JPWO2016125227A1 - 非接触電力伝送装置、電気機器、及び非接触電力伝送システム - Google Patents

Abstract

この発明に係る非接触電力伝送装置は、交流電流が供給されることによって電磁場を発生するコイルと、電磁場内の電気機器を支持するように構成された支持体と、電気機器からの情報信号を受信するように構成された受信装置と、受信装置が情報信号を受信したとき、コイルに交流電流を供給することによって電気機器に電力を伝送するように構成されたインバータ回路と、を備えた。

Description

この発明は、電気機器に電力を伝送するための非接触電力伝送装置、この非接触電力伝送装置から電力が伝送される電気機器、及び非接触電力伝送装置と電気機器とを備えた非接触電力伝送システムに関するものである。

従来の非接触電力伝送装置においては、トッププレートに載置された負荷が、電気機器であるか否かを判別する負荷判別部を備え、この負荷判別部が電気機器であると判別した場合には、電気機器に対応するようにインバータの制御を行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１３／０９４１７４号

特許文献１に記載の非接触電力伝送装置では、トッププレート（支持体）に載置された負荷が電気機器であると負荷判別部が判別した場合に、この電気機器へ電力を供給する動作を行っている。しかしながら、負荷判別部の判別結果に誤りがある場合、電気機器へ適切な電力を供給することができない、という課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、電気機器へ適切な電力を供給することができる非接触電力伝送装置、電気機器、及び非接触電力伝送システムを得るものである。

この発明に係る非接触電力伝送装置は、情報信号を送信することが可能な電気機器に電力を伝送するための非接触電力伝送装置であって、交流電流が供給されることによって電磁場を発生するコイルと、前記電磁場内の前記電気機器を支持するように構成された支持体と、前記電気機器からの前記情報信号を受信するように構成された受信装置と、前記受信装置が前記情報信号を受信したとき、前記コイルに前記交流電流を供給することによって前記電気機器に電力を伝送するように構成されたインバータ回路と、を備えたものである。

この発明に係る非接触電力伝送装置は、電気機器への給電と被加熱物の加熱とを行う非接触電力伝送装置であって、前記被加熱物又は前記電気機器が載置されるプレートと、前記プレートの下に配置されたコイルと、前記コイルに電力を供給するインバータと、前記電気機器から送信された識別情報を受信する受信装置と、前記識別情報に基づき前記インバータを制御して、前記電気機器に電力を給電する給電動作と、前記被加熱物を誘導加熱する加熱動作と、を切り換えるように構成された制御装置と、を備えたものである。

この発明に係る電気機器は、上記非接触電力伝送装置から電力を受電する電気機器であって、電磁誘導、又は磁界共鳴により電力を受電する受電コイルと、前記受電コイルが受電した電力によって駆動する負荷回路と、入力操作を行う操作部と、前記操作部の入力操作に応じて、当該電気機器の識別情報を送信する送信装置と、を備えたものである。

この発明に係る非接触電力伝送システムは、上記非接触電力伝送装置と、上記電気機器と、を備えたものである。

この発明に係る非接触電力伝送装置は、情報信号を受信したとき、コイルに交流電流を供給するので、プレートに載置された負荷を精度良く判別することができ、電気機器へ適切な電力を供給することができる。

実施の形態１に係る誘導加熱調理器を示す分解斜視図である。 実施の形態１に係る非接触電力伝送装置の駆動回路を示す図である。 実施の形態１に係る非接触電力伝送システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る非接触電力伝送システムの給電動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の別の駆動回路を示す図である。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器の駆動回路の一部を示す図である。 実施の形態３に係るインバータ回路の駆動信号の一例を示す図である。 実施の形態３に係るインバータ回路のデューティ比に対する入力電力特性を示す図である。 実施の形態４に係る非接触電力伝送システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態５に係る非接触電力伝送システムの構成を示すブロック図である。

以下、この発明の非接触電力伝送装置を、天板に載置された鍋等の被加熱物を誘導加熱する誘導加熱調理器１００に適用した実施の形態について説明する。なお、この実施の形態によって、本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
（構成）
図１は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器を示す分解斜視図である。
図１に示すように、非接触電力伝送装置である誘導加熱調理器１００の上部には、鍋などの被加熱物５又は電気機器２００（図３参照）などの負荷が載置される天板４を有している。図１では負荷として被加熱物５が載置された例について説明する。天板４には、被加熱物５を誘導加熱するための加熱口として、第一の加熱口１、第二の加熱口２、第三の加熱口３とを備え、各加熱口に対応して、第一の加熱手段１１、第二の加熱手段１２、第三の加熱手段１３を備えており、それぞれの加熱口に対して被加熱物５を載置して誘導加熱を行うことができるものである。
本実施の形態１では、本体の手前側に左右に並べて第一の加熱手段１１と第二の加熱手段１２が設けられ、本体の奥側ほぼ中央に第三の加熱手段１３が設けられている。
なお、各加熱口の配置はこれに限るものではない。例えば、３つの加熱口を略直線状に横に並べて配置しても良い。また、第一の加熱手段１１の中心と第二の加熱手段１２の中心との奥行き方向の位置が異なるように配置しても良い。

