(57)【要約】  本発明の誘導加熱装置は、複数の加熱コイルのそれぞれの電力供給開始時において、加熱コイルに供給する電力を予め設定された最小値から徐々に増加させて定常電力値となるようにソフトスタート制御を行い、加熱コイルに供給される電力が定常電力値に到達した後、加熱コイルへの電力供給終了時まで定常電力値の供給を維持するようにインバータ回路を制御するとともに、定常電力値が加熱コイルに供給される平均電力値より大きくなるよう設定されている。
2013061595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を誘導加熱するための複数の加熱コイルと、
前記複数の加熱コイルに電力を供給するインバータ回路と、
前記インバータ回路を駆動制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記インバータ回路からそれぞれの加熱コイルに交互に電力を供給することにより被加熱物を誘導加熱する誘導加熱装置であって、
前記制御部は、それぞれの加熱コイルへの電力供給開始の起動時において、前記加熱コイルに供給する電力を予め設定された最小値から徐々に増加させて定常電力値となるようにソフトスタート制御を行い、前記加熱コイルに供給される電力が前記定常電力値に到達した後、前記加熱コイルへの電力供給終了時まで前記定常電力値の供給を維持するように前記インバータ回路を制御するとともに、前記定常電力値が前記加熱コイルに供給される平均電力値より大きくなるよう設定された誘導加熱装置。
【請求項２】
前記制御部は、定常電力値を変更することにより、前記加熱コイルに供給される平均電力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３】
前記制御部は、ソフトスタート制御の期間における電力供給終了時を変更することにより、前記加熱コイルに供給される平均電力を制御するよう構成された請求項１または２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記制御部は、ソフトスタート制御の期間において前記加熱コイルに供給される電力量と、定常電力を供給する期間において前記加熱コイルに供給される電力量と、前記加熱コイルのそれぞれに電力を供給する動作が一巡する時間とを把握することにより、前記加熱コイルに供給される平均電力を算出するよう構成された請求項１乃至３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
電源から前記インバータ回路に供給される電流を測定する電流測定部（４９）と、
前記インバータ回路の動作状態の時間を測定する計時部（５０）とを備え、
前記制御部は、前記電流測定部の出力値に基づいて前記インバータ回路への供給電力を算出し、前記計時部で計測された時間に基づいて前記インバータ回路へ供給された電力量と、前記加熱コイルのそれぞれに電力を供給する動作が一巡する時間とを把握する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】
電源からインバータ回路に供給される電流を測定する電流測定部と、
前記電源の電圧が零レベルとなる点を検出するゼロクロス検知部と、
前記インバータ回路へ供給された電力を算出する電力算出部とを備え、
前記電力算出部は、前記ゼロクロス検知部からの検出信号の周波数に同期して前記電流測定部からの出力信号を読み取り、ゼロクロス信号を前記制御部に出力するよう構成されており、
前記制御部は、ゼロクロス信号の発生時から次のゼロクロス信号の発生時までの期間における前記インバータ回路に入力された電力値および／または電力量を算出するよう構成された請求項４に記載の誘導加熱装置。
【請求項７】
電源の電圧が零レベルとなる点を検出するゼロクロス検知部と、
前記インバータ回路へ供給された電力を算出する電力算出部とを備え、
前記電力算出部は、前記ゼロクロス検知部からの検出信号の周波数に同期して前記電流測定部からの出力信号を読み取り、ゼロクロス信号を前記制御部に出力するよう構成されており、
前記制御部は、ゼロクロス信号の発生時から次のゼロクロス信号の発生時までの期間における前記インバータ回路に入力された電力値および／または電力量を算出するよう構成された請求項５に記載の誘導加熱装置。
【請求項８】
前記加熱コイルのそれぞれが略同心円状に配置されており、前記制御部は、径の小さい加熱コイルより径の大きい加熱コイルに供給する電力を大きくするよう構成された請求項１乃至７のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項９】
前記誘導加熱装置が調理機器であり、前記加熱コイルのそれぞれが略同心円状に配置されており、前記制御部は、調理シーケンスに基づいて径の小さい加熱コイルと径の大きい加熱コイルに供給する電力の比率を変化させるよう構成された請求項１乃至７のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項１０】
前記インバータ回路におけるスイッチング部が取り得る複数のオン時間において前記加熱コイルに供給される電力値が最小値となる最小オン時間を設定する最小オン時間設定部と、
前記スイッチング部のオン時間の変量を複数設定するオン時間変量設定部と、
電源から供給される入力電流を検知する電流検知部と、
前記入力電流の目標値に対応する値を設定する電流設定部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記スイッチング部の起動時において、前記最小オン時間設定部で設定された最小オン時間をオン時間の初期値として設定し、前記起動後において、前記電流設定部で設定された電流設定値の目標電力になるように、前記オン時間変量設定部で設定されたオン時間の変量により前記スイッチング部のオン時間を変動させており、
前記スイッチング部が取り得る複数のオン時間が、少なくとも前記最小オン時間を含む低供給電力側の第１のオン時間群と、前記第１のオン時間群に含まれるオン時間よりも長いオン時間を含み、前記目標電力となるオン時間を含む高供給電力側の第２のオン時間群と、に分類され、
前記第１のオン時間群に含まれるオン時間から前記第２のオン時間群に含まれるオン時間へと前記スイッチング部のオン時間が遷移するときのオン時間の変量は、前記第１のオン時間群内でのオン時間の変量および前記第２のオン時間群内でのオン時間の変量よりも大きく設定された請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項１１】
第１のオン時間群に含まれるオン時間を最小オン時間のみとする請求項１０に記載の誘導加熱装置。
【請求項１２】
少なくとも最小オン時間で動作するときには、前記スイッチング部に対して電圧が印加されている状態においてオフからオンに制御するよう構成されている請求項１０または１１に記載の誘導加熱装置。
【請求項１３】
電源のゼロクロス点近傍に前記スイッチング部の起動タイミングを設定するよう構成された請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱調理器やＩＨ炊飯器をはじめとする加熱コイルを用いて被加熱物を誘導加熱する装置であって、特に、誘導加熱装置の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の誘導加熱装置において、例えば２つの加熱コイルのそれぞれにインバータ回路を接続し、インバータ回路から加熱コイルへの高周波電流の供給を一定の周期でかつ任意の比率にてデューティ制御するものがある（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
この誘導加熱装置においては、２つのインバータ回路への瞬時の入力電力値を等しくするために、２つのインバータ回路への入力電力量が等しい場合には、２つのインバータ回路による加熱時間は１対１の比率でデューティ制御を行う。また、一方のインバータ回路への入力電力量を他方のインバータ回路への入力電力量に比べて大きくする場合に、一方のインバータ回路の加熱時間を長くする。以上のような制御動作により、２つの加熱コイルによる加熱電力を任意に設定することが可能な構成としていた。【０００４】
特許文献１には、加熱開始直後の起動に際して、加熱コイルに供給する電力を所定の電力まで徐々に増加させる通常のソフトスタートを行うことが開示されている。また、特許文献１には、デューティ制御により２つの加熱コイルを交互に加熱する場合、一方の加熱コイルの加熱を停止させた後に再起動する際には、立ち上がり時間を短縮することにより、２つのインバータ回路の動作切替時の平均入力電力の低下を防止することが記載されている。【０００５】
また、従来のソフトスタート機能を有する誘導加熱装置としては、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルにスイッチング手段を直列接続し、スイッチング手段を駆動制御手段により導通制御し、スイッチング手段の起動時においては複数の所定値を有し、所望の電力値まで時定数をもって変化させる誘導加熱装置が提供されている（例えば、特許文献２参照）。【０００６】
特許文献２に開示された誘導加熱装置は、負荷の特性に合わせてソフトスタート機能における起動時の電力値を可能な限り高くすることにより、インバータ回路の電力変換効率が低下する低出力電力での動作を抑制している。この特許文献２に開示された誘導加熱装置においては、インバータ回路の効率を上昇させるとともに、起動時の出力電力が高くしてソフトスタート期間を短くし、さらにインバータ回路の効率を上昇させている。【０００７】
また、従来の誘導加熱装置としての炊飯器においては、鍋を誘導加熱する第１の加熱コイルに第１のスイッチング手段を直列接続し、鍋を覆う蓋の内面側の金属板を誘導加熱する第２の加熱コイルに第２のスイッチング手段を直列接続した構成のものがある。このような炊飯器において、第１のスイッチング手段と第２のスイッチング手段を制御手段により、オンオフ制御し、第１のスイッチング手段の起動時と第２のスイッチング手段の起動時は異なる最小オン時間を有し、起動時のオン時間を初期値として設定する炊飯器が提案されている（例えば、特許文献３参照）。【０００８】
さらに、従来の誘導加熱装置としては、スイッチング手段のターンオン電圧に基づいて、スイッチング手段のオン時間を制御する誘導加熱調理器が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−１６６５７９号公報
【特許文献２】特開２００８−２０４８８４号公報
【特許文献３】特開２００５−１５２３０６号公報
【特許文献４】特開平１１−１１１４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来の誘導加熱装置において、ソフトスタートの立ち上がり時間を短縮するためには、インバータ回路を構成するスイッチング素子の駆動周波数やオンオフ比率の変化幅を大きく設定する必要がある。そのような設定を行った場合、インバータ回路の動作切替時に負荷変動が発生したとき、負荷変動を検知した後におけるインバータ回路への入力電力の低減、或いは停止を行うための期間、即ちスイッチング素子が駆動制御状態を変更するまでの期間、インバータ回路への入力電力が大きくなりスイッチング素子を駆動制御され続けてしまい、その期間においてインバータ回路への入力電力の増加量が大きくなるという問題が生じる。【００１１】
その結果、前記従来の誘導加熱装置においては、負荷の定数などで決まるインバータ回路の許容動作状態から逸脱した動作状態に遷移するおそれがあり、例えばスイッチング素子に高電圧が印加されることにより、スイッチング素子を破壊してしまうという重大な事故が発生する課題を有していた。【００１２】
また、ソフトスタートの立ち上がり時間が短い場合には、負荷変動を検知するための時間も短くなり、負荷変動を精度高く検知することができないという課題を有していた。【００１３】
また、ソフトスタートの立ち上がり時間を短縮すると、インバータ回路への入力電力の単位時間あたりの変化分ΔＷが大きくなる。この変化分ΔＷが大きいと、ソフトスタートの終盤部分において、インバータ回路への入力電力がソフトスタート後のインバータ回路への入力電力である定常値を一旦超過してから定常値に近づく現象、即ちオーバーシュートが発生しやすくなる。このような定常値以上の電力が瞬時的にインバータ回路へ入力されることに伴い、スイッチング素子に印加される電圧や、スイッチング素子に流れる電流が瞬時的に増加するため、インバータ回路に用いられるスイッチング素子の仕様を定常値以上に設定しておかなければならないという課題があった。【００１４】
さらに、スイッチング素子の駆動周波数を変化させることによってインバータ回路への入力電力を制御する場合、ソフトスタートの期間の周波数変動が急激であるとき、駆動周波数の単位時間あたりの変化分Δｆに起因した音が発生して、耳障りな音が生じる誘導加熱装置を提供してしまうという課題を有していた。【００１５】
インバータ回路の駆動期間中に入力された電力量をインバータ回路の動作期間と不動作期間を含む１周期の時間で除したものがインバータ回路への平均入力電力である。このため、２つのインバータ回路による加熱時間の比率が一定の場合、ソフトスタート制御期間が長いとインバータ回路の駆動期間におけるソフトスタート制御期間の割合が増加し、インバータ回路のへの入力電力と平均電力が乖離してしまうという課題があった。また、均一加熱を実現するために１周期の時間を短くした場合には、ソフトスタート制御期間の割合が更に増加して入力電力と平均電力の差が大きくなり、ソフトスタート制御時の入力電力がさらに無視できなくなっていた。【００１６】
また、従来の誘導加熱装置の構成では、インバータ回路の電力変換効率を高めるために、スイッチング手段の起動時のオン時間を長くして、ソフトスタートの動作期間を短縮する必要があった。【００１７】
このため、スイッチング手段の起動時に急激に加熱コイルへ過大な電流が流れ、加熱コイルと磁気結合した鍋などの被加熱物にも電流が急峻に誘導されて振動し、「コツッ」という鍋を叩いたような異常音を発生させてしまうという課題があった。【００１８】
