JP2010267438A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】非磁性金属材質の鍋等を加熱する際に高周波で駆動するインバータ回路のスイッチ素子の損失を低減した誘導加熱調理器を得ること。
【解決手段】商用交流電源１を整流して直流に変換する直流電源回路２と、加熱コイル１４と共にコンデンサ１５とを含む負荷回路９と、直流電源回路の直流電力を高周波電力に変換して前記共振負荷回路に出力するインバータ回路８と、加熱出力を調整するために前記インバータ回路を制御するインバータ駆動回路１７を備え、インバータ回路８は並列に接続した二つのスイッチ素子１９ａ、１９ｂを有し、インバータ駆動回路１７はインバータ回路８の二つのスイッチ素子１９ａ、１９ｂを順次交替させながらオンさせるようにしたものである。
【選択図】図１０

Description

本発明は誘導加熱調理器に関するものである。

従来、アルミ鍋も加熱できる誘導加熱調理器として、インバータ回路の駆動周波数として５０ｋＨｚ以上の高周波を用いるものがあった。これは、インバータ回路に接続される加熱コイルに５０ｋＨｚ以上の高周波電流を流すことにより、鍋に誘導渦電流を生じさせる交番磁界を５０ｋＨｚ以上に高周波化して、電気抵抗値の低いアルミニウム等の材質の鍋においても表皮効果により実効抵抗値を高め、誘導加熱可能とするものである（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５９−４９１８７号公報（第１頁、第１図）

しかし、従来の誘導加熱調理器のように、スイッチ素子の駆動周波数が高くなると単位時間当たりのスイッチング回数が増加するため、スイッチング損失が増える問題点があった。
また、インバータ回路の出力電流の容量を大きくして高出力化するためにスイッチ素子を並列接続する場合があるが、スイッチ素子間のスイッチング速度のばらつきによりスイッチ素子に流れる出力電流の大きさに偏りが生じ、特に高周波で駆動するとスイッチ素子の導通時間が短くなってスイッチ素子間のスイッチング速度のばらつきの影響が大きくなるため出力電流の偏りが大きくなり、スイッチ素子を並列に接続した効果がなくなるという問題点もあった。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、高周波で駆動するインバータ回路のスイッチ素子の損失を低減し、スイッチ素子の温度上昇を抑制してインバータ回路の熱破壊を防止し、さらにはインバータ回路の並列に接続した特定のスイッチ素子に電流が集中して発熱し、熱破壊に至るのを回避することができる誘導加熱調理器を得ることを目的とする。

本発明に係る誘導加熱調理器は、交流電源を整流して直流に変換する直流電源回路と、加熱コイルと共にコンデンサとを含む負荷回路と、前記直流電源回路の直流電力を高周波電力に変換して前記負荷回路に出力するインバータ回路と、加熱出力を調整するために前記インバータ回路を制御するインバータ制御回路を備えた誘導加熱調理器において、前記インバータ回路は並列に接続した複数のスイッチ素子を有し、前記インバータ駆動回路は前記インバータ回路の複数のスイッチ素子のうち、一つのスイッチ素子を順次交替させながらオンさせるようにしたものである。

本発明において、インバータ駆動回路は前記インバータ回路の複数のスイッチ素子のうち、一つのスイッチ素子を順次交替させながらオンさせるようにしたので、スイッチング周波数が下がるためスイッチング損失が減少し、特定のスイッチ素子にだけ集中して電流が流れて発熱が集中することも防止される。

本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路構成図。 同誘導加熱調理器のインバータ回路の駆動信号の波形図。 同誘導加熱調理器における被加熱容器判別処理のフローチャート。 同誘導加熱調理器における駆動信号選択のための各種材質の鍋に対する出力電流と入力電力の関係を示すグラフ。 本発明の実施の形態２に係る誘導加熱調理器のインバータ回路の駆動信号の波形図。 本発明の実施の形態３に係る誘導加熱調理器の回路構成図。 同誘導加熱調理器のインバータ回路の高周波駆動信号の波形図。 同誘導加熱調理器のインバータ回路の低周波駆動信号の波形図。 本発明の実施の形態４に係る誘導加熱調理器のインバータ回路の高周波駆動信号の波形図。 本発明の実施の形態５に係る誘導加熱調理器の回路構成図。 同誘導加熱調理器のインバータ回路の駆動信号の波形図。 本発明の実施の形態６に係る誘導加熱調理器のインバータ回路の低周波駆動信号の波形図。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路構成図、図２は同誘導加熱調理器のインバータ回路の駆動信号の波形図である。
図１において、商用交流電源１の商用交流電力を直流電力に変換する直流電源回路２は、整流ダイオードブリッジ３とチョークコイル４および平滑コンデンサ５とから構成されている。
その直流電源回路の入力電流と入力電圧は入力電流検出器６と入力電圧検出器７とによりそれぞれ検出される。
また、直流電源回路２の出力側はインバータ回路８に接続され、直流電源回路２の直流電力はインバータ回路８により高周波電力に変換されて、負荷回路９に供給される。

