(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO2013099085
(43)【国際公開日】20130704
【発行日】20150430
(54)【発明の名称】誘導加熱調理器
(51)【国際特許分類】
   H05B 6/12 20060101AFI20150403BHJP
【FI】
   !H05B6/12 327
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】17
【出願番号】2013551197
(21)【国際出願番号】JP2012007135
(22)【国際出願日】20121107
(31)【優先権主張番号】2011288457
(32)【優先日】20111228
(33)【優先権主張国】JP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC
(71)【出願人】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックIPマネジメント株式会社
【住所又は居所】大阪府大阪市中央区城見2丁目1番61号
(74)【代理人】
【識別番号】100081422
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 光雄
(74)【代理人】
【識別番号】100100158
【弁理士】
【氏名又は名称】鮫島 睦
(74)【代理人】
【識別番号】100125874
【弁理士】
【氏名又は名称】川端 純市
(72)【発明者】
【氏名】磯田 恵子
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真1006番地 パナソニック株式会社内
(72)【発明者】
【氏名】藤井 裕二
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真1006番地 パナソニック株式会社内
(72)【発明者】
【氏名】澤田 大輔
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真1006番地 パナソニック株式会社内
【テーマコード(参考)】
3K051
【Fターム(参考)】
3K051AA02
3K051AC07
3K051AC09
3K051AD13
3K051CD13
(57)【要約】
2つのインバータが同時に動作する誘導加熱調理器において、設けられる入力電流検知回路が一つであるならば複数のインバータの入力電流を夫々に測定できず、よって入力電流のフィードバック制御によって入力電力を制御することができない。そこで本発明に係る誘導加熱調理器では、同時に動作するインバータのうち入力電力の少ない方は入力電力のばらつきが調理に与える影響が少ないことから動作周波数を固定して入力電流のフィードバック制御は行わず、残りの入力電力の大きいインバータのみ入力電流をフィードバックして入力電力の制御を行う。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
交流電源を整流する整流回路と、
前記交流電源から前記整流回路に流れる電流を検知する入力電流検知回路と、
前記整流回路の出力を平滑する平滑コンデンサと、
第1の加熱コイルと、
第2の加熱コイルと、
前記平滑コンデンサの出力を半導体スイッチにより所定の周波数に変換して前記第1の加熱コイルに高周波電力を供給する第1のインバータと、
前記平滑コンデンサの出力を半導体スイッチにより所定の周波数に変換して前記第2の加熱コイルに高周波電力を供給する第2のインバータと、
前記入力電流検知回路で検出した電流が予め設定した電流値になるように前記半導体スイッチの動作を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記第1及び第2のインバータが同時に動作される場合には、
前記第1のインバータの出力電力が、第1の出力電力となり、前記第2のインバータの出力電力が、前記第1の出力電力より低い第2の出力電力となる第1の動作モードと、
前記第1のインバータの出力電力が、前記第1の出力電力より低い第3の出力電力となり、かつ前記第2のインバータの出力電力が、前記第2の出力電力より高くかつ前記第3の出力電力より高い第4の出力電力となる第2の動作モードと
を交互に繰り返すように制御し、
かつ、
前記第1の動作モードでは、前記第2のインバータの動作周波数を一定とし、前記入力電流検知回路で検出した電流が予め設定した電流値になるように半導体スイッチの導通時間を制御して前記第1のインバータの動作周波数を制御し、
前記第2の動作モードでは、前記第1のインバータの動作周波数を一定とし、前記入力電流検知回路で検出した電流が予め設定した電流値になるよう半導体スイッチの導通時間を制御して前記第2のインバータの動作周波数を制御する
