JP2008140678A

JP2008140678A - 加熱調理器

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Publication number: JP2008140678A
Application number: JP2006326611A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Noguchi; 新太郎野口; Kenji Watanabe; 賢治渡辺
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-12-04
Filing date: 2006-12-04
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2026-12-04
Also published as: JP4910667B2

Abstract

【課題】温度過昇防止制御を高精度で行うこと。
【解決手段】赤外線センサと第２の温度検知手段で温度調整制御を行うもので、被加熱物は少なくとも底面の一部を黒塗りとした付属鍋とし、被加熱物からの熱吸収率が高くなることで、赤外線センサに入射する放射線を精度よく検知することができるので、鍋反りのばらつき、あるいは被加熱物を据え置くためのトッププレートの反りのばらつきによらず温度調整を高精度で行うことができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、特にキッチンなどのキャビネットに組み込んで使用する赤外線センサを用いた誘導加熱手段を有した加熱調理器に関するものである。

従来の加熱調理器では、図９に示すように本体５０天面に被加熱物を据え置くためのトッププレート５１と、前記被加熱物を誘導加熱する加熱コイル５２と、前記加熱コイル５２に高周波電流を供給するインバータ回路５３と、加熱コイル５２の中央部に温度検知用のサーミスタ５４を配置し、トッププレート５１に置かれた鍋５５の底面からの熱伝導と、前記熱伝導を受けたサーミスタ５４からの出力に応じて鍋５５の底面温度を算出する温度算出手段から、インバータ回路５３の出力を制御していた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−３０７８６３号公報

しかしながら、前記従来の構成では、揚げ物調理においてはサーミスタで温度検知を行っているため、鍋底の反りのばらつき、あるいは被加熱物を据え置くためのトッププレートの反りのばらつきにより、温度の微調整や油量の検知を高精度で行うことが困難で、かつ発火防止のため加熱出力を大きくすることができないため、油温の上昇時間が長く、また調理物投入後の火力復帰時間が遅れるという課題を有していた。

本発明は前記従来技術の課題を解決するもので、特に揚げ物調理において被加熱物から入射する赤外線の放射線を精度よく検知できるようにするため、鍋反りのばらつき、あるいは被加熱物を据え置くためのトッププレートの反りのばらつきによって変化する温度調整を高精度で行うことができ、かつ被加熱物がずらされた場合でも精度よく検知できるとともに、発火の可能性を有する油の温度過昇防止制御を含めて、赤外線センサおよび第２の温度検知手段によって、高効率で安全に使用できる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、本発明の加熱調理器は、本体天面に被加熱物を据え置くためのトッププレートと、前記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流を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の火力を設定する操作部と、前記操作部で設定した火力に応じた制御温度を記憶している記憶回路と、前記加熱コイル下方に設け、前記被加熱物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に基づいて前記加熱コイルの高周波電流を制御して前記被加熱物の加熱電力量を制御する第１の温度制御手段と、前記赤外線センサの検出値が前記記憶回路で記憶している制御温度を超えた場合に前記インバータ回路の出力を停止あるいは小さくし、前記赤外線センサで検知した温度が前記記憶回路で記憶している制御温度以下となった場合に前記インバータ回路の出力を大きくするように制御する第２の温度制御手段と、前記赤外線センサを補助する第２の温度検知手段と前記第２の温度検知手段の検出値と所定時間ごとに更新される目標温度との温度差を算出する温度差算出手段と、前記第２の温度検知手段の検出値の時間変化量を算出する温度勾配算出手段と、前記温度差算出手段と前記温度勾配算出手段の算出値を入力として前記インバータ回路の火力を決定する火力決定手段を用いた第３の温度制御手段を備え、前記被加熱物は少なくとも底面の一部を黒塗りとした付属鍋とし、設定した火力ごとに赤外線センサのみによる温度制御と、前記赤外線センサと第２の温度検知手段の併用による温度制御、第２の温度検知手段のみによる温度制御のうちいずれかが動作することが可能な構成において、精度よく温度検知することができる。

