(57)【要約】  誘導加熱装置は、制御部が第１の半導体スイッチと第２の半導体スイッチと第３の半導体スイッチを制御することにより、第１の加熱コイルと第２の加熱コイルに同時に高周波電力を供給する同時加熱モードと、第２の加熱コイルに高周波電力を供給する第１の単独加熱モードと、第１の加熱コイルに高周波電力を供給する第２の単独加熱モードと、第１の単独加熱モードと第２の単独加熱モードとを交互に行う交互加熱モードと、第１の加熱コイルと第２の加熱コイルに同時に高周波電力を供給する降圧同時加熱モードと、を選択的に切り替える構成を有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に接続された第１の半導体スイッチと第２の半導体スイッチと第３の半導体スイッチの直列接続体と、
前記第１の半導体スイッチに並列接続され、負荷と磁気的に結合する第１の加熱コイルと第１の共振コンデンサの直列接続体と、
前記第３の半導体スイッチに並列接続され、負荷と磁気的に結合する第２の加熱コイルと第２の共振コンデンサの直列接続体と、
前記第１の半導体スイッチと前記第２の半導体スイッチと前記第３の半導体スイッチを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１の半導体スイッチを常時導通し、前記第２の半導体スイッチ及び前記第３の半導体スイッチを交互に導通させて前記第２の加熱コイルに高周波電力を供給する第１の単独加熱モードと、
前記第３の半導体スイッチを常時導通し、前記第１の半導体スイッチ及び前記第２の半導体スイッチを交互に導通させて前記第１の加熱コイルに高周波電力を供給する第２の単独加熱モードと、
前記第２の半導体スイッチを常時導通し、前記第１の半導体スイッチ及び前記第３の半導体スイッチを交互に導通させて前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルに同時に高周波電力を供給する同時加熱モードと、負荷に応じて選択的に駆動するように構成された誘導加熱装置。
【請求項２】
前記第１の加熱コイルと前記第１の共振コンデンサで構成される第１の共振回路において生じる共振周波数と、前記第２の加熱コイルと前記第２の共振コンデンサで構成される第２の共振回路において生じる共振周波数が、同一となるよう構成されている請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルの双方に高周波電力を供給するとき、前記制御部は、前記同時加熱モードとなる期間と、前記第１の単独加熱モード又は第２の単独加熱モードとなる期間との比率を変えて、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルの双方に供給される平均電力が目標値となるように前記第１の半導体スイッチと前記第２の半導体スイッチと前記第３の半導体スイッチを制御するよう構成された請求項１又は２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルの双方に高周波電力を供給するとき、前記制御部は、前記第１の単独加熱モードと前記第２の単独加熱モードのそれぞれを１秒以内の短周期で繰り返す交互加熱モードを行って、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルの双方に均等に高周波電力を供給するよう構成された請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記交互加熱モードにおける前記第１の単独加熱モードと前記第２の単独加熱モードとの間の状態遷移は、前記第２の半導体スイッチが非導通状態の時に行うよう構成された請求項４に記載の誘導加熱装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルの双方に高周波電力を供給するとき、前記交互加熱モードにおける前記第１の単独加熱モードの連続動作時間と前記第２の単独加熱モードの連続動作時間との比率を同じとなるように制御し、前記第１の単独加熱モード及び前記第２の単独加熱モードにおいて、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルに高周波電力を供給する前記第１の半導体スイッチと前記第２の半導体スイッチと前記第３の半導体スイッチにおける２つの半導体スイッチの動作周波数又は導通時間を変化させて、入力電力を制御するよう構成された請求項４又は５に記載の誘導加熱装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルの双方に高周波電力を供給するとき、前記交互加熱モードにおける前記第１の単独加熱モード及び前記第２の単独加熱モードにおいて、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルに高周波電力を供給する前記第１の半導体スイッチと前記第２の半導体スイッチと前記第３の半導体スイッチにおける２つの半導体スイッチの動作周波数又は導通時間を一定として、前記第１の単独加熱モードの連続動作時間と前記第２の単独加熱モードの連続動作時間との比率を変化させて、入力電力を制御するよう構成された請求項４又は５に記載の誘導加熱装置。
【請求項８】
前記第１の加熱コイルが複数の第１の加熱コイル要素で構成され、前記第１の共振コンデンサが複数の第１の共振コンデンサ要素で構成され、前記複数の第１の加熱コイル要素が前記複数の第１の共振コンデンサ要素にそれぞれ接続されて前記第１の半導体スイッチに並列接続された複数の直列接続体が構成されており、
前記第２の加熱コイルが複数の第２の加熱コイル要素で構成され、前記第２の共振コンデンサが複数の第２の共振コンデンサ要素で構成され、前記複数の第２の加熱コイル要素が前記複数の第２の共振コンデンサ要素にそれぞれ接続されて前記第３の半導体スイッチに並列接続された複数の直列接続体が構成され、
前記制御部は、前記第１の単独加熱モードと前記第２の単独加熱モードとを交互に繰り返す交互加熱モードと、前記同時加熱モードとを負荷の材質に応じて切り替えるように前記第１の半導体スイッチと前記第２の半導体スイッチと前記第３の半導体スイッチとを制御するよう構成された請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記第１の半導体スイッチと前記第３の半導体スイッチを同じオンオフ動作させるとともに、前記第１の半導体スイッチと前記第３の半導体スイッチのオンオフ動作と、前記第２の半導体スイッチのオンオフ動作を交互に行い、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルに高周波電力を同時に供給する降圧同時加熱モードと有し、
前記制御部は、負荷の材質に応じて前記同時加熱モードと、前記交互加熱モードと、前記降圧同時加熱モードと、を選択的に切り替えるように構成された請求項８に記載の誘導加熱装置。
【請求項１０】
前記第１の加熱コイル要素と前記第２の加熱コイル要素のそれぞれの近傍に加熱可能な負荷の存在を検知する負荷検出部と、前記第１の加熱コイル要素と前記第１の共振コンデンサ要素のそれぞれの直列接続体を前記第１の半導体スイッチに並列接続する通電経路から接離する複数の第１の開閉部要素と、前記第２の加熱コイル要素と前記第２の共振コンデンサ要素のそれぞれの直列接続体を前記第３の半導体スイッチに並列接続する通電経路から接離する複数の第２の開閉部要素と、をさらに備え、
前記制御部は、前記負荷検出部が近傍に負荷を検知した前記第１の加熱コイル要素及び／又は第２の加熱コイル要素に対応する前記第１の開閉部要素及び／又は第２の開閉部要素を接状態とするよう構成された請求項８又は９に記載の誘導加熱装置。
【請求項１１】
前記第１の加熱コイル要素と前記第２の加熱コイル要素のそれぞれの近傍に加熱可能な負荷の存在を検知する負荷検出部と、前記第１の加熱コイル要素と前記第１の共振コンデンサ要素のそれぞれの直列接続体を前記第１の半導体スイッチに並列接続する通電経路から接離する複数の第１の開閉部要素と、前記第２の加熱コイル要素と前記第２の共振コンデンサ要素のそれぞれの直列接続体を前記第３の半導体スイッチに並列接続する通電経路から接離する複数の第２の開閉部要素と、をさらに備え、
前記制御部は、前記負荷検出部が近傍に負荷を検知した前記第１の加熱コイル要素及び／又は第２の加熱コイル要素に対応する前記第１の開閉部要素及び／又は第２の開閉部要素を接状態に制御し、前記負荷検出部が近傍に負荷を検知した前記第１の加熱コイル要素及び／又は第２の加熱コイル要素の数に応じて、前記同時加熱モードと、前記交互加熱モードと、前記降圧同時加熱モードと、を選択的に切り替えるよう構成された請求項８又は９に記載の誘導加熱装置。
【請求項１２】
前記第１の加熱コイルを構成する前記複数の第１の加熱コイル要素と、前記第２の加熱コイルを構成する前記複数の第２の加熱コイル要素を平面的な加熱領域において互い違いに配置された請求項８又は９に記載の誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、高周波磁界による誘導加熱を利用して被加熱物の加熱などを行う、例えば、誘導加熱調理装置などを含む誘導加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の誘導加熱装置について図面を用いて説明する。図３８は、従来の誘導加熱装置の回路構成を示す図である。従来の誘導加熱装置は、商用電源である交流電源１０１と、商用電源を整流する整流回路１０２と、整流回路１０２からの整流された電圧を平滑するチョークコイル１０４と平滑コンデンサ１０５で構成された平滑回路１３０と、平滑コンデンサ１０５の出力を高周波電力に変換して第１の加熱コイル１０６に高周波電力を供給する第１のインバータ１１４と、平滑コンデンサ１０５の出力を高周波電力に変換して第２の加熱コイル１０７に高周波電力を供給する第２のインバータ１１５と、交流電源１０１からの入力電流を検出する入力電流検出部１０３と、制御部１１３と、により構成されている。制御部１１３は、マイクロコンピュータなどで構成されており、入力電流検出部１０３の検出値が設定値となるように第１のインバータ１１４及び第２のインバータ１１５内の半導体スイッチの動作状態を制御する。【０００３】
上記のように構成された従来の誘導加熱装置においては、整流回路１０２、チョークコイル１０４及び平滑コンデンサ１０５を２つのインバータ１１４，１１５で共用しているため、回路を小型化することが可能である。【０００４】
上記のように構成された従来の誘導加熱装置における動作について説明する。制御部１１３は、交流電源１０１からの入力電流をカレントトランスなどで構成される入力電流検出部１０３で検出した入力電流値が予め設定された電流値となるように、第１のインバータ１１４および第２のインバータ１１５内の半導体スイッチの導通時間を制御している。制御部１１３が上記のように制御することにより、第１のインバータ１１４及び第２のインバータ１１５に接続された第１の加熱コイル１０６及び第２の加熱コイル１０７に必要な高周波電流が供給される。【０００５】
そして、第１の加熱コイル１０６及び第２の加熱コイル１０７に供給された高周波電流により、第１の加熱コイル１０６及び第２の加熱コイル１０７より高周波磁界が発生し、加熱コイル１０６，１０７と磁気的に結合する鍋などの負荷に高周波磁界が印加される。【０００６】
上記のように鍋などの負荷に印加された高周波磁界により、負荷に渦電流が発生し、この渦電流と鍋自身が持つ表皮抵抗により鍋自身が発熱する。【０００７】
また、制御部１１３は、鍋などの負荷の加熱量を調整するために、第１のインバータ１１４及び第２のインバータ１１５への入力電流を変えることにより、入力電流検出部１０３の検出値が目標値となるように、第１のインバータ１１４及び第２のインバータ１１５の半導体スイッチの動作周波数や導通比率を制御している（例えば、特許文献１、２参照）。【０００８】
さらに、従来の誘導加熱装置においては、結晶化ガラスなどで構成された天面上に置かれた鍋などの負荷を加熱する場合に、様々な形状の負荷を効率よく加熱するために、複数の加熱コイルを用いる構成が提案されている。加熱コイルの形状としては、同心円上に複数の加熱コイルを配置する構成、加熱コイルの周辺に中心位置が異なる複数の補助加熱コイルを配置する構成、或いは形状の小さい複数の加熱コイルをマトリックス状に配置する構成などが提案されている。【０００９】
一方、複数の加熱コイルにそれぞれ異なる電力を供給する場合、各々の加熱コイル毎にインバータを設ける構成であるため、インバータの実装面積が大きくなり、機器の形状が大きくなるという課題を有する。また、複数の加熱コイルを用いる構成においては、複数のインバータが異なる動作周波数で動作するため、動作周波数差に起因する干渉音が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／１３５０３７号明細書
【特許文献２】特開平０９−２５１８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の誘導加熱装置においては、第１の加熱コイル及び第２の加熱コイルのそれぞれを駆動するインバータ内に半導体スイッチが必要となる。このため、従来の誘導加熱装置は、各インバータ毎に半導体スイッチ及びその駆動回路が必要となり、駆動回路に対応した実装面積が必要であり、装置の更なる小型化が困難になるという課題を有している。【００１２】
また、第１の加熱コイルと第２の加熱コイルが同時に動作する場合には、動作周波数の差に起因する干渉音の発生を抑えるために、それぞれの加熱コイルを同じ周波数で駆動する方法、又は可聴域以上の周波数差を設けて動作させる方法が提案されている。しかしながら、負荷の種類によっては、動作周波数が同じとならず、干渉音が発生する場合がある。また、上記のような方法は半導体スイッチの制御が複雑になり、回路設計が困難になるなどの課題を有している。【００１３】
これらの課題を解決することを目的として、特開平０９−２５１８８８号公報に示された３個の半導体スイッチを直列に接続して、２個の加熱コイルを３個の半導体スイッチを時分割で制御して、それぞれの加熱コイルの加熱動作を一定時間毎に切り換える制御方法が提案されている。【００１４】
しかし、このような従来の誘導加熱装置においても、加熱する負荷の材質が異なる場合には、負荷の電気的な特性の違いにより、負荷と結合した加熱コイルのインダクタンスや抵抗値などのインピーダンスが変わるため、加熱コイルに接続された共振コンデンサの値で決まる共振特性が変化してしまう。したがって、従来の誘導加熱装置においては、共振特性に応じて、動作周波数を変更することにより、負荷への供給電力を調整する方法が採られている装置がある。【００１５】
しかし、このような方法により供給電力の調整を行うとき、異なる材質の負荷を同時に加熱する場合には、各々の負荷の間で動作周波数に差が生じてしまい、動作周波数の差に起因する干渉音が発生し、動作中の騒音が大きくなるなどの課題を有していた。【００１６】
さらに、特開平０９−２５１８８８号公報に示されたように、２個の加熱コイルに対して時分割で交互に一定時間だけ加熱する制御方法においては、一定時間毎に交互に切り替える方法において、切り替え時の休止期間においては周期的に沸騰感が消失したり、また加熱動作期間においては、一方の加熱コイルに対して多くの電力を供給されて、調理物が焦げ付き易いなどの課題を有していた。【００１７】
また、形状の小さな複数の加熱コイルをマトリクス状に配置する従来の誘導加熱装置においては、加熱する負荷の形状に応じて複数の小さな加熱コイルを駆動するため、加熱コイルの駆動数により加熱コイルのインピーダンスが大きく変化する。この結果、同じ動作周波数で負荷への供給電力を調整することは、非常に困難であった。また、隣接した加熱コイルにより負荷を同時加熱する場合には、動作周波数が異なり、動作周波数の差に起因する干渉音が発生し、騒音が大きくなるなどの課題を有していた。【００１８】
本開示は、従来の各種の課題を解決するものであり、複数の加熱コイルに高周波電力を供給しても干渉音がなく、負荷の状態に応じた優れた調理性能を有しており、部品点数が少なく、回路実装面積が小さく、製造コストが低い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】
【００１９】
本開示に係る第１の態様の誘導加熱装置は、
電源に接続された第１の半導体スイッチと第２の半導体スイッチと第３の半導体スイッチの直列接続体と、
前記第１の半導体スイッチに並列接続され、負荷と磁気的に結合する第１の加熱コイルと第１の共振コンデンサの直列接続体と、
前記第３の半導体スイッチに並列接続され、負荷と磁気的に結合する第２の加熱コイルと第２の共振コンデンサの直列接続体と、
前記第１の半導体スイッチと前記第２の半導体スイッチと前記第３の半導体スイッチを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１の半導体スイッチを常時導通し、前記第２の半導体スイッチ及び前記第３の半導体スイッチを交互に導通させて前記第２の加熱コイルに高周波電力を供給する第１の単独加熱モードと、
前記第３の半導体スイッチを常時導通し、前記第１の半導体スイッチ及び前記第２の半導体スイッチを交互に導通させて前記第１の加熱コイルに高周波電力を供給する第２の単独加熱モードと、
前記第２の半導体スイッチを常時導通し、前記第１の半導体スイッチ及び前記第３の半導体スイッチを交互に導通させて前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルに同時に高周波電力を供給する同時加熱モードと、負荷に応じて選択的に駆動するように構成されている。
【発明の効果】
【００２０】
本開示の誘導加熱装置は、複数の加熱コイルに高周波電力を供給しても干渉音がなく、負荷の状態に応じた優れた調理性能を有しており、部品点数が少なく、回路実装面積の小さく、製造コストの低い誘導加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本開示に係る実施の形態１の誘導加熱装置の回路構成を示す図
【図２Ａ】実施の形態１の誘導加熱装置における第１の単独加熱モードを示す波形図
【図２Ｂ】実施の形態１の誘導加熱装置における第２の単独加熱モードを示す波形図
【図３】実施の形態１の誘導加熱装置における同時加熱モードを示す波形図
【図４】実施の形態１の誘導加熱装置における交互加熱モードを示す波形図
【図５】実施の形態１の誘導加熱装置の構成を示す図
【図６】実施の形態１の誘導加熱装置の別の構成を示す図
【図７】本開示に係る実施の形態２の誘導加熱装置の回路構成を示す図
【図８Ａ】実施の形態２の誘導加熱装置における第１の単独加熱モードを示す波形図
【図８Ｂ】実施の形態２の誘導加熱装置における第２の単独加熱モードを示す波形図
【図９】実施の形態２の誘導加熱装置における交互加熱モードを示す波形図
【図１０】実施の形態２の誘導加熱装置の交互加熱モードにおける第１の単独加熱モードと第２の単独加熱モードとの切り換え動作時の波形図
【図１１Ａ】実施の形態２の誘導加熱装置における電力特性を説明する図
【図１１Ｂ】実施の形態２の誘導加熱装置における電力特性を説明する図
【図１２】実施の形態２の誘導加熱装置における交互加熱モードの電力特性を示す図
【図１３】実施の形態２の誘導加熱装置の構成を示す図
【図１４】実施の形態２の誘導加熱装置の別の構成を示す図
【図１５】本開示に係る実施の形態３の回路構成を示す図
【図１６】実施の形態３の誘導加熱装置の構成を示す図
【図１７】実施の形態３の誘導加熱装置の別の構成を示す図
【図１８】実施の形態３の誘導加熱装置の別の構成を示す図
【図１９】実施の形態３の誘導加熱装置における同時加熱モードを示す波形図
【図２０Ａ】実施の形態３の誘導加熱装置における第１の単独加熱モードを示す波形図
【図２０Ｂ】実施の形態３の誘導加熱装置における第２の単独加熱モードを示す波形図
【図２１】実施の形態３の誘導加熱装置における交互加熱モードを示す波形図
【図２２】実施の形態３の誘導加熱装置において、負荷の違いにおける半導体スイッチの導通時間と共振コンデンサに発生する共振電圧との関係を示す図
【図２３】実施の形態３の誘導加熱装置において、負荷の違いにおける導通時間で発生する入力電力の変化を示す図
【図２４】本開示に係る実施の形態４の誘導加熱装置における降圧同時加熱モードを示す波形図
【図２５】本開示に係る実施の形態５の誘導加熱装置の回路構成を示す図
【図２６】実施の形態５の誘導加熱装置において、導通時間に対する各加熱モードにおける入力電力の特性を示す図
【図２７】本開示に係る実施の形態６の誘導加熱装置の回路構成を示す図
【図２８】実施の形態６の誘導加熱装置において、加熱コイル群を構成する複数の加熱コイル要素をマトリクス状に並べた構成例を示す平面図
【図２９】実施の形態６の誘導加熱装置において、加熱コイル群を構成する複数の加熱コイル要素をマトリクス状に並べた構成例を示す平面図
【図３０】実施の形態６の誘導加熱装置において、負荷の材質によって半導体スイッチの導通時間と共振コンデンサに発生する共振電圧との関係を示す図
【図３１】実施の形態６の誘導加熱装置における同時加熱モードを示す波形図本開示の第１の実施の形態の第１の動作モードの動作を示す図
【図３２Ａ】実施の形態６の誘導加熱装置における第１の単独加熱モードを示す波形図
【図３２Ｂ】実施の形態６の誘導加熱装置における第２の単独加熱モードを示す波形図
【図３３】実施の形態６の誘導加熱装置における交互加熱モードを示す波形図
