以下、本発明における温度検知装置および加熱調理器の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、細かい構造および重複または類似する説明については、適宜簡略化または省略している。以下の実施の形態では、加熱調理器の一例として誘導加熱調理器について説明する。
実施の形態1.
(加熱調理器の構成)
図1は、本発明の実施の形態1における加熱調理器100の斜視図である。加熱調理器100は、本体1と、本体1の上面に配置され、耐熱ガラスで形成されたトッププレート2とを有し、トッププレート2の上に載置される鍋やフライパン等の被加熱物である容器10を、本体1の内部に設けられた加熱部により加熱する。本実施の形態では、トッププレート2の左側手前、右側手前、および中央奥側の3箇所に、それぞれ加熱口6が設けられている。
本体1には、魚等の調理物の調理を行うためのグリル9が収容されている。グリル9の内部には、調理物を加熱するための熱源となるグリルヒータ(図示せず)が設けられている。また、グリル9の隣には、例えばダイヤルスイッチによって構成され、加熱条件および加熱指示の入力操作を受け付ける前面操作表示部4と、加熱調理器100の電源をON/OFFするために操作される電源スイッチ4aが配置されている。
トッププレート2の手前側には、加熱条件および加熱指示の入力操作を受け付けるとともに、加熱状況を表示する操作表示部3が配置されている。操作表示部3は、例えば静電容量スイッチおよび液晶パネルなどで構成される。また、各加熱口6の手前側には、火力表示部5が設けられる。
使用者が、調理物を収容した容器10をトッププレート2上に載置し、操作表示部3または前面操作表示部4を操作して加熱条件等の設定を行うと、設定された内容に従って、容器10が加熱部により加熱される。加熱の進行状況または調理モードなどの設定に関する情報は、操作表示部3に表示され、加熱の火力は各加熱口6に対応して配置された火力表示部5に表示される。
また、トッププレート2の各加熱口6に対応する部分には、容器10を載置する箇所を示す例えば円形の表示が印刷等によって設けられており、使用者は容器10を載置すべき場所がわかるようになっている。
本体1内において加熱口6の下側には、加熱コイル14が設けられている。加熱コイル14は、例えば銅線またはアルミ線などの導線が巻回してなるコイルであり、加熱コイル14が、本発明の「加熱部」に相当する。なお、図1では、加熱コイル14の配置を略円形の破線にて図示している。後述する高周波インバータ24(図2)により加熱コイル14に高周波電流を流すことでトッププレート2上に載置された容器10に渦電流が発生し、発生した渦電流と容器10との抵抗により容器10が発熱する。これにより、容器10を直接加熱する加熱効率の良い調理を実現できる。なお、加熱調理器100の加熱口6の加熱部として電気ヒータ等の他の加熱部を設けてもよい。
また、トッププレート2の奥側には、排気口7が設けられている。排気口7は、本体1の内部と連通するように配置される。本体1の内部に取り込まれた空気は、排気口7から排気される。排気口7の上部に、本体1の内部への埃やその他の異物が侵入するのを防止する通気性を有するカバー(図示せず)を設けてもよい。
また、排気口7の手前には、後述する温度検知装置30と加熱調理器100との間で、無線通信を行うための通信ポート8が設けられている。通信ポート8は、例えばガラス繊維強化プラスチック(GFRP)樹脂等の電波透過性の高い材質で構成される。図1では、通信ポート8は、トッププレート2の上面に載置される容器10によって無線電波が遮蔽されないように、加熱口6と排気口7との間に配置されている。しかしながら、通信ポート8の位置はこれに限定されるものではなく、例えば、各加熱口6との距離が均等となる位置に配置されてもよい。または、通信ポート8を操作表示部3の一部として設けてもよい。
図2は、本実施の形態における加熱調理器100の主要部の構成および機能を説明する図である。なお、図2では、1つの加熱口6に対応する構成のみ図示しており、また、例えば水または食材等の調理物が収容された容器10と、容器10の温度を検知する温度検知装置30とを併せて図示している。温度検知装置30は、加熱調理器100とは別体に設けられ、容器10の底部の温度を検知し、検知した温度の情報を加熱調理器100へ送信する。温度検知装置30の詳細については後述する。
図2に示すように、トッププレート2に設けられた加熱口6の下部には、加熱コイル14が配置されている。本実施の形態では、加熱コイル14は、略環状の内側加熱コイル14aと、その外側に設けられた略環状の外側加熱コイル14bとを備えた二重環形状である。
本体1の内部には、温度検知装置30と通信する機器側通信部21と、加熱コイル14に高周波電流を供給する高周波インバータ24と、高周波インバータ24を駆動する駆動部23と、駆動部23を制御する機器側制御部22と、が配置されている。機器側制御部22は、操作表示部3による設定内容と、温度検知装置30からの温度の情報に基づいて、駆動部23に対して高周波電力指令(火力情報)を送信する。機器側制御部22は、その機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアを用いて構成されるか、またはマイコンまたはCPU等の演算装置と、その上で実行されるソフトウェアとで構成される。駆動部23は、機器側制御部22からの指令に基づき、高周波インバータ24を制御して、加熱コイル14に流れる高周波電流を調整する。これにより、容器10の加熱制御が行われる。また、機器側制御部22は、温度検知装置30の状態を確認するための信号を生成し、その信号を、機器側通信部21から通信ポート8を介して温度検知装置30へ送信する。
また、加熱調理器100のトッププレート2の下方には、赤外線温度センサ27が配置されている。赤外線温度センサ27は、加熱コイル14上のトッププレート2に載置された容器10の底部から放射される赤外線を検知する。なお、赤外線温度センサ27の直上部は、赤外線が遮蔽されない構造(例えば空洞または透過素材)とすることが望ましい。赤外線温度センサ27によって検知された信号は、赤外線温度検知部270へ出力される。赤外線温度検知部270は、赤外線温度センサ27による検知信号を温度に換算する。赤外線温度検知部270によって換算された温度情報は、機器側制御部22へ出力される。
