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JP6925890B2 - Electromagnetic induction rice cooker - Google Patents
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Description

本発明は、電磁誘導炊飯器に関するものである。 The present invention relates to an electromagnetic induction rice cooker.

近年、炊飯器の内釜を加熱する加熱手段として高周波電磁誘導装置を採用した炊飯器が主流となっている。電磁誘導方式の炊飯器の場合、加熱コイルによる高周波磁界によって内釜に渦電流を発生させ、この電流によるジュール熱を利用して内釜を発熱させるものである。加熱コイルは内釜の下部に平面状に設けられている。加熱コイルが発生する誘導磁界は加熱コイルの直上部に集中するため、沸騰する箇所も局所的に集中している。局所的に集中して沸騰した場合、局所部から上方に向かい沸騰するため、米全体に温度バラツキが発生し、炊きムラが生じる課題があった。 In recent years, rice cookers that employ a high-frequency electromagnetic induction device as a heating means for heating the inner pot of the rice cooker have become mainstream. In the case of an electromagnetic induction type rice cooker, an eddy current is generated in the inner pot by a high frequency magnetic field generated by a heating coil, and Joule heat generated by this current is used to generate heat in the inner pot. The heating coil is provided in a flat shape at the bottom of the inner pot. Since the induced magnetic field generated by the heating coil is concentrated immediately above the heating coil, the boiling point is also locally concentrated. When the rice is locally concentrated and boiled, it boils upward from the local part, so that there is a problem that temperature variation occurs throughout the rice and uneven cooking occurs.

このような課題を解決するために、例えば特開2013-252168号公報(特許文献1)に記載の技術が提案されている。特許文献1には、鍋の底面に配置され、鍋を加熱する誘導磁界を発生される平面形状の加熱コイルと、加熱コイルに高周波電流を印加するインバータと、インバータを制御する制御手段とを備え、鍋の底面における加熱コイルと対向していない内周部を内面に向かって凸形状にした構成が開示されている。特許文献1では、局所的に集中する沸騰泡が鍋の底面に凸形状に沿って移動する経路を確保し、加熱コイル直上部で発生し上方に向かう沸騰泡と、鍋の底面の凸形状に沿って移動する経路に分散させることにより、特定の場所に水分が集中することを防ぐようにしている。 In order to solve such a problem, for example, the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-252168 (Patent Document 1) has been proposed. Patent Document 1 includes a planar heating coil arranged on the bottom surface of the pot and generating an induced magnetic field for heating the pot, an inverter that applies a high-frequency current to the heating coil, and a control means for controlling the inverter. Disclosed is a configuration in which the inner peripheral portion of the bottom surface of the pot, which does not face the heating coil, is convex toward the inner surface. In Patent Document 1, a path for locally concentrated boiling bubbles to move along a convex shape to the bottom surface of the pot is secured, and the boiling bubbles generated immediately above the heating coil and upward are formed into the convex shape of the bottom surface of the pot. By dispersing it in the path that moves along it, it prevents water from concentrating in a specific place.

特開2013-252168号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-252168

特許文献1では、加熱コイルが対向していない鍋の底面の内周部を内面に向かって凸形状にして沸騰泡を分散させるようにしているが、加熱コイルが発生する誘導磁界は加熱コイルの内周部近傍に集中してしまうため、鍋底面の径方向外側では加熱コイルが発生する誘導磁界が小さく、十分な発熱力を得ることができない。このため、特許文献1に記載の技術においては米の炊きムラを解消することが困難であった。 In Patent Document 1, the inner peripheral portion of the bottom surface of the pot to which the heating coil does not face is made convex toward the inner surface to disperse the boiling bubbles, but the induced magnetic field generated by the heating coil is that of the heating coil. Since it is concentrated in the vicinity of the inner peripheral portion, the induced magnetic field generated by the heating coil is small on the radial outer side of the bottom surface of the pot, and sufficient heat generation force cannot be obtained. Therefore, it has been difficult to eliminate uneven cooking of rice with the technique described in Patent Document 1.

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、米の炊きムラを低減できる電磁誘導炊飯器を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an electromagnetic induction rice cooker capable of solving the above-mentioned problems and reducing uneven cooking of rice.

上記目的を達成するために本発明の特徴とするところは、本体に着脱自在に収納された内釜と、前記内釜の下方に配置された加熱コイルと、前記加熱コイルに電力を供給するインバータ基板とを備え、前記内釜の底部には非磁性金属層を形成し、前記内釜と前記非磁性金属層との間には厚さの異なる複数の磁性体層を形成し、前記内釜は底部が円形状に形成されており、前記複数の磁性体層は周方向に厚さが異なるように形成し、前記複数の磁性体層は、厚い第1の磁性体層及び薄い第2の磁性体層を含み、加熱コイル電流が低い状態では、前記第1の磁性体層及び前記第2の磁性体層は磁気飽和する領域がなく、加熱コイル電流が増加すると、前記第2の磁性体層が磁気飽和を起こし、磁束が通らなくなり、前記第1の磁性体層に磁束が鎖交することにある。 In order to achieve the above object, the features of the present invention are an inner pot detachably housed in the main body, a heating coil arranged below the inner pot, and an inverter that supplies power to the heating coil. and a substrate, the bottom of the kiln to form a non-magnetic metal layer, forming a plurality of magnetic layers having different thicknesses between the inner pot and the non-magnetic metal layer, said hook The bottom is formed in a circular shape, the plurality of magnetic material layers are formed so as to have different thicknesses in the circumferential direction, and the plurality of magnetic material layers are a thick first magnetic material layer and a thin second magnetic material layer. When the heating coil current is low and the heating coil current is low, the first magnetic layer and the second magnetic layer do not have a magnetically saturated region, and when the heating coil current increases, the second magnetic material is included. The layer causes magnetic saturation, the magnetic flux does not pass through, and the magnetic flux interlinks with the first magnetic material layer .

本発明によれば、内釜の発熱分布を変えることができるので、米の炊きムラを低減できる電磁誘導炊飯器を提供することができる。 According to the present invention, since the heat generation distribution of the inner pot can be changed, it is possible to provide an electromagnetic induction rice cooker capable of reducing uneven cooking of rice.

本発明の第1実施例に係る電磁誘導加熱炊飯器を四分割した構造図である。It is a structural drawing which divided into four the electromagnetic induction heating rice cooker which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第1実施例に係る内釜1の底面の断面構造図である。It is sectional drawing of the bottom surface of the inner pot 1 which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第1実施例に係る内釜1の底部の平面図である。It is a top view of the bottom part of the inner pot 1 which concerns on 1st Example of this invention. 磁性体の厚さと飽和磁束の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the thickness of a magnetic material and the saturation magnetic flux. 本発明の第1実施例に係る加熱コイル電流と磁束の動作波形を示す図である。It is a figure which shows the operation waveform of the heating coil current and the magnetic flux which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第1実施例に係る低電流時の磁束経路を示す動作図である。It is an operation diagram which shows the magnetic flux path at the time of low current which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第1実施例に係る中電流時の磁束経路を示す動作図である。It is an operation diagram which shows the magnetic flux path at the time of the medium current which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第1実施例に係る大電流時の磁束経路を示す動作図である。It is an operation diagram which shows the magnetic flux path at the time of a large current which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第1実施例に係る炊飯工程図である。It is a rice cooking process diagram which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第1実施例に係る電磁誘導炊飯器のインバータ回路と制御回路の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the inverter circuit and the control circuit of the electromagnetic induction rice cooker which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施例に係るIGBT41及びIGBT42の動作波形を示す図である。It is a figure which shows the operation waveform of the IGBT 41 and the IGBT 42 which concerns on the 1st Example of this invention. 本発明の第1実施例に係るインバータ駆動周波数と入力電力の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the inverter drive frequency and the input power which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施例に係る内釜構造の断面図である。It is sectional drawing of the inner pot structure which concerns on 2nd Example of this invention. 本発明の第3実施例に係る内釜底部の平面図である。It is a top view of the inner pot bottom part which concerns on 3rd Example of this invention. 本発明の第4実施例に係る内釜の断面図である。It is sectional drawing of the inner pot which concerns on 4th Example of this invention. フェライトの磁界H、磁束密度B及び比透磁率μの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the magnetic field H of ferrite, the magnetic flux density B, and the relative magnetic permeability μ. 本発明の第4実施例に係る中電力時の加熱コイル電流及び磁束密度の動作波形を示す図である。It is a figure which shows the operation waveform of the heating coil current and the magnetic flux density at the time of medium power which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施例に係る大電力時の加熱コイル電流及び磁束密度の動作波形を示す図である。It is a figure which shows the operation waveform of the heating coil current and the magnetic flux density at the time of high power which concerns on 4th Example of this invention. 本発明の第5実施例に係る電磁誘導炊飯器のインバータ回路と制御回路の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the inverter circuit and the control circuit of the electromagnetic induction rice cooker which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施例に係るIGBT52と加熱コイル電流の動作波形を示す図である。It is a figure which shows the operation waveform of the IGBT 52 and the heating coil current which concerns on 5th Example of this invention. 本発明の第5実施例に係るインバータ駆動周波数と入力電力の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the inverter drive frequency and the input power which concerns on 5th Embodiment of this invention.

