JP2022032748A

JP2022032748A - 加熱調理器

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Publication number: JP2022032748A
Application number: JP2020136902A
Authority: JP
Inventors: 祐司朝生; Yuji Asao; 清秋下妻; Kiyoaki Shimotsuma
Original assignee: Hitachi Global Life Solutions Inc
Current assignee: Hitachi Global Life Solutions Inc
Priority date: 2020-08-14
Filing date: 2020-08-14
Publication date: 2022-02-25

Abstract

【課題】側面が湾曲している鍋を載置する場合でも、鍋のズレを低コストで正確に検知し、鍋がずれた場合には通電停止や火力ダウンする加熱調理器を提供する。【解決手段】トッププレートと、内コイルと外コイルを含むトッププレートに載置された鍋を加熱する加熱手段と、加熱手段を制御する制御手段と、鍋底から放射された赤外線であって内コイルと外コイルの間を通過したものを検知する温度検知手段と、温度センサ１５と、を備え、温度センサが鍋底温度を検知している状態において温度検知手段の上方に鍋３０が載置されている状態若しくは鍋が載置されていない状態以外の状態を温度検知手段が検知した場合に、加熱手段の火力を弱める又は通電停止する、加熱調理器。【選択図】図４

Description

本発明は、加熱調理器に関する。

従来の加熱コイルにはサーミスタの情報に加えて、赤外線センサの上に鍋が有るか否かの情報を用いて鍋ズレを検知していた。

特許文献１では、複数の光センサからなる鍋ずれ検出手段が外来光を受信した時、複数の光センサの近傍に設けた複数の発光手段を点灯する加熱調理器が記載されている。この加熱調理器では、鍋底が複数の光センサ上に配置されることで外来光が光センサに受光されない為、鍋が中央（指定の位置）に配置されたと判断する。また、複数の光センサが外来光を受信することで鍋がずれていると判断し近傍に設けた発光手段を点灯させている。

特開２０１２－９４２５３号公報

しかしながら特許文献１では、鍋がずれていると判断した場合、近傍に設けた発光手段を点灯させる為、通電停止や、火力ダウンなどは行わず、あくまで使用者に注意を促すだけである。さらに、複数の光センサと複数の発光手段を有する必要がある為、高価になりやすく、家電品等に採用するには難しい。また側面が湾曲した鍋をずらして配置した際、本来なべ底は光センサ上に配置されないが、湾曲した鍋側面が光センサ上に配置されることで誤判定のリスクがある。

したがって、側面が湾曲した鍋がずれた場合でも鍋ずれの誤判定を低コストで防止し、鍋がずれた場合には通電停止や火力ダウンができる加熱調理器が必要であった。

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、その様態は、トッププレートと、内コイルと外コイルを含むトッププレートに載置された鍋を加熱する加熱手段と、加熱手段を制御する制御手段と、鍋底から放射された赤外線であって内コイルと外コイルの間を通過したものを検知する温度検知手段と、温度センサと、を備え、温度センサが鍋底温度を検知している状態において、温度検知手段の上方に鍋が載置されている状態若しくは鍋が載置されていない状態以外の状態を温度検知手段が検知した場合に、加熱手段の火力を弱める又は通電停止する、加熱調理器とした。

本発明によれば、側面が湾曲している鍋を載置する場合でも、鍋のズレを低コストで正確に検知し、鍋がずれた場合には通電停止や火力ダウンする加熱調理器を提供できる。

加熱調理器の外観等を説明する図である。誘導加熱調理機のトッププレートを除いた上面図。左右の加熱コイルを主体とし鍋を中央に配置した構成を示すブロック図。左右の加熱コイルを主体とし鍋を中央及び赤外線センサからずれて配置した構成を示すブロック図。反射型フォトインタラブタの説明図。上面操作部と上面表示部の説明図。鍋を中央に配置した場合の説明図鍋が中央からずれて配置された場合の説明図誘導加熱調理機の動作を説明するフローチャート

以下、図面等を用いて、本発明の実施例について説明する。以下の説明は、本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるのものではない。本明細書に開示される技術思想の範囲内において、当業者による様々な変更および修正が可能であり、下記の実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号をつけ、その繰り返しの説明は省略する場合がある。なお、本発明の各実施例では、加熱調理器に相対した使用者の視線を基準として、図１等に示すように前後・上下・左右を定義する。

図１は、本発明の一実施例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の上方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、結晶化ガラスや非結晶化ガラスのもので構成され、鉄等の磁性体又はアルミ等の非磁性体よりなる鍋３０等の調理容器を載置する。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加熱部を設けている。左右の加熱部には、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。中央後の加熱部は加熱コイル３の例を示すが、ラジアントヒータでもよい。