インバータ回路８は、直流電源回路２の出力側の母線間に直列に接続された上スイッチ素子群１０と下スイッチ素子群１１とから構成されている。
上スイッチ素子群１０は、並列に接続された３つの上スイッチ素子１０a〜１０ｃと、各上スイッチ素子１０a〜１０ｃにそれぞれ逆並列に接続された３つのダイオード１２ａ〜１２ｃとを有し、下スイッチ素子群１１は、並列に接続された３つの下スイッチ素子１１a〜１１ｃと、各下スイッチ素子１１a〜１１ｃにそれぞれ逆並列に接続された３つのダイオード１３ａ〜１３ｃとを有している。

上スイッチ素子１０ａ〜１０ｃの何れか一つのスイッチ素子がオンすればインバータ回路８の出力からは直流電源回路２の高電位が出力され、下スイッチ素子１１ａ〜１１ｃの何れか一つのスイッチ素子がオンすればインバータ回路８の出力からは直流電源回路２の低電位が出力される。
インバータ回路８の出力側に接続された負荷回路９は、加熱コイル１４と、その加熱コイル１４に直列に接続されたコンデンサ１５とで構成されている。１６は負荷回路９に流れる電流を検出する出力電流検出器である。１７はインバータ回路８の上スイッチ素子１０ａ〜１０ｃと下スイッチ素子１１ａ〜１１ｃを交互にオン、オフ駆動するインバータ駆動回路、１８は誘導加熱調理器全体の制御を行う制御回路である。

図２は実施の形態１の誘導加熱調理器のインバータ回路の駆動信号を示し、図２の（ａ）は、インバータ駆動回路１７から高周波でインバータ回路８を駆動する場合の駆動信号（高周波駆動信号）の波形を示し、上スイッチ素子１０ａ〜１０ｃの一つのオンに対して下スイッチ素子１１ａ〜１１ｃの一つを遅れてオンさせ、残りの上スイッチ素子と下スイッチ素子に順次交替させて前記と同様にオンさせることにより、個々のスイッチ素子のスイッチング周波数を過度に高周波とすることなく、インバータ回路８全体として高周波電力を出力することができる。
図２の（ｂ）は、（ａ）と比較して低い周波数でインバータ回路８を駆動する場合の駆動信号（低周波駆動信号）の波形を示し、並列に接続された上スイッチ素子１０ａ〜１０ｃを同時にオン、オフさせ、上スイッチ素子１０ａ〜１０ｃのオフ時に下スイッチ素子１１ａ〜１１ｃを同時にオンさせると共に上スイッチ素子１０ａ〜１０ｃのオン時に下スイッチ素子１１ａ〜１１ｃを同時にオフさせるものである。

高周波でインバータ回路８を駆動する場合は、スイッチ素子の導通時間が短くなり、並列に接続したスイッチ素子を同時に駆動してもスイッチ素子間のスイッチング速度の差の影響が大きくなって各スイッチ素子に流れる電流の偏りが大きくなる。そのため、特定のスイッチ素子に損失が集中し、そのスイッチ素子の温度が上昇する。
そこで、この実施の形態１では、図２の（ａ）に示すように、上スイッチ素子群１０における上スイッチ素子１０ａ〜１０ｃの一つのオンに対して下スイッチ素子群１１における下スイッチ素子１１ａ〜１１ｃの一つを遅れてオンさせ、残りの上スイッチ素子と下スイッチ素子に順次交替させて前記と同様にオンさせることにより、個々のスイッチ素子のスイッチング回数を減らしてスイッチング損失を低減すると共に、時分割で出力電流の流れるスイッチ素子を切り替えることにより、個々のスイッチ素子における発熱（損失）を分散させ、特定のスイッチ素子のみに常時出力電流が集中して素子温度が高くなるのを抑制する。

