(57)【要約】【課題】  鍋などの被加熱体がトッププレートから浮いた場合でも、大きな火力が得られる電磁誘導加熱装置を提供する。【解決手段】  電磁誘導加熱装置が、トッププレート上の被加熱体を加熱する加熱コイルＬｒ０と、加熱コイルと共振コンデンサＣｒ０とを有する共振回路Ｒｅｓ０と、共振回路に電力を出力するインバータ回路Ｉｎｖ０と、インバータ回路への入力電力を制御する制御部Ｃｏ０と、を有するものであって、制御部は、被加熱体がトッププレートから浮いた場合に、インバータ回路のスイッチング周波数を、被加熱体がトッププレートから浮く前のスイッチング周波数よりも低くする。【選択図】図１
2017183141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トッププレート上の被加熱体を加熱する加熱コイルと、
前記加熱コイルと共振コンデンサとを有する共振回路と、
前記共振回路に電力を出力するインバータ回路と、
前記インバータ回路への入力電力を制御する制御部と、
を有する電磁誘導加熱装置において、
前記制御部は、前記被加熱体が前記トッププレートから浮いた場合に、前記インバータ回路のスイッチング周波数を、前記被加熱体が前記トッププレートから浮く前のスイッチング周波数よりも低くすることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁誘導加熱装置において、
前記制御部は、前記共振回路の共振周波数を演算する共振周波数演算部を有することを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電磁誘導加熱装置において、
前記制御部は、前記共振周波数演算部で演算された共振周波数に基づいて前記インバータ回路のスイッチング周波数の下限値を演算するスイッチング周波数下限値演算部を有することを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項４】
請求項２に記載の電磁誘導加熱装置において、
前記共振周波数演算部は、前記インバータ回路への入力電力と、前記加熱コイルに流れる電流と、前記インバータ回路のスイッチング周波数と、前記加熱コイルに流れる電流と前記インバータ回路の出力電圧との位相差と、前記共振コンデンサの容量値と、に基づいて、共振周波数を演算することを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項５】
請求項２に記載の電磁誘導加熱装置において、
前記共振周波数演算部は、前記インバータ回路のスイッチング周波数と、前記加熱コイルに印加される電圧と、前記加熱コイルに流れる電流と、前記加熱コイルに印加される電圧と前記加熱コイルに流れる電流との位相差と、前記共振コンデンサの容量値と、に基づいて、共振周波数を演算することを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項６】
請求項２に記載の電磁誘導加熱装置において、
前記共振周波数演算部は、前記加熱コイルに印加される電圧と、前記加熱コイルに電圧が印加される時間と、前記加熱コイルに流れる電流と、に基づいて、共振周波数を演算することを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項７】
請求項１に記載の電磁誘導加熱装置において、
前記制御部においては、前記被加熱体がトッププレートに載置されている場合と前記被加熱体が浮いた場合とで、前記インバータ回路の入力電力指令値が異なることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項８】
請求項１に記載の電磁誘導加熱装置において、
前記制御部は、鍋振り調理であるか否かを判定する鍋振り調理判定部を有することを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電磁誘導加熱装置において、
前記制御部においては、前記被加熱体が前記トッププレートから浮いた場合に、前記鍋振り調理判定部が鍋振り調理と判定した場合と、前記鍋振り調理判定部が鍋振り調理ではないと判定した場合とで、前記インバータ回路への入力電力指令値が異なることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電磁誘導加熱装置において、
前記制御部は、前記鍋振り調理判定部が鍋振り調理を判定した場合と、前記鍋振り調理判定部が鍋振り調理ではないと判定した場合と、前記被加熱体がトッププレートに載置されている場合とで、前記インバータ回路への入力電力指令値が異なることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の電磁誘導加熱装置において、
前記インバータ回路は、単相ブリッジ回路から構成されることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の電磁誘導加熱装置において、
前記インバータ回路は、ハーフブリッジ回路から構成されることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の電磁誘導加熱装置において、
前記インバータ回路はスイッチング素子を備え、
前記共振回路は、前記加熱コイルと前記共振コンデンサとの並列回路から構成され、
前記スイッチング素子と前記並列回路が直列接続されることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導加熱調理器などの電磁誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁誘導加熱調理器は、トッププレートに鍋などの負荷が載置された場合、高周波インバータから加熱コイルに高周波電流を流し、コイルに近接して配置された金属製の鍋に渦電流を発生させ、鍋自体の電気抵抗により発熱させて、鍋を加熱する。
【０００３】
トッププレート上に鍋が載置されていない場合、消費電力低減のために高周波インバータの駆動を停止させ、加熱コイルへの通電を停止させていた。しかしながら、鍋振りをして炒め物調理をする場合、加熱コイルから鍋が離れたり近づいたりするため、加熱と停止を繰り返すので、鍋に印加される火力が弱くなってしまう。
【０００４】
これに対し、特許文献１に記載の従来技術が知られている。本従来技術においては、鍋がトッププレートの上から浮いていると判定された場合、高周波インバータの駆動信号を、鍋がトッププレートから浮く前の駆動信号に固定して、加熱コイルへの通電を継続する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−５０１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術においては、鍋がトッププレートから浮いた場合、加熱コイルのインダクタンスが高くなるため、共振点は低周波側へシフトする。そのため、鍋がトッププレートから浮いた状態で、鍋がトッププレートから浮く前の駆動周波数で動作させると、鍋がトッププレートから浮く前よりも出力電力が低下するため、火力が低下する。
【０００７】
そこで、本発明は、鍋などの被加熱体がトッププレートから浮いた場合でも、大きな火力が得られる電磁誘導加熱装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明による電磁誘導加熱装置は、トッププレート上の被加熱体を加熱する加熱コイルと、加熱コイルと共振コンデンサとを有する共振回路と、共振回路に電力を出力するインバータ回路と、インバータ回路への入力電力を制御する制御部と、を有するものであって、制御部は、被加熱体がトッププレートから浮いた場合に、インバータ回路のスイッチング周波数を、被加熱体がトッププレートから浮く前のスイッチング周波数よりも低くする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、被加熱体がトッププレートから浮いた場合における火力を向上することができる。
【００１０】
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１である電磁誘導加熱装置の基本構成図である。
【図２】加熱コイルのインダクタンスおよび直列抵抗とトッププレートからの距離との関係の一例を示す。
