JP2009176553A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】大気やレンズの赤外線エネルギ吸収特性の影響を受けることなく赤外線センサで調理容器の温度を計測することができる誘導加熱調理器を提供すること。
【解決手段】赤外線センサ３の受光する赤外線の検出範囲のうち最も感度の高い波長が０．９μｍ以上且つ１．１μｍ以下、又は、１．４μｍ以上且つ１．７μｍ以下、又は、１．９以上且つ２．４μｍ以下とし、赤外線センサを露出することなく、かつトッププレートの強度を低下させることなく赤外線センサを誘導加熱調理器に実装することとなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般家庭、レストラン及びオフィスなどで使用される誘導加熱調理器に関する。

従来、この種の誘導加熱調理器は、調理容器の側面から放射される赤外線を赤外線センサにて受光し、そのセンサ出力に応じて加熱コイルに供給する高周波電流を制御しいている（例えば、特許文献１参照）。

あるいは、トッププレートに貫通孔を設け、その貫通孔に赤外線透過体を埋設し、その赤外線透過体を介して赤外線センサは調理容器から放射される赤外線を受光し、そのセンサ出力に応じて加熱コイルに供給する高周波電流を制御しいている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−３４９２４６号公報 実開昭６２−１４６８７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、赤外線センサが露出しているために外乱光の影響を受けやすく、さらには汚れが付着して調理容器から放射される赤外線量を正確に受光することができないという課題を有していた。

また、トッププレートに貫通孔を設けた場合、トッププレートの強度が低下するという課題を有していた。

本発明は、外乱光の影響を受けず、かつトッププレートの強度を低下させることがない誘導加熱調理器を提供することを目的とする。

本発明の誘導加熱調理器は、調理容器を載置するトッププレートの配下に赤外線センサを配置し、さらに赤外線センサの受光感度波長域を限定するように構成されたものである。

これによって、赤外線センサを露出することなく、かつトッププレートの強度を低下させることなく赤外線センサを誘導加熱調理器に実装することができる。

本発明の誘導加熱調理器によれば、外乱光の影響を受けない位置に赤外線センサを配することができ、さらにトッププレートの強度を維持することができる。

第１の発明は、調理物を加熱する調理容器と、前記調理容器を載置するトッププレートと、前記トッププレートを介して前記調理容器から放射された赤外線を検出する赤外線センサと、前記調理容器を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、前記赤外線センサの受光した赤外線のエネルギ量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調理容器の加熱電力量を制御する加熱制御部を有し、前記赤外線センサの受光する赤外線の検出範囲のうち最も感度の高い波長が０．９μｍ以上且つ１．１μｍ以下、又は、１．４μｍ以上且つ１．７μｍ以下、又は、１．９以上且つ２．４μｍ以下である誘導加熱調理器とすることにより、水蒸気による赤外線の吸収の影響を避けることができる。

第２の発明は、調理容器から放射された赤外線を赤外線センサに集光するレンズを有し、前記レンズはポリカーボネート等の合成樹脂製とした請求項１に記載の誘導加熱調理器とすることにより、ポリカーボネートの吸湿特性の影響を受けることなく赤外線を受光することができる。

第３の発明は、調理容器の加熱方法を設定する操作部を有し、前記操作部によって指示された調理容器の温度となるように加熱制御部が加熱コイルの高周波電流を制御する自動調理機能をもつ請求項１に記載の誘導加熱調理器とすることにより、自動調理を行うために必要な温度域を正確に測定することができる。

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の実施の形態の誘導加熱調理器の構成図を示すものである。

本実施の形態の誘導加熱調理器は、外郭ケース６と、外郭ケース６の上部に設けられて外郭の一部を形成するトップレート２とを有する。トッププレート２の下方には、誘導加熱によって調理容器１を加熱する加熱コイル４と、加熱コイル４に高周波電流を供給するインバータ回路７が設けられている。インバータ回路７は加熱制御部５の一部であり、加熱制御部５はインバータ回路７が加熱コイル４に供給する高周波電流を制御する。

