距離を短くすることができ、炊飯器本体と蓋との間のヒンジ部に蓋加熱コイルのリード線が通るため、ヒンジ部の内部において蓋加熱コイルのリード線の絶縁距離を短く抑えることができ、炊飯器のコンパクト化を図ることができる。

本発明における第４の態様の誘導加熱式炊飯器は、前記の第１の態様から第３の態様のいずれかの態様における前記補助コイルは、棒状のフェライトに前記蓋加熱コイルまたは前記側面加熱コイルのリード線と同等の線材を巻きつけて構成されている。このように構成された第４の態様の誘導加熱式炊飯器においては、インダクタンス値を増やすことができる補助コイルをコンパクトな構成で容易に加工することができ、炊飯器内部への実装が容易となる。また、蓋加熱コイルもしくは側面加熱コイルの製造時において一緒に当該補助コイルを製造することができるため、炊飯器としての製造が容易なものとなる。また、このように構成された補助コイルは、棒状のフェライトを使用することにより、閉磁路のフェライトよりも飽和しにくく、大きな電流でもインダクタンス値が変動しにくいため、安定したインダクタンス値を確保することができる。

本発明における第５の態様の誘導加熱式炊飯器は、前記の第１の態様から第４の態様のいずれかの態様における前記底加熱コイルの外周に金属材料で構成したループ状の反射枠を有し、前記補助コイルは前記反射枠より外周側に配置されている。このように構成された第５の態様の誘導加熱式炊飯器においては、補助コイルから洩れる磁束の影響を鍋や蓋に対して与えない構成となる。

以下、本発明に係る実施の形態として誘導加熱式炊飯器について、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、本発明の誘導加熱式炊飯器は、以下の実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、以下の実施の形態において説明する技術的思想と同等の技術的思想に基づいて構成される誘導加熱装置を含むものである。

（実施の形態１）
図１は、本発明に係る実施の形態１の誘導加熱式炊飯器を示す縦断面図である。
図１に示すように、炊飯器本体１には、その内部に米と水を入れる鍋２を着脱自在に収納可能な鍋収納部３が設けられている。その鍋収納部３の底部の外面には鍋２の底部に対向するように渦巻状に巻かれた底面加熱コイル４が配置されており、底面加熱コイル４から発生する磁界により鍋収納部３に収納された鍋２の底部が誘導加熱されるよう構成されている。さらに、鍋２の側面部に対向するように円筒状に巻かれた側面加熱コイル５が配置されており、側面加熱コイル５から発生する磁界により鍋２の側面部を誘導加熱するよう構成されている。側面加熱コイル５は約１０ターンほど巻かれている場合が多く、鍋２を載置したときに約２０μＨのインダクタンス値となるよう設定されている。

炊飯器本体１の上面開口部には、鍋収納部３に対して鍋２を着脱できるように開閉自在な蓋である外蓋６が設けられている。蓋である外蓋６はヒンジ部を介して炊飯器本体１に対して回動可能に設けられており、外蓋６は開放する方向に付勢されている。また、外蓋６には炊飯器本体１と係合して外蓋６が炊飯器本体１の上面開口部を閉成できるよう構成されている。

外蓋６においては、鍋収納部３に収納された鍋２に対応する面には着脱自在な蓋加熱部７が取り付けられている。また、外蓋６の内部には蓋加熱部７に対向するように渦巻状に巻かれた蓋加熱コイル８が設けられており、蓋加熱コイル８において発生する磁界により蓋加熱部７が誘導加熱されるよう構成されている。

一般的に、蓋加熱コイルは、その形状によりインダクタンス値の変化が大きく、蓋の形状によって蓋加熱コイルの巻き数が１０ターン〜２０ターンほどの間に設定される。したがって、蓋加熱コイルのインダクタンス値は、巻き数に応じて変動する。実施の形態１の誘導加熱式炊飯器においては、蓋加熱部７を配置した状態で蓋加熱コイル８のインダクタンス値が２０μＨ〜３０μＨほどとなる。

なお、実施の形態１の誘導加熱式炊飯器において、側面加熱コイル５と蓋加熱コイル８の位置関係は、当該炊飯器を鉛直上方から見た場合、側面加熱コイル５の巻き中心部と蓋加熱コイル８の巻き中心部は略同一位置となるよう配置されている。即ち、側面加熱コイル５の巻きの中心と蓋加熱コイル８の巻きの中心が略鉛直線上にとなっている。また、蓋加熱コイル８は側面加熱コイル５の巻き中心部にあるコイル開口部分に包含される構成である。