以下、図面を用いながら本発明の実施例を説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の第1実施例を添付の図面を用いて説明する。図1は本発明の第1実施例に係る電磁誘導加熱炊飯器を四分割した構造図である。電磁誘導炊飯器10は、図示しない上部が開口した有底円筒状の本体に、内釜1が着脱自在に収納され、本体及び内釜1の上部が蓋で覆われている。内釜1の下方には渦巻状に巻回した加熱コイル2を配置し、加熱コイル2の下方には棒状のフェライト3を放射上に配置している。フェライト3の下にはシールド板4を配置している。加熱コイル2に高周波電流を供給するインバータ基板5はシールド板4の下方に配置される。加熱コイル2からの放射磁界はシールド板4により遮蔽してインバータ基板5の誤動作を防止している。インバータ基板5にはダイオードブリッジ、IGBTなどの半導体素子とダイオードブリッジやIGBTを冷却する放熱フィン、IGBTを駆動する電源部品が搭載されている。 The first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a structural diagram of the electromagnetic induction heating rice cooker according to the first embodiment of the present invention divided into four parts. In the electromagnetic induction rice cooker 10, the inner pot 1 is detachably housed in a bottomed cylindrical body (not shown) having an open upper part, and the main body and the upper part of the inner pot 1 are covered with a lid. A spirally wound heating coil 2 is arranged below the inner pot 1, and a rod-shaped ferrite 3 is radiantly arranged below the heating coil 2. A shield plate 4 is arranged under the ferrite 3. The inverter board 5 that supplies a high frequency current to the heating coil 2 is arranged below the shield plate 4. The radiated magnetic field from the heating coil 2 is shielded by the shield plate 4 to prevent the inverter board 5 from malfunctioning. The inverter board 5 is equipped with semiconductor elements such as a diode bridge and an IGBT, heat radiation fins for cooling the diode bridge and the IGBT, and power supply components for driving the IGBT.

図2に本発明の第1実施例に係る内釜1の底部の断面構造図を示す。内釜1は金属材料で構成されている。金属材料として、内釜1は例えばアルミニウム材と鉄材とのクラッド材にて構成されている。内釜1の最内面層はアルミニウム層11で形成され、その表面には磁性体層12が形成され、最外表面には非磁性金属層13が形成されている。内釜1はアルミニウム層11、磁性体層12、非磁性金属層13の3層構造で構成されている。内釜1の下方には加熱コイル2が配置される。内釜1の内面層は熱伝導がよく軽量な材質が望ましいことから、本実施例ではアルミニウムを用いている。磁性体層12は透磁率が高く、磁気飽和を発生する材料が望ましいことから、本実施例ではフェライトを用いている。最外表面層の非磁性金属層13は、磁性体層12の防錆と発熱部を兼ねる材料となる。錆びにくい材料としてはアルミニウムなどの非磁性金属が望ましいが、アルミニウムは電気抵抗が小さく、電磁誘導加熱には不向きであるため、本実施例ではアルミニウムにシリコンを添加したAlSiを用いている。AlSiはアルミニウムに比べ電気抵抗が大きくなり、層の厚さを薄く形成することで誘導加熱が可能になる。 FIG. 2 shows a cross-sectional structural view of the bottom of the inner pot 1 according to the first embodiment of the present invention. The inner pot 1 is made of a metal material. As a metal material, the inner pot 1 is made of, for example, a clad material of an aluminum material and an iron material. The innermost surface layer of the inner pot 1 is formed of an aluminum layer 11, a magnetic material layer 12 is formed on the surface thereof, and a non-magnetic metal layer 13 is formed on the outermost surface. The inner pot 1 is composed of a three-layer structure of an aluminum layer 11, a magnetic material layer 12, and a non-magnetic metal layer 13. A heating coil 2 is arranged below the inner pot 1. Since it is desirable that the inner surface layer of the inner pot 1 is made of a lightweight material having good heat conduction, aluminum is used in this embodiment. Since the magnetic material layer 12 has a high magnetic permeability and a material that generates magnetic saturation is desirable, ferrite is used in this embodiment. The non-magnetic metal layer 13 of the outermost surface layer is a material that also serves as a rust preventive and a heat generating portion of the magnetic material layer 12. A non-magnetic metal such as aluminum is desirable as a material that does not easily rust, but since aluminum has low electrical resistance and is not suitable for electromagnetic induction heating, AlSi in which silicon is added to aluminum is used in this embodiment. AlSi has a higher electrical resistance than aluminum, and induction heating is possible by forming the layer thickness thinner.

図2において、内釜1と非磁性金属層13との間に形成された磁性体層12は、内釜1の底部に厚さt1、t2、t3のそれぞれ異なる厚さで形成されている。t1、t2、t3の厚さの関係はt3>t1>t2となっている。また、本実施例の内釜1の底部は円形状に形成されており、磁性体層12は内釜中心から径方向外側に向かってt1、t2、t3の順に配置されている。そして径方向外側に位置する層t3が最も厚く、次に内釜1の中心側の層t1が厚い。すなわち、内釜1の底部には、径方向に厚さが異なる磁性体層が形成されている。そして、磁性体層12は径方向外側と内釜1中心の間に位置する中間部の層t2が最も薄く構成されている。内釜1の各層の厚さはアルミニウム層11が約2mm程度、磁性体層12が0.1mm〜0.5mm程度、非磁性金属層13(AlSi層)が0.05mm〜0.2mm程度となっている。本実施例では厚さの異なる層を3つ形成しているが、層の数は3つに限られるものではない。厚さの異なる磁性体層を少なくとも2つ以上(複数)形成することが好ましい。 In FIG. 2, the magnetic material layer 12 formed between the inner pot 1 and the non-magnetic metal layer 13 is formed on the bottom of the inner pot 1 with different thicknesses t1, t2, and t3. The relationship between the thicknesses of t1, t2, and t3 is t3> t1> t2. Further, the bottom portion of the inner pot 1 of this embodiment is formed in a circular shape, and the magnetic material layer 12 is arranged in the order of t1, t2, t3 from the center of the inner pot toward the outer side in the radial direction. The layer t3 located on the outer side in the radial direction is the thickest, and then the layer t1 on the center side of the inner pot 1 is the thickest. That is, magnetic layers having different thicknesses in the radial direction are formed on the bottom of the inner pot 1. The magnetic layer 12 has the thinnest layer t2 in the intermediate portion located between the outer side in the radial direction and the center of the inner pot 1. The thickness of each layer of the inner pot 1 is about 2 mm for the aluminum layer 11, about 0.1 mm to 0.5 mm for the magnetic material layer 12, and about 0.05 mm to 0.2 mm for the non-magnetic metal layer 13 (AlSi layer). In this embodiment, three layers having different thicknesses are formed, but the number of layers is not limited to three. It is preferable to form at least two (plurality) magnetic layers having different thicknesses.

図3に本発明の第1実施例に係る内釜1の底部の平面図を示す。図3に示すように内釜1の底部は、磁性体層12の厚みの違いにより、同心円状に異なるパターンが形成されている。磁性体層12のパターンは円形状になっており、径方向外側より厚みt3の第1の磁性体層12a、厚みt2の第2の磁性体層12b、厚みt1の第3の磁性体層12cと配列されている。円形状の内釜1の底部には、それぞれ径方向に厚さが異なる複数の磁性体層(第1の磁性体層12a、第2の磁性体層12b、第3の磁性体層12c)が形成されている。そして、本実施例では径方向外側に位置する第1の磁性体層12aを径方向内側に位置する第2の磁性体層12b,第3の磁性体層12cより厚く形成している。また、第3の磁性体層12cは第2の磁性体層12bより厚く形成している。 FIG. 3 shows a plan view of the bottom of the inner pot 1 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, different patterns are formed concentrically on the bottom of the inner pot 1 due to the difference in the thickness of the magnetic material layer 12. The pattern of the magnetic material layer 12 has a circular shape, and the first magnetic material layer 12a having a thickness t3, the second magnetic material layer 12b having a thickness t2, and the third magnetic material layer 12c having a thickness t1 from the outside in the radial direction. Are arranged as. At the bottom of the circular inner pot 1, a plurality of magnetic material layers (first magnetic material layer 12a, second magnetic material layer 12b, third magnetic material layer 12c) having different thicknesses in the radial direction are formed. It is formed. In this embodiment, the first magnetic material layer 12a located on the outer side in the radial direction is formed thicker than the second magnetic material layer 12b and the third magnetic material layer 12c located on the inner side in the radial direction. Further, the third magnetic material layer 12c is formed thicker than the second magnetic material layer 12b.

