JP2013093210A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】鍋の温度を精度よく検出できる誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【解決手段】鍋３０を載置するトッププレート２と、トッププレート２の下方に設けられた加熱コイル３と、トッププレート２の下方に設けられ鍋３０の鍋底が放射する赤外線を受光し鍋底の温度を検出する温度センサである赤外線センサ１７と、トッププレート２の下方に設けられトッププレート２を介して鍋３０の鍋底の温度を検出するサーミスタで構成された温度センサ１５と、加熱コイル３に電力を供給するインバータ手段１００と、鍋３０を加熱する設定温度を設定する操作部７と、温度センサを用いて鍋の温度が前記設定温度になるようにインバータ手段１００を制御して温調する制御手段１１８とを備え、制御手段１１８は、赤外線センサ１７で鍋３０の温調を行い、その間に前記サーミスタで構成された温度センサ１５を補正するものである。
【選択図】 図３

Description

本発明は、トッププレート上に載置された鍋の温度をトッププレートを介して検知する温度検知手段を備えた誘導加熱調理器に関するものである。

従来この種の誘導加熱調理器においては、トッププレートの下面に密着して設けたサーミスタで構成された温度検知器（温度センサ）によってトッププレート上に載置された鍋の温度を検出する特許文献１記載の誘導加熱調理器がある。

特開２００９−２６５７１号公報

しかしながら、上記の従来技術の誘導加熱調理器においては、トッププレートの下面に密着して設けたサーミスタで構成された温度検知器の鍋の温度を検出する経路は、鍋の鍋底、鍋底の凹みの空間部、そしてトッププレートへと熱が伝わり、熱伝導によって鍋の温度を検出するもので、検出する温度は、使用する鍋の違い、特に鍋底の状態が内側に凹状となっている場合（凹みの大小）、平らな場合、反対側（外側）に凸状となっている場合によっては誤差が発生する可能性があるため、使用できる鍋の確認を使用者の方にお願いし、例えば揚げもの調理を行うのに必要な天ぷら鍋については、付属品の扱として誘導加熱調理器の本体に同梱して販売し、付属の天ぷら鍋以外での揚げもの調理は禁止していた。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、鍋を載置するトッププレートと、該トッププレートの下方に設けられた加熱コイルと、前記トッププレートの下方に設けられ前記鍋の鍋底が放射する赤外線を受光し鍋底の温度を検出する温度センサである赤外線センサと、前記トッププレートの下方に設けられ該トッププレートを介して前記鍋の鍋底の温度を検出するサーミスタで構成された温度センサと、前記加熱コイルに電力を供給するインバータ手段と、前記鍋を加熱する設定温度を設定する操作部と、前記温度センサを用いて前記鍋の温度が前記設定温度になるように前記インバータ手段を制御して温調する制御手段とを備え、該制御手段は、前記赤外線センサで前記鍋の温調を行い、その間に前記サーミスタで構成された温度センサを補正するものである。

また、前記制御手段は、前記補正した後の前記サーミスタで構成された温度センサを使用して前記鍋の温度を前記設定温度になるように温調するものである。

本発明の誘導加熱調理器によれば、トッププレートの下面に密着して設けたサーミスタで構成された温度センサを用いて鍋の温度を精度よく検出することができる。

一実施例の誘導加熱調理器の外観斜視図。 一実施例の誘導加熱調理器のトッププレートを除いた上面図。 一実施例の誘導加熱調理器の左右の加熱コイルを主体としたブロック図。 反射型フォトインタラプタを説明する図。 一実施例の誘導加熱調理器の上面操作部と上面表示部を説明する図。 一実施例の誘導加熱調理器のインバータ手段のブロック図。 一実施例の誘導加熱調理器の動作を説明するフローチャート。

