JP2011070873A - Induction heating device and induction heating cooker using it - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an induction heating device capable of simplifying cooling of heating coils, through uniformalization of center-side and outside temperatures of the heating coils. <P>SOLUTION: In a structure for heating one load with the use of a small-diameter heating coil 49 and a large-diameter heating coil 50, an inverter device 5 is connected so that a current flowing in the small-diameter heating coil 49 and that flowing in the large-diameter coil 50 are to be different. Then, by controlling current flowing in the small-diameter heating coil 49 and the large-diameter heating coil 50, an inverter is activated, or a capacity of a resonant capacitor is set, so that temperatures of the heating coils are to be nearly uniform. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、加熱コイルを用いて被加熱物を誘導加熱する装置であって、特に、金属製の鍋を誘導加熱することを目的とした誘導加熱調理器に関するものである。   The present invention relates to an induction heating apparatus for heating an object to be heated using a heating coil, and more particularly to an induction heating cooker for the purpose of induction heating a metal pan.

従来、この種の誘導加熱調理器は、1個の送風ファンで本体内の駆動回路部とその上の加熱コイルの効率的な冷却をおこない、騒音の低いものを実現している(例えば、特許文献1参照)。また、誘導加熱コイルを、環状の外部加熱コイルおよび外部加熱コイルの内周部に外部加熱コイルとの間に間隔を置いて配置された内部加熱コイルで構成して被加熱物の局所的な温度上昇を抑制し、被加熱物を均一に加熱するものがある(例えば、特許文献2参照)。   Conventionally, this type of induction heating cooker achieves low noise by efficiently cooling the drive circuit section in the main body and the heating coil thereon with a single blower fan (for example, patents) Reference 1). In addition, the induction heating coil is composed of an annular external heating coil and an internal heating coil arranged at an inner peripheral portion of the external heating coil with a space between the external heating coil and a local temperature of the object to be heated. There is one that suppresses the rise and uniformly heats the object to be heated (see, for example, Patent Document 2).

図8は、特許文献1に記載された従来の誘導加熱調理器を厨房装置のキャビネットに組み入れた状態を示すものである。図8に示すように、耐熱性ガラスなどの非金属で構成された平板状のプレート61と、プレート61の下部に設けた収容部67とを備える。   FIG. 8 shows a state in which the conventional induction heating cooker described in Patent Document 1 is incorporated in a cabinet of a kitchen apparatus. As shown in FIG. 8, a flat plate 61 made of a non-metal such as heat-resistant glass and an accommodating portion 67 provided at the lower portion of the plate 61 are provided.

収容部67内には、プレート61上に載置される鍋などを誘導加熱するための加熱コイル等が、プレート61の裏面から約5mm程度の空間を介して配置される。   A heating coil or the like for inductively heating a pan or the like placed on the plate 61 is disposed in the housing portion 67 through a space of about 5 mm from the back surface of the plate 61.

例えば、図8に示すように、誘導加熱調理器は、誘導加熱を行うための左部加熱コイル63及び右部加熱コイル62が配置され、これらの中央後方には誘導加熱を行うための中部加熱コイル70が配置される。収容部67内で、左部加熱コイル63の下方には、焼き魚などの調理を行うロースタ68が配置され、ロースタ68の庫内には電気抵抗式のヒータ、焼き網、受け皿が配置される。   For example, as shown in FIG. 8, the induction heating cooker includes a left heating coil 63 and a right heating coil 62 for performing induction heating, and a central heating for performing induction heating at the center rear thereof. A coil 70 is disposed. A roaster 68 for cooking grilled fish or the like is disposed below the left heating coil 63 in the housing portion 67, and an electric resistance heater, grill, and tray are disposed in the roaster 68.

また、収容部67内で、ロースタ68の右側にはそれぞれの加熱コイル63、62に高周波電流を供給するインバータ装置66が配置され、インバータ装置66は各加熱コイル63、62に対応するインバータ回路基板が上下方向に各々配置されて構成している。   In addition, an inverter device 66 that supplies high-frequency current to the heating coils 63 and 62 is disposed on the right side of the roaster 68 in the housing portion 67, and the inverter device 66 is an inverter circuit board corresponding to each heating coil 63 and 62. Are arranged in the vertical direction.

図9は、従来の誘導加熱調理器の内部に配設されている加熱コイルの形状及び加熱コイルに交流電流を供給するインバータ装置66の回路図を示す。図9に示すように、加熱コイルは、小径の加熱コイル90と大径の加熱コイル91に分割され、2つの加熱コイルの間は間隔を置いて配置される。   FIG. 9 is a circuit diagram of an inverter device 66 that supplies an alternating current to the heating coil and the shape of the heating coil disposed inside the conventional induction heating cooker. As shown in FIG. 9, the heating coil is divided into a small-diameter heating coil 90 and a large-diameter heating coil 91, and the two heating coils are arranged with an interval therebetween.

分割せずに巻いた(即ち、加熱コイル線を内径から外径まで連続に巻いた)加熱コイルでは、加熱コイルの巻線の中央部付近(内径をR、外径をSとすると、中央部付近≒(R+S)/2)上方で、加熱コイルに流れる電流により発生する磁界(磁束密度)が最大になるのに加え、内径Rと外径Sとの差が大きくなることにより、内径R側や外径S側の巻線の上方と比べて磁束密度差が大きいため、加熱コイル上方に載置された鍋93を加熱すると、加熱分布に大きな偏りが発生してしまうが、加熱コイルを分割して巻いた構成とすることにより、加熱コイルの中央部付近の磁界を分散させて、被加熱物である鍋93の局所的な温度上昇を抑制し、均一に加熱することができるようになる。   In a heating coil wound without being divided (that is, the heating coil wire is continuously wound from the inner diameter to the outer diameter), the vicinity of the center of the heating coil winding (where the inner diameter is R and the outer diameter is S is the central portion). Near ≈ (R + S) / 2) Above, the magnetic field (magnetic flux density) generated by the current flowing through the heating coil is maximized, and the difference between the inner diameter R and the outer diameter S is increased. Since the difference in magnetic flux density is larger than that above the winding on the outer diameter S side, heating the pan 93 placed above the heating coil causes a large bias in the heating distribution, but the heating coil is divided. By using the wound configuration, the magnetic field in the vicinity of the central portion of the heating coil is dispersed, and the local temperature rise of the pot 93 that is the object to be heated can be suppressed and heated uniformly. .

インバータ装置66は、商用電源81をダイオードブリッジ82で全波整流し、平滑フィルタ構成部品83、84、85を介して、電気的に直列に接続された、逆並列ダイオードを有する2つのスイッチング素子87、88に電圧源を供給する形態とすることによりインバータ回路を構成している。   The inverter device 66 performs full-wave rectification on the commercial power supply 81 using a diode bridge 82 and is electrically connected in series via smoothing filter components 83, 84, 85 and two switching elements 87 having antiparallel diodes. , 88 is configured to supply a voltage source to constitute an inverter circuit.

小径の加熱コイル90と大径の加熱コイル91(一般的に小径の加熱コイル90と大径の加熱コイル91は端子による接続ではなく、1本の加熱コイル線で隙間を設けて巻かれることが多い)、共振用コンデンサ92を電気的に直列に接続したものを、2つのスイッチング素子のどちらか一方(図9では下方)と電気的に並列に接続している。   A small-diameter heating coil 90 and a large-diameter heating coil 91 (generally, the small-diameter heating coil 90 and the large-diameter heating coil 91 are not connected by terminals but may be wound with a single heating coil wire. The resonance capacitor 92 electrically connected in series is electrically connected in parallel with either one of the two switching elements (downward in FIG. 9).

2つのスイッチング素子87、88を排他的に動作させると共に、スイッチング素子87、88の動作周波数やDutyを変化させることにより、鍋93に供給される電力を調節することができる。   The electric power supplied to the pan 93 can be adjusted by operating the two switching elements 87 and 88 exclusively and changing the operating frequency and duty of the switching elements 87 and 88.

また、スイッチング素子87、88が導通状態から非導通状態に遷移する際に、スイッチング素子87、88に発生する電圧の傾きを緩やかにすることにより、スイッチング素子87、88に発生するスイッチング損失を下げる目的で、スナバコンデンサ89が接続されている。図9に示すインバータ装置66の回路構成は、誘導加熱調理器に採用されている典型的な回路の一つである。   Further, when the switching elements 87 and 88 transition from the conductive state to the non-conductive state, the switching loss generated in the switching elements 87 and 88 is reduced by gradual inclination of the voltage generated in the switching elements 87 and 88. For the purpose, a snubber capacitor 89 is connected. The circuit configuration of the inverter device 66 shown in FIG. 9 is one of typical circuits adopted in the induction heating cooker.

特開2001−196153号公報JP 2001-196153 A 特開2005−353458号公報JP 2005-353458 A

しかしながら、前記従来の構成では、小径の加熱コイル90と大径の加熱コイル91が電気的に直列に接続されているため、小径加熱コイル90と大径加熱コイル91には同一電流が流れることになる。   However, in the conventional configuration, since the small diameter heating coil 90 and the large diameter heating coil 91 are electrically connected in series, the same current flows through the small diameter heating coil 90 and the large diameter heating coil 91. Become.

