JP3997925B2

JP3997925B2 - Induction heating cooker

Info

Publication number: JP3997925B2
Application number: JP2003041111A
Authority: JP
Inventors: 淳麻植; 英賢川西
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2023-02-19
Also published as: JP2004253211A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自己温度制御機能を有する被加熱物に対応した誘導加熱調理器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、誘導加熱調理器はその安全性や使いやすさ、高熱効率という優れた特徴が理解され、一般家庭に普及されつつある。
【０００３】
誘導加熱調理器は、図８に示すように、トッププレート１１の下部に配置された加熱コイル１２に高周波電流を印加することにより発生する高周波磁束により、トッププレート上に置かれた鉄やステンレス製の被加熱物１３（鍋）に渦電流を発生させ、鍋自身が直接発熱するように制御回路１４で制御したものである。このような加熱メカニズムであるため、異常加熱にならないよう加熱状態を電気的に制御しやすい特徴がある。
【０００４】
また誘導加熱調理器のトッププレート下部には、鍋の温度を検知する温度センサー１５も標準的に装備され、検知する温度に応じて加熱を停止または段階的に抑制する「温度過昇防止機能」を備えることにより安全に使用することが可能である。
【０００５】
また、ステンレス製のナイフやフォークのように、誘導加熱が可能な金属小物製品がトッププレートの上に置かれても加熱されないよう、消費電力が一定量以下の場合は、強制的に加熱を中止する「小物検知機能」も標準的に備えられている。
【０００６】
更に最近では、従来よりも１．５倍ほどの消費電力である３ｋＷまで加熱できる製品も開発されてきている。この火力になると鍋の昇温スピードや調理の所要時間も極めて早くなる為、従来よりも早い時間で焦げ付いたり、空焚きになり危険である。このような危険な状態にならないように、高火力での連続通電時間を制限する「連続通電防止機能」を備えているものもある。
【０００７】
一般的な安全機能として基本的な３つの機能について説明したが、これらの機能が作動するための設定条件については、様々な使用条件に対して安全性を確保する必要性から、いずれもより安全側に設定されている。具体的には、「温度過昇防止機能」の作動温度は低めに、「小物検知機能」の加熱を中止する消費電力は高めに、「連続通電防止機能」の通電停止時間は短めに、という具合である。
【０００８】
これらの機能は、いずれも鍋および調理物の温度が極端に上昇するのを防止する機能であるが、先のような安全側の設定になっているため、「温度過昇防止機能」に対しては早く作動しすぎて火力感がない、「小物検知機能」に対しては、調理の途中で通電がＯＮ／ＯＦＦし、その表示がわずらわしい、また「連続通電防止機能」に対しては、調理の途中で通電が停止又は火力が低下してしまうといった実用上の不具合が発生することがあった。
【０００９】
一方、近年、鍋に使用する金属として、実調理に使用する温度付近にキュリー点を有する金属、いわゆる整磁合金を用いることが提案されている。金属はキュリー点以上では磁性が無くなる為、誘導加熱では加熱しないという特徴がある。この特徴を活かして、鍋自身の温度がキュリー点以上に加熱されない鍋、すなわち自己温度制御機能を有する鍋（以下「感温鍋」と称する）としての展開が可能である。この整磁金属は非磁性金属と一体化して用いることにより、より磁性の変化がシャープになるため、一般的にはこのような組み合わせで使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
ここで感温鍋の自己温度制御機能について詳細に説明する。例えばキュリー温度が３１０℃の材料を用いた感温鍋の場合、鍋の温度に対する磁性の変化としては、２７０〜２８０℃程度から徐々に低下し、３１０℃のキュリー温度付近でさらに急激に低下し、以降０に近づいていく。消費電力の変化も基本的には磁性変化と同じである。実使用時における鍋での温度変化は、鍋の温度が２７０〜２８０℃程度から、徐々に低下する消費電力に合わせて温度の上昇が押さえられ、３１０℃付近以上温度が上がらなくなる。この温度付近では鍋に入力される消費電力により発熱するエネルギー量と、鍋から大気中等に放射されるエネルギー量が平衡に達するため、これ以上温度が上がらなくなるのである。このようにして感温鍋は自己温度制御機能を実現する。
【００１１】
被加熱物として感温鍋を用いた場合、先に説明した鍋及び調理物の異常温度上昇を防止する３つの安全機能は、いずれも必要でないか、設けたとしてもそれぞれ実用上の不具合が発生しない条件に設定することが可能である。しかし実際の製品では感温鍋以外も使用されるため、先程の安全側の設定にしているのが現状である。すなわち、感温鍋を用いた場合でも、誘導加熱調理器の温度制御方式が同じである為、感温鍋で設定した温度以下で前記温度過昇防止機能が作動することもあり、調理上の不具合が発生するとともに、感温鍋の特徴を十分に活かしきれていないという課題もあった。
【００１２】
さらに鍋を空焚きされた場合でも、前記温度過昇防止機能を応用して、空焚きを検知し、その旨の表示や通電の停止を行なっているが、温度センサーの追従性の限界から、検知に時間がかかるという課題もあった。
【００１３】
【特許文献１】
特許第３０７９５７３号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の問題点に鑑み本発明が解決しようとする課題は、異常加熱等に対する安全性を確保した上で、十分な高火力、高温で調理できる誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、被加熱物を設置するトッププレートと、本体内部に配置され前記被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、被加熱物の温度を検知する温度センサーと、被加熱物を加熱するための消費電力が所定の値より小さいと前記加熱コイルへの高周波電力の供給を抑制または停止する小物検知機能を有する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記被加熱物の構成が、所定のキュリー温度を有する整磁合金を前記整磁合金よりも線膨張係数の大きな非磁性金属の少なくとも外側に一体化させた自己温度制御機能を有する誘導加熱調理器用鍋であるかどうかを前記被加熱物の調理面温度がキュリー温度に到達するまでの通電状態変化により検知し、消費電力に複数のピークが現われた場合には誘導加熱調理器用鍋であると判断して、前記小物検知機能の動作にはいらないようにする誘導加熱調理器とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
