(57)【要約】【課題】誘導加熱装置において、火力と加熱領域の調整を安価に実現可能であると共に、漏洩磁束の低減を可能とする。【解決手段】誘導加熱装置は、電磁誘導加熱に用いる加熱コイル５０を有する。この加熱コイル５０は、所定方向の磁束を発生する磁束発生領域５１ａと、この磁束発生領域５１ａとは逆方向の磁束を発生し、かつ、この磁束発生領域５１ａを取り囲む磁束発生領域５１ｂとを備えるように巻回される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導加熱に用いる加熱コイルを有する誘導加熱装置であって、
前記加熱コイルは、
所定方向の磁束を発生する第１の磁束発生領域と、
前記第１の磁束発生領域とは逆方向の磁束を発生する第２の磁束発生領域と、を備えるように巻回されると共に、
複数の前記第２の磁束発生領域が、前記第１の磁束発生領域を取り囲むように巻回される、
ことを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
前記加熱コイルは、
前記第１の磁束発生領域を備えるように巻回される第１のコイルと、
前記第１のコイルを囲むように巻回される第２のコイルと、を含んで構成され、
前記第１のコイルと前記第２のコイルとは、近接する箇所と遠隔する箇所とにより形成された、前記第２の磁束発生領域を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記第１のコイルは、正方形に巻回され、
前記第２のコイルは、十字形を形成するように、正方形に巻回された前記第１のコイルの四方に張り出して巻回される、
ことを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記第１のコイルの巻き数と、前記第２のコイルの巻き数とが異なる、
ことを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記加熱コイルは更に、
前記第２の磁束発生領域とは逆方向の磁束を発生し、かつ前記第２の磁束発生領域を取り囲む第３の磁束発生領域を備えるように巻回される、
ことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項６】
前記加熱コイルは、
前記第１の磁束発生領域を備えるように巻回される第１のコイルと、
前記第１のコイルを囲むように巻回される第２のコイルと、
前記第２のコイルを囲むように巻回される第３のコイルと、を含んで構成され、
前記第１のコイルと前記第２のコイルとは、近接する箇所と遠隔する箇所とにより形成される、前記第２の磁束発生領域を備え、
前記第２のコイルと前記第３のコイルとは、近接する箇所と遠隔する箇所とにより形成される、前記第３の磁束発生領域を備える、
ことを特徴とする請求項５に記載の誘導加熱装置。
【請求項７】
前記加熱コイルを少なくとも２個以上有する、
ことを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項８】
各前記加熱コイルの電流の位相をそれぞれ制御する制御回路を有する、
ことを特徴とする請求項７に記載の誘導加熱装置。
【請求項９】
前記制御回路は、
隣接する加熱コイルに流れる電流の位相差をそれぞれ同位相に制御して火力を低下させ、前記電流の位相差を逆位相に制御して火力を上昇させる、
ことを特徴とする請求項８に記載の誘導加熱装置。
【請求項１０】
前記制御回路は、
前記電流の位相差を同位相と逆位相とに間欠的に制御することにより、火力を調整する、
ことを特徴とする請求項９に記載の誘導加熱装置。
【請求項１１】
前記制御回路は、
隣接する加熱コイルに流れる電流の周波数または／およびデューティをそれぞれ制御して火力を調整する、
ことを特徴とする請求項８に記載の誘導加熱装置。
【請求項１２】
前記制御回路は、隣接する加熱コイルに流れる電流の位相差をそれぞれ制御することにより、載置される被加熱体に対する加熱位置を調整する、
ことを特徴とする請求項８に記載の誘導加熱装置。
【請求項１３】
電磁誘導加熱に用いる加熱コイルを有する誘導加熱装置の制御方法であって、
所定方向の磁束を発生する第１の磁束発生領域、および、前記第１の磁束発生領域とは逆方向の磁束を発生し、かつ前記第１の磁束発生領域を取り囲む複数の第２の磁束発生領域と、を備えるように巻回される複数の前記加熱コイルと、
各前記加熱コイルの電流の位相をそれぞれ制御する制御回路と、
を含んで構成され、
前記制御回路は、
火力を低下させる際には、隣接する２個の加熱コイルに流れる電流の位相差を同位相に制御する処理を実行し、
火力を上昇させる際には、前記電流の位相差を逆位相に制御する処理を実行する、
ことを特徴とする誘導加熱装置の制御方法。
【請求項１４】
前記制御回路は、
火力を調整する際に、前記電流の位相差を、同位相と逆位相とに間欠的に制御する処理を実行する、
を特徴とする請求項１３に記載の誘導加熱装置の制御方法。
【請求項１５】
前記制御回路は、
隣接する２個の加熱コイルに流れる前記電流の位相差を制御することにより、載置される被加熱体に対する加熱位置を調整する処理を実行する、
ことを特徴とする請求項１３に記載の誘導加熱装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍋などの調理器具の誘導加熱に好適な誘導加熱装置、および、この誘導加熱装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱装置とは、コイルによる電磁誘導を利用した電磁誘導加熱（ＩＨ）方式の加熱調理器具である。誘導加熱装置は、炎が出ないため空気を汚さない、鍋を置く面（トッププレート）がフラットで掃除が容易であるなどの理由から、近年では家庭用の加熱調理器具としての需要が伸びている。
【０００３】
本発明の背景技術として、例えば、特許文献１に記載されたものがある。
特許文献１の要約の課題には、「中央加熱コイルと、その周辺に隣合うように配設され、中央加熱コイルに沿う円弧形状を有する複数の周辺加熱コイルとを有する誘導加熱調理器において、方向切換手段を用いて、磁束同士が弱め合うモードと、磁束同士が強め合うモードとを自在に選択することにより、さまざまな有用な調理方法を実現可能」と記載されている。
【０００４】
特許文献１の要約の解決手段には、「本願発明の誘導加熱調理器は、中央加熱コイルと、その周辺に隣合うように配設され、中央加熱コイルに沿う円弧形状を有する複数の周辺加熱コイルと、加熱コイルのそれぞれとに高周波電流を供給する複数の電源回路部と、複数の電源回路部を制御する制御回路部と、中央加熱コイルと複数の周辺加熱コイルのそれぞれとが互いに隣接する領域において、高周波電流を同一方向に流す第１の加熱モード、または高周波電流を逆方向に流す第２の加熱モードに切り換えるための方向切換手段とを備える。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１７９０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の誘導加熱調理器では、コイルの個数が多くなり、構成と制御とが複雑になるため、コスト高となる虞がある。よって、誘導加熱装置において、様々な調理方法を安価に実現することが望まれる。
また、特許文献１に記載の誘導加熱調理器は、漏洩磁束については何ら言及されていない。漏洩磁束は加熱には寄与しないため、この漏洩磁束の発生により、加熱効率が低下する虞があった。
【０００７】
そこで、本発明は、火力と加熱領域の調整を安価に実現可能であると共に、漏洩磁束の低減を可能とする誘導加熱調理器、および、この誘導加熱装置の制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記した課題を解決するため、本発明の誘導加熱装置は、電磁誘導加熱に用いる加熱コイルを有する。この加熱コイルは、所定方向の磁束を発生する第１の磁束発生領域と、前記第１の磁束発生領域とは逆方向の磁束を発生する第２の磁束発生領域とを備えるように巻回されると共に、複数の前記第２の磁束発生領域が、前記第１の磁束発生領域を取り囲むように巻回される。
【０００９】
