JP2008159494A - Induction cooker - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、誘導加熱調理器に関するものであり、特に調理器の底の反り、ふきこぼれ、沸騰などの検知を行う誘導加熱調理器に関するものである。 The present invention relates to an induction heating cooker, and more particularly, to an induction heating cooker that detects warping of the bottom of the cooking device, spilling, boiling, and the like.
誘導加熱調理器は、交流電源を整流回路で直流電源に変換し、この直流電源をインバータ回路に供給して高周波交流電流に変換し、この高周波交流電流を誘導加熱コイルに流すことで誘導加熱コイルに交番磁界を発生させるものである。この交番磁界により、トッププレートを介して加熱コイルに近接配置された鍋などの磁性材料で構成された金属製調理具の底に渦電流を発生させ、発生した渦電流と金属製調理具の抵抗により発生する熱を利用して調理が行われる。
ところで、誘導加熱調理器の第1の従来技術として、インバータ発振開始時インバータ内のスイッチング素子のON期間を短くし、このON期間を徐々に増加させて行き、発振開始時の急激な入力の立ち上がりによって発生する起動音を無くすソフトスタートを行なった後、インバータへの入力電力を検知し、この入力電力に基づいて負荷判定を従来より正確にかつ安全に行い、ナイフやフォークなどの小物負荷、または無負荷の時はインバータの駆動を停止させる方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
An induction heating cooker converts an AC power source into a DC power source using a rectifier circuit, supplies the DC power source to an inverter circuit, converts it into a high-frequency AC current, and flows the high-frequency AC current through the induction heating coil. To generate an alternating magnetic field. This alternating magnetic field causes an eddy current to be generated at the bottom of a metal cooking utensil made of a magnetic material such as a pan placed close to the heating coil via the top plate, and the generated eddy current and the resistance of the metal cooking utensil are generated. Cooking is performed using the heat generated by.
By the way, as the first prior art of the induction heating cooker, the ON period of the switching element in the inverter is shortened at the start of the inverter oscillation, and this ON period is gradually increased so that the input rises rapidly at the start of the oscillation. After performing a soft start that eliminates the startup sound generated by, the input power to the inverter is detected, and load determination based on this input power is performed more accurately and safely than conventional methods, such as small loads such as knives and forks, or A method of stopping the drive of the inverter when there is no load is disclosed (for example, see Patent Document 1).
また、第2の従来技術として、加熱開始時にパワー一定で加熱を行い、そのときの温度センサ出力の時間による2階微分値(加速度)により鍋底の反り量を判定する方法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
また、第3の従来技術として温度センサによって検知された温度に基づいて沸騰やふきこぼれや鍋ずれを判定する方法が開示されている。即ち、温度センサによって検知された温度が所定値以内である連続時間が所定時間に達した場合に、沸騰と判定し、上記温度センサによって検知された温度の増加する勾配が一定で、所定の時間経過後温度勾配が急激に増加し、その後は温度が一定になれば、ふきこぼれであると判定し、その途中で急激に温度勾配が増加し直後に急激に下がれば、鍋ずれであると判定する(例えば、特許文献3参照)。
また、第4の従来技術として、鍋内の水が沸騰した時に発生する振動のスペクトル分布の相違により沸騰を検知する方法が開示されている(例えば、特許文献4参照)。
Further, as a second conventional technique, a method is disclosed in which heating is performed at a constant power at the start of heating, and the amount of warpage of the pan bottom is determined based on a second-order differential value (acceleration) depending on the time of temperature sensor output at that time ( For example, see Patent Document 2).
In addition, as a third conventional technique, a method for determining boiling, spilling, and pan deviation based on a temperature detected by a temperature sensor is disclosed. That is, when a continuous time in which the temperature detected by the temperature sensor is within a predetermined value has reached a predetermined time, it is determined that the temperature is boiling, and the increasing gradient of the temperature detected by the temperature sensor is constant, for a predetermined time. If the temperature gradient suddenly increases after the lapse of time and the temperature becomes constant thereafter, it is determined that there is a spill, and if the temperature gradient increases suddenly and then decreases rapidly immediately after that, it is determined that the pan is slipping. (For example, refer to Patent Document 3).
In addition, as a fourth conventional technique, a method for detecting boiling based on a difference in spectral distribution of vibrations generated when water in a pot boils is disclosed (for example, see Patent Document 4).
特許文献1に示される従来例では、ソフトスタートで負荷判定を行っているため、判定に時間がかかり、瞬時に誘導加熱を開始することができないという問題があった。
また、特許文献2に示される従来例では、温度センサの変化により鍋底の反り量を判定するので、判定が完了するまでは温度がオーバーシュートしないようにパワーを抑えて加熱するので加熱に時間がかかる。また、温度の時間的変化(加速度)から鍋底の反り量を推定する為、周囲の温度環境の影響を受け易く正確な鍋底の反り量判定が行えないという問題があった。
また、従来技術として、鍋載置位置を検出する物は無い場合には、加熱コイルに対して鍋がずれた位置で置かれた場合、加熱コイルの発生した磁界が鍋と交わらないので、加熱効率が低下するという問題があった。
また、特許文献3に示される従来例では、温度勾配によりふきこぼれを検知する為、検出に時間がかかりふきこぼれ量が大きくなってしまうという問題があった。
また、特許文献4に示される従来例では、振動周波数は鍋の固有振動数により変わるため、検出周波数を広く取る必要があり誤動作も多いという問題があった。
In the conventional example shown in
Further, in the conventional example shown in
In addition, as a conventional technique, when there is no object for detecting the pan placement position, the magnetic field generated by the heating coil does not intersect the pan when the pan is placed at a position shifted from the heating coil. There was a problem that efficiency decreased.
