(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続したスイッチング素子を有するアームを２組備えたインバータと、
前記インバータの動作を制御する制御手段と、
を備え、
２組の前記アームはフルブリッジ回路を構成し、
前記制御手段は、
前記インバータの出力を所定の範囲内で変化させる場合には、
前記スイッチング素子の駆動周波数を所定周波数に固定するとともに、駆動位相差を下限値から上限値までの範囲とし、
前記インバータの出力を前記所定の範囲を超えて大きくする場合には、
前記スイッチング素子の前記駆動位相差を前記上限値に固定するとともに、前記スイッチング素子の駆動周波数を前記所定周波数未満とする
ことを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
直列接続したスイッチング素子を有するアームを２組備えたインバータと、
前記インバータの動作を制御する制御手段と、
を備え、
２組の前記アームはフルブリッジ回路を構成し、
前記制御手段は、
前記インバータの出力を所定の範囲内で変化させる場合には、
前記スイッチング素子の駆動周波数を所定周波数に固定するとともに、駆動位相差を下限値から上限値までの範囲とし、
前記インバータの出力を前記所定の範囲を超えて大きくする場合には、
前記スイッチング素子の前記駆動位相差を前記上限値に固定するとともに、前記スイッチング素子の駆動周波数を前記所定周波数未満とし、
前記インバータの出力を前記所定の範囲より小さくする場合には、
前記スイッチング素子の駆動位相差を前記下限値に固定するとともに、前記スイッチング素子の駆動周波数を前記所定周波数より大きくする
ことを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項３】
直列接続したスイッチング素子を有するアームを２組備えたインバータと、
前記インバータの動作を制御する制御手段と、
を備え、
２組の前記アームはフルブリッジ回路を構成し、
前記制御手段は、
前記インバータの出力を所定の範囲内で変化させる場合には、
前記スイッチング素子の駆動周波数を所定周波数に固定するとともに、駆動位相差を下限値から上限値までの範囲とし、
前記インバータの出力を前記所定の範囲を超えて大きくする場合には、
前記スイッチング素子の駆動位相差を前記上限値に固定するとともに、前記スイッチング素子の駆動周波数を前記所定周波数未満とし、
前記インバータの出力を前記所定の範囲より小さくする場合には、
２組の前記アームをハーフブリッジ回路として駆動制御する
ことを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項４】
前記制御手段は、
２組の前記アームをハーフブリッジ回路として駆動制御する際は、
前記スイッチング素子の駆動周波数を前記所定周波数に固定し、
前記スイッチング素子の通電率を可変することにより、
前記インバータの出力を可変制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱調理器。
【請求項５】
前記制御手段は、
２組の前記アームをハーフブリッジ回路として駆動制御する際は、
前記スイッチング素子の通電率を固定し、
前記スイッチング素子の駆動周波数を可変することにより、
前記インバータの出力を可変制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱調理器。
【請求項６】
送風機能を有し前記制御手段の指示に基づき風量を変更可能な送風手段を備え、
前記制御手段は、
前記スイッチング素子の駆動周波数を前記所定周波数未満で駆動制御する際は、
風量を大風量状態にするよう前記送風手段に指示する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一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、誘導加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁調理器に関し、『複数の誘導加熱源が組み込まれた多口コンロ型の電磁調理器において、インバータ回路の制御周波数の相違に起因する干渉音の発生を防止する。』ことを目的とした技術として、『共通の電流経路のスイッチング素子２、４に対し、加熱源毎に設けられる個別の電流経路１４、１５のスイッチング素子６ａ、８ａ及び６ｂ、８ｂをそれぞれブリッジ状に結線する。そして、スイッチング素子２、４をオン／オフ駆動する制御信号と同一周波数で、加熱出力に応じて遅延量のみ変えた制御信号を個別の電流経路のスイッチング素子６ａ、８ａ、６ｂ、８ｂに供給しオン／オフ駆動させる。従って、複数の加熱コイル１０ａ、１０ｂに流れる電流の基本動作周波数は同一であるため干渉音は発生しない。』というものが提案されている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１８５９８６号公報（要約）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の電磁調理器では、スイッチング素子等で生ずる損失を低く抑えた上で出力可能な駆動信号の範囲が十分でなく、所望の加熱出力レベルを得られない場合や、加熱効率が大きく低下する場合があった。
【０００５】
