(57)【要約】【課題】加熱コイルの径よりも小さな鍋を加熱するときに加熱効率を向上させるとともに、加熱分布を制御することができる誘導加熱装置を提供すること。【解決手段】インバータ回路４０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４８，４９をそれぞれ設けた複数の共振回路５６，５７を有し、複数の共振回路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も更に高い周波数領域でインバータ回路を動作させると共に、スイッチング素子が動作する周波数領域において、複数の共振回路内のそれぞれの加熱コイルの全てで被加熱物を誘導加熱する電力配分であるように、共振回路内の少なくとも加熱コイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの値を設定する。【選択図】図１
2011171040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に接続されたインバータ回路と、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をそれぞれ設けた複数の共振回路と、前記インバータ回路内のスイッチング素子を駆動制御する制御手段と、電源から前記インバータ回路に入力する電力を検出するための電力検出手段とを備え、前記複数の共振回路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も更に高い周波数領域で前記スイッチング素子を駆動制御すると共に、前記スイッチング素子が動作する周波数領域において、前記複数の共振回路内のそれぞれの加熱コイルの全てで被加熱物を誘導加熱する電力配分であるように、前記共振回路内の少なくとも加熱コイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの値を設定し、前記電力検出手段の検出値に基づいて前記スイッチング素子を駆動制御する誘導加熱装置。
【請求項２】
電力検出手段は、電源からインバータ回路まで電力を供給するための電源線に流れる電流を検出する電流検出手段により構成され、前記電流検出手段は、電源電圧あるいは電源電圧を整流した電圧が印加される電源線に接続された請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
電源電圧を検出する電圧検出手段を有し、電源電圧の変動値に対応して電源線に流れる電流と被加熱物に入力される電力の関係を変化させる請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
スイッチング素子をＤｕｔｙ比制御して電力調節を行う請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
Ｄｕｔｙ比を０．５に設定しても所望の電力を被加熱物に供給できないときにスイッチング素子を周波数制御する請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項６】
スイッチング素子の動作周波数は被加熱物の種類によって変化させる請求項１〜５のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項７】
加熱コイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの値から決まる複数の共振回路の共振周波数それぞれを異なる値とした請求項１〜６のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項８】
入力する電力が小さい加熱コイルを有する共振回路の共振周波数よりも、入力する電力が大きい加熱コイルを有する共振回路の共振周波数を高くする請求項７に記載の誘導加熱装置。
【請求項９】
複数の加熱コイルに入力する電力値の比率は、複数の加熱コイルそれぞれが被加熱物に対向する面積に対応する値とした請求項１〜８のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項１０】
複数の加熱コイルに流す電流値の比率は、複数の加熱コイルそれぞれを形成する線の断面積に対応する値とした請求項１〜８のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項１１】
被加熱物である鍋を載置するプレートと、前記プレートを上方に配設し、内部に請求項１〜１０のいずれか１項に記載の誘導加熱装置を配設する本体を備えた誘導加熱調理器であって、前記誘導加熱装置が有する複数の共振回路のそれぞれの加熱コイルは、略同心円状に配設し、かつ、それぞれ径の異なる加熱コイルとし、前記径の異なる複数の加熱コイルは前記プレート上の鍋と対向するように前記プレート下方に配設して誘導加熱する誘導加熱調理器。
【請求項１２】
プレートは、複数の鍋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対応する複数の誘導加熱装置を有した請求項１１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装置であって、特に、金属製の鍋を誘導加熱することを目的とした誘導加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の誘導加熱調理器について図面を用いて説明する。図２２（ａ）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の断面図、図２２（ｂ）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の平面図である。
【０００３】
図２２において、誘導加熱調理器は、耐熱性ガラスなどの非金属で構成された平板状のプレート１と、プレート１の下部に設けた収容部８で筐体を形成している。
【０００４】
収容部８内には、プレート１上に載置される鍋などを誘導加熱するための加熱コイルが、プレート１の裏面から約５ｍｍ程度の空間を介して配設される。
【０００５】
また、加熱コイルの配設形状としては、誘導加熱を行うための左部加熱コイル２１及び右部加熱コイル２２が手前に配設され、これらの中央後方には誘導加熱を行うための中部加熱コイル２３が配設される。
【０００６】
収容部８内で、左部加熱コイル２１の下方には、焼き魚などの調理を行うロースタ６が配設され、ロースタ６の庫内には電気抵抗式のヒータ、焼き網、受け皿が配設される。
【０００７】
また、収容部８内で、ロースタ６の右側には加熱コイル２１、２２、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、インバータ回路５は各加熱コイル２１、２２、２３に対応するインバータ回路基板が上下方向に各々配置した構成としている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
図２３および図２４は、従来の誘導加熱調理器の加熱コイルの形状を示す図である。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と加熱ムラが発生してしまう。
【０００９】
加熱コイル線を内側から外側に単一に巻いた図２３に示すような形状では、加熱コイル線の中央付近で磁束が大きく、加熱コイルの中心や外径側では磁束が小さくなる。そこで、加熱コイル線の中央付近に磁束が偏るのを抑制するため、加熱コイル線の中央付近に間隙部を設けた図２４に示すような形状にしているものがある（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
加熱コイルを図２４に示すような形状とすることにより、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線の中央付近に配設することも可能となる。
【００１１】
また、図２１は、従来の誘導加熱調理器のインバータ回路構成を示す図であり、加熱コイル３０に交流電流を流して電力を供給するインバータ回路の回路図を示したものである。インバータ回路は、２つのスイッチング素子３１，３２によって直流電源を高周波の交流電源に変換して加熱コイルを有する共振回路に供給することにより、加熱コイルに高周波の交流電流を流すための回路であり、誘導加熱調理器に採用されている従来の回路構成の１つである。
【００１２】
また、従来、この種の誘導加熱装置において、一つのインバータ回路に、加熱コイルをそれぞれ設けた複数の共振回路を接続し、それぞれの共振回路は互いに異なった共振周波数を有するものがある（例えば、特許文献３参照）。この誘導加熱装置は、複数の加熱コイルの加熱電力の比率に応じた周波数でインバータ回路を動作させることによって、加熱電力の比率を任意に可変することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【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】