本発明の誘導加熱装置の制御方法は、制御回路が、火力を低下させる際には隣接する２個の加熱コイルに流れる電流の位相差を同位相に制御する処理を実行し、火力を上昇させる際には、前記電流の位相差を逆位相に制御する処理を実行する。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、火力と加熱領域の調整を安価に実現可能であると共に、漏洩磁束の低減を可能とする誘導加熱装置、および、この誘導加熱装置の制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態における誘導加熱装置を示す概略の構成図である。
【図２】第１の実施形態における誘導加熱装置の等角投影図である。
【図３】第１の実施形態における誘導加熱装置の加熱コイルの電流と磁束とを説明する平面図である。
【図４】第１の実施形態における誘導加熱装置の加熱コイルの電流と磁束とを説明する断面図である。
【図５】第１の実施形態における誘導加熱装置の加熱コイルの電流と磁束とを説明する断面図である。
【図６】第１の実施形態における誘導加熱装置の加熱コイルの電流と磁束とを説明する断面図である。
【図７】第１の実施形態における誘導加熱装置で加熱したときの鍋の電流分布を示す底面図である。
【図８】第１の実施形態における誘導加熱装置と比較例の誘導加熱装置でそれぞれ加熱したときの鍋の底面の電流密度を示したグラフである。
【図９】第１の実施形態における誘導加熱装置の加熱コイルを構成する第１のコイルを示す図である。
【図１０】第１の実施形態における誘導加熱装置の加熱コイルを構成する第２のコイルを示す図である。
【図１１】第１の実施形態における第１のコイルと第２のコイルとを組み合わせた加熱コイルを示す図である。
【図１２】第１の実施形態の第１変形例の加熱コイルの構成を示す図である。
【図１３】第１の実施形態の第２変形例の加熱コイルの構成を示す図である。
【図１４】第１の実施形態の第３変形例の加熱コイルの構成を示す図である。
【図１５】第１の実施形態の第４変形例の加熱コイルの構成を示す図である。
【図１６】第１の実施形態の第５変形例の加熱コイルの構成を示す図である。
【図１７】第１の実施形態の第６変形例の加熱コイルの構成を示す図である。
【図１８】第１の実施形態の第７変形例の加熱コイルの構成を示す図である。
【図１９】第２の実施形態における多重にしたコイルを含んで構成した加熱コイルの電流と磁束とを説明する平面図である。
【図２０】第２の実施形態の加熱コイルの電流と磁束とを説明する断面図である。
【図２１】第２の実施形態の加熱コイルの中央部に小径鍋を載置したときの平面図である。
【図２２】第２の実施形態の加熱コイルの奥部に小径鍋を載置したときの平面図である。
【図２３】第２の実施形態の加熱コイルの左奥部に小径鍋を載置したときの平面図である。
【図２４】第３の実施形態の多重にしたコイルを含んで構成した加熱コイルの電流と磁束とを説明する平面図である。
【図２５】第３の実施形態の加熱コイルの電流と磁束とを説明する断面図である。
【図２６】第３の実施形態の第１変形例の加熱コイルの構成を示す図である。
【図２７】第４の実施形態における誘導加熱装置を示す等角投影図である。
【図２８】第４の実施形態における誘導加熱装置の回路図である。
【図２９】第４の実施形態の各加熱コイルの平面図である。
【図３０】第４の実施形態の各加熱コイルに流れる電流が全て同相である場合の電流と磁束とを説明する平面図である。
【図３１】図３０における鍋の底面の磁束密度分布の図である。
【図３２】図３０における各加熱コイルに流れる電流と制御信号の波形図である。
【図３３】第４の実施形態の各加熱コイルに流れる電流が列ごとに逆相である場合の電流と磁束とを説明する平面図である。
【図３４】図３３における鍋の底面の磁束密度分布の図である。
【図３５】図３３における各加熱コイルに流れる電流と制御信号の波形図である。
【図３６】第４の実施形態において、隣接する各加熱コイルに流れる電流が全て逆相である場合の電流と磁束とを説明する平面図である。
【図３７】図３６における鍋の底面の磁束密度分布の図である。
【図３８】図３６における各加熱コイルに流れる電流と制御信号の波形図である。
【図３９】第４の実施形態の変形例の誘導加熱装置の回路図である。
【図４０】第５の実施形態の加熱コイル群を用いた誘導加熱装置を示す概略図である。
【図４１】第５の実施形態の誘導加熱装置の動作を説明する図である。
【図４２】第５の実施形態の誘導加熱装置の加熱コイル群の火力の制御処理を示すフローチャートである。
【図４３】第５の実施形態の第１変形例の加熱コイル群を示す平面図である。
【図４４】第５の実施形態の第２変形例の加熱コイル群を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図示した各実施形態に基づいて、本発明の誘導加熱装置を説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、同一の構成要素には同一の符号を付与する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における誘導加熱装置１００を示す概略の構成図である。
誘導加熱装置１００は、電源回路２０と、制御回路９と、加熱コイル５０と、トッププレート６０と、磁性体７０とを含んで構成される。誘導加熱装置１００は、ＩＨクッキングヒータとも呼ばれており、トッププレート６０に載置された鍋１０を誘導加熱する。
【００１３】
電源回路２０は、整流回路２と、インバータ３と、共振回路４とを有する。電源回路２０は、商用周波数の電源１から電力が供給され、この電力で加熱コイル５０を駆動する。
整流回路２は、入力された交流を整流して直流を出力する。整流回路２は、例えばダイオードなどを含んで構成されるブリッジ回路である。
インバータ３は、高周波の交流電流を出力する共振型インバータである。インバータ３は、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタやＩＧＢＴ（Insulated-Gate Bipolar Transistor）などの半導体スイッチと、これら半導体スイッチの駆動用のドライバを含んで構成される。
共振回路４は、加熱コイル５０と共振させる回路である。共振回路４は、コンデンサを含んで構成される。
制御回路９は、電源回路２０の各スイッチのオンオフ、各部の電圧／電流検出、インバータ３の周波数の調整などを行う。
【００１４】
鍋１０は、加熱対象の調理器具である。鍋１０は、トッププレート６０に載置されて、加熱コイル５０によって誘導加熱される。
加熱コイル５０は、例えばリッツ線を用いた誘導加熱用のコイルである。
トッププレート６０は、鍋１０を載置するためプレートである。トッププレート６０は、磁気損失の少ない耐熱ガラスなどで構成され、加熱コイル５０の上面を覆っている。
磁性体７０は、例えば高い透磁率を持つフェライトで構成され、加熱コイル５０の下面に設けられる。
【００１５】
図２は、第１の実施形態における誘導加熱装置１００の等角投影図である。
誘導加熱装置１００は、加熱コイル５０と、磁性体７０と、トッププレート６０とを備えている。この加熱コイル５０は、磁性体７０の上部に配置され、トッププレート６０で上面を覆われている。トッププレート６０には、鍋１０が載置されている。
加熱コイル５０は、誘導加熱用のコイルであり、コイル５０ａ（第１のコイル）とコイル５０ｂ（第２のコイル）とを含んで構成される。コイル５０ｂは、コイル５０ａの外径より大きい内径を有する。
コイル５０ａは、コイル５０ｂの内側に、正方形に巻回される。コイル５０ｂは、正方形に巻回されたコイル５０ａの四方に十字形に張り出すように巻回される。コイル５０ｂの一部分は、コイル５０ａと近接して巻回される。コイル５０ｂの他の部分は、コイル５０ａと遠隔して巻回される。
コイル５０ｂとコイル５０ａとの間には、コイル５０ａとコイル５０ｂとによって作られる隙間領域が４か所設けられる。コイル５０ａの電流の向きと、コイル５０ｂの電流の向きとは逆である。
加熱コイル５０は、電源回路２０から供給された交流電流を磁束に変換する。この磁束は、鍋１０に鎖交する。これにより鍋１０は、渦電流が流れて加熱される。
【００１６】
図３は、第１の実施形態における誘導加熱装置１００の加熱コイル５０の電流と磁束とを説明する平面図である。ここでは、或るタイミングにおける電流の向きと磁束の向きとを記号で示している。加熱コイル５０には交流電流が流れる。よって、電流の向きと磁束の向きとは、時間と共にそれぞれ反転する。
加熱コイル５０は、コイル５０ａとコイル５０ｂとを含んで構成される。