以下、本発明の一実施例について、図１〜図７を参照して説明する。

図１は、実施例１の誘導加熱調理器の外観斜視図である。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製の厚さ約４mmのもので構成され、鍋３０を載置する。トッププレート２下方で本体１内上部の左右及び中央後部には、環状に形成された加熱コイル３が夫々配置されており、トッププレート２に載置された鍋３０等を誘導加熱する。トッププレート２の前面側上面には、夫々の加熱コイル３に対応した鍋３０の加熱条件を設定する操作部として上面操作部７ａ、７ｂ、７ｃ（操作部７）が設けられていて、加熱コイル３の通電の設定を行う。また、各上面操作部７ａ、７ｂ、７ｃに対応して上面表示部８ａ、８ｂ、８ｃが上面操作部７ａ、７ｂ、７ｃの近傍に設けられており、夫々の加熱コイル３の通電状態等を表示する。上面操作部７ａは、本体１右側の加熱コイル３の火力等の入力を行い、上面操作部７ｂは本体１中央後部の加熱コイル３の火力等の入力を行い、上面操作部７ｃは本体１左側の加熱コイル３の火力等の入力を行う。

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（図示せず）により、吸気口４から吸気した冷却風を本体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、魚やピザ等を焼くグリル加熱手段６が設けられており、グリル加熱手段６は、前面が開口した箱型をしていて、内部の調理庫内にシーズヒータ等の発熱体と内部の温度を検出するサーミスタが設けられ、前面部はハンドル６ａが取り付けられたグリルドア６ｂにより塞がれている。グリルドア６ｂは、その裏側に受け皿が取り付けられており、調理庫内に前面開口部から出し入れ自在に収納され、受皿の上に載置された焼網の上に魚やピザ等の食材を載せて調理する。

本体１の前面右部には、本体１へ供給する電源の主電源スイッチ９と、グリル加熱手段６の加熱調理条件等を入力する前面操作部１０が設けられている。前面操作部１０は、下方に設けられた回動軸を中心として操作パネル１１の上方が前面側に倒れ、操作キー１２が上方側に向かって露出する所謂カンガルーポケット形態のものである。

図２は誘導加熱調理器のトッププレート２を除いた上面図、図３は誘導加熱調理器の左右の加熱コイル３を主体とした構成を示すブロック図である。

図２に示すように、左右及び中央後部に配設された加熱コイル３は、夫々環状の内側加熱コイル３ａと、その外側に環状の隙間３ｂを設けて配置された環状の外側加熱コイル３ｃとで構成されている。加熱コイル３に隙間３ｂを設ける理由は、内側加熱コイル３ａと外側加熱コイル３ｃとで発生する磁束を分散させて鍋３０の温度を均一化するためである。なお、各加熱コイル３は隙間３ｂを設ける構成としたが、特にこれに限定されることはない。例えば内側加熱コイル３ａと外側加熱コイル３ｃを隙間無く巻回した隙間３ｂの無い加熱コイル３とする構成であってもよい。

図３に示すように、加熱コイル３はコイルベース１３上に設置されている。また、ギャップスペーサー１４が、コイルベース１３の外周縁部に取り付けられた支持部材１６によりコイルベース１３の外周から中心側に向けて適宜間隔を保持して設けられており、コイルベース１３が複数のバネ（図示せず）によりトッププレート２方向に付勢されることにより、加熱コイル３がトッププレート２に対し略並行となり、かつ、トッププレート２に載置される鍋３０と加熱コイル３とのギャップが一定に保持されている。加熱コイル３は、表皮効果を抑制するためリッツ線を採用していて、後述するインバータ手段１００により数十ｋＨｚの高周波で数百Ｖの電圧が印加され、鍋３０に対して高周波磁界を印加して鍋３０に渦電流を発生させ、鍋３０を自己発熱させて加熱する。

左右に配設された加熱コイル３の中心部近傍には、サーミスタで構成された複数の温度センサ１５のひとつ内側温度センサ１５ａがトッププレート２の下面に密着して設けられており、加熱コイル３の上方に載せられた鍋３０の温度をトッププレート２を介して（熱伝導によって）検知する。

