(57)【要約】【課題】複数の加熱コイルに載置された被加熱物の検知を安価な構成で行うこと。【解決手段】インバータ回路１６には、少なくとも第１のスイッチング素子４４と第２のスイッチング素子４５が内包され、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子を排他的に導通させることで通電制御し、第１のスイッチング素子や第２のスイッチング素子の動作周期に対する第１のスイッチング素子または第２のスイッチング素子の通電時間の比率が０．５未満である第１の通電時間のみでインバータ回路を通電制御した時に、電流検知手段５０ａａ〜５０ａｃおよび電圧検知手段４９ａａ〜４９ａｃの検知結果の関係に基づいて、複数の加熱コイルの上方に被加熱物が載置されたか否かを判断する。【選択図】図２
2014186813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を載置するためのトッププレートと、前記トッププレートの下方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各々に接続されそれぞれ共振回路を形成する複数の共振コンデンサと、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とを有し前記複数の加熱コイルおよび前記複数の共振コンデンサに高周波電流を供給する単一のインバータ回路と、前記インバータ回路と前記共振回路との間に接続され前記加熱コイルに流れる電流を検知する電流検知手段と、前記加熱コイルまたは前記共振コンデンサに接続され、前記加熱コイルまたは前記共振コンデンサの作動電圧を検知する電圧検知手段と、前記インバータの通電制御を行う制御手段と、前記制御手段によりスイッチング素子の動作周期に対するスイッチング素子の通電時間の比率が０．５未満である第１の通電時間で前記インバータ回路が通電制御されたとき、前記電流検知手段および前記電圧検知手段の出力に基づいて、前記複数の加熱コイルの上方に前記被加熱物が載置されたか否かを判断する被加熱物判断手段と、を備えた誘導加熱装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子のうち通電時間が短い方のスイッチング素子の通電時間が前記第１の通電時間より長く、前記通電時間の比率が０．５以下である第２の通電時間で前記インバータを制御可能であり、前記制御手段が前記第１の通電時間で前記インバータ回路を通電制御する場合に、前記被加熱物判断手段が前記複数の加熱コイルの上方に被加熱物が載置されていないと検知したとき、前記制御手段は、前記第２の通電時間で前記インバータ回路を通電制御し、前記被加熱物判断手段は、前記複数の加熱コイルの上方に被加熱物が載置されているか否かを再度判断する請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記インバータ回路と前記共振回路との間に接続され、前記制御手段によって制御され前記インバータ回路と前記加熱コイルとを電気的に切断する開閉手段をさらに備え、前記制御手段は、前記被加熱物を検知するために通電する電流の周波数よりも低い周波数の電流を前記被加熱物が載置された前記加熱コイルに通電して加熱動作を行うときは、前記インバータ回路から前記被加熱物が載置されていない前記加熱コイルに電流を流さないように、前記インバータ回路と前記被加熱物が載置されていない前記加熱コイルを有する共振回路との間に接続された前記開閉手段を動作させる請求項１または２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記制御手段は、加熱動作を停止させたとき、前記インバータ回路から前記複数の加熱コイル全てに電流を流すように前記開閉手段を制御する請求項３に記載の誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱装置に関し、特に、トッププレート上に載置された金属製の調理用鍋などの被加熱物を誘導加熱する誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱装置の１つである誘導加熱調理器において、例えば複数の加熱コイルを単一のインバータ回路に接続した構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この構成では、複数の加熱コイルに流す電流を単一のインバータ回路の動作に基づいて制御することができるため、複数の加熱コイルが必要な加熱構成を備えた誘導加熱調理器において、インバータ回路の数量を最小限にして安価に構成することができる。
