JP2018190583A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】被加熱物の載置面積の検出をするのみでは、受電コイルがあるか否かの判別ができなくなることや、位置ずれが発生し、必要な電力が受電機器に供給されなくなるのを防止する。【解決手段】受電コイル２００を含む受電機器を載置するトッププレート３と、トッププレートの下方に配置された複数の磁界発生コイル１００と、磁界発生コイルに高周波電流を供給する駆動回路４１，４２，４３と、駆動回路の電気出力特性を検出するための検出部６０と、磁界発生コイルに供給される高周波電流を制御する制御部と、を含み、磁界発生コイルによる電磁誘導で受電コイルに電力を供給する給電機能を備えた誘導加熱調理器であって、受電機器をトッププレート上に載置した状態における、受電コイルと磁界発生コイルとの位置ずれ量を、検出部による検出結果に基づいて判断することを特徴とする誘導加熱調理器である。【選択図】図３

Description

本発明は、複数の誘導加熱コイルを有する誘導加熱調理器に関し、特に、誘導加熱調理器上に載置された受電機器にいわゆる非接触給電を行う、非接触給電機能付き誘導加熱調理器に関する。

いわゆるＩＨクッキングヒータなどの誘導加熱調理器は、平面状に捲回された加熱コイルに２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの交流電流を通電したときに生じる交流磁場により、導電体からなる鍋などの被加熱物に渦電流を形成して、被加熱物自体を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、受電機器に非接触で電力を供給する（給電する）ことができる。すなわち、磁界を利用して、電源コードなどを介さず、ワイヤレスで負荷である受電機器に電力を供給することができる。

ＷＯ２０１０／１０１２０２号

受電機器に内蔵された受電負荷に非接触で給電するため、すなわち非接触給電を行うためには、送電コイルの上方に受電コイルがある必要がある。送電コイルと受電コイルとの間に位置ずれが発生した場合は、コイル間の磁界結合度が低下し、受電負荷に十分な電力を供給することができなくなる。

誘導加熱調理器上の調理器具の位置ずれに対する対策として、特許文献１に記載のように、複数の送電コイルの上方に被加熱物が載置されていること、あるいは被加熱物の載置面積が所定値より大きいことを検知手段が検出した場合に、送電コイルのそれぞれに選択的に高周波電流が供給されるように動作する誘導加熱調理器が提案されている。これによって、鍋が載置されているコイルに選択的に高周波電流を流すことができ、加熱に寄与しない不要な磁束の発生を抑制することができる。

しかしながら、特許文献１のように被加熱物の載置面積の検出をするのみでは、送電コイルの上方に受電コイルがあるか否かの判別ができないという問題があった。したがって、位置ずれが発生し、送電コイルの上方に非加熱体があっても、受電コイルがない場合、必要な電力が受電機器に供給されないという問題もあった。

そこで、本発明は、受電機器が誘導加熱調理器上に載置された場合、受電機器の位置ずれなどの載置状態を検出する受電機器検出部を備え、ずれ量に応じて送電電力の量を制御する、送電コイルを別のコイルに切り替える、または送電側の回路定数を切り替えるように制御することで調理を継続するように動作することができる誘導加熱調理器を提供することを目的とする。

本発明は、受電コイルを含む受電機器を載置するトッププレートと、トッププレートの下方に配置された複数の磁界発生コイルと、磁界発生コイルに高周波電流を供給する駆動回路と、駆動回路の電気出力特性を検出するための検出部と、磁界発生コイルに供給される高周波電流を制御する制御部と、を含み、磁界発生コイルによる電磁誘導で受電コイルに電力を供給する給電機能を備えた誘導加熱調理器であって、受電機器をトッププレート上に載置した状態における、受電コイルと磁界発生コイルとの位置ずれ量を、前記検出の結果に基づいて判断することを特徴とする誘導加熱調理器である。

本発明の実施形態にかかる誘導加熱調理器は、磁界発生コイルと受電機器間の位置ずれ量に応じて、コイルの動作モード（機能）を切換えるように構成されているので、受電機器および被加熱物への電力を効率よく供給できる。これにより、位置ずれが存在する場合であっても、受電機器への電力の供給を中断することなく、調理を継続することができる。

本発明の実施の形態１にかかる誘導加熱調理器の全体を概略的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態１にかかる磁界発生コイルの断面図である。 図２ａの磁界発生コイルをＩＩｂ−ＩＩｂ方向に見た場合の断面図である。 本発明の実施の形態１にかかる磁界発生コイルに接続される各部の構成および受電機器の構成の概略図である。 本発明の実施の形態１にかかる受電回路の構成を示したブロック図である。 本発明の実施の形態１にかかる受電回路の他の構成を示したブロック図である。 磁界発生コイルの断面図である。 受電コイルの断面図である。 受電コイルと磁界発生コイルとの位置関係を示す。 図５ｃの磁界発生コイルおよび受電コイルをＶｄ−Ｖｄ方向に見た場合の断面図である。 本発明の実施の形態１にかかる磁界発生コイルと、受電コイルと、調理皿との位置関係について例示的に表した図である。 図６ａの受電機器のうち、調理皿に着目した図である。 図６ａの磁界発生コイルをＶＩｃ−ＶＩｃ方向に見た場合の断面図である。 磁界発生コイルの駆動部の負荷抵抗の周波数特性を示す。 磁界発生コイルと、受電コイルと、調理皿との位置関係について例示的に表した図である。 磁界発生コイルと、受電コイルと、調理皿との位置関係について例示的に表した図である。 受電コイルに対向する磁界発生コイルを駆動する駆動回路の負荷抵抗値の周波数特性と位置ずれとの関係を示す。 被加熱物に対向する磁界発生コイルを駆動する駆動回路の負荷抵抗値の周波数特性と位置ずれとの関係を示す。 本発明の実施の形態１にかかる駆動回路の負荷抵抗値の周波数特性図である。 本発明の実施の形態１にかかる駆動回路の負荷抵抗値の周波数特性図である。 本発明の実施の形態１にかかる駆動回路の負荷抵抗値の周波数特性のピーク値と位置ずれ量との関係を示す。 本発明の実施の形態１にかかる駆動回路の負荷抵抗値の周波数特性のピーク値と位置ずれ量との関係を示す。 位置ずれがない場合の磁界発生コイルと受電機器との位置関係を模式的に表した図である。 位置ずれがある場合の磁界発生コイルと受電機器との位置関係を模式的に表した図である。 本発明の実施の形態１にかかる磁界発生コイルの各コイルおよび駆動回路の動作を示すチャート図である。 複数のコイルにより構成されている磁界発生コイルの例を示す。 複数のコイルが、連携して被加熱物を加熱する様子を示す。 複数のコイルが、連携して被加熱物を加熱する様子を示す。 複数のコイルが、連携して被加熱物を加熱する様子を示す。 本発明の実施の形態２にかかる送電コイルと受電コイルとの間の効率と、位置ずれ量との関係を示す。 本発明の実施の形態３にかかる駆動回路の負荷抵抗値の周波数特性図である。 本発明の実施の形態３にかかる駆動回路の負荷抵抗値の周波数特性図である。

以下、添付図面を参照して本発明にかかる誘導加熱調理器の実施の形態を説明する。各実施の形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば、「上方」、「下方」、「右」および「左」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものでない。
また、本明細書において、同じ参照符号は、同じまたは類似の要素を指す。
図面は、概略的なものに過ぎず、限定的なものではない。図面中の要素のサイズは、説明のために誇張され、縮尺通りに描かれていない場合がある。

また、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。本願における「非接触」の用語は、コイル同士が電気的、および物理的に結合（直接的に接続）されていない状態をいう。つまり、「非接触」の状態は、コイルを含む装置同士が単に接触している状態、誘導加熱装置上に被加熱物や受電機器などの装置が載置されている状態も含む。

実施の形態１.
図１〜図１４ｃを参照しながら、本発明にかかる誘導加熱調理器の実施の形態１について説明する。図１は、全体が１で表される、本発明の実施の形態１にかかる誘導加熱調理器の全体を概略的に示す斜視図である。誘導加熱調理器１は、筐体２と、筐体２の上側表面の略全体を覆うガラスなどで形成されたトッププレート３とを含む。トッププレート３の上には、左右に配置された加熱部（コンロ）９、１０と、加熱部９、１０の後方に配置された別の加熱部１１がある。筐体２の内部には、調理用グリル４が配置されている。加熱部９、１０は、ＩＨ加熱部であり、その下方には、磁界発生コイル（図示せず）が配置されている。加熱部１１は、ラジエントヒータなどの抵抗発熱体を用いた加熱源でもよく、誘導加熱を用いたＩＨ加熱部でもよい。

