JP2012514495A - スマート調理器具 - Google Patents

Abstract

【課題】誘導的に給電される調理機器及び電磁界を生成する関連の無線電源。
【解決手段】調理機器は、２次コイル及び金属部分を有し、無線電源は、２次コイル及び金属部分に給電を行うことができる。調理機器は、金属部分の温度及び２次コイルに供給される電力量を制御するために無線電源と通信を行う。２次コイルに接続されたスマートハンドルは、種々の機能を実行することができる。スマートハンドルは、温度の表示及び監視を行うこともできる。
【選択図】図１２

Description

本発明は、調理に関し、更に詳しくはスマート調理機器に関する。

誘導調理面(inductive cooking surface)は、手頃になるに従って消費者の評判が良くなりつつある。誘導調理面は、炎又は他の直火に依存せず、かつ、典型的には迅速な加熱時間を含む総合的性能が更に良好となるのでより安全なものとなる。

大抵の誘導調理面は、磁界を生成するために誘導素子により交流電力を供給することによって作動する。平鍋のような金属製の調理機器を磁界内に配置すると、平鍋に渦電流が生じる。渦電流からのエネルギーは熱として放出され、熱伝導により平鍋の中身が加熱される。

大抵の従来の調理面は、熱量を調整する制御部を有する。例えば、多数のオーブン、レンジ、電子レンジ及びトースターは、ユーザが手動で加熱量（例えば、オーブンの温度）及び調理時間を設定することができるつまみ又はキー操作部を有する。電熱器を用いる場合、制御部は、発熱体に供給する電力を変化させる。ガスレンジを用いる場合、制御部は、炎の大きさを変化させる。両方の場合において、平鍋の温度は直接測定されない。

一部の誘導調理面において、調理器具の温度は、選択した加熱レベルに対応する電流レベルを調整するマイクロプロセッサによって制御される。誘導調理面に供給される交流電力の電流測定は、消失した電力量、したがって、平鍋で生じた熱を表す間接的なフィードバックを提供する。直接的な温度制御のフィードバックが欠如すると、平鍋の温度を所望のレベルの精度で予測するのが困難となり得る。

誘導調理面の制御を向上させる試みの一つは、熱電対タッチパッド(thermo-couple touch-pad)を用いることである。熱電対タッチパッドは、作動中に誘導調理面のマイクロプロセッサに直接的な温度のフィードバックを提供するために、誘導調理面に取り付けられ、平鍋を調理面に配置したときに平鍋の底部に接触する。このタイプのフィードバックは、典型的には、過熱が生じたときに誘導調理面をシャットダウンするために用いられる。熱電対タッチパッドと平鍋の底部との間の物理的な接触は、ずれ及び機能不全が生じるために問題が生じうる。

一部の誘導調理面は、金属製の平鍋の底部を直接励起することによって加熱する代わりに調理機器それ自体に収容された加熱電子部品(heating electronics)に無線電力を供給することによって、これらの問題に対処している。すなわち、調理機器は、受け取った無線電力を内部の発熱体に供給することができる。この形態においては、発熱体を用いているので、電熱器に関連する欠点の多くが存続している。このアプローチを含む誘導調理面の一実施の形態は、米国特許第７，３５５，１５０号に記載されており、その内容は、参照によりそのままここに組み込まれる。

上記問題は、１）無線を使って装置を所望の温度まで加熱し、２）無線を使って所望の電力量を装置に供給するために無線電源を用いる本発明において解決される。

無線電源は、１）装置の金属部分を無線電源付近に配置したときに、装置の金属部分を、無線を使って所望の温度まで加熱し、２）装置の２次コイルを無線電源付近に配置したときに、所望の電力量を、無線を使って装置の２次コイルに供給する。一部の実施の形態において、無線電源は、それぞれ別の時間に２次コイルに電力を供給するのと同時に装置を加熱する。他の実施の形態において、装置を加熱し又は２次コイルを給電するために電力の供給が行われる。無線電源の制御は、装置の金属部分の温度と装置の２次コイルに供給される電力量の両方の制御を提供する。

装置の２次コイルに供給される電力を、コンデンサや電池のような充電回路に選択的に蓄積することができる。充電回路は、装置が加熱されている間のような作動中に装置内の他の回路に電力を供給することができる。これは、同一の無線電源によって装置を加熱しかつ充電することができる簡単な解決を提供する。また、充電回路のない装置は、無線電源が装置を加熱する間に２次コイルの電力を受け取ることができる。

一実施の形態において、無線電源を、誘導電源とし、装置を、スマートハンドル(smart handle)付の調理機器とする。一形態において、調理機器の金属部分を、調理機器を加熱するために、誘導電源によって生成された磁界内に配置することができる。他の形態において、スマートハンドルの２次コイルを、スマートハンドルを充電するために、誘導電源によって生成した磁界内に配置することができる。すなわち、誘導電源は、誘導電源付近のいずれに配置されるかに応じて、調理機器を誘導的に加熱し又はスマートハンドルを充電する。充電されたスマートハンドルは、誘導電源との通信、温度の監視、温度制御及び温度表示を含む調理中の種々の形態を提供することができるが、種々の形態はこれらに限定されるものではない。

他の実施の形態において、無線電源を誘導電源とし、装置を、誘導電源とし、装置を、スマートハンドル付の調理機器とする。一形態において、調理機器の金属部分及び２次コイルを、調理機器を加熱するために、誘導電源によって生成された磁界内に同時に配置することができる。金属部分及び２次コイルを、誘導電源の付近に配置し、これによって、誘導電源は、調理機器を加熱するとともに電力をスマートハンドルに供給する。

本発明の利点の一つは、調理機器を直接的又は間接的に加熱するために用いられる同一の誘導電源を用いて調理機器の電子部品に給電を行うことができることである。一部の実施の形態において、この電力を、調理機器に配置された直接的な熱電対温度フードバックを提供するために用いることができ、最終的には、加熱を更に良好な制御を提供することができる。

