JP6057948B2 - 誘導加熱調理器、および電力管理システム - Google Patents

Description

この発明は、誘導加熱調理器、および電力管理システムに関するものである。

従来の技術においては、電力制御装置と誘導加熱調理器を含む電気機器との組み合わせにより、電力制御装置で計測した住宅内の電力状況に応じて誘導加熱調理器や住宅内の他の電気機器に対して電力削減のための指令を行う。電力制御装置から指令を受信した誘導加熱調理器は、電力制御装置からの指令に従って電力削減量を決定し、電力制限の分配値などを決定し、その内容に応じて加熱制御を行っていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−５５６２２号公報

例えば電力会社の系統電源からの電力と、例えば蓄電池などの外部電源からの電力とが選択的に電気機器へ供給される構成において、系統電源が遮断（停電）して、外部電源で動作するような場合、外部電源の蓄電量の消費を低減することが望まれている。
しかしながら、従来の技術では、電力制限により電気機器で消費する電力を削減する制御を行っているものの、外部電源の蓄電量の消費を考慮していないという課題があった。

また、例えば系統電源が遮断（停電）して、外部電源で動作するような場合であっても、外部電源に切り替わった後に電力制御装置による各種計測が行われる。このため、停電後、誘導加熱調理器へ電力削減指令が出るまでは、誘導加熱調理器は電力制限なしに動作してしまい、有限の容量である外部電源（蓄電池）の消費を抑制する動作に直ちに移行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、系統電源からの電力または外部電源からの電力が供給される加熱調理器において、外部電源の蓄電量の消費を低減することができる誘導加熱調理器、およびそれを備えた電力管理システムを得るものである。
また、誘導加熱調理器に供給されている電力が系統電源から外部電源へ切り替わった際に、直ちに電力制限の動作を行うことができる誘導加熱調理器、およびそれを備えた電力管理システムを得るものである。

この発明に係る誘導加熱調理器は、系統電源からの電力または外部電源からの電力が供給される誘導加熱調理器であって、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電力を供給する駆動回路と、前記駆動回路の駆動を制御し、前記加熱コイルに供給される高周波電力を制御する制御手段と、外部機器との通信を行う通信手段と、を備え、前記通信手段は、当該誘導加熱調理器に供給されている電力が、前記系統電源からの電力である第１状態と、当該誘導加熱調理器に供給されている電力が、前記外部電源からの電力である第２状態との何れであるかを示す状態情報を受信し、前記制御手段は、前記加熱コイルに供給される高周波電力の下限値が設定され、前記状態情報が前記第２状態である場合、前記下限値を下回る加熱動作を禁止するものである。

この発明に係る電力管理システムは、上記誘導加熱調理器を少なくとも含み、前記系統電源からの電力または前記外部電源からの電力が供給される複数の電気機器と、前記複数の電気機器に前記状態情報を送信する電力監視装置と、を備えたものである。

この発明は、系統電源からの電力または外部電源からの電力が供給される誘導加熱調理器において、外部電源の蓄電量の消費を低減することができる。

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に係る誘導加熱調理器の構成を示す概略ブロック図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の駆動回路を示す図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器が設置された住宅の電力系統の構成を説明する図である。 外部電源の構成を示す概略図である。 誘導加熱調理器の消費電力（火力）に対する変換効率と損失量の特性を示す図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の表示操作部の一部を拡大した図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器における表示操作部の表示状態を説明する図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器におけるコイル電流と入力電流の関係に基づく被加熱物の負荷判別特性図である。 変形例４に係る住宅の電力系統の構成を説明する図である。 変形例４に係る誘導加熱調理器の構成を示す概略ブロック図である。

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２は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の構成を示す概略ブロック図である。
図１、図２において、誘導加熱調理器１００の上部には、鍋などの被加熱物５が載置される天板４を有している。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。
第一の加熱手段１１および第二の加熱手段１２は、供給可能な最大の電力（定格電力）が大きい加熱手段である。例えば最大３ｋＷで加熱する。第三の加熱手段１３は、最大電力値が第一の加熱手段１１および第二の加熱手段１２より小さい加熱手段である。例えば最大１．５ｋＷで加熱する。
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。また、加熱口および加熱手段の数は任意の数でよい。また各加熱手段の最大電力値も任意でよく、すべて同じ電力値でも良い。

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を加熱する際の火力や調理メニュー（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を設ける場合や、操作部４０と表示部４１を兼ねた表示操作部４３（後述）を設ける場合など、特に限定するものではない。

