(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱体が載置されるトッププレートと、
平面状に捲回された中央コイルと、前記中央コイルの周辺に配設された周辺コイルとが協働して単一の被加熱体を加熱するように構成された加熱コイルと、
前記中央コイルおよび前記周辺コイルに高周波電流を供給する駆動部と、
前記駆動部の両端に直流電圧を印加する電源部と、
前記トッププレートを介して前記中央コイルおよび前記周辺コイルの上方に載置された被加熱体の複数の部分の負荷特性を検知する複数の検知手段と、
ａ）前記中央コイルおよび前記周辺コイルが前記電源部の直流電圧の両端に並列に接続された状態で前記駆動部を駆動する並列駆動モード、
ｂ）前記中央コイルおよび前記周辺コイルが前記電源部の直流電圧の両端に直列に接続された状態で前記駆動部を駆動する直列駆動モード、および
ｃ）前記中央コイルおよび前記周辺コイルのいずれか一方が前記電源部の直流電圧の両端に接続された状態で前記駆動部を駆動する単独駆動モードのうちから選択したいずれか１の駆動モードで前記駆動部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記複数の検知手段で検知された被加熱体の複数の部分の負荷特性と、あらかじめ設定した閾値とを比較し、前記中央コイルおよび前記周辺コイル上に載置された被加熱体の構成材料が異なると判断したとき、直列駆動モードを選択することを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
前記駆動部は、
前記電源部の直流電圧が印加され、直列に接続された一対のスイッチング素子からなる第１、第２、および第３のアームと、
前記第１および第２のアームの中点間に直列に接続された前記中央コイルおよび第１の共振コンデンサと、
前記第１および第３のアームの中点間に直列に接続された前記周辺コイルおよび第２の共振コンデンサとを有することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】
前記制御部は、並列駆動モードにおいて、第１、第２、および第３のアームのスイッチング素子が駆動するように前記駆動部を制御することを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱調理器。
【請求項４】
前記第１および第２のアームならびに前記中央コイルおよび第１の共振コンデンサが前記中央コイルに高周波電流を供給する第１のフルブリッジ駆動回路を構成し、
前記第１および第３のアームならびに前記周辺コイルおよび第２の共振コンデンサが前記周辺コイルに高周波電流を供給する第２のフルブリッジ駆動回路を構成することを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱調理器。
【請求項５】
前記制御部は、直列駆動モードにおいて、前記第１のアームのスイッチング素子が駆動せず、前記第２および第３のアームのスイッチング素子が駆動するように前記駆動部を制御することを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱調理器。
【請求項６】
前記第１および第３のアーム、直列に接続された前記中央コイルおよび前記周辺コイル、ならびに第１および第２の共振コンデンサが、前記中央コイルおよび前記周辺コイルに高周波電流を供給する第３のフルブリッジ駆動回路を構成することを特徴とする請求項５に記載の誘導加熱調理器。
【請求項７】
前記制御部は、直列駆動モードにおいて、前記中央コイルおよび前記周辺コイルに流れる高周波電流が実質的に同一の周方向に流れるように前記駆動部を駆動することを特徴とする請求項５に記載の誘導加熱調理器。
【請求項８】
前記制御部は、単独駆動モードにおいて、前記第２および第３のアームのいずれか一方のスイッチング素子が駆動せず、他方のスイッチング素子が駆動するように前記駆動部を制御することを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱調理器。
【請求項９】
前記複数の検知手段は、前記被加熱体の複数の部分の共振周波数をそれぞれ検出し、
前記制御部は、前記複数の検知手段により検出された前記被加熱体の複数の部分の共振周波数の差が、あらかじめ設定された所定の差より大きいとき、前記被加熱体が複合材料で構成されていると判断することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
【請求項１０】
前記制御部は、前記被加熱体が複合材料で構成されていると判断したとき、直列モードで前記駆動部を駆動することを特徴とする請求項９に記載の誘導加熱調理器。
【請求項１１】
前記制御部は、前記中央コイルの上方に載置された被加熱体の部分の第１の共振周波数と、前記周辺コイルの上方に載置された被加熱体の部分の第２の共振周波数との差があらかじめ設定した差分閾値より大きいと判断したとき、前記検知手段が直列に接続された前記中央コイルおよび前記周辺コイルの合成共振周波数を再度検知し、合成共振周波数に基づいて、直列駆動モードで前記駆動部を制御することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
【請求項１２】
直列に接続された一対のスイッチング素子からなる第１、第２、および第３のアームと、前記第１および第２のアームの前記一対のスイッチング素子の中点の間に直列に接続された中央コイルおよび第１の共振コンデンサと、前記第１および第３のアームの前記一対のスイッチング素子の中点の間に直列に接続された周辺コイルおよび第２の共振コンデンサとを備えた誘導加熱調理器の制御方法であって、
前記第１、第２、および第３のアームの両端に直流電圧を印加するステップと、
前記中央コイルおよび前記周辺コイルに対向する被加熱体の部分の負荷特性を検出するステップと、
ａ）並列駆動モードにおいて、並列に接続された前記中央コイルおよび前記周辺コイルに高周波電流を供給するために、前記第１、第２、および第３のアームの前記一対のスイッチング素子を駆動し、
ｂ）直列駆動モードにおいて、直列に接続された前記中央コイルおよび前記周辺コイルに高周波電流を供給するために、前記第１のアームの前記一対のスイッチング素子を駆動することなく、前記第２および第３のアームの前記一対のスイッチング素子を駆動し、または
ｃ）単独駆動モードにおいて、前記中央コイルおよび前記周辺コイルのいずれか一方にのみ高周波電流を供給するために、前記第２および第３のアームのいずれか一方の前記一対のスイッチング素子を駆動することなく、その他方および前記第１のアームの前記一対のスイッチング素子を駆動するように制御するステップとを有し、
前記制御するステップは、前記中央コイルおよび前記周辺コイルに対向する被加熱体の部分の負荷特性と、あらかじめ設定した閾値とを比較し、前記中央コイルおよび前記周辺コイル上に載置された被加熱体の構成材料が異なると判断したときに、直列駆動モードを選択するステップを含むことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の誘導加熱コイルを用いて単一の被加熱体を誘導加熱する誘導加熱調理器およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまでにも複数の誘導加熱コイルを用いて単一の被加熱体を誘導加熱する誘導加熱調理器が提案されている。たとえば特許文献１には、共振周波数が高いハーフブリッジ駆動回路と、共振周波数が比較的に低いフルブリッジ駆動回路と、これらの駆動回路を任意に切り換えることができるリレーとを有し、アルミニウム等の透磁率が低い材料からなる鍋をハーフブリッジ駆動回路で誘導加熱し、鉄等の透磁率が高い材料からなる鍋をフルブリッジ駆動回路（約２０ｋＨｚ）で誘導加熱する電磁誘導加熱装置が記載されている。【０００３】
また特許文献２には、複数の加熱コイルを同時に、または交互に鍋を加熱する誘導加熱装置が提案されている。この誘導加熱装置は、２組の半導体スイッチの直列体を有し、各直列体の中点間に共振周波数を略同一に設定した２つの共振回路を接続し、２つの共振回路のそれぞれの接続点と電源の負極との間にリレーを有する。また特許文献２に記載の誘導加熱装置は、リレーの開閉状態を切り替えて、２組のハーフブリッジ回路と１組のフルブリッジ回路とを切り替えることにより、複数の加熱コイルに流れる電流の向きを変え、鍋などの負荷の形状や使用状態に応じて、また機器の使用状態に応じて加熱分布を使い分けることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８０３５９号公報
【特許文献２】特許第５１６９４８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の誘導加熱装置は、複数の加熱コイルの切替回路を必要とし、その回路構成および制御方法が複雑となり、製造コストが増大するといった課題がある。また、加熱される単一の鍋が磁性材料（鉄系の透磁率の高い材料）と非磁性材料（アルミニウムや銅系の透磁率の低い材料）とからなる複合材料で構成されているとき、各加熱コイルの上方にある鍋は単一の被加熱体であるにもかかわらず、加熱コイルごとに異なる材料で構成されているものと判断され、誘導加熱を停止してしまう場合がある。また誘導加熱を継続できると判断しても、構成材料の違いにより、加熱コイルごとの共振点がずれてしまい、効率よく加熱できなくなる。さらに共振点のずれが大きい場合は、鍋を効率よく加熱することができず、駆動回路から生じた熱により、誘導加熱を中途で停止する虞がある。【０００６】
さらに、リレーを閉じて、加熱コイルごとに駆動回路を独立して駆動するように切り替えたとき、加熱コイルごとに検出される鍋の部分を構成する材料が異なると、加熱コイル間の共振周波数がずれてしまう。このとき、一方の加熱コイル（駆動回路）は磁性材料からなる鍋の部分を加熱し、他方の加熱コイル（駆動回路）は非磁性材料からなる鍋の部分を加熱することになり、複数の加熱コイルで複数の鍋を加熱するのと同様の状態となる。すなわち、鍋部分の共振周波数が異なるため、各加熱コイルの駆動周波数も異なり、両者の差分周波数が可聴周波数領域内にあると、差分周波数を有する干渉音（鍋鳴り）が生じる。このような使用者に不快な干渉音を回避するためには、各加熱コイルの駆動周波数を同一にする必要があるところ、非磁性材料の高い共振周波数に合わせて高く設定された駆動周波数を有する高周波電流により、低い共振周波数を有する磁性材料からなる鍋部分を誘導加熱しても、十分な電力を供給することができない場合がある。すなわち特許文献１および特許文献２に記載の誘導加熱装置を用いて、複合材料で構成された鍋を誘導加熱したとき、各加熱コイルのオン／オフ時間のデューティ比を調整しても、鍋の構成材料に起因する加熱むらが生じてしまう。【０００７】
そこで本発明は、複数の加熱コイルが協働して単一の鍋を加熱する場合に、切替回路等の余分な追加回路を必要とせず、簡単な構成で、共振周波数が異なる複数の材料（複合材料）で構成された鍋を効率よく加熱できる誘導加熱装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る誘導加熱調理器は、被加熱体が載置されるトッププレートと、平面状に捲回された中央コイルと、前記中央コイルの周辺に配設された周辺コイルと、前記中央コイルおよび前記周辺コイルに高周波電流を供給する駆動部と、前記駆動部の両端に直流電圧を印加する電源部と、前記トッププレートを介して前記中央コイルおよび前記周辺コイルの上方に載置された被加熱体の部分の負荷特性を検知する検知手段と、検知された被加熱体の部分の負荷特性に基づいて、ａ）前記中央コイルおよび前記周辺コイルが前記電源部の直流電圧の両端に並列に接続された状態で前記駆動部を駆動する並列駆動モード、ｂ）前記中央コイルおよび前記周辺コイルが前記電源部の直流電圧の両端に直列に接続された状態で前記駆動部を駆動する直列駆動モード、およびｃ）前記中央コイルおよび前記周辺コイルのいずれか一方が前記電源部の直流電圧の両端に接続された状態で前記駆動部を駆動する単独駆動モードのうちから選択したいずれか１の駆動モードで前記駆動部を制御する制御部とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る誘導加熱調理器によれば、小さい鍋を加熱する場合には、中央コイルにのみ高周波電流を供給して、周辺コイルを駆動する駆動部で生じ得る不要な回路損失を抑制するとともに、周辺コイルからの不要な磁束の漏れを抑制し、大きな鍋を加熱する場合には、中央コイルおよび周辺コイルの両方に高周波電流を供給して、鍋を効率よく加熱することができる。【００１０】
また本発明に係る誘導加熱調理器によれば、共振周波数が大きく異なる複数の材料で構成された鍋を加熱する場合には、複数の加熱コイルが協働して単一の鍋を加熱するように駆動部の回路構成を切り替えることにより、異なる共振周波数をもつ複合材料からなる鍋を単一の駆動周波数で駆動することができ、使用者に不快な干渉音の発生を回避することができる。また駆動部の回路構成を切り替えるために、前掲特許文献１，２に記載されたようなリレー等を必要とせず、回路構成を小型化し、安価に作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る誘導加熱調理器の斜視図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、加熱コイルの例示的な構成を示す平面図である。
