JP4196069B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般家庭などで使用される誘導加熱調理器に関するもので、更に詳しく述べれば複数の誘導加熱用インバータは共通の電源平滑回路から電力が供給されており、複数の誘導加熱用インバータの駆動手段に特徴を有する誘導加熱調理器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の共通の電源平滑回路から複数のバーナーへの電力供給を行う誘導加熱調理器などに用いられる高周波インバータの制御手段として、例えば、図１０に示すような、それぞれに共振回路を有する複数のインバータに対応して複数の制御回路を有する回路構成がある。図に示す回路構成の誘導加熱インバータの制御手段としては、それぞれの制御回路にフィードバックされた検知手段からの信号にしたがって、安定に動作すべくそれぞれの制御回路より出力される駆動信号によってインバータへの入力電力の制御を行うのが一般的であった。
【０００３】
しかしながら、複数のバーナーを備えた誘導加熱調理器において、複数の制御回路によりそれぞれのインバータが入力電力の制御を行うと、たとえば、隣接するインバータの動作周波数が異なると干渉音が発生するなど調理する上での不具合点が発生する。そのため、それぞれのインバータの動作周波数を概ね同じ周波数で駆動させて、干渉音を可聴領域外の低い周波数とする手段が用いられる。図１０に示す回路構成において、第１の整流素子２ａと第１の平滑コンデンサ２ｂと第１のフィルタコイル２ｃからなる電源平滑回路２構成されており、入力端子は商用電源１に接続され、出力端子は前記第１のインバータ３と第２のインバータ４の入力端子に接続されている。
【０００４】
第１の加熱コイル３ａと直列に接続された第１のコンデンサ３ｂから形成される第１の共振回路３ｃと、前記第１の共振回路３ｃに直列に接続され電力を注入する第１のスイッチング素子３ｄと、第１のスイッチング素子３ｄと直列に接続された第３のスイッチング素子３ｅによって第１のインバータ３が構成されており、第１の制御回路３ｉによって、前記第１のスイッチング素子３ｄと第３のスイッチング素子３ｅは交互に駆動する。
【０００５】
第１の制御回路３ｉは、第１の入力電力検知手段３ｆによって第１のインバータ３への入力電圧を検知すると共に、所定の火力にて第１の加熱コイル３ａの上に載置された被加熱物を加熱するように制御する。
【０００６】
また、第２の加熱コイルと直列４ａに接続された第２のコンデンサ４ｂから形成される第２の共振回路４ｃと、前記第２の共振回路４ｃに直列に接続され電力を注入する第２のスイッチング素子４ｄと、第２のスイッチング素子４ｄと直列に接続された第４のスイッチング素子４ｅによって第２のインバータ４が構成されており、第２の制御回路４ｉによって、前記第２のスイッチング素子４ｄと第４のスイッチング素子４ｅは交互に駆動する。第２の制御回路４ｉは、第２の入力電力検知手段４ｆによって第２のインバータ４への入力電圧を検知すると共に、所定の火力にて第２の加熱コイル４ａの上に載置された被加熱物を加熱するように制御する。
【０００７】
以上の回路構成において、その動作を説明する。
【０００８】
第１の制御回路と第２の制御回路は、第１のスイッチング素子と第３のスイッチング素子、あるいは第２のスイッチング素子と第４のスイッチング素子を交互にオンオフして駆動し、第１のインバータと第２のインバータに入力される電力を制御している。このとき、第１の制御回路は、第１のインバータに入力される電圧を検知して、第１の共振回路が安定した動作を行い、第１のインバータに入力される電力が所定の入力電力となる様に第１のスイッチング素子と第３のスイッチング素子を交互にオンオフして駆動する。この回路構成においては、周波数を可変として第１のインバータへの入力電力を制御するのが一般的ではあるが、発振周波数を一定として第１のインバータへと入力される電力を制御する手段がある（例えば、特許文献１参照）。つまり、図１２に示すように、第１のスイッチング素子と第３のスイッチング素子は同一周波数で導通時間比を変えて交互に駆動する。図１３は第１のスイッチング素子の導通時間Ｔ２と周期Ｔ１との比Ｔ２／Ｔ１（以下これを導通比と呼ぶ）と、入力電力（ＰＩＮ）の関係を示している。
【０００９】
図１２について、同図（ａ）には導通比Ｔ２／Ｔ１＜０．５のとき、つまり第１のスイッチング素子が導通して共振回路にエネルギーを注入する量が少なく、入力電力が少ないときの第１のスイッチング素子と第３のスイッチング素子動作波形と電源平滑回路の出力電圧を、同図（ｂ）には導通比Ｔ２／Ｔ１≒０．５のとき、つまり第１のスイッチング素子と第３のスイッチング素子の導通時間Ｔ２が周期Ｔ１の半分程度で入力電力が概ね最大レベルのときの動作波形と電源平滑回路の出力電圧を示している。
【００１０】
図１２に示すように第１の制御回路が第１のスイッチング素子と第３のスイッチング素子を交互に駆動し、その導通比Ｔ２／Ｔ１を変えることによって入力電力（ＰＩＮ）は制御される。図１４（ａ）に電源平滑回路の出力端子における電流と電圧の波形を、図１４（ｂ）にインバータへの入力電力と電源平滑回路２の出力端子に発生するリップル電圧の相関を示す。
【００１１】
第１のインバータのみ動作している場合、第１のインバータへと電力を注入する第１のスイッチング素子によって電源平滑回路の出力端子にリップル電圧が発生する。図１４（ａ）には導通比Ｔ２／Ｔ１＜０．５のとき、つまり第１のスイッチング素子が導通して共振回路にエネルギーを注入する量が少なく入力電力が少ないときと、導通比Ｔ２／Ｔ１≒０．５のとき、つまり第１のスイッチング素子と第３のスイッチング素子の導通時間Ｔ２が周期Ｔ１の半分程度で入力電力が概ね最大レベルのときの、電源平滑回路の出力電圧と出力電流の波形を示している。
【００１２】
図１４（ａ）に示すように、第１のインバータのみ動作している場合、第１のインバータの動作周波数に同期した第１のリップル電圧が発生しており、第１のインバータへの入力電力が大きいとリップル電圧も大きくなっている。同図（ｂ）に示すように、インバータへの入力電力が大きくなるほどリップル電圧は大きくなる。
【００１３】
同様に、第２の制御回路についても、第２のインバータに入力される電圧を検知して、第２の共振回路が安定した動作を行い、第２のインバータに入力される電力が所定の入力電力となる様に第２のスイッチング素子と第４のスイッチング素子を交互にオンオフして駆動する。
【００１４】
よって、第１のインバータが動作停止している場合の電源平滑回路の出力端子には、第２のインバータの動作周波数に同期した第２のリップル電圧が発生する。
【００１５】
しかしながら、従来の制御手段は、第１の制御回路によって第１のインバータを、第２の制御回路によって第２のインバータを駆動させるため、第１の制御回路と第２の制御回路とで、発振回路や振動子といった回路定数バラツキや、誘導加熱される鍋などの負荷の材質や、火力の差などによって生ずる僅かなインバータの動作周波数の違いにより、第１のインバータによって発生する第１のリップル電圧と第２のインバータによって発生する第２のリップル電圧の干渉が発生する。
【００１６】
図１１（ａ）に電源平滑回路の出力端子に発生する第１のリップル電圧と第２のリップル電圧による干渉が発生する様子と、リップル電圧の小さいときの第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子の拡大動作波形を図１１（ｂ）に、リップル電圧の大きいときの第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子の拡大動作波形を図１１（ｃ）に示す。
【００１７】
図１１（ａ）に示すように、可聴領域周波数以下の数十Ｈｚのレベルでリップル電圧の干渉は発生しており、第１のインバータと第２のインバータの動作周波数２０数ｋＨｚに対して０．１％程度の僅かな差に相当する。このリップル電圧の干渉が発生する要因は、同図（ｂ）と（ｃ）に示すように、第１のインバータに電力を注入する際に発生する第１のスイッチング素子の電流ＩＡ１と、第２のインバータに電力を注入する際に発生する第２のスイッチング素子の電流ＩＡ２とが同じタイミングで発生しているか否かでリップル電圧の大小が発生することにある。
【００１８】