トッププレート２の上面の加熱コイル４と対応する位置に調理容器１が載置される。赤外線センサ３は調理容器１と対向するように設けられ、調理容器１から放射された赤外線を受光する。操作部８は加熱制御部５と接続され、使用者が調理容器１の加熱を開始、あるいは停止するなどの制御命令を入力するためのものである。操作部８には加熱出力の決定以外にも、タイマ機能や自動調理設定などの機能を選択するためにも使用されることが多い。

赤外線センサ３は加熱制御部５に電気的に接続される。赤外線センサ３が受光した赤外線のエネルギー量に応じた出力を加熱制御部５に入力し、加熱制御部５は操作部８を介して入力された制御命令とを判断してインバータ回路７が加熱コイル４に供給する高周波電流を制御して調理容器１の加熱電力量を制御する。

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、作用を説明する。

使用者が操作部８にある加熱の開始を入力するスイッチを押下することによって、加熱開始の制御命令を入力すると、加熱制御部５はインバータ回路７を動作させて加熱コイル４に高周波電流を供給する。これにより、加熱コイル４から高周波磁界が発生し、調理容器１の加熱が開始される。

加熱制御部５は、操作部８を操作することによって使用者が設定した火力になるようにインバータ回路７を制御する。具体的には、例えばインバータ回路７の入力電流を検出し、その検出値を加熱制御部５に入力する。加熱制御部５は、使用者が設定した火力とインバータ回路７の入力電流とを比較して、インバータ回路７の動作状態を変更する。このような動作を繰り返すことによって、使用者が設定した火力に制御し、その火力を維持するように加熱制御部５は動作する。

一方、調理容器１が加熱されて赤外線センサ３が調理容器１から放射される赤外線を受光すると、加熱制御部５は赤外線センサ３の赤外線のエネルギー量に基づいて、調理容器１の温度を検出する。加熱制御部５は、例えば検出温度が設定値（例えば、３００℃）以上か否かを判断する。検出温度が設定値以上であれば、異常な加熱であると判断し、検出温度が設定値未満であれば、正常な加熱であると判断する。加熱制御部５は、異常な加熱のとき、インバータ回路７を一時的に停止させる等の制御を行い、加熱制御部５は、正常な加熱のときは、加熱を継続させる。

次に、自動調理機能の一つである、揚げ物の調理時について説明する。使用者が操作部８にある揚げ物自動調理開始スイッチを押下した後、温度調節スイッチで設定温度を例えば１８０℃に設定すると、加熱制御部５は調理容器１に入れた油温が設定温度の１８０℃に到達するように赤外線センサ３の出力に基づいてインバータ回路７の制御を行う。調理容器１に食材が投入されて油温が１８０℃以下となると、加熱制御部５はインバータ回路７の動作状態を変更して油温が１８０℃となるように制御を行う。

以上のように、赤外線センサ３は調理容器１から放射される赤外線エネルギを受光し、加熱制御部５はそのエネルギに応じてインバータ回路７の制御を行い、調理容器１の異常な加熱を抑制する、あるいは揚げ物自動調理のように調理容器１の温度を一定に保つ等の機能を実現するためのものである。

このように赤外線センサ３は調理容器１から放射される赤外線エネルギを受光するが、赤外線エネルギは水蒸気によって吸収されるため、その影響によって加熱制御部５が調理容器１の温度を算出した場合の誤差となるという課題がある。

図２は、大気の吸収特性を示す図である。図２からわかるように、波長によって赤外線エネルギの吸収特性が大きく異なり、例えば、０．２〜０．３μｍはほとんどの赤外線を吸収して通さない。一方、０．９〜１．１μｍはほとんど赤外線を吸収せず、ほとんどの赤外線エネルギを通す。したがって、大気の赤外線エネルギ吸収特性を考慮して、影響の少ない波長域に分光感度特性を持つ赤外線センサを選択することによって、温度検出の誤差を少なくすることができ、自動調理機能や温度過昇防止機能の性能の向上を図ることができる。

誘導加熱調理器において、調理容器の温度を測定したい温度域は主に３つある。湯沸かしや炊飯を自動で火力調節する際に必要な１００℃前後、揚げ物の油温を自動で制御する際に必要な１８０℃前後、油の発火等を防止するための温度過昇防止機能に必要な３００℃前後である。

