JP3932976B2 - 誘導加熱装置、およびこれを用いた誘導加熱調理器と炊飯器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般家庭や業務用などで使用される誘導加熱調理器、誘導加熱式炊飯器、誘導加熱加工機、誘導加熱式融雪装置などの誘導加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平１１−１１１４４１号に示されている誘導加熱装置は、図１４に示されているように、１００Ｖ５０Ｈｚや６０Ｈｚの商用電源を用いた交流電源１、加熱コイル２、加熱コイル２に接続されＩＧＢＴ（絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ）とダイオードを内蔵させて実現したスイッチング素子３、スイッチング素子３をオンオフさせる駆動回路４を設けている。
【０００３】
スイッチング素子３は内蔵されたダイオードを有することにより、逆方向、すなわちＩＧＢＴのエミッタからコレクタの向きに電圧がかかった場合において、ほぼ素通りの状態となり、スイッチで言うところのオン状態となるものである。
【０００４】
さらに、共振コンデンサ５を加熱コイル２と並列に接続し、４本のダイオード６、７、８、９で構成した全波式のダイオードブリッジ１０、およびダイオードブリッジ１０の出力端子間に並列に接続した平滑用コンデンサ１１を接続したものとなっている。
【０００５】
負荷鍋１２は、加熱コイル５に磁気結合したものとなっている。
【０００６】
以上の構成において、交流電源１は、ダイオードブリッジ１０によってリプルを含んだ直流に変換された電圧を平滑用コンデンサ１１の端子間に発生させ、駆動回路４が高周波でスイッチング素子３をオンオフし、加熱コイル２に高周波電流を供給することによって、加熱コイル２と磁気的に結合した負荷鍋１２に誘導電流を発生させるなどして、鉄損を生じさせて加熱するものであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の技術においては、スイッチング素子３がスイッチとしてオンオフの制御ができるのは、コレクタからエミッタに流れる電流のみであり、逆方向すなわちエミッタからコレクタに向かう電流については、ダイオード部分を通ることから制御ができず、オンの状態のみに限られるという特性であった。
【０００８】
このため、特にスイッチング素子３のオン期間を長くした場合には、加熱コイル２と共振コンデンサ５の共振作用が強くなり、スイッチング素子３内のダイオードに流れる電流が大きくなるとともに、その時間も長くなり、ダイオードとしての順電圧降下があるためかなりの損失が発生するものとなる。
【０００９】
また、スイッチング素子３のダイオード部分に流れる電流は、加熱コイル２に蓄えられた磁気エネルギの一部が再び平滑用コンデンサ１１に逆流、すなわち回生されている動作が行われていることになり、無効電力が発生していると見ることができる。
【００１０】
これらの結果、特に加熱パワーを大きくした場合に、装置の効率を上げることが難しくなるという第１の課題を有しているものであった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加熱コイルと双方向スイッチング素子の直列回路と、前記加熱コイルと双方向スイッチング素子の直列回路の両端に接続した直流電源と、前記加熱コイルと前記双方向スイッチング素子の接続点と前記直流電源の端子間に接続された共振コンデンサと、前記双方向スイッチング素子をオンオフさせる駆動回路を有し、前記駆動回路は選択手段を有し、前記選択手段が第１の信号を出力する場合は、前記双方向スイッチング素子をオフした後、逆阻止状態としてから前記双方向スイッチング素子をオンさせ、前記選択手段が第２の信号を出力する場合は、双方向スイッチング素子をオフした後、逆阻止状態となる前に前記双方向スイッチング素子をオンさせ、前記選択手段の出力信号は、被加熱物の大／小によって変化する誘導加熱装置とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