つまり、第１のインバータと第２のインバータは、概ね同じ動作で加熱することで、それぞれのインバータで加熱される鍋によって発生する干渉音は可聴領域以外の周波数となっているが、動作周波数の０．１％程度の差によって、図１１（ｂ）の様にインバータが電力を注入するタイミングが交互になった場合はリップル電圧ＶＡが少なく、図１１（ｃ）の様にインバータへと電力を注入するタイミングが重なった場合はリップル電圧ＶＡが大きくなる。
【００１９】
その結果、第１の制御回路と第２の制御回路とが第１のインバータと第２のインバータとに入力される電圧を検知する際に、電源平滑回路の出力電圧に干渉による不規則なリップル電圧が発生するため、それぞれのインバータに入力される電圧を検知する際に、誤検知が発生していた。
【００２０】
【特許文献１】
特開平１−２６０７８５号公報
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の制御手段においては、第１の制御回路によって第１のインバータを、第２の制御回路によって第２のインバータを駆動させるため、第１の制御回路と第２の制御回路とで、それぞれの回路定数バラツキや、誘導加熱される鍋などの負荷の材質や、火力の差によって生ずる僅かな動作周波数の差によって、第１のインバータによって発生する第１のリップル電圧と第２のインバータによって発生する第２のリップル電圧による干渉が発生する。
【００２２】
よって、第１の制御回路と第２の制御回路とが第１のインバータと第２のインバータとに入力される電圧を検知する際に、電源平滑回路の出力電圧に干渉による不規則なリップルが発生するため、それぞれの制御回路では補正しきれずに誤検知を引き起こすという課題を有していた。
【００２３】
本発明はこのような点に鑑み、上記従来の課題を解決するもので、第１の目的は共通の電源平滑回路から電力が供給される複数のインバータについて、それぞれのインバータへと電力を注入する各々のスイッチング素子は交互にオンオフすることで、電源平滑回路の出力端子に発生するリップル電圧を抑制しつつ、それぞれのインバータへと入力される電圧を検知して安定した電力制御を可能とする誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱調理器は、整流素子とコンデンサを含む電源平滑回路と、第１の加熱コイルと第１の共振コンデンサによって形成される第１の共振回路、前記電源平滑回路の出力端子間で前記第１の共振回路と直列に接続されかつ所定時間導通させることにより前記第１の共振回路に前記電源平滑回路から電力を注入する第１のスイッチング素子、一端が前記第１の共振回路と前記第１のスイッチング素子との接続点に接続されかつ前記電源平滑回路の出力端子間で前記第１のスイッチング素子と直列に接続された第３のスイッチング素子、前記電源平滑回路から前記第１のインバータに入力される電圧と電流とにより前記第１のインバータの入力電力を検知する第１の入力電力検知手段及び前記第１の入力電力検知手段に接続され前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子をオンオフして前記第１のインバータの入力電力を制御する第１の制御回路を有する第１のインバータと、第２の加熱コイルと第２の共振コンデンサによって形成される第２の共振回路、前記電源平滑回路の出力端子間で前記第２の共振回路と直列に接続されかつ所定時間導通させることにより前記第２の共振回路に前記電源平滑回路から電力を注入する第２のスイッチング素子、一端が前記第２の共振回路と前記第２のスイッチング素子との接続点に接続されかつ前記電源平滑回路の出力端子間で前記第２のスイッチング素子と直列に接続された第４のスイッチング素子、前記電源平滑回路から前記第２のインバータに入力される電圧と電流とにより前記第２のインバータの入力電力を検知する第２の入力電力検知手段及び前記第２の入力電力検知手段に接続され前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子をオンオフして前記第２のインバータの入力電力を制御する第２の制御回路を有する第２のインバータとを備え、前記第１の制御回路及び前記第２の制御回路は、入力電力を互いに異なる値に制御する際に前記第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交互にオンオフさせ前記第１のインバータと前記第２のインバータを同じ動作周波数で動作させることにより、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の前記動作周波数に数十Ｈｚ程度の差が生じた場合に比べ、前記電源平滑回路の出力端子に発生する不規則なリップル電圧を抑制することを特徴とする。
【００２５】
これによって、第１のインバータと第２のインバータとで、それぞれの制御回路定数バラツキや、誘導加熱される鍋などの負荷の材質や、火力の差によって生ずる僅かな動作周波数の差によって、第１のインバータに同期した第１のリップル電圧と第２のインバータに同期した第２のリップル電圧の不規則な干渉が抑えられる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、整流素子とコンデンサを含む電源平滑回路と、第１の加熱コイルと第１の共振コンデンサによって形成される第１の共振回路、前記電源平滑回路の出力端子間で前記第１の共振回路と直列に接続されかつ所定時間導通させることにより前記第１の共振回路に前記電源平滑回路から電力を注入する第１のスイッチング素子、一端が前記第１の共振回路と前記第１のスイッチング素子との接続点に接続されかつ前記電源平滑回路の出力端子間で前記第１のスイッチング素子と直列に接続された第３のスイッチング素子、前記電源平滑回路から前記第１のインバータに入力される電圧と電流とにより前記第１のインバータの入力電力を検知する第１の入力電力検知手段及び前記第１の入力電力検知手段に接続され前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子をオンオフして前記第１のインバータの入力電力を制御する第１の制御回路を有する第１のインバータと、第２の加熱コイルと第２の共振コンデンサによって形成される第２の共振回路、前記電源平滑回路の出力端子間で前記第２の共振回路と直列に接続されかつ所定時間導通させることにより前記第２の共振回路に前記電源平滑回路から電力を注入する第２のスイッチング素子、一端が前記第２の共振回路と前記第２のスイッチング素子との接続点に接続されかつ前記電源平滑回路の出力端子間で前記第２のスイッチング素子と直列に接続された第４のスイッチング素子、前記電源平滑回路から前記第２のインバータに入力される電圧と電流とにより前記第２のインバータの入力電力を検知する第２の入力電力検知手段及び前記第２の入力電力検知手段に接続され前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子をオンオフして前記第２のインバータの入力電力を制御する第２の制御回路を有する第２のインバータとを備え、前記第１の制御回路及び前記第２の制御回路は、前記第１のインバータと前記第２のインバータが略同じ動作周波数で動作し入力電力を互いに異なる値に制御する際に前記第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交互にオンオフさせ前記第１のインバータと前記第２のインバータを同じ動作周波数で動作させることにより、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の前記動作周波数に数十Ｈｚ程度の差が生じた場合に比べ、前記電源平滑回路の出力端子に発生する不規則なリップル電圧を抑制する。
【００２７】
第１のインバータと第２のインバータが動作周波数一定で電力制御される場合に、それぞれのインバータ駆動に関わる回路定数のバラツキや、負荷の材質、火力の差によって発生する僅かな動作周波数の差により発生する不規則な第１のインバータによる第１のリップル電圧と第２のインバータによる第２のリップル電圧の干渉を防ぎ、所定のレベルで干渉したリップル電圧とすることができる。
【００３３】
【実施例】
（実施例１）
以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第一の実施例における誘導加熱調理器の回路構成で、図２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動作波形と電源平滑回路の出力端子電圧を示す。
【００３４】
図１において、２１は商用電源で、２２は商用電源を全波整流して平滑する電源平滑回路で、整流器２２ａと平滑コンデンサ２２ｂとフィルタコイル２２ｃより成る。