【０００４】
また、電源からインバータ回路に流れる入力電流検知手段と、共振コンデンサの作動電圧を検知する電圧検知手段とを備え、該入力電流検知手段と電圧検知手段の検知結果の関係に基づいて、加熱コイルの上方に被加熱物が載置されたか否かを判断することができる。
【０００５】
しかし、複数の加熱コイルが単一のインバータ回路に接続されているため、加熱コイルそれぞれに流す電流を個別に制御することができない。
【０００６】
そのため、例えば２つの加熱コイルのうち、１つの加熱コイルのみに被加熱物が載置された場合、入力電流検知手段の検知結果は、２つの加熱コイルと２つの共振コンデンサの特性が同じであればどちらの加熱コイルに被加熱物が載置されても同じとなることから、どちらの加熱コイルに被加熱物が載置されたのかを検知するために入力電流検知手段の検知結果を用いることはできない。
【０００７】
また、電圧検知手段の検知結果においては、被加熱物の材質や加熱コイルとの位置関係によっては、被加熱物が加熱コイルの上方に載置されていない時と略同一の検知結果が得られるため、電圧検知手段の検知結果のみで被加熱物が加熱コイルの上方に載置されているか否かを正確に検知することはできない。
【０００８】
この課題を解決するために、例えば入力電流検知手段の替わりに加熱コイル電流検知手段を備えた構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
この方法では、加熱コイル電流検知手段と電圧検知手段から２つの検知結果を加熱コイル毎に得ることができるため、該２つの検知結果の関係に基づいて、加熱コイルの上方に被加熱物が載置されたか否かを判断することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１２−１２４０８１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１３８８６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、特許文献２で開示された誘導加熱調理器においては、積分回路を用いて加熱コイルに印加される電圧と加熱コイルに流れる電流の乗算平均値、即ち電力を計算し
、該電力値を特許文献１で開示された入力電流検知手段の検知結果の代替として用いることにより加熱コイルの上方に被加熱物が載置されたか否かを判断しているため、積分回路を備えることで部品点数が増加し、高価な構成になってしまうという課題を有していた。
【００１２】
また、検知した二値の乗算と、該乗算された結果の平均値を高速で算出する必要があることから、高性能なマイクロコンピュータが必要となり、これまた高価な構成になってしまうという課題を有していた。
【００１３】
さらに、計算過程が多いと誤差が生じやすくなり、算出された結果の精度が落ちてしまう。被加熱物が載置されたか否かを判断する場合、加熱コイルに微小な電流を流したときに出力される微小な検知結果を用いるため、被加熱物を加熱制御しているときよりも誤差が大きく影響し、被加熱物の検知が精度よくできないという課題を有していた。
【００１４】
本発明は、従来の課題を解決するもので、複数の加熱コイルを単一のインバータ回路に接続した誘導加熱装置において、加熱コイルの上方に被加熱物が載置されたか否かを精度よく且つ安価に検知可能な誘導加熱装置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】
