JP3903907B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、揚げ物調理を行う際に油や鍋の温度を加熱し過ぎることなく正確に制御する誘導加熱調理器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この誘導加熱調理器としては、（例えば、特許文献１参照）の電磁調理器の温度制御方法に記載されているようなものがあった。 図１６は、前記公報に記載された従来の誘導加熱調理器を示すものである。
【０００３】
図１６に示すように、誘導加熱コイルに通電してから料理用器が発熱してゆく際、発熱温度Ｑが調理に必要な設定温度Ｔｓに近づくにつれ、前記料理用器の昇温速度ΔＱ／Δｔを逓減させる。そして、食材の加熱調理を前記昇温速度が実質的にゼロになっている段階で終える。これは前記誘導加熱コイルに加えられる電力Ｐを所定の電力変化量Δｐをもって段階的に上げる時間Δｔを少しずつ長くすることにより行われる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３１７２８５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前記の誘導加熱調理器では鍋の種類や鍋内の負荷の量、室温などの条件を一定に規定する必要がある。しかし家庭で揚げ物調理を行う際には使用する鍋、油の量を同一に規定することは出来ない。例えば鍋の底が反っていることがあるが、誘導加熱調理器は鍋が発熱しその温度をプレートを通してプレート下の温度センサで測定するという構成上、反っている鍋では測定温度は鍋の温度より反りに応じて低くなる。また、油の量は使用者によって様々である。このように鍋の反りや油の量が様々な状況で、揚げ物設定温度を保つ温度制御を行うことは困難である。前記従来の構成は以上のような課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、鍋の反り度合いや負荷である油の量に応じて揚げ物調理の温度制御パラメータを変化させ、温度制御を精度良く行う誘導加熱調理器を実現することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱調理器は鍋をのせるプレートと、プレート下に設けた鍋を加熱する加熱コイルと、加熱コイルを駆動するインバータ回路と、インバータ回路を制御して加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段と、プレート下面に当接して配した温度測定手段と、揚げ物モードを選択する揚げ物モード選択スイッチと、揚げ物モード時に目的の油温度を設定する油温度設定手段と、時間を計測する計時手段と、揚げ物モードでの加熱を機器のフルパワーより低い低パワーで開始し加熱した際に油量による温度の時間変化である温度曲線が乖離するまでの所定の時間の間に前記温度測定手段の測定値を入力し、その時間に対する二階微分を計算し、前記二階微分が小さいほど鍋反りを大きく判断して鍋の反り度合いを判定することで鍋内の油量の影響を受けずに鍋反りを判定する鍋反り判定手段と、鍋反り判定手段が反り大と判定した場合は加熱を停止し反り無し・反り小・反り中と判定した場合はパワーを上げて油量の判定を行った後過渡温度調整動作を行い温度立ち上げを行う温度立ち上げ手段と、温度立ち上げ手段が動作を完了した後に油温度を前記油温度設定手段により設定された設定温度Ｔｓｅｔに保つ温度調整手段とを備え、温度立ち上げ手段は、前記過渡温度調整動作中において、前記鍋反りが大きいほど長く設定する時間Δｔが経過するごとに目標値Ｔｔについて、前記鍋反りが大きいほど小さく設定する所定のシフト幅ΔＴをそのときの温度測定値Ｔｓに加算して設定し、前記目標値Ｔｔが前記鍋の反りと油量と設定温度に応じて不必要に加熱し過ぎないように設定される最終目標値Ｔｋ以上となると前記目標値Ｔｔの代わりに前記最終目標値Ｔｋを用い、前記目標値Ｔｔが前記最終目標値Ｔｋより低い場合には前記目標値Ｔｔを用いて、前記鍋の反り、油量、温度測定値Ｔｓと前記目標値Ｔｔとの差である偏差及び温度測定値Ｔｓの変化度合いに応じて不必要に加熱し過ぎないように設定されるパワー設定値Ｐｍを用いて前記温度設定手段により測定された温度測定値Ｔｓが前記最終目標値Ｔｋ以上となるまで温度立ち上げを行い、温度調整手段は、設定温度Ｔｓｅｔに応じかつ反りが大きいほど、油量が少ないほど低くなるように設定された温度調整の目標値Ｔｅに基づいて温度制御を行うとともに、前記温度立ち上げ手段は、鍋と油を一体にした負荷の熱容量αｐと、前記プレートと前記温度測定手段を一体としたセンサ部の熱容量αｍに基づき油量が少量と想定して作成した簡略化した伝熱モデルに基づいて、前記熱容量αｐについて加えたパワーから求められる発熱量Ｐを時刻ｔ−ｄｔから時刻ｔまで積算したＳＰ１、前記ｄｔ間の前記センサ部の測定温度の変化ΔＴｍ及び前記熱容量αｍを用いてＳＰ１／ΔＴｍ−αｍから演算により求めて油量を推定し、前記負荷の推定温度Ｔｐについて前記発熱量Ｐを測定開始時刻から時刻ｔまで積算したＳＰ２、初期温度Ｔ０及び前記センサ部の測定温度Ｔｍ、前記熱容量αｍ及び前記熱容量αｐを用いて（ＳＰ２−αｍ・Ｔｍ＋（αｍ＋αｐ）・Ｔ０）／αｐから演算により求めて鍋温度の推定を行う推定手段と、前記推定手段による推定油量から油量が極少量かどうかを判定する極少量判定手段と、前記推定手段による推定油量から油量が少量かどうかを判定する少量判定手段と、前記温度測定手段による測定温度の傾きが小さいほど油量を多いと判定することにより油量が多量かどうかを判定する多量判定手段とを備え、前記温度立ち上げ中に前記極少量判定手段が油量を極少量と判定した際には直ちに前記過渡温度調整動作に移行し、前記温度立ち上げ中に前記少量判定手段と前記多量判定手段を動作させ、前記少量判定手段の判定結果が少量である場合には前記過渡温度調整動作に移行し、少量でない場合には前記多量判定手段により油量を判定してから前記過渡温度調整動作に移行する誘導加熱調理器とするものである。
【０００８】
これによって、鍋の反り度合いや負荷である油の量に応じて揚げ物調理の温度制御パラメータである最終目標値Ｔｋ、パワー設定値Ｐｍ及び温度調整の目標値Ｔｅを変化させ、温度制御を精度良く行う誘導加熱調理器を実現することが出来る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は鍋をのせるプレートと、プレート下に設けた鍋を加熱する加熱コイルと、加熱コイルを駆動するインバータ回路と、インバータ回路を制御して加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段と、プレート下面に当接して配した温度測定手段と、揚げ物モードを選択する揚げ物モード選択スイッチと、揚げ物モード時に目的の油温度を設定する油温度設定手段と、時間を計測する計時手段と、揚げ物モードでの加熱を機器のフルパワーより低い低パワーで開始し加熱した際に油量による温度の時間変化である温度曲線が乖離するまでの所定の時間の間に前記温度測定手段の測定値を入力し、その時間に対する二階微分を計算し、前記二階微分が小さいほど鍋反りを大きく判断して鍋の反り度合いを判定することで鍋内の油量の影響を受けずに鍋反りを判定する鍋反り判定手段と、鍋反り判定手段が反り大と判定した場合は加熱を停止し反り無し・反り小・反り中と判定した場合はパワーを上げて油量の判定を行った後過渡温度調整動作を行い温度立ち上げを行う温度立ち上げ手段と、温度立ち上げ手段が動作を完了した後に油温度を前記油温度設定手段により設定された設定温度Ｔｓｅｔに保つ温度調整手段とを備え、温度立ち上げ手段は、前記過渡温度調整動作中において、前記鍋反りが大きいほど長く設定する時間Δｔが経過するごとに目標値Ｔｔについて、前記鍋反りが大きいほど小さく設定する所定のシフト幅ΔＴをそのときの温度測定値Ｔｓに加算して設定し、前記目標値Ｔｔが前記鍋の反りと油量と設定温度Ｔｓｅｔに応じて不必要に加熱し過ぎないように設定される最終目標値Ｔｋ以上となると前記目標値Ｔｔの代わりに前記最終目標値Ｔｋを用い、前記目標値Ｔｔが前記最終目標値Ｔｋより低い場合には前記目標値Ｔｔを用いて、前記鍋の反り、油量、温度測定値Ｔｓと前記目標値Ｔｔとの差である偏差及び温度測定値Ｔｓの変化度合いに応じて不必要に加熱し過ぎないように設定されるパワー設定値Ｐｍを用いて前記温度設定手段により測定された温度測定値Ｔｓが前記最終目標値Ｔｋ以上となるまで温度立ち上げを行い、前記温度調整手段は、前記設定温度に応じかつ反りが大きいほど、油量が少ないほど低くなるように設定された温度調整の目標値Ｔｅに基づいて温度制御を行うとともに、前記温度立ち上げ手段は、鍋と油を一体にした負荷の熱容量αｐと、前記プレートと前記温度測定手段を一体としたセンサ部の熱容量αｍに基づき油量が少量と想定して作成した簡略化した伝熱モデルに基づいて、前記熱容量αｐについて加えたパワーから求められる発熱量Ｐを時刻ｔ−ｄｔから時刻ｔまで積算したＳＰ１、前記ｄｔ間の前記センサ部の測定温度の変化ΔＴｍ及び前記熱容量αｍを用いてＳＰ１／ΔＴｍ−αｍから演算により求めて油量を推定し、前記負荷の推定温度Ｔｐについて前記発熱量Ｐを測定開始時刻から時刻ｔまで積算したＳＰ２、初期温度Ｔ０及び前記センサ部の測定温度Ｔｍ、前記熱容量αｍ及び前記熱容量αｐを用いて（ＳＰ２−αｍ・Ｔｍ＋（αｍ＋αｐ）・Ｔ０）／αｐから演算により求めて鍋温度の推定を行う推定手段と、前記推定手段による推定油量から油量が極少量かどうかを判定する極少量判定手段と、前記推定手段による推定油量から油量が少量かどうかを判定する少量判定手段と、前記温度測定手段による測定温度の傾きが小さいほど油量を多いと判定することにより油量が多量かどうかを判定する多量判定手段とを備え、前記温度立ち上げ中に前記極少量判定手段が油量を極少量と判定した際には直ちに前記過渡温度調整動作に移行し、前記温度立ち上げ中に前記少量判定手段と前記多量判定手段を動作させ、前記少量判定手段の判定結果が少量である場合には前記過渡温度調整動作に移行し、少量でない場合には前記多量判定手段により油量を判定してから前記過渡温度調整動作に移行する誘導加熱調理器とすることにより鍋の反り度合いや負荷である油の量に応じて揚げ物調理の温度制御パラメータである最終目標値Ｔｋ、パワー設定値Ｐｍ及び温度調整の目標値Ｔｅを変化させ、温度制御を精度良く行うとともに簡略化した伝熱モデルが当てはまる少量以下の油の場合は伝熱モデルに基づいて温度制御を行い簡略化した伝熱モデルが当てはまらない中量・多量の油の加熱は測定温度を用いて温度制御を行うよう油量に応じて制御を変えることで揚げ物の温度制御を高精度に行う誘導加熱調理器を実現することが出来る。