JP6719665B2 - Induction cooker - Google Patents
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Description
本発明は、金属製の鍋等の被加熱物に渦電流を生じさせて誘導加熱し、被加熱物内に収容された食材等を加熱調理する誘導加熱調理器に関するものである。 The present invention relates to an induction heating cooker that heats and cooks foodstuffs and the like contained in a heated object by inducing eddy currents in the heated object such as a metal pot to induce induction heating.
誘導加熱手段は、ＩＨクッキングヒーターや電気炊飯器などの誘導加熱装置に用いるために広く普及している。一般にこれらの誘導加熱手段には、被覆導線を複数回渦巻き状に巻いた加熱コイルが用いられ、加熱コイルに２０〜１００ｋＨｚの高周波電流を流したときに発生する高周波磁場が、金属製の鍋などの被加熱物に渦電流を生じさせて、渦電流によるジュール熱で被加熱物を加熱する。 The induction heating means is widely used for an induction heating device such as an IH cooking heater or an electric rice cooker. Generally, for these induction heating means, a heating coil formed by winding a coated wire in a spiral shape a plurality of times is used, and a high-frequency magnetic field generated when a high-frequency current of 20 to 100 kHz is applied to the heating coil is a metal pot or the like. Eddy current is generated in the object to be heated and the object is heated by Joule heat due to the eddy current.
一般的な誘導加熱調理器では、対流や撹拌、焦げ付き防止といった加熱調理に必要とされる機能（以下、「調理モード」ともいう。）を提供するため、被加熱物の下部に複数の独立した加熱コイルが設置され、それぞれの加熱コイルに流す高周波電流を調整している。そのため、一般的には、加熱コイルと同数の高周波電力発生回路が必要である。特許文献１に記載された誘導加熱調理器は、それぞれの加熱コイルに所望の高周波電流を供給することができる。しかし、使用する加熱コイルの数が増加すると、それに伴って高周波電力発生回路の数も増設される必要があるが、限られた筐体内スペースに収納できる高周波電力発生回路の数に上限があるため増設には限界があるという課題があった。 In a general induction heating cooker, in order to provide functions required for heating cooking such as convection, stirring, and prevention of non-sticking (hereinafter, also referred to as “cooking mode”), a plurality of independent heating units are provided under the object to be heated. A heating coil is installed to adjust the high frequency current flowing through each heating coil. Therefore, generally, the same number of high-frequency power generation circuits as the heating coils are required. The induction heating cooker described in Patent Document 1 can supply a desired high frequency current to each heating coil. However, as the number of heating coils used increases, the number of high-frequency power generation circuits needs to be increased accordingly, but there is an upper limit to the number of high-frequency power generation circuits that can be stored in the limited space in the housing. There was a problem that there was a limit to the expansion.
また、特許文献２に記載された誘導加熱調理器は、複数の加熱コイルの接続を切り替えることにより、高周波発生回路が１つのみである構成を可能にしている。これにより、高周波電力発生回路を限られたスペースの中で増設しなければならないという特許文献１における問題は解決される。しかし、高周波電力発生回路と加熱コイルとの接続を時分割で切り替えるため、一方の加熱コイルに高周波電流を供給している間、他の加熱コイルに高周波電流を供給することができない。そのため、加熱分布に望ましくない偏りが発生するという課題があった。 Further, the induction heating cooker described in Patent Document 2 enables a configuration having only one high-frequency generation circuit by switching the connection of a plurality of heating coils. This solves the problem in Patent Document 1 that the high-frequency power generation circuit has to be added in a limited space. However, since the connection between the high-frequency power generation circuit and the heating coil is switched in a time-sharing manner, it is not possible to supply the high-frequency current to one heating coil while supplying the high-frequency current to the other heating coil. Therefore, there is a problem that an undesired bias occurs in the heating distribution.
本発明は、上記のような課題を解決するものであり、省スペースかつ、簡単な手段で複数の加熱コイルに同時給電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 is intended to solve the above problems, and an object thereof is to provide an induction heating cooker that can simultaneously supply power to a plurality of heating coils with a space-saving and simple means.
そこで、本発明は、第１および第２の加熱コイルと、第１の加熱コイルに接続された第１の２次コイルおよび第２の加熱コイルに接続された第２の２次コイルと、第１および第２の加熱コイルにそれぞれ電力を供給するための第１および第２の給電部と、高周波電力を発生させる高周波電力発生回路と、高周波電力発生回路で発生した高周波電力を、第１の１次コイル、第２の１次コイル、または並列に接続された第１および第２の１次コイルに切り替えて供給する切替部と、第１の１次コイル、第２の１次コイル、または並列に接続された第１および第２の１次コイルの中から、給電される被給電１次コイルを選択する制御部と、を含み、第１および第２の加熱コイルにそれぞれ電力を供給して加熱する誘導加熱調理器を提供する。第１の給電部は、第１の２次コイルの巻線部と、第１の１次コイルのＮ１巻線部および第２の１次コイルのＮ３巻線部とが、コアに巻かれたトランスである。第２の給電部は、第２の２次コイルの巻線部と、第１の１次コイルのＮ２巻線部とが、コアに巻かれたトランスである。Ｎ１巻線部の巻数は、Ｎ２巻線部の巻数と異なる。 Therefore, the present invention provides first and second heating coils, a first secondary coil connected to the first heating coil and a second secondary coil connected to the second heating coil, and The first and second power supply units for supplying power to the first and second heating coils, the high-frequency power generation circuit for generating high-frequency power, and the high-frequency power generated by the high-frequency power generation circuit A switching unit for switching and supplying the primary coil, the second primary coil, or the first and second primary coils connected in parallel, the first primary coil, the second primary coil, or A control unit that selects a power-supplied primary coil from among the first and second primary coils connected in parallel, and supplies power to the first and second heating coils, respectively. An induction heating cooker for heating by heating is provided. In the first feeding part, the winding part of the first secondary coil, the N1 winding part of the first primary coil and the N3 winding part of the second primary coil are wound on the core. It is a transformer. The second feeding part is a transformer in which the winding part of the second secondary coil and the N2 winding part of the first primary coil are wound on the core. The number of turns of the N1 winding portion is different from the number of turns of the N2 winding portion.
本発明によれば、一つの高周波電力発生回路で複数の加熱コイルに異なる電力を同時に供給することが可能であり、したがって、省スペースおよび低コストを達成できる誘導加熱調理器を提供することができ、これは従来にない顕著な効果を奏するものである。 According to the present invention, it is possible to simultaneously supply different powers to a plurality of heating coils with one high-frequency power generation circuit, and thus it is possible to provide an induction heating cooker that can achieve space saving and low cost. However, this has a remarkable effect which has never been obtained.
以下、添付図面を参照して本発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態を説明する。図面において、同様の構成部品については同様の符号が用いられている。なお、図面においては、説明の煩雑さ避けるために、本発明の特徴を示す主要な構成要素以外は、省略されている場合がある。また、本発明に係る誘導加熱調理器の構成は、キッチンのワークトップに設けられた収納部に据え付けられる、いわゆるビルトインタイプのＩＨクッキングヒーターに限定されず、卓状で使用するＩＨクッキングヒーターについても適用可能である。また、従来の一般的な加熱コイルを使用するＩＨクッキングヒーターや、ラジエントヒーターなどの構成と併用することも可能である。 An embodiment of an induction heating cooker according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals are used for like components. It should be noted that, in the drawings, in order to avoid complexity of the description, components other than main components showing the features of the present invention may be omitted. Further, the configuration of the induction heating cooker according to the present invention is not limited to the so-called built-in type IH cooking heater installed in the storage section provided on the worktop of the kitchen, and can be applied to an IH cooking heater used in a table. Is. Further, it is also possible to use together with a configuration such as an IH cooking heater using a conventional general heating coil or a radiant heater.
