(57)【要約】【課題】加熱コイルに供給する高周波電流の周波数を可変して低抵抗非磁性金属製の被加熱体を誘導加熱するインバータを複数組同時に動作しても、浮力を抑制するとともに、干渉音を抑制する、または聞こえなくする。【解決手段】入力制御手段１８ａは、対応する加熱コイル１０ａに流れる高周波電流周波数と、他の加熱コイル１０ｂに流れる高周波電流の周波数差が可聴周波数以上となるよう制御する。【選択図】図１
2005149737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低抵抗非磁性金属製の被加熱体を誘導加熱する複数個の加熱コイルと、前記加熱コイルを含み前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータと、前記インバータの入力を検知する入力検知手段と、前記入力検知手段の出力に応じて前記加熱コイルに流れる高周波電流の周波数を可変して所定の入力となるように前記インバータの入力を制御する入力制御手段とを備え、前記入力制御手段は、前記複数個の加熱コイルのうち少なくとも２以上の加熱コイルが低抵抗非磁性金属製の被加熱体を加熱しているときに前記加熱コイルのうちの一つの加熱コイルに流れる高周波電流の周波数と、他の加熱コイルに流れる高周波電流の周波数の差が可聴周波数よりも高い周波数となるよう制御する誘導加熱装置。
【請求項２】
入力制御手段は、他の加熱コイルよりも高い周波数の高周波電流が流れる加熱コイルに対応した第１のインバータの最大入力を、他のインバータの最大入力より高くする請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
被加熱体材質判別手段を備え、前記被加熱体材質判別手段が被加熱体を他の被加熱体よりも抵抗が大きいと判別した場合に、入力制御手段は、前記第被加熱体に対応するの加熱コイルに流れる高周波電流の周波数を、他の加熱コイルに流れる高周波電流の周波数より低くする請求項１または２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
インバータを冷却する冷却ファンを備え、他の加熱コイルに対して高い周波数の高周波電流が流れる加熱コイルは、他の加熱コイルに対して前記冷却ファンに近い位置に配置する構成とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
インバータを冷却する冷却ファンを備え、最大入力が他のインバータより大きいインバータに対応する加熱コイルを、他の加熱コイルに対して前記冷却ファンに近い位置に配置する構成とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項６】
インバータを冷却する冷却ファンと、加熱庫を備え、他の加熱コイルに対して高い周波数の高周波電流が流れる加熱コイルを、他の加熱コイルに対して前記加熱庫から遠い位置に配置する構成とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項７】
インバータを冷却する冷却ファンと、加熱庫を備え、最大入力が他のインバータより大きいインバータに対応する加熱コイルを、他の加熱コイルに対して前記加熱庫から遠い位置に配置する構成とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項８】
インバータは、スイッチング素子と、前記スイッチング素子の駆動を制御する駆動制御手段を備え、前記駆動制御手段は、同一周波数制御を行うとともに、少なくとも１つの前記駆動制御手段は、対応する加熱コイルに駆動周波数のｎ倍（ｎは整数）周波数となる高周波電流を流す制御を行う請求項１〜７のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項９】
インバータ電圧検知手段と、インバータ電圧制御手段を備え、前記インバータ電圧制御手段は、前記インバータ電圧検知手段と入力検知手段の出力に応じてインバータ電圧を可変して所定の入力となるように制御する請求項１〜８のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項１０】
駆動制御手段は、入力検知手段の出力に応じて複数のスイッチング素子の駆動時間比を可変して所定の入力となるように制御する請求項８または９に記載の誘導加熱装置。
【請求項１１】
３組以上のインバータを備え、入力制御手段は、加熱コイルに流れる高周波電流周波数を、第１の周波数と、前記第１の周波数との周波数差が可聴周波数以上となる第２の周波数のいずれか１つの周波数となるよう制御する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項１２】
３組以上のインバータを備え、２組までの低抵抗非磁性金属製の被加熱体の同時加熱を行う請求項１〜１０のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のバーナーを備えた誘導加熱調理器等の誘導加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の誘導加熱装置として、例えば誘導加熱調理器に関して複数個のインバータ回路を同時に作動しても干渉音が発生しない技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１２の回路図と、図１３の動作波形図、図１４の特性曲線図は特許文献１に開示されている内容を示す回路図である。図１２において、電源電圧がＥである直流電源１を第１のスイッチング素子３、第２のスイッチング素子４を交互にオン、オフさせることにより、加熱コイル５、共振コンデンサ６に高周波電流を供給する。９ｆは発振器、９ｇは可変導通比設定部である。そして比較部９ｃの電圧ｅは可変導通比設定部９ｇに入力されている。またこれらの回路は複数個有し、複数バーナーを構成するものである。
【０００４】
一定の発振周波数で発振する発振器９ｆに接続された可変導通比設定部９ｇは入力設定部９ａに設定された入力設定値と入力検知部９ｂで検知された実際の入力とを比較部９ｃで比較し出力された誤差電圧ｅに応じて第１のスイッチング素子３と第２のスイッチング素子４の導通比を変化させる。この入力電力帰還ループにより第１のスイッチング素子３と第２のスイッチング素子４の導通比は実際の入力が入力設定値に等しくなるように制御される。
【０００５】
従来例における誘導加熱調理器は、これらの回路を複数個有しているが、発振器９ｆの発振周波数は同一に設定してあるので、両方のインバータ回路２を同時に作動しても発振周波数の差による干渉音は発生しない。
【特許文献１】特開平１−２６０７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術は、ある一定の発振周波数をもとに複数バーナーの入力電力制御を行うことにより、複数バーナーの発振周波数の差Δｆの干渉音が被加熱体である鍋から発生する問題を解決するもので、発振周波数の変更を想定していない。
【０００７】
アルミをはじめとする低抵抗非磁性金属製の被加熱体を誘導加熱する場合には、被加熱体の持つ電磁気的特性により、加熱コイル、共振コンデンサ、被加熱体が構成する共振回路の共振周波数の近傍周波数ではじめて、共振回路のインピーダンスが低くなり、誘導加熱可能な十分な高周波電流を加熱コイルに流すことが可能になるのだが、ある一定の発振周波数を決定すると、低抵抗非磁性金属製の被加熱体形状、材質等により、誘導加熱に適する共振回路のインピーダンスが低い周波数域が異なるため、被加熱体によっては十分な入力を得ることができないという課題があった。
