JP5214010B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

この発明は、加熱コイル周囲に設置された電極と所定電位間の静電容量の変化からふきこぼれを検知する誘導加熱調理器に関するものである。

従来のふきこぼれを検知する誘導加熱調理器の例として、加熱コイル周囲に設置された電極と所定電位間の静電容量の変化からふきこぼれ発生を判定するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１５９４９４号公報（第１図）

従来の技術は、ふきこぼれ判定用と操作判定用の静電容量測定回路を別個に設ける必要があり、コストが高くなる課題があった。
また、トッププレート下に新たに電極を設ける必要がありコストが高くなる課題があった。

本発明に係る誘導加熱調理器は、鍋を載置するトッププレートと、前記トッププレートの下に設けられ、前記鍋を加熱する加熱コイルと、交流電圧を高周波電圧に変換して前記加熱コイルに高周波電流を流す駆動回路と、前記トッププレートとの間に空気層が存在しないように前記トッププレートの裏面に設けられた電極と、前記電極とＧＮＤとの間の静電容量を測定する静電容量測定手段と、前記静電容量測定手段の測定結果に基づき前記駆動回路を制御する制御回路と、操作部用電極とＧＮＤとの間の静電容量の変化により操作指示がなされたかどうかを判定する静電容量方式の操作部と、を備え、前記静電容量測定手段と前記操作部の静電容量測定回路の、静電容量を測定するマイコンを同じものを使用して、前記静電容量測定手段と、前記操作部の静電容量測定回路の一部を兼用し、前記静電容量測定手段は、前記電極とＧＮＤとの間に電圧を印加し、その印加電圧の変化により前記静電容量を測定し、前記制御回路は、前記電極とＧＮＤとの間の静電容量が変化した場合、ふきこぼれが発生したと判定する。

本発明は、新たにふきこぼれ判定用あるいは操作判定用の静電容量測定回路を設ける必要がなく省スペースにできる。また、回路や基板を共用することで安価にすることができる。

この発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器。 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器。 この発明の実施の形態２を示す誘導加熱調理器。 この発明の実施の形態２を示す誘導加熱調理器。 この発明の実施の形態３を示す誘導加熱調理器。 この発明の実施の形態３を示す誘導加熱調理器。 この発明の実施の形態４を示す誘導加熱調理器。 この発明の実施の形態５を示す誘導加熱調理器。 この発明の実施の形態５を示す誘導加熱調理器。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の概略構成を示す説明図である。同図において、誘導加熱装置１は、加熱コイル２と、加熱コイル外周に設置した加熱コイルからの漏れ磁束を遮断する防磁リング３と、交流電源４の交流電圧を高周波電圧に変換して加熱コイル２を駆動する駆動回路５と、駆動回路５を制御するための制御回路６と、防磁リング３と所定電位との間の静電容量を測定する静電容量測定回路７とを備えている。
なお、「静電容量測定回路７」は、本発明における「静電容量測定手段」に相当する。

また、図２は、図１の加熱コイル部分を横から見た図である。図２において、トッププレート８の上に、調理器具として鍋９が載置され、トッププレート８下の加熱コイル２を固定するコイルベース１０の周囲に防磁リング３が設置されている。なお、防磁リング３は加熱コイル２の周りを囲う形状であれば良く、幅や厚みなどは任意に設定可能である。静電容量測定回路７は、防磁リング３を電極とし、防磁リング３と所定電位間の静電容量（寄生容量）を計測する。
なお、以下の説明では所定電位はアース電位（以下、ＧＮＤとも呼ぶ）としているが、トッププレート載置物を所定電位としても良い。また、これら以外を所定電位としても良い。

面積Ａの防磁リング３とＧＮＤとの間の比誘電率（主に空気）をＫとし、その距離をｄとし、真空の誘電率をε0とする。すると静電容量Ｃを求める式は、
Ｃ＝Ｋ×ε0×Ａ／ｄ
となる。静電容量測定回路７は測定回路７内のＧＮＤと防磁リングとの間に交流電圧を印加する。印加した交流電圧は静電容量が大きいと振幅が小さくなるため、その振幅の減衰量から静電容量を計測する。