コイル５０ａは、略正方形に巻かれて、その内側に磁束発生領域５１ａ（第１の磁束発生領域）を備える。コイル５０ａに反時計まわりの電流が流れるとき、磁束発生領域５１ａには奥から手前向きの磁束が発生する。コイル５０ａは、コイル５０ｂの内側に巻回される。
【００１７】
コイル５０ｂは、コイル５０ａの外径より大きい内径を有し、コイル５０ａを囲むように巻回される。コイル５０ａに流れる電流の向きと、コイル５０ｂに流れる電流の向きとは逆である。
コイル５０ｂの部分５５は、コイル５０ａと近接して巻回される。コイル５０ｂの部分５６は、コイル５０ａと遠隔して巻回される。これにより、コイル５０ｂとコイル５０ａとの間には、コイル５０ａとコイル５０ｂによって作られる４箇所の磁束発生領域５１ｂ（第２の磁束発生領域）が形成される。よって、加熱コイル５０は、１箇所の磁束発生領域５１ａと４箇所の磁束発生領域５１ｂとを備えるように巻回される。
４箇所の磁束発生領域５１ｂには、コイル５０ｂの電流と、コイル５０ａの一部の電流とがループ状に流れる。よって、コイル５０ｂに時計まわりの電流が流れるとき、磁束発生領域５１ｂには、手前から奥向きの磁束が発生する。磁束発生領域５１ｂに発生する磁束は、磁束発生領域５１ａに発生する磁束とは逆方向である。４箇所の磁束発生領域５１ｂは、磁束発生領域５１ａを取り囲む。
【００１８】
図４は、第１の実施形態における誘導加熱装置１００の加熱コイル５０の電流と磁束とを説明するIV-IV断面図である。ここでは、或るタイミングにおける電流の向きと磁束の向きとを記号で示している。
加熱コイル５０は、コイル５０ｂとコイル５０ａとを含んで構成される。コイル５０ｂとコイル５０ａとの間には、それぞれ磁束発生領域５１ｂが形成される。コイル５０ａの内周には、磁束発生領域５１ａが形成される。
左端のコイル５０ｂの断面に手前から奥向きの電流が流れると、これと隣り合う左側のコイル５０ａの断面には、奥から手前向きの電流が流れる。これにより、左側の磁束発生領域５１ｂには、下向きの磁束が発生する。
右側のコイル５０ａの断面に手前から奥向きの電流が流れると、これと隣り合う右端のコイル５０ｂの断面には、奥から手前向きの電流が流れる。これにより、右側の磁束発生領域５１ｂには、下向きの磁束が発生する。
左側のコイル５０ａの断面に奥から手前向きの電流が流れると、これと隣り合う右側のコイル５０ａの断面には、手前から奥向きの電流が流れる。これにより、磁束発生領域５１ａには、上向きの磁束が発生する。
このように、隣り合う磁束発生領域には、それぞれ逆向きの磁束が発生する。各磁束発生領域の磁束経路は閉じる。これにより遠方への磁束が弱まるので、漏洩磁束を低減可能である。
【００１９】
図５は、第１の実施形態における誘導加熱装置１００の加熱コイル５０の電流と磁束とを説明するV-V断面図である。
このV-V断面図は、図４に示したIV-IV断面図と同様な電流が流れ、同様な磁束が発生する。各磁束発生領域の磁束経路は、同様に閉じる。これにより、遠方への磁束が弱まるので、漏洩磁束を低減可能である。
【００２０】
図６は、第１の実施形態における誘導加熱装置１００の加熱コイル５０の電流と磁束とを説明するVI-VI断面図である。ここでは、凡例で電流の向きの記号と磁束の向きの記号で示している。
左端のコイル５０ｂの断面に手前から奥向きの電流が流れると、これと隣り合う右端のコイル５０ｂの断面には、奥から手前向きの電流が流れる。これにより、磁束発生領域５１ｂには、下向きの磁束が発生する。このとき、図４と図５に示したように、磁束発生領域５１ｂに隣り合う磁束発生領域５１ａには、上向きの磁束が発生する。よって、磁束発生領域５１ｂの磁束経路と磁束発生領域５１ａの磁束経路は閉じる。これにより、遠方への磁束が弱まり、漏洩磁束を低減可能である。
【００２１】
図７は、第１の実施形態における誘導加熱装置１００で加熱したときの鍋１０の電流分布を示す底面図である。
図中の矢印は、鍋１０の底面に流れる電流分布を示している。コイル５０ａで生じる磁束による渦電流は、時計周りとなる。外側のコイル５０ｂとコイル５０ａの一部で生じる磁束による渦電流は、反時計周りとなる。
【００２２】
図８は、第１の実施形態における誘導加熱装置１００と比較例の誘導加熱装置１００でそれぞれ加熱したときの鍋１０の底面の電流密度を示したグラフである。グラフの実線は、図７のVIII-VIII間の電流密度である。グラフの破線は、同外径かつ同巻数の円形コイルで加熱した比較例の電流密度である。
鍋１０の外側である−５０ｍｍから−１００ｍｍ、および＋５０から＋１００ｍｍにおいて、第１実施形態の電流密度と比較例の電流密度は、同様の分布となる。しかし、鍋１０の中心である−５０ｍｍから＋５０ｍｍにおいて、第１実施形態の電流密度は、比較例の電流密度よりも高くなる。よって、第１実施形態の加熱コイル５０は、外側だけでなく内側にも渦電流が流れ、被加熱物を均一に加熱する効果が得られることが判る。
【００２３】
図９は、第１の実施形態における誘導加熱装置１００の加熱コイル５０を構成する第１のコイルであるコイル５０ａを示す図である。
コイル５０ａは、リッツ線が巻回されて構成される。コイル５０ａの一端は、端子５０ａｉである。コイル５０ａの他端は、端子５０ａｏである。リッツ線は、端子５０ａｉから、４巻だけ時計回りに巻回されて、端子５０ａｏに至る。
【００２４】
図１０は、第１の実施形態における誘導加熱装置１００の加熱コイル５０を構成する第２のコイルであるコイル５０ｂを示す図である。
コイル５０ｂは、リッツ線が巻回されて構成される。コイル５０ｂの一端は、端子５０ｂｉである。コイル５０ｂの他端は、端子５０ｂｏである。リッツ線は、端子５０ｂｉから、反時計回りに４周巻回されて、端子５０ｂｏに至る。
【００２５】
図１１は、第１の実施形態における第１のコイルと第２のコイルとを組み合わせた加熱コイル５０を示す図である。
加熱コイル５０は、コイル５０ａとコイル５０ｂとをそれぞれ作成して組み合わせることにより構成される。コイル５０ａの端子５０ａｏと、コイル５０ｂの端子５０ｂｉとを接続し、コイル５０ａをコイル５０ｂの中央に配置することで、加熱コイル５０が構成される。
【００２６】
この加熱コイル５０は、コイル５０ａを巻いた後にコイル５０ｂを巻いて作成する構成である。コイル５０ａは右巻き、コイル５０ｂは左巻きで、コイル５０ａの内側のコイル端を端子５０ａｉ、外側のコイル端を端子５０ａｏ、コイル５０ｂの内側のコイル端を端子５０ｂｉ、外側のコイル端を端子５０ｂｏとする。端子５０ａｏと端子５０ｂｉを接続し、端子５０ａｉと端子５０ｂｏを電源回路２０と接続することでコイル５０ａとコイル５０ｂの一部が近接し、他の部分が遠隔する構成となる。
なお、第１の実施形態の加熱コイル５０は、四角形状のコイル５０ａと、十字形状のコイル５０ｂとで構成されるが、これに限らない。
【００２７】
図１２は、第１の実施形態の第１変形例の加熱コイル５０Ａの構成を示す図である。
第１変形例の加熱コイル５０Ａは、コイル５０ａとコイル５０ｂとを同時に巻いてゆく構成である。コイル５０ａは、内側から巻き始めて磁束発生領域５１ａを形成し、１巻目でコイル５０ｂの外側から巻いて４箇所の磁束発生領域５１ｂを形成する。このように形成した加熱コイル５０Ａも、コイル５０ａとコイル５０ｂの部分５５が近接し、部分５６が遠隔する構成となる。
【００２８】
図１３は、第１の実施形態の第２変形例の加熱コイル５０Ｂの構成を示す図である。
第２変形例の加熱コイル５０Ｂは、コイル５０ａの巻き数が１で、コイル５０ｂの巻き数が４の構成である。コイル５０ａの巻き数に比べてコイル５０ｂの巻き数が多いと磁束発生領域５１ａの磁束よりも、磁束発生領域５１ｂの磁束が強くなる。よって、外側であるコイル５０ｂ付近の加熱が大きくなる。
これとは逆に、コイル５０ａの巻き数が４で、コイル５０ｂの巻き数が１の構成としてもよい。コイル５０ｂの巻き数に比べてコイル５０ａの巻き数が多いと、磁束発生領域５１ｂの磁束よりも、磁束発生領域５１ａの磁束が強くなる。よって、内側であるコイル５０ａ付近の加熱が大きくなる。このように、コイル５０ａの巻き数とコイル５０ｂの巻き数とを異ならせることにより、所望の領域を加熱可能となる。
コイル５０ａ，５０ｂは、リッツ線を用いている。しかし、これに限られず、コイル５０ａ，５０ｂは、例えば単線の線材を用いてもよい。また、コイル５０ａとコイル５０ｂとは、それぞれ異なる材質や形状としてもよい。
【００２９】
図１４は、第１の実施形態の第３変形例の加熱コイル５０Ｃの構成を示す図である。
