JP2019179599A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】誘導加熱に不適な鍋を使用した時、ＩＧＢＴの温度が最悪の温度に到達しないように火力低下させて、さらに使用者には煩わしさを感じさせないための手段を講じる。【解決手段】被加熱物を誘導加熱によって加熱する加熱コイル１３と、加熱コイル１３に電力を供給するＩＧＢＴ６９と、ＩＧＢＴ６９の温度を検出するための温度検出素子８５と、温度検出素子８５の検知温度に応じてＩＧＢＴ６９を制御して加熱コイル１３による前記被加熱物への火力を調整する制御部８０と、を備え、制御部８０は、温度検出素子８５の検出した温度に応じて火力を低下した調理の回数が所定の回数に達した場合に、鍋の交換を促す報知をするものである。【選択図】図５

Description

本発明は、被加熱物を誘導加熱によって加熱する加熱手段を備え、加熱手段をインバータ回路によって駆動する形式の誘導加熱調理器に関するものである。

従来の誘導加熱調理器は、本体上面に配置されたプレートに被加熱物である鍋を載置し、該鍋をプレート下方の本体内に設けられた加熱コイルにより加熱するものであり、インバータ回路により該加熱コイルに流れる電流を調整することで、加熱の出力を調整するものである。

インバータ回路において、スイッチング素子はヒートシンクに取付け冷却されスイッチング素子の近傍には、ＩＧＢＴの温度を検出する温度検出手段を設け、温度検出手段による検出温度に応じてＩＧＢＴ駆動回路を制御し任意の温度を超えると、加熱時の出力を低下させ、その後、さらに温度上昇が有る時は出力を停止させていた（特許文献１）。

特開２００４−５５２７７号公報

加熱コイルに高周波電流を通電するためのスイッチング素子であるＩＧＢＴは動作時に発熱するが、被加熱物である鍋底の状態（材質や変形）で加熱コイルとの結合が悪い場合は発熱が大きくなり、その熱により故障する場合がある。そのため、熱によるスイッチング素子の故障を防ぐために前記検出温度により加熱の停止または出力の制御を行なうことにより、使用者は、火力の低下そして火力の停止に伴い使用しづらいものになっていた。

本発明の誘導加熱調理器は、上記の問題を解決するためになされたものであり、被加熱物を誘導加熱によって加熱する加熱コイルと、該加熱コイルに電力を供給するＩＧＢＴと、該ＩＧＢＴの温度を検出するための温度検出素子と、該温度検出素子の検知温度に応じて前記ＩＧＢＴを制御して前記加熱コイルによる前記被加熱物への火力を調整する制御部と、を備え、該制御部は、前記温度検出素子の検出した温度に応じて前記火力を低下した調理の回数が所定の回数に達した場合に、鍋の交換を促す報知をするものである。

本発明によれば、火力の低下させた調理の回数を測定して、火力の低下した調理の回数を設定し、火力が低下した調理数が特定の回数行われた時に報知する事で、手持ちに余分な鍋が無い場合でも、調理毎に頻繁に報知する事を防ぐことで使用者への不快感を無くすることができる。

本発明の誘導加熱調理器をシステムキッチンに収納した状態の斜視図である。 同誘導加熱調理器のプレートを外した状態を示す説明図である。 同誘導加熱調理器の側面から見た主要断面図である。 同誘導加熱調理器の上面操作部の説明図である。 同誘導加熱調理器のインバータ部の回路の説明図である。

以下、本発明の実施例を上記図面に従って説明する。尚、本実施例は、キッチンに嵌め込むビルトイン型の他にキッチンに載置する据置型の加熱調理器であっても差し支えない。

加熱調理器の本体２は、システムキッチン１の上面から落とし込んで設置することで組み込まれる。

調理を行う被加熱物の鍋（図示せず）は、本体２の上面に配置された耐熱ガラス等からなり光を透過するプレート３の載置部６に載置されることで調理可能となる。

載置部６は、本体２上面のプレート３の上面手前に載置部右６ａと載置部左６ｂが配置され、これら両載置部６ａおよび６ｂの間の奥（中央後部）に載置部中央６ｃが配置されている。そして、プレート３を挟んで各載置部６の下に鍋を加熱するための後述する加熱コイルユニット２５がそれぞれ設置されている。配置は、載置部右６の下方には加熱コイルユニット右２５ａが、載置部左６ｂの下方には加熱コイルユニット左２５ｂが、載置部中央６ｃの下方には加熱コイルユニット中央２５ｃが設けられている。

