(57)【要約】  誘導加熱装置は、共振回路と、整流出力を昇圧してインバータに供給するとともに商用交流の力率を改善する力率改善回路と、負荷の材質を検知する負荷材質検知部とを備え、インバータはフルブリッジ回路を構成するスイッチング素子を有し、負荷材質検知結果に応じてスイッチング素子の駆動周波数を共振回路の共振周波数の実質的に等倍と実質的に１／ｎ倍（ｎは２以上の整数）とに切り替える構成を有する。
2007088931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷を磁気結合させる巻数が実質的に固定された加熱コイルと容量が実質的に固定された共振コンデンサを有する共振回路と、
フルブリッジ回路を構成するスイッチング素子を有し前記共振回路に電力を供給するインバータと、
前記スイッチング素子を駆動して前記加熱コイルの加熱出力を制御する加熱出力制御部と、
商用交流を整流する整流部と、
前記整流部からの整流出力を昇圧して出力電圧を前記インバータに供給するとともに商用交流の力率を改善する力率改善部と、
前記負荷の材質を検知する負荷材質検知部とを備え、
前記加熱出力制御部は、前記負荷材質検知部の負荷材質検知結果に応じて前記スイッチング素子の駆動周波数を前記共振回路の共振周波数の実質的に等倍と実質的に１／ｎ倍（ｎは２以上の整数）とに切り替えるとともに、
前記力率改善部は、前記出力電圧の大きさを変更可能とすることを特徴とした誘導加熱装置。
【請求項２】
前記負荷材質検知部の負荷材質検知結果により
磁性材質と検知した場合には、前記スイッチング素子の駆動周波数を前記共振回路の共振周波数の実質的に等倍とし、
高電導率かつ非磁性材質と検知した場合には、前記スイッチング素子の駆動周波数を前記共振回路の共振周波数の実質的に１／ｎ倍（ｎは２以上の整数）としかつ前記力率改善部の出力電圧を前記磁性材質と検知した場合よりも小さくした請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記負荷材質検知部の負荷材質検知結果により
アルミニウムと同等の高電導率で非磁性材質と検知した場合にはｎ＝３とし、
アルミニウムより低導電率で非磁性材質と検知した場合にはｎ＝２とした請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
アルミニウムより低導電率で非磁性材質と検知した場合にｎ＝２とすることに代え、アルミニウムより低導電率で所定の導電率以上の非磁性材質と検知しとした場合にはｎ＝２とし、
前記所定の導電率より小さい非磁性材質と検知した場合にはｎ＝１とした請求項３に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記加熱出力の設定値に応じて最大加熱出力が前記加熱出力の設定値に近づくように前記力率改善部の出力電圧を変化させる請求項１または請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項６】
ｎが２以上の場合に、最大加熱出力が加熱出力の設定値以上となるように前記加熱出力の設定値に応じて前記力率改善部の出力電圧を変化させる請求項１または請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項７】
前記負荷材質検知部の負荷材質検知結果に応じて負荷の導電率が大きくなると前記力率改善部の出力電圧を最大加熱出力が前記加熱出力の設定値に近づくように変化させる請求項１または請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項８】
ｎが２以上の場合に、最大加熱出力が前記加熱出力の設定値以上となるように前記負荷材質検知部の負荷材質検知結果に応じて前記力率改善部の出力電圧を変化させる請求項１または請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項９】
前記負荷材質検知部の負荷材質検知結果に応じて前記力率改善部の昇圧機能を停止させる請求項１または請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項１０】
前記負荷材質検知部は少なくとも、加熱出力に応じた出力をする加熱出力検知部の検知出力と共振コンデンサまたは加熱コイルの電圧または電流を検知する共振電流検知部の検知出力とを比較し、加熱出力検知部の出力の大きさに対する共振電流検知部の出力の大きさが大きいと共振回路の等価共振時抵抗が小であると判断し前記等価共振時抵抗の大小に応じた検知結果を出力する請求項１または請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項１１】
前記共振回路の等価共振時抵抗が大になると、力率改善部の出力電圧を大きくする請求項１０に記載の誘導加熱装置。
【請求項１２】
前記共振回路の等価共振時抵抗が大になると、ｎを小さく変更する請求項１０に記載の誘導加熱装置。
【請求項１３】
前記共振回路の等価共振時抵抗が大になると、ｎを小さくしかつ力率改善部の出力電圧を大きくする請求項１１に記載の誘導加熱装置。
【請求項１４】
前記加熱出力検知部は入力電流、入力電力を検知するか、共振回路の電圧または電流の少なくとも一つを検知して前記入力電流を推定するものとした請求項１０に記載の誘導加熱装置。
【請求項１５】
前記スイッチング素子は少なくともＭＯＳ−ＦＥＴで構成されてなる請求項１または請求項２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、アルミ鍋のような高導電率かつ低透磁率の被加熱物を効率良く誘導加熱できるようにした誘導加熱調理器や、誘導加熱式の湯沸かし器、加湿器あるいはアイロンなどの誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の誘導加熱装置の例として、加熱コイルから高周波磁界を発生し、電磁誘導による渦電流によって鍋等の負荷を加熱する誘導加熱調理器について、図６に基づいて説明する。【０００３】
図６は特許文献１に開示されている従来の誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。電源５１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５２の入力端に接続されている。整流回路５２の出力端間に第１の平滑コンデンサ５３が接続されている。整流回路５２の出力端間には、さらに、チョークコイル５４と第２のスイッチング素子５７の直列接続体が接続されている。加熱コイル５９は被加熱物であるアルミニウム製の鍋６１と対向して配置されている。【０００４】
図６に示すように、破線で囲った部分はインバータ５０であり、第２の平滑コンデンサ６２の低電位側端子は整流回路５２の負極端子に接続され、第２の平滑コンデンサ６２の高電位側端子は第１のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）５５の高電位側端子（コレクタ）に接続されている。そして、第１のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）５５の低電位側端子はチョークコイル５４と第２のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）５７の高電位側端子（コレクタ）との接続点に接続されている。加熱コイル５９と共振コンデンサ６０の直列接続体は第２のスイッチング素子５７に並列に接続されている。【０００５】
第１のダイオード５６（第１の逆導通素子）は第１のスイッチング素子５５に逆並列に接続され、第２のダイオード５８（第２の逆導通素子）は第２のスイッチング素子５７に逆並列に接続されている。【０００６】
また、スナバコンデンサ６４は、第２のスイッチング素子５７に並列に接続されている。補正用共振コンデンサ６５とリレー６６の直列接続体は共振コンデンサ６０に並列に接続されている。制御回路６３は、電源５１からの入力電流を検知するカレントトランス６７と、加熱コイル５９の電流を検知するカレントトランス６８の検知信号を入力するとともに、第１のスイッチング素子５５と第２のスイッチング素子５７のゲートとリレー６６の駆動コイル（図示せず）に信号を出力する。【０００７】
以上のように構成された従来の誘導加熱調理器の動作について説明する。電源５１は整流回路５２により全波整流され、整流回路５２の出力端に接続された第１の平滑コンデンサ５３に供給される。この第１の平滑コンデンサ５３はインバータ５０に高周波電流を供給する供給源として働く。【０００８】
図７Ａ、７Ｂは、従来の誘導加熱装置の回路における各部波形を示す図であり、図７Ａは出力が大出力である２ｋＷの時のものである。波形Ａ１は第１のスイッチング素子５５及び第１のダイオード５６に流れる電流波形Ｉｃ１を、波形Ｂ１は第２のスイッチング素子５７及び第２のダイオード５８に流れる電流波形Ｉｃ２を示している。また、波形Ｃ１は第２のスイッチング素子５７のコレクタ−エミッタ間に生じる電圧Ｖｃｅ２を、波形Ｄ１は第１のスイッチング素子５５のゲートに加わる駆動電圧Ｖｇ１を、波形Ｅ１は第２のスイッチング素子５７のゲートに加わる駆動電圧Ｖｇ２を示している。また、波形Ｆ１は加熱コイル５９に流れる電流ＩＬをそれぞれ示している。【０００９】
図７Ａに示すように出力が２ｋＷのとき、制御回路６３は波形Ｅ１に示すように時点ｔ０から時点ｔ１まで第２のスイッチング素子５７のゲートに駆動期間がＴ２（約２４μ秒）であるオン信号を出力する。この駆動期間Ｔ２の間では第２のスイッチング素子５７及び第２のダイオード５８と、加熱コイル５９と、共振コンデンサ６０で形成される閉回路で共振する。そして、鍋６１がアルミニウム製の鍋であるときの共振周期が駆動期間Ｔ２の約２／３倍（約１６μ秒）となるように加熱コイル５９の巻き数（４０Ｔ）と共振コンデンサ６０の容量（０．０４μＦ）とが設定されている。なお、共振周波数をｆとしたとき、共振周期は１／ｆであり、図７Ａには共振周期を１／ｆで表している。また、チョークコイル５４はこの第２のスイッチング素子５７の駆動期間Ｔ２において、平滑コンデンサ５３の静電エネルギーを磁気エネルギーとして蓄える。【００１０】
次に、第２のスイッチング素子５７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５７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５７の駆動が停止される。【００１１】
すると、第２のスイッチング素子５７がオフするので、第２のスイッチング素子５７のコレクタと接続されたチョークコイル５４の端子の電位が立ち上がる。そして、この電位が第２の平滑コンデンサ６２の電位を越えると、第１のダイオード５６を通して第２の平滑コンデンサ６２に充電して、チョークコイル５４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６２の電圧は整流器５２の直流出力電圧Ｖｄｃのピーク値（２８３Ｖ）よりも高くなるように５００Ｖに昇圧される。昇圧されるレベルは第２のスイッチング素子５７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６２に発生する電圧が高くなる傾向にある。【００１２】
このように、第２の平滑コンデンサ６２、第１のスイッチング素子５５あるいは第１のダイオード５６、加熱コイル５９、共振コンデンサ６０で形成される閉回路で共振する際に、直流電源として働く第２の平滑コンデンサ６２の電圧レベルが昇圧されている。このことにより、図７Ａの波形Ａ１に示す第１のスイッチング素子５５に流れる共振電流の尖頭値（ピーク値）、および共振経路を変えて、波形Ｂ１に示す継続して共振する第２のスイッチング素子５７に流れる共振電流の尖頭値が零とならないように、あるいは小さくならないようにして、アルミニウム製の鍋を高出力で誘導加熱し、かつ、出力を連続的に増減して制御するようにできる。【００１３】
そして、図７Ａの波形Ｄ１及び波形Ｅ１で示すように、制御回路６３は、時点ｔ１から第１のスイッチング素子５５、第２のスイッチング素子５７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５５のゲートに駆動信号を出力する。この結果、波形Ａ１示すように加熱コイル５９、共振コンデンサ６０、第１のスイッチング素子５５または第１のダイオード５６、第２の平滑コンデンサ６２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Ｔ１は、この場合にはＴ２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５８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。【００１４】
