JP6910114B2

JP6910114B2 - 誘導加熱調理器

Info

Publication number: JP6910114B2
Application number: JP2016143140A
Authority: JP
Inventors: 文屋　潤; 潤文屋; 吉野　勇人; 勇人吉野; 郁朗菅
Original assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2016-07-21
Publication date: 2021-07-28
Anticipated expiration: 2036-07-21
Also published as: JP2018014238A

Description

本発明は、天板上に載置される被加熱物を誘導加熱する誘導加熱調理器に関する。

従来、内側加熱コイルと、内側加熱コイルの周辺に隣り合うように配置された外側加熱コイルとを備え、内側加熱コイルおよび外側加熱コイルの上方に位置する負荷の材質を判別する加熱調理器が知られている。このような加熱調理器において、内側加熱コイルの上方に位置する負荷が磁性材料と判別され、外側加熱コイルの上方に位置する負荷が非磁性材料と判別された場合、外側加熱コイルのインバータに出力するスイッチ駆動信号の周波数を、内側加熱コイルのインバータに出力するスイッチ駆動信号の周波数よりも、可聴周波数の上限以上高い周波数で駆動させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の誘導加熱調理器によれば、隣接する加熱コイルから発生する高周波磁界の周波数差に起因した干渉音を抑制することができる。

特開２０１１−２５８３３９号公報（第４頁−６頁）

昨今、天板上に載置される被加熱物を誘導加熱する誘導加熱調理器の普及に伴い、多様な形状および大きさの調理容器（被加熱物）を使用したいというユーザーの要望が高まっている。このため、天板上における被加熱物の配置の自由度の向上が望まれていた。これと併せて、隣接する加熱コイルから発生する高周波磁界の周波数差に起因する干渉音の抑制も望まれる。

本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、被加熱物の配置の自由度を高めることのできる誘導加熱調理器を提供するものである。また、隣接する加熱コイルから発生する高周波磁界の周波数差に起因する干渉音を抑制することのできる誘導加熱調理器を提供するものである。

本発明に係る誘導加熱調理器は、被加熱物が載置される天板と、前記天板の下方に格子状又は千鳥状に配置された複数の加熱コイルと、前記複数の加熱コイルにそれぞれ高周波電流を供給する前記複数の加熱コイルと同数のインバータと、それぞれの前記加熱コイルに対応する前記天板の領域に前記被加熱物が載置されているか否かおよび載置されている被加熱物の材質を周期的に検知する負荷検知部と、前記負荷検知部の検知結果に基づいて前記複数のインバータを制御する制御部とを備え、前記負荷検知部によって異なる材質が同時に検知された場合、前記複数の加熱コイルのうち異なる材質に対応する加熱コイル同士が隣接しており、かつ前記隣接している加熱コイルに対応する材質に応じた駆動周波数同士の差が、第一範囲内である場合には、前記隣接する加熱コイルのうちの少なくとも一以上は、自身に対応する前記インバータからの高周波電流の供給が停止されるものである。

本発明によれば、天板上における被加熱物の配置の自由度を向上させることができる。また、隣接する加熱コイルから発生する高周波磁界の周波数差に起因する干渉音を抑制することができる。

実施の形態１に係る誘導加熱調理器の斜視図である。実施の形態１に係る加熱調理器の加熱コイルの他の配置例を示す斜視図である。実施の形態１に係る誘導加熱調理器の要部の構成を示す図である。実施の形態１に係る誘導加熱調理器の各加熱コイルの駆動周波数の例を説明する図である。実施の形態１に係る誘導加熱調理器の天板に磁性材の被加熱物と高抵抗非磁性材の被加熱物とが載置された状態を示す図である。実施の形態１に係る誘導加熱調理器の、干渉音対策駆動される加熱コイルを説明する図である。実施の形態１に係る誘導加熱調理器の、干渉音対策駆動される加熱コイルの他の例を説明する図である。実施の形態１に係る誘導加熱調理器の制御フローチャートである。実施の形態４に係る誘導加熱調理器の要部の構成を示す図である。

以下、本発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す図面の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものではない。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。なお、各図面では、各構成部材の相対的な寸法関係又は形状等が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の斜視図である。誘導加熱調理器１は、概ね箱型の筐体２を有し、筐体２の上には、鍋やフライパンなどの被加熱物が載置される天板３が設けられている。天板３は、例えばセラミックス、耐熱ガラス、結晶化ガラス等の非金属材料で構成される。誘導加熱調理器１の上面の手前側、および筐体２の前壁には、ユーザーからの操作入力を受け付ける操作部４が設けられている。操作部４は、例えば、押しボタン、ダイヤルスイッチ、静電容量式タッチスイッチ等で構成される。天板３の手前側には、表示部５が設けられている。表示部５は、液晶ディスプレイやＬＥＤ等の視覚的に情報を報知する装置を有し、誘導加熱調理器１の火力、タイマーの時間等の動作状態や、ユーザーが操作部４で入力するための選択肢、ユーザーへの警告および注意喚起の報知を行う。なお、操作部４および表示部５の数、配置、および具体的構成は、本発明を限定するものではなく、同様の機能を発揮するものであれば本実施の形態で例示した以外の具体的構成を採用することができる。

