JP2008177176A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】誘導加熱調理器において、天板上に載せられた鍋の温度を精度良く検出すること。
【解決手段】鍋１を加熱する加熱コイル３と、加熱コイル３の上部で鍋を載置する天板２と、天板２下面に置かれ鍋１底面から放射される赤外線を検知する赤外線検知手段５と、赤外線検知手段５を加熱コイル３の磁界からシールドする第一と第二の防磁手段６、７と、赤外線検知手段５の出力から鍋１の底面温度を検出する温度検知手段１０と、温度検知手段１０の出力に応じて加熱コイル３に供給する電力を制御する制御手段１１とを備え、第一と第二の防磁手段６、７と赤外線検知手段５の零電位とを接続したことで、磁界の影響を受けることなく鍋１からの赤外線量を正確に検知し制御できる誘導加熱調理器としているものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、天板上の鍋等の調理容器の温度を精度良く検出することができる誘導加熱調理器に関するものである。

鍋などの被加熱物を加熱する誘導加熱調理器において、鍋の温度を検出する方式として、鍋を載置した天板を介してサーミスタで温度を検出する方式がある。また、鍋の側面から放射された赤外線を天板上面後方の赤外線センサで検出し温度を検出するものもある。さらには、天板下面に赤外線センサを配置し、鍋からの赤外線を天板越しに検出するものもある（例えば、特許文献１参照）。

そして、従来の誘導加熱調理器において、天板を介して鍋の温度をサーミスタが受熱し、温度を検出しているものでは、セラミックの天板は低い熱伝達率であり、この天板の熱応答の遅れにより、実際の鍋の温度と誤差が発生し、鍋の温度が精度良く検出できないものである。

また図６に示した従来の構成の誘導加熱調理器では、天板２の後方の赤外線センサ１５では、太陽光や照明などの外乱光の影響を受け、正確な温度検知ができない。さらに、天板下面に赤外線センサを配置した構成のみの誘導加熱調理器では、加熱コイルからの磁界により赤外線センサが影響を受け、電力のＯＮ／ＯＦＦで出力電圧がドリフトし、安定した温度の測定ができない。
特開平０３−１８４２９５号公報

前記従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、誘導加熱の磁界による影響を受けることなく調理容器の温度を正確に検出できる誘導加熱調理器を提供することにある。

本発明は、調理容器を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルの上部で前記調理容器を載置する天板と、前記天板の下に置かれ、前記調理容器の底面から放射される赤外線を検知する赤外線検知手段と、前記加熱コイルからの磁界をシールドして前記赤外線検知手段を前記磁界から護る防磁手段と、前記赤外線検知手段の出力から前記調理容器の温度を検出する温度検知手段と、前記温度検知手段の出力に応じて加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段と、前記防磁手段と前記赤外線検知手段の零電位とを接続したことで、磁界の影響を受けることなく調理容器からの赤外線量を正確に検知し電力制御できる誘導加熱調理器としているものである。

本発明の誘導加熱調理器は、誘導加熱の磁界による影響を受けることなく調理容器の温度を正確に検出できる。

第１の発明は、調理容器を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルの上方で調理容器を載置する天板と、前記天板の下に置かれ、前記調理容器の底面から放射される赤外線を検知する赤外線検知手段と、前記加熱コイルからの磁界をシールドして前記赤外線検知手段
を前記磁界から護る防磁手段と、前記赤外線検知手段の出力から調理容器の温度を検出する温度検知手段と、前記温度検知手段の出力に応じて加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段とを備え、前記防磁手段と前記赤外線検知手段の零電位とを接続したもので、安定して調理容器の温度を正確に検知できる誘導加熱調理器としているものである。

第２の発明は、第１の発明における防磁手段の内側に位置し、防磁手段の上部から赤外線検知手段に至るまでの経路に反射手段を設けたもので、調理容器からの赤外線を効果的に導くことができ、安定して調理容器の温度を正確に検知できる誘導加熱調理器としているものである。

