JP4889371B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

この発明は、誘導加熱調理器、特に、商用電源を入力とし加熱コイルに高周波電流を発生させるインバータ回路と、商用電源を入力とし制御回路等に直流定電圧を供給するスイッチング電源とを備えた誘導加熱調理器に関するものである。

従来技術における誘導加熱調理器は、商用電源を入力とし加熱コイルに高周波電流を発生させるインバータ回路と、商用電源を入力とし制御回路等に直流定電圧を供給するスイッチング電源が同一筐体に含まれていた。
このような構成では、スイッチング電源で発生するスイッチングノイズがインバータ回路や加熱コイルに干渉し、誘導加熱調理器の使用時に調理鍋等の負荷から使用者に不快なうなり音が発生していた。

電子レンジにおいては、電子レンジ本体と別にノイズフィルタケースを設け、このケースの内部にノイズフィルタを設けることが既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、この従来技術は、誘導加熱調理器のスイッチングノイズに関する技術ではなく、上述した誘導加熱調理器についての課題を解決できるものではなかった。

実開平５−４３４９８号公報

この発明は、スイッチング電源で発生するスイッチングノイズがインバータ回路や加熱コイルに干渉することを防ぎ、誘導加熱調理器の使用時に負荷から発生する使用者にとって不快なうなり音を低減しようとするものである。

この発明に係る誘導加熱調理器では、加熱コイルと、整流回路と、前記整流回路に接続され前記加熱コイルに高周波電流を発生させるインバータ回路と、前記加熱コイルによる加熱を制御する制御回路とを有する本体ユニットと、前記制御回路に直流定電圧を供給するスイッチング電源と、商用電源と前記整流回路の間に接続される第１のノイズフィルタと、商用電源と前記スイッチング電源の間に接続される第２のノイズフィルタとを有するサブユニットを備え、前記本体ユニットの筐体はアースに接続された導電性磁性材料とするものである。

この発明によれば、筐体がアースに接続された導電性磁性材料である本体ユニットに加熱コイルおよびインバータ回路を配置し、スイッチング電源と第１および第２のノイズフィルタとをサブユニットに配置することにより、アースに接続された導電性磁性材料である本体ユニットの筐体によって第１および第２のノイズフィルタへの加熱コイルおよびインバータ回路による漏洩磁束と発熱を遮断することができ、しかも、サブユニットに配置された第１および第２のノイズフィルタが商用電源と整流回路の間および商用電源とスイッチング電源との間に設けられることにより、スイッチング電源で発生するノイズによる悪影響から加熱コイルおよびインバータ回路を確実に防護することができる。

実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１について説明する。図１は実施の形態１における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。

この発明による実施の形態１における誘導加熱調理器の構成を示す図１において、誘導加熱調理器は商用電源１３に接続されるノイズフィルタ４ａ，４ｂと、ノイズフィルタ４ａに接続される整流回路５と、整流回路５に接続されるインバータ回路２と、インバータ回路２に接続される加熱コイル１と、ノイズフィルタ４ｂに接続されるスイッチング電源３と、制御回路８と、操作部９と、表示部１０とを有する。
ノイズフィルタ４ａ，４ｂはインバータ回路２で発生するスイッチングノイズ、あるいは、スイッチング電源３で発生するスイッチングノイズが商用電源１３の電源ラインに漏洩することを防止する。
整流回路５は商用電源１３の交流を直流に変換する。インバータ回路２はスイッチング素子を数十ｋＨｚでスイッチングし加熱コイル１に高周波電流を発生させる。加熱コイル１に高周波電流を発生させることで調理鍋等の負荷底部に誘導電流が発生し負荷が加熱される。
スイッチング電源３はスイッチング素子を１００ｋＨｚ程度でスイッチングすることで商用電源電圧から制御回路８に供給する直流定電圧を生成する。制御回路８は操作部９からの情報とインバータ回路２からの情報に基づき、誘導加熱調理器の加熱を制御する。使用者は操作部９を操作することで調理時の火力調整を行う。表示部１０は操作部９あるいは制御回路８からの情報を基に火力を表示する。

