JP4765368B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、誘導加熱調理器に関するもので、特に、沸騰検知機能を有す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、液体の入った鍋などの調理容器が載置される天板を介して、サーミスタで調理容器の温度を検出することにより行っている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−７４４４号公報

しかしながら、上記従来の誘導加熱調理器では、天板を介してサーミスタで調理容器の温度を測定しているため、天板の温度が高い場合や、調理容器が反って、天板のサーミスタが配置された部分の上に正しく接していない場合には、調理容器の温度を正しく測定することはできず、そのため調理容器の反りを判定するための複雑な処理を行う必要があり、制御回路が複雑になり、製品コストが著しく高価になる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安価な構成で、調理容器内の液体の沸騰を精度良く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、調理容器が載置される天板と、前記天板の下方に位置し前記調理容器を加熱する加熱コイルと、前記天板の下に設けら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知する温度検知手段と、前記温度検知手段の出力に応じて前記加熱コイルへの入力電力を制御するとともに、略一定の勾配で上昇する前記調理容器の温度が略変化しなくなった場合に前記調理容器内の液体が沸騰したと判断する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記加熱コイルにより加熱され略一定の勾配で上昇する前記調理容器の温度が、前記一定の勾配より大きな勾配で変化した後、略変化しなくなることを検知することにより、前記調理容器内の液体がふきこぼれたと判定するようにしたもので、ふきこぼれを正確に検知することができるので、ふきこぼれを検知した時、すばやく加熱コイルへの入力電力を抑制または停止するようにすれば、吹き出した液体による調理容器や天板の汚れを最小限にすることができ、使用勝手の良い誘導加熱調理器を提供することができる。

本発明の誘導加熱調理器は、鍋底面の形状にかかわらずふきこぼれをすばやく検知し、かつ精度良く沸騰を検知することができる。

第１の発明は、調理容器が載置される天板と、前記天板の下方に位置し前記調理容器を加熱する加熱コイルと、前記天板の下に設けら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知する温度検知手段と、前記温度検知手段の出力に応じて前記加熱コイルへの入力電力を制御するとともに、略一定の勾配で上昇する前記調理容器の温度が略変化しなくなった場合に前記調理容器内の液体が沸騰したと判断する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記加熱コイルにより加熱され略一定の勾配で上昇する前記調理容器の温度が、前記一定の勾配より大きな勾配で変化した後、略変化しなくなった場合、前記調理容器内の液体がふきこぼれたと判定するようにしたもので、ふきこぼれを正確に検知することができるので、ふきこぼれを検知した時、すばやく加熱コイルへの入力電力を抑制または停止するようにすれば、吹き出した液体による調理容器や天板の汚れを最小限にすることができ、使用勝手の良い誘導加熱調理器を提供することができる。

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り本発明が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符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、図
２は、同誘導加熱調理器において、ふきこぼれた場合と鍋ずれが生じた場合の温度変化の違いを示すグラフで、図３は、同誘導加熱調理器の制御手段による処理内容を示す流れ図である。

図１において、本実施の形態における誘導加熱調理器は、調理容器である鍋１が載置される天板２と、天板２の下方に位置し、鍋１を加熱する加熱コイル３と、加熱コイル３に高周波電流を供給し、鍋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、鍋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の出力から鍋１の温度を検知する温度検知手段６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の出力に基づき沸騰を検知する制御手段７とを有している。そして、制御手段７は、所定時間での温度差を１秒ごとに算出し、前記所定時間内での温度差が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ように構成されている。

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、制御手段７の制御により、高周波インバータ４から加熱コイル３に電力が供給される。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上の鍋１が加熱される。この誘導加熱によって鍋１の温度が上昇し、鍋１内の被加熱物である、例えば水等の液体が沸騰するものである。

ここで、鍋１の温度が上昇すると、その温度に応じた赤外線が鍋１の底面から放射される。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（図示せず）を用いてより多くの赤外線を集光し、かつ、鍋１以外からの赤外線を遮断することにより検出精度の向上を図っている。

温度検知手段６は、鍋１からの赤外線のみが赤外線検出手段５に入射し、その赤外線量に応じ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。この温度情報が制御手段７に入力される。制御手段７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。

