JP5218286B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、調理容器などの被加熱物を加熱する誘導加熱調理器に関する。

近年、鍋やフライパンなどの調理容器を、加熱コイルにより誘導加熱する誘導加熱調理器が、一般家庭や業務用のキッチンなどで広く用いられている。誘導加熱調理器は、サーミスタなどの感熱素子をトッププレートの下面に設けて、感熱素子により調理容器の底面の温度を検出し、検出した温度が目標温度と一致するように加熱コイルを制御している。

調理容器の底面の温度上昇は、揚げ物調理のように鍋に大量の油や食材が入っているとき（負荷が大きいとき）は緩やかであるが、フライパンに少量油しか投入されていないとき（負荷が小さいとき）は急激である。一方、感熱素子は、調理容器からトッププレートに伝導された熱を検出することによって、トッププレートの上に載置されている調理容器の底面の温度を検出するため、調理容器の底面の温度に対する追従性が良くない。そのため、調理容器の底面の温度が急激に上昇した場合、実際の調理容器の底面の温度と感熱素子による検出温度との誤差が大きくなる。これにより、実際の調理容器の底面の温度が目標温度に達していても、そのことを検知できず、加熱を継続してしまい、調理容器の底面の温度が目標温度をはるかに超えて油発火温度などの危険温度に達してしまう場合があった。そこで、従来の誘導加熱調理器には、調理容器の底面の温度勾配を検出することによって、温度勾配が所定の温度勾配よりも急なときは、加熱を停止することによって、調理容器の底面の温度が危険温度に到達しないように加熱コイルを制御しているものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６４−３３８８１号公報

しかしながら、感熱素子の検出温度に基づいて算出される温度勾配に基づいて加熱の停止を制御する従来の誘導加熱調理器では、負荷が小さいとき、例えば、少量油で調理を開始するような炒め物調理時に、下記のように加熱の停止が遅れる場合があった。

感熱素子は、トッププレートの下面の温度を検出することによって、調理容器の底面の温度を検出するため、感熱素子により温度を検出している位置における調理容器の底面とトッププレートとの隙間が大きいと、検出温度と実際の調理容器の底面温度との関係に大きな影響を及ぼす。特に、鍋底が反っている場合、鍋底とトッププレートとの間に大きな隙間ができる。この場合、鍋底の温度がトッププレートに伝わりにくくなるため、感熱素子の検出温度によって算出される温度勾配が、実際の鍋底の温度勾配と比較して緩やかになる。そのため、加熱の停止が遅れる場合があった。

また、調理容器の底面の厚みが薄い場合の調理容器の底面温度は急激に上昇する。一方、調理容器の底面からトッププレート下面に熱が伝わるのには時間を要する。そのため、実際の調理容器の底面の温度勾配と同じ傾きを検出できたとしても、そのことを検出するまでに時間的な遅れが生じ、加熱の停止が遅れる場合があった。

このように、従来の誘導加熱調理器は、感熱素子の検出温度に基づいて算出される温度
勾配に基づいて加熱の停止を制御するために、加熱の停止が遅れる場合があった。加熱の停止が遅れると、調理容器の底面の温度が目標温度をはるかに超え、その後、目標温度に安定するまでの時間が長くなるという問題が生じる。一方、負荷が小さい場合に、従来の誘導加熱調理器が調理容器の底面の温度が目標温度を超えないようにするためには、低火力で加熱を開始せざるを得ない。

よって、従来の誘導加熱調理器は、負荷が小さい場合、例えば、炒め物調理を少量油で開始する際に、感熱素子の検出温度に基づいて算出される温度勾配に基づいて加熱の停止を制御するために加熱の停止が遅れ、過加熱あるいは発火に至る可能性があるという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するものであって、負荷の大小にかかわらず、また調理容器の反りあるいは厚みに影響しにくく、高火力で適切な調理容器の温度制御を行う誘導加熱調理器を提供することを目的とする。具体的には、炒め物などの高火力調理を実現しつつ、調理容器の発火防止を最適に行うことを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の誘導加熱調理器は、赤外線が透過する材料で形成されたトッププレートと、高周波電流が供給されることによって、前記トッププレート上に載置された調理容器を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の動作モードを設定するための操作部と、前記操作部から加熱を開始すると前記調理容器を加熱し、前記操作部で設定した火力に応じた制御温度を記憶する記憶回路と、商用電源からの入力電流と前記加熱コイルの電流とを測定する電流測定手段と、前記調理容器の底面から放射され、前記トッププレートを透過した赤外線を検出する赤外線センサと、前記赤外線センサの出力に基づいて、前記インバータ回路の出力を制御する制御部と、を有するとともに、前記赤外線センサと並行して動作する第２の温度検知手段を有し、前記制御部は、前記第２の温度検知手段の出力に基づいて、前記インバータ回路の出力も制御する。