したがって、同じ素線数で小径の加熱コイル90と大径の加熱コイル91を形成した場合、電流が流れることができる面積が同一であるため加熱コイルで発生する単位面積あたりの導通損失は同一であり、そのため、巻数が多く放熱され難い大径加熱コイル91の温度上昇の方が小径加熱コイル90の温度上昇よりも高くなる。   Therefore, when the small-diameter heating coil 90 and the large-diameter heating coil 91 are formed with the same number of strands, the area through which current can flow is the same, so the conduction loss per unit area generated in the heating coil is the same. For this reason, the temperature increase of the large diameter heating coil 91 that has a large number of turns and is difficult to dissipate heat is higher than the temperature increase of the small diameter heating coil 90.

その結果、加熱コイルの最高到達温度によって加熱コイルの保障温度内かどうかが左右されることを考慮すると、加熱コイル温度のバランスを最適にできていなかったため、加熱コイル冷却構成の最適化がなされず、例えば風量を増大せざるを得ず騒音を高めていたという課題がある。   As a result, considering that the maximum temperature reached by the heating coil depends on whether the heating coil is within the guaranteed temperature range, the heating coil cooling configuration has not been optimized because the heating coil temperature balance has not been optimized. For example, there is a problem that the air volume has to be increased and noise has been increased.

また、例えば機器が出力し得る最高電力を一定時間出力し続けたとき、加熱コイルの温度を保障温度以上に上昇させないようにするため、出力電力を下げる必要があったため、その結果、調理性能を維持できない、または湯沸しを短時間で行うことができないなどの課題がある。   In addition, for example, when the maximum power that can be output by the device is continuously output for a certain period of time, it is necessary to reduce the output power in order to prevent the temperature of the heating coil from rising above the guaranteed temperature. There are problems such as being unable to maintain or not being able to perform boiling in a short time.

更に、加熱コイルに一部を冷却し難い収容部に挿入して使用する場合、少なくとも大径の加熱コイル91は収容部に挿入されることになるため、大径の加熱コイル91の温度上昇の方が小径の加熱コイル90の温度上昇よりも低い状態では、小径の加熱コイル90と大径の加熱コイル91との温度差はさらに大きくなり、莫大な風量により冷却を行わないと冷却できないという課題を有していた。   Further, when a part of the heating coil is inserted into a housing part that is difficult to cool, the heating coil 91 having at least a large diameter is inserted into the housing part. In a state where the temperature is lower than the temperature rise of the small diameter heating coil 90, the temperature difference between the small diameter heating coil 90 and the large diameter heating coil 91 is further increased, and it is impossible to cool unless cooling is performed with a huge air volume. Had.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、分割して巻かれた加熱コイルの温度上昇を略同等とし、加熱コイルの許容温度を最大限に活かすことのできる誘導加熱調理器を提
供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides an induction heating cooker that can make the temperature rise of the heating coil divided and wound substantially equal and can make the most of the allowable temperature of the heating coil. For the purpose.

前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱調理器は、略同心円状に配設された径の異なる複数の加熱コイルと、前記複数の加熱コイルに交流電流を供給するインバータ装置とを備え、前記複数の加熱コイルには同時に通電するとともに、それぞれの加熱コイルに異なる電流を供給したものである。   In order to solve the conventional problems, an induction heating cooker according to the present invention includes a plurality of heating coils having different diameters arranged substantially concentrically, and an inverter device that supplies an alternating current to the plurality of heating coils. The plurality of heating coils are energized simultaneously, and different currents are supplied to the respective heating coils.

この構成によって、加熱コイルに異なる電流を流しているので、加熱コイルの径、巻数に関係なく、複数の加熱コイルの温度を略均一にすることができる。   With this configuration, since different currents are passed through the heating coil, the temperatures of the plurality of heating coils can be made substantially uniform regardless of the diameter and the number of turns of the heating coil.

例えば、同じ素線数で径の異なる加熱コイルを形成した場合、小径加熱コイルの巻数が大径の加熱コイルの巻数よりも少なければ、小径加熱コイルに流す電流を大きくすることにより、小径加熱コイルと大径加熱コイルの温度を略均一にすることができる。   For example, when a heating coil with the same number of wires and different diameters is formed, if the number of turns of the small diameter heating coil is less than the number of turns of the large diameter heating coil, the current flowing through the small diameter heating coil is increased, thereby reducing the small diameter heating coil. And the temperature of the large-diameter heating coil can be made substantially uniform.

本発明の誘導加熱調理器は、分割した加熱コイルに異なる電流を流すことができるようにしたので、加熱コイルの径や巻数に関係なく、加熱コイルの温度を均一化させることができ、加熱コイルの許容温度範囲内で有効的に加熱コイルに電流を流すことができ、例えば定格出力を維持できる時間を長くすることが可能となり、調理作業性を向上させることができる。   Since the induction heating cooker of the present invention allows different currents to flow through the divided heating coils, the temperature of the heating coils can be made uniform regardless of the diameter and the number of turns of the heating coils. The current can be effectively passed through the heating coil within the allowable temperature range, for example, the time during which the rated output can be maintained can be lengthened, and the cooking workability can be improved.

本発明の実施の形態1における誘導加熱装置の回路構成図The circuit block diagram of the induction heating apparatus in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における誘導加熱装置の加熱コイルに流す電流波形の関係を示す図The figure which shows the relationship of the current waveform sent through the heating coil of the induction heating apparatus in Embodiment 1 of this invention. (a)本発明の実施の形態1における誘導加熱装置の加熱コイルの断面図(b)本発明の実施の形態1における誘導加熱装置の加熱コイルの平面図(A) Sectional view of the heating coil of the induction heating apparatus in Embodiment 1 of the present invention (b) Plan view of the heating coil of the induction heating apparatus in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態2における誘導加熱装置の防磁用磁性体及び支持部材の単品平面図Single item top view of magnetic-shielding magnetic body and supporting member of induction heating apparatus in embodiment 2 of the present invention (a)本発明の実施の形態3における誘導加熱装置の加熱コイルの断面図(b)本発明の実施の形態3における誘導加熱装置の加熱コイルの平面図(A) Sectional view of the heating coil of the induction heating apparatus in Embodiment 3 of the present invention (b) Plan view of the heating coil of the induction heating apparatus in Embodiment 3 of the present invention 本発明の実施の形態4における誘導加熱装置のインバータ装置の回路図The circuit diagram of the inverter apparatus of the induction heating apparatus in Embodiment 4 of this invention 本発明の実施の形態4における誘導加熱装置の2つの加熱コイルの共振周波数の関係と、インバータの動作周波数との関係を示す図The figure which shows the relationship between the resonant frequency of the two heating coils of the induction heating apparatus in Embodiment 4 of this invention, and the operating frequency of an inverter (a)従来の誘導加熱調理器の断面図(b)従来の誘導加熱調理器の平面図(A) Sectional view of a conventional induction heating cooker (b) Plan view of a conventional induction heating cooker 従来の誘導加熱調理器のインバータ回路図Inverter circuit diagram of a conventional induction heating cooker

第1の発明は、略同心円状に配設された径の異なる複数の加熱コイルと、前記複数の加熱コイルに交流電流を供給するインバータ装置とを備え、前記複数の加熱コイルには同時に通電するとともに、それぞれの加熱コイルに異なる電流を供給することにより、加熱コイルに異なる電流を流しているので、加熱コイルの径、巻数に関係なく、複数の加熱コイルの温度を略均一にすることができ、加熱コイルの最大温度を下げることができる。   1st invention is provided with the several heating coil from which the diameter which is arrange | positioned substantially concentrically differs, and the inverter apparatus which supplies an alternating current to these heating coils, and it supplies with electricity simultaneously to these heating coils In addition, since different currents are supplied to the heating coils by supplying different currents to the respective heating coils, the temperatures of the plurality of heating coils can be made substantially uniform regardless of the diameter and the number of turns of the heating coils. The maximum temperature of the heating coil can be lowered.

第2の発明は、特に、第1の発明において、鍋を載置するためのプレートを備え、前記プレートの下方に前記加熱コイルを配設することにより、誘導加熱調理器に適用することにより、加熱コイルの最大温度を下げることができるため、加熱コイルを冷却するための風量を少なくすることができる。   In particular, the second invention comprises a plate for placing a pan in the first invention, and is applied to an induction heating cooker by disposing the heating coil below the plate. Since the maximum temperature of the heating coil can be lowered, the air volume for cooling the heating coil can be reduced.

第3の発明は、特に、第1または第2の発明において、面積が大きな方の加熱コイルが鍋に供給する電力を、面積が小さな方の加熱コイルが鍋に供給する電力よりも大きくすることにより、の加熱コイルの温度が略同一になるようになり、ムラなく均一に加熱することができる。   In the third invention, in particular, in the first or second invention, the power supplied to the pan by the heating coil having the larger area is made larger than the power supplied to the pan by the heating coil having the smaller area. As a result, the temperature of the heating coil becomes substantially the same, and the heating coil can be uniformly heated.

