WO2005009082A1 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

負荷鍋からの赤外線強度を検知するための赤外線センサと、負荷鍋からの赤外線放射を赤外線センサまで導くための導波管と、加熱コイルからの磁束漏れを低減する第１の防磁器と第２の防磁器を有する誘導加熱調理器である。導波管を第２の防磁器の上面より下方に配置する構成とすることにより、加熱コイルからの磁束による導波管の自己発熱を低減することができる。その結果、導波管からの輻射熱による赤外線センサの温度上昇も低減でき、赤外線センサによる温度検知精度を向上できる。

Description

明 細 書

誘導加熱調理器 技術分野

本発明は、 赤外線センサを用いた誘導加熱調理器に関する。 背景技術

従来、 例えば、 日本特許出願特開平 3— 1 8 4 2 9 5号公報に開示されるよう な、 赤外線センサを用いて負荷鍋の温度を検知する誘導加熱調理器が知られてい る。 これは負荷鍋の鍋底から放射される赤外線を赤外線センサで直接検知してい る。 それにより、 熱応答性に優れた温度検知を行うことが可能である。

しかしながら、 上記従来の構成では、 赤外線センサの視野角が広い場合は、 鍋 底以外からの赤外線放射の影響を受けて、 正確な温度検知ができないという課題 があった。 発明の開示

本発明の誘導加熱調理器は、 次の構成を有する。

負荷鍋を加熱するための加熱コイルと、 加熱コイルに高周波電流を供給するた めのィンバ一夕回路と、 負荷鍋からの赤外線強度を検知するための赤外線センサ と、 赤外線センサの出力より負荷鍋の温度を算出するための温度算出器と、 温度 算出器からの出力に応じてインバー夕回路の出力を制御するための制御器と、 加 熱コイルの下方に配設され磁束を収束する第 1の防磁器と、 加熱コイルと赤外線 センサの間に配設され磁束を収束する第 2の防磁器と、 第 2の防磁器の上面より 下方に配置され、 負荷鍋からの赤外線放射を赤外線センサまで導くための導波管 を含む。

この構成において、 導波管の存在によって、 鍋底以外からの赤外線放射の赤外 線センサへの影響を少なくすることができる。 また、 第 1の防磁器及び第 2の防 磁器の上記配置により、 加熱コイルからの漏れ磁束がそれら防磁器に集束される ので、 漏れ磁束による導波管の自己発熱を低減することができる。 その結果、 導 波管からの輻射熱による赤外線センサの温度上昇も低減でき、 赤外線センサによ る温度検知精度を向上することができる。 図面の簡単な説明

図 1は本発明の第 1の実施例における誘導加熱調理器の構成を示す断面図 図 2 A—図 2 Eは図 1に示す誘導加熱調理器における加熱コイル、 導波管、 防 磁器の関連を示す断面図

図 3は本発明の第 2の実施例における誘導加熱調理器の構成を示す断面図 図 4は図 3に示す誘導加熱調理器における遮熱器の平断面図

図 5は図 3に示す誘導加熱調理器における加熱コイル、 導波管、 防磁器の関連 を示す断面図 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の実施例について、 図面を参照しながら説明する。

(第 1の実施例）

図 1は、 本発明の第 1の実施例における誘導加熱調理器の構成を示す断面図で あり、 図 2 A—図 2 Eは、 図 1に示す誘導加熱調理器における加熱コイル、 導波 管、 防磁器の関連を示す断面図である。

図 1を用いて本実施例における誘導加熱調理器の構造について説明する。 加熱 コイル 1 3は、 中央に開口 1 3 Aを有しその周りに巻線が渦巻状に巻回されて形 成され、 高周波電流が流れると高周波磁界を発生してトッププレート 1 2上に載 置された負荷鍋 1 1を誘導加熱する。 インバー夕回路 1 4は、 加熱コイル 1 3に 高周波電流を供給する。 赤外線センサ 1 5は、 開口 1 3 Aの下方に設けられ、 負 荷鍋 1 1からの赤外線強度を検知する。 温度算出器 1 7は、 赤外線センサ 1 5の 出力より負荷鍋 1 1の温度を算出する。 制御器 1 8は、 温度算出器 1 7からの出 力に応じてィンバータ回路 1 4の出力を制御する。

第 1の防磁器 1 9が、 加熱コイル 1 3の巻線部の下方に放射状に配設されてい る。 その第 1の防磁器 1 9は、 直方体で棒状の強磁性体であるフェライトにて構 成され、 高透磁率材料であることから磁束集束作用を有し、 加熱コイル 1 3から 下方への磁束漏れを低減する。 トッププレート 1 2側から見た場合の平面形状が 円弧状で断面が長方形の第 2の防磁器 2 0が、 加熱コイル 1 3の内周部と赤外線 センサ 1 5の間に配設されている。 第 2の防磁器 2 0もまた、 第 1の防磁器 1 9 と同様フェライトにて構成され、 加熱コイル 1 3からの磁束の赤外線センサ 1 5 方向への磁束漏れを低減する。

