JP7050227B2

JP7050227B2 - 誘導加熱調理器

Info

Publication number: JP7050227B2
Application number: JP2018183087A
Authority: JP
Inventors: 正人浅野
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2022-04-08
Anticipated expiration: 2038-09-28
Also published as: JP2020053321A

Description

本開示は、様々な材質の被加熱物を加熱するために、特に、非磁性のアルミや銅などの金属を加熱するときに発生する浮力を制御する機能を備えた誘導加熱調理器に関するものである。

従来、この種の誘導加熱調理器は、外郭を構成する本体と、本体の上面に設けられたトッププレートと、少なくとも一つのインバータ部とを備える。インバータ部は、四つのスイッチング素子と一つの加熱コイルを有する（例えば、特許文献１参照）。

上記従来技術によれば、アルミや銅などの被加熱物を加熱する際に高周波高電流を加熱コイルに流すことで、加熱することができる。

特開２００８－０１０１６５号公報

しかしながら、上記従来技術では、アルミや銅などの材質の被加熱物を加熱すると、鍋の重心の位置が加熱コイルからずれ、浮力の影響で鍋が傾きやすいという課題があった。

本開示は、上記従来の課題を解決するもので、鍋の傾きやすさや倒れやすさを軽減することが出来る誘導加熱調理器を提供することを目的とする。

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、電源を平滑する平滑回路と、被加熱物を高周波電流により誘導加熱することが出来る少なくとも２つ以上の加熱コイルから構成される加熱コイル部と、前記平滑回路から電力を供給され前記加熱コイル部に高周波電流を供給するインバータ部と、を備え、前記被加熱物の移動に応じて、前記被加熱物に発生する浮力を弱めるように前記加熱コイルに流す電流を制御して加熱を実行することを特徴とするとしたものである。

被加熱物がアルミや銅などの非磁性の金属の材質の場合、被加熱物を加熱する際に、加熱コイル部の第１の加熱コイルと被加熱物間には第１の浮力が発生し、加熱コイル部の第２の加熱コイルと被加熱物間には第２の浮力が発生する。被加熱物の移動には、鍋が水平に加熱コイル上方から移動する鍋ずれ、あるいは鍋の一部がトッププレートから離れることによる鍋の傾きを含む。

本態様によれば、インバータ部の第１、第２のインバータ部の動作により、第１、第２の加熱コイルに流れる電流比や周波数を可変することが出来る。これにより、第１の浮力と、第２の浮力の大きさを可変することが出来る。

第１の浮力と、第２の浮力の大きさを可変することが出来るので、被加熱物である片手鍋などの取手が有り、重心が取手側に近く、傾きやすく、倒れやすい鍋を加熱する際に、鍋の取手側に近い第１の加熱コイルの第１の浮力を強くし、取手から離れた第２の加熱コイルの第２の浮力を弱くすることで、鍋のバランスを保ち、鍋を傾きにくくすることができる。

実施の形態１に係る誘導加熱調理器のブロック図実施の形態１に係る誘導加熱調理器のブロック図実施の形態２に係る誘導加熱調理器のブロック図実施の形態２に係る誘導加熱調理器のブロック図実施の形態２において実行される誘導加熱調理器の動作推移図実施の形態２において実行される誘導加熱調理器の動作推移図実施の形態３に係る誘導加熱調理器のブロック図

第１の発明は、電源を平滑する平滑回路と、被加熱物を高周波電流により誘導加熱することが出来る少なくとも２つ以上の加熱コイルから構成される加熱コイル部と、平滑回路から電力を供給され加熱コイル部に高周波電流を供給するインバータ部と、を備え、被加熱物の移動に応じて、前記被加熱物に発生する浮力を弱めるように加熱コイルに流す電流を制御して加熱を実行することを特徴とするとすることにより、複数の加熱コイルの電流を制御して、加熱コイルと被加熱物との間に発生している浮力の分布を鍋の浮力分布を調整することが出来、鍋を浮力で動かさずにより加熱することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、被加熱物の重心位置から遠くなるほど、前記被加熱物に発生する浮力を弱めるように前記加熱コイルに流す電流を制御することにより、浮力の影響を受けやすい被加熱物の端部側での浮力発生を弱めることができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の加熱コイル部は、前後方向に分割配置された第１の加熱コイルと、第２の加熱コイルで構成されていることにより、使用者に使い勝手の良い誘導加熱調理器を提供することができる。