【００１３】
【実施例】
次に、本発明の具体例を説明する。
【００１４】
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施例における、鍋を加熱する誘導加熱装置の回路図である。
【００１５】
直径０．３５ｍｍのエナメル線３５本をよったリッツ線を、平板の渦巻き状に巻いて構成した加熱コイル２１と、ＳｉＣ半導体すなわち炭化珪素半導体をＭＯＳ構造としたを用いた双方向スイッチング素子２２は直列に接続され、加熱コイル２１と双方向スイッチング素子２２の直列回路の両端には直流電源２３が接続されている。
【００１６】
また、加熱コイル２１と双方向スイッチング素子２２の接続点と直流電源２３のプラス端子間にはプラスチックフィルム形の共振コンデンサ２４が接続されている。
【００１７】
そして、双方向スイッチング素子２２を２５ｋＨｚでオンオフさせる駆動回路２５を有しており、駆動回路２５は、双方向スイッチング素子２２をオフした後、一旦逆阻止状態とした後に、再び双方向スイッチング素子２２をオンさせるものとなっている。
【００１８】
直流電源２３は、１００Ｖ６０Ｈｚの商用電源を用いた交流電源２６と、交流電源２６の出力に接続された整流ブリッジ２７、チョークコイル２８、平滑コンデンサ２９を有しており、２５ｋＨｚという高周波に対するインピーダンスを低くすることで、電圧の安定化を図るとともに、交流電源２６への高周波電流の逆流を抑える作用をするものとなっている。
【００１９】
なお、鍋である負荷３０は、加熱コイル２１に底面が対向させている。
【００２０】
図２は、本実施例の動作波形図を示したもので、直径２２ｃｍのホーロー鍋が負荷２９として置かれている状態で、装置に１２００Ｗの入力電力を受けて動作している状態におけるものである。（ア）は交流電源２６の出力電圧ＶＡＣの波形、（イ）は双方向スイッチング素子２２の端子間電圧ＶＳＷの波形、（ウ）は双方向スイッチング素子２２に流れる電流ＩＳＷの波形を示している。
【００２１】
ＶＡＣ波形は、６０Ｈｚで実効値１００Ｖの正弦波であり、そのピークの絶対値は、実効値のルート２倍に相当する１４１Ｖとなる。
【００２２】
また、ＶＳＷ波形は正弦波の包烙線（エンベロープ）を有し、双方向スイッチング素子２２のスイッチング周波数の高周波で埋め尽くされた電圧波形となっており、プラス側の最大電圧は５５０Ｖ、マイナス側の最大値は６０Ｖとなっている。
【００２３】
またＩＳＷ波形についても、正弦波の包烙線（エンベロープ）をプラス側に持ち、双方向スイッチング素子２２のスイッチング周波数の高周波で埋め尽くされた電流波形となっており、電流ピークは５３Ａとなっている。
【００２４】
なお、この状態において交流電源２６からの出力電流波形は、電圧ＶＡＣと同じ正弦波であり、位相も等しく、力率がほぼ１のものとなり、送配電系統の損失を極力抑えた高能率のものとなっている。
【００２５】
図３は、図２のｔ１およびｔ２付近の位相で、時間方向を拡大した動作波形図を示しており、この期間においてはＶＡＣの絶対値はほぼ１４１Ｖある。（ア）は駆動回路２５からのオンオフ信号Ｓｇ、（イ）は双方向スイッチング素子２２の端子間電圧ＶＳＷ、（ウ）は双方向スイッチング素子２２に流れる電流ＩＳＷの波形を示している。
【００２６】
