JP3963223B2

JP3963223B2 - 誘導加熱調理器

Info

Publication number: JP3963223B2
Application number: JP2002379849A
Authority: JP
Inventors: 奨藤原; 正彦福田; 宏安藤; 正史長田; 広一木下
Original assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2022-12-27
Also published as: JP2004213950A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、調理鍋を誘導加熱する誘導加熱調理器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の誘導加熱調理器は、振動検知部により天板を介して鍋内の水が沸騰した際に発生する振動を検知する。そして、制御回路は振動検知部の出力に基いて、高周波電源部の出力を減少又は停止させる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６１−２３３９８８号公報（第６−７頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の誘導加熱調理器は、商用電源周波数の２倍以上の振動周波数帯におけるトッププレートの振動レベルを振動検知部で検知し、その振動レベルが所定値以上に至った場合に鍋内の水が沸騰したと判断する。そして、高周波電源部の出力を遮断させ、火力動作を停止するようにしている。しかし、前述の振動周波数帯における振動成分は、図１４のトッププレートの振動モード図に示すように、鍋内の水の沸騰時に著しく分割振動を起こしている。つまり、トッププレート（図中のａ部）の位置毎で振動レベルが大きく異なり、振動し難い位置と振動し易い位置とに分離されている。例えば、図１４中の灰色の個所（図中のｂ部）は振動レベルが大きく、一方黒色の個所（図中のｃ部）は振動レベルが著しく小さい。このために、トッププレートへの振動検知部の取り付け位置によっては、即ち振動レベルの小さい個所に振動検知部を取り付けた場合には、鍋内の水が沸騰したにも係わらず、振動検知部から振動レベルが出力されないという問題点が生じる。また、これを未然に防止するために振動レベルの大きいトッププレートの個所を見つけ出し、その個所に振動検知部を取り付ける必要があるという、位置の制約を受けるという問題点が有った。
【０００５】
この発明は、前述の問題点を解決するためになされたもので、振動検知部をトッププレートの任意の位置に取り付けた場合でも、鍋内の水が沸騰状態に至ったときは、確実に振動検知部から所定値以上の振動レベルが出力されるように工夫し、それに応じて加熱コイルの火力動作を適切に制御するように構成される誘導加熱調理器を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る誘導加熱調理器は、調理鍋を載置し、該調理鍋内の水が沸騰状態の時、剛体モードで振動するトッププレートを設け、トッププレートの下に配設され、調理鍋を誘導加熱する加熱コイルを設け、加熱コイルに高周波電流を供給する電流供給部を設け、電流供給部を冷却する冷却ファンを設け、調理鍋からトッププレートへ伝播される振動を検知する振動検知器を設け、振動検知器から出力される振動周波数成分のうち、４０Ｈｚ以下の周波数帯における振動レベルを抽出する抽出手段を設け、調理鍋内の水又は食材が、沸騰、吹き零れ及び焦げ付き状態のときの振動レベルの波形パターンが予め記憶され、この記憶された波形パターンと抽出手段から抽出された振動レベルの波形パターンとに基き、調理鍋内の水又は食材が、沸騰、吹き零れ又は焦げ付き状態であるか否かを判断し、当該判断結果に基づいて、電流供給部から加熱コイルへ供給される高周波電流を低減或いは遮断させる制御回路を設けるようにしたものである。
【０００７】
また、振動検知器は円弧状のバネ板と、バネ板の内側面に固着される帯状のフィルム型圧電素子とから成り、振動検知器をトッププレートの下部と本体の内底部に設けられる架台との間に介在するようにしたものである。
【０００８】