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あり、複数の加熱口を使用した場合に駆動周波数の違いにより生じる干渉音を抑制しつつ、より広範囲な加熱出力レベルにおいて、損失を低く抑えて高効率な状態で加熱することが可能な誘導加熱調理器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る誘導加熱調理器は、直列接続したスイッチング素子を有するアームを２組備えたインバータと、前記インバータの動作を制御する制御手段と、を備え、２組の前記アームはフルブリッジ回路を構成し、前記制御手段は、前記インバータの出力を所定の範囲内で変化させる場合には、前記スイッチング素子の駆動周波数を所定周波数に固定するとともに、駆動位相差を下限値から上限値までの範囲とし、前記インバータの出力を前記所定の範囲を超えて大きくする場合には、前記スイッチング素子の前記駆動位相差を前記上限値に固定するとともに、前記スイッチング素子の駆動周波数を前記所定周波数未満とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る誘導加熱調理器によれば、制御手段は、スイッチング素子を固定周波数で駆動し、位相差を可変することにより加熱出力を制御するので、複数の加熱口が固定周波数で同時に駆動されている場合でも、駆動周波数の違いによる干渉音が発生しない。
また、位相差が上限値に達した場合は、駆動周波数を可変することにより干渉音が発生する可能性があるが、インバータの出力を同時に大きくするため、被加熱物から生じる煮沸音等によるマスキング効果により、ユーザに干渉音の不快感を与えることがない。
そのため、加熱出力レベルが高い領域では、駆動周波数を制御することによって、高効率で出力可能な加熱出力レベルの範囲を広げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路図である。
図１において、商用交流電源１から供給される電力は直流電源回路２で直流電力に変換される。
直流電源回路２は、交流電力を整流する整流ダイオードブリッジ３、リアクトル４、平滑コンデンサ５から構成されている。直流電源回路２で直流電力に変換された電力はインバータ回路８に供給される。
直流電源回路２へ入力される入力電流は、入力電流検出手段６によって検出され、入力電圧は入力電圧検出手段７によって検出される。
【０００９】
インバータ回路８は、直流電源回路２の出力の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（例えばＩＧＢＴ）９ａ〜９ｄ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からなる２組の電流路で構成されるフルブリッジ回路で構成される。スイッチング素子９ａと９ｂ、スイッチング素子９ｃと９ｄがそれぞれ組になっている。
インバータ回路８のスイッチング素子９ａ〜９ｄは、後述の制御回路１５が出力する駆動信号に従ってスイッチングを行い、直流電源回路２が出力する直流電圧を、スイッチング素子９ａ、９ｂの接続点と、スイッチング素子９ｃ、９ｄの接続点（以下、インバータ回路８の出力端子と呼ぶ）との間の高周波電圧に変換する。
以下、スイッチング素子９ａ〜９ｂからなる組をアーム２０、スイッチング素子９ｃ〜９ｄからなる組をアーム３０と呼び、直流母線の高電位側（Ｖ（Ｖ））に接続されたスイッチング素子を上スイッチ、低電位側（０（Ｖ））に接続されたスイッチング素子を下スイッチと呼ぶ。
【００１０】
インバータ回路８の出力端子と直流母線の一方との間に接続されたコンデンサ１２ａと１２ｂは、スナバコンデンサである。
このスナバコンデンサは、スイッチング素子９ａ〜９ｄのターンオフ時の電圧変動を遅延させてスイッチング損失を低減するために設けられたものである。
インバータ回路８の出力端子間には、加熱コイル１３と共振コンデンサ１４からなる負荷回路が接続されて高周波電圧が印加され、加熱コイル上方に載置された金属鍋等（図示せず）を誘導加熱する。
【００１１】
制御回路１５は、図１の誘導加熱調理器全体を制御するもので、操作入力手段１６からの加熱開始の指示入力や設定火力の入力に基づき、入力電流検出手段６や入力電圧検出手段７の検出値を取り込みながら加熱出力を調整する。
また、制御回路１５は、冷却ファン１７を制御して、インバータ回路８、直流電源回路２、加熱コイル１３等を冷却する。
また、制御回路１５は、インバータ回路８の駆動信号を、加熱コイル１３と共振コンデンサ１４による共振周波数より高い周波数で出力する。これにより、負荷回路に印加される電圧よりも負荷回路に流れる電流が遅れ位相で流れるようにインバータ回路８を制御する。
【００１２】
制御回路１５は、マイコンやＣＰＵ等の演算装置と、その動作を規定するソフトウェア等により構成することができる。その他、これと同等の回路デバイスを用いて構成してもよい。
また、制御回路１５は、各スイッチング素子９ａ〜９ｄを駆動制御するインバータ駆動回路（図示せず）を適宜備える。
図１では、制御回路１５と各スイッチング素子９ａ〜９ｄとの接続は記載を省略した。
【００１３】
冷却ファン１７は、風量の大小を可変可能な送風機能を備え、制御回路１５から指示された風量で送風してインバータ回路８、直流電源回路２、加熱コイル１３等を冷却する。
風量の大小は、「大風量／小風量」のような２段階の設定で構成してもよいし、小風量状態から大風量状態まで連続的に風量が変化するものであってもよい。また、設定可能な風量レベルを２段階以上に構成してもよい。
【００１４】
