JP5045305B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、赤外線センサが異常な出力値となっても火力を損なうことなく加熱調理を行うことができる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、図５に示すように調理容器１８を載置するトッププレート１９と、調理容器１８を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイル２０と、トッププレート１９を介して調理容器１８の温度を検出する赤外線センサ２１と、赤外線センサ２１の温度情報により加熱コイル２０の高周波電流を制御して加熱電力量を制御する加熱制御手段２２と、赤外線センサ２１の異常を検出する赤外線センサ異常検出手段２３とを備えていて、センサ異常検出手段２３による赤外線センサ２１の異常を検出した際には、加熱停止、加熱低下、または異常報知の少なくとも一つを行うようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２１６５８５号公報

しかしながら、前記従来の構成では、赤外線センサ２１が異常な出力値となると、赤外線センサ２１での制御が困難になり、加熱制御手段２２は、加熱低下を行うか火力制限をかけることになるので、調理容器１８を振ったりして調理を行っている場合に外乱光が入ってしまうと欲しい火力での調理が行えない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、加熱開始時より赤外線での制御が困難な場合や調理容器を振ったりした時に外乱光が入ってしまうような場合においても火力を落とすことなく調理を行う事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、調理物を加熱する調理容器と、前記調理容器を載置するトッププレートと、前記調理容器を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、前記トッププレートの温度を検出するプレート温度検出手段と、前記トッププレートを介して調理容器から放射された赤外線を検出する赤外線センサと、前記加熱コイルの高周波電流を制御して前記調理容器の加熱電力量を制御する加熱制御手段と、前記プレート温度検出手段で検出した温度や前記赤外線センサの出力など何に基づいて加熱制御を行うかを選択する制御方式選択手段とを備え、前記赤外線センサの出力が第一所定値以上になった場合には、前記赤外線センサの出力と前記プレート温度検出手段で検出したプレート温度で調理容器温度を判断した制御を行い、前記赤外線センサの出力が前記第一の所定値より大きな第二所定値以上になった場合には、前記調理容器の有無によらず前記赤外線センサによる制御を無効にするとし、前記制御方式選択手段は、前記赤外線センサの出力が前記第一所定値未満から前記第一所定値以上かつ前記第二所定値未満になったとき、及び、前記赤外線センサの出力が前記第二所定値以上から前記第一所定値以上かつ前記第二所定値未満になったとき、プレート温度による制御方式の制御アルゴリズムを変更して加熱制御を行うこととしたものである。

これによって、赤外線センサ出力が第一所定値未満の時は調理容器底面が発する赤外線を検出することにより直接調理容器底面の温度を検知できるため調理容器底面が凸状態に反っていてトッププレートの間に隙間があっても時間的な遅れが発生せず正確に調理容器底面の温度を検知して制御ができ、赤外線センサ出力が第一所定値以上第二所定値未満の時は外乱光等の影響がある可能性がある為、赤外線センサの出力にプレート温度などを盛り込み相関的に調理容器底面の温度を判断した制御を行い、赤外線センサ出力が第二所定値以上の時は外乱光等の影響が大きすぎる為、赤外線センサの出力は無効にしプレート温度などで調理容器底面の温度を判断した制御を行うといった赤外線センサの出力の状況により制御方式を切り換えることができ、加熱開始時より赤外線での制御が困難な場合や炒め物など調理容器を振る調理などの時に外乱光が入るような赤外線センサでの制御が不安定な場合においても、十分な火力を維持しつつ、かつ安全に調理することができ、各状態におけるより最適な加熱制御を行うことができることとなり、様々な外乱光の状況及び変化に対してもより滑らかに安定した精度ある加熱制御を行うことができる。

本発明の誘導加熱調理器は、加熱開始時より赤外線での制御が困難な場合や炒め物など調理容器を振る調理などの時に外乱光が入るような赤外線センサでの制御が不安定な場合においても、十分な火力を維持しつつ、かつ安全に調理することができる。