上記課題を解決する為に請求項１記載の発明は、被加熱物を設置するトッププレートと、本体内部に配置され前記被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、被加熱物の温度を検知する温度センサーと、被加熱物を加熱するための消費電力が所定の値より小さいと前記加熱コイルへの高周波電力の供給を抑制または停止する小物検知機能を有する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記被加熱物の構成が、所定のキュリー温度を有する整磁合金を前記整磁合金よりも線膨張係数の大きな非磁性金属の少なくとも外側に一体化させた自己温度制御機能を有する誘導加熱調理器用鍋であるかどうかを前記被加熱物の調理面温度がキュリー温度に到達するまでの通電状態変化により検知し、消費電力に複数のピークが現われた場合には誘導加熱調理器用鍋であると判断して、前記小物検知機能の動作にはいらないようにする誘導加熱調理器ようにしたことにより、自ら異常加熱等に対する安全性を確保する自己温度制御機能を有する感温鍋に於いてもこれを検出し設定を加熱の条件や設定を変更することで、十分な高火力、高温で調理することができる。被加熱物の加熱特性に応じた制御が可能とするものである。
【００１７】
先にも述べたように、感温鍋を加熱していくと、設定したキュリー温度より手前から徐々に消費電力の低下が始まる。その変化を検知して感温鍋と判断し、制御動作の設定を変更する方法についてはこれまでにも提案されている。しかしこの検知タイミングでは既に感温鍋の温度も上がっており、また誘導加熱調理器のバラツキを含めて考えると、設定の変更が間に合わない場合もあった。特に最近主流になりつつある高火力タイプの誘導加熱調理器に於いてはこの傾向が顕著であった。
【００１８】
そこで本発明では、被加熱物の調理温度がキュリー温度に到達するまでの初期の通電状態変化より、感温鍋がどうかを検知して、感温鍋であればそれに応じた設定に変更するようにしている。
【００１９】
ここで通電初期に感温鍋であることを検知する方法について説明する。感温鍋は必要最低限の構成として、加熱面下側から整磁合金材料／非磁性金属材料の順に構成されている。このような構成の感温鍋に通電したときの消費電力及び底面温度の経時変化を図９に示す。これは整磁合金材料としてキュリー温度が３１０である４２％Ｎｉ／Ｆｅ合金を、非磁性金属材料としてアルミニウムを用いた例である。一方通常の磁性金属のみからなる鍋に於ける同様の挙動を図１０に示す。これは通常の磁性金属としてＳＵＳ４３０を用いた例である。
【００２０】
これらの図を見れば明らかなように、通常の磁性金属を用いた場合は、通電初期から徐々に消費電力が低下している。これは一般的に金属材料は温度が上昇するにつれて磁性が低下する特性に伴ったものである。これに対して感温鍋を用いた場合は、通電開始直後に一度消費電力が大きく下がり、再び上昇に転じた後、もう一度消費電力が下がっている。いわゆる消費電力のピークが２つできており、この変化も通電開始から１分間程度の初期に発生している。特に最初のピーク発生時の調理面温度は２００℃前後であり整磁合金の磁性変化が始まる温度よりははるかに低くなっている。
【００２１】
ここで感温鍋においてのみ通電初期に消費電力のピークが２つできる理由の一つを説明する。
【００２２】
最初のピークは、整治合金の加熱コイルに対向する部分が局部的に温度上昇し、一般的な金属材料と同様の磁性低下により発生していると考えられる。このときの消費電力の低下はＳＵＳ４３０の場合と比較して大きくなっているが、これは整磁合金の磁性変化が大きいことと、非磁性金属と一体化していることが要因と考えられる。具体的には整磁合金の温度上昇に伴い渦電流の浸透深さが深くなり、整磁合金の厚み以上に深くなると、渦電流の一部がアルミニウムにも流れ始める。アルミニウムは表皮抵抗が小さいため、感温鍋としての消費電力は低下する。この為、感温鍋の消費電力低下は、ＳＵＳ４３０よりも大きくなると考えられる。
【００２３】
一方、感温鍋底面の温度上昇に伴い、底面の反りが発生する。これは一体化している整磁合金と非磁性金属の線膨張率の差が大きい為である。例えば両者の線膨張率は整磁合金（４２％Ｎｉ／Ｆｅ）が４．５〜５．３×１０^−６／℃、アルミニウムが２３．１×１０^−６／℃とアルミニウムの方がはるかに大きくなっている。
【００２４】
また熱伝導率も整磁合金（４２％Ｎｉ／Ｆｅ）が０．０３６ｃａｌ／ｃｍ／ｓｅｃ／ｄｅｇに対して、アルミニウムが０．４８７ｃａｌ／ｃｍ／ｓｅｃ／ｄｅｇであり、大きく異なる。誘導加熱により整磁合金の加熱コイルに対向する部分で発生した熱エネルギーは、熱伝導率の低い整磁合金で伝導するよりも先に、アルミニウムに伝導する。アルミニウムは熱伝導性がよい為、アルミニウム全体に熱が分散する。このように加熱初期に於いては、整磁金属とアルミニウムの温度差が大きくなる傾向がある。従って加熱初期の反りは図９にも示すように、非常に大きくなる。やがて、アルミニウムを介して整磁合金全体にも熱が伝導し、すなわち整磁合金とアルミニウムの温度差が小さくなり、加熱初期よりも反りが小さくなった時点で安定する。
【００２５】
ここで加熱初期の反りの変化に着目すると、アルミニウムの温度上昇による膨張に伴い、アルミニウムが引っ張り上げる形で反りが発生している。この時、整磁合金とアルミニウムの界面はミクロ的には離れる方向に変化している。このような状態になると、一部アルミニウムに流れかけていた渦電流が、アルミニウムに流れにくくなり、その分整磁合金に流れることになる。その結果一時的に消費電流が上昇する。最終的に感温鍋全体の温度がキュリー温度付近に近づくと、整磁合金トータルとしての磁性の低下が顕著になり、消費電力が大きく低下する。
【００２６】
このように、感温鍋の調理面温度がキュリー温度に到達するまでの通電初期に、消費電力のピークが２つ現れるのは、整磁合金と非磁性金属を組み合わせた感温鍋特有の現象であり、この現象を検知して誘導加熱調理器の制御動作の設定を変更することにより、感温鍋のキュリー温度付近での消費電力低下を検知する従来の提案よりも早く感温鍋の有無の判定ができるので、従来の提案での課題も解決することができる。
