JPS617587A

JPS617587A - 温度制御装置

Info

Publication number: JPS617587A
Application number: JP12598784A
Authority: JP
Inventors: 賢治竹中; 小林　保道; 武年佐藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-06-19
Filing date: 1984-06-19
Publication date: 1986-01-14
Also published as: JPS6331914B2

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】産業上の利用分野本発明は、電磁調理器やガスレンジ等の加熱装置に使用
される温度制御装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点近年、電磁調理器等の加熱装置は、温度制御機能を備え
だものが多くなシつつある。

以下に従来の電磁調理器の温度制御装置について説明す
る。第１図は、従来の電磁調理器を示す構成図である。

図において、１は鍋、２は鍋１を乗せるトッププレート
、３は高周波磁界を発生するコイル、４はトッププレー
ト１下面に取付けられた感熱素子であシ、この感熱素子
４により検知される温度が設定温度になるように制御信
号を発生する温度制御回路５と、この制御信号に応じ、
コイル３に流れる電流を制御し出力を制御する出力制御
装置６とともに温度制御装置を構成している。

以上のように構成される従来の電磁調理器の温度制御装
置の動作について以下に説明する。

感熱素子４の温度が、設定温度になるように、温度制御
回路５および出力制御回路６により、コイル３の出力が
制御される。コイル３により発生される磁界により、鍋
１に発生する熱量は、前記コイル３の出力に応じ変化し
、鍋１の温度は、この熱量に応じた温度になる。鍋１の
温度は、トッププレート２を通して、感熱素子４に伝わ
るので、鍋１の温度も感熱素子４とほぼ等しい温度に制
御される。

一般に電磁調理器の長所の一つに、鍋等を乗せるトップ
プレート２０表面が平坦であり、掃除がしやすい、とい
った点がある。したがって電磁調理器では感熱素子４を
トッププレート２の上面に突出させて取付けることはで
きず、トッププレート２の下面に限られる。このため、
感熱素子４は鍋の温度を直接検知でき々いので、鍋１の
制御される温度と設定温度の間にわずかな温度差が発生
する。この温度差は、平坦な底の鍋であればわずかであ
り問題ないが、第２図に示すように、鍋１の底面が、上
方へへこみ形状になると、感熱素子４と鍋底１との間の
距離が大きくなシ、鍋１の温度が感熱素子４に伝わシに
くくなシ、前記温度差は大と々シ、鍋１の温度は、設定
温度とかけ離れた温度になる。

したがって、従来の温度制御装置によると、鍋底の温度
は鍋の形状に左右され、鍋底が平坦なものだけしか温度
制御できないといった問題点を有していた。

発明の目的本発明は、上記従来の問題点を解消するもので、鍋底形
状が、平坦なもののみでなく第２図に示すような、へこ
み形状の鍋に対しても温度制御可能な、温度制御装置を
提供するものである。

発明の構成本発明の温度制御装置は、鍋の底の形状を検知する鍋底
形状検知手段と、この鍋底形状検知手段の出力により、
加熱手段の出力を制御する加熱制御手段を備えたもので
、鍋底の形状を検知することにより、底の平坦な鍋であ
ればこれに合わせ、また底がへこみ形状の鍋であれば、
これに応じた出力制御をし、鍋の温度すなわち鍋の中に
入れられた被加熱調理物の温度を制御するものである。

実施例の説明第３図は本発明の第１の実施例である。図において、１
は鍋、２は鍋１等を乗せるトッププレート、３は鍋１を
加熱させるために高周波磁界を発生する加熱コイルであ
り、４はトッププレート２の下面に取付けられた感熱素
子である。また、５は鍋底形状検知手段で、電源投入後
の非温度安定時における、感熱素子４の出力の変化度合
いを検知する微分手段７と、この微分手段７の出力すな
わち感熱素子４の出力の変化度合よシ、鍋１の底部形状
が平坦であるか、へこみ形状であるかを判断する判断手
段８より、構成される。９は使用者が調理条件を設定す
る設定入力手段である。６は加熱制御手段であシ、前記
感熱素子４の出力と設定入力手段９の出力とを比較し、
感熱素子４の出力が設定温度に等しくなるように加熱コ
イル制御手段１１に信号を出力する出力設定手段１ｏお
よび、出力設定手段１ｏの出力に応じ加熱コイル３の出
力を制御する加熱コイル制御手段１１から成る。

