本発明は、誘導加熱調理器に関するものであり、特に、加熱調理時において鍋などの加熱容器の焦げ付きを検知する機能を備えた誘導加熱調理器に関するものである。
従来、この種の誘導加熱調理器は、加熱開始後沸騰検知動作を行い、沸騰を検知した時の温度及び入力電力、並びに沸騰に至るまでの温度の変化パターンにより調理容器(例えば、鍋)内部に存在する調理物の粘度、容量を測定して沸騰後の加熱に必要な煮込み電力を決定している。従来の誘導加熱調理器は、加熱されている調理容器においてだし汁がなくなり、調理容器の底面(鍋底)の温度が急上昇して所定値以上に上昇した場合、鍋底に調理物が焦げ付いたと判定する煮込み調理モードを有する構成となっていた(例えば、特許文献1参照)。
図14は従来の誘導加熱調理器のブロック図であり、図15は図14に示した従来の誘導加熱調理器の動作を示すフローチャートである。
図14において、トッププレート102は当該誘導加熱調理器の上面に設けられた結晶化セラミック製の板であり、加熱コイル103はトッププレート102の下方に設けられている。調理容器としての鍋101を加熱するとき、鍋101は加熱コイル103に鍋底が対向するようにトッププレート102上に載置される。インバータ回路108aは、スイッチング素子及び共振コンデンサを含み、加熱コイル103とともにインバータを構成しており、加熱コイル103に高周波電流を供給する。制御部107はインバータ回路108aのスイッチング素子のオンオフ制御を行って、加熱出力を制御する。調理容器である鍋101の温度を検知するため、鍋101が載置されたトッププレート102の裏面にはサーミスタ104が設けられており、トッププレート102の裏面温度が測定されている。サーミスタ104は、トッププレート102の裏面温度を測定した検知信号を制御部107に出力する。使用者が操作する操作部110には、出力設定部110a、加熱動作を開始するための加熱開始キー110b、動作モードを選択するための制御モード選択キー110cが設けられている。出力設定部110aには、加熱モードで動作中において押すごとに出力設定値を1段階減少させるダウンキー110aaと、押すごとに出力設定値を1段階増加するためのアップキー110abが設けられている。
次に、上記のように構成された従来の誘導加熱調理器の動作について、図15を参照して説明する。電源スイッチ106がオン状態となると(S301)、制御部107は待機モードとなる。制御部107は待機モードであるとき加熱動作を停止しており、操作部110の制御モード選択キー110cを操作することにより、煮込みモードを含む複数の動作モードの中から1つの動作モードを選択することが可能な状態となっている。待機モードにおいて動作モードが選択され(S302)、加熱開始キー110bが押されると(S303)、選択された動作モードで加熱動作が開始される。例えば、煮込みモードが選択されて加熱動作が開始されると(S304でYES)、制御部107は出力設定部110aにおいて出力設定値の変更を禁止し、特許文献1に記載されたように、沸騰検知動作を行った後、加熱出力を自動制御する。もし、サーミスタ104からの検知信号により鍋101の温度が異常に上昇したことを検知した場合には、焦げ付きを検知する焦げ付き検知部105の焦げ付き検知機能が動作する(S306)。煮込みモードでない、例えば加熱モードが選択されて加熱動作が開始されると(S304でNO)、制御部107は焦げ付き検知機能の動作を禁止(S305)する。このとき、出力設定部110aにおける出力設定値の変更は可能となる。
しかしながら、前記のように構成された従来の誘導加熱調理器においては、焦げ付き検知機能が働く調理モードは煮込みモードに限定されており、また煮込みモードにおいては出力設定部110aでの出力設定値の変更が禁止されている。すなわち、使用者は、出力設定部110aにおいて出力設定値の変更を行うことができる加熱モードでは、焦げ付き検知機能を働かせることができなかった。したがって、使用者が、誘導加熱調理器において焦げ付き検知機能を働かせるためには、煮込みモードを選択しなければならなかった。煮込みモードであれば、煮込み中の調理容器の温度において焦げ付きがなければ、急激な温度上昇はなく、急激な温度上昇が発生するのは焦げ付き発生の場合である。このため、煮込みモードであれば急激な温度上昇を検知して、焦げ付き検知を行うことが可能である。しかし、他の動作モード(加熱モード)においては加熱調理の種類により鍋101の温度がどのように変化するかが一定ではなく、急激に高温度にもなるため、焦げ付きを正確に検知することが困難であった。
本発明は、前記のように構成された従来の誘導加熱調理器における課題を解決するものであり、加熱出力を使用者の操作により自由に選択できる加熱モードで調理を行っても、焦げ付き検知機能が必要と想定される場合に焦げ付き検知機能を動作させることができるとともに、不必要に焦げ付き検知機能が動作し調理動作に悪影響を与える可能性がある場合には焦げ付き検知機能を禁止することができる誘導加熱調理器の提供を目的としている。すなわち、本発明は、加熱モードで行う通常の調理動作に与える悪影響を抑制しつつ、焦げ付きの程度が悪化するのを防止することができる、使い勝手の良い誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
本発明の誘導加熱調理器は、前述の従来の誘導加熱調理器における課題を解決するものであり、調理容器を載置するトッププレートと、前記トッププレートの下に設けられ、前記調理容器を加熱する加熱コイルを含むインバータ回路と、前記トッププレートの下に設けられ、前記調理容器の底面から放射されて前記トッププレートを透過する赤外線を検知して前記調理容器の底面温度に対応する赤外線検出情報を出力する赤外線センサと、前記赤外線センサ情報に基づき、前記調理容器の底面に調理物が焦げ付いたことを検知する焦げ付き検知動作を行い焦げ付き情報を出力する焦げ付き検知部と、複数の異なる出力設定値の中から、1つの出力設定値を選択するための出力設定部と、前記加熱コイルに高周波電流を供給し、加熱出力が選択された出力設定値となるように前記インバータ回路の加熱動作を制御する制御部と、を具備し、前記制御部は、前記インバータ回路で加熱動作を開始してからの計測調理時間を計時する第1計時部と、前記赤外線センサから出力された前記赤外線検出情報に基づいて前記調理容器に負荷が投入されたことを検知する負荷投入検知部とを備え、前記第1計時部で計時した計測調理時間が第1経過設定時間を経過していない場合には、前記焦げ付き検知部が焦げ付き検知情報を出力しても、前記加熱動作を継続するとともに、負荷投入検知部にて負荷が投入されたことを検知すると、第1計時部で計時した時間をリセットし、再度計時を開始するように構成されている。
上記のように構成された本発明の誘導加熱調理器は、使用者が選択した加熱出力で加熱する加熱モードで調理しているときに、焦げ付いたことを検知し、焦げ付き状態がひどくならないようにするとともに、湯沸しや炒めものなどの比較的短時間で加熱動作が終了するものや、調理中に食材を追加投入したり調理物を混ぜたり裏返したりする時間のかかる炒めものや焼き物調理などで、焦げつき検知機能を必要としないような調理をしている時には、焦げつき検知機能が動作して不必要に加熱が停止したり加熱出力が低下したりすることを避けることができる。このように、本発明の誘導加熱調理器においては、使用者が、違和感なく調理を継続することが出来るとともに、使い勝手が悪くならないようにすることができる。
以下に説明する本発明における課題を解決するための手段においては、後述する実施の形態における具体的な構成要素名、信号名などを括弧内に記載して関連を示しているが、本発明の構成を実施の形態に記載したものに限定することを示すものではない。
本発明に係る第1の観点の誘導加熱調理器は、
調理容器(2)を載置するトッププレート(1)と、
前記トッププレートの下に設けられ、前記調理容器を加熱する加熱コイル(3)を含むインバータ回路(8)と、
前記トッププレートの下に設けられ、前記調理容器の底面から放射されて前記トッププレートを透過する赤外線を検知して前記調理容器の底面温度に対応する赤外線検出情報(A)を出力する赤外線センサ(4)と、
前記赤外線センサ情報(A)に基づき、前記調理容器の底面に調理物が焦げ付いたことを検知する焦げ付き検知動作を行い焦げ付き情報(B)を出力する焦げ付き検知部(50)と、
複数の異なる出力設定値の中から、1つの出力設定値を選択するための出力設定部(14)と、
前記加熱コイルに高周波電流を供給し、加熱出力が選択された出力設定値となるように前記インバータ回路の加熱動作を制御する制御部(15)と、を具備し、
前記制御部(15)は、前記インバータ回路で加熱動作を開始してからの計測調理時間(Tp)を計時する第1計時部(31)と、前記赤外線センサ(4)から出力された前記赤外線検出情報(A)に基づいて前記調理容器(2)に負荷が投入されたことを検知する負荷投入検知部(33)とを備え、
前記第1計時部で計時した計測調理時間(Tp)が第1経過設定時間(T1)を経過していない場合には、前記焦げ付き検知部が焦げ付き検知情報(B)を出力しても、前記加熱動作を継続するとともに、負荷投入検知部にて負荷が投入されたことを検知すると、第1計時部で計時した時間(Tp)をリセットし、再度計時を開始するよう構成している。
このように構成された第1の観点の誘導加熱調理器は、加熱モードにおいて、煮込み調理とその他の調理(例えば、炒めもの調理)の判別を行うことが可能であり、煮込み調理の場合には焦げ付きを検知して焦げ付きの状態が悪化しないようにすることができるとともに、煮込み調理と比較して短時間で終了する調理や、調理物を混ぜ合わせたり、裏返したりするような炒めものや焼きもの調理などにおいて不要に焦げ付き検知が働かないので、使い勝手を向上させることができる。
本発明に係る第2の観点の誘導加熱調理器においては、前記の第1の観点における前記負荷投入検知部(33)は、前記赤外線センサ(4)から出力された赤外線検出情報(A)が、所定値以上低下した状態が所定時間継続すると負荷が投入されたと判定するよう構成されている。このように構成された第2の観点の誘導加熱調理器は、前記赤外線センサ(4)で検出した赤外線検出情報(A)の変化が大きくなる、調理物を混ぜ合わせるような炒めもの調理などで、不要に焦げ付き検知が働かないので、使い勝手を向上させることができる。
本発明に係る第3の観点の誘導加熱調理器においては、前記の第1の観点における前記負荷投入検知部(33)は、前記赤外線センサ(4)で検出した赤外線検出情報(A)が、所定時間以上上昇しないと負荷が投入されたと判定するよう構成されている。このように構成された第3の観点の誘導加熱調理器は、前記赤外線センサ(4)で検出した赤外線検出情報(A)が上がりにくくなる調理物を裏返すような焼きもの調理などで、不要に焦げ付き検知が働かないので、使い勝手を向上させることができる。
本発明に係る第4の観点の誘導加熱調理器においては、前記の第1または第2の観点における前記制御部は、前記第1計時部の計測調理時間(Tp)が第1経過設定時間(T1)以下の場合において前記焦げ付き検知部(50)が前記焦げ付き検知情報(B)を出力すると、前記赤外線検出情報(A)が所定の設定値を超えない範囲で前記所定の設定値に近い値となるように、前記インバータ回路の加熱動作を制御することで温調を行うとともに、前記負荷投入検知部(33)にて負荷投入を検知する基準を前記温調を行わない場合よりも上げるよう構成されている。このように構成された第4の観点の誘導加熱調理器は、短時間で終了する、例えば炒めもの調理においては不要に焦げ付き検知が働かず、且つ、焦げつき始めている場合でも、焦げつきの進行を極力抑えるとともに、逆に負荷投入検知が頻繁に働き焦げ付き検知が正常に行われなくなるのを避けることができる。
本発明に係る第5の観点の誘導加熱調理器においては、前記の第1〜4のいずれか1つの観点における前記第1計時部(31)の計測調理時間が第1経過設定時間を超えた後に、前記負荷投入検知部(33)にて負荷が投入されたことを検知すると、前記第1計時部(31)の計測調理時間をリセットし、再度計時を開始するよう構成されている。このように構成された第5の観点の誘導加熱調理器は、調理物を混ぜ合わせたり、裏返したりするような炒めものや焼きもの調理で比較的時間を要するものや連続して調理を行われるような場合でも、不要に焦げ付き検知が働かないので、使い勝手を向上させることができる。
本発明の誘導加熱調理器においては、使用者が加熱出力を選択して、煮込みモードとは異なる、加熱調理を行う加熱モードを選択して煮込み調理を行った場合でも、焦げ付きを検知して自動的に加熱動作を停止する、若しくは加熱出力を弱めて焦げ付きの状態が悪化しないように動作するとともに、炒めもの調理等のように比較的短時間で調理が終了するような調理や、調理物を混ぜ合わせたり裏返したりするような調理を行った場合には不必要に焦げ付き検知機能が動作しないようにして、使い勝手を向上させている。
図1は本発明に係る実施の形態1の誘導加熱調理器の全体構成を示すブロック図
図2は実施の形態1の誘導加熱調理器に用いられている赤外線センサの概略構成を示す回路図
図3は実施の形態1の誘導加熱調理器における赤外線センサの出力特性を示すグラフ
図4は実施の形態1の誘導加熱調理器の加熱開始後の赤外線センサの検知温度と経過時間との関係を示す図
図5(a),(b)は実施の形態1の誘導加熱調理器の加熱開始後の赤外線センサの検知温度と経過時間、および出力電力値Wと経過時間との関係をそれぞれ示すグラフ
図6(a),(b)は実施の形態1の誘導加熱調理器の負荷投入検知をする場合の加熱開始後の赤外線センサの検知温度と経過時間、および出力電力値Wと経過時間との関係をそれぞれ示すグラフ
図7は実施の形態1の誘導加熱調理器の温度低下した場合の負荷投入検知動作を示すフローチャート
図8は実施の形態1の誘導加熱調理器の温度上昇がない場合の負荷投入検知動作を示すフローチャート
図9(a),(b),(c)は本発明に係る実施の形態2の誘導加熱調理器の加熱開始後の赤外線センサの検知温度と経過時間、および出力電力値と経過時間、および負荷投入検知をするための温度低下の所定温度と経過時間との関係をそれぞれ示すグラフ
図10(a),(b)は実施の形態3の誘導加熱調理器の加熱開始後の赤外線センサの検知温度と経過時間、および出力電力値と経過時間との関係をそれぞれ示すグラフ
図11は本発明に係る実施の形態4の誘導加熱調理器の全体構成を示すブロック図
図12は実施の形態4の誘導加熱調理器における焦げ付き検知部の上昇時間測定動作及び低下温度算出動作を示すグラフ
図13Aは実施の形態4の誘導加熱調理器における焦げ付き検知部の焦げ付き検知動作の判定値の関係を示すグラフ
図13Bは実施の形態4の誘導加熱調理器における焦げ付き検知部の焦げ付き検知動作の判定値の関係を示す他のグラフ
図14は従来の誘導加熱調理器の構成を示すブロック図
図15は従来の誘導加熱調理器の動作を示すフローチャート