【図３４】実施の形態６の誘導加熱装置において、導通時間に対する各加熱モードにおける入力電力の特性を示す図
【図３５】本開示に係る実施の形態７の誘導加熱装置における降圧同時加熱モードを示す波形図
【図３６】実施の形態７の誘導加熱装置において、導通時間に対する各加熱モードにおける入力電力の特性を示す図
【図３７】本開示に係る実施の形態８の誘導加熱装置において、加熱コイル群を構成する複数の加熱コイル要素をマトリクス状に並べた構成例を示す平面図
【図３８】従来の誘導加熱装置の回路構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本開示に係る誘導加熱装置の具体的な構成例は、後述する実施の形態１〜８において詳細に説明するが、本開示に係る誘導加熱装置においては、下記の態様を有する構成である。
【００２３】
本開示に係る第１の態様の誘導加熱装置は、
電源に接続された第１の半導体スイッチと第２の半導体スイッチと第３の半導体スイッチの直列接続体と、
前記第１の半導体スイッチに並列接続され、負荷と磁気的に結合する第１の加熱コイルと第１の共振コンデンサの直列接続体と、
前記第３の半導体スイッチに並列接続され、負荷と磁気的に結合する第２の加熱コイルと第２の共振コンデンサの直列接続体と、
前記第１の半導体スイッチと前記第２の半導体スイッチと前記第３の半導体スイッチを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１の半導体スイッチを常時導通し、前記第２の半導体スイッチ及び前記第３の半導体スイッチを交互に導通させて前記第２の加熱コイルに高周波電力を供給する第１の単独加熱モードと、
前記第３の半導体スイッチを常時導通し、前記第１の半導体スイッチ及び前記第２の半導体スイッチを交互に導通させて前記第１の加熱コイルに高周波電力を供給する第２の単独加熱モードと、
前記第２の半導体スイッチを常時導通し、前記第１の半導体スイッチ及び前記第３の半導体スイッチを交互に導通させて前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルに同時に高周波電力を供給する同時加熱モードと、負荷に応じて選択的に駆動するように構成されている。
【００２４】
上記のように構成された第１の態様の誘導加熱装置は、複数の加熱コイルに対して同時に高周波電力を供給することが可能となり、複数の加熱コイルに高周波電力を供給しても干渉音が生じることがなく、優れた調理性能を有し、しかも部品点数が少ないため、回路実装面積が小さく安価な誘導加熱装置を提供することができる。
【００２５】
本開示に係る第２の態様の誘導加熱装置においては、前記の第１の態様における前記第１の加熱コイルと前記第１の共振コンデンサで構成される第１の共振回路において生じる共振周波数と、前記第２の加熱コイルと前記第２の共振コンデンサで構成される第２の共振回路において生じる共振周波数が、同一となるよう構成されている。
【００２６】
上記のように構成された第２の態様の誘導加熱装置は、複数の加熱コイルにより同一の負荷を加熱するときなどにおいて、各加熱コイルから略均一に高周波電力を負荷に対して供給することができる。このため、第２の態様の誘導加熱装置においては、調理物などの被加熱物を均一に仕上げることができ、使い勝手の良い加熱装置となる。
【００２７】
本開示に係る第３の態様の誘導加熱装置は、前記の第１又は２の態様において、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルの双方に高周波電力を供給するとき、前記制御部が、前記同時加熱モードとなる期間と、前記第１の単独加熱モード又は第２の単独加熱モードとなる期間との比率を変えて、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルの双方に供給される平均電力が目標値となるように前記第１の半導体スイッチと前記第２の半導体スイッチと前記第３の半導体スイッチを制御するよう構成されている。
【００２８】
上記のように構成された第３の態様の誘導加熱装置は、各加熱コイル上の負荷に対して異なる高周波電力を供給することが可能となるため、繊細な電力調整が可能となり、使い勝手の良い加熱装置を実現することができる。
【００２９】
本開示に係る第４の態様の誘導加熱装置は、前記の第１の態様において、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルの双方に高周波電力を供給するとき、前記制御部が、前記第１の単独加熱モードと前記第２の単独加熱モードのそれぞれを１秒以内の短周期で繰り返す交互加熱モードを行って、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルの双方に均等に高周波電力を供給するよう構成されている。
【００３０】
上記のように構成された第４の態様の誘導加熱装置は、複数の加熱コイルに高周波電力を供給しても干渉音が生じることがなく、優れた調理性能を有し、しかも部品点数が少ないため回路実装面積が小さく安価な誘導加熱装置を実現することができる。
【００３１】
本開示に係る第５の態様の誘導加熱装置は、前記の第４の態様において、前記交互加熱モードにおける前記第１の単独加熱モードと前記第２の単独加熱モードとの間の状態遷移は、前記第２の半導体スイッチが非導通状態の時に行うよう構成されている。
【００３２】
上記のように構成された第５の態様の誘導加熱装置においては、第１の単独加熱モードと第２の単独加熱モードとの切り替え時において特別に休止期間を設ける必要がなく、高速に高周波電力を供給する加熱コイルを切り替えることができる。この結果、機器使用者は複数の負荷のそれぞれが連続して加熱されている場合と同等の調理状況を感じることができ、本開示の誘導加熱装置によれば、使い勝手の良い調理性能を実現することができる。
【００３３】
本開示に係る第６の態様の誘導加熱装置は、前記の第４又は５の態様において、前記制御部が、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルの双方に高周波電力を供給するとき、前記交互加熱モードにおける前記第１の単独加熱モードの連続動作時間と前記第２の単独加熱モードの連続動作時間との比率を同じとなるように制御し、前記第１の単独加熱モード及び前記第２の単独加熱モードにおいて、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルに高周波電力を供給する前記第１の半導体スイッチと前記第２の半導体スイッチと前記第３の半導体スイッチにおける２つの半導体スイッチの動作周波数又は導通時間を変化させて、入力電力を制御するよう構成されている。
【００３４】
上記のように構成された第６の態様の誘導加熱装置においては、きめ細かく電力調整を行うことができるため、使い勝手の良い誘導加熱装置を実現することができる。
【００３５】
本開示に係る第７の態様の誘導加熱装置は、前記の第４又は５の態様において、前記制御部が、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルの双方に高周波電力を供給するとき、前記交互加熱モードにおける前記第１の単独加熱モード及び前記第２の単独加熱モードにおいて、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルに高周波電力を供給する前記第１の半導体スイッチと前記第２の半導体スイッチと前記第３の半導体スイッチにおける２つの半導体スイッチの動作周波数又は導通時間を一定として、前記第１の単独加熱モードの連続動作時間と前記第２の単独加熱モードの連続動作時間との比率を変化させて、入力電力を制御するよう構成されている。
【００３６】
上記のように構成された第７の態様の誘導加熱装置においては、より大きな範囲の電力調整を行うことができるため、使い勝手の良い誘導加熱装置を実現することができる。
【００３７】
本開示に係る第８の態様の誘導加熱装置は、前記の第１の態様において、前記第１の加熱コイルが複数の第１の加熱コイル要素で構成され、前記第１の共振コンデンサが複数の第１の共振コンデンサ要素で構成され、前記複数の第１の加熱コイル要素が前記複数の第１の共振コンデンサ要素にそれぞれ接続されて前記第１の半導体スイッチに並列接続された複数の直列接続体が構成されており、
前記第２の加熱コイルが複数の第２の加熱コイル要素で構成され、前記第２の共振コンデンサが複数の第２の共振コンデンサ要素で構成され、前記複数の第２の加熱コイル要素が前記複数の第２の共振コンデンサ要素にそれぞれ接続されて前記第３の半導体スイッチに並列接続された複数の直列接続体が構成され、
前記制御部は、前記第１の単独加熱モードと前記第２の単独加熱モードとを交互に繰り返す交互加熱モードと、前記同時加熱モードとを負荷の材質に応じて切り替えるように前記第１の半導体スイッチと前記第２の半導体スイッチと前記第３の半導体スイッチとを制御するよう構成されている。
【００３８】
上記のように構成された第８の態様の誘導加熱装置は、複数の加熱コイルを用いて同一の負荷を加熱する場合において、加熱コイルと結合した負荷のインピーダンスが大きくなる材質のときには、同時加熱モードで第１〜第３の半導体スイッチを動作させ、加熱コイルと結合した負荷のインピーダンスが小さくなる材質のときには、交互加熱モードで第１〜第３の半導体スイッチを動作させることにより、材質が異なる場合でも前記インピーダンスを近づけることができる。このため、本開示の誘導加熱装置においては、負荷の材質が変わっても一定周波数で必要な入力電力を負荷に与えることができ、干渉音が生じることがなく、制御性に優れた誘導加熱装置を実現することができる。
【００３９】
本開示に係る第９の態様の誘導加熱装置は、前記の第８の態様において、前記制御部が、前記第１の半導体スイッチと前記第３の半導体スイッチを同じオンオフ動作させるとともに、前記第１の半導体スイッチと前記第３の半導体スイッチのオンオフ動作と、前記第２の半導体スイッチのオンオフ動作を交互に行い、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルに高周波電力を同時に供給する降圧同時加熱モードと有し、
前記制御部は、負荷の材質に応じて前記同時加熱モードと、前記交互加熱モードと、前記降圧同時加熱モードと、を選択的に切り替えるように構成されている。
【００４０】
上記のように構成された第９の態様の誘導加熱装置は、複数の加熱コイルを用いて同一の負荷を加熱する場合において、加熱コイルと結合した負荷のインピーダンスが大きくなる材質のときには、同時加熱モードで第１〜第３の半導体スイッチを動作させ、加熱コイルと結合した負荷のインピーダンスが小さくなる材質のときには、降圧同時加熱モードで第１〜第３の半導体スイッチを動作させることにより、材質が異なる場合でも前記インピーダンスを近づけることができる。このため、本開示の誘導加熱装置においては、負荷の材質が変わっても一定周波数で必要な入力電力を負荷に供給することができ、干渉音がない、制御性に優れた誘導加熱装置を実現することができる。
【００４１】
本開示に係る第１０の態様の誘導加熱装置は、前記の第８又は９の態様において、前記第１の加熱コイル要素と前記第２の加熱コイル要素のそれぞれの近傍に加熱可能な負荷の存在を検知する負荷検出部と、前記第１の加熱コイル要素と前記第１の共振コンデンサ要素のそれぞれの直列接続体を前記第１の半導体スイッチに並列接続する通電経路から接離する複数の第１の開閉部要素と、前記第２の加熱コイル要素と前記第２の共振コンデンサ要素のそれぞれの直列接続体を前記第３の半導体スイッチに並列接続する通電経路から接離する複数の第２の開閉部要素と、をさらに備え、
前記制御部は、前記負荷検出部が近傍に負荷を検知した前記第１の加熱コイル要素及び／又は第２の加熱コイル要素に対応する前記第１の開閉部要素及び／又は第２の開閉部要素を接状態とするよう構成されている。
【００４２】
上記のように構成された第１０の態様の誘導加熱装置は、負荷が近傍に存在する加熱コイル要素のみで第１の加熱コイル及び第２の加熱コイルが構成されるため、負荷の形状に合わせて適切な加熱コイルにより負荷に対して所望の高周波電力を供給することができる。この結果、本開示の誘導加熱装置によれば、負荷に対して均一な加熱分布で加熱して、加熱効率の高い加熱装置を実現することができる。
【００４３】
本開示に係る第１１の態様の誘導加熱装置は、前記の第８又は９の態様において、前記第１の加熱コイル要素と前記第２の加熱コイル要素のそれぞれの近傍に加熱可能な負荷の存在を検知する負荷検出部と、前記第１の加熱コイル要素と前記第１の共振コンデンサ要素のそれぞれの直列接続体を前記第１の半導体スイッチに並列接続する通電経路から接離する複数の第１の開閉部要素と、前記第２の加熱コイル要素と前記第２の共振コンデンサ要素のそれぞれの直列接続体を前記第３の半導体スイッチに並列接続する通電経路から接離する複数の第２の開閉部要素と、をさらに備え、
前記制御部は、前記負荷検出部が近傍に負荷を検知した前記第１の加熱コイル要素及び／又は第２の加熱コイル要素に対応する前記第１の開閉部要素及び／又は第２の開閉部要素を接状態に制御し、前記負荷検出部が近傍に負荷を検知した前記第１の加熱コイル要素及び／又は第２の加熱コイル要素の数に応じて、前記同時加熱モードと、前記交互加熱モードと、前記降圧同時加熱モードと、を選択的に切り替えるよう構成されている。
【００４４】
上記のように構成された第１１の態様の誘導加熱装置は、加熱コイルの個数が変わっても一定周波数で所定の入力電力を負荷に供給することができ、干渉音のない、制御性に優れた誘導加熱装置を実現することができる。また、第１１の態様の誘導加熱装置は、第１の加熱コイル及び第２の加熱コイルを構成する加熱コイル要素の個数に応じて加熱コイル群のインピーダンスや印加電圧を変えることができるため、動作周波数を一定にしたままでも電力調整を行うことができる。さらに、第１１の態様の誘導加熱装置は、加熱コイル要素の個数が少なくインピーダンスが大きくなる場合には同時加熱モードを実行し、加熱コイル要素の個数が多くインピーダンスが小さくなる場合には交互加熱モードを実行させることにより、接続する加熱コイル要素の数が変わっても一定周波数で所定の入力電力を負荷に供給することができ、干渉音のない、制御性に優れた誘導加熱装置を実現することができる。
【００４５】
本開示に係る第１２の態様の誘導加熱装置は、前記の第８又は９の態様において、前記第１の加熱コイルを構成する前記複数の第１の加熱コイル要素と、前記第２の加熱コイルを構成する前記複数の第２の加熱コイル要素を平面的な加熱領域において互い違いに配置されている。
【００４６】
上記のように構成された第１２の態様の誘導加熱装置は、各要素加熱コイルから負荷へ均等に高周波電力を供給することができるため、負荷に対して良好な加熱分布を形成する誘導加熱装置を実現することができる。
【００４７】
以下、本開示に係る実施の形態の誘導加熱装置について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００４８】
以下、本開示の誘導加熱装置に係る実施の形態として誘導加熱調理器について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、本開示の誘導加熱装置は、以下の実施の形態に記載した誘導加熱調理器の構成に限定されるものではなく、以下の実施の形態において説明する技術的思想と同等の技術的思想に基づいて構成される装置を含むものである。
【００４９】
（実施の形態１）
本開示に係る実施の形態１の誘導加熱調理器である誘導加熱装置について図面を参照しながら説明する。
【００５０】
図１は、実施の形態１の誘導加熱装置の回路構成を示す図である。図１に示すように、実施の形態１の誘導加熱装置は、交流電源１と、交流電源１を整流する整流回路２と、整流回路２の電流・電圧を平滑するチョークコイル４と平滑コンデンサ５とを有する平滑回路３０と、直流電源として動作する平滑コンデンサ５に並列接続される第１の半導体スイッチ１０と第２の半導体スイッチ１１と第３の半導体スイッチ１２の直列接続体と、第１の半導体スイッチ１０に並列に接続される第１の加熱コイル６と第１の共振コンデンサ８の直列接続体と、第３の半導体スイッチ１２に並列接続される第２の加熱コイル７と第２の共振コンデンサ９の直列接続体と、交流電源１から整流回路２に流れる電流をカレントトランスなどで検出する入力電流検出部３と、入力電流検出部３の検出値が設定値になるように第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２を制御する制御部１３と、より構成される。
【００５１】
なお、本開示の誘導加熱装置における制御部１３の目標値としては、入力電流以外に加熱コイル６，７の電流及び/又は電圧などを用いることができ、本開示においては特に限定するものではない。
【００５２】
本開示の誘導加熱装置における半導体スイッチとしては、ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴ等のパワー半導体（半導体スイッチ素子）と、各パワー半導体に逆方向に並列接続したダイオードで構成する場合が多く、実施の形態１の第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２のぞれぞれは、ＩＧＢＴのパワー半導体と、各パワー半導体に逆方向に並列接続したダイオードで構成されている。また、第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２のコレクタ−エミッタ間にはオンからオフ状態に移行する際の急激な電圧上昇を抑制するスナバコンデンサが並列に接続される場合が多く、実施の形態１の構成においては、第１の半導体スイッチ１０と第３の半導体スイッチ１０，１２にスナバコンデンサを並列に接続した例を示している。
【００５３】
《交互加熱モード》
以上のように構成された実施の形態１の誘導加熱装置について、以下その動作及び作用について説明する。図２Ａ及び図２Ｂは、本開示に係る実施の形態１の誘導加熱装置における動作（交互加熱モード）を示す波形図である。交互加熱モードとは、後述する第１の単独加熱モードと第２の単独加熱モードを短周期で交互に繰り返す加熱モードである。図２Ａは、第２の加熱コイル７に高周波電力が供給される第１の単独加熱モードを示す波形図であり、第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２のゲート電圧波形（ａ）〜（ｃ）と、第２の加熱コイル７の電流波形（ｄ）を示している。図２Ｂは、第１の加熱コイル６に高周波電力が供給される第２の単独加熱モードを示す波形図であり、第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２のゲート電圧波形（ａ）〜（ｃ）と、第１の加熱コイル６の電流波形（ｄ）を示している。
【００５４】
《第１の単独加熱モード》
まず、図２Ａに示す、第２の加熱コイル７に高周波電力を供給する第１の単独加熱モードに関して説明する。
【００５５】
第１の単独加熱モードにおいては、第２の加熱コイル７に高周波電力を供給するため、制御部１３が、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０を常時導通状態とし、且つ第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１及び第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の導通状態／非導通状態（オン状態／オフ状態）を制御する。制御部１３は、図２Ａに示す区間Ａにおいて、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態（オン状態）とし、第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を非導通状態（オフ状態）とする。その結果、平滑コンデンサ５→第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０→第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１→第２の加熱コイル７→第２の共振コンデンサ９の経路が形成されて、第２の加熱コイル７に電力が供給される。
【００５６】
制御部１３は、図２Ａの区間Ａにおいて、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示した導通時間で第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１のみを非導通状態とする（区間Ａの終了）。区間Ａの終了から所定の遷移時間（区間Ｘ）の経過後、制御部１３は第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を導通状態とする。その結果、第２の共振コンデンサ９→第２の加熱コイル７→第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の経路が形成されて、第２の加熱コイル７に電力が供給される。この後、制御部１３は、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示した導通時間（区間Ｂ）で第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を非導通状態とする（区間Ｂの終了）。
【００５７】