まだ、前記鍋底形状検知手段５の出力は、出力設定手段
１ｏに入力され、鍋底形状検知手段６の出力が、平坦な
鍋に相当する信号であれば、感熱素子４の出力が、設定
入力手段９の出力に等しくなるように、またへこみ鍋に
相当する信号であれば、感熱素子４の温度が前記設定入
力手段９より入力される設定温度よりも低くなるように
加熱コイル制御手段１１を制御するように出力設定手段
は構成される。

以上のように構成される本発明の温度制御装置について
以下にその動作を説明する。

第４図は、加熱コイル３の出力により加熱される鍋の温
度と、前記感熱素子近傍の温度を比較した図である。第
４図（ｉＬ）は、電源投入後の加熱時を示したもので、
加熱コイルにより鍋の温度は時間とともに上昇する。ま
た第４図中）は、設定温度に達した後の鍋温度と感熱素
子温度の関係を示した図である。

すなわち、第１図に示すような、従来の温度制御装置に
より、温度制御を行なうと、感熱素子部においては、設
定温度に制御されているにもかかわらず、第４図（ｂ）
に示すように、平坦な底の鍋であれば、鍋の温度が設定
温度になるが、底へこみ鍋の場合は、全く温度が異なる
。

また、加熱時における鍋と感熱素子付近の温度上昇は、
鍋自身の温度上昇は、形状に関係なく、加熱コイルより
受ける熱量で上昇するが、感熱素子部は鍋の形状により
異なり、底がトッププレートより浮いていれば、熱の伝
達は悪く温度上昇は第４図ｅ）に示すようになる。

本発明は上記の点に着目したものである。

すなわち、電源投入後、鍋を一定出力で加熱しこの時の
感熱素子の温度上昇の傾きを検知し、この傾きが、急で
あれば鍋底が平坦であると判断し。

ゆるやかであれば鍋底形状がへこみ形状であることを検
知し設定温度ΔＴ５　　だけ低く設定し、感熱素子温度
を設定温度よりΔＴ３低く制御することにより、鍋の温
度を設定温度にするものである。

第３図の実施例における具体的な動作を説明する。まず
使用者により設定温度が、設定入力手段９より入力され
る。電源投入直後の鍋１および感熱素子４の温度は室温
に近く、設定温度よりもはるかに低い温度であるため、
出力設定手段１０は。

これを判断し加熱コイル制（財）手段１１に最大出力を
出力するべく信号を出力し、加熱コイル側脚手段１１は
、この信号を受け、加熱コイル３に最大出力を出力させ
る電流を流す。この状態は、感熱索子４の温度が、設定
温・度より高くなるまで続けられ、この間、加熱コイル
３は最大出力を出力しているので、鍋１は一定の出力で
加熱されることになる。

また、微分手段７には、前記、最大出力で加熱されてい
る間の、感熱素子温度が入力され、この温度変化を検知
し、この微分値を出力する。判断手段８には、微分手段
７より前記微分値が入力され、この微分値が、あらかじ
め装置の熱伝達等の特性を考慮し設定される定数と比較
し、前記微分値の大、小によ、り鍋底の形状が、平坦で
あるかへこみであるかを判断し、出力設定手段１ｏに出
力する。出力設定手段１ｏは、判断手段８の出力が。

平坦な鍋であることを検知した出力（以後平坦出力と称
する。）であれば、設定入力手段９より入力された設定
温度と、感熱素子４の温度を直接比較し、またへこみ鍋
であることを検知した出力（以後へこみ出力と称する。

）であれば、設定入力手段９より入力される設定値より
ΔＴ３　低い温度と感熱素子４の出力を比較し、前記比
較が等しくなるよう、加熱コイル制御手段１１へ信号を
出力する。加熱コイル制御手段１１は出力設定手段１０
の出力を受け、加熱コイル３の出力すなわち鍋１の加熱
量を制（財）する。これにより、感熱素子４の温度は、
設定入力手段９の設定温度又は設定温度よりΔＴ５低い
温度に制ｒｉ１１される。

以上のように、第３図に示すような構成によると、鍋底
の形状を検知し、平坦鋼であれば、設定入力温度に、へ
こみ形状の鍋であれば、設定入力温度よりも低い温度に
感熱素子の温度がなるように、制御されるので、鍋の温
度は、鍋の形状に関係なく、常に設定温度に制御される
。高性能で使い勝手のよい温度制御装置が提供される。