加熱コイル１にはインバータ回路２によって数十ｋＨｚの高周波電流が発生する。この高周波電流に他の高周波成分が重畳すると調理鍋等の負荷から使用者にとって不快なうなり音が発生する場合がある。ここで、スイッチング電源３も高周波でスイッチングしているため、そのスイッチングノイズがインバータ回路２や加熱コイル１に干渉し、加熱コイル１に流れる数十ｋＨｚの高周波電流に重畳してしまうことがある。

この実施の形態１における誘導加熱調理器は、本体ユニット筐体１１を備えた本体ユニット６とサブユニット筐体１２を備えたサブユニット７から構成される。本体ユニット６はインバータ回路２と、加熱コイル１と、制御回路８と、操作部９と、表示部１０とを設けた本体ユニット筐体１１を有する。サブユニット７は第１のノイズフィルタ４ａと、第２のノイズフィルタ４ｂと、スイッチング電源３とを設けたサブユニット筐体１２を有する。ここで、本体ユニット筐体１１は鉄合金やアルミ合金などの導電磁性体を含むものとし、接地電位部分としてのアースに接続する。

スイッチング電源で発生するスイッチングノイズの干渉経路を考えると２経路考えられる。
第１の干渉経路は第２のノイズフィルタ４ｂ〜第１のノイズフィルタ４ａ〜整流回路５〜インバータ回路２〜加熱コイル１という電流ラインを通る経路である。先にも述べたようにノイズフィルタ４ａ，４ｂはスイッチングノイズを遮断するためのものであり、スイッチングノイズの高周波成分はノイズフィルタ４ａ，４ｂを通ることで著しく減衰させることができる。さらに、第１の干渉経路には第１のノイズフィルタ４ａと第２のノイズフィルタ４ｂの二つがあるため、スイッチング電源３で発生するスイッチングノイズはインバータ回路２と加熱コイル１まで達することはほとんど無い。
ノイズフィルタは熱や他の部品が発する漏洩磁束の影響によって、ノイズ遮断能力が低下する場合がある。誘導加熱調理器の発熱部品としては加熱コイル１とインバータ回路２がある。
しかし、この実施の形態１における構成では、加熱コイル１とインバータ回路２は第１のノイズフィルタ４ａと第２のノイズフィルタ４ｂと別ユニットに配置されるため、熱の影響を受けることは無い。
ノイズフィルタのノイズ遮断能力を低下させる漏洩磁束を発生する部品としては加熱コイル１がある（他の部品の漏洩磁束は小さいため、ノイズフィルタのノイズ遮断能力はほとんど低下しない）。
しかし、本体ユニット筐体１１は導電磁性体を含むものとし、接地電位部分としてのアースに接続されているため、加熱コイル１で発生する漏洩磁束は本体ユニット筐体１１によってシールドされ接地電位部分としてのアースに吸収される。そのため、ノイズフィルタ４ａ，４ｂは熱と他の部品が発する漏洩磁束の影響を受けないため、ノイズ遮断能力が低下することは無い。

第２の干渉経路はスイッチング電源３が周囲空間へ発する電磁波によるものである。この第２の干渉経路を防ぐため、従来の誘導加熱調理器はシールド板が必要であり、あるいは、スイッチング電源の配置に制約が生じていた。
しかし、この実施の形態１における構成では、サブユニット７に配置されるスイッチング電源３から発せられる電磁ノイズはインバータ回路２と加熱コイル１が配置される本体ユニット筐体１１によってシールドされるため、インバータ回路２と加熱コイル１に達することは無い。導電磁性体で構成される本体ユニット筐体１１は本体ユニット６とサブユニット７とのノイズ干渉を阻止するノイズ遮蔽手段としての機能を行うものである。

これにより、スイッチング電源３で発生するスイッチングノイズがインバータ回路２や加熱コイル１に干渉することを防ぎ、誘導加熱調理器の使用時に調理鍋等の負荷から発生する使用者にとって不快なうなり音を低減することができる。