なお、本明細書では、図１において左側に示す加熱部１０が本発明にかかるＩＨ加熱部であるとして例示的に説明するが、他の加熱部９または加熱部１１が本発明にかかるＩＨ加熱部であってもよい。ＩＨ加熱部の数および配置は図１に記載のものに限定されず、加熱部が１口、２口、または図１に示す３口より多いものであってもよい。また加熱部９〜１１は、横一列に配置されても、逆三角形状に配置されてもよい。本明細書では、調理用グリル４が筐体２の略中央に配置された、いわゆるセンターグリル構造を有する誘導加熱調理器１について例示的に説明するが、本発明は、これに限定されるものではなく、調理用グリル４がいずれか一方の側面に偏った、または調理用グリル４を有さない誘導加熱調理器にも同様に適用されてもよい。

誘導加熱調理器１は、各加熱部９、１０、１１および調理用グリル４を操作するためにユーザにより用いられる操作部５、６を含む。操作部６は、例えば、火力（出力）などを調整する調整ダイヤルである。操作部５は、設定された火力の大きさを示すＬＥＤなどの表示器を含んでもよい。誘導加熱調理器１は、これらの制御状態や操作ガイドなどを表示するための液晶などの表示部７、トッププレート３上の後方の端部付近に配置された吸排気窓８を更に含む。さらに、誘導加熱調理器１には、ＩＨ加熱部９、１０に高周波電流を供給する駆動部４０を含む電源部（図示せず）が内蔵されている。なお本発明は、図に示す各構成要素の配置や数に限定されない。

図２ａは、全体が１００で表される、本発明の実施の形態１にかかる磁界発生コイル１００をトッププレート３に平行な面で切断した場合の断面図である。磁界発生コイル１００は、トッププレート３の下に、トッププレート３に略隣接して配置されている。例えば、磁界発生コイル１００は、トッププレート３の３ｍｍ下方に配置されている。磁界発生コイル１００は、複数のコイル１０１〜１０６を含む。中央のコイル１０１は、例えば温度センサを取り付けるための２０ｍｍ程度の間隙を設けて、コイル１０２と直列に接続されている。コイル１０１、１０２の周辺には、コイル１０２の外周に沿うように、４つのコイル１０３〜１０６が配置されている。

コイル１０１〜１０６に囲まれた各間隙部に、温度または光などを検出するための１つ以上のセンサ６００を設けてもよい。例えば、センサ６００は、温度を検出する温度センサであり、磁界発生コイル１００上に載置された負荷の温度を検出する。あるいは、センサ６００は、光を検出する光学センサであり、磁界発生コイル１００上に載置された負荷の有無を検出する。

なお、本明細書において、鍋、受電コイル、または受電機器等が「磁界発生コイル１００上に」載置されたという場合には、それらが磁界発生コイル１００上に、トッププレート３を介して、磁界発生コイル１００に対向して載置された場合を表す。

なお、ここで示す間隙寸法などの値は、本発明の範囲を限定するものではない。また、上では１つのコンロ内に複数のコイルが配置された磁界発生コイルの例を示したが、別の例では、磁界発生コイルは、異なる複数のコンロに配置されたコイルで構成されたものであってもよい。

図２ｂは、図２ａの磁界発生コイル１００をＩＩｂ−ＩＩｂ方向に見た場合の断面図である。図２ｂでは、図が煩雑になるのを避けるために、図２ａに配置され得るセンサ６００は、省略されている。磁界発生コイル１００は、磁束の漏洩を抑制するためのフェライトなどの磁性材料から成る複数の磁性体９０、アルミニウムなどからなる磁界キャンセルリング９１、または絶縁材料から成るコイル支持体９２などを含んでもよい。

図３は、磁界発生コイル１００に接続される各部の構成およびトッププレート３上に載置されて用いられる受電機器Ｅの構成を概略的に示す。図３に示すように、コイル１０１、１０２は、駆動回路４１に、コイル１０３、１０５は、駆動回路４２に、コイル１０４、１０６は、駆動回路４３に、それぞれ接続されている。各駆動回路４１〜４３と各コイル１０１〜１０６との間には共振コンデンサ８１〜８３が接続され、共振回路が形成されている。例えば、駆動回路４１とコイル１０１、１０２との間には共振コンデンサ８１が接続されている。別の例では、駆動回路の数に制限がない場合は、コイル１０１〜１０６のそれぞれは、個別の駆動回路に接続されてもよい。

駆動回路４１〜４３は、代表的には、スイッチング素子２個が直列に接続された回路を一組のアームとして、一組のアームで構成されるハーフブリッジ回路、または二組のアームを組み合わせて構成されるフルブリッジ回路など、一般的に良く知られているインバータ回路で構成されるが、コイル１００に高周波電流を供給することができるその他の回路で構成されてもよい。

図３では、検出回路６１は駆動回路４１に、検出回路６２は駆動回路４２に、検出回路６３は駆動回路４３に、それぞれ接続されている。検出回路６１〜６３は、接続されたコイルに流れる高周波電流の大きさを検出する電流検出機能、および接続された駆動回路４１〜４３の駆動電圧を検出する駆動電圧検出機能を有する。検出された高周波電流および駆動電圧は、共に、トッププレート３上に載置された負荷の状態（位置や材質）を判定するための電気出力特性情報として利用される。

図３では、コイル１０３およびコイル１０５は、直列に接続され、コイル１０４およびコイル１０６は、直列に接続されているが、別の例では、それぞれは並列に接続されてもよい。

図３のように、制御部５０は、駆動部４０と、検出部６０と、操作部５、６と、表示部７とに接続されている。各コイルに供給される高周波電流の大きさは、操作部５、６を用いてユーザにより設定された火力の設定値に基づいて、制御部５０よって制御される。このとき、駆動回路４１〜４３は、制御部５０によって個別に制御され、コイル１０１、１０２およびコイル１０３〜１０６には、各々、異なるまたは等しい大きさの高周波電流が供給される。

次に、受電機器Ｅの構成について説明する。図３には、コイル１０１、１０２およびコイル１０４、１０６上に、受電機器Ｅに取り付けられた被加熱物（調理皿Ｄ）が載置され、コイル１０３、１０５上に受電コイル２００ａ、２００ｂが載置されている様子が示されている。なお、図３は、後述の「最初の状態」を示している。受電機器Ｅの受電コイル２００ａ、２００ｂには、共振コンデンサ８４が接続され、共振回路が形成されている。この共振回路には、負荷部、例えば食材を輻射熱で加熱する発熱体であるヒータ３００が接続されている。受電機器Ｅには、検出手段６４が備えられている。検出手段６４は、受電コイル２００に流れる高周波電流を含む受電側電気特性を検出する。具体的には、検出手段６４は、受電コイル２００が、磁界発生コイル１００が発生した磁束と鎖交することによって発生する誘導電流を検出する。なお、図３では、共振コンデンサ８４は、受電コイル２００と並列に接続されているが、受電コイルと直列に接続されてもよい。
受電機器Ｅは、電源部（図示せず）と、内部の温度などを検出するセンサ（図示せず）と、検出された高周波電流または温度に対応した制御を行う制御部（図示せず）と、本体１との間で、センサ情報や検出情報等の通信を行う通信部（図示せず）と、耐熱性の外郭（図示せず）などを更に含む。磁界発生コイル１００に高周波電流が供給されて磁界が発生した場合、後述のように、受電機器Ｅは、この磁界によって動作し、加熱調理器としての機能を発揮する。

図４ａおよび図４ｂは、受電機器Ｅに内蔵されている受電回路の構成例を示すブロック図である。図４ａは、受電コイル２００ａおよび受電コイル２００ｂが直列に接続された部分と、共振コンデンサ８４と、負荷であるヒータ３００とが並列に接続された回路４００の構成例を示している。図４ｂは、受電コイル２００ａおよび共振コンデンサ８４ａが並列に接続された部分と、受電コイル２００ｂおよび共振コンデンサ８４ｂが並列に接続された部分があり、それぞれが負荷であるヒータ３００と並列に接続された回路４１０の構成例を示している。
図４ａ、図４ｂでは、受電コイル２００と共振コンデンサ８４とヒータ３００とが並列に接続された構成例を示したが、それぞれが直列に接続された構成であってもよい。さらに、コイルの数やコンデンサの数は、上述の数に限定されない。上記の構成は一例であり、本発明の実施の形態を限定するものではない。受電機器Ｅの構造に合わせて最適な構成を選択することができる。

トッププレート３のコンロ１０上に何らかの負荷が載置されると、後述のように、載置された負荷が、受電機器Ｅか、鍋Ｐか、それ以外の物体であるかの判定が行われる。

検出部６０によって検出された情報に基づいて、磁界発生コイル１００上に載置された負荷が通常の調理器具である鍋Ｐであると判定された場合、制御部５０は、鍋Ｐを誘導加熱するように駆動部４０を制御する。この場合、図３に示したように、ユーザが操作部５、６を操作して火力（あるいは温度）を設定すると、制御部５０は、駆動部４０を制御し、設定された火力に応じた高周波電流を、磁界発生コイルのうち鍋Ｐと結合している（すなわち、鍋Ｐの下方にある）コイルに供給し、発生した磁界によって鍋Ｐを誘導加熱する。