【００２７】
本来の小物検知機能の目的は、ステンレス製のナイフやフォークのように、誘導加熱が可能な金属小物製品がトッププレートの上に置かれても加熱されないよう、消費電力が一定量以下の場合は、強制的に加熱を中止する為である。しかし感温鍋を使用した場合、現実的には鍋の温度がキュリー温度に到達する以前に、徐々に消費電力が低下していき、やがて小物検知機能が作動するところまで低下する。例えばキュリー温度を２６０℃に設定した感温鍋の場合、鍋の温度に対する磁性の変化としては、２２０〜２３０℃程度から徐々に低下し、２６０℃のキュリー温度付近でさらに急激に低下する。
【００２８】
例えば調理面の温度を高温にして調理するステーキで、特に調理物が小さい場合は、調理物を投入した後でも鍋底面の温度がキュリー温度付近まで上昇する場合がある。この時、消費電力が徐々に低下し、場合によっては小物検知機能が作動する事がある。鍋調理面の温度としては２２０〜２６０℃程度である。一般的にはこの程度の温度まで上昇していれば、調理に対しては十分であるが、小物検知機能が作動すると、通常本体表示部等にそれと分かる表示、例えば点滅表示等がされるため、使用者が誤動作や故障では無いかと勘違いされる可能性がある。
【００２９】
感温鍋の場合は、鍋自身の自己温度制御機能により温度の異常上昇を防止することができるので、小物検知の作動温度設定を高くして、上述のような調理に対しても、小物検知機能が作動しないようにするか、或いは作動しても表示方法を通常とは変える、（例えば「自己温度制御機能作動中」の表示を行う）ことにより、使用者の勘違いを防ぎ、使い勝手を向上させることができる。
【００３０】
また請求項２及び３記載の発明は、高火力での連続通電時間を制限する連続通電防止機能を備え、制御回路が被加熱物の自己温度制御機能を有していると検知した場合、前記連続通電防止機能の通電時間に制限を設けないようにする制御機能を備えることにより、また温度センサーの温度に応じて加熱コイルへの高周波電力の供給を制限する温度過昇防止機能を備え、制御回路が被加熱物の自己温度制御機能を検知した場合、前記温度過昇防止機能の作動温度を撤廃するまたは作動温度を通常よりも高くする制御機能を備えることによりなされるものである。
【００３１】
自己温度制御機能を有する感温鍋を被加熱物として用いた場合、高火力での連続通電により空焼き等がされた場合でも、鍋のキュリー温度以上には上がらないため安全である。そのため高火力での連続通電時間の制限を長めに変更することや、温度過昇防止機能の作動温度を通常より高くする制御機能に変更することにより、先に述べたような実用上の不具合を解消することができる。
【００３２】
また請求項１〜３記載の発明は、鍋の調理面温度が所定のキュリー温度に到達するまでの消費電力変化に於いて、複数のピークを示したことを検知した場合、被加熱物が所定の自己温度制御機能を有する鍋と判断する制御機能を備えたことによりなされるものである。
【００３３】
整磁合金と被磁性合金を一体化した感温鍋において、その構成の特徴として、加熱初期の消費電力変化に於いて複数のピークを示すので、その挙動を検知することにより、容易に感温鍋と判断することができる為、回路構成等も最小限の変更で済ますことができる。
【００３４】
【実施例】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００３５】
（実施例１）
図１において、トッププレート１の下部にドーナツ状の加熱コイル２が配置され、このトッププレート１の上に置かれた被加熱物である感温鍋３を加熱するようになっている。
【００３６】
ここで感温鍋３には整磁合金３ａ及び熱良導体で非磁性金属である、アルミニウム３ｂをクラッド化した物を用いた。
【００３７】
また加熱コイル２の中心部には、感温鍋３の温度を検知してその検知信号を制御回路４に出力する温度センサー５が、トッププレート１の下面に接するように配置されている。加熱コイル２は制御回路４で制御される。
【００３８】
ここで誘導加熱装置本体として、従来品Ａと本発明品Ｂの２種類を準備した。Ｂは加熱初期に被加熱物が自己温度制御機能を有する感温鍋の場合はそのことを検知し、小物検知作動電力の設定を８００Ｗまで低下させるようにプログラムされている。ちなみに従来品Ａの小物検知作動電力は９００Ｗであった。
【００３９】
それぞれの本体で感温鍋を加熱したときの、経過時間に対する消費電力の経時変化を図２及び図３に示す。図２が従来品、図３が発明品で、それぞれ実線が消費電力、点線が底面温度を示している。図からも明らかなように、従来品では感温鍋の消費電力が低下して約９００Ｗになった時点で、小物検知機能が作動した。以降繰り返し小物検知機能が作動した。従来品では小物検知が作動すると、使用者に小物を置いた旨を知らせるために、表示部全体が点滅する設定になっているが、今回の感温鍋の場合でもこの点滅表示が繰り返し行われ、故障したかのように感じ、使用者に不安感を与えた。また底面の温度も結果的に設定のキュリー温度よりも低い温度になってしまった。
【００４０】
一方、発明品Ｂでは、感温鍋の自己温度制御機能により、消費電力が低下してきても、小物検知動作に入ることなく、安定した調理面温度を得られることができた。また小物検知の作動を知らせる表示部の点滅も起こらず、また小物検知作動による調理面温度の低下や揺らぎも発生しないので、違和感無く使用することができた。
【００４１】
ここでは発明品としては、小物検知作動電力を低下させる設定であったが、もちろんこれに限られるものではなく、感温鍋の場合は小物検知機能が作動しても表示が点滅しないような設定であったり、小物検知機能作動時は別の表示（例えば自己温度制御機能が作動している旨を示す表示等）を行う設定でもよい。
【００４２】
（実施例２）
実施例１と同様に、誘導加熱装置本体として、従来品Ｃと本発明品Ｄの２種類を準備した。従来品Ｃは連続通電防止機能として、高火力での通電時間が１０分になると、自動的に火力が半分になるように設定されている。これに対して本発明品Ｄは、加熱初期に被加熱物が自己温度制御機能を有する感温鍋の場合はそのことを検知し、連続通電防止機能における高火力での通電時間に制限を設けないようにプログラムされている。
【００４３】