また、加熱調理器100のトッププレート2の裏面の加熱コイル14と対向する面には、サーミスタなどの接触式温度センサ28がトッププレート2の裏面に接触するように配置されている。接触式温度センサ28は、容器10からトッププレート2へ伝わる熱を検知する。接触式温度センサ28によって検知された信号は、接触式温度検知部280へ出力される。接触式温度検知部280は、接触式温度センサ28による検知信号を温度に換算する。接触式温度検知部280によって換算された温度情報は、機器側制御部22へ出力される。
なお、機器側通信部21は、本発明における「第2通信部」に相当する。また、機器側制御部22は、本発明における「第2制御部」に相当する。
次に、加熱調理器100の操作表示部3および火力表示部5の構成について説明する。図3(a)は、本実施の形態における操作表示部3を説明する図であり、図3(b)は、本実施の形態における火力表示部5を説明する図である。図3(a)に示すように、操作表示部3は、各加熱口6の動作状況を示す状況表示部3aと、自動調理メニューを設定するための自動メニューキー3bと、火力を設定するための火力設定キー3cと、加熱時間を設定するタイマー設定キー3dとを備える。
状況表示部3aは、各加熱口6に対応する表示を有し、各加熱口6の動作状態に応じて表示態様が切り替わる。状況表示部3aの表示により、どの加熱口6が動作中であるかを使用者に示すことができる。自動メニューキー3bは、「煮込み」キー、「麺ゆで」キー、「湯沸し」キー、「焼き物」キー、「揚げ物」キー、「温度」設定キーからなる。これらのキーが押下されると、各メニューに対して予め設定され記憶部(図示せず)に記憶された制御シーケンスに従って、機器側制御部22が加熱制御を行う。
火力設定キー3cは、「弱」火キー、「中」火キーおよび「強」火キーを含み、使用者は、これらのキーを用いて3段階の火力の何れかを設定することができるようになっている。火力に応じて個別にキーを設けることで、使用者は、必要な火力の設定を一回の操作で入力できるようになっている。また、細かい火力調整に関しては、「弱」、「中」、「強」キーの上に設けられた横向き三角の火力調節キーを用いて調整する。または、前面操作表示部4のダイヤルスイッチを用いて火力の調整を行ってもよい。
タイマー設定キー3dは、タイマー設定部とタイマー表示部とからなり、使用者は、タイマー設定部を操作することで、加熱時間を設定し、設定された時間がタイマー表示部に表示され、時間の経過とともに表示が変更される。機器側制御部22は、タイマー設定キー3dによって設定された時間に従って、加熱制御を行う。
図3(b)に示すように、火力表示部5は、火力表示5aと通信状況表示5bとを備える。火力表示部5は、加熱調理器100の左側、右側、および中央に設けられた加熱口6にそれぞれ対応して設けられ、何れの火力表示部5も同様の構成である。火力表示5aは、火力を複数段階に表示するものであり、火力に応じて表示態様が切り替わる。火力表示5aは、例えば複数のLEDを有し、これらLEDの点灯状態(点灯、消灯、点滅等)を切り替える、あるいは点灯色を切り替えることにより、火力を表現する。これにより、使用者が直感的に分かりやすい火力の報知を行うことができる。また、通信状況表示5bは、温度検知装置30との通信状況を示すものである。これにより、使用者が加熱口6で使用している温度検知装置30と、加熱口6とが対応しているかを確認することができる。
なお、本実施の形態では、トッププレート2の手前側中央に一つの操作表示部3を備える場合について説明したが、操作表示部3と火力表示部5とを一体で構成し、各加熱口6にそれぞれ対応するよう設けてもよい。また、操作表示部3の設定キーの種類および配置は図3(a)に限定されるものではない。例えば、火力設定キー3cは、「弱」火キー、「中」火キー、「強」火キー、および「3kW」キーを含み、これらのキーを用いて4段階の火力の何れかを設定することができる構成としてもよい。さらに、図3には図示しないが、例えば「予熱中」または「適温到達」等の火力または経過状況、設定されているメニューの内容等に関する情報を表示する、液晶画面等で構成される表示部を別途設けてもよい。
(温度検知装置の構成)
次に、本実施の形態の温度検知装置30の構成について説明する。図4は本実施の形態の温度検知装置30の斜視図であり、図5は温度検知装置30の平面図である。また、図6は、温度検知装置30の内部構成を説明する図である。図4および図5に示すように、温度検知装置30は、鍋敷きのような平面的な形状を有し、容器10が載置される載置部31と、機器側通信部21と通信する通信部33とを備える。
載置部31は、円形の平板形状を有し、弾力性および耐熱性を有するシリコーンゴム等で構成される。または、載置部31は、スーパーエンジニアリングプラスチックなどの高温耐熱性を有するプラスチックで構成されてもよく、さらに弾力性を有するシリコーンゴムと耐熱性および形態安定性を有するスーパーエンジニアリングプラスチックとを複合して形成してもよい。また、載置部31の表面、すなわち容器10が載置される第1面301には、複数のドーム状の突起部311が設けられている。突起部311は、載置部31の一部を上方に突出させることで、載置部31と一体に形成される。図5に示すように、複数の突起部311は、直径D1の同一円周上に等間隔で配置される。突起部311が配置される円の直径D1は、載置される容器10の最小径などから定められる。または、直径D1は、温度検知装置30が加熱コイル14の上方に配置された場合に、加熱コイル14の特性上、容器10の底部の発熱部で最も高い温度になる位置を基にして定められてもよく、例えば中心部から40mm(直径D1が80mm)の位置に設けられる。
また、図6に示すように、複数の突起部311の内部にはそれぞれ第1温度センサ34が配置される。第1温度センサ34は、接触式の温度センサであり、第1面301上の温度、すなわち載置部31に載置される容器10の底部の温度を検知する。第1温度センサ34は、例えばサーミスタや熱電対などにより構成される。本実施の形態では、4つの突起部311が形成され、各々の突起部311に第1温度センサ34が配置される。このように、突起部311の数を3つ以上とすることで、容器10を安定して支持することができる。また、第1温度センサ34を複数設けることで、容器10が傾いて載置された場合、または内部配線に断線等が生じた場合にも温度検知を継続することができる。
