(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスイッチング素子の並列接続回路を有し加熱コイルの一端に前記並列接続回路の高電位側端子が接続されたインバータ回路と、前記スイッチング素子をそれぞれ駆動する複数の駆動回路と、前記複数の駆動回路をそれぞれ制御する複数の発振回路と、前記複数のスイッチング素子の駆動を切り替える切り替え手段とを備え、前記切り替え手段は、商用電源のゼロボルトを検知するゼロボルト検知回路を備え、前記商用電源のゼロボルトに同期して前記複数のスイッチング素子のうちから一つのみを順に選択して駆動しかつ前記複数のスイッチング素子について所定の駆動時間比率となるように前記発振回路を切り替える誘導加熱調理器。
【請求項２】
複数のスイッチング素子の並列接続回路を有し加熱コイルの一端に前記並列接続回路の高電位側端子が接続されたインバータ回路と、前記スイッチング素子をそれぞれ駆動する複数の駆動回路と、前記複数の駆動回路を制御する共通の発振回路と、前記複数のスイッチング素子の駆動を切り替える切り替え手段とを備え、前記切り替え手段は、商用電源のゼロボルトを検知するゼロボルト検知回路を備え、前記商用電源のゼロボルトに同期して前記複数のスイッチング素子のうちから一つのみを順に選択して駆動しかつ前記複数のスイッチング素子について所定の駆動時間比率となるように前記駆動回路を切り替える誘導加熱調理器。
【請求項３】
冷却手段を備え、前記冷却手段に対して風上に配置されたスイッチング素子の駆動時間比率を他の前記スイッチング素子の前記駆動時間比率より大きくする請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
【請求項４】
複数のスイッチング素子近傍の温度を検知する温度検知手段を備え、前記温度検知手段により検知した温度が高い方のスイッチング素子の駆動時間比率を他の前記スイッチング素子の前記駆動時間比率より小さく変更する請求項３に記載の誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般家庭で使用される誘導加熱調理器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年一般家庭で使用される誘導加熱調理器は、その出力火力が高火力となっている。しかし、高出力になるほど、誘導加熱調理器のインバータ回路を構成するスイッチング素子の損失が大きくなる。そのため、スイッチング素子を並列に接続し、一つのスイッチング素子に流れる電流を低減し、その結果スイッチング素子一つ当たりの損失を低減することがなされている。
【０００３】
以下、図９を用いて説明する。１は商用電源、２は商用電源を整流するダイオードブリッジ、３は平滑コンデンサ、４は鍋等を加熱する加熱コイル、５はインバータ回路で共振コンデンサ６、並列に接続されたスイッチング素子７ａ、７ｂからなる。８ａ、８ｂはスイッチング素子７ａ，７ｂをそれぞれ駆動する駆動回路、９ａは駆動回路８ａ、８ｂを制御する発振回路である。図のように同じ発振回路９ａの出力信号が駆動回路８ａ、８ｂに入力され同じタイミングでスイッチング素子７ａ、７ｂがオンオフする事で、個々のスイッチング素子に流れる電流はほぼ半分となり、それにより損失はスイッチング素子が１つのときのおよそ半分になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の誘導加熱調理器では、並列に接続されたスイッチング素子の特性が大きく異なる場合、特にスイッチング素子がオンしたときの電圧（サチュレーション電圧）が大きく異なると、サチュレーション電圧の低いスイッチング素子の方に電流が多く流れてしまい、一方のスイッチング素子の損失が大きくなりすぎてしまい、冷却が難しくなる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱調理器は、複数のスイッチング素子の並列接続回路を有し加熱コイルの一端に前記並列接続回路の高電位側端子が接続されたインバータ回路と、前記スイッチング素子をそれぞれ駆動する複数の駆動回路と、前記複数の駆動回路をそれぞれ制御する複数の発振回路と、前記複数のスイッチング素子の駆動を切り替える切り替え手段とを備え、前記切り替え手段は、商用電源のゼロボルトを検知するゼロボルト検知回路を備え、前記商用電源のゼロボルトに同期して前記複数のスイッチング素子のうちから一つのみを順に選択して駆動しかつ前記複数のスイッチング素子について所定の駆動時間比率となるように選択し前記発振回路を切り替えることで、サチュレーション電圧が大きく異なりアンバランスが生じるようなときでも、一方の損失が極端に大きくなることを抑制することができる。