Moreover, in the conventional example shown in
Further, in the conventional example shown in
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、誘導加熱開始までの時間を短縮するとともに小物、鍋の位置ずれ、鍋底の反り、沸騰、ふきこぼれなどを正確に検出して加熱停止や警報出力などの制御を行う誘導加熱調理器を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. It shortens the time until the start of induction heating and accurately detects small items, pan misalignment, pan bottom warp, boiling, spilling, etc. The purpose is to obtain an induction heating cooker that controls heating stop and alarm output.
本発明に係る誘導加熱装置は、鍋を載置するトッププレートと、トッププレートの下に設けられた加熱コイルと、交流電圧を高周波電圧に変換して前記加熱コイルに高周波電流を流す駆動回路と、トッププレート下に設けられた電極と、電極と所定電位との間の静電容量を計測する静電容量測定手段と、静電容量測定手段の計測結果に基づき駆動回路を制御する制御回路と、を備えたものである。 An induction heating device according to the present invention includes a top plate on which a pan is placed, a heating coil provided under the top plate, a drive circuit that converts an alternating voltage into a high frequency voltage and flows a high frequency current through the heating coil, and An electrode provided under the top plate, a capacitance measuring means for measuring a capacitance between the electrode and a predetermined potential, and a control circuit for controlling the drive circuit based on a measurement result of the capacitance measuring means; , With.
この発明によれば、加熱コイルの近傍に配置された電極と所定電位との間との静電容量に基づき負荷判定を行い、駆動回路を制御するようにしたので、誘導加熱開始までの時間を短縮するとともに小物、鍋の位置ずれ、鍋底の反り、沸騰、ふきこぼれなどを正確に検出し、加熱停止や警報出力などの制御を行うことが可能になる。 According to the present invention, the load determination is performed based on the capacitance between the electrode arranged in the vicinity of the heating coil and the predetermined potential, and the drive circuit is controlled. While shortening, it is possible to accurately detect small items, pan misalignment, pan bottom warp, boiling, spilling, etc., and control heating stop and alarm output.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1における誘導加熱装置の概略構成を示す説明図である。同図において、誘導加熱装置1は、加熱コイル2と、加熱コイル中心部と加熱コイル間と加熱コイル外周に設置した電極3と、交流電源4の交流電圧を高周波電圧に変換して加熱コイル2を駆動するための駆動回路5と、駆動回路4を制御するための制御回路6と、電極3とトッププレート載置物との間の静電容量を測定する静電容量測定回路7(静電容量測定手段)とを備えている。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an induction heating apparatus according to
また、図2は、図1の加熱コイル部分を横から見た図である。図2において、トッププレート8の上に、調理器具として鍋9が載置され、トッププレート8の下に複数の電極3が加熱コイルの渦の間に設置されている。次に、本発明の実施の形態1について図1および図2を用いて説明する。静電容量測定回路7は、電極3と所定電位例えばアース電位(以下、GNDとも呼ぶ)間の静電容量(寄生容量)を計測する。
FIG. 2 is a side view of the heating coil portion of FIG. In FIG. 2, a
また、図3は、本発明の実施の形態1における電極3とGNDあるいは鍋との間の距離と面積の関係を示す図である。
また、図4は、本発明の実施の形態1における複数の電極3と各電極3によって検知される静電容量との関係を示すグラフである。ここでは、図1に示すように配列された5つの電極3に対応する第1〜第5の電極3の静電容量が示されている。
また、図5は、本発明の実施の形態1におけるトッププレート上における個々の電極3配置を示す要部平面図である。
Moreover, FIG. 3 is a figure which shows the relationship between the distance and the area between the
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the plurality of
FIG. 5 is a main part plan view showing the arrangement of the
次に、実施の形態1について図1〜図5を用いて説明する。
図3に示すように、面積Aの電極3とGNDとの間の比誘電率(主に空気)をKとし、その距離をdとし、真空の誘電率をε0とする。
鍋が無い場合、静電容量Cは、
C=K×ε0×A/d
となる。鍋が載置された場合、距離dの間に面積nA(nは1より大きい実数)の電極が挟まれることになる。このときの静電容量Cは電極と鍋間の静電容量をC1とすると、
C1=K×ε0×A/d1、
鍋と所定電位間の静電容量をC2とすると、
C2=K×ε0×nA/d2
となり、
C=C1×C2/(C1+C2)=K×ε0×A/(d1+d2/n)
となる。ここで、n>1である為、(d1+d2/n)<dとなり、鍋を載置すると静電容量Cは大きくなる。
Next,
As shown in FIG. 3, the relative dielectric constant (mainly air) between the
When there is no pan, the capacitance C is
C = K × ε0 × A / d
It becomes. When the pan is placed, an electrode having an area nA (n is a real number larger than 1) is sandwiched between the distances d. The capacitance C at this time is C1, where the capacitance between the electrode and the pan is C1.
C1 = K × ε0 × A / d1,
If the capacitance between the pan and the predetermined potential is C2,
C2 = K × ε0 × nA / d2
And
C = C1 × C2 / (C1 + C2) = K × ε0 × A / (d1 + d2 / n)
It becomes. Here, since n> 1, (d1 + d2 / n) <d, and the capacitance C increases when the pan is placed.
