JP2005026125A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】通常加熱モードにおいては非磁性負荷を加熱できるようにするとともに、負荷の種類を問わず天ぷら調理モードすなわち温度調節加熱モードにおいては非磁性負荷や負荷の浮きが発生した時には調理を継続できないようにし、調理の失敗を防ぐとともに、安全性を確保する。
【解決手段】加熱コイル５と共振コンデンサ６に高周波電流を流すインバータ手段４と、負荷判定手段９と、温度検出手段８と、共振状態を切替える切替手段７と、これらを制御する制御手段１０と、少なくとも通常加熱モードと使用者の温度設定による温度調節加熱モードとを有する誘導加熱調理器において、負荷判定手段９により負荷１３の状態を判定し、切替手段７により加熱コイル５と共振コンデンサ６の共振状態の内、少なくとも一つの共振状態に切替設定された場合においては、前記温度調節加熱モードへの移行が禁止される。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導加熱調理器の制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
誘導加熱調理器は、高周波電流を流す加熱コイルの近傍に配した金属負荷（鍋）に渦電流を発生させ、そのジュール熱によって負荷自体が自己発熱することで効率よく加熱することができる。近年、ガスコンロや電熱ヒータによる調理器具に対して、安全性や温度制御性に優れている点等により、これらから誘導加熱調理器への置き換えが進んでいる。
【０００３】
高周波電流を流す手段は、いわゆる共振型インバータと呼ばれ、金属負荷を含めた加熱コイルのインダクタンスと共振コンデンサを接続し、スイッチング素子を２０〜４０ｋＨｚ程度の周波数でオンオフする構成が一般的である。共振型インバータには電圧共振型と電流共振型があり、前者は１００Ｖ電源用、後者は２００Ｖ電源用として適用されることが多い。
【０００４】
当初の誘導加熱調理器は鉄などの磁性金属のみが加熱できるだけであったが、近年は非磁性ステンレスなども加熱できるようになっている。さらに、加熱できないとされてきたアルミニウム負荷を加熱できるような構成のものも提案されている。
【０００５】
共振型インバータを使用した誘導加熱調理器においては、金属負荷と加熱コイルで決まるインダクタンス（等価インダクタンス）と、さらに発熱に寄与する抵抗分（等価抵抗）が発熱のし易さに影響することが分っている。つまり、鉄や磁性ステンレスなどの磁性金属では電力を投入し易く、非磁性ステンレスやアルミ、銅などの非磁性金属は電力を投入し難い。後者が電力を投入され難いのは、等価抵抗が低く、負荷金属部に誘起される渦電流がジュール熱になり難いためである。
【０００６】
特許文献１に開示された技術は、前記問題に対処するもので、負荷の種類により加熱コイルおよび共振コンデンサからなる共振回路を変更して、負荷と加熱コイルとの結合度を高くし、前記等価抵抗を上昇させることで熱効率を上げることを狙ったものである。
【０００７】
このものは、負荷（鍋）が加熱時に浮上するという問題があった。すなわち、負荷と加熱コイルの間に反発力が発生し、軽い負荷や、設置面に対する重量バランスの偏った負荷では、負荷の浮上により、振動や移動が生じ、正常な加熱ができなくなる恐れがあった。
【０００８】
特許文献２に開示された技術は、前記問題に対処するもので、負荷の浮き又は横方向へのずれを検知判別し、その判別結果が所定レベル以上の場合、入力電力を低下させるか又は加熱停止するものである。
【０００９】
このものも、天ぷらなどの揚げ物調理の際、付属以外の負荷（鍋）を用いると美味しい調理結果が得られないという問題があった。
【００１０】
特許文献３に開示された技術は、前記問題に対処するもので、揚げ物調理時に、入力電力と駆動周波数とから、負荷（鍋）が付属のものか否かを判定し、付属以外のものと判定した時には加熱動作を停止するものである。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１１−２６０５４２号公報
【特許文献２】
特開２００２−２９９０２４号公報
【特許文献３】
