JP2014041753A - 誘導加熱調理器およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザの所望する火力に応じて、所定の火力を微細に調節できる誘導加熱調理器を提供する。
【解決手段】複数の加熱コイルおよび電源部と、負荷抵抗および共振周波数を算出する検知部と、所望の目標火力を設定できる操作部と、制御部とを備えた誘導加熱調理器において、制御部は、ａ）算出された各加熱コイルの共振周波数のうち最大のものに、ユーザが設定した各加熱コイルの所望の目標火力に対応する所定の差分周波数を加えたものを駆動周波数と決定し、ｂ）ユーザが設定した各加熱コイルの所望の目標火力および算出された各加熱コイルの負荷抵抗に基づいて、決定した駆動周波数を有する高周波電流が各加熱コイルに周期的に供給される時間間隔を調整するように各電源部を制御する。
【選択図】図１１

Description

本願発明は誘導加熱調理器およびその制御方法に関するものである。

これまで複数の加熱コイルを有する誘導加熱調理器において、鍋底の大きさ等によって加熱コイルに供給する加熱電力を制御する技術がいくつか提案されている。

たとえば特許文献１に記載の誘導加熱調理器は、駆動手段の動作周波数を所定の設定範囲以内に設定した後に、電圧可変手段の設定を変更して電力を制御することにより加熱電力を制御するものである。

特許文献２に記載の誘導加熱調理器は、インバータ回路のスイッチング周波数を可変して入力電力の粗調整を行ない、インバータ回路に供給する直流電圧の微調整を行なうことにより入力電力の目標電力値を実現するものである。

特許文献３に記載の誘導加熱調理器は、複数のインバータを有し、これらのインバータを同時に動作させる場合の第１の最大電力と、単独で動作させる場合の第２の最大電力を設定し、少なくとも第１の最大電力までは複数のインバータの駆動周波数を一定にして動作させることにより干渉音を防止し、第１の最大電力を超える第２の最大電力までは各インバータの半導体スイッチの導通時間比率を可変して電力調整を行うものである。

特許文献４に記載の誘導加熱調理器は、複数の誘導加熱コイルを搭載し、各誘導加熱コイルに通電する電流の周波数を可変とすることにより出力制御を行ない、一方の誘導加熱コイルに用いる周波数帯の最大周波数よりも、他方の誘導加熱コイルに用いる周波数帯の最低周波数を１５ｋＨｚ以上高く設定することにより、同時に動作した場合の干渉音を防止するものである。また特許文献４には、インバータの駆動周波数を最大周波数として連続制御するとき、一方の誘導加熱コイルの最低電力よりも低い電力を負荷に投入する場合には、インバータの通電のオンオフ制御を併用することが記載されている。

特開２００５−０９３０８８号公報 特開２００６−３５１３７１号公報 特開２０１１−１０３２２５号公報 特開２０１１−１５５０２２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の誘導加熱調理器によれば、電圧可変手段が必要となり、全体的な回路構成や制御方法が複雑化し、製造作業が煩雑となり、生産コストが増大してしまう。

また、特許文献２に記載の誘導加熱調理器によれば、磁性材料（たとえば鉄）で作製された鍋と非磁性材料（たとえばアルミニウム）で作製された鍋とを区別して加熱制御する場合、アルミ鍋を加熱する際の駆動周波数を９０ｋＨｚ程度に設定する必要があるが、負荷電力を制御する回路を別途設ける必要があり、特許文献１と同様、回路構成が複雑となり、生産コストの増大が避けられない。

また、特許文献３に記載の誘導加熱調理器は、周波数特性の異なる材質により作製された鍋を加熱するように構成され、各加熱コイルに供給される高周波電流の駆動周波数を一定にして、導通時間比率を調整することにより電力調整を行うものであるが、高い駆動周波数を用いてアルミ鍋等を加熱する場合、導通時間比率の調整のみにより、所望する広い範囲の電力を調整することは困難である。また複数のインバータの駆動周波数差が周波数可変領域に入ると、干渉音（うなり音）が発生し、ユーザに不快感を与えるおそれがある。

さらに特許文献４に記載の誘導加熱調理器によれば、複数の誘導加熱コイルのうちの一方に、他方の誘導加熱コイルの最低電力よりも低い電力を負荷に投入する場合には、インバータの通電のオンオフ制御を併用するものであるが、低電力投入時におけるインバータのオンオフ制御によりユーザに耳障りな磁歪音が発生するといった問題が生じ得る。

そこで本願発明は、電圧可変手段や負荷電力制御回路を設ける必要がなく、簡便な回路構成で、低電力投入時におけるインバータのオンオフ制御することなく、広い範囲の火力（出力電力）を極めて繊細に調整することを可能にする誘導加熱調理器およびその制御方法を提供することを目的とするものである。

本願発明は、上記問題点を解消するためになされたもので、誘導加熱調理器に関し、
互いに隣接し、協働して単一の被加熱体を誘導加熱する複数（ｉ個，ｉは２以上の自然数）の加熱コイルと、
前記各加熱コイルに所定の駆動周波数を有する高周波電流を個別に供給する複数の電源部と、
前記各加熱コイルに流れる駆動電流および該各加熱コイルの両端に印加される駆動電圧を検知するとともに、検知された駆動電流および駆動電圧から前記各加熱コイルの負荷抵抗および共振周波数を算出する検知部と、
前記各加熱コイルで消費される所望の目標火力をユーザにより設定できる操作部と、
前記検知部および前記操作部に接続された制御部とを備え、
前記制御部は、
ａ）算出された前記各加熱コイルの共振周波数（Ｆｒ_ｉ）のうち最大のもの（Ｆｒ_０）に、ユーザが設定した前記各加熱コイルの所望の目標火力に対応する所定の差分周波数（ΔＦｒ）を加えたものを駆動周波数（Ｆ_Ｄ＝Ｆｒ_０＋ΔＦｒ）と決定し、
ｂ）ユーザが設定した前記各加熱コイルの所望の目標火力および算出された前記各加熱コイルの負荷抵抗に基づいて、決定した駆動周波数（Ｆ_Ｄ）を有する高周波電流が前記各加熱コイルに周期的に供給される時間間隔（ｔ）を調整するように前記各電源部を制御することを特徴とするものである。

本願発明の実施形態によれば、各加熱コイルの負荷抵抗および共振周波数を算出し、ユーザの所望する火力に応じて、特定の駆動周波数を決定することにより、鍋に供給できる複数の火力範囲を大まかに設定するとともに、駆動周波数を固定して、スイッチング素子の駆動の位相関係を制御し駆動電圧の印加時間を調整することでインバータ回路のスイッチング素子に流れる高周波電流の大きさを調整することにより、所定の火力を微細に調節できる誘導加熱調理器を提供することができる。

本願発明に係る誘導加熱調理器１の全体を概略的に図示する斜視図である。 トッププレートの一部を省略してＩＨ加熱部を上から見た平面図である 実施の形態１に係るＩＨ加熱部の図２のIII−III線からみた断面図である。 本願発明の誘導加熱調理器の電気的構成を模式的に示した概念図である。 実施の形態１に係る電源装置の電気的構成を示す模式図である。 実施の形態１に係る電源装置の電気的構成を示す回路ブロック図である。 一般的なＬＣＲ共振回路の回路ブロック図である。 実施の形態１に係る制御方法を示すフローチャートである。 操作部の詳細な形態を示す平面図である。 表示部の詳細な形態を示す平面図である。 目標火力に対して調整される駆動周波数の推移を示すグラフである。 所定の共振周波数を有する鍋にさまざまな駆動周波数を有する高周波電流を供給したときの高周波電流の大ききをプロットしたグラフである。 （ａ）は、インバータ回路の第１および第２のアームの高圧側および低圧側のスイッチング素子に供給される制御信号のタイミングチャートであり、（ｂ）はＬＣＲ誘導加熱部に流れる高周波電流のタイミングチャートである。 （ａ）は、別の位相差でスイッチング素子に供給される制御信号のタイミングチャートであり、（ｂ）はＬＣＲ誘導加熱部に流れる高周波電流のタイミングチャートである。 火力調節ダイヤルの調節量に対する、位相差による出力火力の変化量が離散的に推移するグラフである。 火力調節ダイヤルの調節量に対する、単一の制御位相差による出力火力の変化量が連続的に推移するグラフである。 （ａ）は、火力調節ダイヤルの調節量に対する位相差の変化量を示すグラフであり、（ｂ）は位相差ステップに対する火力変化量（勾配）を示すグラフである。 火力調整量と設定火力との別の関係を示すグラフである。 実施の形態１において、設定出力に対する中央コイルおよび各周辺コイルの出力電力の配分を示すグラフである。 実施の形態２による設定火力を変更したときの制御方法を示すフローチャートである。 実施の形態２による設定火力を変更したときの別の制御方法を示す図２０と同様のフローチャートである。 実施の形態３に係る電源装置の電気的構成を示す模式図である。 実施の形態３に係る電源装置の電気的構成を示す回路ブロック図である。 実施の形態３において、設定出力に対する中央コイルおよび各周辺コイルの出力電力の配分を示すグラフである。 玉子焼き用のフライパンがＩＨ加熱部のトッププレート上方に戴置されたときの平面図である。 実施の形態４に係るＩＨ加熱部の平面図である。

以下、添付図面を参照して本願発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態を説明する。各実施の形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（たとえば「上方」、「下方」、「右」および「左」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本願発明を限定するものでない。

実施の形態１．
図１〜図１９を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態１について以下詳細に説明する。図１は、本願発明に係る誘導加熱調理器１の全体を概略的に図示する斜視図である。図１および図２において、誘導加熱調理器１は、概略、主に板金などで構成された筐体２、その上側表面のほぼ全体を覆うガラスなどで形成されたトッププレート３、左右に配置された一対のＩＨ加熱部１０，１１、中央に配置された中央加熱部４、および調理用グリル５を有する。

なお、図１では図中左側に示すＩＨ加熱部１０が本願発明に係るＩＨ加熱部として図示説明するが、両方のＩＨ加熱部１０，１１が本願発明を採用するものであってもよい。また、中央後方に配置された中央加熱部４は、ＩＨ（誘導加熱）方式またはラジエント方式のいずれの加熱方式を採用するものであってもよい。同様に、中央加熱部４を本願発明に係るＩＨ加熱部として構成してもよい。さらに本願発明に係る誘導加熱調理器１において、ＩＨ加熱部の個数および配置位置は、図１に示すものに限定されず、より数多くのＩＨ加熱部を設け、横一列や逆三角形状に配置したものであってもよい。

また、この実施の形態においては、調理用グリル５が筐体２のほぼ中央に配置された、いわゆるセンタグリル構造を有する誘導加熱調理器１について例示的に説明するが、本願発明は、これに限定されるものではなく、調理用グリル５がいずれか一方の側面に偏ったもの（いわゆるサイドグリル構造を有する誘導加熱調理器）、または調理用グリル５を具備しない誘導加熱調理器にも同様に適用することができる。