その後、制御部１３は、所定の遷移時間（区間Ｙ）を経過した後、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態とする（区間Ａ）。上記のように、制御部１３は、図２Ａに示すように、区間Ａ及び区間Ｂの動作を遷移時間（Ｘ又はＹ）を介して継続させる。
【００５８】
上記のように、第１の単独加熱モードにおいては、制御部１３が、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０を導通状態としたまま、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１及び第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を交互に導通状態とすることにより、第２の加熱コイル７に対して２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度の高周波電流を供給することができる。このように供給された高周波電流によって第２の加熱コイル７から高周波磁界が発生し、被加熱物である鍋などの負荷に高周波磁界が供給される。このように鍋などの負荷に供給された高周波磁界により、鍋などの表面に渦電流が発生し、渦電流と鍋などの負荷自身の高周波抵抗により、鍋などの負荷が誘導加熱され発熱に至る。
【００５９】
《第２の単独加熱モード》
次に、第１の加熱コイル６に高周波電力を供給する第２の単独加熱モードに関して図２Ｂを用いて説明する。
【００６０】
制御部１３は、第２の単独加熱モードにおいて、第１の加熱コイル６に高周波電力を供給するため、第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を常時導通状態とし、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０及び第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１の導通状態／非導通状態（オン状態／オフ状態）を制御する。制御部１３は、図２Ｂに示す区間Ａにおいては、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態とすると、平滑コンデンサ５→第１の共振コンデンサ８→第１の加熱コイル６→第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１→第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の経路が形成され、第１の加熱コイル６に電力が供給される。
【００６１】
制御部１３は、図２Ｂの区間Ａにおいて、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示した導通時間で第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１のみを非導通状態とする（区間Ａの終了）。区間Ａの終了から所定の遷移時間（区間Ｘ）の経過後、制御部１３は第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０を導通状態とする。その結果、第１の共振コンデンサ８→第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０→第１の加熱コイル６の経路で第１の加熱コイル６に電力が供給される（区間Ｂ）。この後、制御部１３は、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示した導通時間で第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０を非導通状態とする（区間Ｂの終了）。
【００６２】
その後、制御部１３は、所定の遷移時間（区間Ｙ）を経過した後、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態とする（区間Ａ）。上記のように、制御部１３は、図２Ｂに示すように、上記の区間Ａ及び区間Ｂの動作を遷移時間（Ｘ又はＹ）を介して継続させる。
【００６３】
上記のように、第２の単独加熱モードにおいては、制御部１３が、第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を導通状態としたまま、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０及び第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を交互に導通状態とすることにより、第１の加熱コイル６に対して２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度の高周波電流を供給することができる。このように供給された高周波電流によって第１の加熱コイル６から高周波磁界が発生し、被加熱物である鍋などの負荷に高周波磁界が供給される。このように鍋などの負荷に供給された高周波磁界により、鍋などの負荷が誘導加熱され発熱に至る。
【００６４】
《同時加熱モード》
図３は、本開示に係る実施の形態１の誘導加熱装置における同時加熱モードの動作を示す波形図である。図３において、（ａ）〜（ｃ）が第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２のゲート電圧波形であり、（ｄ）が第１の加熱コイル６の電流波形であり、及び（ｅ）が第２の加熱コイル７の電流波形である。
【００６５】
同時加熱モードにおいて、制御部１３は、第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７に同時に高周波電力を供給するため、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を常時導通状態とし、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０及び第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の導通状態／非導通状態（オン状態／オフ状態）を制御する。
【００６６】
図３に示す区間Ａにおいては、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０を導通状態（オン状態）とし、第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を非導通状態（オフ状態）に制御すると、平滑コンデンサ５→第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０→第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１→第２の加熱コイル７→第２の共振コンデンサ９の経路において第２の加熱コイル７に電力が供給されるモードと、第１の共振コンデンサ８→第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０→第１の加熱コイル６の経路において第１の加熱コイル６に電力が供給されるモードが同時に発生する。
【００６７】
制御部１３は、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示した導通時間で第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０のみを非導通状態とする（図３の区間Ａの終了）。
【００６８】
区間Ａの終了から所定の遷移時間（区間Ｘ）の経過後、制御部１３は第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を導通状態とする。その結果、平滑コンデンサ５→第１の共振コンデンサ８→第１の加熱コイル６→第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１→第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の経路において第１の加熱コイル６に電力が供給される動作と、第２の共振コンデンサ９→第２の加熱コイル７→第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の経路において第２の加熱コイル７に電力が供給される動作が同時に発生する。
【００６９】
制御部１３は、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示した導通時間（区間Ｂ）で第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２のみを非導通状態とする（図３の区間Ｂの終了）。その後、制御部１３は、所定の遷移時間（区間Ｙ）を経過した後、再び第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０を導通状態とする。
【００７０】
上記のように、同時加熱モードにおいては、制御部１３が、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態としたまま、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０及び第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を交互に導通状態とすることにより、第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７の両方に同時に２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度の高周波電流を供給することができる。この結果、実施の形態１の誘導加熱装置においては、高周波電流が供給された加熱コイルから発生した高周波磁界が鍋などの負荷に供給される。
【００７１】
実施の形態１の誘導加熱装置においては、第１の単独加熱モード、第２の単独加熱モード、及び同時加熱モードの各加熱モードを負荷の状態（材質など）に応じて適切に用いることにより、第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７の上にそれぞれ存在する負荷に対して、独立して電力を供給、或いは干渉音なく同時に電力を供給することができる。この際、第１の加熱コイル６と第１の共振コンデンサ８で構成される共振周波数と、第２の加熱コイル７と第２の共振コンデンサ９で構成される共振周波数を略同じとすることにより、同じ負荷を２つの加熱コイル６，７で同時に加熱するときに、均一に加熱を行うことができるなどの利点が生じる。
【００７２】
図４は、本開示に係る実施の形態１の誘導加熱装置において複数の加熱モードを用いた動作を示す波形図である。図４においては、第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７に同時に高周波電力を供給し、かつ各々の加熱コイル６，７に異なる電力を供給する際の動作を示している。実施の形態１の誘導加熱装置においては、第１の加熱コイル６の方が第２の加熱コイル７に比べて供給電力が大きく設定されている。
【００７３】
まず、制御部１３は、第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７の内、供給電力が大きい方である第１の加熱コイル６の設定値で、第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７に電力供給する同時加熱モード（図３参照）で動作するよう制御する。
【００７４】
次に、制御部１３は、供給電力の少ない第２の加熱コイル７へ電力を供給せず、第１の加熱コイル６にのみに電力供給を行う第２の単独加熱モード（図２Ｂ参照）に動作を移行する。この後、制御部１３は、第２の加熱コイル７に供給する平均電力で決まる非導通時間が経過したとき、第２の単独加熱モードから再び同時加熱モードに移行させる。
【００７５】
ここで、各加熱モード間の切り替え時間を短くすることにより、使用者は大きな違和感を感じることなく、２種類の加熱コイル６．７の上に存在する負荷を干渉音が生じることなく、所望の電力で加熱することが可能となる。
【００７６】
なお、実施の形態１では第１の加熱コイル６の供給電力が第２の加熱コイル７の供給電力より大きい構成について説明したが、第２の加熱コイル７の供給電力が第１の加熱コイル６の供給電力より大きい構成の場合には、同時加熱モードと第１の単独加熱モードとを交互に繰り返すことにより、第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７に対して所望の電力が適切に供給されて、前述の構成と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
図５は、本開示に係る実施の形態１の誘導加熱装置の外観構成などを示す図であり、上側の（ａ）が平面図であり、下側の（ｂ）が使用者側に配設された第１の加熱コイル６の略中心部分で切断した縦断面図である。図５に示すように、実施の形態１の誘導加熱装置においては、結晶化ガラスなどで構成されるトッププレート１８の下部に第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７が配置されている。第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７の上には、調理物を入れる鍋などの負荷がそれぞれ載置され、操作・表示部１７からの操作に従い、前述の複数の加熱モード（第１の単独加熱モード、第２の単独加熱モード、及び同時加熱モード）を適宜用いることにより必要な電力がそれぞれの加熱コイル６，７に対して適切に供給される。
【００７８】
実施の形態１の誘導加熱装置においては、前述の複数の加熱モード（第１の単独加熱モード、第２の単独加熱モード、及び同時加熱モード）の動作を行うことにより、それぞれの調理に応じた電力で調理を行うことができる。
【００７９】
なお、図６は、本開示に係る実施の形態１の誘導加熱装置の別の構成例を示す図である。図６に示す誘導加熱装置においては、結晶化ガラスなどで構成されるトッププレート１８に示された１つの加熱領域Ｈの下には、楕円形の第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７が配設されており、鍋などの一つの負荷を二つの加熱コイル６，７により同時に加熱することが可能な構成である。図６に示す誘導加熱装置においては、楕円状の加熱コイル６，７の長径が装置の使用者側から背面側へ延びる線上となるように並行に配置されている。図６において、上側の（ａ）が平面図であり、下側の（ｂ）が第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７の略中心部分で切断した縦断面図である。図６に示す誘導加熱装置においては、単一の負荷に対して複数の加熱コイルを用いて加熱を行う際に、干渉音がない状態で均一な加熱分布で加熱調理を行うことが可能となる。
【００８０】
以上のように、実施の形態１では、直列接続された３個の半導体スイッチに負荷を誘導加熱する加熱コイルと共振コンデンサで構成される共振回路を複数接続し、３個の半導体スイッチの内の１個の半導体スイッチを電力を供給する加熱コイルを決める半導体スイッチとして常時導通状態（オン状態）とし、残りの半導体スイッチを加熱コイルに高周波電力を供給するために導通状態／非導通状態（オンオフ状態）に制御される半導体スイッチとして用いる単独加熱モードの動作とともに、第２の半導体スイッチを常時導通状態とする同時加熱モードを用いている。このように単独加熱モードと同時加熱モードを用いることにより、実施の形態１の誘導加熱装置は、複数の加熱コイルに同時に電力を供給することが可能となり、複数の加熱コイルに高周波電力を供給しても干渉音がなく、優れた調理性能を有している。また、実施の形態１の構成は、部品点数が少ないため、回路実装面積が小さく、安価な加熱装置となる。
【００８１】
（実施の形態２）
本開示に係る実施の形態２の誘導加熱調理器である誘導加熱装置について図面を参照しながら説明する。実施の形態２の誘導加熱装置においては、二つの加熱コイルにおいて鍋などの負荷が材質などが異なることに起因して動作周波数が異なる場合や、負荷のインピーダンスが小さい場合に有用である。実施の形態２の誘導加熱装置においては、前述の実施の形態１において説明した第１の単独加熱モード及び第２の単独加熱モードを短時間で適切に交互に切り換える交互加熱モードにて干渉音を防止する構成である。なお、実施の形態２の説明において、前述の実施の形態１と実質的に同じ機能、構成を有する要素には同じ参照符号を付し、その説明を省略する。
【００８２】
図７は、本開示に係る実施の形態２の誘導加熱装置の回路構成を示す図である。図７に示すように、実施の形態２の誘導加熱装置は、前述の実施の形態１の誘導加熱装置と同様の回路構成を有しており、交流電源１と、整流回路２と、平滑回路３０と、第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２の直列接続体と、第１の加熱コイル６と第１の共振コンデンサ８の直列接続体と、第２の加熱コイル７と第２の共振コンデンサ９の直列接続体と、入力電流検出部３と、制御部１３とにより構成されている。
【００８３】
また、実施の形態２の誘導加熱装置においても、第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２は、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等のパワー半導体（半導体スイッチ素子）と各パワー半導体に逆方向に並列接続したダイオードで構成されている。また、第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２のコレクタ−エミッタ間にはオンからオフ状態に移行する際の急激な電圧上昇を抑制するためにスナバコンデンサを並列に接続してもよい。なお、実施の形態２においては、第１の半導体スイッチ１０及び第３の半導体スイッチ１２のコレクタ−エミッタ間にスナバコンデンサが並列に接続されている。
【００８４】
以上のように構成された実施の形態２の誘導加熱装置について、以下その動作及び作用について説明する。図８Ａ及び図８Ｂは、本開示に係る実施の形態２の誘導加熱装置における動作（交互加熱モード）を示す波形図である。図８Ａは、第２の加熱コイル７に高周波電力が供給される第１の単独加熱モードを示す波形図であり、第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２のゲート電圧波形（ａ）〜（ｃ）と、第２の加熱コイル７の電流波形（ｄ）を示している。図８Ｂは、第１の加熱コイル６に高周波電力が供給される第２の単独加熱モードを示す波形図であり、第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２のゲート電圧波形（ａ）〜（ｃ）と、第１の加熱コイル６の電流波形（ｄ）を示している。
【００８５】
制御部１３は、第２の加熱コイル７に高周波電力を供給するため、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０を常時導通状態とし、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１及び第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の導通状態／非導通状態（オン状態／オフ状態）を制御する。制御部１３は、図８Ａに示す区間Ａにおいて、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０と第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態（オン状態）とし、第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を非導通状態（オフ状態）とする。その結果、平滑コンデンサ５→第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０→第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１→第２の加熱コイル７→第２の共振コンデンサ９の経路が形成されて、第２の加熱コイル７に電力が供給される。
【００８６】
制御部１３は、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示した導通時間（Ｔｂ）で第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１のみを非導通状態とする。区間Ａの終了から所定の遷移時間（区間Ｘ）の経過後、制御部１３は第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を導通状態とする。その結果、第２の共振コンデンサ９→第２の加熱コイル７→第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の経路が形成されて、第２の加熱コイル７に電力が供給される。この後、制御部１３は、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示した導通時間（Ｔｃ）で第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を非導通状態とする（区間Ｂの終了）。
