(57)【要約】【課題】被加熱物を均一に加熱することと、対流を発生させる加熱方法の両方を行うことができる安価な誘導加熱装置を提供すること。【解決手段】複数の第一の加熱コイル５５，第二の加熱コイル５７と、加熱コイルと共振回路を形成する第一の共振コンデンサ５６，第二の共振コンデンサ５８と、加熱コイルの通電状態を制御する開閉手段と、複数の加熱コイルに高周波電流を供給する単一のインバータ回路４３と、インバータ回路および開閉手段へ駆動信号を出力して前記インバータ回路の動作および開閉手段の開閉状態を制御する制御手段５９とを備え、複数の加熱コイルに供給する高周波電流を単一のインバータ回路４３で同時に制御するとともに、第一のリレー６１，第二のリレー６２をオンオフ制御することで導通／非導通状態を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の被加熱物を誘導加熱する複数の加熱コイルと、前記加熱コイルと共振回路を形成する共振コンデンサと、前記加熱コイルの通電状態を制御する開閉手段と、前記複数の加熱コイルに高周波電流を供給する単一のインバータ回路と、前記インバータ回路および前記開閉手段へ駆動信号を出力して前記インバータ回路の動作および前記開閉手段の開閉状態を制御する制御手段とを備え、前記複数の加熱コイルは、前記共振コンデンサによって共振回路が形成されるとともに、前記開閉手段によって前記加熱コイルの通電状態を制御できるように前記単一のインバータ回路に接続した構成であって、前記制御手段による前記インバータ回路の動作の制御によって、前記加熱コイルに流れる高周波電流を変化させるとともに、前記制御手段による前記開閉手段の開閉状態の制御によって、前記複数の加熱コイル全てに同時に高周波電流を流す状態と、前記複数の加熱コイルのうち少なくとも一つは高周波電流を流さない状態とを切り替え可能な誘導加熱装置。
【請求項２】
高周波電流を流さない加熱コイルを一定間隔で切り替える請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
インバータ回路に接続する共振回路を複数有し、それぞれの共振回路の共振特性を略一致させる請求項１または２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
インバータ回路に接続する共振回路を単一とする請求項１または２に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
被加熱物の加熱部が異なる複数の加熱コイルを電気的に接続し、高周波電流の導通／非導通の期間を一致させる請求項１〜４のいずれか一項に記載の誘導加熱装置。
【請求項６】
前記複数の加熱コイルを被加熱物の加熱領域の中心から点対称となるように配設し、点対称に位置する加熱コイルを同一の共振回路に接続する請求項１〜５のいずれか一項に記載の誘導加熱装置。
【請求項７】
前記複数の加熱コイルを被加熱物の加熱領域の中心から線対称となるように配設し、隣り合う加熱コイルを同一の共振回路に接続する請求項１〜５のいずれか一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、誘導加熱調理器など誘導加熱を用いた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において、一つの加熱領域を平面的に配設した複数の加熱コイルで構成し、各加熱コイルに順次時間差を設けて通電するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された誘導加熱装置は、順次通電するコイルを変えることにより、特定の場所が加熱されないため、被加熱物の温度分布が平均化され、ドーナツ状の加熱部が発生しないようにすることができる。
【０００４】
また、一つの加熱領域を平面状に配設した中央コイルと四つの周辺コイルで構成した誘導加熱装置において、二つの周辺コイルをオン状態とし、且つその他の二つの周辺コイルをオフ状態とするステップＡと、オン状態であった二つの周辺コイルをオフ状態とし、且つオフ状態であったその他の二つの周辺コイルをオン状態とするステップＢを反復するように制御するものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献２に記載された誘導加熱装置は、周辺コイルが被加熱物である鍋を時間的に交互に加熱するため、鍋の内部に収容された水分等の調理具材に所定の対流が形成される。これにより、鍋内の調理具材が均一に加熱され、一部の調理具材が過熱されることを抑制して焦げ付きを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−２９１３８７号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／１０１２０２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の構成では、複数の加熱コイルにそれぞれ通電状態を制御するインバータ回路が必要となり、回路の部品点数が多く高価な誘導加熱装置となってしまっていた。
【０００８】
特許文献１では、複数の加熱コイルにそれぞれスイッチング素子（インバータ回路）が接続されており、それぞれのスイッチング素子を順次時間差を設けて動作することにより通電状態を制御するものであるが、加熱コイルと同数のスイッチング素子（インバータ回路）が必要となることがわかる。
【０００９】
特許文献２においても同様に、複数の加熱コイルにそれぞれインバータ回路を設けたことにより、回路の部品点数が多く高価な誘導加熱装置となってしまっていた。
【００１０】
また、特許文献１では、複数の加熱コイルに対して一つのスイッチング素子（インバータ回路）しか接続されていないが、各加熱コイルと電源の間に共通のリレーを設け、電源との接続を順次切り替えることにより、各加熱コイルへの通電状態を制御することができる。しかし、特許文献１の発明では、通電させる加熱コイルを接点が一つしかない共通のリレーによって順次切り替えるため、複数の加熱コイル全てに同時に高周波電流を供給す