【図３】加熱コイル、駆動部、および制御部の回路構成を示すブロック図である。
【図４】（ａ）は、加熱コイルの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線から見たＩＨ加熱部の断面図である。
【図５】本発明に係る電源部、駆動部、および制御部のブロック回路図である。
【図６】並列駆動モードにおける半導体スイッチング素子のオン／オフ駆動を制御する制御信号のタイミングチャートである。
【図７】本発明に係る並列駆動モードにおける駆動部の回路構成を示す電気回路図である。
【図８】加熱コイルの平面図であって、各サブコイルに流れる高周波電流の向きを示す。
【図９】直列駆動モードにおける半導体スイッチング素子のオン／オフ駆動を制御する制御信号のタイミングチャートである。
【図１０】本発明に係る直列駆動モードにおける駆動部の回路構成を示す電気回路図である。
【図１１】加熱コイルの平面図であり、直列駆動モードにおいて各サブコイルに流れる高周波電流の向きを示すものである。
【図１２】単独駆動モードにおける半導体スイッチング素子のオン／オフ駆動を制御する制御信号のタイミングチャートである。
【図１３】加熱コイルの平面図であって、単独駆動モードにおける小鍋の配置位置を示す。
【図１４】本発明に係る単独駆動モードにおける駆動部の回路構成を示す電気回路図である。
【図１５】加熱コイルの平面図であり、単独駆動モードにおいて中央コイルに流れる高周波電流の向きを示す。
【図１６】（ａ）および（ｃ）は実施の形態２に係る加熱コイルの捲回方向を示し、（ｂ）は直列駆動モードにおいて各サブコイルに流れる高周波電流の向きを示す。
【図１７】実施の形態２に係る加熱コイルの平面図であり、直列駆動モードにおいて各サブコイルに流れる高周波電流の向きを示す。
【図１８】実施の形態２に係る直列駆動モードにおける駆動部の回路構成を示す電気回路図である。
【図１９】本発明に係る誘導加熱調理器の制御方法を示すフローチャートである。
【図２０】（ａ）は、複合材料からなる特殊鍋の鍋底側から見た平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ’線から見たＩＨ加熱部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態を説明する。各実施の形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（たとえば、「上」または「下」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものでない。また以下の添付図面において、同様の構成部品については同様の符号を用いて参照する。
【００１３】
実施の形態１．
図１〜図１５を参照しながら、本発明に係る誘導加熱調理器１の実施の形態１について以下詳細に説明する。図１は誘導加熱調理器１の全体を概略的に示す斜視図である。図１において、誘導加熱調理器１は、概略、主に板金で構成された筐体２、その上側表面のほぼ全体を覆うガラスなどで形成されたトッププレート３、トッププレート３上に左右に配置された加熱部９，１０、その後方に配置された別の加熱部１１、および調理用グリル４を備える。加熱部９および加熱部１０には、トッププレート３の下方に誘導加熱コイル１００が配設されたＩＨ加熱部である。さらに、別の加熱部１１は、ラジエントヒータを用いたラジエント加熱部でもよく、誘導加熱を用いたＩＨ加熱部でもよい。図中左側に示す加熱部１０が本発明に係るＩＨ加熱部として図示説明するが、加熱部９の他、加熱部１１も本発明を採用するＩＨ加熱部として構成してもよい。なお、加熱部の数や配置は、これに限定されず、加熱部が１口、２口、３口以上であってもよく、また加熱部は、横一列や逆三角形状に配置されたものであってもよい。さらに、調理用グリル４が筐体２のほぼ中央に配置された、いわゆるセンターグリル構造を有する誘導加熱調理器について例示的に説明するが、本発明は、これに限定されるものではなく、調理用グリル４がいずれか一方の側面に偏ったサイドグリル構造を有する誘導加熱調理器、または調理用グリル４を具備しない誘導加熱調理器にも同様に適用することができる。
【００１４】
誘導加熱調理器１は、ユーザが各加熱部９，１０，１１および調理用グリル４を操作するために用いられる上面操作部５、火力（出力)などを調整する調整ダイヤルなどで構成される前面操作部６ａ，６ｂ、およびこれらの制御状態や操作ガイドなどを表示するための液晶などの表示部７ａ，７ｂ，７ｃを備えてもよい。また誘導加熱調理器１は、上面操作部５には設定された火力の大きさを示すＬＥＤなどの表示器を備えてもよい。また、上面操作部５や表示部７は、図に示す形態に限定されず、操作部と表示器が一体となったようなものでもよい。さらに誘導加熱調理器１は、トッププレート３上の後面側に設けられた吸排気窓８ａ，８ｂ，８ｃを有する。ここでは詳細図示しないが、誘導加熱調理器１にはＩＨ加熱部９，１０に高周波電流を供給する駆動部４０を含む電源部３０が内蔵されている。なお本発明は、図に示す各構成要素の配置および個数には限定されない。同一の参照符号は、同一の機能を有する構成部品を示す。
【００１５】
図２（ａ）および（ｂ）は、トッププレート３の下方に配置されたＩＨ加熱部１０の加熱コイル１００の例示的な構成を示す平面図である。加熱コイル１００は、線状導体（リッツ線等）を巻き回してなるサブコイルが、同心円状に複数個配置されて構成されている。図２（ａ）に示す加熱コイル１００は、同心円状に配置された３つのサブコイル１０１，１０２，１０３で構成されている。各サブコイルは電気的に並列に接続してもよいが、内側に配置された２つのサブコイル１０１，１０２を直列に接続して「中央コイル」を構成し、最も外側に配置されたサブコイル１０３を単独で「周辺コイル」を構成してもよい。すなわち本発明において、中央コイルおよび周辺コイルはそれぞれ、１つまたは２以上のサブコイルで構成されたサブコイル群であり、加熱コイル１００は、少なくとも２つのサブコイル群（中央コイルおよび周辺コイル）で構成される。
【００１６】
各サブコイル１０１，１０２，１０３は、駆動部４０等の回路構成にもよるが、図２（ａ）の矢印で示すように、（同一周期内で）同一方向に高周波電流が流れるように配置してもよい。図２（ａ）に示す加熱コイル１００は、３つのサブコイル１０１，１０２，１０３で構成されているが、図２（ｂ）に示す加熱コイル１００は、４つのサブコイル１０１，１０２，１０３，１０４で構成され、任意の数のサブコイルで構成された中央コイルおよび周辺コイル（サブコイル群）を有する。図２（ｂ）の加熱コイル１００は、たとえばサブコイル１０１，１０２が中央コイルを構成し、サブコイル１０３，１０４が周辺コイルを構成するものであるが、これらのサブコイルの組み合わせは限定されない。図２（ｂ）に示す他、各サブコイル１０１〜１０４が独立するものであってもよいし、他のいずれかのサブコイルと直列または並列に接続されたものであってもよいが、本発明に係る加熱コイル１００は中央コイルと周辺コイルで構成されるものである。
【００１７】
本発明に係る加熱コイル１００は、中央コイルと周辺コイルのサブコイル群で構成されたものである。また図２（ａ）および図２（ｂ）では、各サブコイル１０１〜１０４は、円形形状を有し、互いに同心円上に配置されるものとして図示したが、本発明に係る加熱コイル１００を構成する各サブコイルの形状および配置位置は、これに限定されるものではない。たとえば複数の周辺コイルを、中央コイルと同心円上に配置せず、その周囲に沿って取り囲むように配置された小径の複数のサブコイルからなるコイル群として構成してもよい（図示せず）。
【００１８】
ここで図２（ａ）および図２（ｂ）に示す中央コイルを構成するサブコイル１０２は、好適には、いわゆる小鍋の加熱に適した約１４ｃｍまでの外径を有し、図２（ａ）に示す周辺コイルを構成するサブコイル１０３は、それ以上の大きさの鍋でさらに２４ｃｍ程度の大きさの鍋の加熱にも適した外径を有する。また、図２（ｂ）に示す周辺コイルを構成するコイル１０３は、好適には、小鍋より大きく、中程度の大きさの鍋で２０ｃｍ前後の鍋を加熱するのに適した外径を有し、図２（ｂ）に示すサブコイル１０４は、好適には、それ以上のいわゆる大鍋を加熱するのに適した外径を有し、図２（ａ）のサブコイル１０３と同程度の大きさを有する。
【００１９】
図３は、加熱コイル１００、駆動部４０、および制御部５０の回路構成を示すブロック回路図である。図３において、加熱コイル１００は、サブコイル１０１，１０２からなる中央コイルと、サブコイル１０３，１０４からなる周辺コイルで構成されている。なお、加熱コイル１００は、中央コイルと周辺コイルからなる誘導加熱コイルであって、中央コイルおよび周辺コイルを構成するサブコイルの数は、図３に示すものに限定されない。以下では、例示的に、中央コイルが２つのサブコイル１０１，１０２で構成され、周辺コイルが別の２つのサブコイル１０３，１０４で構成されるケースについて説明する。
【００２０】
加熱コイル１００は駆動部４０により駆動される。駆動部４０は、サブコイル１０１，１０２を直列に接続して構成された中央コイルを駆動する第１の駆動回路４０ａと、サブコイル１０３，１０４を直列に接続して構成された周辺コイルを駆動する第２の駆動回路４０ｂと、トッププレート３を介して加熱コイル１００の上方に載置された鍋Ｐの負荷特性を検知する検知手段６０を含む。検知手段６０は、中央コイルと周辺コイルのそれぞれの負荷特性を検出する。制御部５０は、検知手段６０の検知結果に基づき、中央コイルを駆動する第１の駆動回路４０ａと、周辺コイルを駆動する第２の駆動回路４０ｂを制御する。詳細後述するが、鍋Ｐの負荷特性とは、たとえば本願と同一の出願人の特開２０１２−５４１７９号に記載されているように、中央コイルおよび周辺コイルの上方に載置された鍋Ｐの共振周波数、インダクタンス、または負荷抵抗等を含み、電源部３０に流れる電流、中央コイルおよび周辺コイルのそれぞれに流れる電流およびこれに印加される電圧、ならびに共振コンデンサ８０に印加される電圧等の電気的特性に基づいて検知されるものである。すなわち、本願において、被加熱体（鍋Ｐ）の負荷特性は、電源部３０、中央コイルおよび周辺コイルに関する測定可能な電流および電圧を検知手段６０により検知することにより求められるものである。ただし、鍋Ｐの負荷特性の検知方法は、上記特許出願公開公報に記載されたものに限定されるものではなく、中央コイルおよび周辺コイル等の周辺構成回路の任意の電気的特性を検出して検知するものであってもよい。
【００２１】
図４（ａ）は、図３（ｂ）と同様の加熱コイル１００の平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ’線から見たＩＨ加熱部１０の断面図であって、駆動部４０、制御部５０、および加熱コイル１００（各サブコイル１０１〜１０４）等の回路構成を示すものである。図３および図４における同一の参照符号は、同一の機能を有する構成部品を示す。
【００２２】
図４（ｂ）において、サブコイル１０１，１０２は直列に接続され中央コイルを構成し、第１の駆動回路４０ａに接続されている。第１の検知手段６０ａは、トッププレート３とはギャップｄを介して中央コイル上に載置された鍋Ｐの負荷特性を検出する。一方、サブコイル１０３，１０４は直列に接続され周辺コイルを構成し、第２の駆動回路４０ｂに接続されている。第２の検知手段６０ｂは、トッププレート３とはギャップｄを介して周辺コイル上に載置された鍋Ｐの負荷特性を検出する。第１および第２の検知手段６０ａ，６０ｂは、電源部３０および駆動部４０（中央コイルおよび周辺コイル）に流れる電流およびこれに印加される電圧等の電気的特性を検出し、この電気的特性に基づいて鍋Ｐの負荷特性を検出する。
【００２３】
制御部５０は、第１および第２の検知手段６０ａ，６０ｂで検出された鍋Ｐの負荷特性より、鍋Ｐの有無や位置、大きさ、共振周波数、負荷抵抗、および材質等の負荷特性を検知し、たとえば鍋の材質に適した駆動周波数を選択し、使用者が操作部５，６を介して設定した火力に対応した大きさの高周波電流を加熱コイル１００に供給するように、第１および第２の駆動回路４０ａ，４０ｂを制御する。このとき制御部５０は、第１および第２の検知手段６０ａ，６０ｂの検出結果（負荷特性）に基づき、トッププレート３上に鍋Ｐが存在しないと判断した場合は、駆動部４０の駆動を停止し、表示部７を介して使用者に鍋Ｐが載置されていないことを報知する。報知する手段は、ここでは図示しないが、たとえば光による明滅やブザーなどの音声であってもよい。
【００２４】
図５は、図４の駆動部４０のさらに詳細な構成を示した電気回路図である。以下、同一の参照符号は、同一の機能を有する構成部品を示す。
【００２５】
