(57)【要約】【課題】異なる材質の被加熱物をコンデンサの容量を同一にして加熱し、また複数の被加熱物を同時に加熱するときの干渉音の発生を抑制する誘導加熱装置を提供する。【解決手段】第１のスイッチング素子４３と第２のスイッチング素子４４の駆動期間を、加熱コイル電流の共振周期の３／２倍の期間の近傍、及び１／２倍の期間の近傍でそれぞれ駆動する第１の駆動方式と、加熱コイル電流の共振周期より短い期間でそれぞれ駆動する第２の駆動方式で両スイッチング素子を駆動する制御手段とを備え、制御手段は、第１の被加熱物検知手段５０が検知する被加熱物の特性に応じて、第１の駆動方式で両スイッチング素子を駆動するかまたは第２の駆動方式で両スイッチング素子を駆動するかを切替えてインバータ回路の入力電力の可変制御を行う。【選択図】図１
2016058176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子の直列接続体と、前記両スイッチング素子の少なくともいずれか一方に並列に接続された第１の加熱コイルと第１の共振コンデンサを含む共振回路とを有し直流電圧を入力して前記両スイッチング素子の導通により前記第１の加熱コイルと前記第１の共振コンデンサが直列共振する第１のインバータ回路と、
少なくとも前記第１の加熱コイルに流れる電流値またはそれに対応した変化値から被加熱物の特性を検知可能な被加熱物検知手段と、
前記両スイッチング素子を排他的に駆動するとともに、前記両スイッチング素子の駆動期間を、前記加熱コイル電流の共振周期の３／２倍の期間の近傍、及び１／２倍の期間の近傍でそれぞれ駆動する第１の駆動方式と、前記加熱コイル電流の共振周期より短い期間でそれぞれ駆動する第２の駆動方式で前記両スイッチング素子を駆動する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記被加熱物検知手段が検知する被加熱物の特性に応じて、前記第１の駆動方式で前記両スイッチング素子を駆動するときと前記第２の駆動方式で前記両スイッチング素子を駆動するときの両方で前記第１の加熱コイルの巻数及び前記第１の共振コンデンサの容量を同一にして、前記第１の駆動方式で前記両スイッチング素子を駆動するかまたは前記第２の駆動方式で前記両スイッチング素子を駆動するかを切替えて前記インバータ回路の入力電力の可変制御を行う誘導加熱装置。
【請求項２】
前記第１の駆動方式で前記両スイッチング素子を駆動するときの前記第１のインバータ回路の駆動周波数は、前記第２の駆動方式で前記両スイッチング素子を駆動するときの前記第１のインバータ回路の駆動周波数よりも低く設定する請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記第１の駆動方式で前記両スイッチング素子を駆動するときの前記第１のインバータ回路の駆動周波数を１６ｋＨｚ以上に設定する請求項１または２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子の直列接続体と、前記両スイッチング素子の少なくともいずれか一方に並列に接続された第２の加熱コイルと第２の共振コンデンサを含む共振回路とを有し直流電圧を入力して前記両スイッチング素子の導通により前記第２の加熱コイルと前記第２の共振コンデンサが直列共振する第２のインバータ回路をさらに有し、
前記両スイッチング素子は排他的に駆動するとともに、前記両スイッチング素子の駆動期間を、前記加熱コイル電流の共振周期の３／２倍の期間の近傍、及び１／２倍の期間の近傍でそれぞれ駆動する第１の駆動方式と、前記加熱コイル電流の共振周期より短い期間でそれぞれ駆動する第２の駆動方式で前記両スイッチング素子を駆動するものであって、
前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子を第１の駆動方式で駆動して第１の被加熱物を加熱し、前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子を第２の駆動方式で駆動して第２の被加熱物を加熱し、かつ前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子の駆動と前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子の駆動を同時に行うことにより前記第１の被加熱物と前記第２の被加熱物を同時に加熱するとき、
前記第１のインバータ回路の駆動周波数は、前記第２のインバータ回路の駆動周波数の１／２倍の周波数から所定の周波数差以内に設定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
少なくとも前記第１の被加熱物および／または前記第２の被加熱物に供給可能な電力の最大値を供給するときに前記第１のインバータ回路の駆動周波数を前記第２のインバータ回路の駆動周波数の１／２倍の周波数から所定の周波数差以内に設定する請求項４に記載の
誘導加熱装置。
【請求項６】
前記第１のインバータ回路の駆動周波数は、前記第２のインバータ回路の駆動周波数の１／２倍の周波数から１／２倍の周波数より３ｋＨｚ高い周波数までの間に設定する請求項４または５に記載の誘導加熱装置。
【請求項７】
前記第１の加熱コイルおよび／または前記第２の加熱コイルにより加熱する被加熱物が非磁性ステンレス製の所定形状の被加熱物よりも表皮抵抗が小さいと前記被加熱物判別手段が判別すると、前記制御手段は、前記第１の駆動方式により前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子および／または前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子を駆動する請求項１〜６のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項８】
