JP2005085667A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のタッチキーの各々にて、同一レベルでキー押下を判断することができるようにすること。
【解決手段】 トッププレート１に表裏一対の電極部１１ａ、１１ｂで構成した複数のタッチキー１０とタッチキー１０の各々の静電容量の変化を電圧変化に変換する入力手段１２と入力手段１２の出力に基づきタッチキー１０の押下を検知する押下検知手段１３とを有する操作部９と、操作部９から入力する信号に基づき加熱手段３を通電制御する制御手段１９とを備え、操作部９は各タッチキー１０の電圧を逐次入力するとともに所定周期で逐次入力するタッチキーの入力順序を変更する構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、静電容量式のタッチキーが漏洩磁界の影響を受け難くした誘導加熱調理器に関する。

近年、誘導加熱調理器は安全・清潔・高効率という優れた特徴が認知され、一般家庭のキッチンや業務用等に広く普及されている。

また、機器に搭載の静電容量式タッチキーとして、平板状パネルに電極を設けてコンデンサを形成し、パネルに人が指で触れたことに起因する前記コンデンサの静電容量変化を直流電圧の変化に変換し検知するものがある（例えば、特許文献１参照）。
前記特許文献には、誘電体からなる平板状パネルの裏面に、所定の間隔を持った複数個の駆動電極と複数個の検知電極を交互に配置し、各駆動電極を互いに電気的に接続し、また各検知電極を互いに電気的に接続するように構成し、この構成により入力を検知するタッチ領域を形成することが記載されている。
特開昭６１−２９２８３２号公報

しかしながら、前記従来の構成では、鍋を設置する載置台と同一面にタッチキーを設けた場合、誘導加熱中に鍋をタッチキー上までずらす、または鍋内から吹きこぼれた調理物で鍋とタッチキーが繋がると、前記直流電圧に、鍋を介して導かれた加熱手段の発生する漏洩磁界に起因するリップル電圧が重畳してしまい、指でキー操作しても検知手段は安定した電圧変化を検知できないためキー押下と検知できなかったり、指でキー操作していないのに誤ってキー押下と検知してしまったり、または、鍋とキーを離して前記漏洩磁界の影響がなくなるのを前記直流電圧が変化したと判断し誤ってキー押下と検知してしまったりする場合があるという問題があった。

また、前記リップル電圧のレベルは商用電源の電圧値に依存するので、複数のタッチキーを設けて逐次入力する構成の場合、入力する順番によって商用電源の位相が異なり、鍋とタッチキーとの近接による影響に差が出てしまうという問題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、複数のタッチキーが同一レベルで漏洩磁界の影響を受けにくくなるようにし、同一レベルで鍋とタッチキーが近接していることを検知できるようにすることを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱調理器は、トッププレートに表裏一対で設けた電極で構成される複数のタッチキーと、前記複数のタッチキーの各々において指が触れて変化する静電容量を電圧変化に変換し、前記電圧の相対変化に基づき各タッチキーの押下を検知し、各タッチキーの電圧を逐次入力するとともに所定周期で前記逐次入力するタッチキーの入力順序を変更する操作部を備えたものである。

