JP2003257607A

JP2003257607A - 誘導加熱装置

Info

Publication number: JP2003257607A
Application number: JP2002056565A
Authority: JP
Inventors: Motonari Hirota; 泉生弘田; Atsushi Fujita; 篤志藤田; Takahiro Miyauchi; 貴宏宮内; Takeshi Kitaizumi; 武北泉; Yuji Fujii; 裕二藤井; Koji Niiyama; 浩次新山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2003-09-12
Anticipated expiration: 2022-03-01
Also published as: JP3884664B2; EP1341401A2; EP1341401A3; CN1443023A; HK1056813A1; DE60322994D1; ES2312675T3; US20030164373A1; KR20030071638A; US6770857B2; CN1262149C; EP1341401B1; CN2618402Y; KR100517447B1

Abstract

(57)【要約】【課題】アルミ鍋等を加熱できるとともに、鍋鳴り
音の少ない誘導加熱装置を提供すること。【解決手段】スイッチング素子５５または逆導通素子
５６に流れる共振電流は、加熱コイル５９の発生する磁
界が高導電率かつ低透磁率の負荷を誘導加熱するとスイ
ッチング素子５５の駆動期間より短い周期で共振すると
ともに駆動期間において共振電流が所定以上の振幅で共
振を維持すべく直流電圧は昇圧平滑手段により昇圧され
かつ平滑され、制御回路６３は、最大出力設定時におい
て、スイッチング素子５５の駆動開始後共振電流が２周
期目以降であってスイッチング素子５５の流れている期
間内にスイッチング素子５５の導通を遮断する信号を出
力してなる、または、スイッチング素子５７の駆動開始
後共振電流が２周期目以降であってスイッチング素子５
７の流れている期間内にスイッチング素子５７の導通を
遮断する信号を出力してなる誘導加熱装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミ鍋のような
高導電率かつ低透磁率の被加熱物を効率良く誘導加熱で
きるようにした誘導加熱調理器や、誘導加熱式の湯沸か
し器、加湿器あるいはアイロンなどの誘導加熱装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の誘導加熱装置としては、例
えば誘導加熱調理器に関してアルミ鍋を加熱していると
きの鍋鳴り音を抑制するとともに、力率低下を抑制する
技術が、例えば特開平１−２４６７８３号公報に開示さ
れており、また、スイッチング損失を抑制するととも
に、アルミ鍋を高周波で加熱するための技術が、例えば
特開２００１−１６０４８４号公報に開示されている。

【０００３】図９は特開平１−２４６７８３号公報に開
示されている内容を示す回路図である。図に９おいて、
サイリスタ３、サイリスタ４、ダイオード５及びダイオ
ード６は１００Ｖの交流電源１の電圧を入力して直流電
圧に整流するブリッジ回路２を構成する。サイリスタ
３，サイリスタ４は導通角を制御して、インバータの直
流電源電圧をインバータ起動時約２０Ｖに低下させ出力
電力を低い値に設定して負荷検知手段２４が適正な被加
熱物が存在することを判断すると出力制御回路２６が動
作し、以降出力の変更は直流電圧を変えて行われる。

【０００４】また、入力波形整形手段２３は入力設定手
段２５からの信号と、カレントトランス２２からの信号
に基づき、入力電流が決められた波形となるようにトラ
ンジスタ１０を駆動することにより力率が改善される。
これは、チョークコイル８はトランジスタ１０が導通す
るとチョークコイル８にエネルギーを蓄積し、トランジ
スタ１０がオフしたときにそのエネルギーをダイオード
９を介してコンデンサ１１に放出する作用により行われ
る。

【０００５】また、アルミニウム鍋を加熱するために、
加熱コイル１８の電流の周波数を２０ｋＨｚから５０ｋ
Ｈｚに切り替える。これは、加熱コイル１８の巻き数と
共振コンデンサ１９の容量を変更して行われる。

【０００６】しかしながら、上記従来の技術は、アルミ
ニウム鍋と鉄系の鍋を加熱するためには加熱コイルの巻
き数を切り替える必要があり構成的に複雑でコスト的に
も負担になる、また、共振周波数を５０ｋＨｚにするた
めにスイッチング素子１５、１７の駆動周波数も同一周
波数（５０ｋＨｚ）にする必要がありスイッチング損失
が大きくなる、そして、スイッチング損失を低減するた
めに共振点追尾方式を採用すると、そのための制御回路
や出力変更のための電源電圧変更手段が必要となる、と
いった課題があった。

【０００７】上記の課題を解決するための方法として、
特開２００１−１６０４８４号公報に開示されている技
術がある。図１０の回路図と、図１１及び図１２の波形
はこの技術の内容を示すものである。

【０００８】この技術の特徴は、加熱コイル１８へ流れ
る電流を検出するカレントトランス３０により信号を受
け、トランジスタ１５とトランジスタ１７の駆動信号に
比べ、加熱コイル１８と共振コンデンサ１９で形成され
る共振電流の周波数を２倍以上に設定したことにより、
トランジスタ１５とトランジスタ１７のスイッチング損
失を抑制しながら、加熱コイルに供給する周波数を高く
してアルミニウムの鍋を加熱することができるようにし
たものである。

【０００９】図１１に波形にて示す出力制御方法は、電
力が小の場合には、トランジスタ１５はその電流が零点
に１回目に達した時点でオフし、トランジスタ１７はそ
の電流が３回目に達した時点でオフするように制御す
る。また、電力が大の場合には、トランジスタ１５はそ
の電流が零点に２回目に達した時点でオフし、トランジ
スタ１７はその電流が２回目に達した時点でオフするよ
うに制御する。

【００１０】図１２に示す出力制御方法は、電力が小の
場合には、トランジスタ１５は導通後ｔ１時間（共振電
流の１／２周期より短い時間）経過後オフし、トランジ
スタ１７はその電流が３回目に零点に下降して達した時
点でオフするように制御する。また、電力が大の場合に
は、トランジスタ１５はその電流が零点に１回目に下降
して達した時点（共振電流の１／２周期目）でオフし、
トランジスタ１７はその電流が３回目に達した時点でオ
フするように制御するものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】特開２００１−１６０
４８４号公報に記載されたような従来の誘導加熱装置に
は、図１１の制御方法では連続的に出力を調整すること
ができないという課題があり、図１２の制御方法は、導
通時間の変化に対する出力の変化が大きくなりすぎて微
妙な出力の制御ができないという課題があった。またい
ずれの制御方法でも、加熱コイル１８の電流の包絡線が
平滑化されていないので、商用周波数の２倍の周波数で
生じるうなり音が鍋から生じることになる（以下、鍋鳴
り音）という課題もあった。鍋鳴り音を防ぐ方式として
は、上記の特開平１−２４６７８３号公報に記載された
ような技術が考えられるが、この技術は、インバータの
入力電源をそれ以下に降下させ出力を調節する方法であ
り、この方法と上記の特開２００１−１６０４８４号公
報に記載された方法と組み合わせても、共振電流が減衰
して継続しないので十分な出力制御ができなかった。

【００１２】本発明は上記の課題を解決するもので、鍋
鳴り音を発生させず、インバータのスイッチング素子の
スイッチング損失を抑制するとともに、アルミ鍋を十分
大きな出力で連続的にかつ制御性よく出力制御して加熱
ができる誘導加熱装置を提供することを目的としてい
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の誘導加熱装置は、加熱コイルの発生する磁界
が高導電率かつ低透磁率の負荷を誘導加熱すると、スイ
ッチング素子または逆導通素子に流れる共振電流は、ス
イッチング素子の駆動期間より短い周期で共振するとと
もに、駆動期間において共振電流が所定の大きさ以上の
振幅で共振を維持すべく前記直流電圧が昇圧平滑手段に
より昇圧されかつ平滑されてインバータに供給されてな
るなることにより、スイッチング素子の駆動周波数を低
くしてスイッチング素子のスイッチング損失を抑制する
とともに、加熱コイルにスイッチング素子の駆動周波数
より高い周波数の共振電流を供給して、アルミニウムな
ど、高導電率かつ低透磁率の負荷を高出力で加熱するこ
とができる。

【００１４】また、高導電率かつ低透磁率の負荷を加熱
する場合において、共振電流の尖頭値がスイッチング素
子の駆動期間中に減衰して零とならないように、インバ
ータが入力する直流電圧を昇圧し平滑する昇圧平滑手段
を設けているので、その駆動期間中に共振電流を１サイ
クル以上発生させた状態でスイッチング素子の駆動期間
を変更して出力を安定して制御する、あるいはスイッチ
ング素子の責務（ターンオン損失の発生）を大きくしな
いように制御することができるようになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、スイッチ
ング素子と、前記スイッチング素子に並列に接続された
逆導通素子と、加熱コイルと、共振コンデンサとを有し
直流電圧を入力して前記スイッチング素子の導通により
前記加熱コイルに共振電流を発生するインバータと、前
記スイッチング素子の導通期間を制御する制御回路とを
備え、前記加熱コイルの発生する磁界が高導電率かつ低
透磁率の負荷を誘導加熱すると、前記スイッチング素子
または前記逆導通素子に流れる共振電流は、前記スイッ
チング素子の駆動期間より短い周期で共振するととも
に、前記駆動期間において前記共振電流が所定の大きさ
以上の振幅で共振を維持すべく前記直流電圧が昇圧平滑
手段により昇圧されかつ平滑されて前記インバータに供
給されてなることにより、スイッチング素子の駆動周波
数を低くしてスイッチング素子のスイッチング損失を抑
制するとともに、加熱コイルにスイッチング素子の駆動
周波数より高い周波数の共振電流を供給して、アルミニ
ウムなど、高導電率かつ低透磁率の負荷を高出力で加熱
することができる。

【００１６】また、高導電率かつ低透磁率の負荷を加熱
する場合において、共振電流の尖頭値がスイッチング素
子の駆動期間中に減衰して零とならないように、インバ
ータが入力する直流電圧を昇圧し平滑する昇圧平滑手段
を設けているので、その駆動期間中に共振電流を１サイ
クル以上発生させた状態でスイッチング素子の駆動期間
を変更して出力を安定して制御する、あるいはスイッチ
ング素子の責務（ターンオン損失の発生）を大きくしな
いように制御することができるようになる。