【００１５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱装置は、被加熱物を載置するためのトッププレートと、前記トッププレートの下方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各々に接続されそれぞれ共振回路を形成する複数の共振コンデンサと、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とを有し前記複数の加熱コイルおよび前記複数の共振コンデンサに高周波電流を供給する単一のインバータ回路と、前記インバータ回路と前記共振回路との間に接続され前記加熱コイルに流れる電流を検知する電流検知手段と、前記加熱コイルまたは前記共振コンデンサに接続され、前記加熱コイルまたは前記共振コンデンサの作動電圧を検知する電圧検知手段と、前記インバータの通電制御を行う制御手段と、前記制御手段によりスイッチング素子の動作周期に対するスイッチング素子の通電時間の比率が０．５未満である第１の通電時間で前記インバータ回路が通電制御されたとき、前記電流検知手段および前記電圧検知手段の出力に基づいて、前記複数の加熱コイルの上方に前記被加熱物が載置されたか否かを判断する被加熱物判断手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の誘導加熱装置は、電力演算手段を用いることなく、単一のインバータ回路に接続した複数の加熱コイルそれぞれの上方に被加熱物が載置されたか否かを判断することができるため、精度よく且つ安価に被加熱物の検知手段を構成した誘導加熱装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる誘導加熱装置の概略平面図
【図２】本発明の実施の形態１にかかる誘導加熱装置におけるインバータおよびその周辺の回路構成を示す図
【図３】本発明の実施の形態１にかかる誘導加熱装置においてＤｕｔｙを０．２として動作させたときの加熱コイルに流れる電流波形図
【図４】本発明の実施の形態１にかかる誘導加熱装置においてＤｕｔｙを０．２として動作させたときの共振コンデンサに発生する電圧波形図
【図５】本発明の実施の形態２にかかる誘導加熱装置においてＤｕｔｙを０．５として動作させたときの加熱コイルに流れる電流波形図
【図６】本発明の実施の形態２にかかる誘導加熱装置においてＤｕｔｙを０．５として動作させたときの共振コンデンサに発生する電圧波形図
【図７】本発明の実施の形態３にかかる誘導加熱装置におけるインバータおよびその周辺の回路構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
第１の発明は、被加熱物を載置するためのトッププレートと、前記トッププレートの下方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各々に接続されそれぞれ共振回路を形成する複数の共振コンデンサと、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とを有し前記複数の加熱コイルおよび前記複数の共振コンデンサに高周波電流を供給する単一のインバータ回路と、前記インバータ回路と前記共振回路との間に接続され前記加熱コイルに流れる電流を検知する電流検知手段と、前記加熱コイルまたは前記共振コンデンサに接続され、前記加熱コイルまたは前記共振コンデンサの作動電圧を検知する電圧検知手段と、前記インバータの通電制御を行う制御手段と、前記制御手段によりスイッチング素子の動作周期に対するスイッチング素子の通電時間の比率が０．５未満である第１の通電時間で前記インバータ回路が通電制御されたとき、前記電流検知手段および前記電圧検知手段の出力に基づいて、前記複数の加熱コイルの上方に前記被加熱物が載置されたか否かを判断する被加熱物判断手段と、を備えたものである。
【００１９】
これによって、加熱コイルを個々に含まれる複数の共振回路を単一のインバータ回路に接続していても、それぞれの共振回路に備えられた検知手段による検知結果の関係から被加熱物を検知することができる。
【００２０】
また、スイッチング素子の動作周期に対する例えば第１のスイッチング素子の通電時間を小さくすることにより、加熱コイルに電流が流れにくくなるため、被加熱物を検知するために加熱コイルに通電したときに加熱コイルでの電力損失を低減することができる。さらに、被加熱物が載置されていない加熱コイルに通電する場合には、加熱コイル上方へと伝播する漏洩磁界を低減することができる。
【００２１】