これにより、操作部は、逐次入力するタッチキーの入力順序を変更するので、入力順序が一巡する間で各タッチキーの入力タイミングは均等になる。

本発明の誘導加熱調理器は複数のタッチキーの各々にて、同一レベルでキー押下を判断することができる。

第１の発明は、鍋を誘導加熱する加熱手段と、前記加熱手段の上部に設けたトッププレートと、前記トッププレートに表裏一対で設けた電極で構成した複数のタッチキーと前記タッチキーの各々の静電容量の変化を電圧変化に変換する入力手段と前記入力手段の出力に基づき前記タッチキーの押下を検知する押下検知手段とを有する操作部と、前記操作部から入力する信号に基づき前記加熱手段を通電制御する制御手段とを備え、前記操作部は各タッチキーの電圧を逐次入力するとともに所定周期で前記逐次入力するタッチキーの入力順序を変更する構成とした。これにより、操作部は、逐次入力するタッチキーの入力順序を変更するので、入力順序が一巡する間で各タッチキーの入力タイミングは均等になり、複数のタッチキーの各々にて同一レベルでキー押下を判断することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の操作部を商用電源の零電圧点にてタッチキーの逐次入力を開始するようにした。これにより、操作部は、漏洩磁界レベルが最小になる商用電源の零電圧点でタッチキーを入力するので、複数のタッチキーの各々にて、漏洩磁界の影響を受けにくいタイミングにて同一レベルでキー押下を判断することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の構成において、商用電源が異なる電圧レベルになる複数の位相点にて各タッチキーの電圧を逐次入力するとともに所定周期で前記逐次入力するタッチキーの入力順序を変更し、前記複数の位相点にて入力した電圧の差に基づき鍋と複数のタッチキーのうち少なくとも１つが近接していることを検知する鍋近接検知手段を備えたものである。これにより、鍋近接検知手段は、逐次入力するタッチキーの入力順序を変更するので、入力順序が一巡する間で各タッチキーの入力タイミングは均等になり、複数のタッチキーの各々にて同一レベルで鍋とタッチキーとの近接を検知することができる。

第４の発明は、特に、第３の発明の構成において、鍋近接検知手段は複数の位相点を商用電源の零電圧点およびピーク電圧点としたものである。これにより、鍋近接検知手段は漏洩磁界の影響が最小となる商用電源の零電圧点で入力した電圧値と、漏洩磁界の影響が最大となる商用電源のピーク電圧点で入力した電圧値との差に基づき鍋とタッチキーが近接していることを検知するので、同一レベルかつ最大感度で鍋とタッチキーとの近接を検知することができる。

第５の発明は、特に、第１〜４の発明のいずれか１つの発明の構成において、操作部は各タッチキーにおいて、複数のタッチキーの入力順序変更が一巡する間に入力した電圧のうち最小値をキー押下の判定基準値とするものである。これにより、複数のタッチキーの各々にて、同一レベルで、漏洩磁界の影響を最も受けにくいタイミングで入力したデータをキー押下の判定基準値とするので、高精度な判定基準値に基づきキー押下を検知することができる。

第６の発明は、特に、第２の発明の構成において、操作部は、各タッチキーにおいて、複数のタッチキーの入力順序変更が一巡する間に入力した電圧の平均値をキー押下の判定基準値とするものである。これにより、複数のタッチキーの各々にて、同一レベルで、漏洩磁界の影響を受けにくいタイミングで入力したデータの平均値をキー押下の判定基準値とするので、単発ノイズが印加されたときのデータを判定基準値として採用しキー押下と誤検知してしまうのを防ぎ、更にキー押下の検知精度を向上することができる。

第７の発明は、特に、第５または６の発明の構成において、操作部は、鍋とタッチキーの近接を検知すると、キー押下の判定基準値を更新せずに保持する構成としたものである。これにより、操作部は、鍋とタッチキーの近接を検知するとキー押下の判定基準値を更新しないので、鍋とタッチキーが近接状態なった後、前記近接状態が解消されても、前記近接状態になる前の判定基準値値に基づき正常にキー押下を判断することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態）
以下本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施の形態における誘導加熱調理器のブロック図、図２は同誘導加熱調理器の外観図であり、図３は同誘導加熱調理器の入力手段の回路図である。また、図４（ａ）は同誘導加熱調理器の押下検知手段の通常時の動作図、図４（ｂ）は同誘導加熱調理器の押下検知手段の鍋と操作部とが接近しているときの動作図であり、図５（ａ）は同誘導加熱調理器の鍋近接検知手段の通常時の動作図、図５（ｂ）は同誘導加熱調理器の鍋近接検知手段の鍋と操作部とが接近しているときの動作図である。