前記赤外線センサは、前記制御部により前記調理容器の温度制御を行う制御温度範囲近傍で前記調理容器の温度が高くなればなるほど、大きさ及び増加率が大きくなる前記検出信号を出力し、前記赤外線センサの出力に基づいて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を制御する第１の温度制御手段Ａと、前記赤外線センサの検出値が前記記憶回路で記憶している制御温度を超えた場合に前記インバータ回路の出力を停止あるいは小さくし、前記赤外線センサで検知した温度が前記記憶回路で記憶している制御温度以下となった場合に前記インバータ回路の出力を大きくするように制御する第２の温度制御手段Ａと、所定時間ごとに更新される目標温度との温度差を算出する温度差算出手段Ａと、前記赤外線センサで検知した温度の検出値の時間変化量を算出する温度勾配算出手段Ａと、前記温度勾配算出手段Ａの算出値を記憶する算出値記憶手段Ａと、前記温度差算出手段Ａと前記温度勾配算出手段Ａの算出値を入力として前記インバータ回路の火力を決定する火力決定手段Ａを用いた第３の温度制御手段Ａを備えて温度制御を行うととも
に、前記赤外線センサと並行して動作する第２の温度検知手段を設け、前記制御部は、前記第２の温度検知手段の出力に基づいて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を制御する第１の温度制御手段Ｂと、前記第２の温度検知手段の検出値が前記記憶回路で記憶している制御温度を超えた場合に前記インバータ回路の出力を停止あるいは小さくし、前記第２の温度検知手段で検知した温度が前記記憶回路で記憶している制御温度以下となった場合に前記インバータ回路の出力を大きくするように制御する第２の温度制御手段Ｂと、前記第２の温度検知手段の検出値と所定時間ごとに更新される目標温度との温度差を算出する温度差算出手段Ｂと、前記第２の温度検知手段の検出値の時間変化量を算出する温度勾配算出手段Ｂと、前記温度勾配算出手段Ｂの算出値を記憶する算出値記憶手段Ｂと、前記第２温度検知の温度差算出手段Ｂと前記第２温度検知の温度勾配算出手段Ｂの算出値を入力として前記インバータ回路の火力を決定する火力決定手段Ｂを用いた第３の温度制御手段Ｂを備えて温度制御を行うとともに、第３の温度制御手段Ａには、加熱開始後の火力制御において前記赤外線センサが前記第２の温度検知手段より優先し温度制御が行われた回数をカウントするカウンタＡを設け、第３の温度制御手段Ｂには、加熱開始後の火力制御において前記第２の温度検知手段が前記赤外線センサより優先し温度制御が行われた回数をカウントするカウンタＢを設け、所定のカウント数を先に超えた方の温度制御手段に切り替えて温度制御を行う。

赤外線センサが故障した場合には、前記第２の温度検知手段に切り替える。

制御部には入力電力を積算する入力電力積算部を備え、入力電力積算部に積算所定値を設け、積算所定値を超えると第３の温度制御手段Ａおよび第３の温度制御手段Ｂによる温度制御を行わない。

温度勾配記憶手段Ａの記憶値よりも大きい前記温度勾配算出手段Ａの算出値または前記温度勾配記憶手段Ｂの記憶値よりも大きい前記温度勾配算出手段Ｂの算出値を検出すると、前記第３の温度制御手段Ａまたは前記第３の温度制御手段Ｂを復帰する。

赤外線センサは、加熱コイルの巻線の半径方向に設けられてもよい。赤外線センサは、ＩｎＧａＡｓのフォトダイオードを備えてもよい。

本発明の加熱調理器によれば、赤外線センサを用いて調理容器の底面の温度を検出することによって、熱応答性良く、実際の調理容器の底面の温度を正確に検出することができ、また並行して感熱素子による温度制御も行うので調理容器の材質や厚み、形状によらず、高火力で調理ができるとともに調理容器の過加熱や油発火を防止することができる。また、調理容器内の調理物の負荷が大きい場合には、積算電力値を併用することで不用意に火力を下げることなく使い勝手を向上することができる。また、調理容器の材質、形状のような性質によって、第３の温度制御手段Ａによる制御か、第３の温度制御手段Ｂによる制御か最適な手段を選択するので、必要以上に火力制御、特にパワーダウン、を行わず、最適な火力で調理をおこなうことができる。

また、感熱素子による温度制御を並行して行うことで赤外線センサの動作不良が生じても安全に調理を行うことができる。

本発明の実施形態の誘導加熱調理器の構成を示すブロック図 本発明の実施形態の誘導加熱調理器の構成を示すブロック図 図１の赤外線センサの回路図 図１の赤外線センサの特性図 赤外線センサまたは第２の温度検知手段の検知温度と入力電力の関連図

第１の発明は、赤外線が透過する材料で形成されたトッププレートと、高周波電流が供給されることによって、前記トッププレート上に載置された調理容器を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の動作モードを設定するための操作部と、前記操作部から加熱を開始すると前記調理容器を加熱し、前記操作部で設定した火力に応じた制御温度を記憶する記憶回路と、商用電源からの入力電流と前記加熱コイルの電流とを測定する電流測定手段と、前記調理容器の底面から放射され、前記トッププレートを透過した赤外線を検出する赤外線センサと、前記赤外線センサの出力に基づいて、前記インバータ回路の出力を制御する制御部と、を有し、前記赤外線センサは、前記制御部により前記調理容器の温度制御を行う制御温度範囲近傍で前記調理容器の温度が高くなればなるほど、大きさ及び増加率が大きくなる前記検
出信号を出力し、前記赤外線センサの出力に基づいて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を制御する第１の温度制御手段Ａと、前記赤外線センサの検出値が前記記憶回路で記憶している制御温度を超えた場合に前記インバータ回路の出力を停止あるいは小さくし、前記赤外線センサで検知した温度が前記記憶回路で記憶している制御温度以下となった場合に前記インバータ回路の出力を大きくするように制御する第２の温度制御手段Ａと、所定時間ごとに更新される目標温度との温度差を算出する温度差算出手段Ａと、前記赤外線センサで検知した温度の検出値の時間変化量を算出する温度勾配算出手段Ａと、前記温度勾配算出手段Ａの算出値を記憶する算出値記憶手段Ａと、前記温度差算出手段Ａと前記温度勾配算出手段Ａの算出値を入力として前記インバータ回路の火力を決定する火力決定手段Ａを用いた第３の温度制御手段Ａを備えて温度制御を行うとともに、前記赤外線センサと並行して動作する第２の温度検知手段を設け、前記制御部は、前記第２の温度検知手段の出力に基づいて、前記インバータ回路の出力も制御し、前記第２の温度検知手段の出力に基づいて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を制御する第１の温度制御手段Ｂと、前記第２の温度検知手段の検出値が前記記憶回路で記憶している制御温度を超えた場合に前記インバータ回路の出力を停止あるいは小さくし、前記第２の温度検知手段で検知した温度が前記記憶回路で記憶している制御温度以下となった場合に前記インバータ回路の出力を大きくするように制御する第２の温度制御手段Ｂと、前記第２の温度検知手段の検出値と所定時間ごとに更新される目標温度との温度差を算出する温度差算出手段Ｂと、前記第２の温度検知手段の検出値の時間変化量を算出する温度勾配算出手段Ｂと、前記温度勾配算出手段Ｂの算出値を記憶する算出値記憶手段Ｂと、前記第２温度検知の温度差算出手段Ｂと前記第２温度検知の温度勾配算出手段Ｂの算出値を入力として前記インバータ回路の火力を決定する火力決定手段Ｂを用いた第３の温度制御手段Ｂを備えて温度制御を行うとともに、第３の温度制御手段Ａには、加熱開始後の火力制御において前記赤外線センサが前記第２の温度検知手段より優先し温度制御が行われた回数をカウントするカウンタＡを設け、第３の温度制御手段Ｂには、加熱開始後の火力制御において前記第２の温度検知手段が前記赤外線センサより優先し温度制御が行われた回数をカウントするカウンタＢを設け、所定のカウント数を先に超えた方の温度制御手段に切り替えて温度制御を行うとすることにより、第３の温度制御手段Ａと並行して第３の温度制御手段Ｂによる火力制御を行うことで、調理容器の材質や厚み、形状に依存する調理容器の過加熱や油発火への影響を軽減できるので、高火力調理と安全性を両立することができる。