次に、本発明の第２の実施例について１図面を参照しな
がら説明する。

第５図は本発明の第２の実施例を示す温度制御装置の回
路図である。図において、１は鍋、２はトッププレート
、３は加熱コイル、４は負の温度特性を有する感熱素子
（以下サーミスタと言う）、１２および１３は、サーミ
スタ４の抵抗測定のためにブリッジ回路を構成する基準
抵抗で、本実施例においでは抵抗値を等じ〈設定して似
る。１４および１６は、サーミスタ４の低温度測定用抵
抗で、１４はサーミスタ４が５０℃における抵抗値に等
しく、１６はサーミスタ４が８０”Ｃにおける抵抗値に
等しく設定している。１８は、外部より使用者が設定温
度を入力するための設定入力手段を構成する可変抵抗で
、抵抗値と設定温度はサーミスタ４に対応する。２０は
可変抵抗１８の補正抵抗で、抵抗値はサーミスタ４の抵
抗値差の３Ｑｄｅｇに相当するよう設定しである。３０
ｄθｇは、鍋底形状が平坦である場合とへこみがある場
合に一定温度で加熱したときの温度差すなわち第４図（
ｂ）のΔＴ３に相当する温度でらる。１６，１了および
１９．２１はトランジスタ％２２〜２６は抵抗で、それ
ぞれ前記抵抗１４．１５および２０゜可変抵抗１８の選
択用に設けられたものである。

２６は比較器（以下コンパレータと言う。）で、サーミ
スタ４と可変抵抗１８の抵抗値を比較する。

２７はコンパレータ２６のオーブンコレクタ出力にバイ
アスを与える抵抗、２８は誘導加熱コイル駆動装置で、
コイル３に高周波電流を流すためのもので、出力制菌入
力端子を有しこの端子の入力電圧が高電圧又は低電圧に
より加熱コイル３への出力をオン・オフさせるものであ
る。２９はマイクロコンピュータで、外部からの信号を
入力する入力部２９ａ、外部へ信号を出力する出力部２
９ｄ１データおよびプログラム等を記憶する記憶部２９
Ｃ１前記入力部２．９　＆・出力部２９　ｄ　、　Ｆ、
１部２９０を制御、また演算を行なう演算制御部から成
るもので、抵抗１４，１５，２３．２４およびトランジ
スタ１６　、１７．コンパレータ２６と共に鍋形状検知
手段を構成している。また、抵抗２０．２５％トランジ
スタ１９．２１およびコンパレータ２６、と共に出力設
定手段を構成し、誘導加熱コイル駆動装置と共に加熱側
（財）手段を構成するものである。

上記のように構成された第２の実施例の温度制御装置に
ついて以下そ・の動作を説明する。

第６図は前記マイクロコンピュータ２９の動作を説明す
るフローチャートである。これに基づき順次動作を説明
する。

装置がスタートすると、マイクロコンピュータ２９の動
作はフローチャートにおけるステップ３゜に進行し初期
設定を行ない、出力端子０１，０２゜′？５４の端子に
低電圧すなわちＧＮＤと等しい電圧を出力しく以下低電
圧をＬＯと言う）％出力端子０３に高電圧すなわちＶａ
Ｃと等しい電圧を出力する（以下高電圧をＨｉ　と言う
）。この出力により、トランジスタ１７，１９．２１は
、ベース電圧が与えられないのでコレクタとエミッタの
間は非導通状態となり、トランジスタ１６はベース電圧
が与えられ導通状態になる。したがって、コンパレータ
？６の十入力端子の電圧は、抵抗１３と抵抗１４により
分圧された電圧となる。また初期状態では鍋１およびサ
ーミスタ４の温度は気温とほぼ等しく５０℃以下である
ので、サーミスタ４の抵抗値〉抵抗１４の抵抗値であり
、コンパレータ２６の十入力端子より一入力端子の電圧
が高くコンパレータ２６の電圧はＬＯを出力する。また
、これと同時に、マイクロコンピュータ２９は出力端子
０５よりＨｉ　を出力する。誘導加熱コイル駆動装置２
８はこのＨｉ倍信号入力することにより、加熱コイル３
の出力を最大出力にし、鍋１を加熱する。次にマイクロ
コンピュータ２９はステップ３１へ進行しコンパレータ
２６の信号を入力し、この入力がＨｌになればステップ
３２に進行する。初期のサーミスタ４の温度が５０℃以
下の間はコンパレータ２６の出力はＬｏであるため、ス
テップ３１に停留したままになるが、鍋１はコイル３に
より加熱されているため、サーミスタ４の温度が上昇し
５０℃に達すると抵抗値が、抵抗１４の抵抗値より小さ
くなり、コンパレータ２６の出力はＨｉ　Ｋなる。マイ
クロコンピュータ２９はこのＨｉ比出力入力するとステ
ップ３２へ進み微分測定の初期設定を行う。即ち出力端
子０２はＨｉを出力、０１．０３，０４はＬｏ　を出力
すると同時にマイクロコンピュータ内部のプログラムに
より構成されるタイマをスタートさせる。前記マイクロ
コンピュータ２９の出力によりトランジスタ１５のみが
導通状態となり前記と同様、コンパレータ２６の十入力
端子は抵抗１３と抵抗１６により分圧された電圧になる
。抵抗１６の抵抗値は、サーミスタ４０８０℃の抵抗値
に相当し、サーミスタ４の温度は８ｏ℃に達していない
ので、コンパレータ２６の出力は、前述と同様にＬｏ倍
信号出力する。