実施の形態１の誘導加熱式炊飯器においては、蒸気発生部５０が設けられている。蒸気発生部５０は、炊飯器本体１において、着脱可能で略有底円筒形の容器である水容器９と、この水容器９を収納する水容器収納部１０と、容器加熱コイル１１とを備えている。蒸気発生部５０においては、容器加熱コイル１１が発生する磁界により水容器９を誘導加熱する構成である。

容器加熱コイル１１の側面加熱コイル５に対する位置関係は、当該炊飯器を鉛直上方から見た場合、容器加熱コイル１１のコイル開口部分が側面加熱コイル５のコイル開口部分と交差しない位置、若しくは包含されない位置に配置されている。

また、炊飯器本体１の下方部には、底面加熱コイル４に高周波電流を供給する底面インバータ回路１８（図２参照）、側面加熱コイル５と蓋加熱コイル８に高周波電流を供給する蓋・側面インバータ回路１９（図２参照）、および容器加熱コイル１１に高周波電流を供給する容器インバータ回路３３（図２参照）を搭載する加熱基板１２が配置されている。

さらに、外蓋６の内部には、底面インバータ回路１８と蓋・側面インバータ回路１９と容器インバータ回路３３とを制御する制御回路２９、および当該炊飯器を操作するための操作キーが搭載されている制御基板１３が配置されている。

図１において、二点鎖線で図示したように、底面加熱コイル４の外周にはアルミ材がループ状に巻かれた反射枠３２が配設されており、底面加熱コイル４からの漏れ磁界を打ち消すように電流を流す構成となっている。

実施の形態１の誘導加熱式炊飯器（２００Ｖ仕様）においては、蓋加熱コイル８と側面加熱コイル５の直列回路に補助コイル２４が直列に接続されている（図２参照）。補助コイル２４は、反射枠３２と加熱基板１２との間に配置されている。即ち、補助コイル２４は反射枠３２より外周側に配置されている。このように補助コイル２４が配置されることにより、補助コイル２４から洩れる磁界がアルミ反射枠３２に遮られて、鍋２に対して加熱の影響を与えないよう構成されている。

補助コイル２４の一方の端子線が側面加熱コイル５の一方の端子線に中継コネクタを介して接続されており、補助コイル２４の他方の端子線が加熱基板１２に設けられた基板コネクタに接続されている。

上記のように構成された第２の電圧仕様である２００Ｖ仕様の誘導加熱式炊飯器の回路構成を、第１の電圧仕様である１００Ｖ仕様の誘導加熱式炊飯器に適用する場合には、側面加熱コイル５と加熱基板１２のスイッチング素子との間でコネクタ接続された補助コイル２４を外して、側面加熱コイル５を加熱基板１２のスイッチング素子のコネクタに直接接続して対応することができる。

ただし、上記のように側面加熱コイル５を加熱基板１２のスイッチング素子にコネクタを介して接続する構成は、例示であり、例えば蓋加熱コイルに対して補助コイルをコネクタ接続する構成でもよい。また、補助コイル２４をコネクタを介して接続する構成ではなく、補助コイルを、直接、蓋加熱コイルまたは側面加熱コイルに接続する構成でもよい。

図２は本発明に係る実施の形態１の誘導加熱式炊飯器における構成の一部をブロック化して示した要部回路図である。図２に示す誘導加熱式炊飯器は、入力される交流電源１４が第２の電圧である２００Ｖ仕様の炊飯器の一例である。

図２に示すように、当該炊飯器を交流電源１４に接続すると、加熱基板１２上に搭載されたダイオードブリッジ１５を介して全波整流され、チョークコイル１６、コンデンサ１７を介して、底面インバータ回路１８と蓋・側面インバータ回路１９と容器インバータ回路３３に電源が供給される。なお、実施の形態１の誘導加熱式炊飯器には、交流電源１４の電源電圧を検知する電源電圧検知回路３０が設けられている。

底面インバータ回路１８は、底面加熱コイル４に並列接続されたにコンデンサ２０と、底面加熱コイル４とコンデンサ２０の並列回路にスイッチングユニット２３が直列に接続されている。スイッチングユニット２３は、スイッチング素子であるＩＧＢＴ２２と、このＩＧＢＴ２２に対して逆接続されたダイオード２１とを有して構成される。

