JP5579101B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、誘導加熱調理器に関し、特に鍋反りの検知に関する。

従来の誘導加熱調理器として、例えば「トッププレートの温度検出手段と、加熱動作開始時から所定時間経過した時点Ｔ１、或るいは加熱動作開始時から所定の温度ｔ０に達した時点Ｔ１を基準にして、当該時点からの一定時間ΔＴ内に予め設定した温度上昇値を満たすか否かに基づいて適否を判定する判定手段と、前記判定結果に基づいて加熱コイルへの通電遮断を行う断路手段とを備えてなる。」（特許文献１参照）というものが提案されている。この誘導加熱調理器においては、センサの検知が正しく行われない形状の鍋を使用した場合には、検知された温度の上昇率が適性な鍋に比較して当然小さいので、予め設計値として所定時間経過後（一定時間経過した時点又は一定温度に達した時点）の温度上昇をみて、温度上昇率が低いときには、形状不適当や材質不適当として通電遮断し、鍋内の油の異常温度上昇による事故発生を未然に防止したり、揚げ物調理に適しない鍋の使用を中止するよう制御していた。

特開２０００−２６８９５０号公報（要約、図３）

上記の従来の誘導加熱調理器では、トッププレート温度検出手段の温度（すなわちトッププレートの温度）と鍋内の油の温度（すなわち鍋底の温度）との関係において、トッププレートの温度が高く、鍋底の温度が低い場合には、加熱を開始すると鍋底の温度が上昇し、トッププレートの温度よりも高くなってからでないとトッププレートの温度上昇は始まらないために、結果として、加熱開始から一定時間経過後のトッププレート温度検出手段の温度上昇値は小さくなる。一方、トッププレートの温度が低く、同様に鍋底の温度が低い場合には、加熱を開始すると鍋底の温度が上昇し直ぐにトッププレートの温度も上昇を始めるため、加熱開始から一定時間経過後のトッププレート温度検出手段の温度上昇値は大きくなる。

以上のことから、加熱開始時のトッププレートの温度検出手段の温度及び鍋内の油の温度の違いにより基準とする基準データが変わってしまうために、正確に鍋の使用可否判断が行えないという問題点があった。
また、誤って規定油量よりも極端に少ない油量（例えば規定油量＝８００ｇに対して５０ｇ）で加熱を開始してしまった場合には、加熱開始から所定時間経過後（一定時間経過した時点又は一定温度に達した時点）の温度上昇をみていたため、必ずその時点までは加熱が行われてしまい、その段階で通電制御をしたとしても既に油の温度は危険な高温に達してしまうという問題点もあった。

本発明は、このような問題点を解決するために為されたものであり、その第１の目的はトッププレートの温度や鍋の温度の影響を受けずに、鍋の反り量を正確に判定し、それに応じた火力制御を可能にした誘導加熱調理器を提供することにある。その第２の目的は油量が規定油量よりも少ない場合であっても油の温度を危険な高温にしないで鍋の反り量を判定することを可能にした誘導加熱調理器を提供することにある。

本発明に係る誘導加熱調理器は、鍋が載置されるトッププレートと、前記トッププレートの下方に配置され、前記鍋を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルの出力を設定する設定手段と、前記設定手段の設定出力に基づいて前記加熱コイルに高周波電力を供給する高周波電源と、前記トッププレートを介して前記鍋の温度を検知する温度検知手段と、該温度検知手段の検知温度に基づいて前記高周波電源を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、加熱開始時の温度に基づいて前記鍋の反り量を判断する判断基準値を求め、前記判断基準値と、加熱動作開始時から所定時間経過するまでの間の温度検知手段の出力の差である温度上昇値とに基づいて前記鍋の反り量の１次判定を行い、前記１次判定された鍋の反り量に基づいて前記高周波電源の加熱通電率を求めて、当該加熱通電率で前記高周波電源を制御し、前記１次判定の鍋の反り量に基づいた加熱通電率で前記高周波電源を制御しているときに、前記温度検知手段より検知された温度上昇率の変化を求め、当該温度上昇率の変化に基づいて前記鍋の反り量の２次判定を行うものである。

本発明によれば、加熱開始時に前記温度検知手段により検知された温度と、加熱動作開始時から所定時間経過するまでの間の温度検知手段の出力の差である温度上昇値とに基づいて、前記調理鍋の反り量の１次判定をするとともに、前記１次判定された調理鍋の反り量に基づいて前記高周波電源の加熱通電率を制御する。このように、トッププレートの温度と鍋内の例えば油の温度との違いにより変わってしまう温度検知手段の温度上昇値を考慮して鍋の反り量を判定するので、正確な反り判定が可能になっている。そして、１次判定された鍋の反り量に基づいて前記高周波電源の加熱通電率を制御するので、鍋内の例えば油の異常温度上昇を防止することができる。また、前記所定時間を適切に設定することにより、鍋の反りの１次判定をするまでの過程で油の温度が異常に上昇するのを防止することができる。