従って、無負荷の状態では、電極3とGND間の静電容量は図4(a)に示すように小さく、鍋9を載置すると図4(c)に示すように静電容量は大きくなる。また、スプーンやフォークなどの小物を置いた場合には、置いた付近の電極とGND間の静電容量のみが図4(b)に示すように大きくなり、それ以外は無負荷時の静電容量のままとなる。よって、静電容量が大きい電極の数を調べることにより、トッププレートに載置されたものが鍋か小物か、それとも無負荷かの判定が可能となる。
Therefore, in the no-load state, the capacitance between the
制御回路6は、静電容量測定回路7によって計測された各電極3と所定電位または鍋9との間の静電容量を受け取り、相対比較する。そして、この相対比較により所定値(図4の例では、所定値を120とする)より大きい静電容量を検出した互いに隣接する電極3の数が所定の数(例えば、図4の例では、第1〜第5の5個の電極3の内、所定の数を3個とする)よりも多いと、底面積が広い鍋が載置されたと判定し、即座に駆動回路5の駆動を開始する。例えば、図4(c)の例では、第1〜第5の全ての電極3の静電容量が120より大きいので、制御回路6は、底面積が広い鍋が載置されたと判定する。この場合、駆動回路5の駆動開始に際して時間のかかるソフトスタートのプロセスが無いため、従来よりも誘導加熱開始までの時間を短縮できる。また、スプーンやフォークなどの小物がトッププレート上に載置された場合、制御回路6は、高い静電容量を検出した電極3の数が所定の数よりも少ない(例えば、図4(b)の例では、第1〜第5の電極3の内、静電容量が高いものは第3の電極3のみである)場合には、表面積が狭い小物が載置されたと判定し、駆動回路5の動作を禁止する。
The
また、左右に2個の加熱コイルを持つ誘導加熱調理器においては、電極3の配置を奥側の電極3が手前よりも狭まるように配置する。このよう配置する理由は、以下の通りである。調理を行う者は、操作し易さの観点から手前は広く周囲または奥は狭い所に物を置く傾向が高いため、このような位置に電極を配置すると、電極3を前方も奥も同様に配置した場合より鍋9の位置ずれを正確に検出することができる。
In addition, in an induction heating cooker having two heating coils on the left and right, the
以上のように、この実施の形態1によれば、静電容量の大小により負荷判定を行うことができる。また、電極は複数個設置し、各電極と所定電位間の静電容量の相対比較により鍋または小物の載置を判定するので、鍋検知または小物検知が可能となる。さらに、複数個の電極は、加熱コイル中心部、加熱コイル間、加熱コイル外側の加熱コイル直径方向に分散して配置するので、鍋検知または小物検知を確実に行える。また、制御回路は、鍋の載置を検知するとソフトスタートを介さず即座に誘導加熱を開始する為、誘導加熱開始までの時間を短縮できる。また、前記制御回路は、小物が載置されたと判定すると、駆動回路の動作を禁止するので、無駄な電力を消費しないで済む。
また、鍋は操作部がある手前や左右の縁方向よりも広いスペースを持つ内側や奥側に置かれる可能性が高い。電極を奥側の電極が手前よりも狭まるように配置することでずれて置かれた場合も確実に検出することができる。
As described above, according to the first embodiment, the load determination can be performed based on the magnitude of the capacitance. In addition, since a plurality of electrodes are installed and the placement of the pan or small object is determined by relative comparison of the capacitance between each electrode and a predetermined potential, it is possible to detect the pan or small object. Furthermore, since the plurality of electrodes are distributed and arranged in the heating coil central portion, between the heating coils, and in the heating coil diameter direction outside the heating coil, the pan detection or the small object detection can be reliably performed. Moreover, since the control circuit starts induction heating immediately without passing through the soft start when detecting the placement of the pan, the time until the induction heating starts can be shortened. Further, when the control circuit determines that a small object is placed, the operation of the drive circuit is prohibited, so that useless power is not consumed.
In addition, there is a high possibility that the pan is placed on the front side where the operation unit is located or on the inner side or the rear side having a wider space than the left and right edge directions. When the electrodes are arranged so that the electrodes on the back side are narrower than the front side, it is possible to reliably detect even when the electrodes are shifted.
実施の形態2.