また、冷却ファンの振動周波数成分を、振動検知器から出力される振動周波数成分に含まれないようにしたものである。
【０００９】
また、抽出手段は振動検知器から出力される振動周波数成分のうち、２０Ｈｚ付近の周波数における振動レベルを抽出するようにしたものである。
【００１０】
また、振動検知器は帯状のフィルム型圧電素子と、フィルム型圧電素子の下部に設けられた錘とから構成され、振動検知器をトッププレートの下部或いは本体の任意の位置に取り付けるようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態１を示す構成図である。図１において、調理鍋１を載置するトッププレート２の下に、第１の保持部材３と第２の保持部材４とで保持された加熱コイル５が配設され、トッププレート２と加熱コイル５との間に温度検知器６が設けられる。トッププレート２の下部には振動検知器７が設けられ、振動検知器７の検知出力がフィルター回路８へ入力される。さらに、フィルター回路８の出力が制御回路部９へ入力される。トッププレート２の前端には操作パネル１０が配置され、操作パネル１０に設けられた加熱スイッチ１１の入／切情報が制御回路９へ入力される。
【００１３】
図２は、振動検知器７の構成図を示す。トッププレート２の下部の任意位置であって、垂直方向に取り付けられた振動検知器７は、例えばポリフッ化ビニリデンから成る帯状のフィルム型圧電素子１２と、フィルム型圧電素子１２の下部両側に取り付けられる第１の錘１３と第２の錘１４とから成る一対の錘１５、フィルム型圧電素子１２の上部に設けられた出力回路部１６とから構成する。ここで、第１の錘１３と第２の錘１４の重量は、それぞれ互いにアンバランスとなるように設定される。こうした構成により、”錘の重量アンバランス作用”でトッププレート２が微振動を起こした場合、フィルム型圧電素子１２を大きく振動させることができる。これにより、振動検知器７の検知精度が高くなることで、増幅装置を用いることがなく、トッププレート２の微少レベルの振動量を確実に検知することができる。
【００１４】
次に、図３は調理鍋１内に水を入れて加熱動作を行ない、調理鍋１からトッププレート２へ伝播される振動成分を振動検知器７で検知し、例えば２０Ｈｚ以上の周波数帯の振動レベルをフィルター回路８で除去し、２０Ｈｚ付近の振動波形図を示す。操作パネル１０の加熱スイッチ１１を投入して所定時間Ｔ０後に、振幅ａの振動波形が時間幅Ａだけ断続的に発生する。そして、調理鍋１内の水が加熱されて気泡が発生することで、振幅ａよりも大きい振幅ｂの振動波形が時間幅Ｂだけ断続的に発生する。この後で、調理鍋１内の水が更に加熱されて大きな気泡が発生して沸騰状態に近づくことで、振幅ｂよりも大きい振幅ｃの振動波形が連続的に発生する。
【００１５】
ここで、前述のように振動検知器７から出力される例えば２０Ｈｚ以上の周波数帯の振動レベルをフィルター回路８で除去し、２０Ｈｚ付近の周波数を抽出した場合の理由について、図４（ａ），（ｂ）の振動特性図を併用して説明する。図４（ａ）は、トッププレート２上に調理鍋１を載置し、調理鍋１内の水が沸騰状態に至らない場合のトッププレート２の振動特性図である。周波数４０Ｈｚ時点で、誘導加熱調理器本体内に内蔵される冷却用ファンの回転動作に伴う振動レベルａ（図中のａ）が発生する。また、周波数５０Ｈｚ時点で商用電源周波数５０Ｈｚの基本波成分の振動レベルｂ（図中のｂ）が発生し、かつ周波数１００Ｈｚ時点で商用電源周波数５０Ｈｚの高調波成分の振動レベルｃ（図中のｃ）が発生する。
【００１６】
一方、図４（ｂ）はトッププレート２上に調理鍋１を載置し、調理鍋１内の水が沸騰状態に至った場合のトッププレート２の振動特性図である。周波数２０Ｈｚ付近において調理鍋１内の水の沸騰時の振動レベルｄ（図中のｅ）が発生し、かつ周波数４０Ｈｚ時点で冷却用ファンの回転動作に伴う振動レベルｅ（図中のｅ）が発生する。また、周波数５０Ｈｚ時点で商用電源周波数５０Ｈｚの基本波成分の振動レベルｆ（図中のｆ）が発生し、さらに周波数１００Ｈｚ時点で商用電源周波数５０Ｈｚの高調波成分の振動レベルｇ（図中のｇ）が発生する。こうした特性結果より、フィルター回路８で２０Ｈｚ以上の周波数帯の振動レベルを除去し、２０Ｈｚ付近で発生する振動レベルｅの有無を判別することで、例えば冷却用ファンの振動成分の影響を受けることが殆どなく、調理鍋１内の水の沸騰状態を正確に検知することができる。
