JP2000068035A - クッキングヒーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気式クッキングヒーターにおいて、鍋の有
無を電気的に検出する手段を得る。 【解決手段】 ヒーターユニット１０外周部にヒーター
部１と電気的に絶縁された、鍋検知用のサーチコイル２
を設け、サーチコイル２の端子両端に高周波電流を印加
しその結果両端に発生する電圧レベルを検出することで
鍋の有無を判断させる構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用の電気式ク
ッキングヒーターに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気式クッキングヒーターのヒーター方
式はシーズヒーターを渦巻き形状に本体に置載した、シ
ーズヒーター方式が従来から採用されているが、近年で
は通電時に赤熱発光するハロゲンヒーターやラジェント
ヒーターを使用し、ヒーター部を耐熱強化ガラスで覆
い、その上に鍋をのせて加熱するいわゆるスムーズトッ
プタイプの加熱器が清掃性や、高級感、高効率、赤熱発
光による視覚効果が優れているといった点で認知され、
クッキングヒーターの加熱方式の主流になりつつある。

【０００３】一方、使い勝手の向上と安全性重視の要求
は年々高まる傾向にある。

【０００４】特に安全性の向上に対する改善要求は多
く、特に従来の加熱器では鍋が無い場合や鍋を下ろして
も通電されている事から、安全性はもとより経済性の面
からも指摘がなされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】家庭用のクッキングヒ
ーターの加熱の方法の一つに電磁誘導加熱方式があり、
鍋自体が発熱することから高火力で効率が高いため、近
年増加傾向にある。

【０００６】電磁誘導加熱方式（ＩＨ方式）ではトップ
プレートの下部に配置された高周波磁界発生コイルによ
って、鉄やステンレスの磁性体の鍋の底面に渦電流を発
生させることで鍋底の金属体自体が発熱するものであ
る。

【０００７】一方この電磁誘導加熱方式では通常、鍋が
置かれていない場合はその回路の状態が電気的に変化す
ることから、鍋が置かれている場合と比較して、鍋無し
状態である事が判別出来る特性を持っている。

【０００８】この特性は、鍋に通電している状態から鍋
を下ろした状態の回路特性変化も同様に判別可能であ
る。

【０００９】従って、電磁誘導加熱方式では鍋無しでは
通電出来ないように動作し、安全性は確保出来る。

【００１０】電磁誘導加熱方式は赤熱や発光が全くない
ため、通電状態の目視確認は出来にくいため、この鍋無
し検出動作が安全上不可欠となっている。

【００１１】これに対してヒーター方式のクッキングヒ
ーターでは赤熱や発光があるが、鍋無しを検出出来ない
ため安全性の面ではやや不具合が指摘されている。

【００１２】特に高火力で調理中は赤熱や発光があるた
め、鍋下ろし後の切り忘れは比較的気が付くが、低火力
で調理中の場合では赤熱や発光がほとんど確認出来ない
ため空通電に気付かないことが多い。

【００１３】また視覚に障害を持つ人にとっては、安全
面の要求は更に高まっている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するためになされたものであり、ヒーター式のクッキ
ングヒーターでも鍋の有無を検知し、鍋無し状態では通
電出来ないような機構、機能を取り入れた物である。

【００１５】鍋の有無検出の方法として考えられること
はプレート下部にマグネットを設け、鉄系の鍋の吸着有
無で判断する方法や、メカニカルなスイッチで検出する
方法などが考えられる。

【００１６】しかし前者ではアルミや銅、非磁性ステン
レス鍋の検出は全く不可能であり、後者ではクッキング
ヒーターの構造がトッププレート方式であるため、構造
が複雑となる事や、鍋の大きさまで考えると実用的でな
いことがわかる。

【００１７】本発明の方式では検出出来る鍋の材質を金
属系の鍋に限定し、電気的に鍋の有無の違いを検出判定
する方式とするものである。

【００１８】トッププレートの下部には、加熱用のヒー
ターを配置しているがそのヒーター部の外周にリング状
のサーチコイルを設け、そのコイルに交流電流を流して
おき、金属体とコイルとの距離によるコイル回路のイン
ピーダンス変化をとらえ、鍋の有無を検出するものであ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明は、ヒーター外周部に配置
したサーチコイルに高周波電流を流し、そのコイル両端
に発生する電圧を検出し、その値が鍋の有無によって異
なる特性を利用するものである。