図５は、被加熱物である鍋Ｐを加熱するための高周波磁界を発生する電流を加熱コイル１００に供給する駆動部４０のブロック回路図である。図５に示す電源部３０は、交流電源３１から供給される電源をダイオードブリッジ３２で整流し、コイル３３１と平滑コンデンサ３３２からなる平滑回路３３で直流に変換し、駆動部４０に電源を供給する。駆動部４０は、制御部５０からの指令（制御信号Ｓ１〜Ｓ６）に基づき、加熱コイル１００に高周波電流を供給する。使用者が、鍋Ｐを加熱するため、たとえば上面操作部５または前面操作部６（図１参照）を操作し、鍋を加熱する火力を調節すると、制御部５０は、使用者が設定した火力で鍋Ｐを加熱するために、駆動周波数または電流の大きさ（すなわち制御信号Ｓ１〜Ｓ６）を制御して、加熱コイル１００に高周波電流を供給するように駆動部４０を制御する。
【００２６】
駆動部４０は、中央コイルを構成するサブコイル１０１，１０２に高周波電流を供給する第１の駆動回路４０ａと、周辺コイルを構成するサブコイル１０３，１０４に高周波電流を供給する第２の駆動回路４０ｂを含む。
【００２７】
第１の駆動回路４０ａは、２つの半導体スイッチング素子４０１ａ，４０１ｂが直列に接続されたスイッチング素子対４０１（以下、「第１のアーム」４０１という。）と、２つの半導体スイッチング素子４０２ａ，４０２ｂが直列に接続されたスイッチング素子対４０２(以下、「第２のアーム」４０２という。）を含む。また第１の駆動回路４０ａは、第１および第２のアーム４０１，４０２のそれぞれの中点間に、中央コイルを構成するサブコイル１０１，１０２および共振コンデンサ８０ａが直列に接続され、フルブリッジインバータ回路を構成している。
【００２８】
同様に、第２の駆動回路４０ｂは、第１のアーム４０１と、２つの半導体スイッチング素子４０３ａ，４０３ｂが直列に接続されたスイッチング素子対４０３（以下、「第３のアーム」４０３という。）を含む。また第２の駆動回路４０ｂは、第１および第３のアーム４０１，４０３のそれぞれの中点間に、周辺コイルを構成するサブコイル１０３，１０４および共振コンデンサ８０ｂが直列に接続され、フルブリッジインバータ回路を構成している。
【００２９】
図５に示す第１および第２の駆動回路４０ａ，４０ｂはそれぞれ、中央コイルおよび周辺コイルに流れる電流およびこれらに印加される電圧を検出して、中央コイルおよび周辺コイルの上方に載置された鍋Ｐの負荷特性を検出する第１および第２の検知手段６０ａ、６０ｂを有する。また制御部５０は、検出された負荷特性に基づき、トッププレート３上の鍋Ｐの載置状態、たとえば鍋Ｐの有無や材質、または鍋位置の位置ずれ等を判断する。第１および第２の検知手段６０ａ、６０ｂが鍋Ｐの負荷特性を検出するために検出すべき駆動部４０の電気的特性は、中央コイルおよび周辺コイルや共振コンデンサ８０ａ、８０ｂに流れる電流およびこれらに印加される電圧の他、詳細図示しないが、電源部３０に流れる電流等であってもよい。また第１および第２の検知手段６０ａ、６０ｂは、トッププレート上に載置された鍋Ｐの状態を検知するための温度センサまたは光センサ等であってもよい。
【００３０】
ところで、中央コイル（サブコイル１０１，１０２）のインダクタンスをＬａ、これに直列に接続する共振コンデンサ８０ａのコンデンサ容量をＣａとすると、中央コイルと共振コンデンサ８０ａで構成される直列共振負荷回路の共振周波数ｆ０ａは、一般に次式で求めることができる。
【００３１】
【数１】
0005844017.tif 000002
【００３２】
また周辺コイル（サブコイル１０３，１０４）のインダクタンスをＬｂ、これに直列に接続した共振コンデンサ８０ｂのコンデンサ容量をＣｂとすると、周辺コイルと共振コンデンサ８０ｂで構成される直列共振負荷回路の共振周波数ｆ０ｂは次式で求めることができる。
【００３３】
【数２】
0005844017.tif 000003
【００３４】
第１および第２のアーム４０１，４０２、中央コイル（サブコイル１０１，１０２）、および共振コンデンサ８０ａで構成されるフルブリッジインバータ回路（第１の駆動回路４０ａ）を駆動する駆動周波数ｆｓｗａは、上記［数１］で求められる中央コイルの共振周波数ｆ０ａより大きく設定することが好ましい（ｆｓｗａ＞ｆ０ａ）。同様に、第１および第３のアーム４０１，４０３、周辺コイル（サブコイル１０３，１０４）、および共振コンデンサ８０ｂで構成されるフルブリッジインバータ回路（第２の駆動回路４０ｂ）を駆動する駆動周波数ｆｓｗｂは、上記［数２］で求められる周辺コイルの共振周波数ｆ０ｂより大きく設定することが好ましい（ｆｓｗｂ＞ｆ０ｂ）。これは、共振周波数ｆ０より低い周波数で第１および第２の駆動回路４０ａ，４０ｂを駆動したとき、各アームの４０１，４０２，４０３の半導体スイッチング素子の回路損失が増大し破壊に至る虞があるのを防ぐためである。特に、第１および第２の駆動回路４０ａ，４０ｂの駆動周波数が共振周波数ｆ０に一致するとき、半導体スイッチング素子に過電流が流れ、その回路損失が電流の二乗に比例して極めて大きくなり、過電流破壊される虞がある。
【００３５】
なお、第１、第２および第３のアーム４０１，４０２，４０３を構成する各半導体スイッチング素子には、スイッチング時のノイズを軽減するように、適宜、スナバコンデンサ（図示せず）を並列に接続してもよい。
【００３６】
ここで、トッププレート３上に鍋Ｐが載置されていない状態、いわゆる無負荷の状態での共振周波数ｆ０ａ，ｆ０ｂが２０ｋＨｚ前後であって、それぞれの共振周波数ｆ０ａ，ｆ０ｂの差Δｆ０が３ｋＨｚより小さくなるよう互いに比較的に近い値になるように、サブコイル１０１〜１０４のインダクタンスの値、および共振コンデンサ８０ａ，８０ｂのコンデンサ容量の値を選択することが望ましい。
【００３７】
いわゆる鍋鳴り（ノイズ）を解消するために、中央コイルおよび周辺コイルをともに同一の駆動周波数ｆｓｗで駆動する必要がある。一方、中央コイルの共振周波数ｆ０ａと駆動周波数ｆｓｗとの差が、周辺コイルの共振周波数ｆ０ｂと駆動周波数ｆｓｗとの差より大きい場合、周辺コイルにより大きな高周波電流が流れ、逆に、中央コイルの共振周波数ｆ０ａと駆動周波数ｆｓｗとの差が、周辺コイルの共振周波数ｆ０ｂと駆動周波数ｆｓｗとの差より小さい場合、中央コイルにより大きな高周波電流が流れる。すなわち共振周波数ｆ０ａ，ｆ０ｂの差に起因して、中央コイルおよび周辺コイルにそれぞれ流れる高周波電流の大きさに違いが生じ、中央コイルおよび周辺コイルの上方に載置された鍋Ｐに発生する熱量が不均一となってしまう。したがって、中央コイルおよび周辺コイルの上方に載置された鍋Ｐを均一に加熱して、鍋Ｐの加熱むらを抑制するためには、上述のように、共振周波数ｆ０ａ，ｆ０ｂの差が小さくなるように、中央コイルおよび周辺コイルのそれぞれのインダクタンスＬａ，Ｌｂおよび共振コンデンサ８０ａ，８０ｂのコンデンサ容量を選択することが望ましい。
【００３８】
図６は、制御部５０から出力され、第１、第２および第３のアーム４０１〜４０３の半導体スイッチング素子のオン／オフ駆動を制御する制御信号Ｓ１〜Ｓ６のタイミングチャートである。図５に示すように、第１のアーム４０１を構成する半導体スイッチング素子４０１ａ，４０１ｂには、それぞれ制御信号Ｓ１，Ｓ２が供給され、制御信号Ｓ１，Ｓ２は、その位相が互いに対して固定的で、排他的にオン／オフ期間が存在する一対の相補信号である。
【００３９】
図６を参照して、第１のアーム４０１の半導体スイッチング素子４０１ａ，４０１ｂの動作について説明する。図６に示す制御信号Ｓ１がＨｉｇｈレベルにあるとき、第１のアーム４０１の半導体スイッチング素子４０１ａがオン状態となり、Ｌｏｗレベルのときにオフ状態となる。なお、一組の相補信号である制御信号Ｓ１，Ｓ２の駆動信号波形に歪や遅れが生じて、第１のアーム４０１の半導体スイッチング素子４０１ａ，４０１ｂが同時に導通する期間（第１のアーム４０１が短絡状態となる期間）が存在しないように、同時に非導通状態となる休止期間（デッドタイムＴｄｒ、Ｔｄｆ）が設けられている。これは半導体スイッチング素子４０１ａ，４０１ｂが同時に導通すると、半導体スイッチング素子に過大電流が流れてしまうため、この休止期間は、半導体スイッチング素子が破壊しないための保護措置である。ここで、各信号のオン期間は周期Ｔからデッドタイムを除いた時間の１／２の時間に等しい。すなわち、デッドタイム（Ｔｄｒ、Ｔｄｆ）が０の場合、制御信号Ｓ１，Ｓ２は、周期Ｔの１／２のＯＮ時間（デューティ５０％）を有する信号である。同様に、第２のアーム４０２を構成する半導体スイッチング素子４０２ａ，４０２ｂには、それぞれ制御信号Ｓ３，Ｓ４が供給され、第３のアーム４０３を構成する半導体スイッチング素子４０３ａ，４０３ｂには、それぞれ制御信号Ｓ５，Ｓ６が供給される。制御信号Ｓ３，Ｓ４および制御信号Ｓ５，Ｓ６は、制御信号Ｓ１，Ｓ２と同様、それぞれデッドタイムＴｄｒ、Ｔｄｆが設定された一対の相補信号である。
【００４０】
サブコイル１０１，１０２からなる中央コイルに供給される高周波電流の大きさは、制御信号Ｓ１，Ｓ３（制御信号Ｓ２，Ｓ４）の位相差θ１（＞０）により決定される。θ１が大きいほど中央コイルに流れる高周波電流は大きくなる。一方、サブコイル１０３，１０４からなる周辺コイルに供給される高周波電流の大きさは、制御信号Ｓ１，Ｓ５（制御信号Ｓ２，Ｓ６）の位相差θ２（＞０）により決定される。制御部５０は、使用者が上面操作部５または前面操作部６を介して設定した火力が得られるように、位相差θ１あるいはθ２を調整する。
【００４１】
一方、制御部５０は、中央コイルと周辺コイルを駆動する高周波電流の周波数差による干渉音を回避するため、制御信号Ｓ１〜Ｓ６の周波数ｆ（＝１／Ｔ）を同一周波数に設定する。
【００４２】
制御信号Ｓ１〜Ｓ６の周波数ｆは、駆動部４０の各半導体スイッチング素子を駆動する駆動周波数ｆｓｗであり、加熱コイル１００に供給される高周波電流の周波数に等しい。このときの駆動周波数ｆｓｗは、検知手段６０で検出された負荷特性（鍋Ｐの共振周波数）に基づき制御部５０で決定される。
【００４３】
検知手段６０は、トッププレート３上に鍋Ｐが載置されたときの駆動部４０の電気的特性を検出して、鍋Ｐの負荷特性を検出し、制御部５０は、検知手段６０の検出結果（共振周波数ｆ０）に基づき、鍋Ｐの加熱に最適な高周波電流の周波数（＝駆動周波数ｆｓｗ）を決定する。駆動周波数ｆｓｗは、検出結果、つまり鍋Ｐがトッププレート３を介して加熱コイル１００上に載置されたときの駆動部４０の負荷特性（＝電気的特性）に応じてあらかじめ設定された値でもよく、また検知手段６０で検出された負荷特性に基づいて制御部５０で駆動周波数を決定してもよい。
【００４４】
上記のように、制御部５０が決定する駆動周波数ｆｓｗは、駆動部４０の電気的特性から得られる負性特性により決定される。トッププレート３上に鍋Ｐが載置されると、鍋Ｐを構成する金属材料と各サブコイル１０１〜１０４との磁気的な結合により、各サブコイルのインダクタンスが変化する。鍋Ｐと各サブコイルが磁気的に結合したときのインダクタンスの変化に伴い、サブコイル１０１，１０２と共振コンデンサ８０ａからなる直列共振負荷回路の共振周波数ｆ０ａ、およびサブコイル１０３，１０４と共振コンデンサ８０ｂからなる直列共振負荷回路の共振周波数ｆ０ｂも変化する。すなわち、第１および第２の駆動回路４０ａ，４０ｂの共振周波数ｆ０ａ，ｆ０ｂは、鍋Ｐの材質（構成材料）によって変化するため、制御部５０は、この電気的特性から得られる負荷特性（共振周波数）の違いから、トッププレート３上の鍋Ｐの材質を判別することができる。
【００４５】
上述の通り、第１および第２のアーム４０１，４０２、中央コイル（サブコイル１０１，１０２）、および共振コンデンサ８０ａで構成されるフルブリッジインバータ回路（第１の駆動回路４０ａ）を駆動する周波数ｆｓｗａは、中央コイルのインダクタンスＬａと共振コンデンサ８０ａのコンデンサ容量Ｃａより求められる共振周波数ｆ０ａより大きい周波数であることが望ましい。同様に、第１および第３のアーム４０１，４０３、周辺コイル（サブコイル１０３，１０４）、および共振コンデンサ８０ｂで構成されるフルブリッジインバータ回路（第２の駆動回路４０ｂ）を駆動する周波数ｆｓｗｂは、周辺コイルのインダクタンスＬｂと共振コンデンサ８０ｂのコンデンサ容量Ｃｂより求められる共振周波数ｆ０ｂより大きい周波数であることが望ましい。
【００４６】
たとえば、共振周波数ｆ０ａ，ｆ０ｂと、駆動周波数ｆｓｗａ，ｆｓｗｂとの差Δｆａ（＝ｆｓｗａ−ｆ０ａ），Δｆｂ（＝ｆｓｗｂ−ｆ０ｂ）は、１ｋＨｚ以上であることが望ましく、加えて鍋Ｐの載置状態によって変化する第１および第２の駆動回路４０ａ，４０ｂの電気的特性に応じて、これらの駆動回路の回路損失を低減する値に設定してもよい。これは、第１および第２の駆動回路４０ａ，４０ｂの各スイッチング素子の回路損失が増大し、さらには過電流により破壊されることを防ぐためである。また中央コイルと周辺コイルを駆動する高周波電流の差分周波数に起因する干渉音を防止するため、制御信号Ｓ１〜Ｓ６の周波数ｆ（＝1／Ｔ）を同一周波数に設定するのが望ましい。
【００４７】
そこで制御部５０は、検知手段６０ａ，６０ｂの検出結果から、第１および第２の駆動回路４０ａ，４０ｂの共振周波数ｆ０ａ，ｆ０ｂを算出するとともに、共振周波数ｆ０ａ，ｆ０ｂの差が所定の閾値より小さい場合に、共振周波数ｆ０ａ，ｆ０ｂより大きい駆動周波数ｆｓｗを設定し、これを制御信号Ｓ１〜Ｓ６の周波数ｆに設定する。
【００４８】
択一的には、制御部５０は、第１および第２の駆動回路４０ａ，４０ｂの電気的特性に応じて、適当な駆動周波数をあらかじめ設定して、図示しないメモリ等に記憶しておき、検知手段６０ａ，６０ｂの検出結果に基づいて、あらかじめ設定された駆動周波数の中から適当な周波数ｆｓｗを選択するようにしてもよい。
