JP2016125992A - 温度センサプローブ、給電装置、及び加熱調理器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】測定対象物の温度を検知する温度検知手段と、温度検知手段が検知した温度の情報を送信する無線通信手段と、無線通信手段に電力を供給する電源部と、温度検知手段、無線通信手段、及び電源部を水密状態で収納する筐体とを備え、電源部は、電磁誘導により電力を受電する受電コイルと、受電コイルが受電した電力を蓄電する蓄電池とを有する。
【選択図】図2
Description
なお、以下で説明する構成や制御内容等は、一例であり、本発明に係る加熱調理器は、そのような構成や制御内容等に限定されない。
また、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。
また、重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。
以下の実施の形態1〜3では、加熱調理器の一例として誘導加熱調理器について説明する。
(加熱調理器の構成)
図1は、実施の形態1に係る加熱調理器の斜視図である。
加熱調理器100は、本体1と、本体1の上面に配置され、耐熱ガラスで形成されたトッププレート2とを有し、トッププレート2の上に載置される鍋やフライパン等の被加熱物を、本体1の内部に設けられた誘導加熱手段により加熱する。本実施の形態1では、トッププレート2の左側手前、右側手前、及び中央側奥に、それぞれ加熱口6が設けられている。なお、以降の説明では、被加熱物のことを「容器10」と称する場合がある。
温度センサプローブ30は、本体1とは別体に設けられ、容器10内の測定対象物の温度を測定し、その温度の情報を送信するものである。詳細は後述する。
また、機器側制御部22は、本発明における「制御手段」に相当する。
図3は、実施の形態1に係る加熱調理器の操作部及び火力表示部を説明する図である。
加熱調理器100の左側、右側、及び中央に設けられた加熱コイル14にそれぞれ対応する操作部3及び火力表示部5は、すべて同様の構成であるので、ここでは、左側の加熱コイル14に対応して設けられた操作部3及び火力表示部5を例に説明する。
火力設定キー3bは、「弱火」キー、「中火」キー、「強火」キー、及び「3kW」キーで構成されており、使用者は、これらのキーを用いて4段階の火力のいずれかを設定することができるようになっている。火力に応じて個別にキーを設けることで、使用者は、必要な火力の設定を一回の操作で入力できるようになっている。
次に、温度センサプローブ30の構成の詳細を説明する。
図4は、実施の形態1に係る温度センサプローブの構成を示す正面図である。
図5は、実施の形態1に係る温度センサプローブの構成を示す側面図である。
図6は、実施の形態1に係る温度センサプローブの内部構成を説明する図である。
図4〜図6に示すように、温度センサプローブ30は、筐体31と、この筐体31を容器10の側面に取り付ける保持手段32とを備えている。
筐体31は、金属材料により形成された金属部41と、樹脂材料により形成された樹脂部40とが接合されて構成されている。
筐体31の金属部41には、内部に温度検知手段55が配置されている。
筐体31は、内部に配置された、センサ側通信部51、センサ側制御部52、電源部53、及び温度検知手段55を、水密状態(防水状態)で収納する。
温度センサプローブ30は、測定対象物である水や油などの食材に投入して温度の検知を行う。このため、温度センサプローブ30は、例えば高温度の揚げ物調理で200℃程度の加熱に耐え、また、食材の成分に含まれる酸性、アルカリ性といったpH濃度の異なる条件での使用にも長期間耐えうる耐熱性、耐食性を有することが望まれる。
さらに、温度検知手段55は筐体31の内部に配置する。つまり、温度検知手段55は、温度センサプローブ30の外郭温度を内側より検知する。このため、温度検知手段55の検知箇所は、樹脂と比較して熱伝導率の高い金属材料(例えばステンレスやアルミ等)を用いることが望まれる。
なお、金属部41に表面処理やフッ素等を塗膜しても良い。これにより、耐食性に加え、撥水性が向上するため、清掃性が向上する。