加熱コイル５０Ｃは、円形状のコイル５０ａと、楕円形状のコイル５０ｂとを組み合わせた構成である。コイル５０ａは、円形状に巻回されて磁束発生領域５１ａを形成する。コイル５０ｂは、コイル５０ａの外径よりも大きく、かつ楕円形状に巻回される。
コイル５０ｂの部分５５は、コイル５０ａと近接して巻回される。コイル５０ｂの部分５６は、コイル５０ａと遠隔して巻回される。これにより、コイル５０ｂとコイル５０ａとの間には、２箇所の磁束発生領域５１ｂが形成される。
【００３０】
図１５は、第１の実施形態の第４変形例の加熱コイル５０Ｄの構成を示す図である。
加熱コイル５０Ｄは、十字形状のコイル５０ａと、四角形状のコイル５０ｂとを組み合わせた構成である。
コイル５０ａは、十字形状に巻回されて磁束発生領域５１ａを形成する。コイル５０ｂは、コイル５０ａの外径よりも大きく、かつ四角形状に巻回される。
コイル５０ｂの部分５５は、コイル５０ａと近接して巻回される。コイル５０ｂの部分５６は、コイル５０ａと遠隔して巻回される。これにより、コイル５０ｂとコイル５０ａとの間には、４箇所の磁束発生領域５１ｂが形成される。
【００３１】
図１６は、第１の実施形態の第５変形例の加熱コイル５０Ｅの構成を示す図である。
加熱コイル５０Ｅは、逆三角形状のコイル５０ａと、三角形状のコイル５０ｂとを組み合わせた構成である。
コイル５０ａは、逆三角形状に巻回されて磁束発生領域５１ａを形成する。コイル５０ｂは、コイル５０ａの外径よりも大きく、かつ三角形状に巻回される。
コイル５０ｂの部分５５は、コイル５０ａと近接して巻回される。コイル５０ｂの部分５６は、コイル５０ａと遠隔して巻回される。これにより、コイル５０ｂとコイル５０ａとの間には、３箇所の磁束発生領域５１ｂが形成される。
【００３２】
加熱コイルは、図１４から図１６に示した円形状、楕円形状、四角形状、三角形状、十字形状の各コイルを組み合わせることで様々な変形例を構成できる。また、加熱コイルは、巻き数の異なる２つのコイルの組み合わせてもよく、更にコイルの配置を変更してもよい。
【００３３】
図１７は、第１の実施形態の第６変形例の加熱コイル５０Ｆの構成を示す図である。
加熱コイル５０Ｆは、４巻きの円形状のコイル５０ａと、１巻きの四角形状のコイル５０ｂとを組み合わせた構成である。
コイル５０ａは、円形状に巻回されて磁束発生領域５１ａを形成する。コイル５０ｂは、コイル５０ａの外径よりも大きく、かつ四角形状に巻回される。
コイル５０ｂの部分５５は、コイル５０ａと近接して巻回される。コイル５０ｂの部分５６は、コイル５０ａと遠隔して巻回される。これにより、コイル５０ｂとコイル５０ａとの間には、磁束発生領域５１ｂが形成される。
【００３４】
図１８は、第１の実施形態の第７変形例の加熱コイル５０Ｇの構成を示す図である。
加熱コイル５０Ｇは、４巻きの円形状のコイル５０ａと、１巻きの円形状のコイル５０ｂとを組み合わせた構成である。コイル５０ａの中心軸と、コイル５０ｂの中心軸とは異なり、同心円上にない構成である。
コイル５０ａは、円形状に巻回されて磁束発生領域５１ａを形成する。コイル５０ｂは、コイル５０ａの外径よりも大きく、かつ四角形状に巻回される。
コイル５０ｂの部分５５は、コイル５０ａと近接して巻回される。コイル５０ｂの部分５６は、コイル５０ａと遠隔して巻回される。これにより、コイル５０ｂとコイル５０ａとの間には、磁束発生領域５１ｂが形成される。
以上の構成により、均一加熱が可能となり、漏洩磁束の低減が図れ、加熱対象の形状やデザイン等に合わせて様々なコイル形状にすることができる。
【００３５】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、第１の実施形態のコイルを多重にして構成した加熱コイル５０を用いた誘導加熱装置１００の例を説明する。なお、第２の実施形態の誘導加熱装置１００のうち、第１の実施形態で図示して説明した構成および機能の説明は省略する。
【００３６】
図１９は、第２の実施形態における多重にしたコイルを含んで構成した加熱コイル５０Ｈの電流と磁束とを説明する平面図である。ここでは、或るタイミングにおける電流の向きと磁束の向きとを記号で示している。
加熱コイル５０Ｈは、コイル５０ａ〜５０ｄで構成される。コイル５０ｃ（第３のコイル）の内径は、コイル５０ｂの外径より大きい。コイル５０ｃの一部分は、コイル５０ｂと近接して巻回される。コイル５０ｃの他の部分は、コイル５０ｂと遠隔して巻回される。これにより、コイル５０ｃとコイル５０ｂとの間には、８箇所の磁束発生領域５１ｃが形成される。コイル５０ｃには、コイル５０ｂとは反対向きの電流が流れる。
８箇所の磁束発生領域５１ｃ（第３の磁束発生領域）には、コイル５０ｃの電流と、コイル５０ｂの一部の電流とがループ状に流れて磁束が発生する。磁束発生領域５１ｃに発生する磁束は、磁束発生領域５１ｂに発生する磁束とは逆方向である。８箇所の磁束発生領域５１ｃは、４箇所の磁束発生領域５１ｂを取り囲む。
【００３７】
コイル５０ｄ（第４のコイル）の内径は、コイル５０ｃの外径より大きい。コイル５０ｄの一部分は、コイル５０ｃと近接して巻回される。コイル５０ｄの他の部分は、コイル５０ｃと遠隔して巻回される。これにより、コイル５０ｄとコイル５０ｃとの間には、１２箇所の磁束発生領域５１ｄ（第４の磁束発生領域）が形成される。コイル５０ｄには、コイル５０ｃとは反対向きの電流が流れる。
１２箇所の磁束発生領域５１ｄには、コイル５０ｄの電流と、コイル５０ｃの一部の電流とがループ状に流れて磁束が発生する。磁束発生領域５１ｄに発生する磁束は、磁束発生領域５１ｃに発生する磁束とは逆方向である。１２箇所の磁束発生領域５１ｄは、８箇所の磁束発生領域５１ｃを取り囲む。
このように隣り合う磁束発生領域には、それぞれ逆向きの磁束が発生する。各磁束発生領域の磁束経路は閉じる。これにより、遠方への磁束が弱まるので、漏洩磁束を低減可能である。
【００３８】
図２０は、第２の実施形態の加熱コイルの電流と磁束とを説明する断面図である。図２０は、図１９に示す加熱コイル５０ＨのXX-XX断面の或るタイミングにおける電流の向きと磁束の向きとを記号で示している。
加熱コイル５０Ｈは、コイル５０ａ〜５０ｄを含んで構成される。コイル５０ｄとコイル５０ｃとの間には、それぞれ磁束発生領域５１ｄが形成される。コイル５０ｃとコイル５０ｂとの間には、それぞれ磁束発生領域５１ｃが形成される。コイル５０ｂとコイル５０ａとの間には、それぞれ磁束発生領域５１ｂが形成される。コイル５０ａの内周には、磁束発生領域５１ａが形成される。
各磁束発生領域５１ｄと各磁束発生領域５１ｂとに下向きの磁束が発生したとき、各磁束発生領域５１ｃと各磁束発生領域５１ａとには、上向きの磁束が発生する。このように隣り合う磁束の経路は閉じるため、遠方への磁束が弱まり、漏洩磁束が低減できる。
【００３９】
図２１は、第２の実施形態の加熱コイル５０Ｈの中央部に小径鍋１１を載置したときの平面図である。
ここでは、小径鍋１１を加熱コイル５０Ｈの中央に載置している。このときの火力を１．０とする。
【００４０】
図２２は、第２の実施形態の加熱コイル５０Ｈの奥部に小径鍋１１を載置したときの平面図である。
ここでは、小径鍋１１を加熱コイル５０の奥（１２時の方向）に載置している。このときの火力は、中央部に載置した場合（図２１参照）と比較すると、１．０７となる。このように、載置場所にかかわらず安定した火力を得ることができる。
【００４１】
図２３は、第２の実施形態の加熱コイル５０Ｈの左奥部に小径鍋１１を載置したときの平面図である。
ここでは、小径鍋１１を加熱コイル５０Ｈの左奥（１０時半の方向）に載置している。このときの火力は、中央部に載置した場合（図２１参照）と比較すると、１．０６となる。このように、載置場所にかかわらず安定した火力を得ることができる。
以上の構成により、加熱コイル５０の電流の位相を変えることで安定した火力を得ることができ、漏洩磁束の低減も図れる。
【００４２】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、各コイルの電流位相を変更して、火力を調整する誘導加熱装置１００の例を説明する。第２の実施形態では、隣り合うコイルの電流を逆相としている。これに対して第３の実施形態では、隣り合うコイルの電流の一部を同相としている。これにより、火力の調整が可能である。
【００４３】
