JP2007299707A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】赤外線センサの位置を点灯させ、かつ赤外線センサの異常を加熱前に検知すること。
【解決手段】赤外線センサ１６と赤外線センサ１６の近傍に配置されトッププレート１２面に光を照射する発光手段１７を備え、発光手段１７を点灯時に赤外線センサ１６の出力が所定以下になると、インバータ回路２２の出力を制限する構成とすることにより、赤外線センサ１６の上方のトッププレート１２面が発光して赤外線センサ１６の位置が認識できるとともに、トッププレート１２面を照射する発光手段１７の光が赤外線センサ１６に入射されて出力が変化するので、加熱開始前に赤外線センサ１６の異常を判定して加熱制限することが可能となり、機器の信頼性を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、赤外線センサを用いた誘導加熱調理器に関するものである。

従来の誘導加熱調理器では、図６に示すように加熱コイル４３の中央に赤外線センサ４５を配置し、赤外線センサ４５からの出力に応じて制御手段３８はインバータ回路４４の出力を制御していた。赤外線センサ４５の上方には非磁性金属材料からなる導波管４６を配置して鍋４１から放射される赤外線のみを赤外線センサ４５に導き、また導波管４６の周囲には加熱コイル４３からの磁束による導波管４６の自己発熱を低減するために、加熱コイル４３下方に第１の防磁手段４９を、加熱コイル４３内側に第２の防磁手段５０をそれぞれ配置して、鍋底以外からの赤外線放射の影響を受けないようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３８６６０号公報

しかしながら前記従来の構成では、赤外線センサ４５の出力は鍋４１からの赤外線放射が増加しないと変化しないため、赤外線センサ４５上方に鍋４１が載置されていないと温度検知ができないという課題があった。このため、赤外線センサ４５がどの部分に配置されているか使用者がわかるようにトッププレート４２に印刷をしていても、使用環境が暗い場合には印刷がわかりにくくなるため、赤外線センサ４５を加熱コイル４３の略中央に配置し、使用者が赤外線センサ４５の位置を意識しなくても赤外線センサ４５上に鍋４１が置かれる構成としていた。

一方、赤外線センサ４５あるいは温度算出手段４７の異常についても、鍋４１が温度上昇しないとわからないという課題があった。また、ピーク感度波長が１μｍ近傍の赤外線センサ４５を使用する場合には、鍋４１が２００℃以上の高温になるまで赤外線センサ４５の出力が変化しないため、赤外線センサ４５近傍に配置したサーミスタなどを用いて異常を自己診断した時には、既に鍋が異常高温となっているという課題があった。このため、赤外線センサ４５による温度検知制御は湯沸かしや炊飯など１００℃近傍の温度領域での使用に制限していた。

本発明は上記課題を解決するもので、使用者が赤外線センサの位置を一目で認識でき、かつ赤外線センサ４５の異常が加熱前に判断することのできる誘導加熱調理器を提供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、トッププレート面に光を照射する発光手段を赤外線センサの近傍に配置し、前記発光手段を点灯時に前記赤外線センサの出力が所定以下になると、インバータ回路の出力を制限するように構成されたものである。

これにより、赤外線センサの上方のトッププレート面が発光して赤外線センサの位置が認識できるとともに、トッププレート面を照射する発光手段の光が赤外線センサに入射されて出力が変化するので、加熱開始前に赤外線センサの異常を判定して加熱制限することが可能となる。

本発明の誘導加熱調理器は、赤外線センサの上方を光らせることが可能で使用者が赤外線センサの位置を認識しやすくなる。そのため使用者に赤外線センサ上に鍋を置くことを促しやすくなり、その結果、赤外線センサを使用目的に応じて自由に配置することが可能となる。また、赤外線センサの異常を加熱前に自己診断することが可能となり、赤外線センサを、焼き物や揚げ物の高温調理あるいは異常温度上昇防止に使用しても、赤外線センサの異常により鍋が過度に温度上昇することなく、安全に精度よく検知することが可能となる。

第１の発明は、トッププレート上の鍋を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、前記加熱コイル下方に設けられ前記鍋から放射される赤外線を検知する赤外線センサと、前記赤外線センサの出力より鍋温度を算出する温度算出手段と、前記赤外線センサ近傍に配置され前記トッププレート面に光を照射する発光手段と、前記温度算出手段からの出力に応じて前記インバータ回路の出力を制御する制御手段を備え、前記制御手段は前記発光手段を点灯時に前記赤外線センサの出力が第１の所定以下になると、前記インバータ回路の出力を制限する構成とすることにより、赤外線センサの上方のトッププレート面が発光して赤外線センサの位置が認識できるとともに、トッププレート面を照射する発光手段の光が赤外線センサに入射されて出力が変化するので、加熱開始前に赤外線センサの異常を判定して加熱制限することが可能となる。