本実施の形態１における「送風手段」は、冷却ファン１７がこれに相当する。冷却ファン以外の手段をもって送風手段を構成してもよい。
【００１５】
以上、本実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路構成について説明した。
次に、制御回路１５がインバータ回路８の各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号について、図２〜図９を用いて説明する。
【００１６】
図２は、制御回路１５がアーム２０およびアーム３０へ出力する駆動信号の位相差、周波数、および冷却ファン１７の風量状態の関係を示す図である。
制御回路１５は、アーム２０およびアーム３０の駆動信号を、以下の３つの動作状態で出力する。
【００１７】
（１）位相差制御状態（図２の（ａ）〜（ｃ）の状態）
駆動周波数を一定の値ｆ０とし、アーム間の駆動位相差をθｍｉｎ（下限）〜θｍａｘ（上限：１８０度）の範囲で制御する。
（２）高出力状態（図２の（ｃ）〜（ｅ）の状態）
アーム間の駆動位相差をθｍａｘ（上限：１８０度）とし、駆動周波数をｆｍｉｎ（下限）〜ｆ０（ｆｍｉｎ＜ｆ０）の範囲で制御する。
（３）低出力状態（図２の（ａ）〜（ｇ）の状態）
アーム間の駆動位相差をθｍｉｎ（下限）とし、駆動周波数をｆ０〜ｆｍａｘ（ｆｍａｘ＞ｆ０）の範囲で制御する。
【００１８】
θｍｉｎは、有効な加熱出力を出力し得る範囲で適宜定めればよい。
ｆｍｉｎは、例えば加熱コイル１３と共振コンデンサ１４で定まる共振周波数に近接した値に定める。
なお、本実施の形態１における「所定周波数」は、位相差制御状態における駆動周波数ｆ０がこれに相当する。
【００１９】
駆動周波数が低く位相差が大きいほど加熱出力は大きく、駆動周波数が高く位相差が小さいほど加熱出力は小さい。
したがって、一定の駆動周波数で位相差のみを制御する特許文献１のような手法と比較すると、駆動位相差とともに駆動周波数を可変する本実施の形態１の手法では、加熱出力の可変範囲が広がり、より広い加熱出力範囲で高効率な加熱を行うことができる。
【００２０】
なお、制御回路１５は、図２の高出力状態（（ｃ）〜（ｅ）の状態）では、冷却ファン１７を大風量状態に設定して動作させる。これについては後述する。
【００２１】
図３は、図２の状態（ａ）における、制御回路１５が各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号、および負荷回路の印加電圧を示すものである。
図３において、駆動信号の周波数は一定値ｆ０であり、アーム２０〜３０間の駆動位相差がθｍｉｎである。また、負荷回路には、一定周期（Ｔ＝１／ｆ０）毎に、位相差に応じて直流母線電圧（Ｖ（Ｖ））が正および負方向に印加される。
図３のように駆動信号の位相差（＝θｍｉｎ）が小さい場合には、負荷回路に直流電源電圧を印加する時間が短くなって、加熱出力を小さくすることができる。
【００２２】
図４は、図２の状態（ｂ）における、制御回路１５が各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号、および負荷回路の印加電圧を示すものである。
図４において、駆動信号の周波数は一定値ｆ０であり、アーム２０〜３０間の駆動位相差がθ（θｍｉｎ＜θ＜θｍａｘ）である。また、負荷回路には、一定周期（Ｔ＝１／ｆ０）毎に、位相差に応じて直流母線電圧（Ｖ（Ｖ））が正および負方向に印加される。
図４の状態では、負荷回路に直流電源電圧を印加する時間が図３の状態よりも長くなって、加熱出力を図３の状態より大きくすることができる。
【００２３】
図５は、図２の状態（ｃ）における、制御回路１５が各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号、および負荷回路の印加電圧を示すものである。
図５において、駆動信号の周波数は一定値ｆ０であり、アーム２０〜３０間の駆動位相差がθｍａｘである。また、負荷回路には、一定周期（Ｔ＝１／ｆ０）毎に、位相差に応じて直流母線電圧（Ｖ（Ｖ））が正および負方向に印加される。
図５のように駆動信号の位相差（＝θｍａｘ）が大きい場合には、負荷回路に直流電源電圧を印加する時間が長くなって、加熱出力を大きくすることができる。
【００２４】
なお、図３〜図５に示す位相差制御状態では、駆動周波数が一定（ｆ０）なので、誘導加熱調理器の加熱口が複数近接して設けられている場合においても、駆動周波数の違いによる被加熱鍋の干渉音が発生しない。
【００２５】
図６は、図２の状態（ｄ）における、制御回路１５が各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号、および負荷回路の印加電圧を示すものである。
図６において、駆動信号のアーム２０〜３０間の位相差はθｍａｘ（上限：１８０度）であり、駆動周波数は状態（ｃ）のｆ０より低いｆ１である。
一定周波数で位相差制御した場合に、加熱出力が大きくなるのは位相差が１８０度のときが限界であるが、加熱コイル１３と共振コンデンサ１４の負荷回路の共振周波数より高い周波数でインバータ回路８を駆動しているので、その駆動周波数を下げて負荷回路の共振周波数に近づけることにより、加熱コイル１３に流れる電流をさらに大きくすることができ、より高い加熱出力を得ることができる。
【００２６】
図７は、図２の状態（ｅ）における、制御回路１５が各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号、および負荷回路の印加電圧を示すものである。