容器10が載置部31に載置されると、容器10の底部が突起部311と接触する。突起部311を、載置部31と同じ弾力性を有するシリコーンゴム等で形成することで、容器10の底部と突起部311との密着性が高まり、接触面積が増加する。また、容器10の底部に密着する突起部311内に第1温度センサ34を設けることで、第1温度センサ34が容器10の底部に接触し、容器10の温度を高精度で検知することができる。
また、図6に示す載置部31の厚みtは、突起部311を含む最大厚みで5mm未満とする。載置部31の厚みtを5mmとした場合、温度検知装置30に載置される容器10は、加熱調理器100のトッププレート2から約5mm離れることになる。ここで、容器10が加熱コイル14から離れると、容器10に鎖交する磁束は距離の二乗に反比例して減衰する。そのため、一般的に容器10が加熱コイル14から離れると、加熱効率も低下すると考えられる。しかしながら、実際には、トッププレート2と容器10とが接触している場合、容器10の熱の一部がトッププレート2に奪われることで加熱効率が低下することがある。
図7は、トッププレート2から容器10の底部までの距離と加熱効率との関係を示すグラフである。図7では、トッププレート2と容器10との間に絶縁物を配置し、トッププレート2と容器10との間に空気層を形成する。そして、絶縁物の厚さを変えてトッププレート2から容器10までの距離を変更し、各距離における湯沸しの加熱効率を測定した実験より得られた結果である。図7に示すように、トッププレート2から容器10までの距離が0mmの場合よりも、トッププレート2から容器10までの距離が約2mmの場合の方が、加熱効率が高くなり、特に鍋底部の放射率が低い鏡面の鍋等の場合には約2%程度効率が高くなる。ここで、トッププレート2に一般的に用いられるネオセラムガラスの熱伝導率Kは、1.6W/m・Kであり、空気の熱伝導率Kは0.0241W/m・Kである。そのため、容器10とトッププレート2が接触している場合よりも、空気層が形成される場合の方が、熱伝導が少なくなり、加熱効率が良くなる。
ただし、図7に示すように、トッププレート2から容器10までの距離が5mm以上になると、トッププレート2から容器10までの距離が0mmの場合よりも、加熱効率が低下する。そのため、トッププレート2から容器10までの距離を5mm未満とすることで、トッププレート2と容器10との間の隙間量が0mmの場合の加熱効率と略同等もしくはそれ以上の加熱効率を実現することができる。なお、載置部31に用いられるシリコーンゴムの熱伝導率Kは、0.2W/m・Kであり、空気の熱伝導率よりは高いものの、突起部311上に容器10を載置することで、容器10との接触面積が限定され、熱伝導が抑制される。
また、突起部311の高さは、容器10の底部の反りを考慮して、1〜2mmとする。詳しくは、容器10として用いられる鍋またはフライパンの中には、加熱による変形を考慮して、底部を予め上側(凸状)に反らせているものがある。例えば、容器10の底部の中心における反りの最大値が3mmであると想定した場合、容器10の径方向の外側に向かって反りが次第に小さくなり、突起部311が配置される直径80mmの位置(すなわち中心から半径40mmの位置)では、1〜2mm程度の反りとなる。そのため、突起部311を1〜2mm以上とすることで、容器10の底部が予め反っている場合でも、突起部311を確実に容器10の底部に接触させることができる。
図4〜図6に戻って、第1温度センサ34を容器10の底部と接触する突起部311内に配置することで、発熱源である容器10の底部の温度を正確に検知することができる。一方、シリコーンゴム等で形成される載置部31は、容器10からの熱伝導および輻射熱によって加熱される。また、載置部31の容器10が載置される第1面301の反対側の第2面302(図6)は、トッププレート2と接触しているため、トッププレート2からの熱伝導を受ける。具体的には、トッププレート2の温度が温度検知装置30の温度よりも低い場合は、載置部31はトッププレート2によって加熱される。また、トッププレート2の温度が温度検知装置30の温度よりも高い場合は、載置部31はトッププレート2によって冷却される。そのため、調理開始時にトッププレート2と容器10との温度差が大きい場合には、第1温度センサ34によって検知される温度が、実際の容器10の底部の温度とは異なる可能性がある。
そこで、本実施の形態の温度検知装置30は、図6に示すように、第1面301に配置される第1温度センサ34に加えて、トッププレート2と接する第2面302に、第2面上の温度、すなわちトッププレート2の温度を検知する第2温度センサ35を備える。第2温度センサ35は、第1温度センサ34と同様に、接触式の温度センサであり、トッププレート2の上面温度を検知する。第2温度センサ35は、例えばサーミスタや熱電対などにより構成される。第2温度センサ35は、容器10を載置する側を上方とした場合、第1温度センサ34の下方に配置される。また、第2温度センサ35は、温度検知装置30を平面視した場合において、第1温度センサ34と重なる位置に配置される。なお、第2温度センサ35は、少なくとも一つの第1温度センサ34の下方に配置されればよい。
複数の第1温度センサ34および第2温度センサ35によって検知された温度情報は、リード線312を通って通信部33へ出力される。通信部33は、円柱形状の外郭を有し、載置部31に載置される容器10と接触しないように、使用時の平面視で載置部31の外側に配置される。すなわち、通信部33は、温度検知装置30が加熱口6上に配置された状態において、加熱コイル14よりも外側に配置される。
