(57)【要約】  本発明の誘導加熱装置は、複数のスイッチング素子（４６，４７）のオンオフ動作により交流信号を出力するインバータ回路（４０）と、複数のスイッチング素子を駆動制御する制御部（５２）と、被加熱物を誘導加熱する加熱コイル（４８，４９）と共振コンデンサ（５０，５１）をそれぞれが含む複数の共振回路（５６，５７）とを備え、複数の共振回路のそれぞれが有する共振周波数のうち、最も高い共振周波数より高い周波数の領域、若しくは最も低い共振周波数より低い周波数の領域を動作領域としてスイッチング素子を駆動制御し、複数の共振回路におけるそれぞれの加熱コイルが組み合わされて少なくとも１つの誘導加熱源が構成されている。
2011070785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスイッチング素子を有し、前記複数のスイッチング素子の駆動により交流信号を出力するインバータ回路と、
前記複数のスイッチング素子を駆動制御する制御部と、
前記インバータ回路に並列接続されると共に、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと共振コンデンサをそれぞれが含む複数の共振回路と、を備え、
前記制御部は、前記複数の共振回路のそれぞれが有する共振周波数のうち、最も高い共振周波数より高い周波数の領域、若しくは最も低い共振周波数より低い周波数の領域を動作領域として前記複数のスイッチング素子を駆動制御し、前記複数の共振回路におけるそれぞれの加熱コイルが組み合わされて少なくとも１つの誘導加熱源が形成され、前記少なくとも１つの誘導加熱源により被加熱物を誘導加熱するよう構成された誘導加熱装置。
【請求項２】
前記スイッチング素子の動作領域において、前記１つの誘導加熱源を構成する全ての加熱コイルが被加熱物を誘導加熱するように、前記複数の共振回路における少なくとも前記加熱コイルのインダクタンスと前記共振コンデンサのキャパシタンスを設定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、前記複数の共振回路のそれぞれが有する共振周波数のうち、最も高い共振周波数より高い周波数の領域のみを動作領域として前記スイッチング素子を駆動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４】
前記共振回路に並列にスナバ回路が接続された請求項３に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記複数の共振回路のそれぞれが有する共振周波数のうち、最も低い共振周波数より低い周波数の領域のみを動作領域として前記スイッチング素子を駆動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６】
前記複数のスイッチング素子とインダクタが直列接続され、電流位相を電圧位相より進ませるように前記複数のスイッチング素子がソフトスイッチング動作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７】
前記複数の共振回路における各共振周波数は、前記加熱コイルのインダクタンスと前記共振コンデンサのキャパシタンスにより異なる値に設定された請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項８】
前記複数の共振回路において、入力する電力が大きい加熱コイルを含む共振回路の共振周波数が、入力する電力が小さい加熱コイルを含む共振回路の共振周波数より高く設定された請求項７に記載の誘導加熱装置。
【請求項９】
１つの誘導加熱源を構成する複数の加熱コイルのそれぞれに入力する電力の比率が、前記複数の加熱コイルのそれぞれにおける被加熱物に対向する面積に対応する比率となるよう構成された請求項１乃至８のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項１０】
１つの誘導加熱源を構成する複数の加熱コイルに流す電流値の比率は、前記複数の加熱コイルのそれぞれを形成するコイル線における電流の流れる方向に直交する断面積に対応する比率となるよう構成された請求項１乃至８のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項１１】
１つの誘導加熱源を構成する複数の加熱コイルが、同一平面状に配設された請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項１２】
１つの誘導加熱源を構成する複数の加熱コイルは、それぞれが異なる直径を有するコイル状に形成され、同心円状に配設された請求項３に記載の誘導加熱装置。
【請求項１３】
被加熱物を載置するトッププレートと、
前記トッププレートの下方に誘導加熱源としての複数の加熱コイルが配設され請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の誘導加熱装置と、
を備えた誘導加熱調理器。
【請求項１４】
前記トッププレートは、被加熱物を載置する複数の加熱領域を有すると共に、前記複数の加熱領域における少なくとも１つの加熱領域に対する誘導加熱源として前記誘導加熱装置が備えられた請求項１３に記載の誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱コイルを用いて被加熱物を誘導加熱する誘導加熱装置に関し、特に、複数の加熱コイルを用いて被加熱物である金属製の鍋などを誘導加熱する誘導加熱装置およびその誘導加熱装置を備えた誘導加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的な誘導加熱調理器について添付の図面を用いて説明する。図１９Ａは従来の誘導加熱調理器を厨房装置のキャビネットに組み入れた状態を示す断面図である。図１９Ｂは図１９Ａに示した従来の誘導加熱調理器を示す平面図である。【０００３】
図１９Ａおよび図１９Ｂに示すように、誘導加熱調理器は、耐熱性ガラスなどの非金属で形成された平板状のトッププレート１と、トッププレート１の下側に設けた収容部８とにより筐体が構成されている。トッププレート１上の所定の位置（加熱領域）には被加熱物である鍋などが載置されて誘導加熱される。【０００４】
収容部８の内部には、トッププレート１上に載置された被加熱物を誘導加熱するための加熱コイル２１，２２，２３が、トッププレート１の裏面から約５ｍｍ程度の空間を有して配設されている。【０００５】
図１９Ａおよび図１９Ｂに示す誘導加熱調理器においては、３つの加熱コイル２１，２２，２３が配設されており、左側加熱コイル２１および右側加熱コイル２２が手前側に配置されており、左側加熱コイル２１および右側加熱コイル２２の中央の奥側には中央加熱コイル２３が配置されている。なお、図１９Ｂの平面図で示す誘導加熱調理器においては、図面の下側で使用者が当該誘導加熱調理器を操作しており、前記の「左側」、「右側」、「手前側」および「奥側」とは使用者から見て左側、右側、手前側および奥側を示す。【０００６】
収容部８の内部において、左側加熱コイル２１の下方には焼き魚などの調理を行うためのロースタ６が配設されている。ロースタ６の内部には電気抵抗式のヒータ、焼き網、受け皿が配設されている。【０００７】
また、収容部８の内部において、ロースタ６の右側には、３つの加熱コイル（左側加熱コイル２１、右側加熱コイル２２、中央加熱コイル２３）のそれぞれに交流電流を供給するインバータ回路５が配設されている。インバータ回路５は各加熱コイル２１，２２，２３に対応する複数のインバータ回路基板が上下位置に配置された構成である（例えば、特許第３６１３１０９号公報（特許文献１）参照）。【０００８】
図２０および図２１は、従来の誘導加熱調理器に用いられている加熱コイルの形状を示す平面図である。誘導加熱は加熱コイルに流れる電流により発生する磁束で被加熱物を加熱するものであるため、磁束の偏りが大きい場合には加熱ムラが発生するという問題を有している。【０００９】
図２０に示した従来の一般的な加熱コイル２４は、コイル線を渦巻き状に連続して等間隔で巻いた構成である。このような図２０に示した加熱コイル２４においては、渦巻き状の加熱コイル２４の中心部分（内径側領域）や外側部分（外径側領域）では磁束密度が低く、内径側領域と外径側領域の間である中間領域では磁束密度が高くなっており、磁束の偏りが発生する。そこで、加熱コイルの中間領域付近に磁束が偏るのを抑制するため、加熱コイルの中間領域に間隙部を形成した構成が提案されている（例えば、特開２００５−３５３４５８号公報（特許文献２）参照）。【００１０】
図２１に示す加熱コイル２５は、加熱コイル２５の中間領域にコイル線が存在しない間隙部２６が形成された分割巻き形状である。図２１に示すように、加熱コイル２６の中間領域に間隙部２６を有する分割巻き形状とすることにより、被加熱物である鍋の温度を検知する温度センサ３３を鍋の温度が最も上昇する加熱コイル２５の中間領域に配設することが可能となる。【００１１】
図２２は、従来の誘導加熱調理器におけるインバータ回路の構成を示す回路図である。図２２において、インバータ回路は、加熱コイル３０に対して交流電流を入力して電力を供給することにより、トッププレート上に載置された被加熱物３４は、渦電流を生じて発熱する。【００１２】
インバータ回路は、２つのスイッチング素子３１，３２のオンオフ動作により直流を高周波の交流に変換して、加熱コイル３０を有する共振回路に供給している。図２２に示すインバータ回路は、加熱コイル３０に高周波の交流電流を流すための回路構成であり、従来の誘導加熱調理器において採用されている一般的なインバータ回路の回路構成である。【００１３】
また、従来の誘導加熱装置においては、複数の加熱領域を有し、それぞれの加熱領域の下方に配設された加熱コイルにより、それぞれの加熱領域に載置された被加熱物を誘導加熱する構成のものがある（例えば、特許第２７２２７３８号公報（特許文献３）参照）。特許文献３に開示された従来の誘導加熱装置は、加熱コイルを有する複数の共振回路を有しており、その複数の共振回路に対して一つのインバータ回路が接続されている。特許文献３に開示された従来の誘導加熱装置においては、それぞれの共振回路が互いに異なる共振周波数を有しており、複数の加熱コイルを切り替えて駆動するよう構成されている。また、この従来の誘導加熱装置においては、インバータ回路の動作周波数により、各加熱コイルにおける加熱電力の比率を制御するよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許第３６１３１０９号公報
【特許文献２】特開２００５−３５３４５８号公報
【特許文献３】特許第２７２２７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記のように、特許文献３に開示された従来の誘導加熱装置においては、複数の加熱コイルにおける加熱電力の比率を１つのインバータ回路の動作周波数により制御する構成であるため、インバータ回路の動作周波数を任意に変更できないという問題がある。【００１６】
図２３は、特許文献３に開示された従来の誘導加熱装置において、インバータ回路に異なる電圧（７０Ｖ，８５Ｖ，１００Ｖ）が入力されたとき、２つの加熱コイル（第１の加熱コイル、第２の加熱コイル）の加熱電圧の周波数特性を示す図である。図２３においては、インバータ回路に８５Ｖの直流電圧が入力されて、インバータ回路が２６ｋＨｚの周波数で動作したとき、第１の加熱コイルの加熱出力が１０００Ｗであり、第２の加熱コイルの加熱出力が６００Ｗであることを示している。また、図２３に示すように、別々の加熱コイルを有する２つの共振回路が異なる共振周波数を有しており、第１の加熱コイルを有する共振回路の共振周波数が２５ｋＨｚであり、第２の加熱コイルを有する共振回路の共振周波数が２８ｋＨｚである。【００１７】
図２３においては、２つの共振回路の共振周波数である２５ｋＨｚと２８ｋＨｚの間の周波数である２６ｋＨｚでインバータ回路を動作させたときの状態を２つの動作点（Ａ，Ｂ）で示している。２６ｋＨｚの動作周波数により、第１の加熱コイルおよび第２の加熱コイルの加熱電力の比率が１０００Ｗ：６００Ｗ、即ち５：３に設定されている。【００１８】
図２３に示す周波数特性を有する従来の誘導加熱装置においては、２つの加熱コイルの加熱電力を調節するために、２つの共振回路の共振周波数の間の周波数においてインバータ回路の動作周波数を連続的に変化させたとしても、加熱電力の調整は困難である。例えば、インバータ回路の動作周波数を徐々に高くしていくと、第１の加熱コイルの加熱電力は徐々に小さくなり、第２の加熱コイルの加熱電力は徐々に大きくなる。このため、第１の加熱コイルおよび第２の加熱コイルの加熱電力の合算値は、単純な増大や、若しくは減少することにはならず、動作周波数と加熱電力の合算値との関連性を導くことは非常に困難である。したがって、従来の誘導加熱装置においては、インバータ回路の動作周波数を変更することにより、加熱電力の合算値を調節することはできなかった。【００１９】
また、図２３に示す周波数特性において、第２の加熱コイルを含む共振回路の共振周波数（２８ｋＨｚ）より低い周波数でインバータ回路を動作（例えば、２６ｋＨｚ）させている。誘導加熱装置における加熱コイルのインダクタンス（Ｌ）は、加熱コイルと被加熱物が磁気結合しているときよりも磁気結合していないときの方が大きな値を示す。【００２０】
共振周波数ｆＬＣと加熱コイルのインダクタンスＬと共振コンデンサのキャパシタンスＣとの間には、下記式（１）の関係がある。【００２１】
[数１]    ｆＬＣ＝１／２π√（ＬＣ）                    （１）【００２２】
したがって、式（１）から明らかなように、第２の加熱コイルと被加熱物が磁気結合していない場合には共振周波数は低くなる。【００２３】
そのため、第２の加熱コイルと被加熱物との間に磁気結合がない場合、即ち、第２の加熱コイルの近傍に被加熱物が存在しない場合には、第２の加熱コイルを含む共振回路の共振周波数がインバータ回路の動作周波数近傍に設定されてしまう。【００２４】
さらに、第２の加熱コイルと被加熱物が磁気結合していない場合には、第２の加熱コイルを含む共振回路のＱ値が大きくなり、第２の加熱コイルやインバータ回路には非常に多くの電流が流れることになる。この結果、スイッチング素子の破壊や、加熱コイルの発熱が増大して、加熱効率が大幅に低下するという問題を従来の誘導加熱調理器は有していた。【００２５】