第２の発明は、特に、第１の発明において、前記制御手段は、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子のうち通電時間が短い方のスイッチング素子の通電時間が前記第１の通電時間より長く、前記通電時間の比率が０．５以下である第２の通電時間で前記インバータを制御可能であり、前記制御手段が前記第１の通電時間で前記インバータ回路を通電制御する場合に、前記被加熱物判断手段が前記複数の加熱コイルの上方に被加熱物が載置されていないと検知したとき、前記制御手段は、前記第２の通電時間で前記インバータ回路を通電制御し、前記被加熱物判断手段は、前記複数の加熱コイルの上方に被加熱物が載置されているか否かを再度判断するものである。
【００２２】
これによって、第１の通電時間のみの通電制御では被加熱物の材質や加熱コイルとの位置関係で被加熱物が加熱コイルの上方に載置されていない時と略同一の検知結果が得られた場合でも、第１の通電時間の通電制御時よりも加熱コイルに通電する電流が大きくなる第２の通電時間で通電制御を行うことにより、被加熱物の検知精度を高め、被加熱物が載置されたときには確実に検知することができる。
【００２３】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、前記インバータ回路と前記共振回路との間に接続され、前記制御手段によって制御され前記インバータ回路と前記加熱コイルとを電気的に切断する開閉手段をさらに備え、前記制御手段は、前記被加熱物を検知するために通電する電流の周波数よりも低い周波数の電流を前記被加熱物が載置された前記加熱コイルに通電して加熱動作を行うときは、前記インバータ回路から前記被加熱物が載置されていない前記加熱コイルに電流を流さないように、前記インバータ回路と前記被加熱物が載置されていない前記加熱コイルを有する共振回路との間に接続された前記開閉手段を動作させるものである。
【００２４】
これによって、被加熱物が載置されていない加熱コイルには、被加熱物の加熱動作のときに通電する周波数の電流を通電しないようにすることができるため、被加熱物が載置されていない加熱コイルに大きな電流が流れて電力損失が生じることのないようにすることができる。
【００２５】
第４の発明は、特に、第３の発明において、前記制御手段は、加熱動作を停止させたとき、前記インバータ回路から前記複数の加熱コイル全てに電流を流すように前記開閉手段を制御するものである。
【００２６】
これによって、被加熱物の加熱動作を停止した後、被加熱物の加熱のために通電していなかった加熱コイルにも再度被加熱物の検知動作時の周波数の電流を通電することができ、被加熱物の検知動作を再度行うことができる。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。なお、以下の全ての図において、同一又は相当部分には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２８】
（実施の形態１）
［全体構成］
図１は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱装置の概略平面図であり、本実施の形態において主要な要素を概略的に示している。
【００２９】
図１および図２で示すように、実施の形態１の誘導加熱装置１０は、トッププレート１３、トッププレート１３の下方に整列して配置された複数の加熱コイル１１ａａ〜１１ｅｉ、複数の加熱コイル１１ａａ〜１１ｅｉをそれぞれ内包する複数の共振回路１５に高周波電流を供給するインバータ回路１６、インバータ回路１６を通電制御する制御手段１７、制御手段１７に対して動作指令を出力したり被加熱物の載置状態を表示したりする操作表示手段１２、複数の加熱コイル１１ａａ〜１１ｅｉに流れる電流や複数の共振回路１５の構成部品に発生する電圧を検知する物理量検知手段１９、物理量検知手段１９の検知結果から加熱コイルの上方に被加熱物が載置されているか否かを判断する被加熱物判断手段１８を備える。
【００３０】
以下、実施の形態１の誘導加熱装置１０を構成する各要素について詳述する。
［トッププレート］
実施の形態１の誘導加熱装置１０は、上部に平板なトッププレート１３を有する。トッププレート１３上には、鍋等の被加熱物１４が載置される。なお、トッププレート１３は、ガラスやセラミック等の電気絶縁物で構成されている。