天板４は、全体が耐熱強化ガラスや結晶化ガラス等の赤外線を透過する材料で構成されており、誘導加熱調理器１００本体の上面開口外周との間にゴム製パッキンやシール材を介して水密状態に固定される。天板４には、第一の加熱手段１１、第二の加熱手段１２、及び第三の加熱手段１３の加熱範囲（加熱口）に対応して、鍋の大まかな載置位置を示す円形の鍋位置表示が、塗料の塗布や印刷等により形成されている。

天板４の手前側には、第一の加熱手段１１、第二の加熱手段１２、及び第三の加熱手段１３で被加熱物５を加熱する際の投入火力（投入電力）や調理メニュー（湯沸しモード、揚げ物モード等）を設定するための入力装置として、操作部４０ａ、操作部４０ｂ、及び操作部４０ｃ（以下、操作部４０と総称する場合がある）が設けられている。また、操作部４０の近傍には、報知手段４２として、誘導加熱調理器１００の動作状態や操作部４０からの入力・操作内容等を表示する表示部４１ａ、表示部４１ｂ、及び表示部４１ｃが設けられている。

なお、操作部４０ａ〜４０ｃと表示部４１ａ〜４１ｃは加熱口毎に設けられている場合や、加熱口を一括して操作部４０と表示部４１を設ける場合など、特に限定するものではない。なお、操作部４０ａ〜４０ｃは、例えばプッシュスイッチやタクトスイッチなどの機械的なスイッチや、電極の静電容量の変化により入力操作を検知するタッチスイッチなどにより構成されている。また、表示部４１ａ〜４１ｃは、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Device）やＬＥＤ等で構成されている。
なお、以下の説明においては、操作部４０と表示部４１とを一体に構成した一次表示操作部４３ａを設ける場合について説明する。一次表示操作部４３ａは、例えば、ＬＣＤの上面にタッチスイッチを配置したタッチパネルなどによって構成される。

天板４の下方であって本体の内部には、第一の加熱手段１１、第二の加熱手段１２、及び第三の加熱手段１３を備えており、各々の加熱手段はコイル１１ａ（図２参照）で構成されている。なお、加熱手段１１〜１３は、天板４の上に電気機器２００が載置された時には、電磁誘導や磁界共鳴によって電力を給電する給電手段として動作する。詳細は後述する。

誘導加熱調理器１００の本体の内部には、第一の加熱手段１１、第二の加熱手段１２、及び第三の加熱手段１３のコイル１１ａに高周波電力を供給する駆動回路５０と、駆動回路５０を含め誘導加熱調理器全体の動作を制御するための一次制御部４５ａとが設けられている。

コイル１１ａは、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）からなる導電線を円周方向に巻き付けることにより構成される。駆動回路５０により高周波電力がコイル１１ａに供給されることで、コイル１１ａには高周波磁界が発生する。

図２は、実施の形態１に係る非接触電力伝送装置の駆動回路を示す図である。
なお、駆動回路５０は加熱手段毎に設けられているが、その回路構成は同一であっても良いし、加熱手段毎に変更しても良い。図２では１つの駆動回路５０のみを図示する。図２に示すように、駆動回路５０は、直流電源回路２２と、インバータ回路２３と、共振コンデンサ２４ａとを備える。

入力電流検出手段２５ａは、例えば電流センサで構成され、交流電源（商用電源）２１から直流電源回路２２へ入力される電流を検出し、入力電流値に相当する電圧信号を一次制御部４５ａへ出力する。

直流電源回路２２は、ダイオードブリッジ２２ａ、リアクタ２２ｂ、平滑コンデンサ２２ｃを備え、交流電源２１から入力される交流電圧を直流電圧に変換して、インバータ回路２３へ出力する。

インバータ回路２３は、スイッチング素子としてのＩＧＢＴ２３ａ、２３ｂが直流電源回路２２の出力に直列に接続された、いわゆるハーフブリッジ型のインバータであり、フライホイールダイオードとしてダイオード２３ｃ、２３ｄがそれぞれＩＧＢＴ２３ａ、２３ｂと並列に接続されている。ＩＧＢＴ２３ａとＩＧＢＴ２３ｂは、一次制御部４５ａから出力される駆動信号によりオンオフ駆動される。一次制御部４５ａは、ＩＧＢＴ２３ａをオンさせている間はＩＧＢＴ２３ｂをオフ状態にし、ＩＧＢＴ２３ａをオフさせている間はＩＧＢＴ２３ｂをオン状態にし、交互にオンオフする駆動信号を出力する。これにより、インバータ回路２３は、直流電源回路２２から出力される直流電力を２０ｋＨｚ〜８０ｋＨｚ程度の高周波の交流電力に変換して、コイル１１ａと共振コンデンサ２４ａからなる共振回路に電力を供給する。

直列接続された共振コンデンサ２４ａとコイル１１ａにより共振回路が形成されており、この共振回路はコイル１１ａのインダクタンス及び共振コンデンサ２４ａの容量等に応じた共振周波数を有する。なお、コイル１１ａのインダクタンスは被加熱物５（金属負荷）が磁気結合した際に金属負荷の特性に応じて変化し、このインダクタンスの変化に応じて共振回路の共振周波数が変化する。