ふきこぼれが無い状態では、防磁リング３とＧＮＤとの間には主に比誘電率１の空気が存在するが、ふきこぼれが発生すると比誘電率８０の水が入ってくる為、静電容量は急増する。そこで、静電容量の変化を調べることで、ふきこぼれの判定が可能になる。

ふきこぼれが発生したと判定した場合は、駆動回路５の動作を停止させるか、または加熱コイル２に流す電流を減らすように駆動回路５を制御する。

以上のように、本実施の形態では、鍋９を載置するトッププレート８と、トッププレート８の下に設けられ、鍋９を加熱する加熱コイル２と、交流電圧を高周波電圧に変換して加熱コイル２に高周波電流を流す駆動回路５と、加熱コイル２周囲に設けられた防磁リング３と、防磁リング３と所定電位との間の静電容量を測定する静電容量測定回路７と、静電容量測定回路７の測定結果に基づき駆動回路５を制御する制御回路６とを備え、制御回路６は、加熱コイル２を駆動中に防磁リング３と所定電位との間の静電容量が変化した場合、ふきこぼれが発生したと判定し、駆動回路５を停止させるか、または、加熱コイル２に流す高周波電流を減少させるように駆動回路５を制御する。
これによって、無駄な電力を使わずに済み、また、トッププレート８がふきこぼれた内容物で汚れるのを最小限にできる誘導加熱調理器を提供できる。
また、従来から誘導加熱調理器に備わっている防磁リング３と所定電位との間の静電容量を測定するので、新たに静電容量を測定するための電極が不要で、電極を設置するための新たなスペースも不用な、安価でスペース利用効率の良いふきこぼれ検知手段を提供できる。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２における誘導加熱装置の概略構成を示す説明図である。同図において、８はトッププレート、２はトッププレート下に設置された加熱コイル、１１はトッププレート周囲に設置されたトッププレートを保護する金属フレームである。

図４は、図３を横から見た図である。図４において、トッププレート８の上に、調理器具として鍋９が載置され、トッププレート８下の加熱コイル２を固定するコイルベース１０の周囲に防磁リング３が設置され、トッププレート８の側面に金属フレーム１１が施されている。次に、本発明の実施の形態２について図３および図４を用いて説明する。静電容量測定回路７は、金属フレーム１１を電極とし、金属フレーム１１とＧＮＤ間の静電容量（寄生容量）を計測する。

ふきこぼれが無い状態では、金属フレーム１１とＧＮＤとの間には主に比誘電率１の空気が存在するが、ふきこぼれが発生し、こぼれた鍋内容物が金属フレームに到達すると比誘電率８０の水が入ってくる為、静電容量は急増する。そこで、静電容量の変化を調べることで、ふきこぼれの判定が可能になる。

ふきこぼれが発生したと判定した場合は、駆動回路５の動作を停止させるか、または加熱コイル２に流す電流を減らすように駆動回路５を制御する。

以上のように、本実施の形態では、鍋９を載置するトッププレート８と、トッププレート８周囲に設置されたトッププレート８を保護する金属フレーム１１と、トッププレート８の下に設けられ、鍋９を加熱する加熱コイル２と、交流電圧を高周波電圧に変換して加熱コイル２に高周波電流を流す駆動回路５と、金属フレーム１１と所定電位との間の静電容量を測定する静電容量測定回路７と、静電容量測定回路７の測定結果に基づき駆動回路５を制御する制御回路６と、を備え、制御回路６は、加熱コイル２を駆動中に金属フレーム１１と所定電位との間の静電容量が変化した場合、ふきこぼれが発生したと判定し、駆動回路５を停止させるか、または、加熱コイル２に流す高周波電流を減少させるように駆動回路５を制御する。
これによって、無駄な電力を使わずに済み、また、トッププレート８がふきこぼれた内容物で汚れるのを最小限にできる誘導加熱調理器を提供できる。
また、従来から誘導加熱調理器に備わっている金属フレーム１１と所定電位との間の静電容量を測定するので、新たに静電容量を測定するための電極が不要で、電極を設置するための新たなスペースも不用な、安価でスペース利用効率の良いふきこぼれ検知手段を提供できる。

