JP4123213B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は天板上の鍋を赤外線センサ等により精度良く検出する事ができる湯沸し機能を備えた誘導加熱調理器に関するものである。

従来、この種の誘導加熱調理器は、加熱コイル１０３に電力を供給すると、加熱コイル１０３に誘導磁界が発生し、天板１０２上の鍋１０１が誘導加熱され、この誘導加熱によって鍋１０１の温度が上昇し、鍋１０１内の被加熱物が調理される。ここで、加熱コイル１０３により鍋１０１の加熱が開始されると、鍋１０１の下に設けられた透過部１０５を鍋１０１の温度に応じた赤外線が透過し、この赤外線の量を赤外線検出手段１０７が検知し、この赤外線量により温度換算手段１０８で鍋１０１の温度を判定し、所定の温度になるようにインバータ１０４を制御して電力を制御し被加熱物の調理をおこなっている（例えば、特許文献１参照）。

図８は、特許文献１に記載された従来の誘導加熱調理器を示すものである。図８に示すように、鍋１０１を加熱する加熱コイル１０３と、鍋１０１を載置する天板１０２と、前記天板１０２中央部に配置し鍋１０１からの赤外線を透過する透過部１０５と、前記透過部１０５を通過した赤外線を検知する赤外線検出手段１０７とインバータ１０４の出力を制御する制御手段１０９から構成されている。
特開２００３−３１７９１８号公報

しかしながら、前記従来の構成では、直接鍋の温度を測定するため精度良く検知できるので、沸騰判定中加熱コイルに供給する電力を高火力のまま維持しており温度変化がしばらく安定したら沸騰したと判定しているので沸騰判定中において被加熱物に熱量がどんどん蓄積されて鍋の形状や液量によっては吹きこぼれる可能性があるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、沸騰前温度検知条件を満たした時点で加熱コイルに供給する電力を停止し、加熱していない状態での温度変化値から沸騰を判定することにより、吹きこぼれること無く安定な被加熱物の沸騰検知を行うことが可能とした誘導加熱調理器を提供することを目的とする。

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、赤外線を透過する天板上の鍋を加熱する加熱コイルに高周波電流を供給するインバータと、インバータを制御する加熱制御手段と、鍋底面から放射される赤外線を検知する赤外線検出手段と、赤外線検出手段の出力から鍋底面温度を検出する温度検知手段と、加熱制御手段により水の収容された鍋を第１の電力で加熱しているときに温度検知手段の出力により検知された単位時間あたりの上昇温度が第１の判定比較値以下であると沸騰前温度検知が完了したことを検知する沸騰前温度検知手段と、沸騰前温度検知手段が沸騰前温度検知の完了を検知し、加熱制御手段がインバータの出力を停止した時点から第１の所定時間経過後に、温度検知手段により検知された単位時間あたりの低下温度が第２の判定比較値以下であると、水の沸騰判定を行う沸騰判定手段とを備え、沸騰判定手段が、水が沸騰したと判定すると保温モードに移行し、水が沸騰していないと判定すると、再度加熱制御手段がインバータを制御し、沸騰前温度検知及び水の沸騰判定が繰り返えされることとしたものである。

これによって、沸騰前温度検知手段により沸騰直前まで高い電力で短時間で温度を上昇させることができ、沸騰判定手段により、インバータを停止した状態で、沸騰を判定するため、鍋の材質や電圧変動の影響が小さく、精度よく沸騰検知できるので、ふきこぼれをしない湯沸しができる。

また、加熱を停止すると、鍋内の水の温度に応じて、急激に温度が低下するので、沸騰検知付近の温度にあるかどうかが判定できる。

本発明の誘導加熱調理器は、沸騰前温度検知条件までは高火力により短時間で被加熱物の加熱を行い、沸騰前温度検知条件を満たした時点で加熱コイルに供給する電力を下げ被加熱物に加わる熱量を抑え又は前記電力供給を停止し、沸騰検知条件を満たした時点で沸騰検知を行うことにより、吹きこぼれること無く被加熱物の沸騰検知を行うことができる。

