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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-03-12
(45)【発行日】2025-03-21
(54)【発明の名称】電磁誘導加熱装置
(51)【国際特許分類】
H05B 6/12 20060101AFI20250313BHJP
【ＦＩ】
H05B6/12 324
H05B6/12 315
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2022010761
(22)【出願日】2022-01-27
(65)【公開番号】P2023109320
(43)【公開日】2023-08-08
【審査請求日】2024-06-07
(73)【特許権者】
【識別番号】399048917
【氏名又は名称】日立グローバルライフソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000350
【氏名又は名称】ポレール弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】庄司 浩幸
【審査官】奈須 リサ
(56)【参考文献】
【文献】欧州特許出願公開第０２５６６２９６（ＥＰ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１４４９０２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特許第２８２８９６７（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】国際公開第２０１４／０６４９３２（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｂ ６／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
被加熱物を誘導加熱するための複数の加熱コイルと、直流電圧を出力する直流電源と、
該直流電源が出力した直流電圧を交流電圧に変換して前記複数の加熱コイルに供給するインバータ回路と、
を備えた電磁誘導加熱装置であって、
前記インバータ回路は、
前記直流電源の正電極と負電極の間に、３個のスイッチング素子の直列体であるレグを並列接続したものであり、
一方のレグの出力端子と他方のレグの出力端子との間には、加熱コイルと共振コンデンサの直列体が接続され、
同一のレグの２つの出力端子間には、加熱コイルと共振コンデンサの直列体が接続されてい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、前記複数の加熱コイルとは４つの加熱コイルであり、
前記インバータ回路は、
前記直流電源の正電極と負電極の間に、３個のスイッチング素子の直列体である第一レグと、３個のスイッチング素子の直列体である第二レグと、を並列に備え、
前記第一レグの第一出力端子と前記第二レグの第一出力端子との間には、第一加熱コイルと第一共振コンデンサと第二加熱コイルの直列体である第一共振負荷回路が接続され、
前記第一レグの第二出力端子と前記第二レグの第二出力端子との間には、第三加熱コイルと第二共振コンデンサと第四加熱コイルの直列体である第二共振負荷回路が接続され、
前記第一レグの第一出力端子と第二出力端子との間には、前記第一加熱コイルと第三共振コンデンサと前記第三加熱コイルの直列体である第三共振負荷回路が接続され、
前記第二レグの第一出力端子と第二出力端子との間には、前記第二加熱コイルと第四共振コンデンサと前記第四加熱コイルの直列体である第四共振負荷回路が接続されていることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項3】
請求項１に記載の電磁誘導加熱装置において、前記複数の加熱コイルとは４つの加熱コイルであり、
前記インバータ回路は、
前記直流電源の正電極と負電極の間に、３個のスイッチング素子の直列体である第一レグと、３個のスイッチング素子の直列体である第二レグと、を並列に備え、
前記第一レグの第一出力端子と前記第二レグの第一出力端子との間には、第一加熱コイルと第一共振コンデンサと第二加熱コイルと第二共振コンデンサの直列体である第一共振負荷回路が接続され、
前記第一レグの第二出力端子と前記第二レグの第二出力端子との間には、第三加熱コイルと第三共振コンデンサと第四加熱コイルと第四共振コンデンサの直列体である第二共振負荷回路が接続され、
前記第一レグの第一出力端子と第二出力端子との間には、前記第一加熱コイルと前記第一共振コンデンサと第五共振コンデンサと前記第三加熱コイルと前記第三共振コンデンサの直列体である第三共振負荷回路が接続され、
前記第二レグの第一出力端子と第二出力端子との間には、前記第二加熱コイルと前記第二共振コンデンサと前記第五共振コンデンサと前記第四加熱コイルと前記第四共振コンデンサの直列体である第四共振負荷回路が接続されてい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もしくは３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、各スイッチング素子の駆動を変更することで、フルブリッジ方式インバータかハーフブリッジ方式として動作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もしくは３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、各スイッチング素子の駆動を変更することで、前記第一共振負荷回路と前記第二共振負荷回路を並列接続または直列接続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もしくは３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、各スイッチング素子の駆動を変更することで、前記第一共振負荷回路と前記第二共振負荷回路に同位相または逆位相の電流を流すことを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項7】
請求項２もしくは３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、各スイッチング素子の駆動を変更することで、前記第一共振負荷回路または前記第二共振負荷回路の一方にのみ電流を流すことを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項8】
請求項２もしくは３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、各スイッチング素子の駆動を変更することで、前記第三共振負荷回路または前記第四共振負荷回路の一方にのみ電流を流すことを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項9】