アルミニウム層11、磁性体層12、非磁性金属層13はめっきや溶射等の表面処理にて形成されている。厚みの異なる磁性体層12の形成にあたっては、吹き付け位置や吹き付け時間に変化を加えたり、マスキング等を利用して形成する。 The aluminum layer 11, the magnetic material layer 12, and the non-magnetic metal layer 13 are formed by surface treatment such as plating or thermal spraying. When forming the magnetic layer 12 having different thicknesses, the spraying position and the spraying time are changed, or masking or the like is used to form the magnetic layer 12.

図4に磁性体の厚さと飽和磁束の関係を示す。鉄などの強磁性体は飽和磁束が大きく、厚みを薄くしても飽和磁束は大きい。一方、磁気デバイスのフェライト等では厚みによる飽和磁束が大きく変化するため、内釜1の底の厚みを変えることにより磁気飽和領域を制御することができる。 FIG. 4 shows the relationship between the thickness of the magnetic material and the saturation magnetic flux. Ferromagnets such as iron have a large saturation magnetic flux, and even if the thickness is reduced, the saturation magnetic flux is large. On the other hand, in ferrite or the like of a magnetic device, the saturation magnetic flux changes greatly depending on the thickness, so the magnetic saturation region can be controlled by changing the thickness of the bottom of the inner pot 1.

図5に本発明の第1実施例に係る加熱コイル電流と磁束の動作波形を示す。図5はインバータ駆動周波数25kHzにおける加熱コイル電流と磁束密度の変化を示している。図中、飽和磁束(t1)とあるのは、図2における磁性体層12のt1の位置における飽和磁束を示すものであり、また飽和磁束(t2)とあるのは、磁性体層12のt2の位置における飽和磁束を示すものである。磁性体層12としては、厚みによって飽和磁束が変化するフェライトを用いている。コイルには最大約10Aの交流電流が流れている。破線で示した磁束は、コイル電流の大きさに比例して変化する。 FIG. 5 shows the operating waveforms of the heating coil current and the magnetic flux according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 shows changes in the heating coil current and the magnetic flux density at an inverter drive frequency of 25 kHz. In the figure, the saturation magnetic flux (t1) indicates the saturation magnetic flux at the position of t1 of the magnetic material layer 12 in FIG. 2, and the saturation magnetic flux (t2) is t2 of the magnetic material layer 12. It shows the saturation magnetic flux at the position of. As the magnetic material layer 12, ferrite whose saturation magnetic flux changes depending on the thickness is used. An alternating current of up to about 10 A is flowing through the coil. The magnetic flux shown by the broken line changes in proportion to the magnitude of the coil current.

図6に本発明の第1実施例に係る低電流時の磁束経路を示す。低電流領域においては、図5の飽和磁束(t2)以下であるため、全ての磁性体層12が磁気飽和せず、磁束は釜底全体の磁性体層12を通るため、内釜表面全体のAlSi層全体で発熱する。 FIG. 6 shows a magnetic flux path at a low current according to the first embodiment of the present invention. In the low current region, since it is equal to or less than the saturation magnetic flux (t2) in FIG. 5, all the magnetic material layers 12 are not magnetically saturated, and the magnetic flux passes through the magnetic material layer 12 of the entire pot bottom, so that the entire inner pot surface is covered. Heat is generated in the entire AlSi layer.

図7に本発明の第1実施例に係る中電流時の磁束経路を示す。図5に示す中電流領域になると、飽和磁束(t2)より大きくなるめ、磁性体層12のt2領域が磁気飽和を起こし急激に磁束密度が低下する。これにより図7に示すように中電力では最も薄い磁性体層12のt2領域で磁気飽和が発生し、磁束が通らなくなる。このため、その表面のAlSi層での発熱が低下し、磁性体層12のt1及びt3領域の表面のAlSi層で発熱する。 FIG. 7 shows the magnetic flux path at the time of medium current according to the first embodiment of the present invention. In the medium current region shown in FIG. 5, the magnetic flux density becomes larger than the saturation magnetic flux (t2), so that the t2 region of the magnetic material layer 12 undergoes magnetic saturation and the magnetic flux density drops sharply. As a result, as shown in FIG. 7, magnetic saturation occurs in the t2 region of the thinnest magnetic material layer 12 at medium power, and magnetic flux does not pass through. Therefore, the heat generation in the AlSi layer on the surface is reduced, and the heat is generated in the AlSi layer on the surface of the t1 and t3 regions of the magnetic material layer 12.

図8に本発明の第1実施例に係る大電流時の磁束経路を示す。図8の大電流時においては、飽和磁束(t1)を超えるため、磁性体層12のt1、t2領域が磁気飽和し、磁性体層12のt3領域にのみ磁束が通る。このため磁性体層12のt3領域の表面AlSi層が発熱する。このように制御回路45により電磁誘導インバータ回路30を制御して(図10)、加熱コイル電流の大きさを変化させることにより発熱分布が変化し発熱領域を分散できるので、米の炊きムラを抑制することができる。 FIG. 8 shows the magnetic flux path at the time of a large current according to the first embodiment of the present invention. At the time of a large current in FIG. 8, since the saturation magnetic flux (t1) is exceeded, the t1 and t2 regions of the magnetic material layer 12 are magnetically saturated, and the magnetic flux passes only through the t3 region of the magnetic material layer 12. Therefore, the surface AlSi layer in the t3 region of the magnetic material layer 12 generates heat. By controlling the electromagnetic induction inverter circuit 30 by the control circuit 45 in this way (FIG. 10) and changing the magnitude of the heating coil current, the heat generation distribution can be changed and the heat generation region can be dispersed, so that uneven cooking of rice can be suppressed. can do.

次に本実施例を炊飯工程に適用した一例について図9を用いて説明する。図9は本発明の第1実施例に係る炊飯工程図である。炊飯工程には、吸水工程、加熱工程、蒸らし工程に分けられる。米のでんぷんは、米粒の外側から中心部の細胞まで詰まっており、吸水せずに加熱をすると、米粒の表面側からご飯に変化していくため、中は硬いままになってしまう。このため、あらかじめ米を水に漬けて中心部のでんぷんまで十分に水分を吸収させるのが望ましい。通常、米に水分を吸収させる時間としては、夏場で30分、冬場で60分が理想とされている。しかし、状況によっては短時間で炊飯を行う必要が生じる。そこで、炊飯器には短時間で米に水分を吸収させる吸水工程が備えられている。短時間で米に吸水させるには、でんぷんの糊化温度(約60℃)を超えない高温で行うのが望ましく、加熱コイル2に中電流を供給し、中電力で加熱する。吸水工程終了後、加熱工程に移行する。加熱工程では急速に水の沸騰状態まで加熱し、でんぷんの湖化を促進させ一気に炊き上げるため加熱コイル2に大電流を供給し、大電力で加熱する。この時、内釜1はt3の領域(図3の磁性体層12aの領域)、すなわち内釜1の底面外側部分が加熱する。大電力時の加熱は局所的になるが、内釜1の外側部分では、沸騰泡と共に米が内釜1の側壁に沿って上昇し、内釜1の上部に到達後、内釜1の中心方向に移動する。この動作を繰り返すことにより、内釜1内で米の対流が発生し、米全体が加熱され、米の炊きムラを抑制することができる。加熱工程終了後、蒸らし工程に移行する。加熱工程だけでは、米表面に水分が多く残っており、内部までしっかりと浸透させることができない。そこで、蒸らし工程により、表面の水分を内部に浸透させるため、低電力で加熱する。この時、内釜1の底面全体が加熱されるので、米の水分分布を均等にすることができる。本実施例によれば、加熱電力(加熱コイル電流)により発熱分布を変化させることができ、炊飯工程に適した加熱を実現することが可能になる。 Next, an example in which this embodiment is applied to the rice cooking process will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a rice cooking process diagram according to the first embodiment of the present invention. The rice cooking process is divided into a water absorption process, a heating process, and a steaming process. Rice starch is clogged from the outside to the cells in the center of the rice grain, and when heated without absorbing water, it changes from the surface side of the rice grain to rice, so the inside remains hard. For this reason, it is desirable to soak the rice in water in advance so that the starch in the center is sufficiently absorbed with water. Normally, the ideal time for rice to absorb water is 30 minutes in the summer and 60 minutes in the winter. However, depending on the situation, it may be necessary to cook rice in a short time. Therefore, the rice cooker is provided with a water absorption process that allows rice to absorb water in a short time. In order to allow rice to absorb water in a short time, it is desirable to carry out the process at a high temperature not exceeding the gelatinization temperature (about 60 ° C.) of starch, and a medium current is supplied to the heating coil 2 to heat the rice with medium power. After the water absorption process is completed, the process proceeds to the heating process. In the heating step, water is rapidly heated to a boiling state, and a large current is supplied to the heating coil 2 to promote the formation of starch into a lake and the starch is cooked at once, and the starch is heated with a large amount of electric power. At this time, in the inner pot 1, the region t3 (the region of the magnetic material layer 12a in FIG. 3), that is, the outer portion of the bottom surface of the inner pot 1 is heated. Heating at high power is local, but in the outer part of the inner pot 1, rice rises along the side wall of the inner pot 1 together with boiling bubbles, reaches the upper part of the inner pot 1, and then the center of the inner pot 1. Move in the direction. By repeating this operation, convection of rice is generated in the inner pot 1, the whole rice is heated, and uneven cooking of rice can be suppressed. After the heating process is completed, the process proceeds to the steaming process. Only in the heating process, a large amount of water remains on the surface of the rice, and it is not possible to penetrate the rice firmly into the inside. Therefore, in order to allow the moisture on the surface to permeate into the inside by the steaming step, it is heated with low electric power. At this time, since the entire bottom surface of the inner pot 1 is heated, the water distribution of the rice can be made uniform. According to this embodiment, the heat generation distribution can be changed by the heating power (heating coil current), and it becomes possible to realize heating suitable for the rice cooking process.