図１において、トッププレート１の上部には被加熱物である鍋２が載置されている。また、トッププレート１の下部には鍋２を誘導加熱する加熱手段３が設けられている。そしてこの加熱手段３は整流器４、加熱コイル５、スイッチング素子６、およびインバータ回路７で構成される。この加熱手段３は商用電源８に接続されている。また、トッププレート１には操作部９が設けられ、この操作部９は一対の電極部１１ａおよび１１ｂからなるタッチキー１０、入力手段１２、押下検知手段１３で構成されている。このほか、鍋近接検知手段１４、零電圧検知手段１５、表示手段１７と音響手段１８で構成される報知手段１６、および制御手段１９とが設けられている。

また、図２に示すように、機器上面にトッププレート１が配置され、その上に加熱コイル５に対応して鍋２を載置できるようにしている。操作部９は、左ダウンキー１０ａ、左切／入キー１０ｂ、左アップキー１０ｃ、右ダウンキー１０ｄ、右切／入キー１０ｅ、右アップキー１０ｆのタッチキー６つからなり、各々のタッチキーが一対の電極部１１ａおよび１１ｂを備えて、トッププレート１と同一面上にて機器を使用する者が操作し易いように鍋２が設置される部位よりも手前に配置されている。

また、図３に示すように、発振器１２ａの出力する４００ｋＨｚ高周波信号を基に高周波電圧を形成して電極部１１ｂに印加する。機器を使用する者が電極部１１ａに指で触れていない場合は、電極部１１ｂに印加される高周波電圧はコンデンサＣ１を経由して抵抗器Ｒ１以降の回路に伝達され、入力手段１２の出力電圧Ｖｏは所定の直流電圧となる。しかし、機器を使用する者が電極部１１ａに指で触れた場合は、電極部１１ｂに印加される高周波電圧の一部は電極部１１ｂ、トッププレート１、電極部１１ａ、指を介してアースに流れて抵抗器Ｒ１以降の回路に伝達される電圧振幅は減衰し、入力手段１２の出力電圧Ｖｏは低下する。なお、操作部９は６つのタッチキーに対応する電極部１１ａおよび１１ｂの各々において、入力手段１２を備えている。

ここで、図１で示す各構成手段について説明する。加熱手段３では、スイッチング素子６を約２３ｋＨｚでオンオフさせて加熱コイル５に高周波電流を供給し、加熱コイル５と磁気結合する鍋２を加熱する。零電圧検知手段１５は、商用電源８の零電圧点を示す信号を出力する。また、表示手段１７は、発光ダイオード（ＬＥＤ）や液晶表示素子（ＬＣＤ）等で構成されて視覚的な報知を行い、音響手段１８は、ブザー等で構成されて音響的な報知を行う。

操作部９では、電極部１１ａおよび１１ｂで一対のコンデンサを形成し、入力手段１２は、図３で示した通り、電極部１１ｂに４００ｋＨｚの高周波電圧を印加し、電極１１ａおよび１１ｂで形成されるコンデンサを経由して得た信号を整流・平滑して直流電圧に変換し出力する。電極部１１ａに指が触れると、電極部１１ａおよび１１ｂで形成されるコンデンサの静電容量が変化し、入力手段１２はこれを電圧変化に変換して出力する。

また、押下検知手段１３は、零電圧検知手段１５より入力する信号に基づき、入力手段１２の出力する信号を商用電源８の零電圧点にて入力開始し、６つのタッチキーについて、左ダウンキー１０ａ→左切／入キー１０ｂ→左アップキー１０ｃ→右ダウンキー１０ｄ→右切／入キー１０ｅ→右アップキー１０ｆといった流れで順次ＡＤ変換し入力していく。そして、各々のタッチキーについて、入力した電圧値が判定基準値よりも０．３４Ｖ以上低下するのを検知してキー押下と判断し、制御手段１９へキー押下を示す信号を出力する。また、押下検知手段１３は、商用電源８の半周期毎に、最初に入力するタッチキーを１つずつずらしていき、半周期×６＝３周期で一巡させる。