第１の発明は調理物を加熱する調理容器と、前記調理容器を載置するトッププレートと、前記調理容器を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、前記トッププレートの温度を検出するプレート温度検出手段と、前記トッププレートを介して前記調理容器から放射された赤外線を検出する赤外線センサと、前記加熱コイルの高周波電流を制御して前記調理容器の加熱電力量を制御する加熱制御手段と、前記プレート温度検出手段で検出した温度や前記赤外線センサの出力など何に基づいて加熱制御を行うかを選択する制御
方式選択手段とを備え、前記赤外線センサの出力が第一所定値以上になった場合には、赤外線センサの出力と前記プレート温度検出手段で検出したプレート温度で調理容器温度を判断した制御を行い、前記赤外線センサの出力が前記第一の所定値より大きな第二所定値以上になった場合には、前記調理容器の有無によらず前記赤外線センサによる制御を無効にする構成とし、前記制御方式選択手段は、前記赤外線センサの出力が前記第一所定値未満から前記第一所定値以上かつ前記第二所定値未満になったとき、及び、前記赤外線センサの出力が前記第二所定値以上から前記第一所定値以上かつ前記第二所定値未満になったとき、プレート温度による制御方式の制御アルゴリズムを変更して加熱制御を行うこととすることにより、赤外線センサ出力が第一所定値未満の時は調理容器底面が発する赤外線を検出することにより直接調理容器底面の温度を検知できるため調理容器底面が凸状態に反っていてトッププレートの間に隙間があっても時間的な遅れが発生せず正確に調理容器底面の温度を検知して制御ができ、赤外線センサ出力が第一所定値以上第二所定値未満の時は外乱光等の影響がある可能性がある為、赤外線センサの出力にプレート温度などを盛り込み相関的に調理容器底面の温度を判断した制御を行い、赤外線センサ出力が第二所定値以上の時は外乱光等の影響が大きすぎる為、赤外線センサの出力は無効にしプレート温度などで調理容器底面の温度を判断した制御を行うといった赤外線センサの出力の状況により制御方式を切り換えることができることとなり、加熱開始時より赤外線での制御が困難な場合や炒め物など調理容器を振る調理などの時に外乱光が入るような赤外線センサでの制御が不安定な場合においても、十分な火力を維持しつつ、かつ安全に調理することが可能で調理の出来を向上させることができ、各状態におけるより最適な加熱制御を行うことができることとなり、様々な外乱光の状況及び変化に対してもより滑らかに安定した精度ある加熱制御を行うことができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において制御方式選択手段は、赤外線センサの出力が第二所定値以上になった時プレート温度による制御方式にて制御温度を下げるとすることにより、赤外線センサに比べより応答性が劣るプレート温度による制御であっても、加熱制御における追従性を保つことができることとなり、より安全に調理することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において制御方式選択手段は、赤外線センサの出力が第一所定値から第二所定値の範囲にある状態において、前記第一所定値に近いほど前記赤外線センサによる制御の優先度を上げ、前記第二所定値に近いほど前記赤外線センサによる制御の優先度を下げるとすることにより、第一所定値と第二所定値との差が大きいような場合の赤外線センサの出力状況でも赤外線センサでの制御とプレートより伝わる温度など赤外線センサ以外での制御とで制御アルゴリズム上での比重を変えリニアな制御を行うことができることとなり、ゆっくりと鍋を振っている時など各区間で待機時間が長い場合や外乱光の影響が通常でもあるような場合でもより滑らかに切換ロスの少ない安定した精度ある加熱制御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である。

図１において、以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１において、トッププレート１上に調理容器２が置かれ、トッププレート１の下部には高周波磁界を発生させる加熱コイル３が設けられている。加熱コイル３は同心円状に２分割されており内側と外側のコイル間には隙間が設けられている。加熱コイル３の内側と外側のコイルの隙間には調理容器２の半径方向の途中の温度に応じた出力が得られる赤外線センサ４が設けられている。トッププレート１の下部にプレート温度を検出するプレート温度検出手段５が設けられている。商用電源６は整流平滑部７に入力される。整流平滑部７はブリッジダイオードで構成される全波整流器とその直流出力端子間にチョークコイルと平滑コンデンサで構成されるローパスフィルタが接続される。整流平滑部７の出力にはインバータ回路８が接続され、インバータ回路８に加熱コイル３が接続される。インバータ回路８と加熱コイル３は高周波インバータを構成する。インバータ回路８には、スイッチング素子９（本実施の形態ではＩＧＢＴ）が設けられる。ダイオード１０がスイッチング素子９に逆並列に接続されている。加熱コイル３に並列に共振コンデンサ１１が接続されている。加熱制御手段１２は操作部１３からの信号を受けて、スイッチング素子９駆動信号を出力し、加熱コイル３に高周波磁界を発生させ調理容器２を加熱する。制御方式選択手段１５はプレート温度検出手段５から送られる情報及び赤外線センサ４から送られる赤外線センサ出力値を基に加熱アルゴリズムを作成する。図２は赤外線センサ４の原理的な回路図を示す。図２において、トッププレート１を透過するおよそ３ミクロン以下の波長の赤外線が照射されると電流が流れるシリコン等で構成されたフォトダイオード１６調理容器から放射される赤外線を受光できる位置に設けられる。照射された赤外線により発生した電流はオペアンプ１７で構成された電流変換回路および増幅回路によりマイクロコンピュータでＡ／Ｄ変換回路できるように信号処理される。図３に赤外線センサの特性の一例を示す。横軸が調理容器底面の温度、縦軸が赤外線センサの電圧出力である。