第３の発明は、第２の発明において、反射手段の内面に赤外線が透過しやすい保護層を形成したもので、反射手段の劣化を抑えることができ、より安定して調理容器の温度を正確に検知できる誘導加熱調理器としているものである。

第４の発明は、第２の発明または第３の発明における反射手段の上部の径を大きくしたもので、外乱光や加熱コイルからの赤外線などの影響が受けにくく、調理容器の温度を正確に検知できる誘導加熱調理器としているものである。

第５の発明は、第１の発明から第４の発明のいずれかにおける防磁手段の一部に、赤外線検知手段を冷却する冷却風の入る開口部を設けたもので、冷却風により赤外線検知手段の温度が安定となり、より安定して調理容器の温度を正確に検知できる誘導加熱調理器としているものである。

第６の発明は、第１の発明から第５の発明のいずれかにおける赤外線検知手段の窓材にレンズを設けたもので、赤外線検知手段に入射する赤外線量を大幅に増加でき、Ｓ／Ｎ比が向上して調理容器の温度をより正確に検知できる誘導加熱調理器としているものである。

第７の発明は、調理容器を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルの上方で前記調理容器を載置する天板と、前記天板の下に置かれ、前記調理容器の底面から放射される赤外線を検知する赤外線検知手段と、前記加熱コイルからの磁界をシールドして前記赤外線検知手段を前記磁界から護る防磁手段と、前記赤外線検知手段の出力から調理容器の温度を検出する温度検知手段と、前記温度検知手段の出力に応じて加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段と、前記赤外線検知手段の変化量が所定値以上となった場合には前記加熱コイルへの供給電力を減少させるもので、より調理容器の温度が異常に上昇する状態を防ぐことができる誘導加熱調理器としているものである。

第８の発明は、調理容器を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルの上方で前記調理容器を載置する天板と、前記天板の下に置かれ、前記調理容器の底面から放射される赤外線を検知する赤外線検知手段と、前記加熱コイルからの磁界をシールドして前記赤外線検知手段を前記磁界から護る防磁手段と、前記赤外線検知手段の出力を増幅する増幅手段と、前記増幅手段の出力から前記調理容器の温度を検出する温度検知手段と、前記温度検知手段の出力に応じて加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段と、前記増幅手段の増幅率を可変する切替手段とを備えたもので、メニューに合わせた調理容器の温度範囲をより正確に検知できる誘導加熱調理器としているものである。

本発明の目的は、第１の発明から第８の発明を実施の形態の要部とすることにより達成できるので、各請求項に対応する実施の形態の詳細を、以下に図面を参照しながら説明し、本発明を実施するための最良の形態の説明とする。なお、本発明は以下の各実施の形態により限定されるものではない。また、各実施の形態の説明において、同一構成並びに作
用効果を奏するところには同一符号を付して重複した説明を行わないものとする。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。誘導加熱調理器は、被加熱物を加熱調理する調理容器である鍋１と、鍋１を載せる天板２と、加熱コイル３と、加熱コイル３に高周波電流を供給し、鍋１を電磁誘導で発熱させる高周波インバータ４と、赤外線検知手段５と、加熱コイル３からの磁界をシールドして赤外線検知手段５を前記磁界から護る防磁手段である第一の防磁手段６および第二の防磁手段７と、第一の防磁手段６内に設け、鍋１からの赤外線を赤外線検知手段５に導く筒状の反射手段８と、機器内部の温度上昇の影響を減少させるため第一の防磁手段６の下部開口をカバーする断熱手段９と、赤外線検知手段５の出力から鍋１の底面温度を検出する温度検知手段１０と、温度検知手段１０の出力に応じて加熱コイル３に供給する電力を制御する制御手段１１とを備えている。

