JP6931792B2 - 誘導加熱装置およびその駆動制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、複数のインバータを同一の電源からの電力供給により同時に駆動可能な誘導加熱装置およびその駆動制御方法に関する。

従来の誘導加熱装置において、同一の電源からの電力供給により複数のインバータを同時に駆動する構成としては、例えば、特許文献１に記載の誘導加熱調理器がある。特許文献１の誘導加熱調理器は、１つの電源からの電力供給により２つのインバータの動作パターンを変えて交互に駆動し、２つの加熱コイルにより同時に誘導加熱調理を行う構成である。特許文献１の誘導加熱調理器においては、電源からの入力電流値を検出する構成であり、検出された電流値は２つの加熱コイルに流れる電流値の合算値である。従って、特許文献１の誘導加熱調理器では、それぞれの加熱コイルを制御するために、入力電力が小さい一方のインバータの駆動周波数または導通比率を一定として、そのとき入力電流検知回路で検出した電流値に基づいて、他方のインバータの駆動周波数または導通比率を制御する構成であった。

上記のように、特許文献１の誘導加熱調理器においては、動作パターンを変更して入力電力の小さい一方のインバータの駆動周波数または導通比率を固定し、他方のインバータで制御される加熱コイルに対してのみ、そのとき検出された電流値に基づいてフィードバック制御を行う構成であった。

特許５９０９６７５号公報

近年の誘導加熱装置においては、加熱調理可能な調理器具として例えば、アルミ鍋や銅鍋などの低抵抗、低透磁率の金属に対応できる構成が商品化されており、そのような調理器具を加熱する際においては、共振のピークの鋭さを示すＱ値が高いため、インバータの駆動周波数が狭い周波数帯域に特定される。また、誘導加熱装置においては、加熱コイルを給電コイルとして非接触で電動機器（非接触機器）に対して電力を供給するシステムが提案されている。このような非接触で電力を供給するシステムにおいては、給電コイルと受電コイルの位置関係がずれることにより共振点やＱ値、また給電コイルと受電コイルの磁気結合の程度を示す結合係数ｋの変化が生ずるため、インバータの駆動周波数が狭い周波数帯域に特定される、また駆動周波数の帯域がシフトする構成である。

上記のように、駆動周波数が異なる機器、即ち、鉄鍋等の通常の誘導加熱対応の誘導加熱調理器具と、非接触機器、若しくは駆動周波数が狭い特定の周波数帯域で駆動可能な調理器具（例えば、アルミ鍋、銅鍋）等のＱ値の高い機器とを、同一の整流された電源からの電力供給により複数のインバータの駆動により同時に動作させることは、従来の誘導加熱装置の構成では困難であった。特に、動作パターンを変更して入力電力の小さい一方のインバータの駆動周波数または導通比率を固定して、他方のインバータを制御する従来の誘導加熱調理器の構成では、それぞれのインバータの周波数制御差が不定であるため、同期がとれず、各インバータの駆動周期毎の電力変動値が大きくなり、各インバータに対して精度の高いフィードバック制御を行うことは非常に困難であった。

本開示は、同一の整流された電源からの電力供給により複数のインバータを駆動する誘導加熱装置において、駆動周波数が異なる各機器に対して、特に誘導加熱と共にＱ値が高い、また磁気結合係数ｋが変化する機器に対しても所望の状態で効率高く動作させることが可能な誘導加熱装置およびその駆動制御方法の提供を目的とするものである。

本開示における一態様の誘導加熱装置は、
直流の電圧を出力する直流電源回路と、
前記直流電源回路からの電力が供給される複数のインバータと、
前記複数のインバータが駆動されて形成されたそれぞれの高周波電流が供給される複数のコイルと、
前記複数のインバータの駆動による前記直流電源回路における電気信号の変化を検出して、前記複数のインバータに供給される電力を検知し、前記複数のインバータを駆動する駆動信号を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記複数のインバータにおける一方のインバータを駆動する駆動信号を、他方のインバータを駆動する駆動信号に応じて駆動周期が連動するよう制御し、
前記複数のインバータに対する前記直流電源回路からの電流経路が同時に開路となって、前記直流電源回路において蓄電状態となる蓄電動作期間が所定時間間隔を有して生じる駆動信号を形成し、
前記蓄電動作期間における前記直流電源回路の電気信号の変化に基づいて前記複数のインバータに供給される合算電力を検知するように構成されている。

本開示における一態様の誘導加熱装置の駆動制御方法は、
直流の電圧を出力する直流電源回路と、
前記直流電源回路からの電力が供給される複数のインバータと、
前記複数のインバータが駆動されて形成されたそれぞれの高周波電流が供給される複数のコイルと、
前記複数のインバータの駆動による前記直流電源回路における電気信号の変化を検出して、前記複数のインバータに供給される電力を検知し、前記複数のインバータを駆動する駆動信号を制御する制御部と、を備えた誘導加熱装置の駆動制御方法であって、
前記複数のインバータにおける一方のインバータを駆動する駆動信号が、他方のインバータを駆動する駆動信号に応じて駆動周期を連動させ、
前記複数のインバータに対する前記直流電源回路からの電流経路が同時に開路となって、前記直流電源回路において蓄電状態となる蓄電動作期間が所定時間間隔を有して生じる駆動信号を形成する、および
前記蓄電動作期間における前記直流電源回路の電気信号の変化に基づいて前記複数のインバータに供給される合算電力を検知する、ステップを有する。

本開示における他の態様の誘導加熱装置の駆動制御方法は、
直流の電圧を出力する直流電源回路と、
前記直流電源回路からの電力が供給され、第１高周波電流を形成する第１インバータと、
前記直流電源回路からの電力が供給され、第２高周波電流を形成する第２インバータと、
前記第１インバータから第１高周波電流が供給されることによって第１高周波磁場を発生する第１コイルと、
前記第２インバータから第２高周波電流が供給されることによって第２高周波磁場を発生する第２コイルと、
前記第１インバータおよび前記第２インバータを駆動制御する駆動信号を出力する制御部と、を備えた誘導加熱装置の駆動制御方法であって、
前記第１インバータおよび前記第２インバータの駆動により前記直流電源回路において変化する電気信号を検出し、
前記第１インバータと前記第２インバータが前記制御部により同時に駆動制御されるとき、前記第１インバータの駆動周期が前記第２インバータの駆動周期のｎ倍または１／ｎ倍（ｎは自然数）に設定され、
前記第１インバータおよび前記第２インバータに対する前記直流電源回路からの電流経路が同時に開路となる駆動信号の特定の期間において検出された前記電気信号に基づいて、前記第１インバータに供給される電力と前記第２インバータに供給される電力の合算値を算出する、ステップを有する。

本開示における誘導加熱装置およびその駆動制御方法においては、同一の整流された電源からの電力供給により複数のインバータを駆動する構成において、誘導加熱を行うと共に、同時に駆動周波数が異なる各機器を駆動する場合において、各インバータに対して高精度のフィードバック制御を行うことが可能となり、駆動対象の各機器を所望の状態で効率高く動作させることができる。

本開示に係る実施の形態１の誘導加熱装置の構成を示す制御ブロック図 コイルに流れる高周波電流の周波数と最大電力との関係を示す周波数特性図の例示 実施の形態１の誘導加熱装置において、非接触給電負荷に対して給電動作を行ったときの給電特性を示す周波数特性図 負荷判別動作における判別方法を示す図 実施の形態１の誘導加熱装置において同時駆動モードにおける各インバータおよび各コイルの動作を示す波形図 実施の形態１の誘導加熱装置における単独駆動モードおよび同時駆動モードで各インバータに供給される駆動信号の例を示す波形図 実施の形態１の誘導加熱装置における同時駆動モードの第１インバータ、第２インバータ、および電力検知を行うためのＡＤ変換のタイミングを示す波形図 実施の形態１の誘導加熱装置における第１インバータおよび第２インバータの各動作期間における電流の流れを模式的に示す図 実施の形態１の誘導加熱装置において、一方のインバータの駆動により誘導加熱負荷に対する加熱を行う場合の動作を示すフローチャート 実施の形態１の誘導加熱装置において、第２インバータの駆動による誘導加熱モード／非接触給電モードの動作を示すフローチャート 本開示に係る実施の形態２の誘導加熱装置の構成を示す制御ブロック図 実施の形態２の誘導加熱装置において、一方のインバータとして第１インバータ３の駆動により誘導加熱負荷に対する加熱を行う場合の動作を示すフローチャート 実施の形態２の誘導加熱装置において、第２インバータの駆動による誘導加熱モード／非接触給電モード／低抵抗誘導加熱モードのいずれかの動作モードが選択されて動作するフローチャート 実施の形態２の誘導加熱装置において、第２インバータの駆動による誘導加熱モード／非接触給電モード／低抵抗誘導加熱モードのいずれかの動作モードが選択されて動作するフローチャート

本開示に係る第１の態様の誘導加熱装置は、
直流の電圧を出力する直流電源回路と、
前記直流電源回路からの電力が供給される複数のインバータと、
前記複数のインバータが駆動されて形成されたそれぞれの高周波電流が供給される複数のコイルと、
前記複数のインバータの駆動による前記直流電源回路における電気信号の変化を検出して、前記複数のインバータに供給される電力を検知し、前記複数のインバータを駆動する駆動信号を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記複数のインバータにおける一方のインバータを駆動する駆動信号を、他方のインバータを駆動する駆動信号に応じて駆動周期が連動するよう制御し、
前記複数のインバータに対する前記直流電源回路からの電流経路が同時に開路となって、前記直流電源回路において蓄電状態となる蓄電動作期間が所定時間間隔を有して生じる駆動信号を形成し、
前記蓄電動作期間における前記直流電源回路の電気信号の変化に基づいて前記複数のインバータに供給される合算電力を検知するように構成されている。

上記のように構成された第１の態様の誘導加熱装置は、同一の電源からの電力供給により複数のインバータを駆動する構成において、誘導加熱を行うと共に、同時に駆動周波数が異なる各機器を駆動する場合において、各インバータに対して高精度のフィードバック制御を行うことが可能となり、駆動対象の各機器を所望の状態で効率高く動作させることができる。

本開示に係る第２の態様の誘導加熱装置においては、前記の第１の態様における前記制御部が、前記複数のインバータを駆動する駆動信号における蓄電動作期間以外の動作期間における前記直流電源回路の電気信号の変化に基づいて、前記複数のインバータのそれぞれのインバータに供給される電力を前記合算電力から算出するように構成されてもよい。

本開示に係る第３の態様の誘導加熱装置は、前記の第１または第２の態様において、前記複数のインバータが第１インバータおよび第２インバータを備え、前記第１インバータからの高周波電流が前記複数のコイルの第１コイルに供給され、第２インバータからの高周波電流が前記複数のコイルの第２コイルに供給される構成を有し、
前記制御部は、前記第１インバータと前記第２インバータとの同時駆動において、前記第１インバータの駆動周期が前記第２インバータの駆動周期のｎ倍または１／ｎ倍（ｎは自然数）とするよう構成されてもよい。

本開示に係る第４の態様の誘導加熱装置は、前記の第３の態様において、前記直流電源回路がインダクタとコンデンサを有するローパスフィルタを備え、
前記ローパスフィルタの出力側に前記第１インバータと前記第２インバータが並列に接続されており、
前記制御部が、
前記第１インバータに対する前記コンデンサからの電流経路が開路となる期間と、前記第２インバータに対する前記コンデンサからの電流経路が開路となる期間とが重複した蓄電動作期間において、前記コンデンサの両端電圧を時間差を有して２回検出し、２回の検出結果に基づいて、前記直流電源回路から前記第１インバータと前記第２インバータに供給される合算電力を算出するよう構成されてもよい。

本開示に係る第５の態様の誘導加熱装置は、前記の第４の態様において、駆動周波数を選定する必要のない負荷が前記第１インバータにより駆動され、駆動周波数を選定する必要のある負荷が前記第２インバータにより駆動される状態において、
前記制御部が、
前記第１インバータに対する前記コンデンサからの電流経路が開路から閉路となるタイミングであり、且つ、前記第２インバータに対する前記コンデンサからの電流経路が閉路から開路となるタイミングにおいて、前記コンデンサの両端電圧を検出して、前記第２インバータに供給される電力を算出するよう構成されてもよい。