図２は、鍋１内の液体のふきこぼれと鍋ずれとを判別する方法の工程をグラフに表したものである。グラフから明らかなように、吹きこぼれが生じた場合は、急激な正の温度変化を生じ、その後はほとんど温度変化しないことが実験の結果判明した。又、鍋１の加熱コイル３上にあって熱せられた部分が、天板２上でずれて、赤外線検出手段５の上に移動した場合、検知される温度が急上昇、すなわち、急激な正の温度変化が生じ、その後、一定時間内に、急激な負の温度変化が生じる。この違いを捉えることによってふきこぼれたかどうかを判定することができる。

以下、図３を用いて制御手段７におけるふきこぼれ検知方法の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、所定時間での温度差ΔＴ１が温度判定値Ｔａ以上であればＳ２へ進み、温度判定値Ｔａ未満であればＳ６へ進む。Ｓ２において、タイマー（図示せず）が時間計測ｔｍを開始する。Ｓ３において、所定時間での温度差ΔＴ２が温度判定値Ｔｂ以下であればＳ１へ戻り、温度判定値Ｔｂよりも大きければＳ４へ
進む。Ｓ４において、計測時間ｔｍが時間判定値ｔａ以上であればＳ５へ進み、時間判定値ｔａ未満であればＳ３へ戻る。Ｓ５において、タイマーを停止し、加熱を停止または抑制する。Ｓ６において、沸騰したかどうかの判定を行う。Ｓ７において、沸騰を検知していれば加熱を停止または抑制し、沸騰を検知していなければＳ１へ戻る。

なお、所定時間での温度差の温度判定値Ｔａ、Ｔｂ、および時間判定値ｔａ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、ふきこぼれと鍋ずれを精度良く判定することができるので、ふきこぼれた時には直ちに加熱を停止または抑制することができる。

（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において、ふきこぼれた場合と鍋ずれが生じた場合の温度変化と、高周波インバータ４内部で高周波電流を発生させるスイッチング素子（図示せず）の導通時間（以下、Ｔｏｎ時間と表示する）の時間変化の違いを示すグラフで、図５は、同誘導加熱調理器の制御手段による処理内容を示す流れ図である。

本実施の形態は、制御手段７での別の判定方法を説明するものであり、それ以外は、上記第１の実施の形態と同一なので説明を省略する。

図４は、ふきこぼれか鍋ずれかを判定する方法の工程をグラフで表したものである。図から明らかなように、ふきこぼれた場合は、Ｔｏｎ時間は変化しないが、鍋ずれを生じた場合は、加熱コイル３に対する鍋１の位置が変わり、それにより加熱コイル３に加わる電気負荷が変化するため、Ｔｏｎ時間が変化する。この違いを捉えることによってふきこぼれたかどうかを判定することができる。

以下、図５を用いて制御手段７によるふきこぼれ検知方法のアルゴリズムの一例を説明する。

Ｓ１１において、所定時間での温度差ΔＴ３が温度判定値Ｔｃ以上であればＳ１２へ進み、温度判定値Ｔｃ未満であればＳ１３へ進む。Ｓ１２において、Ｔｏｎ時間が変化していなければ加熱を停止もしくは抑制し、Ｔｏｎ時間が変化していればＳ１１へ戻る。Ｓ１３において、沸騰したかどうかの判定を行う。Ｓ１４において、沸騰を検知していれば加熱を停止または抑制し、沸騰を検知していなければＳ１１へ戻る。

なお、所定時間での温度差の温度判定値Ｔｃ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、ふきこぼれと鍋ずれを精度良く判定することができるので、ふきこぼれた時には直ちに加熱を停止または抑制することができる。

また、上記実施の形態では、Ｔｏｎ時間を用いて説明したが、インバータ駆動周波数の違いでも同様の効果を得ることができる。

（実施の形態３）
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構成を示すブロック図で、図７は、同誘導加熱調理器の水量の違いおよび鍋ずれが生じた場合の温度変化の違いを示すグラフで、図８は、同誘導加熱調理器の水量判定手段８での処理内容を示す流れ図である。

なお、上記実施の形態と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態は、図６に示すように、鍋１内の水量を判定する水量判定手段８を付加し、その水量判定手段８で判定された水量に応じて、鍋１内の水の沸騰を判定する際の条件を変えて、精度の良い沸騰検知を行うようにするものである。

図７において、温度判定値Ｔ１ａからＴ１ｂまでの到達時間を鍋１内の水量が少ない時をｔｐ、水量が多い時をｔｑとすると、鍋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、ｔｐ＜ｔｑのような関係が成立する。一方、水量判定開始前に鍋ずれが生じて温度判定値Ｔ１ａに達した場合、温度判定値Ｔ１ａからＴ１ｂまでの到達時間はｔｑ’となり、実際の到達時間ｔｑよりも長くなる。その結果、水量を誤って判定してしまうことになる。この誤判定を解消するために、鍋ずれが生じた場合は一定時間内に温度判定値Ｔ１ａよりも低くなり、真に温度判定値Ｔ１ａに到達した場合には温度が単純増加であるために温度判定値Ｔ１ａよりも高いままであることを利用して鍋ずれが生じたかどうかを判定すればよい。

