(57)【要約】【課題】複数の加熱コイル相互間に磁気干渉が生じる場合であっても、加熱コイル群に投入される電力を容易に制御することができる誘導加熱調理器を得る。【解決手段】制御回路２６は、加熱コイル群に投入される電力を調節する際、各加熱コイル相互間の磁気干渉の多寡に応じて予め選択された加熱コイルの投入電力を調節した後、他の加熱コイルの投入電力を調節する。【選択図】図１
2012230874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の加熱コイルから構成される加熱コイル群と、
前記加熱コイル群の各加熱コイルに高周波電力を供給する複数のインバータと、
前記加熱コイル群に投入される電力を検出する電力検出手段と、
前記加熱コイル群に投入される電力が設定電力になるように、前記各インバータ回路をそれぞれ制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、
前記加熱コイル群に投入される電力を調節する際、
前記各加熱コイル相互間の磁気干渉の多寡に応じて予め選択された加熱コイルの投入電力を調節した後、他の加熱コイルの投入電力を調節する
ことを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記加熱コイル群の各加熱コイルのうち、磁気干渉が多く、他の加熱コイルの投入電力の変動に与える影響が大きい加熱コイルが予め選択され、
前記加熱コイル群に投入される電力を調節する際、
予め選択された前記加熱コイルの投入電力を調節した後、他の加熱コイルの投入電力を調節する
ことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】
前記加熱コイル群は、
略円形状の内コイルと、その周囲の周方向に複数配置した外コイルとから構成された
ことを特徴とする請求項１または２記載の誘導加熱調理器。
【請求項４】
前記複数の外コイルは、１つの前記インバータ回路により高周波電力が供給される
ことを特徴とする請求項３記載の誘導加熱調理器。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記加熱コイル群に投入される電力を調節する際、
前記外コイルの投入電力を調節した後、前記内コイルの投入電力を調節する
ことを特徴とする請求項３または４記載の誘導加熱調理器。
【請求項６】
前記加熱コイル群は、
同心円状に配置された、内コイルおよび外コイルから構成された
ことを特徴とする請求項１または２記載の誘導加熱調理器。
【請求項７】
前記制御手段は、
前記加熱コイル群に投入される電力を調節する際、
前記内コイルの投入電力を調節した後、前記外コイルの投入電力を調節する
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の誘導加熱調理器。
【請求項８】
前記インバータ回路は、
２つのスイッチング素子を直列に接続したアームを少なくとも２つ有し、
前記制御手段は、
前記アームの相互間の前記スイッチング素子の駆動位相差を可変することで、前記加熱コイルの投入電力を調節する
ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の誘導加熱調理器。
【請求項９】
前記インバータ回路は、
スイッチング素子を有し、
前記制御手段は、
前記スイッチング素子の駆動周波数を可変することで、前記加熱コイルの投入電力を調節する
ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の誘導加熱調理器。
【請求項１０】
前記スイッチング素子が、ワイドバンドギャップ半導体により形成された
ことを特徴とする請求項８または９記載の誘導加熱調理器。
【請求項１１】
前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、またはダイヤモンドである
ことを特徴とする請求項１０記載の誘導加熱調理器。
【請求項１２】
前記制御手段は、
前記電力検出手段により検出された前記加熱コイル群に投入される電力が、所定の電力下限値より低い場合、
前記各加熱コイル相互間の磁気干渉の多寡に応じて予め選択された加熱コイルの投入電力を上昇させた後、他の加熱コイルの投入電力を上昇させる
ことを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の誘導加熱調理器。
【請求項１３】
前記制御手段は、
前記電力検出手段により検出された前記加熱コイル群に投入される電力が、所定の電力上限値より大きい場合、
前記各加熱コイル相互間の磁気干渉の多寡に応じて予め選択された加熱コイルの投入電力を低下させた後、他の加熱コイルの投入電力を低下させる
ことを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の誘導加熱調理器。
【請求項１４】
前記インバータ回路の出力電流を検出する出力電流検出手段を備え、
前記制御手段は、
前記出力電流検出手段により検出された出力電流が、所定の電流上限値より大きい場合、
前記各加熱コイル相互間の磁気干渉の多寡に応じて予め選択された加熱コイルの投入電力を低下させた後、他の加熱コイルの投入電力を低下させる
ことを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の加熱コイルを有する誘導加熱調理器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の誘導加熱調理器においては、例えば、「０〜Ｔ１の期間は内コイル用アームおよび外コイル用アームへの駆動信号を調整（共通アームへの駆動信号と内コイル用アームおよび外コイル用アームへの駆動信号との位相差を調整）して入力電力が設定電力となるように制御を行い、Ｔ１〜Ｔ２の期間は外コイル用アームへの駆動信号を下限出力レベル（共通アームへの駆動信号と外コイル用アームへの駆動信号の位相差を下限値）に固定し、内コイル用アームへの駆動信号のみを調整して入力電力が設定電力となるように制御をおこない、鍋の有無を判定する。」ものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８２６０９号公報（段落［００３２］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の加熱コイルを同時に駆動する場合、加熱コイル相互間の磁気干渉の影響により、ある加熱コイルの投入電力を変化させると他の加熱コイルの投入電力が変化する場合がある。このような磁気干渉の影響下において、複数の加熱コイルからなる加熱コイル群への投入電力（各加熱コイルのトータル電力）を制御する場合、各加熱コイルの電力変化が相互に影響し合い、加熱コイル群への投入電力が所望の設定電力となるように各加熱コイルの電力を設定することが困難となる、という問題点があった。