本開示に係る第６の態様の誘導加熱装置は、前記の第５の態様における前記制御部が、 前記第２インバータに供給される電力の算出結果、および前記複数のインバータに供給される合算電力に基づいて、前記第１インバータに供給される電力を算出するよう構成されてもよい。

本開示に係る第７の態様の誘導加熱装置の駆動制御方法は、
直流の電圧を出力する直流電源回路と、
前記直流電源回路からの電力が供給される複数のインバータと、
前記複数のインバータが駆動されて形成されたそれぞれの高周波電流が供給される複数のコイルと、
前記複数のインバータの駆動による前記直流電源回路における電気信号の変化を検出して、前記複数のインバータに供給される電力を検知し、前記複数のインバータを駆動する駆動信号を制御する制御部と、を備えた誘導加熱装置の駆動制御方法であって、
前記複数のインバータにおける一方のインバータを駆動する駆動信号が、他方のインバータを駆動する駆動信号に応じて駆動周期を連動させ、
前記複数のインバータに対する前記直流電源回路からの電流経路が同時に開路となって、前記直流電源回路において蓄電状態となる蓄電動作期間が所定時間間隔を有して生じる駆動信号を形成する、および
前記蓄電動作期間における前記直流電源回路の電気信号の変化に基づいて前記複数のインバータに供給される合算電力を検知する、ステップを有する。

上記のように構成された第７の態様の誘導加熱装置の駆動制御方法は、同一の電源からの電力供給により複数のインバータを駆動して、誘導加熱を行うと共に、同時に駆動周波数が異なる各機器を駆動する場合において、各インバータに対して高精度のフィードバック制御を行うことが可能となり、駆動対象の各機器を所望の状態で効率高く動作させることができる。

本開示に係る第８の態様の誘導加熱装置の駆動制御方法は、前記の第７の態様において、前記複数のインバータを駆動する駆動信号における蓄電動作期間以外の動作期間における前記直流電源回路の電気信号の変化に基づいて、前記複数のインバータのそれぞれのインバータに供給される電力を前記合算電力から算出する、ステップを含むものでもよい。

本開示に係る第９の態様の誘導加熱装置の駆動制御方法は、前記の第７または第８の態様において、前記複数のインバータが第１インバータおよび第２インバータを備え、前記第１インバータからの高周波電流が前記複数のコイルの第１コイルに供給され、第２インバータからの高周波電流が前記複数のコイルの第２コイルに供給される構成を有する誘導加熱装置の駆動制御方法であり、
前記第１インバータと前記第２インバータとの同時駆動において、前記第１インバータの駆動周期が前記第２インバータの駆動周期のｎ倍または１／ｎ倍（ｎは自然数）とする、ステップを含むものでもよい。

本開示に係る第１０の態様の誘導加熱装置の駆動制御方法は、前記の第９の態様において、前記直流電源回路がインダクタとコンデンサを有するローパスフィルタを備えて、前記ローパスフィルタの出力側に前記第１インバータと前記第２インバータが並列に接続された誘導加熱装置の駆動制御方法であって、
前記第１インバータに対する前記コンデンサからの電流経路が開路となる期間と、前記第２インバータに対する前記コンデンサからの電流経路が開路となる期間とが重複した蓄電動作期間において、前記コンデンサの両端電圧を時間差を有して２回検出し、２回の検出結果に基づいて、前記直流電源回路から前記第１インバータと前記第２インバータに供給される合算電力を算出する、ステップを含むものでもよい。

本開示に係る第１１の態様の誘導加熱装置の駆動制御方法は、前記の第１０の態様において、駆動周波数を選定する必要のない負荷が前記第１インバータにより駆動され、駆動周波数を選定する必要のある負荷が前記第２インバータにより駆動される状態において、
前記第１インバータに対する前記コンデンサからの電流経路が開路から閉路となるタイミングであり、且つ、前記第２インバータに対する前記コンデンサからの電流経路が閉路から開路となるタイミングにおいて、前記コンデンサの両端電圧を検出して、前記第２インバータに供給される電力を算出する、ステップを含むものでもよい。

本開示に係る第１２の態様の誘導加熱装置の駆動制御方法は、前記の第１１の態様において、前記第２インバータに供給される電力の算出結果、および前記複数のインバータに供給される合算電力に基づいて、前記第１インバータに供給される電力を算出する、ステップを含むものでもよい。

本開示に係る第１３の態様の誘導加熱装置の駆動制御方法は、
直流の電圧を出力する直流電源回路と、
前記直流電源回路からの電力が供給され、第１高周波電流を形成する第１インバータと、
前記直流電源回路からの電力が供給され、第２高周波電流を形成する第２インバータと、
前記第１インバータから第１高周波電流が供給されることによって第１高周波磁場を発生する第１コイルと、
前記第２インバータから第２高周波電流が供給されることによって第２高周波磁場を発生する第２コイルと、
前記第１インバータおよび前記第２インバータを駆動制御する駆動信号を出力する制御部と、を備えた誘導加熱装置の駆動制御方法であって、
前記第１インバータおよび前記第２インバータの駆動により前記直流電源回路において変化する電気信号を検出し、
前記第１インバータと前記第２インバータが前記制御部により同時に駆動制御されるとき、前記第１インバータの駆動周期が前記第２インバータの駆動周期のｎ倍または１／ｎ倍（ｎは自然数）に設定され、
前記第１インバータおよび前記第２インバータに対する前記直流電源回路からの電流経路が同時に開路となる駆動信号の特定の期間において検出された前記電気信号に基づいて、前記第１インバータに供給される電力と前記第２インバータに供給される電力の合算値を算出する、ステップを有する。

上記のように構成された第１３の態様の誘導加熱装置の駆動制御方法は、同一の電源からの電力供給により複数のインバータを駆動する誘導加熱装置において、駆動周波数が異なる各機器に対して、特にＱ値が大きい機器に対しても所望の状態で効率高く動作させることが可能となる

本開示に係る第１４の態様の誘導加熱装置の駆動制御方法は、前記の第１３の態様において、前記第１インバータを単独で駆動するときの前記第１インバータの駆動周期と、前記第１インバータと前記第２インバータを同時に駆動するときの前記第１インバータの駆動周期が異なってよい。

本開示に係る第１５の態様の誘導加熱装置の駆動制御方法は、前記の第１３または第１４の態様における前記第１インバータが単独で駆動中において、前記第２インバータの駆動を開始するとき、前記第２インバータの駆動周期に基づいて、前記第１インバータの駆動周期を、前記第１インバータを単独で駆動していたときの駆動周期から変更してもよい。

本開示に係る第１６の態様の誘導加熱装置の駆動制御方法は、前記の第１３から第１５のいずれかの態様における前記第１インバータが単独で駆動中において、前記第２インバータの駆動を開始するとき、前記第１インバータの駆動を一時的に停止してもよい。

本開示に係る第１７の態様の誘導加熱装置の駆動制御方法は、前記の第１６の態様における前記第１インバータが単独で誘導加熱モードで動作中において、前記第２インバータの駆動を開始する場合、前記第２インバータに対して通常より低い電流の駆動信号による掃引を行う駆動周期選定動作を実行して、前記第２インバータの駆動周期を選定するとき、前記第１インバータの駆動を一時的に停止してもよい。

本開示に係る第１８の態様の誘導加熱装置の駆動制御方法は、前記の第１７の態様における前記第２インバータの駆動周期が選定され、前記第２インバータの駆動が開始されたとき、前記第１インバータの駆動を再開してもよい。

本開示に係る第１９の態様の誘導加熱装置の駆動制御方法は、前記の第１３から第１８のいずれかの態様において、前記第１インバータと前記第２インバータが同時に動作中において、前記第２インバータの駆動を停止したとき、前記第１インバータの駆動周期を前記第１インバータが単独で駆動するときの駆動周期に変更してもよい。

本開示に係る第２０の態様の誘導加熱装置の駆動制御方法は、前記の第１３から第１９のいずれかの態様において、前記第２インバータの駆動により前記第２コイルで発生する前記第２高周波磁場で非接触給電負荷に給電する、または低抵抗誘導加熱負荷を加熱してもよい。

本開示に係る第２１の態様の誘導加熱装置の駆動制御方法は、前記の第１３から第２０のいずれかの態様において、前記第２インバータを非接触給電モードで動作させるか、誘導加熱モードで動作させるかを選択する、ステップを更に含み、
非接触給電モードが選択されたときは、前記第１インバータを単独で駆動するときの前記第１インバータの駆動周期と、前記第１インバータと前記第２インバータを同時に駆動するときの前記第１インバータの駆動周期が異なってもよい。

本開示に係る第２２の態様の誘導加熱装置の駆動制御方法は、前記の第１３から第２１のいずれかの態様において、前記直流電源回路がインダクタとコンデンサで構成されるローパスフィルタを備えて、前記ローパスフィルタの出力側に前記第１インバータと前記第２インバータが並列に接続された誘導加熱装置の駆動制御方法であって、
前記コンデンサに印加される電圧を検出し、
前記第１インバータに対する前記コンデンサからの電流経路が開路となる期間と、前記第２インバータに対する前記コンデンサからの電流経路が開路となる期間とが重複した蓄電動作期間において、前記コンデンサの両端電圧を時間差を有して２回検出し、２回の検出結果に基づいて、前記直流電源回路から前記第１インバータと前記第２インバータに供給される合算電力を算出する、ステップを含むものでもよい。

本開示に係る第２３の態様の誘導加熱装置の駆動制御方法は、前記の第２２の態様において、駆動周波数を選定する必要のない負荷が前記第１インバータにより駆動され、駆動周波数を選定する必要のある負荷が前記第２インバータにより駆動される状態において、
前記第１インバータに対する前記コンデンサからの電流経路が開路から閉路となるタイミングであり、且つ、前記第２インバータに対する前記コンデンサからの電流経路が閉路から開路となるタイミングにおいて、前記コンデンサの両端電圧を検出して、前記第２インバータに供給される電力を算出する、ステップを含むものでもよい。

本開示に係る第２４の態様の誘導加熱装置の駆動制御方法は、前記の第２２の態様において、前記第２インバータに供給される電力の算出結果、および前記複数のインバータに供給される合算電力に基づいて、前記第１インバータに供給される電力を算出する、ステップを含むものでもよい。

以下、本開示に係る誘導加熱装置およびその駆動制御方法の一実施の形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。実施の形態の説明においては、例えば、既に良く知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するものであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

以下の実施の形態においては、誘導加熱装置の具体的な構成について説明するが、この構成は例示であり、本開示は、以下の実施の形態において説明する構成に限定されるものではなく、本開示の技術的特徴を有する誘導加熱装置を含むものである。また、本開示には、以下に述べる各実施の形態において説明する任意の構成を適宜組み合わせることを含むものであり、組み合わされた構成においてはそれぞれの効果を奏するものである。

（実施の形態１）
本開示の誘導加熱装置は、通常の誘導加熱対応の誘導加熱調理器具（例えば、鉄鍋等：誘導加熱負荷ＩＨ）を加熱できる構成であると共に、Ｑ値が高く、また載置位置により給電コイルと受電コイルの磁気結合の程度を示す結合係数ｋが変化して受電特性が大きく変化するためにインバータの駆動周期の選定が必要な負荷である非接触の電動機器（非接触機器：非接触給電負荷ＰＳ）に対して給電を行うことができる構成、および／または特定の狭い周波数帯域で駆動可能である低抵抗でＱ値が高い誘導加熱調理器具（例えば、アルミ鍋、銅鍋：低抵抗誘導加熱負荷ＩＨｘ）に対して加熱できる構成である。但し、実施の形態１の誘導加熱装置においては、通常の誘導加熱対応の誘導加熱負荷ＩＨを加熱できる構成であると共に、インバータの駆動周期の選定が必要な負荷である非接触給電負荷ＰＳに対して給電できる構成について説明する。

以下に説明する実施の形態１の誘導加熱装置においては、同一の整流された電源からの電力供給により２つのインバータを異なる周波数で同時に駆動することができる構成を有している。実施の形態１の誘導加熱装置では、一方のインバータにより通常の誘導加熱調理器具（誘導加熱負荷ＩＨ）を誘導加熱し、他方のインバータにより非接触機器（非接触給電負荷ＰＳ）に給電する同時駆動モードの場合について説明する。なお、実施の形態１の誘導加熱装置においては、それぞれのインバータが単独で駆動される単独駆動モード、およびそれぞれのインバータが通常の誘導加熱負荷ＩＨを同時に加熱するように駆動される同時駆動モードを行うことも可能である。

