(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を整流して直流電力に変換する直流電源回路と、
前記直流電源回路の高電位側直流母線と低電位側直流母線との間に直列に接続された高電位側スイッチング素子及び低電位側スイッチング素子を有するインバーター回路と、
前記インバーター回路の出力に接続された加熱コイル及び共振コンデンサからなる負荷回路と、
前記加熱コイルと前記共振コンデンサとの間の接続点を所定の電位にクランプして前記低電位側スイッチング素子及び前記加熱コイルと共に直列ループ回路を形成するクランプダイオードと、
前記インバーター回路を駆動する駆動回路と、
前記駆動回路を制御して前記インバーター回路の前記高電位側スイッチング素子及び前記低電位側スイッチング素子を一定の周波数で導通比率を調整することにより加熱出力を制御する制御回路とを備え、
前記駆動回路は、前記高電位側スイッチング素子を駆動する電源となるコンデンサを、前記低電位側スイッチング素子を経由して充電するチャージポンプ回路を備えており、
前記低電位側スイッチング素子と前記クランプダイオードのそれぞれがワイドバンドギャップ半導体で形成されていることを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
前記所定の電位は、前記高電位側直流母線の電位、前記低電位側直流母線の電位、前記高電位側スイッチング素子と前記低電位側スイッチング素子との接続点の電位の何れかであることを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】
前記負荷回路が前記高電位側スイッチング素子と並列に接続されており、
前記クランプダイオードが前記接続点を前記低電位側直流母線の電位にクランプしていることを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
【請求項４】
前記ワイドバンドギャップ半導体は、ＳｉＣ、ＧａＮ又はダイヤモンドからなることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項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、インバーター回路を備える誘導加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の誘導加熱調理器として、直流電源回路と、２個直列に接続されたスイッチング素子を含み、その２つのスイッチング素子を交互にオンオフして高周波電流を発生させるインバーター回路と、前記２つのスイッチング素子の一方と並列に接続された加熱コイル及び共振コンデンサからなる負荷回路と、前記共振コンデンサに並列に接続されたクランプダイオードと、前記２つのスイッチング素子への駆動信号を出力するインバーター制御回路とを有し、前記２つのスイッチング素子を一定周波数で導通比率を変化させて導通させることで加熱出力を調整する誘導加熱調理器がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
誘導加熱調理器の駆動方法としては、特許文献１のように周波数を固定し導通比率を変化させる方法の他、導通比率を固定し周波数を変化させる方法がある。近年では複数の加熱口を備えた誘導加熱調理器が一般的であり、導通比率を固定し周波数を変化させる駆動方法を用いて複数の加熱口を同時に運転した場合、各加熱口同士の駆動周波数差によって干渉音が発生する。この干渉音が可聴周波数域に存在すると使用者に耳障りとなる。しかし、特許文献１のように周波数を固定し導通比率を変化させる駆動方法を採用した誘導加熱調理器では、この誘導加熱調理器を複数隣接して配置して同時に運転したとしても、駆動周波数差に変動が生じないため、干渉音が発生する問題が生じにくい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−９３２１０号公報（第３頁、第４頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、周波数固定で導通比率を可変とする駆動方式は、低加熱出力時に鍋の誘導加熱に寄与しない加熱コイル電流の直流電流成分が増加しやすい方式なので、特に低加熱出力時において加熱コイル電流の直流成分比率が高くなり、加熱効率が低下するという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、一定周波数でインバーター回路を駆動することにより複数の加熱口を同時使用する場合の鍋からの干渉音を抑制した誘導加熱調理器において、加熱効率が低下する低加熱出力時の加熱効率を特に改善した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】
【０００７】