【００１７】請求項２に記載の発明は、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
記第１のスイッチング素子に並列に接続された第１の逆
導通素子と、前記第２のスイッチング素子に並列に接続
された第２の逆導通素子と、前記第１のスイッチング素
子または前記第２のスイッチング素子に並列に接続され
た加熱コイルと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第１のスイッチング素子と第２
のスイッチング素子の導通により共振するインバータ
と、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチ
ング素子を排他的に導通制御する制御回路とを備え、前
記第１のスイッチング素子または前記第１の逆導通素子
に流れる共振電流は、前記加熱コイルの発生する磁界が
高導電率かつ低透磁率の負荷を誘導加熱すると前記第１
のスイッチング素子の駆動期間より短い周期で共振する
とともに前記駆動期間において前記共振電流が所定以上
の振幅で共振を維持すべく前記直流電圧は昇圧平滑手段
により昇圧されかつ平滑されて前記インバータに供給さ
れてなることにより、スイッチング素子が１石のものに
比して、スイッチング素子が複数あるのでその責務が小
さくなるとともに、駆動時間比を変えたり駆動周波数を
変えることにより出力制御が負荷に応じてきめ細かく行
える。

【００１８】また、高導電率かつ低透磁率の負荷を加熱
する場合において、共振電流の尖頭値がスイッチング素
子の駆動期間中に減衰して零とならないように、インバ
ータが入力する直流電圧を昇圧しかつ平滑する昇圧平滑
手段を設けているので、スイッチング素子の駆動期間中
に共振電流を１サイクル以上発生させた状態でスイッチ
ング素子の駆動期間を変更して出力を安定して制御す
る、あるいはスイッチング素子の責務（ターンオン損失
の発生）を大きくしないように制御することができるよ
うになる。

【００１９】請求項３に記載の発明は、特に、昇圧平滑
手段は、少なくともひとつのスイッチング素子の駆動期
間と関連性を持たせて昇圧の大きさを変更してなること
により、駆動期間と昇圧レベルを同時に変更して出力の
制御性を良くすることができる。

【００２０】請求項４に記載の発明は、特に、昇圧平滑
手段は、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング
素子の直列接続体に並列接続される第２の平滑コンデン
サと、前記第２のスイッチング素子に直列接続されたチ
ョークコイルとを有し、前記第２のスイッチング素子の
導通により前記チョークコイルにエネルギーを蓄積する
とともに、前記第２のスイッチング素子の遮断により前
記エネルギーを第１の逆導通素子を経由して前記第２の
平滑コンデンサに移動してなることにより、チョークコ
イルが入力する脈流の直流電圧のエンベロープ（包絡
線）が平滑化され、かつ昇圧されて第２の平滑コンデン
サに蓄積し、この平滑された直流電源を電源として第１
及び第２のスイッチング素子を含む共振回路に供給する
ことができる。したがって、請求項２に記載の構成の誘
導加熱装置を安定的にかつ簡素な回路構成で実現できる
ものである。

【００２１】請求項５に記載の発明は、特に、第２のス
イッチング素子または第２の逆導通素子に流れる共振電
流は、加熱コイルの発生する磁界が高導電率かつ低透磁
率の負荷を誘導加熱すると前記第２のスイッチング素子
の駆動期間より短い周期で共振してなるなることによ
り、共振電流の周波数を第１のスイッチング素子との責
務を均等にしながら高めやすくなるとともに第２のスイ
ッチング手段の駆動期間が共振電流の周期より長くなる
ので、チョークコイルに蓄積するエネルギーが大きくな
り昇圧レベルを大きくすることができ、第１のスイッチ
ング素子に流れる共振電流の尖頭値が第１のスイッチン
グ素子の駆動期間中に零とならないようにするという請
求項２に記載した動作を実現し易くすることができるも
のである。

【００２２】請求項６に記載の発明は、特に、第２のス
イッチング素子の導通によりチョークコイルにエネルギ
ーを与える第１の平滑コンデンサを有することにより、
チョークコイルにエネルギーを蓄積する際の電流をバイ
パスして、入力電源側に高周波雑音が伝導雑音となって
漏洩するのを抑制することができる。

【００２３】請求項７に記載の発明は、特に、制御回路
は、最大出力設定時において、第１のスイッチング素子
の駆動開始後共振電流が２周期目以降であって第１のス
イッチング素子の流れている期間内に第１のスイッチン
グ素子の導通を遮断する信号を出力してなる、または、
第２のスイッチング素子の駆動開始後共振電流が２周期
目以降であって第２のスイッチング素子の流れている期
間内に第２のスイッチング素子の導通を遮断する信号を
出力してなることにより、最大出力時の第２のスイッチ
ング素子または第１のスイッチング素子のターンオン損
失の増大を抑制することができる。

【００２４】また、請求項８に記載の発明は、特に、制
御回路は、最大出力設定時において、第１のスイッチン
グ素子の駆動開始後共振電流が２周期目以降のピーク位
相を過ぎ零点に至るまでの間に前記第１のスイッチング
素子を遮断する信号を出力してなる、または、第２のス
イッチング素子の駆動開始後共振電流が２周期目以降の
ピーク位相を過ぎ零点に至るまでの間に前記第２のスイ
ッチング素子を遮断する信号を出力してなることによ
り、第１のスイッチング素子に電流が流れている時点で
駆動停止し、第１の逆導通素子に順方向に電流が流れて
た状態で第１のスイッチング素子の駆動開始することが
できる。また、第２のスイッチング素子と第２の逆導通
素子についても同様である。

【００２５】請求項９に記載の発明は、特に、加熱コイ
ルの発生する磁界が高導電率かつ低透磁率の負荷を加熱
すると、第１のスイッチング素子及び第１の逆導通素子
に流れる共振電流、または第２のスイッチング素子及び
第２の逆導通素子に流れる共振電流は、それぞれ、前記
第１のスイッチング素子の駆動期間、または前記第２の
スイッチング素子の駆動期間の略２／３倍の周期で共振
してなることにより第２番目のピーク付近でターンオフ
するので第３番目のピーク付近以降でターンオフするの
に比して減衰量が少なくターンオフ時の電流値を大きく
できる。

【００２６】この結果、第２のスイッチング素子の遮断
後、第１の逆導通素子に順方向に電流が流れるように安
定した転流作用を行うことが容易となり、スイッチング
素子のターンオンモードの発生を抑制してスイッチング
損失の発生や高周波雑音の発生を抑制することができる
ものである。また、第１のスイッチング素子及び第１の
逆導通素子に流れる共振電流と第１のスイッチング素子
の駆動期間についても同様である。また、請求項４また
は５に記載の構成であれば、第２のスイッチング手段の
駆動期間が共振電流の周期より長くなるので、チョーク
コイルに蓄積するエネルギーが大きくなり昇圧レベルを
大きくすることができ前記の作用をさらに高めることが
できる。

【００２７】請求項１０に記載の発明は、特に、第１の
スイッチング素子と第２のスイッチング素子の導通期間
の比を略１とすると共に、加熱コイルの発生する磁界が
高導電率かつ低透磁率の負荷を加熱すると、第１のスイ
ッチング素子または第１の逆導通素子に流れる共振電流
は、前記第１のスイッチング素子の駆動期間の略２／３
倍の周期で共振してなることにより、第１及び第２の逆
導通素子に順方向電流が流れている状態で第２のスイッ
チング素子を駆動するとともに、第１及び第２のスイッ
チング素子に順方向電流が流れている状態で第１及び第
２のスイッチング素子を駆動することができる。また、
第１及び第２のスイッチング素子の駆動期間の略２／３
倍の周期で共振してなることにより、第２番目のピーク
付近でターンオフするので減衰量が少なく電流値が大き
く状態で駆動停止信号を出すことができる。この結果、
第１及び第２のスイッチング素子の遮断後、第１及び第
２の逆導通素子それぞれに順方向に電流が流れるように
安定した転流作用を行うことができ、スイッチング素子
のターンオンモードの発生を抑制してスイッチング損失
の発生や高周波雑音の発生を抑制することができるもの
である。そして加熱コイルにはスイッチング素子の駆動
周波数の３倍の高周波電流を発生させることができるも
のである。

【００２８】また、請求項１１に記載の発明は、特に、
起動時、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング
素子の駆動時間比を変え加熱出力を増加させ、途中から
駆動周波数を変え加熱出力を増加させてなるので、負荷
の検知を行いやすくすることができる。すなわち、駆動
時間比を変えることにより高導電率、低透磁率のアルミ
ニウム等の材質の負荷でも鉄系の負荷でも低出力状態で
単調に出力を変化させることができ、負荷検知が正確に
かつ低出力状態できる。また、所定の駆動時間比、駆動
時間あるいは加熱出力に到達後は、高導電率、低透磁率
の負荷の場合には特定の位相範囲でスイッチング素子を
駆動及び遮断できるように駆動時間比を一定にして遮断
位相を変え、駆動周波数を変えることによりスイッチン
グ素子の損失の急激な増加を抑制して出力を可変するこ
とができるものである。

【００２９】また、請求項１２に記載の発明は、特に、
起動時、第１のスイッチング素子の駆動期間が共振電流
の共振周期より短くなるようにして第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時間比を変えて加
熱出力を増加させ、所定の駆動時間あるいは所定の駆動
時間比に到達すると、第１のスイッチング素子の駆動期
間を共振電流の周期より長くかつ低出力になるように離
散的に長く変更してから前記駆動期間を徐々に長くして
加熱出力を低出力値から所定の出力値まで増加させてな
ることにより、所定の駆動時間あるいは所定の駆動時間
比に到達までに負荷が高導電率、低透磁率の負荷かどう
かを精度良くかつ安定的に行い、負荷が高導電率、低透
磁率の負荷である場合には離散的に駆動期間を長くし
て、低出力状態に移行しそこから所定の値まで安定して
到達させることができるものである。

