CN111406439A - 感应加热烹调器 - Google Patents

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Abstract

本发明的感应加热烹调器具备主体和受电装置，所述主体具有：顶板，其载置被加热物；框构件，其形成为包围所述顶板的外周，具有电不连续的不连续部；加热线圈，其配置在所述顶板的下方，对所述被加热物进行感应加热；驱动电路，其向所述加热线圈供给电力；输电线圈，其通过磁共振输送电力；以及输电电路，其向所述输电线圈供给电力，所述受电装置具有：受电线圈，其通过磁共振从所述输电线圈接收电力；以及负载电路，其通过所述受电线圈接收到的电力进行工作。

Description

感应加热烹调器
技术领域
本发明涉及一种进行磁共振方式的非接触电力传输的感应加热烹调器。
背景技术
在以往的感应加热烹调器中，提出有具备配置在顶板上的温度检测单元的感应加热烹调器(例如，参照专利文献1)。该感应加热烹调器具备配置在顶板的下表面侧的第一线圈和设置在温度检测单元的第二线圈。当第二线圈与第一线圈相向配置时，第一线圈和第二线圈通过电磁感应耦合而耦合。由此，从第一线圈向第二线圈供给电力。
另外，在以往的无线输电系统中，提出有利用输电线圈和受电线圈的磁场共振来传输电力的输电系统(例如，参照专利文献2)。在磁场共振方式中，在输电装置和受电侧装置双方设置使用线圈和电容器的谐振电路，使这些谐振电路的谐振频率一致，从而从输电装置向受电侧装置传输电力。在该磁场共振方式的无线输电中，具有即使输电装置与受电侧装置的距离相隔一定程度也能够高效地传输电力的优点。此外，磁场共振也称为磁共振。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-49959号公报
专利文献2：日本专利第5838562号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1所记载的感应加热烹调器中，通过电磁感应耦合进行电力供给。因此，需要将作为电力供给用的输电线圈的第一线圈和设置于温度检测单元的作为受电线圈的第二线圈相向地设置，存在受电装置的设置位置受到限制的课题。
另一方面，如专利文献2所记载的无线传输系统那样的磁场共振方式的电力传输与基于电磁感应耦合的电力传输相比，能够延长输电线圈与受电线圈之间的距离，能够减轻受电装置的设置位置的限制。
然而，若将磁共振方式应用于从感应加热烹调器的主体向受电装置的非接触电力传输，则存在如下课题。即，感应加热烹调器具备载置被加热物的顶板和形成为包围顶板的外周的框构件。顶板由玻璃等非磁性的材料构成，框构件由不锈钢等导电性的材料构成。因此，存在如下课题：当来自输电线圈的感应磁场与框构件发生交链时，感应电流在环绕包围顶板的外周的框构件的闭合电路中流动，供给电力衰减。
本发明是为了解决上述课题而完成的，得到一种通过磁共振从主体向受电装置传输电力的感应加热烹调器，能够抑制供给电力的衰减。
用于解决课题的手段
本发明的感应加热烹调器具备主体和受电装置，所述主体具有：顶板，其载置被加热物；框构件，其形成为包围所述顶板的外周，具有电不连续的不连续部；加热线圈，其配置在所述顶板的下方，对所述被加热物进行感应加热；驱动电路，其向所述加热线圈供给电力；输电线圈，其通过磁共振输送电力；以及输电电路，其向所述输电线圈供给电力，所述受电装置具有：受电线圈，其通过磁共振从所述输电线圈接收电力；以及负载电路，其通过所述受电线圈接收到的电力进行工作。
发明的效果
本发明的感应加热烹调器中，以包围顶板的外周的方式形成的框构件具有电不连续的不连续部。因此，不会产生环绕框构件的感应电流，能够抑制供给电力的衰减。
附图说明
图1是表示实施方式1的感应加热烹调器的主体的分解立体图。
图2是表示实施方式1的感应加热烹调器的主体和受电装置的立体图。
图3是图2的A部分的放大图。
图4是表示实施方式1的感应加热烹调器的主体和受电装置的结构的框图。
图5是表示实施方式1的感应加热烹调器的驱动电路的图。
图6是表示实施方式1的感应加热烹调器的主体和受电装置的结构的图。
图7是图6的结构的具体的电路图。
图8是表示实施方式1的感应加热烹调器的变形例1的立体图。
图9是表示实施方式1的感应加热烹调器的变形例2的立体图。
图10是表示实施方式2的感应加热烹调器的主体的分解立体图。
图11是表示实施方式2的感应加热烹调器的主体和受电装置的立体图。
图12是表示实施方式2的感应加热烹调器的主体和受电装置的结构的框图。
图13是表示实施方式2的感应加热烹调器的受电装置的变形例1的立体图。
图14是表示实施方式2的感应加热烹调器的受电装置的变形例2的立体图。
图15是表示实施方式2的感应加热烹调器的变形例3的图。
图16是示意性地表示实施方式3的感应加热烹调器的加热单元和输电线圈的图。
图17是示意性地表示实施方式4的感应加热烹调器的加热单元和输电线圈的图。
图18是示意性地表示实施方式4的感应加热烹调器的主体的主视图。
图19是表示实施方式5的感应加热烹调器的主体和受电装置的立体图。
图20是示意性地表示实施方式5的感应加热烹调器的主体的侧视图。
图21是示意性地表示实施方式5的感应加热烹调器的主体的变形例的侧视图。
具体实施方式
实施方式1
(结构)
图1是表示实施方式1的感应加热烹调器的主体的分解立体图。
图2是表示实施方式1的感应加热烹调器的主体和受电装置的立体图。
图3是图2的A部分的放大图。
如图1～图3所示，感应加热烹调器的主体100具有载置锅等被加热物5的矩形形状的顶板4和设置在顶板4下的框体30。从主体100被传输电力的受电装置200也能够装卸地载置在顶板4上。在本实施方式1的感应加热烹调器中，受电装置200具备检测被加热物5的温度的温度传感器。详细情况将在后面叙述。
主体100的顶板4具备第一加热口1、第二加热口2以及第三加热口3作为用于对被加热物5进行感应加热的加热口。在顶板4的下方的框体30的内部，与各加热口对应地具备第一加热单元11、第二加热单元12以及第三加热单元13。主体100能够将被加热物5载置于各个加热口来进行感应加热。