本発明は、前述の従来の誘導加熱調理器および誘導加熱装置の構成における各種問題を解決するものであり、従来の構成よりも制御の自由度を増して負荷変動や設定電力の変更に対して高精度に対応することができるとともに、製造コストを低減し、そして高い安全性、特に小さな被加熱物、例えば小鍋を加熱するときの漏洩磁界を低減することができる誘導加熱装置および誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明に係る第１の態様の誘導加熱装置は、複数のスイッチング素子を有し、前記複数のスイッチング素子の駆動により交流信号を出力するインバータ回路と、
前記複数のスイッチング素子を駆動制御する制御部と、
前記インバータ回路に並列接続されると共に、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと共振コンデンサをそれぞれが含む複数の共振回路と、を備え、
前記制御部は、前記複数の共振回路のそれぞれが有する共振周波数のうち、最も高い共振周波数より高い周波数の領域、若しくは最も低い共振周波数より低い周波数の領域を動作領域として前記複数のスイッチング素子を駆動制御し、前記複数の共振回路におけるそれぞれの加熱コイルが組み合わされて少なくとも１つの誘導加熱源が形成され、前記少なくとも１つの誘導加熱源により被加熱物を誘導加熱するよう構成されている。このように構成された本発明の第１の態様の誘導加熱装置は、負荷変動や設定電力の変更に対して高精度に対応することができる信頼性の高い装置になるとともに、製造コストの低減、高い安全性を有する。【００２７】
本発明に係る第２の態様の誘導加熱装置は、特に第１の態様における前記スイッチング素子の動作領域において、前記１つの誘導加熱源を構成する全ての加熱コイルが被加熱物を誘導加熱するように、前記複数の共振回路における少なくとも前記加熱コイルのインダクタンスと前記共振コンデンサのキャパシタンスを設定するよう構成してもよい。このように構成された本発明の第２の態様の誘導加熱装置は、インバータ回路の動作周波数を変更して電力の調節を行うことが可能となる。また、インバータ回路の動作周波数を変更して複数の加熱コイルのそれぞれから１つの被加熱物に供給する電力の比率を変更することが可能となり、当該被加熱物が必要とする電力バランスや温度分布に対応した調整が可能となる。【００２８】
本発明に係る第３の態様の誘導加熱装置において、特に第１の態様における前記制御部を、前記複数の共振回路のそれぞれが有する共振周波数のうち、最も高い共振周波数より高い周波数の領域のみを動作領域として前記スイッチング素子を駆動制御するよう構成してもよい。このように構成された本発明の第３の態様の誘導加熱装置においては、インバータ回路の動作周波数を低くすると複数の加熱コイルに入力する電力全てが高くなるため、それぞれの加熱コイルに入力する電力の合算値も大きくなる。このため、インバータ回路の動作周波数を変更することにより加熱コイルに入力する電力の調節を精度高く行うことができる。また、被加熱物と磁気結合しない加熱コイルがあった場合には、当該加熱コイルの共振周波数がインバータ回路の動作周波数から離れているため、当該加熱コイルには電力の供給が少なくなり、インバータ回路に多くの電流が流れすぎてインバータ回路が破壊されることが防止される。さらに、スイッチング素子に正の電流が流れている期間にスイッチング動作が可能となり、スイッチング素子を導通状態から非導通状態に遷移する際にスイッチング素子に印加される電圧を緩やかに変化させて、スイッチング動作による損失を低減することができる。【００２９】
本発明に係る第４の態様の誘導加熱装置において、特に第３の態様における前記共振回路に並列にスナバ回路を接続する構成としてもよい。このように構成された本発明の第４の態様の誘導加熱装置においては、スイッチング素子におけるスイッチング動作により発生するスイッチング損失を低減して、加熱効率を更に高めることが可能となる。【００３０】
本発明に係る第５の態様の誘導加熱装置において、特に第１の態様における前記制御部は、前記複数の共振回路のそれぞれが有する共振周波数のうち、最も低い共振周波数より低い周波数の領域のみを動作領域として前記スイッチング素子を駆動制御するよう構成してもよい。このように構成された本発明の第５の態様の誘導加熱装置においては、インバータ回路の動作周波数を変更して電力を高精度に調節することが可能となる。また、動作周波数を変更して複数の加熱コイルのそれぞれから被加熱物に供給する電力の比率を変更することが可能となり、被加熱物が必要とする電力バランスや温度分布に対応できる量を容易に、且つ確実に調整することができる。【００３１】
本発明に係る第６の態様の誘導加熱装置において、特に第５の態様における前記複数のスイッチング素子とインダクタが直列接続され、電流位相を電圧位相より進ませるように前記複数のスイッチング素子がソフトスイッチング動作する構成としてもよい。このように構成された本発明の第６の態様の誘導加熱装置においては、インバータ回路の動作周波数を変更して電力を高精度に調節することが可能となる。【００３２】
本発明に係る第７の態様の誘導加熱装置において、特に第５の態様における前記複数の共振回路における各共振周波数を、前記加熱コイルのインダクタンスと前記共振コンデンサのキャパシタンスにより異なる値に設定してもよい。このように構成された本発明の第７の態様の誘導加熱装置においては、共振回路のＱ値に関係なく、一定の動作周波数で複数の加熱コイルのそれぞれから被加熱物に対して供給する電力の比率を変更することが可能となり、被加熱物が必要とする電力バランスや温度分布に対応させることができる。さらに、それぞれの加熱コイルの温度や被加熱物の温度に対応させて、各加熱コイルに対する電力供給を調整することも可能である。【００３３】
本発明に係る第８の態様の誘導加熱装置は、特に第７の態様における前記複数の共振回路において、入力する電力が大きい加熱コイルを含む共振回路の共振周波数を、入力する電力が小さい加熱コイルを含む共振回路の共振周波数より高く設定してもよい。このように構成された本発明の第８の態様の誘導加熱装置においては、入力する電力が大きい加熱コイルの共振周波数に近い周波数の領域において、インバータ回路が動作することになるため、入力する電力が大きい加熱コイルに対して電力の入力がスムーズであり、効率よく加熱することができる。【００３４】
本発明に係る第９の態様の誘導加熱装置は、特に第１乃至第８の態様において、１つの誘導加熱源を構成する複数の加熱コイルのそれぞれに入力する電力の比率が、前記複数の加熱コイルのそれぞれにおける被加熱物に対向する面積に対応する比率となるよう構成してもよい。このように構成された本発明の第９の態様の誘導加熱装置においては、複数の加熱コイルのそれぞれから被加熱物に対して供給する電力における単位面積当たりの電力供給比率の差が小さくなり、被加熱物を均一に加熱することができる構成となる。【００３５】
本発明に係る第１０の態様の誘導加熱装置は、特に第１乃至第８の態様において、１つの誘導加熱源を構成する複数の加熱コイルに流す電流値の比率が、前記複数の加熱コイルのそれぞれを形成するコイル線における電流の流れる方向に直交する断面積に対応する比率となるよう構成してもよい。このように構成された本発明の第１０の態様の誘導加熱装置においては、電流が少ない加熱コイルの断面積を小さくすることにより、加熱コイルのコイル線における銅の使用量を低減することが可能となり、加熱コイルの製造コストを抑制することができる。【００３６】
本発明に係る第１１の態様の誘導加熱装置は、特に第１乃至第１０の態様において、１つの誘導加熱源を構成する複数の加熱コイルを、同一平面状に配設してもよい。このように構成された本発明の第１１の態様の誘導加熱装置においては、加熱領域に載置された被加熱物に対して均一に加熱することができる。また、加熱領域に載置された被加熱物に対向する加熱コイルに供給する電力の比率を高くすることができるため、例えば被加熱物が加熱領域の中心部からずれて載置されたとしても、高い効率で誘導加熱することが可能となる。【００３７】
本発明に係る第１２の態様の誘導加熱装置は、特に第３の態様において、１つの誘導加熱源を構成する複数の加熱コイルを、それぞれが異なる直径を有するコイル状に形成して、同心円状に配設してもよい。このように構成された本発明の第１２の態様の誘導加熱装置においては、被加熱物と磁気結合していない直径の大きな加熱コイルには電力を供給せず、被加熱物と磁気結合している直径の小さな加熱コイルには電力を多く供給することができる構成となる。このため、被加熱物の大きさが様々であっても、被加熱物のサイズに合わせて効率の高い誘導加熱を行うことができる。【００３８】
本発明に係る第１３の態様の誘導加熱調理器は、被加熱物を載置するトッププレートと、
前記トッププレートの下方に誘導加熱源としての複数の加熱コイルが配設され前述の第１乃至第１２の態様におけるいずれかの誘導加熱装置と、を備えている。このように構成された本発明の第１３の態様の誘導加熱調理器は、負荷変動や設定電力の変更に対して高精度に対応することができる信頼性の高い調理器になるとともに、製造コストの低減、および高い安全性を有する調理器となる。本発明の誘導加熱調理においては、被加熱物が上方に存在しない加熱コイルに対して、流れる電流を少なくすることが可能であり、漏洩磁界を低減することができる構成となる。【００３９】
本発明に係る第１４の態様の誘導加熱調理器は、特に第１３の態様において、前記トッププレートは、被加熱物を載置する複数の加熱領域を有すると共に、前記複数の加熱領域における少なくとも１つの加熱領域に対する誘導加熱源として前記誘導加熱装置が備える構成としてもよい。このように構成された本発明の第１４の態様の誘導加熱調理器は、１つの加熱領域において、その加熱領域に比較して小さい鍋を加熱するとき、その加熱領域からの漏洩磁界を抑制することが可能であり、他の加熱領域において被加熱物を誘導加熱するときに生じる加熱コイル間の磁気干渉を抑えることができ、干渉音の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、負荷の変動に対して適切に対応することができるとともに、製造コストの低減、および高い安全性を有する誘導加熱装置および誘導加熱調理器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る実施の形態１の誘導加熱調理器におけるインバータ回路などの構成を示す回路図
【図２】実施の形態１におけるインバータ回路の動作周波数と、加熱コイルに入力できる最大電力との関係を示す周波数特性図
【図３】本発明に係る実施の形態２の誘導加熱調理器におけるインバータ回路の動作周波数と、加熱コイルに入力できる最大電力との関係を示す周波数特性図
【図４】実施の形態２の誘導加熱調理器におけるインバータ回路の動作周波数と、加熱コイルに入力できる最大電力との関係を示す周波数特性図
【図５】本発明に係る実施の形態３の誘導加熱調理器におけるインバータ回路の動作周波数と、加熱コイルに入力できる最大電力との関係を示す周波数特性図
【図６】実施の形態３の誘導加熱調理器におけるインバータ回路の動作周波数と、加熱コイルに入力できる最大電力との関係を示す周波数特性図
【図７】実施の形態３の誘導加熱調理器におけるインバータ回路の動作周波数と、加熱コイルに入力できる最大電力との関係を示す周波数特性図
【図８】本発明に係る実施の形態４の誘導加熱調理器におけるインバータ回路の動作周波数と、加熱コイルに入力できる最大電力との関係を示す周波数特性図
【図９】本発明に係る実施の形態５の誘導加熱調理器における加熱コイルの概略形状を示す平面図
【図１０】本発明に係る実施の形態６の誘導加熱調理器における加熱コイルの形状と加熱コイルの断面を示す図
【図１１】実施の形態６の誘導加熱調理器における誘導加熱装置の加熱コイルに流れる電流波形を示す図
【図１２】本発明に係る実施の形態７の誘導加熱調理器における誘導加熱装置の加熱コイルの平面図
【図１３】本発明に係る実施の形態７の誘導加熱調理器における加熱動作において、誘導加熱装置の加熱コイルと、被加熱物と、被加熱物内部の内容物との関係を示す配置図
【図１４】本発明に係る実施の形態８の誘導加熱調理器における誘導加熱装置のインバータ回路などの構成を示す回路図
【図１５】実施の形態８の誘導加熱調理器における誘導加熱装置のインバータ回路の動作周波数と、加熱コイルに入力できる最大電力との関係を示す周波数特性図
【図１６】本発明に係る実施の形態９の誘導加熱調理器におけるインバータ回路の動作周波数と、各加熱コイルに入力できる最大電力との関係を示す周波数特性図
【図１７】本発明に係る誘導加熱調理器における誘導加熱装置の他の構成を示す回路図
【図１８】本発明に係る誘導加熱調理器における誘導加熱装置のさらに他の構成を示す回路図
【図１９Ａ】従来の誘導加熱調理器を厨房装置のキャビネットに組み入れた状態を示す断面図
【図１９Ｂ】従来の誘導加熱調理器を厨房装置のキャビネットに組み入れた状態を示す平面図
【図２０】従来の誘導加熱調理器に用いられている加熱コイルの形状を示す平面図
【図２１】従来の誘導加熱調理器に用いられている加熱コイルの形状を示す平面図
【図２２】従来の誘導加熱調理器におけるインバータ回路の構成を示す回路図
【図２３】従来の誘導加熱装置において、インバータ回路に異なる電圧が入力されたときの２つの加熱コイルの周波数特性を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の誘導加熱装置に係る実施の形態として誘導加熱装置を用いた誘導加熱調理器について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、本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調理器に用いた誘導加熱装置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及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。
【００４３】
（実施の形態１）
本発明に係る実施の形態１の誘導加熱調理器は、前述の図１９Ａおよび図１９Ｂを用いて説明した誘導加熱調理器と外観構成は実質的には同じであり、鍋などの被加熱物を載置するトッププレート、および後述する加熱コイルやインバータ回路などを収納する収容部により外観が構成されている。このように構成された誘導加熱調理器が厨房装置のキャビネットなどに組み入れて使用される。
【００４４】
図１は、本発明に係る実施の形態１の誘導加熱調理器における誘導加熱装置のインバータ回路などの構成を示す回路図である。図１に示すように、誘導加熱装置は、電圧源である商用電源４１から電力が供給されるインバータ回路４０、インバータ回路４０を駆動制御する制御部５２、および加熱コイル４８，４９と共振コンデンサ５０，５１をそれぞれが有する複数の共振回路５６，５７を備えている。図１においては、誘導加熱装置における各要素の接続関係が示されている。