図７において、駆動信号のアーム２０〜３０間の位相差はθｍａｘ（上限：１８０度）であり、駆動周波数は状態（ｃ）のｆ０より低いｆｍｉｎ（ｆ０＞ｆ１＞ｆｍｉｎ）である。
図７の状態では、加熱コイル１３に流れる電流を図６の状態よりも大きくすることができ、より高い加熱出力を得ることができる。
【００２７】
なお、図６〜図７の状態（高出力状態）では、インバータ回路８の駆動周波数が一定でないので、誘導加熱調理器の加熱口が複数近接して配設されている場合には、駆動周波数の違いによる鍋の干渉音が発生する場合がある。
しかし、加熱出力が大きいために被調理物の煮沸音等が大きくなり、鍋の干渉音がマスキングされる。
また、制御回路１５は、高出力状態において冷却ファン１７を大風量状態で動作させるので、インバータ回路８等への送風音量が大きくなり、これによるマスキング効果で鍋の干渉音がかき消され、ユーザに不快感を与えることがほとんどなくなる。
【００２８】
図８は、図２の状態（ｆ）における、制御回路１５が各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号、および負荷回路の印加電圧を示すものである。
図８において、駆動信号のアーム２０〜３０間の位相差はθｍｉｎ（下限）であり、駆動周波数は状態（ａ）のｆ０より高いｆ２である。
駆動周波数を高くして、加熱コイル１３と共振コンデンサ１４の負荷回路の共振周波数から離れるほど、加熱コイル１３に流れる電流は小さくなり、低加熱出力となる。
【００２９】
図９は、図２の状態（ｇ）における、制御回路１５が各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号、および負荷回路の印加電圧を示すものである。
図９において、駆動信号のアーム２０〜３０間の位相差はθｍｉｎ（下限）であり、駆動周波数は状態（ａ）のｆ０より高いｆｍａｘ（ｆ０＜ｆ２＜ｆｍａｘ）である。
図９の状態では、加熱コイル１３に流れる電流は図８の状態よりも小さくなり、加熱出力はより小さくなる。
【００３０】
なお、図８〜図９の状態（低出力状態）でも、高出力状態と同様に駆動周波数が一定でないので、誘導加熱調理器の加熱口が複数近接して配設されている場合には、駆動周波数の違いによる鍋の干渉音が発生する場合がある。
しかし、低出力状態では加熱コイル１３に流れる電流は小さく、従って鍋に流れる誘導電流も小さいので鍋に振動が生じにくい。そのため、鍋の干渉音はユーザにとってほとんど気にならない程度しか発生しない。
【００３１】
以上、図２の各状態における各スイッチング素子９ａ〜９ｄの駆動信号と、負荷回路の印加電圧とについて説明した。
次に、本実施の形態１に係る誘導加熱調理器の全体的な制御動作について説明する。
【００３２】
図１０は、本実施の形態１における加熱出力制御処理フローである。以下、図１０の各ステップについて説明する。
【００３３】
（Ｓ１００１）
制御回路１５は、操作入力手段１６からの加熱開始指示を受けると、冷却ファン１７の駆動を小風量モードで開始する。
（Ｓ１００２）
制御回路１５は、インバータ回路８の各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ所定の初期駆動信号の出力を開始する。
（Ｓ１００３）
制御回路１５は、入力電流検出手段６により検出した入力電流、および入力電圧検出手段７により検出した入力電圧から、入力電力を求める。
【００３４】
（Ｓ１００４）
制御回路１５は、操作入力手段１６で設定されている電力と、ステップＳ１００３で求めた入力電力とを比較する。
入力電力の方が大きければステップＳ１００５へ進み、設定されている電力の方が大きければステップＳ１０１２へ進み、両者が略同等であればステップＳ１０１９へ進む。本ステップにおいて略同等と判定するか否かの閾値は、適宜定めればよい。
【００３５】
（Ｓ１００５）
入力電力の方が大きい場合、制御回路１５は、入力電力を抑制するように駆動信号を制御する必要がある。
そこでまず、制御回路１５は、アーム２０とアーム３０の駆動信号の位相差が下限（θｍｉｎ）であるか否かを判断する。
位相差が下限であればステップＳ１００６へ進み、下限でなければステップＳ１００８へ進む。
【００３６】
（Ｓ１００６）
駆動位相差が下限であれば、その時点での動作状態は低出力状態（図２の（ａ）〜（ｇ））であることが分かる。
そこで制御回路１５は、駆動周波数が上限（ｆｍａｘ）であるか否かを判断する。
駆動周波数が上限であればステップＳ１０１９へ進み、上限でなければステップＳ１００７へ進む。
【００３７】
（Ｓ１００７）
駆動周波数が上限でない場合は、さらに駆動周波数を上げて入力電力を下げることができる。そこで制御回路１５は、駆動周波数を上げて入力電力を抑制する。
（Ｓ１００８）
制御回路１５は、駆動周波数が位相差制御状態に相当する駆動周波数ｆ０より低い周波数であるか否かを判定する。
ｆ０より低い周波数であればステップＳ１００９へ進み、ｆ０以上であればステップＳ１０１０へ進む。
【００３８】
（Ｓ１００９）
駆動周波数がｆ０より低い場合は、高出力状態（図２の（ｄ）〜（ｅ））に相当する。
そこで、制御回路１５は、駆動周波数を上げて入力電力を抑制する。
（Ｓ１０１０）〜（Ｓ１０１１）
駆動位相差が下限ではなく、駆動周波数がｆ０以上である場合（図２の（ｂ）に相当）は、高出力状態ではないので、制御回路１５は、冷却ファン１７を低風量モードに設定するとともに、駆動位相差を減らして入力電力を抑制する。
【００３９】
（Ｓ１０１２）