【００１４】
しかしながら、前記従来の構成では、複数の加熱コイルに入力する電力の合算値を変更するために、インバータ回路の動作周波数を変更することができないという課題があった。
【００１５】
図２５は、従来の誘導加熱装置の複数の加熱コイルに入力する電力の関係を示す図であり、特許文献３に記載された従来の誘導加熱装置における、加熱コイル６２に入力する電力と加熱コイル６４に入力する加熱コイルの周波数特性を示したものである。
【００１６】
２つの共振回路の共振周波数である２５ｋＨｚと２８ｋＨｚの間である２６ｋＨｚでインバータ回路を動作させて、加熱電力の比率を１０００Ｗ対６００Ｗ、つまり、５対３に設定していることがわかる。
【００１７】
このとき、インバータ回路の動作周波数を連続的に変化させて、複数の加熱コイルに入力する電力の合算値を調節しようとして、例えばインバータ回路の動作周波数を高くしていくと、加熱コイル６２に入力する電力は小さくなる一方で、加熱コイル６４に入力する電力は大きくなるため、電力の合算値が増大するのか減少するのかが、動作周波数との関係を導くことが困難となるため、インバータ回路の動作周波数の変更によって電力を調節することができなかった。
【００１８】
また、図２５では、加熱コイル６４を含む共振回路の共振周波数よりも低い周波数でインバータ回路を動作させていることがわかる。加熱コイルのインダクタンスは、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くなる。ここで、共振周波数ｆｃ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の間には、
ｆｃ＝１／２π√（ＬＣ）      ・・・（１）式
の関係があることから、加熱コイル６４と被加熱物が磁気結合していないと共振周波数は小さくなる。
【００１９】
そのため、加熱コイル６４と被加熱物の磁気結合がない状態、つまり、加熱コイル６４の近傍に被加熱物がない場合は、加熱コイル６４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とともに、加熱コイル６４と被加熱物の磁気結合がないと、共振回路のＱ値は大きくなり、加熱コイル６４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り、スイッチング素子の破壊や加熱コイルの発熱増大による加熱効率の低下が発生するという課題があった。
【００２０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、従来の構成よりも制御の自由度を増して
負荷変動に対しても安全であるとともに、電力を所望の値に容易に調節でき、安価で構成でき、特に小鍋を加熱するときの漏洩磁界を低減することのできる誘導加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱装置は、電源に接続されたインバータ回路と、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をそれぞれ設けた複数の共振回路と、前記インバータ回路内のスイッチング素子を駆動制御する制御手段と、電源から前記インバータ回路に入力する電力を検出するための電力検出手段とを備え、前記複数の共振回路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も更に高い周波数領域で前記スイッチング素子を駆動制御すると共に、前記スイッチング素子が動作する周波数領域において、前記複数の共振回路内のそれぞれの加熱コイルの全てで被加熱物を誘導加熱する電力配分であるように、前記共振回路内の少なくとも加熱コイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの値を設定し、前記電力検出手段の検出値に基づいて前記スイッチング素子を駆動制御するものである。
【００２２】
これによって、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とから、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行うことができる。
【００２３】
また、複数の加熱コイルのうち、少なくとも一つの加熱コイルと被加熱物の磁気結合がなくなった場合、被加熱物と磁気結合していない加熱コイルを含む共振回路の共振周波数は、インバータ回路の動作周波数から遠ざかるため、インバータ回路や磁気結合していない加熱コイルに多くの電流をながすことがなく、加熱効率の低減を抑制したり、インバータ回路の破壊を防止したりすることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の誘導加熱装置は、複数の加熱コイルを一つのインバータ回路で動作させても電力の制御性をよくするとともに、負荷が変動してもスイッチング素子の損失が増大してしまうことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１における誘導加熱装置のインバータ回路構成図
【図２】本発明の実施の形態１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の関係を示す図
【図３】本発明の実施の形態２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の関係を示す図
【図４】本発明の実施の形態２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の関係を示す図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態３における交流電源電圧２００Ｖ仕様の火力と入力電流制御値の関係を示す図（ｂ）本発明の実施の形態３における交流電源電圧２４０Ｖ仕様の火力と入力電流制御値の関係を示す図
【図６】本発明の実施の形態４における誘導加熱装置のインバータ回路構成図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態４における入力電力が３０００Ｗ設定の電源電圧値と入力電流制御値の関係を示す図（ｂ）本発明の実施の形態４における入力電力が７００Ｗ設定の電源電圧値と入力電流制御値の関係を示す図
【図８】本発明の実施の形態５における誘導加熱装置のインバータ回路内のスイッチング素子のＤｕｔｙ比と被加熱物に供給される電力の関係を示す図
【図９】本発明の実施の形態５における誘導加熱装置のスイッチング素子の動作周波数と被加熱物に供給される電力の関係を示す図
【図１０】本発明の実施の形態５における誘導加熱装置のＤｕｔｙ比と動作周波数の両方を変更して被加熱物に供給する電力を調節するときの関係を示した図
【図１１】本発明の実施の形態６における誘導加熱装置の動作周波数と被加熱物に供給される電力を示す図
【図１２】本発明の実施の形態７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の関係を示す図
【図１３】本発明の実施の形態７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の関係を示す図
【図１４】本発明の実施の形態７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の関係を示す図
【図１５】本発明の実施の形態８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鍋に入力できる最大電力の関係を示す図
【図１６】本発明の実施の形態９における誘導加熱装置の加熱コイルの平面図
【図１７】本発明の実施の形態１０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１８】本発明の実施の形態１０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線の断面を示す図
【図１９】本発明における誘導加熱装置のその他のインバータ回路構成を示す図
【図２０】本発明における誘導加熱装置のその他のインバータ回路構成を示す図
【図２１】従来の誘導加熱調理器のインバータ回路構成を示す図
【図２２】（ａ）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の断面図（ｂ）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の平面図
【図２３】従来の誘導加熱調理器の加熱コイルの形状を示す図
【図２４】従来の誘導加熱調理器の加熱コイルの形状を示す図