［加熱コイル］
複数の加熱コイル１１ａａ〜１１ｅｉは、トッププレート１３の下方にマトリクス状に配設されている。複数の加熱コイル１１ａａ〜１１ｅｉは、すべて実質的に同一の形状、同一構成を有している。加熱コイルに高周波電流が流れることにより高周波磁界が発生する。その高周波磁界が被加熱物である金属製の鍋などに伝達することにより被加熱物に渦電流が発生し、その渦電流の大きさと被加熱物の固有抵抗に依存する発熱が生ずることで誘導加熱が行われる。
［インバータ回路］
インバータ回路１６の出力端子は、複数の加熱コイル１１ａａ〜１１ｅｉを内包する複数の共振回路１５や、加熱コイルに流れる電流や共振回路に発生する電圧を検知するための物理量検知手段１９が接続されている。インバータ回路１６に内包されるスイッチング素子の動作によって複数の加熱コイル１１ａａ〜１１ｅｉに高周波電流が供給される。
［制御手段］
制御手段１７は、インバータ回路１６と操作表示手段１２、被加熱物判断手段１８に接続されている。例えば、制御手段１７は、操作表示手段１２から動作指令の指示を受けて、インバータ回路１６を通電制御する。また、制御手段１７は、被加熱物判断手段１８から検出結果を受けて、インバータ回路１６を通電制御したり、載置状態を操作表示手段１２に表示する指令を出力したりする。
［操作表示手段］
操作表示手段１２は、トッププレート１３において使用者側（図１における下側）の中央に配置されており、使用者が使いやすい構成となっている。
【００３１】
また、操作表示手段１２は、制御手段１７に接続されている。この操作表示手段１２が制御手段１７に対して電力供給の開始又は停止、電力調整等の動作指令の信号を出力する。
【００３２】
例えば、制御手段１７に対して、トッププレート１３上に鍋等の被加熱物１４が載置されたとき、加熱動作の開始を指示する動作指令の信号を出力する。
［物理量検知手段］
物理量検知手段１９は、加熱コイル１１ａａ〜１１ｅｉに流れる電流や加熱コイルまたは共振コンデンサに発生する電圧などを検知する。電流を検知する場合には、例えばカレントトランスをもちいて電圧値に変換すればコンパレータやマイクロコンピュータへの入力が可能な値とすることができる。
【００３３】
また、高い電圧を検知する場合には、分圧抵抗を用いて実際の電圧値に比例した低い電圧値を検知すればコンパレータやマイクロコンピュータへ入力することができる。
［被加熱物判断手段］
被加熱物判断手段１８は、物理量検知手段１９と制御手段１７に接続されている。被加熱物判断手段１８は、物理量検知手段１９からの検知結果に基づき、加熱コイルの上方に鍋等の被加熱物１４が載置されているか否かを判断する。
【００３４】
また、被加熱物１４の検知の結果は、信号として制御手段１７に出力する。
【００３５】
上記のように、実施の形態１の誘導加熱装置１０において、トッププレート１３の上に被加熱物１４が載置されたとき、制御手段１７は被加熱物が載置されている位置を把握することができ、例えばどの領域に被加熱物１４が載置されているかを操作表示手段１２に表示して、電力が供給可能な状態へ移行することができる。
【００３６】
あるいは複数の加熱コイルそれぞれの周辺に被加熱物を載置している領域を表示させる手段を有しているのであれば、表示手段を表示して加熱が行われる領域を使用者に明確に伝えることができる。
【００３７】
なお、被加熱物判断手段および制御手段は、マイクロコンピュータを用いて実現される。
［被加熱物の検出動作］
次に、実施の形態１の誘導加熱装置１０上に鍋等の被加熱物１４を載置した場合における、被加熱物１４の検知動作について説明する。
【００３８】
図２は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱装置１０のインバータ回路１６及びその周辺の回路構成の一例を示した図である。
【００３９】
図２では、交流の電源４０を直流電源に変換し平滑するために、ダイオードブリッジ４
１、チョークコイル４２及び平滑コンデンサ４３が接続されている。平滑コンデンサ４３の両端には、３つの加熱コイル１１ａａ〜１１ａｃに高周波電流を供給するために、逆導通ダイオードを備えた第１のスイッチング素子４４、および同じく逆導通ダイオードを備えた第２のスイッチング素子４５が直列に接続されている。
【００４０】