図6に示すように、通信部33は、センサ側通信部331、センサ側制御部332および電源部333を備えている。上記各部は、円筒形状の筐体330内に収容され、水密状態で封止されている。筐体330は、耐熱性および耐衝撃性を有し、かつ電波を遮蔽しない構造を有する。詳しくは、筐体330の上面330aは、耐衝撃性および防磁効果を有する材料(例えばアルミなど)で形成される。また、筐体330の本体330bは、電波を遮蔽せず、耐熱性および摩擦係数が高い材料(例えばPPS、PC、シリコーンゴム、セラミックスなど)で形成され、表面をシリコーンゴムで皮膜される。なお、本体330bの少なくとも一部に金属以外の電波を透過する材料を用いてもよい。また、筐体330には、図示しない電源スイッチが設けられる。この電源スイッチが操作されることにより、温度検知装置30がON状態またはOFF状態となる。なお、通信部33は、加熱調理器100との通信によって電源をオンする電気的スイッチを用いてもよい。
センサ側通信部331は、センサ側制御部332による制御により、加熱調理器100の本体1に配置された機器側通信部21と、双方向の情報通信を行う。センサ側通信部331と機器側通信部21との情報通信は、例えば、2.4GHz帯域の無線通信モジュールを用いて行われる。無線通信モジュールを用いる事で、温度検知装置30の外部にコネクタ部分を設ける必要がなくなり、温度検知装置30内部への浸水により回路が短絡することを防止できる。また、配線レスとなり容器10の取っ手等に配線が引っかかることを防止でき、例えば中央奥側の加熱口6で使いやすくなり、使い勝手も向上する。また、宅内に設けた2.4GHzのWi−Fi(IEEE802.11規格)モジュールへと情報伝送する事が可能となり、外部無線通信機器との拡張性を有する。なお、センサ側通信部331は、本発明における「第1通信部」に相当する。また、センサ側制御部332は、本発明における「第1制御部」に相当する。
なお、周波数帯に関しては、2.4GHz帯に限らず900MHz帯または300〜500MHz帯以下の通信周波数を用いた特定小電力無線局通信モジュールを使用してもよい。例えば、誘導加熱調理器(IHクッキングヒータ)における誘導電流の周波数は20〜100kHz帯の周波数を用いており、電子レンジにおける電磁波の周波数は2.45GHz帯の周波数を用いている。このため、900MHzまたは300〜500MHz帯の周波数であれば、他の調理機器と干渉を起こすことなく通信が可能となる。
さらに、上記以外にもBluetooth(登録商標)、RFID(Radio Frequency Identifier)またはNFC(近距離無線通信:Near Field Communication)などを用いて情報通信を行ってもよい。ただし、RFIDを用いる場合は、センサ側通信部331と機器側通信部21とを位置決めする必要があるため、トッププレート2の上面に通信部33の配置位置を示す表示を行う。また、センサ側通信部331と機器側通信部21との情報通信は無線通信に限定されるものではなく、ケーブルを用いた有線通信であってもよい。
センサ側制御部332は、温度検知装置30の各構成部を制御する。センサ側制御部332は、その機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアを用いて構成されるか、またはマイコンまたはCPU等の演算装置と、その上で実行されるソフトウェアとで構成される。センサ側制御部332は、第2温度センサ35の検知温度を用いて第1温度センサ34の検知温度を補正する。具体的には、第2温度センサ35の検知温度が第1温度センサ34の検知温度よりも低い場合は、第1温度センサ34の検知温度と第2温度センサ35の検知温度との差に応じて、第1温度センサ34の検知温度をプラス補正する。すなわち、トッププレート2の温度が容器10の温度よりも低い場合は、第1温度センサ34の検知温度が、トッププレート2の温度の影響で容器10の実際の温度よりも低くなっている可能性があるとして、第1温度センサ34の検知温度をプラス補正する。一方、第2温度センサ35の検知温度が第1温度センサ34の検知温度よりも高い場合は、第1温度センサ34の検知温度と第2温度センサ35の検知温度との差に応じて、第1温度センサ34の検知温度をマイナス補正する。すなわち、トッププレート2の温度が容器10の温度よりも高い場合は、第1温度センサ34の検知温度が、トッププレート2の温度の影響で容器10の実際の温度よりも高くなっている可能性があるとして、第1温度センサ34の検知温度をマイナス補正する。そして、補正後の温度を、センサ側通信部331を介して機器側通信部21へ送信する。
なお、このとき用いられる第1温度センサ34および第2温度センサ35の検知温度は、複数の第1温度センサ34によって検知された温度のうち最も高い温度、および複数の第2温度センサ35によって検知された温度のうち最も高い温度とする。なお、別の実施の形態では、複数の第1温度センサ34によって検知された温度の平均値、および複数の第1温度センサ34によって検知された温度の平均値を用いてもよい。
また、センサ側制御部332は、機器側制御部22から状態確認の信号を受信した場合、センサ側通信部331を介して、機器側制御部22へ電源がオン状態であることを示す信号を送信する。電源部333は、各構成部に電力を供給するための電池である。
次に、本実施の形態における温度検知装置30のリード線312の配置について説明する。図5および図6に示すように、本実施の形態の複数の第1温度センサ34および第2温度センサ35は、それぞれ銅線などから形成されるリード線312を介して通信部33に接続される。ここで、上記のように、第1温度センサ34および第2温度センサ35として、例えばサーミスタが用いられる。サーミスタは、温度接触部の温度により抵抗値が変化する素子であり、通信部33内に備えた分圧回路(図示せず)により出力される電圧値から温度を検知する。また、第1温度センサ34および第2温度センサ35は、リード線312との結線またはサーミスタ素子の劣化を防ぐため、耐熱性を有するガラスなどによって被膜される。
第1温度センサ34および第2温度センサ35とリード線312とは、シリコーンゴムで形成される載置部31の内部に配置され、加熱調理器100の加熱コイル14の上に載置される。そして、第1温度センサ34および第2温度センサ35で検知された信号が、通信部33内に設けたセンサ側制御部332で変換され、センサ側通信部331から加熱調理器100の機器側通信部21へ送信される。ここで、加熱調理器100の駆動時には、加熱コイル14に、20〜100kHz程度の高周波電流が通電され、高周波電流に鎖交する向きに磁界が発生する。これにより、加熱コイル14の直上に配置された金属などからなる容器10に渦電流が発生し、渦電流による抵抗発熱で容器10が誘導加熱される。