本発明に係る誘導加熱調理器は、交流電力を整流して直流電力に変換する直流電源回路と、直流電源回路の高電位側直流母線と低電位側直流母線との間に直列に接続された高電位側スイッチング素子及び低電位側スイッチング素子を有するインバーター回路と、インバーター回路の出力に接続された加熱コイル及び共振コンデンサからなる負荷回路と、加熱コイルと共振コンデンサとの間の接続点を所定の電位にクランプして低電位側スイッチング素子及び加熱コイルと共に直列ループ回路を形成するクランプダイオードと、インバーター回路を駆動する駆動回路と、駆動回路を制御してインバーター回路の高電位側スイッチング素子及び低電位側スイッチング素子を一定の周波数で導通比率を調整することにより加熱出力を制御する制御回路とを備え、駆動回路は、高電位側スイッチング素子を駆動する電源となるコンデンサを、低電位側スイッチング素子を経由して充電するチャージポンプ回路を備えており、低電位側スイッチング素子とクランプダイオードのそれぞれがワイドバンドギャップ半導体で形成されているものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、直列ループ回路を形成するクランプダイオード及びスイッチング素子がワイドバンドギャップ半導体で形成されているので、低加熱出力時に増大する出力電流の直流電流成分が直列ループ回路を流れることによる損失の増大を抑制でき、加熱効率が低下する低加熱出力時の加熱効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る誘導加熱調理器の外観を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱口毎に設けられた誘導加熱回路の構成を示す図である。
【図３】図１の誘導加熱調理器の高加熱出力時及び低加熱出力時のそれぞれにおける高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子の駆動波形を示す図である。
【図４】図１の誘導加熱調理器における高加熱出力時のインバーター回路及び負荷回路の電圧波形及び電流波形を示す図である。
【図５】図１の誘導加熱調理器における低加熱出力時のインバーター回路及び負荷回路の電圧波形及び電流波形を示す図である。
【図６】本実施の形態１に係る誘導加熱調理器の誘導加熱回路の別の構成を示す図である。
【図７】実施の形態２に係る誘導加熱調理器の加熱口毎に設けられた誘導加熱回路の構成を示す図である。
【図８】図７の誘導加熱調理器における高加熱出力時のインバーター回路及び負荷回路の電圧波形及び電流波形を示す図である。
【図９】図７の誘導加熱調理器における低加熱出力時のインバーター回路及び負荷回路の電圧波形及び電流波形を示す図である。
【図１０】実施の形態３に係る誘導加熱調理器の加熱口毎に設けられた誘導加熱回路の構成を示す図である。
【図１１】実施の形態４に係る誘導加熱調理器の加熱口毎に設けられた誘導加熱回路の構成を示す図である。
【図１２】図１１の誘導加熱調理器における高加熱出力時のインバーター回路及び負荷回路の電圧波形及び電流波形を示す図である。
【図１３】図１１の誘導加熱調理器における低加熱出力時のインバーター回路及び負荷回路の電圧波形及び電流波形を示す図である。
【図１４】実施の形態４に係る誘導加熱調理器の他の構成例１を示す図である。
【図１５】実施の形態４に係る誘導加熱調理器の他の構成例２を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
（構成）
図１は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の外観を示す図である。図１及び後述の図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。 更に、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
誘導加熱調理器の本体筐体１０１は、鍋などの被加熱物を載置するための天板１０２を備えており、天板１０２には鍋の載置位置を表示する加熱口１０５が複数設けられている。本体筐体１０１の内部には、加熱口１０５毎に加熱コイル２４を含む誘導加熱回路が収納されている。誘導加熱回路は、後述の図２で説明する構成を有しており、加熱コイル２４に高周波電流を供給する。本体筐体１０１の前面には、ユーザが加熱出力を調整するための操作装置１０３と、液晶表示デバイス等の画面表示装置で構成され、誘導加熱調理器の動作状態を表示する表示装置１０４が配置されている。
【００１１】
図２は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の加熱口毎に設けられた誘導加熱回路の構成を示す図である。