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するもので、低抵抗非磁性金属製の被加熱体を加熱する加熱コイルに流れる高周波電流周波数を可変としながら、干渉音を発生させない誘導加熱装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の誘導加熱装置は、低抵抗非磁性金属製の被加熱体を誘導加熱する複数個の加熱コイルと、前記加熱コイルを含み前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータと、前記インバータの入力を検知する入力検知手段と、前記入力検知手段の出力に応じて前記加熱コイルに流れる高周波電流の周波数を可変して所定の入力となるように前記インバータの入力を制御する入力制御手段とを備え、前記入力制御手段は、前記複数個の加熱コイルのうち少なくとも２以上の加熱コイルが低抵抗非磁性金属製の被加熱体を加熱しているときに前記加熱コイルのうちの一つの加熱コイルに流れる高周波電流の周波数と、他の加熱コイルに流れる高周波電流の周波数の差が可聴周波数よりも高い周波数となるよう制御するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の誘導加熱装置は、入力制御手段が、前記複数個の加熱コイルのうち少なくとも２以上の加熱コイルが低抵抗非磁性金属製の被加熱体を加熱しているときに前記加熱コイルのうちの一つの加熱コイルに流れる高周波電流の周波数と、他の加熱コイルに流れる高周波電流の周波数の差が可聴周波数よりも高い周波数となるよう制御することで、加熱コイル間における周波数差Δｆによる干渉音は抑制され、さらに低抵抗非磁性金属製の被加熱体など、誘導加熱の際に加熱コイルに流れる高周波電流周波数の可変周波数制御が必要となる場合にも十分な入力が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明は、低抵抗非磁性金属製の被加熱体を誘導加熱する複数個の加熱コイルと、前記加熱コイルを含み前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータと、前記インバータの入力を検知する入力検知手段と、前記入力検知手段の出力に応じて前記加熱コイルに流れる高周波電流の周波数を可変して所定の入力となるように前記インバータの入力を制御する入力制御手段とを備え、前記入力制御手段は、前記複数個の加熱コイルのうち少なくとも２以上の加熱コイルが低抵抗非磁性金属製の被加熱体を加熱しているときに前記加熱コイルのうちの一つの加熱コイルに流れる高周波電流の周波数と、他の加熱コイルに流れる高周波電流の周波数の差が可聴周波数よりも高い周波数となるよう制御する誘導加熱装置とするものである。加熱コイルに流れる高周波電流の周波数は可変制御する一方で、それぞれの加熱コイルに流れる高周波電流の周波数差は可聴周波数以上となるよう制御するために、周波数差Δｆによる干渉音は抑制され、さらに低抵抗非磁性金属製の被加熱体など、誘導加熱の際に加熱コイルに流れる高周波電流周波数の可変周波数制御が必要となる場合にも十分な入力が得られる。
【００１２】
第２の発明は、特に、第１の発明において、入力制御手段は、他の加熱コイルよりも高い周波数の高周波電流が流れる加熱コイルに対応した第１のインバータの最大入力を、他のインバータの最大入力より高くする誘導加熱装置とするものである。低抵抗非磁性金属製の被加熱体を誘導加熱する際に、被加熱体に誘導される渦電流から発生する磁界と、加熱コイルから発生する磁界が反発し合って、被加熱体に浮力が発生する。また、浮力は入力電力に比例して増加する。被加熱体の重量が少ない場合や、バランスの悪い場合、入力が大きい場合には、被加熱体が傾く、ずれる、浮くといった現象が生じて、安定した誘導加熱ができない。加熱コイルに流れる高周波電流の周波数を高めて被加熱体の抵抗を高め、より少ない磁界による渦電流で誘導加熱できるようにすれば、反発磁界も減少するため、上記課題は生じない。本発明では、他の加熱コイルに対して高い周波数の高周波電流が流れる加熱コイル側は浮力が抑制されるため、対応したインバータ最大入力を高くしても安定した誘導加熱を行うことができ、十分高い入力を得られる。
【００１３】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、被加熱体材質判別手段を備え、前記被加熱体材質判別手段が被加熱体を他の被加熱体よりも抵抗が大きいと判別した場合に、入力制御手段は、前記第被加熱体に対応するの加熱コイルに流れる高周波電流の周波数を、他の加熱コイルに流れる高周波電流の周波数より低くする誘導加熱装置とするものである。抵抗が高い被加熱体を加熱するインバータでは、加熱コイルの高周波電流周波数が低くても、少ない渦電流で誘導加熱可能で浮力を抑制することができる。また他の被加熱体を加熱するインバータでは、加熱コイルに流れる高周波電流の周波数が高いために、被加熱体の高周波抵抗を高めて浮力を抑制することが可能となるため、誘導加熱装置全体の浮力を抑制することになる。
【００１４】
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、インバータを冷却する冷却ファンを備え、他の加熱コイルに対して高い周波数の高周波電流が流れる第１の加熱コイルを、他の加熱コイルに対して前記冷却ファンに近い位置に配置する構成とした誘導加熱装置とするものである。低抵抗非磁性金属製の被加熱体はその電磁気的特性のために、誘導加熱するには、高周波磁界の周波数を従来よりも高くして被加熱体の高周波抵抗を高くする、加えて、高周波磁界を強いものにすることが必要である。つまり、加熱コイルに流れる電流を高周波の大電流にする必要がある。しかしながら、一方で加熱コイルの高周波抵抗も高く、流れる電流も大きくなるため、加熱コイルの発熱が増大する。特に、他の加熱コイルに対して高い周波数の高周波電流が流れる加熱コイルでは、高周波抵抗が大きくなって発熱が大きい。本発明では、特に発熱が大きくなる高周波側の加熱コイルを冷却ファンの近くに配置することにより、加熱コイルの発熱を抑制するものである。
【００１５】
第５の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明において、インバータを冷却する冷却ファンを備え、最大入力が他のインバータより大きい第１のインバータに対応する第１の加熱コイルを、他の加熱コイルに対して前記冷却ファンに近い位置に配置する構成とした誘導加熱装置とするものであり、最大入力が大きく、大電流が流れて発熱の大きい加熱コイルの冷却を容易にすることが可能である。
【００１６】
第６の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明において、インバータを冷却する冷却ファンと、加熱庫を備え、他の加熱コイルに対して高い周波数の高周波電流が流れる第１の加熱コイルを、他の加熱コイルに対して前記加熱庫から遠い位置に配置する構成とした誘導加熱装置とするものである。加熱庫内部は、ヒーター等の加熱手段により、連続して高温状態が続く場合がある。断熱手段で熱の移動を完全には抑制できないため、加熱庫内部の熱は周辺空気、部品等に伝達される。本発明では、高い周波数の高周波電流が流れるため、高周波抵抗が大きく、発熱が大きくなる加熱コイルを、他の発熱源となる加熱庫から遠い位置にするため、冷却が容易になる。
【００１７】
第７の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明において、インバータを冷却する冷却ファンと、加熱庫を備え、最大入力が他のインバータより大きい第１のインバータに対応する第１の加熱コイルを、他の加熱コイルに対して前記加熱庫から遠い位置に配置する構成とした誘導加熱装置とするものであり、最大入力が大きく、大電流が流れるために発熱の大きい加熱コイルを、他の発熱源となる加熱庫から遠ざけ、冷却を容易にすることができる。
