JP2009259836A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】トッププレートに載置した鍋の温度を安価な構成で精度良く検出して加熱コイルに供給する電力を制御することができる誘導加熱調理器を提供する。
【解決手段】被加熱物から放射される赤外線を検出する赤外線センサと、シールドケースと、放射面形状からなる凹面鏡と、加熱コイルの下方にトッププレートの下面に密着するように設けられた、サーミスタからなる温度センサと、赤外線センサの出力から被加熱物の温度を算出する温度算出手段と、温度算出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た誘導加熱調理器であって、被加熱物が放射した赤外線は、トッププレートを透過し、シールドケースに設けられた受光穴を通過し、凹面鏡で９０度曲げられた後、赤外線センサの受光面で受光され、制御手段は、温度センサが異常温度を検出したときに、加熱コイルの通電を停止することを特徴とする誘導加熱調理器。
【選択図】 図３

Description

本発明は、トッププレートに載置された被加熱物の温度を検出して加熱コイルに供給する電力を制御する誘導加熱調理器に関するものである。

従来のこの種の誘導加熱調理器において、鍋等の被加熱物の温度をトッププレートを介してサーミスタで検出し、被加熱物の温度を制御する方式のものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、トッププレートの一部に赤外線透過材を設け、該赤外線透過材の下部に赤外線センサを設け、前記赤外線透過材を透過して鍋から放射される赤外線を前記赤外線センサにより効率良く検出して、高精度で鍋温度を検出するものがある（例えば、特許文献２参照）。

また、加熱コイルの中央部に、鍋の温度を検出する温度センサと赤外線センサを設け、前記温度センサを赤外線センサより上方に配置することにより、鍋の空焚きなどの異常加熱を温度センサで検出して、赤外線センサの使用温度保証内で加熱を停止し、赤外線センサを保護するものがある（例えば、特許文献３参照）。

特開平０３−２６９９８９号公報 特開平０３−２０８２８８号公報 特開２００４−２７３３０２号公報

上記した従来技術において、特許文献１に示すものは、鍋の温度をトッププレートを介して検出しているため、時間遅れが生じることにより、実際の鍋の温度とサーミスタの検知温度とに誤差が生じ、鍋の温度を精度良く検出できないという課題を有していた。

また、特許文献２に示すものは、鍋からの赤外線放射エネルギを、トッププレートに吸収されることなく赤外線センサで検出することができるようにするため、トッププレートに穴を開け、そこに赤外線を透過しやすい材料を埋め込むような構成にしているため、トッププレートの機械的強度が低下する。

また、トッププレートの表面に段差や隙間が有ると表面の掃除が難しくなるという課題を有していた。

また、特許文献３に示すものは、赤外線センサが加熱コイルの発熱や、トッププレートの温度上昇の影響を受け易い構成であるため、鍋の温度を精度良く検出できないという課題を有していた。

また、赤外線センサの周囲温度が上昇し易い構成であるため、赤外線センサを保護するため加熱を停止することが頻繁に発生するため、調理器としては使いにくいものであるという課題を有していた。

また、赤外線センサを冷却するためペルチェ素子を使用すると、構造が複雑になり、価格が高いものとなる。また、ファンを使用して赤外線センサを冷却すると、赤外線センサの周囲温度がファンの風の揺らぎにより変化するため、赤外線センサの出力信号に揺らぎが発生し、温度の測定精度に影響が出てしまうという課題を有していた。

本発明は、上記の課題のうち少なくとも一つを解決するものであり、トッププレートに載置された被加熱物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を提供することである。

上述の課題は、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルの上方で被加熱物を載置するトッププレートと、前記加熱コイルの下方に設けられ、前記被加熱物から放射される赤外線を検出する赤外線センサと、受光穴を有するシールドケースと、放射面形状からなる凹面鏡と、前記加熱コイルの下方に前記トッププレートの下面に密着するように設けられた、サーミスタからなる温度センサと、前記赤外線センサの出力から被加熱物の温度を算出する温度算出手段と、前記温度算出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た誘導加熱調理器であって、前記被加熱物が放射した赤外線は、前記トッププレートを透過し、前記シールドケースに設けられた受光穴を通過し、前記凹面鏡で９０度曲げられた後、前記赤外線センサの受光面で受光され、前記制御手段は、前記温度センサが異常温度を検出したときに、前記加熱コイルの通電を停止する誘導加熱調理器によって解決できる。

