JP6328572B2 - 非接触給電機能付き誘導加熱調理器およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、鍋などの調理器具を誘導加熱するとともに、受電機器に磁界結合により電力を非接触給電することができる非接触給電機能付き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。

誘導加熱調理器はコイルに２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの高周波電流を供給して、コイルが発生する磁束を、鍋やフライパンなどの金属製の被加熱物に鎖交させて、被加熱物を誘導加熱する装置である。誘導加熱の原理は電磁誘導であることから、被加熱物の代わりに、受電コイルを備えた受電機器を配置することで、受電機器に電力を給電することができる。本願では、磁束または磁界を利用して、電力線を用いずに負荷である受電機器に給電することを磁界結合型の非接触給電、または単に非接触給電という。すなわち本願における「非接触」の用語は、装置同士の物理的な離間を意味するものではない。

磁界結合型の非接触給電は、電磁誘導型、磁界共鳴型、磁界共振型などの非接触給電にさらに分類することができるが、これらは原理的には電磁誘導の法則に基づく非接触給電であるので、磁界結合型の非接触給電と称して同一に扱うのが適切であり、一般的になりつつある。したがって、本願における「非接触給電」の用語は、特に明示しない限り、電磁誘導型、磁界共鳴型、磁界共振型などの非接触給電を含む磁界結合型の非接触給電を指すものである。

例えば特許文献１に記載の非接触給電機能付き誘導加熱調理器は、誘導加熱調理器のトッププレート上に載置された負荷が誘導加熱すべき鍋などの被加熱物であるか、または非接触給電すべきジューサミキサなどの受電機器であるかを判別し、負荷が受電機器と判別した場合の供給電力を被加熱物と判別した場合より小さくなるようにインバータを制御するものである。受電機器は、誘導加熱調理器の１次コイルから出力された高周波電力（例えば１００Ｗ程度）を受電機器の２次コイルで受電し、受電機器の整流部、平滑コンデンサなどの電気回路で直流電力に整流し、受電機器に設けた直流モータなどを動作させるものである（特許文献１の明細書の段落［００３５］参照）。

国際特許出願公開第２０１３／０９４１７４号パンフレット

このように従来の非接触給電機能付き誘導加熱調理器は、トッププレート上の負荷が誘導加熱される被加熱物か、または非接触給電される受電機器かを判別し、受電機器と判別した場合、インバータを制御して供給電力を低減するので、被加熱物ほど大きな電力を必要としない受電機器に適切な電力を給電することができる。また受電機器は、受電コイルで受電した高周波電力を、整流部、平滑コンデンサ等の電気回路で直流電力に変換して、直流モータなどの受電機器の電力消費部に供給することができる。

しかしながら、一般に、平滑コンデンサを有する電気機器に５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用交流電源から電力を供給する場合、電気機器の入力端に力率改善手段（ＰＦＣ手段：Power Factor Correction）を設けなければ、商用交流電源から電気機器に入力される電流が歪み、力率が小さくなることが知られている。低力率の電気機器が商用交流電源に接続されると、商用交流電源に接続された他の電気機器および商用交流電源そのものが悪影響を受ける。これは、受電コイルを備えた受電機器に非接触給電を行う場合も同様であり、特許文献１に記された従来の非接触給電機能付き誘導加熱調理器では、平滑コンデンサを有する受電機器に非接触給電を行うときに、商用交流電源から誘導加熱調理器に入力される電流が歪み低力率となるといった問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、被加熱物を誘導加熱する場合も、受電機器に非接触給電を行う場合も、高力率を実現する非接触給電機能付き誘導加熱調理器を得ることを目的とする。

本発明に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器は、負荷を載置するトッププレートと、前記トッププレートの下方に配置された加熱給電コイルと、商用交流電源を電圧の大きさが周期的に変動する脈動直流電圧に整流する整流回路と、前記整流回路で整流された脈動直流電圧を電圧の大きさが一定である定常直流電圧に変換する力率改善回路と、前記加熱給電コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、前記トッププレート上に載置された負荷に応じて、脈動直流電圧または定常直流電圧を、前記インバータ回路に選択的に印加する負荷判別手段とを備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、トッププレート上に載置された負荷に応じて、脈動直流電圧または定常直流電圧をインバータ回路に選択的に印加することにより、効率的に被加熱物を誘導加熱するとともに、高力率で受電機器に非接触給電することができる非接触給電機能付き誘導加熱調理器を実現することができる。

本発明の実施の形態１に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器の外観を示す斜視図である。 実施の形態１に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器の主要な回路構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器に用いられるコイルの概略的形態を示す斜視図である。 実施の形態１に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器の回路図である。 （ａ）は外部電源の電圧波形を示し、（ｂ）は整流回路の脈動直流電圧の電圧波形を示し、（ｃ）は脈動直流電圧がインバータに印加されたときのコイルの両端の電圧波形を示し、（ｄ）は力率改善回路の定常直流電圧の電圧波形を示し、（ｅ）は定常直流電圧がインバータに印加されたときのコイルの両端の電圧波形を示すグラフである。 非接触給電機能付き誘導加熱調理器の操作部の一例を示す平面図である。 操作部の操作によって負荷を判別する回路を示す回路図である 実施の形態２に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器の主要な回路構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器の回路であって、昇圧チョッパを用いた力率改善回路を含む回路図である。 降圧チョッパを用いた力率改善回路を含む、図９と同様の回路図である。 実施の形態３に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器の主要な回路構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器の操作部および表示部の一例を示す平面図である。 実施の形態４に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器の主要な回路構成を示すブロック図である。 実施の形態４に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器の操作部および表示部の一例を示す平面図である。 実施の形態４に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器の概略的な構成図である。 実施の形態４に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器の概略的な構成図である。 本発明に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器１により非接触給電される受電機器のいくつかの受電回路を示す回路図である。 実施の形態５に係る負荷判別機能付き誘導加熱調理器および受電機器の回路図である。 異なる種類の負荷を載置したときに得られるコイル両端の抵抗成分の周波数特性を図示したグラフである。 ＲＦタグを用いて負荷を判別する非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の主要部を示す斜視図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器の外観を示す斜視図である。図１において、非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、鋼板などの金属や樹脂で形成された箱状の筐体２の上面に、結晶化ガラスやセラミック、樹脂などの絶縁物で形成されたトッププレート３を有する。誘導加熱される鍋などの被加熱物または非接触給電される受電機器を載置するための載置エリア４ａ，４ｂ，４ｃが、使用者により上方から視認されるように、トッププレート３上に印刷などにより画定されている。本願では、これらの載置エリアを加熱ユニットまたは給電ユニットともいい、トッププレート３上に配置された載置エリアの数をユニット数ともいう。図１の非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、３つの載置エリアを有するもの、すなわちユニット数が３である場合について説明するが、本実施形態では、ユニット数は３に限るものではなく、１または２、あるいは４以上であってもよい。

トッププレート３の下方（裏側）には、載置エリア４ａ，４ｂ，４ｃに対応して後述するコイル１３ａ，１３ｂ，１３ｃが設けられている。非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の上面の前方には使用者が操作するための操作部５が設けられ、操作部５はそれぞれの載置エリア４ａ，４ｂ，４ｃの操作を行うための個別の操作部５ａ，５ｂ，５ｃを有する。

操作部５ａ，５ｂ，５ｃは、これらに対応するトッププレート３の下方の位置に静電センサを設けて、使用者が操作部５に触れたときの静電容量の変化を検出して、使用者の操作入力を示す電気信号を出力するものであってもよい。なお操作部５ａ，５ｂ，５ｃは、非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の上面に、トッププレート３を構成する結晶化ガラスなどの絶縁物と別体のものとして、同様に静電容量式センサを構成してもよい。

またトッププレート３には表示部６が設けられており、例えばトッププレート３の下方に配置された液晶ディスプレイを用いて構成してもよい。表示部６は、非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の動作状態、および動作状態に基づく使用者に対する注意喚起などの情報を使用者に提供するものである。

さらに非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の前方には主電源スイッチ７が設けられており、使用者が主電源スイッチ７を「入」状態に設定することで、非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の動作が可能となる。主電源スイッチ７が「切」状態のときは、使用者が操作部５を操作しても誘導加熱および／または非接触給電などの動作を行うことができない。

図１に示す非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、その前方に開閉扉が設けられたグリル部８を有し、開閉扉の内側に焼き魚調理などを行うことができる。ただし、非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、必ずしもグリル部８を備える必要はない。

また非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、その前方に載置エリア４ａ，４ｂ，４ｃに載置された被加熱物または受電機器に出力される供給電力（「給電量」または単に「火加減」ともいう。）を調整するために回転式のダイヤル操作部９ａ，９ｂ，９ｃ、およびグリル部８の火加減を調節するためのダイヤル操作部９ｄを設けてもよい。ただし、ダイヤル操作部９ａ〜９ｄは、任意的なものであり、設けなくてもよい。

またトッププレート３には載置エリア４ａ，４ｂ，４ｃの外縁に沿ってリング状に発光する発光リング１０ａ，１０ｂ，１０ｃが設けられ、これらを発光させることにより、トッププレート３上に載置された負荷の状態を使用者に視認させることができる。発光リング１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、トッププレート３の下方に配置されたコイル１３ａ，１３ｂ，１３ｃの外周（または外縁）に沿ってアクリル樹脂などの高導光材料で形成されたリング状の導光体で構成され、複数色に発光する発光ダイオードまたは発光色が異なる複数の発光ダイオードを導光体の入光部に配置することにより、載置された負荷の状態に基づいてさまざまな色で発光させることができる。

すなわち非接触給電機能付き誘導加熱装置では、被加熱物を誘導加熱する場合と、受電機器に非接触給電を行う場合で、コイル１３に供給する電力の大きさ、および使用者による操作部５での操作が異なるので、非接触給電機能付き誘導加熱調理器１がトッププレート３上の載置された負荷を正しく認識していることを使用者に視認させることで、使用者の適正な操作を支援することができる。例えば、トッププレート３上に被加熱物が載置された場合には発光リング１０ａ，１０ｂ，１０ｃを赤色に発光させ、受電機器が載置された場合には青色または緑色に発光させてもよい。

このように発光リング１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、被加熱物を誘導加熱するときには火を連想させる赤色など暖色系の色で発光させ、受電機器を非接触給電するときには火を連想させない赤色などの暖色系以外の色で発光させることにより、使用者に直感的に伝わりやすくすることができる。さらに発光ダイオードに赤、緑、および青の光の３原色を用いることで、あらゆる色に発光リング１０ａ，１０ｂ，１０ｃを発光させることができるので、載置される物の種類が多数ある場合であっても、それぞれに対応した固有の色で発光リング１０ａ，１０ｂ，１０ｃを発光させて、使用者の操作性を改善することができる。

