JP5665553B2 - 電磁加熱機器システム - Google Patents

Description

この発明は、電磁加熱機器システムに関するものである。

ＩＨクッキングヒータ等の電磁調理器には、ユーザの利便性や安全性を向上させるため、加熱調理する対象物を入れる調理器具（加熱対象器具）の温度や、位置ずれなどの各種状態を検出するための状態検出部（例えば温度センサや位置ずれ検出部等）が装備されている。また、その状態をユーザに通知する状態通知部（例えば表示部）も装備される。

状態検出部からの信号の処理を行う信号処理部（通常、コントローラ）や状態通知部には、電磁調理器本体から電源線を介して動作電力が給電されている。また、状態通知部と電磁調理器本体のコントローラとの間でデータを伝送するための通信線も必要である。

状態検出部や状態通知部は、利便性や、機器の機能を考慮して、最適な位置に設置することが望ましい。しかし、電源線や通信線の配線が必要となることから、電磁調理器の機構上、設置位置がある程度限定されてしまう。また、設置位置を優先した場合、配線や電磁調理器の機構が複雑になる。そのため、製作工程が煩雑になり、電磁調理器システムのコストアップに繋がる。

利便性の高い状態検出装置や通知装置を提供するために、電磁調理器本体から状態検出部や状態通知部への配線を不要とする試みがなされてる。

例えば、加熱対象の調理器具（加熱対象器具）に温度センサを設け、温度センサの検出温度を赤外線通信でコントローラに送信するという配線レスの加熱調理器（電磁調理器）が提案されている（特許文献１）。特許文献１の電磁調理器では、温度センサーの信号を処理する信号処理部の動作電力は、バッテリーまたは加熱コイルの磁束による電磁誘導を利用して供給される。

特許文献１のように構成することで、ＩＨクッキングヒーターの調理器具のような、通常の配線が難しい場所に電磁調理器の状態検出部を設置することが可能となる。

特開２００８―０９８１８９号公報

特許文献１に開示された電磁調理器では、温度データを赤外線通信で送受信しているため、状態検出部及び電磁調理器にそれぞれ専用の赤外線送信部及び赤外線受信部を設置する必要がある。このため、部品点数が増え製作工程数も増え、製造コストもアップする。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、配線量の少ない電磁加熱機器システムを提供することを目的とする。また、この発明は、電磁調理器と、状態検出部及び／又は状態通知部との間の接続が容易で構成が簡単な電磁加熱機器システムを提供することを他の目的とする。

本発明に係る電磁加熱機器システムは、電磁加熱機器と受電コイルと自立動作部とを備える。電磁加熱機器は、巻線途中にタップを有する加熱コイルと、加熱コイルに印加する周波数ｆの交流電圧信号を制御して出力する加熱コイル通電制御部とを有し、加熱コイルに印加される周波数ｆの交流電圧信号により発生する周波数ｆの交流磁束によって加熱対象器具を加熱する。受電コイルは、巻線途中にタップを有し、加熱コイルで発生する交流磁束と鎖交し、電磁誘導により周波数ｆの交流電圧信号が誘起される。自立動作部は、受電コイルに誘起される交流電圧信号を整流し、直流電力を生成する電力生成部と、電力生成部から直流電力の供給を受けて動作する動作部を備える。加熱コイルは受電コイルで発生した磁束と鎖交する。加熱コイル通電制御部と動作部の一方は、加熱コイルと受電コイルの一方に周波数ｆとは異なる周波数Ｆの交流のデータ信号を供給して周波数Ｆのデータ信号用磁束を発生させ、加熱コイル通電制御部と動作部の他方は、加熱コイルと受電コイルの他方にデータ信号用磁束により誘起された周波数Ｆのデータ信号を抽出することにより、受電コイルと加熱コイルとの一方で発生した磁束が他方のコイルに鎖交することを利用して電磁加熱機器と動作部との間での情報の通信を行う。加熱コイル及び受電コイルのタップとコイル端子との間で形成されるそれぞれのコイルと合わせて、印加する又は取り出す信号の周波数を共振周波数とする共振回路を構成する共振コンデンサを、各コイルのタップとコイル端子との間に備える。

本発明によれば、加熱コイルと受電コイルとの間で磁束を介した電磁誘導電流により情報の通信を行うので、配線量を抑えることができる。

本発明の実施形態１に係る電磁調理器システムの斜視図である。 実施形態１に係る電磁調理器システムの構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態２に係る電磁調理器システムの斜視図である。 実施形態２に係る電磁調理器システムの構成例を示すブロック図である。 実施形態２に係る電磁調理器システムの位置ずれ検出コイルの調理器具底面への設置例を示す図である。 実施形態２に係る電磁調理器システムの加熱コイルで発生する磁束密度の加熱コイルの巻きの中心からの径方向依存性を示す図である。 実施形態１、２を一般化した電磁加熱機器システムを示すブロック図である。 本発明の実施形態３に係る電磁調理器システムの斜視図である。 実施形態３に係る電磁調理器システムの正面図、平面図、及び側面図である。 実施形態３に係る電磁調理器システムの構成例を示すブロック図である。 実施形態３に係る電磁調理器システムの加熱方法の例を示す図である。 図１１に示す加熱方法を採用する電磁調理器システムにおいて電磁調理器から送信されるデータ信号の自立型動作機器での取得を説明する図である。 実施形態３に係る電磁調理器システムの受電コイルの変形例を示す図である。 実施形態１、３に係る電磁調理器システムを組み合わせた場合の電磁調理器システムの構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態４に係る電磁調理器システムの構成例を示すブロック図である。 実施形態１、４に係る電磁調理器システムを組み合わせた場合の電磁調理器システムの構成例を示すブロック図である。 実施形態３、４を一般化した電磁加熱機器システムを示すブロック図である。 実施形態１〜４を一般化した電磁加熱機器システムを示すブロック図である。

実施形態１．
以下、本発明の実施形態１に係る電磁調理器システムを説明する。図１に示すように、本実施形態に係る電磁調理器システム１は、電磁調理器２と、調理器具４（加熱対象器具４）の温度を検出する機能を有する自立型動作機器３とを備える。

電磁調理器２は、加熱コイル５と加熱コイル５への交流電力の通電を制御する加熱コイル通電制御部（後述する）とを有する。電磁調理器２は外部電源から給電され動作する。電磁調理器２上には調理器具４が載置される。調理器具４は、例えば、鍋、釜、フライパン等の渦電流が流れる金属材料（通常磁性材料）で作られた部分を有する容器である。調理器具４は、加熱コイル５に通電することにより加熱コイル５で発生する交流磁束により調理器具４の表面に発生する渦電流で加熱され調理に供される。

自立型動作機器３は、電磁調理器２からの電源線による電力の供給を受けることなく動作可能な機器である。自立型動作機器３は受電コイル７と自立動作部８とから構成される。

受電コイル７は、加熱コイル５で発生する磁束に鎖交するように調理器具４に装着されている。受電コイル７は、図１では調理器具の側面下方に設置されているように描かれているが、これは見やすいようにするためで、加熱コイル５からの磁束をより多く受けるためには、調理器具４の底面の加熱コイル５の側に、加熱コイル５と対向するように設置するのが好ましい。加熱コイル５と反対側の底面では加熱コイル５からの磁束が調理器具２により大幅に低減するためである。受電コイル７の両端と、後述する受電コイル７のタップとは自立動作部８と電気的に接続されている。

自立動作部８は、外部からの電力の供給を受けることなく調理器具４の温度を検出し、電磁調理器２に送信する機能を有し、温度センサ９と、電力生成機能を有し温度センサ９からの信号を処理する処理部８Ｓとを備える。

温度センサ９は、調理器具４の側面などに接触して装着される。処理部８Ｓは、通常、調理器具４の加熱コイル５から離れたところで、温度の比較的低い部位に取り付けられる。温度センサ９の出力端子と温度センサ９の信号を処理する処理部８Ｓとは信号線により電気的に接続される。

電磁調理器システム１は、図２に示す回路構成を有する。

図示するように、電磁調理器システム１の電磁調理器２は、加熱コイル５と加熱コイル通電制御部６とを備える。

加熱コイル通電制御部６は加熱コイル５に接続され、その出力電圧信号を加熱コイル５に印加し、加熱コイルへの通電を制御する。加熱コイル通電制御部６は、インバータ回路６０とマイクロコントローラ６１とハイパスフィルタ６２と増幅器６３とを備える。

加熱コイル５は、巻線途中にタップＴ１を有するコイルから構成される。加熱コイル５は、共振コンデンサＣ１を介してインバータ回路６０の出力端子に接続され、加熱コイル５にはインバータ回路６０の出力電圧信号が印加される。共振コンデンサＣ１は、加熱コイル５と合わせて共振回路を構成する。共振コンデンサＣ１の静電容量は、共振回路の共振周波数が電磁調理器２のインバータ駆動周波数ｆと等しくなるように選定される。

インバータ回路６０は加熱コイル５にインバータ駆動周波数ｆの出力電圧信号を印可する。インバータ回路６０の入力端子は、マイクロコントローラ６１の出力端子に接続される。マイクロコントローラ６１は、インバータ回路６０を制御することにより加熱コイル５に印加する出力電圧を制御して電磁調理器２による調理器具４の加熱を制御する。