【００３５】
２３は第１のインバータ回路で、第１の加熱コイル２３ａと第１の共振コンデンサ２３ｂから形成される第１の共振回路２３ｃと、第１の共振回路２３ｃと直列に接続されて電力を注入する第１のスイッチング素子２３ｄと、第１のスイッチング素子２３ｄと直列に接続された第３のスイッチング素子２３ｅと、第１のインバータ２３に入力される電圧と電流によって入力電力を検知する第１の入力電力検知手段２３ｆと、第１の共振回路２３ｃに発生する共振電圧を検知する第１の共振電圧検知手段２３ｇと、第１の加熱コイル２３ａに流れる電流を検知する第１の加熱コイル電流検知手段２３ｈと、前記第１のスイッチング素子２３ｄと第３のスイッチング素子２３ｅのオンオフを制御する第１の制御回路２３ｉとで構成されている。
【００３６】
第１の制御回路２３ｉは、他方のインバータが加熱を停止したときに電源平滑回路２２の出力端子に発生する電圧変動の補正について、加熱停止時の火力に応じて補正値を変更する火力補正機能２３ｊを有する第１の加熱停止補正手段２３ｋを有している。
【００３７】
２４は第２のインバータ回路で、第１のインバータ回路２３と同様に、第２の加熱コイル２４ａと第２の共振コンデンサ２４ｂから形成される第２の共振回路２４ｃと、第２の共振回路２４ｃと直列に接続されて電力を注入する第２のスイッチング素子２４ｄと、第２のスイッチング素子２４ｄと直列に接続された第４のスイッチング素子２４ｅと、第２のインバータ２４に入力される電圧と電流によって入力電力を検知する第２の入力電力検知手段２４ｆと、第２の共振回路２４ｃに発生する共振電圧を検知する第２の共振電圧検知手段２４ｇと、第２の加熱コイル２４ａに流れる電流を検知する第２の加熱コイル電流検知手段２４ｈと、他方のインバータが加熱を停止したときに電源平滑回路２２の出力端子に発生する電圧変動の補正について、加熱停止時の火力に応じて補正する火力補正機能２４ｊを有する第２の加熱停止補正手段２４ｋとで構成される。第２のスイッチング素子２４ｄと第４のスイッチング素子２４ｅは第２の制御回路２４ｉによって交互に駆動される。
【００３８】
以上のように構成された誘導加熱調理器についてその動作を説明する。
【００３９】
第１の制御回路２３ｉは第１のスイッチング素子２３ｄを所定時間導通させた後、開放して第１の加熱コイル２３ａと第１の共振コンデンサ２３ｂからなる第１の共振回路２３ｃを共振させる。その後、第３のスイッチング素子２３ｅは導通開始し、共振を継続させて、図には特に記載していないが第１の加熱コイル２３ａの上に載置された鍋などの被加熱物を加熱する。
【００４０】
第１のインバータ２３のみ加熱動作を行った場合において、第１のスイッチング素子２３ｄのコレクタ電流ＩＣ１、第２のスイッチング素子２４ｄのコレクタ電流ＩＣ２、電源平滑回路２２の出力端子の動作波形を図２（ａ）に示している。図２（ａ）に示すように、第１のスイッチング素子２３ｄがオンすることで電源平滑回路２２より第１のインバータ２３へと電力が供給されるため、第１のリップル電圧ＶＡ１が発生している。
【００４１】
同様に、第２の制御回路２４ｉは第２のスイッチング素子２４ｄを所定時間導通させた後、開放して第２の加熱コイル２４ａと第２の共振コンデンサ２４ｂからなる第２の共振回路２４ｃを共振させる。その後、第４のスイッチング素子２４ｅは導通開始し、共振を継続させて、図には特に記載していないが第２の加熱コイル２４ａの上に載置された鍋などの被加熱物を加熱する。
【００４２】
第２のインバータ２４のみ加熱動作を行った場合の第１のスイッチング素子２３ｄ、第２のスイッチング素子２４ｄ、電源平滑回路２２の出力端子の動作波形を図２（ｂ）に示している。図２（ｂ）に示すように、第２のスイッチング素子２４ｄがオンすることで電源平滑回路２２より第２のインバータ２４に電力が供給されている。
【００４３】
第１のスイッチング素子２３ｄと第２のスイッチング素子２４ｄを交互にオンした場合の第１のスイッチング素子２３ｄ、第２のスイッチング素子２４ｄ、電源平滑回路２２の出力端子の動作波形を図２（ｃ）に示している。図２（ｃ）に示すように、交互に第１のインバータ２３と第２のインバータ２３に電力を供給することによって、電源平滑回路２２の出力端子のリップル電圧が抑制される。
【００４４】
また、図３に第１のスイッチング素子２３ｄと第２のスイッチング素子２４ｄを交互にオンして、且つ、第１のインバータ２３と第２のインバータ２４の動作周波数を一致させたうえで、第１のインバータ２３と第２のインバータ２４の入力電力を一定の動作周波数で異なる値に制御した場合において、第１のスイッチング素子２３ｄのコレクタ電流ＩＣ１、第２のスイッチング素子２４ｄのコレクタ電流ＩＣ２、電源平滑回路２２の出力端子の動作波形を示している。図３に示すように、交互に第１のインバータ２３と第２のインバータ２４に電力を供給することによって、図１１（ａ）に示したような不規則なリップル電圧の干渉を防ぎ、所定のレベルで干渉したリップル電圧とする事が出来る。
【００４５】
また、図４に第１のインバータ２３への入力電力ＰＩＮ１と第２のインバータ２４への入力電力ＰＩＮ２との差△ＰＩＮ（△ＰＩＮ＝｜ＰＩＮ１−ＰＩＮ２｜）に対する電源平滑回路２２の出力端子に発生するリップル電圧ＶＡの相関を示す。図４に示す様に入力電力の差△ＰＩＮが大きくなるほどリップル電圧ＶＡも増加する。よって、第１の入力電力検知手段２３ｆと第２の入力検知手段２４ｆの差によりリップル電圧の補正値を決定することで、それぞれのインバータに入力される電圧を精度良く検知することが可能となる。
【００４６】
また、図５（ａ）に鍋の材質に対する第１の入力電力検知手段２３ｆと第１の共振電圧検知手段２３ｇ、同図（ｂ）に鍋の材質に対する第１の入力電力検知手段２３ｆによって検知される第１のインバータ２３への入力電力と第１のリップル電圧の相関について示す。
【００４７】
例えば磁性鍋と非磁性鍋とを加熱する場合において、第１のインバータ２３を構成する第１の共振回路２３ｃにおいて発生する共振電圧は、図５（ａ）に示すように非磁性鍋の方が入力電力に対する共振電圧の増加が大きいので、磁性鍋に比べて電力を供給する第１のスイッチング素子２３ｄのオン時間が少なくても同等の入力電力が得られる。よって、図５（ｂ）に示すように発生するリップル電圧は、同じ入力電力でも磁性鍋に比べて大きくなる特性を持つため、鍋の材質によってリップル電圧の補正を行うことで精度良く入力電圧を検知して安定したインバータ動作を継続することが出来る。
【００４８】
第２のインバータ２４においても第１のインバータ２３と同様に図５に示した特性を示す。よって、第１のインバータ２３と第２のインバータ２４、それぞれで負荷の材質を判定することでリップル電圧を補正して安定したインバータ動作を継続することができる。
【００４９】
また、図６（ａ）に鍋の材質に対する第１の入力電力検知手段２３ｆと第１の加熱コイル電流検知手段２３ｈ、同図（ｂ）に鍋の材質に対する第１の入力電力検知手段２３ｆによって検知される第１のインバータ２３への入力電力と第１のリップル電圧の相関について示す。
【００５０】
例えば磁性鍋と非磁性鍋とを加熱する場合において、図６（ａ）に示すように非磁性鍋の方が入力電力に対する加熱コイル電流の増加が大きいので、磁性鍋に比べて電力を供給するスイッチング素子のオン時間が少なくても第１のインバータ２３への入力電流は大きくなる。よって、図６（ｂ）に示すように発生するリップル電圧は、同じ入力電力でも磁性鍋に比べて大きくなる特性を持つため、鍋の材質によってリップル電圧の補正を行うことで精度良く入力電圧を検知して安定したインバータ動作を継続することが出来る。
【００５１】
第２のインバータにおいても第１のインバータと同様に図６に示した特性を示す。よって、第１のインバータ２３と第２のインバータ２４、それぞれで負荷の材質を判定することでリップル電圧を補正して安定したインバータ動作を継続することができる。
【００５２】
また、図７に他方のインバータが停止した場合の、電源平滑回路の出力端子電圧の電圧変動を示す。図７に示すように、インバータが加熱動作を停止すると、インバータ回路のインピーダンスが急激に増加するため電源平滑回路２２の出力端子電圧ＶＢが上昇する。よって、一方のインバータは、他方のインバータが停止したことを検知して電源平滑回路２２の出力端子の電圧があらかじめ上昇することを予測し、補正する加熱停止補正手段２３ｋを用いて、インバータへの入力電圧を検知して補正すれば、電源電圧の変動であると誤検知することなく加熱動作を継続することが出来る。
【００５３】