さらに載置エリア４ａ，４ｂ，４ｃの中央近辺には透光性の窓が形成され、それぞれの窓に対応して光センサ１１ａ，１１ｂ，１１ｃがトッププレート３の下方に設けられている。光センサ１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、鍋などの被加熱物を誘導加熱するとき、被加熱物の鍋底から放射される赤外線を検知して被加熱物の鍋底温度を測定するものであるが、それ以外の機能として、透光性の窓からの外光を検知し、載置エリア４ａ，４ｂ，４ｃに被加熱物または受電機器が載置されたときに外光が遮光されて、外光の検知レベルが低下することを利用して、載置エリア４ａ，４ｂ，４ｃに被加熱物または受電機器が載置されているか否かを検出するように構成してもよい。

また非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の後方には、その内部で発生した熱を排出するための排熱部１２が設けられている。図１では排熱部１２は非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の上面に排熱部１２を設けたが、背面、側面、または下面に設けてもよい。ただし、排熱部１２を誘導加熱調理器１の前面または前方に配置した場合には、使用者に温風を受けて不快感を持つため望ましくない。

図２は、実施の形態１に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の主要な回路構成を示すブロック図である。コイル１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、トッププレート３の下方の載置エリア４ａ，４ｂ，４ｃに対応する位置に配置される。各コイル１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、一般的な誘導加熱調理器に用いられるコイルと同様の構造を有してもよい。具体的には、直径０．０５〜０．３ｍｍ程度の被覆銅線を複数本撚り線にした、いわゆるリッツ線を複数ターン、例えば１０〜２０ターン、渦巻き状に巻いて形成することができる。なお各コイル１３の形状はこれに限るものではなく、コイル１３に高周波電流を供給したとき、トッププレート３の上方領域に高周波磁界が形成されるものであれば任意の形状を有してもよい。例えば、リッツ線などの導線を複数回巻いてコイル１３を形成するのではなく、プリント基板などで渦巻き状の銅パターンを用いてコイルを構成してもよい。

コイル１３は、上記以外の形態を有していてもよく、例えば図３に示すような形態を有してもよい。図３に示すコイル１３は、銅板やアルミ板などの金属板を切削及び折り曲げ加工により形成して、略１ターンのコイル部分を含む電気的な閉回路を構成する。コイル１３は、載置エリア４に対向するコイル部分、すなわち加熱部１０１と、加熱部１０１と電気的に接続され、載置エリア４から離れて配置される給電部１０２とを有する。なおコイル部分１０１は、非接触給電を行うときには、受電機器を誘導加熱するものではないが、本願では便宜上、加熱部という。図３において、高周波磁界を形成するコイル１３の機能を実現する部分は加熱部１０１であるので、加熱部１０１をコイル１３と等価的に表現することもある。

図３に示すように、フェライトコアなどの磁性体１０３が、その一端部で給電部１０２を取り巻くように、すなわち鎖交するように設けられ、その他端部でリッツ線などの導線で形成した給電コイル１０４が複数ターン巻回されている。

給電コイル１０４は、インバータ１４に接続され、高周波電流が供給される。給電コイル１０４は、インバータ１４から高周波電流が供給されると、磁性体１０３を通る高周波磁束を発生させる。この高周波磁束がコイル１３の給電部１０２で鎖交することにより、コイル１３、すなわち給電部１０２と加熱部１０１からなる電気的な閉回路に高周波電流が流れる。磁性体１０３に給電コイル１０４が複数ターン巻回されるため、コイル１３に流れる高周波電流はきわめて大きい。この高周波電流により生じる磁界が、載置エリア４に載置された被加熱物を誘導加熱し、または受電機器に非接触給電する。

なお、加熱部１０１の半径方向の磁気抵抗を小さくして、高周波電流により発生した磁界による誘導加熱または非接触給電を効率よく行うために、加熱部１０１の下方に別の磁性体１０５を配置することが好ましい。ただし、加熱部１０１の磁気抵抗の低減のための磁性体１０５は、必須のものではなく、フェライトで構成されてもよい。

またコイル１３は、被加熱物を誘導加熱するための「加熱コイル」と称してもよく、受電機器に非接触給電を行うための「送電コイル」、「給電コイル」、「加熱・給電コイル」、または「１次コイル」と呼んでもよい。

再び図２を参照すると、各コイル１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、高周波電流を出力するインバータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃに接続されている。インバータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの入力端には、それぞれ力率改善回路（ＰＦＣ回路）１５ａ，１５ｂ，１５ｃが接続されており、さらにＰＦＣ回路１５の選択手段であるスイッチ１６ａ，１６ｂ，１６ｃが接続されている。またスイッチ１６ａ，１６ｂ，１６ｃの入力端は、単一の整流回路１７の出力端に接続されている。整流回路１７の入力端には高周波ノイズを除去するための入力フィルタ１８が接続され、入力フィルタ１８にはインレットプラグ１９ａなどを介して、外部の商用交流電源１９に接続され、商用交流電源１９から本発明の非接触給電機能付き誘導加熱調理器１に電力が供給される。なお、商用交流電源１９は本発明の非接触給電機能付き誘導加熱調理器１を構成するものではない。

また入力フィルタ１８の出力端にはグリル部８の内部に設けられたグリルヒータ３７、およびグリルヒータ３７の加熱制御を行うリレーおよび半導体スイッチング素子などのヒータスイッチ３８が接続される。ヒータスイッチ３８をオンにすると、交流電力が供給されたグリルヒータ３７は、発熱し、グリル部８の内部を加熱する。

また整流回路１７の出力端には制御回路２０が接続され、整流回路１７によって入力された５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電圧は、全波整流され、制御回路２０に供給されて、制御回路２０を動作させるための電源となる。制御回路２０は、通常、マイクロコンピュータなどの演算装置３３（図１８）と、インバータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃおよび力率改善回路１５ａ，１５ｂ，１５ｃを構成する半導体スイッチング素子を駆動するためのドライブ回路を有する。また制御回路２０は、整流回路１７から出力された電力を、５Ｖまたは３．３Ｖなどマイクロコンピュータ用の電源電圧に変換する電力変換器、および１５Ｖのドライブ回路用の電源電圧に変換する電力変換器などの様々な機能を有する。

このように構成された非接触給電機能付き誘導加熱調理器１のトッププレート３上に被加熱物２３および受電機器２４ｂ，２４ｃが載置される。受電機器２４ｂ，２４ｃは、コイル１３ｂ，１３ｃが発生した磁界と結合して電力を受電するための受電コイル２５ｂ，２５ｃを有する。

図４は、実施の形態１に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の例示的な回路構成を示す回路図である。図４は、ユニット数が１の場合（コイル１３が単一である場合）について示すが、図２のようにユニット数が３の場合には、図４に示す整流回路１７の後段の回路を３つ並列に接続する。力率改善回路１５は、リアクトルＬと、ＩＧＢＴまたはＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチング素子Ｑ３と、ダイオードＤとからなる昇圧チョッパ回路として構成することができる。またインバータ１４は、ＩＧＢＴまたはＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を直列接続して、その中間ノードを出力端としたハーフブリッジ回路により構成することができる。

なおインバータの入力端にはコンデンサＣ１が接続されるが、コンデンサＣ１は１０μＦ程度の静電容量が小さなフィルムコンデンサまたはセラミックコンデンサにより構成されるため、外部電源１９の５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの低い周波数に対する平滑機能はなく、コンデンサＣ１により非接触機能付き誘導加熱調理器１の入力電流が大きく歪んで力率が小さくなるという問題は生じない。

半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の中間ノードには、フィルムコンデンサまたはセラミックコンデンサなどの高周波特性が良いコンデンサＣ２が接続され、コンデンサＣ２とコイル１３が直列に接続され、コイル１３の他端はインバータ１４の低圧側に接続される。

なお図４は、昇圧チョッパ回路を用いて力率改善回路１５を実現するものとして図示したが、これに限るものではなく、降圧チョッパ回路を用いて実現してもよく、他の回路方式による力率改善回路１５を用いて実現してもよい。すなわち力率改善回路１５は、図４に示す昇圧チョッパ回路の他、様々な回路方式による力率改善回路が広く知られており、これら既知の回路方式による力率改善回路を昇圧チョッパ回路に代えて用いることができる。

またインバータ１４は、ハーフブリッジ回路に限るものではなく、フルブリッジ回路または１石共振型の回路であってもよい。すなわちインバータ１４は、これに入力された直流電圧（電圧の大きさが周期的に変動する直流電圧を含む）を高周波電圧に変換して出力するものであれば任意の回路を用いてもよい。なお本願では、電圧の大きさが周期的に変動する直流電圧を「脈動直流電圧」ともいう。

スイッチ１６は、整流回路１７から出力された周期変動する直流電圧をインバータ１４に直接的に入力するか、または力率改善回路１５を介してインバータ１４に入力するかを選択的に切り替えることができるスイッチである。スイッチ１６は、制御回路２０内に設けられたドライバ回路２２からの選択信号により切り替えられる。またドライバ回路２２は、力率改善回路１５の半導体スイッチング素子Ｑ３とインバータ回路１４の半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチングを制御するための制御信号も出力する。

ドライバ回路２２は、制御回路２０内に設けられた負荷判別手段２１に接続され、負荷判別手段２１からの判別信号を受けてスイッチ１６を切り替える。負荷判別手段２１は、たとえば制御回路２０を構成するマイクロコンピュータの動作プログラム（ソフトウェア）、または電子回路などのハードウェアで構成されるものであってもよい。例えば、操作部５は、使用者が誘導加熱を選択するボタンＡと、非接触給電を選択するボタンＢとを有し、ボタンＡがマイクロコンピュータの入力端子Ａに接続され、ボタンＢがマイクロコンピュータの入力端子Ｂに接続されており、使用者がボタンＡまたはボタンＢのどちらか一方を押したとき、負荷判別手段２１は、マイクロコンピュータのプログラムが入力端子Ａと入力端子Ｂに入力される信号を比較して、ボタンＡまたはボタンＢが押されたことを判別して、上記判別信号を出力する。

非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、インレットプラグ１９ａを介して外部の交流電源１９に接続されて、電力が供給される。

次に動作について説明する。図５（ａ）〜図５（ｅ）は本発明の非接触給電機能付き誘導加熱調理器１のいくつかの構成部品の出力端における電圧波形を概略的に示すグラフである。図５（ａ）〜図５（ｅ）に示す電圧波形を図４の回路図に対応させて説明する。