請求項２もしくは３に記載の電磁誘導加熱装置において、前記４つの加熱コイルは共に略扇状に巻回した加熱コイルであり、
前記４つの加熱コイルの直線部同士が対向するように配置した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、前記インバータ回路は、前記４つの加熱コイルの直線部に同位相の電流を流すことを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項11】
請求項９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、前記４つの加熱コイルの直線部に逆位相の電流を流すことを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項12】
請求項２もしくは３に記載の電磁誘導加熱装置において、前記第一共振負荷回路と前記第三共振負荷回路の共振周波数が異なることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項13】
請求項２もしくは３に記載の電磁誘導加熱装置において、前記第二共振負荷回路と前記第四共振負荷回路の共振周波数が異な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、金属鍋などの被加熱物に対し所望の電力を供給して誘導加熱を行うインバータ方式の電磁誘導加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、火を使わずに金属鍋などの被加熱物を加熱するインバータ方式の電磁誘導加熱装置が広く用いられるようになってきている。電磁誘導加熱装置は、加熱コイルに高周波電流を流し、加熱コイルに近接して配置された金属製の被加熱物（鍋など）に渦電流を発生させ、被加熱物自体の電気抵抗により発熱させるものである。
【0003】
複数の加熱コイルを併用して被加熱物を誘導加熱する従来技術として、特許文献１に開示される誘導加熱調理装置がある。この誘導加熱調理装置は、同文献の図２に示されるように、３つスイッチング素子（Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３）の直列体を有しており、第一のスイッチング素子Ｑ１１には第一のワーキングコイルＬ１１（加熱コイル）と第一の主共振用コンデンサＣ１４（共振コンデンサ）の直列体を並列接続し、かつ、第三のスイッチング素子Ｑ１３には第二のワーキングコイルＬ１２（加熱コイル）と第二の主共振用コンデンサＣ１５（共振コンデンサ）の直列体を並列接続するとともに、各々の加熱コイルと共振コンデンサの接続点と入力電圧の正極もしくは負極間に共振コンデンサの電圧を入力電圧に制限する補助ダイオードＤ１４、Ｄ１５を接続している。
【0004】
この従来例は、スイッチング素子の直列体を共有して複数のハーフブリッジインバータを構成し、構成された各々のハーフブリッジインバータを時分割で制御することで、各加熱コイルに所望の電力を供給し被加熱物を誘導加熱するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特許第２８２８９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１の誘導加熱調理装置では、加熱コイルと共振コンデンサの直列体に入力電圧を印加できる期間がスイッチング周期の半周期のみとなるため、所望の電力を得るには、その期間に必要となる電流が流れるように加熱コイルの巻数を設定する必要がある。したがって、誘導加熱調理装置の高出力化を図る場合には、加熱コイルの巻数を増やしても起磁力を増やすことが難しく、巻数を減らして電流を増やす必要があり、銅損やスイッチング損失の増加により加熱効率の低下を招く問題があった。また、鍋の材質に応じて共振負荷回路の周波数を変えることはできないため、適切な周波数で加熱することができず加熱効率の低下を招く問題があった。
【0007】
本発明の目的は、上記の課題に対処することであり、複数の加熱コイルを併用して被加熱物を誘導加熱する場合、被加熱物に対して所望の電力を効率良く供給できるインバータ方式の電磁誘導加熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を達成するために、本発明の電磁誘導加熱装置は、被加熱物を誘導加熱するための複数の加熱コイルと、直流電圧を出力する直流電源と、該直流電源が出力した直流電圧を交流電圧に変換して前記複数の加熱コイルに供給するインバータ回路と、を備えた電磁誘導加熱装置であって、前記インバータ回路は、前記直流電源の正電極と負電極の間に、３個のスイッチング素子の直列体であるレグを並列接続したものであり、一方のレグの出力端子と他方のレグの出力端子との間には、加熱コイルと共振コンデンサの直列体が接続され、同一のレグの２つの出力端子間には、加熱コイルと共振コンデンサの直列体が接続されているものとした。
【発明の効果】
【0009】
本発明の電磁誘導加熱装置によれば、複数の加熱コイルを併用して被加熱物を誘導加熱する場合、鍋底の加熱部位や加熱コイル上の鍋の有無に応じて複数の加熱コイルに流れる電流を制御することで、被加熱物対して所望の電力を効率良く供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施例１の電磁誘導加熱装置の回路構成図。
【図2】実施例１の直流電源の回路構成図。
【図3A】第一パターンのゲート駆動信号。
【図3B】第一パターンの動作波形。
【図4A】第二パターンのゲート駆動信号。
【図4B】第二パターンの動作波形。
【図5A】第三パターンのゲート駆動信号。
【図5B】第三パターンの動作波形。
【図6A】第四パターンのゲート駆動信号。
【図6B】第四パターンの動作波形。
【図7A】第五パターンのゲート駆動信号。
【図7B】第五パターンの動作波形。
【図8A】第六パターンのゲート駆動信号。
【図8B】第六パターンの動作波形。
【図9A】第七パターンのゲート駆動信号。
【図9B】第七パターンの動作波形。
【図10A】第八パターンのゲート駆動信号。
【図10B】第八パターンの動作波形。
【図11A】第九パターンのゲート駆動信号。
【図11B】第九パターンの動作波形。
【図12A】第十パターンのゲート駆動信号。
【図12B】第十パターンの動作波形。
【図13A】第十一パターンのゲート駆動信号。
【図13B】第十一パターンの動作波形。
【図14】コイル電流が全て同位相時の加熱コイルと上中下アームの接続図。
【図15】加熱コイル１１、１４の電流に対して加熱コイル１２、１３の電流が逆位相時の加熱コイルと上中下アームの接続図。
【図16】実施例２の電磁誘導加熱装置の回路構成図。