通常、使用者が取手のついた鍋を使用して調理するときは、使用者の手前側に取手を配置することが多く、加熱コイル部の第１の加熱コイルと第２の加熱コイルの配置が、一方が使用者に近い場所と、他方が使用者から遠い場所に配置されることで、被加熱物が受ける浮力の発生しやすい取手の逆側（すなわち誘導加熱調理器の奥側）の浮力を制御しやすくなる。

また、前後で浮力の大きさを可変することが出来るので、被加熱物である片手鍋などの取手が有り、重心が取手側に近く、傾きやすく、倒れやすい鍋を加熱する際に、鍋の取手側に近い第１の加熱コイルの第１の浮力を強くし、取手から離れた第２の加熱コイルの第２の浮力を弱くすることで、鍋のバランスを保ち、鍋を傾きにくくすることができる。

第４の発明は、特に、第３の発明において、被加熱物がトッププレートから移動したことを検知したときは、トッププレートから移動した側に近い加熱コイルに流れる電流を制御することにより浮力を軽減することで鍋が動くことを抑制することができる。

第５の発明は、特に、第３または第４の発明において、前記被加熱物がトッププレートから移動したことを検知したときは、トッププレートから移動した側に遠い加熱コイルの火力を強めることにより浮力を抑えつつ高い火力でも鍋を動きにくくすることができる。

第６の発明は、特に、第１から５のいずれか１つの発明において、第１の加熱コイルと第２の加熱コイルを互いに相互干渉する位置に配置し、第１のインバータ部と第２のインバータ部を制御することで、第１の加熱コイルと第２の加熱コイルとの間に第３の加熱部及び第３の浮力を発生させ、三点による浮力で制御することで被加熱物をより動きにくく
、かつ、より高火力で加熱することが出来ることを特徴とすることにより、三点で鍋を支えることで、鍋の動きを抑制しつつ、より高火力を発生させることが出来る。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の説明において、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。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。

（実施の形態１）
図１は、本開示の実施の形態１に係る誘導加熱調理器１ａのブロック図である。図１に示すように、誘導加熱調理器１ａは、外郭を構成する本体の上面に設けられたトッププレート２と、トッププレート２の下方に設けられたインバータ部５ａとインバータ部５ｂとインバータ部５ａとインバータ部５ｂに直流電源を供給する平滑回路６とインバータ部５ａとインバータ部５ｂの動作を制御する制御部１０とを備える。

トッププレート２は、ガラスなどの電気絶縁物で構成される。インバータ部５ａは、加熱コイル部３ａと共振コンデンサ８ａとスイッチング素子７ａとスイッチング素子７ｂ、を備え、インバータ部５ｂは、加熱コイル部３ｂと共振コンデンサ８ｂとスイッチング素子７ｃとスイッチング素子７ｄ、とを備える。

加熱コイル部３ａと加熱コイル部３ｂは同じ被加熱物を加熱することが出来る位置に配置され、加熱コイル３ａ、加熱コイル３ｂは第１、第２の加熱コイルにそれぞれ相当する。

平滑回路６は、全波整流回路であるダイオードブリッジ、コンデンサ、コイルを有する。平滑回路６は、商用電源４により供給される交流電圧を整流し、整流された直流電圧を平滑化する。平滑回路６は直流電源に相当する。

スイッチング素子７ａ、スイッチング素子７ｂは、直流電源の出力端子間に直列に接続される。スイッチング素子７ａは高電位側に配置され、スイッチング素子７ｂは低電位側に配置される。スイッチング素子７ｃ、スイッチング素子７ｄは、直流電源の出力端子間に直列に接続される。スイッチング素子７ｃは高電位側に配置され、スイッチング素子７ｄは低電位側に配置される。

スイッチング素子７ａ、スイッチング素子７ｂ、スイッチング素子７ｃ、スイッチング素子７ｄは、ＩＧＢＴなどで構成され、逆方向に接続されたダイオードを内蔵する。

共振コンデンサ８ａと共振コンデンサ８ｂの一端は直流電源の出力端子の低電位側に接続される。共振コンデンサ８ａの他端は、加熱コイル３ａの内側端子に接続される。共振コンデンサ８ｂの他端は、加熱コイル３ｂの内側端子に接続される。加熱コイル３ａの外側端子はスイッチング素子７ａ、スイッチング素子７ｂの接続点に接続される。加熱コイル３ｂの外側端子はスイッチング素子７ｃ、スイッチング素子７ｄの接続点に接続される。加熱コイル３ａと共振コンデンサ８ａとが共振回路９ａを構成する。加熱コイル３ｂと共振コンデンサ８ｂとが共振回路９ｂを構成する。

