JP6029510B2 - 誘導加熱調理器、及び電力管理システム - Google Patents
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Description
しかしながら、上記特許文献1の技術では、単に電力使用量が上限値以内に収まるように制御するのみで、加熱効率については考慮されていない。このため、最大電力使用量が制限される場合に、限られた電力を無駄なく加熱に利用することができないという課題があった。特に、災害などの非常時に、最大電力使用量が大幅に制限された場合には、この課題は顕著となる。
図1は、実施の形態1に係る電力管理システムの構成を示す図である。
電力管理システムは、例えば、建物(住戸)内に設置された各電気機器が消費した電力、並びに住戸における発電電力及び蓄電電力を集計することにより、一括的に電力を管理するシステムである。
図1に示すように、電力管理システムは、住宅内電力制御システム2、住宅内蓄電システム3、太陽光発電システム4、及び、複数の電気機器(誘導加熱調理器5、エアコン6、照明7、冷蔵庫8)によって構成される。
住宅内電力制御システム2、住宅内蓄電システム3、太陽光発電システム4、誘導加熱調理器5、エアコン6、照明7、冷蔵庫8は、それぞれ、商用電源9の電力を住宅内に供給する電力線1に接続されている。
住宅内蓄電システム3は、太陽光発電システム4によって発電された電力、及び商用電源9からの余剰電力等を蓄電する。
なお、本実施の形態1では、電気機器として、誘導加熱調理器5、エアコン6、照明7、及び冷蔵庫8を設ける場合を説明するが、本発明はこれに限定されない。誘導加熱調理器5を少なくとも含む任意の電気機器を備える構成であれば良い。
住宅内電力制御システム2は、太陽光発電システム4の発電電力に応じて、各電気機器の最大電力使用量を設定する。
例えば、晴天等で太陽光発電システム4の発電電力が大きい場合は、各電気機器への最大電力使用量の指令値を大きく設定する。一方、夜間及び天候が悪い場合など、太陽光発電システム4の発電電力が小さい場合には、各電気機器への最大電力使用量を小さく設定する。このように、極力、商用電源9からの電力供給を抑えるように制御し、節電を行う。
また例えば、災害等で停電となった場合は、最大電力使用量を更に小さくして、太陽光発電システム4と住宅内蓄電システム3の電力のみで居住者が長期間生活できるようにする。また、電力会社との売電契約の形態によっては、太陽光発電の売電電力量を増やすために、晴天時は、最大電力使用量を夜間より小さくする場合もある。
また、各電気機器は、住宅内電力制御システム2から取得した最大電力使用量に関する情報に基づき、当該電気機器で消費する電力の上限値である最大電力使用量を決定するようにしても良い。
図2において、誘導加熱調理器5の本体の上部には、被加熱物(鍋等)が載置されるトッププレート59が設けられている。トッププレート59の表面には、被加熱物の載置位置を示す例えば3つの円形状の加熱口が印刷等の方法で表示されている。
トッププレート59の下の本体内には、各加熱口に対応して3つの加熱コイルが配置されている。左手前側の加熱口には第1加熱コイル51が設けられている。右手前側の加熱口には第2加熱コイル52が設けられている。中央奥側の加熱口には第3加熱コイル53が設けられている。
加熱コイルは、例えば略円形の平面形状を有し、絶縁皮膜された任意の金属(例えば銅、アルミなど)からなる導電線が円周方向に巻き付けることにより構成されており、駆動回路63により高周波電力が各加熱コイルに供給されることで、誘導加熱動作が行われている。
グリル加熱手段60は、例えば電気ヒータ等によって構成され、電力が供給されることでグリル54内に収納された被加熱物(魚等)を加熱する。グリル加熱手段60は、後述する電力制限を行わない場合、例えば最大2kWで加熱する。
また、トッププレート59の前部側には、表示部57が設けられている。表示部57は、例えば、各加熱口、グリル54の火力、及び、動作状態をそれぞれ表示する。表示部57は、例えば液晶表示パネル、LED等により構成される。
なお、表示部57は、本発明における「報知手段」に相当する。
図3において、通信手段62は、住宅内電力制御システム2と通信し、最大電力使用量に関する情報を取得して、制御手段100へ入力する。なお、住宅内電力制御システム2との間の通信は、無線又は有線の何れでも良いし、通信方式も任意の方式で良い。
また、制御手段100は、複数の加熱手段へ入力される電力の合計が、最大電力使用量以下となるように、複数の加熱手段を制御する。さらに、制御手段100内には、加熱口に載置された被加熱物(鍋)の材質が、磁性材質又は非磁性材質の何れの材質であるかを判別する負荷判別手段110を有している。詳細は後述する。
例えばアルミ又は銅等の非磁性材質の場合は、加熱コイルから見たインピーダンスが小さいので大きな電流が流れる。一方、例えばホーロー等の磁性材質の場合は、インピーダンスが大きくなるので、流れる電流は小さい。このようなことから、負荷判別手段110は、流れた電流が所定値以上の場合は非磁性材質と判定し、所定値未満の場合は磁性材質と判定する。