【図２５】従来の誘導加熱装置の複数の加熱コイルに入力する電力の関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
第１の発明は、電源に接続されたインバータ回路と、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をそれぞれ設けた複数の共振回路と、前記インバータ回路内のスイッチング素子を駆動制御する制御手段と、電源から前記インバータ回路に入力する電力を検出するための電力検出手段とを備え、前記複数の共振回路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も更に高い周波数領域で前記スイッチング素子を駆動制御すると共に、前記スイッチング素子が動作する周波数領域において、前記複数の共振回路内のそれぞれの加熱コイルの全てで被加熱物を誘導加熱する電力配分であるように、前記共振回路内の少なくとも加熱コイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの値を設定し、前記電力検出手段の検出値に基づいて前記スイッチング素子を駆動制御するものである。
【００２７】
これによって、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を調節することができる。
【００２８】
また、インバータ回路に入力する電力を検出することにより、設定値との差異を判断して、被加熱物に入力する電力を所望の値に調節することができる。
【００２９】
また、動作周波数を変更して複数の加熱コイル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、必要とする電力バランスや温度分布に対応できる量を多くすることができる。
【００３０】
また、被加熱物と磁気結合していない加熱コイルがあっても、インバータ回路の動作周波数と共振周波数の周波数差は遠くなるため、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してしまうことを防止することができる。
【００３１】
さらに、スイッチング素子に正の電流が流れている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。
【００３２】
第２の発明は、特に、第１の発明において、電力検出手段は、電源からインバータ回路まで電力を供給するための電源線に流れる電流を検出する電流検出手段により構成され、前記電流検出手段は、電源電圧あるいは電源電圧を整流した電圧が印加される電源線に接続することにより、電流検出値と電源電圧値から容易かつ安価に電力を算出することができる。
【００３３】
第３の発明は、特に、第２の発明において、電源電圧を検出する電圧検出手段を有し、電源電圧の変動値に対応して電源線に流れる電流と被加熱物に入力される電力の関係を変化させることにより、被加熱物に入力する電力値を精度よく調節することができる。
【００３４】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明において、スイッチング素子をＤｕｔｙ比制御して電力制御を行うことにより、加熱コイルやインバータ回路を複数併設してかつ同時に動作させたとき、動作周波数差を零もしくは一定の状態で電力調節が可能となるため、電力調節によるうなり干渉音を発生し難くすることができる。
【００３５】
また、複数の加熱コイルから被加熱物に入力される電力の比率を変更することなく電力調節を行うことが可能となるため、加熱電力に関わらず被加熱物の温度分布を同一にでき、調理性能を高めることができる。
【００３６】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明において、Ｄｕｔｙ比を０．５に設定しても所望の電力を被加熱物に入力できないときに、スイッチング素子を周波数制御することにより、様々な種類の鍋を一定の電力で加熱する場合においても、うなり干渉音が発生する動作状態を少なくすることができる。
【００３７】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明において、スイッチング素子の動作周波数は被加熱物の種類によって変化させることにより、磁性ステンレス、鉄、非磁性ステンレスなど、磁気結合の異なる様々な材料の被加熱物に適した加熱動作ができ、制御性をよくすることができる。また、スイッチング動作による損失を低減してスイッチング素子の破壊を防いだり、ノイズの発生を低くしたりすることができる。
【００３８】
第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか１つの発明において、加熱コイルのインダクタンスと共振コンデンサのキャパシタンスの値から決まる複数の共振回路の共振周波数それぞれを異なる値としたことにより、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、電力バランスや温度分布に対応させることができる。あるいは、加熱コイルの温度に対応させることもできる。
【００３９】
第８の発明は、特に、第７の発明において、入力する電力が小さい加熱コイルを有する共振回路の共振周波数よりも、入力する電力が大きい加熱コイルを有する共振回路の共振周波数を高くすることにより、入力する電力が小さい加熱コイルよりも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でインバータ回路を動作することになり、入力する電力が大きい加熱コイルに電力を入力し易く、効率よく加熱することができる。
【００４０】
第９の発明は、特に、第１〜８のいずれか１つの発明において、複数の加熱コイルに入力する電力値の比率は、複数の加熱コイルそれぞれが被加熱物に対向する面積に対応する値としたことにより、複数の加熱コイルそれぞれから被加熱物に供給する電力の密度差を小さくすることになり、被加熱物を均一に加熱することができる。
【００４１】
第１０の発明は、特に、第１〜８のいずれか１つの発明において、複数の加熱コイルに流す電流値の比率は、複数の加熱コイルそれぞれを形成する線の断面積に対応する値としたことにより、電流が少ない加熱コイルの断面積を小さくすることで加熱コイル線に用いられている銅の量を減らして加熱コイルを安価に構成することができる。
【００４２】
第１１の発明は、被加熱物である鍋を載置するプレートと、前記プレートを上方に配設し、内部に請求項１〜１０のいずれか１項に記載の誘導加熱装置を配設する本体を備えた誘導加熱調理器であって、前記誘導加熱装置が有する複数の共振回路のそれぞれの加熱コイルは、略同心円状に配設し、かつ、それぞれ径の異なる加熱コイルとし、前記径の異なる複数の加熱コイルは前記プレート上の鍋と対向するように前記プレート下方に配設して誘導加熱する誘導加熱調理器とすることにより、鍋が載置されていない加熱コイルに流れる電流を少なくすることにより、漏洩磁界を低減することができる。
【００４３】
第１２の発明は、特に、第１１の発明において、プレートは、複数の鍋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対応する複数の誘導加熱装置を有した誘導加熱調理器とすることにより、加熱コイルの径に対して小さい鍋を加熱するときの漏洩磁界を抑制することにより、他の鍋を加熱するための加熱コイルと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。
【００４４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００４５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱装置のインバータ回路構成図であり、インバータ回路構成および複数の加熱コイルと共振コンデンサの接続を示すものである。
【００４６】
また、図２は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱装置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の関係を示す図であり、被加熱物に供給できる最大電力の関係を示すものである。
【００４７】
図１において、交流電源４１は商用電源であり、交流電源を直流電源に変換するためにダイオードブリッジ４２が接続されている。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から出力される全波整流された電源を平滑することや、インバータ回路のスイッチング動作により発生する電磁ノイズを交流電源４１に伝達させないために、第１のフィルタコンデンサ４３、フィルタインダクタ４４、第２のフィルタコンデンサ４５が接続されている。
【００４８】