上記の底面インバータ回路１８の回路構成は、一般的に一つのスイッチング素子のオンオフにより加熱コイルとコンデンサの電圧を共振させる構成であるため、一石電圧共振回路と呼ばれる。底面インバータ回路１８は底面加熱コイル４に対して高周波電流ＩＬ１を供給する。

蓋・側面インバータ回路１９においては、蓋加熱コイル８と側面加熱コイル５と補助コイル２４が直列接続された直列回路に対して、コンデンサ２５が並列接続されて並列回路が構成されている。この並列回路に対してスイッチングユニット２８が直列に接続されている。スイッチングユニット２８は、スイッチング素子であるＩＧＢＴ２７と、このＩＧＢＴ２７に対して逆接続されたダイオード２６とを有して構成されている。

上記の蓋・側面インバータ回路１９の回路構成も、前述の底面インバータ回路１８と同様に一石電圧共振回路と一般的に呼ばれるものである。蓋・側面インバータ回路１９は側面加熱コイル５と蓋加熱コイル８に対して高周波電流ＩＬ２を供給する。

図２に示すように、底面インバータ回路１８および蓋・側面インバータ回路１９と同様に、容器加熱コイル１１を駆動する容器インバータ回路３３においても、容器加熱コイル１１にコンデンサが並列接続されて並列回路が構成されており、この並列回路にスイッチングユニット３４が直列に接続されている。スイッチングユニット３４は、他のスイッチングユニット２３、２８と同様に構成されている。

上記の容器インバータ回路３３の回路構成も、一石電圧共振回路と一般的に呼ばれるものである。容器インバータ回路３３は容器加熱コイル１１に対して高周波電流ＩＬ３を供給する。

実施の形態１の誘導加熱式炊飯器において、図２に示した蓋加熱コイル８と側面加熱コイル５と補助コイル２４のインダクタンス値の合計が約７０μＨから８０μＨの範囲内となるように、補助コイル２４により合計インダクタンス値が調整されている。

また、実施の形態１の誘導加熱式炊飯器における蓋加熱コイル８と側面加熱コイル５と補助コイル２４による直列回路において、補助コイル２４が交流電源１４から電気的に最も離れたスイッチング素子２８側に接続されており、補助コイル２４が蓋加熱コイル８に比べて交流電源側から電気的に離れた回路に接続されている。即ち、補助コイル２４には側面加熱コイル５が接続されており、側面加熱コイル５に蓋加熱コイル８が接続されており、蓋加熱コイル８が交流電源１４に電気的に最も近くなるように接続されている。言い換えれば、蓋加熱コイル８はダイオードブリッジ１５を有する全波整流回路の後段のチョークコイル１６およびコンデンサ１７に接続されている。

以上のように構成することにより、蓋・側面インバータ回路１９が動作して、蓋加熱コイル８と側面加熱コイル５と補助コイル２４の直列回路に高周波電流が流れて共振電圧が発生したとき、蓋加熱コイル８と側面加熱コイル５と補助コイル２４により電圧が分圧されて、蓋加熱コイル８の最大電圧は低くなる。このため、蓋加熱コイル８から交流電源側へのリード線に流れる電流値は小さくなり、リード線の印加電圧も低くなる。外蓋６内に設けられている蓋加熱コイル８から、炊飯器本体１内に設けられている交流電源側素子へ繋ぐリード線は、外蓋６と炊飯器本体１とを繋ぐヒンジ部の内部を通るよう構成されている。このため、ヒンジ部内の空間には、リード線と他の部材との間で所望の絶縁距離を確保する必要がある。実施の形態１の構成においては、上記のように蓋加熱コイル８の最大電圧が低く設定されているため、ヒンジ部内などにおけるリード線と他の部材との絶縁距離を小さくすることが可能になる。

上記のように、実施の形態１の誘導加熱式炊飯器の構成においては、蓋加熱コイル８から交流電源側へのリード線を通す空間として大きな絶縁距離を確保する必要がなくなり、蓋である外蓋６のコンパクト化をはかることができる。結果として、当該炊飯器の外観形状を小さくすることが可能となる。