誘導加熱回路は、商用交流電源１からの交流電源を直流電源に変換する直流電源回路２と、インバーター回路３と、インバーター駆動回路４と、インバーター回路３の出力に接続された負荷回路５と、入力電流検出手段９と、入力電圧検出手段１０と、誘導加熱回路全体を制御する制御回路６とを備えている。そして、制御回路６に操作装置１０３を構成する操作部１０３ａ及び表示装置１０４を構成する表示部１０４ａが接続されている。操作部１０３ａ及び表示部１０４ａは加熱口１０５毎に設けられる場合や、各加熱口１０５分を一括して設ける場合など、限定するものではない。
【００１２】
直流電源回路２は、商用交流電源１の交流電力を整流するダイオードブリッジ１１、リアクトル１２及び平滑コンデンサ１３から構成されている。商用交流電源１の交流電力は直流電源回路２で直流電力に変換され、インバーター回路３に供給される。
【００１３】
入力電流検出手段９は、商用交流電源１から直流電源回路２へ入力する電流を検出する。入力電圧検出手段１０は直流電源回路２の入力電圧を検出する。
【００１４】
インバーター回路３は、直流電源回路２の高電位側直流母線２ａと低電位側直流母線２ｂとの間に直列に接続された２個のスイッチング素子１４、１５と、それらのスイッチング素子１４、１５とそれぞれ逆並列に接続されたダイオード１６、１７とを備えている。そして、インバーター回路３の出力端（スイッチング素子１４とスイッチング素子１５の接続点からの出力端）にスナバコンデンサ１８が接続されている。インバーター回路３はインバーター駆動回路４からの駆動信号に基づき、直流電源回路２の直流母線に接続されたスイッチング素子１４、１５をそれぞれ交互にオン、オフすることにより、直流電源回路２の直流電力を高周波電力に変換して負荷回路５に供給する。なお、以下では２個のスイッチング素子１４、１５のうち、高電位側のスイッチング素子１４を高電位側スイッチング素子１４、低電位側のスイッチング素子１５を低電位側スイッチング素子１５と呼ぶ場合がある。
【００１５】
スナバコンデンサ１８はスイッチング素子１４、１５がそれぞれターンオフした際にそのスイッチング素子に印加される電圧の変動を緩やかにして、ターンオフスイッチング時に生じる損失を低減するものである。
【００１６】
インバーター駆動回路４はインバーター回路３のスイッチング素子１４、１５を駆動するものであり、駆動用電源１９と、ダイオード２０と、高電位側電源コンデンサ２１と、高電位側スイッチング素子１４へ駆動信号を出力する高電位側駆動回路２２と、低電位側スイッチング素子１５へ駆動信号を出力する低電位側駆動回路２３とを備えている。
【００１７】
インバーター駆動回路４は、制御回路６からの駆動タイミング信号に基づき、インバーター回路３のスイッチング素子１４、１５を実際に駆動する駆動信号にレベル変換する。駆動信号のレベル変換処理は、低電位側駆動回路２３では駆動用電源１９の電力を用い、高電位側駆動回路２２は高電位側電源コンデンサ２１の電力を用いる。
【００１８】
インバーター駆動回路４では、低電位側スイッチング素子１５が導通している状態のときに駆動用電源１９→ダイオード２０→高電位側電源コンデンサ２１→低電位側スイッチング素子１５の経路で駆動用電源１９から高電位側電源コンデンサ２１に充電を行っており、チャージポンプ回路を形成している。
【００１９】
負荷回路５は、加熱コイル２４と共振コンデンサ２５から構成されており、これらを直列に接続した直列回路が、インバーター回路３の低電位側スイッチング素子１５と並列に接続されている。また、共振コンデンサ２５に並列にクランプダイオード２６が接続されている。クランプダイオード２６は、加熱コイル２４と共振コンデンサ２５との接続点Ａを直流電源回路２の低電位側直流母線２ｂにクランプするもので、このクランプダイオード２６により、接続点Ａの電位が直流電源回路２の低電位側直流母線２ｂの電位を下回らないようにしている。
【００２０】
また、クランプダイオード２６は、２個のスイッチング素子１４、１５のうち、クランプする電位側（ここでは低電位側）に接続された低電位側スイッチング素子１５と加熱コイル２４と共に直列ループ回路を形成している。直列ループ回路を形成する低電位側スイッチング素子１５とクランプダイオード２６のそれぞれはワイドバンドギャップ半導体であるＳｉＣ半導体で形成されている。ワイドバンドギャップ半導体とは、シリコン（Ｓｉ）素子と比較して、バンドギャップが大きい半導体素子の総称であり、低損失及び高耐熱などの特徴がある。また、高電位側スイッチング素子１４はＳｉ半導体で形成されている。このように２個のスイッチング素子１４、１５のうち、特に低電位側スイッチング素子１５にＳｉＣ半導体を用いた意図及び効果については後述する。
【００２１】
