JP2015225797A - 誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力や効率が制限されることを抑制する誘導加熱装置を提供する。【解決手段】インバータ回路２と、インバータ回路２から入力される高周波電流によって磁界を発生させるコイル５とを有する加熱部Ａ１，Ａ２を備えている誘導加熱装置において、干渉音防止機能を機能させる状態と、機能させない状態とを切り替える切替部９を設けた。切替部９によって干渉音防止機能を機能させる状態に切り替えられている場合、干渉音の発生が防止される。一方、切替部９によって干渉音防止機能を機能させない状態に切り替えられている場合、各加熱部Ａ１，Ａ２は、駆動周波数をそれぞれ独立に設定することができるので、出力や効率が制限されることなく制御を行うことができる。したがって、干渉音防止機能を常に機能させる場合と比べて、各加熱部Ａ１，Ａ２の出力や効率が制限されることを抑制することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の加熱部を備えている誘導加熱装置に関する。

電磁誘導を利用して加熱を行う誘導加熱装置が開発されている。誘導加熱装置は、インバータ装置を用いて高周波電流を加熱用コイルに供給し、磁界を変化させる。そして、この磁界に配置された金属製の加熱対象物に、渦電流を発生させる。加熱対象物に渦電流が流れることで電気抵抗によるジュール熱が発生し、自己発熱によって加熱対象物が加熱される。

誘導加熱装置の出力電力を制御する方法として、周波数変調（ＰＦＭ）制御が知られている。周波数変調制御では、出力電力と目標値との偏差に応じてインバータの駆動周波数を変化させることで、出力電力を制御する。しかしながら、複数の誘導加熱装置（または、２つの加熱部）が近接して配置されている場合、周波数差による干渉音が問題になる。すなわち、例えば２つの誘導加熱装置が互いに異なる駆動周波数でインバータを駆動させた場合、各誘導加熱装置の加熱用コイルから発生する磁界が互いに干渉し、周波数差の干渉音が発生する。

干渉音の発生を防止する方法として、駆動周波数を固定周波数とし、インバータのスイッチング素子の導通期間を変化させることで出力電力を制御する方法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。また、インバータの各スイッチング素子に入力する駆動信号の位相差を変化させることで出力電力を制御するフェーズシフト制御も開発されている（例えば、特許文献２など参照）。近接配置される各誘導加熱装置の駆動周波数を同じ周波数に固定していれば、干渉音は発生しない。

特許第２５３２５６５号 特開２００９‐２５９８５１号公報

誘導加熱装置は、様々な加熱対象物を加熱する場合がある。加熱対象物の材質や大きさ、配置場所によって、加熱に最適な周波数は異なっている。近接配置される複数の誘導加熱装置の駆動周波数を同じ周波数に固定していると、各誘導加熱装置は最適な周波数でインバータを駆動することができず、インバータでの損失が増大する場合がある。また、駆動周波数を固定していると、当該周波数に不適切な加熱対象物では所望の電力が得られない場合がある。つまり、干渉音を防止するために、出力や効率が制限されていた。

本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、出力や効率が制限されることを抑制する誘導加熱装置を提供することをその目的としている。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面によって提供される誘導加熱装置は、インバータ回路と、前記インバータ回路から入力される高周波電流によって磁界を発生させるコイルとを有する加熱部を複数備えている誘導加熱装置であって、干渉音の発生を防止する干渉音防止機能を機能させる状態と、機能させない状態とを切り替える切替手段を備えていることを特徴とする。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記干渉音防止機能は、前記各インバータ回路の駆動周波数を一致させることで、干渉音の発生を防止するものである。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記干渉音防止機能は、前記各インバータ回路の駆動周波数を、それぞれの周波数差が所定周波数より小さくなるように調整することで、干渉音の発生を防止するものである。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記所定周波数は１ｋＨｚである。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記干渉音防止機能は、前記各インバータ回路の駆動周波数を、それぞれの周波数差が可聴周波数より大きくなるように調整することで、干渉音の発生を防止するものである。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記干渉音防止機能は、前記各インバータ回路の駆動周波数を、それぞれの周波数差が所定範囲内に入らないように調整することで、干渉音の発生を防止するものである。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記誘導加熱装置は、使用者に前記切替手段による切替をさせるための操作手段をさらに備えている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記誘導加熱装置は、前記加熱部を３つ以上備えており、前記操作手段は、２つの加熱部の間で発生する干渉音に対する干渉音防止機能を個別に切り替える第１操作手段を備えている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第１操作手段は、どの２つの加熱部の間で発生する干渉音に対する干渉音防止機能を切り替えるのかを、使用者が直感的に判断できるように配置されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記誘導加熱装置は、前記加熱部を３つ以上備えており、前記操作手段は、すべての加熱部の間で発生する干渉音に対する干渉音防止機能を一括して切り替える第２操作手段を備えている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記誘導加熱装置は、周囲の音声を検出する音声検出手段と、前記音声検出手段によって検出された音声に基づいて、前記切替手段に切替をさせる判断手段とをさらに備えている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記インバータ回路は、フェーズシフト制御を行う。

本発明によると、切替手段によって、干渉音防止機能を機能させる状態に切り替えられている場合、干渉音の発生が防止される。一方、切替手段によって、干渉音防止機能を機能させない状態に切り替えられている場合、干渉音は発生するが、各加熱部は駆動周波数をそれぞれ独立に設定することができる。この場合、各加熱部は、出力や効率が制限されることなく、制御を行うことができる。したがって、干渉音防止機能を常に機能させる場合と比べて、各加熱部の出力や効率が制限されることを抑制することができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