ることができない。また、被加熱物の載置状態や加熱モードに基づいて選択した複数の加熱コイルに同時に高周波電流を供給することができない。複数の加熱コイルに同時に高周波電流を供給する方が、単一の加熱コイルに高周波電流を供給するよりも加熱コイルで発生する損失による発熱を分散させて加熱コイルの温度を下げ、耐熱温度に拘束されず大電力を被加熱物に供給することができる。つまり、特許文献１の発明では大電力で被加熱物を加熱することができなかった。
【００１１】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、被加熱物を均一に加熱したり被加熱物の容器に収容された液体を対流させたりでき、且つインバータ回路を増加させない安価な誘導加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱装置は、単一の被加熱物を誘導加熱する複数の加熱コイルと、前記加熱コイルと共振回路を形成する共振コンデンサと、前記加熱コイルの通電状態を制御する開閉手段と、前記複数の加熱コイルに高周波電流を供給する単一のインバータ回路と、前記インバータ回路および前記開閉手段へ駆動信号を出力して前記インバータ回路の動作および前記開閉手段の開閉状態を制御する制御手段とを備え、前記複数の加熱コイルは、前記共振コンデンサによって共振回路が形成されるとともに、前記開閉手段によって前記加熱コイルの通電状態を制御できるように前記単一のインバータ回路に接続した構成であって、前記制御手段による前記インバータ回路の動作の制御によって、前記加熱コイルに流れる高周波電流を変化させるとともに、前記制御手段による前記開閉手段の開閉状態の制御によって、前記複数の加熱コイル全てに同時に高周波電流を流す状態と、前記複数の加熱コイルのうち少なくとも一つは高周波電流を流さない状態とを切り替え可能にしたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の誘導加熱装置は、複数の加熱コイルに流れる電流を単一のインバータ回路で制御することができるため、インバータ回路に必要な部品点数を少なくして、安価な誘導加熱装置を実現することができる。
【００１４】
また、開閉手段をオンオフ制御することにより、全ての加熱コイルを通電状態にして被加熱物を大電力で加熱することができるとともに、一部の加熱コイルを非通電状態にして被加熱物である容器の内容物に対流を発生させることができるため、例えば誘導加熱調理器に本発明の誘導加熱装置を適用することにより、調理物への熱の通りや味の染込みを早くして調理性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る誘導加熱装置の回路図
【図２】本発明の実施の形態１に係る誘導加熱装置の二つの加熱コイルの第一の配置図
【図３】本発明の実施の形態１に係る誘導加熱装置の二つのリレーをオンしたときの誘導加熱装置の回路図
【図４】本発明の実施の形態１に係る誘導加熱装置の二つのリレーをオンしたときの加熱部を示す図
【図５】本発明の実施の形態１に係る誘導加熱装置の一つのリレーをオンしたときの誘導加熱装置の回路図
【図６】本発明の実施の形態１に係る誘導加熱装置の一つのリレーをオンしたときの加熱部を示す図
【図７】本発明の実施の形態１に係る誘導加熱装置の二つの加熱コイルの第二の配置図
【図８】本発明の実施の形態１に係る誘導加熱装置の三つの加熱コイルの配置図
【図９】本発明の実施の形態２に係る誘導加熱装置の二つのリレーのオンオフ制御の遷移図
【図１０】本発明の実施の形態２に係る誘導加熱装置の各モードでの加熱部を示す図
【図１１】本発明の実施の形態３に係る誘導加熱装置の加熱コイルと共振コンデンサによる共振特性を示す図
【図１２】本発明の実施の形態４に係る誘導加熱装置の回路図
【図１３】本発明の実施の形態５に係る誘導加熱装置の四つの加熱コイルの配置図
【図１４】本発明の実施の形態５に係る誘導加熱装置の回路図
【図１５】本発明の実施の形態５に係る誘導加熱装置の各モードでの加熱部を示す図
【図１６】本発明の実施の形態６に係る誘導加熱装置の回路図
【図１７】本発明の実施の形態６に係る誘導加熱装置の各モードでの加熱部を示す図
【図１８】本発明の実施の形態７に係る誘導加熱装置の回路図
【図１９】本発明の実施の形態７に係る誘導加熱装置の第一の接続状態における各モードでの加熱部を示す図
【図２０】本発明の実施の形態７に係る誘導加熱装置の第二の接続状態における各モードでの加熱部を示す図
【図２１】本発明の実施の形態７に係る誘導加熱装置の第三の接続状態における各モードでの加熱部を示す図
【図２２】本発明の実施の形態７に係る誘導加熱装置の第二の加熱コイルの配置図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
第１の発明は、単一の被加熱物を誘導加熱する複数の加熱コイルと、前記加熱コイルと共振回路を形成する共振コンデンサと、前記加熱コイルの通電状態を制御する開閉手段と、前記複数の加熱コイルに高周波電流を供給する単一のインバータ回路と、前記インバータ回路および前記開閉手段へ駆動信号を出力して前記インバータ回路の動作および前記開閉手段の開閉状態を制御する制御手段とを備え、前記複数の加熱コイルは、前記共振コンデンサによって共振回路が形成されるとともに、前記開閉手段によって前記加熱コイルの通電状態を制御できるように前記単一のインバータ回路に接続した構成であって、前記制御手段による前記インバータ回路の動作の制御によって、前記加熱コイルに流れる高周波電流を変化させるとともに、前記制御手段による前記開閉手段の開閉状態の制御によって、前記複数の加熱コイル全てに同時に高周波電流を流す状態と、前記複数の加熱コイルのうち少なくとも一つは高周波電流を流さない状態とを切り替え可能とするものである。