このとき、温度検知装置30は、容器10の底部と加熱コイル14との間に高周波磁界にさらされた状態で配置される。また、加熱コイル14に投入される電力および周波数は、自動調理メニューなどに応じて可変に制御される。そのため、温度検知装置30の載置部31内のリード線312に電磁ノイズが重畳され、第1温度センサ34および第2温度センサ35の検知結果に誤差が生じる可能性がある。
そこで、本実施の形態では、使用時の平面視において、第1温度センサ34および第2温度センサ35から載置部31の外郭に向かってそれぞれ延びるように、リード線312が配置される。これにより、載置部31が加熱口6に載置された状態において、リード線312が、加熱コイル14の巻回方向Rと交差するように配置される。その結果、リード線312が磁界の影響を受ける面積が小さくなり、電磁ノイズによる影響も小さくなる。このような電磁ノイズの低下は、実験を行った結果からも明らかになっている。
また、図示しないが、リード線312は、被膜を備えるものであってもよく、または金属部を露出するものであってもよい。ただし、載置部31は、シリコーンゴムで形成され、柔軟性を有しているため、温度検知装置30を使用する際または持ち運びをする際に変形して、リード線312同士が接触し導通してしまうこともある。そこで、リード線312の少なくともどちらか一方を、フッ素またはポリカーボネイトなどの耐熱性と絶縁性を有した被膜で覆い、変形時の導通を防いでもよい。
(加熱調理動作)
次に、本実施の形態における加熱調理器100の加熱動作を説明する。加熱調理器100の機器側制御部22は、目標温度が設定された自動調理モードを実行する。自動調理モードでは、温度検知装置30から取得した温度が目標温度となるように加熱コイル14の加熱制御が行われる。自動調理モードは、操作表示部3の自動メニューキー3bによって設定される。
自動調理モードにおいて、温度検知装置30と加熱調理器100とを連動させて加熱制御を行う場合、温度検知装置30が加熱される加熱口6上に配置されていないと、加熱される容器10の温度を検知できず、誤った加熱制御が行われてしまう。そこで、本実施の形態の機器側制御部22は、自動調理モードを実行する前に、加熱対象の加熱口6上に温度検知装置30が配置されているか否かを判定するセンサ判定処理を行う。センサ判定処理では、まず、機器側制御部22から温度検知装置30のセンサ側制御部332へ状態確認の信号が送信される。そして、センサ側制御部332から機器側制御部22へ、温度検知装置30の電源がON状態であることを示す信号が送信される。そして、機器側制御部22は、加熱開始後、所定時間が経過した際の温度検知装置30の温度変化が所定の許容範囲内に入っている場合、加熱されている加熱口6の上に温度検知装置30が配置されていると判定し、自動調理モードによる加熱制御を開始する。一方、温度検知装置30の温度変化が許容範囲内に入っていない場合、機器側制御部22は、加熱されている加熱口6の上に温度検知装置30が配置されていないと判定し、加熱を停止する。
自動調理モードによる加熱制御において、温度検知装置30のセンサ側制御部332は、例えば1秒周期にて、第1温度センサ34によって検知した温度情報を、センサ側通信部331に送信させる。本体1の機器側通信部21は、温度検知装置30からの温度情報を受信し、機器側制御部22は、機器側通信部21が受信した温度情報を取得する。機器側制御部22は、予め設定されている目標温度に向けて高周波インバータ24を制御し、温度情報が目標温度になるよう、加熱の停止と開始とを繰り返す。なお、このとき、温度検知装置30からの温度情報に加え、赤外線温度センサ27および接触式温度センサ28の検知温度を用いてもよい。
以上のように、本実施の形態では、温度検知装置30によって容器10の温度を直接検知することで、検知精度および検知の追従性の向上を図ることができる。また、温度検知装置30がトッププレート2の温度を検知するための第2温度センサ35を備え、第1温度センサ34の検知温度を第2温度センサ35の検知温度に応じて補正することで、トッププレート2の温度による影響を低減させ、容器10の底部の温度を精度よく求めることができる。特に、長時間の料理や、繰り返し調理する際など、トッププレート2の温度が変化する場合でも、実際の容器10の温度を正確にとらえることができる。その結果、自動調理モードにおける高精度な温度制御が可能となり、温度の上げ過ぎによる調理の失敗を抑制でき、使用者が火力変更動作をすることなく食材に適した調理が可能となる。よって、利便性の向上や吹き零れや空焼きなどによる温度上昇を抑える事が可能となり、無駄な加熱を抑えることができる。
また、載置部31と通信部33とが一体型に形成された温度検知装置30を用いることで、容器10に温度センサおよび通信部を設ける必要がなく、どのような形状の鍋にも用いることができる。さらに、機器側制御部22にてセンサ判定処理を行うことで、加熱口6に温度検知装置30が配置されていない場合の誤った加熱制御を防ぐことができる。また、平板状の温度検知装置30を容器10とトッププレート2との間に設けることで、トッププレート2の焦げ付きも抑制される。
また、温度検知装置30内の第1温度センサ34とセンサ側制御部332とを接続するリード線312を、使用時の平面視において、加熱コイル14の巻回方向Rと交差させる(例えば巻回方向Rに対して直交する方向に配置させる)ことで、電磁ノイズによる影響を抑制し、検知精度を向上させることができる。リード線における電磁ノイズの重畳を抑制し、高精度に安定した容器10の温度検知および通信が可能となる。その結果、調理物の温度制御を適切に行うことが可能となる。
なお、リード線312を、使用時の平面視において、加熱コイル14の巻回方向Rに対して直交する方向に配置させることに替えて、または加えて、温度検知装置30における温度検知のタイミングを調整することで、電磁ノイズによる影響を抑制してもよい。