【０００５】
従来の誘導加熱調理器では、特許文献１にあるように独立した小径加熱コイルと大径加熱コイルを鍋検知時のみ駆動順序に差を持たしているが、駆動中の制御タイミングは同一となっている。これではお互いの加熱コイルから発生する磁界による磁気干渉の影響から設定電力となるように各加熱コイルを制御することが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、複数の加熱コイル相互間に磁気干渉が生じる場合であっても、加熱コイル群に投入される電力を容易に制御することができる誘導加熱調理器を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る誘導加熱調理器は、複数の加熱コイルから構成される加熱コイル群と、前記加熱コイル群の各加熱コイルに高周波電力を供給する複数のインバータと、前記加熱コイル群に投入される電力を検出する電力検出手段と、前記加熱コイル群に投入される電力が設定電力になるように、前記各インバータ回路をそれぞれ制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記加熱コイル群に投入される電力を調節する際、前記各加熱コイル相互間の磁気干渉の多寡に応じて予め選択された加熱コイルの投入電力を調節した後、他の加熱コイルの投入電力を調節するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、複数の加熱コイル相互間に磁気干渉が生じる場合であっても、加熱コイル群に投入される電力を容易に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１における誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。
【図２】実施の形態１における内コイルと外コイルの配置を示す図である。
【図３】実施の形態１におけるインバータ回路の駆動信号の一例を示す図である。
【図４】実施の形態１におけるインバータ回路のアーム間位相差と投入電力との関係を示す図である。
【図５】実施の形態１における加熱出力制御処理を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態２における誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。
【図７】実施の形態２における内コイルと外コイルの配置を示す図である。
【図８】実施の形態２におけるインバータ回路の駆動信号の一例を示す図である。
【図９】実施の形態２におけるインバータ回路の駆動周波数と投入電力との関係を示す図である。
【図１０】実施の形態２における加熱出力制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。
図１において、商用交流電源から整流回路を通して供給される電源を直流電源１として表記する。直流電源１の後段はリアクトル２と平滑コンデンサ１６とから構成されている。そして、インバータ回路１４へ入力される入力電流は入力電流検出回路１１によって検出される。また、インバータ回路１４へ入力される入力電圧は入力電圧検出回路５０によって検出される。直流電源１によって直流電力に変換された電力はインバータ回路１４に供給される。
【００１１】
このインバータ回路１４は、正負母線間に直列に接続された２個のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）と、そのスイッチング素子にそれぞれ逆並列に接続されたダイオードとによって構成される３組のアームを備えている。なお、これ以降、３組のアームのうち１組を共通アーム６０、他の２組を内コイル用アーム６１および外コイル用アーム６２と呼ぶ。また、各アーム６０〜６２の正母線側のスイッチング素子を上スイッチ３１、３３、３５、負母線側のスイッチング素子を下スイッチ３２、３４、３６と呼ぶ。
なお、各アーム６０〜６２のスイッチング素子およびダイオード素子は、珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成してもよい。ワイドバンドギャップ半導体としては、例えば、炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドがある。
【００１２】
共通アーム６０は、後述する内コイル４０および外コイル４４に接続されたアームで、上スイッチ３１および下スイッチ３２で構成され、上スイッチ３１および下スイッチ３２の接続点が共通アーム６０の出力点となっている。内コイル用アーム６１は、内コイル４０が接続されたアームで、上スイッチ３３および下スイッチ３４から構成されている。また、外コイル用アーム６２は、外コイル４４が接続されたアームで、上スイッチ３５および下スイッチ３６とで構成されている。
【００１３】
共通アーム６０の上スイッチ３１と下スイッチ３２、内コイル用アーム６１の上スイッチ３３と下スイッチ３４、外コイル用アーム６２の上スイッチ３５と下スイッチ３６は制御回路２６から出力される駆動信号によりオンオフ駆動される。
【００１４】
制御回路２６は、共通アーム６０の上スイッチ３１をオンさせている間は下スイッチ３２をオフ状態にし、上スイッチ３１をオフさせている間は下スイッチ３２をオン状態にし、交互にオンオフする駆動信号を出力する。
同様に、制御回路２６は、内コイル用アーム６１の上スイッチ３３と下スイッチ３４、外コイル用アーム６２の上スイッチ３５と下スイッチ３６を交互にオンオフする駆動信号を出力する。