共振回路９ａ、９ｂは、第１、第２の共振回路にそれぞれ相当する。

制御部１０は、スイッチング素子７ａ、スイッチング素子７ｂ、スイッチング素子７ｃ、スイッチング素子７ｄに、制御信号をそれぞれ出力して、スイッチング素子７ａ、スイッチング素子７ｂ、スイッチング素子７ｃ、スイッチング素子７ｄを制御する。制御部１０は、制御信号の周波数およびデューティ比及び位相を制御することで、加熱出力を制御
する。

インバータ部５ａ及びインバータ部５ｂは、商用電源４により供給される交流電圧から高周波電流を生成し、生成した高周波電流を加熱コイル部３ａ及び加熱コイル部３ｂに出力して、加熱コイル部３ａ及び加熱コイル部３ｂを駆動する。加熱コイル部３ａ及び加熱コイル部３ｂは、トッププレート２に載置された被加熱物１１ａである鍋を高周波電流により誘導加熱する。そして、インバータ部の第１、第２のインバータ部５ａ、５ｂの動作により、第１、第２の加熱コイル３ａ、３ｂに流れる電流比や周波数を可変することが出来る。これにより、第１の浮力１２ａと、第２の浮力１２ｂの大きさを可変することが出来る。

誘導加熱する際、加熱コイル部３の第１の加熱コイル３ａと第２の加熱コイル３ｂは同じ被加熱物１１ａを加熱することが出来る位置に配置され、被加熱物１１ａを加熱している時、第１の加熱コイル３ａと被加熱物１１ａとの間には第１の浮力１２ａが発生し、第２の加熱コイル３ｂと被加熱物１１ａとの間には第２の浮力１２ｂが発生する。具体的には、加熱コイル部３ａと被加熱物１１ａとの間に浮力１２ａが発生し、加熱コイル部３ｂと被加熱物１１ａとの間に浮力１２ｂが発生する。

スイッチング素子７ａ、スイッチング素子７ｂ、スイッチング素子７ｃ、スイッチング素子７ｄは、第１、第２、第３、第４のスイッチング素子にそれぞれ相当する。共振コンデンサ８ａ、共振コンデンサ８ｂは、第１の共振コンデンサ、第２の共振コンデンサにそれぞれ相当する。浮力１２ａ、浮力１２ｂは第１の浮力、第２の浮力にそれぞれ相当する。

本実施の形態では、被加熱物１１ａが加熱コイル側でトッププレート２から大きく離れる方向に動いたときに、インバータ部５の出力を下げて、浮力を軽減しすることで、被加熱物１１ａの動きを抑制することが出来る。

被加熱物１１ａの移動の検出は、共振回路の電圧あるいは電流の電気的特性の変化を検知する電気特性検出手段を設けて、電圧あるいは電流の電気的特性の変化を検知し、被加熱物１１ａの移動を検知してもよいし、トッププレート２に電極を備え、電極の変化を検知することで被加熱物１１ａが離れたことを検出してもよい。また、圧力センサーや温度センサーやモーションセンサーなどを用いて被加熱物１１ａが離れたことを検知しても良い。

このように、被加熱物１１ａの移動に応じて、それぞれのインバータ部５ａとインバータ部５ｂの周波数およびデューティ比を制御することで、浮力１２ａと浮力１２ｂを増減できるので、鍋の浮力分布を調整することが出来る。

鍋を浮力で動かさずにより加熱することができる。なお、被加熱物１１ａの移動には、鍋が水平に移動する鍋ずれ、あるいは鍋の一部がトッププレート２から離れることによる鍋の傾きを含む。

また図２は、本実施の形態に係る誘導加熱調理器のブロック図である。本実施の形態では、加熱コイル３ａと加熱コイル３ｂの配置を使用者１３の方向から見て前後（手前側と奥側）に配置している。

通常、使用者が取手のある片手鍋を使用して調理をする場合、使用者側に取手が配置されるように調理を行うことが多い。そのため、片手鍋は取手の重さの影響を受けて、使用者から見て奥側が浮力の影響を受けやすく傾いてしまう。

そのため、本実施の形態では、加熱コイル３ａと加熱コイル３ｂを前後に配置し、一方が使用者に近い場所と、他方が使用者から遠い場所に配置されることで、被加熱物１１ｂが受ける浮力の発生しやすい取手の逆側（すなわち誘導加熱調理器１ａの奥側）の浮力を制御しやすい構成としている。