一方、検出部６０によって検出された情報に基づいて、磁界発生コイル１００上に載置された負荷が受電機器Ｅであると判定された場合、ユーザが操作部５、６を操作して設定した電力（あるいは温度）に応じた高周波電流が磁界発生コイル１００に供給される。その結果発生する磁界によって、受電機器Ｅの内部に配設された調理皿Ｄが誘導加熱される。さらに、同時に、この磁界によって、受電コイル２００は、電磁誘導され、ヒータ３００は、電磁誘導によって受電した電力で発熱する（非接触給電）。

磁界発生コイル１００上に載置された負荷が、受電機器Ｅか、鍋Ｐかの判定は、磁界発生コイル１００を構成する各コイルに接続された駆動回路毎に、検出部６０によって検出された駆動部４０の各駆動回路の電気出力特性に基づいて、制御部５０によって行われる。
例えば、駆動部４０の出力に設けられた検出部６０で、各駆動回路の電圧等から直接的に、または変形した値を、所定の値と比較しまたは直接的に判定して、磁界発生コイル上に載置された負荷が被加熱物であるか否かを判断する。検出方法は、鍋の有無および加熱可能な負荷であるか否かを識別できる方法であれば、電流の大きさから判定するなどの従来の一般的な方法であってもよい。

図５ａは、磁界発生コイル１００をトッププレート３に平行な面で切断した断面図を示し、図５ｂは、受電機器Ｅの内部に収納されている一組の受電コイル２００をトッププレート３に平行な面で切断した断面図を示している。図５ａのＡ−Ｂ線と、図５ｂのＡ−Ｂ線は、一致する。受電コイル２００ａ、２００ｂは、磁界発生コイル１００のコイル１０３、１０５とほぼ同じ形状をしている。受電コイル２００ａは、磁界発生コイル１００のコイル１０３と対向する位置に配置され、受電コイル２００ｂは、コイル１０５と対向する位置に配置されている（以下、この配置状態を「最初の状態」という。）。図示しないが、図５ａは、磁性体９０と、キャンセルリング９１と、コイル支持体９２とを含む。
図５ｃは、「最初の状態」を上から（受電機器Ｅ側から）見た図を示している。図５ｃでは、磁界発生コイル１００は破線で、受電コイル２００は斜線で示されている。
図５ｄは、図５ｃの構成をＶｄ−Ｖｄ方向に見た場合の断面図を示している。

図５ｃに示す「最初の状態」では、磁界発生コイル１００のコイル１０３およびコイル１０５から生じる磁束は、受電コイル２００のコイル２００ａおよびコイル２００ｂと鎖交する。その結果、受電コイル２００に磁束の量に応じた誘導電流が流れ、受電コイル２００の両端に起電力が発生し、ヒータ３００が給電され、発熱する。磁界の結合が良好となるように、送電コイルであるコイル１０３、１０５と受電コイル２００ａ、２００ｂとは同一形状であることが好ましい。また、受電コイルの巻数および形状等は、必要な大きさの受電電力が得られるように決定されてもよい。受電コイルだけでなく、受電コイルと送電コイルと共振コンデンサとの電気特性の関係性を考慮し、それぞれの巻き数および形状等が決定されてもよい。

本明細書において、「送電モード」とは、この場合のように、受電コイル２００と鎖交する磁束を発生させて、受電コイル２００の両端に起電力を発生させるコイル（例えば、図５ｃに示す「最初の状態」における磁界発生コイル１００のコイル１０３、１０５。以下、「送電コイル」という。）またはそのコイルを駆動する駆動回路の動作状態または機能を指す。

他方、本明細書において、「誘導加熱モード」とは、鍋Ｐなどの被加熱物に渦電流を形成して加熱するコイル（例えば、図５ｃに示す「最初の状態」における磁界発生コイル１００のコイル１０４、１０６。以下、「誘導加熱コイル」という。）またはそのコイルを駆動する駆動回路の動作状態または機能を指す。

図６ａは、磁界発生コイル１００上に受電機器Ｅが載置された場合の、磁界発生コイル１００と、受電コイル２００と、および調理皿Ｄとの位置関係の一例を表した図である。図６ａは、磁界発生コイル１００と受電機器Ｅが位置ずれを起こしていない状態（上記の最初の状態）を示した図である。図６ａでは、磁界発生コイル１００の各コイル１０１〜１０６は、破線で、受電コイル２００のコイル２００ａ、２００ｂは、斜線で、調理皿Ｄは、実線で示されている。便宜上、調理皿Ｄの下部にあるコイル１０１、１０２、１０４、および１０６の全部または一部も図示している。

図６ｂは、図６ａの受電機器Ｅのうち、調理皿Ｄに着目した図である。図６ｂには、直交する２方向における調理皿Ｄの断面図も示されている。調理皿Ｄは、凹部Ａを有してもよい。代わりに、調理皿Ｄは、底面であるコイルとの対向面が誘導加熱に適した磁性体で構成され、その上の凹部が高い熱伝導性を有する金属体で埋められ、更にその上に、金属体に接するように、食材を乗せるための略平面状の天板が設けられた構成であってもよい。このような構成により、誘導加熱された磁性体からの熱が、熱伝導が高い金属体から伝えられ、天板を、さらには天板上の食材を加熱することができる。

図６ｃは、調理皿Ｄ、磁界発生コイル１００の各コイル、および受電コイル２００に着目した、図６ａのＶＩｃ−ＶＩｃ方向に見た場合の断面図である。図６ｃは、受電機器Ｅ内に設置された調理皿Ｄと受電コイル２００との位置関係を示している。
調理皿Ｄの一部は、誘導加熱に適した材質からなり、調理皿Ｄと対向したコイルによって誘導加熱される。調理皿Ｄは、誘導加熱コイル１０１、１０２およびコイル１０４、１０６（図示せず）に対向するようにトッププレート３上に載置されている。なお、図６ｃでは、調理皿Ｄは凹部を有するが、上述のように、凹部を熱伝導性の良い金属材料で充填し、それに接するように平面状の金属を組み合わせ、調理物を載せるように構成されてもよい。

図７は、その上方に調理皿Ｄが載置されている磁界発生コイルの駆動回路の負荷抵抗の周波数特性（ｉ）、およびその上方に受電コイル２００が載置されている磁界発生コイルの駆動回路の負荷抵抗の周波数特性（ｉｉ）を示している。例えば「最初の状態」では、図７の（ｉ）は、その上方に調理皿Ｄが載置されている磁界発生コイル１０４、１０６の駆動回路４３の負荷抵抗の周波数特性を示し、図７の（ｉｉ）は、その上方に受電コイル２００が載置されている磁界発生コイル１０３、１０５の駆動回路４２の負荷抵抗の周波数特性を示す。図７の横軸は周波数、縦軸は負荷抵抗Ｒの大きさを示している。図７の縦軸の負荷抵抗は、例えば特許第５４７３８３７号に開示されたような公知の検出方法によって算出された、駆動回路４２の電気出力特性のひとつである。駆動回路４２の負荷抵抗とは、コイル１０３、１０５と受電コイル２００とが磁気的に結合している場合に得られる回路インピーダンスの実部と虚部のうちの実部に相当する。

負荷抵抗の周波数特性とは、駆動回路の負荷抵抗と周波数との関係をいい、制御部５０が駆動部４０を駆動する高周波電流の周波数を変化（スイープ）させながら負荷抵抗を計測することにより得られる特性である。

駆動回路の電気出力特性とは、例えば、図３において、磁界発生コイル１０４、１０６に高周波電流が流れた場合に駆動回路４３に印加される駆動電圧の大きさ、磁界発生コイル１０４、１０６に流れる高周波電流の大きさ、磁界発生コイル１０４、１０６がその上に載置された負荷と結合した場合の駆動回路４３の共振周波数、負荷インピーダンス、磁界発生コイル１０４、１０６と負荷の結合の強さを表す結合係数、または温度センサなどを用いて検出した負荷の温度情報などである。

以下、図７のような周波数特性データの取得方法の一例について説明する。図７において、横軸は、駆動部４０の駆動周波数を示している。図７において、縦軸は、磁界発生コイル１００の各コイルに高周波電流を供給する駆動部４０の出力負荷特性であるインピーダンスのうち、負荷抵抗値の周波数特性を示している。

まず、制御部５０は、磁界発生コイル１００に対して検出用の高周波電流を供給するように、駆動部４０を制御する。例えば、制御部５０は、受電コイル２００が磁界発生コイル１０３、１０５に載置された場合、駆動部４０を制御して、１ｋＨｚ刻みで変化するように検出周波数をスイープさせる。この検出用の高周波電流は、トッププレート３上に載置された負荷に電力を供給するための高周波電流より小さく、加熱には不十分である。周波数をスイープさせて検出回路６１〜６３により検出された駆動部４０の電気出力特性データから、図７のような周波数特性が求められる。