設定電力の方が大きい場合、制御回路１５は、入力電力を増加させるように駆動信号を制御する必要がある。
そこでまず、制御回路１５は、アーム２０とアーム３０の駆動位相差が上限（θｍａｘ：１８０度）であるか否かを判断する。
駆動位相差が上限であればステップＳ１０１６へ進み、上限でなければステップＳ１０１３へ進む。
【００４０】
（Ｓ１０１３）
制御回路１５は、駆動周波数がｆ０より高い低出力状態（図２の（ｆ）〜（ｇ）に相当する状態）であるか否か判断する。
ｆ０より高い場合はステップＳ１０１４へ進み、ｆ０以下であればステップＳ１０１５へ進む。
（Ｓ１０１４）
駆動周波数がｆ０より高い場合は、その時点での動作状態が低出力状態（図２の（ｆ）〜（ｇ））であることが分かる。
そこで制御回路１５は、駆動周波数を下げて入力電力を増加させる。
（Ｓ１０１５）
駆動周波数がｆ０以下である場合は、その時点での動作状態が位相差制御状態（図２の（ａ）〜（ｃ））であることが分かる。
そこで制御回路１５は、駆動位相差を増加させて入力電力を増加させる。
【００４１】
（Ｓ１０１６）
駆動位相差が上限（θｍａｘ：１８０度）である場合は、高出力状態（図２の（ｃ）〜（ｅ））であることが分かる。
制御回路１５は、駆動周波数が下限（ｆｍｉｎ、図２の（ｅ）に相当）であるか否かを判断する。
駆動周波数が下限である場合はステップＳ１０１９へ進み、下限でない場合はステップＳ１０１７へ進む。
（Ｓ１０１７）〜（Ｓ１０１８）
制御回路１５は、冷却ファン１７を大風量状態に設定して動作させ、冷却風音を大きくするとともに、駆動周波数を下げて入力電力を増加させる。
【００４２】
（Ｓ１０１９）
制御回路１５は、以上のステップで入力電力が設定電力になるように制御を行う。
その後、制御回路１５は、操作入力手段１６からの加熱停止の指示入力の有無を判断する。
加熱停止の指示入力があればステップＳ１０２０へ進み、なければステップＳ１００３へ戻って入力電力の制御を継続する。
（Ｓ１０２０）
制御回路１５は、スイッチング素子の駆動信号の出力を停止する。
（Ｓ１０２１）
制御回路１５は、冷却ファン１７を停止する。
【００４３】
以上のように、本実施の形態１に係る誘導加熱調理器は、基本的に駆動周波数を一定として、２つのアーム間の駆動位相差を制御することによって加熱電力を調整するので、複数の加熱口を使用した場合に、駆動周波数の違いにより発生する鍋の干渉音を抑制することができる。
【００４４】
また、本実施の形態１に係る誘導加熱調理器によれば、低火力状態や高火力状態では、周波数制御を行うことによって加熱電力を調整する。
これにより、高効率で加熱することができる加熱出力の調整範囲を、従来よりも広げることができる。
【００４５】
また、本実施の形態１に係る誘導加熱調理器では、低火力状態では加熱コイル電流や鍋に流れる誘導電流が小さく鍋の干渉音が生じにくいことに加え、高火力状態では被調理物の煮沸音等が大きくなって鍋の干渉音をマスキングするので、鍋の干渉音はユーザにとって気にならない程度となる。
【００４６】
また、本実施の形態１に係る誘導加熱調理器によれば、特に高火力状態における周波数制御状態では、冷却ファンを高風量状態とすることによって送風音が大きくなるので、鍋の干渉音をマスキングする効果が大きくなる。
【００４７】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２では、低出力状態においてハーフブリッジ駆動で動作する誘導加熱調理器の動作例について説明する。
なお、本実施の形態２に係る誘導加熱調理器の回路構成は、実施の形態１の図１で説明したものと同様であるため、説明を省略する。
【００４８】
図１１は、本実施の形態２におけるインバータ回路８の駆動方式、駆動信号の周波数・位相差・通電率の関係、これらと冷却ファン１７の風量状態との関係を示す図である。
図１１（Ａ）はフルブリッジ駆動状態、図１１（Ｂ）はハーフブリッジ駆動状態に関するものである。
【００４９】
図１１（Ａ）に示すように、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、基本的にはインバータ回路を一定の駆動周波数ｆ０においてアーム間の位相差を調整する位相差制御により加熱電力の制御を行う。
所定の駆動周波数ｆ０における最大位相差（θｍａｘ：１８０度）状態（図１１（ｃ）の駆動信号状態）で得られる入力電力より大きい加熱電力を得たい場合には、実施の形態１と同様に、最大位相差状態で駆動周波数を加熱コイル１３と共振コンデンサ１４の負荷回路の共振周波数に近づけるように低下させる周波数制御（高出力状態）を行う。
【００５０】
一方、所定の駆動周波数ｆ０における位相差下限（θｍｉｎ）の状態（図１１（ａ）の駆動信号状態）で得られる入力電力より小さい入力電力を得たい場合には、ハーフブリッジ駆動状態として、上スイッチと下スイッチの通電率を制御する。
【００５１】
図１１（Ｂ）に示すように、ハーフブリッジ駆動状態では、加熱出力を上げる際は上スイッチ通電率を上限（Ｄｍａｘ：５０％）に近づけた状態（図１１の状態（ｈ））とし、加熱出力を下げる場合は上スイッチ通電率を下限（Ｄｍｉｎ）に近づけた状態（図１１の状態（ｉ））とする。
上スイッチ通電率を上限としてなお加熱出力を上げる場合は、図１１（Ａ）のフルブリッジ駆動状態に移行する。
【００５２】
図１２は、図１１の状態（ｈ）における、制御回路１５が各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号、および負荷回路の印加電圧を示すものである。