第4の発明は、特に、第1〜3のいずれか1つの発明のそれぞれの加熱コイルの厚みを略同一にしたことにより、均一に加熱することができる一定厚みの加熱コイルを、例えば狭い隙間にも収容することができるため、使用条件を拡大することができる。   In the fourth aspect of the invention, in particular, by making the thickness of each heating coil of any one of the first to third aspects substantially the same, a heating coil having a constant thickness that can be heated uniformly, for example, a narrow gap Since it can also be accommodated, the use conditions can be expanded.

第5の発明は、特に、第1〜4のいずれか1つの発明において、径の小さい加熱コイルの素線数を径の大きい加熱コイルの素線数よりも少なくしたことにより、径の小さい加熱コイルを多く巻くことができ、同一素線数で巻いたときと同じ外形としても、加熱コイルのインダクタンスを高くすることができ、それにより、小径の加熱コイルのインダクタンスを大径の加熱コイルのインダクタンスと略同等にすることにより、同一容量の共振コンデンサを用いても同一周波数で制御することができるようになり、鍋なり音の発生を防ぐことができる。   In the fifth invention, in particular, in any one of the first to fourth inventions, since the number of strands of the heating coil having a small diameter is smaller than the number of strands of the heating coil having a large diameter, the heating having a small diameter is performed. Many coils can be wound, and even when the outer shape is the same as when winding with the same number of wires, the inductance of the heating coil can be increased, so that the inductance of the small diameter heating coil can be increased to the inductance of the large diameter heating coil. As a result, it is possible to control at the same frequency even if a resonant capacitor having the same capacity is used.

第6の発明は、特に、第1〜5のいずれか1つの発明において、径の小さい加熱コイルの巻き数を径の大きい加熱コイルの巻き数よりも多くすることにより、同一周波数且つ同一Dutyで駆動したときの加熱コイルから鍋の加熱に寄与する磁界の発生量を2つの加熱コイルの面積比と略同一にすることにより、インバータを共通化させることができる。   In a sixth aspect of the invention, in particular, in any one of the first to fifth aspects, the number of turns of the heating coil having a small diameter is made larger than the number of turns of the heating coil having a large diameter, so that the same frequency and the same duty are obtained. By making the generated amount of the magnetic field contributing to the heating of the pan from the heating coil when driven substantially the same as the area ratio of the two heating coils, the inverter can be shared.

第7の発明は、特に、第1〜6のいずれか1つの発明において、それぞれの加熱コイルに共振用のコンデンサを電気的に接続し、面積が小さい加熱コイルとからなる共振周波数は、面積が大きい加熱コイルとからなる共振周波数よりも低くなるように共振用のコンデンサの値を設定することにより、大径の加熱コイルからなる共振周波数よりも高い周波数で動作させているインバータの状態では、小径の加熱コイルと共振コンデンサから決まる共振周波数を、大径の加熱コイルと共振用のコンデンサから決まる共振周波数よりも低くすることにより、出力電力または電流の割合を大きく変化させて調節することができる。   In a seventh aspect of the invention, in particular, in any one of the first to sixth aspects of the invention, the resonance frequency formed by electrically connecting a resonance capacitor to each heating coil and the heating coil having a small area has an area. By setting the value of the capacitor for resonance so that it is lower than the resonance frequency consisting of the large heating coil, in the state of the inverter operating at a frequency higher than the resonance frequency consisting of the large diameter heating coil, the small diameter By making the resonance frequency determined by the heating coil and the resonance capacitor lower than the resonance frequency determined by the large-diameter heating coil and the resonance capacitor, the ratio of the output power or current can be adjusted greatly.

第8の発明は、特に、第1〜7のいずれか1つの発明において、径の異なる複数の加熱コイルに1つのインバータ装置で交流電流を供給するとしたことにより、安価な構成で均一な加熱や、冷却構成を簡素化できる加熱構成を実現することができる。   In the eighth aspect of the invention, in particular, in any one of the first to seventh aspects of the invention, the AC current is supplied to the plurality of heating coils having different diameters by one inverter device, so that uniform heating and low cost can be achieved. A heating configuration that can simplify the cooling configuration can be realized.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
(構成)
図1は、本発明の第1の実施の形態における誘導加熱装置の回路構成図を示す。
(Embodiment 1)
(Constitution)
FIG. 1 shows a circuit configuration diagram of an induction heating apparatus according to a first embodiment of the present invention.

図1において、インバータ装置のうちの一つは、ダイオードブリッジ42、平滑フィルタ構成部品43、44、45、2つのスイッチング素子46、47からなるものと、商用電源41だけを共通として、ダイオードブリッジ、平滑フィルタ、スイッチング素子からなるインバータ回路を2つ設けている。   In FIG. 1, one of the inverter devices includes a diode bridge 42, smoothing filter components 43, 44 and 45, two switching elements 46 and 47, and only a commercial power source 41, and a diode bridge, Two inverter circuits each including a smoothing filter and a switching element are provided.

そして、小径の加熱コイル49はインバータ装置58に、大径の加熱コイル50はインバータ装置59にそれぞれ電気的に接続されている。   The small diameter heating coil 49 is electrically connected to the inverter device 58, and the large diameter heating coil 50 is electrically connected to the inverter device 59.

また、計4つのスイッチング素子の導通/非導通状態を制御する制御部53を有し、ス
イッチング素子46と47、スイッチング素子54と55を排他的に動作させるとともに、2つのインバータのスイッチング素子の位相差を一定に維持するように制御されている。
The control unit 53 controls the conduction / non-conduction state of the four switching elements in total, and operates the switching elements 46 and 47 and the switching elements 54 and 55 exclusively. It is controlled so as to keep the phase difference constant.

次に、インバータ装置の動作を図2を参照して説明する。図2は本発明の第1の実施の形態における誘導加熱装置の加熱コイルに流す電流波形の関係を示す図である。回路構成は、小径の加熱コイル49と大径の加熱コイル50のそれぞれにインバータ装置を接続した構成としているため、スイッチング素子の動作周波数やDutyを変化させることにより、小径の加熱コイル49と大径の加熱コイル50に流す電流を一定の範囲内で任意の異なる値に設定することができる。   Next, the operation of the inverter device will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing the relationship of the current waveform passed through the heating coil of the induction heating device in the first embodiment of the present invention. Since the circuit configuration is such that an inverter device is connected to each of the small-diameter heating coil 49 and the large-diameter heating coil 50, the small-diameter heating coil 49 and the large-diameter are changed by changing the operating frequency and duty of the switching element. The current flowing through the heating coil 50 can be set to any different value within a certain range.

具体的には、Dutyを変化させて電力を調節する場合、スイッチング素子に印加される電圧値が一定の条件では、Duty=0.5、つまり、直列に接続された2つのスイッチング素子の導通状態と非導通状態の比率が1:1のときに最も出力が大きくなる。   Specifically, when the power is adjusted by changing the duty, under the condition that the voltage value applied to the switching element is constant, Duty = 0.5, that is, the conduction state of two switching elements connected in series. When the ratio of the non-conduction state is 1: 1, the output becomes the largest.

逆に、電源のプラス側に接続されたスイッチング素子のDutyを0.1や0.9にするなど、Dutyを0.5から遠ざければ、出力を小さくすることができる。   Conversely, if the duty of the switching element connected to the positive side of the power supply is set to 0.1 or 0.9, for example, the output can be reduced if the duty is away from 0.5.

図2は小径の加熱コイル49および大径の加熱コイル50に流れる電流の波形を示している。ここで、小径の加熱コイル49はDuty0.4付近で動作させ、大径の加熱コイル50はDuty0.5で動作させたものである。   FIG. 2 shows waveforms of currents flowing through the small diameter heating coil 49 and the large diameter heating coil 50. Here, the small diameter heating coil 49 is operated near Duty 0.4, and the large diameter heating coil 50 is operated at Duty 0.5.

大径の加熱コイルに流れている電流と小径の加熱コイルに流れている電流が異なるのは、加熱コイルの巻数、素線数、加熱コイルの下部に配置される磁界の集束用の磁性体の形状、さらには載置される鍋52の形状など、さまざまな要因により加熱コイルからみた鍋52込みの抵抗成分が異なることで、同じ電圧源であると加熱コイルに流れる電流が異なることによるものである。   The current flowing in the large-diameter heating coil differs from the current flowing in the small-diameter heating coil because of the number of turns of the heating coil, the number of strands, and the magnetic material for focusing the magnetic field placed under the heating coil. This is because the resistance component including the pan 52 as viewed from the heating coil is different due to various factors such as the shape and the shape of the pan 52 to be placed, and the current flowing through the heating coil is different for the same voltage source. is there.

なお、小径の加熱コイルに流れる電流の周波数と大径の加熱コイルに流れる電流の周波数は同一にする必要がある。これは、周波数が異なることにより周波数差に起因するうなり干渉音が発生しないようにするためである。   The frequency of the current flowing through the small diameter heating coil and the frequency of the current flowing through the large diameter heating coil need to be the same. This is to prevent the occurrence of beat interference sound caused by the frequency difference due to the difference in frequency.