それぞれの本体で、感温鍋を用いて５Ｌのお湯を沸かす実験を行った。その時の消費電力と湯温の変化を図４、５に示す。図４が従来品Ｃ、図５が本発明品Ｄである。図からも明らかなように、従来品Ｃの場合は、通電開始後１０分以降は消費電力が半分に低下するため、最終的な沸き上がり時間は１３分であった。一方発明品Ｄの場合は、途中で商品電力が低下することもなく、従来品よりも１．５分早い。１１．５分で沸き上がった。またそれぞれの条件で家族５人分のスパゲティを茹でる実験も行った。従来品Ｃでは茹でている間の消費電力が弱いので、所定時間茹でても芯が残っており、上手くいかなかった。一方、本発明品Ｄで同様の調理を行ったところ、茹でている間の火力も十分に強く、所定の時間で上手に茹で上げることができた。
【００４４】
ここでは発明品としては、感温鍋の場合は通電時間の制限を設けない設定としたが、もちろんこれに限られるものではなく、通電時間制限の作動時間を変更したり、通電制限時の消費電力を変更したりする対応も可能である。
【００４５】
（実施例３）
実施例１と同様に、誘導加熱装置本体として、従来品Ｅと本発明品Ｆの２種類を準備した。従来品Ｅは温度過昇防止機能として、センサーの温度が２００℃を超えると、被加熱物の温度が上昇しすぎたと判断して、火力を段階的に低下させる機能が設定されている。これに対して本発明品Ｆは、加熱初期に被加熱物が自己温度制御機能を有する感温鍋の場合はそのことを検知し、温度過昇防止機能における作動温度を撤廃するようにプログラムされている。
【００４６】
それぞれの本体で感温鍋を加熱したときの、経過時間に対する消費電力の経時変化を図６及び図７に示す。図６が従来品、図７が発明品で、それぞれ実線が消費電力、点線が底面温度を示している。図からも明らかなように、従来品では通電開始から約５分後で、センサー温度が２００℃まで達し（図示せず）、以降温度過昇防止機能による消費電力低下が発生している。これに伴い、感温鍋の底面温度も２００〜２５０の間で、大きく変化している。
【００４７】
これに対して発明品Ｆでは、感温鍋の自己温度制御機能により、消費電力が低下してきても、温度過昇防止機能による消費電力の低下は発生せず、調理面の温度はキュリー点による設定温度まで上昇し、以降その温度を安定してキープすることができた。
【００４８】
ここでは発明品としては、感温鍋の場合は温度過昇防止機能に於ける作動温度を撤廃するようにしているが、もちろんこれに限られるものではなく、作動温度を変更したり、作動後の消費電力の設定を変更したりする対応も可能である。
【００４９】
またいずれの実施例に於いても、被加熱物が感温鍋かどうかを、消費電力の変化により検知しているが、もちろんこれに限られることはなく、電流変化、加熱コイルやインバーター回路等への電流、電圧変化等、加熱初期の鍋としての消費電力変化がわかる指標であれば、それで判定すれば良い。
【００５０】
【発明の効果】
上記実施例から明らかなように、請求項１〜３記載の発明によれば、異常加熱に対する安全性を確保した上で、十分な高火力、高温で調理できる誘導加熱調理器を提供することができる。
【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過熱調理器の略断面図
【図２】従来品の温度の特性を示すグラフ
【図３】第１の実施例における温度の特性を示すグラフ
【図４】従来品の温度の特性を示すグラフ
【図５】第２の実施例における温度の特性を示すグラフ
【図６】従来品の温度特性を示すグラフ
【図７】第３の実施例における温度特性を示すグラフ
【図８】従来の誘導加熱調理器を示す略断面図
【図９】誘導加熱調理器にて感温鍋を加熱したときの特性を示すグラフ
【図１０】誘導加熱調理器にて通常の磁性金属のみからなる鍋を加熱したときの特性を示すグラフ
【符号の説明】
１トッププレート
２加熱コイル
３被加熱物
４制御回路
５温度センサー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an induction heating cooker corresponding to an object to be heated having a self-temperature control function.
[0002]
[Prior art]
In recent years, induction heating cookers have been widely used in ordinary households because of their excellent features such as safety, ease of use, and high thermal efficiency.
[0003]
As shown in FIG. 8, the induction heating cooker is made of iron or stainless steel placed on the top plate by the high-frequency magnetic flux generated by applying a high-frequency current to the heating coil 12 disposed below the top plate 11. An eddy current is generated in the object to be heated 13 (pan) and the control circuit 14 controls so that the pan itself generates heat directly. Since it is such a heating mechanism, there is a feature that it is easy to electrically control the heating state so as not to cause abnormal heating.
[0004]
In addition, a temperature sensor 15 for detecting the temperature of the pan is also standardly provided at the lower part of the top plate of the induction heating cooker, and the “over-temperature prevention function” that suppresses heating in stages or in stages depending on the detected temperature. It is possible to use it safely by providing.