【００１７】
これによって、複数の加熱コイルに流れる電流を単一のインバータ回路で制御することができるため、インバータ回路に必要な部品点数を少なくして、安価な誘導加熱装置を実現することができる。
【００１８】
また、開閉手段をオンオフ制御することにより、全ての加熱コイルを通電状態にして被加熱物を大電力で加熱することができるとともに、一部の加熱コイルを非通電状態にして被加熱物である容器の内容物に対流を発生させることができるため、例えば誘導加熱調理器に本発明の誘導加熱装置を適用することにより、調理物への熱の通りや味の染込みを早くして調理性能の向上を図ることができる。
【００１９】
第２の発明は、特に、第１の発明の誘導加熱装置において、高周波電流を流さない加熱コイルを一定間隔で切り替えるようにしたものである。
【００２０】
これによって、被加熱物の内容物が液体の場合、液体の対流の方向を切り替えることができるため、例えば麺を茹でる時に麺が絡み合う前に対流の方向を切り替えて絡みを防止するなど、調理内容に合った加熱パターンで被加熱物を加熱して調理性能の向上を図るこ
とができる。
【００２１】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の誘導加熱装置において、インバータ回路に接続する共振回路を複数有し、それぞれの共振回路の共振特性を略一致させるものである。
【００２２】
これによって、調理内容や被加熱物のサイズ、載置状態などにより通電する加熱コイルを選択する場合、通電する加熱コイルの数を変化してもインバータ回路の動作周波数を一定とすることができるため、加熱領域が近接して複数ある誘導加熱装置で同時に加熱を行っても、動作周波数差がないことからうなり干渉音が発生せず、使用者を不快にさせない誘導加熱装置の実現が可能となる。
【００２３】
第４の発明は、特に、第１または第２の発明の誘導加熱装置において、インバータ回路に接続する共振回路を単一とするものである。
【００２４】
これによって、共振回路の形成に必要な共振コンデンサの数を最小限にすることができるため、安価な誘導加熱装置を実現することができる。
【００２５】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の誘導加熱装置において、被加熱物の加熱部が異なる複数の加熱コイルを電気的に接続し、高周波電流の導通／非導通の期間を一致させるものである。
【００２６】
これによって、複数の加熱コイルを分散配置して加熱領域を均等に加熱するような構成であっても、共振回路の数は加熱コイルの数以下であり且つインバータ回路の数は一つであるため、インバータ回路を構成する部品点数が少なく安価で、また小さな体積で誘導加熱装置を実現することができる。
【００２７】
また、加熱コイルに流れる電流の増減タイミングが同じ加熱コイルを同一の共振回路内に接続することにより、同時に電力を供給することができる。電流センサを統一して安価にすることができ、また電力の制御性を向上させることができる。
【００２８】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の誘導加熱装置において、複数の加熱コイルを被加熱物の加熱領域の中心から点対称となるように配設し、点対称に位置する加熱コイルを同一の共振回路に接続するものである。
【００２９】
これによって、対角で最も遠くに位置する加熱コイルが同時に駆動することから、鍋全体にいきわたらせるようなゆっくりとした対流を発生することができる。
【００３０】
第７の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の誘導加熱装置において、複数の加熱コイルを被加熱物の加熱領域の中心から線対称となるように配設し、隣り合う加熱コイルを同一の共振回路に接続するものである。
【００３１】
これによって、被加熱物の加熱領域と非加熱領域をはっきり分けることができ、被加熱物内の液体に大きな対流を発生させて例えば調理物への味の染込みを迅速に行うことができる。
【００３２】
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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る誘導加熱装置の回路図であり、インバータ回路と複数の加熱コイルと共振コンデンサの接続方法の一例を示すものである。
【００３４】
図１において、コンセントなどから供給される電源は交流電源４１であり、交流電源４１を直流電源に変換するためにダイオードブリッジ４６が接続されている。ダイオードブリッジ４６の出力端には、ダイオードブリッジ４６から出力される直流電源を平滑することや、誘導加熱装置から発生する電磁ノイズを交流電源４１に伝播させないために、チョークコイル４７やコンデンサ４８が接続されている。
【００３５】
ダイオードブリッジ４６とチョークコイル４７とコンデンサ４８とから、交流電源４１から供給される電力を整流する整流手段４２が構成される。
【００３６】
コンデンサ４８の出力側には、逆導通ダイオード５２が並列接続された第一のスイッチング素子５１と、同じく逆導通ダイオード５４が並列接続された第二のスイッチング素子５３を電気的に直列接続したものが接続され、インバータ回路４３を構成している。
【００３７】
第一のスイッチング素子５１と第二のスイッチング素子５３の接続点には、第一の加熱コイル５５と第一の共振コンデンサ５６を含む第一の共振回路４４の一端を電気的に接続する／しないを切り替えるための開閉手段として、第一のリレー６１および第二の加熱コイル５７と第二の共振コンデンサ５８を含む第二の共振回路４５の一端を電気的に接続する／しないを切り替えるための開閉手段として第二のリレー６２が接続されている。
【００３８】