プレート３の周囲端面には、プレート３を保護するためにフレーム１４が設けられている。該フレーム１４は、プレート３の手前の上端縁に取り付けられるフレーム前１４ａと、プレート３の後方上端縁に取り付けられるフレーム後１４ｂと、右側上端縁に取り付けられる１４ｃと、左側上端縁に取り付けられるフレーム左１４ｄとで構成されている。

本体２の内部には、発熱部材である後述する加熱コイルユニット２５や制御回路を構成する電子部品が設けられており、該加熱コイルユニット２５や制御回路の後方には、これらを冷却するための送風ファン２０と、本体２の外部から空気を吸込むための吸気口７及び冷却後の排気を排出する排気口８が設けられている。

前記吸気口７で吸入した空気は、本体２の内部で発熱する後述する加熱コイルユニット２５や電子部品を冷却した後に排気口８から本体２外に排出される。

また、本体２の左側には、魚やピザなどを焼くためのロースター４が設けられている。

次に被加熱物の鍋を加熱する加熱手段である加熱コイルについて説明する。

鍋（図示せず）を加熱するための加熱コイルユニット２５は、加熱コイル１３とコイルベース２４とフェライト（図示せず）から構成されている。そして、プレート３と加熱コイルユニット２５との間には一定の隙間が設けられ、この隙間に前記送風ファン２０からの冷却風の一部を流して、プレート３の裏面と加熱コイルユニット２５を冷却している。

加熱コイル１３の巻線は表皮効果を抑制するためリッツ線を採用している。この加熱コイル１３には調理鍋（図示せず）を加熱するために後述するインバータ基板（左右インバータ基板１８、中央インバータ基板１７）から数十ｋＨｚ、数百Ｖの電圧が印加される。

コイルベース２４は、加熱コイル１３を下から固定すると共に、フェライト（図示せず）が略放射状に埋設されている。

また、加熱コイル１３の略中央部の空間には、自動調理時など鍋の温度を検知する温度検知素子２１が取付けられている。

次に、加熱コイル１３とインバータ基板の冷却について説明する。

インバータ基板は、左右の加熱コイル１３ａ、１３ｂを駆動するインバータ回路を搭載した左右インバータ基板１８と、加熱コイル中央１３ｃを駆動する中央インバータ基板１７とで構成されている。

該左右インバータ基板１８、中央インバータ基板１７は基板ケース２６内に配置され、電子部品で発熱した熱を効率よく送風ファン２０からの冷却風と熱交換して温度を下げるように放熱フィン２２、２３が設けられしている。

送風ファン２０により吸気口７から吸込まれた冷却用の外気は、基板ケース２６内を通流し、左右インバータ基板１８や中央インバータ基板１７、制御回路を搭載した制御基板１９の電子部品から熱を奪った後、基板ケース２６から吹き出て、各加熱コイル１３や本体２内のその他の部品やプレート３の裏面を冷却した後に排気口８から外部に排出する。

基板ケース２６は、ロースター４が設置されている加熱コイルユニット左２５ｂとは反対の加熱コイルユニット右２５ａの下方に設置されている。本実施例では加熱コイルユニット右２５ａの下側に設置され、内部に左右インバータ基板１８、中央インバータ基板１７を配置することで調理時に加熱コイル１３やロースター４からのふく射熱を遮り、また、内部に冷却用空気が効率よく行き渡るように冷却用空気が通る風路が形成されている。

次に操作部と表示部について説明する。

主電源スイッチ９ｄは押しボタンによって構成されており、押下する毎に電源投入状態と停止状態とを切り替える。

上面操作部９は静電容量式の変化を検出するタッチキーによって構成されている。具体的には、プレート３の下方には指を触れた時の静電容量の変化を検出する後述する電極３６を備えた操作基板１２から構成されている。

キー部とは、上面操作部９に設けられた切/スタートキー４８・５６・６１、とろ火キー４９ａ・５７ａ、弱火キー４９ｂ・５７ｂ、中火キー４９ｃ・５７ｃ、強火キー４９ｄ・５７ｄ、メニューキー５２・６０・６４などを示す。

上面操作部９はプレート３の前面側に設けられ、載置部右６ａ、載置部中央６ｃ、載置部左６ｂに対応して右から、上面操作部右９ａ、上面操作部中央９ｃ、上面操作部左９ｂが配置されている。そして各上面操作部９の上側には上面表示部右１０ａ、上面表示部中央１０ｃ、上面表示部左１０ｂからなる上面表示部１０が設けられている。