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、作用について図４を用いて説明する。図１において、トッププレート１上に調理容器２が置かれ、操作部１３に配置された加熱開始キー１４が押されると加熱制御手段１２はインバータ回路８を駆動し加熱コイル３に高周波磁界を発生させ調理容器２の加熱を開始する（ステップＳ１）。加熱開始時に赤外線センサ４の出力が第二所定値以上か否かを制御方式選択手段１５が判断する（ステップＳ２）。赤外線センサ４の出力が第二所定値以上と判断した場合、制御方式選択手段１５は赤外線センサの出力を無視した制御アルゴリズム情報を加熱制御手段１２に送し、加熱制御手段１２はその情報を基に制御を行う（ステップＳ３）。加熱開始時に赤外線センサ４の出力が第二所定値未満の場合には、次に赤外線センサ４の出力が第一所定値以上か否かを制御方式選択手段１５が判定する（ステップＳ４）。赤外線センサ４の出力が第一所定値未満の場合には、赤外線センサ出力を加味した制御アルゴリズム情報を加熱制御手段１２に送し、加熱制御手段１２はその情報を基に制御を行う（ステップＳ５）。赤外線センサ４の出力が第一所定値以上の場合には、赤外線センサ４での制御にてマスク時間を長めに設けたり判定回数を増やしたり制御レベルを緩和したりも含めた赤外線センサ出力の寄与度を下げる制御アルゴリズム情報を加熱制御手段１２に送し、加熱制御手段１２はその情報を基に制御を行う（ステップＳ６）。赤外線センサ４の出力が第二所定値以上か否かを制御方式選択手段１５が判断する（ステップＳ７）。赤外線センサ４の出力が第二所定値以上と判断した場合、制御方式選択手段１５は赤外線センサの出力を無視した制御アルゴリズム情報を加熱制御手段１２に送し、加熱制御手段１２はその情報を基に制御を行う（ステップＳ３）。赤外線センサ４の出力が第二所定値未満と判断した場合には、ステップＳ４〜Ｓ７の制御動作を調理中繰り返し行っていく。ステップＳ３の制御中、赤外線センサ４の出力が第二所定値未満と判断した（ステップＳ８）し、かつ赤外線センサ４の出力が第一所定値以上と判断した（ステップＳ９）場合、赤外線センサでの制御にてマスク時間を長めに設けたり判定回数を増やしたり制御レベルを緩和したりも含めた赤外線センサ出力の寄与度を下げた制御アルゴリズム情報を加熱制御手段１２に送し、加熱制御手段１２はその情報を基に制御を行う（ステップＳ１０）。そして赤外線センサ４の出力が第一所定値未満と判断した（ステップＳ９）場合、赤外線センサ出力を加味した制御アルゴリズム情報を加熱制御手段１２に送し、加熱制御手段１２はその情報を基に制御を行う（ステップＳ５）制御に一旦移行し、赤外線センサ４の出力が第一所定値未満である調理中、ステップＳ４〜Ｓ５の制御動作を繰り返す。

