(57)【要約】【課題】より簡素な構成で、負荷の大きさによらない効率の良い加熱と調理器等の負荷の底部における局部発熱の無い均一な加熱を行うことができるとともに不快なうなり音の発生が生じない負荷の加熱効率が高い誘導加熱調理器を提供する。【解決手段】複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流の位相差の絶対値を検出する位相差絶対値検出部ＰＡと、複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流の位相の進み遅れを検出する位相進み遅れ検出部ＰＢとを設け、制御回路１９は同心円状に配置された複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流が同期するようにスイッチング素子２ＡＨ〜２ＤＬをオンオフするタイミングを制御する。【選択図】図１
2007317465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２のスイッチング素子の直列接続で構成される複数のアームと、前記第１および第２のスイッチング素子の接続点に接続される加熱コイルおよび共振コンデンサの直列接続で構成される複数の共振回路と、前記第１および第２のスイッチング素子を一定周波数一定導通幅で駆動制御する制御手段と、複数の前記加熱コイルに流れる電流の位相差の絶対値を検出する位相差絶対値検出手段と、複数の前記加熱コイルに流れる電流の位相進み遅れ関係を検出する位相進み遅れ検出手段とを備え、前記制御手段は、前記位相差絶対値検出手段と前記位相進み遅れ検出手段の出力を基に複数の前記加熱コイルの位相差が所定の範囲内となるように前記第１および第２のスイッチング素子をオンオフするタイミングを制御することを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
前記加熱コイルの電流方向を検出する複数の電流方向検出手段と、前記電流方向検出手段からの出力を基に複数の加熱コイルに流れる電流の位相差の絶対値を検出する位相差絶対値検出手段と、前記電流方向検出手段からの出力を基に複数の加熱コイルに流れる電流の位相進み遅れ関係を検出する位相進み遅れ検出手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】
前記共振コンデンサの電圧方向を検出する複数の電圧方向検出手段と、前記電圧方向検出手段からの出力を基に複数の加熱コイルに流れる電流の位相差の絶対値を検出する位相差絶対値検出手段と、前記電圧方向検出手段からの出力を基に複数の加熱コイルに流れる電流の位相進み遅れ関係を検出する位相進み遅れ検出手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
【請求項４】
共振回路に接続される２つのアームの片側を別の共振回路に接続されるアームと共用したことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、誘導加熱調理器、特に、同心円状に配置した複数の加熱コイルを有する誘導加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、負荷の大きさによらない効率の良い加熱を行うため、あるいは、調理鍋等の負荷の底部における局部発熱の無い均一な加熱を行うためなど、同心円状に配置した複数の加熱コイルを有し、前記複数の加熱コイルにそれぞれ高周波電流を発生させるための複数のインバータを有する誘導加熱調理器が考えられている（例えば、特許文献１参照）。
また、複数の加熱コイルに流れる電流を同期させる、あるいは、加熱コイルに流れる電流の位相差が所定の範囲内に収まるように制御する誘導加熱装置がある（例えば、特許文献２および特許文献３参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２５８８４９号公報
【特許文献２】特開２００２−３１３５４７号公報
【特許文献３】特開２００４−２４１３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
同心円状に配置した複数の加熱コイルに同時に高周波電流を発生させて負荷を加熱する場合、複数の加熱コイルそれぞれに流れる電流の周波数の差や位相の差により、使用者にとって不快なうなり音の発生や負荷への加熱効率の著しい低下が生じる。
しかしながら、このように複数の加熱コイルに流れる電流の周波数の差や位相の差が生ずる可能性のある状況において、複数の加熱コイルに流れる電流の周波数の差や位相の差を所定の範囲内に抑え複数の加熱コイルに同期した電流を流すように制御するには可変リアクトルが必要である。この誘導加熱調理器に用いられる大電流用途の可変リアクトルは非常に大型であり、機器の大型化を招いてしまう。さらに大電流用途の可変リアクトルには大きな発熱が生じる。
【０００５】