【００８７】
その後、制御部１３は、所定の遷移時間（区間Ｙ）を経過した後、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態とする（区間Ａ）。上記のように、制御部１３は、区間Ａ及び区間Ｂの動作を遷移時間（Ｘ又はＹ）を介して交互に継続させる。
【００８８】
上記のように、制御部１３は、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０を導通状態としたまま、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１及び第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を交互に導通状態とすることにより、第２の加熱コイル７に対して２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度の高周波電流を供給することができる。このように供給された高周波電流によって第２の加熱コイル７から発生した高周波磁界が、鍋などの負荷に供給されている。
【００８９】
このように鍋などの負荷に供給された高周波磁界により、鍋などの負荷の表面に渦電流が発生し、渦電流と鍋などの負荷自身の高周波抵抗により、鍋などの負荷が誘導加熱され発熱に至る。
【００９０】
次に、第１の加熱コイル６に高周波電力を供給する第２の単独加熱モードに関して図８Ｂを用いて説明する。
【００９１】
制御部１３は、第２の単独加熱モードにおいて、第１の加熱コイル６に高周波電力を供給するため、第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を常時導通状態とし、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０及び第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１の導通状態／非導通状態（オン状態／オフ状態）を制御する。制御部１３は、図８Ｂに示す区間Ａにおいては、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態とすると、平滑コンデンサ５→第１の共振コンデンサ８→第１の加熱コイル６→第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１→第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の経路が形成され、第１の加熱コイル６に電力が供給される。
【００９２】
制御部１３は、図８Ｂの区間Ａにおいて、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示した導通時間（Ｔｂ）で第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１のみを非導通状態とする（図８Ｂの区間Ａの終了）。所定の遷移時間（区間Ｘ）の経過後、制御部１３は第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０を導通状態とする。
【００９３】
その結果、第１の共振コンデンサ８→第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０→第１の加熱コイル６の経路が形成され、第１の加熱コイル６に電力が供給される。この後、制御部１３は、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示す導通時間（Ｔａ）で第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０を非導通状態とする（図８Ｂの区間Ｂの終了）。
【００９４】
その後、制御部１３は、所定の遷移時間（区間Ｙ）を経過した後、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態とする（区間Ａ）。上記のように、制御部１３は区間Ａ及び区間Ｂの動作を遷移時間（Ｘ又はＹ）を介して継続させる。上記のように、第２の単独加熱モードにおいては、制御部１３が、第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を導通状態としたまま、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０及び第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を交互に導通状態とすることにより、第１の加熱コイル６に２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度の高周波電流を供給することができる。このように供給された高周波電流によって加熱コイルから発生した高周波磁界が鍋などの負荷に供給される。
【００９５】
図９は、実施の形態２の誘導加熱装置における交互加熱モードの動作を示す波形図である。交互加熱モードは、前述の第１の単独加熱モードと第２の単独加熱モードを交互に用いて、複数の負荷を加熱する際の動作である。図９において、（ａ）〜（ｃ）が第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２のゲート電圧波形であり、（ｄ）が第２の加熱コイル７の電流波形であり、及び（ｅ）が第１の加熱コイル６の電流波形である。実施の形態２の誘導加熱装置における交互加熱モードにおいては、第１の単独加熱モードの動作時間がＴ２であり、第２の単独加熱モードの動作時間がＴ１である。したがって、実施の形態２においては、動作時間Ｔ１と動作時間Ｔ２が非常に短い周期に設定されている。動作時間Ｔ１と動作時間Ｔ２としては、例えば、それぞれが１秒以内に設定されており、交互加熱モードの一周期（Ｔ１＋Ｔ２）が２秒以内という非常に短い周期に設定されている。
【００９６】
図９に示すように、交互加熱モードにおいては、第１の単独加熱モードと第２の単独加熱モードとを短周期で交互に動作させることにより、第２の加熱コイル７上に載置した負荷と第１の加熱コイル上に載置した負荷に対して、実質的にほぼ同時に加熱動作を行うことができる。
【００９７】
これは、制御部１３が、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０と第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）の動作状態を変えるだけで、電力供給する加熱コイルを変えることができることに起因している。
【００９８】
交互加熱モードにおける第１の単独加熱モードと第２の単独加熱モードとの切り換え動作は、各加熱モードを略１秒以内に切り替えることにより、湯を沸かした際の沸騰状態が継続した状態を維持することができる。このため、複数の加熱コイルにより同時加熱を行った場合と比較しても、同等の性能を得ることが可能となる。
【００９９】
図１０は、実施の形態２の誘導加熱装置の交互加熱モードにおける第１の単独加熱モードと第２の単独加熱モードとの切り換え動作時の波形図である。第１の単独加熱モードから第２の単独加熱モードへ、電力を供給する加熱コイルを高速に切り替える際の動作状態を示している。
【０１００】
図１０の波形図に示すように、第１の単独加熱モードから第２の単独加熱モードへ切り替える際、制御部１３は、第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２が導通状態になったときにおいて、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）が非導通状態のときに、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）を非導通状態として、第２の単独加熱モードへ切り替えている。
【０１０１】
上記の状態のときに切り替えを行うことにより、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１に過電圧などがかかることがない。このため、各半導体スイッチにストレスをかけることなく、第１の単独加熱モードから第２の単独加熱モードへの切り替えをスムーズに行うことができる。
【０１０２】
一方、第２の単独加熱モードから第１の単独加熱モードへ切り替える際、制御部１３は、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０が導通状態になったときにおいて、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１が非導通状態のとき、第３の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１２を非導通状態として、第１の単独加熱モードへ切り替えている。
【０１０３】
上記のように、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１の非導通期間において、第２の単独加熱モードから第１の単独加熱モードへ切り替えることにより、短時間でスムーズに電力供給すべき加熱コイルを切り替えることが可能となる。
【０１０４】
上記の交互加熱モードにおいては、第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７において交互に加熱を行っているため、動作周波数の差に起因する干渉音の発生をなくすることができる。
【０１０５】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、実施の形態２の誘導加熱装置における電力特性を説明する図であり、第１の加熱コイル６と第２の加熱コイル７に供給する電力量を変化させる際の特性を示している。図１１Ａは半導体スイッチの導通時間［μsec］と入力電力[W]（動作周波数一定）の特性を示す特性図である。図１１Ｂは半導体スイッチの動作周波数[KHz]と入力電力[W]（オン時間比率一定）の特性を示す特性図である。
【０１０６】
第１の加熱コイル６と第２の加熱コイル７に対して、実質的にほぼ同時に電力を供給するように制御する場合には、連続して加熱が行われているようにするためには加熱モード間の遷移時間を短くする必要がある。
【０１０７】
そのため、遷移時間を一定時間に固定して、各半導体スイッチの導通時間（図１１Ａの特性図参照）、或いは動作周波数（図１１Ｂの特性図参照）を変化させることが望ましい。
【０１０８】
半導体スイッチの導通時間では高周波動作を行う２つの半導体スイッチの導通時間が同じ時に最も供給電力が大きくなる（Ｔａ＝Ｔｂ，Ｔｂ＝Ｔｃ）。一方の半導体スイッチの導通時間が減少し、他方の半導体スイッチの導通時間が増大するに従い、即ち、デューティ比が１：１から崩れるに従って供給電力が減少することになる。
【０１０９】
また、動作周波数を変える場合には、通常負荷と結合した状態の加熱コイルと共振コンデンサで構成される直列共振回路の共振周波数よりも高い周波数で動作させるため、周波数が高くなるにつれ、図１１Ｂに示すように、入力電力は減少する。
【０１１０】
図１２は、実施の形態２の誘導加熱装置における交互加熱モードの電力特性を示す図である。交互加熱モードにおいて、一周期（ＴＬ）における第２の単独加熱モードの導通時間比率（Ｔ１／ＴＬ）を変えたときの第１の加熱コイル６と第２の加熱コイル７に供給する電力量の変化を示している。
【０１１１】
図１２に示すように、交互加熱モードで第１の加熱コイル６と第２の加熱コイル７を実質的に略同時に加熱を行う際、第１の加熱コイル６と第２の加熱コイル７に供給される各電力は、それぞれの加熱コイル６，７へ電力供給を行っている際の導電時間比率で決まる。そのため、一方の加熱コイルへの供給電力を増加させる場合には、各加熱コイルへの電力を供給する導電時間比率を変えることが必要である。この際、交互加熱モードにおいて、使用者が実際の同時加熱との違和感をなくすため、交互加熱モードを行う際の周期を一定に保ったまま、導電時間比率のみを変えることが望ましい。
【０１１２】
図１３は、本開示に係る実施の形態２の誘導加熱装置の外観構成などを示す図であり、上側の（ａ）が平面図であり、下側の（ｂ）が使用者側に配設された第１の加熱コイル６の略中心部分で切断した縦断面図である。図１３に示すように、実施の形態２の誘導加熱装置において、結晶化ガラスなどで構成されるトッププレート１８の下部に第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７が配置されている。第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７の上には材質や形状が異なる負荷が載置され、更に操作・表示部１７からの操作に従い必要な電力がそれぞれの加熱コイル６，７に対して供給される構成である。
【０１１３】
実施の形態２の誘導加熱装置においては、制御部１３が負荷の材質及び使用者が設定した必要な電力に応じて最適な動作周波数で動作させても、干渉音が発生することがない。この結果、実施の形態２の誘導加熱装置における第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２の損失が少なくなり、放熱フィンなどの冷却部品の小型化を図ることができるなどの利点を有する構成となる。
【０１１４】
なお、図１４は本開示に係る実施の形態２の誘導加熱装置の別の構成例を示す図である。図１４に示す誘導加熱装置においては、結晶化ガラスなどで構成されるトッププレート１８に示された１つの加熱領域Ｈの下には、楕円形の第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７が配設されており、鍋などの一つの負荷を二つの加熱コイル６，７により同時に加熱する構成である。図１４に示す誘導加熱装置においては、楕円状の加熱コイル６，７の長径が装置の使用者側から背面側へ延びる線上となるように並行に配置されている。図１４において、上側の（ａ）が平面図であり、下側の（ｂ）が第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７の略中心部分で切断した縦断面図である。
【０１１５】
図１４に示す誘導加熱装置においては、単一の負荷に対して複数の加熱コイルを用いて加熱を行う際に、鍋の載置状態によらず干渉音がない状態で加熱を行うことが可能となる。この場合、負荷の形状、量などに応じて必要な加熱コイルのみを通電させることが可能であるため、効率の良い加熱を行うことが可能な構成となる。
【０１１６】
以上のように、実施の形態２では、直列接続された３個の半導体スイッチに負荷を誘導加熱する加熱コイルと共振コンデンサで構成される共振回路を複数接続し、３個の半導体スイッチの内の１個の半導体スイッチを電力を供給する加熱コイルを決める半導体スイッチとして常時導通状態（オン状態）とし、残りの半導体スイッチを加熱コイルに高周波電力を供給するために導通状態／非導通状態（オンオフ状態）に制御される半導体スイッチとして用いる交互加熱モードの用いている。このように交互加熱モードを用いることにより、実施の形態２の誘導加熱装置は、高速で電力を供給する加熱コイルを切り替えて、複数の加熱コイルに高周波電力を供給しても干渉音がなく、優れた調理性能を有している。また、実施の形態２の構成は、部品点数が少ないため、回路実装面積が小さく安価な誘導加熱装置を実現することができる。
【０１１７】
（実施の形態３）
本開示に係る実施の形態３の誘導加熱調理器である誘導加熱装置について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態３の説明において、前述の実施の形態１，２と実質的に同じ機能、構成を有する要素には同じ参照符号を付し、その説明を省略する。
【０１１８】
図１５は、実施の形態３の誘導加熱装置の回路構成を示す図である。図１５に示すように、実施の形態３の誘導加熱装置は、前述の実施の形態１の誘導加熱装置と同様の回路構成を有しており、交流電源１と、整流回路２と、平滑回路３０と、第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２の直列接続体と、第１の加熱コイル６と第１の共振コンデンサ８の直列接続体と、第２の加熱コイル７と第２の共振コンデンサ９の直列接続体と、入力電流検出部３と、制御部１３とにより構成されている。
【０１１９】
また、実施の形態３の誘導加熱装置においても、第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２は、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等のパワー半導体（半導体スイッチ素子）と各パワー半導体に逆方向に並列接続したダイオードで構成されている。また、第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２のコレクタ−エミッタ間にはオンからオフ状態に移行する際の急激な電圧上昇を抑制するためにスナバコンデンサを並列に接続してもよい。なお、実施の形態３においては、第１の半導体スイッチ１０及び第３の半導体スイッチ１２のコレクタ−エミッタ間にスナバコンデンサが並列に接続されている。
【０１２０】
以上のように構成された実施の形態３の誘導加熱装置においては、複数の加熱コイルが、略同一材質の負荷を加熱するように構成されており、特に、同一の負荷を複数の加熱コイルにより加熱する場合に用いられる。
【０１２１】
実施の形態３の誘導加熱装置においては、図１６に示すように、２個の加熱コイル６，７で構成される場合には、一つの加熱領域内に略同心円上に２個の加熱コイル６，７が配置されている。また、実施の形態３の誘導加熱装置における別の構成としては、図１７に示されるように、１つの加熱領域内に平面形状が楕円形状である２個の加熱コイル６，７を隣接して配置する構成がある。実施の形態３の誘導加熱装置の構成には、円の中心がそれぞれ異なる複数の加熱コイルを用いて一つの負荷を加熱する構成が含まれる。したがって、図１８に示されるように、実施の形態３の誘導加熱装置の構成においては、トッププレートのほぼ全域に複数の加熱コイル６，７をマトリックス状に並べて、複数の加熱コイル６，７により一つの負荷を加熱するなどの構成が含まれる。
【０１２２】
実施の形態３の誘導加熱装置において、複数の負荷（図１６〜１８において符号２５で示す）を同時に加熱する場合には、負荷２５に供給する高周波電力の動作周波数が殆どの場合に個々に異なっている。そのような場合に動作周波数の差が可聴域にあるときには、動作周波数差に起因した干渉音が発生し、使用者が騒音が大きいと感じることになる。そのため、負荷２５の材質が変わっても動作周波数を一定にした状態で加熱動作を行うことを可能として、干渉音が発生しない構成とすることが必要である。
【０１２３】
なお、図１６〜１８に示した、一つの負荷２５を加熱するための第１の加熱コイル６と第２の加熱コイル７のインダクタンス値は、電力量に偏りが生じ難いように、略同じ値になることが望ましい。
【０１２４】
次に、実施の形態３の誘導加熱装置の動作について説明する。図１９は、実施の形態３の誘導加熱装置における同時加熱モードの動作状態を示す波形図である。図１９において、（ａ）〜（ｃ）が第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２のゲート電圧波形であり、（ｄ）が第１の加熱コイル６の電流波形であり、及び（ｅ）が第２の加熱コイル７の電流波形である。
【０１２５】
同時加熱モードにおいて、制御部１３は、第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７に同時に高周波電力を供給するため、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を常時導通状態とし、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０及び第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の導通状態／非導通状態（オン状態／オフ状態）を制御する。
【０１２６】
図１９に示す区間Ａにおいては、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０を導通状態（オン状態）とし、第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を非導通状態（オフ状態）に制御すると、平滑コンデンサ５→第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０→第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１→第２の加熱コイル７→第２の共振コンデンサ９の経路において第２の加熱コイル７に電力が供給されるモードと、第１の共振コンデンサ８→第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０→第１の加熱コイル６の経路において第１の加熱コイル６に電力が供給されるモードが同時に発生する。
【０１２７】