実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３における誘導加熱装置の概略構成を示す説明図である。図５において、トッププレート８の上に、調理器具として鍋９が載置され、トッププレート８と加熱コイル２の間に、加熱コイル２から出る磁束を抑制して加熱コイル２と鍋９との間に働く反発力を低減して鍋９が動かないようにする浮力防止板１２が設置されている。この浮力低減板１２は図６に示すように加熱コイル２の上面を覆うリング状のアルミ板である。静電容量測定回路７は、浮力低減板１２を電極とし、浮力低減板１２とＧＮＤ間の静電容量（寄生容量）を計測する。
なお、「浮力低減板１２」は、本発明における「金属板」に相当する。

ふきこぼれが無い状態では、浮力低減板１２とＧＮＤとの間には主に比誘電率１の空気が存在するが、ふきこぼれが発生し、こぼれた鍋内容物が浮力低減板１２のトッププレート８上に到達すると比誘電率８０の水が入ってくる為、静電容量は急増する。そこで、静電容量の変化を調べることで、ふきこぼれの判定が可能になる。

ふきこぼれが発生したと判定した場合は、駆動回路５の動作を停止させるか、または加熱コイル２に流す電流を減らすように駆動回路５を制御する。

以上のように、本実施の形態では、鍋９を載置するトッププレート８と、トッププレート８の下に設けられ、鍋９を加熱する加熱コイル２と、交流電圧を高周波電圧に変換して前記加熱コイルに高周波電流を流す駆動回路５と、加熱コイル２とトッププレート８間に設けられた浮力低減板１２と、浮力低減板１２と所定電位との間の静電容量を測定する静電容量測定回路７と、静電容量測定回路７の測定結果に基づき駆動回路５を制御する制御回路６と、を備え、制御回路６は、加熱コイル２を駆動中に浮力低減板１２と所定電位との間の静電容量が変化した場合、ふきこぼれが発生したと判定し、駆動回路５を停止させるか、または、加熱コイル２に流す高周波電流を減少させるように駆動回路５を制御する。
これによって、無駄な電力を使わずに済み、また、トッププレート８がふきこぼれた内容物で汚れるのを最小限にできる誘導加熱調理器を提供できる。また、従来から誘導加熱調理器に備わっている浮力低減板１２と所定電位との間の静電容量を測定するので、新たに静電容量を測定するための電極が不要で、電極を設置するための新たなスペースも不用な、安価でスペース利用効率の良いふきこぼれ検知手段を提供できる。

実施の形態４．
図７は、本発明の実施の形態４における誘導加熱装置の概略構成を示す説明図である。なお、実施の形態と同一部分については同じ符号を付し、説明は省略する。図７において防磁リング３は、固定台１４に設置されたばね構造１３によりトッププレート下に押さえつけられている。静電容量測定回路７は、防磁リング３を電極とし、防磁リング３とＧＮＤ間の静電容量（寄生容量）を計測する。

ふきこぼれが無い状態では、防磁リング３とＧＮＤとの間には主に比誘電率１の空気が存在するが、ふきこぼれが発生し、こぼれた鍋内容物が防磁リング３のトッププレート８上に到達すると比誘電率８０の水が入ってくる為、静電容量は急増する。そこで、静電容量の変化を調べることで、ふきこぼれの判定が可能になる。

ふきこぼれが発生したと判定した場合は、駆動回路５の動作を停止させるか、または加熱コイル２に流す電流を減らすように駆動回路５を制御する。

以上のように、本実施の形態では、防磁リング３は、トッププレート８の下に設けられたばね構造によりトッププレート８裏面に押し当てられたことで、無駄な電力を使わずに済み、また、トッププレート８がふきこぼれた内容物で汚れるのを最小限にできる誘導加熱調理器を提供できる。
また、ばね構造によりトッププレート８の裏面に電極となる防磁リングを押し付けることにより、トッププレート８と防磁リング３との間に空気層が存在しなくなる為、その間での静電容量の低下が無くなり、ふきこぼれを検知しやすくなる。