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、各々の加熱手段は加熱コイルで構成されている。

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の加熱コイルに高周波電力を供給する駆動回路５０ａ〜５０ｃ（以下、駆動回路５０と総称する場合がある）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制御部４５と、本体の内部に冷却風を送風する送風機６０が設けられている。

制御部４５は、操作部４０によって設定された火力などに応じて、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へ入力される電力を制御する。また、制御部４５には、負荷判定手段４５ａおよび通信手段４５ｂが設けられている。
負荷判定手段４５ａは、天板４の上に載置された被加熱物５の材質（負荷）および負荷の有無を判定するものである。
通信手段４５ｂは、当該誘導加熱調理器１００以外の外部機器（例えばコントローラ３００）と通信し、後述する状態情報を取得して、制御部４５へ入力する。なお、外部機器との間の通信は、無線または有線の何れでも良いし、通信方式も任意の方式で良い。
制御部４５は、状態情報に基づき、各加熱コイルへ入力される高周波電力、および各加熱コイルの加熱動作の可否の少なくとも一方を制御する。詳細は後述する。

加熱コイルは、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）からなる導電線が円周方向に巻き付けることにより構成され、駆動回路５０により高周波電力が各加熱コイルに供給されることで、誘導加熱動作が行われている。

図３は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器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３では１つの駆動回路５０のみを図示する。
図３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。
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、後述する外部電源４００または系統電源６００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。

入力電流検出手段２５ａは、外部電源４００または系統電源６００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制御部４５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。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〜５０ｋＨｚ程度の高周波の交流電力に変換して、加熱コイル１１ａと共振コンデンサ２４ａからなる共振回路に供給する。

共振コンデンサ２４ａは加熱コイル１１ａに直列接続されており、この共振回路は加熱コイル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、加熱コイル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、加熱コイル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加熱コイル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放熱が良好であるため、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、加熱コイル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、加熱コイル１１ａに流れる電流を検出し、加熱コイル電流値に相当する電圧信号を制御部４５に出力する。

図４は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器が設置された住宅の電力系統の構成を説明する図である。
図４に示すように、住宅には、例えば電力会社等の配電線網からの商用の電源である系統電源６００が引き込まれている。また、住宅には、系統電源６００とは独立した別の外部電源４００が引き込まれている。
系統電源６００からの電力および外部電源４００からの電力は、切替分電盤５００によって選択的に切り替えられて、住宅内の電気配線（コンセント、照明など）へ供給される。
実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００は、住宅内に設置され、切替分電盤５００を介して、系統電源６００からの電力または外部電源４００からの電力が供給される。

切替分電盤５００は、通信機能を有し、系統電源６００からの電力が供給されている状態と、供給が停止している状態（停電）とを識別し、系統電源６００からの電力供給の状態を示す情報を送信する。

また、住宅内には、誘導加熱調理器１００、および住宅内の他の電気機器と通信を行い、住宅内のエネルギーマネジメントを行うコントローラ３００が設けられている。コントローラ３００と、誘導加熱調理器１００を含む複数の電気機器とにより、電力監視システムを構成する。
コントローラ３００は、後述する動作により、誘導加熱調理器１００に供給されている電力が、系統電源６００からの電力である第１状態と、誘導加熱調理器１００に供給されている電力が、外部電源４００からの電力である第２状態との何れであるかを示す状態情報を送信する。
なお、コントローラ３００は、本発明における「電力監視装置」に相当する。

図５は、外部電源の構成を示す概略図である。
図５に示すように、外部電源４００は、例えばリチウムイオン蓄電池などの蓄電手段４１０に充電された直流電源を、インバータ等の変換回路４２０によって交流電源に変換し、切替分電盤５００を介して住宅内に供給するものである。なお、外部電源４００の蓄電手段４１０は、例えば、太陽光発電、風力発電などで発電された電力、夜間における系統電源６００からの電力などによって充電されたり、あるいは電気自動車を蓄電手段４１０として使用しても良い。

（動作）
次に、動作について説明する。
まず、図４を用いて誘導加熱調理器１００とその周辺機器との関係と動作について説明する。
住宅には、系統電源６００からの電力が供給される経路と、外部電源４００からの電力が供給される経路とが設けられている。
系統電源６００から供給される電力と、外部電源４００から供給される電力とは、切替分電盤５００を経由して、住宅内の各コンセントおよび電灯線等に供給され、接続された誘導加熱調理器１００および他の各電気機器に供給される。

切替分電盤５００は、住宅内に供給される電力を切替の条件に応じて系統電源６００と外部電源４００とを切り替えるように動作している。切替の条件は、系統電源６００が遮断状態（停電）の場合、またはタイマーによる切替、あるいは使用者による任意の切替操作などがある。

