JP2022039154A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】赤外線センサのみで精度よく調理容器の底面温度を検出し、使い勝手に支障がなく、部品構成を簡素化させることによるコストパフォーマンスを上昇させる誘導加熱調理器を提供する。【解決手段】調理容器を載置するトッププレート２と、該トッププレート２の下方に設けられ、被加熱物となる前記調理容器１を加熱する加熱手段３と、該トッププレート２を介して前記調理容器１の底面から放射される赤外線を検知する赤外線センサ４と、前記赤外線センサ４から出力される赤外線出力の上昇値に基づいて、前記赤外線センサの出力を補正する制御手段５と、を備えた誘導加熱調理器。【選択図】図１

Description

本発明は、誘導加熱調理器に関する。

従来、赤外線センサを用いて、トップププレートに載置され加熱された調理容器の底面の温度を検出する場合、調理容器の底面の赤外線放射率の違い、つまり調理容器底面の色相の違いにより、同じ底面温度でありながら赤外線センサの出力が異なる。したがって、調理容器の底面温度が同じであっても、赤外線放射率の違いにより、赤外線センサが検出する調理容器の底面温度は異なってしまう。

この点、特許文献１では、調理容器底面の放射率の違いによる赤外線センサの検出温度を補正するため、赤外線発光素子により、トッププレートを介して調理容器底面に向けて赤外光を放射し、調理容器底面から反射される赤外光を赤外線受光素子により受光して、その受光量に応じた出力を検出する加熱調理器を開示している。この出力を反射率計測回路により、反射率として演算することで、調理容器の底面温度を検出する赤外線センサの出力値の検出温度に対して補正を行う。図８は、特許文献１に記載された従来の赤外線センサ、及び調理容器底面の反射率を計測する誘導加熱調理器の構成を示したものである。

特許文献１に開示される加熱調理器は、調理容器の底面の放射率に関わらず、加熱された調理容器の底面温度を正しく検出するものである。赤外線センサのみでは、調理容器底面の温度を正しく検出できないことから、調理容器底面の反射率を演算するための部品として、赤外線発光素子や受光素子、及び反射率計測回路を設けている（以下、該部品一式を反射センサと称す）。

特開２０１７－２０８１８４号公報

しかしながら、反射センサを採用すると、加熱調理器の部品数の増加やコスト増加を招くため、反射センサがなくても、調理容器の底面温度を精度よく検出できる誘導調理加熱器が望まれていた。

本発明では、赤外線センサのみで調理容器の底面温度の検出精度を確保し、使い勝手に支障なく、部品構成を簡素化させることによるコストパフォーマンスを上昇させることを目的とする。

本発明の誘導加熱調理器は上記の課題を解決するためになされたものであり、その一様態は、調理容器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、被加熱物となる前記調理容器を加熱する加熱手段と、該トッププレートを介して前記調理容器の底面から放射される赤外線を検知する赤外線センサと、 前記赤外線センサからの赤外線出力の上昇値に基づいて、前記赤外線センサの出力を補正する制御手段と、を備えた誘導加熱調理器とした。

本発明によれば、赤外線センサのみで精度よく調理容器の底面温度を検出し、使い勝手に支障がなく、部品構成を簡素化させることによるコストパフォーマンスを上昇させる誘導加熱調理器を提供できる。

本発明の一実施例の誘導加熱調理器の構成図及び、制御ブロック図。 揚げ物制御時の設定温度と赤外線センサによる制御温度テーブル。 赤外線センサ出力上昇と反射率補正値の動作相関図 赤外線センサ上昇値の判定閾値と反射率補正固定値の相関テーブル。 赤外線センサの出力上昇値が閾値以上の場合の制御挙動概略図。 赤外線センサの出力上昇値が閾値未満の場合の制御挙動概略図。 （ａ）は入力手段と、表示手段の全表示と、全点灯状態。（ｂ）は入力手段と、揚げ物通電１８０℃予熱中を示す表示状態。（ｃ）は入力手段と、揚げ物通電１８０℃適温中を示す表示状態。 従来の赤外線センサと反射率計測を備えた誘導加熱調理器の構成図。