[0005]
Also, if the power consumption is below a certain level, forcibly stop heating so that small metal products that can be induction-heated, such as stainless steel knives and forks, are not heated when placed on the top plate. A “small item detection function” is also provided as standard.
[0006]
More recently, products that can be heated up to 3 kW, which is about 1.5 times the power consumption of the prior art, have been developed. When it comes to this thermal power, the heating speed of the pot and the time required for cooking become extremely fast, so it is dangerous because it burns in the earlier time or burns in the air. Some have a “continuous energization prevention function” that limits the continuous energization time with high thermal power so as not to be in such a dangerous state.
[0007]
Three basic functions have been explained as general safety functions, but the setting conditions for these functions to operate are all safer due to the need to ensure safety against various usage conditions. Is set to the side. Specifically, the operating temperature of the “overtemperature prevention function” is lower, the power consumption to stop heating the “small object detection function” is higher, and the energization stop time of the “continuous energization prevention function” is shorter. Condition.
[0008]
These functions are all functions that prevent the temperature of the pan and food from rising excessively, but because they are set on the safe side as described above, For the “small item detection function”, which operates too early, the energization is turned on / off during cooking, the display is troublesome, and for the “continuous energization prevention function”, There may be a practical problem that energization is stopped or heating power is reduced during cooking.
[0009]
On the other hand, in recent years, it has been proposed to use a metal having a Curie point near the temperature used for actual cooking, that is, a so-called magnetic shunt alloy, as the metal used for the pan. Since metal loses its magnetism above the Curie point, it is characterized by not being heated by induction heating. Taking advantage of this feature, it can be developed as a pan in which the temperature of the pan itself is not heated above the Curie point, that is, a pan having a self-temperature control function (hereinafter referred to as “temperature-sensitive pan”). Since this magnetic shunt metal is used in combination with a non-magnetic metal, the change in magnetism becomes sharper, and thus is generally used in such a combination (see, for example, Patent Document 1).
[0010]
Here, the self-temperature control function of the temperature-sensitive pan will be described in detail. For example, in the case of a temperature-sensitive pan using a material having a Curie temperature of 310 ° C., the change in magnetism with respect to the temperature of the pan gradually decreases from about 270 to 280 ° C., and then decreases more rapidly around the Curie temperature of 310 ° C. After that, it approaches 0. The change in power consumption is basically the same as the change in magnetism. The temperature change in the pan at the time of actual use is such that the temperature of the pan is about 270 to 280 ° C., and the temperature rise is suppressed according to the gradually decreasing power consumption, and the temperature does not rise above about 310 ° C. Near this temperature, the amount of energy generated by the power consumption input to the pan and the amount of energy radiated from the pan to the atmosphere reach equilibrium, so the temperature cannot rise any further. In this way, the temperature sensitive pot realizes a self-temperature control function.
[0011]
When a temperature-sensitive pan is used as the object to be heated, none of the three safety functions to prevent abnormal temperature rises in the pan and cooked food described above are necessary or practical problems occur even if they are provided. It is possible to set to a condition that does not. However, since the actual product uses other than the temperature-sensitive pan, the current situation is that it is set on the safe side. That is, even when using a temperature-sensitive pan, the temperature control method of the induction heating cooker is the same, so the over-temperature prevention function may operate below the temperature set in the temperature-sensitive pan. In addition to the occurrence of problems, there was a problem that the features of the temperature-sensitive pan were not fully utilized.
[0012]
Furthermore, even when the pan is boiled, the above temperature rise prevention function is applied to detect the boil, and it is displayed and the energization is stopped, but from the limit of the followability of the temperature sensor, There was also a problem that detection took time.
[0013]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3079573 [0014]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention in view of such conventional problems is to provide an induction heating cooker capable of cooking at a sufficiently high heating power and high temperature while ensuring safety against abnormal heating and the like. And
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a top plate on which an object to be heated is installed, a heating coil that is disposed inside a main body to inductively heat the object to be heated, a temperature sensor that detects the temperature of the object to be heated, A control circuit having a small object detection function for suppressing or stopping the supply of high-frequency power to the heating coil when the power consumption for heating the object to be heated is smaller than a predetermined value, and the control circuit includes the heating object The structure of the object is a pan for an induction heating cooker having a self-temperature control function in which a magnetic shunt alloy having a predetermined Curie temperature is integrated at least outside a nonmagnetic metal having a larger linear expansion coefficient than the magnetic shunt alloy. is the induction heating cooker pot when cooking surface temperature of whether the object to be heated is detected by the current state changes to reach the Curie temperature, a plurality of peaks appeared in the power consumption It determines, it is an induction heating cooker so as not enter the operation of the small detection.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is characterized in that a top plate on which an object to be heated is installed, a heating coil that is disposed inside the main body and that inductively heats the object to be heated, and detects the temperature of the object to be heated. A temperature sensor, and a control circuit having a small object detection function that suppresses or stops the supply of high-frequency power to the heating coil when power consumption for heating the object to be heated is smaller than a predetermined value. Induction heating cooking having a self-temperature control function in which the composition of the object to be heated is integrated with at least the outer side of a nonmagnetic metal having a linear expansion coefficient larger than that of the magnetic shunt alloy with a magnetic shunt alloy having a predetermined Curie temperature. induction heating cooker when cooking surface temperature of the heated object whether the dexterity pan is detected by the current state changes to reach the Curie temperature, a plurality of peaks appeared in the power consumption It is determined that the pan, by which the induction heating cooker so that the so not enter into the operation of the small detection function, the temperature sensing pot having a self temperature control function to ensure the safety to themselves abnormal heating, etc. However, by detecting this and changing the heating conditions and settings, cooking can be performed at a sufficiently high heating power and high temperature. Control according to the heating characteristics of the article to be heated is possible.
[0017]
As mentioned earlier, when the temperature-sensitive pan is heated, the power consumption starts to gradually decrease from before the set Curie temperature. A method for detecting the change and determining that it is a temperature-sensitive pan and changing the setting of the control operation has been proposed. However, at this detection timing, the temperature of the temperature-sensitive pan has already risen, and considering the variation of the induction heating cooker, the setting change may not be in time. In particular, this tendency was remarkable in the high heating type induction heating cooker which is becoming mainstream recently.