在本实施方式1中，在主体100的近前侧左右排列地设置有第一加热单元11和第二加热单元12，在主体100的里侧大致中央设置有第三加热单元13。此外，各加热口的配置并不限于此。例如，也可以将三个加热口大致呈直线状地并排配置。另外，也可以配置成第一加热单元11的中心和第二加热单元12的中心的进深方向上的位置不同。另外，加热口的个数也不限于此，可以是一个或两个，或者也可以具有四个以上加热口。
顶板4由耐热钢化玻璃、结晶玻璃或硼硅玻璃等透过红外线的材料构成。另外，顶板4由非磁性的材料构成。顶板4在与主体100的上表面开口外周之间经由橡胶制填料或密封材料以水密状态固定。在顶板4上，与作为第一加热单元11、第二加热单元12以及第三加热单元13的加热范围的各加热口对应地，通过涂料的涂布或印刷等形成有表示锅的大致载置位置的圆形的锅位置标识。
另外，在顶板4设置有形成为包围顶板4的外周的框构件6。框构件6例如由不锈钢等导电性的材料构成。框构件6作为加强顶板4的强度的加强材料发挥功能。
框构件6在顶板4的外周中的一部分形成有空隙7。即，空隙7是顶板4的外周中的未设置框构件6的部分。空隙7构成使框构件6所包围的顶板4的外周的一部分电不连续的不连续部。
此外，在图1及图2中，表示空隙7在主体100的后方侧的端部设置有两处的情况，但本发明不限定于此。空隙7在顶板4的外周的任意位置设置至少一处即可。
在顶板4的近前侧设置有操作部40a、操作部40b以及操作部40c来作为用于设定由第一加热单元11、第二加热单元12以及第三加热单元13加热被加热物5时的接通电力及烹调菜单等的输入装置。以下，有时将操作部40a、操作部40b以及操作部40c统称为操作部40。
另外，在操作部40的附近设置有显示主体100的动作状态以及来自操作部40的输入操作内容等的显示部41a、显示部41b以及显示部41c。以下，有时将显示部41a、显示部41b以及显示部41c统称为显示部41。
此外，不限定于操作部40a～40c和显示部41a～41c按每个加热口设置的情况、或者将各加热口一并设置一个操作部40和显示部41的情况等，没有特别限定。此外，操作部40a～40c例如由按钮开关或轻触开关等机械开关、或者通过电极的静电电容的变化来检测输入操作的触摸开关等构成。另外，显示部41a～41c例如由LCD(Liquid Crystal Device)或LED(Light Emitting Diode)等构成。
此外，在以下的说明中，对设置将操作部40和显示部41一体构成的操作显示部43的情况进行说明。操作显示部43例如由在LCD的上表面配置有触摸开关的触摸面板等构成。
在顶板4的下方且主体100的内部具备第一加热单元11、第二加热单元12以及第三加热单元13，各个加热单元由加热线圈构成。此外，也可以将第一加热单元11、第二加热单元12以及第三加热单元13中的至少一个由例如通过辐射进行加热的类型的电加热器构成。
加热线圈通过卷绕由被绝缘覆膜的任意金属构成的导电线而构成。作为导电线的材料，例如有铜或铝等。通过驱动电路50向各加热线圈供给高频电力，从而从各加热线圈产生高频磁场。
在感应加热烹调器的主体100的内部设置有驱动电路50和控制部45，该驱动电路50向第一加热单元11、第二加热单元12以及第三加热单元13的加热线圈供给高频电力，该控制部45用于控制包括驱动电路50在内的整个感应加热烹调器的动作。
在主体100的顶板4的下方设置有通过磁共振向受电装置200输送电力的输电线圈65。输电线圈65通过卷绕由被绝缘覆膜的任意金属构成的导电线而构成。作为导电线，例如有铜或铝等。输电线圈65构成为电感比加热线圈的电感小。
如图1所示，输电线圈65例如配置成沿着顶板4的边缘。另外，输电线圈65设置成在俯视下包围第一加热单元11、第二加热单元12以及第三加热单元13。因此，能够在顶板4中的未配置加热单元的区域中增大配置一个输电线圈65的范围。
此外，输电线圈65的形状及配置不限定于此。例如，也可以将输电线圈65设置成在俯视下包围一个加热单元。另外，也可以设置多个输电线圈65。另外，输电线圈65的形状也可以是圆形或椭圆形等。
图4是表示实施方式1的感应加热烹调器的主体和受电装置的结构的框图。
该图4示出了在感应加热烹调器的主体100的顶板4上的加热口载置有被加热物5、在顶板4的加热口以外的区域载置有受电装置200的状态。
通过作为非接触电力传输装置发挥功能的感应加热烹调器的主体100和受电装置200构成非接触电力传输系统。
如图4所示，在感应加热烹调器的主体100配置有加热线圈11a、操作显示部43、控制部45、主体侧通信装置47、驱动电路50、输电电路60以及输电线圈65。
控制部45由微型计算机或DSP(Digital Signal Processor)等构成。控制部45基于来自操作显示部43的操作内容和从主体侧通信装置47接收到的通信信息来控制驱动电路50。另外，控制部45根据动作状态等进行向操作显示部43的显示。
主体侧通信装置47例如由符合无线LAN、Bluetooth(注册商标)、红外线通信、NFC(Near Field Communication：近场无线通信)等任意通信标准的无线通信接口构成。主体侧通信装置47与受电装置200的受电侧通信装置85进行无线通信。
输电电路60向输电线圈65供给电力。详细情况将在后面叙述。
受电装置200例如载置在顶板4的上方，从主体100非接触地接收电力。受电装置200具备受电线圈80、受电电路81、受电侧控制部83、受电侧通信装置85以及作为负载电路的温度传感器90。
受电线圈80通过磁共振从输电线圈65接收电力。受电电路81将受电线圈80接收的电力向负载供给。详细情况将在后面叙述。
受电侧控制部83、受电侧通信装置85以及温度传感器90通过从受电电路81供给的电力进行工作。