また、第１のスイッチング素子４４及び第２のスイッチング素子４５がオフするときに発生するスイッチング損失を低減するためのスナバコンデンサ４７が第２のスイッチング素子４５と並列に接続されることにより、インバータ回路１６を構成している。
【００４１】
加熱コイル１１ａａと直列に接続された共振コンデンサ４６ａａによって１つの共振回路を形成しており、加熱コイル１１ａａと接続されていない共振コンデンサ４６ａａのもう一方の端子はインバータ回路１６の負の母線に接続されている。
【００４２】
共振コンデンサ４６ａａと接続されていない加熱コイル１１ａａのもう一方の端子には、加熱コイル１１ａａに流れる電流を検知するための電流検知手段５０ａａが接続されている。
【００４３】
加熱コイル１１ａａと接続されていない電流検知手段５０ａａのもう一方の端子は、インバータ回路１６の出力端子となる第１のスイッチング素子４４と第２のスイッチング素子４５の接続点に接続される。
【００４４】
電流検知手段５０ａａの検知結果はピークホールド手段５１ａａに出力され、ピークホールド手段５１ａａによって加熱コイル１１ａａに流れる高周波電流の最大電流値に関係する検出結果を維持する値を被加熱物判断手段１８に出力する。
【００４５】
また、共振コンデンサ４６ａａの作動電圧を検知するために、電圧検知手段４９ａａが共振コンデンサ４６ａａと並列に接続されており、電圧検知手段４９ａａの検知結果は被加熱物判断手段１８に出力する。
【００４６】
上述の共振コンデンサ、電流検知手段、ピークホールド手段、電圧検知手段は加熱コイル毎に備えられており、図２に示した回路図では合計３つのセットがインバータ回路１６の出力端子に並列に接続される。
【００４７】
図２に示したインバータ回路１６において、第１のスイッチング素子４４と第２のスイッチング素子４５を排他的に導通させることにより、インバータ回路１６から３つの加熱コイル１１ａａ〜１１ａｃに供給する高周波電流を制御することができる。
【００４８】
３つの加熱コイル１１ａａ〜１１ａｃに流れる電流、即ち供給する電力を変更する方法としては、第１のスイッチング素子４４や第２のスイッチング素子４５の通電状態と非通電状態の和の時間、つまり動作周期（＝動作周波数）を変更する方法がある。加熱コイルと共振コンデンサからなる共振回路の共振周波数よりも動作周波数が高い状態で動作する場合、動作周波数が大きい方が加熱コイルに電力が供給されにくいという特性を有する。
【００４９】
また、供給する電力を変更する別の方法として、第１のスイッチング素子４４や第２のスイッチング素子４５の動作周期に対する第１のスイッチング素子４４または第２のスイッチング素子４５の通電時間の比率を変更する方法がある。以下、この比率のことをＤｕｔｙと呼ぶ。Ｄｕｔｙが０．５のときに最大電力が供給され、Ｄｕｔｙを０あるいは１に近づけるにつれて加熱コイルに供給される電力が小さくなるという特性を有する。
【００５０】
図３は、本発明の実施の形態１における誘導加熱装置のＤｕｔｙ０．２で動作したとき
の加熱コイルに流れる電流波形図である。第１の実施の形態における誘導加熱装置において、Ｄｕｔｙを０．２とする条件でインバータ回路１６を通電制御したときの、被加熱物１４が載置された加熱コイル１１ａｂに流れる電流を検知する電流検知手段５０ａｂから出力される波形である。
【００５１】
図４は本発明の実施の形態１における誘導加熱装置のＤｕｔｙ０．２で動作したときの共振コンデンサに発生する電圧波形図であり、第１の実施の形態における誘導加熱装置において、Ｄｕｔｙを０．２とする条件でインバータ回路１６を通電制御したときの、被加熱物１４が載置された加熱コイル１１ａｂと直列に接続された共振コンデンサ４６ａｂに発生する電圧を検知する電圧検知手段４９ａｂから出力される波形である。
【００５２】
図３および図４において、期間Ｔａはインバータ回路の動作周期を示し、期間Ｔｂは第１のスイッチング素子の通電時間を示している。図３および図４は、期間Ｔａに対する期間Ｔｂの割合であるＤｕｔｙが０．２のときの波形である。
【００５３】
被加熱物の検知動作を行うとき、Ｄｕｔｙを０．５より小さい値にすることにより、第１のスイッチング素子４４と第２のスイッチング素子４５の通電時間に偏りが生じる。
【００５４】