この実施の形態2では、鍋底の反り量を測定し、加熱制御する形態について説明する。
図6は、本発明の実施の形態2における誘導加熱装置の概略構成を示す説明図である。同図において、図2と同符号は同一または相当部分を示すので、説明を省略する。温度センサ11はトッププレートの下に加熱コイルの渦の間に設置される。
また、図7は、本発明の実施の形態2における複数の電極3と個々の電極3によって検知される静電容量との関係を示すグラフである。
次に、実施の形態2について図6と図7を用いて説明する。実施の形態1と同様の部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。
In this
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the induction heating apparatus according to
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the plurality of
Next,
制御回路6は、温度センサ11の値が所定値になるように駆動回路を制御する。静電容量測定回路7は、各電極3と鍋9との間の静電容量を計測する。図6に示すように鍋の底面が反っている場合、各電極の鍋との間の静電容量については、鍋底の反り量が大きい部分では比誘電率が小さい空気層が形成される為、静電容量は小さくなる(図7)。また、空気層がある場合、温度センサ11の検出値も鍋9の実際の温度よりも低い値を示す。制御回路6は静電容量測定回路7が検出した各電極における静電容量を相対比較して鍋底の反り量を決定し、鍋底の反り量に応じた温度差を換算し、この温度差に基づいて温度センサ11の検出値を補正して鍋温度を判定する。例えば、静電容量から換算した鍋底の反り量が5mmと判定した場合には、温度センサ11の値よりも鍋自体の温度は、所定値A度高いと推定されるので、所定値A度を加算したものを鍋温度と判定して駆動回路の制御を行う。なお、鍋底の反り量から温度差を換算する場合には、予め決められた数式を用いて算出することもできるし、事前の学習によって鍋底の反り量と温度差との対応表を作成しておき、この対応表を用いることで鍋底の反り量に対応した温度差を推定することも可能である。
The
この実施の形態2によれば、検出した静電容量により鍋底の反り量を判定し、この鍋底の反り量に基づいて鍋温度を補正して駆動回路の制御を行うので、加熱時間を短縮できる。また、電極は複数個設置し、各電極と所定電位間の静電容量の相対比較により鍋底の反り量を判定するので、正確な判定が可能となる。さらに、複数個の電極は、加熱コイル中心部、加熱コイル間、加熱コイル外側の加熱コイル直径方向に分散して配置するので、更に正確な判定が行える。 According to the second embodiment, the amount of warpage of the pan bottom is determined based on the detected capacitance, and the pan circuit temperature is corrected based on the amount of warpage of the pan bottom to control the drive circuit, so that the heating time can be shortened. . In addition, since a plurality of electrodes are installed and the amount of warpage of the pan bottom is determined by a relative comparison of capacitance between each electrode and a predetermined potential, accurate determination is possible. Further, since the plurality of electrodes are distributed and arranged in the heating coil diameter direction outside the heating coil, between the heating coil central portion, between the heating coils, and more accurate determination can be performed.
実施の形態3.
実施の形態3では、警報手段を備えた形態について説明する。
図8は、本発明の実施の形態3における誘導加熱装置の概略構成を示す説明図である。同図において、図2と同符号は同一または相当部分を示すので、説明を省略し、異なる部分について説明する。警報手段12は、例えば操作部10に設けられ、制御回路6に接続される。
また、図9は、本発明の実施の形態3における複数の電極3と個々の電極3によって検知される静電容量との関係を示すグラフである。
In the third embodiment, an embodiment provided with alarm means will be described.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the induction heating apparatus according to
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the plurality of
次に、実施の形態3について図8と図9を用いて説明する。実施の形態1と同様の部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。
加熱コイル2に対して鍋9がずれた位置で置かれた場合、各電極3と鍋9との間の静電容量は図9に示すような偏ったものとなる。この場合、制御回路6は鍋9が偏って置かれていると判定し、警報手段12にその旨のメッセージを表示したり音声出力したりすることで、使用者の注意を喚起して鍋位置の修正などの対応を促す。
Next,
When the
このように、鍋がずれて置かれている場合、使用者に警報で鍋の位置ずれを通知するので、使用者は鍋位置を修正することができる。そして、使用者によって鍋位置が修正されると、加熱コイルから発生した磁界は、鍋と交わるので加熱効率のよい誘導加熱調理器となる。 In this way, when the pan is placed out of position, the user is notified of the pan misalignment by an alarm, so the user can correct the pan position. When the pan position is corrected by the user, the magnetic field generated from the heating coil crosses the pan, so that an induction heating cooker with good heating efficiency is obtained.
実施の形態4.
この実施の形態4では、内側と外側に2分割された加熱コイルを個別に駆動する形態について説明する。
図10は、本発明の実施の形態4における誘導加熱装置の概略構成を示す説明図である。同図において、加熱コイル2を除いて図1と同符号は同一または相当部分を示すので、説明を省略する。加熱コイルは、内側2aと外側2bに2分割されており、駆動回路5はそれぞれの加熱コイル2a、2bを個別に駆動できる。
また、図11は、本発明の実施の形態4における複数の電極3と個々の電極3によって検知される静電容量との関係を示すグラフである。
In this
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the induction heating apparatus according to
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the plurality of
次に、この実施の形態4について図10と図11を用いて説明する。実施の形態1と同様の部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。
大鍋が載置された場合には、全ての電極と鍋間の静電容量が大きくなるため、大鍋と判定できる。小鍋の場合には、外側に設置した電極には鍋がかからないので、外側の電極の静電容量は小さいままである。これにより、大鍋と小鍋を判別できる。
Next, this
When a large pan is placed, the capacitance between all the electrodes and the pan becomes large, so that it can be determined as a large pan. In the case of a small pan, the electrode installed outside does not cover the pan, so the capacitance of the outer electrode remains small. Thereby, a large pot and a small pot can be distinguished.
制御回路6は、静電容量測定回路7によって計測された各電極3と所定電位または鍋9との間の静電容量を受け取り、相対比較する。そして、この相対比較によりすべての電極3が高い静電容量を検出すると、底面積が非常に広い大鍋が載置されたと判定し、内側の加熱コイル2aと外側の加熱コイル2bの双方を動作させるように即座に駆動回路6の駆動を開始する。
また、小鍋がトッププレート8に載置されたときには、外側の加熱コイル2bを駆動させてもこの外側加熱コイル2bから発生した磁界は鍋9と交差しないため無駄になってしまう。そこで、制御回路6は、相対比較の結果、一部の電極3が低い静電容量を検出すると、底面積が狭い小鍋が載置されたと判定し、内側の加熱コイル2aのみを駆動し、外側の加熱コイル2bの駆動を停止するように駆動回路5を制御する。
The
Further, when the small pan is placed on the top plate 8, even if the
本実施の形態4によれば、以上のようにトッププレート8に載置された鍋が大鍋か小鍋かを識別でき、小鍋の時は外側加熱コイルの駆動を停止させるので、無駄な電力を使わず効率の良い誘導加熱調理器を提供できる。 According to the fourth embodiment, as described above, it is possible to identify whether the pan placed on the top plate 8 is a large pan or a small pan. When the pan is used, the driving of the outer heating coil is stopped, so that useless power is used. A highly efficient induction heating cooker can be provided.