実施の形態１の誘導加熱式炊飯器の構成において、当該炊飯器を上方から見たとき、底面加熱コイル４は、高周波電流ＩＬ１が右回りに流れるように巻かれている。また、側面加熱コイル５は高周波電流ＩＬ２が右回りに流れるように巻かれており、蓋加熱コイル８は高周波電流ＩＬ２が左回りに流れるように巻かれている。

また、実施の形態１の誘導加熱式炊飯器の構成においては、制御基板１３に搭載された制御回路２９が、加熱基板１２上の底面インバータ回路１８と蓋・側面インバータ回路１９と容器インバータ回路３３における通電状態や発振周波数を制御する。

交流電源１４の電源電圧を検知する電源電圧検知回路３０が設けられており、電源電圧検知回路３０は、交流電源１４の電源電圧に相当する電圧を制御回路２９に出力する。実施の形態１の誘導加熱式炊飯器においては、特に図示していないが、電源電圧検知回路３０が二つ以上の抵抗を直列接続して構成された分圧回路の出力をトランジスタのエミッタフォロア回路でピークホールドする構成としている。ただし、この構成は一例であり、電源電圧検知回路３０としては、直接、電源電圧の瞬時値を制御回路２９に出力する構成などでも構わない。

図３は、本発明に係る実施の形態１の誘導加熱式炊飯器における構成の一部をブロック化して示した要部回路図であり、入力される交流電源１４が第１の電圧である１００Ｖ仕様の炊飯器の一例である。

図３に示した誘導加熱式炊飯器の構成において、図２に示した誘導加熱式炊飯器の構成と異なる点は、補助コイル２４が外されている点と、図３に示した制御回路３１が１００Ｖ仕様の炊飯器が用いられる地域向けに対応する炊飯コースとなっている点と、制御回路３１が電源電圧検知回路３０の出力電圧に対応できるように構成されている点である。その他の構成は、図２に示した誘導加熱式炊飯器の構成と同様であるため、ここではその説明は省略する。

図４は、実施の形態１の誘導加熱式炊飯器において用いられる補助コイル２４の構成の一例を示している。補助コイル２４はフェライト４１にコイル線４２を巻き付けて構成されている。コイル線４２の両端のリード線において、一方が加熱基板１２に設けられた基板コネクタ４４に接続されており、他方が側面加熱コイル５に繋がる中継コネクタ４５に接続されている。補助コイル２４のフェライト４１は、その断面積が約５０ｍｍ^２であり、長さが約５０ｍｍの円柱状のものを使用している。補助コイル５のコイル線４２としては、側面加熱コイル５および蓋加熱コイル８において使用しているリード線が用いられており、フェライト４１の周囲に約３０ターン巻きつけて、約３０〜４０μＨのインダクタンス値となるよう構成されている。

上記のように構成された補助コイル２４は、側面加熱コイル５と蓋加熱コイル８との直列回路に対して、簡単な構成でインダクタンス値を増やすことができるとともに、コンパクトな構成であり、加工が容易なものとなっている。したがって、補助コイル２４は、炊飯器内部への実装が容易な構成である。また、蓋加熱コイル８または側面加熱コイル５の作成時において、補助コイル２４を一緒に作成することができるため、炊飯器としての製造がより容易なものとなる。また、このように構成された補助コイル２４は、棒状のフェライトを使用することにより、閉磁路のフェライトよりも飽和しにくく、大きな電流でもインダクタンス値が変動しにくいため、安定したインダクタンス値を確保することができる構成となる。

なお、図４に示す補助コイル２４は、基板コネクタ４４と中継コネクタ４５との間に接続されており、基板コネクタ４４と中継コネクタ４５との間には側面加熱コイル５に接続されたリード線４３も接続されている。このリード線４３は、電源電圧が第１の電圧系として１００Ｖ系地域において使用する場合に、補助コイル２４を外した状態、即ち補助コイル２４をバイパスするために用いられる。したがって、当該炊飯器を電源電圧が１００Ｖ系地域において使用する場合においては、補助コイル２４をバイパスするリード線４３を用いて構成し、第２の電圧系として２００Ｖ系地域で使用する場合には補助コイル２４を用いることためにコネクタの接続状態を変更するだけで容易に対応することが可能となる。

実施の形態１の構成においては、補助コイル２４が、図１で説明したように、加熱基板１２と反射枠３２との間の領域に配置されている。その補助コイル２４の配設方法としては、加熱基板１２に補助コイル取付け部を設けて、その補助コイル取付け部に嵌め込むように構成してもよいし、反射枠３２の外面に張り付けるように構成してもよい。