上記のような異常音が発生するという課題は、スイッチング手段の起動時のオン時間を短くして起動時に加熱コイルへ流れる電流を小さくすることにより解決するが、インバータ回路の電力変換効率を低下させてしまうというジレンマに陥っていた。【００１９】
また、スイッチング手段のオン時間を短くし、スイッチング手段に電圧が印加されている状態でスイッチング手段をターンオンすると、スイッチング手段に過大な電流が流れて、大きな電磁ノイズが発生するとともに、スイッチング手段での損失による発熱の増大によりスイッチング手段が破壊してしまうという可能性があった。【００２０】
本発明は、前記従来の誘導加熱装置における各種課題を解決するものであり、ソフトスタート制御の立ち上がり時間を短縮しないように所定の時間を確保して入力電力を徐々に増加する制御を行うことにより、インバータ回路におけるスイッチング素子の破壊や異常音の発生を防止するとともに、２つのインバータ回路の動作切替時の平均入力電力の低下量を把握することにより、動作切替時での平均入力電力を予め設定された値に制御することができる誘導加熱装置を提供することを目的とする。【００２１】
本発明においては、起動時に異常音を発生させない構成とするとともに、電力変換効率を向上し、電磁ノイズの発生を抑制することができる誘導加熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
前記の従来の誘導加熱装置における課題を解決するために、本発明に係る誘導加熱装置は、
被加熱物を誘導加熱するための複数の加熱コイルと、
前記複数の加熱コイルに電力を供給するインバータ回路と、
前記インバータ回路を駆動制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記インバータ回路からそれぞれの加熱コイルに交互に電力を供給することにより被加熱物を誘導加熱する誘導加熱装置であって、
前記制御部は、それぞれの加熱コイルへの電力供給開始時において、前記加熱コイルに供給する電力を予め設定された最小値から徐々に増加させて定常電力値となるようにソフトスタート制御を行い、前記加熱コイルに供給される電力が前記定常電力値に到達した後、前記加熱コイルへの電力供給終了時まで前記定常電力値の供給を維持するように前記インバータ回路を制御するとともに、前記定常電力値が前記加熱コイルに供給される平均電力値より大きくなるよう設定されている。【００２３】
上記のように構成された本発明に係る誘導加熱装置は、供給される平均電力以上に定常電力を設定することにより、ソフトスタート制御時の電力低下分を補って、平均電力を目標値に設定することができる。このため、本発明に係る誘導加熱装置は、ソフトスタート制御における立ち上がり時間を短縮する必要が無くなり、スイッチング部の破壊や異常音の発生を防止することができるとともに、複数のインバータ回路の動作切替時の平均入力電力の低下量を把握することにより、動作切替時における入力電力の平均値を設定値とすることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の誘導加熱装置は、ソフトスタート制御の立ち上がり時間を短縮しないように所定の時間を確保して入力電力を徐々に増加させる制御を行うことにより、インバータ回路におけるスイッチング部の破壊および異常音の発生を防止することができるとともに、複数のインバータ回路の動作切替時の平均入力電力の低下量を把握することにより、動作切替時における入力電力の平均値を設定値に制御することができる。また、本発明においては、起動時において異常音を発生させないように構成することができるとともに、電力変換効率を向上させ、電磁ノイズの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る実施の形態１の誘導加熱装置の回路構成を示す図
【図２】本発明に係る実施の形態１の誘導加熱装置におけるインバータ回路への入力電力のタイムチャート
【図３】本発明に係る実施の形態２の誘導加熱装置におけるインバータ回路への入力電力のタイムチャート
【図４】本発明に係る実施の形態３の誘導加熱装置におけるインバータ回路への入力電力のタイムチャート
【図５】本発明に係る実施の形態４の誘導加熱装置の回路構成を示す図
【図６】本発明に係る実施の形態５の誘導加熱装置の回路構成を示す図
【図７】本発明に係る実施の形態６の誘導加熱装置における加熱コイルの配置図
【図８】本発明に係る実施の形態７の誘導加熱装置の一部をブロック化して示した回路図
【図９】図８に示した本発明に係る実施の形態７の誘導加熱装置における、入力電力のタイムチャート
【図１０】本発明に係る実施の形態７の誘導加熱装置におけるソフトスタート制御時の入力電力の各領域（領域ａ、領域ｂおよび領域ｃ）でのスイッチング部のオン時間を示す波形図
【図１１】本発明に係る実施の形態８の誘導加熱装置における入力電力のタイムチャート
【図１２】本発明に係る実施の形態９の誘導加熱装置の一部をブロック化して示した回路図
【図１３】本発明に係る実施の形態９の誘導加熱装置における入力電力のタイムチャート
【図１４】本発明に係る実施の形態９の誘導加熱装置の一部をブロック化して示した他の構成を示す回路図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明に係る第１の態様の誘導加熱装置は、被加熱物を誘導加熱するための複数の加熱コイルと、
前記複数の加熱コイルに電力を供給するインバータ回路と、
前記インバータ回路を駆動制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記インバータ回路からそれぞれの加熱コイルに交互に電力を供給することにより被加熱物を誘導加熱する誘導加熱装置であって、
前記制御部は、それぞれの加熱コイルへの電力供給開始の起動時において、前記加熱コイルに供給する電力を予め設定された最小値から徐々に増加させて定常電力値となるようにソフトスタート制御を行い、前記加熱コイルに供給される電力が前記定常電力値に到達した後、前記加熱コイルへの電力供給終了時まで前記定常電力値の供給を維持するように前記インバータ回路を制御するとともに、前記定常電力値が前記加熱コイルに供給される平均電力値より大きくなるよう設定されている。
【００２７】
上記のように構成された本発明に係る第１の態様の誘導加熱装置は、定常電力値を供給される平均電力値以上となるように定常電力を設定することにより、ソフトスタート制御時の電力低下分を補って、平均電力を目標値に設定することができる。また、複数の加熱コイルに対して、交互にオンオフ動作を切り替えて電力供給を行っても、被加熱物である鍋などにおいて異常音（鍋鳴り）の発生を防止することができ、使用者に対して不快感を与えない誘導加熱装置を実現することができる。
【００２８】
本発明に係る第２の態様の誘導加熱装置は、前記の第１の態様における前記制御部が、定常電力値を変更することにより、前記加熱コイルに供給される平均電力を制御するよう構成されている。
【００２９】
上記のように構成された本発明に係る第２の態様の誘導加熱装置は、平均電力を制御することができるため、平均電力を所望の値に変化させることができる。また、第２の態様の誘導加熱装置は、それぞれの加熱コイルに電力が供給されて一巡する期間を一定として電力制御を行うことができるので、被加熱物の温度の揺らぎを避けるために高速に切替したい時にも、一巡する期間を長くすることなく、電力制御を行うことができる。
【００３０】
本発明に係る第３の態様の誘導加熱装置は、前記の第１の態様または第２の態様における前記制御部が、ソフトスタート制御の期間における電力供給終了時を変更することにより、前記加熱コイルに供給される平均電力を制御するよう構成されている。
【００３１】
上記のように構成された本発明に係る第３の態様の誘導加熱装置は、平均電力を制御することができるため、平均電力を所望の値に変化させることができる。また、第３の態様の誘導加熱装置は、定常電力を変えることなく電力を制御することができるため、機器の定格電力を大きくすることなく、電力供給終了時を延ばすことにより大電力を供給することが可能となる。
【００３２】
本発明に係る第４の態様の誘導加熱装置において、前記の第１の態様乃至第３の態様のいずれかの態様における前記制御部は、ソフトスタート制御の期間において前記加熱コイルに供給される電力量と、定常電力を供給する期間において前記加熱コイルに供給される電力量と、前記加熱コイルのそれぞれに電力を供給する動作が一巡する時間とを把握することにより、前記加熱コイルに供給される平均電力を算出するよう構成されている。
【００３３】
上記のように構成された本発明に係る第４の態様の誘導加熱装置は、インバータ回路へ供給される平均電力を把握することができるため、定常電力および電力供給終了時をどの程度変更すればよいかを算出することができる。
【００３４】
本発明に係る第５の態様の誘導加熱装置は、前記の第４の態様において、電源から前記インバータ回路に供給される電流を測定する電流測定部と、
前記インバータ回路の動作状態の時間を測定する計時部とを備え、
前記制御部は、前記電流測定部の出力値に基づいて前記インバータ回路への供給電力を算出し、前記計時部で計測された時間に基づいて前記インバータ回路へ供給された電力量と、前記加熱コイルのそれぞれに電力を供給する動作が一巡する時間とを把握するよう構成されている。
【００３５】
上記のように構成された本発明に係る第５の態様の誘導加熱装置は、時間を管理して電力制御が可能となるため、周波数が異なるエリアであっても動作時間を同じ状態で制御することができる。
【００３６】
本発明に係る第６の態様の誘導加熱装置は、前記の第４の態様において、電源からインバータ回路に供給される電流を測定する電流測定部と、
前記電源の電圧が零レベルとなる点を検出するゼロクロス検知部と、
前記インバータ回路へ供給された電力を算出する電力算出部とを備え、
前記電力算出部は、前記ゼロクロス検知部からの検出信号の周波数に同期して前記電流測定部からの出力信号を読み取り、ゼロクロス信号を前記制御部に出力するよう構成されており、
前記制御部は、ゼロクロス信号の発生時から次のゼロクロス信号の発生時までの期間における前記インバータ回路に入力された電力値および／または電力量を算出するよう構成されている。
【００３７】
上記のように構成された本発明に係る第６の態様の誘導加熱装置は、ゼロクロス信号の検出単位で電力制御を行うことができるため、計時部を設けなくても電力制御を行うことが可能となる。
【００３８】
本発明に係る第７の態様の誘導加熱装置において、前記の第５の態様における電源の電圧が零レベルとなる点を検出するゼロクロス検知部と、
前記インバータ回路へ供給された電力を算出する電力算出部とを備え、
前記電力算出部は、前記ゼロクロス検知部からの検出信号の周波数に同期して前記電流測定部からの出力信号を読み取り、ゼロクロス信号を前記制御部に出力するよう構成されており、
前記制御部は、ゼロクロス信号の発生時から次のゼロクロス信号の発生時までの期間における前記インバータ回路に入力された電力値および／または電力量を算出するよう構成されている。
【００３９】
上記のように構成された本発明に係る第７の態様の誘導加熱装置は、時間を管理して電力制御が可能となるため、周波数が異なるエリアであっても動作時間を同じ状態で制御することができる。
【００４０】
本発明に係る第８の態様の誘導加熱装置において、前記の第１の態様乃至第７の態様のいずれかの態様における前記加熱コイルのそれぞれが略同心円状に配置されており、前記制御部は、径の小さい加熱コイルより径の大きい加熱コイルに供給する電力を大きくするよう構成されている。
【００４１】
上記のように構成された本発明に係る第８の態様の誘導加熱装置は、複数の加熱コイルから供給する電力の密度を近づけることができ、被加熱物を均一に加熱することができる。また、被加熱物が容器形状の場合、径の大きい外側の加熱コイルによって加熱された被加熱物の熱は、容器の側面へと伝熱するため、同じ電力の密度であっても被加熱物の外側は温度が下がりやすい。したがって、径の大きい外側の加熱コイルから被加熱物に供給する電力の密度を、径の小さい内側の加熱コイルから被加熱物に供給する電力の密度より少し高めることにより、伝熱分を補って被加熱物を均一に加熱することができる。
【００４２】
本発明に係る第９の態様の誘導加熱装置において、前記の第１の態様乃至第７の態様のいずれかの態様における前記誘導加熱装置が調理機器であり、前記加熱コイルのそれぞれが略同心円状に配置されており、前記制御部は、調理シーケンスに基づいて径の小さい加熱コイルと径の大きい加熱コイルに供給する電力の比率を変化させるよう構成されている。
【００４３】
上記のように構成された本発明に係る第９の態様の誘導加熱装置においては、調理内容や調理シーンに合わせて、２つの加熱コイルに供給する電力を制御して均一に加熱すること、一方の加熱コイルに多くの電力を供給して不均一に加熱すること、および一方の加熱コイルに電力を供給しないことにより調理内容や調理シーン特有の効果を得ることができる。したがって、本発明に係る第９の態様の誘導加熱装置においては、入力電力の比率次第で任意の加熱パターンを実現することが可能となる。
【００４４】
本発明に係る第１０の態様の誘導加熱装置は、前記の第１の態様において、前記インバータ回路におけるスイッチング部が取り得る複数のオン時間において前記加熱コイルに供給される電力値が最小値となる最小オン時間を設定する最小オン時間設定部と、
前記スイッチング部のオン時間の変量を複数設定するオン時間変量設定部と、
電源から供給される入力電流を検知する電流検知部と、
前記入力電流の目標値に対応する値を設定する電流設定部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記スイッチング部の起動時において、前記最小オン時間設定部で設定された最小オン時間をオン時間の初期値として設定し、前記起動後において、前記電流設定部で設定された電流設定値の目標電力になるように、前記オン時間変量設定部で設定されたオン時間の変量により前記スイッチング部のオン時間を変動させており、
前記スイッチング部が取り得る複数のオン時間が、少なくとも前記最小オン時間を含む低供給電力側の第１のオン時間群と、前記第１のオン時間群に含まれるオン時間よりも長いオン時間を含み、前記目標電力となるオン時間を含む高供給電力側の第２のオン時間群と、に分類され、