【００１８】
第８の発明は、特に、第１〜７のいずれか１つの発明において、複数のインバータは、スイッチング素子と、前記スイッチング素子の駆動を制御する駆動制御手段を備え、複数の前記駆動制御手段は、同一駆動周波数制御を行うとともに、少なくとも１つの前記駆動制御手段は、対応する加熱コイルに駆動周波数のｎ倍（ｎは整数）周波数となる高周波電流を流す制御を行う誘導加熱装置とするものである。インバータが加熱コイルに高周波電流を供給する際には、スイッチング素子のスイッチングによって、商用電源もしくはインバータ電源の周波数変換が必要である。スイッチング素子のスイッチング時には、スイッチング素子の電圧が上昇または下降するのに伴い、電流が下降または上昇するために、遷移状態が発生してスイッチング損失が生じる。スイッチング損失を抑制するためには、１回のスイッチング中に、加熱コイルなどが構成する共振回路の共振を持続させておき、スイッチング周波数よりも高い周波数の高周波電流を加熱コイルを供給するのが有効である。本発明では、複数のインバータに含まれるスイッチング素子を同一周波数で駆動することにより、基準発振の共通化等で駆動制御手段の簡素化ができ、さらに、加熱コイルへの、スイッチング周波数のｎ倍となる高周波電流供給と、スイッチング損失の抑制を可能にする。
【００１９】
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、インバータ電圧検知手段と、インバータ電圧制御手段を備え、前記インバータ電圧制御手段は、前記インバータ電圧検知手段と、入力検知手段の出力に応じてインバータ電圧を可変して所定の入力となるように制御する誘導加熱装置とするものである。被加熱体の形状、材質によって、誘導加熱に適した高周波電流周波数域が大きく異なるため、加熱コイルそれぞれの高周波電流の周波数差を可聴周波数以上となるよう制御するのが困難となる場合が生じる。本発明では、インバータ電圧を上げる制御を行うことにより、自由度が増え、被加熱体の状態がいかなる場合であっても、加熱コイルそれぞれの高周波電流の周波数差を可聴周波数以上に維持することが可能になる。
【００２０】
第１０の発明は、特に、第８または９のいずれか１つの発明において、駆動制御手段は、入力検知手段の出力に応じて複数のスイッチング素子の駆動時間比を可変して所定の入力となるように制御する誘導加熱装置とするものであり、加熱コイルに流れる高周波電流周波数の可変制御等に加え、スイッチング素子の駆動時間比可変制御により、きめ細やかな入力電力制御が可能となる。
【００２１】
第１１の発明は、特に、第１〜１０のいずれか１つの発明において、３組以上のインバータを備え、入力制御手段は、対応する加熱コイルに流れる高周波電流周波数を、第１の周波数と、前記第１の周波数との周波数差が可聴周波数以上となる第２の周波数のいずれか１つの周波数となるよう制御する誘導加熱装置とするものである。低抵抗非磁性金属製の被加熱体を誘導加熱するためには、加熱コイルの高周波電流の周波数を高くすることが必要である。しかしながら、３組以上のインバータを備える誘導加熱装置の場合、被加熱体の干渉音を抑制するために、それぞれの加熱コイルに流れる高周波電流との周波数差を可聴周波数以上にすると、非常に高い周波数設定、または非常に低い周波数設定となるインバータが生じ、過剰な損失が発生する。本発明では、加熱コイルに流れる高周波電流周波数を制限することにより、被加熱体の干渉音を抑制し、かつインバータの過剰な損失を抑制することができる。
【００２２】
第１２の発明は、特に、第１〜１０のいずれか１つの発明において、３組以上のインバータを備え、２組までの低抵抗非磁性金属製の被加熱体の同時加熱を行う誘導加熱装置とするものである。低抵抗非磁性金属製の被加熱体を誘導加熱するためには、加熱コイルに高周波の大電流を供給する必要がある。そのため、加熱コイルやインバータの損失が大きく、誘導加熱装置の冷却性能を上回り、装置の動作が不安定になる場合がある。本発明では、低抵抗非磁性金属製の被加熱体を誘導加熱するインバータを限定することにより、加熱コイルやインバータの冷却を可能にする。
【００２３】
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、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態の誘導加熱装置の概略構成を示す図である。
【００２５】
加熱コイル１０ａ、１０ｂは、被加熱体である鍋１１ａ、１１ｂに対向するよう配置されており、特に鍋１１ａ、１１ｂがアルミをはじめとする低抵抗非磁性金属製であっても連続した誘導加熱が可能になるよう、極細線を数千本撚り合わせて高周波抵抗を下げ、損失を低減した構成となっている。
【００２６】
インバータ１２ａ、１２ｂは、加熱コイル１０ａ、１０ｂをそれぞれ含んでおり、加熱コイル１０ａ、１０ｂに鍋１１ａ、１１ｂの材質によって誘導加熱に適する所定の高周波電流を供給する。
【００２７】
入力検知手段１３ａ、１３ｂは、インバータ１２ａ、１２ｂの入力電流を検知する。また、インバータ電圧検知手段１４ａ、１４ｂは、インバータ１２ａ、１２ｂ電圧を検知する。
【００２８】
インバータ１２ａ、１２ｂは、それぞれ複数のスイッチング素子１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂと、スイッチング素子１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂの駆動を制御する駆動制御手段１７ａ、１７ｂを備えている。
【００２９】
入力制御手段１８ａ、１８ｂは、駆動制御手段１７ａ、１７ｂ及びインバータ電圧制御手段１９ａ、１９ｂをそれぞれ内包しており、入力検知手段１３ａ、１３ｂの出力に応じた、加熱コイル１０ａ、１０ｂに流れる高周波電流の周波数の可変制御（具体的にはスイッチング素子１５ａ、１６ｂ及び１５ｂ、１６ｂの駆動周波数可変制御）、またはインバータ電圧検知手段１４ａ、１４ｂと入力検知手段１３ａ、１３ｂそれぞれの出力に応じた、インバータ電圧制御手段１９ａ、１９ｂによるインバータ電圧の可変制御、または入力検知手段１３ａ、１３ｂの出力に応じた、スイッチング素子１５ａ、１６ａ及び１５ｂ、１６ｂの駆動時間比可変制御、もしくはこれら制御を組み合わせて、所定の入力となるようにインバータ１２ａ、１２ｂを制御すると同時に、加熱コイル１０ａに流れる高周波電流周波数と、加熱コイル１０ｂに流れる高周波電流周波数の差が可聴周波数以上となるよう制御する。
【００３０】
誘導加熱装置２０内部には、前記構成要素を含むバーナー２１ａ、２１ｂが隣接して配置されている。
【００３１】
また、インバータ１２ａ、１２ｂの駆動制御手段１７ａ、１７ｂは、それぞれ駆動制御手段と同一周波数制御を行うとともに、駆動周波数のｎ倍（ｎは整数）周波数となる高周波電流を、加熱コイル１０ａ、１０ｂに供給するべく、１駆動周期内に高周波電流数周期が流れるよう制御する。
【００３２】
入力設定手段２２は、使用者による操作に基づいて、入力制御手段１８ａ、１８ｂに信号を出力する。被加熱体材質判別手段の役割を兼ねる入力制御手段１８ａ、１８ｂは、入力設定手段２２によるインバータ１２ａへの入力設定要求が最大入力であった場合、インバータ１２ａの最大入力を許可し、入力制御手段１８ｂは入力可能な最大入力の設定を下げる。
【００３３】
図２は本発明の第１の実施の形態の誘導加熱装置の概略内部構造を示す図である。インバータ１２ａ、１２ｂを冷却する冷却ファン２３は、インバータ１２ａ、１２ｂ近傍でかつ、加熱コイル１０ｂに比べて高周波の電流が流れ、最大入力の大きい加熱コイル１０ａとの距離が小さくなるように配置され、加熱コイル１０ａの冷却が容易となっている。
【００３４】