また、前記第３の温度制御手段Ａと前記第３の温度制御手段Ｂには、それぞれ温度制御した回数を計測するカウンタＡとカウンタＢを設け、所定のカウント数を先に超えた方の温度制御手段に切り替えて温度制御を行うとすることにより、調理容器の材質、形状のような性質によって、第３の温度制御手段Ａによる制御か、第３の温度制御手段Ｂによる制御か最適な手段を選択するので、必要以上に火力制御、特にパワーダウン、を行わず、最適な火力で調理をおこなうことができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の前記赤外線センサが故障した場合には、前記第２の温度検知手段に切り替えるとすることにより、外乱光のような外乱ノイズや故障など、赤外センサの動作不良が生じても、第３の温度制御手段Ｂによる制御でバックアップしているので、安全に調理を行うことができる。

第３の発明は、赤外線が透過する材料で形成されたトッププレートと、高周波電流が供給されることによって、前記トッププレート上に載置された調理容器を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の動作モードを設定するための操作部と、前記操作部から加熱を開始すると前記調理容器を加熱し、前記操作部で設定した火力に応じた制御温度を記憶する記憶回路と、商用電源からの入力電流と前記加熱コイルの電流とを測定する電流測定手段と、前記調理容器の底面から放射され、前記トッププレートを透過した赤外線を検出する赤外線センサと、前記赤外線センサの出力に基づいて、前記インバータ回路の出力を制御する制御部と、を有し、前記赤外線センサは、前記制御部により前記調理容器の温度制御を行う制御温度範囲近傍で前記調理容器の温度が高くなればなるほど、大きさ及び増加率が大きくなる前記検出信号を出力し、前記赤外線センサの出力に基づいて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を制御する第１の温度制御手段Ａと、前記赤外線センサの検出値が前記記憶回路で記憶している制御温度を超えた場合に前記インバータ回路の出力を停止あるいは小さくし、前記赤外線センサで検知した温度が前記記憶回路で記憶している制御温度以下となった場合に前記インバータ回路の出力を大きくするように制御する第２の温度制御手段Ａと、所定時間ごとに更新される目標温度との温度差を算出する温度差算出手段Ａと、前記赤外線センサで検知した温度の検出値の時間変化量を算出する温度勾配算出手段Ａと、前記温度勾配算出手段Ａの算出値を記憶する算出値記憶手段Ａと、前記温度差算出手段Ａと前記温度勾配算出手段Ａの算出値を入力として前記インバータ回路の火力を決定する火力決定手段Ａを用いた第３の温度制御手段Ａを備えて温度制御を行うとともに、前記赤外線センサと並行して動作する第２の温度検知手段を設け、前記制御部は、前記第２の温度検知手段の出力に基づいて、前記インバータ回路の出力も制御し、前記第２の温度検知手段の出力に基づいて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を制御する第１の温度制御手段Ｂと、前記第２の温度検知手段の検出値が前記記憶回路で記憶している制御温度を超えた場合に前記インバータ回路の出力を停止あるいは小さくし、前記第２の温度検知手段で検知した温度が前記記憶回路で記憶している制御温度以下となった場合に前記インバータ回路の出力を大きくするように制御する第２の温度制御手段Ｂと、前記第２の温度検知手段の検出値と所定時間ごとに更新される目標温度との温度差を算出する温度差算出手段Ｂと、前記第２の温度検知手段の検出値の時間変化量を算出する温度勾配算出手段Ｂと、前記温度勾配算出手段Ｂの算出値を記憶する算出値記憶手段Ｂと、前記第２温度検知の温度差算出手段Ｂと前記第２温度検知の温度勾配算出手段Ｂの算出値を入力として前記インバータ回路の火力を決定する火力決定手段Ｂを用いた第３の温度制御手段Ｂを備えて温度制御を行うとともに、前記制御部には入力電力を積算する入力電力積算部を備え、前記入力電力積算部に積算所定値を設け、前記積算所定値を超えると前記第３の温度制御手段Ａまたは前記第３の温度制御手段Ｂにより温度制御を行わなくし、前記温度勾配記憶手段Ａの記憶値よりも大きい前記温度勾配算出手段Ａの算出値または前記温度勾配記憶手段Ｂの記憶値よりも大きい前記温度勾配算出手段Ｂの算出値を検出すると、前記第３の温度制御手段Ａまたは前記第３の温度制御手段Ｂを復帰する
とすることにより、フライパンなどで炒め物調理をする場合、負荷を投入したとき、入力電力の積算値によって負荷投入かどうかを判断させ、負荷投入と判断した場合には、第３の温度制御手段ＡまたはＢを解除するので、不用意に火力を下げないようにし、高火力で調理を行いたい場合の使い勝手を向上することができる。