また、同様に加熱コイル３の隙間３ｂには、加熱コイル３の中心から等距離で、かつ１２０度の等間隔にサーミスタで構成された外側温度センサ１５ｂ、１５ｃ、１５ｄが設けられ、外側温度センサ１５ｂ、１５ｃ、１５ｄはギャップスペーサー１４に緩衝材（図示せず）に設けてトッププレート２の下面に密着することにより、加熱コイル３の上方に載せられた鍋３０の温度を検知する。サーミスタで構成された温度センサ１５は、熱伝導によって伝達された温度を検出して抵抗が変化し、後述する制御手段１１８によって、その抵抗変化を捉えることで事前に確認している温度と抵抗値との関係から、温度センサ１５の検知温度を算出するものである。

左右に配設された加熱コイル３の隙間３ｂの下方には、鍋３０の底面から放射される赤外線をトッププレート２を通して受光し、その受光した赤外線のエネルギーから温度を検知する赤外線センサ１７が設けられている。赤外線センサ１７は、熱型検出素子を使用した方式の温度センサであり、その受光面１７ａは、内側加熱コイル３ａの中心部近傍の位置で、加熱コイル３下方のトッププレート２の下面から約３５mm離れた位置に設けられている。そして、受光した赤外線量に応じた電圧が出力され、後述する制御手段１１８は前記出力された電圧を増幅して事前に確認している電圧量と温度との関係から赤外線センサ１７の検知温度を算出するものである。また、受光面１７ａには検知する赤外線の視野角を制限するレンズや導光筒等（図示せず）が設けられ、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１７ｂによって検出するような視野角としている。

左右に配設された加熱コイル３の隙間３ｂには、反射型フォトインタラプタ１８がトッププレート２の下面から離れた位置に設けられている。図４は反射型フォトインタラプタ１８を説明する図である。図に示すように反射型フォトインタラプタ１８は、赤外線発光手段としての赤外線ＬＥＤ１８ａと、赤外線受光手段としての赤外線フォトトランジスタ１８ｂとを同一プラスチック部材に並べてモールド１８ｃしている。赤外線ＬＥＤ１８ａの発光面上にはプラスチックによるレンズが構成され、細いビームの赤外光を上方に照射する。赤外線フォトトランジスタ１８ｂの受光面上には可視光阻止のプラスチックによるレンズが構成され、先の照射赤外光の物体（鍋底面）での反射赤外光を狭い視野角で受光し、その受光量に比例した電流を出力する。なお、ここでは反射型フォトインタラプタ１８を赤外線センサ１７から離れた位置に設けたが、反射型フォトインタラプタ１８と赤外線センサ１７を近接させて設けてもよく、両者を一体化したパッケージにして設置してもよい。

この反射型フォトインタラプタ１８の赤外線フォトトランジスタ１８ｂの出力から、反射率計測手段１９でトッププレート２上に置かれた鍋３０底面の反射率を計測し、制御手段１１８に入力する。制御手段１１８は、この反射率を使用して赤外線センサ１７の出力する値を補正して鍋３０の温度を算出する。

図５は上面操作部７ａと上面表示部８ａを説明する図である。なお、上面操作部７ｃと上面表示部８ｃの内容は、上面操作部７ａと上面表示部８ａの内容と同じものであるため説明は省略する。上面表示部８ａは、表示部８１ａと表示部８１ｂに分けられ、表示部８１ａは、火力設定手段７２で入力される火力やメニュー設定手段７１で入力される調理メニュー等が表示される。表示部８１ｂは、メニュー設定手段７１で設定された“揚げもの”や“ステーキ”メニュー等において、鍋３０を予熱して鍋３０の温度が適温に達した時に使用者に食材の投入タイミングを知らせることができるように「予熱中」と、「適温」の表示を行うことができる。火力設定手段７２で設定できる火力は、“とろ火”キー７２ａ、“弱火”キー７２ｂ、“中火”キー７２ｃ、“強火”キー７２ｄの四段階に分かれ、必要な火力を一回の操作で入力できるように火力に応じて個別にキーが設けられている。矢印調整手段７３は、火力設定手段７２で入力できない火力、例えば“中火”キー７２ｃにより中火に設定した後、さらに中火を上下に微調整する場合に使用する。

