JP4381875B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

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Description

本発明は、初期状態に関わらず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で行っている。
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が、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問題があった(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−7444号公報
前記従来の技術の問題点を鑑み、本発明が解決しようとする課題は、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にある。
前記目的を達成するために、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、前記天板の下に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出力より得られる温度勾配が所定値以下であることを連続的に検知した場合に沸騰を検知する沸騰検知手段と、前記感熱温度検知手段の出力より得られる温度があらかじめ決定された温度間の立ち上がり時間を計測するかあるいは加熱開始からの一定時間経過後の立ち上がり温度を計測して、温度勾配を判定してから第1の加熱時間を経過すると沸騰を検知する感熱沸騰検知手段とを備え、前記沸騰検知手段沸騰検知するかあるいは前記感熱沸騰検知手段沸騰を検した場合に沸騰したと判定するとともに、前記感熱沸騰検知手段は、前記感熱温度検知手段より得られる温度勾配が大きいほど、前記第1の加熱時間を短く決定するようにしたものである。
これによって、赤外線検出手段を介して温度検知手段で算出した温度は調理容器底面の形状にかかわらず正確に検知できるので、初期温度にかかわらず精度良く沸騰を検知することができる。また感熱温度検知手段によって得られる温度での沸騰検知も並行して実施するため、確実に沸騰を検知することができる。また、感熱沸騰検知手段により得られる温度勾配により残りの加熱時間を決定することにより、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、精度良く確実に沸騰を検知することができる。
第1の発明は、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、前記天板の下に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出力より得られる温度勾配が所定値以下であることを連続的に検知した場合に沸騰を検知する沸騰検知手段と、前記感熱温度検知手段の出力より得られる温度があらかじめ決定された温度間の立ち上がり時間を計測するかあるいは加熱開始からの一定時間経過後の立ち上がり温度を計測して、温度勾配を判定してから第1の加熱時間を経過すると沸騰を検知する感熱沸騰検知手段とを備え、前記沸騰検知手段沸騰検知するかあるいは前記感熱沸騰検知手段沸騰を検した場合に沸騰したと判定するとともに、前記感熱沸騰検知手段は、前記感熱温度検知手段より得られる温度勾配が大きいほど、前記第1の加熱時間を短く決定するようにすることにより、精度良く沸騰を検知することができる。
第2の発明は、特に、第1の発明の感熱沸騰検知手段は、第1の加熱時間終了時の感熱温度検知手段より得られる温度が所定温度以下の場合に、前記第1の加熱時間終了時から沸騰を検知するまでの加熱時間である第2の加熱時間を決定することにより、第1の加熱時間終了後に補正時間を加えるのでさらに精度良く沸騰を検知することができる。
第3の発明は、特に第1〜第2のいずれか1つの発明の感熱沸騰検知手段を、加熱開始時に感熱温度検知手段より得られる温度が所定温度未満の場合、第1の温度判定値から第2の温度判定値までの立ち上がり時間により温度勾配を判定することにより、精度良く沸騰を検知することができる。
第4の発明は、特に第1〜第2のいずれか1つの発明の感熱沸騰検知手段を、加熱開始時の感熱温度検知手段より得られる温度が所定温度以上の場合、感熱温度検知手段の検知結果が下降から上昇へ転じた時の温度を基準として、一定温度上昇した時の立ち上がり時間により温度勾配を判定することにより、精度良く沸騰を検知することができる。
第5の発明は、特に第1〜第2のいずれか1つの発明の感熱沸騰検知手段は、加熱開始時の感熱温度検知手段より得られる温度が所定温度以上の場合、感熱温度検知手段の検知結果が下降から上昇へ転じた時の温度を基準として、一定時間経過した時の立ち上がり温度により温度勾配を判定することにより、精度良く沸騰を検知することができる。
本発明の目的は、第1の発明から第5の発明を実施の形態の要部とすることにより達成できるので、各請求項に対応する実施の形態の詳細を、以下に図面を参照しながら説明し、本発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本発明は以下の実施の形態により限定されるものではない。また、各実施の形態の説明において、同一の構成並びに作用効果を奏するところには同一記号を付して重複した説明を行わないものとする。
