JP5009118B2

JP5009118B2 - 電磁誘導加熱調理器

Info

Publication number: JP5009118B2
Application number: JP2007259311A
Authority: JP
Inventors: 真郎横田
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2007-10-03
Filing date: 2007-10-03
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2027-10-03
Also published as: JP2009087883A

Description

この発明は、インバータ回路から誘導加熱コイルに高周波電流を供給して被調理物が収容される調理容器を電磁誘導により加熱する電磁誘導加熱調理器に関する。

従来、この種の電磁誘導加熱調理器として、例えば特許文献１に記載のような技術が提案されている。

この従来技術では、誘導加熱コイルが内蔵されたトッププレートに鍋などの調理容器が載置されなくなったときには、この状態を電気的に検知し、インバータ回路から誘導加熱コイルに対して微弱で短期間（例えば０．１秒間）のサーチ電流を間欠的（例えば、２秒周期）に流して再び調理容器がトッププレートに載置されたか否かをサーチする。

その後、調理容器の載せ替えが行われて再び調理容器がトッププレートに載置された場合には、サーチ電流を流した場合のインバータ回路への入力電力が増大し、その値が予め設定された閾値レベルを越えるので、これに応じて誘導加熱コイルに本来の正規の高周波電流を流して誘導加熱を再開する。

これに対して、サーチ電流を間欠的に流しても、ある一定のサーチ期間Ｔｓ（例えば６０分）に渡って調理容器がトッププレートに載置されない場合には、使用者が停止スイッチを押し忘れたものと判断してインバータ回路の駆動を完全に停止する。

なお、トッププレートに鍋などの調理容器が載置されなくなったときには、上記のようにサーチ電流を間欠的に流さなくても、インバータ回路を直ちに完全停止させることが考えられるが、そのようにすると、調理容器の載せ替えを行う度に運転スイッチを再押下する必要があり、使い勝手が悪い。また、サーチ電流を間欠的に流しても、微弱で短期間であるので、電力消費は少なくて済む。

特開平３−１１４１８７号公報

ところで、調理容器を取り除いた場合でも、使用者の不注意等によって、停止スイッチを押し忘れままたで、トッププレート上にスプーン、フォーク等の金属製の小物類を放置することがある。

上記のように、誘導加熱コイルに対して間欠的にサーチ電流を流している期間中に、トッププレート上に調理容器が新たに載置された場合には、電気的な負荷が大きいので、サーチ電流を流した場合のインバータ回路への入力電力が増大し、その値が予め設定された閾値レベルを越えるので、調理容器の載置状態を確実に検知することができる。

ところが、小物類がトッププレート上に放置された場合には、電気的な負荷が小さいためにサーチ電流に応じたインバータ回路への入力電力の増加量が少なく、したがって、その値が予め設定された閾値レベルを越えることがない。そのため、トッププレートに小物類が放置されていても、それを検知することができず、サーチ期間Ｔｓ中は、サーチ電流が常に間欠的に流され続けることになる。

サーチ電流は微弱で、かつ誘導加熱コイルに対する１回分の通電時間は短かいものの、サーチ期間Ｔｓ中は一定周期で繰り返し通電され、しかも、小物類は、鍋などに比べて熱容量が小さいので、トッププレートに例えば２０〜３０分程度放置されたままだと、６０°〜７０°程度まで加熱されてしまうおそれがある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、誘導加熱コイルに間欠的にサーチ電流を流すサーチ期間中に、トッププレートに小物類が放置されている場合でも、小物類が加熱されないようにして、従来よりも使い勝手と安全性をさらに向上させた電磁誘導加熱調理器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、被調理物が収容される調理容器を電磁誘導により加熱する誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、前記誘導加熱コイルに対して近接配置されるトッププレートと、前記インバータ回路のスイッチング素子をオン／オフ駆動する駆動回路と、を備えた電磁誘導加熱調理器を前提として、次の構成を採用している。

すなわち、本発明に係る電磁誘導加熱調理器は、前記誘導加熱コイルに対する負荷を検出し、その負荷を予め設定された閾値と比較して調理容器の有無を判定する容器有無判定手段と、この容器有無判定手段により調理容器が無いと判定された場合には、所定のサーチ期間に渡って前記インバータ回路から前記誘導加熱コイルに対して微弱で短期間のサーチ電流が間欠的に出力されるように前記駆動回路を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記容器有無判定手段で調理容器が無いと判定された時点で起動されるタイマ手段と、このタイマ手段による計時時間が予め設定された所定期間を経過するたびに前記サーチ電流の出力周期は常に一定で、かつ前記サーチ電流の出力レベルが次第に小さくなるように変更する出力レベル変更手段と、を含むことを特徴としている。