誘導加熱調理器。
【請求項2】
交流電源を整流する整流回路と、
前記交流電源から前記整流回路に流れる電流を検知する入力電流検知回路と、
前記整流回路の出力を平滑する平滑コンデンサと、
第1の加熱コイルと、
第2の加熱コイルと、
前記平滑コンデンサの出力を半導体スイッチにより所定の周波数に変換して前記第1の加熱コイルに高周波電力を供給する第1のインバータと、
前記平滑コンデンサの出力を半導体スイッチにより所定の周波数に変換して前記第2の加熱コイルに高周波電力を供給する第2のインバータと、
前記入力電流検知回路で検出した電流が予め設定した電流値になるように前記半導体スイッチの動作を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記第1及び第2のインバータが同時に動作される場合には、
前記第1のインバータの出力電力が、第1の出力電力となり、前記第2のインバータの出力電力が、前記第1の出力電力より低い第2の出力電力となる第1の動作モードと、
前記第1のインバータの出力電力が、前記第1の出力電力より低い第3の出力電力となり、かつ前記第2のインバータの出力電力が、前記第2の出力電力より高くかつ前記第3の出力電力より高い第4の出力電力となる第2の動作モードと
を交互に繰り返すように制御し、
かつ、
前記動作モード1では、前記第2のインバータの導通比率を一定とし、前記入力電流検知回路で検出した電流が予め設定した電流値になるように半導体スイッチの導通時間を制御して前記第1のインバータの導通比率を制御し、
前記動作モード2では、前記第1のインバータの導通比率を一定とし、前記入力電流検知回路で検出した電流が予め設定した電流値になるように半導体スイッチの導通時間を制御して前記第2のインバータの導通比率を制御する
誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数のインバータを同時に動作させる誘導加熱調理器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、複数のインバータを同時に動作させる誘導加熱調理器として、例えば、特許文献1に開示されているものが挙げられる。
【0003】
図7は、特許文献1に記載の誘導加熱調理器の回路構成を示す図であり、図8は、その誘導加熱調理器におけるインバータの動作信号図である。
【0004】
図7に示すように、特許文献1に記載の誘導加熱調理器は、交流電源101と、第1及び第2の加熱コイル102、103と、交流電源101を整流する整流回路104と、整流回路104の電圧を平滑する平滑コンデンサ105と、第1及び第2の加熱コイル102、103と、平滑コンデンサ105の出力を高周波電力に変換して第1及び第2の加熱コイル102、103に高周波電力を供給する第1及び第2のインバータ106、107と、交流電源101からの入力電流を検出する入力電流検出手段108と、入力電流検出手段108による検出値が設定値となるように第1及び第2のインバータ106、107内にある半導体スイッチの動作状態を制御するマイクロコンピュータを有する制御手段109とにより、構成されている。
【0005】
図7に示す誘導加熱調理器100において、制御手段109は、入力電流検出手段108で検出される、交流電源101からの入力電流が、予め設定された電流値になるように、第1及び第2のインバータ106、107内の半導体スイッチの導通時間を制御する。このようにするで、第1及び第2のインバータ106、107に接続された第1及び第2の加熱コイル102、103に必要な高周波電流が供給される。
【0006】
第1及び第2の加熱コイル102、103には高周波電流による高周波磁界が発生し、加熱コイルと磁気的に結合する鍋などの負荷には高周波磁界が印加される。この印加された高周波磁界により、鍋などの負荷には渦電流が発生し、鍋はそれ自身が持つ表皮抵抗と渦電流とにより発熱する。
【0007】
第1及び第2の加熱コイル102、103により同時に鍋を加熱する場合には、図8に示すように、第1のインバータ106は、動作モード1では第1の加熱コイル102の入力電力がP1になるように半導体スイッチの導通時間を制御される。更に、第1のインバータ106は、動作モード2では第1の加熱コイル102の入力電力がP3になるように半導体スイッチの導通時間を制御される。
【0008】
第2のインバータ107は、動作モード1では第2の加熱コイル103の入力電力がP2になるように半導体スイッチの導通時間を制御される。更に、第2のインバータ107は、動作モード2では第2の加熱コイル103の入力電力がP4になるように半導体スイッチの導通時間を制御される。
【0009】