前記第１のオン時間群に含まれるオン時間から前記第２のオン時間群に含まれるオン時間へと前記スイッチング部のオン時間が遷移するときのオン時間の変量は、前記第１のオン時間群内でのオン時間の変量および前記第２のオン時間群内でのオン時間の変量よりも大きく設定されている。
【００４５】
上記のように構成された本発明に係る第１０の態様の誘導加熱装置においては、被加熱物からの異常音の発生を防止して、ソフトスタート制御期間において起動時のオン時間を最小オン時間として供給電力を低くしつつ、起動後のオン時間を最大変量でもって第２のオン時間群に含まれるオン時間へと遷移させることにより、電力変換効率が低減されることを抑制することができる。
【００４６】
本発明に係る第１１の態様の誘導加熱装置は、前記の第１０の態様において、第１のオン時間群に含まれるオン時間を最小オン時間のみとしている。
【００４７】
上記のように構成された本発明に係る第１１の態様の誘導加熱装置においては、被加熱物から異常音が発生しない制御であり、かつ電力変換効率を最も高くすることが可能な制御となる。
【００４８】
本発明に係る第１２の態様の誘導加熱装置は、前記の第１０の態様または第１１の態様において、少なくとも最小オン時間で動作するときには、前記スイッチング部に対して電圧が印加されている状態においてオフからオンに制御するよう構成されている。
【００４９】
上記のように構成された本発明に係る第１２の態様の誘導加熱装置においては、被加熱物からの異常音の発生を極限レベルにまで抑制することができる。これは、スイッチング部の起動時はスイッチング部に電圧が印加されている状態でターンオン動作したとしても、最大変量の活用によって直ぐにスイッチング部に電圧が印加されていない状態でターンオン動作することができるために実現できるものであり、電力変換効率の低下の発生を防止することができる。
【００５０】
本発明に係る第１３の態様の誘導加熱装置は、前記の第１０の態様乃至第１２の態様のいずれかの態様において、電源のゼロクロス点近傍に前記スイッチング部の起動タイミングを設定するよう構成されている。
【００５１】
上記のように構成された本発明に係る第１３の態様の誘導加熱装置においては、オン時間の変更による供給電力の変化量が小さくなるため、照明などにおいてフリッカが生じることを軽減することができる。また、スイッチング部に印加される電圧が低く、供給する電力が小さい方がオン時間切替時のダメージが少ないため、スイッチング部の破壊防止にも寄与することができる。
【００５２】
発明の新規な特徴は添付の請求の範囲に特に記載したものに他ならないが、構成及び内容の双方に関して本発明は、他の目的や特徴と合わせて図面と共に以下の詳細な説明を読むことにより、より良く理解され評価されるであろう。
【００５３】
以下、本発明の誘導加熱装置に係る実施の形態として加熱コイルを有する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。なお、本発明の誘導加熱装置は、以下の実施の形態に記載した誘導加熱装置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および当技術分野における技術常識に基づいて構成される誘導加熱装置を含むものである。
【００５４】
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る実施の形態１の誘導加熱装置の回路構成を示す図であり、電源からインバータ回路を介して加熱コイルに高周波電流を供給するまでの回路の接続状態を示すものである。図２は、本発明に係る実施の形態１の誘導加熱装置におけるインバータ回路への入力電力のタイムチャートであり、被加熱物への電力供給に関する制御を示すものである。
【００５５】
図１において、商用の電源４１は交流電源を直流電源に変換するために整流部である整流回路４２に接続されている。整流回路４２は、交流電源を直流電源に変換するためのダイオードブリッジの他に、ダイオードブリッジから出力される整流された電源を平滑する回路、および誘導加熱装置の動作により発生する電磁ノイズを電源４１に伝播させないための、フィルタ用のインダクタやコンデンサを内包する構成としていてもよい。
【００５６】
整流回路４２の出力には、第１のインバータ回路４３および第２のインバータ回路４４が接続されている。第１のインバータ回路４３および第２のインバータ回路４４のそれぞれには少なくとも１つのスイッチング素子などで構成されたスイッチング部が内包されており、それらのスイッチング部がオンオフ動作することによって、電源４１の周波数よりも高い周波数を形成している。なお、スイッチング部のオンオフ動作の周波数は、可聴音の発生の防止と、スイッチング部がオンオフ動作を繰り返すことによって発生するスイッチング損失の低減の観点から、数十ｋＨｚとされることが多い。
【００５７】
第１のインバータ回路４３および第２のインバータ回路４４の出力には、被加熱物４８を誘導加熱するための第１の加熱コイル４５および第２の加熱コイル４６がそれぞれ接続されている。
【００５８】
第１のインバータ回路４３および第２のインバータ回路４４は、第１の加熱コイル４５および第２の加熱コイル４６に高周波電流をそれぞれに供給することによって、第１の加熱コイル４５および第２の加熱コイル４６では高周波磁束が発生する。この高周波磁束を第１の加熱コイル４５および第２の加熱コイル４６の近傍に配置された被加熱物４８に供給することによって、被加熱物４８にうず電流が発生し、そのうず電流と被加熱物４８の固有抵抗に基づいて被加熱物４８が誘導加熱される。
【００５９】
第１のインバータ回路４３および第２のインバータ回路４４に内包されたスイッチング部（スイッチング素子）の制御端子（例えば、ＩＧＢＴであればゲート）には、スイッチング部を駆動制御するための制御部４７が接続されている。制御部４７は、制御された動作周波数およびデューティ比に伴ったオンオフ信号を制御端子に出力することによりスイッチング部を駆動制御するものである。
【００６０】
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、図２を参照しながらその動作および作用について説明する。
【００６１】
図２において、上部（ａ）のタイムチャートは第１のインバータ回路４３への入力電力を示し、下部（ｂ）のタイムチャートは第２のインバータ回路４４への入力電力を示している。ここで、インバータ回路４３，４４への入力電力から、インバータ回路内に有するスイッチング部（スイッチング素子）のスイッチング動作によって発生するスイッチング損失、および加熱コイル４５，４６をはじめとする誘導加熱装置の構成部品に流れる電流によって発生する導通損失などの損失を差し引いた値が被加熱物４８に供給された供給電力である。
【００６２】
しかし、誘導加熱装置は一般的に加熱効率が高く、インバータ回路４３，４４への入力電力に対するスイッチング損失および導通損失が小さいため、インバータ回路４３，４４への入力電力は被加熱物４８に供給される電力と略同一とみなすことができる。
【００６３】
実施の形態１における第１のインバータ回路４３と第２のインバータ回路４４に対しては、電力が交互に入力されている。したがって、実施の形態１の構成によれば、第１のインバータ回路４３と第２のインバータ回路４４に対しては同時に電力が入力されることがないため、第１のインバータ回路４３と第２のインバータ回路４４の動作周波数差によるうなり干渉音の発生を防止することができ、使用者に不快感を与えることがない誘導加熱装置を提供することができる。
【００６４】
また、第１のインバータ回路４３への入力電力と第２のインバータ回路４４への入力電力において、互いの最大入力電力（定常電力）が同じ時間帯に重ならないため、誘導加熱装置に対する入力電力である第１のインバータ回路４３への入力電力と第２のインバータ回路４４への入力電力との和は、第１のインバータ回路４３または第２のインバータ回路４４の一方のインバータ回路だけが動作した場合の定常電力を超えることがない。
【００６５】
したがって、実施の形態１の誘導加熱装置においては、誘導加熱装置の定格電力を定常電力より高く設定する必要がなく、電力容量が小さい電源４１であっても誘導加熱装置を動作させることが可能な構成となる。
【００６６】
実施の形態１の誘導加熱装置の第１のインバータ回路４３および第２のインバータ回路４４の制御は、図２における領域Ａおよび領域Ｄに示すように、第１のインバータ回路４３（第１の加熱コイル４５）および第２のインバータ回路４４（第２の加熱コイル４６）のそれぞれの電力供給開始時において、それぞれのインバータ回路４３，４４に供給する電力を予め設定された最小値（最小電力）から徐々に所定値（定常電力）まで増加させるソフトスタート制御を行っている。ここで、インバータ回路４３，４４に供給する電力の最小値とは、少なくとも定常電力値の１／２より小さい値である。
【００６７】
通常、インバータ回路に電力が入力されていない状態から電力が入力される状態へ移行する時に、インバータ回路の構成部品に充電された電荷などの作用によりインバータ回路に一瞬大電流が流れる突入電流が発生する。実施の形態１の誘導加熱装置においては、上記のようにソフトスタート制御を行って、電力供給開始の起動時のインバータ回路４３，４４への入力電力を小さくすることにより、突入電流を小さくすることができるため、突入電流によるインバータ回路４３，４４の破壊およびノイズの発生を抑制して、インバータ回路４３，４４を安全に動作させることができる。
【００６８】
また、大きな突入電流の発生した場合には、加熱コイルが急激に強い磁束を発生して、被加熱物と磁気結合することにより、被加熱物を振動させて鍋鳴りのなどの異常音の発生の原因になる。このため、実施の形態１の誘導加熱装置においては、上記のようにソフトスタート制御を行うことにより、電力供給開始時のインバータ回路への入力電力を小さくして、鍋鳴りなどの異常音の発生を低減することができる。
【００６９】
さらに、実施の形態１の誘導加熱装置においては、インバータ回路に供給する電力を予め設定された最小値から徐々に増加させるソフトスタート制御期間において、第１の加熱コイル４５および第２の加熱コイル４６で誘導加熱するのに適合した被加熱物４８が配置されたか否かを判断することができる。もし不適合な被加熱物４８が配置されたと判断された場合には、インバータ回路４３，４４への入力電力が定常電力に到達する前に当該インバータ４３，４４への入力電力を停止することにより、インバータ回路４３，４４の破壊を防ぎ、インバータ回路４３，４４を安定して動作させることができる。
【００７０】
図２の（ａ）に示すように、第１のインバータ回路４３においては、ソフトスタート制御後、第１のインバータ回路４３への入力電力が第１の定常電力ＰＳ１に到達すると、領域Ａから領域Ｂへと移行し、第１の定常電力ＰＳ１を所定期間維持するように第１のインバータ回路４３を駆動制御する。一方、図２の（ｂ）に示すように、第２のインバータ回路４４においては、第２のインバータ回路４４への入力電力が第２の定常電力ＰＳ２に到達すると、領域Ｄから領域Ｅへと移行し、第２の定常電力ＰＳ２を所定期間維持するように第２のインバータ回路４４を駆動制御する。
【００７１】
定常電力入力期間である領域Ｂにおいて第１の定常電力ＰＳ１を第１のインバータ回路４３に入力した後に、第１のインバータ回路４３を停止することにより、デッドタイム期間である領域Ｃへと移行する。同様に、定常電力入力期間である領域Ｅにおいて第２の定常電力ＰＳ２を第２のインバータ回路４４に入力した後に、第２のインバータ回路４４を停止することにより、デッドタイム期間である領域Ｆへと移行する。
【００７２】
もし、第１のインバータ回路４３への入力電力と第２のインバータ回路４４への入力電力の入力タイミングが重なるように構成した場合には、第１のインバータ回路４３と第２のインバータ回路４４の動作周波数差による可聴音の発生や、磁界の干渉による誘起電圧が誘導加熱装置の構成部品などに発生して、誘導加熱装置が破壊されるおそれがある。したがって、このような原因による破壊を防止するために、実施の形態１の誘導加熱装置においては、デッドタイム期間として領域Ｃおよび領域Ｆを設定して、２つのインバータ回路４３，４４の動作休止期間が設けられている。なお、誘導加熱装置の破壊が起こらないように設計することが可能であれば、上記のような領域Ｃおよび領域Ｆを設けることは必須条件ではない。
【００７３】
実施の形態１の誘導加熱装置においては、図２に示す領域Ａから領域Ｆまでの動作を１周期として、これらの動作を繰り返すことにより、被加熱物４８に対して電力が供給されている。第１のインバータ回路４３への入力電力の第１の平均電力ＰＡ１、即ち第１の加熱コイル４５から被加熱物４８に供給される第１の平均電力ＰＡ１は、ソフトスタート制御期間である領域Ａでの第１のインバータ回路４３への入力電力量と、定常電力入力期間である領域Ｂでの第１のインバータ回路４３への入力電力量との和を、領域Ａから領域Ｆまでの期間である周期Ｔで除したものとなる。
【００７４】
同様に、第２の加熱コイル４６から被加熱物４８に供給される第２の平均電力ＰＡ２は、ソフトスタート制御期間である領域Ｄでの第２のインバータ回路４４への入力電力量と、定常電力入力期間である領域Ｅでの第２のインバータ回路４４への入力電力量との和を、領域Ａから領域Ｆまでの期間である周期Ｔで除したものとなる。
【００７５】
第１の加熱コイル４５から電力を供給する被加熱物４８と第２の加熱コイル４６から電力を供給する被加熱物４８が同一の被加熱物４８の場合には、第１の平均電力ＰＡ１と第２の平均電力ＰＡ２との和が被加熱物４８に供給された総電力である。また、第１の加熱コイル４５から電力を供給する被加熱物４８と第２の加熱コイル４６から電力を供給する被加熱物４８が別々の被加熱物４８，４８の場合には、第１の平均電力ＰＡ１および第２の平均電力ＰＡ２がそれぞれの被加熱物に供給されたことになる。
【００７６】
加熱装置の場合、被加熱物自体の温度変化量、および被加熱物である容器の内容物の温度変化量や蒸発量などは被加熱物に供給された平均電力で決定される。このため、入力電力を供給する加熱コイルを交互に切り替える実施の形態１の誘導加熱装置においては、第１の平均電力ＰＡ１および第２の平均電力ＰＡ２を制御することが必要となる。
【００７７】