【図17】実施例の加熱コイルを６組並べて配置した構成図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の電磁誘導加熱装置の実施例について、図面を用いながら説明する。なお、各図において、符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おり、適宜重複説明を省略している。
【実施例1】
【0012】
図１は、本発明の実施例１の電磁誘導加熱装置の回路構成図である。なお、本実施例の電磁誘導加熱装置は、金属筐体の上部に耐熱ガラス製のトッププレートを設置し、そのトッププレートの下方に配置した加熱コイルに高周波電流を供給することで、トッププレート上面の所定位置に載置した金属製の被加熱物（鍋など）を誘導加熱するものであるが、以下ではこのような周知構成の説明は省略する。
【0013】
図１において、直流電源１は、２００Ｖまたは１００Ｖの商用交流電源から供給される交流電圧を整流し直流電圧を出力する電源である。図２は、直流電源１の具体構成の一例であり、ここに例示する直流電源１は、商用交流電源１００から供給される交流電圧をダイオード１０１ａ～１０１ｄで整流し、インダクタ１０２とコンデンサ１０３から構成されるノーマルフィルタを介して得られる非平滑の直流電源である。
【0014】
このような直流電源１の正電極Ｐと負電極Ｎとの間には、図１に示すように、パワー半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」と称する）５ａ、５ｂ、５ｃを直列接続した第一の上中下アーム５１（第一のレグ）と、スイッチング素子５ｄ、５ｅ、５ｆを直列接続した第二の上中下アーム５２（第二のレグ）が並列に接続されている。
【0015】
そして、スイッチング素子５ａ～５ｆのそれぞれには、ダイオード６ａ～６ｆが逆方向に並列接続されており、また、スナバ用のコンデンサ７ａ～７ｆが並列に接続されている。なお、スナバ用のコンデンサ７ａ～７ｆは、スイッチング素子５ａ～５ｆのターンオフ時の遮断電流によって充電あるいは放電され、各スイッチング素子に印加される電圧の変化が低減することによりターンオフ損失を抑制するものである。
【0016】
ここで、第一の上中下アーム５１のスイッチング素子５ａ、５ｂの接続点を出力端子ＯＡ、スイッチング素子５ｂ、５ｃの接続点を出力端子ＯＢと称し、第二の上中下アーム５２のスイッチング素子５ｄ、５ｅの接続点を出力端子ＯＤ、スイッチング素子５ｅ、５ｆの接続点を出力端子ＯＥと称すると、図１に示す電磁誘導加熱装置では、出力端子ＯＡには第一の加熱コイル１１の一端が接続され、出力端子ＯＤには第二の加熱コイル１２の一端が接続され、第一の加熱コイル１１の他端と第二の加熱コイル１２の他端の間には第一の共振コンデンサ２１が接続されている。
【0017】
また、出力端子ＯＢには第三の加熱コイル１３の一端が接続され、出力端子ＯＥには第四の加熱コイル１４の一端が接続され、第三の加熱コイル１３の他端と第四の加熱コイル１４の他端の間には第二の共振コンデンサ２２が接続されている。また、第一の加熱コイル１１の他端と第三の加熱コイル１３の他端の間には第三の共振コンデンサ２３が接続され、第二の加熱コイル１２の他端と第四の加熱コイル１４の他端の間には第四の共振コンデンサ２４が接続されている。
【0018】
従って、本実施例の電磁誘導加熱装置では、第一の上中下アーム５１と第二の上中下アーム５２の駆動方法を変更することにより、第一の共振負荷回路（第一の加熱コイル１１と第二の加熱コイル１２と第一の共振コンデンサ２１を含む共振負荷回路）と、第二の共振負荷回路（第三の加熱コイル１３と第四の加熱コイル１４と第二の共振コンデンサ２２を含む共振負荷回路）とを、並列接続もしくは直列接続の状態に切り替えできるだけでなく、加熱コイルに流れる電流の位相を同位相か逆位相かに変更して被加熱物を加熱することができる。
【0019】
同様に、各上中下アームの駆動方法を適切に設定し、第一と第二の共振コンデンサ２１、２２の容量に対して第三と第四の共振コンデンサ２３、２４の容量を変えることで、第一および第二の共振負荷回路の共振周波数とは異なる共振周波数特性を有した第三の共振負荷回路（第一の加熱コイル１１と第三の加熱コイル１３と第三の共振コンデンサ２３を含む共振負荷回路）と、第四の共振負荷回路（第二の加熱コイル１２と第四の加熱コイル１４と第四の共振コンデンサ２４を含む共振負荷回路）を構成することも可能であり、第一から第四の共振負荷回路の何れか一つを選択して通電し被加熱物を加熱したり、インバータ方式もフルブリッジ方式かハーフブリッジ方式に切り替え、かつ駆動周波数も変更して被加熱物を加熱したりすることができる。以下、本実施例の電磁誘導加熱装置によって実現可能な、表１に示す１１パターンの通電制御の作用や効果などの特徴を、順次詳細に説明する。なお、以下では、図１に示す一点鎖線の矢印方向を、加熱コイル１１から１４に流れる電流ｉ１１からｉ１４の正方向とする。
【0020】
【表1】
【0021】
【0022】
図３Ａは、第一パターン制御時のスイッチング素子５ａ～５ｆのゲート駆動信号ｖｇ５ａ～ｖｇ５ｆである。また、図３Ｂは、図３Ａのゲート駆動制御により、加熱コイル１１から１４に同位相の電流が流れている場合の動作波形である。なお、図３Ｂに示す波形は、上から順に、（ａ）スイッチング素子５ａ～５ｆのゲート駆動信号ｖｇ５ａ～ｖｇ５ｆ、（ｂ）第一の共振負荷回路（加熱コイル１１、１２、共振コンデンサ２１）に印加される電圧ｖ1、第二の共振負荷回路加熱コイル１３、１４、共振コンデンサ２２）に印加される電圧ｖ2、加熱コイル１１、１２、１３、１４の電流ｉ１１、ｉ１２、ｉ１３、ｉ１４、（ｃ）上中下アーム５１、５２の各素子の電流ｉ５ａ～ｉ５ｆ、ｉ６ａ～ｉ６ｆである。
【0023】
インバータ方式をフルブリッジ方式とし、第一と第二の共振負荷回路を並列接続して加熱コイル１１から１４に同位相の電流ｉ１１、ｉ１２、ｉ１３、ｉ１４を流す場合は、図３Ａに示すように、第一の上中下アーム５１と第二の上中下アーム５２の中アーム（スイッチング素子５ｂ、５ｅ）を常時オンとするとともに、第一の上中下アーム５１の上アームと第二の上中下アーム５２の下アーム（スイッチング素子５ａ、５ｆ）が同時にオンしている期間と、第一の上中下アーム５１の下アームと第二の上中下アーム５２の上アーム（スイッチング素子５ｃ、５ｄ）が同時にオンしている期間を交互に設ける。なお、両期間が重複しないように、各期間の前後には所定の時間間隔を設けている。
【0024】
これにより、スイッチング素子５ａと５ｆが同時にオンしている場合は、直流電源１からスイッチング素子５ａ、加熱コイル１１、共振コンデンサ２１、加熱コイル１２、スイッチング素子５ｅ、スイッチング素子５ｆの経路と、直流電源１からスイッチング素子５ａ、スイッチング素子５ｂ、加熱コイル１３、共振コンデンサ２２、加熱コイル１４、スイッチング素子５ｆの経路で電流が流れる。したがって、図３Ｂ（ｂ）に示すように、加熱コイル１１から１４の電流ｉ１１、ｉ１２、ｉ１３、ｉ１４は同位相になる。その結果、スイッチング素子５ａ～５ｆはダイオード６ａ～６ｆに電流が流れている期間にターンオンさせることができており、スイッチング損失の少ないソフトスイッチング動作が可能となる。