電気出力特性データから周波数特性を求めるための回路構成は、一般的に知られている回路構成であってもよい。例えば、検出部６０が、駆動部４０の出力側の駆動電圧Ｖおよび駆動電流Ｉから、駆動部４０の電気出力特性を検出し、トッププレート３上に載置された負荷を判別することができるものであれば、公知の回路構成が採用されてもよい。好適には、周波数特性を求めるための回路構成は、例えば特許第５４７３８３７号に開示されたような公知の負荷検出部と同様の回路構成である。

次に、上記のように取得された周波数特性データから、磁界発生コイル１００上に載置された負荷の材質や形状を判別する方法について、コイル１０３および受電コイル２００ａを例に説明する。
磁界発生コイル１０３上に受電コイル２００ａが載置されると、上記のように取得された周波数特性データは、ある周波数において負荷抵抗値Ｒがピークを示すような曲線となる。他方、図７（ｉ）に示すように、磁界発生コイル１０３上に調理皿Ｄが載置されると、上記のように取得された周波数特性データは、周波数が高くなるにつれて単調増加する曲線となる。このように両者に違いがあるため、制御部５０は、その上に載置されたものが、受電コイル２００ａであるか、被加熱物である調理皿Ｄであるかを判別することができる。制御部５０は、検出回路が検出した駆動回路の電気出力特性を、あらかじめ設定された判定値であって、制御部５０に設けられたメモリ等に記憶された判定値と比較して負荷を判別する。
なお、負荷抵抗値Ｒがピークを示す周波数は、駆動回路に接続されたコイルおよび共振コンデンサから構成される共振回路の共振周波数に相当する。

次に、上記にように負荷を判別した後に行われる動作について説明する。
判別の後、制御部５０は、コイル１０３の上に調理皿Ｄが載置されている場合は、コイル１０３を誘導加熱コイルとして動作させ、コイル１０３の上に受電コイル２００ａが載置されている場合は、コイル１０３を送電コイルとして動作させる。
ここではコイル１０３と受電コイル２００ａを用いて説明したが、コイル１０４、１０５、１０６、受電コイル２００ｂについても同様である。

誘導加熱コイルに供給される高周波電流の大きさと、送電コイルに供給される高周波電流の大きさは、制御部５０により別々に制御されるが、同じ大きさであってもよい。一例として、ユーザが操作部５、６を使用して調理皿Ｄの火力（あるいは温度）を設定した場合、制御部５０は、誘導加熱コイルとして動作するコイルに、設定された火力に応じた大きさの高周波電流を供給するように駆動部４０を制御する。または、一例として、ユーザがヒータ３００の火力を設定した場合、制御部５０は、送電コイルとして動作するコイルに、ヒータ３００が設定された火力を出力するために必要な大きさの高周波電流を供給するように駆動部４０を制御する。
例えば、コイル１０１、１０２、１０４、１０６の上に調理皿Ｄが載置されている場合（「最初の状態」の場合）において、ユーザが操作部５、６を使用して調理皿Ｄへの火力を弱める／強めるように設定したときは、制御部５０は、コイル１０１、１０２、１０４、１０６へ供給する高周波電流を小さく／大きくするように駆動回路４１および駆動回路４３を制御する。また、例えば、この場合において、ユーザがヒータ３００の火力を弱める／強めるように設定したときは、制御部５０は、コイル１０３、１０５へ供給する高周波電流を小さく／大きくするように駆動回路４２を制御する。

なお、高周波電流の周波数は、検出部６０の検出回路で検出された複数の電気出力特性から算出した共振周波数のうち最も高い周波数を基準として決定される。その後、駆動部４０の複数のスイッチング素子は、制御部５０によって、決定された駆動周波数（同一の周波数）で駆動される。
駆動周波数の決定方法の一例としては、複数の駆動回路から算出された複数の共振周波数のうち、最も高い共振周波数に、あらかじめ設定しておいた所定の周波数（オフセット周波数）の値を加えた値を駆動周波数として決定する。例えば、最も高い共振周波数が２０ｋＨｚであり、オフセット周波数が２ｋＨｚであるとすると、駆動部４０のスイッチング素子は、２２ｋＨｚの周波数で駆動される。オフセット周波数の値は、電気出力特性に応じた任意の値としてもよい。

図８ａ、図８ｂは、磁界発生コイル１００上に受電機器Ｅが載置された場合の、磁界発生コイル１００と、受電コイル２００と、および調理皿Ｄとの位置関係の一例を表した図である。図８ａ、図８ｂでは、磁界発生コイル１００の各コイル１０１〜１０６は、破線で、受電コイル２００のコイル２００ａ、２００ｂは、斜線で、調理皿Ｄは、実線で示されている。便宜上、調理皿Ｄの下部にある磁界発生コイル１００の各コイルの全部または一部も図示している。

図８ａは、磁界発生コイル１００と受電機器Ｅが位置ずれを起こしていない状態（上記の最初の状態）を示した図である。図８ａの状態では、コイル１００上には受電機器Ｅが載置されているので、コイル１０３およびコイル１０５は、送電コイルとして機能する。

図８ｂは、磁界発生コイル１００上で受電機器Ｅの位置が「最初の状態」から時計回りの方向にθだけずれて（時計回りにθだけ回転して）、コイル１０３、１０５と受電コイル２００ａ、２００ｂとが位置ずれを起こした場合の位置関係を示している。図８ｂに示す位置ずれ量θは、回転ずれがないとき（「最初の状態」のとき）にθ＝０°であり、時計回りの方向を正方向とする。図８ｂでは、受電機器Ｅが回転し、受電コイル２００の位置が、磁界発生コイル１００に対して、受電コイル２００ａ、２００ｂとそれぞれ対向したコイル１０４、１０６の上の領域内に侵入している。

これを負荷抵抗値Ｒについてみる。図８ｃは、θが１５°、３０°、４５°と変化した場合の駆動回路４２の負荷抵抗値Ｒを示す。図８ｃにおいて、縦軸は、駆動回路４２の出力負荷特性であるインピーダンスのうち、負荷抵抗値Ｒを示し、横軸は、駆動回路４２の駆動周波数を示す。位置ずれ量θが、０°から１５°、３０°、４５°と大きくなるに従って、受電コイル２００ａとコイル１０３とが重なる面積が減少していき、コイル１０３の駆動回路４２の負荷抵抗値のピークが小さくなっていく。これと同時に、図示しないが、受電コイル２００ａとコイル１０４とが重なる面積が増加していくため、コイル１０４の駆動回路４３の負荷抵抗値Ｒのピークは逆に大きくなっていく。このように、負荷抵抗値のピークの変化を観察することで、位置ずれ量θを把握することができる。つまり、本発明の実施の形態１において、誘導加熱調理器１は、位置ずれ判別手段を有する。

このようにして、制御部５０は、負荷抵抗値の周波数特性から位置ずれを判別し、受電コイル２００との位置ずれ量が小さいコイルを送電コイルとするように駆動回路を制御する。図８ｂに示すように、制御部５０は、位置ずれ量θがあらかじめ設定した所定の判定値より大きいと判断した場合、送電コイル（コイル１０３、１０５）を誘導加熱コイルに、誘導加熱コイル（コイル１０４、１０６）を送電コイルに切り替えるように駆動部４０を制御する。その結果、駆動部４０は、誘導加熱用の電力に応じた高周波電流をコイル１０３、１０５に、ヒータ３００の電力に応じた高周波電流を１０４、１０６に供給する。
このように、コイル１０４、１０６は、位置ずれの前には誘導加熱コイルとして、位置ずれの後には送電コイルとして機能する。他方、コイル１０３、１０５は、位置ずれの前には送電コイルとして、位置ずれの後には誘導加熱コイルとして機能する。

なお、図８ｄに示すように、図８ｃがピークを有するのとは対照的に、調理皿Ｄなどの被加熱物に対向する磁界発生コイル１００を駆動する駆動回路４１、４２または４３の負荷抵抗値は、駆動周波数が増加すると大きくなる単調増加の傾向を示す。この負荷抵抗値は、位置ずれθが発生すると、位置ずれがない場合に比べて減少する。図８ｄの実線は、位置ずれがない場合の負荷抵抗値を示し、破線は、位置ずれがある場合の負荷抵抗値を示している。

以下、磁界発生コイルの各コイルの機能を決定する具体的な方法について更に説明する。
図８ａを再び参照すると、位置ずれがない場合（θ＝０°）、受電コイル２００のうち２００ａが磁界発生コイル１００のコイル１０３と、受電コイル２００ｂが磁界発生コイル１００のコイル１０５と対向している。トッププレート３上の受電機器Ｅが磁界発生コイル１００に対して回転してずれて、位置ずれ量θが大きくなるほど、受電コイル２００ａと磁界発生コイル１０３とが重なる面積が減少する一方で、受電コイル２００ａと磁界発生コイル１０４とが重なる面積が増加する。