そこで、本発明では、赤外線センサの受光する赤外線の検出範囲のうち最も感度の高い波長が０．９μｍ以上且つ１．１μｍ以下、又は、１．４μｍ以上且つ１．７μｍ以下、又は、１．９以上且つ２．４μｍ以下である誘導加熱調理器としている。

０．９μｍ以上且つ１．１μｍ以下に最大感度波長を持つ赤外線センサを用いることにより、温度過昇防止機能に必要な３００℃前後の温度を検出することができる。

また、１．４μｍ以上且つ１．７μｍ以下に最大感度波長を持つ赤外線センサを用いることにより、揚げ物の油温を自動で制御する際に必要な１８０℃前後の温度を検出することができる。

また、１．９以上且つ２．４μｍ以下に最大感度波長を持つ赤外線センサを用いることにより、湯沸かしや炊飯を自動で火力調節する際に必要な１００℃前後の温度を検出することができる。

これらの波長域は、大気による赤外線エネルギの吸収が少ない波長範囲であるため、調理容器１の温度の計測誤差を少なくすることができ、誘導加熱調理器の性能を向上させることができる。

（実施の形態２）
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。実施の形態１と同一部分は説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

図３は、赤外線センサ５の構成図を示すものである。センサチップ９は、赤外線を受光し、そのエネルギ量に応じた物理量を出力する。例えば、フォトダイオードの場合には電流、サーモパイルの場合には電圧として出力される。

図４は、赤外線センサの分光感度特性を示す図である。図４のように、この赤外線センサ５の例では波長λｘからλｙまでの赤外線を受光することができる。また、波長λｚの赤外線エネルギの受光感度が高く、波長がλｚから離れるにしたがって受光感度が低くなるということを図４は示している。

レンズ１０は、センサチップ９へ赤外線を導くための物である。測定対象物から放射される赤外線を集光する機能を有し、赤外線センサ３の視野を決定するものである。レンズ１０の材質としてはガラスやポリカが使用されることが多い。

ポリカで作られたレンズはガラスよりも安価であるが、図５のように湿度によって赤外線の透過度が落ちる波長域があり、その波長域の赤外線を受光する場合に影響を受ける。

実施の形態１において、大気の赤外線エネルギ吸収特性の影響について説明したが、ポリカで作られたレンズについても同様のことが起こるため、赤外線エネルギの吸収特性に配慮して赤外線センサ３を選択する必要がある。

図５より、１．２μｍ付近に僅かに透過率の落ちるところがあり、１．７μｍ付近では大きく透過率が下がっている。

したがって、０．９μｍ以上且つ１．１μｍ以下、又は、１．４μｍ以上且つ１．７μｍ以下、又は、１．９以上且つ２．４μｍ以下に最大感度波長をもつ赤外線センサ３を使用することによって、ガラスよりも安価なポリカ製レンズの透過特性の影響を受けることなく誘導加熱調理器の様々な機能を実現することができる。

（実施の形態３）
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。第１の実施の形態１と同一部分は説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本発明は、調理容器の加熱方法を設定する操作部を有し、操作部によって指示された調理容器の温度となるように加熱制御部が加熱コイルの高周波電流を制御する自動調理機能をもつ誘導加熱調理器である。

誘導加熱調理器には、それぞれの目的に応じて調理容器１の温度を制御する自動調理機能を有する物が多い。自動調理機能には、湯沸かし（沸騰検知）、炊飯、揚げ物、炒め物、煮込みなどがある。

湯沸かし（沸騰検知）機能とは、水を入れた調理容器１を加熱し、水が沸騰したら保温機能に移行、あるいは、加熱を自動的に停止する機能である。この機能を実現するためには、調理容器１の温度が１００℃前後であるため、その温度域を赤外線センサ３で測定する必要がある。

炊飯機能とは、調理容器１内の米と水を加熱し、中の米が美味しく炊けるような火加減を誘導加熱調理器が調理容器１の温度を元に自動で行うものである。この場合にも、調理容器１の温度が１００℃前後であるため、その温度域を赤外線センサ３で測定する必要がある。