第１実施形態に係る誘導加熱装置の全体構成を説明するための図である。 第１実施形態に係る誘導加熱装置の外観を示す図である。 第１実施形態に係る第１加熱部の詳細な構成を説明するための図である。 第２実施形態に係る誘導加熱装置を説明するための図である。 第３実施形態に係る誘導加熱装置を説明するための図である。 第４実施形態に係る誘導加熱装置を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

図１および図２は、第１実施形態に係る誘導加熱装置の全体構成を説明するための図である。図１は、当該誘導加熱装置の各機能ブロックを示しており、図２は、当該誘導加熱装置の外観を示している。

本実施形態に係る誘導加熱装置は、２つの火口を有する、いわゆる電磁調理器であり、電磁誘導を利用して、鍋などの加熱対象物Ｂ１，Ｂ２の加熱を行う。当該誘導加熱装置は、２つの加熱部である第１加熱部Ａ１と第２加熱部Ａ２、操作部８、および、切替部９を備えている。第１加熱部Ａ１および第２加熱部Ａ２は、それぞれ、直流電源１、インバータ回路２、コイル５、共振コンデンサ６、制御回路７を備えている。第１加熱部Ａ１および第２加熱部Ａ２は、直流電源１が出力する直流電流をインバータ回路２で高周波電流に変換して、コイル５に流すことで、電磁誘導を利用して加熱対象物Ｂ１（Ｂ２）を加熱する。図２に示すように、第１加熱部Ａ１のコイル５と第２加熱部Ａ２のコイル５とは、誘導加熱装置の筐体の上面で、互いに近接して配置されている。

図３は、第１加熱部Ａ１の詳細な構成を説明するための図である。第２加熱部Ａ２の構成も、図３に示す第１加熱部Ａ１と同様である。

直流電源１は、直流電流を出力するものであり、例えば、電力系統から入力される交流電流を整流する整流回路と、平滑する平滑コンデンサとを備えている。なお、直流電源１は、交流電流を直流電流に変換して出力するものに限られず、例えば、燃料電池、蓄電池、太陽電池などの直流電流を出力するものであってもよい。

インバータ回路２は、直流電源１から入力される直流電流を高周波電流に変換して、コイル５に出力するものであり、本実施形態においては、単相フルブリッジ型のインバータである。インバータ回路２は、４個のスイッチング素子２ａ〜２ｄ、フライホイールダイオード３ａ〜３ｄ、および、スナバコンデンサ４ａ〜４ｄを備えている。本実施形態では、スイッチング素子２ａ〜２ｄとしてＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を使用している。なお、スイッチング素子２ａ〜２ｄはＭＯＳＦＥＴに限定されず、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor : 絶縁ゲート・バイポーラトランジスタ）などであってもよい。また、フライホイールダイオード３ａ〜３ｄおよびスナバコンデンサ４ａ〜４ｄの種類も限定されない。

スイッチング素子２ａと２ｂとは、スイッチング素子２ａのソース端子とスイッチング素子２ｂのドレイン端子とが接続されて、直列接続されている。スイッチング素子２ａのドレイン端子は直流電源１の正極側に接続され、スイッチング素子２ｂのソース端子は直流電源１の負極側に接続されて、ブリッジ構造を形成している。同様に、スイッチング素子２ｃと２ｄとが直列接続されてブリッジ構造を形成している。スイッチング素子２ａと２ｂで形成されているブリッジ構造を第１アームとし、スイッチング素子２ｃと２ｄで形成されているブリッジ構造を第２アームとする。第１アームのスイッチング素子２ａと２ｂとの接続点には出力ラインが接続され、第２アームのスイッチング素子２ｃと２ｄとの接続点にも出力ラインが接続されている。これら２つの出力ラインの間に、コイル５と共振コンデンサ６とが直列接続されている。各スイッチング素子２ａ〜２ｄのゲート端子には、制御回路７から出力される駆動信号Ｐａ’〜Ｐｄ’（後述）がそれぞれ入力される。

各スイッチング素子２ａ〜２ｄは、それぞれ駆動信号Ｐａ’〜Ｐｄ’に基づいて、オン状態とオフ状態とを切り替えられる。各アームの両端はそれぞれ直流電源１の正極と負極とに接続されているので、正極側のスイッチング素子がオン状態で負極側のスイッチング素子がオフ状態の場合、当該アームの出力ラインの電位は直流電源１の正極側の電位となる。一方、正極側のスイッチング素子がオフ状態で負極側のスイッチング素子がオン状態の場合、当該アームの出力ラインの電位は直流電源１の負極側の電位となる。これにより、直流電源１の正極側の電位と負極側の電位とが切り替えられたパルス状の電圧信号が各出力ラインから出力され、２つの出力ライン間の電圧である線間電圧が交流電圧となる。

フライホイールダイオード３ａ〜３ｄは、スイッチング素子２ａ〜２ｄのドレイン端子とソース端子との間に、それぞれ逆並列に接続されている。すなわち、フライホイールダイオード３ａ〜３ｄのアノード端子はそれぞれスイッチング素子２ａ〜２ｄのソース端子に接続され、フライホイールダイオード３ａ〜３ｄのカソード端子はそれぞれスイッチング素子２ａ〜２ｄのドレイン端子に接続されている。フライホイールダイオード３ａ〜３ｄは、それぞれスイッチング素子２ａ〜２ｄの切り替えによって発生する逆起電力による逆方向の高い電圧がスイッチング素子２ａ〜２ｄに印加されないようにするためのものである。