前記第１の加熱コイルおよび／または前記第２の加熱コイルにより加熱する被加熱物が鉄製の所定形状の被加熱物よりも表皮抵抗が大きいと前記被加熱物判別手段が判別すると、前記制御手段は、前記第２の駆動方式により前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子および／または前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子を駆動する請求項１〜６のいずれか１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、非磁性ステンレス製鍋のような低透磁率の被加熱物と鉄製鍋のような高透磁率の被加熱物を誘導加熱できるようにした誘導加熱装置や、誘導加熱式の湯沸かし器など被加熱物の材質が変わる可能性のある誘導加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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アルミニウムのような高導電率の非磁性金属製の被加熱物や、アルミニウムと鉄との中間の材質の非磁性金属製の被加熱物を加熱する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の誘導加熱装置は、加熱コイルにより加熱する被加熱物の材質が非磁性金属であること及びその導電率の大小を検知可能な被加熱物検知手段と、両スイッチング素子を排他的に駆動するとともに、両スイッチング素子の駆動期間を、加熱コイル電流の共振周期の（ｎ−１／２）倍（ｎは１以上の整数）であるｎ次共振周期の近傍、及び（ｍ−１／２）倍（ｍは１以上の整数）であるｍ次共振周期の近傍でそれぞれ変化させることにより、インバータ回路の入力電力が駆動期間をｎ次共振周期及びｍ次共振周期と等しくしたときの極大値を超えない範囲で、入力電力の可変制御を行う制御手段とを備え、制御手段は、被加熱物検知手段が検知する非磁性金属製の被加熱物の導電率の大小に応じて、加熱コイルの巻数及び共振コンデンサの容量を同一にして、次数ｎまたは次数ｍの少なくとも一方を変更することにより、可変範囲の最大値を変えて入力電力の可変制御を行う構成としている。
【０００４】
この構成により、制御手段は、被加熱物検知手段が、材質が非磁性金属であって、かつ高導電率であり、所定の形状をした被加熱物（例えば鍋底がアルミニウム製あるいは銅製で厚みが１ｍｍ以上あり加熱コイルと略同径である鍋）を検知すると、少なくとも一つのスイッチング素子の駆動期間を、共振周期の（ｎ−１／２）倍、かつ、ｎ≧２とすることにより、高周波数の磁界を加熱コイルに供給し、被加熱物に誘導される高周波電流の負荷内部における表皮効果を高め高い熱効率で誘導加熱するとともに、スイッチング素子の駆動期間を共振周期より長くしてスイッチング損失を抑制することができる。
【０００５】
また、被加熱物検知手段が、材質が非磁性金属であって、アルミニウムより導電率が小さい所定形状の被加熱物（例えば鍋底が非磁性ステンレス製で２ｍｍ以上の厚みを有し、加熱コイルと略同径の鍋）を検知すると、材質がアルミニウムである被加熱物を加熱する場合と加熱コイルの巻数及び共振コンデンサの容量を同一にし、かつ次数ｎを減じることにより、加熱コイル巻数及び共振コンデンサの容量を切り換えることなく駆動周波数を入力電力の極大値を大きくするので、アルミニウムの場合より直列共振インバータにおける共振回路のＱが小さくなって、設定した駆動周期近傍の入力電力の極大値が小さくなり、入力電力をそれより大きくできなくなるのを防止し、駆動周波数の可変範囲における最大出力の低下を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−９２８５１号公報
【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、特許文献１で開示された誘導加熱装置において、被加熱物検知手段は、被加熱物の材料が鉄系（磁性体で鉄と同等の導電率）金属であると判断すると、リレーをオンして補正用共振コンデンサを共振コンデンサに並列に接続して共振回路の共振周期を長くした後に被加熱物を加熱するという従来の構成では、以下のような課題があった。
【０００８】
リレーが接点の接触／非接触によりオンオフするメカリレーの場合、被加熱物の材料が鉄系金属であると被加熱物検知手段が判断してリレーをオンすると、リレーの接点が衝突することによって切替音が発生する。この切替音が誘導加熱装置の使用者にとって耳障りであり不快感を与えていた。
【０００９】
また、リレーのオンオフ切替時は接点がオン状態とオフ状態を短い期間で繰り返す間欠開閉現象が起こるため、接点の溶着や異常電圧の発生によるリレーの破壊を防止するために、リレーのオンオフ切替時はリレーに流れている電流を零にする必要がある。そのため、インバータ回路を駆動することにより得られる検知出力から被加熱物の材質を識別する方法では、鉄系金属を加熱する場合、まずリレーがオフ状態でインバータ回路を駆動することにより鉄系金属であると識別し、その後インバータ回路の駆動を停止し、加熱コイルおよび共振コンデンサに電流が流れなくなった後にリレーをオンして補正用共振コンデンサを共振コンデンサに並列に接続し、再びインバータ回路を駆動することにより加熱を開始できるため、使用者が加熱の開始が遅れていることを判断可能な時間（間欠開閉現象に要する時間に余裕を持たせて設計すると例えば２秒）まで長くなり、応答性が悪く使用者にとって不快感を与えていた。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、非磁性金属の被加熱物と鉄系（磁性体で鉄と同等の導電率）金属の被加熱物を誘導加熱できるとともに、耳障りな音の発生がなく、また鉄系金属を加熱する場合でも加熱を開始するまでの時間を短くすることが可能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】
【００１１】
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、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子の直列接続体と、前記両スイッチング素子の少なくともいずれか一方に並列に接続された第１の加熱コイルと第１の共振コンデンサを含む共振回路とを有し直流電圧を入力して前記両スイッチング素子の導通により前記第１の加熱コイルと前記第１の共振コンデンサが直列共振する第１のインバータ回路と、少なくとも前記第１の加熱コイルに流れる電流値またはそれに対応した変化値から被加熱物の特性を検知可能な被加熱物検知手段と、前記両スイッチング素子を排他的に駆動するとともに、前記両スイッチング素子の駆動期間を、前記加熱コイル電流の共振周期の３／２倍の期間の近傍、及び１／２倍の期間の近傍でそれぞれ駆動する第１の駆動方式と、前記加熱コイル電流の共振周期より短い期間でそれぞれ駆動する第２の駆動方式で前記両スイッチング素子を駆動する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記被加熱物検知手段が検知する被加熱物の特性に応じて、前記第１の駆動方式で前記両スイッチング素子を駆動するときと前記第２の駆動方式で前記両スイッチング素子を駆動するときの両方で前記第１の加熱コイルの巻数及び前記第１の共振コンデンサの容量を同一にして、前記第１の駆動方式で前記両スイッチング素子を駆動するかまたは前記第２の駆動方式で前記両スイッチング素子を駆動するかを切替えて前記インバータ回路の入力電力の可変制御を行うものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の誘導加熱装置は、非磁性金属の被加熱物を加熱するときは、両スイッチング素子の駆動期間を、加熱コイル電流の共振周期の３／２倍の期間の近傍、及び１／２倍の期間の近傍として両スイッチング素子を駆動することにより、高周波数の磁界を加熱コイルから被加熱物に供給し、被加熱物に誘導される高周波電流の被加熱物内部における表皮効
