JP2022110657A - 加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】トッププレート上面への液体等の噴きこぼれを精度良く検知可能な加熱調理器を提供する。
【解決手段】調理器具を載置するトッププレートと、トッププレートの下方に設けられ調理器具を加熱するための加熱コイルと、交流電圧を高周波電圧に変換して加熱コイルに高周波電流を流す駆動回路と、トッププレートの下方に設けられた環状の第一電極および第二電極と、第一電極と前記第二電極との間の静電容量に基づいて駆動回路を制御する制御マイコンと、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、加熱調理器に関する。

電磁調理器に採用されている従来のふきこぼれ検知方法として、トッププレートの下に設けられた加熱コイルの外周部分に沿った導体と、加熱コイル外周を取り囲んでいる導体と接続されたアース電位の電極と、この電極と鍋や吹きこぼれた液体、人体などとの間の静電容量を計測し、所定値より増加した場合、ふきこぼれが発生したと判定する方法が知られている（特許文献１参照） 。

特開２０１４－１４３１２１号公報

特許文献１の検知方法では、静電容量を検知する対象コンデンサを形成する片方の電極が、吹きこぼれた液体や人体となっている。しかしながら、空気中の湿度により、アース電位に対するインピーダンスのバラツキと、人体抵抗と自己静電容量の個体差が存在するため、アース電位の電極との間の静電容量を正しく検知することができない問題点があった。

本発明は、トッププレート上面への液体等の噴きこぼれを精度良く検知可能な加熱調理器を提供することを目的とする。

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、調理器具を載置するトッププレートと、トッププレートの下方に設けられ調理器具を加熱するための加熱コイルと、交流電圧を高周波電圧に変換して加熱コイルに高周波電流を流す駆動回路と、トッププレートの下方に設けられた環状の第一電極および第二電極と、第一電極と前記第二電極との間の静電容量に基づいて駆動回路を制御する制御マイコンと、を備えるものである。

本発明によれば、トッププレート上面への液体等の噴きこぼれを精度良く検知可能な加熱調理器を提供することができる。

誘導加熱調理器の組込形態を示す図である。 本発明の実施形態における誘導加熱調理器のブロック図である。 本発明の実施形態における誘導加熱調理器のトッププレートの上面図である。 本発明の実施形態における環形状の電極の上面図である。 本発明の実施形態における櫛形状の電極の上面図である。 本発明の実施形態における電極部を含む断面図である。 本発明の実施形態における噴きこぼれによって液体等がトッププレート上面に付着した場合の断面図である。

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ものではない。本明細書に開示される技術的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、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。なお、本実施例は、システムキッチンに嵌め込むビルトイン型を例に挙げて説明するが、キッチンに載置する据置型の誘導加熱調理器であっても差し支えない。

図１は、誘導加熱調理器の組込形態を示す図である。誘導加熱調理器の本体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ている。

調理を行う被加熱物の調理器具は、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トッププレート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上面のトッププレート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、トッププレート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１１がそれぞれ設置されている。配置は、載置部右６ａの下方には加熱コイルユニット右（図示無し）が、載置部左６ｂの下方には加熱コイルユニット左（図示無し）が、載置部中央６ｃの下方には加熱コイルユニット中央（図示無し）が設けられている。

トッププレート３の周囲端面には、トッププレート３を保護するためにフレーム１４が設けられている。フレーム１４は、トッププレート３の手前の上端縁に取り付けられるフレーム前１４ａと、トッププレート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。

上面操作部９はトッププレート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に対応して右から配置されている。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。ロースター４の右側にロースター４の操作をする前面操作パネル４０が設けられている。
本体２の設定を行う操作部９０を上面操作部９と前面操作パネル４０より構成し、操作部９０の設定は後述の操作制御回路２２を介して制御マイコン１９に入力される。また、制御マイコン１９が表示制御回路２１を通して表示部１０により、製品の状態や選択メニューの表示などを使用者へ知らせる。

本体２の内部には、発熱部材である加熱コイルユニット１１や後述する加熱コイル駆動回路２０を構成する電子部品が設けられており、加熱コイルユニット１１や加熱コイル駆動回路２０の後方には、これらを冷却するための送風ファン（図示無し）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。