また、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルの上方で被加熱物を載置するトッププレートと、前記加熱コイルの下方に設けられ、前記被加熱物から放射される赤外線を検出する赤外線センサと、該赤外線センサを実装した基板と、前記赤外線センサおよび前記基板を覆うシールドケースと、該シールドケース内に設けられた放射面形状からなる凹面鏡と、前記加熱コイルの下方に前記トッププレートの下面に密着するように設けられた、サーミスタからなる温度センサと、前記赤外線センサの出力から被加熱物の温度を算出する温度算出手段と、前記温度算出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た誘導加熱調理器であって、前記被加熱物が放射した赤外線は、前記トッププレートを透過し、前記シールドケースに設けられた受光穴を通過し、前記凹面鏡で９０度曲げられた後、前記赤外線センサの受光面で受光され、前記制御手段は、前記温度センサが異常温度を検出したときに、前記加熱コイルの通電を停止する誘導加熱調理器によっても解決できる。

本発明の誘導加熱調理器は、上記のように構成したことにより、トッププレート自身からの赤外線放射の影響を低減できるとともに、赤外線センサの周囲温度を安定させることができ、鍋の温度を精度良く検出できる誘導加熱調理器を実現できるものである。

本発明の第１の実施例における誘導加熱調理器の外観斜視図である。 同じく誘導加熱調理器の要部縦断面図である。 同じく誘導加熱調理器の要部縦断面図である。 黒体の分光放射強度曲線を示すグラフである。 結晶化ガラスの透過率曲線を示すグラフである。 本発明の第２の実施例における誘導加熱調理器の要部縦断面図である。

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。

図１は第１の実施例における誘導加熱調理器の外観斜視図、図２及び図３は第１の実施例における誘導加熱調理器の要部縦断面図、図４は黒体の分光放射強度曲線を示すグラフ、図５は結晶化ガラスの透過率曲線を示すグラフである。

図１において、誘導加熱調理器の本体１の上面にはトッププレート２が水平に配置されている。

トッププレート２は、耐熱性の高い結晶化ガラスよりなり、鉄等の磁性体又はアルミ等の非磁性体よりなる鍋３０等の被加熱物を載置する。

トッププレート２下方の本体１内の上部左右には、加熱コイル３が配置されており、トッププレート２に載置された鍋３０などの被加熱物を誘導加熱する。

トッププレート２の前面側の上面には、夫々の加熱コイル３に対応した操作部７が設けられていて、加熱コイル３の通電状態の設定や操作を行う。また、操作部７に対応して表示部８が操作部７の近傍に設けられており、夫々の加熱コイル３の通電状態を表示する。

本体１の後部右側には、上方に向けて開口した吸気口４が設けられており、本体１内に設けられたファン１１（図２）により吸気口４から吸気した冷却風２０（図２）を本体１内に設けられた制御基板（図示せず）や加熱コイル３等に流して冷却する。

本体１の後部左側には、本体１内部を冷却した冷却風２０を排気する排気口５が設けられている。

本体１の前面左部には、グリル加熱部６が設けられている。

図２，図３において、加熱コイル３は、ドーナツ状の円板形をしており、トッププレート２下方の本体１内に設けられたコイルベース９上に設置されている。

コイルベース９の下部には、棒状のフェライト１０が放射状に複数本配置されており、加熱コイル３から発生する磁束がコイルベース９の下方に広がって、近傍にある金属や電子部品に対して誤加熱するのを防止するものであり、磁力線に起因するノイズの影響を電子部品が受けにくいようにしている。

加熱コイル３が設置されたコイルベース９は、複数のバネ（図示せず）によりトッププレート２方向に付勢され、加熱コイル３がトッププレート２に対して略並行となるように構成されている。

加熱コイル３の略中心部には、サーミスタからなる温度センサ１７がトッププレート２の下面に密着するように設けられ、鍋３０の温度をトッププレート２を介して検出する。そして、鍋３０等が異常に加熱されたときは、温度センサ１７により異常温度を検出して、安全性が損なわれないように加熱コイル３の通電を停止するなどして安全性を確保する。

加熱コイル３の中心部の下方には、鍋３０の底面から放射される赤外線を検出する赤外線センサ１２が設けられており、該赤外線センサ１２の受光面１２ａは、加熱コイル３の内径Ａの中心から該内径Ａの１／４以内の位置で、トッププレート２の下面から３２mmから４０mm離れた位置に設けられている。