図５（ａ）は外部電源１９の電圧波形であり、インレットプラグ１９ａおよび入力フィルタ１８を介して整流回路１７に入力される電圧波形である。図５（ｂ）は整流回路１７の脈動直流電圧の出力波形である。また図５（ｂ）に示す電圧波形は、トッププレート３の載置エリア４上に載置された負荷が誘導加熱される被加熱物と負荷判別手段２１が判断したときにインバータ１４に入力される電圧波形でもある。負荷判別手段２１は、負荷が被加熱物であると判断したとき、図４に示すように、整流回路１７の出力電圧が力率改善回路１５を介することなくインバータ１４に直接的に入力されるようにスイッチ１６を切り替える。

図５（ｃ）は負荷判別手段２１が負荷は被加熱物であると判別したときの、コイル１３の両端の電圧波形である。インバータ１４は、これに入力された図５（ｂ）の脈動直流電圧を２０〜１００ｋＨｚの周波数でスイッチングして、高周波電圧波形を生成する。この高周波電圧波形は、コンデンサＣ２とコイル１３の直列接続に印加されるため、コンデンサＣ２により直流成分が除去され、コイル１３の両端には電圧波形の振幅が図５（ｃ）の破線で示す包絡線に沿って変化する高周波交流電圧が印加される。コイル１３に流れる電流波形も、コイル１３の両端に加わる高周波電圧波形と同様に、その振幅が図５（ｃ）の破線で示す包絡線に沿って変化する波形となる。このように負荷は被加熱物であると負荷判別手段２１が判別した場合、外部電源１９から供給された電力は、力率改善回路１５のリアクトルＬ、ダイオードＤ、および半導体スイッチング素子Ｑ３を介することなく直接的にインバータ１４に入力される。したがって、力率改善回路１５による損失が生じることなく、高い効率で被加熱物を誘導加熱することができる。

次に、負荷は非接触給電される受電機器であると負荷判別手段２１が判別した場合について説明する。負荷判別手段２１は、負荷が受電機器と判別したとき、図４とは異なり、整流回路１７の出力端を力率改善回路１５の入力端に接続するようにスイッチ１６を切り替える。

力率改善回路１５は、図５（ｂ）に示す全波整流電圧波形が入力される。力率改善回路１５は、外部電源１９から入力される電流波形の歪みを低減し、力率を高く維持するように、ほぼ一定電圧の直流電圧Ｖｄｃを出力する。すなわち図５（ｄ）は、力率改善回路１５の出力電圧波形を示し、これはインバータ１４に入力される電圧波形でもあり、本願では「定常直流電圧Ｖｄｃ」ともいう。そしてインバータ１４に入力された直流電圧は、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数でスイッチングされ、直列接続されたコンデンサＣ２およびコイル１３に入力される。したがってコイル１３の両端には図５（ｅ）に示すように電圧波形の包絡線が一定となる高周波交流電圧が印加される。このときコイル１３に高周波電流が流れて高周波磁界が発生し、トッププレート３の載置エリア４に載置された受電機器２４の受電コイル２５は、この高周波磁界と磁界結合して受電する。なお、受電機器が平滑コンデンサを有している場合であっても、コイル１３に流れる高周波電流（およびコイル１３が生成する高周波磁界）は、力率改善回路１５を介して供給されているため、外部電源１９から非接触給電機能付き誘導加熱調理器１に入力される電流の歪みは低減され、高い力率を得ることができる。

以上のように本発明の非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、負荷判別手段２１によって、トッププレート３上に載置された負荷が、本質的に力率改善を行う必要がない被加熱物であるか、または力率改善を行う必要がある受電機器かを判別する。そして負荷判別手段２１は、力率改善を行う必要があると判別した場合、スイッチ１６を切り替えて力率改善回路１５を使用するように選択するので、負荷が誘導加熱される被加熱物であるか、または非接触給電される受電機器であるかによらず、入力電流波形の歪みを極力小さく抑制して、高い力率を得ることができる。

一般に、ジューサミキサなどの非接触給電される受電機器の消費電力は、鍋などの被加熱物を誘導加熱するために要する消費電力より小さい。従来の非接触給電機能付き誘導加熱調理器において、商用交流電源から誘導加熱調理器に入力される電流が歪まないように力率改善回路を備えたものは、これまで提案されていない。本発明によれば、被加熱物を誘導加熱する場合と、受電機器に非接触給電する場合とを判別する負荷判別手段２１を設け、力率改善回路１５の利用の要否を選択することにより、受電機器に非接触給電する場合に、力率改善回路１５の使用により商用交流電源から誘導加熱調理器に入力される電流の歪みを防止して高力率を実現するとともに、被加熱物を誘導加熱する場合に、力率改善回路１５による損失を回避して、高い効率で被加熱物を誘導加熱することができる。

上述のように、被加熱物を誘導加熱する場合は、平滑コンデンサを必要としないので、商用交流電源から入力された交流電圧を全波整流して、脈流直流電圧に変換してインバータに供給し、インバータで包絡線が脈流となる高周波交流電力に変換して、コイルに入力し、被加熱物を誘導加熱するのが一般的である。被加熱物を誘導加熱する場合、例えば最大３ｋＷの電力を要し、加熱ユニットが複数ある場合には誘導加熱調理器全体でさらに大きな電力を要する（なお、日本では消防法により誘導加熱調理器全体の最大消費電力が５．８ｋＷに制限されている）。したがって、誘導加熱のみを行う誘導加熱調理器は、本質的に力率改善を行う必要がないことに加え、大きな消費電力に対応可能な力率改善回路は、内部構造が複雑となり、占有容積が拡大する（大型となる）ため、力率改善回路を設けないことが一般的である。それにも関わらず、被加熱物の誘導加熱より比較的に小さい電力を要する受電機器の非接触給電のために力率改善回路を設けて、誘導加熱を行う場合も、非接触給電を行う場合も、常に力率改善を行うことは、いくつかの点で非効率である。

第一に、力率改善回路を構成する回路素子は、力率改善回路に入力される最大電力に対応したものを使用しなければならず、非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の入力端に単一の力率改善回路を設けて力率改善を行う場合、力率改善回路のリアクトル、ダイオード、および半導体スイッチング素子などの回路素子は、定格能力の大きなものを使用する必要があり、回路素子が大きくなり、力率改善回路の内部構造が複雑となり、その製造コストが増大する。

第二に、被加熱物を誘導加熱する場合は、本質的に力率改善を行う必要がないにも関わらず、力率改善回路の半導体スイッチング素子を動作させるので、半導体スイッチング素子でスイッチング損失が発生し、誘導加熱装置としての電力効率が低下する。このように従来の非接触給電機能付き誘導加熱調理器において、常に動作する力率改善回路を設けると、誘導加熱装置が大型化し、コストが増大するという問題点がある一方、力率改善回路を設けないと、平滑コンデンサを有する受電機器に非接触給電を行う場合に、誘導加熱装置への入力電流が歪み、力率が低くなるといった問題点があった。

これに対して、本発明に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、上述のように、負荷判別手段２１が載置された負荷を判別し、負荷が力率改善の必要がない誘導加熱される被加熱物か、力率改善の必要がある非接触給電される受電機器かを判別して、判別結果に応じてスイッチを切り替える。また受電機器の消費電力は、一般に、被加熱物を誘導加熱するために要する消費電力より小さい。したがって、本発明に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、受電機器に非接触給電を行う場合には、整流回路とインバータ回路の間に介在する力率改善回路１５を用いて力率改善を行うが、一般的な受電機器の消費電力が比較的に小さいため、力率改善回路１５の回路素子を定格能力の小さいものにすることができる。したがって本実施形態によれば、力率改善回路１５を小型で安価な非接触給電機能付き誘導加熱調理器１を実現することができる。

また非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の載置エリアに対応する加熱ユニット毎に、スイッチ１６ａ，１６ｂ，１６ｃおよび力率改善回路１５ａ，１５ｂ，１５ｃをそれぞれ設けたので、例えば特定の加熱ユニットでは力率改善を行わない被加熱物の誘導加熱を行い、別の加熱ユニットでは力率改善を行う受電機器への非接触給電を行うことができ、使用者の利便性を向上させることができる。

また、非接触給電される受電機器であっても、平滑コンデンサを有さいため、力率改善を必要としない受電機器も存在する。非接触給電される受電機器が、例えばオーブントースタおよび魚焼きロースタなど、内部にヒータを備え、ヒータを発熱させて食材を調理するような装置であった場合、電力の大部分は抵抗負荷であるヒータで消費される。このように消費電力が大きいヒータを有する装置に対して力率改善を行うことは、小型で安価な力率改善回路１５を実現する点において不利である。本実施形態では、使用者が誘導加熱を選択するボタンＡまたは非接触給電を選択するボタンＢを操作したことを、負荷判別手段２１が判別して判別信号を各加熱ユニットに供給し、選択的にスイッチを動作させるため、力率改善を行う必要のない受電機器に力率改善回路１５を介して非接触給電することを回避することができる。

図６は、非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の操作部５の一例を示す平面図である。図６に示す操作部５は、負荷が被加熱物または受電機器であるかに関わらず、使用者が力率改善の要否を選択することができる操作部５の一例を示すものである。操作部５は、「ＩＨ」、「ＷＰＴ１」、「ＷＰＴ２」と表示された３つの操作ボタン２６ａ、２６ｂ、２６ｃを有する。「ＩＨ」は「Induction Heating」の略であり、誘導加熱を意味するものである。また「ＷＰＴ」は「Wireless Power Transfer」の略であり、非接触給電を示すものである。なお非接触給電は、英語では「Contactless Power Transfer」と称されることもあるが、近年では「Wireless Power Transfer」の用語が一般的に用いられ、日本語でもワイヤレス給電と呼ばれるのが一般的になりつつある。

「ＷＰＴ１」は、オーブントースタなどの力率改善を必要としない受電機器に非接触給電を行うときに押下されるボタンであり、「ＷＰＴ２」は、ジューサミキサなどの力率改善を必要とする受電機器に非接触給電を行うときに押すボタンである。なお、ボタンに表示される文字はこれに限るものではなく、使用される国に応じて使用者が分かりやすいように表示すればよく、他言語の文字や図柄であってもよい。

図７は、操作部５の操作によって負荷を判別する回路を示す回路図である。なお、この回路図は一例であり、これに限るものではない。操作部５に配置された操作ボタン２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、押下されるとオン状態となるプッシュスイッチで構成されている。この回路は、マイクロコンピュータ２４の一部で構成され、操作ボタン５が押下されたか否か、制御回路２０内に配置されたマイクロコンピュータ２４の入力端子２１ａ，２１ｂ，２１ｃに入力される信号に基づいてプログラムにより判別する。すなわちマイクロコンピュータのプログラムが負荷判別手段２１である。