特開２００３−７７６４０号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、特許文献１に開示された技術は、負荷の種類により加熱コイルおよび共振コンデンサからなる共振回路を変更して、負荷と加熱コイルとの結合度を高くし、前記等価抵抗を上昇させることで熱効率を上げることを狙ったものであるが、負荷（鍋）が加熱時に浮上するという問題に対処するものではなく、且つ、天ぷらなどの揚げ物調理の際、付属以外の負荷（鍋）を用いると美味しい調理結果が得られないという問題に対処するものではない。
【００１３】
また、特許文献２に開示された技術は、負荷の浮き又は横方向へのずれを検知判別し、その判別結果が所定レベル以上の場合、入力電力を低下させるか又は加熱停止するものであるが、負荷の種類により熱効率を上げるものではなく、且つ、天ぷらなどの揚げ物調理の際、付属以外の負荷（鍋）を用いると美味しい調理結果が得られないという問題に対処するものでもない。
【００１４】
また、特許文献３に開示された技術は、揚げ物調理時に、入力電力と駆動周波数とから、負荷（鍋）が付属のものか否かを判定し、付属以外のものと判定した時には加熱動作を停止するものであるが、負荷の種類により熱効率を上げるものではなく、且つ、負荷（鍋）が加熱時に浮上するという問題に対処するものではない。
【００１５】
本発明は前記不具合を解決するものであり、通常加熱モードにおいては非磁性負荷を加熱できるようにするとともに、負荷の種類を問わず天ぷら調理モードすなわち温度調節加熱モードにおいては非磁性負荷や負荷の浮きが発生した時には調理を継続できないようにし、調理の失敗を防ぐとともに、安全性を確保することを目的とする。
【００１６】
さらに、温度調節加熱モードへの移行が禁止された場合には、使用者に報知することで、適切な調理方法を選択できるように知らしめることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、加熱コイルと共振コンデンサに高周波電流を流すインバータ手段と、負荷の状態を判定する負荷判定手段と、負荷の温度を検出する温度検出手段と、加熱コイルや共振コンデンサの共振状態を切替える切替手段と、これらを制御する制御手段と、少なくとも通常加熱モードと使用者の温度設定による温度調節加熱モードとを有する誘導加熱調理器において、負荷判定手段により負荷の状態を判定し、切替手段により加熱コイルと共振コンデンサの共振状態の内、少なくとも一つの共振状態に切替設定された場合においては、前記温度調節加熱モードへの移行が禁止されるものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明は、前述のように、加熱コイルと共振コンデンサに高周波電流を流すインバータ手段と、負荷の状態を判定する負荷判定手段と、負荷の温度を検出する温度検出手段と、加熱コイルや共振コンデンサの共振状態を切替える切替手段と、これらを制御する制御手段と、少なくとも通常加熱モードと使用者の温度設定による温度調節加熱モードとを有する誘導加熱調理器において、負荷判定手段により負荷の状態を判定し、切替手段により加熱コイルと共振コンデンサの共振状態の内、少なくとも一つの共振状態に切替設定された場合においては、前記温度調節加熱モードへの移行が禁止されるものである。
これにより、通常加熱モードにおいては非磁性負荷を加熱できるようにするとともに、負荷の種類を問わず天ぷら調理モードすなわち温度調節加熱モードにおいては非磁性負荷や負荷の浮きが発生した時には調理を継続できないようにし、調理の失敗を防ぐとともに、安全性を確保することができる。
【００１９】
また、前記温度調節加熱モードへの移行が禁止された場合には、制御手段は表示、発音等により使用者に報知するものなので、温度調節加熱モードへの移行が禁止された場合には、使用者に報知することで、適切な調理方法を選択できるように知らしめることができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に従って説明する。
【００２１】
図１は本発明の一実施例の誘導加熱調理器の回路ブロック図、図２は本発明の共振状態の切替えの複数の構成例を示す図、図３は本発明の一実施例の加熱判断動作フローチャートである。
【００２２】
尚、図２以降においては、図１の実施例と共通する構成の一部を省略すると共に、重複する説明を省略する。各実施例の図における同一符号は、同一物又は相当物を示す。また、同種の物が二つ以上あり、これらを判別して説明した方が分り易い場合は、図中に表れない部分についても、数字の符号にａ、ｂの英字の接尾辞を付けている。