図９ａ、図９ｂを参照して、この場合の受電コイル２００およびコイル１０３、１０４の位置関係と、駆動部４０の負荷特性との相関について説明する。図９ａにおいて、横軸は、駆動回路４２の駆動周波数を示し、縦軸は、駆動回路４２の出力負荷特性であるインピーダンスのうち、負荷抵抗値Ｒ１を示している。図９ｂにおいては、横軸は、駆動回路４３の駆動周波数を示し、縦軸は、駆動回路４３の出力負荷特性であるインピーダンスのうち、負荷抵抗値Ｒ２を示している。
図９ａは、コイル１０３を駆動する駆動回路４２の負荷抵抗値Ｒ１の周波数特性図であり、図９ｂは、コイル１０４を駆動する駆動回路４３の負荷抵抗値Ｒ２の周波数特性図である。図９ａ、図９ｂの負荷抵抗値の周波数特性は、図８ｃにも示したように、ある周波数においてピークを有する。

図８ａを参照すると、位置ずれ量θ＝０°の時点では、コイル１０４上には調理皿Ｄが載っており、コイル１０３上に受電コイル２００ａが対向している。θが大きくなるに連れて、受電コイル２００ａがコイル１０４上に近づいていき、θ＝９０°では、受電コイル２００ａがコイル１０４上に存在する。なお、図９ａには図示しないが、調理皿Ｄは、θ＝０°の時はコイル１０４、１０６上にあり、θ＝９０°の時はコイル１０３、１０５上にある。なお、位置ずれがあってもなくても（位置ずれ量θがいかなる値であっても）、中央のコイル１０１、１０２の上方には調理皿Ｄがある。

再び図９ａを参照して、これをコイル１０３を駆動する駆動回路４２の負荷抵抗値Ｒ１についてみると、位置ずれ量θ＝０°の時点では、Ｒ１は最大値を有する。θが（９０°以下の場合は）大きくなるに連れて、受電コイル２００ａとコイル１０３とが重なる面積が減少していくため、Ｒ１のピークは、小さくなっていく。

他方、図９ｂを参照して、コイル１０４を駆動する駆動回路４３の負荷抵抗値Ｒ２に着目すると、位置ずれ量θが（９０°以下の場合は）０°から大きくなるに連れて、受電コイル２００ａとコイル１０４とが重なる面積が増加していくため、Ｒ２のピークは、大きくなっていく。そして、θ＝９０°のとき、Ｒ２は、最大となる。換言すれば、コイル１０４と受電コイル２００ａの位置ずれ量φが０°であることを意味する。ここで、位置ずれ量φは、図８ｂに示すように、（θがコイル１０３と受電コイル２００ａの位置ずれ量を指すのに対して）コイル１０４と受電コイル２００ａの位置ずれ量を指し、（θが９０°以下の場合は）θと以下の関係にある。
φ＝９０°−θ
このように、負荷抵抗値のピークの変化を観察することで、位置ずれ量を把握することができる。

位置ずれ量θと負荷抵抗値Ｒ１、Ｒ２のピーク値の変化の関係を図１０ａ、ｂに示す。図１０ａの左側の図は、図９ａで示したコイル１０３を駆動する駆動回路４２の負荷抵抗値Ｒ１の周波数特性を示すグラフであり、右側の図は、横軸を位置ずれ量θとして、Ｒ１のピーク値のみをプロットしたコイル１０３の負荷特性カーブＴを示すグラフである。図１０ｂの左側の図は、図９ｂで示したコイル１０４を駆動する駆動回路４３の負荷抵抗値Ｒ２の周波数特性を示すグラフであり、右側の図は、横軸を位置ずれ量θとして、Ｒ２のピーク値のみをプロットしたコイル１０４の負荷特性カーブＵを示すグラフである。

コイル１０３と受電コイル２００ａの位置ずれ量θが増加する（すなわち、コイル１０４と受電コイル２００ａの位置ずれ量φが減少する）に連れて、図１０ａに示すようにＲ１のピーク値が減少する一方で、図１０ｂに示すようにＲ２が増加する。制御部５０は、この負荷抵抗値Ｒ１、Ｒ２の変化の方向を観測することによって、位置ずれ量θ、φを把握し、磁界発生コイル１００のうち、受電コイル２００との位置ずれ量θ、φが最も少ないコイルを検出し、このコイルを送電コイルとして動作させることができる。

図１０ａ、ｂを参照して、各コイルを送電コイルから誘導加熱コイルへ、または誘導加熱コイルから送電コイルへ切り替える判断基準の一例を説明する。
図１０ａでは、コイル１０３（１０５）に関連する負荷特性カーブＴがあらかじめ設定した第一の閾値より大きい場合、制御部５０は、コイル１０３（１０５）を送電コイルとして動作させる。一方、位置ずれ量θが大きくなり、負荷特性カーブＴがあらかじめ設定した第二の閾値より小さくなったことを検出すると、制御部５０は、コイル１０３（１０５）を誘導加熱コイルとして動作させる。つまり、負荷特性カーブＴが第二の閾値より小さくなる領域は、コイル１０３、１０５上に調理皿Ｄが対向するように載置された状態であることを示す。

負荷特性カーブＴが第一の閾値と第二の閾値との間にある場合、送電コイル１０３（１０５）と受電コイル２００ａ（２００ｂ）との位置ずれ量θが大きい状態であり、受電電力が十分に得られない可能性がある。そこで負荷特性カーブＴが第一の閾値と第二の閾値との間にある場合においては、制御部５０は、コイル１０３（１０５）の駆動を停止するように制御して、受電機器を動作させなくてもよい。これにより、効率の良い給電動作を行うことができる状態でのみ機器を動作させることになるため、効率の良い送受電動作を実現することができる。なお、動作停止期間は食材への加熱動作が停止するため、調理が行われない可能性がある。そこで、制御部５０は、表示部７等を介して、使用者にずれを修正するよう報知してもよい。これによって、位置ずれが修正された状態で、加熱を継続することができ、調理の仕上がり状態を損なわない。

つまり、コイル１０３、１０５の負荷特性カーブＴにおいて、第一の閾値より大きな負荷特性が得られる領域は、非接触給電動作領域であり、第二の閾値より小さい負荷特性が得られる領域は、誘導加熱動作領域であり、両者の間の領域は、動作停止領域であるといえる。

コイル１０３、１０５の動作停止領域において、コイル１０１、１０２は、動作を継続するように制御されてもよい。あるいは、磁界発生コイル１００の全てのコイルの駆動が停止されてもよい。

なお、第一の閾値および第二の閾値は、給電動作、あるいは誘導加熱動作の状態、たとえば効率等によって調理が適正に行える電力が得られるように求めた値でもよい。また、第一の閾値および第二の閾値は、位置ずれ量の値であってもよい。

図１０ｂでは、コイル１０４（１０６）に関連する負荷特性カーブＵがあらかじめ設定した第四の閾値より小さい場合、制御部５０は、コイル１０４（１０６）を誘導加熱コイルとして動作させる。一方、位置ずれ量θが大きくなり、負荷特性カーブＵがあらかじめ設定した第三の閾値より大きくなったことを検出すると、制御部５０は、コイル１０４（１０６）を送電コイルとして動作させる。ここで、第三の閾値の大きさは、第四の閾値以上である。

負荷特性カーブＵが第三の閾値と第四の閾値との間にある場合は、送電コイル１０４（１０６）と受電コイル２００ａとの位置ずれ量θが大きい状態であり、受電電力が十分に得られない可能性がある。そこで負荷特性カーブＵが第三の閾値と第四の閾値との間にある場合においては、制御部５０は、コイル１０４（１０６）の駆動を停止するように制御して、受電機器を動作させなくてもよい。これにより、効率の良い給電動作を行うことができる状態でのみ機器を動作させることになるため、効率の良い送受電動作を実現することができる。なお、動作停止期間は食材への加熱動作が停止するため、調理が行われない可能性がある。そこで、制御部５０は、表示部７等を介して、使用者にずれを修正するよう報知してもよい。これによって、位置ずれが修正された状態で、加熱を継続することができ、調理の仕上がり状態を損なわない。

つまり、コイル１０４、１０６の負荷特性カーブＵにおいて、第三の閾値より大きな負荷特性が得られる領域は、非接触給電動作領域であり、第四の閾値より小さい負荷特性が得られる領域は、誘導加熱動作領域であり、両者の間の領域は、動作停止領域であるといえる。

コイル１０４、１０６の動作停止領域において、コイル１０１、１０２は、動作を継続するように制御されてもよい。あるいは、磁界発生コイル１００の全てのコイルの駆動が停止されてもよい。

第一の閾値は、第三の閾値と同じ値に設定されても、異なる値に設定されてもよい。同様に、第二の閾値は、第四の閾値と同じ値に設定されても、異なる値に設定されてもよい。
同じ値を設定した場合、コイル１０３、１０５およびコイル１０４、１０６の動作モードは、同時に切り替わる（相補関係となる）ように制御されてもよい。
異なる値を設定する場合において、例えば、位置ずれに対する誘導加熱動作の許容範囲を大きくしてもよいときは、負荷特性カーブＵの第三の閾値と第四の閾値との差が小さくなるように、つまり、コイル１０４、１０６の動作停止期間が短くなるように設定してもよい。
逆に、例えば、ヒータへの給電動作を優先したいときは、負荷特性カーブＴの第一の閾値と第二の閾値との差が小さくなるように、つまり、コイル１０３、１０５の動作停止期間が短くなるように設定してもよい。