スナバコンデンサ４ａ〜４ｄは、スイッチング素子２ａ〜２ｄのドレイン端子とソース端子との間に、それぞれ接続されている。スナバコンデンサ４ａ〜４ｄは、スイッチング素子２ａ〜２ｄの切り替えによってドレイン端子とソース端子との間に印加されるサージ電圧を吸収するものである。なお、スナバコンデンサ４ａ〜４ｄにそれぞれ抵抗を直列接続してスナバ回路としてもよい。

なお、フライホイールダイオード３ａ〜３ｄおよびスナバコンデンサ４ａ〜４ｄは、いずれか一方のみを備えるようにしてもよいし、いずれも備えないようにしてもよい。

コイル５は、磁界を発生させるためのものであり、導体線を螺線状に巻いたものである。本実施形態では、誘導加熱装置を加熱調理用のものとして、コイル５の上部に鍋などを配置するので、コイル５を平面的に螺線状に巻いた渦巻形状としているが、これに限られない。コイル５の形状は、加熱対象物Ｂ１の形状や配置の状態に応じたものとすればよい。例えば、コイル５を円筒形状に巻いたいわゆるコイル形状として、その中央に加熱対象物Ｂ１を配置するようにしてもよい。コイル５は、インバータ回路２から入力される高周波電流が流れることで磁界を変化させる。これにより、この磁界に配置された例えば鍋などの加熱対象物Ｂ１に、渦電流が発生する。加熱対象物Ｂ１には、渦電流が流れることで電気抵抗によるジュール熱が発生し、自己発熱によって加熱対象物Ｂ１は加熱される。

共振コンデンサ６は、コイル５によるインピーダンスを打ち消すためのものであり、コイル５に直列接続されることで直列共振回路を構成している。

コイル５と加熱対象物Ｂ１とは磁気結合しているので、コイル５、共振コンデンサ６および加熱対象物Ｂ１をまとめて、インバータ回路２に接続された負荷と考えることができる。つまり、第１加熱部Ａ１は、直流電源１が出力する直流電流をインバータ回路２が交流電流に変換して、負荷に供給するものである。

制御回路７は、インバータ回路２の制御を行うものであり、直流電源１に入力される交流電力が目標電力になるように制御することで、インバータ回路２の出力電力を制御する。制御回路７は、フェーズシフト制御と周波数変調制御によって、出力電力の制御を行う。

制御回路７は、所定の範囲ではフェーズシフト制御を行う。すなわち、一方のアームのスイッチング素子（例えば２ｃ（２ｄ））に出力する駆動信号の位相を他方のアームのスイッチング素子（例えば、２ａ（２ｂ））に出力する駆動信号の位相より遅らせるが、この位相差θを変化させることで、出力電力の制御を行う。位相差θを小さくすると、負荷に電圧が印加される時間が短くなり、電流の振幅が小さくなって、インバータ回路２の出力電力が小さくなる。逆に、位相差θを大きくすると、負荷に電圧が印加される時間が長くなり、電流の振幅が大きくなって、インバータ回路２の出力電力が大きくなる。

また、制御回路７は、フェーズシフト制御では制御できない範囲（位相差θの変化範囲外）で出力電力を制御する場合、周波数変調制御を行う。すなわち、駆動周波数ｆを変化させることで、出力電力の制御を行う。直列接続されたコイル５と共振コンデンサ６とは、直列共振回路を構成しており、駆動周波数ｆが共振周波数のときに共振状態となって、出力電流が最大になる。本実施形態では、遅れ位相にするために、駆動周波数ｆを共振周波数より高い周波数の範囲で変化させる。したがって、駆動周波数ｆを低くすると、電流の振幅が大きくなって、インバータ回路２の出力電力が大きくなる。逆に、駆動周波数ｆを高くすると、電流の振幅が小さくなって、インバータ回路２の出力電力が小さくなる。

制御回路７は、電力算出部７１、電力設定部７２、電力制御部７３、周波数制御部７４、パルス信号生成部７５、および、ドライバ７６を備えている。

電力算出部７１は、電力系統から直流電源１に入力される交流電力の電力値を算出するものである。図３においては図示されていないが、直流電源１には電力系統と整流回路との間に電流センサおよび電圧センサが設けられている。当該電流センサは、電力系統から直流電源１に入力される交流電流を検出して、電力算出部７１に出力している。また、当該電圧センサは、電力系統から直流電源１に入力される交流電圧を検出して、電力算出部７１に出力している。電力算出部７１は、電流センサおよび電圧センサからの入力に基づいて、直流電源１に入力される交流電力の電力値Ｐを算出して出力する。なお、電力算出部７１を直流電源１に設けて、電力値Ｐを直流電源１から制御回路７に入力するようにしてもよい。

電力設定部７２は、電力値Ｐの目標値Ｐ^*を設定するものであり、設定された目標値Ｐ^*を出力する。電力設定部７２は、操作部８の調整つまみ８１（図２参照）の操作に応じて、目標値Ｐ^*を設定する。調整つまみ８１は、使用者によって回動されることにより目標値Ｐ^*を変化させるものであり、一方方向（例えば反時計回り）に調整つまみ８１を回動させると目標値Ｐ^*が小さい値に設定され、他方方向（例えば時計回り）に調整つまみ８１を回動させると目標値Ｐ^*が大きい値に設定される。

電力制御部７３は、インバータ回路２に入力される電力の制御を行うためのものである。電力制御部７３は、電力算出部７１より出力される電力値Ｐと、電力設定部７２より出力される目標値Ｐ^*との電力偏差ΔＰ（＝Ｐ^*−Ｐ）を入力されて、当該電力偏差ΔＰをゼロにするための電力補償値Ｘをパルス信号生成部７５および周波数制御部７４に出力する。電力制御部７３は、例えば、比例積分（ＰＩ）制御を行っている。