従って、加熱コイル５９に流れる電流ＩＬは、図７Ａの波形Ｆ１に示すようになり、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の駆動周波数が約２０ｋＨｚであれば、加熱コイル５９に流れる共振電流の周波数は約６０ｋＨｚとなる。【００１５】
図７Ｂの波形は、出力が低出力である４５０Ｗの時のものである。詳細は省略するが、駆動周期を２ｋＷ出力時より短くしている。【００１６】
次に起動時においては、制御回路６３はリレー６６をオフ状態にされ、一定の周波数（約２１ｋＨｚ）で第１のスイッチング素子５５と第２のスイッチング素子５７が交互に駆動される。第１のスイッチング素子５５の駆動期間が共振電流の共振周期よりも短いモードで駆動される。すなわち、駆動時間比が最小にされ、最小の出力に設定されてから徐々に駆動時間比が増加される。そして、その間に制御回路６３はカレントトランス６７の検知出力とカレントトランス６８の検知出力から、負荷鍋６１の材料を検知する。【００１７】
制御回路６３は、負荷鍋６１の材料が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６６を投入して、再度低出力で加熱を開始する。このとき、制御回路６３は第１のスイッチング素子５５と第２のスイッチング素子５７を一定の周波数（約２１ｋＨｚ）で、再度最小駆動時間比で最小出力からスタートして所定の出力まで徐々に増加させる。【００１８】
一方、制御回路６３は、負荷鍋６１の材料が鉄系の負荷であると検知しない場合には、所定の駆動時間比に到達すると、図７Ｂに示すような、第１のスイッチング素子５７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、出力は低出力状態になるように駆動期間が設定される。【００１９】
以上のように、加熱コイル５９の発生する磁界によりアルミニウムや銅など高導電率、低透磁率の負荷を加熱すると、第１のスイッチング素子５５、第２のスイッチング素子５７を流れる加熱コイル５９と共振コンデンサ６０による共振電流は、両スイッチング素子それぞれの駆動期間（Ｔ１）より短い周期（２Ｔ１／３）で共振する。その結果、第１のスイッチング素子５５、第２のスイッチング素子５７の駆動周波数より３倍高い周波数の電流を加熱コイル５９に供給して加熱することができる。さらに、昇圧部であるチョークコイル５４と平滑部である第２の平滑コンデンサ６２を設けて、高周波電源である平滑コンデンサ６２の電圧を昇圧して平滑し、各駆動期間において共振電流の振幅が大きくされている。そのため、駆動開始後、共振電流が流れ始めてから１周期目が終了し、２周期目に到達して以降においても十分大きな振幅の共振電流を継続させることができるものである。【００２０】
以上のように構成された従来の誘導加熱調理器において、高導電率かつ低透磁率のアルミニウム等の材質の負荷と鉄系の負荷とを判別する負荷検知が正確にかつ低出力状態でできることからリレーのオンオフを切り替えることにより、共振コンデンサの切り替えを行い負荷の材質に応じて効率良く大きな加熱出力が得られる誘導加熱を可能としていた。【００２１】
また、特許文献２に見られるように磁性鍋と非磁性鍋でフルブリッジ回路方式とハーフブリッジ回路方式を切り替えることにより磁性鍋と非磁性鍋のいずれにおいても切り替えリレーを必要としない方法が開示されている。【００２２】
しかしながら、特許文献１に見られるような負荷の材質により共振コンデンサの容量を変更する従来の構成では、高導電率かつ低透磁率のアルミニウム等の材質の負荷と鉄系の負荷との加熱を行うには高耐圧のリレーにより共振コンデンサを切り替えるなど構成が複雑になる。また、アルミニウム等の加熱に適するように共振コンデンサの容量を設定して、その容量を切り替えなければ、特に低導電率である鉄系の負荷を加熱する場合に共振コンデンサの容量が小さいためスイッチング素子の駆動周波数は高くなりかつスイッチング素子にかかる電圧が大きくなるためスイッチング素子損失が大きくなるため充分な出力を得ることが困難であるという課題を有していた。【００２３】
また、特許文献２に見られるような従来の構成では、鉄系のような低導電率の材質を加熱できるようにすると高導電率かつ低透磁率のアルミニウム等の材質を加熱して高出力を得るためには、負荷を含めた共振回路の等価抵抗が小さいためインバータの電流定格が非常に大きくなると想定される。また、高導電率かつ低透磁率のアルミニウム等の材質を加熱できるように共振回路を設定すると、共振回路の最大出力電力（以下、最大加熱出力という）が小さくなり低導電率の材質は目標とする加熱出力が得られなくなることとなり、アルミニウムや銅など高導電率かつ低透磁率の材質から磁性材質など低導電率の材質までを実用レベルで加熱することは困難であるという課題を有していた。
【特許文献１】特許第３４６０９９７号公報
【特許文献２】特許第２８１６６２１号公報
【発明の開示】
【００２４】
本発明の誘導加熱装置は、負荷を磁気結合させる巻数が実質的に固定された加熱コイルと容量が実質的に固定された共振コンデンサを有する共振回路と、フルブリッジ回路を構成するスイッチング素子を有し共振回路に電力を供給するインバータと、スイッチング素子を駆動して加熱コイルの加熱出力を制御する加熱出力制御部と、商用交流を整流する整流部と、整流部からの整流出力を昇圧して出力電圧をインバータに供給するとともに商用交流の力率を改善する力率改善部と、負荷の材質を検知する負荷材質検知部とを備え、加熱出力制御部は、負荷材質検知部の負荷材質検知結果に応じてスイッチング素子の駆動周波数を共振回路の共振周波数の実質的に等倍と実質的に１／ｎ倍（ｎは２以上の整数）とに切り替えるとともに力率改善部は出力電圧の大きさを変更可能とするように制御される。
【００２５】
このようにして、アルミニウムや銅など高導電率から、磁性を有する材質など低導電率まで、容易な構成で負荷の材質によらずスイッチング素子に加わる責務を低減しつつより大きな加熱出力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の回路構成図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の負荷材質検知部の検知入力の特性図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の回路の低および低中導電率材質モードにおける各部波形を示す図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の回路の高導電率材質モードにおける各部波形を示す図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の回路の中導電率材質モードにおける各部波形を示す図である。
【図６】図６は従来の誘導加熱装置の回路構成図である。
【図７Ａ】図７Ａは従来の誘導加熱装置の回路の各部波形を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは従来の誘導加熱装置の回路の各部波形を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
５２    整流部
５９    加熱コイル
６０    共振コンデンサ
６３    加熱出力制御回路（加熱出力制御部）
６７，６８    カレントトランス
７０    インバータ
７１    力率改善回路（力率改善部）
７２    負荷材質検知部
７４    第１のスイッチング素子
７５    第２のスイッチング素子
７６    第３のスイッチング素子
７７    第４のスイッチング素子
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。【００２９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における誘導加熱装置である誘導加熱調理器の回路構成図である。図１に示すように誘導加熱装置は、電源５１として２００Ｖ商用電源が印加される。そして、誘導加熱装置は、ダイオードブリッジからなる整流部５２と、破線で囲われた第１の平滑コンデンサ７８とチョークコイル７９とダイオード８０とＭＯＳ−ＦＥＴ８１と力率改善制御部８２とからなる力率改善回路（力率改善部）７１を備える。整流部５２と力率改善回路（力率改善部）７１とにより商用電源は昇圧された直流に変換されその出力電圧は負荷材質検知部７２または加熱出力制御回路６３の出力信号により変更可能となっている。そして、第２の平滑コンデンサ７３に蓄電しつつ商用電源の力率を１近くになるように制御が行なわれる。昇圧された直流は、インバータ７０により高周波電流に変換され、巻数が実質的に固定された加熱コイル５９と容量が実質的に固定された共振コンデンサ６０の共振回路に供給される。加熱コイル５９に流れる高周波電流が高周波磁界を発生する。また、加熱コイル５９と底面が対向して負荷である鍋（図示せず）が設置されている。そして加熱コイル５９は高周波磁界を発生すると負荷に磁気結合される。また、共振コンデンサ６０は、加熱コイル５９とともに直列の共振回路を構成している。この共振回路の共振周波数は約９０ｋＨｚに設定されている。【００３０】
また、インバータ７０は、共振回路を出力としたフルブリッジ回路となるように、第１のスイッチング素子７４および第２のスイッチング素子７５の直列回路と、第３のスイッチング素子７６および第４のスイッチング素子７７の直列回路が第２の平滑コンデンサ８１の両端に接続され、共振回路が第１のスイッチング素子７４と第２のスイッチング素子７５の接続点と、第３のスイッチング素子７６と第４のスイッチング素子７７の接続点との間に構成されている。スイッチング素子７４、７５、７６、７７はＩＧＢＴとＩＧＢＴに逆並列に接続したダイオードとから構成されている。そして、加熱出力制御回路（加熱出力制御部）６３により、第１のスイッチング素子７４と第４のスイッチング素子７７、または第２のスイッチング素子７５と第３のスイッチング素子７６が交互に駆動される。そして、出力を増加させる場合にはスイッチング素子の駆動周波数が共振周波数に近づくように、加熱出力制御回路６３によりスイッチング素子が駆動される。また、カレントトランス６７を備えた加熱出力検知部が加熱コイル５９の加熱出力を検知する。そして、その検知結果を入力した加熱出力制御回路６３によりスイッチング素子の駆動周波数が可変され、所定の加熱出力が得られるように制御される周波数制御のインバータ７０が構成されている。そして、カレントトランス６７とカレントトランス６８を備えた共振電流検知部の検知出力を入力して比較し、負荷である鍋の材質を検知する負荷材質検知部７２が備えられている。【００３１】
次に、このように構成された誘導加熱装置の動作について説明する。まず、起動時において誘導加熱装置の負荷材質検知部７２が、負荷である鍋の材質を検知する方法について説明する。図２は本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の負荷材質検知部７２の検知入力の特性図である。横軸はカレントトランス６７により検知される誘導加熱装置の入力電流である。縦軸はカレントトランス６８により検知される共振コンデンサ６０に流れる共振電流である。起動時において、加熱出力制御回路６３は一定の周波数（約６０ｋＨｚ）で第１のスイッチング素子７４と第４のスイッチング素子７７の駆動と、第２のスイッチング素子７５と第３のスイッチング素子７６の駆動を交互に行う。そして、第１のスイッチング素子７４と第４スイッチング素子７７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、第１のスイッチング素子７４と第４スイッチング素子７７の駆動期間と第２のスイッチング素子７５と第３のスイッチング素子７６の駆動期間の比である駆動時間比を最小にして、最小の加熱出力にしてから徐々に駆動時間比を増加させる。その間に負荷材質検知部７２は加熱出力検出部として入力電流を検知するカレントトランス６７の検知出力と共振電流検知部として共振コンデンサ６０に流れる共振電流を検知するカレントトランス６８の検知出力を比較してその検知出力の大きさの比率の大小を識別して、負荷の材質を検知する。【００３２】
