JPH04227212A - 調理容器検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】ポット検出システムが試作されているが
、これはポットが加熱帯に存在する場合に調理器具を接
続するにすぎない。光学的センサを採用し、明暗対称を
部分的に用いたシステム（ＤＥ−Ａ３５３３９９７と３
３２７６２２）及び誘導センサを部分的に用いたシステ
ム（ＤＥ−Ａ３７１１５８９と３７３３１０８）が知ら
れている。これらのシステムは全て、加熱帯におけるセ
ンサの配置に問題があった。高温に耐えるセンサは通常
、感度が悪すぎて有用な信号と偽の無用な信号を区別で
きない。これは特に、センサフィールドにおいてポット
が広範で様々なふるまいをするからである。

【０００２】

【発明の要約】本発明の課題は次のような装置、すなわ
ち加熱ゾーンに配置したセンサが何の問題も起こさず、
しかも非常に広範な作業状況においても正確にポットの
存在を検出できる装置、を提供することである。この課
題は請求項１によって解決される。

【０００３】信号変化に応じて検出することにより、ス
イッチングポイント用に特別の絶対値を設定することが
不要となって、一様でない基本的要件、例えば熱の影響
によって変化するセンサ特性、を考慮することが可能に
なる。変化率に対応することによって、ポット検出反応
速度を基本値への変化率より大きく選択できる。この装
置は、センサ特性の変化より大きくなく、ましてそれよ
り小さなセンサ信号変化しか引き起さないポットでも検
出できる。もちろん、これらの特性の変化が検出すべき
ポットが与える信号変化よりもかなりスローな場合に、
正確な区別が可能である。

【０００４】本発明によれば、センサを今までになく広
範に使用できる。誘導センサは効果的に用いることがで
きなかった。なぜならこれは温度に対する保護のため、
実際の調理地点から相当離さねばならないからである。 本発明によればセンサを加熱地点のすぐそばに配置でき
る。例えば加熱ゾーンの端部又は中央部に、また特に調
理表面のすぐ下に、ラジアント加熱材等よりもその近く
に配置できるのである。誘導センサとして特に有利な材
料は熱的に安定な材料であり、例えばＮｉＣｒ７０３０
タイプのクロム−ニッケル合金等の電気絶縁酸化加熱伝
導性材料である。こういった材料は従来、そのような目
的で使用されなかった。この材料は熱伝導体として知ら
れるが、その高抵抗値のため誘導コイルとして使用不能
であると考えられており、特に強磁性のコアとしては温
度的制約によって使用できなかった。誘導コイル付近で
は温度が１３００Ｋ（約１０００℃）以上に達するが、
従来のコイル材料はその温度では破片になってしまう。

【０００５】本発明によれば評価手段がアナログ方式で
作動可能で、センサ信号出力の微分によって変化率を決
定する。しかし、評価手段は特にデジタル方式で作動さ
せるのが望ましく、スタートポイントは、特定のゲート
時間内でカウントされるセンサ共鳴周波数のパルスと基
準値との比較であるが、これはセンサ依存パルスカウン
ト又は数値と特定のしきい値分だけ異なっている。所定
の時間順序で基準値がセンサ周波数依存値の実際値に適
合され、しきい値は全作動状態で特定の性質を有し、随
意にはセンサ信号の絶対値にも依存するレベルを持つ。 しきい値サインは検出（ポットの在／不在）関数として
修正される。センサ依存値と基準値の差が相当に大きく
なると、再調整時間を短くすることによってしきい値へ
の再調整がスピードアップされるが、それは基本的には
小さな値を評価できるようにスローに行なわれるべきで
ある。これは特定の差分値の大きさに直接依存する再調
整速度によって達成される。デジタル方式で作動すると
、シンプルでしかも良好な特性の適合が得られる。つま
り、一定の適合速度で初期再調整が行われ、所定時間で
適合が完了しない場合にはそれがジャンプ状に行われる
。

【０００６】特にマイクロコントローラを用いるのが望
ましい。つまり、コントロール下での使用が頻繁になさ
れるような、コンピータ方式によってテジタル的に作動
するプログラム自在なコンポーネントを用いるのである
。本発明は例えば調理サージ、温度制御等のために、設
定自在なパワーコントロールユニット機能、温度依存調
整ユニット機能及び／又は別のコントロール機能を同時
に備えることができ、調理器具の完全なコントロールを
するために、コントロールセンサは別として、通常は手
動設定用コードジェネレータとパワースイッチングコン
ポーネント（リレー、トライアック等）のみを必要とす
るだけである。