周波数制御部７４は、駆動周波数ｆを設定するものである。周波数制御部７４は、電力制御部７３より入力される電力補償値Ｘと、切替部９より入力される信号とに基づいて、駆動周波数ｆを設定する。周波数制御部７４は、切替部９より周波数固定信号（後述）が入力されている場合、駆動周波数ｆとして、あらかじめ設定されている固定周波数ｆ₀を設定する。また、周波数固定信号が入力されていない場合でも、フェーズシフト制御を行っている場合は、駆動周波数ｆとして固定周波数ｆ₀を設定する。一方、周波数固定信号が入力されておらず、フェーズシフト制御による制御範囲を超えて制御する場合には、電力制御部７３より入力される電力補償値Ｘに応じて、駆動周波数ｆを変化させる。

パルス信号生成部７５は、パルス信号Ｐａ〜Ｐｄを生成するものである。パルス信号生成部７５は、スイッチング素子２ａ〜２ｄに入力される駆動信号Ｐａ’〜Ｐｄ’の元になるパルス信号Ｐａ〜Ｐｄを生成して、ドライバ７６に出力する。パルス信号生成部７５は、周波数制御部７４より入力される駆動周波数ｆで、デューティ比が５０％であるパルス信号Ｐａを生成して出力する。また、パルス信号Ｐａを電力補償値Ｘに応じて位相を遅らせて、パルス信号Ｐｃとして出力する。つまり、第１アームが先行アームで、第２アームが追従アームになる。また、パルス信号生成部７５は、パルス信号Ｐａを反転させた信号をパルス信号Ｐｂとして出力し、パルス信号Ｐｃを反転させた信号をパルス信号Ｐｄとして出力する。

なお、パルス信号生成部７５によるパルス信号の生成方法は、上述したものに限られない。電力制御部７３より入力される電力補償値Ｘに応じて、パルス信号ＰｃおよびＰｄの位相を遅らせることができればよい。なお、電力補償値Ｘに応じて、パルス信号ＰａおよびＰｂの位相を遅らせる（つまり、第２アームを先行アームとし、第１アームを追従アームとする）ようにしてもよい。また、本実施形態においては、デューティ比を５０％にした場合について説明しているが、これに限られない。５０％はあくまで例示であって、５０％以外の所定値としてもよい。

ドライバ７６は、パルス信号生成部７５から入力されるパルス信号Ｐａ〜Ｐｄを増幅して、各スイッチング素子２ａ〜２ｄを駆動できるレベルの駆動信号Ｐａ’〜Ｐｄ’として出力する。本実施形態では、ドライバ７６を、パルストランス方式のゲートドライブ回路としている。なお、ドライバ７６は、パルストランス方式のゲートドライブ回路に限定されず、フォトカプラ方式などの他の方式のゲートドライブ回路としてもよい。

なお、制御回路７の各部はディジタル回路として実現してもよいし、アナログ回路として実現してもよい。また、各部が行う処理をプログラムで設計し、当該プログラムを実行させることでコンピュータを制御回路７として機能させてもよい。また、当該プログラムを記録媒体に記録しておき、コンピュータに読み取らせるようにしてもよい。

操作部８は、使用者が誘導加熱装置を操作するためのものであり、図２に示すように、誘導加熱装置の筐体の正面に設けられている。操作部８は、第１加熱部Ａ１の火力を変化させるための調整つまみ８１、第２加熱部Ａ２の火力を変化させるための調整つまみ８２、および、干渉音防止機能を機能させる状態と機能させない状態とを切り替えるためのボタン８４を備えている。

調整つまみ８１および８２は、回動可能に設けられている。使用者は、調整つまみ８１（８２）を回動させることで電力設定部７２が設定する目標値Ｐ^*を変化させ、インバータ回路２の出力電力を変化させて、第１加熱部Ａ１（第２加熱部Ａ２）の火力を変化させる。なお、調整つまみ８１および８２は、スライド式など他の形式としてもよい。

ボタン８４は、押圧するたびにオンとオフとが反転する位置保持型の押しボタンである。使用者は、ボタン８４を押圧することでオンとオフとを切り替える。なお、ボタン８４は、これに限られず、オンとオフとを切り替えるものであればよい。例えば、切り替えスイッチやタッチパネル等であってもよく、マイクを設けて音声を認識してオンとオフとを切り替えるものであってもよい。

切替部９は、干渉音防止機能を機能させる状態と機能させない状態とを切り替えるためのものである。切替部９は、ボタン８４がオン状態の場合、干渉音防止機能を機能させるために、第１加熱部Ａ１（第２加熱部Ａ２）の周波数制御部７４に周波数固定信号を出力する。一方、ボタン８４がオフ状態の場合、干渉音防止機能を機能させないために、第１加熱部Ａ１（第２加熱部Ａ２）の周波数制御部７４に周波数固定信号を出力しない。

