JP2020021687A - 誘導加熱装置およびそれを用いた炊飯器 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の加熱コイルに流れる電流を最小のスイッチング素子で制御し、また一つのスイッチング素子で制御を行う場合に比べ、耐圧の低いスイッチング素子を使用し、必要な部品点数を減らすと共に、安価で小型の誘導加熱装置を提供する。【解決手段】第１の加熱コイル１１０と第１の共振コンデンサ１１２で形成される第１の共振回路１１３の共振周波数および第２の加熱コイル１１１と第１の共振コンデンサ１１２で形成される第２の共振回路１１４の共振周波数は、第３の加熱コイル１１５と第２の共振コンデンサ１１６で形成される第３の共振回路１１７の共振周波数、および／または第４の加熱コイル１１８と第３の共振コンデンサ１１９で形成される第４の共振回路１２０の共振周波数と異なる共振周波数になるように構成することで、複数の加熱コイルに流れる電流を最小のスイッチング素子で制御することが可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、誘導加熱調理器などの誘導加熱装置およびそれを用いた炊飯器に関するものである。

従来、この種の誘導加熱装置において、一つの加熱領域を平面的に配設した複数の加熱コイルで構成し、各加熱コイルに順次時間差を設けて通電するものがある。（例えば、特許文献１参照）。

また、一つの加熱用領域を、平面状に配設した中央コイルと四つの周辺コイルで構成した誘導加熱装置において、二つの周辺コイルをオン状態とし、かつその他の二つの周辺コイルをオフ状態とするステップＡと、オン状態であった二つの周辺コイルをオフ状態とし、かつオフ状態であったその他の二つの周辺コイルをオン状態とするステップＢを反復するように制御するものもある（例えば、特許文献２参照）。

特開昭６３−２９１３８７号公報 国際公開第２０１０／１０１２０２号

しかしながら、前記効果を奏するために複数の加熱コイルを用いているが、複数の加熱コイルにそれぞれ通電状態を制御するスイッチング素子と、共振用のコンデンサが必要となり、回路の部品点数が多く高価な誘導加熱装置となっている。また、特許文献１に示される図３では、一つのスイッチング素子で制御を行っているため、高耐圧のスイッチング素子が必要であった。

また、特許文献２に示される図７においても同様に、複数の加熱コイルにそれぞれスイッチング素子と共振用のコンデンサを設けたことにより、回路の部品点数が多く高価な誘導加熱装置となっている。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、複数の加熱コイルに流れる電流を最小のスイッチング素子で制御し、また一つのスイッチング素子で制御を行う場合に比べ、耐圧の低いスイッチング素子を使用し、制御することを可能としている。また、共振用のコンデンサも複数の加熱コイルと共用で使用する構成とすることで、必要な部品点数を減らすことが可能となり、安価で小型の誘導加熱装置およびそれを用いた炊飯器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱装置は、入力交流電圧を整流および平滑して直流電圧に変換する整流回路部と、加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路とを備え、前記インバータ回路は、前記直流電圧の正極に接続される第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子と直列および前記直流電圧の負極に接続される第３のスイッチング素子と、前記第２のスイッチング素子と直列および前記直流電圧の負極に接続される第４のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子の中点に接続した第１の加熱コイルと、前
記第１の加熱コイルと前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子の中点に接続した第２の加熱コイルと、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルの中点と前記直流電圧の負極側に接続した第１の共振コンデンサと、前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子の中点に接続した第３の加熱コイルと第２の共振コンデンサ、および／または前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子の中点に接続した第４の加熱コイルと第３の共振コンデンサとを備え、前記第１の加熱コイルと前記第１の共振コンデンサで形成される第１の共振回路の共振周波数および前記第２の加熱コイルと前記第１の共振コンデンサで形成される第２の共振回路の共振周波数は、前記第３の加熱コイルと前記第２の共振コンデンサで形成される第３の共振回路の共振周波数、および／または前記第４の加熱コイルと第３の共振コンデンサで形成される第４の共振回路の共振周波数と異なる共振周波数になるように構成している。

これにより、複数の加熱コイルを最小のスイッチング素子で制御し、また一つのスイッチング素子で制御を行う場合に比べ、耐圧の低いスイッチング素子を使用し、制御することを可能としている。また、共振用のコンデンサも複数の加熱コイルと共用で使用する構成とすることで、必要な部品点数を減らすことが可能となる。