本発明によれば、容器有無判定手段によって調理容器が無いと判定された場合には、これに応じて制御手段は、所定のサーチ期間中、インバータ回路から誘導加熱コイルに対して微弱で短期間のサーチ電流が間欠的に出力されるように駆動回路を制御する。その際、このサーチ電流は、出力周期が常に一定で、かつ出力レベルが時間経過に伴って複数段階に分けて次第に小さくなるように変更する。このため、サーチ期間中、トッププレートに小物類が放置されている場合でも、小物類が加熱されることがなくなり、従来よりも使い勝手と安全性をさらに向上させることが可能となる。

以下、本発明の電磁誘導加熱調理器の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態における電磁誘導加熱調理器の電気的な回路構成図である。
この実施の形態の電磁誘導加熱調理器は、被調理物が収容される鍋などの調理容器１を電磁誘導により加熱する誘導加熱コイル２と、誘導加熱コイル２に高周波電流を供給するインバータ回路３とを備えている。

誘導加熱コイル２には２つの共振コンデンサＣ１，Ｃ２が接続されて共振回路が形成されている。また、誘導加熱コイル２の上部には、これに近接して鍋等の調理容器１が載置されるトッププレート４が配置されている。また、トッププレート４に近接して当該プレートの温度を検出する第１の温度センサＴＨ１が、また、誘導加熱コイル２に近接して当該コイルの温度を検出する第２の温度センサＴＨ２が、それぞれ配置されている。

インバータ回路３は、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＴＢ等の２つのスイッチング素子ＴＲ１，ＴＲ２を縦列接続してハーフブリッジ型のインバータが構成されている。そして、このインバータ回路３の各スイッチング素子ＴＲ１，ＴＲ２には当該素子をオン／オフ駆動する駆動回路５が接続されている。

この駆動回路５は、後述のコントローラ８から与えられる制御信号に応じてインバータ回路３の各スイッチング素子ＴＲ１，ＴＲ２を交互に駆動する駆動信号を出力するもので、この駆動信号としては、例えばパルス幅の比率が一定で、パルス周波数が変調された、いわゆるＰＦＭ変調パルスが適用される。

また、インバータ回路３の入力側には、三相交流電源の出力を整流して直流電圧に変換する整流回路６、およびこの整流回路６の出力電圧を平滑化してインバータ回路３に供給する平滑コンデンサＣ０が設けられている。

さらに、この実施の形態の電磁誘導加熱調理器は、容器有無判定手段７、および制御手段としてのコントローラ８を備えている。

ここに、容器有無判定手段７は、インバータ回路３に対する入力電流Ｉｉｎを検出する変流器７１と、トッププレート４上への調理容器１の載置の有無を判定する基準となる電流閾値Ｉｓｈを設定する閾値設定器７２と、変流器７１で検出される入力電流Ｉｉｎと閾値設定器７２で設定された電流閾値Ｉｓｈとを比較判定する比較器７３とからなる。

そして、上記の変流器７１で検出される入力電流Ｉｉｎが誘導加熱コイル２における負荷の目安となる。また、比較器７３は、入力電流Ｉｉｎと電流閾値Ｉｓｈとを比較し、入力電流Ｉｉｎが電流閾値Ｉｓｈよりも大きい場合（Ｉｉｎ＞Ｉｓｈ）には、誘導加熱コイル２への負荷が大きく、トッププレート４に調理容器１が載置されていると判定する。一方、入力電流Ｉｉｎが電流閾値Ｉｓｈよりも小さい場合（Ｉｉｎ≦Ｉｓｈ）には、誘導加熱コイル２への負荷が小さく、トッププレート４に調理容器１が載置されていないものと判定する。

コントローラ８は、この容器有無判定手段７により調理容器１が無いと判定された場合には、所定のサーチ期間Ｔｓに渡ってインバータ回路３から誘導加熱コイル２に対して微弱で短期間のサーチ電流が間欠的に出力されるように駆動回路５を制御するとともに、このサーチ電流に基づく電力積算値が時間経過に伴って複数段階に分けて次第に小さくなるように変更するものである。