温度传感器90例如由红外线传感器构成，非接触地检测载置在顶板4的上方的被加热物5的侧面的温度。此外，温度传感器90也可以由例如热敏电阻等接触式的传感器构成。温度传感器90将与检测到的温度相当的电压信号向受电侧控制部83输出。
受电侧控制部83由微型计算机或DSP等构成。受电侧控制部83使受电侧通信装置85发送温度传感器90检测到的温度的信息。
受电侧通信装置85由符合主体侧通信装置47的通信标准的无线通信接口构成。受电侧通信装置85与主体侧通信装置47进行无线通信。
此外，本实施方式1中的温度传感器90构成负载电路。
本实施方式1中的受电侧通信装置85相当于第一通信装置。
本实施方式1中的主体侧通信装置47相当于第二通信装置。
(驱动电路)
图5是表示实施方式1的感应加热烹调器的驱动电路的图。
此外，驱动电路50在每个加热单元设置，但其电路结构可以相同，也可以按每个加热单元进行变更。在图5中仅图示一个驱动电路50。如图5所示，驱动电路50具备直流电源电路22、逆变器电路23以及谐振电容器24。
输入电流检测单元25例如由电流传感器构成，检测从交流电源21向直流电源电路22输入的电流，并将与输入电流值相当的电压信号向控制部45输出。
直流电源电路22具备二极管电桥22a、电抗器22b以及平滑电容器22c，将从交流电源21输入的交流电压转换为直流电压，并将其向逆变器电路23输出。
逆变器电路23是作为开关元件的IGBT23a和IGBT23b与直流电源电路22的输出串联连接的所谓的半桥式逆变器。逆变器电路23的二极管23c作为续流二极管与IGBT23a并联连接。另外，逆变器电路23的二极管23d作为续流二极管与IGBT23b并联连接。
IGBT23a和IGBT23b由从控制部45输出的驱动信号进行通断驱动。控制部45在使IGBT23a接通的期间使IGBT23b为断开状态，在使IGBT23a断开的期间使IGBT23b为接通状态，输出交替地通断的驱动信号。由此，逆变器电路23将从直流电源电路22输出的直流电力转换为规定频率的交流电力，并向由加热线圈11a和谐振电容器24构成的谐振电路供给电力。此外，规定频率的交流电力是指例如20kHz以上且小于100kHz的高频的交流电力。
谐振电容器24与加热线圈11a串联连接，该谐振电路具有与加热线圈11a的电感和谐振电容器24的电容等对应的谐振频率。此外，加热线圈11a的电感在作为金属负载的被加热物5磁耦合时根据金属负载的特性而变化，谐振电路的谐振频率根据该电感的变化而变化。
通过这样构成驱动电路50，几十A左右的高频电流流过加热线圈11a，利用由流过的高频电流产生的高频磁通来对载置在加热线圈11a正上方的顶板4上的被加热物5进行感应加热。
此外，作为开关元件的IGBT23a和IGBT23b例如通过由硅类构成的半导体构成，但本发明不限定于此。开关元件可以是使用碳化硅或氮化镓类材料等宽带隙半导体的结构。通过将宽带隙半导体用于开关元件，能够减少开关元件的通电损失。另外，即使驱动开关元件时的开关频率为高频，驱动电路50的散热也良好，因此能够使驱动电路50的散热片小型化，能够实现驱动电路50的小型化和低成本化。
线圈电流检测单元26与由加热线圈11a和谐振电容器24构成的谐振电路连接。线圈电流检测单元26例如由电流传感器构成，检测流过加热线圈11a的电流，并将与线圈电流值相当的电压信号向控制部45输出。
此外，虽然在图5中示出了半桥驱动电路，但当然也可以是由四个IGBT和四个二极管构成的全桥驱动电路。
(基于磁共振方式的电力传输)
图6是表示实施方式1的感应加热烹调器的主体和受电装置的结构的图。图7是图6的结构的具体的电路图。
此外，图6及图7示出了感应加热烹调器的主体100和受电装置200的与基于磁共振方式的电力传输相关的结构。
感应加热烹调器的主体100和受电装置200构成利用谐振特性进行电力传输的磁共振方式的非接触电力传输系统。即，感应加热烹调器的主体100构成通过磁共振向受电装置200输送电力的谐振式电力输送装置。另外，受电装置200构成通过磁共振从主体100接收电力的谐振式电力接收装置。此外，基于磁共振的电力传输也称为谐振耦合式电力传输。
如图6及图7所示，主体100的输电电路60由谐振型电源60a和匹配电路60b构成。
谐振型电源60a控制向输电线圈65的电力供给，将直流或交流的输入电力转换为规定的频率的交流并输出。该谐振型电源60a由基于谐振开关方式的电源电路构成，具有输出阻抗Zo、谐振频率fo以及谐振特性值Qo。
另外，谐振型电源60a的谐振频率fo设定为MHz频带的频率。谐振频率fo例如为6.78MHz。此外，谐振频率fo不限于此，也可以是MHz频带中6.78MHz的整数倍的频率。
匹配电路60b进行谐振型电源60a的输出阻抗Zo与输电线圈65的带通特性阻抗(日文：通過特性インピーダンス)Zt之间的阻抗匹配。该匹配电路60b通过由电感器L和电容器C构成的π型或L型的滤波器构成，具有其带通特性阻抗Zp。
输电线圈65通过经由匹配电路60b输入来自谐振型电源60a的交流电力来进行谐振动作并在附近产生非辐射型的电磁场，从而对受电装置200的受电线圈80进行电力传输。该输电线圈65由线圈和电容器C5形成谐振电路，作为谐振型的天线发挥功能。输电线圈65具有带通特性阻抗Zt、谐振频率ft以及谐振特性值Qt。
另外，谐振型电源60a的谐振频率fo和谐振特性值Qo由谐振型电源60a的输出阻抗Zo和匹配电路60b的带通特性阻抗Zp决定。输电线圈65的谐振频率ft和谐振特性值Qt由输电线圈65的带通特性阻抗Zt和匹配电路60b的带通特性阻抗Zp决定。
而且，根据这两个谐振特性值Qo和Qt，感应加热烹调器的主体100具有下式(1)的谐振特性值Qtx。
[数学式1]
Figure BDA0002436872780000101
受电装置200的受电电路81由整流电路81a和转换电路81b构成。
受电线圈80通过与来自输电线圈65的非辐射型的电磁场进行谐振耦合动作来接收电力，并输出交流电力。该受电线圈80由线圈和电容器C11形成谐振电路，作为谐振型的天线发挥功能。受电线圈80具有带通特性阻抗Zr。