以下、本発明の誘導加熱調理器に係る実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に記載した具体的な構成に限定されるものではなく、実施の形態において説明する技術的思想と同様の技術的思想及び当技術分野における技術常識に基づいて構成されるものを含むものである。
(実施の形態1)
図1は本発明に係る実施の形態1の誘導加熱調理器の全体構成を示すブロック図である。図1に示すように、実施の形態1の誘導加熱調理器は、当該誘導加熱調理器の上面に設けられたセラミック製のトッププレート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および内コイル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。誘導加熱コイルである加熱コイル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分割されており、外コイル3aと内コイル3bで構成されている。外コイル3aの内側と内コイル3bの外側との間には、隙間が形成されている。トッププレート1上に載置された調理容器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において、使用者側の領域には、加熱動作の開始/停止、および設定などの各種操作を使用者が実行するための操作部14が設けられている。また、操作部14と調理容器2が載置される領域との間には表示部(図示せず)が設けられている。
実施の形態1の誘導加熱調理器においては、調理容器温度検知器である赤外線センサ4が外コイル3aと内コイル3bとの間の隙間の下方に設けられている。なお、本発明の誘導加熱調理器において、赤外線センサ4の設置位置は、実施の形態1の構成に限定されるものではなく、調理容器2に対して正確に温度検出が可能な位置であればよい。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を通り、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に入射され受光される。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情報である赤外線検出信号Aを出力する。
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から直流電圧が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との間には、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(CT)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(実施の形態1においてはIGBTを用いる)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/オフ動作を行うことによって、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。
実施の形態1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/オフ動作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からの動作モード設定信号、加熱条件設定信号、並びに赤外線センサ4が検出した赤外線検出信号Aなどに基づいて加熱コイル3の高周波電流を制御し、調理容器2に対する加熱電力量を制御している。
制御部15は、操作部14から送信される動作モード設定信号、加熱条件設定信号及び赤外線センサ4からの赤外線検出信号A(例えば電圧信号)などに基づいて、スイッチング素子11のオン/オフ動作を制御するインバータ制御部40と、赤外線センサ4の赤外線検出信号Aを温度に換算して検知温度信号を出力する検知温度算出部30と、加熱開始からの調理時間を計時する第1計時部31と、検知温度算出部30で換算した検知温度の変化から調理容器2に負荷が投入されたことを検知する負荷投入検知部33と、を備えている。
ここで、本発明の実施の形態1では前述の検知温度算出部30で換算した検知温度の変化を利用する構成としているが、これに限るものではなく、赤外線センサ4の赤外線検出信号Aから、温度換算することなく直接的に負荷投入検知部33で負荷投入を検知する構成としても同様である。
また、実施の形態1の誘導加熱調理器には、焦げ付き検知部50が設けられている。焦げ付き検知部50は、制御部15の第1計時部31で計時した計測調理時間信号と検知温度算出部30で形成した検知温度信号が入力され、これらの計測調理時間信号と検知温度信号から調理物が煮込み調理か、その他の調理(例えば、炒めものなどの調理)かを判別する。もし、焦げ付き検知部50が煮込み調理と判定し、且つ調理容器2の底部が焦げ付いていることを検知すると、焦げ付き検知部50は焦げ付き検知信号Bを制御部15のインバータ制御部40に出力する。
前述のように、操作部14はトッププレート1の手前側(使用者側)の領域に設けられており、動作モードおよび動作状態などを表示する表示部は、トッププレート1における操作部14と載置された調理容器2との間の領域に設けられている。操作部14は、複数の静電容量式のスイッチ14a〜14cを含んで構成されている。スイッチ14a〜14c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、加熱コイル3の数に対応させて設けられている。なお、本発明における操作部14のスイッチは、静電容量式に限定されるものではなく、タクトスイッチのような押しボタン式など、各種の切替手段が用いることが可能である。
各スイッチ14a〜14c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。使用者が操作して加熱条件などの制御命令を入力するための操作部14には、出力設定部14b、動作モードを選択するための動作モード選択キー14cが設けられている。出力設定部14bには、出力設定値を1段階減少させるためのダウンキー14b2と1段階増加するためのアップキー14b1が設けられている。これらの出力設定部14bのキー操作を行うことにより複数の出力設定値(例えば、設定1=100W、設定2=300W、設定3=700W、設定4=1000W、設定5=2000W、設定6=3000Wの6段階)の中から1つの出力設定値を選択して設定することができる。
制御部15のインバータ制御部40は、操作部14のスイッチ14a〜14c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を駆動制御して、加熱コイル3に供給する高周波電流を制御する。
先ず始めに切/入スイッチ14aが押下されると、制御部15の動作モードは、加熱が停止した状態である待機モードとなる。待機モードでは、加熱動作時の動作を制御するための動作モードが選択できる。待機モードにおいて動作モード選択キー14cを操作することにより、複数の動作モードの中から1つの動作モードを選択(加熱モード、煮込みモード、など)できる。
待機モードにおいて、加熱モードが選択されて、加熱開始キー14aが押下されると(選択されると)加熱動作が開始され、制御部15は出力設定値を自動的に「設定4=1000W」として加熱モードに移行する。ここで、加熱モードとは、使用者が選択した出力設定値により加熱する動作モードである。出力設定部14bはアップキー14b1とダウンキー14b2を備えており、制御部15が加熱モードで動作するときは、出力設定部14bを操作することにより、出力設定値を所望の設定(設定1から設定6)に変更することができる。出力設定部14bにおいて出力設定値が変更されると、出力設定部14bは制御部15に出力設定値が変更されたことを示す出力設定信号を出力する。制御部15は、インバータ回路8の入力電流を、カレントトランスを含む入力電流検出部9においてモニタして、インバータ回路8からの加熱出力(赤外線検出信号A)が出力設定値となるようにインバータ回路8を構成するスイッチング素子11を駆動制御する。このように、スイッチング素子11を駆動制御することにより、所望の高周波電流が加熱コイル3に供給される。
図2は実施の形態1の誘導加熱調理器に用いられている調理容器温度検知器である赤外線センサ4の概略構成を示す回路図である。図2に示すように、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、2つの抵抗23、24とを有して構成されている。抵抗23、24の一端はフォトダイオード21に接続されている。抵抗23の他端はオペアンプ22の出力端子に接続されており、抵抗24の他端はオペアンプ22の反転出力端子(−)に接続されている。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A(電圧値V0に相当)として、制御部15に出力される。実施の形態1の誘導加熱調理器に用いられている赤外線センサ4は、調理容器2から放射される赤外線を受光する構成であるため、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、優れた熱応答性を有しており、精度の高い制御が可能となる。
図3は赤外線センサ4の出力特性を示すグラフである。図3において、横軸は鍋などの調理容器2の底面温度(鍋底温度)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Aの電圧値(V0)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、赤外線センサ4のフォトダイオード21を照射すると、フォトダイオード21には電流が流れる。フォトダイオード21は、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、120℃以上200℃未満を低温域、200℃以上250℃未満を中温域、250℃以上330℃未満を高温域と定義すると、赤外線センサ4においては、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、増幅率を切り替えて、低温域→中温域→高温域のように温度領域を切り替えている。
実施の形態1の誘導加熱調理器において、赤外線センサ4は、調理容器2の底面温度が約120以上200℃未満のときに赤外線検出信号ALを出力し、底面温度が約200℃以上250℃未満のときに赤外線検出信号AMを出力し、底面温度が約250℃以上330℃未満のときに赤外線検出信号AHを出力するよう切り替えられる。また、赤外線センサ4は、調理容器2の底面温度が約120℃未満のときには赤外線検出信号Aを出力しないよう構成されている。この場合の「赤外線検出信号Aを出力しない」とは、赤外線センサ4が赤外線検出信号A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A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Aの出力値は、調理容器2の温度が約120℃以上になると、指数関数的に増加する。
なお、赤外線センサ4における温度センサとしては、フォトダイオードに限定するものではなく、例えばサーモパイルなどの温度センサを含む。
次に、実施の形態1の誘導加熱調理器における焦げ付き検知部50の構成とその焦げ付き検知動作について、図4、図5および図6を用いて説明する。図4は煮込み調理若しくはその他の調理(例えば、炒めもの調理)のいずれであるかを判定する方法を説明するために検知温度Tnを例示的に示したグラフである。図4においては、加熱開始後の赤外線センサ4の検知温度Tnと経過時間との関係の一例を示している。図5の(a)は加熱開始後の赤外線センサの検知温度Tn[℃]と経過時間[秒]との関係の一例を示すグラフであり、図5の(b)は出力電力値[W]と経過時間[秒]との関係の一例を示すグラフである。図6は加熱途中に負荷投入を検知した場合の例であり、図6(a)は加熱開始後の赤外線センサの検知温度Tn[℃]と経過時間[秒]との関係の一例を示すグラフであり、図6の(b)は出力電力値[W]と経過時間[秒]との関係の一例を示すグラフである。
以下、説明を簡単にするため、出力設定は、「設定4=1000W」で変更されないものとし、実際の出力電力値[W]も1000Wであるものとする。制御部15は赤外線センサ4の出力電圧[V0]を入力してその大きさを測定しその情報を焦げ付き検知部50に送る。なお、焦げ付き検知部50に対しては、制御部15を介在することなく赤外線センサ4からの赤外線検出信号Aを、直接、入力してもよい。焦げ付き検知部50は、第1出力電圧値V1およびこの第1出力電圧値V1より大きい値の第2出力電圧値V2を予め記憶する温度記憶部を備えている(図示せず)。
図4において、摂氏温度で表記されている値は、検知温度算出部30によって温度換算された値であり、例えば、調理容器2の検知温度Tnが「Temp1(第1設定温度)」[℃]とは、赤外線センサ4から第1出力電圧値V1が出力されるときの温度(例えば、約130℃)を表示している。
同様に、調理容器2の検知温度Tnが「Temp2(第2設定温度)」[℃]とは、赤外線センサ4から第2出力電圧値V2が出力されるときの温度(例えば、約240℃)を表示している。以降、赤外線センサ4からの出力電圧は温度換算し、赤外線センサ4の検知温度Tnとして摂氏温度で記す。
図4において、設定4(1000W)で加熱されている調理容器2の底面温度が上昇すると、赤外線センサ4で検知している温度も上昇し始める。そして、先ず、第1計時部31で計時している加熱開始からの計測調理時間Tpが、あらかじめ設定されている初期経過設定時間T0に到達したときの検知温度Tnにより、煮込み調理かそれ以外の調理(例えば、炒めもの調理)かを判別する。煮込み調理であれば、他の調理と比較して水分が多く、通常、調理容器2の中の調理物の温度は100℃前後で推移して、水分が蒸発してなくなり調理物が焦げ始めると調理容器2の温度も上昇をし始める。一方、煮込み調理以外の場合には、一般的に加熱を継続すると、温度は上昇し続けるものである。この違いから調理物の判別を行うものである。計測調理時間Tpが初期経過設定時間T0に到達したときの検知温度Tnが第1設定温度Temp1[℃]よりも高ければ、炒めもの調理のような水分量の少ない、煮込み調理以外の調理と判別し、第1設定温度Temp1[℃]以下であれば煮込み調理と判別する。