筐体31の全てを金属材料で形成する場合、プレス加工や溶接、ネジ固定などで複数の部材を接合して形成する必要がある。このため、部材同士の接合部の隙間から浸水が生じて水密性が低下する場合がある。また、筐体31の内部に配置する複数の構成部をそれぞれ位置決め固定するために、筐体31に、例えば位置決め用のピンやビスなどの位置決め構造等を設けると、複雑な形状となり、また、大型化してしまう。つまり、筐体31の構成部の位置決めが可能で、小型、軽量化を図るためには、温度検知手段55以外の各構成部は、成型の自由度が高い樹脂部40に位置決め構造を設け、収まりよく配置されることが望ましい。
また、金属材料と比較して電波透過性の高い樹脂材料で形成した樹脂部40にセンサ側通信部51を配置するので、無線通信における電波の遮蔽を抑制でき、安定した通信を行うことができる。
次に、保持手段32について説明する。
保持手段32は、図2に示すように、金属部41を樹脂部40よりも下方にした状態で、測定対象物が入れられる容器10の側面に筐体31を保持する。
図4、図5に示すように、保持手段32は、例えば、樹脂部40の、金属部41とは逆の端部に設けた支点部33に取り付けられている。保持手段32は、支点部33を中心に周方向に回転する。また、保持手段32は、支点部33に設けたバネなどの弾性体によって、筐体31方向に付勢されている。保持手段32と筐体31と支点部33の回転方向において重なる状態にすることで、保持手段32は、容器10の側面をクリップの様に挟んで保持する。
上述したように、温度検知手段55を複数備える構成としても良い。温度検知手段55を複数備える場合、それぞれの検知温度に基づいて、食材など測定対象物の容量判定を行うようにしても良い。
例えば、図4〜図6に示すように、3つの温度検知手段55a〜55cを、筐体31の長手方向に間隔を空けて配置する。温度センサプローブ30の筐体31は、金属部41と樹脂部40とが長手方向に並んで接合され、金属部41を樹脂部40よりも下方にした状態で保持される。つまり、3つの温度検知手段55a〜55cは、上下方向に並んで配置されるので、食材等の測定対象物の容量によって検知温度が異なることとなる。
次に、電源部53について説明する。
また、電源部53は、筐体31の樹脂部40に設けられている。
電源部53は、電磁誘導により電力を受電する受電コイル56と、受電コイル56が受電した電力を整流及び平滑化する受電回路57と、受電回路57によって平滑された電力を蓄電するリチウム二次電池等の蓄電池58とを有している。つまり、蓄電池58に蓄電される電力は非接触給電により供給される。
よって、温度センサプローブ30の内部を水密状態にすることが可能となり、当該温度センサプローブ30の清掃性やメンテナンス性を向上させることができる。また、温度センサプローブの電源を非接触給電により駆動させることで、シームレスな構造を可能とし、丸洗いや水の浸水による短絡故障等のリスクを低減することができる。
また、金属材料と比較して磁界透過性の高い樹脂材料で形成した樹脂部40に電源部53を配置するので、給電側からの高周波磁界が遮蔽されることを抑制し、給電効率が低下することを抑制できる。また金属材料で生じる誘導加熱による発熱を抑制できる。
次に、電源スイッチ54について説明する。
電源スイッチ54は、電源部53から各構成部への電力供給(電源)をオンオフする。使用者は、温度センサプローブ30には使用時以外の場合に、電源スイッチ54を操作して、電源をオフにする。この電源スイッチ54は、防水性を有している。
なお、電源スイッチ54は、例えば、タクタイルスイッチなどのように接点を一度つないだ後に開放されるスイッチを用いると良い。そしてセンサ側制御部52は、一定の時間継続して温度変化が無い場合や通信が無い場合など、使用されていないと判断した場合には、温度センサプローブ30の各機器の電源オフに切り替えることで、蓄電池58の使用時間を長くすることができる。なお例えば、電源スイッチ54として、トグルスイッチ等の様に機械的なスイッチを用いて、使用者の手動の操作によって電源をオフにしても良い。
また、電源スイッチ54が、例えばプッシュスイッチやタクタイルスイッチ等の様に電子制御でオンオフを行うものであれば、所定時間の間に大幅な温度上昇がない場合や本体1からの通信信号がない場合などにオフとすることでスイッチの切り忘れによる蓄電池58の電池切れを防ぐことが可能となる。
次に、電源ランプ59について説明する。
電源ランプ59は、例えばLED等の発光体によって構成されている。