また、赤外線センサ１２は、熱型検出素子を使用した方式のセンサであり、その受光面１２ａの前面には樹脂製のハウジングにメッキを施して形成された放物面形状よりなる凹面鏡１４が設けられており、鍋３０から放射された赤外線は、トッププレート２を透過して凹面鏡１４に入射した後、９０度右に曲げられて受光面１２ａで受光する。

したがって、赤外線センサ１２の視野角は凹面鏡１４により制限され、図３に示すようにトッププレート２の下面の位置で１０φから１５φの温度検出スポット２５を検出するような視野角となるようにしている。

なお、本実施例では、赤外線センサ１２の視野角を狭視野にするため放物面形状の凹面鏡１４を赤外線センサ１２の受光面１２ａの前面に設けたが、凸レンズ形状のものを受光面１２ａの前面に置くようにしてもかまわない。

赤外線センサ１２は、基板１５に半田付けされて実装され、赤外線センサ１２の受光面１２ａの出力信号を基板１５に実装されたオペアンプ（図示せず）に入力し、電圧に変換されて出力される。

図４に示す黒体の分光放射強度曲線から明らかのように、一般に物体から放射する赤外線エネルギは、１００℃，２００℃，３００℃，４００℃と温度が高くなればなるほど大きなエネルギを赤外線として放射する。また、その曲線のピークは高温の場合は短波長側へ、低温の場合は長波長側へ寄っている。

鍋３０が加熱されて温度が上昇すると、図４に示すように温度が高くなればなるほど大きなエネルギを赤外線として放射し、また、赤外線エネルギのピークは高温の場合は短波長側へ、低温の場合は長波長側へ寄っていく。

そして、鍋３０から放射される赤外線は結晶化ガラスのトッププレート２を透過して赤外線センサ１２に入射する。但し、結晶化ガラスは、図５に示すような赤外線の透過率曲線特性を有しているため、鍋３０から放射される赤外線のうち４μｍ以下の波長の赤外線しか透過しない。

したがって赤外線センサ１２に入射する赤外線エネルギは微弱であるが、赤外線センサ１２の近傍に設けられたオペアンプにより５０００〜１００００倍に増幅した後出力することで、赤外線センサ１２に入射される鍋３０から放射した赤外線エネルギを電気信号に変換し、そのエネルギ量に応じた電圧を出力する。

赤外線センサ１２及び基板１５は、加熱コイル３により鍋３０を誘導加熱する際に発生する磁界の影響を受け難くし、また、周囲温度の変動を抑制するため鋼板よりなる磁気シールド用部材で構成したシールドケース１６で覆われている。

シールドケース１６は、上面に鍋３０から放射される赤外線を入射させるための受光穴１８を有し、該受光穴１８には前記した鍋３０から放射される赤外線を赤外線センサ１２の受光面１２ａに入射させ、トッププレート２自身から放射される赤外線を赤外線センサ１２の受光面１２ａに入射させないようにするための赤外線透過特性を有する遮熱板１９が取り付けられている。

遮熱板１９は、シールドケース１６の受光穴１８の内周縁部（外周縁部でもよい）に隙間無く密接して取り付けられ、シールドケース１６の内と外で空気の流通が無いように構成されている。

遮熱板１９の赤外線透過特性は、４μｍ以下の波長域の赤外線を透過し、４μｍ以上の波長域の赤外線は減衰する特性を有するものであり、このような特性を有することにより、トッププレート２自身や、加熱コイル３を保持するコイルベース９等から放射される４μｍ以上の波長域の赤外線による輻射熱を遮熱して赤外線センサ１２の受光面１２ａに入射させないようにし、精度の高い温度検出を可能としている。

また、遮熱板１９は、トッププレート２と同一材質である結晶化ガラスで構成してもよく、この場合には、トッププレート２を透過した赤外線が遮熱板１９を透過する際、図５に示すように４μｍ以上の波長域の赤外線は減衰して透過しないようにすることができるとともに、鍋３０から放射される赤外線エネルギを効率良く赤外線センサ１２に入射させることができる。

赤外線センサ１２は、前記したようにシールドケース１６により覆われており、加熱コイル３を載置したコイルベース９の下方で加熱コイル３から発生する磁束の影響を受けにくい場所に設置されている。

但し、シールドケース１６は、コイルベース９の下方でも加熱されて温度が上昇すると、赤外線センサ１２の温度検出に影響を与える。したがって、シールドケース１６を本体１内の適宜位置に配置したファン１１による冷却風２０で冷却することにより、より精度の高い温度測定を可能としている。