実施の形態１の誘導加熱装置においては、同一の整流された電源からの電力供給により２つのインバータが駆動されて２つのコイルのそれぞれが励起される構成について説明するが、本開示はこの構成に限定されず、同一の整流された電源からの電力供給により複数のインバータが駆動され、各インバータにより複数のコイルが励起される構成においても同様の技術的特徴を適用して、同様の効果を奏することができる。

図１は、実施の形態１の誘導加熱装置の構成を示す制御ブロック図である。図１に示すように、実施の形態１の誘導加熱装置は、交流電源１と、交流電源１からの交流を整流して直流の電圧を出力する直流電源回路２と、を備えている。直流電源回路２は、ダイオードブリッジ９、整流インダクタ１０、整流コンデンサ１１、および入力電圧検出部１２を含んで構成されている。直流電源回路２においては、整流インダクタ１０と整流コンデンサ１１によりローパスフィルタが構成されている。入力電圧検出部１２は、整流コンデンサ１１の両端電圧を検出して、後述する制御部１３の電力演算部１５に検出信号を出力する。

直流電源回路２から出力される直流電圧は、２つのインバータ回路である第１インバータ３および第２インバータ４において所望の高周波電圧に変換されて、第１コイル５および第２コイル６に供給される。即ち、第１インバータ３は、直流電源回路２から出力された直流電源を所望の高周波電圧に変換し、変換された高周波電圧が第１コイル５と第１共振コンデンサ７を含んで構成される共振回路に供給される。同様に、第２インバータ４は直流電源回路２から出力された直流電源を所望の高周波電圧に変換し、変換された高周波電圧が第２コイル６と第２共振コンデンサ８で構成される共振回路に供給される。

第１インバータ３は、２つの半導体スイッチ３ａ、３ｂの直列接続体で構成されており、２つの半導体スイッチ３ａ、３ｂの直列接続体が電源側である整流コンデンサ１１に並列接続されている。同様に、第２インバータ４は、２つの半導体スイッチ４ａ、４ｂの直列接続体で構成されており、２つの半導体スイッチ４ａ、４ｂの直列接続体が電源側である整流コンデンサ１１に並列接続されている。

実施の形態１における各半導体スイッチ３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂとしては、ＩＧＢＴ等のパワー半導体（半導体スイッチ素子）と、パワー半導体に逆方向に並列接続したダイオードとにより構成されている。

以下の説明において、第１インバータ３における２つの半導体スイッチ３ａ、３ｂ、および第２インバータ４における２つの半導体スイッチ４ａ、４ｂにおいて、高電位側の半導体スイッチ３ａ、４ａを高電位側スイッチ３ａ、４ａと称し、低電位側の半導体スイッチ３ｂ、４ｂを低電位側スイッチ３ｂ、４ｂと称す。

図１に示すように、第１インバータ３における低電位側スイッチ３ｂの両端には、第１コイル５および第１共振コンデンサ７を含んで構成される共振回路が接続されている。第１コイル５は、第１インバータ３により励起されて加熱コイルまたは給電コイルとして機能する。なお、低電位側スイッチ３ｂの両端にはオンオフ時のサージ電圧の発生を抑制する機能を持つスナバコンデンサ１７が設けられている。

一方、第２インバータ４における低電位側スイッチ４ｂの両端には、第２コイル６および第２共振コンデンサ８を含んで構成される共振回路が接続されている。第２コイル６は、第２インバータ４により励起されて加熱コイルまたは給電コイルとして機能する。なお、低電位側スイッチ４ｂの両端にはオンオフ時（閉路または開路への動作タイミング）のサージ電圧の発生を抑制する機能を持つスナバコンデンサ１８が設けられている。

第１インバータ３における高電位側スイッチ３ａと低電位側スイッチ３ｂ、および／または第２インバータ４における高電位側スイッチ４ａと低電位側スイッチ４ｂは、制御部１３における駆動信号発振部１６からの駆動信号により駆動されて、第１コイル５および／または第２コイル６に対して所望の高周波電圧（高周波電流）が供給される。

制御部１３は、入力電圧検出部１２からの検出信号が入力されて電力検知信号を形成する電力演算部１５と、第１インバータ３および第２インバータ４に対して所望の駆動信号を出力する駆動信号発振部１６と、を備えている。電力演算部１５は、整流コンデンサ１１の両端電圧を検出する入力電圧検出部１２からの検出信号を所定期間毎に確認している。電力演算部１５においては、入力電圧検出部１２からの検出信号に基づいて各インバータ（３、４）に入力される電力を検知して、電力検知情報として駆動信号発振部１６に出力する。駆動信号発振部１６には、電力演算部１５からの電力検知情報と共に、実施の形態１の誘導加熱装置における指示部１４で選択され、設定された各種設定情報等が入力される。

ここで、本開示において説明する鉄鍋等の通常の誘導加熱対応の誘導加熱負荷ＩＨ、Ｑ値が高く、また載置位置により給電コイルと受電コイルの磁気結合の程度を示す結合係数ｋが変化して受電特性が大きく変化するため駆動周期の選定が必要な非接触給電負荷ＰＳ、そして低抵抗でＱ値が高い低抵抗誘導加熱負荷ＩＨｘについて簡単に説明する。

図１に示すように、実施の形態１の誘導加熱装置においては、第１インバータ３からの高周波電流が供給される第１コイル５の上には誘導加熱負荷ＩＨが載置され、第２インバータ４からの高周波電流が供給される第２コイル６の上には非接触給電負荷ＰＳが載置されて、それぞれに対して加熱／給電の同時駆動モードが実行される場合を示している。なお、実施の形態１の誘導加熱装置においては、負荷として低抵抗誘導加熱負荷ＩＨｘには対応していない構成として説明する。

図２の（ａ）および（ｂ）は、コイルに流れる高周波電流の周波数［Ｈｚ］と最大電力［Ｗ］との関係を示す周波数特性図の例示である。図２の（ａ）は、鉄鍋等の通常の誘導加熱対応の負荷を加熱したときの周波数特性図を示している。一方、図２の（ｂ）は、図２の（ａ）に示した特性に比べてＱ値が高い負荷を駆動したときの周波数特性図であり、例えば載置位置がずれてＱ値が高くなった非接触給電負荷ＰＳや、アルミ鍋等の低抵抗の負荷（低抵抗誘導加熱負荷ＩＨｘ）を加熱するときの周波数特性の例を示している。図２の（ｂ）に示すように、Ｑ値が高い負荷を駆動したときの周波数特性においては波形のピークが急峻であるため、所望の電力を出力するためには特定の周波数を選定する必要があり、少しの周波数の変更で出力電力が大きく変化することが理解できる。

実施の形態１の誘導加熱装置において、非接触給電負荷ＰＳに対して給電動作を行うとき、例えば、第１インバータ３からの高周波電流が第１コイル５に供給されて、第１コイル５から高周波磁場が発生し、非接触給電負荷ＰＳ（非接触機器）に設けられた受電コイル１９と第１コイル５とが磁界結合されて、当該負荷に対する給電が行われる。従って、非接触給電負荷ＰＳの受電コイル１９の載置位置は、誘導加熱装置において給電コイルとなる、例えば第１コイル５に完全に対向する位置が好ましく、位置ずれが生じるとＱ値が大きくなり、また結合係数ｋが小さくなり、給電特性が大きく変化して、給電電力に対する受電電力の比率（受電効率）は悪化する。

図３は、実施の形態１の誘導加熱装置において、非接触給電負荷ＰＳ（非接触機器）に対して給電動作を行ったときの給電特性を示す周波数特性図である。図３において、実線で示す曲線が非接触機器の受電コイル１９と誘導加熱装置の給電コイルとの間で位置ずれが生じていないときの周波数特性の一例であり、破線で示す曲線は非接触機器が１５ｍｍの位置ずれを生じている場合の周波数特性の一例である。図３に示すように、位置ずれが生じている場合には周波数特性におけるＱ値が高くなり、所望の電力（定格電力）を得るためには周波数を掃引動作を行って選定する必要がある。

実施の形態１の誘導加熱装置においては、非接触給電負荷ＰＳが位置ずれを生じていても、定格電力を給電できるように、通常の給電動作を行うときより低い微弱電流をコイルに流して特定の周波数帯域の掃引動作を行って、定格電力が給電可能な駆動周波数を選定している（駆動周期選定動作）。図３に示す周波数特性においては、位置ずれが生じていないときに選定された駆動周波数ｆ１が位置ずれが生じているときに選定された駆動周波数ｆ２に比べて高くなっている。

実施の形態１の誘導加熱装置において、インバータ（３、４）からの高周波電流が供給されるコイル（５、６）により加熱／給電が実行される負荷は、誘導加熱負荷ＩＨ、若しくは非接触給電負荷ＰＳであるかを検知する負荷判別動作を実動作を開始する前の初期段階において行っている。なお、前述の駆動周期選定動作および、以下に説明する負荷判別動作は掃引動作を行うことにより同時に実行される。

図４は、負荷判別動作における判別方法を示す図である。図４において、横軸がコイル（５、６）への入力電力であり、縦軸が共振コンデンサ（７、８）の電圧である。なお、縦軸としてはコイル（５、６）の電圧や電流でもよい。

実施の形態１の誘導加熱装置における負荷判別動作は、動作開始の段階（実動作開始前の段階）において負荷が載置されたコイルに対して大電力が供給されない制御（所定周波数帯域における掃引動作、デューティ比の制御）を実行するものであり、予め設定された周波数帯の微弱電力がコイルに供給される。その微弱電力の変化に対して、当該コイルの共振コンデンサ（または、コイル自体）の電圧変化に基づいて、負荷の判別を行っている。なお、実施の形態１においては、負荷判別動作と共に駆動周期選定動作を行っている。図４に示すように、コイルに（５、６）対する入力電力と、共振コンデンサ（または、コイル自体）の電圧との関係が、誘導加熱負荷ＩＨの領域、非接触給電負荷ＰＳの領域、または低抵抗誘導加熱負荷ＩＨｘの領域のいずれの領域に存在するかにより負荷を判別している。

実施の形態１の誘導加熱装置においては、同一の整流された電源からの電力供給により２つのインバータを同時に駆動することができる構成を有しており、一方のインバータの駆動により通常の誘導加熱対応の誘導加熱負荷ＩＨに対する加熱を行い、他方のインバータの駆動により載置位置により受電特性が大きく変化する非接触給電負荷ＰＳに対する給電を行う、同時駆動モードが実行される。

［誘導加熱装置による同時駆動モード］
次に、実施の形態１の誘導加熱装置において、第１コイル５の負荷として鉄鍋等の通常の誘導加熱対応の誘導加熱負荷ＩＨを加熱すると共に、第２コイル６の負荷として非接触機器（非接触給電負荷ＰＳ）を給電する同時駆動モードについて説明する。即ち、第１コイル５上に対向して載置される負荷は、Ｑ値が低く、駆動周波数を選定することなく所定の駆動周波数でデューティ比を変更して電力制御を行うことが可能な誘導加熱負荷ＩＨである。一方、第２コイル６上に対向して載置される負荷は、載置位置がずれると結合係数ｋが変化して受電特性が大きく変化し、Ｑ値も高いため、所望の電力を給電するためには駆動周波数の選定が必要である非接触給電負荷ＰＳである。

図５は、実施の形態１の誘導加熱装置において同時駆動モードにおける第１インバータ３、第２インバータ４、第１コイル５、および第２コイル６の動作を示す波形図（タイムチャート）である。

図５において、（ａ）は第１インバータ３の高電位側スイッチ３ａのゲート電圧波形（駆動信号）であり、（ｂ）は第１インバータ３の低電位側スイッチ３ｂのゲート電圧波形（駆動信号）であり、（ｃ）は第２インバータ４の高電位側スイッチ４ａのゲート電圧波形（駆動信号）であり、（ｄ）は第２インバータ４の低電位側スイッチ４ｂのゲート電圧波形（駆動信号）である。図５の（ｅ）は、第１インバータ３が駆動されることにより第１コイル５に供給される高周波電流を示す波形図である。図５の（ｆ）は、第２インバータ４が駆動されることにより第２コイル６に供給される高周波電流を示す波形図である。