さらに、図８に示しように、他方のインバータ停止時の入力電力によって、加熱動作を停止した後に発生する電源平滑回路２２の出力端子電圧が変動するレベルが変化するため、インバータが加熱を停止したときの火力に応じて加熱停止補正手段２３ｋの補正値を変更する火力補正機能２４ｊを用いて補正すれば、電源電圧の変動とインバータの停止による変動とを更に精度良く判別することが出来るため、安定したインバータ動作を継続することが出来る。
【００５４】
以上のように本実施例によれば、共通の電源平滑回路２２から複数のインバータへと電力を供給する構成において、それぞれのインバータへと電力を注入する役割を担うスイッチング素子を交互にオンオフさせる構成を備えることにより、それぞれのインバータによって発生するリップル電圧の不規則な干渉を抑制し安定した加熱動作を継続することが出来る。
【００５５】
また、本実施例において、第１のインバータへと電力を注入する第１のスイッチング素子と、第２のインバータへと電力を注入する第２のスイッチング素子とを交互にオンオフして、且つ、第１のインバータへの入力電力と第２のインバータへの入力電力を個別に調節する際には、第１のインバータと第２のインバータの動作周波数を一致させた上で第１のインバータと第２のインバータの入力電力を一定の周波数で異なる値に制御することで、負荷の材質や火力の差によって発生する僅かな動作周波数の差による不規則なリップル電圧の干渉を抑制して、所定のレベルで干渉した規則的なリップル電圧とする事が出来る。
【００５６】
また、本実施例に示すように、入力電力検知手段と共振電圧検知手段の相関によって鍋の材質や形状を識別することが可能であり、材質や形状に対応してリップル電圧を補正することにより、精度良く入力電圧の検知が可能となる。
【００５７】
また、本実施例に示すように、入力電力検知手段と加熱コイル電流検知手段の相関によって鍋の材質や形状を識別することが可能であり、材質や形状に対応してリップル電圧を補正することにより、精度良く入力電圧の検知が可能となる。
【００５８】
また、本実施例において、一方のインバータが停止したことを検知して他方のインバータの入力電圧があらかじめ上昇することを予測して補正する加熱停止補正手段によって検知された入力電圧を補正すれば、電源電圧の変動であると誤検知することなく安定した加熱動作を継続することが出来る。
【００５９】
また、本実施例において、一方のインバータが加熱を停止したときの火力に応じて加熱停止補正手段の補正値を変更する火力補正機能を用いて補正すれば、電源電圧の変動とインバータの停止による変動とを更に精度良く判別すること可能となる。
【００６０】
なお、第１の実施例において、第１のインバータ２３は、第１の加熱コイル２３ａと第１の共振コンデンサ２３ｂとを直列に接続した第１の共振回路を２３ｃ構成しているが、図９に示すように第１の加熱コイル３３ａと第１の共振コンデンサ３３ｂを並列に接続した第１の共振回路３３ｃの様に構成し、第１の共振回路３３ｃと直列に第１のスイッチング素子３３ｄを接続することによって、第１のスイッチング素子３３ｄが第１のインバータへと電力を注入する構成となり、第１のスイッチング素子３３ｄと他方のインバータを構成する第２のスイッチング素子２４ｄとが交互にオンオフすることで同等の効果が得られることは言うまでもない。これは第２のインバータ２４にも同様であり、第２の加熱コイルと第２の共振コンデンサを並列接続した第２の共振回路と直列に接続された第２のスイッチング素子を構成要素としても、同等の効果が得られることは言うまでもない。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、それぞれのインバータによって発生するリップル電圧の不規則な干渉を抑制するとともに、入力電力を精度良く検知することが出来るため、安定した加熱動作を継続することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における誘導加熱調理器の回路構成を示す図
【図２】（ａ）第１のインバータ２３のみ加熱動作を行った場合における本発明の実施例１における第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子と電源平滑回路の動作波形図
（ｂ）第２のインバータ２３のみ加熱動作を行った場合における本発明の実施例１における第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子と電源平滑回路の動作波形図
（ｃ）第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子を交互にオンした場合における本発明の実施例１における第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子と電源平滑回路の動作波形図
【図３】本発明の実施例１における第１のインバータと第２のインバータの入力電力を一定の動作周波数で異なる値に制御した場合の、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子と電源平滑回路の動作波形図
【図４】入力電力の差に対する電源平滑回路の出力端子に発生するリップル電圧の相関図
【図５】（ａ）鍋の材質に対する第１の入力電力検知手段と第１の共振電圧検知手段の相関図
（ｂ）鍋の材質に対する第１の入力電力検知手段と第１のリップル電圧の相関図
【図６】（ａ）鍋の材質に対する第１の入力電力検知手段と第１の加熱コイル電流の相関図
（ｂ）鍋の材質に対する第１の入力電力検知手段と第１のリップル電圧の相関図
【図７】他方のインバータが停止した場合の、電源平滑回路の出力端子電圧の電圧変動を示す図
【図８】他方のインバータ停止時の入力電力に対する電源平滑回路の出力端子電圧に発生する電圧変動の相関図
【図９】同等の機能を成すインバータ回路構成を示す図
【図１０】従来例における誘導加熱調理器の回路構成を示す図
【図１１】（ａ）従来例における電源平滑回路での電源平滑回路の出力端子に発生する第１のリップル電圧と第２のリップル電圧による干渉が発生する様子を示す端子電圧波形図
（ｂ）従来例における電源平滑回路でのリップル電圧の小さいときの第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子の拡大動作波形を示す図
（ｃ）従来例における電源平滑回路でのリップル電圧の大きいときの第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子の拡大動作波形を示す図
【図１２】（ａ）従来例における誘導加熱調理器の導通比Ｔ２／Ｔ１＜０．５のときの動作波形図
（ｂ）従来例における誘導加熱調理器の導通比Ｔ２／Ｔ１≒０．５のときの動作波形図
【図１３】従来例における誘導加熱調理器の導通比と入力電力と動作周波数の相関図
【図１４】（ａ）従来例における誘導加熱調理器の電源平滑回路の出力端子における電流と電圧の波形を示す図
（ｂ）従来例における誘導加熱調理器の入力電力とリップル電圧の相関図
【符号の説明】
２１ 商用電源
２２ 電源平滑回路
２３ 第１のインバータ
２４ 第２のインバータ
２３ｉ 第１の制御回路
２４ｉ 第２の制御回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般家庭などで使用される誘導加熱調理器に関するもので、更に詳しく述べれば複数の誘導加熱用インバータは共通の電源平滑回路から電力が供給されており、複数の誘導加熱用インバータの駆動手段に特徴を有する誘導加熱調理器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の共通の電源平滑回路から複数のバーナーへの電力供給を行う誘導加熱調理器などに用いられる高周波インバータの制御手段として、例えば、図１０に示すような、それぞれに共振回路を有する複数のインバータに対応して複数の制御回路を有する回路構成がある。図に示す回路構成の誘導加熱インバータの制御手段としては、それぞれの制御回路にフィードバックされた検知手段からの信号にしたがって、安定に動作すべくそれぞれの制御回路より出力される駆動信号によってインバータへの入力電力の制御を行うのが一般的であった。
【０００３】