このように構成することで、コイル１１ａには数十Ａ程度の高周波電流が流れ、流れる高周波電流により発生する高周波磁束によってコイル１１ａの直上の天板４上に載置された被加熱物５を誘導加熱する。スイッチング素子であるＩＧＢＴ２３ａ、２３ｂは、例えばシリコン系からなる半導体で構成されているが、炭化珪素、あるいは窒化ガリウム系材料などのワイドバンドギャップ半導体を用いた構成でも良い。

スイッチング素子にワイドバンドギャップ半導体を用いることで、スイッチング素子の通電損失を減らすことができ、またスイッチング周波数（駆動周波数）を高周波（高速）にしても駆動回路の耐熱特性が良好であるため、駆動回路の放熱フィンを小型にすることができ、駆動回路の小型化および低コスト化を実現することができる。

コイル電流検出手段２５ｂは、コイル１１ａと共振コンデンサ２４ａとからなる共振回路に接続されている。コイル電流検出手段２５ｂは、例えば、電流センサで構成され、コイル１１ａに流れる電流を検出し、コイル電流値に相当する電圧信号を一次制御部４５ａに出力する。

図３は、実施の形態１に係る非接触電力伝送システムの構成を示すブロック図である。
図３においては、誘導加熱調理器１００の天板４の上に電気機器２００が載置されている状態を示している。
図３に示すように、非接触電力伝送システムは、非接触電力伝送装置である誘導加熱調理器１００と、電気機器２００とから構成されている。

非接触電力伝送装置である誘導加熱調理器１００は、天板４の下に、コイル１１ａ、一次送受信部３０ａ、一次表示操作部４３ａ、一次制御部４５ａ、及び駆動回路５０が配置されている。
一次送受信部３０ａは、例えば、無線ＬＡＮ、Bluetooth（登録商標）、赤外線通信など、任意の通信規格に適合した無線通信インターフェースによって構成される。一次送受信部３０ａは、電気機器２００の二次送受信部３０ｂと双方向で情報通信する。
一次制御部４５ａは、マイコン又はＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）等で構成される。一次制御部４５ａは、一次表示操作部４３ａからの操作内容及び一次送受信部３０ａから受信した通信情報に基づいて、駆動回路５０を制御する。また、一次制御部４５ａは、動作状態などに応じて、一次表示操作部４３ａへの表示を行う。

電気機器２００は、例えばモーターを有するミキサー（ブレンダー）や、ヒーターを有するグリル装置などで構成される。電気機器２００は、誘導加熱調理器１００の天板４の上に載置され、誘導加熱調理器１００から非接触で電力を受電する。
電気機器２００は、電磁誘導により電力を受電する受電コイル１１ｂと、受電コイル１１ｂが受電した電力を整流及び平滑化する受電回路６０と、受電回路６０によって平滑された電力を蓄電する蓄電池６２とを有している。また、本実施の形態１においては、受電回路６０にて平滑された電力（直流電力）によって動作する負荷回路７０を備えている。なお、受電コイル１１ｂが受電した電力（交流電力）を、受電回路６０を介さずに負荷回路７０へ供給する構成としても良い。

また、電気機器２００は、二次送受信部３０ｂと、二次表示操作部４３ｂと、二次制御部４５ｂとを有している。
二次送受信部３０ｂは、一次送受信部３０ａの通信規格に適合した無線通信インターフェースによって構成される。二次送受信部３０ｂは、誘導加熱調理器１００の一次送受信部３０ａと双方向で情報を通信する。
二次制御部４５ｂは、マイコン又はＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）等で構成される。二次制御部４５ｂは、二次表示操作部４３ｂからの操作内容に基づいて、通信情報を二次送受信部３０ｂから送信する。また、二次制御部４５ｂは、電気機器２００の動作状態や一次送受信部３０ａから受信した通信情報などに応じて、二次表示操作部４３ｂへの表示を行う。

二次送受信部３０ｂ、二次表示操作部４３ｂ、二次制御部４５ｂは、受電コイル１１ｂが受電していない状態においても、蓄電池６２に蓄電された電力によって動作することが可能である。なお、本実施の形態１では、受電コイル１１ｂが受電した電力を蓄電池６２に蓄電する構成を説明するが、本発明はこれに限定されない。例えば、蓄電池６２に換えて一次電池を用いても良い。

また、電気機器２００は、受電コイル１１ｂと受電回路６０との間の接続を開閉するスイッチ６３と、このスイッチ６３を制御する電気特性検知部６４とを有している。
スイッチ６３を開状態にすることで、受電コイル１１ｂに誘起された電力の供給が停止される。
電気特性検知部６４は、誘導加熱調理器１００から給電された電力（高周波電力）の電気特性を検知し、検知結果に応じてスイッチ６３を制御する。電気特性としては、例えば、受電コイル１１ｂが受電した電力、受電コイル１１ｂに誘起された電圧、受電コイル１１ｂに流れた電流などを用いることができる。この電気特性検知部６４は、例えば、電圧センサ、電流センサなどの各種のセンサ類と、このセンサ類の検知結果に基づきスイッチ６３を制御するマイコン等とで構成される。