【0025】
ここで、図３Ｂ（ｂ）に示すように、第一の共振負荷回路（加熱コイル１１、１２、共振コンデンサ２１）の電圧ｖ１と第二の共振負荷回路（加熱コイル１３、１４、共振コンデンサ２２）の電圧ｖ２はスイッチング周期の全周期で電圧を印加でき、スイッチング周期の半周期しか電圧を印加できない特許文献１の２倍の電圧を共振回路に印加することできる。そのため、特許文献１よりも加熱コイルの巻数を増やして起磁力を得ることが可能であり、電流増加分を低減できることから高効率化に効果的である。
【0026】
【0027】
図４Ａは、第二パターン制御時のスイッチング素子５ａ～５ｆのゲート駆動信号ｖｇ５ａ～ｖｇ５ｆである。また、図４Ｂは、図４Ａのゲート駆動制御により、加熱コイル１１、１２と加熱コイル１３、１４に逆位相の電流が流れている場合の動作波形である。なお、図４Ｂのｖｇ５ａ等の意味は図３Ｂと同等である。
【0028】
インバータ方式をフルブリッジ方式とし、第一と第二の共振負荷回路を直列接続して加熱コイル１１、１２と加熱コイル１３、１４に逆位相の電流ｉ１１、ｉ１２、ｉ１３、ｉ１４を流す場合は、図４Ａに示すように、第一の上中下アーム５１の上下アームと第二の上中下アーム５２の中アーム（スイッチング素子５ａ、５ｃ、５ｅ）が同時にオンしている期間と、第一の上中下アーム５１の中アームと第二の上中下アーム５２の上下アーム（スイッチング素子５ｂ、５ｄ、５ｆ）が同時にオンしている期間を交互に設ける。
【0029】
これにより、スイッチング素子５ａ、５ｃ、５ｅが同時にオンしている場合は、直流電源１からスイッチング素子５ａ、加熱コイル１１、共振コンデンサ２１、加熱コイル１２、スイッチング素子５ｅ、加熱コイル１４、共振コンデンサ２２、加熱コイル１３、スイッチング素子５ｃの経路で電流が流れる。したがって、図４Ｂ（ｂ）に示すように、加熱コイル１１、１２の電流ｉ１１、ｉ１２と加熱コイル１３、１４の電流ｉ１３、ｉ１４は逆位相になる。その結果、スイッチング素子５ａ～５ｆはダイオード６ａ～６ｆに電流が流れている期間にターンオンさせることができており、スイッチング損失の少ないソフトスイッチング動作が可能となる。
【0030】
ここで、図４Ｂ（ｂ）に示すように、第一の共振負荷回路（加熱コイル１１、１２、共振コンデンサ２１）の電圧ｖ１と第二の共振負荷回路（加熱コイル１３、１４、共振コンデンサ２２）の電圧ｖ２はスイッチング周期の全周期で電圧を印加でき、スイッチング周期の半周期しか電圧を印加できない特許文献１の２倍の電圧を共振回路に印加することできる。
【0031】
このように、本実施例は、第一、第二の加熱コイル１１、１２と第一の共振コンデンサ２１と、第三、第四の加熱コイル１３、１４と第二の共振コンデンサ２２の直列共振回路を負荷回路とするフルブリッジ方式インバータ回路として機能する。
【0032】
【0033】
図５Ａは、第三パターン制御時のスイッチング素子５ａ～５ｆのゲート駆動信号ｖｇ５ａ～ｖｇ５ｆである。また、図５Ｂは、図５Ａのゲート駆動制御により、加熱コイル１１から１４に同位相の電流が流れている場合の動作波形である。なお、図５Ｂのｖｇ５ａ等の意味は図３Ｂと同等である。
【0034】
インバータ方式をハーフブリッジ方式とし、第一と第二の共振負荷回路を並列接続して加熱コイル１１から１４に同位相の電流ｉ１１、ｉ１２、ｉ１３、ｉ１４を流す場合は、図５Ａに示すように、第一の上中下アーム５１の中アームと第二の上中下アーム５２の中下アーム（スイッチング素子５ｂ、５ｅ、５ｆ）を常時オンとし、第二の上中下アーム５２の上アーム（スイッチング素子５ｄ）を常時オフとするとともに、第一の上中下アーム５１の上下アーム（スイッチング素子５ａ、５ｃ）が相補にオンオフするようにする。
【0035】
これにより、スイッチング素子５ａがオンしている場合は、直流電源１からスイッチング素子５ａ、加熱コイル１１、共振コンデンサ２１、加熱コイル１２、スイッチング素子５ｅ、５ｆの経路と、直流電源１からスイッチング素子５ａ、スイッチング素子５ｂ、加熱コイル１３、共振コンデンサ２２、加熱コイル１４、スイッチング素子５ｆの経路で電流が流れる。したがって、図５Ｂ（ｂ）に示すように、加熱コイル１１から１４の電流ｉ１１、ｉ１２、ｉ１３、ｉ１４は同位相になる。その結果、スイッチング素子５ａ、５ｃはダイオード６ａ、６ｃに電流が流れている期間にターンオンさせることができており、スイッチング損失の少ないソフトスイッチング動作が可能となる。
【0036】
ここで、図５Ｂ（ｂ）に示すように、第一の共振負荷回路（加熱コイル１１、１２、共振コンデンサ２１）の電圧ｖ１と第二の共振負荷回路（加熱コイル１３、１４、共振コンデンサ２２）の電圧ｖ２はスイッチング周期の半周期のみ電圧が印加され、電流ｉ１１からｉ１４の大きさは図３Ｂ（ｂ）と比べると振幅を１／２まで減少できる。第一と第二の共振負荷回路のインピーダンスが同じであれば、電力は１／４まで減少し周波数制御と組み合わせることによって広い出力電力範囲をカバーすることができるため出力制御性の向上に効果的である。
【0037】
なお、第二の上中下アーム５２の下アーム（スイッチング素子５ｆ）を常時オフとし、第二の上中下アーム５２の上アーム（スイッチング素子５ｄ）を常時オンとしても構わない。また、上中下アーム５１、５２のスイッチング素子の駆動信号をそれぞれ入れ替えても構わない。
【0038】
＜第四パターン＞
次に、図６Ａ、図６Ｂを用いて、ハーフブリッジ方式で第一と第二の共振負荷回路を直列接続し、加熱コイル１１、１２と加熱コイル１３、１４に逆位相の電流を流す、第四パターンの制御を説明する。
次に、図６Ａ、図６Ｂを用いて、ハーフブリッジ方式で第一と第二の共振負荷回路を直列接続し、加熱コイル１１、１２と加熱コイル１３、１４に逆位相の電流を流す、第四パターンの制御を説明する。
【0039】
図６Ａは、第四パターン制御時のスイッチング素子５ａ～５ｆのゲート駆動信号ｖｇ５ａ～ｖｇ５ｆである。また、図６Ｂは、図６Ａのゲート駆動制御により、加熱コイル１１、１２と加熱コイル１３、１４に逆位相の電流が流れている場合の動作波形である。なお、図６Ｂのｖｇ５ａ等の意味は図３Ｂと同等である。
【0040】
インバータ方式をハーフブリッジ方式とし、第一と第二の共振負荷回路を直列接続して加熱コイル１１、１２と加熱コイル１３、１４に逆位相の電流ｉ１１、ｉ１２、ｉ１３、ｉ１４を流す場合は、図６Ａに示すように、第二の上中下アーム５２の中アーム（スイッチング素子５ｅ）を常時オンとし、第二の上中下アーム５２の上下アーム（スイッチング素子５ｄ、５ｆ）を常時オフとするとともに、第一の上中下アーム５１の上下アーム（スイッチング素子５ａ、５ｃ）が同時にオンしている期間と、第一の上中下アーム５１の中アーム（スイッチング素子５ｂ）がオンしている期間を交互に設ける。
【0041】