実施の形態１．
図１は、全体が１００で表される、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の全体を概略的に示す斜視図である。誘導加熱調理器１００は、筐体１０２と、筐体１０２の上側表面のほぼ全体を覆う結晶ガラスなどで形成されたトッププレート１０４とを含む。なお、図１の構成例では、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００は、ビルトインタイプに適用されているが、卓状用のＩＨクッキングヒーターに同様に適用されてもよい。Embodiment 1.
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an entire induction heating cooker according to a first embodiment of the present invention, which is generally represented by 100. The
筐体１０２の内部には、加熱ユニット１３０と電源ユニット１４０（図示せず）が収納されている。防磁板１０３は、加熱ユニット１３０と電源ユニット１４０との間に挟まれた構成で筐体１０２の内部に収納されている。防磁板１０３の詳細については、後述する。図１では、加熱ユニット１３０が３つ表示されているが、これは加熱ユニットの数を限定するものではなく、複数の加熱部が設けられてもよい。例えば、筐体１０２には、本発明の実施の形態１における構成が２つ収納されてもよい。なお、図１では、加熱ユニット１３０のみが複数記載されているが、実際には、加熱ユニット１３０と電源ユニット１４０は１セットとして筐体１０２に収納されている。また、前述のような一般的な加熱コイルを使用する構成と、ラジエントヒーター等の異なる形状、方式の構成とが併設されてもよい。
A
トッププレート１０４の下の加熱ユニット１３０には、第１の加熱コイル１０および第２の加熱コイル２０が、トッププレート１０４に実質的に平行な平面内に、同心円状に、互いに離れて配置されている。加熱コイル１０は外側コイルと、加熱コイル２０は内側コイルと呼ばれる場合がある。各加熱コイルの巻数は、単数であっても複数であってもよい。加熱コイル１０、２０の材料は、例えば一般的な加熱コイルに使用するリッツ線であってもよい。好適には、加熱コイル１０、２０の材料は、平板状の銅やアルミニウムなどの体積抵抗率が小さい金属材料であることが望ましい。具体的には、切削加工やプレス加工などで形成した金属板（以下、「誘導加熱プレート」と呼ぶ。）を使用することが望ましい。誘導加熱プレートを使用することが望ましい理由は、融点の低いアルミニウムを使用した場合であっても、加熱コイルは、５００℃程度までは変形されずに使用できるので、積極的に冷却する必要が無い一方で、リッツ線を使用する場合は、素線に被覆された絶縁膜が焼損して短絡したり断線したりすることを防止するために、適切な冷却構造が必要となるからである。また、高周波電流の周波数を２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚとして表皮効果を考慮すると、加熱コイルが銅やアルミニウムで形成された場合、１ｍｍ程度の厚さがあれば通電には十分である。以上の理由から、加熱コイルに誘導加熱プレートを使用すると、リッツ線を使用するよりも加熱ユニット１３０を薄くすることができ、かつ加工も簡略化することができる。
In the
トッププレート１０４の上面の、各加熱ユニット１３０の上方には、載置位置表示１０８が表示されている。載置位置表示１０８は、鍋などの被加熱物を載置する位置を分かり易くユーザに示す。載置位置表示１０８は、トッププレート１０４に直接印字されてもよいし、トッププレート１０４が光を透過できるものであれば、加熱ユニット１３０の周囲にＬＥＤなどで発光表示する構成とされてもよいし、または図示しない外部の光源から導光板等を利用して表示する構成とされてもよい。
A
筐体には、操作部１０６が取り付けられる。図１では、操作部１０６は、筐体１０２の前面に配置されているが、これは操作部１０６の配置を限定するものでなく、例えば操作部１０６は、トッププレート１０４上に設けられてもよい。操作部１０６は、スイッチや回転つまみ、タッチパネルなど、従来のＩＨクッキングヒーターで使用されている一般的な構成から成ってもよい。ユーザは、操作部１０６を使用して火力や調理モードを選択する。
The operation unit 106 is attached to the housing. In FIG. 1, the operation unit 106 is arranged on the front surface of the
図２は、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００の主要部の構成図であり、加熱ユニット１３０および電源ユニット１４０を示している。加熱ユニット１３０は、加熱コイル１０、２０と、磁性体２０２と、防磁板１０３と、第１の２次コイル２０４および第２の２次コイル２０６と、を含む。電源ユニット１４０は、給電部２１０、２２０と、１次コイル２３０、２４０と、切替部２５０と、共振用コンデンサ２６０と、高周波電力発生回路２７０と、制御部２８０と、を含む。
FIG. 2 is a configuration diagram of a main part of
まず、図２を参照して、加熱ユニット１３０の構成について説明する。上述のように、トッププレート１０４（図２には示されていない）の下（図２紙面奥方向）には、加熱コイル１０および加熱コイル２０が、トッププレート１０４に実質的に平行な平面内に、互いに離れて同心円状に配置されている。
First, the configuration of the
加熱コイル１０、２０の下には、フェライトコアなどの磁性体２０２が配置されている。磁性体２０２は、加熱コイル１０、２０に高周波電流を流した際に発生する磁束を、加熱コイル１０、２０付近に集中させ、周囲への磁束漏洩を抑制するとともに、被加熱物の誘導加熱に寄与する磁束を増やすことができる。
A
加熱コイル１０、２０と磁性体２０２との間にはギャップが設けられている。このギャップは、磁性体２０２と加熱コイル１０、２０とを電気的に絶縁するために、および磁性体２０２の温度が、加熱コイル１０、２０の発熱の影響や磁性体２０２の自己発熱によって、磁性を失うキュリー温度に達することを避けるために、設けられている。磁性体のキュリー温度は材料によって異なるが、例えばフェライトコアを使用した場合、低いものでは１００℃程度である。従って、熱伝導率が低く絶縁性も高い、セラミックファイバーのような材料をギャップ間に挿入すれば、ギャップの厚さは３ｍｍ程度で十分である。また、ギャップ間に挿入する材料に溝や突起を設けて、その溝や突起によって、加熱コイル１０、２０の配置位置を固定することもできる。
A gap is provided between the heating coils 10 and 20 and the
磁性体２０２の更に下には、防磁板１０３が配置されている。防磁板１０３は、加熱コイル１０、２０に高周波電流が流れた時に発生する磁束が、防磁板１０３よりも下側に漏洩することを防止する目的で配置されている。防磁板１０３の材料は、例えば、鉄などの磁性金属であってもよいが、アルミニウムや銅などの非磁性体であり体積抵抗率が小さい金属であることが望ましい。防磁板１０３の上側には磁性体２０２が配置されているので、磁性体２０２よりも下側に漏洩する磁束は少なく、必ずしも防磁板１０３は必要ではない。しかし、防磁板１０３は、図１に示すように筐体１０２の側面などに固定することで、加熱ユニット１３０を支持する構造物として使用でき、磁性体２０２の下部に電源基板を収納する場合は、漏洩磁界によるノイズで電源が誤作動する可能性を、磁性体２０２だけ使用する場合よりも低減できるので、使用することが望ましい。
A
加熱コイル１０は、電流の入出力端部１０ａ、１０ｂを備える。入出力端部１０ａ、１０ｂは、２次コイル２０４に接続され、従って加熱コイル１０および２次コイル２０４は、閉ループを構成する。同様に、加熱コイル２０は、２次コイル２０６に接続された入出力端部２０ａ、２０ｂを備え、両端部に接続された２次コイル２０６と共に閉ループを構成する。２次コイル２０４、２０６は、加熱ユニット１３０と電源ユニット１４０の配置および配線の自由度を高めるため、例えば高周波電流の通電に適したリッツ線や平角銅線を使用して構成されてもよい。また、加熱コイルとして誘導加熱プレートを使用する場合は、加熱コイル１０、２０と２次コイル２０４、２０６とは、一体的に形成されてもよい。