【０００６】
また、各々のスイッチング素子のうちから一つのみを順に選択し切り替えて駆動するための切り替えを商用電源の零点付近で行うことで、切り替え時の損失を低減することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、複数のスイッチング素子の並列接続回路を有し加熱コイルの一端に前記並列接続回路の高電位側端子が接続されたインバータ回路と、前記スイッチング素子をそれぞれ駆動する複数の駆動回路と、前記複数の駆動回路を制御する複数の発振回路と、前記複数のスイッチング素子の駆動を切り替える切り替え手段とを備え、前記切り替え手段は、商用電源のゼロボルトを検知するゼロボルト検知回路を備え、前記商用電源のゼロボルトに同期して前記複数のスイッチング素子のうちから一つのみを順に選択して駆動しかつ前記複数のスイッチング素子について所定の駆動時間比率となるように前記発振回路を切り替えるものであり、各スイッチング素子の特性が大きく異なりアンバランスが生じる時などでも、一方のスイッチング素子の損失が極端に大きくなることを抑制することができる。
【０００８】
また、複数のスイッチング素子は、発振回路自身を切り替えるので、切り替え時のタイミングのズレ等を防ぐことができる。
【０００９】
また、各々のスイッチング素子のうちから一つのみを順に選択し切り替えて駆動するための切り替えを商用電源の零点付近で行うことで、切り替え時の損失を低減することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、複数のスイッチング素子の並列接続回路を有し加熱コイルの一端に前記並列接続回路の高電位側端子が接続されたインバータ回路と、前記スイッチング素子をそれぞれ駆動する複数の駆動回路と、前記複数の駆動回路を制御する共通の発振回路と、前記複数のスイッチング素子の駆動を切り替える切り替え手段とを備え、前記切り替え手段は、商用電源のゼロボルトを検知するゼロボルト検知回路を備え、前記商用電源のゼロボルトに同期して前記複数のスイッチング素子のうちから一つのみを順に選択して駆動しかつ前記複数のスイッチング素子について所定の駆動時間比率となるように前記駆動回路を切り替えるものであり、各スイッチング素子の特性が大きく異なりアンバランスが生じる時などでも、一方のスイッチング素子の損失が極端に大きくなることを抑制することができ、また発振回路が一つしか構成できない場合でも、スイッチング素子の駆動を切り替えることが可能である。
【００１１】
また、各々のスイッチング素子のうちから一つのみを順に選択し切り替えて駆動するための切り替えを商用電源の零点付近で行うことで、切り替え時の損失を低減することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２の構成において、冷却手段を備え、切り替え手段は、発振回路を切り替えることで、複数のスイッチング素子のうちから一つのみを順に前記複数のスイッチング素子について所定の駆動時間比率となるように選択し切り替えて駆動して動作するとともに、前記冷却手段に対して風上に配置された前記スイッチング素子ほど、前記駆動時間比率を大きくするものであり、冷えにくい風下のスイッチング素子の損失を減らすことができる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項３の構成において、複数のスイッチング素子近傍の温度を検知する温度検知手段を備え、前記温度検知手段により検知した温度が高い方の前記スイッチング素子の駆動時間比率を小さく変更するものであり、各スイッチング素子の損失が異なるときなど、損失の大きいスイッチング素子の方の損失を低減することができる。
【００１４】
【実施例】
（実施例１）
以下本発明の実施例について、図を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、本発明の構成を示すブロック図である。１は商用電源、２は商用電源を整流するダイオードブリッジ、３は平滑コンデンサ、４は鍋等を加熱する加熱コイル、５はインバータ回路で共振コンデンサ６、並列に接続されたスイッチング素子７ａ、７ｂからなる。８ａ、８ｂはスイッチング素子７ａ、７ｂをそれぞれ駆動する駆動回路、１１はマイクロコンピュータで、駆動回路８ａ、８ｂをそれぞれ制御する発振回路９ａ、９ｂと発振回路９ａ、９ｂを切り替える発振回路切り替え手段１０からなる。また、１２は商用電源のゼロボルトを検知するゼロボルト検知手段である。