次に、図5に示すように、加熱開始からの計測調理時間Tpが初期経過設定時間T0に到達したときの検知温度Tnが第1設定温度Temp1以下で煮込み調理と判定された後において、加熱を継続していくと調理物の水分が減少していく。最終的には調理物の水分がなくなり、焦げ付きが始まる。焦げ付きの進行に伴い、検知温度Tnが上昇を始めるため、焦げ付き検知部50においては、検知温度Tnが第2設定温度Temp2[℃]に到達すると、焦げ付き検知部50にて、煮込み調理において焦げ付きが発生したと判定し、焦げ付き検知信号Bを出力する。
本来であれば、この時点で制御部15にてインバータ回路8を駆動制御し、加熱コイル3から調理容器2への加熱動作を停止することが望ましいが、例えば、炒めもの調理でも、調理物の種類や量によっては、調理中に調理物から水分が出て、加熱を続けても温度が上昇しにくい場合があり、計測調理時間Tpが初期経過設定時間T0に到達した場合において、炒めもの調理でも検知温度Tnが第1設定温度Temp1以下の場合が発生しうる。そのような場合において、調理を続けていると、炒めもの調理であっても煮込みの焦げ付きと判定してしまい、調理途中で加熱を止めてしまうことになってしまう。
そこで、実施の形態1の誘導加熱調理器においては、図5の(b)に示すように、例え焦げ付き検知部50から焦げ付き検知信号Bが出力されても、炒めもの調理である可能性がゼロではないため、加熱動作を引き続き一定時間継続し、加熱開始からの計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1に達したとき、そのときの検知温度Tnが依然として第2設定温度Temp2以上である場合には、焦げ付き検知部50は焦げ付き発生の検知を確定させて、制御部15に対する加熱制御を止め、調理容器2への加熱動作を停止する。なお、このときに、誘導加熱調理器に表示部や報知部が設けられていれば、焦げ付き発生を検知して、加熱動作を停止した旨を使用者に知らせるよう構成とすることも可能である。
実施の形態1の誘導加熱調理器において、第1経過設定時間T1まで加熱動作を継続させるのは、一般的に煮込み調理が長時間に及ぶことが多く、その他の調理(例えば炒めもの調理)では、煮込み調理と比較して短時間で終わることが多いため、加熱動作を継続することにより、炒めもの調理などで誤って煮込み調理と判別しても、調理完了前に加熱動作を停止する可能性を減らすことができるためである。
前述の点から分かるように、第1経過設定時間T1は、長くすればするほど、煮込み調理以外の調理での調理完了前の加熱動作の停止を防ぐことができるが、あまりに長い時間に設定すると、実際に煮込み調理で焦げ付いている場合には焦げ付きが進行してしまうという問題ある。このため、煮込み調理以外の調理において、一般的に調理完了すると推定される時間よりも長い時間であり、且つ、出来る限り短い時間に設定することが望ましい。
但し、炒めもの調理などで誤って煮込み調理と判別し、且つ繰り返し調理されるなど、ある程度長い時間かけて調理される場合には、上述の制御を行ったとしても誤って加熱停止してしまうことがあり得る。
図6(a)に示すように、検知温度Tnが第1設定温度Temp1を超えると、煮込み調理の焦げ付きの場合には、本来、検知温度Tnは継続的に温度が上昇していくが、炒めもの調理や焼き物調理で、調理物を混ぜ合わせた場合や裏返したりした場合に、調理容器2の底面の温度変化が発生し、検知温度Tnの温度が低下する。この検知温度Tnの温度低下を負荷投入検知部33にて後述する判定手段で負荷が投入されたと判断すると、Tpのカウントをリセットし、再度計時を開始する。図6(a)では、本来、加熱開始からの経過時間TpがT1に達したTd1の地点で、検知温度Tnも第2設定温度Temp2を超えており焦げ付いたと判断するはずであるが、その前に負荷投入を検知し、Tpをリセットして再計時しているため、Tpが第1経過設定時間T1に到達しておらず、焦げ付いたとは判断しない。その後、負荷投入を検知した地点から再計時したTpが第1経過設定時間T1を超えて、且つTnがTemp2以上であるTd2の時点で、焦げ付き検知部50にて、煮込み調理において焦げ付きが発生したと判定し、焦げ付き検知信号Bを出力する。
次に、実施の形態1の誘導加熱調理器における負荷投入検知部33における負荷投入の判定方法について、図7および図8を用いて説明する。図7および図8ともに検知温度算出部30で検知した検知温度Tnの温度変化から負荷投入検知部33での負荷投入の検知動作を示したフローチャートである。
図7において、まず検知温度Tnを検知する(ステップs1)。次にステップs2ではステップs1で検知した温度Tnがそれまでに測定した最高温度Tn(max)より高いかどうかを判定する。これは、煮込み調理の焦げ付きの場合には検知温度Tnが継続して上昇していくのでTnはTn(max)よりも大きくなるはずであり、その点でこのステップs2が本当に煮込み調理での焦げ付きかどうかを判定する重要な部分となる。もし、ステップs2にてTnがTn(max)より大きいと判断すると、ステップs3に移行し、Tn(max)をTnに更新する。
一方、ステップs2にてTnがTn(max)以下であると判断すると、ステップs4に移行する。ステップs4では、検知温度TnがTn(max)に対して所定温度(本実施例では5℃とする)以上低下しているかどうかを判定する。つまり、炒めもの調理などでの調理物の混ぜ合わせや食材の追加投入などをした場合には、温度低下が見られるものであり、実際に煮込み調理の焦げ付き以外の温度変化なのかどうかを判断する。もし、検知温度TnがTn(max)より5℃以上低下していると判断すると、ステップs5に移行する。
そしてステップs5では、ステップs4での5℃以上の温度低下が所定時間(本実施例では5秒とする)以上継続しているかどうかを判定する。このステップs5は、検知温度Tnの測定において、外乱などにより瞬時的に温度が低下することや、煮込み調理でも、調理物の焦げ付く過程で水分の沸騰蒸発の繰り返し等により、ごく短時間の温度低下が発生したりすることがあるため、そのような現象を誤って判断することなく、本当に調理容器2に負荷が投入されたことを検知するために必要なものである。
もしステップs5にて5℃以上の温度低下が5秒以上継続していると判定すると、負荷投入されたと確定する。
図8において、図7に示した負荷投入検知のフローチャートと異なるのは、図7におけるステップs4が図8では存在せず、図7におけるステップs5の判定時間が図8では長くなっている点であり、その他の内容については図7と同様であり説明を省略する。
図8のステップs2にて、ステップs1で検知した検知温度Tnがそれまでに測定した最高温度Tn(max)より高いかどうかを判定する。ステップs2にてTnがTn(max)以下であると判断すると、ステップs5に移行する。ステップs5では、ステップs2において、Tnが最高温度Tn(max)以下である状態が所定時間(本実施例では20秒とする)以上継続しているかどうかを判定する。このステップs5は、例えばパンケーキやお好み焼きなどの焼き物調理をしていて、片面が焼き終わり調理物を裏返した場合などに、ある程度火が通っているため温度の大きな低下は見られないが、しばらく加熱を継続しないと温度も上昇してこないような場合に対応するものであり、図7では5秒としていたものを図8のパターンでは少なくともそれより長い時間に設定すべきものである。
もしステップs5にて温度上昇が無い状態が20秒以上継続していると判定すると、負荷が投入されたと確定する。
以上のことから、実施の形態1の誘導加熱調理器によれば、制御部15の焦げ付き検知部50において、煮込み調理か、若しくはその他の調理(例えば、炒めもの調理)かを判別するとともに、煮込み調理にて検知温度Tnが第2設定温度Temp2に到達すると、焦げ付き検知情報(焦げ付き検知信号B)を出力するとともに、第1計時部31にて計時した計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1以上になった場合に、加熱コイル3による調理容器2への加熱を停止するとともに、負荷投入検知部33にて負荷が投入されたと判断すると、計測調理時間Tpをリセットし再度計時を開始することにより、万が一、炒めもの調理や焼き物調理をしていて煮込み調理と誤って判別した場合でも、調理完了まで加熱を継続することが可能となる。
なお、実施の形態1の誘導加熱調理器では、検知温度算出部30にて赤外線センサ4の出力電圧を温度換算する構成としたが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、赤外線センサ4の出力電圧に基づいて直接制御する構成としても同様の効果が得られる。
また、実施の形態1の誘導加熱調理器では、出力設定値を設定4(1000W)としたがこれに限るものではなく、他の設定値でも同様の制御を行うことが可能である。更には、出力設定値毎に、初期経過設定時間T0、第1経過設定時間T1、赤外線センサ4の検知温度Tnの閾値である第1設定温度Temp1や第2設定温度Temp2をそれぞれ最適な値にすると、更に精度の高い制御とすることができる。
また、インバータ回路8からの情報(例えば、スイッチング素子11のオン時間、加熱コイル3に流れる電流、スイッチング素子11を制御する周波数、インバータ回路8に供給される電流などの情報)から判別することができる調理容器2の金属材料の種類に応じて、初期経過設定時間T0、第1経過設定時間T1、および赤外線センサの検知温度Tnの閾値である第1設定温度Temp1、第2設定温度Temp2をそれぞれ最適な値に設定することにより、更に精度の高い判別が可能となる。これは、調理容器2の大きさだけでなく、金属材料の種類によって熱伝導率などの諸特性が異なり、その熱伝導率などの違いにより焦げ付きの進行度合いも異なるためである。
更に、実施の形態1の誘導加熱調理器では、出力設定値の制限を設けていないが、本来、高火力になればなるほど、煮込み調理と煮込み以外の他の調理(例えば、炒めもの調理)との判別が赤外線センサ4の検知温度だけでは判定が困難になるため、出力設定値が所定以下のときのみ、煮込み調理の焦げ付き検知機能が働く構成とすることが望ましい。その方法は、操作部14の出力設定部14bで設定した値が所定値より高い場合には焦げ付き検知機能が働かないように制御部15にて制御することにより実現可能である。
また、実施の形態1の誘導加熱調理器では、焦げ付き検知が確定した後は加熱動作を停止する構成としたが、本発明はこのような構成に限るものではなく、焦げ付きの進行が抑えられる構成であればよく、例えば、加熱の出力が100Wから200W程度のいわゆる保温する際の火力に相当するような出力で加熱動作を継続する構成としてもよい。
また、実施の形態1の誘導加熱調理器では、焦げ付き検知を確定する条件として、加熱開始からの調理時間が第1経過設定時間T1に達した場合としたが、本発明はこのような場合に限るものではなく、例えば、加熱開始からの積算電力が所定値に達した場合とすることも可能である。さらに、その積算電力は、前述したインバータ回路8からの情報で判別できる調理容器2の金属材料の種類に応じて変えることによって更に精度が向上させることができる。それは、金属材料の種類によって熱伝導率などの諸特性が異なり、その熱伝導率などの違いにより焦げ付きの進行度合いも異なる点と、もう一つ大きな理由として、金属材料の種類によって、インバータ回路8から調理容器2に供給される電力の熱効率が異なるためである。
また、実施の形態1の誘導加熱調理器によれば、調理容器2の底面温度を赤外線センサ4で検知しているため、サーミスタなどの感温素子を使用する場合に比べて底面温度を応答性よく検出できるので、焦げ付きを精度高く検出することができる。
また、実施の形態1の誘導加熱調理器によれば、負荷投入検知部33で負荷投入を検知すると、計測調理時間Tpをリセットし再度計測する構成としたが、それに限るものではなく、出来るだけ焦げ付き検知を働かせないように制御したい場合には、負荷投入を検知すると、それ以降加熱が継続している間は、焦げ付き検知が働かない構成としてもよい。
(実施の形態2)
次に、本発明に係る実施の形態2の誘導加熱調理器について、前述の図1〜4、および図9を参照しながら説明する。なお、実施の形態1の誘導加熱調理器において説明したものと同じ、機能、構成を有するものには同一符号を用いて、その説明を省略する。
図9は、本発明に係る実施の形態2の誘導加熱調理器において、加熱開始後における赤外線センサ4の検知温度Tn[℃]と経過時間[秒]との関係の一例を示すグラフ(図9の(a))、並びに出力電力値[W]と経過時間[秒]との関係の一例を示すグラフ(図9の(b))、並びに負荷投入と判定する温度低下の所定値[℃]と経過時間[秒]との関係の一例を示すグラフ(図9の(c))である。
図9において、検知温度Tnが第2設定温度Temp2に到達すると、焦げ付き検知部50にて焦げ付き検知信号Bを出力する。しかし、加熱開始からの計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1に達していないため、制御部15による加熱制御は停止しない。しかし、そのままの出力電力値(実施の形態2においては1000W)で加熱を継続すると、調理容器2の温度が上昇し続け、煮込み調理で焦げ付いている場合には、その焦げ付き度合いが進行し悪化し続けることになる。
そのような状況を避けるため、実施の形態2の誘導加熱調理器においては、検知温度Tnが第2設定温度Temp2に達すると加熱動作をオフ状態とする。その結果、検知温度Tnが低下して第2設定温度Temp2の温度より低い第3設定温度Temp3(実施の形態2では、第3設定温度Temp3は第2設定温度Temp2より5℃低い値とする)に達すると再び加熱動作をオン状態とする。すなわち、検知温度Tnが第2設定温度Temp2を超えないように温調制御が行われる。そして、加熱開始からの計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1に達して、且つ検知温度Tnが第2設定温度Temp2に達すると、煮込み調理にて焦げ付いたことを確定させて、制御部15からの加熱制御を止め、調理容器2への加熱動作を停止する。
ここで、上述の温調制御中に、鍋の材質や大きさや調理物の種類や量などのばらつきによっては、検知温度Tnが所定温度以上低下する時間が所定時間以上継続して、負荷投入検知部33にて負荷が投入されたと判断し、計測調理時間Tpをクリアしてしまい、煮込み調理中の焦げ付きの状態にも関わらず焦げ付き検知が延々働かない可能性がある。
それを回避するため、本発明の実施の形態2では、検知温度Tnが第2設定温度Temp2に到達し温調制御を開始すると、負荷投入検知部33で負荷が投入されたと判断する検知温度低下の所定値を広げる。図9(c)に示すように本実施の形態では所定値を5℃から20℃に広げている。