一方、比較的低周波で並列に接続したスイッチ素子間のスイッチング速度の差による各スイッチ素子に流れる電流の偏りが小さい場合には、図２の（ｂ）に示すように、上スイッチ素子群１０における各上スイッチ素子１０ａ〜１０ｃと下スイッチ素子群１１における各下スイッチ素子１１ａ〜１１ｃとをそれぞれ同時に駆動することによって出力電流を各スイッチ素子に分流し、各スイッチ素子における損失を抑制するとともに分散させることができる。

上記のように、インバータ回路８を高周波で駆動するか、低周波で駆動するかは被加熱容器判別処理を行って決定する。
通常、鍋の種類に応じて出力電流が異なり、出力電流の大小は駆動信号の周波数の高低によるものであるから、加熱調理前に加熱調理を行う鍋の種類を知っておく必要があり、そのために加熱調理前に被加熱容器判別処理を行う。
この被加熱容器判別処理について図３のフローチャート及び図４の誘導加熱調理器における駆動信号選択のための各種材質の鍋に対する出力電流と入力電力の関係を示すグラフに基づいて説明する。
まず、図３に示すように、被加熱容器判別処理の開始ボタン（図示省略）がオンされると、インバータ駆動回路１７はインバータ回路８に所定の駆動信号を出力して動作させる（ステップＳ１）。
ここで、被加熱容器を判別する際の所定駆動信号は、アルミ鍋等の低インピーダンスの鍋を設置した場合における加熱コイルと共振コンデンサの共振周波数より高い周波数とする。

次に、入力電流検出器６、入力電圧検出器７、出力電流検出器１６を用いて入力電圧及び入出力電流を検出し（ステップＳ２）、これらの検出した値は制御回路１８に入力される。
制御回路１８では入力電流値と出力電流値とから被加熱容器の判別を行う（ステップＳ３）。
図４のグラフを見ると、入力電流が所定の値より小さい場合は無負荷状態や誤ってスプーン、フォーク等の小物が載置されている状態であり、入力電流が所定の値より大きく、出力電流が大きい場合は非磁性材質の鍋が載置されている状態であり、入力電流が所定の値より大きく、出力電流が比較的小さい場合は磁性鍋が載置されている状態であることが分かる。

そこで、制御回路１８では入力電流が所定の値より小さい場合は、無負荷状態や誤ってスプーン、フォーク等の小物が載置されている状態と判別してインバータ駆動回路１７に駆動信号停止の指令を出し、インバータ駆動回路１７はインバータ回路８への駆動信号を停止する（ステップＳ４）。
また、制御回路１８では入力電流が所定の値より大きく、出力電流が大きい場合は、非磁性材質の鍋が載置されている状態と判別してインバータ駆動回路１７に高周波駆動信号の指令を出し、インバータ駆動回路１７はインバータ回路８を図２の（ａ）の高周波駆動信号により駆動し（ステップＳ５）、非磁性材質の鍋の実効抵抗値を高めつつ、スイッチング素子で生じる発熱を分散させる。

さらに、制御回路１８では入力電流が所定の値より大きく、出力電流が比較的小さい場合は、磁性鍋が載置されている状態と判別してインバータ駆動回路１７に低周波駆動信号の指令を出し、インバータ駆動回路１７はインバータ回路８を図２の（ｂ）の低周波駆動信号により駆動し（ステップＳ５）、磁性鍋に見合うように出力電流を小さくする。
なお、図４のグラフに示す入力電流、出力電流の閾値については、入力電流や出力電流の値は、インバータ回路の方式や駆動信号、加熱コイルの巻数や共振コンデンサの容量など、誘導加熱調理器の設計・動作条件により同じ負荷（鍋）に対しても大きく異なる値となる。これらの閾値については、各種鍋を設置して所定の駆動信号で動作させた時の実測値により設定するものとする。

なお、本実施の形態１では、上スイッチ素子群１０の一つのスイッチ素子と下スイッチ素子群１１の１つのスイッチ素子とにおけるオンさせるスイッチ素子の切り替えは、上記実施の形態１では一回オンするごと順次切り替えることとしているが、複数回オンするごとに切り替えるようにしてもよく、また、一度にオンさせるスイッチ素子の数は一個だけでなく、二個ずつ駆動するようにしてもよい。
また、比較的低周波で駆動する場合には図２の（ｂ）に示したように、上スイッチ素子群１０の３つのスイッチ素子と下スイッチ素子群１１の３つのスイッチ素子とをそれぞれ同時にオン、オフするよう駆動することとしているが、所定のスイッチ素子のみを駆動することとしてもよく、高周波駆動時と同様に並列に接続したスイッチ素子を順次交替させながら駆動するようにしてもよい。