コントローラ３００は、住宅内の各電気機器の動作状況、および動作管理、それらの使用電力量（エネルギー）の収支などの「見える化」を行う。
このコントローラ３００は、切替分電盤５００、誘導加熱調理器１００、およびその他の電気機器との情報のやり取りを通信で行い、情報取集と各電気機器へ制御情報を伝達する。この情報内容は、各電気機器に応じた内容である。例えば、切替分電盤５００へ伝達する情報内容は、系統電源６００の状態（正常、停電など）、外部電源４００の蓄電池に充電状態、電池残量、系統電源６００と外部電源４００との切替状態、その他、住宅内に供給している電力量等の計測値などがある。
住宅内に設置された誘導加熱調理器１００およびその他の電気機器は、コントローラ３００との間で通信を行う。

次に、実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００の動作について説明する。

本実施の形態１に係る誘導加熱調理器１００は、外部機器からの状態情報に応じて、加熱コイルに供給可能な高周波電力の範囲（火力範囲）を設定するものである。
制御部４５には、加熱コイルに供給される高周波電力の範囲を規定する下限値および上限値が設定されている。なお、この設定は、予め制御部４５に設定しても良いし、操作部４０からの操作入力によって設定しても良い。なお、下限値とはゼロよりも大きい電力値（火力）であり、上限値とは加熱コイルに供給可能な最大の電力（定格電力）よりも小さい電力値（火力）である。

なお以下の説明において、系統電源６００からの電力が切替分電盤５００へ供給されている状態は、電力会社等からの配電線網を介して、特に制限のない状態で供給されている状態であるため、便宜上「正常」と表現する。また、系統電源６００からの電力が切替分電盤５００へ供給されていない状態（遮断されている状態）であり、外部電源４００からの電力が供給されている状態を、系統遮断（停電）と表現する。

なお、正常の状態は、この発明における「第１状態」に相当する。
また、系統遮断（停電）の状態は、この発明における「第２状態」に相当する。

（正常状態）
系統電源６００が正常の場合、切替分電盤５００は、正常状態を示す内容の通信情報を送信する。コントローラ３００は、切替分電盤５００からの通信情報を受信し、住宅内の誘導加熱調理器１００およびその他の電気機器へ、系統電源６００が正常状態を示す内容の通信情報を送信する。
誘導加熱調理器１００の通信手段４５ｂは、コントローラ３００から送信された通信情報を受信する。なお、通信手段４５ｂは、切替分電盤５００から送信された通信情報を直接受信しても良い。

制御部４５は、通信手段４５ｂが受信した通信情報を取得する。
通信手段４５ｂが受信した通信情報が正常状態である場合、制御部４５は、加熱コイルに供給可能な電力範囲（火力範囲）に制限を設けず、操作部４０から入力された設定火力となるように、駆動回路５０を制御する。つまり、通信情報が正常状態である場合、加熱コイルに供給可能な電力範囲は、ゼロ以上最大電力値以下の範囲である。

（遮断状態）
系統電源６００が系統遮断（停電）の場合、切替分電盤５００は、使用者の指示あるいは停電検知により、住宅内へ供給する電力を、系統電源６００から蓄電池である外部電源４００に切り替える。
このとき切替分電盤５００は、系統遮断（停電）を示す内容の通信情報を送信する。コントローラ３００は、切替分電盤５００からの通信情報を受信し、住宅内の誘導加熱調理器１００およびその他の電気機器へ、系統電源６００が系統遮断（停電）を示す内容の通信情報を送信する。
誘導加熱調理器１００の通信手段４５ｂは、コントローラ３００から送信された通信情報を受信する。なお、通信手段４５ｂは、切替分電盤５００から送信された通信情報を直接受信しても良い。

制御部４５は、通信手段４５ｂが受信した通信情報を取得する。
通信手段４５ｂが受信した通信情報が系統遮断（停電）である場合、制御部４５は、下限値を下回る加熱動作および上限値を上回る加熱動作を禁止する。つまり、通信情報が遮断状態である場合、加熱コイルに供給可能な電力範囲は、下限値以上上限値以下の中間電力（中間火力）の範囲である。
制御部４５は、上述した中間火力の範囲内の火力設定が操作部４０から入力されると、当該設定火力となるように、駆動回路５０を制御する。もちろん加熱動作が不要な場合は加熱を停止（ゼロ）にしても良い。