この発明は、可変リアクトルを用いることなく複数の加熱コイルに同期した電流を流すことにより、使用者にとって不快なうなり音の発生や負荷への加熱効率の著しい低下を抑制できる誘導加熱調理器を得ようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る誘導加熱調理器では、第１および第２のスイッチング素子の直列接続で構成される複数のアームと、前記第１および第２のスイッチング素子の接続点に接続される加熱コイルおよび共振コンデンサの直列接続で構成される複数の共振回路と、前記第１および第２のスイッチング素子を一定周波数一定導通幅で駆動制御する制御手段と、複数の前記加熱コイルに流れる電流の位相差の絶対値を検出する位相差絶対値検出手段と、複数の前記加熱コイルに流れる電流の位相進み遅れ関係を検出する位相進み遅れ検出手段とを備え、前記制御手段は、前記位相差絶対値検出手段と前記位相進み遅れ検出手段の出力を基に複数の前記加熱コイルの位相差が所定の範囲内となるように前記第１および第２のスイッチング素子をオンオフするタイミングを制御するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、可変リアクトルを用いることなく複数の加熱コイルに同期した電流を流すことにより、使用者にとって不快なうなり音の発生や負荷への加熱効率の著しい低下を抑制できる誘導加熱調理器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１から図８までについて説明する。図１は実施の形態１における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。図２は実施の形態１におけるスイッチング素子のオンオフタイミングを示す波形図と電流経路を示す接続図である。図２（ａ）はスイッチング素子のオンオフタイミングを示す波形図であり、図２（ｂ）はスイッチング素子の電流経路を示す接続図である。図３は実施の形態１におけるスイッチング素子のオンタイミングと加熱コイル電流の方向逆転時の位相差αを示す波形図である。図４は実施の形態１における複数の加熱コイルに流れる電流の位相差Φを示す波形図である。図５は実施の形態１におけるスイッチング素子２ＡＨとスイッチング素子２ＣＨのオンオフタイミングの差βを示す波形図である。図６は実施の形態１における電流方向検出部の構成を示す回路図である。図７は実施の形態１における位相差絶対値検出部の構成を示す回路図である。図８は実施の形態１における位相進み遅れ検出部の構成を示す回路図である。
【０００９】
この発明による実施の形態１における誘導加熱調理器の構成を示す図１において、直流電源ＳＡＢおよび直流電源ＳＣＤと並列に複数のアーム１Ａ，１Ｂおよびアーム１Ｃ，１Ｄが接続される。アーム１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは２つのスイッチング素子すなわち第１のスイッチング素子２ＡＨ，２ＢＨ，２ＣＨ，２ＤＨと第２のスイッチング素子２ＡＬ，２ＢＬ，２ＣＬ，２ＤＬとの直列接続で構成される。
各スイッチング素子２ＡＨ，２ＢＨ，２ＣＨ，２ＤＨおよび２ＡＬ，２ＢＬ，２ＣＬ，２ＤＬと並列にダイオード１０ＡＨ，１０ＢＨ，１０ＣＨ，１０ＤＨおよび１０ＡＬ，１０ＢＬ，１０ＣＬ，１０ＤＬが接続される。直流電源ＳＡＢ，ＳＣＤの低電位側に接続されるスイッチング素子２ＡＬ，２ＢＬ，２ＣＬ，２ＤＬと並列にスナバコンデンサ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄが接続される。共振回路４ＡＢ，４ＣＤは加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤと共振コンデンサ５ＡＢ，５ＣＤの直列接続で構成され、アーム１Ａおよび１Ｃを構成するスイッチング素子２ＡＨ，２ＡＬおよび２ＣＨ，２ＣＬの接続点と別のアーム１Ｂおよび１Ｄを構成するスイッチング素子２ＢＨ，２ＢＬおよび２ＤＨ，２ＤＬの接続点間に接続される。
加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤは、物理的に互いに同心状に配置され、共通の調理鍋等の負荷を加熱するものである。
電流センサ７ＡＢ，７ＣＤは加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流を検出し、電流方向検出部９ＡＢ，９ＣＤに出力する。２つの電流方向検出部９ＡＢ，９ＣＤは加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流の向きを検出し、位相差絶対値検出部ＰＡと位相進み遅れ検出部ＰＢに出力する。
位相差絶対値検出部ＰＡは２つの電流方向検出部９ＡＢ，９ＣＤの情報を基に複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流の位相差の絶対値を検出し、制御回路１９に出力する。位相進み遅れ検出部ＰＢは複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流に対し、どちらの電流の位相が進んでいるか（あるいは遅れているか）を検出し、制御回路１９に出力する。
制御回路１９は一定周波数一定導通幅で各スイッチング素子を駆動し、位相差絶対値検出部ＰＡと位相進み遅れ検出部ＰＢの出力を基に複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流の位相差が所定の範囲内となるように複数のアーム１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ間のスイッチング素子をオンオフさせるタイミングを制御する。
【００１０】