また、図1に示した回路構成の誘導加熱装置では、商用電源を全波整流しているが、平滑回路構成部品で完全に平滑しているわけではない。言い換えれば、平滑用コイルのインダクタンスや平滑コンデンサの容量は商用電源(50Hzまたは60Hz)を直流に維持できるほどの大きな値ではないため、直列に接続された2つのスイッチング素子の両端には、商用電源の2倍の周波数(100Hzまたは120Hz)の振幅を有する電圧源が供給されることになる。   In the induction heating apparatus having the circuit configuration shown in FIG. 1, the commercial power source is full-wave rectified, but is not completely smoothed by the smoothing circuit components. In other words, since the inductance of the smoothing coil and the capacity of the smoothing capacitor are not large enough to maintain the commercial power supply (50 Hz or 60 Hz) at DC, the commercial power supply is connected to both ends of the two switching elements connected in series. A voltage source having an amplitude of twice the frequency (100 Hz or 120 Hz) will be supplied.

次に、加熱コイルに用いられている線について説明する。加熱コイルには20kHz〜100kHz程度の高周波電流を流すため、表皮効果によって導通効率を低下させないよう、細い線の1本ずつに絶縁加工をした素線と呼ばれるものを作成し、その素線を複数本束ねることにより、素線数に流れる電流を素線数に応じて減少させることができるとともに、素線が細いことによって表皮効果が発生しても導通効率を下げることなく、加熱コイルの断面積に有効的に電流を流すことができる。   Next, the wire used for the heating coil will be described. Since a high-frequency current of about 20 kHz to 100 kHz is passed through the heating coil, in order to prevent the conduction efficiency from being reduced due to the skin effect, a so-called wire that is insulated on each thin wire is created, and the wire By bundling this, the current flowing through the number of wires can be reduced according to the number of wires, and the cross-sectional area of the heating coil can be reduced without reducing the conduction efficiency even if the skin effect occurs due to the thin wires. Current can be passed effectively.

本構成のインバータで前述した内外2つの加熱コイルに電力を供給する場合、コイルに異なる電流を流すことができるため、内外それぞれの加熱コイルから発生させる磁界量を変化させることができる。   When electric power is supplied to the two internal and external heating coils described above with the inverter of this configuration, different currents can flow through the coils, so that the amount of magnetic field generated from the internal and external heating coils can be changed.

これにより、従来、外側の加熱コイルに対して内側の加熱コイルは加熱コイル径が小さいため加熱に寄与されにくく、外側の加熱コイルが発生する磁界が大きく加熱分布がドーナツ状になっていたが、内外別々のコイル電流を流すことによって、内側の加熱コイル電流を増大させ、加熱量を増やすことにより、均一な加熱分布をえることができるようになる。   Thereby, conventionally, the inner heating coil is less likely to contribute to heating because the heating coil diameter is smaller than the outer heating coil, the magnetic field generated by the outer heating coil is large, and the heating distribution has become a donut shape, By flowing the inner and outer separate coil currents, the inner heating coil current is increased, and by increasing the heating amount, a uniform heating distribution can be obtained.

また、加熱コイルの温度は、コイルに電流を流すことによって、コイル線の持つ抵抗とから発生するジュール熱による直接的発熱と、鍋を加熱コイル上部に載置して加熱することにより、プレートを介した所に高温の鍋がることから、鍋の熱が伝熱や輻射熱によって加熱コイルの温度を上昇させる間接的発熱の2種類がある。   In addition, the temperature of the heating coil can be adjusted by direct heating of the coil wire by direct current generation from Joule heat generated by the resistance of the coil wire, and by placing the pan on the heating coil and heating it. Since there is a hot pot in the middle, there are two types of indirect heat generation, where the heat of the pot raises the temperature of the heating coil by heat transfer or radiant heat.

その他、例えば誘導加熱調理器に適用した際に、インバータを動作させることにより部品から発生する発熱やロースタを使用している際に発生する発熱などにより、誘導加熱調理器内の温度が上昇し、使用環境温度が高くなることによる発熱なども考えられる。   In addition, for example, when applied to an induction heating cooker, the temperature in the induction heating cooker rises due to heat generated from parts by operating the inverter or heat generated when using a roaster, Heat generation due to an increase in the operating environment temperature is also conceivable.

これらの複数の要因で加熱コイルの温度は上昇する。しかし、加熱コイルの許容温度は上限があり(例えば200℃)、どのような鍋を載置しても、その鍋に入力できる定格電力を与えても、加熱コイルの温度が一定以下になるように設計されている。   These multiple factors increase the temperature of the heating coil. However, the allowable temperature of the heating coil has an upper limit (for example, 200 ° C.), so that whatever temperature is placed on the pan and the rated power that can be input to the pan is given, the temperature of the heating coil is kept below a certain level. Designed to.

しかし、加熱コイルは一般的に、加熱コイルから見た鍋の抵抗成分(加熱コイルに電流を流すことによってRI^2の電力が投入できるが、そのR成分)を大きくするために、内側の加熱コイルよりも外側の加熱コイルのほうが多く巻かれている。   However, the heating coil generally has an internal heating to increase the resistance component of the pan as seen from the heating coil (the power of RI ^ 2 can be input by passing a current through the heating coil, but its R component). The outer heating coil is wound more than the coil.

そのため、内側の加熱コイルと外側の加熱コイルに一定の電流を流すと、外側の加熱コイルの方が発熱エリアが大きくなり、その結果、加熱コイルの放熱がされ難くなるため、加熱コイルの温度が上昇する。   For this reason, if a constant current is passed through the inner heating coil and the outer heating coil, the outer heating coil has a larger heat generation area, and as a result, it is difficult for the heating coil to radiate heat. To rise.

そこで、内側の加熱コイルに外側よりも多くの電流を流すことにより、2つの加熱コイルの温度を平衡状態に近づけることができる。   Therefore, the temperature of the two heating coils can be brought close to an equilibrium state by passing a larger amount of current through the inner heating coil than the outside.

複数の加熱コイルで1つの鍋を加熱する場合、鍋に与える電力は、それぞれの加熱コイルが鍋に与える電力の和であるため、定格出力を一定とした場合、内側の加熱コイルに流す電流を多くして出力される電力を大きくした量に比例して、外側の加熱コイルに流す電力を少なくして、内側と外側の加熱コイルの温度差を平衡状態にすることができる。   When heating a pan with multiple heating coils, the power given to the pan is the sum of the power that each heating coil gives to the pan. The power supplied to the outer heating coil can be reduced in proportion to the increased amount of output power and the temperature difference between the inner and outer heating coils can be balanced.

これにより、加熱コイルの最大温度を下げることができるため、加熱コイルを冷却するための風量を少なくすることができる。   Thereby, since the maximum temperature of a heating coil can be lowered | hung, the air volume for cooling a heating coil can be decreased.

また、内側の加熱コイルにたくさんの電流を流すことにより、巻数の少なかった内側の加熱コイルでも発熱量を大きくすることができる。その結果、加熱分布が悪くドーナツ状に加熱されていた従来の誘導加熱調理器と比べ、加熱分布を均一状態に近づけることができるため、調理性能のよい誘導加熱調理器を提供することができる。
図3(a)は本発明の第1の実施の形態における誘導加熱装置の加熱コイルの断面図、図3(b)は本発明の第1の実施の形態における誘導加熱装置の加熱コイルの平面図を示している。
Further, by causing a large amount of current to flow through the inner heating coil, the amount of heat generated can be increased even in the inner heating coil having a small number of turns. As a result, since the heating distribution can be made closer to a uniform state as compared with the conventional induction heating cooker having a poor heating distribution and heated in a donut shape, an induction heating cooker with good cooking performance can be provided.
3A is a cross-sectional view of the heating coil of the induction heating apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a plan view of the heating coil of the induction heating apparatus according to the first embodiment of the present invention. The figure is shown.

前述のとおり、プレート1の寸法や金粒の数などから鍋52を載置できる径が決まっている、または、標準的な鍋のサイズ(例えば18cm程度)に合わせて加熱コイルの径を決める際、同じ巻数で加熱コイルからみた抵抗性分を大きくするためには、内径コイルと外径コイルの巻数が同一の場合、外径コイルの巻数を増大させることが必要であるため、
図3の加熱コイルも内側の方が巻数は少なくしている。
As described above, the diameter on which the pan 52 can be placed is determined from the dimensions of the plate 1 and the number of gold grains, or when determining the diameter of the heating coil in accordance with the standard pan size (for example, about 18 cm). In order to increase the resistance seen from the heating coil with the same number of turns, it is necessary to increase the number of turns of the outer diameter coil when the number of turns of the inner diameter coil and the outer diameter coil is the same.
The heating coil of FIG. 3 also has a smaller number of turns inside.