以下、本発明の実施例を図１～図７を参照して説明する。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。

図１は本発明の一実施例を示す誘導加熱調理器の構成図を示す。
水平に配置された耐熱ガラスから構成されるトッププレート２に被加熱物となる調理容器１が載置される。

トッププレート２の下方には、誘導加熱により調理容器１を加熱するための加熱手段３が配置され、インバータ８を備えた制御装置５により高周波電圧が印加され、調理容器１に対して高周波磁界を印加して調理容器１に渦電流を発生させ、調理容器１を自己発熱させて加熱する。加熱手段３には例えば加熱コイルを起用する。

加熱手段３の隙間の下方には、調理容器１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４が設けられている。制御装置５は、使用者が操作して状態を設定する入力手段６と、入力手段６を用いて使用者が設定した状態を表示する表示手段７を備える。

図７（ａ）に使用者が操作する入力手段６と、入力手段６を用いて設定された表示手段７を示す、なお表示手段７における設定温度表示（１６ａ）の８８８表示は、表示手段７が全点灯した状態を示している。入力手段６には、調理容器１の底面の温度を検出し赤外線センサ４により所定の制御温度へ制御することで、使用者が入力手段６により設定した設定温度へと制御することを可能とする揚げ物キー１１と、揚げ物の設定温度を１４０℃～２００℃を１０℃刻みで設定することを可能とする火力ダウンキー１３、火力アップキー１２を備え、揚げ物の設定温度は、図７（ｂ）、図７（ｃ）において、１６ｂ（この場合１８０℃設定）のように、前記表示手段に表示される。設定した状態を確定し通電を開始するための切スタートキー１０が設けられている。

以上のような構成を備えた誘導加熱調理器に設けられる機能には、トッププレート上で行う調理として広く知られている以下の３つがあげられる。

１つは、使用者が任意で火力を段階的に設定する機能であり、最大で１２段階の火力が設けられており、１００Ｗ相当から３ｋＷの火力を必要に応じて、随時、使用者が
機器を操作し、調理する機能である。

２つは、調理容器（天ぷら鍋）を用いて、揚げ物調理を行う際、天ぷら鍋内の油の温度を１４０℃～２００℃の７段階の温度を設定し、油温を一定に保つ“揚げもの”メニューである。

３つは、調理容器（フライパン）で調理するメニューにおいて、焼き色の火加減が難しいメニューでも、フライパンを一定の温度に保つことで調理仕上がりを安定化させることができる、“ステーキ”のような焼き物メニューである。

このような機能では、“揚げもの”や“ステーキ”は、使用者が任意で温度を設定し、機器にはその設定された温度が表示される。調理容器の温度が適温に達したとき、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「予熱中」と「適温」の表示が切り替わるなど使い勝手の面からも、調理容器底面の温度を正しく検出することが肝要である。“ステーキ”メニューのように、フライパンを予熱する機能の場合は、食材負荷がない空焼き状態でフライパンを加熱するため、通電開始から比較的短時間で「予熱中」から「適温」へと移行する。揚げもの”メニューは、調理容器内の負荷（天ぷら油）が存在するため、使用者が設定した所定の温度まで油温を上昇させて、「予熱」を完了させるために比較的長い時間がかかる。

そのため、「揚げもの」など機能が限定されている機器においては、比較的長い「予熱」時間内において、赤外線センサによる調理容器底面の検出温度の精度を上昇させることにより、反射センサの必要性を無くすことができる、あるいはその寄与率を小さくすることが可能ではないか、を考慮することができる。

本発明の一様態では、特に“揚げもの”動作時において、赤外線センサのみで調理容器の底面温度の検出精度を確保し、使い勝手に支障なく、部品構成を簡素化させることによるコストパフォーマンスを上昇させるのも可能である。そこで、以上のように構成された誘導加熱調理器について、使用者が揚げ物を調理した場合を例に説明する。