次にこれらを実現するための電磁誘導インバータ回路30の構成を説明する。図10は、本発明の第1実施例に係る電磁誘導炊飯器のインバータ回路と制御回路の関係を示す図である。 Next, the configuration of the electromagnetic induction inverter circuit 30 for realizing these will be described. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the inverter circuit and the control circuit of the electromagnetic induction rice cooker according to the first embodiment of the present invention.

整流回路32は商用電源31から供給される交流を整流して、直流としてフィルタ回路33を介して電流共振インバータ部34に出力する。フィルタ回路33は整流回路32が整流した直流を平滑化する。フィルタ回路33の出力である正極端子のノードpと負極端子のノードnとの間には、電流共振インバータ部34が接続される。高周波インバータである電流共振インバータ部34は、IGBT41とIGBT42とが直列接続されたハーフブリッジ回路に、共振回路36の加熱コイル35が接続されて構成される。 The rectifier circuit 32 rectifies the alternating current supplied from the commercial power supply 31 and outputs it as direct current to the current resonance inverter unit 34 via the filter circuit 33. The filter circuit 33 smoothes the direct current rectified by the rectifier circuit 32. A current resonance inverter unit 34 is connected between the node p of the positive electrode terminal and the node n of the negative electrode terminal, which are the outputs of the filter circuit 33. The current resonance inverter unit 34, which is a high-frequency inverter, is configured by connecting the heating coil 35 of the resonance circuit 36 to a half-bridge circuit in which the IGBT 41 and the IGBT 42 are connected in series.

上アームのIGBT41(第1の半導体スイッチング素子)には、逆並列にダイオードD1(第1のダイオード)が接続され、並列にスナバコンデンサ43(第1のスナバコンデンサ)が接続されている。 A diode D1 (first diode) is connected in antiparallel to the IGBT 41 (first semiconductor switching element) of the upper arm, and a snubber capacitor 43 (first snubber capacitor) is connected in parallel.

下アームのIGBT42(第2の半導体スイッチング素子)には、逆並列にダイオードD2(第2のダイオード)が接続され、並列にスナバコンデンサ44(第2のスナバコンデンサ)が接続されている。ここで、IGBT41,42の接続点をノードaとする。 A diode D2 (second diode) is connected in antiparallel to the IGBT 42 (second semiconductor switching element) of the lower arm, and a snubber capacitor 44 (second snubber capacitor) is connected in parallel. Here, let the connection point of the IGBTs 41 and 42 be the node a.

スナバコンデンサ43,44は、IGBT41,42のターンオフ時の遮断電流によって充放電される。スナバコンデンサ43,44の容量は、IGBT41,42のコレクタとエミッタ間の出力容量より十分に大きい。そのため、ターンオフ時にIGBT41,42に印加される電圧の変化は低減され、ターンオフ損失は抑制される。電流共振インバータ部34ではフィルタ回路33を介して整流回路32から直流電流が供給され、高周波の交流電流に変換して出力し、加熱コイル35を駆動する。 The snubber capacitors 43 and 44 are charged and discharged by the breaking current at the turn-off of the IGBTs 41 and 42. The capacitance of the snubber capacitors 43 and 44 is sufficiently larger than the output capacitance between the collector and the emitter of the IGBTs 41 and 42. Therefore, the change in the voltage applied to the IGBTs 41 and 42 at the time of turn-off is reduced, and the turn-off loss is suppressed. In the current resonance inverter unit 34, a direct current is supplied from the rectifier circuit 32 via the filter circuit 33, converted into a high-frequency alternating current and output, and drives the heating coil 35.

共振回路36は、共振コンデンサ38,39(第1および第2の共振コンデンサ)と、加熱コイル35とを含んで構成される。ノードpとノードnとの間には、共振コンデンサ38,39の直列回路が接続されている。共振コンデンサ38,39を接続するノードbと、IGBT41,42を接続するノードaとの間には、加熱コイル35が接続される。加熱コイル35の共振電流ILの向きは、ノードaからノードbへの向かう方向(図16の矢印方向)を正とする。また、ノードaとノードbとの間には、加熱コイル35の電流を検出する電流検出器37が設けられている。 The resonance circuit 36 includes resonance capacitors 38 and 39 (first and second resonance capacitors) and a heating coil 35. A series circuit of resonance capacitors 38 and 39 is connected between the node p and the node n. A heating coil 35 is connected between the node b connecting the resonance capacitors 38 and 39 and the node a connecting the IGBTs 41 and 42. The direction of the resonance current IL of the heating coil 35 is positive in the direction from the node a to the node b (the direction of the arrow in FIG. 16). Further, a current detector 37 for detecting the current of the heating coil 35 is provided between the node a and the node b.

制御回路45は、IGBT41を駆動するドライブ回路47−1と、IGBT42を駆動するドライブ回路47−2と、コイル電流を制御する制御手段48を備えている。ドライブ回路47−1,47−2は、いずれも駆動信号発生回路46によって制御される。制御回路45は電流共振インバータ部34を制御している。 The control circuit 45 includes a drive circuit 47-1 for driving the IGBT 41, a drive circuit 47-2 for driving the IGBT 42, and a control means 48 for controlling the coil current. The drive circuits 47-1 and 47-2 are both controlled by the drive signal generation circuit 46. The control circuit 45 controls the current resonance inverter unit 34.

次に図11を用いて通常の加熱動作を説明する。図11は本発明の第1実施例に係るIGBT41及びIGBT42の動作波形を示す図である。モードM11において、上アームのIGBT41はオフし、下アームのIGBT42はオンしている。上アームのIGBT41のコレクタ電圧は、所定値を保つ。下アームのIGBT42のコレクタ電圧は、ほぼ0Vである。 Next, a normal heating operation will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a diagram showing operating waveforms of the IGBT 41 and the IGBT 42 according to the first embodiment of the present invention. In mode M11, the upper arm IGBT 41 is off and the lower arm IGBT 42 is on. The collector voltage of the IGBT 41 of the upper arm keeps a predetermined value. The collector voltage of the lower arm IGBT 42 is approximately 0V.

このとき、フィルタコンデンサC0から共振コンデンサ38、加熱コイル35、IGBT42の経路に電流が流れ、共振コンデンサ39から加熱コイル35、IGBT42の経路に電流が流れる。上アームのIGBT41はオフしているので電流は流れない。モードM11において、制御回路45がIGBT42をターンオフすると、モードM12に遷移する。 At this time, a current flows from the filter capacitor C0 to the path of the resonance capacitor 38, the heating coil 35, and the IGBT 42, and a current flows from the resonance capacitor 39 to the path of the heating coil 35 and the IGBT 42. Since the IGBT 41 of the upper arm is off, no current flows. When the control circuit 45 turns off the IGBT 42 in the mode M11, the mode M12 is entered.

モードM12において、上アームのIGBT41と下アームのIGBT42は、オフしている。加熱コイル35に蓄えられたエネルギーにより、スナバコンデンサ43から共振コンデンサ38、加熱コイル35の経路に電流が流れ、加熱コイル35からスナバコンデンサ44、共振コンデンサ39の経路に電流が流れる。このとき、下アームのIGBT42のコレクタ電圧は、緩やかに上昇し、ゼロ電圧スイッチングとなり、スイッチング損失は小さくなる。下アームのIGBT42のコレクタ電圧(ノードaの電圧)が、正極端子のノードpの電圧を超えると、モードM13に遷移する。 In the mode M12, the IGBT 41 of the upper arm and the IGBT 42 of the lower arm are off. Due to the energy stored in the heating coil 35, a current flows from the snubber capacitor 43 to the path of the resonance capacitor 38 and the heating coil 35, and a current flows from the heating coil 35 to the path of the snubber capacitor 44 and the resonance capacitor 39. At this time, the collector voltage of the IGBT 42 of the lower arm gradually rises to zero voltage switching, and the switching loss becomes small. When the collector voltage of the IGBT 42 of the lower arm (voltage of the node a) exceeds the voltage of the node p of the positive electrode terminal, the mode M13 is entered.