そして、このコントローラ８は、容器有無判定手段７で調理容器１が無いと判定された時点で起動されるタイマ手段８１と、このタイマ手段８１による計時時間が予め設定された所定期間を経過するとサーチ電流の出力周期が長くなるように変更する出力周期変更手段８２とを含んでいる。

すなわち、本例の場合、サーチ電流が出力されるサーチ期間Ｔｓ（例えば６０分）が前段の期間Ｔａ（例えば１０分）と、後段の期間Ｔｂ（例えば５０分）に区分されており、出力周期変更手段８２は、タイマ手段８１で計時される時間が前段のＴａ期間内ではサーチ電流の出力周期をＴ１（例えば２秒）に設定し、計時時間が後段のＴｂ期間内ではサーチ電流の出力周期をＴ１よりも長いＴ２（例えば５秒）に設定する。

なお、符号９は容器有無判定手段７によってトッププレート４に調理容器１が無いと判定された時点でコントローラ８によって点灯される表示ランプである。

次に、上記構成を有する電磁誘導加熱調理器における制御動作について、図２および図３に示すタイムチャートを参照して説明する。

（１）比較的短い期間Ｔｘに調理容器１の置き替えが行われる場合（図２参照）
誘導加熱コイル２への通電状態で調理容器１がトッププレート４に載置されなくなると（時刻ｔ１）、容器有無判定手段７を構成する変流器７１で検出されるインバータ回路３への入力電流Ｉｉｎが閾値設定器７２で設定された電流閾値Ｉｓｈよりも小さくなるので、比較器７３はトッププレート４に調理容器１が載置されなくなったと判定する。

その判定出力は、コントローラ８に与えられるので、これに応じて、コントローラ８は、インバータ回路３から誘導加熱コイル２に対して微弱で短期間（例えば０．１秒間）のサーチ電流が一定周期Ｔ１（例えば２秒周期）で供給されるように駆動回路５に制御信号を出力する。同時に、タイマ手段８１は計時動作を開始する。また、コントローラ８により表示ランプ９が点灯されてトッププレート４に調理容器１が無い旨が表示される。

そして、比較的短い期間Ｔｘ内（Ｔｘ＜Ｔａ）にトッププレート４に調理容器１が再度載せられた場合には（時刻ｔ２）、誘導加熱コイル２への負荷が大きくなるので、この調理容器１の載せ替え後に次のサーチ電流が出力されたときには（時刻ｔ３）、インバータへの入力電流Ｉｉｎが電流閾値Ｉｓｈよりも大きくなり（時刻ｔ４）、その結果、容器有無判定手段７はトッププレート４に調理容器１が載置されたと判定する。

この判定結果に応じて、コントローラ８は、インバータ回路３から誘導加熱コイル２に対して本来の正規の高周波電流が供給されるように駆動回路５に制御信号を出力するので、調理容器１への誘導加熱が再開される。これと同時に、コントローラ８は、表示ランプ９を点灯状態から消灯状態にする。

なお、ここではタイマ手段８１による計時時間Ｔｘが予め設定された所定期間Ｔａを経過するまでに調理容器１の載せ替えが行われたので（Ｔｘ＜Ｔａ）、その計時時間Ｔｘ内に出力周期変更手段８２によってサーチ電流の出力周期Ｔ１が変更されることはない。

（２）サーチ期間Ｔｓ中に調理容器１の置き替えが無い場合（図３参照）
この場合も、誘導加熱コイル２への通電状態で調理容器１がトッププレート４に載置されなくなると（時刻ｔ６）、インバータ回路３への入力電流Ｉｉｎが電流閾値Ｉｓｈよりも小さくなるので、容器有無判定手段７はトッププレート４に調理容器１が載置されなくなったと判定する。

その判定出力は、コントローラ８に与えられるので、これに応じて、コントローラ８は、前段の所定期間Ｔａ（例えば１０分）中、インバータ回路３から誘導加熱コイル２に対して微弱で短期間（例えば０．１秒）のサーチ電流が一定周期Ｔ１（例えば２秒周期）で供給されるように駆動回路５に制御信号を出力する。同時に、タイマ手段８１は計時動作を開始する。また、コントローラ８により表示ランプ９が点灯されてトッププレート４に調理容器１が無い旨が表示される。また、この前段の期間Ｔａは１０分程度の比較的短期間なので、その期間Ｔａに渡ってトッププレート４上に小物類が放置された状態になっていても、小物類が加熱されるおそれはない。