【００２０】コイルのインピーダンスは鍋が載せれられ
ていると鍋の金属体の比透磁率が作用し、大きく減少す
るが、鍋が離れるにつれて増加し、空気中の比透磁率に
近くなり、一定距離以上で飽和する。

【００２１】そこで、一定距離におけるコイルのインピ
ーダンスを敷居値として鍋有無を判断させている。

【００２２】このコイルには一定周波数の高周波電流を
流し、鍋の有無によるインピーダンスの違いによってそ
のコイル両端に発生する電圧値を測定し、その電圧値を
敷居値として鍋の有無をインピーダンスの違いに置き換
えることで判定させる。

【００２３】製品を動かす制御回路の一部にこの高周波
発生回路を設け、ヒーター通電開始時と通電中に一定時
間間隔で検出動作を行って鍋有無の状態を常に監視させ
るように働かせる。

【００２４】鍋有無の判定可能な条件としては、コイル
のインピーダンスに影響を与える事が可能な材質の金属
鍋に限られるため、ガラス鍋や土鍋等では検出が出来な
いが、家庭で一般的に使用される、ステンレス、鉄、ア
ルミ、銅鍋などは比透磁率はそれぞれ異なるが、検出可
能な材料である。

【００２５】本発明によれば、スムーズトップ型の電気
式クッキングヒーターにおける鍋の有無検知が簡易に可
能となり、鍋が無いときには通電させないことが可能と
なるとともに、鍋下ろしの度に通電停止が自動的に可能
となることから安全性が著しく向上する。また、プレー
ト上に鍋が無い場合は無駄な通電が防止出来るため経済
性の面でも非常に優れた効果を有するものである。

【００２６】

【実施例】以下に本発明の実施例について図面に基づい
て説明する。

【００２７】図１は実施例である電気式クッキングヒー
ターの構造図である。また図２、図３は加熱用ヒーター
の外周に鍋検出用のコイルを設けた鍋検出機能付きヒー
ターの図である。

【００２８】ガラストップ式クッキングヒーターの加熱
用ヒーターは、赤熱性があり、通電開始後即座に赤熱
し、発熱するクイックラジェントヒーター１を採用して
いる。

【００２９】このクイックラジェントヒーター１は通電
時には赤い光を発するため、ガス火の感覚で調理が楽し
めることから、新しいタイプのこのクッキングヒーター
でも違和感が少ないものである。

【００３０】２はサーチコイルであり、ヒーター１とは
電気的に絶縁されている。またヒーター１及びサーチコ
イル２は耐熱性部材で形成されているヒーター本体９に
埋没収納されている。１０はヒーター１、サーチコイル
２、ヒーター本体９よりなるヒーターユニットである。
３はヒーターユニット１０の上部にあるトッププレート
である。

【００３１】またインダクションヒーターの欠点は、ガ
ラスや土鍋はもちろんアルミや銅の鍋が使用出来ない点
にあるが、ラジェント（放射）型のヒーターはこの点に
関しては全く問題がない。

【００３２】前に述べたがインダクションヒーターの安
全面の長所は鍋無し通電が出来ないように検出させるこ
とが比較的容易なことである。

【００３３】高周波磁界が発生するコイルの上面に金属
製の鍋を置くことで、高周波電源側からみたインピーダ
ンスを適正値に合わせることで、鍋底に高周波磁界を発
生させ、鍋底そのものから発熱を得る物である。

【００３４】このインピーダンスの値は鍋の有無によっ
て大きく変化する性質を持つため、その変化量を検出す
ることで鍋の有無を判断することが出来る。

【００３５】これに反して、ラジェントヒータータイプ
のクッキングヒーターは、ヒーターそのものは発熱体と
してのみの機能をもつのみであり、鍋無し検知機能を設
けるには他の方法を付加する必要がある。