このような構成であっても、小径の加熱コイル49と大径の加熱コイル50にインバータがそれぞれ接続されることにより、小径の加熱コイルに流す電流を増大させ、大径の加熱コイルに流す電流を大きくすることができ、加熱コイルの温度を均一化して最大温度を下げることができる。また、鍋を均一に加熱できて調理がっての良い誘導加熱調理器を提供することができる。   Even in such a configuration, by connecting the inverter to the small diameter heating coil 49 and the large diameter heating coil 50 respectively, the current flowing through the small diameter heating coil is increased and the current flowing through the large diameter heating coil is increased. , And the maximum temperature can be lowered by making the temperature of the heating coil uniform. Moreover, the induction heating cooking appliance which can heat a pan uniformly and can be cooked can be provided.

(実施の形態2)
(構成)
次に、本発明の第2の実施の形態について図3を参照して説明する。
(Embodiment 2)
(Constitution)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第2の実施の形態は、加熱コイルの面積によって、その加熱コイルから供給する電力を決定したものである。なお、前記各実施の形態と同一構成部位については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。   In the second embodiment, the power supplied from the heating coil is determined by the area of the heating coil. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same structure part as each said embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

図3において、加熱コイルの構成は、直径0.3mm程度の素線を撚りながら束ねたコイル線22を使用し、それを内径側から外径側へ一層で巻いた状態にしている。   In FIG. 3, the configuration of the heating coil is such that a coil wire 22 in which strands having a diameter of about 0.3 mm are twisted and bundled is used and wound in a single layer from the inner diameter side to the outer diameter side.

また、加熱コイル線だけでは加熱コイルの下部に磁界が多く漏洩するため、これを抑制するために、図4に示すように、磁性体27が加熱コイルの中心から放射状に配設されている。   Further, since only a heating coil wire leaks a large amount of magnetic field in the lower part of the heating coil, in order to suppress this, as shown in FIG. 4, magnetic bodies 27 are arranged radially from the center of the heating coil.

図4は本発明の第2の実施の形態における誘導加熱装置の防磁用磁性体及び支持部材の単品平面図である。   FIG. 4 is a single plan view of the magnetic body for magnetic shielding and the support member of the induction heating device according to the second embodiment of the present invention.

図4において、磁性体27としては、一般的に高周波磁界を通しても損失が小さく発熱の少ないフェライトを用いた場合が多い。加熱コイル49、50と磁性体27を載置する台として支持材24を有することにより加熱コイルのユニットを形成している。   In FIG. 4, as the magnetic body 27, generally, a ferrite that has a small loss and generates little heat even through a high-frequency magnetic field is often used. A heating coil unit is formed by having the support member 24 as a stage on which the heating coils 49 and 50 and the magnetic body 27 are placed.

第2の実施の形態では、図3に示すように、小径の加熱コイル49と大径の加熱コイル50の面積によって、小径の加熱コイルから鍋に供給する電力と大径の加熱コイルから鍋に供給する電力の大小を決定している。   In the second embodiment, as shown in FIG. 3, depending on the areas of the small diameter heating coil 49 and the large diameter heating coil 50, the electric power supplied from the small diameter heating coil to the pan and the large diameter heating coil to the pan. The amount of power to be supplied is determined.

具体的には、小径の加熱コイル49の面積S1と大径の加熱コイル50の面積S2を比較する。小径の加熱コイルと大径の加熱コイルが同一素線数で巻かれたものであるとすると、同じ巻数とすると、小径の加熱コイルの面積S1は大径の加熱コイルの面積S2よりも小さくなる。   Specifically, the area S1 of the small diameter heating coil 49 and the area S2 of the large diameter heating coil 50 are compared. Assuming that the small diameter heating coil and the large diameter heating coil are wound with the same number of wires, the area S1 of the small diameter heating coil is smaller than the area S2 of the large diameter heating coil. .

もちろん、図3のように、小径の加熱コイルの巻数が大径の加熱コイルよりも少なければ、当然ながらS1のほうがS2よりも小さくなる。これら大小2つの加熱コイルに電流を流して磁界を発生させ、プレート1上に載置された鍋を加熱するとき、大小2つの加熱コイルに同一の電流を流すと、面積の大きい大径の加熱コイルから発生する磁界が鍋の加熱に寄与する総量の方が、小径の加熱コイルよりも大きくなる。   Of course, as shown in FIG. 3, if the number of turns of the small-diameter heating coil is smaller than that of the large-diameter heating coil, S1 is naturally smaller than S2. When a current is passed through these two large and small heating coils to generate a magnetic field and the pan placed on the plate 1 is heated, if the same current is passed through the two large and small heating coils, the large area and large diameter heating The total amount that the magnetic field generated from the coil contributes to the heating of the pan is larger than the small-diameter heating coil.

しかし、加熱コイルに流す電流が小径の加熱コイルと大径の加熱コイルでことなるのであれば、その関係を覆すことも可能となる。   However, if the current flowing through the heating coil is different between the small-diameter heating coil and the large-diameter heating coil, the relationship can be reversed.

例えば、小径の加熱コイルと大径の加熱コイルで同じ素線数の加熱コイルで作成したとき、小径の加熱コイルの面積S1は大径の加熱コイルの面積S2の1/3であったとする
For example, when a small-diameter heating coil and a large-diameter heating coil are formed with a heating coil having the same number of wires, the area S1 of the small-diameter heating coil is 1/3 of the area S2 of the large-diameter heating coil.

このとき、小径の加熱コイルと大径の加熱コイルに同値の電流を流したときは、面積比と同等か、小径の加熱コイルの方が、大径の加熱コイルの1/3よりも小さい量で、加熱量は寄与する。   At this time, when the same current is supplied to the small diameter heating coil and the large diameter heating coil, the area ratio is equal to or smaller than the one third of the large diameter heating coil. Thus, the heating amount contributes.

ここで、小径の加熱コイルのほうが面積比よりも加熱に寄与する割合が小さくなるのは、小径の加熱コイルは内径が、鍋のサイズや筐体のサイズの面から3cm〜6cmで設計されているため、径が小さい側では、加熱コイルの下部に配設される磁性体で磁力線を大きな角度で変更させるのが困難であることや、加熱コイルの中心に対向する電流による磁界の打ち消し作用が働くことなどから磁界が弱まるためである。   Here, the smaller diameter heating coil has a smaller contribution ratio to the heating than the area ratio. The smaller diameter heating coil is designed with an inner diameter of 3 to 6 cm from the surface of the pan size or the case size. Therefore, on the small diameter side, it is difficult to change the lines of magnetic force at a large angle with the magnetic material disposed under the heating coil, and the magnetic field canceling action by the current facing the center of the heating coil is difficult. This is because the magnetic field weakens due to working.

このような現象の発生下でおいても、インバータを大小2つの加熱コイルで別々に有し、小径の加熱コイルに大径の加熱コイルよりもたくさんの電流を流すことができれば、打消し作用があっても小径の加熱コイルが加熱に寄与する磁界の量は、大径の加熱コイルの面積比である1/3以上の加熱出力バランスを実現することができる。   Even if such a phenomenon occurs, if the inverter is separately provided in two large and small heating coils, and if a larger amount of current can be passed through the small diameter heating coil than the large diameter heating coil, the canceling action can be achieved. Even if it exists, the quantity of the magnetic field which a small diameter heating coil contributes to a heating can implement | achieve the heating output balance more than 1/3 which is an area ratio of a large diameter heating coil.

それにより、大径の加熱コイルの上面に対して加熱の弱かった内径の加熱コイル上面の加熱量を増大させ、均一に加熱することができる。   Thereby, the heating amount of the upper surface of the heating coil with the inner diameter that was weakly heated with respect to the upper surface of the large-diameter heating coil can be increased and the heating can be performed uniformly.

また、小径の加熱コイルの上面に位置する鍋の温度が大径の加熱コイルの上面に位置する鍋の温度よりも低いことにより、鍋からの輻射熱の影響が小さく、加熱コイルの温度が低かったものが、電流を多く流すことにより、内側の加熱コイルの温度を上昇させることができる。   In addition, the temperature of the pan located on the upper surface of the small-diameter heating coil is lower than the temperature of the pan located on the upper surface of the large-diameter heating coil, so that the influence of radiant heat from the pan is small and the temperature of the heating coil is low. The thing can raise the temperature of an inner heating coil by flowing many electric currents.

すると、所望の加熱出力において、内側の加熱コイルの出力を大きくした分、大径の加熱コイルの出力を小さくすることが可能となる。   Then, in the desired heating output, it is possible to reduce the output of the large-diameter heating coil by increasing the output of the inner heating coil.

そうすると、小径の加熱コイルに対して温度が高かった大径の加熱コイルの温度を下げることができるとともに、小径の加熱コイルの温度との差を縮めることができるため、加熱コイルを構成する小径および大径の加熱コイルの最高温度を下げることができる。   As a result, the temperature of the large-diameter heating coil, which was higher than that of the small-diameter heating coil, can be lowered, and the difference from the temperature of the small-diameter heating coil can be reduced. The maximum temperature of the large diameter heating coil can be lowered.