実施の形態２．
図５は本発明の実施の形態２に係る誘導加熱調理器のインバータ回路の駆動信号の波形図である。なお、本実施の形態２における誘導加熱調理器の回路構成は実施の形態１の図１と同様の構成であるので、図を省略する。
上記実施の形態１ではインバータ回路８を構成する並列に接続した上スイッチ素子１０ａ〜１０ｃ及び下スイッチ素子１１ａ〜１１ｃにおいて、上スイッチ素子１０ａ〜１０ｃの一つのオンに対して下スイッチ素子１１ａ〜１１ｃの一つを遅れてオンさせ、残りの上スイッチ素子と下スイッチ素子に順次交替させて前記と同様にオンさせることにより、時分割で出力電流の流れるスイッチ素子を切り替えてスイッチ素子で生じる損失（発熱）を分散させ、特定のスイッチ素子のみに常時出力電流が集中して素子温度が高くなるのを抑制していたが、この実施の形態２では並列に接続したスイッチ素子を駆動するタイミングに差を設けて、特定のスイッチ素子に常時出力電流が集中するのを回避するようにしたものである。

即ち、この実施の形態２では、高周波駆動状態の駆動信号の波形を示す図５の（ａ）において、Ｔ１のタイミングでは、上スイッチ素子のうち、１０ａのスイッチ素子が他の上スイッチ素子１０ｂ、１０ｃに先行してオンされ、いち早くオンするので他の上スイッチ素子より多くの電流が流れることになる。
また、Ｔ２のタイミングでは、上スイッチ素子のうち、１０ｂのスイッチ素子が他の上スイッチ素子１０ａ、１０ｃに先行してオンされ、Ｔ３のタイミングでは、上スイッチ素子のうち、１０ｃのスイッチ素子が他の上スイッチ素子１０ａ、１０ｂに先行してオンされ、それぞれ上スイッチ素子１０ｂ、１０ｃに他の上スイッチ素子より多くの電流が流れることになる。

下スイッチ素子は上スイッチ素子のオフ時にオンするものであるが、下スイッチ素子についても同様であり、Ｔ４のタイミングでは下スイッチ素子の１１ｃ、Ｔ５のタイミングでは下スイッチ素子１１ａ、Ｔ６のタイミングでは下スイッチ素子１１ｂを他の下スイッチ素子に先行してオンしている。
このように駆動することにより、特定のスイッチ素子に常時出力電流が集中するのを回避することができる。

比較的低周波の駆動状態における駆動信号の波形を示す図５の（ｂ）においては、下スイッチ素子は上スイッチ素子のオフ時にオンするものであるが、（ａ）に示した高周波駆動状態の駆動信号の波形と同様に、並列に接続されたスイッチ素子の一つを先行してオンさせ、その後、他の並列スイッチ素子もオンさせることにより、特性のばらつきにより特定のスイッチ素子に他のスイッチ素子より常時大きい電流が流れて損失が集中するのを回避するとともに、並列に通電することにより分流して損失を抑制する。

なお、比較的低周波の駆動の場合、実施の形態１と同様に並列スイッチ素子を同時にオン・オフすることとしてもよい。また、上記実施の形態１及び実施の形態２では、並列に３個のスイッチ素子を接続したが、並列に接続するスイッチ素子を２個あるいは４個以上としてもよい。