本発明の加熱調理器は、赤外線センサと第２の温度検知手段で温度調整制御を行うもので、被加熱物からの熱吸収率が高くなることで、赤外線センサに入射する放射線を精度よく検知することができるので、鍋反りのばらつき、あるいは被加熱物を据え置くためのトッププレートの反りのばらつきによらず温度調整を高精度で行うことができるとともに、鍋位置をずらされても鍋からの放射線を検知しやすくできるので鍋ずれ検知も安全に行うことができる。また、第２の温度検知手段と赤外線センサで、温度調整あるいは温度過昇防止機能として併用できるので高い精度および高い安全性を併せ持った調理を行うことができる。

第１の発明は、本体天面に被加熱物を据え置くためのトッププレートと、前記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流を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の火力を設定する操作部と、前記操作部で設定した火力に応じた制御温度を記憶している記憶回路と、前記加熱コイル下方に設け、前記被加熱物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に基づいて前記加熱コイルの高周波電流を制御して前記被加熱物の加熱電力量を制御する第１の温度制御手段と、前記赤外線センサの検出値が前記記憶回路で記憶している制御温度を超えた場合に前記インバータ回路の出力を停止あるいは小さくし、前記赤外線センサで検知した温度が前記記憶回路で記憶している制御温度以下となった場合に前記インバータ回路の出力を大きくするように制御する第２の温度制御手段と、前記赤外線センサを補助する第２の温度検知手段と前記第２の温度検知手段の検出値と所定時間ごとに更新される目標温度との温度差を算出する温度差算出手段と、前記第２の温度検知手段の検出値の時間変化量を算出する温度勾配算出手段と、前記温度差算出手段と前記温度勾配算出手段の算出値を入力として前記インバータ回路の火力を決定する火力決定手段を用いた第３の温度制御手段を備え、前記被加熱物は少なくとも底面の一部を黒塗りとした付属鍋とするものである。

これにより、温度検知は、鍋から放射される赤外線で検知することができるので、鍋反りのばらつき、あるいは被加熱物を据え置くためのトッププレートの反りのばらつきに影響することなく検知することができるとともに、赤外線センサには入射する放射線が鍋の放射率を高めた状態で入射されるので、高精度な温度検知を可能とするとともに、第２の温度検知手段を併用することで細かい温度調整制御を行うことができる。

第２の発明は、特に第１の発明において、第２の温度検知手段は、第１および第２の温度制御手段を可能とするものである。

これにより、温度調節と温度過昇防止を赤外線と二段階で制御可能とすることができ、安全性を向上することができる。

第３の発明は、特に第１または２の発明において、調理条件を揚げ物モードとするものである。

これにより、発火の可能性のある調理条件（たとえば少量油による調理）においても、安全で高精度の調理を行うことができる。

第４の発明は、特に第１〜３のいずれか１つの発明において、設定した火力ごとに、赤外線センサのみによる温度制御と、前記赤外線センサと第２の温度検知手段の併用による温度制御、第２の温度検知手段のみによる温度制御のうちいずれかが動作するように構成したものである。

これにより、火力設定ごとにねらいの火力で被加熱物を高精度で加熱しながら、前記被加熱物の過加熱を防止することができる。

第５の発明は、特に第１〜４のいずれか１つの発明において、トッププレートに対する鍋底接地面を黒塗りとするものである。

これにより、鍋位置をずらされても鍋からの放射線を検知しやすくできるので鍋ずれ検知も精度よく行うことができ、調理性能と安全性を向上することができる。

第６の発明は、特に第１〜４のいずれか１つの発明において、付属鍋の外面の全てを黒塗りとするものである。

これにより、鍋位置がずれることによって、鍋底の接地面から、赤外線センサ部が露出した場合でも、鍋端のフランジ部分が赤外線センサにかかっていれば、黒体に近い鍋の外面から放射される赤外線の検知レベルを高いレベルで検知することができ、適切な温度制御あるいは鍋ずれ検知の設定を可能とすることができる。