実施の形態５．
図８、図９は、本発明の実施の形態５における誘導加熱装置の概略構成を示す説明図である。図８において、８はトッププレート、２はトッププレート８下に設置された加熱コイル、１５は静電容量方式の操作部であり、トッププレート８下に電極（図示せず）が設置されており、人間の指が操作部に触れると電極とＧＮＤ間の静電容量が変化し、スイッチが操作されたことを検知する。

図９において、トッププレート８の上に、調理器具として鍋９が載置され、トッププレート８下の加熱コイル２を固定するコイルベース１０の周囲に防磁リング３が設置されている。静電容量測定回路７は、防磁リング３を電極とし、防磁リング３と所定電位例えばＧＮＤ間の静電容量を測定し、静電容量測定回路７はさらに操作部１５が操作されたかどうかを操作部１５に設置された電極とＧＮＤ間の静電容量の変化により検知する。このための方法の一例として、静電容量を測定するためのＩＣやマイコンを同じものを使用することが挙げられる。つまり、静電容量測定回路７の回路または基板の一部または全てをふきこぼれ判定と操作判定とで兼用している。
なお、本実施例では防磁リング３を電極として静電容量を測定したが、従来から誘導加熱調理器に備わっていて電極と見做せるものを電極として静電容量を測定することも可能である。あるいは、新たに静電容量を測定するための電極を誘導加熱調理器内に設けて静電容量を測定しても良い。

以上のように、本実施の形態では、静電容量の変化により操作指示がなされたかどうかを判定する静電容量方式の操作部１５を備え、静電容量測定回路７と、操作部１５により操作指示がなされたかどうかを判定する回路の一部または基板を兼用することで、新たにふきこぼれ判定用あるいは操作判定用の静電容量測定回路を設ける必要がなく省スペースにできる。また、回路や基板を共用することで安価にすることができる。

なお、実施の形態１〜５において、ふきこぼれが発生したと判定した場合は、警報手段（図示せず）にその旨のメッセージを表示したり音声出力したりすることで、使用者の注意を喚起することができる。

１ 誘導加熱装置、２ 加熱コイル、３ 防磁リング、４ 交流電源、５ 駆動回路、６ 制御回路、７ 静電容量測定回路、８ トッププレート、９ 鍋、１０ コイルベース、１１ 金属フレーム、１２ 浮力低減板、１３ ばね構造、１４ 固定台、１５ 操作部。

Claims (1)

1. 鍋を載置するトッププレートと、
   前記トッププレートの下に設けられ、前記鍋を加熱する加熱コイルと、
   交流電圧を高周波電圧に変換して前記加熱コイルに高周波電流を流す駆動回路と、
   前記トッププレートとの間に空気層が存在しないように前記トッププレートの裏面に設けられた電極と、
   前記電極とＧＮＤとの間の静電容量を測定する静電容量測定手段と、
   前記静電容量測定手段の測定結果に基づき前記駆動回路を制御する制御回路と、
   操作部用電極とＧＮＤとの間の静電容量の変化により操作指示がなされたかどうかを判定する静電容量方式の操作部と、
   を備え、
   前記静電容量測定手段と前記操作部の静電容量測定回路の、静電容量を測定するマイコンを同じものを使用して、前記静電容量測定手段と、前記操作部の静電容量測定回路の一部を兼用し、
   前記静電容量測定手段は、前記電極とＧＮＤとの間に電圧を印加し、その印加電圧の変化により前記静電容量を測定し、
   前記制御回路は、前記電極とＧＮＤとの間の静電容量が変化した場合、ふきこぼれが発生したと判定することを特徴とする誘導加熱調理器。

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