モードM13において、ダイオードD1がオンし、ダイオードD1、共振コンデンサ38、加熱コイル35の経路に電流が流れ、ダイオードD1からフィルタコンデンサC0、共振コンデンサ39、加熱コイル35の経路に電流が流れる。制御回路45は、このダイオードD1の通電期間中に、上アームのIGBT41のゲートをターンオンする。電流共振インバータ部34は、ダイオードD1に電流が流れなくなったならば、モードM14に遷移する。 In the mode M13, the diode D1 is turned on, a current flows through the paths of the diode D1, the resonance capacitor 38, and the heating coil 35, and a current flows from the diode D1 through the paths of the filter capacitor C0, the resonance capacitor 39, and the heating coil 35. The control circuit 45 turns on the gate of the IGBT 41 of the upper arm during the energization period of the diode D1. The current resonance inverter unit 34 shifts to the mode M14 when no current flows through the diode D1.

モードM14において、IGBT41は既にオンしているため、ゼロ電圧スイッチングとなり、スイッチング損失が発生しない。共振コンデンサ39に蓄えられたエネルギーにより、共振コンデンサ38からIGBT41、加熱コイル35の経路に電流が流れ、フィルタコンデンサC0からIGBT41、加熱コイル35、共振コンデンサ39の経路に電流が流れる。これにより、加熱コイル35にエネルギーが蓄積される。モードM14において、制御回路45がIGBT41をターンオフすると、モードM15に遷移する。 Since the IGBT 41 is already turned on in the mode M14, zero voltage switching is performed and no switching loss occurs. Due to the energy stored in the resonance capacitor 39, a current flows from the resonance capacitor 38 to the path of the IGBT 41 and the heating coil 35, and a current flows from the filter capacitor C0 to the path of the IGBT 41, the heating coil 35 and the resonance capacitor 39. As a result, energy is stored in the heating coil 35. When the control circuit 45 turns off the IGBT 41 in the mode M14, the mode transitions to the mode M15.

モードM15において、上アームのIGBT41と下アームのIGBT42は、オフしている。加熱コイル35に蓄えられたエネルギーにより、フィルタコンデンサC0からスナバコンデンサ43、加熱コイル35、共振コンデンサ39の経路に電流が流れ、スナバコンデンサ44から加熱コイル35、共振コンデンサ39の経路に電流が流れる。このとき、IGBT41のコレクタ電圧は緩やかに上昇し、ゼロ電圧スイッチングとなる。 In mode M15, the upper arm IGBT 41 and the lower arm IGBT 42 are off. Due to the energy stored in the heating coil 35, a current flows from the filter capacitor C0 to the path of the snubber capacitor 43, the heating coil 35, and the resonance capacitor 39, and a current flows from the snubber capacitor 44 to the path of the heating coil 35 and the resonance capacitor 39. At this time, the collector voltage of the IGBT 41 gradually rises, resulting in zero voltage switching.

次にスナバコンデンサ43がノードpの電位まで充電され、スナバコンデンサ44が放電されると、ダイオードD2がオンして、モードM16に遷移する。 Next, when the snubber capacitor 43 is charged to the potential of the node p and the snubber capacitor 44 is discharged, the diode D2 is turned on and the mode M16 is entered.

モードM16において、ダイオードD2のオンにより、ダイオードD2、加熱コイル35、共振コンデンサ39の経路に電流が流れ、共振コンデンサ38、フィルタコンデンサC0、ダイオードD2、加熱コイル35の経路に電流が流れる。制御回路45は、このダイオードD2の通電期間中に、IGBT42をターンオンする。ダイオードD2に電流が流れなくなったならば、再びモードM11に遷移する。 In the mode M16, when the diode D2 is turned on, a current flows through the paths of the diode D2, the heating coil 35, and the resonance capacitor 39, and a current flows through the paths of the resonance capacitor 38, the filter capacitor C0, the diode D2, and the heating coil 35. The control circuit 45 turns on the IGBT 42 during the energization period of the diode D2. When no current flows through the diode D2, the mode M11 is entered again.

以上のモードM11〜M16の6種類の動作を繰り返すことで、加熱コイル35に高周波の共振電流ILが流れ、加熱コイル35の上側に載置された内釜1を加熱する。 By repeating the above six types of operations M11 to M16, a high-frequency resonance current IL flows through the heating coil 35 to heat the inner pot 1 placed on the upper side of the heating coil 35.

図12は本発明の第1実施例に係るインバータ駆動周波数と入力電力の関係を示す図である。図12は前述した回路方式の動作における直列共振方式の特性を示している。通常、電力を調整する場合はインバータ駆動周波数を変化させ共振曲線上を動作し電力制御を行う。本実施例では厚さの異なる磁性体層を複数設けることにより、加熱電力により共振周波数が変化する。その結果、低電力時は共振曲線1、中電力では共振曲線2、大電力では共振曲線3で周波数が動作する。内釜1に鉄などの磁性金属層を設けた場合は、電力の大小に関係なく、例えば共振曲線1のような一つの線上を動作することになる。したがって、電力制御する場合、動作周波数範囲が広くなる。また、共振曲線の最大値が低いため大電力化が難しい。一方、本実施例においては、加熱電力により共振曲線が変化するため、図12に示す動作曲線上を動作し、インバータ駆動周波数範囲が狭くでき、最大値も大きくなり従来よりも大火力を実現できる。 FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the inverter drive frequency and the input power according to the first embodiment of the present invention. FIG. 12 shows the characteristics of the series resonance method in the operation of the circuit method described above. Normally, when adjusting the electric power, the inverter drive frequency is changed to operate on the resonance curve to control the electric power. In this embodiment, by providing a plurality of magnetic material layers having different thicknesses, the resonance frequency changes depending on the heating power. As a result, the frequency operates on the resonance curve 1 at low power, the resonance curve 2 at medium power, and the resonance curve 3 at high power. When the inner pot 1 is provided with a magnetic metal layer such as iron, it operates on one line such as the resonance curve 1 regardless of the magnitude of the electric power. Therefore, when power is controlled, the operating frequency range becomes wide. Moreover, since the maximum value of the resonance curve is low, it is difficult to increase the power consumption. On the other hand, in this embodiment, since the resonance curve changes due to the heating power, it operates on the operation curve shown in FIG. 12, the inverter drive frequency range can be narrowed, the maximum value becomes large, and a larger thermal power can be realized than before. ..

以上説明したように本実施例によれば、厚さの異なる磁性体層を複数設けることにより、加熱コイル2に流す電流の大きさを変えるだけで、内釜1の加熱部分を変化させることができ、炊飯に適した制御が容易に行うことができる。そして、炊飯時の米の炊きムラを抑制することができ、米の味を向上することができる。 As described above, according to the present embodiment, by providing a plurality of magnetic material layers having different thicknesses, the heated portion of the inner pot 1 can be changed only by changing the magnitude of the current flowing through the heating coil 2. Therefore, control suitable for cooking rice can be easily performed. Then, it is possible to suppress uneven cooking of rice at the time of cooking rice, and it is possible to improve the taste of rice.

次に図13を用いて本発明の第2実施例を説明する。図13は本発明の第2実施例に係る内釜構造の断面図である。第1実施例と異なるところは、磁性体層24の厚みが連続的に形成されるよう、厚みが変化する部分に傾斜部を形成したところにある。すなわち、磁性体層24は径方向に沿って厚さが異なるように形成されている。内釜1の最内面層はアルミニウム層11で形成され、その表面には磁性体層24が形成され、最外表面には非磁性金属層13が形成されている。内釜1はアルミニウム層11、磁性体層24、非磁性金属層13の3層構造で構成されている。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a cross-sectional view of the inner pot structure according to the second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that an inclined portion is formed in a portion where the thickness changes so that the thickness of the magnetic material layer 24 is continuously formed. That is, the magnetic material layer 24 is formed so that the thickness differs along the radial direction. The innermost surface layer of the inner pot 1 is formed of an aluminum layer 11, a magnetic material layer 24 is formed on the surface thereof, and a non-magnetic metal layer 13 is formed on the outermost surface. The inner pot 1 is composed of a three-layer structure of an aluminum layer 11, a magnetic material layer 24, and a non-magnetic metal layer 13.

磁性体層24はフェライトを用いている。最外表面層の非磁性金属層13は、アルミニウムにシリコンを添加したAlSiを用いている。 Ferrite is used for the magnetic material layer 24. The non-magnetic metal layer 13 of the outermost surface layer uses AlSi obtained by adding silicon to aluminum.

磁性体層24は内釜1の底部に厚さt1、t2、t3のそれぞれ異なる厚さで形成されている。t1〜t3の厚さの関係はt3>t1>t2となっている。また、磁性体層24は内釜1の中心から径方向外側に向かってt1、t2、t3の順に配置されている。t1の厚みは、内釜1の中心から径方向外側にあるt2に向かって厚みが減少するように傾斜している。t2の厚みは、t2から径方向外側にあるt3に向かって厚みが増加するよう傾斜している。アルミニウム層11、磁性体層24、非磁性金属層13は溶射等の金属皮膜処理にて形成されている。厚みの異なる磁性体層24の形成にあたっては、吹き付け位置や吹き付け時間を変えて形成する。 The magnetic material layer 24 is formed on the bottom of the inner pot 1 with different thicknesses t1, t2, and t3. The relationship between the thicknesses of t1 to t3 is t3> t1> t2. Further, the magnetic material layer 24 is arranged in the order of t1, t2, t3 from the center of the inner pot 1 toward the outer side in the radial direction. The thickness of t1 is inclined so as to decrease from the center of the inner pot 1 toward t2 which is radially outward. The thickness of t2 is inclined so that the thickness increases from t2 toward t3 which is radially outward. The aluminum layer 11, the magnetic material layer 24, and the non-magnetic metal layer 13 are formed by a metal film treatment such as thermal spraying. When forming the magnetic layer 24 having different thicknesses, the spraying position and the spraying time are changed.