【００４９】
第１および第２の駆動回路４０ａ，４０ｂは、このように設定された駆動周波数ｆｓｗによって、図６に示す駆動信号Ｓ１〜Ｓ６によって駆動される。
【００５０】
図７は、本発明に係る駆動部４０の回路構成を示す電気回路図である。同一の参照符号は、同一の機能を有する構成部品を示す。図７において、第１のアーム（直列体）４０１を構成する高圧側の半導体スイッチング素子４０１ａと低圧側の半導体スイッチング素子４０１ｂの間の中点に、共振コンデンサ８０ａの一方の端子が接続され、その他方の端子は中央コイルを構成するサブコイル１０１の一方の端子（巻き始め端子、図７の黒丸ドットで表示）に接続されている。さらにサブコイル１０１の他方の端子は、サブコイル１０２の一方の端子（巻き始め端子、図７の黒丸ドットで表示）に接続され、サブコイル１０２の他方の端子は、第２のアーム４０２を構成する高圧側の半導体スイッチング素子４０２ａと低圧側の半導体スイッチング素子４０２ｂの間の中点に接続されている。すなわち、中央コイル（サブコイル１０１，１０２）および第１の共振コンデンサ８０ａが、第１および第２のアーム４０１，４０２の中点間に直列に接続されている。
【００５１】
同様に、図７において、第１のアーム（直列体）４０１を構成する高圧側の半導体スイッチング素子４０１ａと低圧側の半導体スイッチング素子４０１ｂの間の中点に、共振コンデンサ８０ｂの一方の端子が接続され、その他方の端子は周辺コイルを構成するサブコイル１０３の一方の端子（巻き始め端子、図７の黒丸ドットで表示）に接続されている。さらにサブコイル１０３の他方の端子は、サブコイル１０４の一方の端子（巻き始め端子、図７の黒丸ドットで表示）に接続され、サブコイル１０４の他方の端子は、第３のアーム４０３を構成する高圧側の半導体スイッチング素子４０３ａと低圧側の半導体スイッチング素子４０３ｂの間の中点に接続されている。すなわち、周辺コイル（サブコイル１０３，１０４）および第２の共振コンデンサ８０ｂが、第１および第３のアーム４０１，４０３の中点間に直列に接続されている。図７において、各サブコイル１０１〜１０４の巻き始め端子を黒丸ドットで示している。
【００５２】
図７は、互いに直列に接続されたサブコイル１０１，１０２（中央コイル）および共振コンデンサ８０ａに流れる高周波電流Ｉａを示し、互いに直列に接続されたサブコイル１０３，１０４（周辺コイル）および共振コンデンサ８０ｂに流れる高周波電流Ｉｂを示す。図示のように、高周波電流Ｉａは、第１および第２のアーム４０１，４０２からなる第１のフルブリッジインバータ回路（第１の駆動回路４０ａ）に流れ、高周波電流Ｉｂは、第１および第３のアーム４０１，４０３からなる第２のフルブリッジインバータ回路（第２の駆動回路４０ｂ）に流れる。このように、第１のアーム４０１を第１および第２の駆動回路４０ａ，４０ｂの共通のアームとして、第２および第３のアーム４０２，４０３に高周波電流を同時に供給するように駆動部４０を制御する方法（モード）を、本願においては「並列駆動モード」という。換言すると、並列駆動モードとは、中央コイルおよび周辺コイルが電源部３０の直流電圧の両端に並列に接続された状態で駆動部４０を駆動する駆動モードをいう。
【００５３】
図７では、高周波電流ＩａおよびＩｂは、第１のアーム４０１の高圧側の半導体スイッチング素子４０１ａから、それぞれ第２および第３のアーム４０２，４０３の低圧側の半導体スイッチング素子４０２ｂ，４０３ｂに流れるものとして図示した。ただし、逆位相においては、高周波電流ＩａおよびＩｂは、それぞれ第２および第３のアーム４０２，４０３の高圧側の半導体スイッチング素子４０２ａ，４０３ａから、第１のアーム４０１の低圧側の半導体スイッチング素子４０１ｂに流れることは言うまでもない。
【００５４】
図８は、図２（ｂ）に示す加熱コイル１００の各サブコイル１０１〜１０４に流れる高周波電流の向きを追加した平面図である。図８において、加熱コイル１００を構成する各サブコイル１０１〜１０４に流れる高周波電流をそれぞれＩａ１，Ｉａ２，Ｉｂ１，Ｉｂ２で示す。サブコイル１０１，１０２、およびサブコイル１０３，１０４は直列に接続されているので、これらの高周波電流の大きさはＩａ，Ｉｂに等しい（Ｉａ１＝Ｉａ２＝Ｉａ，Ｉｂ１＝Ｉｂ２＝Ｉｂ）。
【００５５】
各サブコイル１０１〜１０４の巻線は、各サブコイルの内側から巻き始め、たとえば時計回りに捲回されている。なお、捲回する方向は、各サブコイル１０１〜１０４がすべて同一方向に捲回されるならば、反時計回りに捲回されていてもよい。
【００５６】
制御部５０から駆動部４０に供給される制御信号Ｓ１〜Ｓ６の１周期Ｔ（＝１／ｆ、ｆは駆動周波数ｆｓｗ）内において、各サブコイル１０１〜１０４に供給される高周波電流の向きは入れ替わるが、周期Ｔ内の同一位相において、サブコイル１０２〜１０４には同一方向に電流が流れる。図７に示す各サブコイル１０１〜１０４の巻き始めを示す点に着目すると、ある位相において、高周波電流Ｉａは、第１のアーム４０１から共振コンデンサ８０ａを経由して、サブコイル１０１，１０２の巻き始めに流れ込み、第２のアーム４０２に流れる（図８においてＩａ１→Ｉａ２）。この位相において、高周波電流Ｉｂは、第１のアーム４０１から共振コンデンサ８０ｂを経由して、コイル１０３，１０４の巻き始めから流れ込み、第３のアーム４０３に流れる（図８においてＩｂ１→Ｉｂ２）。
【００５７】
図７および図８で上記説明したように、加熱コイル１００を構成する各サブコイル１０１〜１０４には同一方向に電流が流れる。なお、共振コンデンサ８０ａとサブコイル１０１，１０２、および共振コンデンサ８０ｂとサブコイル１０３，１０４の接続順序は図７のものに限定されない。すなわち図７では、第１のアーム４０１の中点から順に、共振コンデンサ８０ａ，８０ｂ、サブコイル１０１，１０３の巻き始め、サブコイル１０２，１０４の巻き始め、ならびに第２および第３のアーム４０２，４０３の中点が順次接続されているが、第１のアーム４０１の中点から順に、サブコイル１０１，１０３の巻き始め、サブコイル１０２，１０４の巻き始め、共振コンデンサ８０ａ，８０ｂ、ならびに第２および第３のアーム４０２，４０３の中点が順次接続されるように配置してもよい。
【００５８】
図８に示すように、並列駆動モードにおいて、各サブコイル１０１〜１０４に供給される高周波電流の向きは同一であるため、各サブコイルが互いに近接する領域において磁束を強め合い、鍋Ｐを加熱する効率を向上させることができ、ひいては駆動部４０の回路損失を低減するとともに、駆動部４０を冷却するための冷却構造（たとえば冷却ファンやヒートシンク）を小型化することができる。
【００５９】
図９は、第１および第２の駆動回路４０ａ，４０ｂを別の駆動モードで駆動する制御信号Ｓ１〜Ｓ６のタイミングチャートである。図９において、第１のアーム４０１の半導体スイッチング素子４０１ａ，４０１ｂを制御する制御信号Ｓ１，Ｓ２はＬｏｗレベル（オフ状態）に維持されている。また制御信号Ｓ３，Ｓ４および制御信号Ｓ５，Ｓ６の位相関係およびデッドタイムは、図５で説明したものと同様であるので、ここでは説明を省略する。図９において、たとえば制御信号Ｓ３がＨｉｇｈレベルにあるとき、第２のアーム４０２の半導体スイッチング素子４０２ａがオン状態となり、Ｌｏｗレベルのときにオフ状態となる。
【００６０】
図９のタイミングチャートに示すように、制御信号Ｓ１，Ｓ２がＬｏｗレベルに維持されているとき、第１のアーム４０１の半導体スイッチング素子４０１ａ，４０１ｂはオフ状態（非導通状態）に維持される。そして制御信号Ｓ３，Ｓ４および制御信号Ｓ５，Ｓ６が図示のように制御されるとき、図５に示す第２および第３のアーム４０２，４０３の半導体スイッチング素子４０２ａ，４０２ｂ，４０３ａ，４０３ｂのみが駆動される
【００６１】
誘導加熱調理器用として市販されている鍋およびフライパン等の被加熱体は、その全体が同一の金属材料で構成されているものの他、比較的安価なものとして、トッププレート３と接する鍋底部分に磁性材料（鉄等）を用いて構成され、鍋底の周辺部分および鍋肌部分等のその他の部分には非磁性材料（アルミニウム等）を用いて構成される場合がある。このように鍋Ｐの部分により磁性材料および非磁性材料を組み合わせて構成するものを、以下便宜上、複合材料からなる鍋Ｐという。
【００６２】
本発明に係るＩＨ加熱部１０の上に、複合材料からなる鍋Ｐを載置したとき、サブコイル１０１〜１０４に対向する鍋底の材質が互いに異なる場合がある。複合材料からなる鍋Ｐが、たとえば非磁性材料の本体部分および鍋底部分を有し、鍋底部分の中央に直径が約１６ｃｍの磁性材料の円板が貼り付けられている場合を想定する。一方、図２（ｂ）に示す加熱コイル１００がたとえば２４ｃｍの直径を有し、サブコイル１０３が約１５ｃｍの内径を有し、サブコイル１０４が約２０ｃｍの内径を有するものと仮定する。このとき、複合材料からなる鍋Ｐの磁性材料の円板は、サブコイル１０１，１０２の全体およびサブコイル１０３の一部を覆い、鍋Ｐの非磁性材料で構成された部分は、約２０ｃｍ以上の径を有するとき、サブコイル１０３の残りの部分およびサブコイル１０４の全体または一部を覆い、約２０ｃｍ未満の径を有するとき、サブコイル１０４の上方には載置されない（よってサブコイル１０４にとっては無負荷の状態となる。）。
【００６３】
このような状態で、検知手段６０ａ，６０ｂが中央コイル（サブコイル１０１，１０２）および周辺コイル（サブコイル１０３，１０４）に対する負荷特性を検出するとき、磁性材料と磁気的に結合した中央コイルに流れる高周波電流およびその両端の電圧などの電気的特性から得られる負荷特性（たとえばインダクタンス、負荷抵抗など）と、非磁性材料と磁気的に結合した周辺コイルの電気的特性から得られる負荷特性は大きく異なる。
【００６４】
制御部５０は、中央コイルおよび周辺コイルの電気的特性から得られる負荷特性と、あらかじめ設定された判定値と比較する。例示的には、中央コイルおよび周辺コイルの電気的特性から得られる負荷特性のうち、共振周波数の差があらかじめ設定された判定値より大きいとき、制御部５０は、中央コイルおよび周辺コイル上に載置された鍋の構成材料が異なると判断し、第１〜第３のアーム４０１〜４０３を同一周波数で駆動することが適切でない複合材料からなる鍋Ｐであると判断したとき、第１のアーム４０１の半導体スイッチング素子に供給される制御信号Ｓ１，Ｓ２をＬｏｗレベルに維持し、第２および第３のアーム４０２，４０３の半導体スイッチング素子に制御信号Ｓ３〜Ｓ６を出力する。
【００６５】
制御部５０は、第２および第３のアーム４０２，４０３、共振コンデンサ８０ａ，８０ｂ、およびサブコイル１０１〜１０４からなるフルブリッジインバータ回路として動作するように、制御信号Ｓ３〜Ｓ６を制御する。具体的には、図９に示すように、制御信号Ｓ１，Ｓ２の信号レベルをＬｏｗレベルとして第１のアーム４０１を非動作状態に維持し、第２のアーム４０２の半導体スイッチング素子４０２ａ，４０２ｂを制御信号Ｓ３，Ｓ４で制御し、第３のアーム４０３の半導体スイッチング素子４０３ａ，４０３ｂを制御信号Ｓ５，Ｓ６で制御する。
【００６６】
図１０は、本発明に係る駆動部４０の回路構成を示す図７と同様の電気回路図である。同一の参照符号は、同一の機能を有する構成部品を示す。図示のように、共振コンデンサ８０ａ，８０ｂ、およびサブコイル１０１〜１０４は直列に接続され、第２および第３のアーム４０２，４０３の中点間に接続されたフルブリッジインバータ回路（第３の駆動回路４０ｃ）を構成するので、制御信号Ｓ３（Ｓ４）と制御信号Ｓ５（Ｓ６）との間の位相差θ３（図９）に応じた大きさの高周波電流がコイル１０１〜コイル１０４に流れる。このように、第１のアーム４０１を非動作状態に維持し、第２および第３のアーム４０２，４０３の中点の間に、共振コンデンサ８０ａ，８０ｂならびに中央コイルおよび周辺コイルを直列に接続して、高周波電流を供給するように駆動部４０を制御する方法（モード）を、本願においては「直列駆動モード」という。換言すると、直列駆動モードとは、中央コイルおよび周辺コイルが電源部３０の直流電圧の両端に直列に接続された状態で駆動部４０を駆動する駆動モードをいう。
【００６７】
この直列駆動モードにおいて、制御部５０は、再度、検知手段６０ａ，６０ｂで検出した負荷特性に基づき、第２および第３のアーム４０２，４０３、コイル１０１〜１０４、ならびに共振コンデンサ８０ａ，８０ｂからなるフルブリッジインバータ回路（第３の駆動回路４０ｃ）を駆動する制御信号Ｓ３〜Ｓ６の周波数ｆを決定する。
【００６８】
負荷特性（電気的特性）から共振周波数ｆ０を算出して駆動周波数ｆｓｗを決定する場合について説明する。たとえば、駆動回路４０ａの検知手段６０ａの検出結果および駆動回路４０ｂの検知手段６０ｂの検出結果より得られるそれぞれの駆動回路の電気的特性に基づき負荷特性を検出し、負荷特性ごとにあらかじめ設定された駆動周波数の中から、検出された負荷特性に適した周波数ｆｓｗを選択するようにしてもよい。
【００６９】
第２および第３のアーム４０２，４０３、コイル１０１〜１０４、ならびに共振コンデンサ８０ａ，８０ｂで構成される第３の駆動回路４０ｃにおける直列共振負荷回路の共振周波数ｆ０ｃは、中央コイルおよび周辺コイルのインダクタンスＬａ，Ｌｂ、ならびに共振コンデンサ８０ａ，８０ｂのコンデンサ容量Ｃａ，Ｃｂを用いて、次式で求められる。