第７の発明は、特に第１〜６のいずれか１つの発明において、被加熱物が異常高温の際に報知または表示を行うものである。

これにより、被加熱物が過加熱状態時には、使用者に知らせることができるので安全性を向上することができる。

第８の発明は、特に第１〜７のいずれか１つの発明において、被加熱物が異常高温到達前に報知または表示を行うものである。

これにより、特に油使用による発火の可能性を有する揚げ物調理等においては、事前に使用者に現在の加熱レベルが過加熱に近い状態であることを警告することができるので、油発火前の多量の油煙が発生する前段階で使用者に知らせることができ、より安全性を高上することができる。

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１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における加熱調理器の平面図を示すものである。

図１において、調理器本体１はキッチンキャビネットのワークトップ２に上から落とし込んで組み込まれている。本体１の上面は結晶化ガラスを素材としたトッププレート３の周囲をプレート枠４で囲んで覆われている。また、図１に示すようにトッププレート３には誘導加熱部５ａ、５ｂ、および電気抵抗発熱式加熱手段６（以下、ラジェントヒーター部６とする）を配置し、トッププレート３を構成する部材内前部には誘導加熱部５ａ、５ｂ、およびラジェントヒーター部６に対応する誘導加熱操作部７、８、およびラジェント操作部９が配置されている。操作部７、８、９はトッププレート３に印刷された電極部を触れることで電気的容量が変化することに反応する静電容量検知式のタッチキーとし、天面に凹凸がないため手入れなどの取扱いがし易い平面接触式を実現している。なお、本実施の形態の操作部は静電容量検知式に限定するものではなく、タクト式などの押しボタン式操作部でも効果は同じものである。また、中央部の加熱手段はラジェントヒーター部６に限定するものではなく、誘導加熱式の加熱手段でも良い。また、本体１側面には、本体１側面左内部に配置するグリル部１０と、グリル部１０を操作するためのタクト式スイッチの収納可能なグリル操作部１１が配されている。なお、天面中央部に配するラジェントヒーター部６の操作部は、操作部９に限定せず、グリル操作部１１にまとめても良いものとする。

誘導加熱部５ａ、５ｂ、およびラジェントヒーター部６に対応する本体内部には誘導加熱手段を構成する加熱コイルと、加熱コイル後方に電気抵抗発熱式加熱手段であるラジェントヒーターが配されている。加熱コイルの電源回路である通電制御回路（図示せず）が加熱コイルの下方に配され、回路ユニット（図示せず）に対応した前方で操作回路ユニット下の位置にそれぞれ冷却ファン（図示せず）を配置し、その下方の本体１奥行きには吸気口（図示せず）がある。

また、誘導加熱部５ａ、５ｂに対応する操作部は、図２に示すように、例えば左加熱部に関して通電するための加熱入切キー７ａや、揚げ物調理を行うための揚げ物キー７ｅの他、加熱部の火力を調節するための火力アップキー７ｂおよび火力ダウンキー７ｃや、調理時間を設定するためのタイマ時間設定キー、またオート調理キー等を配置する。表示部７ｄはＬＣＤやＬＥＤにより入力状態やタイマ時間、設定火力、設定温度などを表示するものである。右誘導加熱およびラジェントヒーター部、またグリル操作部においても同様に操作キーを配置するものとする。報知手段は使用者に加熱調理器の状態を報知するためのブザーあるいは音声などを報知できるスピーカ、アンプと音声情報から構成するものである。また、本実施の形態における加熱調理器の制御手段はマイコンを用いて実現する。