[0018]
Therefore, in the present invention, it is detected from the initial energization state change until the cooking temperature of the article to be heated reaches the Curie temperature, and if it is a temperature sensitive pan, the setting is changed accordingly. I have to.
[0019]
Here, a method for detecting a temperature-sensitive pan at the beginning of energization will be described. The temperature-sensitive pan is configured in the order of the magnetic shunt alloy material / nonmagnetic metal material from the lower side of the heating surface as the minimum necessary configuration. FIG. 9 shows changes over time in power consumption and bottom surface temperature when the temperature sensitive pan having such a configuration is energized. This is an example in which a 42% Ni / Fe alloy having a Curie temperature of 310 is used as a magnetic shunt alloy material, and aluminum is used as a nonmagnetic metal material. On the other hand, the same behavior in a pan made of only ordinary magnetic metal is shown in FIG. This is an example in which SUS430 is used as a normal magnetic metal.
[0020]
As is apparent from these figures, when a normal magnetic metal is used, the power consumption gradually decreases from the beginning of energization. This is generally associated with the property that magnetism decreases as the temperature increases. On the other hand, when using a temperature-sensitive pan, the power consumption once decreases greatly immediately after the start of energization, and after starting to increase again, the power consumption decreases again. There are two so-called power consumption peaks, and this change also occurs at the beginning of about 1 minute from the start of energization. In particular, the cooking surface temperature at the first peak occurrence is around 200 ° C., which is much lower than the temperature at which the magnetic change of the magnetic shunt alloy begins.
[0021]
Here, one of the reasons why two peaks of power consumption can be produced in the initial stage of energization only in the temperature sensitive pot will be described.
[0022]
The first peak is considered to be caused by a magnetic decrease similar to that of a general metal material due to a local temperature rise in the portion of the tidy alloy facing the heating coil. The reduction in power consumption at this time is larger than that in the case of SUS430, which is considered to be caused by the fact that the magnetic change of the magnetic shunt alloy is large and that it is integrated with the nonmagnetic metal. Specifically, as the temperature of the magnetic shunt alloy increases, the penetration depth of the eddy current becomes deeper. When the depth of the eddy current becomes deeper than the thickness of the magnetic shunt alloy, part of the eddy current starts to flow into the aluminum. Since aluminum has low skin resistance, power consumption as a temperature-sensitive pan is reduced. For this reason, it is thought that the power consumption fall of a temperature-sensitive pan becomes larger than SUS430.
[0023]
On the other hand, as the temperature of the bottom of the temperature-sensitive pan rises, warping of the bottom occurs. This is because the difference in linear expansion coefficient between the integrated magnetic shunt alloy and the nonmagnetic metal is large. For example, the linear expansion coefficients of both the magnetic shunt alloy (42% Ni / Fe) are 4.5 to 5.3 × 10 ⁻⁶ / ° C., and aluminum is 23.1 × 10 ⁻⁶ / ° C. It is getting bigger.
[0024]
In addition, the thermal conductivity of the magnetic shunt alloy (42% Ni / Fe) is greatly different from 0.036 cal / cm / sec / deg to 0.487 cal / cm / sec / deg of aluminum. The heat energy generated in the portion facing the heating coil of the magnetic shunt alloy by induction heating is conducted to aluminum before being conducted by the magnetic shunt alloy having a low thermal conductivity. Since aluminum has good thermal conductivity, heat is dispersed throughout the aluminum. Thus, in the initial stage of heating, the temperature difference between the magnetic shunt metal and aluminum tends to increase. Therefore, the warp at the initial stage of heating becomes very large as shown in FIG. Eventually, heat is conducted to the entire magnetic shunt alloy through aluminum, that is, the temperature difference between the magnetic shunt alloy and aluminum becomes small, and the warp becomes smaller than the initial stage of heating.
[0025]
Here, paying attention to a change in warpage at the initial stage of heating, the warp is generated in such a manner that the aluminum is pulled up as the temperature of the aluminum expands. At this time, the interface between the magnetic shunt alloy and aluminum changes in a direction away from the micro. In such a state, the eddy current that has partially flowed to the aluminum becomes difficult to flow to the aluminum, and accordingly flows to the magnetic shunt alloy. As a result, current consumption temporarily increases. When the temperature of the whole temperature-sensing pan finally approaches the Curie temperature, the magnetic reduction as the magnetic shunt alloy becomes significant, and the power consumption is greatly reduced.
[0026]
In this way, at the initial stage of energization until the cooking surface temperature of the temperature-sensing pan reaches the Curie temperature, two power consumption peaks appear because of a phenomenon peculiar to temperature-sensing pans that combine a magnetic shunt alloy and a non-magnetic metal. By detecting this phenomenon and changing the setting of the control operation of the induction heating cooker, the presence or absence of the temperature-sensitive pan is detected earlier than the conventional proposal for detecting a decrease in power consumption near the Curie temperature of the temperature-sensitive pan. Therefore, the problem with the conventional proposal can be solved.
[0027]
The purpose of the original small object detection function is when the power consumption is below a certain amount so that a small metal product that can be heated by induction, such as a stainless steel knife or fork, will not be heated even if it is placed on the top plate. This is to forcibly stop heating. However, when a temperature sensitive pan is used, in reality, before the pan temperature reaches the Curie temperature, the power consumption gradually decreases, and eventually the accessory detection function is activated. For example, in the case of a temperature-sensitive pan whose curie temperature is set to 260 ° C., the change in magnetism with respect to the temperature of the pan gradually decreases from about 220 to 230 ° C., and further rapidly decreases near the Curie temperature of 260 ° C.