整流电路81a是具有整流功能和匹配功能的匹配型整流电路，该整流功能将来自受电线圈80的交流电力转换为直流电力，该匹配功能进行受电线圈80的带通特性阻抗Zr与转换电路81b的输入阻抗ZRL之间的阻抗匹配。匹配功能通过由电感器L和电容器C构成的π型或L型的滤波器构成。另外，整流电路81a具有带通特性阻抗Zs。此外，在此整流电路81a设为具有整流功能和匹配功能，但不限于此，虽然整流效率下降但也可以仅由整流功能构成。
转换电路81b输入来自整流电路81a的直流电力，将其转换为规定的电压，将其向作为负载电路的温度传感器90等供给。该转换电路81b由用于使高频电压纹波平滑的LC滤波器和用于向规定的电压转换的DC/DC转换器等构成，具有其输入阻抗ZRL。此外，也可以不设置DC/DC转换器而仅由作为平滑滤波器的LC滤波器构成。
另外，受电装置200的谐振特性值Qr和谐振频率fr由受电线圈80的带通特性阻抗Zr、整流电路81a的带通特性阻抗Zs以及转换电路81b的输入阻抗ZRL决定。
而且，将各功能部的特性阻抗设定为，使谐振型电源60a的谐振特性值Qo、输电线圈65的谐振特性值Qt以及受电装置200的谐振特性值Qr具有相关关系。即，使主体100的谐振特性值
Figure BDA0002436872780000111
与受电装置200的谐振特性值Qr接近(下式(2))。
具体来说，优选在下式(3)的范围内。
[数学式2]
Figure BDA0002436872780000112
[数学式3]
Figure BDA0002436872780000121
这样，通过使谐振型电源60a的谐振特性值Qo、输电线圈65的谐振特性值Qt以及受电装置200的谐振特性值Qr这三个谐振特性值具有上述那样的相关关系，能够抑制电力传输效率的降低。因此，基于磁共振方式的电力传输与基于电磁感应方式的电力传输相比，能够延长输电线圈65与受电线圈80之间的距离。此外，基于电磁感应方式的电力传输也称为电磁感应耦合式电力传输。
(动作)
下面，说明本实施方式1的感应加热烹调器的动作。
使用者将锅等被加热物5载置于主体100的顶板4的加热口。
另外，使用者将受电装置200载置在顶板4的上方。例如，在受电装置200的温度传感器90是红外线传感器等非接触式传感器的情况下，使用者将受电装置200载置在顶板4上的任意位置。另外，例如，在受电装置200的温度传感器90是热敏电阻等接触式传感器的情况下，使用者将受电装置200载置在顶板4上且与被加热物5的侧面接触的位置。如上所述，由于基于磁共振方式的电力传输的能够进行电力传输的距离长，因此也可以不将受电装置200配置在与输电线圈65相向的位置。
然后，使用者通过操作显示部43进行加热开始的操作。控制部45根据设定的电力来控制逆变器电路23。控制部45向逆变器电路23的IGBT23a和IGBT23b输入例如20kHz～100kHz左右的高频的驱动信号。通过IGBT23a和IGBT23b交替地进行接通断开的开关，高频电流被供给到由加热线圈11a和谐振电容器24构成的谐振电路。当高频电流流过加热线圈11a时产生高频磁场，涡电流沿抵消磁通变化的方向在被加热物5的底部流动，通过该流动的涡电流的损失来加热被加热物5。
另外，控制部45使输电电路60工作，开始向输电线圈65供给电力。由此，通过磁共振从输电线圈65向受电装置200的受电线圈80供给电力。受电线圈80接收的电力从受电电路81向受电侧控制部83、受电侧通信装置85以及温度传感器90供给。
受电装置200的温度传感器90检测被加热物5的温度。受电侧控制部83使受电侧通信装置85发送温度传感器90检测到的温度的信息。
主体100的主体侧通信装置47接收从受电侧通信装置85发送的温度的信息，并将其向控制部45输出。主体100的控制部45根据从受电装置200的温度传感器90获取的温度的信息来控制驱动电路50的驱动。
(效果)
如上所述，在本实施方式1中，主体100具有载置被加热物5的顶板4、通过磁共振输送电力的输电线圈65、以及向输电线圈65供给电力的输电电路60。另外，受电装置200具有通过磁共振从输电线圈65接收电力的受电线圈80和通过受电线圈80接收的电力进行工作的负载电路。另外，在形成为包围顶板4的外周的框构件6设置有构成电不连续的不连续部的空隙7。
因此，即使来自输电线圈65的感应磁场与导电性的框构件6交链，也不会产生环绕框构件6的感应电流，能够抑制从主体100向受电装置200供给的电力的衰减。
另外，能够使来自输电线圈65的感应磁场不易被导电性的框构件6屏蔽，因此，即使在将受电装置200设置于俯视下主体100的范围外的情况下，也能够进行电力传输。
另外，通过磁共振将电力从感应加热烹调器的主体100向受电装置200传输。
因此，与基于电磁感应耦合的电力传输相比，能够减轻从感应加热烹调器的主体100传输电力的受电装置200的设置位置的限制。另外，即使在输电线圈65和受电线圈80未相向配置的状态下，也能够进行电力传输。因此，能够提高载置于顶板4的受电装置200的设置位置的自由度，能够提高使用方便性。例如，构成为能够在输电线圈65与受电线圈80之间的距离为顶板4的宽度或进深的一半以上的距离时进行电力传输，从而无论将受电装置200设置在顶板上的任何位置都能够稳定地进行电力传输。因此，能够得到受电装置200的设置位置的自由度高、使用方便的感应加热烹调器。
另外，由于即使在输电线圈65和受电线圈80未相向配置的状态下，也能够进行电力传输，因此，不需要按每个载置受电装置200的位置设置多个输电线圈65，能够得到低价的感应加热烹调器。
另外，基于磁共振的电力传输的谐振频率与在进行感应加热的加热线圈11a中流动的线圈电流的频率有很大不同，因此，从主体100向受电装置200的电力传输不会受到由流过加热线圈11a的线圈电流产生的磁场的影响。因此，能够同时进行被加热物5的感应加热和向受电装置200的电力传输。