【００１７】
次に、振動検知器７から出力される２０Ｈｚ付近の周波数帯の振動レベルを抽出した理由について、図５〜７に示すトッププレート２の振動モード図を併用して説明する。図５は、トッププレート２が静止状態、即ち調理鍋１内の水が沸騰していない状態を示す。図６は、調理鍋１内の水が沸騰して、振動周波数２０Ｈｚ付近においてトッププレート２の全体個所が所定の振動レベルで振動している、即ち剛体モードを示している（図６中の灰色ａ部）。図７は、調理鍋１内の水が沸騰して、振動周波数１００Ｈｚ付近においてトッププレート２の中央個所が所定の振動レベルで振動し（図７中の灰色ａ部）、その周辺個所は振動レベルが著しく小さい（図７中の黒色ｂ部）、即ち分割モードを示している。こうした結果より、図６の剛体モードを示すような振動周波数２０Ｈｚ付近で振動レベルを抽出する方法をとることで、振動検知器７を任意の位置に取り付けた場合でも調理鍋１内の水の沸騰状態に応じた振動レベルを確実に検知することができる。
【００１８】
図８は、調理鍋１内に例えば麺類などの食材を入れて茹でるような加熱動作を行い、振動検知器７から出力される例えば２０Ｈｚ以上の周波数帯の振動レベルをフィルター回路８で除去した、２０Ｈｚ付近の振動波形図を示す。ここで、２０Ｈｚ以上の周波数帯の振動レベルを、フィルター回路８で除去した場合の理由については、前述と同様である。操作パネル１０の加熱スイッチ１１を投入し、調理鍋１内の水が沸騰した後で食材を入れると、所定時間Ｔ１後に振幅ｄの振動波形が時間幅Ｃだけ断続的に発生し、その後で振幅ｄよりも大きい振幅ｅの振動波形が時間幅Ｄだけ断続的に発生する。この後で、調理鍋１内の食材が茹でられ、汁の吹き零れ状態が近づくと大きな気泡が発生する。ここで、例えば２０Ｈｚ以上の周波数帯の振動レベルを、フィルター回路８で除去した場合の理由については、前述と同様である。が発生し、振幅ｅと振幅ｅよりも小さい振幅ｆの振動波形とが入り乱れた状態で、連続的に発生する。
【００１９】
図９は、調理鍋１内に例えば煮物類の食材を入れて煮込むような加熱動作を行ない、振動検知器７から出力される２０Ｈｚ以上の周波数帯の振動レベルをフィルター回路８で除去し、２０Ｈｚ付近の振動波形図を示す。ここで、２０Ｈｚ以上の周波数帯の振動レベルを、フィルター回路８で除去した場合の理由については、前述と同様である。操作パネル１０の加熱スイッチ１１を投入すると、所定時間Ｔ２後に振幅ｇの振動波形が時間幅Ｅだけ断続的に発生し、その後で振幅ｇよりも大きい振幅ｈの振動波形が時間幅Ｆだけ連続的に発生する。この後で、調理鍋１内の煮物が煮込まれて、水分が蒸発して煮物が焦げ付くことで、振幅ｇよりも小さい振幅ｉの振動波形が連続的に発生する。
【００２０】
図１０は、調理鍋１を空焚きした場合の温度検知器６から出力される温度特性図、振動検知器７から出力される振動波形図である。操作パネル１０の加熱スイッチ１１を投入すると、調理鍋１が空焚き状態の場合には温度特性が急激に上昇変化する。一方、振動検知器７の振動波形は調理鍋１内に水又は食材が投入されていないため、沸騰、吹き零れ、焦げ付き特有の波形が発生せず、一定状態を示している。このような、図３、図８〜図１０に示すような振動波形のパターンを制御回路９内に予め記憶させておく。
【００２１】
次に、誘導加熱調理器の動作を図３、図８〜図１０に示す振動波形のタイミングチャート図、図１１に示すフローチャート図を併用して説明する。操作パネル１０の加熱スイッチ１１をＯＮすると（ステップＳ１００）、加熱コイル５に電流が流れることで調理鍋１が誘導加熱される（ステップＳ１０１）。そして、制御回路９は振動検知器７からフィルター回路８を介して、２０Ｈｚ付近で所定の振動レベルが出力されたかどうかを判断する（ステップＳ１０２）。ここで、ＹＥＳ即ちフィルター回路８から所定の振動レベルが出力されたと判断した場合、調理鍋１内に水又は食材が投入されていると判断する（ステップＳ１０３）。この後で、制御回路９はフィルター回路８から出力される振動波形をサンプリングし（ステップＳ１０４）、例えば図３に示すような振幅ｃの振動波形が連続的に発生しているかどうかを判断する（ステップＳ１０５）。ここで、ＹＥＳ即ちその振動波形が発生した場合、調理鍋１内に水が入ってそれが沸騰状態に近づいたと推定する（ステップＳ１０６）。そして、制御回路９は加熱コイル５に流れる電流を低減或いは遮断させ（ステップＳ１０７）、火力を弱めて沸騰状態を未然に防止する。