【００４５】
なお、実施の形態１の誘導加熱装置において、第１の加熱コイル４８と第１の共振コンデンサ５０により第１の共振回路５６が構成されており、第２の加熱コイル４９と第２の共振コンデンサ５１により第２の共振回路５７が構成されている。
【００４６】
実施の形態１の誘導加熱調理器においては、被加熱物が載置される１つの加熱領域に対して大小の直径が異なる２つの加熱コイル４８，４９により誘導加熱されるよう構成されている。１つの加熱領域における内側領域に存在する被加熱物が、第１の加熱コイル４８（小径加熱コイル）により加熱され、外側領域に存在する被加熱物が、第２の加熱コイル４９（大径加熱コイル）により加熱されるように構成されている。
【００４７】
図２は、本発明に係る実施の形態１における誘導加熱装置のインバータ回路４０の動作周波数と、各加熱コイル４８，４９に入力できる最大電力との関係を示す周波数特性図であり、横軸が動作周波数［ｋＨｚ］、縦軸が加熱コイル４８，４９に入力できる最大電力［Ｗ］である。図２において、波形Ｗ１は動作周波数と第１の加熱コイル４８に入力できる最大電力との関係を示しており、波形Ｗ２は動作周波数と第２の加熱コイル４９に入力できる最大電力との関係を示している。また、波形Ｗ３は第１の加熱コイル４８に入力できる最大電力と第２の加熱コイル４９に入力できる最大電力の合算値と動作周波数との関係を示している。波形Ｗ１および波形Ｗ２は、トッププレート上の加熱領域に被加熱物が載置されているときの周波数特性であり、第１の加熱コイル４８および第２の加熱コイル４９の両方の加熱コイルの上方に被加熱物が存在する状態における周波数特性を示している。
【００４８】
図１において、インバータ回路４０に電力を供給する商用電源４１は、交流電源であり、交流電源を直流電源に変換するためにインバータ回路４０のダイオードブリッジ４２に接続されている。
【００４９】
インバータ回路４０において、ダイオードブリッジ４２の出力端には、ダイオードブリッジ４２から出力された全波整流された直流電源を平滑し、インバータ回路４０のスイッチング動作により発生する電磁ノイズを商用電源４１に伝達させないように、フィルタ回路６０が接続されている。フィルタ回路６０は、第１のフィルタコンデンサ４３、フィルタインダクタ４４、および第２のフィルタコンデンサ４５により構成されている。第１のフィルタコンデンサ４３および第２のフィルタコンデンサ４５は、ダイオードブリッジ４２の出力端である高電位側母線（以降、正の母線）および低電位側母線（以降、負の母線）の間に並列に設けられている。また、フィルタインダクタ４４は、第１のフィルタコンデンサ４３および第２のフィルタコンデンサ４５を接続するように高電位側母線に設けられている。
【００５０】
フィルタ回路６０の出力端となる第２のフィルタコンデンサ４５の両端には、第１の逆導通ダイオード５４が並列接続された第１のスイッチング素子４６と、第２の逆導通ダイオード５５が並列接続された第２のスイッチング素子４７が電気的に直列に接続されている。
【００５１】
第１のスイッチング素子４６と第２のスイッチング素子４７の接続点には、直径が小さい第１の加熱コイル４８の一端、および直径が大きい第２の加熱コイル４９の一端がそれぞれ接続されている。
【００５２】
第１の加熱コイル４８の他端には第１の共振コンデンサ５０の一端が接続されており、第１の加熱コイル４８と第１の共振コンデンサ５０は電気的に直列に接続されている。また、第２の加熱コイル４９の他端には第２の共振コンデンサ５１の一端が接続されており、第２の加熱コイル４９と第２の共振コンデンサ５１は電気的に直列に接続されている。第１の共振コンデンサ５０の他端および第２の共振コンデンサ５１の他端は、負の母線に接続されている。
【００５３】
実施の形態１における誘導加熱装置のインバータ回路４０においては、第１のスイッチング素子４６および第２のスイッチング素子４７のスイッチング動作（オンオフ動作）により生じるスイッチング損失を低減するために、スナバコンデンサ５３が第２のスイッチング素子４７と電気的に並列に接続されている。スナバコンデンサ５３の両端が、インバータ回路４０の出力端となり、それぞれの加熱コイル４８，４９に共振コンデンサ５０，５１を介して接続されている
【００５４】
実施の形態１における誘導加熱装置には、第１のスイッチング素子４６および第２のスイッチング素子４７を駆動制御するための制御部５２が設けられている。制御部５２は、第１のスイッチング素子４６と第２のスイッチング素子４７を排他的にオンオフ動作させるように駆動制御するとともに、第１のスイッチング素子４６と第２のスイッチング素子４７の動作周波数、およびデューティ比（オンオフ期間の比率）を制御して、第１の加熱コイル４８および第２の加熱コイル４９に入力する電力を調節している。
【００５５】
次に、以上のように構成された実施の形態１の誘導加熱調理器における動作について説明する。
【００５６】
まず、実施の形態１におけるインバータ回路４０の動作について説明する。実施の形態１におけるインバータ回路４０においては、第１のスイッチング素子４６と第２のスイッチング素子４７の動作周波数およびデューティ比を変更することにより、第１の加熱コイル４８と第２の加熱コイル４９に入力する電力、即ち、被加熱物に供給される電力を一定の範囲内で任意の値に制御することができる。なお、第１のスイッチング素子４６と第２のスイッチング素子４７の動作周波数を、以降の説明においてインバータ回路４０の動作周波数と称す。
【００５７】
デューティ比を変更して加熱コイル４８，４９に入力する電力を制御する場合、正の母線と負の母線の電位差が一定の条件下では、デューティ比を０．５、即ち、第１のスイッチング素子４６と第２のスイッチング素子４７のオンオフ期間の比率が１：１のときに、加熱コイル４８，４９に入力する電力が最大となる。
【００５８】
逆に、デューティ比を０．１や０．９など、０．５の値から遠ざければ遠ざけるほど加熱コイル４８，４９に入力する電力は小さくなる。
【００５９】
また、インバータ回路４０の動作周波数を変更して加熱コイル４８，４９に入力する電力を制御する場合、正の母線と負の母線の電位差が一定の条件下では、図２の周波数特性に示したように、インバータ回路４０の動作周波数を共振回路５６，５７の共振周波数ｆ１に近づけることにより、加熱コイル４８，４９に入力する電力は大きくなる。
【００６０】
図２に示した周波数特性の波形は、デューティ比を０．５で一定とした場合であり、最大の電力が加熱コイル４８，４９に入力されている場合である。したがって、デューティ比を変更すれば、図２に示した周波数特性の波形が示す電力よりも小さい電力を加熱コイルに入力することが可能である。
【００６１】
図２に示した波形（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３）は、第１の加熱コイル４８および第２の加熱コイル４９の両方の加熱コイルに対向する加熱領域に被加熱物が載置されているときの特性曲線である。図２においては、インバータ回路４０の動作周波数と、加熱コイル４８，４９に入力できる最大電力との関係を示す特性曲線が示されている。
【００６２】
図２において、波形Ｗ１は、インバータ回路４０の動作周波数と第１の加熱コイル４８に入力できる最大電力との関係を示す周波数特性であり、波形Ｗ２は、インバータ回路４０の動作周波数と第２の加熱コイル４９に入力できる最大電力との関係を示す周波数特性である。また、波形Ｗ３は、第１の加熱コイル４８に入力できる最大電力と第２の加熱コイル４９に入力できる最大電力の合算値を示す周波数特性である。
【００６３】
２つの加熱コイル４８，４９で１つの被加熱物である鍋を加熱するとき、鍋に供給される電力は２つの加熱コイル４８，４９に入力される電力の合算値となる。したがって、図２に示す波形Ｗ３が示す電力は被加熱物である鍋に供給される総電力を示す。
【００６４】
インバータ回路４０の動作周波数が、第１の加熱コイル４８と第１の共振コンデンサ５０で構成された第１の共振回路５６の共振周波数より高い周波数領域であり、且つ第２の加熱コイル４９と第２の共振コンデンサ５１で構成された第２の共振回路５７の共振周波数より高い周波数領域においては、インバータ回路４０の動作周波数を低くしていくと、２つの加熱コイル４８，４９のそれぞれに入力される電力はどちらも大きくなっていく。図２において、第１の共振回路５６の共振周波数より高い周波数領域であり、且つ第２の共振回路５７の共振周波数より高い周波数領域をハッチングで示しており、このハッチングで示す領域が動作領域である。図２に示す周波数特性においては、第１の共振回路５６の共振周波数と、第２の共振回路５７の共振周波数は共に周波数ｆ１で一致している。
【００６５】
上記の動作領域においては、動作周波数が設定されることにより、第１の加熱コイル４８に入力される電力と第２の加熱コイル４９に入力される電力の合算値が決定され、動作周波数が小さくなるにしたがって、その合算値は大きくなる。したがって、動作領域においてインバータ回路４０の動作周波数を変更することにより、被加熱物である鍋に供給する電力を容易に精度高く調節することが可能となる。
【００６６】
誘導加熱調理器においては、加熱コイルへの入力電流とインバータ回路の動作周波数との関係により、加熱コイル上のトッププレートの加熱領域に被加熱物が載置されているか否かを検知し、どのような材質の被加熱物が載置されているかを判別している。このような検知や判別を行うために、インバータ回路の動作周波数と入力電流との関係が予め精度高く把握されていることが必要である。更に、誘導加熱調理器においては、被加熱物の負荷特性に適した動作周波数を選定して駆動する場合や、様々な種類の被加熱物を一定の電力を供給して加熱する場合においても、インバータ回路の動作周波数を精度高く調整することが望まれている。
【００６７】
実施の形態１の誘導加熱調理器においては、前述のように、加熱電力と動作周波数との関係が特定の動作領域を使用することにより単純化されており、容易に標準化できるものとなっている。このため、インバータ回路４０の動作周波数と入力電流などに基づいて、被加熱物に対する精度の高い検知および判別が可能であり、所望の状態で適切に加熱動作を行うことが可能である。
【００６８】
実施の形態１の誘導加熱調理器においては、インバータ回路４０の動作周波数と加熱コイルに入力する電力との関係が、特定の領域（動作領域）を用いているため、容易に標準化ができる構成となる。したがって、実施の形態１の誘導加熱調理器は、負荷変動の激しい調理器において適用することにより、負荷に応じた適切な誘導加熱を随時行うことができる。
【００６９】
実施の形態１の誘導加熱調理器においては、２つの加熱コイル４８，４９に流れる電流を制御しているにもかかわらず、インバータ回路内のスイッチング素子４６，４７の数は従来のインバータ回路のスイッチング素子の数と変わらず、２個で制御できる構成である。このため、実施の形態１の誘導加熱調理器は、制御が容易であると共に、回路構成が単純であり、高機能を有するにもかかわらず製造コストの増加を招くことがない安価な構成となる。
【００７０】
実施の形態１の誘導加熱調理器においては、上記のように共振回路５６，５７の共振周波数よりも高い周波数の領域（動作領域）でインバータ回路４０を動作させる構成である。したがって、インバータ回路４０においては、電圧の位相に対して電流の位相が遅れるため、スイッチング素子４６，４７が導通状態（オン）から非導通状態（オフ）へ遷移するとき、当該スイッチング素子４６，４７に電流が流れる状態となる。この遷移時に流れる電流がスナバコンデンサ５３に流れる構成であるため、スナバコンデンサ５３においては電荷の充放電が行われる。このようにスナバコンデンサ５３における充放電動作により、スイッチング素子４６，４７の両端電圧は一定の傾きを有して、安定した変化となる。この結果、スイッチング素子４６，４７における電圧および電流の積で決まる、スイッチング素子４６，４７におけるスイッチング損失が低減される。したがって、実施の形態１の誘導加熱調理器は、高い電力変換効率を有する省エネルギーの調理器となる。また、上記のようにスナバコンデンサ５３を設けることにより、スイッチング素子４６，４７におけるスイッチング損失が低減されるため、スイッチング素子４６，４７の放熱構成を簡素化することができる。
【００７１】
（実施の形態２）
以下、本発明に係る実施の形態２の誘導加熱調理器について説明する。なお、実施の形態２の誘導加熱調理器は、前述の実施の形態１の誘導加熱調理器と実質的に同じ構成を有している。実施の形態２の誘導加熱調理器において、実施の形態１の誘導加熱調理器と異なる点は、インバータ回路における制御動作である。したがって、実施の形態２の誘導加熱調理器においては、実施の形態１の誘導加熱調理器と実質的に同じ機能、構成を有する要素には同じ符号を付して、その説明は省略する。実施の形態２の誘導加熱調理器の構成は、前述の図１に示した実施の形態１の誘導加熱調理器と同様である。
【００７２】
図３および図４は、実施の形態２の誘導加熱調理器における誘導加熱装置のインバータ回路４０の動作周波数と、加熱コイル４８，４９に入力できる最大電力との関係を示す周波数特性図である。図３および図４において、横軸が動作周波数［ｋＨｚ］、縦軸が加熱コイル４８，４９に入力できる最大電力［Ｗ］である。
【００７３】
図３に示す周波数特性において、波形Ｗ１および波形Ｗ２は、図２に示した周波数特性と同様に、第１の加熱コイル４８および第２の加熱コイル４９の両方の加熱コイルの上方に被加熱物が存在する状態における周波数特性である。図３における波形Ｗ４は、第２の加熱コイル４９の上方に被加熱物が存在していないときのインバータ回路４０の動作周波数と、第２の加熱コイル４９に入力できる最大電力との関係を示した周波数特性である。
【００７４】
次に、図３に示す周波数特性を参照して、実施の形態２の誘導加熱調理器におけるインバータ回路の制御動作について説明する。
実施の形態２の誘導加熱調理器において、実施の形態１の誘導加熱調理器と同様にトッププレートの加熱領域の内側直下にある第１の加熱コイル４８、およびトッププレートの加熱領域の外側直下にある第２の加熱コイル４９の２つの加熱コイル４８，４９により、当該加熱領域に載置された被加熱物、例えば１つの鍋を加熱するよう構成されている。このように構成された実施の形態２の誘導加熱調理器において、被加熱物である鍋がトッププレートの加熱領域に載置されたとき、当該鍋の大きさによっては、第１の加熱コイル４８の上方には鍋が存在するが、第２の加熱コイル４９の上方には鍋が存在しない場合が生じる。