ここで、スイッチング素子をオンオフさせた場合の電流経路を図２を用いて説明する。アーム１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを構成するスイッチング素子２ＡＨ，２ＢＨ，２ＣＨ，２ＤＨおよび２ＡＬ，２ＢＬ，２ＣＬ，２ＤＬは、制御回路１９によって、一定周波数で同一アームを構成するスイッチング素子２ＡＨと２ＡＬ，２ＢＨと２ＢＬ，２ＣＨと２ＣＬ，２ＤＨと２ＤＬが同時にオンとならないように、かつ、同一アームを構成するスイッチング素子２ＡＨと２ＡＬ，２ＢＨと２ＢＬ，２ＣＨと２ＣＬ，２ＤＨと２ＤＬの導通時間が等しくなるように（Ｔ１＝Ｔ２）駆動される。
この実施の形態では、各スイッチング素子が互いにオフとなる遅延時間Ｔｄを設けている。また、共振回路を挟む２つのアーム１Ａ，１Ｂおよび１Ｃ、１Ｄのオンオフタイミングを調節することで加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流の大きさ（加熱出力の大きさ）を調節する。
Ｍ１はスイッチング素子２ＡＨと２ＢＬがオンしており、直流電源のプラス側→スイッチング素子２ＡＨ→共振回路４ＡＢ→スイッチング素子２ＢＬ→直流電源のマイナス側という経路で電流が流れる。
Ｍ２はスイッチング素子２ＢＬがオフし、直流電源のプラス側→スイッチング素子２ＡＨ→共振回路４ＡＢ→スナバコンデンサ３ｂ→直流電源のマイナス側という経路で電流が流れる。
Ｍ３はスナバコンデンサ３ｂが直流電源と同電位となり、スイッチング素子２ＡＨ→共振回路４ＡＢ→ダイオード１０ＡＬという経路で電流が流れる。
Ｍ４はスイッチング素子２ＡＨがオフし、直流電源のマイナス側→スナバコンデンサ３ａ→共振回路４ＡＢ→ダイオード１０ＡＬ→直流電源のプラス側という経路で電流が流れる。
Ｍ５はスナバコンデンサ３ａの電圧がゼロとなり、直流電源のマイナス側→ダイオード１０ＢＨ→共振回路４ＡＢ→ダイオード１０ＡＬ→直流電源のプラス側という経路で電流が流れる。
Ｍ６はスイッチング素子２ＡＬと２ＢＨがオンしており、直流電源のプラス側→スイッチング素子２ＡＬ→共振回路４ＡＢ→スイッチング素子２ＢＨ→直流電源のマイナス側という経路で電流が流れる。
Ｍ７はスイッチング素子２ＡＬがオフし、スナバコンデンサ３ｂ→共振回路４ＡＢ→スイッチング素子２ＢＨという経路で電流が流れる。
Ｍ８はスナバコンデンサ３ｂの電圧がゼロとなり、ダイオード１０ＢＬ→共振回路４ＡＢ→スイッチング素子２ＢＨという経路で電流が流れる。
Ｍ９はスイッチング素子２ＢＨがオフし、ダイオード１０ＢＬ→共振回路４ＡＢ→スナバコンデンサ３ａという経路で電流が流れる。
Ｍ１０はスナバコンデンサ３ａの電位がインバータ電源と同電位となり、直流電源のマイナス側→ダイオード１０ＢＬ→共振回路４ＡＢ→ダイオード１０ＡＨ→直流電源のプラス側という経路で電流が流れる。
Ｍ１とＭ６のインバータ電源から共振回路４ＡＢに電流が流れる期間が長いほどインバータ回路に流れる電流は大きくなり、負荷への加熱が強くなる。すなわち、スイッチング素子４ＡＨと４ＢＨとのオンオフタイミングの差θＡＢが大きいほど加熱出力は大きくなる。
【００１１】
スイッチング素子２ＣＨ，２ＣＬ，２ＤＨ，２ＤＬのオンオフタイミングと共振回路４ＣＤに対しても同様である。スイッチング素子２ＣＨと２ＤＨのオンオフタイミングの差をθＣＤとする。
【００１２】
この発明による実施の形態１では、同心状に配置された加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤには正負対称の同期した電流が流れるため、仮に複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流に位相差が生じるような状況にあっても使用者にとって不快なうなり音の発生や加熱効率の低下は最小限に抑えることができる（加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流が非対称の場合、複数の加熱コイルに流れる電流に位相差が生じると使用者に不快なうなり音の発生や加熱効率の低下が非常に大きくなる）。
【００１３】
図３はスイッチング素子２ＡＨのオンタイミングと加熱コイル電流の方向が反転するタイミングの差αを説明する図である。スイッチング素子２ＡＨがオンしてから、加熱コイルに流れる電流が負方向から正方向に反転するまでには時間差αが生じ、また、このαは加熱コイルのインダクタンスや加熱の強さによって異なる。
ここで、同心円状に複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤを配置した場合には、負荷の種類によって複数の加熱コイルのインダクタンスは異なるため、スイッチング素子２ＡＨ、２ＡＬ，２ＢＨ，２ＢＬとスイッチング素子２ＣＨ，２ＣＬ，２ＤＨ，２ＤＬのオンオフタイミングを同期させても、図４に示すように、複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流には位相差Φが生じる。
【００１４】
そのため、この実施の形態では、図５に示すように、スイッチング素子２ＡＨとスイッチング素子２ＣＨのオンオフタイミングに差βを設け、位相差絶対値検出部ＰＡの出力に応じてβの大きさを、また、位相進み遅れ検出部ＰＢの出力に応じてβの方向を制御するようにした。
【００１５】