次に、火力に対する変換効率と損失量との関係について説明する。

図６は誘導加熱調理器の消費電力（火力）に対する変換効率と損失量の特性を示す図である。
図６（ａ）は、消費電力（火力）に対する変換効率の特性を示す図であり、図６（ｂ）は、消費電力（火力）に対する損失量の特性を示す図である。
ここで変換効率とは、誘導加熱調理器１００に投入（供給）された入力電力に対して、被加熱物５を誘導加熱した際の熱変換量の比率を示すものである。
図６（ａ）に示すように、変換効率は低火力で低く、火力の増加に伴い上昇する傾向にあるが、所定の火力、例えば中間火力以上の火力では変換効率の増加は緩やかになる。これは、火力が大きくなるにつれて、誘導加熱調理器１００全体（制御部４５や表示部４１等を含む）で消費される電力のうち誘導加熱に寄与する電力の割合が大きくなるからである。

次に、損失量について説明する。誘導加熱調理において、例えば被加熱物５の内部に入っている水を加熱する場合では、所定の火力（電力）を所定時間通電することで水は所定の温度になる。所定の温度、例えば水が沸騰する１００℃まで誘導加熱した場合、高火力であれば短時間、低火力であれば長時間かかることを意味し、すなわち所定の温度になるまで加熱する場合は、火力と時間の積である火力量（電力量）を所定の量にする必要がある。

ここでの損失量は、火力量を一定とした時の変換損失と時間の積から求めたものである。図６（ａ）に示したように、低火力の場合、変換効率が低いため、火力が低い状態で所定の火力量を得るためには長時間の加熱が必要となる。その結果、図６（ｂ）に示すように、低火力の場合、損失量が高くなる。損失量が高い場合、外部電源４００の蓄電手段４１０（蓄電池）の蓄電量が早く消費してしまうという課題がある。

火力が高くなるにつれて、変換効率の上昇と共に、損失量も徐々に低下する傾向であるが、中間火力以上では損失量がほとんど変わらない。
すなわち、上述したように、系統遮断（停電）である場合、電力（火力）が下限値を下回る加熱動作を禁止し、下限値以上の火力で運転することにより、外部電源４００の蓄電手段４１０（蓄電池）の消費量を抑制することができ、外部電源４００を効率よく長時間使用することができる。

一方、誘導加熱調理器１００を高火力で運転した場合、損失量は抑制することが可能であるが、外部電源４００で使用可能な電力は、外部電源４００の変換回路４２０で制約されるため、高火力で運転すると、住宅内の他の家電機器の使用を抑制する必要がある。
本実施の形態１では、系統遮断（停電）である場合、電力（火力）が上限値を上回る加熱動作を禁止し、誘導加熱調理器１００の使用可能な火力を中間火力のみに制限するため、外部電源４００の蓄電手段４１０（蓄電池）の消費を抑制し、効率よく長時間使用することができると共に、使い勝手の良い誘導加熱調理器１００を得ることができる。

なお、上記の説明では、火力範囲の下限値と上限値とを設定する場合を説明したが、この発明はこれに限定されず、少なくとも火力範囲の下限値のみを設定すればよい。下限値のみの設定においても、損失量が高い誘導加熱動作を禁止して、外部電源４００の蓄電手段４１０（蓄電池）の消費量を抑制することができ、外部電源４００を効率よく長時間使用することができる。

（表示操作部４３の表示動作）
図７は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の表示操作部の一部を拡大した図である。
この図７は、図１における誘導加熱調理器１００の第一の加熱口１の第一の加熱手段１１の表示操作部４３に対応する部分の拡大図である。
表示操作部４３は、操作部４０ａと表示部４１ａとを備えている。操作部４０ａは、入切スイッチ４０１ａ、火力スイッチ４０２ａ、３ｋＷキー４０３ａを備えている。

入切スイッチ４０１ａは、第一の加熱手段１１を加熱できる状態にするためのスイッチである。
火力スイッチ４０２ａは、火力レベルを入力するスイッチであり、左右キーにて「１」から「８」までの火力レベルを設定する。
３ｋＷキー４０３ａは、第一の加熱手段１１の火力を、ワンタッチで最大火力（ここでは３ｋＷ）に設定するスイッチである。

表示部４１ａは、第一の加熱手段１１の動作状態を表示する表示部分であり、第一の加熱手段１１へ入力されている電力（火力）のレベルを示す数字が「１」から「８」まで設けられ、さらに最大火力に対応する「３ｋＷ」の表示が設けられている。
表示部４１ａの表示部分の下部には、発光ダイオードが配置され、投入可能範囲および投入火力レベルを発光ダイオードの点灯によって行う構成となっている。発光ダイオードの点灯は、例えば、スタンバイ時に青色点灯し、火力投入時には火力投入レベルに応じて赤色点灯で表示する構成としている。