吸気口７で吸入した空気は、本体２の内部で発熱する加熱コイルユニット１１や加熱コイル駆動回路２０を構成する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。

図２は、誘導加熱調理器のブロック図である。

制御マイコン１９は、
制御マイコン１９は、加熱調理器の加熱動作や使用者による操作受付や、製品状態を使用者に知らせるための表示や、本発明で挙げたトッププレートの下方に設けられた環状電極間の静電容量検知を行うマイクロコンピュータである。

静電容量検知回路１６は、上記電極間の静電容量を検知する回路である。

センシング電極１２とＧＮＤ電極１３は、トッププレート３の下方に設けられた環状電極であり、ＧＮＤ電極１３は静電容量検知回路１６のＧＮＤ電位に接続している。

表示部１０は、ＬＥＤやＬＣＤを搭載した基板等から構成され、製品の動作状態等を表示するものである。

表示制御回路２１は、表示部１０の制御を行う回路であり、制御マイコン１９の制御指令に基づき、表示部１０の表示内容をコントロールする。

上面操作部９は、加熱調理器の上面に設けている操作スイッチを搭載している基板等から構成し、火力設定や調理の開始・停止等の操作を行うものである。

前面操作部４０は、加熱調理器の前面に設けている操作スイッチを搭載している基板等から構成し、火力設定や調理の開始・停止等の操作を行うものである。

操作制御回路２２は、上面操作部９及び前面操作部４０の制御を行う回路であり、操作情報を制御マイコン１９へ伝達する。

加熱コイル駆動回路２０は、制御マイコン１９からの制御信号を基に、駆動回路内のインバータ回路をスイッチング動作させるものである。

加熱コイルユニット１１は、エナメル撚線を渦巻き状に巻いた磁力発生コイルに、上記加熱コイル駆動回路２０からの約数十ｋＨｚ高周波電流を流し、電磁誘導によって、載置の調理器具の底を貫く高周波磁界を発生させるものである。

図３は、誘導加熱調理器のトッププレート上面図である。トッププレート３の裏面に、対となる非磁性のアルミ材質の電極１２および１３を環状に貼り付けている。電極１２および１３の直径は、使用者へ推奨する鍋底１９の直径よりやや大きいのが望ましい。これにより、鍋等から噴きこぼれた液体等が電極の上に位置し、詳しくは後述するが噴きこぼれを検知することができる。

図４は環形状の電極の上面図、図５は櫛形状部を備えた環形状の電極の上面図である。対となる電極としてセンシング電極１２とＧＮＤ電極１３の２つから構成されている。各電極に設けられた引き出し部１５からリード線が引き出され、リード線は静電容量検知回路１６に接続されている。さらに、ＧＮＤ電極１３は電位安定の基準電圧となる静電容量検知回路１６のＧＮＤに接続されている。

図６は、電極部を含む断面図である。センシング電極１２とＧＮＤ電極１３の下面に、シールド電極１７を設けている。シールド電極１７はセンシング電極１２とＧＮＤ電極１３と同様に、非磁性のアルミ材質から構成され、外来ノイズの影響や寄生容量の生成を抑制する役割を果たす。

近接するセンシング電極１２とＧＮＤ電極１３の電極間の静電容量は、一般的に以下式で求められる。εrは電極間の物質の比誘電率、ε０は真空の誘電率（８．８５×１０＾（－１２）（Ｆ／ｍ））、Ａはセンシング電極１２とＧＮＤ電極１３が互いに面している部分の面積、ｄはセンシング電極１２とＧＮＤ電極１３間の直線距離である。なお、図５に示す形状の電極を用いる場合には、ｄとして互いの櫛部の最短距離を用いる。

また、センシング電極１２とＧＮＤ電極１３間の静電容量は、電極板の面積に比例するため、センシング電極１２とＧＮＤ電極１３に櫛形状を備えさせることで、電極板の面積を拡大し静電容量を増やし検知しやすくする。また、コンデンサの電界線がセンシング電極１２とＧＮＤ電極１３エッジ部で発生することから、各々の電極が櫛形状を備えることで、後述する図７に点線を用いて示す電界線の発生が顕著になり、静電容量の変化を精度良く検知することが可能となる。