筐体31は、電源ランプ59と対向する位置に開口が設けられ、電源ランプ59からの光を外部へ投光する構造としている。さらに、防水性を保つために、筐体31における電源ランプ59の表面には、電源ランプ59からの光を透過し、電源ランプ59を水密状態で覆うフィルムやシートなどの防水カバーが設けられている。このように、光を透過する防水カバーによって電源ランプ59を水密状態で覆うことで、視認性を確保しながら防水性を向上することができる。
温度センサプローブ30のセンサ側通信部51と、本体1の機器側通信部21との情報通信は、例えば、2.4GHz帯域の無線通信モジュールを用いて情報通信を行っている。無線モジュールを用いる事で、温度センサプローブ30の外部にコネクタ部分を設ける必要がなくなり、温度センサプローブ30内部への浸水により回路がショートすることを軽減することができる。また、配線レスとなり容器10の取っ手等に配線が引っかかることを防止でき、例えば奥側の加熱口で使いやすくなり、使い勝手も向上する。また、宅内に設けた2.4GHzのWi−Fi(登録商標)(IEEE802.11規格)モジュールへと情報伝送する事が可能となり、外部無線通信機器との拡張性を有する。
次に、本実施の形態1における加熱調理器100の給電動作を説明する。
本実施の形態1における加熱調理器100は、予め設定された周波数の高周波電流を加熱コイル14に供給する給電モードと、設定火力に応じた高周波電流を加熱コイル14に供給する加熱モードと、を有している。給電モードとは、非接触給電によって、加熱コイル14から受電コイル56へ電力を供給する動作である。
使用者は、加熱調理器100の電源をオンし、加熱調理器100に備えた操作部3を操作して給電モードを選択する。例えば、操作部3のメニューキー3cとして給電モードを示すボタンを設けても良いし、複数のメニューキー3cを同時に操作するなど、所定の操作がされた場合に給電モードへ移行するようにしても良い。
また、センサ側制御部52は、電源部53の蓄電池58への蓄電量を検知して、所定の蓄電量を超えた場合には、満充電を示す情報をセンサ側通信部51から機器側通信部21へ送信しても良い。
次に、本実施の形態1における加熱調理器100の加熱動作を説明する。
以下、具体例を説明する。
加熱制御の一例として湯沸しモードを選択した場合の温度センサプローブ30と加熱調理器100との機器通信シーケンスと、温度センサプローブ30から送信される温度情報を用いた加熱シーケンスについて、図7のフローチャートを用いて説明を行う。
以下、図7の各ステップに基づいて説明する。
使用者は、加熱調理器100の電源をオンし(S1)、使用者は、加熱調理器100に備えた操作部3に設けている自動調理モードを押下する(S2)。機器側制御部22は、自動調理モードの選択操作に応じて、表示部4に選択可能な自動メニューの情報を表示させる。使用者は、表示部4に表示された複数の自動メニューのうちから所望のメニューを選択する(S3)。ここでは、水を沸騰温度まで加熱する「湯沸かし」が選択された場合を説明する。
機器側制御部22は、報知後、再度、温度センサプローブ30へ状態確認の信号を送付し、返信が得られず、3回繰り返した場合(S7)、自動メニューの終了を報知する(S14)。
このように、加熱制御を開始するよりも先に温度センサプローブ30の状態確認を行う事で、鍋や食材が加熱される前に使用者に温度センサプローブ30が正常使用の状態にないことを伝える事が出来る。
上述したように、温度センサプローブ30の温度検知手段55を複数備える構成とした場合、センサ側通信部51は、複数の温度検知手段55のそれぞれが検知した温度の情報を送信する。
本体1の機器側制御部22は、温度センサプローブ30から取得した複数の温度を用いて、食材など測定対象物の容量判定を行うようにしても良い。
そして、機器側制御部22は、判定した容量に応じた火力の投入を行う。例えば容量が多いほど火力を強く設定する。このような制御を行うことにより、容器10内の食材などの測定対象物の容量に適した加熱を行うことができる。
上記の説明では、自動調理モードとして湯沸しモードを一例として示したが、本発明はこれに限定されない。自動調理メニューには、代表的な調理例として湯沸し以外に、揚げ物、煮込み、麺ゆで、温泉卵といった調理例に関しても予め設定温度を変更して設けても良い。また、この他、被調理物の温度を使用者の自由に選択可能な温度設定モードといったモードを設けてもよい。
以下、各モードにおける機器側制御部22の動作の概略を、上記湯沸かしモードとの相違点を中心に説明する。
揚げ物調理モードにおいては、容器10内に油が装填され、この油の温度を温度センサプローブ30より測定し、油の温度が、揚げ物調理モードで設定されている温度(例えば180℃や200℃など)に短時間で上昇させるように、初期温度や油量に適した火力で加熱を実施する。