また、冷却ファン２３は、インバータ１２ａ、１２ｂの入力設定に応じて風量の変更が可能となっている。インバータ１２ａ、１２ｂの入力設定が低い場合には、冷却ファン２３の風量を少なくして騒音を抑制する。
【００３５】
内部にシーズヒーター（図示せず）を内蔵した加熱庫２４は、加熱コイル１０ｂに比べて、加熱コイル１０ａとの距離が遠くなるよう配置される。加熱庫２４内部は、シーズヒーターにより、連続して高温状態が続く場合がある。断熱手段で熱の移動を完全には抑制できないため、加熱庫２４内部の熱は周辺空気、部品等に伝達される。本実施の形態では、加熱コイル１０ｂに比べて高周波の電流が流れ、最大入力の大きい加熱コイル１０ａと、加熱庫２４との距離を遠くなるよう配置しているため、冷却が容易になる。
【００３６】
以下、バーナー２１ａ内部の構成を詳細説明する。図３は本発明の第１の実施の形態の誘導加熱装置の回路構成を示す図である。電源２５は低周波交流電源である２００Ｖ商用電源であり、ブリッジダイオードである整流回路２６の入力端に接続される。整流回路２６の出力端間に平滑手段となる第１の平滑コンデンサ２７が接続される。
【００３７】
さらに、整流回路２６の出力端間には、チョークコイル２８と第３のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）２９の直列接続体が接続される。また第３のダイオード３０は、アノードが第３のスイッチング素子２９の高電位側端子（コレクタ）に接続するよう配置される。第３のダイオード３０のカソードと第３のスイッチング素子２９の低電位側端子（エミッタ）間には、第２の平滑コンデンサ３１が接続される。チョークコイル２８、第３のスイッチング素子２９、第３のダイオード３０、第２の平滑コンデンサ３１はインバータ電圧を可変する昇圧手段３２を構成する。
【００３８】
第２の平滑コンデンサ３１に並列に、複数のスイッチング素子である、第１のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）１５と第２のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）１６の直列接続体が接続される。第１のスイッチング素子１５ａと第２のスイッチング素子１６ａにはそれぞれ第１のダイオード（第１の逆導通素子）３３、第２のダイオード（第２の逆導通素子）３４が逆並列に（スイッチング素子の高電位側端子（コレクタ）とダイオードのカソードが接続されるように）接続される。また第２のスイッチング素子１６ａに並列に加熱コイル１０ａと第１の共振コンデンサ３５の直列接続体が接続される。第１の共振コンデンサ３５にはリレー３６と第２の共振コンデンサ３７の直列接続体が接続される。リレー３６遮断時には加熱コイル１０ａと第１の共振コンデンサ３５、リレー３６導通時には加熱コイル１０ａと、第１の共振コンデンサ３５と第２の共振コンデンサ３７の並列接続体が共振回路を形成する。加熱コイル１０ａは被加熱体である鍋１１ａと対向して配置されている。
【００３９】
インバータ１２ａの入力電流を検知する入力検知手段１３ａと、使用者による操作に基づいた入力設定手段２２と、インバータ１２ａ電圧となる第２の平滑コンデンサ３１電圧を検知するインバータ電圧検知手段１４ａと、基準電圧３８から出力された信号が比較手段３９によって比較され、さらにその比較結果に基づく信号が、比較手段３９から第１の駆動制御手段１７ａ及び第２の駆動制御手段１９ａに出力される。
【００４０】
第１の駆動制御手段１７ａは、第１のスイッチング素子１５ａ、第２のスイッチング素子１６ａに接続されており、また第２の駆動制御手段１９ａは、第３のスイッチング素子２９に接続されている。第１の駆動制御手段１７ａ、第２の駆動制御手段１９ａは、比較手段３９からの信号に基づき、所定の入力が得られるよう、駆動周波数、または第１のスイッチング素子１５ａと第２のスイッチング素子１６ａの駆動時間比、または第３のスイッチング素子２９の導通時間、もしくはこれらを同時に組み合わせて設定制御する。
【００４１】
制御回路１８ａは、これらの入力検知手段１３ａ、入力設定手段２２、比較手段３９、インバータ電圧検知手段１４ａ、基準電圧３８、第１の駆動制御手段１７ａ、第２の駆動制御手段１９ａを内包し、入力制御手段の役割をなす。
【００４２】
また第２の駆動制御手段１９ａは、第３のスイッチング素子２９導通時間を制御することにより、インバータ１２ａ電圧を制御するため、インバータ電圧制御手段の役割をなす。
【００４３】
さらに制御回路１８ａは、入力検知手段１３ａやその他の電圧もしくは電流検知手段（図示せず）からの信号を入力するとともに、鍋１１ａ材質を判別し、リレー３６の駆動コイル（図示せず）に駆動信号を出力して所定のインバータ１２ａ条件とするため、被加熱体材質判別手段の役割をなす。
【００４４】
以上のように構成された誘導加熱装置において、以下動作を説明する。電源２５は整流回路２６により全波整流され、整流回路２６の出力端に接続された第１の平滑コンデンサ２７に供給される。第１の平滑コンデンサ２７は非常に大きな容量に設定されているため（本実施の形態では約１５００μＦ）、第１の平滑コンデンサ２７電圧のエンベロープ（包絡線）が平滑されてインバータ１２ａに供給される。
【００４５】
起動時においては、制御回路１８ａはリレー３６をオフ状態にし、第１の駆動制御手段１７ａは一定の周波数（約５５ｋＨｚ）で第１のスイッチング素子１５ａと第２のスイッチング素子１６ａを交互に駆動する。第２の駆動制御手段１９ａは、第３のスイッチング素子２９を停止または駆動時間を短く設定して第２の平滑コンデンサ３１電圧を低く維持することにより、いかなる鍋１１ａ状態であっても第１のスイッチング素子１５ａ及び第２のスイッチング素子１６ａに大きな責務が加わることを防止する。
【００４６】
第１のスイッチング素子１５ａの駆動期間は共振電流の共振周期よりも短いモードで駆動し、駆動時間比を最小にして、最小の入力にしてから徐々に駆動時間比を増加し、その間に制御回路１８ａは、入力検知手段１３ａやその他の電圧もしくは電流検知部（図示せず）からの検知出力から、鍋１１ａの材質を検知する。
【００４７】
鉄系以外の鍋１１ａであると検知した場合には、所定の駆動時間比に到達すると、第１のスイッチング素子１５ａの駆動期間より共振電流の周期の短いモードに移行する。このとき、入力は低入力状態になるように駆動期間が設定される。
【００４８】
鍋１１ａが鉄系以外の材質と判定された場合の動作について説明する。図４は上記回路において、アルミ鍋をはじめとする低抵抗かつ低透磁率の鍋を誘導加熱する際の各部波形を示す図であり、入力が２ｋＷの時のものである。同図（ａ）は第１のスイッチング素子１５ａ及び第１のダイオード３３に流れる電流波形Ｉｃ１を、同図（ｂ）は第２のスイッチング素子１６ａ及び第２のダイオード３４に流れる電流波形Ｉｃ２を、同図（ｃ）は第２のスイッチング素子１６ａのコレクタ−エミッタ間に生じる電圧Ｖｃｅ２を、同図（ｄ）は第１のスイッチング素子１５ａのゲートに加わる駆動電圧Ｖｇｅ１を、同図（ｅ）は第２のスイッチング素子１６ａのゲートに加わる駆動電圧Ｖｇｅ２を、同図（ｆ）は加熱コイル１０ａに流れる電流ＩＬをそれぞれ示している。
【００４９】
第１の駆動制御手段１７ａは時点ｔ０から時点ｔ１まで（ｅ）に示すように第２のスイッチング素子１６ａのゲートに駆動期間がＴ１（約１６μ秒）であるオン信号を出力する。この駆動期間Ｔ１の間では第２のスイッチング素子１６ａ及び第２のダイオード３４と、加熱コイル１０ａと、第１の共振コンデンサ３５で形成される閉回路で共振し、鍋１１ａがアルミニウム製の鍋であるときの共振周期（１／ｆ）が駆動期間Ｔ１の約２／３倍（約１１μ秒、共振周波数は約９０ｋＨｚ）となるように加熱コイル１０ａの巻き数（４０Ｔ）と第１の共振コンデンサ３５の容量（０．０２μＦ）と、駆動期間Ｔ２が設定されている。