具体的には、加熱コイル14の通電を所定のタイミングで停止させ、加熱コイル14の通電が停止されている期間に、温度検知装置30による温度検知および検知結果の送信を行うことで、電磁ノイズの影響を緩和することができる。または、加熱コイル14を所定の電力で統一して駆動させ、ノイズの影響度を一定として、温度検知装置30の検知結果をその影響度で補正して、温度換算してもよい。これらの場合は、機器側制御部22と、センサ側制御部332によってタイミングの通知が行われる。
実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態の温度検知装置30Aは、第1温度センサ34および第2温度センサ35の配置において、実施の形態1と相違する。温度検知装置30Aのその他の構成および加熱調理器100の構成については、実施の形態1と同様であり、同一の符号を付する。
図8は、本実施の形態における温度検知装置30Aの平面図であり、図9は、本実施の形態における温度検知装置30Aの内部構成を説明する図である。上記のように、実施の形態1の温度検知装置30では、各突起部311内に第1温度センサ34を配置し、各第1温度センサ34の下方に第2温度センサ35が配置される。これに対し、本実施の形態では、図8に示すように、第1温度センサ34と第2温度センサ35とを同一円上に交互に配置する。具体的には、図8および図9に示すように、同一円上に配置される4個の突起部311の内、2個の突起部311の内部に第1温度センサ34がそれぞれ配置される。そして、第1温度センサ34の下方には、第2温度センサ35は配置されない。また、第1温度センサ34が配置されていない残りの2個の突起部311の下方には、第2温度センサ35が配置される。すなわち、本実施の形態では、4個の突起部311に対し、2個の第1温度センサ34および2個の第2温度センサ35がそれぞれ交互に配置される。第1温度センサ34および第2温度センサ35は、実施の形態1と同様である。
本実施の形態によれば、実施の形態1の効果に加え、部品点数の削減および配線の引き回しの簡素化を実現できる。なお、第1温度センサ34および第2温度センサ35を同一円上に配置することで、過熱状態は略同様となるため、第2温度センサ35の検知温度を用いた第1温度センサ34の検知温度の補正がずれることはない。
実施の形態3.
次に、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態の温度検知装置30Bは、第1温度センサ34の下方に断熱層を設ける点および第2温度センサ35の配置において、実施の形態1と相違する。温度検知装置30Bのその他の構成および加熱調理器100の構成については、実施の形態1と同様であり、同一の符号を付する。
図10は、本実施の形態における温度検知装置30Bの断面模式図である。本実施の形態の温度検知装置30Bでは、トッププレート2の温度の影響を低減させるために、第1温度センサ34の下方に断熱層が設けられる。具体的には、トッププレート2と接触する第2面302に突起部311の突出方向に凹となる凹部316が形成される。凹部316は、第1温度センサ34の下方であって、平面視で第1温度センサ34と重なる位置に配置される。これにより、温度検知装置30Bがトッププレート2に載置された状態において、トッププレート2と第1温度センサ34との間に空気層が形成され、断熱層として機能する。その結果、トッププレート2の温度の影響が抑制され、第1温度センサ34による容器10の温度の検知精度が向上する。なお、凹部316は、突起部311と同様のドーム形状であってもよく、空気層を形成するものであれば、その他の形状であってもよい。
上記のように、第1温度センサ34の下方に断熱層を設けることで、トッププレート2からの垂直方向の熱伝導の影響を緩和させることができるが、トッププレート2からの横方向からの熱伝導の影響についても無視できない。そこで、本実施の形態の温度検知装置30Bは、第2面302の凹部316の外側に、トッププレート2の温度を検知するための第2温度センサ35を備える。第2温度センサ35は、平面視で第1温度センサ34と重ならない位置(水平視で第1温度センサ34から横方向にオフセットした位置)に配置される。そして、実施の形態1と同様に、第2温度センサ35の検知温度を用いて、第1温度センサ34の検知温度を補正する。
本実施の形態によれば、実施の形態1の効果に加え、第1温度センサ34の検知温度の精度がさらに向上し、影響が小さくなったトッププレート2の影響を補正することで、より高精度な温度検知が可能となる。また、第2温度センサ35を第1温度センサ34の下方からずらして配置することで、リード線312の引き回しの複雑化を緩和することができる。
図11は、本実施の形態の変形例1における温度検知装置30Cの断面模式図である。本変形例では、凹部316に断熱材317が充填されることで、第1温度センサ34の下方に断熱層が形成される。凹部316に充填される断熱材317は、載置部31の材料であるシリコーンゴムよりも熱容量の大きい材料(例えばセラミックなど)が用いられる。このように、トッププレート2と第1温度センサ34との間に、断熱材317による断熱層を形成することで、トッププレート2の温度の影響がさらに抑制され、第1温度センサ34による容器10の底部温度の検知精度がより向上する。
また、図12は、本実施の形態の変形例2における温度検知装置30Dの断面模式図である。本変形例では、載置部31の内部において、第1温度センサ34の下方および第2温度センサ35の上方に断熱部36をそれぞれ配置することで、断熱層が形成される。断熱部36は、載置部31の材料であるシリコーンゴムよりも熱容量の大きい材料(例えばセラミックなど)が用いられる。このように構成した場合、第1温度センサ34による容器10の底部温度の検知精度、および第2温度センサ35によるトッププレート2の温度検知精度が向上する。なお、断熱部36は、第1温度センサ34の下方および第2温度センサ35の上方の少なくとも何れか一方に設ければよい。また、図12では、第2温度センサ35は、平面視で第1温度センサ34と重ならない位置(水平視で第1温度センサ34から横方向にオフセットした位置)に配置されるが、第1温度センサ34と重なる位置に配置されてもよい。
実施の形態4.