メニュー設定手段７１は、自動調理の“炊飯”や、“揚げもの”、“湯沸し”、“炒めもの”、“ステーキ”等を設定するためのもので、メニュー設定手段７１を押すことで表示部８１ａにメニューが表示され、メニュー設定手段７１を押すたびにメニューが切り替わり表示される。これによって使用するメニューを選択する。メニュー設定手段７１で“揚げもの”を選択すると、次に油温を設定する必要があり、その場合矢印調整手段７３を操作して１５０℃〜２００℃の６段階の設定温度を設定することができる。例えばメニュー設定手段７１で揚げものを設定し、次に矢印調節手段７３で油温を１８０℃に設定したとき、表示部８１ａは、図５に示すように「１８０」の数字と「揚げもの」の文字が表示される。なお、７４は調理の開始や停止するための切・スタートキーである。

図６はインバータ手段１００のブロック図である。左右の加熱コイル３による鍋３０の加熱制御について図３、図６のブロック図を用いて説明する。なお、グリル加熱部６の制御、および本体１中央後部の加熱コイル３の制御については本発明とは直接関係ないので説明を省略する。

制御手段１１８は、上面操作部７ａのメニュー設定手段７１や火力設定手段７２の出力、加熱コイル３の近傍に設けられた内側温度センサ１５ａ、外側温度センサ１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、赤外線センサ１７、反射率計測手段１９の出力を入力している。また、制御手段１１８は、上面操作部７ａで設定した設定温度に鍋３０を温調して加熱するために、設定した設定温度に対応して各温度センサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄと赤外線センサ１７の検出温度を基にインバータ手段１００を制御する制御温度を備えている。さらに、複数の温度センサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄや赤外線センサ１７を設ける理由は、鍋３０の温度を検出するのに鍋底の変形により温度検出精度が低下するのを防ぐことを目的としている。

インバータ手段１００の構成は、図６に示すように、交流電源１１７を整流手段１０２で直流電圧に変換し、スイッチング素子１０３、１０５の直列体で構成するスイッチング部に接続する。スイッチング素子１０３、１０５にはそれぞれ逆並列にダイオード１０４、１０６を接続し、スイッチング素子１０３、１０５の接続点と直流電圧の基準点間に加熱コイル３と共振コンデンサ１０７で構成する共振回路部を接続する。また、スイッチング素子１０３、１０５にはそれぞれスナバコンデンサ１０８、１０９を接続する。スイッチング素子１０３、１０５をそれぞれ排他的に高周波でオンオフすることによって、加熱コイル３と共振コンデンサ１０７で構成する共振回路部に高周波共振電流を供給し、加熱コイル３近傍に配置した負荷を加熱する。

制御部１１０は、制御手段１１８から負荷に印加する目標となる電力レベル指示を入力し、インバータ手段１００の出力電力が目標値になるようスイッチング部１０３、１０５を制御する。入力電流変換手段１１２は、交流電源１１７から入力する電流を検出する検出手段１１１の出力信号を適切なレベルに変換して制御部１１０に出力する。入力電圧検出手段１１３は、交流電源１１７の電圧を検出し適切なレベルに変換して制御部１１０に出力する。インバータ電流検出手段１１５は、共振回路部に流れる電流を検出する検出手段１１４の出力信号を適切なレベルに変換して制御部１１０に出力する。制御部１１０はこれらの信号を入力し、負荷に投入される電力であるインバータ電力の計算、負荷の状態、加熱の適否等を判断し、スイッチング素子１０３、１０５を排他的にオンオフ制御するための信号を出力し、レベル変換部１１６によってスイッチング素子１０３、１０５に対して適切な駆動レベルに変換し、スイッチング素子１０３、１０５を駆動する。また、制御部１１０はこれらの状態を制御手段１１８に出力する。

以上のように構成された誘導加熱調理器において、使用者が本体１右側の加熱コイル３を使って揚げもの調理をする場合について図７のフローチャートを用いて各工程を説明する。