図６は電流方向検出部９ＡＢ，９ＣＤの具体的構成例を示すものである。コンパレータ１２の非反転入力端子をＶ＋とする。加熱コイル６に流れる電流が正の時、電流センサ７の出力電流はダイオード１１Ａ→抵抗Ｒ１→ダイオード１１Ｄという経路で流れ、Ｖ＋＝Ｖｒ＋Ｖｆとなる。ここでＶｒは抵抗Ｒ１に生じる電圧、Ｖｆはダイオードの順方向電圧である。この時、コンパレータ１２はＨ信号を出力する。加熱コイル６に流れる電流が負の時、電流センサ７の出力電流はダイオード１１Ｂ→抵抗Ｒ１→ダイオード１１Ｃという経路で電流が流れ、Ｖ＋＝−Ｖｆとなる。この時、コンパレータ１２はＬ信号を出力する。コンパレータ１２は加熱コイル６に流れる電流が正の時Ｈ信号、加熱コイルに流れる電流が負の時Ｌ信号を出力する。
【００１６】
図７は位相差絶対値検出部ＰＡの具体的構成例を示すものである。２つの電流方向検出部の出力はＸＯＲゲート１６に入力される。ＸＯＲゲート１６は入力される信号のレベルが異なる場合にＨ信号を出力する。つまり、ＸＯＲゲート１６は２つの加熱コイルに流れる電流の向きが異なる期間にＨ信号を出力する。２つの抵抗と２つのコンデンサで構成される平均化回路１８はＸＯＲゲート１６の信号を平均化し、ＸＯＲゲート１６がＨ信号を出力する期間の長さに比例した電圧を出力する。ＸＯＲゲート１６がＨ信号を出力する期間（２つの加熱コイルに流れる電流の向きが異なる期間）の長さは２つの加熱コイルに流れる電流の位相差の絶対値に比例するため、平均化回路１８の出力から位相差の絶対値｜Φ｜を検出できる。制御回路１９は｜Φ｜の大きさに応じてβの大きさを決定する。
【００１７】
図８は位相進み遅れ検出部ＰＢの具体的構成例を示すものである。Ｄフリップフロップ１７（以下、Ｄ−ＦＦと呼ぶ）はＣＫ端子の入力がＬ→Ｈとなった瞬間のＤ端子入力を保持する。ＣＫ端子への入力がＬ→Ｈとなった瞬間のＤ端子入力がＨ信号の場合、すなわち、Ｄ端子へ入力される電流方向検出手段出力（１）の位相がＣＫ端子へ入力される電流方向検出部出力（２）の位相よりも進んでいる場合Ｄ−ＦＦ１７はＨ信号を出力する。ＣＫ端子への入力がＬ→Ｈとなった瞬間のＤ端子入力がＬ信号の場合、すなわち、Ｄ端子へ入力される電流方向検出手段出力１の位相がＣＫ端子へ入力される電流方向検出手段出力２の位相よりも遅れている場合Ｄ−ＦＦ１７はＬ信号を出力する。Ｄ−ＦＦ１７の出力するＨ信号とＬ信号に応じて、制御回路１９はβの向きを決定する。
【００１８】
この実施の形態のような構成とすることで、同心円状に配置された複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流の周波数差と位相差を所定の範囲内とすることができる。また、複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流の周波数差と位相差を所定の範囲内とするために従来必要であった可変リアクトルが不要となるため回路の小型化と低損失化が実現できる。また、複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流の位相差の絶対値と位相の進み遅れ関係をそれぞれ検出する構成としたのでより高精度な制御が可能となる。
それによって、より簡素な構成で、負荷の大きさによらない効率の良い加熱と負荷の底における局部発熱の無い均一な加熱を行うことができ、不快なうなり音の発生が生じず、負荷の加熱効率が高い誘導加熱調理器を提供できる。
【００１９】
（１Ａ）この発明による実施の形態１によれば、第１および第２のスイッチング素子２ＡＨ，２ＢＨ，２ＣＨ，２ＤＨおよび２ＡＬ，２ＢＬ，２ＣＬ，２ＤＬの直列接続で構成される複数のアーム１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと、前記第１および第２のスイッチング素子の接続点に接続される加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤおよび共振コンデンサ５ＡＢ，５ＣＤの直列接続で構成される複数の共振回路４ＡＢ，４ＣＤと、前記第１および第２のスイッチング素子２ＡＨ，２ＢＨ，２ＣＨ，２ＤＨおよび２ＡＬ，２ＢＬ，２ＣＬ，２ＤＬを導通制御する制御回路１９からなる制御手段と、前記加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤの電流方向を検出する複数の電流方向検出部９ＡＢ，９ＣＤからなる電流方向検出手段と、前記電流方向検出部９ＡＢ，９ＣＤからなる電流方向検出手段からの出力を基に複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流の位相差の絶対値を検出する位相差絶対値検出部ＰＡからなる位相差絶対値検出手段と、前記電流方向検出部９ＡＢ，９ＣＤからなる電流方向検出手段からの出力を基に複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流に対してどちらの位相が進んでいるかを検出する位相進み遅れ検出部ＰＢからなる位相進み遅れ検出手段とを備え、前記位相差絶対値検出部ＰＡからなる位相差絶対値検出手段による検出出力と前記位相進み遅れ検出部ＰＢからなる位相進み遅れ検出手段による検出出力とに応じて前記制御回路１９からなる制御手段により前記第１および第２のスイッチング素子２ＡＨ，２ＢＨ，２ＣＨ，２ＤＨおよび２ＡＬ，２ＢＬ，２ＣＬ，２ＤＬのオンオフタイミングを制御するようにしたので、加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤの電流方向を検出して、可変リアクトルを用いることなく同心円状に配置した複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに同期した電流を流すことにより、使用者にとって不快なうなり音の発生や負荷への加熱効率の著しい低下を抑制できる誘導加熱調理器を得ることができる。