図２４は、第３の実施形態の多重にしたコイルを含んで構成した加熱コイル５０Ｊの電流と磁束とを説明する平面図である。ここでは、鍋１０の中心付近の火力を大きくするコイル電流の一例を示し説明する。
加熱コイル５０Ｊは、図１９に示した第２の実施形態と同様に、コイル５０ａ〜５０ｄで構成される。コイル５０ｃの電流は、コイル５０ａ，５０ｂ，５０ｄの電流に対して反対向きに流れる。
磁束発生領域５１ａ，５１ｂには、同一方向の磁束が発生する。磁束発生領域５１ｃには、コイル５０ｃの電流とコイル５０ｂの一部の電流とがループ状に流れて、磁束発生領域５１ａ，５１ｂとは反対向きの磁束が発生する。磁束発生領域５１ｄには、コイル５０ｄの電流とコイル５０ｃの一部の電流とがループ状に流れて、磁束発生領域５１ｃとは反対向きの磁束が発生する。
【００４４】
図２５は、図２４のXXV-XXV断面の加熱コイル５０Ｊの電流と磁束とを説明する図である。ここでは、或るタイミングにおける電流の向きと磁束の向きとを記号で示している。
加熱コイル５０Ｊは、コイル５０ａ〜５０ｄを含んで構成される。コイル５０ｄとコイル５０ｃとの間には、それぞれ磁束発生領域５１ｄが形成される。コイル５０ｃとコイル５０ｂとの間には、それぞれ磁束発生領域５１ｃが形成される。コイル５０ｂとコイル５０ａとの間には、それぞれ磁束発生領域５１ｂが形成される。コイル５０ａの内周には、磁束発生領域５１ａが形成される。
【００４５】
コイル５０ａの電流とコイル５０ｂの電流とは同相のため、中心付近に位置する磁束発生領域５１ａの磁束が強まり、よって火力が大きくなる。
各磁束発生領域５１ｄに上向きの磁束が発生するとき、各磁束発生領域５１ｃには、下向きの磁束が発生する。コイル５０ｃの電流は、隣接するコイル５０ｂ，５０ｄの電流に対して逆相である。そのため、コイル５０ｂ，５０ｃ間の磁束発生領域５１ｃの磁束と、この磁束発生領域５１ｃと隣り合う磁束発生領域５１ｄの磁束の経路は閉じ、漏洩磁束が低減できる。
以上の構成により、多重にしたコイルの電流の向き、即ち、位相を変えることで火力を制御することができ、加熱領域の調整も可能であり、かつ漏洩磁束の低減を図ることが可能である。
なお、第３の実施形態の加熱コイル５０Ｌは、最外周のコイル５０ｄを第３のコイルとし、コイル５０ｃを第２のコイルとし、コイル５０ｂを第１のコイルとして考えてもよい。
【００４６】
なお、第２の実施形態の加熱コイル５０Ｈおよび第３の実施形態の加熱コイル５０Ｌは、十字形状のコイルを多重に組み合わせた構成とした。しかし、これに限られず、加熱コイルは、様々な形状のコイルを組み合わせてもよい。
【００４７】
図２６は、第３の実施形態の第１変形例の加熱コイル５０Ｋの構成を示す図である。
第１変形例の加熱コイル５０Ｋは、円形状のコイル５０ａと、楕円形状のコイル５０ｂと、四角形状のコイル５０ｃとを多重に用いて構成される。このように加熱コイルは、様々の形状のコイルを用いて構成されるので、様々な調理機器の形状に適用しやすくなり、かつ、加熱領域の調整も可能となる。
【００４８】
（第４の実施形態）
第４の実施形態では、第１の実施形態の加熱コイル５０を少なくとも２個以上配置した誘導加熱装置１００Ｃの例を説明する。第１の実施形態で説明した構成および機能の説明は省略する。
【００４９】
図２７は、第４の実施形態における誘導加熱装置１００Ｃを示す等角投影図である。図２に示した第１の実施形態の誘導加熱装置１００と同一の要素には同一の符号を付与している。
第４の実施形態の誘導加熱装置１００Ｃは、第１の実施形態とは異なる４個の加熱コイル５０−１〜５０−４を備えている。それ以外は、第１の実施形態と同様に構成されている。
各加熱コイル５０−１〜５０−４は、トッププレート６０に載置される鍋１０の外径よりも小さい外径である。誘導加熱装置１００Ｃは、各加熱コイル５０−１〜５０−４に通電して鍋１０を加熱する。以下、各加熱コイル５０−１〜５０−４を特に区別しないときには、単に加熱コイル５０と記載する。
【００５０】
図２８は、第４の実施形態における誘導加熱装置１００Ｃの回路図である。図１に示した第１の実施形態の誘導加熱装置１００と同一の要素には同一の符号を付与している。
第４の実施形態の誘導加熱装置１００Ｃは、第１の実施形態とは異なり、４個のインバータ３−１〜３−４と、４個の共振回路４−１〜４−４とを備えている。
４個のインバータ３−１〜３−４は、整流回路２の出力に並列に接続される。各インバータ３−１〜３−４は、それぞれ共振回路４−１〜４−４に接続される。各共振回路４−１〜４−４は、それぞれ加熱コイル５０−１〜５０−４に接続される。制御回路９は、各インバータ３−１〜３−４の駆動の開始と停止、および駆動の周波数および／またはデューティをそれぞれ制御する。これにより、誘導加熱装置１００Ｃは、各加熱コイル５０−１〜５０−４を独立に制御して、火力を調整可能である。
【００５１】
図２９は、第４の実施形態の各加熱コイルの平面図を示す。図３に示した第１の実施形態の加熱コイル５０と同一の要素には同一の符号を付与している。
加熱コイル５０−１〜５０−４は、それぞれ第１の実施形態の加熱コイル５０と同様に構成されている。
加熱コイル５０−１と加熱コイル５０−２との間には、領域５２−１２が確保される。同様に、加熱コイル５０−２と加熱コイル５０−３との間には、領域５２−２３が確保される。加熱コイル５０−３と加熱コイル５０−４との間には、領域５２−３４か確保される。加熱コイル５０−１と加熱コイル５０−４との間には、領域５２−４１か確保される。これにより、隣り合う加熱コイル５０同士を結合させる効果を得ることができる。以下、各領域５２−１２，５２−２３，５２−３４，５２−４１を特に区別しないときは、単に領域５２と記載する。
次に各加熱コイル５０−１〜５０−４の通電方向について説明する。
【００５２】
（ケース＃１）
図３０は、第４の実施形態の各加熱コイルに流れる電流が全て同相である場合の電流と磁束とを説明する平面図である。図３０は、或るタイミングにおける電流の向きと磁束の向きとを記号で示している。
各加熱コイル５０−１〜５０−４は、それぞれ第１の実施形態の加熱コイル５０と同様に、コイル５０ａとコイル５０ｂとを含んで構成される。各加熱コイル５０−１〜５０−４において、コイル５０ａに流れる電流と、コイル５０ｂに流れる電流とは逆方向である。
各加熱コイル５０−１〜５０−４のコイル５０ｂに流れる電流は、全て同方向である。ここでは、加熱コイル５０−１のコイル５０ｂに流れる電流と、加熱コイル５０−２のコイル５０ｂに流れる電流とが時計回りのときのタイミングを図示している。このとき、加熱コイル５０−１，５０−２間に確保された領域５２−１２は、周囲に反時計回りの電流の流れが形成されることにより、奥から手前向きの磁束が発生する。
他の各領域５２−２３，５２−３４，５２−４１も同様に、周囲に反時計回りの電流の流れが形成されることにより、奥から手前向きの磁束が発生する。
【００５３】
図３１は、図３０における鍋１０の底面の磁束密度分布の図である。この底面図は、図３０に示す平面図の鏡像である。
この磁束密度分布によれば、各領域５２−１２，５２−２３，５２−３４，５２−４１および加熱コイル５０−１〜５０−４の外周の磁束がやや高いが、全体として、各部の磁束は比較的均一である。よって、この通電方向の制御は、均一加熱に効果がある。
【００５４】
図３２（ａ）〜（ｈ）は、図３０における各加熱コイル５０に流れる電流と制御信号の波形図である。
図３２（ａ）は、加熱コイル＃１（加熱コイル５０−１）に流れる電流を示す波形図である。
加熱コイル＃１には、正弦波の電流が流れる。
図３２（ｂ）は、加熱コイル＃２（加熱コイル５０−２）に流れる電流を示す波形図である。
加熱コイル＃２には、加熱コイル＃１の電流と同相、かつ正弦波の電流が流れる。
図３２（ｃ）は、加熱コイル＃３（加熱コイル５０−３）に流れる電流を示す波形図である。
加熱コイル＃３には、加熱コイル＃１の電流と同相、かつ正弦波の電流が流れる。
図３２（ｄ）は、加熱コイル＃４（加熱コイル５０−４）に流れる電流を示す波形図である。
加熱コイル＃４には、加熱コイル＃１の電流と同相、かつ正弦波の電流が流れる。
【００５５】
図３２（ｅ）は、インバータ＃１（インバータ３−１）を制御する制御信号を示す波形図である。
インバータ＃１の制御信号は、ＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとを所定周期で繰り返す方形波である。これにより、加熱コイル＃１には、正弦波の電流が流れる。
【００５６】