果を高め高い熱効率で誘導加熱することができる。
【００１３】
また、非磁性金属の被加熱物に対して直列共振インバータにおける共振回路のＱが小さく共振電流が流れにくい鉄系金属の被加熱物を加熱する時は、両スイッチング素子の駆動期間を、加熱コイル電流の共振周期より短い期間として両スイッチング素子を駆動することにより、インバータ回路の駆動周期を共振回路の入力電力が最大値となる共振周期の近傍に設定して、鉄系金属でも大きな共振電流を流して大電力で誘導加熱することができる。
【００１４】
また、共振回路の共振周期を変更する補正用共振コンデンサおよび補正用共振コンデンサの接続／非接続を切り替えるリレーを有さない構成で非磁性金属の被加熱物と鉄系金属の被加熱物を誘導加熱するため、リレーの動作に伴う切替音が発生せず、使用者に対して不快感を与えないようにすることができる。
【００１５】
さらに、リレーを有さない構成とすることで、リレーのオンオフ切替時に起こる間欠開閉現象やリレーに流れている電流値を考慮する必要がないため、鉄系金属を加熱する場合でも加熱の開始までに必要な時間を短くして応答性をよくすることにより、使用者に対して不快感を与えないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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における第１の駆動方式での第１のスイッチング素子の駆動信号波形及び第２のスイッチング素子の駆動信号波形及び加熱コイルに流れる電流波形を示す波形図
【図３】本発明の実施の形態１における第２の駆動方式での第１のスイッチング素子の駆動信号波形及び第２のスイッチング素子の駆動信号波形及び加熱コイルに流れる電流波形を示す波形図
【図４】本発明の実施の形態１におけるインバータ回路の駆動周波数とインバータ回路の入力電力の最大値の関係を示す特性図
【図５】本発明の実施の形態２における誘導加熱装置の回路構成図
【図６】本発明の実施の形態２におけるインバータ回路の駆動周波数とインバータ回路の入力電力の最大値の関係を示す特性図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
第１の発明は、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子の直列接続体と、前記両スイッチング素子の少なくともいずれか一方に並列に接続された第１の加熱コイルと第１の共振コンデンサを含む共振回路とを有し直流電圧を入力して前記両スイッチング素子の導通により前記第１の加熱コイルと前記第１の共振コンデンサが直列共振する第１のインバータ回路と、少なくとも前記第１の加熱コイルに流れる電流値またはそれに対応した変化値から被加熱物の特性を検知可能な被加熱物検知手段と、前記両スイッチング素子を排他的に駆動するとともに、前記両スイッチング素子の駆動期間を、前記加熱コイル電流の共振周期の３／２倍の期間の近傍、及び１／２倍の期間の近傍でそれぞれ駆動する第１の駆動方式と、前記加熱コイル電流の共振周期より短い期間でそれぞれ駆動する第２の駆動方式で前記両スイッチング素子を駆動する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記被加熱物検知手段が検知する被加熱物の特性に応じて、前記第１の駆動方式で前記両スイッチング素子を駆動するときと前記第２の駆動方式で前記両スイッチング素子を駆動するときの両方で前記第１の加熱コイルの巻数及び前記第１の共振コンデンサの容量を同一にして、前記第１の駆動方式で前記両スイッチング素子を駆動するかまたは前記第２の駆動方式で前記両スイッチング素子を駆動するかを切替えて前記インバータ回路の入力電力の可変制御を行うものである。
【００１８】
加熱コイルには、直列共振による共振電流が流れ、その共振周波数が非磁性ステンレスを加熱するに適した高周波数（例えば５０ｋＨｚ）となるように、加熱コイルの巻数と共振コンデンサの容量が設定される。上記構成によれば、２つのスイッチング素子の駆動期間を、加熱コイル電流の共振周期の３／２倍の期間の近傍、及び１／２倍の期間の近傍でそれぞれ駆動することにより、被加熱物に誘導される高周波電流の被加熱物内部における表皮効果を高め高い熱効率で誘導加熱するとともに、スイッチング素子の駆動期間を加熱コイル電流の共振周期より長くしてスイッチング回数を減らしスイッチング損失を抑制することができる。
【００１９】
鉄系（磁性体で鉄と同等の導電率）金属を加熱するときは、２つのスイッチング素子の駆動期間を、加熱コイル電流の共振周期より短い期間（例えば共振周期の１／２倍）でそれぞれ駆動することにより、インバータ回路の駆動周期を共振回路の入力電力が最大値となる共振周期の近傍に設定して、一定の厚み（例えば１ｍｍ）以上の非磁性ステンレスに対して共振電流が流れにくい鉄系金属の被加熱物でも大きな共振電流を流して大電力で誘導加熱することができる。
【００２０】
また、非磁性ステンレスを加熱するときと鉄系金属を加熱するときで加熱コイルの巻数及び共振コンデンサの容量は同一なため、切替手段をなくして切り替えに伴う音の発生をなくすことができるとともに、鉄系金属加熱モードから非磁性ステンレス加熱モードへの切り替えおよび非磁性ステンレス加熱モードから鉄系金属加熱モードへの切り替えを早くでき、使用者に対して不快感を与えないようにすることができる。
【００２１】
第２の発明は、特に、第１の発明において、第１の駆動方式で両スイッチング素子を駆動するときのインバータ回路の駆動周波数は、第２の駆動方式で前記両スイッチング素子を駆動するときのインバータ回路の駆動周波数よりも低く設定するものである。
【００２２】
これにより、鉄系金属の被加熱物に対して共振電流が流れやすい非磁性ステンレスを加熱するときは鉄系金属を加熱するときと比較してスイッチング回数を減らすことができるので、スイッチング動作に起因するスイッチング損失とスイッチング素子に流れる電流に起因する導通損失の和のスイッチング素子の総損失は、鉄系金属を加熱するときと比較して、共振電流すなわちスイッチング素子に流れる電流が大きくなることによる導通損失の増加とスイッチング回数が減ることによるスイッチング損失の減少が相殺されるため、鉄系金属の被加熱物を加熱するときと非磁性金属を加熱するときのスイッチング素子から発生する総損失に大差が生じない。従って、例えば放熱フィンや冷却ファンといったスイッチング素子の冷却構成を鉄系金属の加熱のためだけ、または非磁性ステンレスの加熱のためだけに冷却能力の高い設計をする必要がなくなり、冷却構成を簡素化することができる。
【００２３】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、第１の駆動方式で両スイッチング素子を駆動するときのインバータ回路の駆動周波数を１６ｋＨｚ以上に設定するものである。