以下、図８を用いて水量判定手段８における水量判定方法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で算出した温度Ｔが温度判定値Ｔ１ａ以上であればＳ２２へ進み、温度判定値Ｔ１ａ未満であればＳ２１へ戻る。Ｓ２２において、タイマーが時間計測ｔｎを開始する。Ｓ２３において、温度検知手段６で算出した温度Ｔが温度判定値Ｔ１ａ以上であればＳ２４へ進み、温度判定値Ｔ１ａ未満であればＳ２１へ戻る。Ｓ２４において、計測時間ｔｎが時間判定値ｔｂ以上であればＳ２５へ進み、ｔｂ未満であればＳ２３へ戻る。Ｓ２５において、タイマーを停止し、水量判定工程を開始する。

なお、温度Ｔの温度判定値Ｔ１ａ、タイマーによる計測時間ｔｎの時間判定値ｔｂ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によれば、鍋ずれを精度良く判定して、それによる影響を排除できるので、水量判定を正確に開始することができる。また、本実施の形態では、温度判定値は１つしかないが、温度が達した場合と下がった場合の判定値を分けて判定すれば、鍋ずれの検知精度を向上させることができる。

（実施の形態４）
図９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、鍋ずれが生じた場合の温度変化とＴｏｎ時間の時間変化の関係を示すグラフで、図１０は、同誘導加熱調理器の水量判定手段８による処理内容を示す流れ図である。本実施の形態は、上記第３の実施の形態における水量判定手段８での別の判定方法を説明するものであり、それ以外は、上記第３の実施の形態と同一なので説明を省略する。

図９から明らかなように、鍋ずれが生じた場合は、Ｔｏｎ時間も同様に変化するので、Ｔｏｎ時間の変化より、鍋ずれが生じて鍋１の温度が水量判定開始の温度判定値Ｔ１ａに到達したとしても、水量判定工程を開始すべきかどうかを判別することができる。

以下、図１０を用いて、水量判定手段８での水量判定方法のアルゴリズムの一例を説明する。

Ｓ３１において、温度検知手段６で算出した温度Ｔが温度判定値Ｔ１ａ以上であればＳ
３２へ進み、温度判定値Ｔ１ａ未満であればＳ３１へ戻る。Ｓ３２において、Ｔｏｎ時間が変化していればＳ３１へ戻り、Ｔｏｎ時間が変化していなければ水量判定手段８による水量判定工程を開始する。

なお、温度判定値Ｔ１ａ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、鍋ずれの影響を受けることなく、水量判定を正確に開始することができる。

また、上記実施の形態では、鍋ずれをＴｏｎ時間を用いて説明したが、インバータ駆動周波数の違いでも同様の効果を得ることができる。

（実施の形態５）
図１１は、本発明の実施の形態５における誘導加熱調理器において、鍋ずれが生じた場合の温度変化の違いを示すグラフで、図１２は、同誘導加熱調理器の水量判定手段８での処理内容を示す流れ図である。本実施の形態は、水量判定手段８での他の判定方法を説明するものであり、それ以外は、上記第３の実施の形態と同一なので説明を省略する。

図１１において、水量判定終了前に鍋ずれが生じて鍋１の温度が温度判定値Ｔ１ｂに達した場合、温度判定値Ｔ１ａからＴ１ｂまでの到達時間はｔｓ’となり、実際の到達時間ｔｓよりも短くなる。その結果、水量を誤って判定してしまうことになる。この誤判定を解消するために、鍋ずれが生じた場合は、温度が一定時間内に温度判定値Ｔ１ｂよりも低くなり、真に温度判定値Ｔ１ｂに到達した場合は、温度が単純増加のために温度判定値Ｔ１ｂよりも高いままであることを利用して鍋ずれが生じたかどうかを判定すればよい。