【図３】入力電力とスイッチング周波数の関係を示す。
【図４】入力電力とスイッチング周波数の関係を示す。
【図５】特許文献１に記載された制御方法を用いる場合におけるインバータ回路の動作波形例である。
【図６】本実施例１の制御手段を用いる場合におけるインバータ回路の動作波形例である。
【図７】図６に示す動作波形の部分拡大図である。
【図８】実施例１の電力制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】図８に示す電力制御を用いる場合におけるインバータ回路の動作波形である。
【図１０】図９に示す動作波形の部分拡大図である。
【図１１】本発明の実施例２である電磁誘導加熱装置の基本構成図である。
【図１２】実施例２における電磁誘導加熱装置の回路構成図である。
【図１３】スイッチング素子のゲート駆動信号、加熱コイルに流れる電流、共振回路に印加される電圧の波形を示す。
【図１４】本発明の実施例３である電磁誘導加熱装置の基本構成図である。
【図１５】実施例３における電磁誘導加熱装置の回路構成図である。
【図１６】スイッチング素子のゲート駆動信号、加熱コイルに流れる電流、加熱コイルに印加される電圧の波形である。
【図１７】本発明の実施例４である電磁誘導加熱装置の回路構成図である。
【図１８】スイッチング素子のゲート駆動信号、加熱コイルに流れる電流、スイッチング素子の両端電圧の波形を示す。
【図１９】本発明の実施例５である電磁誘導加熱装置の基本構成図である。
【図２０】実施例５における電磁誘導加熱装置の回路構成図である。
【図２１】入力電力とスイッチング周波数の関係を示す。
【図２２】入力電力とスイッチング周波数の関係を示す。
【図２３】スイッチング素子のゲート駆動信号、加熱コイルに流れる電流、加熱コイルに印加される電圧の波形である。
【図２４】本発明の実施例６である電磁誘導加熱装置の基本構成図である。
【図２５】入力電力とスイッチング周波数の関係を示す。
【図２６】入力電力とスイッチング周波数の関係を示す。
【図２７】実施例６の電力制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図２８】本発明の実施例７である電磁誘導加熱装置の基本構成図である。
【図２９】入力電力とスイッチング周波数の関係を示す。
【図３０】入力電力とスイッチング周波数の関係を示す。
【図３１】実施例７の電力制御処理の流れ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】
【００１２】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の実施例１である電磁誘導加熱装置の基本構成図である。
【００１４】
図１に示すように、電磁誘導加熱装置ＩＨ０は、トッププレートと、トッププレート上に載置される被加熱体である鍋を加熱する加熱コイルＬｒ０と、トッププレート上の鍋が所定の位置から移動したことを検知する鍋位置検出部と、加熱コイルＬｒ０と共振コンデンサＣｒ０とを有する共振回路Ｒｅｓ０と、交流電源ＡＣ０の電力を入力し共振回路Ｒｅｓ０に電力を出力するインバータ回路Ｉｎｖ０と、インバータ回路Ｉｎｖ０への入力電力を制御する制御部Ｃｏ０で構成される。
【００１５】
鍋位置検出部においては、誘導式や容量式などの公知の技術が適用できる。また、後述する、直列抵抗、インダクタンスおよび共振周波数のいずれかの演算値あるいはその変化に基づいて、鍋の位置を検出しても良い。
【００１６】
制御部Ｃｏ０は、鍋位置検出部の出力に基づき、鍋が浮いたか否かを判定する鍋浮き判定部と、インバータ回路の回路動作から、回路の実動作状態における加熱コイルＬｒ０のインダクタンス値を演算するインダクタンス演算部Ｌ＿ｃａ０と、インダクタンス演算部Ｌ＿ｃａ０で演算されたインダクタンス値と共振コンデンサＣｒ０の容量値から共振周波数を演算する共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ０と、共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ０で演算した共振周波数から、インバータ回路を駆動するスイッチング周波数の下限値を設定する下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ０と、操作部からの入力電力指令値を読み込み、インバータ回路Ｉｎｖ０への入力電力指令値を設定する電力指令値設定部と、下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ０で設定された下限スイッチング周波数の値と電力指令値設定部で設定された入力電力指令の値を基に、インバータ回路の駆動信号を生成する駆動信号生成部Ｄｒｉｖｅｒ０とで構成される。
【００１７】
なお、制御部Ｃｏ０は、例えばマイクロコンピュータなどの演算処理装置を用いて構成され、演算処理装置が所定のプログラムを実行することにより、制御部Ｃｏ０の各部として機能する。
【００１８】
図２は、トッププレートと鍋の距離を、鍋をトッププレートの上面に対して鉛直方向にトッププレートから離した場合における、トッププレートからの距離と、加熱コイルのインダクタンスおよび直列抵抗と、トッププレートからの距離との関係の一例を示す。但し、鍋を構成する材料はＳＵＳ３０４である。なお、図２の関係例は本発明者の検討によって得られたものである。
【００１９】
図２の上図が示すように、トッププレートと鍋が近接している場合、鍋に流れる渦電流から発生する磁界が加熱コイルから発生する磁界を打ち消すため、インダクタンスは低くなる。また、トッププレートから鍋が遠ざかった場合、鍋に流れる渦電流が減り、加熱コイルから発生する磁界が打ち消されなくなるため、インダクタンスは増加する。
【００２０】
図２の下図が示すように、トッププレートと鍋が近接している場合、鍋の抵抗により直列抵抗は大きくなる。また、トッププレートから鍋が遠ざかった場合、鍋の抵抗による影響が小さくなり、直列抵抗値は減少する。
【００２１】
なお、ＳＵＳ３０４以外の材料によって構成される鍋でも、同様の関係を示す。
【００２２】
図３，４は、本実施例１で、トッププレートから鍋が遠ざかる場合における、インバータ回路への入力電力と、インバータ回路のスイッチング周波数の関係を示す。トッププレートから鍋が浮いた場合、加熱コイルのインダクタンス値は増加するため（図２の上図参照）、共振周波数はｆｒ１からｆｒ２へと低下する。一方、トッププレートから鍋が浮いた場合、加熱コイルの直列抵抗は低減するため（図２の下図参照）、Ｑ値は増加する。
【００２３】
図３に示す様に、トッププレート上に鍋が載置され、インバータがスイッチング周波数ｆｓｗ１で動作し電力Ｐ１を出力している状態で（このとき、入力電力指令値はＰ１）、トッププレートから鍋を浮かせてもなおインバータが電力Ｐ１を出力するために、スイッチング周波数をｆｓｗ２へと低下する。また、図４に示す様に、トッププレートから鍋が浮いた状態で、インバータがスイッチング周波数ｆｓｗ２で動作し電力Ｐ１を出力している状態で、トッププレートに鍋を近付けてもなおインバータが電力Ｐ１を出力するために、スイッチング周波数をｆｓｗ１へと増加する。このように、トッププレートから鍋が浮いた場合、共振周波数の変動に合わせてインバータのスイッチング周波数を調整すれば、インバータの出力電力を一定値に制御される。これにより、トッププレートから鍋を浮かせる場合における火力が向上する。
【００２４】
図５は、先述の特許文献１に記載された制御方法を用いて１秒間通常の電力制御を行い、その後１秒間に２回鍋振りをした際のインバータ回路の動作波形例である。鍋振り調理を開始すると、インダクタンスＬが増大するため（１５．５μＨ→３７．７μＨ）、共振周波数は低下する。そのため、鍋振り調理を開始してもスイッチング周波数を固定する場合、入力電力指令値に対して実際に入力される電力は大きく低下する。従って、鍋振り調理の場合に十分な火力を得ることが難しい。
【００２５】
図６は、図３および図４にて説明した本実施例１における制御手段を用いて１秒間通常の電力制御を行い、その後１秒間に２回鍋振りをした際のインバータ回路の動作波形例である。鍋振り調理中においても、入力電力検出値は、変動はしているが、平均的には鍋振り前と同等である。ここで、鍋を遠方からトッププレートに向かって近付けた際に、インバータ回路に比較的大きな瞬時電力（４．８７ｋＷ）が印加されている。これは、本発明者の検討によれば、スイッチング周波数の応答が共振周波数の変動に必ずしも追従できていないためである。