煮込み調理モードにおいては、野菜などは煮崩れしにくい温度(ペクチンの硬化温度)である60〜70℃で数分間温度維持したあと、肉等は温度が高くなるほど柔らかくなるため、60〜70℃温度維持して煮崩れ防止を図った後に、100℃近傍温度で肉を加熱する。これにより、野菜が煮崩れせず、肉が柔らかい煮込み料理が火加減自動で調理する事が出来る。また、焦げ付きやすい調理物も食材温度で温度検知できているため、焦げ付く前に加熱制御を行い、調理物を焦がしてしまうことを低減できる。
麺ゆでモードにおいては、前述の湯沸しモードと同様に、加熱初期は水量に対して最適な加熱制御が可能となり、また、略90℃を超えた段階で、麺ゆで可能な報知を使用者へ行い、98℃以上の温度で保温状態を維持する。その後、水温低下が得られた場合には98℃程度の温度を維持して加熱を行う。また、同時に麺ゆでの場合は、でんぷん等が湯中に溶け込み気泡が割れにくくなるため吹き零れが発生しやすくなる。当該吹き零れ対策のため、各加熱口6の通電方法を強弱もしくは加熱をオンオフして加熱し、97℃程度の吹き零れがしにくい温度で一定に保つことで吹き零れを抑制する。
温泉卵モードにおいては、温泉卵に最適な水温である68℃で維持するよう加熱を行う。70℃を上回って卵の加熱を行うと温泉卵の特徴である卵黄の半生状態を超えて凝固してしまうため、温度維持の際にオーバーシュートをより小さくするよう、水量や鍋の材質に合わせて加熱パターンを変更し加熱を行う。特に水量や調理する卵の数が少ない場合などは、大きな電力を投入しない様に温度センサプローブ30の検知温度の信号を用いて水量判定等を行い、加熱パターンを決定する。
温度一定制御モードにおいては、操作部3に備えたUPキー、DOWNキーを用いて食材温度を任意の温度で一定となる様に加熱制御を行う。温度一定制御モードでは60℃を初期値として、例えばお茶に適した温度にする場合、一例として使用者が目標温度65℃と設定して加熱開始し目標温度到達後に報知し、同温度を維持するよう加熱制御を実施する。加熱停止や目標温度変更の指令があればその指令に従い、加熱制御を実施する。
このため、温度センサプローブ30の内部への浸水を抑制することができる。よって、温度センサプローブ30の清掃性およびメンテナンス性を向上させることができる。
このため、加熱コイル14を加熱用途と給電用途とで共用することができる。よって、給電専用のコイルを別途設ける必要が無く、加熱調理器の構成を簡易にすることができ、安価に構成することが可能となる。
このため、容器10の内部に装填した食材等の測定対象物の温度を直接検知することが可能となり、測定対象物の温度の検知精度及び検知の追従性の向上を図ることができる。
また、食材等の測定対象物の温度に最適な温度で加熱制御することができる。また、温度センサプローブ30は食材等の内部に投入して使用するため、洗浄する必要があるが、小型、軽量のため、容易に洗う事が可能であり衛生的に使用する事が出来る。
図8は、実施の形態2に係る加熱調理器の主要部の構成と機能を説明する図である。
図9は、実施の形態2に係る加熱調理器の斜視図である。
以下、本実施の形態2における加熱調理器100の構成を、上記実施の形態1との相違点を中心に説明する。なお、同一部分には同一の符号を付する。
なお、切り替えて使用する場合は、給電モードが選択されている間は加熱コイル14による加熱が行えない旨を、表示部4等の報知部より報知するようにしても良い。
本実施の形態3においては、温度センサプローブ30へ電力を給電する給電装置を備える構成について説明する。
なお、以下の説明において、上記実施の形態1と同一部分には同一の符号を付する。
図11は、実施の形態3に係る温度センサプローブの内部構成を説明する図である。
図10において、給電装置70は、筐体71と、温度センサプローブ30を支持する支持手段72と、例えば家庭用AC100V電源に接続されるコンセント73とを備えている。
図12に示すように、給電装置70は、一次側電源76(例えば家庭用AC100V電源)を高周波電流に変換する発振回路75と、発振回路75からの高周波電流が供給される給電コイル74とを備えている。
また、温度センサプローブ30は、上記実施の形態1と同様に、受電コイル56と、受電回路57と、蓄電池58とを備えている。また、受電回路57は、受電コイル56に発生した高周波電流を整流する整流回路57aと、整流した電流を平滑する平滑回路57bとを備えている。