【００７０】
【数３】
0005844017.tif 000004
【００７１】
制御部５０は、駆動回路４０ｃの駆動周波数ｆｓｗを共振周波数ｆ０ｃより所定の微小値Δｆだけ高いｆｓｗｃに決定する。この所定の微小値Δｆは、たとえば、１ｋＨｚ以上であることが望ましく、さらに、鍋Ｐの載置状態によって変化する電気的特性によって、駆動部４０の回路損失を低減する値に設定してもよい。
【００７２】
なお、図１０に示す駆動回路４０ｃの構成では、サブコイル１０１〜１０４が直列接続されて、加熱コイル全体のインダクタンスは増加するが、共振コンデンサ８０ａ，８０ｂが直列に接続されることによって全体のコンデンサ容量は小さくなるため、図１０に示す駆動回路４０ｃの共振周波数ｆ０ｃは、並列駆動モード時における第１および第２の駆動回路４０ａ，４０ｂの共振周波数ｆ０ａ，ｆ０ｂとほぼ同じ値となる。上記したように、元々、駆動回路４０ａ、４０ｂの共振周波数ｆ０ａ、ｆ０ｂが近い値になるように、中央コイルのインダクタンスＬａと共振コンデンサ８０ａのコンデンサ容量Ｃａ、周辺コイルのインダクタンスＬｂと共振コンデンサ８０ｂのコンデンサ容量Ｃｂを選定しておくことで、たとえば、中央コイルおよび周辺コイルのインダクタンスＬａ，Ｌｂが等しく（Ｌａ＝Ｌｂ＝Ｌ）、共振コンデンサ８０ａ，８０ｂのコンデンサ容量Ｃａ，Ｃｂが等しい（Ｃａ＝Ｃｂ＝Ｃ）とき、第１および第２の駆動回路４０ａ，４０ｂの共振周波数ｆ０ａ，ｆ０ｂは、次式で求められる。
【００７３】
【数４】
0005844017.tif 000005
【００７４】
一方、駆動回路４０ｃの共振周波数ｆ０ｃは、次式で求められる。
【００７５】
【数５】
0005844017.tif 000006
【００７６】
上記［数４］および［数５］から明らかなように、第１および第２の駆動回路４０ａ，４０ｂを同時に駆動する並列駆動モードから第３の駆動回路４０ｃを駆動する直列駆動モードに切り替えた場合でも、第３の駆動回路４０ｃの共振周波数ｆ０ｃは、第１および第２の駆動回路４０ａ，４０ｂの共振周波数ｆ０ａ，ｆ０ｂと同一となる。したがって、制御部５０が電気的特性から種々の判定をするためにあらかじめ設定しておく各種データを増やす必要がなく、直列駆動モードを設けたことによりＣＰＵのメモリ容量を増大させる必要がない。
【００７７】
図１０において、第１のアーム（直列体）４０１を構成する高圧側の半導体スイッチング素子４０１ａと低圧側の半導体スイッチング素子４０１ｂの間の中点に、共振コンデンサ８０ａの一方の端子が接続され、その他方の端子は中央コイルを構成するサブコイル１０１の一方の端子（巻き始め端子）に接続されている。図１０において、各サブコイル１０１〜１０４の巻き始め端子を黒丸ドットで示している。
【００７８】
さらにサブコイル１０１の他方の端子は、サブコイル１０２の一方の端子（巻き始め端子）に接続され、サブコイル１０２の他方の端子は、第２のアーム４０２を構成する高圧側の半導体スイッチング素子４０２ａと低圧側の半導体スイッチング素子４０２ｂの間の中点に接続されている。すなわち、中央コイル（サブコイル１０１，１０２）および第１の共振コンデンサ８０ａが、第１および第２のアーム４０１，４０２の中点間に直列に接続されている。
【００７９】
同様に、図１０において、第１のアーム（直列体）４０１を構成する高圧側の半導体スイッチング素子４０１ａと低圧側の半導体スイッチング素子４０１ｂの間の中点に、共振コンデンサ８０ｂの一方の端子が接続され、その他方の端子は周辺コイルを構成するサブコイル１０３の一方の端子（巻き始め端子）に接続されている。
【００８０】
さらにサブコイル１０３の他方の端子は、サブコイル１０４の一方の端子（巻き始め端子）に接続され、サブコイル１０４の他方の端子は、第３のアーム４０３を構成する高圧側の半導体スイッチング素子４０３ａと低圧側の半導体スイッチング素子４０３ｂの間の中点に接続されている。すなわち、周辺コイル（サブコイル１０３，１０４）および第２の共振コンデンサ８０ｂが、第１および第３のアーム４０１，４０３の中点間に直列に接続されている。
【００８１】
図１０に示したように、ここでは図示しない制御部５０が、Ｌｏｗレベルの制御信号Ｓ１，Ｓ２を第１のアーム４０１に出力するため、その半導体スイッチング素子４０１ａ，４０１ｂはオフ状態（非導通状態）に維持される。他方、制御部５０は、第２および第３のアーム４０２，４０３に、図９のタイミングチャートで示すような制御信号Ｓ３〜Ｓ６を出力し、半導体スイッチング素子４０２ａ，４０２ｂ，４０３ａ，４０３ｂを駆動する。
【００８２】
このとき高周波電流Ｉｃは、互いに直列に接続されたサブコイル１０１，１０２、共振コンデンサ８０ａ，８０ｂ、および互いに直列に接続されたサブコイル１０３，１０４に流れる。すなわち高周波電流Ｉｃは、第２および第３のアーム４０２，４０３からなるフルブリッジインバータ回路（第３の駆動回路４０ｃ）に流れ、第１のアーム４０１には流れない。上述のように、第１のアーム４０１を非動作状態に維持し、中央コイルおよび周辺コイルを直列に接続して、高周波電流を供給するように駆動部４０を制御する方法（モード）を直列駆動モードという。
【００８３】
なお図１０では、高周波電流Ｉｃは、第２のアーム４０２の高圧側の半導体スイッチング素子４０２ａから、第３のアーム４０３の低圧側の半導体スイッチング素子４０３ｂに流れるものとして図示した。ただし、逆位相においては、高周波電流Ｉｃは、第３のアーム４０３の高圧側の半導体スイッチング素子４０３ａから、第２のアーム４０２の低圧側の半導体スイッチング素子４０２ｂに流れることは言うまでもない。
【００８４】
高周波電流Ｉｃの大きさは、制御信号Ｓ３（Ｓ４）と制御信号Ｓ５（Ｓ６）との間の位相差θ３（＞０）により決定される。位相差θ３が大きいほど、サブコイル１０１〜１０４に流れる高周波電流Ｉｃは大きくなる。制御部５０は、使用者が上面操作部５または前面操作部６を介して設定した火力が得られるように、位相差θ３を調整する。
【００８５】
図１１は、図２（ｂ）に示す加熱コイル１００の各サブコイル１０１〜１０４に流れる高周波電流の向きを追加した平面図である。図１１において、加熱コイル１００を構成する各サブコイル１０１〜１０４に流れる高周波電流をそれぞれＩａ１，Ｉａ２，Ｉｂ１，Ｉｂ２で示す。各サブコイル１０１〜１０４は直列に接続されているので、これらの高周波電流の大きさはＩｃに等しい（Ｉａ１＝Ｉａ２＝Ｉｂ１＝Ｉｂ２＝Ｉｃ）。
【００８６】
各サブコイル１０１〜１０４の巻線は、各サブコイルの内側から巻き始め、たとえば時計回りに捲回されている。なお、捲回する方向は、各サブコイル１０１〜１０４がすべて同一方向に捲回されるならば、反時計回りに捲回されていてもよい。
【００８７】
図１０に示す各サブコイル１０１〜１０４の巻き始めを示す点に着目すると、１周期Ｔ（＝１／ｆ、ｆは駆動周波数ｆｓｗ）内のある位相において、高周波電流Ｉｃは、第２のアーム４０２からサブコイル１０２の巻き終わりに流れ込み、サブコイル１０２の巻き始めからサブコイル１０１の巻き終わりへ、さらにサブコイル１０１の巻き始めを経由して共振コンデンサ８０ａに流れる。第１のアーム４０１は、制御部５０から出力される制御信号Ｓ１，Ｓ２がＬｏｗレベルのため非導通状態にあるので、高周波電流Ｉｃは、第１のアーム４０１の中点を介して、共振コンデンサ８０ｂに流れ、さらにサブコイル１０３の巻き始めに流れ込み、サブコイル１０３の巻き終わりからサブコイル１０４の巻き始めに流れ、サブコイル１０４巻き終わりを経由して第３のアーム４０３に流れる。なお、制御部５０から駆動部４０に供給される制御信号Ｓ３〜Ｓ６の１周期Ｔ内において、各サブコイル１０１〜１０４に供給される高周波電流の向きは入れ替わる。
【００８８】
一方、図１１に示すサブコイル１０１，１０２は、たとえば時計回りに捲回されているため、高周波電流Ｉｃは、１周期Ｔ内（＝１／ｆｓｗ）のある位相において、サブコイル１０２の巻き終わりから流れ込み、図１１の矢印Ｉａ２で示すように反時計回りに流れ、サブコイル１０１の巻き終わりから流れ込み、矢印Ｉａ１で示すように反時計回りに中心に向かって流れる。
【００８９】
また図１１に示すサブコイル１０３，１０４は、同様に時計回りに捲回されているため、高周波電流Ｉｃは、１周期Ｔ内の同一位相において、サブコイル１０３の巻き始めから流れ込み、図１１の矢印Ｉｂ１で示すように時計回りに流れ、サブコイル１０４の巻き始めから流れ込み、矢印Ｉｂ２で示すように時計回りに流れる。つまり、図１１において、高周波電流ＩｃはＩａ２→Ｉａ１→Ｉｂ１→Ｉｂ２のように流れる。なお、共振コンデンサ８０ａとサブコイル１０１，１０２、および共振コンデンサ８０ｂとサブコイル１０３，１０４の接続順序は図１１に示したものに限定されない。
【００９０】
本発明に係る駆動部４０を上記説明したように構成したので、鍋Ｐの鍋底の中央部分および周辺部分を異なる金属材料で構成したとき、中央コイルと周辺コイルの負荷特性（電気的特性）が異なるため、本来ならば同一周波数で駆動できない。また、干渉音発生を回避するために同一周波数で中央コイルと周辺コイルを並列して（独立して）高周波電流を供給すると、中央コイルおよび周辺コイルの共振周波数と駆動周波数との差に起因して、中央コイルおよび周辺コイルに流れる高周波電流の大きさに不均衡が生じて、鍋Ｐの位置による加熱むらが生じてしまう。しかし本発明に係る制御部５０は、第１の駆動回路４０ａをオフ状態とする直列駆動モードにおいて、サブコイル１０１〜１０４が単一の加熱コイルとなるように駆動部４０（第２および第３のアーム４０２，４０３）を制御し、検知手段６０は、鍋Ｐの鍋底の中央部分および周辺部分について、単一の被加熱体の合成された負荷特性を検出するので、同一の周波数ｆを有する高周波電流を中央コイルおよび周辺コイルに供給するように制御することができる。すなわち本発明によれば、前掲特許文献１および２のリレー等の複雑で高価な装置を採用することなく、第１の駆動回路４０をオフ状態とするというきわめて簡便な制御を行うことにより、駆動周波数ｆｓｗと同一の周波数を有する高周波電流をサブコイル１０１〜１０４に供給することができる。さらに、制御信号Ｓ１〜Ｓ６の組合せを制御することで、不要な切り替え回路を必要とせず、容易に直列駆動モードの回路構成を実現できる。
【００９１】
また、図１１に示すように、高周波電流Ｉｃは、サブコイル１０１〜１０４を連続的に流れるが、サブコイル１０２とサブコイル１０３の近接する領域で逆方向に流れるので、この領域において磁束が互いに打ち消し合い、高周波電流Ｉｃにより生じる磁界が弱められ、鍋Ｐを均一に加熱することができる。
【００９２】
図１２は、第１および第２の駆動回路４０ａ，４０ｂをさらに別の駆動モードで駆動する制御信号Ｓ１〜Ｓ６のタイミングチャートである。図１２において、第３のアーム４０３の半導体スイッチング素子４０３ａ，４０３ｂを制御する制御信号Ｓ５，Ｓ６はＬｏｗレベル（オフ状態）に維持されている。また制御信号Ｓ１，Ｓ２および制御信号Ｓ３，Ｓ４の位相関係およびデッドタイムは、図６で説明したものと同様であるので、ここでは説明を省略する。図１２において、たとえば制御信号Ｓ３がＨｉｇｈレベルにあるとき、第２のアーム４０２の半導体スイッチング素子４０２ａがオン状態となり、Ｌｏｗレベルのときにオフ状態となる。
【００９３】
図１２のタイミングチャートに示すように、制御信号Ｓ５，Ｓ６がＬｏｗレベルに維持されているので、第３のアーム４０３の半導体スイッチング素子４０３ａ，４０３ｂはオフ状態（非導通状態）に維持される。すなわち制御信号Ｓ１，Ｓ２および制御信号Ｓ３，Ｓ４が図１２のタイミングチャートに示すように制御されるとき、図５に示す第１および第２のアーム４０１，４０２の半導体スイッチング素子４０１ａ，４０１ｂ，４０２ａ，４０２ｂのみが駆動される。
【００９４】
本発明に係るＩＨ加熱部１０の上に、中央コイル（サブコイル１０１，１０２）の外径と同程度の大きさを有する、いわゆる小鍋Ｐが載置された場合を想定する。図１３は、図２（ｂ）に示す加熱コイル１００の上に載置された小鍋Ｐ（太線の円で示す）を追加した平面図である。このような小鍋Ｐがトッププレート３を介して加熱コイル１００の上方に載置されたとき、サブコイル１０３，１０４の上方には小鍋Ｐが存在せず、サブコイル１０３，１０４にとっては無負荷の状態となる。
【００９５】
このような状態で、検知手段６０ａ，６０ｂが中央コイル（サブコイル１０１，１０２）および周辺コイル（サブコイル１０３，１０４）の負荷特性を検出すると、小鍋Ｐの金属材料と磁気的に結合した中央コイルについて検出された負荷特性（電気的特性）と、小鍋Ｐが載っていない状態の周辺コイルについて検出された負荷特性（電気的特性）とは大きく異なる。
【００９６】
制御部５０は、２つの負荷特性（電気的特性）をあらかじめ設定された判定値（閾値）と比較する。その結果、制御部５０は、中央コイル（サブコイル１０１，１０２）上には小鍋Ｐが存在する一方、周辺コイル（サブコイル１０３，１０４）上には小鍋Ｐがないと判断すると、第３のアーム４０３に出力される制御信号Ｓ５，Ｓ６をＬｏｗレベルに維持し、制御信号Ｓ１〜Ｓ４を図１２のタイミングチャートに示すように制御して、第１の駆動回路４０ａのみを駆動する。このとき中央コイル（サブコイル１０１，１０２）および共振コンデンサ８０ａには、制御信号Ｓ１（Ｓ２）と制御信号Ｓ３（Ｓ４）との間の位相差θ４（＞０）で決まる大きさを有する高周波電流Ｉｄが流れる。位相差θ４が大きいほど、中央コイル（サブコイル１０１，１０２）に流れる高周波電流は大きくなる。制御部５０は、使用者が上面操作部５または前面操作部６を介して設定した火力が得られるように、位相差θ４を調整する。このように、第３のアーム４０３を非動作状態に維持し、中央コイルのみに高周波電流を供給するように駆動部４０を制御する方法（モード）を、本願においては「単独駆動モード」という。