【０００７】本発明装置は別のセンサシステム、例えば
容量的、光学的又は同様のセンサ等を用いて構成するこ
ともできる。例えば誘導センサ等の特定のタイプのセン
サの場合には、ある種の調理容器材料は検出できない。 従って、装置は橋渡し又断路デバイスを持つべきであり
、これによってポットの検出に関係なく調理器具を作動
できる。これは時間式でコントロール可能であり、その
場合には所定時間後に自動ポット検出状態に復帰切換す
るようにできる。

【０００８】アナログ方式で信号処理を行う装置の場合
にも、上記作動シーケンスが使用可能である。この場合
に、パルスカウントとそれらの値から減算のかわりに、
センサ周波数と再調整された基準周波数との差分（うな
り）が用いられる。装置はユーザ仕様集積回路（ＵＳＩ
Ｃ）形式でも構成できる。

【０００９】本発明は操作の容易性とは別に、他の効果
も有するが、調理用具を取除いた無負荷物状態で調理ポ
イントの継続作動が確実に停止されるため、特に安全性
を向上できる。調理容器に含まれる強磁性材料に反応す
るようにした誘導的な構成の場合には、付加的安全効果
が得られる。これは例えば調理器具上にプラスチック容
器を置いても反応しないことである。このことは光学的
装置でも同様に可能である。

【００１０】本発明のこれらの特徴および好ましい利点
の別の特徴は特許請求の範囲、図面および詳細な説明か
ら明らかになる。各特徴はこの発明の実施例および他の
分野において単独でもサブコンビネーションの形でも実
現でき、保護のための有効な独立した保護可能な構成は
特許請求の範囲に記載されている。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１２】図１はガラスセラミック板の下に置かれた
ラジアントヒータ１３付の調理器具（装置）１１の一部
を示している。金属板サポートトレイ１４内に断熱絶縁
体１５を設け、これがガラスセラミック板１２に当接支
持された包括的エッジ（端部）１６と環状凹所１７を備
えていて、その底にラジアル加熱抵抗体１８が中央領域
１９の回りにスパイラル状に、例えば加熱コイル形状で
、巻かれている。幾つかのラジアントヒータ１３がガラ
スセラミック板１２の下側に弾性的に押圧され、別個の
加熱帯（ゾーン）を形成している。しかし、これは保温
その他の目的にも適用できる。

【００１３】中央領域１９は、絶縁体１５の上方突出部
によって形成されている。そこに凹所２１が設けられ、
その中にセンサコイル２２が配置されている。凹所は頂
部がディスク２３によって閉鎖されている。これは絶縁
体１５より強い断熱絶縁材料で構成され、ガラスセラミ
ック板１２の下側に支持されている。従って、コイル２
２はヒータの直接的加熱放射（輻射）から保護された領
域にある。電気的絶縁ディスク２３が通電部との絶縁を
保障している。なぜなら、作動温度のもとではガラスセ
ラミックが伝導体になるからである。これはまた中央領
域のエッジが損傷しないように保護している。

【００１４】コイルは、このように、ガラスセラミック
板のすぐ下で加熱抵抗体１８よりも後者の近くに、そし
て中央領域に配置されている。

【００１５】図２では、ラジアントヒータ１３のための
絶縁体１５が中央隆起領域を有さず、トレイ又はさら型
をしている点のみが１図と異なっている。センサコイル
２２はラジアントヒータの全周に伸び、絶縁体エッジ１
６上部に外側から設けられた包括的溝２４内に配置され
ている。ガラスセラミック板１２とエッジ１６の間に環
状ディスク２３が挿入されていて、これは機械的・電気
的保護機能を有している。溝はへりの環状凹所として、
すなわちコイルとディスクの間に絶縁体１５の一部をさ
しはさむことなしに、設けることもできる。