加熱コイル５のタップＴ１は、共振コンデンサＣ２を介してハイパスフィルタ６２の入力端子と接続される。共振コンデンサＣ２は加熱コイル５のタップＴ１とグランドとの間のコイル部分とで共振回路を構成する。共振コンデンサＣ２の静電容量は、この共振回路の共振周波数が後述する通信周波数Ｆ_１になるように選定されている。

ハイパスフィルタ６２は、例えばインダクタＬ１とコンデンサＣ３とを接続したＬＣ回路から構成される。インダクタＬ１のインダクタンス及びコンデンサＣ３の静電容量は、それらにより形成されるカットオフ周波数が、電磁調理器２のインバータ駆動周波数ｆよりも高い周波数に設定された後述の通信周波数Ｆ_１の信号を通過させ、電磁調理器２のインバータ駆動周波数ｆの信号を遮断するように選定されている。ハイパスフィルタ６２は増幅器６３を介して、マイクロコントローラ６１の入力端子に接続される。

自立型動作機器３は、受電コイル７と、受電コイル７に接続される自立動作部８とを備える。受電コイル７は巻線途中にタップＴ２を有するコイルで構成される。自立動作部８は、電力生成部８０と状態検出部８１_１とを備える。

電力生成部８０の入力端は共振コンデンサＣ４を介して受電コイル７と接続される。共振コンデンサＣ４は受電コイル７と合わせて共振回路を形成する。共振コンデンサＣ４の静電容量は、この共振回路の共振周波数がインバータ駆動周波数ｆとなるように選定されている。

電力生成部８０は、ダイオードとコンデンサとから構成される。図２に例示する電力生成部８０は、ダイオードＤ１、Ｄ２とコンデンサＣ５とで構成された倍電圧整流回路である。倍電圧整流回路は入力された交流電圧を倍電圧の直流電圧に変換する。電力生成部８０の出力端は動作電力を必要とする機器の電源入力端子に接続される。

状態検出部８１_１は温度センサ９と、マイクロコントローラ１０と、増幅器１１とを備える。マイクロコントローラ１０と増幅器１１の電源入力端子は電力生成部８０の出力端と接続される。この場合、マイクロコントローラ１０と増幅器１１は、入力電圧を、それぞれの電源電圧条件に合わせるための電圧調整部を備える。なお、図１に示す処理部８Ｓは、図２には明示されていないが、電力生成部８０と、温度センサ９を除く状態検出部８１_１とで構成される。

温度センサ９はマイクロコントローラ１０の入力端子に接続される。マイクロコントローラ１０は温度センサ９の出力信号を受けて温度データを取得し、これをデータ信号として出力端子から出力する。マイクロコントローラ１０の出力端子は、増幅器１１の入力端子と接続され、増幅器１１の出力端子はＤＣカットコンデンサＣ６、共振コンデンサＣ７を介して受電コイル７のタップＴ２に接続される。共振コンデンサＣ７は、受電コイル７のタップＴ２-グランド間で形成されるコイルと合わせて共振回路を構成する。共振コンデンサＣ７の静電容量は、この共振回路の共振周波数が後述する通信周波数Ｆ_１と等しくなるように選定される。温度センサ９は、例えばサーミスタ等の温度検出素子で構成される。

次に実施形態１に係る電磁調理器システム１の動作について説明する。
電磁調理器２は、加熱設定に応じて、マイクロコントローラ６１から、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号をインバータ回路６０に入力することにより加熱調理を開始する。インバータ回路６０はＰＷＭ信号に応じた電圧信号を出力する。インバータ回路６０の出力電圧信号は、加熱コイル５と共振コンデンサＣ１とで構成される共振回路で、インバータ駆動周波数ｆでの共振により増幅されて加熱コイル５に入力される。これにより加熱コイル５にはインバータ駆動周波数ｆの交流電流が流れ、加熱コイル５でインバータ駆動周波数ｆの交流磁束が発生する。

この状態で、電磁調理器２の加熱コイル５上の所定位置に調理器具４が載置されていると、調理器具４には、この加熱・給電用交流磁束による電磁誘導により渦電流が流れ、渦電流により発生するジュール熱により調理器具４が加熱される。

また、調理器具４に取り付けられた受電コイル７は、加熱コイル５から発生した交流磁束と鎖交し、受電コイル７にインバータ駆動周波数ｆの交流電圧信号が誘起される。

なお、共振コンデンサＣ７と受電コイル７のタップＴ２−グランド間のコイルとで形成される共振回路の共振周波数は通信周波数Ｆ_１であり、インバータ駆動周波数ｆとは大きく異なるので、インバータ駆動周波数ｆの交流電圧信号はこの共振回路で共振しない。そのため、共振コンデンサＣ７の側にはこの交流電圧信号は誘起されない。

受電コイル７に発生したインバータ駆動周波数ｆの交流電圧信号は、電力生成部８０に入力され、直流電圧信号に変換される。電力生成部８０は、変換された直流電圧信号を、マイクロコントローラ１０及び増幅器１１の電源入力端子に印加し、それぞれに動作電力を供給する。

マイクロコントローラ１０は、動作電力が供給されることにより、動作を開始し、温度センサ９による調理器具４の温度情報の取得動作を開始する。マイクロコントローラ１０は、温度センサ９からの温度検出信号を入力し、調理器具４の温度を示す温度データを取得する。マイクロコントローラ１０は、この温度データを通信周波数Ｆ_１の信号レートのデジタル信号（データ信号）に変換し、増幅器１１へ送信する。通信周波数Ｆ_１は、インバータ駆動周波数ｆと弁別することができるように、例えばインバータ駆動周波数ｆよりも高い（望ましくは十分高い）周波数に選定される。通信周波数Ｆ_１をデータ信号レートよりも高くする場合は、例えばＡＳＫ変調（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ；振幅偏移変調）などにより、データ信号で通信周波数Ｆ_１の搬送波を変調した信号としても良い。

増幅器１１は、入力された通信周波数Ｆ_１のデータ信号を電流増幅し、出力する。出力されたデータ信号はＤＣカットコンデンサＣ６により直流成分が除去され、受電コイル７のタップＴ２に供給される。受電コイル７のタップＴ２−グランド間で形成されるコイルと共振コンデンサＣ７とは共振周波数Ｆ_１の共振回路を構成するので、受電コイル７に、通信周波数Ｆ_１のデータ信号に応じた電流が流れ、受電コイル７でデータ信号に応じた周波数Ｆ_１の交流磁束が発生する。

受電コイル７から発生した通信周波数Ｆ_１の交流磁束と鎖交する加熱コイル５には、電磁誘導により電圧が誘起され、この電圧は、共振コンデンサＣ２と共振回路を構成し、通信周波数Ｆ_１で共振条件を満たす加熱コイル５のタップＴ１-グランド間で共振により増幅される。従って、加熱コイル５のタップＴ１-グランド間の電圧（電圧信号）は、インバータ回路６０から入力されたインバータ駆動周波数ｆの電圧信号に、より高い通信周波数Ｆ_１の通信信号が重畳した電圧信号となる。

加熱コイル５のタップＴ１−グランド間の電圧信号はハイパスフィルタ６２に入力される。ハイパスフィルタ６２ではこの電圧信号からインバータ駆動周波数ｆの成分が遮断され、通信周波数Ｆ_１の成分であるデータ信号が通過する。データ信号は、増幅器６３に入力され、マイクロコントローラ６１による受信が可能なレベルにまで増幅される。

増幅器６３から出力されたデータ信号は、マイクロコントローラ６１に入力される。マイクロコントローラ６１は、入力されたデータ信号から、温度センサー９で検出され、マイクロコントローラ１０で取得された温度データを取得する。この温度データにより、マイクロコントローラ６１は、インバータ回路６０を介して加熱コイル５に印加する電圧信号を制御することにより、電磁調理器２の加熱停止を含む加熱制御を行う。

以上説明したように、電磁調理器システム１によれば、自立型動作機器３が備える受電コイル７から、電磁調理器２の加熱コイル５へ、磁束による電磁誘導を利用して自立型動作機器３が検出により取得した温度データの送信を行うので、赤外線通信回路等の専用の通信回路を設ける必要がなく、且つ電磁調理器２と自立型動作機器３との間の通信線が不要となる。そのため、電磁調理器システム１の構成が簡素化され、簡便な製作が可能となる。従って電磁調理器システム１を安価に提供することが可能となる。

また、データの送受信に赤外線を利用する場合は、赤外線の送受信部の相互の位置関係を調整する必要があるが、電磁調理器システム１によれば、加熱コイル５と受電コイル７のそれぞれで発生する磁束が相互に鎖交していれば磁束を利用した通信が可能となり、電磁調理器２と自立型動作機器３との相互の位置関係をあまり意識しなくとも相互間の通信が可能となる。