例如，在基于电磁感应耦合的电力传输的情况下，电力传输的频率与流过加热线圈11a的线圈电流的频率近似，因此，基于电磁感应耦合的电力传输的磁场和由加热线圈11a产生的磁场有时会干涉而发生误动作。因此，在基于电磁感应耦合的电力传输的情况下，难以同时进行感应加热和电力传输。因此，在基于电磁感应耦合的电力传输中，作为对策，需要降低或暂时停止感应加热的接通电力。
另一方面，在本实施方式1的感应加热烹调器中，由于进行基于磁共振的电力传输，因此不需要降低或停止感应加热。因此，能够得到可以在短时间内烹调的使用方便的感应加热烹调器。
另外，例如在基于电磁感应耦合的电力传输的情况下，当输电线圈的位置与受电线圈的位置产生偏移时，电力传输的效率大幅降低。因此，在基于电磁感应耦合的电力传输中，流过输电线圈的电流过大，输电线圈的发热变大。若位置偏移进一步变大，则变得无法向受电装置进行电力传输。
另一方面，在本实施方式1的感应加热烹调器中，由于进行基于磁共振的电力传输，因此，即使输电线圈65的位置与受电线圈80的位置产生偏移，也就是说即使未相向配置，也能够稳定地进行电力传输。
另外，在本实施方式1中，输电线圈65设置成在俯视下包围多个加热单元。例如，输电线圈65配置在顶板4下方且沿着顶板4的边缘。
因此，能够在顶板4中的未配置加热单元的区域增大配置一个输电线圈65的范围。另外，基于磁共振的传输电力的谐振频率与加热线圈11a的驱动频率有很大不同。因此，即使是将输电线圈65设置成包围加热线圈11a的结构，从主体100向受电装置200的电力传输也不会受到由流过加热线圈11a的线圈电流产生的磁场的影响。
例如在进行基于电磁感应耦合的电力传输的情况下，由于向加热线圈流动的线圈电流的频率与电力传输的频率近似，因此，从主体向受电装置的电力传输容易受到由流过加热线圈的线圈电流产生的磁场的影响。因此，在进行基于电磁感应耦合的电力传输的情况下，需要在不存在加热线圈的位置设置电力传输的输电线圈，会限制输电线圈的设置部位。
另一方面，在本实施方式1的感应加热烹调器中，由于进行基于磁共振的电力传输，因此能够减轻输电线圈65的设置部位的限制。
另外，在本实施方式1中，磁共振的谐振频率是MHz频带的频率。例如，驱动电路50的驱动频率为20kHz以上且小于100kHz，磁共振的谐振频率为6.78MHz或6.78MHz的整数倍。
这样，基于磁共振的传输电力的谐振频率与流过加热线圈11a的线圈电流的频率有很大不同，因此，从主体100向受电装置200的电力传输不会受到由流过加热线圈11a的线圈电流产生的磁场的影响。因此，无论线圈电流的大小即接通电力的大小如何，都能够稳定地进行电力传输。
另外，载置在顶板4上的导电体(金属)不会被从输电线圈65产生的磁场感应加热。例如，即使在金属制的烹调器具等载置在顶板4上的情况下，也不会被从输电线圈65产生的磁场感应加热。
另外，磁共振的谐振频率与流过加热线圈11a的高频电流的频率相比极高，因此，与加热线圈11a相比，能够使输电线圈65的电感极小。因此，不需要在输电线圈65设置铁素体等磁性体。因此，能够使主体100小型化，能够得到低价的感应加热烹调器。
另外，在本实施方式1中，受电装置200具备受电侧通信装置85，该受电侧通信装置85发送对被加热物5的温度进行检测的温度传感器90检测到的温度的信息。另外，主体100具备主体侧通信装置47和控制部45，该主体侧通信装置47接收从受电侧通信装置85发送的温度的信息，该控制部45根据温度的信息来控制驱动电路50的驱动。
因此，能够减轻检测被加热物5的温度的温度传感器90的设置位置的限制，能够提高载置于顶板4的温度传感器90的设置位置的自由度。因此，能够根据被加热物5的形状或大小等任意地变更温度传感器90的设置位置。因此，能够提高使用方便性。
另外，即使在温度传感器90由例如热敏电阻等接触式传感器构成、受电装置200配置在与被加热物5的侧面接触的位置的情况下，从主体100向受电装置200的电力传输也不会受到由流过加热线圈11a的线圈电流产生的磁场的影响。
因此，通过将温度传感器90直接安装于被加热物5的侧面，能够直接检测侧面温度，能够得到温度检测精度高的感应加热烹调器。
例如在基于电磁感应耦合的电力传输的情况下，若在金属制的被加热物的侧面安装受电装置，则通过电磁感应产生的磁通与被加热物的侧面的金属部交链，从而磁场会被屏蔽，无法进行电力传输。
另一方面，本实施方式1的感应加热烹调器通过磁共振传输电力，因此不易受到被加热物5的金属部的影响，能够进行电力传输。
(变形例1)
图8是表示实施方式1的感应加热烹调器的变形例1的立体图。
如图8所示，也可以在框构件6的一部分形成由例如树脂等非导电性的材料构成的非导电部8。非导电部8构成使框构件6所包围的顶板4的外周的一部分电不连续的不连续部。
在这样的结构中，也不会产生环绕框构件6的感应电流，能够抑制从主体100向受电装置200供给的电力的衰减。另外，能够通过由树脂等非导电性的材料构成的非导电部8对顶板4的强度进行加强。
此外，在图8中表示非导电部8在主体100的后方侧的端部设置有两处的情况，但本发明不限定于此。非导电部8在顶板4的外周的任意位置设置至少一处即可。
(变形例2)
图9是表示实施方式1的感应加热烹调器的变形例2的立体图。
如图9所示，在顶板4设置有形成为包围顶板4的外周的框构件9。框构件9全部由例如树脂等非导电性的材料构成。即，整个框构件9构成电不连续的不连续部。
在这样的结构中，也不会产生环绕框构件6的感应电流，能够抑制从主体100向受电装置200供给的电力的衰减。
实施方式2
在本实施方式2中，对作为受电装置的负载电路而具备操作显示部43的结构进行说明。
此外，在以下的说明中，对与上述实施方式1相同的部分标注相同的附图标记，以与实施方式1的不同点为中心进行说明。
图10是表示实施方式2的感应加热烹调器的主体的分解立体图。
图11是表示实施方式2的感应加热烹调器的主体和受电装置的立体图。
图12是表示实施方式2的感应加热烹调器的主体和受电装置的结构的框图。
如图10～图12所示，实施方式2的感应加热烹调器的主体101不具备操作部40、显示部41以及将操作部40和显示部41一体构成的操作显示部43。主体101的其他结构与上述实施方式1的主体100相同。