ｔ３において、駆動回路２５によって双方向スイッチング素子２２がターンオフすると、ＩＳＷは零となり、加熱コイル２１と共振コンデンサ２４による共振回路が形成される。
【００２７】
共振によって発生する電圧により、双方向スイッチング素子２２には、最大５５０Ｖの電圧が印加され、その後更に加熱コイル２１と共振コンデンサ２４の共振により共振電圧波形がＶＳＷに印加され、ｔ４において再びＶＳＷが零となる。
【００２８】
その後ｔ５まで逆阻止状態とし、ｔ５にて双方向スイッチング素子２２は、駆動回路２５によってオンされ、順導通期間に入るものとなる。
【００２９】
このような動作を繰り返すことにより、加熱コイル２１に高周波電流が供給されるものとなる。
【００３０】
また、本実施例では双方向スイッチング素子２３として、ＳｉＣ半導体を使用していることから、簡単な構成で低損失の双方向スイッチング素子２３が実現され、さらに高温での動作も可能であるため、誘導加熱装置においては、非加熱物に近い高温の雰囲気中にあっても冷却が簡単に行うことができ、例えば冷却ファンなども不要、もしくは風量の少ないもので間に合うという構成となり、装置の小形化・軽量化と同時に、冷却ファンに要する電力の削減や冷却風によって非加熱物が冷却されてしまうというようなムダが省け、非常に高効率の誘導加熱装置が実現されるものとなる。
【００３１】
（実施例２）
第２の実施例における誘導加熱装置は、共振コンデンサ３３の一端は実施例１と同様、加熱コイル２１と双方向スイッチング素子２２の接続点に接続しているが、もう一つの端子は直流電源２３のマイナス端子に接続しており、これによって共振コンデンサ３３は、双方向スイッチング素子２２の両端子間に接続された状態となっている。
【００３２】
駆動回路３４は、電圧比較器を用いた選択手段３５と発振回路３６を備えており、選択手段３５がハイ、すなわち第１の信号を出力する場合は、双方向スイッチング素子２２をオフした後、逆阻止状態としてから双方向スイッチング素子２２をオンさせるものとなっている。
【００３３】
また、選択手段３５がロー、すなわち第２の信号を出力する場合は、双方向スイッチング素子２２をオフした後、逆阻止状態となる前に双方向スイッチング素子２２をオンさせるものとなっているものである。
【００３４】
入力電流検知回路３７は、交流電源２６からの流入電流のピーク値を検知し、装置の入力電流を検知することで、加熱パワーにほぼ対応した電力値を知るためのものであり、電圧検知回路３８は、双方向スイッチング素子２２に印加される電圧のピーク値を検出するものである。
【００３５】
したがって、選択手段３５は、入力電流検知回路３７と電圧検知回路３８の出力電圧の大小比較を行い、前者が大の場合にはハイを、後者が大の場合にはローを出力するものとなっている。
【００３６】
本実施例において、その他の部分の構成においては、実施例１の場合と同じである。
【００３７】
次に、本実施例の誘導加熱装置の動作について、説明する。
【００３８】
まず、負荷３０の鍋が、底の直径が２２ｃｍである場合などは、装置の入力電流に対する、双方向スイッチング素子２２の電圧が比較的低いものとなり、選択手段３５の出力はハイとなって、ちょうど実施例１と同様の動作でもって駆動回路３４による動作が行われるものとなり、加熱コイル２１への高周波電流の供給による負荷３０の誘導加熱が行われるものとなる。
【００３９】
すなわち、逆阻止状態の後、ＶＳＷ＝０となる時点で双方向スイッチング素子２２がオンされて、順導通状態となり、逆導通電流が流れないことから、双方向スイッチング素子２２の損失は少なくてすむものとなり、また回生動作が無いことから、直流電源２３から能率良く加熱の電力が供給されるものとなる。
【００４０】