本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の外観を示す斜視図である。 本実施の形態１に係る誘導加熱調理器の制御系の構成を示したブロック図である。 本実施の形態１に係る誘導加熱調理器の制御系の動作を示すフローチャート（その１）である。 本実施の形態１に係る誘導加熱調理器の制御系の動作を示すフローチャート（その２）である。 トッププレートの初期温度と温度上昇との関係を示した特性図である。 本実施の形態１における反り１次判定及び加熱通電率の関係を示したものである。 本実施の形態１における反り２次判定及び加熱通電率の関係を示したものである。 本実施の形態１における反り量と制御温度の補正値との関係を示したものである。 本実施の形態１における反り判定、油量判定及び加熱通電率の関係を示したものである。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の外観を示す斜視図であり、図２は、本実施の形態１における制御系の構成を示したブロック図である。
図１に示されるように、誘導加熱調理器は、本体１１と、本体１１の上面を形成し鍋１等の被加熱物を載置する耐熱ガラス製のトッププレート３とを備えている。また、トッププレート３の下方には被加熱物を誘導加熱する加熱コイル６ａ〜６ｃが配置されている。これらの加熱コイル６ａ〜６ｃを纏めていうときには加熱コイル６というものとする。

また、図２に示されるように、本体１１の内部には、トッププレート３の下方に配置された加熱コイル６に高周波電力を供給するインバーター回路（高周波電源）９、インバーター回路９を制御する制御手段８及び時間を計算する計時手段１０が搭載されたプリント回路基板（図示せず）が、基板ケース（図示せず）内に収容された状態で取り付けられている。制御手段８は、マイコンなどで構成されており、記憶手段（図示せず）を内蔵している。計時手段１０は、後述の図３Ａ及び図３Ｂの処理（Ｓ４、Ｓ８、Ｓ１０）における時間等を計測する。この計時手段１０の機能は、制御手段８に内蔵するようにしてもよい。プリント回路基板の設置場所については、発熱個所から遠く、冷却可能な風路中であれば何処でもよいが、冷却効率の観点から、加熱コイル６よりも上流に配置するのがよい。本発明の主題とは直接関係ないため、詳細な説明を省略するが、冷却ファン（図示せず）は、本体１１の下部後方の両側に設置され、本体１１の外部から空気を吸入し、プリント回路基板及び加熱コイル６に冷却風を送ってこれらを冷却した後、後方に進んで本体１１の後方に形成された排気口を介して本体１１の外へ排気する。なお、図１に示されるように、本体１１の下部にはグリル１２が引き出し自在に設けられており、魚などの焼き物料理等の調理が可能となっている。

更に、図１に示されるように、本体１１の下部手前の右側には設定手段としての操作部１３が設けられており、ユーザーがこの操作部１３を操作することにより、加熱出力の調整や誘導加熱調理器への設定などの操作・設定情報が入力可能となっている。なお、操作部１３には、グリル１２の操作部も含まれている。
また、３つの加熱コイル６ａ、６ｂ及び６ｃは所謂３口型の加熱部を構成しているが、加熱コイル６ｃに代えて、ほぼ同径のラジエントヒーターを配置してもよい。
また、トッププレート３の裏面（加熱コイル６と対応する面）には、サーミスターなどの接触式温度センサー４及び５が接触するように配置されている。さらに、トッププレート３の下方には、サーミスター４及び５の検知信号をＡ／Ｄ変換して温度に換算する温度検出手段７が設けられており、換算した温度情報を制御手段８へ出力する。なお、接触式温度センサー４および５をＴＨと呼ぶことがある。なお、サーミスター４、５及び温度検出手段７が本発明の温度検知手段を構成している。