しかしながら、複数のバーナーを備えた誘導加熱調理器において、複数の制御回路によりそれぞれのインバータが入力電力の制御を行うと、たとえば、隣接するインバータの動作周波数が異なると干渉音が発生するなど調理する上での不具合点が発生する。そのため、それぞれのインバータの動作周波数を概ね同じ周波数で駆動させて、干渉音を可聴領域外の低い周波数とする手段が用いられる。図１０に示す回路構成において、第１の整流素子２ａと第１の平滑コンデンサ２ｂと第１のフィルタコイル２ｃからなる電源平滑回路２構成されており、入力端子は商用電源１に接続され、出力端子は前記第１のインバータ３と第２のインバータ４の入力端子に接続されている。
【０００４】
第１の加熱コイル３ａと直列に接続された第１のコンデンサ３ｂから形成される第１の共振回路３ｃと、前記第１の共振回路３ｃに直列に接続され電力を注入する第１のスイッチング素子３ｄと、第１のスイッチング素子３ｄと直列に接続された第３のスイッチング素子３ｅによって第１のインバータ３が構成されており、第１の制御回路３ｉによって、前記第１のスイッチング素子３ｄと第３のスイッチング素子３ｅは交互に駆動する。
【０００５】
第１の制御回路３ｉは、第１の入力電力検知手段３ｆによって第１のインバータ３への入力電圧を検知すると共に、所定の火力にて第１の加熱コイル３ａの上に載置された被加熱物を加熱するように制御する。
【０００６】
また、第２の加熱コイルと直列４ａに接続された第２のコンデンサ４ｂから形成される第２の共振回路４ｃと、前記第２の共振回路４ｃに直列に接続され電力を注入する第２のスイッチング素子４ｄと、第２のスイッチング素子４ｄと直列に接続された第４のスイッチング素子４ｅによって第２のインバータ４が構成されており、第２の制御回路４ｉによって、前記第２のスイッチング素子４ｄと第４のスイッチング素子４ｅは交互に駆動する。第２の制御回路４ｉは、第２の入力電力検知手段４ｆによって第２のインバータ４への入力電圧を検知すると共に、所定の火力にて第２の加熱コイル４ａの上に載置された被加熱物を加熱するように制御する。
【０００７】
以上の回路構成において、その動作を説明する。
【０００８】
第１の制御回路と第２の制御回路は、第１のスイッチング素子と第３のスイッチング素子、あるいは第２のスイッチング素子と第４のスイッチング素子を交互にオンオフして駆動し、第１のインバータと第２のインバータに入力される電力を制御している。このとき、第１の制御回路は、第１のインバータに入力される電圧を検知して、第１の共振回路が安定した動作を行い、第１のインバータに入力される電力が所定の入力電力となる様に第１のスイッチング素子と第３のスイッチング素子を交互にオンオフして駆動する。この回路構成においては、周波数を可変として第１のインバータへの入力電力を制御するのが一般的ではあるが、発振周波数を一定として第１のインバータへと入力される電力を制御する手段がある（例えば、特許文献１参照）。つまり、図１２に示すように、第１のスイッチング素子と第３のスイッチング素子は同一周波数で導通時間比を変えて交互に駆動する。図１３は第１のスイッチング素子の導通時間Ｔ２と周期Ｔ１との比Ｔ２／Ｔ１（以下これを導通比と呼ぶ）と、入力電力（ＰＩＮ）の関係を示している。
【０００９】
図１２について、同図（ａ）には導通比Ｔ２／Ｔ１＜０．５のとき、つまり第１のスイッチング素子が導通して共振回路にエネルギーを注入する量が少なく、入力電力が少ないときの第１のスイッチング素子と第３のスイッチング素子動作波形と電源平滑回路の出力電圧を、同図（ｂ）には導通比Ｔ２／Ｔ１≒０．５のとき、つまり第１のスイッチング素子と第３のスイッチング素子の導通時間Ｔ２が周期Ｔ１の半分程度で入力電力が概ね最大レベルのときの動作波形と電源平滑回路の出力電圧を示している。
【００１０】
図１２に示すように第１の制御回路が第１のスイッチング素子と第３のスイッチング素子を交互に駆動し、その導通比Ｔ２／Ｔ１を変えることによって入力電力（ＰＩＮ）は制御される。図１４（ａ）に電源平滑回路の出力端子における電流と電圧の波形を、図１４（ｂ）にインバータへの入力電力と電源平滑回路２の出力端子に発生するリップル電圧の相関を示す。
【００１１】
第１のインバータのみ動作している場合、第１のインバータへと電力を注入する第１のスイッチング素子によって電源平滑回路の出力端子にリップル電圧が発生する。図１４（ａ）には導通比Ｔ２／Ｔ１＜０．５のとき、つまり第１のスイッチング素子が導通して共振回路にエネルギーを注入する量が少なく入力電力が少ないときと、導通比Ｔ２／Ｔ１≒０．５のとき、つまり第１のスイッチング素子と第３のスイッチング素子の導通時間Ｔ２が周期Ｔ１の半分程度で入力電力が概ね最大レベルのときの、電源平滑回路の出力電圧と出力電流の波形を示している。
【００１２】
図１４（ａ）に示すように、第１のインバータのみ動作している場合、第１のインバータの動作周波数に同期した第１のリップル電圧が発生しており、第１のインバータへの入力電力が大きいとリップル電圧も大きくなっている。同図（ｂ）に示すように、インバータへの入力電力が大きくなるほどリップル電圧は大きくなる。
【００１３】
同様に、第２の制御回路についても、第２のインバータに入力される電圧を検知して、第２の共振回路が安定した動作を行い、第２のインバータに入力される電力が所定の入力電力となる様に第２のスイッチング素子と第４のスイッチング素子を交互にオンオフして駆動する。
【００１４】
よって、第１のインバータが動作停止している場合の電源平滑回路の出力端子には、第２のインバータの動作周波数に同期した第２のリップル電圧が発生する。
【００１５】
しかしながら、従来の制御手段は、第１の制御回路によって第１のインバータを、第２の制御回路によって第２のインバータを駆動させるため、第１の制御回路と第２の制御回路とで、発振回路や振動子といった回路定数バラツキや、誘導加熱される鍋などの負荷の材質や、火力の差などによって生ずる僅かなインバータの動作周波数の違いにより、第１のインバータによって発生する第１のリップル電圧と第２のインバータによって発生する第２のリップル電圧の干渉が発生する。
【００１６】
図１１（ａ）に電源平滑回路の出力端子に発生する第１のリップル電圧と第２のリップル電圧による干渉が発生する様子と、リップル電圧の小さいときの第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子の拡大動作波形を図１１（ｂ）に、リップル電圧の大きいときの第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子の拡大動作波形を図１１（ｃ）に示す。
【００１７】
図１１（ａ）に示すように、可聴領域周波数以下の数十Ｈｚのレベルでリップル電圧の干渉は発生しており、第１のインバータと第２のインバータの動作周波数２０数ｋＨｚに対して０．１％程度の僅かな差に相当する。このリップル電圧の干渉が発生する要因は、同図（ｂ）と（ｃ）に示すように、第１のインバータに電力を注入する際に発生する第１のスイッチング素子の電流ＩＡ１と、第２のインバータに電力を注入する際に発生する第２のスイッチング素子の電流ＩＡ２とが同じタイミングで発生しているか否かでリップル電圧の大小が発生することにある。
【００１８】
つまり、第１のインバータと第２のインバータは、概ね同じ動作で加熱することで、それぞれのインバータで加熱される鍋によって発生する干渉音は可聴領域以外の周波数となっているが、動作周波数の０．１％程度の差によって、図１１（ｂ）の様にインバータが電力を注入するタイミングが交互になった場合はリップル電圧ＶＡが少なく、図１１（ｃ）の様にインバータへと電力を注入するタイミングが重なった場合はリップル電圧ＶＡが大きくなる。
【００１９】
その結果、第１の制御回路と第２の制御回路とが第１のインバータと第２のインバータとに入力される電圧を検知する際に、電源平滑回路の出力電圧に干渉による不規則なリップル電圧が発生するため、それぞれのインバータに入力される電圧を検知する際に、誤検知が発生していた。
【００２０】
【特許文献１】
特開平１−２６０７８５号公報
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の制御手段においては、第１の制御回路によって第１のインバータを、第２の制御回路によって第２のインバータを駆動させるため、第１の制御回路と第２の制御回路とで、それぞれの回路定数バラツキや、誘導加熱される鍋などの負荷の材質や、火力の差によって生ずる僅かな動作周波数の差によって、第１のインバータによって発生する第１のリップル電圧と第２のインバータによって発生する第２のリップル電圧による干渉が発生する。
【００２２】