第２の発明は、特に第１の発明の制御手段を発光手段を点灯時に赤外線センサの出力が第１の所定以下になるのに替えて発光手段点灯時と消灯時の赤外線センサの出力差が第２の所定以下でインバータ回路の出力を制限する構成とすることにより、確実に発光手段の光に反応した赤外線センサの出力変化を検知することができ、発光手段の駆動回路の故障などで発光手段が点灯したまま機器を動作させることによる、赤外線センサの温度検知の誤検知を抑制することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明で発光手段点灯時の赤外線センサ出力が、赤外線センサで制御する鍋温度での赤外線センサ出力より大きくなるように、発光手段の出力を設定した構成とすることにより、赤外線センサで温度制御する範囲のセンサ出力が可能であることを判定することが可能となる。

第４の発明は、鍋から赤外線センサへ赤外線を導光する導光手段を備え、特に、第１〜３の発明の発光手段から照射される光を前記導光手段にてトッププレート面に導光する構成とすることにより、赤外線センサにて温度検知するトッププレートの領域と、発光手段にて照射するトッププレートの領域を、より精度よく一致させることができる。

第５の発明は、特に、第４の発明の導光手段で、下側の穴径が上側より広くなるように導光手段に傾斜を設けた構成とすることにより、加熱コイルの隙間が狭くて導光手段の径が小さくなる場合においても、赤外線センサと発光手段を小型化する必要がなく、発光手段の光をトッププレートに導光させることが可能となる。

第６の発明は、特に第４または第５の発明の導光手段を保持する保持部材と、赤外線センサと発光手段を固定するプリント配線板を備え、前記プリント配線板は前記保持部材にて保持する構成とすることにより、赤外線センサと発光手段の実装状態をより安定させることができ、また、プリント配線板に実装して赤外線センサと発光手段をひとつのユニットとすることで、制御手段への接続を簡素化することが可能となる。

第７の発明は、特に、第１〜６の発明の発光手段は加熱時に消灯する構成とすることにより、加熱前は発光手段が点灯して赤外線センサの位置認識をしやすくするとともに、加熱中の鍋が温度上昇時には発光手段からの影響を受けることなく赤外線センサによる温度検知を精度よく行うことが可能となる。

第８の発明は、特に、第７の発明の発光手段は加熱を開始後所定時間点灯した後に消灯する構成とすることにより、加熱開始後鍋を置く場合にも、点灯により赤外線センサの位置を認識しやすくするとともに、加熱開始する毎に赤外線センサが異常になっていないか自己診断することが可能となる。

第９の発明は、２段階操作にて加熱開始させる加熱操作手段を備え、特に、第７および第８の発明の発光手段は前記加熱操作手段の１段目の操作時に点灯し、前記加熱操作手段の２段目の操作時に消灯する構成とすることにより、使用者が加熱操作を開始した時のみ発光手段を点灯させることが可能となり、不要に発光手段を点灯させて使用者が煩わしいと感じることを低減することができる。また、発光手段の点灯時間を最小限とすることができるので、経年変化による発光手段の照度低下を抑制することができる。

第１０の発明は、インバータ回路の出力により鍋の有無を検知する鍋検知手段を備え、特に、第１〜９の発明の発光手段を、前記鍋検知手段で鍋なし判定された場合に点灯する構成とすることにより、加熱開始後、トッププレート上に鍋が置かれていない状態において、赤外線センサの位置を使用者に認識させることが可能となる。

第１１の発明は、機器の動作手段を表示する表示手段を備え、特に、第１〜１０の発明のインバータ回路の出力を制限する際に前記表示手段にて表示を行う構成とすることにより、赤外線センサが異常であることを使用者が容易に識別することが可能となる。

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１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるブロック図を示すものである。