誘導加熱調理器１は、ユーザが各ＩＨ加熱部１０，１１、中央加熱部４および調理用グリル５を操作するために用いられる操作部（操作パネル）６、および「火力（出力電力）」を調整する火力調節ダイヤル７ａ，７ｂ、ならびにこれらの制御状態や操作ガイドなどを表示するための液晶表示素子などを用いた表示部８ａ，８ｂ，８ｃを備える。また表示部８は、ここでは図示しないが、ユーザが調節した火力の大きさや設定状態を表示する発光部（ＬＥＤレベルメータ）を有するものであってもよい。操作部６および表示部８に関し、これらの構成および配置位置等は図示したものに限定されるものではない。また、火力調節ダイヤル７についても、サイドグリル構造を有する誘導加熱調理器では、調理用グリル５とは反対側にまとめて配置してもよい。

また誘導加熱調理器１は、トッププレート３上の後面側に設けられた排気口９ａおよび一対の吸気口９ｂ，９ｃを有する。さらに、後述のように、誘導加熱調理器１にはＩＨ加熱部１０，１１に高周波電流を供給する電源装置（電源部）１２が内蔵されている。図１は、排気口９ａおよび吸気口９ｂ，９ｃの個数、大きさ、および配置位置等について一例を示すものであり、本願発明はこれらに限定されるものではない。
なお、以下の詳細説明において、ユーザが操作部６を用いて火力などを設定する場合には「調節」、本願発明における制御回路が電源装置１２等の構成部品の動作を設定・制御する場合には「調整」という用語を用いる。

図２は、トッププレート３の一部を省略してＩＨ加熱部１０を上から見た平面図である。図示のように、ＩＨ加熱部１０は、中央に配置された少なくとも１つの加熱コイル（以下、単に「中央コイル」という。）２０と、中央コイル２０の周囲に配置された複数（実施の形態１では４つ）の加熱コイル（以下、単に「周辺コイル」という。）３０ａ〜３０ｄとを有する。すなわちＩＨ加熱部１０は、少なくとも１つの中央コイル２０と複数の周辺コイル３０ａ〜３０ｄが協働して（一組として）単一の鍋Ｋを加熱するものである。

実施の形態１に係る中央コイル２０は、同心円上に配置され、直列に接続された内側中央コイル２０ａおよび外側中央コイル２０ｂを有し、絶縁被膜された任意の金属からなる導電線（たとえばリッツ線等）の巻線が渦巻状に捲回されることにより構成されている。一方、各周辺コイル３０ａ〜３０ｄは、１／４円弧状（バナナ状または胡瓜状）の平面形状を有し、同様の導電線を各周辺コイル３０ａ〜３０ｄの１／４円弧状の形状に沿って捲回することにより形成されている。すなわち、各周辺コイル３０ａ〜３０ｄは、外側中央コイル２０ｂに隣接する１／４円弧状領域において外側中央コイル２０ｂの円形の平面形状に実質的に沿って延びるように構成されている。

なお、図２に示すように、中央コイル２０および各周辺コイル３０ａ〜３０ｄ上に示す矢印は、ある時点における高周波電流の向きの一例を示すものであり、図中、中央コイル２０と各周辺コイル３０ａ〜３０ｄの内側に流れる電流はコイルの近接部分において同一方向となるように制御されることが好ましい。

図３は、実施の形態１に係るＩＨ加熱部１０の図２のIII−III線からみた断面図を含む概略構成図である。このＩＨ加熱部１０は、上述のように、コイルベース１４の上面に支持された中央コイル２０および複数の周辺コイル３０（図３では周辺コイル３０ａ，３０ｃのみ図示）と、コイルベース１４の下面に支持された複数の磁性体（フェライトコア）１５と、コイルベース１４の周縁部に固定された磁性キャンセルリング１８とを有する。磁性体１５のそれぞれは、中央コイル２０および周辺コイル３０の下方に配置されている。各フェライトコア１５は半径方向の磁気抵抗を低減するためのものである。フェライトコア１５は棒状に形成され、半径方向に沿って（放射状に）配置されるものであってもよい。また磁性キャンセルリング１８は、鍋Ｋの加熱に寄与しない磁束が半径方向外側に漏洩すること遮断するものである。

次に、本願発明に係る電源装置１２について説明する。図４は、本願発明の誘導加熱調理器１の電気的構成を模式的に示した概念図である。図４に示す誘導加熱調理器１は、中央コイル２０に高周波電流を供給するための中央インバータ回路（中央駆動回路）４０、および各周辺コイル３０ａ〜３０ｄに高周波電流を供給するための周辺インバータ回路（周辺駆動回路）５０ａ〜５０ｄからなる電源装置（電源部）１２を有する。また誘導加熱調理器１は、中央コイル２０および各周辺コイル３０ａ〜３０ｄの両端の駆動電圧Ｖや、これらに流れる駆動電流Ｉを検出して鍋Ｋの負荷情報（負荷抵抗（インピーダンス）や共振周波数等）を検知する検知部６０，７０と、負荷情報に基づいて各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄを制御する制御部８０とを有する。

図３に戻って、中央コイル２０に給電する中央インバータ回路４０、および周辺コイル３０ａ，３０ｃに給電する周辺インバータ回路５０ａ，５０ｃが図示され、これらは上述の検知部６０，７０および制御部８０に接続され、制御部８０には操作部６および表示部８が接続されている。

内側中央コイル２０ａおよび外側中央コイル２０ｂの間には、トッププレート３に当接するように温度センサ（図示せず）が配設されるため、たとえば２０ｍｍ程度の間隙が設けられている。一方、外側中央コイル２０ｂと各周辺コイル３０ａ〜３０ｄとの間には、たとえば１０ｍｍ程度の間隙が設けられている。また各中央コイル２０ａ，２０ｂおよび各周辺コイル３０ａ〜３０ｄの上面とトッププレート３との間には、たとえば３ｍｍ程度の間隙ｄ１が設けられている。なお、こうした間隔は、一例を示すものであり、本願発明を限定するものではない。

内側中央コイル２０ａおよび外側中央コイル２０ｂは直列に接続してもよく（図２）、各周辺コイル３０ａ〜３０ｄのそれぞれは、個別の周辺インバータ回路５０ａ〜５０ｄに接続して、独立して高周波電流が供給されるように構成してもよい（図４）。図５は、中央コイル２０および各周辺コイル３０ａ〜３０ｄに高周波電流を供給する電源装置１２の別の模式図である。中央コイル２０および各周辺コイル３０ａ〜３０ｄのそれぞれは、たとえば一対のアーム１６，１７（図６）からなるフルブリッジ式インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄにより構成され、各加熱コイル２０，３０ａ〜３０ｄに対する鍋Ｋの負荷情報（鍋の載置状態および大きさ、または鍋の構成材料を示す負荷抵抗および共振周波数）を検知する検知部６０，７０ａ〜７０ｄ、鍋Ｋの負荷情報に基づいて各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄを制御する制御部８０、操作部６、および表示部８が同様に図示されている。

フルブリッジ式インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄのそれぞれは、同様の回路構成を有するので、代表例として中央コイル２０に高周波電流を供給するフルブリッジ式インバータ回路４０を含む電源装置１２について説明する。図６は、本願発明に係る電源装置１２の電気的構成を示す回路ブロック図である。電源装置１２は、概略、商用電源ＡＣを全波整流する整流器（たとえばダイオードブリッジ）９２と、全波整流波形を平滑するフィルタ回路９４と、中央コイル２０のための中央インバータ回路４０（破線で囲む）とを有する。フィルタ回路９４から出力された母線電圧はインバータ回路４０に供給される。

本願発明に係るインバータ回路４０は、ハーフブリッジ式インバータ回路も同様に採用できるが、ここではフルブリッジ式インバータ回路について説明する。このフルブリッジ式インバータ回路４０は、第１の高圧側および低圧側のスイッチング素子ＳＷ_１Ｕ，ＳＷ_１Ｄを含む第１のアーム１６と、第２の高圧側および低圧側のスイッチング素子ＳＷ_２Ｕ，ＳＷ_２Ｄを含む第２のアーム１７とを有する。各スイッチング素子ＳＷ_１Ｕ，ＳＷ_１Ｄ，ＳＷ_２Ｕ，ＳＷ_２Ｄは、当業者に知られた任意のスイッチング素子を用いることができ、たとえばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であってもよい。

図６において、中央コイル２０は、インダクタンスＬおよび抵抗Ｒの等価回路として図示され、これと直列に接続された共振コンデンサＣとともに中央ＬＣＲ誘導加熱部２２を構成している。中央ＬＣＲ誘導加熱部２２は、第１のアーム１６の高圧側および低圧側のスイッチング素子ＳＷ_１Ｕ，ＳＷ_１Ｄの中間点と、第２のアーム１７の高圧側および低圧側のスイッチング素子ＳＷ_２Ｕ，ＳＷ_２Ｄの中間点との間に接続されている。なお、加熱コイル２０上に鍋Ｋが載置されている場合は、インダクタンスＬと抵抗Ｒは、鍋Ｋと加熱コイル２０による合成インダクタンスＬと合成抵抗（負荷抵抗）Ｒとなる。

制御部８０は、各スイッチング素子ＳＷ_１Ｕ，ＳＷ_１Ｄ，ＳＷ_２Ｕ，ＳＷ_２Ｄに制御信号を供給することにより、中央コイル２０に任意の駆動条件で高周波電流を供給するものであり、中央コイル２０に高周波電流が供給されると、その周囲に交流磁場を形成し（交流磁場が導電体からなる被加熱体Ｋに鎖交し）、鍋底Ｋに渦電流を形成して、鍋底Ｋ自体が加熱される。

図６の中央インバータ回路４０は、高圧側のスイッチング素子ＳＷ_１Ｕ，ＳＷ_２Ｕと、低圧側のスイッチング素子ＳＷ_１Ｄ，ＳＷ_２Ｄとの間（すなわち中央ＬＣＲ誘導加熱部２２の両端）の駆動電圧Ｖを検出するための駆動電圧検出器２４と、中央ＬＣＲ誘導加熱部２２に流れる駆動電流Ｉを検出するための駆動電流検出器２５を有する。すなわち各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄに付随する検知部６０，７０ａ〜７０ｄは、各ＬＣＲ誘導加熱部２２，３２ａ〜３２ｄの駆動電圧Ｖと駆動電流Ｉを検知するものである。なお、駆動電流検出器２５は、中央ＬＣＲ誘導加熱部２２に流れる駆動電流Ｉを直接検出する電流計として図示したが、共振コンデンサＣの両端の電圧を検出することにより駆動電流Ｉを検出するものであってもよい。また、ここでは明示しないが、インバータ回路５０ａ〜５０ｄにも、各々駆動電圧検出器及び駆動電流検出器を有するのは言うまでもない。