調理容器に油を入れトッププレートの上に載置する。入力手段により、揚げ物キーを操作し、火力アップキー、火力ダウンキーにより、例えば１８０℃設定に設定し、切スタートキーにより通電を確定する。制御手段としては、油の温度（以下、油温と称す）を１８０℃に設定することから、図２に示すように設定温度毎に設けられた赤外線センサによる所定の制御温度が設定される。被加熱物となる調理容器底面の温度を赤外線センサにより検出し、調理容器底面の温度を前記制御温度に保つよう赤外線センサにより火力を調整する。

図３は、赤外線センサ出力値の上昇値が大きい鍋と、赤外線センサ出力値の上昇値が小さい鍋を、固定火力で加熱した時の比較を示す。図３に示すように、通電開始から、所定の制御温度に到達するまでは、一定の火力として１．５ｋＷを投入する。この時点では、加熱している調理容器の底面の反射率は不明なため、反射率を大きくもなく、小さくもない中間の鍋と仮設定して、反射率補正を１．５に固定して、赤外線センサの検出温度を補正し、加熱を行う。

所定の制御温度に到達するまでに、定められた所定時間内において、赤外線センサが検出する赤外線量の出力上昇値（ΔＶ）を計測する。なお、一定の火力で通電している状態においても、加熱時間が後になるほど、調理容器内の負荷量（この場合は油の量となる）の影響を受けて、調理容器底面の温度が負荷量により変動してしまう。そのため、調理容器底面のみを加熱している通電初期段階を定められた所定時間内としている。

所定時間内で赤外線センサによる赤外線量の出力上昇値（ΔＶ）を計測したのち、個別に設定している判定閾値を超えている場合、つまり赤外線量が大きい場合、反射率を小さい鍋と推定する。

これによって、加熱している調理容器の反射率を推定し、以降の加熱にかかる赤外線センサの検出温度に対する反射率の補正値を決定する。したがって、通電初期では、反射率を不明とし、調理容器の反射率を中間として加熱していた補正値１．５を切り換え、反射率補正値を１．０に固定して加熱する。

また、赤外線センサの出力上昇値（ΔＶ）に応じて、かかる反射率補正値を１．２、１．４と多段階に設定、または「適温」に至る油温によって、補正値を１．５のままにしてもよいが、所定時間経過後はいずれも固定された反射率補正値となる。

以上の様態では、固定火力を投入することで調理容器底面の温度を同じとしている。赤外線センサが検出する出力値は異なることから、赤外線センサの検出温度の違いに繋がる。この検出温度の違いを従来技術では随時、調理容器底面の反射率を検出することで、赤外線センサの検出温度に対して補正を行い、正しい検出温度を得る制御を行っている。

しかしながら、図３に示すように調理容器の放射率の違いにより、赤外線センサ出力値の上昇値は異なることが分かる。したがって、一定の火力を投入している状態下において、赤外線センサの出力値の上昇値の差異を判定することは、調理容器の反射率を推定することに繋がる。

つまり、反射率の小さい鍋は、赤外線センサ出力の上昇値が大きくなり、反射率の大きい鍋は赤外線センサ出力の上昇値が小さくなることになることから、調理容器を一定の火力で所定の時間に加熱することで、加熱している調理容器の反射率を推定することができる。

また、調理容器の反射率の推定は加熱時間が長くなればなるほど、調理容器内の負荷量の影響により、調理容器底面の赤外線量の上昇値が変動したり、火力制御の影響により、火力が変動するため、前記所定時間は加熱開始初期段階で、反射率を推定する必要がある。

これによって、赤外線センサの出力の上昇値と加熱している調理容器の反射率の相関をテーブルデータとして記憶させることで、所定時間経過以降の加熱にかかる反射率を補正することで、調理容器の底面の温度を正しく検出し、設定温度に保つことが可能と考えられる

以上のように、調理容器底面の反射率を個別の部品を用いて測定しない場合においても、赤外線センサのみで調理容器の底面温度の検出精度を確保し、使い勝手に支障なく、部品構成を簡素化させることによるコストパフォーマンスを上昇させることが可能となる。