【００７５】
第２の加熱コイル４９の上方に鍋が存在せず、第２の加熱コイル４９と鍋が磁気結合していない場合には、磁気結合しているときに比べて第２の加熱コイル４９の両端間の電気的抵抗Ｒは減少するとともに、インダクタンスＬは増大する。
【００７６】
そのため、前述した式（１）に示す関係により、共振周波数ｆＬＣは低くなる。したがって、図３に示すように、第２の加熱コイル４９と鍋が磁気結合していないときの共振周波数ｆ４（波形Ｗ４）は、磁気結合しているときの共振周波数ｆ１よりも低くなっている。
【００７７】
実施の形態２の誘導加熱調理器においては、実施の形態１の誘導加熱調理器と同様に、インバータ回路４０が共振周波数ｆ１よりも高い周波数領域（動作領域）において動作するよう制御されている。このため、波形Ｗ４の共振周波数ｆ４はインバータ回路４０の動作周波数から離れている。
【００７８】
図３に示すように、第１の加熱コイル４８および第２の加熱コイル４９のそれぞれの上方に鍋が存在するときには、波形Ｗ１（第１の加熱コイル４８）および波形Ｗ２（第２の加熱コイル４９）に示すように、第２の加熱コイル４９に入力される電力は第１の加熱コイル４８に入力される電力より大きくなる（図３において電力差Ｖ１参照）。
一方、第１の加熱コイル４８の上方に鍋が存在し、第２の加熱コイル４９の上方に鍋が載置しないときには、波形Ｗ１（第１の加熱コイル４８における周波数特性）および波形Ｗ４（第２の加熱コイル４９における周波数特性）となる。このような周波数特性を示す場合において、インバータ回路４０の動作周波数を、共振周波数ｆ１より高い周波数領域を動作領域とした場合、第２の加熱コイル４９に入力される電力は第１の加熱コイル４８に入力される電力よりも小さくなる（図３において電力差Ｖ２参照）。
【００７９】
したがって、実施の形態２の誘導加熱調理器においては、共振周波数ｆ１よりも高い周波数領域でインバータ回路４０を動作させることにより、被加熱物が上方に存在する第１の加熱コイル４８に対して入力する電力は維持させつつ、被加熱物が上方に存在していない第２の加熱コイル４９に対して入力する電力は複雑な制御を行うことなく、自動的に小さくなっている。
【００８０】
実施の形態２の誘導加熱調理器においては、上記のようにインバータ回路４０を駆動制御することにより、被加熱物がその上方に載置されておらず加熱に寄与しない第２の加熱コイル４９に対しては、電流が少なくなる。このため、実施の形態２の誘導加熱調理器においては、第２の加熱コイル４９のコイル線に電流が流れることによって発生する導通損失を大幅に抑えることができ、加熱効率の向上を図ることができる構成となる。
【００８１】
また、第２の加熱コイル４９の上方に被加熱物が載置されていない場合には、第２の加熱コイル４９の両端間の抵抗Ｒが著しく減少するため、第２の加熱コイル４９と第２の共振コンデンサ５１で構成された第２の共振回路５７（図１参照）のＱ値が大きくなる。この結果、第２の加熱コイル４９に関する周波数特性は、図３において波形Ｗ４で示す周波数特性となり、共振周波数ｆ４の近傍では第２の加熱コイル４９に入力できる電力は著しく増大する。この増大した電力は、第２の加熱コイル４９が被加熱物と磁気結合していないために生じるものであり、このとき生じた殆どのエネルギーは第２の加熱コイル４９のコイル線の固有抵抗により消費され、導通損失となる。
【００８２】
もし、インバータ回路の動作周波数が図３に示す波形Ｗ４の共振周波数ｆ４の近傍である場合には、前述のようにインバータ回路内には多大な電流が流れ、インバータ回路は破壊されてしまう。そのため、実施の形態２の誘導加熱調理器においては、インバータ回路４０の動作周波数が第１の加熱コイル４８および第２の加熱コイル４９の上方に被加熱物が載置されているときの共振周波数ｆ１よりも高い周波数領域を動作領域とすることにより、第２の加熱コイル４９の上方に被加熱物が載置されていないときの第２の加熱コイル４９に流す電流を抑えることができ、インバータ回路４０の破壊が確実に防止される。
【００８３】
また、実施の形態２の誘導加熱調理器において、被加熱物が第１の加熱コイル４８の上方には存在して、第２の加熱コイル４９の上方には存在しない場合には、加熱に寄与しない第２の加熱コイル４９に流す電流を減少させることにより、結果的に漏洩磁界が低減され、他の機器等に与える電磁ノイズを抑制することができる。
【００８４】
次に、図４に示す周波数特性の場合における実施の形態２の誘導加熱調理器の制御動作について説明する。
【００８５】
図４に示す周波数特性において、波形Ｗ１および波形Ｗ２は、図２および図３に示した周波数特性と同様に、第１の加熱コイル４８および第２の加熱コイル４９の両方の加熱コイル上に被加熱物が存在する状態における周波数特性である。図４における波形Ｗ５は、第１の加熱コイル４８の上方には被加熱物が載置されているが、第２の加熱コイル４９の上方には被加熱物の一部しか存在していない場合のインバータ回路４０の動作周波数と、第２の加熱コイル４９に入力できる最大電力との関係を示した周波数特性である。即ち、波形Ｗ５は、第２の加熱コイル４９の内径よりもやや大きく、第２の加熱コイル４９の外径より小さい被加熱物が第２の加熱コイル４９の上方に載置されたときの周波数特性である。
【００８６】
波形Ｗ５に示す状態においては、第２の加熱コイル４９が被加熱物の一部と磁気結合しているため、前述の図３に示した波形Ｗ４の共振周波数ｆ４より、図４に示した波形Ｗ５の共振周波数ｆ５の方が少し高い周波数となっている。しかしながら、波形Ｗ５の状態においても、依然として被加熱物と第２の加熱コイル４９との磁気結合のレベルが弱く、第２の共振回路５７のＱ値は高い傾向を示している。
【００８７】
波形Ｗ５に示す状態において、被加熱物の一部と磁気結合した第２の加熱コイル４９に電力が供給されるため、第２の加熱コイル４９に入力される電力と第１の加熱コイル４８に入力される電力の電力差Ｖ３は電力差Ｖ２（図３参照）よりも小さくなる。しかしながら、実施の形態２の誘導加熱調理器においては、第２の加熱コイル４９の上方に被加熱物が載置されていない場合と同様に、第２の加熱コイル４９に供給される電力は低減されるという効果を有する。
【００８８】
実施の形態２の誘導加熱調理器においては、第２の加熱コイル４９の直径より小さい鍋（小鍋）を加熱することを想定して第２の加熱コイル４９の上方に被加熱物が載置されていない場合の動作および効果について説明した。
【００８９】
実施の形態２の誘導加熱調理器においては、被加熱物として直径が小さい小鍋が載置された場合以外の効果も有する。例えば、被加熱物である鍋における鍋底の中心が内側に凹んでいる場合には、当該鍋と第２の加熱コイル４９との間の距離よりも、当該鍋と第１の加熱コイル４８との間の距離の方が離れている。この場合には、当該鍋と第１の加熱コイル４８との磁気結合は、当該鍋と第２の加熱コイル４８との磁気結合より小さくなる。このような場合においても、磁気結合が小さい第１の加熱コイル４８を含む第１の共振回路５６の共振周波数が低くなる。
【００９０】
したがって、実施の形態２の誘導加熱調理器においては、インバータ回路４０の動作周波数が、第１の加熱コイル４８および第２の加熱コイル４９の上方に被加熱物が載置されているときの、いずれの共振周波数ｆ１よりも高い周波数領域となるよう設定されているため、第１の加熱コイル４８と被加熱物との磁気結合が弱い場合であっても、第１の加熱コイル４８に流す電流を抑えることができ、インバータ回路４０の破壊が確実に防止される構成であるとともに、加熱効率の向上を図ることができる構成でもある。
【００９１】
実施の形態２の誘導加熱調理器においては、インバータ回路４０のスイッチング素子４６，４７への電源が電圧源であり、インバータ回路４０における第１のスイッチング素子４６または第２のスイッチング素子４７がオンからオフに遷移する遷移動作を行うと、第２のスイッチング素子４７と並列にスナバコンデンサ５３が接続されているため、スイッチング動作（オフ動作）直前まで加熱コイル４８，４９に流れていた高周波電流がスナバコンデンサ５３に流れる。この結果、スナバコンデンサ５３においては充放電動作が行われる。
【００９２】
第２のスイッチング素子４７に印加される電圧は、スナバコンデンサ５３の両端の電圧と同じであるため、第２のスイッチング素子４７に印加される電圧はスナバコンデンサ５３の時定数で決まる一定の傾きを有して変化し、急峻な変化が生じることがない。即ち、第２のスイッチング素子４７においては過電圧および過電流の発生が防止されている。
【００９３】
この結果、第２のスイッチング素子４７に流れている電流と第２のスイッチング素子４７に印加されている電圧の積の値を小さくすることができ、第２のスイッチング素子４７のスイッチング動作時に発生するスイッチング損失を低減することができる。
【００９４】
なお、第１のスイッチング素子４６に印加される電圧は、正の母線と負の母線の電位差からスナバコンデンサ５３の両端電圧を引いた値であるため、第２のスイッチング素子４７に印加されている電圧と同様に一定の傾きを有して変化し、急峻な変化が生じることがない。
【００９５】
インバータ回路４０において、スイッチング素子４６，４７に電流が流れている期間にスイッチング動作（オフ動作）を行うためには、加熱コイル４８，４９を含む共振回路５６，５７に流れている電流が共振によって反転するよりも早くスイッチング動作（オフ動作）を行う必要がある。そのためには、インバータ回路４０の動作周波数は共振周波数よりも高く設定する必要がある。
【００９６】
もし、インバータ回路４０の動作周波数が、第１の共振回路５６の共振周波数と、第２の共振回路５７の共振周波数のどちらの共振周波数よりも低い周波数である場合には、共振回路５６，５７に流れる電流がスイッチング素子４６，４７と並列に接続された逆導通ダイオード５４，５５に流れている期間にスイッチング動作（オフ動作）を行うことになる。このため、スイッチング素子４６，４７におけるスイッチング損失を低減させることはできない。
【００９７】
また、インバータ回路４０の動作周波数が、第１の加熱コイル４８と第１の共振コンデンサ５０で構成された第１の共振回路５６の共振周波数と、第２の加熱コイル４９と第２の共振コンデンサ５１で構成された第２の共振回路５７の共振周波数との間の周波数領域である場合においても、以下のような問題がある。
共振周波数よりも高い周波数でインバータ回路４０を動作させている一方の共振回路においては、スイッチング素子に電流が流れている状態でスイッチング動作（オフ動作）を行うことになり好ましい状態である。しかし、共振周波数よりも低い周波数でインバータ回路４０を動作させている他方の共振回路においては、スイッチング素子に逆並列に接続された逆導通ダイオードに電流が流れている状態でスイッチング動作（オフ動作）を行うことになり、スイッチング損失を低減できない状態となる。
【００９８】
実施の形態２の誘導加熱調理器において、インバータ回路４０には２つの共振回路５６，５７の電流の和が流れる構成である。このため、２つの共振回路５６，５７に電流が流れている状態において、共振周波数の低い共振回路に流れている電流の方が共振周波数の高い共振回路に流れている電流よりも大きい場合には、スイッチング素子に電流が流れているときにスイッチング動作（オフ動作）を行うことになる。このときには、スイッチング素子に発生するスイッチング損失を抑制することが可能である。
【００９９】
しかし、共振周波数の低い共振回路に流れている電流の方が共振周波数の高い共振回路に流れている電流よりも小さいという、逆の場合には、逆導通ダイオードに電流が流れている状態でスイッチング動作を行うことになってしまう。したがって、スイッチング損失を低減した動作が可能であるか否かは、複数の共振回路における各種パラメータに依存してしまい、スイッチング損失を抑制することができる動作を安定して行うことが困難になる。
【０１００】
このため、実施の形態２の誘導加熱調理器においては、インバータ回路４０の動作周波数が、第１の加熱コイル４８と第１の共振コンデンサ５０により構成された第１の共振回路５６の共振周波数と、第２の加熱コイル４９と第２の共振コンデンサ５１により構成された第２の共振回路５７の共振周波数のいずれの共振周波数よりも高く領域となるよう構成されている。このように構成することにより、共振回路５６，５７に流れている電流の全てが、スイッチング素子４６，４７に流れている状態でスイッチング動作（オフ動作）を行うことになり、スイッチング動作によるスイッチング損失を低減することができる。
【０１０１】
また、実施の形態２の誘導加熱調理器においては、スイッチング素子に印加される電圧の急激な変動を抑えることにより、電磁ノイズの発生を抑制することができ、電磁ノイズ抑制対策に必要な部品が不要となり、それらの部品にかかるコストを低減することができる。
【０１０２】
なお、実施の形態２の誘導加熱調理器における説明では、デューティ比＝０．５の時には完全に成立するが、デューティ比が小さくなるにしたがって、またはデューティ比が大きくなるにしたがって、成立しない確率が高くなる。例えば、インバータ回路４０の動作周波数が共振回路５６，５７の共振周波数よりも高い場合であっても、デューティ比が０．５の値から離れるにしたがって、導通時間（オン期間）が長いスイッチング素子に流れている電流がダイオード導通状態に移行する確立が高くなる。したがって、実施の形態２の誘導加熱調理器におけるインバータ回路４０の制御動作は、全てのデューティ比に対して成り立つものではない。
【０１０３】
しかし、実施の形態２の誘導加熱調理器における制御動作は、少なくともデューティ比＝０．５、つまり大きな電流が流れて、スイッチング損失が大きくなってしまう領域では、スイッチング損失を抑制できる確実な手段であり、有効な手段である。
【０１０４】
（実施の形態３）
以下、本発明に係る実施の形態３の誘導加熱調理器について説明する。なお、実施の形態３の誘導加熱調理器は、前述の実施の形態１の誘導加熱調理器と実質的に同じ構成を有している。実施の形態３の誘導加熱調理器において、実施の形態１の誘導加熱調理器と異なる点は、インバータ回路における制御動作である。したがって、実施の形態３の誘導加熱調理器においては、実施の形態１の誘導加熱調理器と実質的に同じ機能、構成を有する要素には同じ符号を付して、その説明は省略する。実施の形態３の誘導加熱調理器の構成は、前述の図１に示した実施の形態１の誘導加熱調理器と同様である。
【０１０５】
実施の形態３の誘導加熱調理器においては、第１の加熱コイル４８を含む第１の共振回路５６の共振周波数と、第２の加熱コイル４９を含む第２の共振回路５７の共振周波数が異なる値である。このように第１の共振回路５６と第２の共振回路５７における共振周波数が異なる点が前述の実施の形態１および実施の形態２とは異なっている。
