JP4325446B2 - 誘導加熱装置 - Google Patents

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本発明は一般家庭やレストラン及びオフィス、あるいは工場などで使用される誘導加熱装置に関するものである。
従来の誘導加熱装置は被加熱体に関係なく一定の駆動周波数にて動作させ、スイッチング手段の電圧責務が大きい場合は、入力電力を下げてそのスイッチング手段の電気的責務、またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減していた(例えば、特許文献1参照)。
特開昭63−128581号公報
しかしながら上記従来の構成では、被加熱体に関係なく一定の駆動周波数で動作させるしかできないため、スイッチング手段の電圧が大きくなるような被加熱体を加熱しようとした場合、入力電力を下げることを余儀なくされ、使用者に対して火力感の低下を招いていた。
本発明は上記課題を解決するもので、上記したインバータ回路の駆動周波数をその被加熱体に対して最適なものとし、最大入力電力を得ることで使用者に対して火力感の低下を抑制するとともにスイッチング手段に対しても電気的責務、またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減する誘導加熱装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の誘導加熱装置は、複数の加熱コイルと、前記加熱コイルそれぞれに設けられ前記加熱コイルに高周波電流を供給することにより被加熱体を誘導加熱するインバータ回路と、前記インバータ回路の入力電流を検知する入力電流検知手段と、前記インバータ回路の共振回路の電流をスイッチングするスイッチング手段の電圧を検知するスイッチング電圧検知手段と、前記インバータ回路の動作を制御し、複数同時加熱の場合に同一周波数で前記インバータを駆動して前記被加熱体の干渉音を抑制する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記被加熱体の材質を入力電流検知手段とスイッチング電圧検知手段の情報から判定する鍋種判定手段を有し、一番目に動作させた前記加熱コイル動作時には、前記鍋種判定手段の信号により前記入力電流に対して前記スイッチング電圧が所定値以下となる領域で前記インバータ回路の駆動周波数を切り替えずに定格の入力電力を得るように誘導加熱し、前記入力電流に対して前記スイッチング電圧が前記所定値より高くなりそのままの前記駆動周波数で誘導加熱を行なうと前記スイッチング手段の電圧責務が大きく前記スイッチング素子を破壊に至らしめる可能性を有している領域に入ると前記一番目に動作させた前記加熱コイルの最適な駆動周波数まで低下させて定格の入力電力を得る駆動周波数切り替え動作をして誘導加熱し、複数同時加熱で二番目以降に動作させた前記加熱コイル動作時においては、二番目以降で動作させた前記加熱コイルの駆動周波数を一番目に動作させた前記加熱コイルの最適な駆動周波数に合わせるようにしたものである。
これによって、被加熱体に関係なく最大入力電力を得ることで使用者に対して火力感の低下を抑制するとともにスイッチング手段に対しても電気的責務、またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができ、複数のコイルの駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。
以上のように本発明は、インバータ回路の駆動周波数をその被加熱体に対して最適なものとし、最大入力電力を得ることで使用者に対して火力感の低下を抑制するとともにスイッチング手段に対しても電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減しつつ複数のコイルの駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。
第1の発明は、複数の加熱コイルと、前記加熱コイルそれぞれに設けられ前記加熱コイルに高周波電流を供給することにより被加熱体を誘導加熱するインバータ回路と、前記インバータ回路の入力電流を検知する入力電流検知手段と、前記インバータ回路の共振回路の電流をスイッチングするスイッチング手段の電圧を検知するスイッチング電圧検知手段と、前記インバータ回路の動作を制御し、複数同時加熱の場合に同一周波数で前記インバータを駆動して前記被加熱体の干渉音を抑制する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記被加熱体の材質を入力電流検知手段とスイッチング電圧検知手段の情報から判定する鍋種判定手段を有し、一番目に動作させた前記加熱コイル動作時には、前記鍋種判定手段の信号により前記入力電流に対して前記スイッチング電圧が所定値以下となる領域で前記インバータ回路の駆動周波数を切り替えずに定格の入力電力を得るように誘導加熱し、前記入力電流に対して前記スイッチング電圧が前記所定値より高くなりそのままの前記駆動周波数で誘導加熱を行なうと前記スイッチング手段の電圧責務が大きく前記スイッチング素子を破壊に至らしめる可能性を有している領域に入ると前記一番目に動作させた前記加熱
