JP3014181B2 - 誘導加熱調理器の温度検出装置 - Google Patents

誘導加熱調理器の温度検出装置

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は誘導加熱炊飯器、電磁調
理器等の誘導加熱調理器に用いられる温度検出装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、誘導加熱調理器の鍋の温度検出装
置としては、サーミスタ等の温度検出素子を鍋に接触さ
せて直接的に温度を検出するか、あるいは当該温度検出
素子を空間を介して鍋に近接させて間接的に温度を検知
するものが一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
温度検出装置では、鍋から熱伝導又は輻射により伝わる
熱を温度検出素子が検出するため、温度検出に時間遅れ
があり、微妙な熱加減が困難であった。特に温度検出素
子により直接鍋の温度を検出するものでは、鍋に温度検
出素子が圧接するように、温度検出素子を鍋に向かって
付勢するスプリングやそのスプリングを支持する支持部
材等からなる複雑な可動機構が必要であるため、部品点
数が多いうえ組付性が悪かった。また、温度検出素子が
調理面より突出していて清掃時の邪魔になるため、調理
器の手入れがしにくい等の問題があった。本発明はかか
る問題点を解決するのを課題とし、鍋の温度をタイムラ
グ無しに検出することができ、機構部品が不要な誘導加
熱調理器の温度検出装置を提供することを目的とするも
のである。
【0004】
【課題を解決するための手段】誘導加熱調理器において
は、金属製の鍋への供給電力Psは、一般に、 Ps=KSIc2√(fμ0ρ0(1+βt)(1+αt)) ≒KSIc2√(fμ0ρ0(1+(α+β)t)) … で表される。ここで、Kは誘導コイルと鍋の結合係数、
Sは金属の面積、Icは誘導コイル電流、fは周波数、
μ0は0℃における透磁率、βは透磁率の温度係数、ρ0
は金属の0℃における固有抵抗、αは固有抵抗の温度係
数、tは温度上昇である。一方、入力電力Piは、入力
電圧をV、入力電流をIとすると、 Pi=IV … で表される。
【0005】ここで、Pi=Psであり、また入力電流
I≒誘導コイル電流Icであるから、,より I=V/KS√(fμ0ρ0(1+αt)) … となる。これにより、V及びfが一定の時、入力電流I
は温度上昇tの関数となり、鍋の温度上昇tによって入
力電流Iが変化することは明らかである。ところが、
α,β=1.5〜6×10-3程度であり、温度上昇tが
100℃であったとしても、入力電流Iは10%程度変
化するにすぎないので、入力電流Iを測定するだけで
は、正確な温度検出は行なえない。
【0006】そこで、本発明は、交流電源からの入力電
流を清流して誘導コイルに供給し、当該誘導コイルによ
り鍋を加熱する誘導加熱調理器の鍋の温度を検出する温
度検出装置において、前記入力電流を変流器により変流
して当該変流器の二次側電圧に変換し、該二次側電圧よ
り所定電圧を差し引いた電圧を入力電流の変化部分とし
て抽出する入力電流変化部分抽出手段と、該入力電流変
化部分抽出手段によって抽出された電圧をデジタル値に
変換するA/D変換手段と、該A/D変換手段により変
換されたデジタル値に対応する温度を、予め記憶してお
いた入力電流の変化に対する鍋の温度の変化曲線に従っ
て判定する温度判定処理手段とを備えたものである。
【0007】
【実施例】次に、本発明の一実施例を図面に従って説明
する。図1は、本発明に係る温度検出装置を備えた誘導
加熱炊飯器の回路図を示す。図において、炊飯器1は容
器本体2と、該容器本体2内に収容される鍋3と、容器
本体2を蓋する蓋体4とからなっている。容器本体2に
は、誘導コイル5が配設されている。この誘導コイル5
は、スイッチング用トランジスタ6と直列に接続される
とともに、交流電源7を全波整流回路8で整流してチョ
ークコイル9及び平滑コンデンサ10,11で平滑した
直流電源に接続されている。
【0008】また、誘導コイル5には、当該誘導コイル
5とともにLC共振回路を形成するコンデンサ12が並