以上のように、実施の形態2の誘導加熱調理器においては、制御部15の焦げ付き検知部50にて、煮込み調理か、若しくはその他の調理(例えば、炒めもの調理)かを判別するとともに、煮込み調理にて検知温度Tnが第2設定温度Temp2に到達すると、この第2設定温度Temp2を超えないように温調制御し、焦げ付き検知情報(焦げ付き検知信号B)を出力するとともに、負荷投入検知部33で負荷が投入されたと判定する温度低下の所定値を広げる(すなわち、負荷投入を検知する基準を上げる)。そして、実施の形態2の誘導加熱調理器は、第1計時部31にて計時した計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1以上になったとき、加熱コイル3による調理容器2への加熱動作を停止するよう構成されている。また、実施の形態2の誘導加熱調理器は、上記のように構成されているため、万が一、炒めもの調理をしているにもかかわらず、煮込み調理と誤って判定した場合でも、調理完了まで加熱を継続することができるとともに、煮込み調理時の焦げ付きの進行を抑えることができる。
なお、実施の形態2の誘導加熱調理器では、計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1に達した後で、検知温度Tnが第2設定温度Temp2に達すると、焦げ付き検知を確定する動作としたが、例えば、すでに検知温度Tnが第2設定温度Temp2に達した後では温調制御を行っているので、計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1に達した時点で焦げ付き検知を確定する動作(例えば、焦げ付きを表示する動作)を行ってもよい。
また、実施の形態2の誘導加熱調理器では、検知温度Tnが第2設定温度Temp2に到達後、加熱開始からの計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1に達するまで、第2設定温度Temp2を超えないように温調制御するよう構成したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、例えば、検知温度Tnの温度変化の傾きや絶対値に応じて加熱動作の出力を可変して制御(例えば、ファジイ制御)する構成としても同様の効果が得られる。さらに、温調制御を加熱動作のオンオフ制御に行う構成で説明したが、例えば、加熱動作をオフ状態とせず、加熱出力を可変することによる温調制御を行ってもよい。
(実施の形態3)
次に、本発明に係る実施の形態3の誘導加熱調理器について、前述の図1〜4、および図10を参照しながら説明する。なお、実施の形態1および実施の形態2の誘導加熱調理器において説明したものと同じ、機能、構成を有するものには同一符号を用いて、その説明を省略する。
図10は、実施の形態3の誘導加熱調理器において、加熱開始後における赤外線センサ4の検知温度Tn[℃]と経過時間[秒]との関係の一例を示すグラフ(図10の(a))、並びに出力電力値[W]と経過時間[秒]との関係の一例を示すグラフである(図10の(b))。
図10の(a)に示すグラフにおいては、赤外線センサ4の検知温度Tnが、加熱開始から初期経過設定時間T0を経過しても、第1設定温度Temp1以下であるため、焦げ付き検知部50ではこの時点で煮込み調理であると判定する。その後、加熱動作を継続して計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1を超え、後は検知温度Tnが第2設定温度Temp2に到達すると、焦げ付き検知部50にて焦げ付き検知情報(焦げ付き検知信号B)を出力し制御部15による加熱制御を止め、調理容器2への加熱動作を停止するのみである。
ここで、計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1を超えた後に、負荷投入検知部33にて調理物などの負荷が投入されたと判断すると、計測調理時間Tpをリセットして再度計時を開始する(Td4の地点)。その後、計時を再開した計測調理時間Tpが改めて第1経過設定時間T1を超えて、且つ検知温度Tnが第2設定温度Temp2に到達すると、焦げ付き検知部50にて焦げ付き検知情報(焦げ付き検知信号B)を出力し制御部15による加熱制御を止め、調理容器2への加熱動作を停止する。
以上のように構成された実施の形態3の誘導加熱調理器は、焦げ付き検知部50において、煮込み調理か、若しくはその他の調理(例えば、炒めもの調理)かを判別するとともに、加熱開始からの計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1を超えてから負荷投入検知部33にて負荷投入を検知すると計測調理時間Tpを再度計時開始することにより、炒めものや焼き物調理などで煮込み調理と判定し、且つ比較的長い時間の調理の場合でも、炒めもの調理の調理物の混ぜ合わせや焼き物調理時の調理物の裏返しなどで温度が低下したことを負荷投入検知部33で検知し、第1経過設定時間の間は加熱を継続することにより、炒めものや焼き物調理をしているにもかかわらず、煮込み調理と誤って判別した場合でも、調理完了前に焦げ付き検知が確定して、加熱動作が停止してしまうという、不具合を防ぐことができる。
また、実施の形態3の誘導加熱調理器では、検知温度Tnが第2設定温度Temp2に到達してからも加熱を継続する構成としたが、本発明はこのような構成に限るものではなく計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1に達するまで、第2設定温度Temp2を上回らないように制御部15により温調制御する構成としてもよい。
(実施の形態4)
次に、本発明に係る実施の形態4の誘導加熱調理器について、前述の図2〜4、および図11〜13A並びに図13Bを参照しながら説明する。なお、実施の形態1および実施の形態2の誘導加熱調理器において説明したものと同じ、機能、構成を有するものには同一符号を用いて、その説明を省略する。
図11は、本発明に係る実施の形態4の誘導加熱調理器の全体構成を示すブロック図である。図12は、実施の形態4の誘導加熱調理器における焦げ付き検知部50の上昇時間測定動作及び低下温度算出動作の一例を示すグラフである。図13は、実施の形態4の誘導加熱調理器における焦げ付き検知部50の焦げ付き検知動作を説明するグラフであり、判定値の例示を示している。
図11に示す実施の形態4の誘導加熱調理器において、焦げ付き検知部50は、赤外線センサ4による検知温度Tnの上昇時間を測定する上昇時間測定部51と、加熱動作を停止した後の所定時間における検知温度Tnの温度低下を算出する低下温度算出部52と、上昇時間測定部51と低下温度算出部52とにより得られた値を記憶する記憶部53と、上昇時間測定部51と低下温度算出部52とにより得られた値から判定値を算出し、その判定値に基づき煮込み調理か他の調理かを判定する判定部54と、を備える。また、制御部15には、インバータ制御部40や第1計時部31と検知温度算出部30以外に、検知温度算出部30で検知した検知温度Tnの温度変化から、調理容器2に調理物などの負荷が投入されたことを検知する負荷投入検知部33を備える。
以下、図12および図13Aを用いて、実施の形態4の誘導加熱調理器における煮込み調理とそれ以外の調理との判別方法について説明する。
図12に示す検知温度Tnにおいて、例えば設定4(1000W)で加熱されている調理容器2の底面温度が上昇し、赤外線センサ4の検知温度Tnが上昇し始めて、検知温度Tnが第1設定温度Temp1に達しても、加熱開始からの計測調理時間Tpが初期経過設定時間T0に達していない場合には、煮込み調理と確定できない。このため、検知温度Tnの温度上昇と温度低下から、煮込み調理とその他の調理(例えば、炒めもの調理)との判別を行う。その判別方法を以下に説明する。
先ず、検知温度Tnが第1設定温度Temp1[℃]から第4設定温度Temp4[℃]まで上昇するのに要する上昇時間Tupを上昇時間測定部51により測定する。なお、第4設定温度Temp4は焦げ付き検知温度である第2設定温度Temp2と同等かそれより低い温度とするのが望ましく、実施の形態4においては、160℃と設定した。そして、検知温度Tnが第4設定温度Temp4に到達してから、所定時間T(例えば、10秒間)の間は、加熱動作を停止する。その加熱動作を停止している所定時間Tにおける調理容器2の底面温度の低下温度を低下温度算出部52によって算出する。算出方法は、単に所定時間T経過後の検知温度Tnが第4設定温度Temp4からどれだけ低下しているかを示す値で算出したり、加熱停止してから所定時間後の到達温度を算出することも可能であるが、実施の形態4の誘導加熱調理器においては、1秒あたりの低下温度を測定し、10秒間の温度低下の平均値Taveを算出する方法で行っている。
次に、焦げ付き検知部50における判定部54の動作について図13を参照しつつ説明する。図13Aにおいて、縦軸が上昇時間測定部51により測定された上昇時間[秒]を示し、横軸が低下温度算出部52により算出された低下温度平均値[℃]である。
図13Aにおいて示す、上昇時間と低下温度平均値の判定基準値Cは、予め当該誘導加熱調理器の仕様に対応して予め決定されている。図13Aに示すように、判定基準Cの境界線より上側の領域を煮込み領域、判定基準Cの境界線より下側の領域を炒めもの領域と定義する。なお、判定基準Cの境界線上は煮込み領域とする。ここで、加熱停止時の温度低下の程度は、調理容器の厚みとの間で相関関係があり、調理容器の厚みが大きい程、熱容量が大きくなるため温度の低下が緩やかになる。もし調理容器の厚みが実質無視できるとすると、煮物の場合は上昇時間が長く、炒め物の場合は上昇時間が短い。従って、所定の上昇時間を境にして煮物領域と炒め物領域を判別することができる。
しかし、実際には調理容器の厚みを考慮する必要があり、上述のように調理容器の厚みが大きいほど、同じ炒め物であっても上昇時間が長くなる。従って、図13Aに示すように煮物領域と炒め物領域の境界線は、調理容器の厚みが大きいほど、右肩上がりに傾くことになる。
判定部54においては、焦げ付き検知部50の上昇時間測定部51が測定した上昇時間Tir、および低下温度算出部52が算出した低下温度平均値Taveが確定した後、図13に示すように判定基準Cに基づき煮込み調理かその他の調理(例えば、炒めもの調理)かを判別する。上昇時間測定部51からの上昇時間Tir、および低下温度算出部52からの低下温度平均値Taveが確定した場合、図13における座標(Tir1、Tave1)の場合には、判定基準Cの境界線に対して下側の領域にあることから、判定結果を炒めもの調理とみなし焦げ付き検知することなく加熱を継続する。
一方、上昇時間測定部51からの上昇時間Tir、および低下温度算出部52からの低下温度平均値Taveが、座標(Tir2、Tave2)の場合には、判定基準Cの境界線に対して上側の領域にあることから、判定結果を煮込み調理と判定する。そして、煮込み調理と判定した場合には、検知温度Tnが第2設定温度Temp2[℃]に到達し、且つ、加熱開始からの計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1以上になると、焦げ付き検知を確定させて、制御部15からの加熱制御を止め、調理容器2への加熱動作を停止する。また、煮込み調理と判定した場合で、加熱中に負荷投入検知部33にて負荷が投入されたことを検知すると、加熱開始からの計測調理時間Tpをクリアし、再度計時を開始する。
以上のように構成された実施の形態4の誘導加熱調理器は、焦げ付き検知部50において、煮込み調理か、若しくはその他の調理(例えば、炒めもの調理)かを判別するとともに、煮込み調理にて検知温度Tnが第2設定温度Temp2に到達すると、焦げ付き検知情報(焦げ付き検知信号B)を出力する。さらに、第1計時部31にて計時した計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1以上になった場合に、加熱コイル3による調理容器2への加熱動作を停止することにより、万が一、炒めもの調理をしているにもかかわらず、煮込み調理と誤って判別した場合でも、調理完了まで加熱動作を継続することができるだけでなく、焦げ付き検知部50は、例えば設定4(1000W)で加熱されている調理容器2の底面温度が上昇し、赤外線センサ4の温度が上昇し始めたとき、第1設定温度Temp1[℃]から第4設定温度Temp4[℃]まで上昇時間Tupを上昇時間測定部51によって測定することにより、上昇時間が短い炒めもの系統の調理と上昇時間が長い煮込み系統の調理とを判別することができる。さらに、検知温度Tnが第4の設定温度Temp4(℃)に到達してから、所定時間T(例えば、10秒間)の間、加熱動作を停止して、調理容器2の底面温度の低下温度を低下温度算出部52によって、例えば、1秒あたりの低下温度(10秒間の低下温度の平均値Tave)を算出することにより、使用している調理容器2の底の厚みを推定でき、上昇時間と低下温度から推定される調理容器2の底の厚さとの関係を図13に示すリニアな比例式(判定基準Cの境界線)とすることで、煮込み調理と炒めもの調理との区別を高精度で判別することができる。
なお、通常使用される調理容器の厚みの範囲を考慮して、図13Bに示すように判定値の境界線は、ある厚み以下の場合、あるいはある厚み以上の場合には一定値としても良い。
さらに、図13A及び図13Bに示すように、横軸を所定時間経過後の到達温度としても良い。同様に、縦軸を温度上昇の一秒あたりの上昇温度としても良い。
また、図13Aでは判定値の境界線の傾きが一定ではないが、これは調理容器の厚みによって使用される材質が異なり、熱伝導率が異なる点を考慮して設定したものである。すなわち、一般に、ある一定の厚み以下の場合はほとんどがステンレス製の調理容器であり、ステンレスは熱伝導率が小さい。このため、上昇時間がより大きくなるので傾きを大きく設定している。
上記のように、本発明の誘導加熱調理器は、加熱出力を使用者の操作により自由に選択できる加熱モードで調理を行っても、焦げ付き検知機能が必要と想定される場合に焦げ付き検知機能を動作させることができ、不必要に焦げ付き検知機能が動作し調理動作に悪影響を与える可能性がある場合には焦げ付き検知機能を禁止することができる。更に炒めものや焼き物調理などで煮込み調理と判定した場合でも、炒めもの調理の調理物の混ぜ合わせや焼き物調理時の調理物の裏返しなどで温度が低下したことを負荷投入検知部33で検知し、第1経過設定時間の間は加熱を継続することにより、調理完了前に焦げ付き検知が確定して、加熱動作が停止してしまうという、不具合を防ぐことができる。このため、本発明によれば、加熱モードで行う通常の調理動作における悪影響を抑制しつつ、焦げ付きの程度が悪化するのを防止することができる、使い勝手の良い誘導加熱調理器を提供することができる。
本発明の誘導加熱調理器は、使用者が選択した出力設定で加熱する動作モードにおいて、焦げ付きを検知することができるとともに、炒めもの調理のような調理においては、焦げ付き検知が不必要に動作せずに、継続して調理を行うことが出来るため、組み込み式、テーブルの上で使用する卓上型、又は置き台の上で使用する据え置き型等において、家庭用又は業務用として広範囲に適用できる。