次に、本発明の実施の形態4について説明する。本実施の形態の温度検知装置30Eは、感熱部37を備える点において、実施の形態1と相違する。温度検知装置30Eのその他の構成および加熱調理器100の構成については、実施の形態1と同様であり、同一の符号を付する。
図13は、本実施の形態における温度検知装置30Eの断面模式図である。図13に示すように、温度検知装置30Eの第1温度センサ34の上方および第2温度センサ35の下方には、感熱部37がそれぞれ配置される。感熱部37は、アルミなどの熱伝導率の高い材料で形成される。第1温度センサ34および第2温度センサ35は、感熱部37とそれぞれ熱的に接続するように配置される。
本実施の形態によれば、実施の形態1の効果に加え、容器10の底部温度およびトッププレート2の上面温度を高い感度で検知できる。さらに、調理中における容器10およびトッププレート2との接触による衝撃や摩耗を抑制することができる。なお、感熱部37は、第1温度センサ34の上方および第2温度センサ35の下方の少なくとも何れか一方に設ければよい。また、図13では、第2温度センサ35は、平面視で第1温度センサ34と重ならない位置(水平視で第1温度センサ34から横方向にオフセットした位置)に配置されるが、第1温度センサ34と重なる位置に配置されてもよい。
実施の形態5.
次に、本発明の実施の形態5について説明する。本実施の形態の温度検知装置30Fは、センサケースを備える点において、実施の形態1と相違する。温度検知装置30Fのその他の構成および加熱調理器100の構成については、実施の形態1と同様であり、同一の符号を付する。
図14は、本実施の形態における温度検知装置30Fの断面模式図である。図14に示すように、温度検知装置30Fの第1温度センサ34および第2温度センサ35は、センサケース381および382にそれぞれ収容される。センサケース381および382は、載置部31内に配置され、セラミックなどの熱伝導率の低い材料で形成される断熱部36と、アルミなどの熱伝導率の高い材料で形成される感熱部37とを有する。センサケース381は、本体が断熱部36で形成され、第1温度センサ34の上方に感熱部37が配置される。また、センサケース382は、本体が断熱部36で形成され、第2温度センサ35の下方に感熱部37が配置される。第1温度センサ34および第2温度センサ35は、それぞれ感熱部37と熱的に接続される。
本実施の形態によれば、第1温度センサ34および第2温度センサ35の感度および検知精度をより高めることができ、載置部31に載置された容器10の正確な底部温度を検知して加熱制御を行うことができる。なお、第1温度センサ34および第2温度センサ35の少なくとも何れか一方がセンサケースに収容されればよい。また、図14では、第2温度センサ35は、平面視で第1温度センサ34と重ならない位置(水平視で第1温度センサ34から横方向にオフセットした位置)に配置されるが、第1温度センサ34と重なる位置に配置されてもよい。
実施の形態6.