図３２（ｆ）は、インバータ＃２（インバータ３−２）を制御する制御信号を示す波形図である。
インバータ＃２の制御信号は、ＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとを所定周期で繰り返す方形波であり、かつインバータ＃１の制御信号と同相である。これにより、加熱コイル＃１には、加熱コイル＃１の電流と同相、かつ正弦波の電流が流れる。
【００５７】
図３２（ｇ）は、インバータ＃３（インバータ３−３）を制御する制御信号を示す波形図である。
インバータ＃３の制御信号は、ＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとを所定周期で繰り返す方形波であり、かつインバータ＃３の制御信号と同相である。これにより、加熱コイル＃３には、加熱コイル＃１の電流と同相、かつ正弦波の電流が流れる。
【００５８】
図３２（ｈ）は、インバータ＃４（インバータ３−４）を制御する制御信号を示す波形図である。
インバータ＃４の制御信号は、ＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとを所定周期で繰り返す方形波であり、かつインバータ＃４の制御信号と同相である。これにより、加熱コイル＃４には、加熱コイル＃１の電流と同相、かつ正弦波の電流が流れる。
【００５９】
制御回路９は、全てのインバータ３−１〜３−４が同期して駆動するように制御する。これにより、各加熱コイル５０−１〜５０−４には同相の電流が流れる。すなわち各加熱コイル５０−１〜５０−４の電流は、同じ向きに流れる。そのため、各領域５２−１２，５２−４１，５２−２３，５２−３４における磁束は、全て同じ方向となる。
【００６０】
（ケース＃２）
図３３は、第４の実施形態の各加熱コイルに流れる電流が列ごとに逆相である場合の電流と磁束とを説明する平面図である。図３３は、或るタイミングにおける電流の向きと磁束の向きとを記号で示している。ここで列とは、加熱コイル５０−１および加熱コイル５０−２、または、加熱コイル５０−３および加熱コイル５０−４で構成される。
加熱コイル５０−１の電流および加熱コイル５０−２の電流に対して、加熱コイル５０−３の電流および加熱コイル５０−４の電流は、逆方向に流れる。すなわち加熱コイル５０−１，５０−２の電流に対して、加熱コイル５０−３，５０−４の電流は、逆相である。領域５２−１２と、領域５２−３４とには、垂直かつ逆方向の磁束が発生する。
このタイミングにおいて、領域５２−２３の周囲の加熱コイル５０−２，５０−３間の電流は、鍋１０の中心から外側方向へ流れる。領域５２−４１の周囲の加熱コイル５０−４，５０−１間の電流は、鍋１０の外側から中心方向へ流れる。
【００６１】
図３４は、図３３における鍋１０の磁束密度分布の底面図である。
この磁束密度分布によれば、加熱コイル５０間で同方向に電流が流れる領域５２−４１，５２−２３で磁束密度が特に高くなる。よって、この通電方向の制御は、局部的な加熱に効果がある。
ケース＃２における鍋１０の磁束密度の総和は、ケース＃１よりも高くなる。よって、この通電方向の制御は、鍋１０の加熱量の調整にも効果がある。
【００６２】
図３５は、図３３における各加熱コイルに流れる電流と制御信号の波形図である。
図３５（ａ）は、加熱コイル＃１（加熱コイル５０−１）に流れる電流を示す波形図である。
加熱コイル＃１には、正弦波の電流が流れる。
図３５（ｂ）は、加熱コイル＃２（加熱コイル５０−２）に流れる電流を示す波形図である。
加熱コイル＃２には、加熱コイル＃１の電流と同相、かつ正弦波の電流が流れる。
図３５（ｃ）は、加熱コイル＃３（加熱コイル５０−３）に流れる電流を示す波形図である。
加熱コイル＃３には、加熱コイル＃１，＃２の電流とは逆相、かつ正弦波の電流が流れる。
図３５（ｄ）は、加熱コイル＃４（加熱コイル５０−４）に流れる電流を示す波形図である。
加熱コイル＃４には、加熱コイル＃３と同相の正弦波の電流が流れる。
【００６３】
図３５（ｅ）は、インバータ＃１（インバータ３−１）を制御する制御信号を示す波形図である。
インバータ＃１の制御信号は、ＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとを所定周期で繰り返す方形波である。これにより、加熱コイル＃１には、正弦波の電流が流れる。
【００６４】
図３５（ｆ）は、インバータ＃２（インバータ３−２）を制御する制御信号を示す波形図である。
インバータ＃２の制御信号は、ＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとを所定周期で繰り返す方形波であり、かつインバータ＃１の制御信号と同相である。これにより、加熱コイル＃２には、加熱コイル＃１の電流と同相、かつ正弦波の電流が流れる。
【００６５】
図３５（ｇ）は、インバータ＃（インバータ３−３）を制御する制御信号を示す波形図である。
インバータ＃３の制御信号は、ＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとを所定周期で繰り返す方形波であり、かつインバータ＃１の制御信号とは逆相である。これにより、加熱コイル＃３には、加熱コイル＃１の電流とは逆相、かつ正弦波の電流が流れる。
【００６６】
図３５（ｈ）は、インバータ＃４（インバータ３−４）を制御する制御信号を示す波形図である。
インバータ＃４の制御信号は、ＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとを所定周期で繰り返す方形波であり、かつインバータ＃３の制御信号と同相である。これにより、加熱コイル＃４には、加熱コイル＃３の電流と同相、かつ正弦波の電流が流れる。
【００６７】
制御回路９は、インバータ３−１，３−２を同期して駆動するように制御する。更に制御回路９は、インバータ３−１の制御信号がＨｉｇｈのとき、インバータ３−３，３−４の制御信号をＬｏｗ、インバータ３−１の制御信号がＬｏｗのときＨｉｇｈとして駆動するように制御する。加熱コイル５０−３および加熱コイル５０−４の電流は、加熱コイル５０−１および加熱コイル５０−２の電流に対して逆相となる。
【００６８】
（ケース＃３）
図３６は、第４の実施形態において、隣接する各加熱コイルに流れる電流が全て逆相である場合の電流と磁束とを説明する平面図である。図３６は、或るタイミングにおける電流の向きと磁束の向きとを記号で示している。
加熱コイル５０−１の電流および加熱コイル５０−３の電流に対して、加熱コイル５０−２の電流および加熱コイル５０−４の電流は、それぞれ逆相である。すなわち、いずれの加熱コイルの電流に対して、これと斜め方向に隣接する加熱コイルの電流は、すべて逆相である。
領域５２−１２，５２−３４の周囲の各加熱コイルの電流が鍋１０の中心から外側へ流れるとき、領域５２−４１，５２−２３の周囲の各加熱コイルの電流は、鍋１０の外側から中心へ流れる。
【００６９】
図３７は、図３６における鍋１０の磁束密度分布の底面図である。図３７は、図３６の鏡像である。
この磁束密度分布によれば、加熱コイル間で同方向に電流が流れる領域５２−１２，５２−２３，５２−３４，５２−４１で磁束密度が特に高くなる。よって、この通電方向の制御は、局部的な加熱に効果がある。
ケース＃３における鍋１０の磁束密度の総和は、ケース＃２よりも更に高くなる。よって、この通電方向の制御は、鍋１０の加熱量の調整にも効果がある。
【００７０】
図３８（ａ）〜（ｈ）は、図３６における各加熱コイルに流れる電流と制御信号の波形図である。
図３８（ａ）は、加熱コイル＃１（加熱コイル５０−１）に流れる電流を示す波形図である。
加熱コイル＃１には、正弦波の電流が流れる。
図３８（ｂ）は、加熱コイル＃２（加熱コイル５０−２）に流れる電流を示す波形図である。
加熱コイル＃２には、加熱コイル＃１の電流とは逆相、かつ正弦波の電流が流れる。
図３８（ｃ）は、加熱コイル＃３（加熱コイル５０−３）に流れる電流を示す波形図である。
加熱コイル＃３には、加熱コイル＃２の電流とは逆相、かつ正弦波の電流が流れる。
図３８（ｄ）は、加熱コイル＃４（加熱コイル５０−４）に流れる電流を示す波形図である。
加熱コイル＃４には、加熱コイル＃３とは逆相、かつ正弦波の電流が流れる。
【００７１】
図３８（ｅ）は、インバータ＃１（インバータ３−１）を制御する制御信号を示す波形図である。