実施の形態３．
図６は本発明の実施の形態３に係る誘導加熱調理器の回路構成図、図７は同誘導加熱調理器のインバータ回路の高周波駆動状態における駆動信号の波形図、図８は同誘導加熱調理器のインバータ回路の比較的低周波駆動状態における駆動信号の波形図である。なお、本実施の形態３の誘導加熱調理器のインバータ回路はフルブリッジ構成である。
図６において、図１に示す実施の形態１の回路構成と同一部分あるいは対応部分には同一の符号を付して重複した構成の説明を省略する。
図６に示すように、直流電源回路２の出力にフルブリッジ構成のインバータ回路８が接続されている。
このフルブリッジ構成のインバータ回路８は、直流電源回路２の出力側の母線間に直列に接続された第一の上スイッチ素子群１０Ａと、第一の下スイッチ素子群１１Ａからなる第一アーム８Ａと、第二の上スイッチ素子群１０Ｂと第二の下スイッチ素子群１１Ｂからなる第二アーム８Ｂとから構成されている。
加熱コイル１４と、加熱コイルに１４に直列に接続されたコンデンサ１５から構成される負荷回路９は、第一アーム８Ａの出力点である上スイッチ素子群１０Ａと下スイッチ素子群１１Ａの接続点と、第二アーム８Ｂの出力点である上スイッチ素子群１０Ｂと下スイッチ素子群１１Ｂの接続点との間に接続されている。

第一の上スイッチ素子群１０Ａは、並列に接続したスイッチ素子１０ｄ、１０ｅと、それらに逆並列に接続されたダイオード１２ｄ、１２ｅとからなり、第一の下スイッチ素子群１１Ａは、並列に接続したスイッチ素子１１ｄ、１１ｅと、それらに逆並列に接続されたダイオード１３ｄ、１３ｅとから成る。
また、第二の上スイッチ素子群１０Ｂは、並列に接続したスイッチ素子１０ｆ、１０ｇと、それらに逆並列に接続されたダイオード１２ｆ、１２ｇとからなり、第二の下スイッチ素子群１１Ｂは、並列に接続したスイッチ素子１１ｆ、１１ｇと、それらに逆並列に接続されたダイオード１３ｆ、１３ｇとからなる。
第一のインバータ駆動回路１７Ａは、第一の上スイッチ素子群１０Ａ及び第一の下スイッチ素子群１１Ａを交互にオン・オフ駆動し、第二のインバータ駆動回路１７Ｂは、第二の上スイッチ素子群１０Ｂ及び第二の下スイッチ素子群１１Ｂを交互にオン・オフ駆動する。この第一及び第二の駆動回路１７Ａ・１７Ｂの駆動信号の波形を図７と図８に示す。

図７は高周波駆動状態の駆動信号の波形を示し、第一アーム８Ａの高周波出力と第二アーム８Ｂの高周波出力の位相差を制御することにより加熱出力を調整する。
第一アーム８Ａの高周波出力は、上スイッチ素子群１０Ａと下スイッチ素子群１１Ａを高周波で交互にオンさせることにより行うが、上スイッチ素子群１０Ａのオンは並列に接続したスイッチ素子１０ｄ、１０ｅの何れか一つのスイッチ素子を交替でオンさせることにより行い、下スイッチ素子群１１Ａのオンも並列に接続したスイッチ素子１１ｄ、１１ｅの何れか一つのスイッチ素子を交替でオンさせることにより行う。
従って、第一アーム８Ａを構成するスイッチ素子１０ｄ、１０ｅ、１１ｄ、１１ｅのスイッチング周波数は、第一アーム８Ａの出力周波数の半分にすることができる。第二アーム８Ｂの高周波出力も第一アーム８Ａと同様であり、第二アーム８Ｂを構成するスイッチ素子１０ｆ、１０ｇ、１１ｆ、１１ｇのスイッチング周波数は、第二アーム８Ｂの高周波出力周波数の半分になる。
なお、第一アーム８Ａ及び第二アーム８Ｂの出力電位は、上スイッチのオン状態で直流母線の高電位側、下スイッチのオン状態で直流母線の低電位側の電位が出力されるので、負荷回路９に印加される電圧は、第一アーム８Ａの出力電位と第二アーム８Ｂの出力電位との差、即ち直流母線電圧が正負両方向に印加される。

図８は比較的低周波の駆動信号の波形を示し、第一アーム８Ａの上スイッチ素子１０ｄ、１０ｅの駆動信号と、第一アーム８Ａの下スイッチ素子１１ｄ、１１ｅの駆動信号と、第二アーム８Ｂの上スイッチ素子１０ｆ、１０ｇの駆動信号と、第二アーム８Ｂの下スイッチ素子１１ｆ、１１ｇの駆動信号とを示している。
比較的低周波の場合には、並列に接続したスイッチ素子には同じ駆動信号を出力して並列にオンさせることにより、出力電流を分流して一つのスイッチ素子に流れる電流レベルを低減し、損失を抑制する。