図２に示すように、調理に用いられる鍋の材質は、例えば誘導加熱装置の入力電流の大きさと共振コンデンサ６０に流れる共振電流の大きさとの関係から、一般に４つに分類することができる。すなわち、鉄または磁性ステンレス鍋など磁性材質の低導電率材質、アルミニウムと磁性材質の中間材質である非磁性ステンレスの薄板（例えば０．５ｍｍ）などの低中導電率材質、非磁性ステンレスの厚板（例えば２ｍｍ）や、非磁性ステンレスの薄板材の上にアルミニウムや銅などの高導電率材を貼りはわせた多層鍋などの中導電率材質、およびアルミニウムまたは銅鍋などの高導電率材質である。図２に示すように、これらの材質ごとに誘導加熱装置の入力電流の大きさに対する共振コンデンサ６０の電流の大きさの大小関係の特性は識別可能な程度に異なる。したがって入力電流の大きさと出力電流の大きさを比較することによりこれらの材質を精度よく分別することができ、負荷材質に適したスイッチング素子の駆動を行うように誘導加熱装置を制御することが望ましい。【００３３】
次に、実施の形態１における誘導加熱装置の動作について、図３〜図５を用いて説明する。図３〜図５は本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の回路の各部波形を示す図である。【００３４】
まず、図３を用いて、負荷が鉄鍋などの磁性材質である低導電率材質の場合における誘導加熱装置の動作について説明する。インバータ７０の起動後、約６０ｋＨｚの駆動周波数で低出力から徐々に出力を増加させる途中で、負荷材質検知部７２が負荷の材料を低導電率材質のものであると判断すると、加熱出力制御回路６３は駆動周波数を共振周波数と約等倍の約９０ｋＨｚに上げ、再度低出力で加熱を開始する。すなわち、スイッチング素子７４、７５、７６、７７の駆動周波数が共振回路の共振周波数である約９０ｋＨｚとなるようにして、誘導加熱装置は共振周波数より高い周波数で最小出力となるように駆動周波数を設定からスタートして、所定の出力まで徐々に駆動周波数を共振周波数に近づくように低くしながら増加させる低導電率材質モードで動作する。【００３５】
このとき誘導加熱装置の回路は、共振点に近い、すなわち最大加熱出力となる点においては図３に示すような各部波形で動作する。図３の最上段は加熱コイル５９に流れる電流の波形を示している。また、Ｉｃ１，４はそれぞれ第１のスイッチング素子７４および第４のスイッチング素子７７のコレクタ電流の波形である。Ｉｃ２，３はそれぞれ第２のスイッチング素子７５および第３のスイッチング素子７６のコレクタ電流の波形である。また、下段には、それぞれ第１のスイッチング素子７４および第４のスイッチング素子７７のゲート電圧の波形と、第２のスイッチング素子７５および第３のスイッチング素子７６のゲート電圧の波形を示している。ここで、力率改善回路７１は負荷材質検知部７２の出力信号により商用電源の２００Ｖを４５０Ｖに昇圧して第２の平滑コンデンサ７３に蓄電している。この場合、負荷を含めた共振時等価抵抗が大きく共振回路のＱ（共振の鋭さ）が小さいので、アルミニウムのような等価共振時抵抗が小さな負荷材質に比べ加熱出力が小さくなる。しかしながら、スイッチング素子７４、７５、７６、７７の駆動周波数が共振回路の共振周波数の等倍である約９０ｋＨｚであるため、駆動周波数が共振回路の共振周波数の１／ｎ倍（ｎ＝２以上）の場合に比べ共振時の最大加熱出力が大きくなり、かつ４５０Ｖの高圧にインバータ７０の入力電圧が昇圧されているため最大加熱出力がさらに大きくなり十分な加熱出力を得ることができるものである。【００３６】
次に、同じく図３を用いて、負荷が非磁性ステンレスの薄板などの低中導電率材質の場合における誘導加熱装置の動作について説明する。非磁性ステンレスは、透磁率が小さいため磁性材質の低導電率材質より高周波電流の浸透深さが大きく高周波数である誘導電流に対する等価的な導電率は磁性材質に比べ小さくなる。一方、非磁性ステンレスであっても、板厚が浸透深さより小さい薄板などの低中導電率材質の場合には誘導電流の分布が板厚により物理的に制限されるため、板厚が大きい場合に比べ誘導電流に対する等価導電率が大きくなる。負荷材質検知部７２が低中導電率のものであると検知した場合には、力率改善回路７１は商用電源の２００Ｖを３３０Ｖに昇圧して第２の平滑コンデンサ７３に蓄電する。そして、加熱出力制御回路６３は低中導電率モードで動作する。すなわち、加熱出力制御回路６３はスイッチング素子の駆動周波数を共振回路の共振周波数の約等倍である約９０ｋＨｚになるようにする。そして、誘導加熱装置の回路は、図３のように低導電率材質モードと同様な各部波形で動作する。このようにして低中導電率材質モードでは、スイッチング素子７４、７５、７６、７７にかかるインバータ７０の入力電圧を３３０Ｖとし、低導電率材質モードの４５０Ｖより低下させることによりスイッチング損失を低減している。インバータ７０の入力電圧を低導電率材質モードより低い値としても、負荷の高周波抵抗が小さく負荷を含めた共振回路のＱが低導電率材質モードより大きくなるので、十分な加熱出力を得ることができる。換言すれば低電導率材質モードよりもインバータ７０の入力電圧を、最大加熱出力が必要な加熱出力に近づくように低下させることにより、必要な加熱出力を確保しつつスイッチング素子７４、７５、７６、７７に加わる電圧・電流の責務が増大するのを防止する。すなわち、負荷材質検知部７２の負荷材質検知結果に応じて負荷の導電率が大きくなると力率改善回路７１の出力電圧を最大加熱出力が加熱出力の設定値に近づくように変化させる構成とすることにより、容易な構成でよりスイッチング素子７４、７５、７６、７７の損失を低減するかまたはインバータ７０の電流を低減して熱効率をよくすることができる。【００３７】
次に、図４を用いて、負荷がアルミニウム鍋や銅鍋などの高導電率かつ非磁性材質（以下、高導電率材質という）の場合における誘導加熱装置の動作について説明する。この場合、誘導加熱装置の回路は、図４のような各部波形で動作する。ここで、図４の各部波形のおける縦軸、横軸は図３と同様であり、詳細な説明は省略する。【００３８】
起動時において、負荷材質検知部７２が負荷の材料を高導電率材質の負荷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、Ｉｃ１，４に示すように第１のスイッチング素子７４と第４のスイッチング素子７７の駆動期間がまず共振電流の周期の短い高導電率材質モードに移行する。そして、次にＩｃ２，３に示すように第２のスイッチング素子７５と第３のスイッチング素子７６の駆動期間が共振電流の周期の短い高導電率材質モードに移行する。このモードの移行のとき、出力は低出力状態になるように駆動期間が設定される。なお、モードが移行する際のスイッチング素子７４、７７と、スイッチング素子７５、７６の順序はどちらが先でもかまわない。【００３９】
高導電率材質モードでは、スイッチング素子７４、７５、７６、７７の駆動周波数は共振回路の共振周波数の約１／３である約３０ｋＨｚとなるようにすることで各スイッチング素子の損失を低減している。また、力率改善回路７１は商用電源の２００Ｖを低中導電率材質モードの場合より高く、低導電率材質モードの場合より低い４００Ｖに昇圧してインバータ７０に出力し、スイッチング素子の駆動周波数が共振周波数の１／３近傍の共振点において得られる最大加熱出力を増加させつつ商用電源の力率改善を行うよう動作している。このようにして誘導加熱装置は、共振周波数よりも駆動周波数を低くすることでスイッチング素子７４、７５、７６、７７の損失を低減しつつインバータ７０の入力電圧を最大加熱出力が必要とする加熱出力である設定出力に近づくようにまたは最大加熱出力が設定出力以上となるように昇圧することで駆動周波数における必要な加熱出力を確保しかつアルミニウムのような低透磁率かつ高導電率である金属も加熱できる高導電率材質モードで動作するようにしているものである。【００４０】
次に、図５を用いて、負荷が多層鍋などの中導電率材質の場合における誘導加熱装置の動作について説明する。負荷材質検知部７２が負荷の材料を、高導電率材質と低中導電率材質の中間材質すなわち非磁性ステンレスの厚板や、非磁性ステンレスの薄板材の上にアルミニウムや銅などの高導電率材を貼りあわせた多層鍋などの複合材と検知した場合には、加熱出力制御回路６３はスイッチング素子７４、７５、７６、７７を図５に示すようなコレクタ電流とゲート電圧の波形で駆動する。図３と同様に、Ｉｃ１，４はそれぞれ第１のスイッチング素子７４および第４のスイッチング素子７７のコレクタ電流の波形である。またＩｃ２，３はそれぞれ第２のスイッチング素子７５および第３のスイッチング素子７６のコレクタ電流の波形である。【００４１】
スイッチング素子の駆動周波数は共振回路の共振周波数の約１／２である約４５ｋＨｚとなるように設定されている。具体的には、Ｉｃ１，４に示すように第１のスイッチング素子７４と第４のスイッチング素子７７を駆動した後、半周期の共振電流を流して第１のスイッチング素子７４と第４のスイッチング素子７７の駆動を停止する。次に、Ｉｃ２，３に示すように第２のスイッチング素子７５と第３のスイッチング素子７６の駆動を開始した後、１周期半の共振電流を流して第２のスイッチング素子７５と第３のスイッチング素子７６の駆動を停止することを繰り返す。このような駆動方法が中導電率材質モードの動作である。この時、力率改善回路７１は商用電源の２００Ｖを低中導電率モードと同じ３３０Ｖに昇圧して第２の平滑コンデンサ７３に蓄電し、平滑するよう動作している。中導電率モードの場合は、低中導電率の場合と比較すると、駆動周波数が共振周波数の約等倍から約１／２倍になるのでスイッチング素子の損失を低減でき、かつ加熱出力については、駆動周波数が共振周波数の約等倍から約１／２倍になることによる最大加熱出力の低下と、等価共振時抵抗が小さくなることによる最大加熱出力の増加とが相殺するので、インバータ７０の入力電圧同一として必要な加熱出力を得ることができる。また、高導電率材質モードの場合と比較すると、中導電率モードの場合には、高導電率材質モードより共振回路の共振時等価抵抗が大きくなりかつインバータ７０の入力電圧が小さくなることにより最大加熱出力が小さくなるが、駆動周波数を共振周波数の約１／２である約４５ｋＨｚとして、高導電率材質モードの駆動周波数（共振周波数は数の約１／３）より高くしているので、駆動周波数近傍の最大加熱出力を十分大きくすることができる。このような動作により誘導加熱装置は、中導電率モードにおいて、駆動周波数を低導電率モード、低中導電率モードよりも低くしてスイッチング素子の損失を低減するとともに、駆動周波数を高導電率材質モードより高くして、十分な加熱出力を得ることができるようにしつつ、力率改善回路７１によりスイッチング素子にかかる電圧を高導電率材質モードより低下させることでスイッチング損失を低減している。【００４２】
なお、上記においては、低導電率モード、低中導電率モード、中導電率モード、高導電率モードにおいて、力率改善回路７１により、所定の値に昇圧するようにしたが、これに限られるものではなく、必要とする加熱出力あるいは設定された加熱出力（使用者が設定する加熱出力、加熱出力制御回路６３が記憶しており負荷の温度調節機能や温度過昇防止機能を働かせる際の温度制御や自動調理時に設定される加熱出力を含む。）に応じて力率改善回路７１の出力電圧を変化させてもよい。中導電率モード、高導電率モードでは、共振周波数より駆動周波数を低くしてスイッチング素子の損失を低減できるが、駆動周波数近傍での最大加熱出力が共振周波数近傍より小さくなる。したがって、最大加熱出力が必要とする加熱出力あるいは設定された加熱出力以上となるように調整すれば、所望の加熱出力が得られかつ不必要にインバータ７０の入力電圧を高くすることがなく、容易な構成でスイッチング素子等のインバータ構成部品の損失の増加を抑制することができる。【００４３】
なお、図３〜図５において、共振点に近い最大加熱出力となるときの波形、すなわちスイッチング素子７４、７５、７６、７７に流れる電流が零となる点でスイッチング素子がオフする例を示しているが、スイッチング素子をオフするタイミングはこれに限られることはなく、スイッチング素子に短絡電流が流れるのを防止するため、スイッチング素子に順方向に電流が流れているときにオフし、共振周波数近傍で共振周波数より高い周波数でスイッチング素子を駆動し最大加熱出力より低い加熱出力で動作させてもよい。この場合にはスイッチング素子７４、７５、７６、７７には、図３〜図５に示していない逆電流であるダイオード電流が流れることになる。【００４４】
なお、図１において、スイッチング素子７４、７５、７６、７７は、ＩＧＢＴとＩＧＢＴに逆並列に接続したダイオードとから構成されているが、ＩＧＢＴとダイオードは同一のパッケージに組み込んでもよいし別々のパッケージにくみこんでもよい。また、ＩＧＢＴはＭＯＳ−ＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）におきかえても良い。【００４５】