第１の発明は、鍋を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルの上部で前記鍋を載置すると共に赤外線を透過する天板と、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータと、前記インバータを制御する加熱制御手段と、前記天板下方に置かれ前記鍋底面から放射される赤外線を検知する赤外線検出手段と、前記赤外線検出手段の出力から鍋底面温度を検出する温度検知手段と、前記加熱制御手段により水の収容された前記鍋を第１の電力で加熱しているときに前記温度検知手段の出力により検知された単位時間あたりの上昇温度が第１の判定比較値以下であると沸騰前温度検知が完了したことを検知する沸騰前温度検知手段と、前記沸騰前温度検知手段が前記沸騰前温度検知の完了を検知し、前記加熱制御手段が前記インバータの出力を停止た時点から第１の所定時間経過後に、前記温度検知手段により検知された単位時間あたりの低下温度が第２の判定比較値以下であると、前記水の沸騰を判定する沸騰判定手段を有することにより、前記沸騰判定手段が、前記水が沸騰したと判定すると保温モードに移行し、前記水が沸騰していないと判定すると、再度前記加熱制御手段が前記第１の電力で加熱されるように前記インバータを制御し、前記沸騰前温度検知及び前記水の沸騰判定が繰り返えされることで使い勝手のよい誘導加熱調理器を提供することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の誘導加熱調理器の沸騰判定手段を、第１の所定時間経過後、インバータの出力を再度開始するときは沸騰前温度検知手段の沸騰前温度検知と第１の判定比較値を前記インバータの出力停止前よりも小さくなるように決定することにより、より沸騰温度に近い状態まで加熱し続けることができ、短時間で沸騰させることができる。

第３の発明は、特に、第１〜第２の発明の誘導加熱調理器の沸騰判定手段を、第１の所定時間経過する間の温度検知手段により検知された低下温度から単位時間あたりの低下温度を求め、前記第１の所定時間経過する間の低下温度が小さくなると、前記インバータの出力を再度開始する時における第１の電力を小さくするように決定することにより、温度変化が大きい時は、高い電力で加熱し、沸騰検知までの時間を短縮でき、また、温度変化が小さい時は、低い電力で加熱するので、ふきこぼれを防止できる。

第４の発明は、特に、第１〜第３の発明の誘導加熱調理器の加熱制御手段はインバータの出力を再度開始してから第２の所定時間経過すると沸騰前温度検知手段による沸騰検知前温度検知が行なわれていない場合でも前記インバータの出力を停止し、その後沸騰判定手段は、水の沸騰判定を行い、水の沸騰を判定すると保温モードに移行し、水が沸騰していないと判定すると、前記第２の所定時間を再度決め前記インバータの出力が再度開始されるとともに、第１の所定時間経過する間に温度検知手段により検知された低下温度から単位時間あたりの温度低下値を求め、前記第１時間の間の温度低下値が小さくなると、前記インバータの出力再開始後における前記第２の所定時間を短くするように決定し、連続的に加熱を続ける時間に制限を設けることができるので、鍋の形状や材質により、沸騰検知ができない場合にも、加熱を停止することができ、水の蒸発を防ぎ、電力の消費を抑えることができる。

第５の発明は、特に、第１の発明の誘導加熱調理器の加熱制御手段がインバータの出力を停止後沸騰判定手段が水の沸騰を判定することに代え、前記加熱制御手段が前記インバータの出力を低下させた後前記沸騰判定手段が水の沸騰を判定する。吹きこぼれることなく被加熱物の沸騰検知を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって、本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器のブロック図を示すものである。