コイルの最適な駆動周波数まで低下させて定格の入力電力を得る駆動周波数切り替え動作をして誘導加熱し、複数同時加熱で二番目以降に動作させた前記加熱コイル動作時においては、二番目以降で動作させた前記加熱コイルの駆動周波数を一番目に動作させた前記加熱コイルの最適な駆動周波数に合わせるようにした構成としたものである。これにより、スイッチング手段の電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができ、複数のコイルの駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。
第2の発明は、特に第1の発明の制御手段は、一番目の加熱コイルの動作が終了し、二番目に動作させた加熱コイルの駆動周波数が前記二番目の加熱コイルの最適な駆動周波数と異なっている場合には火力感の低下を抑制するように駆動周波数切り替え動作をし、三番目以降に動作させた加熱コイルの駆動周波数も前記二番目に動作させた加熱コイルの駆動周波数に合わせるようにして、動作させた前記加熱コイルの順番に優先順位をつけて前記駆動周波数切り替え動作をする構成としたものである。これにより、スイッチング手段の電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができるとともに、使用者に対して火力感の低下を抑制しかつ、駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。
第3の発明は、特に第1の発明の制御手段は、一番目に動作させた加熱コイル動作が被加熱体によりスイッチング手段の電圧責務が大きくなり前記一番目に動作させた加熱コイルの最適な駆動周波数にまで駆動周波数を下げたとき、その駆動周波数に他の加熱コイルの駆動周波数を合わせる構成としたものである。これにより、スイッチング手段の電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができるとともに、使用者に対して火力感の低下を抑制しかつ、駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。
第4の発明は、上記発明の制御手段は、駆動周波数切り替え動作をインバータ回路を動作させながら徐々に行なう構成としたものである。これにより、スイッチング手段の電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができるとともに、使用者に対して火力感の低下を抑制しかつ、駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。
第5の発明は、上記発明の制御手段は、駆動周波数切り替え動作をインバータ回路が動作中であれば一旦停止させた後、目標となる駆動周波数で動作させて行なう構成としたものである。これにより、スイッチング手段の電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができるとともに、使用者に対して火力感の低下を抑制しかつ、駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。
(実施の形態1)
以下本発明の実施の形態を誘導加熱調理器を例に取り上げ、図面に基づいて説明する。
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構成を示すブロック図、図2は本発明の第1の実施の形態の鍋種判定手段における、入力電流検出手段の信号とスイッチング電圧検知手段との信号の関係を示すグラフである。図1において、1は交流電源、2は交流電源を整流するブリッジ接続されたダイオードからなる整流回路、3はチョークコイル3a及びコンデンサ3bからなる平滑回路、4はスイッチング手段5を含むインバータ回路、6はインバータ回路4から高周波電流を供給されることにより鍋などの被加熱体7に高周波交番磁界を印加して誘導加熱を行なう加熱コイル、8はインバータ回路4に流れる電流を検知する入力電流検知手段、9はインバータ回路4のスイッチング手段5にかかる電圧を検知するスイッチング電圧検知手段、制御手段10はインバータ回路4の動作を制御するスイッチング手段5を駆動する駆動手段11と、入力電流検知手段8とスイッチング電圧検出手段9の信号により、被加熱体7の材質を判定する鍋種判定手段12と鍋種判定手段12からの信号により駆動周波数を切り替える駆動周波数切替手段13とを備える。