【００９７】
このとき制御部５０は、検知手段６０ａで検出された負荷特性に基づき、アーム４０１，４０２、サブコイル１０１，１０２、および共振コンデンサ８０ａからなるフルブリッジインバータ回路（第１の駆動回路４０ａ）を駆動する制御信号Ｓ１〜Ｓ４の周波数ｆを決定する。
【００９８】
負荷特性（電気的特性）から共振周波数ｆ０を算出して駆動周波数ｆｓｗｄを決定する場合について説明する。たとえば、駆動回路４０ａの検知手段６０ａの検出結果より得られる駆動回路４０ａの電気的特性に基づき、電気的特性から得られた負荷特性ごとにあらかじめ設定された駆動周波数の中から、駆動回路４０ａの電気的特性に適した周波数ｆｓｗｄを選択するようにしてもよい。
【００９９】
第１および第２のアーム４０１，４０２、サブコイル１０１，１０２、および共振コンデンサ８０ａで構成されるフルブリッジインバータ回路（第１の駆動回路４０ａ）の直列共振負荷回路の共振周波数ｆ０ｄは、サブコイル１０１，１０２（中央コイル）のインダクタンスをＬａ、共振コンデンサ８０ａのコンデンサ容量Ｃａとすると、次式で求められる。
【０１００】
【数６】
0005844017.tif 000007
【０１０１】
制御部５０は、駆動回路４０ａの駆動周波数ｆｓｗを共振周波数ｆ０ｄより所定の微小値Δｆだけ高いｆｓｗｄに決定する。この所定の微小値Δｆは、たとえば、１ｋＨｚ以上であることが望ましく、さらに、鍋Ｐの載置状態によって変化する電気的特性によって、駆動部４０の回路損失を低減する値に設定してもよい。
【０１０２】
図１４は、本発明に係る駆動部４０の回路構成を示す図７と同様の電気回路図である。同一の参照符号は、同一の機能を有する構成部品を示す。図１４において、第１のアーム４０１の中点から順に、共振コンデンサ８０ａ、サブコイル１０１の巻き始め、サブコイル１０２の巻き始め、および第２のアーム４０２の中点が順次接続されている。また図１４において、第１のアーム４０１の中点から順に、共振コンデンサ８０ｂ、サブコイル１０３の巻き始め、サブコイル１０４の巻き始め、および第３のアーム４０３の中点が順次接続されている。図中、各サブコイル１０１〜１０４の巻き始め端子を黒丸ドットで示している。
【０１０３】
制御部５０（図示せず）は、第１および第２のアーム４０１，４０２、共振コンデンサ８０ａ、およびサブコイル１０１，１０２からなるフルブリッジインバータ回路として動作するように、制御信号Ｓ１〜Ｓ４を制御する。具体的には、図１２に示すように、制御信号Ｓ５，Ｓ６の信号レベルをＬｏｗレベルとして、第３のアーム４０３を非動作状態に維持し、第１のアーム４０１の半導体スイッチング素子４０１ａ，４０１ｂを制御信号Ｓ１，Ｓ２で制御し、第２のアーム４０２の半導体スイッチング素子４０２ａ，４０２ｂを制御信号Ｓ３，Ｓ４で制御する。
【０１０４】
なお図１４では、高周波電流Ｉｄは、第１のアーム４０１の高圧側の半導体スイッチング素子４０１ａから、第２のアーム４０２の低圧側の半導体スイッチング素子４０２ｂに流れるものとして図示した。ただし、逆位相においては、高周波電流Ｉｄは、第２のアーム４０２の高圧側の半導体スイッチング素子４０２ａから、第１のアーム４０１の低圧側の半導体スイッチング素子４０１ｂに流れることは言うまでもない。
【０１０５】
単独駆動モードにおける高周波電流Ｉｄの大きさは、制御信号Ｓ１（Ｓ２）と制御信号Ｓ２（Ｓ４）との間の位相差θ４（＞０）により決定される。位相差θ４が大きいほど、サブコイル１０１，１０２に流れる高周波電流は大きくなる。制御部５０は、使用者が上面操作部５または前面操作部６を介して設定した火力が得られるように、位相差θ４を調整する。
【０１０６】
図１５は、図２（ｂ）に示す加熱コイル１００の各サブコイル１０１，１０２に流れる高周波電流の向きを追加した平面図である。図１５において、加熱コイル１００を構成する各サブコイル１０１，１０２に流れる高周波電流をそれぞれＩａ１，Ｉａ２で示す。サブコイル１０１，１０２は直列に接続されているので、これらの高周波電流の大きさはＩｄに等しい（Ｉａ１＝Ｉａ２＝Ｉｄ）。なお、第３のアーム４０３が非動作状態に維持されているので、各サブコイル１０３，１０４には高周波電流は流れない。
【０１０７】
本発明に係る駆動部４０を上記説明したように構成したので、周辺コイルのサブコイル１０３より小さい鍋ＰをＩＨ加熱部１０の上方に載置したとき、制御部５０は、第３のアーム４０３を非動作状態に維持する単独駆動モードにおいて、第１および第２のアーム４０１，４０２を制御することにより、複雑で高価な切り替え回路を必要とせず、高周波電流をサブコイル１０１，１０２に供給することができる。さらに、制御信号Ｓ１〜Ｓ６の組合せを制御することで、切り替え回路を必要とせず、容易に単独駆動モードの回路構成を実現できる。また小鍋Ｐが載置されない周辺コイルに高周波電流を流さないようにしたので、無駄な電力が発生するのを抑制し、効率のよい駆動ができるとともに、周辺コイルから磁束が漏れるのを防止することができる。さらに、駆動回路の回路損失が低減できるので、冷却構造の小型化が可能となる。
【０１０８】
なお、図１２および図１３では、トッププレート３上に置かれた鍋Ｐが小鍋であるときに、コイル１０１，１０２にのみ高周波電流が流れるように、駆動回路４０ａが単独で動作する単独駆動モードについて説明したが、調理モードによっては、より大きなサイズの鍋Ｐにおいて、鍋底周辺を重点的に加熱したい場合、周辺の加熱をコイル１０３，１０４のみに高周波電流が流れるように、駆動回路４０ｂを単独で駆動するようにしてもよい。この場合、制御部５０は、第２のアーム４０２を非動作状態に維持し、第１および第３のアーム４０１，４０３を制御することにより、鍋底の周辺部分を重点的に加熱することができる。すなわち本願に係る単独駆動モードとは、中央コイルのみに高周波電流を供給するように駆動部４０を制御する方法のみならず、周辺コイルのみに高周波電流を供給するように駆動部４０を制御する方法をも含む。
【０１０９】
なお、本発明に係る実施形態において、被加熱体である鍋Ｐは、いわゆる「鍋」であってもよいし、「フライパン」であってもよく、誘導加熱可能な構成材料からなる被加熱体であれば、同様の効果を得ることができる。
【０１１０】
実施の形態２．
図７、図１０、図１６〜図１７を参照しながら、本発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態２について以下詳細に説明する。実施の形態２に係る誘導加熱調理器１は、中央コイルと周辺コイルの捲回方向が、実施の形態１では同一方向であったのに対し、実施の形態２では互いに対して逆方向とした点を除き、実施の形態１に係る誘導加熱調理器１と同様の構成を有するので、重複する点については説明を省略する。 
【０１１１】
図１６（ａ）および（ｂ）は、実施の形態２に係る加熱コイル１００の例示的な構成を示す、図２（ｂ）と同様の平面図であって、この加熱コイル１００は、線状導体（リッツ線等）を巻き回してなるサブコイルが、同心円状に複数個配置されて構成されている。
【０１１２】
各サブコイル１０１〜１０４の線状導体は、半径方向の内側から外側に向かって捲回されている点については共通しているが、図１６（ａ）の破線矢印で示すように、中央コイル（サブコイル１０１，１０２）の線状導体が時計回りに捲回され、周辺コイル（サブコイル１０３，１０４）の線状導体が反時計回りに捲回されている点が異なる。すなわち、実施の形態２の中央コイルと周辺コイルを構成する線状導体は、互いに異なる方向に捲回されている。同一の参照符号は、同一の機能を有する構成部品を示す。
【０１１３】
ここで再び図７を参照して、図１６（ａ）に示すように構成された加熱コイル１００を用いて、被加熱体である鍋Ｐを加熱する場合の高周波電流の向きについて説明する。まず、上記説明した並列駆動モードについて検討する。
【０１１４】
並列駆動モードにおいて、図７に示す各サブコイル１０１〜１０４の巻き始めを示す点に着目すると、１周期Ｔ内のある位相において、高周波電流Ｉａは、第１のアーム４０１から共振コンデンサ８０ａを経由して、サブコイル１０１，１０２の巻き始めに流れ込み、第２のアーム４０２に流れる（図１６（ｂ）において、Ｉａ１→Ｉａ２）。この位相において、高周波電流Ｉｂは、第１のアーム４０１から共振コンデンサ８０ｂを経由して、コイル１０３，１０４の巻き始めから流れ込み、第３のアーム４０３に流れる（図１６（ｂ）において、Ｉｂ１→Ｉｂ２）。なお、１周期Ｔ内の別の位相においては、各サブコイル１０１〜１０４に供給される高周波電流の向きは入れ替わる。
【０１１５】
図１６（ｂ）において、加熱コイル１００を構成する各サブコイル１０１〜１０４に流れる高周波電流をそれぞれＩａ１，Ｉａ２，Ｉｂ１，Ｉｂ２で示す。サブコイル１０１，１０２、およびサブコイル１０３，１０４は直列に接続されているので、これらの高周波電流の大きさはＩａ，Ｉｂに等しい（Ｉａ１＝Ｉａ２＝Ｉａ，Ｉｂ１＝Ｉｂ２＝Ｉｂ）。
【０１１６】
上述のように、サブコイル１０１，１０２の巻線が時計回りに捲回され、サブコイル１０３，１０４の巻線が反時計回りに捲回されているため、図１６（ｂ）に示すように、ある位相におけるサブコイル１０１，１０２に流れる高周波電流Ｉａ１，Ｉａ２は、時計方向に流れる一方、サブコイル１０３，１０４に流れる高周波電流Ｉｂ１，Ｉｂ２は、反時計方向に流れる。
【０１１７】
すなわち実施の形態２に係る加熱コイル１００の中央コイル（サブコイル１０１，１０２）と周辺コイル（サブコイル１０３，１０４）に流れる高周波電流は、並列駆動モードでは互いに逆方向に流れるので、サブコイル１０２とサブコイル１０３が近接する領域における磁束が互いに打ち消し合い、磁界が弱められ、鍋Ｐを均一に加熱する効果がある。したがって、実施の形態２に係る加熱コイル１００を用いて、鍋Ｐを並列駆動モードで加熱すると、鍋Ｐを均一に加熱し、調理性能を向上させるという効果が得られる。
【０１１８】
次に、ここで再び図１０を参照して、図１６（ａ）に示すように構成された加熱コイル１００を用いて、被加熱体である鍋Ｐを加熱する場合の高周波電流の向きについて、上記説明した直列駆動モードについて検討する。
【０１１９】
直列駆動モードにおいて、図１０に示す各サブコイル１０１〜１０４の巻き始めを示す点に着目すると、１周期Ｔ内のある位相において、高周波電流Ｉｃは、第２のアーム４０２からサブコイル１０２の巻き終わりに流れ込み、サブコイル１０２の巻き始めからサブコイル１０１の巻き終わりへ、さらにサブコイル１０１の巻き始めを経由して共振コンデンサ８０ａに流れる。上記のように、直列駆動モードにおいては、第１のアーム４０１は非導通状態にあるので、高周波電流Ｉｃは、第１のアーム４０１の中点を介して、共振コンデンサ８０ｂに流れ、さらにサブコイル１０３の巻き始めに流れ込み、サブコイル１０３の巻き終わりからサブコイル１０４の巻き始めに流れ、サブコイル１０４巻き終わりを経由して第３のアーム４０３に流れる。なお、１周期Ｔ内の別の位相においては、各サブコイル１０１〜１０４に供給される高周波電流の向きは入れ替わる。
【０１２０】
図１７は、実施の形態２に係る図１６（ａ）に示す加熱コイル１００を用いて、直列駆動モードで鍋Ｐを加熱したときに各サブコイル１０１〜１０４に流れる高周波電流の向きを示す平面図である。図１７において、加熱コイル１００を構成する各サブコイル１０１〜１０４に流れる高周波電流をそれぞれＩａ１，Ｉａ２，Ｉｂ１，Ｉｂ２で示す。各サブコイル１０１〜１０４は直列に接続されているので、これらの高周波電流の大きさはＩｃに等しい（Ｉａ１＝Ｉａ２＝Ｉｂ１＝Ｉｂ２＝Ｉｃ）。
【０１２１】
上述のように、サブコイル１０１，１０２の巻線が時計回りに捲回され、サブコイル１０３，１０４の巻線が反時計回りに捲回されているため、図１７に示すように、ある位相におけるサブコイル１０１，１０２に流れる高周波電流Ｉａ１、Ｉａ２、すなわちＩｃとして巻線の捲回方向に沿って反時計方向に流れ、続いてサブコイル１０３，１０４に反時計方向の電流Ｉｂ１，Ｉｂ２、すなわちＩｃとして流れる。つまり図１７において、高周波電流Ｉｃは、Ｉａ２→Ｉａ１→Ｉｂ１→Ｉｂ２のように流れる。
【０１２２】
図１７に示すように、実施の形態２の直列駆動モードにおいて、各サブコイル１０１〜１０４に供給される高周波電流の向きは同一であるため、各サブコイルが互いに近接する領域において磁束を強め合い、鍋Ｐを加熱する効率を向上させることができ、ひいては駆動部４０の回路損失を低減するとともに、駆動部４０を冷却するための冷却構造（たとえば冷却ファンやヒートシンク）を小型化することができる。したがって、磁性材料および非磁性材料の複合材料からなる鍋Ｐを強い磁界で加熱でき、調理性能を向上させることができる。なお鍋Ｐが単一の金属材料で構成されている場合であっても、強い磁界で加熱したい場合は、制御部５０は、直列駆動モードで鍋Ｐを加熱するように加熱部４０を制御してもよい。