ハーフブリッジ駆動では、アーム２０の上スイッチ９ａと下スイッチ９ｂを交互に高周波でオンオフするとともに、アーム３０の上スイッチ９ｃはオフ、下スイッチはオンに固定駆動する。
図１２において、駆動信号の周波数は一定値ｆ０であり、アーム２０の上スイッチ９ａと下スイッチ９ｂの通電率は５０％である。また、負荷回路には、一定周期（Ｔ＝１／ｆ０）毎に、位相差に応じて直流母線電圧（Ｖ（Ｖ））が正方向のみに印加される。
【００５３】
図１３は、図１１の状態（ｉ）における、制御回路１５が各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号、および負荷回路の印加電圧を示すものである。
図１３において、駆動信号の周波数は一定値ｆ０であり、アーム２０の上スイッチ９ａの通電率を下限（Ｄｍｉｎ（％））とし、下スイッチ９ｂの通電率を上限（１００−Ｄｍｉｎ（％））としている。
また、負荷回路には、一定周期（Ｔ＝１／ｆ０）毎に、位相差に応じて直流母線電圧（Ｖ（Ｖ））が正方向のみに印加される。
【００５４】
なお、図１１（Ｂ）において、通電率の下限値Ｄｍｉｎを設けているのは、上スイッチの通電率を小さくしていくとスイッチング損失が増え、加熱効率が低下するためである。
また、図１１（Ａ）に示した位相差制御状態および高出力状態における駆動信号は、実施の形態１で説明した図３〜図７（状態（ａ）〜（ｅ））と同様であるため、説明を省略する。
【００５５】
以上、図１１（Ｂ）の各状態における各スイッチング素子９ａ〜９ｄの駆動信号と、負荷回路の印加電圧とについて説明した。
次に、本実施の形態２に係る誘導加熱調理器の全体的な制御動作について説明する。
【００５６】
図１４は、本実施の形態２における加熱出力制御処理フローである。以下、図１４の各ステップについて説明する。
【００５７】
（Ｓ１４０１）〜（Ｓ１４０３）
図１０のステップＳ１００１〜Ｓ１００３と同様であるため、説明を省略する。
（Ｓ１４０４）
制御回路１５は、操作入力手段１６で設定されている電力と、ステップＳ１４０３で求めた入力電力とを比較する。
入力電力の方が大きければステップＳ１４０５へ進み、設定されている電力の方が大きければステップＳ１４１４へ進み、両者が略同等であればステップＳ１４２３へ進む。
【００５８】
（Ｓ１４０５）
制御回路１５は、インバータ回路８の駆動方式がハーフブリッジ駆動かフルブリッジ駆動かを判断する。
ハーフブリッジ駆動であればステップＳ１４０６へ進み、フルブリッジ駆動であればステップＳ１４０８へ進む。
（Ｓ１４０６）
制御回路１５は、上スイッチの通電率が下限であるか否かを判断する。下限でなければステップＳ１４０７へ進み、下限であればステップＳ１４２３へ進む。
（Ｓ１４０７）
制御回路１５は、上スイッチの通電率を減らし、下スイッチの通電率を増やして、入力電力を抑制する。
【００５９】
（Ｓ１４０８）
制御回路１５は、アーム間の駆動位相差が下限（θｍｉｎ、図１１（ａ）の状態）であるか否かを判定する。
位相差が下限であればステップＳ１４０９へ進み、下限でなければステップＳ１４１０へ進む。
（Ｓ１４０９）
制御回路１５は、アーム３０の駆動を固定駆動に切り替えてハーフブリッジ駆動（図１１（ｈ）の状態）とする。
【００６０】
（Ｓ１４１０）
制御回路１５は、駆動周波数が位相差制御の所定周波数ｆ０より低いか否かを判定する。ｆ０より低ければステップＳ１４１１へ進み、ｆ０以上であればステップＳ１４１２へ進む。
（Ｓ１４１１）
駆動周波数がｆ０より低い場合は、高出力状態であることが分かる。
制御回路１５は、駆動周波数を上げて加熱出力を抑制する。
（Ｓ１４１２）〜（Ｓ１４１３）
駆動位相差が下限ではなく、駆動周波数がｆ０以上である場合（図１１の（ｂ）に相当）は、高出力状態ではないので、制御回路１５は、冷却ファン１７を低風量モードに設定するとともに、駆動位相差を減らして入力電力を抑制する。
【００６１】
（Ｓ１４１４）
制御回路１５は、インバータ回路８の駆動方式がハーフブリッジ駆動かフルブリッジ駆動かを判断する。
ハーフブリッジ駆動であればステップＳ１４１５へ進み、フルブリッジ駆動であればステップＳ１４１８へ進む。
（Ｓ１４１５）
制御回路１５は、上スイッチの通電率が上限であるか否かを判断する。
上限でなければステップＳ１４１６へ進み、上限であればステップＳ１４１７へ進む。
【００６２】
（Ｓ１４１６）
制御回路１５は、上スイッチの通電率を増やし、下スイッチの通電率を減らして、入力電力を増加させる。
（Ｓ１４１７）
上スイッチの通電率が上限であった場合は、図１１（ｈ）の駆動信号状態であることが分かる。
制御回路１５は、インバータ回路８の駆動方式を、フルブリッジ駆動（図１１（ａ）の駆動信号状態）に切り替える。
【００６３】
（Ｓ１４１８）
制御回路１５は、駆動周波数が下限（図１１（ｅ）の駆動信号状態）であるか否かを判定する。
下限でなければステップＳ１４１９へ進み、下限であればステップＳ１４２３へ進む。
（Ｓ１４１９）
制御回路１５は、駆動信号のアーム間位相差が上限（θｍａｘ：１８０度）であるか否かを判断する。
上限であればステップＳ１４２０へ進み、上限でなければステップＳ１４２２へ進む。
【００６４】
（Ｓ１４２０）〜（Ｓ１４２１）
アーム間位相差が上限であれば、インバータ回路８は高出力状態で周波数制御中であることが分かる。
制御回路１５は、冷却ファン１７を高風量モードに設定するとともに、駆動周波数を下げて加熱電力を増加させる。
（Ｓ１４２２）
アーム間位相差が上限でなければ、位相差制御状態であることが分かる。