本発明の誘導加熱装置は、複数の加熱コイルに流れる電流を最小のスイッチング素子で制御し、また一つのスイッチング素子で制御を行う場合に比べ、耐圧の低いスイッチング素子を使用し、制御することを可能としている。また、共振用のコンデンサも複数の加熱コイルと共用で使用する構成とすることで、必要な部品点数を減らすことが可能となり、安価で小型の誘導加熱装置およびそれを用いた炊飯器を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る誘導加熱装置を示す回路図 本発明の実施の形態１に係る加熱コイルと共振コンデンサによる電力特性を示す特性図 本発明の実施の形態１に係る誘導加熱装置を用いた炊飯器を示す回路図

第１の発明は、入力交流電圧を整流および平滑して直流電圧に変換する整流回路部と、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路とを備え、前記インバータ回路は、前記直流電圧の正極に接続される第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子と直列および前記直流電圧の負極に接続される第３のスイッチング素子と、前記第２のスイッチング素子と直列および前記直流電圧の負極に接続される第４のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子の中点に接続した第１の加熱コイルと、前記第１の加熱コイルと前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子の中点に接続した第２の加熱コイルと、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルの中点と前記直流電圧の負極側に接続した第１の共振コンデンサとを備えた構成のものである。

これにより、複数の加熱コイルに対して共振コンデンサを共用化することが可能となる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子の中点に接続した第３の加熱コイルと前記直流電圧の負極側に接続した第２の共振コンデンサとを備え、前記第１の加熱コイルと前記第１の共振コンデンサで形成される第１の共振回路の共振周波数および前記第２の加熱コイルと前記第１の共振コンデンサで形成される第２の共振回路の共振周波数は、前記第３の加熱コイルと前記第２の
共振コンデンサで形成される第３の共振回路の共振周波数と異なる共振周波数となるように構成したものである。

これにより、最小のスイッチング素子で、複数の加熱コイルを制御することが可能となる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子の中点に接続した第４の加熱コイルと前記直流電圧の負極側に接続した第３の共振コンデンサとを備え、前記第１の加熱コイルと前記第１の共振コンデンサで形成される第１の共振回路の共振周波数および前記第２の加熱コイルと前記第１の共振コンデンサで形成される第２の共振回路の共振周波数は、前記第４の加熱コイルと前記第３の共振コンデンサで形成される第４の共振回路の共振周波数と異なる共振周波数となるように構成したものである。

これにより、最小のスイッチング素子で、複数の加熱コイルを制御することが可能となる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記第１の共振回路の共振周波数および前記第２の共振回路の共振周波数は、前記第３の共振回路または前記第４の共振回路の共振周波数の±１０ｋＨｚ以上になるように構成したものである。

これにより、複数の加熱コイルに対して周波数を可変し、制御することが可能となる。

第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記第１の共振回路の共振周波数および前記第２の共振回路の共振周波数が、前記第３の共振回路の共振周波数または前記第４の共振回路の共振周波数よりも高い場合は、前記第１の共振回路および前記第２の共振回路に供給する入力電力は前記第３の共振回路または前記第４の共振回路に供給する入力電力よりも小さくなるように構成したものである。

これにより、動作周波数が高くスイッチング素子の損失が大きくなる場合においても、入力電力が小さいため、損失を抑制することが可能となる。

第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明において、前記第３の共振回路の共振周波数または前記第４の共振回路の共振周波数が、前記第１の共振回路の共振周波数および前記第２の共振回路の共振周波数よりも高い場合は、前記第３の共振回路または前記第４の共振回路に供給する入力電力は前記第１の共振回路および前記第２の共振回路に供給する入力電力よりも小さくなるように構成したものである。

これにより、動作周波数が高くスイッチング素子の損失が大きくなる場合においても、入力電力が小さいため、損失を抑制することが可能となる。

第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明において、前記被加熱物の上面に位置し開閉可能な構成をもつ蓋と、前記蓋に配置され前記被加熱物を誘導加熱する蓋コイルとを備え、前記蓋コイルは前記第１から第４の共振回路のうち入力電力が小さくなるように構成した共振回路の加熱コイルとなるようにしたものである。