上記実施の形態１で説明したように、本発明によれば、負荷が磁性材質の場合にスイッチング素子の駆動周波数を共振周波数の等倍に設定すると、高導電率かつ非磁性体の場合には、駆動周波数は共振周波数の１／ｎ倍となる。駆動周波数は、可聴領域を超えた値にしなくてはならないので、共振周波数はｎ×２０ｋＨｚ以上に設定する必要がある。したがって、磁性材質と検知した場合には、スイッチング素子の駆動周波数をｎ×２０ｋＨｚ以上と設定する必要があり、実施の形態１では、共振周波数を約３０ｋＨｚ、磁性材質の場合のスイッチング素子の駆動周波数を約９０ｋＨｚ（ｎ＝３）としている。このように本発明は、スイッチング素子に流れる電流の大きさを負荷に対応して効率良く抑制することができるが、磁性材質の場合の駆動周波数が高くなるという特性がある。そこで、本発明の構成においては、スイッチング素子として、ＩＧＢＴに比べオン損失が大きくなるがスイッチング速度が早いＭＯＳ−ＦＥＴの特性を有効に活用することができ、スイッチング素子の駆動周波数を約９０ｋＨｚとしてもスイッチング素子の損失を実用可能なレベルにまで抑制することができる。【００４６】
なお、図１において加熱出力制御回路６３と負荷材質検知部７２が分離している構成を示しているが、同一マイクロコンピュータで構成するなど部品や機能を共用しても良いのは言うまでもない。例えば、加熱出力制御回路６３が負荷材質検知部７２の機能を有し、加熱制御回路６３が力率改善回路７１の昇圧動作を制御するようにしてもよい。【００４７】
以上述べたように、実施の形態１における誘導加熱装置は、負荷を磁気結合させる巻数が実質的に固定された加熱コイル５９と容量が実質的に固定された共振コンデンサ６０を有する共振回路と、商用電源の２００Ｖを昇圧して共振回路に電力を供給するインバータ７０に供給するとともに商用交流の力率を改善する力率改善部である力率改善回路７１と、負荷の材質を検知する負荷材質検知部７２とを備えている。そして、インバータ７０はフルブリッジ回路を有し、加熱出力制御部である加熱出力制御回路６３は、負荷材質検知部７２の負荷材質検知結果に応じてスイッチング素子７４、７５、７６、７７の駆動周波数を共振回路の共振周波数の実質的に等倍と実質的に１／ｎ倍（ｎは２以上の整数）とに切り替えるとともに、力率改善回路７１は出力電圧値を変更可能な構成としている。また、共振回路の共振周波数はｎが最も大きい場合にスイッチング素子の駆動周波数が可聴周波数（約２０ｋＨｚ以下）より大きくなるように固定されている。このような構成により、商用電源の力率を１に近づける力率改善回路７１とフルブリッジ回路により高導電率から低導電率まで負荷の材質に応じて駆動周波数と共振周波数の関係とインバータ７０の入力電圧を同時に切替えるように加熱モードを切り替えることができることから共振回路を簡単な構成として、負荷材質によらずスイッチング素子損失をより小さくでき、より加熱出力を大きくすることができる。【００４８】
また、実施の形態１における誘導加熱装置は、負荷材質検知部７２の負荷材質検知結果により磁性材質と検知した場合には、スイッチング素子７４、７５、７６、７７の駆動周波数を共振回路の共振周波数の実質的に等倍とする。また、高電導率かつ非磁性材質と検知した場合には、スイッチング素子７４、７５、７６、７７の駆動周波数を前記共振回路の共振周波数の実質的に１／ｎ倍（ｎは２以上の整数）としかつ力率改善回路７１の出力電圧を前記磁性材質と検知した場合よりも小さくする。このような構成により、容易な構成でアルミニウムや銅など非磁性で高導電率の材質は加熱コイル５９の電流をスイッチング素子の駆動周波数より高くし鉄や磁性ステンレスなど磁性を有する低導電率の材質は加熱コイル５９の電流の周波数とスイッチング素子の駆動周波数を一致させるようにして共振回路の共振エネルギーを高くすることで負荷の材質によらずスイッチング素子の損失を抑制しつつより大きな加熱出力を得ることができる。【００４９】
さらに、実施の形態１における誘導加熱装置は、負荷材質検知部７２の負荷材質検知結果に応じて、アルミニウムと同等の高電導率で非磁性材質と検知した場合にはｎ＝３とし、アルミニウムより低導電率で非磁性材質と検知した場合にはｎ＝２とする。このような構成により、アルミニウムや銅など非磁性で高導電率の材質は加熱コイル５９の電流をスイッチング素子の駆動周波数の約３倍とし、非磁性ステンレスなどアルミニウムより導電率の低い非磁性の材質の場合は、加熱コイル５９の電流をスイッチング素子の駆動周波数の約２倍とし、同じ非磁性の材質の負荷であっても、導電率の小さい場合には大きい場合よりも共振エネルギーが大きくなるようにｎが小さくなるように変更して最大加熱出力を大きくすることで、負荷が非磁性である場合においてスイッチング素子の損失を抑制しつつより大きな加熱出力を得ることができる。【００５０】
さらに、実施の形態１における誘導加熱装置は、アルミニウムより低導電率で所定の導電率以上の非磁性材質と検知しとした場合にはｎ＝２とし、所定の導電率より小さい非磁性材質と検知した場合にはｎ＝１とする。このような構成により、非磁性ステンレスなどアルミニウムより導電率の低い非磁性の材質で比較的厚い（例えば約２ｍｍ）材質など所定の導電率以上の負荷と検知した場合は加熱コイル５９の電流をスイッチング素子の駆動周波数の約２倍とし、アルミニウムより低導電率非磁性の材質の負荷であっても、所定の導電率より小さい場合には所定の導電率より以上の場合よりも共振エネルギーが大きくなるようにｎ＝１すなわち加熱コイル５９の電流とスイッチング素子の駆動周波数が等倍となるように変更して最大加熱出力を大きくすることで、負荷がアルミニウムよりも導電率が低い非磁性である場合において、例えば負荷の板の厚みに応じて加熱モードを変えスイッチング素子の損失を抑制しつつより大きな加熱出力を得ることができる。【００５１】
また、実施の形態１における誘導加熱装置は、加熱出力の設定値に応じて最大加熱出力が加熱出力の設定値に近づくように力率改善回路７１の出力電圧を変化させる構成とすることにより、共振回路の共振電圧が過小になりスイッチング素子に短絡モードが生じないように、あるいは逆に、共振回路の共振電圧が過大になってスイッチング素子の破壊や損失が増大しないようにすることができる。【００５２】
また、実施の形態１における誘導加熱装置は、ｎが２以上の場合に、最大加熱出力が加熱出力の設定値以上となるように加熱出力の設定値に応じて力率改善回路７１の出力電圧を変化させる構成とする。このような構成とすることにより、ｎが２以上の場合には、最大加熱出力がｎ＝１の場合に比べ小さくなり、加熱制御部が最大加熱出力より大きな加熱出力を設定すると設定値に到達しようとしても安定に動作する動作点が存在しないことになり、目標の加熱出力を得られないばかりかスイッチング素子に過大な負荷がかかる短絡モードが生じるおそれがあるが、最大加熱出力が加熱出力の設定値以上となるように力率改善回路７１が昇圧する電圧を増加させるので破壊や損失が増大しないようにしつつ目標の加熱出力を得ることができる。【００５３】
また、実施の形態１における誘導加熱装置は、負荷材質検知部７２の負荷材質検知結果に応じて負荷の導電率が大きくなると力率改善回路７１の出力電圧を最大加熱出力が加熱出力の設定値に近づくように変化させる構成とすることにより、共振回路の共振電圧で決まる最大加熱出力を大きくして十分な加熱出力が得られるように、あるいは逆に、共振回路の共振電圧が過大になってスイッチング素子の責務が大きくなり破壊や損失が増大しないようにすることができる。【００５４】
また、実施の形態１における誘導加熱装置は、ｎが２以上の場合に、最大加熱出力が加熱出力の設定値以上となるように加熱出力の設定値に応じて力率改善回路７１の出力電圧を変化させることにより、共振回路の共振電圧で決まる最大加熱出力を大きくして加熱出力の設定値で加熱できるようにしつつ、共振回路の共振電圧が過大になってスイッチング素子の責務が大きくなり破壊や損失が増大しないようにすることができる。【００５５】
また、実施の形態１における誘導加熱装置は、負荷材質検知部７２の負荷材質検知結果に応じて力率改善回路７１の昇圧機能を停止させる構成とすることにより、力率改善回路７１の昇圧機能を停止させることにより商用電源電圧をインバータ７０に供給できるので、加熱出力が小さい場合などにおいて、スイッチング素子に加わる電圧や電流を抑制し容易な構成でより熱効率のよい誘導加熱装置とすることができる。【００５６】
さらに、実施の形態１における誘導加熱装置は、負荷材質検知部７２は少なくとも、加熱出力に応じた出力をする加熱出力検知部としてのカレントトランス６７の検知出力と、共振コンデンサ６０または加熱コイル５９の電圧または電流を検知する共振電流検知部としてのカレントトランス６８の検知出力を入力し、加熱出力と共振回路の共振エネルギーの大きさを比較し、加熱出力検知部の出力の大きさに対する共振電流検知部の出力の大きさが大きいと共振回路の等価共振時抵抗が小であると判断し等価共振時抵抗の大小に応じた検知結果を出力する構成とすることにより、スイッチング素子を駆動周波数が共振周波数の１／ｎ（ｎは２以上の整数）倍にしたときの最大加熱出力の大小を判別することができる。すなわち、最大加熱出力は、共振エネルギー共振回路の等価共振時抵抗の大小に反比例し、共振回路の共振の鋭さ（Ｑ）の大小に比例する。したがって、容易な構成でアルミニウムや銅など高導電率から磁性を有する材質など低導電率まで負荷材質の共振回路の最大加熱出力の大小を精度良く判別することができる。【００５７】
また、実施の形態１における誘導加熱装置は、共振回路の等価共振時抵抗が大になると、力率改善回路７１の出力電圧を大きくすることにより、ｎが同一の場合に低導電率の負荷に対して最大加熱出力を必要なだけ大きくして加熱効率を良くすることができる。【００５８】
また、実施の形態１における誘導加熱装置は、共振回路の等価共振時抵抗が大になると、ｎを小さく変更することにより、力率改善回路７１の出力電圧が同一の場合に低導電率の負荷に対して最大加熱出力を必要なだけ大きくして必要な加熱出力を得ることができる。【００５９】
また、実施の形態１における誘導加熱装置は、共振回路の等価共振時抵抗が大になると、ｎを小さくしかつ力率改善回路７１の出力電圧を大きくすることにより、低導電率の負荷に対して最大加熱出力を必要なだけ大きくして加熱効率を良くすることができる。【００６０】
また、実施の形態１における誘導加熱装置は、第１のスイッチング素子７４と第４のスイッチング素子７７の駆動期間内に半周期以内の共振電流を流し、第２のスイッチング素子７５と第３のスイッチング素子７６の駆動期間内に１周期以上の共振電流を流すとしたが、第２のスイッチング素子７５と第３のスイッチング素子７６の駆動期間内に半周期以内の共振電流を流し、第１のスイッチング素子７４と第４のスイッチング素子７７の駆動期間内に１周期以上の共振電流を流すとしても同様の効果が得られる。【００６１】
さらに、実施の形態１における誘導加熱装置は、負荷材質検知部７２を共振コンデンサ６０の電圧検知によるものとしてもスイッチング素子７４、７５、７６、７７の電流増大の検知は可能であり、より容易な構成で負荷材質検知を行なって加熱モードを切り替えることができる。すなわち、加熱出力検知部は入力電流、入力電力を検知するかまたは、加熱コイル５９と共振コンデンサ６０とからなる共振回路の電圧または電流の少なくとも一つを検知して入力電流を推定するものとした構成とすることにより、容易な構成でアルミニウムや銅など高導電率から磁性を有する材質など低導電率まで負荷の材質によらず、より大きな加熱出力を得ることができる誘導加熱装置とすることができる。【００６２】
また、実施の形態１における誘導加熱装置は、インバータ７０のスイッチング素子７４、７５、７６、７７に流れる電流の大きさを負荷や加熱出力に対応して適正な値に制御することができるが、磁性材質の場合の駆動周波数が高くなるという特徴があることから、スイッチング素子として、ＩＧＢＴに比べオン電圧が高くオン損失が大きくなるがスイッチング速度が早いという特性を有するＭＯＳ−ＦＥＴを使用することによりその特性を有効に活用することができる。例えば磁性材質の場合にスイッチング素子の駆動周波数を実質的に共振周波数と等倍にして、約６０〜９０ｋＨｚ程度の駆動周波数で駆動してもスイッチング素子の損失を実用可能なレベルにまで抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明にかかる誘導加熱装置は、負荷の材質によらずより加熱出力を大きくすることが可能となるので、工業用誘導加熱等の用途にも有用である。
【図１】