タイマ手段８１による計時時間が前段の所定期間Ｔａを経過した時点（時刻ｔ７）でも調理容器１の載せ替えが行われない場合、出力周期変更手段８２は、駆動回路５を制御して誘導加熱コイル２に供給するサーチ電流の出力周期をＴ１（例えば２秒周期）からＴ２（例えば５秒周期）に変更する。なお、この場合のサーチ電流の出力レベルはいずれの期間Ｔａ，Ｔｂにおいても同じである。

このように、サーチ電流の出力周期をＴ１からＴ２（Ｔ１＜Ｔ２）に変更することは、サーチ電流に基づく単位時間当たり電力積算値が小さくなるように変更されたことと等価である。

さらに、この期間Ｔｂが経過した時点（時刻ｔ８）でも未だ調理容器１がトッププレート４に載置されない場合には、コントローラ８は、使用者が停止スイッチを押し忘れたものと判断して駆動回路５への制御信号の出力を止め、インバータ回路３の動作を完全に停止する。同時に、コントローラ８は、調理容器１が無いことを示す表示ランプ９を点灯状態から消灯状態にする。また、後段の期間Ｔｂに渡ってトッププレート４の上に小物類が放置された状態になっていても、サーチ電流の出力周期Ｔ２は、前段の期間Ｔａの出力周期Ｔ１よりも長い（Ｔ２＞Ｔ１）ので、小物類が加熱されるおそれはない。

当然のことながら、サーチ期間Ｔｓが経過する前の期間Ｔｂ内に調理容器１が置き替えられた場合には、上記（１）の短期間Ｔｘに調理容器１が載せ替えられた場合と同様、容器有無判定手段７によってトッププレート４に調理容器１が載置されたと判定されるので、インバータ回路３から誘導加熱コイル２に対して本来の正規の高周波電流が供給されて調理容器１への誘導加熱が再開される。

ところで、サーチ期間Ｔｓ中の前段側の期間Ｔａにおいて、サーチ電流の出力周期を最初からＴ２（例えば５秒）に設定しておけば、小物類の加熱を簡単に防止することができる。しかし、このようにすると、前段側の期間Ｔａにおいて、使用者がトッププレート４への調理容器１の載せ替えを行った際に、正規の電流に移行して加熱を再開するまで、最大でＴ２期間待つ必要がある。しかも、一連の調理の途中の調理容器１の載せ替えは、早期の段階（期間Ｔａ内）において頻繁に行われるので、Ｔ２期間待つ時間が多発することは使い勝手が悪くなって不便である。

一方、後段側の期間Ｔｂもサーチ電流が出力され続けていることは、使用者の不注意等によって、停止スイッチを押し忘れたままになっている可能性が高く、また、再度、調理容器１が載置されたとしても、新しい調理を始めた可能性が高い。したがって、この期間Ｔｂ中に調理容器１が載置された場合、加熱再開まで最大でサーチ電流の出力周期Ｔ２の時間分だけ待たされることになっても特に不便とは感じられず、むしろ、運転スイッチを再押下しなくても調理容器１を載置するだけで加熱が開始されるため、使い勝手が良い。

以上のように、この実施の形態では、容器有無判定手段７によって調理容器が無いと判定された場合には、これに応じてコントローラ８は、所定のサーチ期間中、インバータ回路３から誘導加熱コイル２に対して微弱で短期間のサーチ電流が間欠的に出力されるように駆動回路５を制御する。そして、このサーチ期間Ｔｓ中に、トッププレート４に調理容器１が再度載置されないときには、サーチ電流に基づく電力積算値が時間経過に伴って複数段階に分けて次第に小さくなるように変更する。その結果、サーチ期間Ｔｓ中、トッププレート４に小物類が放置されている場合でも、小物類が加熱されることがなくなり、従来よりも使い勝手と安全性をさらに向上させることが可能となる。

上記の実施の形態に対して、次のような変形例や応用例を考えることができる。
（１）上記の実施の形態では、コントローラ８は、容器有無判定手段７で調理容器１が無いと判定された時点から所定の時間Ｔａが経過すると、出力周期変更手段８２によってサーチ電流の出力周期をＴ１からＴ２（＞Ｔ１）に変更しているが、これに限らず、例えば出力周期変更手段８２に代えて出力レベル変更手段８３を設け、タイマ手段８１による計時時間が予め設定された所定期間が経過するとサーチ電流の出力レベルが小さくなるように変更する構成とすることもできる。