【００２３】
図１において、１は交流電源である。２は整流素子で、交流電源１を整流して直流化する。３はスイッチング素子で、二つを直列接続し、両端を整流素子２の出力端子（図の＋端子および−端子）に接続する。
【００２４】
４はインバータ手段で、直列接続された二つのスイッチング素子３から構成され、二つのスイッチング素子３を交互にオンオフすることによりハーフブリッジ型共振インバータ手段となり、後記加熱コイル５と共振コンデンサ６に高周波電流を流す。
【００２５】
５は加熱コイルで、インダクタンスの異なる５ａ、５ｂの二つがあり、高周波電流が流れることにより後記負荷１３を加熱する。６は共振コンデンサで、容量の異なる６ａ、６ｂの二つがあり、６ａは加熱コイル５ａと接続され、６ｂは加熱コイル５ｂと接続されて、それぞれ異なる共振状態を構成する。
【００２６】
７は切替手段で、Ｃ接点のスイッチで形成され、コモン端子は二つのスイッチング素子３の接続点に接続され、他の端子には加熱コイル５ａと共振コンデンサ６ａの直列回路が接続され、さらに残りの端子には加熱コイル５ｂと共振コンデンサ６ｂの直列回路が接続され、いずれかの直列回路が二つのスイッチング素子３の接続点に接続され、後記制御手段１０の信号により加熱コイル５や共振コンデンサ６の共振状態を切替える。
【００２７】
８は温度検出手段で、後記トッププレート１２下に配され、後記制御手段１０と接続され、後記負荷１３の温度を間接的に検出する。
【００２８】
９は負荷判定手段で、後記制御手段１０と接続され、後記制御手段１０によるスイッチング素子３すなわちインバータ手段４の駆動の結果から、後記負荷１３がどのような材質、大きさ、配置なのか、浮きの有無など、後記負荷１３の状態を判定する。
【００２９】
１０は制御手段で、インバータ手段４すなわち二つのスイッチング素子３、切替手段７、温度検出手段８、負荷判定手段９、後記操作表示手段１１等と接続され、これらを制御する。制御手段１０は、インバータ手段４すなわち二つのスイッチング素子３を交互に駆動して加熱コイル５ａまたは５ｂに高周波電流を流し、負荷判定手段９の判定結果から、切替手段７を制御して加熱に適した共振状態になるように切替える。
【００３０】
また、制御手段１０は、必要に応じてスイッチング素子３の駆動周波数等も変更し、さらには、温度検出手段８の温度検出結果に応じ、温度調節加熱モードの場合には通電電力を増減し、通常加熱モードの場合には通電電力を低減するなどの制御を行う。
【００３１】
１１は操作表示手段で、使用者が通電設定の操作を行い、その結果を発光素子や発音素子などを用いて表示や発音で報知するものであり、この操作表示手段１１における設定により制御手段１０の動作状態が決定する。
【００３２】
１２はトッププレートで、機器の上面に設けられ、下方に加熱コイル５、温度検出手段８等が配され、上に後記負荷１３を載置する。１３は負荷で、加熱コイル５上方のトッププレート１２上に載置され加熱される。
【００３３】
次に、図２に従って、共振状態を切替える各種の構成について説明する。
【００３４】
図２（ａ）は図１で説明した構成と同じであり、Ｃ接点スイッチで形成される切替手段７により共振状態を切替えるものである。つまり、加熱コイル５ａと共振コンデンサ６ａの接続で決まる共振状態と、加熱コイル５ｂと共振コンデンサ６ｂの接続で決まる共振状態とを切替える。
【００３５】
図２（ｂ）はそれぞれ排他的に動作する二つの接点で形成される切替手段７により共振状態を切替えるものである。つまり、加熱コイル５ａと共振コンデンサ６ａとの間の接点が開き、加熱コイル５ｂと共振コンデンサ６ｂとの間の接点が閉じている時は、加熱コイル５ａと加熱コイル５ｂの直列接続と共振コンデンサ６ｂの接続で決まる共振状態となり、加熱コイル５ａと共振コンデンサ６ａとの間の接点が閉じ、加熱コイル５ｂと共振コンデンサ６ｂとの間の接点が開いている時は、加熱コイル５ａと共振コンデンサ６ａの接続で決まる共振状態となる。
【００３６】
図２（ｃ）は一つの接点で形成される切替手段７により共振状態を切替えるものである。つまり、接点が開いている時は、加熱コイル５ａと加熱コイル５ｂの直列接続と共振コンデンサ６の接続で決まる共振状態となり、接点が閉じている時は、加熱コイル５ａと共振コンデンサ６の接続で決まる共振状態となる。
【００３７】