さらに、押下検知手段１３は、６つのタッチキーの各々において、入力した電圧値のうちキー押下と判断しない範囲で最小のものを最小電圧値として保持し、前記タッチキーの入力順序が３周期で一巡する毎に前記判定基準値を前記最小電圧値に更新する。これにより、漏洩磁界の影響を最も受けにくいタイミングで入力したデータを前記最小電圧値として保持し、前記判定基準値として採用できる。なお、キー押下と判断する入力した電圧値が判定基準値よりも０．３４Ｖ以上低下という値は回路定数によって定まるものであり、回路定数が変われば変わりこの値に限定されるものではない。

また、鍋近接検知手段１４は、零電圧検知手段１５より入力する信号に基づき、入力手段１２の出力する信号を商用電源８の零電圧点およびピーク電圧点にてそれぞれ入力開始し、６つのタッチキーについて、左ダウンキー１０ａ→左切／入キー１０ｂ→左アップキー１０ｃ→右ダウンキー１０ｄ→右切／入キー１０ｅ→右アップキー１０ｆの流れで順次ＡＤ変換し入力していくとともに、商用電源８の半周期毎に最初に入力するタッチキーを１つずつずらしていく。そして、各々のタッチキーについて、商用電源８の零電圧点で入力した電圧およびピーク電圧点で入力した電圧のうち最大値と最小値を保持し、前記タッチキーの入力順序が半周期×６＝３周期で一巡するタイミングにて、最大値と最小値との差が０．０６Ｖ以上であることより鍋２と操作部９が近接していることを検知し、制御手段１９へ鍋２と操作部９の近接を示す信号を出力する。なお、最大値と最小値との差が０．０６Ｖ以上という値は回路定数によって定まるものであり、回路定数が変われば変わりこの値に限定されるものではない。

また、制御手段１９は、押下検知手段１３からの入力信号に基づき、加熱手段３への通電開始／停止、および通電量の変更を行う。また、鍋近接検知手段１４からの入力信号に基づき鍋２と操作部９が近接していることを検知すると、押下検知手段１３から入力する信号の受付を禁止するとともに、押下検知手段１３がキー押下の判定基準値を更新するのを禁止させ、報知手段１６を構成する表示手段１７および音響手段１８を制御して、機器を使用する者に鍋２と操作部９が近接していて入力操作できない旨を視覚的および聴覚的に報知する。

以上のように構成された誘導加熱調理器について、図４、図５を用いてその動作を説明する。

先ず、押下検知手段１３の動作から説明する。通常では、図４（ａ）に示すように、入力手段１２の出力電圧Ｖｏは直流電圧となり、操作部９に指が触れていないときは、入力手段１２の出力電圧Ｖｏは約３．２０Ｖの直流電圧になる。そして、押下検知手段１３は、入力手段１２の出力電圧ＶｏをＡＤ変換して入力し、判定基準値として保持する。

その後、例えば、操作部９の左切／入キー１０ｂに指が触れると、左切／入キー１０ｂに対応する入力手段１２の出力電圧Ｖｏは約２．８０Ｖの直流電圧まで低下する。そして、押下検知手段１３は、左切／入キー１０ｂに対応する入力手段１２の出力電圧Ｖｏを入力し、判定基準値との差（３．２０Ｖ−２．８０Ｖ＝０．４０Ｖ）が０．３４Ｖ以上である状態が０．１秒連続すると、左切／入キー１０ｂが押下されていると判定する。

しかし、例えば、調理中に鍋２が左切／入キー１０ｂに接触する、または吹きこぼれた鍋２内の調理物で鍋２と左切／入キー１０ｂが繋がる等で鍋２と左切／入キー１０ｂが近接すると、図４（ｂ）に示すように、左切／入キー１０ｂに対応する入力手段１２の出力電圧Ｖｏは、約２．８０Ｖの直流成分に商用電源８に同期したリップル成分が重畳した電圧となり、加熱手段３の出力が２ｋＷでは鍋２と左切／入キー１０ｂとの近接度合いによって、前記リップル電圧の振幅は０．４Ｖ以上となる。