次に底の直径が８０ｍｍという比較的小さいポットを加熱する場合の動作について説明する。
【００４１】
このような場合には、装置の入力電流に対し、双方向スイッチング素子２２の印加電圧のピーク値が比較的大きくなり、選択手段３５の出力がローとなる。
【００４２】
よって、駆動回路３４は逆阻止状態となる前に、双方向スイッチング素子２２をオンさせて、逆導通状態とすることになる。
【００４３】
図６は、本実施例において、比較的小さい負荷を加熱する場合の動作波形図を示している。
【００４４】
（ア）は交流電源２６の出力電圧ＶＡＣの波形、（イ）は双方向スイッチング素子２２の端子間電圧ＶＳＷの波形、（ウ）は双方向スイッチング素子２２に流れる電流ＩＳＷの波形を示している。
【００４５】
ＶＡＣ波形は、６０Ｈｚで実効値１００Ｖの正弦波であり、そのピークの絶対値は、実効値のルート２倍に相当する１４１Ｖとなる。
【００４６】
また、ＶＳＷ波形は正弦波の包烙線（エンベロープ）を有し、双方向スイッチング素子２２のスイッチング周波数の高周波で埋め尽くされた電圧波形となっており、プラス側への最大電圧は５５０Ｖに達する。
【００４７】
またＩＳＷ波形についても、正弦波の包烙線（エンベロープ）をプラス側とマイナス側の両方に持ち、双方向スイッチング素子２２のスイッチング周波数の高周波で埋め尽くされた電流波形となっており、電流ピークはプラス側が５０Ａ、マイナス側が２５Ａとなっている。
【００４８】
なお、この状態においても交流電源２６からの出力電流波形は、電圧ＶＡＣと同じ正弦波であり、位相も等しく、力率がほぼ１のものとなり、送配電系統の損失を極力抑えた高能率のものとなっている。
【００４９】
図６は、図５のｔ１およびｔ２付近の位相で、時間方向を拡大した動作波形図を示しており、この期間においてはＶＡＣの絶対値はほぼ１４１Ｖある。
（ア）は駆動回路３４からのオンオフ信号Ｓｇ、（イ）は双方向スイッチング素子２２の端子間電圧ＶＳＷ、（ウ）は双方向スイッチング素子２２に流れる電流ＩＳＷの波形を示している。
【００５０】
ｔ６において、駆動回路２５によって双方向スイッチング素子２２がターンオフすると、ＩＳＷは零となり、加熱コイル２１と共振コンデンサ３３による共振回路が形成される。
【００５１】
共振によって発生する電圧により、双方向スイッチング素子２２には、最大５５０Ｖの電圧が印加され、その後更に加熱コイル２１と共振コンデンサ３３の共振により共振電圧波形がＶＳＷに印加され、ｔ７において再びＶＳＷが零となる。
【００５２】
ｔ７にて双方向スイッチング素子２２は、駆動回路３４によってオンされ、逆導通期間に入り、ｔ８以降は順導通期間となる。
【００５３】
このような動作を繰り返すことにより、加熱コイル２１に高周波電流が供給されるものとなる。
【００５４】
図７は、本実施例において、底の直径が２２ｃｍの鍋を負荷３０とした場合の、入力パワーと双方向スイッチング素子２２の損失を示したもので、ａは図６に示したように逆導通期間を設けた場合、ｂは図３に示すように逆阻止期間を設けた場合の特性を示しているものである。
【００５５】
すなわちｂの逆阻止期間を設けた場合には、双方向スイッチング素子２２に流れる電流が少なくてすむ分、入力パワーに対する損失はａに比べて小となるものとなる。
【００５６】
よって、本実施例においては、直径２２ｃｍの鍋は選択手段３５の出力がハイとなって、逆阻止期間を有するものとなるので、双方向スイッチング素子２２の損失が小さい高効率の運転が実現されるものとなる。
【００５７】
図８は、入力パワーに対する双方向スイッチング素子２２の印加電圧のピーク値ＶＳＷを示しているが、ａとｂは直径２２ｃｍの鍋を負荷３０とした場合で、ｃとｄは直径８０ｍｍのポットを負荷３０としているものであり、破線で示したａとｃは逆導通期間を設けた場合、実線で示したｂとｄは逆阻止期間を設けた場合の特性を示したものとなっている。