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に対応した上面操作部７（７ａ、７ｂ、７ｃ）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、各上面操作部に対応して上面表示部８（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７、上面表示部８で入力部７０を成し、入力部７０では加熱する鍋３０の温度を設定する。
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。尚、吸気口４は、本体１の前面、下面に設けても良い。また、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。なお、吸気口４の位置に吸気口４の代わりに排気口５を設けてもよい。この場合、本体１の後部壁面に吸気口４を設ける。

本体１の前面左部には、魚やピザ等を焼くグリル加熱器６が設けられており、グリル加熱器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グリルサーミスタ（図示せず）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、グリル加熱器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。

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を主体とした構成を示すブロック図である。図２では、誘導加熱調理器のトッププレート２下方の構造を上から見たときの様子が図示されている。左右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。

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、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、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。なお、外側温度センサ１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは、加熱コイル３の隙間３ｂに設ける構成としたが、特にこれに限定されることはない。例えば外側加熱コイル３ｃの外周近傍や、または、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とした構成の外周近傍に設ける構成であってもよい。また、外側温度センサ１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは３個に限定されることはなく、１個又は２個であっても、または、３個以上であってもよい。

加熱コイル３は、図３に示すようにコイルベース１３上に設置されている。また、ギャップススペーサー１４が、コイルベース１３の外周に適宜間隔を保持して設けられ、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るように構成している。
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温度検知手段として赤外線センサ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、鍋３０から放射される赤外線を検知するセンサである。また、赤外線センサ１７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）が設けられている。赤外線センサ１７は、図３中の点線矢印の方向に向かって赤外線を放ち、鍋３０の鍋底や鍋側面を検知している。左右に配設された加熱コイル３の隙間３ｂには、赤外線センサ１７に近接して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は鍋３０を中心からずらして配置し、サーミスタが鍋底温度を検知しつつ、赤外線センサ１７の上方に鍋３０が載置されている状態以外の状態もしくは載置されていない状態以外の状態で、赤外線センサ１７が温度を検知する場合の一例を図示している。図４中の点線矢印は、赤外線センサ１７が放つ赤外線の方向を示している。図４では、鍋３０が中心からずれて配置された事により、鍋３０が赤外線センサ１７の上方に載置されていない状態以外の状態でサーミスタが鍋３０の鍋底温度を検知した様子が図示されている。このとき、赤外線センサ１７は鍋３０のなべ底（加熱面）ではなく、鍋３０の側面を検出することになる。

図５は、反射型フォトインタラプタ１８を説明する図である。図５に示すように反射型フォトインタラプタ１８は、赤外線発光素子としての赤外線ＬＥＤ１８ａと、赤外線受光素子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でレンズが構成され、細いビームで９３０ｎｍ付近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でレンズが構成され、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。この反射型フォトインタラプタ１８の出力から、反射率計測回路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する。なお、赤外線ＬＥＤ１８ａの９３０ｎｍ付近の赤外光は、大部分がトッププレート２を通過するが、一部はトッププレート２で反射される。これはトッププレート２の透過率が波長９３０ｎｍで９０％であり、残りの１０％の赤外光は反射されるためである。したがって、反射率計測回路１９は、トッププレート２上に反射率が既知の鍋３０（金属板）を載置したときの反射型フォトインタラプタ１８の出力との関係を予め測定し、この関係をテーブルデータあるいは近似式の係数値を記憶しておき、反射率を算出するように構成する。尚、反射型フォトインタラプタ１８は有で説明したが無くてもかまわない。

図６は、入力部７０の上面操作部７ａと上面表示部８ａを説明する図である。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、火力設定キー７２で入力される火力やメニュー設定キー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、メニュー設定キー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。

火力設定キー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４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。

設定する火力の目安は、最大で１２段階の火力が設けられており、各火力と消費電力の関係は、「１」段階は１００Ｗ相当、「２」段階は２００Ｗ相当、「３」段階は３００Ｗ、「４」段階は４００Ｗ、「５」段階は５００Ｗ、「６」段階は８００Ｗ、「７」段階は１.１ｋＷ、「８」段階は１．４ｋＷ、「９」段階は１．６ｋＷ、「１０」段階は２ｋＷ、「１１」段階は２．５ｋＷ、「１２」段階は３ｋＷである。各段階の数字は表示部８１ａに火力の目安として表示する数字である。また、４段階の火力表示と１２段階表示の関係は、“とろ火”は「１」、“弱火”は「２」「３」「４」「５」、“中火”は「６」「７」「８」、“強火”は「９」「１０」「１１」「１２」となる。