その他、揚げ物を行うためのメニューキー、およびタイマー用スイッチ等が配置されている。

基本的な操作の手順としては、入切スイッチ４０１ａを押して第一の加熱手段１１を加熱スタンバイ状態としたのち、火力スイッチ４０２ａによって所望の火力を設定し、もしくは３ｋＷキー４０３ａを押して加熱を開始する。加熱を止める場合には、入切スイッチ４０１ａを再度押して加熱を停止させる。

図８は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器における表示操作部の表示状態を説明する図である。
以下、本実施の形態１の表示動作について、図８を用いて説明する。

（正常状態）
系統電源６００が正常の場合、上述したように、制御部４５は、加熱コイルに供給可能な上限値および下限値（投入可能範囲）の設定を行わない。
このため、図８（ａ）の「系統電源正常時」で示すように、入切スイッチ４０１ａが押されてスタンバイ状態となると、制御部４５は、表示部４１ａの「１」〜「８」および「３ｋＷ」を例えば青色で点灯させる。
スタンバイ状態になったのち、使用者が火力スイッチ４０２ａを使用して所望の火力に設定し、加熱動作を開始する。なお、加熱状態においては、加熱コイルへ入力している電力（火力）レベルまでを例えば赤色で点灯させる。

（遮断状態）
系統電源６００が系統遮断（停電）の場合、上述したように、制御部４５は、加熱コイルに供給可能な上限値および下限値（投入可能範囲）の設定を行う。
例えば、火力レベルの下限値が「４」、上限値が「７」に設定した場合、図８（ｂ）の「系統電源遮断（停電）時」に示すように、入切スイッチ４０１ａが押されてスタンバイ状態となると、制御部４５は、表示部４１ａの制限された投入可能範囲である火力レベル「４」から「７」までの中間火力のみを青色で点灯し、加熱動作が禁止されている火力レベル「１」〜「３」、「８」および「３ｋＷ」は消灯状態にする。
スタンバイ状態になったのち、使用者が火力スイッチ４０２ａを使用して、投入可能範囲のうちの所望の火力に設定し、加熱動作を開始する。なお、加熱状態においては、下限値の火力レベルから加熱コイルへ入力している電力（火力）レベルまでを例えば赤色で点灯させるようにしても良い。

このように、スタンバイ状態において投入可能範囲の火力レベルを点灯させ、投入可能範囲以外の火力レベルを消灯させることで、使用者に対して、加熱コイルへ供給できる電力の範囲および加熱動作の可否を報知することが可能となる。
なお、表示とあわせて、投入可能範囲以外の火力レベルに設定する操作が行われたときに、音声による報知を付加することでより一層わかりやすく報知することが可能となる。

以上のように本実施の形態１においては、系統遮断（停電）である場合、加熱コイルに供給される電力（火力）が下限値を下回る加熱動作を禁止するので、損失量が高い火力での加熱動作を抑制できる。よって、外部電源４００の蓄電手段４１０（蓄電池）の消費電力量を抑制することができ、外部電源４００を効率よく長時間使用することができる。

また本実施の形態１においては、系統遮断（停電）である場合、加熱コイルに供給される電力（火力）が上限値を上回る加熱動作を禁止するので、外部電源４００の蓄電手段４１０（蓄電池）の消費を抑制し、効率よく長時間使用することができると共に、使い勝手の良い誘導加熱調理器１００を得ることができる。

また、誘導加熱調理器１００に供給されている電力が、系統電源６００からの電力であるか、外部電源４００からの電力であるのかを示す状態情報によって、下限値を下回る加熱動作を禁止する制御している。このため、制御動作を簡易にするとともに、装置構成およびシステム構成を簡易にすることができる。また、系統電源６００からの電力が遮断された後に、コントローラ３００などで演算処理を行う必要が無いため、外部電源４００からの電力が供給された後、直ちに消費電力を削減する動作に移行することが可能となる。

また本実施の形態１においては、表示部４１ａに投入可能範囲である火力レベルの範囲を表示するので、使用者は実際に投入可能な電力範囲を容易に認識することが可能であり、使用中に混乱を生じることが無い。

なお、本実施の形態１では、コントローラ３００から誘導加熱調理器１００に対しての通信内容に系統電源６００が正常か停電かの状態情報を含める内容で説明したが、この発明はこれに限定されない。状態情報は、住宅内への電力供給が、系統電源６００からの電力か、それ以外の外部電源４００からの電力であるかが区別できる情報であればよい。
例えば、切替分電盤５００の切替状態が、系統電源６００側なのか外部電源４００側なのかといった情報でも同様の効果を奏する。