【００５０】
次に、第２のスイッチング素子１６ａに流れる共振電流の第２番目のピークと共振電流が次に零となる間のタイミングである時点ｔ１、すなわち第２のスイッチング素子１６ａの順方向にコレクタ電流が流れている時点で第２のスイッチング素子１６ａの駆動が停止される。
【００５１】
そして、図４（ｄ）及び（ｅ）で示すように、第１の駆動制御手段１７ａは、時点ｔ１から両スイッチング素子が同時に導通するのを防止するために設けた休止期間後の時点ｔ２において、第１のスイッチング素子１５ａのゲートに駆動信号を出力する。この結果、同図（ａ）示すように第１の共振コンデンサ３５−加熱コイル１０ａ−第１のスイッチング素子１５ａまたは第１のダイオード３３−第２の平滑コンデンサ３１とからなる閉回路に経路を変えて共振電流が流れることになる。この駆動信号の駆動期間Ｔ２は、この場合にはＴ１とほぼ同じ期間に設定されているので、第２のスイッチング素子１６ａが導通していた場合と同様に、駆動期間Ｔ２の約２／３の周期の共振電流が流れる。
【００５２】
従って、加熱コイル１０ａに流れる電流ＩＬは、図３（ｆ）に示すような波形となり、第１及び第２のスイッチング素子の駆動周期（Ｔ１とＴ２と休止期間の和）は共振電流の周期の約３倍となり、第１及び第２のスイッチング素子駆動周波数が約３０ｋＨｚであれば、加熱コイル１０ａに流れる共振電流の周波数は約９０ｋＨｚとなる。つまり、共振電流及び高周波磁界の周波数に対して、第１のスイッチング素子１５ａ及び第２のスイッチング素子１６ａ駆動周波数が十分低いために、第１のスイッチング素子１５ａ及び第２のスイッチング素子１６ａのスイッチング損失を抑制することができるとともに、第１のスイッチング素子１５ａと第２のスイッチング素子１６ａの導通期間はほぼ同じであるため、責務がほぼ均等に配分される。
【００５３】
また、図５は、他のバーナー２１ｂでの動作波形を示すものである。図５は、入力が１．５ｋＷの時のものである。図４と異なる部分は、第１のスイッチング素子１５ｂと第２のスイッチング素子１６ｂの駆動時間比が２５：７５となっており、図４及び図５でのスイッチング素子の駆動周波数は同一の３０ｋＨｚであるが、図４の状態では加熱コイル１０ａに流れる高周波電流の周波数が３倍の９０ｋＨｚ、図５の状態では加熱コイル１０ｂに流れる電流周波数は２倍の６０ｋＨｚとなっている。
【００５４】
このため、加熱コイル１０ａと他の加熱コイル１０ｂが隣接しており、流れる高周波電流の周波数が異なっていても、その差が可聴周波数以上になっており、干渉音が発生することなく同時に誘導加熱できる。
【００５５】
図６は、加熱コイル１０ａと鍋１１ａの合成抵抗と、鍋１１ａに働く浮力の相関を示した図である。
【００５６】
アルミをはじめとする低抵抗非磁性金属製の鍋１１ａを誘導加熱する際には、鍋１１ａに誘導される渦電流から発生する磁界と、加熱コイル１０ａから発生する磁界が反発し合って、鍋１１ａに浮力が発生する。また、浮力は入力に比例して増加する。鍋１１ａの重量が少ない場合や、バランスの悪い場合、入力が大きい場合には、鍋１１ａが傾く、ずれる、浮くといった現象が生じて、安定した誘導加熱ができない。加熱コイル１０ａに流れる高周波電流の周波数を高めて鍋１１ａの抵抗を高め、より少ない磁界による渦電流で誘導加熱できるようにすれば、反発磁界も減少するため、上記課題は生じない。つまり、合成抵抗が大きいほど発生する浮力が小さくなる。
【００５７】
本実施の形態では、加熱コイルに流れる高周波電流を９０ｋＨｚに設定し、他の加熱コイルに流れる電流よりも高周波であるため、合成抵抗が大きく、浮力が小さい。従って、インバータ１２ａの入力設定が最大入力となる２ｋＷであっても、安定して誘導加熱を行うことが可能である。また他の加熱コイル１０ｂでは高周波電流が６０ｋＨｚであるが、対応するインバータ１２ｂの入力可能な最大入力が２ｋＷよりも低く設定している（本実施の形態では１．５ｋＷ）。浮力は入力に比例して増加するため、入力設定を低くすることにより浮力を抑制し、安定して誘導加熱を行うことができる。
【００５８】
また、図４では第１のスイッチング素子１５ａと第２のスイッチング素子１６ａの駆動時間比が５０：５０、図５では２５：７５としているが、駆動時間比を調整することによって入力制御することも可能である。図４における駆動時間比５０：５０、図５における駆動時間比２５：７５は、入力しうる最大入力を高くすることのできる駆動時間比であるため、駆動時間比をずらしていくことにより、入力を低下させる制御を行うことができる。
【００５９】
第１のスイッチング素子１５ｂと第２のスイッチング素子１６ｂ駆動周波数を３０ｋＨｚとし、駆動時間比を２５：７５とすると、第１のスイッチング素子１５ｂと第２のスイッチング素子１６ｂの損失差が生じ、通常駆動時間が長い方のスイッチング素子の損失が大きくなるが、所定の時間後、もしくはスイッチング素子の温度測定手段（図示せず）の出力などにより、第１のスイッチング素子１５ｂと第２のスイッチング素子１６ｂの駆動時間比を入れ替えて、７５：２５とすることにより、平均した責務をほぼ同じにすることが可能であるため、冷却設計が容易になる。
【００６０】
第３のスイッチング素子２９では、第１のスイッチング素子１５ａと第２のスイッチング素子１６ａの駆動周波数と同一駆動周波数でかつ所定の導通時間で導通する。チョークコイル２８はこの第３のスイッチング素子２９の導通期間において、第１の平滑コンデンサ２７の静電エネルギーを磁気エネルギーとして蓄える。第３のスイッチング素子２９が所定の導通時間後にオフするので、第３のスイッチング素子２９のコレクタと接続されたチョークコイル２８の端子の電位が立ち上がり、この電位が第２の平滑コンデンサ３１の電位を越えると、第３のダイオード３０を通して第２の平滑コンデンサ３１に充電して、チョークコイル２８に蓄えた磁気エネルギーを放出する。第２の平滑コンデンサ３１の電圧は整流回路２６の出力電圧Ｖｄｃのピーク値（２９３Ｖ）よりも高くなるように昇圧される（本実施の形態では３００〜７００Ｖ）。昇圧されるレベルは第３のスイッチング素子２９の導通時間に依存し、導通時間が長くなると第２の平滑コンデンサ３１に発生する電圧が高くなる。
【００６１】
第１のスイッチング素子１５ａと第２のスイッチング素子１６ａの駆動条件が同じであれば、インバータ１２ａ電圧である、第２の平滑コンデンサ３１電圧が高いほど入力は高くなる。従って、第３のスイッチング素子２９の導通時間制御することで、入力制御することが可能である。
【００６２】
本実施の形態のように、駆動制御手段１７ａと他の駆動制御手段１７ｂの駆動周波数を同一の３０ｋＨｚとし、それぞれの加熱コイルに流れる高周波電流を９０ｋＨｚ、６０ｋＨｚに制御した場合、鍋１１ａ、１１ｂの形状、材質によって、誘導加熱に適した高周波電流周波数域が大きく異なるため、十分な入力を得られないインバータが生じる可能性がある。しかしながら、昇圧手段３２によりインバータ電圧を上昇させることで、十分な入力を得ることができるため、鍋の状態がいかなる場合であっても、加熱コイルそれぞれの高周波電流の周波数差を可聴周波数以上に維持し、かつ所定の入力を確保することが可能になる。
【００６３】
図７は、電源２５の電圧波形を（ａ）に、第１の平滑コンデンサ２７に加わる電圧ＶＣ２を（ｂ）に、第２の平滑コンデンサ３１に加わる電圧ＶＣｃを（ｃ）に、加熱コイル１０ａに流れる電流ＩＬを（ｄ）に示している。整流回路２６の出力電圧は、本来、図７（ａ）に示す電源２５を全波整流した脈流波形になるが、図７（ｂ）に示すように第１の平滑コンデンサ２７によって平滑されるため、インバータ１２ａ電圧となる第２の平滑コンデンサ３１電圧も平滑され、結果として、加熱コイル１０ａに流れる電流の包絡線が図７（ｄ）のように平滑化される。
【００６４】