初めの工程Ｓ１は、本体１の主電源スイッチ９のオンされるのを待っている待機工程である。主電源スイッチ９がオンされることで次の工程に進む。また、この工程の前後で油を入れた鍋３０を本体１右側の加熱コイル３の中央に載置する。

工程Ｓ２は、鍋３０の加熱方法を設定するメニュー設定工程である。この工程で、火力設定手段７２で火力を入力したり、メニュー設定手段７１によって自動の調理メニューを設定する。ここでは、表示部８１ａを見ながら上面操作部７ａのメニュー設定手段７１を操作して「揚げもの」を選択する。

「揚げもの」が設定されると次のＳ３工程へと進み、メニュー設定工程Ｓ２で「揚げもの」を選択しなかった場合は工程Ｓ４、「揚げもの」を選択した場合は工程Ｓ５へと進む。

「揚げもの」を設定しない工程Ｓ４は、本発明に直接関連するものではないため、説明を省略する。

工程Ｓ５は、矢印調整キー７３を操作して油の加熱温度を設定する温度設定工程である。この工程では、鍋３０を加熱して温調する温度である設定温度を設定するものである。揚げもの調理に適した油温は、揚げる食品によって異なるが概ね約１５０〜２００℃の温度で調理する場合が多い。ここでは、海老やかぼちゃ、芋などの天ぷらを作るのに適した１８０℃の設定温度に設定し、表示部８１ａには「１８０」が表示（図５）されるものとする。

次の工程Ｓ６は、調理の開始を待つ調理開始工程である。この工程では、切・スタートキー７４の入力を待ち、入力されると揚げもの調理を開始するために油温を設定温度まで加熱する予熱が開始される。そして次の工程へと進む。

揚げもの調理の予熱を開始すると、次の工程Ｓ７は使用している鍋３０の反射率を測定する反射率測定工程である。反射率測定工程では反射型フォトインタラプタ１８の出力から反射率計測手段１９により鍋３０の反射率を計測し制御手段１１８に入力され、鍋を赤外線センサ１７で検出するときの補正に使われる。測定は、調理の初めに一度のみの測定でもよいし定期的に測定してもよい。

次の工程Ｓ８は、鍋３０を設定温度に温調する温調工程である。この工程Ｓ８で鍋３０の鍋底の温度を検出して温調に使用する温度センサは、鍋３０の温度を正確かつ感度よく検出できる赤外線センサ１７を使用して加熱される。そして油の温度を１８０℃に加熱するために鍋３０の温度を設定温度である１８０℃に加熱して温調する工程である。但し、鍋３０の載置位置が悪かった場合や鍋３０の底面が変形していて、温度センサ１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）のどれかが赤外線センサ１７の検知温度より高い温度を検出した場合は、その高い温度を検出している温度センサを使用して設定温度である１８０℃となる制御温度で鍋３０の加熱を行う。

但し、この時、内側温度センサ１５ａの検出温度が１番高い場合は、鍋３０の底面中央部が外側に凸状となっている場合などの鍋の変形や、鍋３０の載置位置が大幅にずれていることが考えられるので、この場合は鍋３０の加熱を停止する。

そして、検出温度が設定温度の１８０℃に対応した値に到達して一定時間すぎたら予熱の終了を報知する。鍋３０の温度が設定温度に到達後、予熱終了の報知まで一定時間待つのは油の温度ムラを無くすためである。

もしこの工程で、赤外線センサ１７の検出温度が一定時間内に一定温度まで到達しなかった場合は、鍋３０の載置位置が不適切、もしくは、トッププレート２にトッププレート２の汚れを防止するシートを敷いて鍋３０を加熱していると判断して鍋３０の加熱を停止する。この場合の判断時の条件は、加熱開始から６０秒以内に検出温度が１２０℃以上に到達しなかった場合に加熱を停止するものである。