The
次に、図２を参照しながら、電源ユニット１４０の構成について説明する。電源ユニット１４０は、給電部２１０、２２０を含む。第１の給電部２１０は、コア２１５（図示せず）と、コア２１５の１次側および２次側に巻かれたコイルから成るトランスである。同様に、第２の給電部２２０は、コア２２５（図示せず）と、コア２２５の１次側および２次側に巻かれたコイルから成る。外側コイル１０に接続された２次コイル２０４は、給電部２１０のコア２１５の２次側に巻かれている。他方、内側コイル２０に接続された２次コイル２０６は、コア２２５の２次側に巻かれている。
Next, the configuration of the
２次コイル２０４、２０６は、コア２１５、２２５にそれぞれ複数ターン巻かれてもよいが、巻数は、極力少ないことが望ましい。また、コア２１５、２２５は、小型化のため、フェライトコアなどの磁性体で構成されることが望ましい。更に、コア２１５、２２５の材料および形状は、同じであることが望ましい。２次コイルのターン数を少なくし、給電部のコアを同じ材料、同じ形状とすることが望ましい理由は、複数の１次コイルそれぞれの両端からみたインピーダンスを等しくする調整作業を容易にするためである。これにより得られる効果については後述する。なお、給電部２１０、２２０の磁路は、漏洩磁束の低減や結合率向上の観点から閉磁路であることが望ましいが、コア２１５、２２５を構成する磁性体が磁気飽和に至ることを避けるために、コア２１５、２２５にギャップが設けられてもよい。
The
給電部２１０の１次側には、１次コイル２３０がＮ１ターン巻かれ、Ｎ１巻線部２３２が形成されている。本明細書において、Ｎ１〜Ｎ４は２以上の整数である。続いて、１次コイル２３０は、給電部２２０の１次側にＮ２ターン巻かれてＮ２巻線部２３４を形成している。同様に、１次コイル２４０は、給電部２１０の１次側にＮ３ターン巻かれてＮ３巻線部２４２を形成し、連続して給電部２２０の１次側にＮ４ターン巻かれてＮ４巻線部２４４を形成している。このように給電部２１０、２２０を介して、１次コイル２３０、２４０と、２次コイル２０４、２０６と加熱コイル１０、２０から成る２次コイルとが磁気的に結合することにより、トランス構造が形成される。
The
最も簡単な例として、２次コイル２０４、２０６が給電部２１０、２２０に１ターンで巻かれている場合、１次コイル２３０と加熱コイル１０はＮ１：１のトランスと考えることができる。同様に、１次コイル２３０と加熱コイル２０はＮ２：１、１次コイル２４０と加熱コイル１０はＮ３：１、１次コイル２４０と加熱コイル２０はＮ４：１のトランスと考えることができる。従って、例えば１次コイル２３０に高周波電力を供給し、ある瞬間の１次コイル２３０に流れる電流値がＩ、その時のＮ１巻線部２３２の両端電圧がＶ１、Ｎ２巻線部２３４の両端電圧がＶ２であった場合、理想的には加熱コイル１０、２０の電流値および電圧値は、次の式で求められる。
As the simplest example, when the
加熱コイル１０の電流値＝Ｉ×（Ｎ１／１） ・・・式（１）
加熱コイル１０の電圧値＝Ｖ１×（１／Ｎ１） ・・・式（２）
加熱コイル２０の電流値＝Ｉ×（Ｎ２／１） ・・・式（３）
加熱コイル２０の電圧値＝Ｖ２×（１／Ｎ２） ・・・式（４）Current value of
Voltage value of heating coil=V1×(1/N1) (2)
Current value of
Voltage value of
１次コイル２４０に高周波電力を供給した場合の加熱コイル１０、２０の電流値および電圧値についても、同様に考えることができる。なお、１次コイル２３０、２４０には、高周波電流を流すことが可能なリッツ線や平角銅線などが用いられてもよい。
The same applies to the current values and voltage values of the heating coils 10 and 20 when high frequency power is supplied to the
１次コイル２３０の始端２３６および終端２３８と、１次コイル２４０の始端２４６および終端２４８は、切替部２５０の電力出力側に独立に接続されている。切替部２５０は、第１の電力入力ポート２５２および第２の電力入力ポート２５４を有する。切替部２５０は、後述の制御部２８０からの指示に基づき、第１の電力入力ポート２５２を、１次コイル２３０の始端２３６または１次コイル２４０の始端２４６のどちらかと接続する。切替部２５０の第１の電力入力ポート２５２が１次コイル２３０の始端２３６と接続される場合、第２の電力入力ポート２５４は、対応する１次コイル２３０の終端２３８に接続される。他方、切替部２５０の第１の電力入力ポート２５２が１次コイル２４０の始端２４６と接続される場合、第２の電力入力ポート２５４は、対応する１次コイル２４０の終端２４８に接続される。
The
切替部２５０の第１の電力入力ポート２５２および第２の電力入力ポート２５４の一方は、共振用コンデンサ２６０の第１端子２６２に接続される。例えば、図２では、切替部２５０の第１の電力入力ポート２５２が、共振用コンデンサ２６０の第１端子２６２に接続されている。
切替部２５０の第１の電力入力ポート２５２および第２の電力入力ポート２５４の他方は、高周波電力発生回路２７０の２つのインバータ出力端子の一方に直接接続される。例えば、図２では、切替部２５０の第２の電力入力ポート２５４が、高周波電力発生回路２７０の第１のインバータ出力端子２７２に接続されている。One of the first
The other of the first
高周波電力発生回路２７０の他方のインバータ出力端子は、共振用コンデンサに接続される。例えば、図２では、高周波電力発生回路２７０の第２のインバータ出力端子２７４は、共振用コンデンサ２６０の第２端子２６４に接続されている。
The other inverter output terminal of the high frequency
このようにして、切替部２５０は、制御部２８０からの指示に基づき、高周波電力発生回路２７０で発生した高周波電力を、１次コイル２３０、２４０に切り替えて供給する。具体的には、切替部２５０は、共振用コンデンサ２６０の第１端子２６２と、複数の１次コイルから選択された１つの１次コイルの始端とを接続すると同時に、高周波電力発生回路の第１のインバータ出力端子と、そのコイルの終端とを接続する。これにより、共振用コンデンサ２６０と選択された１次コイルとが直列接続された共振負荷に、インバータ出力端子の両端が接続された構成となる。なお、切替部の接続切替えを行う手段としては、機械式リレーや半導体スイッチを用いたリレーが使用されてもよい。
In this way, the
高周波電力発生回路２７０の中では、入力電源（図示せず）が、インバータ回路２７６の入力側に接続されている。入力電源は、一般家庭に配電されているＡＣ１００Ｖ、またはＡＣ２００Ｖといった商用交流電源である。入力電源からの交流電源は、ダイオードブリッジ２７８で全波整流され、その後、高周波電力発生回路２７０のインバータ回路２７６に入力される。インバータ回路２７６は、トランジスタなどのスイッチング素子で構成されたハーフブリッジ回路やフルブリッジ回路などの、従来の誘導加熱調理器で利用されている回路であってもよい。インバータ出力端子２７２、２７４に共振負荷を接続した状態で入力電源から電力を供給して高周波駆動させると、共振負荷に高周波電力が供給される。
In the high frequency
制御部２８０は、高周波電力発生回路２７０および切替部２５０に接続されている。制御部２８０は、操作部１０６（図１）を使用してユーザによって選択された調理モードに応じて、１次コイル２３０の始端２３６または１次コイル２４０の始端２４６のいずれか一方と、第１の電力入力ポート２５２（すなわち、共振用コンデンサ２６０の第１端子２６２）とが接続されるように、切替部２５０へ制御信号を出力する。切替部２５０の第１の電力入力ポート２５２が１次コイル２３０の始端２３６に接続される場合、第２の電力入力ポート２５４は、対応する１次コイル２３０の終端２３８に接続される。他方、切替部２５０の第１の電力入力ポート２５２が１次コイル２４０の始端２４６と接続される場合、第２の電力入力ポート２５４は、対応する１次コイル２４０の終端２４８に接続される。
The