以上の設定を行なった後、ステップ３３にて、前記ステ
ップ３１と同様コンパレータ２６よりＨｉ倍信号入力さ
れるまで待ち状態を続ける。この間前記マイクロコンピ
ュータ２９内のタイマは動作し続ける。やがて、コイル
３により鍋１が加熱され、サーミスタ４の温度が８０’
Ｃを越えると、サーミスタ４の抵抗値が抵抗１５の抵抗
値より低くなり１．コンパレータ２６の入力電圧が反転
し、Ｈ１信号を出力する。マイクロコンピュータ２９は
、この信号を入力部２９＆より入力すると、ステップ３
４へ進み、内部タイマの動作を停止される。

すなわち、ステップ３２〜３５の間でサーミスタ４の温
度上昇の傾きを検知する。ステップ３５で、前記タイマ
によりカウントされた時間Δｔとあらかじめ、プログラ
ムされている判断基準時間Δｔ。

を比較する。前記判断基準時間Δ１ｏ　は、平坦鍋の加
熱時の温度上昇の傾きとへこみ鍋の加熱時の温度上昇の
傾きの境界の傾きによる％６０℃〜８０℃ｌで上昇する
のに必要な時間であり、装置の熱伝達等により定まる。

したがいΔｔ〉Δｔｏであれば鍋１の形状はへこみ形状
であり、ステップ３６へ進行しΔｔくΔｔｏであれば鍋
１の形状は平坦であるのでステップ３７へ進行する。ス
テップ３６〜ステップ３８は温度側（財）の初期設定を
行なうブロックで、平坦鍋の場合は、ステップ３７およ
び３８により出力端子７５２〜ｄ４の出力をＬｏにし、
０１の出力をＨｉにすることにより、コンパレータ２６
の十入力端子の電−圧が、抵抗１３と可変抵抗１８の直
列接続により分圧された電圧になり、可変抵抗１８とサ
ーミスタ４の抵抗値が直接コンパレータ２６に比較され
るようになる。すなわち、平坦鍋の場合は設定入力とサ
ーミスタ４の検知温度をそのまま相対させ温度制御する
必要のある点によるものである。また、へこみ鍋の場合
、ステップ３６および３８により、出力端子ｄ１〜０３
がＬｏ、出力端子０４がＨｉ　を出力するように出力設
定され、コンパレータ２６の十入力端子には。

抵抗１３と、可変抵抗１８と抵抗２００厘列接続により
分圧された電圧になる。コンパレ―り２６は、可変抵抗
１８とサーミスタ４の抵抗値を直接比較するのでなく、
可変抵抗１８の設定された抵抗値に、抵抗２０の抵抗値
が加えられた抵抗値と比較されるようになる。抵抗２０
は、サーミスタ４の３０℃の温度差に相当する抵抗値を
有する抵抗であるため、可変抵抗１８により入力される
設定が、みかけ上、３０’Ｃだけ低く設定されるように
なる。すなわち、温度制御は、設定より３０℃低い温度
で制御されるため、へこみ鍋に応じた温度制御が行なわ
れるようになる。ステップ３９〜４１においては、誘導
加熱コイル駆動装置２８の出力によりコイル３が、駆動
状態又は非駆動状態になるように、コンパレータ２６よ
りの入力信号に応じ、誘導加熱コイル駆動装置の制御信
号を出力するためのブロックである。出力端子０５と加
熱コイル３と−の関係は、出力端子５６がＨｉ倍信号出
力すると、コイル３の出力は、オンし鍋が加熱され、Ｌ
ｏ倍信号出力するとコイル３の出力はオフし鍋が加熱さ
れなくなるように構成されている。