これにより、共通アーム６０と内コイル用アーム６１とにより、内コイル４０を駆動するフルブリッジインバータを構成する。また、共通アーム６０と外コイル用アーム６２とにより、外コイル４４を駆動するフルブリッジインバータを構成する。
【００１５】
なお、制御回路２６は本発明における「制御手段」に相当する。
また、共通アーム６０と内コイル用アーム６１とにより本発明における「インバータ回路」を構成する。また、共通アーム６０と外コイル用アーム６２とにより本発明における「インバータ回路」を構成する。
【００１６】
内コイル４０および共振コンデンサ４３により構成される負荷回路は、共通アーム６０の出力点（上スイッチ３１と下スイッチ３２の接続点）と、内コイル用アーム６１の出力点（上スイッチ３３と下スイッチ３４の接続点）との間に接続される。また、外コイル４４および共振コンデンサ４１により構成される負荷回路は、共通アーム６０の出力点と、外コイル用アーム６２の出力点（上スイッチ３５と下スイッチ３６の接続点）との間に接続されている。
【００１７】
図２は実施の形態１における内コイルと外コイルの配置を示す図である。
図２に示すように、内コイル４０は、略円形に巻回された外形の小なる加熱用のコイルであり、その周囲の周方向に小判形の外コイル４４が４つ配置されている。なお、外コイル４４の形状・数量はこれに限るものではない。
なお、内コイル４０および外コイル４４とにより本発明における「加熱コイル群」を構成する。
【００１８】
なお、内コイル４０と外コイル４４は、大径鍋が載置された状態で、そのインピーダンス値に差が生じるように調整されているものとする。また、内コイル４０と外コイル４４は、共通アーム６０から見て、同一周回方向に巻回されて接続されている。内コイル４０および外コイル４４に流れる電流は、出力電流検出回路４５および出力電流検出回路４６により検出する。
なお、出力電流検出回路４５、４６は、本発明における「出力電流検出手段」に相当する。
【００１９】
制御回路２６は、誘導加熱調理器全体を制御するもので、内部にタイマカウンタ２６ａを有し、操作部２７からの入力指示により、表示部２８に動作状態を表示するとともに、入力電流検出回路１１等の検出値に応じて加熱出力を調整する。各アーム６０〜６２に出力される駆動信号は、内コイル４０および外コイル４４の共振周波数よりも高い駆動周波数として、負荷回路に流れる電流が負荷回路に印加される電圧と比較して遅れ位相で流れるように制御する。
【００２０】
（電力制御動作）
次に、インバータ回路１４のアーム相互間の位相差による投入電力（加熱出力）の制御動作について説明する。
図３は実施の形態１におけるインバータ回路の駆動信号の一例を示す図である。
図３においては、内コイル４０および外コイル４４に高周波電力を出力する場合の駆動信号の一例を示している。
図３に示すように、制御回路２６は、共通アーム６０の上スイッチ３１および下スイッチ３２に、負荷回路の共振周波数よりも高い高周波の駆動信号を出力する。
また、制御回路２６は、共通アーム６０の駆動信号より位相の進んだ駆動信号を、内コイル用アーム６１の上スイッチ３３と下スイッチ３４、外コイル用アーム６２の上スイッチ３５と下スイッチ３６に出力する。なお、各アーム６０〜６２の駆動信号の周波数は同一周波数である。
【００２１】
各アーム６０〜６２の出力点（上スイッチと下スイッチの接続点）には、上スイッチと下スイッチのオンオフ状態に応じて、直流電源回路の出力である正母線電位、あるいは負母線電位が高周波で切り替わって出力される。これにより、内コイル４０には、共通アーム６０の出力点と、内コイル用アーム６１の出力点との電位差が印加される。また、外コイル４４には、共通アーム６０の出力点と、外コイル用アーム６２の出力点との電位差が印加される。
したがって、共通アーム６０への駆動信号と、内コイル用アーム６１および外コイル用アーム６２への駆動信号との位相差を増減することにより、内コイル４０および外コイル４４に印加する高周波電圧を調整することができ、内コイル４０と外コイル４４に流れる高周波出力電流と入力電流を制御することができる。
つまり、高出力状態の場合には、アーム間位相差を大きくして、１周期における電圧印加時間幅を大きくする。また、中出力状態の場合には、高出力状態と比較してアーム間位相差を小さくして、１周期における電圧印加時間幅を減少させる。そして、低出力状態の場合には、さらにアーム間位相差を小さくして、１周期における電圧印加時間幅をさらに減少させる。
なお、アーム間位相差の上限は、逆相（位相差１８０°）の場合であり、このときの出力電圧波形はほぼ矩形波となる。また、アーム間位相差の下限は、例えば、ターンオン時に負荷回路に流れる電流の位相等との関係でスイッチング素子に過大電流が流れて破壊してしまわないレベルに設定する。
【００２２】
なお、以降の説明において、内コイル４０を駆動する共通アーム６０と内コイル用アーム６１との間の位相差を、「内コイル位相差」という。また、外コイル４４を駆動する共通アーム６０と外コイル用アーム６２との間の位相差を、「外コイル位相差」という。
【００２３】
（磁気干渉による電力変動）
次に、各加熱コイル相互間の磁気干渉により、他の加熱コイルの投入電力の変動に与える影響について説明する。
図４は実施の形態１におけるインバータ回路のアーム間位相差と投入電力との関係を示す図である。
図４（ａ）は、内コイル位相差を固定した状態で、外コイル位相差を変更した場合の投入電力の関係を示す図である。
図４（ｂ）は、外コイル位相差を固定した状態で、内コイル位相差を変更した場合の投入電力の関係を示す図である。
なお、内コイル４０は、外コイル４４に比べてインダクタンス値が小さく、共振コンデンサ４３との組み合わせによる負荷回路の共振周波数を、駆動周波数に近い２５ｋＨｚ付近に設定している。また、外コイル４４は、内コイル４０に比べてインダクタンス値が大きく、共振コンデンサ４１との組み合わせによる負荷回路の共振周波数を、駆動周波数と離れた値の２０ｋＨｚ付近に設定している。
【００２４】
［内コイル位相固定］
図４（ａ）に示すように、外コイル位相差を大きくすると、外コイル４４への電圧印加時間幅が大きくなり、外コイル４４の電力（投入電力）は上昇する。
このとき、内コイル位相差は固定しているにもかかわらず、内コイル４０の電力（投入電力）は減少している。
これは、内コイル４０と外コイル４４のお互いのコイルから発生する磁界による磁気干渉の影響により、外コイル４４の電力の上昇が、内コイル４０の周辺磁界に影響していると思われる。