実施の形態5.
この実施の形態5では、ふきこぼれを検出する形態について説明する。
図12は、本発明の実施の形態5における誘導加熱装置の概略構成を示す説明図である。同図において、電極3を除いて図1と同符号は同一または相当部分を示すので、説明を省略する。複数の電極3は加熱コイル2の外周に同心円状に配置される。
また、図13は、本発明の実施の形態5における静電容量の時間的変化を表すグラフである。
In the fifth embodiment, a mode for detecting a spill will be described.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the induction heating apparatus according to
Moreover, FIG. 13 is a graph showing the time change of the electrostatic capacitance in
次に、この実施の形態5について図12と図13を用いて説明する。実施の形態1と同様の部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。
複数の電極は、前記加熱コイルの外側に同心円状に分散して配置することにより、鍋の周囲を全部監視できる。よって、鍋の周縁のどの部分からふきこぼれが発生しても前記加熱コイルの外側の同心円状に配置された複数の電極の少なくとも1つと所定電位との間の静電容量が増加した場合にふきこぼれと判定するので、ふきこぼれを正確に検出できる。
ふきこぼれが無い状態では、電極3と鍋9との間には主に比誘電率1の空気が存在するが、ふきこぼれが発生すると比誘電率80の水が入ってくる為、静電容量は急増する。そこで、静電容量の急増の有無を調べることで、ふきこぼれの検出が可能になる。
Next, the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. Description of the same parts as those in the first embodiment will be omitted, and different parts will be described.
The plurality of electrodes can be entirely monitored around the pan by being arranged concentrically on the outside of the heating coil. Therefore, no matter which part of the peripheral edge of the pan is spilled, if the capacitance between at least one of the plurality of concentrically arranged electrodes outside the heating coil and the predetermined potential increases, Since the determination is made, it is possible to accurately detect spillage.
When there is no spillage, air with a relative permittivity of 1 is mainly present between the
制御回路6は、静電容量測定回路7が検出した静電容量常時または定期的に基準値を超えたか否かを調べ、例えば、所定の遅れ時間だけ記憶する記憶手段をディレイ回路と比較回路で構成し、この記憶手段によって、前回の静電容量と今回の静電容量とを比較回路に入力させて差分電圧を出力させ、この差分電圧と電圧を分圧して構成した基準電圧とを比較回路に入力させて、出力が正の電圧か否かで静電容量が急増したか否かを判定する。
そして、制御回路6は静電容量が急増した場合には、ふきこぼれが発生したと判断して駆動回路5の動作を停止させるか、または加熱コイル2に流す電流を減らすように駆動回路5を制御する。また、通常ふきこぼれは鍋内容物の温度が高温時に発生するので、加熱開始から所定時間または、温度センサの値が所定値に到達するまではふきこぼれの検出を禁止する。
The
Then, when the capacitance increases rapidly, the
本実施の形態5によれば、以上のように静電容量の変化によりふきこぼれが直ちに分かり停止するので、ふきこぼれ量を最小限に抑えることが出来る。また、ふきこぼれが発生しない加熱開始から所定時間または、温度センサの値が所定値に到達するまではふきこぼれ検出を禁止するので、誤動作を防止できる。 According to the fifth embodiment, since the spillage is immediately recognized and stopped by the change in the capacitance as described above, the spillage amount can be minimized. In addition, since the detection of the spillage is prohibited for a predetermined time from the start of heating at which no spillage occurs or until the value of the temperature sensor reaches the predetermined value, malfunction can be prevented.
実施の形態6.
この実施の形態6では、沸騰を検出する形態について説明する。
図1および図3はこの実施の形態6でも使用される。
また、図14は、本発明の実施の形態6における静電容量の微分値の時間的変化を表すグラフであり、図1に示すような構成にて、電極の1つの沸騰時の微分値の動作を示している。
次に、この実施の形態6について図14を用いて説明する。
図14に示すように、沸騰時は鍋の振動により、図3に示す、電極3と鍋9との間の距離d1が変わるため、静電容量を時間で微分した微分値は判定値以上で変動する。そこで、静電容量の微分値が判定値以上か否かを調べることで、沸騰か否かを判定することができる。
In the sixth embodiment, a mode for detecting boiling will be described.
1 and 3 are also used in the sixth embodiment.