列に接続され、トランジスタ6のコレクタ,エミッタ間
にはダイオード13が接続されている。トランジスタ6
のベースには、トランジスタ駆動パルス制御回路14が
接続され、この回路14はコレクタ,エミッタ間電圧V
ceに基づいてトランジスタ6のベースに駆動パルスを
出力するようになっている。
【0009】一方、交流電源7の電源ラインには変流器
15が設けられ、この変流器15の二次側には入力電流
変化部分抽出回路16が接続されている。この入力電流
変化部分抽出回路16には、図2に示すように、入力端
子17a,17b間に可変抵抗VRが接続されるととも
に、ダイオードD1、ツェナダイオードZD1及び平滑コ
ンデンサC1を直列に接続した第1検出回路18aが接
続され、またこの第1検出回路18aと並列になるよう
に、ダイオードD2、ツェナダイオードZD2及び平滑コ
ンデンサC2を直列に接続した第2検出回路18bが接
続されている。
【0010】第1検出回路18aのダイオードD1及び
ツェナダイオードZD1は、それぞれ第2検出回路18
bのダイオードD2、ツェナダイオードZD2と逆極性に
接続されている。前記各平滑コンデンサC1,C2の両極
間には、それぞれ抵抗R1,R2が接続され、また各平滑
コンデンサC1,C2のツェナダイオード接続側にはそれ
ぞれ出力端子19a,19bが接続されている。そし
て、この入力電流変化部分抽出回路16の出力端子19
a,19bには、図1に示すように、A/D変換器20
を内蔵する温度判定処理回路21が接続されている。
【0011】A/D変換器20は、前記入力電流変化部
分抽出回路16の出力端子19a,19b間のアナログ電
圧をデジタル値に変換するものである。前記温度判定処
理回路21には、予め、前述の式に基づいて、入力電
流の変化に対する鍋3の温度の変化の変化曲線(以下、
入力電流−温度変化曲線という。)が設定され、記憶さ
れている。そして、この温度判定処理回路21は、前記
A/D変換器20で変換されたデジタル値から入力電流
を求め、該入力電流に対応する温度を前記入力電流−温
度変化曲線に従って判定し、その温度が所定の炊き上が
り温度であれば、前記トランジスタ駆動パルス制御回路
14に停止信号を出力するようになっている。
【0012】以上の構成からなる誘導加熱炊飯器では、
トランジスタ駆動パルス制御回路14よりトランジスタ
6のベースに駆動パルスを印加してトランジスタ6をオ
ンし、誘導コイル5に所定時間電流を流した後にトラン
ジスタ6をオフすると、誘導コイル5に高周波電流が生
じる。この高周波電流により発生する交番磁界内に置か
れた導電性の鍋3に渦電流が生じる結果、鍋3が発熱し
て炊飯が行なわれる。
【0013】トランジスタ駆動パルス制御回路14は、
誘導コイル5に流れる高周波電流が時間とともに減衰す
るのを防止するため、ある時点でトランジスタ6をオン
して一定時間後にオフすることを繰り返し、高い高周波
電流を維持している。トランジスタ6をオンするタイミ
ングは、トランジスタ6のコレクタ,エミッタ間電圧V
ceが極小となる時点であり、スイッチング時の消費電
力が最小になるようにしてある。
【0014】このような誘導加熱による炊飯中には、沸
騰時点や、水分が無くなる炊き上がり時点等における鍋
3の温度が、本発明に係る温度検出装置によって検出さ
れる。以下、炊き上がり時点における温度検出動作を説
明する。交流電源7からの入力電流I(一次電流)は変
流器15によって二次電流I’に変流される。したがっ
て、入力電流Iの変化は変流器15の二次側電圧Viの
変化としてとらえられる。この二次側電圧Viは、入力
電流変化部分抽出回路16の入力端子17a,17bに
入力される。図3の上段は、この二次側電圧Viの波形
を示している。
【0015】前記二次側電圧Viは、交流の正の半波が
第1検出回路18aのダイオードD1によって整流さ
れ、ツェナダイオードZD1によってツェナ電圧Vz以
上の部分のみが抽出される結果、図3下段に2点鎖線で
示すような波形となる。さらに、この整流された二次側
電圧は平滑コンデンサC1によって平滑される。なお、
抵抗R1の存在により、コンデンサC1に充電された電荷