本実施例では、t2の厚みを変えているので、加熱コイル2に低電流、中電流、大電流を与えたとき、発熱する部分が変化する。その動作は、図6、図7及び図8で説明した内容と重複するので、ここでは説明を省略する。 In this embodiment, since the thickness of t2 is changed, the portion that generates heat changes when a low current, a medium current, or a large current is applied to the heating coil 2. Since the operation overlaps with the contents described with reference to FIGS. 6, 7, and 8, the description thereof will be omitted here.

本発明の第2実施例によれば、磁性体層24に傾斜をつけて、磁性体層24の厚みが連続的に変化するようにしているので、加熱コイル電流に応じて径方向に連続的に内釜1の発熱分布を変えることができ、米の炊きムラを抑制することができる。 According to the second embodiment of the present invention, since the magnetic material layer 24 is inclined so that the thickness of the magnetic material layer 24 changes continuously, it is continuous in the radial direction according to the heating coil current. The heat generation distribution of the inner pot 1 can be changed, and uneven cooking of rice can be suppressed.

次に図14を用いて本発明の第3実施例を説明する。図14は本発明の第3実施例に係る内釜1底部の平面図である。第1実施例及び第2実施例と異なるところは、磁性体層の厚みを周方向に異ならせて形成したところにある。図10において、内釜1の底部には扇状に磁性体層24,25が形成されている。これらの磁性体層は磁性体層24が厚く、磁性体層25が薄い構造となっている。そして、磁性体層の厚みが異なる磁性体層24及び磁性体層25を周方向に交互に配置している。このような構造にすることで、加熱コイル電流により発熱分布を変えることができる。加熱コイル電流が低い状態では、磁気飽和する領域がなく、釜底全面において磁束が鎖交し、表面の非磁性金属層13(AlSi層)で発熱する。加熱コイル電流が増加すると、磁性体層25が磁気飽和を起こし、磁束が通らなくなり、磁性体層24にだけ磁束が鎖交し、表面の非磁性金属層13(AlSi層)が発熱する。このように、加熱コイル電流の大小により内釜1内の発熱分布が変わり、均一な加熱な可能になる。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a plan view of the bottom of the inner hook 1 according to the third embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment and the second embodiment is that the thickness of the magnetic layer is formed to be different in the circumferential direction. In FIG. 10, magnetic material layers 24 and 25 are formed in a fan shape at the bottom of the inner pot 1. These magnetic material layers have a structure in which the magnetic material layer 24 is thick and the magnetic material layer 25 is thin. Then, the magnetic material layers 24 and the magnetic material layers 25 having different thicknesses of the magnetic material layers are alternately arranged in the circumferential direction. With such a structure, the heat generation distribution can be changed by the heating coil current. When the heating coil current is low, there is no magnetic saturation region, magnetic flux is interlinked on the entire surface of the bottom of the pot, and heat is generated in the non-magnetic metal layer 13 (AlSi layer) on the surface. When the heating coil current increases, the magnetic material layer 25 undergoes magnetic saturation, magnetic flux does not pass through, magnetic flux interlinks only with the magnetic material layer 24, and the non-magnetic metal layer 13 (AlSi layer) on the surface generates heat. In this way, the heat generation distribution in the inner pot 1 changes depending on the magnitude of the heating coil current, and uniform heating becomes possible.

本発明の第3実施例によれば、磁性体層の厚みを周方向に異ならせて形成したので、加熱コイル電流に応じて周方向に発熱分布を変えることができ、周方向での米の対流を促し、米の炊きムラを抑制することができる。 According to the third embodiment of the present invention, since the thickness of the magnetic layer is formed to be different in the circumferential direction, the heat generation distribution can be changed in the circumferential direction according to the heating coil current, and the rice in the circumferential direction can be changed. It can promote convection and suppress uneven cooking of rice.

次に図15から図18を用いて本発明の第4実施例を説明する。図15は本発明の第4実施例に係る内釜の断面図である。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 15 to 18. FIG. 15 is a cross-sectional view of the inner pot according to the fourth embodiment of the present invention.

第1実施例から第3実施例と異なるところは、磁性体層27の厚みを変化させずに形成した構造である。内釜1はアルミニウム層11、磁性体層27、非磁性金属層13の3層構造で構成されている。磁性体層27にはフェライトを用いている。この構成において、フェライトの磁界Hと磁束密度B及び比透磁率μの関係を説明する。 What is different from the first to third embodiments is the structure formed without changing the thickness of the magnetic layer 27. The inner pot 1 is composed of a three-layer structure of an aluminum layer 11, a magnetic material layer 27, and a non-magnetic metal layer 13. Ferrite is used for the magnetic material layer 27. In this configuration, the relationship between the magnetic field H of ferrite, the magnetic flux density B, and the relative magnetic permeability μ will be described.

図16はフェライトの磁界H、磁束密度B及び比透磁率μの関係を示す図である。図16において、磁界Hと磁束密度Bの関係では、外部から磁界Hを加えていくと、フェライト中には磁界により、初磁化曲線に沿って磁束密度Bが増える。磁束密度Bがこれ以上増えなくなるまで磁界Hを増やした領域を飽和磁束密度Bsと言い、その磁性材料が流せる最大の磁束密度Bを表している。 FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the magnetic field H of ferrite, the magnetic flux density B, and the relative magnetic permeability μ. In FIG. 16, in the relationship between the magnetic field H and the magnetic flux density B, when the magnetic field H is applied from the outside, the magnetic flux density B increases along the initial magnetization curve due to the magnetic field in the ferrite. The region in which the magnetic field H is increased until the magnetic flux density B does not increase any more is called the saturated magnetic flux density Bs, and represents the maximum magnetic flux density B that the magnetic material can flow.

一方、磁界Hと比透磁率μの関係においては、磁界Hに対して磁束密度Bが増加している領域では、磁束密度Bの傾きにより左右され比透磁率μは増加する。磁束密度Bが飽和領域に近づくと磁束密度Bの傾きが小さくなり、比透磁率μが低下する。さらに磁界Hを大きくすると磁気飽和となり磁性を失い比透磁率μは真空の透磁率、つまり1まで低下する。 On the other hand, in the relationship between the magnetic field H and the specific magnetic permeability μ, in the region where the magnetic flux density B increases with respect to the magnetic field H, the specific magnetic permeability μ increases depending on the inclination of the magnetic flux density B. When the magnetic flux density B approaches the saturation region, the slope of the magnetic flux density B becomes small, and the relative magnetic permeability μ decreases. When the magnetic field H is further increased, magnetic saturation occurs and magnetism is lost, and the relative magnetic permeability μ decreases to the magnetic permeability of vacuum, that is, 1.

加熱コイル2から発生する磁束は加熱コイル電流に比例する特性である。加熱コイル電流が小さい場合には、磁性体層27は磁気飽和せずに、内釜1底部の磁性体全体に磁束が通り、その表面の非磁性金属層13A(AlSi)が発熱する。 The magnetic flux generated from the heating coil 2 is a characteristic proportional to the heating coil current. When the heating coil current is small, the magnetic material layer 27 is not magnetically saturated, magnetic flux passes through the entire magnetic material at the bottom of the inner pot 1, and the non-magnetic metal layer 13A (AlSi) on the surface generates heat.

図17及び図18に加熱コイル電流を増加した場合の磁束密度の変化を示す。図17は本発明の第4実施例に係る中電力時の加熱コイル電流及び磁束密度の動作波形を示す図である。図18は本発明の第4実施例に係る大電力時の加熱コイル電流及び磁束密度の動作波形を示す図である。 17 and 18 show changes in the magnetic flux density when the heating coil current is increased. FIG. 17 is a diagram showing operating waveforms of the heating coil current and the magnetic flux density at the time of medium power according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 18 is a diagram showing operating waveforms of the heating coil current and the magnetic flux density at the time of high power according to the fourth embodiment of the present invention.

図17において、加熱コイル電流のピーク近傍で磁気飽和が発生し、急激に磁束密度が低下する。その後、ピーク点を過ぎ加熱コイル電流の低下と共に磁気飽和が解消され、急激に磁束密度が上昇する。さらに、加熱コイル電流の低下が進むと磁束密度も低下する。そして、中電力時の加熱コイル電流周期においては大きな磁束変化が4回発生する。誘導加熱は金属に磁束変化が起こることで金属に渦電流が流れ発熱するため、磁束変化が増えることで発熱量が増加する。 In FIG. 17, magnetic saturation occurs near the peak of the heating coil current, and the magnetic flux density drops sharply. After that, after passing the peak point, the magnetic saturation is eliminated as the heating coil current decreases, and the magnetic flux density rises sharply. Further, as the heating coil current decreases, the magnetic flux density also decreases. Then, a large magnetic flux change occurs four times in the heating coil current cycle at the time of medium power. In induction heating, an eddy current flows through the metal due to a change in the magnetic flux in the metal, and heat is generated. Therefore, the amount of heat generated increases as the change in the magnetic flux increases.