このような内コイル４０の電力の減少により、内コイル４０の電力および外コイル４４の電力の合計であるトータル電力は、外コイル位相差が上昇するに従い減少する。そして、外コイル位相差が変曲点を超えると、トータル電力は下降から上昇へと転じている。
【００２５】
［外コイル位相固定］
図４（ｂ）に示すように、内コイル位相差を大きくすると、内コイル４０への電圧印加時間幅が大きくなり、内コイル４０の電力（投入電力）は上昇する。
このとき、外コイル位相差は固定しているにもかかわらず外コイル４４の電力（投入電力）は減少しているが、上記図４（ａ）と比較してその減少量は少なく、外コイル４４の電力は穏やかに下降している。
これは、外コイル４４が共振周波数と近い駆動周波数で駆動していることから、内コイル４０の磁界の変化の影響をあまり受けていないことを示している。
このような外コイル４４の電力の緩やかな減少により、内コイル４０の電力および外コイル４４の電力の合計であるトータル電力は、内コイル位相差が上昇するに従い右肩上がりに上昇している。
【００２６】
なお、本実施の形態におけるトータル電力は、本発明における「加熱コイル群に投入される電力」に相当する。
【００２７】
このように本実施の形態の構成においては、内コイル４０が磁気干渉により外コイル４４の投入電力の変動に与える影響が、外コイル４４が磁気干渉により内コイル４０の投入電力の変動に与える影響よりも少ない。
このため、内コイル４０および外コイル４４のトータル電力を調節する際、外コイル４４の電力を調節した後、内コイル４０の電力を調節することで、磁気干渉の影響下にあっても、トータル電力を設定電力とする制御を容易に行うことができる。
【００２８】
次に、加熱コイル群の各加熱コイルのうち、磁気干渉が少なく、他の加熱コイルの投入電力の変動に与える影響が少ない加熱コイルとして内コイル４０を選択し、加熱コイル群に投入される電力が設定電力になるように制御する動作（加熱出力制御処理）について説明する。
【００２９】
（加熱出力制御処理）
図５は実施の形態１における加熱出力制御処理を示すフローチャートである。
以下、制御回路２６による加熱出力制御処理の動作を図５に基づいて説明する。
まず、制御回路２６は、操作部２７から加熱開始指示の入力が行われたか否か判断する（ステップ１）。
加熱開始指示入力があった場合には、制御回路２６はタイマカウンタ２６ａを初期化してスタートする（ステップ２）。
制御回路２６は、図３に示したような駆動信号を各アーム６０〜６２の上スイッチ３１、３３、３５、および、下スイッチ３２、３４、３６に出力して、内コイル４０と外コイル４４への高周波電圧の印加を開始する（ステップ３、ステップ４）。
【００３０】
次いで、制御回路２６は、入力電流検出回路１１、入力電圧検出回路５０、出力電流検出回路４５、および出力電流検出回路４６を用いてそれぞれの電流と入力電圧を検出する（ステップ５）。
制御回路２６は、出力電流検出回路４５により検出された内コイル４０への出力電流と、出力電流検出回路４６により検出された外コイル４４への出力電流が、それぞれ、所定の設定値（電流上限値）より大きいか否かを判断する（ステップ６）。
【００３１】
出力電流が設定値以下であり、出力電流が過大で無い場合、制御回路２６は検出した入力電流と入力電圧とから換算した入力電力（内コイル４０および外コイル４４のトータル電力）と、操作部２７で設定された設定電力とを比較する（ステップ７）。
なお、入力電流と入力電圧とから換算した入力電力は、本発明における「加熱コイル群に投入される電力」に相当する。
また、入力電流検出回路１１および入力電圧検出回路５０により、本発明の「電力検出手段」を構成する。
なお、本実施の形態では、インバータ回路１４に入力される入力電流と入力電圧とをそれぞれ検出してこれを入力電力に換算する場合を説明するが、本発明はこれに限るものではない。例えば、直流電源１の出力電圧が一定の場合には、入力電流のみを検出してこれを入力電力に換算しても良い。また、インバータ回路１４から負荷回路へ出力される電圧を検出する出力電圧検出回路を別途設けて、この出力電圧と出力電流とにより、各加熱コイルに投入された電力を検出するようにしても良い。
【００３２】
設定電力より入力電力が小さい場合（ステップ７；＞）には、制御回路２６は、入力電力を増加させるべく、先ず、共通アーム６０への駆動信号と外コイル用アーム６２への駆動信号の位相差（外コイル位相差）を増大（広く）させる（ステップ８）。
次に、共通アーム６０への駆動信号と内コイル用アーム６１への駆動信号の位相差（内コイル位相差）を増大（広く）させる（ステップ９）。
なお、駆動信号の位相差を増大させる位相角（時間）は、所定の量としても良いし、設定電力と入力電力との差分が大きいほど増大量を多くするなどしても良い。また、内コイル４０の投入電力と外コイル４４の投入電力との比が一定となるように、内コイル位相差および外コイル位相差の増加量をそれぞれ設定しても良い。なお、所定の量とした場合であっても、後述するように当該出力処理は繰り返し実行されるため、最終的には入力電力の値が設定電力の値に収束することとなる。
【００３３】
設定電力より入力電力が大きい場合（ステップ７；＜）、または、ステップ６で出力電流が過大であった場合には、制御回路２６は、入力電力を減少させるべく、先ず、共通アーム６０への駆動信号と外コイル用アーム６２への駆動信号の位相差（外コイル位相差）を減少（狭く）させる（ステップ１０）。
次に、共通アーム６０への駆動信号と内コイル用アーム６１への駆動信号の位相差（内コイル位相差）を減少（狭く）させる（ステップ１１）。
なお、駆動信号の位相差を減少させる位相角（時間）は、所定の量としても良いし、設定電力と入力電力との差分が大きいほど減少量を多くするなどしても良い。また、内コイル４０の投入電力と外コイル４４の投入電力との比が一定となるように、内コイル位相差および外コイル位相差の減少量をそれぞれ設定しても良い。なお、所定の量とした場合であっても、後述するように当該出力処理は繰り返し実行されるため、最終的には入力電力の値が設定電力の値に収束することとなる。
【００３４】
このように、本実施の形態においては、各加熱コイル相互間の磁気干渉の多寡に応じて、予め選択された外コイル４４の投入電力を調節した後、内コイル４０の投入電力を調節する。