また検知部６０，７０ａ〜７０ｄは、検出されたＬＣＲ誘導加熱部２２，３２ａ〜３２ｄに流れる駆動電流Ｉと、その両端の駆動電圧Ｖから、中央コイル２０および各周辺コイル３０ａ〜３０ｄの負荷抵抗Ｒ（インピーダンスＺ）および共振周波数Ｆｒを算出できるように構成されている。すなわち検知部６０，７０ａ〜７０ｄは、駆動電流Ｉおよび駆動電圧Ｖから、中央コイル２０および各周辺コイル３０ａ〜３０ｄの負荷抵抗Ｒおよび共振周波数Ｆｒを算出できるものであれば、当業者に知られた任意の構成を有するものであってもよい。

具体例として、検知部６０，７０が、駆動電流検出器２５および駆動電圧検出器２４で検出された駆動電流Ｉおよび駆動電圧Ｖの１次成分を抽出して負荷抵抗Ｒおよび共振周波数Ｆｒを算出するように構成されたもの（１次成分抽出部）について、その構成および動作を以下説明する。

上述のように、各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄは、複数のスイッチング素子ＳＷ_１Ｕ，ＳＷ_１Ｄ，ＳＷ_２Ｕ，ＳＷ_２Ｄを含み、所定の駆動周波数（たとえば２５ｋＨｚ）を有する制御信号（ゲート信号）で駆動するとき、駆動電圧検出器２４および駆動電流検出器２５は、高周波変調された駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉ、すなわち駆動周波数Ｆ_Ｄの自然数倍の高次周波数成分を含む合成波形を検出する。

検知部（１次成分抽出部）６０，７０は、アナログ信号として検出された駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉを高いサンプリング周波数でデジタル信号に変換してサンプリングするＡ／Ｄ変換器（図示せず）を有し、高次周波数成分を有する駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉを、たとえば駆動周波数Ｆ_Ｄの整数倍（たとえば３０倍）のサンプリング周波数を用いて離散フーリエ変換することにより、駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの１次成分だけを抽出するように構成されている。なお高次周波数成分を有する信号から１次成分のみの信号を抽出する手法およびアルゴリズムとしては任意のものを利用することができ、一般に市販されたソフトウェアを用いて駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの１次成分だけを抽出することができる。

このとき検知部（１次成分抽出部）６０，７０は、駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの１次成分を、次式のように複素表示することができる。

ここでＶ_１，Ｉ_１は駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの１次成分を示し、Ｖ_１Re，Ｉ_１ReはＶ_１，Ｉ_１の実部、Ｖ_１Im，Ｉ_１ImはＶ_１，Ｉ_１の虚部、そしてｊは虚数単位を示す。

また検知部（１次成分抽出部）６０，７０は、ＬＣＲ誘導加熱部２２，３２のインピーダンスＺ、および駆動電圧Ｖ_１および駆動電流Ｉ_１の位相（駆動電流Ｉ_１に対する駆動電圧Ｖ_１の位相またはインピーダンスＺの位相）φを次式で算出することができる。

ここでＩｍ（Ｚ）およびＲｅ（Ｚ）はそれぞれインピーダンスＺの虚部および実部を意味する。なお、駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉの位相は、arctanの代わりにarcsinまたはarccosを用いて算出してもよい。位相差φが９０度付近ではarctanは発散し、誤差を多く含み得るので、arcsinまたはarccosを用いて位相差φを算出することが好ましい場合がある。

さらに検知部（１次成分抽出部）６０，７０は、複素表示の１次成分の駆動電圧Ｖ_１および駆動電流Ｉ_１から、有効電力値Ｗ_Ｅ、および電流実効値Ｉ_Ｅを、次式により算出することができる。

ここでＩ_１ ^＊はＩ_１の複素共役を示す。

一方、ＬＣＲ誘導加熱部２２，３２を含む一般のＬＣＲ回路において、負荷抵抗Ｒ、インピーダンスＺ、加熱コイル２０，３０のインダクタンスＬおよび共振周波数Ｆｒは次式で表される。

ここでωは１次成分の駆動周波数Ｆ_Ｄ（ω＝２πＦ_Ｄで表される）であり、Ｃは共振コンデンサＣの静電容量であって、ともに既知である。したがって検知部（１次成分抽出部）６０，７０は、［数２］で算出したφを用いて、［数４］から共振周波数Ｆｒと負荷抵抗Ｒ（＝Ｒ_Ｃ＋Ｒ_Ｌ）を求めることができる。

なお、ＬＣＲ誘導加熱部２２，３２のインピーダンスＺは、被加熱体Ｋの有無または載置状態（被加熱体Ｋに鎖交する交流磁場）に依存して変動する。すなわち上式［数４］における負荷抵抗Ｒは、鍋Ｋが載置されていないときの加熱コイル２０，３０自体の線抵抗Ｒ_Ｃに、鍋Ｋを載置したことによる鍋Ｋの見かけ上の負荷抵抗Ｒ_Ｌを加えたものに相当する（Ｒ＝Ｒ_Ｃ＋Ｒ_Ｌ）。したがって、検知部（１次成分抽出部）６０，７０は、算出された共振周波数Ｆｒから鍋の材質（たとえば鉄、磁性または非磁性を有するＳＵＳ、銅、またはアルミニウム）を検知することができ、同時に鍋Ｋの見かけ上の負荷抵抗Ｒ_Ｌから加熱コイル２０，３０の上方に載置された鍋の戴置面積を検知することができる。こうした鍋の材質や鍋Ｋの加熱コイル２０，３０上方の戴置面積を示す負荷抵抗Ｒおよび共振周波数Ｆｒ（インダクタンスＬ）等を本願発明においては鍋Ｋの負荷情報という。

このように実施の形態に係る制御部８０は、検知部（１次成分抽出部）６０，７０により算出された共振周波数Ｆｒと負荷抵抗Ｒ、およびユーザが操作部６により設定した所望の火力Ｐ_Ｔに応じて、中央コイル２０および各周辺コイル３０に対して適正な高周波電流を供給するように各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄを制御することができる。なお、この検知部６０，７０は、高周波変調された駆動電圧および駆動電流の単一の周期（すなわち、駆動周波数が２５ｋＨｚのとき、１周期は４０マイクロ秒）において検知された駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉから、中央コイル２０および各周辺コイル３０のそれぞれに対して、共振周波数Ｆｒと負荷抵抗Ｒを極めて短い時間で算出することができる。よって制御部８０は、検知部６０，７０からの負荷情報を瞬時に得て、各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄが適正な高周波電流が供給されるように制御することができる。

図７は、一般的なＬＣＲ共振回路の共振回路モデルを示すものである。ＬＣＲ誘導加熱部２２，３２が鍋Ｋを加熱する電力Ｐは、ＬＣＲ誘導加熱部２２，３２に流れる駆動電流Ｉの２乗および負荷抵抗（合成抵抗）Ｒに比例し、負荷抵抗Ｒは、上述のとおり、加熱コイル２０，３０自体の線抵抗Ｒ_Ｃに、鍋Ｋを載置したことによる鍋Ｋの見かけ上の負荷抵抗Ｒ_Ｌを加えたものに相当する（Ｒ＝Ｒ_Ｃ＋Ｒ_Ｌ）。

たとえば制御部８０は、検知部６０，７０で検知された負荷抵抗Ｒ（合成抵抗Ｒ＝Ｒ_Ｌ＋Ｒ_Ｃ）が所定の値を超えない場合、すなわち鍋Ｋによる見かけ上の負荷抵抗Ｒ_Ｌが小さいとき、中央コイル２０または周辺コイル３０ａ〜３０ｄ上には鍋Ｋが載置されていないか、鍋Ｋの一部のみが載置されていると判断して、その中央コイル２０または周辺コイル３０ａ〜３０ｄに対する高周波電流の供給を停止または抑制することができる。

具体的には、制御部８０は、検知部６０，７０からの負荷情報に加えて、操作部６や火力調節ダイヤル７からの設定情報（ユーザが所望する設定火力または目標火力Ｐ_Ｔ）に応じて、各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄに適切な制御信号を供給する。

とりわけ本願発明に係る制御部８０は、以下詳述するように、共振周波数Ｆｒ、負荷抵抗Ｒ、および設定火力Ｐ_Ｔに応じた適切な制御信号の駆動周波数Ｆ_Ｄおよび各インバータ回路の位相差θを制御することにより、有効かつ緻密な火力調整を実現するものである。

次に、図８〜図１９を参照しながら、本願発明に係る制御部８０による誘導加熱調理器の制御方法について説明する。図８は、本願発明に係る制御部８０の制御方法の概略を示すフローチャートである。

［ＳＴ０１：共振周波数の算出］
図８のステップＳＴ０１において、上記説明したように、検知部６０，７０を用いて、各加熱コイル２０，３０（ＬＣＲ誘導加熱部２２，３３）の共振周波数Ｆｒおよび負荷抵抗Ｒ等を算出する。

［ＳＴ０２：駆動周波数の決定］
図８のステップＳＴ０２において、ユーザは操作部６を用いて所望する火力を設定・入力する。操作部６は、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すような形態を有するものであってもよい。図９（ａ）の操作部６は、「弱」火力、「中」火力、および「強」火力を選択するボタン６ａと、火力を増減させるための調節ボタン６ｂ，６ｃを有する。図９（ｂ）に示す火力調節ダイヤル７は、回転ダイヤル式の火力調節ダイヤルであって、右回転させると「強」火力が得られ、左回転させると「弱」火力が得られるように構成されている。図９（ｃ）の操作部６は（図１には図示せず）、図９（ａ）と同様、付与された番号に応じて増大する火力を選択するボタン６ｄを有し、最大火力ボタン「３ｋＷ」ボタンを有する。

一方、表示部８は、図１で図示したものの他、図１０に示すようなＬＥＤレベルメータを用いて構成してもよく、１２段階で設定された設定火力Ｐ_Ｔを表示するものである。たとえば図１０の「火力１」には１００Ｗ、「火力２」には２００Ｗ、「火力３」には４００Ｗ、「火力７」には７００Ｗ、「火力１０」には２０００Ｗ、「火力１２」には３０００Ｗが割り付けられているものであってもよい。そして「弱」火力を選択するボタン６ａを押下すると「火力２」が設定され、「中」火力ボタン６ａを押すと「火力７」が設定され、「強」火力ボタン６ａを押すと「火力１０」が設定されるようにしてもよい。また「火力４」を設定したい場合には、「弱」火力ボタン６ａを押した後、火力を増大させるための調節ボタン６ｃをさらに押して火力設定し、「火力６」を設定したい場合には、「中」火力ボタン６ａを押した後、火力減少調節ボタン６ｂをさらに押して火力設定し、「火力１２」を設定したい場合には、「強」火力ボタン６ａを押した後、火力増大調節ボタン６ｃを２回に押して火力設定してもよい。なお、これらの数値やボタンと火力の割付、操作方法等は火力を設定する操作の一例を示すものであり、本願発明を限定するものではない。