第２のフィルタコンデンサ４５の両端（以後、フィルタインダクタ４４が接続されている高電位側を正の母線と記し、もう一方の低電位側を負の母線と記す）には、逆導通ダイオード５４が接続された第１のスイッチング素子４６と、同じく逆導通ダイオード５５が接続された第２のスイッチング素子４７を電気的に直列に接続したものが接続されている。
【００４９】
そして、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、径の小さい第１の加熱コイル４８の一端および径の大きい第２の加熱コイル４９の一端が接続されている。
【００５０】
そして、第１の加熱コイル４８のもう一方の端子には第１の共振コンデンサ５０の一端が電気的に直列に接続され、また、第２の加熱コイル４９のもう一方の端子には第２の共振コンデンサ５１の一端が電気的に直列に接続されている。
【００５１】
そして、第１の共振コンデンサ５０のもう一方の端子および第２の共振コンデンサ５１のもう一方の端子は、負の母線に接続されている。また、第１のスイッチング素子４６や第２のスイッチング素子４７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。
【００５２】
そして、交流電源４１とダイオードブリッジ４２の間には、交流電源４１からインバータ回路４０に流れる電流を測定するための電流検出手段６０（図１はカレントトランスを用いたものを示す）が接続されている。
【００５３】
さらに、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手段５２を有することにより、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制御させるとともに、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、Ｄｕｔｙ比を制御して、加熱コイルに入力する電力を調節している。
【００５４】
また、電流検出手段６０の出力値を制御手段５２に入力することにより、電流検出手段の出力値に基づいて第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を駆動制御するようにしている。
【００５５】
以上のように構成された誘導加熱装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００５６】
まず、本実施の形態におけるインバータ回路の動作を説明する。本実施の形態のインバータ回路４０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の動作周波数やＤｕｔｙ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、つまり、被加熱物に供給す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。
【００５７】
Ｄｕｔｙ比を変更して加熱コイルに入力する電力を調節する場合、正の母線と負の母線の電位差が一定の条件下では、Ｄｕｔｙ比を０．５、つまり、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のオンオフの比率が１対１のときに、加熱コイルに入力する電力が最大となる。
【００５８】
逆に、第１のスイッチング素子４６のＤｕｔｙ比を０．１や０．９など、０．５から遠ざければ遠ざけるほど加熱コイルに入力する電力は小さくなる。
【００５９】
また、動作周波数を変更して加熱コイルに入力する電力を調節する場合、正の母線と負の母線の電位差が一定の条件下では、図２に示したように、動作周波数を共振回路の共振周波数に近づけることによって加熱コイルに入力する電力が大きくなる。
【００６０】
ここで、図２に示す関係はＤｕｔｙ比を０．５一定とした場合であり、Ｄｕｔｙ比を変更すればこの波形よりも小さい電力を加熱コイルに入力することは可能である。
【００６１】
図２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が対向する面には少なくとも、誘導加熱される被加熱物がプレート１（図１８）を介して載置されているときの、インバータ回路内のスイッチング素子の動作周波数と加熱コイルに入力できる電力の関係を示している。
【００６２】
波形ｄは第１の加熱コイル４８に入力する電力の関係を、波形ｃは第２の加熱コイル４９に入力する電力の関係をそれぞれ示しており、波形ａは第１の加熱コイル４８に入力する電力と第２の加熱コイル４９に入力する電力の合算値を示している。
【００６３】
２つの加熱コイルで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つの加熱コイルに入力する電力の合算値となることから、波形ａは鍋に供給される総電力を示すことになる。
【００６４】
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の動作周波数（以後、インバータ回路の動作周波数と記す）を、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の共振周波数のうち、高い方の共振周波数（図２においては、共に共振周波数ａで一致）よりも更に高い周波数（図２中の実動領域）とすることにより、インバータ回路の動作周波数を低くすると２つの加熱コイルそれぞれに入力する電力がどちらも大きくなる。
【００６５】
そのため、２つの加熱コイルに入力する電力の合算値も大きくなることから、インバータ回路の動作周波数を変更することにより鍋に供給する電力の調節を行うことができる。
【００６６】
また、加熱コイル上に鍋が載置されているかどうかを入力電流と動作周波数との関係で検知したり、どのような材質の鍋が載置されたかを入力電流と動作周波数との関係で判断したり、更には鍋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、様々な種類の鍋を一定の電力で加熱しなければならない誘導加熱調理器では特に、インバータ回路の動作周波数を変更する必要がある。
【００６７】
そのため、インバータ回路の動作周波数の変更に対して単純な電力の変化であることから、動作周波数の変更を安定して実現でき、負荷変動の激しい誘導加熱調理器に適用することができる。
【００６８】
さらに、２つの加熱コイル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個で制御できるため、安価に構成することができる。
【００６９】
（実施の形態２）
図３および図４は、本発明の第２の実施の形態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の関係を示す図である。
【００７０】
図３において、第２の加熱コイル４９の上方に鍋が載置されていないとき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の関係（波形ｂ）を示した点が図２とは異なる。
【００７１】
以上のように示された動作周波数と最大電力の関係について、以下その動作、作用を説明する。
【００７２】
２つの加熱コイルで１つの鍋を加熱するとき、鍋の大きさによっては、第１の加熱コイ
ル４８の上方には鍋が載置されるが、第２の加熱コイル４９の上方には鍋が載置されないという場合が発生する。
【００７３】
加熱コイルの上方に鍋が載置されず、加熱コイルと鍋が磁気結合していない場合、磁気結合しているときに比べて加熱コイル両端の電気的な抵抗成分Ｒは減少するとともに、インダクタンス成分Ｌは増大する。
【００７４】
そのため、前記（１）式より、共振周波数ｆｃは低くなる。従って、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ｂは、磁気結合しているときの共振周波数ａよりも低くなっている。
【００７５】
ここで、本発明のインバータ回路は共振周波数ａよりも高い周波数領域で動作させているため、共振周波数ｂはインバータ回路の動作周波数から離れることになる。すると、第２の加熱コイル４９の上方に鍋が載置されていたときは、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大きかった（電力差ａ）が、一方、第２の加熱コイル４９の上方に鍋が載置されていないときは、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（電力差ｂ）なっている。
【００７６】
つまり、共振周波数ａよりも高い周波数領域でインバータ回路を動作させていれば、鍋が載置されている第１の加熱コイル４８に入力する電力を維持しつつも、鍋が載置されていない第２の加熱コイル４９に入力する電力を複雑な制御を行うことなく小さくすることができる。
【００７７】