本实施方式2的感应加热烹调器的受电装置201具备操作显示部43作为负载电路。
受电装置201的操作显示部43通过从受电电路81供给的电力进行工作。操作显示部43将操作部40和显示部41一体构成，该操作部40进行对感应加热烹调器的主体101的输入操作，该显示部41进行与主体101的动作相关的显示。受电装置201的其他结构与上述实施方式1的受电装置200相同。
此外，本实施方式2中的操作部40、显示部41以及操作显示部43构成负载电路。
在这样的结构中，受电侧控制部83使受电侧通信装置85发送来自操作显示部43的输入操作的信息。该输入操作的信息例如是加热被加热物5时的接通电力或烹调菜单等设定信息。
主体101的控制部45根据主体侧通信装置47接收到的输入操作的信息，控制驱动电路50的驱动。
另外，控制部45使主体侧通信装置47发送与主体101的动作相关的显示信息。受电装置201的受电侧控制部83使操作显示部43显示受电侧通信装置85接收到的显示信息。该显示信息例如是加热被加热物5时的接通电力或烹调菜单等的设定以及动作状态等信息。
如上所述，在本实施方式2中，受电装置201具备将操作部40和显示部41一体构成的操作显示部43，该操作部40进行对感应加热烹调器的主体101的输入操作，该显示部41进行与主体101的动作相关的显示。
因此，除了上述实施方式1的效果之外，还能够提高操作显示部43的设置位置的自由度，能够提高使用方便性。另外，即使是搭载有LCD等耗电量较大的电子元件的受电装置201，也能够不用担心电池耗尽地使用。另外，还能够实现无电池化。另外，由于主体101不具备操作部40、显示部41以及将操作部40和显示部41一体构成的操作显示部43，因此，能够简化主体101的结构，能够实现小型化。
此外，在本实施方式2中，说明了主体101不具备操作部40、显示部41以及操作显示部43的结构，但本发明不限定于此。也可以是主体101具备操作部40和显示部41中的一方的结构。另外，也可以是主体101和受电装置201这双方都具备操作部40和显示部41的结构。另外，也可以是具备操作部40和显示部41的一部分的结构。
(变形例1)
图13是表示实施方式2的感应加热烹调器的受电装置的变形例1的立体图。
如图13所示，也可以是具备多个受电装置201的结构。多个受电装置201中的一个具备操作部40作为负载电路，该操作部40由例如按钮开关或轻触开关等机械开关、或者通过电极的静电电容的变化来检测输入操作的触摸开关等构成。另外，多个受电装置201中的一个具备由例如LCD或LED等构成的显示部41作为负载电路。
在这样的结构中，多个受电装置201也能够分别从一个输电线圈65接收电力。
(变形例2)
图14是表示实施方式2的感应加热烹调器的受电装置的变形例2的立体图。
如图14所示，感应加热烹调器的主体101设置于设有水槽等的厨房家具300。在厨房家具300的内部形成有供感应加热烹调器的主体101嵌入的收纳部(未图示)，在厨房家具300的顶面设置有平板状的工作台301。在感应加热烹调器的主体101装入到厨房家具300的状态下，感应加热烹调器的顶板4露出到工作台301的上方。厨房家具300的工作台301由例如木材、人造大理石等树脂或者石材等绝缘性(非金属)的材质形成。
在这样的结构中，具有操作显示部43的受电装置201也可以载置于厨房家具300的工作台301。
由于通过磁共振将电力从感应加热烹调器的主体101向受电装置201传输，因此，即使在输电线圈65和受电线圈80未相向配置的状态下也能够进行电力传输。另外，由于工作台301是绝缘性的材质，因此输电线圈65和受电线圈80之间不会被屏蔽。
因此，即使在将受电装置201载置于工作台301的情况下，也能够进行从主体101的电力传输。因此，能够将受电装置201载置于工作台301来进行操作显示部43的操作和显示，能够提高感应加热烹调器的使用方便性。
此外，作为受电装置201，也可以使用例如智能手机或平板电脑终端等便携信息终端。具体而言，便携信息终端具备通过磁共振从输电线圈65接收电力的受电线圈80，从感应加热烹调器的主体100传输电力。
通过这样的结构，即使是搭载有LCD等耗电量较大的电子元件的受电装置201，也能够不用担心电池耗尽地使用。
(变形例3)
图15是表示实施方式2的感应加热烹调器的变形例3的图。
图15(a)是从顶板4的背面侧观察的俯视图，图15(b)是顶板4的侧视图。
如图15所示，输电线圈65也可以与顶板4的下表面接触地配置。例如，输电线圈65也可以通过印刷电路配线设置于顶板4的下表面。
通过这样的结构，能够使主体100小型化。另外，主体100的组装工序变得简单，能够得到低价的感应加热烹调器。
实施方式3
在本实施方式3中，对输电线圈65的配置进行说明。
此外，在以下的说明中，对与上述实施方式1及2相同的部分标注相同的附图标记，以与实施方式1及2的不同点为中心进行说明。
图16是示意性地表示实施方式3的感应加热烹调器的加热单元和输电线圈的图。此外，在图16中，示意性地示出了在拆除顶板4的状态下，框体30内的各加热单元与输电线圈65a～65d的位置关系。
如图16所示，实施方式3的感应加热烹调器的主体103具备输电线圈65a～65d。输电线圈65a～65d分别从单独设置的输电电路60供给电力。输电电路60的结构与上述实施方式1相同。
输电线圈65a～65d设置在俯视下各加热单元与顶板4的边缘之间。
即，输电线圈65a设置在俯视下第一加热单元11和第二加热单元12与顶板4的边缘之间。另外，输电线圈65b设置在俯视下第一加热单元11与顶板4的边缘之间。另外，输电线圈65c设置在俯视下第三加热单元13与顶板4的边缘之间。另外，输电线圈65d设置在俯视下第二加热单元12与顶板4的边缘之间。
另外，输电线圈65a～65d在俯视下以沿着顶板4的矩形形状的边的方式设置在各加热单元与顶板4的边缘之间。