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、鍋反り判定手段が、低パワーＰｌｏｗで加熱開始を行う低パワー加熱開始手段と、あらかじめ低パワーＰｌｏｗで油少量・油中量・多量を加熱した際に油少量時と油中量・多量時の温度測定手段による温度の時間変化である温度曲線が乖離するまでの時間を測定時間ｔｓとして記憶している測定時間記憶手段と、低パワーＰｌｏｗで加熱開始後から測定時間記憶手段に記憶された測定時間ｔｓ経過するまで温度測定手段の測定値の二階微分を算出する二階微分手段と、二階微分手段の出力から二階微分手段の出力が小さいほど鍋反りを大きく判断する判断手段から成る請求項１記載の誘導加熱調理器とすることにより初期温度によらず測定温度の二階微分によって鍋の反りを判定できるとともに、油の対流前のタイミングで測定することが出来るので油量の影響を受けずに鍋の反りを判定することが出来る。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、判断手段がｔｈ１≧ｔｈ２≧ｔｈ３である比較値ｔｈ１、ｔｈ２、ｔｈ３を記憶する比較値記憶手段を備え、二階微分手段の出力がｔｈ３より小さいと鍋の反りが大、二階微分手段の出力がｔｈ２より小さくｔｈ３以上のとき反り中、二階微分手段の出力がｔｈ１より小さくｔｈ２以上のとき反り小、二階微分手段の出力がｔｈ１以上のとき反り無しと判断する請求項２記載の誘導加熱調理器とすることにより鍋の反りを大中小反り無しの４つに分けそれぞれ鍋の特性に応じた温度調整を行うことが出来る。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、温度立ち上げ手段は推定手段による推定鍋温度との比較値を記憶する推定温度比較値記憶手段と、温度測定手段による測定温度との比較値を記憶する測定温度比較値記憶手段とを備え、温度立ち上げ手段は推定手段による推定鍋温度が推定温度比較値記憶手段に記憶された推定温度比較値に達したときに少量判定手段を動作させ、温度測定手段による測定温度が測定温度比較値記憶手段に記憶された測定温度比較値に達したときに多量判定手段を動作させる請求項１記載の誘導加熱調理器とすることにより、簡略化した伝熱モデルが当てはまる少量以下の油の場合は伝熱モデルに基づいて油量の判定を行い簡略化した伝熱モデルが当てはまらない中量・多量の油の油量判定は測定温度を用いて行うよう油量に応じて判定方法を変えることで揚げ物の油量判定を高精度に行うことが出来る。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、温度立ち上げ手段は推定鍋温度が推定温度比較値に達するまで加熱を行った後少油量判定手段を動作させて油量が少量かどうかの判定を行い、判定結果が少量の場合は過渡温度調整動作に移行し、少量でなかった場合には測定温度が測定温度比較値に達するまで加熱を行った後多量判定手段を動作させ中量と多量の判定を行い中量か多量かに応じた前記過渡温度調整動作に移行する請求項４記載の誘導加熱調理器とすることにより油が少量の場合は早いタイミングで見分けて安全に加熱し、油が十分多い中量多量は少量の場合より長めに加熱してから油量を判定することで判定精度を上げることができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、推定手段の用いる初期温度Ｔ０は、温度測定手段の測定値が上昇し始めたときの温度測定手段の測定値とする請求項５記載の誘導加熱調理器とすることにより、連続調理などで初期のプレート温度や鍋温度が高い場合でも鍋温度推定を行うことが出来る。
【００１８】
【実施例】
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（実施例１）