(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の構成を示すブロック図である。図1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高周波インバータ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の裏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、温度検知手段6の出力に応じて沸騰を検知する沸騰検知手段9と、感熱温度検知手段8の出力に応じて沸騰を検知する感熱沸騰検知手段とを有している。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し、感熱沸騰検知手段10は、加熱中の温度勾配より沸騰までの残り時間を算出して、残り時間のタイマーが終了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からの制御により高周波インバータ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内の非加熱物である、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。
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。
ところが、水が沸騰しているにも関わらず所定温度差以内であることを連続的に検知できなかった場合、水が沸騰していると判定できないために加熱を停止できない可能性が生じる。そのため、調理容器1と熱的に接触する感熱素子7の出力より感熱温度検知手段8を用いて変換した温度でも水が沸騰しているかどうかの判定を行い、沸騰検知手段9もしくは感熱沸騰検知手段10のいずれか一方が沸騰を検知した場合には水が沸騰していると判定することによって必ず沸騰を判定できるようにする。
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、赤外線検出手段5を介して温度検知手段6で算出した温度は、調理容器の底面の温度変化を正確に検知できるので精度良く沸騰を検知することができる。またもし万が一沸騰検知手段9で沸騰を検知することができなくても感熱沸騰検知手段10を用いて沸騰検知を実施しているために確実に沸騰を検知することができる。
(実施の形態2)
図2は、本発明の実施の形態2における誘導加熱調理器において、水量の違いによる温度変化の違いを示すグラフで、図3は、本発明の実施の形態2における誘導加熱調理器の感熱沸騰検知手段10での処理内容を示す流れ図である。本実施の形態は、実施の形態1における感熱沸騰検知手段10の処理内容を具体化したものであり、従って、図1を利用
して実施の形態1と異なるところを中心に説明する。
図2において、感熱温度検知手段8より得られる温度勾配を温度判定値T1からT2までの到達時間として表すと、調理容器1内の水量が少ない時をt1、水量が中位の時をt2、水量が多い時t3とすると、調理容器1内の水量が少ないほど到達時間が短くなり、水量が多いほど到達時間が長くなる。つまり、t1<t2<t3のような関係が成立する。一方、温度判定値T2から沸騰温度T3までの到達時間を調理容器1内の水量が少ない時をt4、水量が中位の時をt5、水量が多い時t6とすると、調理容器1内の水量が少ないほど沸騰までの到達時間が短くなり、水量が多いほど到達までの時間が長くなる。つまりt4<t5<t6の関係が成立する。よって、感熱温度検知手段より得られる温度勾配が分かれば、沸騰までの到達時間を推定することができる。
以下、図3を用いて温度勾配より残りの加熱時間を決定するアルゴリズムの一例を説明する。
ステップ(以下、Sと表示する)1において、感熱温度検知手段8で算出した温度Tに基づいて温度勾配tを求める。S2において、計測時間tが判定値tm1以下であればS3へ進み、判定値t1より大きければS4へ進む。S3において、tn1秒間加熱後、停止する。S4において、計測時間tが判定値tm2以下であればS5へ進み、判定値t2より大きければS6へ進む。S5において、tn2秒間加熱後、停止する。S6において、tn3秒間加熱後、停止する。
なお、加熱時間を判定するための判定値tm1、tm2および加熱時間tn1、tn2、tn3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により得られる温度勾配により残りの加熱時間を決定することにより、簡単な構成で精度良く沸騰を検知することができる。また、以上の説明では計測時間tの時間判定値は2つしかないが、判定値をさらに複数用いて残りの加熱時間を決定すれば、沸騰検知の精度を向上させることができる。
(実施の形態3)
図4は、本発明の実施の形態3における誘導加熱調理器において、鍋種および水量の違いによる温度変化の違いを示すグラフで、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感熱沸騰検知手段10での処理内容を示す流れ図である。本実施の形態は、実施の形態1における感熱沸騰検知手段10の処理内容を具体化したものであり、従って、図1を利用して実施の形態1と異なるところを中心に説明する。
図4において、感熱温度検知手段8より得られる温度勾配を温度判定値T1からT2までの到達時間として表すと、調理容器1の鍋底が厚く、かつ水量が少ない時をt7、調理容器1の鍋底が薄く、かつ水量が多い時をt8とすると、t7≒t8の関係が成立する場合がある。この時、温度勾配に応じて残りの加熱時間t9を決定すると、水量が少ない時は沸騰温度T3まで達するが、水量が多い時は沸騰温度T3よりも低いT4までしか達することができない。このため、残りの加熱時間終了後の温度に応じて追加時間を決定すれば、鍋種にかかわらずに沸騰に達することができる。