共振コンデンサが加熱コイルと直列に接続されていると、共振コンデンサは直流電流を流すことができないため、第１のスイッチング素子４４と第２のスイッチング素子４５の接続点から加熱コイルに流れ込む電流の積分値と、加熱コイルから第１のスイッチング素子４４と第２のスイッチング素子４５の接続点に流れだす電流の積分値は同じ値になる。
【００５５】
従って、通電時間の短い第１のスイッチング素子４４に流れる最大電流値は、被加熱物１４に供給する電力に対して大きくなる。
【００５６】
電流値が大きいと、検知結果の差がもともと小さいものでも増幅した形で検知することができるため、ピークホールド手段５１ａａ〜５１ａｃにより、高い電流値を維持して被加熱物判断手段１８に入力することにより、高精度で検知することができる。
【００５７】
さらに、最大電流値が高くても、被加熱物の検知動作時に被加熱物に供給される電力は小さいことから、被加熱物の検知動作に必要な電力を小さくして、本来の加熱目的でない動作状態での電力消費を抑制して、高性能な誘導加熱装置を実現することができる。
【００５８】
また、被加熱物の材質や加熱コイルとの位置関係によっては、加熱コイルに流れる電流や共振コンデンサに発生する電圧が類似した値が検知されやすいものもある。従って、電流検出手段と電圧検出手段の２つの検知結果をマトリクスデータとして扱って被加熱物が載置されたか否かを判断することにより高精度の被加熱物の検知を行うことができる。
【００５９】
また、１つの通電時間のみで被加熱物を検知することにより、被加熱物の検知のために加熱コイルに通電する時間を短くして、加熱コイルで発生する損失を低減することができる。
【００６０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２おける誘導加熱装置について説明する。図５は本発明の実施の形態２における誘導加熱装置のＤｕｔｙ０．５で動作したときの加熱コイルに流れる電流波形図、図６は本発明の実施の形態２における誘導加熱装置のＤｕｔｙ０．５で動作したときの共振コンデンサに発生する電圧波形図である。
【００６１】
本発明の実施の形態２おける誘導加熱装置は、Ｄｕｔｙが０．２よりも大きい０．５で
鍋検知動作を行っている点で、実施の形態１とは異なる。
【００６２】
図５では、非磁性特性と磁性特性が混在する被加熱物を加熱コイルの上方に載置したときに、電流検知手段から出力される波形を示した点で図３とは異なる。図６では、非磁性特性と磁性特性が混在する被加熱物を加熱コイルの上方に載置したときに、電圧検知手段から出力される波形を示した点で図４とは異なる。
【００６３】
例えば、非磁性特性と磁性特性が混在する被加熱物は特殊な特性を有し、被加熱物への供給電力が小さいと、無負荷状態と略同等の検出結果が得られる。そのため、被加熱物が載置されているにもかかわらず、検知結果に基づいて、制御手段は被加熱物か載置されていないと検知することになる。
【００６４】
本発明の実施の形態２の誘導加熱装置は、例えばＤｕｔｙが０．２よりも大きい０．５で第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子を動作させることにより、被加熱物には２倍以上の電力が供給される。これにより、特殊な特性を有する被加熱物が載置されている状態と無負荷の状態を判別することができるようになり、被加熱物を精度よく検知することができる。
【００６５】
また、被加熱物が載置されているかどうか不明な状態のときのみ大きな電力を供給することにより、本来の加熱目的でない動作状態での電力消費を抑制して、高性能な誘導加熱装置を実現することができる。
【００６６】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３おける誘導加熱装置について説明する。図７は本発明の第３の実施の形態における誘導加熱装置のインバータおよびその周辺の回路構成を示す図である。
【００６７】
本発明の実施の形態３おける誘導加熱装置は、インバータ回路から供給される高周波電流を導通／非導通する手段を備えている点で、実施の形態１とは異なる。
【００６８】
図７では、共振コンデンサ４６ａａ〜４６ａｃとインバータ回路の出力端子の一つである負の母線との間に、制御手段１７に制御され、インバータ回路と加熱コイルを電気的に切断する開閉手段５２ａａ〜５２ａｃが接続されている点で、図２とは異なる。