図１〜１５は本発明の実施例の構成を示す図である。図１は本実施形態の誘導加熱調理器のブロック図である。誘導加熱調理器の本体１（以下単に本体１と称する）の上面を構成するプレート２上には、油４を収容した鍋３を載置している。この鍋３は、本体１内に設けた高周波磁界を発生して鍋３を誘導加熱する加熱コイル５と、加熱コイル５に高周波電流を供給するインバータ回路６、インバータ回路６を制御する制御手段７とともに、油４を加熱する加熱手段を構成している。プレート２の下面には、サーミスタ等によって構成した温度測定手段１１を配置し、この温度測定手段１１の出力は鍋反り判定手段８、温度立ち上げ手段９、温度調整手段１０に伝達されている。鍋反り判定手段８、温度立ち上げ手段９及び温度調整手段１０は前記制御手段７に信号を出力して加熱パワーを調整する。計時手段１４は時間を鍋反り判定手段８、温度立ち上げ手段９に出力する。スイッチ１７は揚げ物モードの選択と温度設定を行うと共に調理を開始するスイッチである。鍋反り判定手段８、温度立ち上げ手段９、温度調整手段１０、計時手段１４は図３に示しているマイクロコンピュータ１９によって構成している。
【００２０】
図２に本実施例の誘導加熱調理器の回路構成を示す。加熱コイル５を駆動するインバータ回路６は、交流電源を全波整流する整流器、平滑コンデンサ、限流インダクタンス、共振コンデンサ、スイッチング素子等によって構成している。加熱コイル５は前記共振コンデンサに並列に接続しており、インバータ回路６は加熱コイル５に高周波電流を供給している。
【００２１】
また前記スイッチング素子は制御手段７からの出力によってオン・オフ制御されており、このオンオフの周期を調整することによってインバータ回路６の発振周波数を可変でき、加熱コイル５の加熱出力を制御できるものである。マイクロコンピュータ１９は、加熱スイッチ１７の信号をＩ１から入力され、温度測定手段１１の信号をＡＤ１から入力されて、Ｏ１から制御手段７に制御信号を出力している。また２０は、マイクロコンピュータ１９等の直流電源を必要とする回路に電力を供給する直流電源回路である。
【００２２】
図３は鍋反り判定手段８のブロック図である。図３に示すように鍋反り判定手段８は、低パワーＰｌｏｗで加熱開始を行う低パワー加熱開始手段１６と、あらかじめ低パワーＰｌｏｗで油少量・油中量・多量を加熱した際に油少量時と油中量・多量時の温度測定手段による温度の時間変化である温度曲線が乖離するまでの時間を測定時間ｔｓとして記憶している測定時間記憶手段２１と、低パワーＰｌｏｗで加熱開始後から測定時間記憶手段に記憶された測定時間ｔｓに温度測定手段の測定値の二階微分を算出する二階微分手段１８と、二階微分手段１８の出力から鍋反りを判断する判断手段１５から成っている。また、二階微分手段１８は温度測定手段１１の測定値と計時手段１４による時間を入力としてΔｔ秒間の温度変化を出力する変化値出力手段１２と、変化値出力手段１２の出力を入力として加熱開始ｔ２秒後の変化値から加熱開始ｔ１秒後の変化値を減算する減算手段１３から成っている。また、判断手段１５は比較値記憶手段２２を備えている。
【００２３】
図４は温度立ち上げ手段９のブロック図である。図４に示すように温度立ち上げ手段９は初期温度Ｔ０を決定するＴ０決定手段２９、パワー設定手段３０、伝熱演算手段３１、立ち上げ制御手段３２、過渡温度調整手段３３からなっている。
【００２４】
以下本実施形態の動作について説明する。
【００２５】
図５に動作の概要をフローチャートで示す。使用者は鍋に油を入れ、ステップ１でスイッチ１７を用いて揚げ物モードの選択と温度設定を行った後揚げ物調理開始を指示する。設定温度はＴｓｅｔとする。ステップ２で低パワー加熱開始手段１６が加熱を開始、計時手段１４が計時を開始する。ステップ３で鍋反り判定手段８が鍋反り判定動作を行うとともに、Ｔ０決定手段２９がＴ０を決定する。ステップ４で温度立ち上げ手段９が鍋反り判定手段８の判定結果を読み込んで反りの大きな鍋の場合は加熱停止すると共に、油の量を判定し、反りと油量に応じた温度立ち上げ動作を行う。ステップ５で温度調整手段１０が反りと油量に応じた温度調整を開始する。使用者はこれ以降に天ぷら等の材料を投入して調理を行うことができる。以降、使用者が調理終了を指示するまでステップ５を繰り返す。ステップ６で使用者が調理終了を指示した時はステップ７で終了する。
【００２６】
次に図６を用いて鍋反り判定手段８及び温度立ち上げ手段９内のＴ０決定手段２９の動作を説明する。Ｔ０は伝熱モデルの演算に使用する初期温度である。図６は鍋反り判定手段８及び温度立ち上げ手段９内のＴ０決定手段２９の動作を示すフローチャートである。ステップ１０１で使用者がスイッチ１７により揚げ物調理を開始すると、ステップ１０２で温度立ち上げ手段９がパワーをオンし低パワー（約１ｋＷ）で加熱を開始すると共に、計時手段１４が計時を開始、温度測定手段１１が温度測定を開始し、測定時間記憶手段２１から測定時間ｔｓを読み出す。ステップ１０３でΔｔ秒経過を待った後、ステップ１０４で変化値出力手段１２が温度測定手段１１の測定値を入力としてΔｔ秒間の温度変化を出力する。ステップ１０５でＴ０決定手段２９はＴ’（ｔ）が正でかつＴ０が未確定の場合にステップ１０６を実行し、Ｔ０＝Ｔ（ｔ）、ｔ０＝ｔとする。
【００２７】