これによって、被加熱物１１ｂの移動を検知した時に、加熱コイル３ａ側の電流を弱めることによって、浮力１２ａの発生を抑えることができる。

また、図３は、本実施の形態に係る誘導加熱調理器のブロック図である。図３においても、被加熱物１１ｂに取手のついた片手鍋を使用した時を例にとって説明する。被加熱物１１ｂの重心に近いほうの浮力１２ｂが大きくなるように制御部１０が制御している。このようにすることで浮力１２ａに比べて相対的に浮力１２ｂが大きくなるため、浮力１２ａの影響を抑えつつ、火力を強くすることができる。

また、本実施の形態では、共振コンデンサ８ａの一端は直流電源の低電圧側に接続されているが、直流電源の高電圧側に接続されても良いし、共振コンデンサの数を増やし高電圧側と低電圧側の両方に接続しても良い。

また、共振コンデンサ８ｂも一端は直流電源の低電圧側に接続されているが、直流電源の高電圧側に接続されても良いし、共振コンデンサの数を増やし高電圧側と低電圧側の両方に接続しても良い。

また、加熱コイル３ａ、３ｂの内側端子は共振コンデンサ８ａ、共振コンデンサ８ｂに接続され、外側端子がスイッチング素子７ａ、スイッチング素子７ｂ、スイッチング素子７ｃ、スイッチング素子７ｄの接続点に接続されているが、加熱コイル３ａ、加熱コイル３ｂの外側端子が共振コンデンサ８ａ、共振コンデンサ８ｂに接続され、内側端子がスイッチング素子７ａ、スイッチング素子７ｂ、スイッチング素子７ｃ、スイッチング素子７ｄの接続点に接続されてもよい。

加熱コイル３ａの位置と共振コンデンサ８ａの位置とを逆にしてもよいし、加熱コイル３ｂの位置と共振コンデンサ８ｂの位置とを逆にしてもよい。

加熱コイル３ａ、３ｂは同じ巻数を有してもよく、異なる巻数を有してもよい。加熱コイル３ａ、３ｂは、同じ形を有してもよく、異なる形を有してもよい。

加熱コイル３ａと共振コンデンサ８ａの接続点と加熱コイル３ｂと共振コンデンサ８ｂの接続点は接続されていないが、接続されても良い
共振回路９ａは加熱コイル３ａと共振コンデンサ８ａで構成されているが、加熱コイル３ａと、スイッチング素子７ａとスイッチング素子７ｂの接続点と、の間に共振コンデンサ８ｃを直列に追加しても良い。

共振回路９ｂは加熱コイル３ｂと共振コンデンサ８ｂで構成されているが、加熱コイル３ｂと、スイッチング素子７ｃとスイッチング素子７ｄの接続点と、の間に共振コンデンサ８ｄを直列に追加しても良い。

（実施の形態２）
図４は、本実施の形態に係る誘導加熱調理器１ｂのブロック図である。以下、本開示の実施の形態２について説明する。

図４に示すように、本実施の形態は、インバータ部５ａの電気特性を検出する電気特性検出手段１４ａと、インバータ部５ｂの電気特性を検出する電気特性検出手段１４ｂを有するという点において、誘導加熱調理器１ａと異なる。それ以外の構成は、実施の形態１から３に係る誘導加熱調理器１ａと同じである。

制御部１０は、電気特性検出手段１４ａと電気特性検出手段１４ｂより被加熱物１１ｂの動きを検出し、被加熱物１１ｂが離れる方向へ大きく動いたと検出した方の浮力１２を軽減するように、インバータ部５を制御する。

本実施の形態によれば、被加熱物１１ｂの動きを検出し、被加熱物１１ｂの動きやすい部分の浮力１２を正確に素早く軽減することで被加熱物１１ｂの動きをより抑えて加熱することが出来る。

図５は被加熱物１１ｂが動いたときのインバータ部５の動作推移の例を示す。

図５に示すように、被加熱物１１ｂが加熱コイル３ａ側で大きく離れる方向に動いたときに、そのことを電気特性検出手段１４ａと電気特性検出手段１４ｂで検出し、インバータ部５ａの出力を下げて、浮力１２ａを軽減しすることで、被加熱物１１ｂの動きを抑制することが出来る。

図６は、被加熱物１１ｂが動いたときのインバータ部５の動作の例を示す動作推移図である。

制御部１０は、電気特性検出部１４ａと電気特性検出部１４ｂより被加熱物１１ｂの動きを検出し、被加熱物１１ｂが離れる方向へ大きく動いたと検出した方のインバータ部５ａの火力を下げ、浮力１２を軽減し、他方のインバータ部５ｂのみで火力を増加するようにインバータ部５を制御する。

このように、被加熱物１１ｂの動きを検出し、被加熱物１１ｂの動きやすい部分の浮力１２を正確に素早く軽減することで、被加熱物１１ｂの動きをより抑えて加熱することが出来、また、被加熱物１１ｂの動きにくい部分の浮力のみ増加することで、被加熱物１１ｂの動きを抑制しつつ、かつ火力をより上げることが出来る。