制御回路１５は、駆動信号のアーム間位相差を増やして加熱出力を増加させる。
【００６５】
（Ｓ１４２３）〜（Ｓ１４２５）
図１０のステップＳ１０１９〜Ｓ１０２１と同様であるため、説明を省略する。
【００６６】
以上のように、本実施の形態２に係る誘導加熱調理器は、位相差制御で出力可能な加熱電力以下の加熱レベルについては、周波数を一定としてハーフブリッジ駆動制御し、通電率を制御することにより加熱出力を制御する。
また、位相差制御で出力可能な加熱電力以上の加熱レベルについては、駆動周波数の制御を行う。
これにより、広い加熱出力範囲において加熱効率を高く保つことができる。
【００６７】
また、本実施の形態２に係る誘導加熱調理器によれば、位相差制御およびハーフブリッジ駆動の状態では、駆動周波数が一定であるため、複数の加熱口を同時に使用した際にインバータ回路の駆動周波数の違いにより生ずる鍋の干渉音は発生しない。
また、高出力状態では被加熱物の煮沸音が大きくなり、さらには冷却ファン１７を大風量状態で動作させるので送風音も大きくなって、それらの音で鍋の干渉音をマスキングしてユーザの不快感を抑えることができる。
【００６８】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３では、実施の形態２と同様に、低出力状態においてハーフブリッジ駆動で動作する誘導加熱調理器の動作例について説明する。
なお、本実施の形態３に係る誘導加熱調理器の回路構成は、実施の形態１の図１で説明したものと同様であるため、説明を省略する。
【００６９】
図１５は、本実施の形態３におけるインバータ回路８の駆動方式、駆動信号の周波数・位相差・通電率の関係、これらと冷却ファン１７の風量状態との関係を示す図である。
図１５（Ａ）はフルブリッジ駆動状態、図１５（Ｂ）はハーフブリッジ駆動状態に関するものである。
【００７０】
図１５（Ａ）は、実施の形態２で説明した図１１（Ａ）と同様である。
図１５（Ｂ）は、図１１（Ｂ）と異なり、本実施の形態３では、ハーフブリッジ駆動時にスイッチの通電率を制御することに代えて駆動周波数を制御することにより、入力電力を制御することを示している。
【００７１】
図１６は、図１５の状態（ｈ）における、制御回路１５が各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号、および負荷回路の印加電圧を示すものである。
図１６における各信号の状態は、図１２と同様である。
【００７２】
図１７は、図１５の状態（ｊ）における、制御回路１５が各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号、および負荷回路の印加電圧を示すものである。
図１７において、上スイッチの通電率はＤｍａｘ（上限：５０％）であり、駆動周波数は状態（ｈ）のｆ０より高いｆｍａｘである。また、負荷回路には、一定周期（Ｔ＝１／ｆｍａｘ）毎に、位相差に応じて直流母線電圧（Ｖ（Ｖ））が正方向のみに印加される。
図１７の状態では、図１６の状態よりも駆動周波数を上げているため、入力電力が抑制される。
【００７３】
図１８は、本実施の形態３における加熱出力制御処理フローである。以下、図１８の各ステップについて説明する。
【００７４】
（Ｓ１８０１）〜（Ｓ１８０５）
図１４のステップＳ１４０１〜Ｓ１４０５と同様であるため、説明を省略する。
（Ｓ１８０６）
制御回路１５は、駆動周波数が上限（ｆｍａｘ）であるか否かを確認する。
上限でなければステップＳ１８０７へ進み、上限であればステップＳ１８２３へ進む。
（Ｓ１８０７）
制御回路１５は、駆動周波数を上げて入力電力を抑制する。
【００７５】
（Ｓ１８０８）〜（Ｓ１８１４）
図１４のステップＳ１４０８〜Ｓ１４１４と同様であるため、説明を省略する。
（Ｓ１８１５）
制御回路１５は、駆動周波数が所定周波数ｆ０であるか否かを確認する。
ｆ０でなければステップＳ１８１６へ進み、ｆ０であればステップＳ１８１７へ進む。
（Ｓ１８１６）
制御回路１５は、駆動周波数を下げて入力電力を増加させる。
【００７６】
（Ｓ１８１７）〜（Ｓ１８２５）
図１４のステップＳ１４１７〜Ｓ１４２５と同様であるため、説明を省略する。
【００７７】
以上のように、本実施の形態３によれば、実施の形態１や２と同様の効果を発揮することができる。
本実施の形態３のように、低出力状態のハーフブリッジ駆動状態で周波数制御を行ったとしても、低出力状態では加熱コイル電流や鍋に流れる誘導電流が小さく鍋の干渉音が生じにくいので、ほとんどユーザに不快感を与えるおそれはない。
【００７８】
実施の形態４．
実施の形態１〜３では、図２等に示したように、インバータ回路８を高出力状態（図２の（ｃ）〜（ｅ）等の状態）で駆動制御している際に、冷却ファン１７を大風量状態で動作させ、その送風音で鍋の干渉音をマスキングする例を示した。
本実施の形態４では、高出力状態以外の状態で冷却ファン１７を大風量動作させる例を説明する。
【００７９】
図１９は、本実施の形態４において、制御回路１５がアーム２０およびアーム３０へ出力する駆動信号の位相差、周波数、および冷却ファン１７の風量状態の関係を示す図である。
図１９に示すように、高出力状態の駆動周波数可変状態に加えて、周波数ｆ０でインバータ回路を駆動する位相差制御状態の一部でも、冷却ファン１７を大風量状態で動作させてもよい。
この場合、位相差制御状態のなかでも、鍋の干渉音が大きいと思われる領域において、干渉音を送風音でマスキングする同等の効果を得ることができる。
【００８０】