図１１は設定火力Ｐ_Ｔに対して調整される駆動周波数Ｆ_Ｄの推移を示すグラフである。制御部８０は、検知部６０，７０で検知された中央コイル２０および各周辺コイル３０ａ〜３０ｄの共振周波数（Ｆｒ_ｉ、ｉは中央コイル２０および各周辺コイル３０ａ〜３０ｄのそれぞれに対応する識別子、ｉ＝１〜５）のうち最大のもの（Ｆｒ_０）に、オフセット周波数（ΔＦｒ、差分周波数ともいう。）を加えたものを駆動周波数（Ｆ_Ｄ＝Ｆｒ_０＋ΔＦｒ）と決定する。

図１２は、共振周波数Ｆｒを有する材質からなる鍋Ｋにさまざまな駆動周波数を有する高周波電流を供給したときの高周波電流Ｉ_ＨＦの大ききをプロットしたグラフである。図１２から明らかなように、高周波電流Ｉ_ＨＦは、駆動周波数Ｆ_Ｄの関数であって、共振周波数Ｆｒをピークとするコーシー分布曲線で推移する。すなわち高周波電流Ｉ_ＨＦは、共振周波数Ｆｒに近づくほど、指数関数的に増大し、各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄのスイッチング素子ＳＷに流れる駆動電流Ｉも、駆動周波数Ｆ_Ｄが共振周波数Ｆｒに近づくほど増大する。ただし駆動電流Ｉが、スイッチング素子ＳＷの最大許容駆動電流Ｉ_ＭＡＸを超えると、スイッチング素子ＳＷが破壊されるおそれがあるので、駆動周波数Ｆ_Ｄは共振周波数Ｆｒより高い周波数（Ｆ_Ｄ＞Ｆｒ）を選択する方が望ましい。

一方、一般の誘導加熱調理器の電源装置１２のインバータ回路に用いられるスイッチング素子の駆動周波数の帯域（ＩＨ加熱周波数帯域）は、法令で２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚと定められており、各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄのスイッチング素子ＳＷを破壊することなく、より安全に、かつ高い信頼性で高周波電流Ｉ_ＨＦを供給するためには、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲で、かつ、共振周波数Ｆｒより所定のオフセット周波数ΔＦｒ（差分周波数）だけ高い駆動周波数Ｆ_Ｄで駆動することが好ましい。換言すると、駆動周波数Ｆ_Ｄは、オフセット周波数ΔＦｒがより小さいほど、より大きい高周波電流Ｉ_ＨＦを鍋に供給して、より大きな火力Ｐを実現することができる。

ただし、図１２から明らかなように、高周波電流Ｉ_ＨＦは、駆動周波数Ｆ_Ｄが共振周波数Ｆｒを越えて大きくなるほど指数関数的に減少することから、駆動周波数Ｆ_Ｄのみを調整して鍋Ｋに流れる高周波電流Ｉ_ＨＦを調整することは可能ではあるが、繊細な調整という観点において、やや制御しにくいという側面がある。そこで本願発明は、詳細後述するように、第１に駆動周波数Ｆ_Ｄを調整することにより（第１の調整手段）、鍋Ｋに供給する火力を複数の所定の火力範囲に調節し、第２に駆動周波数Ｆ_Ｄを固定して、各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄのスイッチング素子ＳＷに高周波電流が流れる時間（位相差）を調整することにより（第２の調整手段）、所定の火力範囲における設定火力Ｐ_Ｔをさらに細かく調整しようとするものである。

具体例として、鍋Ｋが鉄製であり、検知部６０，７０で検知された各加熱コイル２０，３０の共振周波数Ｆｒのうちの最大共振周波数Ｆｒ_０が２０ｋＨｚであった場合を仮定する。このときユーザが操作部６を用いて、図１１に示すように、
ｉ）５００Ｗ未満の「弱」火力を選択した場合、オフセット周波数ΔＦｒ_Ａを３ｋＨｚとして、駆動周波数Ｆ_Ｄを２３ｋＨｚ（駆動周波数Ｆ_ＤＡ）とし、
ii）５００Ｗ〜１５００Ｗの「中」火力を選択した場合、オフセット周波数ΔＦｒ_Ｂを２．５ｋＨｚとして、駆動周波数Ｆ_Ｄを２２．５ｋＨｚ（駆動周波数Ｆ_ＤＢ）とし、
iii)１５００Ｗ〜３０００Ｗの「強」火力を選択した場合、オフセット周波数ΔＦｒ_Ｃを２ｋＨｚとして、駆動周波数Ｆ_Ｄを２２．０ｋＨｚ（駆動周波数Ｆ_ＤＣ）と決定する（Ｆ_ＤＡ＞Ｆ_ＤＢ＞Ｆ_ＤＣ）。
これらのオフセット周波数ΔＦｒおよび駆動周波数Ｆ_Ｄは制御部８０によって決定される。

このように、３つのオフセット周波数ΔＦｒは、ΔＦｒ_Ａ＞ΔＦｒ_Ｂ＞ΔＦｒ_Ｃの関係にあり、これらのオフセット周波数ΔＦｒをユーザが選択した火力に応じて最大共振周波数Ｆｒ_０に加算して駆動周波数Ｆ_Ｄを決定し、図１１に示すように、３つの火力帯（「弱」火力帯、「中」火力帯、および「強」火力帯）を設定する。なお、この実施の形態では、３つの火力帯を設定したが、これに限定するものではなく、火力帯を２つとしてもよいし、４つ以上にしてもよい。すなわち、最大共振周波数に加えるオフセット周波数ΔＦｒは、最大火力またはそれを含む領域（火力帯）において最も小さく、最低火力またはそれを含む領域（火力帯）において最も大きい値となる。

［ＳＴ０３：位相差の決定］
次に、図８のステップＳＴ０３において、各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄのスイッチング素子に高周波電流が流れる時間（時間間隔ｔ）を決定する方法について説明する。
図１３（ａ）は、図６に示す中央インバータ回路４０を構成する第１のアーム１６の高圧側および低圧側のスイッチング素子ＳＷ_１Ｕ，ＳＷ_１Ｄと、第２のアーム１７の高圧側および低圧側のスイッチング素子ＳＷ_２Ｕ，ＳＷ_２Ｄに供給される制御信号の一例を示すタイミングチャートである。高周波電流が第１のアーム１６の高圧側スイッチング素子ＳＷ_１Ｕから、負荷（ＬＣＲ誘導加熱部２２）を経由することなく、低圧側のスイッチング素子ＳＷ_１Ｄに直接流れると、スイッチング素子ＳＷ_１Ｕ，ＳＷ_１Ｄの損失増大、ひいては過電流破壊が起こり得る。これを防止するために、第１のアーム１６の高圧側スイッチング素子ＳＷ_１Ｕと低圧側のスイッチング素子ＳＷ_１Ｄに供給される制御信号がオンおよびオフの状態にあるときの期間（オン位相およびオフ位相という）は、通常、相補的（または排他的）となるように制御部８０により制御される。同様の理由から、第２のアーム１７の高圧側スイッチング素子ＳＷ_２Ｕと低圧側のスイッチング素子ＳＷ_２Ｄに供給される制御信号のオン位相とオフ位相は、常に相補的となるように制御部８０により制御される。オン位相とオフ位相の合計が駆動信号１周期Ｔであり、定義より駆動周波数Ｆ_Ｄの逆数で表される（Ｔ＝１／Ｆ_Ｄ）。

一方、一般に利用可能なスイッチング素子ＳＷにおいては、制御部８０から供給される制御信号は、完全な矩形形状を有するものではなく、歪みや遅延を有するものであるため、オン状態の制御信号（ゲート信号）を供給してから負荷（ＬＣＲ誘導加熱部２２）に高周波電流が流れ始めるまでには遅延が生じ得る。そこで高周波電流が第１のアーム１６の高圧側スイッチング素子ＳＷ_１Ｕから、ＬＣＲ誘導加熱部２２を経由することなく、低圧側のスイッチング素子ＳＷ_１Ｄに直接流れることを防止するために、高圧側スイッチング素子ＳＷ_１Ｕにオン／オフ制御信号が供給されるタイミングと、低圧側のスイッチング素子ＳＷ_１Ｄにオフ／オン制御信号が供給されるタイミングとの間にはデッドタイムｄ（駆動休止期間）を設けるように制御される。仮に、各スイッチング素子が歪みや遅延が生じない理想的なスイッチング素子を用いて、デッドタイムｄをゼロ（０）としたとき、図１３（ａ）において例えば制御信号がオン位相とオフ位相が等しい信号、いわゆるデューティ５０％の信号の場合は、オン／オフ制御信号が供給されている時間は、最大で駆動周期Ｔの１／２に等しくなる。

図１３（ａ）に示すように、スイッチング素子ＳＷ_１Ｕ，ＳＷ_１Ｄ，ＳＷ_２Ｕ，ＳＷ_２Ｄにオン／オフ制御信号が供給されると、ＬＣＲ誘導加熱部２２には図１３（ｂ）に示すタイミングで駆動電圧が印加される。すなわち、第１のアーム１６の高圧側スイッチング素子ＳＷ_１Ｕと第２のアーム１７の低圧側スイッチング素子ＳＷ_２Ｄがオン状態にあるとき、ＬＣＲ誘導加熱部２２に図６の左から右方向の（正方向の）高周波電流Ｉが流れ、第２のアーム１７の高圧側スイッチング素子ＳＷ_２Ｕと第１のアーム１６の低圧側スイッチング素子ＳＷ_１Ｄがオン状態にあるとき、ＬＣＲ誘導加熱部２２に図６の左から右方向へ（負方向の）高周波電流Ｉが流れる。

図１４（ａ）は、同様に、図６に示す第１の高圧側および低圧側のスイッチング素子ＳＷ_１Ｕ，ＳＷ_１Ｄと、第２の高圧側および低圧側のスイッチング素子ＳＷ_２Ｕ，ＳＷ_２Ｄに供給される制御信号の一例を示すタイミングチャートである。図１３（ａ）と図１４（ａ）が相違する点は、第２の高圧側および低圧側のスイッチング素子ＳＷ_２Ｕ，ＳＷ_２Ｄに対してオン／オフ制御信号が供給されるタイミング（オン位相およびオフ位相）が、第１の高圧側および低圧側のスイッチング素子ＳＷ_１Ｕ，ＳＷ_１Ｄに対してオン／オフ制御信号が供給されるタイミング（オン位相およびオフ位相）に比して、図１３（ａ）ではπ遅れており、図１４（ａ）では遅延時間τだけ遅れている点である。すなわち、駆動周期Ｔにおける遅延時間τは、遅延位相差θにより次式で表される。

よって、デッドタイムｄをゼロ（０）としたとき、オン制御信号が供給されている最大時間が駆動周期Ｔの１／２となるので、遅延位相差θの設定範囲は次式で表される。

ただし、デッドタイムｄ(＞０）を考慮すると、遅延時間τに２倍のデッドタイムｄを加えた時間が駆動周期Ｔの１／２となるので、遅延位相差θは次式で表される。

デッドタイムｄは、上述のとおり、スイッチング素子ＳＷの損失を低減し、過電流破壊を回避するためのものであるので、スイッチング素子ＳＷの特性および駆動周波数Ｆ_Ｄに依存するが、たとえば２．５μ秒であってもよい。