【００２６】
図７は、図６に示す動作波形の部分拡大図であり、鍋振り調理中に鍋をトッププレートの遠方からトッププレートに向けて近付け、大きな瞬時電力がインバータ回路に印加される時の回路動作を示す。鍋がトッププレートに向けて近付くにつれて共振周波数が上昇しているのに対し、インバータ回路のスイッチング周波数の応答遅れのため、共振周波数とスイッチング周波数が近接し、大きな瞬時電力が入力されている。
【００２７】
そこで、本実施例１では、さらに下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ０を用いて、次に説明するような制御動作を行う。
【００２８】
図８は、本実施例１の電磁誘導加熱装置が実行する電力制御処理の流れを示すフローチャートである。
【００２９】
ステップ１において、制御部Ｃｏ０は、操作部から入力された電力指令値を読み込む。
【００３０】
ステップ２において、制御部Ｃｏ０は、読み込んだ電力指令値に基づいて、駆動信号生成部Ｄｒｉｖｅｒ０からインバータへ駆動信号を出力し、鍋の加熱を開始する。
【００３１】
ステップ３において、制御部Ｃｏ０は、鍋位置検出部により、鍋浮き発生か否かを判定する。鍋が浮いていないと判定された場合（ステップ３のＮｏ）、制御部Ｃｏ０は、再度ステップ１以降の処理を実行する。鍋が浮いていると判定された場合（ステップ３のＹｅｓ）、制御部Ｃｏ０はステップ４の処理を実行する。
【００３２】
ステップ４において、制御部Ｃｏ０は、インダクタンス演算部Ｌ＿ｃａ０によって、インバータ回路Ｉｎｖ０の回路動作から、加熱コイルＬｒ０の実動作状態おけるインダクタンス値を演算する。
【００３３】
次に、ステップ５において、制御部Ｃｏ０は、インダクタンス演算部Ｌ＿ｃａ０の演算結果を基に、共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ０によって、回路の実動作状態における共振周波数を演算する。
【００３４】
次に、ステップ６において、制御部Ｃｏ０は、共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ０の演算結果に基づき、下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ０でインバータ回路Ｉｎｖ０のスイッチング周波数の下限値を設定する。
【００３５】
次に、ステップ７において、制御部Ｃｏ０は、下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ０で設定した周波数範囲で、駆動信号生成部Ｄｒｉｖｅｒ０によって駆動信号を生成しインバータ回路Ｉｎｖ０を駆動する。
【００３６】
なお、ステップ７の処理を実行した後、制御部Ｃｏ０の処理はＳＴＡＲＴに戻る（ＲＥＴＵＲＮ）。
【００３７】
図８に示す電力制御によれば、実動作状態における共振周波数に基づいてスイッチング周波数の下限値を設定することにより、共振周波数とスイッチング周波数が近接することが防止される。このため、インバータ回路Ｉｎｖ０に、過大電力が印加されることが抑制できる。
【００３８】
図９は、図８に示す電力制御を用いて、１秒間通常の電力制御を行い、その後１秒間に２回鍋振りをした際のインバータ回路Ｉｎｖ０の動作波形である。
【００３９】
図９に示すように、鍋振り調理時に、共振周波数の低下に応じて、インバータ回路Ｉｎｖ０のスイッチング周波数を低減させるため、比較的大きな電力がインバータ回路Ｉｎｖ０へと入力されており、鍋浮かし時における火力が増加している。また、鍋戻し時にスイッチング周波数と共振周波数が近接することが防止されているので、大きな瞬時電力が印加されることが抑制されている。
【００４０】
図１０は、図９に示す動作波形の部分拡大図であり、鍋振り調理中に鍋をトッププレートの遠方からトッププレートに向けて近付ける時の回路動作を示す。図１０に示すように、本実施例１では、インバータ回路Ｉｎｖ０のスイッチング周波数の下限値を、共振周波数演算手段Ｆｒ＿ｌｉｍ０で演算した共振周波数から、所定のマージン（図１０では３ｋＨｚ）を設けた値に設定するため、スイッチング周波数と共振周波数が近接せず、大きな瞬時電力が入力されない。すなわち、鍋振り調理中の火力向上と過大電力の印加の抑制とを、両立することできる。
【実施例２】
【００４１】
図１１は、本発明の実施例２である電磁誘導加熱装置の基本構成図である。
【００４２】
図１１に示すように、電磁誘導加熱装置ＩＨ１は、トッププレートと、トッププレート上の鍋を加熱する加熱コイルＬｒ１と、トッププレート上の鍋が所定の位置から移動したことを検知する鍋位置検出部と、加熱コイルＬｒ１と共振コンデンサＣｒ１とを有する共振回路Ｒｅｓ１と、交流電源ＡＣ１の電力を入力し共振回路Ｒｅｓ１に電力を出力するインバータ回路Ｉｎｖ１と、インバータ回路Ｉｎｖ１への入力電力を制御する制御部Ｃｏ１と、インバータ回路への入力電力を検出する電力検出部Ｐｓ１と、インバータ回路の出力電圧を検出する電圧検出部Ｖｓ１と、加熱コイルに流れる電流を検出する電流検出部Ｃｓ１と、電圧検出部Ｖｓ１で検出した交流電圧と電流検出部Ｃｓ１で検出した交流電流の位相差を検出する位相差検出部Ｐｈｓ１とで構成される。
【００４３】
制御部Ｃｏ１は、電力検出部Ｐｓ１、電流検出部Ｃｓ１、位相差検出部Ｐｈｓ１で検出した各電気量の値を基に回路の実動作状態におけるインダクタンス値を演算するインダクタンス演算部Ｌ＿ｃａ１と、インダクタンス演算部Ｌ＿ｃａ１で演算したインダクタンス値から回路の実動作状態における共振周波数を演算する共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ１と、共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ１で演算した共振周波数から、インバータ回路を駆動するスイッチング周波数の下限値を設定する下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ１と、下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ１で設定したスイッチング周波数の下限値を基に、インバータ回路の駆動信号を生成する駆動信号生成部Ｄｒｉｖｅｒ１で構成される。
【００４４】
図１２は、本実施例における電磁誘導加熱装置ＩＨ１の回路構成図であり、図１１に示すインバータ回路Ｉｎｖ１を含む主回路部をより詳細に記したものである。
【００４５】
図１２に示すように、電磁誘導加熱装置ＩＨ１の主回路部は、交流電源ＡＣ１の電力を入力するＡＣ／ＤＣ変換回路ＡＣＤＣ１、インバータ回路Ｉｎｖ１、共振回路Ｒｅｓ１で構成される。
【００４６】
インバータ回路Ｉｎｖ１は、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４からなる単相ブリッジ回路で構成される。すなわち、インバータ回路Ｉｎｖ１は、スイッチング素子Ｑ１１およびＱ１２を直列接続した第１スイッチングレッグと、スイッチング素子Ｑ１３およびＱ１４を直列接続したと第２スイッチングレッグを備え、スイッチング素子Ｑ１１およびＱ１２の直列接続点と、スイッチング素子Ｑ１３およびＱ１４の直列接続点とが、高周波電力が出力される交流端子となる。
【００４７】
インバータ回路Ｉｎｖ１は、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４を、駆動信号生成部Ｄｒｉｖｅｒ１が作成するゲート駆動信号によって高速でオン・オフさせることにより、ノードＮｄ１１とノードＮｄ１２間に高周波電力を出力する。スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４には、それぞれダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ１４が逆並列接続される。ダイオードＤ１１〜Ｄ１４は環流ダイオードとして動作する。
【００４８】