【０１０６】
図５、図６および図７は、実施の形態３の誘導加熱調理器におけるインバータ回路４０の動作周波数と、各加熱コイル４８，４９に入力できる最大電力との関係を示す周波数特性図である。図５、図６および図７において、横軸が動作周波数［ｋＨｚ］、縦軸が加熱コイル４８，４９に入力できる最大電力［Ｗ］である。
【０１０７】
図５、図６及び図７に示す周波数特性は、第１の加熱コイル４８より外側にある第２の加熱コイル４９の直径よりもさらに大きい直径を有する被加熱物である鍋が当該第２の加熱コイル４９の上方の加熱領域に載置されたときの周波数特性である。図５、図６及び図７において、波形Ｗ２は、図２に示した周波数特性と同様に、第２の加熱コイル４９の上方に被加熱物が存在する状態における周波数特性である。
【０１０８】
図５、図６及び図７に示す周波数特性を参照して、実施の形態３の誘導加熱調理器における誘導加熱装置のインバータ回路の制御動作について説明する。
【０１０９】
図５は、第１の加熱コイル４８を含む第１の共振回路５６の共振周波数ｆ６（波形Ｗ６）と、第２の加熱コイル４９を含む第２の共振回路５７の共振周波数ｆ２（波形Ｗ２）を異なる値としたときの、インバータ回路４０の動作周波数と各加熱コイル４８，４９に入力できる最大電力との関係を示すものである。
【０１１０】
実施の形態３の誘導加熱調理器においては、インバータ回路４０の動作周波数が最も高い共振周波数よりも更に高い周波数領域が動作領域として用いられている。実施の形態３の誘導加熱調理器においては、２つの共振周波数のうち、高い方の共振周波数である共振周波数ｆ２よりも更に高い周波数領域でインバータ回路４０を動作させることにより、本発明の効果を奏するものである。
【０１１１】
図６に示す周波数特性図は、複数の共振回路の共振周波数を異なる値とする効果を示すものである。図６において、波形Ｗ２はインバータ回路４０の動作周波数と第２の加熱コイル４９に入力できる最大電力との関係を示しており、波形Ｗ７はインバータ回路４０の動作周波数と第１の加熱コイル４８に入力できる最大電力との関係を示している。
【０１１２】
実施の形態３の誘導加熱調理器において、まず、それぞれの共振回路５６，５７の共振周波数を異なる値とするためには、それぞれの加熱コイル４８，４９を含む共振回路５６，５７を構成している第１の共振コンデンサ５０および第２の共振コンデンサ５１の容量が変更される。このように共振コンデンサ５０，５１の容量を変更することにより共振周波数が変更されることは、前述の式（１）から明らかである。
【０１１３】
加熱コイル４８，４９に入力できる最大電力や、インバータ回路４０において共振周波数から一定の周波数を有して動作させた場合の加熱コイルに入力できる電力などに関する周波数特性、即ち、図６における波形Ｗ２および波形Ｗ７などで示す周波数特性は、加熱コイル４８，４９の形状、加熱コイル４８，４９と被加熱物（鍋）との磁気結合の状態などによって決定される。このため、加熱コイル４８，４９を所望の周波数特性を有するように予め設計することは極めて困難である。
【０１１４】
しかし、ある周波数特性（例えば、図６に示す第１の加熱コイル４８に関する波形Ｗ７）が得られた場合には、その周波数特性における共振周波数（ｆ７）を変更することは共振コンデンサ（５１）の容量を変更することにより可能である。
【０１１５】
したがって、例えば、図６に示すように、第１の加熱コイル４８に入力する電力特性が波形Ｗ７、第２の加熱コイル４９に入力する電力特性が波形Ｗ２となったとき、波形Ｗ２の共振周波数ｆ２より高い周波数領域においては、波形Ｗ２と波形Ｗ７との間には電力差Ｖ４を有する。しかし、第１の加熱コイル４８に入力する電力を小さくしたい場合には、第１の加熱コイル４８を含む第１の共振回路５６の第１の共振コンデンサ５０の容量を大きくすることにより、波形Ｗ７を波形Ｗ８（共振周波数ｆ８＜ｆ７）に移動させることが可能である。この結果、インバータ回路４０を同じ周波数で動作させた場合には、第１の加熱コイル４８に入力する電力は、低下し、第２の加熱コイルに入力する電力に比べて電力差Ｖ５（Ｖ５＞Ｖ４）と大きくなる。
【０１１６】
上記のように、共振回路５６，５７の共振周波数を異なる値に設定することにより、２つの加熱コイル４８，４９が有する特性に関わらず、２つの加熱コイル４８，４９における電力差、および電力の比率を所望の値に設定することができる。このため、実施の形態３においては、設計自由度が高い誘導加熱調理器を提供することができる。
【０１１７】
実施の形態３の誘導加熱調理器における効果としては、例えば、それぞれの加熱コイル４８，４９から被加熱物に入力する電力の比率を調整することにより、ムラなく均一に被加熱物を加熱することが可能となり、使い勝手の良い誘導加熱調理器を提供することができる。
【０１１８】
また、加熱コイル４８，４９に入力する電力を変更することにより、各加熱コイル４８，４９に流れる電流が変化することになる。このため、例えば、第２の加熱コイル４９よりも内側に設けられている第１の加熱コイル４８からの発熱量が多く、第１の加熱コイル４８に対して冷却が困難である場合には、第１の加熱コイル４８から被加熱物に供給する電力を低下させて、第１の加熱コイル４８に流れる電流を減少させることにより、第１の加熱コイル４８の温度上昇を抑制することができる。この結果、実施の形態３の誘導加熱調理器においては、電力比率の調整により加熱コイルの冷却を行うことが可能となり、信頼性の高い調理器を構築することができる。
【０１１９】
なお、上記のように第１の加熱コイル４８から被加熱物に供給する電力を低下させた場合において、２つの加熱コイル４８，４９に入力する電力の和を変化させたくない場合には、インバータ回路４０の動作周波数を少し低く設定する必要がある。
【０１２０】
図７は、第２の加熱コイル４９に入力できる最大電力（波形Ｗ２）よりも第１の加熱コイル４８に入力できる最大電力（波形Ｗ９）の方が大きい場合を示している。このような場合においても、加熱コイル４８，４９を含むそれぞれの共振回路５６，５７の共振周波数を異なる値（ｆ２，ｆ９）とすることにより、第１の加熱コイル４８と第２の加熱コイル４９の電力差Ｖ６を所望の値に設定することができ、第１の加熱コイル４８と第２の加熱コイル４９に入力される電力の比率を所望の値とすることが可能となる。
【０１２１】
したがって、実施の形態３の誘導加熱調理器においては、２つの加熱コイル４８，４９の直径および形状などにより特性がどのような状態であろうとも、例えば第１の共振コンデンサ５０の容量を変更して、その共振周波数を変更することにより、所定の動作周波数において第１の加熱コイル４８と第２の加熱コイル４９の電力の比率を調節することが可能である。
【０１２２】
なお、実施の形態３の誘導加熱調理器においては、第１の共振コンデンサ５０の容量を変更する場合以外にも、第２の共振コンデンサ５１の容量を変更しても同様の効果が得られる。
また、実施の形態３の誘導加熱調理器においては、第１の共振コンデンサ５０および第２の共振コンデンサ５１の容量を固定し、加熱コイル４８，４９と代表的な被加熱物（鍋）とが磁気結合している時に所望の周波数特性を有するように加熱コイル４８，４９を予め設計する場合は、少なくとも代表的な被加熱物およびそれに近い特性を有する被加熱物を加熱する際には同様の効果が得られる。
また、実施の形態３の誘導加熱調理器においては、第１の加熱コイル４８に入力する電力を減少させる場合について説明したが、第１の加熱コイル４８に入力する電力を上昇させる場合においても同様に特性を変更することにより可能である。即ち、本発明に係る実施の形態３の誘導加熱調理器で第１の共振コンデンサ５０または第２の共振コンデンサ５１の容量を変更する場合においては、複数の加熱コイルの特性を予め調整して製造する必要が無く、組み立てた後の状態において、複数の加熱コイルに入力できる電力の比率を容易に、且つ高精度に変更することができる。逆に、本発明に係る実施の形態３の誘導加熱調理器で第１の共振コンデンサ５０または第２の共振コンデンサ５１の容量を変更しない場合においては、代表的な被加熱物において加熱コイル４８，４９を予め設計しておくことにより、第１の共振コンデンサ５０または第２の共振コンデンサ５１の容量変化手段を有する必要が無く、誘導加熱調理器を安価に構成することができる。
【０１２３】
（実施の形態４）
以下、本発明に係る実施の形態４の誘導加熱調理器について説明する。なお、実施の形態４の誘導加熱調理器は、前述の実施の形態１の誘導加熱調理器と実質的に同じ構成を有している。実施の形態４の誘導加熱調理器において、実施の形態１の誘導加熱調理器と異なる点は、インバータ回路における制御動作である。したがって、実施の形態４の誘導加熱調理器においては、実施の形態１の誘導加熱調理器と実質的に同じ機能、構成を有する要素には同じ符号を付して、その説明は省略する。実施の形態４の誘導加熱調理器の構成は、前述の図１に示した実施の形態１の誘導加熱調理器と同様である。
【０１２４】
図８は、実施の形態４の誘導加熱調理器における誘導加熱装置のインバータ回路の動作周波数と、各加熱コイルに入力できる最大電力との関係を示す周波数特性図である。図８において、横軸が動作周波数［ｋＨｚ］、縦軸が加熱コイル４８，４９に入力できる最大電力［Ｗ］である。
【０１２５】
図８において、第１の加熱コイル４８を含む第１の共振回路５６の共振周波数（ｆ１０）は、第２の加熱コイル４９を含む第２の共振回路５７の共振周波数（ｆ２）より低くなっている。また、第１の加熱コイル４８に入力される最大電力（波形Ｗ１０）のピーク（共振周周波数ｆ１０における最大電力）は、第２の加熱コイル４９に入力される電力（波形Ｗ２）のピーク（共振周波数ｆ２における最大電力）より小さくなっている。上記の点が実施の形態４と前述の実施の形態１〜３とは異なる点である。図８において、波形Ｗ１１は、波形Ｗ２および波形Ｗ１０に示す周波数特性の合算値を波形化したものである。波形Ｗ１１の周波数特性における共振周波数ｆ１１は、波形Ｗ２の共振周波数ｆ２より低くなる。したがって、波形Ｗ２の共振周波数ｆ２より高い周波数領域であれば、当然波形Ｗ１１の共振周波数ｆ１１より高い周波数領域である。
【０１２６】
図８に示す周波数特性を参照して、実施の形態４の誘導加熱調理器におけるインバータ回路の制御動作について説明する。
【０１２７】
加熱コイルの導通損失は、加熱コイルに流れる電流と、加熱コイルのコイル線が有する固有抵抗により発生する。その導通損失［電力：Ｗ］は電流の２乗に比例する。加熱コイルの導通損失を減らすためには、加熱コイルに流れる電流を少なくすることが効果的である。そのためには、加熱コイルの上方に被加熱物が存在する加熱コイルの抵抗Ｒを大きくする必要がある。最大電力Ｐと電源電圧Ｅとの間には、次式（２）の関係がある。
【０１２８】
[数２]    Ｐ＝Ｅ２／Ｒ                                  （２）
【０１２９】
このように、加熱コイルの上方に被加熱物が存在する状態の加熱コイルの抵抗Ｒが大きくなると、当該加熱コイルに対して電力を入力し難い状態となる。
【０１３０】
加熱コイルに流す電流を少なくする目的で、加熱コイルと被加熱物との磁気結合を強くし、抵抗Ｒを大きく設計した加熱コイルに対して電力を入力するためには、電力を入力しやすい共振周波数の近傍でインバータ回路を動作させなければならない。
【０１３１】
したがって、実施の形態４の誘導加熱調理器においては、入力する電力が大きい第２の加熱コイル４９の共振周波数ｆ２の近傍でインバータ回路４０を動作させることにより、加熱コイルの抵抗Ｒを大きく設計することが可能な構成となる。このため、実施の形態４の誘導加熱調理器においては、大きな電力が入力される加熱コイル、即ち、多くの電流を流す必要がある加熱コイルに対して、できるだけ少ない電流を流して所望の電力を確保することができる。このように、実施の形態４においては、加熱コイルの抵抗Ｒが大きくなるように設計された誘導加熱調理器を用いて、加熱コイルの導通損失を低減させることが可能な制御動作を行うことができる。
なお、実施の形態４の誘導加熱調理器においては、入力する電力が大きい第２の加熱コイル４９の共振周波数ｆ２より高い周波数領域をインバータ回路の動作領域とすることにより、前述の実施の形態１から３において説明した効果と同様の効果を有し、負荷に応じた適切な誘導加熱を行うことが可能となる。
【０１３２】
また、実施の形態４の誘導加熱調理器において、特に、スイッチング素子４６，４７のスイッチング動作におけるデューティ比が０．５付近では、インバータ回路４０の動作周波数と共振周波数（ｆ２）が近い方が、スイッチング素子４６，４７の動作直前（オフ動作直前）にスイッチング素子４６，４７に流れている電流が少ないため、スイッチング損失を抑制することができる。
【０１３３】
実施の形態４の誘導加熱調理器においては、２つの加熱コイル４８，４９に対して共通のスイッチング素子４６，４７を用いたインバータ回路４０により駆動されるよう構成されている。各スイッチング素子４６，４７に流れている電流に関して、大きな電力が入力されている第２の加熱コイル４９に流れている電流の比率が大きいため、大きな電力が入力されている第２の加熱コイル４９を含む第２の共振回路５７の共振周波数ｆ２の近傍を動作周波数とすることにより、スイッチング素子４６，４７の動作時に発生するスイッチング損失を少なくすることができる。
【０１３４】
（実施の形態５）
以下、本発明に係る実施の形態５の誘導加熱調理器について説明する。なお、実施の形態５の誘導加熱調理器は、前述の実施の形態１の誘導加熱調理器と実質的に同じ構成を有している。実施の形態５の誘導加熱調理器において、実施の形態１の誘導加熱調理器と異なる点は、インバータ回路の制御動作および加熱コイルの構成である。したがって、実施の形態５の誘導加熱調理器においては、実施の形態１の誘導加熱調理器と実質的に同じ機能、構成を有する要素には同じ符号を付して、その説明は省略する。実施の形態５の誘導加熱調理器の構成は、前述の図１に示した実施の形態１の誘導加熱調理器と同様である。
図９は、実施の形態５の誘導加熱調理器における誘導加熱装置の加熱コイルの概略形状を示す平面図である。
【０１３５】
実施の形態５の誘導加熱調理器においては、図９に示す２つの加熱コイル４８，４９に入力する電力値の比率が、２つの加熱コイル４８，４９のそれぞれが被加熱物に対向する面積（Ｓａ，Ｓｂ）に対応する値となっている。
【０１３６】
次に、実施の形態５の誘導加熱調理器における誘導加熱装置のインバータ回路の制御動作について説明する。
【０１３７】