使用者は、力率改善の必要がない受電機器に対する非接触給電を所望する場合、「ＷＰＴ１」の操作ボタン２６ｂを押す。すると操作ボタン２６ｂのプッシュスイッチがオン状態になり、マイクロコンピュータ２４の入力端子２１ｂの電圧は０Ｖになる。一方、操作ボタン２６ａおよび操作ボタン２６ｂは押されていないので、プッシュスイッチはオフ状態にあり、マイクロコンピュータ２４の入力端子２１ａと入力端子２１ｃの電圧はともに５Ｖとなる。マイクロコンピュータのプログラム（負荷判別手段２１）は、入力端子２１ａ、２１ｂ、２１ｃの電圧を検出することで、押下された操作ボタンを判別し、載置された負荷が何であるかを判別する。負荷判別手段２１は、負荷が力率改善を必要としない受電機器であると判別したとき、力率改善回路１５を使用しないようにスイッチ１６を制御するための信号を出力端子２１ｄから出力する。

このように負荷判別手段２１は、被加熱物を誘導加熱するか（ＩＨ）、力率改善の必要がない受電機器に非接触給電するか（ＷＰＴ１）、または力率改善の必要がある受電機器に非接触給電する（ＷＰＴ２）ことを判別し、比較的に小さい電力を必要とする受電機器に非接触給電する場合に限定して力率改善回路１５を使用するので、より小さい定格能力の回路素子で力率改善回路１５を小型で安価に構成することができる。

実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２の非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の主要な回路構成を示すブロック図である。実施の形態１では、力率改善回路１５を使用するか否かを選択するスイッチを用いたが、実施の形態２に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、スイッチを用いず、力率改善回路１５を構成する半導体スイッチング素子を動作させるか否により、力率改善回路１５を使用するか否かを選択するものである。実施の形態２の他の詳細な構成は、実施の形態１のものと同様であるので、重複する説明を省略する。

図８に示す実施の形態２の非接触給電機能付き誘導加熱調理器１において、図２の実施の形態１と比較すれば明らかなように、スイッチ１６ａ，１６ｂ，１６ｃが存在せず、整流回路１７の出力端が、各載置エリアに対応する力率改善回路１５ａ，１５ｂ，１５ｃに直接的に接続される。制御回路２０は、負荷判別手段２１からの判別信号に基づいて、力率改善回路１５ａ，１５ｂ，１５ｃ（力率改善回路を構成する半導体スイッチング素子Ｑ３）の動作／非動作を制御する。

図９は、実施の形態２に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の例示的な回路構成を示す回路図であり、力率改善回路１５に昇圧チョッパを用いたものである。また図１０は、力率改善回路１５に降圧チョッパを用いた場合の回路図である。なお、力率改善回路１５は、図９の昇圧チョッパ型、図１０の降圧チョッパ型に限らず、昇降圧チョッパ型などの他の形態を有するものであってもよい。すなわち、実施の形態２に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、力率改善回路１５を構成する半導体スイッチング素子Ｑ３をスイッチング動作させる（オンおよびオフ状態を交互に繰り返し切り替える）ことにより力率改善を行い、半導体スイッチング素子をスイッチング動作させない（オンまたはオフ状態のまま）ことで力率改善を行わないものであれば、任意の形態の力率改善回路を有する。なお図９および図１０は、図４と同様、単一の加熱ユニットを有する非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の回路構成を示すものである。

まず図９に示すように力率改善回路１５が昇圧チョッパで構成される場合の非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の動作について説明する。載置エリア４に誘導加熱される被加熱物または力率改善の必要が無い非接触給電される受電機器が載置され、負荷判別手段２１が負荷は力率改善を行う必要がないと判別したとき、ドライバ回路２２は、その判別結果に基づき、力率改善回路１５を構成する半導体スイッチング素子Ｑ３が常にオフ状態となるような判別信号を出力する。この判別信号は、例えば、半導体スイッチング素子がＩＧＢＴである場合にはゲート−エミッタ間が０Ｖとなるような電圧であり、ＭＯＳＦＥＴの場合にはゲート−ソース間が０Ｖとなるような電圧である。半導体スイッチング素子Ｑ３がオフ状態にあるとき、整流回路１７から出力された図５（ｂ）に示す全波整流電圧は、力率改善回路１５のリアクトルＬとダイオードＤをそのままの波形でインバータ１４に入力される。すなわちインバータ１４の入力電圧波形は図５（ｂ）のような脈動直流電圧波形になる。これにより実施の形態１と同様、コイル１３の両端の電圧およびコイル１３に流れる電流は図５（ｃ）のような波形を有する。

一方、載置エリア４に力率改善が必要な非接触給電される受電機器が載置され、負荷判別手段２１が力率改善を行う必要があると判別したとき、ドライバ回路２２は、その判別結果に基づき、力率改善回路１５を構成する半導体スイッチング素子Ｑ３がオンおよびオフ状態を交互に繰り返しスイッチングするような判別信号を出力する。この判別信号は、例えば、半導体スイッチング素子がＩＧＢＴの場合にはゲート−エミッタ間が１５Ｖのときオン状態で、０Ｖのときオフ状態となるような電圧波形を有し、ＭＯＳＦＥＴの場合にはゲート−ソース間が１５Ｖのときオン状態で、０Ｖのときオフ状態となるような電圧波形を有する。このとき、力率改善回路１５は、図５（ｂ）に示すような全波整流電圧波形が入力されるが、図５（ｄ）に示すような一定電圧の定常直流電圧波形を出力する。この定常直流電圧がインバータ１４に入力されると、実施の形態１と同様、コイル１３の両端の電圧およびコイル１３に流れる電流は、図５（ｅ）のような波形を有する。

このように本実施の形態２に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、スイッチ１６を用いずに、昇圧チョッパで構成される力率改善回路１５を構成する半導体スイッチング素子Ｑ３のスイッチング動作を制御することにより、力率改善を行うか否かを選択することができる。力率改善を行わない場合、オフ状態に維持された半導体スイッチング素子Ｑ３には電流が流れないので、力率改善回路１５を構成する半導体スイッチング素子Ｑ３は、定格電流が比較的に小さく、小型で安価な半導体スイッチング素子を使用できるというメリットがある。

次に、図１０に示すように力率改善回路１５が降圧チョッパで構成される場合の非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の動作について説明する。詳細後述するが、降圧チョッパを用いて力率改善回路１５を構成した場合、力率改善を行わないときに半導体スイッチング素子Ｑ３がオン状態で維持される点が、昇圧チョッパを用い場合と異なる。降圧チョッパで構成された力率改善回路１５でも、半導体スイッチング素子Ｑ３を同様にスイッチング動作させる。

誘導加熱される被加熱物または力率改善の必要が無い非接触給電される受電機器が載置エリア４に載置され、負荷は力率改善を行う必要がない負荷であると負荷判別手段２１が判別したとき、ドライバ回路２２は、その判別結果に基づき、力率改善回路１５を構成する半導体スイッチング素子Ｑ３が常にオン状態となるような判別信号を出力する。半導体スイッチング素子Ｑ３がオン状態にあるとき、整流回路１７から出力された図５（ｂ）に示す全波整流電圧は、力率改善回路１５のリアクトルＬとダイオードＤをそのままの波形でインバータ１４に入力される。すなわちインバータ１４の入力電圧波形は図５（ｂ）のような脈動直流電圧波形になる。

このとき整流回路１７から出力された電流は、半導体スイッチング素子Ｑ３とリアクトルＬを通って流れるが、ダイオードＤには流れない。力率改善を行わないときの電流は、加熱コイルに流れる電流に対応する大きな電流であるので、半導体スイッチング素子Ｑ３の定格電流は、この大電流に対応したものでなければならない。すなわち、半導体スイッチング素子Ｑ３は、昇圧チョッパで用いられるものよりも大型で高価なものを使用する必要がある。ただし、降圧チョッパに用いられるダイオードＤには、力率改善を行うときの小さな電流しか流れないので、ダイオードＤは定格電流が小さなものを使用することができ、小型で安価なものを使用することができるといったメリットがある。また力率改善を行わない場合、半導体スイッチング素子Ｑ３はスイッチングさせないことから、負荷の大きさに関わらず、半導体スイッチング素子Ｑ３のスイッチング損失を無くすことができるので、効率よく誘導加熱し、または力率改善の必要がない非接触給電を行うことができるといったメリットがある。スイッチング損失に関するメリットは昇圧チョッパの場合も同じである。

実施の形態３．
図１１は、実施の形態３に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の主要な回路構成を示すブロック図である。実施の形態１および２に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、個々の加熱ユニットに対応する力率改善回路１５を設けて、負荷判別手段２１の判別結果に応じて、力率改善回路１５を使用するか否かを制御したが、本実施の形態３に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、単一の力率改善回路１５を備え、負荷判別手段２１の判別結果に応じて、力率改善回路１５を使用するか否かを制御するものである。実施の形態３の他の詳細な構成は、実施の形態１および２のものと同様であるので、重複する説明を省略する。

図１１に示すように、非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、整流回路１７の後段に単一の力率改善回路１５と、力率改善回路１５を使用するか否かを選択する単一のスイッチ１６が設けられている。なお力率改善回路１５を使用するか否かの選択は、図１１に示すスイッチ１６を用いて行うか、または実施の形態２で説明したように力率改善回路１５を構成する半導体スイッチング素子のオン／オフ制御により行ってもよい。また図１１に示す非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は３つの加熱ユニットを有するが、ユニット数は３に限るものではなく、４以上であっても２以下であってもよい。

各載置エリア４ａ，４ｂ，４ｃに対応するコイル１３ａ，１３ｂ，１３ｃに高周波電流を供給するためのインバータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃが、力率改善回路１５およびスイッチ１６の後段に接続されている。各インバータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの入力端は同一電位のノードに接続されているので、同一の電圧が入力される。スイッチ１６等により力率改善回路１５を利用することが選択されると、図５（ｄ）のような一定電圧の直流電圧波形（定常直流電圧）が各インバータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃに入力され、スイッチ１６等により力率改善回路１５を利用しないことを選択すると、図５（ｂ）に示すような全波整流された脈流直流電圧が各インバータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃに入力される。図１１に示すように、スイッチ１６が力率改善回路１５に接続されることを選択したとき、各インバータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃには一定電圧の直流電圧が入力される。そして図１１に示すように載置エリア４ａには負荷が載置されず、載置エリア４ｂおよび４ｃに受電機器２４ｂ，２４ｃが載置された場合、インバータ１４ａはスイッチング動作を行わないため、コイル１３ａには高周波電流が流れないが、インバータ１４ｂおよびインバータ１４ｃはスイッチング動作を行い、コイル１３ｂおよびコイル１３ｃには２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの高周波電流が流れ、高周波磁界が発生し、受電機器２４ｂ，２４ｃが有する受電コイル２５ｂ，２５ｃで受電して非接触給電が行われる。