また、前記温度勾配記憶手段Ａの記憶値よりも大きい前記温度勾配算出手段Ａの算出値または前記温度勾配記憶手段Ｂの記憶値よりも大きい前記温度勾配算出手段Ｂの算出値を検出すると、前記第３の温度制御手段Ａまたは前記第３の温度制御手段Ｂを復帰するとすることにより、調理容器内の水分が蒸発し、調理容器底の温度が急激に変化した場合には、第３の温度制御手段Ａまたは第３の温度制御手段Ｂが復帰するので、安全性を向上することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
１．１ 誘導加熱調理器の構成
図１および図２に、本発明の実施の形態の誘導加熱調理器の構成を示す。本実施の形態の誘導加熱調理器は、炒め物などの高火力での加熱を行う際に、調理容器２の材質や形状によらず安全に最適な火力で調理を行うことができ、熱応答性の良い赤外線センサ４による調理容器２の温度に対応した出力信号を用いることによって、加熱時における最適制御を行うとともに並行して第２の温度検知手段３０による加熱制御も行う。この誘導加熱調理器は、例えば、キッチンなどのキャビネットに組み込んで使用される。

本発明の実施の形態の誘導加熱調理器は、機器上面に設けられたトッププレート１と、高周波磁界を発生させることによって、トッププレート１上の調理容器２を誘導加熱する加熱コイル３（外コイル３ａ及び内コイル３ｂ）と、を備える。トッププレート１は、ガラスなどの電気絶縁物からなり、赤外線を透過する。加熱コイル３は、トッププレート１の下方に設けられている。加熱コイル３は、同心円状に２分割されて外コイル３ａと内コイル３ｂを形成している。外コイル３ａと内コイル３ｂの間に、隙間が設けられている。調理容器２は、加熱コイル３の高周波磁界により発生した渦電流によって、発熱する。

トッププレート１の使用者側には、加熱の開始／停止などを使用者が指示するための操作部１４が設けられている。また、操作部１４と調理容器２との間に表示部（図示せず）が設けられている。

赤外線センサ４は、外コイル３ａと内コイル３ｂとの間の隙間の下方に設けられる。この位置は、加熱コイル３の高周波磁界が強いため、調理容器２の底面の略最高温度を検出することができる。調理容器２の底面から放射された、調理容器２の底面温度に基づく赤外線は、トッププレート１を通って入射し、外コイル３ａと内コイル３ｂとの間の隙間を通って、赤外線センサ４により受光される。赤外線センサ４は、受光した赤外線を検出し、検出した赤外線量に基づいた赤外線検出信号５を出力する。

第２の温度検知手段３０は、加熱コイル３の中央に設けられ、調理容器２の底面の中央温度を検出することができ、調理容器２の底面からトッププレート１を通って受感される。第２の温度検知手段３０は、検出した温度を電圧に変換し検出信号を出力する。例えば、サーミスタが挙げられる。

加熱コイル３の下方には、商用電源６から供給される交流電圧を直流電圧に変換する整流平滑部７と、整流平滑部７から直流電圧を供給されて高周波電流を生成し、生成した高周波電流を加熱コイル３に出力するインバータ回路８とが設けられる。また、商用電源６と整流平滑部７との間に、商用電源６から整流平滑部７に流れる入力電流を検出するための入力電流検出部９が設けられている。

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１０と、全波整流器１０の出力端子間に接続された、チョークコイル１６及び平滑コンデンサ１７で構成されるローパスフィルタと、を有する。インバータ回路８は、スイッチング素子１１（本実施の形態ではＩＧＢＴ）と、スイッチング素子１１と逆並列に接続されたダイオード１２と、加熱コイル３に並列に接続された共振コンデンサ１３と、を有する。インバータ回路８のスイッチング素子１１がオン／オフすることによって、高周波電流が発生する。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。

本実施の形態の誘導加熱調理器は、さらに、インバータ回路８のスイッチング素子１１のオン／オフを制御することによって、インバータ回路８から加熱コイル３に供給される高周波電流を制御する制御部１５を有する。制御部１５は、操作部１４から送信される信号及び赤外線センサ４が検出した温度に基づいて、スイッチング素子１１のオン／オフを制御する。

図１に示すように、制御部１５は、赤外線センサ４の出力に基づいて加熱コイル３の高周波電流を制御して調理容器２の加熱電力を制御する第１の温度制御手段と、赤外線センサ４の検出値が記憶回路で記憶している制御温度を超えた場合にインバータ回路８の出力を停止あるいは小さくし、赤外線センサ４で検知した温度が記憶回路で記憶している制御温度以下となった場合にインバータ回路８の出力を大きくするように制御する第２の温度制御手段Ａと、所定時間ごとに更新される目標温度との温度差を算出する温度差算出手段Ａと、赤外線センサ４で検知した温度の検出値の時間変化量を算出する温度勾配算出手段Ａと、温度勾配算出手段Ａの算出値を記憶する算出値記憶手段Ａと、温度差算出手段Ａと温度勾配算出手段Ａの算出値を入力としてインバータ回路８の火力を決定する火力決定手段Ａを用いた第３の温度制御手段Ａ、また入力電力を積算する入力電力積算部（図示せず）を含む。