【００３６】ヒーター本体９は、通常使用される鍋の底
径に合わせて外周で約１８０φ程度に設定した。

【００３７】また、クイックラジェントヒーター１は放
射効率が上がるようにヒーター線を収納した耐熱性の部
材とともにユニット化されている。

【００３８】本発明では、クイックラジェントヒーター
１の収納部材に、サーチコイル２を埋没させ、トッププ
レート３から一定の距離を隔てて配置している。

【００３９】サーチコイル２の形状は、通常使用される
鍋の１２０φ以上は確実に有無の検出が出来るように、
１２０φ〜１３０φ程度に設定している。（それ以上の
大きな底径の鍋では確実にコイルの径をオーバー出来る
ため、コイルとの電気的結合が充分確保出来る。）また
サーチコイル２はリング状コイルとし、鍋底との距離が
全周にわたり垂直方向は一定となるよう設計されてい
る。

【００４０】サーチコイル２の電気的特性は、コイルの
自己インダクタンスをＬとするとＬの値は以下の式で表
される。

【００４１】Ｌ＝（μ０／４π）ａＲ２Ｎ²でもとめら
れる。

【００４２】ａ＝（Ｒ１／Ｒ２）の比率で決まる係数で
およそ６０：偏平巻きコイルの内外径によって決まる係
数 Ｎ＝巻き数（８ターンで設定した） この結果Ｌ＝２４．９μＨとなる。

【００４３】このサーチコイル２に高周波電流を印加す
ると、その高周波電流の周波数に対する、コイルインピ
ーダンスが発生する。

【００４４】実施例では、インピーダンスが大きくなる
よう５００ｋＨＺの高周波電流を制御回路から印加して
いる。

【００４５】そのときのインピーダンスをＺ０とすると
Ｚ０＝７８Ωである。

【００４６】この状態はサーチコイル２上に鍋が置かれ
ていない状態であり、鍋無しの状態となる。

【００４７】実施例の機器ではサーチコイル２をこの状
態に固定し、制御回路上で鍋無しの敷居値として定め、
検出可能な最低径の鍋をおよそ１２０ｍｍに設定した。

【００４８】実際には、鍋無し時のサーチコイル２のイ
ンピーダンスが７８Ωであり、検出可能な鍋径１２０ｍ
ｍを載せたときのインピーダンスを様々な鍋で測定し、
判定境界点のインピーダンスＺ１を７５Ωと設定した。

【００４９】図４は、本発明の実施例における鍋の材質
に対するサーチコイル２のインピーダンス特性を示して
いる。

【００５０】図から解るように鍋無し時のインピーダン
ス７８Ωに対して、１５０φの鍋を載せた場合は６０Ω
と減少している事が解る。

【００５１】従って、一定の高周波電流をサーチコイル
２に印加しておき、そのインピーダンスが鍋の状態によ
って変化する状態を検出することによって、鍋の有無が
判別可能となる。

【００５２】図５は本発明の実施例である制御回路のブ
ロック図である。

【００５３】回路の制御はマイクロコンピューター４か
らの制御信号によって、高周波を発生させる高周波発振
回路５を駆動し、この高周波発振回路５からヒーターの
内部に配置されたサーチコイル２に５００ｋＨＺの高周
波電流を印加する。

【００５４】実際の回路では複数個のヒーターがあるた
め、高周波電流を時分割で与えるために、アナログマル
チプレクサー６で各コイルに信号を分割して与えてい
る。

【００５５】図６は実施例の信号波形であり、４個のク
イックラジェントヒーター１のそれぞれに設けてある鍋
のサーチコイル２に、時分割で信号を与えているもので
ある。

【００５６】図６に示すように、ヒーター１〜４の順に
一定時間（実施例では２０ｍ sec）各ヒーターに５００
ｋＨＺの高周波電流を印加させている。

【００５７】高周波信号は直流のパルス信号に重畳され
てサーチコイル２にそれぞれ加わっている。

【００５８】図７は、トッププレート３の上に鍋が置か
れた場合と置かれない場合の高周波信号の変化を示して
いる。

【００５９】鍋が無い場合の高周波信号はサーチコイル
２のインピーダンスが大きいため、両端の振幅波形は大
きく検出される。

【００６０】一方鍋を載せた場合は、サーチコイル２の
インダクタンスが低下し、インピーダンスも低下するこ
とから、両端の振幅波形は少なく出力されている。

【００６１】この変化を検出部７で検知して、一定レベ
ルの波形変化をとらえて鍋の有無判断をマイクロコンピ
ューター４で判定処理させている。

【００６２】実施例の回路では、図７に示すように、鍋
が無い場合の振幅値が約３００ｍＶであり、鍋がある場
合の振幅値は１５０ｍＶであることから、２００ｍＶの
境界値（敷居値）を判定レベルとして設定している。