次に、第１実施形態に係る誘導加熱装置の作用と効果について説明する。

ボタン８４がオン状態の場合、切替部９は周波数制御部７４に周波数固定信号を出力する。周波数固定信号が入力されている間、周波数制御部７４は、駆動周波数ｆとして固定周波数ｆ₀を設定する。第１加熱部Ａ１の駆動周波数ｆと、第２加熱部Ａ２の駆動周波数ｆとが、同じ固定周波数ｆ₀に固定されるので、干渉音が発生しない（干渉音防止機能が機能している状態）。一方、ボタン８４がオフ状態の場合、切替部９は周波数制御部７４に周波数固定信号を出力しない。周波数固定信号が入力されていない間、第１加熱部Ａ１の周波数制御部７４と第２加熱部Ａ２の周波数制御部７４とは、それぞれ独立に駆動周波数ｆを設定する。したがって、フェーズシフト制御では制御できない範囲において、周波数変調制御を行うことができる（干渉音防止機能が機能していない状態）。これにより、出力や効率が制限されることなく、制御を行うことができる。つまり、本実施形態に係る誘導加熱装置は、出力や効率が制限される場合があるが干渉音が発生しない、干渉音防止機能を機能させる状態と、干渉音が発生するが出力や効率が制限されない、干渉音防止機能を機能させない状態とを、使用者が切り替えることができる。

誘導加熱装置の使用環境によっては、周囲の音が大きい場合などには、干渉音が発生していても気にならない場合がある。本実施形態のような電磁調理機の場合、加熱対象物Ｂ１（Ｂ２）である鍋などの中の具材の煮立つ音や、換気扇のファンの回転による音などによって、干渉音が打ち消される場合もある。また、一般的に、人の可聴周波数範囲は、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚと言われているので、干渉音の周波数が２０ｋＨｚより大きい場合、当該干渉音は、人には聞こえない。特に、年齢が高い場合、周波数の高い音が聞こえにくいので、干渉音の周波数が１５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚであっても、あまり気にならない場合もある。また、干渉音の周波数が１ｋＨｚより小さい場合、当該干渉音は耳障りな音ではなく、あまり気にならない。このように、干渉音が発生していても気にならない場合、使用者は、干渉音防止機能を機能させない状態に切り替えることで、誘導加熱装置に、出力や効率が制限されない制御を行わせることができる。一方、干渉音が不快である場合、使用者は、干渉音防止機能を機能させる状態に切り替えることで、出力や効率が制限される場合があるが、干渉音が発生しないようにすることができる。

なお、本実施形態においては、直流電源１に入力される交流電力がインバータ回路２の出力電力とほぼ同じであることを利用して、直流電源１に入力される交流電力を制御することで、インバータ回路２の出力電力を制御しているが、これに限られない。例えば、インバータ回路２の出力電力を直接制御するようにしてもよい。すなわち、電力算出部７１がインバータ回路２の出力電流および出力電圧から出力電力を算出し、電力設定部７２が出力電力の目標値を設定するようにしてもよい。また、直流電源１からインバータ回路２に入力される直流電力を制御するようにしてもよい。また、直流電源１に入力される交流電流を制御するようにしてもよいし、当該交流電流から推定される交流電力を制御するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、フェーズシフト制御を行う場合について説明したが、これに限られない。例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御、振幅変調（ＰＡＭ）制御、または、パルス密度変調（ＰＤＭ）制御などを行うようにしてもよい。本実施形態においては、フェーズシフト制御を行うので、インバータ回路２はフルブリッジ型であるが、その他の制御を行う場合は、インバータ回路２をハーフブリッジ型としてもよい。

上記第１実施形態においては、使用者が干渉音防止機能の切り替えを行う場合について説明したが、これに限られない。干渉音を感知して、干渉音防止機能を自動的に切り替えるようにしてもよい。マイクで検出した干渉音に基づいて干渉音防止機能を切り替える場合を、第２実施形態として、以下に説明する。

図４は、第２実施形態に係る誘導加熱装置を説明するための図である。同図においては、第１実施形態に係る誘導加熱装置（図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。

図４に示す誘導加熱装置は、操作部８の操作で干渉音防止機能を切り替える代わりに、干渉音が発生しているか否かを判断して、自動的に干渉音防止機能を切り替える点で、第１実施形態に係る誘導加熱装置と異なる。

判断部１０は、干渉音が発生しているか否かを判断するものである。判断部１０は、第１加熱部Ａ１より入力される駆動周波数ｆ（以下では、「駆動周波数ｆ₁」とする）と、第２加熱部Ａ２より入力される駆動周波数ｆ（以下では、「駆動周波数ｆ₂」とする）とから、周波数差Δｆ（＝｜ｆ１−ｆ２｜）を算出する。周波数差Δｆが干渉音の周波数に相当する。判断部１０は、周囲の音声を検出するためのマイク１０ａを備えている。判断部１０は、マイク１０ａによって検出された音のうち、Δｆの周波数成分の大きさ（すなわち、干渉音の大きさ）を検出する。そして、判断部１０は、干渉音の大きさが、所定の閾値より大きいか否かを判断する。干渉音の大きさが所定の閾値より大きい場合、干渉音防止機能を機能させるために、判断部１０は、切替部９に周波数固定信号を出力させる。一方、干渉音の大きさが所定の閾値以下の場合、干渉音防止機能を機能させないために、判断部１０は、切替部９に周波数固定信号を出力させない。

第２実施形態においては、判断部１０が、周囲の音から干渉音を感知した場合に、干渉音防止機能が機能する。また、干渉音が感知されなくなると、干渉音防止機能が機能しなくなる。したがって、使用者が干渉音防止機能を切り替える必要がなく、干渉音の有無によって、干渉音防止機能を自動的に切り替えることができる。