周期Ｔの時間が長くなるにつれて、一方の加熱コイルから被加熱物に対して電力を供給する時間が長くなるのと相対的に、他方の加熱コイルから被加熱物に対して電力を供給しない時間が長くなる。このため、電力を供給するときと、電力を供給しないときのそれぞれの加熱コイル近傍における被加熱物の温度差が大きくなる。したがって、被加熱物の温度差を小さくして均一に加熱するためには、周期Ｔは可能な限り短いほうが好ましい。
【００７８】
２つのインバータ回路４３，４４の動作休止期間である領域Ｃおよび領域Ｆは他の領域と比較して極めて短い時間である。このため、周期Ｔを短くするためには、領域Ａや領域Ｄのソフトスタート制御期間の短縮、または領域Ｂや領域Ｅの定常電力入力期間の短縮のどちらかを行う必要がある。
【００７９】
第１の定常電力ＰＳ１および第２の定常電力ＰＳ２が不変の場合、ソフトスタート制御期間である領域Ａおよび領域Ｄを短縮しても、定常電力をインバータ回路４３，４４へ入力するためには、インバータ回路４３，４４を構成するスイッチング部の駆動周波数および／またはオンオフ比率の変化幅を大きく設定する必要がある。そのように設定した場合には、インバータ回路４３，４４に供給する電力を最小値から徐々に増加させるソフトスタート制御期間において被加熱物４８が当該誘導加熱装置に適合したものか不適合なものかを判断する時間が短くなってしまい、正確な判断を行うことが難しくなる。
【００８０】
また、スイッチング部の駆動周波数および／またはオンオフ比率の変化幅が大きいため、不適合な被加熱物４８が配置されたときにはインバータ回路４３，４４が破壊される動作領域まで瞬時に到達してしまい、インバータ回路４３，４４を安定して動作させることが困難になる。
【００８１】
さらに、スイッチング部の駆動周波数を変化させることによってインバータ回路への入力電力を制御する場合、ソフトスタート制御期間の周波数変動が急激であると、駆動周波数の単位時間あたりの変化分Δｆに起因した鍋鳴りなどの異常音が発生する可能性がある。
【００８２】
以上の観点から、スイッチング部の駆動周波数やオンオフ比率の変化幅を大きくして、ソフトスタート制御期間である領域Ａおよび領域Ｄを短縮することは望ましくはない。
【００８３】
そのため、領域Ｂや領域Ｅの定常電力入力期間を短縮することにより、周期Ｔを短くすることが理想的である。しかし、定常電力入力期間を短縮する場合、周期Ｔに占める領域Ａおよび領域Ｄといった電力があまり供給されない領域と、デッドタイム期間である領域Ｃや領域Ｆといった電力が全く供給されない領域との割合が増加し、第１の平均電力ＰＡ１や第２の平均電力ＰＡ２が第１の定常電力ＰＳ１や第２の定常電力ＰＳ２と比較して更に減少してしまうという問題ある。
【００８４】
例えば、第１の加熱コイル４５と第２の加熱コイル４６が同一の被加熱物４８に対して電力を供給しており、第１の定常電力ＰＳ１と第２の定常電力ＰＳ２が同一電力のとき、領域Ｂや領域Ｅの定常電力入力期間が他の領域に対して桁違いに長ければ、被加熱物４８に供給する電力は第１の平均電力ＰＡ１（第２の平均電力ＰＡ２）と略同一電力とみなすことができた。しかし、領域Ｂおよび領域Ｅの定常電力入力期間を短くする（領域Ａに対して領域Ｂの時間を桁違いに長くしない）必要がある実施の形態１の誘導加熱装置の構成においては、被加熱物４８に供給する第１の平均電力ＰＡ１および第２の平均電力ＰＡ２を加熱状況に適した値に制御するためには、第１の平均電力ＰＡ１や第２の平均電力ＰＡ２を第１の定常電力ＰＳ１や第２の定常電力ＰＳ２と異なる値として把握しなければならない。
【００８５】
そこで、実施の形態１の誘導加熱装置においては、第１の平均電力ＰＡ１および第２の平均電力ＰＡ２を超えるように、第１の定常電力ＰＳ１および第２の定常電力ＰＳ２を設定することにより、被加熱物４８を均一に加熱するために周期Ｔが短くしても第１の平均電力ＰＡ１および第２の平均電力ＰＡ２を必要な電力値に制御することができる。
【００８６】
なお、発明者らの実験結果によれば、領域Ａの期間に対する領域Ｂの期間の割合が略同一桁（１０倍以下）になると定常電力と平均電力の差が大きくなり、誘導加熱装置の使い勝手が悪いと使用者が感じる悪影響が出るレベルとなる。また、領域Ａの期間に対する領域Ｂの期間の割合が略同一桁であるという条件は、領域Ｃおよび領域Ｆのデッドタイム期間を零としたときであり、領域Ｃや領域Ｆの期間を長く設定すればするほど、領域Ａの期間に対する領域Ｂの期間の割合が同一桁でなく、１０倍を超える場合であっても、定常電力と平均電力の差が大きくなり、誘導加熱装置の使い勝手が悪いと感じる悪影響が出るレベルとなる。
【００８７】
なお、実施の形態１の誘導加熱装置においては、定常電力入力期間である領域Ｂおよび領域Ｅにおいては、一定値である定常電力をインバータ回路４３，４４に入力し続ける構成で説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、インバータ回路４３，４４に入力する電力を領域Ｂおよび領域Ｅにおいて多少上下に変動する電力でもよい。要は、目標とする平均電力以上の定常電力を領域Ｂおよび領域Ｅの一定期間においてインバータ回路４３，４４に入力すれば、本発明の効果を奏するものである。
【００８８】
（実施の形態２）
図３は、本発明に係る実施の形態２の誘導加熱装置におけるインバータ回路への入力電力のタイムチャートであり、被加熱物への電力供給に関する制御方法を示すものである。実施の形態２の誘導加熱装置は、前述の実施の形態１の誘導加熱装置におけるインバータ回路への入力電力の制御方法を具体的に示したものである。なお、実施の形態２の説明において、実施の形態１の誘導加熱装置における要素と同じ機能、構成、動作を示すものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態１の説明を援用する。
【００８９】
図３は、実施の形態１において図２で示した制御方法により被加熱物に対して電力を供給する誘導加熱装置において、第１のインバータ回路４３への入力電力の平均電力（ＰＡ３）および第２のインバータ回路４４への入力電力の平均電力（ＰＡ４）をさらに大きくする場合の制御方法を示したものである。
【００９０】
図３に示すように、実施の形態２の誘導加熱装置において、ソフトスタート制御期間の電力変化率（単位時間当たりの入力電力の変化率）は、実施の形態１におけるソフトスタート制御期間の電力変化率から変更しておらず、同じである。このため、実施の形態２の誘導加熱装置においては、電力変化率を示す図３におけるソフトスタート制御期間（領域Ａ，Ｄ）の入力電力の傾きが、図２に示した場合と同じである。しかし、実施の形態２の誘導加熱装置においては、定常電力入力期間（領域Ｂ，Ｅ）における第１のインバータ回路４３および第２のインバータ回路４４に入力される定常電力（ＰＳ３，ＰＳ４）を増大させている。
【００９１】
図３に示すように、定常電力入力期間（領域Ｂ）における第１のインバータ回路４３への入力電力は、実施の形態１における第１の定常電力ＰＳ１より大きい第３の定常電力ＰＳ３である。また、定常電力入力期間（領域Ｅ）における第２のインバータ回路４４への入力電力は、実施の形態１における第２の定常電力ＰＳ２より大きい第４の定常電力ＰＳ４である。
【００９２】
上記のように、実施の形態２においては第３の定常電力ＰＳ３および第４の定常電力ＰＳ４を第１の定常電力ＰＳ１および第２の定常電力ＰＳ２と比較して、それぞれ大きく設定したことに伴って、領域Ａおよび領域Ｄのソフトスタート制御期間が長くなっている。また、領域Ａから領域Ｆまでの周期Ｔの時間は、実施の形態１における周期Ｔと同じであるため、領域Ｂおよび領域Ｅの定常電力入力期間は短くなる。
【００９３】
実施の形態２における制御方法を用いることによって、領域Ａと領域Ｂの両期間において第１のインバータ回路４３へ入力した電力量、および領域Ｄと領域Ｅの両期間において第２のインバータ回路４４へ入力した電力量は増加している。このため、図２に示した周期Ｔと同じ周期Ｔで除した第３の平均電力ＰＡ３および第４の平均電力ＰＡ４も増加する。逆に、実施の形態２における制御方法においては、第１の定常電力ＰＳ１および第２の定常電力ＰＳ２よりも小さい定常電力を供給することによって、それぞれのインバータ回路４３，４４へ供給する平均電力を減少させることも可能である。このため、実施の形態２における制御方法においては、定常電力を制御することによって、被加熱物に供給する電力を制御することが可能となる。
【００９４】
実施の形態２における制御方法においては、被加熱物における温度差を小さくして被加熱物を均一に加熱するために周期Ｔを短くした場合であっても、インバータ回路への入力電力の定常電力を大きく設定することにより、平均電力を大きくすることが可能である。このため、実施の形態２における制御方法を用いることにより、異なる平均電力により被加熱物を均一に加熱することができる。
【００９５】
（実施の形態３）
図４は、本発明に係る実施の形態３の誘導加熱装置におけるインバータ回路への入力電力のタイムチャートであり、被加熱物への電力供給に関する制御を示すものである。実施の形態３の誘導加熱装置は、前述の実施の形態２の誘導加熱装置におけるインバータ回路への入力電力の制御方法が異なっている。なお、実施の形態３の説明において、実施の形態１および実施の形態２の誘導加熱装置における要素と同じ機能、構成、動作を示すものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態１および実施の形態２の説明を援用する。
【００９６】
図４は、図２に示した制御方法により被加熱物に対して電力を供給する実施の形態３の誘導加熱装置において、第１のインバータ回路４３への入力電力の平均電力ＰＡ３および第２のインバータ回路４４への入力電力の平均電力ＰＡ４を大きくする場合の制御方法を示したものである。
【００９７】
図４に示すように、実施の形態３の誘導加熱装置において、ソフトスタート制御時の電力変化率、各インバータ回路４３，４４への入力電力の定常電力ＰＳ１，ＰＳ２の各条件は、図２に示した実施の形態１における条件から変更していないため、領域Ａや領域Ｄのソフトスタート制御期間は同じである。しかし、各インバータ回路４３，４４への入力電力が定常電力を維持している領域Ｂおよび領域Ｅの定常電力入力期間は、図２に示した期間より長くなっている。これに伴い、領域Ａから領域Ｆまでの期間である周期Ｔ１は、図２に示した周期Ｔよりも長くなっている。
【００９８】
この結果、周期Ｔ１に占める領域Ｂおよび領域Ｅの定常電力入力期間の割合が増加し、図４に示した第３の平均電力ＰＡ３および第４の平均電力ＰＡ４は図２に示した第１の平均電力ＰＡ１および第２の平均電力ＰＡ２よりも増加している。
【００９９】
即ち、誘導加熱装置の定格電力となるインバータ回路への入力電力の定常電力を一定の値に設定されたままであっても、周期Ｔ１を長く設定することにより、被加熱物に供給する電力を増大させることができる。
【０１００】
逆に、領域Ａから領域Ｆまでの期間である周期を短くする、即ち、定常電力入力期間である領域Ｂおよび領域Ｅを短くすることによって、インバータ回路へ供給する平均電力を減少させることが可能である。このため、実施の形態３の誘導加熱装置における制御方法では、周期を制御することによって被加熱物に供給する電力を所望の状態に制御することができる。
【０１０１】
なお、実施の形態２における制御方法が定常電力を制御し、実施の形態３における制御方法が周期を制御する点で異なるが、どちらも最終的には平均電力を制御する手段である。このため、実施の形態２および実施の形態３における制御方法を組み合わせて、定常電力と周期の２つの変数を使い分けることによって平均電力を制御する制御方法も構成可能である。
【０１０２】
（実施の形態４）
図５は、本発明に係る実施の形態４の誘導加熱装置の回路構成を示す図であり、電源からインバータ回路を介して加熱コイルに高周波電流を供給するまでの回路の接続状態を示すものである。実施の形態４の誘導加熱装置においては、電源からインバータ回路に流れる電流の測定手段である測定部、およびインバータ回路の各動作モード（動作状態）における動作時間を測定する計時手段である計時部が設けられている点で前述の実施の形態１から実施の形態３の構成とは異なっている。なお、実施の形態４の説明において、実施の形態１から実施の形態３の誘導加熱装置における要素と同じ機能、構成、動作を示すものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態１から実施の形態３の説明を援用する。
【０１０３】
図５に示すように、実施の形態４の誘導加熱装置においては、商用の電源４１から、第１のインバータ回路４３および第２のインバータ回路４４に流れる電流を測定するための電流測定手段としての電流測定部４９が設けられている。電流測定部４９としては、例えば、流れる電流値に伴って起電圧が発生する仕組みを利用したカレントトランス（ＣＴ）を用いることができる。
【０１０４】
実施の形態４の誘導加熱装置においては、２つのインバータ回路４３，４４を制御する構成であるが、電源４１が共通であり、この電源４１から２つのインバータ回路４３，４４に対して交互に電力を供給しているため、１つの入力電流測定部を整流回路４２の入力側に設けて、それぞれのインバータ回路４３，４４に流れる電流を測定することが可能である。
【０１０５】
電流測定部４９において形成された出力信号が制御部４７に入力されることにより、制御部４７は動作中のインバータ回路４３，４４への入力電力の値を把握し、その入力電力の値に基づいて、それぞれのインバータ回路４３，４４へ次の制御信号を出力することにより、インバータ回路４３，４４への入力電力が制御される。ここで、商用の電源４１の電圧は略一定であるため、電流測定部４９により入力電流を測定することにより、インバータ回路４３，４４への入力電力を把握することが可能となる。
【０１０６】
実施の形態４の誘導加熱装置において、例えば、図２に示した制御方法の場合、ソフトスタート制御を行う領域Ａおよび領域Ｄのソフトスタート制御期間と、定常電力を供給する領域Ｂおよび領域Ｅの定常電力入力期間との間に大差がないため、第１のインバータ回路４３への入力電力の総量に占める領域Ａにおける入力電力量の比率、および第２のインバータ回路４４への入力電力の総量に占める領域Ｄにおける入力電力量の比率が高く、第１の平均電力ＰＡ１および第２の平均電力ＰＡ２を把握する上でソフトスタート制御期間におけるインバータ回路４３，４４への入力電力量を無視することができない。
【０１０７】