制御回路６は、操作部１０３ａから火力が設定されて加熱出力が指示されると、インバーター回路３を、インバーター駆動回路４を介して駆動し、負荷回路５に高周波電流を供給する。そして、入力電流検出手段９が検出した入力電流と入力電圧検出手段１０が検出した入力電圧とに基づき算出した商用交流電源１からの入力電力が、設定された火力に対応する電力となるようにインバーター回路３を制御すると共に、表示手段８にその加熱動作状態を表示する。なお、複数の加熱口１０５を同時に使用する場合の動作周波数差の干渉音が発生する問題に対処するため、インバーター回路３の制御を、一定周波数で導通比率（スイッチング素子のオン、オフ一周期に対して、スイッチング素子がオン状態である時間の割合）を調整する方法で制御し、火力を調整するようにしている。
【００２２】
図３は、図１の誘導加熱調理器の高加熱出力時及び低加熱出力時のそれぞれにおける高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子の駆動波形を示す図である。図３（ａ）は高加熱出力時、図３（ｂ）は低加熱出力時を示している。
高加熱出力時は高電位側スイッチング素子１４と低電位側スイッチング素子１５のそれぞれの導通比率がおおよそ５０％に近く、低加熱出力時は高電位側スイッチング素子１４の導通比率が低電位側スイッチング素子１５の導通比率よりも小さい。
【００２３】
次に、高加熱出力時と低加熱出力時のそれぞれにおける誘導加熱調理器の動作について説明する。
【００２４】
（高加熱出力時）
図４は、図１の誘導加熱調理器における高加熱出力時のインバーター回路及び負荷回路の電圧波形及び電流波形を示す図である。図４において（ａ）は高電位側スイッチング素子１４への駆動信号波形、（ｂ）は低電位側スイッチング素子１５への駆動信号波形、（ｃ）はインバーター回路３の出力電圧波形、（ｄ）はインバーター回路３の出力電流波形（加熱コイル２４に流れる電流波形）、（ｅ）は共振コンデンサ２５に発生する電圧波形、（ｆ）は共振コンデンサ２５に流れる電流波形、（ｇ）はクランプダイオード２６に流れる電流波形、（ｈ）は高電位側スイッチング素子１４に流れる電流波形、（ｉ）は高電位側ダイオードに流れる電流波形、（ｊ）は低電位側スイッチング素子１５に流れる電流波形、（ｋ）は低電位側ダイオードに流れる電流波形を示している。なお、（ｄ）〜（ｆ）はインバーター回路３の出力端から電流が流れ出る方向を＋、インバーター回路３の出力端に電流が流れ込む方向を−としている。また、図４においてＶ１は直流電源回路２の高電位側直流母線２ａの電位（以下、高電位側母線電位という）、０Ｖは直流電源回路２の低電位側直流母線２ｂの電位（以下、低電位側母線電位という）である。
【００２５】
高電位側スイッチング素子１４がオンして低電位側スイッチング素子１５がオフしている期間では、加熱コイル２４に直流電源電圧Ｖ１と共振コンデンサ２５の充電電圧の差が印加され、インバーター回路３から流れ出る方向に加熱コイル２４の電流が増加し、また、共振コンデンサ２５に充電している。高電位側スイッチング素子１４がオフして低電位側スイッチング素子１５がオンしている期間では、共振コンデンサ２５の充電電圧が加熱コイル２４に印加され、インバーター回路３に流れ込む方向に電流が増加し、共振コンデンサ２５は放電する。
【００２６】
この放電により共振コンデンサ２５に充電されていた電荷が０になると、クランプダイオード２６が導通し、共振コンデンサ２５と加熱コイル２４との接続点Ａの電位は、直流電源回路２の低電位側母線電位（０Ｖ）に固定される。このとき、加熱コイル２４に印加される電圧は０となるので、低電位側スイッチング素子１５のオン抵抗や加熱コイル２４の銅損などにより加熱コイル２４の出力電流は僅かに減少するものの、加熱コイル２４には略一定の電流が低電位側スイッチング素子１５がオンの間、流れ続ける。このように、加熱コイル２４には、鍋の誘導加熱に寄与する高周波電流成分と誘導加熱に寄与しない直流電流成分（上記一定電流に相当）が流れる。
【００２７】
この一定電流は、クランプダイオード２６、加熱コイル２４及び低電位側スイッチング素子１５で形成される直列ループ回路を加熱コイル２４→低電位側スイッチング素子１５→クランプダイオード２６の経路で流れることになる。よって、直列ループ回路を形成する低電位側スイッチング素子１５には交流電流成分と直流電流成分の両方が流れることになり、図４（ｈ）と図４（ｊ）とを比較して明らかなように高電位側スイッチング素子１４に比べて大きな電流が流れる。しかし、低電位側スイッチング素子１５はＳｉＣ半導体により形成されており、低損失且つ高耐熱であるので、低電位側スイッチング素子１５における損失が抑制されて加熱効率が改善されると共に、低電位側スイッチング素子１５の加熱による故障を低減できる。
【００２８】
（低加熱出力時）