つまり、鍋の加熱に寄与しない第２の加熱コイル４９に流す電流を少なくすることができるため、第２の加熱コイル４９の線に電流が流れることによって発生する導通損失を抑えることができ、加熱効率の向上を図ることができる。
【００７８】
また、第２の加熱コイル４９の上方に鍋が載置されていなく、第２の加熱コイル４９の抵抗成分Ｒが著しく減少することにより、共振回路のＱ値が大きくなる。すると、図３の波形ｂが示すように、共振周波数ｂの近傍では第２の加熱コイル４９に入力できる電力（第２の加熱コイル４９は鍋と結合していないため、ここで示す電力は全て第２の加熱コイル４９の線の固有抵抗による導通損失となる）が著しく大きくなる。
【００７９】
もしインバータ回路の動作周波数を共振周波数ｂの近傍に設定したならば、インバータ回路内には多大な電流が流れ、インバータ回路を破壊してしまうことになる。そのため、インバータ回路の動作周波数を第２の加熱コイル４９の上方に鍋が載置されているときの共振周波数ａよりも高い周波数領域にしておくことにより、鍋が載置されていない第２の加熱コイル４９に流す電流を抑えてインバータ回路の破壊を防止することができる。
【００８０】
さらに、鍋の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、漏洩磁界を低減して、他の機器等に与えてしまう電磁ノイズを抑制することができる。
【００８１】
図４は、第２の加熱コイル４９の外径よりも小さく、第２の加熱コイル４９の内径よりもやや大きい鍋を載置したときの、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の関係（波形ｅ）を示すものである。
【００８２】
この状態では、図３に示した波形ｂとは異なり第２の加熱コイル４９も鍋と一部磁気結合しているため、図３に示した共振周波数ｂよりも図４に示した共振周波数ｅの方が少し
高くなっているが、依然として磁気結合のレベルは弱く、共振回路のＱ値は高い傾向を示している。
【００８３】
このとき、第２の加熱コイル４９と一部磁気結合した鍋に電力を供給すると、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ｃは電力差ｂよりも小さくなるが、本実施の形態の作用、効果は第２の加熱コイル４９に鍋が載置されていない場合と同様の結果が得られる。
【００８４】
本実施の形態では、加熱コイルの径よりも小さい鍋（小鍋）を加熱する想定で、第２の加熱コイル４９の上方に鍋が載置されない場合での、本実施の形態の動作、作用、効果を述べたが、例えば、鍋の中心が内側に反っている鍋では、第２の加熱コイル４９と鍋との距離よりも、第１の加熱コイル４８と鍋との距離の方が遠くなり、その結果、第２の加熱コイル４９と鍋との磁気結合よりも、第１の加熱コイル４８と鍋との磁気結合のほうが小さくなる場合もあり、このような条件においても、磁気結合が小さい第１の加熱コイル４８を含む共振回路の共振周波数が低くなることは変わらないため、本実施の形態の構成をとることにより、加熱効率の向上やインバータ回路の破壊の防止など、同様の効果が得られる。
【００８５】
インバータ回路の電源が電圧源である場合、スイッチング素子に電流が流れている間にスイッチング動作を行うと、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が接続されていることにより、スイッチング動作直前まで加熱コイルに流れていた電流はスナバコンデンサ５３を通過し、スナバコンデンサ５３に蓄積していた電荷が放電または充電される。
【００８６】
すると、第２のスイッチング素子４７に印加されてい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ことから、第２のスイッチング素子４７に印加されている電圧もスナバコンデンサ５３の時定数で決まる一定の傾きをもって変化することになる。
【００８７】
そのため、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。
【００８８】
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もって変化させることができる。
【００８９】
スイッチング素子に電流が流れている間にスイッチング動作を行うためには、共振回路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を行う必要がある。そのためには、インバータ回路の動作周波数は共振周波数よりも高くする必要がある。
【００９０】
例えば、インバータ回路の動作周波数が、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１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２のどちらの共振周波数よりも低いと、どちらの共振回路に流れる電流もスイッチング素子と並列に接続されたダイオードに流れている間にスイッチング動作を行うことになり、スイッチング損失を低減させることはできない。
【００９１】
また、インバータ回路の動作周波数が、第１の加熱コイル４８と第１の共振コンデンサ５０からなる共振回路の共振周波数１と、第２の加熱コイル４９と第２の共振コンデンサ５１からなる共振回路の共振周波数２の間であると、共振周波数よりも高い周波数でインバータ回路を動作している共振回路からみると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する条件であるが、共振周波数よりも低い周波数でインバータ回路を動作している共振回路からみるとスイッチング素子に逆並列に接続されたダイオードに流れている状態でスイッチング動作する条件となる。
【００９２】
スイッチング素子には、２つの共振回路の電流の和が流れるため、２つの共振回路に流れている電流で、共振周波数が低い共振回路に流れている電流の方が共振周波数が高い共振回路に流れている電流よりも大きい場合は、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を行うことになり、スイッチング素子に発生する損失は抑制することができるが、逆の状態の場合は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いスイッチング損失の抑制はできない。
【００９３】
よって、損失を低減した動作ができるかどうかが複数の共振回路のパラメータに依存してしまい、安定して損失を抑制する動作が困難になる。
【００９４】
このため、インバータ回路の動作周波数を第１の加熱コイル４８と第１の共振コンデンサ５０からなる共振回路の共振周波数１と、第２の加熱コイル４９と第２の共振コンデンサ５１からなる共振回路の共振周波数２のどちらの共振周波数よりも高くすることにより、共振回路に流れている電流全てが、スイッチング素子に流れている状態でスイッチング動作を行うことになり、スイッチング動作による損失を低減させることができる。
【００９５】
また、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になり、電磁ノイズ抑制対策に必要な部品にかかるコストを低減することができる。
【００９６】
なお、本実施の形態における説明は、Ｄｕｔｙ比＝０．５の時には完全に成立するが、Ｄｕｔｙ比が小さく、または大きくなるに従って、例えばインバータ回路の動作周波数が共振回路の共振周波数よりも高くても、導通時間が長いスイッチング素子に流れている電流はダイオード導通状態に移行してしまうため、全てのＤｕｔｙ比に対して成り立つものではない。
【００９７】
しかし、少なくともＤｕｔｙ比＝０．５、つまり大きな電流が流れ、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手段であるため有効である。
【００９８】
（実施の形態３）
図５は、本発明の第３の実施の形態における交流電源４１からインバータ回路４０に流れる電流と入力電力の関係を示す図であり、図５（ａ）は本発明の第３の実施の形態における交流電源電圧２００Ｖ仕様火力と入力電流制御値の関係を示す図、図５（ｂ）は本発明の第３の実施の形態における交流電源電圧２４０Ｖ仕様の火力と入力電流制御値の関係を示す図である。
【００９９】
誘導加熱装置は、一般的に火力設定手段を有し、複数の火力値にそれぞれ異なる電力値を割り当てることにより（図５では火力１の５００Ｗから火力７の３０００Ｗまで）、被加熱物に供給する電力を変更できるようになっている。
【０１００】
交流電源４１から供給される電力は、交流電源の電圧値と、交流電源から流れる電流値の積により求めることができる。ここで、交流電源４１は一般的に商用電源を示しており、その商用電源の電圧値は国や地域によって異なるため、使用される電圧値で所望の電力値となるように誘導加熱装置の電流値を設定することにより、交流電源から流れる電流値を測定することによって電力値を算出することが可能となる。
【０１０１】