以上のように、この実施の形態３では、直流電源回路２の出力側に接続されたフルブリッジ構成のインバータ回路８は、直流電源回路２の出力側の母線間に直列に接続された第一の上スイッチ素子群１０Ａと、第一の下スイッチ素子群１１Ａからなる第一アーム８Ａと、第二の上スイッチ素子群１０Ｂと第二の下スイッチ素子群１１Ｂからなる第二アーム８Ｂとから構成され、負荷回路９は、第一アーム８Ａの出力点である上スイッチ素子群１０Ａと下スイッチ素子群１１Ａの接続点と、第二アーム８Ｂの出力点である上スイッチ素子群１０Ｂと下スイッチ素子群１１Ｂの接続点との間に接続されており、第一のインバータ駆動回路１７Ａは、前記第一の上スイッチ素子群１０Ａ及び下スイッチ素子群１１Ａを交互にオン・オフ駆動し、第二のインバータ駆動回路１７Ｂは、前記第二の上スイッチ素子群１０Ｂ及び下スイッチ素子群１１Ｂを交互にオン・オフ駆動するようにしている。

この場合に、第一アーム８Ａにおける第一の上スイッチ素子群１０Ａのオンは並列に接続したスイッチ素子１０ｄ、１０ｅの何れか一つのスイッチ素子を交替でオンさせることにより行い、第二の下スイッチ素子群１１Ａのオンも並列に接続したスイッチ素子１１ｄ、１１ｅの何れか一つのスイッチ素子を交替でオンさせることにより行い、第二アーム８Ｂも同様であるので、インバータ回路８から高周波出力を行う場合、スイッチ素子の駆動周波数をインバータ回路の出力周波数の１／２とすることができ、各スイッチ素子のスイッチング周波数を低周波化してスイッチング損失を抑制することができ、また、スイッチ素子の特性のばらつきにより特定のスイッチ素子のみに損失が集中するのを回避することができる。
なお、本実施の形態３では、並列に接続するスイッチ素子を２個としているが、３個以上のスイッチ素子を並列としてもよく、その場合には各スイッチ素子の駆動周波数をインバータ回路の出力周波数の１／３以下とすることができる。

実施の形態４．
図９は本発明の実施の形態４に係る誘導加熱調理器のインバータ回路の高周波駆動信号の波形図である。なお、本実施の形態４における誘導加熱調理器の回路構成は実施の形態３の図６と同様であるので、図を省略する。
本実施の形態４では、図６に示したフルブリッジ構成のインバータ回路を使用した場合に、並列に接続したスイッチ素子を駆動するタイミングに差を設けて、特定のスイッチ素子に常時出力電流が集中するのを回避するようにしたものである。

即ち、この実施の形態４では、第一アーム８Ａの高周波出力は、上スイッチ素子群１０Ａと下スイッチ素子群１１Ａを高周波で交互にオンさせることにより行い、第二アーム８Ｂの高周波出力も、上スイッチ素子群１０Ｂと下スイッチ素子群１１Ｂを高周波で交互にオンさせることにより行うが、第一アーム８Ａも第二アーム８Ｂも、図９に示すように、並列に接続されたスイッチ素子１０ｄと１０ｅ、１１ｄと１１ｅ、１０ｆと１０ｇ、１１ｆと１１ｇについて、それぞれターンオンするタイミングをずらすものである。
この実施の形態４のように、第一アーム８Ａも第二アーム８Ｂも、並列に接続されたスイッチ素子１０ｄと１０ｅ、１１ｄと１１ｅ、１０ｆと１０ｇ、１１ｆと１１ｇを交互に先行してオンさせることにより、スイッチ素子の特性のばらつきにより特定のスイッチ素子のみに常時出力電流が集中して、当該スイッチ素子における損失（発熱）が大きくなるのを回避する。
また、並列に通電することで先行してターンオンするスイッチ素子に流れる出力電流を分流して低減し、そのスイッチ素子における損失を抑制する。

実施の形態５．
図１０は本発明の実施の形態５に係る誘導加熱調理器の回路構成図、図１１は同誘導加熱調理器のインバータ回路の駆動信号の波形図である。
図１０において、図１に示す実施の形態１の回路構成と同一部分あるいは対応部分には同一の符号を付して重複した構成の説明を省略する。
図１０に示すように、直流電源回路２の出力側に電圧共振形のインバータ回路８と負荷回路９が直列に接続されている。
その負荷回路９は、加熱コイル１４と、その加熱コイル１４に並列に接続されたコンデンサ１５から構成されている。
また、インバータ回路８は、並列に接続されたスイッチ素子１９ａ、１９ｂと、そのスイッチ素子１９ａ、１９ｂにそれぞれ逆並列に接続されたダイオード２０ａ、２０ｂとから構成されている。