本発明のこれら及び他の目的、利点及び形態は、図面の詳細な説明を参照することによって容易に理解される。

図１は、第１の形態における本発明の実施の形態の誘導調理システムの斜視図を示す。 図２は、図１の実施の形態の調理機器の分解図を示す。 図３は、図１の実施の形態の調理機器のスマートハンドルの拡大組立隠線図を示す。 図４は、誘導電源及びスマートハンドルのブロック図を示す。 図５は、第２の形態における図１の実施の形態の誘導調理システムの斜視図を示す。 図６は、図１の実施の形態の調理機器のスマートハンドルの上面図を示す。 図７は、誘導調理システムの他の実施の形態の斜視図及び側面図を示す。 図８は、誘導給電システムの操作方法の一実施の形態のフローチャートを示す。 図９は、誘導電源の制御方法の一実施の形態の状態図を示す。 図１０は、補助コントローラを有する本発明の誘導調理システムの一実施の形態の斜視図を示す。 図１１は、誘導給電システムの操作方法の一実施の形態のフローチャートを示す。 図１２は、誘導調理システムの他の実施の形態の斜視図を示す。 図１３は、図１２の実施の形態の調理機器の隠線図を示す。 図１４は、図１２の実施の形態の調理機器の平鍋底部の斜視図を示す。 図１５は、図１２の実施の形態の調理機器の分解図を示す。 図１６は、図１２の実施の形態の調理機器の他の分解図を示す。

図１は、誘導電源２及び調理機器４を有する誘導調理システム１の一実施の形態を示す。調理機器４は、調理機器４を加熱するために誘導電源２から電力を受信する第１の部分と、調理機器４を給電するために誘導電源２から電力を受信する第２の部分と、を有する。図示した実施の形態において、調理機器４を、本体２０及びスマートハンドル３０を有する平鍋とする。図示した実施の形態において、調理機器４を加熱するために電力を受信する第１の部分は、少なくとも調理機器４の本体２０の金属部分を有し、調理機器４を給電するために電力を受信する第２の部分は、調理機器４のスマートハンドル３０の２次コイルを有する。誘導電源２は、無線を使って電力を調理機器４に供給するための一つ以上の充電エリア５１を有する誘導充電面５０を有することができる。他の実施の形態において、誘導電源は、形態に応じて調理機器４のスマートハンドル３０を充電するとともに本体２０を加熱するために用いることができる単一の充電エリア５１を有する。

一実施の形態において、誘導調理システム１は、少なくとも二つの形態を有する。第１の形態の一実施の形態を、図１に示す。調理機器を加熱するために電力を受信する第１の部分、すなわち、図１における調理機器４の本体２０は、誘導電源２によって生成された磁界内で誘導充電面５０に近接して配置される。第２の形態の一実施の形態を、図５に示す。調理機器を給電するために電力を受信する第２の部分、すなわち、図５における調理機器４のスマートハンドル３０は、誘導電源２によって生成された磁界内で誘導充電面５０に近接して配置される。本実施の形態において、誘導調理システム１を、調理機器４の本体２０を加熱し又は調理機器４のスマートハンドル３０を充電するために少なくとも二つの形態の間で切り替えることができる。他の実施の形態において、調理機器４の本体２０を、スマートハンドル３０の充電と同時に加熱することができる。

図示した実施の形態は調理システムを対象としているが、本発明はそれに限定されるものでないことを理解すべきである。１）無線を使って装置を所望の温度に加熱し、２）無線を使って所望の電力量を装置に供給する無線電源を利用するあらゆるシステムは、本発明の範囲内である。さらに、熱を生じさせるために多数の異なる誘導技術を用いることができる。例えば、調理機器を加熱するために、１次コイルによって直接的又は間接的に生じた熱を用いることができる。直接的な加熱の実施の形態において、磁気誘導により生じた渦電流によって、調理機器の金属面に熱が生じる。間接的な加熱の実施の形態において、電力がコイルに供給されるときの損失によって熱を生じさせる１次コイル又は他の回路素子を選択する。他の実施の形態において、誘導電源は、誘導調理機器の２次コイルに電力を供給し、誘導調理機器の２次コイルは、２次コイルと電気的な通信を行う加熱素子に電力を供給する。

さらに、図示した誘導調理システムは、本発明の範囲内の誘導調理システムの一例にすぎない。他の誘導調理システムの実施の形態を熟考することもできる。例えば、調理機器が図示したようなスマートハンドル付平鍋である必要がないことを理解すべきである。調理機器を、スマートトースター、スマートコーヒーメーカー、スマートグリドル、又は、誘導電源によって所望の温度まで加熱することができ、かつ、誘導電源から受信した電力を利用することができる他の任意のスマート調理機器とすることができる。

本発明は、大抵の誘導電源とともに使用するのに適している。したがって、誘導電源２を詳細に説明しない。図４に示す誘導電源２が整流及び電力調整回路８４と、コントローラ８６と、インバータ８２と、通信回路８８と、タンク回路を形成する１次コイル８０及びコンデンサ８１と、を有することを言えば十分である。誘導電源２は、交流電流を生成し、１次コイル８０に交流電流を供給する。誘導電源２により交流電流が供給される結果、１次コイル８０は、電磁界を生成する。誘導電源２を、原則的には、１次コイル８０に交流電流を供給することができる任意の回路にすることができる。

２００４年１１月３０日にクーネン等に発行された表題が「誘導結合バラスト回路」(Inductively Coupled Ballast Circuit)である米国特許第６，８２５，６２０号に開示された誘導電源システムの共振探索回路(resonant seeking circuit)、２００７年５月１日にバーマンに発行された表題が「適合性誘導電源」(Adaptive Inductive Power Supply)である米国特許第７，２１２，４１４号の適合性誘導電源、バーマンにより２００３年１０月２０日に出願された表題が「通信を行う適合性誘導電源」(Adaptive Inductive Power Supply with Communication)である米国特許出願第１０／６８９，１４８号の通信を行う誘導電源、バーマンにより２００７年１１月１４日に出願された表題が「電池を充電するシステム及び方法」(System and Method for Charging a Battery)である米国特許出願第１１／８５５，７１０号の無線を使ってリチウムイオン電池を充電する誘導電源、バーマン等により２００７年１２月２７日に出願された表題が「装置識別を行う誘導電源」(Inductive Power Supply with Device Identification)である米国特許出願第１１／９６５，０８５号の装置識別を行う誘導電源、又は、バーマンにより２００８年１月７日に出願された表題が「デューティサイクル制御を行う誘導電源」(Inductive Power Supply with Duty Cycle Control)である米国特許出願第６１／０１９，４１１号のデューティサイクル制御を行う誘導電源を含む誘導電源を用いることが望ましく、これらの全ては、参照によりそのままここに組み込まれる。