また、制御部２８０は、ユーザが選択した火力に応じて、高周波電力発生回路２７０を構成するスイッチング素子の駆動制御を行う。この駆動制御におけるインバータ回路２７６のスイッチング素子の駆動周波数の制御は、インバータ回路２７６の出力電圧に対してインバータ回路２７６の出力電流が遅れ位相となる（共振負荷の共振周波数よりも駆動周波数が高くなる）ように制御されなければならない。その理由は、インバータ回路２７６の出力電圧に対してインバータ回路２７６の出力電流が進み位相となってしまった場合、インバータ回路２７６を構成するスイッチング素子がダイオードリカバリによって故障するおそれがあるところ、これを防止するためである。出力電圧と出力電流の位相差を判断する方法としては、例えばインバータ回路２７６が壊れない程度の十分に小さな電力を共振負荷に供給して判断するといった、従来のＩＨクッキングヒーターで使用されている一般的な位相検出手段を用いることができる。制御部２８０は、一般的に使用されているマイクロコンピュータ、またはＦＰＧＡなどのプログラマブルロジックデバイスを用いて構成されてもよい。
In addition, the
次に、本発明の実施の形態１の特徴である１次コイル２３０、２４０の構成について詳細に説明する。既に説明したように、１次コイル２３０は、給電部２１０の１次側にＮ１ターン、給電部２２０の１次側にＮ２ターン巻かれ、１次コイル２４０は、給電部２１０の１次側にＮ３ターン、給電部２２０の１次側にＮ４ターン巻かれている。ここで被加熱物載置時の１次コイル２３０、２４０それぞれのインピーダンスは、等しくなるように調整される。ここでは具体的な調整方法として最も理想的な構成例を用いて説明する。
Next, the configuration of the
加熱コイル１０、２０はそれぞれ１ターンであり、給電部２１０、２２０のコア２１５、２２５は、同じ材料から成り、同じ形状を有する。このような構成の場合、被加熱物載置時の１次コイル２３０、２４０のそれぞれのインピーダンスの違いは、２次コイル２０４と加熱コイル１０のループ径と、２次コイル２０６と加熱コイル２０のループ径との違いによるもののみであるので、大きくは違わない。従って、１次コイル２３０、２４０のそれぞれの巻数と線長を、以下に示す式（５）と式（６）を基準にして調整することにより、被加熱物載置時の１次コイル２３０、２４０それぞれのインピーダンスを実質的に等しい値に調整することができる。
The heating coils 10 and 20 each have one turn, and the cores 215 and 225 of the
Ｎ１＋Ｎ２ ＝ Ｎ３＋Ｎ４ ・・・式（５）
１次コイル２３０の線長 ＝ １次コイル２４０の線長 ・・・式（６）N1+N2=N3+N4... Formula (5)
Line length of
式（５）および式（６）が満たされると、１次コイル２３０、２４０それぞれの総巻数と線長が等しくなる。また、前述のように給電部２１０、２２０の材料と形状も等しい。従って、２次コイルのインピーダンスを無視すれば、１次コイル２３０、２４０それぞれのインピーダンスは等しくなる。よって、２次コイルのインピーダンス差を考慮して、巻数と線長を調整することにより、被加熱物載置時の１次コイル２３０、２４０それぞれのインピーダンスを等しく調整することができる。なお、１次コイル２３０、２４０それぞれのインピーダンスは、同じであることが望ましいが、構造上の理由などで完全に一致させることが難しい場合は、１次コイル２３０、２４０が共振用コンデンサ２６０と接続されたときの共振周波数が概ね等しいとみなせる範囲内の差、具体的には約１ｋＨｚの範囲内の差があってもよい。この差がある場合、１次コイルの接続を切り替えたときに共振負荷に供給される電力に多少の差が発生するが、後述する効果については特に問題ない。
When Expressions (5) and (6) are satisfied, the total number of turns and the wire length of each of the
このように、被加熱物載置時の１次コイル２３０、２４０のそれぞれのインピーダンスが実質的に等しい状態となる。更に、１次コイル２３０、２４０それぞれの巻数は、次の式を満たすように構成される。
In this way, the impedances of the
Ｎ１＞Ｎ２ かつ Ｎ３＜Ｎ４ ・・・式（７） N1>N2 and N3<N4... Formula (7)
以上に述べた条件が満たされると、共振用コンデンサ２６０と１次コイル２３０、２４０との接続が切替部２５０によって切り替わっても、共振負荷の共振周波数とインピーダンスは変化しない。従って、高周波電力発生回路２７０が駆動された場合（ここで、駆動周波数は、インバータ出力電圧に対して出力電流が遅れ位相となるインバータ回路２７６の駆動周波数の範囲内の任意の駆動周波数である）、加熱コイル１０および加熱コイル２０に投入される総電力は、１次コイルの接続が切り替えられても一定であり、加熱コイル１０および加熱コイル２０に給電される高周波電流の実効値の大小のみが逆転する。具体的には、式（７）の条件の場合、１次コイル２３０に電力が供給された場合、Ｎ１＞Ｎ２なので、「加熱コイル１０の実効電流＞加熱コイル２０の実効電流」となる。また、１次コイル２４０に電力が供給された場合、Ｎ３＜Ｎ４なので、「加熱コイル１０の実効電流＜加熱コイル２０の実効電流」となる。つまり、接続する１次コイルを切り替えるだけで、複数の加熱コイル１０、２０に同時に異なる電力を供給することが可能となる。
When the conditions described above are satisfied, the resonance frequency and impedance of the resonance load do not change even if the connection between the
高周波電力発生回路を１つのみ有し、異なるインピーダンスの加熱コイルを切り替える従来の方式は、加熱コイルのいずれか１つのみにしか通電することができない。したがって、従来の方式では、意図しない温度の偏りが生じる問題や、加熱コイルを変更する度に投入電力が一定となるように駆動周波数を調整する必要があったりした。これに対して、本発明は、高周波電力発生回路は１つのみであるものの、接続する１次コイルを切り替えるだけで、複数の加熱コイルに同時に異なる電力を供給することができる。したがって、本発明は、省スペースを達成でき、かつ、簡単な手段で複数の加熱コイルに同時に給電できる点で、従来にない顕著な効果を奏するといえる。 The conventional method that has only one high-frequency power generation circuit and switches the heating coils of different impedances can energize only one of the heating coils. Therefore, in the conventional method, there is a problem that an unintended temperature deviation occurs, and it is necessary to adjust the drive frequency so that the input power becomes constant every time the heating coil is changed. On the other hand, although the present invention has only one high-frequency power generation circuit, it is possible to simultaneously supply different powers to a plurality of heating coils simply by switching the connected primary coil. Therefore, it can be said that the present invention achieves a remarkable effect which has not been obtained in the past, in that it can save space and can simultaneously supply power to a plurality of heating coils by a simple means.