なお、天板４は、本発明における「支持体」に相当する。
なお、一次制御部４５ａは、本発明における「制御装置」に相当する。 また、二次表示操作部４３ｂは、本発明における「操作部」に相当する。
また、電気特性検知部６４は、本発明における「第２制御装置」に相当する。

（動作）
次に、本実施の形態１における誘導加熱調理器１００の加熱動作と給電動作（電力伝送動作）について説明する。

（加熱動作）
使用者により加熱口に被加熱物５が載置され、加熱開始（火力投入）の指示が一次表示操作部４３ａに行われる。一次制御部４５ａは、設定された電力（火力）に応じて、インバータ回路２３を制御する。インバータ回路２３のＩＧＢＴ２３ａおよび２３ｂに、例えば２０ｋＨｚ〜８０ｋＨｚ程度の高周波の駆動信号を入力し、ＩＧＢＴ２３ａおよび２３ｂを交互にオンオフのスイッチングをさせることでコイル１１ａと共振コンデンサ２４ａで構成される共振回路に高周波電流を供給する。コイル１１ａに高周波電流が流れると高周波磁界が発生し、被加熱物５の底には磁束変化を打ち消す方向に渦電流が流れ、その流れる渦電流の損失よって被加熱物５が加熱される。

（給電動作）
図４は、実施の形態１に係る非接触電力伝送システムの給電動作を示すフローチャートである。
使用者は、電気機器２００を誘導加熱調理器１００の加熱口に載置する。使用者は、誘導加熱調理器１００の電源スイッチをオンにして、誘導加熱調理器１００の各構成部が動作可能な状態（スタンバイ状態）にする。

電気機器２００の二次制御部４５ｂは、二次表示操作部４３ｂからの入力操作の有無を確認する（Ｓ１）。この入力操作は、例えば電気機器２００の電源スイッチのオンや、電気機器２００の動作を開始するスタートスイッチのオンなど、任意の方法で実現できる。

二次制御部４５ｂは、二次表示操作部４３ｂからの入力操作があると判断した場合、二次送受信部３０ｂを介して固有識別信号を送信する（Ｓ２）。この固有識別信号は、例えば、ＭＡＣアドレスなど当該電気機器２００に固有に付与された情報や、電気機器２００の機器の種類を示す情報、又は定格電力、定格電圧、定格周波数などの機器仕様に関する情報など、予め設定した任意の情報を含む通信信号（情報信号）である。

誘導加熱調理器１００の一次送受信部３０ａは、電気機器２００から送信された通信信号を受信する（Ｓ１１）。一次制御部４５ａは、一次送受信部３０ａが電気機器２００からの固有識別信号を受信したか否かを判定する（Ｓ１２）。固有識別信号の受信が無い場合には、ステップＳ１１に戻る。

一方、固有識別信号を受信した場合には、一次制御部４５ａは、受信した固有識別信号に応じて駆動回路５０を制御して、電気機器２００への給電動作を開始する（Ｓ１３）。
給電動作（電力伝送動作）において、一次制御部４５ａは、例えば、コイル１１ａに入力される電力が予め設定した電力となるようにインバータ回路２３の駆動信号を制御する。
なお、給電動作におけるインバータ回路２３の制御は、予め設定した電力に限定されず、固有識別信号の内容に応じた制御を行ってもよい。例えば、一次制御部４５ａは、複数の電気機器２００のそれぞれの固有識別信号に対応して、給電する電力、電圧、周波数などを記憶し、受信した固有識別信号に対応した給電を行うようにインバータ回路２３を制御しても良い。また、電気機器２００の種類や、機器仕様などに応じて、予め、複数の給電パターンの情報を記憶し、受信した固有識別信号に対応してインバータ回路２３を制御しても良い。

インバータ回路２３の駆動によってコイル１１ａには高周波磁界（電磁場）が発生し、電気機器２００の受電コイル１１ｂには電磁誘導による起電力が発生する。そして、受電コイル１１ｂに流れた高周波電流は、受電回路６０によって整流及び平滑化され、負荷回路７０へ供給される。また、受電回路６０からの出力された電力の一部は蓄電池６２へ蓄電される。

電気機器２００の電気特性検知部６４は、受電コイル１１ｂが受電した電力の電気特性を検知し（Ｓ３）、この受電電力の電気特性が適切であるか否かを判定する（Ｓ４）。電気特性が適切である場合には、スイッチ６３を閉状態にして電気機器２００を受電し（Ｓ７）、ステップＳ３に戻る。電気特性が適切であるか否かの判定は、例えば、受電コイル１１ｂが受電した電力、受電コイル１１ｂに誘起された電圧、又は受電コイル１１ｂに流れた電流等の値が、閾値を超えていない場合には適切であると判定する。