なお、位置ずれ量θが大きくなっても磁界発生コイル１００の各コイルが駆動させ続けられた場合において、例えば誘導加熱コイルとして動作していたコイル１０４、１０６が受電コイル２００に近づいて行ったときは、受電コイル２００は、誘導加熱コイル１０４、１０６から発生する磁場により受電することも可能である。
逆に、位置ずれによって送電コイルとして動作していたコイル１０３、１０５が調理皿Ｄに近づいて行ったときは、送電コイル１０３、１０５から発生する磁場により調理皿Ｄが誘導加熱される。
このように、位置ずれ状態に関係なく、磁界発生コイル１００を駆動し続けることによって、誘導加熱動作および給電動作が途切れないようにしてもよい。

以上のように、磁界発生コイル１００のどのコイルを送電コイルと誘導加熱コイルのどちらとして動作させるかを、駆動部４０の電気出力特性に応じて決定することで、効率の良い誘導加熱動作または給電動作をすることができる。また、受電機器Ｅの位置ずれに応じて、磁界発生コイル１００の機能を切り替えることで、位置ずれが発生しても、受電機器Ｅ内の食材を加熱するのに必要な電力を供給し続ける事ができ、調理の仕上がりに影響が出ないようにすることができる。また、上記では、受電コイル２００との位置ずれ量と、駆動回路の負荷抵抗のピーク値のみをプロットした負荷特性カーブを用い、負荷特性カーブと第一から第四の閾値との関係によりコイル動作を切り替えるように説明したが、図８ｄに示した、調理皿Ｄを誘導加熱する磁界発生コイル１００を駆動する駆動回路の負荷抵抗値の周波数特性と位置ずれとの関係を用い、所定の閾値を設けて、磁界発生コイルの動作を決定してもよい。

上記の説明では、時計回りに位置ずれした例を説明したが、本発明の実施の形態１にかかる誘導加熱調理器は、反時計回りに位置ずれした場合も同様に動作することができる。

図１１ａ、ｂは、磁界発生コイル１００と受電機器Ｅの位置関係を模式的に表した図である。図１１ａ、ｂは、コイル１０１〜１０６の６つのコイルで構成された磁界発生コイル１００と、受電機器Ｅの内部に収納された調理皿Ｄと、および受電コイル２００との位置関係を示した図である。図１１ａは、位置ずれがない状態（最初の状態）を示している。

図１１ａでは、調理皿Ｄは、駆動回路４１によって駆動されるコイル１０１、１０２および駆動回路４３によって駆動されるコイル１０４、１０６の４つのコイルが発生する磁界によって誘導加熱される。つまり、コイル１０１、１０２、１０４、１０６は、誘導加熱コイルとして機能している。ヒータ３００は、駆動回路４２によって駆動されるコイル１０３、１０５が発生する磁界から、受電コイル２００が受電した電力によって発熱する。つまり、コイル１０３、１０５は、送電コイルとして機能している。

図１１ｂは、受電機器Ｅと磁界発生コイル１００との間に位置ずれがある状態を示している。この状態は、図８ｂの状態に対応する。
位置ずれが発生すると、磁界発生コイル１００の各コイルと、調理皿Ｄおよび受電コイル２００との位置関係にずれが発生する。例えば、誘導加熱コイルとして動作しているコイル１０４上に、受電コイル２００ａが対向することになる。例えば、調理皿Ｄは、送電コイルとして動作しているコイル１０５と対向することになる。

なお、調理皿Ｄは、磁性体で構成されており、図１１ａ、ｂにおいては抵抗および１ターンのコイルで模擬している。図１１ａ、ｂでは、コイル１０１とコイル１０２、コイル１０３とコイル１０５、コイル１０４とコイル１０６は、それぞれ直列に接続されているが、並列に接続されてもよい。コンデンサ８１〜８３は、図１１ａ、ｂではコイルと直列に接続されているが、並列に接続されてもよい。受電コイル２００ａと受電コイル２００ｂは、図１１ａ、ｂでは直列に接続されているが、並列に接続されてもよい。また、コンデンサ８４は、図１１ａ、ｂでは受電コイル２００と並列に接続されているが、直列に接続されてもよい。つまり、調理皿Ｄやヒータ３００に所望の電力を供給できる構成であれば、図１１ａ、ｂに示す構成に限定されない。

図１１ｂのように位置ずれがある状態では、調理皿Ｄを加熱する電力およびヒータ３００が発熱するのに必要な電力が供給されず、調理の仕上がりが不十分となる。そこで、図８ａ、ｂで説明したように、制御部５０は、検出部６０の検出回路で位置ずれを検出し、磁界発生コイル１００の各コイルの機能を切り替える。
例えば、調理皿Ｄを加熱する電力を供給する高周波電流をＩｄ、および受電コイル２００を電磁誘導させてヒータ３００を発熱させるために必要な高周波電流Ｉｈとすると、位置ずれがない状態では、コイル１０３、１０５にはＩｈが供給され、コイル１０４、１０６にはＩｄが供給される。他方、位置ずれが発生した状態では、コイル１０４、１０６にはＩｈが、コイル１０３、１０５にはＩｄが供給される。

なお、図１１ａ、ｂでは、説明の便宜上、磁界発生コイル１００および受電機器Ｅの各構成要素を模式的に表すように、各コイルの位置は、直線上に並べて表示されている。そのため、磁界発生コイル１００および受電機器Ｅの各構成要素の図１１ａ、ｂにおける位置は、実際の位置、例えば図８ａ、ｂが示す位置とは異なっている。例えば、位置ずれ状態を示す図１１ｂでは、コイル１０３は、受電コイル２００ｂと対向し、図８ｂが示す位置と合致しない。しかし、これは説明の便宜上の、図面上の差にすぎないものであると理解されるべきである。

なお、回転方向に位置ずれがあっても、調理皿Ｄと、コイル１０１、１０２とは、常に対向する。換言すれば、調理皿Ｄは、コイル１０１、１０２との関係では位置ずれが発生しない。したがって、駆動回路４１は、回転方向の位置ずれが発生してもしなくても、誘導加熱コイルとしての動作を継続する。

上記のようにコイル機能を切り替える場合、制御部５０は、磁界発生コイルまたは受電機器Ｅへ影響（例えば、駆動部４０の急激な負荷の変動による損失発生など）を抑制するため、コイルへの高周波電流の供給を一旦停止するように駆動部４０を制御する。その後、再び磁界発生コイル１００に高周波電流を供給する際は、検出部６０により負荷検出動作が行われ、検出された負荷特性に応じて駆動周波数が再度決定され、位置ずれ発生以前と同等の電力が受電機器Ｅの各構成要素に供給される。

以上の各コイルの動作の例を、図１２のチャート図を参照して説明する。図１２は、コイル１０１、１０２およびコイル１０４、１０６によって調理皿Ｄを加熱し、コイル１０３、１０５によって受電コイルに送電する例を示すチャート図である。
図１２において、白抜きのブロックは、コイルが誘導加熱コイルとして動作していることを示し、斜線のブロックは、コイルが送電コイルとして動作していることを示している。また、図１２には、駆動回路４１〜４３の駆動状態（駆動または停止）も示されている。

図１２を参照して、位置ずれがない状態（動作Ａの区間）について説明する。動作Ａの区間では、コイル１０１、１０２およびコイル１０４、１０６は、駆動回路４１、４３により、誘導加熱コイルとして動作している一方で、コイル１０３、１０５は、駆動回路４２により、送電コイルとして動作している。なお、駆動部４０の駆動回路４１〜４３は、ここでは図示しない制御部５０によって、図１２に示すような動作をするように制御されている。

ここでは図示しないが、位置ずれがない場合において、受電機器Ｅ内の食材を、調理皿Ｄを誘導加熱させる動作のみによって加熱する場合は、駆動回路４１および４３は、コイル１０１、１０２、１０４、および１０６に高周波電流を供給するように、制御部５０によって制御される。また、受電機器Ｅ内の食材をヒータ３００による加熱動作のみによって加熱する場合は、駆動回路４２は、コイル１０３、１０５に高周波電流を供給するように、制御部５０によって制御される。

さらに、コイル１０１、１０２およびコイル１０４、１０６は、単独で動作することが可能である。例えば、食材が小さく、調理皿Ｄの中央付近にのみ食材を載せて加熱する場合、食材の乗っている部分に対応するコイル１０１、１０２のみを誘導加熱コイルにし、食材の乗っていない部分のコイル１０４、１０６を停止させることにより、電力消費を低減できる。逆に、大きな食材の場合は、コイル１０１、１０２およびコイル１０４、１０６のすべてを使用して誘導加熱動作を行うことで、ムラなく食材を加熱することができる。さらに、ヒータ３００だけで上面から食材を加熱する場合は、ヒータ３００を発熱させるため、駆動回路４２を駆動してコイル１０３、１０５を送電コイルとして動作させればよい。