図６は被加熱物１１ｂが動いたときのインバータ部５の動作例の推移図を示す。

図６に示すように、被加熱物１１ｂが加熱コイル３ａ側で大きく離れる方向に動いたときに、そのことを電気特性検出手段１４ａと電気特性検出手段１４ｂで検出し、インバータ部５ａの出力を下げて、浮力１２ａを軽減しすることで、被加熱物１１ｂの動きを抑制する。そしてさらに、他方のインバータ部５ｂの出力のみを上げることで、被加熱物の動きを抑えつつ火力を上げることが出来る。

以上のように、本実施の形態では、共振回路の電圧あるいは電流の電気的特性の変化を検知する電気特性検出手段１４ａ、１４ｂを設けて、電圧あるいは電流の電気的特性の変化を検知し、被加熱物１１ｂの移動を検知している。それによって、被加熱物１１ｂが加熱コイル側でトッププレート２から大きく離れる方向に動いたときに、インバータ部５の出力を下げて、浮力を軽減することで、被加熱物１１ｂの動きを抑制することが出来る。

なお、本実施の形態において被加熱物１１ａが傾いた時を例に説明をしたが、被加熱物１１ａの移動には、鍋が水平に移動する鍋ズレであったとしても同様に制御することで、鍋ズレを抑えることができる。

（実施の形態３）
図７は、本実施の形態に係る誘導加熱調理器のブロック図である。以下、本開示の実施の形態６について説明する。

図７に示すように、本実施の形態は、加熱コイル３ａと加熱コイル３ｂを互いに相互干渉する位置に配置し、インバータ部５ａとインバータ部５ｂを制御することで、浮力１２ａが発生する場所と浮力１２ｂが発生する場所の間に浮力１２ｃを発生させる点と、被加熱物１１ｃにおいて実施の形態１から５のいずれかと異なる。それ以外の構成は、実施の形態１から５に係る誘導加熱調理器と同じである。

本実施の形態によれば、浮力１２ｃを発生させることで、例えば、図７に示す被加熱物１１ｃのように鍋底の中心が凸になっている形の鍋において、浮力１２ｃを用いる事で、被加熱物１１ｃの重心の近くに浮力を発生させることが出来、そして浮力１２ａと浮力１２ｂと浮力１２ｃの三点で鍋を支えることで、被加熱物の動きを抑制しつつ、より高火力を発生させることが出来る。

本開示は、家庭用または業務用の誘導加熱調理器に適用可能である。

１ａ、１ｂ誘導加熱調理器
２トッププレート
３加熱コイル部
３ａ、３ｂ加熱コイル部
４商用電源
５インバータ部
５ａ、５ｂインバータ部
６平滑回路
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄスイッチング素子
８ａ、８ｂ共振コンデンサ
９ａ、９ｂ共振回路
１０制御部
１１被加熱物
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ被加熱物
１２浮力
１３使用者
１４ａ、１４ｂ電気特性検出手段

Claims

電源を平滑する平滑回路と、
被加熱物を高周波電流により誘導加熱することが出来る少なくとも２つ以上の加熱コイルから構成される加熱コイル部と、
前記平滑回路から電力を供給され前記加熱コイル部に高周波電流を供給するインバータ部と、
を備え、
前記被加熱物の移動に応じて、前記被加熱物に発生する浮力を弱めるように前記加熱コイル部に流す電流を制御して加熱を実行することを特徴とする誘導加熱調理器。
前記被加熱物の重心位置から遠くなるほど、前記被加熱物に発生する浮力を弱めるように前記加熱コイルに流す電流を制御することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
前記加熱コイル部は、前後方向に分割配置された第１の加熱コイルと、第２の加熱コイルで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
前記被加熱物がトッププレートから移動したことを検知したときは、トッププレートから移動した側に近い加熱コイルに流れる電流を制御することを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱調理器。
前記被加熱物がトッププレートから移動したことを検知したときは、トッププレートから移動した側に遠い加熱コイルの火力を強めることを特徴とする請求項３または４に記載の誘導加熱調理器。
第１の加熱コイルと第２の加熱コイルを互いに相互干渉する位置に配置し、第１のインバータ部と第２のインバータ部を制御することで、第１の加熱コイルと第２の加熱コイルとの間に第３の加熱部及び第３の浮力を発生させ、三点による浮力で制御することで前記被加熱物をより動きにくく、かつ、より高火力で加熱することが出来ることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。