なお、図５の（ａ）および（ｂ）に示すゲート電圧波形において、立ち上がりのタイミングと、立ち下がりのタイミングは重ならないようにデッドタイムが設定されている。同様に、図５の（ｃ）および（ｄ）に示すゲート電圧波形において、立ち上がりのタイミングと、立ち下がりのタイミングが重ならないようにデッドタイムが設定されている。

図５に示すように、第１インバータ３に供給される駆動信号の駆動周波数（例えば、２５ｋＨｚ）は、第２インバータ４に供給される駆動信号の駆動周波数（例えば、５０ｋＨｚ）に対して１／２倍となっている。即ち、第１インバータ３に供給される駆動信号の駆動周期Ｔｃ１は、第２インバータ４に供給される駆動信号の駆動周期Ｔｃ２の２倍となっている。

上記のように、実施の形態１の誘導加熱装置においては、第１インバータ３からの高周波電流が第１コイル５に供給されることにより、第１コイル５から高周波磁場が発生し、発生した高周波磁場で鉄鍋等（誘導加熱負荷ＩＨ）が加熱される。一方、第２インバータ４からの高周波電流が第２コイル６に供給されることにより、第２コイル６から高周波磁場が発生し、非接触給電負荷ＰＳである非接触機器に設けられた受電コイル１９と第２コイル６とが磁界結合されて、当該負荷に対する給電が行われる。

実施の形態１の誘導加熱装置においては、第１コイル５により誘導加熱負荷ＩＨ（鉄鍋等）を加熱し、他方の第２コイル６により非接触給電負荷ＰＳに給電を行う場合、第１コイル５に高周波電流を供給する第１インバータ３の駆動周期Ｔｃ１は、第２コイル６に高周波電流を供給する第２インバータ４の駆動周期（Ｔｃ２）の１／２倍に設定されている。なお、実施の形態１の誘導加熱装置においては、第１コイル５により誘導加熱負荷ＩＨを加熱し、第２コイル６により非接触給電負荷ＰＳを給電する場合について説明するが、負荷が逆である場合においても第１インバータ３と第２インバータ４の駆動周期を逆にして適用できる。

なお、本開示の誘導加熱装置においては、一方のコイルで誘導加熱負荷ＩＨを加熱し、他方のコイルで非接触給電負荷ＰＳに給電を行う場合、各コイルに高周波電流を供給するそれぞれのインバータの駆動周期が、ｎ倍（ｎは自然数）、１／ｎ倍、または、所定時間間隔毎にいずれのコイルに対してもインバータを介して整流コンデンサから電流が供給されない期間が同時に存在する駆動周期に設定されていれば、各負荷に対応した各インバータに対する精度の高いフィードバック制御を行うことができる。以下、この点について説明する。

図６は、実施の形態１の誘導加熱装置における単独駆動モードおよび同時駆動モードで各インバータに供給される駆動信号の例を示す波形図である。図６の（Ａ）は、単独駆動モードにおいて、第１インバータ３の駆動により誘導加熱負荷ＩＨを加熱するときの高電位側スイッチ３ａ（図６における（Ａ）の（ａ））および低電位側スイッチ３ｂ（図６における（Ａ）の（ｂ））に供給される駆動信号（駆動周期Ｔｃ３）である。図６の（Ｂ）および（Ｃ）は、同時駆動モードにおいて、第１インバータ３および第２インバータ４に供給される駆動信号を示している。

図６の（Ｂ）の波形図は、誘導加熱負荷ＩＨが第１コイル５により加熱され、非接触給電負荷ＰＳが第２コイル６により給電されている場合を示している。図６の（Ｂ）において、上側（（ｃ）、（ｄ））が第１コイル５に高周波電流を供給する第１インバータ３の駆動信号を示しており、下側（（ｅ）、（ｆ））が第２コイル６に高周波電流を供給する第２インバータ４の駆動信号を示している。

Ｑ値が高く、または共振点が変化して駆動周期を選定する必要がある非接触給電負荷ＰＳに対して給電を行う場合には、選定された駆動周期Ｔｃ４ａを有する駆動信号が第２インバータ４に供給される。実施の形態１の誘導加熱装置においては、誘導加熱負荷ＩＨを加熱する第１インバータ３に供給される駆動信号が、非接触給電負荷ＰＳに給電する第２インバータ４に供給される駆動信号の駆動周期Ｔｃ４ａの２倍の駆動周期Ｔｃ３ａ（＝２＊Ｔｃ４ａ）に設定される。なお、このとき第１インバータ３に供給される駆動信号の駆動周期Ｔｃ３ａは、図６の（Ａ）に示した単独駆動モードにおいて第１インバータ３に供給される駆動信号の駆動周期Ｔｃ３（Ｔｃ３ａ＜Ｔｃ３）より短く設定されている。従って、誘導加熱負荷ＩＨを加熱する第１インバータ３に供給される駆動信号の駆動周期は、非接触給電負荷ＰＳに給電する第２インバータ４の駆動信号の駆動周期により決定される。

なお、非接触給電負荷ＰＳに対して給電を行う場合、実施の形態１の誘導加熱装置においては、給電指令を受けた初期段階で予め設定された周波数帯で微弱電流を該当コイルに流す掃引動作を行って負荷を判定し、駆動周波数を選定している。また、実施の形態１の誘導加熱装置においては、非接触給電負荷ＰＳからの通信情報を受信して、通信情報に含まれる指定された駆動周期に設定する構成としてもよい。さらに、当該誘導加熱装置における指示部（操作部）においてユーザが指定した、非接触給電負荷ＰＳを給電するための駆動周期に設定する構成としてもよい。

図６の（Ｃ）の波形図は、図６の（Ｂ）と同様に誘導加熱負荷ＩＨが第１コイル５により加熱され、非接触給電負荷ＰＳが第２コイル６により給電されている場合を示している。但し、図６の（Ｃ）に示す波形図においては、第２インバータ４に供給される駆動信号の駆動周期Ｔｃ４ｂが、図６の（Ｂ）に示した第２インバータ４に供給される駆動信号の駆動周期Ｔｃ４ａより長い駆動周期に設定されている。図６の（Ｃ）における、上側（（ｇ）、（ｈ））が第１インバータ３の駆動信号を示しており、下側（（ｉ）、（ｊ））が第２インバータ４の駆動信号を示している。図６の（Ｃ）に示すように、第２コイル６で非接触給電負荷ＰＳに対して給電を行う場合には、選定された駆動周期Ｔｃ４ｂの駆動信号が第２インバータ４に供給され、第１インバータ３に対しては、第２インバータ４に供給される駆動信号の駆動周期Ｔｃ４ｂの２倍の駆動周期Ｔｃ３ｂ（＝２＊Ｔｃ４ｂ）の駆動信号に設定される。なお、このとき第１インバータ３に供給される駆動信号の駆動周期Ｔｃ３ｂは、図６の（Ａ）に示した単独駆動モードにおいて第１インバータ３に供給される駆動信号の駆動周期Ｔｃ３より長い設定（Ｔｃ３ｂ＞Ｔｃ３）となっている。

上記のように、実施の形態１の誘導加熱装置において、誘導加熱負荷ＩＨおよび非接触給電負荷ＰＳに対して各インバータ（３、４）が同時駆動モードで駆動されるとき、誘導加熱負荷ＩＨに対して加熱する第１コイル５を駆動する第１インバータ３の駆動周波数は、非接触給電負荷ＰＳに対して給電する第２コイル６を駆動する第２インバータ４の駆動周波数により決定される構成である。なお、実施の形態１の誘導加熱装置においては、誘導加熱負荷ＩＨおよび非接触給電負荷ＰＳに対して同時駆動モードで駆動するとき、誘導加熱負荷ＩＨに対して加熱するためのインバータの駆動信号の駆動周期は、非接触給電負荷ＰＳに対して給電するためのインバータの駆動信号の駆動周期の２倍である場合について説明したが、２倍に特定されるものではなく、３倍、４倍、・・・、ｎ倍、若しくは１／ｎ（ｎは自然数）、または一定時間間隔毎にいずれのコイルにもインバータを介して整流コンデンサから電流が供給されない期間が存在する駆動周期に設定されていればよい。

実施の形態１の誘導加熱装置においては、同時駆動モードで上記のように各インバータ（３、４）を駆動することにより、各インバータにより供給される電力を検知して、精度の高いフィードバック制御を行うことができる。

［各インバータにおける電力検知方法］
次に、同時駆動モードにおいて、第１インバータ３および第２インバータ４の駆動により、各コイル（５、６）に供給される電力の検知方法について説明する。図７は、前述の図５に示した同時駆動モードにおける第１インバータ３、第２インバータ４、および電力検知を行うためのＡＤ変換のタイミングを示す波形図である。図７に示す波形図において、誘導加熱負荷ＩＨが第１インバータ３の駆動により加熱され、非接触給電負荷ＰＳが第２インバータ４の駆動により給電される場合である。

図８は、第１インバータ３および第２インバータ４の各動作期間における電流の流れを模式的に示す図である。図８における（ａ）〜（ｄ）の各図における電流の流れは、図７に示した動作期間Ａ〜Ｄに対応する。即ち、第１インバータ３における高電位側スイッチ３ａがオン状態であり、第２インバータ４における低電位側スイッチ４ｂがオン状態のときの動作期間Ａにおいては、図８の（ａ）に示す電流の流れとなる。図８の（ｂ）に示す電流の流れは、第１インバータ３の高電位側スイッチ３ａがオン状態であり、第２インバータ４の高電位側スイッチ４ａがオン状態のときの動作期間Ｂである。図８の（ｃ）に示す電流の流れは、第１インバータ３の低電位側スイッチ３ｂがオン状態であり、第２インバータ４の低電位側スイッチ４ｂがオン状態のときの動作期間Ｃである。図８の（ｄ）に示す電流の流れは、第１インバータ３の低電位側スイッチ３ｂがオン状態であり、第２インバータ４の高電位側スイッチ４ａがオン状態のときの動作期間Ｄである。

図８に示すように、動作期間Ｃにおいては各インバータ（３、４）の低電位側スイッチ（３ｂ、４ｂ）がオン状態であるため、整流コンデンサ１１（電源側）から各インバータ（３、４）を介して各コイル（５、６）へ流れる電流経路が開路（オフ）となっており、インバータ（３、４）およびコイル（５、６）による閉回路の電流経路にのみ電流が流れる状態である。即ち、動作期間Ｃは、それぞれのインバータ３、４に対しては電源側の整流コンデンサ１１からの電流が供給されない状態であり、直流電源回路３において、整流コンデンサ１１に蓄電される状態の蓄電動作期間となる。

実施の形態１の誘導加熱装置においては、動作期間Ｃ（蓄電動作期間）において、電源側である整流コンデンサ１１の両端電圧を所定の時間差を有して２回検出し、ＡＤ変換を行っている（ＡＤ１、ＡＤ２）。このとき、整流コンデンサ１１に対しては整流インダクタ１０（電源側）から電流が流れ込むだけの状態であるため、動作期間Ｃ（蓄電動作期間）における最初の第１検出電圧ＡＤ１よりも後の第２検出電圧ＡＤ２の方が整流コンデンサ１１の両端電圧は高くなる。

整流コンデンサ１１に流れる電流を「ｉ」、整流コンデンサ１１に蓄えられる電荷を「Ｑ」、整流コンデンサ１１の容量を「Ｃ」、整流コンデンサ１１に発生する電圧を「Ｖ」、時間を「ｔ」とすると、下記の式（１）および式（２）の関係が成り立つ。

ｉ＝ｄＱ／ｄｔ （１）

Ｑ＝Ｃ＊Ｖ （２）

従って、式（１）および式（２）から下記の式（３）となる。

ｉ＝Ｃ＊ｄＶ／ｄｔ （３）

動作期間Ｃにおいて、最初の第１検出電圧ＡＤ１と後の第２検出電圧ＡＤ２とを検出し、その時間差である時間間隔を「Ｔ」とすると、式（３）から下記の式（４）となる。

ｉ＝Ｃ＊（ＡＤ１−ＡＤ２）／Ｔ （４）

式（４）における（ＡＤ１−ＡＤ２）は、動作期間Ｃにおける所定の時間間隔Ｔにおける電圧差である。従って、コンデンサ容量Ｃが設計により決定される値であるため、動作期間Ｃにおいて整流コンデンサ１１に流れ込む電流値を算出することができる。直流電源回路２における整流インダクタ１０の電流変化を零とみなすと、入力電力Ｐは、電源電圧Ｖと入力電流ｉの乗算となる（Ｐ＝Ｖ＊ｉ）。