そのため、実施の形態４の誘導加熱装置においては、計時部５０によって領域Ａおよび領域Ｄの時間を測定することにより、ソフトスタート制御期間におけるインバータ回路４３，４４への入力電力量を把握して、被加熱物４８に供給される平均電力を操作部（図示せず）において設定された値、或いはシーケンス内で予め決められた値となるように制御することができる。
【０１０８】
次に、実施の形態４の誘導加熱装置における平均電力の制御方法について説明する。
第１のインバータ回路４３がソフトスタート制御を行っている時（図２における領域Ａ）、電流測定部４９は電源４１から第１のインバータ回路４３に流れる電流値を時々刻々測定し、測定された電流値に基づいた信号を制御部４７に出力している。
【０１０９】
制御部４７は、第１の定常電力ＰＳ１が第１のインバータ回路４３に入力されるときに流れる電流値となるように、第１のインバータ回路４３を制御する。制御部４７は、計時部５０によって測定された領域Ａの時間が入力されて、周期Ｔにおける領域Ａの比率を把握することができる。
【０１１０】
図３に示したように、定常電力を制御して、図２に示した周期Ｔから変更しない場合において、第１のインバータ回路４３への入力電力の第１の平均電力ＰＡ１を第３の平均電力ＰＡ３へと大きくするために、第１の定常電力ＰＳ１を第３の定常電力ＰＳ３へと大きくする必要がある。
【０１１１】
第１のインバータ回路４３への入力電力と第２のインバータ回路４４への入力電力の関係に基づいて定まる周期Ｔにおける領域Ａと領域Ｂの期間を一定に固定されている場合、領域Ａの時間を測定することによって周期Ｔに対する、領域Ａと領域Ｂの比率を把握することができる。また、領域Ａにおける入力電力を把握することにより、平均電力値が設定値となる第３の定常電力ＰＳ３を求めることができるため、加熱開始直後の起動時は電力を低く設定し、ソフトスタート制御期間の最終段階で設定された平均電力が得られる定常電力に近づけていく制御を行うことにより、設定された平均電力を供給する誘導加熱装置を提供することができる。
【０１１２】
なお、例えば、炊飯器の釜などといった被加熱物が一定の場合であれば、加熱開始直後の起動時の電力を、設定値の平均電力値となる第３の定常電力ＰＳ３に近い値に設定しておけば、平均電力を徐々に設定値に近づけるといった時間のロスを少なくすることができる。
【０１１３】
また、一度加熱を行った被加熱物４８の目標とする定常電力が記憶されていれば、以後の制御においては記憶された定常電力をいきなり目標値とすればよく、使い勝手のよい誘導加熱装置を提供することができる。
【０１１４】
さらに、被加熱物４８が一定であり、インバータ回路の動作時間が予め決まっていれば、ソフトスタート制御期間に供給される電力を算出することができ、またインバータ回路へ入力したい平均電力と定常電力との関係を導き出すことができるため、インバータ回路へ入力したい平均電力によって定常電力を設定することが可能となる。また、領域Ａと領域Ｂとの加算された時間がインバータ回路の動作時間となった時点でインバータ回路を停止するよう制御することにより、インバータ回路へ入力される平均電力を所望の値に設定することが可能となる。
【０１１５】
また、実施の形態４の誘導加熱装置においては２つのインバータ回路を制御しているが、電源４１は共通であり、交互に電力を供給しているため、１つの電流測定部で入力電力を測定して、制御に反映することが可能な構成となっている。
【０１１６】
（実施の形態５）
図６は、本発明に係る実施の形態５の誘導加熱装置の回路構成を示す図であり、電源からインバータ回路を介して加熱コイルに高周波電流を供給するまでの回路の接続状態を示すものである。実施の形態５の誘導加熱装置においては、電源電圧がゼロレベルになったことを検知するゼロクロス検知手段であるゼロクロス検知部、および電源から誘導加熱装置に入力される時々刻々の電力を把握する電力算出手段である電力算出部が設けられている点において前述の実施の形態１から実施の形態４の構成とは異なっている。なお、実施の形態５の説明において、実施の形態１から実施の形態４の誘導加熱装置における要素と同じ機能、構成、動作を示すものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態１から実施の形態４の説明を援用する。
【０１１７】
図６に示すように、実施の形態５の誘導加熱装置においては、第１のインバータ回路４３および第２のインバータ回路４４に流れる電流を測定するための電流測定部４９が設けられている。電流測定部４９としては、例えば、流れる電流値に伴って起電圧が発生する仕組みを利用したカレントトランス（ＣＴ）を用いることができる。電流測定部４９において測定された電流値に基づいて形成された出力信号が電力算出部５２に入力されることにより、電力算出部５２は各インバータ回路４３，４４への入力電力を把握する。
【０１１８】
電力算出部５２からの信号が入力された制御部４７は、動作中のインバータ回路４３，４４へ次の制御信号を出力することにより、インバータ回路４３，４４への入力電力を制御する。ここで、商用の電源４１の電圧は略一定であるため、電流測定部４９により入力電流を測定することにより、インバータ回路４３，４４への入力電力を把握することが可能となる。
【０１１９】
実施の形態５の誘導加熱装置において、例えば、図２に示した制御方法の場合、ソフトスタート制御を行う領域Ａおよび領域Ｄのソフトスタート制御期間と、定常電力を供給する領域Ｂおよび領域Ｅの定常電力入力期間との間に大差がないため、第１のインバータ回路４３への入力電力の総量に占める領域Ａにおける入力電力量の比率、および第２のインバータ回路４４への入力電力の総量に占める領域Ｄにおける入力電力量の比率が高く、第１の平均電力ＰＡ１および第２の平均電力ＰＡ２を把握する上でソフトスタート制御期間におけるインバータ回路４３，４４への入力電力を無視することができない。
【０１２０】
そのため、実施の形態５の誘導加熱装置においては、計時部５０によって領域Ａおよび領域Ｄの時間を測定することにより、ソフトスタート制御期間におけるインバータ回路４３，４４への入力電力を把握して、被加熱物４８に供給される平均電力が操作部（図示せず）において設定された値、或いはシーケンス内で予め決められた値となるように制御を行うことができる。
【０１２１】
次に、実施の形態５の誘導加熱装置における平均電力の制御方法について説明する。
第１のインバータ回路４３がソフトスタート制御を行っている時（図２における領域Ａ）、電流測定部４９は電源４１から第１のインバータ回路４３に流れる電流値を時々刻々測定し、測定された電流値に基づいた信号を制御部４７に出力している。
【０１２２】
実施の形態５の誘導加熱装置において、交流の電源４１の電圧が零レベルと交差するときに発生するゼロクロス検知部５１の出力信号は、トリガの最小単位として用いられ、電力算出部５２はゼロクロス検知部５１の出力信号に同期し、かつ交流電圧が零レベルでないタイミングで電流測定部４９から出力された信号を検出する。電力算出部５２は、その検出値からゼロクロス信号の期間中にインバータ回路４３，４４へ入力された電力を算出する。一般的にソフトスタート制御期間であっても、ゼロクロス点から次のゼロクロス点までの期間（半波期間）で制御信号を変更することがないため、半波期間中に１点だけ電流測定部４９から出力信号を検出すれば電力の算出は可能となる。
【０１２３】
実施の形態５の誘導加熱装置においては、上記のように電力の算出をインバータ回路４３，４４への入力電力が定常値となるところまで繰り返すとともに、それら算出した電力量を足し合わせることにより、ソフトスタート制御期間においてインバータ回路４３，４４へ入力された電力量を把握することができる。
【０１２４】
図４を用いて実施の形態３において説明したように、電力制御において定常電力を変更しない場合、第１のインバータ回路４３に入力される平均電力を大きくするためには、第１の定常電力ＰＳ１でインバータ回路４３を動作している領域Ｂの時間を長くする必要がある。
【０１２５】
領域Ｂにおける第１のインバータ回路４３への入力電力量は、定常電力入力期間における入力電力であるため、容易に算出することができる。また、領域Ｃから領域Ｆでは第１のインバータ回路４３への供給電力が零である。このため、入力電力が時々刻々変化している領域Ａの電力量を把握することにより、平均電力が設定値となるように領域Ｂの定常電力入力期間の長さを算出することができる。
【０１２６】
なお、実施の形態５においては、ゼロクロス信号をカウントすることにより、周期Ｔ１に含まれるゼロクロス回数と領域Ａおよび領域Ｂに含まれるゼロクロス回数の比率で電力制御を行うことができる。したがって、実施の形態４において説明した計時手段である計時部５０を設けなくても電力制御が可能であるが、計時部５０を併用して電力制御を行うことにより、より精度の高い制御を行うことができる。
【０１２７】
また、被加熱物４８が一定であり、定常電力が予め決まっていれば、ソフトスタート制御期間に供給される電力量を算出することができ、またインバータ回路へ入力したい平均電力とインバータ回路の動作時間との関係を導き出すことができるため、インバータ回路へ入力したい平均電力によってインバータ回路の動作時間を設定することが可能となる。また、領域Ａと領域Ｂとの加算された時間がインバータ回路の動作時間となった時点でインバータ回路を停止するよう制御することにより、インバータ回路へ入力される平均電力を所望の値に設定することができる。
【０１２８】
また、実施の形態５の誘導加熱装置においては、電力の算出がゼロクロス検知部５１の出力信号に同期させることにより、そのゼロクロス期間が最小算出単位となるが、例えば、ゼロクロス検知部５１が２回信号を変化する毎に電力計算を行ってもよく、最小算出単位は実施の形態５のゼロクロス検知部５１によるゼロクロス期間に限定されるものではない。
【０１２９】
（実施の形態６）
図７は、本発明に係る実施の形態６の誘導加熱装置における加熱コイルの配置図である。実施の形態６の誘導加熱装置は、複数の加熱コイルの配置を具体的に明記した点において前述の実施の形態１から実施の形態５とは異なっている。なお、実施の形態６の説明において、実施の形態１から実施の形態５の誘導加熱装置における要素と同じ機能、構成、動作を示すものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態１から実施の形態５の説明を援用する。
【０１３０】
図７に示すように、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４５および第２の加熱コイル４６が略同心円状に配置されている。第１の加熱コイル４５は小径であり、内側に配置されており、第２の加熱コイル４６は第１の加熱コイル４５よりも大径であり、外側に配置されている。
【０１３１】
実施の形態６の誘導加熱装置においては、誘導加熱装置として誘導加熱調理器を用いており、誘導加熱調理器においては被加熱物４８である鍋や、炊飯器における被加熱物４８である釜などは、誘導加熱調理器に載置されて加熱される部分が円形である場合が大半である。このため、図７に示すように同心円状に複数の加熱コイルを配置することにより、被加熱物４８である鍋や釜の底面全体を効率高く加熱することができる。
【０１３２】
また、誘導加熱装置において、加熱コイルの径が小さい場合には、加熱コイルにおける中心側の部分と外周側の部分との距離が近いため、加熱コイルにおいて磁束の打ち消しあいが発生しやすくなる。このため、大径の加熱コイルと同じレベルのコイル厚さ・コイル線密度・結合状態である小径の加熱コイルに対して、大径の加熱コイルと同じ電流を流しても、被加熱物に供給する単位面積当たりの電力は小径コイルの方が小さくなる。
【０１３３】
したがって、被加熱物４８を均一に加熱する場合には、内側の加熱コイルには外側の加熱コイルに流れる電流よりも大きな電流を流す必要がある。図７に示す加熱コイル４５，４６の配置図では、内側の第１の加熱コイル４５の面積よりも外側の第２の加熱コイル４６の面積のほうが大きい。このため、均一加熱を行うという観点では、２つの加熱コイル４６，４６に接続されているインバータ回路４３，４４への入力電力の比率は、加熱コイルの平面視面積に略比例することから、インバータ回路４３，４４への入力電力は外側の第２の加熱コイル４６に接続された第２のインバータ回路４４への平均入力電力のほうが大きくなる。
【０１３４】
実施の形態６の誘導加熱装置においては、それぞれの加熱コイル４５，４６に供給する電力値を交互に切り替えているため、外側の第２の加熱コイル４６の定常電力を内側の第１の加熱コイル４５の定常電力よりも大きくすることによって、被加熱物４８を均一に加熱することができる。および／または、実施の形態６の誘導加熱装置においては、外側の第２の加熱コイル４６へ定常電力が供給されている定常電力入力期間の時間を、内側の第１の加熱コイル４５へ定常電力が供給されている定常電力入力期間の時間よりも長くすることによって、被加熱物４８を均一に加熱することができる。
【０１３５】
また、それぞれの加熱コイル４５，４６に供給する電力を交互に切り替える本発明に係る実施の形態６における制御方法により、被加熱物４８に対する均一加熱を実現するためには、切り替える周期を早くして、加熱コイル上の被加熱物４８の温度の揺れ幅を小さくするようにする必要がある。特に、被加熱物４８である鍋などの内容物が沸騰状態にあるとき、切り替える周期が遅い場合には、沸騰時に発生する気泡上昇が加熱されている時だけ発生し、気泡上昇が断続的に発生するため、調理時において使用者に対して不快感を与えたり、調理性能に影響を及ぼしたりすることが考えられる。
【０１３６】
発明者らの実験結果によれば、加熱コイル４５，４６に供給する電力を交互に切り替える周期としては、４秒程度以下でなければ使用者にとって沸騰感の違いが顕著に現れることが確かめられている。また、発明者らの実験結果によれば、使用者にとって、違和感のない状態と確実にするためには、周期を２秒程度以下にすることが望ましいことがわかった。
【０１３７】
実施の形態６の誘導加熱装置においては、ソフトスタート制御時の入力電力を加味して平均電力を算出し、インバータ回路の制御に反映させているため、複数のインバータ回路を高速に切り替えてソフトスタート制御を頻繁に行う場合であっても、設定した平均電力を正確に供給することが可能な構成となる。
【０１３８】