そして、第一の共振回路４４の他方の端子および第二の共振回路４５の他方の端子は直流電圧の負の電位側に接続されている。また、第一のスイッチング素子５１や第二のスイッチング素子５３のスイッチング動作によって発生するスイッチング損失を低減するために、スナバコンデンサ６０が第二のスイッチング素子５３と電気的に並列接続されている。
【００３９】
また、第一のスイッチング素子５１および第二のスイッチング素子５３、第一のリレー６１および第二のリレー６２を駆動制御する制御手段５９を有することにより、本実施の形態の誘導加熱装置の回路を形成する。
【００４０】
以上のように形成された誘導加熱装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００４１】
本実施の形態で示す誘導加熱装置のインバータ回路４３は、第一のスイッチング素子５１と第二のスイッチング素子５３の動作周波数、導通（オン）時間と非導通（オフ）時間の比率などを制御することにより、第一の共振回路４４に流れる高周波電流と第二の共振回路４５に流れる高周波電流を変化させて、第一の加熱コイル５５と第二の加熱コイル５７から被加熱物に供給する電力を調節することができる。
【００４２】
なお、電源をショートすることのないように、第一のスイッチング素子５１と第二のスイッチング素子５３は排他的にオンする。
【００４３】
また、第一の加熱コイル５５と第一のリレー６１、第二の加熱コイル５７と第二のリレー６２をそれぞれ直列に接続しているため、リレーを非導通状態にすることにより、非導通状態にしたリレーと直列に接続している加熱コイルに高周波電流を流さないようにすることができる。
【００４４】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る誘導加熱装置の二つの加熱コイルの第一の加熱コイル５５と第二の加熱コイル５７の配置の一例を示すものである。第一の加熱コイル
５５と第二の加熱コイル５７は同心円状に配置されている。
【００４５】
本実施の形態の誘導加熱装置では、第一の加熱コイル５５と第二の加熱コイル５７で単一の被加熱物を加熱することから、加熱領域１１は第一の加熱コイル５５と第二の加熱コイル５７を併せたものとなる。
【００４６】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る誘導加熱装置の第一のリレー６１および第二のリレー６２を共に導通状態にしたときの回路図であり、この状態でインバータ回路４３を動作させることによって、高周波電流の供給領域は図４の斜線で示したように加熱領域１１の全面となる。図４は本発明の第１の実施の形態に係る誘導加熱装置の二つのリレーをオンしたときの加熱部を示す図である。
【００４７】
一方、図５は、本発明の第１の実施の形態に係る誘導加熱装置の第一のリレー６１を導通状態とするとともに、第二のリレー６２を非導通状態としたときの回路図であり、この状態でインバータ回路４３を動作させることによって、高周波電流の供給領域は図６の斜線で示したように加熱領域１１の中心部のみとなる。ここで、導通状態にするリレーと非導通状態にするリレーを入れ替えれば高周波電流の供給領域も入れ替わることは当然のことである。図６は本発明の第１の実施の形態に係る誘導加熱装置の一つのリレーをオンしたときの加熱部を示す図である。
【００４８】
本実施の形態発明の誘導加熱装置では、一般的には第一のリレー６１および第二のリレー６２を共にオンすることで加熱領域１１の全面から被加熱物を加熱する。これにより、加熱コイルに流す高周波電流を第一の加熱コイル５５と第二の加熱コイル５７に分散させることができることから、高周波電流が流れることによる加熱コイルからの発熱の抑制や低耐圧の共振コンデンサの利用など、低スペックの部品を用いても大電力で被加熱物を加熱することができる。また、加熱面積を大きくすることにより、被加熱物をできるだけ均一に加熱することもできる。
【００４９】
しかし、例えば被加熱物のサイズが加熱領域１１に対して小さいもの、あるいは被加熱物が加熱領域１１からずれて載置されるなど、全ての加熱コイル上に被加熱物が載置されていなければ、被加熱物が載置されていない加熱コイルと直列に接続されたリレーを非導通状態にすることにより、被加熱物の加熱に寄与しない高周波電流を流さないようにして、加熱効率を上昇させることができる。また、被加熱物の加熱に寄与せず周囲に伝播する漏洩磁界を低減することができる。
【００５０】
また、加熱領域１１の周囲に磁界が伝播し難いため、加熱領域１１が近接して複数存在する場合でも、他の加熱領域１１に載置された被加熱物を加熱する加熱コイルに流れる高周波電流との周波数差によるうなり干渉音が発生しにくくなり、使用者を不快にさせない誘導加熱装置を実現することができる。
【００５１】
さらに、２つの加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路は一つであるため、インバータ回路４３を増大させないことで安価に実現することができる。また、インバータ回路の体積を増大させず、コンパクトな構成を実現することができる。
【００５２】
またさらに、加熱コイルの配置は同心円状に限らず、例えば図７に示したように加熱領域１１内に並べて配置することでも本実施の形態は同様の効果が得られる。本発明の第１の実施の形態に係る誘導加熱装置の二つの加熱コイルの第二の配置図である。
【００５３】
また、共振回路の数を三つにするとともに、図８に示したように加熱コイルの数を三つとして構成するなど、共振回路の数や加熱コイルの数は如何なる組み合わせでもよい。図
８は本発明の第１の実施の形態に係る誘導加熱装置の三つの加熱コイルの配置図である。
【００５４】
また、本実施の形態では開閉手段としてリレーを用いているが、通電制御ができればこれに限るものではない。
【００５５】
（実施の形態２）
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る誘導加熱装置の二つのリレーのオンオフ制御の遷移図であり、複数の開閉手段の導通／非導通の切り替えシーケンスの一例を示すものである。