すなわち、初めてＴ’（ｔ）＞０となった時にＴ０＝Ｔ（ｔ）とする。ステップ１０６を一度実行するとＴ０が確定されるので以降はステップ１０７へ進む。ステップ１０７でｔｓ秒経過かどうかを判断し、ｔｓ秒までステップ１０４から１０７を繰り返す。ステップ１０８で減算手段１３が加熱開始後ｔｓ秒における変化値出力手段１２の出力値から加熱開始後ｔ１秒における変化値出力手段１２の出力値を減算する。ステップ１０９で判断手段１５が減算手段１３の出力結果から鍋反りを判断し出力して鍋反り判定手段８の動作は完了する。
【００２８】
本実施例では減算手段１３が変化値出力手段１２のｔ１秒、ｔｓ秒の変化値を減算しており、近似的に２回微分を行っているに等しい。
【００２９】
また、Δｔ、ｔ１、ｔｓは１０秒、２０秒、４０秒とした。
【００３０】
図７に、あらかじめ低パワーＰｌｏｗで油少量・油中量・多量を加熱した際に油少量時と油中量・多量時の温度測定手段による温度の時間変化である温度曲線が乖離するまでの時間、すなわち測定時間ｔｓの決定方法を示す。図７（ａ）は反りのない鍋、図７（ｂ）は反りの大きい鍋を使用して、それぞれ油量が極少量・少量・中量・多量に入れ、低パワーＰｌｏｗで加熱を行った際の温度測定手段１１の温度変化を横軸を時間にとって示した物である。油を加熱する場合、加熱を開始してｔｓ秒間は油が十分暖まって居らず対流しないため、測定温度の上昇は油量によらずに同じ鍋なら同じ変化を示す。その後は油が対流を始めるために油が少ないほど測定温度の変化は大きくなる。
【００３１】
また、（ａ）（ｂ）より分かるように鍋の反りによって測定手段による測定温度が異なり、反りの大きい鍋での測定温度は低くなる。ただし、この際も油や鍋の温度は鍋の反りによらずに油量に応じて上昇している。このように、ｔｓ以内に測定温度の温度変化を解析すれば鍋温度は上昇しているが油温度の上昇があまり大きくないので油量に関わりなく鍋の反りを判定することができるが、測定タイミングが早すぎると鍋による差が充分でないため反り判定の精度が低くなる。
【００３２】
従って、時間ｔｓで反り判定を行う。パワーを１ｋＷに設定しているのでｔｓが４０秒の時、鍋反り判定は出来るが、極少量の油の場合でも油温度は上がりすぎない範囲に押さえることが出来る。ｔ１はｔｓとのあいだが短いと鍋反り判定の精度が悪くなるため、２０秒に設定した。ΔＴはあまり短いと精度が悪く、あまり長いと変化の検知が遅れる。１０秒に設定すれば精度良く、遅れも少ない検知が可能である。また、一階微分でなく二階微分を取ることで、初期温度の影響を無視して鍋の反りを見ることが出来る。
【００３３】
図８（ａ）に二階微分手段１８の出力である二階微分値Ｇと鍋の反りの測定値例、図８（ｂ）に二階微分値Ｇと判断手段１５の判定結果の関係を示す。判断手段１５は二階微分値Ｇを入力として比較値記憶手段２２に記憶している比較値ｔｈ１、ｔｈ２、ｔｈ３と比較して鍋の反りを判定し、｛反り無し・反り小・反り中・反り大｝のいずれかを出力する。
【００３４】
すなわち、図８（ｂ）に示すように、二階微分手段１８の出力である二階微分値Ｇがｔｈ３より小さいと反り＝３（鍋反り大）、二階微分手段１８による二階微分値Ｇがｔｈ２より小さくｔｈ３以上のとき反り＝２（鍋反り中）、二階微分手段１８による二階微分値Ｇがｔｈ１より小さくｔｈ２以上のとき反り＝１（鍋反り小）、二階微分手段１８による二階微分値Ｇがｔｈ１以上のとき反り＝０（鍋反り無し）と判断する。
【００３５】
以上述べたように、鍋反り判定手段８は測定時間ｔｓに測定温度の二階微分を取ることで鍋の反りを判定し、反り無し・反り小・反り中・反り大に鍋を見分けることが出来る。
【００３６】
次に、温度立ち上げ手段の動作を説明する。
【００３７】
図９に温度立ち上げ手段９の動作のフローチャートを示す。ステップ２００で温度立ち上げ手段９の立ち上げ制御手段３２が動作を開始する。ステップ２０１で鍋反り判定手段８の判定結果を確認する。反り大の場合は揚げ物調理には使えない鍋であり、ステップ２２０で加熱を中止する。
【００３８】
反り無し・反り小・反り中の場合、ステップ２０２で鍋に応じた油量判定タイミング決定のための推定鍋温度との比較値Ｔｏｆｆ１を決定し、パワーを１．５ｋＷに上げる。ステップ２０３で伝熱演算手段３１が推定演算を行い鍋温度Ｔｐと油量ａを伝熱モデルに基づいて算出する。ステップ２０４で油量が極少量かどうかを判定し、油量ａが所定値ａｓより小さくなれば極少としてステップ２１０の過渡温度調整手段３３による過渡温度調整動作へ進み、それ以外はステップ２０５へ進んで鍋温度Ｔｐを確認する。ステップ２０５で鍋温度Ｔｐが所定温度Ｔｏｆｆ１より高くなればステップ２０６へ進み、それ以外はステップ２０３にもどり、ステップ２０３〜２０５を繰り返す。ここでａｓは油量２００ｇに設定している。
【００３９】