【００３５】
設定電力と入力電力とが略同一の場合（ステップ７；＝）には、内コイル位相差および外コイル位相差を現状のまま維持してステップ１２に進む。
【００３６】
ステップ７、９または１１の後、制御回路２６は、タイマカウンタ２６ａを確認し、所定の時間Ｔ１を経過したか否かを判断する（ステップ１２）。
所定の時間Ｔ１を経過していない場合（ステップ１２；＜）には、ステップ５に戻って上述の動作を繰り返す。
一方、所定時間Ｔ１を経過していた場合（ステップ１２；≧）には、タイマカウンタ２６ａをクリアする（ステップ１３）。
【００３７】
次いで、制御回路２６は、操作部２７から加熱停止指示の入力の有無を判断する（ステップ１４）。
加熱操作停止の入力が無い場合には、ステップ５に戻って上述の動作を繰り返す。
一方、加熱操作停止の入力が有った場合には、制御回路２６は、各アーム６０〜６２の駆動信号出力を停止する（ステップ１５）。
次に、制御回路２６は、タイマカウンタ２６ａの動作を停止し（ステップ１６）、ステップ１に戻って上述の動作を繰り返す。
【００３８】
以上のように本実施の形態においては、加熱コイル群に投入される電力を調節する際、各加熱コイル相互間の磁気干渉の多寡に応じて予め選択された加熱コイルの投入電力を調節した後、他の加熱コイルの投入電力を調節する。
このため、複数の加熱コイル相互間に磁気干渉が生じる場合であっても、加熱コイル群に投入される電力を容易に制御することができる。
【００３９】
また本実施の形態においては、加熱コイル群の各加熱コイルのうち、磁気干渉が少なく、外コイル４４の投入電力の変動に与える影響が少ない内コイル４０が予め選択され、加熱コイル群に投入される電力（トータル電力）を調節する際、外コイル４４の投入電力を調節した後、内コイル４０の投入電力を調節する。
このため、複数の加熱コイル相互間に磁気干渉が生じる場合であっても、加熱コイル群に投入される電力が設定電力とする制御を容易に行うことができる。
【００４０】
また本実施の形態においては、内コイル４０および外コイル４４に流れる出力電流を検出し、この出力電流が所定の電流上限値より大きい場合、外コイル４４の投入電力を低下させた後、内コイル４０の投入電力を低下させる。
このため、内コイル４０および外コイル４４に過大な電流が流れることを抑制することができる。
【００４１】
また本実施の形態においては、インバータ回路１４の各アーム６０〜６２のスイッチング素子およびダイオード素子は、ワイドバンドギャップ半導体により形成されている。
このため、外コイル４４の磁界の影響により内コイル４０に過電流が流入した場合においても素子破壊に至ることを抑制することができる。
このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子やダイオード素子は、耐電圧性が高く、許容電流密度も高いため、スイッチング素子やダイオード素子の小型化が可能であり、これら小型化されたスイッチング素子やダイオード素子を用いることにより、これらの素子を組み込んだ半導体モジュールの小型化が可能となる。
また耐熱性も高いため、ヒートシンクの放熱フィンの小型化や、水冷部の空冷化が可能であるので、半導体モジュールの一層の小型化が可能になる。
更に電力損失が低いため、スイッチング素子やダイオード素子の高効率化が可能であり、延いては半導体モジュールの高効率化が可能になる。
なお、スイッチング素子やダイオード素子の両方がワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることが望ましいが、いずれか一方の素子がワイドバンドギャップ半導体によって形成されていてもよく、この実施の形態に記載の効果を得ることができる。
【００４２】
なお、本実施の形態においては、インバータ回路１４をフルブリッジインバータにより構成し、アーム相互間の位相差を制御することで、加熱コイルに投入する電力を調節する場合を説明したが、本発明はこれに限るものではない。
例えば、１つのアームにより加熱コイルを駆動するハーフブリッジインバータを構成し、駆動周波数の可変による電力制御、または、駆動信号のデューティー比の可変による電力制御を行うようにしても良い。このような構成においても、同様の効果を得ることができる。
【００４３】
実施の形態２．
図６は実施の形態２における誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。
以下、上記実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、実施の形態１と同様の構成には同一の符号を付する。
図６において、商用交流電源から整流回路を通して供給される直流電源１は、後段のリアクトル２と平滑コンデンサ１６により平滑される。そして、インバータ回路７０へ入力される入力電流は入力電流検出回路１１によって検出される。また、インバータ回路７０へ入力される入力電圧は入力電圧検出回路５０によって検出される。リアクトル２と平滑コンデンサ１６により直流電力に変換された電力はインバータ回路７０に供給される。
【００４４】
このインバータ回路７０は、リアクトル２と平滑コンデンサ１６に対して直列に接続された２個のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）と、そのスイッチング素子にそれぞれ逆並列に接続されたダイオードとによって構成されるアーム２組からなっている。なお、これ以降、２組のアームのうち１組を内コイル用アーム７１、他方の組を外コイル用アーム７２と呼ぶ。また、各アームの正母線側のスイッチング素子を上スイッチ５１、５２、負母線側のスイッチング素子を下スイッチ５３、５４と呼ぶ。
なお、各アームのスイッチング素子およびダイオード素子は、珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成してもよい。ワイドバンドギャップ半導体としては、例えば、炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドがある。
【００４５】
内コイル用アーム７１の上スイッチ５１と下スイッチ５３、外コイル用アーム７２の上スイッチ５２と下スイッチ５４は、制御回路２６から出力される駆動信号によりオンオフ駆動される。
【００４６】