さらに、本実施形態１に係る電磁調理器システム１によれば、温度センサ９は調理器具４に直付けされ、温度センサ９からの信号を処理して温度データを取得し、これを送信制御するマイクロコントローラ１０は電磁調理器２とは独立に、かつ加熱コイル５、及び受電コイル７から離れた場所に設置することができる。従って、電磁調理器システム１は、調理器具４の温度データを、高い精度で、両コイルで発生する磁束の影響を受けにくい状態で、且つ電磁調理器２の加熱コイル５と調理器具４との間に設置されているトッププレートの影響を受けずに取得することができる。そのため、電磁調理器システム１は、この調理器具４の高精度の温度データを利用して調理内容を制御することができる。

実施形態１に係る電磁調理システムは、図１及び図２に示す構成に限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、電磁調理器システム１の温度センサ９は１個ではなく複数個としてもよい。複数個の温度センサ９は例えば調理器具４の異なる場所に設置される。マイクロコントローラ１０は、複数の温度センサ９の検出信号をそれぞれに入力・処理して温度データを取得し、例えばその平均値を求めてこれを代表温度情報としてデータ信号とする。このデータ信号に基づき温度情報を電磁調理器２に送信することにより、電磁調理器２は調理器具４の平均的な温度を利用して調理内容を制御することができ、より高精度の調理内容の制御が可能となる。

自立型動作機器３は、調理器具４に対して一体となるように取り付けられてもよいし、着脱可能な構造にして取り付けられてもよい。自立型動作機器３を着脱可能な構造とした場合、これを汎用の鍋などの調理器具４に取り付けて使用することができるので、電磁調理器システム１は、ユーザにとってより便宜なものとなる。

また、タップＴ１及び／又はタップＴ２の位置は、それぞれのコイル途中の位置である必要はなく、タップＴ１についてはコンデンサＣ１の接続位置と同じ位置、タップＴ２についてはコンデンサＣ４の接続位置と同じ位置であってもよい。いずれの場合も、受電コイル７のタップＴ２−グランド間で形成されるコイルのインダクタンスとコンデンサＣ７の静電容量により決まる共振周波数及び加熱コイル５のタップＴ１−グランド間で形成されるコイルのインダクタンスとコンデンサＣ２の静電容量により決まる共振周波数が通信周波数Ｆ_１と等しくなるようにコンデンサＣ７、Ｃ２の静電容量が選定される。

また、受信コイル７は１個のコイルとして説明したが、複数の受信コイル７を直列に接続したものであってもよい。更に、受信コイル７は調理器具４の底部に設置するとしたが、これに限定されるものではなく、加熱コイル５で発生する磁束と鎖交する配置であればどのような配置であってもよい。ただし、受信コイル７を調理器具４の底部に設置すると、加熱コイル５が発生した加熱・給電用交流磁束のうちの鎖交磁束の量が大きくなり、電力生成部８０による供給電力量及び通信の感度が増加するという利点がある。

電力生成部８０の例として倍電圧整流回路を示したが、これに限定されるものではなく、交流を直流化する回路であればよい。例えば倍電圧整流回路を複数段重ねた多倍電圧整流回路としてもよい。これによりより高い電圧で電力を供給することが可能となる。

図２ではＬＣ回路で構成されたハイパスフィルタ６２を示したが、ハイパスフィルタ６２は、インバータ駆動周波数ｆの信号を遮断し、通信周波数Ｆ_１の信号成分を通過させる機能を有するものであればよく、コンデンサと抵抗とで構成したＲＣ回路で構成されたハイパスフィルタでもよい。さらに、ＬＣ回路、ＲＣ回路等のパッシブフィルタに限定されず、アクティブフィルタでもよい。

また、インバータ駆動周波数ｆの信号成分を遮断し、通信周波数Ｆ_１の通信信号を抽出する信号抽出部として機能するならば、フィルタの種類は限定されず、例えば、バンドパスフィルタであってもよい。

更に、ハイパスフィルタ６２は、信号抽出部として機能するローパスフィルタにすることもできる。この場合は、通信周波数Ｆ_１をインバータ駆動周波数ｆよりも十分低い周波数に設定する。このときのローパスフィルタのカットオフ周波数は、インバータ駆動周波数ｆの信号成分を実質的に遮断し、通信周波数Ｆ_１の通信信号を通過させるように設定される。

マイクロコントローラ１０は、入力信号を処理し、入力信号から送信用のデータ信号を生成し出力する信号処理機能を有すればよく、マイクロコントローラに限定されず、ディスクリート回路から構成されたＣＰＵ、ボードコンピュータ等の信号処理部であればよい。

マイクロコントローラ６１はインバータ回路６０を介して加熱コイル５への通電を制御する機能を有するＣＰＵを備えた通電制御部６１として一般化することができる。本実施形態１では、入力信号を処理し得られる情報に従って加熱コイル５への通電を制御する機能を有する。

実施形態２．
本発明の実施形態２に係る電磁調理器システムを図３に示す。電磁調理器システム１は、加熱コイル５に対する調理器具４の設置位置のずれの状態を検出し、ユーザに知らせる機能を有する。

図３に示す電磁調理器システム１が、図１に示す電磁調理器システム１と相違する点は、温度センサ９を加熱コイル５からの磁束を検出するための複数の位置ずれ検出コイル１３に置き換えたことである。

自立動作部８は複数の位置ずれ検出コイル１３を含むが、図３では位置ずれ検出コイル１３を明示したので、図３に示す処理部８Ｓは、自立動作部８から複数の位置ずれ検出コイル１３を除いた部分を示す。複数の位置ずれ検出コイル１３は、例えば加熱コイル５に対向する調理器具４の底面に、加熱コイル５で発生する加熱・給電用交流磁束と鎖交するように設置される。位置ずれ検出コイル１３はそれぞれ、信号線により処理部８Ｓに接続されている。

図４に示す実施形態２に係る電磁調理器システム１の回路構成は、図２に示した実施形態１の電磁調理器システム１と次の点で異なる。自立動作部８の状態検出部８１_１は、温度センサ９に代えて複数の位置ずれ検出部１２（図４は位置ずれ検出部１２が４個の場合を示し、それぞれ１２_１、１２_２、１２_３、１２_４として区別する。）を備え、マイクロコントローラ１０はコイル出力比較部１００を有している。また、電磁調理器２の加熱コイル通電制御部６にはマイクロコントローラ６１に制御されその指示に従って各種データを表示する表示部６４が付加される。位置ずれ検出部１２（１２_１、１２_２、１２_３、１２_４）は、それぞれ加熱コイル５からの磁束に鎖交する位置ずれ検出コイル１３（１３_１、１３_２、１３_３、１３_４）と、これらにそれぞれ対応して各コイルの出力を検出するコイル出力検出部１４（１４_１、１４_２、１４_３、１４_４）とを備える。共振コンデンサＣ２、Ｃ７の静電容量は共振周波数がＦ_２となるように選定され、ハイパスフィルタ６２のカットオフ周波数はインバータ駆動周波数ｆの信号成分が遮断され、共振周波数Ｆ_２と等しい周波数の信号成分が通過するように設定される。

位置ずれ検出部１２_１、１２_２、１２_３、１２_４、位置ずれ検出コイル１３_１、１３_２、１３_３、１３_４、及びコイル出力検出部１４_１、１４_２、１４_３、１４_４をそれぞれにおいて相互に区別する必要のないときは位置ずれ検出部１２、位置ずれ検出コイル１３、及びコイル出力検出部１４と呼ぶこととする。

複数の位置ずれ検出コイル１３は、いずれも加熱コイル５の巻き径よりも小さな、互いに同じ巻き径のコイルであり、調理器具４の底面に設置される。

位置ずれ検出コイル１３は、調理器具４底側から見たときに、図５に示すように、位置ずれ検出コイル１３_１と１３_３及び１３_２と１３_４をそれぞれ１組として、各組毎に、調理器具４の底面の中心に対して対称に配置される。また、各組は、調理器具４の底面の中心に対する同心円上で等間隔に配置する。従って、位置ずれ検出コイル１３_１の中心と１３_３の中心とを結ぶ線と位置ずれ検出コイル１３_２の中心と１３_４の中心とを結ぶ線とは直交する。このように設置された位置ずれ検出コイル１３_１〜１３_４は調理器具４の底面中心に対して回転対称に配置されている。位置ずれ検出コイル１３_１〜１３_４は、調理器具４が加熱コイル５に対して適切な位置に設置されたときは加熱コイル５からの磁束と互いに略等しく鎖交する。互いに等しく鎖交するとは位置ずれ検出コイルと鎖交する磁束量が互いに等しいことを言う。

また、位置ずれ検出コイル１３_１〜１３_４は、加熱コイル５からの磁束により渦電流が発生する調理器具４の底面の加熱コイル５の側に設置するのが好ましい。加熱コイル５と反対の側の底面では加熱コイル５からのの加熱・給電用交流磁束が大幅に低減するため、位置ずれ検出が難しくなるためである。

コイル出力検出部１４は、位置ずれ検出コイル１３からの検出電圧信号を直流化し且つ交流出力電圧の変化を電圧信号として検出する機能を有する。各コイル出力検出部１４は、例えば図４に示すように、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ８と、ダイオードＤ３とから成る整流回路で構成される。コイル出力検出部１４は、位置ずれ検出コイル１３の出力端と接続される。抵抗Ｒ１は、位置ずれ検出コイル１３による検出電圧信号を直流化した後、その変化を検知するために、コンデンサＣ８の充電電荷を放電するためのものである。コイル出力検出部１４の出力端はマイクロコントローラ１０の入力端子に接続される。