液体等が鍋から噴きこぼれずトッププレート３の上面が綺麗な通常時においては、センシング電極１２とＧＮＤ電極１３の間の誘電体は、比誘電率が約１である空気と、電極上面に位置する比誘電率が約３．５～４．５であるトッププレート３（ガラス）とで構成される。静電容量検知回路１６は、この場合の電極間静電容量を検知してから、制御マイコン１９へ電極間静電容量を入力する。そして、制御マイコン１９がこの検知信号を記憶する。記憶のタイミングとしては、使用者が調理開始ボタン押下のときが一例である。

図７は、噴きこぼれによって液体等がトッププレート３上面に付着した場合の断面図である。一方で、使用者が鍋等を使用して加熱調理を行い、鍋から液体等１８が噴きこぼれて、トッププレート３上面に水分が含まれるものが付着した場合を考える、センシング電極１２とＧＮＤ電極１３の間の誘電体は、前述した空気及びガラスに加えて、比誘電率が約８０近くの水分との合成物が存在する。よって、噴きこぼれた場合には、センシング電極１２とＧＮＤ電極１３の間の静電容量が、前述した通常時の十数倍まで大きくなる。噴きこぼれた場合の電極間静電容量を静電容量検知回路１６により検知して、制御マイコン１９へ検知情報を入力する。

そして、加熱コイル駆動回路２０により加熱コイル１１を駆動中に、電極間の静電容量が所定閾値よりも増加した場合、制御マイコン１９が噴きこぼれが発生したと判定する。そして、表示制御回路２１及び表示部１０により、音声等の警報出力により使用者に噴きこぼれを報知すると共に、加熱コイル駆動回路２０に対して加熱コイルに流す高周波電流の減少や遮断を指示する。本発明の静電容量の計測方法は、噴きこぼれた液体や人体を電極の対象としないため、それらの環境変化に伴うインピーダンスのバラツキや、自己静電容量の影響を受けにくいという特徴がある。

なお、鍋底がセンシング電極１２やＧＮＤ電極１３の上面に載置されてしまった場合は、鍋の材質（アルミ等の金属や陶器）の影響を受け、使用者が調理開始ボタンを押下した場合の電極間静電容量が、通常時の電極間静電容量の約２～３倍まで上昇する。しかし、噴きこぼれ検知の所定閾値を、鍋底が電極の上面に載置された場合の電極間静電容量よりも高い値に予め設定することで、噴きこぼれと誤検知する可能性を低減できる。これにより、この状態においても噴きこぼれを検知することができる。

以上の通り、トッププレート３の下方に設けられた環形状の電極間の静電容量変化を検知することで、トッププレート３上面への液体等のふきこぼれを精度良く検知することが可能となり、使用者に対して使い勝手のよい加熱調理器を提供することができる。

２ 本体
３ プレート
６ 載置部
７ 吸気口
８ 排気口
１１ 加熱コイル
１２ センシング電極
１３ ＧＮＤ電極
１４ フレーム
１５ 電極引き出し部
１６ 静電容量検知回路
１７ シールド電極
１８ 液体等のふきこぼれ物
１９ 制御マイコン
２０ 加熱コイル駆動回路
２１ 表示制御回路
２２ 操作制御回路

Claims (5)

1. 調理器具を載置するトッププレートと、前記トッププレートの下方に設けられ前記調理器具を加熱するための加熱コイルと、交流電圧を高周波電圧に変換して前記加熱コイルに高周波電流を流す駆動回路と、前記トッププレートの下方に設けられた環状の第一電極および第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間の静電容量に基づいて前記駆動回路を制御する制御マイコンと、を備える加熱調理器。
2. 請求項１に記載の加熱調理器において、
   前記加熱コイルを駆動中に前記静電容量が増加した場合に、前記加熱コイルに流れる高周波電流を減少若しくは遮断する、加熱調理器。
3. 請求項１または２に記載の加熱調理器において、
   前記第一電極の内側に前記第二電極が位置し、前記第一電極の直径は推奨される前記調理器具の直径よりも大きい、加熱調理器。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の加熱調理器において、
   前記第一電極と前記第二電極は櫛形状部をそれぞれ備える、加熱調理器。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の加熱調理器において、
   前記第一電極および前記第二電極の下方にシールド電極を備える、加熱調理器。

Images