なお、負荷判別の方法はこれに限らず任意の方法を用いることができる。例えば、駆動回路63に入力した入力電流と、実際に加熱コイルに流れたコイル電流との相関関係から材質を判別するようにしても良い。
このため、上記式(1)及び式(2)の関係から、アルミ鍋のような非磁性材質の被加熱物を誘導加熱する場合に、所望の電力Pを得るためには、鉄鍋のような磁性材質の被加熱物の場合と比較して、周波数fを高くして、インピーダンスZを大きくする必要がある。
例えば、鉄などの磁性材質の被加熱物では、加熱効率は約90%であるが、アルミなどの非磁性材質の被加熱物では、加熱効率は約60%に低下する。すなわち、3kW入力した場合、磁性材質の被加熱物では2.7kWが加熱に使われるが、非磁性鍋の場合は1.8kWしか加熱に使われず、残りの1.2kWが無駄になる。
このため、住宅内電力制御システム2からの最大電力使用量の制限がある場合には、以下のような動作を行う。
ここで、閾値の値は、想定される最大電力使用量の最大値以下の任意の値とすることができる。なお、閾値は、予め設定した値でも良いし、操作部58から入力しても良い。また、住宅内電力制御システム2から取得した情報に基づき制御手段100が設定しても良い。
なお、最大電力使用量の制限がある場合には、常に、非磁性材質である被加熱物の誘導加熱を禁止するようにしても良い。つまり、閾値の値を想定される最大電力使用量の最大値に設定するようにしても良い。
そして、制御手段100は、複数の加熱手段へ入力される電力の合計が、最大電力使用量以下となるように、当該加熱コイルを含む複数の加熱手段を制御する。なお、加熱手段を1つの加熱コイルのみで構成した場合には、1つの加熱コイルへ入力される電力が、最大使用量以下となるように制御する。
このため、最大電力使用量が閾値以下の場合に、加熱効率が低い非磁性材質の被加熱物の誘導加熱を行わないようにすることができる。また、最大電力使用量が閾値以下の場合には、加熱効率が高い磁性材質の被加熱物の誘導加熱を行うので、限られた電力を無駄なく加熱に使用することができる。
よって、災害などで停電が発生し、住宅内の太陽光発電システム4と住宅内蓄電システム3の電力で居住者が生活する場合など、最大電力使用量が大幅に制限された場合においても、限られた電力を有効に利用できる。
このため、最大電力使用量が閾値を超える場合には、被加熱物の材質にかかわらず加熱動作を行うことができ、利便性を確保することができる。また、被加熱物の材質が磁性材質である場合には、最大電力使用量にかかわらず、加熱効率が高い磁性材質の被加熱物の誘導加熱を行うので、限られた電力を無駄なく加熱に使用することができる。
本実施の形態2の制御手段100は、加熱コイルの加熱動作を禁止した旨を、表示部57に表示させる。
なお、本実施の形態2における誘導加熱調理器5及び電力管理システムの構成は、上記実施の形態1と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。また、本実施の形態2における加熱動作は上記実施の形態1と同様である。
なお、表示部57による表示に限らず、加熱コイルの加熱動作を禁止した旨の情報を音声等により報知しても良い。
Claims (5)
- 被加熱物を誘導加熱する1つ又は複数の加熱コイルと、
前記加熱コイルに高周波電力を供給する駆動回路と、
前記被加熱物の材質が、磁性材質又は非磁性材質の何れの材質であるかを判別する負荷判別手段と、
前記駆動回路の駆動を制御し、前記加熱コイルに供給される高周波電力を制御する制御手段と、
複数の電気機器の電力使用量を管理する電力管理装置と通信する通信手段と、
を備え、
前記通信手段は、
前記電力管理装置から最大電力使用量に関する情報を取得し、
前記制御手段は、
前記最大電力使用量が閾値以下であり、且つ、前記被加熱物の材質が非磁性材質である場合、当該被加熱物を誘導加熱する前記加熱コイルの加熱動作を禁止する
ことを特徴とする誘導加熱調理器。 - 前記制御手段は、
前記被加熱物の材質が非磁性材質である場合、
前記加熱コイルの駆動周波数を、前記被加熱物の材質が磁性材質である場合と比較して高くする
ことを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱調理器。 - 前記制御手段は、
1つの前記加熱コイルへ入力される電力、又は、複数の前記加熱コイルへ入力される電力の合計が、前記最大電力使用量以下となるように、前記駆動回路を制御する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の誘導加熱調理器。 - 報知手段を備え、
前記制御手段は、
前記加熱コイルの加熱動作を禁止した旨を、前記報知手段に報知させる
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。 - 請求項1〜4の何れか一項に記載の誘導加熱調理器を少なくとも含む複数の電気機器と、
前記複数の電気機器のそれぞれに、最大電力使用量に関する情報を送信する電力管理装置と、
を備えた
ことを特徴とする電力管理システム。
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