つまり、交流電源から流れる入力電流値に基づいてインバータ回路内のスイッチング素子を動作させることによって、電力を調節することができる。
【０１０２】
また、本発明の誘導加熱装置は複数の加熱コイルを有するが、電流検出手段６０によって測定できる電流値は複数の加熱コイルに流れる電流の和であるとともに測定される値は一つであること、さらに、その測定値に基づいて動作させるスイッチング素子は一組であることから、複数の加熱コイルを独立で制御する場合よりも処理能力の低いマイクロコンピュータを使用することが可能となるため、安価な部品で構成することができる。
【０１０３】
さらに、被加熱物が第２の加熱コイル４９の外径よりも小さい場合や、被加熱物が反っていて、第１の加熱コイル４８と被加熱物の距離が第２の加熱コイル４９と被加熱物の距離よりも遠い場合など、それぞれの加熱コイル間で磁気結合係数が変わり被加熱物に供給できる電力のバランスが変動しても、制御手段５２は電流検出手段６０の検出値に基づいて電力制御を行うため、被加熱物の形状に関わらず設定した所望の火力に相当する電力を被加熱物に供給することができる。
【０１０４】
なお、図１では磁気結合型の電流検出手段６０を用いて交流電源４１から流れる電流値を測定しているが、測定手段はこれに限るものではない。また、交流電源４１が商用電源でないときなど、仮に直流電源であっても本発明の効果は有効であり、その際は直流電流を測定できる電流検出手段に代替することにより電力調節を行うことができる。
【０１０５】
（実施の形態４）
図６は、本発明の第４の実施の形態における誘導加熱装置のインバータ回路構成図であり、電源電圧値を検出する電圧検出手段６１の接続例を示すものである。また、図７は、本発明の第４の実施の形態における電源電圧値と交流電源からインバータ回路に流れる電流の関係を示す図であり、図７（ａ）は本発明の第４の実施の形態における入力電力が３０００Ｗ設定の電源電圧値と入力電流制御値の関係を示す図、図７（ｂ）は本発明の第４の実施の形態における入力電力が７００Ｗ設定の電源電圧値と入力電流制御値の関係を示す図である。
【０１０６】
本来、商用電源である交流電源４１の電圧は一定であることが望ましいが、負荷の接続状況によっては電源電圧値が変動することがある。例えば、同一電源に電力を消費する機器が多数接続されたときは、電源に対して過負荷状態となり、電源電圧値が低下する。もちろん、その逆の状態もあり得る。
【０１０７】
２００Ｖ電源仕様の誘導加熱装置で３０００Ｗの加熱を行う場合において、電流検出手段６０の検出値のみで電力を制御する場合、電源からインバータ回路に流れる電流が１５Ａとなるように目標値を設定することしかできないため、例えば電源電圧値が１９０Ｖまで低下した場合、被加熱物に供給する実際の電力Ｐｉｎ１は、
Ｐｉｎ１＝電圧×電流＝１９０Ｖ×１５Ａ＝２８５０Ｗ      ・・・（２）式
となり、所望の３０００Ｗが供給できていない状態となる。
【０１０８】
しかし、電圧検出手段６１により電源電圧値を検出し、例えば電源電圧値が１９０Ｖと検出したのであれば、電源からインバータ回路に流れる電流の目標値を１５Ａから１５．８Ａへと変更することにより、被加熱物に供給する電力Ｐｉｎ２は、
Ｐｉｎ２＝１９０Ｖ×１５．８Ａ＝３０００Ｗ      ・・・（３）式
となり、電源電圧値の変動に影響することなく、制度よく被加熱物に供給する電力を調節することができる。
【０１０９】
また、例えば電源電圧が２００Ｖの地域と、電源電圧が２２０Ｖの地域の両方に同一の誘導加熱装置を供給する場合、電源電圧値に基づいた電流値を設定するようにしておくことにより、異なった地域で使用する場合でも設計変更をすることなく、被加熱物に供給する電力を制度よく調節することが可能となるため、安価に各地域へ供給することができる。
【０１１０】
さらに、それぞれの加熱コイルで共振回路は異なるけれども、共振コンデンサを含む共振回路に印加される電圧値は常に同一であることから、電圧検出手段６１の検出値により電流値が補正されても、それぞれの加熱コイルから被加熱物に供給される電力のバランスは変化しない。従って、例えば均一に加熱できるように設定した誘導加熱装置であれば、電流値の補正に関わらず均一加熱を維持することができる。
【０１１１】
なお、図７では３０００Ｗ設定と７００Ｗ設定のみを明記したが、このような電流設定値の変更を全ての電力値において行うことにより、全ての火力設定において、電源電圧の変動に影響することなく制度よく被加熱物に電力を供給することができる。
【０１１２】
（実施の形態５）
図８は、本発明の第５の実施の形態における誘導加熱装置のインバータ回路内のスイッチング素子のＤｕｔｙ比と被加熱物に供給される電力の関係を示す図である。また、図９は、本発明の第５の実施の形態における誘導加熱装置のスイッチング素子の動作周波数と被加熱物に供給される電力の関係を示す図であり、材質１と材質２の共振周波数のずれや電力の最大値などの関係を示す図である。さらに、図１０は、本発明の第５の実施の形態における誘導加熱装置のＤｕｔｙ比と動作周波数の両方を変更して被加熱物に供給する電力を調節するときの関係を示した図であり、材質１の電力調節手段を示した図である。
【０１１３】
図８に示したように、被加熱物に供給する電力の調節は、スイッチング素子の動作周波数を変更するだけでなく、Ｄｕｔｙ比を変更することでも行うことができ、Ｄｕｔｙ比を大きくすると被加熱物に供給する電力は大きくなり、Ｄｕｔｙ比が０．５、つまり第１のスイッチング素子４６と第２のスイッチング素子４７の導通比が同一となるときに最も電力が供給される。
【０１１４】
動作周波数を固定してＤｕｔｙ比の変更のみで電力の調節を行うことは、人間が聴き取ることができる周波数領域（〜２３ｋＨｚ）や誘導加熱装置の固有周波数を常に避けて電力調節を行うことができるため、動作周波数に起因して発生する音を少なくして、不快感を受けることなく誘導加熱装置を使用することができるという利点がある。
【０１１５】
そのため、動作周波数を固定し、Ｄｕｔｙ比を変更するだけで被加熱物に供給する電力を調節することが望ましい。
【０１１６】
そこで、例えば所望の電力を図９の破線で示した値とし、動作周波数１でスイッチング素子を動作させたとき、材質２（例えば鉄）においてはＤｕｔｙ比を変更して供給する電力を下げることにより所望の電力を供給することができるが、材質１（例えば磁性ステンレス）においては所望の電力値が動作周波数１で供給できる電力以上であるため、所望の電力の供給が不可能である。また、動作周波数２でスイッチング素子を動作させたとすると、材質１と材質２の両方ともＤｕｔｙ比を変更することで所望の電力を供給することができるが、材質２においては共振周波数より低い周波数で動作させてしまうことになる。
【０１１７】
図１に示したような、スイッチング動作による電力損失を抑制するためのスナバコンデンサ５３を接続しているインバータ回路では、共振周波数より低い周波数でスイッチング素子を動作させると、スイッチング素子と並列に接続された逆導通ダイオードに電流が流
れている期間にスイッチング動作が行われるため、スナバコンデンサがスイッチング損失を抑制する機能を果たさず、スイッチング動作による損失が大きくなってスイッチング素子が破壊してしまう可能性が高くなるため、動作周波数２で動作周波数を固定することは望ましくない。
【０１１８】
この課題を解決するための手段として、図１０に示すように、スイッチング素子の動作周波数を動作周波数１に固定するとともに、Ｄｕｔｙ比を変更することのみによって電力調節を極力行い、Ｄｕｔｙ比を０．５にしても所望の電力が供給できない被加熱物（図９の材質１）に大きな電力を供給する場合にのみ動作周波数を変更することにより、動作周波数を変更しなければならない条件を少なくして音の発生を極力抑制することができる。
【０１１９】
また、一部動作周波数の変更を許容することにより、材質１にも所望の電力を供給することができる。
【０１２０】
さらに、本発明の誘導加熱装置は複数の加熱コイルを有するが、動作させるスイッチング素子は一組であることから、位相差という制御パラメータがないため、複数のスイッチング素子の組で複数の加熱コイルを制御する場合よりも処理能力の低いマイクロコンピュータを使用することが可能となり、安価な部品で構成することができる。
【０１２１】
さらに、制御すべきスイッチング素子は一組であることから、複数のスイッチング素子の組を動作するときのように動作の組み合わせ（磁気干渉や位相差など）を気にする必要がないため、容易に電力調節を行うことができる。
【０１２２】
（実施の形態６）
図１１は、本発明の第６の実施の形態における誘導加熱装置の動作周波数と被加熱物に供給される電力を示す図であり、材質１、材質２、材質３それぞれの共振周波数のずれや電力の最大値などの関係を示す図である。
【０１２３】
材質１や材質２の被加熱物に対し、材質３（例えば非磁性ステンレス）は加熱コイルとの磁気結合が弱く、共振周波数が他の材質よりも一段と高くなっているため、材質１、材質２、材質３の全ての被加熱物を同一の周波数で加熱させることは困難である。