すなわち、対をなす２つのスイッチング素子２ＡＨ，２ＢＨ，２ＣＨ，２ＤＨおよび２ＡＬ，２ＢＬ，２ＣＬ，２ＤＬの直列接続で構成される複数のアーム１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと、スイッチング素子の接続点に接続される加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤと共振コンデンサ５ＡＢ，５ＣＤの直列接続で構成される複数の共振回路４ＡＢ，４ＣＤと、スイッチング素子２ＡＨ，２ＢＨ，２ＣＨ，２ＤＨおよび２ＡＬ，２ＢＬ，２ＣＬ，２ＤＬをオンオフ駆動する制御回路１９と、前記加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤの電流方向を検出する複数の電流方向検出部９ＡＢ，９ＣＤと、前記電流方向検出部９ＡＢ，９ＣＤからの出力を基に複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流の位相差の絶対値を検出する位相差絶対値検出部ＰＡと、前記電流方向検出部９ＡＢ，９ＣＤからの出力を基に複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流に対してどちらの位相が進んでいるかを検出する位相進み遅れ検出部ＰＢとを備えた誘導加熱調理器が構成されている。
したがって、従来必要であった可変リアクトルを用いずに、同心円状に配置した複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに同期した電流を流すことによって、より簡素な構成で、負荷の大きさによらない効率の良い加熱と調理器等の負荷の底部における局部発熱の無い均一な加熱を行うことができるとともに不快なうなり音の発生が生じない負荷の加熱効率が高い誘導加熱調理器を提供することができる。
【００２０】
（１Ｂ）この発明による実施の形態１によれば、前記（１Ａ）項における構成において、前記制御回路１９からなる制御手段は、一定周波数一定導通幅で各スイッチング素子２ＡＨ，２ＢＨ，２ＣＨ，２ＤＨおよび２ＡＬ，２ＢＬ，２ＣＬ，２ＤＬを駆動し、前記位相差絶対値検出部ＰＡからなる位相差絶対値検出手段と前記位相進み遅れ検出部ＰＢからなる位相進み遅れ検出手段の出力を基に複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流の位相差が所定の範囲内となるように複数のアーム１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ間のスイッチング素子のオンオフタイミングを制御するようにしたので、一定周波数一定導通幅で各スイッチング素子を導通制御することにより、可変リアクトルを用いることなく同心円状に配置した複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに同期した電流を流すことにより、使用者にとって不快なうなり音の発生や負荷への加熱効率の著しい低下を抑制できる誘導加熱調理器を得ることができる。
すなわち、制御回路１９は一定周波数一定導通幅で各スイッチング素子２ＡＨ，２ＢＨ，２ＣＨ，２ＤＨおよび２ＡＬ，２ＢＬ，２ＣＬ，２ＤＬを駆動し、位相差絶対値検出部ＰＡと位相進み遅れ検出部ＰＢの出力を基に複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流の位相差が所定の範囲内となるように複数のアーム１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ間のスイッチング素子のオンオフタイミングを制御することを特徴とする前記（１Ａ）項記載の誘導加熱調理器が構成されている。
したがって、一定周波数一定導通幅で各スイッチング素子のオンオフタイミングを制御することにより、可変リアクトルを用いることなく同心円状に配置した複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに同期した電流を流すことによって、より簡素な構成で、負荷の大きさによらない効率の良い加熱と調理器等の負荷の底部における局部発熱の無い均一な加熱を行うことができるとともに不快なうなり音の発生が生じない負荷の加熱効率が高い誘導加熱調理器を提供することができる。
【００２１】
実施の形態２．
この発明による実施の形態２を図９および図１０について説明する。図９は実施の形態２における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。図１０は実施の形態２における電圧方向検出部の具体的構成を示す回路図である。図１０（ａ）は電圧方向検出部の具体的構成例を示し、図１０（ｂ）は電圧方向検出部の他の具体的構成例を示している。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２２】