1 トッププレート
2 調理容器
3 加熱コイル(誘導加熱コイル)
4 赤外線センサ
8 インバータ回路
14 操作部
15 制御部
31 第1計時部
33 負荷投入検知部
40 インバータ制御部
50 焦げ付き検知部
51 上昇時間測定部
52 低下温度算出部
53 記憶部
54 判定部
本発明は、誘導加熱調理器に関するものであり、特に、加熱調理時において鍋などの加熱容器の焦げ付きを検知する機能を備えた誘導加熱調理器に関するものである。
従来、この種の誘導加熱調理器は、加熱開始後沸騰検知動作を行い、沸騰を検知した時の温度及び入力電力、並びに沸騰に至るまでの温度の変化パターンにより調理容器(例えば、鍋)内部に存在する調理物の粘度、容量を測定して沸騰後の加熱に必要な煮込み電力を決定している。従来の誘導加熱調理器は、加熱されている調理容器においてだし汁がなくなり、調理容器の底面(鍋底)の温度が急上昇して所定値以上に上昇した場合、鍋底に調理物が焦げ付いたと判定する煮込み調理モードを有する構成となっていた(例えば、特許文献1参照)。
図14は従来の誘導加熱調理器のブロック図であり、図15は図14に示した従来の誘導加熱調理器の動作を示すフローチャートである。
図14において、トッププレート102は当該誘導加熱調理器の上面に設けられた結晶化セラミック製の板であり、加熱コイル103はトッププレート102の下方に設けられている。調理容器としての鍋101を加熱するとき、鍋101は加熱コイル103に鍋底が対向するようにトッププレート102上に載置される。インバータ回路108aは、スイッチング素子及び共振コンデンサを含み、加熱コイル103とともにインバータを構成しており、加熱コイル103に高周波電流を供給する。制御部107はインバータ回路108aのスイッチング素子のオンオフ制御を行って、加熱出力を制御する。調理容器である鍋101の温度を検知するため、鍋101が載置されたトッププレート102の裏面にはサーミスタ104が設けられており、トッププレート102の裏面温度が測定されている。サーミスタ104は、トッププレート102の裏面温度を測定した検知信号を制御部107に出力する。使用者が操作する操作部110には、出力設定部110a、加熱動作を開始するための加熱開始キー110b、動作モードを選択するための制御モード選択キー110cが設けられている。出力設定部110aには、加熱モードで動作中において押すごとに出力設定値を1段階減少させるダウンキー110aaと、押すごとに出力設定値を1段階増加するためのアップキー110abが設けられている。
次に、上記のように構成された従来の誘導加熱調理器の動作について、図15を参照して説明する。電源スイッチ106がオン状態となると(S301)、制御部107は待機モードとなる。制御部107は待機モードであるとき加熱動作を停止しており、操作部110の制御モード選択キー110cを操作することにより、煮込みモードを含む複数の動作モードの中から1つの動作モードを選択することが可能な状態となっている。待機モードにおいて動作モードが選択され(S302)、加熱開始キー110bが押されると(S303)、選択された動作モードで加熱動作が開始される。例えば、煮込みモードが選択されて加熱動作が開始されると(S304でYES)、制御部107は出力設定部110aにおいて出力設定値の変更を禁止し、特許文献1に記載されたように、沸騰検知動作を行った後、加熱出力を自動制御する。もし、サーミスタ104からの検知信号により鍋101の温度が異常に上昇したことを検知した場合には、焦げ付きを検知する焦げ付き検知部105の焦げ付き検知機能が動作する(S306)。煮込みモードでない、例えば加熱モードが選択されて加熱動作が開始されると(S304でNO)、制御部107は焦げ付き検知機能の動作を禁止(S305)する。このとき、出力設定部110aにおける出力設定値の変更は可能となる。
しかしながら、前記のように構成された従来の誘導加熱調理器においては、焦げ付き検知機能が働く調理モードは煮込みモードに限定されており、また煮込みモードにおいては出力設定部110aでの出力設定値の変更が禁止されている。すなわち、使用者は、出力設定部110aにおいて出力設定値の変更を行うことができる加熱モードでは、焦げ付き検知機能を働かせることができなかった。したがって、使用者が、誘導加熱調理器において焦げ付き検知機能を働かせるためには、煮込みモードを選択しなければならなかった。煮込みモードであれば、煮込み中の調理容器の温度において焦げ付きがなければ、急激な温度上昇はなく、急激な温度上昇が発生するのは焦げ付き発生の場合である。このため、煮込みモードであれば急激な温度上昇を検知して、焦げ付き検知を行うことが可能である。しかし、他の動作モード(加熱モード)においては加熱調理の種類により鍋101の温度がどのように変化するかが一定ではなく、急激に高温度にもなるため、焦げ付きを正確に検知することが困難であった。
本発明は、前記のように構成された従来の誘導加熱調理器における課題を解決するものであり、加熱出力を使用者の操作により自由に選択できる加熱モードで調理を行っても、焦げ付き検知機能が必要と想定される場合に焦げ付き検知機能を動作させることができるとともに、不必要に焦げ付き検知機能が動作し調理動作に悪影響を与える可能性がある場合には焦げ付き検知機能を禁止することができる誘導加熱調理器の提供を目的としている。すなわち、本発明は、加熱モードで行う通常の調理動作に与える悪影響を抑制しつつ、焦げ付きの程度が悪化するのを防止することができる、使い勝手の良い誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
本発明の誘導加熱調理器は、前述の従来の誘導加熱調理器における課題を解決するものであり、調理容器を載置するトッププレートと、前記トッププレートの下に設けられ、前記調理容器を加熱する加熱コイルを含むインバータ回路と、前記トッププレートの下に設けられ、前記調理容器の底面から放射されて前記トッププレートを透過する赤外線を検知して前記調理容器の底面温度に対応する赤外線検出情報を出力する赤外線センサと、前記赤外線センサ情報に基づき、前記調理容器の底面に調理物が焦げ付いたことを検知する焦げ付き検知動作を行い焦げ付き情報を出力する焦げ付き検知部と、複数の異なる出力設定値の中から、1つの出力設定値を選択するための出力設定部と、前記加熱コイルに高周波電流を供給し、加熱出力が選択された出力設定値となるように前記インバータ回路の加熱動作を制御する制御部と、を具備し、前記制御部は、前記インバータ回路で加熱動作を開始してからの計測調理時間を計時する第1計時部と、前記赤外線センサから出力された前記赤外線検出情報に基づいて前記調理容器に負荷が投入されたことを検知する負荷投入検知部とを備え、前記第1計時部で計時した計測調理時間が第1経過設定時間を経過していない場合には、前記焦げ付き検知部が焦げ付き検知情報を出力しても、前記加熱動作を継続するとともに、負荷投入検知部にて負荷が投入されたことを検知すると、第1計時部で計時した時間をリセットし、再度計時を開始するように構成されている。
上記のように構成された本発明の誘導加熱調理器は、使用者が選択した加熱出力で加熱する加熱モードで調理しているときに、焦げ付いたことを検知し、焦げ付き状態がひどくならないようにするとともに、湯沸しや炒めものなどの比較的短時間で加熱動作が終了するものや、調理中に食材を追加投入したり調理物を混ぜたり裏返したりする時間のかかる炒めものや焼き物調理などで、焦げつき検知機能を必要としないような調理をしている時には、焦げつき検知機能が動作して不必要に加熱が停止したり加熱出力が低下したりすることを避けることができる。このように、本発明の誘導加熱調理器においては、使用者が、違和感なく調理を継続することが出来るとともに、使い勝手が悪くならないようにすることができる。
本発明に係る第1の観点の誘導加熱調理器は、
調理容器を載置するトッププレートと、
前記トッププレートの下に設けられ、前記調理容器を加熱する加熱コイルを含むインバータ回路と、
前記トッププレートの下に設けられ、前記調理容器の底面から放射されて前記トッププレートを透過する赤外線を検知して前記調理容器の底面温度に対応する赤外線検出情報を出力する赤外線センサと、
前記赤外線センサ情報に基づき、前記調理容器の底面に調理物が焦げ付いたことを検知する焦げ付き検知動作を行い焦げ付き情報を出力する焦げ付き検知部と、
複数の異なる出力設定値の中から、1つの出力設定値を選択するための出力設定部と、
前記加熱コイルに高周波電流を供給し、加熱出力が選択された出力設定値となるように前記インバータ回路の加熱動作を制御する制御部と、を具備し、
前記制御部は、前記インバータ回路で加熱動作を開始してからの計測調理時間を計時する第1計時部と、前記赤外線センサから出力された前記赤外線検出情報に基づいて前記調理容器に負荷が投入されたことを検知する負荷投入検知部とを備え、
前記第1計時部で計時した計測調理時間が第1経過設定時間を経過していない場合には、前記焦げ付き検知部が焦げ付き検知情報を出力しても、前記加熱動作を継続するとともに、負荷投入検知部にて負荷が投入されたことを検知すると、第1計時部で計時した時間をリセットし、再度計時を開始するよう構成している。
このように構成された第1の観点の誘導加熱調理器は、加熱モードにおいて、煮込み調理とその他の調理(例えば、炒めもの調理)の判別を行うことが可能であり、煮込み調理の場合には焦げ付きを検知して焦げ付きの状態が悪化しないようにすることができるとともに、煮込み調理と比較して短時間で終了する調理や、調理物を混ぜ合わせたり、裏返したりするような炒めものや焼きもの調理などにおいて不要に焦げ付き検知が働かないので、使い勝手を向上させることができる。
本発明に係る第2の観点の誘導加熱調理器においては、前記の第1の観点における前記負荷投入検知部は、前記赤外線センサから出力された赤外線検出情報が、所定値以上低下した状態が所定時間継続すると負荷が投入されたと判定するよう構成されている。このように構成された第2の観点の誘導加熱調理器は、前記赤外線センサで検出した赤外線検出情報の変化が大きくなる、調理物を混ぜ合わせるような炒めもの調理などで、不要に焦げ付き検知が働かないので、使い勝手を向上させることができる。
本発明に係る第3の観点の誘導加熱調理器においては、前記の第1の観点における前記負荷投入検知部は、前記赤外線センサで検出した赤外線検出情報が、所定時間以上上昇しないと負荷が投入されたと判定するよう構成されている。このように構成された第3の観点の誘導加熱調理器は、前記赤外線センサで検出した赤外線検出情報が上がりにくくなる調理物を裏返すような焼きもの調理などで、不要に焦げ付き検知が働かないので、使い勝手を向上させることができる。
本発明に係る第4の観点の誘導加熱調理器においては、前記の第1または第2の観点における前記制御部は、前記第1計時部の計測調理時間が第1経過設定時間以下の場合において前記焦げ付き検知部が前記焦げ付き検知情報を出力すると、前記赤外線検出情報が所定の設定値を超えない範囲で前記所定の設定値に近い値となるように、前記インバータ回路の加熱動作を制御することで温調を行うとともに、前記負荷投入検知部にて負荷投入を検知する基準を前記温調を行わない場合よりも上げるよう構成されている。このように構成された第4の観点の誘導加熱調理器は、短時間で終了する、例えば炒めもの調理においては不要に焦げ付き検知が働かず、且つ、焦げつき始めている場合でも、焦げつきの進行を極力抑えるとともに、逆に負荷投入検知が頻繁に働き焦げ付き検知が正常に行われなくなるのを避けることができる。
本発明に係る第5の観点の誘導加熱調理器においては、前記の第1〜4のいずれか1つの観点における前記第1計時部の計測調理時間が第1経過設定時間を超えた後に、前記負荷投入検知部にて負荷が投入されたことを検知すると、前記第1計時部の計測調理時間をリセットし、再度計時を開始するよう構成されている。このように構成された第5の観点の誘導加熱調理器は、調理物を混ぜ合わせたり、裏返したりするような炒めものや焼きもの調理で比較的時間を要するものや連続して調理を行われるような場合でも、不要に焦げ付き検知が働かないので、使い勝手を向上させることができる。
本発明の誘導加熱調理器においては、使用者が加熱出力を選択して、煮込みモードとは異なる、加熱調理を行う加熱モードを選択して煮込み調理を行った場合でも、焦げ付きを検知して自動的に加熱動作を停止する、若しくは加熱出力を弱めて焦げ付きの状態が悪化しないように動作するとともに、炒めもの調理等のように比較的短時間で調理が終了するような調理や、調理物を混ぜ合わせたり裏返したりするような調理を行った場合には不必要に焦げ付き検知機能が動作しないようにして、使い勝手を向上させている。
図1は本発明に係る実施の形態1の誘導加熱調理器の全体構成を示すブロック図
図2は実施の形態1の誘導加熱調理器に用いられている赤外線センサの概略構成を示す回路図
図3は実施の形態1の誘導加熱調理器における赤外線センサの出力特性を示すグラフ
図4は実施の形態1の誘導加熱調理器の加熱開始後の赤外線センサの検知温度と経過時間との関係を示す図
図5(a),(b)は実施の形態1の誘導加熱調理器の加熱開始後の赤外線センサの検知温度と経過時間、および出力電力値Wと経過時間との関係をそれぞれ示すグラフ
図6(a),(b)は実施の形態1の誘導加熱調理器の負荷投入検知をする場合の加熱開始後の赤外線センサの検知温度と経過時間、および出力電力値Wと経過時間との関係をそれぞれ示すグラフ
図7は実施の形態1の誘導加熱調理器の温度低下した場合の負荷投入検知動作を示すフローチャート
図8は実施の形態1の誘導加熱調理器の温度上昇がない場合の負荷投入検知動作を示すフローチャート
図9(a),(b),(c)は本発明に係る実施の形態2の誘導加熱調理器の加熱開始後の赤外線センサの検知温度と経過時間、および出力電力値と経過時間、および負荷投入検知をするための温度低下の所定温度と経過時間との関係をそれぞれ示すグラフ
図10(a),(b)は実施の形態3の誘導加熱調理器の加熱開始後の赤外線センサの検知温度と経過時間、および出力電力値と経過時間との関係をそれぞれ示すグラフ
図11は本発明に係る実施の形態4の誘導加熱調理器の全体構成を示すブロック図
図12は実施の形態4の誘導加熱調理器における焦げ付き検知部の上昇時間測定動作及び低下温度算出動作を示すグラフ
図13Aは実施の形態4の誘導加熱調理器における焦げ付き検知部の焦げ付き検知動作の判定値の関係を示すグラフ
図13Bは実施の形態4の誘導加熱調理器における焦げ付き検知部の焦げ付き検知動作の判定値の関係を示す他のグラフ
図14は従来の誘導加熱調理器の構成を示すブロック図
図15は従来の誘導加熱調理器の動作を示すフローチャート
以下、本発明の誘導加熱調理器に係る実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に記載した具体的な構成に限定されるものではなく、実施の形態において説明する技術的思想と同様の技術的思想及び当技術分野における技術常識に基づいて構成されるものを含むものである。