【００５６】
また、図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る誘導加熱装置の各モードでの加熱部を示す図であり、図９に示したシーケンスで複数の開閉手段を制御したときの、各モードでの加熱可能な領域を示している。
【００５７】
ここで、本実施の形態では前記実施の形態と異なる部分のみを説明し、前記実施の形態と同一の部分については説明を省略する。
【００５８】
本実施の形態の誘導加熱装置は、第一の加熱コイル５５および第二の加熱コイル５７のそれぞれと直列に第一のリレー６１および第二のリレー６２を接続しているため、リレーを非導通（オフ）状態にしてリレーと直列に接続された加熱コイルが通電しないようにすることにより、インバータ回路４３の動作に関わらず加熱コイルに高周波電流が流れないようにすることができ、その結果、加熱コイルから被加熱物に電力を供給しないようにすることができる。
【００５９】
本実施の形態の誘導加熱装置では、第一のリレー６１と第二のリレー６２を交互にオンオフ動作することにより、例えば被加熱物が鍋である場合には、鍋の内部に収容された水分等の調理具材に所定の対流が形成される。これにより、鍋内の調理具材が均一に加熱され、一部の調理具材が過熱されることを抑制して焦げ付きを防止することができる。
【００６０】
また、定期的に対流方向を変えることができるため、麺を湯がくときに絡み難くすることができる。
【００６１】
さらに、被加熱物の加熱部を定期的に変化させることで対流の方向を変化させることにより、例えば発生した灰汁などが一定のスポット領域に蓄積して吹き零れ易くなっていた従来の誘導加熱調理器の課題を改善して吹き零れ難くすることができる。
【００６２】
また、鍋の一部のみを加熱することにより、加熱された水分等の液体が液体上部まで上昇した後に、加熱していない部分へと液体がスムーズに流れ、液体の流速を早めることにより、具材への熱の伝わりや味の染み込みを加速させて短時間で調理することが可能となる。
【００６３】
また、切り替えモードで加熱されるように設定された場合であっても、被加熱物のサイズが加熱領域１１よりも小さく、被加熱物が殆ど載置されていない加熱コイルがあれば、この加熱コイルと接続されたリレーをオフし続けることにより、漏洩磁界を低減することや加熱効率を向上すること、うなり干渉音の発生を抑制することなどができる。
【００６４】
なお、本実施の形態では、第一のリレー６１および第二のリレー６２の計二つのリレーを用いた場合における実施例を述べたが、三つ以上のリレーを用いてオフするリレーを順次切り替えてもよい。また、シーケンスの中に第一のリレー６１および第二のリレー６２の両方がオンされてもよい。
【００６５】
さらに、本実施の形態の誘導加熱装置は、加熱コイル数よりも少ないインバータ回路数で構成され、加熱領域１１の全面加熱と対流加熱ができるのであればよく、切り替え周期の時間や各モードでのオン時間Ｔｂを規定するものではない。
【００６６】
（実施の形態３）
図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る誘導加熱装置の加熱コイルと共振コンデンサによる共振特性を示す図であり、誘導加熱装置のインバータ回路の動作周波数と被加熱物に供給可能な電力の関係を示すものである。
【００６７】
ここで、本実施の形態では前記実施の形態と異なる部分のみを説明し、前記実施の形態と同一の部分については説明を省略する。
【００６８】
インバータ回路４３の動作周波数を制御して第一の加熱コイル５５および／または第二の加熱コイル５７から被加熱物に供給する電力を調節する場合、インバータ回路４３への印加電圧が一定下では、共振回路の共振周波数でインバータ回路４３を動作させたときに被加熱物への供給電力が最大となるような共振（電力）特性になる。
【００６９】
図１１において、第一の共振回路の電力特性７１は、第一の共振回路４４に内包される第一の加熱コイル５５から被加熱物に供給される電力特性であり、第二の共振回路の電力特性７２は第二の共振回路４５に内包される第二の加熱コイル５７から被加熱物に供給される電力特性である。
【００７０】
本実施の形態の誘導加熱装置では、第一の共振回路４４の共振特性（例えば共振周波数）と第二の共振回路４５の共振特性を略一致させることから、第一の共振回路４４での電力特性を示す第一の共振回路の電力特性７１と第二の共振回路４５での電力特性を示す第二の共振回路の電力特性７２が重なるようになっている。
【００７１】
図１１中の動作領域は、インバータ回路４３の動作周波数範囲を示している。第一の共振回路４４と第二の共振回路４５をインバータ回路４３にて動作させる場合、第一の共振回路４４や第二の共振回路４５が有する共振周波数よりもインバータ回路４３の動作周波数が高いと、第一の共振回路４４や第二の共振回路４５に印加される電圧に対して電流が遅れ位相となる。
【００７２】
一方、第一の共振回路４４や第二の共振回路４５が有する共振周波数よりもインバータ回路４３の動作周波数が低いと、第一の共振回路４４や第二の共振回路４５に印加される電圧に対して電流が進み位相となる。
【００７３】
インバータ回路４３への供給電源が電圧源の場合、第一の共振回路４４や第二の共振回路４５が有する共振周波数よりもインバータ回路４３の動作周波数を高くして共振電流を遅れ位相とするとともに、スナバコンデンサ６０の接続により、第一のスイッチング素子５１や第二のスイッチング素子５３がオンからオフへと遷移するときに第一のスイッチング素子５１や第二のスイッチング素子５３に流れていた電流がスナバコンデンサ６０に流れることによって第一のスイッチング素子５１や第二のスイッチング素子５３に印加される電圧変化がなだらかになって、第一のスイッチング素子５１や第二のスイッチング素子５３のオンからオフするときに発生するスイッチング損失を抑制することができる。この観点から、インバータ回路４３の動作周波数は共振回路の共振周波数よりも高くすることが望ましい。