2007088931.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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年5月14日(2008.5.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷を磁気結合させる巻数が実質的に固定された加熱コイルと容量が実質的に固定された共振コンデンサを有する共振回路と、
フルブリッジ回路を構成するスイッチング素子を有し前記共振回路に電力を供給するインバータと、
前記スイッチング素子を駆動して前記加熱コイルの加熱出力を制御する加熱出力制御部と、
商用交流を整流する整流部と、
前記整流部からの整流出力を昇圧して出力電圧を前記インバータに供給するとともに商用交流の力率を改善する力率改善部と、
前記負荷の材質を検知する負荷材質検知部とを備え、
前記加熱出力制御部は、前記負荷材質検知部の負荷材質検知結果に応じて前記スイッチング素子の駆動周波数を前記共振回路の共振周波数の実質的に等倍と実質的に１／ｎ倍（ｎは２以上の整数）とに切り替えるとともに、
前記力率改善部は、前記出力電圧の大きさを変更可能とすることを特徴とした誘導加熱装置。
【請求項２】
前記負荷材質検知部の負荷材質検知結果により
磁性材質と検知した場合には、前記スイッチング素子の駆動周波数を前記共振回路の共振周波数の実質的に等倍とし、
高電導率かつ非磁性材質と検知した場合には、前記スイッチング素子の駆動周波数を前記共振回路の共振周波数の実質的に１／ｎ倍（ｎは２以上の整数）としかつ前記力率改善部の出力電圧を前記磁性材質と検知した場合よりも小さくした請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記負荷材質検知部の負荷材質検知結果により
アルミニウムと同等の高電導率で非磁性材質と検知した場合にはｎ＝３とし、
アルミニウムより低導電率で非磁性材質と検知した場合にはｎ＝２とした請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
アルミニウムより低導電率で非磁性材質と検知した場合にｎ＝２とすることに代え、アルミニウムより低導電率で所定の導電率以上の非磁性材質と検知しとした場合にはｎ＝２とし、
前記所定の導電率より小さい非磁性材質と検知した場合にはｎ＝１とした請求項３に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記加熱出力の設定値に応じて最大加熱出力が前記加熱出力の設定値に近づくように前記力率改善部の出力電圧を変化させる請求項１または請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項６】
ｎが２以上の場合に、最大加熱出力が加熱出力の設定値以上となるように前記加熱出力の設定値に応じて前記力率改善部の出力電圧を変化させる請求項１または請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項７】
前記負荷材質検知部の負荷材質検知結果に応じて負荷の導電率が大きくなると前記力率改善部の出力電圧を最大加熱出力が前記加熱出力の設定値に近づくように変化させる請求項１または請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項８】
ｎが２以上の場合に、最大加熱出力が前記加熱出力の設定値以上となるように前記負荷材質検知部の負荷材質検知結果に応じて前記力率改善部の出力電圧を変化させる請求項１または請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項９】
前記負荷材質検知部の負荷材質検知結果に応じて前記力率改善部の昇圧機能を停止させる請求項１または請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項１０】
前記負荷材質検知部は少なくとも、加熱出力に応じた出力をする加熱出力検知部の検知出力と共振コンデンサまたは加熱コイルの電圧または電流を検知する共振電流検知部の検知出力とを比較し、加熱出力検知部の出力の大きさに対する共振電流検知部の出力の大きさが大きいと共振回路の等価共振時抵抗が小であると判断し前記等価共振時抵抗の大小に応じた検知結果を出力する請求項１または請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項１１】
前記共振回路の等価共振時抵抗が大になると、力率改善部の出力電圧を大きくする請求項１０に記載の誘導加熱装置。
【請求項１２】
前記共振回路の等価共振時抵抗が大になると、ｎを小さく変更する請求項１０に記載の誘導加熱装置。
【請求項１３】
前記共振回路の等価共振時抵抗が大になると、ｎを小さくしかつ力率改善部の出力電圧を大きくする請求項１１に記載の誘導加熱装置。
【請求項１４】
前記加熱出力検知部は入力電流、入力電力を検知するか、共振回路の電圧または電流の少なくとも一つを検知して前記入力電流を推定するものとした請求項１０に記載の誘導加熱装置。
【請求項１５】
前記スイッチング素子は少なくともＭＯＳ−ＦＥＴで構成されてなる請求項１または請求項２に記載の誘導加熱装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミ鍋のような高導電率かつ低透磁率の被加熱物を効率良く誘導加熱できるようにした誘導加熱調理器や、誘導加熱式の湯沸かし器、加湿器あるいはアイロンなどの誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の誘導加熱装置の例として、加熱コイルから高周波磁界を発生し、電磁誘導による渦電流によって鍋等の負荷を加熱する誘導加熱調理器について、図６に基づいて説明する。
【０００３】
図６は特許文献１に開示されている従来の誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。電源５１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５２の入力端に接続されている。整流回路５２の出力端間に第１の平滑コンデンサ５３が接続されている。整流回路５２の出力端間には、さらに、チョークコイル５４と第２のスイッチング素子５７の直列接続体が接続されている。加熱コイル５９は被加熱物であるアルミニウム製の鍋６１と対向して配置されている。
【０００４】
図６に示すように、破線で囲った部分はインバータ５０であり、第２の平滑コンデンサ６２の低電位側端子は整流回路５２の負極端子に接続され、第２の平滑コンデンサ６２の高電位側端子は第１のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）５５の高電位側端子（コレクタ）に接続されている。そして、第１のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）５５の低電位側端子はチョークコイル５４と第２のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）５７の高電位側端子（コレクタ）との接続点に接続されている。加熱コイル５９と共振コンデンサ６０の直列接続体は第２のスイッチング素子５７に並列に接続されている。
【０００５】
第１のダイオード５６（第１の逆導通素子）は第１のスイッチング素子５５に逆並列に接続され、第２のダイオード５８（第２の逆導通素子）は第２のスイッチング素子５７に逆並列に接続されている。
【０００６】
また、スナバコンデンサ６４は、第２のスイッチング素子５７に並列に接続されている。補正用共振コンデンサ６５とリレー６６の直列接続体は共振コンデンサ６０に並列に接続されている。制御回路６３は、電源５１からの入力電流を検知するカレントトランス６７と、加熱コイル５９の電流を検知するカレントトランス６８の検知信号を入力するとともに、第１のスイッチング素子５５と第２のスイッチング素子５７のゲートとリレー６６の駆動コイル（図示せず）に信号を出力する。
【０００７】
以上のように構成された従来の誘導加熱調理器の動作について説明する。電源５１は整流回路５２により全波整流され、整流回路５２の出力端に接続された第１の平滑コンデンサ５３に供給される。この第１の平滑コンデンサ５３はインバータ５０に高周波電流を供給する供給源として働く。
【０００８】
図７Ａ、７Ｂは、従来の誘導加熱装置の回路における各部波形を示す図であり、図７Ａは出力が大出力である２ｋＷの時のものである。波形Ａ１は第１のスイッチング素子５５及び第１のダイオード５６に流れる電流波形Ｉｃ１を、波形Ｂ１は第２のスイッチング素子５７及び第２のダイオード５８に流れる電流波形Ｉｃ２を示している。また、波形Ｃ１は第２のスイッチング素子５７のコレクタ−エミッタ間に生じる電圧Ｖｃｅ２を、波形Ｄ１は第１のスイッチング素子５５のゲートに加わる駆動電圧Ｖｇ１を、波形Ｅ１は第２のスイッチング素子５７のゲートに加わる駆動電圧Ｖｇ２を示している。また、波形Ｆ１は加熱コイル５９に流れる電流ＩＬをそれぞれ示している。
【０００９】
図７Ａに示すように出力が２ｋＷのとき、制御回路６３は波形Ｅ１に示すように時点ｔ０から時点ｔ１まで第２のスイッチング素子５７のゲートに駆動期間がＴ２（約２４μ秒）であるオン信号を出力する。この駆動期間Ｔ２の間では第２のスイッチング素子５７及び第２のダイオード５８と、加熱コイル５９と、共振コンデンサ６０で形成される閉回路で共振する。そして、鍋６１がアルミニウム製の鍋であるときの共振周期が駆動期間Ｔ２の約２／３倍（約１６μ秒）となるように加熱コイル５９の巻き数（４０Ｔ）と共振コンデンサ６０の容量（０．０４μＦ）とが設定されている。なお、共振周波数をｆとしたとき、共振周期は１／ｆであり、図７Ａには共振周期を１／ｆで表している。また、チョークコイル５４はこの第２のスイッチング素子５７の駆動期間Ｔ２において、平滑コンデンサ５３の静電エネルギーを磁気エネルギーとして蓄える。
【００１０】
次に、第２のスイッチング素子５７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５７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５７の駆動が停止される。
【００１１】
すると、第２のスイッチング素子５７がオフするので、第２のスイッチング素子５７のコレクタと接続されたチョークコイル５４の端子の電位が立ち上がる。そして、この電位が第２の平滑コンデンサ６２の電位を越えると、第１のダイオード５６を通して第２の平滑コンデンサ６２に充電して、チョークコイル５４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６２の電圧は整流器５２の直流出力電圧Ｖｄｃのピーク値（２８３Ｖ）よりも高くなるように５００Ｖに昇圧される。昇圧されるレベルは第２のスイッチング素子５７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６２に発生する電圧が高くなる傾向にある。
【００１２】
このように、第２の平滑コンデンサ６２、第１のスイッチング素子５５あるいは第１のダイオード５６、加熱コイル５９、共振コンデンサ６０で形成される閉回路で共振する際に、直流電源として働く第２の平滑コンデンサ６２の電圧レベルが昇圧されている。このことにより、図７Ａの波形Ａ１に示す第１のスイッチング素子５５に流れる共振電流の尖頭値（ピーク値）、および共振経路を変えて、波形Ｂ１に示す継続して共振する第２のスイッチング素子５７に流れる共振電流の尖頭値が零とならないように、あるいは小さくならないようにして、アルミニウム製の鍋を高出力で誘導加熱し、かつ、出力を連続的に増減して制御するようにできる。
【００１３】
そして、図７Ａの波形Ｄ１及び波形Ｅ１で示すように、制御回路６３は、時点ｔ１から第１のスイッチング素子５５、第２のスイッチング素子５７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５５のゲートに駆動信号を出力する。この結果、波形Ａ１示すように加熱コイル５９、共振コンデンサ６０、第１のスイッチング素子５５または第１のダイオード５６、第２の平滑コンデンサ６２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Ｔ１は、この場合にはＴ２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５８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。
【００１４】