これにより、被加熱物の上面から誘導加熱する構成の場合においては、入力電力が小さい共振回路の加熱コイルを蓋コイルに割り当てることが可能となる。

第８の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明において、前記被加熱物の側面
を誘導加熱する胴コイルを備え、前記胴コイルは前記第１から第４の共振回路のうち入力電力が小さくなるように構成した共振回路の加熱コイルとなるようにしたものである。

これにより、被加熱物の側面から誘導加熱する構成の場合においては、入力電力が小さい共振回路の加熱コイルを蓋コイルに割り当てることが可能となる。

第９の発明は、特に、第１から８のいずれか１つの発明の誘導加熱装置を備えた炊飯器である。

これにより、安価で小型の炊飯器を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における誘導加熱装置ついて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱装置の回路構成図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る加熱コイルと共振コンデンサによる共振特性を示す特性図であり、誘導加熱装置のインバータ回路の動作周波数と被加熱物に供給可能な電力の関係を示すものである。

図１において、コンセントなどから供給される電源は交流電源１０１であり、交流電源１０１を直流電源に変換するためのダイオードブリッジ１０２が接続されている。ダイオードブリッジ１０２の出力端には、ダイオードブリッジ１０２から出力される直流電源を平滑するとともに、誘導加熱装置から発生する電磁ノイズを交流電源１０１に伝播させないために、チョークコイル１０３やコンデンサ１０４が接続されている。ダイオードブリッジ１０２、チョークコイル１０３及びコンデンサ１０４により整流回路部１０５を構成している。整流回路部１０５は、入力される交流電圧を整流および平滑して直流電圧に変換する。

コンデンサ１０４の出力端には、直流電圧の正極に接続される逆導通ダイオードが内蔵される第１のスイッチング素子１０６と、逆導通ダイオードが内蔵される第２のスイッチング素子１０７と、第１のスイッチング素子１０６と直列および直流電圧の負極に接続され逆導通ダイオードが内蔵される第３のスイッチング素子１０８と、第２のスイッチング素子１０７と直列および直流電圧の負極に接続され逆導通ダイオードが内蔵される第４のスイッチング素子１０９でインバータ回路を構成している。

第１のスイッチング素子１０６と第３のスイッチング素子１０８の中点に接続した第１の加熱コイル１１０と、第１の加熱コイル１１０と第２のスイッチング素子１０７と第４のスイッチング素子１０９の中点に接続した第２の加熱コイル１１１と、第１の加熱コイル１１０と第２の加熱コイル１１１の中点と直流電圧の負極側に第１の共振コンデンサ１１２が接続され、第１の加熱コイル１１０と第１の共振コンデンサ１１２で第１の共振回路１１３が形成され、第２の加熱コイル１１１と第１の共振コンデンサ１１２で第２の共振回路１１４が形成されている。

また、第１のスイッチング素子１０６と第３のスイッチング素子１０８の中点に接続された第３の加熱コイル１１５と、第３の加熱コイル１１５と直流電圧の負極側に第２の共振コンデンサ１１６が接続され、第３の共振回路１１７が形成される。また、第２のスイッチング素子１０７と第４のスイッチング素子１０９の中点に接続された第４の加熱コイル１１８と、第４の加熱コイル１１８と直流電圧の負極側に第３の共振コンデンサ１１９が接続され、第４の共振回路１２０が形成されている。

また、第１のスイッチング素子１０６と第２のスイッチング素子１０７と第３のスイッチング素子１０８と第４のスイッチング素子１０９を駆動制御する制御部１２１を有している。また１２２、１２３はスナバコンデンサである。このように本実施の形態の誘導加熱装置の回路が構成されている。

以上のように構成された誘導加熱装置について、以下その動作、作用を説明する。
本実施の形態で示す誘導加熱装置は第１のスイッチング素子１０６と第２のスイッチング素子１０７と第３のスイッチング素子１０８と第４のスイッチング素子１０９の動作周波数、オン時間とオフ時間の比率などを制御することにより、第１の共振回路１１３、第２の共振回路１１４、第３の共振回路１１７、第４の共振回路１２０に流れる高周波電流を変化させて、被加熱物に供給する電力である入力電力を調整することができる。