このように、赤外線センサ１２は、加熱コイル３の漏洩磁束の影響を受けず、また、加熱コイル３の発熱による温度上昇や、トッププレート２自身の温度上昇による影響を受けにくい位置に設けるのがよく、そのために、実験によって赤外線センサ１２の受光面１２ａを加熱コイル３の内径Ａの中心から該内径Ａの１４以内の位置で、トッププレート２の下面から３２mmから４０mm離れた位置に配置することにより、より精度の高い温度測定を可能とすることができた。

赤外線センサ１２を実装した基板１５には、温度算出手段２１の一端が接続されており、赤外線センサ１２により検出された鍋３０の赤外線エネルギを電気信号に変換した信号を温度算出手段２１に入力する。

温度算出手段２１は、入力された電気信号から鍋３０の温度を算出し、その結果を温度算出手段２１の他端に接続されている制御手段２２に出力する。

制御手段２２は、加熱コイル３に電力を供給するインバータ電源２３の一端に接続され、インバータ電源２３の他端には加熱コイル３が接続されている。

本実施例は以上の構成よりなり、その動作は、図示していない電源スイッチを投入し、表示部８の表示を見ながら操作部７を操作して所定の温度を設定すると、制御手段２２によりインバータ電源２３を制御して加熱コイル３に所定の電力を供給する。

加熱コイル３に電力が供給されると、加熱コイル３から高周波磁界が発せられてトッププレート２に載置された鍋３０が誘導加熱される。

この誘導加熱により鍋３０の温度が上昇し、この温度上昇により鍋３０から放射された赤外線は、トッププレート２を透過してシールドケース１６上面の受光穴１８から遮熱板１９を透過し、凹面鏡１４に入射した後、９０度右に曲げられて赤外線センサ１２の受光面１２ａで受光する。

このとき、赤外線センサ１２の視野角は凹面鏡１４により制限され、トッププレート２の下面の位置で１０φから１５φの温度検出スポット２５を検出する。

赤外線センサ１２で検出された赤外線は、電気信号に変換され、さらに変換された電気信号は、鍋３０の温度を算出する温度算出手段２１に入力される。

温度算出手段２１で算出した鍋３０の温度情報は、鍋３０の温度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２２に入力され、制御手段２２はインバータ電源２３を制御して加熱コイル３に供給する電力を制御する。

上記した本実施例によれば、赤外線センサ１２の受光面１２ａを覆う遮熱板１９は、４μｍ以下の波長域の赤外線を透過し、４μｍ以上の波長域の赤外線は減衰する特性を有するものであり、このような特性を有することにより、トッププレート２自身や、加熱コイル３を保持するコイルベース９等から放射される４μｍ以上の波長域の赤外線による輻射熱を遮熱して赤外線センサ１２の受光面１２ａに入射させないようにするため、精度の高い温度検出を可能とすることができる。

また、遮熱板１９をトッププレート２と同一材質である結晶化ガラスで構成した場合には、トッププレート２を透過した赤外線が遮熱板１９を透過する際、赤外線透過特性がトッププレート２と同じであるため、４μｍ以上の波長域の赤外線は減衰して透過しないようにすることができるとともに、鍋３０から放射される赤外線エネルギを効率良く赤外線センサ１２に入射させることができる。

また、高価な光学フィルタを使用することなく安価なトッププレート２と同じものを遮熱板１９に使用することにより、安価な構成とすることができる。

また、鋼板で構成されるシールドケース１６で密閉された空間に赤外線センサ１２を配置したことにより、赤外線センサ１２は加熱コイル３からの磁束の影響を受けなくなるとともに、赤外線センサ１２の周囲温度が安定するため、赤外線センサ１２による正確な温度検出が可能となり、安定した加熱制御を行うことができる。

また、遮熱板１９は、シールドケース１６の受光穴１８の周縁部に取り付けられ、遮熱板１９の大部分がシールドケース１６に覆われているため、トッププレート２自身や、加熱コイル３を保持するコイルベース９等から放出される赤外線に曝される面積が少ないため、遮熱板１９の温度上昇が抑えられ、遮熱板１９の温度上昇により放射される赤外線エネルギが赤外線センサ１２に入射して鍋３０の温度検出精度を悪化させることを抑制することができる。

また、シールドケース１６の受光穴１８を遮熱板１９により密封したことにより、シールドケース１６に冷却風２０を当てて冷却する際、冷却風２０がシールドケース１６内に入り込んで赤外線センサ１２の周囲温度を変化させることが無く、したがって、赤外線センサ１２の出力信号に揺らぎの発生による影響を無くすことができ、精度の高い温度検出が可能となる。