このとき図１４（ａ）に示すタイミングでスイッチング素子ＳＷ_１Ｕ，ＳＷ_１Ｄ，ＳＷ_２Ｕ，ＳＷ_２Ｄにオン／オフ制御信号が供給されると、図１４（ｂ）に示すタイミングで、第１の高圧側スイッチング素子ＳＷ_１Ｕと第２の低圧側スイッチング素子ＳＷ_２Ｄがオン状態にあるとき、ＬＣＲ誘導加熱部２２に正方向の電流が流れ、第２の高圧側スイッチング素子ＳＷ_２Ｕと第１の低圧側スイッチング素子ＳＷ_１Ｄがオン状態にあるとき、ＬＣＲ誘導加熱部２２に負方向の電流が流れる。

図１３（ｂ）と図１４（ｂ）のタイミングチャートを比較すれば明らかなように、各加熱コイル２０，３０に周期的に供給される時間間隔ｔ、すなわちフルブリッジ式インバータ回路の対をなすアーム１６，１７の位相差（遅延位相）θ、つまり第１のアーム１６のＳＷ_１Ｕと第２のアーム１７のＳＷ_２Ｄ（または第２のアーム１７のＳＷ_２Ｕと第１のアーム１６のＳＷ_１Ｄ）が同時にオンする期間を制御することにより、ＬＣＲ誘導加熱部２２に供給される高周波電流（目標火力または出力電力）を調整することができる。なお、詳細説明しないが、ハーフブリッジ式インバータ回路を採用した場合であっても、スイッチング素子のオン時間を調整することにより、同様に、一定の駆動周波数Ｆ_Ｄを有する高周波電流が各ＬＣＲ誘導加熱部２２，３２に周期的に供給される時間間隔ｔを調整することにより、ＬＣＲ誘導加熱部２２，３２に供給される火力Ｐを調整することができる。これらの遅延時間τ（位相差θ）は、ユーザが操作部６を用いて設定した火力Ｐに応じて、制御部８０によって決定される。

上述のとおり、駆動周波数Ｆ_Ｄは、検知部６０，７０で検知した各加熱コイル２０，３０の共振周波数のうちの最大共振周波数（Ｆｒ_０）にオフセット周波数ΔＦｒを加えたものとして一定に維持することにより、各加熱コイル２０，３０に供給する火力を、５００Ｗ未満の「弱」火力、５００Ｗ〜１５００Ｗ未満の「中」火力、または１５００Ｗ〜３０００Ｗ未満の「強」火力からなる火力帯を決定することができる。さらに、この実施の形態では、検知部６０，７０により検知された各加熱コイル２０，３０の負荷抵抗ＲまたはインピーダンスＺに基づいて、各加熱コイル２０，３０に高周波電流を供給するフルブリッジ式インバータ回路の遅延位相（または各ＬＣＲ誘導加熱部２２，３２に周期的に供給される時間間隔ｔ（遅延時間τ）であって、以下単に「位相差θ」という。）を調整することができる。このとき駆動周波数Ｆ_Ｄは、各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄにおいて一定に維持されるので、各加熱コイル２０，３０に供給する駆動周波数Ｆ_Ｄが異なったとき生じる干渉音（うなり音）を未然防止することができる。

より具体的には、制御部８０は、８ビット情報（２５６（＝２^８）ステップの分解能）を有するＡＤ変換器やマイクロコントローラ（図示せず）を用いると、最大２５６ステップの位相差θを実現することができる。すなわち５００Ｗ未満の「弱」の火力帯において、理論的には約２Ｗ（＝５００／２５６）ごとの繊細な火力調整を実現することができる。制御部８０は、たとえば２００Ｗの火力を所望する場合、駆動周波数Ｆ_ＤＡを固定し、約２Ｗを１ステップとして、約１００ステップに相当する位相差θを決定し、その位相差θで各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄを制御する。また制御部８０のＡＤ変換器等が４ビット情報（１６（＝２^４）ステップの分解能）を有する場合であっても、約３１Ｗ（＝５００／１６）の微調整を行うことができる。

同様に、制御部８０のＡＤ変換器等が８ビット相当の分解能（２５６（＝２^８）ステップ）を有する場合、１５００Ｗ未満の「中」火力帯においては、約５．９Ｗ（＝１５００／２５６）ごとの火力、そして３０００Ｗ未満の「強」火力帯においては、約１１．７Ｗ（＝３０００／２５６）ごとの火力を繊細に火力調整することができる。すなわち、この実施の形態によれば、弱火でじっくりと煮込む料理において、ユーザは極めて精緻に火加減の調節を行うことができる。このように位相差θを調整して火力を制御することは、駆動周波数Ｆ_Ｄのみを調整して火力（高周波電流）を調整する場合に比して、高周波電流が駆動周波数Ｆ_Ｄに依存して指数関数的に増減することに起因した火力調整の困難性を補完するものである。

なお制御部８０のＡＤ変換器等の分解能が大きいほど、微細な調整が可能である。一方、実際のＡＤ変換器等において、これを駆動するための電源電圧は一般的に５Ｖ程度と小さく、外因性ノイズ等が重畳されると、１ビットの変化量に対する感度が低減し、実質的に分解能に悪影響を及ぼし得る。したがってノイズ等の悪影響をできるだけ排除するためには、ノイズに対するマージンを確保するため、意図的に感度（分解能）を小さくして、調整ステップ（調節可能な火力単位）大きくして、離散的な火力調整を行うようにしてもよい。

上記のように、制御部８０のＡＤ変換器等が４ビット情報（１６（＝２^４）ステップの分解能）を有する場合、５００Ｗ未満の「弱」の火力帯（Ｆ_ＤＡ）、１５００Ｗ未満の「中」火力帯（Ｆ_ＤＢ）、および３０００Ｗ未満の「強」火力帯（Ｆ_ＤＣ）において、１ステップの分解能に対応する位相差θ（以下、「単位位相差θ」という。）は、それぞれ約３１Ｗ（＝５００／１６）、約９３Ｗ（＝１５００／１６）、および約１８７Ｗ（＝３０００／１６）の調整加熱量に相当する。図１５は、設定火力Ｐ_Ｔから駆動周波数Ｆ_Ｄを決定し、位相差θ（Ｘ／１６ステップ）を調整したときに実際の出力火力の関係を示したグラフである。このとき、上記値Ｘが０になるとき、高周波電流Ｉは流れなくなるので、単位位相差θで調整可能な火力は、それぞれ５００Ｗ（弱火力）、１５００Ｗ（中火力）、および３０００Ｗ（強火力）の最大値の１／１６である点に留意すべきである。

次の表１は、各火力帯（駆動周波数Ｆ_Ｄ）において、位相差θの分解能ステップを変化させたときの火力調整量を示すものである。たとえば中火力帯において、位相差θのステップを５／１６または４／１６としたとき、弱火力帯に属する５００Ｗ未満の火力に調整することができ、下表においては、括弧を付して記載している。
同様に、強火力帯において、位相差θのステップを４／１６〜７／１６としたとき、中火力帯に属する１５００Ｗ未満の火力に調整することができる。

このように３つの火力帯が設定されている場合、たとえば「弱」の火力帯から「中」の火力帯に移行時において、連続的な火力調節を可能とするように、「中」の火力帯において最小の火力調整量を実現する６／１６ステップを、隣接する火力帯の境界を示す位相差ステップとしてあらかじめ設定しておいてもよい。すなわち制御部８０は、「弱」火力帯の駆動周波数Ｆ_ＤＡの１６／１６ステップ位相差θで調整される火力と、「中」火力帯の駆動周波数Ｆ_ＤＢの６／１６ステップ位相差θで調整される火力が連続していることを認識した上で各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄを制御することが好ましい。同様に、制御部８０は、「中」火力帯の駆動周波数Ｆ_ＤＢの１６／１６ステップ位相差θで調整される火力と、「強」火力帯の駆動周波数Ｆ_ＤＣの９／１６ステップ位相差θで調整される火力が連続していることを認識して各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄを制御することが好ましい。

また、制御部８０のＡＤ変換器等が十分に大きい分解能を有するように設計（たとえば制御部８０のＡＤ変換器等が１６ビット相当の分解能（６５５３６（＝２^１６）ステップを有するように設計）した上で、「弱」、「中」、および「強」の火力帯における複数のステップ位相差θで調節可能な火力単位を一定とすることにより、図１６に示すように、火力調節ダイヤル７の調節を、ユーザの触感に応じた直線的なものとすることができる。たとえば１Ｗの火力を調整するために、「弱」火力帯の駆動周波数Ｆ_ＤＡの約１３１／６５５３６のステップに相当する位相差θ_Ａ、「中」火力帯の駆動周波数Ｆ_ＤＢの約４４／６５５３６のステップに相当する位相差θ_Ｂ、「強」火力帯の駆動周波数Ｆ_ＤＣの約２２／６５５３６のステップに相当する位相差θ_Ｃ、を単一の制御位相差として各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄを制御することにより、図１６に示すような直線的な出力火力を実現することができる。

この実施の形態に係る制御部８０は、デジタル回路であるＡＤ変換器等を用いて分解能に応じた離散的な値のステップ量を位相差θに対応させて制御するものであるが、その他の当業者に広く知られたアナログ信号回路（詳細図示せず）を用いて、連続的に位相差θを調整してもよい。連続的に位相差θを調整する場合、ユーザは、火力調節ダイヤル７の調節量に応じて、より触感に即した滑らかな火力調節を行うことができる。

また図１７に示すように、ユーザによる火力調節ダイヤル７の調節量（制御量）に対して、単一の制御位相差による出力火力の変化量を非線形に変化させるようにしてもよい。たとえば単一の制御位相差による出力火力の制御量が、「弱」の火力帯においては緩やかに、「強」の火力帯においては急峻に応答するように、制御部８０を構成してもよい。これにより、火力（出力電力）を非線形に変化させることができる。すなわち各火力帯における単一の制御位相差による出力火力が変化するため、任意の火力帯における火力変化量（勾配）を自在に設定することができる（図１７（ｂ））。

図１７（ｂ）の他、火力調整値（単一の制御位相差による出力火力の制御量）と設定火力Ｐ_Ｔとの関係は、図１８（ａ）〜図１８（ｃ）に示すような関係を有していてもよく、制御部８０は、両者の関係を表わす関数式や数値テーブルを事前に記憶し、両者の関係を誘導加熱調理器１の製品仕様（調節仕様）に併せて設定することもできる。

［ＳＴ０４：インバータ回路の制御］
図８のステップＳＴ０４において、上述のように、制御部８０は、火力調節ダイヤル７の調節量に応じて、駆動周波数Ｆ_Ｄ（火力帯）を決定し、駆動周波数Ｆ_Ｄを固定して、各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄの位相差θを調整することにより、任意の繊細な設定火力Ｐ_Ｔが得られるように各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄを制御する。