インバータ回路は、第１の加熱コイル１１０と第２の加熱コイル１１１と第３の加熱コイル１１５と第４の加熱コイル１１８のそれぞれに高周波電流を供給する。インバータ回路から高周波電流が第１の加熱コイル１１０と第２の加熱コイル１１１と第３の加熱コイル１１５と第４の加熱コイル１１８のそれぞれに供給されると、第１の加熱コイル１１０と第２の加熱コイル１１１と第３の加熱コイル１１５と第４の加熱コイル１１８のそれぞれには高周波電流が流れる。

高周波電流が流れた第１の加熱コイル１１０と第２の加熱コイル１１１と第３の加熱コイル１１５と第４の加熱コイル１１８のそれぞれにおいては高周波磁界が発生し、第１の加熱コイル１１０と第２の加熱コイル１１１と第３の加熱コイル１１５と第４の加熱コイル１１８のそれぞれの近傍にある被加熱物には電磁誘導による渦電流が流れる。その結果、被加熱物においては、渦電流が流れることにより生じるジュール熱のために発熱し、誘導加熱による調理動作等が行われる。

インバータ回路の動作周波数を制御して加熱コイルから被加熱物に供給する電力を調整する場合、インバータ回路への印加電圧が一定下では、図２に示すように、共振回路の共振周波数でインバータ回路を動作させたときに被加熱物への供給電力が最大となるような電力特性となる。

図２において、波形２０１は第１の共振回路１１３、第２の共振回路１１４のそれぞれに内包される第１の加熱コイル１１０、第２の加熱コイル１１１から被加熱物に供給される電力特性であり、波形２０２は、第３の共振回路１１７、第４の共振回路１２０に内包される第３の加熱コイル１１５、第４の加熱コイル１１８から被加熱物に供給される電力特性である。

本実施の形態の誘導加熱装置では、第３の共振回路１１７、第４の共振回路１２０の共振周波数を第１の共振回路１１３、第２の共振回路１１４の共振周波数よりも高くなるように、第３の加熱コイル１１５、第４の加熱コイル１１８、第２の共振コンデンサ１１６、第３の共振コンデンサ１１９の値を設定することから図２のような電力特性を構成することができる。

図２中の動作領域１は、第１の加熱コイル１１０、第２の加熱コイル１１１から被加熱物に電力を供給する場合のインバータ回路の動作周波数範囲を示し、動作領域２は、第３の加熱コイル１１５、第４の加熱コイル１１８から被加熱物に電力を供給する場合の動作周波数範囲を示している。

共振回路をインバータ回路にて動作させる場合、共振回路が有する共振周波数よりもイ
ンバータ回路の動作周波数が高いと、共振回路に印加される電圧に対して電流が遅れ位相となる。一方、共振回路が有する共振周波数よりもインバータ回路の動作周波数が低いと、共振回路に印加される電圧に対して電流が進み位相となる。

インバータ回路への供給電源が電圧源の場合、共振回路が有する共振周波数よりもインバータ回路の動作周波数を高くして共振電流を遅れ位相とするとともに、スナバコンデンサ１２２、１２３の接続により、スイッチング素子がオンからオフへと遷移するときに、スイッチング素子に流れていた電流がスナバコンデンサ１２２、１２３に流れることによってスイッチング素子に印加される電圧変化がなだらかになりスイッチング素子がオンからオフとなるときに発生するスイッチング損失を抑制することが可能となる。そのためインバータ回路の動作周波数は共振回路の共振周波数よりも高くすることが望ましい。

また、本実施の形態において、第１の共振回路１１３、第２の共振回路１１４の共振周波数を２０ｋＨｚに設定した場合は、第１の加熱コイル１１０、第２の加熱コイル１１１から被加熱物に電力を供給する場合のインバータ回路の動作周波数は２５ｋＨｚ前後となる。次に第３の共振回路１１７、第４の共振回路１２０の共振周波数を３０ｋＨｚに設定した場合は、第３の加熱コイル１１５、第４の加熱コイル１１８から被加熱物に電力を供給する場合のインバータ回路の動作周波数は３５ｋＨｚ前後となる。