なお、第２実施形態においては、干渉音の大きさが所定の閾値より大きい場合に干渉音防止機能を機能させているが、これに限られない。干渉音の周波数が所定の周波数ｆ_max（例えば、２０ｋＨｚ）より大きい場合や、所定の周波数ｆ_min（例えば、１ｋＨｚ）より小さい場合、干渉音が気にならない場合が多い。これらの場合、干渉音防止機能を機能させる必要がない。したがって、周波数差Δｆがｆ_min以上でｆ_max以下であり、かつ、干渉音の大きさが所定の閾値より大きい場合にのみ、干渉音防止機能を機能させるようにしてもよい。また、周波数差Δｆを算出することなく、マイク１０ａによって検出された音のうち、ｆ_min〜ｆ_maxの周波数成分の大きさを検出して、これが所定の閾値より大きい場合に干渉音防止機能を機能させるようにしてもよい。これらの場合、ほとんどの人が不快と感じる干渉音のみを防止するように、ｆ_min〜ｆ_maxを、例えば、４ｋＨｚ〜６ｋＨｚとしてもよい。

また、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせて、使用者による切り替えと、干渉音感知による自動切り替えとを、両方備えるようにしてもよい。この場合、どちらの切り替えを優先させるかは、適宜設計すればよい。例えば、干渉音防止機能が機能しない状態から機能する状態への切り替えは、干渉音感知による自動切り替えを行うようにし、干渉音防止機能が機能する状態から機能しない状態への切り替えは、使用者による切り替えを行うようにしてもよい。

上記第１および第２実施形態においては、干渉音防止機能が駆動周波数を一致させることで干渉音を防止するものである場合について説明したが、これに限られない。上述したように、人の可聴周波数範囲が２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚなので、周波数差Δｆが、所定の周波数ｆ_max（例えば、２０ｋＨｚ）より大きい場合、当該干渉音は人には聞こえない。したがって、駆動周波数を一致させなくても、周波数差Δｆが所定の周波数ｆ_maxより大きくなるように調整していれば、干渉音を防止できる。干渉音防止機能が、周波数差Δｆが所定の周波数ｆ_maxより大きくなるように調整することで干渉音を防止するものである場合を、第３実施形態として、以下に説明する。

図５（ａ）は、第３実施形態に係る誘導加熱装置を説明するための図である。図５（ａ）においては、第１実施形態に係る誘導加熱装置（図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。

図５（ａ）に示す誘導加熱装置は、周波数差調整部１１を備えており、周波数差Δｆが所定の周波数ｆ_maxより大きくなるように調整することで干渉音を防止する点で、第１実施形態に係る誘導加熱装置と異なる。なお、所定の周波数ｆ_maxとして、１５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの値が設定される。

切替部９は、ボタン８４がオン状態の場合、干渉音防止機能を機能させるために、周波数差調整部１１に、周波数調整信号を出力する。一方、ボタン８４がオフ状態の場合、干渉音防止機能を機能させないために、周波数差調整部１１に周波数調整信号を出力しない。

周波数差調整部１１は、周波数差Δｆを調整するものである。周波数差調整部１１は、第１加熱部Ａ１の周波数制御部７４から駆動周波数ｆ₁を入力され、第２加熱部Ａ２の周波数制御部７４から駆動周波数ｆ₂を入力され、周波数差Δｆ（＝｜ｆ₁−ｆ₂｜）を算出する。周波数差調整部１１は、切替部９より周波数調整信号を入力されている場合、周波数差Δｆが所定の周波数ｆ_maxより大きくなるように、駆動周波数ｆ₁および駆動周波数ｆ₂を調整して、調整後の駆動周波数ｆ₁を第１加熱部Ａ１の周波数制御部７４に出力し、調整後の駆動周波数ｆ₂を第２加熱部Ａ２の周波数制御部７４に出力する。一方、切替部９より周波数調整信号を入力されていない場合、駆動周波数ｆ₁および駆動周波数ｆ₂を調整しない。

図５（ｂ）は、周波数差調整部１１が行う処理を説明するためのフローチャートである。当該処理は、インバータ回路２の起動時（すなわち、使用者が操作部８の操作によりスイッチをオンにしたとき）に実行が開始され、インバータ回路２の停止時（すなわち、使用者が操作部の操作によりスイッチをオフにしたとき）まで継続する。

実行が開始されると、まず、切替部９から周波数調整信号を入力されているか否かが判別される（Ｓ１）。周波数調整信号を入力されていない場合（Ｓ１：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。つまり、周波数調整信号が入力されていない間は、周波数差調整部１１は処理を行わない。一方、周波数調整信号を入力されている場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、第１加熱部Ａ１から駆動周波数ｆ₁が取得され、第２加熱部Ａ２から駆動周波数ｆ₂が取得される（Ｓ２）。そして、周波数差Δｆ（＝｜ｆ₁−ｆ₂｜）が算出されて（Ｓ３）、周波数差Δｆが所定の周波数ｆ_maxより大きいか否かが判別される（Ｓ４）。周波数差Δｆが所定の周波数ｆ_maxより大きい場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、駆動周波数ｆ₁およびｆ₂を調整する必要がないので、ステップＳ１に戻る。一方、周波数差Δｆが所定の周波数ｆ_max以下の場合（Ｓ４：ＮＯ）、駆動周波数ｆ₁およびｆ₂が調整される（Ｓ５）。そして、調整後の駆動周波数ｆ₁が第１加熱部Ａ１の周波数制御部７４に出力され、調整後の駆動周波数ｆ₂が第２加熱部Ａ２の周波数制御部７４に出力されて（Ｓ６）、ステップＳ１に戻る。なお、周波数差調整部１１が行う処理は、上述したものに限定されない。