したがって、ステップ３９にて、入力１１がＬＯの場合
すなわち、サーミスタ４の温度が、設定入力よりも低い
とき、ステップ４Ｑへ進行し、出力端子５５よりＨｉ倍
信号出力し、加熱コイル３により鍋を加熱し、ステップ
３９にて、入力±１がＨ１信号であれば、すなわちサー
ミスタ４の温度が設定入力よりも高いとき、ステップ４
１へ進行し、出力端子？５５よりはＬＯ倍信号出力し、
加熱コイル３の出力をオフする。ステップ３９〜４１は
上述の動作をくり返し動作する。これにより、サーミス
タ４の温度は、設定入力温度に等しく制御される゛よう
になる。

以上のように、第６図のような構成によると、加熱時の
立上がり温度上昇の傾きより、鍋の形状を検知し、平坦
鍋であれば、サーミスタ４の抵抗値が可変抵抗１８の抵
抗値に等しくなるように制（財）され、へこみ鍋であれ
ば、サーミスタ４の抵抗値が、可変抵抗１８の抵抗値＋
抵抗２０の抵抗値に等しくなるように制御され、鍋の形
状に関係なく、設定さｎた温度に鍋の温度がなるように
制御される。

また、本実施例における鍋底形状検知手段は、温度制御
用の感熱素子を、併用し使用するため、構成が簡単にな
る点において、すぐれたものである。

なお、第５図の実施例における。加熱手段の。

加熱コイル３と誘導加熱コイル駆動装置２８は、これに
限ることなく、ヒータとヒータ駆動装置としてもよく、
他の加熱手段にも応用可能であることは言うまでもない
。

また、鍋底形状検知手段は、感熱素子と微分手段および
判断手段の組合わせに限ることなく、超音波発振子と受
信子を組合わせ鍋底に反射される音を検知することによ
りｊ　トッププレートと鍋の間の距離を検知する等の、
近接距離検知装置等で・もよい。

発明の効果本発明の温度制御装置は、鍋底の形状を検知する鍋底形
状検知手段と、この鍋底形状検知手段の出力により加熱
手段の出力を制御する加熱制御手段を備えることにより
、従来、温度側（財）が平坦な鍋に限られていたものが
、鍋の形状に関係なく温度制御可能にする−ことができ
るすぐれた温度制御装置を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電磁調理器における温度制御装置の構成
を示すブロック図、第２図は第１図における鍋の部分を
拡大した断面図、第３図は本発明の一実施例における構
成を示す断面図、第４図ａ。ｂはそれぞれ第３図の実施例の動作を説明する時間一温
度相関特性図、第５図は本発明の第２の実施例における
具体的な回路図、第６図は第５図の実施例におけるフロ
ーチャートである。３・・・・・・加熱コイル、４・・・・・・感熱素子、
６・・・・・・鍋底形状検知手段、６・・・・・・加熱
制御手段、７・・・・・・微分手段、８・・・・・・判
断手段、９・・・・・・設定入力手段。１０・・・・・・出力設定手段、１１・・・・・・加熱
コイル制（財）手段、１２〜１６・・・・・・抵抗、１
６〜１７・・・・・・トランジスタ、１８・・・・・・
可変抵抗、１９・・・・・・トランジスタ、２２〜２６
・・・・・・抵抗％２６・・・・・・比較器、２７・・
・・・・抵抗、２８・・・・・・誘導加熱コイル駆動装
置、２９・・・・・・マイクロコンピュータ。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図第３図第４図（α）（ｂ）鰐聞→ 第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）加熱手段により加熱される鍋の底部の形状を検知
する鍋底形状検知手段と、この鍋底形状検知手段の出力
により加熱手段の出力を制御する加熱制御手段を備えて
成る温度制御装置。
（２）鍋底形状検知手段は、被加熱体近傍の温度を検知
する手段と、加熱時にこの温度検知手段の出力の変化度
合を検出する微分手段およびこの微分手段の出力より鍋
底形状を判断する判断手段から成る特許請求の範囲第１
項記載の温度制御装置。