第1及び第2のインバータ106、107に対して動作モード1と動作モード2が繰り返され、第1及び第2の加熱コイル102、103は異なる入力電力で交互に鍋を加熱する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開2011−150797号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかしながら、前述の従来の誘導加熱調理器では、入力電流検出手段で検出される電流値は、第1の加熱コイルの入力電流と第2の加熱コイルの入力電流とが足し合わされたものである。よって、制御手段は、検出される電流値のうち、第1の加熱コイルの入力電流がどれだけであるのか把握できない。そうすると、制御手段は、予め設定される電流値と成るように半導体スイッチの導通時間を十分に制御できないことがある。このように、従来の誘導加熱調理器では、入力電流値を正確にフィードバックすることが困難であり、誘導加熱調理器の使用者は使用時に生じる入力電力のばらつきのために調理を快適に行えない、という課題がある。
【0012】
本発明は、前述の従来の課題を解決するものであり、複数の加熱コイルで同時に加熱を行う構成を有しつつも入力電力のばらつきが少なく、快適に調理が行える誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明は、上述の課題を解決するために為されたものである。本発明に係る誘導加熱調理器は、交流電源を整流する整流回路と、前記交流電源から前記整流回路に流れる電流を検知する入力電流検知回路と、前記整流回路の出力を平滑する平滑コンデンサと、第1の加熱コイルと、第2の加熱コイルと、前記平滑コンデンサの出力を半導体スイッチにより所定の周波数に変換して前記第1の加熱コイルに高周波電力を供給する第1のインバータと、前記平滑コンデンサの出力を半導体スイッチにより所定の周波数に変換して前記第2の加熱コイルに高周波電力を供給する第2のインバータと、前記入力電流検知回路で検出した電流が予め設定した電流値になるように前記半導体スイッチの動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記第1及び第2のインバータが同時に動作される場合には、
前記第1のインバータの出力電力が、第1の出力電力となり、前記第2のインバータの出力電力が、前記第1の出力電力より低い第2の出力電力となる第1の動作モードと、
前記第1のインバータの出力電力が、前記第1の出力電力より低い第3の出力電力となり、かつ前記第2のインバータの出力電力が、前記第2の出力電力より高くかつ前記第3の出力電力より高い第4の出力電力となる第2の動作モードと
を交互に繰り返すように制御し、
かつ、
前記第1の動作モードでは、前記第2のインバータの動作周波数を一定とし、前記入力電流検知回路で検出した電流が予め設定した電流値になるように半導体スイッチの導通時間を制御して前記第1のインバータの動作周波数を制御し、
前記第2の動作モードでは、前記第1のインバータの動作周波数を一定とし、前記入力電流検知回路で検出した電流が予め設定した電流値になるよう半導体スイッチの導通時間を制御して前記第2のインバータの動作周波数を制御する。
【発明の効果】
【0014】
本発明に係る誘導加熱調理器において、複数のインバータは、電流値のフィードバック制御に基づいて、夫々、加熱コイルの入力電力を増減させる。本発明に係る誘導加熱調理器に備わる入力電流を検出する入力電流検出回路は、例えば、一つのみである。入力電流を検出する入力電流検出回路が一つであっても、2つの加熱コイルが同時に電力供給される際、本発明に係る誘導加熱調理器は、一方の加熱コイルの動作周波数を一定とし入力電流を一定とすることで、他方の加熱コイルの電流値を正しく検出することができる。これにより、電流値のフィードバック制御が正確に行われる。
【0015】
複数のインバータを備える誘導加熱調理器において、入力電力の少ないインバータに対して入力電力のばらつきが発生しても調理への影響が少ない。本発明に係る誘導加熱調理器は、入力電力の小さい方のインバータでは動作周波数を固定し、入力電力の大きい方のインバータでは入力電流のフィードバック制御を行う。このことにより、入力電力のばらつきが抑えられて一定の入力電力で調理され得るので、使用者は快適に調理ができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の実施の形態1に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る誘導加熱調理器における、単独加熱時のインバータの動作信号図である。
【図3】本発明の実施の形態1に係る誘導加熱調理器における、交互加熱時のインバータの動作信号図である。
【図4】本発明の実施の形態2に係る誘導加熱調理器における、単独加熱時のインバータの動作信号図である。
【図5】本発明の実施の形態2に係る誘導加熱調理器における、スイッチング素子の導通比率に対する入力電力の特性図である。