これにより、スイッチング素子５ａ、５ｃがオンしている場合は、直流電源１からスイッチング素子５ａ、加熱コイル１１、共振コンデンサ２１、加熱コイル１２、スイッチング素子５ｅ、加熱コイル１４、共振コンデンサ２２、加熱コイル１３、スイッチング素子５ｃの経路で電流が流れる。したがって、図６Ｂ（ｂ）に示すように、加熱コイル１１、１２の電流ｉ１１、ｉ１２と加熱コイル１３、１４の電流ｉ１３、ｉ１４は逆位相になる。その結果、スイッチング素子５ａから５ｃはダイオード６ａから６ｃに電流が流れている期間にターンオンさせることができており、スイッチング損失の少ないソフトスイッチング動作が可能となる。
【0042】
ここで、図６Ｂ（ｂ）に示すように、第一の共振負荷回路（加熱コイル１１、１２、共振コンデンサ２１）の電圧ｖ１と第二の共振負荷回路（加熱コイル１３、１４、共振コンデンサ２２）の電圧ｖ２はスイッチング周期の半周期のみ電圧が印加され、電流ｉ１１からｉ１４の大きさは図４Ｂ（ｂ）と比べると振幅を１／２まで減少できる。
【0043】
なお、上中下アーム５１、５２のスイッチング素子の駆動信号をそれぞれ入れ替えても構わない。
【0044】
このように、本実施例は、第一の加熱コイル１１と第一の共振コンデンサ２１と第二の加熱コイル１２、第三の加熱コイル１３と第二の共振コンデンサ２２と第四の加熱コイル１４の直列共振回路を負荷回路とするハーフブリッジ方式インバータ回路として機能する。
【0045】
【0046】
図７Ａは、第五パターン制御時のスイッチング素子５ａ～５ｆのゲート駆動信号ｖｇ５ａ～ｖｇ５ｆである。また、図７Ｂは、図７Ａのゲート駆動制御により、加熱コイル１１、１２に電流が流れている場合の動作波形である。なお、図７Ｂのｖｇ５ａ等の意味は図３Ｂと同等である。
【0047】
インバータ方式をフルブリッジ方式とし、加熱コイル１１、１２に電流ｉ１１、ｉ１２を流す場合は、図７Ａに示すように、第一の上中下アーム５１と第二の上中下アーム５２の下アーム（スイッチング素子５ｃ、５ｆ）を常時オンとするとともに、第一の上中下アーム５１の上アームと第二の上中下アーム５２の中アーム（スイッチング素子５ａ、５ｅ）が同時にオンしている期間と、第一の上中下アーム５１の中アームと第二の上中下アーム５２の上アーム（スイッチング素子５ｂ、５ｄ）が同時にオンしている期間を交互に設ける。
【0048】
これにより、スイッチング素子５ａ、５ｅが同時にオンしている場合は、直流電源１からスイッチング素子５ａ、加熱コイル１１、共振コンデンサ２１、加熱コイル１２、スイッチング素子５ｅ、５ｆの経路で電流が流れる。したがって、図７Ｂ（ｂ）に示すように、加熱コイル１１、１２に電流ｉ１１、ｉ１２が流れる。その結果、スイッチング素子５ａ、５ｂ、５ｄ、５ｅはダイオード６ａ、６ｂ、６ｄ、６ｅに電流が流れている期間にターンオンさせることができており、スイッチング損失の少ないソフトスイッチング動作が可能となる。
【0049】
ここで、図７Ｂ（ｂ）に示すように、第一の共振負荷回路（加熱コイル１１、１２と共振コンデンサ２１）の電圧ｖ１はスイッチング周期の全周期で電圧を印加でき、スイッチング周期の半周期しか電圧を印加できない特許文献１の２倍の電圧を共振回路に印加することできる。そのため、特許文献１よりも加熱コイルの巻数を増やして起磁力を得ることが可能であり、電流増加分を低減できることから高効率化に効果的である。
【0050】
【0051】
図８Ａは、第六パターン制御時のスイッチング素子５ａ～５ｆのゲート駆動信号ｖｇ５ａ～ｖｇ５ｆである。また、図８Ｂは、図８Ａのゲート駆動制御により、加熱コイル１３、１４に電流が流れている場合の動作波形である。なお、図８Ｂのｖｇ５ａ等の意味は図３Ｂと同等である。
【0052】
インバータ方式をフルブリッジ方式とし、加熱コイル１３、１４に電流ｉ１３、ｉ１４を流す場合は、図８Ａに示すように、第一の上中下アーム５１と第二の上中下アーム５２の上アーム（スイッチング素子５ａ、５ｄ）を常時オンとするとともに、第一の上中下アーム５１の中アームと第二の上中下アーム５２の下アーム（スイッチング素子５ｂ、５ｆ）が同時にオンしている期間と、第一の上中下アーム５１の下アームと第二の上中下アーム５２の中アーム（スイッチング素子５ｃ、５ｅ）が同時にオンしている期間を交互に設ける。
【0053】
これにより、スイッチング素子５ｂ、５ｆが同時にオンしている場合は、直流電源１からスイッチング素子５ａ、スイッチング素子５ｂ、加熱コイル１３、共振コンデンサ２２、加熱コイル１４、スイッチング素子５ｆの経路で電流が流れる。したがって、図８Ｂ（ｂ）に示すように、加熱コイル１３、１４に電流ｉ１３、ｉ１４が流れる。その結果、スイッチング素子５ｂ、５ｃ、５ｅ、５ｆはダイオード６ｂ、６ｃ、６ｅ、６ｆに電流が流れている期間にターンオンさせることができており、スイッチング損失の少ないソフトスイッチング動作が可能となる。
【0054】
ここで、図８Ｂ（ｂ）に示すように、第二の共振負荷回路（加熱コイル１３、１４と共振コンデンサ２２）の電圧ｖ２はスイッチング周期の全周期で電圧を印加でき、スイッチング周期の半周期しか電圧を印加できない特許文献１の２倍の電圧を共振回路に印加することできる。
【0055】
このように、本実施例は、第一の加熱コイル１１と第一の共振コンデンサ２１と第二の加熱コイル１２、または、第三の加熱コイル１３と第二の共振コンデンサ２２と第四の加熱コイル１４の直列共振回路を負荷回路とするフルブリッジ方式インバータ回路として機能する。
【0056】
【0057】
図９Ａは、第七パターン制御時のスイッチング素子５ａ～５ｆのゲート駆動信号ｖｇ５ａ～ｖｇ５ｆである。また、図９Ｂは、図９Ａのゲート駆動制御により、加熱コイル１１のみに電流が流れている場合の動作波形である。なお、図９Ｂのｖｇ５ａ等の意味は図３Ｂと同等である。
【0058】
インバータ方式をハーフブリッジ方式とし、加熱コイル１１、１２に電流ｉ１１、ｉ１２を流す場合は、図９Ａに示すように、第一の上中下アーム５１の下アームと第二の上中下アーム５２の中下アーム（スイッチング素子５ｃ、５ｅ、５ｆ）を常時オンとし、第二の上中下アーム５２の上アーム（スイッチング素子５ｄ）を常時オフとするとともに、第一の上中下アーム５１の上中アーム（スイッチング素子５ａ、５ｂ）が相補にオンオフするようにする。
【0059】
これにより、スイッチング素子５ａがオンしている場合は、直流電源１からスイッチング素子５ａ、加熱コイル１１、共振コンデンサ２１、加熱コイル１２、スイッチング素子５ｅ、５ｆの経路で電流が流れる。したがって、図９Ｂ（ｂ）に示すように、加熱コイル１１、１２に電流ｉ１１、ｉ１２が流れる。その結果、スイッチング素子５ａ、５ｂはダイオード６ａ、６ｂに電流が流れている期間にターンオンさせることができており、スイッチング損失の少ないソフトスイッチング動作が可能となる。
【0060】
ここで、図９Ｂ（ｂ）に示すように、第一の共振負荷回路（加熱コイル１１、１２、共振コンデンサ２１）の電圧ｖ１はスイッチング周期の半周期のみ電圧が印加され、電流ｉ１１の大きさは図７Ｂ（ｂ）と比べると振幅を１／２まで減少できる。共振負荷回路のインピーダンスが同じであれば、電力は１／４まで減少し周波数制御と組み合わせることによって広い出力電力範囲をカバーすることができるため出力制御性の向上に効果的である。