制御回路２６は、内コイル用アーム７１の上スイッチ５１をオンさせている間は下スイッチ５３をオフ状態にし、上スイッチ５１をオフさせている間は下スイッチ５３をオン状態にし、交互にオンオフする駆動信号を出力する。
同様に、制御回路２６は、外コイル用アーム７２の上スイッチ５２をオンさせている間は下スイッチ５４をオフ状態にし、上スイッチ５２をオフさせている間は下スイッチ５４をオン状態にし、交互にオンオフする駆動信号を出力する。
これにより、内コイル用アーム７１の上スイッチ５１と下スイッチ５３とにより、内コイル５５を駆動するハーフブリッジインバータを構成する。また、外コイル用アーム７２の上スイッチ５２と下スイッチ５４とにより、外コイル５６を駆動するハーフブリッジインバータを構成する。
【００４７】
なお、内コイル用アーム７１の上スイッチ５１と下スイッチ５３とにより本発明における「インバータ回路」を構成する。また、外コイル用アーム７２の上スイッチ５２と下スイッチ５４とにより本発明における「インバータ回路」を構成する。
【００４８】
内コイル負荷回路は、内コイル５５と共振コンデンサ５７とで構成される直列共振回路であり、上スイッチ５１と下スイッチ５３の接続点と負母線側との間に接続されている。
また、外コイル負荷回路は、外コイル５６と共振コンデンサ５８とで構成される直列共振回路であり、上スイッチ５２と下スイッチ５４の接続点と負母線側との間に接続されている。
【００４９】
図７は実施の形態２における内コイルと外コイルの配置を示す図である。
図７に示すように、内コイル５５は、略円形に巻回された外形の小なる加熱用のコイルであり、その外周に環状の外コイル５６が巻回されており、内コイル５５と外コイル５６の中心位置が略一致するよう同心円状に配設されている。なお、ここでは、内コイル５５と外コイル５６の形状・数量はこれに限るものではない。
なお、内コイル５５および外コイル５６とにより本発明における「加熱コイル群」を構成する。
【００５０】
なお、内コイル５５と外コイル５６は、大径鍋が載置された状態で、そのインピーダンス値に差があるものとする。また、内コイル５５と外コイル５６は、同一周回方向に巻回されて接続されている。内コイル５５および外コイル５６に流れる電流は、出力電流検出回路４７および出力電流検出回路４８により検出する。
なお、出力電流検出回路４７、４８は、本発明における「出力電流検出手段」に相当する。
【００５１】
内コイル５５および外コイル５６のインピーダンスはコイルの巻き数とコイル径によって決定される。このインピーダンスとコイルと直列に接続される共振コンデンサ５７、５８により共振周波数が決定される。一般に共振周波数と駆動周波数が近いほどコイルに流入する電流が増加し投入電力量が増加する。
【００５２】
制御回路２６は、誘導加熱調理器全体を制御するもので、内部にタイマカウンタ２６ａを有し、操作部２７からの入力指示により、表示部２８に動作状態を表示するとともに、入力電流検出回路１１や出力電流検出回路４７、４８の検出値に応じて各アームに高周波の駆動信号を入力し、加熱出力を調整する。
【００５３】
（電力制御動作）
次に、インバータ回路７０の駆動周波数による投入電力（加熱出力）の制御動作について説明する。
図８は実施の形態２におけるインバータ回路の駆動信号の一例を示す図である。
図８においては、内コイル５５および外コイル５６に高周波電力を出力する場合の駆動信号の一例を示している。
図８に示すように、制御回路２６は、内コイル用アーム７１の上スイッチ５１および下スイッチ５３に、負荷回路の共振周波数よりも高い高周波の駆動信号を出力する。
また、制御回路２６は、外コイル用アーム７２の上スイッチ５２および下スイッチ５４に、負荷回路の共振周波数よりも高い高周波の駆動信号を出力する。
この駆動信号の周波数ｆ（＝１／Ｔ（周期））を低くしたり高くしたりすることにより、インバータ回路の出力が増減する。
つまり、駆動周波数を低下させると、加熱コイルに供給される高周波電流の周波数が、負荷回路の共振周波数に近づき、加熱コイルへの投入電力が増加する。一方、駆動周波数を上昇させると、加熱コイルに供給される高周波電流の周波数が、負荷回路の共振周波数から離れ、加熱コイルへの投入電力が減少する。
この駆動信号の制御により、内コイル５５および外コイル５６に同時に高周波電流を通電し、あるいは、内コイル５５のみに高周波電流を通電することができる。
したがって、ハーフブリッジ方式のインバータ回路を用いた場合においても、内・外コイル同時通電も内コイルのみ通電も可能である。従って、無負荷状態の場合、内コイル５５および外コイル５６に同時に高周波電流を通電する場合よりも、内コイルのみに通電する場合の方が、同じ入力電力に対して大きな出力電流を流すことになる。
【００５４】
なお、以降の説明において、内コイル５５を駆動する内コイル用アーム７１の駆動周波数を、「内コイル周波数」という。また、外コイル５６を駆動する外コイル用アーム７２の駆動周波数を、「外コイル周波数」という。
【００５５】
（磁気干渉による電力変動）
次に、各加熱コイル相互間の磁気干渉により、他の加熱コイルの投入電力の変動に与える影響について説明する。
図９は実施の形態２におけるインバータ回路の駆動周波数と投入電力との関係を示す図である。
図９（ａ）は、外コイル周波数を固定した状態で、内コイル周波数を変更した場合の投入電力の関係を示す図である。
図９（ｂ）は、内コイル周波数を固定した状態で、外コイル周波数を変更した場合の投入電力の関係を示す図である。
なお、外コイル５６は、内コイル５５に比べてインダクタンス値が小さく、共振コンデンサ５８との組み合わせによる負荷回路の共振周波数を、駆動周波数に近い２５ｋＨｚ付近に設定している。また、内コイル５５は、外コイル５６に比べてインダクタンス値が大きく、共振コンデンサ５７との組み合わせによる負荷回路の共振周波数を、駆動周波数と離れた値の２０ｋＨｚ付近に設定している。
【００５６】
［外コイル周波数固定］
図９（ａ）に示すように、内コイル周波数を低下させると、内コイル５５への高周波電流の周波数が共振周波数に近づき、内コイル５５の電力（投入電力）は上昇する。
このとき、外コイル周波数は固定しているにもかかわらず、外コイル５６の電力（投入電力）は減少している。
これは、内コイル５５と外コイル５６のお互いのコイルから発生する磁界による磁気干渉の影響により、内コイル５５の電力の上昇が、外コイル５６の周辺磁界に影響していると思われる。