筐体２の内部には、天板３の下側に、導線が巻かれて形成された複数の加熱コイルＣが設けられている。図１では、筐体２内に配置された加熱コイルＣを破線で示している。図１で例示する本実施の形態の複数の加熱コイルＣは、７行１３列の格子状に配置されている。なお、複数の加熱コイルＣの数は図示のものに限定されず、Ｎ行Ｍ列（ＮおよびＭは２以上の正数）の格子状の配置を採用することができる。

図２は、実施の形態１に係る加熱調理器の加熱コイルの他の配置例を示す斜視図である。図２に示す例では、複数の加熱コイルＣは、千鳥状に配置されている。なお、複数の加熱コイルＣの数は図示のものに限定されない。

各加熱コイルＣの形状は、図１および図２に例示される加熱コイルＣのような円形状のほか、多角形状又は星形状を採用してもよい。加熱コイルＣの外径寸法は、３０ｍｍ〜７０ｍｍとすることができる。複数の加熱コイルＣの形状および寸法は、本実施の形態ではすべて同じであるが、一部の加熱コイルＣの形状と寸法のいずれか又は両方を異ならせてもよい。なお、加熱コイルＣの形状および寸法は本発明を限定するものではない。

なお、図１および図２に示した複数の加熱コイルＣの配置例では、隣接する加熱コイルＣ同士の距離が等しい。このようにすることで被加熱物の加熱ムラを抑制することができるが、各加熱コイルＣの位置に応じて、隣接する加熱コイルＣ同士の距離を異ならせてもよい。

従来の誘導加熱調理器として、天板の定められた位置に一又は複数の加熱口が設けられていてその加熱口に被加熱物が載置されるものが知られているが、本実施の形態の誘導加熱調理器１は、固定された位置に加熱口は設けられていない。本実施の形態の誘導加熱調理器１は、天板３上の任意の位置に載置された被加熱物を、複数の加熱コイルＣの組み合わせによって誘導加熱することができる。

誘導加熱調理器１には、ユーザーが外部から加熱コイルＣの位置を把握するための表示機能を設けてもよい。例えば、天板３の表面あるいは裏面に、各加熱コイルＣの位置を示す印刷を施してもよいし、天板３の下側に、各加熱コイルＣの位置を示すＬＥＤ等の表示装置を設けてもよい。

図３は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の要部の構成を示す図である。図３では、説明のため、複数の加熱コイルＣの符号をＣ１〜Ｃ６、Ｃｎと区別して表記している。なお、これ以降の説明において、各加熱コイルに共通する事項を説明するときには加熱コイルＣと称し、不特定の１つの加熱コイルについて説明するときには加熱コイルＣｎと称し、図示された特定の加熱コイルについて説明するときには加熱コイルＣ１のように数字を付加して説明する。また、図３では説明のために天板３の上に載置された２つの被加熱物３０を図示しているが、被加熱物３０は本発明を構成するものではない。

図３に示すように、誘導加熱調理器１は、加熱コイルＣ１〜Ｃ６、Ｃｎのそれぞれに高周波電流を供給するインバータＩＮＶ１〜ＩＮＶ６、ＩＮＶｎと、制御部６と、負荷検知部７とを備える。なお、これ以降の説明において、各インバータに共通する事項を説明するときにはインバータＩＮＶと称し、不特定の１つのインバータについて説明するときにはインバータＩＮＶｎと称し、図示された特定のインバータについて説明するときにはインバータＩＮＶ１のように数字を付加して説明する。各インバータＩＮＶｎは、それぞれ、各加熱コイルＣｎに一対一で接続されており、インバータＩＮＶと加熱コイルＣは同数である。

インバータＩＮＶは、商用電源２０からの電流入力を受けて、対応する加熱コイルＣに高周波電流を供給する。インバータＩＮＶは１組のスイッチング素子を備えており、制御部６からの駆動信号に基づいて１組のスイッチング素子をオン／オフして、高周波電流を加熱コイルＣに供給する。

制御部６は、負荷検知部７から出力される負荷検知結果に基づいた周波数の駆動信号を、各インバータＩＮＶに供給する。制御部６は、専用のハードウェア、又はメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう）で構成される。