上面表示部１０は、表示ホルダ３２によってプレート３に押さえられ、中央部には、表示部に文字等を表示する駆動回路を含んだ表示基板３３を固定している。上面表示部には、液晶表示素子とＬＥＤ素子が配され設定火力レベルの表示や設定メニューの表示を行う。また、製品の内部には、報知手段８７として、キーの取り込み音や、機器の使い方を音声でガイダンスや異常時のお知らせ報知のための音声アナウンスとして、音声合成出力機能が実装されている。

次に、鍋への加熱条件を設定する上面操作部９（代表して上面操作部右９ａ）の各キー部について説明する。

４８は調理の開始や停止するための切/スタートキーで、調理中は切/スタートキー４８のキー部の表示された「切/スタート」が点灯する。キー部の点灯についての詳細は後述する。

調理の火力は火力キー４９によって選択する。該火力キー４９は、「とろ火」、「弱火」、「中火」、「強火」の４段階のキーに分かれ、必要な火力を一回の操作で設定できるようになっている。４段階の火力キー４９のうち、とろ火キー４９ａは「１」、弱火キー４９ｂは「４」、中火キー４９ｃは「７」、強火キー４９ｄは「１０」の火力に設定でき、設定したキー部の表示が点灯する。

５１は主に煮込みや保温などタイマー調理を実施するときに選択するタイマーキーである。５２は自動調理の炊飯、揚げもの、湯沸し等を選択するための「メニュー」キーで、該メニューキー５２を押す（指で接触する）ことで上面表示部１０にメニューが表示され、メニューキー５２を押すたびに表示されているメニューが切り替わり、これによって使用するメニューを選択する。

また、火力の調節やタイマー調理時の時間の設定、炊飯時における米の量の設定、自動調理の仕上がり調整の設定、揚げものをする時の油温の設定を設定キー５０により行うことができる。この設定キー５０は、設定時の数量などを増やすＵＰキー５０ａと減らすＤＯＷＮキー５０ｂからなっている。

なお、上面操作部左９ｂは上面操作部右９ａと同じ操作、配列であるので説明を省略する。

次に上面操作部中央９ｃについて説明する。載置部中央６ｃの主な調理は保温や煮込みである。従って、加熱コイル中央１３ｃの火力も他の加熱コイルの火力よりも小さく設計されている。このため火力表記は、とろ火、弱火、中火の三段階で足り、設定キー６２をサイクリック式としても、３回押せば元に戻るので、手前２つの加熱コイル２５ａ、２５ｂのように火力毎に対応した火力設定キーを設けていない。

前記した上面操作部９の各入力キーとなる静電容量の変化を検出するための電極は、プレート３の下面に配置された操作基板１２に設けられている。

操作基板１２は、操作基板１２ａと操作基板１２ｂとに別れ、操作基板１２ａは上面操作部右９ａと上面操作部中央９ｃに、操作基板１２ｂは上面操作部左９ｂに対応している。

３４は基板間を接続するケーブルである。

制御基板１９に組み込まれた制御回路は、上面操作部９で設定された内容及び事前に組み込まれた自動調理などのプログラムに基づき、調理の開始、停止、火力の設定情報を制御信号として左右インバータ基板１８や中央インバータ基板１７に送り、加熱コイル１３などを制御する。

また、同時に後述する送風ファン２０の制御も行い、調理中は送風ファン２０を動作させる。

次に、図５に基づいてインバータ回路の詳細を説明する。

電源から供給された交流電圧は、ダイオードブリッジ６５によって整流され、チョークコイル６６を通じてインバータ駆動部へ供給される。インバータ駆動部は、上下アーム１組のＩＧＢＴ６９、スナバコンデンサ７０、共振コンデンサ７１、および加熱コイル１３から構成されており、制御部８０によって上下のＩＧＢＴ６９を交互にＯＮさせることで、加熱コイル１３から交流磁界を発生させ、被加熱物にエネルギーを供給する。
上下アームのスイッチイング素子であるＩＧＢＴ６９ａ及び６９ｂは、ヒートシンクにネジで固定し送風ファン２０からの送風で冷却される。さらに、ＩＧＢＴ６９の近傍には、サーミスタなどの温度検出素子８５を設け、制御部８０でＩＧＢＴ６９の温度を検出する。