【００６９】
本発明の実施の形態３の誘導加熱装置の制御手段は、複数の加熱コイルのどの加熱コイルに被加熱物が載置されているか否かを判断し把握することができる。操作表示手段から加熱開始の指令が入らない間は、全ての開閉手段を閉状態として、複数の加熱コイル全てに鍋検知用の高周波電流を流すことにより、被加熱物が取り除かれたり移動されたりしたときに、制御手段は随時、被加熱物の状態を把握することができる。
【００７０】
操作表示手段から加熱開始の指令が入ると、鍋が載置されていない加熱コイルとインバータ回路を接続するために閉じられていた開閉手段を開状態として、鍋が載置されていない加熱コイルにはインバータから供給される高周波電流が流れないようにする。
【００７１】
その直後、インバータ回路は鍋の検出用に供給していた高周波電流の周波数よりも低く被加熱物に大きな電力が供給できる周波数の高周波電流を通電するように制御する。
【００７２】
このとき、開閉手段は開状態となっているため、被加熱物が載置されていない加熱コイルには高周波電流が供給されないことから、被加熱物の加熱に寄与しない加熱コイルへの通電を停止して加熱コイルで生じる導通損失をなくし、またスイッチング損失に流れる電流を少なくすることによりスイッチング素子で発生する損失を抑制し、誘導加熱装置の加
熱効率を高めることができる。
【００７３】
操作表示手段から加熱動作を停止する指令が入力されたときや、あるいは加熱動作中に被加熱物が取り除かれたりしたときなど、被加熱物が載置されていた加熱コイルに加熱動作に適した低い周波数の高周波電流の供給を停止し、被加熱物の検知動作に適した加熱動作時の周波数よりも高い周波数の高周波電流の供給状態とするとき、加熱開始の指令が入力されるときに開状態にした開閉手段を閉状態とし、全ての加熱コイルに高周波電流が供給されるようにすることで、全ての加熱コイルの上方に被加熱物が載置されたか否かを判断することができるようになる。
【００７４】
つまり、被加熱物に電力を供給していなく、被加熱物の検知動作が必要なときのみ被加熱物の検知を行うことができるため、安価な回路構成で誘導加熱装置として十分な性能を有することができる。
【００７５】
上記全ての実施の形態における誘導加熱装置では、図１に示したように、縦列及び横列の加熱コイルが一直線上となるように配置されているものとしたが、この構成に限定するものではない。
【００７６】
また、上記全ての実施の形態における誘導加熱装置では、図１に示したように、多くの加熱コイルを有する加熱コイルのうち、加熱コイル１１ａａ〜１１ａｃの３つの加熱コイルを単一のインバータ回路に接続した状態で説明したが、単一のインバータ回路に接続される加熱コイルを内包する共振回路の個数はいくつでもよく、例えば４５個全ての加熱コイルを単一のインバータ回路に接続しても同様の効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように、本発明にかかる誘導加熱装置は、単一のインバータ回路で複数の加熱コイルの上方に載置された被加熱物の検知をそれぞれの加熱コイルで行うことができるため、複数の加熱コイルを備えた誘導加熱装置を安価に構成することができるので、誘導加熱調理器など家庭用の応用にとどまらず、特定の負荷を検知して給電を開始するようなシステムでの用途にも有効である。
【符号の説明】
【００７８】
１０  誘導加熱装置
１１ａａ〜１１ｅｉ  加熱コイル
１２  操作表示手段
１３  トッププレート
１４  被加熱物
１６  インバータ回路
１７  制御手段
１８  被加熱物判断手段
１９  物理量検知手段
４０  電源
４１  ダイオードブリッジ
４２  チョークコイル
４３  平滑コンデンサ
４４  第１のスイッチング素子
４５  第２のスイッチング素子
４６ａａ、４６ａｂ、４６ａｃ  共振コンデンサ
４７  スナバコンデンサ
４９ａａ、４９ａｂ、４９ａｃ  電圧検知手段
５０ａａ、５０ａｂ、５０ａｃ  電流検知手段
５１ａａ、５１ａｂ、５１ａｃ  ピークホールド手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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