JP4321278B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、外乱が存在しても精度良く沸騰検知することができる誘導加熱調理器に関するものである。

従来、誘導加熱調理器における沸騰検知は、天板を介してサーミスタが調理容器の温度を検出することにより行っているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−７４４４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、調理容器の底の形状によってはサーミスタが調理容器の底面と直接に接していないために精度良く沸騰を検知できず、そのため、結合状況を処理して補正する必要があった。しかし、前記補正が十分でない場合には精度良く沸騰検知できないという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、複雑な処理を行うことなく、精度良く沸騰を検知することができる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、調理容器を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルの上方で前記調理容器を保持する天板と、前記天板の下に設置され前記調理容器の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前記調理容器の温度を検出する温度検知手段と、前記天板の下面に接触して設けられた感熱素子と、前記感熱素子の出力から温度を検出する感熱温度検知手段と、前記温度検知手段の検知温度の温度勾配が第１の所定値以下であることを検知することにより沸騰を検知する沸騰検知を行う沸騰検知手段とを備え、前記沸騰検知手段は、加熱開始時に前記感熱温度検知手段の検知温度より前記温度検知手段の検知温度が第１の所定温度以上高い場合には前記沸騰検知を行わないで待機する外乱待機工程を行い、前記外乱待機工程中に前記温度検知手段で得られた温度が、前記外乱待機工程開始時の温度よ
りも第２の所定温度以上高くなると前記外乱待機工程を終了して前記沸騰検知するようにしたものである。

これにより、感熱温度検知手段を用いて温度検知手段の検知結果を補正するので、赤外線検出手段を介して温度検知手段で算出した調理容器の温度は、調理容器の底面の形状に左右されることなく、また外乱が存在していても、複雑な処理を行うことなく、精度良く沸騰を検知することができる。

本発明の誘導加熱調理器は、精度良く沸騰を検知することができるものである。

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、本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器を示すものである。

図において、誘導加熱調理器は、調理容器１を加熱する加熱コイル３と、加熱コイル３の上方に配置し、調理容器１を保持する天板２と、加熱コイル３に高周波電流を供給し、調理容器１を誘導加熱で発熱させるインバータ４と、天板２の下側に設置され、調理容器１の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と、赤外線検出手段５の出力から調理容器１の温度を検出する温度検知手段６と、天板２の下面に熱的に接触するように設けられたサーミスタなどの感熱素子７と、感熱素子７の出力から天板２を介して調理容器１の温度を検出する感熱温度検知手段８と、加熱コイル３に供給する電力を制御し、感熱温度検知手段８を用いて補正した温度検知手段６の出力に応じて沸騰検知を実行する沸騰検知手段９とを有している。そして、沸騰検知手段９は、所定時間での温度差を１秒ごとに算出し、所定温度差以内であることを連続的に検知した場合に水が沸騰したと判定する構成に形成している。

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、作用を説明する。まず、図示していない電源を投入し操作スイッチで湯沸かしを開始すると、沸騰検知手段９からの制御によりインバータ４から加熱コイル３に電力を供給する。この加熱コイル３に電力が供給されると、加熱コイル３に誘導磁界が発生し、天板２上の調理容器１が加熱される。この誘導加熱によって調理容器１の温度が上昇し、調理容器１内の被加熱物である、例えば、水が沸騰するものである。

ここで、調理容器１の温度が上昇すると、その温度に合わせた赤外線が調理容器１から放射される。天板２に使用されるガラスセラミックなどは２．５μｍ以下の波長域の赤外線を効率よく透過できるため、赤外線検出手段５は、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されており、天板２を通ったこの波長域の赤外線が赤外線検出手段５に入射される。また、赤外線検出手段５は、反射率の高い鏡面反射板を用いて、より多くの赤外線を集光することにより精度の向上を図っている。

ところが、赤外線検出手段５は、太陽光などの外部より放射された赤外線も検出する場合があり、この場合の出力は調理容器１からの赤外線と外部より放射された赤外線とを足し合わせたものとなり、調理容器１が十分に加熱されていない場合には外部より放射された赤外線の影響が支配的となる事がある。そのため、調理容器１と熱的に接触する感熱素子７の出力を用いて外部より放射された赤外線の影響の有無を調べ、影響がある場合には調理容器１からの赤外線の影響が支配的となるまで沸騰検知を実施しないようにする。