そして、第一の防磁手段６は上下を開放した筒状をなして上部側が加熱コイル３の中心部に嵌り、下部側が加熱コイル３の下側に配置している。第二の防磁手段７は、第一の防磁手段６の下部側内に位置して蓋をする格好に配置している。従って、赤外線検知手段５は第一の防磁手段６の開放した上部側より入射する赤外線を検出する以外、第一、第二の防磁手段で外周はシールドされる。第一の防磁手段６および第二の防磁手段７は接地されており、赤外検出手段５は基板１６に設けており、この基板１６をネジ１７で第一の防磁手段６に固定し、第一、第二の防磁手段６、７と赤外検出手段５の零電位とを接続した構成にしてある。

上記実施の形態において、図示していない電源を投入し、操作スイッチで所定の温度を設定すると、制御手段１１からの制御により高周波インバータ４から加熱コイル３に電力を供給する。この加熱コイル３に電力が供給されると、加熱コイル３に誘導磁界が発生し、天板２上の鍋１が誘導加熱される。この誘導加熱によって鍋１の温度が上昇し、鍋１内の被加熱物が調理される。

ここで、赤外線検知手段５の動作について説明する。鍋１の温度が上昇すると、その温度にあわせた赤外線が鍋１から放射される。天板２に使用されるガラスセラミックなどは２．５μｍ以下の波長域の赤外線を効率よく透過できるため、赤外線検知手段５は例えば２．５μｍ以下の波長を検出することができるフォトダイオードなどで構成されており、天板２を通ったこの波長域の赤外線がフォトダイオードに入射される。

また同一径の筒状の反射手段７は、内面の反射率が０．９程度の高い鏡面状態の構成になっており、より多くの赤外線を集光し、フォトダイオードに入射できるようにしている。また反射率が高いということは放射率が低いため、反射手段自身からの赤外線放射はほとんどない。さらにはこの反射手段８により、赤外線検知手段５の横方向から加熱コイル３や加熱コイル３の保持部などの温度の影響を受けなくしている。

よって、鍋１からの赤外線のみが赤外線検知手段５に入射し、その赤外線量に合わせたダイオード電流は増幅手段でＩ−Ｖ変換し、増幅される。ここで、フォトダイオードの電流は微小であり、加熱コイル３の磁界の影響を受けるため、第一の防磁手段６により加熱コイル３の磁界を遮断している。また、赤外線検知手段５を設けた基板１６の下部からも回り込んでくるため、第二の防磁手段７で磁界を遮断している。

これらの防磁手段は、誘導加熱されにくいアルミニウム等からなっている。さらに赤外線検知手段５の回路の零電位（グランド）とこの第一および第二の防磁手段６、７をネジ１７により接続して共通とし、電位の変動を抑え、高周波インバータ４のオンオフによる
赤外線検知手段５の出力のドリフトを低減している。

このような構成によって、安定して赤外線検知手段５が動作し、この赤外線検知手段５の情報が温度検知手段１０に入力され、鍋１の温度が正確に検知できる。これにより、制御手段１１で高周波インバータ４を制御して、鍋１を所定の温度になるようにし、被加熱物を調理できるものである。

また、反射手段８は銅のパイプや、アルミのパイプなどで構成されており、内面の鏡面状態が酸化などにより劣化し、反射率が低下することを防ぐため、２．５ミクロン以下の赤外線の吸収が少ない保護層であるコーティング材、例えばエポキシ樹脂などを塗布することにより、安定して鍋１の温度を正確に検知することもできる。また、アルミでは光輝アルマイト処理などを用いてもよい。

また赤外線検知手段５はその窓材にレンズを設けることで、受光面積を拡大し、赤外線検知手段に入射する赤外線量を大幅に増加でき、Ｓ／Ｎ比が向上し、より高感度で鍋底の温度を正確に検知することもできる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。本実施形態の誘導加熱調理器は、反射手段の構成が実施の形態１と異なるだけで、それ以外の同一構成および作用効果を奏する部分には同一符号を付して詳細な説明は省略し、異なるところを中心に説明する。