【００３０】また、請求項１３に記載の発明は、特に、
加熱コイルの発生する磁界が、鉄系の負荷または非磁性
ステンレスの負荷を加熱すると、共振電流は第１のスイ
ッチング素子または第２のスイッチング素子の導通期間
より長い周期で共振してなり、鉄系の負荷または非磁性
ステンレス製の負荷を最大出力で加熱する場合に第１の
スイッチング素子及び第２のスイッチング素子に順方向
に電流が流れているタイミングで前記スイッチング素子
を遮断可能とするように共振コンデンサを、高導電率か
つ低透磁率の負荷を加熱する場合よりも大きい容量に切
り替えてなるので、共振コンデンサと補正用コンデンサ
は加熱コイルと直列に接続されると共に容量を切り替え
可能とし、鉄系の負荷または非磁性ステンレス製の負荷
を加熱する場合に共振コンデンサを、高導電率、低透磁
率の負荷を加熱する場合よりも大きい容量に切り替えて
なることにより、共振周波数が長くなるとともに電流が
増え、さらに昇圧手段により直流電源電圧を昇圧してい
るので、共振電流値が増えることから、スイッチング素
子に順方向に電流が流れているタイミングでスイッチン
グ素子を遮断可能な範囲で最大出力を設定してスイッチ
ング素子のターンオン時のスイッチング損失の増大を抑
制しようとする場合に、最大出力を従来の構成のものよ
り大きくすることができる。また、アルミニウムなどの
高導電率かつ低透磁率製の被加熱物と鉄系の被加熱物を
同一のインバータで加熱しようとするときに、従来は加
熱コイルの巻き数を切り替えて被加熱物に放射する磁界
の強さ（アンペアターン）を切り替えていたが、昇圧手
段の昇圧によりその作用を置き換えることができるの
で、加熱コイルの切換をせずとも共振コンデンサの切り
替えをすればアルミニウムなどの高導電率かつ低透磁率
製の被加熱物と鉄系の被加熱物を加熱できるという作用
がある。

【００３１】また、請求項１４に記載の発明は、特に、
容量の小なる共振コンデンサで起動し、徐々に出力を増
加させ、その途中で鉄系の負荷か高導電率かつ低透磁率
の負荷かを判定し、鉄系の負荷であると判定した場合に
は駆動停止後、容量が大となるよう共振コンデンサを切
り変え駆動周波数を低周波数で再駆動し、高導電率かつ
低透磁率の負荷であると判定した場合には継続して所定
の駆動時間比または所定の出力まで出力を増加した後駆
動時間比を略固定して導通時間を変更して出力を所定の
出力に到達させてなることにより、低出力で高導電率、
低透磁率の負荷と鉄系の負荷の判別を行い、その検知結
果に応じ適した共振コンデンサの選択と、駆動方法の選
択をして所定の出力に到達させることができるものであ
る。

【００３２】

【実施例】（実施例１）本発明の第１の実施例について
図面を参照しながら説明する。

【００３３】図１は本実施例の誘導加熱装置の回路構成
を示す図である。電源５１は低周波交流電源である２０
０Ｖ商用電源であり、ブリッジダイオードである整流回
路５２の入力端に接続される。整流回路５２の出力端間
に第１の平滑コンデンサ５３が接続される。整流回路５
２の出力端間には、さらに、チョークコイル５４と第２
のスイッチング素子５７の直列接続体が接続される。加
熱コイル５９は被加熱物であるアルミニウム製の鍋６１
と対向して配置されている。

【００３４】５０はインバータであり、第２の平滑コン
デンサ６２の低電位側端子（エミッタ）は整流回路５２
の負極端子に接続され、第２の平滑コンデンサ６２の高
電位側端子は第１のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）５５
の高電位側端子（コレクタ）に接続され、第１のスイッ
チング素子（ＩＧＢＴ）５５の低電位側端子はチョーク
コイル５４と第２のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）５７
の高電位側端子（コレクタ）との接続点に接続される。
加熱コイル５９と共振コンデンサ６０の直列接続体が第
２のスイッチング素子５７に並列に接続される。

【００３５】第１のダイオード５６（第１の逆導通素
子）は第１のスイッチング素子５７に逆並列に接続（第
１のダイオード５６のカソードと第１のスイッチング素
子５７のコレクタとを接続）され、第２のダイオード５
８（第２の逆導通素子）は第２のスイッチング素子５７
に逆並列に接続される。スナバコンデンサ６４は、第２
のスイッチング素子５７に並列に接続される。補正用共
振コンデンサ６５とリレー６６の直列接続体は共振コン
デンサ６０に並列に接続されている。制御回路６３は、
電源５１からの入力電流を検知するカレントトランス６
７と、加熱コイル５９の電流を検知するカレントトラン
ス６８の検知信号を入力するとともに、第１のスイッチ
ング素子５５と第２のスイッチング素子５７のゲートと
リレー６６の駆動コイル（図示せず）に信号を出力す
る。

【００３６】以上のように構成された誘導加熱装置にお
いて、以下動作を説明する。電源１は整流回路５２によ
り全波整流され、整流回路５２の出力端に接続された第
１の平滑コンデンサ５３に供給される。この第１の平滑
コンデンサ５３はインバータに高周波電流を供給する供
給源として働く。

【００３７】図２は上記回路における各部波形を示す図
であり、図２（Ａ）は出力が大出力である２ｋＷの時の
ものである。同図（ａ）は第１のスイッチング素子５５
及び第１のダイオード５６に流れる電流波形Ｉｃ１を、
同図（ｂ）は第２のスイッチング素子５７及び第２のダ
イオード５８に流れる電流波形Ｉｃ２を、同図（ｃ）は
第２のスイッチング素子５７のコレクタ−エミッタ間に
生じる電圧Ｖｃｅ２を、同図（ｄ）は第１のスイッチン
グ素子５５のゲートに加わる駆動電圧Ｖｇ１を、同図
（ｅ）は第２のスイッチング素子５７のゲートに加わる
駆動電圧Ｖｇ２を、同図（ｆ）は加熱コイル５９に流れ
る電流ＩＬをそれぞれ示している。

【００３８】出力が２ｋＷのとき（図２（Ａ））、制御
回路６３は時点ｔ０から時点ｔ１まで（ｅ）に示すよう
に第２のスイッチング素子５７のゲートに駆動期間がＴ
２（約２４μ秒）であるオン信号を出力する。この駆動
期間Ｔ２の間では第２のスイッチング素子５７及び第２
のダイオード５８と、加熱コイル５９と、共振コンデン
サ６０で形成される閉回路で共振し、鍋６１がアルミニ
ウム製の鍋であるときの共振周期（１／ｆ）が駆動期間
Ｔ２の約２／３倍（約１６μ秒）となるように加熱コイ
ル５９の巻き数（４０Ｔ）と共振コンデンサ６０の容量
（０．０４μＦ）と、駆動期間Ｔ２が設定されている。
チョークコイル５４はこの第２のスイッチング素子５７
の駆動期間Ｔ２において、平滑コンデンサ５３の静電エ
ネルギーを磁気エネルギーとして蓄える。

【００３９】次に、第２のスイッチング素子５７に流れ
る共振電流の第２番目のピークと共振電流が次に零とな
る間のタイミングである時点ｔ１、すなわち第２のスイ
ッチング素子５７の順方向にコレクタ電流が流れている
時点で第２のスイッチング素子５７の駆動が停止され
る。

【００４０】すると、第２のスイッチング素子５７がオ
フするので、第２のスイッチング素子５７のコレクタと
接続されたチョークコイル５４の端子の電位が立ち上が
り、この電位が第２の平滑コンデンサ６２の電位を越え
ると、第１のダイオード５６を通して第２の平滑コンデ
ンサ６２に充電して、チョークコイル５４に蓄えた磁気
エネルギーを放出する。第２の平滑コンデンサ６２の電
圧は整流器５２の直流出力電圧Ｖｄｃのピーク値（２８
３Ｖ）よりも高くなるように昇圧される（本実施例では
５００Ｖ）。昇圧されるレベルは第２のスイッチング素
子５８の導通時間に依存し、導通時間が長くなると第２
の平滑コンデンサ６２に発生する電圧が高くなる傾向に
ある。

【００４１】このように、第２の平滑コンデンサ６２−
第１のスイッチング素子５５あるいは第１のダイオード
５６−加熱コイル５９−共振コンデンサ６０で形成され
る閉回路で共振する際に直流電源として働く第２の平滑
コンデンサ６２の電圧レベルが昇圧されることにより、
図２（Ａ）の（ａ）に示す第１のスイッチング素子５５
に流れる共振電流の尖頭値（ピーク値）、および共振経
路を変えて、継続して共振する同図（ｂ）の第２のスイ
ッチング素子５７に流れる共振電流の尖頭値が零となら
ないように、あるいは小さくならないようにして、アル
ミニウム製の鍋を高出力で誘導加熱し、かつ、出力を連
続的に増減して制御するようにできる。

【００４２】そして、図２（Ａ）の（ｄ）及び（ｅ）で
示すように、制御回路６３は、時点ｔ１から両スイッチ
ング素子が同時に導通するのを防止するために設けた休
止期間後の時点ｔ２において、第１のスイッチング素子
５５のゲートに駆動信号を出力する。この結果、同図
（ａ）示すように加熱コイル５９−共振コンデンサ６０
−第１のスイッチング素子５５または第１のダイオード
５６−第２の平滑コンデンサ６２とからなる閉回路に経
路を変えて共振電流が流れることになる。この駆動信号
の駆動期間Ｔ２は、この場合にはＴ１とほぼ同じ期間に
設定されているので、第２のスイッチング素子５８が導
通していた場合と同様に、駆動期間Ｔ１の約２／３の周
期の共振電流が流れる。