次に、位置ずれが発生した場合について説明する。この場合、受電コイル２００ａおよび２００ｂの一部または全部が、コイル１０４、１０６と対向する位置にある。この場合、検出部６０は、位置ずれ量を検出し、制御部５０は、所定の判定値に基づいて、コイル１０４、１０６およびコイル１０３、１０５を、送電コイルとして動作させるか、誘導加熱コイルとして動作させるかを判断する。図１２の動作Ｂの区間では、コイル１０４、１０６が送電コイルとして、コイル１０３、１０５が誘導加熱コイルとして動作する例について示す。

動作Ｃは、位置ずれが発生した状態で、受電機器Ｅ内の食材をヒータのみによって加熱する例を示している。この状態では、制御部５０は、駆動回路４１、４３の動作を停止させ、コイル１０１、１０２およびコイル１０３、１０５への高周波電流の供給を停止させる。他方、制御部５０は、駆動回路４２を駆動し、コイル１０４、１０６に高周波電流を供給して送電コイルとして動作させる。このようにして、ヒータ３００には受電コイル２００ａ、２００ｂを通じて非接触で電力が供給される。なお、位置ずれが無い場合に、ヒータ３００のみを動作させるときは、コイル１０３、１０５のみが駆動されるのは言うまでも無い。

動作Ｄは、位置ずれが発生した状態で、コイル１０１、１０２、およびコイル１０３、１０５が誘導加熱コイルとして動作している場合を示している。この場合、受電機器Ｅ内の調理皿Ｄは、誘導加熱によって電力を供給され、食材を加熱している。動作Ｄでは、駆動回路４２は、制御部５０によって停止され、コイル１０４、１０６には高周波電流は供給されず、ヒータ３００は発熱しない。なお、位置ずれが無い場合に、調理皿Ｄのみを加熱させるときは、コイル１０１、１０２、１０４、１０６のみが駆動されるのは言うまでも無い。

磁界発生コイル１００を構成するコイルの数は、以上に示したものに限定されない。一例として、図１３は、中央のコイル１１１と、コイル１１１の周囲を取り囲むように配置された小径のコイル１１２〜１１９とを含む磁界発生コイル１１０を示す。各々のコイルを独立または同時に駆動させる駆動回路を設け、検出回路によって負荷が載置されている位置や大きさを検出することによって、必要なコイルだけを駆動させることができる。図１３に示すコイルの配置および数は、一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。また、磁界発生コイル１１０のそれぞれのコイルの間隙部に、各種のセンサが配置されてもよい。

図１４ａ〜ｃは、コンロ１０に配設されたコイル１２０が４つの小径のコイルから構成されている場合を示している。図１４ａは、これらの複数のコイル１２１〜１２４が連携して被加熱物Ｌ１を加熱する様子を示している。なお、図中の×印は、コイル１２０の中心軸を示すもので、説明の便宜上、付加した記号である。

図１４ｂは、ここでは図示しないトッププレート３を介して、コイル１２０上に複数の負荷Ｌ１、Ｌ２が載置されている様子を示している。図１４ｂは、位置ずれのない「最初の状態」を表している。制御部５０は、検出部６０によって受電機器Ｅの位置を検出し、あらかじめ設定された判定値と比較して、コイル１２１、１２３には負荷が十分に載置されていないと判断すると、制御部５０は、コイル１２１、１２３の駆動を停止させる。

図１４ｃは、受電機器Ｅが、「最初の状態」から、コイル１００上で、図１４ａに示したコイル１２０の中心軸×を回転中心（回転軸）として、反時計回りに９０°回転した状態を示している。この場合、制御部５０は、検出部６０によって受電機器Ｅの位置を検出し、あらかじめ設定された判定値と比較して、コイル１２２、１２４には負荷が十分に載置されていないと判断すると、駆動部４０を制御して、コイル１２２、１２４の駆動を停止させる。なお、上記で示した受電機器Ｅの回転方向や回転の角度は、説明の便宜上のものであり、本発明の実施の形態１を限定するものではない。

図１４ｃのように、受電機器ＥのＬ１（調理皿Ｄ）と受電コイルＬ２の位置がずれるなどして変わると、検出部６０がこの変化を検出し、制御部は、駆動するコイルを切り替えるように動作する。例えば、受電機器Ｅが最初の状態から反時計回りに９０°回転して位置ずれする前の時点で、負荷Ｌ１と対向するコイル１２４に高周波電流Ｉ１が、負荷Ｌ２と対向するコイル１２２に高周波電流Ｉ２が供給されていたとすると、位置ずれ後は、負荷Ｌ１と対向するコイル１２３にはＩ１が、また負荷Ｌ２と対向するコイル１２１にはＩ２が供給される。このように、調理皿Ｄおよびヒータは、回転する直前に加えられていた電力と同じ電力で加熱される。

以上で述べたように、誘導加熱調理器の検出部によって位置ずれを検出し、位置ずれの状態に応じて適切に誘導加熱コイルの動作を切り替えるように制御することにより、位置ずれ前と同じ電力で、調理皿またはヒータによる食材の加熱調理を継続することができるので、位置ずれによる調理の仕上がりへの影響を抑制することができる。また、位置ずれが発生しても、ユーザが電力を設定し直す必要がない。したがって、利便性の良い調理器を得る事ができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２では、本発明の実施の形態１と同様の誘導加熱調理器１を用いるが、磁界発生コイル１００の各コイル１０１〜１０６を、誘電加熱用コイルから送電コイルへ、または送電コイルから誘電加熱用コイルへと切り替える条件について実施の形態１とは異なる。以下では、実施の形態１と異なる点を中心に説明し、その他の部分については実施の形態１と同様であるため、原則として重複説明を省略する。

図１５を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。図１５は、受電機器Ｅが磁界発生コイル１００に対して回転ずれを起こした場合における、送電コイルと受電コイルとの間の送電効率の変化を示した実測データをプロットした図である。図１５において、縦軸は、送電効率、横軸は、位置ずれ量θである。

本発明の実施の形態２では、磁界発生コイル１００の各コイル１０１〜１０６を、誘電加熱用コイルから送電コイルへ、または送電コイルから誘電加熱用コイルへ切り替えるか否かは、送電効率の値に応じて判断される。換言すれば、位置ずれの有無または位置ずれ量の大小は、送電効率の値に基づいて判断される。

ここで、「送電効率」とは、検出部６０により検出される駆動部４０の電気出力特性から導かれる送電コイル側の電力に対する、受電機器Ｅ内の検出手段６４により検出される電気出力特性から導かれる受電コイル側の電力の割合を指す。「送電効率」は、通常、給電効率または単に効率とも呼ばれる。

例えば、磁界発生コイル１００と受電機器Ｅとの間の位置ずれ量が大きくなればなるほど、送電コイルとして動作しているコイルと受電コイルとの間の磁気結合が弱くなり、送電効率が低下する。このようにして、送電効率があらかじめ設定した所定の値より低くなった場合、コイルの動作の切替えがされてもよい。
あらかじめ設定した所定の値と比較する代わりに、駆動回路の１つ以上を送電モードにした各場合のうち、最も送電効率が高い場合が選択されて、その状態により調理がされてもよい。代わりに、駆動回路の１つ以上を送電モードにした場合、例えば「最初の状態」における送電効率と、現在の送電効率とを比較して、各コイルの動作モードが切り替えられてもよい。例えば、「最初の状態」では、図８ａのように、コイル１０３、１０５が送電コイルであり、コイル１０４、１０６が誘導加熱コイルであったとすると、送電効率が、位置ずれによって、位置ずれがない場合の５０％以下になった場合に、コイル１０３、１０５が誘導加熱コイルに、コイル１０４、１０６が送電コイルに切り替えられてもよい。

このように、送電効率の変化に応じてコイル動作の切替えを判断することにより、効率のよい加熱調理を継続することができるので、位置ずれによる調理の仕上がりへの影響を抑制することができる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３では、本発明の実施の形態１と同様の誘導加熱調理器１を用いるが、磁界発生コイル１００の各コイル１０１〜１０６を、誘電加熱用コイルから送電コイルへ、または送電コイルから誘電加熱用コイルへと切り替える条件について実施の形態１とは異なる。以下では、実施の形態１と異なる点を中心に説明し、その他の部分については実施の形態１と同様であるため、原則として重複説明を省略する。

本発明の実施の形態３では、送電コイルの駆動部および誘導加熱コイルの駆動部のそれぞれの電気出力特性を検出し、この電気出力特性の変化を検出することによって、位置ずれの有無または位置ずれ量の大小を検出する。これによって、実際の状態に応じて判定するので、位置ずれの判断基準をあらかじめ設定しておく必要がなく、精度のよい判定が可能となる。