図４は、赤外線センサの出力の補正値を固定するための赤外線センサ出力値ΔＶの判定閾値の例を示している。この判定閾値は、図４に例示したものに限らないが、例えば該判定閾値が１００を超える場合には、トッププレート２に載置される鍋の反射率は低いと判断され、図３のよるに反射率が加熱当初から比して低い反射率に補正される。反対に、判定閾値が１００を下回る場合には、鍋の反射率が大きいと判断され、加熱当初よりも高い反射率に補正される。

図５に赤外線出力値が大きい場合の赤外線センサの検出温度挙動を示す。所定時間経過までは、反射率補正値１．５と必要以上の補正値がかかっているため、赤外線センサの検出温度は、実際の調理容器底面温度よりも高い温度を検出しながら加熱を継続する。所定時間終了により、反射率補正値を１．０に下げることにより、赤外線センサの検出温度も併せて低下し、実際の調理容器底面温度に準じた温度を検出し、制御温度により火力を制御する。

次に所定時間内で赤外線センサによる赤外線量の上昇値（ΔＶ）を計測したのち、個別に設定している判定閾値を下回っている場合、反射率が大きい鍋と推定する。したがって、通電初期では、反射率を不明とし、調理容器の反射率を中間として加熱していた反射率補正値１．５を切り換え、反射率補正値を２．３に固定して加熱する。また、赤外線センサの出力上昇値（ΔＶ）に応じて、反射率補正値を１．８、２．０２．５、３．０と多段階に設定してもよいが、所定時間経過後はいずれも固定された反射率補正値となる。

図６に赤外線出力値が小さい場合の赤外線センサの検出温度挙動を示す。所定時間経過までは、反射率補正値１．５と必要未満の補正値がかかっているため、赤外線センサの検出温度は、実際の調理容器底面温度よりも低い温度を検出しながら加熱を継続する。所定時間終了により、反射率補正値を２．３に上昇させることにより、赤外線センサの検出温度も併せて上昇し、実際の調理容器底面温度に準じた温度を検出し、制御温度により火力を制御する。

このように、所定時間経過後は、赤外線センサの出力上昇値（ΔＶ）と加熱している調理容器の反射率の相関をテーブルデータとして記憶させることで、以降の加熱にかかる反射率を切り換えて補正することで、調理容器底面の温度を正しく検出する。

以上のように、調理容器底面の反射率を個別の部品を用いて測定しない場合においても、赤外線センサのみで調理容器の底面温度の検出精度を確保し、使い勝手に支障なく、部品構成を簡素化させることによるコストパフォーマンスを上昇させることが可能となる。

１ 調理容器
２ トッププレート
３ 加熱手段
３ａ 加熱コイル隙間
４ 赤外線センサ
５ 制御手段
６ 入力手段
７ 表示手段
８ インバータ
９ 調理物（油）
１０ 切スタートキー
１１ 揚げ物キー
１２ 火力アップキー
１３ 火力ダウンキー
１４ 予熱中表示
１５ 適温表示
１６ａ 設定温度表示（全点灯）
１６ｂ 設定温度表示（１８０℃）

Claims (4)

1. 調理容器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、被加熱物となる前記調理容器を加熱する加熱手段と、
   該トッププレートを介して前記調理容器の底面から放射される赤外線を検知する赤外線センサと、
   前記赤外線センサから出力される赤外線出力の上昇値に基づいて、前記赤外線センサの出力を補正する制御手段と、を備えた、誘導加熱調理器。
2. 請求項１において、
   前記赤外線センサから出力される赤外線出力の上昇値は、前記加熱手段による加熱調理開始後の所定時間内での前記赤外線センサからの前記赤外線出力の傾きである、誘導加熱調理器。
3. 請求項１または２において、
   前記赤外線センサの出力は、前記赤外線センサの検出する前記調理容器の底面温度を決定し、
   前記赤外線センサの出力に対する補正値は、前記所定時間経過後に固定される、誘導加熱調理器。
4. 請求項１～３のいずれかにおいて、
   前記赤外線センサの出力に対する補正値は、前記所定時間経過後の前記補正値が前記所定時間経過前の前記補正値より高いまたは低い補正値で設定される、誘導加熱調理器。

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