制御部１３は、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示した導通時間で第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０のみを非導通状態とする（区間Ａの終了）。区間Ａの終了から所定の遷移時間（区間Ｘ）の経過後、制御部１３は第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を導通状態とする。その結果、平滑コンデンサ５→第１の共振コンデンサ８→第１の加熱コイル６→第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１→第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の経路において第１の加熱コイル６に電力が供給される動作と、第２の共振コンデンサ９→第２の加熱コイル７→第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の経路において第２の加熱コイル７に電力が供給される動作が同時に発生する。
【０１２８】
制御部１３は、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示した導通時間（区間Ｂ）で第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２のみを非導通状態とする（区間Ｂの終了）。区間Ｂの終了後、制御部１３は、所定の遷移時間（区間Ｙ）が経過した後、再び第１の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１０を導通状態とする（区間Ａ）。
【０１２９】
上記のように、同時加熱モードにおいては、制御部１３が、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態としたまま、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０及び第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を交互に導通状態とすることにより、第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７の両方に対して、同時に２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度の高周波電流を供給することができる。この結果、実施の形態３の誘導加熱装置においては、高周波電流が供給された加熱コイルから発生した所望の高周波磁界が鍋などの負荷に供給される。
【０１３０】
また、実施の形態３の誘導加熱装置においては、交互加熱モードを実行することができる構成である。
【０１３１】
図２０Ａは、第２の加熱コイル７に高周波電力を供給する第１の単独加熱モードを示す波形図である。図２０Ａにおいて、（ａ）〜（ｃ）は第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２のゲート電圧波形を示しており、（ｄ）は第２の加熱コイル７の電流波形である。
【０１３２】
図２０Ａに示す第１の単独加熱モードにおいて、制御部１３は、第２の加熱コイル７に高周波電力を供給するため、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０を常時導通状態とし、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１及び第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の導通状態／非導通状態（オン状態／オフ状態）を制御する。制御部１３は、図２０Ａに示す区間Ａにおいて、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態（オン状態）とし、第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を非導通状態（オフ状態）とする。その結果、平滑コンデンサ５→第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０→第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１→第２の加熱コイル７→第２の共振コンデンサ９の経路において第２の加熱コイル７に電力が供給される。
【０１３３】
制御部１３は、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示した導通時間（Ｔｂ）で第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１のみを非導通状態とする（区間Ａの終了）。区間Ａの終了から所定の遷移時間（区間Ｘ）の経過後、制御部１３は第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を導通状態とする。その結果、第２の共振コンデンサ９→第２の加熱コイル７→第３の半導体スイッチ１２の経路において第２の加熱コイル７に電力が供給される。この後、制御部１３は、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示した導通時間（Ｔｃ）で第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を非導通状態とする（区間Ｂの終了）。
【０１３４】
その後、制御部１３は、所定の遷移時間（区間Ｙ）が経過した後、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態とする（区間Ａ）。上記のように、制御部１３は、区間Ａ及び区間Ｂの動作を遷移時間（Ｘ又はＹ）を介して交互に動作することを継続させる。
【０１３５】
上記のように、制御部１３は、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０を導通状態としたまま、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１及び第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を交互に導通状態とすることにより、第２の加熱コイル７に対して２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度の高周波電流を供給することができる。このように供給された高周波電流によって第２の加熱コイル７から発生した高周波磁界が、鍋などの負荷に供給されている。
【０１３６】
このように鍋などの負荷に供給された高周波磁界により、鍋などの負荷の表面に渦電流が発生し、渦電流と鍋などの負荷自身の高周波抵抗により、鍋などの負荷が誘導加熱され発熱に至る。
【０１３７】
次に、第１の加熱コイル６に高周波電力を供給する第２の単独加熱モードに関して図２０Ｂを用いて説明する。
【０１３８】
制御部１３は、第２の単独加熱モードにおいて、第１の加熱コイル６に高周波電力を供給するため、第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を常時導通状態とし、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０及び第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１の導通状態／非導通状態（オン状態／オフ状態）を制御する。制御部１３は、図２０Ｂに示す区間Ａにおいては、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態とすると、平滑コンデンサ５→第１の共振コンデンサ８→第１の加熱コイル６→第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１→第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の経路において第１の加熱コイル６に電力が供給される。
【０１３９】
制御部１３は、図２０Ｂの区間Ａにおいて、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示した導通時間（Ｔｂ）で第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１のみを非導通状態とする（区間Ａの終了）。区間Ａの終了から所定の遷移時間（区間Ｘ）の経過後、制御部１３は第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０を導通状態とする。その結果、第１の共振コンデンサ８→第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）→第１の加熱コイル６の経路において第１の加熱コイル６に電力が供給される。この後、制御部１３は、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示した導通時間（Ｔａ）で第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０を非導通状態とする（区間Ｂの終了）。
【０１４０】
その後、制御部１３は、所定の遷移時間（区間Ｙ）を経過した後、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態とする（区間Ａ）上記のように、制御部１３は、区間Ａ及び区間Ｂの動作を遷移時間（Ｘ又はＹ）を介して動作を継続させる。上記のように、第２の単独加熱モードにおいては、制御部１３が、第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を常時導通状態としたまま、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０及び第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を交互に導通状態とすることにより、第１の加熱コイル６に２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度の高周波電流を供給することができる。このように供給された高周波電流によって加熱コイルから発生した高周波磁界を鍋などの負荷に供給している。
【０１４１】
図２１は、実施の形態３の誘導加熱装置における交互加熱モードの動作を示す波形図である。交互加熱モードは、図２０Ａに示した第１の単独加熱モードと図２０Ｂに示した第２の単独加熱モードを交互に用いて、複数の負荷を加熱するときの動作である。図２１において、（ａ）〜（ｃ）が第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２のゲート電圧波形であり、（ｄ）が第２の加熱コイル７の電流波形であり、及び（ｅ）が第１の加熱コイル６の電流波形である。実施の形態３の誘導加熱装置における交互加熱モードにおいては、第１の単独加熱モードの動作時間がＴ２であり、第２の単独加熱モードの動作時間がＴ１である。したがって、実施の形態３においては、動作時間Ｔ１と動作時間Ｔ２がそれぞれ１秒以内の非常に短い時間に設定されており、交互加熱モードの一周期（Ｔ１＋Ｔ２）が２秒以内に設定されている。
【０１４２】
なお、実施の形態３の誘導加熱装置の交互加熱モードにおける第１の単独加熱モードと第２の単独加熱モードとの切り替え動作は、前述の実施の形態２において図１０を用いて説明した制御と同じ制御が行っており、短時間で効率の高い切り替え動作が行われている。
【０１４３】
図２１に示すように、交互加熱モードにおいては、第１の単独加熱モードと第２の単独加熱モードとを周期的に短期間で交互に動作させることにより、各負荷に対する加熱分布を損なうことなく、負荷を同時に加熱することが可能となる。特に、実施の形態３の誘導加熱装置においては、第１の単独加熱モードと第２の単独加熱モードとの間の切り替え時間を２秒以下と短くすることにより、平均電力を低下させることなく、各負荷に対する加熱ムラを少なくすることができる。
【０１４４】
図２２は、負荷の材質によって半導体スイッチの導通時間と共振コンデンサに発生する共振電圧との関係を示す図である。負荷と磁気的に結合した第１の加熱コイル６と第１の共振コンデンサ８で構成される共振回路、または第２の加熱コイル７と第２の共振コンデンサ９で構成される共振回路は、負荷の材質により共振周波数が変化する。
【０１４５】
負荷がない状態においては、インダクタンスがもっとも大きくなり、共振周波数は低くなる。一方、加熱コイル近傍に負荷が配置され、負荷が加熱コイルと磁気的に結合するとインダクタンスが下がり、共振周波数は高くなる。
【０１４６】
負荷が加熱コイル近傍に配置された場合において、鉄、磁性ステンレスなどの負荷２５Ａに比べて、非磁性ステンレスなどの負荷２５Ｂではインダクタンスが下がるため、共振周波数は上がることになる。また、磁性ステンレスと非磁性ステンレスの中間の特性を示す負荷においては、共振周波数が両方の間になる。
【０１４７】
したがって、制御部１３は、所定の動作周波数及び導通時間で発生する共振電圧を検出することにより、負荷の種類を判別することが可能となる。インダクタンスが低く動作周波数が共振周波数と近い負荷２５Ｂは共振電圧が高くなり、インダクタンスが高く動作周波数が共振周波数から離れた特性の負荷２５Ａは共振電圧は低くなる。さらに、無負荷の場合には、負荷２５Ｂ、負荷２５Ａ、無負荷の順で共振電圧が低くなる。このため、所定の動作周波数及び導通時間で発生する共振電圧を検出することにより負荷の材質、及び負荷の有無を判別することが可能となる。
【０１４８】
実施の形態３の構成において、隣接負荷との干渉音を防止するため、動作周波数を一定とすると、図２３に示されているように、負荷の材質により導通時間で発生する入力電力に大きな差が生じる。そのため、負荷によっては、入力電力を十分に低下させることができず、電力制御の制御幅を大きくしなければならないため、使い勝手が悪い加熱装置となる場合がある。
【０１４９】
そこで、インダクタンスが高く動作周波数が共振周波数から十分離れた特性となる、例えば、磁性体で構成された負荷２５Ａの場合には、第１の加熱コイル６と第２の加熱コイル７が並列に接続される動作となる同時加熱モード（図１９参照）で動作させる。一方、インダクタンスが低く動作周波数が共周周波数に近く、入力電力が入りやすい特性となる、例えば、非磁性体で構成された負荷２５Ｂの場合には、第１の加熱コイル６と第２の加熱コイル７のそれぞれが別々に接続される動作となる交互加熱モード（図２０Ａ，２０Ｂ参照）で動作させる。もし、負荷２５Ｂに対しても、負荷２５Ａと同様に同時加熱モードで起動した場合には、共振周波数が動作周波数と近いため、入力電力が入りやすくなる。そこで、図２３の矢印で示すように、負荷２５Ｂの場合には交互加熱モードに移行して回路のインピーダンスを高くして入力電力が入りにくい回路構成とする。
【０１５０】
交互加熱モードでは、同時加熱モードに比べて、並列に接続された加熱コイルの数が半分になるため、半導体スイッチに接続される加熱コイルのインピーダンスが２倍となり、その結果、加熱コイルへの電流を抑えることができ、入力電力を下げることが可能となる。
【０１５１】
以上のように、実施の形態３の誘導加熱装置においては、複数の加熱コイルを用いて同じ負荷を加熱する構成の誘導加熱装置において、直列接続された３個の半導体スイッチに負荷を誘導加熱する加熱コイルと共振コンデンサで構成される共振回路を複数接続し、等価抵抗値が大きくなる負荷の材質の負荷の場合には、第２の半導体スイッチを常時導通し、第１及び第３の半導体スイッチを交互に導通させて、第１の加熱コイルと第２の加熱コイルに対して同時に電力を供給する同時加熱モードで動作させる（図１９参照）。
【０１５２】
一方、等価抵抗が小さくなる材質の負荷２５Ｂの場合には、第１の半導体スイッチを常時導通し、第２及び第３の半導体スイッチを交互に導通させて、第２の加熱コイルに高周波電力を供給する第１の単独加熱モードの動作と、第３の半導体スイッチを常時導通し、第１及び第２の半導体スイッチを交互に導通させて、第１の加熱コイルに高周波電力を供給する第２の単独加熱モードの動作とを短周期で交互に繰り返す交互加熱モードで動作させる（図２０Ａ，２０Ｂ参照）。
【０１５３】
実施の形態３の誘導加熱装置においては、上記のように加熱制御を行っているため、負荷の種類が変わっても一定周波数で所定の入力電力を負荷に与えることが可能となり、干渉音がなく、優れた制御性を有する誘導加熱装置を実現することができる。
【０１５４】
（実施の形態４）
本開示に係る実施の形態４の誘導加熱調理器である誘導加熱装置について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態４の説明において、前述の実施の形態１〜３と実質的に同じ機能、構成を有する要素には同じ参照符号を付し、その説明を省略する。
【０１５５】
実施の形態４の誘導加熱装置の構成は、実施の形態１〜３の誘導加熱装置と同じ構成を有しており、加熱コイルに対する加熱動作の制御方法が異なっている。なお、実施の形態４の誘導加熱装置は同時加熱モードで複数の加熱コイルを加熱するモードを有しており、この同時加熱モードは前述の実施の形態３において図１９を用いて説明した同時加熱モードと同じ動作である。また、実施の形態４の誘導加熱装置には、同時加熱モードの他に後述する降圧同時加熱モードを有している。
【０１５６】
次に、実施の形態４の誘導加熱装置の動作について説明する。図２４は、実施の形態４の誘導加熱装置における降圧同時加熱モードの動作状態を示す波形図である。図２４において、（ａ）〜（ｃ）が第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２のゲート電圧波形であり、（ｄ）が第１の加熱コイル６の電流波形であり、及び（ｅ）が第２の加熱コイル７の電流波形である。
【０１５７】
《降圧同時加熱モード》
降圧同時加熱モードにおいて、制御部１３は、第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７に同時に高周波電力を供給するため、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１及び第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の導通状態／非導通状態（オン状態／オフ状態）を制御する。
【０１５８】
例えば、図２４に示す区間Ｂにおいては、制御部１３が第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０を非導通状態（オフ状態）、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態（オン状態）、及び第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を非導通状態（オフ状態）に制御すると、平滑コンデンサ５→第１の共振コンデンサ８→第１の加熱コイル６→第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１→第２の加熱コイル７→第２の共振コンデンサ９の経路において第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７に同時に電力が供給される。
【０１５９】
この場合、第１の加熱コイル６と第１の共振コンデンサ８の直列回路と、第２の加熱コイル７と第２の共振コンデンサ９の直列回路が平滑コンデンサ５に対して直列に接続されている。このため、それぞれの直列回路には分圧された電圧がかかり、特に、それぞれの直列回路が略同一の回路定数となる場合には略１／２の電圧がかかる。
【０１６０】
次に、制御部１３は、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示した導通時間で第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を非導通状態とする（区間Ｂの終了）。区間Ｂの終了から所定の遷移時間（区間Ｙ）の経過後、制御部１３は第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０と第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を導通状態（区間Ａ）とする。その結果、第１の共振コンデンサ８→第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０→第１の加熱コイル６の経路において第１の加熱コイル６に電力が供給される動作と、第２の共振コンデンサ９→第２の加熱コイル７→第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の経路において第２の加熱コイル７に電力が供給される動作が同時に発生する。
【０１６１】
制御部１３は、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流を示した導通時間（区間Ａ）で第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０及び第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を非導通状態とする（区間Ａの終了）。区間Ａの終了後、制御部１３は、所定の遷移時間（区間Ｘ）が経過した後、再び第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態とする（区間Ｂ）。