反射手段１２は、上下を開放したすり鉢筒状に形成し、径小な下部開口を赤外線検知手段５に嵌め、径大な上部開口を第一の防磁手段の上部側に臨ましている。

上記実施の形態において、反射手段１２は上部側ほど径を大きくしたすり鉢筒状の形状としている。ここで、赤外線検知手段５に入る赤外線は、直接入射の視野の範囲に有る鍋底からが大部分を占めているが、斜めから入射して反射手段１２で反射しながら入射するものも一部ある。図３（ａ）、図３（ｂ）は、この赤外線の入射の様子を示す模式図である。図３（ａ）に示す円筒状の反射手段８は、矢印で示すように斜めからの赤外線の入射に対して、反射手段により多数回反射して赤外線検知手段５に入射する。

一方、本実施の形態における図３（ｂ）のすり鉢筒状の反射手段１２は、矢印で示すように斜めからの赤外線の入射に対しては、すり鉢筒状の上面で反射して外部に放射されるため赤外線検知手段５に入射されない。よって、より鍋底中心の温度が検出でき、鍋内の被加熱物の温度に近い赤外線量が検出できる。また、特に底が平でなく、反り鍋などの場合に斜めから入射される外乱光による影響も受けにくくなる。この結果、鍋１の温度が正確に検知できる。これにより、制御手段１１により高周波インバータ４を制御して、鍋１を所定の温度になるようにし、被加熱物を調理できるものである。

（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。本実施の形態の誘導加熱調理器は、防磁手段の構成が実施の形態１の発明と異なるだけで、それ以外の同一構成および作用効果を奏する部分には同一符号を付して詳細な説明は省略し、異なるところを中心に説明する。

第一の防磁手段１３は、加熱コイル３の下側に配置した下部側の側面に、冷却風の通る開口部１４を形成している。従って、誘導加熱調理器内に他の目的で設けてあるファンの送風を利用して冷却風を矢印で示すように、一方の開口部１４より第一の防磁手段１３内
に流入させ、他方の開口部１４から排出させる構成になる。

上記実施の形態において、赤外線検知手段５は温度検知手段１０への出力のためにコネクタ１８で配線が接続されている。このため、第一の防磁手段６はコネクタ１８が開口部１４によって開放されている。誘導加熱調理器の内部は高周波インバータ４等を冷却するためにファン（図示せず）などによって空冷されており、その冷却風が一方の開口部１４より第一の防磁手段１３内に流入し、他方の開口部１４から排出して、赤外線検知手段５に当たることになり、赤外線検知手段５の温度を一定温度以下に抑えることができる。

また、第一の防磁手段１３のコネクタ１８側と反対側に他方の開口部１４があるので、冷却風の流れる経路をつくることで、より効率的に赤外線検知手段５の冷却が行える。赤外線検知手段５は自身の温度と対象物の温度との差のエネルギーが相対的に検出されるため、自身の温度を抑えることで、より精度良くその温度差が検出できることになる。また、赤外線検知手段５自身の温度がより一定であれば、さらに正確に温度検知ができるものとなる。この結果、鍋１を所定の温度になるように制御も可能となり、被加熱物を円滑に調理できるものである。

（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４における誘導加熱調理器の温度検知手段の出力図である。本実施の形態における誘導加熱調理器の構成は、制御手段１１の制御方法が実施の形態１の発明と異なるだけで、それ以外の同一構成および作用効果を奏する部分には同一符号を付して詳細な説明は省略し、図１を利用して異なるところを中心に説明する。

上記実施の形態において、赤外線検知手段５は、図５に示すように鍋底の温度に応じた赤外線を検出し、温度検知手段１０で鍋底の温度を検出している。ただし、鍋１の種類によっては放射率が異なり、赤外線検知手段５の絶対値出力が異なってくる。例えば、黒の鉄鍋は放射率が０．９５位あるのに対し、ステンレスの鍋は０．５程度であり、出力もこれに合わせて異なってくる。