【００４３】従って、加熱コイル５９に流れる電流ＩＬ
は、図２（Ａ）の（ｆ）に示すような波形となり、第１
及び第２のスイッチング素子の駆動周期（Ｔ１とＴ２と
休止期間の和）は共振電流の周期の約３倍となり、第１
及び第２の駆動周波数が約２０ｋＨｚであれば、加熱コ
イル５９に流れる共振電流の周波数は約６０ｋＨｚとな
る。

【００４４】図３は、商用電源５１の電圧波形を（ａ）
に、加熱コイル５９と共振コンデンサ６０の直列接続体
に加わる電圧Ｖｃｅ２を（ｂ）に、波形（ｃ）は加熱コ
イル５９に流れる電流ＩＬを示している。このように第
２の平滑コンデンサ６２により、整流器５２の出力電圧
は、図３（ａ）に示す商用電源を全波整流した脈流波形
であるのに対して、加熱コイル５９に流れる電流の包絡
線が図３（ｃ）のように平滑化されるため、従来例の図
１３（ｃ）で示す加熱コイル電流で生じるような商用電
源周波数の２倍の周波数で生じる鍋鳴り音が抑えられる
ことになる。

【００４５】図２（Ｂ）の波形は出力が低出力である４
５０Ｗの時のものである。図２（Ｂ）の（ａ’）〜
（ｅ’）は図２（Ａ）の（ａ）〜（ｅ）に対応する波形
である。出力電力の制御は、図２（Ｂ）に示すように、
第１のスイッチング素子５５の駆動時間（Ｔ１’）及び
第２のスイッチング素子５７の駆動時間（Ｔ２’）を２
ｋＷ出力時の各々の駆動時間Ｔ１、Ｔ２より短くするこ
とによりおこなう。

【００４６】図２（Ａ）において、第１のダイオード５
６に流れる電流がピークになる時点（図２（Ａ）の時点
ｔ５）で第２のスイッチング素子５８をターンオンした
場合には、出力電力は最小出力電力またはそれに近い値
となる。これに対して、第１のスイッチング素子５６に
２回目に流れ始めて（同図ｔ６で示す時点）から再度共
振で零になる時点（図示していない）で第１のスイッチ
ング素子５６をオフするとともに第２のスイッチング素
子５８をオンするように制御すると最大出力電力を得る
ことができる（共振点電力制御）。

【００４７】出力設定が低出力である４５０Ｗのときに
は上記の原理により、図２（Ｂ）の（ａ’）に示すよう
に、駆動時間（Ｔ１’）を出力設定が最大出力設定であ
る２ｋＷのときよりも短くするが、第１のスイッチング
素子５５に順方向電流が流れている時点（ｔ３’）で第
１のスイッチング素子５５がオフするようになってい
る。このようにすることで、最大出力設定の時でも、
低出力設定の時でも、第１のスイッチング素子５５のタ
ーンオフに伴ない、加熱コイル５９に蓄積したエネルギ
ーでスナバコンデンサ６４と共振させて、第１のスイッ
チング素子５５のコレクタ電位を立ち下げ、かつそのコ
レクタエミッタ間の電圧の立ち上がりを緩やかにしてス
イッチング損失を低減することができる。

【００４８】その結果、引き続きターンオンすることに
なる第２のスイッチング素子５７のターンオン時に順方
向に電圧が印加しないようにまたは印加してもそのレベ
ルを小さくして、ターンオン損失を抑制するあるいはタ
ーンオン時の雑音の発生を防止することができるととと
もに、第１のスイッチング素子５５のターンオフ損失を
低減することができるものである。

【００４９】次に起動時においては、制御回路６３はリ
レー６６はオフ状態にし、一定の周波数（約２１ｋＨ
ｚ）で第１のスイッチング素子５５と第２のスイッチン
グ素子５７を交互に駆動する。第１のスイッチング素子
５５の駆動期間は共振電流の共振周期よりも短いモード
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、その間に制御回路６３
はカレントトランス６７の検知出力とカレントトランス
６８の検知出力から、負荷鍋６１の材料を検知する。制
御回路６３は負荷鍋６１の材料が鉄系のものであると判
断すると、加熱を停止してからリレー６６を投入して、
再度低出力で加熱を開始する。このとき、制御回路６３
は第１のスイッチング素子５５と第２のスイッチング素
子５７を一定の周波数（約２１ｋＨｚ）で再度最小駆動
時間比で最小出力からスタートして所定の出力まで徐々
に増加させる。

【００５０】一方、鉄系の負荷であると検知しない場合
には、所定の駆動時間比に到達すると、図２（Ｂ）に示
すような、第１のスイッチング素子５７の駆動期間より
共振電流の周期の短いモードに移行する。このとき、出
力は低出力状態になるように駆動期間が設定される。

【００５１】図４は第１のスイッチング素子５５と第２
のスイッチング素子５７の駆動周波数を一定（２０ｋＨ
ｚ）にしたときの第２のスイッチング素子５７のオン時
間と入力電力の関係を示す図である。この図が示すよう
に、本実施例においては、周期の１／２付近で約２ｋＷ
の加熱出力がえられ、その付近のピークから第２のスイ
ッチング素子の駆動期間を短くしていけば出力を線形的
に低下することができる。従って、図４に示すように駆
動時間あるいは駆動時間比のリミッタの下限Ｔｏｎｍｉ
ｎと上限Ｔｏｎｍａｘを設定すれば、安定した制御を行
うことができる。

【００５２】以上のように、本実施例によれば、加熱コ
イル５９の発生する磁界によりアルミニウムや銅など高
導電率、低透磁率の負荷を加熱すると、第１のスイッチ
ング素子５５、第１ダイオード５６を流れる加熱コイル
５９と共振コンデンサ６０による共振電流は、両スイッ
チング素子それぞれの駆動期間（Ｔ１）より短い周期で
共振してなるので、第１のスイッチング素子５５の駆動
周波数より高い周波数（この実施例では１．５倍）の電
流を加熱コイル５９に供給して加熱することができ、さ
らに、昇圧手段であるチョークコイル５４と平滑手段で
ある第２の平滑コンデンサ６２を設けて、高周波電源で
ある平滑コンデンサ６２の電圧を昇圧して平滑し、各駆
動期間（Ｔ及びＴ’）において共振電流の振幅を大きく
しているため、駆動開始後、共振電流が流れ始めてから
１周期目が終了し、２周期目に到達して以降においても
十分大きな振幅の共振電流を継続させ、２周期目以降に
おいて各スイッチング素子の駆動停止タイミングを変更
することにより大きな出力の可変範囲を得ることができ
るものである。

【００５３】また、昇圧手段であるチョークコイル５４
は、第２のスイッチング素子５８の駆動期間と関連性を
持たせて昇圧の大きさを変更してなる、すなわち、第２
のスイッチング素子５７の導通時間が例えば長くなる
と、チョークコイル５４の昇圧作用が大きくなり平滑手
段である平滑コンデンサ６２の電圧が高くなるので出力
制御に利用することができる。

【００５４】また、昇圧手段５４は、第２のスイッチン
グ素子５７の導通によりチョークコイル５４に蓄積され
たエネルギーを第１のダイオード５６を経由して第２の
平滑コンデンサ６２に移動してなることにより、簡単な
構成で脈流の入力直流電圧を平滑した高圧の電源とする
ことができ、この電源をもとに包絡線が平滑された高周
波電流に変換して加熱コイル５９に供給するので鍋鳴り
音を抑制することができる。

【００５５】また、第２のスイッチング素子５７または
第２のダイオード５８に流れる共振電流は、加熱コイル
５９の発生する磁界によりアルミニウムや銅等、高導電
率かつ低透磁率の負荷を加熱すると第２のスイッチング
素子５７の駆動期間（Ｔ２）より短い周期で共振してな
ることにより、第１のスイッチング素子５５または第１
のダイオード５６に流れる共振電流と合わせさらに第１
及び第２のスイッチング素子の駆動周期内の共振周波数
の波数を多くすることができる。

【００５６】また、第２のスイッチング素子５７が導通
した時、チョークコイル５４にエネルギーを与える第１
の平滑コンデンサ５３を有することにより、チョークコ
イル５４にエネルギーを蓄積する際の高周波成分が電源
５１に漏洩するのを抑制することができるものである。

【００５７】また、制御回路６３は、最大出力設定時
に、第１のスイッチング素子５５の駆動開始後、共振電
流が２周期目以降であって第１のスイッチング素子５５
に流れている期間内に第１のスイッチング素子５５の導
通を遮断する信号を出力してなる、または、第２のスイ
ッチング素子５７の駆動開始後共振電流が２周期目以降
であって第２のスイッチング素子５７に流れている期間
内に第２のスイッチング素子の導通を遮断する信号を出
力してなるので、最大出力時の第２のスイッチング素子
５７または第１のスイッチング素子５５のターンオン損
失の増大を抑制することができる。

【００５８】また、制御回路６３は、最大出力設定時
に、第１のスイッチング素子５５の駆動開始後共振電流
が２周期目以降のピーク位相を過ぎ零点に至るまでの間
に前記第１のスイッチング素子５５を遮断する信号を出
力してなる、または、第２のスイッチング素子５７の駆
動開始後共振電流が２周期目以降のピーク位相を過ぎ零
点に至るまでの間に前記第１のスイッチング素子５５を
遮断する信号を出力してなることにより、最大出力時の
第２のスイッチング素子５７または第１のスイッチング
素子５５のターンオン損失の発生を抑制するとともに、
それらの駆動期間を短くすると出力を低下させることが
できかつ、低出力にしても各スイッチング素子のターン
オンモードが起きにくくターンオン損失が発生しにくく
なる。

【００５９】また、第１のスイッチング素子５５と第２
のスイッチング素子５７の導通期間の比を略１すると共
に、加熱コイル５９の発生する磁界により高導電率かつ
低透磁率の負荷を加熱すると、第１のスイッチング素子
５５及び第１のダイオード５６に流れる共振電流は、第
１のスイッチング素子５５の駆動期間の略２／３倍の周
期で共振してなることにより、第１のスイッチング素子
５５と第２のスイッチング素子の駆動期間中に３個の共
振電流の波数を発生させることができ、駆動周波数の約
３倍の高周波電流を加熱コイル５９に供給することがで
きるとともに、第１のスイッチング素子５５の駆動を第
１のダイオード５６に電流が流れているタイミングで開
始し、駆動の停止を第１のスイッチング素子５５に順方
向に電流が流れているタイミングで行うことができ、第
２のスイッチング素子５７及び第２のダイオード５８に
ついても同様とすることができ制御が安定する。