すなわち、図４に示すように、容器有無判定手段７で調理容器１が無いと判定された時点（時刻ｔ６）から所定の時間Ｔａが経過するまでは、サーチ電流の出力レベルをＩａに設定し、この時間Ｔａが経過した時点（時刻ｔ７）でも調理容器１の載せ替えが行われない場合には、出力レベル変更手段８３は、駆動回路５を制御して（例えばＰＦＭ変調された駆動信号の周波数を高くするなど）、誘導加熱コイル２に供給されるサーチ電流の出力レベルをＩａからＩｂ（Ｉｂ＜Ｉａ）に変更する。なお、この場合のサーチ電流の出力周期Ｔ３はいずれの期間Ｔａ，Ｔｂにおいても同じである。

このように、サーチ電流の出力レベルをＩａからＩｂ（Ｉｂ＜Ｉａ）に変更することは、サーチ電流に基づく単位時間当たり電力積算値が小さくなるように変更されたことと等価であるので、後段の期間Ｔｂに渡ってトッププレート４上に小物類が放置された状態になっていても、小物類が加熱されるおそれはない。

（２）上記の説明では、サーチ電流の出力周期、あるいはサーチ電流の出力レベルが変更される期間をＴａとＴｂの２段階に設定しているが、これに限らず、３以上の多段階に出力周期あるいは出力レベルが変更されるようにすることも可能である。

例えば、サーチ電流の出力周期について、調理容器１の無いことが検知された直後から１０分経過するまでの期間は２秒に１回、１０分経過後から２０分経過するまでの期間は５秒に１回、２０分経過後から６０分経過するまでの期間は１０秒に１回というように、多段階に分けてサーチ電流の出力周期が次第に長くなるようにすることも可能である。また、サーチ電流の出力周期や出力レベルが変更される時点（時刻ｔ７）をブザー音によって報知して使用者に認知させるようにすることも可能である。

（３）上記の説明では、誘導加熱コイル２の負荷検出として、変流器７１によるインバータ回路３への入力電流を検出しているが、これに限らず、例えばインバータ回路３に対する入力電流と入力電圧を共に検出し、両者から入力電力を算出してこれを負荷検出値としてサーチ電流を制御するようにしてもよい。

（４）さらに、本発明は上記の実施の形態の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において各種の変形を加えることが可能である。

本発明の実施の形態における電磁誘導加熱調理器の電気的な回路構成図である。本発明の電磁誘導加熱調理器において、サーチ期間中に調理容器が置き替えられる場合の制御動作の説明に供するタイムチャートである。本発明の電磁誘導加熱調理器において、サーチ期間中に調理容器が置き替えられない場合の制御動作の説明に供するタイムチャートである。本発明の電磁誘導加熱調理器において、サーチ期間中に調理容器が置き替えられない場合のその他の制御動作の説明に供するタイムチャートである。

符号の説明

１調理容器、２誘導加熱コイル、３インバータ回路、４トッププレート、
５駆動回路、６整流回路、７容器有無判定手段、７１変流器、
７２閾値設定器、７３比較器、８コントローラ（制御手段）、８１タイマ手段、８２出力周期変更手段、８３出力レベル変更手段、９表示ランプ。

Claims

被調理物が収容される調理容器を電磁誘導により加熱する誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、前記誘導加熱コイルに対して近接配置されるトッププレートと、前記インバータ回路のスイッチング素子をオン／オフ駆動する駆動回路と、を備えた電磁誘導加熱調理器において、
前記誘導加熱コイルに対する負荷を検出し、その負荷を予め設定された閾値と比較して調理容器の有無を判定する容器有無判定手段と、
この容器有無判定手段により調理容器が無いと判定された場合には、所定のサーチ期間に渡って前記インバータ回路から前記誘導加熱コイルに対して微弱で短期間のサーチ電流が間欠的に出力されるように前記駆動回路を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記容器有無判定手段で調理容器が無いと判定された時点で起動されるタイマ手段と、このタイマ手段による計時時間が予め設定された所定期間を経過するたびに前記サーチ電流の出力周期は常に一定で、かつ前記サーチ電流の出力レベルが次第に小さくなるように変更する出力レベル変更手段と、を含むことを特徴とする電磁誘導加熱調理器。