FIG. 14 is a graph showing temporal changes in the differential value of capacitance in
Next, the sixth embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 14, when boiling, the distance d1 between the
制御回路6は静電容量測定手段7が測定した電極3と鍋9との間の静電容量の微分値と判定値とを比較し、静電容量の微分値(時間による微分値)が判定値以上となる変動が所定時間以上連続したした場合には、沸騰が発生していると判定して、駆動回路5の動作を停止させるか、または加熱コイル2に流す電流を減らすように駆動回路5を制御する。
The
本実施の形態6によれば、以上のように振動によるトッププレートと鍋の距離の時間軸上での変化によって発生する静電容量の変化で沸騰を検知するので、鍋の固有振動数の影響が少なく誤動作を防止できる。また、沸騰が発生しない加熱開始から所定時間または、温度センサの値が所定値に到達するまでは沸騰検出を禁止するので、誤動作を防止できる。 According to the sixth embodiment, as described above, since boiling is detected by a change in capacitance generated by a change in the time axis of the distance between the top plate and the pan due to vibration, the influence of the natural frequency of the pan Therefore, malfunction can be prevented. Further, since the boiling detection is prohibited for a predetermined time from the start of heating at which boiling does not occur or until the value of the temperature sensor reaches a predetermined value, malfunction can be prevented.
実施の形態7.
この実施の形態7では、静電容量の計測タイミングについて説明する。
静電容量測定回路7の静電容量の計測は、加熱コイル2に電流が殆ど流れないか全く流れないときに実施することが好ましい。従って、静電容量の計測は、加熱コイル2に電流の流す前の停止状態で行うか、または、駆動回路を停止して加熱コイルに電流が流れていない停止状態で行うか、または、交流電圧のゼロクロス付近の加熱コイル電流が少ない部分で実施する。
In the seventh embodiment, the measurement timing of capacitance will be described.
The capacitance measurement of the
この実施の形態7によれば、以上のように、駆動回路を停止するか、電流の少ない交流ゼロクロス付近で静電容量の測定を行うのでノイズによる誤検出を防止できる。 According to the seventh embodiment, as described above, the drive circuit is stopped or the capacitance is measured in the vicinity of the AC zero cross with a small current, so that erroneous detection due to noise can be prevented.
実施の形態8.
この実施の形態8では、電極の材質について説明する。
電極は非磁性材で構成することが好ましく、さらに非磁性材であるアルミ材質で形成することが好ましい。
このようにアルミ材質を用いると、アルミは低抵抗で比透磁率も低い金属である為、加熱コイルから発生する磁界を受けても発熱を少なく抑えることができる。
Embodiment 8 FIG.
In the eighth embodiment, the material of the electrode will be described.
The electrode is preferably made of a nonmagnetic material, and is preferably made of an aluminum material which is a nonmagnetic material.
When an aluminum material is used in this way, since aluminum is a metal having a low resistance and a low relative magnetic permeability, heat generation can be suppressed to a minimum even when receiving a magnetic field generated from a heating coil.
実施の形態9.
この実施の形態9では、静電容量の測定に際して、電極3と所定電位との間に高周波電圧を印加し、その印加電圧の減衰レベルにより静電容量の測定を行うICを使用する。
これにより、高周波電圧の周波数をf、容量をCとするとインピーダンスは1/2πfCとなり、容量の増加に伴い、容量の大きさに反比例してインピーダンスが小さくなるため、高周波電圧は減衰する。この減衰量を測定することで簡単に静電容量を瞬時に検出できる。
In the ninth embodiment, when measuring the capacitance, an IC is used in which a high frequency voltage is applied between the
As a result, when the frequency of the high frequency voltage is f and the capacitance is C, the impedance becomes 1 / 2πfC. As the capacitance increases, the impedance decreases in inverse proportion to the size of the capacitance, and thus the high frequency voltage attenuates. By measuring the amount of attenuation, the capacitance can be easily detected instantaneously.
実施の形態10.
また、所定電位の電位はGNDとする。
このように、GNDは最も安定した電位であり、電極とGND間の静電容量を測定することにより、静電容量の計測誤差を少なく出来る。
Further, the predetermined potential is GND.
Thus, GND is the most stable potential, and measuring the capacitance between the electrode and GND can reduce capacitance measurement errors.
なお、以上の説明では、制御回路6を回路として説明したが、マイコンを用いてもよいことはいうまでもない。
In the above description, the
1 誘導加熱装置、2 加熱コイル、2a 加熱コイル、2b 加熱コイル、3 電極、4 交流電源、5 駆動回路、6 制御回路、7 静電容量測定回路、8 トッププレート、9 鍋、10 操作部、11 温度センサ、12 警報手段。 1 induction heating device, 2 heating coil, 2a heating coil, 2b heating coil, 3 electrode, 4 AC power supply, 5 drive circuit, 6 control circuit, 7 capacitance measuring circuit, 8 top plate, 9 pan, 10 operation unit, 11 Temperature sensor, 12 Alarm means.
Claims (34)
このトッププレートの下に設けられ、前記鍋を加熱する加熱コイルと、
交流電圧を高周波電圧に変換して前記加熱コイルに高周波電流を流す駆動回路と、
前記トッププレートの下に設けられた複数の電極と、
この電極と所定電位との間の静電容量を計測する静電容量測定手段と、
この静電容量測定手段の計測結果に基づき前記駆動回路を制御する制御回路と、を備えたことを特徴とする誘導加熱調理器。 A top plate on which the pan is placed;
A heating coil provided under the top plate for heating the pan;
A drive circuit for converting an alternating voltage into a high frequency voltage and flowing a high frequency current through the heating coil;
A plurality of electrodes provided under the top plate;
A capacitance measuring means for measuring a capacitance between the electrode and a predetermined potential;
An induction heating cooker comprising: a control circuit that controls the drive circuit based on a measurement result of the capacitance measuring means.