【００１６】この例でもコイルはラジアント加熱の直接
的影響から保護されているが、それでもなおそこは相当
な温度になる。従って、コイルは絶縁体を含み１３００
Ｋ（約１０００℃）以上の温度に耐える材料から構成さ
れる。ＮｉＣｒ７０３０タイプのクロム−ニッケル合金
が望ましい。その外側表面を酸化させることによって電
気的に絶縁する。しかし、この材料は非常に高い電気抵
抗を持つ。特に２図に示した構成では、これはわずかな
湾曲を持つにすぎない。コイルクオリティは強磁性のコ
アの欠除のために低い。しかし、この材料は加熱領域の
すぐ近くで、また随意に加熱抵抗体のかなり近くでもあ
るいは後者とガラスセラミック板の間でも使用できる。 コイル２２は加熱領域に置かれた調理容器２５を検出す
るための装置におけるセンサである。なお、前記用語は
ロースト容器、加熱容器その他類似の容器も含んでいる
。センサは次のような調理容器、すなわちそのインダク
タンスに変化を与える材料（強磁性材料）から構成され
る容器又はこれを含む容器に対して反応する。

【００１７】３図を参照してポット検出システムを説明
する。調理容器２５を置くことによって周囲のインダク
ションが変化すると、センサコイル２２はインダクタン
ス変化の形で出力信号を発生する。これは共鳴回路の一
部で、その他のパーツ、例えばキャパシタ、は信号入力
エレメント２６に含まれている。次に、信号変換器２７
内で信号が方形波信号に変換される。すなわち、共鳴周
波数又は正弦振動からよりデジタル処理に適する方形波
周波数が得られる。次の周波数測定装置２８では、タイ
マ２９によって与えられる特定のゲート時間内で、方形
波信号のパルス数つまり共鳴周波数を表す数値が求めら
れ記憶される。このセンサ周波数依存パルス値又はカウ
ントが減算器３０に送られ、そこで基準値メモリから得
た基準値と比較される。これは次に述べる方法で形成さ
れる。各ゲート時間毎に、形成された差分に対応する信
号、差分合図（サイン）も含む、が組合せ論理器３２に
送られる。組合せ論理器３２は望ましいインターバル又
はしきい値用のメモリも有しており、これ以下に低下す
ると適宜次に述べる調整又はコントロール手段３４を経
由して出力信号がスイッチング手段３３に送られる。作
動状態存在の関数（調理用具の有／無又は調理器具のオ
ン／オフ）として、しきい値に対応する数値を差分値に
加算又は減算することができ、ゼロ交差において当該エ
ネーブル信号がつくられる。これはゲート時間のリズム
で行われるが、数分の一秒単位でも可能である。

【００１８】メモリ３１に記憶されている比較値は実際
の値、例えばセンサ周波数に相当する値、に適合される
か又は補正される。特定の望ましいインターバル又は差
分を得ることがその目的である。そのため、適合装置３
５によって実際値従って微分値を変える際、メモリ３１
においてサイクル（ゲート時間インターバル）毎に特定
の数量が比較値又は基準値に加算又は減算されるが、こ
れは組合せ論理器３２メモリ内のプラス又はマイナスの
合図に依存する。従って、基準値の適合が行われ、すな
わち、望ましい差分値が得られるまで実際の値に近づく
ように補正されるのである。同じ反応しきい値が信号存
在の絶対値に独立して常に得られるのである。

【００１９】適合は回路によって初期化される当該実際
値の変更より遅いのであるが、その適合が余りに遅く、
タイマ３６で決定される所定時間内に望ましい差分値に
到達できない場合には、基準ジャンプ装置３７によって
基準値が望ましい差分値まで一気に引き上げられる。所
定時間終了前に望ましい差分が得られた場合には、リセ
ット装置３８がタイマ３６をリセットする。

【００２０】スイッチング手段３３と調整又はコントロ
ールユニット３４を除いて、前述の回路手段は図３に破
線枠で示してあるように評価手段４０に属しており、本
実施例ではそのほとんどがデジタル式に作動する。調整
又はコントロールユニット３４を含めて、それらはマイ
クロコントローラ４１又マイクロコンピュータの一部で
形成できる。後者は図３に基づいて述べた装置及びエレ
メントを物理的に含まないが、その代わりとして前述の
機能を実行するための対応するプログラミングによって
置き換えられる。このことは調整又はコントロールユニ
ット３４に関する機能にもあてはまり、それによって、
スイッチングオン／オフ機能に加えてパワー設定、温度
、モニタリングなどの機能も実行できる。それはコード
発生器４２からの信号を適宜受けると共に、評価手段４
０からの出力信号も受けるが、それは例えば、設定ボタ
ンによって及び／又は温度の測定をもとにして及び／又
はスイッチデバイス４４によって操作される２値発生器
で構成できる。スイッチ手段４３は強電流側で家庭用本
線４５の電圧を加熱抵抗体１８に切り換え、またメカニ
カルリレー又はそれに対応する電子的部品を備えていて
もよい。