【００１６】
以下図２と３を使ってスイッチング素子の切り替え動作について説明する。図２は発振回路９ａ、９ｂを切り替えるための発振回路切り替え手段１０の出力であり、（２−ａ）、（２−ｂ）はそれぞれ発振回路９ａ、９ｂがオンしているところを表している。更にこれは対応するスイッチング素子がオンしていると考えてもなんら差し支えはない。（２−ｃ）はゼロボルト検知手段１２により商用電源１の零点が検知されたときのおよそ零点を示す波形である。
【００１７】
更に、図３の（３−ａ）、（３−ｂ）はそれぞれ発振回路９ａ、９ｂからの２０数ｋＨｚの発振波形が入力されたときに、駆動回路８ａ、８ｂがスイッチング素子７ａ、７ｂに出力する波形である。駆動回路の出力波形がそれぞれのスイッチング素子７ａ、７ｂに入力されることで、スイッチング素子が駆動すなわちオンオフする。（３−ｃ）は（２−ｃ）と同じゼロボルト検知手段１２により零点を示す波形である。このように発振回路を切り替え、実際に駆動しているスイッチング素子を切り替えることで、一つ当たりのスイッチング素子の駆動時間は半分となり、その結果スイッチング素子に流れる電流の実効値はほぼ半分で、個々の損失も一石の時の半分にすることが可能である。これにより２つのスイッチング素子の特性が大きく異なり損失にアンバランスが生じると言った事を考えなくても良い。
【００１８】
なお、本実施例のスイッチング素子はダイオード内蔵型のＩＧＢＴとしたが、ダイオードを内蔵していないタイプであっても何ら変わりはない。また、本実施例は一石共振型のインバータ回路としたが、二石共振型のインバータ回路であっても、並列接続されたスイッチング素子の駆動を本実施例のように行っても何ら違いはない。
【００１９】
（実施例２）
以下本発明の第２の実施例について、図を参照しながら説明する。
【００２０】
図４は、本発明の構成を示すブロック図である。本ブロック図において図１と同一の構成となるところは、同じ符号を割り当て説明は省略する。
【００２１】
図４において９は発振回路、１３は駆動回路８ａ、８ｂを切り替える駆動回路切り替え手段である。
【００２２】
以下図５と３を使ってスイッチング素子の切り替え動作について説明する。図５は駆動回路８ａ、８ｂを切り替えるための駆動回路切り替え手段１３の出力であり、（５−ａ）、（５−ｂ）はそれぞれ駆動回路８ａ、８ｂがオンしているところを表している。更にこれは対応するスイッチング素子がオンしていると考えてもなんら差し支えはない。（５−ｃ）はゼロボルト検知手段１２により商用電源１の零点が検知されたときのおよそ零点を示す波形である。
【００２３】
更に、図３の（３−ａ）、（３−ｂ）は発振回路９からの２０数ｋＨｚの発振波形が入力されたときに、駆動回路８ａ、８ｂがスイッチング素子７ａ、７ｂに出力する波形である。駆動回路の出力波形がそれぞれのスイッチング素子７ａ、７ｂに入力されることで、スイッチング素子が駆動すなわちオンオフする。（３−ｃ）は（５−ｃ）と同じゼロボルト検知手段１２により零点を示す波形である。
【００２４】
このように駆動回路を切り替え、実際に駆動しているスイッチング素子を切り替えることで、一つ当たりのスイッチング素子の駆動時間は半分となり、その結果スイッチング素子に流れる電流の実効値はほぼ半分で、個々の損失も一石の時の半分にすることが可能である。これにより２つのスイッチング素子の特性が大きく異なり損失にアンバランスが生じると言った事を考えなくても良い。更に発振回路を複数備えることなくスイッチング素子の切り替えを行うことができる。
【００２５】
更に、スイッチング素子等を冷却する冷却手段（図示せず）を備え、スイッチング素子７ａがスイッチング素子７ｂよりも風上に配置されている場合、図６のように駆動回路８ａ、８ｂの通電比率を２：１にすることで、全体の冷却性能を上げることができる。
【００２６】
なお、本実施例のスイッチング素子はダイオード内蔵型のＩＧＢＴとしたが、ダイオードを内蔵していないタイプであっても何ら変わりはない。また、本実施例は一石共振型のインバータ回路としたが、二石共振型のインバータ回路であっても、並列接続されたスイッチング素子の駆動を本実施例のように行っても何ら違いはない。また、通電比率は２：１としたが、最悪の組合せを考えて３：１や３：２などにしても何ら違いはない。
【００２７】
（実施例３）
以下本発明の第３の実施例について、図を参照しながら説明する。
【００２８】