なお、本実施例２においては、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４として、ｎチャネル型のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が用いられる。ここで、これらのスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４としてＭＯＳＦＥＴを用いる場合は、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを利用することができるので、ダイオードＤ１１〜Ｄ１４は省略可能となる。
【００４９】
共振回路Ｒｅｓ１は、直列接続された加熱コイルＬｒ１および共振コンデンサＣｒ１から構成され、加熱コイルＬｒ１にはインバータ回路Ｉｎｖ１から高周波電力が供給され、トッププレート上の鍋を加熱する。
【００５０】
図１３は、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４をオン・オフさせた場合のスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４のゲート駆動信号ＶＧＥＱ１１〜ＶＧＥＱ１４、加熱コイルＬｒ１に流れる電流ＩＬｒ１、共振回路Ｒｅｓ１に印加される電圧ＶＮｄ１１−Ｎｄ１２の波形を示す。
【００５１】
電磁誘導加熱装置ＩＨ１は、ゲート駆動信号ＶＧＥＱ１１〜ＶＧＥＱ１４によって、スイッチング素子Ｑ１１とスイッチング素子Ｑ１２が相補的にオン・オフとを繰り返し、かつスイッチング素子Ｑ１３とスイッチング素子Ｑ１４が相補的にオン・オフを繰り返す。スイッチング素子Ｑ１１とスイッチング素子Ｑ１４が同時にオンしている期間に、ＡＣ／ＤＣ変換回路ＡＣＤＣ１の出力電圧が、共振回路Ｒｅｓ1に正方向に印加され、加熱コイルＬｒ１と共振コンデンサＣｒ１の直列共振現象によって、図１３に示すような略正弦波状の電流ＩＬｒ１が加熱コイルＬｒ１に流れる。また、スイッチング素子Ｑ１２とスイッチング素子Ｑ１３が同時にオンしている期間に、ＡＣ／ＤＣ変換回路ＡＣＤＣ１の出力電圧が、共振回路Ｒｅｓ１に逆方向に印加され、加熱コイルＬｒ１と共振コンデンサＣｒ１の直列共振現象によって、図１３に示すような略正弦波状の電流ＩＬｒ１が加熱コイルＬｒ１に流れる。
【００５２】
図１３を用いて、インダクタンス演算部Ｌｒ＿ｃａ１、共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ１の動作について説明する。
【００５３】
図１３の状態において、インバータ回路Ｉｎｖ１は、交流電源ＡＣ１から電力Ｐｉｎ１を入力し、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４をスイッチング周波数ｆｓｗ１でオン・オフさせて共振回路にＶＮｄ１１−Ｎｄ１２の電圧を出力する。これにより、加熱コイルＬｒ１に高周波電流ＩＬｒ１が流れ、トッププレート上の鍋が加熱される。このとき、共振回路の直列抵抗Ｒｓ１は、式（１）で表される。
【００５４】
Ｒｓ１＝Ｐｉｎ１／ＩＬｒ１２  …  （１）
また、共振回路Ｒｅｓ１の角周波数ω１は、ｆｓｗ１を用いて式（２）で表される。
【００５５】
ω１＝２πｆｓｗ１  …  （２）
回路の実動作状態におけるインダクタンス値Ｌｒ１は、直列抵抗Ｒｓ１、共振回路に印加される電圧すなわちインバータ回路の出力電圧と加熱コイルに流れる電流の位相差φ１、共振コンデンサの容量値Ｃｒ１、共振回路Ｒｅｓ１の角周波数ω１を用いて式（３）で表される。
【００５６】
Ｌｒ１＝（Ｒｓ１・ｔａｎφ１／ω１）＋（１／（ω１２・Ｃｒ１））  …  （３）
以上の式（１），（２）および（３）に基づき、インダクタンス演算部Ｌ＿ｃａ１は回路の実動作状態におけるインダクタンス値を演算する。
【００５７】
次に、共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ１の動作について説明する。
【００５８】
回路の実動作状態の共振周波数ｆｒ１は、インダクタンスＬｒ１、共振コンデンサの容量値Ｃｒ１を用いて、式（４）で表される。
【００５９】
ｆｒ１＝１／（２π（Ｌｒ１・Ｃｒ１）１／２）  …  （４）
共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ１によって演算された回路の実動作状態における共振周波数は、下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ１へと出力される。下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ１では、インバータ回路Ｉｎｖ１のスイッチング周波数ｆｓｗ１と共振周波数ｆｒ１が近接するのを避けるため、マージンを設定する。下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ１で、インバータ回路Ｉｎｖ１を駆動するスイッチング周波数の下限値を設定し、下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ１で設定したスイッチング周波数の下限値を基に、駆動信号生成部Ｄｒｉｖｅｒ１でインバータ回路Ｉｎｖ１の駆動信号（ＶＧＥＱ１１〜ＶＧＥＱ１４）を生成する。
【００６０】
以上、説明した様に、本実施例２の電磁誘導加熱装置ＩＨ１では、回路の実動作状態におけるインダクタンス値を演算し、インバータ回路Ｉｎｖ１のスイッチング周波数ｆｓｗ１と、共振周波数ｆｒ１が近接することを避けることで、鍋浮かし時に火力を向上するとともに、鍋戻し時に過大電力の印加を抑制することが可能となる。
【実施例３】
【００６１】
図１４は、本発明の実施例３である電磁誘導加熱装置の基本構成図である。
【００６２】
図１４に示すように、電磁誘導加熱装置ＩＨ２は、トッププレートと、トッププレート上の鍋を加熱する加熱コイルＬｒ２と、トッププレート上の鍋が所定の位置から移動したことを検知する鍋位置検出部と、加熱コイルＬｒ２と共振コンデンサＣｒ２とを有する共振回路Ｒｅｓ２と、交流電源ＡＣ２の電力を入力し共振回路Ｒｅｓ２に電力を出力するインバータ回路Ｉｎｖ２と、インバータ回路Ｉｎｖ２への入力電力を制御する制御部Ｃｏ２と、加熱コイルＬｒ２に印加される電圧を検出する電圧検出部Ｖｓ２と、加熱コイルに流れる電流を検出する電流検出部Ｃｓ２と、電圧検出部Ｖｓ２で検出した交流電圧と電流検出部Ｃｓ２で検出した交流電流の位相差を検出する位相差検出部Ｐｈｓ２とで構成される。
【００６３】
制御部Ｃｏ２は、電圧検出部Ｖｓ２、電流検出部Ｃｓ２、位相差検出部Ｐｈｓ２で検出した各値を基に回路の実動作状態におけるインダクタンス値を演算するインダクタンス演算部Ｌ＿ｃａ２と、インダクタンス演算部Ｌ＿ｃａ２で演算したインダクタンス値から回路の実動作状態における共振周波数を演算する共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ２と、共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ２で演算した共振周波数から、インバータ回路を駆動するスイッチング周波数の下限値を設定する下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ２と、下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ２で設定したスイッチング周波数の下限値を基に、インバータ回路の駆動信号を生成する駆動信号生成部Ｄｒｉｖｅｒ２で構成される。
【００６４】
図１５は、本実施例における電磁誘導加熱装置ＩＨ２の回路構成図であり、図１４に示すインバータ回路Ｉｎｖ２を含む主回路部をより詳細に記したものである。
【００６５】
図１５に示すように、電磁誘導加熱装置ＩＨ２の主回路部は、交流電源ＡＣ２の電力を入力するＡＣ／ＤＣ変換回路ＡＣＤＣ２、インバータ回路Ｉｎｖ２、共振回路Ｒｅｓ２で構成される。
【００６６】
インバータ回路Ｉｎｖ２は、スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４からなる単相ブリッジ回路で構成され、スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２４を、駆動信号生成部Ｄｒｉｖｅｒ２が作成するゲート駆動信号によって高速でオン・オフさせることにより、ノードＮｄ２１とノードＮｄ２２間に高周波電力を出力する。スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４には、それぞれダイオードＤ２１，Ｄ２２，Ｄ２３，Ｄ２４が逆並列接続される。ダイオードＤ２１〜Ｄ２４は環流ダイオードとして動作する。