【００２１】装置は次のように作動する。加熱システム
のスイッチが入ってなくとも、調理器具の作動準備がで
きれば、センサコイル２２を含む共鳴回路が作動する。 それが特定の周波数を発生し、周波数測定及び記憶手段
がゲート時間内に特定のパルスカウントを設定する。基
準カウントメモリ３１からの当該基準カウント又は数値
は、所定の差分だけそれから隔たっている。調理容器を
所定位置に置くことによって、比較的高い周波数、例え
ば１００ｋＨｚ〜１ｍＨｚで作動する構成の共鳴回路に
おけるインダクタンスが変化し、実際の数値又はカウン
トにも変化が生じる。それはゲート時間内に周波数測定
装置によって検出され減算器３０に送られる。これがし
きい値をこえると、組合せ論理器３２でゼロ交差が起り
、そして、例えば調整／コントロールユニット３４及び
スイッチング手段３３によって、正の出力信号が発生し
てこれが加熱システム１８のスイッチを入れる。

【００２２】適合装置３５によって、各サイクルで基準
信号が段階的に、比較的ゆっくりと実際の値に適合する
。例えば、大きなインダクタンス変化をもたらす非常に
強い強磁性のポットを用いる場合には、タイマ３６でセ
ットされた所定時間内に望ましいインターバルが得られ
ないことがあり、その場合には実際値に関して所定の望
ましいインターバルに基準値を設定することによって、
ジャンプ装置３７による急激な適合が行われる。このよ
うに、比較的短時間の後に評価装置は小さいインダクタ
ンス変化に反応できる態勢になる。これは例えば、高強
磁性のポットを取り除き低強磁性ポットをかわりに設置
した場合に相当する。

【００２３】熱やその他の環境の影響によって、センサ
コイル２２のインダクタンス特性がかなり変化する。特
に、高温度抵抗コイル材料は正の大きな抵抗特性を有し
、ポット／加熱領域に空間的関係の変化がない場合にも
インダクタンス値に相当なドリフトをもたらす。ポット
を置いたり取り除いたりするのと全く関係ない時に、絶
対値にこのような相当に大きな変化が起ると、適合装置
３５による基準値の適合がその変化に続いて円滑に起り
、そして評価手段の初期化なしにしきい値インターバル
のリセットが行われる。適合よりも迅速な変化にのみ反
応するので、適合速度によって装置の感度を決定するこ
ともできる。

【００２４】ポットを取り除くと同様のことが起り、こ
の場合には減算器が別の合図を示し、組合せ論理器はそ
れに対応する棒状出力信号を供給、記憶する。適合方向
はこの極性にも依存する。

【００２５】評価手段は随時的断路装置５０も含み、こ
れはユーザによって例えば押ボタン５１を用いて操作さ
れる。これによってユーザは評価手段を非作動状態にで
きるが、そのためにはスイッチ手段３３を操作しタイマ
５３によって予め時間を設定する。例えば、ガラスセラ
ミック用具を用いて調理したい場合にそうするのである
。回路図は組合せ論理器３２の出力が止められることを
示している。しかし、この断路手段は別の方法、例えば
、スイッチング手段３３等の強電流を橋渡しすることに
よって評価手段全体を断路すること、によっても実現で
きる。重要なことは、特別な時間（タイマ５３）の後で
橋渡し目的で使われたこのポット検出断路器の機能が停
止し、再び自動ポット検出状態に復帰して優れた機能と
安全な動作を回復させることである。周知のオン／オフ
スイッチによる手動誘導も実施でき、これは所定時間後
にリセットされる。ポットの自動検出は動作の安全性を
増すばかりでなく、相当な省エネにもつながり、これは
家庭用調理器具ばかりでなく特に業務用キッチンにも適
するものである。このように調理器具の終日使用をさけ
、加熱システムの低容量とも合わせ、調理の遅れなくし
て同様の効果が得られるのである。他の効果は、熱の放
出が押えられキッチンスタッフの勤務コンディションが
改善されることである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガラスセラミック板付き調理用具とラジアント
ヒータの一部を概略的に示した断面図。