即，输电线圈65a在俯视下以沿着顶板4的前表面的边的方式设置在第一加热单元11和第二加热单元12与顶板4的边缘之间。另外，输电线圈65b在俯视下以沿着顶板4的左侧面的边的方式设置在第一加热单元11与顶板4的边缘之间。另外，输电线圈65c在俯视下以沿着顶板4的后表面的边的方式设置在第三加热单元13与顶板4的边缘之间。另外，输电线圈65d在俯视下以沿着顶板4的右侧面的边的方式设置在第二加热单元12与顶板4的边缘之间。
通过这样的结构，与上述实施方式1及2的输电线圈65相比，能够缩短输电线圈65a～65d的短轴的直径。
因此，能够减小输电线圈65a～65d与受电线圈80的直径之差。因此，从输电线圈65a～65d向受电线圈80的交链磁通的比例增加，能够提高基于磁共振的电力传输的供电效率。另外，配置在顶板4的上表面或主体103的周边的受电装置200从输电线圈65a～65d中的最靠近的位置的输电线圈65供电，因此能够提高供电效率。
此外，在重视供电效率的提高的情况下，受电线圈80与输电线圈65a～65d的设置位置的偏移优选为输电线圈65a～65d的短轴直径的1/2以下。
实施方式4
在本实施方式4中，对输电线圈65的配置进行说明。
此外，在以下的说明中，对与上述实施方式1～3相同的部分标注相同的附图标记，以与实施方式1～3的不同点为中心进行说明。
图17是示意性地表示实施方式4的感应加热烹调器的加热单元和输电线圈的图。
图18是示意性地表示实施方式4的感应加热烹调器的主体的主视图。
此外，在图17中，示意性地示出了在从上表面侧观察顶板4的状态下，框体30与输电线圈65b和65d的位置关系。另外，在图18中，示意性地示出了在从正面侧观察主体104的状态下，顶板4和框体30与输电线圈65b和65d的位置关系。此外，在图18中，省略了设置在主体104的正面的结构的图示。
如图17及图18所示，实施方式4的感应加热烹调器的主体104具备输电线圈65b和65d。输电线圈65b和65d分别从单独设置的输电电路60供给电力。输电电路60的结构与上述实施方式1相同。
框体30形成为俯视下的大小比顶板4小。
输电线圈65b和65d设置在俯视下框体30与顶板4的边缘之间。
即，输电线圈65b设置在俯视下框体30的左侧面与顶板4的边缘之间。另外，输电线圈65d设置在俯视下框体30的右侧面与顶板4的边缘之间。
另外，如图18所示，输电线圈65b和65d与顶板4的下表面接触地配置。例如，输电线圈65b和65d通过印刷电路配线设置在顶板4的下表面。
通过这样的结构，即使在框体30由导电性的材料构成的情况下，也能够使来自输电线圈65的感应磁场不易被框体30屏蔽，因此，能够高效地进行电力传输。特别是，在将受电装置200设置于俯视下主体104的范围外的情况下，该效果显著。
另外，即使在感应加热烹调器的主体104收纳于厨房家具的收纳部的情况下，输电线圈65b和65d也配置于厨房家具的顶面。因此，能够使来自输电线圈65b和65d的感应磁场不易被厨房家具屏蔽。
实施方式5
在本实施方式5中，对框体30的结构进行说明。
此外，在以下的说明中，对与上述实施方式1～4相同的部分标注相同的附图标记，以与实施方式1～4的不同点为中心进行说明。
图19是表示实施方式5的感应加热烹调器的主体和受电装置的立体图。
图20是示意性地表示实施方式5的感应加热烹调器的主体的侧视图。
此外，在图20中，示出了主体105收纳在厨房家具的收纳部、顶板4的下表面由厨房家具的工作台301支承的状态。
如图19及图20所示，实施方式5的感应加热烹调器的主体105的框体30由导电性的材料构成，在侧面形成有开口31。框体30的开口31的下端优选位于例如比输电线圈65d的下端靠下方的位置。
此外，开口31的位置不限于框体30的右侧面，也可以设置在左侧面、前面或背面。
通过这样的结构，即使在框体30由导电性的材料构成的情况下，也能够使来自输电线圈65的感应磁场通过开口31而不易被框体30屏蔽，因此能够高效地进行电力传输。特别是，在将受电装置200设置于俯视下主体105的范围外的情况下，该效果显著。
(变形例)
图21是示意性地表示实施方式5的感应加热烹调器的主体的变形例的侧视图。
如图21所示，感应加热烹调器的主体105的框体30在侧面的一部分形成有磁场透过部32，该磁场透过部32由例如树脂等非导电性的材料构成。框体30的磁场透过部32的下端优选例如比输电线圈65d的下端靠下方的位置。
此外，也可以将框体30的整个侧面由磁场透过部32构成。另外，也可以将整个框体30由例如树脂等非导电性的材料构成。
在这样的结构中，能够使来自输电线圈65的感应磁场通过磁场透过部32而不易被框体30屏蔽，因此能够高效地进行电力传输。特别是，在将受电装置200设置于俯视下主体105的范围外的情况下，该效果显著。
此外，受电装置的负载电路不限于上述实施方式1～5的例子，也可以是例如油炸锅、蒸锅、烘烤器或烤面包炉等进行食品烹调的烹调设备。
另外，例如，受电装置的负载电路也可以是例如搅拌器、混合器、研磨机、打蛋器或食物处理机等进行烹饪的预先准备和制备等的烹调设备。
另外，例如，受电装置的负载电路也可以是配置在被加热物5内且例如检测盐分或糖度等食品成分的成分检测传感器。
另外，也可以组合多个负载电路。也就是说，可以是具备多个受电装置、其中的至少一个负载电路的种类与其他的种类不同的结构。
附图标记说明
1第一加热口、2第二加热口、3第三加热口、4顶板、5被加热物、6框构件、7空隙、8非导电部、9框构件、11第一加热单元、11a加热线圈、12第二加热单元、13第三加热单元、21交流电源、22直流电源电路、22a二极管电桥、22b电抗器、22c平滑电容器、23逆变器电路、23aIGBT、23b IGBT、23c二极管、23d二极管、24谐振电容器、25输入电流检测单元、26线圈电流检测单元、30框体、31开口、32磁场透过部、40操作部、40a操作部、40b操作部、40c操作部、41显示部、41a显示部、41b显示部、41c显示部、43操作显示部、45控制部、47主体侧通信装置、50驱动电路、60输电电路、60a谐振型电源、60b匹配电路、65输电线圈、65a输电线圈、65b输电线圈、65c输电线圈、65d输电线圈、80受电线圈、81受电电路、81a整流电路、81b转换电路、83受电侧控制部、85受电侧通信装置、90温度传感器、100主体、101主体、103主体、104主体、105主体、200受电装置、201受电装置、300厨房家具、301工作台。