図18にさらに加熱コイル電流を増加したときの磁束密度変化を示す。図18に示すように加熱コイル電流の中電流部分の磁束密度が急激に低下することが分かる。磁束密度低下後、磁気飽和が解消させるので、急激に磁束密度が上昇する。磁束密度上昇後、加熱コイル電流の上昇も緩やかになり、磁束密度も緩やかに減少し、加熱コイル電流の低下と共に磁束密度が緩やかに上昇する。そして、磁束密度上昇後、磁気飽和が発生し、急激に磁束密度が低下する。その後、磁気飽和が解消され、磁束密度が上昇する。磁束密度上昇後、加熱コイル電流の低下と共に、磁束密度も低下する。大電力時の加熱コイル電流周期においては8回大きな磁束変化が発生する。これは図16の磁界と比透磁率の関係より、磁界が増加すると比透磁率が小さくなるため磁束密度が低下し、飽和磁束密度以下になるためである。このように加熱コイル電流周期内に複数の磁界変化が発生することで、先に述べた通り渦電流損失の増加により内釜1の発熱量が増加する。 FIG. 18 shows the change in magnetic flux density when the heating coil current is further increased. As shown in FIG. 18, it can be seen that the magnetic flux density of the medium current portion of the heating coil current drops sharply. After the magnetic flux density decreases, the magnetic saturation is eliminated, so that the magnetic flux density increases sharply. After the magnetic flux density increases, the heating coil current also gradually increases, the magnetic flux density also gradually decreases, and the magnetic flux density gradually increases as the heating coil current decreases. Then, after the magnetic flux density rises, magnetic saturation occurs, and the magnetic flux density drops sharply. After that, the magnetic saturation is eliminated and the magnetic flux density increases. After the magnetic flux density increases, the magnetic flux density also decreases as the heating coil current decreases. In the heating coil current cycle at high power, a large magnetic flux change occurs eight times. This is because, from the relationship between the magnetic field and the specific magnetic permeability in FIG. 16, as the magnetic field increases, the specific magnetic permeability decreases, so that the magnetic flux density decreases and becomes equal to or less than the saturated magnetic flux density. As a result of the occurrence of a plurality of magnetic field changes within the heating coil current cycle in this way, the calorific value of the inner pot 1 increases due to the increase in the eddy current loss as described above.

本実施例によれば、内釜1の底部全体にほぼ均一な形成した磁性体層27としてフェライトを用い、このフェライトの磁界Hと磁束密度Bを考慮して加熱コイル電流を制御し、加熱コイル電流周期内に複数の磁界変化が発生させるようにしているので、渦電流損失による発熱量増加させることができる。これにより、内釜1の底部全体をほぼ均一に加熱することができ、米の炊きムラを抑制することができる。 According to this embodiment, ferrite is used as the magnetic material layer 27 formed substantially uniformly on the entire bottom of the inner pot 1, and the heating coil current is controlled in consideration of the magnetic field H and the magnetic flux density B of the ferrite to control the heating coil. since a plurality of magnetic field change in current period is possible to generate, it is possible to increase the amount of heat generated by eddy current loss. As a result, the entire bottom of the inner pot 1 can be heated almost uniformly, and uneven cooking of rice can be suppressed.

次に図19から図21を用いて第5実施例について説明する。第5実施例は図10におけるインバータ手段と制御手段の変形例である。図19は本発明の第5実施例に係る電磁誘導炊飯器のインバータ回路と制御回路の関係を示す図である。 Next, the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 19 to 21. The fifth embodiment is a modification of the inverter means and the control means in FIG. FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the inverter circuit and the control circuit of the electromagnetic induction rice cooker according to the fifth embodiment of the present invention.

図19において、電磁誘導インバータ回路40は、商用電源31、整流回路32、フィルタ回路33、電圧共振インバータ部50、制御回路54から構成されている。 In FIG. 19, the electromagnetic induction inverter circuit 40 is composed of a commercial power supply 31, a rectifier circuit 32, a filter circuit 33, a voltage resonance inverter unit 50, and a control circuit 54.

次に各構成の接続関係について説明する。
商用電源31は整流回路32を介してフィルタ回路33に接続されている。フィルタ回路33には電圧共振インバータ部50が接続されている。フィルタ回路33はインダクタL0とフィルタコンデンサC0で構成されている。電圧共振インバータ部50は共振回路51とIGBT52が直列に接続されている。IGBT52には逆並列にダイオードD3が接続されている。共振回路51は加熱コイル35と共振コンデンサ53が並列に接続されている。制御回路54は制御手段48と駆動信号発生回路46とドライブ回路55と比較回路56で構成されている。制御回路54は電圧共振インバータ部50を制御している。
Next, the connection relationship of each configuration will be described.
The commercial power supply 31 is connected to the filter circuit 33 via the rectifier circuit 32. A voltage resonance inverter unit 50 is connected to the filter circuit 33. The filter circuit 33 is composed of an inductor L0 and a filter capacitor C0. In the voltage resonance inverter section 50, the resonance circuit 51 and the IGBT 52 are connected in series. A diode D3 is connected to the IGBT 52 in antiparallel. In the resonance circuit 51, the heating coil 35 and the resonance capacitor 53 are connected in parallel. The control circuit 54 includes a control means 48, a drive signal generation circuit 46, a drive circuit 55, and a comparison circuit 56. The control circuit 54 controls the voltage resonance inverter unit 50.

次に図20を用いて通常の加熱動作を説明する。図20は本発明の第5実施例に係るIGBT52と加熱コイル電流の動作波形を示す図である。ここで、加熱コイル35の電流の向きは矢印方向(加熱コイル35からIGBT52に向かう流れ方向)を正とする。 Next, a normal heating operation will be described with reference to FIG. FIG. 20 is a diagram showing operating waveforms of the IGBT 52 and the heating coil current according to the fifth embodiment of the present invention. Here, the direction of the current of the heating coil 35 is positive in the direction of the arrow (the flow direction from the heating coil 35 toward the IGBT 52).

モードM21はIGBT52のオフからIGBT52のコレクタ電圧のピークまでの期間である。 The mode M21 is a period from when the IGBT 52 is turned off to the peak of the collector voltage of the IGBT 52.

モードM21において、IGBT52をオフすると、IGBT52に流れていた電流が遮断され、加熱コイル35に蓄えられていたエネルギーにより、加熱コイル35と共振コンデンサ53の経路に電流が流れる。この時、IGBT52のコレクタ電圧が正弦波状に上昇し、ゼロ電圧スイッチング(ZVS)となる。 When the IGBT 52 is turned off in the mode M21, the current flowing through the IGBT 52 is cut off, and the energy stored in the heating coil 35 causes the current to flow in the path between the heating coil 35 and the resonance capacitor 53. At this time, the collector voltage of the IGBT 52 rises in a sinusoidal manner, resulting in zero voltage switching (ZVS).

モードM22はIGBT52のコレクタ電圧がピークから0Vになるまでの期間である。IGBT52のコレクタ電圧がピークになると、加熱コイル35の電流が正から負に切り替わり、電流の向きが反転し、共振コンデンサ53、加熱コイル35の経路に電流が流れる。 The mode M22 is a period from the peak to 0V when the collector voltage of the IGBT 52 reaches 0V. When the collector voltage of the IGBT 52 reaches its peak, the current of the heating coil 35 switches from positive to negative, the direction of the current is reversed, and the current flows through the paths of the resonance capacitor 53 and the heating coil 35.

モードM23はダイオードD3の通電期間である。モードM22において、共振コンデンサ53が放電され、IGBT52のコレクタ電圧が0Vになると、ダイオードD3がオンし、加熱コイル35、フィルタコンデンサC0、ダイオードD3の経路に電流が流れる。制御回路54はダイオードD3の通電期間内にIGBT52のゲートをオンする。モードM23において、加熱コイル35のエネルギーがなくなると、加熱コイル電流が負から正に切り替わる。 The mode M23 is the energization period of the diode D3. In the mode M22, when the resonance capacitor 53 is discharged and the collector voltage of the IGBT 52 becomes 0V, the diode D3 is turned on, and a current flows through the paths of the heating coil 35, the filter capacitor C0, and the diode D3. The control circuit 54 turns on the gate of the IGBT 52 within the energization period of the diode D3. In the mode M23, when the energy of the heating coil 35 is exhausted, the heating coil current switches from negative to positive.