誘導加熱を開始するには、制御手段10の駆動手段11によりスイッチング手段5に駆動信号を出力し、それによりインバータ回路4を動作させ、加熱コイル6に高周波電流を供給する。この高周波電流によって、加熱コイル6から発生する高周波磁束により鍋等の被加熱体7を誘導加熱する。鍋種判定を行なうには、誘導加熱を開始してからある一定の期間前記動作をさせ、図2に示すようにインバータ回路4に流れる電流を検知する入力電流検知手段8とスイッチング手段5の電圧を検知するスイッチング電圧検知手段からの信号に基づき、同図の斜線以外の部分、すなわち入力電流がある程度流れ、スイッチング電圧もある程度ある領域では、通常使用可能、言い換えればスイッチング電圧が高くならないでかつ定格電力を入力できる被加熱体7として駆動周波数切替手段13にて切り替えずに誘導加熱を開始する。また例えば被加熱体7が磁性系のステンレスの鍋のような場合、同図の斜線の範囲に入る。すなわち入力電流が少ない割にはスイッチング電圧が高い場合であり、そのままの駆動周波数にて誘導加熱を行なうと、スイッチング電圧が高くなり、スイッチング手段5の電圧責務が大きくなり、破壊に至らしめる可能性を有しているため、その場合には駆動周波数切替手段13においてスイッチング手段5に送る駆動信号の駆動周波数を下げ、スイッチング電圧を下げるように動作し、定格の入力電力を得るような制御を行なう。
そして複数の加熱コイル6を有し、その加熱コイル6各々を制御する複数のインバータ回路4を有するもので、複数同時に加熱する場合、同一周波数で駆動させることで被加熱体7の干渉音を抑制することができる。
そして、一番目に動作させた加熱コイル6の動作時には、その被加熱体7に入力する電力を最適な最大電力を得るある一定の駆動周波数において加熱し、複数同時加熱で二番目以降の加熱コイル6´動作時においては、二番目以降で動作させた方を一番目に動作させた駆動周波数に合わせるようにしている。
また一番目の加熱コイル6の動作が終了し、二番目の加熱コイル6´で最適な駆動周波数と異なっている場合には駆動周波数を切り替え動作させ、三番目以降の加熱コイル6´´も第二の加熱コイル6´の駆動周波数に合わせるように使用した順番に優先順位をつけ動作させる構成としたものである。これにより、スイッチング手段の電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができるとともに、使用者に対して火力感の低下を抑制しかつ、駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。
またインバータ回路4の駆動周波数の切り替えは、動作させながら徐々に行なう構成としたものである。これにより、これにより、スイッチング手段の電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができるとともに、使用者に対して火力感の低下を抑制しかつ、駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。
またインバータ回路4の駆動周波数の切り替えは、動作中であれば一旦停止させた後、目標となる駆動周波数で動作させて行なう構成としたものである。これにより、スイッチング手段の電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができるとともに、使用者に対して火力感の低下を抑制しかつ、駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。
また、一番目の前記加熱コイル動作時には、その被加熱体に入力する電力を最適な最大電力を得るある一定の駆動周波数において加熱し、複数同時加熱で二番目以降の前記加熱コイル動作時において、前記被加熱体によりスイッチング手段の電圧責務が大きくなり、駆動周波数の切り替えが必要な場合、その駆動周波数に他の加熱コイルの駆動周波数を合わせる構成としたものである。これにより、スイッチング手段の電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができるとともに、使用者に対して火力感の低下を抑制しかつ、駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。
またインバータ回路の駆動周波数の切り替えは、動作させながら徐々に行なう構成としたものである。これにより、スイッチング手段の電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができるとともに、使用者に対して火力感の低下を抑制しかつ、駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。