【００５８】
また、一点鎖線ｅは選択手段３５のしきい値（スレッショルド）を示すもので、一点鎖線ｅよりも上側では、選択手段３５は出力がローとなり、駆動回路３４は逆導通期間を有する動作となり、ｃのカーブで入力パワーに対するＶＳＷが決まる特性となって実際の動作がなされるものとなる。
【００５９】
ここで、双方向スイッチング素子２２には、印加することのできる最大電圧値、すなわち耐圧という仕様が存在し、現実にはそれを越えないように、所定のＶＳＷ以下での運転を制限する構成となる。
【００６０】
本実施例では、ＶＳＷの最大値を７００Ｖとしていることから、ｃ曲線においては７６０Ｗの入力パワーを実現することができるものとなる。
【００６１】
一方、逆阻止期間を設けて動作させた場合にはｄ曲線でＶＳＷ＝７００Ｖまでで、動作が可能となり、最大入力パワーは６５０Ｗにとどまるものとなる。
【００６２】
したがって、本実施例は選択手段３４により、直径が大きい負荷３０では低損失で高効率の運転ができ、また直径が小さい負荷３０では高パワーでの運転が可能となる。
【００６３】
ただし、直径が小さい負荷３０で低パワーでも良い場合、すなわち６５０Ｗ以下などの時には、選択手段からハイを出力するという構成としてもよく、その場合には逆阻止期間が有る分、双方向スイッチング素子２２の損失が減り、効率も良くなると言う優れた効果が得られるものとなる。
【００６４】
（実施例３）
図９は、本実施例の第３の実施例における誘導加熱装置の交流電源２６のピーク付近での拡大動作波形図を示したもので、この期間においてはＶＡＣの絶対値はほぼ１４１Ｖある。（ア）は駆動回路２５からのオンオフ信号Ｓｇ、（イ）は双方向スイッチング素子２２の端子間電圧ＶＳＷ、（ウ）は双方向スイッチング素子２２に流れる電流ＩＳＷの波形を示している。
【００６５】
本実施例においては、回路構成上は実施例１と同等であるが、駆動回路２５の動作のみが異なるものとなっている。
【００６６】
本実施例においては、双方向スイッチング素子２２の順導通期間の後、順阻止期間、逆導通期間、逆阻止期間の順に設けた後、再び順導通期間に入らせるものとしている。
【００６７】
加えて、駆動回路２５は、逆導通期間を変化させ、周波数が２５ｋＨｚのほぼ一定の状態で、加熱パワーを変化させるものとなっている。
【００６８】
図９においては、順導通期間Ｔｏｎ１が終了すると、ｔ９において双方向スイッチング素子２２がオフされると、ＶＳＷには共振電圧波形が印加される順阻止期間Ｔｏｆｆ１となり、再びＶＳＷ＝０となるｔ１０において、駆動回路２５は一旦双方向スイッチング素子２２をオンとし、逆導通期間Ｔｏｎ２に入る。
【００６９】
Ｔ１１においては、駆動回路２５によって双方向スイッチング素子２２はオフされて逆阻止期間Ｔｏｆｆ２に入る。
【００７０】
ｔ１２には、電流ＩＳＷが再び零となり、駆動回路２５から双方向スイッチング素子２２がオンされ、以降は順導通期間Ｔｏｎ１となる。
【００７１】
以上のような動作を繰り返されることにより、負荷３０の誘導加熱が行われるものとなる。
【００７２】
特に本実施例においては、逆導通期間Ｔｏｎ２と逆阻止期間Ｔｏｆｆ２を存在させ、かつ逆導通期間Ｔｏｎ２の長さを変化させることにより、入力パワー、すなわち加熱パワーに対するＶＳＷの絶対値の最大値、ＩＳＷの絶対値の最大値、動作周波数、双方向スイッチング素子２２の損失などの特性が変化するものとなり、負荷３０の種類、および入力パワーに応じて、例えば最も効率が高くなるようにＴｏｎ２の期間を調整することも可能となる。
【００７３】