【図6】本発明の実施の形態2に係る誘導加熱調理器における、交互加熱時のインバータの動作信号図である。
【図7】従来の誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。
【図8】従来の誘導加熱調理器におけるインバータの動作信号図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
第1の本発明に係る誘導加熱調理器は、交流電源を整流する整流回路と、前記交流電源から前記整流回路に流れる電流を検知する入力電流検知回路と、前記整流回路の出力を平滑する平滑コンデンサと、第1の加熱コイルと、第2の加熱コイルと、 前記平滑コンデンサの出力を半導体スイッチにより所定の周波数に変換して前記第1の加熱コイルに高周波電力を供給する第1のインバータと、前記平滑コンデンサの出力を半導体スイッチにより所定の周波数に変換して前記第2の加熱コイルに高周波電力を供給する第2のインバータと、前記入力電流検知回路で検出した電流が予め設定した電流値になるように前記半導体スイッチの動作を制御する制御手段とを備える。
制御手段は、前記第1及び第2のインバータが同時に動作される場合には、
前記第1のインバータの出力電力が、第1の出力電力となり、前記第2のインバータの出力電力が、前記第1の出力電力より低い第2の出力電力となる第1の動作モードと、
前記第1のインバータの出力電力が、前記第1の出力電力より低い第3の出力電力となり、かつ前記第2のインバータの出力電力が、前記第2の出力電力より高くかつ前記第3の出力電力より高い第4の出力電力となる第2の動作モードと
を交互に繰り返すように制御する。
【0018】
更に、制御手段は、前記第1の動作モードでは、前記第2のインバータの動作周波数を一定とし、前記入力電流検知回路で検出した電流が予め設定した電流値になるように半導体スイッチの導通時間を制御して前記第1のインバータの動作周波数を制御し、
前記第2の動作モードでは、前記第1のインバータの動作周波数を一定とし、前記入力電流検知回路で検出した電流が予め設定した電流値になるよう半導体スイッチの導通時間を制御して前記第2のインバータの動作周波数を制御する。
【0019】
第1の本発明に係る誘導加熱調理器では、入力電流検知回路は、第1及び第2の加熱コイルの入力電流を足し合わせた電流値を検出する。そこで、第2の加熱コイルの入力電流を一定にすると、入力電流検知回路の検知する電流値から第2の加熱コイルの入力電流値を引いた値が第1の加熱コイルの入力電流値となる。制御手段は、この値をフィードバック制御に用いて、第1の加熱コイルの動作周波数を制御する。
【0020】
即ち、入力電流のフィードバック制御により加熱コイルの入力電力を制御するインバータを2つ備える、本発明に係る誘導加熱調理器は、2つのインバータの夫々のための2つの加熱コイルに同時に電流を流す場合、入力電力の低い加熱コイルについては入力電力の変動が小さいことからフィードバック制御を行わない。一方、入力電力の高い加熱コイルの入力電力については、負荷鍋との共振周波数の変動による入力電力の変動が大きいことからフィードバック制御を行う。これにより、所定の入力電力になるように制御される。
【0021】
このように、入力電力検知回路が一つであっても、複数のインバータ及びそれらの各々に対応する加熱コイルを備える誘導加熱調理器は、複数の加熱コイルに安定した入力電力を供給でき、安定した加熱を実現する。
【0022】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態は例示に過ぎず、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。
【0023】
(1.実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。
【0024】
(1.1.誘導加熱調理器の構成)
図1に示す実施の形態1に係る誘導加熱調理器20は、交流電源1と、交流電源1を整流する整流回路2と、整流回路2の出力を平滑する平滑コンデンサ3とを含む。また、実施の形態1に係る誘導加熱調理器20は、平滑コンデンサ3の出力を高周波電力に変換する第1のインバータ11a及び第2のインバータ11bと、夫々のインバータに接続され夫々のインバータから高周波電流が供給される第1の加熱コイル4a及び第2の加熱コイル4bとを含む。更に、実施の形態1に係る誘導加熱調理器20は、交流電源1から整流回路2に流れる電流をカレントトランス等で検出する入力電流検知回路8と、入力電流検知回路8の検出値が(後で説明する)操作手段12により設定される設定値になるように第1及び第2のインバータ内の半導体スイッチを制御する制御手段10とを含む。
【0025】