以上に述べた構成を調理モードに適用した一例を図３、図４に示す。図３および図４は、トッププレート１０４、加熱コイル１０、２０、磁性体２０２、および防磁板１０３を、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向に見た場合の概略的な断面図である。なお、図２にはトッププレート１０４は示されていない。図３および図４に示すように、トッププレート１０４上には、水などの液体Ｑが入った鍋Ｐが配置されている。図３および図４は、一般に対流モードと呼ばれる調理モードを使用して、水などの液体が入った鍋Ｐを加熱している例を示している。対流モードは、一定時間毎に調理対象の対流を変化させることにより、撹拌を行ったり、焦げ付きを防止したりする調理モードである。対流モードでは、前述のような制御部２８０による切替部２５０の切替えにより、高周波電力発生回路２７０および共振用コンデンサ２６０と、１次コイルとの接続が一定間隔で切り替えられる。
An example in which the configuration described above is applied to the cooking mode is shown in FIGS. 3 and 4. 3 and 4 are schematic cross-sectional views when the
図３は、切替部２５０が切り替えられて１次コイル２３０に給電される例を示している。例えば、１次コイル２３０に給電された場合、「加熱コイル１０の実効電流＞加熱コイル２０の実効電流」となるので、加熱コイル１０の上方の温度は比較的高く、加熱コイル２０の上方の温度は比較的低くなる。したがって、鍋Ｐの底部の温度勾配は、鍋Ｐの中央から外周に向かって高くなる。そのため、流体の流れは、鍋Ｐ外周付近では上向きとなり、鍋Ｐ中央付近では下向きとなり、図３の矢印で示したような対流が発生する。
FIG. 3 illustrates an example in which the
他方、図４は、１次コイル２４０に給電される例を示している。１次コイル２４０に給電された場合、「加熱コイル１０の実効電流＜加熱コイル２０の実効電流」となるので、加熱コイル１０の上方の温度は比較的低く、加熱コイル２０の上方の温度は比較的高くなる。したがって、鍋Ｐの底部の温度勾配は、鍋中央から鍋外周に向かって低くなる。そのため、流体の流れは、鍋Ｐ外周付近では下向きとなり、鍋Ｐ中央付近では上向きとなり、図４の矢印で示したような対流が発生する。
このように実施の形態１に係る誘導調理器を適用することによって、簡単かつ少ない構成で各加熱コイル１０、２０への電力分配を変更することが可能となり、焦げ付き防止や撹拌を達成することができる。On the other hand, FIG. 4 shows an example in which power is supplied to the
As described above, by applying the induction cooker according to the first embodiment, it is possible to change the power distribution to the heating coils 10 and 20 with a simple and small configuration, and it is possible to achieve non-sticking and stirring. it can.
図５、６は、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の他の構成図を示している。以上の説明では、１次コイル２３０および１次コイル２４０の両方が、給電部２１０の１次側および給電部２２０の１次側の両方ともに巻かれた構成を説明したが、１次コイルの少なくとも１つが給電部２１０の１次側および給電部２２０の１次側の両方ともに巻かれてさえいれば、実施の形態１の目的を達成できる。例えば、１次コイル２３０が、給電部２１０の１次側および給電部２２０の１次側の両方に巻かれてさえいれば、１次コイル２４０は、給電部２１０の１次側のみに（図５）、または給電部２２０の１次側のみに（図６）、巻かれた構成であってもよい。逆に、図示しないが、例えば、１次コイル２３０は、給電部２１０の１次側のみに、または給電部２２０の１次側のみに巻かれ、１次コイル２４０は、給電部２１０の１次側および給電部２２０の１次側の両方に巻かれた構成であってもよい。
5 and 6 show another configuration diagram of the induction heating cooker according to the first embodiment of the present invention. In the above description, the configuration in which both the
図７〜１１は、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の他の構成図を示している。以上の説明では、加熱コイルの形状は、同心円のリング形状であったが、同心円のリング形状以外であっても同様の効果を得ることができる。例えば、加熱コイルは、図７に示すように、２つの半円状のコイルであり、併せて円形を形成するものであってもよい。また、例えば、加熱コイルは、図８および図９に示すように、４つ併せて円形を形成するものであってもよい。更に、例えば、加熱コイルは、図１０および図１１に示すように、それぞれ始点から終点まで実質的に長方形を描くように延びる直線状の形状であってもよい。 7-11 has shown the other block diagram of the induction heating cooking appliance which concerns on Embodiment 1 of this invention. In the above description, the heating coil has a concentric ring shape, but the same effect can be obtained even if the heating coil has a shape other than the concentric ring shape. For example, the heating coil may be two semicircular coils as shown in FIG. 7, and may form a circle together. Further, for example, as shown in FIGS. 8 and 9, four heating coils may be combined to form a circular shape. Further, for example, the heating coil may have a linear shape extending from a start point to an end point in a substantially rectangular shape, as shown in FIGS. 10 and 11.
また、以上の説明では、加熱コイルと給電部をそれぞれ２組ずつ用いた場合を説明したが、同様のインピーダンス調整方法を用いることにより、加熱コイルと給電部を３組以上に増やしても同様の効果を得ることができる。例えば、図８〜図１１は、加熱コイルを４つ含む構成例を示している。また例えば、図９および図１１は、給電部を４つ含む構成例を示している。 Further, in the above description, the case where two heating coils and two power feeding units are used has been described, but the same impedance adjustment method is used to increase the number of heating coils and power feeding units to three or more. The effect can be obtained. For example, FIGS. 8 to 11 show a configuration example including four heating coils. Further, for example, FIGS. 9 and 11 show a configuration example including four power feeding units.
また、高周波電力発生回路２７０を構成するスイッチング素子は、従来のシリコン材料を使用したスイッチング素子であってもよいが、例えばＳｉＣやＧａＮなどのワイドギャップ半導体を使用したスイッチング素子であることが望ましい。ワイドギャップ半導体を使用することにより、回路全体の小型化、低損失化が可能となる。更に、高周波駆動が可能となるため、アルミニウム等の非磁性材料で出来た鍋等の加熱も可能となる。
The switching element forming the high-frequency
実施の形態２．
図１２は、本発明の実施の形態２に係る誘導加熱調理器の主要部の構成図である。実施の形態２が実施の形態１と異なるのは、１次コイルが追加され、１つであった共振用コンデンサが異なる容量のもの複数個に変更され、およびこの複数の共振用コンデンサが切替部に組み込まれていることである。例えば、実施の形態２を示す図１２では、実施の形態１を示す図２から、１次コイル１２５０、１２６０、１２７０、１２８０が追加され、１つの共振用コンデンサ２６０が異なる容量の複数の共振用コンデンサ１２９０に変更され、およびこの共振用コンデンサ１２９０が切替部２５０に組み込まれている。なお、図１２には共振用コンデンサ１２９０が２つ記載されているが、これは数を限定するものでなく、共振用コンデンサ１２９０は３つ以上用いられてもよい。以下では、実施の形態１と異なる点を中心に説明し、その他の部分については実施の形態１と同様であるため説明を省略する。図１２中の構成要素のうち、図２におけるものと同じ構成要素については、図２の符号と同じ符号が用いられる。また、加熱コイル１０、２０の調整方法についても、実施の形態１において説明した方法と同じ手法が用いられる。Embodiment 2.
FIG. 12: is a block diagram of the principal part of the induction heating cooking appliance which concerns on Embodiment 2 of this invention. The second embodiment differs from the first embodiment in that a primary coil is added, one resonance capacitor is changed to a plurality of capacitors having different capacities, and the plurality of resonance capacitors are used as a switching unit. It is built into. For example, in FIG. 12 showing the second embodiment,
図１２を参照して更に説明する。実施の形態２は、加熱コイル１０、２０のいずれか一方のみに異なる電力を供給する必要がある場合にも対応するものである。そのため、給電部２１０、２２０の双方に巻かれた１次コイル２３０、２４０に加えて、１次コイル１２５０、１２６０、１２７０、１２８０は、給電部２１０、２２０のいずれか一方のみに巻かれている。具体的には、１次コイル１２５０（巻数Ｎ５）および１次コイル１２６０（巻数Ｎ７）は、給電部２１０にのみ巻かれている。１次コイル１２７０（巻数Ｎ６）と１次コイル１２８０（巻数Ｎ８）は、給電部２２０にのみ巻かれている。１次コイル１２５０、１２６０、１２７０、１２８０の巻数の間には、次の式（８）の関係が成立する。
Further description will be given with reference to FIG. The second embodiment also corresponds to the case where it is necessary to supply different electric power to only one of the heating coils 10 and 20. Therefore, in addition to the
Ｎ５＞Ｎ７ かつ Ｎ６＜Ｎ８ ・・・式（８）
ここで、Ｎ５〜Ｎ８は、２以上の整数である。N5>N7 and N6<N8... Formula (8)
Here, N5 to N8 are integers of 2 or more.