負荷検知部７は、各加熱コイルＣに対応する天板３の領域に、被加熱物が載置されているか否か、および載置されている被加熱物の材質を検知する。具体的には例えば、負荷検知部７は、加熱コイルＣｎに対応するインバータＩＮＶｎが駆動されたときの、インバータＩＮＶｎへの入力電流値および加熱コイルＣｎに流れるコイル電流値を検知する。ここで、加熱コイルＣｎに対応する天板３の領域の被加熱物の有無および載置されている被加熱物の材質によって、インバータＩＮＶｎからみた出力側のインピーダンスは異なる。このことを利用し、入力電流値とコイル電流値とに基づいて、各加熱コイルＣｎに対応する天板３の領域の被加熱物の有無および被加熱物の材質を検知する。被加熱物の材質は、鉄や磁性ステンレス（例えばＳＵＳ４３０）などの磁性材、非磁性ステンレス（例えばＳＵＳ３０４）などの高抵抗非磁性材、およびアルミや銅などの低抵抗非磁性材に大別される。負荷検知部７は、被加熱物の材質が、磁性材、高抵抗非磁性材、および低抵抗非磁性材のいずれであるかを検知する。

また、被加熱物の一例として、アルミ製調理容器の底外面の中央部に磁性金属である貼付材が貼り付けられたものがある。このような被加熱物を、以降の説明において貼付鍋と称する。貼付鍋が天板３に載置された場合、アルミの下方に位置する加熱コイルＣｎについては、被加熱物が低抵抗非磁性材であると検知され、貼付材の下方に位置する加熱コイルＣｎについては、被加熱物が磁性材であると検知される。

図４は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の各加熱コイルの駆動周波数の例を説明する図である。図４では、各加熱コイルＣについて、駆動周波数によって異なるハッチングを施している。また、図４において、被加熱物３０Ｂは高抵抗非磁性材、被加熱物３０Ｃは貼付鍋であり、符号３１は貼付鍋の貼付材を示している。

図４に示すように被加熱物３０Ｂと被加熱物３０Ｃが天板３の上に載置された状態において、負荷検知部７は、各加熱コイルＣｎの上に被加熱物が載置されているか否か、および載置されている被加熱物の材質を検知する。制御部６は、負荷検知部７から出力される各加熱コイルＣに対応する天板３の領域の被加熱物の有無および材質に基づいて、各加熱コイルＣに高周波電流を供給する各インバータＩＮＶの駆動周波数を決定する。

図４に示す例では、被加熱物の材質に応じて３種類の駆動周波数Ｓ、Ｔ、Ｕが予め定められている。駆動周波数Ｓは磁性材向けの周波数、駆動周波数Ｔは高抵抗非磁性材向けの周波数、駆動周波数Ｕは低抵抗非磁性材向けの周波数である。磁性材は非磁性材よりも加熱に寄与する等価抵抗が大きいため加熱されやすく、また等価インダクタンスが大きいため、磁性材向けの駆動周波数Ｓは非磁性材向けの駆動周波数Ｔ、Ｕよりも小さい値である。低抵抗非磁性材は高抵抗非磁性材よりも等価抵抗が小さく渦電流がジュール熱に変わりにくいため、等価抵抗を大きくするために低抵抗非磁性材向けの駆動周波数Ｕは高抵抗非磁性材向けの駆動周波数Ｔよりも大きい値である。本実施の形態では、駆動周波数Ｓ、Ｔ、Ｕが、それぞれ、２２ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、８０ｋＨｚであるものとして説明する。

図４において、被加熱物３０Ｂが載置されている加熱コイルＣｎのインバータＩＮＶｎは駆動周波数Ｔ、貼付鍋である被加熱物３０Ｃの磁性材３１が載置されている加熱コイルＣｎのインバータＩＮＶｎは駆動周波数Ｓ、被加熱物３０Ｃのアルミ材が載置されている加熱コイルＣｎのインバータＩＮＶｎは駆動周波数Ｕで駆動される。また、被加熱物が載置されていない加熱コイルＣｎのインバータＩＮＶｎは駆動停止とする。

ここで、隣接した加熱コイルＣｎ同士に流れる高周波電流の周波数が異なるとき、周波数の差分に応じた電磁干渉音が発生することが知られている。図４の例では、磁性材に対応する加熱コイルＣ１と低抵抗非磁性材に対応する加熱コイルＣ２との間には、Δｆ＝駆動周波数Ｕ（８０ｋＨｚ）−駆動周波数Ｓ（２２ｋＨｚ）＝５８ｋＨｚの電磁干渉音が発生する。また、低抵抗非磁性材に対応する加熱コイルＣ２と高抵抗非磁性材に対応する加熱コイルＣ３の間には、Δｆ＝駆動周波数Ｕ（８０ｋＨｚ）−駆動周波数Ｔ（３０ｋＨｚ）＝５０ｋＨｚの電磁干渉音が発生する。また、磁性材に対応する加熱コイルＣ１と高抵抗非磁性材に対応する加熱コイルＣ３との間には、Δｆ＝駆動周波数Ｔ（３０ｋＨｚ）−駆動周波数Ｕ（２２ｋＨｚ）＝８ｋＨｚの電磁干渉音が発生する。一般に、人間の可聴音は２０ｋＨｚ以下である。このため、本実施の形態の場合には、磁性材に対応する加熱コイルＣ１と低抵抗非磁性材に対応する加熱コイルＣ３とが隣接する場合に、８ｋＨｚの電磁干渉音が可聴音として発生する。