図９において、被加熱物が第１の加熱コイル４８および第２の加熱コイル４９の上方に載置された状態において、第１の加熱コイル４８における被加熱物に対向する面積を「Ｓａ」とし、第２の加熱コイル４９における被加熱物に対向する面積を「Ｓｂ」とする。第１の加熱コイル４８における対向面積Ｓａと、第２の加熱コイル４９における対向面積Ｓｂとの比率は、約１：３である。このとき、第１の加熱コイル４８と第２の加熱コイル４９に入力する電力の和、即ち一つの被加熱物に入力される電力を３ｋＷとしたとき、第１の加熱コイル４８に入力する電力Ｐａおよび第２の加熱コイル４９に入力する電力Ｐｂは以下のように設定される。
【０１３８】
[数３]  Ｐａ＝３ｋＷ×Ｓａ／（Ｓａ＋Ｓｂ）＝０．７５ｋＷ    （３）
【０１３９】
[数４]  Ｐｂ＝３ｋＷ×Ｓｂ／（Ｓａ＋Ｓｂ）＝２．２５ｋＷ    （４）
【０１４０】
実施の形態５の誘導加熱調理器においては、上記のように第１の加熱コイル４８に入力される電力Ｐａと第２の加熱コイル４９に入力される電力Ｐｂとの電力比率（Ｐａ／Ｐｂ）が、第１の加熱コイル４８における対向面積Ｓａと第２の加熱コイル４９における対向面積Ｓｂとの比率（Ｓａ／Ｓｂ）に対応するよう制御されている。
【０１４１】
誘導加熱動作においては、加熱コイルにより発生した磁界が加熱コイルに対向した位置に載置された被加熱物に印加されることにより、被加熱物が発熱するものである。そのため、誘導加熱動作においては、加熱コイルの平面形状（被加熱物との対向面形状）と略同じ形状に被加熱物が加熱される。
【０１４２】
また、被加熱物に入力される電力密度は、加熱コイル上では略一定となる。このため、加熱コイルに入力する電力を、被加熱物に対向する加熱コイルの対向面の面積で除した値が、加熱コイルの上方に載置された被加熱物の対向面における電力密度となる。
【０１４３】
実施の形態５の誘導加熱調理器においては、上記のように電力比率（Ｐａ／Ｐｂ）を設定することにより、第１の加熱コイル４８の上方に載置された被加熱物に入力される対向面積における電力密度と、第２の加熱コイル４９の上方に載置された被加熱物に入力される対向面積にける電力密度が同一となる。
【０１４４】
上記のように構成された実施の形態５の誘導加熱調理器においては、複数の加熱コイルを用いて１つの被加熱物を加熱しても、各加熱コイルの上方に存在する被加熱物の各部分の温度を略同一とすることができる。この結果、実施の形態５の誘導加熱調理器においては、被加熱物を均一に加熱することができ、調理性能を向上させることができる。
【０１４５】
前述の背景技術の欄で説明した図２１に示すような従来の分割巻き形状の加熱コイル２５においては、加熱コイル２５に流す電流は同一である。このため、加熱コイル２５の巻数や厚みなどを調整しない限り、加熱コイル２５の内側コイルと外側コイルで電力の比率を変更することはできない。
【０１４６】
もし仮に、図２１に示す従来の分割形状の加熱コイル２５において、巻数や厚みなどを調節して電力の比率を設定するとしても、加熱コイル２５の直径、巻数、厚みなどの形状や寸法を所望の値とすることはできず、設計の自由度はないものである。
【０１４７】
実施の形態５の誘導加熱調理器においては、加熱コイル４８，４９に入力する電力の比率を加熱コイル４８，４９の形状や寸法以外の制御動作において調節することができる構成である。このため、例えば被加熱物の温度検出用の温度センサを加熱コイル近傍の任意の場所に配設することが可能となる。また、実施の形態５の誘導加熱調理器においては、加熱コイル４８，４９の厚みを一定にして巻回した構成としても、磁束密度の均一化を図ることが可能であり、均一加熱を実現することができる。
【０１４８】
なお、実施の形態５の誘導加熱調理器においては、加熱コイル４８，４９の対向面積の比率と各加熱コイル４８，４９に入力する電力の比率を完全に一致させた制御動作について説明したが、本発明はこのような制御動作に限定されるものではない。誘導加熱調理器においては、各加熱コイルの冷却度合、加熱された被加熱物の放熱の度合、被加熱物の大きさなどにより、各加熱コイルの対向面積の比率と各加熱コイルに入力する電力の比率を、多少変更した値に設定するほうが被加熱物を均一に加熱することができる場合がある。このため、本発明の誘導加熱調理器においては、上記のような各種状況に応じて電力の比率が調整されるものを含むものである。
【０１４９】
発明者の実験によれば、加熱コイルの対向面積の比率と加熱コイルに入力する電力の比率のずれは２０％程度以内であった。このことから、例えば実施の形態５のように２つの加熱コイル４８，４９の対向面積の比率が約１：３であるならば、上記のように２０％のずれがあったとしても、対向面積の小さい第１の加熱コイル４８に入力する電力が、対向面積の大きい第２の加熱コイル４９に入力する電力よりも大きくなることはない。
【０１５０】
（実施の形態６）
以下、本発明に係る実施の形態６の誘導加熱調理器について説明する。なお、実施の形態６の誘導加熱調理器は、前述の実施の形態１の誘導加熱調理器と実質的に同じ構成を有している。実施の形態６の誘導加熱調理器において、実施の形態１の誘導加熱調理器と異なる点は、加熱コイルの構成（断面形状）である。したがって、実施の形態６の誘導加熱調理器においては、実施の形態１の誘導加熱調理器と実質的に同じ機能、構成を有する要素には同じ符号を付して、その説明は省略する。実施の形態６の誘導加熱調理器の構成は、前述の図１に示した実施の形態１の誘導加熱調理器と同様である。
【０１５１】
図１０は、実施の形態６の誘導加熱調理器における誘導加熱装置の加熱コイルの形状と加熱コイルの断面を示す図である。図１１は、実施の形態６の誘導加熱調理器における誘導加熱装置の加熱コイルに流れる電流波形を示す図である。
【０１５２】
図１０に示すように、第１の加熱コイル４８および第２の加熱コイル４９の各コイル線における電流の流れる方向（巻き付け方向）に直交する断面形状（断面積）が異なっており、第１の加熱コイル４８の断面積が第２の加熱コイル４９の断面積より小さくなっている。実施の形態６の誘導加熱調理器において、第１の加熱コイル４８および第２の加熱コイル４９に流す電流の比率は、各加熱コイル４８，４９のそれぞれが形成されるコイル線の断面積に対応した値としている。この点が前述の実施の形態１〜５の誘導加熱調理器とは異なる点である。
【０１５３】
図１０において、第１の加熱コイル４８を形成するコイル線の断面と、第２の加熱コイル４９を形成するコイル線の断面は、第１の加熱コイル４８と第２の加熱コイル４９を、被加熱物が載置されるトッププレートの加熱領域面に対して垂直に切断した断面である。図１０において、第１の加熱コイル４８を形成するコイル線の断面積をＡａ、第２の加熱コイル４９を形成するコイル線の断面積をＡｂとしている。
【０１５４】
図１１は、第１の加熱コイル４８に流れる電流の波形（Ｗ１２）および第２の加熱コイル４９に流れる電流の波形（Ｗ１３）を示している。実施の形態６の誘導加熱調理器において各加熱コイル４８，４９に流す電流の比率は、各加熱コイル４８，４９のそれぞれを形成するコイル線の断面積の比率に対応する値としている。
【０１５５】
以上のように構成された実施の形態６の誘導加熱調理器における誘導加熱装置における動作について説明する。
【０１５６】
加熱コイル４８，４９の各コイル線から発生する損失は、加熱コイル４８，４９に流れる電流に依存する。図１１に示すように、２つの加熱コイル４８，４９に流れる電流波形（Ｗ１２，Ｗ１３）が異なっており、第１の加熱コイル４８に流れる電流の波形Ｗ１２は、第２の加熱コイル４９に流れる電流の波形Ｗ１３に比べてピーク電流が少なくなっている。また、ピーク電流に大差があることから、第１の加熱コイル４８に流れ、コイル線から発生する損失に寄与する実効値電流も、第２の加熱コイル４９に流れる実効値電流に比べて少なくなることが判断できる。
【０１５７】
それぞれの加熱コイル４８，４９と被加熱物との磁気結合によって、被加熱物が上方に載置された状態の加熱コイル４８，４９の抵抗Ｒは異なっている。また、２つの加熱コイル４８，４９のそれぞれの共振回路５６，５７の共振周波数は異なるため、第１の加熱コイル４８に流れる電流の波形Ｗ１２と、第２の加熱コイル４９に流れる電流の波形Ｗ１２は異なる波形となる。
【０１５８】
実施の形態６の誘導加熱調理器においては、第１の加熱コイル４８と第２の加熱コイル４９に異なる値の電流が流れており、各加熱コイル４８，４９の断面積が各加熱コイル４８，４９に流れる電流に対応した値となっている。このように、実施の形態６の誘導加熱調理器においては、それぞれの加熱コイル４８，４９が上記のように構成して、流れる電流が少ない第１の加熱コイル４８の断面積を小さくすることにより、第１の加熱コイル４８における銅の使用量を低減して、第１の加熱コイルを安価に製造することができる。
【０１５９】
被加熱物が上方に載置された状態での加熱コイルの抵抗Ｒを大きくするために、加熱コイルのコイル線の巻数を増やしたい場合であっても、加熱コイルの外径や厚みにおいて制約がある条件下では、同じ断面積のままでは巻き数を増やすことができなかった。しかし、実施の形態６の誘導加熱調理器においては、入力する電力が小さい加熱コイルでは断面積を小さくする構成であるため、加熱コイルの外径や厚みを変更することなく巻数を増やして、加熱コイルの抵抗Ｒを大きくすることが可能な構成となる。
【０１６０】
（実施の形態７）
以下、本発明に係る実施の形態７の誘導加熱調理器について説明する。なお、実施の形態７の誘導加熱調理器は、１つの加熱領域に複数の加熱コイルが並設された構成であり、その他の点は前述の実施の形態１の誘導加熱調理器と実質的に同じ構成を有しており、同じ制御を行っている。したがって、実施の形態７の誘導加熱調理器においては、実施の形態１の誘導加熱調理器と実質的に同じ機能、構成を有する要素には同じ符号を付して、その説明は省略する。実施の形態７の誘導加熱調理器における加熱コイル以外の構成は、前述の図１に示した実施の形態１の誘導加熱調理器と同様である。
【０１６１】
図１２は、実施の形態７の誘導加熱調理器における誘導加熱装置の加熱コイルの平面図である。図１２に示すように、実施の形態７の誘導加熱調理器における２つの加熱コイル７０，７１は、トッププレート上に形成された１つの加熱領域７２の直下に配設されており、並設された２つの加熱コイル７０，７１により被加熱物を誘導加熱する構成である。したがって、実施の形態７の誘導加熱調理器においては、前述の実施の形態１〜６において示した構成のように、複数の加熱コイルが１つの加熱領域の直下において同心円状に配設された構成ではなく、複数の加熱コイル７０，７１が並設された構成である。
【０１６２】
以上のように構成された実施の形態７の誘導加熱調理器における動作について説明する。
図１２の平面図に示すように、被加熱物が載置される加熱領域７２の直下には第１の加熱コイル７０と、第２の加熱コイル７１が実質的に同一平面上に並設されて誘導加熱面が実質的に同一面となっている。この加熱領域７２に被加熱物が載置されることにより、被加熱物は、２つの加熱コイル７０，７１により略均一に加熱される構成である。
【０１６３】
実施の形態７の誘導加熱調理器においては、２つの加熱コイル７０，７１のそれぞれが単独に巻回されて形成され、並設されている。２つの加熱コイル７０，７１は加熱領域７２に対向して同一平面となるよう配設されている。被加熱物が加熱領域７２の上に載置される構成であるため、２つの加熱コイル７０，７１の少なくとも１つの加熱コイルの上方には被加熱物が確実に存在することになる。このため、加熱領域７２の上に載置された被加熱物は、加熱コイル７０，７１により確実に、かつ十分に誘導加熱される構成である。
【０１６４】
実施の形態７の誘導加熱調理器において、例えば被加熱物である鍋７３を加熱領域７２の中心からずれた状態（図１２において、鍋７３の鍋底を破線で示す配置状態）に載置されたとき、第１の加熱コイル７０の上方には鍋７３が載置されている。このため、第１の加熱コイル７０と鍋７３とは磁気結合して、第１の加熱コイル７０を含む第１の共振回路５６の共振周波数は高くなる。
【０１６５】
一方、第２の加熱コイル７１の上方には鍋７３が載置されていないため、第２の加熱コイル７１を含む第２の共振回路５７の共振周波数は低くなる。
【０１６６】
実施の形態７の誘導加熱調理器においては、鍋７３が載置されている第１の加熱コイル７０を含む第１の共振回路５６の共振周波数（前述の図４における波形Ｗ１の共振周波数ｆ１参照）が、鍋７３が載置されていない第２の加熱コイル７１を含む第２の共振回路５７の共振周波数（図４における波形Ｗ５の共振周波数ｆ５参照）よりも高くなっている。また、実施の形態７の誘導加熱調理器は、鍋７３が載置されている第１の加熱コイル７０を含む第１の共振回路５６の共振周波数よりも高い周波数領域に、インバータ回路４０の動作周波数が設定されている。即ち、前述の実施の形態２の誘導加熱調理器において説明した制御動作（図４参照）と同じように、実施の形態７の誘導加熱調理器においては、鍋７３が上方に存在する第１の加熱コイル７０から鍋７３に対しては電力が通常通り供給され、鍋７３が上方に存在していない第２の加熱コイル７１においては鍋７３に対する電力の供給が低減される。
【０１６７】
上記のように、実施の形態７の誘導加熱調理器においては、第２の加熱コイル７１に流れる電流を抑制して、第２の加熱コイル７１に電流が流れることより生じる損失を低減することができる。また、第２の加熱コイル７１からの漏洩磁界の低減を図ることができる。
【０１６８】
なお、実施の形態７の誘導加熱調理器においては、複数の加熱コイルが同心円状の構成ではなく、並設された構成である。このため、それぞれの加熱コイルの上方に被加熱物が載置された状態のとき、加熱コイルを含むそれぞれの共振回路の共振周波数を略一致させておくことが望ましい。
【０１６９】
各共振回路の共振周波数を略一致させておくことにより、例えば、第２の加熱コイル７１の上方に鍋７３が存在し、第１の加熱コイル７０の上方には鍋７３が存在していないような、図１２に示した鍋７３の配置とは反対の方向に鍋７３がずれている場合には、第２の加熱コイル７１を含む第２の共振回路５７の共振周波数の方が、第１の加熱コイル７０を含む第１の共振回路５６の共振周波数よりも高くなる。
【０１７０】
したがって、インバータ回路４０の動作周波数を、鍋７３が載置されている第２の加熱コイル７１を含む第２の共振回路５７の共振周波数よりも高い周波数領域において設定することにより、第２の加熱コイル７１から鍋７３に対して電力を供給することができるとともに、第１の加熱コイル７０に流れる電流を抑制して、第１の加熱コイル７０に電流が流れることより生じる損失を低減することができる。
【０１７１】