実施の形態２では、１次コイル１２５０、１２６０、１２７０、１２８０のそれぞれの巻数が異なるため、実施の形態１の場合のように線長だけを調整することによってそれぞれのインダクタンスを等しくすることは困難である。そこであらかじめ、１次コイル１２５０、１２６０、１２７０、１２８０のそれぞれについて、被加熱物が載置された場合の共振周波数が特定の周波数となるように、異なる容量の複数の共振用コンデンサ１２９０が設けられる。制御部２８０は、１次コイルの接続を切り替えた場合、特定の共振周波数になるように共振用コンデンサ１２９０と１次コイルとの組合せを選択する。そして、制御部２８０は、選択された共振用コンデンサ１２９０と１次コイルとが接続されるように、制御信号を切替部２５０に出力する。
In the second embodiment, since the
このような構成を採って制御を行うことにより、実施の形態１の構成で得られる効果に追加して、加熱コイル１０、２０のいずれか一方のみに対して、特定の駆動周波数において共振条件を崩すことなく、異なる電力を供給することができる。実施の形態２では、複数の異なる容量の共振用コンデンサ１２９０と１次コイル１２５０、１２６０、１２７０、１２８０の組合せを変更することによって図３、４と同様の効果が得られるのみならず、いずれか一方の加熱コイルにのみ給電することも可能である。したがって、加熱コイル１０と加熱コイル２０との間の温度差を大きくすることができ、焦げ付き防止および撹拌の効果を向上させることができる。
By adopting such a configuration and performing control, in addition to the effect obtained by the configuration of the first embodiment, a resonance condition is set for only one of the heating coils 10 and 20 at a specific drive frequency. Different power can be supplied without breaking. In the second embodiment, not only the same effect as in FIGS. It is also possible to supply power to only one heating coil. Therefore, the temperature difference between the
また、実施の形態１のところで述べたのと同様に、加熱コイルの形状は、同心円のリング形状以外の形状（例えば半円形状、４つ併せて円形を形成する形状、または直線状の形状など）であってもよい。 Further, as described in the first embodiment, the heating coil has a shape other than the concentric ring shape (for example, a semicircular shape, a shape in which four are combined into a circle, or a linear shape). ).
また、以上の説明では、加熱コイルと給電部をそれぞれ２組ずつ用いた場合を説明したが、実施の形態１のところで述べたのと同様に、同様のインピーダンス調整方法を用いることにより、加熱コイルと給電部を３組以上に増やしても同様の効果を得ることができる。 Further, in the above description, the case of using two sets of heating coils and two pairs of power feeding units has been described, but by using the same impedance adjusting method as in the first embodiment, the heating coils are used. Even if the number of power supply units is increased to three or more, the same effect can be obtained.
また、高周波電力発生回路２７０を構成するスイッチング素子は、従来のシリコン材料を使用したスイッチング素子であってもよいが、例えばＳｉＣやＧａＮなどのワイドギャップ半導体を使用したスイッチング素子であることが望ましい。ワイドギャップ半導体を使用することにより、回路全体の小型化、低損失化が可能となる。更に、高周波駆動が可能となるため、アルミニウム等の非磁性材料で出来た鍋等の加熱も可能となる。
The switching element forming the high-frequency
実施の形態３．
図１３〜１５は、本発明の実施の形態３に係る誘導加熱調理器の主要部の構成図である。以下では、実施の形態１および２と異なる点を中心に説明し、その他の部分については説明を省略する。図１３〜図１５中の構成要素のうち、図２〜図１２におけるものと同じ構成要素については、図２〜図１２の符号と同じ符号が用いられる。また、２次コイル１０、２０の調整方法および１次コイル１２５０、１２６０、１２７０、１２８０と複数の共振用コンデンサ１２９０の組み合わせ方、制御方法についても、実施の形態１および実施の形態２において説明した方法と同じ手法が用いられる。Embodiment 3.
13 to 15 are configuration diagrams of a main part of the induction heating cooker according to the third embodiment of the present invention. In the following, differences from the first and second embodiments will be mainly described, and description of other parts will be omitted. Among the constituent elements in FIGS. 13 to 15, the same constituent elements as those in FIGS. 2 to 12 have the same reference numerals as those in FIGS. 2 to 12. The method of adjusting the
実施の形態３の特徴は、高周波電力発生回路２７０を、実施の形態２のインバータ回路２７６とダイオードブリッジ２７８の構成から、インバータ回路２７６とコンバータ回路１３００の構成に変更したことにある。これにより、インバータ回路２７６に入力する電圧を一定電圧に制御することができる。コンバータ回路１３００は、一般的な昇圧コンバータ回路、降圧コンバータ回路、昇降圧コンバータ回路であってもよい。また、コンバータ回路の昇降圧機能には、力率改善機能が追加されてもよい。
The feature of the third embodiment is that the high-frequency
前述のように、実施の形態３では、高周波電力発生回路２７０は、コンバータ回路１３００とインバータ回路２７６の組合せを含む。図１３は、実施の形態２を示す図１２の高周波電力発生回路２７０の内部構成、および高周波電力発生回路２７０と制御部２８０との接続を変更した図である。また、実施の形態３では、図１４、１５の構成が採用されてもよい。なお、図１４の１次コイル２３０、２４０の構成は、図５におけるものと同様であり、図１５の１次コイル２３０、２４０の構成は、図６におけるものと同様である。
As described above, in the third embodiment, high frequency
インバータ回路２７６に入力される電圧は、コンバータ回路１３００により一定電圧に制御されることによって、商用電圧をダイオードブリッジ２７８で全波整流した場合よりも平均化される。したがって、コンバータ回路１３００を含む高周波電力発生回路２７０から出力される電流のピーク値は、同じインバータ出力電力を出力するコンバータなしの回路と比較して、低くすることができる。これにより、給電部２１０、２２０の最大磁束密度を低くすることができるため、給電部２１０、２２０のサイズを小さくすることができる。
The voltage input to the
また、インバータ出力電力を調整する際、実施の形態１と実施の形態２では、共振負荷の共振周波数は、高周波電力発生回路２７０の駆動周波数を調整することで調整されるが、実施の形態３では、高周波電力発生回路２７０の駆動周波数に加え、コンバータ回路１３００の出力電圧を調整することでも調整できる。すなわち、設定された高周波電力発生回路の出力電力が、コンバータ回路１３００の出力下限電圧に対応する出力電力以上である場合、制御部２８０は、インバータ回路２７６の駆動周波数を切替部によって選択された共振負荷の共振周波数に合わせ、そしてコンバータ回路の出力電圧を高くまたは低くすることによって、高周波電力発生回路２７０の出力電力を調整することができる。
Further, when the inverter output power is adjusted, in the first and second embodiments, the resonance frequency of the resonance load is adjusted by adjusting the drive frequency of the high frequency
一方、設定された高周波電力発生回路の出力電力が、コンバータ回路１３００の出力下限電圧に対応する出力電力よりも小さい場合、制御部２８０は、更にインバータ回路２７６の駆動周波数を共振負荷の共振周波数よりも高くすることによって、高周波電力発生回路２７０の出力電力を調整することができる。
On the other hand, when the set output power of the high frequency power generation circuit is smaller than the output power corresponding to the output lower limit voltage of
このように、インバータ回路２７６の駆動周波数を、インバータ出力電圧に対してインバータ出力電流が遅れ位相となる範囲に、かつ極力共振状態に近い状態にし、次にコンバータ回路１３００の出力電圧を調整することによって、高周波電力発生回路２７０の出力電力を調整することができる。こうすることで、インバータ回路２７６のスイッチング損失を低くすることができ、高周波電力発生回路２７０の電力損失を低くすることができる。
In this way, the drive frequency of the
従来、駆動周波数の調整のみで対応出来ないような低電力（出力下限電圧に対応する出力電力よりも小さい電力）をインバータ回路２７６のみの構成によって実現するためには、インバータ回路２７６の駆動と停止を繰り返す間欠駆動を行って低電力相当の出力を実現していた。しかし、この駆動と停止の切替えのときに発生する音が耳障りとなる問題があった。実施の形態３では、コンバータ回路１３００を追加してコンバータ回路１３００の出力電圧を低くすることにより、インバータ回路２７６のみの構成時よりも低い電力範囲まで連続駆動させることが可能となる。これにより、広い電力範囲で、間欠駆動なしで動作することができるようになる。したがって、耳障りな音を広い電力範囲において無くすことができる。
In order to realize low power (power that is smaller than the output power corresponding to the output lower limit voltage) that cannot be dealt with only by adjusting the drive frequency in the related art with the configuration of only the
また、実施の形態１、２のところで述べたのと同様に、加熱コイルの形状は、同心円のリング形状以外の形状（例えば半円形状、４つ併せて円形を形成する形状、または直線状の形状など）であってもよい。 Further, as described in the first and second embodiments, the heating coil has a shape other than the concentric ring shape (for example, a semicircular shape, a shape forming four combined circles, or a linear shape). Shape).