電気特性検知部６４は、電気特性が適切でないと判定した場合、スイッチ６３を開状態にする（Ｓ５）。これにより、受電コイル１１ｂと受電回路６０（負荷回路７０）との間の接続が切り離され、受電が停止される。
二次制御部４５ｂは、スイッチ６３が動作して受電が停止されると、二次送受信部３０ｂを介して受電停止信号を送信し（Ｓ６）、ステップＳ１に戻る。なお、二次制御部４５ｂは、受電を停止した旨を、例えば二次表示操作部４３ｂから報知させても良い。

誘導加熱調理器１００の一次送受信部３０ａは、電気機器２００から送信された通信信号を受信する（Ｓ１４）。一次制御部４５ａは、一次送受信部３０ａが電気機器２００からの受電停止信号を受信したか否か判定する（Ｓ１５）。受電停止信号の受信が無い場合には、ステップＳ１４に戻る。
一方、受電停止信号を受信した場合には、一次制御部４５ａは、駆動回路５０のインバータ回路２３の動作を停止させ、電気機器２００への給電動作を停止し（Ｓ１６）、ステップＳ１１に戻る。なお、一次制御部４５ａは、給電動作を停止した旨を、例えば一次表示操作部４３ａから報知させても良い。

このように、電気機器２００のスイッチ６３を動作することで、電気機器２００に不適切な給電を防止することができる。また、誘導加熱調理器１００の一次送受信部３０ａが受電停止信号を受信した場合、一次制御部４５ａはコイル１１ａの通電を停止することで、無駄な電力の通電を抑制することができる。

なお、ステップＳ３〜Ｓ６、及びステップＳ１４〜Ｓ１６を省略しても良い。また、ステップＳ６、Ｓ１４〜Ｓ１６のみを省略し、誘導加熱調理器１００側の給電の停止動作を省略しても良い。

以上のように本実施の形態１においては、電気機器２００から送信された固有識別信号に基づいて給電動作を行うので、電気機器２００が天板４に載置された状態を精度良く判断することができ、電気機器２００へ適切な電力を供給することができる。また、電気機器２００の二次表示操作部４３ｂからの入力操作によって固有識別信号を送信するので、電気機器２００が天板４に載置された状態を精度良く判断することができ、電気機器２００へ適切な電力を供給することができる。よって、信頼性の高い非接触電力伝送システムを得ることができる。

また、電気機器２００は、蓄電池６２を備え、この蓄電池６２の電力によって二次送受信部３０ｂ、二次表示操作部４３ｂ、及び二次制御部４５ｂが動作するので、誘導加熱調理器１００からの給電が無い状態においても、電気機器２００から固有識別信号を送信することができる。よって、天板４に載置された電気機器２００の判別ミスをなくした信頼性の高い非接触電力伝送システムを得ることができる。

（別の駆動回路の構成例）
図５は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の別の駆動回路を示す図である。
図５に示す駆動回路５０は、図２のインバータ回路２３に対して、スイッチング素子としてのＩＧＢＴ２３ｅ、２３ｆと、フライホイールダイオードとしてダイオード２３ｇ、２３ｈが追加接続された、いわゆるフルブリッジ型のインバータで構成されている。なお、その他の構成は図２と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。

一次制御部４５ａは、インバータ回路２３の各スイッチング素子（ＩＧＢＴ２３ａ、２３ｂ、２３ｅ、２３ｆ）を駆動する駆動信号を出力し、上述した動作と同様に、コイル１１ａへ入力される電力が、加熱動作及び給電動作のそれぞれにおいて設定された電力となるように制御する。このような構成においても、同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
以下、本実施の形態２における誘導加熱調理器１００の構成及び動作を、上記実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態１と同様の構成には、同一部分には同一の符号を付する。

図６は、実施の形態２に係る誘導加熱調理器の駆動回路の一部を示す図である。
なお、図６においては図２に示す駆動回路５０の一部の構成のみを図示している。
図６に示すように、インバータ回路２３の出力側には、電圧検出手段２６が設けられている。電圧検出手段２６は、例えば電圧センサで構成され、コイル１１ａと共振コンデンサ２４ａからなる共振回路に印加される電圧を検出し、検出した電圧値に相当する電圧信号を一次制御部４５ａへ出力する。
その他の構成は、上記実施の形態１と同様である。

ここで、電気機器２００が例えばミキサーやブレンダーなどであり、負荷回路７０として整流子モーター（以下、モーターという）を備えている場合がある。このような電気機器２００において、給電電力が一定となるように電力制御を行った場合、モーターの負荷（ここではミキサー内部の被調理物の量）によって、モーターの回転数が変化してしまう。すなわち軽負荷の状態で電力制御を行うとモーターは所定電力になるまで、回転数を上げることとなり、モーターの許容最大回転数を超えてしまう可能性がある。

そこで、本実施の形態２における誘導加熱調理器１００の一次制御部４５ａは、給電動作において、コイル１１ａに印加される電圧が、固有識別信号に応じた電圧値となるように、インバータ回路２３を制御する。
例えば、一次制御部４５ａは、複数の電気機器２００のそれぞれの固有識別信号に対応して、電圧の情報を予め記憶し、受信した固有識別信号に対応した電圧となるように、インバータ回路２３を制御する。