【図２】別のガラスセラミック板付き調理用具とラジア
ントヒータの一部を概略的に示した断面図

【図３】ポッ
ト検出装置のブロック回路図であり、個々のブロックが
説明機能的シンボルで示してある。

【符号の説明】

１１　　加熱装置 ２０　　加熱帯 ２５　　調理容器 ２２　　センサ ４０　　評価手段 １２　　プレート １５　　耐熱絶縁体 １８　　ラジアントヒータ １９　　中央突出部 １６　　端部 ２１，２４　　凹所 ３０，３２　　比較手段 ３５，３７　　適合手段 ５０　　断路装置 ３４　　調整又はコントロールユニット４１　　マイク
ロコントローラ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　調理又は加熱装置（１１）の加熱帯（
   ２０）に配置された調理容器（２５）を検出する装置で
   あって、調理容器の設置又は除去によって変化するセン
   サ信号を供給するセンサ（２２）を設け、センサ信号の
   関数として出力信号を供給する評価手段（４０）を設け
   、評価手段（４０）がセンサ信号の変化率の関数として
   出力信号を作り出すことを特徴とする装置。
2. 【請求項２】　　センサ（２２）が誘導センサであって
   、これが加熱帯（２５）内又はそのすぐ近くに配置され
   、望ましくは調理又は加熱装置（１１）の調理面を形成
   するガラスセラミックプレート等のプレート（２２）の
   下側に配置されることを特徴とする前記請求項１に記載
   の装置。
3. 【請求項３】　　センサ（２２）が耐熱絶縁体（１５）
   の一部分に、例えばラジアントヒータ（１３）の絶縁ト
   レイの端部（１６）又は中央突出部（１９）、特に絶縁
   体の凹所（２１、２４）内に、配置されることを特徴と
   する前記請求項１又は２に記載の装置。
4. 【請求項４】　　センサ（２２）が強磁性のコアを持た
   ず曲りが少ないコイルであって、熱的に安定な材料、特
   に電気的絶縁酸化熱伝導性材料、例えばクロム−ニッケ
   ル合金等から構成されることを特徴とする前記請求項の
   いずれか１項に記載の装置。
5. 【請求項５】　　センサ（２２）が共鳴回路の一部であ
   って、その共鳴又は振動周波数がセンサのインダクタン
   スに影響される関数として変化することを特徴とする前
   記請求項のいずれか１項に記載の装置。
6. 【請求項６】　　評価手段がアナログ方式で作動し、セ
   ンサ信号微分器又は減算器を適宜含むことを特徴とする
   前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
7. 【請求項７】　　評価手段がデジタル方式で作動するこ
   とを特徴とする前記請求項１〜５に記載の装置。
8. 【請求項８】　　評価手段（４０）が、共鳴回路周波数
   に依存する値と基準値を比較するための比較手段（３０
   、３２）と、センサ依存値に近づくように所定のしきい
   値まで基準値を修正する適合手段（３５、３７）とを備
   え、望ましくは適合手段（３５、３７）が基準値を時間
   依存方式で、特にセンサ依存値と基準値の間のインター
   バルの大きさに依存する変化率を用いて、修正するよう
   にし、好ましくは適合手段（３５、３７）が一定の変化
   率で始動し、そして所定のユニット時間内にしきい値イ
   ンターバルが得られない場合に急激な適合を行うことを
   特徴とする前記請求項５に記載の装置。
9. 【請求項９】　　スイッチ手段を設け、これが調理又は
   加熱装置（７）のスイッチを入／切し、又その作動状態
   を出力信号の関数として修正することを特徴とする前記
   請求項のいずれか１項に記載の装置。
10. 【請求項１０】　　操作自在な断路装置（５０）を設け
    、これによって望ましくは検出と無関係に調理又は加熱
    装置（１１）を時限的に操作できることを特徴とする前
    記請求項のいずれか１項に記載の装置。
11. 【請求項１１】　　調理又は加熱装置の状態を操作する
    調整又はコントロールユニット（３４）が評価手段（４
    ０）に関係づけられていることを特徴とする前記請求項
    ９又は１０に記載の装置。
12. 【請求項１２】　　評価手段（４０）が少なくとも部分
    的にマイクロコントローラ（４１）又は集積回路に含ま
    れていて、これが望ましくは調理又は加熱装置（１１）
    のために別のコントロール及び調節機能を行うように構
    成されていることを特徴とする前記請求項のいずれか１
    項に記載の装置。