特開 2024-86299 誘導加熱調理器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024086299

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】誘導加熱調理器

(51)【国際特許分類】

   H05B 6/12 20060101AFI20240620BHJP

【ＦＩ】

H05B6/12 323

H05B6/12 308

H05B6/12 303

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022201361

(22)【出願日】2022-12-16

(71)【出願人】

【識別番号】390019839

【氏名又は名称】三星電子株式会社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ－ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(74)【代理人】

【識別番号】100206151

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 惇志

(74)【代理人】

【識別番号】100218187

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 治子

(74)【代理人】

【識別番号】100227673

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 光起

(72)【発明者】

【氏名】相田 泰志

(72)【発明者】

【氏名】錦織 信晴

(72)【発明者】

【氏名】大浴 清作

【テーマコード（参考）】

3K151

【Ｆターム（参考）】

3K151BA03

3K151BA14

3K151BA44

3K151CA49

(57)【要約】

【課題】被加熱物である鍋の加熱効率を向上する。
【解決手段】被加熱物が載置されるトッププレート１において二次元的に配置された複数の加熱コイル２と、複数の加熱コイル２の一端側に接続される２つ以上の第１ハーフブリッジ回路ＨＢ１、ＨＢ２と、複数の加熱コイル２の他端側に接続される２つ以上の第２ハーフブリッジ回路ＨＢ３、ＨＢ４と、複数の加熱コイル２それぞれに対して２つ以上の第１ハーフブリッジ回路ＨＢ１、ＨＢ２の何れか１つを接続する第１リレースイッチ機構ＲＳ１と、各ハーフブリッジ回路ＨＢ１～ＨＢ４及び第１リレースイッチ機構ＲＳ１を制御して、複数の加熱コイル２それぞれの正相駆動及び逆相駆動を切り替える制御機器４とを備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加熱物が載置されるトッププレートにおいて二次元的に配置された複数の加熱コイルと、
前記複数の加熱コイルの一端側に接続される２つ以上の第１ハーフブリッジ回路と、
前記複数の加熱コイルの他端側に接続される２つ以上の第２ハーフブリッジ回路と、
前記複数の加熱コイルそれぞれに接続される前記第１ハーフブリッジ回路を切り替える第１リレースイッチ機構と、
前記各ハーフブリッジ回路及び前記第１リレースイッチ機構を制御して、前記複数の加熱コイルそれぞれの正相駆動及び逆相駆動を切り替える制御機器とを備える、誘導加熱調理器。

【請求項2】

前記複数の加熱コイルそれぞれに接続される前記第２ハーフブリッジ回路を切り替える第２リレースイッチ機構をさらに備え、
前記制御機器は、前記各ハーフブリッジ回路及び前記各リレースイッチ機構を制御して、前記複数の加熱コイルそれぞれの正相駆動及び逆相駆動を切り替える、請求項１に記載の誘導加熱調理器。

【請求項3】

互いに隣り合う前記加熱コイルは、巻線方向が互いに逆方向となるように巻回されている、請求項１又は２に記載の誘導加熱調理器。

【請求項4】

前記制御機器は、前記トッププレートに載置される前記被加熱物の位置に応じて、前記各ハーフブリッジ回路及び前記各リレースイッチ機構を制御して、前記複数の加熱コイルそれぞれの正相駆動及び逆相駆動を切り替える、請求項３に記載の誘導加熱調理器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、誘導加熱調理器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、誘導加熱調理器には、トッププレートに複数の加熱コイルが配置してあり、鍋が載置されるとその位置を検出し、その位置に対応する加熱コイルを駆動することによって、鍋の加熱を行うものが考えられている。

【0003】

この構成において、各加熱コイルには、高周波を出力するインバータ回路が接続されているが、１つの加熱コイルに１つのインバータ回路を接続する構成では、回路規模が大きく、実装が困難であり、コストも高くなってしまう。

【0004】

そのため、従来では、リレースイッチにより、１つのインバータ回路に接続される複数の加熱コイルを切り替えて、１つのインバータ回路に接続された複数の加熱コイルをまとめて駆動することが考えられている。例えば、特許文献１では、２つのハーフブリッジ及び１つの補助ハーフブリッジを有しており、それらを切り替えることにより、４つの加熱コイルを２種類の出力レベルで駆動可能とするものが考えられている。

【0005】

しかしながら、加熱コイルを多数並べた場合に、互いに隣り合う加熱コイルの励磁方向（電流方向）が同じだと加熱効率が上がらないため、それらを逆相で駆動することが考えられるが、上記構成では対応することができない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第６８８１９５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