(実施の形態1)
図1は本発明に係る実施の形態1の誘導加熱調理器の全体構成を示すブロック図である。図1に示すように、実施の形態1の誘導加熱調理器は、当該誘導加熱調理器の上面に設けられたセラミック製のトッププレート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および内コイル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。誘導加熱コイルである加熱コイル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分割されており、外コイル3aと内コイル3bで構成されている。外コイル3aの内側と内コイル3bの外側との間には、隙間が形成されている。トッププレート1上に載置された調理容器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において、使用者側の領域には、加熱動作の開始/停止、および設定などの各種操作を使用者が実行するための操作部14が設けられている。また、操作部14と調理容器2が載置される領域との間には表示部(図示せず)が設けられている。
実施の形態1の誘導加熱調理器においては、調理容器温度検知器である赤外線センサ4が外コイル3aと内コイル3bとの間の隙間の下方に設けられている。なお、本発明の誘導加熱調理器において、赤外線センサ4の設置位置は、実施の形態1の構成に限定されるものではなく、調理容器2に対して正確に温度検出が可能な位置であればよい。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を通り、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に入射され受光される。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情報である赤外線検出信号Aを出力する。
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から直流電圧が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との間には、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(CT)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(実施の形態1においてはIGBTを用いる)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/オフ動作を行うことによって、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。
実施の形態1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/オフ動作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からの動作モード設定信号、加熱条件設定信号、並びに赤外線センサ4が検出した赤外線検出信号Aなどに基づいて加熱コイル3の高周波電流を制御し、調理容器2に対する加熱電力量を制御している。
制御部15は、操作部14から送信される動作モード設定信号、加熱条件設定信号及び赤外線センサ4からの赤外線検出信号A(例えば電圧信号)などに基づいて、スイッチング素子11のオン/オフ動作を制御するインバータ制御部40と、赤外線センサ4の赤外線検出信号Aを温度に換算して検知温度信号を出力する検知温度算出部30と、加熱開始からの調理時間を計時する第1計時部31と、検知温度算出部30で換算した検知温度の変化から調理容器2に負荷が投入されたことを検知する負荷投入検知部33と、を備えている。
ここで、本発明の実施の形態1では前述の検知温度算出部30で換算した検知温度の変化を利用する構成としているが、これに限るものではなく、赤外線センサ4の赤外線検出信号Aから、温度換算することなく直接的に負荷投入検知部33で負荷投入を検知する構成としても同様である。
また、実施の形態1の誘導加熱調理器には、焦げ付き検知部50が設けられている。焦げ付き検知部50は、制御部15の第1計時部31で計時した計測調理時間信号と検知温度算出部30で形成した検知温度信号が入力され、これらの計測調理時間信号と検知温度信号から調理物が煮込み調理か、その他の調理(例えば、炒めものなどの調理)かを判別する。もし、焦げ付き検知部50が煮込み調理と判定し、且つ調理容器2の底部が焦げ付いていることを検知すると、焦げ付き検知部50は焦げ付き検知信号Bを制御部15のインバータ制御部40に出力する。
前述のように、操作部14はトッププレート1の手前側(使用者側)の領域に設けられており、動作モードおよび動作状態などを表示する表示部は、トッププレート1における操作部14と載置された調理容器2との間の領域に設けられている。操作部14は、複数の静電容量式のスイッチ14a〜14cを含んで構成されている。スイッチ14a〜14c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、加熱コイル3の数に対応させて設けられている。なお、本発明における操作部14のスイッチは、静電容量式に限定されるものではなく、タクトスイッチのような押しボタン式など、各種の切替手段が用いることが可能である。
各スイッチ14a〜14c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。使用者が操作して加熱条件などの制御命令を入力するための操作部14には、出力設定部14b、動作モードを選択するための動作モード選択キー14cが設けられている。出力設定部14bには、出力設定値を1段階減少させるためのダウンキー14b2と1段階増加するためのアップキー14b1が設けられている。これらの出力設定部14bのキー操作を行うことにより複数の出力設定値(例えば、設定1=100W、設定2=300W、設定3=700W、設定4=1000W、設定5=2000W、設定6=3000Wの6段階)の中から1つの出力設定値を選択して設定することができる。
制御部15のインバータ制御部40は、操作部14のスイッチ14a〜14c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を駆動制御して、加熱コイル3に供給する高周波電流を制御する。
先ず始めに切/入スイッチ14aが押下されると、制御部15の動作モードは、加熱が停止した状態である待機モードとなる。待機モードでは、加熱動作時の動作を制御するための動作モードが選択できる。待機モードにおいて動作モード選択キー14cを操作することにより、複数の動作モードの中から1つの動作モードを選択(加熱モード、煮込みモード、など)できる。
待機モードにおいて、加熱モードが選択されて、加熱開始キー14aが押下されると(選択されると)加熱動作が開始され、制御部15は出力設定値を自動的に「設定4=1000W」として加熱モードに移行する。ここで、加熱モードとは、使用者が選択した出力設定値により加熱する動作モードである。出力設定部14bはアップキー14b1とダウンキー14b2を備えており、制御部15が加熱モードで動作するときは、出力設定部14bを操作することにより、出力設定値を所望の設定(設定1から設定6)に変更することができる。出力設定部14bにおいて出力設定値が変更されると、出力設定部14bは制御部15に出力設定値が変更されたことを示す出力設定信号を出力する。制御部15は、インバータ回路8の入力電流を、カレントトランスを含む入力電流検出部9においてモニタして、インバータ回路8からの加熱出力(赤外線検出信号A)が出力設定値となるようにインバータ回路8を構成するスイッチング素子11を駆動制御する。このように、スイッチング素子11を駆動制御することにより、所望の高周波電流が加熱コイル3に供給される。
図2は実施の形態1の誘導加熱調理器に用いられている調理容器温度検知器である赤外線センサ4の概略構成を示す回路図である。図2に示すように、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、2つの抵抗23、24とを有して構成されている。抵抗23、24の一端はフォトダイオード21に接続されている。抵抗23の他端はオペアンプ22の出力端子に接続されており、抵抗24の他端はオペアンプ22の反転出力端子(−)に接続されている。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A(電圧値V0に相当)として、制御部15に出力される。実施の形態1の誘導加熱調理器に用いられている赤外線センサ4は、調理容器2から放射される赤外線を受光する構成であるため、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、優れた熱応答性を有しており、精度の高い制御が可能となる。
図3は赤外線センサ4の出力特性を示すグラフである。図3において、横軸は鍋などの調理容器2の底面温度(鍋底温度)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Aの電圧値(V0)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、赤外線センサ4のフォトダイオード21を照射すると、フォトダイオード21には電流が流れる。フォトダイオード21は、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、120℃以上200℃未満を低温域、200℃以上250℃未満を中温域、250℃以上330℃未満を高温域と定義すると、赤外線センサ4においては、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、増幅率を切り替えて、低温域→中温域→高温域のように温度領域を切り替えている。
実施の形態1の誘導加熱調理器において、赤外線センサ4は、調理容器2の底面温度が約120以上200℃未満のときに赤外線検出信号ALを出力し、底面温度が約200℃以上250℃未満のときに赤外線検出信号AMを出力し、底面温度が約250℃以上330℃未満のときに赤外線検出信号AHを出力するよう切り替えられる。また、赤外線センサ4は、調理容器2の底面温度が約120℃未満のときには赤外線検出信号Aを出力しないよう構成されている。この場合の「赤外線検出信号Aを出力しない」とは、赤外線センサ4が赤外線検出信号A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A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Aの出力値は、調理容器2の温度が約120℃以上になると、指数関数的に増加する。
なお、赤外線センサ4における温度センサとしては、フォトダイオードに限定するものではなく、例えばサーモパイルなどの温度センサを含む。
次に、実施の形態1の誘導加熱調理器における焦げ付き検知部50の構成とその焦げ付き検知動作について、図4、図5および図6を用いて説明する。図4は煮込み調理若しくはその他の調理(例えば、炒めもの調理)のいずれであるかを判定する方法を説明するために検知温度Tnを例示的に示したグラフである。図4においては、加熱開始後の赤外線センサ4の検知温度Tnと経過時間との関係の一例を示している。図5の(a)は加熱開始後の赤外線センサの検知温度Tn[℃]と経過時間[秒]との関係の一例を示すグラフであり、図5の(b)は出力電力値[W]と経過時間[秒]との関係の一例を示すグラフである。図6は加熱途中に負荷投入を検知した場合の例であり、図6(a)は加熱開始後の赤外線センサの検知温度Tn[℃]と経過時間[秒]との関係の一例を示すグラフであり、図6の(b)は出力電力値[W]と経過時間[秒]との関係の一例を示すグラフである。
以下、説明を簡単にするため、出力設定は、「設定4=1000W」で変更されないものとし、実際の出力電力値[W]も1000Wであるものとする。制御部15は赤外線センサ4の出力電圧[V0]を入力してその大きさを測定しその情報を焦げ付き検知部50に送る。なお、焦げ付き検知部50に対しては、制御部15を介在することなく赤外線センサ4からの赤外線検出信号Aを、直接、入力してもよい。焦げ付き検知部50は、第1出力電圧値V1およびこの第1出力電圧値V1より大きい値の第2出力電圧値V2を予め記憶する温度記憶部を備えている(図示せず)。
図4において、摂氏温度で表記されている値は、検知温度算出部30によって温度換算された値であり、例えば、調理容器2の検知温度Tnが「Temp1(第1設定温度)」[℃]とは、赤外線センサ4から第1出力電圧値V1が出力されるときの温度(例えば、約130℃)を表示している。
同様に、調理容器2の検知温度Tnが「Temp2(第2設定温度)」[℃]とは、赤外線センサ4から第2出力電圧値V2が出力されるときの温度(例えば、約240℃)を表示している。以降、赤外線センサ4からの出力電圧は温度換算し、赤外線センサ4の検知温度Tnとして摂氏温度で記す。
図4において、設定4(1000W)で加熱されている調理容器2の底面温度が上昇すると、赤外線センサ4で検知している温度も上昇し始める。そして、先ず、第1計時部31で計時している加熱開始からの計測調理時間Tpが、あらかじめ設定されている初期経過設定時間T0に到達したときの検知温度Tnにより、煮込み調理かそれ以外の調理(例えば、炒めもの調理)かを判別する。煮込み調理であれば、他の調理と比較して水分が多く、通常、調理容器2の中の調理物の温度は100℃前後で推移して、水分が蒸発してなくなり調理物が焦げ始めると調理容器2の温度も上昇をし始める。一方、煮込み調理以外の場合には、一般的に加熱を継続すると、温度は上昇し続けるものである。この違いから調理物の判別を行うものである。計測調理時間Tpが初期経過設定時間T0に到達したときの検知温度Tnが第1設定温度Temp1[℃]よりも高ければ、炒めもの調理のような水分量の少ない、煮込み調理以外の調理と判別し、第1設定温度Temp1[℃]以下であれば煮込み調理と判別する。
次に、図5に示すように、加熱開始からの計測調理時間Tpが初期経過設定時間T0に到達したときの検知温度Tnが第1設定温度Temp1以下で煮込み調理と判定された後において、加熱を継続していくと調理物の水分が減少していく。最終的には調理物の水分がなくなり、焦げ付きが始まる。焦げ付きの進行に伴い、検知温度Tnが上昇を始めるため、焦げ付き検知部50においては、検知温度Tnが第2設定温度Temp2[℃]に到達すると、焦げ付き検知部50にて、煮込み調理において焦げ付きが発生したと判定し、焦げ付き検知信号Bを出力する。