（変形例１）
制御部４５は、負荷判定手段４５ａの判定結果に応じて、上述した火力範囲の下限値および上限値の少なくとも一方の設定を変更するようにしても良い。以下、具体例を説明する。

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）の指示が操作部４０に行われると、制御部４５（負荷判定手段４５ａ）は負荷判定処理を行う。

図９は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器におけるコイル電流と入力電流の関係に基づく被加熱物の負荷判別特性図である。
ここで、負荷となる被加熱物５（鍋）の材質は、鉄やＳＵＳ４３０等の磁性材と、ＳＵＳ３０４等の高抵抗非磁性材と、アルミや銅等の低抵抗非磁性材と、に大別される。

図９に示すように、天板４に載置された鍋負荷の材質によってコイル電流と入力電流の関係が異なる。制御部４５は、図９に示すコイル電流と入力電流との関係をテーブル化した負荷判定テーブルを予め内部に記憶している。負荷判定テーブルを内部に記憶することで安価な構成で負荷判定手段４５ａを構成することができる。

負荷判定処理において、制御部４５は、負荷判定用の特定の駆動信号でインバータ回路２３を駆動し、入力電流検出手段２５ａの出力信号から入力電流を検出する。また同時に制御部４５は、コイル電流検出手段２５ｂの出力信号からコイル電流を検出する。制御部４５は検出したコイル電流および入力電流と、図９の関係を表した負荷判定テーブルから、載置された被加熱物（鍋）５の材質を判定する。このように、制御部４５（負荷判定手段４５ａ）は、入力電流とコイル電流との相関に基づいて、加熱コイル１１ａの上方に載置された被加熱物５の材質を判定する。

上述した変換効率と消費電力（火力）との関係は、被加熱物５の材質によって変わる場合がある。このため、制御部４５は、被加熱物５の材質と火力範囲の下限値および上限値との対応関係の情報を予め設定しておき、負荷判定手段４５ａの判定結果に応じて下限値および上限値の少なくとも一方を変更するようにしても良い。
このような動作により、被加熱物５の材質に応じた適切な火力範囲を設定することができ、外部電源４００の蓄電手段４１０の消費電力量をより抑制することができる。

（変形例２）
制御部４５は、被加熱物５の材質が低抵抗非磁性材であり、且つ、状態情報が系統遮断（停電）である場合、誘導加熱調理器１００の加熱動作を禁止するようにしても良い。

負荷判定結果が、アルミや銅などの低抵抗非磁性材であった場合、そのまま使用を許可すると、変換効率が大幅に低下し、蓄電手段４１０（蓄電池）が早く消費してしまう。
このため、被加熱物５の材質が低抵抗非磁性材であり、且つ、状態情報が系統遮断（停電）である場合、制御部４５は駆動回路５０を動作せず、表示部４１に使用禁止を表示すると共に、鍋（被加熱物５）の変更（交換）を促す注意表示を行う。
このような動作により、外部電源４００の蓄電手段４１０の消費電力量を抑制することができる。
なお、負荷判定結果が、磁性材、高抵抗非磁性材であった場合には、誘導加熱調理器１００の使用を許可し、上述した動作を実施する。

（変形例３）
制御部４５は、負荷判定手段４５ａの判定結果が無負荷であり、且つ、状態情報が系統遮断（停電）である場合、送風機６０の動作を停止または予め設定した送風量以下で運転させるようにしても良い。

制御部４５は、状態情報が系統遮断（停電）である場合には、加熱コイルへの通電が停止した後においても、負荷判定手段４５ａにより負荷判定処理を行う。
負荷判定手段４５ａにより、被加熱物５が載置されていない無負荷であると判定された場合、天板４および加熱コイルは被加熱物５から熱を授受することがなくなる。このため、制御部４５は、送風機６０の運転を停止させる。または、送風機６０を予め設定した送風量（弱運転）以下で運転させる。
このような動作により、外部電源４００の蓄電手段４１０の消費電力量をより抑制することができる。
なお、負荷判定手段４５ａにより再度、被加熱物５が載置されたと判定された場合には、送風機６０の運転に制限をかけずに通常の運転するように制御するようにしても良い。

一方、被加熱物５が載置されている状況では、被加熱物５の近傍の天板４の温度が高温であり、その下に設けられた加熱コイルも高温となっている場合が多い。このため、制御部４５は、加熱コイルおよび駆動回路５０を冷却する送風機６０の運転に制限をかけずに通常の運転を行うように制御する。
このような動作により、被加熱物５からの熱で温度が高くなる加熱コイルおよびその近傍の天板４を冷却することができる。