図２（ｄ−１）、同図（ｄ−２）は加熱コイル５と負荷１３までの距離を機械的に変化させる切替手段７により共振状態を切替えることを示したものである。同図（ｄ−１）におけるｄ１、同図（ｄ−２）におけるｄ２は加熱コイル５と負荷１３間の距離であり、その大小関係はｄ１＜ｄ２とする。加熱コイル５と負荷１３間の距離が変化すれば、加熱コイル５を含むインダクタンスが変化するので、共振状態が変化する。
【００３８】
つまり、図２（ｄ−１）の状態の時は、加熱コイル５を含むインダクタンスが大の共振状態となり、同図（ｄ−２）の状態の時は、加熱コイル５を含むインダクタンスが小の共振状態となるので、同図（ｄ−１）の状態と同図（ｄ−２）の状態を切替えることにより、共振状態を変化させることができる。
【００３９】
上記図２（ａ）、同図（ｂ）、同図（ｃ）、同図（ｄ−１）・同図（ｄ−２）のいずれかの構成をとり、共振状態すなわちスイッチング素子３の駆動周波数を変化させることにより、鉄などの誘導加熱に適した磁性負荷と、非磁性ステンレスやアルミニウムなどの誘導加熱に適していない非磁性負荷に対しても加熱可能となる。
【００４０】
しかしながら、非磁性ステンレスやアルミニウムなどの負荷１３は、誘導加熱によって電力を投入しようとした場合、反発力が発生するために、負荷１３が軽い時には負荷１３が浮いたり、移動したりして正常な加熱ができないという問題点がある。
【００４１】
特に、天ぷら調理においては、温度検出手段８の検出する温度によって電力の増減を行うために、負荷１３の浮きや位置ずれが発生すると、正常な加熱制御ができず、油温の上昇により、発煙や発火に至る恐れがある。
【００４２】
そこで、天ぷら調理の場合、負荷判定手段９による負荷判定結果が非磁性ステンレスやアルミニウムなどの非磁性負荷となり、磁性負荷と異なる共振状態の設定（これを「共振状態Ｂ設定」とする。）が必要となった時には、制御手段１０は通電を中止すなわち温度調節加熱モードへの移行を禁止し、同時に表示、発音等により使用者に報知する。
【００４３】
尚、磁性負荷に対応する共振状態の設定は共振状態Ａ設定とする。上記図２（ａ）、同図（ｂ）、同図（ｃ）、同図（ｄ−１）・同図（ｄ−２）で示した共振状態の切替えは共振状態Ａ設定と共振状態Ｂ設定の切替を示したものである。
【００４４】
次に、上記動作の詳細を図３のフローチャートを用いて説明する。ここで、本実施例の誘導加熱調理器は通常加熱モードと使用者の温度設定による温度調節加熱モードとを有するものとする。
【００４５】
加熱を開始すると、ステップＳ１において、操作入力処理を行い、使用者の操作表示手段１１における操作によって加熱シーケンスすなわちステップＳ２に移行する。
【００４６】
ステップＳ２で加熱モードが通常加熱モードか否かを判定し、通常加熱モード（Ｙ）の場合にはステップＳ３に移行し、通常加熱モードではない（Ｎ）場合すなわち温度調節加熱モード（天ぷら調理）の場合にはステップＳ９に移行する。
【００４７】
ステップＳ３では、制御手段１０の信号により切替手段７が磁性負荷用の共振状態（共振状態Ａ）を設定し、その後制御手段１０は負荷判定用通電制御を行い、ステップＳ４において負荷判定手段９が負荷判定処理を行う。
【００４８】
次いで、ステップ５において、負荷１３の判定結果が磁性負荷か、それ以外かを判定し、前者（Ｙ）であればステップＳ６に、後者（Ｎ）であればステップＳ７に移行する。
【００４９】
ステップＳ６では、負荷１３は磁性負荷と確定しているので、共振状態は共振状態Ａのままとして引き続き磁性負荷電力制御の通電を継続する。
【００５０】
ステップＳ７では、負荷１３は非磁性負荷と確定しているので、制御手段１０の信号により切替手段７は共振状態を非磁性負荷用の共振状態Ｂの設定に切替える。その後、ステップＳ８において非磁性負荷電力制御の状態とし、この状態の通電を継続する。
【００５１】
一方、ステップＳ２で通常加熱モードではない（Ｎ）場合すなわち温度調節加熱モード（天ぷら調理）と判定した場合には、温度調節加熱モードすなわちステップ９以降に移行し、ステップＳ９で制御手段１０の信号により切替手段７が磁性負荷用の共振状態（共振状態Ａ）を設定し、その後制御手段１１０が負荷判定用通電を行い、ステップＳ１０において負荷判定手段９が負荷判定処理を行う。
【００５２】
次いで、ステップ１１において、負荷１３の判定結果が磁性負荷か、それ以外かを判定し、前者（Ｙ）であればステップＳ１２に、後者（Ｎ）であればステップＳ１３に移行する。