【００６７】
なお、本実施例３においては、スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２４として、ｎチャネル型のＩＧＢＴが用いられる。ここで、これらのスイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２４としてＭＯＳＦＥＴを用いた場合は、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを利用することができるので、ダイオードＤ２１〜Ｄ２４は省略可能となる。
【００６８】
共振回路Ｒｅｓ２は、直列接続された加熱コイルＬｒ２および共振コンデンサＣｒ２から構成され、加熱コイルＬｒ２にはインバータ回路Ｉｎｖ２から高周波電力が供給され、トッププレート上の鍋を加熱する。
【００６９】
図１６は、スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２４をオン・オフさせた場合のスイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２４のゲート駆動信号ＶＧＥＱ２１〜ＶＧＥＱ２４、加熱コイルＬｒ２に流れる電流ＩＬｒ２、加熱コイルＬｒ２に印加される電圧ＶＬｒ２の波形である。
【００７０】
電磁誘導加熱装置ＩＨ２は、実施例２の電磁誘導加熱装置ＩＨ１と同様に、スイッチング素子Ｑ２１とスイッチング素子Ｑ２２が相補的にオン・オフを繰り返し、かつスイッチング素子Ｑ２３とスイッチング素子Ｑ２４が相補的にオン・オフを繰り返す。スイッチング素子Ｑ２１とスイッチング素子Ｑ２４が同時にオンしている期間に、ＡＣ／ＤＣ変換回路ＡＣＤＣ２の出力電圧が、共振回路Ｒｅｓ２に正方向に印加され、加熱コイルＬｒ２と共振コンデンサＣｒ２の直列共振現象によって、図１６に示すような略正弦波状の電流ＩＬｒ２が加熱コイルＬｒ２に流れる。また、スイッチング素子Ｑ２２とスイッチング素子Ｑ２３が同時にオンしている期間に、ＡＣ／ＤＣ変換回路ＡＣＤＣ２の出力電圧が、共振回路Ｒｅｓ２に逆方向に印加され、加熱コイルＬｒ２と共振コンデンサＣｒ２の直列共振現象によって、図１６に示すような正弦波状の電流ＩＬｒ２が加熱コイルＬｒ２に流れる。
【００７１】
図１６を用いて、インダクタンス演算部Ｌｒ＿ｃａ２、共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ２の動作について説明する。
【００７２】
図１６の状態において、インバータ回路Ｉｎｖ２は、交流電源ＡＣ２から電力を入力し、インバータ回路Ｉｎｖ２は、スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２４をスイッチング周波数ｆｓｗ２でオン・オフさせて加熱コイルに高周波電圧ＶＬｒ２を出力する。これにより、加熱コイルＬｒ２に高周波電流ＩＬｒ２が流れ、トッププレート上の鍋が加熱される。このとき、共振回路Ｒｅｓ２の角周波数ω２は、式（５）で表される。
【００７３】
ω２＝２πｆｓｗ２  …  （５）
回路の実動作状態におけるインダクタンス値Ｌｒ２は、加熱コイルＬｒ２に印加される電圧ＶＬｒ２、加熱コイルＬｒに流れる電流ＩＬｒ２、加熱コイルに印加される電圧と加熱コイルに流れる電流の位相差φ２、共振回路Ｒｅｓ２の角周波数ω２を用いて、式（６）で表される。
【００７４】
Ｌｒ２＝（ＶＬｒ２／ＩＬｒ２）・（ｓｉｎφ２／ω２）  …  （６）
以上の式（５）および（６）に基づき、インダクタンス演算部Ｌ＿ｃａ２は回路の実動作状態におけるインダクタンス値Ｌｒ２を演算する。
【００７５】
次に、共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ２の動作について説明する。
【００７６】
回路の実動作状態の共振周波数ｆｒ２は、インダクタンスＬｒ２、共振コンデンサの容量値Ｃｒ２を用いて、式（７）で表される。
【００７７】
ｆｒ２＝１／（２π（Ｌｒ２・Ｃｒ２）１／２）  …  （７）
共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ２によって演算された回路の実動作状態における共振周波数は、下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ２へと出力される。下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ２では、インバータ回路Ｉｎｖ２のスイッチング周波数ｆｓｗ２と共振周波数ｆｒ２が近接するのを避けるため、マージンを設定する。下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ２で、インバータ回路Ｉｎｖ２を駆動するスイッチング周波数の下限値を設定し、下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ２で設定したスイッチング周波数の下限値を基に、駆動信号生成部Ｄｒｉｖｅｒ２でインバータ回路Ｉｎｖ２の駆動信号（ＶＧＥＱ２１〜ＶＧＥＱ２４）を生成する。
【００７８】
以上、説明した様に、本実施例３の電磁誘導加熱装置ＩＨ２では、回路の実動作状態におけるインダクタンス値を演算し、インバータ回路Ｉｎｖ２のスイッチング周波数ｆｓｗ２と、共振周波数ｆｒ２が近接することを避けることで、鍋浮かし時に火力を向上するとともに、鍋戻し時に過大電力の印加を抑制することが可能となる。
【実施例４】
【００７９】
図１７は、本発明の実施例４である電磁誘導加熱装置の回路構成図である。本実施例４においては、主回路部の構成が実施例２および３と異なる。
【００８０】
図１７に示すように、この電磁誘導加熱装置ＩＨ２は、交流電源ＡＣ２の電力を入力するＡＣ／ＤＣ変換回路ＡＣＤＣ２、インバータ回路Ｉｎｖ２、共振回路Ｒｅｓ２、インバータ回路Ｉｎｖ２への入力電力を検出する電力検出部Ｐｓ２、インバータ回路Ｉｎｖ２の出力電圧を検出する電圧検出部Ｖｓ２１，Ｖｓ２２、加熱コイルに流れる電流を検出する電流検出部Ｃｓ２、電圧検出部Ｖｓ２１，Ｖｓ２２で検出した交流電圧と電流検出部Ｃｓ２で検出した交流電流の位相差を検出する位相差検出部Ｐｈｓ２、電力検出部Ｐｓ２、電流検出部Ｃｓ２を備える。
【００８１】
さらに、図１７に示すように、電磁誘導加熱装置ＩＨ２は、位相差検出部Ｐｈｓ２で検出した各電気量の値を基に回路の実動作状態におけるインダクタンス値を演算するインダクタンス演算部Ｌ＿ｃａ２と、インダクタンス演算部Ｌ＿ｃａ２で演算したインダクタンス値から回路の実動作状態における共振周波数を演算する共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ２と、共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ２で演算した共振周波数から、インバータ回路を駆動するスイッチング周波数の下限値を設定する下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ２と、下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ２で設定したスイッチング周波数の下限値を基に、インバータ回路の駆動信号を生成する駆動信号生成部Ｄｒｉｖｅｒ２を備える。
【００８２】
インバータ回路Ｉｎｖ２は、スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２からなるハーフブリッジ回路で構成される。すなわち、インバータ回路Ｉｎｖ２においては、スイッチング素子Ｑ２１およびＱ２２が直列接続される１個のスイッチングレッグを備える。共振コンデンサは、コンデンサＣｒ２１とコンデンサＣｒ２２の直列接続体によって構成される。このような共振コンデンサがスイッチングレッグに並列接続される。スイッチング素子Ｑ２１およびＱ２２の直列接続点と、コンデンサＣｒ２１およびＣｒ２２の直列接続点とが、高周波電力が出力される交流端子となる。
【００８３】
スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２を駆動信号生成部Ｄｒｉｖｅｒ２が作成するゲート駆動信号によって高速でオン・オフさせることにより、ノードＮｄ２１とノードＮｄ２２間、並びにノードＮｄ２２とノードＮｄ２３間に高周波電力を出力する。スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２には、それぞれダイオードＤ２１，Ｄ２２が逆並列接続される。ここで、これらのスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２としてＭＯＳＦＥＴを用いた場合は、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを利用することができるので、ダイオードＤ２１、Ｄ２２は省略可能となる。
【００８４】
図１８は、スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２をオン・オフさせた場合のスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２のゲート駆動信号ＶＧＥＱ２１，ＶＧＥＱ２２、加熱コイルＬｒ２に流れる電流ＩＬｒ２、スイッチング素子Ｑ２１の両端電圧ＶＮｄ２１−Ｎｄ２２、スイッチング素子Ｑ２２の両端電圧ＶＮｄ２２−Ｎｄ２３の波形を示す。
【００８５】
本実施例４における電磁誘導加熱装置ＩＨ２は、スイッチング素子Ｑ２１とスイッチング素子Ｑ２２が相補的にオン・オフを繰り返す。スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２をオン・オフさせることで、加熱コイルＬｒ２と共振コンデンサＣｒ２１，Ｃｒ２２の共振現象によって、略正弦波状の電流ＩＬｒ２が加熱コイルＬｒ２に流れる。
【００８６】
図１８を用いて、インダクタンス演算部Ｌｒ＿ｃａ２、共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ２の動作について説明する。
【００８７】
図１８の状態において、インバータ回路Ｉｎｖ２は、交流電源ＡＣ２から電力Ｐｉｎ２を入力し、スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２をスイッチング周波数ｆｓｗ２でオン・オフさせて加熱コイルＬｒに高周波電流ＩＬｒ２を流している。このとき、共振回路の直列抵抗Ｒｓ２は、式（８）で表される。
【００８８】
Ｒｓ２＝Ｐｉｎ２／ＩＬｒ２２  …  （８）
また、共振回路Ｒｅｓ２の角周波数ω２は、ｆｓｗ２を用いて式（９）で表される。
【００８９】
ω２＝２πｆｓｗ２  …  （９）
回路の実動作状態におけるインダクタンス値Ｌｒ２は、直列抵抗Ｒｓ２、共振回路に印加される電圧と加熱コイルに流れる電流の位相差φ２、共振コンデンサの容量値Ｃｒ２１，Ｃｒ２２、スイッチング周波数ω２を用いて式（１０）で表される。
【００９０】
Ｌｒ２＝（Ｒｓ２・ｔａｎφ２／ω２）＋（１／（ω２２（Ｃｒ２１＋Ｃｒ２２））  …  （１０）
以上の式（８），（９）および（１０）に基づき、インダクタンス演算部Ｌ＿ｃａ２は回路の実動作状態におけるインダクタンス値を演算する。
【００９１】
次に、共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ２の動作について説明する。
【００９２】
回路の実動作状態の共振周波数ｆｒ２は、インダクタンスＬｒ２、共振コンデンサの容量値Ｃｒ２１，Ｃｒ２２を用いて、式（１１）で表される。
【００９３】
ｆｒ２＝１／（２π（Ｌｒ２（Ｃｒ２１＋Ｃｒ２２））１／２）  …  （１１）
共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ２によって演算された、回路の実動作状態における共振周波数ｆｒ２は、下限周波数設定部へと出力される。下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ２では、インバータ回路Ｉｎｖ２のスイッチング周波数ｆｓｗ２と共振周波数ｆｒ２が近接するのを避けるため、マージンを設定する。下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ２で、インバータ回路Ｉｎｖ２を駆動するスイッチング周波数の下限値を設定し、下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ２で設定したスイッチング周波数の下限値を基に、駆動信号生成部Ｄｒｉｖｅｒ２でインバータ回路Ｉｎｖ２の駆動信号（ＶＧＥＱ２１，ＶＧＥＱ２２）を生成する。
【００９４】
以上、説明した様に、本実施例４の電磁誘導加熱装置ＩＨ２では、回路の実動作状態におけるインダクタンス値を演算し、インバータ回路Ｉｎｖ２のスイッチング周波数ｆｓｗ２と、共振周波数ｆｒ２が近接することを避けることで、鍋浮かし時に火力が向上するとともに、鍋戻し時に過大電力の印加を抑制することが可能となる。また、インバータ回路におけるスイッチング素子の数が低減されるので、電力損失やコストを低減できる。
【実施例５】
【００９５】
図１９は、本発明の実施例５である電磁誘導加熱装置ＩＨ３の基本構成図である。本実施例５においては、実施例２および４と異なり、入力電力検出手段は設けられず、また加熱コイルへの電圧印加時間検出部が設けられる。
【００９６】
図１９に示すように、電磁誘導加熱装置ＩＨ３は、トッププレートと、トッププレート上の鍋を加熱する加熱コイルＬｒ３と、トッププレート上の鍋が所定の位置から移動したことを検知する鍋位置検出部と、加熱コイルＬｒ３と共振コンデンサＣｒ３とを有する共振回路Ｒｅｓ３と、交流電源ＡＣ３の電力を入力し共振回路Ｒｅｓ３に電力を出力するインバータ回路Ｉｎｖ３と、インバータ回路Ｉｎｖ３への入力電力を制御する制御部Ｃｏ３と、加熱コイルＬｒ３へインバータ回路Ｉｎｖ３の出力電圧を印加する時間を検出する電圧印加時間検出部Ｔｏｎｓと、加熱コイルＬｒ３へ印加された電圧を検出する電圧検出部Ｖｓ３と、加熱コイルＬｒ３に流れる電流を検出する電流検出部Ｃｓ３とで構成される。
【００９７】
図２０は、本実施例における電磁誘導加熱装置ＩＨ３の回路構成図であり、図１９に示すインバータ回路Ｉｎｖ３を含む主回路部をより詳細に記したものである。
【００９８】
図２０に示すように、電磁誘導加熱装置ＩＨ３は、交流電源ＡＣ３の電力を入力するＡＣ／ＤＣ変換回路ＡＣＤＣ３、インバータ回路Ｉｎｖ３、インバータ回路Ｉｎｖ３を構成するスイッチング素子Ｑ３、共振回路Ｒｅｓ３、スイッチング素子Ｑ３がオンしている時に加熱コイルＬｒ３に印加されている電圧を検出する電圧検出部Ｖｓ３、加熱コイルＬｒ３に流れる電流を検出する電流検出部Ｃｓ３、加熱コイルＬｒ３に電圧が印加されている時間を検出する電圧印加時間検出部Ｔｏｎsを備える。
【００９９】
さらに、図２０に示すように、電磁誘導加熱装置ＩＨ２は、電圧印加時間検出部Ｔｏｎsで検出した各検出値を基に回路の実動作状態における加熱コイルのインダクタンス値を演算するインダクタンス演算部Ｌ＿ｃａ３、インダクタンス演算部Ｌ＿ｃａ３で演算したインダクタンス値から回路の実動作状態における共振周波数を演算する共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ３、共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ３で演算した共振周波数から、インバータ回路を駆動するスイッチング周波数の下限値を設定する下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ３、下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ３で設定したスイッチング周波数の下限値を基に、インバータ回路の駆動信号を生成する駆動信号生成部Ｄｒｉｖｅｒ３を備える。
【０１００】
ここで、インバータ回路Ｉｎｖ３は、１個のスイッチング素子Ｑ３を備える。共振回路Ｒｅｓ３は、加熱コイルＬｒ３と共振コンデンサＣｒ３の並列回路から構成され、この並列回路とスイッチング素子Ｑ３とが直列接続される。
【０１０１】