この発明による実施の形態２における誘導加熱調理器の構成を示す図９において、実施の形態１では電流センサを用いて加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流を検出していたが、この実施の形態２では共振コンデンサ５ＡＢ，５ＣＤの電圧を電圧方向検出部１４または電圧方向検出部１５によって検出している。加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤと共振コンデンサ５ＡＢ，５ＣＤは直列接続されているため、それらに流れる電流は等しい。また、コンデンサに流れる電流Ｉｃとコンデンサに生じる電圧Ｖｃには式（１）の関係があるため、共振コンデンサ５ＡＢ，５ＣＤの電圧を検出することでも複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流の位相差の絶対値に比例した出力と複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流に対する位相の進み遅れの出力を得ることが可能である。
Ｉｃ＝Ｃ×ｄＶｃ／ｄｔ  ………  式（１）
【００２３】
電圧方向検出部の具体的構成を示す図１０において、図１０（ａ）に示す電圧方向検出部１４は、オペアンプ１３を用いた差動増幅回路である。抵抗値をＲ２＝Ｒ４＝ｋＲ３＝ｋＲ５とすると電圧方向検出回路１４の出力はＶｏ１＝Ｖｃ／ｋとなる。コンパレータ１２の非反転入力端子にはＶｏ１を入力すると、コンパレータ１２はＶｃ>０の時Ｈ信号、Ｖｃ<０の時Ｌ信号を出力する。
【００２４】
図１０（ｂ）に示す電圧方向検出部１５は、出力をオフセットした差動増幅回路である。ここで、Ｒ３＝Ｒ５＝Ｒａ，Ｒ４＝ｋＲ３，Ｒ２＝２ｋＲ３とすると出力Ｖｏ２＝Ｖｃ／２ｋ＋Ｖｍとなる。コンパレータ１２の反転入力端子にＶｍを入力し、非反転入力端子にＶｏ２を入力するとコンパレータ１２はＶｃ>０の時Ｈ信号、Ｖｃ<０の時Ｌ信号を出力する。電圧検出部１５はあらかじめ出力が正となるように設定すると単電源オペアンプでも動作可能となる。
【００２５】
上記の電圧方向検出部１４および電圧方向検出部１５以外は、実施の形態１における構成と同様である。
【００２６】
加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる大電流を検出するための電流センサには大きな発熱が生じる。また、電流センサには温度ドリフトや周波数特性があるため高精度な検出は困難であった。
この実施の形態２のように共振コンデンサ５ＡＢ，５ＣＤの電圧から複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流の位相差の絶対値に比例した出力と複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流に対する位相の進み遅れの出力を得ることで、電流センサを必要としない。これによって、機器内部の発熱の低減と高精度な検出が可能となる。
【００２７】
（２Ａ）この発明による実施の形態２によれば、第１および第２のスイッチング素子２ＡＨ，２ＢＨ，２ＣＨ，２ＤＨおよび２ＡＬ，２ＢＬ，２ＣＬ，２ＤＬの直列接続で構成される複数のアーム１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと、前記第１および第２のスイッチング素子の接続点に接続される加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤおよび共振コンデンサ５ＡＢ，５ＣＤの直列接続で構成される複数の共振回路４ＡＢ，４ＣＤと、前記第１および第２のスイッチング素子２ＡＨ，２ＢＨ，２ＣＨ，２ＤＨおよび２ＡＬ，２ＢＬ，２ＣＬ，２ＤＬのオンオフタイミングを制御する制御回路１９からなる制御手段と、前記共振コンデンサ５ＡＢ，５ＣＤの電圧方向を検出する複数の電圧方向検出部１４または電圧検出部１５からなる電圧方向検出手段と、前記電圧方向検出部１４または電圧検出部１５からなる電圧方向検出手段からの出力を基に複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流の位相差の絶対値を検出する位相差絶対値検出部ＰＡからなる位相差絶対値検出手段と、前記電圧方向検出部１４または電圧検出部１５からなる電圧方向検出手段からの出力を基に複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流に対してどちらの位相が進んでいるかを検出する位相進み遅れ検出部ＰＢからなる位相進み遅れ検出手段とを備え、前記位相差絶対値検出部ＰＡからなる位相差絶対値検出手段による検出出力と前記位相進み遅れ検出部ＰＢからなる位相進み遅れ検出手段による検出出力とに応じて前記制御回路１９からなる制御手段により前記第１および第２のスイッチング素子２ＡＨ，２ＢＨ，２ＣＨ，２ＤＨおよび２ＡＬ，２ＢＬ，２ＣＬ，２ＤＬの導通制御を行うようにしたので、共振コンデンサの電圧方向を検出して、可変リアクトルを用いることなく、同心円状に配置した複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに同期した電流を流すことにより、使用者にとって不快なうなり音の発生や負荷への加熱効率の著しい低下を抑制でき、しかも、電流センサを用いることなく内部の発熱を低減し高精度の検出を行える誘導加熱調理器を得ることができる。