【００５３】
ステップ１２では、負荷１３は磁性負荷と確定しているので、共振状態は共振状態Ａのままとして引き続き天ぷら調理すなわち温度調節加熱電力制御の通電を継続する。
【００５４】
ステップＳ１３では、負荷１３は磁性負荷以外すなわち非磁性負荷と判定したので、制御手段１０は天ぷら調理モードすなわち温度調節加熱モードへの移行を禁止し、通電を中止する。さらに、ステップ１４で制御手段１０は表示、発音等により使用者に天ぷら調理モードすなわち温度調節加熱モード不可の報知を行う。
【００５５】
尚、以上の説明において、加熱モードを通常加熱モードと温度調節加熱モードの二つとしたが、これに限るものではなく、種々の加熱モードがあってもよい。また、加熱コイル５や共振コンデンサ６による切替可能な共振状態を二つとしたが、これに限るものではなく、三つ以上としてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の誘導加熱調理器によれば、加熱コイルと共振コンデンサに高周波電流を流すインバータ手段と、負荷の状態を判定する負荷判定手段と、負荷の温度を検出する温度検出手段と、加熱コイルや共振コンデンサの共振状態を切替える切替手段と、これらを制御する制御手段と、少なくとも通常加熱モードと使用者の温度設定による温度調節加熱モードとを有する誘導加熱調理器において、負荷判定手段により負荷の状態を判定し、切替手段により加熱コイルと共振コンデンサの共振状態の内、少なくとも一つの共振状態に切替設定された場合においては、前記温度調節加熱モードへの移行が禁止されるものである。これにより、通常加熱モードにおいては非磁性負荷を加熱できるようにするとともに、負荷の種類を問わず天ぷら調理モードすなわち温度調節加熱モードにおいては非磁性負荷や負荷の浮きが発生した時には調理を継続できないようにし、調理の失敗を防ぐとともに、安全性を確保することができるという効果を奏する。
【００５７】
また、前記温度調節加熱モードへの移行が禁止された場合には、制御手段は表示、発音等により使用者に報知するものなので、温度調節加熱モードへの移行が禁止された場合には、使用者に報知することで、適切な調理方法を選択できるように知らしめることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の誘導加熱調理器の回路ブロック図である。
【図２】本発明の共振状態の切替えの複数の構成例を示す図で、同図（ａ）はＣ接点スイッチで形成される切替手段により共振状態を切替える構成、同図（ｂ）はそれぞれ排他的に動作する二つの接点で形成される切替手段により共振状態を切替える構成、同図（ｃ）は一つの接点で形成される切替手段７により共振状態を切替える構成、同図（ｄ−１）・（ｄ−２）は加熱コイルと負荷までの距離を機械的に変化させる切替手段により共振状態を切替える構成を示す。
【図３】本発明の一実施例の加熱判断動作フローチャートである。
【符号の説明】
４ インバータ手段
５（５ａ、５ｂ） 加熱コイル
６（６ａ、６ｂ） 共振コンデンサ
７ 切替手段
８ 温度検出手段
９ 負荷判定手段
１０ 制御手段
１３ 負荷

Claims (2)

1. 加熱コイル（５）と共振コンデンサ（６）に高周波電流を流すインバータ手段（４）と、負荷（１３）の状態を判定する負荷判定手段（９）と、負荷（１３）の温度を検出する温度検出手段（８）と、加熱コイル（５）や共振コンデンサ（６）の共振状態を切替える切替手段（７）と、これらを制御する制御手段（１０）と、少なくとも通常加熱モードと使用者の温度設定による温度調節加熱モードとを有する誘導加熱調理器において、
   負荷判定手段（９）により負荷（１３）の状態を判定し、切替手段（７）により加熱コイル（５）と共振コンデンサ（６）の共振状態の内、少なくとも一つの共振状態に切替設定された場合においては、前記温度調節加熱モードへの移行が禁止されることを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 前記温度調節加熱モードへの移行が禁止された場合には、制御手段（１０）は表示、発音等により使用者に報知することを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。

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