上記のように、実施の形態１の誘導加熱装置における同時駆動モードでは、電源側の整流コンデンサ１１から第１インバータ３および第２インバータ４の両インバータ（３、４）に対して電流が供給されない動作期間が存在すれば、第１インバータ３および第２インバータ４に供給される合算電力を検知することができる。従って、上記の演算は、第１インバータ３および第２インバータ４への駆動周波数が位相差を有していても、両インバータ（３、４）に対して電流供給がない動作期間が一定間隔で存在していれば行うことが可能である。

次に、第１インバータ３および第２インバータ４に流れるそれぞれの電流検知について図７を用いて説明する。前述のように、図７は、第１インバータ３の駆動により誘導加熱負荷ＩＨが加熱され、第２インバータ４の駆動により非接触給電負荷ＰＳが給電される場合を示している。従って、誘導加熱負荷ＩＨを加熱するための第１インバータ３の駆動周波数は、非接触給電負荷ＰＳを給電するために設定されている第２インバータ４の駆動周波数により決定されている。

実施の形態１の誘導加熱装置において、第１インバータ３および第２インバータ４の各駆動周波数が図７に示す場合、整流コンデンサ１１から第２インバータ４に流れる電流の検知は、動作期間Ｄから動作期間Ａに移行するタイミングで整流コンデンサ１１の電圧検出により行うことができる（図７に示す第３検出電圧ＡＤ３）。即ち、動作期間Ｄにおいては、整流コンデンサ１１からの電流が第２インバータ４にのみ流れ込んでおり、動作期間Ｄから動作期間Ａに移行するタイミングで整流コンデンサ１１から第２インバータ４への電流経路が開路（オフ）となっている。整流コンデンサ１１から第２インバータ４への電流経路が開路となるタイミングで整流コンデンサ１１の両端の電圧検出（第３検出電圧ＡＤ３）を行うことにより、整流コンデンサ１１から第２インバータ４に供給される電力を検知することができる。

動作期間Ｄにおける整流コンデンサ１１の電圧変化は、整流インダクタ１０からの電流の流れ込みと、整流コンデンサ１１から第２インバータ４に流れる電流との差で決定される。整流インダクタ１０からの電流は、前述の動作期間Ｃにおいて検知した第１インバータ３および第２インバータ４に供給される合算電力の演算時に検知されているため、整流コンデンサ１１から第２インバータ４に流れる電流および電力は、動作期間Ｄの期間の長さと第３検出電圧ＡＤ３とに基づく演算により算出可能である。この演算においては、動作期間Ｄの開始時点の整流コンデンサ１１の電圧値が必要となるが、その代わりに動作期間Ｃにおける後の第２検出電圧ＡＤ２を用いて、その第２検出電圧ＡＤ２の検出時点から動作期間Ｄの開始時点までの時間間隔が分かれば、整流コンデンサ１１から第２インバータ４に流れる電流および電力を演算することは可能である。

なお、動作期間Ｄにおける検出期間としては、前述の動作期間Ｃにおける第２検出電圧ＡＤ２の検出動作を動作期間Ｃから動作期間Ｄへの移行のタイミングで行って、そのときの第２検出電圧ＡＤ２の検出時点から、動作期間Ｄにおける第３検出電圧ＡＤ３の検出時点までの期間としてもよい。また、動作期間Ｄにおける検出期間としては、動作期間Ｄにおける開始のタイミングに合わせて第４検出電圧ＡＤ４を検出する動作を追加してもよい。

また、インバータにおいてはスイッチング直後は、波形のリンギングやノイズが発生し、電圧を正確に検出できない場合がある。このため、このような場合にはスイッチングのタイミングより微少期間だけ前後にずらして電圧検出してＡＤ変換を行ってもよい。このように、スイッチングのタイミングより微少期間だけ前後にずらして電圧検出を行い、その検出結果に基づいて演算を行った場合でも、その演算結果としては、理論値に対して差分が発生するが、実使用上において影響がないことを実動作の実験において発明者は確認している。

上記のように、非接触給電負荷ＰＳを給電するための第２インバータ４の駆動により第２コイル６に供給される電力を算出することにより、第１インバータ３および第２インバータ４に供給される合算電力が検知されているため、誘導加熱負荷ＩＨを誘導加熱する第１インバータ３に供給される電力を算出することが可能となる。即ち、合算電力から第２インバータ４に供給される電力を減算することにより、第１インバータ３に供給される電力が算出される。

なお、一方のインバータの駆動により給電した非接触機器（非接触給電負荷ＰＳ）の受電電力の情報は、非接触機器側で検知することが可能であるため、その情報は非接触機器側から誘導加熱装置に通信により伝達することが可能である。このように、非接触機器の受電電力の情報を受け取った誘導加熱装置においては、誘導加熱装置における総出力電力から非接触機器の受電電力を減算することにより、他方のインバータによる誘導加熱の電力を検知することも可能である。

［インバータにおける誘導加熱モード／非接触給電モードの動作］
図９は、一方のインバータ（３または４）の駆動により誘導加熱負荷ＩＨに対する加熱を行う場合の動作を示すフローチャートである。図９に示すフローチャートにおいては、ユーザが指示部１４におけるボタン操作により、第１コイル５による誘導加熱モードを選択した場合の動作である。
なお、図９に示したフローチャートにおいては、ユーザが指示部１４におけるボタン操作により、該当するコイル（５、６）の動作モード（誘導加熱モード／非接触給電モード）を選択した場合について説明するが、ユーザが指示部１４で該当するコイルの動作モードを選択するのではなく、指示部１４の「スタート」ボタンをユーザが押下することにより、該当するコイルに載置された負荷を自動的に判別する負荷判別動作を実行してもよい。この負荷判別動作においては、前述のように、該当コイルに高周波電流を供給するインバータに対して、低いデューティ比の微弱電力が該当コイルに供給する駆動信号を供給して、そのときに生じる共振コンデンサの電圧（該当コイルの電圧）に基づいて負荷を判別している。

第１インバータ３による誘導加熱モードの開始が指示されると（ステップ１０１）、ステップ１０２において第２インバータ４の動作モードが確認される。

ステップ１０２において、第２インバータ４が非接触給電負荷ＰＳに対して給電を行う非接触給電モードの動作中であれば、ステップ１０３へ移行する。

ステップ１０３においては、第１インバータ３の駆動周期を第２インバータ４の駆動周期の２倍に設定する。ステップ１０３から移行したステップ１０４においては、設定された駆動周期で第１インバータ３が駆動されて、誘導加熱モードの加熱が開始される共に、第２インバータ４による非接触給電モードの給電が継続される（同時駆動モード）。

一方、ステップ１０２において、第２インバータ４が非接触給電モードで動作中でなければ、ステップ１０５へ移行する。ステップ１０５においては、第１インバータ３の駆動周期を誘導加熱を行うために通常使用する所定の駆動周期に設定し（例えば、駆動周期を４４μｓに設定）、ステップ１０４に移行する。このときのステップ１０４においては、設定された駆動周期で第１インバータ３のみが駆動されて、誘導加熱が開始される（単独駆動モード）。

次に、第２コイル６に高周波電流を供給する第２インバータ４の駆動により負荷に対して誘導加熱モード／非接触給電モードを行う動作について説明する。図１０は、第２インバータ４の駆動による誘導加熱モード／非接触給電モードの動作を示すフローチャートである。

第２インバータ４に対して駆動開始が指示されると（ステップ２０１）、ステップ２０２において第２インバータ４の動作モードが確認される。即ち、第２インバータ４が負荷に対して誘導加熱を行う動作モードか、若しくは非接触給電を行う動作モードかが確認される。

ステップ２０２において、第２インバータ４が負荷に対して非接触給電モードであれば、ステップ２０３へ移行する。ステップ２０３においては、第１インバータ３が誘導加熱モードで動作中であれば、第１インバータ３の駆動を停止する（ステップ２０４）。

次に、ステップ２０５において、第２インバータ４の駆動周期が選定される。この選定は、負荷判別動作と同時に実行される駆動周期選定動作で選定された所望の出力が得られる駆動周期に設定してもよく、または当該負荷において予め決められている駆動周期を指示部１４においてユーザが設定するか、若しくは当該負荷からの通信情報に基づいて駆動周期を設定してもよい。

ステップ２０６においては、設定された駆動周期により第２インバータ４が駆動され、第２インバータ４による非接触給電が開始される。

ステップ２０７においては、第１インバータ３の駆動周期を第２インバータ４の駆動周期の２倍に設定する。

ステップ２０８においては、設定された駆動周期で第１インバータ３が駆動されて、第１インバータ３による誘導加熱が開始される。即ち、ステップ２０８においては、第１インバータ３が誘導加熱モードで動作し、第２インバータ４が非接触給電モードで動作する同時駆動モードが開始される。
なお、ステップ２０６はステップ２０８よりも前に実施されることに限るものではなく、例えば、ステップ２０５の後にステップ２０７、ステップ２０７の後にステップ２０８、ステップ２０８の後にステップ２０６と、ステップ２０６とステップ２０８の順序が入れ替わってもよい。

一方、ステップ２０２において、第２インバータ４が負荷に対して非接触給電を行う非接触給電モードでなければ、ステップ２１１へ移行する。ステップ２１１においては、第２インバータ４が誘導加熱モードで動作すべきとして、第２インバータ４の駆動周期を誘導加熱を行うために通常使用する所定の駆動周期に設定する（例えば、駆動周期を４４μｓに設定）。

ステップ２１２においては、設定された駆動周期で第２インバータ４が駆動されて、誘導加熱が開始される。即ち、ステップ２１２においては、第１インバータ３が誘導加熱モードで動作し、第２インバータ４が誘導加熱モードで動作する同時駆動モード、若しくは第２インバータ４のみが誘導加熱モードを行う単独駆動モードである。

また、ステップ２０３において、第１インバータ３が誘導加熱モードで動作中でなければ、第２インバータ４の駆動周期を選定する（ステップ２０９）。ステップ２０９における第２インバータ４の駆動周期を選定は、前述のステップ２０５における駆動周期選定動作で選定されてもよく、当該負荷において予め決められている駆動周期を指示部１４においてユーザが設定してもよく、若しくは当該負荷からの通信情報に基づいて駆動周期を設定してもよい。

ステップ２１０においては、選定された駆動周期で第２インバータ４の非接触給電モードが開始される。即ち、ステップ２１０においては、第２インバータ４のみが非接触給電モードで動作する単独駆動モードである。

上記のように実施の形態１の誘導加熱装置において、給電の指示を受けたインバータは、選定された特定の駆動周期の駆動信号により駆動されて、非接触給電負荷ＰＳに対して給電を行う。このとき同時に、同一の整流された電源からの電力により駆動される他のインバータに対して、同時に誘導加熱負荷に対する加熱の指示を受けた場合には、当該インバータは、非接触給電負荷ＰＳに給電するためのインバータの駆動周期の２倍の駆動周期で駆動するように設定される。このように、それぞれのインバータの駆動周期がｎ倍（ｎは自然数）となるように設定されることにより、いずれのインバータに対しても電源側（整流コンデンサ側）からインバータへの電流経路が開路となる動作期間（図８の（ｃ）：動作期間Ｃ参照）が所定時間の間隔で生じることになる。このように、全てのインバータに対して電源側からの電流経路が開路となる動作期間（蓄電動作期間）において、蓄電状態の電源側の整流コンデンサ１１の電圧変化を検出することにより、当該誘導加熱装置において誘導加熱モードと非接触給電モードの同時駆動モードにおける合算電力を検知することが可能となる。

また、駆動周期が短い非接触給電負荷ＰＳに給電するためのインバータのみに対して電源側（整流コンデンサ側）からの電流経路が閉路（オン）となる動作期間（図８の（ｄ）：動作期間Ｄ参照）から、誘導加熱負荷ＩＨに誘導加熱するためのインバータのみに対して電源側（整流コンデンサ側）からの電流経路が閉路（オン）となる動作期間（図８の（ａ）：動作期間Ａ参照）への移行するタイミングで電源側の整流コンデンサ１１の電圧変化を検出することにより、当該誘導加熱装置において非接触給電負荷ＰＳを給電するために電源側から供給される電力を検知することが可能となる。