なお、補助コイル２４の配設方法としては、前記の配設方法に限定されるものではなく、炊飯器本体１の内部における反射枠３２の外側の領域に補助コイル取付け部を設けて、その補助コイル取付け部に取り付けてもよい。

図５は、加熱基板１２において補助コイル２４を接続する場合の別の接続方法の一例を示している。フェライト４１にコイル線４２を巻き付けて構成された補助コイル２４において、リード線の両端が基板コネクタ４４に接続されている。したがって、図５に示す接続方法においては、補助コイル２４が加熱基板１２上で側面加熱コイル５と蓋加熱コイル８の各リード線に対して基板コネクタ４４の端子を介して直列接続されるよう構成されている。したがって、当該炊飯器を電源電圧が１００Ｖ系地域または２００Ｖ系地域で使用する場合には、補助コイル２４の接離を基板コネクタ４４の接続状態の変更により容易に対応することが可能となる。

以上のように構成された実施の形態１の誘導加熱式炊飯器において、交流電源１４の電源電圧が２００Ｖ系であり、２００Ｖ仕様の炊飯器の場合について、図１および図２を用いて、その動作および作用について説明する。

まず、実施の形態１の誘導加熱式炊飯器において、鍋２と水容器（容器）９を炊飯器本体１の所定の位置にセットし、操作キーにより使用者が所望の炊飯モードを設定して炊飯動作の開始スイッチを操作することにより、炊飯動作が開始する。この炊飯動作において、制御回路２９は、設定された炊飯モードに応じて予め設定されている炊飯シーケンスに基づいて、鍋２の底部と側面部、蓋加熱部７および水容器９を加熱するように、底面インバータ回路１８と蓋・側面インバータ回路１９と容器インバータ回路３３の動作を制御する。

このとき、制御回路２９は、電源電圧検知回路３０の出力電圧に基づいて、交流電源１４の電源電圧が１００Ｖ系か２００Ｖ系かを判断する。もし、制御回路２９が、電源電圧検知回路３０の出力電圧が２００Ｖ系の場合に比べて半分の出力電圧しかないと判断した場合には、当該交流電源１４が１００Ｖ系である判断して、炊飯動作の開始を停止する。

ただし、このように入力すべき電源電圧が異なっていた場合において、単に炊飯動作の開始を停止する構成は一例であり、炊飯動作を停止したうえで異常を報知するように構成してもよい。１００Ｖ仕様の炊飯器と２００Ｖ仕様の炊飯器においては、加熱コイルを含めインバータ回路の部品などを区分けして使用していることがあり、電源電圧が仕様と異なる場合には炊飯性能が十分に発揮できないことがある。

したがって、交流電源１４の電源電圧が異なるという異常を使用者に報知することにより、炊飯器を電源電圧が異なる地域で炊飯動作を実行しようとしていることを、使用者が容易に判別することができ、使用者が販売店などに相談するなどの対応が容易なものとなる。

制御回路２９は、電源電圧検知回路３０の出力電圧が正常であると判断すると、炊飯動作が開始されて、鍋２の底部を加熱制御するときには、底面インバータ回路１８に駆動信号を送信し、鍋２の側面部と蓋加熱部７とを加熱制御するときには、蓋・側面インバータ回路１９に駆動信号を送信し、そして水容器９を加熱制御するときには、容器インバータ回路３３に駆動信号を送信する。その結果、底面インバータ回路１８は所望の高周波電流ＩＬ１を底面加熱コイル４に供給し、蓋・側面インバータ回路１９は所望の高周波電流ＩＬ２を側面加熱コイル５と蓋加熱コイル８と補助コイル２４に供給し、そして容器インバータ回路３３は所望の高周波電流ＩＬ３を容器加熱コイル１１に供給する。

このとき、側面加熱コイル５と蓋加熱コイル８と補助コイル２４に供給される高周波電流ＩＬ２は、側面加熱コイル５では当該炊飯器の上方から見て右回りに流れ、蓋加熱コイル８では当該炊飯器の上方から見て左回りに流れている。

すなわち、側面加熱コイル５と蓋加熱コイル８においては同一電流が逆向きに流れていることになる。これらの電流のうち高周波成分を有する高周波電流は高周波磁界となり、鍋２の側面部と蓋加熱部７に磁気結合して、高周波の渦電流が流れ、鍋２の側面部と蓋加熱部７が誘導加熱される。