温度検知手段６は、赤外線検出手段５に入射された赤外線量にあわせたダイオード電流を、Ｉ−Ｖ変換した上で増幅し、温度に変換する。この温度情報が沸騰検知手段９に入力される。そして、沸騰検知手段９は調理容器１からの赤外線が支配的となった時点で所定時間での温度差を１秒ごとに算出し、所定温度差以内であることを連続的に検知した場合に水が沸騰していると判定する。

なお、沸騰検知に用いられる所定時間および所定温度差は予め最適な値を実験的に決定するものである。

以上のように、本実施の形態では、感熱温度検知手段８を用いて温度検知手段６の検知結果を補正するので、赤外線検出手段５を介して温度検知手段６で算出した調理容器１の温度は、調理容器１の底面の形状に左右されることなく、また外乱が存在していても、複雑な処理を行うことなく、精度良く沸騰を検知することができる。

（実施の形態２）
図２、図３は、本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器を示すものである。

本実施の形態においては、実施の形態１における沸騰検知手段９の処理内容を具体化したものであるので、実施の形態１と異なるところを中心に説明する。

図２は、加熱開始時よりの温度検知手段６からの温度と、感熱温度検知手段８からの温度とを表したものである。外部より放射された赤外線の影響がある場合（外乱：あり）、調理容器１の温度が十分に低い間は外部よりの赤外線の影響が支配的であるために温度の変化がなく、そのため沸騰検知手段９は調理容器１内の水が沸騰していない時点を沸騰と判断してしまうことになる。これを避けるため、沸騰検知手段９は格納したプログラムにより、図３に示すステップＳ１からＳ２の制御フローを実施し、外部からの赤外線の影響が存在するかどうかを判定する。

図３に従い沸騰検知手段９の動作を説明すると、沸騰検知手段９はＳ１において、加熱開始時の温度検知手段６の温度ＴＩ０と感熱温度検知手段８の温度Ｔｔ０を比較し、ＴＩ０ ≧ Ｔｔ０＋Ｔ０の条件を満たせばＳ２へ移行し、満たさなければ沸騰検知手段９は沸騰検知を実施する。Ｓ２においては、外乱待機工程を実施して温度検知手段６の温度が調理容器１からの赤外線の影響が支配的になるまで待機する。

なお、温度検知手段６の温度と感熱温度検知手段８の温度を比較する際に用いた判定値Ｔ０は、予め最適な値を実験的に決定するものである。また、判定値Ｔ０は１つしかないが、判定値を複数用いてさらに複数の待機工程から選択するようにすれば、沸騰検知の精度を向上させることができる。

以上のように、本実施の形態では、加熱開始時に外部からの赤外線の影響があるかどうかを判定してから沸騰検知を実施するものであり、沸騰検知手段９は、加熱開始時に温度検知手段６の検知結果と感熱温度検知手段８の検知結果との差が所定値以上の場合には、外部より放射された赤外線の影響を受けていると判断することにより、調理容器１の底面の温度を正確に検知することができ、精度良く沸騰を検知することができる。

（実施の形態３）
図４、図５は、本発明の実施の形態３における誘導加熱調理器を示すものである。

本実施の形態においては、実施の形態１における沸騰検知手段９の処理内容を具体化し
たものであるので、実施の形態１と異なるところを中心に説明する。

図４は、加熱途中で外部より放射された赤外線の影響がある場合の温度検知手段６で算出された温度の振る舞いを表したものである。この図から明らかなように、外部より放射された赤外線の影響を受けて途中から温度検知手段６の温度が急激に上昇し、調理容器１からの赤外線が支配的になるまでは温度の変化がなくなってしまう。このため、この状態で沸騰検知を継続した場合には、調理容器１内の水が沸騰していない時点を沸騰と判断してしまうことになる。これを避けるため、沸騰検知手段９は格納したプログラムにより図５に示すＳ５からＳ６の制御フローを実施し、外部からの赤外線の影響が存在するかどうかを判定する。