さらに、上記のように検知された非接触給電負荷ＰＳを給電するためのインバータに供給された電力を、合算電力から減算することにより、誘導加熱負荷ＩＨを加熱するためのインバータに供給された電力を検出することができる。この結果、実施の形態１の誘導加熱装置では、同時駆動モードにおけるそれぞれのコイルに対する供給電力を検知することができ、それぞれの負荷に対する精度の高いフィードバック制御を行うことが可能となる。

さらに、非接触給電負荷ＰＳへの給電を開始する際に他方のインバータが既に誘導加熱モードで動作中であれば、誘導加熱モードで動作中のインバータの駆動を一旦停止し、非接触給電負荷ＰＳに給電するためのインバータの駆動周期の選定期間を設けることで、非接触給電負荷ＰＳに対して所望の出力が得られる状態で同時駆動モードに移行することができる。

以上のように、実施の形態１の誘導加熱装置は、同一の電源からの電力供給により複数のインバータを駆動する構成において、誘導加熱負荷ＩＨに対する誘導加熱モード、および非接触給電負荷ＰＳに対する非接触給電モードを所望の駆動周期で動作させることにより、各インバータに対して高精度のフィードバック制御を行うことができる。

（実施の形態２）
以下、本開示に係る実施の形態２の誘導加熱装置およびその駆動制御方法について説明する。実施の形態２の誘導加熱装置は、実施の形態１の誘導加熱装置と実質的に同様の構成を有する。実施の形態２の誘導加熱装置における実施の形態１の誘導加熱装置との相違点は、コイル上に載置される負荷として、例えば、鉄鍋等の誘導加熱負荷ＩＨ、非接触の電動機器である非接触給電負荷ＰＳ、またはアルミ鍋、銅鍋等の低抵抗誘導加熱負荷ＩＨｘであり、これらの負荷に応じた駆動信号がインバータに対して供給される構成である。なお、実施の形態２の説明において、前述の実施の形態１と同様の作用、構成、および機能を有する要素には同じ参照符号を付し、重複する記載を避けるため説明を省略する場合がある。

実施の形態２の誘導加熱装置における構成においても、前述の実施の形態１の構成と同様に、同一の整流された電源からの電力供給により２つのインバータが駆動されて２つのコイルのそれぞれが励起される構成について説明するが、本開示はこの構成に限定されず、同一の電源からの電力供給により複数のインバータが駆動され、各インバータにより複数のコイルが励起される構成においても同様の技術的特徴を適用して、同様の効果を奏することができる。

図１１は、実施の形態２の誘導加熱装置の構成を示す制御ブロック図である。図１１に示す実施の形態２の誘導加熱装置は、前述の図１に示した実施の形態１の構成と実質的に同じ構成を有している。図１１に示すように、実施の形態２の誘導加熱装置においては、第１コイル５上に誘導加熱負荷ＩＨが載置されて誘導加熱されると共に、第２コイル６上に低抵抗誘導加熱負荷ＩＨｘが載置されて加熱されるか、若しくは非接触給電負荷ＰＳが載置されて給電される同時駆動モードである。第２コイル６上に載置される低抵抗誘導加熱負荷ＩＨｘは、第２インバータ４の駆動周波数が特定の狭い周波数帯域で駆動されて誘導加熱される、低抵抗でＱ値が高い加熱調理器（例えば、アルミ鍋、銅鍋等）である。また、非接触給電負荷ＰＳ（例えば、非接触機器）は、前述のように、Ｑ値が高く、また載置位置により給電コイルと受電コイルの磁気結合の程度を示す結合係数ｋが変化して受電特性が大きく変化するためにインバータの駆動周期の選定が必要な非接触で給電される電動機器である。

上記のように、実施の形態２の誘導加熱装置においては、第１コイル５上に誘導加熱負荷ＩＨが載置され、第２コイル６上に低抵抗誘導加熱負荷ＩＨｘまたは非接触給電負荷ＰＳが載置された同時駆動モードにおいては、第１コイル５に高周波電流を供給する第１インバータ３の駆動信号の駆動周期Ｔｃ１（図５参照）は、負荷に応じて、第２コイル６に高周波電流を供給する第２インバータ４の駆動信号の駆動周期Ｔｃ２の２倍または３倍に設定されている。

実施の形態２の誘導加熱装置においては、ユーザが指示部１４において該当するコイル（５、６）に対して動作モードの開始指示となる「スタート」ボタンを押下することにより、前述の実施の形態１において説明した負荷判別動作／駆動周期選定動作が実行される。負荷判別動作／駆動周期選定動作においては、該当するコイルに対して微弱電力を供給するためにインバータ（３、４）が低いデューティ比で所定の周波数帯域において駆動される。その微弱電力が該当コイルに供給されるときに生じる共振コンデンサ（７、８）の電圧（コイルの電圧）に基づいて負荷が判別される。また、負荷が非接触給電負荷ＰＳである場合、または低抵抗誘導加熱負荷ＩＨｘである場合には、インバータに入力される駆動信号の駆動周期が選定される。図１１に示した実施の形態２の誘導加熱装置においては、例えば、第１コイル５上に通常の誘導加熱調理器（誘導加熱負荷ＩＨ）が載置されると共に、第２コイル６上に非接触給電負荷ＰＳ、または低抵抗誘導加熱負荷ＩＨｘが載置される同時駆動モードである。従って、実施の形態２の誘導加熱装置おいては、第１コイル５に高周波電流を供給する第１インバータ３の駆動周期は、第２コイル６に高周波電流を供給する第２インバータ４の駆動周期の２倍または３倍となるように設定されている。即ち、第１インバータ３の駆動周波数は、第２インバータ５の駆動周波数の１／２倍または１／３倍となっている。

［インバータにおける誘導加熱モード／非接触給電モード／低抵抗誘導加熱モードの動作］
以下、実施の形態２の誘導加熱装置において誘導加熱モードと共に、非接触給電モードまたは低抵抗誘導加熱モードが実行される動作についてフローチャートを用いて説明する。

図１２は、一方のインバータとして第１インバータ３の駆動により誘導加熱負荷ＩＨに対する加熱を行う場合の動作を示すフローチャートである。図１２に示すフローチャートにおいては、ユーザが指示部１４におけるボタン操作により、第１コイル５による誘導加熱モードを選択した場合の動作である。

ステップ３０１において、一方の第１インバータ３による誘導加熱モードの開始が指示されると、他方の第２インバータ４の動作モードが確認される（ステップ３０２、３０５）。

ステップ３０２において、第２インバータ４が非接触給電負荷ＰＳに対する非接触給電モードの動作中であることを確認すると、ステップ３０３へ移行する。

ステップ３０３においては、第１インバータ３の駆動周期を第２インバータ４の駆動周期の２倍に設定する。

ステップ３０３から移行したステップ３０４においては、設定された駆動周期で第１インバータ３が駆動されて、誘導加熱モードの加熱が開始される共に、第２インバータ４による非接触給電モードの給電が継続される（同時駆動モード）。

一方、ステップ３０２において、第２インバータ４が非接触給電モードで動作中でなければ、ステップ３０５へ移行して、第２インバータ４が低抵抗誘導加熱負荷ＩＨｘに対する低抵抗誘導加熱モードの動作中か否かが確認される。ステップ３０５において、第２インバータ４が低抵抗誘導加熱モードの動作中であることを確認すると、ステップ３０６へ移行する。

ステップ３０６においては、第１インバータ３の駆動周期を第２インバータ４の駆動周期の３倍に設定して、ステップ３０４に移行する。ステップ３０６から移行したステップ３０４においては、設定された駆動周期で第１インバータ３が駆動されて、誘導加熱モードの加熱が開始される共に、第２インバータ４による低抵抗誘導加熱モードの加熱が継続される（同時駆動モード）。

また、ステップ３０５において、第２インバータ４が低抵抗誘導加熱モードの動作中でなければ、ステップ３０７へ移行する。ステップ３０７においては、第１インバータ３の駆動周期を誘導加熱を行うために通常使用する所定の駆動周期に設定（例えば、駆動周期を４４μｓに設定）し、ステップ３０４に移行する。このときのステップ３０４においては、設定された駆動周期で第１インバータ３のみが駆動されて、誘導加熱が開始される（単独駆動モード）。

次に、第２コイル６に高周波電流を供給する第２インバータ４の駆動により負荷に対して誘導加熱モード／非接触給電モード／低抵抗誘導加熱モードのいずれかの動作モードを行う動作について説明する。図１３および図１４は、第２インバータ４の駆動による誘導加熱モード／非接触給電モード／低抵抗誘導加熱モードのいずれかの動作モードが選択されて動作するフローチャートを示している。

第２インバータ４に対して駆動開始が指示されると（ステップ４０１）、ステップ４０２において第２インバータ４の動作モードが確認される。即ち、第２インバータ４が負荷に対して非接触給電を行う動作モードかが確認される。

ステップ４０２において、第２インバータ４が負荷に対して非接触給電モードであれば、ステップ４０３へ移行する。ステップ４０３においては、第１インバータ３が非接触給電モードまたは低抵抗誘導加熱モードで動作中か否かが確認される。第１インバータ３が非接触給電モードまたは低抵抗誘導加熱モードで動作中であれば、第２インバータ４に対して非接触給電モードの駆動指示を受けており、同時に周波数制御が必要な動作モードを実行することができないため、第２インバータ４に対する駆動指示を拒否して、その旨をユーザに報知する（ステップ４０４）。

一方、ステップ４０３において第１インバータ３が非接触給電モードまたは低抵抗誘導加熱モードで動作中でなければ、ステップ４０５において第１インバータ３が誘導加熱モードで動作中か否かが確認される。第１インバータ３が誘導加熱モードで動作中であれば、第１インバータ３の駆動を停止する（ステップ４０６）。

次に、ステップ４０７において、第２インバータ４の駆動周期が選定される。この選定は、前述の図１０に示したフローチャートにおけるステップ２０５における選定と同様の選定が行われる。

ステップ４０８においては、選定された駆動周期により第２インバータ４が駆動され、第２インバータ４による非接触給電が開始される。

ステップ４０９においては、第１インバータ３の駆動周期を第２インバータ４の駆動周期の２倍に設定する。

ステップ４１０においては、設定された駆動周期で第１インバータ３が駆動されて、第１インバータ３による誘導加熱が開始される。即ち、ステップ４１０においては、第１インバータ３が誘導加熱モードで動作し、第２インバータ４が非接触給電モードで動作する同時駆動モードが開始される。

また、ステップ４０５において第１インバータ３が誘導加熱モードで動作中でないと判定されたとき、ステップ４１１において第２インバータ４の駆動周期を選定して、ステップ４１２へ移行する。

ステップ４１２においては、選定された駆動周期で第２インバータ４の非接触給電モードが開始される。即ち、ステップ４１２においては、第２インバータ４のみが非接触給電モードで動作する単独駆動モードである。

一方、ステップ４０２において、第２インバータ４に対する駆動指示が非接触給電モードでなければ、ステップ４１３において第２インバータ４に対する駆動指示が低抵抗誘導加熱モードか否かが確認される。

図１４に示すステップ４１４においては、第１インバータ３が非接触給電モードまたは低抵抗誘導加熱モードで動作中か否かが確認される。第１インバータ３が非接触給電モードまたは低抵抗誘導加熱モードで動作中であれば、第２インバータ４に対して低抵抗誘導加熱モードの駆動指示を受けており、同時に周波数制御が必要な動作モードを実行することができないため、第２インバータ４に対する駆動を拒否して、その旨をユーザに報知する（ステップ４１５）。

一方、ステップ４１４において第１インバータ３が非接触給電モードまたは低抵抗誘導加熱モードで動作中でなければ、ステップ４１６において第１インバータ３が誘導加熱モードで動作中か否かが確認される。第１インバータ３が誘導加熱モードで動作中であれば、第１インバータ３の駆動を停止する（ステップ４１７）。

次に、ステップ４１８において、第２インバータ４の駆動周期が選定される。ステップ４１９においては、選定された駆動周期により第２インバータ４が駆動され、第２インバータ４による低抵抗誘導加熱が開始される。

ステップ４２０においては、第１インバータ３の駆動周期を第２インバータ４の駆動周期の３倍に設定する。

ステップ４２１においては、設定された駆動周期で第１インバータ３が駆動されて、第１インバータ３による誘導加熱が開始される。即ち、ステップ４２１においては、第１インバータ３が誘導加熱モードで動作し、第２インバータ４が低抵抗誘導加熱モードで動作する同時駆動モードが開始される。