図２を参照すると、図示した調理機器４は、誘導電源２により加熱することができる本体２０及び誘導電源２からの電力を受信し及び利用することができるスマートハンドル３０を有する平鍋である。本実施の形態において、本体２０は、金属から構成され、特に、本体２０は、ステンレス製の側壁と、ステンレス鋼、軟鋼及びアルミニウムの組合せから構成されているラミネート加工した平板の底部と、を有する。しかしながら、誘導調理システム１は、これらのタイプの平鍋に限定されるものではない。例えば、鋳鉄製の平鍋も誘導範囲で作動することができる。他の実施の形態において、本体２０を、種々の他の材料、例えば、鋳鉄、アルミニウム、銅、陽極酸化アルミ(anodized aluminum)、ステンレス鋼、又は、誘導電源２によって加熱することができる一部の他の材料又は材料の組合せから構成することができる。平鍋の本体２０は、約８〜１２インチの直径及び約１〜２インチの高さの垂直な側壁を有する。当然、他の実施の形態は、異なる寸法を有することができる。

他の実施の形態において、本体２０の一部のみを誘導電源２によって加熱することができる。すなわち、本体２０の一部を導電性にし、他の部分を非導電性にすることができる。例えば、本体２０の一部を金属とし、他の部分をゴムとすることができる。一実施の形態において、図７に示すように、調理機器４の本体２０は、ゴム脚(rubber feet)２２を有する。ゴム脚２２を、耐熱シリコーンによって構成するが、実質的には任意の材料によって構成することができる。平鍋が磁気誘導によって加熱されるので、誘導電源を、タイルや石や合成石のようなカウンター面(counter surface)に組み込むことができる。ゴム脚２２は、トライベットとしての役割を果たし、加熱された平鍋を、供給エリア(serving area)を熱くすることなく調理エリア(cooking area)から供給エリアに移動させることができる。他の実施の形態において、ゴム製のトライベットを、平鍋の底面全体をカバーするマットに置き換えることができる。

図２に戻ると、本体２０は、スマートハンドル３０を本体２０に固定する接合金具４８も有する。他の実施の形態において、接合金具４８を、異なる固定具に置換し又は完全に取り除くことができる。

調理機器４のスマートハンドル３０の一実施の形態を、図２，３及び６を参照しながら詳細に説明する。図示した実施の形態において、スマートハンドル３０は、ハンドル本体３１と、ハンドルアクセスパネル３２と、ねじ４６と、スマートハンドル回路４０と、を有する。ハンドル本体３１及びハンドルアクセスパネル３２は、スマートハンドル回路４０を包囲し及び保護するために取外し自在にかみ合う。本実施の形態において、ハンドル本体３１は、スマートハンドル回路４０のユーザインタフェース７０がハンドル本体３１を介してアクセスすることができる開口部３３を有する。スマートハンドル回路４０を包囲し又は保護する他のシステムは、ハンドル本体３１及びハンドルアクセスパネル３２を置換することができる。他の実施の形態において、ハンドル本体３１及びハンドルアクセスパネル３２を省略することができ、スマートハンドル回路４０を調理機器４と一体に形成することができる。

スマートハンドル３０は、本体２０の固定金具４８を押し込むねじ４６によって調理機器４の本体に固定される。他の固定システムは、図示した実施の形態に示す単純なねじ及び固定金具を置換することができる。他の実施の形態において、スマートハンドル３０及び本体２０を一体に形成することができ、固定システムを省略することができる。

図示した実施の形態のスマートハンドル３０は、単純なスティック状の平鍋ハンドルである。他の実施の形態において、他のスマートハンドル形態は、単純なスティック状の平鍋ハンドルを置換し又は補うことができる。例えば、追加のスマートハンドルを調理機器に取り付けることができ、又は一つ以上の鍋つかみハンドルはスティック状の平鍋ハンドルを完全に置換することができる。

さらに、一部の他の実施の形態において、スマートハンドル３０を省略し、回路４０を他の場所に移すことができる。例えば、一実施の形態において、回路を、調理機器の蓋（図示せず）に移すことができる。更に別の実施の形態において、回路を、調理機器４の本体２０に配置し又はハンドルのない形態で調理機器４に取り付けることができる。図１０に示すような他の実施の形態の一つにおいて、回路を、調理機器から分離した補助コントローラ５３に配置する。補助コントローラ５３は、スマートハンドル３０と通信を行い又は誘導電源２と直接通信を行うことができる。補助コントローラ５３が誘導電源２と直接通信を行う実施の形態において、スマートハンドル３０を完全に省略することができる。

スマートハンドル回路４０の本実施の形態を、図４のブロック図に関連して説明する。スマートハンドル回路４０は、２次コイル４５と、整流回路６２と、電力制御回路６４と、充電回路６６と、コントローラ６８と、通信回路７２と、温度センサ７４と、ユーザインタフェース７０と、を有する。また、異なる構成要素又は更に少ない構成要素を、スマートハンドル回路の他の実施の形態で用いることができる。

図示した実施の形態の２次コイル４５は、誘導電源２によって生成された磁界内でスマートハンドル３０を誘導充電面５０に近接して配置したときに誘導的に励起することができる２次コイルとする。１次コイル及び２次コイルを、所望の結果を得るために十分な時間で十分な電力量を供給できるように設計する。