図５は、図１の誘導加熱調理器における低加熱出力時のインバーター回路及び負荷回路の電圧波形及び電流波形を示す図である。（ａ）は高電位側スイッチング素子１４への駆動信号波形、（ｂ）は低電位側スイッチング素子１５への駆動信号波形、（ｃ）はインバーター回路３の出力波形、（ｄ）はインバーター回路３の出力電流波形（加熱コイル２４に流れる電流波形）、（ｅ）は共振コンデンサ２５に発生する電圧波形、（ｆ）は共振コンデンサ２５に流れる電流波形、（ｇ）はクランプダイオード２６に流れる電流波形、（ｈ）は高電位側スイッチング素子１４に流れる電流波形、（ｉ）は高電位側ダイオードに流れる電流波形、（ｊ）は低電位側スイッチング素子１５に流れる電流波形、（ｋ）は低電位側ダイオードに流れる電流波形を示す図である。なお、（ｄ）〜（ｆ）はインバーター回路３の出力端から電流が流れ出る方向を＋、インバーター回路３の出力端に電流が流れ込む方向を−としている。また、図５においてＶ１は直流電源回路２の高電位側直流母線２ａの電位（以下、高電位側母線電位という）、０Ｖは直流電源回路２の低電位側直流母線２ｂの電位（以下、低電位側母線電位という）である。
【００２９】
低加熱出力時には、高電位側スイッチング素子１４の導通時間を短くし、低電位側スイッチング素子１５の導通時間を長くすることにより、負荷回路５に印加する実効電圧を低くし、加熱コイル２４に流れる高周波電流の振幅を小さくしている。更に加熱コイル２４に流れる電流全体に対する直流電流成分の割合を増加させている。すなわち、共振コンデンサ２５に流れる高周波電流成分に対してクランプダイオード２６に流れる直流電流成分の比率が増加する。この比率は、高電位側スイッチング素子１４の導通時間比率が低電位側スイッチング素子１５の導通時間比率よりも小さくなるにつれ、大きくなる。よって、高電位側スイッチング素子１４の導通時間比率が低電位側スイッチング素子１５の導通時間比率よりも大幅に小さい場合には、その分、上記比率が大きくなる。
【００３０】
このように低加熱出力時では、直流電流成分によりスイッチング素子１４、１５等に生じる損失で加熱効率の低下が大きくなるが、この直流電流成分が流れる低電位側スイッチング素子１５及びクランプダイオード２６が低損失のＳｉＣ半導体によって形成されているため、特に加熱効率が低下しやすい低加熱出力時の加熱効率を改善することができる。
【００３１】
なお、共振コンデンサ２５と加熱コイル２４との接続点Ａが低電位側直流母線２ｂにクランプされているので、共振コンデンサ２５の加熱コイル２４側にマイナス電荷は充電し得ない。したがって、高加熱出力時及び低加熱出力時のどちらの場合も、低電位側スイッチング素子１５の導通状態で直列ループ回路を加熱コイル２４→低電位側スイッチング素子１５→クランプダイオード２６の経路でループ電流が流れている状態においては、加熱コイル２４に逆向きに電流を流す印加電圧は加わらない。よって、加熱コイル２４に流れる電流の転流は生じないので、大きなスイッチング損失を発生させることなく一定駆動周波数で火力調整が可能である。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態１では以下の（１）〜（４）の効果を奏する。
（１）クランプダイオード２６と共に直列ループ回路を構成するスイッチング素子（以下、ループ側スイッチング素子という場合がある）（実施の形態１では低電位側スイッチング素子１５）には大きな電流が流れるが、ループ側スイッチング素子はＳｉＣ半導体により形成されているため、ループ側スイッチング素子における損失を抑制して加熱効率が改善できると共に、ループ側スイッチング素子の加熱による故障を低減できる。
【００３３】
（２）低加熱出力時では、高加熱出力時よりも直流電流成分の比率が増加し、その直流電流成分によりスイッチング素子等で生じる損失により、加熱効率が高加熱出力時よりも大きく低下する。しかし、この直流電流成分が流れるループ側スイッチング素子（実施の形態１では低電位側スイッチング素子１５）及びクランプダイオード２６が低損失のＳｉＣ半導体によって形成されているため、特に加熱効率が低下しやすい低加熱出力時の加熱効率を改善することができる。
【００３４】
（３）ワイドバンドギャップ半導体は低損失ではあるが駆動信号のスレッシュホールドレベルが低く誤導通しやすい。ワイドバンドギャップ半導体であるＳｉＣ半導体により形成されているループ側スイッチング素子は低電位側スイッチング素子１５であり、基準電位が安定している側のスイッチング素子であるため、損失を低減して加熱効率の改善が得られると共に、安定した駆動動作が実現できる。
【００３５】
（４）低電位側スイッチング素子１５にスイッチング速度が速く、且つオン抵抗が低いＳｉＣ半導体を使用しているので、チャージポンプ回路において高電位側電源コンデンサ２１への充電を高速に行うことができ、高電位側スイッチング素子１４を安定して駆動することができる。
【００３６】
図６は、本実施の形態１に係る誘導加熱調理器の誘導加熱回路の別の構成を示す図である。図２の誘導加熱回路とは負荷回路５の加熱コイル２４と共振コンデンサ２５の接続が入れ替わり、共振コンデンサ２５に並列にクランプダイオード２６が接続されている。この構成では、加熱コイル２４と共振コンデンサ２５との接続点Ａがインバーター回路３の出力端にクランプされている。この構成においても、共振コンデンサ２５には一方向にしか電圧が生じないので、ループ側スイッチング素子（低電位側スイッチング素子１５）が導通した状態では加熱コイル２４に転流させる電圧が印加されず、直流電流成分がクランプダイオード２６と低電位側スイッチング素子１５に流れ、図２の回路と同様の（１）〜（４）の効果を得ることができる。