更に、ステップ４１６において第１インバータ３が誘導加熱モードで動作中でないと確認されたとき、ステップ４２２において第２インバータ４の駆動周期を選定して、ステップ４２３へ移行する。

ステップ４２３においては、選定された駆動周期で第２インバータ４の低抵抗誘導加熱モードが開始される。即ち、ステップ４２３においては、第２インバータ４のみが低抵抗誘導加熱モードで動作する単独駆動モードである。

また、図１３に示すステップ４１３において、第２インバータ４に対する駆動指示が低抵抗誘導加熱モードではないと判定されると、ステップ４２４へ移行する。ステップ４２４においては、第２インバータ４の駆動周期を誘導加熱を行うために通常使用する所定の駆動周期に設定（例えば、駆動周期を４４μｓに設定）し、ステップ４２５に移行する。ステップ４２５においては、設定された駆動周期で第２インバータ４が駆動されて、誘導加熱が開始される。

実施の形態２の誘導加熱装置においては、第２コイル６上に対向して載置される負荷は、Ｑ値が高く、第２インバータ４の駆動周波数を選定する必要があり、特定の駆動周期の高周波電流を供給する必要がある特定負荷（例えば、非接触給電負荷ＰＳ、または低抵抗誘導加熱負荷ＩＨｘ等）である。このような特定負荷に対する出力電力の調整において、第２インバータ４の駆動周波数の制御を行った場合には、連動して第１インバータ３の駆動周波数が対応して制御される。第１インバータ３においては、第１コイル５上に対向して載置される誘導加熱負荷ＩＨが、Ｑ値が低く、設定された駆動周波数でデューティ比を変更して電力制御を行うことが可能である。

上記のように実施の形態２の誘導加熱装置においては、インバータの駆動周波数を選定する必要があり、特定の駆動周期の高周波電流を供給する必要がある特定負荷（例えば、非接触給電負荷ＰＳ、または低抵抗誘導加熱負荷ＩＨｘ等）が一方のコイル上に載置された場合、載置された当該特定負荷に応じて適切な駆動周期を選定して駆動すると共に、同時に他方のコイル上に誘導加熱負荷が載置されているときには、一方のコイルにおいて選定された駆動周期に対応した駆動周期で他方のコイルに高周波電流が供給されるように構成されている。

従って、上記のような同時駆動モードにおいては、いずれのインバータに対しても電源側（整流コンデンサ側）からの電流経路が開路となる動作期間（図８の（ｃ）：動作期間Ｃ参照）が所定時間の間隔で生じるように駆動周期が設定されることになる。このように全てのインバータに対して電源側からの電流経路が同時に開路となる動作期間を有する駆動信号を形成して、電源側の整流コンデンサ１１の電圧変化を検出することにより、誘導加熱装置による同時駆動モードにおける合算電力を検知することが可能となる。この合算電力の検知に関しては前述の実施の形態１において説明しているため、ここでは省略する。

また、上記の特定負荷（ＰＳ、ＩＨｘ等）のための一方のインバータに対してのみ、電源側（整流コンデンサ側）からの電流経路が開路となる動作期間（図８の（ｄ）：動作期間Ｄ参照）から、誘導加熱負荷ＩＨに誘導加熱するための他方のインバータに対してのみ、電源側（整流コンデンサ側）からの電流経路が開路となる動作期間（図８の（ａ）：動作期間Ａ参照）への移行するタイミングで電源側の整流コンデンサ１１の電圧変化を検出することにより、特定負荷（ＰＳ、ＩＨｘ等）が載置された一方のコイルに対して電源側から供給される電力を検知することが可能となる。

従って、実施の形態２の誘導加熱装置においては、同時駆動モードにおけるそれぞれのコイルに対する供給電力を検知することが可能となり、それぞれの負荷に対する精度の高いフィードバック制御を行うことができる。

以上のように、実施の形態２の誘導加熱装置は、同一の電源からの電力供給により複数のインバータを駆動する構成において、誘導加熱負荷ＩＨに対する誘導加熱モード、および特定負荷（ＰＳ、ＩＨｘ等）に対する動作モードを所望の駆動周期で動作させることにより、各インバータに対して高精度のフィードバック制御を行うことができる。

（実施の形態３）
以下、本開示に係る実施の形態３の誘導加熱装置について説明する。実施の形態３の誘導加熱装置は、実施の形態１の誘導加熱装置と実質的に同様の構成を有する。実施の形態３の誘導加熱装置における実施の形態１の誘導加熱装置との相違点は、コイル上に載置される特定負荷が特定の駆動周波数により動作する構成の場合である。例えば、一方のコイル上に載置される負荷が、例えば、鉄鍋等の誘導加熱負荷ＩＨであり、他方の負荷が特定の駆動周波数で動作する特定負荷、例えば、３６ｋＨｚ前後の駆動周波数で稼働する非接触給電負荷ＰＳである場合である。なお、実施の形態３の説明において、前述の実施の形態１と同様の作用、構成、および機能を有する要素には同じ参照符号を付し、重複する記載を避けるため説明を省略する場合がある。

実施の形態３の誘導加熱装置の構成において、例えば、一方の第１コイル５上に誘導加熱負荷ＩＨが載置され、他方の第２コイル６上に特定負荷として、例えば、３６ｋＨｚ前後の駆動周波数で動作する非接触給電負荷ＰＳが載置されて、同時駆動モードが実行されり場合について説明する。

前述の実施の形態１および実施の形態２において説明したように、同時駆動モードにおいては特定負荷の駆動周波数が３６ｋＨｚ前後に設定される場合には、第１コイル５に高周波電流を供給するために第１インバータ３には、２倍の駆動周期となる１８ｋＨｚ前後の駆動周波数が設定されることになる。しかしながら、一般に人間が聞こえる可聴周波数としては、約２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの範囲であるため、１８ｋＨｚ前後の駆動周波数が設定されると、人間にとって不快音となって聞こえてくる。

従って、実施の形態３の誘導加熱装置の構成においては、インバータ（３、４）の駆動周波数が可聴周波数帯域を除いた領域となるように設定されている。例えば、同時駆動モードにおいて、第２コイル６上に載置された特定負荷の駆動周波数が３６ｋＨｚに設定されて、第１コイル５上に誘導加熱負荷ＩＨが載置された場合には、第１コイル５に高周波電流を供給する第１インバータ３は、２／３倍の駆動周波数となる２４ｋＨｚの駆動周波数が設定されることになる。なお、駆動周期としては、３／２倍となる。この結果、第１インバータ３は、２０ｋＨｚを越える可聴周波数帯域から外れた周波数帯域の駆動周波数に設定され、ユーザにとって不快音が聞こえない構成となる。

実施の形態３の誘導加熱装置においても、前述の実施の形態２と同様に、インバータの駆動周波数を選定する必要がある特定負荷（例えば、非接触給電負荷ＰＳ、または低抵抗誘導加熱負荷ＩＨｘ等）が一方のコイル上に載置された場合、載置された当該負荷に応じて適切な駆動周期を選定して駆動すると共に、同時に他方のコイル上に誘導加熱負荷が載置されているときには、一方のインバータに対して選定された駆動周波数に対応した駆動周波数が他方のインバータに設定される。但し、このとき設定される駆動周波数は、可聴周波数帯域を除いた領域となるように設定される。

また、実施の形態３の誘導加熱装置においても、前述の実施の形態１および実施の形態２の構成と同様に、同時駆動モードにおいては、それぞれのインバータの駆動周波数が設定されることにより、全てのインバータにおいて電源側からの電流経路が同時に開路となる動作期間が所定時間間隔で発生する駆動信号が形成されている。従って、電源側からの電流経路が同時に開路となる動作期間において、電源側の整流コンデンサ１１の電圧変化を検出することにより、実施の形態３の誘導加熱装置による同時駆動モードにおける合算電力を検知することが可能となる。

更に、実施の形態３の誘導加熱装置においても、前述の実施の形態１および実施の形態２において説明したタイミングで整流コンデンサ１１の電圧変化を検出することにより、一方のコイルに対して電源側から供給される電力を検知し、他方のコイルに対して電源側から供給される電力を算出している。

従って、実施の形態３の誘導加熱装置においては、同時駆動モードにおけるそれぞれのコイルに対する供給電力を検知することが可能となり、それぞれの負荷に対する精度の高いフィードバック制御を行うことができる。

以上のように、実施の形態３の誘導加熱装置は、同一の電源からの電力供給により複数のインバータを駆動する構成において、誘導加熱負荷ＩＨに対する誘導加熱モード、および特定負荷（ＰＳ、ＩＨｘ等）に対する動作モードを所望の駆動周期で動作させることにより、各インバータに対して高精度のフィードバック制御を行うことができる。

実施の形態３の誘導加熱装置においては、具体例として、３６ｋＨｚ前後の駆動周波数で動作する特定負荷が載置されて、誘導加熱負荷ＩＨのための駆動周波数が、特定負荷のための駆動周波数に対して、例えば２／３倍の駆動周波数となる設定について説明したが、実施の形態３における駆動周波数に関する２／３倍の数値は、本開示の誘導加熱装置の構成を限定するものではなく、少なくとも、所定間隔毎に電源側からいずれのインバータに対しても電力が供給されない動作期間が同時に生じる駆動周波数に設定されていれば、同時駆動モードにおける合算電力の検知が可能となる。また、特定負荷のためのインバータに対してのみ、電源側（整流コンデンサ側）からの電流経路が閉路（オン）となる動作期間が存在していれば、特定負荷に対する電力を検知することが可能となる。

なお、上記の実施の形態の説明においては、誘導加熱負荷ＩＨを加熱するためのインバータの駆動周波数としては１値（例えば、２３ｋＨｚ）であるとして説明したが、１値に特定されるものではない。例えば、駆動周波数が２３ｋＨｚベースで誘導加熱される鍋、および３０ｋＨｚベースで誘導加熱される鍋のように、２値の駆動周波数により誘導加熱される誘導加熱負荷ＩＨが存在している。このため、例えば、一方のコイルにより非接触給電負荷ＰＳに対して４６ｋＨｚの駆動周波数で給電を行っている場合には、他方のコイルで同時に誘導加熱負荷ＩＨを加熱する場合、当該誘導加熱負荷ＩＨが２３ｋＨｚベースで誘導加熱される鍋であれば、駆動周期は１：２の比率に設定される。一方、他方のコイルに載置された誘導加熱負荷ＩＨが３０ｋＨｚベースで誘導加熱される鍋であれば、駆動周期は２：３の比率に設定され、例えば駆動周波数としては４５ｋＨｚの駆動周波数に対して３０ｋＨｚの駆動周波数に各インバータの駆動信号が設定される。このように同時駆動モードにおいては、所定間隔毎に電源側からいずれのインバータに対しても電力が供給されない動作期間（蓄電動作期間）が同時に生じる駆動信号に設定され、各インバータに対して精度の高いフィードバック制御を行うことが可能となる。

また、本開示において、インバータの駆動周期の選定が必要な電動機器に対する駆動周期の選定タイミングは、上記実施の形態で説明した駆動周期選定動作を実行する駆動初期時のみでなく、同時駆動モード中に随時変化させてもよい。その場合、誘導加熱負荷ＩＨを誘導加熱するインバータの駆動周期は、同時駆動モード初期時に設定された駆動周期の比率を維持するように、駆動周期の選定が必要な電動機器に対するインバータの駆動周期の変化と同時に変化させることにより、精度の高いフィードバック制御を維持することができる。

本開示においては、前述の各実施の形態において具体的に説明したように、同一の整流された電源からの電力供給により複数のインバータを駆動する誘導加熱装置において、駆動周波数が異なる各機器に対して、特にＱ値が大きい機器に対しても所望の状態で効率高く動作させることが可能となる。従って、本開示の誘導加熱装置およびその駆動制御方法を用いることにより、各インバータに対してフィードバック制御を行ってインバータに対する精度の高い駆動制御を行うことができる。

本開示は、優れた商品価値を有し、信頼性および安全性の高い誘導加熱装置を提供するものであり、例えば誘導加熱と共に非接触給電を効率高く実行することが可能な誘導加熱装置を提供することができる。