図１において、１１は負荷鍋、１２は負荷鍋１１を載置するトッププレート、１３は負荷鍋１１を加熱する加熱コイルで内コイル１３ａと外コイル１３ｂの分割巻き構成としている。１４は加熱コイル１３から負荷鍋１１への磁束を集中するフェライト、１５は加熱コイル１３およびフェライト１４を保持する加熱コイル支持台で赤外線の透過率が低い樹脂材料にて構成されている。１６は赤外線センサ、１７は発光手段で赤色の発光ダイオードにて構成され、トッププレート１２の方向に向けて取り付けられている。１８は負荷鍋１１からの赤外線放射を赤外線センサに導光し、かつ発光手段１７から放射する光をトッププレート１２へ導光する導光手段、１９は赤外線センサ１６の出力より温度を算出する温度算出手段、２０は使用者が機器の加熱操作を行う加熱操作手段、２１は機器の動作状態を表示する表示手段、２２は加熱コイル１３に高周波電流を供給するインバータ回路、２３はインバータ回路２２からの出力信号によりトッププレート１２の上に鍋が載置されていることを検知する鍋検知手段、２４は温度算出手段１９からの信号に応じてインバータ回路２２の出力を制御する制御手段である。

図２は、本発明の第１の実施の形態における操作表示部の一例を示すものである。

図２において、加熱操作手段２０内に５つのスイッチが配置されており、表示手段２１内には３桁のデジタル表示部３０が配置されている。

図３は、本発明の第１の実施の形態における赤外線センサ１６と発光手段１７および導光手段１８近傍の詳細図である。

図３において、３０は導光手段１８を保持する保持部材で、３２は赤外線センサ１６および発光手段１７を固定するプリント配線板、３３はプリント配線板３２を保持部材３１に固定するビスで、プリント配線板３２と保持部材３１を加熱コイル支持台１５に共締めしている。

図４および図５は、本発明の第１の実施の形態における加熱動作、発光手段１８の点灯、赤外線センサ１６の出力のタイミングを示す図である。

以上のように構成された誘導加熱調理器についてその動作を説明する。

加熱を開始するとインバータ回路２１は加熱コイル１３に高周波電流を供給して、トッププレート１２上に載置された負荷鍋１１は加熱コイル１３からの磁束より自己発熱する。負荷鍋１１の温度が上昇すると負荷鍋１１の鍋底から放射される赤外線量が増加する。負荷鍋１１から放射される赤外線は導光手段１８を通って赤外線センサ１６に入射される。赤外線センサ１６の出力は温度算出手段１９にて温度換算されて、所定温度を超えると制御手段２４はインバータ回路２３の出力を低下させている。

機器の操作は図２に示すように加熱操作手段２０で操作され、加熱スイッチ２８をオンした後、切入スイッチ２９をオンして加熱を開始する２段階操作としている。

発光手段１７は、図４に示すように加熱スイッチ２８をオンする前は、消灯している。この時、赤外線センサ１６の出力は赤外線センサ１６の上に負荷鍋１１が載置されていると、光が入射しないためＶ０と低い値を示している。

次に、加熱スイッチ２８をオンすると、発光手段１７が点灯する。この時は２段階の加熱操作の１段階目であるため、加熱動作は開始していない。発光手段１７が点灯すると光が導光手段１８を通って、トッププレート１２の赤外線センサ１６で検知できる領域が光る。発光手段１７の光はトッププレート１２面を照射するとともに、赤外線センサ１６にも入射される。本例では赤色の発光ダイオードを使用しているため、赤外線センサ１６の感度波長域の光が赤外線センサ１６に入射されるので、赤外線センサ１６の出力は赤外線センサ１６の異常検知のしきい値Ｖより高いＶ１まで上昇する。異常検知のしきい値Ｖは赤外線センサ１６で温度制御する制御温度Ｔ１の出力より高く設定しておくと、発光手段１７点灯時に赤外線センサ１６での制御範囲で異常なく出力可能であることが確認できる。

発光手段１７が点灯時に赤外線センサ１６の出力がしきい値Ｖより低い場合は、赤外線センサ１６の異常と判断して、インバータ回路２２の出力を停止、またはインバータ回路２２の最大出力を制限して、表示手段２１のデジタル表示部３０にエラー表示を行う。インバータ回路２２の出力を停止する場合は、発光手段１７の点灯を継続させておくと、さらに赤外線センサ１６の異常状態がわかりやすくなる。

なお、赤外線センサ１６の異常検知のしきい値は図４に示すように絶対値ではなく、図５に示すように、発光手段１７点灯時と消灯時の差△Ｖが所定値より低い場合に異常と判定すると、負荷鍋１１の初期温度の影響や、太陽光や照明光の影響を受けることなく、異常を判定することができる。