その結果、加熱コイルの冷却風の風量を少なくできることや、冷却構成を簡素化することができること、冷却が困難である領域にも加熱コイルを配設することができる。   As a result, the amount of cooling air from the heating coil can be reduced, the cooling configuration can be simplified, and the heating coil can be disposed in a region where cooling is difficult.

また、図3に示した加熱コイルは、小径の加熱コイルと大径の加熱コイルの厚みを略同等になっていることがわかる。小径の加熱コイルと大径の加熱コイルに流す電流を異ならせたことにより、小径の加熱コイルと大径の加熱コイルの加熱に寄与する磁界の発生量を変化させることができ、そうすると、例えば小径の加熱コイルを積層して巻かなくても、小径の加熱コイルが加熱に寄与する磁界の量を増大させて、ムラなく均一に加熱することができるようになる。   Moreover, it turns out that the thickness of the heating coil shown in FIG. 3 is substantially equal to the thickness of a small diameter heating coil and a large diameter heating coil. By making the currents flowing through the small-diameter heating coil and the large-diameter heating coil different, it is possible to change the generation amount of the magnetic field that contributes to the heating of the small-diameter heating coil and the large-diameter heating coil. Even if the heating coils are not laminated and wound, the amount of the magnetic field that the small-diameter heating coil contributes to heating can be increased and uniform heating can be achieved.

その結果、(請求4)均一に加熱することができる一定厚みの加熱コイルを、例えば狭い隙間にも収容することができるため、使用条件を拡大することができる。   As a result, (Claim 4) a heating coil having a constant thickness that can be heated uniformly can be accommodated in, for example, a narrow gap, so that the use conditions can be expanded.

(実施の形態3)
(構成)
次に、本発明の第3の実施の形態について図5を参照して説明する。図5(a)は本発明の第3の実施の形態における誘導加熱装置の加熱コイルの断面図(b)は本発明の第3の実施の形態における誘導加熱装置の加熱コイルの平面図である。
第3の実施の形態は、小径の加熱コイルの素線数と大径の加熱コイルの素線数を異ならせたものである。なお、上記各実施の形態と同一構成部位については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
(Embodiment 3)
(Constitution)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a cross-sectional view of the heating coil of the induction heating device in the third embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a plan view of the heating coil of the induction heating device in the third embodiment of the present invention. .
In the third embodiment, the number of strands of the small-diameter heating coil is different from the number of strands of the large-diameter heating coil. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component as said each embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

第3の実施の形態では、小径の加熱コイルの素線数を、大径の加熱コイルの素線数よりも少なくしている。加熱コイルのインダクタンスは、巻数の2乗に比例し、径の2乗にも比例する。   In the third embodiment, the number of strands of the small diameter heating coil is made smaller than the number of strands of the large diameter heating coil. The inductance of the heating coil is proportional to the square of the number of turns and is also proportional to the square of the diameter.

本実施の形態のように、一つの鍋を加熱するときに、小径の加熱コイルと大径の加熱コイルの2つの加熱コイルを使用し、それぞれの加熱コイルにインバータを接続し、2つの加熱コイルに流す電流を異なる値にしたとき、それぞれの加熱コイルが有するインピーダンスに対応したインバータの動作が必要になる。   As in this embodiment, when heating one pot, two heating coils, a small diameter heating coil and a large diameter heating coil, are used, and an inverter is connected to each heating coil, and two heating coils are used. When the currents to be passed through are different values, the operation of the inverter corresponding to the impedance of each heating coil is required.

そうすると、大径の加熱コイルよりも小径の加熱コイルの方が加熱コイルの径が小さいのはもちろんのこと、加熱コイルからみた鍋の抵抗成分を高くするために、大径の加熱コイルの巻数や面積S2を大きくするような加熱コイルの設計にすると、大径の加熱コイルのインダクタンスに対して、一段と小径の加熱コイルのインダクタンスが小さくなるため、略同一の共振コンデンサを接続した場合、共振周波数が大きく異なるものになってしまう。   Then, in order to increase the resistance component of the pan as viewed from the heating coil, the diameter of the heating coil is smaller than that of the heating coil with a small diameter, and the number of turns of the heating coil with a large diameter If the heating coil is designed so as to increase the area S2, the inductance of the heating coil with a smaller diameter becomes smaller than the inductance of the heating coil with a larger diameter. Therefore, when approximately the same resonant capacitor is connected, the resonance frequency is It will be very different.

小径の加熱コイルと大径の加熱コイルは近傍に配設されていれば、小径の加熱コイルと大径の加熱コイルが発生する磁界の相が周期毎に変化しないよう、また、2つのインバータの動作周波数の差に起因する鍋なり音が発生したりしないように、インバータの動作周波数は同一であることが望ましい。   If the small-diameter heating coil and the large-diameter heating coil are arranged in the vicinity, the phase of the magnetic field generated by the small-diameter heating coil and the large-diameter heating coil does not change with each cycle, and the two inverters It is desirable that the inverters have the same operating frequency so that a pot-like noise is not generated due to the difference in operating frequency.

しかし、共振周波数が大きく異なれば、Duty制御だけで電力を制御できなくなり、その結果、同一周波数で動作させることができなくなっていたが、(請求5)小径の加熱コイルの素線数を少なくして、多く巻くことにより、同一素線数で巻いたときと同じ外径としても、加熱コイルのインダクタンスを高くすることができる。   However, if the resonance frequency is greatly different, power cannot be controlled only by duty control, and as a result, it has been impossible to operate at the same frequency. (Claim 5) The number of strands of the small diameter heating coil is reduced. Thus, by winding a large number, the inductance of the heating coil can be increased even when the outer diameter is the same as when winding with the same number of strands.

それにより、小径の加熱コイルのインダクタンスを大径の加熱コイルのインダクタンスと略同等にすることにより、同一容量の共振コンデンサを用いても同一周波数で制御することができるようになり、鍋なり音の発生を防ぐことができる。   As a result, by making the inductance of the small diameter heating coil substantially the same as the inductance of the large diameter heating coil, it becomes possible to control at the same frequency even when using the resonance capacitor of the same capacity. Occurrence can be prevented.

また、仮に小径の加熱コイルと大径の加熱コイルに接続する共振コンデンサの値を異なるものにして、共振周波数を略同一値に合わせたとしても、小径の加熱コイルのインダクタンスが小さいため、鍋と加熱コイルの磁気結合係数が径に限らず同一と仮定すると、インダクタンスに略比例して決まる抵抗成分も小さい。   Also, even if the resonance capacitor connected to the small diameter heating coil and the large diameter heating coil have different values and the resonance frequency is set to substantially the same value, the small diameter heating coil has a small inductance. Assuming that the magnetic coupling coefficient of the heating coil is the same, not limited to the diameter, the resistance component determined in proportion to the inductance is small.

そのため、共振回路のQ値が大きくなりすぎて制御が困難になる。例えば、Q値の小さい外径の加熱コイルでは、Dutyを0.01変化させることにより電力を40W変化させることができるのに対して、Q値の大きい小径の加熱コイルでは、Dutyを0.01変化させるだけで数百Wもの電力が変化してしまい、制御性の悪い構成になってしまうが、それも小径の加熱コイルの素線数を少なくして、多く巻くことにより解決することができる。   Therefore, the Q value of the resonance circuit becomes too large and control becomes difficult. For example, in an outer diameter heating coil with a small Q value, the electric power can be changed by 40 W by changing the Duty by 0.01, whereas in a small diameter heating coil with a large Q value, the Duty is 0.01. Even if it is changed, the power of several hundred watts changes, resulting in a poor controllability, but this can also be solved by reducing the number of strands of the small diameter heating coil and winding it more. .

加えて、抵抗成分が小さいことにより、Dutyが低い領域でしか動作させることができない。具体的には、大径の加熱コイルのインバータはDutyを0から0.5で制御するのに対して、小径の加熱コイルのインバータはDutyを0から0.1の領域で制御しなければならず、その結果、共振電流が上手く流れずに効率を低下させてしまうが、その
課題も本構成をとることにより解決することができる。
In addition, since the resistance component is small, it can be operated only in a region where the duty is low. Specifically, the large-diameter heating coil inverter controls the duty from 0 to 0.5, whereas the small-diameter heating coil inverter must control the duty in the range of 0 to 0.1. As a result, the resonance current does not flow well and the efficiency is lowered. However, this problem can also be solved by adopting this configuration.

(実施の形態4)
(構成)
次に、本発明の第4の実施の形態について図6を参照して説明する。図6は本発明の第4の実施の形態における誘導加熱装置のインバータ装置の回路図である。
第4の実施の形態は、2つの加熱コイルに接続するインバータを共通化したものである。なお、上記各実施の形態と同一構成部位については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
(Embodiment 4)
(Constitution)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a circuit diagram of an inverter device of the induction heating device in the fourth embodiment of the present invention.
In the fourth embodiment, an inverter connected to two heating coils is shared. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component as said each embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

第4の実施の形態において、小径の加熱コイル49と大径の加熱コイル50それぞれに、異なる共振用コンデンサ51、56が電気的に接続され、加熱コイル49、50と共振用コンデンサからなるそれぞれの共振回路は、同一のインバータ回路に接続され、スイッチング素子49、50のどちらか一方と電気的に並列に接続される。   In the fourth embodiment, different resonance capacitors 51 and 56 are electrically connected to the small-diameter heating coil 49 and the large-diameter heating coil 50, respectively, and each of the heating coils 49 and 50 and the resonance capacitor is included. The resonance circuit is connected to the same inverter circuit, and is electrically connected in parallel with one of the switching elements 49 and 50.