また、この実施の形態に係る検知部６０，７０は、インピーダンスＺ（負荷抵抗Ｒ）を検知することにより、各加熱コイル２０，３０の上方に鍋Ｋが戴置されているか否か、鍋Ｋの戴置面積等を含む負荷情報を知ることができるので、各加熱コイル２０，３０の負荷抵抗Ｒ等に基づいて設定火力Ｐ_Ｔを配分することができる。

制御部８０は、各加熱コイル２０，３０の負荷抵抗Ｒ等に基づいて、中央コイル２０に供給すべき出力電力Ｐ１および各周辺コイル３０ａ〜３０ｄに供給すべき出力電力Ｐ２の比（Ｐ１：Ｐ２）を、たとえば４対１と設定して、全体の目標火力Ｐ_Ｔが２０００Ｗであるとき、中央コイル２０に１０００Ｗ、各周辺コイル３０ａ〜３０ｄに２５０Ｗずつ電力供給するように電源装置１２を制御してもよい（Ｐ_Ｔ＝Ｐ１＋４×Ｐ２、図１９参照）。また中央コイル２０および各周辺コイル３０に供給すべき出力電力の比は任意であり、各中央コイル２０および各周辺コイル３０の負荷抵抗Ｒ等に依存して変化させてもよい。なお、中央コイル２０および各周辺コイル３０の各位相差を示すタイミングチャートについては、当業者ならば理解されると考えられるので、図示を省略した。

上記実施の形態においては、鍋Ｋは鉄などの磁性体材料で構成され、共振周波数Ｆｒが２０ｋＨｚであるとして説明したが、本願発明は、任意の共振周波数Ｆｒを有する構成材料からなる鍋Ｋを誘導加熱する場合に採用することができる。

たとえばアルミニウム製の鍋Ｋの共振周波数Ｆｒが６０ｋＨｚであることを検知部６０，７０が検知したとき、制御部８０は、
ｉ）５００Ｗ未満の「弱」火力を選択した場合、オフセット周波数ΔＦｒを７ｋＨｚとして、駆動周波数Ｆ_Ｄを６７ｋＨｚ（駆動周波数Ｆ_ＤＡ）とし、
ii）５００Ｗ〜１５００Ｗ未満の「中」火力を選択した場合、オフセット周波数ΔＦｒを５ｋＨｚとして、駆動周波数Ｆ_Ｄを６５ｋＨｚ（駆動周波数Ｆ_ＤＢ）とし、
iii)１５００Ｗ〜３０００Ｗ未満の「強」火力を選択した場合、オフセット周波数ΔＦｒを２ｋＨｚとして、駆動周波数Ｆ_Ｄを６２．０ｋＨｚ（駆動周波数Ｆ_ＤＣ）と決定する（Ｆ_ＤＡ＞Ｆ_ＤＢ＞Ｆ_ＤＣ）。
そして、「弱」、「中」、「強」の火力帯において、制御部８０は、駆動周波数Ｆ_Ｄを固定して、ユーザが火力調節ダイヤル７の調節量に応じた位相差θを制御することにより、ユーザの所望する設定火力Ｐ_Ｔを実現することができる。

以上のように、本願発明によれば、検知部６０，７０により検知された各加熱コイルの最大共振周波数Ｆｒ_０に、ユーザが設定した各加熱コイルの所望の加熱電力（設定火力Ｐ_Ｔ）に対応する所定のオフセット周波数ΔＦｒを加えたものを駆動周波数Ｆ_Ｄと決定して（第１の火力調整手段）、駆動周波数Ｆ_Ｄを固定した状態で、所望の設定火力Ｐ_Ｔに対応して段階的にまたは連続的に位相差θを制御することにより、さらに火力を微調整することができる（第２の火力調整手段）。したがって、本願発明によれば、各加熱コイルの共振周波数Ｆｒを検知して、これにオフセット周波数ΔＦｒだけを加えた駆動周波数Ｆ_Ｄを有する高周波電流を供給するため、より大きな電流を鍋Ｋに流すことができ、きわめて効率よく電力を供給することができる。また本願発明によれば、高周波電流が駆動周波数Ｆ_Ｄに依存して指数関数的に変化することから、駆動周波数Ｆ_Ｄのみを制御する場合に比して精緻な火力調整を実現し、位相差θのみを制御する場合に比してきわめて広範囲の火力を調整することができる。

実施の形態２．
図２０および図２１を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態２について説明する。実施の形態１では、ユーザが火力調節ダイヤル７を用いて火力を調節した後、制御部８０は各加熱コイル２０，３０の一定の設定火力Ｐ_Ｔに対して、各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄを制御するものであったが、実施の形態２では、設定火力Ｐ_Ｔがユーザにより変更された場合に、駆動周波数Ｆ_Ｄおよび位相差θを再度決定して各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄを制御する点を除き、実施の形態１の誘導加熱調理器１と同様の構成を有するので、重複する内容については説明を省略する。

図２０は、ユーザが所望する設定火力Ｐ_Ｔを変更したときの、実施の形態２に係る誘導加熱調理器１の制御方法を示すフローチャートであり、図２１は別の制御方法を示すフローチャートでる。まず図２０に示す制御方法について説明する。

当初、ユーザが５００Ｗ〜１５００Ｗの「中」火力（すなわち「中」火力帯）を選択しており、制御部８０が駆動周波数Ｆ_ＤＢを決定し、これを維持して、各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄの位相差θを調整して所望の設定火力Ｐ_Ｔを得るように各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄを制御していたものと仮定する。

ステップＳＴ１１において、制御部８０は、火力調節ダイヤル７を用いてユーザが火力を変更したことを検知し、変更された火力（以下、単に「目標火力Ｐ_Ｔ」という。）が同一の「中」火力帯に属するか否か判断する。

制御部８０は、目標火力Ｐ_Ｔが「中」火力帯に属すると判断したときは、ステップＳＴ１７において、制御部８０は、目標火力Ｐ_Ｔと現在の火力Ｐ_Ｃを比較し、目標火力Ｐ_Ｔを得るために必要な位相差θを再計算する。そして制御部８０は、火力を大きくする必要があると判断したとき、ステップＳＴ１８において位相差θを増大させ、火力を小さくする必要があると判断したとき、ステップＳＴ１９において位相差θを低減させるように各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄを制御する。

一方、ステップＳＴ１１，ＳＴ１２において、制御部８０は、目標火力Ｐ_Ｔが「強」火力帯に属すると判断したときは、ステップＳＴ１３において、駆動周波数Ｆ_ＤＣ（＜Ｆ_ＤＢ）に変更するとともに、ステップＳＴ１４において、位相差θを従前より小さい値、たとえば「強」火力を実現する最小の位相差θ（たとえば［表１］の８／１６ステップに相当する位相差θ）に変更する。駆動周波数Ｆ_Ｄだけを小さくして、位相差θをそのままにすると、高周波電流が急激に増大し、各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄのスイッチング素子ＳＷ等が破壊されるのを防止するためである。換言すると、制御部８０は、目標火力Ｐ_Ｔを実現する高周波電流の駆動周波数が「強」火力の駆動周波数Ｆ_ＤＣと「中」火力の駆動周波数Ｆ_ＤＢの２つ以上あると判断したとき、「強」火力の駆動周波数Ｆ_ＤＣに変更するとともに、位相差θを最小の位相差θに変更することが好ましい。

そして制御部８０は、ステップＳＴ１７〜ＳＴ１９において上記説明したように、目標火力Ｐ_Ｔと現在の火力Ｐ_Ｃを比較し、目標火力Ｐ_Ｔを得るために必要な位相差θを調整してインバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄを制御する。ただし制御部８０は、ステップＳＴ１４において、位相差θを「強」火力を実現する最小の位相差θ（たとえば１５００Ｗの火力）に変更していた場合には、ステップＳＴ１８において、位相差θを増大させて、各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄを制御する。

他方、ステップＳＴ１１，ＳＴ１２において、制御部８０は、目標火力Ｐ_Ｔが「弱」火力帯に属すると判断したときは、ステップＳＴ１５において、駆動周波数Ｆ_ＤＡ（＞Ｆ_ＤＢ）に変更するとともに、ステップＳＴ１６において、位相差θをそのままとするか、あるいは従前より小さい値に変更する。なお、ステップＳＴ１３とＳＴ１４、またステップＳＴ１５とＳＴ１６は、それぞれ手順が入れ替わってもよい。

そしてステップＳＴ１７〜ＳＴ１９において上記説明したように、目標火力Ｐ_Ｔと現在の火力Ｐ_Ｃを比較し、目標火力Ｐ_Ｔを得るために必要な位相差θを調整してインバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄを制御する。なお、必要ならば、ステップＳＴ１６において、位相差θを、たとえば「弱」火力を実現する最大の位相差θ（たとえば［表１］の１６／１６ステップに相当する位相差θ）に変更してもよく、ステップＳＴ１９において２段階で火力を弱めるようにしてもよい。

次に、図２１のフローチャートを参照しながら、別の制御方法について説明する。この制御方法は、図２０に示す上記制御方法とほぼ同様のものである。ただし、この制御方法は、ステップＳＴ２１においてユーザにより目標火力Ｐ_Ｔが変更されたことを制御部８０が検知すると、ステップＳＴ４０において一旦鍋Ｋへの給電を停止し、ステップＳＴ４１において鍋Ｋの載置状態などの負荷情報を再度検知する点が図２０の制御方法とは異なる。すなわち検知部６０，７０は、ステップＳＴ４１において共振周波数Ｆｒを改めて算出し、制御部８０は、ステップＳＴ２２において、目標火力Ｐ_Ｔがより高い火力帯に属するか否か判断する。たとえば制御部８０は、目標火力Ｐ_Ｔがより高い火力帯に属すると判断したとき、ステップＳＴ２３でオフセット周波数ΔＦｒを小さくして駆動周波数Ｆ_ＤＣ（＜Ｆ_ＤＢ）に変更し、一方、目標火力Ｐ_Ｔがより低い火力帯に属すると判断したとき、ステップＳＴ２６でオフセット周波数ΔＦｒを高くして駆動周波数Ｆ_ＤＡ（＞Ｆ_ＤＢ）に変更して、ステップＳＴ２４およびステップＳＴ２７で加熱を再開する。図２１の制御方法によれば、ステップＳＴ４０で鍋Ｋへの給電を停止しているので、ステップＳＴ４１で負荷情報の再検知を行なうことで、共振周波数Ｆｒや負荷抵抗Ｒを最新の状態に更新し、駆動周波数Ｆ_Ｄとともに、目標火力Ｐ_Ｔを実現する位相差θを再計算することができる。択一的には、上記具体例において、駆動周波数Ｆ_ＤＡに変更された場合には、「弱」火力を実現する最大の位相差θ（たとえば［表１］の１６／１６ステップに相当する位相差θ）に変更し、駆動周波数Ｆ_ＤＣに変更された場合には、「強」火力を実現する最小の位相差θ（たとえば［表１］の８／１６ステップに相当する位相差θ）に変更してもよい。