【００２４】
非磁性ステンレスの加熱に最も寄与する共振電流の周波数成分は共振回路の共振周波数成分となるが、インバータ回路の駆動周波数が共振周波数の１／ｎ（ｎは２以上の整数）に完全に一致していなければ、共振回路にはインバータ回路の駆動周波数成分の電流が基本波として流れる。従って、高周波数の磁界を加熱コイルから被加熱物に供給し、被加熱物に誘導される高周波電流が流れることにより発生するビビリ音が使用者に聞き取りにくい（感度が小さくなる）１６ｋＨｚ以上とすることにより、使用者に耳障りな音が聞こえにくく不快感を与えないようにすることができる。
【００２５】
第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれかの発明において、第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子の直列接続体と、両スイッチング素子の少なくともいずれか一方に並列に接続された第２の加熱コイルと第２の共振コンデンサを含む共振回路とを有し直流電圧を入力して両スイッチング素子の導通により第２の加熱コイルと第２の共振コンデンサが直列共振する第２のインバータ回路をさらに有し、両スイッチング素子は排他的に駆動するとともに、両スイッチング素子の駆動期間を、加熱コイル電流の共振周期の３／２倍の期間の近傍、及び１／２倍の期間の近傍でそれぞれ駆動する第１の駆動方式と、加熱コイル電流の共振周期より短い期間でそれぞれ駆動する第２の駆動方式で両スイッチング素子を駆動するものであって、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子を第１の駆動方式で駆動して第１の被加熱物を加熱し、第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子を第２の駆動方式で駆動して第２の被加熱物を加熱し、かつ第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子の駆動と第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子の駆動を同時に行うことにより第１の被加熱物と第２の被加熱物を同時に加熱するとき、前記第１のインバータ回路の駆動周波数は、前記第２のインバータ回路の駆動周波数の１／２倍の周波数から所定の周波数差以内に設定するものである。
【００２６】
例えば第１の加熱コイルと第２の加熱コイルを近傍に配置し、第１の加熱コイルで非磁性ステンレスを加熱し、かつ第２の加熱コイルで鉄系金属を加熱するとき、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子は第１の駆動方式で駆動し、第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子は第２の駆動方式で駆動する。すると、第１の加熱コイルには第１のインバータ回路の駆動周波数と同じ周波数の基本波電流が流れ、第２の加熱コイルには第２のインバータ回路の駆動周波数と同じ周波数の基本波電流が流れる。
【００２７】
入力電力と第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子の駆動期間との関係において、例えば第１のスイッチング素子の駆動期間を共振周期の１／２倍の近傍に固定すると、入力電力は第２のスイッチング素子の駆動期間が共振周期の１／２倍のときに最大値となり、３／２倍のときに極大値となる。第２のスイッチング素子の駆動期間が３／２倍のときの極大値は第２のスイッチング素子の駆動期間が１／２倍のときの最大値よりも小さいため、第１のインバータ回路を第２の駆動方式で動作するときの駆動周波数と入力電力が極大値となる周波数との差は、所定の入力電力を供給するために第１のインバータ回路を第１の駆動方式で動作するときの第１のインバータ回路の駆動周波数と入力電力が最大値すなわち共振周波数との差よりも小さくなる。
【００２８】
通常、被加熱物を非磁性ステンレスとしたときの共振回路の共振周波数よりも被加熱物を鉄製金属としたときの共振回路の共振周波数のほうが低いため、非磁性ステンレスを第１の駆動方式で駆動することでインバータ回路の駆動周波数を極大値となる周波数に近づけることにより、共振回路に流れる電流を周波数成分で分解したときにインバータ回路の駆動周波数の２倍の周波数成分である第２高調波電流の周波数と鉄製金属の被加熱物を加熱するときの共振回路に流れる電流の周波数の差を、非磁性ステンレスを第２の駆動方式で駆動するよりも小さくすることができる。そのため、使用者に対して最も耳障りな周波数帯（８ｋＨｚ程度）を回避して駆動することができ、使用者に不快感を与えないようにすることができる。
【００２９】
第５の発明は、特に、第４の発明において、少なくとも第１の被加熱物および／または第２の被加熱物に供給可能な電力の最大値を供給するときに第１のインバータ回路の駆動周波数を第２のインバータ回路の駆動周波数の１／２倍の周波数から所定の周波数差以内に設定するものである。
【００３０】
これにより、少なくとも被加熱物に最大電力を供給して被加熱物に誘導される高周波電
流が大きく誘導電流または磁界の干渉度合いが大きくなるときは第１のインバータ回路の駆動周波数を第２のインバータ回路の駆動周波数の１／２倍の周波数から所定の周波数差以内に設定することで、干渉度合いが大きくなる入力電力での干渉に伴う発生音の周波数を使用者に対して最も耳障りな周波数帯（８ｋＨｚ程度）を回避して駆動することができ、使用者に不快感を与えないようにすることができる。
【００３１】
第６の発明は、特に、第４または５の発明において、第１のインバータ回路の駆動周波数は、第２のインバータ回路の駆動周波数の１／２倍の周波数から１／２倍の周波数より３ｋＨｚ高い周波数までの間に設定するものである。
【００３２】
これにより、第１のインバータ回路から流れる第２高調波電流の周波数と第２のインバータ回路から流れる駆動周波数と同一の周波数成分である基本波電流の周波数の差を６ｋＨｚ以下とすることができるため、最も耳障りな周波数である８ｋＨｚ程度でのインバータ回路の駆動を回避するとともに、耳障りな周波数帯である６〜１０ｋＨｚ程度でのインバータ回路の駆動を回避して、使用者に不快感を与えないようにすることができる。
【００３３】
第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれかの発明において、第１の加熱コイルおよび／または第２の加熱コイルにより加熱する被加熱物が非磁性ステンレス製の所定形状の被加熱物よりも表皮抵抗が小さいと被加熱物判別手段が判別すると、制御手段は、第１の駆動方式により第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子および／または第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子を駆動するものである。