以上のように、本実施の形態においては、調理物を加熱する調理容器２と、調理容器２を載置するトッププレート１と、調理容器２を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイル３と、トッププレート１の温度を検出するプレート温度検出手段５と、トッププレート１を介して調理容器２から放射された赤外線を検出する赤外線センサ４と、加熱コイル３の高周波電流を制御して調理容器２の加熱電力量を制御する加熱制御手段１２と、プレート温度検出手段５で検出した温度や赤外線センサの出力など何に基づいて加熱制御を行うかを選択する制御方式選択手段１５とを備え、赤外線センサ４の出力が第一所定値以上になった場合赤外線センサ４とプレート温度などで調理容器温度を判断した制御を行い、第二所定値以上になった場合には、調理容器２の有無によらず赤外線センサ４による制御を無効にすることにより、赤外線センサ出力が第一所定値未満の時は調理容器底面が発する赤外線を検出することにより直接調理容器底面の温度を検知できるため調理容器底面が凸状態に反っていてトッププレートの間に隙間があっても時間的な遅れが発生せず正確に調理容器底面の温度を検知して制御ができ、赤外線センサ出力が第一所定値以上第二所定値未満の時は外乱光等の影響がある可能性がある為、赤外線センサ４の出力にプレート温度などを盛り込み相関的に調理容器底面の温度を判断した制御を行い、赤外線センサ出力が第二所定値以上の時は外乱光等の影響が大きすぎる為、赤外線センサ４の出力は無効にしプレート温度などで調理容器底面の温度を判断した制御を行うといった赤外線センサ４の出力の状況により制御方式を切り換えることができることとなり、加熱開始時より赤外線での制御が困難な場合や炒め物など調理容器２を振る調理などの時に外乱光が入るような赤外線センサ４での制御が不安定な場合においても、十分な火力を維持しつつ、かつ安全に調理することが可能で調理の出来が向上する。

また、ステップＳ６及びステップＳ１０において赤外線センサの出力値により第一所定値に近いほど赤外線センサ４の制御の優先度を上げ、第二所定値に近いほど赤外線センサ４の制御の優先度を下げるとすることにより、状況に応じて赤外線センサ４での制御とプレートより伝わる温度など赤外線センサ４以外での制御を有効に活用することができ、かつリニアな制御を行うことが可能となり、より滑らかに安定した精度ある加熱制御を行うことができる。

また、同じくステップＳ６及びステップＳ１０においてプレート温度による制御方式または温度設定値、例えば、揚げ物調理での設定温度、過昇温度防止の設定温度、油発火防止温度等、を異なるとすることにより、各状態における最適な加熱制御を行うことが可能となり、より滑らかに安定した精度ある加熱制御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、赤外線センサの出力の状況により制御方式を切り換えることができるので、赤外線センサを用いたその他の各種の調理器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のブロック図 本発明の実施の形態１における赤外線センサの回路図 本発明の実施の形態１赤外線センサの調理容器底面温度と出力の関係を示す図 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 従来の誘導加熱調理器のブロック図

符号の説明

１ トッププレート
２ 調理容器
３ 加熱コイル
４ 赤外線センサ
５ プレート温度検出手段
６ 商用電源
７ 整流平滑部
８ インバータ回路
９ スイッチング素子
１０ ダイオード
１１ 共振コンデンサ
１２ 加熱制御手段
１３ 操作部
１５ 制御方式選択手段
１６ フォトダイオード
１７ オペアンプ

Claims (3)

1. 調理物を加熱する調理容器と、前記調理容器を載置するトッププレートと、前記調理容器を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、前記トッププレートの温度を検出するプレート温度検出手段と、前記トッププレートを介して前記調理容器から放射された赤外線を検出する赤外線センサと、前記加熱コイルの高周波電流を制御して前記調理容器の加熱電力量を制御する加熱制御手段と、前記プレート温度検出手段で検出した温度や前記赤外線センサの出力など何に基づいて加熱制御を行うかを選択する制御方式選択手段とを備え、前記赤外線センサの出力が第一所定値以上になった場合には、前記赤外線センサの出力と前記プレート温度検出手段で検出したプレート温度で調理容器温度を判断した制御を行い、前記赤外線センサの出力が前記第一の所定値より大きな第二所定値以上になった場合には、前記調理容器の有無によらず前記赤外線センサによる制御を無効にする構成とし、前記制御方式選択手段は、前記赤外線センサの出力が前記第一所定値未満から前記第一所定値以上かつ前記第二所定値未満になったとき、及び、前記赤外線センサの出力が前記第二所定値以上から前記第一所定値以上かつ前記第二所定値未満になったとき、プレート温度による制御方式の制御アルゴリズムを変更して加熱制御を行うこととした誘導加熱調理器。
2. 前記制御方式選択手段は、前記赤外線センサの出力が前記第二所定値以上になった時プレート温度による制御方式にて制御温度を下げる構成とした請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 前記制御方式選択手段は、前記赤外線センサの出力が前記第一所定値から前記第二所定値の範囲にある状態において、前記第一所定値に近いほど前記赤外線センサによる制御の優先度を上げ、前記第二所定値に近いほど前記赤外線センサによる制御の優先度を下げるとした請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
   

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