マイクロコントローラ１０は、少なくとも位置ずれ検出コイル１３の設置数以上の入力が可能なＡＤ変換器を有する。マイクロコントローラ１０に備えられるコイル出力比較部１００は、各組を構成する２個の位置ずれ検出コイル１３の出力を比較してその差異の有無を各組毎に判断し、その結果から調理器具４の加熱コイル５に対する位置ずれの有無を判定する。マイクロコントローラ１０は位置ずれ判定結果をデータ信号としてデータ出力端子から出力する。

マイクロコントローラ１０のデータ出力端子は、増幅器１１、ＤＣカットコンデンサＣ６、共振コンデンサＣ７を介して受電コイル７のタップＴ２に接続される。

表示部６４は、マイクロコントローラ６１からの指示により位置ずれ判定結果をユーザに通知する。例えば液晶画面やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｏｄｅ）等で構成される。

次に、実施形態２に係る電磁調理器システム１の動作について説明する。
始めに、図６を参照して、位置ずれ検出について説明する。図６に示すように、加熱コイル５で発生する加熱・給電用磁束の磁束密度は、加熱コイル５の巻きの中心に対して径方向に略対称に分布する。加熱コイル５のコイル面からの位置が変わってもこの対称性は保たれる。

図６には、調理器具４の底面中心に対して対称に設置された位置ずれ検出コイル１３_１と１３_３が位置イにある場合と位置ロにある場合の位置ずれ検出コイル１３_１と１３_３の位置が示されている。位置イにおける位置ずれ検出コイル１３_１と１３_３の配置位置は加熱コイル５の中心に対して対称な位置であり、径方向にそれぞれＬ１とＬ３（Ｌ１＝Ｌ３）である。また、位置ロにおける位置ずれ検出コイル１３_１と１３_３の位置は加熱コイル５の中心に対して非対称な位置であり、径方向にそれぞれＬ１’とＬ３’（Ｌ１’＜Ｌ３’）とする。Ｌ１＋Ｌ３＝Ｌ１’＋Ｌ３’である。すなわち、位置イでは位置ずれ検出コイル１３_１と１３_３の巻き線中心間を結ぶ方向において、調理器具４は加熱コイル５に対して対称に設置されており位置ずれしていない。他方、位置ロでは位置ずれ検出コイル１３_１と１３_３の巻き線中心間を結ぶ方向において、調理器具４は加熱コイル５に対して非対称に設置されており、位置ずれしている。

位置Ｌ１、Ｌ３での磁束密度値は実質的に等しく、位置Ｌ１’とＬ３’での磁束密度値は異なる。それぞれの位置での位置ずれ検出コイル１３_１と１３_３の出力は、その位置での鎖交する磁束密度に比例するので、位置イでの位置ずれ検出コイル１３_１と１３_３の出力の差は実質的に０となり、位置ロでの位置ずれ検出コイル１３_１と１３_３の出力の差は存在することになる。ここで、この出力の差に対する閾値を設定し、位置ロでの出力の差が閾値より大きいとすると調理器具４は加熱コイル５に対して非対称に設置されている程度が大きいと判断され、この方向に位置ずれしていると判定される。位置イの場合、又は位置ロの場合であって出力の差が閾値よりも小さい場合はこの方向に対して位置ずれの程度は小さいとして位置ずれなしと判定される。

このことは位置ずれ検出コイル１３_２と１３_４の場合にもそのまま適用でき、この場合は位置ずれ検出コイル１３_２と１３_４の巻き線中心を結ぶ線上での加熱コイル５に対する調理器具４の位置ずれを判定することができる。従って、例えば、位置ずれ検出コイル１３_１と１３_３及び位置ずれ検出コイル１３_２と１３_４のそれぞれの出力の差がいずれも閾値よりも小さいと判断された場合は調理器具４は加熱コイル５に対して位置ずれしていないと判定され、いずれかの出力の差が閾値よりも大きいと判断された場合は調理器具４は加熱コイル５に対して位置ずれしていると判定される。

以下、図４を参照して図２との相違点を中心に実施形態２に係る電磁調理器システム１の動作について説明する。

位置ずれ検出部１２の位置ずれ検出コイル１３は加熱コイル５からの鎖交する磁束によりその位置での磁束密度に比例した電圧を検出電圧信号として出力する。コイル出力検出部１４は位置ずれ検出コイル１３の検出電圧信号を整流するとともに抵抗Ｒ１でコンデンサＣ８に充電された電荷を放電することにより、磁束密度の変化に対応した電圧信号を出力する。

マイクロコントローラ１０は、コイル出力検出部１４の各出力電圧信号を入力し、これをＡＤ変換して、デジタル値に変換する。次に、マイクロコントローラ１０のコイル出力比較部１００は、調理器具４の底面中心に対して対称に設置された位置ずれ検出コイル１３_１と１３_３についてのコイル出力検出部１４_１と１４_３の出力電圧信号のＡＤ変換されたデジタル値、及び位置ずれ検出コイル１３_２と１３_４についてのコイル出力検出部１４_２と１４_４の出力電圧信号のＡＤ変換されたデジタル値をそれぞれ比較してその差を得る。各差が、一方でも、あらかじめマイクロコントローラ１０に設定された閾値よりも大きければ、マイクロコントローラ１０は調理器具４の設置位置がずれていると判定し、閾値以下であれば設置位置はずれていないと判定する。

マイクロコントローラ１０は、判定結果を示す通信周波数Ｆ_２のデータ信号を生成し、増幅器１１に出力する。通信周波数Ｆ_２をデータ信号レートよりも高くする場合は、例えばＡＳＫ変調などの、データ信号で通信周波数Ｆ_２の搬送波を変調した信号としても良い。通信周波数Ｆ_２インバータ駆動周波数ｆよりも例えば大きな周波数に選定される。また、実施形態１の通信周波数Ｆ_１と同じにしてもよいし異なる周波数にしてもよい。

増幅器１１に入力された通信周波数Ｆ_２のデジタル信号は増幅され、ＤＣカットコンデンサＣ６と共振コンデンサＣ７とを介して通信信号として受電コイル７のタップＴ２に入力される。

この通信信号は実施形態１で説明したように受信コイル７からの磁束を介して電磁誘導により、電磁調理器２の加熱コイル５に通信周波数Ｆ_２の交流誘導電流を生じさせる。この誘導電流によりタップＴ１−グランド間に通信周波数Ｆ_２の交流電圧が発生する。従って、タップＴ１からはインバータ駆動周波数ｆの交流電圧に上記通信周波数Ｆ_２の交流電圧が重畳した交流電圧信号が出力される。

この交流電圧信号はハイパスフィルタ６２を介してマイクロコントローラ６１に入力される。ここで共振コンデンサＣ６は、タップＴ１−グランド間のインダクタンスと共振コンデンサＣ６の静電容量とで決まる共振周波数が通信周波数Ｆ_２と等しくなるようにその静電容量が選定される。このときハイパスフィルタ６２はインバータ駆動周波数ｆの成分を除去し、その結果、通信周波数Ｆ_２の成分がデータ信号として抽出されるようにカットオフ周波数が設定されたものである。カットオフ周波数はインダクタＬ１のインダクタンスとコンデンサＣ７の静電容量を選択することにより設定される。ハイパスフィルタ６２で抽出されたデータ信号は、増幅器６３に入力され、マイクロコントローラ６１で受信可能なレベルにまで増幅される。

マイクロコントローラ６１はデータ信号を入力し、このデータ信号から調理器具４の位置ずれの判定結果を取得する。この位置ずれ判定結果をもとに、マイクロコントローラ６１は、加熱の停止を行い、及び／又は調理器具４の設置位置ずれを通知部６４を介してユーザに通知する。

以上説明したように、実施形態２に係る電磁調理器システム１によれば、自立型動作機器３が備える受電コイル７から電磁調理器２の加熱コイル５へ、電磁誘導を利用して調理器具４の位置ずれ情報を送信する。従って、データ送受信用に赤外線通信回路等の専用の通信回路を設ける必要がなく且つ電磁調理器２と自立型動作機器３との間の通信線が不要となる。そのため、電磁調理器システム１の構成が簡素化され、簡便な製作が可能となる。従って本願発明によれば電磁調理器システム１を安価に提供できる。

また、データの送受信に赤外線を利用する場合は、赤外線の送受信部の相互の位置関係を調整する必要があるが、本実施形態１に係る電磁調理器システム１によれば、加熱コイル５と受電コイル７とのそれぞれで発生する磁束が相互に鎖交していれば磁束を利用した通信が可能となるので、電磁調理器２と自立型動作機器３との相互の位置関係をあまり意識しなくとも相互間の通信が可能となり、ユーザの利便性が向上する。

また、上記のように構成することで、電磁調理器２における調理器具４の設置位置ずれを高精度に検出することができ、位置ずれ情報をユーザに通知したり、加熱停止の制御を行ったりすることで、ユーザの利便性や安全性を向上することができる。