温度検知手段は、図３に示すように加熱コイル１６中心近傍に赤外線センサ１９を設け被加熱物である付属鍋１８から入射する放射線を赤外線センサ１９が検知する。また、サーミスタなどで構成された第２の温度検知手段２４はトッププレート３を介して付属鍋１８の底の温度を検出する。また、付属鍋１８は外面部分の一部（特に赤外線センサ１９の真上）を黒塗りすることで、熱吸収率の高い黒体レベルを実現する。また、赤外線センサ１９は加熱コイル１６からの磁束の影響を受けにくくするため、加熱コイル１６中心近傍に配置されている。また、加熱コイル１６など赤外線センサ１９周辺部品からの赤外線放射の影響を受けない構成とするために、導光部２０が赤外線センサ１９の受光面近傍から加熱コイル１６上面まで配置されている。

図４に示す制御ブロック図から検知動作について説明する。商用電源２５は整流平滑部２６に入力される。整流平滑部２６にはブリッジダイオードで構成される全波整流器とその直流出力端子間にチョークコイルと平滑コンデンサで構成されるローパスフィルタが接続される。整流平滑部２６の出力にはインバータ回路２３が接続され、インバータ回路２３に加熱コイル１６が接続される。インバータ回路２３と加熱コイル１６は高周波インバータを構成する。インバータ回路２３には、スイッチング素子２７（本実施の形態ではＩＧＢＴ）が設けられる。ダイオード２８がスイッチング素子２７に逆並列に接続されている。加熱コイル１６に並列に共振コンデンサ２９が接続されている。インバータ回路２３は出力制御手段３０からの信号によりスイッチング素子２７の通電率を制御することにより加熱コイル１６に流れる電流を制御し付属鍋１８を加熱する火力の強弱を制御する。赤外線センサ１９の検出値は第１の温度制御手段３１、第２の温度制御手段３２に伝達される。第１の温度制御手段３１は、後述する赤外線の特性を利用して、放射される赤外線を検知し、赤外線センサ１９の出力に基づいて加熱コイル１６の高周波電流を制御して付属鍋１８の加熱電力量を制御する。第２の温度制御手段３２は赤外線センサ１９の検出値と記憶回路３３に記憶された制御温度と比較し検出値が第１制御温度を上回れば出力制御手段３０に出力を低下させるか停止する信号を伝達する。また、第３の温度制御手段３４内の目標温度設定手段３５が第１の所定時間ごとにその時点の温度検知手段の検出値に所定温度加えた値を目標温度として設定する。温度差算出手段３６は目標温度と第２の温度検知手段２４の検出値との温度差を算出する。温度勾配算出手段３７は第２の温度検知手段２４の検出値の第２の所定時間ごとの温度勾配を算出する。火力確定手段３８は温度差算出手段３６と温度勾配算出手段３７の算出結果から火力確定手段３８は火力を決定し出力制御手段３０に伝達し、出力制御手段３０はスイッチング素子２７の通電率を制御し付属鍋１８を確定した火力で加熱する。通常、温度差算出手段３６の算出結果が小さく、かつ温度勾配算出手段３７の算出結果が大きいほど火力は小さくなるように決定される。

また、図５に赤外線センサの特性の一例を示す。横軸が被加熱物の温度、縦軸が赤外線センサの電圧出力である。本実施の形態の赤外線センサ１９は、揚げ物の通常加熱調理の制御温度を検出して検出信号を出力するものを用いた構成である。例えば、揚げ物温度調整範囲を、１４０℃から１０℃刻みで２００℃までで調節する場合、図の特性の中の赤外線センサ出力の１４０℃から２００℃の出力を演算検知する。