【００６３】なお、実施例のクッキングヒーターでは各
ヒーターのサーチコイル２に時分割で高周波電流を印加
するため、各ヒーター上の鍋の有無状態によって、図７
のようにそれぞれの時分割された波形の振幅レベルが異
なっている。

【００６４】マイクロコンピューター４は各ヒーター上
の鍋の有無を時分割で検出することを行う。

【００６５】実際の動作では鍋をサーチコイル２の中心
からずらしてゆくと、鍋との結合が弱まり、徐々にイン
ピーダンスが上昇してゆく特性となる。

【００６６】この場合は同様に敷居値で鍋無しと判断す
るため、調理過程で鍋を外したり、ずらした場合にも鍋
無し検知が動作することから、通電を停止させることが
出来る。

【００６７】実施例のクッキングヒーターで各種の鍋に
対する検出性能を確認したところ、図８の結果が得られ
た。

【００６８】鍋底の径が１２０ｍｍまではほぼ確実に鍋
のあることが検出でき、それ以下の小鍋は鍋無しの検出
結果が得られている。

【００６９】また、アルミ製の鍋では同様に１５０ｍｍ
以下の底径では鍋無しの検出が可能である。

【００７０】以上の結果から、通電中に鍋無しが検出さ
れた場合はヒーターの通電を停止させ、表示器等でその
状態を表示させることが出来る。

【００７１】

【発明の効果】以上本発明の手段によれば、ガラストッ
プ型のクッキングヒーターにおいて、構造的手段に依ら
ず精度よく安定した鍋の有無状態の検出が可能となり、
ヒーター式のクッキングヒーターで従来不可能であった
鍋無し検出機能が実現出来た。

【００７２】従来電磁誘導加熱式ヒーターのみで実施さ
れていた鍋検知機能が、より安価な普及型であるヒータ
ー式クッキングヒーターに搭載できたことは安全性の向
上が飛躍的に図れるとともに、経済的な面でも優れた効
果をもたらすものであり、その効果は非常に大なる物で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すクッキングヒーターの
外観図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図であ
る。

【図２】同ヒーターユニットであり、（ａ）は上面図、
（ｂ）は側面断面図である。

【図３】同ヒーターユニットの使用状態を示す概略図で
ある。

【図４】同サーチコイルのインピーダンス特性図であ
る。

【図５】同制御回路のブロック図である。

【図６】同高周波電流を印加した時の信号波形図であ
る。

【図７】同トッププレート上に鍋がある場合と、無い場
合の信号の変化を示す図で、（ａ）は鍋が無い場合、
（ｂ）は鍋がある場合である。

【図８】各種鍋に対する実施例の検出性能結果を示す図
である。

【符号の説明】 １ クイックラジェントヒーター ２ サーチコイル ３ トッププレート ４ マイクロコンピューター ５ 高周波発振回路 ６ アナログマルチプレクサー ７ 検出部 １０ ヒーターユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牟田 信次 福岡県福岡市南区塩原二丁目１番47号 九 州電力株式会社総合研究所内 (72)発明者 有馬 繁治 福岡県福岡市中央区渡辺通二丁目１番82号 九州電力株式会社配電部内 (72)発明者 田代 哲 宮崎県宮崎市橘通西四丁目２番23号 九州 電力株式会社宮崎支店内 Ｆターム(参考） 3K058 AA11 AA81 BA06 CA03 CA23 CA33 CA58 CA85

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヒーターユニット（１０）のヒーター外
   周部にリング状のサーチコイル（２）を設け、このサー
   チコイル（２）の端子両端に対し高周波電流を流す発振
   器部（５）、コイル端子に発生する端子電圧を検出する
   検出部（７）を設け、コイル上に置載される金属鍋の有
   無により発生する端子電圧の変化を検出して、鍋検知を
   行うようにしたクッキングヒーター。