第1のインバータ11aは、第1の共振コンデンサ5a、及び、第1のスイッチング素子6a、6cにより構成される。これらにより構成される第1インバータ11aは、直流電源を交流に変換するものであり、平滑コンデンサ3に並列に接続されている。同様に、第2のインバータ11bは、第2の共振コンデンサ5b、及び、第2のスイッチング素子6b、6dにより構成される。これらにより構成される第2インバータ11bは、直流電源を交流に変換するものであり、平滑コンデンサ3に並列に接続されている。
【0026】
第1の発振回路7aは、第1のインバータ11aにおける第1のスイッチング素子6a、6cを駆動する。同様に、第2の発振回路7bは、第2のインバータ11bにおける第2のスイッチング素子6b、6dを駆動する。
【0027】
誘導加熱調理器20の使用者は、操作手段12を介して、被加熱物(図示せず)への加熱の選択やパワー調整等の操作を行う。制御手段10は、マイクロコンピュータを備えており、入力電流検知回路8により検出した値を入力して、操作手段12で選択された加熱設定値となるように、第1及び第2の発振回路7a、7bを介して、第1及び第2のインバータ11a、11bを制御する。
【0028】
(1.2.誘導加熱調理器の動作)
図2は、本発明の実施の形態1に係る誘導加熱調理器20における、単独加熱時のインバータの動作信号図であり、特に第1の加熱コイル4aを単独で動作させる場合のインバータの動作タイミングを示す図である。
【0029】
図2において、図2(A)は第1のスイッチング素子6aの駆動信号を、図2(B)は第1のスイッチング素子6cの駆動信号を夫々表している。図2(C)は入力電流検知回路8の検出する電流値を表している。更に、図2(D)は第1の加熱コイル4aの入力電力を表している。
【0030】
第1の加熱コイル4aと第1の共振コンデンサ5aとの直列共振回路を利用する第1のインバータ11aでは、制御手段10は、所望の入力電力を得るために、鍋が載置された第1の加熱コイル4aのインダクタンスと第1の共振コンデンサ5aの容量とにより決定される共振周波数に対して、動作周波数を変化させることで、入力電流が所定値となるように第1の発振回路7aを制御する。動作周波数が共振周波数に近い程、高い入力電力が得られる。
【0031】
例えば、第1の加熱コイル4aと鍋の共振周波数が20kHzなら、第1のスイッチング素子6a、6cが20kHzで動作した時、入力電流はI0となり、入力電力として最大値P0が得られる。
【0032】
別の鍋を載置して、誘導加熱調理器20の使用者が、操作手段12を介して第1の加熱コイル4aの入力電力を「P0」に指定すると、入力電流検知回路8で検出された電流値が制御手段10にフィードバックされる。制御手段10は、検出される電流値が所定値I0になるように第1の発振回路7aを介して動作周波数を変化させる。つまり、制御回路10は、フィードバック制御を行い電流値がI0になる動作周波数f0で第1の発振回路7aを動作させる。
【0033】
第1の加熱コイル4aには高周波電流によって高周波磁界が発生する。この高周波磁界が、第1の加熱コイル4aと磁気的に結合する鍋などの被加熱物に印加される。高周波磁界により鍋などの被加熱物には渦電流が発生し、鍋は鍋そのものの表皮抵抗と渦電流により発熱する。
【0034】
第2のインバータ11bも、第1のインバータ11aと同様に動作する。
【0035】
図3は、本発明の実施の形態1に係る誘導加熱調理器20における、交互加熱時のインバータの動作信号図であり、特に第1の加熱コイル4aと第2の加熱コイル4bとを同時に動作させる場合のインバータの動作タイミングを示す図である。
【0036】
図3において、図3(A)は第1のスイッチング素子6aの駆動信号を、図3(B)は第1のスイッチング素子6cの駆動信号を夫々表している。図3(C)は第2のスイッチング素子6bの駆動信号を、図3(D)は第2のスイッチング素子6dの駆動信号を夫々表している。図3(E)は入力電流検知回路8の検出する電流値を表している。更に、図3(F)は第1の加熱コイル4aの入力電力を、図3(G)は第2の加熱コイル4bの入力電力を夫々表している。
【0037】
誘導加熱調理器20の使用者が、操作手段12を介して、第1の加熱コイル4aは入力電力Paで、第2の加熱コイル4bは入力電力Pbで、加熱をするように指示すると、制御手段10は、第1及び第2の発振回路7a、7bを制御して第1及び第2のインバータ11a、11bの夫々の第1のスイッチング素子6a、6c及び第2のスイッチング素子6b、6dを駆動する。
【0038】
即ち、制御手段10の制御により、動作モード1では、第1のスイッチング素子6a、6cが第1の加熱コイル4aの入力電力がP1となるような動作周波数f1で動作し、第2のスイッチング素子6b、6dが第2の加熱コイル4bの入力電力がP2となるような動作周波数f2で動作する。
【0039】
更に、制御手段10の制御により、動作モード2では、第1のスイッチング素子6a、6cが第1の加熱コイル4aの入力電力がP3となるような動作周波数f3で動作し、第2のスイッチング素子6b、6dが第2の加熱コイル4bの入力電力がP4となるような動作周波数f4で動作する。