は抵抗R1を通って放電されるため、図3下段に示すよ
うに、傾斜した電圧波形が得られる。同様に、二次側電
圧Viの交流の負の半波は第2抽出回路18bによって
整流,平滑される。
【0016】さて、炊飯器3の温度上昇によって入力電
流Iが減少することは前述の式より明らかであるが、
その入力電流Iの変化により、変流器15の二次側電圧
Viの電圧波形は、図3上段に示すように、低温から高
温になるとピーク部分が低い波形に変化する。そして、
この二次側電圧Viの変化部分のみが入力電流変化部分
抽出検出回路16によって抽出され、コンデンサC1
2の両極間に出力される。したがって、この温度変化
による入力電流Iの変化は前述のように10%程度であ
るが、入力電流Iの変化により生じる二次側電圧Viの
変化部分は入力電流変化部分抽出回路16によって抽出
される。このように、入力電流変化部分抽出回路16に
よって抽出された電圧V1,V2は、重ね合わされて出力
端子19a,19bよりVoとして出力される。この出
力電圧V0の変化は、入力電流Iの変化、すなわち鍋3
の温度変化tに対応する。
【0017】次に、前記入力電流変化部分抽出回路16
の出力電圧V0は、温度判定処理回路21のA/D変換
器20によってデジタル値に変換される。温度判定処理
回路21は、前記出力電圧V0のデジタル値から入力電
流を求め、該入力電流に対応する温度を前記入力電流−
温度変化曲線に従って判定し、この温度が炊き上がり温
度であれば、トランジスタ駆動パルス制御回路14に停
止信号を出力する。これにより、トランジスタ駆動パル
ス制御回路14はトランジスタ6をオフし、鍋3の加熱
が停止され、炊飯完了となる。なお、入力電流変化部分
抽出回路16としてオペアンプ等を用いた差動増幅器を
用いることにより、変流器15の二次側電圧からツェナ
電圧Vzに相当する電圧を差引き、Vz以上の電圧を適
当な大きさに増幅して同一目的を達成することもでき
る。
【0018】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、鍋の温度が入力電流の変化によってタイムラ
グ無しに検出されるので、微妙な熱加減の調理が可能と
なる。また、鍋の温度を直接検出する温度検出素子等を
用いないので、加熱面に凹凸がなくて清掃時の邪魔にな
らず、手入れが容易である。さらに、従来のように温度
検出素子を鍋に圧接させるためのスプリングや、そのス
プリングを支持するための支持機構がないので、構造簡
単であり、組立が容易である等の効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る温度検出装置を備えた誘導加熱
炊飯器の回路図である。
【図2】 図1の入力電流変化部分抽出回路の回路図で
ある。
【図3】 図1の入力電流変化部分抽出回路の入力電圧
及び出力電圧の電圧波形図である。
【符号の説明】
1…誘導加熱炊飯器、3…鍋、5…誘導コイル、7…交
流電源、16…入力電流変化部分抽出回路、20…A/
D変換器、21…温度判定処理回路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源からの入力電流を清流して誘導
    コイルに供給し、当該誘導コイルにより鍋を加熱する誘
    導加熱調理器の鍋の温度を検出する温度検出装置におい
    て、 前記入力電流を変流器により変流して当該変流器の二次
    側電圧に変換し、該二次側電圧より所定電圧を差し引い
    た電圧を入力電流の変化部分として抽出する入力電流変
    化部分抽出手段と、 該入力電流変化部分抽出手段によって抽出された電圧を
    デジタル値に変換するA/D変換手段と、 該A/D変換手段により変換されたデジタル値から入力
    電流を求め、該入力電流に対応する温度を、予め記憶し
    ておいた入力電流の変化に対する鍋の温度の変化曲線に
    従って判定する温度判定処理手段とを備えたことを特徴
    とする誘導加熱調理器の温度検出装置。
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