【0061】
なお、第二の上中下アーム５２の上アーム（スイッチング素子５ｄ）を常時オンとし、第二の上中下アーム５２の中アーム（スイッチング素子５ｅ）を常時オフとしても構わない。また、上中下アーム５１と５２のスイッチング素子の駆動信号をそれぞれ入れ替えても構わない。
【0062】
【0063】
図１０Ａは、第八パターン制御時のスイッチング素子５ａ～５ｆのゲート駆動信号ｖｇ５ａ～ｖｇ５ｆである。また、図１０Ｂは、図１０Ａのゲート駆動制御により、加熱コイル１３、１４に電流が流れている場合の動作波形である。なお、図１０Ｂのｖｇ５ａ等の意味は図３Ｂと同等である。
【0064】
インバータ方式をハーフブリッジ方式とし、加熱コイル１３、１４に電流ｉ１３、ｉ１４を流す場合は、図１０Ａに示すように、第一の上中下アーム５１の上アームと第二の上中下アーム５２の上下アーム（スイッチング素子５ａ、５ｄ、５ｆ）を常時オンとし、第二の上中下アーム５２の中アーム（スイッチング素子５ｅ）を常時オフとするとともに、第一の上中下アーム５１の中下アーム（スイッチング素子５ｂ、５ｃ）が相補にオンオフするようにする。
【0065】
これにより、スイッチング素子５ｂがオンしている場合は、直流電源１からスイッチング素子５ａ、スイッチング素子５ｂ、加熱コイル１３、共振コンデンサ２２、加熱コイル１４、スイッチング素子５ｆの経路で電流が流れる。したがって、図１０Ｂ（ｂ）に示すように、加熱コイル１３、１４に電流ｉ１３、ｉ１４が流れる。その結果、スイッチング素子５ｂ、５ｃはダイオード６ｂ、６ｃに電流が流れている期間にターンオンさせることができており、スイッチング損失の少ないソフトスイッチング動作が可能となる。
【0066】
ここで、図１０Ｂ（ｂ）に示すように、第二の共振負荷回路（加熱コイル１３、１４、共振コンデンサ２２）の電圧ｖ２はスイッチング周期の半周期のみ電圧が印加され、電流ｉ１２の大きさは図８Ｂ（ｂ）と比べると振幅を１／２まで減少できる。
【0067】
なお、第二の上中下アーム５２の中アーム（スイッチング素子５ｅ）を常時オンとし、第二の上中下アーム５２の下アーム（スイッチング素子５ｆ）を常時オフとしても構わない。また、上中下アーム５１、５２のスイッチング素子の駆動信号をそれぞれ入れ替えても構わない。
【0068】
このように、本実施例は、第一の加熱コイル１１と第一の共振コンデンサ２１と第二の加熱コイル１２、または、第三の加熱コイル１３と第二の共振コンデンサ２２と第四の加熱コイル１４の直列共振回路を負荷回路とするハーフブリッジ方式インバータ回路として機能する。
【0069】
【0070】
図１１Ａは、第九パターン制御時のスイッチング素子５ａ～５ｆのゲート駆動信号ｖｇ５ａ～ｖｇ５ｆである。また、図１１Ｂは、図１１Ａのゲート駆動制御により、加熱コイル１１、１４と加熱コイル１２、１３に逆位相の電流が流れている場合の動作波形である。なお、図１１Ｂのｖｇ５ａ等の意味は図３Ｂと同等である。
【0071】
インバータ方式をハーフブリッジ方式とし、第三と第四の共振負荷回路の加熱コイル１１、１４と加熱コイル１２、１３に逆位相の電流ｉ１１、ｉ１２、ｉ１３、ｉ１４を流す場合は、図１１Ａに示すように、第一の上中下アーム５１の上下アームと第二の上中下アーム５２の上下アーム（スイッチング素子５ａ、５ｃ、５ｄ、５ｆ）が同時にオンしている期間と、第一の上中下アーム５１の中アームと第二の上中下アーム５２の中アーム（スイッチング素子５ｂ、５ｅ）が同時にオンしている期間を交互に設ける。
【0072】
これにより、スイッチング素子５ａ、５ｃ、５ｄ、５ｆが同時にオンしている場合は、直流電源１からスイッチング素子５ａ、加熱コイル１１、共振コンデンサ２３、加熱コイル１３、スイッチング素子５ｃの経路と、直流電源１からスイッチング素子５ｄ、加熱コイル１２、共振コンデンサ２４、加熱コイル１４、スイッチング素子５ｆの経路で電流が流れる。したがって、図１１Ｂ（ｂ）に示すように、加熱コイル１１、１４の電流ｉ１１、ｉ１４と加熱コイル１２、１３の電流ｉ１２、ｉ１３は逆位相になる。その結果、スイッチング素子５ａ～５ｆはダイオード６ａ～６ｆに電流が流れている期間にターンオンさせることができており、スイッチング損失の少ないソフトスイッチング動作が可能となる。
【0073】
ここで、図１１Ｂ（ｂ）に示すように、第三の共振負荷回路（加熱コイル１１、１３、共振コンデンサ２３）の電圧ｖ３と第四の共振負荷回路（加熱コイル１２、１４、共振コンデンサ２４）の電圧ｖ４はスイッチング周期の半周期のみ電圧が印加される。
【0074】
【0075】
図１２Ａは、第十パターン制御時のスイッチング素子５ａ～５ｆのゲート駆動信号ｖｇ５ａ～ｖｇ５ｆである。また、図１２Ｂは、図１２Ａのゲート駆動制御により、加熱コイル１１、１３に逆位相の電流が流れている場合の動作波形である。なお、図１２Ｂのｖｇ５ａ等の意味は図３Ｂと同等である。
【0076】
インバータ方式をハーフブリッジ方式とし、第三の共振負荷回路の加熱コイル１１と１３に逆位相の電流ｉ１１、ｉ１３を流す場合は、図１２Ａに示すように、第二の上中下アーム５２の上中下アーム（スイッチング素子５ｄ、５ｅ、５ｆ）を常時オフとし、第一の上中下アーム５１の上下アーム（スイッチング素子５ａ、５ｃ）が同時にオンしている期間と、第一の上中下アーム５１の中アーム（スイッチング素子５ｃ）がオンしている期間を交互に設ける。
【0077】
これにより、スイッチング素子５ａ、５ｃが同時にオンしている場合は、直流電源１からスイッチング素子５ａ、加熱コイル１１、共振コンデンサ２３、加熱コイル１３、スイッチング素子５ｃの経路で電流が流れる。したがって、図１２Ｂ（ｂ）に示すように、加熱コイル１１の電流ｉ１１と加熱コイル１３の電流ｉ１３は逆位相になる。その結果、スイッチング素子５ａ～５ｃはダイオード６ａ～６ｃに電流が流れている期間にターンオンさせることができており、スイッチング損失の少ないソフトスイッチング動作が可能となる。また、第十パターン制御によれば、第一および第二の共振負荷回路の共振周波数とは異なる共振周波数特性を有した第三の共振負荷回路を構成することができるため、鍋の材質に応じた適切な周波数で金属鍋を効率よく加熱することができる。
【0078】
ここで、図１２Ｂ（ｂ）に示すように、第三の共振負荷回路（加熱コイル１１、１３、共振コンデンサ２３）の電圧ｖ３はスイッチング周期の半周期のみ電圧が印加される。
【0079】
【0080】
図１３Ａは、第十一パターン制御時のスイッチング素子５ａ～５ｆのゲート駆動信号ｖｇ５ａ～ｖｇ５ｆである。また、図１３Ｂは、図１３Ａのゲート駆動制御により、加熱コイル１２、１４に逆位相の電流が流れている場合の動作波形である。なお、図１３Ｂのｖｇ５ａ等の意味は図３Ｂと同等である。
【0081】
インバータ方式をハーフブリッジ方式とし、第四の共振負荷回路の加熱コイル１２と１４に逆位相の電流ｉ１２、ｉ１４を流す場合は、図１３Ａに示すように、第一の上中下アーム５１の上中下アーム（スイッチング素子５ａ、５ｂ、５ｃ）を常時オフとし、第二の上中下アーム５２の上下アーム（スイッチング素子５ｄ、５ｆ）が同時にオンしている期間と、第一の上中下アーム５２の中アーム（スイッチング素子５ｅ）がオンしている期間を交互に設ける。