【００７４】
また、本実施の形態発明の誘導加熱装置は、インバータ回路４３を共有して、第一の共
振回路４４と第二の共振回路４５の二つの共振回路を並列接続しているため、インバータ回路４３を構成する第一のスイッチング素子５１や第二のスイッチング素子５３には二つの共振回路に流れる電流の和が流れることになる。
【００７５】
第一の加熱コイル５５と第二の加熱コイル５７で単一の被加熱物を加熱するとき、例えば加熱領域１１から被加熱物に供給できる定格電力が３ｋＷとすると、被加熱物のサイズが小さかったり加熱領域１１の中心からずれて載置された場合など、一つの加熱コイル上のみに載置された被加熱物を加熱する際の供給可能な電力は、回路構成部品の定格を一定とするとおおよそ１．５ｋＷになる。
【００７６】
共振特性を略一致させることにより、加熱領域１１以上のサイズの被加熱物が加熱領域１１からずれることなく載置され３ｋＷの電力を供給するときの動作周波数と、被加熱物のサイズが小さかったり加熱領域１１の中心からずれて載置されたりで１．５ｋＷだけ電力を供給する時の動作周波数を一致させることができる。
【００７７】
複数の被加熱物を近接させて加熱する必要がある、例えば複数の加熱領域を有する誘導加熱調理器などでは、それぞれの被加熱物を加熱するために加熱コイルに流す高周波電流の周波数が異なると、周波数差に伴ったうなり干渉音が発生することから動作周波数は一致させておくことが望ましい。
【００７８】
本実施の形態の誘導加熱装置では被加熱物の載置条件に伴った供給電力での動作周波数を一致させることができるため、うなり干渉音のしない誘導加熱装置を実現することができる。
【００７９】
また、これらの効果は複数の加熱コイルで一つの被加熱物を加熱し、被加熱物の加熱に寄与しない加熱コイルはリレーで電気的に切り離すことができることによって実現可能となる。
【００８０】
なお、定格電力以下ではスイッチング素子のオン時間とオフ時間の比率などを制御するデューティー制御を用いることにより、同一周波数で定格電力以下の制御が可能となる。
【００８１】
（実施の形態４）
図１２は、本発明の第４の実施の形態に係る誘導加熱装置の回路図であり、インバータ回路と複数の加熱コイルと共振コンデンサの接続方法の一例を示すものである。
【００８２】
ここで、本実施の形態では前記実施の形態と異なる部分のみを説明し、前記実施の形態と同一の部分については説明を省略する。
【００８３】
図１２において、第一の加熱コイル５５および第二の加熱コイル５７で第一の共振回路４４を形成するための第一の共振コンデンサ５６は一つのみとしている。これにより、共振コンデンサの数を加熱コイルの数と同数用いる必要がなくなることから、誘導加熱装置を安価に実現することができる。
【００８４】
また、本実施の形態では、被加熱物の載置有無の把握や第一の共振コンデンサ５６の耐圧破壊防止などの目的で第一の共振コンデンサ５６の電圧を検知する回路も一つでよいことから、誘導加熱装置をより安価に構成することができる。
【００８５】
なお、第一の共振コンデンサ５６に発生する電圧から被加熱物の載置有無などを判断するための閾値レベルは、それぞれのリレーのオンオフ状態によって変更すればよく、共振回路を一つとすることによって検知手段は一つで制御することが可能となる。
【００８６】
本実施の形態の回路構成では、第一の共振コンデンサ５６が共通であっても、一つのリレーのみがオンされた場合はそのリレーに接続された加熱コイルのインダクタンスのみが第一の共振回路４４の共振周波数を決定する要因であるのに対し、第一のリレー６１と第二のリレー６２の二つのリレーが共にオンされた場合は第一の加熱コイル５５と第二の加熱コイル５７の二つの加熱コイルの合成インダクタンスが第一の共振回路４４の共振周波数を決定する要因であるから、加熱コイルへの通電状態によって共振周波数は異なる。
【００８７】
このとき、第一の加熱コイル５５と第二の加熱コイル５７のインダクタンスに大差がなければ、大電力を供給する必要がある、二つの加熱コイルが共に通電状態の時のインダクタンスはそれぞれの加熱コイル単独のインダクタンスよりも小さいため、共振周波数は高くなる。
【００８８】
従って、一つの加熱コイルのみが通電状態の時のインバータ回路４３の動作周波数と二つの加熱コイルが共に通電状態の時のインバータ回路４３の動作周波数を略一致させることにより、共振周波数とインバータ回路４３の動作周波数の差が縮まる二つの加熱コイルが共に通電状態の時の方が大電力を被加熱物に供給することができる。
【００８９】
加えて、被加熱物のサイズや載置条件に関わらず加熱コイルに供給する高周波電流の周波数を略一致させることが可能となり、複数の加熱領域１１が近接配置されることにより発生するうなり干渉音を低減させることができる。
【００９０】
（実施の形態５）
図１３は、本発明の第５の実施の形態に係る誘導加熱装置の加熱コイルの配設図であり、加熱領域の中心から点対称に加熱コイルを配設する方法の一例を示すものである。
【００９１】
図１４は、本発明の実施の形態５に係る誘導加熱装置の回路図であり、インバータ回路と複数の加熱コイルと共振コンデンサの接続方法の一例を示すものである。
【００９２】
図１５は、本発明の実施の形態５に係る誘導加熱装置のインバータ回路の動作条件による加熱コイルへの電力の供給状態を示すものである。
【００９３】
ここで、本実施の形態５では前記実施の形態１〜４と異なる部分のみを説明し、前記実施の形態１〜４と同一の部分については説明を省略する。
【００９４】
図１３は、第一〜第四の四つの第一の加熱コイル８１〜第四の加熱コイル８４を用いて一つの被加熱物を加熱するものである。それら四つの第一の加熱コイル８１〜第四の加熱コイル８４は、被加熱物を加熱することができる加熱領域１１内に配設されるとともに、加熱領域１１の中心点から点対称となるように加熱コイルを配設する。
【００９５】