従って、加熱コイル５９に流れる電流ＩＬは、図７Ａの波形Ｆ１に示すようになり、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の駆動周波数が約２０ｋＨｚであれば、加熱コイル５９に流れる共振電流の周波数は約６０ｋＨｚとなる。
【００１５】
図７Ｂの波形は、出力が低出力である４５０Ｗの時のものである。詳細は省略するが、駆動周期を２ｋＷ出力時より短くしている。
【００１６】
次に起動時においては、制御回路６３はリレー６６をオフ状態にされ、一定の周波数（約２１ｋＨｚ）で第１のスイッチング素子５５と第２のスイッチング素子５７が交互に駆動される。第１のスイッチング素子５５の駆動期間が共振電流の共振周期よりも短いモードで駆動される。すなわち、駆動時間比が最小にされ、最小の出力に設定されてから徐々に駆動時間比が増加される。そして、その間に制御回路６３はカレントトランス６７の検知出力とカレントトランス６８の検知出力から、負荷鍋６１の材料を検知する。
【００１７】
制御回路６３は、負荷鍋６１の材料が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６６を投入して、再度低出力で加熱を開始する。このとき、制御回路６３は第１のスイッチング素子５５と第２のスイッチング素子５７を一定の周波数（約２１ｋＨｚ）で、再度最小駆動時間比で最小出力からスタートして所定の出力まで徐々に増加させる。
【００１８】
一方、制御回路６３は、負荷鍋６１の材料が鉄系の負荷であると検知しない場合には、所定の駆動時間比に到達すると、図７Ｂに示すような、第１のスイッチング素子５７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、出力は低出力状態になるように駆動期間が設定される。
【００１９】
以上のように、加熱コイル５９の発生する磁界によりアルミニウムや銅など高導電率、低透磁率の負荷を加熱すると、第１のスイッチング素子５５、第２のスイッチング素子５７を流れる加熱コイル５９と共振コンデンサ６０による共振電流は、両スイッチング素子それぞれの駆動期間（Ｔ１）より短い周期（２Ｔ１／３）で共振する。その結果、第１のスイッチング素子５５、第２のスイッチング素子５７の駆動周波数より３倍高い周波数の電流を加熱コイル５９に供給して加熱することができる。さらに、昇圧部であるチョークコイル５４と平滑部である第２の平滑コンデンサ６２を設けて、高周波電源である平滑コンデンサ６２の電圧を昇圧して平滑し、各駆動期間において共振電流の振幅が大きくされている。そのため、駆動開始後、共振電流が流れ始めてから１周期目が終了し、２周期目に到達して以降においても十分大きな振幅の共振電流を継続させることができるものである。
【００２０】
以上のように構成された従来の誘導加熱調理器において、高導電率かつ低透磁率のアルミニウム等の材質の負荷と鉄系の負荷とを判別する負荷検知が正確にかつ低出力状態でできることからリレーのオンオフを切り替えることにより、共振コンデンサの切り替えを行い負荷の材質に応じて効率良く大きな加熱出力が得られる誘導加熱を可能としていた。
【００２１】
また、特許文献２に見られるように磁性鍋と非磁性鍋でフルブリッジ回路方式とハーフブリッジ回路方式を切り替えることにより磁性鍋と非磁性鍋のいずれにおいても切り替えリレーを必要としない方法が開示されている。
【００２２】
しかしながら、特許文献１に見られるような負荷の材質により共振コンデンサの容量を変更する従来の構成では、高導電率かつ低透磁率のアルミニウム等の材質の負荷と鉄系の負荷との加熱を行うには高耐圧のリレーにより共振コンデンサを切り替えるなど構成が複雑になる。また、アルミニウム等の加熱に適するように共振コンデンサの容量を設定して、その容量を切り替えなければ、特に低導電率である鉄系の負荷を加熱する場合に共振コンデンサの容量が小さいためスイッチング素子の駆動周波数は高くなりかつスイッチング素子にかかる電圧が大きくなるためスイッチング素子損失が大きくなるため充分な出力を得ることが困難であるという課題を有していた。
【００２３】
また、特許文献２に見られるような従来の構成では、鉄系のような低導電率の材質を加熱できるようにすると高導電率かつ低透磁率のアルミニウム等の材質を加熱して高出力を得るためには、負荷を含めた共振回路の等価抵抗が小さいためインバータの電流定格が非常に大きくなると想定される。また、高導電率かつ低透磁率のアルミニウム等の材質を加熱できるように共振回路を設定すると、共振回路の最大出力電力（以下、最大加熱出力という）が小さくなり低導電率の材質は目標とする加熱出力が得られなくなることとなり、アルミニウムや銅など高導電率かつ低透磁率の材質から磁性材質など低導電率の材質までを実用レベルで加熱することは困難であるという課題を有していた。
【特許文献１】特許第３４６０９９７号公報
【特許文献２】特許第２８１６６２１号公報
【発明の開示】
【００２４】
本発明の誘導加熱装置は、負荷を磁気結合させる巻数が実質的に固定された加熱コイルと容量が実質的に固定された共振コンデンサを有する共振回路と、フルブリッジ回路を構成するスイッチング素子を有し共振回路に電力を供給するインバータと、スイッチング素子を駆動して加熱コイルの加熱出力を制御する加熱出力制御部と、商用交流を整流する整流部と、整流部からの整流出力を昇圧して出力電圧をインバータに供給するとともに商用交流の力率を改善する力率改善部と、負荷の材質を検知する負荷材質検知部とを備え、加熱出力制御部は、負荷材質検知部の負荷材質検知結果に応じてスイッチング素子の駆動周波数を共振回路の共振周波数の実質的に等倍と実質的に１／ｎ倍（ｎは２以上の整数）とに切り替えるとともに力率改善部は出力電圧の大きさを変更可能とするように制御される。
【００２５】
このようにして、アルミニウムや銅など高導電率から、磁性を有する材質など低導電率まで、容易な構成で負荷の材質によらずスイッチング素子に加わる責務を低減しつつより大きな加熱出力を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における誘導加熱装置である誘導加熱調理器の回路構成図である。図１に示すように誘導加熱装置は、電源５１として２００Ｖ商用電源が印加される。そして、誘導加熱装置は、ダイオードブリッジからなる整流部５２と、破線で囲われた第１の平滑コンデンサ７８とチョークコイル７９とダイオード８０とＭＯＳ−ＦＥＴ８１と力率改善制御部８２とからなる力率改善回路（力率改善部）７１を備える。整流部５２と力率改善回路（力率改善部）７１とにより商用電源は昇圧された直流に変換されその出力電圧は負荷材質検知部７２または加熱出力制御回路６３の出力信号により変更可能となっている。そして、第２の平滑コンデンサ７３に蓄電しつつ商用電源の力率を１近くになるように制御が行なわれる。昇圧された直流は、インバータ７０により高周波電流に変換され、巻数が実質的に固定された加熱コイル５９と容量が実質的に固定された共振コンデンサ６０の共振回路に供給される。加熱コイル５９に流れる高周波電流が高周波磁界を発生する。また、加熱コイル５９と底面が対向して負荷である鍋（図示せず）が設置されている。そして加熱コイル５９は高周波磁界を発生すると負荷に磁気結合される。また、共振コンデンサ６０は、加熱コイル５９とともに直列の共振回路を構成している。この共振回路の共振周波数は約９０ｋＨｚに設定されている。
【００２８】
また、インバータ７０は、共振回路を出力としたフルブリッジ回路となるように、第１のスイッチング素子７４および第２のスイッチング素子７５の直列回路と、第３のスイッチング素子７６および第４のスイッチング素子７７の直列回路が第２の平滑コンデンサ８１の両端に接続され、共振回路が第１のスイッチング素子７４と第２のスイッチング素子７５の接続点と、第３のスイッチング素子７６と第４のスイッチング素子７７の接続点との間に構成されている。スイッチング素子７４、７５、７６、７７はＩＧＢＴとＩＧＢＴに逆並列に接続したダイオードとから構成されている。そして、加熱出力制御回路（加熱出力制御部）６３により、第１のスイッチング素子７４と第４のスイッチング素子７７、または第２のスイッチング素子７５と第３のスイッチング素子７６が交互に駆動される。そして、出力を増加させる場合にはスイッチング素子の駆動周波数が共振周波数に近づくように、加熱出力制御回路６３によりスイッチング素子が駆動される。また、カレントトランス６７を備えた加熱出力検知部が加熱コイル５９の加熱出力を検知する。そして、その検知結果を入力した加熱出力制御回路６３によりスイッチング素子の駆動周波数が可変され、所定の加熱出力が得られるように制御される周波数制御のインバータ７０が構成されている。そして、カレントトランス６７とカレントトランス６８を備えた共振電流検知部の検知出力を入力して比較し、負荷である鍋の材質を検知する負荷材質検知部７２が備えられている。
【００２９】
次に、このように構成された誘導加熱装置の動作について説明する。まず、起動時において誘導加熱装置の負荷材質検知部７２が、負荷である鍋の材質を検知する方法について説明する。図２は本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の負荷材質検知部７２の検知入力の特性図である。横軸はカレントトランス６７により検知される誘導加熱装置の入力電流である。縦軸はカレントトランス６８により検知される共振コンデンサ６０に流れる共振電流である。起動時において、加熱出力制御回路６３は一定の周波数（約６０ｋＨｚ）で第１のスイッチング素子７４と第４のスイッチング素子７７の駆動と、第２のスイッチング素子７５と第３のスイッチング素子７６の駆動を交互に行う。そして、第１のスイッチング素子７４と第４スイッチング素子７７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、第１のスイッチング素子７４と第４スイッチング素子７７の駆動期間と第２のスイッチング素子７５と第３のスイッチング素子７６の駆動期間の比である駆動時間比を最小にして、最小の加熱出力にしてから徐々に駆動時間比を増加させる。その間に負荷材質検知部７２は加熱出力検出部として入力電流を検知するカレントトランス６７の検知出力と共振電流検知部として共振コンデンサ６０に流れる共振電流を検知するカレントトランス６８の検知出力を比較してその検知出力の大きさの比率の大小を識別して、負荷の材質を検知する。
【００３０】
図２に示すように、調理に用いられる鍋の材質は、例えば誘導加熱装置の入力電流の大きさと共振コンデンサ６０に流れる共振電流の大きさとの関係から、一般に４つに分類することができる。すなわち、鉄または磁性ステンレス鍋など磁性材質の低導電率材質、アルミニウムと磁性材質の中間材質である非磁性ステンレスの薄板（例えば０．５ｍｍ）などの低中導電率材質、非磁性ステンレスの厚板（例えば２ｍｍ）や、非磁性ステンレスの薄板材の上にアルミニウムや銅などの高導電率材を貼りはわせた多層鍋などの中導電率材質、およびアルミニウムまたは銅鍋などの高導電率材質である。図２に示すように、これらの材質ごとに誘導加熱装置の入力電流の大きさに対する共振コンデンサ６０の電流の大きさの大小関係の特性は識別可能な程度に異なる。したがって入力電流の大きさと出力電流の大きさを比較することによりこれらの材質を精度よく分別することができ、負荷材質に適したスイッチング素子の駆動を行うように誘導加熱装置を制御することが望ましい。
【００３１】
次に、実施の形態１における誘導加熱装置の動作について、図３〜図５を用いて説明する。図３〜図５は本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の回路の各部波形を示す図である。
【００３２】
まず、図３を用いて、負荷が鉄鍋などの磁性材質である低導電率材質の場合における誘導加熱装置の動作について説明する。インバータ７０の起動後、約６０ｋＨｚの駆動周波数で低出力から徐々に出力を増加させる途中で、負荷材質検知部７２が負荷の材料を低導電率材質のものであると判断すると、加熱出力制御回路６３は駆動周波数を共振周波数と約等倍の約９０ｋＨｚに上げ、再度低出力で加熱を開始する。すなわち、スイッチング素子７４、７５、７６、７７の駆動周波数が共振回路の共振周波数である約９０ｋＨｚとなるようにして、誘導加熱装置は共振周波数より高い周波数で最小出力となるように駆動周波数を設定からスタートして、所定の出力まで徐々に駆動周波数を共振周波数に近づくように低くしながら増加させる低導電率材質モードで動作する。
【００３３】