【0082】
これにより、スイッチング素子５ｄ、５ｆが同時にオンしている場合は、直流電源１からスイッチング素子５ｄ、加熱コイル１２、共振コンデンサ２４、加熱コイル１４、スイッチング素子５ｆの経路で電流が流れる。したがって、図１３Ｂ（ｂ）に示すように、加熱コイル１２の電流ｉ１２と加熱コイル１４の電流ｉ１４は逆位相になる。その結果、スイッチング素子５ｄ～５ｆはダイオード６ｄ～６ｆに電流が流れている期間にターンオンさせることができており、スイッチング損失の少ないソフトスイッチング動作が可能となる。また、第十一パターン制御によれば、第一および第二の共振負荷回路の共振周波数とは異なる共振周波数特性を有した第四の共振負荷回路を構成することができるため、鍋の材質に応じた適切な周波数で金属鍋を効率よく加熱することができる。
【0083】
ここで、図１３Ｂ（ｂ）に示すように、第四の共振負荷回路（加熱コイル１２、１４、共振コンデンサ２４）の電圧ｖ４はスイッチング周期の半周期のみ電圧が印加される。
【0084】
このように、本実施例は、第一の加熱コイル１１と第三の共振コンデンサ２３と第三の加熱コイル１３、または、第二の加熱コイル１２と第四の共振コンデンサ２４と第四の加熱コイル１４の直列共振回路を負荷回路とするハーフブリッジ方式インバータ回路として機能する。
【0085】
以上で説明した制御を鍋底の加熱部位や加熱コイル上の鍋の有無に応じて使い分けることで、電磁誘導加熱装置は、設定火力の実現に必要な所望の電力を被加熱物に供給することができる。
【0086】
＜加熱コイルの具体的な配置の一例＞
図１４は、図１に示した加熱コイル１１から１４と、上中下アーム５１、５２の接続方法を、電磁誘導加熱装置における第一から第四の加熱コイル１１から１４の具体的な配置とともに示した構成図である。この電磁誘導加熱装置では、１つの被加熱物（金属鍋など）を誘導加熱するための１つの環状加熱コイルを、略扇状に巻回した第一の加熱コイル１１から第四の加熱コイル１４を組み合わせて形成しており、この加熱コイルと各上中下アームを図示するように接続している。
図１４は、図１に示した加熱コイル１１から１４と、上中下アーム５１、５２の接続方法を、電磁誘導加熱装置における第一から第四の加熱コイル１１から１４の具体的な配置とともに示した構成図である。この電磁誘導加熱装置では、１つの被加熱物（金属鍋など）を誘導加熱するための１つの環状加熱コイルを、略扇状に巻回した第一の加熱コイル１１から第四の加熱コイル１４を組み合わせて形成しており、この加熱コイルと各上中下アームを図示するように接続している。
【0087】
本実施例では、第一の加熱コイル１１と第二の加熱コイル１２を電磁誘導加熱装置の奥側に、第三の加熱コイル１３と第四の加熱コイル１４を電磁誘導加熱装置の手前側に配置し、上中下アーム５１の出力端子ＯＡを第一の加熱コイル１１の外周部に、第一の共振コンデンサ２１の一端を第一の加熱コイル１１の内周部に、上中下アーム５２の出力端子ＯＤを第二の加熱コイル１２の外周部に、第一の共振コンデンサ２１の他端を第二の加熱コイル１２の内周部に接続している。また、上中下アーム５１の出力端子ＯＢを第三の加熱コイル１３の外周部に、第二の共振コンデンサ２２の一端を第三の加熱コイル１３の内周部に、上中下アーム５２の出力端子ＯＥを第四の加熱コイル１４の外周部に、第二の共振コンデンサ２２の他端を第四の加熱コイル１４の内周部に接続している。第三の共振コンデンサ２３は第一の加熱コイル１１の内周部と第三の加熱コイル１３の内周部との間に、第四の共振コンデンサ２４は第二の加熱コイル１２の内周部と第四の加熱コイル１４の内周部との間に接続している。なお、ここでは、第一の加熱コイル１１と第二の加熱コイル１２を奥側に配置し、第三の加熱コイル１３と第四の加熱コイル１４を手前側に配置した構成を例示しているが、各加熱コイルの直線部同士を対向させ、各加熱コイルの円弧部で一つの円周を構成するように配置した構成であれば、各加熱コイルの設置方向は上記の例に限定されない。
【0088】
図１４のように、第一の加熱コイル１１を外周から内周に向かって右巻に巻回し、第二の加熱コイル１２を外周から内周に向かって左巻に巻回し、第三の加熱コイル１３を外周から内周に向かって右巻に巻回し、第四の加熱コイル１４を外周から内周に向かって左巻に巻回すると、第一パターン（図３Ｂ）や第三パターン（図５Ｂ）のように、加熱コイル１１から１４に同位相の電流を流して加熱する場合は、図１４の一点鎖線の矢印に示すように、第一の加熱コイル１１と第二の加熱コイル１２が対向する直線部における電流ｉ１１と電流ｉ１２は逆位相となり、第一の加熱コイル１１と第三の加熱コイル１３が対向する直線部における電流ｉ１１と電流ｉ１３は逆位相となり、第二の加熱コイル１２と第四の加熱コイル１４が対向する直線部における電流ｉ１２と電流ｉ１４は逆位相となり、第三の加熱コイル１３と第四の加熱コイル１４が対向する直線部における電流ｉ１３と電流ｉ１４は逆位相となる。そのため、磁束のキャンセルが生じて各加熱コイルの直線部に位置する鍋の発熱量は抑えられ、鍋の外周部に所望の発熱量を得ることができる。
【0089】
一方、第九パターン（図１１Ｂ）のように、加熱コイル１１、１４の電流ｉ１１、ｉ１４に対して加熱コイル１２、１３の電流ｉ１２、ｉ１３が逆位相となる場合は、図１５の一点鎖線の矢印に示すように、各加熱コイルが対向する直線部における電流は同位相となる。そのため、各加熱コイルが作る大きな磁束によって、各加熱コイルの直線部に位置する鍋には大きな磁束を打ち消す方向に大きな渦電流が流れ所望の発熱量を得ることができる。
【0090】
このように、加熱コイルの電流の位相を制御することで、鍋底の発熱箇所を変更できるため、鍋の材質や大きさ等に合わせて適切な加熱制御が可能となる。
【0091】
また、本実施例の上中下アーム５１、５２と加熱コイル１１から１４の接続方法は、各加熱コイル同士が近接する部分の電位差を抑えることができるため、加熱コイル間の隙間を狭くしても、十分な絶縁距離を確保することが可能である。
【0092】
なお、各加熱コイルの巻回方法と、上中下アームおよび共振コンデンサとの接続を変更することにより、鍋底の発熱部位を変更することは容易である。
【実施例2】
【0093】
【0094】
図１６においては、出力端子ＯＡに第一の共振コンデンサ３１の一端が接続され、第一の共振コンデンサ３１の他端と第一の加熱コイル１１の一端が接続され、出力端子ＯＤには第二の共振コンデンサ３２の一端が接続され、第二の共振コンデンサ３２の他端と第二の加熱コイル１２の一端が接続され、第一の加熱コイル１１と第二の加熱コイル１２の他端同士が接続されている。同様に、出力端子ＯＢに第三の共振コンデンサ３３の一端が接続され、第三の共振コンデンサ３３の他端と第三の加熱コイル１３の一端が接続され、出力端子ＯＥには第四の共振コンデンサ３４の一端が接続され、第四の共振コンデンサ３４の他端と第四の加熱コイル１４の一端が接続され、第三の加熱コイル１３と第四の加熱コイル１４の他端同士が接続されている。また、第一の加熱コイル１１と第二の加熱コイル１２の接続点と第三の加熱コイル１３と第四の加熱コイル１４の接続点との間には第五の共振コンデンサ３５が接続されている。