図５に従い沸騰検知手段９の動作を説明すると、沸騰検知手段９はＳ５において、現在の温度ＴＩｔと所定時間ａより前の温度ＴＩｔ−ａとを比較し、温度判定値Ｔ１よりも大きい場合、または等しい場合は外部からの赤外線の影響があったと判断してＳ６へ移行し、小さい場合は沸騰検知を続行する。Ｓ６においては、外乱待機工程を実施して温度検知手段６の温度が調理容器１からの赤外線の影響が支配的になるまで待機する。

なお、所定時間ａおよび温度判定値Ｔ１は予め最適な値を実験的に決定するものである。また、判定値Ｔ１は１つしかないが、判定値を複数用いてさらに複数の待機工程から選択するようにすれば、沸騰検知の精度を向上させることができる。

以上のように、本実施の形態では、加熱中に外部からの赤外線の影響があるかどうかを判定しながら沸騰検知を実施するものであり、沸騰検知手段９は、温度検知手段６より得られた温度の温度勾配が所定値以上の正の値になった場合には、外部より放射された赤外線の影響を受けていると判断することにより、加熱途中から外部より赤外線を放射されても調理容器１の底面の温度を正確に検知することができ、精度良く沸騰を検知することができる。

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４における誘導加熱調理器について説明する。

本実施の形態において、実施の形態１〜３との相違点は、沸騰検知手段９が、外乱待機工程において、温度検知手段６より得られた温度が、外乱待機工程開始時の温度よりも所定値以上上昇するまでは外乱待機工程を終了しない構成にしたことである。

すなわち、図２、図４から明らかなように、外部から放射された赤外線の影響を受けている間は、温度検知手段６より得られた温度がほぼ一定で、調理容器１からの赤外線が支配的になるまでは温度の変化がなくなってしまう。このため、外乱待機工程開始時の温度よりも所定値以上上昇した場合は、調理容器１からの赤外線が支配的になったと見なすことができる。

なお、本実施の形態では待機工程終了の条件を、温度検知手段６より得られた温度が所定値以上上昇するまでとしたが、温度勾配が所定値以上の正の値になった場合でも良い。

以上のように、本実施の形態では、外部より放射された赤外線の影響を受けていると判断した場合には、判断した時点での温度検知手段６の検知結果を基準として、検知結果が所定値以上上昇するまでは沸騰検知を実施しないことにより、誤った沸騰検知を防ぐことができる。また、本実施の形態の他例では、外部より放射された赤外線の影響を受けていると判断した場合には、温度検知手段６より得られた温度の温度勾配が所定値以上になるまで沸騰検知を実施しないことにより、誤った沸騰検知を防ぐことができる。すなわち、
本実施の形態では、外乱待機工程において温度検知手段６で算出された温度が所定値以上上昇するまで待機するから、調理容器１からの赤外線が支配的である時に沸騰検知を実施しているので、より精度良く沸騰を検知することができる。

（実施の形態５）
図６、図７は、本発明の実施の形態５における誘導加熱調理器を示すものである。

本実施の形態においては、実施の形態１における沸騰検知手段９の処理内容を具体化したものであるので、実施の形態１と異なるところを中心に説明する。

図６に示すように、加熱開始時の水温が異なる場合、温度検知手段６で算出した温度が、初期の温度と下降から上昇へ転じた時点の温度（以下、これを最下点温度と呼ぶ）との差を水温が高い時をＴｍ１、水温が低い時をＴｍ２とすると、水温が低い時ほど温度下降幅が大きく、水温が高い時ほど温度下降幅が小さくなる。つまり、温度下降幅のＴｍ１＜Ｔｍ２のような関係式が成立する。また水温がほぼ沸騰近くである場合にはＴｍ１≒０であるため、沸騰検知を実施せずに一定時間加熱した後、終了した方が確実に加熱を停止することができる。そこで本実施の形態では、沸騰検知手段９は格納してあるプログラムを用いて図７に示すＳ１０からＳ１２までの制御フローを実行し、水温が高いかどうかを判定する。