次に、図１及び図２を用いて制御手段８の動作を説明する。
ユーザーが誘導加熱調理器の本体１１の電源スイッチ（図示せず）を投入すると、制御手段８が起動される。制御手段８は、まず、内部に保有しているカウンタのクリヤや初期値設定などの初期処理を行った後、操作部１３からユーザーによって設定された情報を入力し、次に、制御手段８は、入力した設定情報が調理開始命令か否かを調べ、調理開始でなければ、調理開始命令が入力されるまで待ち状態となる。この入力待ち状態において、ユーザーがトッププレート３に被加熱物である鍋１を載置し、続いて火力情報などを設定して操作部１３の調理開始スイッチを押下すると、操作部１３から調理開始命令の信号が生成されて制御手段８に入力される。制御手段８は、調理開始命令を入力すると、設定情報の中の火力情報に基づいてインバーター回路９を制御して、加熱コイル６への高周波電力（以下、加熱電力と呼ぶこともある）の供給を開始させる。これにより誘導加熱による鍋１の加熱が開始する。そして、制御手段８は、温度検出手段７の温度と、操作部１３の操作に対応して設定される設定温度とを比較し、その比較結果に基づいてインバーター回路９を制御する。

次に、図３Ａ及び図３Ｂに示すフローチャート、及び図４〜図８を用いて加熱処理の動作について説明する。
図３Ａ及び図３Ｂは、本実施の形態１の制御手段８の加熱処理を示すフローチャートである。
（Ｓ１）
まず、操作部１３からユーザーによって例えば揚げ物メニューが設定され、調理開始スイッチを押下すると揚げ物予熱工程の加熱がスタートする（Ｓ１）。

（Ｓ２）
次に、制御手段８は、温度検出手段７により検知されたスタート温度ｔ０を取り込む（Ｓ２）。本実施の形態ではサーミスター４又は５の検出する温度のうち高い方の温度を制御に使用する。これはサーミスター４又は５において、加熱されている鍋１の鍋底の温度に近い温度を検出しているサーミスターの温度情報を使用するためである。

（Ｓ３）
制御手段８は、インバーター回路９を制御して加熱コイル６に高周波電力を供給し、加熱がスタートする（Ｓ３）。本実施の形態では、加熱電力は例えば１．０ｋＷにて加熱がスタートする。

（Ｓ４）
制御手段８は、計時手段１０の出力に基づいて加熱がスタートしてからＡ秒間経過したかどうかを判定する（Ｓ４）。ここで、Ａ秒間とは、鍋１の中に入っている油２の量に影響を受けないで、且つ鍋１の鍋底の反り量によってサーミスター４又は５の検出する温度上昇値が変化する時間である。或いは、Ａ秒間とは、油２が低温域であり（なお、低温域とは油の発火点よりも低い温度域である。）、高温になる前までの時間であって、サーミスター４又は５の温度では約６５℃以下となる時間であり、具体的には３０〜６０秒である。ここではＡ＝６０秒として以下説明する。例えば本体１１、油２の温度が常温すなわち約２５℃の場合、サーミスター４又は５の温度も２５℃となる。そこから加熱をスタートした場合には、鍋１の鍋底の反り量が小さければ（約０．５ｍｍ以下）加熱と共にサーミスター４又は５の温度は順調に上昇するため、Ａ秒間後すなわち６０秒間後のサーミスター４又は５の温度はほぼ６５℃となる。しかし、鍋１の反り量が大きくなると鍋１の底とトッププレート３との接触が悪くなるため温度が伝わりにくくなり、その結果、加熱がスタートしてからＡ秒間後のサーミスター４又は５の温度上昇値＝Δ６０Ｓは小さい値となる。

図４は、コールドスタート時及びホットスタート時の温度上昇値の基準値の変化を表す特性図ある。サーミスター４又は５の温度（すなわちトッププレート３の温度）と鍋１内の油２の温度（すなわち鍋底の温度）との関係において、トッププレート３の温度が高く（すなわちホットスタートの時）鍋底の温度が低い場合には加熱を開始すると鍋底の温度が上昇し、トッププレート３の温度よりも高くなってからでないとトッププレート３の温度上昇は始まらないために、結果として加熱開始からＡ秒間経過後のサーミスター４又は５の温度上昇値は小さくなる。

一方、サーミスター４又は５の温度（すなわちトッププレート３の温度）が低く（すなわちコールドスタートの時）、同様に鍋底の温度が低い場合には加熱を開始すると鍋底の温度が上昇し直ぐにトッププレート３の温度も上昇を始めるため、加熱開始からＡ秒間経過後のサーミスター４又は５の温度上昇値は大きくなる。
以上のことから、図４に示されるように、加熱開始時のサーミスター４又は５の温度ｔ０により反り判定のための基準となる基準データを変える必要がある。

（Ｓ４ａ、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ６ａ）
図３Ａの判断処理（Ｓ４）にてＡ秒間が経過したら、フラグｎがｎ＝０であることを確認すると（Ｓ４ａ）、次の処理（Ｓ５）に進み、図５に示される値を判断基準値として反り１次判定が行われる（Ｓ５）。なお、フラグｎは、初期状態においてｎ＝０に設定されている。