また、電磁干渉音の音圧は、周波数の異なる加熱コイル間の距離の大きさに応じて減じることも知られている。

そこで、本実施の形態では、隣接する加熱コイルＣｎ同士の周波数の差分が、人間の可聴域の範囲である２０ｋＨｚ以下の値となる場合に、隣接する加熱コイルＣｎのうちのいずれか一方又は両方に対応するインバータＩＮＶｎを、干渉音対策駆動する。本実施の形態では、可聴域の範囲である２０ｋＨｚが、本発明の第一範囲に相当する。以下、干渉音対策駆動について説明する。

図５は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の天板に磁性材の被加熱物と高抵抗非磁性材の被加熱物とが載置された状態を示す図である。被加熱物３０Ａは磁性材、被加熱物３０Ｂは高抵抗非磁性材である。各加熱コイルＣｎについて負荷検知が行われた結果に基づいて定まる駆動周波数は、図５に示すように、磁性材の被加熱物３０Ａが載置された加熱コイルＣｎについては駆動周波数Ｓ、高抵抗非磁性材の被加熱物３０Ｂが載置された加熱コイルＣｎについては駆動周波数Ｔである。図５の例では、駆動周波数Ｓの加熱コイルＣ１、Ｃ２は、それぞれに隣接する加熱コイルの中に、駆動周波数の差分が可聴域となる駆動周波数Ｔの加熱コイルＣ３、Ｃ４が含まれている。反対に加熱コイルＣ３、Ｃ４からみると、それぞれに隣接する加熱コイルの中に、駆動周波数の差分が可聴域となる駆動周波数Ｓの加熱コイルＣ１、Ｃ２が含まれているといえる。このような状況のときに、干渉音対策駆動が行われる。

図６は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の、干渉音対策駆動される加熱コイルを説明する図である。図７は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の、干渉音対策駆動される加熱コイルの他の例を説明する図である。図６の例では、高抵抗非磁性材である被加熱物３０Ｂが載置されている２つの加熱コイルＣ３、Ｃ４が、干渉音対策駆動される。図７の例では、磁性材である被加熱物３０Ａが載置されている２つの加熱コイルＣ１、Ｃ２が、干渉音対策駆動される。

本実施の形態の干渉音対策駆動は、駆動停止である。すなわち干渉音対策駆動の対象となる加熱コイルＣｎに対応するインバータＩＮＶｎは駆動停止され、対象となる加熱コイルＣｎには高周波電流は流れず被加熱物の加熱に寄与しない。図６に示すように加熱コイルＣ３、Ｃ４を干渉音対策駆動により駆動停止することで、あるいは図７に示すように加熱コイルＣ１、Ｃ２を干渉音対策駆動により駆動停止することで、いずれの加熱コイルＣｎも、隣接する加熱コイルＣｎとの駆動周波数の差分が可聴域外の値となる。このため、可聴音となる干渉音の発生を抑制できる。

ここで、加熱コイルＣｎ同士が隣接しているというときに、どの範囲の加熱コイルＣｎを隣接していると称するかは、加熱コイルＣｎの配置や大きさに応じて決定することができる。本実施の形態では、ある加熱コイルＣｎに着目したときに、その周囲に配置された８個の加熱コイルＣｎ（上、下、左、右、左上、左下、右上、右下）を、隣接した加熱コイルと称している。このほか、ある加熱コイルＣｎに着目したときに、その上下左右に配置された４個の加熱コイルＣｎを、隣接した加熱コイルと称することもできる。ある加熱コイルＣｎにおいて、自身に隣接する加熱コイルＣｎとの駆動周波数の差分が人間の可聴域の範囲である２０ｋＨｚ以下の値となる場合に、その加熱コイルＣｎが干渉音対策駆動の対象となる。このため、１又は複数の加熱コイルＣｎが干渉音対策駆動されたときに、異なる駆動周波数で駆動される加熱コイル群同士の距離（外形同士の距離）が、可聴域の干渉音を発生させない距離となるように、加熱コイルＣｎに隣接する範囲を定める。

隣接する加熱コイルＣｎ同士のうち、駆動周波数の差分が可聴音の範囲内となる加熱コイルＣｎのいずれを干渉音対策駆動の対象とするかは、以下の第一の例〜第三の例のようにして定めることができる。

第一の例として、駆動周波数が大きい方の加熱コイルＣｎを、干渉音対策駆動の対象とすることができる。隣接する加熱コイルと比較して駆動周波数が大きいということは、その加熱コイルＣｎの上には相対的に加熱効率の低い被加熱物が載置されているということであるので、その加熱コイルＣｎを干渉音対策駆動の対象とし、他方の加熱効率のよい被加熱物は材質に応じた駆動周波数で優先して加熱される。図６は、この第一の例と一致している。