【０１６２】
上記のように、降圧同時加熱モードにおいて、制御部１３が、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１と、そして第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０と第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の組とを交互に導通状態／非導通状態と制御することにより、第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７の両方に対して同時に２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度の高周波電流を供給することができる。この結果、実施の形態４の誘導加熱装置においては、高周波電流が供給された加熱コイルから発生した所望の高周波磁界が鍋などの負荷に供給される。
【０１６３】
なお、前述の実施の形態３において説明したように、実施の形態４の誘導加熱装置においても、所定の動作周波数及び導通時間で発生する共振電圧を検出することにより、制御部１３が加熱コイルと結合する負荷の種類、及び負荷の有無を判別することが可能な構成を有している。
【０１６４】
実施の形態４の構成において、隣接負荷との干渉音を防止するために動作周波数を一定とすると、実施の形態３と同様に（図２３参照）、負荷の材質により導通時間で発生する入力電力に大きな差が生じる。そのため、負荷によっては入力電力を十分に低下させることができず、電力制御の制御幅が大きくなるなどの使い勝手が悪い加熱装置となる場合がある。
【０１６５】
そこで、インダクタンスが高く動作周波数が共振周波数から十分離れた特性となる負荷２５Ａの場合には、第１の加熱コイル６と第２の加熱コイル７が並列に接続される動作となる同時加熱モードで動作させる。一方、インダクタンスが低く動作周波数が共周周波数に近く、入力電力が入りやすい特性となる負荷２５Ｂの場合には、第１の加熱コイル６と第２の加熱コイル７のそれぞれにかかる電圧が低下する（同一条件では１／２となる）降圧同時加熱モードで動作させる。この降圧同時加熱モードで動作させることにより、入力電力を十分下げることが可能となる。各加熱コイルにかかる電圧が１／２になれば、同一の動作条件（動作周波数及び導通時間）であれば１／４の電力となる。
【０１６６】
なお、実施の形態４の誘導加熱装置においては、前述の実施の形態３において説明した交互加熱モード（図２０Ａ，２０Ｂ）を有する構成としてもよい。このように、同時加熱モード、降圧同時加熱モード、及び交互加熱モードを有する構成において、負荷を同一の動作条件（動作周波数及び導通時間）で誘導加熱する場合、入力電力の大きさは、同時加熱モード、交互加熱モード、降圧同時加熱モードの順で小さくなる場合が多い。このため、同時加熱モード、交互加熱モード及び降圧同時加熱モードを有する構成においては、負荷の材質などの条件に応じて、３種類の加熱モードを、同時加熱モード→交互加熱モード及び降圧同時加熱モードの順次で切り替えて、負荷に対して適切な加熱モードを選択する方式も可能である。
【０１６７】
以上のように、実施の形態４の誘導加熱装置においては、複数の加熱コイルを用いて同じ負荷を加熱する構成の誘導加熱装置において、直列接続された３個の半導体スイッチに負荷を誘導加熱する加熱コイルと共振コンデンサで構成される共振回路を複数接続し、等価抵抗値が大きくなる負荷の材質の負荷の場合には、第２の半導体スイッチを常時導通し、第１及び第３の半導体スイッチを交互に導通させて、第１の加熱コイルと第２の加熱コイルに対して同時に電力を供給する同時加熱モードで動作させる。
【０１６８】
一方、等価抵抗が小さくなる材質の負荷の場合には、第２の半導体スイッチと、及び第１の半導体スイッチと第３の半導体スイッチの組とを交互に導通させて、第１の加熱コイルと第２の加熱コイルに対して高周波電力を同時に供給するとともに、各加熱コイルにかかる電圧を低下させることができる降圧同時加熱モードで動作させる。
【０１６９】
実施の形態４の誘導加熱装置においては、上記のように加熱制御を行っているため、負荷の種類が変わっても一定周波数で所定の入力電力を負荷に与えることが可能となり、干渉音がなく、優れた制御性誘導加熱装置を実現することができる。
【０１７０】
（実施の形態５）
本開示に係る実施の形態５の誘導加熱調理器である誘導加熱装置について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態５の説明において、前述の実施の形態１〜４と実質的に同じ機能、構成を有する要素には同じ参照符号を付し、その説明を省略する。
【０１７１】
図２５は、本開示に係る実施の形態５の誘導加熱調理器における回路構成を示す図である。実施の形態５の誘導加熱装置が前述の実施の形態３及び実施の形態４の誘導加熱装置と異なる点は、第１の加熱コイル６が複数の第１の加熱コイル要素６ａ，６ｂ，６ｃの加熱コイル群で構成されており、第２の加熱コイル７が複数の第２の加熱コイル要素７ａ，７ｂ，７ｃの加熱コイル群で構成されている点である。また、加熱コイル要素６ａ，６ｂ，６ｃのそれぞれには、第１の共振コンデンサ８を構成する第１の共振コンデンサ要素８ａ，８ｂ，８ｃと、第１の開閉部２０を構成する第１の開閉部要素２０ａ，２０ｂ，２０ｃとのそれぞれが直列に接続されている。同様に、加熱コイル要素７ａ，７ｂ，７ｃのそれぞれには、第２の共振コンデンサ９を構成する第２の共振コンデンサ要素９ａ，９ｂ，９ｃと、第２の開閉部２１を構成する第２の開閉部要素２１ａ，２１ｂ，２１ｃとのそれぞれが直列に接続されている。さらに、実施の形態５の誘導加熱装置には、第１の加熱コイル要素６ａ，６ｂ，６ｃ及び第２の加熱コイル要素７ａ，７ｂ，７ｃの近傍に負荷の存在を検知する負荷検出部２２が設けられている点が、前述の実施の形態３及び実施の形態４の誘導加熱装置と異なる点である。
【０１７２】
なお、実施の形態５の誘導加熱装置においては、加熱コイル群である第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７をそれぞれ３個の加熱コイル要素で構成した例で説明しているが、各加熱コイルが２個以上の加熱コイル要素で構成されていれば良く、本開示においては特に個数を限定するものではない。
【０１７３】
また、第１の開閉部２０を構成する第１の開閉部要素２０ａ〜２０ｃ及び第２の開閉部２１を構成する第２の開閉部要素２１ａ〜２１ｃは、電磁リレーや半導体スイッチなど、加熱コイル要素を電源回路に対して接離動作できる構成であればよく、本開示においては開閉部要素の構成を特に限定するものではない。
【０１７４】
次に、本開示に係る実施の形態５の誘導加熱装置の動作について説明する。
制御部１３は、図示していない操作部より動作開始の指令を受けると、先ず始めに第１の開閉部要素２０ａ〜２０ｃ及び第２の開閉部要素２１ａ〜２１ｃを閉状態として、加熱動作時の高周波電流より小さな所定の高周波電流を各加熱コイルに流して、各加熱コイル要素の近傍に負荷が存在するか否かなどを負荷検出部２２により検知する。
【０１７５】
この検知動作においては、負荷検出部２２は、制御部１３からの導通時間や動作周波数などの制御値と、各共振コンデンサの電圧値、各加熱コイル要素の電流値、入力電流検出部３が検出した電流値などから負荷の有無、負荷の材質などを判別している。
【０１７６】
制御部１３は、負荷検出部２２が近傍に負荷がないと判別した加熱コイル要素に対して、当該加熱コイル要素に接続された開閉部要素を開状態として、第１の半導体スイッチ１０または第３の半導体スイッチ１２との接続状態を開放する。
【０１７７】
一方、制御部１３は、負荷検出部２２が近傍に負荷が存在すると判別した加熱コイル要素に対して、当該加熱コイル要素に接続された開閉部要素を閉状態として、第１の半導体スイッチ１０または第３の半導体スイッチ１２と接続状態とする。制御部１３は、開閉部要素を接続した加熱コイル要素の数に応じて、同時加熱モード、交互加熱モード、及び降圧同時加熱モードの中から適切な加熱モードを選択し、選択した加熱モードに従って各半導体スイッチを動作させる。接続される加熱コイル要素の数は負荷の形状に依存するため、形状の大きな負荷の場合にはより多くの加熱コイル要素を用いて加熱動作が行われる。この結果、実施の形態５の誘導加熱装置においては、良好な加熱分布が得られ、調理性能を向上させることができる。
【０１７８】
図２６は導通時間に対する各加熱モードにおける入力電力の特性を示す図である。図２６に示すように、実施の形態５の誘導加熱装置において、同一材質の負荷を２個の加熱コイル要素で加熱するときには、同時加熱モードを動作させている。
【０１７９】
一方、略同じ材質で形状が大きな負荷を加熱する場合、例えば、４個の加熱コイル要素で加熱する場合において、同時加熱モードを動作させたとき、並列に接続された負荷と結合した加熱コイル要素のインピーダンスが、２個の加熱コイル要素で加熱した場合に比べて略１／２となる。したがって、４個の加熱コイル要素で加熱する場合には、２個の加熱コイル要素で加熱した場合に比べて、同じ導通時間において入力電力が増加するという結果を生じる。
【０１８０】
そのため、４個の加熱コイル要素で加熱する場合においては、制御部１３が、必要な入力電力まで電力を絞れない、あるいは分解能が悪くなり、動作周波数が一定の条件では適切な電力制御を行うことができないなどの課題が生じる。そこで、例えば、４個の加熱コイル要素で加熱する場合においては、交互加熱モードを用いることにより、同時に動作する場合において負荷と並列に接続される加熱コイル要素の数を減らしている。このように、実施の形態５の誘導加熱装置においては、高周波電力が供給される加熱コイル要素の接続数に応じて、負荷と並列な加熱コイルのインピーダンスを減らさないよう動作させて、導通時間に対する入力電力の特性が変化しないように構成されている。
【０１８１】
なお、加熱コイル要素の接続数に応じて、降圧同時加熱モードを用いて導通時間に対する入力電力の特性を変えることも可能である。その場合には、負荷の材質と加熱コイル要素の接続数により、同時加熱モード、交互加熱モード、及び降圧同時加熱モードを順次選択して、最適な加熱モードを実行することが望ましい。
【０１８２】
以上のように、本開示に係る実施の形態５の誘導加熱装置によれば、高周波電力が供給される第１の加熱コイル及び第２の加熱コイルを形成する加熱コイル要素の接続数に応じて、同時加熱モード、交互加熱モード、及び降圧同時加熱モードのいずれかにの加熱モードを選択して動作させることにより、駆動すべき加熱コイル要素の個数が変わっても、一定周波数で所定の入力電力を負荷に与えることができ、干渉音がなく、優れた制御性を有する誘導加熱装置を実現することができる。
【０１８３】
（実施の形態６）
本開示に係る実施の形態６の誘導加熱調理器である誘導加熱装置について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態６の説明において、前述の実施の形態１〜５と実質的に同じ機能、構成を有する要素には同じ参照符号を付し、その説明を省略する。
【０１８４】
図２７は、本開示に係る実施の形態６の誘導加熱装置の回路構成を示す図である。実施の形態６の誘導加熱装置は、前述の実施の形態１〜５の誘導加熱装置と同様に、交流電源１、整流回路２、チョークコイル４と平滑コンデンサ５で構成された平滑回路３０、及び平滑コンデンサ５に並列接続される第１の半導体スイッチ１０と第２の半導体スイッチ１１と第３の半導体スイッチ１２の直列接続体を備えている。また、実施の形態６の誘導加熱装置は、図２５に示した実施の形態５の誘導加熱装置と同様に、第１の半導体スイッチ１０に並列に接続される第１の加熱コイル６と第１の共振コンデンサ８と第１の開閉部２０の直列接続体と、第３の半導体スイッチ１２に並列接続される第２の加熱コイル７と第２の共振コンデンサ９と第２の開閉部２１の直列接続体と、を有している。
【０１８５】
実施の形態６の誘導加熱装置においては、第１の加熱コイル６が複数の第１の加熱コイル要素６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの加熱コイル群で構成されており、第２の加熱コイル７が複数の第２の加熱コイル要素７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの加熱コイル群で構成されている。また、第１の加熱コイル要素６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄのそれぞれには、第１の共振コンデンサ８を構成する第１の共振コンデンサ要素８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄと、第１の開閉部２０を構成する第１の開閉部要素２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄがそれぞれ直列に接続されている。同様に、第２の加熱コイル要素７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのそれぞれには、第２の共振コンデンサ９を構成する第２の共振コンデンサ要素９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄと、第２の開閉部２１を構成する第２の開閉部要素２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄがそれぞれ直列に接続されている。
【０１８６】
さらに、実施の形態６の誘導加熱装置は、各加熱コイル要素の近傍に加熱可能な負荷があるか否かなどを検出する負荷検出部２２と、交流電源１から整流回路２に流れる電流をカレントトランスなどで検出する入力電流検出部３と、入力電流検出部３の検出値が設定値になるように第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２を制御し、かつ負荷検出部２２の検出値により第１の開閉部２０及び第２の開閉部２１の開閉状態を制御する制御部１３と、を有して構成されている。
【０１８７】
なお、実施の形態６の誘導加熱装置においては、加熱コイル群である第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７をそれぞれ４個の加熱コイル要素で構成した例で説明しているが（図２７参照）、各加熱コイルが２個以上の加熱コイル要素で構成されていれば良く、本開示においては特に個数を限定するものではない。
【０１８８】
なお、制御部１３の目標値としては、入力電流以外に加熱コイルの電流や電圧などあるがあり、実施の形態６の構成においては特に限定するものではない。
【０１８９】
また、実施の形態６の誘導加熱装置においても、第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２は、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等のパワー半導体（半導体スイッチ素子）と各パワー半導体に逆方向に並列接続したダイオードで構成されている。また、第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２のコレクタ−エミッタ間にはオンからオフ状態に移行する際の急激な電圧上昇を抑制するためにスナバコンデンサを並列に接続してもよい。なお、実施の形態６においては、第１の半導体スイッチ１０及び第３の半導体スイッチ１２のコレクタ−エミッタ間にスナバコンデンサが並列に接続されている。
【０１９０】
図２８及び図２９は、加熱コイル群を構成する複数の加熱コイル要素をマトリクス状に並べた構成を示す平面図である。図２８に示す構成では、負荷を載置するトッププレート１５の下側の領域において、使用者側に設けられた操作・表示部１６を除いた領域に複数の加熱コイル要素が縦横に並んで格子状に配置されている。
【０１９１】
上記のように構成された実施の形態６の誘導加熱装置において、図２８に示すように、トッププレート１５上に、例えば、鍋底が円形で小さな負荷１４ａを載置した場合、２つの加熱コイル要素６ｂ，６ｃで第１の加熱コイル６が形成されており、２つの加熱コイル要素７ｂ、７ｃで第２の加熱コイル７が形成されて、それぞれの加熱コイル要素６ｂ，６ｃ，７ｂ，７ｃのみに高周波電流が供給される構成である。また、例えば、鍋底が角形で大きな負荷１４ｂを載置した場合には、さらに多くの該当する加熱コイル要素に高周波電流が供給される。
【０１９２】
上記のように、負荷の形状に応じて駆動すべき加熱コイル要素を選択することにより、負荷に対して加熱分布が良く、効率の良い加熱を行うことができる。加熱コイル要素の平面形状としては、鍋底の直径がφ１６０〜φ２４０mm程度の負荷を複数個の加熱コイル要素で加熱することを考えて、平面形状の円形の直径がφ３０〜φ１２０mm程度にすることが望ましい。但し、本開示時おいては、加熱コイル要素の平面形状として、上記形状に特に限定するものではない。
【０１９３】
また、トッププレート１５の下側の領域に複数の加熱コイル要素をマトリックス状に配置する構成において、加熱コイル要素を可能な限り密に配置するために、互い違いの格子を作るように配置している。即ち、図２９に示した配置構成においては、複数の加熱コイル要素が使用者の手前側（操作・表示部側）から背面側に延びる縦ライン上に配置され、隣り合う縦ラインの加熱コイル要素は互い違いとなっている。このように配置構成した場合には、加熱コイル要素の個数は増えるものの、加熱コイル要素間の隙間がより少なくなる、このため、図２８に示した配置構成よりさらに良好な加熱分布を得ることができる。
【０１９４】
なお、各加熱コイル要素のインダクタンス値は電力量に偏りが生じないように、略同じ値になることが望ましく、形状も同じであることが望ましい。
【０１９５】
図２８に示したように、トッププレート１５上に鍋底の形状の異なる負荷１４ａと負荷１４ｂが載置された場合、例えば、負荷１４ａの場合には４個の加熱コイル要素が駆動され、負荷１４ｂの場合には８個の加熱コイル要素が駆動されることが望ましい。
【０１９６】
多くの加熱コイル要素をまとめて一つの加熱群として、少ない数の加熱コイルに集約する場合、１つの加熱コイルにおいては並列接続が増えてインピーダンスが小さくなる。その結果、１つの加熱コイルに対してより電流が流れ易くなり、各半導体スイッチの導通時間に対して、発生する電力が増えることになる。その結果、入力電力を絞れなくなる、あるいは半導体スイッチの素子損失が増加するなどの課題が生じる。
【０１９７】
電力制御性能を良くするために、入力電力を絞ることができるように、多くの加熱コイル要素で加熱される負荷１４ｂを加熱する場合には、動作周波数を高くすることが考えられる。しかし、少ない加熱コイル要素で加熱される負荷１４ａと、同時に多くの加熱コイル要素で加熱される負荷１４ｂを加熱する場合には、それぞれの動作周波数の間に周波数差が生じてしまい、干渉音が発生することになる。
【０１９８】
そこで、実施の形態６の誘導加熱装置における制御部１３では、負荷を加熱する場合に使用する加熱コイル要素の接続数に応じて、加熱モードを変えている。即ち、制御部１３は、第１の半導体スイッチ１０、第２の半導体スイッチ１１及び第３の半導体スイッチ１２の導通状態を、それぞれの加熱モードに適応した状態で制御している。このように、制御部１３が、接続する加熱コイルの数に応じて各半導体スイッチ１０，１１，１２の導通状態を変えることにより、第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７にかかる電圧を変えることができる。
【０１９９】
その結果、使用する加熱コイル要素の数が変化しても、動作周波数を一定にしたままで、電力制御を行うことが可能となる。
【０２００】
次に、実施の形態６の誘導加熱装置における動作について説明する。
制御部１３は、操作・表示部１６からの加熱開始の信号が入力されると、トッププレート１５上に負荷がないかを負荷検出部２２により検出する。
【０２０１】
この場合、負荷検出部２２は、加熱コイル要素毎に負荷の有無、負荷の種類、負荷の個数などを判別するために、半導体スイッチを動作させて、加熱コイル要素に発生する電流、電圧及び入力電流検出部３の検出値などを用いる。
【０２０２】
図３０は、負荷の検出方法の例を示すものであり、負荷の材質によって半導体スイッチの導通時間と共振コンデンサに発生する共振電圧との関係を示す図である。負荷と磁気的に結合した加熱コイル要素と共振コンデンサで構成される共振回路は、負荷の材質により共振周波数が変わる。負荷がない状態では、インダクタンスが最も大きく、共振周波数は低くなる。
【０２０３】
一方、加熱コイルの近傍に負荷が配置され、負荷が加熱コイルと磁気的に結合するとインダクタンスが下がり、共振周波数は高くなる。負荷が加熱コイル近傍に配置された場合において、磁性ステンレスなどの負荷１４ａに比べて、非磁性ステンレスなどの負荷１４ｂではインダクタンスが下がるため、共振周波数は上がることになる。
【０２０４】
したがって、制御部１３は、所定の動作周波数及び導通時間で発生する共振電圧を検出することにより、負荷の種類を判別することができる。動作周波数が共振周波数と近い負荷１４ｂは共振電圧が高くなり、動作周波数が共振周波数から離れて低くなる負荷１４ａは共振電圧は低くなる。さらに、無負荷の場合には、負荷１４ｂ、負荷１４ａ、無負荷の順で共振電圧の検出値が低くなる。このため、所定の動作周波数及び導通時間で発生する共振電圧を検出することにより負荷の材質を判別することが可能となる。