湯沸しなどの場合には、鍋底が１００℃で安定するため、この安定点を検出すれば良いが、空焚きなどの場合には鍋底温度が急激に上昇し、異常な温度になる前に止めるためには、この出力の絶対値で制御しようとすると放射率の影響を受ける。そこで、このセンサ出力の変化、すなわち傾きが一定以上の場合には、空焚きと判定し、加熱する電力を下げる。この結果、異常な温度上昇を防ぐことができ、炒め物などで火力感を損なうことなく調理できる。

また、鍋底が高温の場合には赤外線エネルギーが増大されるため、増幅手段（図示せず）の増幅率を切替手段（図示せず）で切替えることによって対応することもできる。例えば、加熱スタート時には空焚きの場合を想定し、増幅率を下げておくことも可能である。また、メニューに合わせて、例えば炊飯や湯沸しなどの１００℃付近の調理とそれ以外では増幅率を切り替えるよう制御してもよい。

以上のように本発明にかかる誘導加熱調理器は、誘導加熱の磁界による影響を受けることなく調理容器の温度を正確に検出できるので、調理、その他の誘導加熱における温度検知の技術に適用できる。

本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図 同実施の形態２における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図 （ａ）比較対象の誘導加熱調理器の反射手段への赤外線入射模式図（ｂ）本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器の反射手段への赤外線入射模式図 同実施の形態３における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図 同実施の形態４における誘導加熱調理器の温度検知手段の出力図 従来例における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図

符号の説明

１ 鍋（調理容器）
２ 天板
３ 加熱コイル
５ 赤外線検知手段
６、１３ 第一の防磁手段（防磁手段）
７ 第二の防磁手段（防磁手段）
８、１２ 反射手段
１０ 温度検知手段
１１ 制御手段
１４ 開口部

Claims (8)

1. 調理容器を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルの上方で前記調理容器を載置する天板と、前記天板の下に置かれ前記調理容器底面から放射される赤外線を検知する赤外線検知手段と、前記加熱コイルからの磁界をシールドして前記赤外線検知手段を前記磁界から護る防磁手段と、前記赤外線検知手段の出力から前記調理容器の温度を検出する温度検知手段と、前記温度検知手段の出力に応じて前記加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段とを備え、前記防磁手段と前記赤外線検知手段の零電位とを接続した誘導加熱調理器。
2. 前記防磁手段の内側に位置し、防磁手段の上部から赤外線検知手段に至るまでの経路に反射手段を設けた請求項１記載の誘導加熱調理器。
3. 前記反射手段の内面に赤外線が透過しやすい保護層を形成した請求項２記載の誘導加熱調理器。
4. 前記反射手段は上部の径を大きくした構成とする請求項２または請求項３記載の誘導加熱調理器。
5. 前記防磁手段の一部に開口部を設けて冷却風により赤外線検知手段を冷却してなる請求項１から４のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
6. 前記赤外線検知手段の窓材にレンズを設けた請求項１から５のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
7. 調理容器を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルの上方で調理容器を載置する天板と、前記天板の下に置かれ前記調理容器の底面から放射される赤外線を検知する赤外線検知手段と、前記加熱コイルからの磁界をシールドして前記赤外線検知手段を前記磁界から護る防磁手段と、前記赤外線検知手段の出力から調理容器の温度を検出する温度検知手段と、前記温度検知手段の出力に応じて前記加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段とを備え、前記赤外線検知手段の変化量が所定値以上となった場合には前記加熱コイルへの供給電力を減少させる構成とした誘導加熱調理器。
8. 調理容器を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルの上方で前記調理容器を載置する天板と、前記天板の下に置かれ前記調理容器の底面から放射される赤外線を検知する赤外線検知手段と、前記加熱コイルからの磁界をシールドして前記赤外線検知手段を前記磁界から護る防磁手段と、前記赤外線検知手段の出力を増幅する増幅手段と、前記増幅手段の出力から前記調理容器の温度を検出する温度検知手段と、前記温度検知手段の出力に応じて加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段と、前記増幅手段の増幅率を可変する切替手段とを備えた誘導加熱調理器。

Images