次に第２の温度検知手段２４について、その動作、作用を図６により説明する。

図６は付属鍋１８に例えば少量の食材を入れて加熱した場合の温度検知手段の検出値と火力の時間変化を示す図である。図６において、目標温度設定手段３５が設定する目標温度がＴｔである。第１の所定時間ｔａごとにその時点の第２の温度検知手段２４の検出値に所定温度△Ｔ加えた値が設定される。目標温度Ｔｔの最高値は第２の制御温度Ｔ２である。加熱が開始されると、第２の温度検知手段の検出値に△Ｔを加算された目標温度Ｔｔが設定される。Ｔｔはｔａ時間ごとに第２の制御温度まで更新される。温度差算出手段３６はＴｔと第２の温度検知手段２４の検出値の温度差を算出する。一方、温度勾配算出手段３７は△ｔ時間ごとの第２の温度検知手段２４の温度勾配を算出する。第４の所定時間（例えば１秒）ごとに温度差算出手段３０と温度勾配算出手段３７の結果から火力確定手段３８が火力を確定し火力を更新する。火力確定手段３８の火力決定方法はファジィ制御などが考えられる。

以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を図７および図８により説明する。

まず、加熱調理器の付属鍋１８を操作部１１の揚げ物キー７ｅによって、加熱開始する。加熱を開始するとインバータ回路２３は加熱コイル１６に高周波電流を供給して、付属鍋１８は加熱コイル１６からの磁束より自己発熱する。発熱した付属鍋１８からの放射線を赤外線センサ１９で検知し、図４で前述した動作を経て、温度制御を行っている。第２の温度検知手段２４は、図６で前述した動作を経て、温度制御を行っている。加熱されるのが少量の油であれば、付属鍋１８の温度は第２制御温度Ｔ２に早く到達し、火力確定手段３８で算出される火力の第３の所定時間ごとの積分値は大きな値とはならない。従って、温度差算出手段３０と温度勾配算出手段３７から少量油による負荷と判断し、少なくとも第２の温度制御手段３２による温度制御が継続し、付属鍋１８の過加熱は防止される。

以上のように、本実施の形態においては、トッププレート３に対する鍋底接地面を黒塗りした付属鍋１８の熱吸収率の高い鍋底からの放射線を直接赤外線センサ１９が受光し、付属鍋１８の底面の反り量にばらつきが生じた場合でも、あるいはトッププレート３の反りにばらつきが生じた場合でも適切な温度検知を行うことができ、前述した温度検知に基づいて適切な温度制御を行うことができるとともに、温度算出から確定される目標温度設定値範囲で、高精度な温度調節を行うことができる。

また、第２の温度検知手段２４を併用するので、火力設定ごとにねらいの火力で被加熱物を高精度で加熱しながら付属鍋１８の過加熱を防止することができ、特に油調理のような発火の可能性のある条件においても、高い安全性を確保できる。

また、前記赤外線センサ１９と第２の温度検知手段２４の併用による温度制御の他、設定した火力ごとに、赤外線センサのみによる温度制御と、第２の温度検知手段のみによる温度制御のうちいずれかが動作するように構成して温度調節が可能であるので、調理と温度過昇の防止を赤外線と二段階で制御することができ、使用性と安全性を向上することができる。

また、図７に示すように、トッププレート３に対する鍋底接地面の全てを黒塗りとした場合、付属鍋１８が所定の配置位置からずれた場合でも、熱吸収率の高い鍋底からの放射線を赤外線センサ１９が受光し、適切な温度検知を行うことができるので、鍋ずれによる鍋の温度上昇が少ない状態を使用者に報知し修正を促すか、あるいは鍋のずれ加減に対する放射線からの温度情報から過昇防止あるいは空鍋検知を可能とすることができる。

また、図８に示すように付属鍋４０の外面全面に渡って黒塗りすることで、鍋位置がずれることによって、鍋底の接地面から、赤外線センサ１９部が露出した場合でも、鍋端のフランジ部分が赤外線センサ１９にかかっていれば、黒体に近い鍋の外面から放射される赤外線の検知を高いレベルで行うことができ、鍋ずれ、空鍋検知を可能とすることができる。

また、前述した各温度検知手段化から、付属鍋が異常高温の際に報知または表示を行うようにすることで、過加熱状態時を使用者に知らせることができるので安全性を向上することができる。