本実施の形態は、整流回路６２を有する。整流回路は周知であり、したがって、整流回路を詳細に説明しない。本実施の形態の整流回路６２が２次コイル４５で受信した交流電力を直流電力に変換することを説明すれば十分である。他の実施の形態において、整流回路６２を省略することができ、スマートハンドル回路４０を交流電力によって給電することができる。

電力制御回路６４は、スマートハンドル３０の残りの部分に対する電力量を制御する。能動的(active)な調理の実施の形態において、調理モード中、電力制御回路６４は、平鍋に供給される電力のレベルを制御する。受動的(passive)又は能動的な調理の実施の形態において、充電モード中、電力制御回路６４は、スマートハンドル３０に供給される電力のレベルを制御する。一部の実施の形態の電力制御回路６４は、加熱の統計データ(profile)、給電の統計データ又は充電の統計データのような情報を有することができる。統計データを、２次装置(secondary)又は（ＰＤＡや補助遠隔制御装置のような）遠隔装置によって制御されるメモリに格納される。

本発明は、種々の充電回路とともに用いるのが適している。したがって、充電回路６６を詳細に説明しない。充電回路６６は、後の使用のために２次コイル４５で受信した電力を蓄積することができる。充電回路６６の一例は、２００８年７月９日にバーマンによって出願された米国特許出願第６１／０７９，３０１号に開示されたコンデンサの充電であり、これは、参照によりそのままここに組み込まれる。他の実施の形態において、充電回路６６を電池とすることができる。

本発明は、様々な異なる機能を提供するためにプログラムを実行する様々なコントローラとともに使用するのに適している。したがって、コントローラ６８を詳細に説明しない。一実施の形態において、コントローラ６８を、アリゾナ州のチャンドラーに所在するマイクロチップ社(Microchip, Inc.,)によって製造されたＰＩＣ３０Ｆ３０１０マイクロコントローラとする。コントローラ６８を、温度監視、誘導電源との通信、ユーザからの温度制御入力の許容及びユーザへの温度情報の表示に関連した様々な異なる機能を実行するために温度センサ４４、通信回路７２及びユーザインタフェース７０と連動するようプログラムすることができる。

コントローラ６８は、メモリ（図示せず）を有することができる。メモリは、調理機器４の調理特性に関する情報を有することができる。例えば、メモリは、平鍋の加熱曲線を有し、平鍋を所定の温度に加熱するために１次コイル８０に要求される電流を識別することができる。これによって、ユーザは、平鍋を所望の温度にプログラムすることができる。誘導調理システム１は、平鍋を所望の温度にするために最も有効な方法を決定し、平鍋を所望の温度に維持することができる。そのようなシーケンスは、所定の期間に亘って異なる電流レベル及び異なる周波数で電力を平鍋に供給することを含む。

一般的に、図８及び９は、コントローラ６８と誘導電源２、場合によっては補助コントローラ５３との間の連携を実現することができる典型的なアルゴリズムを示す。

図１１は、誘導電源を有する調理システム及びスマートハンドルを有する調理機器を操作する方法の一実施の形態を記載する。誘導電源２の電子コントローラは、１次コイル８０をピング(ping)し（１３２）、物体が存在するか否かを決定する（１３４）ために１次コイル８０の負荷を解析する。存在する物体から反映される負荷を、１次コイル８０のピングを通じて誘導電源２に供給することができる。物体が存在しない場合、誘導電源２は待機し（１３６）、物体が誘導電源２の付近に置かれたか否かを見る（１３４）ために周期的にピングする（１３２）。物体が存在する場合、誘導調理システム１は、物体の識別を試みる（１３８）。

反映されたインピーダンスを、物体が調理機器の本体２０であるかスマートハンドル３０であるかを識別するために用いることができる。その理由は、反映されたインピーダンスは、平鍋の本体に対するものとスマートハンドル３０の２次コイル８０に対するものと異なるからである。物体を識別するために他の識別方法を用いることもできる。本実施の形態において、誘導電源２は、どの動作モード（すなわち、オフ、調理モード又は充電モード）を用いるべきかを決定するために用いることができるコントローラのしきい値のルックアップテーブルを有する。誘導電源２が、物体が加熱用の機器か充電用の装置であるかを識別できない場合、誘導電源２は、平鍋が存在するか否かを知るためにピング（１３２）に戻る。物体が平鍋又は他の加熱用の調理機器であると識別された場合（１４０）、誘導調理システム１は加熱モード１６６に入る。加熱モード１６６中、低電力が１次コイル８０に供給される（１４２）。アルゴリズムは、平鍋が取り除かれたか否か（１４４）、異物が存在するか否か（１４６）又は新たな命令をスマートハンドル３０から受け取ったか否か（１４８）を連続的にチェックする。命令を受け取った場合、それに応じて１次コイル８０への電力が調整され（１５０）、アルゴリズムは、平鍋が取り除かれたか否か（１４４）、異物が存在するか否か（１４６）又は新たな命令をスマートハンドル３０から受け取ったか否か（１４８）を連続的にチェックする。他の実施の形態において、命令をスマートハンドル３０から受け取らない場合、誘導調理システム１は、命令を与えるためにユーザに待機させる安全動作モードに移ることができる。アルゴリズムは、平鍋が取り除かれ又は異物が検出されるまで継続される。

物体がスマートハンドル又は充電用の他の装置として識別された場合（１５２）、誘導調理システム１は充電モード１６８に入る。充電モード１６８中、誘導調理システム１は、充電された物体が取り除かれたか否か決定する（１５４）。そうである場合、誘導調理システム１は、充電モード１６８を去り、オフモードすなわちピングモード１３２に入る。物体が存在する場合、誘導調理システム１は、異物が存在するか否か決定する（１５６）。異物が存在する場合、誘導調理システム１は、充電モード１６８を去り、オフモードすなわちピングモード１３２に入る。異物が存在しない場合、誘導調理システム１は、電力レベルが低いか否か決定する（１５８）。電力レベルが低い場合、例えば、電力レベルがしきい値より下である場合、誘導調理システム１は、１次コイル８０への電力を調整し（１６０）、ハンドルが取り除かれたか否か又は異物が存在するか否かをチェックし続ける。電力レベルが低くない場合、システムは、２次誤差(secondary error)がゼロより大きいか否か決定する。２次誤差がゼロより大きい場合、誘導調理システム１は、１次コイル８０への電力を調整し（１６４）、ループを継続する。２次誤差がゼロより大きくない場合、誘導調理システム１は、スマートハンドル３０を取り除く又は異物が付近に来るのを待機するループを継続する。当然、誘導調理システム１は、誘導調理システム１の充電モード１６８を中止する他の要因を有することができる。例えば、誘導調理システム１は、充電モード１６８になるための時間制限、又は物体を充電すべきか否かをユーザによって決定させるためのスマートハンドル３０又は誘導電源２上の物理的なスイッチを有することができる。