そこで、本発明は、上述した問題を解決すべくなされたものであり、被加熱物である鍋の加熱効率を向上することを主たる課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

すなわち本発明に係る誘導加熱調理器は、被加熱物が載置されるトッププレートにおいて二次元的に配置された複数の加熱コイルと、前記複数の加熱コイルの一端側に接続される２つ以上の第１ハーフブリッジ回路と、前記複数の加熱コイルの他端側に接続される２つ以上の第２ハーフブリッジ回路と、前記複数の加熱コイルそれぞれに接続される前記第１ハーフブリッジ回路を切り替える第１リレースイッチ機構と、前記各ハーフブリッジ回路及び前記第１リレースイッチ機構を制御して、前記複数の加熱コイルそれぞれの正相駆動及び逆相駆動を切り替える制御部とを備える。

【0009】

このように構成された誘導加熱調理器によれば、各ハーフブリッジ回路及び第１リレースイッチ機構を制御して、前記複数の加熱コイルそれぞれの正相駆動及び逆相駆動を切り替えているので、被加熱物である鍋の加熱効率を向上することができる。
例えば、同じ鍋を加熱する場合には、互いに隣接する加熱コイルの励磁方向（電流方向）を逆向きとすることにより、鍋の加熱効率を向上することができる。また、不要輻射を低減することができる。
また、互いに隣り合う別々の鍋を加熱する場合には、別々の鍋を加熱する互いに隣り合う加熱コイル（一方の鍋を加熱する加熱コイル及び、その加熱コイルに隣接して他方の鍋を加熱する加熱コイル）の励磁方向（電流方向）を同じ向きとすることにより、各鍋の加熱効率を向上し、鍋間の影響を低減することができる。

【0010】

本発明に係る誘導加熱調理器は、前記複数の加熱コイルそれぞれに接続される前記第２ハーフブリッジ回路を切り替える第２リレースイッチ機構をさらに備え、前記制御部は、前記各ハーフブリッジ回路及び前記各リレースイッチ機構を制御して、前記複数の加熱コイルそれぞれの正相駆動及び逆相駆動を切り替えることが望ましい。
この構成であれば、複数の加熱コイルそれぞれの正相駆動及び逆相駆動の切り替えパターンを増やすことができる。

【0011】

互いに隣り合う前記加熱コイルは、巻線方向が互いに逆方向となるように巻回されていることが望ましい。
この構成であれば、互いに隣り合う加熱コイルの両方を正相駆動又は逆相駆動することにより、互いに隣接する加熱コイルの励磁方向（電流方向）を逆向きとすることができる。

【0012】

また、前記制御部は、前記トッププレートに載置される前記被加熱物の位置に応じて、前記各ハーフブリッジ回路及び前記各リレースイッチ機構を制御して、前記複数の加熱コイルそれぞれの正相駆動及び逆相駆動を切り替えることが望ましい。

【発明の効果】

【0013】

このように構成した本発明によれば、複数の加熱コイルそれぞれの正相駆動及び逆相駆動を切り替えることができるので、被加熱物である鍋の加熱効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係る誘導加熱調理器の構成を示す模式図である。

【図2】同実施形態の（ａ）８つの加熱コイルの配置及び（ｂ）８つの加熱コイルに給電するインバータ回路を示す図である。

【図3】同実施形態の８つの加熱コイルの全てを（ａ）正相駆動した場合と（ｂ）逆相駆動した場合の励磁方向（電流方向）を示す図である。

【図4】同実施形態において１つの被加熱物（鍋）を加熱するための駆動パターンを示す模式図である。

【図5】同実施形態において２つの被加熱物（鍋）を加熱するための駆動パターンを示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明に係る誘導加熱調理器の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

【0016】

＜誘導加熱調理器の構成＞
本実施形態に係る誘導加熱調理器は、トッププレートに載置された調理用鍋などの調理器具たる被加熱物を誘導加熱するものであり、被加熱物をトッププレートのどこにでも自由に置いて加熱できるように構成されている。

【0017】

具体的に誘導加熱調理器１００は、図１に示すように、被加熱物が載置されるトッププレート１と、被加熱物を加熱するための複数の加熱コイル２と、加熱コイル２に交流電流を供給するインバータ回路３と、インバータ回路３を制御する制御機器４とを備えている。なお、誘導加熱調理器１００には、図示しないが、被加熱物の位置を検出するためのセンサコイルが設けられている。