第１加熱部Ａ１（第２加熱部Ａ２）の周波数制御部７４は、フェーズシフト制御を行っている場合は、駆動周波数ｆ₁（ｆ₂）として固定周波数ｆ₀を設定する。一方、フェーズシフト制御による制御範囲を超えて制御する場合には、電力制御部７３より入力される電力補償値Ｘに応じて、駆動周波数ｆ₁（ｆ₂）を変化させる。このとき、周波数差調整部１１より調整後の駆動周波数ｆ₁（ｆ₂）が入力される場合、当該駆動周波数ｆ₁（ｆ₂）が設定される。

第３実施形態においては、周波数差Δｆが所定の周波数ｆ_maxより大きくなるように調整することで干渉音を防止するので、干渉音防止機能を機能させている状態においても、駆動周波数ｆ₁およびｆ₂の設定に自由度がある。したがって、駆動周波数ｆ₁とｆ₂とを一致させることで干渉音防止機能を機能させる場合よりも、出力や効率が制限されることを、より抑制することができる。

なお、第３実施形態においては、周波数差Δｆが所定の周波数ｆ_maxより大きくなるように調整する場合について説明したが、これに限られない。上述したように、周波数差Δｆが、所定の周波数ｆ_min（例えば、１ｋＨｚ）より小さい場合、干渉音は耳障りな音ではなく、あまり気にならない。したがって、周波数差Δｆが所定の周波数ｆ_minより小さくなるように調整するようにしてもよい。なお、所定の周波数ｆ_minとして、１ｋＨｚ〜３ｋＨｚの値が設定される。また、周波数差Δｆが、所定の周波数ｆ_min以上、所定の周波数ｆ_max以下の範囲に入らないように調整するようにしてもよい。

上記第１〜３実施形態においては、誘導加熱装置が２つの火口を備えている場合について説明したが、これに限られない。３つ以上の火口を備えるようにしてもよい。３つの火口を備える場合を、第４実施形態として、以下に説明する。

図６は、第４実施形態に係る誘導加熱装置を説明するための図である。図６（ａ）は、当該誘導加熱装置の各機能ブロックを示しており、図６（ｂ）は、当該誘導加熱装置の外観を示している。図６（ａ）および（ｂ）においては、第１実施形態に係る誘導加熱装置（図１および図２参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。

図６に示す誘導加熱装置は、第３加熱部Ａ３をさらに備えている点で、第１実施形態に係る誘導加熱装置と異なる。

図６（ｂ）に示すように、第３加熱部Ａ３のコイル５は、誘導加熱装置の筐体の上面で、第１加熱部Ａ１のコイル５および第２加熱部Ａ２のコイル５に近接して配置されている。したがって、第１加熱部Ａ１と第２加熱部Ａ２との間で発生する干渉音に加えて、第１加熱部Ａ１と第３加熱部Ａ３との間、および、第２加熱部Ａ２と第３加熱部Ａ３との間でも干渉音が発生する場合がある。本実施形態では、各干渉音に対して、それぞれ干渉音防止機能が設けられており、それぞれの干渉音防止機能は切り替え可能になっている。

誘導加熱装置の筐体の正面に設けられている操作部８には、第３加熱部Ａ３の火力を変化させるための調整つまみ８３がさらに設けられている。また、操作部８には、ボタン８４に代えて、ボタン８４１〜８４４が設けられている。各ボタン８４１〜８４４は、ボタン８４と同様の位置保持型の押しボタンであり、使用者の押圧によりオンとオフとを切り替える。

ボタン８４２は、第１加熱部Ａ１と第２加熱部Ａ２との間で発生する干渉音に対する干渉音防止機能を切り替えるためのものである。切替部９は、ボタン８４２がオン状態の場合、第１加熱部Ａ１の周波数制御部７４、および、第２加熱部Ａ２の周波数制御部７４に周波数固定信号を出力して、干渉音防止機能を機能させる。ボタン８４３は、第２加熱部Ａ２と第３加熱部Ａ３との間で発生する干渉音に対する干渉音防止機能を切り替えるためのものである。切替部９は、ボタン８４３がオン状態の場合、第２加熱部Ａ２の周波数制御部７４、および、第３加熱部Ａ３の周波数制御部７４に周波数固定信号を出力して、干渉音防止機能を機能させる。ボタン８４４は、第１加熱部Ａ１と第３加熱部Ａ３との間で発生する干渉音に対する干渉音防止機能を切り替えるためのものである。切替部９は、ボタン８４４がオン状態の場合、第１加熱部Ａ１の周波数制御部７４、および、第３加熱部Ａ３の周波数制御部７４に周波数固定信号を出力して、干渉音防止機能を機能させる。

ボタン８４１は、すべての干渉音防止機能を一括して切り替えるためのものである。切替部９は、ボタン８４１がオン状態の場合、第１加熱部Ａ１の周波数制御部７４、第２加熱部Ａ２の周波数制御部７４および第３加熱部Ａ３の周波数制御部７４に周波数固定信号を出力して、すべての干渉音防止機能を機能させる。また、切替部９は、ボタン８４１がオフ状態の場合、第１加熱部Ａ１の周波数制御部７４、第２加熱部Ａ２の周波数制御部７４および第３加熱部Ａ３の周波数制御部７４に周波数固定信号を出力せず、すべての干渉音防止機能を機能させない。つまり、ボタン８４２〜８４４の状態に関係なく、ボタン８４１の状態が優先される。