また、図２に示すように、制御部１５は、第２の温度検知手段３０の出力に基づいて加熱コイル３の高周波電流を制御して調理容器２の加熱電力を制御する第１の温度制御手段Ｂと、第２の温度検知手段３０の検出値が記憶回路で記憶している制御温度を超えた場合
にインバータ回路８の出力を停止あるいは小さくし、第２の温度検知手段３０で検知した温度が記憶回路で記憶している制御温度以下となった場合にインバータ回路８の出力を大きくするように制御する第２の温度制御手段Ｂと、所定時間ごとに更新される目標温度との温度差を算出する温度差算出手段Ｂと、第２の温度検知手段３０で検知した温度の検出値の時間変化量を算出する温度勾配算出手段Ｂと、温度勾配算出手段Ｂの算出値を記憶する算出値記憶手段Ｂと、温度差算出手段Ｂと温度勾配算出手段Ｂの算出値を入力としてインバータ回路８の火力を決定する火力決定手段Ｂを用いた第３の温度制御手段Ｂ、また入力電力を積算する入力電力積算部（図示せず）を含む。

操作部１４は、表示部の手前側（使用者側）に設けられる。操作部１４は、複数の静電容量式のスイッチ１４ａ〜１４ｄを含む。スイッチ１４ａ〜１４ｄは、調理に関する指示を入力するためのスイッチであって、加熱部の数に対応させて設けられている。

各スイッチ１４ａ〜１４ｄには、それぞれ特定の機能が割り当てられている。例えば、スイッチ１４ａは、調理の開始及び終了を制御する機能が割り当てられた切／入スイッチである。

スイッチ１４ｄは、「加熱」「予熱加熱」「揚げ物」「湯沸かし」「炊飯」の調理メニューに適した動作モードに切り換える機能が割り当てられたメニュースイッチである。メニュースイッチ１４ｄを押下することによって、「加熱」「予熱加熱」「揚げ物」「湯沸かし」「炊飯」のように文字やイラストが点滅し、動作モードの選択が切り換えられる。「加熱」「予熱加熱」「揚げ物」「湯沸かし」「炊飯」の動作モードが選択されているときに、切／入スイッチ１４ａが操作されると、選択されている動作モードが決定され、決定された動作モードに対応する表示が点灯し、決定されなかった動作モードに対応する表示が消灯する。

スイッチ１４ｂは、火力を上げる機能が割り当てられた火力設定スイッチである。スイ
ッチ１４ｃは、火力を下げる機能が割り当てられた火力設定スイッチである。「加熱」モードが設定されている場合、火力設定スイッチ１４ｂ及び１４ｃによって、火力の設定が可能となる。

制御部１５は、スイッチ１４ａ〜１４ｄが押下されたことを検知すると、押下されたスイッチに基づいて、インバータ回路８を制御して、加熱コイル３に供給する高周波電流を制御する。

図３に、赤外線センサ４の回路図を示す。赤外線センサ４は、フォトダイオード２１と、オペアンプ２２と、抵抗２３、２４とを有する。抵抗２３、２４の一端はフォトダイオード２１に接続され、他端はオペアンプ２２の出力端子及び反転出力端子にそれぞれ接続されている。フォトダイオード２１は、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、照射される赤外線の温度が高くなればなるほど、流れる電流の大きさ及び増加率が大きくなるＩｎＧａＡｓ等で形成された受光素子である。フォトダイオード２１により発生した電流は、オペアンプ２２によって増幅され、調理容器２の温度を示す赤外線検出信号２５（電圧値Ｖに相当）として、制御部１５に出力される。赤外線センサ４は、調理容器２から放射される赤外線を受光するため、トッププレート１を介して温度を検出するサーミスタと比較して、熱応答性が良い。

図４に、本実施の形態の赤外線センサ３の出力特性を示す。図４において、横軸は調理容器などの調理容器２の底面温度であり、縦軸は赤外線センサ４が出力する赤外線検出信号２５の電圧値を示す。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、照射される赤外線の温度が高くなればなるほど、流れる電流の大きさ及び増加率が大きくなるＩｎＧａＡｓ等で形成された受光素子であるため、例えば、１４０℃〜２００℃を低温域、２００℃〜２５０℃を中温域、２５０〜３３０℃を高温域と定義すると、照射される赤外線の温度（検出値）が大きくなればなるほど、増幅率を切り替え、低温域→中温域→高温域のように温度領域を切り替える。

本実施の形態においては、炒め物など高火力が必要なときの調理と調理容器の材質、形状によっては調理容器の過加熱や油発火への影響を及ぼすものに対して最適な火力で加熱することを目的としているため、加熱時の目標温度が高い場合に調理容器の底厚が薄い（例えば、１ｍｍ以下）ものであれば、過加熱にならないように火力を補正し、一般的な調理容器（例えば、底厚２．５ｍｍ以上のフライパンなど）においては、高火力の出力が得られればよい。そこで、本実施の形態の赤外線センサ４は、調理容器２の底面温度が約１４０〜２００℃のときに赤外線検出信号２５ａを出力し、底面温度が約２００〜２５０℃のときに赤外線検出信号２５ｂを出力し、底面温度が約２５０〜３３０℃のときに赤外線検出信号２５ｃを出力する特性を有する。また、赤外線センサ４は、調理容器２底面温度が約１４０℃未満のときには赤外線検出信号２５を出力しない。この場合の「赤外線検出信号２５を出力しない」とは、赤外線検出信号２５を全く出力しないだけでなく、実質的に出力しないこと、すなわち制御部１５が赤外線検出信号２５の大きさの変化に基づいて調理容器２の底面の温度変化を実質的に読み取れない程の微弱な信号を出力することを含む。赤外線検出信号２５の出力値は、調理容器２の温度が約１４０℃以上になると、指数関数的に増加する。