このような外コイル５６の電力の減少により、内コイル５５の電力および外コイル５６の電力の合計であるトータル電力は、内コイル周波数が下がるのに従い減少する。そして、内コイル周波数が変曲点を下回ると、トータル電力は下降から上昇へと転じている。
【００５７】
［内コイル周波数固定］
図９（ｂ）に示すように、外コイル周波数を低下させると、外コイル５６への高周波電流の周波数が共振周波数に近づき、外コイル５６の電力（投入電力）は上昇する。
このとき、内コイル周波数は固定しているにもかかわらず内コイル５５の電力（投入電力）は減少しているが、上記図９（ａ）と比較してその減少量は少なく、内コイル５５の電力は穏やかに下降している。
これは、内コイル５５が外コイル５６の磁界の変化の影響をあまり受けていないことを示している。
このような内コイル５５の電力の緩やかな減少により、内コイル５５の電力および外コイル５６の電力の合計であるトータル電力は、外コイル周波数が上昇するに従い右肩上がりに上昇している。
【００５８】
なお、本実施の形態におけるトータル電力は、本発明における「加熱コイル群に投入される電力」に相当する。
【００５９】
このように本実施の形態の構成においては、外コイル５６が磁気干渉により内コイル５５の投入電力の変動に与える影響が、内コイル５５が磁気干渉により外コイル５６の投入電力の変動に与える影響よりも少ない。
このため、内コイル５５および外コイル５６のトータル電力を調節する際、内コイル５５の電力を調節した後、外コイル５６の電力を調節することで、磁気干渉の影響下にあっても、トータル電力を設定電力とする制御を容易に行うことができる。
【００６０】
次に、加熱コイル群の各加熱コイルのうち、磁気干渉が少なく、他の加熱コイルの投入電力の変動に与える影響が少ない加熱コイルとして外コイル５６を選択し、加熱コイル群に投入される電力が設定電力になるように制御する動作（加熱出力制御処理）について説明する。
【００６１】
（加熱出力制御処理）
図１０は実施の形態２における加熱出力制御処理を示すフローチャートである。
以下、制御回路２６による加熱出力制御処理の動作を図１０に基づいて説明する。
まず、制御回路２６は、操作部２７から加熱開始指示の入力が行われたか否か判断する（ステップ１０１）。
加熱開始指示入力があった場合には、制御回路２６はタイマカウンタ２６ａを初期化してスタートする（ステップ１０２）。
制御回路２６は、図８に示したような駆動信号を各アーム７１、７２の上スイッチ５１、５２、および、下スイッチ５３、５４に出力して、内コイル５５と外コイル５６への高周波電圧の印加を開始する（ステップ１０３、ステップ１０４）。
【００６２】
次いで、制御回路２６は、入力電流検出回路１１、入力電圧検出回路５０、出力電流検出回路４７、および出力電流検出回路４８を用いてそれぞれの電流と入力電圧を検出する（ステップ１０５）。
制御回路２６は、出力電流検出回路４７により検出された内コイル５５への出力電流と、出力電流検出回路４８により検出された外コイル５６への出力電流が、それぞれ、所定の設定値（電流上限値）より大きいか否かを判断する（ステップ１０６）。
この判定する出力電流としては、内コイル５５あるいは外コイル５６に流れる電流値、または、内コイル５５と外コイル５６に流れる電流値の和を用いるものとする。
【００６３】
出力電流が設定値以下であり、出力電流が過大で無い場合、制御回路２６は検出した入力電流と入力電圧とから換算した入力電力（内コイル５５および外コイル５６のトータル電力）と、操作部２７で設定された設定電力とを比較する（ステップ１０７）。
なお、入力電流と入力電圧とから換算した入力電力は、本発明における「加熱コイル群に投入される電力」に相当する。
また、入力電流検出回路１１および入力電圧検出回路５０により、本発明の「電力検出手段」を構成する。
なお、本実施の形態では、インバータ回路７０に入力される入力電流と入力電圧とをそれぞれ検出してこれを入力電力に換算する場合を説明するが、本発明はこれに限るものではない。例えば、直流電源１の出力電圧が一定の場合には、入力電流のみを検出してこれを入力電力に換算しても良い。また、インバータ回路７０から負荷回路へ出力される電圧を検出する出力電圧検出回路を別途設けて、この出力電圧と出力電流とにより、各加熱コイルに投入された電力を検出するようにしても良い。
【００６４】
設定電力より入力電力が小さい場合（ステップ１０７；＞）には、制御回路２６は、入力電力を増加させるべく、先ず、内コイル用アーム７１への駆動信号の周波数を低くする（ステップ１０８）。
次に、外コイル用アーム７２への駆動信号の周波数を低くする（ステップ１０９）。
なお、駆動信号の周波数を低下させる量は、所定の量としても良いし、設定電力と入力電力との差分が大きいほど低下量を多くするなどしても良い。また、内コイル５５の投入電力と外コイル５６の投入電力との比が一定となるように、内コイル周波数および外コイル周波数の低下量をそれぞれ設定しても良い。なお、所定の量とした場合であっても、後述するように当該出力処理は繰り返し実行されるため、最終的には入力電力の値が設定電力の値に収束することとなる。
【００６５】
設定電力より入力電力が大きい場合（ステップ１０７；＜）、または、ステップ１０６で出力電流が過大であった場合には、制御回路２６は、入力電力を減少させるべく、先ず、内コイル用アーム７１への駆動信号の周波数を高くする（ステップ１１０）。
次に、外コイル用アーム７２への駆動信号の周波数を高くする（ステップ１１１）。
なお、駆動信号の周波数を上昇させる量は、所定の量としても良いし、設定電力と入力電力との差分が大きいほど上昇量を多くするなどしても良い。また、内コイル５５の投入電力と外コイル５６の投入電力との比が一定となるように、内コイル周波数および外コイル周波数の上昇量をそれぞれ設定しても良い。なお、所定の量とした場合であっても、後述するように当該出力処理は繰り返し実行されるため、最終的には入力電力の値が設定電力の値に収束することとなる。
【００６６】
このように、本実施の形態においては、各加熱コイル相互間の磁気干渉の多寡に応じて、予め選択された内コイル５５の投入電力を調節した後、外コイル５６の投入電力を調節する。
【００６７】