図８は、誘導電源を有する誘導調理システム、スマートハンドルを有する調理機器及び補助コントローラを操作する方法の一実施の形態を示す。この方法は、図１１の方法と同様である。主な違いは、加熱モード中に誘導調理システム１が新たな命令を補助コントローラから受け入れる（１１０）ことができるとともにこれらの命令に基づいて１次コイル８０への電力を調整できる（１１４）ことである。

特に、図８において、誘導電源の電子コントローラは、１次コイル８０をピングし（９２）、物体が存在するか否かを決定する（９４）ために１次コイル８０の負荷を解析する。物体が存在しない場合、誘導電源２は待機し（９６）、物体が誘導電源２の付近に置かれたか否かを見る（９４）ために周期的に確認する（９２）。物体が存在する場合、誘導調理システム１は、物体の識別を試みる（９８）。

誘導電源２が、物体が加熱用の機器であるか充電用の装置であるかを識別できない場合、誘導電源２は、平鍋が存在するか否かを知るためのピング（９２）に戻る。

物体が平鍋又は他の加熱用の調理機器であると識別された場合（１００）、誘導調理システム１は加熱モードに入る。加熱モード１６６中、低電力が１次コイル８０に供給される（１０２）。アルゴリズムは、平鍋が取り除かれたか否か（１０４）、異物が存在するか否か（１０６）、新たな命令をスマートハンドル３０から受け取ったか否か（１０８）又は新たな命令を補助コントローラから受け取ったか否か（１１０）を連続的にチェックする。命令を受け取った場合、それに応じて１次コイル８０への電力が調整され（１１２，１１４）、アルゴリズムは、ループを継続する。

物体がスマートハンドル又は充電用の他の装置として識別された場合（１０１）、誘導調理システム１は、スマートハンドル３０を充電する充電モードに入る（１０３）。充電方法の一つを、既に図１１に関連して説明した。図１１に記載したセットポイント制御充電方法が単なる例示であり、電力を誘導電源２からスマートハンドル３０に伝達するために実質的には任意の充電アルゴリズムを実現できることを言えば十分である。一度充電が完了すると、誘導調理システム１は、図示した実施の形態に示すような１次コイル８０のピング（９２）に戻ることができる。他の実施の形態において、誘導調理システム１は、誘導調理システム１が他の命令を受け取るまで、スマートハンドル３０が取り除かれるまで又は異物が誘導電源２の付近に配置されるまでスマートハンドル３０の充電を継続する。他の実施の形態において、誘導電源２は、低充電モードで装置の充電を継続することができる。他の実施の形態において、誘導調理システム１は、誘導調理システム１がユーザからの入力を待機する待機モードに入ることができる。

図９は、誘導調理システムの調理機器を加熱する状態図の一実施の形態を示す。初期設定状態をＡＵＴＯ＿ＯＦＦ状態１２２とする。ユーザによるユーザインタフェースの操作のような自動イネーブル信号(auto enable signal)を受信すると、システムは、ＩＮＡＣＴＩＶＥ状態１２４に移る。一度ユーザがユーザインタフェースを用いて温度を選択すると、システムはＰＡＮ＿ＷＡＩＴモード１２６に入る。ユーザが温度を選択しない場合、予め選択された時間後、システムはＡＵＴＯ＿ＯＦＦ状態１２２に戻る。ＰＡＮ＿ＷＡＩＴモード１２６において、システムは、次のピング時間を待つ。ピング時間がくると、システムは、ＰＡＮ＿ＰＩＮＧ状態１２８に移る。ピング時間前に平鍋の待機がタイムアウトになると、システムはＩＮＡＣＴＩＶＥ状態１２４に戻る。ＰＡＮ＿ＰＩＮＧ状態１２８中、１次コイル８０は、ピング周波数(ping frequency)で励起され、平鍋が存在するか否かの決定を行う。平鍋が存在するか否かの論理を図９に示す。平鍋が存在しない場合、システムはＰＡＮ＿ＷＡＩＴ状態１２６に戻る。平鍋温度が、目標温度からヒステリシスしきい値を引いたものより大きい場合、システムはＰＡＮ＿ＷＡＩＴ状態１２６に戻る。

一般的に、ヒステリシスを有するシステムは、システムに対する入力に関係なく任意の数の状態となりうるシステムである。ヒステリシスを有するシステムは、経路依存性又は「速度に依存しないメモリ」を示す。加熱モード中の本実施の形態において、加熱速度（又は電力供給速度）は、システムがどの程度目標値に近いかに応じて変化する。平鍋の実際の温度が、目標値からヒステリシスしきい値の２倍を引いたものより低い場合、システムは、目標値からかけ離れているので更に速い速度で電力を供給（又は加熱）する必要があることを知る。実際の温度が、目標値からの乖離がヒステリシスしきい値の１倍以内である範囲にあるとき、システムは、加熱速度を減少すべきであることを知る。ヒステリシスしきい値を用いることによって、目標温度の超過を減少し又はなくすのを助ける。