また、周波数を一定として種類の異なる負荷３０の加熱を行わせたり、周波数一定で加熱パワーを変化させることも可能となる。
【００７４】
周波数が一定で制御ができるということは、複数の誘導加熱装置を近接して動作させた場合にも、動作周波数の差に起因して発生する耳障りな干渉音の発生はなく、静かな装置の実現も可能となるものである。
【００７５】
（実施例４）
第４の実施例における誘導加熱装置は、駆動回路２５が、双方向スイッチング素子２２をオフした後、双方向スイッチング素子２２の端子間電圧の絶対値がほぼ極小となる時点で、双方向スイッチング素子２２をオンさせるものとなっているが、その他の構成については、第１の実施例と全くの同等のものとなっている。
【００７６】
図１０は、第２の実施例における誘導加熱装置が負荷３０として銅バリの磁性ステンレス鍋が置かれた状態で、３００Ｗの装置への入力パワーで誘導加熱している時の、動作波形図を示すもので、交流電源２６の出力電圧ＶＡＣの瞬時値の絶対値がほぼ１４１Ｖになっている期間を拡大したもので、（ア）は駆動回路２５からのオンオフ信号Ｓｇ、（イ）は双方向スイッチング素子２２の端子間電圧ＶＳＷ、（ウ）は双方向スイッチング素子２２に流れる電流ＩＳＷの波形を示している。
【００７７】
銅バリの磁性ステンレス鍋は、加熱コイル２１との磁気的結合が強いことから、双方向スイッチング素子２２のオフ期間中の共振コンデンサ２４と加熱コイル２１の共振電圧の減衰が大きく、また加熱のパワーも実施例１よりも小さいため、ｔ１３においてターンオフされた後のＶＳＷのピーク値は、３２０Ｖにとどまり、その後再びＶＳＷが零となることはないものとなる。
【００７８】
本実施例においては、駆動回路２５による双方向スイッチング素子２２のスイッチング周波数は、やはり２５ｋＨｚとなっている。
【００７９】
ＶＳＷが零でない時に、双方向スイッチング素子２２がオンされると、平滑コンデンサ２９と共振コンデンサ２４を通じて双方向スイッチング素子２２に短絡電流が流れて、双方向スイッチング素子２２の損失が大となる傾向がある。
【００８０】
本実施例では、特に双方向スイッチング素子２２の端子間電圧の絶対値がほぼ極小となるｔ１４の時点で、双方向スイッチング素子２２をオンさせることにより、その際に発生する前記短絡電流を極小に抑え、極力損失を抑えて、連続的な加熱動作を行わせている。
【００８１】
なお、ｔ１４におけるＶＳＷの絶対値は４０Ｖとなっている。
【００８２】
同時に、上記短絡電流が流れることにより発生する電磁的ノイズも極小とすることができ、ラジオなどに与える妨害電波の発生も最小限に抑えることができるものとなる。
【００８３】
（実施例５）
図８は、本発明の第５の実施例に用いている双方向スイッチング素子２２の詳細回路図を示している。
【００８４】
その他の部分については、実施例１と全く同等であり、動作も同じである。
【００８５】
図８においては、シリコン半導体によるＭＯＳＦＥＴ４１と、並列に接続されたダイオード４２によって構成したスイッチング素子４３、同様にシリコン半導体によるＭＯＳＦＥＴ４４と、並列に接続されたダイオード４５によって構成したスイッチング素子４６が使用されており、スイッチング素子４３、４６のゲート端子Ｇとソース端子Ｓはいずれも共通に接続された上で、駆動回路５０に接続されているものとなっている。
【００８６】
ここで、ダイオード４２、４５は、ＭＯＳＦＥＴを製造する際に、寄生的に形成されるものを、そのまま使用しても良い。
【００８７】
従来の技術に用いられているダイオードブリッジは、ダイオード素子２個分の順方向の電圧降下が発生するのに対し、ダイオード４２、４５はいずれか１個分のみが直列に入るだけであるので、その分電圧降下は小さく、損失が小さいものとなる。