よって、第１の制御回路と第２の制御回路とが第１のインバータと第２のインバータとに入力される電圧を検知する際に、電源平滑回路の出力電圧に干渉による不規則なリップルが発生するため、それぞれの制御回路では補正しきれずに誤検知を引き起こすという課題を有していた。
【００２３】
本発明はこのような点に鑑み、上記従来の課題を解決するもので、第１の目的は共通の電源平滑回路から電力が供給される複数のインバータについて、それぞれのインバータへと電力を注入する各々のスイッチング素子は交互にオンオフすることで、電源平滑回路の出力端子に発生するリップル電圧を抑制しつつ、それぞれのインバータへと入力される電圧を検知して安定した電力制御を可能とする誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱調理器は、整流素子とコンデンサを含む電源平滑回路と、第１の加熱コイルと第１の共振コンデンサによって形成される第１の共振回路、前記電源平滑回路の出力端子間で前記第１の共振回路と直列に接続されかつ所定時間導通させることにより前記第１の共振回路に前記電源平滑回路から電力を注入する第１のスイッチング素子、一端が前記第１の共振回路と前記第１のスイッチング素子との接続点に接続されかつ前記電源平滑回路の出力端子間で前記第１のスイッチング素子と直列に接続された第３のスイッチング素子、前記電源平滑回路から前記第１のインバータに入力される電圧と電流とにより前記第１のインバータの入力電力を検知する第１の入力電力検知手段及び前記第１の入力電力検知手段に接続され前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子をオンオフして前記第１のインバータの入力電力を制御する第１の制御回路を有する第１のインバータと、第２の加熱コイルと第２の共振コンデンサによって形成される第２の共振回路、前記電源平滑回路の出力端子間で前記第２の共振回路と直列に接続されかつ所定時間導通させることにより前記第２の共振回路に前記電源平滑回路から電力を注入する第２のスイッチング素子、一端が前記第２の共振回路と前記第２のスイッチング素子との接続点に接続されかつ前記電源平滑回路の出力端子間で前記第２のスイッチング素子と直列に接続された第４のスイッチング素子、前記電源平滑回路から前記第２のインバータに入力される電圧と電流とにより前記第２のインバータの入力電力を検知する第２の入力電力検知手段及び前記第２の入力電力検知手段に接続され前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子をオンオフして前記第２のインバータの入力電力を制御する第２の制御回路を有する第２のインバータとを備え、前記第１の制御回路及び前記第２の制御回路は、入力電力を互いに異なる値に制御する際に前記第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交互にオンオフさせ前記第１のインバータと前記第２のインバータを同じ動作周波数で動作させることにより、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の前記動作周波数に数十Ｈｚ程度の差が生じた場合に比べ、前記電源平滑回路の出力端子に発生する不規則なリップル電圧を抑制することを特徴とする。
【００２５】
これによって、第１のインバータと第２のインバータとで、それぞれの制御回路定数バラツキや、誘導加熱される鍋などの負荷の材質や、火力の差によって生ずる僅かな動作周波数の差によって、第１のインバータに同期した第１のリップル電圧と第２のインバータに同期した第２のリップル電圧の不規則な干渉が抑えられる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、整流素子とコンデンサを含む電源平滑回路と、第１の加熱コイルと第１の共振コンデンサによって形成される第１の共振回路、前記電源平滑回路の出力端子間で前記第１の共振回路と直列に接続されかつ所定時間導通させることにより前記第１の共振回路に前記電源平滑回路から電力を注入する第１のスイッチング素子、一端が前記第１の共振回路と前記第１のスイッチング素子との接続点に接続されかつ前記電源平滑回路の出力端子間で前記第１のスイッチング素子と直列に接続された第３のスイッチング素子、前記電源平滑回路から前記第１のインバータに入力される電圧と電流とにより前記第１のインバータの入力電力を検知する第１の入力電力検知手段及び前記第１の入力電力検知手段に接続され前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子をオンオフして前記第１のインバータの入力電力を制御する第１の制御回路を有する第１のインバータと、第２の加熱コイルと第２の共振コンデンサによって形成される第２の共振回路、前記電源平滑回路の出力端子間で前記第２の共振回路と直列に接続されかつ所定時間導通させることにより前記第２の共振回路に前記電源平滑回路から電力を注入する第２のスイッチング素子、一端が前記第２の共振回路と前記第２のスイッチング素子との接続点に接続されかつ前記電源平滑回路の出力端子間で前記第２のスイッチング素子と直列に接続された第４のスイッチング素子、前記電源平滑回路から前記第２のインバータに入力される電圧と電流とにより前記第２のインバータの入力電力を検知する第２の入力電力検知手段及び前記第２の入力電力検知手段に接続され前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子をオンオフして前記第２のインバータの入力電力を制御する第２の制御回路を有する第２のインバータとを備え、前記第１の制御回路及び前記第２の制御回路は、前記第１のインバータと前記第２のインバータが略同じ動作周波数で動作し入力電力を互いに異なる値に制御する際に前記第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交互にオンオフさせ前記第１のインバータと前記第２のインバータを同じ動作周波数で動作させることにより、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の前記動作周波数に数十Ｈｚ程度の差が生じた場合に比べ、前記電源平滑回路の出力端子に発生する不規則なリップル電圧を抑制する。
【００２７】
第１のインバータと第２のインバータが動作周波数一定で電力制御される場合に、それぞれのインバータ駆動に関わる回路定数のバラツキや、負荷の材質、火力の差によって発生する僅かな動作周波数の差により発生する不規則な第１のインバータによる第１のリップル電圧と第２のインバータによる第２のリップル電圧の干渉を防ぎ、所定のレベルで干渉したリップル電圧とすることができる。
【００３３】
【実施例】
（実施例１）
以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第一の実施例における誘導加熱調理器の回路構成で、図２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動作波形と電源平滑回路の出力端子電圧を示す。
【００３４】
図１において、２１は商用電源で、２２は商用電源を全波整流して平滑する電源平滑回路で、整流器２２ａと平滑コンデンサ２２ｂとフィルタコイル２２ｃより成る。
【００３５】
２３は第１のインバータ回路で、第１の加熱コイル２３ａと第１の共振コンデンサ２３ｂから形成される第１の共振回路２３ｃと、第１の共振回路２３ｃと直列に接続されて電力を注入する第１のスイッチング素子２３ｄと、第１のスイッチング素子２３ｄと直列に接続された第３のスイッチング素子２３ｅと、第１のインバータ２３に入力される電圧と電流によって入力電力を検知する第１の入力電力検知手段２３ｆと、第１の共振回路２３ｃに発生する共振電圧を検知する第１の共振電圧検知手段２３ｇと、第１の加熱コイル２３ａに流れる電流を検知する第１の加熱コイル電流検知手段２３ｈと、前記第１のスイッチング素子２３ｄと第３のスイッチング素子２３ｅのオンオフを制御する第１の制御回路２３ｉとで構成されている。
【００３６】
第１の制御回路２３ｉは、他方のインバータが加熱を停止したときに電源平滑回路２２の出力端子に発生する電圧変動の補正について、加熱停止時の火力に応じて補正値を変更する火力補正機能２３ｊを有する第１の加熱停止補正手段２３ｋを有している。
【００３７】