設定電力と入力電力とが略同一の場合（ステップ１０７；＝）には、内コイル周波数および外コイル周波数を現状のまま維持してステップ１１２に進む。
【００６８】
ステップ１０７、１０９または１１１の後、制御回路２６は、タイマカウンタ２６ａを確認し、所定の時間Ｔ１を経過したか否かを判断する（ステップ１１２）。
所定の時間Ｔ１を経過していない場合（ステップ１１２；＜）には、ステップ１０５に戻って上述の動作を繰り返す。
一方、所定時間Ｔ１を経過していた場合（ステップ１１２；≧）には、タイマカウンタ２６ａをクリアする（ステップ１１３）。
【００６９】
次いで、制御回路２６は、操作部２７から加熱停止指示の入力の有無を判断する（ステップ１１４）。
加熱操作停止の入力が無い場合には、ステップ１０５に戻って上述の動作を繰り返す。
一方、加熱操作停止の入力が有った場合には、制御回路２６は、各アーム７１、７２の駆動信号出力を停止する（ステップ１１５）。
次に、制御回路２６は、タイマカウンタ２６ａの動作を停止し（ステップ１１６）、ステップ１０１に戻って上述の動作を繰り返す。
【００７０】
以上のように本実施の形態においては、加熱コイル群に投入される電力を調節する際、各加熱コイル相互間の磁気干渉の多寡に応じて予め選択された加熱コイルの投入電力を調節した後、他の加熱コイルの投入電力を調節する。
このため、複数の加熱コイル相互間に磁気干渉が生じる場合であっても、加熱コイル群に投入される電力を容易に制御することができる。
【００７１】
また本実施の形態においては、加熱コイル群の各加熱コイルのうち、磁気干渉が少なく、内コイル５５の投入電力の変動に与える影響が少ない外コイル５６が予め選択され、加熱コイル群に投入される電力（トータル電力）を調節する際、内コイル５５の投入電力を調節した後、外コイル５６の投入電力を調節する。
このため、複数の加熱コイル相互間に磁気干渉が生じる場合であっても、加熱コイル群に投入される電力が設定電力とする制御を容易に行うことができる。
【００７２】
また本実施の形態においては、内コイル５５および外コイル５６に流れる出力電流を検出し、この出力電流が所定の電流上限値より大きい場合、内コイル５５の投入電力を低下させた後、外コイル５６の投入電力を低下させる。
このため、内コイル５５および外コイル５６に過大な電流が流れることを抑制することができる。
【００７３】
また本実施の形態においては、インバータ回路７０の各アーム７１、７２のスイッチング素子およびダイオード素子は、ワイドバンドギャップ半導体により形成されている。
このため、内コイル５５の磁界の影響により外コイル５６に過電流が流入した場合においても素子破壊に至ることを抑制することができる。
このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子やダイオード素子は、耐電圧性が高く、許容電流密度も高いため、スイッチング素子やダイオード素子の小型化が可能であり、これら小型化されたスイッチング素子やダイオード素子を用いることにより、これらの素子を組み込んだ半導体モジュールの小型化が可能となる。
また耐熱性も高いため、ヒートシンクの放熱フィンの小型化や、水冷部の空冷化が可能であるので、半導体モジュールの一層の小型化が可能になる。
更に電力損失が低いため、スイッチング素子やダイオード素子の高効率化が可能であり、延いては半導体モジュールの高効率化が可能になる。
なお、スイッチング素子やダイオード素子の両方がワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることが望ましいが、いずれか一方の素子がワイドバンドギャップ半導体によって形成されていてもよく、この実施の形態に記載の効果を得ることができる。
【００７４】
なお、本実施の形態においては、インバータ回路７０をハーフブリッジインバータにより構成し、アームの駆動周波数を制御することで、加熱コイルに投入する電力を調節する場合を説明したが、本発明はこれに限るものではない。
例えば、２つのアームにより加熱コイルを駆動するフルブリッジインバータを構成し、アーム相互間の位相差を制御することで電力制御を行うようにしても良い。このような構成においても、同様の効果を得ることができる。
【００７５】
なお、上記実施の形態１および２では、加熱出力制御処理において、入力電力が操作部２７で設定された設定電力となるように制御する場合を説明したが、本発明はこれに限るものではない。
例えば、制御回路２６は、入力電力が所定の電力下限値より低い場合、各加熱コイル相互間の磁気干渉の多寡に応じて予め選択された加熱コイルの投入電力を所定量上昇させた後、他の加熱コイルの投入電力を所定量上昇させるようにしても良い。
また例えば、制御回路２６は、入力電力が所定の電力上限値より高い場合、各加熱コイル相互間の磁気干渉の多寡に応じて予め選択された加熱コイルの投入電力を所定量低下させた後、他の加熱コイルの投入電力を所定量低下させるようにしても良い。
このような制御においても、複数の加熱コイル相互間に磁気干渉が生じる場合において、加熱コイル群に投入される電力を容易に制御することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１  直流電源、２  リアクトル、１１  入力電流検出回路、１４  インバータ回路、１６  平滑コンデンサ、２６  制御回路、２６ａ  タイマカウンタ、２７  操作部、２８  表示部、３１  上スイッチ、３２  下スイッチ、３３  上スイッチ、３４  下スイッチ、３５  上スイッチ、３６  下スイッチ、４０  内コイル、４１  共振コンデンサ、４３  共振コンデンサ、４４  外コイル、４５  出力電流検出回路、４６  出力電流検出回路、４７  出力電流検出回路、４８  出力電流検出回路、５０  入力電圧検出回路、５１  上スイッチ、５２  上スイッチ、５３  下スイッチ、５４  下スイッチ、５５  内コイル、５６  外コイル、５７  共振コンデンサ、５８  共振コンデンサ、６０  共通アーム、６１  内コイル用アーム、６２  外コイル用アーム、７０  インバータ回路、７１  内コイル用アーム、７２  外コイル用アーム。
【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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