この場合、押下検知手段１３は、図４（ｂ）に示すように、商用電源８の零電圧を検知して１番目にＡＤ変換し入力したときの電圧値と判定基準値との差は０．３４Ｖ以上となるが、６番目にＡＤ変換し入力したときの電圧値と判定基準値との差は０．３４Ｖ以上にならず、０．３４Ｖ以上である状態が０．１秒連続しないので左切／入キー１０ｂが押下されているとは判定しない。このとき、もし６つのタッチキーの入力順序が固定ならば、商用電源８の零電圧を検知して１番目にＡＤ変換し入力するタッチキーではキー押下と判定できるが、６番目にＡＤ変換し入力するタッチキーではキー押下と判定できないといった、各タッチキー間でキー押下の感度にばらつきが発生してしまう。

しかし、本実施の形態では、押下検知手段１３は、商用電源８の半周期（５０Ｈｚで１０ｍｓ）毎に最初にＡＤ変換し入力するタッチキーを１つずつずらしていくので、半周期×６＝３周期（５０Ｈｚで６０ｍｓ）で一巡する間で各タッチキーの入力位相は均等になり、タッチキーの入力順序が一巡する周期以上の時間連続、本実施の形態では０．１秒でキー押下と判断するので、左切／入キー１０ｂ以外でも同様の動作になる。

以上の構成により、６つのタッチキーの各々にて、漏洩磁界の影響を受けにくいタイミングにて、同一検知精度でキー押下を判断することができる。

次に、鍋近接検知手段１４の動作を説明する。通常では、図５（ａ）に示すように、入力手段１２の出力電圧Ｖｏは直流電圧となり、零電圧検知手段１５より入力する信号に基づき、商用電源８の零電圧点で入力した電圧と、このタイミングから商用電源８の１／４周期だけ待機し商用電源８のピーク電圧点で入力した値には殆ど差がない。

しかし、例えば、調理中に鍋２が左切／入キー１０ｂに接触する、または吹きこぼれた鍋２内の調理物で鍋２と左切／入キー１０ｂが繋がる等で鍋２と左切／入キー１０ｂが近接すると、図５（ｂ）に示すように、左切／入キー１０ｂに対応する入力手段１２の出力電圧Ｖｏは、約３．２０Ｖの直流成分に商用電源８に同期したリップル成分が重畳した電圧となり、加熱手段３の出力が２ｋＷでは鍋２と左切／入キー１０ｂとの近接度合いによって、前記リップル電圧の振幅は０．４Ｖ以上となる。

この場合、鍋近接検知手段１４は、図５（ｂ）に示すように、商用電源８の零電圧点で入力した電圧およびピーク電圧点で入力した電圧のうち最大値と最小値を保持し、前記タッチキーの入力順序が一巡するタイミング、すなわち、商用電源８の３周期毎にて、前記最大値と最小値との差が０．０６Ｖ以上であることより鍋２と操作部９が近接していることを検知し、制御手段１９へ鍋２と操作部９の近接を示す信号を出力する。

この信号を受けて、制御手段１９は、操作部９からの信号の受付を禁止し、加熱手段３を出力停止し、報知手段１６を構成する表示手段１７および音響手段１８を制御して報知する。また、このとき制御手段１９は、押下検知手段１３へキー押下のための判定基準値を更新禁止するよう信号出力し、この信号を受けて、押下検知手段１３は、判定基準値の更新を禁止する。

このとき、もし６つのタッチキーの入力順序が固定ならば、商用電源８の零電圧を検知して１番目にＡＤ変換し入力するタッチキーでの（最大値−最小値）に対し、６番目にＡＤ変換し入力するタッチキーでの（最大値−最小値）は小さくなるので、各タッチキー間で鍋近接検知の感度にばらつきが発生してしまう。

しかし、本実施の形態では、鍋近接検知手段１４は、商用電源８の半周期毎に最初にＡＤ変換し入力するタッチキーを１つずつずらしていくので、３周期で一巡する間で各タッチキーの入力位相は均等になり、タッチキーの入力順序が一巡する周期で鍋近接検知を行うので、左切／入キー１０ｂ以外でも同様に検知する。