図１４は、図１３に示した四つの第一の加熱コイル８１〜第四の加熱コイル８４を加熱する誘導加熱装置の回路図を示している。二つの加熱コイルを直列に接続したものを共振回路の加熱コイルとして接続した点で実施の形態１の図１に示したインバータ回路と異なる。
【００９６】
本実施の形態５では、加熱領域１１の中心から点対称にある第一の加熱コイル８１と第三の加熱コイル８３とを直列接続したものを第一の共振回路４４の加熱コイルとし、また第二の加熱コイル８２と第四の加熱コイル８４とを直列接続したものを第二の共振回路４５の加熱コイルとして、同一のインバータ回路４３から加熱コイルに高周波電流が供給されるものである。
【００９７】
以上のように形成された誘導加熱装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００９８】
図１４に示すように、複数の加熱コイルで共通の共振回路を形成するように加熱コイルを接続することにより、加熱コイルと共振コンデンサからなる共振回路の数は加熱コイルの数よりも少ない構成で誘導加熱装置を実現することができる。
【００９９】
これにより、加熱コイルの数よりも少ない共振コンデンサおよびリレーで全ての加熱コイルに高周波電流を供給することができるため、安価な誘導加熱装置を提供することができる。
【０１００】
本実施の形態５の誘導加熱装置では、図１３及び図１５に示すように、加熱領域の中心から点対称の位置にある加熱コイルを同一の共振回路に接続している。これにより、例えば第二の加熱コイル８２と第四の加熱コイル８４に流れる高周波電流のオンやオフの期間、比率などは一緒となる。第一の加熱コイル８１と第三の加熱コイル８３においても同様である。
【０１０１】
図１５に示すように、加熱領域１１の中心から点対称の位置にある加熱コイル、つまりある加熱コイルから最も遠い位置にある加熱コイルでオンやオフの期間などを共有するとともに、図９に示すように一定間隔でモード１とモード２を切り替えることにより、例えば被加熱物として液体を含む調理物の入った鍋とした場合には、対流源をバランスよく分散させて、ゆっくりとした対流を鍋全体に発生させることで、焦げ付きのない調理を行うことができる。
【０１０２】
その他、対流を変化させることができるため、パスタなどの麺を茹でる際に、ある対流によって麺が絡み合おうとする前に次の対流へと移行するため、内容物をかき混ぜなくても麺が絡み合うことのない誘導加熱装置を実現することができる。
【０１０３】
さらに、図３に示すように、第一のリレー６１と第二のリレー６２を共にオンすることにより、加熱領域１１内の全ての加熱コイルで同時に被加熱物を加熱することから、被加熱物を均一に加熱することができる。そのため、焼き物など被加熱物を均一に加熱する方が調理性能として良い場合には、第一のリレー６１と第二のリレー６２を共にオンすることにより、調理内容に最適な加熱を行うことができる。
【０１０４】
（実施の形態６）
図１６は、本発明の第６の実施の形態に係る誘導加熱装置の回路図であり、インバータ回路と複数の加熱コイルと共振コンデンサの接続方法の一例を示すものである。
【０１０５】
図１７は、本発明の第６の実施の形態に係る誘導加熱装置の各モードでの加熱部を示す図であり、インバータ回路の動作条件による加熱コイルへの電力の供給状態を示すものである。
【０１０６】
ここで、本実施の形態６では前記実施の形態１〜５と異なる部分のみを説明し、前記実施の形態１〜５と同一の部分については説明を省略する。
【０１０７】
図１６は、図１３に示した四つの第一の加熱コイル８１〜第四の加熱コイル８４を加熱するインバータ回路を示している。二つの加熱コイルを直列に接続したものを共振回路の加熱コイルとして接続した点で図１に示したインバータ回路とは異なる。
【０１０８】
本実施の形態６では、隣り合う二つの第一の加熱コイル８１と第四の加熱コイル８４と
を直列接続したものを第一の共振回路４４の加熱コイルとし、また第二の加熱コイル８２と第三の加熱コイル８３とを直列接続したものを第二の共振回路４５の加熱コイルとして、同一のインバータ回路４３から加熱コイルに高周波電流が供給されるものである。
【０１０９】
以上のように形成された誘導加熱装置について、以下その動作、作用を説明する。
【０１１０】
本実施の形態６での誘導加熱装置による効果としては、実施の形態５と同様に、共振コンデンサおよびリレーが加熱コイルの数よりも少なくてすむことによる安価な誘導加熱装置が実現できる。
【０１１１】
本実施の形態６の誘導加熱装置では、隣り合う二つの加熱コイルを同一の共振回路に接続している。これにより、例えば第一の加熱コイル８１と第四の加熱コイル８４に流れる高周波電流のオンやオフの期間、比率などは一緒となる。第二の加熱コイル８２と第三の加熱コイル８３においても同様である。
【０１１２】
図１７に示すように、隣り合う二つの加熱コイルでオンやオフの期間などを共有するとともに、図９に示すように一定間隔でモード１とモード２を切り替えることにより、例えば被加熱物として液体を含む調理物の入った鍋とした場合には、対流源を局所的に設けることにより、流速が早くて大きい対流を発生させることができるため、調理物への熱の通りや味の染込みを加速させることができる。
【０１１３】
さらに、図３に示すように、第一のリレー６１と第二のリレー６２を共にオンすることにより、加熱領域１１内の全ての加熱コイルで同時に被加熱物を加熱することから、被加熱物を均一に加熱することができる。そのため、焼き物など被加熱物が均一な方が調理性能として良い場合には、第一のリレー６１と第二のリレー６２を共にオンすることにより、調理内容に最適な加熱を行うことができる。
【０１１４】
（実施の形態７）
図１８は、本発明の第７の実施の形態に係る誘導加熱装置の回路図であり、インバータ回路と複数の加熱コイルと共振コンデンサの接続方法の一例を示すものである。
【０１１５】
図１９は、本発明の第７の実施の形態に係る誘導加熱装置のインバータ回路の動作条件による加熱コイルへの電力の供給状態を示すものである。
【０１１６】