【００６０】また、起動時、第１のスイッチング素子５
５と第２のスイッチング素子５７の駆動時間比を変え加
熱出力を増加させ、途中から駆動周波数を変え加熱出力
を増加させてなることにより、負荷の検知を行いやすく
することができる。すなわち、駆動時間比を変えること
により高導電率かつ低透磁率のアルミニウム等の材質の
負荷でも鉄系の負荷でも低出力状態で単調に出力を変化
させることができ、制御回路６３は負荷検知が正確にか
つ低出力状態でできる。また、所定の駆動時間比、駆動
時間あるいは加熱出力に到達後は、高導電率かつ低透磁
率の負荷の場合には特定の位相範囲でスイッチング素子
を駆動及び遮断できるように駆動時間比を一定にして遮
断位相を変え、駆動周波数を変えることによりスイッチ
ング素子の損失の急激な増加を抑制して出力を可変する
ことができるものである。

【００６１】また、起動時、第１のスイッチング素子５
５の駆動期間が共振電流の共振周期より短くなるように
して第１のスイッチング素子５５と第２のスイッチング
素子５７の駆動時間比を変え加熱出力を増加させ、所定
の駆動時間あるいは所定の駆動時間比に到達すると、第
１のスイッチング素子５５の駆動期間を共振電流の周期
より長くかつ低出力になるように離散的に長く変更して
から駆動期間を徐々に短くして加熱出力を低出力値から
所定出力値まで増加させてなることにより、所定の駆動
時間あるいは所定の駆動時間比に到達までに負荷６１が
高導電率かつ低透磁率の負荷かどうかを精度良くかつ安
定的に行い、負荷６１が高導電率かつ低透磁率の負荷で
ある場合には離散的に駆動期間を長くして、低出力状態
に移行しそこから所定の値まで安定に増加させ到達させ
ることができるものである。

【００６２】また、加熱コイル５９の発生する磁界によ
り、鉄系の負荷または非磁性ステンレスの負荷６１を加
熱すると共振電流は第１のスイッチング素子５５及び第
２のスイッチング素子５７の導通期間より長い周期で共
振してなり、鉄系の負荷または非磁性ステンレス製の負
荷６１を最大出力で加熱する場合に第１のスイッチング
素子５５及び第２のスイッチング素子５７に順方向に電
流が流れているタイミングで前記スイッチング素子を遮
断可能とするように補正用共振コンデンサ６５を共振コ
ンデンサ６０に並列に接続して、高導電率かつ低透磁率
の負荷を加熱する場合よりも大きい容量に切り替えてな
るので、共振コンデンサ６０と補正用コンデンサ６４は
加熱コイル５９と直列に接続されると共に容量を切り替
え可能とし、鉄系の負荷または非磁性ステンレス製の負
荷を加熱する場合に共振コンデンサ６０を、高導電率か
つ低透磁率の負荷を加熱する場合よりも大きい容量に切
り替えてなることにより、共振周波数が長くなるととも
に電流が増え、さらにチョークコイル５４により直流電
圧Ｖｄｃを昇圧しているので、共振電流の振幅が大きく
なることから、スイッチング素子に順方向に電流が流れ
ているタイミングでスイッチング素子を遮断可能な範囲
で最大出力を設定してスイッチング素子のターンオン時
のスイッチング損失の増大を抑制しようとする場合に、
最大出力を従来の構成のものより大きくすることができ
る。また、アルミニウム系の鍋と、鉄系の鍋を同一のイ
ンバータで加熱しようとするときに、従来は加熱コイル
５９の巻き数と共振コンデンサを同時に切り替えて共振
周波数と被加熱物６１に放射する磁界の強さ（アンペア
ターン）を切り替えていたが、チョークコイル５４と第
１のスイッチング手段５７の昇圧作用により前記のコイ
ル巻き数切り替えの作用を置き換えることができ、同一
の加熱コイル５９で共振コンデンサ６０の切り替えをす
ることで、広い範囲の材質の被加熱物を加熱できるとい
う効果がある。

【００６３】また、補正用共振コンデンサ６５を共振コ
ンデンサ６０に接続せずに起動し、すなわち、容量の小
なる共振コンデンサ６０ので起動し、徐々に出力を増加
させ、その途中で負荷６１が鉄系か、高導電率かつ低透
磁率のものかを判定し、鉄系の負荷であると判定した場
合には駆動停止後、リレー６０をオンして補正用共振コ
ンデンサ６５を並列に接続して、すなわち、共振コンデ
ンサ６０を容量が大となるよう切り変え、駆動周波数を
低周波数で再駆動するので、共振周波数が長くなるとと
もに電流が増え、さらに昇圧手段であるチョークコイル
５４と第２の平滑コンデンサ６２により直流電源電圧を
昇圧しているので、共振電流値が増えることから、第１
のスイッチング素子５５及びに順方向に電流が流れてい
るタイミングでスイッチング素子を遮断可能な範囲で最
大出力を設定してスイッチング素子５７のターンオン時
のスイッチング損失の増大を抑制しようとする場合に、
最大出力を従来の構成のものより大きくすることができ
る。また、高導電率、低透磁率の負荷であると判定した
場合には継続して所定の駆動時間比または所定の出力ま
で出力を増加した後駆動時間比を固定して導通時間を変
更して出力を所定の出力に到達させてなるので、いずれ
の負荷においても低出力で起動して負荷の判定をして、
安定的に所定の出力値あるいはリミット値へと到達させ
るいわゆるソフトスタート動作が可能となる。

【００６４】なお、図１において、第１の平滑コンデン
サと第２の平滑コンデンサの容量の比率は場合に応じて
適宜決定すればよい。例えば前者を１０００マイクロフ
ァラッド、後者を１５マイクロファラッドとすると加熱
コイル電流の包絡線の平滑度が高くなる。この場合には
第１の平滑コンデンサ５３の入力側の電源線にチョーク
コイルを挿入すればよい。逆に前者を１０マイクロファ
ラッド、後者を１００マイクロファラッド程度にすれ
ば、力率の低下を抑制できるが、後者は耐圧の大きなも
のを必要とするので高価となる場合がある。

【００６５】また、図１において、第２の平滑コンデン
サ６２は、低電位側を整流回路５２の正極に接続しても
良く、また、スナバコンデンサ６４は第１のスイッチン
グ素子５５に並列に接続しても同様の効果が得られる。

【００６６】また、共振コンデンサ６０の低電位側端子
は第１のスイッチング素子５５の高電位側端子（コレク
タ）に接続してもよく、容量を分割して第１のスイッチ
ング素子５５の高電位側と、第２のスイッチング素子５
７の低電位側端子（エミッタ）に同時に接続しても同様
の動作を行う。そして、第１のスイッチング素子５５ま
たは第２のスイッチング素子５７に並列に接続する共振
回路は本実施例のものには限らず適宜本実施例の技術を
応用できるものである。

【００６７】また、上記実施例では誘導加熱調理器につ
いて説明したがアルミニウムなどの高導電率かつ低透磁
率材料を加熱するアイロンや湯沸かし器など他の種の誘
導加熱装置にも応用できるものである。

【００６８】（実施例２）本発明の誘導加熱装置の第２
の実施例について図面を参照しながら説明する。図５は
本実施例の回路構成を示す図である。本実施例が実施例
１の構成と異なるのは第１の平滑コンデンサ７１及びチ
ョークコイル７２が電源５１と整流回路５２の間に配置
されている点である。

【００６９】本実施例における動作を説明する。５０は
インバータであり、制御回路６３の動作は実施例１と同
様に第１のスイッチング素子５５と第２のスイッチング
素子５７を必要な入力電力を確保するため交互にオン・
オフ動作を行う。この際、第１のスイッチング素子５５
のオン時には、実施例１では加熱コイル５９に電流が流
れるとともに、チョークコイル７２から第１の平滑コン
デンサ７１に電流に電流の一部が回生することになる。
そこで、本実施例の構成を取ることにより、整流回路５
２が回生電流を阻止する様に働くため、第１の平滑コン
デンサ７１に電流が回生することがなく、入力電力を加
熱コイル５９及び鍋６１に伝達することが可能になる。
なお、整流回路５２に使用されるダイオードは高周波電
流が通過するため、高速のダイオードが望ましいことに
なる。

【００７０】以上のように本実施例によれば、第１の平
滑コンデンサ７１に電流が回生しないために、入力電力
が無駄なく回路に供給されるため、効率の良いアルミ鍋
の加熱が可能な誘導加熱装置を実現できるものである。

【００７１】（実施例３）本発明の誘導加熱装置の第３
の実施例について図面を参照しながら説明する。図６は
本実施例の回路構成を示す。電源５１は商用電源であり
整流回路５２により整流され、チョークコイル８０とト
ランジスタ８７の直列回路に印加される。トランジスタ
８７のコレクタはダイオード８２のアノードに接続され
ダイオード８２のカソードは平滑コンデンサ８１の高電
位側に接続される。平滑コンデンサ８１の低電位側は整
流器５２の負極側に接続される。

【００７２】７９はインバータであり、チョークコイル
８３とトランジスタ８８の直列接続体は平滑コンデンサ
８１の両端に接続される。加熱コイル８９と共振コンデ
ンサ９１の直列接続体はトランジスタ８８の両端に接続
され、共振コンデンサ９２とリレー９３の直列接続体は
共振コンデンサ９１に並列に接続される。制御回路８５
はトランジスタ８８を駆動するとともに、電源５１から
の入力電流を検知するカレントトランス６７と加熱コイ
ル８９の電流を検知するカレントトランス９４からの検
知信号を入力して負荷鍋９０の材質を判断する負荷検知
機能を有する。そして制御回路８５はその負荷検知機能
の検知結果に応じて、昇圧制御回路８６、リレー９３、
及びトランジスタ８８に制御信号または駆動信号を出力
する。昇圧制御回路８６は、制御回路８５の制御信号に
基づきトランジスタ８７の駆動信号を出力する。