このとき誘導加熱装置の回路は、共振点に近い、すなわち最大加熱出力となる点においては図３に示すような各部波形で動作する。図３の最上段は加熱コイル５９に流れる電流の波形を示している。また、Ｉｃ１，４はそれぞれ第１のスイッチング素子７４および第４のスイッチング素子７７のコレクタ電流の波形である。Ｉｃ２，３はそれぞれ第２のスイッチング素子７５および第３のスイッチング素子７６のコレクタ電流の波形である。また、下段には、それぞれ第１のスイッチング素子７４および第４のスイッチング素子７７のゲート電圧の波形と、第２のスイッチング素子７５および第３のスイッチング素子７６のゲート電圧の波形を示している。ここで、力率改善回路７１は負荷材質検知部７２の出力信号により商用電源の２００Ｖを４５０Ｖに昇圧して第２の平滑コンデンサ７３に蓄電している。この場合、負荷を含めた共振時等価抵抗が大きく共振回路のＱ（共振の鋭さ）が小さいので、アルミニウムのような等価共振時抵抗が小さな負荷材質に比べ加熱出力が小さくなる。しかしながら、スイッチング素子７４、７５、７６、７７の駆動周波数が共振回路の共振周波数の等倍である約９０ｋＨｚであるため、駆動周波数が共振回路の共振周波数の１／ｎ倍（ｎ＝２以上）の場合に比べ共振時の最大加熱出力が大きくなり、かつ４５０Ｖの高圧にインバータ７０の入力電圧が昇圧されているため最大加熱出力がさらに大きくなり十分な加熱出力を得ることができるものである。
【００３４】
次に、同じく図３を用いて、負荷が非磁性ステンレスの薄板などの低中導電率材質の場合における誘導加熱装置の動作について説明する。非磁性ステンレスは、透磁率が小さいため磁性材質の低導電率材質より高周波電流の浸透深さが大きく高周波数である誘導電流に対する等価的な導電率は磁性材質に比べ小さくなる。一方、非磁性ステンレスであっても、板厚が浸透深さより小さい薄板などの低中導電率材質の場合には誘導電流の分布が板厚により物理的に制限されるため、板厚が大きい場合に比べ誘導電流に対する等価導電率が大きくなる。負荷材質検知部７２が低中導電率のものであると検知した場合には、力率改善回路７１は商用電源の２００Ｖを３３０Ｖに昇圧して第２の平滑コンデンサ７３に蓄電する。そして、加熱出力制御回路６３は低中導電率モードで動作する。すなわち、加熱出力制御回路６３はスイッチング素子の駆動周波数を共振回路の共振周波数の約等倍である約９０ｋＨｚになるようにする。そして、誘導加熱装置の回路は、図３のように低導電率材質モードと同様な各部波形で動作する。このようにして低中導電率材質モードでは、スイッチング素子７４、７５、７６、７７にかかるインバータ７０の入力電圧を３３０Ｖとし、低導電率材質モードの４５０Ｖより低下させることによりスイッチング損失を低減している。インバータ７０の入力電圧を低導電率材質モードより低い値としても、負荷の高周波抵抗が小さく負荷を含めた共振回路のＱが低導電率材質モードより大きくなるので、十分な加熱出力を得ることができる。換言すれば低電導率材質モードよりもインバータ７０の入力電圧を、最大加熱出力が必要な加熱出力に近づくように低下させることにより、必要な加熱出力を確保しつつスイッチング素子７４、７５、７６、７７に加わる電圧・電流の責務が増大するのを防止する。すなわち、負荷材質検知部７２の負荷材質検知結果に応じて負荷の導電率が大きくなると力率改善回路７１の出力電圧を最大加熱出力が加熱出力の設定値に近づくように変化させる構成とすることにより、容易な構成でよりスイッチング素子７４、７５、７６、７７の損失を低減するかまたはインバータ７０の電流を低減して熱効率をよくすることができる。
【００３５】
次に、図４を用いて、負荷がアルミニウム鍋や銅鍋などの高導電率かつ非磁性材質（以下、高導電率材質という）の場合における誘導加熱装置の動作について説明する。この場合、誘導加熱装置の回路は、図４のような各部波形で動作する。ここで、図４の各部波形のおける縦軸、横軸は図３と同様であり、詳細な説明は省略する。
【００３６】
起動時において、負荷材質検知部７２が負荷の材料を高導電率材質の負荷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、Ｉｃ１，４に示すように第１のスイッチング素子７４と第４のスイッチング素子７７の駆動期間がまず共振電流の周期の短い高導電率材質モードに移行する。そして、次にＩｃ２，３に示すように第２のスイッチング素子７５と第３のスイッチング素子７６の駆動期間が共振電流の周期の短い高導電率材質モードに移行する。このモードの移行のとき、出力は低出力状態になるように駆動期間が設定される。なお、モードが移行する際のスイッチング素子７４、７７と、スイッチング素子７５、７６の順序はどちらが先でもかまわない。
【００３７】
高導電率材質モードでは、スイッチング素子７４、７５、７６、７７の駆動周波数は共振回路の共振周波数の約１／３である約３０ｋＨｚとなるようにすることで各スイッチング素子の損失を低減している。また、力率改善回路７１は商用電源の２００Ｖを低中導電率材質モードの場合より高く、低導電率材質モードの場合より低い４００Ｖに昇圧してインバータ７０に出力し、スイッチング素子の駆動周波数が共振周波数の１／３近傍の共振点において得られる最大加熱出力を増加させつつ商用電源の力率改善を行うよう動作している。このようにして誘導加熱装置は、共振周波数よりも駆動周波数を低くすることでスイッチング素子７４、７５、７６、７７の損失を低減しつつインバータ７０の入力電圧を最大加熱出力が必要とする加熱出力である設定出力に近づくようにまたは最大加熱出力が設定出力以上となるように昇圧することで駆動周波数における必要な加熱出力を確保しかつアルミニウムのような低透磁率かつ高導電率である金属も加熱できる高導電率材質モードで動作するようにしているものである。
【００３８】
次に、図５を用いて、負荷が多層鍋などの中導電率材質の場合における誘導加熱装置の動作について説明する。負荷材質検知部７２が負荷の材料を、高導電率材質と低中導電率材質の中間材質すなわち非磁性ステンレスの厚板や、非磁性ステンレスの薄板材の上にアルミニウムや銅などの高導電率材を貼りあわせた多層鍋などの複合材と検知した場合には、加熱出力制御回路６３はスイッチング素子７４、７５、７６、７７を図５に示すようなコレクタ電流とゲート電圧の波形で駆動する。図３と同様に、Ｉｃ１，４はそれぞれ第１のスイッチング素子７４および第４のスイッチング素子７７のコレクタ電流の波形である。またＩｃ２，３はそれぞれ第２のスイッチング素子７５および第３のスイッチング素子７６のコレクタ電流の波形である。
【００３９】
スイッチング素子の駆動周波数は共振回路の共振周波数の約１／２である約４５ｋＨｚとなるように設定されている。具体的には、Ｉｃ１，４に示すように第１のスイッチング素子７４と第４のスイッチング素子７７を駆動した後、半周期の共振電流を流して第１のスイッチング素子７４と第４のスイッチング素子７７の駆動を停止する。次に、Ｉｃ２，３に示すように第２のスイッチング素子７５と第３のスイッチング素子７６の駆動を開始した後、１周期半の共振電流を流して第２のスイッチング素子７５と第３のスイッチング素子７６の駆動を停止することを繰り返す。このような駆動方法が中導電率材質モードの動作である。この時、力率改善回路７１は商用電源の２００Ｖを低中導電率モードと同じ３３０Ｖに昇圧して第２の平滑コンデンサ７３に蓄電し、平滑するよう動作している。中導電率モードの場合は、低中導電率の場合と比較すると、駆動周波数が共振周波数の約等倍から約１／２倍になるのでスイッチング素子の損失を低減でき、かつ加熱出力については、駆動周波数が共振周波数の約等倍から約１／２倍になることによる最大加熱出力の低下と、等価共振時抵抗が小さくなることによる最大加熱出力の増加とが相殺するので、インバータ７０の入力電圧同一として必要な加熱出力を得ることができる。また、高導電率材質モードの場合と比較すると、中導電率モードの場合には、高導電率材質モードより共振回路の共振時等価抵抗が大きくなりかつインバータ７０の入力電圧が小さくなることにより最大加熱出力が小さくなるが、駆動周波数を共振周波数の約１／２である約４５ｋＨｚとして、高導電率材質モードの駆動周波数（共振周波数は数の約１／３）より高くしているので、駆動周波数近傍の最大加熱出力を十分大きくすることができる。このような動作により誘導加熱装置は、中導電率モードにおいて、駆動周波数を低導電率モード、低中導電率モードよりも低くしてスイッチング素子の損失を低減するとともに、駆動周波数を高導電率材質モードより高くして、十分な加熱出力を得ることができるようにしつつ、力率改善回路７１によりスイッチング素子にかかる電圧を高導電率材質モードより低下させることでスイッチング損失を低減している。
【００４０】
なお、上記においては、低導電率モード、低中導電率モード、中導電率モード、高導電率モードにおいて、力率改善回路７１により、所定の値に昇圧するようにしたが、これに限られるものではなく、必要とする加熱出力あるいは設定された加熱出力（使用者が設定する加熱出力、加熱出力制御回路６３が記憶しており負荷の温度調節機能や温度過昇防止機能を働かせる際の温度制御や自動調理時に設定される加熱出力を含む。）に応じて力率改善回路７１の出力電圧を変化させてもよい。中導電率モード、高導電率モードでは、共振周波数より駆動周波数を低くしてスイッチング素子の損失を低減できるが、駆動周波数近傍での最大加熱出力が共振周波数近傍より小さくなる。したがって、最大加熱出力が必要とする加熱出力あるいは設定された加熱出力以上となるように調整すれば、所望の加熱出力が得られかつ不必要にインバータ７０の入力電圧を高くすることがなく、容易な構成でスイッチング素子等のインバータ構成部品の損失の増加を抑制することができる。
【００４１】
なお、図３〜図５において、共振点に近い最大加熱出力となるときの波形、すなわちスイッチング素子７４、７５、７６、７７に流れる電流が零となる点でスイッチング素子がオフする例を示しているが、スイッチング素子をオフするタイミングはこれに限られることはなく、スイッチング素子に短絡電流が流れるのを防止するため、スイッチング素子に順方向に電流が流れているときにオフし、共振周波数近傍で共振周波数より高い周波数でスイッチング素子を駆動し最大加熱出力より低い加熱出力で動作させてもよい。この場合にはスイッチング素子７４、７５、７６、７７には、図３〜図５に示していない逆電流であるダイオード電流が流れることになる。
【００４２】
なお、図１において、スイッチング素子７４、７５、７６、７７は、ＩＧＢＴとＩＧＢＴに逆並列に接続したダイオードとから構成されているが、ＩＧＢＴとダイオードは同一のパッケージに組み込んでもよいし別々のパッケージにくみこんでもよい。また、ＩＧＢＴはＭＯＳ−ＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）におきかえても良い。
【００４３】
上記実施の形態１で説明したように、本発明によれば、負荷が磁性材質の場合にスイッチング素子の駆動周波数を共振周波数の等倍に設定すると、高導電率かつ非磁性体の場合には、駆動周波数は共振周波数の１／ｎ倍となる。駆動周波数は、可聴領域を超えた値にしなくてはならないので、共振周波数はｎ×２０ｋＨｚ以上に設定する必要がある。したがって、磁性材質と検知した場合には、スイッチング素子の駆動周波数をｎ×２０ｋＨｚ以上と設定する必要があり、実施の形態１では、共振周波数を約３０ｋＨｚ、磁性材質の場合のスイッチング素子の駆動周波数を約９０ｋＨｚ（ｎ＝３）としている。このように本発明は、スイッチング素子に流れる電流の大きさを負荷に対応して効率良く抑制することができるが、磁性材質の場合の駆動周波数が高くなるという特性がある。そこで、本発明の構成においては、スイッチング素子として、ＩＧＢＴに比べオン損失が大きくなるがスイッチング速度が早いＭＯＳ−ＦＥＴの特性を有効に活用することができ、スイッチング素子の駆動周波数を約９０ｋＨｚとしてもスイッチング素子の損失を実用可能なレベルにまで抑制することができる。
【００４４】
なお、図１において加熱出力制御回路６３と負荷材質検知部７２が分離している構成を示しているが、同一マイクロコンピュータで構成するなど部品や機能を共用しても良いのは言うまでもない。例えば、加熱出力制御回路６３が負荷材質検知部７２の機能を有し、加熱制御回路６３が力率改善回路７１の昇圧動作を制御するようにしてもよい。
【００４５】