【００３７】
ここで、実施の形態１の特徴を整理すると、スイッチング素子１４、１５のうちの一方及び加熱コイル２４と共に直列ループ回路を形成するクランプダイオード２６を備えた点と、直列ループ回路を形成するループ側スイッチング素子及びクランプダイオード２６がＳｉＣ等のワイドバンドギャップ半導体で形成されている点にある。
【００３８】
これらの特徴点は全ての実施の形態において共通しており、実施の形態１では特に、クランプダイオード２６によるクランプ電位を低電位側直流母線電位（図１）又はインバーター回路３の出力端の電位（図６）としており、その構成を、負荷回路５が低電位側スイッチング素子１５と並列に接続された回路に適用した形態を説明した。次の実施の形態２では、クランプダイオード２６によるクランプ電位を低電位側直流母線電位とした構成を、負荷回路が高電位側スイッチング素子１４と並列に接続された回路に適用した形態について説明する。なお、クランプダイオード２６によるクランプ電位は、低電位側直流母線電位又はインバーター回路３の出力端の電位に限られず、高電位側直流母線電位としてもよく、この場合の実施の形態についても以下で説明する。
【００３９】
実施の形態２．
実施の形態２は、共振コンデンサ２５と加熱コイル２４との接続点Ａを低電位側直流母線２ｂにクランプした点は実施の形態１と同様であり、負荷回路５が高電位側スイッチング素子１４側に並列に接続されている点が実施の形態１と異なる。
【００４０】
図７は、実施の形態２に係る誘導加熱調理器の加熱口毎に設けられた誘導加熱回路の構成を示す図である。図８及び図９は、図７の誘導加熱調理器におけるインバーター回路及び負荷回路の電圧波形及び電流波形を示す図で、図８は高加熱出力時、図９は低加熱出力時の例である。図８及び図９において（ａ）は高電位側スイッチング素子１４への駆動信号波形、（ｂ）は低電位側スイッチング素子１５への駆動信号波形、（ｃ）はインバーター回路３の出力波形、（ｄ）はインバーター回路３の出力電流波形（加熱コイル２４に流れる電流波形）、（ｅ）は共振コンデンサ２５に発生する電圧波形、（ｆ）は共振コンデンサ２５に流れる電流波形、（ｇ）はクランプダイオード２６に流れる電流波形、（ｈ）は高電位側スイッチング素子１４に流れる電流波形、（ｉ）は高電位側ダイオードに流れる電流波形、（ｊ）は低電位側スイッチング素子１５に流れる電流波形、（ｋ）は低電位側ダイオードに流れる電流波形を示す図である。なお、（ｄ）〜（ｆ）はインバーター回路３の出力端から電流が流れ出る方向を＋、インバーター回路３の出力端に電流が流れ込む方向を−としている。
【００４１】
以下、上記実施の形態１との相違点を中心に説明する。
本実施の形態２では、負荷回路５が高電位側スイッチング素子１４と並列に接続されており、接続点Ａがクランプダイオード２６により低電位側直流母線２ｂにクランプされている。直列ループ回路を構成する低電位側スイッチング素子１５がＳｉＣ半導体で形成され、高電位側スイッチング素子１４がＳｉ半導体で形成されている点は実施の形態１と同様である。
【００４２】
高加熱出力及び低加熱出力のそれぞれにおいて、高電位側スイッチング素子１４がオフして低電位側スイッチング素子１５がオンしている期間では、加熱コイル２４に直流電源電圧と共振コンデンサ２５の充電電圧の差が印加され、インバーター回路３に流れ込む方向に加熱コイル２４の電流が増加し、共振コンデンサ２５に電荷が充電されている。
【００４３】
共振コンデンサ２５と加熱コイル２４との接続点Ａは低電位側直流母線２ｂにクランプされているので、共振コンデンサ２５の充電電圧が直流電源電圧Ｖ１になると、クランプダイオード２６が導通して接続点Ａの電位は直流電源電圧Ｖ１に固定され、共振コンデンサ２５には電流が流れなくなる。このとき加熱コイル２４に印加される電圧は０となるので、低電位側スイッチング素子１５のオン抵抗や加熱コイル２４の銅損などにより加熱コイル２４の出力電流は僅かに減少するものの、低電位側スイッチング素子１５がオンの間、略一定の電流（直流電流成分）が直列ループ回路を加熱コイル２４→低電位側スイッチング素子１５→クランプダイオード２６の径路で流れ続ける。
【００４４】
そして、高電位側スイッチング素子１４がオンして低電位側スイッチング素子１５がオフしている期間では、共振コンデンサ２５の充電電圧が加熱コイル２４に印加され、インバーター回路３から流れ出る方向に電流が増加し、共振コンデンサ２５は放電する。
【００４５】
このように構成した実施の形態２においても、実施の形態１と同様の（１）〜（４）の効果を奏することができる。また、共振コンデンサ２５には直流電源電圧Ｖ１以上の電圧は印加されないので、直流電源電圧Ｖ１以下の耐圧のコンデンサを使用することができる。