図５は、スタート温度ｔ０、Δ６０Ｓの基準値、反り量及び加熱通電率の関係を示した表である。
図５の表から、例えばサーミスター４又は５のスタート温度ｔ０が２５℃であればｔ≦５０℃のゾーン（判断基準値）となり、その時のΔ６０Ｓが例えば５０℃であれば４０℃以上であるため鍋底の反り量は小となり、その時の加熱通電率は１５秒ＯＮ、０秒ＯＦＦとなる。
また、Δ６０Ｓが２０℃未満となった場合には反り量が多すぎて正確に温度検出ができないことから不適鍋と判断され、加熱を停止させる。
以上のように処理（Ｓ５）にて反り１次判定を行い、処理（Ｓ６）にて加熱通電率変更を行い、フラグｎをｎ＝１とする（Ｓ６ａ）。

（Ｓ６ｂ、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ８ａ）
上記の判断処理（Ｓ４）にてＡ秒間が経過していない場合には、フラグｍが、ｍ＝０であることを確認すると（Ｓ６ｂ）、処理（Ｓ７）に飛び、サーミスター４又は５の温度ｔがｔ≧ｔ０＋１０℃かどうかを判断し（Ｓ７）、そうなっていたら、Δｔｍ１すなわち加熱がスタートしてからサーミスター４又は５の温度ｔがｔ≧ｔ０＋１０℃となるまでの時間を検出する（Ｓ８）。そして、フラグｍを、ｍ＝１とする（Ｓ８ａ）。なお、フラグｍは初期状態においてはｍ＝０に設定されているものとする。

（Ｓ９〜Ｓ１１）
次に、サーミスター４又は５の温度ｔがｔ≧ｔ０＋５０℃かどうかを判断し（Ｓ９）、そうなっていたら、Δｔｍ２すなわち加熱がスタートしてからサーミスター４又は５の温度ｔがｔ≧ｔ０＋１０℃を検出してからｔ≧ｔ０＋５０℃となるまでの時間を検出する（Ｓ１０）。Δｔｍ２／Δｔｍ１を計算し（Ｓ１０）、図６のデータ値に基づき反り量を判定する反り２次判定を行なう（Ｓ１１）。

図６は、Δｔｍ２／Δｔｍ１と反り２次判定及び加熱通電率との関係を示したものである。
鍋底の反り量が小さい場合には、Δｔｍ１とΔｔｍ２における温度上昇率は大きな差は生じない為、Δｔｍ２／Δｔｍ１の値は４未満となる。一方、鍋底の反り量が大きい場合にはΔｔｍ１とΔｔｍ２における温度上昇率に差が生じ、Δｔｍ２での温度上昇率が小さくなるためΔｔｍ２の値が大きくなり、Δｔｍ２／Δｔｍ１の値は大きくなる。本実施の形態では、Δｔｍ２／Δｔｍ１の値が６以上となった場合には正確に温度が検出できないほど鍋底が反っていると判断して不適鍋と判断し、その時は加熱を停止させる。

（Ｓ１２〜Ｓ１４）
制御手段８は、加熱通電率を鍋１の鍋底の反り量に応じて変更し（Ｓ１２、図６参照）、その後のサーミスター４又は５の温度上昇率を検出し、その温度上昇率によって温度上昇率が大きければ油量が少、温度上昇率が小さければ油量が多と判断される（Ｓ１３）。そして、判定された反り量と油量に基づいた加熱通電率に変更される（Ｓ１４）。例えば反り量が小、油量が多と判定された場合は加熱通電率は１５秒ＯＮ、０秒ＯＦＦとなり、反り量が大、油量が小と判定された場合は加熱通電率は１１秒ＯＮ、４秒ＯＦＦとなる。

（Ｓ１５〜Ｓ１７）
制御手段８は、図７の制御温度Ｔの補正値に基づき制御温度Ｔを設定する（Ｓ１５）。
図７は、反り量と制御温度Ｔの補正値との関係を示した表であり、図８は、反り判定、油量判定による加熱通電率の関係を示した表である。
例えば油温を１８０℃に制御するのであれば、制御温度Ｔは少し高い温度である１９０℃とした場合には、反り量が小で油量が多であれば補正値は０℃となり、制御温度Ｔ＝１９０℃となる。また、反り量が大で油量が少であれば補正値は−８℃となり、制御温度Ｔ＝１９０−８＝１８２℃となる。
制御手段８は、上記にて設定された制御温度Ｔに基づいてインバーター回路９を制御して鍋１を加熱させる。その加熱の際の加熱通電率は、図８の表による。制御手段８は、サーミスター４又は５の温度が制御温度Ｔに達したかどうかを判断し（Ｓ１６）、達した場合には予熱工程を終了する（Ｓ１７）。