２４は第２のインバータ回路で、第１のインバータ回路２３と同様に、第２の加熱コイル２４ａと第２の共振コンデンサ２４ｂから形成される第２の共振回路２４ｃと、第２の共振回路２４ｃと直列に接続されて電力を注入する第２のスイッチング素子２４ｄと、第２のスイッチング素子２４ｄと直列に接続された第４のスイッチング素子２４ｅと、第２のインバータ２４に入力される電圧と電流によって入力電力を検知する第２の入力電力検知手段２４ｆと、第２の共振回路２４ｃに発生する共振電圧を検知する第２の共振電圧検知手段２４ｇと、第２の加熱コイル２４ａに流れる電流を検知する第２の加熱コイル電流検知手段２４ｈと、他方のインバータが加熱を停止したときに電源平滑回路２２の出力端子に発生する電圧変動の補正について、加熱停止時の火力に応じて補正する火力補正機能２４ｊを有する第２の加熱停止補正手段２４ｋとで構成される。第２のスイッチング素子２４ｄと第４のスイッチング素子２４ｅは第２の制御回路２４ｉによって交互に駆動される。
【００３８】
以上のように構成された誘導加熱調理器についてその動作を説明する。
【００３９】
第１の制御回路２３ｉは第１のスイッチング素子２３ｄを所定時間導通させた後、開放して第１の加熱コイル２３ａと第１の共振コンデンサ２３ｂからなる第１の共振回路２３ｃを共振させる。その後、第３のスイッチング素子２３ｅは導通開始し、共振を継続させて、図には特に記載していないが第１の加熱コイル２３ａの上に載置された鍋などの被加熱物を加熱する。
【００４０】
第１のインバータ２３のみ加熱動作を行った場合において、第１のスイッチング素子２３ｄのコレクタ電流ＩＣ１、第２のスイッチング素子２４ｄのコレクタ電流ＩＣ２、電源平滑回路２２の出力端子の動作波形を図２（ａ）に示している。図２（ａ）に示すように、第１のスイッチング素子２３ｄがオンすることで電源平滑回路２２より第１のインバータ２３へと電力が供給されるため、第１のリップル電圧ＶＡ１が発生している。
【００４１】
同様に、第２の制御回路２４ｉは第２のスイッチング素子２４ｄを所定時間導通させた後、開放して第２の加熱コイル２４ａと第２の共振コンデンサ２４ｂからなる第２の共振回路２４ｃを共振させる。その後、第４のスイッチング素子２４ｅは導通開始し、共振を継続させて、図には特に記載していないが第２の加熱コイル２４ａの上に載置された鍋などの被加熱物を加熱する。
【００４２】
第２のインバータ２４のみ加熱動作を行った場合の第１のスイッチング素子２３ｄ、第２のスイッチング素子２４ｄ、電源平滑回路２２の出力端子の動作波形を図２（ｂ）に示している。図２（ｂ）に示すように、第２のスイッチング素子２４ｄがオンすることで電源平滑回路２２より第２のインバータ２４に電力が供給されている。
【００４３】
第１のスイッチング素子２３ｄと第２のスイッチング素子２４ｄを交互にオンした場合の第１のスイッチング素子２３ｄ、第２のスイッチング素子２４ｄ、電源平滑回路２２の出力端子の動作波形を図２（ｃ）に示している。図２（ｃ）に示すように、交互に第１のインバータ２３と第２のインバータ２３に電力を供給することによって、電源平滑回路２２の出力端子のリップル電圧が抑制される。
【００４４】
また、図３に第１のスイッチング素子２３ｄと第２のスイッチング素子２４ｄを交互にオンして、且つ、第１のインバータ２３と第２のインバータ２４の動作周波数を一致させたうえで、第１のインバータ２３と第２のインバータ２４の入力電力を一定の動作周波数で異なる値に制御した場合において、第１のスイッチング素子２３ｄのコレクタ電流ＩＣ１、第２のスイッチング素子２４ｄのコレクタ電流ＩＣ２、電源平滑回路２２の出力端子の動作波形を示している。図３に示すように、交互に第１のインバータ２３と第２のインバータ２４に電力を供給することによって、図１１（ａ）に示したような不規則なリップル電圧の干渉を防ぎ、所定のレベルで干渉したリップル電圧とする事が出来る。
【００４５】
また、図４に第１のインバータ２３への入力電力ＰＩＮ１と第２のインバータ２４への入力電力ＰＩＮ２との差△ＰＩＮ（△ＰＩＮ＝｜ＰＩＮ１−ＰＩＮ２｜）に対する電源平滑回路２２の出力端子に発生するリップル電圧ＶＡの相関を示す。図４に示す様に入力電力の差△ＰＩＮが大きくなるほどリップル電圧ＶＡも増加する。よって、第１の入力電力検知手段２３ｆと第２の入力検知手段２４ｆの差によりリップル電圧の補正値を決定することで、それぞれのインバータに入力される電圧を精度良く検知することが可能となる。
【００４６】
また、図５（ａ）に鍋の材質に対する第１の入力電力検知手段２３ｆと第１の共振電圧検知手段２３ｇ、同図（ｂ）に鍋の材質に対する第１の入力電力検知手段２３ｆによって検知される第１のインバータ２３への入力電力と第１のリップル電圧の相関について示す。
【００４７】
例えば磁性鍋と非磁性鍋とを加熱する場合において、第１のインバータ２３を構成する第１の共振回路２３ｃにおいて発生する共振電圧は、図５（ａ）に示すように非磁性鍋の方が入力電力に対する共振電圧の増加が大きいので、磁性鍋に比べて電力を供給する第１のスイッチング素子２３ｄのオン時間が少なくても同等の入力電力が得られる。よって、図５（ｂ）に示すように発生するリップル電圧は、同じ入力電力でも磁性鍋に比べて大きくなる特性を持つため、鍋の材質によってリップル電圧の補正を行うことで精度良く入力電圧を検知して安定したインバータ動作を継続することが出来る。
【００４８】
第２のインバータ２４においても第１のインバータ２３と同様に図５に示した特性を示す。よって、第１のインバータ２３と第２のインバータ２４、それぞれで負荷の材質を判定することでリップル電圧を補正して安定したインバータ動作を継続することができる。
【００４９】
また、図６（ａ）に鍋の材質に対する第１の入力電力検知手段２３ｆと第１の加熱コイル電流検知手段２３ｈ、同図（ｂ）に鍋の材質に対する第１の入力電力検知手段２３ｆによって検知される第１のインバータ２３への入力電力と第１のリップル電圧の相関について示す。
【００５０】
例えば磁性鍋と非磁性鍋とを加熱する場合において、図６（ａ）に示すように非磁性鍋の方が入力電力に対する加熱コイル電流の増加が大きいので、磁性鍋に比べて電力を供給するスイッチング素子のオン時間が少なくても第１のインバータ２３への入力電流は大きくなる。よって、図６（ｂ）に示すように発生するリップル電圧は、同じ入力電力でも磁性鍋に比べて大きくなる特性を持つため、鍋の材質によってリップル電圧の補正を行うことで精度良く入力電圧を検知して安定したインバータ動作を継続することが出来る。
【００５１】
第２のインバータにおいても第１のインバータと同様に図６に示した特性を示す。よって、第１のインバータ２３と第２のインバータ２４、それぞれで負荷の材質を判定することでリップル電圧を補正して安定したインバータ動作を継続することができる。
【００５２】
また、図７に他方のインバータが停止した場合の、電源平滑回路の出力端子電圧の電圧変動を示す。図７に示すように、インバータが加熱動作を停止すると、インバータ回路のインピーダンスが急激に増加するため電源平滑回路２２の出力端子電圧ＶＢが上昇する。よって、一方のインバータは、他方のインバータが停止したことを検知して電源平滑回路２２の出力端子の電圧があらかじめ上昇することを予測し、補正する加熱停止補正手段２３ｋを用いて、インバータへの入力電圧を検知して補正すれば、電源電圧の変動であると誤検知することなく加熱動作を継続することが出来る。
【００５３】
さらに、図８に示しように、他方のインバータ停止時の入力電力によって、加熱動作を停止した後に発生する電源平滑回路２２の出力端子電圧が変動するレベルが変化するため、インバータが加熱を停止したときの火力に応じて加熱停止補正手段２３ｋの補正値を変更する火力補正機能２４ｊを用いて補正すれば、電源電圧の変動とインバータの停止による変動とを更に精度良く判別することが出来るため、安定したインバータ動作を継続することが出来る。
【００５４】
以上のように本実施例によれば、共通の電源平滑回路２２から複数のインバータへと電力を供給する構成において、それぞれのインバータへと電力を注入する役割を担うスイッチング素子を交互にオンオフさせる構成を備えることにより、それぞれのインバータによって発生するリップル電圧の不規則な干渉を抑制し安定した加熱動作を継続することが出来る。
【００５５】
また、本実施例において、第１のインバータへと電力を注入する第１のスイッチング素子と、第２のインバータへと電力を注入する第２のスイッチング素子とを交互にオンオフして、且つ、第１のインバータへの入力電力と第２のインバータへの入力電力を個別に調節する際には、第１のインバータと第２のインバータの動作周波数を一致させた上で第１のインバータと第２のインバータの入力電力を一定の周波数で異なる値に制御することで、負荷の材質や火力の差によって発生する僅かな動作周波数の差による不規則なリップル電圧の干渉を抑制して、所定のレベルで干渉した規則的なリップル電圧とする事が出来る。