工程Ｓ９は、調理時に使用する内側温度センサの補正工程である。工程Ｓ８で鍋３０を１８０℃で温調している間に、内側温度センサ１５ａの検出温度が一定の温度範囲の変化に留まる状態を連続して一定時間を継続した場合は、内側温度センサ１５ａの検出した温度が安定したと判断する。そして、制御手段１１８は、この安定して検出した検出温度を調理する時に使用する制御温度として、その後内側温度センサ１５ａの検出温度と変更した制御温度と比較してインバータ手段１００を制御する。もちろん表示部８１ａに表示している設定温度の「１８０」は変更しないし油の温度にも変更は無い。

内側温度センサ１５ａは、トッププレート２を介して鍋３０の鍋底の温度を検出している。そのため、検出温度は鍋３０の真ん中の凹みなどによって温度の検出の条件が鍋３０に応じて異なる。そして、鍋３０の温度を正確に検出できる赤外線センサ１７で鍋３０を一定の温度に保っている間に、工程Ｓ５の操作部の入力により決定された設定温度の対応した制御温度を、工程Ｓ９にて安定して検知している内側温度センサ１５ａの検出温度へと変更して補正することで、内側温度センサ１５ａを使用して鍋３０を精度よく設定温度に鍋３０の温度を維持できるようにしている。

工程Ｓ１０は、内側温度センサ１５ａを使用してインバータ手段１００を制御するための制御温度が決定したかを確認する工程である。まだ確定していない場合は、工程Ｓ８と工程Ｓ９との工程を繰り返す。

そして、内側温度センサ１５ａの検出温度が一定の温度範囲を連続して一定時間を検出すると次の工程Ｓ１１へと進む。例えば一定の温度範囲と一定時間とは、内側温度センサ１５ａの検出温度については±１℃で時間は６０秒間である。

工程Ｓ１１は、天ぷらを揚げる調理工程である。調理工程では鍋３０の温調は内側温度センサ１５ａを使用して行われる。工程Ｓ９で決定した制御温度にて鍋３０を温調する。

但し、赤外線センサ１７や他の温度センサ（１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）は内側温度センサ１５ａのバックアップとして常に鍋３０の温度を検出し続け、鍋３０の温度に異常がないかを監視している。

次の工程Ｓ１２は、調理終了の工程である。切・スタートキー７４が押されることで鍋３０への加熱は終了して調理も終了する。

本実施例では、内側温度センサ１５ａの補正について説明したが、その他の温度センサ１５ｂ、１５ｃ、１５ｄでも同様の方法によって補正することは可能である。

また、温度センサ１５を補正することで、鍋を使っている間に生じる少しの凹みにも影響されること無く、正確に鍋３０の温度を検出し鍋３０の温調ができる。

上記した本実施例によれば、トッププレートの下面に密着して設けたサーミスタで構成された温度センサを用いて鍋の温度を精度よく検出することができる。

２ トッププレート
３ 加熱コイル
１５ 温度センサ
１７ 赤外線センサ
１８ａ 赤外線ＬＥＤ
１８ｂ 赤外線フォトトランジスタ
１９ 反射率計測手段
７１ メニュー設定手段
１１８ 制御手段

Claims (2)

1. 鍋を載置するトッププレートと、該トッププレートの下方に設けられた加熱コイルと、前記トッププレートの下方に設けられ前記鍋の鍋底が放射する赤外線を受光し鍋底の温度を検出する温度センサである赤外線センサと、前記トッププレートの下方に設けられ該トッププレートを介して前記鍋の鍋底の温度を検出するサーミスタで構成された温度センサと、前記加熱コイルに電力を供給するインバータ手段と、前記鍋を加熱する設定温度を設定する操作部と、前記温度センサを用いて前記鍋の温度が前記設定温度になるように前記インバータ手段を制御して温調する制御手段とを備え、該制御手段は、前記赤外線センサで前記鍋の温調を行い、その間に前記サーミスタで構成された温度センサを補正することを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 請求項１において、
   前記制御手段は、前記補正した後の前記サーミスタで構成された温度センサを使用して前記鍋の温度を前記設定温度になるように温調することを特徴とする誘導加熱調理器。