【0040】
動作モード1の動作時間をT1、動作モード2の動作時間をT2とする。動作時間T1の動作モード1と、動作時間T2の動作モード2とが交互に繰り返されるとすると、第1の加熱コイル4aの入力電力Paは、
Pa=P1×T1/(T1+T2)+P3×T2/(T1+T2)となる。
第2の加熱コイル4bの入力電力Pbは、
Pb=P2×T1/(T1+T2)+P4×T2/(T1+T2)となる。
【0041】
例えば、Pa=800W、Pb=500W、T1=10ms、T2=10msという入力電力は、P1=1200W、P2=400W、P3=400W、P4=600Wという組み合わせで実現される。
【0042】
制御手段10は、通常、動作周波数を変化させることで入力電流が所定値となるように第1及び第2の発振回路7a、7bを動作させる。即ち、制御手段10は、動作モード1では、第1の加熱コイル4aに対しては、通常、動作周波数を変化させて入力電流をI1とし入力電力をP1とするように制御する。第2の加熱コイル4bに対しても、通常、動作周波数を変化させて入力電流をI2とし入力電力をP2とするように制御する。
【0043】
しかしながら、入力電流検知回路8は、個々のコイルにおける電流を足し合わせた電流の値を検出するものであり、各コイルの入力電流を個別に検出することはできない。そこで、実施の形態1に係る誘導加熱調理器20では、入力電力の低い第2の加熱コイル4bの動作周波数をf2に固定して、入力電流をI2と仮定する。第1の加熱コイル4aについては、制御手段10は、入力電流検知回路8の検出する電流値が(I1+I2)となるように、フィードバック制御により第2の発振回路7bを介して動作周波数を変化させる。
【0044】
この場合、第2の加熱コイル4bの入力電力については、フィードバック制御を行わないので、所望の入力電力に対する誤差が発生するが、入力電力そのものが小さいので誤差の影響は少ない。第1の加熱コイル4aの入力電力については、その入力電力値が大きいので、所望の入力電力P1が正確に得られるように制御手段10が入力電流のフィードバック制御を行う。
【0045】
動作モード2では、制御手段10は、第1の加熱コイル4aに対しては、通常、動作周波数を変化させて入力電流をI3とし入力電力をP3とするように制御する。第2の加熱コイル4bに対しても、通常、動作周波数を変化させて入力電流をI4とし入力電力をP4とするように制御する。しかしながら、前述の理由により、実施の形態1に係る誘導加熱調理器20ではこのような制御を行わない。
【0046】
即ち、実施の形態1に係る誘導加熱調理器20では、動作モード2では、入力電力の低い第1の加熱コイル4aの動作周波数をf3に固定して、入力電流をI3と仮定する。第2の加熱コイル4bについてはは、制御手段10は、入力電流検知回路8の検出する電流が(I3+I4)となるように、フィードバック制御により第1の発振回路7aを介して動作周波数を変化させる。この場合、第1の加熱コイル4aの入力電力については、フィードバック制御を行わないので、所望の入力電力に対する誤差が発生するが、入力電力そのものが小さいので誤差の影響は少ない。第2の加熱コイル4bの入力電力については、その入力電力値が大きいので、所望の入力電力P4が正確に得られるように制御手段10が入力電流のフィードバック制御を行う。
【0047】
(1.3.まとめ)
実施の形態1に係る誘導加熱調理器20は、上述のように、第1の加熱コイル4a及び第2の加熱コイル4bによる交互の動作において、動作モード1及び動作モード2を繰り返し、入力電流のフィードバック制御により各コイルの所望の入力電力を得て鍋を加熱する。複数の加熱コイルにより交互に加熱動作を行う実施の形態1に係る誘導加熱調理器20においては、入力電流検知回路8が一つであっても、個別のコイルへの入力電力を制御することができる。これにより、入力電流検知回路8に関する製造コストを抑えることができる。
【0048】
(2.実施の形態2)
本発明の実施の形態2に係る誘導加熱調理器について、以下説明する。まず、実施の形態2に係る誘導加熱調理器は、図1に示す実施の形態1に係る誘導加熱調理器と、同様の回路構成を備えるものである。ただし、制御手段10による制御の内容において、実施の形態2に係る誘導加熱調理器は、実施の形態1に係る誘導加熱調理器との差異が存する。以下では、制御手段10による制御の内容の差異を中心に説明を行う。
【0049】
図4は、本発明の実施の形態2に係る誘導加熱調理器20における、単独加熱時のインバータの動作信号図であり、特に第1の加熱コイル4aを単独で動作させる場合のインバータの動作タイミングを示す図である。
【0050】