Claims (20)

1.一种感应加热烹调器，其中，所述感应加热烹调器具备主体和受电装置，
所述主体具有：
顶板，其载置被加热物；
框构件，其形成为包围所述顶板的外周，具有电不连续的不连续部；
加热线圈，其配置在所述顶板的下方，对所述被加热物进行感应加热；
驱动电路，其向所述加热线圈供给电力；
输电线圈，其通过磁共振输送电力；以及
输电电路，其向所述输电线圈供给电力，
所述受电装置具有：
受电线圈，其通过磁共振从所述输电线圈接收电力；以及
负载电路，其通过所述受电线圈接收到的电力进行工作。
2.根据权利要求1所述的感应加热烹调器，其中，
所述不连续部由在所述框构件的一部分形成的空隙构成。
3.根据权利要求1所述的感应加热烹调器，其中，
所述不连续部由非导电性的材料构成。
4.根据权利要求1所述的感应加热烹调器，其中，
所述框构件全部由非导电性的材料构成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的感应加热烹调器，其中，
所述输电线圈设置成在俯视下包围所述加热线圈。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的感应加热烹调器，其中，
所述感应加热烹调器具备多个所述加热线圈，
所述输电线圈设置成在俯视下包围多个所述加热线圈。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的感应加热烹调器，其中，
所述输电线圈配置在所述顶板的下方且沿着所述顶板的边缘。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的感应加热烹调器，其中，
所述输电线圈设置在俯视下所述加热线圈与所述顶板的边缘之间。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的感应加热烹调器，其中，
所述顶板在俯视下形成为矩形形状，
所述输电线圈在俯视下以沿着所述矩形形状的边的方式设置在所述加热线圈与所述顶板的边缘之间。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的感应加热烹调器，其中，
所述感应加热烹调器具备设置在所述顶板的下方并收纳所述加热线圈的框体，
所述框体形成为俯视下的大小比所述顶板小，
所述输电线圈设置在俯视下所述框体与所述顶板的边缘之间。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的感应加热烹调器，其中，
所述感应加热烹调器具备设置在所述顶板的下方并收纳所述加热线圈和所述输电线圈的框体，
所述框体由导电性的材料构成，在侧面形成有开口。
12.根据权利要求11所述的感应加热烹调器，其中，
所述开口的下端位于比所述输电线圈的下端靠下方的位置。
13.根据权利要求1至10中任一项所述的感应加热烹调器，其中，
所述感应加热烹调器具备设置在所述顶板的下方并收纳所述加热线圈和所述输电线圈的框体，
所述框体的侧面的至少一部分由非导电性的材料构成。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的感应加热烹调器，其中，
所述输电线圈与所述顶板的下表面接触地配置。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的感应加热烹调器，其中，
所述负载电路是检测所述被加热物的温度的温度传感器，
所述受电装置具备发送所述温度传感器检测到的所述温度的信息的第一通信装置，
所述主体具备：
第二通信装置，其接收从所述第一通信装置发送的所述温度的信息；以及
控制装置，其根据所述温度的信息，控制所述驱动电路的驱动。
16.根据权利要求1至14中任一项所述的感应加热烹调器，其中，
所述负载电路是进行对所述主体的输入操作的操作部，
所述受电装置具备发送所述操作部的所述输入操作的信息的第一通信装置，
所述主体具备：
第二通信装置，其接收从所述第一通信装置发送的所述输入操作的信息；以及
控制装置，其根据所述输入操作的信息，控制所述驱动电路的驱动。
17.根据权利要求1至14中任一项所述的感应加热烹调器，其中，
所述负载电路是进行与所述主体的动作相关的显示的显示部，
所述受电装置具备接收要使所述显示部显示的信息的第一通信装置，
所述主体具备发送要使所述显示部显示的信息的第二通信装置。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的感应加热烹调器，其中，
所述磁共振的谐振频率是MHz频带的频率。
19.根据权利要求18所述的感应加热烹调器，其中，
所述驱动电路的驱动频率为20kHz以上且小于100kHz，
所述磁共振的谐振频率是6.78MHz或6.78MHz的整数倍。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的感应加热烹调器，其中，
所述输电电路具备向所述输电线圈供给电力的谐振型电源，
所述受电装置具备将通过所述受电线圈接收到的电力向所述负载电路供给的受电电路，
在将所述谐振型电源的谐振特性值设为Qo，
将所述输电线圈的谐振特性值设为Qt，
将所述受电装置的谐振特性值设为Qr时，
将所述谐振型电源、所述输电线圈、所述受电线圈以及所述受电电路的特性阻抗设定为满足
Figure FDA0002436872770000041
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