図７は、本発明の構成を示すブロック図である。本ブロック図において図１および４と同一の構成となるところは、同じ符号を割り当て説明は省略する。
【００２９】
図７において１４ａ、１４ｂはスイッチング素子７ａ、７ｂの近傍に設置されスイッチング素子の発熱温度を検知する温度検知手段である。なお、図７は図４に温度検知手段１４ａ、１４ｂを設けた構成としたが、図１に対して同様の構成を備えたとしても、その効果に何ら違いはない。
【００３０】
以下その動作について説明する。温度検知手段１４ａ、１４ｂのどちらかの温度が所定温度以上になったと検知する（本実施例では温度検知手段１４ｂの検知温度が所定温度以上となったとする）と、図６の様に通電比率を２：１とし、実質温度の高い方のスイッチング素子７ｂの通電比率を下げることで、各スイッチング素子の損失による発熱のバランスをとることができる。なお、本実施例は一石共振型のインバータ回路としたが、二石共振型のインバータ回路であっても、並列接続されたスイッチング素子の駆動を本実施例のように行っても何ら違いはない。
【００３１】
（参考例１）
以下本発明の第１の参考例について、図を参照しながら説明する。
【００３２】
図８は、本発明の構成を示すブロック図である。本ブロック図において図１および４と同一の構成となるところは、同じ符号を割り当て説明は省略する。
【００３３】
図８において、１５ａ、１５ｂはそれぞれのスイッチング素子７ａ、７ｂを駆動する電圧を切り替える駆動電圧切り替え手段である。以下動作について説明する。
【００３４】
本参考例においてスイッチング素子７ａ、７ｂは同じタイミングで動作すなわちオンオフを繰り返す。しかし、スイッチング素子７ａと７ｂのオン時のサチュレーション電圧が大きくなると、電流は半分づつ流れず、サチュレーション電圧が低い方のスイッチング素子に多く流れてしまう。本参考例では各スイッチング素子のサチュレーション電圧がＶ７ａ＜＜Ｖ７ｂとすると、その結果多く電流がスイッチング素子７ａの方への結果的に損失による発熱が大きくなる。
【００３５】
よって温度検知手段１４ａ、１４ｂにより検知された温度が所定温度以上となったり、１４ａと１４ｂの温度差が所定値を越えた場合に、温度の高い方のスイッチング素子７ａの駆動電圧を下げ、スイッチング素子７ａのサチュレーション電圧を上げることで、アンバランスに流れていた電流のバランスをとることができ、一方のスイッチング素子の損失の許容値を超えることはない。
【００３６】
なお、本実施例及び参考例は一石共振型のインバータ回路としたが、二石共振型のインバータ回路であっても、並列接続されたスイッチング素子の駆動を本実施例及び参考例のように行っても何ら違いはない。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、複数接続されたスイッチング素子のうちの１つのみを順に選択し切り替えることで、スイッチング素子のオン時のサチュレーション電圧が大きく異なりアンバランスが生じるようなときでも、一方の損失が極端に大きくなることが抑制されるので、信頼性の高い誘導加熱調理器を提供することができる。
【００３８】
また、各々のスイッチング素子のうちから一つのみを順に選択し切り替えて駆動するための切り替えを商用電源の零点付近で行うことで、切り替え時の損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例である誘導加熱調理器の構成を示すブロック図
【図２】  同、発振回路切り替え手段のタイミングチャート
【図３】  同、駆動回路の出力タイミングチャート
【図４】  同、第２の実施例である誘導加熱調理器の構成を示すブロック図
【図５】  同、駆動回路切り替え手段のタイミングチャート
【図６】  同、駆動回路の通電比率を２：１にしたときのタイミングチャート
【図７】  同、第３の実施例である誘導加熱調理器の構成を示すブロック図
【図８】  同、第１の参考例である誘導加熱調理器の構成を示すブロック図
【図９】  従来例を示すブロック図
【符号の説明】
１          商用電源
４          加熱コイル
７ａ、７ｂ  スイッチング素子
８ａ、８ｂ  駆動回路
９ａ、９ｂ  発振回路
１０        発振回路切り替え手段
１２        ゼロボルト検知手段（ゼロボルト検知回路）
【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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