【００３４】
これにより、加熱コイルにより誘導加熱する被加熱物が、例えば非磁性ステンレスの加熱する面の径が加熱コイル径と同等で厚みが１ｍｍのときの表皮抵抗よりも小さいと被加熱物判別手段が判断すると、被加熱物の加熱に対応する加熱コイルを接続しているインバータ回路の両スイッチング素子を第１の駆動方式で駆動することにより、被加熱物に誘導される高周波電流の被加熱物内部における表皮効果を高め高い熱効率で誘導加熱するとともに、スイッチング素子の駆動期間を加熱コイル電流の共振周期より長くしてスイッチング回数を減らしスイッチング損失を抑制することができる。
【００３５】
第８の発明は、特に、第１〜第６のいずれかの発明において、第１の加熱コイルおよび／または第２の加熱コイルにより加熱する被加熱物が鉄製の所定形状の被加熱物よりも表皮抵抗が大きいと被加熱物判別手段が判別すると、制御手段は、第２の駆動方式により第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子および／または第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子を駆動するものである。
【００３６】
これにより、加熱コイルにより誘導加熱する被加熱物が、例えば鉄の加熱する面の径が加熱コイル径と同等で厚みが１ｍｍのときの表皮抵抗よりも大きいと被加熱物判別手段が判断すると、被加熱物の加熱に対応する加熱コイルを接続しているインバータ回路の両スイッチング素子を第２の駆動方式で駆動することにより、大きな抵抗を有する被加熱物に対しても大きな共振電流を流して大電力で誘導加熱することができる。
【００３７】
共振回路に流れる電流を周波数成分で分解したときにインバータ回路の駆動周波数の２倍の周波数成分である第２高調波電流の周波数と鉄製金属の被加熱物を加熱するときの共振回路に流れる電流の周波数の差を、非磁性ステンレスを第２の駆動方式で駆動するよりも小さくすることができる。そのため、使用者に対して最も耳障りな周波数帯（８ｋＨｚ程度）を回避して駆動することができ、使用者に不快感を与えないようにすることができる。
【００３８】
前記第２の駆動方式で非磁性ステンレスを加熱すると、前記第１の駆動方式で非磁性ス
テンレスを加熱するときと比較して、入力電力の最大値または極大値の周波数と動作周波数との差が小さくなる。そのため、インバータ回路の動作周波数の２倍の周波数との差が前記第１の駆動方式で駆動したときの基本周波数と比較して動作周波数を下げることができるので、加熱コイルに流れる電流の周波数差を一定周波数いかにすることが可能となる。
【００３９】
２つのスイッチング素子の駆動期間を、加熱コイル電流の共振周期の３／２倍の期間の近傍、及び１／２倍の期間の近傍でそれぞれ駆動することにより、被加熱物に誘導される高周波電流の被加熱物内部における表皮効果を高め高い熱効率で誘導加熱するとともに、スイッチング素子の駆動期間を加熱コイル電流の共振周期より長くしてスイッチング回数を減らしスイッチング損失を抑制することができる。
【００４０】
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。なお、以下の全ての図において、同一又は相当部分には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４１】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における誘導加熱装置の回路構成図である。図１において、第１の電源４１は２００Ｖの商用電源であり、ダイオードブリッジや平滑コンデンサからなる第１の直流電圧変換手段４２によって商用電源を直流電圧に変換する。この直流電圧は第１のインバータ回路６１により高周波電流に変換され、第１の加熱コイル１１に供給される。第１の加熱コイル１１は高周波電流が供給されることにより高周波磁界を発生させる。例えばガラス製のトッププレート上に第１の加熱コイル１１と対向して載置された被加熱物２１は、第１の加熱コイル１１の発生する高周波磁界により誘導加熱される。第１の共振コンデンサ４６は第１の加熱コイル１１とともに第１の直列共振回路６２を構成している。第１のインバータ回路６１は、第１の直列共振回路６２を出力としたシングルエンデッドプッシュプル構成となっている。第１の直列共振回路６２の一端は、第１のスイッチング素子４３と、第２のスイッチング素子４４との接続点に接続され、第１の直列共振回路６２の他端は第１の直流電圧変換手段４２の負極に接続されている。なお、第１の直列共振回路６２の他端は、第１の直流電圧変換手段４２の正極に接続しても同様の動作を行う。第１のスイッチング素子４３および第２のスイッチング素子４４にはそれぞれ逆並列に第１のダイオード４３ｄと第２のダイオード４４ｄが接続されている。第１の被加熱物検知手段５０は、第１の加熱コイル１１に流れる電流値に相関のある第１の共振コンデンサ４６に発生した電圧値と、第１の電流検知手段４７により検知された第１の電源４１からの電流値の関係から被加熱物２１を検知する。なお、第１の加熱コイル１１に流れる電流値やスイッチング素子の導通期間などとの関係から被加熱物２１を検知してもよい。第１の制御手段４９は、第１の被加熱物検知手段５０が検知した被加熱物２１の特性に応じて、また第１の電流検知手段４７により検知された第１の電源４１からの電流値などから判断される第１のインバータ回路６１の出力電力に応じて、第１のスイッチング素子４３と第２のスイッチング素子４４を導通制御するための信号を出力する。
【００４２】
次に本実施の形態の誘導加熱装置の動作を説明する。トッププレート上に第１の加熱コイル１１と対向して載置された被加熱物２１の検知を行うとき、第１のスイッチング素子４３と第２のスイッチング素子４４を交互に駆動する。第１のスイッチング素子４３の駆動期間は共振電流の共振周期よりも短いモード（例えば７０ｋＨｚ）で駆動し、駆動時間比を最小にして、最小の出力にしてから徐々に駆動時間比を増加し、その間に第１の被加熱物検知手段５０はカレントトランスやシャント抵抗（電流検知用抵抗）などで構成される第１の電流検知手段４７の検知出力と第１の共振コンデンサ４６に発生した電圧値の検知出力から、被加熱物２１の材質を検知する。なお、駆動時間比を最小にしたときの検知出力のみで被加熱物２１の材質が検知可能ならば駆動時間比を徐々に増加する必要はない
。
【００４３】
第１の被加熱物検知手段５０が非磁性ステンレス製の所定形状の表皮抵抗が小さい被加熱物２１（本実施の形態１においては、鍋底が１ｍｍの厚みを有し、直径１００ｍｍの加熱コイルより少し大きい直径１２０ｍｍの鍋）を検知すると、第１のスイッチング素子４３と第２のスイッチング素子４４の一方のスイッチング素子について駆動期間を共振周期の３／２倍近傍で変化させ、かつ他方のスイッチング素子について駆動期間を共振周期の１／２倍近傍で変化させ誘導加熱することにより、それぞれ入力電力の可変制御を行う。