なお、高周波電流ＩＬ２において、交流電源１４の２倍の成分（交流電源１４の周波数が６０Ｈｚの場合は１２０Ｈｚの周波数成分）に相当する低周波磁界は、鍋２の側面部や蓋加熱部７に対する磁気結合が十分ではなく、渦電流にならず低周波の漏れ磁界となりうる。

しかし、実施の形態１の構成においては、側面加熱コイル５と蓋加熱コイル８には同一の電流が逆向きに流れているため、お互いに発生する低周波漏れ磁界が打ち消しあって当該炊飯器の外部に漏洩する漏洩磁界が大幅に低減されている。

実施の形態１の構成においては、蓋加熱コイル８と側面加熱コイル５に対して補助コイル２４が直列にされているため、補助コイル２４にも高周波電流ＩＬ２が流れる。しかし、補助コイル２４は炊飯器本体１における反射枠３２の外側に配設されているため、補助コイル２４が蓋加熱部７に対しても鍋２の側面部に対しても加熱に寄与することはない。実施の形態１においては、補助コイル２４が共振電圧を確保するためのインダクタンス値を確保し、スイッチングユニット２８がオン状態となるときに異常なターンオン電圧が発生しないよう設けられている。

第２の電圧仕様である２００Ｖ仕様の誘導加熱式炊飯器においては、図２に示すように、補助コイル２４が蓋加熱コイル８と側面加熱コイル５の直列回路に接続されているため、図３に示した第１の電圧仕様である１００Ｖ仕様の誘導加熱式炊飯器における蓋加熱コイル８と側面加熱コイル５の合計のインダクタンス値が４０μＨ〜５０μＨであるのに対して、補助コイル２４を取り付けることにより合計インダクタンス値７０μＨ〜８０μＨとなっている。

上記のように、１００Ｖ仕様の誘導加熱式炊飯器における蓋加熱コイル８と側面加熱コイル５との直列回路の合計インダクタンス値に比べて、２００Ｖ仕様の誘導加熱式炊飯器における合計インダクタンス値が、約１．５倍から２倍となるように、補助コイル２４を装着できる構成であるため、交流電源１４の電源電圧が倍（例えば、１００Ｖから２００Ｖ）になっても十分に加熱コイルとコンデンサにより共振できる構成となる。

交流電源１４が１００Ｖ系地域において当該炊飯器を使用する場合には、図３に示したように、補助コイル２４を外して、蓋加熱コイル８と側面加熱コイル５の直列回路だけの構成とすることにより、１００Ｖ系地域に対応することが可能となる。このように構成することにより、蓋・側面インバータ回路１９により蓋加熱部７と鍋２の側面部とを加熱比率を変えることなく駆動することが可能となる。

以上のように、本発明に係る実施の形態１においては、側面加熱コイル５と蓋加熱コイル８とを直列接続する構成を有し、第２の電圧仕様炊飯器である２００Ｖ仕様炊飯器においては、側面加熱コイル５と蓋加熱コイル８の直列回路に対して補助コイル２４をさらに直列接続する構成としている。このように構成することにより、第２の電圧仕様炊飯器である２００Ｖ仕様炊飯器と第１の電圧仕様炊飯器である１００Ｖ仕様炊飯器とにおいては、補助コイルを取り付けたり、または外したりすることにより、電源電圧が１００Ｖ系地域と２００Ｖ系地域において用いる炊飯器における蓋加熱部７と鍋２の側面部との加熱比率が変わるのを防止することができる。このため、本発明によれば、電源電圧が変わる地域で使用する誘導加熱式炊飯器を容易に提供することができる構成である。

なお、実施の形態１の構成において、側面加熱コイル５は高周波電流ＩＬ２が右回りに流れるように巻かれており、蓋加熱コイル８は高周波電流ＩＬ２が左回りに流れるように巻かれており、同一の電流がまったく逆向きに高周波電流が流れるように構成されているが、それぞれの加熱コイルを逆向きに巻いて、それぞれの高周波電流が逆向きに流れるように構成しても同様の効果を有するものである。