以下、図5を用いて温度勾配より第1の加熱時間を決定し、第1の加熱時間終了後の温度より第2の加熱時間を決定するアルゴリズムの一例を説明する。
S11において、感熱温度検知手段8で算出した温度Tに基づいて温度勾配tを求める。S12において、計測時間tが判定値tm3以下であればS13へ進み、判定値t1よ
り大きければS16へ進む。S13において、tn4秒間加熱する。S14において、感熱温度検知手段8で算出した温度Tが判定値T3よりも小さければS15へ進み、判定値T3以上であれば加熱を停止する。S15において、tp1秒間加熱後、停止する。S16において、tn5秒間加熱する。S17において、感熱温度検知手段8で算出した温度Tが判定値T4よりも小さければS18へ進み、判定値T3以上であれば加熱を停止する。S18において、tp2秒間加熱後、停止する。
なお、第1の加熱時間を判定するための判定値tm3、第2の加熱時間を判定するための温度判定値T3、T4、および加熱時間tn4、tn5、tp1、tp2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により得られる温度勾配により第1の加熱時間を決定し、さらに加熱時間終了後の温度より第2の加熱時間を判定することにより、簡単な構成で精度良く沸騰を検知することができる。また、以上の説明では計測時間tの時間判定値は1つしかないが、判定値をさらに複数用いて第1の加熱時間を決定すれば、沸騰検知の精度を向上させることができる。さらに、第2の加熱時間の判定値は1つしかないが、判定値をさらに複数用いて第2の加熱時間を決定すれば、沸騰検知の精度を向上させることができる。
(実施の形態4)
図6は、本発明の実施の形態4における誘導加熱調理器において、感熱沸騰検知手段10での温度勾配判定方法を示す流れ図である。本実施の形態は、実施の形態1における感熱沸騰検知手段10の処理内容を具体化したものであり、従って、図1を利用して実施の形態1と異なるところを中心に説明する。
感熱沸騰検知手段10が温度勾配を判定するためには、同一条件下で比較させる必要がある。そのため、加熱開始時の感熱温度検知手段8の出力を比較して、温度勾配判定方法を選択すればよい。
以下、温度勾配判定方法を選択するアルゴリズムの一例を説明する。
S21において、加熱開始時の感熱温度検知手段8によって得られる温度Tが温度判定値T0未満であればS22へ移行し、温度判定値T0以上であればS23へ移行する。S22において、第1の温度勾配判定方法を用いて温度勾配を算出し、感熱沸騰検知手段10は算出した値により沸騰検知を実施する。また、S23において、第2の温度勾配判定方法を用いて温度勾配を算出し、感熱沸騰検知手段10は算出した値により沸騰検知を実施する。
なお、加熱開始時の温度判定値T0は予め最適な値を実験的に決定するものである。また、加熱開始時の温度判定値T0は1つしかないが、判定値を複数用いてさらに複数の温度勾配判定方法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、温度勾配判定方法を加熱開始時の温度に応じて最適な判定方法を選択することにより、より精度良く判定することができる。
(実施の形態5)
図7は、本実施の形態5における誘導加熱調理器の感熱沸騰検知手段10での処理内容を表す流れ図である。本実施の形態は、実施の形態2における温度勾配判定方法の処理内容を具体化したものであり、従って図2を利用して説明する。
図2は、図6で示すスタートである加熱開始時の感熱温度検知手段8の検知温度Tが温度判定値T0未満の場合の温度勾配を判定する第1の温度勾配判定方法の工程をグラフに表したものである。図2に示すように、温度判定値T1からT2までの到達時間として表すと、調理容器1内の水量が少ない時をt1、水量が中位の時をt2、水量が多い時t3とすると、調理容器1内の水量が少ないほど到達時間が短くなり、水量が多いほど到達時間が長くなる。つまり、t1<t2<t3のような関係が成立する。よって、第1の温度判定値であるT1から第2の温度判定値であるT2までの到達時間によって温度勾配を判定することができる。
以下、図7を用いて加熱開始時の感熱温度検知手段8の検知温度Tが温度判定値T0未満の場合の温度勾配を判定する第1の温度勾配判定方法のアルゴリズムの一例を説明する。S31において、感熱温度検知手段8で算出した温度Tが判定値T1以上であればS32に進み、判定値T1未満であればS31に戻る。S32において、タイマーが時間計測tを開始する。S33において、感熱温度検知手段8で算出した温度Tが判定値T2以上であればS34進み、判定値T2未満であればS33に戻る。S4において、タイマーを停止し、温度勾配である計測時間tを得て温度勾配判定方法を終了する。
なお、温度勾配を求めるための温度判定値T1、T2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、簡単な構成で温度勾配を判定することができる。また、以上の説明では所定温度間の立ち上がり時間を計測して温度勾配としているが、加熱開始から一定時間経過後の立ち上がり温度を計測して温度勾配とみなすことによっても本実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
(実施の形態6)
図8は、本実施の形態6における誘導加熱調理器において、水量の違いによる温度変化の違いを示すグラフで、図9は、本実施の形態6における誘導加熱調理器の感熱沸騰検知手段10での処理内容を示す流れ図である。本実施の形態は、実施の形態4における第2の温度勾配判定方法の処理内容を具体化したものであり、従って図1を利用して実施の形態4と異なるところを中心に説明する。