【００４４】
また、第１の被加熱物検知手段５０が鉄製の所定形状の表皮抵抗が大きい被加熱物２１（本実施の形態１においては、鍋底が１ｍｍ以上の厚みを有し、直径１００ｍｍの加熱コイルより少し大きい直径１２０ｍｍの鍋）を検知すると、第１のスイッチング素子４３と第２のスイッチング素子４４について駆動期間をそれぞれ共振周期の１／２倍近傍で変化させ誘導加熱することにより、入力電力の可変制御を行う。
【００４５】
これは、被加熱物の材質や厚みによって加熱コイルの巻数を一定として変化させないために被加熱物を載置したときのインダクタンスおよび抵抗値が変化し、また共振コンデンサの容量を一定として変化させないために加熱コイルと共振コンデンサで決まる共振周波数が変化すること、及びこれら変数で決定される共振回路のＱ値も変化し、例えば鉄製の被加熱物は厚さ１ｍｍを超える非磁性ステンレス製の被加熱物よりも抵抗値が大きく共振がしにくいため、インバータ回路が大電力を供給可能となるスイッチング素子の駆動期間を共振周期の１／２倍近傍に設定することで、被加熱物が変化しても大きな電力を供給することができる。
【００４６】
第１の制御手段４９は、非磁性ステンレス製の所定形状の被加熱物２１を加熱するとなると、図２に示すような動作を行う。図３は、第１の制御手段４９が、鉄製の所定形状の被加熱物２１を加熱する場合における回路各部波形を示す図である。図２および図３のＳ１は、第１のスイッチング素子４３のゲート電圧（駆動信号）、図２および図３のＳ２は、第２のスイッチング素子４４のゲート電圧（駆動信号）、図２および図３のＩｃは、第１の加熱コイル１１に流れる電流波形である。
【００４７】
図４は、非磁性ステンレス製の所定形状の被加熱物２１を加熱するときの第１のインバータ回路６１の駆動周波数Ｆと第１のインバータ回路６１からの出力電力Ｐの関係を示すものである。第１のインバータ回路６１の駆動周波数Ｆが第１の直列共振回路６２の共振周波数Ｆｃ（＝１／Ｔｃ１、例えば５０ｋＨｚ）と同じときに出力電力Ｐは最大となり、駆動周波数Ｆが第１の直列共振回路６２の共振周波数Ｆｃの１／２倍の周波数（ここでは２５ｋＨｚ）と同じときに出力電力Ｐは極大値となる。
【００４８】
第１の被加熱物検知手段５０が非磁性ステンレス製の所定形状の被加熱物２１であると判断すると、図２に示すように、第１の駆動方式である、第１のスイッチング素子４３の駆動期間Ｔａ１を第１の直列共振回路６２の共振周期Ｔｃ１の３／２倍近傍に近づけ、第２のスイッチング素子４４の駆動期間Ｔｂ１を第１の直列共振回路６２の共振周期Ｔｃ１の１／２倍近傍に近づけて動作させる。第１のインバータ回路６１の駆動周波数Ｆを第１の直列共振回路６２の共振周波数Ｆｃの１／２倍の周波数の近傍（例えば１／Ｔｆ１は２５ｋＨｚから２６ｋＨｚまでの間）で駆動することにより、出力電力が極大値となる周波数の近傍で入力電力を可変制御することができる。このとき、極大値が所望の電力Ｐａよりも大きくなる特性であれば被加熱物２１に所望の電力Ｐａを供給することが可能である。なお、第１のインバータ回路６１の駆動周波数Ｆを増減する他に、駆動時間比を増減させて入力電力を可変制御してもよい。
【００４９】
非磁性ステンレス製の被加熱物２１は鉄製の被加熱物２１と比較して共振回路のＱ値が大きく極大値が大きくなる特性を有するため、非磁性ステンレス製の被加熱物２１を加熱するときに第１のインバータ回路６１の駆動周波数Ｆを共振周波数Ｆｃの１／２倍の周波数の近傍としても出力を大きくすることができるとともに、出力電力が最大値となる周波数近傍で第１のインバータ回路６１を駆動するのと比較してスイッチング素子のスイッチング回数を１／２倍に減少することができるため、スイッチング素子のスイッチング損失を低減することができる。
【００５０】
第１の被加熱物検知手段５０が鉄製の所定形状の被加熱物２１であると判断すると、図３に示すように、第２の駆動方式である、第１のスイッチング素子４３の駆動期間Ｔａ２および第２のスイッチング素子４４の駆動期間Ｔｂ２を第１の直列共振回路６２の共振周期Ｔｆ２の１／２倍近傍またはやや短めに設定して動作させる。第１のインバータ回路６１の駆動周波数を第１の直列共振回路６２の共振周波数（鉄製の被加熱物２１の場合、非磁性ステンレス製の被加熱物２１よりも共振周波数は低くなり、例えば４２ｋＨｚ）の近傍（例えば１／Ｔｆ２は４４ｋＨｚ）で駆動することにより、出力電力が最大値となる周波数の近傍で入力電力を可変制御することができる。なお、第１のインバータ回路６１の駆動周波数を増減する他に、駆動時間比を増減させて入力電力を可変制御してもよい。これにより、非磁性ステンレス製の被加熱物２１に対して共振電流が流れにくい鉄製の被加熱物２１でも大きな共振電流を流して大電力で誘導加熱することができる。
【００５１】
また、被加熱物として普及し加熱頻度が高い鉄製の材質を含む全ての被加熱物２１の特性の違いに応じて、例えば第１の共振コンデンサ４６の容量を同一にして、第１の制御手段４９から出力する第１のスイッチング素子４３および第２のスイッチング素子４４の駆動信号を変化するのみで駆動モードを変化することができるため、リレーから切替音が発生せず使用者に対して不快感を与えないようにすることができる。さらに、リレーを用いない構成で非磁性ステンレス製の被加熱物２１および鉄製の被加熱物２１の加熱を行うことができるため、リレーのオンオフ切替時に起こる接点がオン状態とオフ状態を短い期間で繰り返す間欠開閉現象に配慮して切替時間を多く必要とすることがなくなるため、被加熱物２１の検知から加熱するまでの動作時間を早くして使用者に対して不快感を与えないようにすることができる。
【００５２】
また、第１の被加熱物検知手段５０は、例えば第１の加熱コイル１１に流れる電流値と相関のある第１の共振コンデンサ４６に発生する電圧値と第１の電源４１からの入力電流から、低抵抗かつ非磁性体である非磁性ステンレス製の被加熱物２１であるかまたは高抵抗かつ磁性体である鉄系の被加熱物２１であるかの他に、中間抵抗かつ磁性体である特殊の被加熱物２１を検知可能としてもよい。
【００５３】
特殊な被加熱物２１とは、例えば伝熱性が高くかつ軽量なアルミニウム材質をベースとした鍋に、磁性体の被加熱物専用の誘導加熱装置でも加熱可能とするために鍋底に鉄などの磁性体を間欠的に張り合わせた鍋である。このような被加熱物は、伝熱性を失わないようにすることと磁性体を固定することを目的として磁性体を間欠的に張り合わせており、特殊な被加熱物での共振回路のＱ値をはじめ各種特性は、非磁性ステンレス製の被加熱物と鉄製の被加熱物の中間の特性となる。
【００５４】
第１の被加熱物検知手段５０が検知した特殊な被加熱物２１を加熱するときは、非磁性ステンレス製の被加熱物２１を加熱するときと同様に、第１の駆動方式で加熱する。これにより、出力電力が最大値となる周波数近傍で第１のインバータ回路６１を駆動するのと比較してスイッチング素子のスイッチング回数を１／２倍に減少することができるため、スイッチング素子のスイッチング損失を低減することができる。