なお、実施の形態１の構成においては蓋・側面インバータ回路１９の入力電力が３００Ｗ程度だったため、補助コイル２４の構成としてはフェライト４１にコイル線（加熱コイルのリード線）を巻く構成としたが、補助コイル２４の構成としてはこのような構成に限定されるものではなく、リッツ線を用いてもよいし、空芯コイルにしてもよく、炊飯器の仕様などに応じて適宜設定される。

なお、実施の形態１においては、交流電源１４の電源電圧が第１の電圧系として１００Ｖ系の場合と、第２の電圧系として２００Ｖ系の場合について説明したが、本発明はこのような電源電圧に限定されるものではなく、世界各地で用いられている電源電圧に対して側面加熱コイルと蓋加熱コイルの直列回路が所望のインダクタンス値となるように、補助コイルを側面加熱コイルと蓋加熱コイルの直列回路に直列接続して、当該直列回路が所望のインダクタンス値を有するように構成できればよい。

以上のように、本発明に係る誘導加熱式炊飯器は、蓋加熱コイルと側面加熱コイルとの直列回路に補助コイルを直列接続でき得るように構成し、交流電源の電源電圧が、例えば１００Ｖ系の場合には補助コイルを外し、例えば２００Ｖ系の場合には補助コイルを取り付けるよう構成にすることにより、異なる電源電圧系の地域においても蓋加熱部と鍋の側面部の加熱比率を変える必要がなくなり、電源電圧系が異なる地域に対して容易に対応することができる構成となる。

本発明の誘導加熱式炊飯器は、電源電圧が異なる地域においても容易に対応することができる構成であるため、輸出製品として海外への市場にも容易に対応することが可能であり、炊飯器の市場規模を拡大することができる有用な炊飯器となる。

１炊飯器本体
２鍋
４底面加熱コイル
５側面加熱コイル
６外蓋
７蓋加熱部
８蓋加熱コイル
１１容器加熱コイル
１４交流電源
１８底面インバータ回路
１９蓋・側面インバータ回路
２４補助コイル
２９，３１制御回路
３０電源電圧検知回路
３２反射枠
４１フェライト
４２コイル線（リード線）
４３リード線
４４基板コネクタ
４５中継コネクタ

Claims

交流電源から電源が供給されて炊飯動作を行う炊飯器本体と、
前記炊飯器本体の内部に収納される鍋と、
前記鍋の底部を誘導加熱する底面加熱コイルと、
前記底面加熱コイルに高周波電流を供給する底面インバータ回路と、
前記鍋を開閉自在に覆う外蓋と、
前記外蓋を誘導加熱する蓋加熱コイルと、
前記鍋の側面部を誘導加熱する側面加熱コイルと、
前記蓋加熱コイルと前記側面加熱コイルとに高周波電流を供給する蓋・側面インバータ回路と、
前記底面インバータ回路と前記蓋・側面インバータ回路が前記底面加熱コイルと前記蓋加熱コイルと前記側面加熱コイルとに対して炊飯動作に応じて高周波電流を供給するように制御する制御回路と、を備え、
前記蓋加熱コイルと前記側面加熱コイルが直列に接続され、前記蓋加熱コイルと前記側面加熱コイルとの直列回路に対して補助コイルが直列に接続され得るように構成されており、前記交流電源からの電源電圧に対応して前記補助コイルが接離可能に構成された誘導加熱式炊飯器。
前記補助コイルは、前記蓋加熱コイルおよび前記側面加熱コイルとは異なる単一のコイルで構成されており、前記交流電源の電源電圧が第１の電圧系のとき前記補助コイルが外され、前記交流電源の電源電圧が第２の電圧系のとき前記補助コイルが取り付けられるよう構成された請求項１に記載の誘導加熱式炊飯器。
前記蓋加熱コイルと前記側面加熱コイルと前記補助コイルの直列回路において、前記補助コイルが前記蓋加熱コイルに比べて前記交流電源側から電気的に離れた回路に接続された請求項１または２に記載の誘導加熱式炊飯器。
前記補助コイルは、棒状のフェライトに前記蓋加熱コイルまたは前記側面加熱コイルのリード線と同等の線材を巻きつけて構成された請求項１乃至３のいずれか一項に記載の誘導加熱式炊飯器。
前記底加熱コイルの外周に金属材料で構成したループ状の反射枠を有し、前記補助コイルは前記反射枠より外周側に配置された請求項１乃至４のいずれか一項に記載の誘導加熱式炊飯器。