また、Ｔｏｆｆ１は鍋の反りが大きいほど低く設定している。ステップ２０６では推定演算結果である油量から油量判定を行い、判定結果の油量に基づき過渡温度への移行タイミングを決定する測定温度との比較値Ｔｏｆｆ２を決定する。Ｔｏｆｆ２は油量が多いほど高く設定する。ステップ２０７で油量が少量の場合はステップ２１０の過渡温度調整動作へ進み、それ以外はステップ２０８へ進んで測定温度Ｔｓを確認する。ステップ２０８を測定温度ＴｓがＴｏｆｆ２以上に上がるまで繰り返し、ＴｓがＴｏｆｆ２以上になればステップ２０９へ進み、再度油量判定を行う。ここで行う油量判定は中量と多量を判定するためのもので、測定温度の傾きが小さいほど油量を多いと判定するものである。ステップ２０９で油量判定を行った後、ステップ２１０の過渡温度調整へ移行し、ステップ２１１で温度立ち上げを完了する。
【００４０】
図９におけるステップ２０４の極少量の判定、ステップ２０６の油量判定１、及びステップ２０５の温度比較は伝熱演算手段３１による伝熱モデルに基づく推定温度と推定油量により行い、ステップ２０９の油量判定２、及びステップ２０８の温度比較は温度測定手段１１による測定温度に基づいて行う。これは、本発明で使用する伝熱モデルはマイクロコンピュータで演算可能な容易さであることさを重視した油量が少量以下の前提で成り立つものであり、油量が中量・多量の際にはこの伝熱モデルは成り立たないからである。
【００４１】
次に、伝熱モデルについて説明する。
【００４２】
演算の元になる伝熱モデルは図１０に示す鍋と油を一体とした負荷と、プレートと温度測定手段を一体としたセンサ部の２部分のみで考える。これは演算を容易にするためであり、より複雑なモデルでは商品に搭載したマイクロコンピュータでは算出が不可能である。ここでαｐは負荷の熱容量、αｍはセンサ部の熱容量、Ｐは発熱量、ｈｐは負荷とセンサ部の間の熱伝達率、Ｔｐは負荷の温度、Ｔｍはセンサ部の温度である。センサ部の熱容量αｍはプレート２と温度測定手段１１の熱容量であるので定まった値であるし、発熱量Ｐは加えたパワーによって求めることが出来る。図１０のモデルの熱伝導方程式を以下に示す。
【００４３】
αｐ・ｄＴｐ／ｄｔ＝Ｐ−ｈｐ（Ｔｐ−Ｔｍ） （式１）
αｍ・ｄＴｍ／ｄｔ＝ｈｐ（Ｔｐ−Ｔｍ） （式２）
式１と式２を加算し、積分して演算すると以下のようにαｐとＴｐが求められる。
【００４４】
αｐ＝ＳＰ１／ΔＴｍ−αｍ （式３）
Ｔｐ＝｛ＳＰ２−αｍ・Ｔｍ＋（αｍ＋αｐ）・Ｔ０｝／αｐ （式４）
ここでＳＰ１はＰを時刻ｔ−ｄｔからｔまで積算したもの、ＳＰ２はＰを時刻ｔ０からｔまで積算したものである。Ｔ０は時刻ｔ０における温度、すなわち初期温度であり、Ｔ０決定手段２９で求めることが出来る。
【００４５】
このように、積分演算を用いて式を解いているため、式３、式４に示すように微分項が現れず、実際の測定データを用いて算出してもノイズの影響を受けにくい。演算手段３１は式３、式４の演算を行って負荷の温度Ｔｐと熱容量αｐを推定する。熱容量αｐは鍋の熱容量＋油の熱容量であるから、αｐから揚げ物調理に使用する鍋の熱容量を引いた値によって油量ａを推定することが出来る。
【００４６】
次に、過渡温度調整手段３３の動作を説明する。
【００４７】
図１１は過渡温度調整手段３３の動作を示すフローチャートである。ステップ３００で過渡温度調整を開始し、ステップ３０１で最終目標温度Ｔｋを鍋の反りと油量に応じて設定する。ステップ３０２で現在時刻ｔにおける測定温度Ｔｓが過渡温度調整の最終目標温度Ｔｋ以上のときステップ３０８へ移り過渡温度調整を終了する。現在の測定温度Ｔｓが過渡温度調整の最終目標温度Ｔｋ未満の場合ステップ３０３にすすみ、過渡温度調整の時刻ｔにおける目標値Ｔｔとその目標値を用いる時間の期限ｔｋを、ｔｋ＝ｔ＋Δｔ、Ｔｔ＝Ｔｓ＋ΔＴとする。すなわち、過渡温度調整の時刻ｔにおける目標値Ｔｔはそのときの測定値Ｔｓに所定シフト幅ΔＴを加えたものである。シフト幅ΔＴ、ディレイ時間Δｔは鍋の反りに応じて設定し、鍋の反りが大きいほどΔＴを小さく、Δｔを大きくする。ステップ３０４、３０５でもしＴｔが渡温度調整の最終目標値Ｔｋ以上であればＴｔ＝Ｔｋとして、最終目標温度を超えないように設定する。ステップ３０６でパワーＰを設定する。設定する値Ｐｍは鍋の反り、油量、温度測定値と目標との差すなわち偏差、温度測定値の変化度合いすなわち傾きに応じて設定する。時刻ｔがｔｋを越えるまでステップ３０６を繰り返す。時刻ｔがｔｋを越えると、ステップ３０２にもどる。ステップ３０２に戻った際に測定温度Ｔｓが過渡温度調整の最終目標値Ｔｋ以上のときステップ３０８へ移り過渡温度調整を終了する。
【００４８】
図１２にＴｋ、Ｔｔ、Ｔｓの例を図示する。図１１のフローチャートに示したように、時間Δｔごとに目標値Ｔｔを設定する。設定はＴｔ＝Ｔ（ｔ）＋ΔＴとする。この算出の結果Ｔｔが渡温度調整の最終目標値Ｔｋ以上であればＴｔ＝Ｔｋとする。Δｔ、ΔＴは反りに応じて設定する。反りが大きいほどプレート温度の鍋温度への追随は遅れるため、反りが大きいほどΔｔを長く、ΔＴを小さく設定してゆっくりと温度を上げるように設定している。従って、測定温度と鍋の反りに応じて目標温度を設定することで、パワーの入りすぎを防ぎ、プレート温度を鍋温度に追随させながら加熱することが出来る。
【００４９】