また、実施の形態６の誘導加熱装置は、内側に配置された第１の加熱コイル４５と外側に配置された第２の加熱コイル４６の電力を任意に調節することができるため、被加熱物４８に対する均一加熱に限らず、内側に配置された第１の加熱コイル４５に供給する電力を大きくしたり、逆に外側に配置された第２の加熱コイル４６に供給する電力を大きくしたりすることも可能である。
【０１３９】
更に、実施の形態６の誘導加熱装置においては、一方の加熱コイルに接続されたインバータ回路を停止して、内側に配置された第１の加熱コイル４５のみ、若しくは外側に配置された第２の加熱コイル４６のみに電力を供給することができる構成である。
【０１４０】
上記のように、実施の形態６の誘導加熱装置においては、任意の加熱パターンを作成して、各種調理シーンをはじめ加熱状況に適した電力供給を確実に可能とすることができる構成である。
【０１４１】
本発明に係る前述の各実施の形態において、インバータ回路への入力電力の制御方法として定常電力を変更する制御方法について説明したが、電気機器には定格電力が定められており、瞬時電力であっても定格電力を超えることは好ましくない。
【０１４２】
したがって、本発明の誘導加熱装置においては、定常電力を定格電力まで大きくしても所望の平均電力が得られない場合には、周期Ｔを長くするといった２つの制御方式を組み合わせて電力を制御することも可能である。
【０１４３】
本発明に係る前述の実施の形態１から実施の形態６において、第１のインバータ回路４３への入力電力と第２のインバータ回路４４への入力電力が重ならないように領域Ｃおよび領域Ｆも設けて制御しているが、インバータ回路が破壊されることがなく、またそれぞれのインバータ回路を同一周波数で駆動制御するなどを行って、うなり干渉音の発生が防止されているのであれば、複数のインバータ回路へ同時に電力を入力する制御方法としてもよい。
【０１４４】
また、本発明に係る前述の実施の形態１から実施の形態６においては、それぞれの加熱コイルに独立したインバータ回路を接続しているが、１つのインバータ回路で複数の加熱コイルに供給する電力を調節できるインバータ回路構成であれば、それぞれの加熱コイル毎に独立したインバータ回路を接続する必要はない。
【０１４５】
また、本発明に係る前述の実施の形態１から実施の形態６においては、定常電力の値を維持している領域Ｂおよび領域Ｅからインバータ回路への入力電力を停止する領域Ｃおよび領域Ｆに遷移する状態で説明しているが、加熱コイルに入力する電力が極度に小さい場合は、入力電力が定常電力の値に到達する前に加熱コイルへの電力供給が停止する、即ち領域Ａの後にすぐ領域Ｃが始まるような制御モードが発生することがある。
【０１４６】
しかし、ソフトスタート制御時の入力電力や時間を把握して制御する本発明の誘導加熱装置であれば、領域Ａの後にすぐ領域Ｃが始まるような制御モードの場合であっても、入力電力を確実に把握することができ、平均電力を所望の設定値に制御することが可能となる。
【０１４７】
また、本発明に係る前述の実施の形態１から実施の形態６においては、ソフトスタート制御期間における電力変化率を変更しない条件下で説明したが、鍋鳴りなどの異常音が生じたときに音の発生を確実に防止できるように調整できる構成にするのであれば、電力変化率を調整可能に構成してもよい。
【０１４８】
さらに、本発明に係る前述の実施の形態１から実施の形態６においては、加熱コイルを２つ用いた場合で説明しているが、３つ以上の加熱コイルを用いた場合でも同様に切り替えることによって、所望の平均電力を被加熱物４８に供給することができる。
【０１４９】
本発明の誘導加熱装置は、定常値を被加熱物へ供給する電力設定値を超える値に設定しているため、ソフトスタート制御時の電力低下を、設定値を超える定常値の電力を供給することにより、ソフトスタート制御時の電力低下を補って被加熱物に供給する平均電力を設定値となるよう制御することができる。また、本発明の誘導加熱装置においては、複数の加熱コイルに交互に電力を供給する場合において動作切替時に発生するソフトスタート制御時の電力低下に関しても、設定値を超える定常値の電力を供給することにより、ソフトスタート制御時の電力低下を補って被加熱物に供給する平均電力を設定値となるよう制御することが可能となる。
【０１５０】
さらに、本発明の誘導加熱装置の電力制御方法を用いることにより、所望の平均電力を被加熱物に供給すること、および被加熱物を均一に加熱することが可能となるとともに、複数の加熱コイルに交互に電力を供給する場合においては、一方の加熱コイルに供給する電力の比率を高めることにより、被加熱物に対して不均一に加熱することも可能となる。
【０１５１】
以上のように、本発明に係る前述の実施の形態１から実施の形態６においては、複数の加熱コイルに交互に電力を供給するものであって、所望の平均電力を被加熱物に供給すること、被加熱物を均一に加熱すること、および一方の加熱コイルに供給する電力の比率を高めて不均一に加熱すること、の３つの特徴を実現することができるものである。
【０１５２】
（実施の形態７）
以下、本発明に係る実施の形態７の誘導加熱装置について添付の図面を参照して説明する。以下に説明する本発明に係る実施の形態７から実施の形態９の誘導加熱装置は、前述の実施の形態１から実施の形態６において説明した本発明の誘導加熱装置において、特に、スイッチング手段の起動時に異常音を発生させない構成とするとともに、電力変換効率を向上させ、電磁ノイズの発生を抑制することができる誘導加熱装置の構成を説明するものである。なお、実施の形態７および実施の形態８においては、１つの加熱コイルを有する誘導加熱装置について説明するが、複数の加熱コイルを有する誘導加熱装置においても適用可能である。
【０１５３】
本発明に係る実施の形態７の説明において、実施の形態１から実施の形態６の誘導加熱装置における要素と同じ機能、構成、動作を示すものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態１から実施の形態６の説明を援用する。
【０１５４】
図８は、本発明に係る実施の形態７の誘導加熱装置の一部をブロック化して示した回路図である。図８においては、電源からインバータ回路を介して加熱コイルに高周波電流を供給するまでの回路構成、およびインバータ回路に内包されるスイッチング手段であるスイッチング素子などで構成されたスイッチング部のオンオフ制御信号を発生する構成をブロック図で示したものである。
【０１５５】
図８に示すように、実施の形態７の誘導加熱装置において、鍋などの被加熱物４８は加熱コイル４５の近傍（直上）に配置され、加熱コイル４５と被加熱物４８が磁気結合することにより、被加熱物４８を誘導加熱するよう構成されている。
【０１５６】
共振コンデンサ６３は、加熱コイル４５に並列接続されており、加熱コイル４５と共振回路を構成している。また、インバータ回路４３は、加熱コイル４５に直列接続されており、ＩＧＢＴなどのスイッチング部と、このスイッチング部に並列接続した逆導通ダイオードで構成されている。
【０１５７】
交流電源である電源４１は、誘導加熱装置に電力を供給するものであり、電源４１として商用電源を用いた場合には周波数が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚである。
【０１５８】
電源４１からの商用電源を整流し、加熱コイル４５に対してインバータ回路４３を介して電力を供給する整流部である整流回路４２は、ダイオードブリッジ６０、チョークコイル６１、平滑用コンデンサ６２で構成されている。
【０１５９】
電流検知手段である電流検知部６７は、電源４１から供給される入力電流を検知するものであり、カレントトランスやシャント抵抗などを用いて構成される。
【０１６０】
電流設定部６８は、入力電流の目標値に対応する値を設定するものであり、複数の電流設定値がマイクロコンピュータ内部のＲＯＭ（図示せず）に記憶されている。
【０１６１】
最小オン時間設定手段である最小オン時間設定部６９は、インバータ回路４３のスイッチング部のオン時間の最小値（最小オン時間）を設定するものである。このスイッチング部のオン時間の設定された最小値は、マイクロコンピュータ内部のＲＯＭに記憶されている。インバータ回路４３のスイッチング部のオン時間の最小値（最小オン時間）とは、インバータ回路４３におけるスイッチング部が取り得る複数のオン時間において、加熱コイル４５に供給される電力値が最小値となるオン時間をいう。
【０１６２】
オン時間変量設定手段であるオン時間変量設定部７０は、あるオン時間でインバータ回路４３のスイッチング部を制御している状態から、このオン時間よりも長いオン時間へと移行するときのオン時間の変量を設定するものである。このように設定された複数の変量値は、マイクロコンピュータ内部のＲＯＭに記憶されている。ここで、オン時間変量設定部７０においては、スイッチング部のオン時間の変量を複数設定している。
【０１６３】
制御部４７は、インバータ回路４３のスイッチング部をオンオフ制御するものであり、電流検知部６７と、電流設定部６８と、最小オン時間設定部６９と、オン時間変量設定部７０の全ての出力信号に基づいて、インバータ回路４３のスイッチング部のオン時間を設定するオン時間演算器６５、およびオン時間演算器６５が設定したオン時間のハイパルスを出力するパルス発生器６６を備えている。なお、実施の形態７における制御部４７の構成は一例であり、本発明はこの構成に限定されるものではない。
【０１６４】
図９は、図８に示した実施の形態７の誘導加熱装置における、入力電力のタイムチャートであり、電源４１から供給される入力電力（供給電力）のタイムチャートを示している。電力の供給開始直後（領域ａ）から、電力目標値（定常電力）ＰＳを供給する場合、インバータ回路４３のスイッチング部の起動時において、スイッチング部のオン時間と供給電力との関係が把握できていない。このため、予め推測したオン時間により当該スイッチング部を起動する必要があり、フィードバック制御が困難であり、電力制御が不安定となるという問題がある。
【０１６５】
したがって、実施の形態７の誘導加熱装置においては、インバータ回路４３のスイッチング部の起動時においては、如何なる状態であっても、電力目標値ＰＳを供給することとならない最小オン時間ｔ(min)をオン時間の初期値とすることにより、起動時のインバータ回路に対しては最小電力を供給している。この最小オン時間ｔ(min)による最小電力は、当該加熱コイル４５を駆動するために最低必要な電力である。そのように起動した後、オン時間の変量を付加してオン時間を徐々に長くすることにより、供給電力を最終的な電力目標値ＰＳとなるソフトスタート制御を行っている。
【０１６６】
図１０は、実施の形態７の誘導加熱装置におけるソフトスタート制御時の入力電力の各領域（領域ａ、領域ｂおよび領域ｃ）でのスイッチング部のオン時間を示す波形図である。図１０においては、図９に示したタイムチャートにおいて、ソフトスタート制御時の入力電力の領域ａ、領域ｂおよび領域ｃでのスイッチング部のオン時間を示している。図１０の（ａ）が領域ａにおけるスイッチング部に対する制御信号を示しており、図１０の（ｂ）が領域ｂにおけるスイッチング部に対する制御信号を示しており、図１０の（ｃ）が領域ｃにおけるスイッチング部に対する制御信号を示している。
【０１６７】
図１０に示すように、領域ａでのオン時間、領域ｂでのオン時間、領域ｃでのオン時間を代表して示しており、領域ａでのオン時間ｔ１よりも領域ｂでのオン時間ｔ２の方が長く、また領域ｂでのオン時間ｔ２よりも領域ｃでのオン時間ｔ３の方が長い関係にある。
【０１６８】
インバータ回路４３のスイッチング部のオン時間を長くすることにより、供給電力は大きくなる。このため、オン時間を徐々に長くすることにより、供給電力を図９に示したように最終的な電力目標値ＰＳにすることができる。
【０１６９】
以上のように構成された実施の形態７の誘導加熱装置について、その動作および作用について説明する。
被加熱物４８に電力を供給していない状態から電力の供給を開始する起動時において、最小オン時間設定部６９において設定された最小オン時間ｔ(min)でインバータ回路４３のスイッチング部をオン状態とする。
【０１７０】
このときのオン時間は、インバータ回路４３のスイッチング部がオン状態となる時間の最小値であるため、供給電力が加熱コイル４５に供給できる電力の最小値である。このため、インバータ回路４３の起動時における供給電力ｐ１は最小値となる（図９参照）。
【０１７１】
最小オン時間ｔ(min)は、如何なる状態であっても最終的な電力目標値ＰＳにならないように設定されている。このため、上記のようにインバータ回路４３を最小オン時間ｔ(min)で起動することにより、加熱コイル４５に対して目標値以上の電力を供給することがなく、被加熱物４８を過加熱して調理性能を悪化させないようにすることができる。
【０１７２】
特に、目標電力値である定常電力ＰＳが当該誘導加熱装置の定格電力値である場合、入力電力値は定格電力値を超えることが許されないため、起動時のオン時間を如何なる状態であっても目標電力値ＰＳを超えないように設定することは、製品仕様において必要不可欠な条件となる。
【０１７３】
最小オン時間ｔ(min)が長い場合には、インバータ回路４３のスイッチング部の起動時に急激にスイッチング部へ過大な電流が流れて、スイッチング部の定格電流または定格電圧を超えるといった不安定な動作でスイッチング部を破壊する可能性がある。このため、スイッチング部の定格電流および定格電圧などの仕様を考慮して、最小オン時間ｔ(min)を短くすることによりスイッチング部の破壊を防止することができる。
【０１７４】
また、最小オン時間ｔ(min)の長さに関係して、スイッチング部の起動時において加熱コイル４５へ急激に過大な電流が流れて、加熱コイル４５と磁気結合した鍋などの被加熱物４８においても電流が急峻に誘導されて振動し、「コツッ」という鍋を叩いたような異常な音を発生させる場合がある。このため、最小オン時間ｔ(min)を短くすることにより、加熱コイル４５へ急激に過大な電流が流れることが防止されて、異常音の発生を抑制することができる。その抑制状態は最小オン時間ｔ(min)が短いほど大きくなるため、最小オン時間ｔ(min)は可能な限り短く設定することが望ましい。
【０１７５】