【０２０５】
実施の形態６の誘導加熱装置において、負荷を検出した加熱コイル要素の内、実質的に同時に載置されて集合した加熱コイル要素を同一の負荷が載置された判断し、負荷を検出した加熱コイル要素を該当する第１の開閉部要素及び第２の開閉部要素を閉状態として第１の半導体スイッチ１０及び第３の半導体スイッチ１２にそれぞれ接続する。そして、制御部１３は、加熱コイル要素の接続数に応じて、同時加熱モードまたは交互加熱モードの動作を行う。
【０２０６】
図３１は、実施の形態６の誘導加熱装置における同時加熱モードの動作状態を示す波形図である。図３１において、（ａ）〜（ｃ）が第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２のゲート電圧波形であり、（ｄ）が第１の加熱コイル６における加熱コイル要素の電流波形であり、及び（ｅ）が第２の加熱コイル７における加熱コイル要素の電流波形である。
【０２０７】
同時加熱モードにおいて、制御部１３は、複数の加熱コイル要素を有する第１の加熱コイル６、及び複数の加熱コイル要素を有する第２の加熱コイル７に対して、同時に高周波電力を供給するため、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を常時導通状態とし、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０及び第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の導通状態／非導通状態（オン状態／オフ状態）を制御する。
【０２０８】
図３１に示す区間Ａにおいては、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０を導通状態（オン状態）とし、第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を非導通状態（オフ状態）に制御すると、平滑コンデンサ５→第１の半導体スイッチ１０→第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１→第２の加熱コイル７（該当する第２の加熱コイル要素）→第２の共振コンデンサ９（該当する第２の共振コンデンサ要素）→第２の開閉部２１（該当する第２の開閉部要素）の経路において第２の加熱コイル７（該当する第２の加熱コイル要素）に電力が供給される動作と、第１の共振コンデンサ８（該当する第１の共振コンデンサ要素）→第１の開閉部２０（該当する第１の開閉部要素）→第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０→第１の加熱コイル６（該当する第１の加熱コイル要素）の経路において第１の加熱コイル６（該当する第１の加熱コイル要素）に電力が供給される動作が同時に発生する。
【０２０９】
制御部１３は、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示した導通時間で第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０のみを非導通状態とする（区間Ａの終了）。区間Ａの終了から所定の遷移時間（区間Ｘ）の経過後、制御部１３は第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を導通状態とする。その結果、平滑コンデンサ５→第１の開閉部２０（該当する第１の開閉部要素）→第１の共振コンデンサ８（該当する第１の共振コンデンサ要素）→第１の加熱コイル６（該当する第１の加熱コイル要素）→第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１→第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の経路において第１の加熱コイル６（該当する第１の加熱コイル要素）に電力が供給される動作と、第２の共振コンデンサ９（該当する第２の共振コンデンサ要素）→第２の加熱コイル７（該当する第２の加熱コイル要素）→第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２→第２の開閉部２１（該当する第２の開閉部要素）の経路において第２の加熱コイル７（該当する第２の加熱コイル要素）に電力が供給される動作が同時に発生する。
【０２１０】
制御部１３は、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値となる導通時間(区間Ｂ)で第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２のみを非導通状態とする。区間Ｂの終了後、制御部１３は、所定の遷移時間（区間Ｙ）が経過した後、再び第１の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１０を導通状態とする。
【０２１１】
上記のように、同時加熱モードにおいては、制御部１３が、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態としたまま、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０及び第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を交互に導通状態とすることにより、第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７における該当する加熱コイル要素に対して同時に２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度の高周波電流を供給し、この高周波電流によって該当する加熱コイル要素から発生した高周波磁界が鍋などの負荷に供給されている。
【０２１２】
また、実施の形態６の誘導加熱装置においては、交互加熱モードを実行することができる構成である。
【０２１３】
図３２Ａは、第２の加熱コイル７における該当する第２の加熱コイル要素に高周波電力を供給する第１の単独加熱モードを示す波形図である。図３２Ａにおいて、（ａ）〜（ｃ）は第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２のゲート電圧波形を示しており、（ｄ）は第２の加熱コイル７の電流波形である。
【０２１４】
図３２Ａに示す第１の単独加熱モードにおいて、制御部１３は、第２の加熱コイル７における該当する第２の加熱コイル要素に高周波電力を供給するため、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０を常時導通状態とし、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１及び第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の導通状態／非導通状態（オン状態／オフ状態）を制御する。制御部１３は、図３２Ａに示す区間Ａにおいて、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態（オン状態）とし、第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を非導通状態（オフ状態）とする。その結果、平滑コンデンサ５→第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０→第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１→第２の加熱コイル７（該当する第２の加熱コイル要素）→第２の共振コンデンサ９（該当する第２の共振コンデンサ要素）→第２の開閉部２１（該当する第２の開閉部要素）の経路において第２の加熱コイル７（該当する第２の加熱コイル要素）に電力が供給される。
【０２１５】
制御部１３は、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示した導通時間（Ｔｂ）で第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１のみを非導通状態とする（区間Ａの終了）。区間Ａの終了から所定の遷移時間（区間Ｘ）の経過後、制御部１３は第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を導通状態とする。その結果、第２の共振コンデンサ９（該当する第２の共振コンデンサ要素）→第２の加熱コイル７（該当する第２の加熱コイル要素）→第３の半導体スイッチ１２（Ｑ１ｃ）１２→第２の開閉部２１（該当する第２の開閉部要素）の経路において第２の加熱コイル７（該当する第２の加熱コイル要素）に電力が供給される。この後、制御部１３は、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示した導通時間（Ｔｃ）で第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を非導通状態とする（区間Ｂの終了）。
【０２１６】
その後、制御部１３は、所定の遷移時間（区間Ｙ）を経過した後、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態とする（区間Ａ）。上記のように、制御部１３は、区間Ａ及び区間Ｂの動作を遷移時間（Ｘ又はＹ）を介して交互に継続させる。
【０２１７】
上記のように、制御部１３は、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０を導通状態としたまま、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１及び第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を交互に導通状態とすることにより、第２の加熱コイル７における該当する第２の加熱コイル要素に２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度の高周波電流を供給し、この高周波電流によって第２の加熱コイル７における該当する第２の加熱コイル要素から発生した高周波磁界を鍋などの負荷に供給している。
【０２１８】
このように鍋などの負荷に供給された高周波磁界により、鍋などの負荷の表面に渦電流が発生し、渦電流と鍋などの負荷自身の高周波抵抗により、鍋などの負荷が誘導加熱され発熱に至る。
【０２１９】
次に、第１の加熱コイル６における該当する加熱コイル要素に対して高周波電力を供給する第２の単独加熱モードに関して図３２Ｂを用いて説明する。
【０２２０】
制御部１３は、第２の単独加熱モードにおいて、第１の加熱コイル６における第１の加熱コイル要素に対して高周波電力を供給するため、第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を常時導通状態とし、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０及び第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１の導通状態／非導通状態（オン状態／オフ状態）を制御する。制御部１３は、図３２Ｂに示す区間Ａにおいては、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態とすると、平滑コンデンサ５→第１の開閉部２０（該当する第１の開閉部要素）→第１の共振コンデンサ８（該当する第１の共振コンデンサ要素）→第１の加熱コイル６（該当する第１の加熱コイル要素）→第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１→第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の経路において第１の加熱コイル６（該当する第１の加熱コイル要素）に電力が供給される。
【０２２１】
制御部１３は、図３２Ｂの区間Ａにおいて、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示した導通時間（Ｔｂ）で第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１のみを非導通状態とする（区間Ａの終了）。区間Ａの終了から所定の遷移時間（区間Ｘ）の経過後、制御部１３は第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０を導通状態とする。その結果、第１の共振コンデンサ８（該当する第１の共振コンデンサ要素）→第１の開閉部２０（該当する第１の開閉部要素）→第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）→第１の加熱コイル６（該当する第１の加熱コイル要素）の経路において第１の加熱コイル６（該当する第１の加熱コイル要素）に電力が供給される。この後、制御部１３は、入力電流検出部３が検出した所定の電流値を示した導通時間（Ｔａ）で第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０を非導通状態とする（区間Ｂの終了）。
【０２２２】
その後、制御部１３は、所定の遷移時間（区間Ｙ）が経過した後、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態とする（区間Ａ）。上記のように、制御部１３は、区間Ａ及び区間Ｂの動作を遷移時間（Ｘ又はＹ）を介して交互に動作することを継続させる。
【０２２３】
上記のように、制御部１３は、第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を導通状態としたまま、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０及び第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を交互に導通状態とすることにより、第１の加熱コイル６における該当する第１の加熱コイル要素に対して２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度の高周波電流を供給することができる、このように供給された高周波電流によって第１の加熱コイルにおける該当する第２の加熱コイル要素から発生した高周波磁界が、鍋などの負荷に供給されている。
【０２２４】
図３３は、実施の形態６の誘導加熱装置における交互加熱モードの動作を示す波形図である。交互加熱モードは、図３２Ａに示した第１の単独加熱モードと図３２Ｂに示した第２の単独加熱モードを交互に用いて、複数の負荷を加熱する際の動作である。図３３において、（ａ）〜（ｃ）が第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２のゲート電圧波形であり、（ｄ）が第２の加熱コイル７の電流波形であり、及び（ｅ）が第１の加熱コイル６の電流波形である。実施の形態６の誘導加熱装置における交互加熱モードにおいては、第１の単独加熱モードの動作時間がＴ２であり、第２の単独加熱モードの動作時間がＴ１である。したがって、実施の形態６においては、動作時間Ｔ１と動作時間Ｔ２がそれぞれ１秒以内である、非常に短い周期に設定されており、交互加熱モードの一周期（Ｔ１＋Ｔ２）が２秒以内に設定されている。
【０２２５】
なお、実施の形態６の誘導加熱装置の交互加熱モードにおける第１の単独加熱モードと第２の単独加熱モードとの切り替え動作は、前述の実施の形態２において図１０を用いて説明した制御と同じ制御が行っており、短時間で効率の高い切り替え動作が行われている。
【０２２６】
図３３に示すように、交互加熱モードにおいては、第１の単独加熱モードと第２の単独加熱モードとを周期的に短期間で交互に動作させることにより、各負荷に対する加熱分布を損なうことなく、負荷を同時に加熱することが可能となる。特に、実施の形態６の誘導加熱装置においては、第１の単独加熱モードと第２の単独加熱モードとの間の切り替え時間を概ね２秒以下と短くすることにより、平均電力を低下させることなく、各負荷に対する加熱ムラを少なくすることができる。また、実施の形態６の誘導加熱装置において交互加熱モードを用いても、従来の誘導加熱装置において問題となっていた、複数の負荷を交互に加熱するときの使用者が感じる違和感を全く感じさせることのない制御となる。
【０２２７】
実施の形態６の誘導加熱装置においては、隣接負荷との干渉音を防止するために、動作周波数一定とすると、図３４に示されるように、高周波電力が供給される加熱コイル要素の数により導通時間において発生する入力電力に大きな差が生じる場合がある。そのため、負荷の形状（大きさ）によっては入力電力を十分に落とすことができず、電力制御の制御幅が大きくなるなどの、使い勝手が悪くなる場合が生じる。
【０２２８】
そこで、接続される加熱コイル要素の数が少なく、インピーダンスが大きくなる負荷、例えば、第１の負荷１４ａ（加熱コイル要素が４個）の場合には、第１の加熱コイル６と第２の加熱コイル７が並列に接続される動作となる同時加熱モードで動作させる。一方、接続される加熱コイル要素の数多く、インピーダンスが小さくなる負荷、例えば、第２の負荷１４ｂ（加熱コイル要素が８個）の場合には、加熱コイル要素の数が１／２になるように接続される動作となる交互加熱モードで動作される。
【０２２９】
この結果、交互加熱モードにおいては、同時加熱モードに比べて、並列に接続された加熱コイル要素の数が半分になるため、半導体スイッチに接続される加熱コイルのインピーダンスが２倍となる。その結果、加熱コイルへの電流を抑えることができ、入力電力を下げることが可能となる。
【０２３０】
以上のように、複数の加熱コイル要素を用いて同じ負荷を加熱する構成の実施の形態６の誘導加熱装置において、直列接続された３個の半導体スイッチに負荷を誘導加熱する加熱コイル要素と共振コンデンサで構成される共振回路を複数接続するよう構成して、インピーダンスが大きくなる加熱コイル要素の接続数の少ない負荷の場合には、第２の半導体スイッチ１１を常時導通し、第１及び第３の半導体スイッチ１０，１２を交互に導通させて、第１の加熱コイル６と第２の加熱コイル７に同時に電力を供給する同時加熱モードで動作させる。
【０２３１】
一方、インピーダンスが小さくなる加熱コイル要素の接続数が多い負荷の場合には、第１の半導体スイッチ１０を常時導通し、第２及び第３の半導体スイッチ１１，１２を交互に導通させて第２の加熱コイル７に高周波電力を供給する第１の単独加熱モードの動作と、第３の半導体スイッチ１２を常時導通し、第１及び第２の半導体スイッチ１０，１１を交互に導通させて、第１の加熱コイル６に高周波電力を供給する第２の単独加熱モードの動作を、短時間の一定間隔で交互に繰り返す交互加熱モードで動作させる。このように第１の加熱コイル６と第２の加熱コイル７に電力を供給することにより、使用する加熱コイル要素の数が変わっても、一定動作周波数で所定の入力電力を負荷に与えることができ、干渉音のない、制御性に優れた誘導加熱装置を実現することができる。
【０２３２】
（実施の形態７）
本開示に係る実施の形態７の誘導加熱調理器である誘導加熱装置について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態７の説明において、前述の実施の形態１〜６と実質的に同じ機能、構成を有する要素には同じ参照符号を付し、その説明を省略する。
【０２３３】
実施の形態７の誘導加熱装置の構成は、図２７に示した実施の形態６の誘導加熱装置と同じ構成を有しており、加熱コイルに対する加熱動作の制御方法が異なっている。なお、実施の形態７の誘導加熱装置は同時加熱モードで複数の加熱コイルを加熱するモードを有しており、この同時加熱モードは前述の実施の形態６において図３１を用いて説明した同時加熱モードと同じ動作である。また、実施の形態７の誘導加熱装置には、同時加熱モードの他に降圧同時加熱モードを有している。
【０２３４】
次に、実施の形態７の誘導加熱装置における動作について説明する。図３５は実施の形態７における降圧同時加熱モードの動作状態を示す波形図である。図３５において、（ａ）〜（ｃ）が第１〜第３の半導体スイッチ１０，１１，１２のゲート電圧波形であり、（ｄ）が第１の加熱コイル６の電流波形であり、及び（ｅ）が第２の加熱コイル７の電流波形である。
【０２３５】
降圧同時加熱モードにおいて、制御部１３は、複数の加熱コイル要素で構成された加熱コイル群である第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７に対して同時に高周波電力を供給するため、第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１及び第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の導通状態／非導通状態（オン状態／オフ状態）を制御する。
【０２３６】