以下、図１２を用いて水量判定手段８における水量判定方法のアルゴリズムの一例を説明する。

Ｓ４１において、温度検知手段６で算出した温度Ｔが、温度判定値Ｔ１ｂ以上であればＳ４２へ進み、温度判定値Ｔ１ｂ未満であればＳ４１へ戻る。Ｓ４２において、タイマー（図示せず）が時間計測ｔｒを開始する。Ｓ４３において、温度検知手段６で算出した温度Ｔが温度判定値Ｔ１ｂ以上であればＳ４４へ進み、温度判定値Ｔ１ｂ未満であればＳ４１へ戻る。Ｓ４４において、計測時間ｔｒが時間判定値ｔｃ以上であればＳ４５へ進み、ｔｃ未満であればＳ４３へ戻る。Ｓ４５において、タイマーを停止し、水量判定工程を終了する。

なお、温度Ｔの温度判定値Ｔ１ｂ、タイマーによる計測時間ｔｒの時間判定値ｔｃ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によれば、鍋ずれを精度良く判定することができるので、水量判定を正確に終了することができる。また、以上の説明では温度判定値は１つしかないが、温度が達した場合と下がった場合の判定値を分けて判定すれば、鍋ずれの精度を向上させることができる。

（実施の形態６）
図１３は、本発明の実施の形態６における誘導加熱調理器において、鍋ずれが生じた場合の温度変化とＴｏｎ時間の時間変化の関係を示すグラフで、図１４は、同誘導加熱調理器の水量判定手段による処理内容を示す流れ図である。

本実施の形態は、水量判定手段８による別の判定方法を説明するものであり、それ以外
は上記第３の実施の形態と同一であるので、説明を省略する。

図１３から明らかなように、鍋ずれが生じた場合は、Ｔｏｎ時間も同様に変化するので、そのＴｏｎ時間の変化から、鍋ずれにより、温度が水量判定終了の温度判定値Ｔ１ｂに到達したとしても、水量判定工程を終了すべきかどうかを判別することができる。

以下、図１４を用いて水量判定手段８における水量判定方法のアルゴリズムの一例を説明する。

Ｓ５１において、温度検知手段６で算出した鍋１の温度Ｔが温度判定値Ｔ１ｂ以上であればＳ５２へ進み、温度判定値Ｔ１ｂ未満であればＳ５１へ戻る。Ｓ５２において、Ｔｏｎ時間が変化していればＳ５１へ戻り、Ｔｏｎ時間が変化していなければ水量判定手段８による水量判定を終了する。

なお、温度Ｔの温度判定値Ｔ１ｂ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によれば、鍋ずれを精度良く判定することができるので、水量判定を正確に開始することができる。

また、上記実施の形態では、Ｔｏｎ時間を用いて説明したが、インバータ駆動周波数の違いでも同様の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、調理容器の形状に関わらず精度良く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 同誘導加熱調理器において、ふきこぼれた場合と鍋ずれが生じた場合の温度変化の違いを示すグラフ 同誘導加熱調理器の制御手段による処理内容を示す流れ図 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、ふきこぼれた場合と鍋ずれが生じた場合の温度変化とＴｏｎ時間の時間変化の違いを示すグラフ 同誘導加熱調理器の制御手段による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構成を示すブロック図 同誘導加熱調理器の水量の違いおよび鍋ずれが生じた場合の温度変化の違いを示すグラフ 同誘導加熱調理器の水量判定手段による処理内容を示す流れ図 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、鍋ずれが生じた場合の温度変化とＴｏｎ時間の時間変化の関係を示すグラフ 同誘導加熱調理器の水量判定手段による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において、鍋ずれが生じた場合の温度変化の違いを示すグラフ 同誘導加熱調理器の水量判定手段による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において、鍋ずれが生じた場合の温度変化とＴｏｎ時間の時間変化の関係を示すグラフ 同誘導加熱調理器の水量判定手段による処理内容を示す流れ図

１ 鍋（調理容器）
２ 天板
３ 加熱コイル
４ 高周波インバータ
５ 赤外線検出手段
６ 温度検知手段
７ 制御手段
８ 水量判定手段

Claims (1)

1. 調理容器が載置される天板と、前記天板の下方に位置し前記調理容器を加熱する加熱コイルと、前記天板の下に設けら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知する温度検知手段と、前記温度検知手段の出力に応じて前記加熱コイルへの入力電力を制御するとともに、略一定の勾配で上昇する前記調理容器の温度が略変化しなくなった場合に前記調理容器内の液体が沸騰したと判断する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記略一定の勾配で上昇する前記調理容器の温度が、前記一定の勾配より大きな勾配で変化した後、略変化しなくなった場合、前記調理容器内の液体がふきこぼれたと判定するようにした誘導加熱調理器。

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