次に、本発明の実施の形態6について説明する。本実施の形態は、加熱調理器100の加熱コイル14の形状、および温度検知装置30Gの第1温度センサ34および第2温度センサ35の配置において実施の形態1と相違する。温度検知装置30Gおよび加熱調理器100のその他の構成については、実施の形態1と同様であり、同一の符号を付する。
図15は、本実施の形態における温度検知装置30Gの平面図である。なお、図15においては、温度検知装置30Gが使用される状態において、温度検知装置30Gの下方に配置される加熱コイル14を破線で示している。図15に示すように、本実施の形態の加熱コイル14は、内側に巻回された内側コイル14cと、内側コイル14cに対して平面視で上下(水平視で手前側と奥側)に配置される第1外側コイル群14dと、内側コイル14cに対して平面視で左右(水平視で左右)に配置される第2外側コイル群14eとからなる。内側コイル14c、第1外側コイル群14dおよび第2外側コイル群14eは、図示しないスイッチング回路に接続され、容器10の大きさや加熱調理の内容に応じて駆動するコイルが切り替えられる。これにより、均一加熱または対流を切り替えて煮込み調理を行うこと、および容器10の大きさに合わせて不要な電力投入を抑えることができる。なお、内側コイル14c、第1外側コイル群14dおよび第2外側コイル群14eは、それぞれ異なる高周波インバータ24に接続され、それぞれ独立して駆動される構成としてもよい。
図15に示すように、本実施の形態の温度検知装置30Gの載置部31の突起部311は、内側コイル14c、第1外側コイル群14dおよび第2外側コイル群14eに対応して配置される。具体的には、載置部31は、内側コイル14cに対応する突起部311c、第1外側コイル群14dに対応する突起部311d、および第2外側コイル群14eに対応する突起部311eを有する。各突起部311c、311dおよび311eの内部には、第1温度センサ34が配置され、第1温度センサ34の下方には、第2温度センサ35が配置される。また、本実施の形態では、第1温度センサ34および第2温度センサ35を加熱コイル14上に位置決めする必要があるため、トッププレート2の上面に通信部33の配置位置を示す表示を行う。
図16は、本実施の形態の変形例における温度検知装置30Hの平面図である。図16に示すように、温度検知装置30Hは、直径D2の円周上に配置される複数の内側突起部311uと、直径D3の円周上に配置される複数の外側突起部311sとを有する。直径D2は、内側突起部311uが、内側コイル14cの上方において、平面視で内側コイル14cと重なって配置されるように設定される。また、直径D3は、外側突起部311sが、第1外側コイル群14dおよび第2外側コイル群14eの上方において、平面視で第1外側コイル群14dおよび第2外側コイル群14eと重なって配置されるように設定される。
内側突起部311uおよび外側突起部311sの突出高さは同じとする。なお、別の実施の形態では、外側突起部311sの突出高さを内側突起部311uよりも高くしてもよい。また、内側突起部311uおよび外側突起部311sの硬度を低くすることで、外側突起部311sが容器10の重量によってつぶれ、全ての突起部を容器10と接触させることができる。内側突起部311uおよび外側突起部311sの内部には、それぞれ第1温度センサ34が配置され、第1温度センサ34の下方には、第2温度センサ35が配置される。
本実施の形態の機器側制御部22は、温度検知装置30Gまたは30Hから送信される温度を参照し、容器10の鍋底の温度分布を測定しながら選択された調理メニューに応じた加熱制御を行う。例えば、野菜の煮込みを行うために自動調理モードで「煮込み」が設定されると、最初は60℃まで温度上昇させ、60℃をキープして野菜に含まれるペクチンが硬化する温度で保ち煮崩れしにくい温度を通過させる。そして、その後、内側コイル14c、第1外側コイル群14dおよび第2外側コイル群14eの通電パターンを変更し、だし等の香りが飛ばない90℃を維持しながら食材周りの調味液は対流をまんべんなく起こして味の染み込みを促進する。なお、上記調理メニューの設定温度や通電パターンは一例であり、この限りではない。
本実施の形態によれば、加熱コイル14が個別に駆動され、トッププレート2上の加熱分布が変化する場合でも、加熱コイルに対応して配置される第1温度センサ34および第2温度センサ35によって、被加熱物(容器10)の温度を適切に検知することができる。なお、図15および図16に示される突起部311の配置および数は一例であり、これらに限定されるものではなく、加熱コイル14の配置および形状に応じて、様々な配置および数とすることができる。
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して説明したが、本発明の具体的な構成はこれらに限られるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。例えば、載置部31の形状は、円形に限定されるものではなく、楕円、矩形、多角形など、様々な形状とすることができる。また、突起部311の形状もドーム形状に限定されるものではなく、容器10と接する面が平面となる、円柱または角柱形状であってもよい。さらに、載置部31に突起部311を備えない構成としてもよい。この場合、第1温度センサ34は、載置部31の容器10が載置される面に配置される。
また、上記実施の形態では、4つの突起部311が形成され、各突起部311に第1温度センサ34が配置される構成について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、4つの突起部311の何れか1つに第1温度センサ34を備える構成としてもよい。このような構成とすることで、温度検知装置30の部品点数を削減することができる。さらに、第1温度センサ34と通信部33とを接続するリード線312の配線も簡素化されるため、組み立ても容易となる。なお、3つ以下もしくは5つ以上の突起部311に1つ以上の第1温度センサ34を備える構成としてもよい。
さらに、上記実施の形態では、電源部333を着脱可能な電池としたが、これに限定されるものではない。例えば、温度検知装置30に受電コイルを設け、加熱調理器100からの非接触給電により充電部を充電する構成としてもよい。この場合は、電池交換が不要となるため、載置部31と通信部33の外郭とを一体成形とすることができ、温度検知装置30の水密性を確保することができる。
また、上記実施の形態では、センサ側制御部332において、第1温度センサ34の検知温度を補正する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、第1温度センサ34の検知温度および第2温度センサ35の検知温度を機器側制御部22へ送信し、機器側制御部22で、第1温度センサ34の検知温度を補正してもよい。
また、第1温度センサ34の検知温度を補正する際、実施の形態6のように、複数の加熱コイルが切り替えられて駆動される構成の場合には、駆動状況に応じて参照する第1温度センサ34を変更してもよい。これにより、加熱部の加熱パターンに合わせた温度検知位置を限定することができ、最も高い温度を示す位置や、加熱コイル14の内側または外側に合わせて温度検知することができる。
さらに、上記実施の形態では、温度検知装置30と加熱調理器100とが双方向通信を行う構成としたが、温度検知装置30のセンサ側通信部331を送信のみとし、加熱調理器100の機器側通信部21を受信のみとした、単方向の情報通信を行ってもよい。この場合、センサ側通信部331からは第1温度センサ34で検知した温度情報を機器側通信部21に送信し、機器側制御部22は受信した温度情報に基づき、高周波インバータ24を駆動する駆動部23を制御して火力制御を行うことで、容器10の温度を制御することができる。
単方向の通信方式としては、赤外線通信を用いてもよい。センサ側通信部331(送信側)には赤外LEDを用い、オン/オフの赤外線パルス信号を生成する。そして、機器側通信部21(受信側)には赤外線を受光する素子(例えばフォトダイオードまたはフォトトランジスタ)を用い、赤外線パルス信号を受信することで、温度情報を通信することができる。