第１のオン時間ｔ１である最小オン時間ｔ(min)でインバータ回路４３のスイッチング部をオンオフ制御した後、オン時間変量設定部７０において設定したオン時間変量Δｔ１を最小オン時間ｔ(min)に加えた第２のオン時間ｔ２によりスイッチング部をオンオフ制御することにより、供給電力ｐ２を電源４１から加熱コイル４５に供給する。
【０１７６】
実施の形態７の誘導加熱装置においては、最小オン時間ｔ(min)においてインバータ回路４３のスイッチング部をオンオフ制御していたことにより、スイッチング部の最小オン時間ｔ(min)と供給電力ｐ１との関係を制御部４７が把握することができる。このため、制御部４７は、最終的な目標電力値ＰＳと、最小オン時間ｔ(min)における供給電力ｐ１との比較を行うことができ、その比較結果に基づき目標電力値ＰＳに対して最小オン時間ｔ(min)での供給電力ｐ１が低いときにオン時間変量Δｔ１を加えたオン時間ｔ２でスイッチング部をオンオフ制御して、供給電力が目標電力ＰＳを超えないように制御することができる。
【０１７７】
上記のように、オン時間の切替方法と同様に、第２のオン時間ｔ２でスイッチング部をオンオフ制御した後（領域ｂ）、オン時間変量設定部７０において設定されたオン時間変量Δｔ２を第２のオン時間ｔ２に加えた第３のオン時間ｔ３でスイッチング部をオンオフ制御する。この結果、第３のオン時間ｔ３において供給電力ｐ３が電源４１から加熱コイル４５に供給される（領域ｃ）。このソフトスタート制御は、第３のオン時間ｔ３の経過後、オン時間変量Δｔ３を第３のオン時間ｔ３に加えた第４のオン時間ｔ４において供給電力ｐ４（領域ｄ）が加熱コイル４５に供給し、第４のオン時間ｔ４の経過以降も同様の動作を繰り返す。このようにオン時間の設定を変更していくことにより、加熱コイル４５に対する供給電力は最小の供給電力ｐ１から徐々に増加していき、最終的に目標電力値ＰＳに設定することができる。
【０１７８】
なお、図９に示すタイムチャートにおいては、ソフトスタート制御における入力電力の供給期間（各領域）を長く設定した場合について説明しているが、図９のタイムチャートは一例である。例えば、実施の形態７の誘導加熱装置においては、ソフトスタート制御期間における各領域の供給時間を短くすることにより、迅速に供給電力を目標電力値ＰＳに到達させることが可能となり、入力電力の制御性をさらに向上させることができる構成となる。
【０１７９】
本発明に係る誘導加熱装置において、複数のオン時間変量を有し、オン時間変量が最も大きい最大オン時間変量Δｔ(max)は、起動時の最小オン時間ｔ(min)から目標電力値ＰＳに到達するまでの間のいずれかの領域に設定される。実施の形態７においては、図９に示すように、最大オン時間変量Δｔ(max)が領域ａの最小オン時間ｔ(min)に加算されて領域ｂのオン時間に設定されている（供給電力ｐ２）。ここで、最小オン時間ｔ(min)における供給電力値は、少なくとも目標電力値ＰＳの１／２より小さい値であり、少なくとも最小オン時間ｔ(min)に最大オン時間変量Δｔ(max)を加算した時間における供給電力値は、目標電力値ＰＳを越えないように設定されている。
【０１８０】
本発明に係る実施の形態７の誘導加熱装置において、制御部４７は、最小オン時間設定部６９で設定された最小オン時間ｔ(min)をオン時間の初期値として設定して、インバータ回路４３スイッチング部を起動している。また、制御部４７は、起動後においては、加熱コイル４５への供給電力が電流設定部６８で設定された電流設定値の目標電力（定常電力）ＰＳとなるように、オン時間変量設定部６９で設定されたオン時間の変量によりスイッチング部のオン時間を変動させるよう制御している。
【０１８１】
実施の形態７の誘導加熱装置を例として説明する本発明においては、インバータ回路４３のスイッチング部が取り得る複数のオン時間が設定されており、少なくとも最小オン時間ｔ(min)を含む低供給電力側の第１のオン時間群と、この第１のオン時間群に含まれるオン時間よりも長いオン時間を含み、目標電力（定常電力）ＰＳとなるオン時間を含む高供給電力側の第２のオン時間群とに分類される。
【０１８２】
本発明の誘導加熱装置において、第１のオン時間群に含まれるオン時間から第２のオン時間群に含まれるオン時間へとスイッチング部のオン時間が遷移するときのオン時間の変量は、第１のオン時間群内でのオン時間の変量および第２のオン時間群内でのオン時間の変量よりも大きく（長く）設定されている。例えば、実施の形態７においては、図９に示すように、低供給電力側の第１のオン時間群としては、領域ａのオン時間（起動時の最小オン時間ｔ(min)）のみが含まれており、高供給電力側の第２のオン時間群としては、領域ｂ以降の全ての領域におけるオン時間が含まれている。したがって、第１のオン時間群の領域ａの最小オン時間ｔ(min)から第２のオン時間群の領域ｂのオン時間（ｔ２）へとスイッチング部のオン時間が遷移するとき、最大オン時間変量Δｔ(max)が加算されたオン時間（ｔ２）に設定されている。
【０１８３】
実施の形態７の誘導加熱装置においては、最小オン時間ｔ(min)は被加熱物４８からの異常音の発生の抑制、およびインバータ回路４３におけるスイッチング部などの破壊防止の観点から、制御上可能な限り短く設定し、少なくとも一度は最大オン時間変量でオン時間を切替えることにより、最小オン時間ｔ(min)が短い場合でも目標電力値ＰＳに到達するまでのソフトスタート制御における動作期間を短縮することが可能であり、インバータ回路の電力変換効率を高めることができる。
【０１８４】
実施の形態７の誘導加熱装置においては、被加熱物４８からの異常音の発生の抑制、およびインバータ回路４３におけるスイッチング部などの破壊の観点から、第１のオン時間ｔ１である最小オン時間ｔ(min)を短く設定しているが、低電力で電力を供給する動作においてはインバータ回路４３の電力変換効率が低くなる。
【０１８５】
したがって、電力変換効率および電力制御の容易性の観点から、低電力での電力供給期間を極力短くし、迅速に供給電力を目標電力値ＰＳに近づけることが望ましい。このため、低電力で電力を供給する動作においては、最小オン時間ｔ(min)でスイッチング部をオンオフ制御した後、オン時間変量設定部７０において設定された最大オン時間変量を最小オン時間ｔ(min)に加えた第２のオン時間ｔ２でスイッチング部をオンオフ制御することにより、オン時間ｔ２で供給される電力ｐ２を迅速に目標電力値ＰＳに近づけることができる。このように制御された実施の形態７の誘導加熱装置においては、電力変換効率の向上および電力制御の容易性の向上を図ることができる。
【０１８６】
インバータ回路４３におけるスイッチング部のオン時間が短く、加熱コイル４５に流れる電流が小さい場合、共振電流が不十分なため、スイッチング部に電圧が印加された状態でインバータ回路４３をターンオンする制御を行うおそれがある。
【０１８７】
オン時間が短い状態でソフトスタート制御を継続して行っている場合、インバータ回路４３がターンオン制御されると、共振コンデンサ６３に蓄えられた電荷が短絡することになり、インバータ回路４３の電力変換効率を著しく低下してしまう。このため、オン時間が短い状態でソフトスタート制御を継続して行う場合には、最小オン時間ｔ(min)の期間においてスイッチング部に電圧が印加されていない状態でターンオン動作できるように、最小オン時間ｔ(min)を設定する必要がある。
【０１８８】
しかし、本発明に係る実施の形態７の誘導加熱装置においては、異なるオン時間変量を有し、例えば、最小オン時間ｔ(min)で動作した後まもなく最大オン時間変量を加えたオン時間でインバータ回路４３を駆動制御するため、仮に最小オン時間ｔ(min)で動作したときはスイッチング部に電圧が印加された状態でターンオンするという問題を有する制御であったとしても、その期間を最小限にすることができる。したがって、実施の形態７の誘導加熱装置は、電力変換効率を気にすることなく最小オン時間ｔ(min)を設定することが可能な構成となる。
【０１８９】
なお、図９に示したように、目標電力値ＰＳの電力を供給した後、電力の供給を一旦停止し、その後、目標電力を再度供給し始めるようなソフトスタート制御を繰り返し行う場合、従来の誘導加熱装置では起動開始ごとに被加熱物４８から異常音が発生するという問題を有する。しかし、本発明に係る実施の形態７の誘導加熱装置は、ソフトスタート制御期間における被加熱物４８から発生する異常音を抑制する効果を有するため、このような供給電力の起動（ソフトスタート制御）を繰り返す構成の誘導加熱装置においては一層の効果を奏するものとなる。
【０１９０】
また、被加熱物４８に大電力を供給する場合において、インバータ回路４３に対するオンオフの切替動作を頻繁に行ったとき、切替動作の１周期における供給電力が小さい期間（領域ａなど）、および電力が供給されていない切替期間（領域ｆ）が占める割合が大きくなる。この結果、当該誘導加熱装置においては平均電力として設定された所望の電力を供給することができなくなってしまう。
【０１９１】
したがって、実施の形態７の誘導加熱装置の構成では、鍋鳴りなどの異常音を発生させるおそれのある起動時において、最小オン時間ｔ(min)で起動させ、その後は素早く最大オン時間変量を加えてオン時間を長くして供給電力を大きくしている。この結果、実施の形態７の誘導加熱装置は、切替動作を頻繁に行ったとしても平均電力を高く供給することができる構成となる。
【０１９２】
（実施の形態８）
以下、本発明に係る実施の形態８の誘導加熱装置について添付の図面を参照して説明する。本発明に係る実施の形態８の説明において、実施の形態１から実施の形態７の誘導加熱装置における要素と同じ機能、構成、動作を示すものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態１から実施の形態７の説明を援用する。
【０１９３】
図１１は、本発明に係る実施の形態８の誘導加熱装置における入力電力のタイムチャートであり、電源４１の電圧波形、および電源４１から供給される入力電力（供給電力）のタイムチャートである。供給電力がリプル（脈動）を有する点で前述の実施の形態７の場合とは異なる。
【０１９４】
平滑用コンデンサ６２（図８参照）の容量は、数μＦと小さく、加熱コイル４５に電流を流すとリプルが生じる。実施の形態８の誘導加熱装置においては、リプル電圧波形が電源４１の電圧波形と略同じとなる。図１１に示すタイムチャートでは、供給電力が電源４１の周波数に同期してリプルを生じているが、これは平滑用コンデンサ６２の電圧がリプルを生じているためである。
【０１９５】
本発明に係る実施の形態８の誘導加熱装置においては、電源４１のゼロクロス点を検出して、その検出点をトリガとして、オン時間を変更するタイミングを制御している。実施の形態８の誘導加熱装置においては小容量の平滑用コンデンサ６２を用いて構成しているため、供給電力は電源電圧に同期して変動するが、前述の実施の形態７において説明した効果と同様に、スイッチング部の起動時に異常音を発生させない構成とすることができるとともに、電力変換効率を向上させることができ、電磁ノイズの発生を抑制することができる誘導加熱装置となる。
【０１９６】
また、実施の形態８の誘導加熱装置においては、ゼロクロス点近傍でオン時間を変更する構成であるため、オン時間の変更の直前と直後での供給電力の変化量が小さく、例えば照明などにおけるフリッカへの影響を軽減することができる。
【０１９７】
さらに、インバータ回路４３のスイッチング部においても、スイッチング部に印加される電圧が低く、供給する電力が小さい方がオン時間の切替時のダメージが少ないため、スイッチング部の破壊防止にもゼロクロス点近傍でオン時間を変更することが寄与する。
【０１９８】
インバータ回路４３のスイッチング部の起動時以前では、スイッチング部はオフ状態が続いているため、平滑用コンデンサ６２に充電された電荷は放電する場所がなく、電源４１の電圧が零となっても平滑用コンデンサ６２には電源４１のピーク電圧以下の電圧が印加された状態にある。
【０１９９】
このため、電源４１のゼロクロス点でインバータ回路４３を起動しても、起動時には平滑用コンデンサ６２に充電されていた電圧に伴った電流がスイッチング部などに流れ、スイッチング部などの破壊や被加熱物４８からの異常音が生ずるという課題は解決されない。
【０２００】
しかし、本発明に係る実施の形態８の誘導加熱装置においては、平滑用コンデンサ６２の電圧に関わらず、スイッチング部の破壊防止や被加熱物４８からの異常音の発生を抑制するように、ソフトスタート制御期間において最小オン時間ｔ(min)で起動して、平滑用コンデンサ６２に充電されていた電圧に伴った電流がスイッチング部に流れるよう構成されているため、安全で使い勝手のよい誘導加熱装置を実現している。
【０２０１】
なお、実施の形態８の誘導加熱装置においては、電源４１のゼロクロス点での平滑用コンデンサ６２の電圧値は、平滑用コンデンサ６２の容量が大きいほど高くなり、また、検出用回路、および／またはノイズ対策用回路など各種回路の接続状態によって放電条件が異なり、その接続状態に応じて電圧値が決定される。
【０２０２】
（実施の形態９）
以下、本発明に係る実施の形態９の誘導加熱装置について添付の図面を参照して説明する。本発明に係る実施の形態９の説明において、実施の形態１から実施の形態８の誘導加熱装置における要素と同じ機能、構成、動作を示すものには同じ符号を付して、その説明は実施の形態１から実施の形態８の説明を援用する。
【０２０３】
図１２は、本発明に係る実施の形態９の誘導加熱装置の一部をブロック化して示した回路図である。実施の形態９の誘導加熱装置においては、加熱コイルが内側の第１の加熱コイル４５と外側の第２の加熱コイル４６の２つで略同心円状に構成されており、それぞれの加熱コイル４５，４６にインバータ回路４３，４４を接続した点で前述の実施の形態７および実施の形態８と異なっている。
【０２０４】
図１３は、実施の形態９の誘導加熱装置における入力電力のタイムチャートであり、図１３の（ａ）が第１の加熱コイル４５（内側加熱コイル）に供給される入力電力のタイムチャートであり、図１３の（ｂ）が第２の加熱コイル４６（外側加熱コイル）に供給される入力電力のタイムチャートである。
【０２０５】
実施の形態９の誘導加熱装置におけるソフトスタート制御の各要素の動作、作用、役割および効果などは前述の実施の形態７と同一であるため、この実施の形態９においてはそれらの説明を省略する。
【０２０６】