以上の構成により、６つのタッチキーの各々にて、同一検知精度かつ最大感度にて、調理中に鍋２と操作部９が接触、または鍋２内の調理物が吹きこぼれて鍋２と操作部９が繋がる等で鍋２と操作部９が近接していることを検知して、操作部９による入力操作を禁止し、機器を使用する者に鍋２と操作部９が近接していて入力操作できない旨を視覚的および聴覚的に報知するとともに、前記鍋２と操作部９の近接状態が解消された後は操作部９による入力操作を正常に受け付けることができる。

なお、前記実施の形態では、押下検知手段１３は、各タッチキーにおいて、タッチキーの入力順序が一巡する間、すなわち商用電源８の３周期の間に入力した電圧値のうちキー押下と判断しない範囲で最小の値をキー押下の判定基準値としたが、タッチキーを順次ＡＤ変換していく間隔が比較的短い場合は、前記タッチキーの入力順序が一巡する間に入力した値のうちキー押下と判断しない範囲のものの平均値をキー押下の判定基準値とすれば、単発ノイズが印加されたときのデータが判定基準値として採用されるのを防ぎ、キー押下の検知精度を向上することができる。

また、押下検知手段１３および鍋近接検知手段１４は、最初にＡＤ変換し入力するタッチキーを１つずらす周期を商用電源８の半周期毎としているが、商用電源８の半周期単位で任意に設定可能である。

以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は複数のタッチキーの各々にて、同一レベルでキー押下を判断することができるので、誘導加熱調理器、高周波加熱調理器およびハロゲン調理器などの複数のタッチキーを有する調理器などの用途に適用できる。

本発明の一実施の形態における誘導加熱調理器のブロック図 同誘導加熱調理器の外観図 同誘導加熱調理器の入力手段の回路図 （ａ）同誘導加熱調理器の押下検知手段の通常時の動作図（ｂ）同誘導加熱調理器の押下検知手段の鍋と操作部が近接しているときの動作図 （ａ）同誘導加熱調理器の鍋近接検知手段の通常時の動作図（ｂ）同誘導加熱調理器の鍋近接検知手段の鍋と操作部が近接しているときの動作図

符号の説明

１ トッププレート
２ 鍋
３ 加熱手段
８ 商用電源
９ 操作部
１０ タッチキー
１１ａ、１１ｂ 電極部
１２ 入力手段
１３ 押下検知手段
１４ 鍋近接検知手段
１９ 制御手段

Claims (7)

1. 鍋を誘導加熱する加熱手段と、前記加熱手段の上部に設けたトッププレートと、前記トッププレートに表裏一対で設けた電極で構成した複数のタッチキーと前記タッチキーの各々の静電容量の変化を電圧変化に変換する入力手段と前記入力手段の出力に基づき前記タッチキーの押下を検知する押下検知手段とを有する操作部と、前記操作部から入力する信号に基づき前記加熱手段を通電制御する制御手段とを備え、前記操作部は各タッチキーの電圧を逐次入力するとともに所定周期で前記逐次入力するタッチキーの入力順序を変更する構成とした誘導加熱調理器。
2. 操作部は、商用電源の零電圧点にてタッチキーの逐次入力を開始する請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 商用電源が異なる電圧レベルになる複数の位相点にて各タッチキーの電圧を逐次入力するとともに所定周期で前記逐次入力するタッチキーの入力順序を変更し、前記複数の位相点にて入力した電圧の差に基づき鍋と複数のタッチキーのうち少なくとも１つが近接していることを検知する鍋近接検知手段を備えた請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
4. 鍋近接検知手段は、複数の位相点を商用電源の零電圧点およびピーク電圧点とした請求項３に記載の誘導加熱調理器。
5. 操作部は、各タッチキーにおいて、複数のタッチキーの入力順序変更が一巡する間に入力した電圧のうち最小値をキー押下の判定基準値とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
6. 操作部は、各タッチキーにおいて、複数のタッチキーの入力順序変更が一巡する間に入力した電圧の平均値をキー押下の判定基準値とする請求項２に記載の誘導加熱調理器。
7. 操作部は、鍋とタッチキーの近接を検知すると、キー押下の判定基準値を更新せずに保持する構成とした請求項５または６に記載の誘導加熱調理器。

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