【００５５】
また、特殊な被加熱物２１の抵抗値が所定の基準よりも高く、第１の駆動方式で駆動しても予め定められた所定の電力を供給できない場合には、第２の駆動方式に切り替えて駆動するようにしてもよい。
【００５６】
第１の駆動方式で第１のスイッチング素子４３および第２のスイッチング素子４４を駆動するときの第１のインバータ回路６１の駆動周波数を、第２の駆動方式で第１のスイッチング素子４３および第２のスイッチング素子４４を駆動するときの第１のインバータ回路６１の駆動周波数よりも低く設定することにより、鉄製の被加熱物２１に対して共振電流が流れやすい非磁性ステンレス製の被加熱物２１を加熱するときは、鉄製の被加熱物２１を加熱するときと比較してスイッチング回数を減らすことができるので、スイッチング動作に起因するスイッチング損失とスイッチング素子に流れる電流に起因する導通損失の和のスイッチング素子の総損失は、鉄製の被加熱物２１を加熱するときと比較して、共振電流すなわちスイッチング素子に流れる電流が大きくなることによる導通損失の増加とスイッチング回数が減ることによるスイッチング損失の減少が相殺されるため、鉄製の被加熱物２１を加熱するときと非磁性ステンレス製の被加熱物２１を加熱するときのスイッチング素子から発生する総損失に大差が生じない。従って、例えば放熱フィンや冷却ファンといったスイッチング素子の冷却構成を鉄系金属の加熱のためだけ、または非磁性ステンレスの加熱のためだけに冷却能力の高い設計をする必要がなくなり、冷却構成を簡素化することができる。
【００５７】
また、第１の駆動方式で第１のスイッチング素子４３および第２のスイッチング素子４４を駆動するとき、非磁性ステンレス製の被加熱物２１の加熱に最も寄与する共振電流の周波数成分は共振回路の共振周波数成分（ここでは５０ｋＨｚ）となるが、第１のインバータ回路６１の駆動周波数が共振周波数の１／２倍（２５ｋＨｚ）に完全に一致していなければ、共振回路には第１のインバータ回路６１の駆動周波数成分の電流が基本波として流れる。従って、高周波数の磁界を第１の加熱コイル１１から被加熱物に供給し、被加熱物に誘導される高周波電流が流れることにより発生するビビリ音が使用者に聞き取りにくい（感度が小さくなる）１６ｋＨｚ以上（本実施の形態では２５ｋＨｚから２６ｋＨｚの間の周波数）とすることにより、使用者に耳障りな音が聞こえにくく不快感を与えないようにすることができる。
【００５８】
（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態における誘導加熱装置の回路構成図である。図５は、誘導加熱装置の回路構成が２つ存在し、それぞれの回路構成に接続された２つの加熱コイルで異なる被加熱物を加熱している点で図１と異なる。なお、実施の形態１と同一構成要素には同一の符号を付与して説明を省略する。
【００５９】
図５において、第２の電源４１２は２００Ｖの商用電源であり、ダイオードブリッジや平滑コンデンサからなる第２の直流電圧変換手段４２２によって商用電源を直流電圧に変換する。この直流電圧は第２のインバータ回路６１２により高周波電流に変換され、第２の加熱コイル１１２に供給される。第２の加熱コイル１１２は高周波電流が供給されることにより高周波磁界を発生させる。例えばガラス製のトッププレート上に第２の加熱コイル１１２と対向して載置された被加熱物２１２は、第２の加熱コイル１１２の発生する高周波磁界により誘導加熱される。第２の共振コンデンサ４６２は第２の加熱コイル１１２とともに第２の直列共振回路６２２を構成している。第２のインバータ回路６１２は、第２の直列共振回路６２２を出力としたシングルエンデッドプッシュプル構成となっている。第２の直列共振回路６２２の一端は、第３のスイッチング素子４３２と、第４のスイッチング素子４４２との接続点に接続され、第２の直列共振回路６２２の他端は第２の直流電圧変換手段４２２の負極に接続されている。なお、第２の直列共振回路６２２の他端は、第２の直流電圧変換手段４２２の正極に接続しても同様の動作を行う。第３のスイッチ
ング素子４３２および第４のスイッチング素子４４２にはそれぞれ逆並列に第３のダイオード４３２ｄと第４のダイオード４４２ｄが接続されている。第２の被加熱物検知手段５０２は、第２の加熱コイル１１２に流れる電流値に相関のある第２の共振コンデンサ４６２に発生した電圧値と、第２の電流検知手段４７２により検知された第２の電源４１２からの電流値の関係から被加熱物２１２を検知する。なお、第２の加熱コイル１１２に流れる電流値やスイッチング素子の導通期間などとの関係から被加熱物２１２を検知してもよい。第２の制御手段４９２は、第２の被加熱物検知手段５０２が検知した被加熱物２１２の特性に応じて、また第２の電流検知手段４７２により検知された第２の電源４１２からの電流値などから判断される第２のインバータ回路６１２の出力電力に応じて、第３のスイッチング素子４３２と第４のスイッチング素子４４２を導通制御するための信号を出力する。なお、少なくとも第２の電源４１２は第１の電源４１と共通であってもよく、第２の直流電圧変換手段４２２も第１の直流電圧変換手段４２と共通であってもよい。また、第２の被加熱物検知手段５０２や第２の制御手段４９２なども例えば１つのマイコンで構成してもよい。
【００６０】
本発明の第２の実施の形態の誘導加熱装置の動作も実施の形態１と同様に、非磁性ステンレス製の所定形状の表皮抵抗が小さい被加熱物２１２を加熱するときは第１の駆動方式で、鉄製の所定形状の表皮抵抗が大きい被加熱物２１２を加熱するときは第２の駆動方式で第３のスイッチング素子４３２および第４のスイッチング素子４４２を駆動して入力電力の可変制御を行う。
【００６１】
図６は、非磁性ステンレス製の所定形状の被加熱物２１を加熱するときのインバータ６１の駆動周波数Ｆとインバータ６１からの出力電力Ｐの関係を示すものであり、インバータ６１の出力電力Ｐが最大値または極大値となるインバータ６１の駆動周波数と被加熱物２１に所望の電力Ｐａを供給するためのインバータ６１の駆動周波数との差を記載した点で図４と異なる。
【００６２】
第２の駆動方式で非磁性ステンレスを加熱するとき、インバータ６１の駆動周波数は直列共振回路６２の共振周波数５０ｋＨｚの１／２倍の周波数Ｆｃ／２で出力電力Ｐが極大値となる２５ｋＨｚよりもΔＦ１だけ高い周波数Ｆｉ１（例えば２６ｋＨｚ）で動作する。これは電圧よりも電流の位相が遅れた状態で動作させることにより、スイッチング素子と並列に接続されるスナバコンデンサ（図示せず）との組み合わせによって、スイッチング素子から発生するスイッチング損失やスイッチングノイズの低減を図ることができる。
【００６３】