第二の例として、駆動周波数が小さい方の加熱コイルＣｎを、干渉音対策駆動の対象とすることができる。隣接する加熱コイルと比較して駆動周波数が小さいということは、その加熱コイルＣｎの上には相対的に加熱効率の高い被加熱物が載置されているということである。例えば、駆動周波数Ｓで駆動されている加熱コイルＣｎと駆動周波数Ｔで駆動されている加熱コイルＣｎとがある場合、低い方の駆動周波数Ｓで駆動されている加熱コイルＣｎの領域には、相対的に加熱効率が高い磁性材の被加熱物が載置されているといえる。被加熱物に投入される電力密度でみると、駆動周波数が低い方の加熱コイルＣｎの１コイルあたりの電力密度の方が、駆動周波数が高い方の加熱コイルＣｎの１コイルあたりの電力密度よりも高い。このため、一つの被加熱物を、駆動周波数が小さい方の加熱コイルＣｎが複数で加熱している場合には、駆動周波数が小さい方の加熱コイルＣｎのいくつかを干渉音対策駆動の対象として駆動停止したとしても、相対的に加熱効率が高い材質の被加熱物の加熱に影響を与えにくい。図７は、この第二の例と一致している。

第三の例としては、同じ駆動周波数で駆動されている加熱コイルＣｎの数が多い方に属する加熱コイルＣｎを、干渉音対策駆動の対象とすることができる。同じ駆動周波数で駆動されている加熱コイルＣｎの数が多いということは、被加熱物の底面積が大きいと見込まれるため、その加熱コイルＣｎを干渉音対策駆動の対象として駆動停止したとしても、被加熱物の加熱に影響を与えにくい。図７は、この第三の例とも一致している。

このように、各加熱コイルＣｎに着目すると、その加熱コイルＣｎに対応する天板３の領域に被加熱物が載置されていると検知された場合には、当該加熱コイルＣｎに対応する被加熱物の材質に応じた駆動周波数でインバータＩＮＶｎから高周波電流を供給されるか、あるいは干渉音対策駆動の対象となって駆動停止されるか、のいずれかとなる。干渉音対策駆動の対象となった加熱コイルＣｎが駆動停止されることで、隣接する加熱コイルＣｎの周波数の差は、可聴域の範囲外となる。

図８は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の制御フローチャートである。図８を参照して、図５〜図７に示した動作を実現する制御例を説明する。

（ステップＳ１）
加熱開始の指示を受けると、負荷検知部７は各加熱コイルＣｎに対応する天板３の上の負荷検知を行い、制御部６は各加熱コイルＣｎについて、負荷検知結果に基づいて予定周波数ｆｎ＿ｓを決定する。詳しくは、制御部６は、各インバータＩＮＶｎを駆動して、負荷検知用の高周波電流を各加熱コイルＣｎに流す。このとき、すべてのインバータＩＮＶを同時に駆動してもよいし、グループ分けしたインバータＩＮＶをグループ毎に同時に駆動してもよいし、各インバータＩＮＶを順次駆動してもよい。負荷検知部７は、負荷検知用の高周波電流が供給されたときのインバータＩＮＶｎへの入力電流および対応する加熱コイルＣｎに流れるコイル電流値に基づいて、各加熱コイルＣｎに対応する天板３の領域に被加熱物が載置されているか否かおよび載置された被加熱物の材質を検知する。制御部６は、各加熱コイルＣｎについての負荷検知結果に基づいて、載置された被加熱物の材質に対応した駆動周波数Ｓ、Ｔ、Ｕのいずれかを、その加熱コイルＣｎの予定周波数ｆｎ＿ｓとして決定する。

（ステップＳ２）
制御部６は、各加熱コイルＣｎについて、その加熱コイルＣｎに隣接する一又は複数の加熱コイルＣの中に、予定周波数ｆｎ＿ｓ同士の差分が可聴域の範囲内となる予定周波数ｆｎ＿ｓを持つ加熱コイルＣがあるか否かを検知する。

（ステップＳ３）
制御部６は、各加熱コイルＣｎに対応するインバータＩＮＶの駆動周波数ｆを決定する。具体的には、ステップＳ１で対応する天板３の領域に被加熱物が載置されていないと判断された加熱コイルＣｎは、駆動停止される。また、ステップＳ２で、隣接する加熱コイルＣｎの中に、予定周波数ｆｎ＿ｓ同士の差分が可聴域の範囲内となる予定周波数ｆｎ＿ｓを持つ加熱コイルＣがある、と検出された加熱コイルＣｎは、ステップＳ１で決定された予定周波数ｆｎ＿ｓが駆動周波数ｆとして決定されるか、あるいは干渉音対策駆動の対象となって駆動停止される。そのほかの加熱コイルＣｎは、ステップＳ１で決定された予定周波数ｆｎ＿ｓが、対応するインバータＩＮＶｎの駆動周波数ｆとして決定される。