このような動作を行うことで、軽負荷の場合は低電力で駆動することができるため、負荷回路７０としてモーターが許容最大回転数を超えて駆動することがなく、信頼性の高い非接触電力伝送システムを得ることができる。

また電気特性検知部６４で検知した電圧情報を二次送受信部３０ｂから一次送受信部３０ａに送信し、その電圧情報に応じて一次制御部４５ａでインバータ回路２３を制御する方式を用いた場合でも、信頼性の高い非接触電力伝送システムを得ることができる。

実施の形態３．
以下、本実施の形態３における誘導加熱調理器１００の構成及び動作を、上記実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態１と同様の構成には、同一部分には同一の符号を付する。

上述したように、誘導加熱調理器１００はコイル１１ａに高周波電流を流すことで高周波磁束を発生させ、受電コイル１１ｂの電磁誘導によって電気機器２００への給電を行う。
ここで、コイル１１ａに発生した高周波磁束（高周波電波）の一部は、誘導加熱調理器１００の周囲に漏洩する。このような漏洩磁束（漏洩電波）は、電気機器２００や、他の電気機器などに到達し、その周波数帯によっては電気機器２００や他の電気機器などに影響を及ぼす可能性がある。

このような漏洩磁束を抑制するには、誘導加熱調理器１００にノイズフィルタを設けることが考えられる。しかし、インバータ回路２３を複数の駆動周波数で駆動させると、誘導加熱調理器１００のノイズフィルタが高価になると共に、ノイズフィルタの大型化に伴い、誘導加熱調理器１００自体も大型になってしまう。

そこで、本実施の形態３における誘導加熱調理器１００の一次制御部４５ａは、給電動作において、インバータ回路２３の駆動周波数を予め設定した周波数に固定した状態で、インバータ回路２３の駆動信号のデューティ比を可変し、給電電力の制御を行う。
以下、図７及び図８を用いて具体的に説明する。

図７は、実施の形態３に係るインバータ回路の駆動信号の一例を示す図である。
図７（ａ）は電力が大きい状態における各スイッチの駆動信号の例であり、図７（ｂ）は電力が小さい状態における各スイッチの駆動信号の例である。
一次制御部４５ａは、インバータ回路２３のＩＧＢＴ２３ａおよびＩＧＢＴ２３ｂに、予め設定された周波数の駆動信号を出力する。この駆動信号の周波数を固定した状態でデューティ比を可変することにより、インバータ回路２３の出力を増減させる。

図８は、実施の形態３に係るインバータ回路のデューティ比に対する入力電力特性を示す図である。
図８においては、インバータ回路２３の駆動周波数を固定した状態で、駆動信号のデューティ比を変化させた場合の入力電力を示している。
図８に示すように、駆動周波数が固定（一定）の場合、デューティ比を変えることにより、入力電力（インバータ回路２３の出力電力）を増減させることができる。この場合、一般的にはデューティ比を０から０．５まで、あるいは０．５から１まで、のいずれかを利用して入力電力を制御している。デューティ比を０から０．５まで変化させる場合においては、デューティ比を高くすることで入力電力を高くすることが可能である。

図７に示す駆動信号において、図７（ａ）の例では、駆動信号の１周期におけるＩＧＢＴ２３ａのオン時間Ｔ１１ａ（ＩＧＢＴ２３ｂのオフ時間）とＩＧＢＴ２３ａのオフ時間Ｔ１１ｂ（ＩＧＢＴ２３ｂのオン時間）との比率が同じ場合、すなわちデューティ比が０．５の場合を図示している。
また図７（ｂ）の例では、駆動信号の１周期におけるＩＧＢＴ２３ａのオン時間Ｔ１１ｃ（ＩＧＢＴ２３ｂのオフ時間）に対して、ＩＧＢＴ２３ａのオフ時間Ｔ１１ｄ（ＩＧＢＴ２３ｂのオン時間）が長い場合（デューティ比が０．４の場合）を図示している。
ここで図７（ａ）、（ｂ）の駆動信号の１周期の時間Ｔ１１は同一、すなわち駆動信号の駆動周波数は同一であるため、図７（ｂ）に対して、図７（ａ）の方が、入力電力が高い状態であることが分かる。

以上のような動作により、インバータ回路２３の駆動周波数を予め設定した周波数に固定した状態で、インバータ回路２３の駆動信号のデューティ比を可変するので、電気機器２００へ給電する電力を制御することができる。また、駆動周波数を予め設定した周波数に固定しているため、漏洩磁束を抑制するためのノイズフィルタが安価でかつ小型になる。また、漏洩磁束による電気機器２００や他の電気機器などへの影響を抑制することができる。

なお、上記の説明では予め設定した周波数に固定した場合を説明したが、本発明はこれに限らず、予め設定した範囲内における周波数制御と、上述したデューティ制御とを併用しても良い。このような構成であっても、インバータ回路２３を広範囲の駆動周波数で駆動させる場合と比較して、漏洩磁束を抑制するためのノイズフィルタとして安価でかつ小型なものを用いることができる。