次に、切入スイッチ２９をオンすると加熱動作が開始し、約１秒後に発光手段１７が消灯する。赤外線センサ１６の出力は発光手段１７が消灯するとＶ０まで低下し、その後負荷鍋１１から出力された赤外線放射で温度を算出し、制御温度Ｔ１以上になるとインバータ回路２２の出力を低下させて加熱動作を停止する。

トッププレート１２の上に負荷鍋１１が載置されていない場合や、加熱コイル１３に対して負荷鍋１１がずれておかれている場合は、インバータ回路２２の共振電圧が高くなるので、鍋検知手段２３で鍋なしと判定され、インバータ回路２２の出力を低下するとともに、発光手段１７を点灯させて、トッププレート１２の赤外線センサ１６で検知できる領域を光らせる。

赤外線センサ１６を加熱コイル１３のコイル間に配置する場合などは、加熱コイルの隙間が狭くなることがあるが、図３に示すように導光手段１８を下側が広くなるように傾斜を持たせることで、赤外線センサ１６および発光手段１７を小型化せずに実装することができる。特に、赤外線センサ１６の受感をよくするために導光手段１８の径の中心に赤外線センサ１６を配置する場合には、発光手段１７が導光手段１８の中心に対してずれた位置に配置されるので、導光手段１８の径が小さいと発光手段１７からの光が導光手段１８内に入射できないが、導光手段１８に傾斜部を設けることで、トッププレート１２上まで導光することができる。

なお、本実施の形態では赤外線センサ１６の異常検知のしきい値を、赤外線センサ１６の制御温度Ｔ１より高いレベルに設定したが、制御温度Ｔ１より低くても赤外線センサ１６が光に反応するのを判定することは可能であり、同様の効果を得ることができる。

また、発光手段１７を赤色の発光ダイオードで構成したが、赤外線センサ１６のチップ面積を大きくして感度を上げたり、温度算出手段１９で赤外線センサ１６の出力信号を増幅させることで、赤外線センサ１６の感度波長域での放射エネルギーが低くなる黄色や緑、青などの発光色を使用することも可能である。

また、赤外線センサ１６を加熱コイル１３のコイル間ではなく、コイル中央部分に配置しても同様の効果がえられる。

また、発光手段１７の点灯時は、点滅状態としても同様の効果が得られる。

また、加熱スイッチ２８をオンする前は発光手段１７を消灯としていたが、点灯としていても同様の効果が得られる。

また、加熱開始の２段階操作を加熱スイッチ２８＋切入スイッチ２９と構成したが、加熱スイッチ２８＋アップスイッチ２７またはダウンスイッチ２６の２段階で加熱してもよい。

また、発光手段１７は加熱開始後約１秒後に消灯としたが、赤外線センサ１６による温度制御に影響がない範囲であれば、消灯タイミングを変更することは可能であり、逆に加熱開始後すぐに発光手段１７を消灯してもかまわない。

以上のように、本実施の形態においては赤外線センサ１６近傍に発光手段１７をトッププレート１２の方向に向けて配置するので、トッププレート１２上の赤外線センサ１６受光領域を点灯することができる。

また、発光手段１７点灯時に赤外線センサ１６の出力が所定以下でインバータ回路２２の出力を低下させるので、赤外線センサ１６の異常を加熱前に検知することが可能となる。

また、発光手段１７点灯時と消灯時の赤外線センサ１６出力の差が所定以下でインバータ回路２２の出力を低下させるので、確実に発光手段１７による赤外線センサ１６出力の変化を検知して、赤外線センサ１６の異常を加熱前に検知することが可能となる。

また、発光手段１７点灯時の赤外線センサ１６出力が、赤外線センサ１６で温度制御するレベルの出力より大きくすることで、赤外線センサ１６での温度制御範囲で確実に出力することが可能であることを検知することができる。

また、トッププレート１２から赤外線センサ１６への導光と発光手段１７からトッププレート１２への導光を同じ導光手段１８で行うので、トッププレート１２上の赤外線センサ１６の受光領域を精度よく点灯することができる。

また、導光手段１８の穴径を下側に広くなるように導光手段１８に傾斜を設けることで、加熱コイル１３の隙間が狭い場合でも、赤外線センサ１６および発光手段１７を小型化することなく、発光手段１７の光をトッププレート１２上まで導光することができる。

また、プリント配線板３２に赤外線センサ１６と発光手段１７を実装することで、赤外線センサ１６と発光手段１７の実装状態をより安定させることができ、また、赤外線センサ１６と発光手段１７をひとつのユニットとすることで、制御手段２３への接続を簡素化することができる。