【0018】

トッププレート１は、表側に被加熱物が置かれる平坦な載置面を有するものであり、例えばガラスやセラミックなどの電気絶縁材料からなる平板状のものである。

【0019】

加熱コイル２は、トッププレート１の裏側に設けられており、ここでは図１に示すように、複数の加熱コイル２が、平面視において二次元アレイ状（縦横マトリクス状）をなすように配置されている。

【0020】

各加熱コイル２は、基板に設けられたシート状をなすものであり、具体的にはフォトレジスト等により作成されたプリント基板として形成されたものである。ここでは、複数の加熱コイル２それぞれが、同じ形状及び大きさのものであるが、形状及び大きさは適宜変更して構わない。また、加熱コイル２としては、リッツ線を巻回してなるものを用いても構わない。

【0021】

本実施形態では、図１及び図２に示すように、縦横それぞれにおいて互いに隣り合う加熱コイル２は、巻線方向が互いに逆方向となるように巻回されている。図２には８つの加熱コイルを示しているが、この８つの加熱コイルの第１列目において、上から、反時計回りの加熱コイル２ａ、時計回りの加熱コイル２ｃ、反時計回りの加熱コイル２ｅ及び時計回りの加熱コイル２ｇが配置され、第２列目において、上から、時計回りの加熱コイル２ｂ、反時計回りの加熱コイル２ｄ、時計回りの加熱コイル２ｆ及び反時計回りの加熱コイル２ｈが配置されている。

【0022】

インバータ回路３は、電源から供給される交流電圧を任意の駆動周波数に変換して加熱コイル２に出力するものである。ここでは、図１に示すように、左側８つの加熱コイル２が１つのインバータ回路３から高周波電力が供給され、中央６つの加熱コイル２が１つのインバータ回路３から高周波電力が供給され、右側８つの加熱コイル２が１つのインバータ回路３から高周波電力が供給される。

【0023】

具体的にインバータ回路３は、図２に示すように、複数の加熱コイル２の一端側に接続される２つの第１ハーフブリッジ回路ＨＢ１、ＨＢ２と、複数の加熱コイル２の他端側に接続される２つの第２ハーフブリッジ回路ＨＢ３、ＨＢ４とを有している。各ハーフブリッジ回路ＨＢ１～ＨＢ４は、スイッチング素子を用いたものである。

【0024】

また、インバータ回路３は、複数の加熱コイル２それぞれに接続される第１ハーフブリッジ回路ＨＢ１、ＨＢ２を切り替える第１リレースイッチ機構ＲＳ１と、複数の加熱コイル２それぞれに接続される第２ハーフブリッジ回路ＨＢ３、ＨＢ４を切り替える第２リレースイッチ機構ＲＳ２とを有している。

【0025】

図２に示すように、８つの加熱コイル２それぞれを加熱コイル２ａ、２ｂ・・・、２ｈと表記すると、一方の第１ハーフブリッジ回路ＨＢ１は、加熱コイル２ａ～２ｇに接続され、他方の第１ハーフブリッジ回路ＨＢ２は、加熱コイル２ｂ～２ｈに接続される。

【0026】

そして、第１リレースイッチ機構ＲＳ１は、加熱コイル２ａが一方の第１ハーフブリッジ回路ＨＢ１に接続されるか否かを切り替える。また、第１リレースイッチ機構ＲＳ１は、加熱コイル２ｂ～２ｇそれぞれが２つの第１ハーフブリッジ回路ＨＢ１、ＨＢ２それぞれに接続されるか否かを切り替える。さらに、第１リレースイッチ機構ＲＳ１は、加熱コイル２ｈが他方の第１ハーフブリッジ回路ＨＢ２に接続されるか否かを切り替える。

【0027】

また、一方の第２ハーフブリッジ回路ＨＢ３は、加熱コイル２ａ～２ｆに接続され、他方の第２ハーフブリッジ回路ＨＢ４は、加熱コイル２ｃ～２ｈに接続される。

【0028】

そして、第２リレースイッチ機構ＲＳ２は、２つの加熱コイル２ｃ、２ｄが２つの第２ハーフブリッジ回路ＨＢ３、ＨＢ４の一方に接続されるように切り替える。また、第２リレースイッチ機構ＲＳ２は、２つの加熱コイル２ｅ、２ｆが２つの第２ハーフブリッジ回路ＨＢ３、ＨＢ４の一方に接続されるように切り替える。