またインバータ回路の駆動周波数の切り替えは、動作中であれば一旦停止させ、目標となる駆動周波数で動作させる構成としたものである。これにより、スイッチング手段の電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減することができるとともに、使用者に対して火力感の低下を抑制しかつ、駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。
本発明の誘導加熱装置は、鍋種判定手段により、被加熱体の材質によってインバータ回路の駆動周波数を切り替え、特にスイッチング手段にかかる電圧責務を低減、またインバータ構成部品の電気的責務の低減と、被加熱体の干渉音を低減できるので、既に実用化されている誘導加熱調理器、誘導加熱式炊飯器はもとより、誘導加熱を応用可能な電気湯沸かし器、電気アイロン、食器洗い乾燥機、給湯器等の加熱機器の用途にも適用でき、更には、インバータ回路を用いた他の電気機器、電子レンジや冷蔵庫、洗濯機等にも応用可能である。
本発明の実施の形態1における誘導加熱装置のブロック図 本発明の第1の実施の形態の鍋種判定手段における、入力電流検出手段の信号とスイッチング電圧検知手段との信号の関係を示すグラフ
符号の説明
1 交流電源
2 整流回路
3 平滑回路
3a チョークコイル
3b コンデンサ
4 インバータ回路
5 スイッチング手段
6 加熱コイル
7 被加熱体
8 入力電流検知手段
9 スイッチング電圧検知手段
10 制御手段
11 駆動手段
12 鍋種判定手段
13 駆動周波数切替手段

Claims (5)

  1. 複数の加熱コイルと、前記加熱コイルそれぞれに設けられ前記加熱コイルに高周波電流を供給することにより被加熱体を誘導加熱するインバータ回路と、前記インバータ回路の入力電流を検知する入力電流検知手段と、前記インバータ回路の共振回路の電流をスイッチングするスイッチング手段の電圧を検知するスイッチング電圧検知手段と、前記インバータ回路の動作を制御し、複数同時加熱の場合に同一周波数で前記インバータを駆動して前記被加熱体の干渉音を抑制する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記被加熱体の材質を入力電流検知手段とスイッチング電圧検知手段の情報から判定する鍋種判定手段を有し、一番目に動作させた前記加熱コイル動作時には、前記鍋種判定手段の信号により前記入力電流に対して前記スイッチング電圧が所定値以下となる領域で前記インバータ回路の駆動周波数を切り替えずに定格の入力電力を得るように誘導加熱し、前記入力電流に対して前記スイッチング電圧が前記所定値より高くなりそのままの前記駆動周波数で誘導加熱を行なうと前記スイッチング手段の電圧責務が大きく前記スイッチング素子を破壊に至らしめる可能性を有している領域に入ると前記一番目に動作させた前記加熱コイルの最適な駆動周波数まで低下させて定格の入力電力を得る駆動周波数切り替え動作をして誘導加熱し、複数同時加熱で二番目以降に動作させた前記加熱コイル動作時においては、二番目以降で動作させた前記加熱コイルの駆動周波数を一番目に動作させた前記加熱コイルの最適な駆動周波数に合わせるようにした誘導加熱装置。
  2. 制御手段は、一番目の加熱コイルの動作が終了し、二番目に動作させた加熱コイルの駆動周波数が前記二番目の加熱コイルの最適な駆動周波数と異なっている場合には火力感の低下を抑制するように駆動周波数切り替え動作をし、三番目以降に動作させた加熱コイルの駆動周波数も前記二番目に動作させた加熱コイルの駆動周波数に合わせるようにして、動作させた前記加熱コイルの順番に優先順位をつけて前記駆動周波数切り替え動作をする構成とした請求項1記載の誘導加熱装置。
  3. 制御手段は、一番目に動作させた加熱コイル動作が被加熱体によりスイッチング手段の電圧責務が大きくなり前記一番目に動作させた加熱コイルの最適な駆動周波数にまで駆動周波数を下げたとき、その駆動周波数に他の加熱コイルの駆動周波数を合わせる構成とした請求項1に記載の誘導加熱装置。
  4. 制御手段は、駆動周波数切り替え動作を、インバータ回路を動作させながら徐々に行なう構成とした請求項1〜3のいずれか1項に記載の誘導加熱装置。
  5. 制御手段は、駆動周波数切り替え動作を、インバータ回路の動作中であれば一旦停止させた後、目標となる駆動周波数で動作させて行なう構成とした請求項1〜3のいずれか1項に記載の誘導加熱装置。
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