過渡温度調整の最終目標値Ｔｋは揚げ物調理の設定温度Ｔｓｅｔ、鍋の反り、及び油量に応じて設定する。Ｔｋと反り、油量の関係の例を図１３に示す。また、パワー設定値Ｐｍを図１４に示す。Ｐｍは鍋の反り、油量、温度測定値と目標との差すなわち偏差、温度測定値の変化度合いすなわち傾きに応じて設定する。図１６でＰ１〜Ｐ５は油量が少量の時１ｋＷ〜０ｋＷを等分した値、油量が中量と多量の際は２ｋＷ〜０ｋＷを等分した値を用いている。反りのある鍋の時は温度測定手段の鍋温度への追随遅れを考慮して傾きが正の場合の加熱パワーを低く設定している。
【００５０】
このように過渡温度調整を行うことで、プレート温度の鍋温度への非追随に起因する不必要な加熱しすぎを防ぐことが出来、油温度の制御精度を上げることが出来るものである。
【００５１】
図１５に温度調整手段１０の目標値Ｔｅをしめす。温度調整の目標値Ｔｅは揚げ物調理の設定温度Ｔｓｅｔ、鍋の反り、及び油量に応じて設定され、鍋の反りが大きいほど低く、油量が少ないほど低く設定している。
【００５２】
本発明の請求項９にかかるプログラムは、コンピュータを請求項１〜８のいずれか１記載の誘導加熱調理器の一部として機能させるものである。そして、プログラムであるので汎用コンピュータやサーバを用いて本発明の誘導加熱調理器の一部を容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布やインストール作業が簡単にできる。以上述べた動作のプログラムでの実施例は図５、図６、図９、図１１ にプログラムのフローチャートを示したものである。
【００５３】
以上述べたように、本実施例によれば鍋の反り度合いや負荷の量に応じて揚げ物調理の温度制御を精度良く行う誘導加熱調理器を実現できるものである。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、請求項１〜６に記載の発明によれば、鍋の反り度合いや負荷である油の量に応じて揚げ物調理の温度制御パラメータである最終目標値Ｔｋ、パワー設定値Ｐｍ及び温度調整の目標値Ｔｅを変化させ、温度制御を精度良く行うとともに、簡略化した伝熱モデルが当てはまる少量以下の油の場合は伝熱モデルに基づいて温度制御を行い簡略化した伝熱モデルが当てはまらない中量・多量の油の加熱は測定温度を用いて温度制御を行うよう油量に応じて制御を変えることで揚げ物の温度制御を高精度に行う誘導加熱調理器を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す誘導加熱調理器のブロック図
【図２】同、回路図
【図３】同、鍋反り判定手段のブロック図
【図４】同、温度立ち上げ手段のブロック図
【図５】同、フローチャート
【図６】同、反り判定動作を示すフローチャート
【図７】同、反り判定の動作原理を示すグラフ
【図８】同、反り判定の動作を示すグラフ
【図９】同、温度立ち上げ動作を示すフローチャート
【図１０】同、温度立ち上げ動作に用いる伝熱モデルを示す図
【図１１】同、過渡温度調整動作を示すフローチャート
【図１２】同、過渡温度調整動作を示すグラフ
【図１３】同、過渡温度調整の目標温度を示す図
【図１４】同、過渡温度調整の設定パワーを示す図
【図１５】同、温度調整の目標温度を示す図
【図１６】従来例を示す図
【符号の説明】
１ 本体
２ プレート
３ 鍋
４ 油
５ 加熱コイル
６ インバータ回路
７ 制御手段
８ 鍋反り判断手段
９ 温度立ち上げ手段
１０ 温度調整手段
１１ 温度測定手段
１２ 変化値出力手段
１３ 減算手段
１４ 計時手段
１５ 判断手段
１６ 低パワー加熱開始手段
１７ スイッチ
１８ 二階微分手段
２１ 測定時間記憶手段
２９ Ｔ０決定手段
３０ パワー設定手段
３１ 伝熱演算手段
３２ 立ち上げ制御手段
３３ 過渡温度調整手段

Claims (6)

1. 鍋をのせるプレートと、前記プレート下に設けた鍋を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルを駆動するインバータ回路と、前記インバータ回路を制御して加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段と、前記プレート下面に当接して配した温度測定手段と、揚げ物モードを選択する揚げ物モード選択スイッチと、揚げ物モード時に目的の油温度を設定する油温度設定手段と、時間を計測する計時手段と、前記揚げ物モードでの加熱を機器のフルパワーより低い低パワーで開始し加熱した際に油量による温度の時間変化である温度曲線が乖離するまでの所定の時間の間に前記温度測定手段の測定値を入力し、その時間に対する二階微分を計算し、前記二階微分が小さいほど鍋反りを大きく判断して鍋の反り度合いを判定することで鍋内の油量の影響を受けずに鍋反りを判定する鍋反り判定手段と、前記鍋反り判定手段が鍋の反りを大と判定した場合は加熱を停止し反り無しあるいは反り小あるいは反り中と判定した場合はパワーを上げて油量の判定を行った後過渡温度調整動作を行い温度立ち上げを行う温度立ち上げ手段と、前記温度立ち上げ手段が動作を