【0095】
従って、本実施例の電磁誘導加熱装置では、第一の上中下アーム５１と第二の上中下アーム５２の駆動方法を変更することにより、第一の加熱コイル１１と第二の加熱コイル１２と第一の共振コンデンサ３１と第二の共振コンデンサ３２を含む第一の共振負荷回路と、第三の加熱コイル１３と第四の加熱コイル１４と第三の共振コンデンサ３３と第四の共振コンデンサ３４を含む第二の共振負荷回路とを、並列接続もしくは直列接続の状態に切り替えできるだけでなく、加熱コイルに流れる電流の位相を同位相か逆位相かに変更して被加熱物を加熱することができる。
【0096】
同様に、各上中下アームの駆動方法を適切に設定し、第一から第四の共振コンデンサ３１から３４の容量に対して第五の共振コンデンサ３５の容量を変えることで、第一および第二の共振負荷回路の共振周波数とは異なる共振周波数特性を有した第一の加熱コイル１１と第三の加熱コイル１３と第一の共振コンデンサ３１と第三の共振コンデンサ３３と第五の共振コンデンサ３５を含む第三の共振負荷回路と、第二の加熱コイル１２と第四の加熱コイル１４と第二の共振コンデンサ３２と第四の共振コンデンサ３４と第五の共振コンデンサ３５を含む第四の共振負荷回路を構成することも可能であり、第一から第四の共振負荷回路の何れか一つを選択して通電し被加熱物を加熱したり、インバータ方式もフルブリッジ方式かハーフブリッジ方式に切り替え、かつ駆動周波数も変更して被加熱物を加熱したりすることができる。
【0097】
本実施例では第一の共振負荷回路は第一の共振コンデンサ３１と第二の共振コンデンサ３２が直列接続されるため、第一、第二の共振コンデンサの耐圧を下げることができる。同様に、第二の共振負荷回路は第三の共振コンデンサ３３と第四の共振コンデンサ３４が直列接続されるため、第三、第四の共振コンデンサの耐圧を下げることができる。 更に、第三の共振負荷回路は第一の共振コンデンサ３１と第三の共振コンデンサ３３と第五の共振コンデンサ３５が直列に接続され、第四の共振負荷回路は第二の共振コンデンサ３２と第四の共振コンデンサ３４と第五の共振コンデンサ３５が直列に接続されるため、第五の共振コンデンサの耐圧も下げることができる。
【0098】
＜加熱コイルの具体的な配置の他例＞
本実施例の電磁誘導加熱装置は、インバータ回路を複数備え、各インバータ回路が、トッププレートに載置された被加熱物と対向する加熱コイルにのみ電流を供給する構成としても良い。例えば、図１７は、図１又は図１６に例示したインバータを６組（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ）備えた電磁誘導加熱装置を上方から見た平面図であり、同心円状に巻回した加熱コイル１１から１４を１組として縦に２つ横に３つ並べてトッププレート１１０の下方に配置した構成図である。なお、以下では、回路構成２Ａから２Ｆの加熱コイル１１から１４をそれぞれ１１Ａから１４Ｆと称する。
本実施例の電磁誘導加熱装置は、インバータ回路を複数備え、各インバータ回路が、トッププレートに載置された被加熱物と対向する加熱コイルにのみ電流を供給する構成としても良い。例えば、図１７は、図１又は図１６に例示したインバータを６組（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ）備えた電磁誘導加熱装置を上方から見た平面図であり、同心円状に巻回した加熱コイル１１から１４を１組として縦に２つ横に３つ並べてトッププレート１１０の下方に配置した構成図である。なお、以下では、回路構成２Ａから２Ｆの加熱コイル１１から１４をそれぞれ１１Ａから１４Ｆと称する。
【0099】
図１８Ａに示す位置に被加熱物２００（金属鍋など）が置かれた場合には、インバータ２Ｅと２Ｆのみ駆動する。具体的には、インバータ２Ｅを第六パターン（図８Ｂ）か第八パターン（図１０Ｂ）の何れかにより加熱コイル１３Ｅ、１４Ｅに電流を流し、インバータ２Ｆを第一パターン（図３Ｂ）から第四パターン（図６Ｂ）と第九パターン（図１１Ｂ）の何れかにより加熱コイル１１Ｆから加熱コイル１４Ｆの全てに電流を流して加熱することで所望の発熱量を得ることができる。
【0100】
一方、図１８Ｂに示す位置に２つの被加熱物２００Ａと２００Ｂが置かれた場合には、インバータ２Ｂ、２Ｄ、２Ｅのみ駆動する。具体的には、インバータ２Ｂを第十一パターン（図１３Ｂ）により加熱コイル１２Ｂ、１４Ｂに電流を流し、インバータ２Ｄを第十パターン（図１２Ｂ）により加熱コイル１１Ｄ、１３Ｄに電流を流し、インバータ２Ｅを第一パターン（図３Ｂ）から第四パターン（図６Ｂ）と第九パターン（図１１Ｂ）の何れかにより加熱コイル１１Ｅから加熱コイル１４Ｅの全てに電流を流して加熱することで所望の発熱量を得ることができる。
【0101】
このように、本実施例では加熱コイル上の鍋の有無に応じて通電する加熱コイルを決定し、インバータ方式をフルブリッジ方式かハーフブリッジ方式かに切り替え、かつ駆動周波数も変更して制御することで、鍋の材質や大きさ等に合わせて適切な加熱制御が可能となる。
【符号の説明】
【0102】
１ 直流電源、
２、２Ａ～２Ｆ インバータ、
５ａ～５ｆ スイッチング素子、
６ａ～６ｆ、１０１ａ～１０１ｄ ダイオード、
７ａ～７ｆ、１０３ コンデンサ、
１１、１１Ａ～１１Ｆ 第一の加熱コイル、
１２、１２Ａ～１２Ｆ 第二の加熱コイル、
１３、１３Ａ～１３Ｆ 第三の加熱コイル、
１４、１４Ａ～１４Ｆ 第四の加熱コイル、
２１、３１ 第一の共振コンデンサ、
２２、３２ 第二の共振コンデンサ、
２３、３３ 第三の共振コンデンサ、
２４ ３４ 第四の共振コンデンサ、
３５ 第五の共振コンデンサ
５１ 第一の上中下アーム、
５２ 第二の上中下アーム、
１００ 商用交流電源、
１０２ インダクタ、
１１０ トッププレート、
２００、２００Ａ、２００Ｂ 被加熱物
２、２Ａ～２Ｆ インバータ、
５ａ～５ｆ スイッチング素子、
６ａ～６ｆ、１０１ａ～１０１ｄ ダイオード、
７ａ～７ｆ、１０３ コンデンサ、
１１、１１Ａ～１１Ｆ 第一の加熱コイル、
１２、１２Ａ～１２Ｆ 第二の加熱コイル、
１３、１３Ａ～１３Ｆ 第三の加熱コイル、
１４、１４Ａ～１４Ｆ 第四の加熱コイル、
２１、３１ 第一の共振コンデンサ、
２２、３２ 第二の共振コンデンサ、
２３、３３ 第三の共振コンデンサ、
２４ ３４ 第四の共振コンデンサ、
３５ 第五の共振コンデンサ
５１ 第一の上中下アーム、
５２ 第二の上中下アーム、
１００ 商用交流電源、
１０２ インダクタ、
１１０ トッププレート、
２００、２００Ａ、２００Ｂ 被加熱物
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18A】
【図18B】