[0028]
For example, in the case of steak that is cooked at a high cooking surface temperature, especially when the food is small, the temperature at the bottom of the pan may rise to near the Curie temperature even after the food is added. At this time, the power consumption gradually decreases, and the accessory detection function may be activated in some cases. The cooking surface temperature is about 220 to 260 ° C. In general, if the temperature rises to this level, it is sufficient for cooking, but when the accessory detection function is activated, a normal display, such as a blinking display, is usually displayed. The user may be mistaken for a malfunction or failure.
[0029]
In the case of a temperature-sensitive pan, the temperature rise can be prevented by the self-temperature control function of the pan itself, so the operating temperature setting for small object detection is increased, and small objects are detected even for cooking as described above. Prevent the user from misunderstanding and improve usability by disabling the function or changing the display method to normal even if it is activated (for example, by displaying “Self-temperature control function is active”) Can be made.
[0030]
The inventions of claims 2 and 3 are provided with a continuous energization preventing function for limiting a continuous energization time at high thermal power, and when the control circuit detects that it has a self-temperature control function for the object to be heated, By providing a control function that does not limit the energization time of the continuous energization prevention function, and with an overtemperature prevention function that restricts the supply of high-frequency power to the heating coil according to the temperature of the temperature sensor, control When the circuit detects the self-temperature control function of the object to be heated, the circuit is provided with a control function that eliminates the operating temperature of the overheat prevention function or raises the operating temperature higher than usual.
[0031]
When a temperature-sensitive pan having a self-temperature control function is used as an object to be heated, it is safe because it will not rise above the Curie temperature of the pan even if it is baked by continuous energization with high heating power. Therefore, by changing the restriction on the continuous energization time at high thermal power for a long time, or by changing it to a control function that raises the operating temperature of the overheat prevention function, the above-mentioned practical problems can be avoided. Can be resolved.
[0032]
Further, in the first to third aspects of the invention, when it is detected that the cooking surface temperature of the pan shows a plurality of peaks in the power consumption change until the cooking surface temperature reaches the predetermined Curie temperature, the object to be heated is predetermined. This is achieved by providing a control function for judging a pan having a self-temperature control function.
[0033]
In a temperature-sensitive pan that integrates a magnetic shunt alloy and a magnetic alloy, as a feature of its structure, it shows multiple peaks in the power consumption change at the beginning of heating, so it can be easily detected by detecting its behavior. Since it can be judged as a pan, the circuit configuration can be changed with minimal changes.
[0034]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0035]
Example 1
In FIG. 1, a donut-shaped heating coil 2 is arranged at the lower part of the top plate 1, and a temperature-sensitive pan 3 that is an object to be heated placed on the top plate 1 is heated.
[0036]
Here, the temperature-sensitive pan 3 was made of a magnetic shunt alloy 3a and a non-magnetic metal clad aluminum 3b which is a good heat conductor.
[0037]
A temperature sensor 5 that detects the temperature of the temperature-sensitive pan 3 and outputs the detection signal to the control circuit 4 is disposed at the center of the heating coil 2 so as to be in contact with the lower surface of the top plate 1. The heating coil 2 is controlled by the control circuit 4.
[0038]
Here, two types of the conventional product A and the product B of the present invention were prepared as the induction heating device main body. B is programmed to detect when the object to be heated is a temperature-sensitive pan having a self-temperature control function at the initial stage of heating, and to reduce the setting of the accessory detection operating power to 800 W. Incidentally, the accessory detection operating power of the conventional product A was 900 W.
[0039]
The time-dependent change of the power consumption with respect to elapsed time when a temperature-sensitive pan is heated with each main body is shown in FIG.2 and FIG.3. 2 is a conventional product, FIG. 3 is an invention product, the solid line indicates the power consumption, and the dotted line indicates the bottom surface temperature. As is apparent from the figure, the accessory detection function was activated when the power consumption of the temperature-sensitive pan decreased to about 900 W in the conventional product. Since then, the accessory detection function has been activated repeatedly. In the conventional product, when the small item detection is activated, the entire display unit blinks to notify the user that the small item has been placed, but this blinking display is repeated even in the case of the current temperature sensor. It felt as if it was out of order, giving users anxiety. Also, the bottom surface temperature was lower than the set Curie temperature.
[0040]
On the other hand, in the invention product B, even if the power consumption has decreased due to the self-temperature control function of the temperature-sensitive pan, a stable cooking surface temperature could be obtained without entering the accessory detection operation. Moreover, the display unit notifying the operation of the accessory detection does not flash, and the cooking surface temperature does not decrease or fluctuate due to the accessory detection operation, so that it can be used without a sense of incongruity.
[0041]
Here, as an invention, it was set to reduce the accessory detection operating power, but of course it is not limited to this, and in the case of a temperature sensitive pan, the setting does not flash even if the accessory detection function is activated Or, when the accessory detection function is activated, another display (for example, a display indicating that the self-temperature control function is activated) may be set.
[0042]
(Example 2)
In the same manner as in Example 1, two types of the conventional product C and the product D of the present invention were prepared as the induction heating device main body. The conventional product C is set as a continuous energization preventing function so that when the energization time with high thermal power becomes 10 minutes, the thermal power is automatically halved. On the other hand, the product D of the present invention detects this when the heated object has a self-temperature control function in the initial stage of heating, and provides a restriction on the energizing time at high heating power in the continuous energization preventing function. It is programmed not to.
[0043]
In each main body, an experiment was conducted to boil 5 L of hot water using a temperature-sensitive pan. Changes in power consumption and hot water temperature at that time are shown in FIGS. 4 shows the conventional product C, and FIG. 5 shows the product D of the present invention. As is apparent from the figure, in the case of conventional C, the energization start after 10 minutes thereafter for the power consumption is reduced by half, the final boiling-out up time was 13 minutes. On the other hand, in the case of the invention product D, the product power does not decrease in the middle, and is 1.5 minutes earlier than the conventional product. It rose-out boiling in 11.5 minutes. We also experimented with spaghetti for five families under each condition. In the conventional product C, since the power consumption during boiled is weak, the lead remains even after being boiled for a predetermined time, and it did not work well. On the other hand, when the same cooking was performed with the product D of the present invention, the heating power during boiling was sufficiently strong, and it was able to boil well in a predetermined time.