（ステップＳ４）
加熱停止の指示がなければ（Ｓ４；ＮＯ）、誘導加熱調理器１はステップＳ１〜ステップＳ３の処理を周期的に実行する。すなわち、周期的に、各加熱コイルＣｎについて対応する天板３の領域の被加熱物の検知が行われ、検知結果に基づいて対応するインバータＩＮＶｎの駆動周波数が更新される。したがって、例えば加熱開始後に新たな被加熱物が天板３の上に載置されたり、載置されている被加熱物が移動されたりした場合でも、そのときの被加熱物の状態に応じて、各加熱コイルＣｎのインバータＩＮＶｎが駆動制御される。加熱停止の指示があると（Ｓ４；ＹＥＳ）、制御部６はインバータＩＮＶを駆動停止して加熱を停止する。

以上のように本実施の形態によれば、天板３の下方に格子状又は千鳥状に複数の加熱コイルＣが配置されており、各加熱コイルＣに対応する天板３の領域に被加熱物が載置されているか否かおよび載置されている被加熱物の材質を、周期的に検知する。そして、負荷検知部７によって異なる材質が同時に検知された場合、複数の加熱コイルＣｎのうち異なる材質に対応する加熱コイルＣｎ同士が隣接しており、かつ隣接している加熱コイルＣｎに対応する材質に応じた駆動周波数同士の差が、可聴域内である場合には、隣接する加熱コイルＣのうちの少なくとも一以上は、自身に対応するインバータＩＮＶｎからの高周波電流の供給が停止される。このため、被加熱物の配置および形状の自由度を高めることができ、また隣接する加熱コイルＣｎ同士の高周波磁界の駆動周波数の差に起因する干渉音の発生を抑制することができる。

なお、上記では、被加熱物の材質および可聴域の干渉音の抑制に着目して、加熱コイルＣのインバータＩＮＶの制御について説明した。被加熱物を加熱する際の火力を調整するには、各加熱コイルＣに対応するインバータＩＮＶの駆動信号のオンデューティを変更することで実現できる。

インバータＩＮＶに含まれるスイッチング素子は、シリコン半導体で構成することもできるが、ＳｉＣ（炭化珪素）又はＧａＮ（窒化ガリウム系材料）であるワイドバンドギャップ半導体で構成してもよい。上述のように本実施の形態の誘導加熱調理器１は、複数の加熱コイルＣが格子状又は千鳥状に配置されていて天板３のいずれの箇所でも被加熱物を誘導加熱できるようになっており、アルミ等の低抵抗非磁性体を誘導加熱するために駆動周波数Ｕ（例えば８０ｋＨｚ）で駆動されるインバータＩＮＶがある。ここで、シリコン半導体は、駆動周波数が高くなるにしたがって損失が増加し、また冷却が困難となる。一方、ワイドバンドギャップ半導体であるＳｉＣ（炭化ケイ素）は、シリコン半導体に比べて耐熱温度が高いため、インバータＩＮＶのスイッチング素子としてＳｉＣを用いることで、放熱フィンや冷却ファンなどの冷却手段を小型化かつ軽量化することができる。また、ＧａＮ（窒化ガリウム系材料）は、シリコン半導体に比べて損失が大幅に小さいため、インバータＩＮＶのスイッチング素子としてＧａＮを用いることで、駆動周波数が高い場合でも損失が小さいために放熱フィンや冷却ファンなどの冷却手段を小型化かつ軽量化することができる。これにより、複数の加熱コイルＣおよび複数のインバータＩＮＶを備えた誘導加熱調理器１の軽量化が可能となり、誘導加熱調理器１の施工性の向上を図ることができる。

実施の形態２．
前述の実施の形態１では、干渉音対策駆動の例として、対象となる加熱コイルＣｎのインバータＩＮＶｎを駆動停止することを説明した。本実施の形態では、干渉音対策駆動の他の例として、隣接する加熱コイルＣの駆動周波数と自身の駆動周波数との差が、可聴域外の値となるような駆動周波数とする制御例を、図６および図７を参照して説明する。本実施の形態では、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図６において、加熱コイルＣ３およびＣ４が干渉音対策駆動の対象である。この加熱コイルＣ３およびＣ４の駆動周波数を、駆動周波数Ｓとの差分が可聴域外となるような駆動周波数とする。具体的には、加熱コイルＣ３およびＣ４の駆動周波数を、被加熱物の材質に応じて決定された駆動周波数Ｔ（３０ｋＨｚ）から変更し、例えば５２ｋＨｚとする。このようにすることで、加熱コイルＣ３、Ｃ４と加熱コイルＣ１、Ｃ２の周波数の差分Δｆ＝５２ｋＨｚ−駆動周波数Ｓ（２２ｋＨｚ）＝３０ｋＨｚとなり、電磁干渉音は可聴域の範囲外となる。また、加熱コイルＣ３、Ｃ４の駆動周波数と、駆動周波数Ｔとの差分Δｆ＝５２ｋＨｚ−駆動周波数Ｔ（３０ｋＨｚ）＝２２ｋＨｚとなり、こちらも電磁干渉音は可聴域の範囲外となる。