以下、図７を用いて再加熱検知のアルゴリズムの一例を説明する。Ｓ１０において、加熱開始時の温度検知手段６の温度ＴＩ０が温度判定値Ｔ２以上、または等しければＳ１１へ移行し、温度判定値Ｔ２よりも小さければ沸騰検知工程へ戻る。Ｓ１１において、加熱開始時の感熱温度検知手段８の温度Ｔｔ０が温度判定値Ｔ３以上、または等しければＳ１２へ移行し、温度判定値Ｔ３よりも小さければ沸騰検知工程へ戻る。Ｓ１２において、最下点温度Ｔｍｍが確定したかどうかを判定し、確定した場合はＳ１３へ移行し、確定していない場合はＳ１２へ戻る。Ｓ１３において、加熱開始時の温度検知手段６の温度ＴＩ０と最下点温度Ｔｍｍの差が温度判定値Ｔ４よりも小さければＳ１４へ移行し、温度判定値Ｔ４よりも大きければ沸騰検知工程へ戻る。Ｓ１４において、一定時間ｔｍ加熱後、終了する。

なお、温度判定値Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４および一定時間ｔｍは、予め最適な値を実験的に決定するものである。

以上のように、本実施の形態では、加熱開始時の温度検知手段６の検知結果と感熱温度検知手段８の検知結果の差が所定値以上の場合において、前記温度検知手段６の検知結果と、加熱中に温度検知手段６の検知結果が下降から上昇へ転じた時の温度との差が所定値以内の場合には、調理容器１内の水温が沸騰近辺であると判断して一定時間のみ加熱することにより、不要な加熱を防ぐことができる。

（実施の形態６）
図８、図９は、本発明の実施の形態６における誘導加熱調理器を示すものである。

本実施の形態においては、実施の形態１における沸騰検知手段９の処理内容を具体化したものであるので、実施の形態１と異なるところを中心に説明する。

図８に示すように、噴きこぼれは沸騰した後に生じるため、温度検知手段６の温度勾配も、一旦小さくなった後に上昇する変化を示す。そこで、本実施の形態では、沸騰検知手段９は格納してあるプログラムを用いて図９に示すＳ２１からＳ２３までの制御フローを実行し、噴きこぼれが生じたかどうかを判定する。

以下、図９を用いて噴きこぼれ検知のアルゴリズムの一例を説明する。Ｓ２１において、温度検知手段６の温度勾配△Ｔ１が温度判定値Ｔａ以下であればＳ２２へ移行し、温度判定値Ｔａ以上、または等しければＳ２１へ戻る。Ｓ２２において、温度検知手段６の温度勾配△Ｔ１が温度判定値Ｔａ以下であることを連続的に検知したかを判定し、連続的に検知すれば調理容器１内の水が沸騰したと判定して沸騰検知を終了し、連続的に検知していなければＳ２３へ移行する。Ｓ２３において、温度検知手段６の温度勾配△Ｔ１が温度判定値Ｔｂ以上、または等しければ噴きこぼれを検知したと判定して沸騰検知を終了し、温度判定値Ｔｂよりも小さければＳ２１へ戻る。

なお、温度判定値Ｔａ、Ｔｂは予め最適な値を実験的に決定するものである。また、温度勾配△Ｔ１は１つしかないが、沸騰を検知する温度勾配と噴きこぼれを検知する温度勾配の２つを持っても良い。その場合は沸騰検知、噴きこぼれ検知共にさらに精度良く検知することができる。

以上のように、本実施の形態では、沸騰検知手段９は、温度検知手段６より得られた温度の温度勾配が第１の所定値以内になった後、第２の所定値以上になった場合には噴きこぼれがあったと判断して加熱を中止することにより、不要な加熱を防ぐことができ、精度良く沸騰を検知することができる。

以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、精度良く沸騰を検知することができるものであるので、家庭用あるいは業務用など様々な誘導加熱調理器に適用できる。