【０１２４】
そこで、同一周波数で被加熱物を所望の電力まで供給することができない場合には、動作周波数１から動作周波数３へと動作周波数を変更することにより、被加熱物に所望の電力を供給することができる。
【０１２５】
また、動作周波数１から動作周波数３へと動作周波数を連続的に変更するのではなく飛躍させることにより、材質３に電力を供給する場合において、材質３の共振周波数よりも低い周波数領域でスイッチング素子を動作させることがないため、スイッチング素子の損失過多などによるスイッチング素子の破壊を防ぐことができる。
【０１２６】
なお、これらの複雑な制御は、複数の加熱コイルを有しつつも動作させるスイッチング素子は一組であることから容易に実現できるものである。
【０１２７】
（実施の形態７）
図１２、図１３および図１４は、本発明の第７の実施の形態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の関係を示す図である。
【０１２８】
図１２、図１３および図１４において、第２の加熱コイル４９よりも大きい径の鍋が載置された状態であるときに、第１の加熱コイル４８を含む共振回路の共振周波数と、第２
の加熱コイル４９を含む共振回路の共振周波数を異なる値とした点で実施の形態１または２とは異なる。
【０１２９】
以上のように構成された誘導加熱装置について、以下その動作、作用を説明する。
【０１３０】
図１２は、第１の加熱コイル４８を含む共振回路の共振周波数ｆ（波形ｆ）と、第２の加熱コイル４９を含む共振回路の共振周波数ａ（波形ａ）を異なる値としたときの、インバータ回路の動作周波数を示すものである。
【０１３１】
本実施の形態では、インバータ回路の動作周波数は最も高い共振周波数よりも更に高い周波数領域であることが必要であるため、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ａよりも更に高い周波数領域（実動領域）で動作させることにより、本発明の効果が得られることになる。
【０１３２】
図１３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。まず、共振回路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を含む共振回路を形成している第１の共振コンデンサ５０と第２の共振コンデンサ５１の容量（キャパシタンス）を変更するとよい。この手段により共振周波数を変更できることは前記（１）式よりわかる。
【０１３３】
加熱コイルに入力できる最大電力や、共振周波数から一定の差を有するインバータ回路の動作周波数での加熱コイルに入力できる電力の特性（つまり、図１３中の波形ａや波形ｂなどの形状）は、加熱コイルの形状や加熱コイルと鍋との磁気結合の状態などによって決まるため、所望の特性が得られるように設計することは極めて困難である。
【０１３４】
しかし、ある特性（例えば、波形ｃ）が得られた場合に、共振周波数を変更することは共振コンデンサの容量を変更することにより可能である。従って、例えば、第１の加熱コイル４８に入力する電力特性が波形ｂ、第２の加熱コイル４９に入力する電力特性が波形ａとなったときには電力差ｃを有するが、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を含む共振回路内の第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ｂを波形ｃに移動させ、先に動作していた動作周波数における第１の加熱コイル４８に入力する電力を低下させ、電力差ｄを大きくすることができる。
【０１３５】
よって、共振周波数を異なる値とすることによって、加熱コイルが有する特性に関わらず、２つの加熱コイルの電力差や電力の比率を所望の値にすることができ、設計自由度を高くした誘導加熱調理器を提供することができる。
【０１３６】
その効果として、例えば、それぞれの加熱コイルから鍋に入力する電力の比率を調整することにより、ムラなく均一に鍋を加熱して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。
【０１３７】
あるいは、加熱コイルに入力する電力を変更することにより、加熱コイルに流れる電流も変化させることになるため、例えば、第２の加熱コイル４９よりも第１の加熱コイル４８からの発熱が多く冷却が困難である場合には、第１の加熱コイル４８から鍋に入力する電力の比率を低下させて、第１の加熱コイル４８に流れる電流の比率を減少することにより、第１の加熱コイル４８の温度上昇を低減させ、加熱コイルの冷却をし易くすることができる。
【０１３８】
このとき、２つの加熱コイルに入力する電力の和を変化させたくない場合は、インバー
タ回路の動作周波数を少し低くする必要があることはいうまでもない。
【０１３９】
図１４は、第２の加熱コイル４９が鍋に入力できる最大電力よりも第１の加熱コイル４８が鍋に入力できる最大電力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、加熱コイルを含むそれぞれの共振回路の共振周波数を異なる値とすることにより、電力差ｅは所望の比率に設定することができる。
【０１４０】
そのため、２つの加熱コイルの径や鍋の形状などから特性がどのような状態になろうとも、第１の共振コンデンサ５０の容量を変更して共振周波数をずらすことにより、所定の動作周波数における電力の比率を調節することが可能である。
【０１４１】
なお、本実施の形態では、第１の共振コンデンサ５０の容量を変更する場合を述べたが、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、第１の加熱コイルに入力する電力を減少させた場合を述べたが、第１の加熱コイルに入力する電力を上昇させてもよく、要は、加熱コイルの特性を合わせこむことなく２つの加熱コイルに入力できる電力の比率を変更できるものである。
【０１４２】
（実施の形態８）
図１５は、本発明の第８の実施の形態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鍋に入力できる最大電力の関係を示す図である。
【０１４３】
図１５において、入力する電力が小さい加熱コイルを有する共振周波数よりも、入力する電力が大きい加熱コイルを有する共振回路の共振周波数を高くしている点が実施の形態１〜７とは異なる。
【０１４４】
以上のように構成された誘導加熱装置において、以下その動作、作用を説明する。
【０１４５】
加熱コイルの導通損失は、加熱コイルに流れる電流と、加熱コイルの線がもつ固有抵抗により発生し、その値は電流の２乗に比例することから、加熱コイルの導通損失を減らすためには電流を少なくすることが効果的である。そのためには、加熱コイルからみた鍋の抵抗成分Ｒを大きくする必要があり、最大電力Ｐと電源電圧Ｅの間には、
Ｐ＝Ｅ＾２／Ｒ      ・・・（４）式
の関係が成立するため、加熱コイルに電力を入力しにくくなる。
【０１４６】
加熱コイルに流す電流を少なくする目的で、加熱コイルと鍋との磁気結合を強くして抵抗成分Ｒを大きく設計した加熱コイルに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。
【０１４７】
言い換えれば、入力する電力が大きい加熱コイルの共振周波数の近傍でインバータ回路を動作させることにより、加熱コイルの抵抗成分Ｒを大きくして設計することが可能となり、大きな電力を入力する、つまり、多くの電流を流す必要がある加熱コイルに流す電流をできるだけ少なくすることができ、加熱コイルの導通損失を低減させることができる。
【０１４８】
また、特にＤｕｔｙ比が０．５付近の動作においては、インバータ回路の動作周波数と共振周波数が近い方が、スイッチング動作直前にスイッチング素子に流れている電流が少ないことから、スイッチング損失が抑制できる。
【０１４９】
２つの加熱コイルに対して共通のスイッチング素子を用いている本実施の形態のインバータ回路では、スイッチング素子に流れている電流は、大きな電力を入力している加熱コイルに流れている電流の比率が大きいため、大きな電力を入力している加熱コイルを含む
共振回路の共振周波数の近傍に動作周波数を設定することにより、スイッチング動作時に発生する損失を少なくすることができる。
【０１５０】
（実施の形態９）
図１６は、本発明の第９の実施の形態における誘導加熱装置の加熱コイルの平面図を示すものである。
【０１５１】
図１６において、２つの加熱コイルに入力する電力値の比率は、２つの加熱コイルそれぞれが被加熱物に対向する面積に対応する値とした点が上記実施の形態とは異なる。
【０１５２】
以上のように構成された誘導加熱装置において、以下その動作、作用を説明する。
【０１５３】