その後、ステップＳＴ１７〜ＳＴ１９において上記説明したように、ステップＳＴ２９〜ＳＴ３１において、目標火力Ｐ_Ｔと現在の火力Ｐ_Ｃを比較し、目標火力Ｐ_Ｔを得るために必要な位相差θを調整してインバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄを制御する。

このように検知部６０，７０が共振周波数Ｆｒを更新することにより、鍋Ｋを加熱している間に鍋Ｋの戴置位置に変更があった場合（鍋振りなどによる鍋の位置ずれがあった場合）や加熱コイル２０，３０の温度が上昇したことによる回路特性に変化があった場合にも対応して、最新の状態における負荷抵抗Ｒおよび共振周波数Ｆｒを検知し、最適な出力電力比または駆動周波数Ｆ_Ｄを選択することができるので、より適正な加熱条件でのインバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄの駆動制御が可能となり、回路損失の低減や、各加熱コイル２０，３０間の加熱の均一性を維持することができる。

ところで、上記説明したように、本願発明は、まず駆動周波数Ｆ_Ｄを調整することにより（第１の調整手段）、鍋Ｋに供給する火力を複数の所定の火力範囲に調節し、次に駆動周波数Ｆ_Ｄを固定して、高周波電流が各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄのスイッチング素子に流れる時間（位相）を調整することにより（第２の調整手段）、所定の火力範囲における火力をさらに細かく調節しようとするものである。

ところで、５００Ｗ未満でそれ以下の目標火力Ｐ_Ｔがユーザにより設定された場合、制御部８０は、「弱」火力帯、すなわち駆動周波数Ｆ_ＤＡを選択して、位相差θを制御するが、再び表１を参照すると、「中」火力帯、すなわち駆動周波数Ｆ_ＤＢを選択して、位相差θを制御しても５００Ｗ未満の目標火力Ｐ_Ｔ（たとえば位相差θが４／１６ステップまたは５／１６ステップ）を実現することができる。同様に、５００Ｗ〜１５００Ｗの目標火力Ｐ_Ｔが設定された場合、通常、制御部８０は、「中」火力帯、すなわち駆動周波数Ｆ_ＤＢを選択して、位相差θを制御するが、「強」火力帯、すなわち駆動周波数Ｆ_ＤＣを選択して、位相差θを制御しても「中」火力帯の目標火力Ｐ_Ｔ（たとえば位相差θが４／１６ステップ〜７／１６ステップ）を実現することができる。

このとき、図１２を用いて説明したように、駆動周波数Ｆ_Ｄが共振周波数Ｆｒにより近い方が効率的に高周波電流を供給することができる。したがって目標火力Ｐ_Ｔを実現するために、駆動周波数Ｆ_ＤＡと位相差θ_Ａ、および駆動周波数Ｆ_ＤＢと位相差θ_Ｂの２通りの組み合わせを用いることができるとき、より小さい駆動周波数Ｆ_ＤＢおよびより小さい位相差θ_Ｂを用いて各インバータ回路４０，５０ａ〜５０ｄを制御することにより、電力損失のより少ない効率的な給電を実現することができる。

このように、制御部８０は、駆動周波数Ｆ_Ｄと位相差θについて、事前に設定し、図示しないメモリに記憶しておき、目標火力Ｐ_Ｔを実現するために必要な駆動周波数Ｆ_Ｄと位相差θを、必ずしも火力帯に拘泥せず、用途等に応じて適宜選択するように構成してもよい。

実施の形態３．
図２２〜図２５を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態３について説明する。実施の形態１では、周辺コイル３０ａ〜３０ｄは、個別のインバータ５０ａ〜５０ｄにより高周波電流が供給されるものであったが、実施の形態３では、概略、周辺コイル３０ａ，３０ｃおよび周辺コイル３０ｂ，３０ｄが直列に接続されている点を除き、実施の形態１，２の誘導加熱調理器１と同様の構成を有するので、重複する内容については説明を省略する。

図２２は、中央コイル２０および各周辺コイル３０ａ〜３０ｄに高周波電流を供給する電源装置１２の図５（実施の形態１）と同様の模式図であり、実施の形態３においては、上述のとおり、周辺コイル３０ａ，３０ｃおよび周辺コイル３０ｂ，３０ｄが直列に接続されている。図２３は、実施の形態３の電源装置１２の回路ブロック図であり、中央コイル２０および周辺コイル３０ａ，３０ｃに高周波電流を供給するフルブリッジ式インバータ回路４０，５０ａは、図６の回路ブロック図と同様の電気的構成を有するものである。なお、図２３においては、図面を明確にするために、周辺コイル３０ｂ，３０ｄに高周波電流を供給するフルブリッジ式インバータ回路５０ｂを省略している。

これに限定されるものではないが、図２３に示すように、中央コイル２０および周辺コイル３０ａ＋３０ｃに高周波電流を供給するインバータ回路４０，５０ａは、第１のアーム１６を共有してもよく、部品点数を削減し、生産コストを低減することができる。すなわち中央コイル２０および周辺コイル３０ａ＋３０ｃに高周波電流を供給するフルブリッジ式インバータ回路４０，５０ａは、ＳＷ_１Ｕ，ＳＷ_１Ｄを含む第１の共有アーム１６と、中央コイル２０に接続されたＳＷ_２Ｕ，ＳＷ_２Ｄを含む第２のアーム１７ａと、周辺コイル３０ａ＋３０ｃに接続されたＳＷ_３Ｕ，ＳＷ_３Ｄを含む第３のアーム１７ｂとを有する。第１の共有アーム１６に用いられるスイッチング素子ＳＷ_１Ｕ，ＳＷ_１Ｄには、中央コイル２０および周辺コイル３０ａ＋３０ｃの両方の高周波電流が流れることから、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）などを構成材料とする高出力のスイッチング素子を用いることが好ましい。

このように構成された誘導加熱調理器１において、実施の形態１，２と同様、制御部８０は、
ｉ）検知部６０，７０を用いて、各加熱コイル２０，３０の共振周波数Ｆｒ（および負荷抵抗Ｒ）を算出し、
ii）操作部６で入力された所望する目標火力Ｐに基づいて、オフセット周波数ΔＦｒ、すなわち火力帯（駆動周波数Ｆ_Ｄ）を決定し（第１の火力調整手段）、
iii)駆動周波数Ｆ_Ｄを固定して、中央インバータ回路４０，周辺インバータ回路５０ａ，５０ｂのスイッチング素子に流れる時間（位相差θ）を決定し、
iv）各インバータ回路４０，５０ａ，５０ｂを制御することにより、目標火力Ｐ_Ｔを微調整することができる（第２の火力調整手段）。

したがって、実施の形態３によれば、鍋Ｋが載置された状態でのインピーダンスＺに適した条件で駆動できるので、より大きな電流を流すことができ、きわめて効率よく電力を供給することができ、一定の駆動周波数Ｆ_Ｄ、および所望される火力に応じた位相差θを有する高周波電流を供給されるように各インバータ回路４０，５０ａ，５０ｂを制御して、精緻な火力調整を実現することができる。

また制御部８０は、各加熱コイル２０，３０の上方にある鍋Ｋの負荷状態を示す負荷抵抗Ｒに基づいて、それぞれの出力電力を制御してもよい。たとえば図２４に示すように、ある火力帯（駆動周波数Ｆ_Ｄ）においてユーザが設定した設定火力Ｐ_Ｔに対し、検知部６０，７０が鍋Ｋの載置状態を検知し、中央コイル２０、周辺コイル３０ａ＋３０ｃ、および周辺コイル３０ｂ＋３０ｄ上の鍋の戴置面積がＳ１，Ｓ２，Ｓ３であった（Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３）とき、制御部８０は、中央コイル２０、周辺コイル３０ａ＋３０ｃ、および周辺コイル３０ｂ＋３０ｄのそれぞれに供給すべき出力電力Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３の比（たとえば４対２対１）を決定して、各インバータ回路４０，５０ａ，５０ｂの位相差θを調整することにより、それぞれの火力を制御してもよい。このときユーザが設定した目標（設定）火力Ｐ_Ｔは、中央コイル２０、周辺コイル３０ａ＋３０ｃ、および周辺コイル３０ｂ＋３０ｄの出力電力Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３の合計値となり（Ｐ_Ｔ＝Ｐ_１＋Ｐ_２＋Ｐ_３）、制御部８０は、駆動周波数Ｆ_Ｄを一定にして、各インバータ回路４０，５０ａ，５０ｂの出力電力Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３に応じた位相差θ_１，θ_２，θ_３を決定し、それぞれの加熱コイル２０，３０で得られる火力を制御してもよい。なお、各加熱コイル２０，３０の各位相差を示すタイミングチャートについては、当業者ならば理解されるので、図示を省略した。

また、図２５に示すように玉子焼き用のフライパンＫがトッププレート３上に戴置されたとき、周辺コイル３０ａ＋３０ｃ上には実質的に戴置されず、検知部７０ａによる鍋Ｋの見かけ上の負荷抵抗Ｒ_Ｌは小さくなる。制御部８０は、周辺コイル３０ａ＋３０ｃの負荷抵抗Ｒ_Ｌが所定の閾値より小さいと判断したとき、周辺コイル３０ａ＋３０ｃへの給電を停止してもよい。このように、本願発明によれば、検知部６０，７０により検知された負荷情報に基づいて、適正で有効な高周波電流を供給することができる。

実施の形態４．
図２６を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態４について説明する。実施の形態１〜３に係る誘導加熱調理器１は、中央コイル２０（直列接続された内側中央コイル２０ａおよび外側中央コイル２０ｂ）と、４つの周辺コイル３０ａ〜３０ｄを有するものであったが、実施の形態４に係る誘導加熱調理器１は、中央コイル２０と、これと同心円状に配置された外周コイル３０とを有する点を除き、実施の形態１〜３の誘導加熱調理器１と同様の構成を有するので、重複する内容については説明を省略する。

図２６は、実施の形態４に係るＩＨ加熱部１０の平面図であり、トッププレート３等を省略したものであり、図２と同様のものである。このＩＨ加熱部１０は、中央コイル２０（直列接続された内側中央コイル２０ａおよび外側中央コイル２０ｂ）と、これとは独立した外周コイル３０とを有し、トリプルリングコイル式のＩＨ加熱部ともいう。内側中央コイル２０ａおよび外側中央コイル２０ｂの間には、実施の形態１と同様、トッププレート３に当接するように温度センサが配設されている。

実施の形態４に係る電源装置１２の回路構成は、上記実施の形態のものと基本的に同じであるから説明を割愛するが、図２３（インバータ回路５０ｂを省略したもの）と同等のものである。また各インバータ回路４０，５０の第１のアームについて、共用アームとしてもよいし（図２３と同様）、個別のものとして構成してもよい。