図4において、図4(A)は第1のスイッチング素子6aの駆動信号を、図4(B)は第1のスイッチング素子6cの駆動信号を夫々表している。図4(C)は入力電流検知回路8の検出する電流値を表している。更に、図4(D)は第1の加熱コイル4aの入力電力を表している。
【0051】
実施の形態2に係る誘導加熱調理器20における、第1の加熱コイル4aと第1の共振コンデンサ5aの直列共振回路を利用する第1のインバータ11aでは、制御手段10は、所望の入力電力を得るために、動作周波数は固定し、第1のスイッチング素子6a、6cの導通比率を変化させる。
【0052】
図5は、実施の形態2に係る誘導加熱調理器20における、スイッチング素子の導通比率に対する入力電力の特性図であり、特に、第1のスイッチング素子6aの導通比率を変えた場合の第1の加熱コイル4a入力電力の変化を示している。
【0053】
図5に示すように、第1のスイッチング素子6aの導通比率が50%のときに第1の加熱コイル4aの入力電力は最大となる。なお、他のスイッチング素子(6c、6b、6d)の導通比率に対する入力電力の特性もこれと同様である。
【0054】
実施の形態2に係る誘導加熱調理器20においては、例えば、第1の加熱コイル4aと鍋の共振周波数が20kHz前後になるように、第1の共振コンデンサ5aが設計される。このように設計された誘導加熱調理器20において、第1のスイッチング素子6a、6cを20kHzの固定周波数で動作させつつ、制御手段10は、入力電流がI0となり最大電力P0が得られるように第1のスイッチング素子6a、6cの導通比率を制御する。
【0055】
入力電流検知回路8で検出される入力電流は、制御手段10にフィードバックされ、制御手段10は、検出される電流が所定値I0になるように導通比率を変化させる。即ち、制御手段10は、フィードバック制御を用いつつ、電流値がI0になる導通比率X1で第1の発振回路7aを動作させる。
【0056】
第2のインバータ11bも、第1のインバータ11aと同様に動作する。
【0057】
このように、図4及び図5に示すように、スイッチング素子を固定周波数で動作させつつも、導通比率を変化させることにより、第1又は第2のインバータ11a、11bの入力電力を変更する場合にも、実施の形態1で示したような、動作周波数を変化させることと、同様の効果を得ることができる。
【0058】
従って、誘導加熱調理器において、鍋の材質若しくは形状の変化、又は電力設定値の変更が想定される場合に、第1又は第2のインバータ11a、11bの動作周波数を固定させても入力電力を正確に制御できることになる。更に、動作周波数を変化させる実施の形態1に係る誘導加熱調理器の場合と比べて、第1及び第2のインバータ11a、11bの夫々に対して決定される動作周波数の制御方法が簡素化され得る。更に、動作モード1及び動作モード2において、第1及び第2のインバータ11a、11bに含まれるスイッチング素子が高い動作周波数により動作されることを回避して、インバータ損失を抑制することができる。
【0059】
図6は、本発明の実施の形態2に係る誘導加熱調理器20における、交互加熱時のインバータの動作信号図であり、特に第1の加熱コイル4aと第2の加熱コイル4bとを同時に動作させる場合のインバータの動作タイミングを示す図である。
【0060】
図6において、図6(A)は第1のスイッチング素子6aの駆動信号を、図6(B)は第1のスイッチング素子6cの駆動信号を夫々表している。図6(C)は第2のスイッチング素子6bの駆動信号を、図6(D)は第2のスイッチング素子6dの駆動信号を夫々表している。図6(E)は入力電流検知回路8の検知する電流値を表している。更に、図6(F)は第1の加熱コイル4aの入力電力を、図6(G)は第2の加熱コイル4bの入力電力を夫々表している。
【0061】
誘導加熱調理器20の使用者が、操作手段12を介して、第1の加熱コイル4aは入力電力Paで、第2の加熱コイル4bは入力電力Pbで、加熱をするように指示すると、制御手段10は、第1及び第2の発振回路7a、7bを制御して第1及び第2のインバータ11a、11bの夫々の第1のスイッチング素子6a、6c及び第2のスイッチング素子6b、6dを駆動する。
【0062】
即ち、制御手段10の制御により、動作モード1では、第1のスイッチング素子6a、6cが第1の加熱コイル4aの入力電力がP1となるような導通比率X1で動作し、第2のスイッチング素子6b、6dが第2の加熱コイル4bの入力電力がP2となるような導通比率X2で動作する。
【0063】
更に、制御手段10の制御により、動作モード2では、第1のスイッチング素子6a、6cが第1の加熱コイル4aの入力電力がP3となるような導通比率X3で動作し、第2のスイッチング素子6b、6dが第2の加熱コイル4bの入力電力がP4となるような導通比率X4で動作する。
【0064】
動作モード1の動作時間をT1、動作モード2の動作時間をT2とする。動作時間T1の動作モード1と、動作時間T2の動作モード2とが交互に繰り返されるとすると、第1の加熱コイル4aの入力電力Paは、