また、発光手段１８を加熱時に消灯することにより、加熱中は発光手段１７からの影響を受けることなく赤外線センサ１６による負荷鍋１１の温度制御を精度よく行うことが可能となる。

また、発光手段１７を加熱開始後所定時間点灯するので、加熱開始してから負荷鍋１１を置く場合にも、赤外線センサ１６の位置を認識しやすくできる。

また、発光手段１７は加熱操作手段２０の１段目の操作時に点灯し、加熱操作手段２０の２段目の操作時に消灯するので、使用者が加熱操作を開始した時のみ発光手段１７を点灯させることができ、不要に発光手段１７を点灯させて使用者が煩わしいと感じることを低減することができる。また、発光手段１７の点灯時間を最小限とすることができるので、経年変化による発光手段１７の照度低下を抑制することができる。

また、鍋検知手段２３で鍋なし判定された場合にも、発光手段１７を点灯するので、加熱開始後、トッププレート上に鍋が置かれていない状態において、赤外線センサ１６の位置を使用者に認識させることができる。

また、赤外線センサ１６の異常を検知してインバータ回路２２の出力を制限する時に、表示手段２１でエラー表示をすることで、赤外線センサ１６が異常であることを使用者が容易に認識することができる。

以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、赤外線センサによる温度制御を確実に実行することができるので、赤外線センサを用いる加熱調理器等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器を示すブロック図 本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の操作表示部を示す図 本発明の実施の形態１における赤外線センサと発光手段および導光手段近傍の詳細図 本発明の実施の形態１における加熱動作、発光手段の点灯、赤外線センサの出力のタイミングを示す図 本発明の実施の形態１における発光手段の点灯、赤外線センサの出力のタイミングを示す図 本発明の従来例における誘導加熱調理器を示すブロック図

符号の説明

１３ 加熱コイル
１６ 赤外線センサ
１７ 発光手段
１８ 導光手段
１９ 温度算出手段
２０ 加熱操作手段
２１ 表示手段
２２ インバータ回路
２３ 鍋検知手段
２４ 制御手段
３１ 保持部材
３２ プリント配線板

Claims (11)

1. トッププレート上の鍋を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、前記加熱コイル下方に設けられ前記鍋から放射される赤外線を検知する赤外線センサと、前記赤外線センサの出力より前記鍋温度を算出する温度算出手段と、前記赤外線センサ近傍に配置され前記トッププレート面に光を照射する発光手段と、前記温度算出手段からの出力に応じて前記インバータ回路の出力を制御する制御手段を備え、前記制御手段は前記発光手段を点灯時に前記赤外線センサの出力が第１の所定以下になると、前記インバータ回路の出力を制限する誘導加熱調理器。
2. 制御手段は、発光手段を点灯時に赤外線センサの出力が第１の所定以下になるのに替えて発光手段点灯時と消灯時の赤外線センサの出力差が第２の所定以下で、インバータ回路の出力を制限する請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 発光手段点灯時の赤外線センサ出力が、前記赤外線センサで制御する鍋温度での前記赤外線センサ出力より大きくなるように、発光手段の出力を設定した請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
4. 鍋から赤外線センサへ赤外線を導光する導光手段を備え、前記導光手段は発光手段から照射される光をトッププレート面に導光する請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
5. 導光手段の下側の穴径が上側より広くなるように前記導光手段に傾斜を設けた請求項４に記載の誘導加熱調理器。
6. 導光手段を保持する保持部材と、赤外線センサと発光手段を固定するプリント配線板を備え、前記プリント配線板は前記保持部材にて保持する構成とした請求項４または５に記載の誘導加熱調理器。
7. 発光手段は加熱時に消灯する請求項１〜６のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
8. 発光手段は加熱を開始後所定時間点灯した後に消灯する請求項７に記載の誘導加熱調理器。
9. ２段階操作にて加熱開始させる加熱操作手段を備え、発光手段は前記加熱操作手段の１段目の操作時に点灯し、前記加熱操作手段の２段目の操作時に消灯する請求項７または８に記載の誘導加熱調理器。
10. インバータ回路の出力により鍋の有無を検知する鍋検知手段を備え、前記鍋検知手段で鍋なし判定された場合に発光手段を点灯する請求項１〜９のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
11. 機器の動作手段を表示する表示手段を備え、インバータ回路の出力を制限する際に前記表示手段にて表示を行う請求項１〜１０のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。