【００４６】
実施の形態３．
実施の形態３は、共振コンデンサ２５と加熱コイル２４との接続点Ａを低電位側直流母線２ｂにクランプした点は実施の形態１と同様であり、負荷回路の構成及び接続が実施の形態１と異なる。
【００４７】
図１０は、実施の形態３に係る誘導加熱調理器の加熱口毎に設けられた誘導加熱回路の構成を示す図である。以下、上記実施の形態１との相違点を中心に説明する。
本実施の形態３では、負荷回路５ａが高電位側スイッチング素子１４と並列に接続された共振コンデンサ２５ａと、低電位側スイッチング素子１５と並列に接続された共振コンデンサ２５と、この両スイッチング素子１４、１５それぞれと並列回路を形成する加熱コイル２４とを有しており、共振コンデンサ２５と並列にクランプダイオード２６が設けられている。直列ループ回路を構成する低電位側スイッチング素子１５がＳｉＣ半導体で形成され、高電位側スイッチング素子１４がＳｉ半導体で形成されている点は実施の形態１と同様である。
【００４８】
このように構成された実施の形態３においては、高電位側スイッチング素子１４がオンして低電位側スイッチング素子１５がオフしている期間に、共振コンデンサ２５、２５ａに充電される。そして、高電位側スイッチング素子１４がオフして低電位側スイッチング素子１５がオンしている期間に、共振コンデンサ２５に充電された電荷が放電され、加熱コイル２４→低電位側スイッチング素子１５→共振コンデンサ２５の径路でインバーター回路３に電流が流れ込む方向に電流が増加する。この放電により接続点Ａの電位が直流電源回路２の低電位側母線電位（０Ｖ）まで下がると、クランプダイオード２６が導通して直列ループ回路側に切り替わる。すなわち、加熱コイル２４→低電位側スイッチング素子１５→クランプダイオード２６の径路でループ電流（直流電流成分）が流れる動作となる。
【００４９】
なお、高電位側スイッチング素子１４がオンして低電位側スイッチング素子１５がオフしている期間において共振コンデンサ２５ａ側では、加熱コイル２４→低電位側スイッチング素子１５→平滑コンデンサ１３→共振コンデンサ２５ａの径路で電流が流れる。
【００５０】
以上に説明した実施の形態３においても、上記（１）〜（４）の効果を奏することができる。
【００５１】
実施の形態４．
実施の形態１〜３においては、共振コンデンサ２５と加熱コイル２４との接続点Ａを低電位側直流母線２ｂにクランプしていたが、実施の形態４は高電位側直流母線２ａにクランプするようにしたものである。
【００５２】
図１１は、実施の形態４に係る誘導加熱調理器の加熱口毎に設けられた誘導加熱回路の構成を示す図である。以下、上記実施の形態１との相違点を中心に説明する。
本実施の形態４では、クランプダイオード２６が接続点Ａを高電位側直流母線２ａにクランプして高電位側スイッチング素子１４及び加熱コイル２４と共に直列ループ回路を形成する。直列ループ回路を形成するループ側スイッチング素子である高電位側スイッチング素子１４がワイドバンドギャップ半導体であるＳｉＣ半導体により形成され、低電位側スイッチング素子１５がＳｉ半導体により形成されている点は実施の形態１と同様である。また、実施の形態４のインバーター回路３ａは図２に示した実施の形態１のインバーター回路３のスナバコンデンサ１８が高電位側スイッチング素子１４側に並列に接続されている点が実施の形態１と異なる。
【００５３】
図１２及び図１３は、図１１の誘導加熱調理器におけるインバーター回路及び負荷回路における電圧波形及び電流波形を示す図で、図１２は高加熱出力時、図１３は低加熱出力時の例である。高加熱出力時は高電位側スイッチング素子１４と低電位側スイッチング素子１５のそれぞれの導通比率がおおよそ５０％に近く、低加熱出力時は高電位側スイッチング素子１４の通電比率が低電位側スイッチング素子１５の通電比率よりも小さい。
【００５４】
図１２及び図１３において（ａ）は高電位側スイッチング素子１４への駆動信号波形、（ｂ）は低電位側スイッチング素子１５への駆動信号波形、（ｃ）はインバーター回路３の出力電流波形（加熱コイル２４に流れる電流波形）、（ｄ）は共振コンデンサ２５に流れる電流波形、（ｅ）はクランプダイオード２６に流れる電流波形、（ｆ）は高電位側スイッチング素子１４に流れる電流波形、（ｇ）は高電位側ダイオードに流れる電流波形、（ｈ）は低電位側スイッチング素子１５に流れる電流波形、（ｉ）は低電位側ダイオードに流れる電流波形を示す図である。なお、（ｃ）〜（ｄ）はインバーター回路３の出力端から電流が流れ出る方向を＋、インバーター回路３の出力端に電流が流れ込む方向を−としている。また、図１２及び図１３においてＶ１は直流電源回路２の高電位側直流母線２ａの電位（以下、高電位側母線電位という）、０Ｖは直流電源回路２の低電位側直流母線２ｂの電位（以下、低電位側母線電位という）である。
【００５５】
以下、上記実施の形態１との相違点を中心に説明する。