【００２２】
また、制御回路９はフィルター回路８から振動ｃの振動波形が連続的に発生されていない場合、例えば図５に示すような振幅ｅとｆの振動波形が入り乱れた状態で、連続的に発生しているかどうかを判断する（ステップＳ１０９）。ここで、ＹＥＳ即ちその振動波形が発生した場合、調理鍋１内に例えば麺類の食材が入って、汁の吹き零れ状態が近づいたと推定する（ステップＳ１１０）。そして、制御回路９は加熱コイル５に流れる電流を低減或いは遮断させ（ステップＳ１０７）、汁の吹き零れ状態を未然に防止する。
【００２３】
また、制御回路９はフィルター回路８から振幅ｅとｆの振動波形が連続的に発生されていない場合、例えば図６に示すような振幅ｉの振動波形が連続的に発生しているかどうかを判断する（ステップＳ１１１）。ここで、ＹＥＳ即ち振幅ｉの振動波形が連続的に発生した場合、調理鍋１内に煮物が入って、焦げ付き状態に近づいたと推定する（ステップＳ１１２）。そして、制御回路９は加熱コイル５に流れる電流を低減或いは遮断させ（ステップＳ１０７）、火力を弱めて焦げ付き状態を未然に防止する。
【００２４】
また、前述のフィルター回路８から２０Ｈｚ付近で所定の振動レベルが出力されたかどうかを判断する過程で（ステップＳ１０２）、ＮＯ即ちその振動周波数が発生されていないと判断された場合、温度検知器６の検知温度が上昇したかどうかを判断する（ステップＳ１１３）。ここで、ＹＥＳ即ちその検知温度が上昇した場合、調理鍋１内に食材が投入されていない状態で調理鍋１が加熱されるような空焚き状態が起こる（ステップＳ１１４）。そして、制御回路９は加熱コイル５に流れる電流を遮断し（ステップＳ１０７）、火力動作を停止させて空焚きを防止する。
【００２５】
以上、制御回路９は調理鍋１内の水の沸騰、食材の汁の吹き零れ、煮物の焦げ付きを、振動検知器７からフィルター回路８を介して出力される振動波形の形状から判別することができる。そして、加熱調理の状態に応じて加熱コイル５の火力動作を制御し、適切に調理することができる。
【００２６】
実施の形態２．
図１２は、この発明に係る誘導加熱調理器に実装される他の振動検知器の構成図を示す。図１２において、トッププレート２の下部と本体１７の内底部に固着される架台１８との間に円弧状のバネ板１９を介在させ、このバネ板１９の内側面にフィルム型圧電素子１２を貼り付ける。こうした構成を有する振動検知器２０は、トッププレート２が微振動を起こすことで、バネ板１８が大きく撓み、それに伴ってフィルム型圧電素子１２も大きく撓む。これにより、トッププレート２が微振動を起こした場合、振動検知器２０は大きく振動する。そして、実施の形態１と同様に振動検知器２０から出力される例えば３０Ｈｚ以上の周波数帯の振動レベルがフィルター回路８で除去され、２０Ｈｚ付近の振動レベルが制御回路９へ入力される。これ以降の動作内容は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００２７】
以上、前述のように構成された振動検知器２０を用い、調理鍋１内の水の沸騰、食材の汁の吹き零れ、煮物の焦げ付きを正確に検知して適切に加熱制御を行なうことができる。
【００２８】
なお、実施の形態１，２において、振動検知器７，２０から出力される３０Ｈｚ以上の周波数帯の振動レベルをフィルター回路８で除去するように構成しているが、他の例としてフィルター回路８を使用せず、図１３に示すようにトッププレート２の下部と本体１６の上端部との間にウレタン、シリコン樹脂の何れかの弾性部材２１を介在させ、前述の振動レベルを除去するように構成しても良い。
【００２９】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３０】