なお、赤外線センサはフォトダイオードに限定せず、サーモパイルのように赤外線を検知する素子でよい。

１．２ 誘導加熱調理器の動作
上記のように構成される本実施の形態の誘導加熱調理器の動作について、以下に説明する。

図５は、調理容器２に例えば少量の食材を入れて加熱した場合の温度検知手段の検出値と火力の時間変化を示す図である。図５において、目標温度をＭｔとする。所定時間ｔａごとにその時点の赤外線センサ４の検出値に所定温度Ｔｅｍｐ１加えた値が設定される。目標温度Ｍｔの最高値は制御温度ＦＭｔである。加熱が開始されると、赤外線センサ４の検出値にＴｅｍｐ１を加算された目標温度Ｍｔ１（図示せず）が設定される。目標温度Ｍｔ１に到達すると、Ｔｅｍｐ２を加算された目標温度Ｍｔ２（図示せず）が設定され、ｔａ時間ごとに制御温度Ｔｅｍｐ２まで刻々と更新される。温度差算出手段ＡはＭｔと赤外線センサ４の検出値の温度差を算出する。一方、温度勾配算出手段Ａは所定の△ｔ時間（例えば、赤外線センサ４の検出値の５秒間の温度差）ごとの温度勾配を算出する。温度勾配算出手段Ａと、温度勾配算出手段Ａの算出値を記憶する算出値記憶手段Ａと、温度差算出手段Ａと温度勾配算出手段Ａの算出値の結果から、インバータ回路８の火力を決定する火力決定手段Ａを用いた第３の温度制御手段Ａにより火力を確定し火力を更新する。なお、火力の入り方は、図５のように、目標温度近傍に近づくほど火力を落としつつ制御を行う。火力決定手段Ａの火力決定方法はファジィ制御などが考えられる。

赤外線センサ４は、調理容器２の底面から放射される赤外線を直接受光することで、瞬時的に応答する特性があるので、実際の調理容器が加熱されている温度に対して、リニアに追従していくので、調理容器の形状によらず高火力の加熱スタートが可能となる。

また、図５により赤外線センサ４の温度制御同様に第２の温度検知手段３０の温度制御動作を説明する。調理容器２に例えば少量の食材を入れて加熱した場合の温度検知手段の検出値と火力の時間変化を示す図である。図５において、目標温度をＭｔとする。所定時間ｔａごとにその時点の第２の温度検知手段３０の検出値に所定温度Ｔｅｍｐ１加えた値が設定される。目標温度Ｍｔの最高値は制御温度ＦＭｔである。加熱が開始されると、第２の温度検知手段３０の検出値にＴｅｍｐ１を加算された目標温度Ｍｔ１（図示せず）が設定される。目標温度Ｍｔ１に到達すると、Ｔｅｍｐ２を加算された目標温度Ｍｔ２（図示せず）が設定され、ｔａ時間ごとに制御温度Ｔｅｍｐ２まで刻々と更新される。温度差算出手段ＢはＭｔと第２の温度検知手段３０の検出値の温度差を算出する。一方、温度勾配算出手段Ｂは所定の△ｔ時間（例えば、第２の温度検知手段３０の検出値の１０秒間の温度差）ごとの温度勾配を算出する。温度勾配算出手段Ｂと、温度勾配算出手段Ｂの算出値を記憶する算出値記憶手段Ｂと、温度差算出手段Ｂと温度勾配算出手段Ｂの算出値の結果から、インバータ回路８の火力を決定する火力決定手段Ｂを用いた第３の温度制御手段Ｂにより火力を確定し火力を更新する。なお、火力の入り方は、図５のように、目標温度近傍に近づくほど火力を落としつつ制御を行う。火力決定手段Ｂの火力決定方法はファジィ制御などが考えられる。なお、第２の温度検知手段３０には、感熱素子のサーミスタが挙げられる。調理容器２の底面からトッププレート１を介して受感するため、赤外線センサ４に比べると応答性には劣ると考えられる。

また、第３の温度制御手段Ａと第３の温度制御手段Ｂには、それぞれ温度制御した回数を計測するカウンタＡとカウンタＢを設け、例えば、加熱中の火力制御において赤外線センサ４と第２の温度検知手段３０のどちらを優先して制御が行われているかカウントし、所定のカウント数（例えば、３０回）を先に超えた方の温度制御手段に切り替えて温度制御を行うことで、不要に火力を下げすぎない動作にする。先に温度上昇するのをカウントするので、応答性の優れた赤外線センサ４による制御が行われることになる。但し、南部鉄器のような熱容量が大きいものでは急激な温度上昇がなく、緩やかに温度が上昇するため、第２の温度検知手段３０の温度検知が追いつく場合には、先に温度上昇するものにどちらが選択されるかは、不確定となる。

また、制御部１５が、赤外線センサ４が故障したとみなす場合、入力信号の電圧の変化
を検知して赤外線センサ４の断線あるいは異常高温（例えば、制御範囲外の温度を３３０℃以上を連続任意時間検知する場合）とみなす場合は、第２の温度検知手段３０に切り替える。

また、赤外線センサ４および第２の温度検知手段３０に対して制御部１５は入力電力を積算する入力電力積算部（図示せず）を備えることで、入力電力積算部に積算所定値を設け、積算所定値を超えると第３の温度制御手段Ａまたは第３の温度制御手段Ｂを行わないようにする。たとえば、フライパンなどで炒め物調理をする場合、負荷を投入し、（赤外線センサ４の場合、フライパン底面の温度に対しリニアに追従して温度検知を瞬時に行う）投入負荷に対して低下したフライパン底面の温度に対し火力決定手段Ａまたは火力決定手段Ｂが高めの温度を選択するので積算所定値に到達し、負荷投入とみなして火力決定手段Ａまたは火力決定手段Ｂによる火力制御を解除し、発火を防ぎ過加熱にならないことと調理性能を両立するには調理に必要な火力を維持し不用意に火力を下げないで設定値の火力が出力されるように制御する。