前記制御回路は、前記静電容量測定手段が計測した静電容量の値が所定値以上の互いに隣接する電極の数に基づいて、鍋または小物の載置を判定することを特徴とする請求項1記載の誘導加熱調理器。 A plurality of the electrodes are provided so as to cross the heating coil,
The control circuit determines placement of pots or small items based on the number of electrodes adjacent to each other whose capacitance value measured by the capacitance measuring means is equal to or greater than a predetermined value. The induction heating cooker according to 1.
前記加熱コイルは左右に1つずつ設けられ、
前記複数の電極は、各加熱コイルの略直径を横断するように配置され、前記一方の加熱コイルに配置された各電極を結んで成る直線と、他方の加熱コイルに配置された各電極を結んで成る直線とで構成される平面が、前記操作部から見て手前よりも奥側が狭まるような面であることを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載の誘導加熱調理器。 The top plate has an operation part at least on the front surface,
One heating coil is provided on each of the left and right sides,
The plurality of electrodes are arranged so as to cross substantially the diameter of each heating coil, and connect a straight line connecting the electrodes arranged in the one heating coil and each electrode arranged in the other heating coil. The induction heating cooker according to any one of claims 2 to 5, wherein a plane formed by a straight line formed by is a surface whose back side is narrower than the front side when viewed from the operation unit.
このトッププレートの下に設けられ、前記鍋を加熱する加熱コイルと、
交流電圧を高周波電圧に変換して前記加熱コイルに高周波電流を流す駆動回路と、
前記トッププレートを介して載置された鍋の温度を間接的に計測する温度センサと、
この温度センサの値が所定温度となるように前記駆動回路を制御する制御回路と、
前記トッププレートの下に設けられた複数の電極と、
各電極と所定電位との間の静電容量を計測する静電容量測定手段と、
を備え、前記制御回路は、前記静電容量測定手段の計測結果に基づき前記鍋の反り量を推定することを特徴とする誘導加熱調理器。 A top plate on which the pan is placed;
A heating coil provided under the top plate for heating the pan;
A drive circuit for converting an alternating voltage into a high frequency voltage and flowing a high frequency current through the heating coil;
A temperature sensor that indirectly measures the temperature of the pan placed via the top plate;
A control circuit for controlling the drive circuit so that the value of the temperature sensor becomes a predetermined temperature;
A plurality of electrodes provided under the top plate;
A capacitance measuring means for measuring a capacitance between each electrode and a predetermined potential;
And the control circuit estimates the amount of warpage of the pan based on the measurement result of the capacitance measuring means.
前記加熱コイルは左右に1つずつ設けられ、
前記複数の電極は、各加熱コイルの略直径を横断するように配置され、前記一方の加熱コイルに配置された各電極を結んで成る直線と、他方の加熱コイルに配置された各電極を結んで成る直線とで構成される平面が、前記操作部から見て手前よりも奥側が狭まるような面であることを特徴とする請求項10記載の誘導加熱調理器。 The top plate has an operation part at least on the front surface,
One heating coil is provided on each of the left and right sides,
The plurality of electrodes are arranged so as to cross substantially the diameter of each heating coil, and connect a straight line connecting the electrodes arranged in the one heating coil and each electrode arranged in the other heating coil. The induction heating cooker according to claim 10, wherein the plane formed by the straight line is a surface whose back side is narrower than the front side when viewed from the operation unit.
このトッププレートの下に設けられ、前記鍋を加熱する加熱コイルと、
交流電圧を高周波電圧に変換して前記加熱コイルに高周波電流を流す駆動回路と、
前記トッププレートを介して載置された鍋の温度を間接的に計測する温度センサと、
この温度センサの値が所定温度となるように前記駆動回路を制御する制御回路と、
前記トッププレートの下に設けられた複数の電極と、
各電極と所定電位との間の静電容量を計測する静電容量測定手段と、
を備え、前記制御回路は、前記静電容量測定手段が計測した各電極と所定電位との間の静電容量の相対比較により前記トッププレート上の鍋の位置を判定することを特徴とする誘導加熱調理器。 A top plate on which the pan is placed;
A heating coil provided under the top plate for heating the pan;
A drive circuit for converting an alternating voltage into a high frequency voltage and flowing a high frequency current through the heating coil;
A temperature sensor that indirectly measures the temperature of the pan placed via the top plate;
A control circuit for controlling the drive circuit so that the value of the temperature sensor becomes a predetermined temperature;
A plurality of electrodes provided under the top plate;
A capacitance measuring means for measuring a capacitance between each electrode and a predetermined potential;
And the control circuit determines the position of the pan on the top plate by relative comparison of capacitance between each electrode measured by the capacitance measuring means and a predetermined potential. Cooking cooker.
前記制御回路は、鍋の載置位置の中心部が加熱コイルの中心部から所定値以上ずれたと判定した場合には、鍋の載置位置が正しくない旨のメッセージを前記警報手段に出力することを特徴とする請求項13に記載の誘導加熱調理器。 Provide alarm means to inform the outside of the pan mounting state,
The control circuit outputs a message to the alarm means that the pan placement position is not correct when it is determined that the center portion of the pan placement position has shifted from the center portion of the heating coil by a predetermined value or more. The induction heating cooker according to claim 13.
前記加熱コイルは左右に1つずつ設けられ、
前記複数の電極は、各加熱コイルの略直径を横断するように配置され、前記一方の加熱コイルに配置された各電極を結んで成る直線と、他方の加熱コイルに配置された各電極を結んで成る直線とで構成される平面が、前記操作部から見て手前よりも奥側が狭まるような面であることを特徴とする請求項13又は請求項14に記載の誘導加熱調理器。 The top plate has an operation part at least on the front surface,
One heating coil is provided on each of the left and right sides,
The plurality of electrodes are arranged so as to cross substantially the diameter of each heating coil, and connect a straight line connecting the electrodes arranged in the one heating coil and each electrode arranged in the other heating coil. The induction heating cooker according to claim 13 or 14, wherein a plane constituted by a straight line formed by is a surface whose back side is narrower than the front side when viewed from the operation unit.