また、このように第１の加熱コイル７０に流れる電流を抑制することができるため、第１の加熱コイル７０からの漏洩磁界の低減を図ることができる。即ち、被加熱物である鍋７３との磁気結合の有無により共振周波数の関係を逆転させるためには、複数の共振回路の共振周波数が近い状態であることが必要である。
【０１７２】
このとき、複数の共振回路の共振周波数を略一致させるためには、略同一形状の複数の加熱コイルと略同一の容量のコンデンサを接続するのが最も単純な構成である。なお、複数の加熱コイルの形状が異なっていることにより、それぞれのインダクタンスなどが異なる場合には、そのインダクタンスに基づいた容量のコンデンサを接続することによって共振周波数を略一致させてもよい。
【０１７３】
また、実施の形態７の誘導加熱調理器において、例えば図１２に示す加熱コイルの構成では、第１の加熱コイル７０に右回りの電流が流れているときに、第２の加熱コイル７１に左回りの電流が流れるようにそれぞれの加熱コイル７０，７１を接続することが好ましい。このように加熱コイル７０，７１を接続することにより、２つの加熱コイル７０，７１を跨るように被加熱物である鍋７３が載置され、それぞれの加熱コイル７０，７１の一部の上方には鍋７３が存在しないとき、第１の加熱コイル７０の鍋７３が載置されていない部分から発生する漏洩磁界と、第２の加熱コイル７１の鍋７３が載置されていない部分から発生する漏洩磁界とが互いに打ち消しあい、漏洩磁界を低減することができる。
【０１７４】
次に、実施の形態７の誘導加熱調理器において、使用状況に応じて制御方法が異なることについて説明する。
次に説明する異なる使用状況とは、全ての加熱コイル７０，７１の上方である加熱領域を覆うように被加熱物となる鍋が載置されており、その鍋の内部において内容物が偏って配置された状態である。
【０１７５】
図１３は、実施の形態７の誘導加熱調理器における加熱動作において、２つの加熱コイル７０，７１と、被加熱物である鍋７３と、鍋７３の内部の内容物７４との配置関係を示す平面図である。図１３に示す加熱動作においては、鍋７３の内部において容量の大きな内容物７４が偏って配置されている。
【０１７６】
以下、図１３に示すように、加熱コイル７０，７１、被加熱物である鍋７３および内容物７４が配置された状態において、実施の形態７の誘導加熱調理器における制御動作について説明する。
図１３に示すように、第１の加熱コイル７０と第２の加熱コイル７１の上方を略覆うように被加熱物である鍋７３が載置されており、内容物７４である食材（例えばステーキ）が第１の加熱コイル７０の上方のみに配置されて焼かれている。
【０１７７】
図１３に示す加熱状態において、伝熱特性の悪い鍋７３を使用している場合、内容物７４が置かれていない第２の加熱コイル７１の上方の温度の方は、内容物７４が配置されている第１の加熱コイル７０の上方の温度より、食材７４により熱が奪われないために高くなる。鍋７３の温度が高くなると、鍋の材料である金属の電気抵抗が高くなるため、鍋７３に対する電力の供給が低減する。
【０１７８】
したがって、実施の形態７の誘導加熱調理器においては、所定の鍋温度において、第１の加熱コイル７０が鍋７３に供給する電力と、第２の加熱コイル７１が鍋７３に供給する電力が略一致するよう設定されている。このように設定されているため、実施の形態７の誘導加熱調理器は、内容物７４が鍋７３の内部において偏って配置されて鍋７３の温度が不平衡となったとき、温度が高い鍋７３の領域の下方に配設された加熱コイル（図１３においては、第２の加熱コイル７１）から鍋７３に供給される電力は、内容物７４が配置されて温度が低い鍋７３の領域の下方に配設された加熱コイル（図１３においては、第１の加熱コイル７０）から鍋７３に供給される電力よりも少なくなる。
【０１７９】
上記のように設定されているため、実施の形態７の誘導加熱調理器においては、被加熱物である鍋７３において内容物７４が偏って配置された状況においても、鍋７３の温度を略一定に近づけることができ、内容物（食材）７４に対して焼きムラがなく調理することができる。
【０１８０】
図１３に示す加熱動作においては、内容物７４を食材のステーキの肉塊としたために、内容物７４が略一定の肉厚を有する大きな容量であり、内容物７４の有無が鍋内において明確である場合について説明した。しかし、実施の形態７の誘導加熱調理器の構成においては、被加熱物が、例えば魚のように、場所によって肉厚が異なる内容物７４などの場合においても有効である。このような内容物７４において、肉厚の厚い方の鍋７３の温度が下がる傾向にあるため、肉厚が厚い部分の下方にある加熱コイルには大きな電力を供給し、肉厚の薄い部分の下方にある加熱コイルには小さな電力を供給することが可能となる。このような内容物７４における部位により肉厚が異なる被加熱物に対しては、１つの加熱領域において２組以上の複数の加熱コイルを用いることにより、加熱領域における各部位の温度をより均一化することが可能となる。したがって、実施の形態７の構成においては、調理性能を格段に向上させた誘導加熱調理器を提供することができる。
【０１８１】
図１２および図１３においては、１つの加熱領域に楕円形状の加熱コイルを２つ並設した構成を示しているが、本発明の誘導加熱装置はこのような構成に限定されるものではない。本発明に係る実施の形態７の構成においては加熱コイルの上方に被加熱物が載置されているか否かにより共振回路の特性が異なることを利用したものである。このため、本発明の誘導加熱装置においては、加熱コイルの平面形状を実施の形態７における加熱コイルの形状に限定されるものではなく、円形、四角形、三角形などの各種形状を用いることができる。また、本発明の誘導加熱装置においては、加熱コイルの個数に関しても３組以上の加熱コイルにより１つの加熱領域上に載置された被加熱物を誘導加熱する構成としてもよい。
【０１８２】
（実施の形態８）
以下、本発明に係る実施の形態８の誘導加熱調理器について説明する。
図１４は、実施の形態８の誘導加熱調理器における誘導加熱装置のインバータ回路などの構成を示す回路図である。図１４において、前述の図１に示した実施の形態１の誘導加熱調理器と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付している。
【０１８３】
図１４に示すように、実施の形態８の誘導加熱調理器は、前述の実施の形態１の誘導加熱調理器と同じように、インバータ回路８０は、商用電源４１に接続されたダイオードブリッジ４２と、フィルタ回路６０と、２つのスイッチング素子８１，８２とを有して構成されており、制御部５２がスイッチング素子８１，８２を駆動制御するよう構成されている。また、実施の形態８におけるインバータ回路８０においては、２つのスイッチング素子８１，８２と直列にインダクタであるコイル８３，８４が接続されている。このように、実施の形態８におけるインバータ回路８０の構成においては、スイッチング素子８１，８２と直列にコイル８３，８４が接続されている。このため、インバータ回路８０においては、電流位相を電圧位相より進ませてスイッチング動作（オン時）を行うことにより、スイッチング素子８１，８２に発生する損失の少ないソフトスイッチング動作が行われる構成である。
【０１８４】
図１５は、実施の形態８の誘導加熱調理器における誘導加熱装置のインバータ回路８０の動作周波数と、加熱コイル４８，４９に入力できる最大電力との関係を示す周波数特性図である。図１５において、横軸が動作周波数［ｋＨｚ］、縦軸が加熱コイル４８，４９に入力できる最大電力［Ｗ］である。図１５において、波形Ｗ１はインバータ回路８０の動作周波数と第１の加熱コイル４８に入力できる最大電力との関係を示しており、波形Ｗ２は動作周波数と第２の加熱コイル４９に入力できる最大電力との関係を示している。また、波形Ｗ３は第１の加熱コイル４８に入力できる最大電力と第２の加熱コイル４９に入力できる最大電力の合算値と動作周波数との関係を示している。波形Ｗ１および波形Ｗ２は、トッププレート上の加熱領域に被加熱物が載置されているときの周波数特性であり、第１の加熱コイル４８および第２の加熱コイル４９の両方の加熱コイル上に被加熱物が存在する状態における周波数特性を示している。実施の形態８の誘導加熱調理器においては、波形Ｗ１および波形Ｗ２の共振周波数（ｆ１）は同じである。
【０１８５】
なお、実施の形態８の誘導加熱調理器においては、図１４の回路図に示すように、電流位相を電圧位相より進ませてスイッチング動作（オン時）を行う構成を有し、スイッチング素子８１，８２がソフトスイッチング動作を行うインバータ回路８０を用いている。
【０１８６】
また、実施の形態８の誘導加熱調理器においては、前述の実施の形態１から７において説明したような、加熱コイルと被加熱物が磁気結合されなくなったときに共振周波数が低下して当該加熱コイルへ電流供給が低減される構成ではない。このため、実施の形態８の誘導加熱調理器においては、加熱コイルと被加熱物との磁気結合がなくなるような条件下における、前述の実施の形態１から７において説明した効果は成立しない。
【０１８７】
図１５の周波数特性図において動作領域として示すように、実施の形態８の誘導加熱調理器においては、第１の加熱コイル４８を含む第１の共振回路５６の共振周波数（波形Ｗ１の共振周波数ｆ１）および第２の加熱コイル４９を含む第２の共振回路５７の共振周波数（波形Ｗ２の共振周波数ｆ１）よりも低い周波数領域を動作領域としている。
【０１８８】
次に、以上のように構成され、図１５に示す周波数特性を有する実施の形態８の誘導加熱調理器における動作について説明する。
【０１８９】
実施の形態８の誘導加熱調理器においては、インバータ回路８０の動作周波数が、第１の加熱コイル４８を含む第１の共振回路５６の共振周波数および第２の加熱コイル４９を含む第２の共振回路５７の共振周波数における、低い方の共振周波数よりさらに低い周波数領域（動作領域）に設定されている。なお、図１５に示すように、実施の形態８の誘導加熱調理器においては、第１の共振回路５６および第２の共振回路５７の共振周波数（ｆ１）は同じであるが、共振周波数が異なる場合には、低い方の共振周波数よりさらに低い周波数領域が動作領域となる。このように、インバータ回路８０の動作周波数を、例えば図１５に示す周波数特性図おいてハッチングで示す動作領域内とすることにより、この動作領域内においてインバータ回路８０の動作周波数を高くしていくと、２つの加熱コイル４８，４９のそれぞれに入力する電力は、いずれも大きくなっていく。
【０１９０】
したがって、インバータ回路８０の動作周波数を動作領域内において高くしていくと、２つの加熱コイル４８，４９に入力する電力の合算値も確実に大きくなる。このように、実施の形態８の誘導加熱調理器においては、インバータ回路８０の動作周波数を変更することにより、被加熱物に供給する電力の調整を容易に、且つ確実に行うことができる。
【０１９１】
誘導加熱調理器においては、加熱コイルの上方に鍋などの被加熱物が載置されているか否かを入力電流と動作周波数との関係で検知したり、どのような材質の被加熱物が載置されているかを入力電流と動作周波数との関係で判断したり、更には被加熱物の負荷特性に適した動作周波数を選定する必要があるときなど、様々な種類の鍋などの被加熱物を一定の電力で加熱しなければならない場合に、インバータ回路８０の動作周波数と入力電流との関係を予め高精度に把握しておく必要がある。
【０１９２】
実施の形態８の誘導加熱調理器においては、インバータ回路８０の動作周波数の変更に対して電力の変化が単純な増減で表れるため、動作周波数の調整を負荷変動や設定電力の変更に応じて信頼性高く安定して行うことが可能となり、負荷変動の激しい誘導加熱調理器に実施の形態８の構成を適用することにより、信頼性の高い誘導加熱調理器を構築することができる。
【０１９３】
また、実施の形態８の誘導加熱調理器においては、２つの加熱コイル４８，４９に流れる電流を制御しているにもかかわらず、インバータ回路８０におけるスイッチング素子８１，８２は従来のインバータ回路のスイッチング素子の数と変わらず２個であるため、インバータ回路８０の製造コストを低減することができ、安価な調理器を提供することができる。
【０１９４】
（実施の形態９）
以下、本発明に係る実施の形態９の誘導加熱調理器について説明する。
実施の形態９の誘導加熱調理器は、前述の実施の形態８の誘導加熱調理器と同じ構成を有しており、図１４に示したように、インバータ回路８０において電流位相を電圧位相より進ませてスイッチング動作（オン時）を行うことによりソフトスイッチング動作が行われる構成である。したがって、実施の形態９の誘導加熱調理器においては、実施の形態８の誘導加熱調理器と実質的に同じ機能、構成を有する要素には同じ符号を付して、その説明は省略する。実施の形態９の誘導加熱調理器の構成については、前述の図１に示した実施の形態１の誘導加熱調理器を参照。
【０１９５】
図１６は、実施の形態９の誘導加熱調理器におけるインバータ回路８０の動作周波数と、各加熱コイル４８，４９に入力できる最大電力との関係を示す周波数特性図である。図１６において、横軸が動作周波数［ｋＨｚ］、縦軸が加熱コイル４８，４９に入力できる最大電力［Ｗ］である。
【０１９６】
図１６に示す周波数特性は、第１の加熱コイル４８より外側にある第２の加熱コイル４９の直径よりもさらに大きい直径を有する被加熱物（鍋）が当該第２の加熱コイル４９の上方の加熱領域に載置されたときの周波数特性である。図１６において、前述の図５（実施の形態３）に示した周波数特性と同様に、波形Ｗ２は第２の加熱コイル４９の上方に被加熱物が存在する状態における周波数特性であり、波形Ｗ６は第１の加熱コイル４８の上方に被加熱物が存在する状態における周波数特性である。
【０１９７】
実施の形態９の誘導加熱調理器においては、図１６に示すように、第１の加熱コイル４８を含む第１の共振回路５６の共振周波数ｆ６（波形Ｗ６）と、第２の加熱コイル４９を含む第２の共振回路５７の共振周波数ｆ２（波形Ｗ２）が異なる値である。
【０１９８】
なお、実施の形態９の誘導加熱調理器においては、スイッチング素子８１，８２と直列にコイル８３，８４が接続されている。このため、インバータ回路８０は、電流位相を電圧位相より進ませてスイッチング動作（オン時）を行うことにより、スイッチング素子８１，８２に発生する損失の少ないソフトスイッチング動作が行われる構成である。
【０１９９】
また、実施の形態９の誘導加熱調理器においては、前述の実施の形態８の誘導加熱調理器と同様に、加熱コイルと被加熱物が磁気結合されなくなったときに、共振周波数が低下して当該加熱コイルへの電流供給が抑制されるという効果はない。このため、実施の形態９の誘導加熱調理器においては、加熱コイルと被加熱物との磁気結合がなくなるような条件下における、前述の実施の形態１から７において説明した効果は成立しない。