また、上記、火力決定手段Ａまたは火力決定手段Ｂによる火力制御を解除後に、温度勾配記憶手段Ａの記憶値よりも大きい温度勾配算出手段Ａの算出値を検出すると、第３の温度制御手段Ａを復帰するようにし、温度勾配記憶手段Ｂの記憶値よりも大きい温度勾配算出手段Ｂの算出値を検出すると、第３の温度制御手段Ｂを復帰するようにすることで、調理容器２の残水が蒸発し空焚き状態になったときでも安全に火力制御を行う。

１．３ まとめ
本実施の形態の誘導加熱調理器によれば、熱応答性の良い赤外線センサ４と並行して、サーミスタなどの感熱素子（第２の温度検知手段３０）によって、調理容器２の温度を検出しているため、調理容器２の実際の温度を正確に検出することができるとともに安全性にも優れる。例えば、調理容器２の底面が反っていたり、調理容器の底面の厚みが薄い場合であっても、調理容器２の実際の温度を、時間的な遅れが発生することなく、正確に検出することができる。よって、高火力（例えば３ｋＷ）で加熱を開始しても、調理容器２の温度が目標温度をはるかに超えることはなく、調理容器２の温度が目標温度に達したことを赤外線センサ４によりすぐに検知できる。そのため、高火力で加熱を開始することができる。よって、短時間で目標温度に達する。そのため、少量油で且つ高火力で調理を開始するような炒め物調理時であっても、安全に制度よく行うことができる。

この構成において、調理容器２の底面から放射される赤外線を直接受光し、瞬時的に応答する特性があるので、実際の調理容器２が加熱されている温度に対して、リニアに追従していくので、調理容器２の形状によらず高火力の加熱スタートが可能となる。

また、第３の温度制御手段Ａと第３の温度制御手段Ｂには、それぞれ温度制御した回数を計測するカウンタＡとカウンタＢを設け、所定のカウント数（例えば、３０回）を先に超えた方の温度制御手段に切り替えて温度制御を行うことで、不要に火力を下げすぎない動作にする。基本的には、応答性の優れた赤外線センサ４による制御が行われる。

また、赤外線センサ４が故障した場合には、第２の温度検知手段３０に切り替えるので、高い安全性で調理を行うことができる。

また、積算所定値を超えると第３の温度制御手段を行わないようにすることで、たとえば、フライパンなどで炒め物調理をする場合、負荷を投入し、（赤外線センサ４であればフライパン底面の温度に対しリニアに追従して温度検知を瞬時に行うので）投入負荷に対して低下したフライパン底面の温度に対し火力決定手段が高めの温度を選択するので積算所定値に到達し、負荷投入とみなして火力決定手段による補正を解除し、不用意に火力を
下げないようにするので、高火力で調理を行いたい場合などの使い勝手を向上することができる。

また、温度勾配記憶手段の記憶値よりも大きい温度勾配算出手段の算出値を検出すると、積算所定値を超えたため解除した後の第３の温度制御手段を復帰するようにすることで、調理容器底の温度上昇の急激な変化に対する安全性を高めることができる。

また、赤外線センサ４の受光素子として、ＩｎＧａＡｓのフォトダイオードを用いているため、検知できる温度の範囲が広く細かい温度領域で制御することができる。

本発明の誘導加熱調理器は、調理容器の反り、厚みに影響されにくく、安全に高火力で炒め物調理などが行われる一般家庭やレストランなどで使用される誘導加熱調理器に有効である。

１ トッププレート
２ 調理容器
３ 加熱コイル
３ａ 外コイル
３ｂ 内コイル
４ 赤外線センサ
４ａ〜４ｆ スイッチ
６ 商用電源
７ 整流平滑部
８ インバータ回路
１０ 全波整流器
１１ スイッチング素子
１２ ダイオード
１３ 共振コンデンサ
１４ 操作部
１５ 制御部
１６ チョークコイル
１７ 平滑コンデンサ
２１ フォトダイオード
２２ オペアンプ
３０ 第２の温度検知手段

Claims (3)