【0029】

制御機器４は、物理的にはＣＰＵ、メモリ、入力手段などを備えるものであり、機能的には、前記メモリの記憶されたプログラムに従ってＣＰＵやその周辺機器が協働することにより、各ハーフブリッジ回路ＨＢ１～ＨＢ４及び各リレースイッチ機構ＲＳ１、ＲＳ２を制御する。

【0030】

本実施形態の制御機器４は、トッププレート１に載置された被加熱物の下方又はその近傍に位置する加熱コイル２にのみ選択的に通電できるように構成されている。なお、トッププレートに載置された被加熱物の位置は、トッププレート１の裏側に設けられた、例えば誘導近接コイル等の位置センサにより検出される。また、インバータ回路３において各加熱コイル２に対向して設けられた電流センサＣＳ（図２参照）の検出値に基づいて、各コイル２に供給する電力を制御する。

【0031】

具体的に制御機器４は、トッププレートに載置される被加熱物の位置に応じて、各ハーフブリッジ回路ＨＢ１～ＨＢ４及び各リレースイッチ機構ＲＳ１、ＲＳ２を制御して、複数の加熱コイル２それぞれの正相駆動及び逆相駆動を切り替える。なお、図３には、８つの加熱コイル２ａ～２ｈの全てを正相駆動した場合の励磁方向（電流方向）と、８つの加熱コイル２ａ～２ｈの全てを逆相駆動した場合の励磁方向（電流方向）とを示している。

【0032】

具体例を図４及ぶ図５に示す。
図４は、加熱コイル２ｃ～２ｆの上に１つの被加熱物が載置されている例である。この場合、制御機器４は、それら４つの加熱コイル２ｃ～２ｆを通電する。

【0033】

具体的に制御機器４は、第１リレースイッチ機構ＲＳ１により、一方の第１ハーフブリッジ回路ＨＢ１に４つの加熱コイル２ｃ～２ｆを接続する。また、制御機器４は、第２リレースイッチ機構ＲＳ２により、一方の第２ハーフブリッジ回路ＨＢ３に４つの加熱コイル２ｃ～２ｆを接続する。

【0034】

そして、制御機器４は、一方の第１ハーフブリッジ回路ＨＢ１及び一方の第２ハーフブリッジ回路ＨＢ３を同期制御して、４つの加熱コイル２ｃ～２ｆを正相駆動する。ここで、４つの加熱コイル２ｃ～２ｆは、互いに隣接する加熱コイルの巻線方向が逆向きであるため、加熱コイル２ｃ、２ｆは、励磁方向（電流方向）が同じ向き（時計回り）となり、加熱コイル２ｄ、２ｅは、励磁方向（電流方向）が同じ向き（反時計回り）となる。つまり、４つの加熱コイル２ｃ～２ｆにおいて、互いに隣接する加熱コイルの励磁方向（電流方向）は互いに逆向きとなる。

【0035】

図５は、加熱コイル２ａ～２ｄの上に１つの被加熱物が載置され、加熱コイル２ｅ～２ｈの上に別の被加熱物が載置されている例である。この場合、制御機器４は、４つの加熱コイル２ａ～２ｄを通電するとともに、４つの加熱コイル２ｅ～２ｈを通電する。

【0036】

具体的に制御機器４は、第１リレースイッチ機構ＲＳ１により、一方の第１ハーフブリッジ回路ＨＢ１に４つの加熱コイル２ａ～２ｄを接続する。また、制御機器４は、第１リレースイッチ機構ＲＳ１により、他方の第１ハーフブリッジ回路ＨＢ２に４つの加熱コイル２ｅ～２ｈを接続する。さらに、制御機器４は、第２リレースイッチ機構ＲＳ２により、一方の第２ハーフブリッジ回路ＨＢ３に４つの加熱コイル２ａ～２ｄを接続する。また、制御機器４は、第２リレースイッチ機構ＲＳ２により、他方の第２ハーフブリッジ回路ＨＢ４に４つの加熱コイル２ｅ～２ｈを接続する。