【００８８】
さらに、ダイオード４２、４５に順方向電流が流れている期間に、ＭＯＳＦＥＴ４１、４４のゲート・ソース間電圧を＋２０Ｖとしてオンさせていることから、ＭＯＳＦＥＴ４１、４５にも電流が分流し、さらに電圧降下による損失は低減されるものとなる。
【００８９】
スイッチング素子４３のドレイン端子Ｄは端子Ａとして、またスイッチング素子４６のドレイン端子Ｄは端子Ｂとして双方向スイッチング素子３３の両端子となっている。
【００９０】
駆動回路５０からの出力電圧ＶＧＳが２０ボルトとなると、ＭＯＳＦＥＴ４１、４４は共にオンとなり、ＶＧＳが０ボルトとなると、共にオフの状態となる。
【００９１】
オンの場合、Ａ端子の電位が高い場合には、電流がＭＯＳＦＥＴ４１のドレインＤからソースＳに流れ、ダイオード４５を経てＢ端子に達し、逆にＢ端子の電位が高い場合には、電流がＭＯＳＦＥＴ４４のドレインＤからソースＳに流れ、ダイオード４２を経てＡ端子に達するものとなる。
【００９２】
またオフの場合には、Ａ端子が高電位の場合は、ＭＯＳＦＥＴ４１のドレインＤとソースＳ間に順方向の阻止電圧が加わるものとなり、Ｂ端子が高電位の場合は、ＭＯＳＦＥＴ４４のドレインＤとソースＳ間に順方向の阻止電圧が加わるものなる。
【００９３】
したがって、双方向スイッチング素子３３として動作するものとなる。
【００９４】
（実施例６）
図１２は、本発明の第６の実施例における誘導加熱調理器の断面図を示している。
【００９５】
図１２において、１００Ｖ６０Ｈｚの交流電源をとるため、電源プラグ１０１から電源コード１０２が、誘導加熱装置１０３に接続されている。
【００９６】
本実施例においては、誘導加熱装置１０３は、ちょうど実施例１と同等の構成となっているが、図１に示す加熱コイル２１のみを省いた状態にあるものとなっていて、図１３の加熱コイル１０４が、その代わりに接続されている。
【００９７】
加熱コイル１０４の下側には、放射状にフェライトコア１０５が８本設けられている。
【００９８】
誘導加熱装置１０３の動作と停止、および加熱パワーを変化させるための操作部１０６を接続している。
【００９９】
セラミック製のトッププレートが、加熱コイル１０４の上側に設けられており、鉄やステンレスなどの鍋である負荷１０８を誘導加熱するものとなっている。
【０１００】
以上の構成により、負荷１０８が誘導加熱されるが、特に本実施例においては、電源プラグから導かれた交流電源をダイオードブリッジなどによる整流を行うことなしに、双方向スイッチング素子２２による直接の高周波電流への変換によって加熱コイル１０４が誘導加熱動作を行うことから効率が高いという効果を得ているものである。
【０１０１】
（実施例７）
図１３は、本発明の第７の実施例における炊飯器の要部の構成図を示している。
【０１０２】
図１３において、外コイル２０１と内コイル２０２は、それぞれリッツ線を９ターンずつ巻いて構成したもので、外コイル２０１と内コイル２０２は直列に接続されて加熱コイル２０３としている。
【０１０３】
特に外コイル２０１は、平板状ではなく、特に外側が上にせりあがった形状となっている。
【０１０４】
フェライトコア２０４は、加熱コイル２０３の下方に放射状に８本設けられており、加熱コイル２０３の磁界を有効に利用して高効率の誘導加熱動作が行われるものとなっている。
【０１０５】
負荷２０５は、外側に磁性ステンレス層、内側にアルミ層を有し、中に米と水を適量入れて加熱することにより、飯が炊けるものとなっている。
【０１０６】
また、このような加熱コイル２０３構成、フェライトコア２０４の配置、および負荷２０５の形状としたことにより、負荷２０５の加熱パワーの分布が良くなり、加熱による水の対流が程良く得られ、非常に美味な飯を炊くことができるものとなる。