小径の加熱コイル49と大径の加熱コイル50を並列に接続することにより、異なる電流を流すことができるため、2つの加熱コイルのインピーダンスに応じて共振コンデンサやスイッチング素子46、47の動作を変更することにより、2つの加熱コイル上の鍋の加熱を均一にして加熱ムラができにくく調理勝手のよい誘導加熱調理器を提供することができる。   By connecting the small-diameter heating coil 49 and the large-diameter heating coil 50 in parallel, different currents can flow, so the operation of the resonant capacitors and switching elements 46 and 47 is changed according to the impedance of the two heating coils. By doing this, heating of the pans on the two heating coils can be made uniform, and uneven heating can be prevented and an induction heating cooker with good cooking can be provided.

また、加熱コイルに流れる電流を制御することにより、加熱コイルの発熱を同等にして、加熱コイルの最高温度が抑えられることによる加熱コイルの使用できる許容温度までの幅が広がることで、冷却構成を簡素化したりすることができる。   In addition, by controlling the current flowing through the heating coil, the heating coil is made equal in heat generation, and the maximum temperature of the heating coil can be suppressed. It can be simplified.

また、インバータを共通化させることにより、小径の加熱コイルと大径の加熱コイルをそれぞれ独立に制御することは不可能となるが、小径の加熱コイルの巻数を最適化するとともに、共振コンデンサの値を異ならせて共振周波数を調節することによって、同一周波数且つ同一Dutyで駆動したときの加熱コイルから鍋の加熱に寄与する磁界の発生量を2つの加熱コイルの面積比と略同一にすることにより、インバータを共通化させることができる。   In addition, by making the inverter common, it becomes impossible to control the small diameter heating coil and the large diameter heating coil independently, but the number of turns of the small diameter heating coil is optimized and the value of the resonance capacitor By adjusting the resonance frequency by making different, the amount of magnetic field that contributes to the heating of the pan from the heating coil when driven at the same frequency and the same duty is made substantially the same as the area ratio of the two heating coils. The inverter can be shared.

その結果、インバータの数を減らすことによって安価な構成で均一な加熱や、冷却構成を簡素化できる加熱構成を実現することができる。   As a result, by reducing the number of inverters, it is possible to achieve a uniform heating with a cheap configuration and a heating configuration that can simplify the cooling configuration.

さらに、薄型の加熱コイルで本特徴が実現できるため、狭い部分に加熱コイルを収容する必要がある場合には極めて有効である。   Further, since this feature can be realized by a thin heating coil, it is extremely effective when it is necessary to accommodate the heating coil in a narrow portion.

具体的には、まず、小径の加熱コイルと大径の加熱コイルを比べると、小径の加熱コイルが大径の加熱コイルの巻数と同等、またはそれ以下だと、加熱コイルのインダクタンスおよびそれに起因する加熱コイルからみた鍋込みの抵抗性分は、大径の加熱コイルの方が大きい。   Specifically, first, when comparing a small-diameter heating coil with a large-diameter heating coil, if the small-diameter heating coil is equal to or less than the number of turns of the large-diameter heating coil, the inductance of the heating coil and the cause thereof. A large-diameter heating coil has a larger resistance in the pot when viewed from the heating coil.

よって、大径の加熱コイルに接続する共振用コンデンサ51は、小径の加熱コイルに接続する共振用のコンデンサ56よりも小さい容量とすることにより、2つの加熱コイルでそれぞれに決まる共振周波数を近づけることができる。   Therefore, the resonance capacitor 51 connected to the large-diameter heating coil has a smaller capacity than the resonance capacitor 56 connected to the small-diameter heating coil, thereby bringing the resonance frequencies determined by the two heating coils closer to each other. Can do.

しかし、小径の加熱コイルと大径の加熱コイル間で、加熱コイルからみた鍋込みの抵抗成分に大きな差がある場合、仮に共振用のコンデンサの調整により共振周波数を略同一とし、共振周波数の近傍でインバータを動作させると、抵抗成分の小さい、つまり、小径の
加熱コイルに多くの電流が流れてしまう。
However, if there is a large difference in the resistance component of the pot seen from the heating coil between the small diameter heating coil and the large diameter heating coil, the resonance frequency is made substantially the same by adjusting the resonance capacitor, and is close to the resonance frequency. When the inverter is operated, a large amount of current flows through the heating coil having a small resistance component, that is, a small diameter.

本実施の形態の誘導加熱装置は、加熱コイルの面積に略比例した電力を出力する、または、加熱コイルに流れる電流を調整して小径の加熱コイルと大径の加熱コイルの温度を略同等にすることが特徴であるため、小径の加熱コイルに大差で電流が流れてしまうことは、小径の加熱コイルの温度が上がりすぎるためよくない。   The induction heating device of the present embodiment outputs electric power approximately proportional to the area of the heating coil, or adjusts the current flowing through the heating coil so that the temperatures of the small diameter heating coil and the large diameter heating coil are substantially equal. Therefore, it is not good that the current flows through the small diameter heating coil with a large difference because the temperature of the small diameter heating coil is excessively increased.

そこで、共振用のコンデンサの容量は、小径の加熱コイルとからなる共振周波数が大径の加熱コイルが有する共振周波数よりもずらすように設定する。   Therefore, the capacity of the resonance capacitor is set so that the resonance frequency composed of the small diameter heating coil is shifted from the resonance frequency of the large diameter heating coil.

図7は本発明の第4の実施の形態における誘導加熱装置の2つの加熱コイルの共振周波数の関係と、インバータの動作周波数との関係を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the resonance frequency of the two heating coils of the induction heating device and the operating frequency of the inverter in the fourth embodiment of the present invention.

インバータの動作周波数を大径の加熱コイルが有する共振周波数の近傍で動作させた場合、図7に示すように、小径の加熱コイルの共振周波数からは少し離れているため、小径の加熱コイルには共振電流が流れ難く、その結果、小径の加熱コイルから鍋に出力される電力を下げることができる。   When the operation frequency of the inverter is operated in the vicinity of the resonance frequency of the large-diameter heating coil, as shown in FIG. 7, the resonance frequency of the small-diameter heating coil is slightly away from the resonance frequency. It is difficult for the resonance current to flow, and as a result, the power output from the small diameter heating coil to the pan can be lowered.

それにより、小径の加熱コイルの温度を上昇させすぎず、大径の加熱コイルの温度と略同一にすることができる。   Thereby, the temperature of the small diameter heating coil can be made substantially the same as the temperature of the large diameter heating coil without excessively increasing the temperature.

その結果、加熱コイルの温度低減化や、冷却構成の簡素化、加熱コイルを狭い収容部へ導入することなどができる。   As a result, the temperature of the heating coil can be reduced, the cooling configuration can be simplified, and the heating coil can be introduced into a narrow housing portion.

ここで、小径の加熱コイルとそこに電気的に接続される共振用のコンデンサ56からなる共振周波数は、大径の加熱コイルとそこに電気的に接続される共振用のコンデンサ51からなる共振周波数よりも低いことが望ましい。   Here, the resonance frequency composed of the small-diameter heating coil and the resonance capacitor 56 electrically connected thereto is the resonance frequency composed of the large-diameter heating coil and the resonance capacitor 51 electrically connected thereto. Is preferably lower.

その理由は、まず、インバータの形態にある。一般的に、誘導加熱装置に用いられているインバータは、電圧源から共振電流を流すことにより加熱するものが多い。そのようなインバータでは、スイッチング素子がオンオフを切り替えるときに発生するスイッチング損失が低減するように、負荷の共振周波数よりもインバータの動作周波数の方を高くして動作させている。   The reason is first in the form of an inverter. In general, many inverters used in induction heating devices are heated by flowing a resonance current from a voltage source. In such an inverter, the operation frequency of the inverter is set higher than the resonance frequency of the load so that the switching loss generated when the switching element is switched on and off is reduced.

従って、大径の加熱コイルからなる共振周波数よりも高い周波数で動作させているインバータの状態では、小径の加熱コイルと共振コンデンサから決まる共振周波数は、大径の加熱コイルと共振用のコンデンサから決まる共振周波数よりも低くする。   Therefore, in the state of the inverter operated at a frequency higher than the resonance frequency composed of the large diameter heating coil, the resonance frequency determined by the small diameter heating coil and the resonance capacitor is determined by the large diameter heating coil and the resonance capacitor. Lower than the resonance frequency.