モードM24はIGBT52の通電期間である。このときIGBT52はすでにゲートがオンしているため電流が流れ始める。これにより、電圧共振インバータ部50は、スイッチング損失の発生しないゼロ電圧スイッチングを実現する。電流はフィルタコンデンサC0、加熱コイル35、IGBT52の経路と商用電源31、整流回路32、インダクタL0、加熱コイル35、IGBT52、整流回路32の経路に流れる。
以上のモードM21からモードM24を繰り返し動作することで、加熱コイル35に高周波の交流電流が流れ、鍋を加熱する。
The mode M24 is the energization period of the IGBT 52. At this time, since the gate of the IGBT 52 is already on, current starts to flow. As a result, the voltage resonance inverter unit 50 realizes zero voltage switching in which no switching loss occurs. The current flows through the path of the filter capacitor C0, the heating coil 35, and the IGBT 52 and the path of the commercial power supply 31, the rectifier circuit 32, the inductor L0, the heating coil 35, the IGBT 52, and the rectifier circuit 32.
By repeatedly operating the modes M21 to the above modes M24, a high-frequency alternating current flows through the heating coil 35 to heat the pot.

図21に本発明の第5実施例に係るインバータ駆動周波数と入力電力の関係を示す。図21は前述した回路方式と動作における並列共振方式の特性を示している。通常、電力を調整する場合はインバータ駆動周波数を変化させ共振曲線上を動作し電力制御を行う。本実施例では磁性体層の厚さの異なる層を複数設けるようにしたので、加熱電力により共振曲線が変化する。図21において、低電力では共振曲線1、中電力では共振曲線2、大電力では共振曲線3と変化する。内釜1に鉄などの磁性金属層を設けた場合は、電力の大小に関係なく、例えば共振曲線1のような一つの線上を動作することになる。したがって、電力制御する場合、動作周波数範囲が広くなる。また、共振曲線の最大値が低いため大電力化が難しい。一方、本実施例においては、加熱電力により共振曲線が変化するため、図21に示す動作曲線上を動作し、インバータ駆動周波数範囲が狭くでき、最大値も大きくなり従来よりも大火力を実現できる。 FIG. 21 shows the relationship between the inverter drive frequency and the input power according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 21 shows the characteristics of the parallel resonance method in the circuit method and operation described above. Normally, when adjusting the electric power, the inverter drive frequency is changed to operate on the resonance curve to control the electric power. In this embodiment, since a plurality of layers having different thicknesses of the magnetic material layer are provided, the resonance curve changes depending on the heating power. In FIG. 21, the resonance curve 1 changes at low power, the resonance curve 2 changes at medium power, and the resonance curve 3 changes at high power. When the inner pot 1 is provided with a magnetic metal layer such as iron, it operates on one line such as the resonance curve 1 regardless of the magnitude of the electric power. Therefore, when power is controlled, the operating frequency range becomes wide. Moreover, since the maximum value of the resonance curve is low, it is difficult to increase the power consumption. On the other hand, in this embodiment, since the resonance curve changes due to the heating power, it operates on the operation curve shown in FIG. 21, the inverter drive frequency range can be narrowed, the maximum value becomes large, and a larger thermal power can be realized than before. ..

本実施例によれば、厚さの異なる磁性体層を複数設けるようにしたので、共振曲線を変化させることができ、大火力を実現できる。 According to this embodiment, since a plurality of magnetic material layers having different thicknesses are provided, the resonance curve can be changed and a large thermal power can be realized.

なお、本発明は、上述した実施例に限定するものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定するものではない。 The present invention is not limited to the above-described examples, and includes various modifications. For example, the above-described examples have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations.

1 内釜
2、35 加熱コイル
3 フェライト
4 シールド板
5 インバータ基板
10 電磁誘導炊飯器
11 アルミニウム層
12、24、25,27 磁性体層
13 非磁性金属層
30、40 電磁誘導インバータ回路
31 商用電源
32 整流回路
33 フィルタ回路
34 電流共振インバータ部
36、51 共振回路
37 電流検出器
38、39、53 共振コンデンサ
41、42、52 IGBT
43,44 スナバコンデンサ
45、54 制御回路
46 駆動信号発生回路
47-1,47-2、55 ドライブ回路
48 制御手段
50 電圧共振インバータ部
56 比較回路
1 Inner pot 2, 35 Heating coil 3 Ferrite 4 Shield plate 5 Inverter board 10 Electromagnetic induction rice cooker 11 Aluminum layer 12, 24, 25, 27 Magnetic material layer 13 Non-magnetic metal layer 30, 40 Electromagnetic induction inverter circuit 31 Commercial power supply 32 Rectifier circuit 33 Filter circuit 34 Current resonance Inverter section 36, 51 Resonance circuit 37 Current detector 38, 39, 53 Resonance capacitors 41, 42, 52 IGBT
43,44 Snubber capacitor 45, 54 Control circuit 46 Drive signal generation circuit 47-1,47-2, 55 Drive circuit 48 Control means 50 Voltage resonance inverter part 56 Comparison circuit

Claims (5)

本体に着脱自在に収納された内釜と、前記内釜の下方に配置された加熱コイルと、前記加熱コイルに電力を供給するインバータ基板とを備え、前記内釜の底部には非磁性金属層を形成し、前記内釜と前記非磁性金属層との間には厚さの異なる複数の磁性体層を形成し、
前記内釜は底部が円形状に形成されており、前記複数の磁性体層は周方向に厚さが異なるように形成し、
前記複数の磁性体層は、厚い第1の磁性体層及び薄い第2の磁性体層を含み、
加熱コイル電流が低い状態では、前記第1の磁性体層及び前記第2の磁性体層は磁気飽和する領域がなく、加熱コイル電流が増加すると、前記第2の磁性体層が磁気飽和を起こし、磁束が通らなくなり、前記第1の磁性体層に磁束が鎖交することを特徴とする電磁誘導炊飯器。
An inner pot detachably housed in the main body, a heating coil arranged below the inner pot, and an inverter board for supplying electric power to the heating coil are provided, and a non-magnetic metal layer is provided on the bottom of the inner pot. , And a plurality of magnetic material layers having different thicknesses are formed between the inner pot and the non-magnetic metal layer.
The bottom of the inner pot is formed in a circular shape, and the plurality of magnetic material layers are formed so as to have different thicknesses in the circumferential direction.
The plurality of magnetic material layers include a thick first magnetic material layer and a thin second magnetic material layer.
When the heating coil current is low, the first magnetic material layer and the second magnetic material layer do not have a magnetic saturation region, and when the heating coil current increases, the second magnetic material layer causes magnetic saturation. , An electromagnetic induction rice cooker characterized in that magnetic flux does not pass through and magnetic flux is interlinked with the first magnetic material layer.
請求項1において、
前記複数の磁性体層はフェライトであることを特徴とする電磁誘導炊飯器。
In claim 1,
An electromagnetic induction rice cooker characterized in that the plurality of magnetic material layers are ferrite.
請求項1において、
前記非磁性金属層はアルミニウムにシリコンを添加したAlSiであることを特徴とする電磁誘導炊飯器。
In claim 1,
An electromagnetic induction rice cooker characterized in that the non-magnetic metal layer is AlSi obtained by adding silicon to aluminum.
請求項1において、
交流を直流に変換する整流回路と、前記整流回路と接続された直流を交流に変換する電流共振インバータ部とを有し、
前記電流共振インバータ部は、
前記加熱コイルと共振コンデンサで構成される共振回路と、
前記共振回路と直列に接続される第1の半導体スイッチング素子及び第2の半導体スイッチング素子とで構成される上下アームとで構成され、
前記加熱コイルに供給する加熱電力に応じて、前記共振回路の共振周波数を変化させることを特徴とする電磁誘導炊飯器。
Oite to claim 1,
It has a rectifier circuit that converts alternating current to direct current, and a current resonance inverter unit that converts direct current connected to the rectifier circuit to alternating current.
The current resonance inverter unit
A resonance circuit composed of the heating coil and a resonance capacitor,
It is composed of an upper and lower arm composed of a first semiconductor switching element and a second semiconductor switching element connected in series with the resonance circuit.
An electromagnetic induction rice cooker characterized in that the resonance frequency of the resonance circuit is changed according to the heating power supplied to the heating coil.
請求項1において、
交流を直流に変換する整流回路と、前記整流回路と接続された直流を交流に変換する電圧共振インバータ部とを有し、
前記電圧共振インバータ部は、
前記加熱コイルと共振コンデンサで構成される共振回路と、
前記共振回路と直列に接続される第1の半導体スイッチング素子とで構成され、
前記加熱コイルに供給する加熱電力に応じて、前記共振回路の共振周波数を変化させることを特徴とする電磁誘導炊飯器。
In claim 1,
It has a rectifier circuit that converts alternating current to direct current, and a voltage resonance inverter unit that converts direct current connected to the rectifier circuit to alternating current.
The voltage resonance inverter unit
A resonance circuit composed of the heating coil and a resonance capacitor,
It is composed of a first semiconductor switching element connected in series with the resonance circuit.
An electromagnetic induction rice cooker characterized in that the resonance frequency of the resonance circuit is changed according to the heating power supplied to the heating coil.
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