平鍋の待機がタイムアウトした場合、システムはＩＮＡＣＴＩＶＥ状態１２４に戻る。すなわち、平鍋が存在し、十分に熱くない場合、システムは二つの信号を受信する。第１に、ピングは、平鍋が存在することを知らせる。第２に、温度フィードバックを送信する。平鍋が存在し、温度が設定点未満である場合、システムは、更に多くの電力を供給する必要がある。平鍋が存在し、温度が設定点以上である場合、システムは、電力供給を停止する必要がある（すなわち、ＯＮ ＰＡＮ ＷＡＩＴ）。時間が非常に長い場合、システムをシャットダウンする必要がある（すなわち、ＯＮ ＰＡＮ ＷＡＩＴ ＴＩＭＥＯＵＴ）。平鍋が存在しない場合、ピングで反映されたインピーダンスは、平鍋の存在を表さない（すなわち、ＰＡＮ ＮＯＴ ＰＲＥＳＥＮＴ）。１次コイル８０がオンであるときに平鍋が取り除かれた場合、次のピングは、平鍋が取り除かれたことを表す（すなわち、ＯＮ ＰＡＮ ＮＯＴ ＰＲＥＳＥＮＴ）。平鍋が存在し、温度が目標温度に近くない場合、ＨＥＡＴ＿ＦＵＬＬＰＷＲ状態１３０に入り、この場合、コイルが十分に給電され、平鍋の存在が監視され、平鍋の温度が監視される。平鍋が存在し、温度が目標温度に近い場合、ＨＥＡＴ＿ＨＡＬＦＰＷＲ状態１２８に入り、この場合、コイルに半分の電力が給電され、平鍋の温度が監視され、平鍋の存在が監視される。一度目標温度に到達すると、システムは、ＰＡＮ＿ＷＡＩＴ状態１２６に戻る。任意の状態中に異物が検出されると、システムは、ＩＮＡＣＴＩＶＥ状態１２４に戻る。任意の状態中に平鍋が存在しない場合、システムは、ＰＡＮ＿ＷＡＩＴ状態１２６に戻る。

本実施の形態の通信回路７２，８８をＲＦトランシーバとする。他の実施の形態において、通信回路７２，８８を、無線を使用して情報を送信し及び／又は受信することができる任意の回路とすることができる。一方向通信で十分である実施の形態において、トランシーバを送信機又は受信機に置換することができる。本実施の形態は、通信用にＡＮＴ ＲＦプロトコルを用いる。他の実施の形態において、通信回路７２を、ＲＦ、ブルートゥース、ｅＣｏｕｐｌｅｄ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ又は他の任意の独占所有権のある若しくはオープンな通信プロトコルを用いた無線通信システムに置換することができる。

図示したスマートハンドル３０は、調理機器４の温度を測定する温度センサ４４又は熱電対も有する。調理機器４の温度を、熱電対を用いて直接測定することができる。コントローラが温度を監視し及び調整できるようにするために、温度センサ４４は、温度とも称される熱情報をコントローラに中継する。すなわち、スマートハンドル３０は、温度測定値を誘導電源２に送信し又は温度測定値を監視し、誘導電源２の電力出力の特性を変更することによって調理機器４の温度を所望の温度に調整するよう誘導電源２に命令する。調理機器それ自体が熱電対を有することによって、従来の誘導レンジ台上面の調理機器の温度の監視に関連する課題の多くを回避することができる。他の実施の形態において、スマートハンドル３０は温度センサを有しない。

例えば、調理機器４からの情報を用いて、調理機器４又は誘導電源２は、調理機器４が所望の結果を得るために、調理機器４に伝達されるエネルギー量を決定することができる。例えば、調理機器４が平鍋であり、平鍋を２５０°Fまで加熱することが所望されている場合、誘導調理システム１は、平鍋を所望の温度まで加熱するためのエネルギー量及びフライパンが所望の温度に到達するのに必要な時間のような他の任意の情報を計算することができる。平鍋が温度センサを有する場合、平鍋は、温度を誘導調理システム１に提供することができ、これによって、平鍋用の閉ループ制御システムを可能にする。

本発明は、様々な異なるユーザインタフェースの使用に適している。図示した実施の形態のユーザインタフェースは、ディスプレイ４３と、制御部３６，３７，３８と、を有する。本実施の形態において、ディスプレイ４３及び制御部３６，３７，３８は、調理機器４の温度についての出力をユーザに提供するとともに調理機器４の所望の温度を入力するためにコントローラ６８と協働する。他の実施の形態において、ユーザインタフェースは、異なる出力を表示し又は異なる入力を受け入れることができる。他の実施の形態において、ユーザインタフェースは、ユーザと情報のやり取りを行う他のユーザインタフェース素子を有することもできる。

多分図１に示すものが最適である一形態において、ユーザは、調理機器本体２０を誘導電源２の付近に配置し、スマートハンドル３０を経由して所望の温度又は温度スケジュールを入力する。その後、スマートハンドル３０は、調理機器４の所望の温度及び現在の温度に関する情報を、通信回路７２，８８を経由して誘導電源２に送信する。コントローラ８６は、誘導電源２によって１次コイル８０に供給される電力を調整し、したがって、調理機器４内の温度の正確な制御を可能にする。

多分図５に示すものが最適である他の形態において、ユーザは、スマートハンドル３０を誘導電源２の付近に配置し、誘導電源２は、スマートハンドル３０の充電回路を充電する。ディスプレイ４３は、この形態の間にスマートハンドル３０が充電されていることを表す。

図１０に示す他の実施の形態において、調理機器本体２０を一方の充電エリア５１の付近に配置するのと同時にスマートハンドル３０を異なる充電エリア５１の付近に配置することができる。したがって、スマートハンドル３０に対する電力供給及び調理機器２０の加熱を同時に行うことができる。