インバータ＃１の制御信号は、ＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとを所定周期で繰り返す方形波である。これにより、加熱コイル＃１には、正弦波の電流が流れる。
【００７２】
図３８（ｆ）は、インバータ＃２（インバータ３−２）を制御する制御信号を示す波形図である。
インバータ＃２の制御信号は、ＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとを所定周期で繰り返す方形波であり、かつインバータ＃１の制御信号とは逆相である。これにより、加熱コイル＃２には、加熱コイル＃１の電流とは逆相、かつ正弦波の電流が流れる。
【００７３】
図３８（ｇ）は、インバータ＃３（インバータ３−３）を制御する制御信号を示す波形図である。
インバータ＃３の制御信号は、ＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとを所定周期で繰り返す方形波であり、かつインバータ＃２の制御信号とは逆相である。これにより、加熱コイル＃３には、加熱コイル＃２の電流とは逆相、かつ正弦波の電流が流れる。
【００７４】
図３８（ｈ）は、インバータ＃４（インバータ３−４）を制御する制御信号を示す波形図である。
インバータ＃４の制御信号は、ＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとを所定周期で繰り返す方形波であり、かつインバータ＃３の制御信号とは逆相である。これにより、加熱コイル＃４には、加熱コイル＃３の電流とは逆相、かつ正弦波の電流が流れる。
【００７５】
制御回路９は、インバータ３−１，３−３を同期して駆動する。制御回路９は更に、インバータ３−１の制御信号がＨｉｇｈのとき、インバータ３−２，３−４の制御信号をＬｏｗとして、インバータ３−１の制御信号がＬｏｗのときインバータ３−２，３−４の制御信号をＨｉｇｈとして駆動する。加熱コイル５０−２，５０−４の電流は、加熱コイル５０−１，５０−３の電流に対して逆相（図中では１８０°位相差）となる。
【００７６】
制御回路９は、ケース＃１〜＃３の制御を切り替えることにより、各加熱コイル５０−１〜５０−４の位相をそれぞれ制御して、誘導加熱装置１００Ｃの加熱領域と火力とを調整することができる。制御回路９は、隣接する２隣接する２個の加熱コイル５０に流れる電流の位相差を同位相に制御して火力を低下させ、この電流の位相差を逆位相に制御して火力を上昇させる。
【００７７】
同様に図示しないが、加熱コイル５０−１の電流のみが逆相の場合、加熱コイル５０−１，５０−２間および加熱コイル５０−１，５０−４間で、それぞれ鍋１０の中心から遠ざかる方向、または鍋１０の中心に近づく方向に電流が流れる。そのため、鍋１０の磁束密度分布は、領域５２−１２および領域５２−４１で高くなる。火力も領域５２−１２，５２−４１で高くなる。
以上の構成により、誘導加熱装置１００Ｃは、加熱コイル５０を複数配置して、制御回路９で各加熱コイル５０の電流に位相差を設けるか否かを制御することにより、加熱領域と火力とを調整可能となる。
なお、回路部について図２１に示したが、これに限らない。
【００７８】
図３９は、第４の実施形態の変形例の誘導加熱装置１００Ｄの回路図である。
この変形例の誘導加熱装置１００Ｄは、インバータ３によって加熱コイル５０−１〜５０−４に給電する方式である。インバータ３は、正極端子と中点端子との間、および、中点端子と負極端子の間に、交流電力を供給する。正極端子と中点端子との間に印加される電圧は、中点端子と負極端子の間に印加される電圧とは逆相である。
各加熱コイル５０−１，５０−３は、それぞれ電流センサ９２−１，９２−３と共振回路４−１，４−３とスイッチ９１−１，９１−３とが直列に接続されて、インバータ３の正極端子と中点端子との間に接続される。
各加熱コイル５０−２，５０−４は、それぞれ電流センサ９２−２，９２−４と共振回路４−２，４−４とスイッチ９１−２，９１−４とが直列に接続されて、インバータ３の中点端子と負極端子との間に接続される。
【００７９】
各加熱コイル５０−１〜５０−４の正極側は、それぞれ端子５３−１〜５３−４に接続される。各加熱コイル５０−１〜５０−４の負極側は、それぞれ端子５４−１〜５４−４に接続される。
スイッチ９１−１〜９１−４は、電流を遮断するスイッチであり、例えば半導体スイッチやリレーなどである。スイッチ９１−１〜９１−４は、制御回路９によりオンオフされる。
共振回路４−１〜４−４は、共振コンデンサを含む共振回路であり、図中ではスイッチ９１−１〜９１−４と加熱コイル５０−１〜５０−４間にそれぞれ直列接続される。しかし、加熱コイル５０−１〜５０−４間に並列に共振コンデンサが接続される構成でもよい。
この変形例では、加熱コイル５０−１〜５０−４に対して、図１１に示した加熱コイル５０を使用する場合について説明する。
【００８０】
（ケース＃１）
ケース＃１（図３０参照）に示した加熱コイル５０−１〜５０−４を全て同相とするには、以下のように接続する。
加熱コイル５０−１の端子５０ａｉは、端子５３−１と接続する。端子５０ｂｏは、端子５４−１と接続する。加熱コイル５０−２の端子５０ａｉは、端子５３−２と接続する。端子５０ｂｏは、端子５４−２と接続する。
加熱コイル５０−３の端子５０ａｉ（図１１参照）は、端子５４−３と接続する。端子５０ｂｏは、端子５３−３と接続する。加熱コイル５０−４の端子５０ａｉは、端子５４−４を接続する。端子５０ｂｏは、端子５３−４と接続する。
【００８１】
このように接続した場合、加熱コイル５０−１，５０−３の電流に対する加熱コイル５０−２，５０−４の電流は、同相となる。そのため、制御回路９がスイッチ９１−１〜９１−４をオンとすると、図３１に示したものと同様な加熱が可能になる。
【００８２】
（ケース＃２）
ケース＃２で示したように、加熱コイル５０−３，５０−４を、加熱コイル５０−１，５０−２とは逆相とするには、以下のように接続する。
加熱コイル５０−１の端子５０ａｉ（図１１参照）は、端子５３−１と接続する。端子５０ｂｏは、端子５４−１と接続する。加熱コイル５０−２の端子５０ａｉは、端子５４−２と接続する。端子５０ｂｏは、端子５３−２と接続する。
加熱コイル５０−３の端子５０ａｉは、端子５３−３と接続する。端子５０ｂｏは、端子５４−３と接続する。加熱コイル５０−４の端子５０ａｉは、端子５４−４と接続する。端子５０ｂｏは、端子５３−４と接続する。
【００８３】
このように接続した場合、加熱コイル５０−１，５０−２の電流に対する加熱コイル５０−３，５０−４の電流は、逆相となる。そのため、制御回路９がスイッチ９１−１〜９１−４をオンすると、図３４と同様な加熱が可能になる。
【００８４】
（ケース＃３）
ケース＃２で示したように、加熱コイル５０−２，５０−４を、加熱コイル５０−１，５０−３とは逆相とするには、以下のように接続する。
加熱コイル５０−１の端子５０ａｉ（図１１参照）は、端子５３−１と接続する。端子５０ｂｏは、端子５４−１と接続する。加熱コイル５０−２の端子５０ａｉは、端子５３−２を接続する。端子５０ｂｏは、端子５４−２と接続する。
加熱コイル５０−３の端子５０ａｉは、端子５３−３と接続する。端子５０ｂｏは、端子５４−３と接続する。加熱コイル５０−４の端子５０ａｉは、端子５３−４と接続する。端子５０ｂｏは、端子５４−４と接続する。
【００８５】
このように接続した場合、加熱コイル５０−１，５０−３の電流に対して、加熱コイル５０−２，５０−４の電流は、逆相となる。そのため、制御回路９がスイッチ９１−１〜９１−４をオンとすると、図３７と同様な加熱が可能になる。
【００８６】
また、この変形例の回路によれば、給電したい箇所の加熱コイルに係るスイッチをオンすることかできると共に、給電したくない箇所の加熱コイルに係るスイッチをオフすることができる。よって、制御回路９は、鍋１０が上部に載置されていない箇所の加熱コイルへの給電を停止することができる。これにより、省エネが図れると共に、不要な磁束放射の低減が図れる。
【００８７】
（第５の実施形態）
本実施形態では第１の実施形態の加熱コイル５０を複数配置した誘導加熱装置１００Ｅによる複数の調理器具の加熱の例を説明する。第１の実施形態で説明した構成および機能の説明は省略する。
【００８８】
図４０は、第５の実施形態の加熱コイル群５０Ｍを用いた誘導加熱装置１００Ｅを示す概略の平面図である。