【００７３】上記の構成について動作を説明する。制御
回路８５はチョークコイル８０が昇圧チョッパとして働
くようにトランジスタ８７をオンオフ制御する。この結
果、ダイオード８２を介して平滑コンデンサ８１の両端
に整流器５２の出力Ｖｄｃが昇圧されかつ平滑された電
圧が印加される。この平滑された電圧はインバータの高
周波電流を供給する供給源として働く。チョークコイル
８３は整流器５２の正極に接続され、トランジスタ８８
がターンオフ時に零電流スイッチングを行うことに使用
されている。

【００７４】また、トランジスタ８８にはダイオード８
４が逆並列に接続されており、共振電流がトランジスタ
８８と逆方向に流れる場合に電流を環流するために用い
られる。トランジスタ８８はオン状態の時に加熱コイル
８９と共振コンデンサ９１で決まる共振周波数で共振す
る共振電流を発生させ、鍋９０に高周波磁界を供給す
る。

【００７５】制御回路８５は、マイクロコンピュータな
どを用いて入力電力に応じた制御をトランジスタ８８に
行わせている。制御回路８５は負荷検知機能により加熱
コイル８９で加熱する鍋９０がアルミニウムなどの高導
電率かつ低透時率の材質であると判断するとリレー９３
をオフした状態で図７に示すような駆動制御をおこな
い、鍋９０が鉄系の鍋であると判断するとリレー９３を
オンし、共振コンデンサ９１の容量を増加させた状態
で、図８に示すような駆動制御をおこない最大出力を得
る。

【００７６】図７は本実施例における各部波形を示す図
である。波形（ａ）はトランジスタ８８及びダイオード
８４に流れる電流波形Ｉｃを示し、波形（ｂ）はトラン
ジスタ８８のコレクタ−エミッタ間に生じる電圧Ｖceを
示し、波形（ｃ）は加熱コイル８９に流れる電流ＩLを
示し、波形（ｄ）は制御回路８５によりトランジスタ８
８に与えられる駆動波形ＶGEを示している。

【００７７】制御回路８５はトランジスタ８８にゲート
信号を与え、トランジスタ８８を導通状態にする。この
時、トランジスタ８８には加熱コイル８９と共振コンデ
ンサ９１で生じた共振電流が流れることになる。ここ
で、共振電流の周波数は駆動周波数より２倍以上高いた
め、共振電流はやがて零になり、今度はダイオード８４
を通して電流は先ほどと逆方向に流れることになる。こ
の間加熱コイル８９には共振電流が流れ続けるため、鍋
９０には共振周波数決で決まる高周波磁界が供給される
ことになる。つまり、通常の２倍以上の周波数で駆動し
ている状態と同様な効果が得られることになる。

【００７８】この後、必要なパワーを供給した後、制御
回路８５はダイオード８４に電流が流れているタイミン
グでトランジスタ８８をオフし、一定周期後再びオン状
態に移り、これを繰り返すことになる。

【００７９】図８に示すように材質が鉄系の鍋の場合
に、トランジスタ８８の駆動周期（Ｔ’）は、すなわ
ち、加熱コイル８９のインダクタンスと共振コンデンサ
９１の容量に共振コンデンサ９２の容量を付加した容量
で決まる共振周期（Ｔ１’）と休止期間（Ｔ２’）の和
は、スイッチング損失などを考慮して、周波数（１／
Ｔ’）が通常２０〜３０ｋＨｚとなるように設定されて
いる。

【００８０】これに対して、制御回路８５が鍋９０がア
ルミニウムなどの材質であると判断した場合には、共振
コンデンサ９２を付加せず、共振周波数を高くするとと
もに、トランジスタ８６とチョークコイル８０による昇
圧レベルを上げる。

【００８１】これは、図７の（ａ）のＩｃの振動が減衰
により低下しないようにして、最大出力設定時におい
て、トランジスタ８８の駆動周期（Ｔ）の間、図７に示
すように共振電流を必要とする波数分所定以上の振幅で
継続させ、休止期間をＴ２を短くして最大出力を得る。

【００８２】このとき、鍋９０と結合した加熱コイル８
９のインダクタンスと共振コンデンサ９１の容量で決ま
る共振周波数を、トランジスタ８８の動作周波数（１／
Ｔ’）の２倍以上、すなわち２波形以上の共振電流が一
回のスイッチング動作で流れるような定数としている。
これは、アルミ鍋などを加熱を行う場合に鍋の表皮抵抗
が周波数の平方根に比例する特徴を用いて発熱を起こす
ことを目的としているものであり、表皮抵抗を上昇させ
かつスイッチング損失を増加させないものであり、この
ようにしてアルミ鍋や多層鍋などの加熱を可能にしてい
る。

【００８３】以上のように、本実施例によれば、加熱コ
イル８９の発生する磁界により高導電率かつ低透磁率の
負荷９０を加熱すると、スイッチング素子８８とダイオ
ード８４を流れる共振電流は、スイッチング素子８８の
駆動期間より短い周期で共振してなり、かつ前記共振電
流が前記駆動期間継続すべく前記直流電圧Ｖｄｃを昇圧
する昇圧手段であるチョークコイル８０、スイッチング
素子８７，及びダイオード８２、そして昇圧手段で昇圧
された電圧を平滑する平滑手段である平滑コンデンサ８
１を設けてなることにより、共振電流が零電流スイッチ
ングすることを可能にして、スイッチング素子８８の駆
動周波数を共振周波数より低くし、かつ、零電流スイッ
チングをできるようにしてスイッチング損失を低下する
とともに、鍋音を防止してアルミ鍋を加熱することがで
きるものである。

【００８４】なお、本願には、次のような誘導加熱調理
器が含まれる。すなわち、電源に並列に接続された整流
回路と、前記整流回路の直流出力端に並列接続された第
一の平滑コンデンサと、前記整流回路の直流出力端の正
極側にその一端が接続がされたチョークコイルと、前記
チョークコイルの他端にそのエミッタが接続された第一
の半導体スイッチング素子と、前記チョークコイルの他
端にそのコレクタが接続され、前記直流端の負極側にそ
のエミッタが接続された第二の半導体スイッチング素子
と、前記第一の半導体スイッチング素子に並列に接続さ
れた第一のダイオードと、前記第二の半導体スイッチン
グ素子に並列に接続された第二のダイオードと、前記第
二の半導体スイッチング素子と並列に接続されて、互い
には直列接続された加熱コイルおよび共振コンデンサ直
列回路と、ならびに前記第一の半導体スイッチング素子
のコレクタおよび前記第二の半導体スイッチング素子の
エミッタに接続された第二の平滑コンデンサと、所定の
出力が得られる様に前記第一及び第二の半導体スイッチ
ング素子を制御する制御手段と、を備える誘導加熱調理
器、が含まれる。

【００８５】また、電源に並列に接続されたフィルタコ
ンデンサと、前記電源に直列に接続されたチョークコイ
ルと、前記チョークコイルに接続された整流回路と、前
記整流回路の直流出力端の正極側にそのエミッタが接続
された第一の半導体スイッチング素子と、前記整流回路
の直流出力端の正極側にそのコレクタが接続され、前記
直流端の負極側にそのエミッタが接続された第二の半導
体スイッチング素子と、前記第一の半導体スイッチング
素子に並列接続された第一のダイオードと、前記第二の
半導体スイッチング素子に並列接続された第二のダイオ
ードと、前記第二の半導体スイッチング素子と並列に接
続されて、互いには直列接続された加熱コイルと共振コ
ンデンサ直列回路と、ならびに前記第一の半導体スイッ
チング素子のコレクタおよび前記第二の半導体スイッチ
ング素子のエミッタに接続された第二の平滑コンデンサ
と、所定の出力が得られる様に前記第一及び第二の半導
体スイッチング素子を制御する制御手段と、を備える誘
導加熱調理器、が含まれる。

【００８６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、加熱コ
イルに振幅の変化の少ない電流を供給して鍋鳴り音が生
じず騒音の少ない、またスイッチング素子の損失の少な
く加熱効率の高いアルミ鍋を加熱可能な誘導加熱装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における誘導加熱装置の回路
構成を示す図

【図２】本発明の実施例１における誘導加熱装置の各部
の動作を示す波形図

【図３】本発明の実施例１における誘導加熱装置の各部
の動作を示す別の波形図

【図４】本発明の実施例１における誘導加熱装置の入力
電力制御特性を示す図

【図５】本発明の第２の実施例における誘導加熱装置の
回路構成を示す図

【図６】本発明の第３の実施例における誘導加熱装置の
各部の動作を示す波形図

【図７】本発明の第３の実施例における誘導加熱装置の
回路構成を示す図

【図８】本発明の第３の実施例における誘導加熱装置の
各部の波形を示す図

【図９】従来の誘導加熱装置の回路構成の例を示す図

【図１０】従来の誘導加熱装置の回路構成の例を示す図

【図１１】従来の誘導加熱装置の各部波形を示す図

【図１２】従来の誘導加熱装置の各部波形を示す図

【図１３】従来の誘導加熱装置の各部波形を示す図

【符号の説明】

５０インバータ５１交流電源５２整流回路５３第１の平滑コンデンサ５４チョークコイル（昇圧手段）５５第１のスイッチング素子５６第１のダイオード（第１の逆導通素子）５７第２のスイッチング素子５８第２のダイオード（第２の逆導通素子）５９加熱コイル６０共振コンデンサ６１鍋（負荷）６２第２の平滑コンデンサ（平滑手段）６３制御回路７１第１の平滑コンデンサ７２チョークコイル８０チョークコイル８１平滑コンデンサ８３チョークコイル８４ダイオード（整流素子）８５制御回路８８スイッチング素子８９加熱コイル９０鍋（負荷）９１共振コンデンサ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年９月１８日（２００２．９．１
８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【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、前記第１のスイッチング素
子に並列に接続された第１の逆導通素子と、前記第２の
スイッチング素子に並列に接続された第２の逆導通素子
と、前記第１のスイッチング素子または前記第２のスイ
ッチング素子に並列に接続された加熱コイルと共振コン
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
第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子の導
通により共振するインバータと、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排他的に導通制
御する制御回路とを備え、前記第１のスイッチング素子
または前記第１の逆導通素子に流れる共振電流は、前記
加熱コイルの発生する磁界が高導電率かつ低透磁率の負
荷を誘導加熱すると前記第１のスイッチング素子の駆動
期間より短い周期で共振するとともに前記駆動期間にお
いて前記共振電流が所定以上の振幅で共振を維持すべく
前記直流電圧は昇圧平滑手段により昇圧されかつ平滑さ
れて前記インバータに供給され、制御回路は、最大出力
設定時において、第１のスイッチング素子の駆動開始後
共振電流が２周期目以降であって第１のスイッチング素
子の流れている期間内に第１のスイッチング素子の導通
を遮断する信号を出力してなる、または、第２のスイッ
チング素子の駆動開始後共振電流が２周期目以降であっ
て第２のスイッチング素子の流れている期間内に第２の
スイッチング素子の導通を遮断する信号を出力してなる
誘導加熱装置。