矢印調整キー７３は、火力設定キー７２で入力できない火力、例えば火力「９」を入力する場合は、まず“中火”キー７２ｃにより火力を「７」に設定し、次に、火力調整ＵＰキー７３ｂを２回押すと、表示部８１ａに表示されていた火力を示す数字が「７」から「８」、「８」から「９」へと変更され、火力が強火「９」に成ったことを示す。ちなみに、次に矢印調整ＤＯＷＮキー７３ａを押すと火力が「９」から「８」と下げることができる。
メニュー設定キー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、メニュー設定キー７１を押すことで表示部８１ａにメニューが表示され、メニュー設定キー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。

メニュー設定キー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る。この場合、矢印調整キー７３を操作することで、１４０℃～２００℃の７段階の温度（設定温度）を設定することができる。例えばメニュー設定キー７１で揚げものを設定し、次に矢印調節キー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。
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。

次に、再び図３を用いて、左右の加熱コイル３に鍋３０を中央に配置した場合の加熱制御について簡単に説明する。なお、グリル加熱器６の制御、および本体１中央後部の加熱コイル３の制御については説明を省略する。制御装置１１８は、上面操作部７ａのメニュー設定キー７１や火力設定キー７２からの火力や矢印調整キー７３からの温度の出力信号を受け取る。また、制御装置１１８は、加熱コイル３の近傍に設けられた内側温度センサ１５ａと、外側温度センサ１５ｂ、１５ｃ、１５ｄからの出力信号を受け取る。

同じ鍋底温度でありながら、鍋３０の赤外線放射率の違いにより、加熱コイル３に設けられた赤外線センサ１７の出力は異なる。そこで、鍋３０の放射率の違いによる出力を補正するため、反射型フォトインタラプタ１８の出力から、反射率計測回路１９で鍋底の反射率を計測し、制御装置１１８では赤外線センサ１７の出力を得られた反射率で補正して鍋３０の温度を検知する。そして、制御装置１１８は、入力部７０と赤外線センサ１７の出力や温度センサ１５の出力信号に基づいてインバータ１００を制御し、加熱コイル３に流れる高周波電流を制御して加熱コイル３に供給する電力を制御し、鍋３０を加熱制御する。

図７は、図３のように鍋３０を中心に配置した場合の油温の時間推移と、電力変化を示している。図７では、例えば鍋３０を図３の様に中央に配置し、油を100ｇ投入し、最大火力3000Wで加熱した場合を示している。3000Wで加熱を始めると、鍋底、油温が加熱されると共に、赤外線センサ１７と温度検出器であるサーミスタ等が鍋底の温度上昇を検知し、上昇を始める。赤外線は鍋底温度をダイレクトに検出するため、検出温度の追従性が良い。一方サーミスタはトッププレート裏面に接触させ、間接的に鍋底温度を検出するため温度上昇は鈍い。

赤外線センサ１７が第一の制御温度に到達後、徐々に火力が1500W、1200W、1000Wと低下し、第二の制御温度に到達すると300WのON-OFFの低下力を繰り返す事で赤外線センサ１７及び油温は安定し細かいON-OFF制御となる。

図８は、図４のように鍋３０が中心からずれた場合の油温の時間推移と、電力変化を示している。図８では、例えば、図４の様に鍋３０が中央に配置されず、中央からずれ且、赤外線センサ１７が鍋３０の側面を検知した場合について説明されている。3000Wで加熱を始めると、赤外線センサ１７及びサーミスタが上昇する。しかし鍋を中央からずらして配置している為、鍋底は加熱されるが、赤外線センサ１７は、鍋側面を検知する場合がある。鍋側面は、加熱面ではない為、温まりにくく、冷めやすい。従って加熱を続けると、赤外線センサ１７は中央配置に比べ時間がかかった後、第一の制御温度に到達する。第一の制御温度に到達後、徐々に火力1500W、1200W、1000Wと中央配置同様に火力が低下し、第二の制御温度に到達すると300WのON-OFFを繰り返す。