【０２００】
図１６の周波数特性図に示すように、実施の形態９の誘導加熱調理器においては、第２の加熱コイル４９よりも大きい直径を有する被加熱物が載置されたとき、第１の加熱コイル４８を含む第１の共振回路５６の共振周波数（ｆ６）と、第２の加熱コイル４９を含む第２の共振回路５７の共振周波数（ｆ２）が異なる値である点が前述の実施の形態８の誘導加熱調理器とは異なる。
【０２０１】
次に、図１６に示す周波数特性を有する実施の形態９の誘導加熱調理器における動作について説明する。
【０２０２】
前述のように、図１６においては、第１の加熱コイル４８を含む第１の共振回路５６の共振周波数ｆ６（波形Ｗ６）と、第２の加熱コイル４９を含む第２の共振回路５７の共振周波数ｆ２（波形Ｗ２）が異なる値であるときの、インバータ回路８０の動作周波数を示している。
【０２０３】
実施の形態９の誘導加熱調理器において、インバータ回路８０の動作周波数は、２つの共振周波数（ｆ２，ｆ６）における最も低い共振周波数（図１６においては、ｆ６）よりも更に低い周波数領域が動作領域であるため、動作領域においてはインバータ回路８０の動作周波数の変更に対して電力の変化が単純な増減で表れる。この結果、実施の形態９の誘導加熱調理器においては、動作周波数の変更を負荷変動や設定電力の変更に応じて信頼性高く安定して行うことができる。また、実施の形態９の誘導加熱調理器においては、複数の加熱コイルの特性を合わせるように製造する必要が無く、複数の加熱コイルに入力できる電力の比率を容易に、且つ高精度に変更することができる。
【０２０４】
前述の実施の形態１から実施の形態６、実施の形態８、および実施の形態９においては小径の加熱コイルと大径の加熱コイルの２組の加熱コイルを組み合わせた構成で説明し、実施の形態７の誘導加熱調理器においては同一形状を有する２組の加熱コイルを並設した構成で説明した。しかし、本発明の誘導加熱装置はこのような加熱コイルの構成に限定されるものではない。
【０２０５】
本発明の誘導加熱装置においては、前述のように１つの加熱領域における加熱コイルの数は２つに限定されるものではなく、複数の加熱コイルにより１つの加熱領域を構成するものが含まれる。例えば直径の小さい円形の加熱コイルを３つあるいは４つ用いて１つの加熱領域を構成してもよく、または小径の加熱コイル、中径の加熱コイル、および大径の加熱コイルの３つの加熱コイルにより１つの加熱領域を構成してもよい。このような構成において、本発明の誘導加熱装置は、加熱コイルの面積や巻数に応じて、それぞれの加熱コイルに流れる電流を制御することにより、負荷変動に対して高精度に対応することができる高い信頼性を有するとともに、製造コストの低減、および安全性の向上という本発明の効果を奏することができる。
【０２０６】
さらに、前述の実施の形態１から９の誘導加熱調理器におけるインバータ回路４０，８０で用いられているスイッチング素子４６，４７，８１，８２は、スイッチング損失が極めて小さく加熱効率に大きな影響を与えないハイレベルの仕様であれば、スナバコンデンサ５３や、コイル８３，８４を接続しない回路構成とすることにより、部品点数が少なく安価な誘導加熱調理器を構築することができる。その他、加熱条件などによって、例えば複数の共振回路のそれぞれが有する共振周波数のうち、最も高い共振周波数より高い周波数の領域と、最も低い共振周波数より低い周波数の領域の両方の領域を、同一のインバータ回路で動作させる領域としてスイッチング素子を駆動制御する場合においては、スナバコンデンサ５３や、コイル８３，８４を接続しないインバータ回路構成はスイッチング損失を低減させることができる。
【０２０７】
また、前述の実施の形態１から９においては、誘導加熱調理器を取り上げて説明したが、本発明は誘導加熱調理器に限定されるものではなく、誘導加熱の原理を用いて加熱している全ての装置に展開可能である。
【０２０８】
なお、前述の実施の形態１から９において示したインバータ回路は、ＳＥＰＰ回路（Single End Push Pull 回路）と呼ばれる、スイッチング素子を２つ直列に接続し、その２つの接続点と負の母線の間に共振回路を接続した構成で説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、インバータ回路としては、図１７に示すような共振回路の一方を正の母線に接続する構成や、図１８に示すようなフルブリッジ回路構成を適用しても、本発明の誘導加熱装置の効果を奏することができる。図１７および図１８は、本発明に係る誘導加熱装置などの回路構成を示しており、特にインバータ回路の回路構成を示している。
【０２０９】
以上のように、本発明の誘導加熱装置は、複数の加熱コイルを用いて一つの被加熱物を加熱するよう構成されており、各加熱コイルに対するインバータ回路は共通であるにもかかわらず、それぞれの加熱コイルに対して同時に、且つ異なる電流を流すことができる。このため、本発明の誘導加熱装置は、加熱電力のバランスを調節して均一に加熱することができるとともに、製造コストを大幅に低減することができる構成である。
【０２１０】
また、本発明の誘導加熱装置は、加熱コイルに流す電流を少なくしても所定の加熱電力を維持することができる構成であるため、加熱コイルのコイル線の自己発熱を抑制することができ、加熱効率の大幅な向上を図ることができる。
さらに、本発明の誘導加熱装置においては、複数の加熱コイルを一つのインバータ回路で動作させる構成であるが、電力の制御を確実に、且つ高精度に行うことができるとともに、負荷が変動してもスイッチング素子の損失を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【０２１１】
本発明の誘導加熱装置は、被加熱物に対して効率高く、且つ均一に加熱することができるため、誘導加熱を用いる各種加熱装置において適用することができる。
【符号の説明】
【０２１２】
４０  インバータ回路
４１  商用電源
４２  ダイオードブリッジ
４３，４５  フィルタコンデンサ
４４  フィルタインダクタ
４６  第１のスイッチング素子
４７  第２のスイッチング素子
４８  第１の加熱コイル
４９  第２の加熱コイル
５０  第１の共振コンデンサ
５１  第２の共振コンデンサ
５２  制御部
５３  スナバコンデンサ
５６  第１の共振回路
５７  第２の共振回路
６０  フィルタ回路
【図１】
2011070785.tif 000003
【図２】
2011070785.tif 000004
【図３】
2011070785.tif 000005
【図４】
2011070785.tif 000006
【図５】
2011070785.tif 000007
【図６】
2011070785.tif 000008
【図７】
2011070785.tif 000009
【図８】
2011070785.tif 000010
【図９】
2011070785.tif 000011
【図１０】
2011070785.tif 000012
【図１１】
2011070785.tif 000013
【図１２】
2011070785.tif 000014
【図１３】
2011070785.tif 000015
【図１４】
2011070785.tif 000016
【図１５】
2011070785.tif 000017
【図１６】
2011070785.tif 000018
【図１７】
2011070785.tif 000019
【図１８】
2011070785.tif 000020
【図１９Ａ】
2011070785.tif 000021
【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年3月14日(2012.3.14)
【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】
直列接続された二つのスイッチング素子を有し、前記二つのスイッチング素子の駆動により交流信号を出力するインバータ回路と、
前記二つのスイッチング素子を駆動制御する制御部と、
それぞれ、加熱コイルと共振コンデンサを含み前記二つのスイッチング素子の接続点に接続されると共に、前記インバータ回路からの交流信号が前記複数の加熱コイルに常に供給される複数の共振回路と、
を備え、
前記制御部は、前記複数の共振回路のそれぞれが有する共振周波数のうち、最も高い共振周波数より高い周波数の領域、若しくは最も低い共振周波数より低い周波数の領域を動作領域として前記二つのスイッチング素子を駆動制御し、前記複数の共振回路におけるそれぞれの加熱コイルが組み合わされて少なくとも１つの誘導加熱源が形成され、前記少なくとも１つの誘導加熱源により被加熱物を誘導加熱するよう構成された誘導加熱装置。
【請求項２】
前記スイッチング素子の動作領域において、前記１つの誘導加熱源を構成する全ての加熱コイルが被加熱物を誘導加熱するように、前記複数の共振回路における少なくとも前記加熱コイルのインダクタンスと前記共振コンデンサのキャパシタンスを設定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、前記複数の共振回路のそれぞれが有する共振周波数のうち、最も高い共振周波数より高い周波数の領域のみを動作領域として前記スイッチング素子を駆動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４】
前記共振回路に並列にスナバ回路が接続された請求項３に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記複数の共振回路のそれぞれが有する共振周波数のうち、最も低い共振周波数より低い周波数の領域のみを動作領域として前記スイッチング素子を駆動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６】
前記二つのスイッチング素子とインダクタが直列接続され、電流位相を電圧位相より進ませるように前記二つのスイッチング素子がソフトスイッチング動作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７】
前記複数の共振回路における各共振周波数は、前記加熱コイルのインダクタンスと前記共振コンデンサのキャパシタンスにより異なる値に設定された請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項８】
前記複数の共振回路において、入力する電力が大きい加熱コイルを含む共振回路の共振周波数が、入力する電力が小さい加熱コイルを含む共振回路の共振周波数より高く設定された請求項７に記載の誘導加熱装置。
【請求項９】
１つの誘導加熱源を構成する複数の加熱コイルのそれぞれに入力する電力の比率が、前記複数の加熱コイルのそれぞれにおける被加熱物に対向する面積に対応する比率となるよう構成された請求項１乃至８のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項１０】
１つの誘導加熱源を構成する複数の加熱コイルに流す電流値の比率は、前記複数の加熱コイルのそれぞれを形成するコイル線における電流の流れる方向に直交する断面積に対応する比率となるよう構成された請求項１乃至８のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項１１】
１つの誘導加熱源を構成する複数の加熱コイルが、同一平面状に配設された請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項１２】
１つの誘導加熱源を構成する複数の加熱コイルは、それぞれが異なる直径を有するコイル状に形成され、同心円状に配設された請求項３に記載の誘導加熱装置。
【請求項１３】
被加熱物を載置するトッププレートと、
前記トッププレートの下方に誘導加熱源としての複数の加熱コイルが配設され請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の誘導加熱装置と、
を備えた誘導加熱調理器。
【請求項１４】
前記トッププレートは、被加熱物を載置する複数の加熱領域を有すると共に、前記複数の加熱領域における少なくとも１つの加熱領域に対する誘導加熱源として前記誘導加熱装置が備えられた請求項１３に記載の誘導加熱調理器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
値は高い傾向を示している。
［００８７］
波形Ｗ５に示す状態において、被加熱物の一部と磁気結合した第２の加熱コイル４９に電力が供給されるため、第２の加熱コイル４９に入力される電力と第１の加熱コイル４８に入力される電力の電力差Ｖ３は電力差Ｖ２（図３参照）よりも小さくなる。しかしながら、実施の形態２の誘導加熱調理器においては、第２の加熱コイル４９の上方に被加熱物が載置されていない場合と同様に、第２の加熱コイル４９に供給される電力は低減されるという効果を有する。
［００８８］
実施の形態２の誘導加熱調理器においては、第２の加熱コイル４９の直径より小さい鍋（小鍋）を加熱することを想定して第２の加熱コイル４９の上方に被加熱物が載置されていない場合の動作および効果について説明した。
［００８９］
実施の形態２の誘導加熱調理器においては、被加熱物として直径が小さい小鍋が載置された場合以外の効果も有する。例えば、被加熱物である鍋における鍋底の中心が内側に凹んでいる場合には、当該鍋と第２の加熱コイル４９との間の距離よりも、当該鍋と第１の加熱コイル４８との間の距離の方が離れている。この場合には、当該鍋と第１の加熱コイル４８との磁気結合は、当該鍋と第２の加熱コイル４９との磁気結合より小さくなる。このような場合においても、磁気結合が小さい第１の加熱コイル４８を含む第１の共振回路５６の共振周波数が低くなる。
［００９０］
したがって、実施の形態２の誘導加熱調理器においては、インバータ回路４０の動作周波数が、第１の加熱コイル４８および第２の加熱コイル４９の上方に被加熱物が載置されているときの、いずれの共振周波数ｆ１よりも高い周波数領域となるよう設定されているため、第１の加熱コイル４８と被加熱物との磁気結合が弱い場合であっても、第１の加熱コイル４８に流す電流を抑えることができ、インバータ回路４０の破壊が確実に防止される構成であるとともに、加熱効率の向上を図ることができる構成でもある。
［００９１］
実施の形態２の誘導加熱調理器においては、インバータ回路４０のスイッチング素子４６，４７への電源が電圧源であり、インバータ回路４０におけ
【国際調査報告】
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