図１２は、本発明の実施の形態３に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の操作部５および表示部６の一例を示す平面図である。操作部５には各載置エリア４ａ，４ｂ，４ｃに対応した操作部５ａ，５ｂ，５ｃ以外に、誘導加熱を行うためのボタンと非接触給電を行うためのボタンが設けられている。図１２では「ＩＨ」と記されたボタンが誘導加熱を行うためのボタンであり、「ＷＰＴ」と記されたボタンが非接触給電を行うためのボタンである。

使用者が主電源スイッチ７を「入」にすると、非接触給電機能付き誘導加熱調理器１を誘導加熱または非接触給電のために使用するか、使用者に選択させるためのメッセージが表示部６に表示される。このとき操作部５は、「ＩＨ」ボタンと「ＷＰＴ」ボタンのみが操作可能であり、操作部５ａ，５ｂ，５ｃは操作を受け付けないように構成されている。例えば、表示部６に「ＩＨボタン、または、ＷＰＴボタンを押してください」と表示され、使用者が操作部５ａ，５ｂ，５ｃのいずれかのボタンを誤って押したときには、「操作は無効です」などのメッセージが表示される。そして使用者が「ＩＨ」ボタンあるいは「ＷＰＴ」ボタンを押すと、制御回路２０内に設けられた負荷判別手段２１が、負荷が誘導加熱を行う被加熱物か、非接触給電を行う受電機器かを判別し、その判別結果に基づいてスイッチ１６を切り替え、力率改善回路１５を使用するか否かを選択する。上述のとおり、本願の「誘導加熱を行う被加熱物」には、オーブントースタなどの負荷が力率改善を必要としない「非接触給電を行う受電機器」を含むことがある。

また使用者は「ＷＰＴ」ボタンを選択したが、実際に載置エリア４に載置されている負荷は受電機器ではなく、誘導加熱される被加熱物である場合も想定される。このとき、負荷判別手段２１は、「ＷＰＴ」ボタンが押されたので、負荷は力率改善を行う受電機器であると判別して、力率改善回路１５を使用するようにスイッチ１６を切り替える。すなわち、本実施の形態でいう負荷判別手段２１が判別する負荷とは、実際に載置エリア４に載置されている負荷が力率改善を必要とするか否かに関わりなく、使用者がその負荷に対して要求した誘導加熱（「ＩＨ」ボタン）または非接触給電（「ＷＰＴ」ボタン）に依存し、力率改善の要否に関して実際の負荷とは異なる場合がある。

より具体的には、載置エリア４に誘導加熱される被加熱物が載置され、力率改善を必要としない場合であっても、使用者が非接触給電を行うための「ＷＰＴ」ボタンを押した場合には、使用者が要求する負荷は、力率改善を必要とする非接触給電される負荷であり、負荷判別手段２１は使用者の要求に応じて負荷を判別する。ただし、載置エリア４に被加熱物が載置されている場合、非接触給電を行うことができないので、非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、別の手段により、実際に載置されている負荷が、被加熱物か受電機器かを判別して、使用者が選択したボタンは誤りであると表示部６に表示してもよい。また自動的に負荷を判別した結果を、負荷判別手段２１に伝達し、負荷判別手段２１が使用者の操作によらず、力率改善回路１５を使用するか否かを選択してもよい。負荷を自動的に判別する方法については他の実施の形態で説明する。

図１１に示すように、載置エリア４ａには何も載置されておらず、載置エリア４ｂ，４ｃに受電機器２４ｂ，２４ｃが載置されている場合の非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の操作について説明する。まず使用者が図１２の操作部５の「ＷＰＴ」ボタンを押すと、負荷判別手段２１が力率改善回路１５を使用すると判別し、スイッチ１６が力率改善回路１５を使用するように切り替わる。すると操作部５ｂ，５ｃが操作可能になる。そして使用者が操作部５ｂの「ＳＴＡＲＴ」と表示されたボタンを押すと、受電機器２４ｂへの非接触給電が開始され、操作部５ｃの「ＳＴＡＲＴ」と表示されたボタンを押すと、受電機器２４ｃへの非接触給電が開始される。そして使用者は操作部５ｂ，５ｃの「＋」と表示されたボタンを押すことにより非接触給電する電力を増加し、「−」と表示されたボタンを押すことにより非接触給電する電力を減少させることができる。このときスイッチ１６が力率改善回路１５を使用するように切り替わっているため、力率改善回路１５からは図５（ｄ）のような一定電圧の直流電圧が出力され、インバータ１４ｂ，１４ｃに入力される。したがって受電機器２４ｂ、２４ｃが平滑コンデンサを有する場合であっても、外部電源１９から入力される電流は歪まず高力率が得られる。

また、負荷を誘導加熱する場合も、スイッチ１６が力率改善回路１５を使用しないように切り替わり、同様に操作部５ｂ、５ｃなどによって操作することができる。誘導加熱する場合には力率改善を行わないが、力率改善の必要がないので外部電源１９から入力される電流は歪まず高力率が得られる。

載置エリア４ａには何も載置されていないとき、使用者が操作部５ａを操作しても、インバータ１４ａからコイル１３ａには高周波電流が供給されないようにすることが望ましい。載置エリア４ａに負荷が載置されているか否かを、非接触給電機能付き誘導加熱調理器１が検出する方法がいくつか提案されている。例えば非接触給電機能のない一般的な誘導加熱調理器が行っているように、インバータ１４ａからコイル１３ａに微小な電力を供給し、このときのコイル１３ａの電圧と電流からインピーダンスを計測して、インピーダンスの変化によって負荷が載置されているか否かを検出してもよい。また実施の形態１で説明したように光センサ１１ａを用いて負荷が載置されているか否かを検出してもよい。このような方法で載置エリア４ａに何も載置されていないことを検出すると、操作部５ａが押されてもインバータ１４ａのスイッチング動作を行わないように制御回路２０に搭載されたマイクロコンピュータなどで制御すればよい。

択一的に、操作部５ａの「ＳＴＡＲＴ」ボタンが押されたら、インバータ１４ａを少しの時間動作させて、コイル１３ａに高周波電流を流し、そのときのコイル１３ａの電圧と電流からインピーダンスを計測して、何も載置されていないことを判断した場合、インバータ１４ａの動作を止めるようにしてもよい。このとき表示部６に載置エリア４ａには何も載置されていないので、コイル１３ａへの高周波電流の供給を停止したことを意味するメッセージを表示すると、使用者が使いやすくなるので望ましい。

以上のように本発明の実施の形態３に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、単一の力率改善回路１５を備え、非接触給電のために力率改善を行うときは全ての加熱ユニットまたは給電ユニットに対応するインバータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃに力率改善回路１５から出力される電圧を供給するので、異なる口を利用して誘導加熱と非接触給電の両方を同時に行うことはできない。しかし、力率改善を行う必要がある受電機器が必要とする電力は小さく、例えば３つの給電ユニット全てを利用して非接触給電を行う場合であっても、力率改善回路１５から出力される電力は小さいので、力率改善回路１５を小型で低コストに実現することができる。

他方、整流回路の後段に力率改善回路１５を設けて、力率改善回路１５を使用の要否の選択を行わない場合、常に力率改善回路１５が動作することになる。この場合、例えば３つの加熱ユニット全てを誘導加熱で使用するとき、力率改善回路１５は、非常に大きな電力（日本では消防法により、最大５．８ｋＷの電力）に対応するように構成しなければならない。しかし、３つの給電ユニット全てを非接触給電のために利用するときには、力率改善回路１５がそのような大きな電力に対応する必要がない。すなわち、本発明の実施の形態３に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、単一の力率改善回路１５を備えものであることから、力率改善回路１５は、誘導加熱に必要な最大電力に対応可能な定格能力の大きな半導体スイッチング素子などの回路素子を必要とし、寸法が大きくなり、高価なものとなる。

実施の形態４．
図１３は本発明の実施の形態４の非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の主要な回路構成を示すブロック図である。本実施の形態４の非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、トッププレート上の複数の載置エリア（ユニット）のうち、少なくとも１つのユニットを誘導加熱専用の加熱ユニットとして、他のユニットを誘導加熱および非接触給電に対応した加熱・給電ユニットとして構成されている。実施の形態４の他の詳細な構成は、実施の形態１〜３のものと同様であるので、重複する説明を省略する。

図１３に示す非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、載置エリア４ａ，４ｂが誘導加熱専用の加熱ユニットとして構成され、載置エリア４ｃが誘導加熱と非接触給電の両方に対応した加熱・給電ユニットとして構成されている。この場合、載置エリア４ａ，４ｂに対しては力率改善を行う必要がないので、インバータ１４ａ，１４ｂの入力端は整流回路１７の出力端に直接接続される。一方、載置エリア４ｃに対しては、誘導加熱または力率改善を必要とする非接触給電を行うために、スイッチ１６の一方の端部が整流回路１７に接続され、その他方の端部が力率改善回路１５またはインバータ１４ｃに選択可能に接続されている。なお、スイッチ１６の代わりに、実施の形態２と同様に、力率改善回路１５を構成する半導体スイッチング素子のオン／オフ制御により、力率改善を行うか否か選択してもよい。

図１４は、本発明の実施の形態４に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の操作部５および表示部６の一例を示す平面図である。操作部５の中で、載置エリア４ｃに対応する操作部５ｃにのみ「ＩＨ」ボタンおよび「ＷＰＴ」ボタンが設けられている。使用者が「ＷＰＴ」ボタンを押すと、負荷判別手段２１は力率改善が必要と判断し、スイッチ１６が力率改善回路１５に接続されるように切り替わる。使用者が「ＩＨ」ボタンを押すと、負荷判別手段２１は力率改善が不要であると判断し、スイッチ１６が力率改善回路１５から切り離され、インバータ１４ｃに接続されるように切り替わる。そしてそれぞれの場合の動作は上記実施の形態に示したものと同様である。

次にトッププレート上の複数の載置エリアのうち、少なくとも１つの載置エリアが誘導加熱専用で、他の複数の載置エリアが誘導加熱と非接触給電の両方に対応している場合について説明する。図１５および図１６は、３つの載置エリアのうち１つの載置エリア４ａが誘導加熱専用の加熱ユニットであり、他の２つの載置エリア４ｂ，４ｃが誘導加熱および非接触給電の両方に対応した加熱・給電ユニットとして構成された非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の概略的な構成図である。