（変形例４）
誘導加熱調理器１００の上方に設けられた換気装置を、負荷判定手段４５ａの負荷判定結果に応じて動作するようにしても良い。以下、具体例を説明する。

図１０は、変形例４に係る住宅の電力系統の構成を説明する図である。
図１１は、変形例４に係る誘導加熱調理器の構成を示す概略ブロック図である。
図１０、図１１に示すように、住宅内には、換気装置２００が設けられている。換気装置２００は、例えば誘導加熱調理器１００の上方近傍に設けられ、加熱調理時における換気を行うものである。
換気装置２００は、切替分電盤５００を介して、系統電源６００からの電力または外部電源４００からの電力が供給される。
また、換気装置２００には、誘導加熱調理器１００の通信手段４５ｂからの通信情報を受信する受信手段２１０を備えている。

誘導加熱調理器１００の制御部４５は、加熱動作を開始すると、通信手段４５ｂから換気装置２００に対して、連動動作の制御情報を送信させる。換気装置２００の受信手段２１０は、誘導加熱調理器１００からの連動動作の制御情報を受信すると、換気動作を開始する。なお、連動動作の制御情報としては動作の開始または停止に限らず、火力や自動調理内容などに応じた換気量（弱、中、強など）の制御情報を含めても良い。

さらに、誘導加熱調理器１００の制御部４５は、負荷判定手段４５ａの判定結果が無負荷であり、且つ、状態情報が系統遮断（停電）である場合、換気装置２００の動作を停止または予め設定した換気量以下で運転させる。
負荷判定手段４５ａにより、被加熱物５が載置されていない無負荷であると判定された場合、被加熱物５の加熱調理に伴う換気を行う必要がなくなる。このため、制御部４５は、換気装置２００の運転を停止させる。または、換気装置２００を予め設定した送風量（弱運転）で運転させる。
このような動作により、外部電源４００の蓄電手段４１０の消費電力量をより抑制することができる。
なお、負荷判定手段４５ａにより再度、被加熱物５が載置されたと判定された場合には、換気装置２００の運転に制限をかけずに通常の運転するように制御するようにしても良い。

なお、本実施の形態１では、ハーフブリッジ型のインバータ回路２３について説明したが、フルブリッジ型や一石電圧共振型のインバータなどを用いた構成でも良い。

更に負荷判定手段での負荷判定処理でコイル電流と一次電流の関係を用いる方式について説明したが、共振コンデンサの両端の共振電圧を検出することで負荷判定処理を行う方式を用いても良く、負荷判定の方式は特に問わない。

実施の形態２．
本実施の形態２では、外部電源４００の消費電力の下限である総電力下限値を設定し、状態情報が系統遮断（停電）である場合、複数の電気機器の消費電力の合計値が、総電力下限値以上となるように、複数の電気機器のそれぞれの消費電力を制御する。

上述したように、外部電源４００は、蓄電手段４１０と変換回路４２０とを備えている。
変換回路４２０は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路等によって構成されている。
この変換回路４２０に供給された電力に対して、変換回路４２０から各電気機器へ出力された電力（複数の電気機器の消費電力の合計値）を変換効率として定義すると、上述した図６（ａ）に示したような特性と、ほぼ同様の特性を有している。
つまり、変換効率は、消費電力が低いほど低く、消費電力の増加に伴い上昇する傾向にあるが、所定の消費電力、例えば中間消費電力以上の消費電力では変換効率の増加は緩やかになる。これは、消費電力が大きくなるにつれて、複数の電気機器全体で消費される電力のうち、制御電力や待機電力など消費電力の変動に寄与しない電力の割合が小さくなるからである。
このように、外部電源４００の変換回路４２０においても、上述した誘導加熱調理器１００の電力範囲の制限動作と同様の技術思想により、外部電源４００から供給する電力は中間電力であることが望ましい。

このようなことから、本実施の形態２におけるコントローラ３００は、外部電源４００の消費電力の下限である総電力下限値が予め設定される。
そして、コントローラ３００は、切替分電盤５００から取得した状態情報が系統遮断（停電）である場合、複数の電気機器の消費電力の合計値が総電力下限値以上となるように、複数の電気機器のそれぞれの消費電力を制御する。

例えば、複数の電気機器の消費電力の合計値が総電力下限値未満である場合、誘導加熱調理器１００の電力範囲の下限値および上限値の少なくも一方を増加させ、複数の電気機器の消費電力の合計値を増加させるように制御しても良い。

以上のように本実施の形態２においては、状態情報が系統遮断（停電）である場合、複数の電気機器の消費電力の合計値が、総電力下限値以上となるように、複数の電気機器のそれぞれの消費電力を制御する。
このため、外部電源４００の蓄電手段４１０（蓄電池）の消費電力量を抑制することができ、外部電源４００を効率よく長時間使用することができる。