ボタン８４２〜８４４は、どの２つの加熱部間で発生する干渉音に対する干渉音防止機能を切り替えるのかを、使用者が直感的に判断できるように、ボタン８４１の周囲に配置されている。すなわち、誘導加熱装置の筐体の上面での、各加熱部Ａ１〜Ａ３のコイル５（火口）の配置に対応して、ボタン８４２は、第１加熱部Ａ１と第２加熱部Ａ２との間を示すように、ボタン８４１の下方に配置されている。同様に、ボタン８４３は、第２加熱部Ａ２と第３加熱部Ａ３との間を示すように、ボタン８４１の右上に配置されており、ボタン８４４は、第１加熱部Ａ１と第３加熱部Ａ３との間を示すように、ボタン８４１の左上に配置されている。なお、各ボタン８４１〜８４４の配置方法はこれに限られない。ただし、各ボタン８４１〜８４４が、どの干渉音防止機能の切り替えを行うものであるかが直感的に判るような配置が望ましい。

第４実施形態においては、各加熱部Ａ１〜Ａ３間の各干渉音防止機能を、個別に切り替えることができる。例えば、第１加熱部Ａ１と第２加熱部Ａ２のみを使用しているときに干渉音が発生した場合、ボタン８４２のみをオンにすることで、当該干渉音を防止することができる。また、加熱部Ａ１〜Ａ３を使用していて、第３加熱部Ａ３では大きな火力が必要なので出力を制限したくなく、第１加熱部Ａ１および第２加熱部Ａ２では出力が制限されても構わない場合、ボタン８４２のみをオンにすることで、第１加熱部Ａ１と第２加熱部Ａ２との間の干渉音を防止し、かつ、第３加熱部Ａ３での出力を制限しないようにすることができる。

また、ボタン８４１の押圧により、すべての干渉音防止機能を一括して切り替えることもできる。例えば、加熱部Ａ１〜Ａ３を使用していて、どの加熱部間で干渉音が発生しているかわからない場合、ボタン８４１をオンにすることで、干渉音を防止することができる。

また、どの加熱部間の干渉音防止機能の切り替えを行うものであるかが直感的に判るように、ボタン８４２〜８４４がボタン８４１の周囲に配置されている。したがって、使用者は干渉音防止機能の切り替え操作を直感的に行うことができるので、使い勝手が良い。

本発明に係る誘導加熱装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る誘導加熱装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ１ 第１加熱部（加熱部）
Ａ２ 第２加熱部（加熱部）
Ａ３ 第３加熱部（加熱部）
１ 直流電源
２ インバータ回路
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ スイッチング素子
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ フライホイールダイオード
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ スナバコンデンサ
５ コイル
６ 共振コンデンサ
７ 制御回路
７１ 電力算出部
７２ 電力設定部
７３ 電力制御部
７４ 周波数制御部
７５ パルス信号生成部
７６ ドライバ
８ 操作部
８１，８２，８３ 調整つまみ
８４，８４１ ボタン（第１操作手段）
８４２，８４３，８４４ ボタン（第２操作手段）
９ 切替部
１０ 判断部
１０ａ マイク（音声検出手段）
１１ 周波数差調整部
Ｂ１、Ｂ２ 加熱対象物

Claims (12)

1. インバータ回路と、前記インバータ回路から入力される高周波電流によって磁界を発生させるコイルとを有する加熱部を複数備えている誘導加熱装置であって、
   干渉音の発生を防止する干渉音防止機能を機能させる状態と、機能させない状態とを切り替える切替手段を備えている、
   ことを特徴とする誘導加熱装置。
2. 前記干渉音防止機能は、
   前記各インバータ回路の駆動周波数を一致させることで、干渉音の発生を防止するものである、
   請求項１に記載の誘導加熱装置。
3. 前記干渉音防止機能は、
   前記各インバータ回路の駆動周波数を、それぞれの周波数差が所定周波数より小さくなるように調整することで、干渉音の発生を防止するものである、
   請求項１に記載の誘導加熱装置。
4. 前記所定周波数は１ｋＨｚである、
   請求項３に記載の誘導加熱装置。
5. 前記干渉音防止機能は、
   前記各インバータ回路の駆動周波数を、それぞれの周波数差が可聴周波数より大きくなるように調整することで、干渉音の発生を防止するものである、
   請求項１に記載の誘導加熱装置。
6. 前記干渉音防止機能は、
   前記各インバータ回路の駆動周波数を、それぞれの周波数差が所定範囲内に入らないように調整することで、干渉音の発生を防止するものである、
   請求項１に記載の誘導加熱装置。
7. 使用者に前記切替手段による切替をさせるための操作手段をさらに備えている、
   請求項１ないし６のいずれかに記載の誘導加熱装置。
8. 前記加熱部を３つ以上備えており、
   前記操作手段は、２つの加熱部の間で発生する干渉音に対する干渉音防止機能を個別に切り替える第１操作手段を備えている、
   請求項７に記載の誘導加熱装置。
9. 前記第１操作手段は、どの２つの加熱部の間で発生する干渉音に対する干渉音防止機能を切り替えるのかを、使用者が直感的に判断できるように配置されている、
   請求項８に記載の誘導加熱装置。
10. 前記加熱部を３つ以上備えており、
    前記操作手段は、すべての加熱部の間で発生する干渉音に対する干渉音防止機能を一括して切り替える第２操作手段を備えている、
    請求項７ないし９のいずれかに記載の誘導加熱装置。
11. 周囲の音声を検出する音声検出手段と、
    前記音声検出手段によって検出された音声に基づいて、前記切替手段に切替をさせる判断手段と、
    をさらに備えている、
    請求項１ないし１０のいずれかに記載の誘導加熱装置。
12. 前記インバータ回路は、フェーズシフト制御を行う、
    請求項１ないし１１のいずれかに記載の誘導加熱装置。

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