図１において、本実施の形態における誘導加熱調理器は、水を収容する鍋１を加熱する加熱コイル３と、前記加熱コイル３の上部で鍋１を載置する、透明で赤外線を透過するセラミック製の天板２と、前記加熱コイル３に高周波電流を供給するインバータ４を有する。また、前記鍋１底面から放射される赤外線を検知する赤外線検出手段５が加熱コイル３の中央で天板２下面に設置されており、上方が開口し反射率の高い鏡面状の反射筒で囲われている。また、前記赤外線検出手段５の出力から鍋１底面温度を検出する温度検知手段６と、この温度検知手段６の出力により検知された温度変化値から沸騰前の温度を検知する沸騰前温度検知手段７と、沸騰前温度検知後、インバータ４を停止させ、所定の時間内における温度変化値から沸騰を判定する沸騰判定手段８と、インバータ４を制御する加熱制御手段９とを備える。

ここで、赤外線検出手段５の動作について説明する。鍋１底の温度が上昇すると、その温度に対応した赤外線が鍋１から放射される。天板２に使用されるセラミック材料は、２．５μｍ以下の波長域の赤外線を効率よく透過できるため、赤外線検知手段５を、例えば、２．５μｍ以下の波長を検出することができるフォトダイオードなどで構成することにより、天板２を通ったこの波長域の赤外線がフォトダイオードに入射される。また、赤外線検出手段５は、反射率の高い鏡面状の反射筒の存在により、より多くの赤外線を選択的に集光し、かつ、加熱コイル３からの磁界を遮断することにより、鍋１底から放射される赤外線量を確保するようになっており、温度測定の精度向上をはかっている。

温度検知手段７は、フォトダイオードにより構成された赤外線検出手段５に入射された赤外線量に対応して当該フォトダイオードに発生する電流を、Ｉ（電流）−Ｖ（電圧）変換した上で、増幅し、かつ温度情報に変換して、沸騰前温度検知手段８および沸騰判定手段９とに出力する。本実施例では、放射率を０．５として、温度情報に変換しているが、温度検知手段７の出力と、鍋１内の水温には、鍋１の材質による放射率の違いから、温度差が生じる。

加熱制御手段９には、使用者の操作により自動湯沸しシーケンスを実行するために、使用者が湯沸しを開始するための入力手段（図示していない）を設けてある。

以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を図２及び図３を用いて説明する。

まず、天板２上に載せられた鍋１に２０００Ｗ以上の電力を供給する為に加熱制御手段９よりインバータ４を制御し加熱コイル３に高周波電流を発生させ（ステップＳ１）、鍋１の加熱を行う。鍋１が加熱されると鍋１より放出する赤外線量は増え、その鍋１の底から発せられる赤外線量を赤外線検出手段５で測定し、温度検知手段６で鍋１の温度を換算開始（ステップＳ２）すると同時に電力供給開始からの時間の観測を開始する（ステップＳ３）。所定時間ｔｘｍｉｎ経過したら（ステップＳ４）、単位時間当りの温度変化値を計算（△Ｔ／△ｔ）を開始する（ステップＳ５）。単位時間当りの温度変化値が所定の値よりも小さいという沸騰前温度検知条件を満たすまでは単位時間当りの温度変化値の算出（ステップＳ５）を継続して行い、沸騰温度付近の温度に近づくと単位時間当りの温度変化値は小さくなっていくので、沸騰前温度検知条件（≦△ＴｅｍｐＸ）を満たすようになった時沸騰前温度検知完了と判断し（ステップＳ６）、鍋１加熱用に供給していた電力を０Ｗに落とすか、１０００Ｗまたはそれ以下に落とす（ステップＳ７）。供給可能な電力値により単位時間当りの温度変化値の条件値を決めなければならない。また、沸騰前温度検知条件は、所定の温度に達することでもよく、開始時点から沸騰検知までの時間を短くしようとすれば、９５℃以上の温度を基準に条件を決めるのが望ましい。電力を０Ｗに落とすと（ステップＳ７）その後、単位時間当りの温度変化値の算出（ステップＳ９）を行うために、所定時間ｔｙｍｉｎ経過するまで待機する（ステップＳ８）。所定時間ｔｙｍｉｎ経過したら（ステップＳ８）、単位時間当りの温度変化値の算出（ステップＳ９）し、単位時間当りの温度変化値が所定の値以下になるという沸騰検知条件範囲（≦△ＴｅｍｐＹ）以内であれば沸騰検知完了と判断し（ステップＳ１０）、次工程である保温モードへ移行し、（ステップＳ１２）、沸騰検知条件範囲（≦△ＴｅｍｐＹ）以内でなければ、２０００Ｗ以上の電力で再度加熱を開始する（ステップＳ１）。