本来であれば、この時点で制御部15にてインバータ回路8を駆動制御し、加熱コイル3から調理容器2への加熱動作を停止することが望ましいが、例えば、炒めもの調理でも、調理物の種類や量によっては、調理中に調理物から水分が出て、加熱を続けても温度が上昇しにくい場合があり、計測調理時間Tpが初期経過設定時間T0に到達した場合において、炒めもの調理でも検知温度Tnが第1設定温度Temp1以下の場合が発生しうる。そのような場合において、調理を続けていると、炒めもの調理であっても煮込みの焦げ付きと判定してしまい、調理途中で加熱を止めてしまうことになってしまう。
そこで、実施の形態1の誘導加熱調理器においては、図5の(b)に示すように、例え焦げ付き検知部50から焦げ付き検知信号Bが出力されても、炒めもの調理である可能性がゼロではないため、加熱動作を引き続き一定時間継続し、加熱開始からの計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1に達したとき、そのときの検知温度Tnが依然として第2設定温度Temp2以上である場合には、焦げ付き検知部50は焦げ付き発生の検知を確定させて、制御部15に対する加熱制御を止め、調理容器2への加熱動作を停止する。なお、このときに、誘導加熱調理器に表示部や報知部が設けられていれば、焦げ付き発生を検知して、加熱動作を停止した旨を使用者に知らせるよう構成とすることも可能である。
実施の形態1の誘導加熱調理器において、第1経過設定時間T1まで加熱動作を継続させるのは、一般的に煮込み調理が長時間に及ぶことが多く、その他の調理(例えば炒めもの調理)では、煮込み調理と比較して短時間で終わることが多いため、加熱動作を継続することにより、炒めもの調理などで誤って煮込み調理と判別しても、調理完了前に加熱動作を停止する可能性を減らすことができるためである。
前述の点から分かるように、第1経過設定時間T1は、長くすればするほど、煮込み調理以外の調理での調理完了前の加熱動作の停止を防ぐことができるが、あまりに長い時間に設定すると、実際に煮込み調理で焦げ付いている場合には焦げ付きが進行してしまうという問題ある。このため、煮込み調理以外の調理において、一般的に調理完了すると推定される時間よりも長い時間であり、且つ、出来る限り短い時間に設定することが望ましい。
但し、炒めもの調理などで誤って煮込み調理と判別し、且つ繰り返し調理されるなど、ある程度長い時間かけて調理される場合には、上述の制御を行ったとしても誤って加熱停止してしまうことがあり得る。
図6(a)に示すように、検知温度Tnが第1設定温度Temp1を超えると、煮込み調理の焦げ付きの場合には、本来、検知温度Tnは継続的に温度が上昇していくが、炒めもの調理や焼き物調理で、調理物を混ぜ合わせた場合や裏返したりした場合に、調理容器2の底面の温度変化が発生し、検知温度Tnの温度が低下する。この検知温度Tnの温度低下を負荷投入検知部33にて後述する判定手段で負荷が投入されたと判断すると、Tpのカウントをリセットし、再度計時を開始する。図6(a)では、本来、加熱開始からの経過時間TpがT1に達したTd1の地点で、検知温度Tnも第2設定温度Temp2を超えており焦げ付いたと判断するはずであるが、その前に負荷投入を検知し、Tpをリセットして再計時しているため、Tpが第1経過設定時間T1に到達しておらず、焦げ付いたとは判断しない。その後、負荷投入を検知した地点から再計時したTpが第1経過設定時間T1を超えて、且つTnがTemp2以上であるTd2の時点で、焦げ付き検知部50にて、煮込み調理において焦げ付きが発生したと判定し、焦げ付き検知信号Bを出力する。
次に、実施の形態1の誘導加熱調理器における負荷投入検知部33における負荷投入の判定方法について、図7および図8を用いて説明する。図7および図8ともに検知温度算出部30で検知した検知温度Tnの温度変化から負荷投入検知部33での負荷投入の検知動作を示したフローチャートである。
図7において、まず検知温度Tnを検知する(ステップs1)。次にステップs2ではステップs1で検知した温度Tnがそれまでに測定した最高温度Tn(max)より高いかどうかを判定する。これは、煮込み調理の焦げ付きの場合には検知温度Tnが継続して上昇していくのでTnはTn(max)よりも大きくなるはずであり、その点でこのステップs2が本当に煮込み調理での焦げ付きかどうかを判定する重要な部分となる。もし、ステップs2にてTnがTn(max)より大きいと判断すると、ステップs3に移行し、Tn(max)をTnに更新する。
一方、ステップs2にてTnがTn(max)以下であると判断すると、ステップs4に移行する。ステップs4では、検知温度TnがTn(max)に対して所定温度(本実施例では5℃とする)以上低下しているかどうかを判定する。つまり、炒めもの調理などでの調理物の混ぜ合わせや食材の追加投入などをした場合には、温度低下が見られるものであり、実際に煮込み調理の焦げ付き以外の温度変化なのかどうかを判断する。もし、検知温度TnがTn(max)より5℃以上低下していると判断すると、ステップs5に移行する。
そしてステップs5では、ステップs4での5℃以上の温度低下が所定時間(本実施例では5秒とする)以上継続しているかどうかを判定する。このステップs5は、検知温度Tnの測定において、外乱などにより瞬時的に温度が低下することや、煮込み調理でも、調理物の焦げ付く過程で水分の沸騰蒸発の繰り返し等により、ごく短時間の温度低下が発生したりすることがあるため、そのような現象を誤って判断することなく、本当に調理容器2に負荷が投入されたことを検知するために必要なものである。
もしステップs5にて5℃以上の温度低下が5秒以上継続していると判定すると、負荷投入されたと確定する。
図8において、図7に示した負荷投入検知のフローチャートと異なるのは、図7におけるステップs4が図8では存在せず、図7におけるステップs5の判定時間が図8では長くなっている点であり、その他の内容については図7と同様であり説明を省略する。
図8のステップs2にて、ステップs1で検知した検知温度Tnがそれまでに測定した最高温度Tn(max)より高いかどうかを判定する。ステップs2にてTnがTn(max)以下であると判断すると、ステップs5に移行する。ステップs5では、ステップs2において、Tnが最高温度Tn(max)以下である状態が所定時間(本実施例では20秒とする)以上継続しているかどうかを判定する。このステップs5は、例えばパンケーキやお好み焼きなどの焼き物調理をしていて、片面が焼き終わり調理物を裏返した場合などに、ある程度火が通っているため温度の大きな低下は見られないが、しばらく加熱を継続しないと温度も上昇してこないような場合に対応するものであり、図7では5秒としていたものを図8のパターンでは少なくともそれより長い時間に設定すべきものである。
もしステップs5にて温度上昇が無い状態が20秒以上継続していると判定すると、負荷が投入されたと確定する。
以上のことから、実施の形態1の誘導加熱調理器によれば、制御部15の焦げ付き検知部50において、煮込み調理か、若しくはその他の調理(例えば、炒めもの調理)かを判別するとともに、煮込み調理にて検知温度Tnが第2設定温度Temp2に到達すると、焦げ付き検知情報(焦げ付き検知信号B)を出力するとともに、第1計時部31にて計時した計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1以上になった場合に、加熱コイル3による調理容器2への加熱を停止するとともに、負荷投入検知部33にて負荷が投入されたと判断すると、計測調理時間Tpをリセットし再度計時を開始することにより、万が一、炒めもの調理や焼き物調理をしていて煮込み調理と誤って判別した場合でも、調理完了まで加熱を継続することが可能となる。
なお、実施の形態1の誘導加熱調理器では、検知温度算出部30にて赤外線センサ4の出力電圧を温度換算する構成としたが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、赤外線センサ4の出力電圧に基づいて直接制御する構成としても同様の効果が得られる。
また、実施の形態1の誘導加熱調理器では、出力設定値を設定4(1000W)としたがこれに限るものではなく、他の設定値でも同様の制御を行うことが可能である。更には、出力設定値毎に、初期経過設定時間T0、第1経過設定時間T1、赤外線センサ4の検知温度Tnの閾値である第1設定温度Temp1や第2設定温度Temp2をそれぞれ最適な値にすると、更に精度の高い制御とすることができる。
また、インバータ回路8からの情報(例えば、スイッチング素子11のオン時間、加熱コイル3に流れる電流、スイッチング素子11を制御する周波数、インバータ回路8に供給される電流などの情報)から判別することができる調理容器2の金属材料の種類に応じて、初期経過設定時間T0、第1経過設定時間T1、および赤外線センサの検知温度Tnの閾値である第1設定温度Temp1、第2設定温度Temp2をそれぞれ最適な値に設定することにより、更に精度の高い判別が可能となる。これは、調理容器2の大きさだけでなく、金属材料の種類によって熱伝導率などの諸特性が異なり、その熱伝導率などの違いにより焦げ付きの進行度合いも異なるためである。
更に、実施の形態1の誘導加熱調理器では、出力設定値の制限を設けていないが、本来、高火力になればなるほど、煮込み調理と煮込み以外の他の調理(例えば、炒めもの調理)との判別が赤外線センサ4の検知温度だけでは判定が困難になるため、出力設定値が所定以下のときのみ、煮込み調理の焦げ付き検知機能が働く構成とすることが望ましい。その方法は、操作部14の出力設定部14bで設定した値が所定値より高い場合には焦げ付き検知機能が働かないように制御部15にて制御することにより実現可能である。
また、実施の形態1の誘導加熱調理器では、焦げ付き検知が確定した後は加熱動作を停止する構成としたが、本発明はこのような構成に限るものではなく、焦げ付きの進行が抑えられる構成であればよく、例えば、加熱の出力が100Wから200W程度のいわゆる保温する際の火力に相当するような出力で加熱動作を継続する構成としてもよい。
また、実施の形態1の誘導加熱調理器では、焦げ付き検知を確定する条件として、加熱開始からの調理時間が第1経過設定時間T1に達した場合としたが、本発明はこのような場合に限るものではなく、例えば、加熱開始からの積算電力が所定値に達した場合とすることも可能である。さらに、その積算電力は、前述したインバータ回路8からの情報で判別できる調理容器2の金属材料の種類に応じて変えることによって更に精度が向上させることができる。それは、金属材料の種類によって熱伝導率などの諸特性が異なり、その熱伝導率などの違いにより焦げ付きの進行度合いも異なる点と、もう一つ大きな理由として、金属材料の種類によって、インバータ回路8から調理容器2に供給される電力の熱効率が異なるためである。
また、実施の形態1の誘導加熱調理器によれば、調理容器2の底面温度を赤外線センサ4で検知しているため、サーミスタなどの感温素子を使用する場合に比べて底面温度を応答性よく検出できるので、焦げ付きを精度高く検出することができる。
また、実施の形態1の誘導加熱調理器によれば、負荷投入検知部33で負荷投入を検知すると、計測調理時間Tpをリセットし再度計測する構成としたが、それに限るものではなく、出来るだけ焦げ付き検知を働かせないように制御したい場合には、負荷投入を検知すると、それ以降加熱が継続している間は、焦げ付き検知が働かない構成としてもよい。
(実施の形態2)
次に、本発明に係る実施の形態2の誘導加熱調理器について、前述の図1〜4、および図9を参照しながら説明する。なお、実施の形態1の誘導加熱調理器において説明したものと同じ、機能、構成を有するものには同一符号を用いて、その説明を省略する。
図9は、本発明に係る実施の形態2の誘導加熱調理器において、加熱開始後における赤外線センサ4の検知温度Tn[℃]と経過時間[秒]との関係の一例を示すグラフ(図9の(a))、並びに出力電力値[W]と経過時間[秒]との関係の一例を示すグラフ(図9の(b))、並びに負荷投入と判定する温度低下の所定値[℃]と経過時間[秒]との関係の一例を示すグラフ(図9の(c))である。
図9において、検知温度Tnが第2設定温度Temp2に到達すると、焦げ付き検知部50にて焦げ付き検知信号Bを出力する。しかし、加熱開始からの計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1に達していないため、制御部15による加熱制御は停止しない。しかし、そのままの出力電力値(実施の形態2においては1000W)で加熱を継続すると、調理容器2の温度が上昇し続け、煮込み調理で焦げ付いている場合には、その焦げ付き度合いが進行し悪化し続けることになる。
そのような状況を避けるため、実施の形態2の誘導加熱調理器においては、検知温度Tnが第2設定温度Temp2に達すると加熱動作をオフ状態とする。その結果、検知温度Tnが低下して第2設定温度Temp2の温度より低い第3設定温度Temp3(実施の形態2では、第3設定温度Temp3は第2設定温度Temp2より5℃低い値とする)に達すると再び加熱動作をオン状態とする。すなわち、検知温度Tnが第2設定温度Temp2を超えないように温調制御が行われる。そして、加熱開始からの計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1に達して、且つ検知温度Tnが第2設定温度Temp2に達すると、煮込み調理にて焦げ付いたことを確定させて、制御部15からの加熱制御を止め、調理容器2への加熱動作を停止する。
ここで、上述の温調制御中に、鍋の材質や大きさや調理物の種類や量などのばらつきによっては、検知温度Tnが所定温度以上低下する時間が所定時間以上継続して、負荷投入検知部33にて負荷が投入されたと判断し、計測調理時間Tpをクリアしてしまい、煮込み調理中の焦げ付きの状態にも関わらず焦げ付き検知が延々働かない可能性がある。
それを回避するため、本発明の実施の形態2では、検知温度Tnが第2設定温度Temp2に到達し温調制御を開始すると、負荷投入検知部33で負荷が投入されたと判断する検知温度低下の所定値を広げる。図9(c)に示すように本実施の形態では所定値を5℃から20℃に広げている。
以上のように、実施の形態2の誘導加熱調理器においては、制御部15の焦げ付き検知部50にて、煮込み調理か、若しくはその他の調理(例えば、炒めもの調理)かを判別するとともに、煮込み調理にて検知温度Tnが第2設定温度Temp2に到達すると、この第2設定温度Temp2を超えないように温調制御し、焦げ付き検知情報(焦げ付き検知信号B)を出力するとともに、負荷投入検知部33で負荷が投入されたと判定する温度低下の所定値を広げる(すなわち、負荷投入を検知する基準を上げる)。そして、実施の形態2の誘導加熱調理器は、第1計時部31にて計時した計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1以上になったとき、加熱コイル3による調理容器2への加熱動作を停止するよう構成されている。また、実施の形態2の誘導加熱調理器は、上記のように構成されているため、万が一、炒めもの調理をしているにもかかわらず、煮込み調理と誤って判定した場合でも、調理完了まで加熱を継続することができるとともに、煮込み調理時の焦げ付きの進行を抑えることができる。