図１２〜１６に示す他の実施の形態において、調理機器２０４は、スマートハンドル２３０と、本体２２０と、底部と、を有する。上記実施の形態の教示に従えば、本体２２０を、誘導電源２によって加熱することができ、スマートハンドル２３０は、誘導電源２からの電力を受信し及び利用することができる。例えば、これまで説明した実施の形態において、スマートハンドル２３０は、誘導電源２からの電力を受信するために誘導結合することができる２次コイルを有する。他の実施の形態において、スマートハンドル２３０は、外部に配置された２次コイル２４５からのエネルギーを受信することができるが、２次コイル２４５をスマートハンドル２３０に接続してもよい。本実施の形態において、底部を平鍋底部２０５とし、平鍋底部２０５は、スマートハンドル２３０と電気的に結合した２次コイル２４５及び熱センサ２４４を有する。これによって、誘導電源２は、エネルギーを本体２２０及びスマートハンドル２３０に同時に供給することができる。上記実施の形態と同様に、他の誘導調理システムの実施の形態も予測される。例えば、調理機器２０４は、図示したスマートハンドル付の平鍋を必要としない。調理機器２０４を、これまで説明したような多様な機器の形態をとるように構成することができる。

図１４及び１６を参照すると、平鍋底部２０５を、誘導電力を２次コイル２４５及び本体２２０に伝達することができるのに十分な透磁性を有する材料で構成することができる。平鍋底部２０５の材料を非導電性とすることもできる。すなわち、平鍋底部２０５によって、加熱された本体２２０を、供給エリアを燃焼することなく調理エリアから供給エリアに移すことができる。例えば、これらの条件を満足する一部の材料は、ゴム又は高温プラスチック(high-temperature plastic)を含む。図示した平鍋底部２０５は、２次コイル２４５、温度センサ２４４、磁石２０７並びにスマートハンドル２３０から温度センサ２４４及び２次コイル２４５までのリード用のチャネルを保持するための空洞を有する。本実施の形態において、平鍋底部２０５を、接着剤を用いて本体２２０に永久的に(permanently)固定する。他の実施の形態において、異なる固定システムを用いることができ、本体２２０と平鍋底部２０５との間の接続を非永久的(non-permanent)にすることができる。

図１６を参照すると、絶縁層２０９を平鍋底部２０５と本体２２０との間に配置することができる。絶縁層２０９は、本体２２０への直接的な接触による熱損傷から構成要素を保護する。これらの構成要素は、２次コイル２４５、磁石２０７並びに２次コイル２４５及び熱センサ２４４に対するリード線を含む。本実施の形態において、絶縁層２０９は、正確な温度の読取りを行うために熱センサ２４４が本体２２０に直接接触することができる開口部を有する。すなわち、熱センサ２４４へのリードは、図示した本体２２０に関して絶縁層２０９の下にあるが、熱センサ２４４は、開口部を通じて本体２２０に直接接触することができる。絶縁層２０９を、セラミック材料又は他のタイプの透磁性の絶縁材料(magnetically permeable insulative material)から構成することができる。

図示した実施の形態において、磁石２０７を示す。磁石２０７を、誘導電源２及び調理機器２０４を整列させるのを助けるために利用することができる。他の実施の形態において、磁石を省略することができる。整列を他の方法で容易にすることができ、又は、システムは、誘導電源２及び調理機器２０４の正確な整列を行うことなく有効な電力の伝達を維持することができる。

本実施例の２次コイル２４５を、誘導電力２から誘導電力を受信するのと同時に本体２２０が電力を受信するように構成する。本実施の形態の２次コイル２４５の形態は、２次コイル２４５が適切な電力量を受信するのと同時に誘導電源２が加熱のために適切な電力量を本体２２０に供給するために、誘導電源２と２次コイル２４５との間に低い相互インダクタンスを有する。例えば、２次コイル２４５は、誘導電源２が調理機器２０４に出力する電力量の一部を受信するために、比較的少ない巻数を有する。２次コイル２４５の直径は、誘導電源２と２次コイル２４５との間の結合において所定の役割も果たす。したがって、２次コイル２４５の直径を、適切な電力量がコイルに供給されるように選択する。２次コイル２４５の直径を、２次コイル２４５によって受信される電力量を調整するために誘導電源２の１次コイルに照らしながら製造中に調整することができる。

本実施の形態のスマートハンドル２３０は、上述したスマートハンドル３０と同様である、本実施の形態において、スマートハンドル２３０は、平鍋底部２５０内に配置した２次コイル２４５及び温度センサ２４４を電気的に接続することができる。スマートハンドル２３０は、ハンドル内に２次コイル２４５を有さず、充電回路６６を選択的に有することができる。残りの回路及び動作は、上記実施の形態とほぼ同一である。スマートハンドル２３０は、スマートハンドル３０に関して上述したユーザインタフェースと同一又は異なるインタフェースを有することができる。図１２及び１３の図示した実施の形態を参照すると、インタフェースは、調理機器２０４の現在の加熱レベルの設定をユーザに伝える発光ダイオードのようなインジケータ２７６，２７７，２７８を有することができる。スマートハンドル２３０は、ユーザが加熱レベル設定とオフ位置との間の選択を行うことができるスイッチ２７５又は押しボタンを有することもできる。加熱レベル設定は、温度センサ２４４を通じて監視することができる予め決定された温度設定に対応することもできる。例えば、スイッチ２７５のそれぞれの動作を、オフ状態、低加熱状態、中加熱状態及び高加熱状態の間の切替とすることができる。本実施の形態において、オフ状態を除く各状態に対応するインジケータ２７６，２７７，２７８は、当該状態を選択したときに点灯する。本例において、調理機器２０４がオフ状態であるときにはインジケータ２７６，２７７，２７８の全てはオフになる。他の実施の形態において、予め決定された周波数は各状態に関連し、周波数ジャンプ(frequency jump)が生じると調理機器２０４の温度が変化する。

本実施の形態の調理機器２０４の方法の一つは、図８及び１１に関連して上述した方法と同様である。主な違いは、物体識別ステップ１３８が加熱モード中に電力を受信できる２次コイル２４５を有する調理機器２０４として物体を識別することである。さらに、本実施の形態は、物体をスマートハンドルとして識別するステップ又は充電モードに入るステップを必要としない。平鍋底部２０５を有する調理機器２０４を識別する場合、システムは加熱モードに入る。本実施の形態において、加熱モードは、平鍋本体２２０及び平鍋底部２０５に配置された２次コイル２４５に同時にエネルギーを供給する。加熱モード中に供給される電力量を、上記実施の形態より大きくなるように調整することができる。その理由は、誘導電源２が２次コイル２４５と本体２２０の両方に電力を供給するからである。２次コイル２４５の形態は、上述したように、どの程度の追加の電力を調理機器２０４に供給できるかを決定することができる。上記の変形以外については、本実施の形態の方法は、上述した実施の形態に相当する。