例えば、図３５に示す区間Ｂにおいては、制御部１３が第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０を非導通状態（オフ状態）、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態（オン状態）、及び第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を非導通状態（オフ状態）に制御すると、平滑コンデンサ５→第１の開閉部２０（該当する第１の開閉部要素）→第１の共振コンデンサ８（該当する第１の共振コンデンサ要素）→第１の加熱コイル６（該当する第１の加熱コイル要素）→第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１→第２の加熱コイル７（該当する第２の加熱コイル要素）→第２の共振コンデンサ９（該当する第２の共振コンデンサ要素）→第２の開閉部２１（該当する第２の開閉部要素）の経路において加熱コイル群である第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７に同時に電力が供給される。
【０２３７】
この場合、第１の加熱コイル６と第１の共振コンデンサ８の直列回路と、第２の加熱コイル７と第２の共振コンデンサ９の直列回路が平滑コンデンサ５に対して直列に接続されている。このため、それぞれの直列回路には分圧された電圧がかかり、特に、それぞれの直列回路が略同一に回路定数となる場合は略１／２の電圧がかかる。
【０２３８】
次に、制御部１３は、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示した導通時間で第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を非導通状態とする（区間Ｂの終了）。区間Ｂの終了から所定の遷移時間（区間Ｙ）の経過後、制御部１３は第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０と第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を導通状態（区間Ａ）とする。その結果、第１の共振コンデンサ８（該当する第１の共振コンデンサ要素）→第１の開閉部２０（該当する第１の開閉部要素）→第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０→第１の加熱コイル６（該当する第１の加熱コイル要素）の経路において加熱コイル群である第１の加熱コイル６に電力が供給される動作と、第２の共振コンデンサ９（該当する第２の共振コンデンサ要素）→第２の加熱コイル７（該当する第２の加熱コイル要素）→第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２→第２の開閉部２１（該当する第２の開閉部要素）の経路において加熱コイル群である第２の加熱コイル７に電力が供給される動作が同時に発生する。
【０２３９】
制御部１３は、入力電流検出部３が検出した電流値が所定の電流値を示した導通時間で第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０及び第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２を非導通状態とする。区間Ａの終了後、制御部１３は、所定の遷移時間（区間Ｘ）が経過した後、再び第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１を導通状態とする。
【０２４０】
上記のように、降圧同時加熱モードにおいて、制御部１３が、第２の半導体スイッチ（Ｑ１ｂ）１１と、そして第１の半導体スイッチ（Ｑ１ａ）１０と第３の半導体スイッチ（Ｑ１ｃ）１２の組とを交互に導通状態／非導通状態に制御することにより、加熱コイル群である第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７の両方に対して同時に２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度の高周波電流を供給することができる。この結果、実施の形態７の誘導加熱装置においては、高周波電流が供給された加熱コイルから発生した所望の高周波磁界が鍋などの負荷に供給される。
【０２４１】
なお、制御部１３は、前述の実施の形態６と同様に加熱コイルと結合する負荷の有無や材質に対して、所定の動作周波数及び導通時間で発生する共振電圧を検出することにより、負荷の有無及び／又は負荷の種類を判別することができる。
【０２４２】
実施の形態７の構成において、隣接負荷との干渉音を防止するために動作周波数を一定とすると、図３６に示すように、接続されて高周波電流が供給される加熱コイル要素の数により、導通時間において発生する入力電力に大きな差が生じる場合がある。そのため、負荷の形状（大きさ）によっては入力電力を十分に落とすことができず、電力制御の制御幅が大きくなるなどの使い勝手の悪い加熱装置となる場合がある。
【０２４３】
そこで、図３６に示されるように、負荷の形状が小さく、接続される加熱コイル要素の数が少ない負荷、例えば、接続される加熱コイル要素の数が４個の場合（第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７においてそれぞれ２個の加熱コイル要素が接続されている場合）には、第１の加熱コイル６と第２の加熱コイル７が並列に接続される動作となる同時加熱モードで動作させる。
【０２４４】
一方、負荷の形状が大きく接続される加熱コイル要素の数が多い負荷、例えば、接続される加熱コイル要素の数が１０個の場合（第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７においてそれぞれ５個の加熱コイル要素が接続されている場合）、即ち、並列接続される加熱コイル要素が多く、インピーダンスが小さい負荷の場合には、同時加熱モードで動作させると、負荷のインピーダンスが小さくなりすぎるため、接続された加熱コイル要素の電流が流れやすい状況が生じ、導通時間において入力電力が供給されすぎる状況が生じる。図３６において、加熱コイル要素１０個が同時加熱モードで動作されたときの特性例に示すように、入力電力が高いラインとなっている。
【０２４５】
そこで、形状が大きく接続される加熱コイル要素の数が多い負荷の場合には、降圧同時加熱モードで動作させている。降圧同時加熱モードにおいては、加熱コイル群である第１の加熱コイルおよび第２の加熱コイルにかかる入力電圧が下がるため、インピーダンスが下がっても、入力電流が流れがたい状況を作り出すことができる。例えば、第１の加熱コイル６と第２の加熱コイルのそれぞれの加熱コイル要素の数が同じであれば入力電圧は半分となる。図３６において、加熱コイル要素１０個が降圧同時加熱モードで動作させたときの特性例に示すように、入力電力は低いラインとなっている。
【０２４６】
例えば、各加熱コイル要素にかかる電圧が１／２になれば、同一の動作条件（動作周波数及び導通時間）であれば電力は１／４となる。
【０２４７】
なお、実施の形態７の構成において、同時加熱モード及び降圧同時加熱モードの他に、前述の実施の形態６において図３２Ａ，３２Ｂを用いて説明した交互加熱モードを有する構成としてもよい。同一条件において導通時間に対する入力電力は、負荷におけるインピーダンスに応じて、同時加熱モード→交互加熱モード→降圧同時加熱モードの順番で小さくなる。このため、実施の形態７の構成においては、加熱コイル要素の接続数などの条件に応じて、順次切り替えていく方式も可能となる。
【０２４８】
以上のように、複数の加熱コイル要素を用いて同じ負荷を加熱する構成の実施の形態７の誘導加熱装置において、直列接続された３個の半導体スイッチに負荷を誘導加熱する加熱コイル要素と共振コンデンサで構成される共振回路を複数接続するよう構成して、インピーダンスが大きくなる加熱コイル要素の接続数の少ない負荷の場合には、第２の半導体スイッチ１１を常時導通し、第１及び第３の半導体スイッチ１０，１２を交互に導通させて、第１の加熱コイル６と第２の加熱コイル７に同時に電力を供給する同時加熱モードで動作させる。
【０２４９】
一方、インピーダンスが小さくなる加熱コイル要素の接続数の多い負荷の場合には、第２の半導体スイッチと、第１の半導体スイッチと第３の半導体スイッチの組とを交互に導通させて、第１の加熱コイル６及び第２の加熱コイル７に高周波電力を同時に供給し、各加熱コイルにかかる電圧を下げる降圧同時加熱モードで動作させる。このように第１の加熱コイル６と第２の加熱コイル７に電力を供給することにより、加熱コイル要素の接続数が変わっても一定動作周波数で所定の入力電力を負荷に与えることができ、干渉音のない、制御性に優れた誘導加熱装置を実現することができる。
【０２５０】
（実施の形態８）
本開示に係る実施の形態８の誘導加熱調理器である誘導加熱装置について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態８の説明において、前述の実施の形態１〜７と実質的に同じ機能、構成を有する要素には同じ参照符号を付し、その説明を省略する。
【０２５１】
図３７は、本開示に係る実施の形態８の誘導加熱装置の構成において、トッププレート１５の直下に設けられた複数の加熱コイル要素を有する加熱コイル群を示す平面図である。実施の形態８の誘導加熱装置において、前述の実施の形態６及び実施の形態７と異なる点は、加熱コイル群である第１の加熱コイル６を構成する加熱コイル要素と、加熱コイル群である第２の加熱コイル７を構成する加熱コイル要素の配置が同一平面上において互い違いに配置されている点である。
【０２５２】
図３７に示した実施の形態８の誘導加熱装置においては、第１の加熱コイル６が１２個の加熱コイル要素６ａ〜６ｌで構成されており、第２の加熱コイル７が１２個の加熱コイル要素７ａ〜７ｌで構成されている。図３７に示す配置例においては、４行×６列の状態で２４個の加熱コイル要素６ａ〜６ｌ，７ａ〜７ｌがジグザグに配置されている。第１の加熱コイル６の加熱コイル要素６ａ〜６ｌが配置されている行及び列に隣接する行及び列には、第２の加熱コイル７の加熱コイル要素７ａ〜７ｌがそれぞれ配置されている。
【０２５３】
上記のように複数の加熱コイル要素を配置することにより、負荷の位置がトッププレート１５における加熱領域のいずれの位置に載置されても、第１の加熱コイル６における加熱コイル要素の接続数と第２の加熱コイル７における加熱コイル要素の接続数に大きな差が生じることがない。したがって、制御部１３は、各加熱モードにおいて、各半導体スイッチを対称に動作させることができるため、信頼性の高い簡易な制御を行うことができるとともに、負荷に対して良好な加熱分布を形成することができる。
【０２５４】
以上のように、実施の形態８の誘導加熱装置の構成においては、いずれの加熱モードにおいても、第１の加熱コイル６を形成する加熱コイル要素の接続数と、第２の加熱コイル７を形成する加熱コイル要素の接続数の差を少なくすべく、加熱コイル要素を交互に配置することにより、各加熱コイル要素から負荷に対して均等に電力を供給することができる。このため、実施の形態８の誘導加熱装置の構成によれば、負荷に対する良好な加熱分布を形成することができる加熱装置を実現することができる。
【０２５５】
本開示の誘導加熱装置においては、制御部が、負荷が加熱領域に載置されたときの当該負荷の状態、例えば、負荷の材質、大きさなどに応じて第１の半導体スイッチと第２の半導体スイッチと第３の半導体スイッチを制御して適切な加熱モードを選択して実行するように構成されている。本開示の誘導加熱装置において実行される加熱モードとしては、第１の加熱コイルと第２の加熱コイルに同時に高周波電力を供給する同時加熱モード、第２の加熱コイルに高周波電力を供給する第１の単独加熱モード、第１の加熱コイルに高周波電力を供給する第２の単独加熱モード、第１の単独加熱モードと第２の単独加熱モードとを交互に行う交互加熱モード、及び第１の加熱コイルと第２の加熱コイルに降圧状態で同時に高周波電力を供給することができる降圧同時加熱モード、がある。本開示の誘導加熱装置においては、こられの加熱モードの中から検出された負荷に対して適切な加熱モードを選択して、当該負荷を誘導加熱するよう構成されている。なお、本開示の誘導加熱装置において、検出された負荷に対して選択された加熱モードを実行したとき、入力電力が高くなりすぎるなどの不都合な状態が生じたときには、入力電力を抑制する加熱モードに順次切り替えるよう構成してもよい。
【０２５６】
本開示の誘導加熱装置において、一実施の形態としては、電源に接続された第１の半導体スイッチと第２の半導体スイッチと第３の半導体スイッチの直列接続体と、前記第１の半導体スイッチに並列接続され、負荷と磁気的に結合した第１の加熱コイルと第１の共振コンデンサの直列接続体と、前記第３の半導体スイッチに並列接続され、負荷と磁気的に結合した第２の加熱コイルと第２の共振コンデンサの直列接続体と、前記第１〜第３の半導体スイッチを制御する制御部と、を備えている。前記制御部は、前記第１の半導体スイッチを常時導通し、前記第２及び第３の半導体スイッチを交互に導通させて第２の加熱コイルに高周波電力を供給する動作を行う第１の単独加熱モードと、前記第３の半導体スイッチを常時導通し、前記第１及び第２の半導体スイッチを交互に導通させて第１の加熱コイルに高周波電力を供給する動作を行う第２の単独加熱モードと、を備えている。なお、本開示においては、第１〜第３の半導体スイッチのそれぞれには、それぞれ半導体スイッチ素子に逆並列に接続される第１のダイオード、第２のダイオード及び第３のダイオードを含むものである。
【０２５７】
上記のように構成された前記制御部は、第１の加熱コイルと第２の加熱コイルの両方で負荷に電力を供給するとき、前記第１の単独加熱モードと前記第２の単独加熱モードを短周期で繰り返す交互加熱モードを実行することにより、第１の加熱コイルと第２の加熱コイルの両方に対して同時に均等に平均的な高周波電力を供給することができる。
【０２５８】
上記のように、直列接続された３個の半導体スイッチに負荷を誘導加熱する加熱コイルと共振コンデンサで構成される共振回路を複数接続し、３個の半導体スイッチの内の１個の半導体スイッチを導通状態として高周波電力を供給すべき加熱コイルを決める半導体スイッチとし、残りの半導体スイッチを加熱コイルの高周波電力を供給するためのオンオフ駆動される半導体スイッチとして用いるとともに、高周波電力を供給すべき加熱コイルを決める半導体スイッチを切り替えることにより、複数の加熱コイルに対して高周波電力を実質的に同時に供給する構成となる。このように、複数の加熱コイルに対して高周波電力を実質的に同時に供給する構成であっても、干渉音がなく、調理性能が優れ、しかも部品点数が少なく回路実装面積の小さい安価な誘導加熱装置を提供することができる。
【０２５９】
本開示の誘導加熱装置において、別の実施の形態としては、直流電源として動作する平滑コンデンサに接続された第１〜第３の半導体スイッチの直列接続体と、前記第１の半導体スイッチに並列接続され、負荷と磁気的に結合する少なくとも１つの加熱コイル要素を有する第１の加熱コイルおよび第１の共振コンデンサの直列接続体と、前記第３の半導体スイッチに並列接続され、負荷と磁気的に結合する少なくとも１つの加熱コイル要素を有する第２の加熱コイルおよび第２の共振コンデンサの直列接続体と、前記第１〜第３の半導体スイッチを制御する制御部と、を備えている。前記制御部は、前記第２の半導体スイッチの導通中において、前記第１及び第３の半導体スイッチを交互に導通させて、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルに高周波電力を供給する同時加熱モードを備えている。また、制御部は、前記第１の半導体スイッチの導通中において、前記第２の半導体スイッチと前記第３の半導体スイッチとを交互に導通させて、第２の加熱コイルに高周波電力を供給する第１の動作（第１の単独加熱モード）と、前記第３の半導体スイッチの導通中において、前記第１の半導体スイッチと前記第２の半導体スイッチとを交互に導通させて、第１の加熱コイルに高周波電力を供給する第２の動作（第２の単独加熱モード）と、を交互に繰り返す交互動作モードを備えている。このように、同時加熱モード及び交互加熱モードを備える制御部は、負荷の材質に応じて加熱モードを切り替えるように、前記第１〜第３の半導体スイッチを制御している。
【０２６０】
上記のように構成された別の実施の形態によれば、複数の加熱コイルを用いて同一の負荷を加熱する誘導加熱装置においては、加熱コイルと結合した負荷のインピーダンスが大きくなる材質の場合には同時加熱モードを実行し、負荷のインピーダンスが小さくなる材質の場合には交互加熱モードを実行することにより、材質が異なる負荷の場合でもそれぞれのインピーダンスを近づけることができる構成となる。このため、負荷の材質が変わっても一定周波数で必要な入力電力を負荷に供給することが可能となり、干渉音がない、制御性に優れた誘導加熱装置を提供することができる。
【０２６１】
本開示の誘導加熱装置において、さらに別の実施形態としては、直流電源として動作する平滑コンデンサに接続された第１〜第３の半導体スイッチの直列接続体と、マトリクス状に配置され前記第１の半導体スイッチに並列接続された複数の第１の加熱コイル要素と、第３の半導体スイッチに並列接続された複数の第２の加熱コイル要素と、前記複数の第１の加熱コイル要素のそれぞれに直列接続された複数の第１の共振コンデンサ要素と、前記複数の第２の加熱コイル要素のそれぞれに直列接続された複数の第２の共振コンデンサ要素と、前記複数の第１及び第２の加熱コイル要素のそれぞれの近傍に加熱可能な負荷の存在を検出する負荷検出部と、を備えている。また、この別の実施形態の誘導加熱装置においては、前記複数の第１の加熱コイル要素（第１の加熱コイル）のそれぞれに対する高周波電力の供給を遮断する複数の第１の開閉部要素と、前記複数の第２の加熱コイル要素（第２の加熱コイル）のそれぞれに対する高周波電力の供給を遮断する複数の第２の開閉部要素と、を有する開閉部を備えている。このように構成された別の実施の形態の誘導加熱装置においては、同一の負荷を加熱する場合、負荷検出部により近傍の負荷が検出された加熱コイル要素に対しては、第１および第２の開閉部要素を用いて、高周波電力が供給されるように制御して、高周波電力が供給される加熱コイル要素の接続数に応じて、適切な加熱モードを選択して、第１〜第３の半導体スイッチの動作を制御するよう構成されている。
【０２６２】
上記のように構成されたさらに別の実施の形態の誘導加熱装置によれば、加熱コイル群で構成された第１の加熱コイル及び第２の加熱コイルにおける加熱コイル要素の接続数に応じて、第１〜第３の半導体スイッチの動作を切り替えることにより、第１の加熱コイル及び第２の加熱コイルにおけるそれぞれのインピーダンスや印加電圧を変えることができる。このため、この別の実施の形態の誘導加熱装置においては、動作周波数を一定にしたままでも電力調整を行うことが可能となる。
【０２６３】
その結果、複数の加熱コイル要素に高周波電力を供給しても、干渉音がなく、調理性能が優れ、しかも部品点数が少ないため回路実装面積の小さく安価な誘導加熱装置を提供することができる。
【０２６４】
なお、本開示の誘導加熱装置は、食材を加熱調理する鍋等の負荷を誘導加熱する誘導加熱調理器を例として説明しているが、誘導加熱調理器以外にも、通常の誘導加熱装置の他に、受電コイルを備えた非接触給電機器への給電装置としての適用も可能である。
【０２６５】
本開示をある程度の詳細さをもって各実施の形態において説明したが、これらの実施の形態の開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものであり、各実施の形態における要素の組合せや順序の変化は請求された本開示の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。
【産業上の利用可能性】
【０２６６】
本開示に係る誘導加熱装置は、複数の加熱コイルに高周波電力を供給しても干渉音がなく、優れた調理性能を有し、しかも部品点数が少ないため回路実装面積が小さく安価に実現することができるため、各種の誘導加熱機器の用途において有効である。
【符号の説明】
【０２６７】
１  交流電源
２  整流回路
３  入力電流検出部
４  チョークコイル
５  平滑コンデンサ
６  第１の加熱コイル
７  第２の加熱コイル
８  第１の共振コンデンサ
９  第２の共振コンデンサ
１０  第１の半導体スイッチ
１１  第２の半導体スイッチ
１２  第３の半導体スイッチ
１３  制御部
１４ａ，１４ｂ  負荷
１５  トッププレート
１６  操作・表示部
１７  操作・表示部
１８  トッププレート
２０  第１の開閉部
２１  第２の開閉部
２２  負荷検出部
２５Ａ，２５Ｂ  負荷
【図１】
2014064932.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
2014064932.tif 000036
【図３１】
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【図３２Ａ】
2014064932.tif 000038
【図３２Ｂ】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
2014064932.tif 000042
【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【国際調査報告】
2014064932.tif 000046
2014064932.tif 000047