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 加熱コイル、１２ 第二の加熱手段、１３ 第三の加熱手段、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、２３ｂ ＩＧＢＴ、２３ｃ、２３ｄ 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、４０ａ〜４０ｃ 操作部、４１ａ〜４１ｃ 表示部、４２ 報知手段、４３ 表示操作部、４５ 制御部、４５ａ 負荷判定手段、４５ｂ 通信手段、５０ａ〜５０ｃ 駆動回路、６０ 送風機、１００ 誘導加熱調理器、２００ 換気装置、２１０ 受信手段、３００ コントローラ、４００ 外部電源、４０１ａ 入切スイッチ、４０２ａ 火力スイッチ、４０３ａ ３ｋＷキー、４１０ 蓄電手段、４２０ 変換回路、５００ 切替分電盤、６００ 系統電源。

Claims (12)

1. 系統電源からの電力または外部電源からの電力が供給される誘導加熱調理器であって、
   被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、
   前記加熱コイルに高周波電力を供給する駆動回路と、
   前記駆動回路の駆動を制御し、前記加熱コイルに供給される高周波電力を制御する制御手段と、
   外部機器との通信を行う通信手段と、を備え、
   前記通信手段は、
   当該誘導加熱調理器に供給されている電力が、前記系統電源からの電力である第１状態と、
   当該誘導加熱調理器に供給されている電力が、前記外部電源からの電力である第２状態との何れであるかを示す状態情報を受信し、
   前記制御手段は、
   前記加熱コイルに供給される高周波電力の下限値が設定され、
   前記状態情報が前記第２状態である場合、前記下限値を下回る加熱動作を禁止する
   ことを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 前記制御手段は、
   前記加熱コイルに供給される高周波電力の上限値が設定され、
   前記状態情報が前記第２状態である場合、前記上限値を上回る加熱動作を禁止する
   ことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 前記被加熱物の負荷判定処理を行う負荷判定手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記負荷判定手段の判定結果に応じて、前記下限値を設定する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
4. 前記制御手段は、
   前記状態情報が前記第２状態である場合、前記負荷判定手段の判定結果に応じて、加熱動作を禁止する
   ことを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱調理器。
5. 前記加熱コイルおよび前記駆動回路の少なくとも一方を冷却する送風機を備え、
   前記制御手段は、
   前記負荷判定手段の判定結果が無負荷であり、且つ、前記状態情報が前記第２状態である場合、前記送風機の動作を停止または予め設定した送風量以下で運転させる
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の誘導加熱調理器。
6. 前記通信手段は、
   当該誘導加熱調理器の上方に設けられた換気装置と通信し、
   前記制御手段は、
   前記負荷判定手段の判定結果が無負荷であり、且つ、前記状態情報が前記第２状態である場合、前記換気装置の動作を停止または予め設定した送風量以下で運転させる制御信号を、前記通信手段に送信させる
   ことを特徴とする請求項３〜５の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。
7. 報知手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記状態情報に基づき、前記加熱コイルへ供給できる高周波電力の範囲および加熱動作の可否の少なくとも一方に関する情報を、前記報知手段に報知させる
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。
8. 前記状態情報は、前記系統電源が停電している状態であるか否かの情報を含む
   ことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。
9. 前記系統電源からの電力と前記外部電源からの電力とが分電盤によって切り替えられて当該誘導加熱調理器に供給され、
   前記状態情報は、前記分電盤の切り替え状態の情報を含む
   ことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。
10. 請求項１〜９の何れか一項に記載の誘導加熱調理器を少なくとも含み、前記系統電源からの電力または前記外部電源からの電力が供給される複数の電気機器と、
    前記複数の電気機器に前記状態情報を送信する電力監視装置と、を備えた
    ことを特徴とする電力管理システム。
11. 前記外部電源は、
    電力を蓄電する蓄電手段と、
    前記蓄電手段に蓄電された電力を交流電力に変換する変換回路と、を備え、
    前記電力監視装置は、
    前記外部電源の消費電力の下限である総電力下限値が設定され、
    前記状態情報が前記第２状態である場合、前記複数の電気機器の消費電力の合計値が、前記総電力下限値以上となるように、前記複数の電気機器のそれぞれの消費電力を制御する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の電力管理システム。
12. 前記電力監視装置は、
    前記状態情報が前記第２状態である場合、前記複数の電気機器の消費電力の合計値が、前記総電力下限値以上となるように、前記誘導加熱調理器の前記下限値を設定する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の電力管理システム。

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