なお、上記説明では、位置ずれの有無の判定に、複数の組の位置ずれ検出コイル１３の出力について、各組ごとにコイル出力比較部１００がその出力の差を比較するとしたが、このような構成、コイル出力比較部１００による比較に限定される必要はない。例えば、出力の差に代えて出力の比の１からの偏差の絶対値とし、偏差の絶対値が各組とも別途定める閾値以下であれば位置ずれはないと判定し、いずれか一つの組でも閾値より大きければ位置ずれがあると判定してもよい。

また、位置ずれ検出コイル１３は、奇数個、偶数個を問わず、調理器具４の底面外周方向に回転対称に設置され、コイル出力比較部１００は、位置ずれ検出コイル１３の配置から決まるあらかじめ設定された重心位置と、位置ずれ検出コイル１３の出力を加重した重心位置を算定して両者を比較し、マイクロコントローラ１０は、両重心位置の差が所定の閾値以下であれば位置ずれはなく、所定の閾値を超える場合は位置ずれがあると判定してもよい。

更に、マイクロコントローラ１０は、位置ずれの有無の判定結果ではなく、位置ずれの程度を算定して表示部６４に表示させてもよい。

また、電磁調理器２の表示部６４は、例えば音声による通知機能を有するものであってもよく、表示部を含みうる通知部６４として一般化できる。

なお、実施形態１において説明した変形例は、温度センサ９に関する変形例を除きいずれも本実施形態２の変形例として成立する。ただし、通信周波数Ｆ_１はＦ_２と読み替える必要がある。

実施形態１、２はいずれも自立型動作機器３が電磁調理器２で使用される調理器具４の状態を検出して、検出した情報を電磁調理器２に伝達するという例であり、共に状態検出部８１_１を備えているという点で共通している。しかし、状態検出部８１_１は、何らかの動作を実行し、実行した動作に付随して得られる情報を電磁調理器２側に伝達する機能を有する部位に置き換えることができる。また、電磁調理器２は対象物を電磁誘導の原理により加熱する電磁加熱機器２全般に置き換えることができる。このように置き換えた場合、電磁調理器システム１は電磁加熱機器システム１となる。図７は、このような電磁加熱機器システムの構成例のブロック図を示す。図７は図２及び図４を統合して一般化したものである。図７の動作部Ａ８１_１は、上述の、何らかの動作を実行し、実行した動作に付随して得られる情報を電磁調理器２側に伝達する機能を有する部位である。図７の実細線矢印は情報の伝達ラインを示し、上向き破線矢印線は加熱コイル５で発生する加熱用の磁束が受電コイル７と鎖交する状況を、また、下向き破線矢印線は受電コイルでデータ信号により発生する磁束が加熱コイル５と鎖交する状況を示す。このように置き換えられた動作部Ａ８１_１を含む自立型動作機器４及び電磁加熱機器２を備える電磁加熱機器システム１に対しても、実施形態１、２で説明した効果と同様の効果を奏することができる。

実施の形態３．
本発明の実施形態３に係る電磁調理器システム１の斜視図を図８に、正面図、平面図、側面図を図９に示す。図８、図９では、電磁調理器２として電磁炊飯器２ａを例示している。内部構造を分かり易くするために図８の一部、及び図９は透視図とした。図９では電磁炊飯器２ａの調理器具４は釜４ａとして破線で示され、図８では図示を省略した。

貯水タンク２０は電磁炊飯器２ａで炊飯時に発生する水蒸気を外部に放出しないで回収するために取り外し可能に設置されるもので、水蒸気が冷却されてできる貯留水２１を保持する。通常、電磁炊飯器２ａ内部の前面近傍に設置される。

加熱コイル５は貯水タンク後方底部に設置され、受電コイル７はこの例では加熱コイル５の近傍で、加熱コイル５で発生した磁束に効率よく鎖交するように、貯水タンク底部下方に設置される。効率よくとは、できるだけ多くの磁束と鎖交するようにという意味である。ただし、加熱コイル５で発生した磁束のうち、釜４ａに吸収されなかった磁束の一部のみが受信コイル７と鎖交するため、受電コイル７で受けられる磁束は、図１、図３で示す配置例の場合よりも小さくなる。

受電コイル７は、貯水タンク２０の底部の形状に合わせて例えば楕円形の形状を有する。長方形であってもよい。加熱コイル５の上方には釜４ａが配置される。加熱コイル通電制御部６の図示は省略されている。自立動作部８は電磁炊飯器２ａの前面で、ユーザが視認しやすい位置に配置される。この例での自立動作部８は電磁炊飯器での炊飯工程（調理工程）等を表示によりユーザに通知する機能を有する。自立動作部８と受電コイル７との間の配線の図示は省略されている。

図１０に示す電磁調理器システム１は図２又は図４に示す電磁調理器システム１と次の点でその構成が異なっている。すなわち、受電コイル７は加熱コイルからの漏洩磁束と鎖交する配置を有する。図１０ではこれを示すために、受電コイル７を加熱コイル５よりも小さく描き、横にそれた位置に配置した。図２、図４の自立型動作機器３の自立動作部８は、電力生成部８０と状態検出部８１_１とを備えているが、図１０の自立型動作機器３の自立動作部８は、電力生成部８０と状態通知部８１_２とを備えており、状態検出部８１_１が状態通知部８１_２に置き換えられている。従って、図１０の自立型動作機器３は情報の発信ではなく情報を受信し、受信した情報をユーザ等に通知するという機能を有する。これに伴い、電磁炊飯器２ａの加熱コイル通電制御部６は、加熱コイル５から通信信号を受信するためのハイパスフィルタ６２、増幅器６３、及び図４に示すデータ内容を表示する表示部６４は必ずしも備える必要はなくなる。そのため、図１０ではこれらを省いている。その他の構成は図２、図４と同じである。以下では相違点を中心に説明する。

電磁炊飯器２ａは加熱コイル５と加熱コイル通電制御部６とを備え、加熱コイル通電制御部６がインバータ回路６０とマイクロコントローラ６１とを備えることは図２、図４の場合と同じである。しかし、マイクロコントローラ６１は後述するように一部異なる動作を行う。

自立型動作機器３の電力生成部８０の構成は図２、図４の場合と同じであるが、コンデンサＣ５には、図２、図４に示すコンデンサＣ５よりも静電容量の大きいコンデンサや、電気二重層キャパシタといった蓄電能力の高いコンデンサが使用される。このようなコンデンサを使用する理由は、図８、９に示す例では、受電コイル７と鎖交する加熱コイル５からの磁束量が図２、図４に例示する配置例の場合よりも少なくなるため、そのような環境下でも所定の電力供給能力を担保するためである。

自立型動作機器３の状態通知部８１_２は、マイクロコントローラ１０と、ローパスフィルタ１５と、増幅器１６と、表示部１７とを備える。このうち、マイクロコントローラ１０、増幅器１６、及び表示部１７は電力生成部８０から電力の供給を受けて動作する。

ローパスフィルタ１５は、図１０に示すように、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ９とを有するＲＣ回路で構成され、受電コイル７の出力電圧信号から、周波数ｆより高い周波数の例えばノイズ信号を遮断し、周波数ｆの交流信号を通過させる。抵抗Ｒ２の抵抗値、及びコンデンサＣ９の静電容量は、カットオフ周波数がこの目的に適するとともに後述の波形整形に適した値に選定される。ローパスフィルタ１５の入力端は、電力生成部８０同様に、共振コンデンサＣ４を介して受電コイル７の出力端と接続され、ローパスフィルタ１５の出力端は増幅器１６を介してマイクロコントローラ１０の入力端子に接続され、マイクロコントローラ１０の出力端子は表示部１７の入力端子に接続される。

表示部１７は、液晶表示装置、ＬＥＤ表示装置などで構成されるが、電力生成部８０の電力生成能力によっては、例えばメモリ性液晶ディスプレー等の低消費電力の表示装置で構成されるのが好ましい。この例では、メモリ性液晶ディスプレーであるとして説明する。表示部１７は、ユーザが視認しやすい位置、例えば電磁炊飯器２ａの前面、すなわち貯水タンク２０近傍に設置される。

実施形態３に係る電磁調理器システム１の動作について図１０に従って説明する。電磁炊飯器２ａは、調理設定に応じて、マイクロコントローラ６１から、ＰＷＭ信号をインバータ回路６０に入力することで炊飯を開始する。これは実施形態１、２の場合と同じである。

電磁炊飯器２ａの炊飯時の釜４ａの加熱方法を図１１に示す。図１１の上方の図は加熱コイル５への通電により加熱コイル５で発生する磁束の時間変化を示す。磁束の生じていない時間帯は加熱コイル５への通電がなされていない。図１１の下方の図は加熱コイル５で発生する磁束により加熱される釜４ａの温度の時間変化を示す。加熱コイル５で磁束が発生しているときは釜の温度は上昇し、磁束の発生がないときは釜の温度は下降する。電磁炊飯器２ａでは図１１に示すように間欠加熱が行われ、炊飯条件の設定に合わせて釜の温度が制御される。