また、以上の説明では、加熱コイルと給電部をそれぞれ２組ずつ用いた場合を説明したが、実施の形態１、２のところで述べたのと同様に、同様のインピーダンス調整方法を用いることにより、加熱コイルと給電部を３組以上に増やしても同様の効果を得ることができる。 Further, in the above description, the case where two heating coils and two power feeding units are used is described, but by using the same impedance adjusting method as in the first and second embodiments, The same effect can be obtained even if the number of heating coils and the number of power feeding units are increased to three or more.
また、高周波電力発生回路２７０を構成するスイッチング素子は、従来のシリコン材料を使用したスイッチング素子であってもよいが、例えばＳｉＣやＧａＮなどのワイドギャップ半導体を使用したスイッチング素子であることが望ましい。ワイドギャップ半導体を使用することにより、回路全体の小型化、低損失化が可能となる。更に、高周波駆動が可能となるため、アルミニウム等の非磁性材料で出来た鍋等の加熱も可能となる。
The switching element forming the high-frequency
実施の形態４．
図１６は、全体が１６００で表される、本発明の実施の形態４に係る誘導加熱調理器の主要部の構成図である。以下では、実施の形態１、２および３と異なる点を中心に説明し、その他の部分については説明を省略する。図１６中の構成要素のうち、図２〜図１５におけるものと同じ構成要素については、図２〜図１５の符号と同じ符号が用いられる。Fourth Embodiment
FIG. 16 is a configuration diagram of a main part of the induction heating cooker according to the fourth embodiment of the present invention, which is wholly represented by 1600. In the following, points different from the first, second and third embodiments will be mainly described, and description of the other parts will be omitted. The same reference numerals as those in FIGS. 2 to 15 are used for the same constituent elements as those in FIGS. 2 to 15 among the constituent elements in FIG. 16.
誘導加熱調理器１６００は、加熱ユニット１３０と電源ユニット１４０とを有する。加熱ユニット１３０の構成は、実施の形態１〜３と同様の構成である。
The induction heating cooker 1600 includes a
電源ユニット１４０には、給電部２１０、２２０および１次コイル２３０、２４０が設けられている。実施の形態１と同様に、１次コイル２３０は、給電部２１０の１次側にＮ１ターン、給電部２２０の１次側にＮ２ターン巻かれ、１次コイル２４０は、給電部２１０の１次側にＮ３ターン、給電部２２０の１次側にＮ４ターン巻かれている。Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３およびＮ４は、インピーダンスを整合させるため、式（５）を満たす。更に、実施の形態４では、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３およびＮ４は、次の式（９）を満たす。
The
Ｎ１＝Ｎ４ かつ Ｎ２＝Ｎ３ ・・・式（９） N1=N4 and N2=N3... Formula (9)
電源ユニット１４０は、切替部２５０と、異なる容量の複数の共振用コンデンサ１２９０とを更に含む。共振用コンデンサ１２９０は、切替部２５０に組み込まれている。共振用コンデンサ１２９０は、１次コイル２３０、２４０またはこれらの両方に接続される第１端子１２９２を有する。共振用コンデンサ１２９０は、切替部２５０の第１の電力入力ポート２５２に接続された図示しない第２端子を更に有する。なお、図１６には共振用コンデンサ１２９０が２つ記載されているが、これは数を限定するものでなく、共振用コンデンサ１２９０は３つ以上含まれてもよい。
The
電源ユニット１４０は、１次コイル２３０、２４０またはこれらの両方に高周波電力を供給する高周波電力発生回路２７０を更に含む。高周波電力発生回路２７０は、インバータ回路２７６と、ダイオードブリッジ２７８とを含む。入力電源（図示せず）からの交流電源がダイオードブリッジ２７８で全波整流され、その後、インバータ回路２７６に入力される。
The
図１６では、高周波電力発生回路２７０は、上記のようにインバータ回路２７６と、ダイオードブリッジ２７８から成るが、本実施の形態４はこれに限定されない。例えば、高周波電力発生回路２７０は、インバータ回路２７６と、コンバータ回路（図１３〜図１５のコンバータ回路１３００）とから成るものであってもよい。これにより、インバータ回路２７６に入力する電圧を一定電圧に制御することができる。コンバータ回路は、例えば、一般的な昇圧コンバータ回路、降圧コンバータ回路、昇降圧コンバータ回路である。また、コンバータ回路の昇降圧機能には、力率改善機能が追加されてもよい。
In FIG. 16, the high frequency
電源ユニット１４０は、制御部２８０を更に含む。制御部２８０は、共振用コンデンサ１２９０の第１端子１２９２を、１次コイル２３０の始端２３６、１次コイル２４０の始端２４６、またはこれらの両方と接続する。共振用コンデンサ１２９０の第１端子１２９２が１次コイル２３０の始端２３６にのみ接続される場合（以下、「第１の場合」という。）、切替部２５０の第２の電力入力ポート２５４は、１次コイル２３０の終端２３８に接続される。共振用コンデンサ１２９０の第１端子１２９２が１次コイル２４０の始端２４６にのみ接続される場合（以下、「第２の場合」という。）、切替部２５０の第２の電力入力ポート２５４は、１次コイル２４０の終端２４８に接続される。共振用コンデンサ１２９０の第１端子１２９２が１次コイル２３０の始端２３６と１次コイル２４０の始端２４６の両方に接続される場合（以下、「第３の場合」という。）、切替部２５０の第２の電力入力ポート２５４は、１次コイル２３０の終端２３８と１次コイル２４０の終端２４８の両方に接続される。言い換えれば、第３の場合、１次コイル２３０および１次コイル２４０は並列に接続され、並列に接続された１次コイル２３０および１次コイル２４０に高周波電力が供給される。
The
制御部２８０は、第１の場合、第２の場合および第３の場合のいずれの場合であっても回路の共振周波数が特定の周波数になるように、１次コイル２３０、２４０またはこれらの両方に接続される共振用コンデンサ１２９０を各場合に選択する。そして、制御部２８０は、選択された共振用コンデンサ１２９０と１次コイル２３０、２４０またはこれらの両方とが接続されるように、制御信号を切替部２５０に出力する。
The
式（５）から、給電部２１０、２２０にそれぞれ巻かれた１次コイル２３０、２４０の総巻数は等しい。また、式（９）から、１次コイル２３０と１次コイル２４０のインピーダンスは、高周波電力発生回路２７０側からみて等しい。したがって、１次コイル２３０および１次コイル２４０が並列に接続されている場合（第３の場合）、加熱コイル１０、２０に等しい電流を供給することができる。
From the formula (5), the total number of turns of the
この構成により、特定の駆動周波数において共振条件を崩すことなく、加熱コイル１０、２０に供給される電流量に差を設けること、および加熱コイル１０、２０のいずれか一方のみに対して様々な電流量を供給することができるのみならず、加熱コイル１０、２０に等しい電流を供給することができる。 With this configuration, a difference is provided in the amount of current supplied to the heating coils 10 and 20 without breaking the resonance condition at a specific drive frequency, and various currents are supplied to only one of the heating coils 10 and 20. Not only can a quantity be supplied, but an equal current can be supplied to the heating coils 10, 20.