また、図７において、加熱コイルＣ１およびＣ２が干渉音対策駆動の対象である。この加熱コイルＣ１およびＣ２の駆動周波数を、駆動周波数Ｔとの差分が可聴域外となるような駆動周波数とする。具体的には、加熱コイルＣ１およびＣ２の駆動周波数を、被加熱物の材質に応じて決定された駆動周波数Ｓ（２２ｋＨｚ）から変更し、例えば５２ｋＨｚとする。このようにすることで、加熱コイルＣ１、Ｃ２と加熱コイルＣ３、Ｃ４の周波数の差分Δｆ＝５２ｋＨｚ−駆動周波数Ｔ（３０ｋＨｚ）＝２２ｋＨｚとなり、電磁干渉音は可聴域の範囲外となる。また、加熱コイルＣ１、Ｃ２の駆動周波数と、駆動周波数Ｓとの差分Δｆ＝５２ｋＨｚ−駆動周波数Ｓ（２２ｋＨｚ）＝３０ｋＨｚとなり、こちらも電磁干渉音は可聴域の範囲外となる。

本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果が得られる。さらに、干渉音対策駆動の対象となる加熱コイルＣｎは、材質に応じた駆動周波数による駆動と比較して高い周波数で駆動されることとなるため低火力とはなるものの、被加熱物の加熱を継続するので、実施の形態１よりも被加熱物の加熱効率を向上させることができる。

実施の形態３．
本実施の形態３では、干渉音対策駆動される加熱コイルＣの駆動周波数を、経時的に変動させる制御例を、図６および図７を参照して説明する。本実施の形態では、実施の形態１、２との相違点を中心に説明する。

図６において、加熱コイルＣ３およびＣ４の駆動周波数を、駆動周波数Ｓとの差分が可聴域外となる駆動周波数の範囲で、経時的に変動させる。具体的には、加熱コイルＣ３およびＣ４の駆動周波数を、駆動周波数Ｔよりも大きい値である３２ｋＨｚ〜３４ｋＨｚの範囲で経時的に変動させる。このようにすることで、加熱コイルＣ３、Ｃ４の駆動周波数と駆動周波数Ｔ（３０ｋＨｚ）との間の周波数の差分は、２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの範囲で変動して一定値とならない。また、干渉音対策駆動の駆動周波数と駆動周波数Ｓ（２２ｋＨｚ）との差分は、１０ｋＨｚ〜１２ｋＨｚの範囲で変動して一定値とならない。

また、図７において、加熱コイルＣ１およびＣ３の駆動周波数を、駆動周波数Ｔとの差分が可聴域外となる駆動周波数の範囲で、時間的に変動させる。具体的には、加熱コイルＣ１およびＣ２の駆動周波数を、駆動周波数Ｓよりも大きい値である２４〜２６ｋＨｚの範囲で経時的に変動させる。このようにすることで、加熱コイルＣ１、Ｃ２の駆動周波数と駆動周波数Ｓ（２２ｋＨｚ）との間の周波数の差分は、２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの範囲で変動して一定値とならない。また、干渉音対策駆動の駆動周波数と駆動周波数Ｔ（３０ｋＨｚ）との差分は、４ｋＨｚ〜６ｋＨｚの範囲で変動して一定値とならない。

本実施の形態によれば、干渉音対策駆動の対象となる加熱コイルＣの駆動周波数は、経時的に変動する。このため、他の加熱コイルＣの駆動周波数との差分が一定値とならず、周波数の差分に起因する耳障りな電磁干渉音の発生を抑制することができる。また、干渉音対策駆動の対象となる加熱コイルＣｎの駆動周波数を、材質に応じて決定される駆動周波数に近い範囲で変動させることで、当該加熱コイルＣｎに対応する天板３の領域に載置された被加熱物の加熱効率の低下を抑制することができる。

実施の形態４．
本実施の形態では、実施の形態１〜３で説明した誘導加熱調理器１の加熱コイルＣ、インバータＩＮＶおよび制御部６の他のハードウェア構成例を説明する。なお、本実施の形態は、実施の形態１〜３と組み合わせることができ、本実施の形態では実施の形態１〜３との相違点を中心に説明する。

図９は、実施の形態４に係る誘導加熱調理器の要部の構成を示す図である。図９では、天板３の下に配置される加熱コイルＣおよびその付帯部材を模式的に示すとともに、主制御部６Ａと副制御部６Ｂの機能的な接続関係を図示している。本実施の形態では、加熱コイルＣｎは、基板８にパターンコイルとして形成されている。この基板８には、加熱コイルＣｎに高周波電流を供給するインバータＩＮＶｎ、およびインバータＩＮＶｎを制御する副制御部６Ｂが実装されている。すなわち、加熱コイルＣｎ、インバータＩＮＶｎおよび副制御部６Ｂがすべて基板８に実装されており、これらがモジュール化されている。このようなモジュール化された複数の加熱コイルＣが、天板３の下に格子状あるいは千鳥状に配置されている。