以上述べたように、実施の形態１における誘導加熱装置は、負荷を磁気結合させる巻数が実質的に固定された加熱コイル５９と容量が実質的に固定された共振コンデンサ６０を有する共振回路と、商用電源の２００Ｖを昇圧して共振回路に電力を供給するインバータ７０に供給するとともに商用交流の力率を改善する力率改善部である力率改善回路７１と、負荷の材質を検知する負荷材質検知部７２とを備えている。そして、インバータ７０はフルブリッジ回路を有し、加熱出力制御部である加熱出力制御回路６３は、負荷材質検知部７２の負荷材質検知結果に応じてスイッチング素子７４、７５、７６、７７の駆動周波数を共振回路の共振周波数の実質的に等倍と実質的に１／ｎ倍（ｎは２以上の整数）とに切り替えるとともに、力率改善回路７１は出力電圧値を変更可能な構成としている。また、共振回路の共振周波数はｎが最も大きい場合にスイッチング素子の駆動周波数が可聴周波数（約２０ｋＨｚ以下）より大きくなるように固定されている。このような構成により、商用電源の力率を１に近づける力率改善回路７１とフルブリッジ回路により高導電率から低導電率まで負荷の材質に応じて駆動周波数と共振周波数の関係とインバータ７０の入力電圧を同時に切替えるように加熱モードを切り替えることができることから共振回路を簡単な構成として、負荷材質によらずスイッチング素子損失をより小さくでき、より加熱出力を大きくすることができる。
【００４６】
また、実施の形態１における誘導加熱装置は、負荷材質検知部７２の負荷材質検知結果により磁性材質と検知した場合には、スイッチング素子７４、７５、７６、７７の駆動周波数を共振回路の共振周波数の実質的に等倍とする。また、高電導率かつ非磁性材質と検知した場合には、スイッチング素子７４、７５、７６、７７の駆動周波数を前記共振回路の共振周波数の実質的に１／ｎ倍（ｎは２以上の整数）としかつ力率改善回路７１の出力電圧を前記磁性材質と検知した場合よりも小さくする。このような構成により、容易な構成でアルミニウムや銅など非磁性で高導電率の材質は加熱コイル５９の電流をスイッチング素子の駆動周波数より高くし鉄や磁性ステンレスなど磁性を有する低導電率の材質は加熱コイル５９の電流の周波数とスイッチング素子の駆動周波数を一致させるようにして共振回路の共振エネルギーを高くすることで負荷の材質によらずスイッチング素子の損失を抑制しつつより大きな加熱出力を得ることができる。
【００４７】
さらに、実施の形態１における誘導加熱装置は、負荷材質検知部７２の負荷材質検知結果に応じて、アルミニウムと同等の高電導率で非磁性材質と検知した場合にはｎ＝３とし、アルミニウムより低導電率で非磁性材質と検知した場合にはｎ＝２とする。このような構成により、アルミニウムや銅など非磁性で高導電率の材質は加熱コイル５９の電流をスイッチング素子の駆動周波数の約３倍とし、非磁性ステンレスなどアルミニウムより導電率の低い非磁性の材質の場合は、加熱コイル５９の電流をスイッチング素子の駆動周波数の約２倍とし、同じ非磁性の材質の負荷であっても、導電率の小さい場合には大きい場合よりも共振エネルギーが大きくなるようにｎが小さくなるように変更して最大加熱出力を大きくすることで、負荷が非磁性である場合においてスイッチング素子の損失を抑制しつつより大きな加熱出力を得ることができる。
【００４８】
さらに、実施の形態１における誘導加熱装置は、アルミニウムより低導電率で所定の導電率以上の非磁性材質と検知しとした場合にはｎ＝２とし、所定の導電率より小さい非磁性材質と検知した場合にはｎ＝１とする。このような構成により、非磁性ステンレスなどアルミニウムより導電率の低い非磁性の材質で比較的厚い（例えば約２ｍｍ）材質など所定の導電率以上の負荷と検知した場合は加熱コイル５９の電流をスイッチング素子の駆動周波数の約２倍とし、アルミニウムより低導電率非磁性の材質の負荷であっても、所定の導電率より小さい場合には所定の導電率より以上の場合よりも共振エネルギーが大きくなるようにｎ＝１すなわち加熱コイル５９の電流とスイッチング素子の駆動周波数が等倍となるように変更して最大加熱出力を大きくすることで、負荷がアルミニウムよりも導電率が低い非磁性である場合において、例えば負荷の板の厚みに応じて加熱モードを変えスイッチング素子の損失を抑制しつつより大きな加熱出力を得ることができる。
【００４９】
また、実施の形態１における誘導加熱装置は、加熱出力の設定値に応じて最大加熱出力が加熱出力の設定値に近づくように力率改善回路７１の出力電圧を変化させる構成とすることにより、共振回路の共振電圧が過小になりスイッチング素子に短絡モードが生じないように、あるいは逆に、共振回路の共振電圧が過大になってスイッチング素子の破壊や損失が増大しないようにすることができる。
【００５０】
また、実施の形態１における誘導加熱装置は、ｎが２以上の場合に、最大加熱出力が加熱出力の設定値以上となるように加熱出力の設定値に応じて力率改善回路７１の出力電圧を変化させる構成とする。このような構成とすることにより、ｎが２以上の場合には、最大加熱出力がｎ＝１の場合に比べ小さくなり、加熱制御部が最大加熱出力より大きな加熱出力を設定すると設定値に到達しようとしても安定に動作する動作点が存在しないことになり、目標の加熱出力を得られないばかりかスイッチング素子に過大な負荷がかかる短絡モードが生じるおそれがあるが、最大加熱出力が加熱出力の設定値以上となるように力率改善回路７１が昇圧する電圧を増加させるので破壊や損失が増大しないようにしつつ目標の加熱出力を得ることができる。
【００５１】
また、実施の形態１における誘導加熱装置は、負荷材質検知部７２の負荷材質検知結果に応じて負荷の導電率が大きくなると力率改善回路７１の出力電圧を最大加熱出力が加熱出力の設定値に近づくように変化させる構成とすることにより、共振回路の共振電圧で決まる最大加熱出力を大きくして十分な加熱出力が得られるように、あるいは逆に、共振回路の共振電圧が過大になってスイッチング素子の責務が大きくなり破壊や損失が増大しないようにすることができる。
【００５２】
また、実施の形態１における誘導加熱装置は、ｎが２以上の場合に、最大加熱出力が加熱出力の設定値以上となるように加熱出力の設定値に応じて力率改善回路７１の出力電圧を変化させることにより、共振回路の共振電圧で決まる最大加熱出力を大きくして加熱出力の設定値で加熱できるようにしつつ、共振回路の共振電圧が過大になってスイッチング素子の責務が大きくなり破壊や損失が増大しないようにすることができる。
【００５３】
また、実施の形態１における誘導加熱装置は、負荷材質検知部７２の負荷材質検知結果に応じて力率改善回路７１の昇圧機能を停止させる構成とすることにより、力率改善回路７１の昇圧機能を停止させることにより商用電源電圧をインバータ７０に供給できるので、加熱出力が小さい場合などにおいて、スイッチング素子に加わる電圧や電流を抑制し容易な構成でより熱効率のよい誘導加熱装置とすることができる。
【００５４】
さらに、実施の形態１における誘導加熱装置は、負荷材質検知部７２は少なくとも、加熱出力に応じた出力をする加熱出力検知部としてのカレントトランス６７の検知出力と、共振コンデンサ６０または加熱コイル５９の電圧または電流を検知する共振電流検知部としてのカレントトランス６８の検知出力を入力し、加熱出力と共振回路の共振エネルギーの大きさを比較し、加熱出力検知部の出力の大きさに対する共振電流検知部の出力の大きさが大きいと共振回路の等価共振時抵抗が小であると判断し等価共振時抵抗の大小に応じた検知結果を出力する構成とすることにより、スイッチング素子を駆動周波数が共振周波数の１／ｎ（ｎは２以上の整数）倍にしたときの最大加熱出力の大小を判別することができる。すなわち、最大加熱出力は、共振エネルギー共振回路の等価共振時抵抗の大小に反比例し、共振回路の共振の鋭さ（Ｑ）の大小に比例する。したがって、容易な構成でアルミニウムや銅など高導電率から磁性を有する材質など低導電率まで負荷材質の共振回路の最大加熱出力の大小を精度良く判別することができる。
【００５５】
また、実施の形態１における誘導加熱装置は、共振回路の等価共振時抵抗が大になると、力率改善回路７１の出力電圧を大きくすることにより、ｎが同一の場合に低導電率の負荷に対して最大加熱出力を必要なだけ大きくして加熱効率を良くすることができる。
【００５６】
また、実施の形態１における誘導加熱装置は、共振回路の等価共振時抵抗が大になると、ｎを小さく変更することにより、力率改善回路７１の出力電圧が同一の場合に低導電率の負荷に対して最大加熱出力を必要なだけ大きくして必要な加熱出力を得ることができる。
【００５７】
また、実施の形態１における誘導加熱装置は、共振回路の等価共振時抵抗が大になると、ｎを小さくしかつ力率改善回路７１の出力電圧を大きくすることにより、低導電率の負荷に対して最大加熱出力を必要なだけ大きくして加熱効率を良くすることができる。
【００５８】
また、実施の形態１における誘導加熱装置は、第１のスイッチング素子７４と第４のスイッチング素子７７の駆動期間内に半周期以内の共振電流を流し、第２のスイッチング素子７５と第３のスイッチング素子７６の駆動期間内に１周期以上の共振電流を流すとしたが、第２のスイッチング素子７５と第３のスイッチング素子７６の駆動期間内に半周期以内の共振電流を流し、第１のスイッチング素子７４と第４のスイッチング素子７７の駆動期間内に１周期以上の共振電流を流すとしても同様の効果が得られる。
【００５９】
さらに、実施の形態１における誘導加熱装置は、負荷材質検知部７２を共振コンデンサ６０の電圧検知によるものとしてもスイッチング素子７４、７５、７６、７７の電流増大の検知は可能であり、より容易な構成で負荷材質検知を行なって加熱モードを切り替えることができる。すなわち、加熱出力検知部は入力電流、入力電力を検知するかまたは、加熱コイル５９と共振コンデンサ６０とからなる共振回路の電圧または電流の少なくとも一つを検知して入力電流を推定するものとした構成とすることにより、容易な構成でアルミニウムや銅など高導電率から磁性を有する材質など低導電率まで負荷の材質によらず、より大きな加熱出力を得ることができる誘導加熱装置とすることができる。
【００６０】
また、実施の形態１における誘導加熱装置は、インバータ７０のスイッチング素子７４、７５、７６、７７に流れる電流の大きさを負荷や加熱出力に対応して適正な値に制御することができるが、磁性材質の場合の駆動周波数が高くなるという特徴があることから、スイッチング素子として、ＩＧＢＴに比べオン電圧が高くオン損失が大きくなるがスイッチング速度が早いという特性を有するＭＯＳ−ＦＥＴを使用することによりその特性を有効に活用することができる。例えば磁性材質の場合にスイッチング素子の駆動周波数を実質的に共振周波数と等倍にして、約６０〜９０ｋＨｚ程度の駆動周波数で駆動してもスイッチング素子の損失を実用可能なレベルにまで抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明にかかる誘導加熱装置は、負荷の材質によらずより加熱出力を大きくすることが可能となるので、工業用誘導加熱等の用途にも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の回路構成図
【図２】本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の負荷材質検知部の検知入力の特性図
【図３】本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の回路の低および低中導電率材質モードにおける各部波形を示す図
【図４】本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の回路の高導電率材質モードにおける各部波形を示す図
【図５】本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の回路の中導電率材質モードにおける各部波形を示す図
【図６】従来の誘導加熱装置の回路構成図
【図７Ａ】従来の誘導加熱装置の回路の各部波形を示す図
【図７Ｂ】従来の誘導加熱装置の回路の各部波形を示す図
【符号の説明】
【００６３】
５２    整流部
５９    加熱コイル
６０    共振コンデンサ
６３    加熱出力制御回路（加熱出力制御部）
６７，６８    カレントトランス
７０    インバータ
７１    力率改善回路（力率改善部）
７２    負荷材質検知部
７４    第１のスイッチング素子
７５    第２のスイッチング素子
７６    第３のスイッチング素子
７７    第４のスイッチング素子
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007088931.tif 000011
【図２】
2007088931.tif 000012
【図３】
2007088931.tif 000013
【図４】
2007088931.tif 000014
【図５】
2007088931.tif 000015
【図６】
2007088931.tif 000016
【図７Ａ】
2007088931.tif 000017
【図７Ｂ】
2007088931.tif 000018
【国際調査報告】
2007088931.tif 000019
2007088931.tif 000020
2007088931.tif 000021
2007088931.tif 000022