実施の形態９の誘導加熱装置においては、１つの被加熱物４８を誘導加熱するために２つの加熱コイル４５，４６を配設し、それぞれの加熱コイル４５，４６にインバータ回路４３，４４を接続することにより、内側加熱コイルである第１の加熱コイル４５と外側加熱コイルである加熱コイル４６に対して独立した電力を供給する構成である。
【０２０７】
実施の形態９の誘導加熱装置の回路構成では、供給電力の検知および磁界の干渉の観点から、２つのインバータ回路４３，４４を同時に動作させることができない。
そのため、例えば、被加熱物４８を均一に加熱するために、図１３に示すように、第１の加熱コイル４５（内側加熱コイル）に電力を供給する期間は、第２の加熱コイル４６（外側加熱コイル）に対する電力供給を停止し、一定期間経過後に、今度は第２の加熱コイル４６に電力を供給するとともに第１の加熱コイル４５への電力供給を停止するという動作を繰り返している。このように、電力供給と停止とを一定期間毎に繰り返す制御を行っているため、第１の加熱コイル４５と第２の加熱コイルによる被加熱物４８における発熱量を均一となるように電力制御する必要がある。
【０２０８】
このため、実施の形態９の誘導加熱装置においては、前述の実施の形態６の誘導加熱装置において説明したように、加熱コイル４５，４６に供給する定常電力を所望の値に制御することにより、および／または、加熱コイル４５，４６へ定常電力が供給されている定常電力入力期間を所望の時間に制御することによって、被加熱物４８を均一に加熱することが可能となる。
【０２０９】
上記のように複数のインバータ回路に対してオンオフ動作を切り替える必要がある誘導加熱装置において、実施の形態９で説明したソフトスタート制御を用いることにより、鍋鳴りなどの異常音（不快音）を発生させることがなく、使用者に不快感を与えない誘導加熱装置を実現することが可能となる。
【０２１０】
図１２に示した誘導加熱装置においては、１つの加熱コイルに対して供給する電力を制御するためのスイッチング部を１つ接続したインバータ回路の構成について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、図１４に示したように、それぞれのインバータ回路７０，７１が２つのスイッチング部を直列接続したスイッチングアームで構成して、それぞれの加熱コイル４５，４６に供給する電力を制御する回路構成であっても、本発明の効果を奏することができる。
【０２１１】
以上のように、本発明に係る誘導加熱装置は、電力変換効率が低いが異常音が発生しない最小オン時間ｔ(min)をインバータ回路に対する初期値として、当該インバータ回路を起動し、その後オン時間を大きく変更して電力変換効率の低い状態から脱して高い状態とし、スイッチング部をオンオフ制御することにより電力変換効率を高めることができる構成となる。
【０２１２】
前述の実施の形態７から実施の形態９において説明した本発明に係る誘導加熱装置は、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルと共振回路を構成する共振コンデンサと、前記加熱コイルに直列接続したスイッチング部と、交流電源を整流し前記加熱コイルに電力を供給する整流部と、前記スイッチング部のオン時間の最小値を設定する最小オン時間設定部と、前記スイッチング部のオン時間の変量を複数設定するオン時間変量設定部と、交流電源から供給される入力電流を検知する電流検知部と、前記入力電流の目標値に対応する値を設定する電流設定部と、前記スイッチング部をオンオフ制御する制御部と、を備えている。
【０２１３】
本発明の誘導加熱装置においては、前記制御部が、前記スイッチング部の起動時において、前記最小オン時間設定部で設定された最小オン時間をオン時間の初期値として設定し、前記起動後において、前記電流設定部で設定された電流設定値の目標電力になるように、前記オン時間変量設定部で設定されたオン時間の変量により前記スイッチング部のオン時間を変動させている。前記スイッチング部が取り得る複数のオン時間は、少なくとも前記最小オン時間を含む低供給電力側の第１のオン時間群と、前記第１のオン時間群に含まれるオン時間よりも長いオン時間を含み、前記目標電力となるオン時間を含む高供給電力側の第２のオン時間群とに分類されている。前記制御部においては、前記第１のオン時間群に含まれるオン時間から前記第２のオン時間群に含まれるオン時間へと前記スイッチング部のオン時間が遷移するときのオン時間の変量が、前記第１のオン時間群内でのオン時間の変量および前記第２のオン時間群内でのオン時間の変量よりも大きく設定されている。
【０２１４】
上記のように構成された本発明に係る誘導加熱装置においては、スイッチング部の起動時は極小オン時間である最小オン時間に設定することによりスイッチング部の起動時に異常音を発生させないように構成することができる。また、本発明に係る誘導加熱装置は、起動時を除く起動時に近いタイミングでスイッチング部のオン時間を急激に増加して、ターンオン時にスイッチング部に過大な電流が流れる動作状態を防止して電力変換効率の向上を図り、且つ電磁ノイズの抑制を図ることができる構成となる。
【０２１５】
以上のように、本発明に係る誘導加熱装置は、インバータ回路におけるスイッチング部に対するソフトスタート制御において、供給電力が異なる複数のオン時間が設定されており、最も大きいオン時間の変量を、スイッチング部のターンオン時のスイッチング部に電圧が印加されている動作状態の時に設定することにより、スイッチング部の起動時に生じる異常音を防止することが可能となるとともに、電力変換効率を向上させ、電磁ノイズの発生を抑制することができる。
【０２１６】
発明をある程度の詳細さをもって好適な形態について説明したが、この好適形態の現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、各要素の組合せや順序の変化は請求された発明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】
【０２１７】
以上のように、本発明に係る誘導加熱装置は、ソフトスタート制御期間において、所望の電力を被加熱物に対して供給して、被加熱物を所望の状態に加熱し、使用者にとって使い勝手の良い汎用性の高い加熱装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０２１８】
４１  電源
４２  整流回路
４３  第１のインバータ回路
４４  第２のインバータ回路
４５  第１の加熱コイル
４６  第２の加熱コイル
４７  制御部
４８  被加熱物
４９  電流測定部
５０  計時部
５１  ゼロクロス検知部
５２  電力算出部
６０  ダイオードブリッジ
６１  チョークコイル
６２  平滑用コンデンサ
６７  電流検知部
６８  電流設定部
６９  最小オン時間設定部
７０  オン時間変量設定部
６５  オン時間演算器
６６  パルス発生器
【図１】
2013061595.tif 000003
【図２】
2013061595.tif 000004
【図３】
2013061595.tif 000005
【図４】
2013061595.tif 000006
【図５】
2013061595.tif 000007
【図６】
2013061595.tif 000008
【図７】
2013061595.tif 000009
【図８】
2013061595.tif 000010
【図９】
2013061595.tif 000011
【図１０】
2013061595.tif 000012
【図１１】
2013061595.tif 000013
【図１２】
2013061595.tif 000014
【図１３】
2013061595.tif 000015
【図１４】
2013061595.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成25年8月13日(2013.8.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を誘導加熱するための複数の加熱コイルと、
前記複数の加熱コイルに電力を供給するインバータ回路と、
前記インバータ回路を駆動制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記インバータ回路からそれぞれの加熱コイルに対して、周期毎に交互に電力を供給することにより被加熱物を誘導加熱する誘導加熱装置であって、
前記複数の加熱コイルのそれぞれが略同心円状に配置されており、
前記制御部は、それぞれの加熱コイルへの電力供給開始の起動時において、前記加熱コイルに供給する電力を予め設定された最小値から徐々に増加させて定常電力値となるようにソフトスタート制御を行い、前記加熱コイルに供給される電力が前記定常電力値に到達した後、前記加熱コイルへの電力供給終了時まで前記定常電力値の供給を維持するように前記インバータ回路を制御するとともに、前記定常電力値が前記加熱コイルに供給される平均電力値より大きくなるよう設定されており、
前記制御部は、前記複数の加熱コイルに対するソフトスタート制御において、前記定常電力値の１／２より小さい前記最小値から前記定常電力値となるまでのソフトスタート制御期間における電力変化率を一定として、前記定常電力値および／または前記周期を変更することにより、前記加熱コイルに供給される平均電力を制御すると共に、前記制御部は、径の小さい加熱コイルより径の大きい加熱コイルに供給する前記定常電力値を大きくおよび／または前記周期を長くするよう構成された誘導加熱装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記制御部は、ソフトスタート制御の期間において前記加熱コイルに供給される電力量と、定常電力を供給する期間において前記加熱コイルに供給される電力量と、前記加熱コイルのそれぞれに電力を供給する動作が一巡する時間とを把握することにより、前記加熱コイルに供給される平均電力を算出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】
電源から前記インバータ回路に供給される電流を測定する電流測定部と、
前記インバータ回路の動作状態の時間を測定する計時部とを備え、
前記制御部は、前記電流測定部の出力値に基づいて前記インバータ回路への供給電力を算出し、前記計時部で計測された時間に基づいて前記インバータ回路へ供給された電力量と、前記加熱コイルのそれぞれに電力を供給する動作が一巡する時間とを把握する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】
電源からインバータ回路に供給される電流を測定する電流測定部と、
前記電源の電圧が零レベルとなる点を検出するゼロクロス検知部と、
前記インバータ回路へ供給された電力を算出する電力算出部とを備え、
前記電力算出部は、前記ゼロクロス検知部からの検出信号の周波数に同期して前記電流測定部からの出力信号を読み取り、ゼロクロス信号を前記制御部に出力するよう構成されており、
前記制御部は、ゼロクロス信号の発生時から次のゼロクロス信号の発生時までの期間における前記インバータ回路に入力された電力値および／または電力量を算出するよう構成された請求項４に記載の誘導加熱装置。
【請求項７】
電源の電圧が零レベルとなる点を検出するゼロクロス検知部と、
前記インバータ回路へ供給された電力を算出する電力算出部とを備え、
前記電力算出部は、前記ゼロクロス検知部からの検出信号の周波数に同期して前記電流測定部からの出力信号を読み取り、ゼロクロス信号を前記制御部に出力するよう構成されており、
前記制御部は、ゼロクロス信号の発生時から次のゼロクロス信号の発生時までの期間における前記インバータ回路に入力された電力値および／または電力量を算出するよう構成された請求項５に記載の誘導加熱装置。
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
（削除）
【請求項１０】
前記インバータ回路におけるスイッチング部が取り得る複数のオン時間において前記加熱コイルに供給される電力値が最小値となる最小オン時間を設定する最小オン時間設定部と、
前記スイッチング部のオン時間の変量を複数設定するオン時間変量設定部と、
電源から供給される入力電流を検知する電流検知部と、
前記入力電流の目標値に対応する値を設定する電流設定部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記スイッチング部の起動時において、前記最小オン時間設定部で設定された最小オン時間をオン時間の初期値として設定し、前記起動後において、前記電流設定部で設定された電流設定値の目標電力になるように、前記オン時間変量設定部で設定されたオン時間の変量により前記スイッチング部のオン時間を変動させており、
前記スイッチング部が取り得る複数のオン時間が、少なくとも前記最小オン時間を含む低供給電力側の第１のオン時間群と、前記第１のオン時間群に含まれるオン時間よりも長いオン時間を含み、前記目標電力となるオン時間を含む高供給電力側の第２のオン時間群と、に分類され、
前記第１のオン時間群に含まれるオン時間から前記第２のオン時間群に含まれるオン時間へと前記スイッチング部のオン時間が遷移するときのオン時間の変量は、前記第１のオン時間群内でのオン時間の変量および前記第２のオン時間群内でのオン時間の変量よりも大きく設定された請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項１１】
第１のオン時間群に含まれるオン時間を最小オン時間のみとする請求項１０に記載の誘導加熱装置。
【請求項１２】
少なくとも最小オン時間で動作するときには、前記スイッチング部に対して電圧が印加されている状態においてオフからオンに制御するよう構成されている請求項１０または１１に記載の誘導加熱装置。
【請求項１３】
電源のゼロクロス点近傍に前記スイッチング部の起動タイミングを設定するよう構成された請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【国際調査報告】
2013061595.tif 000017
2013061595.tif 000018
2013061595.tif 000019
2013061595.tif 000020
2013061595.tif 000021
2013061595.tif 000022
2013061595.tif 000023