図１５に示す非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、各載置エリア４ｂ，４ｃに対応する個別の力率改善回路１５ｂ，１５ｃを備え、各力率改善回路１５ｂ，１５ｃの使用の要否は、スイッチ１６ｂ，１６ｃにより選択することができる。すなわち図１５の非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、誘導加熱専用の載置エリア４ａに対応する力率改善回路１５ａを備えない点を除き、実施の形態１，２に示した非接触給電機能付き誘導加熱調理器１と同様の構成を有する。したがって、載置エリア４ｂ，４ｃについては実施の形態１，２で説明したものと同様に動作させることができ、同様の効果を奏する。

図１６に示す非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、載置エリア４ｂ，４ｃに共通の力率改善回路１５およびスイッチ１６を備えており、力率改善回路１５の使用の要否がスイッチ１６により選択される。すなわち図１６に示す非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、誘導加熱専用の載置エリア４ａを除くと、実施の形態３に示した非接触給電機能付き誘導加熱調理器１（図１１）と同様の構成を有する。したがって、載置エリア４ｂと４ｃについては実施の形態３に記したのと同様に動作させることができ、同様の効果を奏する。

実施の形態５．
上記実施の形態１〜４に係る負荷判別手段２１は、使用者が操作部５を操作して負荷の種類を選択した結果を負荷判別手段２１に入力し、その結果に基づいて、負荷の種類を判別し、その判別結果により力率改善回路１５を使用するか否か制御したが、本実施の形態では、他の方法により負荷判別手段２１が負荷の種類を判別する場合について説明する。したがって、実施の形態１〜４に示した非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の負荷判別手段２１への入力方法に代えて、本実施の形態の負荷判別手段２１への入力方法を用いることができる。

図１７は、本発明に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器１により非接触給電される受電機器の受電回路を示す回路図である。一般的な非接触給電の受電回路は、図１７（ａ）、図１７（ｂ）、および図１７（ｃ）に示すように構成される。図１７（ａ）に示す受電回路は、共振コンデンサを用いないものである。図１７（ｂ）に示す受電回路は、受電コイル２５と並列に接続された共振コンデンサ２９を有し、図１７（ｃ）に示す受電回路は、受電コイル２５と直列に接続された共振コンデンサ２９を有する。このように受電回路に共振コンデンサを用いた非接触給電は、磁界共鳴方式または磁界共振方式と呼ばれ、電磁誘導方式と区別されることがある。区別される場合には、図１７（ａ）の方式を電磁誘導方式と呼ぶことが多い。しかし上述のように、これらは原理的には電磁誘導の法則に基づくものであるから、本願では区別せず、すべて磁界結合型の非接触給電として扱う。

受電機器２４の受電回路は、ダイオードブリッジなどからなる整流回路２７を備えており、受電コイル２５で受電した高周波交流電力を整流して負荷回路２８に入力する。なお整流回路２７はダイオードブリッジからなる全波整流回路に限らず、半波整流回路または倍電圧整流回路を用いてもよい。負荷回路２８は、受電装置２４において主として電力を消費するものであり、例えばモータとその周辺回路、またはディスプレイモニタとその周辺回路であってもよい。また受電機器２４が平滑コンデンサを備える場合には、負荷回路２８内に平滑コンデンサが備えられている。

図１８は、本発明の実施の形態５に係る負荷判別機能付き誘導加熱調理器１および受電機器の例示的な回路構成を示す回路図である。図１８に示す回路は、図４、図９、および図１０に示す回路と同様のものであるが、負荷判別に関係する部分を抽出し、その他の部分を簡略化して図示したものである。図１８に示すインバータ入力電源３０は、全波整流された脈流直流電圧、または力率改善回路１５より一定電圧にされた定常直流電圧である。すなわちインバータ入力電源３０は、図４、図９、および図１０におけるインバータ１４の入力端より前段の回路を簡略化して図示したものである。インバータ１４の出力端とコイル１３の間には、コイル電圧Ｖを検出するコイル電圧検出部３１と、コイル電流Ｉを検出するコイル電流検出部３２が設けられている。コイル電圧検出部３１は抵抗分圧回路または降圧トランスなどで構成され、コイル電流検出部３２はシャント抵抗やカレントトランスなどで構成される。

トッププレート３上には図１７で示したような受電機器または誘導加熱される被加熱物が載置される。コイル電圧検出部３１で検出したコイル電圧Ｖの値と、コイル電流検出部３２で検出したコイル電流Ｉの値は制御回路２０内に設けられたマイクロコンピュータなどの演算装置３３に入力され、演算装置３３はコイル電圧Ｖの値とコイル電流Ｉの値から、コイル１３の両端から見たインピーダンスまたは抵抗成分を演算する。コイル１３の両端から見たインピーダンスまたは抵抗成分とは、コイル１３そのもののインピーダンスまたは抵抗成分を指すのではなく、コイル１３に対応した位置に受電機器や被加熱物を載置したときの影響を含むインピーダンスまたは抵抗成分という意味である。

またインピーダンスは、実部（Ｒ）と虚部（ｊＸ）で表され、抵抗成分とはインピーダンスの実部（Ｒ）のことである。また演算装置３３は、インバータ１４の出力電圧の周波数をスイープさせるようにドライバ回路２２に指令を出し、この指令に基づいてドライバ回路２２は、インバータ１４の出力電圧の周波数が例えば２０ｋＨｚから４０ｋＨｚまで１ｋＨｚ刻みで変化するようにスイープ（周波数掃引）させる。そして演算装置３３はインバータ１４の出力電圧の周波数がスイープされる際のコイル１３の両端におけるインピーダンスまたは抵抗成分を測定して、その周波数特性を得る。そして演算装置３３はこの周波数特性から、演算装置３３内に記録されたプログラムからなる負荷判別手段２１により負荷の種類を判別し、力率改善回路１５の使用の要否を選択する。さらに負荷判別手段２１の判別結果は、載置エリア４に何も載置されていないこと、および／または載置されるべきでない異物（スプーンなど）が載置されているか否かを判別する。

図１９は、異なる種類の負荷を載置エリアに載置したときに得られるコイル両端の抵抗成分の周波数特性を図示したグラフである。図１９は、横軸は周波数ｆ、縦軸はコイル１３の両端の（見かけ上の）抵抗成分Ｒの大きさを示す。図１９は、異なる周波数特性を表す４本の曲線を示す。長破線Ａは、負荷が誘導加熱される被加熱物の場合に得られる抵抗成分Ｒの周波数特性を示し、周波数ｆが高くなるほど抵抗成分Ｒの大きさが大きくなるという特徴を示す。短破線Ｂは、負荷が図１７（ａ）に示すように共振コンデンサを有しない受電機器である場合に得られる抵抗成分Ｒの周波数特性を示し、抵抗成分Ｒの大きさが周波数ｆによらず一定であるか、または周波数ｆとともに小さくなるという特徴を示す。

また実線Ｃは、負荷が図１７（ｂ）および図１７（ｃ）に示すように共振コンデンサを有する受電機器である場合に得られる抵抗成分Ｒの周波数特性を示し、抵抗成分Ｒの大きさが受電コイル２５のインダクタンスおよび共振コンデンサの静電容量で定まる共振周波数で極大値となることを示す。受電機器は、一般に、抵抗成分Ｒが極大値となる共振周波数を有する高周波電流で最も高い効率で非接触給電することができる。したがって、インバータ１４は、抵抗成分Ｒが極大値となる共振周波数とほぼ一致するような周波数を有する高周波電流を供給するように制御される。

一点鎖線Ｄは、誘導加熱される被加熱物または非接触給電される受電機器が載置エリア４上に載置されていない場合に得られる抵抗成分Ｒの周波数特性を示し、コイル１３の両端の抵抗成分Ｒは比較的に小さいという特徴を示す。一点鎖線Ｄで示すような抵抗成分Ｒの周波数特性が得られた場合、制御回路２０は、載置エリア４上に載置されていない、すなわち無負荷であると判断して、インバータ１４の駆動を停止する。

このようにコイル１３の両端の抵抗成分Ｒの周波数特性を周波数掃引で計測することにより、載置エリア４に載置された負荷の種類を判別することができる。なお、ここでは抵抗成分Ｒの周波数特性による判別方法について記したが、抵抗成分Ｒの周波数特性に限らず、リアクタンス成分（インピーダンスの虚部）の周波数特性またはコイル電圧とコイル電流の位相差の周波数特性によって負荷の種類を判別してもよい。

負荷判別手段２１による負荷判別方法に関する上記説明において、抵抗成分Ｒの周波数特性を測定する際にインバータ１４に入力されるインバータ入力電源３０については特に言及しなかった。インバータ入力電源３０は、全波整流された脈流直流電圧、または力率改善回路１５により一定電圧にされた定常直流電圧を有し得る。当然に、インバータ入力電源３０からの電圧が、脈流直流電圧または定常直流電圧であっても、上記負荷判別方法により、コイル１３の両端のインピーダンスまたは抵抗成分などの周波数特性を測定することが可能である。ただし、インバータ１４は、入力電源３０から安定した電圧が入力されると、安定した高周波電流を出力でき、抵抗成分Ｒの周波数特性の測定精度を向上させることができる。インバータ入力電源３０は、選択的に使用することができる力率改善回路１５を備えているから、周波数特性を測定する際には力率改善回路１５の使用を選択し、一定電圧の定常直流電圧をインバータ１４に入力することが好ましい。なお、周波数特性の測定に際し、インバータ１４は小さな高周波電流を出力するように制御されるので、負荷が小さな電力を必要とする受電機器であっても、力率改善回路１５は適正に力率改善して、周波数特性を測定することができる。

次に、本発明に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の一連の動作について、以下例示的に説明する。ここで説明する非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は、図１および図２（実施の形態１）に示すように構成され、各載置エリア４ａ，４ｂ，４ｃにそれぞれに対応した力率改善回路１５ａ，１５ｂ，１５ｃを備えたものとする。

まず使用者は、非接触給電機能付き誘導加熱調理器１を使用するために主電源スイッチ７を「入」に設定する。すると非接触給電機能付き誘導加熱調理器１は起動し、スイッチ１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、力率改善回路１５ａ，１５ｂ，１５ｃの使用を選択するように切り替わり、演算装置３３は、上述のように、インバータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃから出力される高周波電流の周波数をスイープ（周波数掃引）させて、各コイル１３ａ，１３ｂ，１３ｃの（見かけ上の）インピーダンスまたは抵抗成分Ｒの周波数特性を測定する。