言い換えれば、実施の形態４では、図３のように鍋Ｐの底部の温度勾配を鍋Ｐの中央から外周に向かって高くすること、図４のように鍋Ｐの中央から外周に向かって低くすることのみならず、鍋Ｐの中央から外周にわたって均一に加熱することができる。したがって、より細やかに被加熱物の加熱を制御することができる。 In other words, in the fourth embodiment, the temperature gradient at the bottom of the pan P is increased from the center of the pan P to the outer periphery as shown in FIG. 3, and is decreased from the center of the pan P to the outer periphery as shown in FIG. In addition to the above, the pan P can be heated uniformly from the center to the outer periphery. Therefore, the heating of the object to be heated can be controlled more finely.
１０ 加熱コイル、１０ａ 入出力端部、１０ｂ 入出力端部、２０ 加熱コイル、２０ａ 入出力端部、２０ｂ 入出力端部、１００ 誘導加熱調理器、１０２ 筐体、１０３ 防磁板、１０４ トッププレート、１０６ 操作部、１０８ 載置位置表示、１３０ 加熱ユニット、１４０ 電源ユニット、２０２ 磁性体、２０４ ２次コイル、２０６ ２次コイル、２１０ 給電部、２１５ コア、２２０ 給電部、２２５ コア、２３０ １次コイル、２３２ Ｎ１巻線部、２３４ Ｎ２巻線部、２３６ 始端、２３８ 終端、２４０ １次コイル、２４２ Ｎ３巻線部、２４４ Ｎ４巻線部、２４６ 始端、２４８ 終端、２５０ 切替部、２５２ 第１の電力入力ポート、２５４ 第２の電力入力ポート、２６０ 共振用コンデンサ、２６２ 第１端子、２６４ 第２端子、２７０ 高周波電力発生回路、２７２ 第１のインバータ出力端子、２７４ 第２のインバータ出力端子、２７６ インバータ回路、２７８ ダイオードブリッジ、２８０ 制御部、１２５０ １次コイル、１２６０ １次コイル、１２７０ １次コイル、１２８０ １次コイル、１２９０ 共振用コンデンサ、１３００ コンバータ回路。
10 heating coil, 10a input/output end, 10b input/output end, 20 heating coil, 20a input/output end, 20b input/output end, 100 induction heating cooker, 102 housing, 103 magnetic shield, 104 top plate, 106 operation unit, 108 placement position display, 130 heating unit, 140 power supply unit, 202 magnetic body, 204 secondary coil, 206 secondary coil, 210 power feeding unit, 215 core, 220 power feeding unit, 225 core, 230
Claims (12)
前記第１の加熱コイルに接続された第１の２次コイルおよび前記第２の加熱コイルに接続された第２の２次コイルと、
前記第１および第２の加熱コイルにそれぞれ電力を供給するための第１および第２の給電部と、
高周波電力を発生させる高周波電力発生回路と、
前記高周波電力発生回路で発生した高周波電力を、第１の１次コイル、第２の１次コイル、または並列に接続された前記第１および第２の１次コイルに切り替えて供給する切替部と、
前記第１の１次コイル、前記第２の１次コイル、または並列に接続された前記第１および第２の１次コイルの中から、給電される被給電１次コイルを選択する制御部と、を含み、
前記第１および第２の加熱コイルにそれぞれ電力を供給して加熱する誘導加熱調理器であって、
前記第１の給電部は、前記第１の２次コイルの巻線部と、前記第１の１次コイルのＮ１巻線部および前記第２の１次コイルのＮ３巻線部とが、コアに巻かれたトランスであり、
前記第２の給電部は、前記第２の２次コイルの巻線部と、前記第１の１次コイルのＮ２巻線部とが、コアに巻かれたトランスであり、
前記Ｎ１巻線部の巻数は、前記Ｎ２巻線部の巻数と異なることを特徴とする誘導加熱調理器。First and second heating coils;
A first secondary coil connected to the first heating coil and a second secondary coil connected to the second heating coil;
First and second power supply portions for supplying power to the first and second heating coils, respectively.
A high-frequency power generation circuit that generates high-frequency power;
A switching unit that switches and supplies high-frequency power generated by the high-frequency power generation circuit to a first primary coil, a second primary coil, or the first and second primary coils connected in parallel. ,
A control unit that selects a power-supplied primary coil to be fed from the first primary coil, the second primary coil, or the first and second primary coils connected in parallel; Including,
An induction heating cooker that supplies electric power to each of the first and second heating coils to heat them.
In the first power feeding unit, the winding portion of the first secondary coil, the N1 winding portion of the first primary coil, and the N3 winding portion of the second primary coil are cores. It is a transformer wound around
The second power feeding unit is a transformer in which a winding portion of the second secondary coil and an N2 winding portion of the first primary coil are wound around a core,
The induction heating cooker, wherein the number of turns of the N1 winding portion is different from the number of turns of the N2 winding portion.
前記Ｎ３巻線部の巻数は、前記Ｎ４巻線部の巻数と異なることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。The second power feeding unit further includes an N4 winding portion of the second primary coil, and the winding portion of the second secondary coil and the N2 winding portion and the N4 winding portion are , A transformer wound around the core,
The induction heating cooker according to claim 1, wherein the number of turns of the N3 winding portion is different from the number of turns of the N4 winding portion.
前記制御部は、
前記被給電１次コイルを含む共振回路の共振周波数が一定となるように、前記２つ以上の共振用コンデンサの中から、前記被給電１次コイルに接続される前記共振用コンデンサを選択し、
次に、選択された前記共振用コンデンサを、前記被給電１次コイルおよび前記高周波電力発生回路に接続するように前記切替部を制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の誘導加熱調理器。Further including two or more resonant capacitors,
The control unit is
The resonance capacitor connected to the fed primary coil is selected from the two or more resonance capacitors so that the resonance frequency of the resonance circuit including the fed primary coil is constant,
Next, the switching unit is controlled so that the selected resonance capacitor is connected to the fed primary coil and the high-frequency power generation circuit. Induction cooker.
設定された前記高周波電力発生回路の出力電力が、前記コンバータ回路の出力下限電圧に対応する出力電力以上である場合は、前記インバータ回路の駆動周波数を前記被給電１次コイルを含む共振回路の共振周波数に合わせて、前記コンバータ回路の出力電圧を高くまたは低くすることによって、および
設定された前記高周波電力発生回路の出力電力が、前記コンバータ回路の前記出力下限電圧に対応する出力電力よりも小さい場合は、更に前記インバータ回路の駆動周波数を前記共振周波数よりも高くすることによって、
前記高周波電力発生回路の出力電力を調整することを特徴とする請求項１０に記載の誘導加熱調理器。The control unit is
When the set output power of the high frequency power generation circuit is equal to or higher than the output power corresponding to the output lower limit voltage of the converter circuit, the drive frequency of the inverter circuit is set to the resonance of the resonance circuit including the fed primary coil. By increasing or decreasing the output voltage of the converter circuit according to the frequency, and when the set output power of the high-frequency power generation circuit is smaller than the output power corresponding to the output lower limit voltage of the converter circuit. By further increasing the drive frequency of the inverter circuit above the resonance frequency,
The induction heating cooker according to claim 10, wherein the output power of the high-frequency power generation circuit is adjusted.
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