このトッププレートの下に設けられ、前記鍋を加熱する加熱コイルと、
交流電圧を高周波電圧に変換して前記分割された加熱コイルの各々に高周波電流を流す駆動回路と、
この駆動回路を制御する制御回路と、
前記加熱コイルを横断するように前記加熱コイルと非接触で配置された複数の電極と、
各電極と所定電位との間の静電容量を計測する静電容量測定手段と、
を備え、前記制御回路は、前記静電容量測定手段の計測結果に基づき前記鍋の大きさを判定することを特徴とする誘導加熱調理器。 A top plate on which the pan is placed;
A heating coil provided under the top plate for heating the pan;
A driving circuit for converting an alternating voltage into a high frequency voltage and causing a high frequency current to flow through each of the divided heating coils;
A control circuit for controlling the drive circuit;
A plurality of electrodes disposed in non-contact with the heating coil so as to cross the heating coil;
A capacitance measuring means for measuring a capacitance between each electrode and a predetermined potential;
The induction heating cooker is characterized in that the control circuit determines the size of the pan based on the measurement result of the capacitance measuring means.
前記制御回路は、判定した鍋の大きさより外側にある分割された加熱コイルの駆動を行わないことを特徴とする請求項16記載の誘導加熱調理器。 The heating coil is divided into a plurality of concentric circles,
The induction heating cooker according to claim 16, wherein the control circuit does not drive the divided heating coils outside the determined pot size.
このトッププレートの下に設けられ、前記鍋を加熱する加熱コイルと、
交流電圧を高周波電圧に変換して前記加熱コイルに高周波電流を流す駆動回路と、
前記トッププレートを介して、載置された鍋の温度を間接的に計測する温度センサと、
この温度センサの値が所定温度となるように前記駆動回路を制御する制御回路と、
前記トッププレートの下に設けられた電極と、
この電極と所定電位との間の静電容量を計測する静電容量測定手段と、
を備え、前記制御回路は、前記加熱コイルを駆動中に前記電極と所定電位との間の静電容量が所定値よりも増加した場合、ふきこぼれが発生したと判定することを特徴とする誘導加熱調理器。 A top plate on which the pan is placed;
A heating coil provided under the top plate for heating the pan;
A drive circuit for converting an alternating voltage into a high frequency voltage and flowing a high frequency current through the heating coil;
A temperature sensor for indirectly measuring the temperature of the pan placed through the top plate;
A control circuit for controlling the drive circuit so that the value of the temperature sensor becomes a predetermined temperature;
An electrode provided under the top plate;
A capacitance measuring means for measuring a capacitance between the electrode and a predetermined potential;
And the control circuit determines that spillage has occurred when the capacitance between the electrode and the predetermined potential increases above a predetermined value while driving the heating coil. Cooking device.
前記制御回路は、前記温度センサによって検出された温度が所定値以下の場合には、ふきこぼれの検知を禁止することを特徴とする請求項18乃至22のいずれかに記載の誘導加熱調理器。 A temperature sensor for indirectly detecting the temperature of the pan placed via the top plate;
The induction heating cooker according to any one of claims 18 to 22, wherein the control circuit prohibits detection of spillage when the temperature detected by the temperature sensor is equal to or lower than a predetermined value.
このトッププレートの下に設けられ、前記鍋を加熱する加熱コイルと、
交流電圧を高周波電圧に変換して前記加熱コイルに高周波電流を流す駆動回路と、
前記トッププレートを介して載置された鍋の温度を間接的に計測する温度センサと、
この温度センサの値が所定温度となるように前記駆動回路を制御する制御回路と、
前記トッププレートの下に設けられた電極と、
この電極と所定電位との間の静電容量を計測する静電容量測定手段と、
を備え、前記制御回路は前記静電容量測定手段が計測した静電容量の微分値を計算し、この微分値の変化が所定値を超えた場合、前記鍋の内容物が沸騰していると判定することを特徴とする誘導加熱調理器。 A top plate on which the pan is placed;
A heating coil provided under the top plate for heating the pan;
A drive circuit for converting an alternating voltage into a high frequency voltage and flowing a high frequency current through the heating coil;
A temperature sensor that indirectly measures the temperature of the pan placed via the top plate;
A control circuit for controlling the drive circuit so that the value of the temperature sensor becomes a predetermined temperature;
An electrode provided under the top plate;
A capacitance measuring means for measuring a capacitance between the electrode and a predetermined potential;
The control circuit calculates a differential value of the capacitance measured by the capacitance measuring means, and when the change of the differential value exceeds a predetermined value, the contents of the pan are boiling An induction heating cooker characterized by determining.
前記制御回路は、前記温度センサによって計測された温度が所定値以下の場合には沸騰の検知を禁止することを特徴とする請求項24乃至26のいずれかに記載の誘導加熱調理器。 A temperature sensor for indirectly measuring the temperature of the pan placed via the top plate;
27. The induction heating cooker according to any one of claims 24 to 26, wherein the control circuit prohibits the detection of boiling when the temperature measured by the temperature sensor is equal to or lower than a predetermined value.
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