負荷判別手段２１は、例えば、載置エリア４ａに載置された負荷が誘導加熱される被加熱物であり、載置エリア４ｂ，４ｃに載置された負荷が非接触給電される受電機器であると判別する。このとき演算装置３３は、載置エリア４ａの発光リング１０ａを赤色に発光させ、載置エリア４ｂ，４ｃの発光リング１０ｂ，１０ｃを緑色に発光させることにより、載置された負荷が正しく判別されたことを使用者に視覚的に伝える。操作部５が静電センサおよび液晶ディスプレイにより構成される場合、操作部５ａの表示内容が誘導加熱に適したものに切り替えられ、操作部５ｂ，５ｃの表示内容が非接触給電に適したものに切り替えられる。

また演算装置３３の負荷判別手段２１は、力率改善回路１５ａの不使用を選択するようにスイッチ１６ａを切り替えるとともに、力率改善回路１５ｂ，１５ｃの使用を選択するようにスイッチ１６ｂ，１６ｃを保持する。

使用者は、操作部５ａを用いて被加熱物に対する誘導加熱を操作し、操作部５ｂ，５ｃを用いて受電機器への非接触給電を操作する。このとき受電機器が平滑コンデンサを備えるものであっても、受電機器は力率改善回路１５ｂ、１５ｃを介して非接触給電されているので、非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の入力電流は歪むことなく、高い力率が得ることができる。

また、使用者が主電源スイッチ７を「入」に設定した時には、載置エリア４ａ，４ｂ，４ｃのうちの全てまたはいくつかに負荷が載置されておらず、その後に、使用者が負荷を載置する場合がある。この場合、主電源スイッチ７が「入」に設定された時に、負荷判別手段２１は、上記方法によりコイル１３ａ，１３ｂ，１３ｃの（見かけ上の）インピーダンスまたは抵抗成分Ｒなどの周波数特性を測定して、負荷が存在しない（無負荷）を検知する。そして演算装置３３は、無負荷を検知した載置エリア４ａ，４ｂ，４ｃに対応する操作部５ａ，５ｂ，５ｃをスタンバイ状態に維持して、使用者が操作部５に触れる（操作部５を用いて操作する）まで待機する。このとき演算装置３３は、無負荷を検知した載置エリア４ａ，４ｂ，４ｃに対応する発光リング１０ａ，１０ｂ，１０ｃを発光させない。

使用者が載置エリア４ａ，４ｂ，４ｃのいずれかに負荷を載置すると、光センサ１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、これに入射される外光が遮光されて、何らかの負荷（被加熱物または受電機器）が載置されたことを検知する。演算装置３３の負荷判別手段２１は、負荷が載置されたと検知した載置エリア４に関し、上述の方法により負荷を判別して発光リング１１を発光させるとともに、操作部５の表示内容を切り替える。また光センサ１１を用いて、載置エリア４に負荷が載置されたことを検知する代わりに、使用者が負荷を載置した載置エリア４に対応する操作部５ａ，５ｂ，５ｃに触れたときに、その載置エリア４に載置された負荷に対して上記負荷判別方法を行い、載置された負荷を判別してもよい。

実施の形態６．
実施の形態１〜４に係る負荷判別手段２１は、使用者が操作部５を操作して負荷の種類を選択した結果に基づいて負荷の種類を判別するものであったが、本実施の形態では、受電機器に取れつけられたＲＦタグに入力された情報に基づいて負荷の種類を判別するものである。実施の形態６のその他の詳細な構成は、実施の形態１〜４のものと同様であるので、重複する説明を省略する。

上述のように、実施の形態６に係る負荷判別手段２１は、ＲＦタグなどの無線通信技術を利用して、負荷の種類を判別する方法について説明する。ここでは安価に実現できる無線通信としてＲＦタグ（またはＲＦＩＤタグ、Radio Frequency Identifier）を用いた場合について説明するが、利用可能な無線通信方法はこれに限るものではなく、例えば、Wi-FiやBluetooth（登録商標）など家庭内での無線通信として広く普及しているものを利用してもよい。なおＲＦタグは、電子タグ、ＩＣタグ、無線タグ、ＲＦＩＤタグ等、さまざまな用語で表現されているが、本願では、ＪＩＳ（日本工業規格）で定められている「ＲＦタグ」の用語を統一して用いる。

図２０は、ＲＦタグを用いて負荷を判別する非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の主要部を示す斜視図である。非接触給電機能付き誘導加熱調理器１のコイル１３は、リッツ線を渦巻き状に巻いて形成されており、コイル１３の中心付近に無線アンテナ３４が設けられている。図１９に示すコイル１３は、これに限定するものではないが、被加熱物を均一に誘導加熱するために、リッツ線を半径方向に分割した２つのリング（内側リングおよび外側リング）として巻回して構成されたものである。無線アンテナ３４は、無線送受信器（リーダ／ライタ）３５に接続されており、無線送受信器３５は無線アンテナ３４に電力を供給し、また無線アンテナ３４が受信した情報を処理する。無線送受信器３５は制御回路２０に接続されており、無線送受信器３５が受信した信号（情報）は負荷判別手段２１に送られ、負荷判別手段２１が負荷の種類を判別する。負荷判別手段２１の判別結果に基づいて、力率回線回路１５の使用の要否を選択する手法は、上記実施の形態１〜５に記載したものと同様である。

他方、受電機器２４は、受電コイル２５の中心付近にＲＦタグ３６を備えている。ＲＦタグにはＩＣチップ（図示せず）が埋め込まれており、ＩＣチップ内に受電機器に関する情報（受電機器の種類（ジューサミキサ等）、最大定格電力、共振周波数等）が記録されている。

受電機器２４が載置エリア４に載置されると、非接触給電機能付き誘導加熱調理器１の無線送受信器３５が無線アンテナ３４に電力を供給する。無線アンテナ３４はコイル状に形成されており、電力が供給されると、高周波磁界あるいはマイクロ波を、受電機器２４のＲＦタグ３６に向けて照射する。ＲＦタグ３６は高周波磁界あるいはマイクロ波を受けて起電力を発生し、ＲＦタグ３６のＩＣチップ内に記録された情報を読み出し、無線アンテナ３４に向けて情報を送信する。この情報を無線アンテナ３４が受信し、無線送受信器３５で処理され、その結果を負荷判別手段２１に送る。これにより負荷判別手段２１は負荷の種類を判別し、力率改善回路１５を使用するか否かを選択する。その後の動作は上記実施の形態と同様である。

一般に、誘導加熱される鍋やフライパンなどの被加熱物はＲＦタグ３６を備えていないから、無線送受信器３５が何の情報も受信しなかったときには、負荷判別手段２１は載置された負荷を被加熱物であると判別し、力率改善回路１５を使用する必要はないと判断することができる。また力率回線回路１５を使用する必要がない受電機器は、これを示す情報をＲＦタグ３６内のＩＣチップに予め記録しておくことにより、無線送受信器３５は、その負荷が力率回線回路１５の使用を必要としないことを検知し、負荷判別手段２１は、その情報を受けて力率改善回路１５の不使用を判別する。

また受電機器２４は、無線アンテナ３４および無線送受信器３５を介して、受電コイル２５の両端から測定した抵抗成分Ｒが極大値となる共振周波数に関する情報を演算装置３３に出力することが好ましい。このとき演算装置３３は、対応する発光リング１０を青色または緑色に発光させるとともに、その共振周波数とほぼ一致するような周波数を有する高周波電流を供給するようにインバータ１４を制御することが好ましい。この場合、実施の形態５で説明したように、インバータ１４から出力される高周波電流の周波数をスイープさせることにより周波数特性を決定する必要はなく、負荷判別手段２１はＲＦタグ３６から共振周波数の情報を収集して、非接触給電機能付き誘導加熱調理器１はより簡便な構成で最も高い効率で受電機器２４に非接触給電することができる。

さらに受電機器２４は、平滑コンデンサを備えず、力率改善を必要としないもの（例えば、炊飯器または湯沸かしポット等）であってもよい。受電機器２４は、内部の温度を測定する少なくとも１つの温度センサ（図示せず）およびＲＦタグ３６を有してもよい。例えば炊飯器は、おいしいご飯の炊き方として、古来「始めちょろちょろ中ぱっぱ」と表現されるように、水に浸けた米を中火で１０分程度沸騰させた後、弱火で１５程度炊き上げることが好ましいが、受電機器２４に適したご飯の炊き方に関する情報をＲＦタグ３６内のＩＣチップに記憶させ、演算装置３３は、記憶された炊飯情報および温度センサから得た温度情報に基づいてインバータ１４を制御してもよい。他の受電機器２４の具体例として、煎茶用の湯沸かしポットは、水を一旦沸騰させた後、８５℃前後で保温した湯を用いると、香りよく、うまみのある煎茶を淹れることができるが、煎茶等のお茶の種類に適した茶の淹れ方に関する情報をＲＦタグ３６内のＩＣチップに記憶させ、演算装置３３は、記憶された煎茶情報および温度センサから得た温度情報に基づいてインバータ１４を制御してもよい。ご飯の量およびお茶の種類等は、使用者が選択できるように操作部５を構成してもよい。さらに、炊飯が完了した時点、または適温に達した時点で、受電機器２４は、ＲＦタグ３６および無線送受信器３５を介して、演算装置３３に通信して、その旨を表示部６で表示して（または図示しないスピーカ等の聴覚的装置で音声通知して）、使用者に伝えることが好ましい。

以上説明したように、本発明に係る非接触給電機能付き誘導加熱調理器１で非接触給電可能な受電機器２４は、力率改善の必要性の有無にかかわらず、任意の電化製品を載置エリア４に載置することにより動作させることができる。また受電機器２４は、（メモリを含む）ＲＦタグ３６を用いることにより、共振周波数を有する高周波磁場により、最も高い効率で受電することができる。

１…非接触給電機能付き誘導加熱調理器、２…筐体、３…トッププレート、４，４ａ〜４ｃ…載置エリア、５，５ａ〜５ｃ…操作部、６…表示部、７…主電源スイッチ、８…グリル部、９ａ〜９ｄ…ダイヤル操作部、１０ａ〜１０ｃ…発光リング、１１ａ〜１１ｃ…光センサ、１２…排熱部、１３，１３ａ〜１３ｃ…コイル（加熱・給電コイル）、１４，１４ａ〜１４ｃ…インバータ、１５，１５ａ〜１５ｃ…力率改善回路、１６，１６ａ〜１６ｃ…スイッチ、１７…整流回路、１８…入力フィルタ、１９…商用交流電源、１９ａ…インレットプラグ、２０…制御回路、２１…負荷判別手段、２２…ドライバ回路、２４ｂ，２４ｃ…受電機器、２５ｂ，２５ｃ…受電コイル、２６ａ〜２６ｃ…操作ボタン、３１…コイル電圧検出手段、３２…コイル電流検出手段、３３…演算装置、３４…無線アンテナ、３５…無線送受信器、３６…ＲＦタグ、３７…グリルヒータ、３８…ヒータスイッチ、１０１…加熱部、１０２…給電部、１０３…磁性体、１０４…給電コイル、１０５…磁性体。