図8は、図6で示すスタートである加熱開始時の感熱温度検知手段8の検知温度Tが温度判定値T0以上の場合の温度勾配を判定する第2の温度勾配判定方法の工程をグラフに表したものである。図8に示すように、加熱開始時の温度が同じで調理容器1内の水量が異なる場合、感熱温度検知手段8で算出した温度が、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)より一定時間tm4後の温度上昇幅を、水量が少ない時をTm1、水量が多い時をTm2とすると、調理容器1内の水量が少ないほど温度上昇幅が大きく、水量が多いほど温度上昇幅が小さくなる。つまり、温度上昇幅のTm1>Tm2のような関係式が成立する。この関係式は、最下点温度に影響されないため最下点温度から一定時間tm4後の温度上昇幅によって温度勾配を判定することができる。
以下、図9を用いて第2の温度勾配判定方法のアルゴリズムの一例を説明する。S41において、感熱温度検知手段8で算出された温度Tが最下点温度に達すればS42に進み、最下点温度に達していなければS41に戻る。S42において、感熱温度検知手段8で算出された温度Tb1を記憶する。S43において、タイマーが時間計測を開始する。S44において、タイマーの経過時間ttが時間判定値tm4以上であればS45へ進み、経過時間が時間判定値tm4未満であればS44へ戻る。S45において、タイマーの時間計測を停止する。S46において、タイマーが停止した時の感熱温度検知手段8で算出された温度Tb2を記憶する。S47において、温度勾配である、温度Tb2と温度Tb
1の温度差Tb3を算出して温度勾配判定方法を終了する。
なお、温度勾配を求めるための時間判定値tm4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、簡単な構成で温度勾配を判定することができる。また、本実施の形態では、最下点温度からの立ち上がり温度を計測して温度勾配としてるが、これを最下点温度からの立ち上がり時間を計測して温度勾配としても本実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、調理容器の底面の形状にかかわらず精度良く確実に沸騰を検知することが可能となるので、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における水量の違いによる温度変化の違いを示すグラフ 本発明の実施の形態2における感熱沸騰検知手段での処理内容を示す流れ図 本発明の実施の形態3における鍋種および水量の違いによる温度変化の違いを示すグラフ 本発明の実施の形態3における感熱沸騰検知手段での処理内容を示す流れ図 本発明の実施の形態4における感熱沸騰検知手段での処理内容を示す流れ図 本発明の実施の形態5における感熱沸騰検知手段での処理内容を示す流れ図 本発明の実施の形態6における水量の違いによる温度変化の違いを示すグラフ 本発明の実施の形態6における感熱沸騰検知手段での処理内容を示す流れ図
1 調理容器
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 感熱素子
8 感熱温度検知手段
9 沸騰検知手段
10 感熱沸騰検知手段

Claims (5)

  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、前記天板の下に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出力より得られる温度勾配が所定値以下であることを連続的に検知した場合に沸騰を検知する沸騰検知手段と、前記感熱温度検知手段の出力より得られる温度があらかじめ決定された温度間の立ち上がり時間を計測するかあるいは加熱開始からの一定時間経過後の立ち上がり温度を計測して、温度勾配を判定してから第1の加熱時間を経過すると沸騰を検知する感熱沸騰検知手段とを備え、前記沸騰検知手段沸騰検知するかあるいは前記感熱沸騰検知手段沸騰を検した場合に沸騰したと判定するとともに、前記感熱沸騰検知手段は、前記感熱温度検知手段より得られる温度勾配が大きいほど、前記第1の加熱時間を短く決定するようにした誘導加熱調理器。
  2. 感熱沸騰検知手段は、第1の加熱時間終了時の感熱温度検知手段より得られる温度が所定温度以下の場合に、前記第1の加熱時間終了時から沸騰を検知するまでの加熱時間である第2の加熱時間を決定する請求項1に記載の誘導加熱調理器。
  3. 感熱沸騰検知手段は、加熱開始時に感熱温度検知手段より得られる温度が所定温度未満の場合、第1の温度判定値から第2の温度判定値までの立ち上がり時間により温度勾配を判定する請求項1または2に記載の誘導加熱調理器。
  4. 感熱沸騰検知手段は、加熱開始時の感熱温度検知手段より得られる温度が所定温度以上の場合、感熱温度検知手段の検知結果が下降から上昇へ転じた時の温度を基準として、一定温度上昇した時の立ち上がり時間により温度勾配を判定する請求項1または2に記載の誘導加熱調理器。
  5. 感熱沸騰検知手段は、加熱開始時の感熱温度検知手段より得られる温度が所定温度以上の場合、感熱温度検知手段の検知結果が下降から上昇へ転じた時の温度を基準として、一定時間経過した時の立ち上がり温度により温度勾配を判定する請求項1または2に記載の誘
    導加熱調理器。
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