【請求項２】制御回路は、最大出力設定時において、
第１のスイッチング素子の駆動開始後共振電流が２周期
目以降のピーク位相を過ぎ零点に至るまでの間に前記第
１のスイッチング素子を遮断する信号を出力してなる、
または、第２のスイッチング素子の駆動開始後共振電流
が２周期目以降のピーク位相を過ぎ零点に至るまでの間
に前記第２のスイッチング素子を遮断する信号を出力し
てなる請求項１に記載の誘導加熱装置。

【請求項３】加熱コイルの発生する磁界が高導電率か
つ低透磁率の負荷を加熱すると、第１のスイッチング素
子及び第１の逆導通素子に流れる共振電流、または第２
のスイッチング素子及び第２の逆導通素子に流れる共振
電流は、それぞれ、前記第１のスイッチング素子の駆動
期間、または前記第２のスイッチング素子の駆動期間の
略２／３倍の周期で共振してなる請求項１または２に記
載の誘導加熱装置。

【請求項４】第１のスイッチング素子と第２のスイッ
チング素子の導通期間の比を略１とすると共に、加熱コ
イルの発生する磁界が高導電率かつ低透磁率の負荷を加
熱すると、第１のスイッチング素子または第１の逆導通
素子に流れる共振電流は、前記第１のスイッチング素子
の駆動期間の略２／３倍の周期で共振してなる請求項１
〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。

【請求項５】起動時、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時間比を変え加熱出力を増加
させ、途中から駆動周波数を変え加熱出力を増加させて
なる請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘導加熱装
置。

【請求項６】起動時、第１のスイッチング素子の駆動
期間が共振電流の共振周期より短くなるようにして第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時
間比を変えて加熱出力を増加させ、所定の駆動時間ある
いは所定の駆動時間比に到達すると、第１のスイッチン
グ素子の駆動期間を共振電流の周期より長くかつ低出力
になるように離散的に長く変更してから前記駆動期間を
徐々に長くして加熱出力を低出力値から所定の出力値ま
で増加させてなる請求項５に記載の誘導加熱装置。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の誘導加熱装置は、特に、制御回路は、最大出
力設定時において、第１のスイッチング素子の駆動開始
後共振電流が２周期目以降であって第１のスイッチング
素子の流れている期間内に第１のスイッチング素子の導
通を遮断する信号を出力してなる、または、第２のスイ
ッチング素子の駆動開始後共振電流が２周期目以降であ
って第２のスイッチング素子の流れている期間内に第２
のスイッチング素子の導通を遮断する信号を出力してな
ることにより、最大出力時の第２のスイッチング素子ま
たは第１のスイッチング素子のターンオン損失の増大を
抑制することができる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】削除

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】

【発明の実施の形態】

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】削除

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】削除

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】削除

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】削除

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】削除

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】削除

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】削除

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】請求項１に記載の発明は、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
記第１のスイッチング素子に並列に接続された第１の逆
導通素子と、前記第２のスイッチング素子に並列に接続
された第２の逆導通素子と、前記第１のスイッチング素
子または前記第２のスイッチング素子に並列に接続され
た加熱コイルと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第１のスイッチング素子と第２
のスイッチング素子の導通により共振するインバータ
と、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチ
ング素子を排他的に導通制御する制御回路とを備え、前
記第１のスイッチング素子または前記第１の逆導通素子
に流れる共振電流は、前記加熱コイルの発生する磁界が
高導電率かつ低透磁率の負荷を誘導加熱すると前記第１
のスイッチング素子の駆動期間より短い周期で共振する
とともに前記駆動期間において前記共振電流が所定以上
の振幅で共振を維持すべく前記直流電圧は昇圧平滑手段
により昇圧されかつ平滑されて前記インバータに供給さ
れてなることにより、スイッチング素子が１石のものに
比して、スイッチング素子が複数あるのでその責務が小
さくなるとともに、駆動時間比を変えたり駆動周波数を
変えることにより出力制御が負荷に応じてきめ細かく行
える。また、高導電率かつ低透磁率の負荷を加熱する場
合において、共振電流の尖頭値がスイッチング素子の駆
動期間中に減衰して零とならないように、インバータが
入力する直流電圧を昇圧しかつ平滑する昇圧平滑手段を
設けているので、スイッチング素子の駆動期間中に共振
電流を１サイクル以上発生させた状態でスイッチング素
子の駆動期間を変更して出力を安定して制御する、ある
いはスイッチング素子の責務（ターンオン損失の発生）
を大きくしないように制御することができるようにな
る。特に、制御回路は、最大出力設定時において、第１
のスイッチング素子の駆動開始後共振電流が２周期目以
降であって第１のスイッチング素子の流れている期間内
に第１のスイッチング素子の導通を遮断する信号を出力
してなる、または、第２のスイッチング素子の駆動開始
後共振電流が２周期目以降であって第２のスイッチング
素子の流れている期間内に第２のスイッチング素子の導
通を遮断する信号を出力してなることにより、最大出力
時の第２のスイッチング素子または第１のスイッチング
素子のターンオン損失の増大を抑制することができる。

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】また、請求項２に記載の発明は、特に、制
御回路は、最大出力設定時において、第１のスイッチン
グ素子の駆動開始後共振電流が２周期目以降のピーク位
相を過ぎ零点に至るまでの間に前記第１のスイッチング
素子を遮断する信号を出力してなる、または、第２のス
イッチング素子の駆動開始後共振電流が２周期目以降の
ピーク位相を過ぎ零点に至るまでの間に前記第２のスイ
ッチング素子を遮断する信号を出力してなることによ
り、第１のスイッチング素子に電流が流れている時点で
駆動停止し、第１の逆導通素子に順方向に電流が流れて
た状態で第１のスイッチング素子の駆動開始することが
できる。また、第２のスイッチング素子と第２の逆導通
素子についても同様である。

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】請求項３に記載の発明は、特に、加熱コイ
ルの発生する磁界が高導電率かつ低透磁率の負荷を加熱
すると、第１のスイッチング素子及び第１の逆導通素子
に流れる共振電流、または第２のスイッチング素子及び
第２の逆導通素子に流れる共振電流は、それぞれ、前記
第１のスイッチング素子の駆動期間、または前記第２の
スイッチング素子の駆動期間の略２／３倍の周期で共振
してなることにより第２番目のピーク付近でターンオフ
するので第３番目のピーク付近以降でターンオフするの
に比して減衰量が少なくターンオフ時の電流値を大きく
できる。

【手続補正１５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】請求項４に記載の発明は、特に、第１のス
イッチング素子と第２のスイッチング素子の導通期間の
比を略１とすると共に、加熱コイルの発生する磁界が高
導電率かつ低透磁率の負荷を加熱すると、第１のスイッ
チング素子または第１の逆導通素子に流れる共振電流
は、前記第１のスイッチング素子の駆動期間の略２／３
倍の周期で共振してなることにより、第１及び第２の逆
導通素子に順方向電流が流れている状態で第２のスイッ
チング素子を駆動するとともに、第１及び第２のスイッ
チング素子に順方向電流が流れている状態で第１及び第
２のスイッチング素子を駆動することができる。また、
第１及び第２のスイッチング素子の駆動期間の略２／３
倍の周期で共振してなることにより、第２番目のピーク
付近でターンオフするので減衰量が少なく電流値が大き
く状態で駆動停止信号を出すことができる。この結果、
第１及び第２のスイッチング素子の遮断後、第１及び第
２の逆導通素子それぞれに順方向に電流が流れるように
安定した転流作用を行うことができ、スイッチング素子
のターンオンモードの発生を抑制してスイッチング損失
の発生や高周波雑音の発生を抑制することができるもの
である。そして加熱コイルにはスイッチング素子の駆動
周波数の３倍の高周波電流を発生させることができるも
のである。

【手続補正１６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】また、請求項５に記載の発明は、特に、起
動時、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素
子の駆動時間比を変え加熱出力を増加させ、途中から駆
動周波数を変え加熱出力を増加させてなるので、負荷の
検知を行いやすくすることができる。すなわち、駆動時
間比を変えることにより高導電率、低透磁率のアルミニ
ウム等の材質の負荷でも鉄系の負荷でも低出力状態で単
調に出力を変化させることができ、負荷検知が正確にか
つ低出力状態できる。また、所定の駆動時間比、駆動時
間あるいは加熱出力に到達後は、高導電率、低透磁率の
負荷の場合には特定の位相範囲でスイッチング素子を駆
動及び遮断できるように駆動時間比を一定にして遮断位
相を変え、駆動周波数を変えることによりスイッチング
素子の損失の急激な増加を抑制して出力を可変すること
ができるものである。