完了した後に油温度を前記油温度設定手段により設定された設定温度Ｔｓｅｔに保つ温度調整手段とを備え、前記温度立ち上げ手段は、前記過渡温度調整動作中において、前記鍋反りが大きいほど長く設定する時間Δｔが経過するごとに目標値Ｔｔについて、前記鍋反りが大きいほど小さく設定する所定のシフト幅ΔＴをそのときの温度測定値Ｔｓに加算して設定し、前記目標値Ｔｔが前記鍋の反りと油量と設定温度Ｔｓｅｔに応じて不必要に加熱し過ぎないように設定される最終目標値Ｔｋ以上となると前記目標値Ｔｔの代わりに前記最終目標値Ｔｋを用い、前記目標値Ｔｔが前記最終目標値Ｔｋより低い場合には前記目標値Ｔｔを用いて、前記鍋の反り、油量、温度測定値Ｔｓと前記目標値Ｔｔとの差である偏差及び温度測定値Ｔｓの変化度合いに応じて不必要に加熱し過ぎないように設定されるパワー設定値Ｐｍを用いて前記温度設定手段により測定された温度測定値Ｔｓが前記最終目標値Ｔｋ以上となるまで温度立ち上げを行い、前記温度調整手段は、前記設定温度Ｔｓｅｔに応じかつ反りが大きいほど、油量が少ないほど低くなるように設定された温度調整の目標値Ｔｅに基づいて温度制御を行うとともに、前記温度立ち上げ手段は、鍋と油を一体にした負荷の熱容量αｐと、前記プレートと前記温度測定手段を一体としたセンサ部の熱容量αｍに基づき油量が少量と想定して作成した簡略化した伝熱モデルに基づいて、前記熱容量αｐについて加えたパワーから求められる発熱量Ｐを時刻ｔ−ｄｔから時刻ｔまで積算したＳＰ１、前記ｄｔ間の前記センサ部の測定温度の変化ΔＴｍ及び前記熱容量αｍを用いてＳＰ１／ΔＴｍ−αｍから演算により求めて油量を推定し、前記負荷の推定温度Ｔｐについて前記発熱量Ｐを測定開始時刻から時刻ｔまで積算したＳＰ２、初期温度Ｔ０及び前記センサ部の測定温度Ｔｍ、前記熱容量αｍ及び前記熱容量αｐを用いて（ＳＰ２−αｍ・Ｔｍ＋（αｍ＋αｐ）・Ｔ０）／αｐから演算により求めて鍋温度の推定を行う推定手段と、前記推定手段による推定油量から油量が極少量かどうかを判定する極少量判定手段と、前記推定手段による推定油量から油量が少量かどうかを判定する少量判定手段と、前記温度測定手段による測定温度の傾きが小さいほど油量を多いと判定することにより油量が多量かどうかを判定する多量判定手段とを備え、前記温度立ち上げ中に前記極少量判定手段が油量を極少量と判定した際には直ちに前記過渡温度調整動作に移行し、前記温度立ち上げ中に前記少量判定手段と前記多量判定手段を動作させ、前記少量判定手段の判定結果が少量である場合には前記過渡温度調整動作に移行し、少量でない場合には前記多量判定手段により油量を判定してから前記過渡温度調整動作に移行する誘導加熱調理器。
2. 鍋反り判定手段は、低パワーＰｌｏｗで加熱開始を行う低パワー加熱開始手段と、あらかじめ低パワーＰｌｏｗで油少量・油中量・多量を加熱した際に油少量時と油中量あるいは多量時の温度測定手段による温度の時間変化である温度曲線が乖離するまでの時間を測定時間ｔｓとして記憶している測定時間記憶手段と、低パワーＰｌｏｗで加熱開始後から前記測定時間ｔｓ経過するまで温度測定手段の測定値の二階微分を算出する二階微分手段と、前記二階微分手段の出力から二階微分手段の出力が小さいほど鍋反りを大きく判断する判断手段を備える請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 判断手段は、ｔｈ１≧ｔｈ２≧ｔｈ３である比較値ｔｈ１、ｔｈ２、ｔｈ３を記憶する比較値記憶手段を備え、二階微分手段の出力がｔｈ３より小さいと鍋の反りが大、二階微分手段の出力がｔｈ２より小さくｔｈ３以上のとき反り中、二階微分手段の出力がｔｈ１より小さくｔｈ２以上のとき反り小、二階微分手段の出力がｔｈ１以上のとき反り無しと判断する請求項２に記載の誘導加熱調理器。
4. 温度立ち上げ手段は、推定手段による推定鍋温度との比較値を記憶する推定温度比較値記憶手段と、温度測定手段による測定温度との比較値を記憶する測定温度比較値記憶手段とを備え、前記推定手段による推定鍋温度が推定温度比較値記憶手段に記憶された推定温度比較値に達したときに少量判定手段を動作させ、温度測定手段による測定温度が測定温度比較値記憶手段に記憶された測定温度比較値に達したときに多量判定手段を動作させる請求項１に記載の誘導加熱調理器。
5. 温度立ち上げ手段は、推定鍋温度が推定温度比較値に達するまで加熱を行った後少量判定手段を動作させて油量が少量かどうかの判定を行い、判定結果が少量の場合は過渡温度調整動作に移行し、判定結果が少量でなかった場合には測定温度が測定温度比較値に達するまで加熱を行った後多量判定手段を動作させ中量と多量の判定を行い中量か多量かに応じた前記過渡温度調整動作に移行する請求項４に記載の誘導加熱調理器。
6. 推定手段の用いる初期温度Ｔ０は、温度測定手段の測定値が上昇し始めたときの温度測定手段の測定値とする請求項５に記載の誘導加熱調理器。

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