図１６は、第１の加熱コイル４８の鍋に対向する面積Ｓａと、第２の加熱コイル４９の鍋に対向する面積Ｓｂの比率をおおよそ１対３としている。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、つまり一つの鍋に入力する電力を３ｋＷとしたとき、第１の加熱コイル４８に入力する電力Ｐｃおよび第２の加熱コイル４９に入力する電力Ｐｄは以下のように設定する。
【０１５４】
Ｐｃ＝３×Ｓａ／（Ｓａ＋Ｓｂ）＝０．７５ｋＷ      ・・・（５）式
Ｐｄ＝３×Ｓｂ／（Ｓａ＋Ｓｂ）＝２．２５ｋＷ      ・・・（６）式
誘導加熱は、加熱コイルが発生した磁束が加熱コイルに対向した部分に載置された被加熱物に当たることにより加熱するものである。そのため、加熱コイルと略同じ形状に加熱される。
【０１５５】
また、鍋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とから、加熱コイルに入力する電力を、鍋に対向する加熱コイルの面積で除した値が、加熱コイル上の鍋の電力密度となる。
【０１５６】
本実施の形態のように、電力比率を設定することにより、第１の加熱コイル４８上の鍋に入力される電力密度と、第２の加熱コイル４９上の鍋に入力される電力密度が同一となる。
【０１５７】
これにより、複数の加熱コイルで鍋を加熱しても、加熱コイル上の鍋の温度を略同一とすることができることから、鍋を均一に加熱して調理性能を向上させることができる。
【０１５８】
図２４に示すような従来の分割巻の加熱コイルでは、加熱コイルに流す電流は同一となるため、加熱コイルの巻数や厚みなどを調整しない限り、加熱コイルの内側と外側で電力の比率を変更することはできない。
【０１５９】
また、仮に巻数や厚みなどで調節した場合、加熱コイルの径や巻数、厚みなどを所望の値にすることができないため、設計の自由度がなくなってしまう。つまり、加熱コイルに入力する電力の比率を加熱コイルのサイズ以外で調節できることにより、例えば鍋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できたり、加熱コイルの厚み一定にして巻いたりしても均一に加熱することができる。
【０１６０】
なお、本実施の形態では、加熱コイルの面積の比率と加熱コイルに入力する電力の比率を完全に一致させているが、加熱コイルの冷却度合、加熱された鍋の放熱度合、鍋の大きさなどにより、加熱コイルの面積の比率と加熱コイルに入力する電力の比率を少しずらした値に設定するほうが鍋を均一に加熱することができる場合もある。
【０１６１】
発明者の実験によれば、上記計算値からのずれは２０％程度以内となった。このことから、例えば本実施の形態のように２つの加熱コイルの面積が約１対３であるならば、上記計算値から２０％のずれがあったとしても、面積の小さい第１の加熱コイル４８に入力する電力が、面積の大きい第１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。
【０１６２】
（実施の形態１０）
図１７は、本発明の第１０の実施の形態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。図１８は、本発明の第１０の実施の形態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。
【０１６３】
図１８において、複数の加熱コイルに流す電流の比率は、複数の加熱コイルそれぞれを形成する線の断面積に対応する値とした点が上記実施の形態とは異なる。
【０１６４】
図１８は、第１の加熱コイル４８を形成する線の断面と、第２の加熱コイル４９を形成する線の断面がわかるように、第１の加熱コイル４８と第２の加熱コイル４９を、鍋が載置される面に対して垂直に切断した図であり、第１の加熱コイル４８を形成する加熱コイル線の断面積をＡａ、第２の加熱コイル４９を形成する加熱コイル線の断面積をＡｂとしている。
【０１６５】
以上のように構成された誘導加熱装置において、以下その動作、作用を説明する。
【０１６６】
加熱コイル線から発生する損失は、加熱コイルに流れる電流に依存する。図１７は２つの加熱コイルに流れる電流波形を示すものであり、第１の加熱コイル４８に流れる電流を波形ｇ、第２の加熱コイル４９に流れる電流を波形ｈとしている。
【０１６７】
それぞれの加熱コイルと鍋との磁気結合によって、加熱コイルからみた鍋の抵抗成分Ｒは異なるため、また、２つの加熱コイルそれぞれの共振回路の共振周波数が異なることによって、波形ｇと波形ｈは異なる波形になっている。
【０１６８】
本実施の形態のように、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る場合、加熱コイルの断面積を加熱コイルの電流に対応した値に設定することにより、電流値が小さい加熱コイルの断面積を小さくすることで加熱コイル線に用いられている銅の量を減らして加熱コイルを安価に構成することができる。
【０１６９】
また、加熱コイルからみた鍋の抵抗成分Ｒを上昇させるために加熱コイル線の巻数を増やしたいとき、加熱コイルの外径や厚みの制約がある条件下では太い断面積のままでは巻き足すことができなかったが、加熱コイルに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ことにより、加熱コイルの径や厚みを変更することなく巻数を増やすことができる。
【０１７０】
上記全ての実施の形態は、加熱コイルが小径の加熱コイルと大径の加熱コイルの２つの加熱コイルのみで説明したが、加熱コイルの数は２つに限定するものではなく、例えば、小径の加熱コイル、中径の加熱コイル、大径の加熱コイルの３つの加熱コイルで同様の構成とし、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、本発明の効果を得ることができる。
【０１７１】
また、図１９は本発明における誘導加熱装置のその他のインバータ回路構成を示す図、図２０は本発明における誘導加熱装置のその他のインバータ回路構成を示す図である。上記全ての実施の形態におけるインバータ回路４０は、図６に示した回路構成としているが
、例えば図１９に示したように共振回路を正の母線に接続したり、或いは図２０に示したようにフルブリッジ回路で構成したりするなど、複数の共振回路を有する構成であれば、インバータ回路４０の回路構成を限定するものではない。
【０１７２】
また、上記全ての実施の形態は、誘導加熱調理器を取り上げて説明したが、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ため、誘導加熱調理器に限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１７３】
以上のように、本発明にかかる誘導加熱装置は、複数の加熱コイルを用いて一つの被加熱物を加熱するものであって、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同時に、且つ異なる電流を流すことができるため、加熱電力のバランスを調節でき、しかも安価に構成することができ、被加熱物を均一に加熱したいときに有効であり、また、加熱コイルに流す電流を少なくしても加熱電力を維持することができるため、加熱コイル線の自己発熱を抑制することができ、加熱効率を向上させることが可能となるので、誘導加熱装置の用途に有効である。
【符号の説明】
【０１７４】
１  プレート
４０  インバータ回路
４６  第１のスイッチング素子（スイッチング素子）
４７  第２のスイッチング素子（スイッチング素子）
４８  第１の加熱コイル（加熱コイル）
４９  第２の加熱コイル（加熱コイル）
５０  第１の共振コンデンサ（コンデンサ）
５１  第２の共振コンデンサ（コンデンサ）
５２  制御手段
５６  第１の共振回路（共振回路）
５７  第２の共振回路（共振回路）
６０  電流検出手段（電力検出手段）
６１  電圧検出手段（電力検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１８】
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【図１９】
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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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【図２４】
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【図１７】
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【図２５】
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