なお、図１９では、実施の形態１で説明した図２の状態（ｂ）〜（ｃ）において、冷却ファン１７を大風量状態としたが、実施の形態２〜３についても同様に、状態（ｂ）〜（ｃ）において冷却ファン１７を大風量状態としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路図である。
【図２】制御回路１５がアーム２０およびアーム３０へ出力する駆動信号の位相差、周波数、および冷却ファン１７の風量状態の関係を示す図である。
【図３】図２の状態（ａ）における、制御回路１５が各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号、および負荷回路の印加電圧を示すものである。
【図４】図２の状態（ｂ）における、制御回路１５が各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号、および負荷回路の印加電圧を示すものである。
【図５】図２の状態（ｃ）における、制御回路１５が各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号、および負荷回路の印加電圧を示すものである。
【図６】図２の状態（ｄ）における、制御回路１５が各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号、および負荷回路の印加電圧を示すものである。
【図７】図２の状態（ｅ）における、制御回路１５が各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号、および負荷回路の印加電圧を示すものである。
【図８】図２の状態（ｆ）における、制御回路１５が各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号、および負荷回路の印加電圧を示すものである。
【図９】図２の状態（ｇ）における、制御回路１５が各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号、および負荷回路の印加電圧を示すものである。
【図１０】実施の形態１における加熱出力制御処理フローである。
【図１１】実施の形態２におけるインバータ回路８の駆動方式、駆動信号の周波数・位相差・通電率の関係、これらと冷却ファン１７の風量状態との関係を示す図である。
【図１２】図１１の状態（ｈ）における、制御回路１５が各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号、および負荷回路の印加電圧を示すものである。
【図１３】図１１の状態（ｉ）における、制御回路１５が各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号、および負荷回路の印加電圧を示すものである。
【図１４】実施の形態２における加熱出力制御処理フローである。
【図１５】実施の形態３におけるインバータ回路８の駆動方式、駆動信号の周波数・位相差・通電率の関係、これらと冷却ファン１７の風量状態との関係を示す図である。
【図１６】図１５の状態（ｈ）における、制御回路１５が各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号、および負荷回路の印加電圧を示すものである。
【図１７】図１５の状態（ｊ）における、制御回路１５が各スイッチング素子９ａ〜９ｄへ出力する駆動信号、および負荷回路の印加電圧を示すものである。
【図１８】実施の形態３における加熱出力制御処理フローである。
【図１９】実施の形態４におけるインバータ回路８の駆動信号の位相差、周波数、および冷却ファン１７の風量状態の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  商用交流電源、２  直流電源回路、３  整流ダイオードブリッジ、４  リアクトル、５  平滑コンデンサ、６  入力電流検出手段、７  入力電圧検出手段、８  インバータ回路、９ａ〜９ｄ  スイッチング素子、１２ａ〜１２ｂ  スナバコンデンサ、１３  加熱コイル、１４  共振コンデンサ、１５  制御回路、１６  操作入力手段、１７  冷却ファン、２０  アーム、３０  アーム。
【図１】
0004948362.tif 000002
【図２】
0004948362.tif 000003
【図３】
0004948362.tif 000004
【図４】
0004948362.tif 000005
【図５】
0004948362.tif 000006
【図６】
0004948362.tif 000007
【図７】
0004948362.tif 000008
【図８】
0004948362.tif 000009
【図９】
0004948362.tif 000010
【図１０】
0004948362.tif 000011
【図１１】
0004948362.tif 000012
【図１２】
0004948362.tif 000013
【図１３】
0004948362.tif 000014
【図１４】
0004948362.tif 000015
【図１５】
0004948362.tif 000016
【図１６】
0004948362.tif 000017
【図１７】
0004948362.tif 000018
【図１８】
0004948362.tif 000019
【図１９】
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