加熱コイル１０ａに流れる電流によって発生する高周波磁界に対して鍋１１ａに誘起される渦電流は、高周波磁界と反発する方向に流れるため、インバータ１２ａ電圧が周期的に変動した結果として高周波磁界強度が変動する場合、鍋１１ａが振動して鍋鳴り音が発生する。特にインバータ１２ａ電圧が平滑されていない場合は、電源２５周波数の２倍に同期した大きな鍋鳴り音が発生する。
【００６５】
しかしながら本実施の形態においては、第１の平滑コンデンサ２７によってインバータ１２ａに供給される電圧が平滑されているため、図７（ｄ）に示す加熱コイル１０ａ電流つまり高周波磁界の周期的変動を抑制、軽減し、高周波磁界と鍋１１ａ中の渦電流間に生じる反発力が脈流のインバータ１２ａ電圧に同期して変化しないため、アルミ鍋をはじめとする低抵抗非磁性金属製の鍋１１ａを誘導加熱するときに顕著である鍋鳴り音を抑制またはなくすことになる。
【００６６】
一方、起動時の鍋１１ａ材質判定で、制御回路１８ａが鍋１１ａの材質を鉄系のものであると判断すると、加熱を停止してからリレー３６を駆動させ、再度低入力で加熱を開始する。このとき、リレー３６が導通しているため、加熱コイル１０ａと、第１の共振コンデンサ３５と第２の共振コンデンサ３７の並列接続体が共振回路を形成する。第１の駆動制御手段１７ａは第１のスイッチング素子１５ａと第２のスイッチング素子１６ａを一定の周波数（本実施の形態では２３ｋＨｚ）で再度最小駆動時間比で最小入力からスタートして所定の入力まで徐々に増加させる。
【００６７】
アルミ鍋をはじめとする低抵抗非磁性金属製の鍋１１ａ加熱時と異なり、鉄系の材質の鍋１１ａ加熱時には、加熱コイル１０ａと、第１の共振コンデンサ３５と第２の共振コンデンサ３７からなる共振回路の共振周波数は、第１のスイッチング素子１５ａと第２のスイッチング素子１６ａの駆動周波数と比較して低くなるよう設定されるため、流れる共振電流は第１のスイッチング素子１５ａ及び第２のスイッチング素子１６ａの排他的導通により、強制的に第１のスイッチング素子１５ａ及び第２のスイッチング素子１６ａ駆動周波数に同期して共振する。
【００６８】
図８は第１のスイッチング素子１５ａと第２のスイッチング素子１６ａの駆動周波数を一定（２３ｋＨｚ）にしたときの第２のスイッチング素子１６ａのオン時間と入力電力の関係を示す図である。図８が示すように、周期の１／２付近、つまり第１のスイッチング素子１５ａと第２のスイッチング素子１６ａの駆動時間比が５０：５０で最大入力がえられ、その付近のピークから第２のスイッチング素子１６ａの駆動期間を短くしていけば入力を線形的に低下することができる。従って、図８に示すように駆動時間あるいは駆動時間比のリミッタの下限Ｔｏｎｍｉｎと上限Ｔｏｎｍａｘを設定すれば、入力制御を行うことができる。
【００６９】
しかしながら、図８に示すように例えば磁性ステンレス等、鍋１１ａの材質によっては、第１のスイッチング素子１５ａと第２のスイッチング素子１６ａの駆動時間比を５０：５０としても所定の入力（本実施の形態では２ｋＷ）が得られない場合がある。その場合、第２の駆動制御手段１９ａは、第３のスイッチング素子２９の制御を開始し、第１のスイッチング素子１５ａ及び第２のスイッチング素子１６ａ駆動周波数と同一の駆動周波数で、最小駆動時間比から徐々に駆動時間を長くしていく。第３のスイッチング素子２９の導通によりチョークコイル２８に蓄積されたエネルギーは、第３のスイッチング素子２９の遮断と同時に第３のダイオード３０を介して第２の平滑コンデンサ３１電圧つまりインバータ１２ａ電圧を昇圧させることになるため、第１のスイッチング素子１５ａ及び第２のスイッチング素子１６ａの駆動時間比が一定であっても入力が増加する。所定の入力が得られるインバータ１２ａ電圧になった時点で、第２の駆動制御手段１９ａは入力が安定するように第３のスイッチング素子２９駆動を制御する。
【００７０】
また、第１の平滑コンデンサ２７の容量がそれほど大きくなくても、第２の平滑コンデンサ３１容量を大きく設定することにより、インバータ１２ａ電圧を平滑した高圧の電圧とすることができ、この電源をもとに包絡線が平滑された高周波電流に変換して加熱コイル１０ａに供給するので鍋鳴り音を抑制することができる。
【００７１】
また、第３のスイッチング素子２９が導通した時、チョークコイル２８にエネルギーを与える第１の平滑コンデンサ２７を有することにより、チョークコイル２８にエネルギーを蓄積する際の高周波成分が電源２５に漏洩するのを抑制することができるものである。
【００７２】
また、第１の駆動制御手段１７ａは、最大入力設定時に、第１のスイッチング素子１５ａの駆動開始後、共振電流が第１のスイッチング素子１５ａに流れている期間内に第１のスイッチング素子１５ａを遮断する信号を出力してなる、または、第２のスイッチング素子１６ａの駆動開始後、共振電流が第２のスイッチング素子１６ａに流れている期間内に第２のスイッチング素子１６ａを遮断する信号を出力してなるので、最大入力時の第１のスイッチング素子１５ａまたは第２のスイッチング素子１６ａのターンオン損失の増大を抑制することができる。
【００７３】
また、起動時、第１のスイッチング素子１５ａと第２のスイッチング素子１６ａの駆動時間比を変え入力を増加させ、途中から駆動周波数を変え入力を増加させてなることにより、負荷の検知を行いやすくすることができる。すなわち、駆動時間比を変えることにより低抵抗非磁性金属のアルミニウム等の材質の鍋でも鉄系の鍋でも低入力状態で単調に入力を変化させることができ、制御回路１８ａは被加熱体材質判別が正確にかつ低入力状態でできる。また、所定の駆動時間比、駆動時間あるいは入力に到達後は、低抵抗非磁性金属の鍋の場合には特定の位相範囲でスイッチング素子を駆動及び遮断できるように駆動時間比を一定にして遮断位相を変え、駆動周波数を変えることによりスイッチング素子の損失の急激な増加を抑制して入力を可変することができるものである。
【００７４】
また、起動時、第１のスイッチング素子１５ａの駆動期間が共振電流の共振周期より短くなるようにして第１のスイッチング素子１５ａと第２のスイッチング素子１６ａの駆動時間比を変え入力を増加させ、所定の駆動時間あるいは所定の駆動時間比に到達すると、第１のスイッチング素子１５ａの駆動期間を共振電流の周期より長くかつ低入力になるように離散的に長く変更してから駆動期間を徐々に短くして入力を低入力値から所定入力値まで増加させてなることにより、所定の駆動時間あるいは所定の駆動時間比に到達までに鍋１１ａが低抵抗非磁性金属の鍋かどうかを精度良くかつ安定的に行い、鍋１１ａが低抵抗非磁性金属の鍋である場合には離散的に駆動期間を長くして、低入力状態に移行しそこから所定の値まで安定に増加させ到達させることができるものである。
【００７５】
また、加熱コイル１０ａの発生する磁界により、鉄系の鍋１１ａまたは非磁性ステンレスの鍋１１ａを加熱すると、共振電流は第１のスイッチング素子１５ａ及び第２のスイッチング素子１６ａの導通期間より長い共振周期をもち、鉄系の鍋１１ａまたは非磁性ステンレス製の鍋１１ａを最大入力で加熱する場合に第１のスイッチング素子１５ａ及び第２のスイッチング素子１６ａに順方向に電流が流れているタイミングで前記スイッチング素子を遮断可能とするように第２の共振コンデンサ３７を第１の共振コンデンサ３５に並列に接続して、低抵抗非磁性金属の鍋１１ａを加熱する場合よりも大きい容量に切り替える。
【００７６】
そのため、第１の共振コンデンサ３５と第２の共振コンデンサ３７は加熱コイル１０ａと直列に接続されると共に容量を切り替え可能とし、鉄系の鍋１１ａまたは非磁性ステンレス製の鍋１１ａを加熱する場合に第１の共振コンデンサ３５を、低抵抗非磁性金属の鍋１１ａを加熱する場合よりも大きい容量に切り替えてなることにより、共振周波数が長くなるとともに電流が増え、さらに昇圧手段３２によりインバータ１２ａ電圧を昇圧しているので、共振電流の振幅が大きくなる。