揚げ物機能とは、使用者が操作部８によって指定した油温となるように調理容器１の加熱を行い、調理容器１内の油の温度が所定値になると音や表示などで使用者に予熱の完了を報知し、油温がその温度を維持するように制御するものである。通常の揚げ物調理では、油温が１４０℃から２００℃程度であるため、その温度域を赤外線センサ３で測定する必要がある。

炒め物機能とは、調理容器１としてフライパンを使用して予熱を行った場合に、フライパンが２５０℃程度まで加熱されたことを検知して、使用者に報知するものである。あるいは、その温度を維持するように制御しても良い。この場合には、２５０℃前後の温度域を赤外線センサ３で測定する必要がある。

煮込み機能は、調理容器１内の調理物が焦げたり吹きこぼれたりしないように調理容器１の温度を制御し、調理物に味がしみ込むようにするものである。この場合にも、調理容器１の温度が８０℃前後であるため、その温度域を赤外線センサ３で測定する必要がある。

従来の誘導加熱調理器で使用していたサーミスタ等の温度計測部をトッププレート２の裏面に接触させて測定した場合、トッププレート２の熱容量によって調理容器１の温度変化の追従性が悪いため、例えば揚げ物機能を使用して調理容器１に食材を投入したとしても、油温の低下をすぐに検知することができないため、加熱制御部５は調理容器１の加熱出力を上げる制御のタイミングが遅れてしまう。そのため、調理容器１内の食材は、温度の下がった油に長時間つけて火を通すために油を多く吸収していた。しかしながら、赤外線センサ３は食材を入れて油温が下がるとすぐに検知することができるため、加熱制御部５がすぐに油温が復帰するように調理容器１を加熱するため、食材の油の吸収が少なくて済み、仕上がりの良い揚げ物ができる。

これらの機能を実現するためには、調理容器１が上記のような温度であった場合に、赤外線センサ３で正確に測定することが必要である。そのために、大気の赤外線エネルギ吸収特性の影響を受けないように赤外線センサ３の感度波長域を、０．９μｍ以上且つ１．１μｍ以下、又は、１．４μｍ以上且つ１．７μｍ以下、又は、１．９以上且つ２．４μｍ以下とすることによって実現でき、できばえの良い自動調理機能を実現する誘導加熱調理器とすることができる。

本発明の誘導加熱調理器によれば、大気やレンズの赤外線エネルギ吸収特性の影響を受けることなく赤外線センサで調理容器の温度を計測することができ、且つ鍋の温度変化に対する応答速度が早いために自動調理などの火力調節の性能が良いという効果を有し、一般家庭などで使用される誘導加熱調理器に有用である。

本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の構成図 大気の吸収特性を示す図 赤外線センサの構成図 赤外線センサの分光感度特性を示す図 ポリカの透過特性を示す図

符号の説明

１ 調理容器
２ トッププレート
３ 赤外線センサ
４ 加熱コイル
５ 加熱制御部
６ 外郭ケース
７ インバータ回路
８ 操作部
９ センサチップ
１０ レンズ

Claims (3)

1. 調理物を加熱する調理容器と、前記調理容器を載置するトッププレートと、前記トッププレートを介して前記調理容器から放射された赤外線を検出する赤外線センサと、前記調理容器を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、前記赤外線センサの受光した赤外線のエネルギ量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調理容器の加熱電力量を制御する加熱制御部を有し、前記赤外線センサの受光する赤外線の検出範囲のうち最も感度の高い波長が０．９μｍ以上且つ１．１μｍ以下、又は、１．４μｍ以上且つ１．７μｍ以下、又は、１．９以上且つ２．４μｍ以下である誘導加熱調理器。
2. 調理容器から放射された赤外線を赤外線センサに集光するレンズを有し、前記レンズはポリカーボネート等の合成樹脂製とした請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 調理容器の加熱方法を設定する操作部を有し、前記操作部によって指示された調理容器の温度となるように加熱制御部が加熱コイルの高周波電流を制御する自動調理機能をもつ請求項１に記載の誘導加熱調理器。

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