この発明による実施の形態１によれば、加熱コイル１と、整流回路５と、前記整流回路５に接続され加熱コイル１に高周波電流を発生させるインバータ回路２と、前記加熱コイル１による加熱を制御する制御回路８とを有する本体ユニット６、前記制御回路８に直流定電圧を供給するスイッチング電源３と、商用電源１３と前記整流回路５の間に接続される第１のノイズフィルタ４ａと、商用電源１３と前記スイッチング電源３の間に接続される第２のノイズフィルタ４ｂとを有するサブユニット７を備え、前記本体ユニット６を構成し前記加熱コイル１および前記インバータ回路２を収容する本体ユニット筐体１１を接地電位部分に接続された導電磁性体で形成し前記本体ユニット６と前記サブユニット７とのノイズ干渉を阻止するノイズ遮蔽手段を設けたので、スイッチング電源で発生するスイッチングノイズがインバータ回路や加熱コイルに干渉することを防ぎ、誘導加熱調理器の使用時に調理鍋等の負荷から発生する使用者にとって不快なうなり音を低減することができる。

実施の形態２．
この発明による実施の形態２を図２から図４までについて説明する。図２は実施の形態２における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。図３は実施の形態２における誘導加熱調理器の構成を説明する斜視図である。図４は実施の形態２における誘導加熱調理器の他の構成を示すブロック図である。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

この発明による実施の形態２における誘導加熱調理器の構成を示す図２において、実施の形態１と異なる点は本体ユニット６が複数のインバータ回路２ａ，２ｂと複数の加熱コイル１ａ，１ｂを有することである。第１のインバータ回路２ａは整流回路５に接続され第１の加熱コイル１ａに高周波電流を発生させる。第２のインバータ回路２ｂは整流回路５に接続され第２の加熱コイル１ｂに高周波電流を発生させる。第１の加熱コイル１ａは調理鍋等の第１の負荷を加熱し、第２の加熱コイル１ｂは他の調理鍋等の第２の負荷を加熱する、あるいは、第１の加熱コイルと第２の加熱コイルで共通の調理鍋等の同一の負荷を加熱する。

先にも述べたように従来の誘導加熱調理器ではスイッチング電源３で発生するスイッチングノイズがインバータ回路や加熱コイルに干渉することを防ぐため、スイッチング電源とインバータ回路と加熱コイルの配置に制約があった。特に、複数の加熱コイルと複数のインバータ回路を有する誘導加熱調理器ではその制約は非常に大きなものとなっていた。
そこで、この実施の形態２のように、インバータ回路２ａ，２ｂと、加熱コイル１ａ，１ｂと、制御回路８と、整流回路５と、操作部９と、表示部１０とを有し、導電磁性体を有する筐体１１で覆われた本体ユニット６と、第１のノイズフィルタ４ａと、第２のノイズフィルタ４ｂと、スイッチング電源３とを有するサブユニット７で誘導加熱調理器を構成することでスイッチング電源３とインバータ回路２ａ，２ｂと加熱コイル１ａ，１ｂの配置の制約は著しく低減する。

図３は複数の加熱コイル１の配置が異なる様な製品のバリエーションを増やす場合を説明する斜視図である。複数の加熱コイル１の配置が異なる製品としては加熱コイル１が左右に並んでいる場合、加熱コイル１が前後に並んでいる場合、複数の加熱コイル１の大きさが異なる場合などが考えられる。
このように複数の加熱コイル１の配置が異なる製品において、複数の加熱コイルの配置が異なる本体ユニット６のバリエーションを増やし、１種類のサブユニット７と組み合わせる。スイッチング電源３がインバータ回路２と加熱コイル１とを有する本体ユニット６と別ユニットであるため、インバータ回路２と加熱コイル１の配置の制約は少なくなるため、複数の加熱コイル１の配置が異なる本体ユニット６のバリエーションを容易に増やすことができる。