そして、第１の加熱コイル１１０から被加熱物に電力を供給する場合は、動作周波数２５ｋＨｚで駆動させ、まず第１のスイッチング素子１０６をオンし、直流電源の正極から電流が流れ、第１のスイッチング素子１０６、第１の加熱コイル１１０、第１の共振コンデンサ１１２を経由し、直流電源の負極に戻る電流経路となる。その後、制御部１２１は第１のスイッチング素子１０６をオフし、電流経路は、第１の加熱コイル１１０、第１の共振コンデンサ１１２、第３のスイッチング素子１０８の逆導通ダイオードの経路となる。次に、第３のスイッチング素子１０８がオンし、電流経路は、第１の加熱コイル１１０、第１の共振コンデンサ１１２、第３のスイッチング素子の経路となる。これにより、第１の加熱コイル１１０から被加熱物に電力を供給することが可能となる。

次に、第２の加熱コイル１１１から被加熱物に電力を供給する場合は、動作周波数２５ｋＨｚで駆動させ、まず第２のスイッチング素子１０７をオンし、直流電源の正極から電流が流れ、第２のスイッチング素子１０７、第２の加熱コイル１１１、第１の共振コンデンサ１１２を経由し、直流電源の負極に戻る電流経路となる。その後、制御部１２１は第２のスイッチング素子１０７をオフし、電流経路は、第２の加熱コイル１１１、第１の共振コンデンサ１１２、第４のスイッチング素子１０９の逆導通ダイオードの経路となる。次に、第４のスイッチング素子１０９がオンし、電流経路は、第２の加熱コイル１１１、第１の共振コンデンサ１１２、第４のスイッチング素子１０９の経路となる。これにより、第２の加熱コイル１１１から被加熱物に電力を供給することが可能となる。

次に第３の加熱コイル１１５から被加熱物に電力を供給する場合は、動作周波数３５ｋＨｚで駆動させ、まず第１のスイッチング素子１０６をオンし、直流電源の正極から電流が流れ、第１のスイッチング素子１０６、第３の加熱コイル１１５、第２の共振コンデンサ１１６を経由し、直流電源の負極に戻る電流経路となる。その後、制御部１２１は第１のスイッチング素子１０６をオフし、電流経路は、第３の加熱コイル１１５、第２の共振コンデンサ１１６、第３のスイッチング素子１０８の逆導通ダイオードの経路となる。次に、第３のスイッチング素子１０８がオンし、電流経路は、第３の加熱コイル１１５、第２の共振コンデンサ１１６、第３のスイッチング素子の経路となる。これにより、第３の加熱コイル１１５から被加熱物に電力を供給することが可能となる。

次に、第４の加熱コイル１１８から被加熱物に電力を供給する場合は、動作周波数３５
ｋＨｚで駆動させ、まず第２のスイッチング素子１０７をオンし、直流電源の正極から電流が流れ、第２のスイッチング素子１０７、第４の加熱コイル１１８、第３の共振コンデンサ１１９を経由し、直流電源の負極に戻る電流経路となる。その後、制御部１２１は第２のスイッチング素子１０７をオフし、電流経路は、第４の加熱コイル１１８、第３の共振コンデンサ１１９、第４のスイッチング素子１０９の逆導通ダイオードの経路となる。次に、第４のスイッチング素子１０９がオンし、電流経路は、第４の加熱コイル１１８、第３の共振コンデンサ１１９、第４のスイッチング素子１０９の経路となる。これにより、第４の加熱コイル１１８から被加熱物に電力を供給することが可能となる。

このように、第１の加熱コイル１１０、第２の加熱コイル１１１、第３の加熱コイル１１５、第４の加熱コイル１１８から被加熱物へ電力を供給することが可能となり、また最小のスイッチング素子での制御が可能である。

また、第１のスイッチング素子１０６と第３のスイッチング素子１０８、第２のスイッチング素子１０７と第４のスイッチング素子１０９の中点から加熱コイル、共振コンデンサ、直流電圧の負極へと接続する構成としているため、一つのスイッチング素子で、加熱コイル、共振コンデンサを使用して制御を行う場合に比べ、スイッチング素子にかかる電圧を抑制することができる。そのためスイッチング素子の耐圧を抑えた部品を使用することが可能となる。

また、第１の加熱コイル１１０、第２の加熱コイル１１１は第１の共振コンデンサ１１２で共振コンデンサを共用しているため、共振コンデンサの個数も減らすことが可能である。

また、第３の加熱コイル１１５、第４の加熱コイル１１８も被加熱物に同時に電力を供給する必要がない場合は、第２の共振コンデンサ１１６、第３の共振コンデンサ１１９を共用することも可能である。