誘導加熱装置１００Ｅは、料理に使用する加熱調理器であり、内部に不図示の電源回路２０（図１参照）と、制御回路９と、磁性体７０とを有する。トッププレート６０は、加熱コイル群５０Ｍの上面を覆っている。
加熱コイル群５０Ｍは、第１の実施形態の加熱コイル５０（図３参照）よりも小さな加熱コイル５０を複数個配置したものである。
トッププレート６０の上には加熱対象である鍋１０および小径鍋１１が載置されている。操作盤９３は、この誘導加熱装置１００の火力の調整を行う部位である。ユーザは、この操作盤９３により火力を調整する。
【００８９】
図４１は、第５の実施形態の誘導加熱装置１００Ｅの動作を説明する図である。
図４１では、給電する加熱コイル５０を強調表示している。
加熱対象である鍋１０や小径鍋１１が載置されると、この鍋１０や小径鍋１１を載置した位置の加熱コイル５０の電流が変化する。制御回路９は、これら加熱コイル５０の電流の変化を検知して、鍋１０や小径鍋１１の有無を検出する。
この図４１において、制御回路９は、加熱コイル５０−２３，５０−３３，５０−３４，５０−３５，５０−４４に流れる電流の変化を検知して、鍋１０の位置を検出する。誘導加熱装置１００Ｅは、加熱コイル５０−２３，５０−３３，５０−３４，５０−３５，５０−４４によって、鍋１０を加熱する。
制御回路９は、加熱コイル５０−１７に流れる電流の変化を検知して、小径鍋１１の位置を検出する。誘導加熱装置１００Ｅは、加熱コイル５０−１７によって、鍋１０を加熱する。
【００９０】
ユーザは、操作盤９３を操作して、誘導加熱装置１００Ｅの火力を調整する。
鍋１０を大火力で加熱する場合、制御回路９は、加熱コイル５０−３４の電流のみ、他の加熱コイル５０−２３，５０−３３，５０−３５，５０−４４の電流に対し逆相とする。これにより、加熱コイル５０−３４と他の加熱コイル５０−２３，５０−３３，５０−３５，５０−４４との間の領域における加熱を強めることができる。
鍋１０の右側を大火力で加熱する場合、制御回路９は、加熱コイル５０−３５の電流のみ、他の加熱コイル５０に対して逆相とする。これにより、加熱コイル５０−３４と加熱コイル５０−３５との間の領域における加熱を強めることができる。
鍋１０を小火力で加熱する場合、制御回路９は、加熱コイル５０−３４のみ駆動してもよく、１または複数の加熱コイル５０を間欠駆動して火力を落としてもよい。また、制御回路９は、鍋１０の直下の加熱コイル５０−３４を常時駆動し、かつ加熱コイル５０−２３，５０−３３，５０−３５，５０−４４を間欠駆動しつつ、かつ電流位相を制御してもよい。これにより、より細かな火力と加熱領域の調整とが可能となる。
【００９１】
図４２は、第５の実施形態の誘導加熱装置１００Ｅの加熱コイル群５０Ｍの加熱モードの制御処理を示すフローチャートである。ここで加熱モードとは鍋の加熱領域、加熱量、またはその両方を変更するためのコイル電流の制御モードのことをいう。
ユーザが操作盤９３を操作して誘導加熱装置１００Ｅによる加熱を指示すると、制御回路９は、加熱モードの制御処理を開始する。
ステップＳ１０において、制御回路９は、加熱コイル群５０Ｍのすべての加熱コイル５０をオンする。
ステップＳ１１において、制御回路９は、加熱コイル群５０Ｍを構成する各加熱コイル５０の電流値を検出する。
ステップＳ１２において、制御回路９は、加熱コイル群５０Ｍのすべての加熱コイル５０をオフする。
ステップＳ１３において、制御回路９は、検出した各加熱コイル５０の電流値に基づき、鍋１０などが載置されている加熱コイル５０を特定する。
ステップＳ１４において、制御回路９は、特定した加熱コイル５０に係るスイッチをオンする。
ステップＳ１５において、制御回路９は、操作盤９３によって指示された加熱モードに応じてフローを分岐する。制御回路９は、均一加熱モード（小火力）が指示されたとき、ステップＳ１６の処理を行い、局部加熱モード１（中火力）が指示されたとき、ステップＳ１７の処理を行い、局部加熱モード２（大火力）が指示されたとき、ステップＳ１８の処理を行う。なお、ここで中火力とは、均一加熱モードの小火力から局部加熱モード２の大火力までの間のすべての火力をいう。
【００９２】
ステップＳ１６において、制御回路９は、特定した加熱コイル５０全ての電流を同相として、図４２の処理を終了する。
ステップＳ１７において、制御回路９は、指示された火力（中火力）に応じて、特定した加熱コイル５０の電流を縦横交互に逆相とする運転と、すべて同相とする運転とを間欠的に切り替え、図４２の処理を終了する。
ステップＳ１８において、制御回路９は、特定した加熱コイル５０の電流を縦横交互に逆相で運転し、図４２の処理を終了する。
【００９３】
以上の構成により、複数の鍋１０が載置された際にも、これら複数の鍋１０を同時に加熱することができ、ユーザの利便性向上が図れる。また、各加熱コイル５０の電流を調整することで、加熱領域の制御も可能となる。
なお、本実施形態の加熱モードは、ユーザが操作盤で火力を操作することによって調整されるが、これに限られない。ユーザが操作盤で調理の種類を操作したときに適宜調整されてもよい。例えば、ユーザが煮込み調理を指定したとき、コイルの電流位相差を同相として焦げ付きを抑止する。ユーザが強火で焼き目をつける調理を指定したとき、コイルの電流位相差を逆相とするなどである。
また、大火力で均一加熱したい場合に、すべてのコイルを同相して加熱を均一として、かつ、コイルに給電する周波数を共振周波数に近づけることで、コイル電流を増加させて大火力としてもよい。
なお、コイル電流の変化により鍋１０の載置位置を検出したが、これに限らない。鍋１０の載置位置は、例えば、赤外線センサ・可視光センサ・圧力センサなどによって検出してもよく、カメラによる画像認識によって検出してもよい。
第５の実施形態では、各加熱コイル５０の巻きを同方向としたが、これに限られない。各加熱コイル５０の巻き方向が異なるものを組み合わせてもよい。
【００９４】
図４３は、第５の実施形態の第１変形例の加熱コイル群５０Ｎを示す平面図である。
加熱コイル群５０Ｎは、十字形状の加熱コイル５０を格子状に等間隔に配置し、かつ各格子の中央には、４５度傾斜させた十字形状の加熱コイル５０をそれぞれ配置している。このように、加熱コイル５０の向きを変更してもよい。
【００９５】
図４４は、第５の実施形態の第２変形例の加熱コイル群５０Ｐを示す平面図である。
加熱コイル群５０Ｐは、十字形状の加熱コイル５０を格子状に等間隔に配置し、かつ市松状に、４５度傾斜させた十字形状の加熱コイル５０をそれぞれ配置している。このように、加熱コイル５０の向きを変更してもよい。
また、各加熱コイルの間隔が異なってもよい。更に図１２から図１８に示したような様々な形状の加熱コイルを複数配置してもよい。
【符号の説明】
【００９６】
１  電源
２  整流回路
３  インバータ
４  共振回路
９  制御回路
１０  鍋  （調理器具）
１１  小径鍋  （調理器具）
２０  電源回路
５０，５０Ａ〜５０Ｌ  加熱コイル
５０ａ  コイル  （第１のコイル）
５０ｂ  コイル  （第２のコイル）
５０ｃ  コイル  （第３のコイル）
５０ｄ  コイル  （第４のコイル）
５０ａｉ，５０ａｏ，５０ｂｉ，５０ｂｏ  端子
５０Ｍ，５０Ｎ，５０Ｐ  加熱コイル群
５１ａ〜５１ｄ  磁束発生領域
５２  領域
５３−１〜５３−４，５４−１〜５４−４  端子
５５，５６  部分
６０  トッププレート
７０  磁性体
９１−１〜９１−４  スイッチ
９２−１〜９２−４  電流センサ
９３  操作盤
１００  誘導加熱装置
【図１】
2015228351.tif 000003
【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】
2015228351.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３２】
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【図３５】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図８】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３６】
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【図３７】
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