なお、上記実施形態では第２のインバータ回路２ｂは第１のインバータ回路２ａと同様に整流回路５に接続されているが、図４に示すように、第２のインバータ回路４ｂが第２の整流回路５ｂと接続され、第２の整流回路５ｂは第３のノイズフィルタ４ｃに接続され、第３のノイズフィルタ４ｃは商用電源１３に接続される構成であっても良い。

この発明による実施の形態２によれば、実施の形態１における構成において、前記本体ユニット６は、複数の加熱コイル１ａ，１ｂと、複数のインバータ回路２ａ，２ｂとを有するので、複数の負荷の加熱が行える多口誘導加熱調理器でもスイッチング電源３で発生するスイッチングノイズがインバータ回路２ａ，２ｂや加熱コイル１ａ，１ｂに干渉することを防げるとともに、誘導加熱調理器の使用時に調理鍋等の負荷から発生する使用者に不快なうなり音を低減することができ、しかも、加熱コイルとインバータ回路の配置の制約が少なくなり、製品バリエーションを増やすことが容易となる。

実施の形態３．
この発明による実施の形態３を図５について説明する。図５は実施の形態３における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１または実施の形態２における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

この発明による実施の形態３における誘導加熱調理器の構成を示す図５において、実施の形態１および実施の形態２と異なる点は商用電源とノイズフィルタの間にサージ吸収回路１４が接続されることである。
サージ吸収回路１４は商用電源１３の電源ラインに急峻な電圧サージが生じた場合に製品が故障することを防ぐためのものである。大電圧大電流が発生するインバータ回路２はこの急峻な電圧サージによって回路が誤動作し、故障が発生しやすい。

この実施の形態３では、商用電源１３の直後にサージ吸収回路１４が接続され、その後ノイズフィルタ４ａ，４ｂが接続されるため、商用電源１３の電源ラインに発生した急峻な電圧サージはインバータ回路２を配する本体ユニット６に生じることは無い。
そのため、商用電源１３の電源ラインに生じる急峻な電圧サージの影響を受けない安定な動作が可能となる。また、商用電源１３の電源ラインに生じた急峻な電圧サージによる故障は主にサブユニット７のみとなるため、交換修理が容易となる。

この発明による実施の形態３によれば、実施の形態１または実施の形態２における構成において、前記サブユニット７は、誘導加熱調理器が接続される商用電源１３とノイズフィルタ４ａ，４ｂの間にサージ吸収回路１４を有するので、商用電源に生じるサージの影響を受けずに安定な動作が可能となるとともに、交換修理が容易となる。

この発明による実施の形態１における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。 この発明による実施の形態２における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。 この発明による実施の形態２における誘導加熱調理器の構成を説明する斜視図である。 この発明による実施の形態２における誘導加熱調理器の他の構成を示すブロック図である。 この発明による実施の形態３における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ 加熱コイル、２，２ａ，２ｂ インバータ回路、３ スイッチング電源、４，４ａ，４ｂ ノイズフィルタ、５，５ａ，５ｂ 整流回路、６ 本体ユニット、７ サブユニット、８ 制御回路、９ 操作部、１０ 表示部、１１ 本体ユニット筐体、１２ サブユニット筐体、１３ 商用電源、１４ サージ吸収回路、１５ アース。

Claims (3)

1. 加熱コイルと、整流回路と、前記整流回路に接続され前記加熱コイルに高周波電流を発生させるインバータ回路と、前記加熱コイルによる加熱を制御する制御回路とを有する本体ユニットと、前記制御回路に直流定電圧を供給するスイッチング電源と、商用電源と前記整流回路の間に接続される第１のノイズフィルタと、商用電源と前記スイッチング電源の間に接続される第２のノイズフィルタとを有するサブユニットを備え、前記本体ユニットの筐体はアースに接続された導電性磁性材料とすることを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 前記本体ユニットは、複数の加熱コイルと、複数のインバータ回路とを有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。
3. 前記サブユニットは、誘導加熱調理器が接続される商用電源とノイズフィルタの間にサージ吸収回路を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘導加熱調理器。

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