【０１２３】
さらに制御部５０は、制御信号Ｓ１〜Ｓ６の組合せを制御することで、切り替え回路を必要とせず、容易に駆動モードに対応した回路構成を実現できる。また、本発明に係る実施の形態２において、被加熱体である鍋Ｐは、いわゆる「鍋」であってもよいし、「フライパン」であってもよく、誘導加熱可能な構成材料からなる被加熱体であれば、同様の効果を得ることができる。
【０１２４】
なお、実施の形態２において、被加熱体として載置された鍋Ｐが小鍋であるとき、図１６（ａ)に示すように構成された加熱コイル１００を用いて、鍋Ｐを単独駆動モードで加熱する場合は、実施の形態１と同一の動作および効果が得られるのでここでは詳細説明は省略する。
【０１２５】
実施の形態３．
図１６〜図１８を参照しながら、本発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態３について以下詳細に説明する。図１８は、実施の形態３に係る駆動部４０の回路構成を示す、図１０と同様の電気回路図である。すなわち図１８に示す駆動部４０は、図１０におけるサブコイル１０３，１０４の巻き始めの位置、およびサブコイル１０３、１０４の位置が入れ替わっている点以外は図１０と同様のものであり、同一の参照符号は、同一の機能を有する構成部品を示す。
【０１２６】
以下、図１６（ｃ）で示す加熱コイル１００を図１８に示すように回路に接続して、上記説明した並列駆動モードで鍋Ｐを加熱する場合について検討する。加熱コイル１００に示すサブコイル１０１〜１０４の巻線と図１８に示す回路の接続や高周波電流の大きさの調整方法等については、上記した並列駆動モードと同じであり、でここでは説明を割愛する。
【０１２７】
ここで図１８に示すサブコイル１０１〜１０４の巻き始めを示す点に着目すると、１周期Ｔ内のある位相において、高周波電流Ｉａ（図示せず）は、図７に示した高周波電流Ｉａと同様に、第１のアーム４０１から共振コンデンサ８０ａを経由して、サブコイル１０１，１０２の巻き始めに流れ込み、第２のアーム４０２に流れる（（図１６（ｂ）においてＩａ１→Ｉａ２）。この位相において、高周波電流Ｉｂ（図示せず）は、図７に示した高周波電流Ｉｂと同様に、第１のアーム４０１から共振コンデンサ８０ｂを経由して、サブコイル１０４、１０３の巻き終りに流れ込み、第３のアーム４０３に流れる（図１６（ｂ）においてＩｂ２→Ｉｂ１）。なお、１周期Ｔ内の別の位相においては、各サブコイル１０１〜１０４に供給される高周波電流の向きは入れ替わる。
【０１２８】
このときサブコイル１０１〜１０４に流れる高周波電流の向きを図１６（ｂ）の矢印で示す。図１６（ｂ）において、加熱コイル１００を構成する各サブコイル１０１〜１０４に流れる高周波電流をそれぞれＩａ１，Ｉａ２，Ｉｂ１，Ｉｂ２で示す。サブコイル１０１，１０２、およびサブコイル１０３，１０４は直列に接続されているので、これらの高周波電流の大きさはＩａ，Ｉｂに等しい（Ｉａ１＝Ｉａ２＝Ｉａ，Ｉｂ１＝Ｉｂ２＝Ｉｂ）。
【０１２９】
上述のように高周波電流が流れることで、図１６（ｃ）におけるサブコイル１０１〜１０４の巻線が時計回りに捲回されているため、図１６（ｂ）に示すように、１周期Ｔ内のある位相におけるサブコイル１０１，１０２に流れる高周波電流Ｉａ１，Ｉａ２は、時計方向に流れる一方、サブコイル１０３，１０４に流れる高周波電流Ｉｂ１，Ｉｂ２は、反時計方向に流れる。
【０１３０】
すなわち実施の形態３に係る加熱コイル１００の中央コイル（サブコイル１０１，１０２）と周辺コイル（サブコイル１０３，１０４）に流れる高周波電流は、並列駆動モードにおいては、互いに逆方向に流れるので、サブコイル１０２とサブコイル１０３が互いに近接する領域において磁束が打ち消し合い、磁界が弱められ鍋Ｐを均一に加熱する効果がある。したがって、実施の形態３に係る加熱コイル１００を用いて、鍋Ｐを並列駆動モードで加熱すると、鍋Ｐを均一に加熱し、調理性能を向上させるという効果が得られる。
【０１３１】
さらに制御部５０により、制御信号Ｓ１〜Ｓ６の組合せを制御することで、図１８において切り替え回路を必要とせず、容易に並列駆動モードの回路構成を実現できる。
【０１３２】
次に、図１６（ｃ）に示す加熱コイル１００を図１８に示すように回路に接続して、上記説明した直列駆動モードで鍋Ｐを加熱する場合について検討する。図１６（ｃ）に示す各サブコイル１０１〜１０４の巻線は、各サブコイルの内側から巻き始め、たとえば時計回りに捲回されている（図２に示したものと同様の構成）。なお、捲回する方向は、各サブコイル１０１〜１０４がすべて同一方向に捲回されるならば、反時計回りに捲回されていてもよい。図１８は、実施の形態３に係る直列駆動モードで鍋Ｐを加熱する駆動部４０の回路構成を示すものである。同一の参照符号は、同一の機能を有する構成部品を示す。
【０１３３】
ここで図１８に示す各サブコイル１０１〜１０４の巻き始めを示す点に着目すると、１周期Ｔ内のある位相において、高周波電流Ｉｃは、第２のアーム４０２からサブコイル１０２の巻き終わりに流れ込み、サブコイル１０２の巻き始めからサブコイル１０１の巻き終わりへ、さらにサブコイル１０１の巻き始めを経由して共振コンデンサ８０ａに流れる。第１のアーム４０１は、制御部５０（図示せず）から出力される制御信号Ｓ１，Ｓ２がＬｏｗレベルのため非導通状態にあるので、高周波電流Ｉｃは、第１のアーム４０１の中点を介して、共振コンデンサ８０ｂに流れ、さらに、サブコイル１０４の巻き終わりに流れ込み、サブコイル１０４の巻き始めからサブコイル１０３の巻き終わりに流れ、サブコイル１０３の巻き始めを経由して第３のアーム４０３に流れる。ただし、逆位相においては、高周波電流Ｉｃは、第３のアーム４０３の高圧側の半導体スイッチング素子４０３ａから、第２のアーム４０２の低圧側の半導体スイッチング素子４０２ｂに流れることは言うまでもない。
【０１３４】
高周波電流Ｉｃの大きさは、図９に示したように、制御信号Ｓ３（Ｓ４）と制御信号Ｓ５（Ｓ６）との間の位相差θ３（＞０）により決定される。位相差θ３が大きいほど、サブコイル１０１〜１０４に流れる高周波電流は大きくなる。ここでは図示しないが、制御部５０は、ユーザが上面操作部５または前面操作部６を介して設定した火力が得られるように、位相差θ３を調整する。
【０１３５】
図１７は、実施の形態２に係る図１６（ｃ）に示す加熱コイル１００を用いて、実施の形態３による直列駆動モード（図１８）で鍋Ｐを加熱したときに各サブコイル１０１〜１０４に流れる高周波電流の向きを示す平面図である。サブコイル１０２の巻き終わりから流れ込んだ高周波電流Ｉａ２（＝Ｉｃ）は反時計方向に流れ、サブコイル１０１の巻き始めを経由して、Ｉｂ２（＝Ｉｃ）としてサブコイル１０４の巻き終わりに流れ込み、巻線の捲回方向に沿って流れ、続いてサブコイル１０３に反時計方向の電流Ｉｂ１（＝Ｉｃ）として流れる。つまり図１７において、高周波電流Ｉｃは、Ｉａ２→Ｉａ１→Ｉｂ２→Ｉｂ１のように流れる。したがって、実施の形態３に係る加熱コイル１００を用いて、直列駆動モードで鍋Ｐを加熱すると、各サブコイル１０１〜１０４には同一方向に高周波電流が流れる。
【０１３６】
図１７に示すように、実施の形態３の直列駆動モードにおいて、各サブコイル１０１〜１０４に供給される高周波電流の向きは同一であるため、各サブコイルが互いに近接する領域において磁束を強め合い、鍋Ｐを加熱する効率を向上させることができ、ひいては駆動部４０の回路損失を低減するとともに、駆動部４０を冷却するための冷却構造（たとえば冷却ファンやヒートシンク）を小型化することができる。したがって、磁性材料および非磁性材料の複合材料からなる鍋Ｐを強い磁界で加熱でき、調理性能を向上させることができる。なお鍋Ｐが単一の金属材料で構成されている場合であっても、強い磁界で加熱したい場合は、制御部５０は、直列駆動モードで鍋Ｐを加熱するように加熱部４０を制御してもよい。
【０１３７】
さらに制御部５０は、制御信号Ｓ１〜Ｓ６の組合せを制御することで、切り替え回路を必要とせず、容易に直列駆動モードの回路構成を実現できる。また、実施の形態３において小鍋Ｐが載置された場合でも、実施の形態１と同様の動作および効果が得られるので詳細な説明については割愛する。
【０１３８】
なお、本発明に係る実施の形態３において、被加熱体である鍋Ｐは、いわゆる「鍋」であってもよいし、「フライパン」であってもよく、誘導加熱可能な構成材料からなる被加熱体であれば、同様の効果を得ることができる。
【０１３９】
実施の形態４．
図８、図１１、および図１６〜図１８を参照しながら、本発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態４について以下詳細に説明する。実施の形態４に係る誘導加熱調理器１は、中央コイルと周辺コイルの捲回方向が、実施の形態３では同一方向であったのに対し、実施の形態４では互いに対して逆方向とした点が異なる。すなわち、実施の形態４に係る中央コイルと周辺コイルを構成する線状導体は、互いに異なる方向に捲回されている点を除き、実施の形態３に係る誘導加熱調理器１と同様の構成を有するので、重複する点については説明を省略する。
【０１４０】
図１８は、実施の形態３に係る駆動部４０の回路構成を示す、図１０と同様の電気回路図である。すなわち図１８に示す駆動部４０は、図１０におけるサブコイル１０３，１０４の巻き始めの位置、およびサブコイル１０３、１０４の位置が入れ替わっている点以外は図１０と同様のものであり、同一の参照符号は、同一の機能を有する構成部品を示す。
【０１４１】
以下、図１６（ａ）で示す加熱コイル１００を図１８に示すように回路に接続して、上記説明した並列駆動モードで鍋Ｐを加熱する場合について検討する。加熱コイル１００に示すサブコイル１０１〜１０４の巻線と図１８に示す回路の接続や高周波電流の大きさの調整方法等については、上記した並列駆動モードと同じであり、でここでは説明を割愛する。
【０１４２】
ここで図１８に示すサブコイル１０１〜１０４の巻き始めを示す点に着目すると、１周期Ｔ内のある位相において、高周波電流Ｉａ（図示せず）は、図７に示した高周波電流Ｉａと同様に、第１のアーム４０１から共振コンデンサ８０ａを経由して、サブコイル１０１，１０２の巻き始めに流れ込み、第２のアーム４０２に流れる（図８においてＩａ１→Ｉａ２）。この位相において、高周波電流Ｉｂ（図示せず）は、図７に示した高周波電流Ｉｂと同様に、第１のアーム４０１から共振コンデンサ８０ｂを経由して、サブコイル１０４、１０３の巻き終りに流れ込み、第３のアーム４０３に流れる（図８においてＩｂ２→Ｉｂ１）。なお、１周期Ｔ内の別の位相においては、各サブコイル１０１〜１０４に供給される高周波電流の向きは入れ替わる。
【０１４３】
このときサブコイル１０１〜１０４に流れる高周波電流の向きを図８の矢印で示す。図８において、加熱コイル１００を構成する各サブコイル１０１〜１０４に流れる高周波電流をそれぞれＩａ１，Ｉａ２，Ｉｂ１，Ｉｂ２で示す。サブコイル１０１，１０２、およびサブコイル１０３，１０４は直列に接続されているので、これらの高周波電流の大きさはＩａ，Ｉｂに等しい（Ｉａ１＝Ｉａ２＝Ｉａ，Ｉｂ１＝Ｉｂ２＝Ｉｂ）。
【０１４４】
上述のように高周波電流が流れることで、図１６（ａ）におけるサブコイル１０１，１０２の巻線が時計回りに捲回され、サブコイル１０３，１０４の巻線が反時計回りに捲回されているため、図８に示すように、１周囲Ｔ内のある位相におけるサブコイル１０１，１０２に流れる高周波電流Ｉａ１，Ｉａ２、および１０３，１０４に流れる高周波電流Ｉｂ１，Ｉｂ２は、時計方向、つまり同一方向に流れる。
【０１４５】
すなわち実施の形態４に係る加熱コイル１００の中央コイル（サブコイル１０１，１０２）と周辺コイル（サブコイル１０３，１０４）に流れる高周波電流は、並列駆動モードにおいては、互いに同一方向に流れるので、サブコイル１０２と１０３が互いに近接する領域において磁束を強め合い、鍋Ｐを加熱する効率を向上させることができ、ひいては駆動部４０の回路損失を低減するとともに、駆動部４０を冷却するための冷却構造（たとえば冷却ファンやヒートシンク）を小型化することができる。したがって、磁性材料および非磁性材料の複合材料からなる鍋Ｐを強い磁界で加熱でき、調理性能を向上させるという効果が得られる。
【０１４６】
さらに制御部５０により、制御信号Ｓ１〜Ｓ６の組合せを制御することで、図１８において切り替え回路を必要とせず、容易に並列駆動モードの回路構成を実現できる。
【０１４７】
次に、図１６（ａ）に示す加熱コイル１００を図１８に示すように回路に接続して、上記説明した直列駆動モードで鍋Ｐを加熱する場合について検討する。図１６（ａ）の破線矢印で示すように、中央コイル（サブコイル１０１〜１０２）の線状導体、いわゆる巻線は、各サブコイルの内側から巻き始め、例えば時計回りに捲回され、一方、周辺コイル（サブコイル１０３〜１０４）の巻線は反時計回りに捲回されている。
【０１４８】
図１８は、実施の形態４に係る直列駆動モードで鍋Ｐを加熱する駆動部４０の回路構成を示すものである。同一の参照符号は、同一の機能を有する構成部品を示す。
【０１４９】