本実施の形態４では、高電位側スイッチング素子１４がオフして低電位側スイッチング素子１５がオンしている期間にインバーター回路３に流れ込む方向に電流が流れ、共振コンデンサ２５ａに充電される。そして、高電位側スイッチング素子１４がオンして低電位側スイッチング素子１５がオフしている期間に、共振コンデンサ２５ａの充電電圧が加熱コイル２４に印加される。これにより、高電位側スイッチング素子１４→加熱コイル２４→共振コンデンサ２５の径路でインバーター回路３から電流が流れ出る方向で電流が増加し、共振コンデンサ２５が放電する。この放電により接続点Ａの電位が直流電源回路２の低電位側母線電位（０Ｖ）まで下がると、クランプダイオード２６が導通して直列ループ回路側に切り替わる。すなわち、高電位側スイッチング素子１４→加熱コイル２４→クランプダイオード２６の径路でループ電流（直流電流成分）が流れる動作となる。
【００５６】
このように構成した実施の形態４においても、上記（１）、（２）の効果を奏することができる。
【００５７】
共振コンデンサ２５と加熱コイル２４との接続点Ａを高電位側直流母線２ａにクランプする構成は図１１の構成に限られず、図１４又は図１５の構成としてもよい。
【００５８】
図１４は、実施の形態４に係る誘導加熱調理器の他の構成例１を示す図で、図１１の負荷回路５に代えて図１０に示した実施の形態３と同様の負荷回路５ａを備えた構成を示している。図１４では、高電位側スイッチング素子１４がオフして低電位側スイッチング素子１５がオンしている期間において、共振コンデンサ２５、２５ａが充電される。そして、高電位側スイッチング素子１４がオンして低電位側スイッチング素子１５がオフしている期間に、共振コンデンサ２５に充電された電荷が放電され、高電位側スイッチング素子１４→加熱コイル２４→共振コンデンサ２５の径路でインバーター回路３から電流が流れ出る方向に電流が増加する。この放電により接続点Ａの電位が直流電源回路２の低電位側母線電位（０Ｖ）まで下がると、クランプダイオード２６が導通して直列ループ回路側に切り替わる。すなわち、高電位側スイッチング素子１４→加熱コイル２４→クランプダイオード２６の径路でループ電流（直流電流成分）が流れる動作となる。
【００５９】
図１５は、実施の形態４に係る誘導加熱調理器の他の構成例２を示す図で、図１１の負荷回路５を低電位側スイッチング素子１５に並列に接続した構成を示している。図１５では、高電位側スイッチング素子１４がオンして低電位側スイッチング素子１５がオフしている期間において、高電位側スイッチング素子１４→加熱コイル２４→共振コンデンサ２５の径路で電流が流れて共振コンデンサ２５が充電される。共振コンデンサ２５と加熱コイル２４との接続点Ａは高電位側直流母線２ａにクランプされているので、共振コンデンサ２５の充電電圧が直流電源電圧Ｖ１になると、クランプダイオード２６が導通して直列ループ回路側に切り替わる。すなわち高電位側スイッチング素子１４→加熱コイル２４→クランプダイオード２６の径路で電流が流れる。
【００６０】
以上に説明した図１４及び図１５の形態においても、上記（１）、（２）と同様の効果を得ることができる。また、図１５の形態では共振コンデンサ２５には直流電源電圧Ｖ１以上の電圧は印加されないので、直流電源電圧Ｖ１以下の耐圧のコンデンサを使用することができる。
【００６１】
上記各実施の形態では、ワイドバンドギャップ半導体素子として、ＳｉＣ素子を用いるようにしている。しかしながら、窒化ガリウム（ＧａＮ）素子や、ダイヤモンド素子等の他のワイドバンドギャップ半導体素子を用いるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１  商用交流電源、２  直流電源回路、２ａ  高電位側直流母線、２ｂ  低電位側直流母線、３  インバーター回路、３ａ  インバーター回路、４  インバーター駆動回路、５  負荷回路、５ａ  負荷回路、６  制御回路、８  表示手段、９  入力電流検出手段、１０  入力電圧検出手段、１１  ダイオードブリッジ、１２  リアクトル、１３  平滑コンデンサ、１４  スイッチング素子（高電位側スイッチング素子）、１５  スイッチング素子（低電位側スイッチング素子）、１６  ダイオード、１７  ダイオード、１８  スナバコンデンサ、１９  駆動用電源、２０  ダイオード、２１  高電位側電源コンデンサ、２２  高電位側駆動回路、２３  低電位側駆動回路、２４  加熱コイル、２５  共振コンデンサ、２５ａ  共振コンデンサ、２６  クランプダイオード、１０１  本体筐体、１０２  天板、１０３  操作装置、１０３ａ  操作部、１０４  表示装置、１０４ａ  表示部、１０５  加熱口。
【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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