図１６ａ、ｂを参照して、実施の形態３について説明する。図１６ａ、ｂは、コイルを駆動する駆動回路の負荷抵抗値の周波数特性を表すグラフであり、縦軸は負荷抵抗値、横軸は駆動周波数を表す。
図１６ａは、トッププレート３上に受電機器Ｅが載置され、位置ずれがない場合のコイル１０３、１０５を駆動する駆動回路４２の負荷抵抗値Ｒ１の周波数特性（特性カーブＶ）、およびコイル１０４、１０６を駆動する駆動回路４３の負荷抵抗値Ｒ２の周波数特性（特性カーブＷ）を示している。横軸は、（負荷の検知時にスイープさせた）駆動周波数である。負荷抵抗値Ｒ１は、特定の周波数ｆ０で最大値（ピーク値）を有するように変化する。なお、特定の周波数ｆ０は、磁界発生コイル１００上に受電機器Ｅが載置された場合に、送電コイル１０３、１０５と受電機器Ｅに内蔵された受電コイル２００ａ、２００ｂが結合して得られるインダクタンスと共振コンデンサによって求まる共振周波数である。他方、調理皿Ｄと対向したコイル１０４、１０６を駆動する駆動回路４３の負荷抵抗値Ｒ２は、周波数の増大に伴って単調増加する。したがって、制御部５０は、負荷を検出することにより、図１６ａ、ｂに示す周波数−負荷特性の関係を用いて、受電機器Ｅの載置状態を瞬時に判断することができる。

その負荷検出方法について説明する。制御部５０は、加熱に不十分であるが負荷特性を検出できる程度の高周波電流を各磁界発生コイルに供給し、高周波電流の周波数を任意のステップで、例えば１ｋＨｚ刻みで、変化させることにより周波数掃引（スイープ）させながら、負荷特性を検出することで、負荷特性の検出動作を行う。このようにして負荷の周波数特性が得られる。

図１６ｂは、位置ずれが生じた場合の負荷抵抗Ｒ１、Ｒ２の周波数特性を示している。位置ずれが発生すると、特性カーブＶのピークは低下し、逆に特性カーブＷには、ピークを持つ点が現れる。検出部６０により、一方の特性カーブにおいて負荷抵抗値が低下し、または他方の特性カーブにおいてピーク点が出現してきたことが検出されると、制御部５０は、各磁界発生コイル１００の動作モードを変更するか否かを判定する。換言すれば、制御部５０は、位置ずれ前後の特性カーブの変化という検出結果に基づき、位置ずれ量を判定することができる。なお、ピークの出現などの特性カーブの変化の有無の判断は、あらかじめ設定した値と比較することによってされてもよい。

ところで、広範囲の周波数領域をスイープして検出することは、処理時間がかかる可能性があるため、検出範囲は限定されるほうが好ましい。したがって、負荷特性カーブにおいてピークが出現する周波数ｆ０があらかじめ判明している場合は、定期的な負荷特性の検出は、周波数ｆ０±αの周波数範囲のみをスイープすることによって行われてもよい。このようにすることでピークを検出するための処理時間が短縮可能となる。ここで、αは、周波数ｆ０±αの周波数範囲をスイープすることによって負荷特性のピークを検出することができる周波数範囲であり、可能な限り小さい値であることが好ましい。

この負荷特性のピークの出現（変化）を検出する事によって、誘導加熱動作中でも位置ずれの発生を検出することが可能となる。位置ずれを検出した場合は、ピーク値の大きさに応じて、一旦駆動が停止され、再度、受電機器の検出動作が実行されてもよい。あるいは、あらかじめ設定した位置ずれ量の許容範囲内であれば、駆動は、停止されず、継続されてもよい。

なお、以上では、各コイルの動作モードの初期状態として、コイル１０３、１０５を送電コイル、コイル１０１、１０２およびコイル１０４、１０６を誘導加熱コイルとして説明したが、これは、本発明を限定するものではない。例えば、受電機器Ｅの調理皿Ｄの向きによっては、コイル１０４、１０６を送電コイル、コイル１０３、１０５を誘導加熱コイルとしてもよい。

以上で述べたように、特性カーブが互いに異なる形状に変化したことを検出することによって位置ずれを検出し、その検出結果を用いてコイルの動作モードを切り替えるか否かが決定されるという簡単な判定方法で、動作モードを決定することができる。したがって、実際の状態に応じて判定するので、ずれの判断基準をあらかじめ設定しておく必要がなく、精度のよい判定が可能となり、磁界発生コイルの動作の制御を適切に行う事ができる。したがって、位置ずれによる加熱調理への影響を最小限に抑制することができ、食材の加熱調理の仕上がりを損なうことなく調理を継続できる誘導加熱調理器を実現することができる。

１ 誘導加熱調理器、２ 筐体、２ スイッチング素子、３ トッププレート、４ 調理用グリル、５、６ 操作部、７ 表示部、８ 吸排気窓、９〜１１ 加熱部、４０ 駆動部、４１〜４３ 駆動回路、５０ 制御部、６０ 検出部、６１〜６３ 検出回路、６４ 検出手段、８１〜８４ コンデンサ、９０ 磁性体、９１ 磁界キャンセルリング、９２ コイル支持体、１００〜１０６ 磁界発生コイル、１１０〜１１９ 磁界発生コイル、１２０〜１２４ 磁界発生コイル、２００ 受電コイル、２００ａ、ｂ 受電コイル、３００ ヒータ、３１０ 電源部、３２０ 制御部、３４０ 外郭、４００、４１０ 受電回路、６００、６１０ センサ。

Claims (15)

1. 受電コイルを含む受電機器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複数の磁界発生コイルと、
   前記磁界発生コイルに高周波電流を供給する駆動回路と、
   前記駆動回路の電気出力特性を検出するための検出部と、
   前記磁界発生コイルに供給される高周波電流を制御する制御部と、
   を含み、
   前記磁界発生コイルによる電磁誘導で前記受電コイルに電力を供給する給電機能を備えた誘導加熱調理器であって、
   前記受電機器を前記トッププレート上に載置した状態における、前記受電コイルと前記磁界発生コイルとの位置ずれ量を、前記検出部による検出結果に基づいて判断することを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 前記受電機器は、
   前記磁界発生コイルが発生する磁束により誘導加熱される被加熱物と、
   前記磁界発生コイルが発生する磁束により誘導起電力を発生する前記受電コイルと、
   前記受電コイルから得られる電力で動作する負荷部と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 前記受電機器は、更に、前記受電コイルに発生する誘導電流を検出する検出手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱調理器。
4. 前記制御部は、
   前記駆動回路の前記電気出力特性に基づいて導かれた前記位置ずれ量が第一の閾値より大きい場合、前記駆動回路により駆動される前記磁界発生コイルを、前記受電コイルへの送電コイルとして動作させ、
   前記位置ずれ量が前記第一の閾値以下である場合、前記駆動回路により駆動される前記磁界発生コイルを、誘導加熱コイルとして動作させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
5. 前記制御部は、
   前記位置ずれ量が第一の閾値より大きい場合、前記駆動回路により駆動される前記磁界発生コイルを、前記受電コイルへの送電コイルとして動作させ、
   前記位置ずれ量が前記第一の閾値より小さい第二の閾値以下である場合、前記駆動回路により駆動される前記磁界発生コイルを、誘導加熱コイルとして動作させ、および
   前記位置ずれ量が前記第二の閾値より大きく、前記第一の閾値以下である場合、前記駆動回路による前記磁界発生コイルの駆動を停止させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
6. 前記制御部は、前記複数の磁界発生コイルのうち前記位置ずれ量の最も小さい磁界発生コイルを前記受電コイルへの送電コイルとして動作させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
7. 前記位置ずれ量は、前記駆動回路の前記電気出力特性から導かれた負荷抵抗値から求められることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
8. 前記位置ずれ量は、前記駆動回路の前記電気出力特性および前記受電コイルに発生する誘導電流から導かれた送電効率から求められることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
9. 前記位置ずれ量は、前記電気出力特性の変化から求められることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
10. 前記複数の磁界発生コイルのうち少なくとも１つの磁界発生コイルが前記受電コイルへの送電コイルとして動作し、他の磁界発生コイルが誘導加熱コイルとして動作することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
11. 前記制御部は、前記受電コイルへの送電コイルとして動作する前記磁界発生コイルを一の前記磁界発生コイルから他の前記磁界発生コイルへ切り替える場合、前記一の磁界発生コイルへの高周波電流の供給を停止した後、前記他の磁界発生コイルを送電コイルとして動作させることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
12. 前記磁界発生コイルは、前記トッププレート上に載置された被加熱物を誘導加熱することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
13. 前記複数の磁界発生コイルは、
    中央に配置された中央加熱コイルと、
    前記中央加熱コイルの周りに配置された少なくとも１つの周辺コイルと、
    を含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
14. 前記周辺コイルは、前記中央加熱コイルの周辺に隣り合うように配置され、前記中央加熱コイルに沿う円弧形状を有することを特徴とする請求項１３に記載の誘導加熱調理器。
15. 前記受電コイルの形状は、前記トッププレートに垂直な方向から見た場合、前記磁界発生コイルと同一の形状であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の誘導加熱調理器。

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