Claims (17)

1. 負荷を載置するトッププレートと、
   前記トッププレートの下方に配置された加熱給電コイルと、
   商用交流電源を電圧の大きさが周期的に変動する脈動直流電圧に整流する整流回路と、
   前記整流回路で整流された脈動直流電圧を電圧の大きさが一定である定常直流電圧に変換する力率改善回路と、
   前記加熱給電コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、
   前記トッププレート上に載置された負荷に応じて、脈動直流電圧または定常直流電圧を、前記インバータ回路に選択的に印加する負荷判別手段とを備え、
   前記加熱給電コイルは、第１および第２の加熱給電コイルからなり、
   前記インバータ回路は、前記第１および第２の加熱給電コイルに高周波電流を供給する第１および第２のインバータ回路からなり、
   前記負荷判別手段は、第１のインバータ回路に、常に前記整流回路からの脈動直流電圧を印加するともに、前記第２のインバータ回路に、前記トッププレート上に載置された負荷に応じて、脈動直流電圧または定常直流電圧を、選択的に印加することを特徴とする非接触給電機能付き誘導加熱調理器。
2. 前記加熱給電コイルは、異なる負荷の下方に配置された複数の加熱給電コイルからなり、
   前記加熱給電コイルのそれぞれに対応して同数の前記インバータ回路および前記力率改善回路が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電機能付き誘導加熱調理器。
3. 前記加熱給電コイルは、異なる負荷の下方に配置された複数の加熱給電コイルからなり、
   前記加熱給電コイルのそれぞれに対応して同数の前記インバータ回路が設けられ、
   単一の前記力率改善回路が前記各インバータ回路に接続可能に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電機能付き誘導加熱調理器。
4. 前記負荷判別手段により制御可能なスイッチを備え、
   前記スイッチは、脈動直流電圧または定常直流電圧のいずれか一方を、前記インバータ回路に選択的に印加することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の非接触給電機能付き誘導加熱調理器。
5. 前記力率改善回路は、前記負荷判別手段により制御可能なスイッチング素子を有し、
   前記スイッチング素子は、脈動直流電圧または定常直流電圧のいずれか一方を、前記インバータ回路に選択的に印加することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の非接触給電機能付き誘導加熱調理器。
6. 使用者の所望する操作が入力される操作部を備え、
   前記操作部は、入力された操作に応じた信号を出力し、
   前記負荷判別手段は、前記操作部から出力された信号により負荷を判別することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の非接触給電機能付き誘導加熱調理器。
7. 前記操作部は、前記インバータ回路に印加される脈動直流電圧または定常直流電圧を選択するための第１および第２の操作ボタンを有することを特徴とする請求項６に記載の非接触給電機能付き誘導加熱調理器。
8. 前記加熱給電コイルの両端のコイル電圧を検出するコイル電圧検出部と、
   前記加熱給電コイルに流れる高周波電流を検出するコイル電流検出部とを備え、
   前記負荷判別手段は、前記加熱給電コイルに供給される高周波電流の周波数を掃引させたときに検出されたコイル電圧および高周波電流に基づいて前記トッププレート上に載置された負荷の抵抗成分、負荷のリアクタンス成分、またはコイル電圧と高周波電流の位相差のいずれかの周波数特性を測定し、測定された周波数特性に基づいて脈動直流電圧または定常直流電圧を前記インバータ回路に選択的に印加することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の非接触給電機能付き誘導加熱調理器。
9. 前記負荷判別手段は、前記トッププレート上に載置された負荷に関係なく、定常直流電圧を前記インバータ回路に印加して、前記トッププレート上に載置された負荷の抵抗成分、負荷のリアクタンス成分、またはコイル電圧と高周波電流の位相差のいずれかの周波数特性を測定した後、測定された周波数特性に基づいて脈動直流電圧または定常直流電圧を前記インバータ回路に選択的に印加することを特徴とする請求項８に記載の非接触給電機能付き誘導加熱調理器。
10. 前記負荷判別手段に接続された無線送受信器を備え、
    負荷が無線送受信器と無線通信可能なＲＦタグを有し、
    ＲＦタグは、脈動直流電圧または定常直流電圧のうち前記インバータ回路に供給される電圧、受電コイルの抵抗成分の共振周波数、および受電コイルの最大定格電力に関する情報のうち少なくとも１つの情報を無線通信受信器に無線通信するように構成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の非接触給電機能付き誘導加熱調理器。
11. 負荷を載置するトッププレートと、
    前記トッププレートの下方に配置された加熱給電コイルと、
    商用交流電源を電圧の大きさが周期的に変動する脈動直流電圧に整流する整流回路と、
    前記整流回路で整流された脈動直流電圧を電圧の大きさが一定である定常直流電圧に変換する力率改善回路と、
    前記加熱給電コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、
    前記トッププレート上に載置された負荷に応じて、脈動直流電圧または定常直流電圧を、前記インバータ回路に選択的に印加する負荷判別手段とを備え、
    前記負荷判別手段は、前記トッププレート上に載置された前記負荷が、誘導加熱される被加熱物であるか、非接触給電される受電機器であるか、を判別し、前記被加熱物と判別した場合には脈動直流電圧を、前記受電機器と判別した場合には定常直流電圧を、前記インバータ回路に選択的に印加することを特徴とする非接触給電機能付き誘導加熱調理器。
12. 非接触給電機能付き誘導加熱調理器と受電機器とを備えた調理システムであって、
    誘導加熱調理器は、
    第１および第２の加熱給電コイルからなる加熱給電コイルと、
    商用交流電源を電圧の大きさが周期的に変動する脈動直流電圧に整流する整流回路と、
    前記整流回路で整流された脈動直流電圧を電圧の大きさが一定である定常直流電圧に変換する力率改善回路と、
    前記第１および第２の加熱給電コイルに高周波電流を供給する第１および第２のインバータ回路と、
    脈動直流電圧または定常直流電圧のうち前記インバータ回路に印加すべき電圧を判別する負荷判別手段と、
    前記負荷判別手段に接続された無線送受信器とを備え、
    受電機器は、
    無線送受信器と無線通信可能なＲＦタグと、
    受電コイルとを備え、
    ＲＦタグは、脈動直流電圧または定常直流電圧のうち前記インバータ回路に供給される電圧、受電コイルの抵抗成分の共振周波数、および受電コイルの最大定格電力に関する情報のうち少なくとも１つの情報を無線送受信器に無線通信するように構成され、
    前記負荷判別手段は、第１のインバータ回路に、常に前記整流回路からの脈動直流電圧を印加するともに、前記第２のインバータ回路に、前記トッププレート上に載置された負荷に応じて、脈動直流電圧または定常直流電圧を、選択的に印加することを特徴とする調理システム。
13. 非接触給電機能付き誘導加熱調理器とともに用いられる受電機器であって、
    誘導加熱調理器は、第１および第２の加熱給電コイルと、商用交流電源を電圧の大きさが周期的に変動する脈動直流電圧に整流する整流回路と、前記整流回路で整流された脈動直流電圧を電圧の大きさが一定である定常直流電圧に変換する力率改善回路と、前記第１および第２の加熱給電コイルに高周波電流を供給する第１および第２のインバータ回路と、脈動直流電圧または定常直流電圧のうち前記インバータ回路に印加すべき電圧を判別する負荷判別手段と、前記負荷判別手段に接続された無線送受信器とを備え、
    受電機器は、
    無線送受信器と無線通信可能なＲＦタグと、
    受電コイルとを備え、
    ＲＦタグは、脈動直流電圧または定常直流電圧のうち前記インバータ回路に供給される電圧、受電コイルの抵抗成分の共振周波数、および受電コイルの最大定格電力に関する情報のうち少なくとも１つの情報を無線送受信器に無線通信するように構成され、
    前記負荷判別手段は、第１のインバータ回路に、常に前記整流回路からの脈動直流電圧を印加するともに、前記第２のインバータ回路に、前記トッププレート上に載置された負荷に応じて、脈動直流電圧または定常直流電圧を、選択的に印加することを特徴とする受電機器。
14. 商用交流電源を電圧の大きさが周期的に変動する脈動直流電圧に整流するステップと、
    脈動直流電圧を電圧の大きさが一定である定常直流電圧に変換するステップと、
    トッププレートの下方に配置された加熱給電コイルに、インバータ回路を用いて高周波電流を供給するステップと、
    前記トッププレート上に載置された負荷が、誘導加熱される被加熱物であるか、非接触給電される受電機器であるか、を判別し、前記被加熱物と判別した場合には脈動直流電圧を、前記受電機器と判別した場合には定常直流電圧を、前記インバータ回路に選択的に印加するステップとを有する非接触給電機能付き誘導加熱調理器の制御方法。
15. 前記加熱給電コイルの両端のコイル電圧を検出するステップと、
    前記加熱給電コイルに流れる高周波電流を検出するステップと、
    前記加熱給電コイルに供給される高周波電流の周波数を掃引させたときに検出されたコイル電圧および高周波電流に基づいて前記トッププレート上に載置された負荷の抵抗成分の周波数特性を測定するステップと、
    測定された周波数特性に基づいて脈動直流電圧または定常直流電圧を前記インバータ回路に選択的に印加するステップとを有することを特徴とする請求項１４に記載の非接触給電機能付き誘導加熱調理器の制御方法。
16. 前記トッププレート上に載置された負荷に関係なく、定常直流電圧を前記インバータ回路に印加して、前記トッププレート上に載置された負荷の抵抗成分の周波数特性を測定した後、測定された周波数特性に基づいて脈動直流電圧または定常直流電圧を前記インバータ回路に選択的に印加するステップを有することを特徴とする請求項１４に記載の非接触給電機能付き誘導加熱調理器の制御方法。
17. 負荷が無線送受信器と無線通信可能なＲＦタグと、受電コイルとを有し、
    前記ＲＦタグに記憶された、脈動直流電圧または定常直流電圧のうち前記インバータ回路に供給される電圧、受電コイルの抵抗成分の共振周波数、および受電コイルの最大定格電力に関する情報のうち少なくとも１つの情報を無線通信するステップを有することを特徴とする請求項１６に記載の非接触給電機能付き誘導加熱調理器の制御方法。

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