高周波でインバータ回路８を駆動する場合、並列に接続したスイッチ素子１９ａ、１９ｂを同時に駆動してもスイッチ素子間のスイッチング速度の差により各スイッチ素子に流れる電流の偏りが大きくなるため、特定のスイッチ素子に損失が集中し、そのスイッチ素子の温度が上昇する。
そこで、この実施の形態５では、図１１の（ａ）に示すように、並列に接続したスイッチ素子１９ａ、１９ｂを交互に交替させながらオンさせることにより、個々のスイッチ素子のスイッチング回数を減らしてスイッチング損失を低減するとともに、時分割で出力電流の流れるスイッチ素子を切り替えることにより、個々のスイッチ素子における発熱（損失）を分散させ、特定のスイッチ素子のみに常時出力電流が集中して素子温度が高くなるのを回避する。
また、図１１の（ｂ）は、（ａ）と比較して低い周波数でインバータ回路８を駆動する場合の駆動信号の例で、並列に接続されたスイッチ素子１９ａ、１９ｂを同時にオン・オフしてもスイッチ素子間のスイッチング速度の差による各スイッチ素子に流れる電流の偏りが比較的小さく、各スイッチ素子を同時に駆動することにより出力電流を各スイッチ素子に分流して、各スイッチ素子における損失（発熱）を低減することができる。

なお、高周波でインバータ回路８を駆動する場合に、図１１（ａ）に示すように、並列に接続したスイッチ素子１９ａ、１９ｂを間隔をおきながら交互にオンさせることにより、個々のスイッチ素子のスイッチング周波数を過度に高周波とすることなく、インバータ回路８全体として高周波電力を出力することができる。

実施の形態６．
図１２は本発明の実施の形態６に係る誘導加熱調理器のインバータ回路の低周波駆動信号の波形図である。なお、本実施の形態６における誘導加熱調理器の回路構成は実施の形態５の図１０と同様であるので、図を省略する。
図１０に示した電圧共振形のインバータ回路を使用した場合においても、並列に接続したスイッチ素子を駆動するタイミングに差を設けて、特定のスイッチ素子に常時出力電流が集中するのを回避するようにしたものである。

即ち、この実施の形態６では、図１２に示すように、並列に接続されたスイッチ素子１９ａ、１９ｂのターンオンするタイミングをずらしている。Ｔ11のタイミングではスイッチ素子１９ｂよりスイッチ素子１９ａを先行してオンし、Ｔ12のタイミングではスイッチ素子１９ａよりスイッチ素子１９ｂを先行してオンすることにより、並列に接続されたスイッチ素子１９ａ、１９ｂを交互に先行してオンさせることにより、スイッチ素子の特性のばらつきにより特定のスイッチ素子のみに常時出力電流が集中して、当該スイッチ素子における損失（発熱）が大きくなるのを回避することができる。
また、並列に通電することで先行してターンオンするスイッチ素子に流れる出力電流を分流して低減し、そのスイッチ素子における損失を抑制することができる。

１ 商用交流電源、２ 直流電源回路、６ 入力電流検出器、７ 入力電圧検出器、８ インバータ回路、９ 負荷回路、１０ 上スイッチ素子群、１０ａ〜１０ｃ 上スイッチ素子、１１ 下スイッチ素子群、１１ａ〜１１ｃ 下スイッチ素子、１４ 加熱コイル、１５ 共振コンデンサ、１６ 出力電流検出器、１７ インバータ駆動回路、１８ 制御回路。

Claims (9)