なお、実施の形態2の誘導加熱調理器では、計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1に達した後で、検知温度Tnが第2設定温度Temp2に達すると、焦げ付き検知を確定する動作としたが、例えば、すでに検知温度Tnが第2設定温度Temp2に達した後では温調制御を行っているので、計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1に達した時点で焦げ付き検知を確定する動作(例えば、焦げ付きを表示する動作)を行ってもよい。
また、実施の形態2の誘導加熱調理器では、検知温度Tnが第2設定温度Temp2に到達後、加熱開始からの計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1に達するまで、第2設定温度Temp2を超えないように温調制御するよう構成したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、例えば、検知温度Tnの温度変化の傾きや絶対値に応じて加熱動作の出力を可変して制御(例えば、ファジイ制御)する構成としても同様の効果が得られる。さらに、温調制御を加熱動作のオンオフ制御に行う構成で説明したが、例えば、加熱動作をオフ状態とせず、加熱出力を可変することによる温調制御を行ってもよい。
(実施の形態3)
次に、本発明に係る実施の形態3の誘導加熱調理器について、前述の図1〜4、および図10を参照しながら説明する。なお、実施の形態1および実施の形態2の誘導加熱調理器において説明したものと同じ、機能、構成を有するものには同一符号を用いて、その説明を省略する。
図10は、実施の形態3の誘導加熱調理器において、加熱開始後における赤外線センサ4の検知温度Tn[℃]と経過時間[秒]との関係の一例を示すグラフ(図10の(a))、並びに出力電力値[W]と経過時間[秒]との関係の一例を示すグラフである(図10の(b))。
図10の(a)に示すグラフにおいては、赤外線センサ4の検知温度Tnが、加熱開始から初期経過設定時間T0を経過しても、第1設定温度Temp1以下であるため、焦げ付き検知部50ではこの時点で煮込み調理であると判定する。その後、加熱動作を継続して計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1を超え、後は検知温度Tnが第2設定温度Temp2に到達すると、焦げ付き検知部50にて焦げ付き検知情報(焦げ付き検知信号B)を出力し制御部15による加熱制御を止め、調理容器2への加熱動作を停止するのみである。
ここで、計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1を超えた後に、負荷投入検知部33にて調理物などの負荷が投入されたと判断すると、計測調理時間Tpをリセットして再度計時を開始する(Td4の地点)。その後、計時を再開した計測調理時間Tpが改めて第1経過設定時間T1を超えて、且つ検知温度Tnが第2設定温度Temp2に到達すると、焦げ付き検知部50にて焦げ付き検知情報(焦げ付き検知信号B)を出力し制御部15による加熱制御を止め、調理容器2への加熱動作を停止する。
以上のように構成された実施の形態3の誘導加熱調理器は、焦げ付き検知部50において、煮込み調理か、若しくはその他の調理(例えば、炒めもの調理)かを判別するとともに、加熱開始からの計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1を超えてから負荷投入検知部33にて負荷投入を検知すると計測調理時間Tpを再度計時開始することにより、炒めものや焼き物調理などで煮込み調理と判定し、且つ比較的長い時間の調理の場合でも、炒めもの調理の調理物の混ぜ合わせや焼き物調理時の調理物の裏返しなどで温度が低下したことを負荷投入検知部33で検知し、第1経過設定時間の間は加熱を継続することにより、炒めものや焼き物調理をしているにもかかわらず、煮込み調理と誤って判別した場合でも、調理完了前に焦げ付き検知が確定して、加熱動作が停止してしまうという、不具合を防ぐことができる。
また、実施の形態3の誘導加熱調理器では、検知温度Tnが第2設定温度Temp2に到達してからも加熱を継続する構成としたが、本発明はこのような構成に限るものではなく計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1に達するまで、第2設定温度Temp2を上回らないように制御部15により温調制御する構成としてもよい。
(実施の形態4)
次に、本発明に係る実施の形態4の誘導加熱調理器について、前述の図2〜4、および図11〜13A並びに図13Bを参照しながら説明する。なお、実施の形態1および実施の形態2の誘導加熱調理器において説明したものと同じ、機能、構成を有するものには同一符号を用いて、その説明を省略する。
図11は、本発明に係る実施の形態4の誘導加熱調理器の全体構成を示すブロック図である。図12は、実施の形態4の誘導加熱調理器における焦げ付き検知部50の上昇時間測定動作及び低下温度算出動作の一例を示すグラフである。図13は、実施の形態4の誘導加熱調理器における焦げ付き検知部50の焦げ付き検知動作を説明するグラフであり、判定値の例示を示している。
図11に示す実施の形態4の誘導加熱調理器において、焦げ付き検知部50は、赤外線センサ4による検知温度Tnの上昇時間を測定する上昇時間測定部51と、加熱動作を停止した後の所定時間における検知温度Tnの温度低下を算出する低下温度算出部52と、上昇時間測定部51と低下温度算出部52とにより得られた値を記憶する記憶部53と、上昇時間測定部51と低下温度算出部52とにより得られた値から判定値を算出し、その判定値に基づき煮込み調理か他の調理かを判定する判定部54と、を備える。また、制御部15には、インバータ制御部40や第1計時部31と検知温度算出部30以外に、検知温度算出部30で検知した検知温度Tnの温度変化から、調理容器2に調理物などの負荷が投入されたことを検知する負荷投入検知部33を備える。
以下、図12および図13Aを用いて、実施の形態4の誘導加熱調理器における煮込み調理とそれ以外の調理との判別方法について説明する。
図12に示す検知温度Tnにおいて、例えば設定4(1000W)で加熱されている調理容器2の底面温度が上昇し、赤外線センサ4の検知温度Tnが上昇し始めて、検知温度Tnが第1設定温度Temp1に達しても、加熱開始からの計測調理時間Tpが初期経過設定時間T0に達していない場合には、煮込み調理と確定できない。このため、検知温度Tnの温度上昇と温度低下から、煮込み調理とその他の調理(例えば、炒めもの調理)との判別を行う。その判別方法を以下に説明する。
先ず、検知温度Tnが第1設定温度Temp1[℃]から第4設定温度Temp4[℃]まで上昇するのに要する上昇時間Tupを上昇時間測定部51により測定する。なお、第4設定温度Temp4は焦げ付き検知温度である第2設定温度Temp2と同等かそれより低い温度とするのが望ましく、実施の形態4においては、160℃と設定した。そして、検知温度Tnが第4設定温度Temp4に到達してから、所定時間T(例えば、10秒間)の間は、加熱動作を停止する。その加熱動作を停止している所定時間Tにおける調理容器2の底面温度の低下温度を低下温度算出部52によって算出する。算出方法は、単に所定時間T経過後の検知温度Tnが第4設定温度Temp4からどれだけ低下しているかを示す値で算出したり、加熱停止してから所定時間後の到達温度を算出することも可能であるが、実施の形態4の誘導加熱調理器においては、1秒あたりの低下温度を測定し、10秒間の温度低下の平均値Taveを算出する方法で行っている。
次に、焦げ付き検知部50における判定部54の動作について図13を参照しつつ説明する。図13Aにおいて、縦軸が上昇時間測定部51により測定された上昇時間[秒]を示し、横軸が低下温度算出部52により算出された低下温度平均値[℃]である。
図13Aにおいて示す、上昇時間と低下温度平均値の判定基準値Cは、予め当該誘導加熱調理器の仕様に対応して予め決定されている。図13Aに示すように、判定基準Cの境界線より上側の領域を煮込み領域、判定基準Cの境界線より下側の領域を炒めもの領域と定義する。なお、判定基準Cの境界線上は煮込み領域とする。ここで、加熱停止時の温度低下の程度は、調理容器の厚みとの間で相関関係があり、調理容器の厚みが大きい程、熱容量が大きくなるため温度の低下が緩やかになる。もし調理容器の厚みが実質無視できるとすると、煮物の場合は上昇時間が長く、炒め物の場合は上昇時間が短い。従って、所定の上昇時間を境にして煮物領域と炒め物領域を判別することができる。
しかし、実際には調理容器の厚みを考慮する必要があり、上述のように調理容器の厚みが大きいほど、同じ炒め物であっても上昇時間が長くなる。従って、図13Aに示すように煮物領域と炒め物領域の境界線は、調理容器の厚みが大きいほど、右肩上がりに傾くことになる。
判定部54においては、焦げ付き検知部50の上昇時間測定部51が測定した上昇時間Tir、および低下温度算出部52が算出した低下温度平均値Taveが確定した後、図13に示すように判定基準Cに基づき煮込み調理かその他の調理(例えば、炒めもの調理)かを判別する。上昇時間測定部51からの上昇時間Tir、および低下温度算出部52からの低下温度平均値Taveが確定した場合、図13における座標(Tir1、Tave1)の場合には、判定基準Cの境界線に対して下側の領域にあることから、判定結果を炒めもの調理とみなし焦げ付き検知することなく加熱を継続する。
一方、上昇時間測定部51からの上昇時間Tir、および低下温度算出部52からの低下温度平均値Taveが、座標(Tir2、Tave2)の場合には、判定基準Cの境界線に対して上側の領域にあることから、判定結果を煮込み調理と判定する。そして、煮込み調理と判定した場合には、検知温度Tnが第2設定温度Temp2[℃]に到達し、且つ、加熱開始からの計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1以上になると、焦げ付き検知を確定させて、制御部15からの加熱制御を止め、調理容器2への加熱動作を停止する。また、煮込み調理と判定した場合で、加熱中に負荷投入検知部33にて負荷が投入されたことを検知すると、加熱開始からの計測調理時間Tpをクリアし、再度計時を開始する。
以上のように構成された実施の形態4の誘導加熱調理器は、焦げ付き検知部50において、煮込み調理か、若しくはその他の調理(例えば、炒めもの調理)かを判別するとともに、煮込み調理にて検知温度Tnが第2設定温度Temp2に到達すると、焦げ付き検知情報(焦げ付き検知信号B)を出力する。さらに、第1計時部31にて計時した計測調理時間Tpが第1経過設定時間T1以上になった場合に、加熱コイル3による調理容器2への加熱動作を停止することにより、万が一、炒めもの調理をしているにもかかわらず、煮込み調理と誤って判別した場合でも、調理完了まで加熱動作を継続することができるだけでなく、焦げ付き検知部50は、例えば設定4(1000W)で加熱されている調理容器2の底面温度が上昇し、赤外線センサ4の温度が上昇し始めたとき、第1設定温度Temp1[℃]から第4設定温度Temp4[℃]まで上昇時間Tupを上昇時間測定部51によって測定することにより、上昇時間が短い炒めもの系統の調理と上昇時間が長い煮込み系統の調理とを判別することができる。さらに、検知温度Tnが第4の設定温度Temp4(℃)に到達してから、所定時間T(例えば、10秒間)の間、加熱動作を停止して、調理容器2の底面温度の低下温度を低下温度算出部52によって、例えば、1秒あたりの低下温度(10秒間の低下温度の平均値Tave)を算出することにより、使用している調理容器2の底の厚みを推定でき、上昇時間と低下温度から推定される調理容器2の底の厚さとの関係を図13に示すリニアな比例式(判定基準Cの境界線)とすることで、煮込み調理と炒めもの調理との区別を高精度で判別することができる。
なお、通常使用される調理容器の厚みの範囲を考慮して、図13Bに示すように判定値の境界線は、ある厚み以下の場合、あるいはある厚み以上の場合には一定値としても良い。
さらに、図13A及び図13Bに示すように、横軸を所定時間経過後の到達温度としても良い。同様に、縦軸を温度上昇の一秒あたりの上昇温度としても良い。
また、図13Aでは判定値の境界線の傾きが一定ではないが、これは調理容器の厚みによって使用される材質が異なり、熱伝導率が異なる点を考慮して設定したものである。すなわち、一般に、ある一定の厚み以下の場合はほとんどがステンレス製の調理容器であり、ステンレスは熱伝導率が小さい。このため、上昇時間がより大きくなるので傾きを大きく設定している。
上記のように、本発明の誘導加熱調理器は、加熱出力を使用者の操作により自由に選択できる加熱モードで調理を行っても、焦げ付き検知機能が必要と想定される場合に焦げ付き検知機能を動作させることができ、不必要に焦げ付き検知機能が動作し調理動作に悪影響を与える可能性がある場合には焦げ付き検知機能を禁止することができる。更に炒めものや焼き物調理などで煮込み調理と判定した場合でも、炒めもの調理の調理物の混ぜ合わせや焼き物調理時の調理物の裏返しなどで温度が低下したことを負荷投入検知部33で検知し、第1経過設定時間の間は加熱を継続することにより、調理完了前に焦げ付き検知が確定して、加熱動作が停止してしまうという、不具合を防ぐことができる。このため、本発明によれば、加熱モードで行う通常の調理動作における悪影響を抑制しつつ、焦げ付きの程度が悪化するのを防止することができる、使い勝手の良い誘導加熱調理器を提供することができる。
本発明の誘導加熱調理器は、使用者が選択した出力設定で加熱する動作モードにおいて、焦げ付きを検知することができるとともに、炒めもの調理のような調理においては、焦げ付き検知が不必要に動作せずに、継続して調理を行うことが出来るため、組み込み式、テーブルの上で使用する卓上型、又は置き台の上で使用する据え置き型等において、家庭用又は業務用として広範囲に適用できる。
1 トッププレート
2 調理容器
3 加熱コイル(誘導加熱コイル)
4 赤外線センサ
8 インバータ回路
14 操作部
15 制御部
31 第1計時部
33 負荷投入検知部
40 インバータ制御部
50 焦げ付き検知部
51 上昇時間測定部
52 低下温度算出部
53 記憶部
54 判定部