逆に、小径の加熱コイルと共振用のコンデンサから決まる共振周波数を動作周波数よりも高い周波数になるように共振用のコンデンサを決めることにより、大径コイルの共振周波数近傍でインバータを動作させつつ、動作周波数から少し遠い周波数に小径の加熱コイルの共振周波数を設定して動作させることも可能である。   Conversely, by determining the resonance capacitor so that the resonance frequency determined by the small diameter heating coil and the resonance capacitor is higher than the operating frequency, while operating the inverter near the resonance frequency of the large diameter coil, It is also possible to operate by setting the resonance frequency of the small-diameter heating coil to a frequency slightly away from the operating frequency.

しかし、動作周波数を変えて電力を調節するような場合、インバータの動作周波数を初期の周波数から少し低くした場合を考えると、大径の加熱コイルに流れる電流は増大するのに対して、小径の加熱コイルに流れる電流は減少する。   However, when adjusting the power by changing the operating frequency, considering the case where the operating frequency of the inverter is slightly lower than the initial frequency, the current flowing through the large diameter heating coil increases, whereas the small diameter The current flowing through the heating coil is reduced.

つまり、大径の加熱コイルと小径の加熱コイルに流れる電流を調節できることが特徴である本実施の形態においては、出力電力または電流の割合が大きく変化するこのような設定は好ましくない。ただし、動作周波数を変更せず、Dutyの変化や電源電圧の変化に
よる電力調節のみの場合はこのような設定でも構成することは可能となる。
That is, in the present embodiment, which is characterized in that the current flowing through the large-diameter heating coil and the small-diameter heating coil can be adjusted, such a setting in which the ratio of the output power or current greatly changes is not preferable. However, such a setting can be configured in the case where only the power adjustment is performed by changing the duty or the power supply voltage without changing the operating frequency.

以上のように、実施の形態4で述べてきた、小径の加熱コイルのインダクタンスや抵抗成分が大径の加熱コイルのインダクタンスや抵抗成分よりも小さいのは、素線数が同等の場合であって、例えば小径の加熱コイルを構成する素線数が大径の加熱コイルよりも少ない場合は、小径の加熱コイルのインダクタンスや抵抗成分の方が大きくなることもある。   As described above, the inductance and resistance components of the small diameter heating coil described in the fourth embodiment are smaller than the inductance and resistance components of the large diameter heating coil when the number of strands is the same. For example, when the number of wires constituting the small-diameter heating coil is smaller than that of the large-diameter heating coil, the inductance or resistance component of the small-diameter heating coil may be larger.

また、小径の加熱コイルのほうが巻数が少ないという従来の加熱構成に捉われず、小径の加熱コイルの巻数を大径の加熱コイルの巻数よりも多くしても同様のことが起こりうる。そういった場合には、小径の加熱コイルに接続される共振コンデンサの容量は、大径の加熱コイルに接続される共振コンデンサの容量よりも小さい場合もある。   Further, the same thing can occur even if the number of turns of the small-diameter heating coil is larger than the number of turns of the large-diameter heating coil. In such a case, the capacity of the resonance capacitor connected to the small diameter heating coil may be smaller than the capacity of the resonance capacitor connected to the large diameter heating coil.

更に、小径の加熱コイルと共振コンデンサからきまる共振周波数を大径の加熱コイルと共振コンデンサからきまる共振周波数よりも低くしたが、必ずしもこの限りではなく、同一の動作周波数において、小径の加熱コイルと大径の加熱コイルの温度が略同一になるように加熱コイルに流す電流を制御することや、それが不可能である状態であれば、例えば加熱コイルの面積の割合に略比例した電力を出力するように調節することや、巻数の割合に略比例した電流や電力を出力するように調節することができればよい。   Furthermore, although the resonance frequency determined from the small-diameter heating coil and the resonance capacitor is lower than the resonance frequency determined from the large-diameter heating coil and the resonance capacitor, this is not necessarily limited. If the current flowing through the heating coil is controlled so that the temperature of the heating coil with the same diameter is substantially the same, or if this is impossible, for example, power that is approximately proportional to the ratio of the area of the heating coil is output. It is only necessary to be able to make adjustments so that current and power that are substantially proportional to the ratio of the number of turns can be output.

なお、上記全ての実施の形態は、加熱コイルが小径の加熱コイルと大径の加熱コイルの2つの加熱コイルのみで説明したが、加熱コイルの数は2つに限定するものではなく、例えば、小径の加熱コイル、中径の加熱コイル、大径の加熱コイルの3つの加熱コイルで同様の構成とし、加熱コイルの面積や巻数に応じてそれぞれの加熱コイルに流れる電流を制御することにより、本発明の効果を得ることができる。   In addition, although all the said embodiment demonstrated the heating coil only with two heating coils, a small diameter heating coil and a large diameter heating coil, the number of heating coils is not limited to two, for example, The three heating coils, a small-diameter heating coil, a medium-diameter heating coil, and a large-diameter heating coil, have the same configuration, and the current flowing through each heating coil is controlled according to the area and number of turns of the heating coil. The effects of the invention can be obtained.

以上のように、本発明にかかる誘導加熱装置は、分割した加熱コイルに異なる電流を流すことができるようにしたので、加熱コイルの径や巻数に関係なく、加熱コイルの温度を均一化させることができ、加熱コイルの許容温度範囲内で有効的に加熱コイルに電流を流すことができ、例えば定格出力を維持できる時間を長くすることが可能となり、調理作業性を向上させることができるので、誘導加熱による調理器の用途に有効である。   As described above, since the induction heating device according to the present invention can flow different currents through the divided heating coils, the temperature of the heating coils can be made uniform regardless of the diameter and the number of turns of the heating coils. The current can be effectively passed through the heating coil within the allowable temperature range of the heating coil, for example, it becomes possible to lengthen the time during which the rated output can be maintained, and the cooking workability can be improved. It is effective for cooking appliances using induction heating.

1 プレート
5 インバータ装置
21 左部加熱コイル
22 右部加熱コイル
23 中部加熱コイル
49 小径の加熱コイル
50 大径の加熱コイル
51 第1の共振用コンデンサ
52 鍋
53 制御部
56 第2の共振用コンデンサ
58 第1のインバータ回路
59 第2のインバータ回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plate 5 Inverter apparatus 21 Left part heating coil 22 Right part heating coil 23 Middle part heating coil 49 Small diameter heating coil 50 Large diameter heating coil 51 1st resonance capacitor 52 Pan 53 Control part 56 2nd resonance capacitor 58 First inverter circuit 59 Second inverter circuit

Claims (8)

略同心円状に配設された径の異なる複数の加熱コイルと、前記複数の加熱コイルに交流電流を供給するインバータ装置とを備え、前記複数の加熱コイルには同時に通電するとともに、それぞれの加熱コイルに異なる電流を供給する誘導加熱装置。 A plurality of heating coils having different diameters arranged substantially concentrically, and an inverter device for supplying an alternating current to the plurality of heating coils, wherein the plurality of heating coils are energized simultaneously, and each heating coil Induction heating device that supplies different currents. 鍋を載置するためのプレートを備え、前記プレートの下方に前記加熱コイルを配設することにより、誘導加熱調理器に適用した請求項1に記載の誘導加熱装置。 The induction heating apparatus according to claim 1, wherein the induction heating apparatus is applied to an induction heating cooker by providing a plate for placing a pan and disposing the heating coil below the plate. 面積が大きな方の加熱コイルが鍋に供給する電力を、面積が小さな方の加熱コイルが鍋に供給する電力よりも大きくする請求項1または2に記載の誘導加熱装置。 The induction heating apparatus according to claim 1 or 2, wherein the electric power supplied to the pan by the heating coil having the larger area is made larger than the electric power supplied to the pan by the heating coil having the smaller area. それぞれの加熱コイルの厚みを略同一にした請求項1〜3のいずれか1項に記載の誘導加熱装置。 The induction heating apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein each heating coil has substantially the same thickness. 径の小さい加熱コイルの素線数を径の大きい加熱コイルの素線数よりも少なくした請求項1〜4のいずれか1項に記載の誘導加熱装置。 The induction heating apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the number of strands of the heating coil having a small diameter is smaller than the number of strands of the heating coil having a large diameter. 径の小さい加熱コイルの巻き数を径の大きい加熱コイルの巻き数よりも多くした請求項1〜5のいずれか1項に記載の誘導加熱装置。 The induction heating apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the number of turns of the heating coil having a small diameter is larger than the number of turns of the heating coil having a large diameter. それぞれの加熱コイルに共振用のコンデンサを電気的に接続し、面積が小さい加熱コイルとからなる共振周波数は、面積が大きい加熱コイルとからなる共振周波数よりも低くなるように共振用のコンデンサの値を設定した請求項1〜6のいずれか1項に記載の誘導加熱装置。 A resonance capacitor is electrically connected to each heating coil, and the resonance frequency of the heating coil with a small area is lower than the resonance frequency of the heating coil with a large area. The induction heating apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein: 径の異なる複数の加熱コイルに1つのインバータ装置で交流電流を供給する請求項1〜7のいずれか1項に記載の誘導加熱装置。 The induction heating device according to claim 1, wherein an alternating current is supplied to a plurality of heating coils having different diameters by a single inverter device.
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