以上のように、本実施の形態においては沸騰前温度検知手段７により沸騰前温度検知条件に達した時点で加熱制御手段９にて加熱コイル３に供給する電力を停止し、さらに沸騰判定手段８により沸騰判定条件に達した場合は、沸騰検知を行うとすることにより、鍋の材質や厚さ、または電源電圧の変動にもかかわらず、精度良く沸騰判定を行うことができるので、吹きこぼれることなく沸騰検知を行うことができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器の動作を示すフローチャートを示すものである。本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器は、実施の形態１と同一とし、実施の形態１と同一要素については同一符号を付して説明を省略する。

まず、沸騰前検知条件の初期値を設定し（ステップ１ａ）、条件Ｙが成立しない場合、沸騰前検知条件を再設定する（ステップ１０ａ）。本実施例では、沸騰前検知条件の初期値は、１．８℃とし、再設定時は、１回ごとにマイナス０．１℃した値を設定している。

本実施例では、再度加熱を行う場合に、沸騰前検知条件を０．１℃づつ減算しているが、インバータ停止中の変化量に基づいて、段階的に、最適な値を設定すると、なお、よい。

以上のように、本実施の形態においては、沸騰前温度検知の判定値が沸騰判定を行う度に小さくなるので、より沸騰温度に近い状態で、沸騰前温度検知ができ、精度良く沸騰判定を行うことができるので、吹きこぼれることなく沸騰検知を行うことができる。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における誘導加熱調理器の動作を示すフローチャートを示すものである。本発明の実施の形態３における誘導加熱調理器は、実施の形態１と同一とし、実施の形態１と同一要素については同一符号を付して説明を省略する。また、図６は、本発明の実施の形態３における誘導加熱調理器の条件に関するパラメータ図である。

まず、沸騰前検知条件の初期値を設定し（ステップ１ａ）、電力を２０００Ｗとして加熱を開始する（ステップ１）。条件Ｙが成立しない場合、沸騰前検知条件を再設定する（ステップ１０ａ）し、さらに、図６のようにＴｅｍｐＹに基づいて、電力を決定し、再度、温度測定（ステップ２）を開始する。

以上のように、本実施の形態においては、沸騰判定後、再度、加熱を開始する場合に、電力を低下させることができるので、ふきこぼれが発生しにくい沸騰検知が可能となる。

（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４における誘導加熱調理器の動作を示すフローチャートを示すものである。本発明の実施の形態４における誘導加熱調理器は、実施の形態１と同一とし、実施の形態１と同一要素については同一符号を付して説明を省略する。また、図６は、本発明の実施の形態４における誘導加熱調理器の条件に関するパラメータ図である。

図７において、単位時間当たりの温度変化算出を繰り返し実施している間（ステップＳ５からステップＳ６）において、加熱開始からの時間を確認し、所定の時間を経過している場合、沸騰前検知条件（条件Ｘ）の判定（ステップＳ６）をせずに、沸騰判定（Ｓ７からＳ１０）を行う。また、さらに、図６のようにＴｅｍｐＹに基づいて、次回の加熱時間ｔｚｍｉｎを決定し、再度、温度測定（ステップ２）を開始する。

以上のように、本実施の形態においては沸騰前温度検知手段７により沸騰前温度検知条件に達しない場合にも、加熱開始からｔｚｍｉｎ経過後、加熱制御手段９にて加熱コイル３に供給する電力を停止する。さらに沸騰判定手段８により沸騰判定条件に達した場合は、沸騰と判定し、保温を行うとすることにより、鍋の材質や厚さ、または電源電圧の変動にもかかわらず、精度良く沸騰判定を行うことができるので、吹きこぼれることなく沸騰検知を行うことができる。