【００７７】
従って、スイッチング素子に順方向に電流が流れているタイミングでスイッチング素子を遮断可能な範囲で最大入力を設定してスイッチング素子のターンオン時のスイッチング損失の増大を抑制しようとする場合に、最大入力を従来の構成のものより大きくすることができる。
【００７８】
また、アルミニウム系の鍋１１ａと、鉄系の鍋１１ａを同一のインバータ１２ａで加熱しようとするときに、従来は加熱コイル１０ａの巻き数と第１の共振コンデンサ３５及び第２の共振コンデンサ３７を同時に切り替えて共振周波数と鍋１１ａに放射する磁界の強さ（アンペアターン）を切り替えていたが、昇圧手段３２の昇圧作用により前記のコイル巻き数切り替えの作用を置き換えることができ、同一の加熱コイル１０ａで第１の共振コンデンサ３５及び第２の共振コンデンサ３７の切り替えをすることで、広い範囲の材質の鍋１１ａを加熱できるという効果がある。
【００７９】
また、第２の共振コンデンサ３７を第１の共振コンデンサ３５に接続せずに起動し、すなわち、容量の小なる第１の共振コンデンサ３５で起動し、徐々に入力を増加させ、その途中で鍋１１ａが鉄系か、低抵抗非磁性金属のものかを判定し、鉄系の鍋１１ａであると判定した場合には駆動停止後、リレー３６を駆動して第２の共振コンデンサ３７を並列に接続して、すなわち、第１の共振コンデンサ３５及び第２の共振コンデンサ３７の合成容量が大となるよう切り変え、駆動周波数を低周波数で再駆動する。
【００８０】
そのため、共振周波数が長くなるとともに電流が増え、さらに昇圧手段３２によりインバータ１２ａ電圧を昇圧しているので、共振電流値が増えることから、第１のスイッチング素子１５ａ及び第２のスイッチング素子１６ａに順方向に電流が流れているタイミングでスイッチング素子を遮断可能な範囲で最大入力を設定して第１のスイッチング素子１５ａ及び第２のスイッチング素子１６ａのターンオン時のスイッチング損失の増大を抑制しようとする場合に、最大入力を従来の構成のものより大きくすることができる。
【００８１】
また、低抵抗非磁性の鍋１１ａであると判定した場合には継続して所定の駆動時間比または所定の入力まで入力を増加した後駆動時間比を固定して導通時間を変更して入力を所定の入力に到達させてなるので、いずれの鍋１１ａにおいても低入力で起動して鍋１１ａの判定をして、安定的に所定の入力値あるいはリミット値へと到達させるいわゆるソフトスタート動作が可能となる。
【００８２】
なお、図３において、第１の平滑コンデンサ２７と第２の平滑コンデンサ３１の容量の比率は場合に応じて適宜決定すればよい。第１の平滑コンデンサ２７の容量を大きく設定する場合には、第１の平滑コンデンサ２７入力側の電源線にチョークコイルを挿入すれば、電源２５投入時の突入電流を抑制し、力率を改善することが可能である。逆に第１の平滑コンデンサ２７に対して第２の平滑コンデンサ３１を大きく設定する場合には、力率の低下を抑制できるが、後者は耐圧の大きなものを必要とするので高価となる場合がある。
【００８３】
また、図３において、第２の平滑コンデンサ３１は、低電位側を整流回路２６の正極に接続しても同様の効果が得られる。
【００８４】
また、第１の共振コンデンサ３５及び第２の共振コンデンサ３７の低電位側端子は第１のスイッチング素子１５ａの高電位側端子（コレクタ）に接続してもよく、容量を分割して第１のスイッチング素子１５ａの高電位側と、第２のスイッチング素子１６ａの低電位側端子（エミッタ）に同時に接続しても同様の動作を行う。そして、第１のスイッチング素子１５ａまたは第２のスイッチング素子１６ａに並列に接続する共振回路は本実施の形態のものには限らず適宜本実施の形態の技術を応用できるものである。
【００８５】
なお、本実施例では、入力制御手段１８ａと１８ｂが、インバータ１２ａ、１２ｂにそれぞれ設けられる構成としたが、入力制御手段１８ａと１８ｂをマイクロコンピュータなどで一つの制御手段で構成しインバータ１２ａ、１２ｂの動作を制御しても良い。
【００８６】
また、上記実施の形態では誘導加熱調理器について説明したがアルミニウムなどの低抵抗非磁性金属を加熱するアイロンや湯沸かし器など他の種の誘導加熱装置にも応用できるものである。
【００８７】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態と基本的に同構成となっているため、動作の異なる部分を中心に説明する。
【００８８】
入力制御手段１８ａは、入力検知手段１３ａやその他の電圧もしくは電流検知手段（図示せず）からの信号を入力するとともに、鍋１１ａ材質を判別する。
【００８９】
起動時において、入力制御手段である制御回路１８ａはリレー３６を遮断状態にし、無負荷時における共振周波数（約６５ｋＨｚ）と、アルミ鍋加熱時の共振周波数（約９０ｋＨｚ）／２のほぼ中間の周波数（５５ｋＨｚ）を第１の周波数として第１のスイッチング素子１５ａと第２のスイッチング素子１６ａを交互に駆動する。
【００９０】
起動直後の短絡電流による第１及び第２のスイッチング素子１５ａ、１６ａ破壊を防止するために、起動時には、第１のスイッチング素子１５ａ駆動時間を最小となるよう駆動し（本実施の形態では、約２μ秒）、徐々に所定の駆動時間比（本実施の形態では第１のスイッチング素子１５ａと第２のスイッチング素子１６ａの駆動時間比が約２５：７５）になるよう制御する。所定の駆動時間比に達した後は、駆動時間比を固定したまま、第２の周波数（本実施の形態では約４５ｋＨｚ）まで駆動周波数を挿引する。第１の周波数では、如何なる鍋であっても共振周波数から外れており、十分な共振が不可能であるために、インバータ１２ａ入力が過大になることはない。
【００９１】
材質判別動作中の各種鍋１１ａでの動作線を図９に示す。図において、横軸は入力検知手段１３ａの検知出力、縦軸は加熱コイル１０ａの電圧を検知する電圧検知手段（図示せず）の検知出力を示している。図から明らかなように、鍋１１ａの材質が低抵抗率であるアルミなどのものであると、加熱コイル１０ａ電圧の上昇が顕著となり、それ以外の金属製の鍋であると、電源２５からの入力電流の上昇が顕著となる。また無負荷状態では、加熱コイル１０ａ電圧も、電源２５からの入力電流も十分に上昇しない。制御回路１８ａ内部には、図９に示すようなしきい値を保持しており、このしきい値を越えた検知出力が得られたと判断すれば、上記に示すアルミをはじめとする低抵抗非磁性金属製鍋に対応した制御、鉄をはじめとする高抵抗金属製鍋に対応した制御を行い、無負荷状態と判断すれば加熱停止する。
【００９２】
また、低抵抗非磁性金属製であっても、他の鍋１１ｂよりも抵抗が大きいと判別される場合には、加熱コイル１０ａに流れる高周波電流の周波数が、他の加熱コイル１０ｂに流れる高周波電流周波数よりも低く、かつ周波数差が可聴周波数以上になるよう、駆動制御手段１７ａはスイッチング素子駆動を制御する。
【００９３】
鍋１１ａの抵抗が高い場合には、加熱コイル１０ａの高周波電流周波数が低くても、少ない渦電流で誘導加熱可能であるため、発生する浮力が少なく、安定した誘導加熱を行うことができる。また他の鍋１１ｂでは、加熱コイル１０ｂに流れる高周波電流の周波数が高く設定できるため、鍋１１ｂの高周波抵抗を高めて浮力を抑制することが可能となる。従って、誘導加熱装置全体の浮力を抑制することになる。
【００９４】
（実施の形態３）
図１０は本発明の第３の実施の形態の誘導加熱装置の概略構成を示す図である。第１の実施の形態と基本的に同構成となっている。
【００９５】
本実施の形態では、３組のバーナー２１ａ、２１ｂ、２１ｃに含まれるインバータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを備えており、いずれも低抵抗非磁性金属製の鍋１１ａ、１１ｂ、１１ｃを誘導加熱することが可能である。
【００９６】
インバータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、低抵抗非磁性金属製の被加熱体を誘導加熱するのに十分な高周波の電流を加熱コイル１０ａ、１０ｂ、１０ｃに供給しているが、加熱コイル１０ｂ、１０ｃに流れる高周波電流周波数を６０ｋＨｚ、加熱コイル１０ａに流れる高周波電流周波数を９０ｋＨｚに設定している。そのため、加熱コイルそれぞれに流れる高周波電流の周波数差は０もしくは可聴周波数以上になっており、加熱コイルに流れる高周波電流の周波数差に起因する干渉音が聞こえない。
【００９７】
また、仮に、加熱コイルに流れる電流周波数を周波数差が可聴周波数以上となる３０ｋＨｚとした場合、鍋を含む加熱コイルの合成抵抗が低くなる。十分な入力を得るためには、加熱コイルに大電流を供給する必要が生じるが、加熱コイル損失が増加する上、発生する強い磁界に反発する浮力も大きくなり、安定した誘導加熱を継続することができない。
【００９８】
また、仮に、加熱コイルに流れる電流周波数を周波数差が可聴周波数以上となる１２０ｋＨｚとした場合には、加熱コイルの高周波抵抗が大きくなりすぎ、加熱コイル損失が急激に増加する。従って、安定した誘導加熱を継続することができない。
【００９９】
本実施の形態では、加熱コイル１０ａ、１０ｂ、１０ｃに流れる電流周波数を６０ｋＨｚと９０ｋＨｚの２つの周波数に限定しているために、干渉音の抑制と、浮力及び加熱コイル１０ａ、１０ｂ、１０ｃ損失の抑制を両立することができる。
【０１００】
なお、本実施の形態では、加熱コイル１０ａ、１０ｂ、１０ｃに流れる電流周波数を６０ｋＨｚ、９０ｋＨｚとしたが、例えば、５０ｋＨｚと７５ｋＨｚの組み合わせなど、２つの周波数差が可聴周波数以上であればよい。
【０１０１】
（実施の形態４）
図１１は本発明の第４の実施の形態の誘導加熱装置の概略構成を示す図である。構成上、第３の実施の形態と異なる部分は、報知手段４０を備えているところである。
【０１０２】
インバータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、低抵抗非磁性金属製の被加熱体を誘導加熱する際に、十分な高周波の電流を加熱コイル１０ａ、１０ｂ、１０ｃに供給するが、加熱コイル１０ａ、１０ｂ、１０ｃに流れる高周波電流周波数を６０ｋＨｚ、９０ｋＨｚのいずれかに設定できる。そのため、加熱コイルそれぞれに流れる高周波電流の周波数差は０もしくは可聴周波数以上になっており、加熱コイルに流れる高周波電流の周波数差に起因する干渉音が聞こえない。
【０１０３】
また、加熱コイル１０ａ、１０ｂ上に対向して置かれた低抵抗非磁性金属製の鍋１１ａ、１１ｂを誘導加熱中に、使用者が、入力設定手段２２を通じて加熱コイル１０ｃ上に対向して置かれた低抵抗非磁性金属製の鍋１１ｃを誘導加熱しようとした場合、制御回路１８ｃは誘導加熱を停止して、報知手段４０を通じて使用者に報知する。一方で、鍋１１ｃが鉄系のものであった場合、制御回路１８ｃは所定の制御により誘導加熱を行う。
【０１０４】
低抵抗非磁性金属製の鍋１１ａ、１１ｂを誘導加熱する加熱コイル１０ａ、１０ｂには、周波数が高い大電流が流れるため、鉄系の鍋を誘導加熱する際よりも加熱コイル損失が大きくなる。低抵抗非磁性金属製の鍋を誘導加熱するバーナーが多い場合、誘導加熱装置の冷却性能を越えて、安定した誘導加熱を継続できない場合があるが、本実施の形態では、低抵抗非磁性金属製の鍋を誘導加熱できるバーナーを２組に限定することにより、加熱コイルに流れる電流周波数差に起因する干渉音を抑制し、かつ各部品の冷却を容易にすることができる。
【０１０５】
なお、本実施の形態では、低抵抗非磁性金属製の鍋を鍋１１ａ、１１ｂとしたが、例えば鍋１１ｂ、１１ｃの組み合わせなど、使用者が選択した２組のバーナーで誘導加熱し、他のバーナーは低抵抗非磁性金属以外の鍋を誘導加熱できればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
以上のように、本発明によれば、干渉音を発生させず、回路の簡素化を実現するとともに、スイッチング素子のスイッチング損失を抑制することができる誘導加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の実施例１における誘導加熱装置の概略構成を示す図
【図２】本発明の実施例１における誘導加熱装置の概略内部構造を示す図
【図３】本発明の実施例１における誘導加熱装置の回路構成を示す図
【図４】本発明の実施例１における誘導加熱装置の各部の動作波形図
【図５】本発明の第１の実施例における誘導加熱装置の各部の別の動作波形図
【図６】本発明の第１の実施例における被加熱体を含む加熱コイルの合成抵抗と浮力の相関を示す図
【図７】本発明の第１の実施例における誘導加熱装置の全体動作を示す波形図
【図８】本発明の第１の実施例における誘導加熱装置の低抵抗非磁性金属以外の被加熱体を誘導加熱する際の入力特性を示す図
【図９】本発明の第２の実施の形態における被加熱体の材質と入力検知手段などによる検知出力との関係を示す特性図
【図１０】本発明の第３の実施の形態における誘導加熱装置の概略構成を示す図
【図１１】本発明の第４の実施の形態における誘導加熱装置の概略構成を示す図
【図１２】従来の誘導加熱装置の回路構成の例を示す図
【図１３】従来の誘導加熱装置の動作波形図
【図１４】従来の誘導加熱装置の特性曲線図
【符号の説明】
【０１０８】
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  加熱コイル
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  被加熱体（鍋）
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ  インバータ
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  入力検知手段
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ  インバータ電圧検知手段
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ  第１のスイッチング素子
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ  第２のスイッチング素子
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ  第１の駆動制御手段
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ  入力制御手段（被加熱体材質判別手段かつ制御回路）
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ  インバータ電圧制御手段（第２の駆動制御手段）
２３  冷却ファン
２４  加熱庫
【図１】
2005149737.tif 000003
【図２】
2005149737.tif 000004
【図３】
2005149737.tif 000005
【図４】
2005149737.tif 000006
【図５】
2005149737.tif 000007
【図６】
2005149737.tif 000008
【図７】
2005149737.tif 000009
【図８】
2005149737.tif 000010
【図９】
2005149737.tif 000011
【図１０】
2005149737.tif 000012
【図１１】
2005149737.tif 000013
【図１２】
2005149737.tif 000014
【図１３】
2005149737.tif 000015
【図１４】
2005149737.tif 000016