[0044]
Here, as an invention product, in the case of a temperature-sensitive pan, it was set not to limit the energization time, but of course it is not limited to this, the operation time of the energization time limit can be changed, or the consumption at the time of energization limitation It is possible to change the power.
[0045]
(Example 3)
In the same manner as in Example 1, two types of the conventional product E and the product F of the present invention were prepared as the induction heating device main body. The conventional product E has a function to prevent the heating power from being increased in a stepwise manner as a temperature overheating prevention function, when the temperature of the sensor exceeds 200 ° C., it is determined that the temperature of the object to be heated has increased too much. On the other hand, the product F of the present invention is programmed to detect that when the object to be heated is a temperature-sensitive pan having a self-temperature control function at the initial stage of heating, and eliminate the operating temperature in the over-temperature prevention function. ing.
[0046]
The time-dependent change of the power consumption with respect to elapsed time when a thermo sensitive pot is heated with each main body is shown in FIG.6 and FIG.7. FIG. 6 is a conventional product, FIG. 7 is an invention product, the solid line indicates the power consumption, and the dotted line indicates the bottom surface temperature. As is apparent from the figure, in the conventional product, the sensor temperature reaches 200 ° C. (not shown) about 5 minutes after the start of energization, and thereafter the power consumption is reduced due to the over-temperature prevention function. Along with this, the bottom temperature of the temperature-sensitive pan also varies greatly between 200 and 250.
[0047]
On the other hand, in the product F, even if the power consumption decreases due to the self-temperature control function of the temperature-sensitive pan, the power consumption does not decrease due to the over-temperature prevention function, and the cooking surface temperature depends on the Curie point. The temperature rose to the set temperature and the temperature could be kept stable thereafter.
[0048]
Here, as an invention, in the case of a temperature-sensitive pan, the operating temperature in the overheat prevention function is eliminated, but of course it is not limited to this. It is also possible to change the power consumption setting.
[0049]
In any of the embodiments, whether the object to be heated is a temperature-sensitive pan is detected by a change in power consumption, but of course, it is not limited to this, a current change, a heating coil, an inverter circuit, etc. If it is an index that shows a change in power consumption as a pan in the initial stage of heating, such as a current and a voltage change, it can be determined.
[0050]
【The invention's effect】
As apparent from the above embodiments, according to the first to third aspects of the invention, it is possible to provide an induction heating cooker capable of cooking at a sufficiently high heating power and high temperature while ensuring safety against abnormal heating. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an induction overheating cooker showing a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a graph showing temperature characteristics of a conventional product. FIG. 3 shows temperature characteristics in the first embodiment. Graph [Fig. 4] Graph showing the temperature characteristics of the conventional product [Fig. 5] Graph showing the temperature characteristics of the second embodiment [Fig. 6] Graph showing the temperature characteristics of the conventional product [Fig. 7] Third implementation Graph showing temperature characteristics in an example [Fig. 8] Schematic sectional view showing a conventional induction heating cooker [Fig. 9] Graph showing characteristics when a temperature-sensitive pan is heated by an induction heating cooker [Fig. 10] Induction heating A graph showing the characteristics when a pan made of only ordinary magnetic metal is heated in a cooker.
1 Top plate 2 Heating coil 3 Object to be heated 4 Control circuit 5 Temperature sensor

Claims

There is a top plate for installing the object to be heated, a heating coil that is arranged inside the main body for induction heating the object to be heated, a temperature sensor that detects the temperature of the object to be heated, and power consumption for heating the object to be heated. A control circuit having an accessory detection function that suppresses or stops the supply of high-frequency power to the heating coil when smaller than a predetermined value;
The control circuit has a self-temperature control function in which the configuration of the object to be heated is integrated with at least the outer side of a nonmagnetic metal having a linear expansion coefficient larger than that of the magnetic shunt alloy with a magnetic shunt alloy having a predetermined Curie temperature. cooking surface temperature of the heated object whether the induction heating cooker pot having senses by energization state change until it reaches the Curie temperature, the induction cooking when multiple peaks appeared in the power consumption An induction heating cooker that judges that the pot is a pot and does not enter into the operation of the accessory detection function.

A top plate for installing an object to be heated, a heating coil that is arranged inside the main body to induction-heat the object to be heated, a temperature sensor that detects the temperature of the object to be heated, and a continuous current that limits continuous energization time at high heating power A control circuit having a current-carrying prevention function,
The control circuit has a self-temperature control function in which the configuration of the object to be heated is integrated with at least the outer side of a nonmagnetic metal having a linear expansion coefficient larger than that of the magnetic shunt alloy with a magnetic shunt alloy having a predetermined Curie temperature. cooking surface temperature of the heated object whether the induction heating cooker pot having senses by energization state change until it reaches the Curie temperature, the induction cooking when multiple peaks appeared in the power consumption An induction heating cooker that determines that the pot is a pot and does not limit the energization time of the continuous energization prevention function.

A top plate for installing the object to be heated, a heating coil arranged inside the main body for induction heating the object to be heated, a temperature sensor for detecting the temperature of the object to be heated, and a heating coil according to the temperature of the temperature sensor A control circuit having an overtemperature prevention function for limiting the supply of high-frequency power,
The control circuit has a self-temperature control function in which the configuration of the object to be heated is integrated with at least the outer side of a nonmagnetic metal having a linear expansion coefficient larger than that of the magnetic shunt alloy with a magnetic shunt alloy having a predetermined Curie temperature. cooking surface temperature of the heated object whether the induction heating cooker pot having senses by energization state change until it reaches the Curie temperature, the induction cooking when multiple peaks appeared in the power consumption An induction heating cooker that determines that the pan is a pot and eliminates the operating temperature of the over-temperature prevention function or raises the operating temperature higher than normal.