電磁誘導加熱装置ＩＨ３においては、スイッチング素子Ｑ３がオンしている期間に、ＡＣＤＣ３が出力する電圧が加熱コイルＬｒ３に印加されるため、加熱コイルＬｒ３はエネルギーを蓄積し、加熱コイルＬｒ３に流れる電流が増大する。また、スイッチング素子Ｑ３がオフしている期間に加熱コイルＬｒ３と共振コンデンサＣｒ３は共振し、加熱コイルＬｒ３に蓄積されたエネルギーは、共振コンデンサＣｒ３と加熱コイルＬｒ３とを往復する。即ち、電磁誘導加熱装置ＩＨ３は、スイッチング素子Ｑ３を高速でオン・オフさせることにより、ノードＮｄ３１とノードＮｄ３２間に高周波電力を出力する。スイッチング素子Ｑ３には、ダイオードＤ３が逆並列接続される。
【０１０２】
なお、本実施例５においては、スイッチング素子Ｑ３として、ｎチャネル型のＩＧＢＴが用いられる。ここで、スイッチング素子Ｑ３としてＭＯＳＦＥＴを用いた場合は、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを利用することができるので、ダイオードＤ３は省略可能となる。
【０１０３】
共振回路Ｒｅｓ３は、互いに並列接続される加熱コイルＬｒ３および共振コンデンサＣｒ３から構成され、加熱コイルＬｒ３にはスイッチング素子Ｑ３がオン・オフすることにより、高周波電力が供給される。
【０１０４】
図２１および図２２は、トッププレートから鍋が遠ざかる場合における、インバータ回路への入力電力と、インバータ回路のスイッチング周波数の関係を示す。本図２１，２２においては、図３，４と同様に、鍋の位置が変動しても入力電力を一定に制御する場合における動作点の変動を示す。
【０１０５】
トッププレートから鍋が浮いた場合、加熱コイルのインダクタンス値は増加するため（図２の上図参照）、共振周波数はｆｒ３からｆｒ４へと低下する。一方、トッププレートから鍋が浮いた場合、加熱コイルの抵抗分は低減するため（図２の下図参照）、Ｑ値は増加する。
【０１０６】
本実施例５の電磁誘導加熱装置ＩＨ３では、実施例１〜４と異なり、並列共振回路が適用されている。このため、本実施例５と実施例１〜４は、電流および電圧に関して、いわゆる双対関係にある。従って、電磁誘導加熱装置ＩＨ３では、共振周波数の変動に対し、インバータ回路のスイッチング周波数の調整が遅れた場合、トッププレートから鍋を遠ざけた時に、共振周波数とスイッチング周波数が近接して、インバータ回路に過大電力が印加されたり、共振周波数よりスイッチング周波数が高くなる進み位相状態になり、ハードスイッチングにより素子が故障したりするおそれがある。
【０１０７】
図２３は、スイッチング素子Ｑ３をオン・オフさせた場合の動作波形である。
【０１０８】
本図２３を用いて、インダクタンス演算部Ｌｒ＿ｃａ３、共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ３の動作について説明する。
【０１０９】
図２３の状態では、スイッチング素子Ｑ３がΔｔＱ３ｏｎの時間オンし、加熱コイルＬｒ３に電圧ＶがΔｔＱ３ｏｎの時間印加され、加熱コイルＬｒ３に流れる電流ＩＬｒ３がΔＩＬｒ３だけ増加している。このとき、加熱コイルＬｒ３のインダクタンス値Ｌｒ３は、加熱コイルＬｒ３への印加電圧ＶＬｒ３、加熱コイルＬｒ３に流れる電流ＩＬｒ３の増加分ΔＩＬｒ３、スイッチング素子Ｑ３のオン時間ΔｔＱ３ｏｎを用いて式（１２）で表される。
【０１１０】
Ｌｒ３＝ＶＬｒ３・（ΔｔＱ３ｏｎ／ΔＩＬｒ３）  …  （１２）
式（１２）に基づき、インダクタンス演算部Ｌ＿ｃａ３は回路の実動作状態におけるインダクタンス値を演算する。
【０１１１】
次に、共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ３の動作について説明する。
【０１１２】
回路の実動作状態の共振周波数ｆｒ３は、インダクタンスＬｒ３、共振コンデンサの容量値Ｃｒ３を用いて、式（１３）で表される。
【０１１３】
ｆｒ３＝１／（２π（Ｌｒ３・Ｃｒ３）１／２）  …  （１３）
共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ３によって演算された、回路の実動作状態における共振周波数ｆｒ３は、下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ３へと出力される。下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ３では、インバータ回路Ｉｎｖ３のスイッチング周波数ｆｓｗ３と共振周波数ｆｒ３が近接するのを避けるため、マージンを設定する。下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ３で、インバータ回路Ｉｎｖ３を駆動するスイッチング周波数の下限値を設定し、下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ３で設定したスイッチング周波数の下限値を基に、駆動信号生成部Ｄｒｉｖｅｒ３でインバータ回路Ｉｎｖ３の駆動信号（図２３におけるＶＧＥＱ３）を生成する。
【０１１４】
以上、説明した様に、本実施例５の電磁誘導加熱装置ＩＨ３では、回路の実動作状態におけるインダクタンス値を演算し、インバータ回路Ｉｎｖ３のスイッチング周波数ｆｓｗ３と、共振周波数ｆｒ３が近接することを避けることで、鍋浮かし時における火力が向上するとともに、鍋浮かし時に過大電力の印加を抑制することが可能となる。また、また、インバータ回路におけるスイッチング素子の数が低減されるので、電力損失やコストを低減できる。
【実施例６】
【０１１５】
図２４は、本発明の実施例６である電磁誘導加熱装置ＩＨ４の基本構成図である。
【０１１６】
本実施例６においては、実施例１〜５と異なり、鍋浮き判定部の判定結果に応じて、電力指令値設定部は、駆動信号生成部へ出力するインバータ回路への入力電力指令値を変更する。他の構成は、前述の実施例１と同様である。
【０１１７】
図２５、図２６は、図２４に示す電磁誘導加熱装置ＩＨ４における、トッププレートから鍋が遠ざかる場合の、インバータ回路への入力電力と、インバータ回路のスイッチング周波数の関係を示す。
【０１１８】
本実施例６では、鍋浮きを検知した場合、インバータの出力電力の指令値を、鍋浮きを検知する前、すなわち鍋がトッププレートに載置される場合の電力指令値Ｐ１から、鍋浮きを検知した後の電力指令値Ｐ２（≠Ｐ１）へと変更する。図２５，２６に示すように、鍋浮きを検知する前の電力指令値Ｐ１を、鍋浮きを検知した後の電力指令値Ｐ２に比べて大きな値にすることで、鍋振り調理中に鍋への火力を増やすことが可能となる。また、図示されていないが、鍋浮きを検知する前の電力指令値Ｐ１を、鍋浮きを検知した後の電力指令値Ｐ２に比べて小さな値にすることで、鍋への火力を微調整するために鍋を振ったり鍋をずらしたりしているにも関わらず、鍋へ火力が入りすぎることが防止できる。なお、このような電力制御は、並列共振回路を用いる実施例５（図１９〜２３）にも適用できる。
【０１１９】
図２７は、本実施例６の電磁誘導加熱装置が実行する電力制御処理の流れを示すフローチャートである。
【０１２０】
ステップ１において、制御部Ｃｏ４は、操作部から入力された電力指令値を読み込む。
【０１２１】
ステップ２において、制御部Ｃｏ４は、読み込んだ電力指令値に基づいて、駆動信号生成部からインバータ回路へ駆動信号を出力し、鍋の加熱を開始する。
【０１２２】
次に、ステップ３において、制御部Ｃｏ４は、鍋浮き判定部で鍋浮きか否かを判定する。鍋が浮いていないと判定された場合（ステップ３のＮｏ）、制御部Ｃｏ４は、再度ステップ１以降の処理を実行する。鍋が浮いていると判定された場合（ステップ３のＹｅｓ）、制御部Ｃｏ４はステップ４の処理を実行する。
【０１２３】
ステップ４において、制御部Ｃｏ４は、鍋浮き時に、インバータ回路Ｉｎｖ４への入力電力の指令値を再度読み込む。これは、操作部から鍋浮き時の電力指令値を入力し、その値を読み込んでも良いし、予め加熱パターンを設定しておいても良い。
【０１２４】
次に、ステップ５において、制御部Ｃｏ４は、インダクタンス演算部Ｌ＿ｃａ４によって、インバータ回路Ｉｎｖ４の回路動作状態に基づいて、加熱コイルの実動作状態のインダクタンス値を演算する。
【０１２５】
次に、ステップ６において、制御部Ｃｏ４は、インダクタンス演算部Ｌ＿ｃａ４の演算結果を基に、共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ４によって、回路の実動作状態における共振周波数を演算する。