また、非磁性ステンレスを加熱するとき、出力電力Ｐが極大値となる周波数Ｆｃ／２の近傍でインバータ６１を駆動させて所望の出力電力Ｐａを出力させるときの周波数Ｆｃ／２とインバータ６１の駆動周波数Ｆｉ１との周波数の差ΔＦ１は、出力電力Ｐが最大値となる周波数Ｆｃの近傍でインバータ６１を駆動させて所望の出力電力Ｐａを出力させるときの周波数Ｆｃとインバータ６１の駆動周波数Ｆｉ２との周波数の差ΔＦ２よりも小さい。これは、インバータ６１の駆動周波数を直列共振回路６２の共振周波数Ｆｃの１／２倍の周波数近傍としたときの出力電力Ｐの極大値は、インバータ６１の駆動周波数を直列共振回路６２の共振周波数Ｆｃの周波数近傍としたときの出力電力Ｐの最大値よりも小さいため、所望の出力電力Ｐを出力するためにインバータ６１の駆動周波数を極大値となる周波数に近づける必要があるためである。
【００６４】
非磁性ステンレス製の被加熱物での直列共振回路６２の共振周波数が５０ｋＨｚとすると、鉄製の被加熱物での直列共振回路６２の共振周波数は非磁性ステンレス製の被加熱物と比較して低く、例えば４５ｋＨｚとなる。第１のインバータ回路６１で非磁性ステンレス製の被加熱物を加熱し、第２のインバータ回路６１２で鉄製の被加熱物を加熱するとき、第２のインバータ回路６１２の駆動周波数は鉄製の被加熱物での直列共振回路６２の共
振周波数４５ｋＨｚよりも少し高い４６ｋＨｚとなり、第１のインバータ回路６１の駆動周波数は２６ｋＨｚとなる。このとき、第１のインバータ回路６１の駆動周波数を２６ｋＨｚとすると、直列共振回路に流れる電流の基本周波数は２６ｋＨｚとなるが、第２高調波として２６ｋＨｚの２倍の周波数である５２ｋＨｚの電流成分が存在する。この第２のインバータ回路６１２から第２の直列共振回路６２２に流れる第２高調波成分である５２ｋＨｚの電流による磁界と、第１の直列共振回路６２に流れる４６ｋＨｚの電流による磁界が干渉することにより発生する６ｋＨｚの干渉音が発生する。
【００６５】
もし非磁性ステンレスを第１の駆動方式で加熱するときは、共振回路のＱ値が大きく出力電力Ｐが著しく大きいことから電力制御が困難で、また大きな電流が流れている状態でスイッチング動作をすることにより大きなノイズが発生することから、第１のインバータ回路６１の駆動周波数を共振周波数５０ｋＨｚよりも大きい例えば５４ｋＨｚで駆動することにより所望の出力電力Ｐａが供給できる状態にする。このとき、第２のインバータ回路６１２の駆動周波数４６ｋＨｚとの周波数の差は８ｋＨｚとなり、８ｋＨｚの干渉音が発生することになる。発明者らの実機による評価では、８ｋＨｚ近傍での干渉音が最も耳障りな音であり、６ｋＨｚから１０ｋＨｚでの干渉音が耳障りな感覚を大きく与える周波数帯であることがわかったため、第１のインバータ回路６１を構成する第１のスイッチング素子４３と第２のスイッチング素子４４を第１の駆動方式で駆動して第１の被加熱物２１を加熱し、第２のインバータ回路６１２を構成する第３のスイッチング素子４３２と第４のスイッチング素子４４２を第２の駆動方式で駆動して第２の被加熱物２１２を加熱し、かつ第１のスイッチング素子４３と第２のスイッチング素子４４の駆動と第３のスイッチング素子４３２と第４のスイッチング素子４４２の駆動を同時に行うことにより前記第１の被加熱物２１と前記第２の被加熱物２１２を同時に加熱するとき、例えば第１のインバータ回路６１を第２の駆動方式で加熱するとともに、第１のインバータ回路６１の駆動周波数の２倍の周波数と第２のインバータ回路６１２の駆動周波数の差を６ｋＨｚ以下とするように第１のインバータ回路６１の駆動周波数または第２のインバータ回路６１２の駆動周波数を制御することにより、うなり干渉音を低減して耳障り感を抑制し、使用者に不快感を与えにくくすることができる。
【００６６】
なお、第１の駆動方式で駆動する第１のインバータ回路６１の駆動周波数を第２の駆動方式で駆動する第２のインバータ回路６１２の駆動周波数の１／２倍の周波数から１／２倍の周波数よりも３ｋＨｚ大きな周波数、つまり例えば第２の駆動方式で駆動する第２のインバータ回路６１２の駆動周波数が４６ｋＨｚであれば、第１の駆動方式で駆動する第１のインバータ回路６１の駆動周波数は２３ｋＨｚから２６ｋＨｚまでの間に設定することにより、うなり干渉音の周波数は６ｋＨｚ以下となり、使用者に不快感を与えにくくすることができる。
【００６７】
また、第１のインバータ回路６１を第２の駆動方式で駆動して非磁性ステンレス製の被加熱物を加熱するとき、加熱に最も寄与する電流の周波数成分は第１の直列共振回路６２の共振周波数Ｆｃと同じ例えば５０ｋＨｚになる。つまり、第２のインバータ回路６１２で鉄製の被加熱物を同時に加熱するとき、鉄製の被加熱物の加熱に最も寄与する周波数の成分が第２のインバータ回路６１２の駆動周波数と同じ４６ｋＨｚであることからそれぞれの加熱コイルに流れる主な電流成分の周波数の差は４ｋＨｚとなって、耳障りな感覚を大きく与える６ｋＨｚから１０ｋＨｚまでの周波数帯からより回避して動作することができるため、なり干渉音を低減して耳障り感を抑制し、使用者に不快感を与えにくくすることができる。
【００６８】
第２の実施の形態では、２つの加熱コイルにそれぞれ別の被加熱物が載置されたときの場合での説明を行ったが、３つ以上の加熱コイルを有する誘導加熱装置であってもよく、また複数の加熱コイルで１つの被加熱物を加熱するような構成でもよく、隣接した加熱コ
イル配置であって、特にそれぞれの加熱コイルで異なる被加熱物を加熱するものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上のように、本発明にかかる誘導加熱装置は、コンデンサの容量を同一にして、磁性の被加熱物と非磁性の被加熱物に大きな電力を供給することができるとともに、スイッチング素子のスイッチング損失を低減し、また切替音や干渉音などの音の発生をなくすまたは抑制することによって、使用者に不快感を与えないようにすることができるため、誘導加熱装置など家庭用の応用にとどまらず、工業用の誘導加熱装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１１  第１の加熱コイル
４１  第１の電源
４２  第１の直流電圧変換手段
４３  第１のスイッチング素子
４４  第２のスイッチング素子
４６  第１の共振コンデンサ
４７  第１の電流検知手段
４９  第１の制御手段
５０  第１の被加熱物検知手段
６１  第１のインバータ回路
６２  第１の直列共振回路
１１２  第２の加熱コイル
４１２  第２の電源
４２２  第２の直流電圧変換手段
４３２  第３のスイッチング素子
４４２  第４のスイッチング素子
４６２  第２の共振コンデンサ
４７２  第２の電流検知手段
４９２  第２の制御手段
５０２  第２の被加熱物検知手段
６１２  第２のインバータ回路
６２２  第２の直列共振回路
【図１】
2016058176.tif 000003
【図２】
2016058176.tif 000004
【図３】
2016058176.tif 000005
【図４】
2016058176.tif 000006
【図５】
2016058176.tif 000007
【図６】
2016058176.tif 000008