ここで、図１８に示す各サブコイル１０１〜１０４の巻き始めを示す点に着目すると、直列駆動モードにおける１周期Ｔ内のある位相において、高周波電流Ｉｃは、第２のアーム４０２からサブコイル１０２の巻き終わりに流れ込み、サブコイル１０２の巻き始めからサブコイル１０１の巻き終わりへ、さらにサブコイル１０１の巻き始めを経由して共振コンデンサ８０ａに流れる。上記のしたように、直列駆動モードにおいては、第１のアーム４０１は、制御部５０（図示せず）から出力される制御信号Ｓ１，Ｓ２がＬｏｗレベルのため非導通状態にあるので、高周波電流Ｉｃは、第１のアーム４０１の中点を介して、共振コンデンサ８０ｂに流れ、さらに、サブコイル１０４の巻き終わりに流れ込み、サブコイル１０４の巻き始めからサブコイル１０３の巻き終わりに流れ、サブコイル１０３の巻き始めを経由して第３のアーム４０３に流れる。なお、１周期Ｔ内の別の位相においては、各サブコイル１０１〜１０４に供給される高周波電流の向きは入れ替わることは言うまでもない。
【０１５０】
また、高周波電流Ｉｃの大きさは、図９に示したように、制御信号Ｓ３（Ｓ４）と制御信号Ｓ５（Ｓ６）との間の位相差θ３（＞０）により決定される。位相差θ３が大きいほど、サブコイル１０１〜１０４に流れる高周波電流は大きくなる。ここでは図示しないが、制御部５０は、ユーザが上面操作部５または前面操作部６を介して設定した火力が得られるように、位相差θ３を調整する。
【０１５１】
図１１は、実施の形態２に係る図１６（ａ）に示す加熱コイル１００を用いて、実施の形態４による直列駆動モードで鍋Ｐを加熱した時に、各サブコイル１０１〜１０４に流れる高周波電流の向きを示す平面図である。サブコイル１０２の巻き終わりから流れ込んだ高周波電流Ｉａ２（＝Ｉｃ）は反時計方向に流れ、Ｉａ１（＝Ｉｃ）としてサブコイル１０１の巻き始めを経由して流れ、さらにＩｂ２（＝Ｉｃ）としてサブコイル１０４の巻き終わりに流れ込み、巻線の捲回方向と逆の方向、すなわち時計方向に流れ、続いてサブコイル１０３に時計方向の電流Ｉｂ１（＝Ｉｃ）として流れる。つまり、図１１において、高周波電流Ｉｃは、Ｉａ２→Ｉａ１→Ｉｂ２→Ｉｂ１のように流れる。
【０１５２】
したがって、実施の形態４に係る加熱コイル１００を用いて、直列駆動モードで鍋Ｐを加熱すると、高周波電流Ｉｃは、サブコイル１０１〜１０４を連続的に流れるが、中央コイル（サブコイル１０１，１０２）と周辺コイル（サブコイル１０３，１０４）に流れる高周波電流Ｉｃは、直列駆動モードでは互いに逆方向に流れるので、サブコイル１０２とサブコイル１０３の近接する領域における磁束が互いに打ち消し合い、磁界が弱められ鍋Ｐを均一に加熱する効果がある。したがって、実施の形態４に係る加熱コイル１００を用いて、鍋Ｐを直列駆動モードで加熱すると、鍋Ｐを均一に加熱し、調理性能を向上させるという効果が得られる。
【０１５３】
さらに制御部５０により、制御信号Ｓ１〜Ｓ６の組合せを制御することで、図１８において切り替え回路を必要とせず、容易に直列駆動モードの回路構成を実現できる。また、実施の形態４において、小鍋Ｐが載置された場合でも、実施の形態１における単独駆動モードと同様の動作および効果が得られるので、詳細な説明については割愛する。
【０１５４】
なお、本発明に係る実施の形態４において、被加熱体である鍋Ｐは、いわゆる「鍋」であってもよいし、「フライパン」であってもよく、誘導加熱可能な構成材料からなる被加熱体であれば、同様の効果を得ることができる。
【０１５５】
実施の形態５．
図１９および図２０を参照しながら、本発明に係る誘導加熱調理器１の実施の形態５について以下詳細に説明する。実施の形態５においては、上記説明した誘導加熱調理器１の並列駆動モード、直列駆動モード、および単独駆動モードのうちのいずれか１つの駆動モードを選択（切替）する方法、すなわち本発明に係る誘導加熱調理器１の制御方法について説明する。よって実施の形態５に係る誘導加熱調理器１は、実施の形態１〜４のものと同様の構成を有するので、重複する点については説明を省略する。同一の参照符号は、同一の機能を有する構成部品を示す。
【０１５６】
図１９は、本発明に係る誘導加熱調理器１の制御方法を示すフローチャートである。図２０（ａ）は、磁性材料および非磁性材料を組み合わせて構成された複合材料からなる鍋Ｐの平面図であり、図２０（ｂ）は、図２０（ａ）のＢ−Ｂ’線から見たＩＨ加熱部１０の断面図であって、駆動部４０、制御部５０、および加熱コイル１００（各サブコイル１０１〜１０４）等の回路構成を示すものである。
【０１５７】
図２０（ａ）に示す鍋Ｐは、磁性材料からなる中央部Ｐ１、非磁性材料からなる周縁部Ｐ２、およびそれ以外の鍋肌部Ｐ３から構成されている。鍋肌部Ｐ３は、鍋Ｐ全体の重量を軽減するためにアルミニウム等の非磁性材料から構成されるものであってもよい。鍋Ｐは、図２０（ｂ）に示すように、中央部Ｐ１が中央コイル（サブコイル１０１，１０２）に対向し、周縁部Ｐ２が周辺コイル（サブコイル１０３，１０４）に実質的に対向するようにトッププレート３上に載置されるものであってもよい。なお図２０（ａ）においては、中央部Ｐ１および周縁部Ｐ２は、鍋Ｐの中心に配置された円板状部品およびリング状部品として図示されているが、鍋Ｐは、一定のパターンで磁性材料および非磁性材料を混在させて構成したものであってもよい（以下、「特殊鍋」ともいう。）。
【０１５８】
図１９のフローチャートを参照して、制御部５０および駆動部４０の動作について以下説明する。図１９における各判定ステップは、各サブコイル１０１〜１０４に高周波電流を供給する前において、いわゆる負荷検知の一連の判定処理の中で行うことが望ましい。なお図１９では、制御部５０がトッププレート３上に載置された被加熱体を誘導加熱できるか否かの判定するステップを省略しており、ステップＳＴ０１以降の各ステップは、被加熱体が誘導加熱可能であることを前提とするものである。
【０１５９】
まず制御部５０は、鍋Ｐが中央コイルの上方に載置されているか否かの判断を行う。ここでは制御部５０は、第１の検知手段６０ａにより検出されたサブコイル１０１，１０２（中央コイル）の電気的特性（ステップＳＴ０１）と、あらかじめ設定された判定値とを比較し、鍋Ｐの有無を判定する（ステップＳＴ０２）。制御部５０は、鍋Ｐが中央コイルの上方に載置されていないと判断した場合（ＮＯの場合）、駆動部４０の第１〜第３のアームのすべての半導体スイッチング素子をオフ状態とする制御信号Ｓ１〜Ｓ６を供給し、駆動部４０の駆動を停止する（ステップＳＴ１５）。
【０１６０】
制御部５０は、鍋Ｐが中央コイルの上方に載置されていると判断した場合（ステップＳＴ０２のＹＥＳの場合）、ステップＳＴ０３で第２の検知手段６０ｂにより検出されたサブコイル１０３，１０４（周辺コイル）の電気的特性と、あらかじめ設定された判定値とを比較し、鍋Ｐの有無を判定する（ステップＳＴ０４）。制御部５０は、鍋Ｐが周辺コイルの上方に載置されていないと判断した場合（ＮＯの場合）、すなわち鍋Ｐが小鍋であると判断した場合、駆動部４０の第３のアームの半導体スイッチング素子４０３ａ，４０３ｂをオフ状態とする制御信号Ｓ５，Ｓ６を供給して、周辺コイルのための第２の駆動回路４０ｂを停止し（ステップＳＴ１２）、単独駆動モードで、中央コイル（小鍋Ｐ）のための第１の駆動回路４０ａのみを駆動するように制御する（ステップＳＴ１３）。
【０１６１】
一方、制御部５０は、鍋Ｐが周辺コイルの上方にも載置されていると判断した場合（ステップＳＴ０４のＹＥＳの場合）、第１の検知手段６０ａが中央コイルに対向する鍋Ｐの部分の構成材料（鉄またはアルミニウム等）を共振周波数として検知し、これに応じた中央コイルの駆動周波数を暫定的に特定し（ステップＳＴ０５）、同様に、第２の検知手段６０ｂが周辺コイルに対向する鍋Ｐの部分の構成材料を共振周波数として検知し、これに応じた周辺コイルの駆動周波数を暫定的に特定する（ステップＳＴ０６）。
【０１６２】
鍋Ｐが図２０（ａ）に示すような特殊鍋でなく、均一な金属材料で構成されている場合、制御部５０は、第１および第２の検知手段６０ａ，６０ｂが検知する共振周波数が実質的に一致するため、中央コイルおよび周辺コイルを同一の駆動周波数で駆動可能であると判断する（ステップＳＴ０７のＹＥＳの場合）。この場合、制御部５０は、並列駆動モードで、同一の駆動周波数を有する制御信号Ｓ１〜Ｓ６を用いて、中央コイルおよび周辺コイルを駆動するように駆動部４０を制御する（ステップＳＴ１４）。
【０１６３】
一方、鍋Ｐが図２０（ａ）のような特殊鍋であるとき、すなわち第１の検知手段６０ａが検知する磁性材料からなる中央部Ｐ１の共振周波数と、第２の検知手段６０ｂが検知する非磁性材料からなる周縁部Ｐ２の共振周波数とが大きく異なるとき、すなわち中央部Ｐ１の共振周波数と周縁部Ｐ２の共振周波数との差が所定の差分閾値より大きいと判断したとき、制御部５０は、中央コイルおよび周辺コイルを同一の駆動周波数で駆動可能でないと判断する（ステップＳＴ０７のＮＯの場合）。この場合、制御部５０は、直列駆動モードに切り替え、駆動部４０の第１のアームの半導体スイッチング素子４０１ａ，４０１ｂをオフ状態とする制御信号Ｓ１，Ｓ２を供給し、制御信号Ｓ３〜Ｓ６による直列駆動モードで動作するように駆動部４０を制御する（ステップＳＴ０８）。このとき各サブコイル１０１〜１０４が直列接続されており、検知手段６０は、鍋Ｐに対して１つの連続した加熱コイル全体としての電気的特性（中央部Ｐ１、周縁部Ｐ２、および鍋肌部Ｐ３の合成された電気的特性）を検出する（ステップＳＴ０９）。さらに検知手段６０は、合成された電気的特性に基づいて、加熱コイル全体と鍋Ｐからなる合成共振周波数を検知し、制御部５０は、これに応じた駆動周波数を決定し（ステップＳＴ１０）、直列駆動モードで、同一の駆動周波数を有する制御信号Ｓ３〜Ｓ６を用いて、中央コイルおよび周辺コイルを駆動するように駆動部４０を制御する（ステップＳＴ１１）。
なお、上記説明では、駆動モードの選択は主に共振周波数により行う具体例について示したが、上述のように、電源部３０に流れる電流、中央コイルおよび周辺コイルのそれぞれに流れる高周波電流およびこれに印加される電圧、ならびに共振コンデンサ８０に印加される電圧などの電気的特性に基づいて検知される負荷特性から、鍋の部分の負荷特性の違いが識別できる情報に基づいて、駆動モードを選択してもよい。
【０１６４】
以上の説明では、被加熱体である鍋Ｐは、いわゆる「鍋」であっても、「フライパン」であっても、誘導加熱調理器対応の被加熱体であれば、同様の効果を得られる。
【０１６５】
以上のように本発明に係る誘導加熱調理器１によれば、被加熱体が特殊鍋である場合のようにサブコイル１０１〜１０４を同一周波数で駆動することが不適当な特殊鍋の場合、直列駆動モードで単一の駆動周波数を有する制御信号Ｓ３〜Ｓ６を用いて駆動部４０を制御することができ、誘導加熱調理器１の簡便な制御方法を実現することができる。また、サブコイル１０１〜１０４を直列に接続する直列駆動モードに容易に切り替えることで、各サブコイルに供給される高周波電流のアンバランスが解消され、鍋の加熱ムラを改善することができるので、調理性能が向上する。さらに、中央コイルおよび周辺コイルを単一の周波数で駆動するため、周波数の違いによる干渉音の発生を防ぐことができる。
【符号の説明】
【０１６６】
１…誘導加熱調理器、２…筐体、３…トッププレート、４…グリル部、５…上面操作部、６…前面操作部、７…表示部、８…吸排気口、９…ＩＨ加熱部、１０…ＩＨ加熱部、１１…ラジエント加熱部、１００…加熱コイル、１０１〜１０４…サブコイル、３０…電源部、３１…交流電源、３２…ダイオードブリッジ、３３…平滑回路、４０…駆動部（駆動回路）、４０１〜４０３…半導体スイッチング素子のアーム、４０１ａ〜４０３ａ，４０１ｂ〜４０３ｂ…半導体スイッチング素子、５０…制御部、６０…検知手段、７０…共振負荷回路、８０…共振コンデンサ、Ｓ１〜Ｓ６…制御信号、Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ…高周波電流、Ｐ…被加熱物（鍋）、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…特殊鍋の部分。
【要約】
本発明に係る誘導加熱調理器は、被加熱体が載置されるトッププレートと、平面状に捲回された中央コイルと、中央コイルの周辺に配設された周辺コイルと、中央コイルおよび周辺コイルに高周波電流を供給する駆動部と、駆動部の両端に直流電圧を印加する電源部と、トッププレートを介して中央コイルおよび周辺コイルの上方に載置された被加熱体の部分の負荷特性を検知する検知手段と、検知された被加熱体の部分の負荷特性に基づいて、ａ）中央コイルおよび周辺コイルが電源部の直流電圧の両端に並列に接続された状態で駆動部を駆動する並列駆動モード、ｂ）中央コイルおよび周辺コイルが電源部の直流電圧の両端に直列に接続された状態で駆動部を駆動する直列駆動モード、またはｃ）中央コイルおよび周辺コイルのいずれか一方が電源部の直流電圧の両端に接続された状態で駆動部を駆動する単独駆動モードのうちの１の駆動モードで駆動部を制御する制御部とを備える。【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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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２０】
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