電磁炊飯器２ａの加熱コイル５で発生した磁束は、自立型動作機器３の受電コイル７と鎖交し、実施形態１で説明したとおり受電コイル７にインバータ駆動周波数ｆの交流電圧信号が発生する。この交流電圧信号は、電力生成部８０に入力され整流により直流電圧信号に変換され、電力生成部８０のコンデンサＣ５に蓄電される。蓄電により生じた電圧が、マイクロコントローラ１０、増幅器１６、及び表示部１７の動作電圧に達すると、マイクロコントローラ１０、増幅器１６、及び表示部１７は動作を開始する。なお、各部の動作電圧の違いを調整するための調整部が装備されるが図示を省略する。

マイクロコントローラ１０、増幅器１６、及び表示部１７が動作を開始すると、マイクロコントローラ１０は、「炊飯中」の表示をするために表示部１７の表示を更新する。表示部１７の表示を更新後、マイクロコントローラ１０は、スリープモードに移行する。表示部１７をメモリ性液晶ディスプレーのような電力低消費の低いものにし、且つマイクロコントローラ１０の消費電流を下げることで、電力生成部８０が供給する電力による電力生成部８０のコンデンサＣ５への蓄電量の減少よりも、加熱コイル５からの磁束による電力生成部８０のコンデンサＣ５への蓄電量のほうが大きくなり、電力生成部８０のコンデンサＣ５への蓄電量は維持され、電力生成部８０は電力の供給を継続することができる。

なお、電磁炊飯器２ａの加熱は間欠的に行われるため、加熱が行われていない時間は、電力生成部８０のコンデンサＣ５に蓄積された電力からマイクロコントローラ１０等への動作電力が供給されるが、マイクロコントローラ１０等の消費電力が低く抑えられている限り自立型動作機器３は動作を継続できる。

自立型動作機器３の表示部１７の表示を更新したい場合、電磁炊飯器２ａのマイクロコントローラ６１は、加熱開始後の一定時間、表示更新のためのデータを生成し、このデータに基づきデータ信号を生成し、このデータ信号に基づきインバータ回路６０の出力信号を振幅変調することにより、加熱用の電圧信号にデータ信号を重畳させた信号を生成する。生成された信号は加熱コイル５に入力されることにより自立型動作機器３に送信される。データ信号による振幅変調は、データ信号に応じて、マイクロコントローラ６１がインバータ回路６０に送信するＰＷＭ信号を制御することで実現できる。なお、振幅変調によるデータの送信は、電磁炊飯器２ａの炊飯工程に影響を与えない程度の微小時間で行われる。

電磁炊飯器２ａが、加熱を開始すると、受電コイル７に誘導電圧が発生し、発生した誘導電圧は、ローパスフィルタ１５、増幅器１６により波形、特に立ち上がり部の波形が整形され、マイクロコントローラ１０に入力される。増幅器１６から波形の立ち上がりエッジが入力されると、外部割込み機能により、マイクロコントローラ１０は、スリープモードから動作モードに移行する。すなわち、加熱開始時に上記の方法によりマイクロコントローラ１０は動作モードとなり、表示動作終了後、非加熱時間帯を含めマイクロコントローラ１０はスリープモードとなり、消費電力を低減する。

図１２は、図１１に示す加熱方法を採用する電磁調理器システムにおいて電磁調理器から送信されるデータ信号の自立型動作機器での取得を説明する図で、マイクロコントローラ１０の動作モード移行と移行後に実行する処理を示す。図１２の上方の図は間欠加熱制御を行う際の加熱コイルで発生する磁束の時間変化を示し、下方の図は加熱コイル５で発生する磁束により受電コイル７で誘起される交流電圧信号を、時間軸の一部を拡大して示した。加熱コイル５からの磁束の時間変化の図（上図）との時間の対抗関係は上下の図を結ぶ２本の矢印で示す通りである。

図１２の下方の図から、マイクロコントローラ１０は加熱コイル５への通電開始時に、上記説明したように動作モードに移行し、移行した後、加熱コイル５からの磁束により受電コイル７に誘起された交流電圧信号にデータ信号が含まれていないか、一定時間検索する（図１２のデータ信号パターンの検索として表示）。データ信号が含まれていた場合、マイクロコントローラ１０はデータ信号パターンからデータを復元し、その内容に応じて表示部１７の表示を更新する。更新後、マイクロコントローラ１０はスリープモードに移行する。なお、データ信号は振幅変調により０又は１に変換されたデータ信号パターンとなっており、マイクロコントローラ１０はこのデータ信号からデータを復元する。データ信号が含まれていない場合、マイクロコントローラ１０は即座にスリープモードに移行する。

マイクロコントローラ１０がスリープモードに移行すると、電力生成部８０での電力消費量が小さくなるため、加熱コイル５での磁束が発生している時間は、再度、電力生成部８０のコンデンサＣ５への蓄電が行われる。この動作は加熱コイル５への通電の都度繰り返される。すなわち、電磁炊飯器２ａからのデータの送信、及びそのデータに対応した表示は、加熱コイル５への間欠通電の際の最初の所定の時間で実行され、データの送信は加熱コイル５への通電波形の振幅変調により行われる。この所定の時間は間欠通電の時間に比べて無視できるほど短時間であるため加熱制御に与える影響は無視できる。

表示部１７は、マイクロコントローラ１０から送られる内容に応じて「炊飯中」、「炊飯終了」などの電磁炊飯器２ａの工程、及び炊飯工程の残り時間などを表示してユーザに通知する。

実施形態３は電磁炊飯器２ａを例に説明したが、電磁調理器２全般についても、そのまま適用することができる。

以上説明したように、実施形態３に係る電磁調理器システム１によれば、電磁調理器２の加熱コイル５から、自立型動作機器３が備える受電コイル７へ、磁束による電磁誘導を利用して情報の送信を行うので、赤外線通信回路等の専用の通信回路を設ける必要がなく、且つ電磁調理器２と自立型動作機器３との間の通信線が不要となる。そのため、電磁調理器システム１の構成が簡素化され、簡便な製作が可能となる。従って本願発明によれば電磁調理器システム１を安価に提供できる。

また、データの送受信に赤外線を利用する場合は、赤外線の送受信部の相互の位置関係を調整する必要があるが、本実施形態３に係る電磁調理器システム１によれば、加熱コイル５と受電コイル７とのそれぞれで発生する磁束が相互に鎖交していれば磁束を利用した通信が可能となるので、電磁調理器２と自立型動作機器３との相互の位置関係をあまり意識しなくとも相互間の通信が可能となり、ユーザの利便性が向上する。

なお、貯水タンク２０は、自立型動作機器３の設置が難しいケースの一例として説明したものであり、実施形態３に係る電磁調理器システム１は、貯水タンク２０の有無とは無関係に成立しうる。しかし、貯水タンク２０のような自立型動作機器３の設置に対して制約となるようなものが存在した場合でも、上記のように構成することで、電磁調理器２に対して、設置が難しい場所に自立型動作機器３を取り付けることが可能となる。従って、配線の制約によらず、ユーザの利便性の高い場所に自立型動作機器３を設置可能となり、ユーザの利便性が増す効果がある。

更に、上記説明では受電コイル７が貯水タンク２０の底部に設置される例を示したが、これに限定されることはなく、加熱コイル５からの磁束と鎖交する場所であればどのような場所であってもよい。従って、設置条件が許せば実施形態１、２で示すように加熱コイル５と略同じ大きさで加熱コイル５と対向する位置に受電コイル７を設置してもよい。この場合は受電コイル７に鎖交する加熱コイル５からの磁束量は増加するため電力生成部８０での供給電力量は大きくなり、本実施形態３で説明したような消費電力低減の工夫は不要か又は大幅に緩和される。

受電コイル７は１個だけで構成するのではなく、複数個、それぞれ異なる位置に設置して構成してもよい。例えば、図１３に示すように、受電コイルを４個配置してもよい。図１３では加熱コイル５の周辺の近接した位置に、受電コイル７_１〜７_４を配置している。受電コイル７_１〜７_４は直列接続して実質的に一つのコイルとして使用する。このように複数個の受電コイル７を配置することで受電コイル７の設置場所が制約されている場合でも受電コイル７全体として鎖交する加熱コイル５からの磁束量を大きくすることができる。そのため、電力生成部８０による供給電力量を増加させることが可能となる。また、同時に受電コイル７で発生するデータ信号に対応した磁束量も大きくなるので、自立型動作機器３と電磁調理器２との間の通信の感度が向上する。

ローパスフィルタ１５は、これに限定されるものではなく、インバータ駆動周波数ｆの信号を通過させ、増幅器１６の増幅機能を援用し、受電コイル７の交流電圧信号の立ち上がり部分の波形を整形し、この波形をマイクロコントローラ１０に入力したとき外部割り込みが機能するような波形にする波形整形部１５であればよい。

なお、実施形態１において説明した変形例は、温度センサ９、加熱コイル５のタップＴ１の設置位置、受電コイル７のタップＴ２の設置位置、及びハイパスフィルタ１４に関する変形例を除き、いずれも本実施形態３の変形例とすることができる。