ここで、本実施の形態７では前記実施の形態１〜６と異なる部分のみを説明し、前記実施の形態１〜６と同一の部分については説明を省略する。
【０１１７】
図１８は、加熱領域１１に配設される加熱コイルが六つある場合でのインバータ回路の接続方法を示すものであり、三つの共振回路が一つのインバータ回路に接続されている点で図１、図１４、図１６とは異なる。
【０１１８】
本実施の形態７では、加熱領域１１の中心から点対称にある第一の加熱コイル８１と第四の加熱コイル８４とを直列接続したものを第一の共振回路４４の加熱コイルとし、また第二の加熱コイル８２と第五の加熱コイル８５とを直列接続したものを第二の共振回路４５の加熱コイルとし、第三の加熱コイル８３と第六の加熱コイル８６とを直列接続したものを第三の共振回路９１として、同一のインバータ回路４３から加熱コイルに高周波電流が供給されるものである。
【０１１９】
図１９では、第一〜第六の六つの第一の加熱コイル８１〜第六の加熱コイル８６を有して一つの被加熱物を加熱するときにおける、加熱コイルへの電力の供給状態を示すもので
ある。
【０１２０】
加熱領域１１の中心点から点対称にある加熱コイルを直列に接続することで、合計三つの加熱コイル群ができ、それら三つの加熱コイル群のそれぞれに共振コンデンサを接続することにより三つの共振回路が形成され、それぞれの共振回路にリレーを接続した上で一つのインバータ回路４３に接続されることにより誘導加熱装置を構成している。
【０１２１】
以上のように形成された誘導加熱装置について、以下その動作、作用を説明する。
【０１２２】
本実施の形態７における誘導加熱装置は、三つの共振回路を有する。共振回路が三つ以上の場合も同様に、それぞれのリレーをオンオフ制御してインバータ回路４３と電気的に接続する共振回路を選択することにより、前記実施の形態で述べた同等の効果を奏することができる。
【０１２３】
また、一つの被加熱物を加熱する複数の加熱コイルの数を多くすることによって、加熱場所を多くして加熱部を分散させることができるため、被加熱物をより均一に加熱することができる。
【０１２４】
さらに、加熱コイルの数が多くなっても本実施の形態の誘導加熱装置のインバータ回路は一つですむため、安価かつコンパクトな構成で高い調理性能を備えた誘導加熱装置を実現することができる。
【０１２５】
なお、本実施の形態７では、加熱領域１１の中心点から点対称となる位置にある加熱コイルを直列に接続した場合のインバータ回路の接続方法と各モードの加熱状況を示したが、図２０に示すように隣り合う加熱コイルを接続して三つの共振回路を形成してもよく、その効果は前記実施の形態に記したものと同様であるとともに、加熱コイルの数が増えることによって均一に加熱する時の均一性を高めることができる。
【０１２６】
また、図２１に示すように隣り合う三つの加熱コイルを直列に接続し、六つの加熱コイルを二つの共振回路で加熱するようにしてもよく、要は加熱コイルの数よりも少ない共振回路と一つのインバータ回路で加熱することによって、安価な回路構成で、加熱分布の均一／対流制御と、電力の制御性とを兼ね備えた誘導加熱装置を実現することができることに本実施の形態は有用である。
【０１２７】
さらに、図２２に示すように、加熱領域１１の中心部と、その周りに加熱コイルを配置する場合であっても、中心部に配置された加熱コイルは単独で共振回路を形成し、周囲の加熱コイルは二つの加熱コイルを接続して一つの共振回路を形成することによって、五つの加熱コイルを三つの共振回路として、一つのインバータ回路で制御することが可能となる。
【０１２８】
以上、本発明の実施の形態１〜７の説明では、二つのスイッチング素子を用いたインバータ回路であって、また第一の共振回路および第二の共振回路を整流回路の負の電位側に接続した回路構成で行ったが、インバータ回路や共振回路の接続方法をこれに限定するものではなく、例えば四つのスイッチング素子を用いたフルブリッジ方式のインバータ回路など、一つのインバータ回路を構成するスイッチング素子の駆動制御によって複数の共振回路に供給する高周波電流を同時に制御できる構成であればよい。
【０１２９】
また、上記実施の形態１〜７は、六つまでの加熱コイルの配置および接続方法、電力の入れ方を説明したが、加熱コイルの数は複数であればいくらでもよい。
【０１３０】
また、加熱コイルの配置構成も図示したものだけでなく、点対称や線対称に配置されれば上記実施の形態で説明したものと同様の効果を得ることができる。なお、完全に対称に配置されず、少々のずれがあっても本実施の形態の効果に大きな影響を及ぼさないことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明は、誘導加熱方式を用いて、被加熱物を均一に加熱することと、対流を発生させる加熱方法の両方を行うことができるため、誘導加熱調理器をはじめとする家庭機器だけでなく、業務用や産業用など加熱バランスを適宜変更したい誘導加熱装置の全てにおいて有用である。
【符号の説明】
【０１３２】
１１  加熱領域
４１  交流電源
４２  整流手段
４３  インバータ回路
４４  第一の共振回路
４５  第二の共振回路
５５  第一の加熱コイル
５６  第一の共振コンデンサ
５７  第二の加熱コイル
５８  第二の共振コンデンサ
５９  制御手段
６０  スナバコンデンサ
６１  第一のリレー
６２  第二のリレー
７１  第一の共振回路の電力特性
７２  第二の共振回路の電力特性
８１  第一の加熱コイル
８２  第二の加熱コイル
８３  第三の加熱コイル
８４  第四の加熱コイル
８５  第五の加熱コイル
８６  第六の加熱コイル
９１  第三の共振回路
【図１】
2013149470.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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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