以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、沸騰前温度検知条件を満たした時点で加熱コイルに供給する電力設定を行い、沸騰検知条件を満たした時点で沸騰検知を行うことにより、吹きこぼれること無く被加熱物の沸騰検知を行うことが可能となるので、精度よく温度変化値を検出する赤外線センサ等を用いたジャーポット、ガスレンジなどの加熱装置等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器を示すブロック図 本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の被加熱物の加熱過程を示す図 本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器の動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態３における誘導加熱調理器の動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態３、４における誘導加熱調理器の条件に関するパラメータ図 本発明の実施の形態４における誘導加熱調理器の動作を示すフローチャート 従来例における誘導加熱調理器を示すブロック図

符号の説明

１ 鍋
２ 天板
３ 加熱コイル
４ インバータ
５ 赤外線検出手段
６ 温度検知手段
７ 沸騰前温度検知手段
８ 沸騰判定手段
９ 加熱制御手段
１０１ 鍋
１０２ 天板
１０３ 加熱コイル
１０４ インバータ
１０５ 透過部
１０６ 保護部
１０７ 赤外線検出手段
１０８ 温度検出手段
１０９ 制御手段

Claims (5)

1. 鍋を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルの上部で前記鍋を載置すると共に赤外線を透過する天板と、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータと、前記インバータを制御する加熱制御手段と、前記天板下方に置かれ前記鍋底面から放射される赤外線を検知する赤外線検出手段と、前記赤外線検出手段の出力から鍋底面温度を検出する温度検知手段と、前記加熱制御手段により水の収容された前記鍋を第１の電力で加熱しているときに前記温度検知手段の出力により検知された単位時間あたりの上昇温度が第１の判定比較値以下であると沸騰前温度検知が完了したことを検知する沸騰前温度検知手段と、前記沸騰前温度検知手段が前記沸騰前温度検知の完了を検知し、前記加熱制御手段が前記インバータの出力を停止した時点から第１の所定時間経過後に、前記温度検知手段により検知された単位時間あたりの低下温度が第２の判定比較値以下であると、前記水の沸騰を判定する沸騰判定手段を有し、前記沸騰判定手段が、前記水が沸騰したと判定すると保温モードに移行し、前記水が沸騰していないと判定すると、再度前記加熱制御手段が前記第１の電力で加熱されるように前記インバータを制御し、前記沸騰前温度検知及び前記水の沸騰判定が繰り返えされる誘導加熱調理器。
2. 沸騰判定手段は、第１の所定時間経過後、インバータの出力を再度開始するときは沸騰前温度検知手段の第１の判定比較値を前記インバータの出力停止前よりも小さくなるように決定する請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 沸騰判定手段は、第１の所定時間経過する間の温度検知手段により検知された低下温度から単位時間あたりの低下温度を求め、前記第１の所定時間経過する間の低下温度が小さくなると、前記インバータの出力を再度開始する時における第１の電力を小さくするように決定する請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
4. 加熱制御手段はインバータの出力を再度開始してから第２の所定時間経過すると沸騰前温度検知手段による沸騰検知前温度検知が行なわれていない場合でも前記インバータの出力を停止し、その後沸騰判定手段は、水の沸騰判定を行い、水の沸騰を判定すると保温モードに移行し、水が沸騰していないと判定すると、前記第２の所定時間を再度決め前記インバータの出力が再度開始されるとともに、第１の所定時間経過する間に温度検知手段により検知された低下温度から単位時間あたりの温度低下値を求め、前記第１時間の間の温度低下値が小さくなると、前記インバータの出力再開始後における前記第２の所定時間を短くするように決定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
5. 加熱制御手段がインバータの出力を停止後沸騰判定手段が水の沸騰を判定することに代え、前記加熱制御手段が前記インバータの出力を低下させた後前記沸騰判定手段が水の沸騰を判定する請求項１に記載の誘導加熱調理器。

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