このように構成された誘導加熱調理器１において、実施の形態１〜３と同様、制御部８０は、
ｉ）検知部６０，７０を用いて、中央コイル２０および外周コイル３０の共振周波数Ｆｒ（および負荷抵抗Ｒ）を算出し、
ii）操作部６で入力された所望する火力Ｐ_Ｔに基づいて、オフセット周波数ΔＦｒ、すなわち火力帯（駆動周波数Ｆ_Ｄ）を決定し（第１の火力調整手段）、
iii)駆動周波数Ｆ_Ｄを固定して、高周波電流が中央インバータ回路４０および外周インバータ回路５０のスイッチング素子に流れる時間間隔ｔ（≒位相差θ）を決定し、
iv）各インバータ回路４０，５０を制御することにより、目標火力Ｐ_Ｔを微調整することができる（第２の火力調整手段）。

したがって、実施の形態４によれば、鍋Ｋが載置された状態でのインピーダンスＺに適した条件で駆動できるので、より大きな電流を流すことができ、きわめて効率よく電力を供給することができ、一定の駆動周波数Ｆ_Ｄ、および所望される火力に応じた位相差θを有する高周波電流を供給されるように各インバータ回路４０，５０を制御して、精緻な火力調整を実現することができる。

また制御部８０は、各加熱コイル２０，３０の上方にある鍋Ｋの負荷状態を示す負荷抵抗Ｒ（またはインピーダンス）に基づいて、それぞれの出力電力を制御することができる。たとえば図２６に示すように、小型の鍋Ｋがトッププレート３上に戴置された場合、外周コイル３０の上方には実質的に戴置されず、外周コイル３０に対する鍋Ｋの見かけ上の負荷抵抗Ｒ_Ｌは小さくなる。このとき、検知部６０，７０が鍋Ｋの載置状態を検知し、外周コイル３０の上方には鍋Ｋが戴置されないものと判断して、中央コイル２０のみに高周波電流を供給することが好ましい。このとき検知部６０は、中央コイル２０の駆動周波数Ｆ_Ｄを求め、制御部８０は、ユーザが所望する目標火力Ｐ_Ｔに応じて駆動周波数Ｆ_Ｄおよび位相差θを決定して、適正で有効な高周波電流が供給されるように、中央インバータ回路４０を制御する。

上記説明したように、実施の形態４によれば、実施の形態１〜３と同様、鍋Ｋにより大きな電流を流すことができ、きわめて効率よく電力を供給することができ、一定の駆動周波数Ｆ_Ｄ、および所望される火力に応じた位相差θを有する高周波電流を供給されるように各インバータ回路４０，５０を制御して、精緻な火力調整を実現することができる。

１…誘導加熱調理器、２…筐体、３…トッププレート、４…中央加熱部、５…調理用グリル、６…操作部（操作パネル）、７…火力調節ダイヤル、８…表示部、９ａ…排気口、９ｂ，９ｃ…吸気口、１０，１１…ＩＨ加熱部、１２…電源装置（電源部）、１４…コイルベース、１５…磁性体（フェライトコア）、１６…第１のアーム、１７…第２のアーム、１８…磁性キャンセルリング、２０…中央コイル、２０ａ…内側中央コイル、２０ｂ…外側中央コイル、２２，３２…ＬＣＲ誘導加熱部、２４…駆動電圧検出器、２５…駆動電流検出器、３０ａ〜３０ｄ…周辺コイル、４０…中央インバータ回路、５０ａ〜５０ｄ…周辺インバータ回路、６０，７０…検知部（１次成分抽出部）、８０…制御部、Ｋ…鍋、ＳＷ…スイッチング素子。

Claims (14)

1. 互いに隣接し、協働して単一の被加熱体を誘導加熱する複数（ｉ個，ｉは２以上の自然数）の加熱コイルと、
   前記各加熱コイルに所定の駆動周波数を有する高周波電流を個別に供給する複数の電源部と、
   前記各加熱コイルに流れる駆動電流および該各加熱コイルの両端に印加される駆動電圧を検知するとともに、検知された駆動電流および駆動電圧から前記各加熱コイルの負荷抵抗および共振周波数を算出する検知部と、
   前記各加熱コイルで消費される所望の目標火力をユーザにより設定できる操作部と、
   前記検知部および前記操作部に接続された制御部とを備え、
   前記制御部は、
   ａ）算出された前記各加熱コイルの共振周波数（Ｆｒ_ｉ）のうち最大のもの（Ｆｒ_０）に、ユーザが設定した前記各加熱コイルの所望の目標火力に対応する所定の差分周波数（ΔＦｒ）を加えたものを駆動周波数（Ｆ_Ｄ＝Ｆｒ_０＋ΔＦｒ）と決定し、
   ｂ）ユーザが設定した前記各加熱コイルの所望の目標火力および算出された前記各加熱コイルの負荷抵抗に基づいて、決定した駆動周波数（Ｆ_Ｄ）を有する高周波電流が前記各加熱コイルに周期的に供給される時間間隔（ｔ）を調整するように前記各電源部を制御することを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 制御部は、複数の火力帯を設定し、同一の火力帯においては各加熱コイルに対して同一の駆動周波数（Ｆ_Ｄ）を決定することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 電源部は、高圧側および低圧側のスイッチング素子を含む第１および第２のアームからなるフルブリッジ回路を有し、
   加熱コイルは、前記第１のアームの前記高圧側および低圧側のスイッチング素子の中間点と、前記第２のアームの前記高圧側および低圧側のスイッチング素子の中間点との間に接続され、
   制御部は、操作部で設定された各加熱コイルの負荷抵抗および所望の目標火力に基づいて、前記第１のアームの前記高圧側スイッチング素子から前記第２のアームの前記低圧側スイッチング素子に印加される駆動電圧の位相と、前記第２のアームの前記高圧側スイッチング素子から前記第１のアームの前記低圧側スイッチング素子に印加される駆動電圧の位相との位相差（θ）を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
4. 位相差θで設定される時間間隔（ｔ）は、駆動周波数（Ｆ_Ｄ）を有する高周波電流の半周期（Ｔ／２）よりデッドタイム時間（ｄ）を２倍した時間だけ短いこと（τ＝Ｔ／２−２ｄ）を特徴とする請求項３に記載の誘導加熱調理器。
5. 制御部は、複数の離散的な差分周波数（ΔＦｒ）を記憶し、所望の目標火力に応じて決定された差分周波数を最大の共振周波数（Ｆｒ_０）に加えることにより駆動周波数（Ｆ_Ｄ）を決定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の誘導加熱調理器。
6. 制御部は、所望の目標火力を加熱コイルに供給できる高周波電流の駆動周波数が２以上あることを判断したとき、より小さい駆動周波数に変更するとともに、より短い時間間隔（ｔ）に変更することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の誘導加熱調理器。
7. 加熱コイルは、中央コイルおよびその周辺に配置された少なくとも１つ以上の周辺コイルからなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載の誘導加熱調理器。
8. 検知部は、
   加熱コイル、およびこれに直列に接続された共振コンデンサとからなるＬＣＲ誘導加熱部の両端に印加される駆動電圧を検出する駆動電圧検出部と、
   前記ＬＣＲ誘導加熱部に流れる駆動電流を検出する駆動電流検出部と、
   検出された駆動電圧および駆動電流から、駆動周波数と同一の周波数を有する１次成分を含む１次駆動電圧および１次駆動電流を抽出する１次成分抽出部とを有し、
   制御部は、１次駆動電圧および１次駆動電流から、各加熱コイルの負荷抵抗および共振周波数を算出し、算出された負荷抵抗および共振周波数が所定の閾値より大きいときに、前記ＬＣＲ誘導加熱部に高周波電流を供給することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載の誘導加熱調理器。
9. 互いに隣接し、協働して単一の被加熱体を誘導加熱する複数（ｉ個，ｉは２以上の自然数）の加熱コイルと、前記各加熱コイルに所定の駆動周波数を有する高周波電流を個別に供給する複数の電源部と、前記各加熱コイルに流れる駆動電流および該各加熱コイルの両端に印加される駆動電圧を検知するとともに、検知された駆動電流および駆動電圧から前記各加熱コイルの負荷抵抗および共振周波数を算出する検知部と、前記各加熱コイルで消費される所望の目標火力をユーザにより設定できる操作部と、前記検知部および前記操作部に接続された制御部とを備えた誘導加熱調理器の制御方法であって、この制御部において、
   ａ）算出された前記各加熱コイルの共振周波数（Ｆｒ_ｉ）のうち最大のもの（Ｆｒ_０）に、ユーザが設定した前記各加熱コイルの所望の目標火力に対応する所定の差分周波数（ΔＦｒ）を加えたものを駆動周波数（Ｆ_Ｄ＝Ｆｒ_０＋ΔＦｒ）と決定するステップと、
   ｂ）ユーザが設定した前記各加熱コイルの所望の目標火力および算出された前記各加熱コイルの負荷抵抗に基づいて、決定した駆動周波数（Ｆ_Ｄ）を有する高周波電流が前記各加熱コイルに周期的に供給される時間間隔（ｔ）を調整するように前記各電源部を制御するするステップとを有することを特徴とする制御方法。
10. 複数の火力帯を設定し、同一の火力帯においては各加熱コイルに対して同一の駆動周波数（Ｆｒ_０）を決定するステップを有することを特徴とする請求項９に記載の制御方法。
11. 電源部は、高圧側および低圧側のスイッチング素子を含む第１および第２のアームからなるフルブリッジ回路を有し、加熱コイルは、前記第１のアームの前記高圧側および低圧側のスイッチング素子の中間点と、前記第２のアームの前記高圧側および低圧側のスイッチング素子の中間点との間に接続され、
    操作部で設定された各加熱コイルの負荷抵抗および所望の目標火力に基づいて、前記第１のアームの前記高圧側スイッチング素子から前記第２のアームの前記低圧側スイッチング素子に印加される駆動電圧の位相と、前記第２のアームの前記高圧側スイッチング素子から前記第１のアームの前記低圧側スイッチング素子に印加される駆動電圧の位相との位相差（θ）を制御するステップを有することを特徴とする請求項９または１０に記載の制御方法。
12. 位相差θで設定される時間間隔（ｔ）は、駆動周波数（Ｆ_Ｄ）を有する高周波電流の半周期（Ｔ／２）よりデッドタイム時間（ｄ）を２倍した時間だけ短いこと（τ＝Ｔ／２−２ｄ）を特徴とする請求項１１に記載の制御方法。
13. 複数の離散的な差分周波数を記憶するステップと、
    所望の目標火力に応じて決定された差分周波数を最大の共振周波数（Ｆｒ_０）に加えることにより駆動周波数（Ｆ_Ｄ）を決定するステップとを有することを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１に記載の制御方法。
14. 所望の目標火力を加熱コイルに供給できる高周波電流の駆動周波数が２以上あることを判断したとき、より小さい駆動周波数に変更するとともに、より短い時間間隔（ｔ）に変更するステップを有することを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１に記載の制御方法。

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