また、共振周波数に関しては、第１の共振回路１１３、第２の共振回路１１４と第３の共振回路１１７、第４の共振回路１２０との共振周波数の差を１０ｋＨｚにしているが、差を２０ｋＨｚや３０ｋＨｚ、５０ｋＨｚなど大きくして、所定の周波数で所望している電力以外を供給しないようにしてもよい。例えば第１、第２の共振回路で１０００Ｗの電力供給を行う場合に、共振周波数の差が小さいと、第３、第４の共振回路でも小さい電力が供給される可能性があるため、共振周波数の差をより設けた方が望ましい。

また、被加熱物に供給する所望の電力に差がある場合、例えばある共振回路が１０００Ｗ、ある共振回路が３００Ｗなどの場合、共振周波数が高い第３の共振回路１１７、第４の共振回路１２０の方を３００Ｗ、共振周波数が低い第１の共振回路１１３、第２の共振回路１１４を１０００Ｗとなるように設定すれば、周波数が高い程スイッチング素子のスイッチング損失が増加してしまうが、第３の共振回路１１７、第４の共振回路１２０に流れる電流が少ないため、スイッチング素子のスイッチング損失を抑制することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態１における誘導加熱装置を用いた炊飯器ついて説明する。
図３は、本実施の形態の誘導加熱装置を炊飯器に搭載した場合の構成を示した回路構成図である。なお、図１の構成と同一構成要素については、同一符号を付与して説明を省略する。

図３において、炊飯器は、被加熱物である鍋３０１の開口部を覆う蓋３０２を有している。蓋３０２は、鍋３０１の上面に位置し鍋３０１の開口部に対して開閉可能な構成を有
する。鍋３０１内には、米と水を収納可能としている。鍋３０１の底には、鍋３０１を加熱するための第１の底コイル３０３と、第２の底コイル３０４が配設されている。ここで、第１の底コイル３０３は図１の第１の加熱コイル１１０に対応し、第２の底コイル３０４は図１の第２の加熱コイル１１１に対応する。

また、蓋３０２の裏蓋は、鍋３０１の気密性を保つために鍋３０１の内径より大きく、鍋３０１の上枠に密着して配置される。また、裏蓋には炊飯時に裏蓋につく水滴および米の表面を加熱するために、蓋コイル３０５が配設されている。また、鍋３０１の側面を誘導加熱するための胴コイル３０６が配設されている。ここで、蓋コイル３０５は図１の第３の加熱コイル１１５に対応し、胴コイル３０６は図１の第４の加熱コイル１１８に対応する。

この時、炊飯を行うための加熱を主に第１の底コイル３０３と、第２の底コイル３０４で行うため、それぞれの加熱コイルに供給する電力は大きくなる（例えば１５００Ｗ）。また、蓋コイル３０５や胴コイル３０６は、米の保温や炊飯時には補助的に使用するため、加熱コイルに供給する電力は小さくなる（例えば１５００Ｗ）。この時、蓋コイル３０５や胴コイル３０６の共振回路を周波数の高い方に設定することでスイッチング素子のスイッチング損失を抑制することが可能となる。

このように、本実施の形態においては、複数の加熱コイルに流れる電流を最小のスイッチング素子で制御し、また一つのスイッチング素子で制御を行う場合に比べ、耐圧の低いスイッチング素子を使用し、制御することを可能としている。また、共振用のコンデンサも複数の加熱コイルと共用で使用する構成とすることで、必要な部品点数を減らすことが可能となり、安価で小型の誘導加熱装置を実現することができる。

また炊飯器に搭載した場合においても、必要な部品点数を減らすことが可能となり、安価で小型な炊飯器を提供することが可能となる。

以上のように、本発明にかかる誘導加熱装置は、複数の加熱コイルに流れる電流を最小のスイッチング素子で制御し、また一つのスイッチング素子で制御を行う場合に比べ、耐圧の低いスイッチング素子を使用し制御することを可能としている。また、共振用のコンデンサも複数の加熱コイルと共用で使用する構成とすることで安価で小型の誘導加熱装置を提供できるため、誘導加熱調理器をはじめとする家庭機器だけでなく、業務用や産業用など複数の加熱コイルを使用する誘導加熱装置の全てにおいて有用である。