1. 赤外線が透過する材料で形成されたトッププレートと、高周波電流が供給されることによって、前記トッププレート上に載置された調理容器を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の動作モードを設定するための操作部と、前記操作部から加熱を開始すると前記調理容器を加熱し、前記操作部で設定した火力に応じた制御温度を記憶する記憶回路と、商用電源からの入力電流と前記加熱コイルの電流とを測定する電流測定手段と、前記調理容器の底面から放射され、前記トッププレートを透過した赤外線を検出する赤外線センサと、前記赤外線センサの出力に基づいて、前記インバータ回路の出力を制御する制御部と、を有し、前記赤外線センサは、前記制御部により前記調理容器の温度制御を行う制御温度範囲近傍で前記調理容器の温度が高くなればなるほど、大きさ及び増加率が大きくなる前記検出信号を出力し、前記赤外線センサの出力に基づいて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を制御する第１の温度制御手段Ａと、前記赤外線センサの検出値が前記記憶回路で記憶している制御温度を超えた場合に前記インバータ回路の出力を停止あるいは小さくし、前記赤外線センサで検知した温度が前記記憶回路で記憶している制御温度以下となった場合に前記インバータ回路の出力を大きくするように制御する第２の温度制御手段Ａと、所定時間ごとに更新される目標温度との温度差を算出する温度差算出手段Ａと、前記赤外線センサで検知した温度の検出値の時間変化量を算出する温度勾配算出手段Ａと、前記温度勾配算出手段Ａの算出値を記憶する算出値記憶手段Ａと、前記温度差算出手段Ａと前記温度勾配算出手段Ａの算出値を入力として前記インバータ回路の火力を決定する火力決定手段Ａを用いた第３の温度制御手段Ａを備えて温度制御を行うとともに、前記赤外線センサと並行して動作する第２の温度検知手段を設け、前記制御部は、前記第２の温度検知手段の出力に基づいて、前記インバータ回路の出力も制御し、前記第２の温度検知手段の出力に基づいて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を制御する第１の温度制御手段Ｂと、前記第２の温度検知手段の検出値が前記記憶回路で記憶している制御温度を超えた場合に前記インバータ回路の出力を停止あるいは小さくし、前記第２の温度検知手段で検知した温度が前記記憶回路で記憶している制御温度以下となった場合に前記インバータ回路の出力を大きくするように制御する第２の温度制御手段Ｂと、前記第２の温度検知手段の検出値と所定時間ごとに更新される目標温度との温度差を算出する温度差算出手段Ｂと、前記第２の温度検知手段の検出値の時間変化量を算出する温度勾配算出手段Ｂと、前記温度勾配算出手段Ｂの算出値を記憶する算出値記憶手段Ｂと、前記第２温度検知の温度差算出手段Ｂと前記第２温度検知の温度勾配算出手段Ｂの算出値を入力として前記インバータ回路の火力を決定する火力決定手段Ｂを用いた第３の温度制御手段Ｂを備えて温度制御を行うとともに、第３の温度制御手段Ａには、加熱開始後の火力制御において前記赤外線センサが前記第２の温度検知手段より優先し温度制御が行われた
   回数をカウントするカウンタＡを設け、第３の温度制御手段Ｂには、加熱開始後の火力制御において前記第２の温度検知手段が前記赤外線センサより優先し温度制御が行われた回数をカウントするカウンタＢを設け、所定のカウント数を先に超えた方の温度制御手段に切り替えて温度制御を行う誘導加熱調理器。
2. 前記赤外線センサが故障した場合には、前記第２の温度検知手段に切り替える請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 赤外線が透過する材料で形成されたトッププレートと、高周波電流が供給されることによって、前記トッププレート上に載置された調理容器を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の動作モードを設定するための操作部と、前記操作部から加熱を開始すると前記調理容器を加熱し、前記操作部で設定した火力に応じた制御温度を記憶する記憶回路と、商用電源からの入力電流と前記加熱コイルの電流とを測定する電流測定手段と、前記調理容器の底面から放射され、前記トッププレートを透過した赤外線を検出する赤外線センサと、前記赤外線センサの出力に基づいて、前記インバータ回路の出力を制御する制御部と、を有し、前記赤外線センサは、前記制御部により前記調理容器の温度制御を行う制御温度範囲近傍で前記調理容器の温度が高くなればなるほど、大きさ及び増加率が大きくなる前記検出信号を出力し、前記赤外線センサの出力に基づいて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を制御する第１の温度制御手段Ａと、前記赤外線センサの検出値が前記記憶回路で記憶している制御温度を超えた場合に前記インバータ回路の出力を停止あるいは小さくし、前記赤外線センサで検知した温度が前記記憶回路で記憶している制御温度以下となった場合に前記インバータ回路の出力を大きくするように制御する第２の温度制御手段Ａと、所定時間ごとに更新される目標温度との温度差を算出する温度差算出手段Ａと、前記赤外線センサで検知した温度の検出値の時間変化量を算出する温度勾配算出手段Ａと、前記温度勾配算出手段Ａの算出値を記憶する算出値記憶手段Ａと、前記温度差算出手段Ａと前記温度勾配算出手段Ａの算出値を入力として前記インバータ回路の火力を決定する火力決定手段Ａを用いた第３の温度制御手段Ａを備えて温度制御を行うとともに、前記赤外線センサと並行して動作する第２の温度検知手段を設け、前記制御部は、前記第２の温度検知手段の出力に基づいて、前記インバータ回路の出力も制御し、前記第２の温度検知手段の出力に基づいて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を制御する第１の温度制御手段Ｂと、前記第２の温度検知手段の検出値が前記記憶回路で記憶している制御温度を超えた場合に前記インバータ回路の出力を停止あるいは小さくし、前記第２の温度検知手段で検知した温度が前記記憶回路で記憶している制御温度以下となった場合に前記インバータ回路の出力を大きくするように制御する第２の温度制御手段Ｂと、前記第２の温度検知手段の検出値と所定時間ごとに更新される目標温度との温度差を算出する温度差算出手段Ｂと、前記第２の温度検知手段の検出値の時間変化量を算出する温度勾配算出手段Ｂと、前記温度勾配算出手段Ｂの算出値を記憶する算出値記憶手段Ｂと、前記第２温度検知の温度差算出手段Ｂと前記第２温度検知の温度勾配算出手段Ｂの算出値を入力として前記インバータ回路の火力を決定する火力決定手段Ｂを用いた第３の温度制御手段Ｂを備えて温度制御を行うとともに、前記制御部には入力電力を積算する入力電力積算部を備え、前記入力電力積算部に積算所定値を設け、前記積算所定値を超えると前記第３の温度制御手段Ａまたは前記第３の温度制御手段Ｂにより温度制御を行わなくし、前記温度勾配記憶手段Ａの記憶値よりも大きい前記温度勾配算出手段Ａの算出値または前記温度勾配記憶手段Ｂの記憶値よりも大きい前記温度勾配算出手段Ｂの算出値を検出すると、前記第３の温度制御手段Ａまたは前記第３の温度制御手段Ｂを復帰する誘導加熱調理器。

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