さらに、シールドケース１６をファン１１による冷却風２０で冷却することにより、より精度の高い温度測定ができる。

また、赤外線センサ１２の受光面１２ａを、加熱コイル３の内径Ａの中心から該内径Ａの１４以内の位置に配置したこと、及び、トッププレート２の下面から３２mmから４０mm離れた位置に配置することにより、鍋３０の中心付近の温度を検出することができるとともに、加熱コイル３やコイルベース９等からの輻射熱の影響を受け難くすることができ、精度の高い温度検出が可能となる。

図６は、本発明の第２の実施例における要部縦断面図を示す。

図６において、上記した第１の実施例と同一の部分については、同一符号を付し、その説明を省略する。

本実施例においては、シールドケース１６と赤外線センサ１２の間に熱容量が小さく熱伝達率の悪い樹脂等により壁２４を設ける構成としている。

上記のように、壁２４により覆われた空間に赤外線センサ１２を配置したことにより、加熱コイル３からの漏洩磁束による影響や、トッププレート２や加熱コイル３の温度上昇の影響によりシールドケース１６の温度が変化しても、赤外線センサ１２には温度の影響が伝わりにくいため、精度の高い温度検出が可能となる。

また、壁２４により赤外線センサ１２を覆うようにしたことにより、シールドケース１６に多少の隙間があって冷却風２０がシールドケース１６内に入り込んでも赤外線センサ１２の周囲温度を変動させることが無い。

２ トッププレート
３ 加熱コイル
１２ 赤外線センサ
１２ａ 受光面
１６ シールドケース
１８ 受光穴
１９ 遮熱板
２０ 冷却風
２１ 温度算出手段
２２ 制御手段
２４ 壁
２５ 温度検出スポット

Claims (5)

1. 被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、
   前記加熱コイルの上方で被加熱物を載置するトッププレートと、
   前記加熱コイルの下方に設けられ、前記被加熱物から放射される赤外線を検出する赤外線センサと、
   受光穴を有するシールドケースと、
   放射面形状からなる凹面鏡と、
   前記加熱コイルの下方に前記トッププレートの下面に密着するように設けられた、サーミスタからなる温度センサと、
   前記赤外線センサの出力から被加熱物の温度を算出する温度算出手段と、
   前記温度算出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た誘導加熱調理器であって、
   前記被加熱物が放射した赤外線は、前記トッププレートを透過し、前記シールドケースに設けられた受光穴を通過し、前記凹面鏡で９０度曲げられた後、前記赤外線センサの受光面で受光され、
   前記制御手段は、前記温度センサが異常温度を検出したときに、前記加熱コイルの通電を停止することを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、
   前記加熱コイルの上方で被加熱物を載置するトッププレートと、
   前記加熱コイルの下方に設けられ、前記被加熱物から放射される赤外線を検出する赤外線センサと、
   該赤外線センサを実装した基板と、
   前記赤外線センサおよび前記基板を覆うシールドケースと、
   該シールドケース内に設けられた放射面形状からなる凹面鏡と、
   前記加熱コイルの下方に前記トッププレートの下面に密着するように設けられた、サーミスタからなる温度センサと、
   前記赤外線センサの出力から被加熱物の温度を算出する温度算出手段と、
   前記温度算出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た誘導加熱調理器であって、
   前記被加熱物が放射した赤外線は、前記トッププレートを透過し、前記シールドケースに設けられた受光穴を通過し、前記凹面鏡で９０度曲げられた後、前記赤外線センサの受光面で受光され、
   前記制御手段は、前記温度センサが異常温度を検出したときに、前記加熱コイルの通電を停止することを特徴とする誘導加熱調理器。
3. 請求項１または２に記載の誘導加熱調理器において、
   前記被加熱物が放射した赤外線を透過させるために前記トッププレートに設けられた温度検出スポットの大きさは１０φから１５φであることを特徴とする誘導加熱調理器。
4. 請求項１または２に記載の誘導加熱調理器において、
   前記赤外線センサおよび前記温度センサは、前記加熱コイルの中心部の下方に近接して設けられていることを特徴とする誘導加熱調理器。
5. 請求項１または２に記載の誘導加熱調理器において、
   前記シールドケースは鋼板で構成され、前記シールドケースをファンにより冷却することを特徴とする誘導加熱調理器。

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