すなわち、対をなす２つのスイッチング素子２ＡＨ，２ＢＨ，２ＣＨ，２ＤＨおよび２ＡＬ，２ＢＬ，２ＣＬ，２ＤＬの直列接続で構成される複数のアーム１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと、スイッチング素子の接続点に接続される加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤと共振コンデンサ５ＡＢ，５ＣＤの直列接続で構成される複数の共振回路４ＡＢ，４ＣＤと、スイッチング素子２ＡＨ，２ＢＨ，２ＣＨ，２ＤＨおよび２ＡＬ，２ＢＬ，２ＣＬ，２ＤＬをオンオフ駆動する制御回路１９と、前記加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤの電流方向を検出する複数の電圧方向検出部１４または電圧検出部１５と、前記電圧方向検出部１４または電圧検出部１５からの出力を基に複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流の位相差の絶対値を検出する位相差絶対値検出部ＰＡと、前記電圧方向検出部１４または電圧検出部１５からの出力を基に複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流に対してどちらの位相が進んでいるかを検出する位相進み遅れ検出部ＰＢとを備えた誘導加熱調理器が構成されている。
したがって、共振コンデンサの電圧方向を検出して、従来必要であった可変リアクトルを用いずに同心円状に配置した複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに同期した電流を流すことにより、使用者にとって不快なうなり音の発生や負荷への加熱効率の著しい低下を抑制でき、しかも、大きな発熱を生じていた大電流用途の電流センサが不要となる。
【００２８】
（２Ｂ）この発明による実施の形態２によれば、前記（２Ａ）項における構成において、前記制御回路１９からなる制御手段は、一定周波数一定導通幅で各スイッチング素子を駆動し、前記位相差絶対値検出部ＰＡからなる位相差絶対値検出手段と前記位相進み遅れ検出部ＰＢからなる位相進み遅れ検出手段の出力を基に複数の加熱コイルに流れる電流の位相差が所定の範囲内となるように複数のアーム１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ間のスイッチング素子のオンオフタイミングを制御するようにしたので、共振コンデンサの電圧方向を検出して一定周波数一定導通幅で各スイッチング素子を駆動することによって、可変リアクトルを用いることなく、同心円状に配置した複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに同期した電流を流すことにより、使用者にとって不快なうなり音の発生や負荷への加熱効率の著しい低下を抑制でき、しかも、電流センサを用いることなく内部の発熱を低減し高精度の検出を行える誘導加熱調理器を得ることができる。
すなわち、制御回路１９は一定周波数一定導通幅で各スイッチング素子を駆動し、位相差絶対値検出部ＰＡと位相進み遅れ検出部ＰＢの出力を基に複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流の位相差が所定の範囲内となるように複数のアーム１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ間のスイッチング素子のオンオフタイミングを制御することを特徴とする前記（２Ａ）項記載の誘導加熱調理器が構成されている。
したがって、一定周波数一定導通幅で各スイッチング素子を駆動することによって、従来必要であった可変リアクトルを用いずに同心円状に配置した複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに同期した電流を流すことにより、使用者にとって不快なうなり音の発生や負荷への加熱効率の著しい低下を抑制でき、しかも、大きな発熱を生じていた大電流用途の電流センサが不要となる。
【００２９】
実施の形態３．
この発明による実施の形態３を図１１について説明する。図１１は実施の形態３における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。
この実施の形態３において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１または実施の形態２における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００３０】
この発明によるこの実施の形態３における誘導加熱調理器の構成を示す図１１において、実施の形態１との相違点は、アーム１Ｂとアーム１Ｄを共通としてアーム１Ｂとし、アーム１Ｄを省略していることである。アーム１Ａ，１Ｂ，１Ｃは共通の直流電源ＰＡＢＣから電力供給される。制御回路１９は位相差絶対値検出部ＰＡの出力と位相進み遅れ検出部ＰＢの出力を基に同心円状に配置された複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流の位相差が小さくなるようにスイッチング素子２ＡＨとスイッチング素子２ＣＨのオンオフタイミングの差βを制御する。