【０１０７】
加熱コイル２０３は、例えば図１に示した実施例１の誘導加熱装置の加熱コイル２１に代わって接続されるものであり、交流電源をダイオードブリッジなどによる整流を行うことなしに、双方向スイッチング素子２２による直接の高周波電流への変換によって加熱コイル２０３が誘導加熱動作を行うことから効率が高いという効果を得ているものである。
【０１０８】
【発明の効果】
以上のように、本発明は高効率の装置を実現するものである。
【０１０９】
また、高効率で構成の簡単な誘導加熱調理器と炊飯器を実現するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１における誘導加熱装置の回路図
【図２】 同、動作波形図
【図３】 同、拡大動作波形図
【図４】 本発明の実施例２における誘導加熱装置の回路図
【図５】 本発明の実施例２における誘導加熱装置の動作波形図
【図６】 同、拡大動作波形図
【図７】 同、入力パワーと双方向スイッチング素子の損失のグラフ
【図８】 同、入力パワーとＶＳＷピーク値のグラフ
【図９】 本発明の実施例３における誘導加熱装置の動作波形図
【図１０】 本発明の実施例４における誘導加熱装置の動作波形図
【図１１】 本発明の実施例５における双方向スイッチング素子の回路図
【図１２】 本発明の実施例６における誘導加熱調理器の断面図
【図１３】 本発明の実施例７における炊飯器の要部構成図
【図１４】 従来の技術における誘導加熱装置の回路図
【符号の説明】
２１、１０４、２０３ 加熱コイル
２２ 双方向スイッチング素子
２３ 直流電源
２４、３３ 共振コンデンサ
２５、３４、５０ 駆動回路
３５ 選択手段
２６ 交流電源
２７ 整流ブリッジ
１０３ 誘導加熱装置

Claims (6)

1. 加熱コイルと双方向スイッチング素子の直列回路と、前記加熱コイルと双方向スイッチング素子の直列回路の両端に接続した直流電源と、前記加熱コイルと前記双方向スイッチング素子の接続点と前記直流電源の端子間に接続された共振コンデンサと、前記双方向スイッチング素子をオンオフさせる駆動回路を有し、前記駆動回路は選択手段を有し、前記選択手段が第１の信号を出力する場合は、前記双方向スイッチング素子をオフした後、逆阻止状態としてから前記双方向スイッチング素子をオンさせ、前記選択手段が第２の信号を出力する場合は、双方向スイッチング素子をオフした後、逆阻止状態となる前に前記双方向スイッチング素子をオンさせ、前記選択手段の出力信号は、被加熱物の大／小によって変化する誘導加熱装置。
2. 加熱コイルと双方向スイッチング素子の直列回路と、前記加熱コイルと双方向スイッチング素子の直列回路の両端に接続した直流電源と、前記加熱コイルと前記双方向スイッチング素子の接続点と前記直流電源の端子間に接続された共振コンデンサと、前記双方向スイッチング素子をオンオフさせる駆動回路を有し、前記駆動回路は、双方向スイッチング素子の順導通期間の後、順阻止期間、逆導通期間、逆阻止期間の順に設けた後、再び順導通期間に入らせ、周波数が略一定となるように前記逆導通期間を変化させる誘導加熱装置。
3. 直流電源は、交流電源と前記交流電源の出力に接続された整流ブリッジを有する請求項１または２に記載の誘導加熱装置。
4. 双方向スイッチング素子は、ＳｉＣ半導体を用いた請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の誘導加熱装置を有する誘導加熱調理器。
6. 請求項１から４のいずれか１項に記載の誘導加熱装置を有する炊飯器。

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