１ 交流電源
２ 直流電源回路
３ 第１インバータ
３ａ 高電位側スイッチ
３ｂ 低電位側スイッチ
４ 第２インバータ
４ａ 高電位側スイッチ
４ｂ 低電位側スイッチ
５ 第１コイル
６ 第２コイル
７ 第１共振コンデンサ
８ 第２共振コンデンサ
９ ダイオードブリッジ
１０ 整流インダクタ
１１ 整流コンデンサ
１２ 入力電圧検出部
１３ 制御部
１４ 指示部
１５ 電力演算部
１６ 駆動信号発振部
１９ 受電コイル
ＩＨ 誘導加熱負荷
ＰＳ 非接触給電負荷
ＩＨｘ 低抵抗誘導加熱負荷

Claims (24)

1. 直流の電圧を出力する直流電源回路と、
   前記直流電源回路からの電力が供給される複数のインバータと、
   前記複数のインバータが駆動されて形成されたそれぞれの高周波電流が供給される複数のコイルと、
   前記複数のインバータの駆動による前記直流電源回路における電気信号の変化を検出して、前記複数のインバータに供給される電力を検知し、前記複数のインバータを駆動する駆動信号を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記複数のインバータにおける一方のインバータを駆動する駆動信号を、他方のインバータを駆動する駆動信号に応じて駆動周期が連動するよう制御し、
   前記複数のインバータに対する前記直流電源回路からの電流経路が同時に開路となって、前記直流電源回路において蓄電状態となる蓄電動作期間が所定時間間隔を有して生じる駆動信号を形成し、
   前記蓄電動作期間における前記直流電源回路の電気信号の変化に基づいて前記複数のインバータに供給される合算電力を検知するように構成された、誘導加熱装置。
2. 前記制御部は、前記複数のインバータを駆動する駆動信号における蓄電動作期間以外の動作期間における前記直流電源回路の電気信号の変化に基づいて、前記複数のインバータのそれぞれのインバータに供給される電力を前記合算電力から算出するように構成された、請求項１に記載の誘導加熱装置。
3. 前記複数のインバータが第１インバータおよび第２インバータを備え、前記第１インバータからの高周波電流が前記複数のコイルの第１コイルに供給され、第２インバータからの高周波電流が前記複数のコイルの第２コイルに供給される構成を有し、
   前記制御部は、前記第１インバータと前記第２インバータとの同時駆動において、前記第１インバータの駆動周期が前記第２インバータの駆動周期のｎ倍または１／ｎ倍（ｎは自然数）とするよう構成された、請求項１または２に記載の誘導加熱装置。
4. 前記直流電源回路がインダクタとコンデンサを有するローパスフィルタを備え、
   前記ローパスフィルタの出力側に前記第１インバータと前記第２インバータが並列に接続されており、
   前記制御部は、
   前記第１インバータに対する前記コンデンサからの電流経路が開路となる期間と、前記第２インバータに対する前記コンデンサからの電流経路が開路となる期間とが重複した蓄電動作期間において、前記コンデンサの両端電圧を時間差を有して２回検出し、２回の検出結果に基づいて、前記直流電源回路から前記第１インバータと前記第２インバータに供給される合算電力を算出するよう構成された、請求項３に記載の誘導加熱装置。
5. 駆動周波数を選定する必要のない負荷が前記第１インバータにより駆動され、駆動周波数を選定する必要のある負荷が前記第２インバータにより駆動される状態において、
   前記制御部は、
   前記第２インバータに対する前記コンデンサからの電流経路が閉路から開路となるタイミングにおいて、前記コンデンサの両端電圧を検出して、前記第２インバータに供給される電力を算出するよう構成された、請求項４に記載の誘導加熱装置。
6. 前記制御部は、
   前記第２インバータに供給される電力の算出結果、および前記複数のインバータに供給される合算電力に基づいて、前記第１インバータに供給される電力を算出するよう構成された、請求項５に記載の誘導加熱装置。
7. 直流の電圧を出力する直流電源回路と、
   前記直流電源回路からの電力が供給される複数のインバータと、
   前記複数のインバータが駆動されて形成されたそれぞれの高周波電流が供給される複数のコイルと、
   前記複数のインバータの駆動による前記直流電源回路における電気信号の変化を検出して、前記複数のインバータに供給される電力を検知し、前記複数のインバータを駆動する駆動信号を制御する制御部と、を備えた誘導加熱装置の駆動制御方法であって、
   前記複数のインバータにおける一方のインバータを駆動する駆動信号が、他方のインバータを駆動する駆動信号に応じて駆動周期を連動させ、
   前記複数のインバータに対する前記直流電源回路からの電流経路が同時に開路となって、前記直流電源回路において蓄電状態となる蓄電動作期間が所定時間間隔を有して生じる駆動信号を形成する、および
   前記蓄電動作期間における前記直流電源回路の電気信号の変化に基づいて前記複数のインバータに供給される合算電力を検知する、ステップを有する、誘導加熱装置の駆動制御方法。
8. 前記複数のインバータを駆動する駆動信号における蓄電動作期間以外の動作期間における前記直流電源回路の電気信号の変化に基づいて、前記複数のインバータのそれぞれのインバータに供給される電力を前記合算電力から算出する、ステップを含む、請求項７に記載の誘導加熱装置の駆動制御方法。
9. 前記複数のインバータが第１インバータおよび第２インバータを備え、前記第１インバータからの高周波電流が前記複数のコイルの第１コイルに供給され、第２インバータからの高周波電流が前記複数のコイルの第２コイルに供給される構成を有する誘導加熱装置の駆動制御方法であり、
   前記第１インバータと前記第２インバータとの同時駆動において、前記第１インバータの駆動周期が前記第２インバータの駆動周期のｎ倍または１／ｎ倍（ｎは自然数）とする、ステップを含む、請求項７または８に記載の誘導加熱装置の駆動制御方法。
10. 前記直流電源回路がインダクタとコンデンサを有するローパスフィルタを備えて、前記ローパスフィルタの出力側に前記第１インバータと前記第２インバータが並列に接続された誘導加熱装置の駆動制御方法であって、
    前記第１インバータに対する前記コンデンサからの電流経路が開路となる期間と、前記第２インバータに対する前記コンデンサからの電流経路が開路となる期間とが重複した蓄電動作期間において、前記コンデンサの両端電圧を時間差を有して２回検出し、２回の検出結果に基づいて、前記直流電源回路から前記第１インバータと前記第２インバータに供給される合算電力を算出する、ステップを含む、請求項９に記載の誘導加熱装置の駆動制御方法。
11. 駆動周波数を選定する必要のない負荷が前記第１インバータにより駆動され、駆動周波数を選定する必要のある負荷が前記第２インバータにより駆動される状態において、
    前記第２インバータに対する前記コンデンサからの電流経路が閉路から開路となるタイミングにおいて、前記コンデンサの両端電圧を検出して、前記第２インバータに供給される電力を算出する、ステップを含む、請求項１０に記載の誘導加熱装置の駆動制御方法。
12. 前記第２インバータに供給される電力の算出結果、および前記複数のインバータに供給される合算電力に基づいて、前記第１インバータに供給される電力を算出する、ステップを含む、請求項１１に記載の誘導加熱装置の駆動制御方法。
13. 直流の電圧を出力する直流電源回路と、
    前記直流電源回路からの電力が供給され、第１高周波電流を形成する第１インバータと、
    前記直流電源回路からの電力が供給され、第２高周波電流を形成する第２インバータと、
    前記第１インバータから第１高周波電流が供給されることによって第１高周波磁場を発生する第１コイルと、
    前記第２インバータから第２高周波電流が供給されることによって第２高周波磁場を発生する第２コイルと、
    前記第１インバータおよび前記第２インバータを駆動制御する駆動信号を出力する制御部と、を備えた誘導加熱装置の駆動制御方法であって、
    前記第１インバータおよび前記第２インバータの駆動により前記直流電源回路において変化する電気信号を検出し、
    前記第１インバータと前記第２インバータが前記制御部により同時に駆動制御されるとき、前記第１インバータの駆動周期が前記第２インバータの駆動周期のｎ倍または１／ｎ倍（ｎは自然数）に設定され、
    前記第１インバータおよび前記第２インバータに対する前記直流電源回路からの電流経路が同時に開路となる駆動信号の特定の期間において検出された前記電気信号の変化に基づいて、前記第１インバータに供給される電力と前記第２インバータに供給される電力の合算値を算出する、ステップを有する誘導加熱装置の駆動制御方法。
14. 前記第１インバータを単独で駆動するときの前記第１インバータの駆動周期と、前記第１インバータと前記第２インバータを同時に駆動するときの前記第１インバータの駆動周期が異なる、請求項１３に記載の誘導加熱装置の駆動制御方法。
15. 前記第１インバータが単独で駆動中において、前記第２インバータの駆動を開始するとき、前記第２インバータの駆動周期に基づいて、前記第１インバータの駆動周期を、前記第１インバータを単独で駆動していたときの駆動周期から変更する、請求項１３または１４に記載の誘導加熱装置の駆動制御方法。
16. 前記第１インバータが単独で駆動中において、前記第２インバータの駆動を開始するとき、前記第１インバータの駆動を一時的に停止する、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の誘導加熱装置の駆動制御方法。
17. 前記第１インバータが単独で誘導加熱モードで動作中において、前記第２インバータの駆動を開始する場合、前記第２インバータに対して通常より低い電流の駆動信号による掃引を行う駆動周期選定動作を実行して、前記第２インバータの駆動周期を選定するとき、
    前記第１インバータの駆動を一時的に停止する、請求項１６に記載の誘導加熱装置の駆動制御方法。
18. 前記第２インバータの駆動周期が選定され、前記第２インバータの駆動が開始されたとき、前記第１インバータの駆動を再開する、請求項１７に記載の誘導加熱装置の駆動制御方法。
19. 前記第１インバータと前記第２インバータが同時に動作中において、前記第２インバータの駆動を停止したとき、前記第１インバータの駆動周期を前記第１インバータが単独で駆動するときの駆動周期に変更する、請求項１３から１８のいずれか一項に記載の誘導加熱装置の駆動制御方法。
20. 前記第２インバータの駆動により前記第２コイルで発生する前記第２高周波磁場で非接触給電負荷に給電する、または低抵抗誘導加熱負荷を加熱する、請求項１３から１９のいずれか一項に記載の誘導加熱装置の駆動制御方法。
21. 前記第２インバータを非接触給電モードで動作させるか、誘導加熱モードで動作させるかを選択する、ステップを更に含み、
    非接触給電モードが選択されたときは、前記第１インバータを単独で駆動するときの前記第１インバータの駆動周期と、前記第１インバータと前記第２インバータを同時に駆動するときの前記第１インバータの駆動周期が異なる、請求項１３から２０のいずれか一項に記載の誘導加熱装置の駆動制御方法。
22. 前記直流電源回路がインダクタとコンデンサで構成されるローパスフィルタを備えて、前記ローパスフィルタの出力側に前記第１インバータと前記第２インバータが並列に接続された誘導加熱装置の駆動制御方法であって、
    前記コンデンサに印加される電圧を検出し、
    前記第１インバータに対する前記コンデンサからの電流経路が開路となる期間と、前記第２インバータに対する前記コンデンサからの電流経路が開路となる期間とが重複した蓄電動作期間において、前記コンデンサの両端電圧を時間差を有して２回検出し、２回の検出結果に基づいて、前記直流電源回路から前記第１インバータと前記第２インバータに供給される合算電力を算出する、ステップを含む、請求項１３から２１のいずれか一項に記載の誘導加熱装置の駆動制御方法。
23. 駆動周波数を選定する必要のない負荷が前記第１インバータにより駆動され、駆動周波数を選定する必要のある負荷が前記第２インバータにより駆動される状態において、
    前記第１インバータに対する前記コンデンサからの電流経路が開路から閉路となるタイミングであり、且つ、前記第２インバータに対する前記コンデンサからの電流経路が閉路から開路となるタイミングにおいて、前記コンデンサの両端電圧を検出して、前記第２インバータに供給される電力を算出する、ステップを含む、請求項２２に記載の誘導加熱装置の駆動制御方法。
24. 前記第２インバータに供給される電力の算出結果、および前記第１インバータと前記第２インバータに供給される合算電力に基づいて、前記第１インバータに供給される電力を算出する、ステップを含む、請求項２３に記載の誘導加熱装置の駆動制御方法。

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