なお、インバータ回路２３の構成として、図５に示したフルブリッジ型のインバータを適用した場合、図２に示したハーフブリッジ型のインバータと比較して、周波数を固定して駆動した際の制御可能な電力範囲が広く、低電力から高電力まで周波数を固定した状態で制御することが可能となる。

実施の形態４．
以下、本実施の形態４における非接触電力伝送システムの構成及び動作を、上記実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態１と同様の構成には、同一部分には同一の符号を付する。

図９は、実施の形態４に係る非接触電力伝送システムの構成を示すブロック図である。
図９においては、誘導加熱調理器１００の天板４の上に電気機器２００が載置されている状態を示している。
図９に示すように、実施の形態４に係る電気機器２００は、変換回路７１と、コンセント（アウトレット）７２とを備えている。
変換回路７１は、受電回路６０によって整流及び平滑化された電力を、予め設定した周波数の交流電圧に変換する。例えば、１００Ｖ５０Ｈｚの交流電圧に変換する。
コンセント７２には、外部機器のプラグ７３が接続され、変換回路７１の出力電圧が外部機器に供給される。
なお、その他の構成及び給電動作は上記実施の形態１〜３の何れかと同様である。

このような構成により、電気機器２００から他の電気機器に電力を供給することができる。例えば、受電コイル１１ｂを備えていないミキサーなどの電気機器に対して、電気機器２００が電源装置として機能して電力を供給することが可能となる。よって、利用者の利便性を向上することができる。

なお、上記実施の形態１〜４においては、本発明の非接触電力伝送装置の一例として、誘導加熱調理器１００を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、誘導加熱により加熱調理を行う炊飯器など、誘導加熱方式を採用する任意の機器に適用することが可能である。

実施の形態５．
上記実施の形態１〜４においては、電気機器への電力の伝送と被加熱物の加熱とを行う非接触電力伝送装置について説明した。本実施の形態５では、被加熱物の加熱を行う機能を省略し、電気機器への電力の伝送のみを行う非接触電力伝送装置について説明する。

図１０は、実施の形態５に係る非接触電力伝送システムの構成を示すブロック図である。
図１０に示すように、実施の形態５に係る非接触電力伝送システムは、非接触電力伝送装置３００と、電気機器２００とから構成されている。
非接触電力伝送装置３００は、コイル１１ａから発生する高周波磁界（電磁場）内に、
電気機器２００を支持するように構成された支持体３０１を備える。
電気機器２００の構成は、上記実施の形態１〜４のいずれかと同様である。
また、非接触電力伝送装置３００のコイル１１ａ、一次送受信部３０ａ、一次表示操作部４３ａ、一次制御部４５ａ、及び駆動回路５０の構成は、上記実施の形態１〜４のいずれかと同様である。本実施の形態５に係る非接触電力伝送装置３００は、上述した給電動作を行う。

このように、非接触電力伝送装置３００の支持体３０１は、電気機器２００を非接触電力伝送装置３００の下方に支持するように構成しても良い。なお、本発明はこれに限定されるものではなく、電気機器２００を非接触電力伝送装置３００に対して任意の位置に支持しても良い。

また、非接触電力伝送装置３００は、加熱動作を行わない構成でも良い。このような構成においても、電気機器２００へ適切な電力を供給することができる。また、電気機器２００の二次表示操作部４３ｂからの入力操作によって固有識別信号を送信するので、電気機器２００が支持体３０１に支持された状態を精度良く判断することができ、電気機器２００へ適切な電力を供給することができる。よって、信頼性の高い非接触電力伝送システムを得ることができる。

１ 第一の加熱口、２ 第二の加熱口、３ 第三の加熱口、４ 天板、５ 被加熱物、１１ 第一の加熱手段、１１ａ コイル、１１ｂ 受電コイル、１２ 第二の加熱手段、１３ 第三の加熱手段、２１ 交流電源、２２ 直流電源回路、２２ａ ダイオードブリッジ、２２ｂ リアクタ、２２ｃ 平滑コンデンサ、２３ インバータ回路、２３ａ ＩＧＢＴ、２３ｂ ＩＧＢＴ、２３ｃ ダイオード、２３ｄ ダイオード、２３ｅ ＩＧＢＴ、２３ｆ ＩＧＢＴ、２３ｇ ダイオード、２３ｈ ダイオード、２４ａ 共振コンデンサ、２５ａ 入力電流検出手段、２５ｂ コイル電流検出手段、２６ 電圧検出手段、３０ａ 一次送受信部、３０ｂ 二次送受信部、４０ａ 操作部、４０ｂ 操作部、４０ｃ 操作部、４１ａ 表示部、４１ｂ 表示部、４１ｃ 表示部、４２ 報知手段、４３ａ 一次表示操作部、４３ｂ 二次表示操作部、４５ａ 一次制御部、４５ｂ 二次制御部、５０ 駆動回路、６０ 受電回路、６２ 蓄電池、６３ スイッチ、６４ 電気特性検知部、７０ 負荷回路、７１ 変換回路、７２ コンセント、７３ プラグ、１００ 誘導加熱調理器、２００ 電気機器、３００ 非接触電力伝送装置、３０１ 支持体。