【手続補正１７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】また、請求項６に記載の発明は、特に、起
動時、第１のスイッチング素子の駆動期間が共振電流の
共振周期より短くなるようにして第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時間比を変えて加熱
出力を増加させ、所定の駆動時間あるいは所定の駆動時
間比に到達すると、第１のスイッチング素子の駆動期間
を共振電流の周期より長くかつ低出力になるように離散
的に長く変更してから前記駆動期間を徐々に長くして加
熱出力を低出力値から所定の出力値まで増加させてなる
ことにより、所定の駆動時間あるいは所定の駆動時間比
に到達までに負荷が高導電率、低透磁率の負荷かどうか
を精度良くかつ安定的に行い、負荷が高導電率、低透磁
率の負荷である場合には離散的に駆動期間を長くして、
低出力状態に移行しそこから所定の値まで安定して到達
させることができるものである。

【手続補正１８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】削除

【手続補正１９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】削除

【手続補正２０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７１】（本発明に関連する例）本発明の誘導加熱
装置に関連する例について図面を参照しながら説明す
る。図６は本例の回路構成を示す。電源５１は商用電源
であり整流回路５２により整流され、チョークコイル８
０とトランジスタ８７の直列回路に印加される。トラン
ジスタ８７のコレクタはダイオード８２のアノードに接
続されダイオード８２のカソードは平滑コンデンサ８１
の高電位側に接続される。平滑コンデンサ８１の低電位
側は整流器５２の負極側に接続される。

【手続補正２１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７６】図７は本例における各部波形を示す図であ
る。波形（ａ）はトランジスタ８８及びダイオード８４
に流れる電流波形Ｉｃを示し、波形（ｂ）はトランジス
タ８８のコレクタ−エミッタ間に生じる電圧Ｖceを示
し、波形（ｃ）は加熱コイル８９に流れる電流ＩLを示
し、波形（ｄ）は制御回路８５によりトランジスタ８８
に与えられる駆動波形ＶGEを示している。

【手続補正２２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８３】以上のように、本例によれば、加熱コイル
８９の発生する磁界により高導電率かつ低透磁率の負荷
９０を加熱すると、スイッチング素子８８とダイオード
８４を流れる共振電流は、スイッチング素子８８の駆動
期間より短い周期で共振してなり、かつ前記共振電流が
前記駆動期間継続すべく前記直流電圧Ｖｄｃを昇圧する
昇圧手段であるチョークコイル８０、スイッチング素子
８７，及びダイオード８２、そして昇圧手段で昇圧され
た電圧を平滑する平滑手段である平滑コンデンサ８１を
設けてなることにより、共振電流が零電流スイッチング
することを可能にして、スイッチング素子８８の駆動周
波数を共振周波数より低くし、かつ、零電流スイッチン
グをできるようにしてスイッチング損失を低下するとと
もに、鍋音を防止してアルミ鍋を加熱することができる
ものである。

【手続補正２３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】本発明に関連する例における誘導加熱装置の各
部の動作を示す波形図

【手続補正２４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】本発明に関連する例における誘導加熱装置の回
路構成を示す図

【手続補正２５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】本発明に関連する例における誘導加熱装置の各
部の波形を示す図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮内貴宏大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者北泉武大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者藤井裕二大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者新山浩次大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 3K051 AA02 AA03 AA06 AA07 AA08 AB04 AC07 AC12 AC14 AC23 AD03 AD07 AD16 AD23 CD02 CD36

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スイッチング素子と、前記スイッチング
素子に並列に接続された逆導通素子と、加熱コイルと、
共振コンデンサとを有し直流電圧を入力して前記スイッ
チング素子の導通により前記加熱コイルに共振電流を発
生するインバータと、前記スイッチング素子の導通期間
を制御する制御回路とを備え、前記加熱コイルの発生す
る磁界が高導電率かつ低透磁率の負荷を誘導加熱する
と、前記スイッチング素子または前記逆導通素子に流れ
る共振電流は、前記スイッチング素子の駆動期間より短
い周期で共振するとともに、前記駆動期間において前記
共振電流が所定の大きさ以上の振幅で共振を維持すべく
前記直流電圧が昇圧平滑手段により昇圧されかつ平滑さ
れて前記インバータに供給されてなる誘導加熱装置。
【請求項２】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、前記第１のスイッチング素
子に並列に接続された第１の逆導通素子と、前記第２の
スイッチング素子に並列に接続された第２の逆導通素子
と、前記第１のスイッチング素子または前記第２のスイ
ッチング素子に並列に接続された加熱コイルと共振コン
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
第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子の導
通により共振するインバータと、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排他的に導通制
御する制御回路とを備え、前記第１のスイッチング素子
または前記第１の逆導通素子に流れる共振電流は、前記
加熱コイルの発生する磁界が高導電率かつ低透磁率の負
荷を誘導加熱すると前記第１のスイッチング素子の駆動
期間より短い周期で共振するとともに前記駆動期間にお
いて前記共振電流が所定以上の振幅で共振を維持すべく
前記直流電圧は昇圧平滑手段により昇圧されかつ平滑さ
れて前記インバータに供給されてなる誘導加熱装置。
【請求項３】昇圧平滑手段は、少なくともひとつのス
イッチング素子の駆動期間と関連性を持たせて昇圧の大
きさを変更してなる請求項１または２に記載の誘導加熱
装置。
【請求項４】昇圧平滑手段は、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に並列接続さ
れる第２の平滑コンデンサと、前記第２のスイッチング
素子に直列接続されたチョークコイルとを有し、前記第
２のスイッチング素子の導通により前記チョークコイル
にエネルギーを蓄積するとともに、前記第２のスイッチ
ング素子の遮断により前記エネルギーを第１の逆導通素
子を経由して前記第２の平滑コンデンサに移動してなる
請求項２または３に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】第２のスイッチング素子または第２の逆
導通素子に流れる共振電流は、加熱コイルの発生する磁
界が高導電率かつ低透磁率の負荷を誘導加熱すると前記
第２のスイッチング素子の駆動期間より短い周期で共振
してなる請求項２〜４のいずれか１項に記載の加熱調理
器。
【請求項６】第２のスイッチング素子の導通によりチ
ョークコイルにエネルギーを与える第１の平滑コンデン
サを有する請求項４または５に記載の誘導加熱装置。
【請求項７】制御回路は、最大出力設定時において、
第１のスイッチング素子の駆動開始後共振電流が２周期
目以降であって第１のスイッチング素子の流れている期
間内に第１のスイッチング素子の導通を遮断する信号を
出力してなる、または、第２のスイッチング素子の駆動
開始後共振電流が２周期目以降であって第２のスイッチ
ング素子の流れている期間内に第２のスイッチング素子
の導通を遮断する信号を出力してなる請求項２〜６のい
ずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項８】制御回路は、最大出力設定時において、
第１のスイッチング素子の駆動開始後共振電流が２周期
目以降のピーク位相を過ぎ零点に至るまでの間に前記第
１のスイッチング素子を遮断する信号を出力してなる、
または、第２のスイッチング素子の駆動開始後共振電流
が２周期目以降のピーク位相を過ぎ零点に至るまでの間
に前記第２のスイッチング素子を遮断する信号を出力し
てなる請求項２〜７のいずれか１項に記載の誘導加熱装
置。
【請求項９】加熱コイルの発生する磁界が高導電率か
つ低透磁率の負荷を加熱すると、第１のスイッチング素
子及び第１の逆導通素子に流れる共振電流、または第２
のスイッチング素子及び第２の逆導通素子に流れる共振
電流は、それぞれ、前記第１のスイッチング素子の駆動
期間、または前記第２のスイッチング素子の駆動期間の
略２／３倍の周期で共振してなる請求項２〜８のいずれ
か１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項１０】第１のスイッチング素子と第２のスイ
ッチング素子の導通期間の比を略１とすると共に、加熱
コイルの発生する磁界が高導電率かつ低透磁率の負荷を
加熱すると、第１のスイッチング素子または第１の逆導
通素子に流れる共振電流は、前記第１のスイッチング素
子の駆動期間の略２／３倍の周期で共振してなる請求項
２〜９のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項１１】起動時、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時間比を変え加熱出力を増
加させ、途中から駆動周波数を変え加熱出力を増加させ
てなる請求項２〜１０のいずれか１項に記載の誘導加熱
装置。
【請求項１２】起動時、第１のスイッチング素子の駆
動期間が共振電流の共振周期より短くなるようにして第
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
時間比を変えて加熱出力を増加させ、所定の駆動時間あ
るいは所定の駆動時間比に到達すると、第１のスイッチ
ング素子の駆動期間を共振電流の周期より長くかつ低出
力になるように離散的に長く変更してから前記駆動期間
を徐々に長くして加熱出力を低出力値から所定の出力値
まで増加させてなる請求項１１に記載の誘導加熱装置。
【請求項１３】加熱コイルの発生する磁界が、鉄系の
負荷または非磁性ステンレスの負荷を加熱すると、共振
電流は第１のスイッチング素子または第２のスイッチン
グ素子の導通期間より長い周期で共振してなり、鉄系の
負荷または非磁性ステンレス製の負荷を最大出力で加熱
する場合に第１のスイッチング素子及び第２のスイッチ
ング素子に順方向に電流が流れているタイミングで前記
スイッチング素子を遮断可能とするように共振コンデン
サを、高導電率かつ低透磁率の負荷を加熱する場合より
も大きい容量に切り替えてなる請求項２〜１２のいずれ
か１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項１４】容量の小なる共振コンデンサで起動
し、徐々に出力を増加させ、その途中で鉄系の負荷か高
導電率かつ低透磁率の負荷かを判定し、鉄系の負荷であ
ると判定した場合には駆動停止後、容量が大となるよう
共振コンデンサを切り変え駆動周波数を低周波数で再駆
動し、高導電率かつ低透磁率の負荷であると判定した場
合には継続して所定の駆動時間比または所定の出力まで
出力を増加した後駆動時間比を略固定して導通時間を変
更して出力を所定の出力に到達させてなる請求項１３に
記載の誘導加熱装置。