【００５６】
また、本実施例に示すように、入力電力検知手段と共振電圧検知手段の相関によって鍋の材質や形状を識別することが可能であり、材質や形状に対応してリップル電圧を補正することにより、精度良く入力電圧の検知が可能となる。
【００５７】
また、本実施例に示すように、入力電力検知手段と加熱コイル電流検知手段の相関によって鍋の材質や形状を識別することが可能であり、材質や形状に対応してリップル電圧を補正することにより、精度良く入力電圧の検知が可能となる。
【００５８】
また、本実施例において、一方のインバータが停止したことを検知して他方のインバータの入力電圧があらかじめ上昇することを予測して補正する加熱停止補正手段によって検知された入力電圧を補正すれば、電源電圧の変動であると誤検知することなく安定した加熱動作を継続することが出来る。
【００５９】
また、本実施例において、一方のインバータが加熱を停止したときの火力に応じて加熱停止補正手段の補正値を変更する火力補正機能を用いて補正すれば、電源電圧の変動とインバータの停止による変動とを更に精度良く判別すること可能となる。
【００６０】
なお、第１の実施例において、第１のインバータ２３は、第１の加熱コイル２３ａと第１の共振コンデンサ２３ｂとを直列に接続した第１の共振回路を２３ｃ構成しているが、図９に示すように第１の加熱コイル３３ａと第１の共振コンデンサ３３ｂを並列に接続した第１の共振回路３３ｃの様に構成し、第１の共振回路３３ｃと直列に第１のスイッチング素子３３ｄを接続することによって、第１のスイッチング素子３３ｄが第１のインバータへと電力を注入する構成となり、第１のスイッチング素子３３ｄと他方のインバータを構成する第２のスイッチング素子２４ｄとが交互にオンオフすることで同等の効果が得られることは言うまでもない。これは第２のインバータ２４にも同様であり、第２の加熱コイルと第２の共振コンデンサを並列接続した第２の共振回路と直列に接続された第２のスイッチング素子を構成要素としても、同等の効果が得られることは言うまでもない。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、それぞれのインバータによって発生するリップル電圧の不規則な干渉を抑制するとともに、入力電力を精度良く検知することが出来るため、安定した加熱動作を継続することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における誘導加熱調理器の回路構成を示す図
【図２】（ａ）第１のインバータ２３のみ加熱動作を行った場合における本発明の実施例１における第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子と電源平滑回路の動作波形図
（ｂ）第２のインバータ２３のみ加熱動作を行った場合における本発明の実施例１における第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子と電源平滑回路の動作波形図
（ｃ）第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子を交互にオンした場合における本発明の実施例１における第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子と電源平滑回路の動作波形図
【図３】本発明の実施例１における第１のインバータと第２のインバータの入力電力を一定の動作周波数で異なる値に制御した場合の、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子と電源平滑回路の動作波形図
【図４】入力電力の差に対する電源平滑回路の出力端子に発生するリップル電圧の相関図
【図５】（ａ）鍋の材質に対する第１の入力電力検知手段と第１の共振電圧検知手段の相関図
（ｂ）鍋の材質に対する第１の入力電力検知手段と第１のリップル電圧の相関図
【図６】（ａ）鍋の材質に対する第１の入力電力検知手段と第１の加熱コイル電流の相関図
（ｂ）鍋の材質に対する第１の入力電力検知手段と第１のリップル電圧の相関図
【図７】他方のインバータが停止した場合の、電源平滑回路の出力端子電圧の電圧変動を示す図
【図８】他方のインバータ停止時の入力電力に対する電源平滑回路の出力端子電圧に発生する電圧変動の相関図
【図９】同等の機能を成すインバータ回路構成を示す図
【図１０】従来例における誘導加熱調理器の回路構成を示す図
【図１１】（ａ）従来例における電源平滑回路での電源平滑回路の出力端子に発生する第１のリップル電圧と第２のリップル電圧による干渉が発生する様子を示す端子電圧波形図
（ｂ）従来例における電源平滑回路でのリップル電圧の小さいときの第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子の拡大動作波形を示す図
（ｃ）従来例における電源平滑回路でのリップル電圧の大きいときの第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子の拡大動作波形を示す図
【図１２】（ａ）従来例における誘導加熱調理器の導通比Ｔ２／Ｔ１＜０．５のときの動作波形図
（ｂ）従来例における誘導加熱調理器の導通比Ｔ２／Ｔ１≒０．５のときの動作波形図
【図１３】従来例における誘導加熱調理器の導通比と入力電力と動作周波数の相関図
【図１４】（ａ）従来例における誘導加熱調理器の電源平滑回路の出力端子における電流と電圧の波形を示す図
（ｂ）従来例における誘導加熱調理器の入力電力とリップル電圧の相関図
【符号の説明】
２１ 商用電源
２２ 電源平滑回路
２３ 第１のインバータ
２４ 第２のインバータ
２３ｉ 第１の制御回路
２４ｉ 第２の制御回路
Claims (1)
- 整流素子とコンデンサを含む電源平滑回路と、第１の加熱コイルと第１の共振コンデンサによって形成される第１の共振回路、前記電源平滑回路の出力端子間で前記第１の共振回路と直列に接続されかつ所定時間導通させることにより前記第１の共振回路に前記電源平滑回路から電力を注入する第１のスイッチング素子、一端が前記第１の共振回路と前記第１のスイッチング素子との接続点に接続されかつ前記電源平滑回路の出力端子間で前記第１のスイッチング素子と直列に接続された第３のスイッチング素子、前記電源平滑回路から前記第１のインバータに入力される電圧と電流とにより前記第１のインバータの入力電力を検知する第１の入力電力検知手段及び前記第１の入力電力検知手段に接続され前記第１のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子をオンオフして前記第１のインバータの入力電力を制御する第１の制御回路を有する第１のインバータと、第２の加熱コイルと第２の共振コンデンサによって形成される第２の共振回路、前記電源平滑回路の出力端子間で前記第２の共振回路と直列に接続されかつ所定時間導通させることにより前記第２の共振回路に前記電源平滑回路から電力を注入する第２のスイッチング素子、一端が前記第２の共振回路と前記第２のスイッチング素子との接続点に接続されかつ前記電源平滑回路の出力端子間で前記第２のスイッチング素子と直列に接続された第４のスイッチング素子、前記電源平滑回路から前記第２のインバータに入力される電圧と電流とにより前記第２のインバータの入力電力を検知する第２の入力電力検知手段及び前記第２の入力電力検知手段に接続され前記第２のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子をオンオフして前記第２のインバータの入力電力を制御する第２の制御回路を有する第２のインバータとを備え、前記第１の制御回路及び前記第２の制御回路は、入力電力を互いに異なる値に制御する際に前記第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交互にオンオフさせ前記第１のインバータと前記第２のインバータを同じ動作周波数で動作させることにより、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の前記動作周波数に数十Ｈｚ程度の差が生じた場合に比べ、前記電源平滑回路の出力端子に発生する不規則なリップル電圧を抑制する誘導加熱調理器。
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