また、前述した各温度検知手段化から、付属鍋が異常高温到達前に報知または表示を行うようにすることで、特に本実施の形態の油使用による発火の可能性を有する揚げ物調理においては、事前に使用者に現在の加熱レベルが過加熱に近い状態であることを警告することができるので、油発火前の多量の油煙が発生する前段階で使用者に知らせることができ、より安全性を高上することができる。

以上のように、本発明にかかる加熱調理器は、赤外線センサで黒体に近い被加熱物から放射される赤外線を高い精度で検知でき、発火の可能性を有する揚げ物モードの温度制御および温度過昇防止制御や鍋ずれ検知を鍋反りのばらつきによらず高精度で行うことができるとともに、第２の温度検知手段と併用することで、より高い精度と安全性で調理を行うことを実現できるので、負荷を誘導加熱して温度制御する組み込み式の加熱調理器等に適用できる。

本発明の実施の形態１における加熱調理器の平面図本発明の実施の形態１における加熱調理器の部分拡大図本発明の実施の形態１における加熱調理器の構成略図本発明の実施の形態１における加熱調理器の制御ブロック図本発明の実施の形態１における加熱調理器の赤外線センサ温度特性図本発明の実施の形態１における加熱調理器の温度検知手段の検出値と火力の時間変化を示す図本発明の実施の形態１における加熱調理器の構成略図本発明の実施の形態１における加熱調理器の構成略図従来例における加熱調理器の構成図

符号の説明

１、１５本体
３トッププレート
１６加熱コイル
１８、４０付属鍋
１９赤外線センサ
２３インバータ回路
２４第２の温度検知手段
３１第１の温度制御手段
３２第２の温度制御手段
３３記憶手段
３６温度差算出手段
３７温度勾配算出手段

Claims

本体天面に被加熱物を据え置くためのトッププレートと、前記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流を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の火力を設定する操作部と、前記操作部で設定した火力に応じた制御温度を記憶している記憶回路と、前記加熱コイル下方に設け、前記被加熱物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に基づいて前記加熱コイルの高周波電流を制御して前記被加熱物の加熱電力量を制御する第１の温度制御手段と、前記赤外線センサの検出値が前記記憶回路で記憶している制御温度を超えた場合に前記インバータ回路の出力を停止あるいは小さくし、前記赤外線センサで検知した温度が前記記憶回路で記憶している制御温度以下となった場合に前記インバータ回路の出力を大きくするように制御する第２の温度制御手段と、前記赤外線センサを補助する第２の温度検知手段と前記第２の温度検知手段の検出値と所定時間ごとに更新される目標温度との温度差を算出する温度差算出手段と、前記第２の温度検知手段の検出値の時間変化量を算出する温度勾配算出手段と、前記温度差算出手段と前記温度勾配算出手段の算出値を入力として前記インバータ回路の火力を決定する火力決定手段を用いた第３の温度制御手段を備え、前記被加熱物は少なくとも底面の一部を黒塗りとした付属鍋とする加熱調理器。
第２の温度検知手段は、第１および第２の温度制御手段を可能とする請求項１に記載の加熱調理器。
調理条件を揚げ物モードとする請求項１または２に記載の加熱調理器。
設定した火力ごとに、赤外線センサのみによる温度制御と、前記赤外線センサと第２の温度検知手段の併用による温度制御、第２の温度検知手段のみによる温度制御のうちいずれかが動作するように構成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱調理器。
トッププレートに対する鍋底接地面を黒塗りとする請求項１〜４のいずれか１項に記載の加熱調理器。
付属鍋の外面の全てを黒塗りとする請求項１〜４のいずれか１項に記載の加熱調理器。
被加熱物が異常高温の際に報知または表示を行う請求項１〜６のいずれか１項に記載の加熱調理器。
被加熱物が異常高温到達前に報知または表示を行う請求項１〜７のいずれか１項に記載の加熱調理器。