以上のように、本実施の形態によれば、加熱開始時のトッププレート３の温度及び鍋１の温度の違いにより変わってしまう加熱開始から所定時間経過後のトッププレート３の温度上昇値の基準とする基準値を、加熱開始時の温度検出手段７の温度ｔ０によって変更し、変更した基準値（図５参照）に基づいて鍋の反り量を判定（反り１次判定）するようにしたので、正確に反り量が検出され、鍋の使用可否判断を正確に行なうことができる。
また、鍋の反り量の判定（反り１次判定）を行う際の所定時間（Ａ）は、油量の多少に関わりなく鍋底の反り量を判定できる時間であって、油の温度が加熱されても低温域にある時間であることから、所定時間（Ａ）内において油が発火するように事態が避けられることから、安全性においても優れたものとなっている。
また、反り１次判定による鍋の反り量に対応した加熱通電率（遮断を含む）にて加熱を行うようにしているので、鍋内の油の異常温度上昇を防止することができる。

また、本実施の形態によれば、鍋の反り量の判定を複数設けることにより（反り１次判定、反り２次判定）、例えば最初の鍋の反り判定（反り１次判定）で不適鍋と判定した場合にはその段階で加熱を停止し、その他の鍋の場合には、その後、反り量判定（反り２次判定）をすることでより正確に鍋の反り検知を行なうことができる。更には、鍋の反り判定（反り２次判定）の結果によって加熱電力を変更し、その後、油量検知を行って最終的な加熱電力を決定し、制御温度も決定するため誘導加熱調理器を正確に且つ安全に制御することができる。

１：鍋、２：油、３：トッププレート、４、５：サーミスター、６：加熱コイル、７：温度検出手段、８：制御手段、９：インバーター回路、１０：計時手段、１１：本体、１２：グリル、１３：操作部。

Claims (7)

1. 鍋が載置されるトッププレートと、
   前記トッププレートの下方に配置され、前記鍋を誘導加熱する加熱コイルと、
   前記加熱コイルの出力を設定する設定手段と、
   前記設定手段の設定出力に基づいて前記加熱コイルに高周波電力を供給する高周波電源と、
   前記トッププレートを介して前記鍋の温度を検知する温度検知手段と、
   該温度検知手段の検知温度に基づいて前記高周波電源を制御する制御手段と
   を備え、
   前記制御手段は、
   加熱開始時の温度に基づいて前記鍋の反り量を判断する判断基準値を求め、前記判断基準値と、加熱動作開始時から所定時間経過するまでの間の温度検知手段の出力の差である温度上昇値とに基づいて前記鍋の反り量の１次判定を行い、前記１次判定された鍋の反り量に基づいて前記高周波電源の加熱通電率を求めて、当該加熱通電率で前記高周波電源を制御し、
   前記１次判定の鍋の反り量に基づいた加熱通電率で前記高周波電源を制御しているときに、前記温度検知手段より検知された温度上昇率の変化を求め、当該温度上昇率の変化に基づいて前記鍋の反り量の２次判定を行うことを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 前記制御手段は、
   前記２次判定された鍋の反り量に基づいて前記高周波電源の加熱通電率を求めて、当該加熱通電率で前記高周波電源を制御し、
   前記２次判定の鍋の反り量に基づいた加熱通電率で前記高周波電源を制御しているときに、前記温度検知手段より検知された温度上昇率を求め、当該温度上昇率に基づいて前記鍋の油量を判定することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 前記制御手段は、
   前記２次判定された前記鍋の反り量と前記油量とに基づいて前記高周波電源の加熱通電率を求めて、当該加熱通電率で前記高周波電源を制御することを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱調理器。
4. 前記制御手段は、
   前記２次判定された前記鍋の反り量と、前記油量とに基づいて制御温度値を補正することを特徴とする請求項２又は３に記載の誘導加熱調理器。
5. 前記鍋の反り量の１次判定において、前記鍋の反り量を判断する判断基準値は、加熱開始時に前記温度検知手段により検知された温度が高いほど小さな値になることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。
6. 前記所定時間は、油量の多少に関わりなく鍋底の反り量を判定できる時間であって、油の温度が加熱されても低温域にある時間であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。
7. 前記所定時間は、３０秒から６０秒の間の時間であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の誘導加熱調理器。

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