１０１ 交流電源
１０２ ダイオードブリッジ
１０３ チョークコイル
１０４ コンデンサ
１０５ 整流回路部
１０６ 第１のスイッチング素子
１０７ 第２のスイッチング素子
１０８ 第３のスイッチング素子
１０９ 第４のスイッチング素子
１１０ 第１の加熱コイル
１１１ 第２の加熱コイル
１１２ 第１の共振コンデンサ
１１３ 第１の共振回路
１１４ 第２の共振回路
１１５ 第３の加熱コイル
１１６ 第２の共振コンデンサ
１１７ 第３の共振回路
１１８ 第４の加熱コイル
１１９ 第３の共振コンデンサ
１２０ 第４の共振回路
１２１ 制御部
１２２、１２３ スナバコンデンサ
２０１ 波形
２０２ 波形
３０１ 鍋
３０２ 蓋
３０３ 第１の底コイル
３０４ 第２の底コイル
３０５ 蓋コイル
３０６ 胴コイル

Claims (9)

1. 入力交流電圧を整流および平滑して直流電圧に変換する整流回路部と、
   被加熱物を誘導加熱する加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、を備え、前記インバータ回路は、
   前記直流電圧の正極に接続される第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子と直列および前記直流電圧の負極に接続される第３のスイッチング素子と、
   前記第２のスイッチング素子と直列および前記直流電圧の負極に接続される第４のスイッチング素子と、
   前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子の中点に接続した第１の加熱コイルと、
   前記第１の加熱コイルと前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子の中点に接続した第２の加熱コイルと、
   前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルの中点と前記直流電圧の負極側に接続した第１の共振コンデンサとを備えた誘導加熱装置。
2. 前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子の中点に接続した第３の加熱コイルと前記直流電圧の負極側に接続した第２の共振コンデンサとを備え、
   前記第１の加熱コイルと前記第１の共振コンデンサで形成される第１の共振回路の共振周波数および前記第２の加熱コイルと前記第１の共振コンデンサで形成される第２の共振回路の共振周波数は、前記第３の加熱コイルと前記第２の共振コンデンサで形成される第３の共振回路の共振周波数と異なる共振周波数となるように構成した請求項１に記載の誘導加熱装置。
3. 前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子の中点に接続した第４の加熱コイルと前記直流電圧の負極側に接続した第３の共振コンデンサとを備え、
   前記第１の加熱コイルと前記第１の共振コンデンサで形成される第１の共振回路の共振周波数および前記第２の加熱コイルと前記第１の共振コンデンサで形成される第２の共振回路の共振周波数は、前記第４の加熱コイルと前記第３の共振コンデンサで形成される第４の共振回路の共振周波数と異なる共振周波数となるように構成した請求項１または２に記載の誘導加熱装置。
4. 前記第１の共振回路の共振周波数および前記第２の共振回路の共振周波数は、前記第３の共振回路または前記第４の共振回路の共振周波数の±１０ｋＨｚ以上になるように構成した請求項１から３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
5. 前記第１の共振回路の共振周波数および前記第２の共振回路の共振周波数が、前記第３の共振回路の共振周波数または前記第４の共振回路の共振周波数よりも高い場合は、前記第１の共振回路および前記第２の共振回路に供給する入力電力は前記第３の共振回路または前記第４の共振回路に供給する入力電力よりも小さくなるように構成した請求項１から４のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
6. 前記第３の共振回路の共振周波数または前記第４の共振回路の共振周波数が、前記第１の共振回路の共振周波数および前記第２の共振回路の共振周波数よりも高い場合は、前記第３の共振回路または前記第４の共振回路に供給する入力電力は前記第１の共振回路および前記第２の共振回路に供給する入力電力よりも小さくなるように構成した請求項１から５のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
7. 前記被加熱物の上面に位置し開閉可能な構成をもつ蓋と、前記蓋に配置され前記被加熱物
   を誘導加熱する蓋コイルとを備え、前記蓋コイルは前記第１から第４の共振回路のうち入力電力が小さくなるように構成した共振回路の加熱コイルとなる請求項１から６のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
8. 前記被加熱物の側面を誘導加熱する胴コイルを備え、前記胴コイルは前記第１から第４の共振回路のうち入力電力が小さくなるように構成した共振回路の加熱コイルとなる請求項１から７のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の誘導加熱装置を備えた炊飯器。