【０１２６】
次に、ステップ７において、制御部Ｃｏ４は、共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ４の演算結果に基づき、下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ４でインバータ回路Ｉｎｖ４のスイッチング周波数の下限値を設定する。
【０１２７】
次に、ステップ８において、制御部Ｃｏ４は、下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ４で設定した周波数範囲で、駆動信号生成部Ｄｒｉｖｅｒ４によって駆動信号を生成しインバータ回路Ｉｎｖ４を駆動する。
【０１２８】
なお、ステップ８の処理を実行した後、制御部Ｃｏ４の処理はＳＴＡＲＴに戻る（ＲＥＴＵＲＮ）。
【０１２９】
以上、説明した様に、本実施例６の電磁誘導加熱装置ＩＨ４では、鍋浮きを検知した場合、インバータの出力電力の指令値を、鍋浮きを検知する前の電力指令値Ｐ１から鍋浮きを検知した後の電力指令値Ｐ２（≠Ｐ１）へ変更する。これにより、鍋浮き時の火力を微調整することが可能となる。
【実施例７】
【０１３０】
図２８は、本発明の実施例７である電磁誘導加熱装置ＩＨ５の基本構成図である。本実施例７では、実施例１〜６と異なり、鍋浮き判定部の判定結果から、鍋振り調理か否かを判定する鍋振り調理判定部を備える。すなわち、本実施例においては、トッププレートから鍋が浮いた場合に、それが鍋振り調理か鍋浮き調理かを判別し、各調理手法に応じて、インバータ回路への入力電力指令値が変更される。他の構成は、前述の実施例１と同様である。
【０１３１】
ここで、鍋振り調理判定部で鍋振り調理をしていると判定される場合を、鍋振り調理と呼称する。また、鍋振り調理判定部で鍋振り調理ではないと判定された場合を、鍋ずらし調理と呼称する。
【０１３２】
図２９、図３０は、図２８に示す電磁誘導加熱装置ＩＨ５における、インバータ回路への入力電力と、インバータ回路のスイッチング周波数の関係を示す。
【０１３３】
図２９、図３０に示すように、制御部Ｃｏ５は、トッププレートから鍋がずれた場合は、インバータへの入力電力をＰ４（≠Ｐ１）となるように制御する。また、制御部Ｃｏ５は、鍋振り調理判定部で鍋振り調理と判定した場合、インバータへの入力電力をＰ３（≠Ｐ１，Ｐ４）となるように制御する。鍋振り調理時と鍋ずらし調理時でインバータへの入力電力を変えることで、各調理手法に最適な火力を鍋に出力することが可能となる。ここで、Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４の大小関係は、図示の大小関係（Ｐ１＞Ｐ３＞Ｐ４）に限らず、調理法に応じて適宜設定される。なお、このような電力制御は、並列共振回路を用いる実施例５（図１９〜２３）にも適用できる。
【０１３４】
図３１は、本実施例７の電磁誘導加熱装置が実行する電力制御処理の流れを示すフローチャートである。
【０１３５】
ステップ１において、制御部Ｃｏ５は、操作部から入力された電力指令値を読み込む。
【０１３６】
ステップ２において、制御部Ｃｏ５は、読み込んだ電力指令値に基づいて、駆動信号生成部からインバータ回路へ駆動信号を出力し鍋の加熱を開始する。
【０１３７】
次に、ステップ３において、制御部Ｃｏ５は、鍋浮き判定部で鍋浮きか否かを判定する。鍋が浮いていないと判定された場合（ステップ３のＮｏ）、制御部Ｃｏ４は、再度ステップ１以降の処理を実行する。鍋が浮いていると判定された場合（ステップ３のＹｅｓ）、制御部Ｃｏ５はステップ４の処理を実行する。
【０１３８】
ステップ４において、制御部Ｃｏ５は、鍋振り調理判定部において鍋振り調理中か否かを判定する。これは、ステップ３において、鍋が浮いていると判定された場合と、鍋が浮いていないと判定された場合が周期的に交互に繰り返された場合に、鍋振り調理が行われていると判定される。ステップ４で鍋振り調理であると判定された場合（ステップ４のＹｅｓ）、制御部Ｃｏ５は、次にステップ５の処理を実行する。また、鍋振り調理ではないと判定された場合（ステップ４のＮｏ）、制御部Ｃｏ５は、次にステップ６の処理を実行する。
【０１３９】
ステップ５において、制御部Ｃｏ５は、電力指令値設定部を用いて、鍋振り調理時の電力指令値を読み込む。また、ステップ６において、制御部Ｃｏ５は、電力指令値設定部を用いて、鍋ずらし調理時の電力指令値を読み込む。このとき、操作部から入力された電力指令値を読み込んでも良いし、予め加熱パターンを設定しておいても良い。ステップ５もしくはステップ６の次に、制御部Ｃｏ５はステップ７の処理を実行する。
【０１４０】
ステップ７において、制御部Ｃｏ５は、インダクタンス演算部Ｌ＿ｃａ５によって、インバータ回路Ｉｎｖ５の回路動作状態に基づいて、加熱コイルの実動作状態のインダクタンス値を演算する。
【０１４１】
次に、ステップ８において、制御部Ｃｏ５は、インダクタンス演算部Ｌ＿ｃａ５の演算結果を基に、共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ５によって、回路の実動作状態における共振周波数を演算する。
【０１４２】
次に、ステップ９において、制御部Ｃｏ５は、共振周波数演算部Ｆｒ＿ｃａ５の演算結果に基づき、下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ５によってインバータ回路のスイッチング周波数の下限値を設定する。
【０１４３】
次に、ステップ１０において、制御部Ｃｏ５は、下限周波数設定部Ｆｒ＿ｌｉｍ５で設定した周波数範囲で、駆動信号生成部Ｄｒｉｖｅｒ５によって駆動信号を生成しインバータ回路を駆動する。
【０１４４】
ステップ１０の処理を実行した後、制御部Ｃｏ５の処理はＳＴＡＲＴに戻る（ＲＥＴＵＲＮ）。
【０１４５】
以上、説明した様に、本実施例７の電磁誘導加熱装置ＩＨ５では、鍋浮きを検知した場合、それが鍋振り調理であるか鍋ずらし調理であるかを判別し、各調理法に応じて、インバータ回路への入力電力指令値を変更する。これにより、各調理手法に応じて最適な火力を鍋に出力することが可能となる。
【０１４６】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置き換えをすることが可能である。
【０１４７】
例えば、スイッチング素子は、ｎチャネル型のＩＧＢＴに限らず、ｐチャネル型のＩＧＢＴ、上述のＭＯＳＦＥＴや接合型バイポーラトランジスタなどを用いることができる。
【０１４８】
また、被加熱体としては、鍋に限らず、フライパンなどの他の調理器具も適用できる。
【符号の説明】
【０１４９】
ＩＨ０，ＩＨ１，ＩＨ２，ＩＨ３，ＩＨ４，ＩＨ５  …  電磁誘導加熱装置
Ｒｅｓ０，Ｒｅｓ１，Ｒｅｓ２，Ｒｅｓ３，Ｒｅｓ４，Ｒｅｓ５  …  共振回路
Ｌｒ０，Ｌｒ１，Ｌｒ２，Ｌｒ３，Ｌｒ４，Ｌｒ５  …  加熱コイル
Ｃｒ０，Ｃｒ１，Ｃｒ２，Ｃｒ３，Ｃｒ４，Ｃｒ５  …  共振コイル
Ｉｎｖ０，Ｉｎｖ１，Ｉｎｖ２，Ｉｎｖ３，Ｉｎｖ４，Ｉｎｖ５  …  インバータ回路
Ｃｏ０，Ｃｏ１，Ｃｏ２，Ｃｏ３，Ｃｏ４，Ｃｏ５  …  制御部
Ｐｈｓ１，Ｐｈｓ２  …  位相差検出部
ＡＣ０，ＡＣ１，ＡＣ２，ＡＣ３，ＡＣ４，ＡＣ５  …  交流電源
Ｖｓ１，Ｖｓ２，Ｖｓ３  …  電圧検出部
Ｃｓ１，Ｃｓ２，Ｃｓ３  …  電流検出部
ＡＣＤＣ１，ＡＣＤＣ２，ＡＣＤＣ３  …  ＡＣ／ＤＣ変換回路
Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ３  …  スイッチング素子
Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ１４，Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ３  …  ダイオード
【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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【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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