しかし赤外線センサ１７が、加熱面ではなく、鍋側面を検出している為、火力がOFFになると赤外線センサ１７の検出温度は中央配置に比べ大きく低下する。大きく低下すると第二の制御温度より下方に設けた第四の制御温度まで下降する。赤外線センサ１７の検出する温度の下降が大きい事で大きな火力1200Wが入力される。以降、赤外線センサ１７は第四の制御温度と第二の制御温度の間で大きな変動を繰り返す。この赤外線センサ１７の検知温度の変動（挙動）が指定時間内に複数回繰り返す事で鍋が赤外線センサ１７からずれていると判断し加熱を停止する。これによって、赤外線センサ１７での鍋ずれが正確に検知でき、例えば鍋３０の側面が湾曲していて鍋ずれが判断しにくい状況でも、赤外線センサ１７の検知温度から鍋ずれが正確に判断できる。

図９は、加熱制御の流れを示すフローチャートである。このフローチャートを基に、使用者が本体１右側の加熱コイル３を使って、少量の油を投入し加熱した際の加熱制御の流れについて説明する。鍋を中央に配置し加熱を開始すると、赤外線センサ１７が第一の制御温度に到達した後、徐々に火力が低下し第二の制御温度に到達すると低下力のON-OFFで安定する。

一方、鍋を中央からずらし且、赤外線センサ１７が鍋側面を検出するように配置し、加熱を行う（図４のような状態で加熱を行う）と、赤外線センサ１７は、第一制御温度、第二の制御温度に到達した後、Ｓ９０１に進み、低下力でON-OFF制御となるが、油量が少ない場合、赤外線センサ１７は、鍋側面の油等の負荷の無い個所を検出することになり、火力がOFFになると鍋側面の温度の低下が大きくなる。その鍋側面の温度低下を光センサが検出することで火力が入力されるが、この下降した光センサ温度に基づき火力が入力される。従って300Wより大きな火力例えば1200Wが入力されることで、第二制御温度より上方に設けた第三の制御温度に到達する。

第三の制御温度に到達すると火力がOFFする（Ｓ９０１がＹｅｓとなる）と共に、計測を開始させる。（例えば60秒）この60秒の計測のうちに、第二の制御温度より低い第四の制御温度に到達する（Ｓ９０２がＹｅｓとなる）とカウント1とし、再度、ある一定時間内（例えば30秒以内に）、再度第三の制御温度に到達する（Ｓ９０４がＹｅｓとなる）と2回目の計測を開始する。その後、再度第四の制御温度に到達する（Ｓ９０５がＹｅｓとなる）ことでカウント２となる。同様に３回目も第三制御温度に到達し60秒以内に第四の制御温度に到達する（Ｓ９０６とＳ９０７がＹｅｓになる）ことで複数回このような動作を繰り返すことで鍋がずれていると判断し火力の低下又は通電停止を行う。

しかし第四の制御温度到達後、つまりカウントが成立してから30秒以内に第三の制御温度に再度到達しない（Ｓ９０７がＮｏ）場合は、鍋が正常な位置つまり、なべ底が光センサ上に配置されたと判断しカウントをクリアし、再度第三の制御温度到達から計測の開始を行う（Ｓ９０１に戻る）。

以上のように、鍋３０の鍋側面が赤外線センサ１７の上方にある状態（鍋底が赤外線センサ１７の上方になく中心からずれた状態）でも、赤外線センサ１７が検知する温度の挙動から鍋ずれを検知し、通電停止または加熱火力を弱められる。これにより、鍋ずれ検知のために複数の発光手段を採用する必要がなくなるため低コストにつながるほか、鍋３０が例えば側面の湾曲したものであっても、正確に鍋ずれが検知され、火力を弱めたり、通電を停止できる。

１本体
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
１８反射型フォトインタラプタ
３０鍋
７０入力部
１１８制御装置

Claims

トッププレートと、
内コイルと外コイルを含むトッププレートに載置された鍋を加熱する加熱手段と、
加熱手段を制御する制御手段と、
鍋底から放射された赤外線であって内コイルと外コイルの間を通過したものを検知する温度検知手段と、
温度センサと、を備え、
温度センサが鍋底温度を検知している状態において温度検知手段の上方に鍋が載置されている状態若しくは鍋が載置されていない状態以外の状態を温度検知手段が検知した場合に、加熱手段の火力を弱める又は通電停止する、加熱調理器。
請求項１において、
前記温度センサが鍋底を検知している状態において温度検知手段の上方に鍋が載置されている状態若しくは鍋が載置されていない状態以外の状態を温度検知手段が検知した場合に、前記温度検知手段が検知した温度が、第一および第二の制御温度より高い第三の制御温度と、前記第三の制御温度より低い第四の制御温度とを一定時間内に複数回到達すると、前記制御手段が前記加熱手段の火力を弱める又は通電停止する加熱調理器。