本実施の形態の副制御部６Ｂは、実施の形態１で示した負荷検知部７の機能を備えており、加熱コイルＣｎに対応する天板３の領域に、被加熱物が載置されているか否か、および載置されている被加熱物の材質を検知する。

複数の加熱コイルＣに対応した複数の副制御部６Ｂは、すべて主制御部６Ａに接続されている。主制御部６Ａは、各副制御部６Ｂに制御指令を出力して副制御部６Ｂを制御するものであり、主制御部６Ａと各副制御部６Ｂとの間には、マスター−スレーブの関係がある。主制御部６Ａおよび副制御部６Ｂは、専用のハードウェア、又はメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう）で構成される。主制御部６Ａと副制御部６Ｂとは、有線通信又は無線通信によって信号を送受信する。

主制御部６Ａは、周期的に実行される負荷検知のタイミングになると、各副制御部６Ｂに対して負荷検知実行の指令を出力する。負荷検知実行の指令を取得した副制御部６Ｂは、負荷検知を実行し、検知結果を主制御部６Ａに出力する。主制御部６Ａは、副制御部６Ｂから出力される負荷検知結果に基づいて、各副制御部６Ｂに制御指令を出力する。この制御指令は、それぞれの副制御部６Ｂが対応するインバータＩＮＶｎを駆動するか否か、および駆動する際の周波数に関する情報である。

本実施の形態によれば、実施の形態１〜３で示した誘導加熱調理器１の干渉音対策駆動を実現することができる。さらに、加熱コイルＣｎとインバータＩＮＶｎとを同じ基板８に実装してモジュール化したので、誘導加熱調理器１内の配線を簡素化できる。また、副制御部６Ｂも同じ基板８に実装してモジュール化したので、副制御部６ＢとインバータＩＮＶｎとの配線を簡素化できる。また、加熱コイルＣをパターンコイル化したので、加熱コイルＣのサイズ、特に厚みの薄型化が図られ、誘導加熱調理器１の筐体２内における基板８やその他の部品の配置の自由度を高めることができる。

なお、本実施の形態では加熱コイルＣを基板８に形成されたパターンコイルとした構造例を示したが、パターンコイルではなく、実施の形態１で示した導線が巻かれて形成された加熱コイルＣに、上述の副制御部６Ｂおよび主制御部６Ａによる制御と同様の制御を組み合わせてもよい。

１誘導加熱調理器、２筐体、３天板、４操作部、５表示部、６制御部、６Ａ主制御部、６Ｂ副制御部、７負荷検知部、８基板、２０商用電源、３０被加熱物、３０Ａ被加熱物、３０Ｂ被加熱物、３０Ｃ被加熱物、３１磁性材、Ｃ加熱コイル、ＩＮＶインバータ。

Claims

被加熱物が載置される天板と、
前記天板の下方に格子状又は千鳥状に配置された複数の加熱コイルと、
前記複数の加熱コイルにそれぞれ高周波電流を供給する前記複数の加熱コイルと同数のインバータと、
それぞれの前記加熱コイルに対応する前記天板の領域に前記被加熱物が載置されているか否かおよび載置されている被加熱物の材質を周期的に検知する負荷検知部と、
前記負荷検知部の検知結果に基づいて前記複数のインバータを制御する制御部とを備え、
前記負荷検知部によって異なる材質が同時に検知された場合、
前記複数の加熱コイルのうち異なる材質に対応する加熱コイル同士が隣接しており、かつ前記隣接している加熱コイルに対応する材質に応じた駆動周波数同士の差が、第一範囲内である場合には、
前記隣接する加熱コイルのうちの少なくとも一以上は、
自身に対応する前記インバータからの高周波電流の供給が停止される
ことを特徴とする誘導加熱調理器。
前記制御部は、
前記複数のインバータのそれぞれに対応して設けられ、対応する前記インバータを制御する副制御部と、
前記負荷検知部の検知結果に基づいて、前記副制御部に制御指令を出力する主制御部とを備えた
ことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
前記制御部は、
前記複数のインバータのそれぞれに対応して設けられ、対応する前記インバータを制御する副制御部と、
前記副制御部に制御指令を出力する主制御部とを有し、
前記複数の加熱コイルは、基板にパターンコイルとして配置されており、
前記基板には、前記パターンコイルである前記加熱コイルと、前記インバータと、前記副制御部とが実装されている
ことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
前記主制御部は、前記負荷検知部の検知結果に基づいて、前記副制御部に制御指令を出力する
ことを特徴とする請求項３記載の誘導加熱調理器。
前記インバータは、ワイドバンドギャップ半導体で形成されたスイッチング素子を備えた
ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。
前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素又は窒化ガリウム系材料である
ことを特徴とする請求項５記載の誘導加熱調理器。