この発明に係る非接触電力伝送装置は、電気機器への電力の伝送と被加熱物の加熱とを行う非接触電力伝送装置であって、前記被加熱物又は前記電気機器が載置される支持体と、前記支持体の下に配置されたコイルと、前記コイルに電力を供給するインバータと、前記電気機器から送信された識別情報を受信する受信装置と、前記識別情報に基づき前記インバータを制御して、前記電気機器に電力を伝送する電力伝送動作と、前記被加熱物を誘導加熱する加熱動作と、を切り換えるように構成された制御装置と、を備え、前記電気機器は、操作部と、前記操作部からの入力操作があったとき、当該電気機器の識別情報を送信する送信装置と、を備え、前記制御装置は、前記受信装置が前記識別信号を受信したとき、前記電力伝送動作を開始するものである。

Claims (13)

1. 情報信号を送信することが可能な電気機器に電力を伝送するための非接触電力伝送装置であって、
   交流電流が供給されることによって電磁場を発生するコイルと、
   前記電磁場内の前記電気機器を支持するように構成された支持体と、
   前記電気機器からの前記情報信号を受信するように構成された受信装置と、
   前記受信装置が前記情報信号を受信したとき、前記コイルに前記交流電流を供給することによって前記電気機器に電力を伝送するように構成されたインバータ回路と、
   を備えた非接触電力伝送装置。
2. 電気機器への電力の伝送と被加熱物の加熱とを行う非接触電力伝送装置であって、
   前記被加熱物又は前記電気機器が載置される支持体と、
   前記支持体の下に配置されたコイルと、
   前記コイルに電力を供給するインバータと、
   前記電気機器から送信された識別情報を受信する受信装置と、
   前記識別情報に基づき前記インバータを制御して、前記電気機器に電力を伝送する電力伝送動作と、前記被加熱物を誘導加熱する加熱動作と、を切り換えるように構成された制御装置と、
   を備えた非接触電力伝送装置。
3. 前記制御装置は、
   前記電力伝送動作において、
   前記コイルに供給される電力が、前記識別情報に応じた値となるように、前記インバータを制御する
   請求項２に記載の非接触電力伝送装置。
4. 前記制御装置は、
   前記電力伝送動作において、
   前記コイルに印加される電圧が、前記識別情報に応じた値となるように、前記インバータを制御する
   請求項２に記載の非接触電力伝送装置。
5. 前記制御装置は、
   前記電力伝送動作において、
   前記インバータの駆動周波数を予め設定した周波数に固定した状態で、前記インバータの駆動信号のデューティ比を可変する
   請求項２〜４の何れか一項に記載の非接触電力伝送装置。
6. 前記制御装置は、
   前記電力伝送動作において、
   前記インバータの駆動周波数を予め設定した範囲内の周波数にした状態で、前記インバータの駆動信号のデューティ比を可変する
   請求項２〜４の何れか一項に記載の非接触電力伝送装置。
7. 前記受信装置は、
   前記電気機器から送信された受電停止信号を受信し、
   前記制御装置は、
   前記電気機器から前記受電停止信号を受信した場合、前記電力伝送動作を停止する
   請求項２〜６の何れか一項に記載の非接触電力伝送装置。
8. 請求項２〜７の何れか一項に記載の非接触電力伝送装置から電力を受電する電気機器であって、
   電磁誘導又は磁界共鳴により電力を受電する受電コイルと、
   前記受電コイルが受電した電力によって駆動する負荷回路と、
   入力操作を行う操作部と、
   前記操作部の入力操作に応じて、当該電気機器の識別情報を送信する送信装置と、
   を備えた電気機器。
9. 前記受電コイルと前記負荷回路との間の接続を開閉するスイッチと、
   前記スイッチを制御する第２制御装置と、
   を備え、
   前記第２制御装置は、
   前記受電コイルが受電した電力、前記受電コイルに誘起された電圧、又は前記受電コイルに流れた電流の値が閾値を超えたとき、前記スイッチを開状態にする
   請求項８に記載の電気機器。
10. 前記送信装置は、
    前記受電コイルが受電した電力、前記受電コイルに誘起された電圧、又は前記受電コイルに流れた電流の値が閾値を超えたとき、受電停止信号を送信する
    請求項８または９に記載の電気機器。
11. 前記受電コイルに誘起された電圧を、予め設定された周波数及び電圧に変換する変換回路と、
    前記変換回路によって変換された電力を出力する出力端子と、を備えた
    請求項８〜１０の何れか一項に記載の電気機器。
12. 請求項１〜７の何れか一項に記載の非接触電力伝送装置と、
    請求項８〜１１の何れか一項に記載の電気機器と、
    を備えた非接触電力伝送システム。
13. 請求項２〜７の何れか一項に記載の非接触電力伝送装置と、
    請求項８〜１１の何れか一項に記載の電気機器と、
    を備え前記送信装置は、
    前記受電コイルが受電した電力、前記受電コイルに誘起された電圧、又は前記受電コイルに流れた電流の値を通信情報として送信し、
    前記制御装置は、
    前記通信情報が所定の値になるように、前記インバータを制御する、
    非接触電力伝送システム。

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