電磁調理器システム１の自立型動作機器３は、状態検出部８１_１と状態通信部８１_２とを共に備えてもよい。このときの電磁調理器システム１の構成例のブロック図を図１４に示す。図１４は状態検出部８１_１が温度センサ９を有する場合の電磁調理器システム１を例示したもので、図２と図１０とを合わせたものである。ただし、状態検出部８１_１用マイクロコントローラ１０と状態通信部８１_２用マイクロコントローラ１０とは１台のマイクロコントローラ１０に集約してある。状態検出部８１_１は実施形態２に係る位置ずれ検出部１２等、他の状態検出部であってもよく、複数の種類の状態検出部８１_１を有していてもよい。このとき電磁調理器システム１は、実施形態１〜３に記載の効果を合わせて奏することができる。

実施形態４．
次に、図１５を参照して、実施形態４に係る電磁調理器システム１を説明する。
この電磁調理器システム１も実施形態３と同様、自立型動作機器３が電磁調理器２からデータ信号を受信しその内容をユーザに表示するというものである。実施形態３の図１０との相違点は、電磁調理器２の加熱コイル通電制御部６が、マイクロコントローラ６１に接続された増幅器６５を備え、増幅器６５の出力端子をＤＣカットコンデンサＣ１０と共振コンデンサＣ１１を介して加熱コイル５のタップＴ３に接続していること、及び自立型動作機器３の状態通知部８１_２は、ローパスフィルタ１５に代えてハイパスフィルタ１８を備え、増幅器１６の入力端子は、ハイパスフィルタ１０に接続され、ハイパスフィルタ１８は共振コンデンサＣ１２を介して受電コイル７のタップＴ４に接続されていることである。

加熱コイル５のタップＴ３−グランド間で形成されるコイルと共振コンデンサＣ１１とは共振回路を構成し、共振周波数がＦ_３（後述する通信周波数に等しい）になるように共振コンデンサＣ１１の静電容量が選定される。また、受電コイル７のタップＴ４−グランド間で形成されるコイルと共振コンデンサＣ１２も共振回路を構成し、共振周波数がＦ_３になるように共振コンデンサＣ１２の静電容量が選定される。共振周波数Ｆ_３はインバータ駆動周波数ｆよりも十分高い周波数に設定される。タップＴ３、Ｔ４はそれぞれ実施形態１で説明したタップＴ１、Ｔ２と同じ位置にしてもよい。

ハイパスフィルタ１８は実施形態１で説明したハイパスフィルタ６２と同様に、ＬＣ回路やＲＣ回路で構成され、カットオフ周波数はインバータ駆動周波数ｆを遮断し、通信周波数Ｆ_３の成分を通過させるように設定される。

実施形態４に係る電磁調理器システム１の動作について、データの送受信を中心に説明する。電磁調理器２からの送信用データはマイクロコントローラ６１で通信周波数Ｆ_３のデータ信号レートのデジタル信号（データ信号）にされ、増幅器６５に送られる。通信周波数Ｆ_３をデータ信号レートよりも高くする場合は、例えばＡＳＫ変調（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ；振幅偏移変調）などにより、データ信号で通信周波数Ｆ_３の搬送波を変調した信号としても良い。

増幅器６５に入力された通信周波数Ｆ_３のデータ信号は、増幅器６５により電流増幅され、ＤＣカットコンデンサＣ１０により直流成分が除去され、加熱コイル５のタップＴ３に供給される。加熱コイル５のタップＴ３−グランド間で形成されるコイルと共振コンデンサＣ１１とは、共振周波数Ｆ_３の共振回路を構成し、加熱コイル５には通信周波数Ｆ_３の信号、すなわちデータ信号に対応した電流が、インバータ駆動周波数ｆの交流電流に重畳して流れ、インバータ駆動周波数ｆの交流磁束に重畳して通信周波数Ｆ_３の交流磁束が発生する。図１５の給電＆通信信号用磁束として示す破線矢印がこの交流磁束に該当する。

加熱コイル５で発生した交流磁束は受電コイル７と鎖交し、受電コイル７には誘導電流が流れ、受電コイル７のタップＴ４−グランド間には誘導電圧が出力電圧信号として発生する。この出力電圧信号は受電コイル７のタップＴ４−グランド間で形成されるコイルと共振コンデンサＣ１２とで構成される共振回路、及びハイパスフィルタ１８を経由して通信周波数Ｆ_３の成分のみがデータ信号として増幅器１６に入力される。データ信号はそこで増幅されてマイクロコントローラ１０に入力される。マイクロコントローラ１０での入力信号の処理、表示部１７での表示は実施形態３で説明したとおりなので説明を省略する。

以上説明したように、実施形態４に係る電磁調理器システム１によれば、自立型動作機器３は、電磁調理器２の加熱コイル５と、受電コイル７との間で磁束による電磁誘導を利用して電磁調理器２からの情報の受信を行うので、赤外線通信回路等の専用の通信回路を設ける必要がなく、且つ電磁調理器２と自立型動作機器３との間の通信線が不要となる。そのため、電磁調理器システム１の構成が簡素化され、簡便な製作が可能となる。従って本願発明によれば電磁調理器システム１を安価に提供できる。

また、データの送受信に赤外線を利用する場合は、赤外線の送受信部の相互の位置関係を調整する必要があるが、本実施形態４に係る電磁調理器システム１によれば、加熱コイル５と受電コイル７とのそれぞれで発生する磁束が相互に鎖交していれば磁束を利用した通信が可能となるので、電磁調理器２と自立型動作機器３との相互の位置関係をあまり意識しなくとも相互間の通信が可能となり、ユーザの利便性が向上する。

本実施形態４に係る電磁調理器システム１は、実施形態３に係る電磁調理器システム１と同様の効果を奏することができ、実施形態３に係る電磁調理器システム１と同様の変形例を適用することができる。

なお、実施形態３で図１１、図１２を参照して説明した加熱コイル５の間欠通電制御を行う場合のマイクロコントローラ１０のスリープ状態移行による消費電力の低減化の方策は本実施形態４でも採用することができる。すなわち、本実施形態４においても実施形態３と同様に周波数ｆの交流電圧信号のエッジによりマイクロコントローラ１０に外部割り込みをかけてスリープ状態から動作状態にすることができる。

図１６は、図２、図１５を組み合わせたもので、電磁調理器２と自立動作機器３（具体的には状態検出部８１_１又はこれを一般化した図７の動作部Ａ８１_１）との間で共に送信、受信ができる電磁調理器システム１の構成例を示すブロック図である。実施形態３の図１４に対応するものである。図示を省略したが図４と図１５を組み合わせてもよいし、図１、図２、図１５を組み合わせてもよい。

実施形態３及び４の状態通知部８１_２は、電磁調理器２から電磁誘導の原理を利用して情報を受信し何らかの動作を実行する機能を有する動作部Ｂ８１_２に置き換えることができる。また、電磁調理器２は対象物を電磁誘導の原理により加熱する電磁加熱機器２に置き換えることができる。このように置き換えた場合、調理器具４は加熱対象器具４とし、電磁調理器システム１は電磁加熱機器システム１として一般化される。図１７に電磁加熱機器システム１の構成例のブロック図を示す。図１７は図１０、図１５を一般化したものである。図１７の実細線矢印はデータの伝送ラインを示し、上向き破線矢印は加熱コイル５で発生する加熱用の磁束及びデータ信号により発生する磁束が、受電コイル７と鎖交する状況を示す。このように置き換えられた動作部Ｂ８１_２を含む自立型動作機器３及び電磁加熱機器２を備える電磁加熱機器システム１に対しても、実施形態３及び４で説明した効果と同様の効果を奏することができる。

図１８は、図７と図１７を合わせて一般化したものである。図１８において、動作部８１は、動作部Ａ８１_１と動作部Ｂ８１_２の少なくとも一方を有する。すなわち、本願発明に係る電磁加熱機器システム１では自立型動作機器３は電磁加熱機器２と、データの送信、受信の少なくとも一方を行う際に、加熱コイル５と受電コイル７とを利用して磁束によりデータの送信、受信を行うので、データの送受信に赤外線通信回路等の専用の通信回路を設ける必要がなく、且つ電磁加熱機器２と自立型動作機器３との間の通信線が不要となる。そのため、電磁調理加熱機器システム１の構成が簡素化され、簡便な製作が可能となる。従って本願発明によれば電磁調理器システム１を安価に提供できる。

また、データの送受信に赤外線を利用する場合は、赤外線の送受信部の相互の位置関係を調整する必要があるが、本願発明に係る電磁加熱機器システム１によれば、加熱コイル５と受電コイル７とのそれぞれで発生する磁束が相互に鎖交していれば磁束を利用した通信が可能となるので、電磁加熱機器２と自立型動作機器３との相互の位置関係をあまり意識しなくとも相互間の通信が可能となり、ユーザの利便性が向上する。

なお、マイクロコントローラ（信号処理部）１０、マイクロコントローラ（通信制御部）６１に使用するＣＰＵ等を構成する半導体素子をＳｉＣで製作された半導体素子としてもよい。これによりマイクロコントローラ（信号処理部）１０、マイクロコントローラ（通信制御部）６１が高温環境下でも使用可能となる。