【0037】

そして、制御機器４は、一方の第１ハーフブリッジ回路ＨＢ１及び一方の第２ハーフブリッジ回路ＨＢ３を同期制御して、４つの加熱コイル２ａ～２ｄを逆相駆動する。ここで、４つの加熱コイル２ａ～２ｄは、互いに隣接する加熱コイルの巻線方向が逆向きであるため、それらを逆相駆動した場合に、加熱コイル２ａ、２ｄは、励磁方向（電流方向）が同じ向き（反時計回り）となり、加熱コイル２ｂ、２ｃは、励磁方向（電流方向）が同じ向き（時計回り）となる。つまり、１つの被加熱物を加熱する４つの加熱コイル２ａ～２ｄにおいて、互いに隣接する加熱コイルの励磁方向（電流方向）は互いに逆向きとなる。

【0038】

また、制御機器４は、他方の第１ハーフブリッジ回路ＨＢ２及び他方の第２ハーフブリッジ回路ＨＢ４を同期制御して、４つの加熱コイル２ａ～２ｄを正相駆動する。ここで、４つの加熱コイル２ｅ～２ｈは、互いに隣接する加熱コイルの巻線方向が逆向きであるため、それらを正相駆動した場合に、加熱コイル２ｅ、２ｈは、励磁方向（電流方向）が同じ向き（時計回り）となり、加熱コイル２ｆ、２ｇは、励磁方向（電流方向）が同じ向き（反時計回り）となる。つまり、１つの被加熱物を加熱する４つの加熱コイル２ｅ～２ｈにおいて、互いに隣接する加熱コイルの励磁方向（電流方向）は互いに逆向きとなる。ここで、１つの被加熱物を加熱する２つの加熱コイル２ｃ、２ｄと、当該２つの加熱コイル２ｃ、２ｄに隣接して別の被加熱物を加熱する加熱コイル２ｅ、２ｆとは、それらの励磁方向（電流方向）が同じ向きとなる。

【0039】

＜本実施形態の効果＞
このように構成された誘導加熱調理器１００によれば、各ハーフブリッジ回路ＨＢ１～ＨＢ４及び各リレースイッチ機構ＲＳ１、ＲＳ２を制御して、複数の加熱コイル２それぞれの正相駆動及び逆相駆動を切り替えているので、被加熱物である鍋の加熱効率を向上することができる。
例えば、同じ鍋を加熱する場合には、互いに隣接する加熱コイル２の励磁方向（電流方向）を逆向きとすることにより、鍋の加熱効率を向上することができる。また、不要輻射を低減することができる。
また、互いに隣り合う別々の鍋を加熱する場合には、別々の鍋を加熱する互いに隣り合う加熱コイル２（一方の鍋を加熱する加熱コイル及び、その加熱コイルに隣接して他方の鍋を加熱する加熱コイル）の励磁方向（電流方向）を同じ向きとすることにより、各鍋の加熱効率を向上し、鍋間の影響を低減することができる。

【0040】

＜変形実施形態＞
なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではない。

【0041】

例えば、前記実施形態では、第１ハーフブリッジ回路が２つ、第２ハーフブリッジ回路が２つの構成であったが、それらのハーフブリッジ回路が３つ以上であっても良い。

【0042】

また、前記実施形態では、第２リレースイッチ機構ＲＳ２を有する構成であったが、第２リレースイッチ機構ＲＳ２を有さずに、複数の第２ハーフブリッジ回路を予め設定された加熱コイルに接続する構成としても良い。ここで、各第２ハーフブリッジ回路が接続される加熱コイルは、予め設定された加熱パターン（通電する加熱コイルの組み合わせ）に基づいて設定される。

【0043】

さらに、第１リレースイッチ機構及び第２リレースイッチ機構ＲＳ２の切り替えパターンは、前記実施形態に限られず、種々のパターンが考えられる。

【0044】

加えて、互いに隣り合う加熱コイルは、巻線方向が互いに同じ方向であっても良い。この場合、互いに隣り合う加熱コイルそれぞれに接続されるハーフブリッジ回路を異なるものとして、一方を正相駆動、他方を逆相駆動することにより、互いに隣接する加熱コイルの励磁方向（電流方向）を逆向きとなる。

【0045】

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

【符号の説明】

【0046】

１００・・・誘導加熱調理器
Ｗ ・・・被加熱物
１ ・・・トッププレート
２ ・・・加熱コイル
３ ・・・インバータ回路
４ ・・・制御機器
ＨＢ１・・・一方の第１ハーフブリッジ回路
ＨＢ２・・・他方の第１ハーフブリッジ回路
ＨＢ３・・・一方の第２ハーフブリッジ回路
ＨＢ４・・・他方の第２ハーフブリッジ回路
ＲＳ１・・・第１リレースイッチ機構
ＲＳ２・・・第２リレースイッチ機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】