Pa=P1×T1/(T1+T2)+P3×T2/(T1+T2)となる。
第2の加熱コイル4bの入力電力Pbは、
Pb=P2×T1/(T1+T2)+P4×T2/(T1+T2)となる。
【0065】
例えば、Pa=800W、Pb=500W、T1=10ms、T2=10msという入力電力は、P1=1200W、P2=400W、P3=400W、P4=600Wという組み合わせで実現される。
【0066】
制御手段10は、通常、動作周波数を変化させることで入力電流が所定値となるように第1及び第2の発振回路7a、7bを動作させる。即ち、制御手段10は、動作モード1では、第1の加熱コイル4aに対しては、通常、動作周波数を変化させて入力電流をI1とし入力電力をP1とするように制御する。第2の加熱コイル4bに対しても、通常、動作周波数を変化させて入力電流をI2とし入力電力をP2とするように制御する。
【0067】
しかしながら、入力電流検知回路8は、個々のコイルにおける電流を足し合わせた電流の値を検出するものであり、各コイルの入力電流を個別に検知することはできない。そこで、実施の形態2に係る誘導加熱調理器20では、入力電力の低い第2の加熱コイル4bの導通比率をX2に固定して、入力電流をI2と仮定する。第1の加熱コイル4aについては、制御手段10は、入力電流検知回路8の検知する電流が(I1+I2)となるように、フィードバック制御により第2の発信回路7bを介して導通比率を変化させる。
【0068】
この場合、第2の加熱コイル4bの入力電力については、フィードバック制御を行わないので、所望の入力電力に対する誤差が発生するが、入力電力そのものが小さいので誤差の影響は少ない。第1の加熱コイル4aの入力電力については、その入力電力値が大きいので、所望の入力電力P1が正確に得られるように制御手段10が入力電流のフィードバック制御を行う。
【0069】
動作モード2では、制御手段10は、第1の加熱コイル4aに対しては、通常、動作周波数を変化させて入力電流をI3とし入力電力をP3とするように制御する。第2の加熱コイル4bに対しても、通常、動作周波数を変化させて入力電流をI4とし入力電力をP4とするように制御する。しかしながら、前述の理由により、実施の形態2に係る誘導加熱調理器20ではこのような制御を行わない。
【0070】
即ち、実施の形態2に係る誘導加熱調理器20では、動作モード2では、入力電力の低い第1の加熱コイル4aの導通比率をX3に固定して、入力電流をI3と仮定する。第2の加熱コイル4bについては、制御手段10は、入力電流検知回路8の検出する電流が(I3+I4)となるように、フィードバック制御により第1の発振回路7aを介して導通比率を変化させる。この場合、第1の加熱コイル4aの入力電力については、フィードバック制御を行わないので、所望の入力電力に対する誤差が発生するが、入力電力そのものが小さいので誤差の影響は少ない。第2の加熱コイル4bの入力電力については、その入力電力値が大きいので、所望の入力電力P4が正確に得られるように制御手段10が入力電流のフィードバック制御を行う。
【0071】
(2.1.まとめ)
実施の形態2に係る誘導加熱調理器20は、上述のように、第1の加熱コイル4a及び第2の加熱コイル4bによる交互の動作において、動作モード1及び動作モード2を繰り返し、入力電流のフィードバック制御により各コイルの所望の入力電力を得て鍋を加熱する。複数の加熱コイルにより交互に加熱動作を行う実施の形態2に係る誘導加熱調理器20においては、入力電流検知回路8が一つであっても、個別のコイルへの入力電力を制御することができる。これにより、入力電流検知回路8に関する製造コストを抑えることができる。
【0072】
(その他の実施の形態)
本発明は、前述の実施の形態にのみ限定されるものではなく、様々な変形又は拡張が可能である。例えば、動作周波数や入力電力の目標値などについて、幾つかの値を示したが、それらの値は実施の形態に記載したものに限定されない。
【産業上の利用可能性】
【0073】
以上のように、本発明に係る誘導加熱調理器は、誘導加熱源である複数のインバータが同時に動作する場合、一つのみの入力電流検知回路によっても、入力電力を正確に制御できる。この原理は、調理器のみならず、誘導加熱源を備える機器全般に対して適用され得る。
【符号の説明】
【0074】
1・・・交流電源、
2・・・整流回路、
3・・・平滑コンデンサ、
4a・・・第1の加熱コイル、
4b・・・第2の加熱コイル、
6a、6c・・・第1のスイッチング素子、
6b、6d・・・第2のスイッチング素子、
8・・・入力電流検知回路、
10・・・制御手段、
11a・・・第1のインバータ、
11b・・・第2のインバータ、
20・・・誘導加熱調理器。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【国際調査報告】