これまでの説明は、本発明の本実施の形態の説明である。変更及び変形は、均等論を含む特許法の原理に従って解釈すべきである添付した請求の範囲で規定した発明の精神及びより広い態様から逸脱することなく可能である。特許請求の範囲の例えば冠詞を用いた単数の構成要素の言及は、構成要素を単数に限定するものと解釈すべきでない。

Claims (23)

1. 調理機器であって、
   前記調理機器を加熱する第１の誘導電力受信部と、
   前記調理機器に電力を供給する第２の誘導電力受信部と、
   前記第１の誘導電力受信部と前記第２の誘導電力受信部との間に配置され、前記第２の誘導電力受信部を前記第１の誘導電力受信部からの熱損傷から保護する絶縁部と、を備える調理機器。
2. 前記第１の誘導電力受信部は金属部分を有する請求項１に記載の調理機器。
3. 前記第１の誘導電力受信部は２次コイルを有する請求項１に記載の調理機器。
4. 前記第２の誘導電力受信部は２次コイルを有する請求項１に記載の調理機器。
5. 前記第１の誘導電力受信部によって受信された電力量は、前記調理機器と誘導電源との通信に応じて調整される請求項１に記載の調理機器。
6. 前記第２の誘導電力受信部によって給電される温度センサを更に備える請求項１に記載の調理機器。
7. 通信回路を通じた誘導電源への温度の送信による温度制御と、前記温度センサを用いた温度監視と、ユーザインタフェースを通じた温度情報表示のうちの少なくとも一つを行うようにプログラムされたコントローラを更に有する請求項６に記載の調理機器。
8. 前記第２の誘導電力受信部により充電することができる充電素子を更に備える請求項１に記載の調理機器。
9. 前記充電素子を電池とする請求項８に記載の調理機器。
10. 温度の読取りを取得するために前記第１の誘導電力受信部に直接接触する熱センサを有し、前記絶縁部は開口部を有し、前記熱センサからのリード線は、前記開口部を通過し、前記絶縁部により、前記第１の誘導電力受信部によって生じた熱から保護される請求項１に記載の調理機器。
11. 前記第１の誘導電力受信部及び前記第２の誘導電力受信部は、誘導電源から同時に電力を受信するように配置される請求項１に記載の調理機器。
12. 誘導電源と、前記誘導電源によって加熱できるとともに前記誘導電源によって給電できる調理機器と、を有し、
    前記誘導電源は、
    前記調理機器に電力を供給する１次コイルを有するタンク回路と、
    前記調理機器から情報を受信する第１の通信回路と、
    前記調理機器から受信した情報に応じて前記誘導電源の動作の制御を行うようプログラムされたコントローラと、を有し、
    前記調理機器は、
    前記調理機器を加熱する第１の誘導電力受信部と、
    前記調理機器に電力を供給する第２の誘導電力受信部と、
    前記第１の誘導電力受信部と前記第２の誘導電力受信部との間に配置され、前記第２の誘導電力受信部を前記第１の誘導電力受信部からの熱損傷から保護する絶縁部と、
    前記調理機器の現在の温度を監視する温度センサと、
    前記調理機器の所望の温度設定を選択するように構成可能なユーザインタフェースと、
    前記所望の温度に関する情報と、前記現在の温度に関する情報と、電力出力特性を変更する命令のうちの少なくとも一つを前記誘導電源に送信する第２の通信回路と、を有する調理システム。
13. 前記第１の誘導電力受信部は金属部分を有し、前記誘導電源は、熱を生じさせるために前記金属部分内に電流を誘導することができる請求項１２に記載の調理システム。
14. 前記第１の誘導電力受信部は、前記調理機器の加熱素子に電力を伝達することができる２次コイルを有する請求項１２に記載の調理システム。
15. 前記第１の通信回路は、前記第２の通信回路とＲＦ通信を行うことができる受信機を有し、前記第２の通信回路は送信機を有する請求項１２に記載の調理システム。
16. 前記温度センサは、温度の読取りを取得するために前記第１の誘導電力受信部に直接接触し、前記絶縁部は開口部を有し、前記温度センサからのリード線は、前記開口部を通過し、前記絶縁部により、前記第１の誘導電力受信部によって生じた熱から保護される請求項１２に記載の調理システム。
17. 調理機器であって、
    前記調理機器を加熱する誘導電力受信部と、
    前記誘導電力受信部に取り付けられた調理機器底部であって、前記誘導電力受信部が前記調理機器底部を通じて誘導電力を受信できるのに十分な透磁率を有し、十分に非導電性である調理機器底部と、を有する調理機器。
18. 前記誘導電力受信部と前記調理機器底部との間に配置された絶縁部を有する請求項１７に記載の調理機器。
19. 前記調理機器の温度を監視する温度センサを有し、前記温度センサは、温度の読取りを取得するために前記誘導電力受信部に直接接触し、前記絶縁部は開口部を有し、前記温度センサからのリード線は、前記開口部を通過し、前記絶縁部により、前記誘導電力受信部によって生じた熱から保護される請求項１８に記載の調理機器。
20. 前記調理機器底部は、２次コイル、前記温度センサ及び磁石を保持する空洞を有する請求項１９に記載の調理機器。
21. スマートハンドルを有し、前記調理機器底部は、前記スマートハンドルから前記温度センサ及び前記２次コイルまでの電気リード用のチャネルを有する請求項２０に記載の調理機器。
22. 前記調理機器は、前記誘導電源受信部に永久的に付けられ、前記調理機器底部はトライベットとしての役割を果たす請求項１８に記載の調理機器。
23. 前記調理機器底部を、ゴム脚と、前記調理機器の底面をカバーするマットとからなる群から選択した請求項１８に記載の調理機器。

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