Claims (13)
- 測定対象物の温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段が検知した温度の情報を送信する無線通信手段と、
前記無線通信手段に電力を供給する電源部と、
前記温度検知手段、前記無線通信手段、及び前記電源部を水密状態で収納する筐体と、
を備え、
前記電源部は、
電磁誘導により電力を受電する受電コイルと、
前記受電コイルが受電した電力を蓄電する蓄電池と、を有する
ことを特徴とする温度センサプローブ。 - 前記筐体は、金属材料により形成された金属部と、樹脂材料により形成された樹脂部とが接合されて構成され、
前記温度検知手段は、前記金属部に配置され、
前記無線通信手段及び前記電源部は、前記樹脂部に配置された
ことを特徴とする請求項1に記載の温度センサプローブ。 - 前記筐体に設けられた保持手段を、更に備え、
前記筐体は、前記金属部と前記樹脂部とが長手方向に並んで接合され、
前記保持手段は、
前記金属部を前記樹脂部よりも下方にした状態で、前記測定対象物が入れられる容器の側面に前記筐体を保持する
ことを特徴とする請求項2に記載の温度センサプローブ。 - 前記温度検知手段及び前記無線通信手段の電源をオンオフする電源スイッチを、更に備えた
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の温度センサプローブ。 - 発光によって前記電源部の受電状態を表示する発光手段と、
前記発光手段の光を透過し、前記発光手段を水密状態で覆う防水カバーと、
を、更に備えた
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の温度センサプローブ。 - 前記温度検知手段を複数備え、
複数の前記温度検知手段は、前記筐体の長手方向に間隔を空けて配置された
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の温度センサプローブ。 - 請求項1〜6の何れか一項に記載の温度センサプローブへ電力を給電する給電装置であって、
高周波電流を生成する発振回路と、
前記発振回路からの高周波電流が供給され、磁界を発生する給電コイルと、
前記温度センサプローブの前記受電コイルが前記給電コイルに対向するように、前記温度センサプローブを支持する支持手段と、を備えた
ことを特徴とする給電装置。 - 請求項1〜6の何れか一項に記載の温度センサプローブと、
前記測定対象物が入れられる容器を加熱する加熱手段と、
前記温度センサプローブから送信された前記温度の情報を受信する第2無線通信手段と、
前記温度の情報に基づいて前記加熱手段を制御する制御手段と、
を備えた
ことを特徴とする加熱調理器。 - 前記加熱手段は、
前記容器を誘導加熱する加熱コイルと、
前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータと、を有し、
前記制御手段は、
前記インバータを制御して、
予め設定された周波数の高周波電流を前記加熱コイルに供給する給電モードと、
設定火力に応じた高周波電流を前記加熱コイルに供給する加熱モードと、を切り替える
ことを特徴とする請求項8に記載の加熱調理器。 - 高周波電流を生成するインバータと、
前記インバータからの高周波電流が供給され、磁界を発生する給電コイルと、
を更に備えた
ことを特徴とする請求項8に記載の加熱調理器。 - 前記容器が載置されるトッププレートを、更に備え、
前記給電コイルは、
前記トッププレートの下であって、平面視において前記加熱手段とは異なる位置に配置された
ことを特徴とする請求項10に記載の加熱調理器。 - 前記制御手段は、
少なくとも目標温度が設定された1つ又は複数の自動調理モードを有し、
前記自動調理モードにおいて、前記温度センサプローブから取得した前記温度が前記目標温度となるように、前記加熱手段を制御する
ことを特徴とする請求項9〜11の何れか一項に記載の加熱調理器。 - 報知手段を、更に備え、
前記制御手段は、
前記自動調理モードを開始した後、予め設定した時間の間、前記第2無線通信手段が前記温度の情報を受信しないとき、当該自動調理モードの動作が不可である旨を前記報知手段により報知させる
ことを特徴とする請求項12に記載の加熱調理器。
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