本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器の外部赤外線の影響を示すグラフ 同誘導加熱調理器における沸騰検知手段の処理内容を示す流れ図 本発明の実施の形態３における誘導加熱調理器の加熱中の外部赤外線による影響を示すグラフ 同誘導加熱調理器における沸騰検知手段の処理内容を示す流れ図 本発明の実施の形態５における誘導加熱調理器の初期水温の違いによる温度変化を示すグラフ 同誘導加熱調理器における沸騰検知手段の処理内容を示す流れ図 本発明の実施の形態６における誘導加熱調理器の噴きこぼれ時の温度変化を示すグラフ 同誘導加熱調理器における沸騰検知手段の処理内容を示す流れ図

符号の説明

１ 調理容器
２ 天板
３ 加熱コイル
５ 赤外線検知手段
６ 温度検知手段
７ 感熱素子
８ 感熱温度検知手段
９ 沸騰検知手段
Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔａ、Ｔｂ 温度判定値

Claims (4)

1. 調理容器を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルの上方で前記調理容器を保持する天板と、前記天板の下に設置され前記調理容器の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前記調理容器の温度を検出する温度検知手段と、前記天板の下面に接触して設けられた感熱素子と、前記感熱素子の出力から温度を検出する感熱温度検知手段と、前記温度検知手段の検知温度の温度勾配が第１の所定値以下であることを検知することにより沸騰を検知する沸騰検知を行う沸騰検知手段とを備え、前記沸騰検知手段は、加熱開始時に前記感熱温度検知手段の検知温度より前記温度検知手段の検知温度が第１の所定温度以上高い場合には前記沸騰検知を行わないで待機する外乱待機工程を行い、前記外乱待機工程中に前記温度検知手段で得られた温度が、前記外乱待機工程開始時の温度よりも第２の所定温度以上高くなると前記外乱待機工程を終了して前記沸騰検知を行う誘導加熱調理器。
2. 調理容器を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルの上方で前記調理容器を保持する天板と、前記天板の下に設置され前記調理容器の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前記調理容器の温度を検出する温度検知手段と、前記天板の下面に接触して設けられた感熱素子と、前記感熱素子の出力から温度を検出する感熱温度検知手段と、前記温度検知手段の検知温度の温度勾配が第１の所定値以下であることを検知することにより沸騰を検知する沸騰検知を行う沸騰検知手段とを備え、前記沸騰検知手段は、前記温度検知手段より得られた温度の温度勾配が第２の所定値以上の正の値になった場合には、前記沸騰検知を行わないで待機する外乱待機工程を行い、前記外乱待機工程中に前記温度検知手段で得られた温度が、前記外乱待機工程開始時の温度よりも第２の所定温度以上高くなると前記外乱待機工程を終了して前記沸騰検知を行う誘導加熱調理器。
3. 外乱待機工程中に温度検知手段で得られた温度が、前記外乱待機工程開始時の温度よりも第２の所定温度以上高くなると前記外乱待機工程を終了して沸騰検知を行うことに代え、前記外乱待機工程中に、前記温度検知手段より得られた温度の温度勾配が第３の所定値以上になると前記外乱待機工程を終了して前記沸騰検知を行う請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
4. 調理容器を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルの上方で前記調理容器を保持する天板と、前記天板の下に設置され前記調理容器の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前記調理容器の温度を検出する温度検知手段と、前記天板の下面に接触して設けられた感熱素子と、前記感熱素子の出力から温度を検出する感熱温度検知手段と、前記温度検知手段の検知温度の温度勾配が第１の所定値以下であることを検知することにより沸騰を検知する沸騰検知を行う沸騰検知手段とを備え、前記沸騰検知手段は、加熱開始時に前記感熱温度検知手段の検知温度が第１の温度判定値以上でありかつ前記温度検知手段の検知温度が第２の温度判定値以上である場合において、前記温度検知手段の検知結果と、加熱中に前記温度検知手段の検知結果が下降から上昇へ転じた時の前記検知結果との差が所定値以内の場合には、前記調理容器内の水温が沸騰近辺であると判断して一定時間のみ加熱する誘導加熱調理器。

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