この発明に係る誘導加熱調理器は、調理鍋を載置し、該調理鍋内の水が沸騰状態の時、剛体モードで振動するトッププレートを設け、トッププレートの下に配設され、調理鍋を誘導加熱する加熱コイルを設け、加熱コイルに高周波電流を供給する電流供給部を設け、電流供給部を冷却する冷却ファンを設け、調理鍋からトッププレートへ伝播される振動を検知する振動検知器を設け、振動検知器から出力される振動周波数成分のうち、４０Ｈｚ以下の周波数帯における振動レベルを抽出する抽出手段を設け、調理鍋内の水又は食材が、沸騰、吹き零れ及び焦げ付き状態のときの振動レベルの波形パターンが予め記憶され、この記憶された波形パターンと抽出手段から抽出された振動レベルの波形パターンとに基き、調理鍋内の水又は食材が、沸騰、吹き零れ又は焦げ付き状態であるか否かを判断し、当該判断結果に基づいて、電流供給部から加熱コイルへ供給される高周波電流を低減或いは遮断させる制御回路を設けるようにしたので、例えば冷却用ファンの振動成分や商用電源周波数の振動成分の影響を殆ど受けることがなく、かつトッププレートの全体個所において振動レベルが一様であって、この振動レベルを振動検知器で確実に検知することができる。したがって、調理鍋内の水の沸騰、食材の汁の吹き零れ、煮物の焦げ付きを、振動検知器からフィルター回路を介して出力される振動波形の形状から判別し、加熱調理の状態に応じて加熱コイルの火力動作を制御し、適切に調理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による誘導加熱調理器の構成図を示す。
【図２】振動検知器の構成図を示す。
【図３】沸騰時の振動波形図を示す。
【図４】トッププレートの振動特性図を示す。
【図５】トッププレートの静止モード図を示す。
【図６】２０Ｈｚ付近のトッププレートの振動モード図を示す。
【図７】１００Ｈｚ付近のトッププレートの振動モード図を示す。
【図８】吹き零れ時の振動波形図を示す。
【図９】焦げ付き時の振動波形図を示す。
【図１０】空焚き時の温度特性図と振動波形図を示す。
【図１１】加熱動作のフローチャート図を示す。
【図１２】他の振動検知器の構成図を示す。
【図１３】周波数除去部材の構成図を示す。
【図１４】１００Ｈｚ以上のトッププレートの振動モード図を示す。
【符号の説明】
１調理鍋、２トッププレート、３第１の保持部材、４第２の保持部材、５加熱コイル、６温度検知器、７振動検知器、８フィルター回路、９制御回路、１０操作パネル、１１加熱スイッチ、１２フィルム型圧電素子、１３第１の錘、１４第２の錘、１５第２の錘、１６出力回路部、１７本体、１８架台、１９バネ板、２０振動検知器、２１弾性部材。

Claims

調理鍋を載置し、該調理鍋内の水が沸騰状態の時、剛体モードで振動するトッププレートと、このトッププレートの下に配設され、前記調理鍋を誘導加熱する加熱コイルと、この加熱コイルに高周波電流を供給する電流供給部と、この電流供給部を冷却する冷却ファンと、調理鍋からトッププレートへ伝播される振動を検知する振動検知器と、この振動検知器から出力される振動周波数成分のうち、４０Ｈｚ以下の周波数帯における振動レベルを抽出する抽出手段と、前記調理鍋内の水又は食材が、沸騰、吹き零れ及び焦げ付き状態のときの前記振動レベルの波形パターンが予め記憶され、該記憶された波形パターンと前記抽出手段から抽出された振動レベルの波形パターンとに基き、前記調理鍋内の水又は食材が、沸騰、吹き零れ又は焦げ付き状態であるか否かを判断し、該判断結果に基づいて、前記電流供給部から加熱コイルへ供給される高周波電流を低減或いは遮断させる制御回路とを備えた誘導加熱調理器。
前記振動検知器は円弧状のバネ板と、このバネ板の内側面に固着される帯状のフィルム型圧電素子とから成り、この振動検知器を前記トッププレートの下部と本体の内底部に設けられる架台との間に介在させたことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
前記冷却ファンの振動周波数成分を、前記振動検知器から出力される振動周波数成分に含まれないように設定したことを特徴とする請求項１又は２記載の誘導加熱調理器。
前記抽出手段は、前記振動検知器から出力される振動周波数成分のうち、２０Ｈｚ付近の周波数における振動レベルを抽出するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の誘導加熱調理器。
前記振動検知器は帯状のフィルム型圧電素子と、このフィルム型圧電素子の下部に設けられた錘とから構成され、この振動検知器を前記トッププレートの下部或いは本体の任意の位置に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。