このインバータは電流共振型のハーフブリッジ方式で、通常時は、インバータは上下アームのＩＧＢＴ６９のそれぞれのＯＮ時間が互いに等しい状態で動作しており、また同時ＯＮ状態を防止するために、上下アームのＩＧＢＴ６９のＯＮ状態が切り替わる間に、両方のＩＧＢＴ６９をＯＦＦにするデッドタイムが設けられている。さらに、デッドタイム中にスナバコンデンサ７０への充放電が行われることで、ＩＧＢＴ６９がＯＮになる瞬間のコレクタ−エミッタ間電圧を０に近付けて、短絡電流の発生を抑制している。

続いて、インバータの出力制御方法について説明する。

インバータはその動作周波数を高くしてインバータ回路の共振周波数から遠ざけることで、加熱（ＩＨ）コイル１３に流れる電流を小さくして出力を下げている。インバータ回路の共振周波数は、加熱コイル１３と被加熱物とで決まる等価インダクタンスと、共振コンデンサ７１のキャパシタンスによって決定される。各加熱コイル１３の動作周波数には、複数の加熱コイル１３を同時に動作させたときにうなり音が発生しないように、最大値および最小値が定められている。

被加熱物である鍋の材質がアルミとステンレスで構成された多層鍋などや鍋底が変形して加熱コイルとの結合が悪い（誘導加熱に不適切な鍋）場合には、ＩＧＢＴ６９は過負荷な状態になり温度が上昇し、前記温度検出素子８５の検出温度が上昇し任意に決められた設定温度Ｔａに到達すると、加熱の出力を低下させＩＧＢＴ温度が故障に至らないように制御する。

前記制御を行ってもさらに温度が上昇する場合には、前記設定温度よりも高く定められた設定温度Ｔｂに到達するとさらに加熱の出力を低下させてＩＧＢＴを保護するように制御し、使用している鍋が加熱に不適切であることを表示（第一報知）する。

前記加熱出力を低下させる段階は複数もうけてあり、本実施例では２段階設け、Ｔａ、およびＴｂ＝（Ｔａ＋５）としている。一般に２段階設けてあればＩＧＢＴが故障に至る異常温度に到達する事無く使用することができる。この第一報知は、使用者に不快感を与えない程度で表示手段８６に表示する程度であり、報知手段８７で報知音を短時間程度に鳴らしても良い。

しかし、前記加熱コイルとの結合が悪い鍋を再度使用すると、再び同じ様に出力が低下する動作を繰り返してしまい使用者は火力の低下している状態が繰り返されるので煩わしさを感じてしまう。

そこで、火力が低下し第一報知を発する調理を所定回数（例えば１０回）行った場合、使用者に被加熱物である鍋の変更を促すように、報知手段８７（例えば音声）で「使用している鍋は、材質もしくは鍋底の変形により加熱に適していません。鍋を変えて下さい。」などの報知（第二報知）を行い、使用者に鍋を変えて使用するように促すものである。また、前記音声の報知内容は、前記以外でもよくまたＬＥＤ表示、ブザー音でお知らせしてもよいし、報知と同時に通電を停止してもよい。

火力を低下させた第一報知があった調理の回数を測定して、火力の低下した第一報知のあった調理の回数を設定して報知する事で、使用者に手持ちで余分の鍋が無い場合、新しい鍋を購入するまでの間、調理毎に頻繁に報知や加熱停止する事を防ぐことで使用者への不快感を無くすることが可能となる。

また、例えば加熱コイルとの結合が悪い鍋を複数個所有していた場合でも、特段個々の鍋を特定する必要は無く、加熱コイルとの結合が悪い鍋は最終的に全数を使用者に報知することが可能となる。

上記した実施例によれば、使用者に煩わしさを感じさせることなく使用することができる調理器を提供できる。

Claims (1)

1. 被加熱物を誘導加熱によって加熱する加熱コイルと、
   該加熱コイルに電力を供給するＩＧＢＴと、
   該ＩＧＢＴの近傍に設け該ＩＧＢＴの温度を検出するための温度検出素子と、
   該温度検出素子の検知温度に応じて前記ＩＧＢＴを制御して前記加熱コイルによる前記被加熱物への火力を調整する制御部と、を備え、
   該制御部は、前記温度検出素子の検出した温度に応じて火力を低下した調理の回数が所定の回数に達した場合に、鍋の交換を促す報知をすることを特徴とする誘導加熱調理器。

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