【００３１】
このような構成とすることでアームの数を減らすことができるため回路の小型化が実現できる。
また、同心円状に配置された複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流の周波数差と位相差を所定の範囲内とすることができる。
さらに、複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流の周波数差と位相差を所定の範囲内とするために従来必要であった可変リアクトルが不要となるため回路の小型化が実現できる。
そして、複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに流れる電流の位相差の絶対値と位相の進み遅れをそれぞれ検出する構成としたのでより高精度な制御が可能となる。
それによって、より簡素な構成で、負荷の大きさによらない効率の良い加熱と調理鍋等の負荷の底部における局部発熱の無い均一な加熱を行うことができ、不快なうなり音の発生が生じず、負荷の加熱効率が高い誘導加熱調理器を提供できる。
【００３２】
（３Ａ）この発明による実施の形態３によれば、実施の形態１の（１Ａ）項および（１Ｂ）ならびに実施の形態２の（２Ａ）項および（２Ｂ）項におけるいずれかの構成において、共振回路４ＡＢに接続される２つのアーム１Ａ，１Ｂの片側１Ｂを別の共振回路４ＣＤに接続されるアーム１Ｄと共用してアーム１Ｄを省略したので、スイッチング素子のアームを共用することにより、可変リアクトルを用いることなく同心円状に配置した複数の加熱コイル６ＡＢ，６ＣＤに同期した電流を流すことにより、使用者にとって不快なうなり音の発生や負荷への加熱効率の著しい低下を抑制でき、しかも、回路の小型化が実現できる誘導加熱調理器を得ることができる。
すなわち、共振回路４ＡＢに接続される２つのアーム１Ａ，１Ｂの片側１Ｂを別の共振回路４ＣＤに接続されるアーム１Ｄと共用したことを特徴とする実施の形態１の（１Ａ）項および（１Ｂ）ならびに実施の形態２の（２Ａ）項および（２Ｂ）項におけるいずれかに記載の誘導加熱調理器が構成されている。
したがって、アーム数を少なくすることができるため回路の小型化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明による実施の形態１における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明による実施の形態１におけるスイッチング素子のオンオフタイミングと電流経路を示す接続図である。
【図３】この発明による実施の形態１におけるスイッチング素子のオンタイミングと加熱コイル電流の方向逆転時の位相差αを示す波形図である。
【図４】この発明による実施の形態１における複数の加熱コイルに流れる電流の位相差Φを示す波形図である。
【図５】この発明による実施の形態１におけるスイッチング素子２ＡＨとスイッチング素子２ＣＨのオンオフタイミングの差βを示す波形図である。
【図６】この発明による実施の形態１における電流方向検出部の構成を示す回路図である。
【図７】この発明による実施の形態１における位相差絶対値検出部の構成を示す回路図である。
【図８】この発明による実施の形態１における位相進み遅れ検出部の構成を示す回路図である。
【図９】この発明による実施の形態２における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明による実施の形態２における電圧方向検出部の構成を示す回路図である。
【図１１】この発明による実施の形態３における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３４】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ  アーム、２ＡＨ，２ＡＬ，２ＢＨ，２ＢＬ，２ＣＨ，２ＣＬ，２ＤＨ，２ＤＬ  スイッチング素子、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ  スナバコンデンサ、４ＡＢ，４ＣＤ  共振回路、５ＡＢ，５ＣＤ  共振コンデンサ、６，６ＡＢ，６ＣＤ  加熱コイル、７，７ＡＢ，７ＣＤ  電流センサ、９，９ＡＢ，９ＣＤ  電流方向検出部、１０ＡＨ，１０ＡＬ，１０ＢＨ，１０ＢＬ，１０ＣＨ，１０ＣＬ，１０ＤＨ，１０ＤＬ  ダイオード、１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ  ダイオード、１２  コンパレータ、１３  オペアンプ、１４，１５  電圧方向検出部、１６  ＸＯＲゲート、１７  Ｄ−ＦＦ、１８  平均化回路、１９  制御回路。
【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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【図１０】
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【図１１】
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