１ 電磁調理器システム（電磁加熱機器システム）
２ 電磁調理器（電磁加熱機器）
２ａ 電磁炊飯器
３ 自立型動作機器
４ 調理器具（加熱対象器具）
４ａ 釜
５ 加熱コイル
６ 加熱コイル通電制御部
７ 受電コイル
８ 自立動作部
８Ｓ 処理部
９ 温度センサ
１０ マイクロコントローラ（信号処理部）
１１ 増幅器
１２、１２_１、１２_２、１２_３、１２_４ 位置ずれ検出部
１３、１３_１、１３_２、１３_３、１３_４ 位置ずれ検出コイル
１４、１４_１、１４_２、１４_３、１４_４ コイル出力検出部
１５ ローパスフィルタ（波形整形部）
１６ 増幅器
１７ 表示部
２０ 貯水タンク
２１ 貯留水
６０ インバータ回路
６１ マイクロコントローラ（通電制御部）
６２ ハイパスフィルタ（信号抽出部）
６３ 増幅器
６４ 表示部
６５ 増幅器
８０ 電力生成部
８１ 動作部
８１_１ 状態検出部（動作部Ａ）
８１_２ 状態通知部（動作部Ｂ）
１００ コイル出力比較部
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ７、Ｃ１１、Ｃ１２ 共振コンデンサ
Ｃ６、Ｃ１０ ＤＣカットコンデンサ
Ｃ３、Ｃ５、Ｃ８、Ｃ９ コンデンサ
Ｄ１、Ｄ２ ダイオード
Ｌ１ インダクタ
Ｒ１、Ｒ２ 抵抗
Ｔ１〜Ｔ４ タップ

Claims (11)

1. 巻線途中にタップを有する加熱コイル、及び該加熱コイルに印加する周波数ｆの交流電圧信号を出力する加熱コイル通電制御部を有し、前記加熱コイルに印加される周波数ｆの前記交流電圧信号により発生する周波数ｆの交流磁束によって加熱対象器具を加熱する電磁加熱機器と、
   前記加熱コイルで発生する前記交流磁束と鎖交し、電磁誘導により周波数ｆの交流電圧信号が誘起される、巻線途中にタップを有する受電コイルと、
   前記受電コイルに誘起される前記交流電圧信号を整流し、直流電力を生成する電力生成部、及び該電力生成部から前記直流電力の供給を受けて動作する動作部、を有する自立動作部と、
   を備え、
   前記加熱コイルは前記受電コイルで発生した磁束と鎖交し、
   前記加熱コイル通電制御部と前記動作部の一方は、前記加熱コイルと前記受電コイルの一方に周波数ｆとは異なる周波数Ｆの交流のデータ信号を供給して周波数Ｆのデータ信号用磁束を発生させ、
   前記加熱コイル通電制御部と前記動作部の他方は、前記加熱コイルと前記受電コイルの他方に前記データ信号用磁束により誘起された周波数Ｆのデータ信号を抽出することにより、
   前記受電コイルと、前記加熱コイルと一方で発生した磁束が他方のコイルに鎖交することを利用して前記電磁加熱機器と前記動作部との間で情報の通信を行い、
   前記加熱コイル及び前記受電コイルの前記タップとコイル端子との間で形成されるそれぞれのコイルと合わせて、印加する又は取り出す信号の周波数を共振周波数とする共振回路を構成する共振コンデンサを、前記各コイルの前記タップと前記コイル端子との間に備える、
   ことを特徴とする電磁加熱機器システム。
2. 前記情報の通信は、前記動作部による前記電磁加熱機器への情報の送信であり、
   前記動作部は、前記送信の対象である情報を周波数ｆとは異なる周波数Ｆの交流のデータ信号にして、前記受電コイルに印加する信号処理部を備え、
   前記加熱コイル通電制御部は、前記受電コイルに印加された前記データ信号により発生する磁束によって前記加熱コイルに誘起される周波数Ｆの前記交流電圧信号と前記加熱コイルに印加された周波数ｆの前記交流電圧信号とを合わせた交流電圧信号から、前記周波数ｆの信号成分を除去し、前記周波数Ｆの信号成分をデータ信号として抽出する信号抽出部Ａを備え、抽出された前記データ信号から前記送信の対象である情報を取得する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電磁加熱機器システム。
3. 前記送信対象である情報は、前記電磁加熱機器による加熱の対象となる加熱対象器具の温度情報であり、
   前記動作部は、前記加熱対象器具の温度を検出する温度センサを備え、
   前記信号処理部は、前記温度センサの検出信号から、前記加熱対象器具の温度情報を取得し、該温度情報に基づき前記周波数Ｆを周波数Ｆ_１とするデータ信号を生成し、
   前記加熱コイル通電制御部は、前記信号抽出部Ａを信号抽出部Ａ_１とし、該信号抽出部Ａ_１で抽出した周波数Ｆ_１の前記データ信号に基づき、前記加熱対象器具の前記温度情報を取得し、該温度情報に基づき前記加熱コイルへの通電を制御する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電磁加熱機器システム。
4. 前記送信対象である情報は、前記加熱コイルに対する、前記電磁加熱機器に設置される前記加熱対象器具の設置位置のずれの情報であり、
   前記動作部は、前記設置位置のずれを検出する複数の位置ずれ検出部を備え、
   前記信号処理部は、複数の前記位置ずれ検出部の検出信号から、前記加熱コイルに対する前記加熱対象器具の前記設置位置のずれの情報を取得し、該設置位置のずれの情報に基づき、前記周波数Ｆを周波数Ｆ_２としたデータ信号を生成し、
   前記加熱コイル通電制御部は、通知部を備え、前記信号抽出部Ａを信号抽出部Ａ_２とし、前記信号抽出部Ａ_２で抽出した周波数Ｆ_２の前記データ信号に基づき、前記加熱対象器具の前記設置位置のずれの情報を取得し、取得した前記設置位置のずれの情報を前記通知部に出力する、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の電磁加熱機器システム。
5. 前記位置ずれ検出部は、
   前記加熱コイルの巻き径よりも小さな巻き径を有し、前記加熱コイルの発生する周波数ｆの磁束に鎖交する位置ずれ検出コイルと、
   前記周波数ｆの磁束により前記位置ずれ検出コイルのそれぞれに誘起される周波数ｆの検出信号によってコイル出力を検出するコイル出力検出部と、を備え、
   前記複数の位置ずれ検出コイルは、前記加熱対象器具底部中心に対して回転対称に装着され、
   前記信号処理部は、前記コイル出力検出部により検出された各コイル出力を相互に比較するコイル出力比較部を備え、該コイル出力比較部の比較結果に基づき、前記設置位置のずれの情報を取得し、
   前記加熱コイル通電制御部は、通知部Ａを備え、前記信号抽出部Ａ_２で抽出したデータ信号に基づき、前記設置位置のずれの情報を取得し、前記通知部Ａを介して、前記設置位置のずれの情報を出力する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の電磁加熱機器システム。
6. 前記情報の通信は、前記動作部による前記電磁加熱機器からの情報の受信であり、
   前記加熱コイル通電制御部は、前記受信の対象である情報に対応したデータ信号を生成し、周波数ｆの前記交流電圧信号を、前記データ信号に基づき振幅変調して前記加熱コイルに印加し、
   前記信号処理部は、前記加熱コイルに印加された、前記振幅変調後の周波数ｆの前記交流電圧信号により発生する磁束によって前記受電コイルに誘起される交流電圧信号から、振幅変調分を抽出してデータ信号とし、該データ信号から前記受信の対象である情報を取得する、
   ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の電磁加熱機器システム。
7. 前記情報の通信は、前記動作部による前記電磁加熱機器からの情報の受信であり、
   前記加熱コイル通電制御部は、前記受信の対象である情報に対応した周波数Ｆ_３の交流電圧信号であるデータ信号を生成して前記加熱コイルに印加し、
   前記動作部は、前記加熱コイルに印加された、周波数ｆ及び周波数Ｆ_３の前記交流電圧信号により発生する磁束によって前記受電コイルに誘起される交流電圧信号から、周波数Ｆ_３の交流電圧信号をデータ信号として抽出する信号抽出部Ｂを備え、
   前記信号処理部は、信号抽出部Ｂで抽出された前記データ信号から前記受信の対象である情報を取得する、
   ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の電磁加熱機器システム。
8. 前記加熱コイル通電制御部は、周波数ｆの前記交流電圧信号を前記加熱コイルに間欠的に印加すると共に、前記データ信号は、周波数ｆの前記交流電圧信号の前記間欠的な印加の最初の所定時間帯で前記加熱コイルに印加し、
   前記信号処理部は、前記加熱コイルで発生する磁束により前記受電コイルに誘起される間欠的な交流電圧信号のそれぞれの最初の波形のエッジ部による割り込み機能によってスリープ状態から動作状態に移行し、前記受電コイルに誘起される交流電圧信号の前記最初の所定時間帯で前記データ信号を抽出し、該データ信号から受信の対象である情報を取得した後スリープ状態になる、
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の電磁加熱機器システム。
9. 前記受電コイルは、前記加熱対象器具に取り外し可能に装着されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電磁加熱機器システム。
10. 前記受電コイルは、異なる場所に配置されたコイルを含む複数のコイルを直列に接続して構成されたものである、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電磁加熱機器システム。
11. 前記電磁加熱機器は、電磁調理器である、
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の電磁加熱機器システム。

Images