1. 交流電源を整流して直流に変換する直流電源回路と、加熱コイルと共にコンデンサとを含む負荷回路と、前記直流電源回路の直流電力を高周波電力に変換して前記負荷回路に出力するインバータ回路と、加熱出力を調整するために前記インバータ回路を制御するインバータ制御回路を備えた誘導加熱調理器において、
   前記インバータ回路は並列に接続した複数のスイッチ素子を有し、
   前記インバータ駆動回路は前記インバータ回路の複数のスイッチ素子のうち、一つのスイッチ素子を順次交替させながらオンさせることを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 交流電源を整流して直流に変換する直流電源回路と、加熱コイルと共にコンデンサとを含む負荷回路と、前記直流電源回路の直流電力を高周波電力に変換して前記負荷回路に出力するインバータ回路と、加熱出力を調整するために前記インバータ回路を制御するインバータ制御回路を備えた誘導加熱調理器において、
   前記インバータ回路は並列に接続した複数のスイッチ素子群を有し、
   前記インバータ駆動回路は前記インバータ回路の複数のスイッチ素子のうち、一つのスイッチ素子を先行してオンさせると共に、その先行してオンさせる一つのスイッチ素子を順次交替させることを特徴とする誘導加熱調理器。
3. 前記インバータ駆動回路が前記インバータ回路を所定周波数より低い周波数で駆動する場合に、並列に接続した複数のスイッチ素子を同時に、或いは少なくとも一つ以上のスイッチ素子をオンさせることを特徴とする請求項１又は２記載の誘導加熱調理器。
4. 交流電源を整流して直流に変換する直流電源回路と、加熱コイルと共にコンデンサとを含む負荷回路と、前記直流電源回路の直流電力を高周波電力に変換して前記負荷回路に出力するインバータ回路と、加熱出力を調整するために前記インバータ回路を制御するインバータ制御回路を備えた誘導加熱調理器において、
   前記負荷回路は加熱コイルとコンデンサとの直列回路で構成され、
   前記インバータ回路は前記直流電源回路の出力側の母線間に前記負荷回路と直列に接続され、複数のスイッチ素子を並列に接続した上スイッチ素子群と複数のスイッチ素子を並列に接続した下スイッチ素子群とから構成され、
   前記インバータ駆動回路は前記インバータ回路の上下のスイッチ素子群のオンをスイッチ素子群の一つのスイッチ素子をオンさせることにより行うと共に、そのオンさせる一つのスイッチ素子を順次交替させることを特徴とする誘導加熱調理器。
5. 前記上スイッチ素子群の一つのスイッチ素子のオンに対して下スイッチ素子群の一つのスイッチ素子を遅れてオンさせ、次に前記上スイッチ素子群の残りのスイッチ素子と前記下スイッチ素子群の残りのスイッチ素子に順次交替させて前記と同様にオンさせることを特徴とする請求項４記載の誘導加熱調理器。
6. 前記上スイッチ素子群の一つのスイッチ素子を他のスイッチ素子よりも先行してオンさせ、次に先行してオンさせる一つのスイッチ素子を順次交替させていき、
   前記下スイッチ素子群を前記上スイッチ素子群のオフ時に前記上スイッチ素子群と同様にオンさせることを特徴とする請求項４記載の誘導加熱調理器。
7. 交流電源を整流して直流に変換する直流電源回路と、加熱コイルと共にコンデンサとを含む負荷回路と、前記直流電源回路の直流電力を高周波電力に変換して前記負荷回路に出力するインバータ回路と、加熱出力を調整するために前記インバータ回路を制御するインバータ制御回路を備えた誘導加熱調理器において、
   前記インバータ回路は前記直流電源回路の出力母線間に直列に接続した２つアームを有し、前記各アームは複数のスイッチ素子を並列に接続した上スイッチ素子群と複数のスイッチ素子を並列に接続した下スイッチ素子群とから構成され、
   前記インバータ駆動回路は加熱出力を行うために前記各アームの上下のスイッチ素子群を交互にオンするさせると共にその各スイッチ素子群のオンはスイッチ素子群の一つのスイッチ素子をオンさせることにより行い、そのオンさせる一つのスイッチ素子を順次交替させることを特徴とする誘導加熱調理器。
8. 前記各アームの上スイッチ素子群の一つのスイッチ素子を他のスイッチ素子よりも先行してオンさせ、次に先行してオンさせる一つのスイッチ素子を順次交替させていき、
   前記各アームの下スイッチ素子群を前記上スイッチ素子群のオフ時に前記上スイッチ素子群と同様にオンさせることを特徴とする請求項７記載の誘導加熱調理器。
9. インバータ駆動回路は前記インバータ回路を所定周波数より低い周波数で駆動する場合に、並列に接続した複数のスイッチ素子群を同時に、或いは各スイッチ素子群の少なくとも一つ以上のスイッチ素子を同時にオンさせることを特徴とする請求項４〜８記載の誘導加熱調理器。

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