導波管 1 6は、 内面に鏡面処理を施し反射率を高くした非磁性金属材であるァ ルミ二ゥムの円筒で構成され、 負荷鍋 1 1底からの赤外線放射を効率良く導波管 1 6内部に設けられた赤外線センサ 1 5まで導く。 その導波管 1 6の上面は、 第 2の防磁器 2 0の上面より下方に配置されている。

上記本実施例の誘導加熱調理器について、 その動作を説明する。

インバー夕回路 1 4から加熱コイル 1 3に高周波電流が供給されると、 加熱コ ィル 1 3の上方に載置された負荷鍋 1 1の底部が誘導加熱される。 すると、 負荷 鍋 1 1の鍋底からは鍋の温度に応じた赤外線が放射される。 負荷鍋 1 1から発し た赤外線は、 卜ッププレート 1 2を透過して、 そして導波管 1 6内部の鏡面で反 射され赤外線センサ 1 5に入力され、 温度算出器 1 7にて鍋底の温度に換算され る。

加熱コイル 1 3に電流が流れると、 図 2 A—図 2 Eに示すように、 加熱コイル 1 3から放射される磁束 Wの一部は第 2の防磁器 2 0に集束される。 図 2 Aに示 すように、 第 2の防磁器 2 0の上面よりも、 導波管 1 6の上面 (開口部)が上方に 位置すると、 その上面が第 2の防磁器 2 0へ集束される磁束の通る経路に入るこ とになり、 磁束が第 2の防磁器 2 0の上面近傍の一部に鎖交することにより金属 材で構成された導波管 1 6が誘導加熱され、 発熱量が大きくなる。 それにより、 導波管 1 6からの輻射熱により赤外線センサ 1 5の温度が上昇するので（例えば、 温度上昇 3 0 K) 、 赤外線センサ 1 5に対する鍋底の相対温度が低下する。 その 結果、 温度算出器 1 7は、 実際の鍋底温度より低い温度を算出して、 制御器 1 8 による温度過昇防止動作や、 揚げ物、 湯沸、 炊飯などの負荷鍋 1 1の温度制御に 影響を及ぼす場合がある。

本実施例では図 2 Bに示すように、 第 2の防磁器 2 0の上面より導波管 1 6の 上面が Δ ΐ ΐ (例えば、 3 mm) 低くなるように構成されている。 この構成によ り、 導波管 1 6に鎖交する加熱コイル 1 3の磁束が少なくなり、 導波管 1 6が誘 導加熱されにくくなり、 導波管 1 6からの輻射熱による赤外線センサ 1 5の温度 上昇が低減される （例えば、 温度上昇 1 0 K) 。 その結果、 赤外線センサ 1 5は 導波管 1 6の発熱の影響を受けることなく安定した状態で鍋底温度に対応した信 号を出力する。 温度算出器 1 7は、 赤外線センサ 1 5からの出力に基づき負荷鍋 1 1の鍋底の温度を算出でき、 制御器 1 8は、 より高精度な温度制御が可能とな る。

また、 図 2 Cに示すように、 第 2の防磁器 2 0の上面が、 加熱コイル 1 3の上 面とほぼ同一となるように配置されると、 図 2 Bに示す場合に比べ、 加熱コイル 1 3上面から出た磁力線が第 2の防磁器 2 0上面まで到達するまでの距離が短く なり、 第 2の防磁器 2 0の磁束集束効果が大きくなるので、 さらに加熱コイル 1 3から加熱コイル 1 3の中央部を通過する磁束を少なくすることができる。 それ により、 導波管 1 6の自己発熱を抑え、 導波管 1 6の輻射熱による赤外線センサ 1 5の温度上昇を低減でき、 赤外線センサ 1 5による温度検知精度を向上するこ とができる。

また、 図 2 Dに示すように、 第 2の防磁器 2 0の下面が、 第 1の防磁器 1 9の 上面より下方に配置すると、 第 1の防磁器 2 0の加熱コイル 1 3中央側端面に、 第 2の防磁器 2 0の下方側面の一部が対向するので、 加熱コイル 1 3中央から加 熱コイル 1 3下方に渡り磁器抵抗の小さな集束効率の良い磁器経路が形成され、 加熱コイル 1 3の下方部から加熱コイル 1 3の中央部へ漏洩する磁束を少なくす ることができる。 それにより、 導波管 1 6の自己発熱を抑え、 導波管 1 6の輻射 熱による赤外線センサ 1 5の温度上昇を低減でき、 赤外線センサ 1 5による温度 検知精度を向上することができる。

また、 図 2 Eに示すように、 第 1の防磁器 1 9と第 2の防磁器 2 0を側断面形 状が L字型の一体構成とすると、 第 1の防磁器 1 9と第 2の防磁器 2 0との間の 隙間がなくなり、 より一層、 加熱コイル 1 3の下方部から加熱コイル 1 3の中央 部へ漏洩する磁束を少なくすることができるので、導波管 1 6の自己発熱を抑え、 導波管 1 6の輻射熱による赤外線センサ 1 5の温度上昇を低減でき、 赤外線セン サ 1 5による温度検知精度を向上することができる。

なお、 本実施例においては、 導波管 1 6をアルミニウムで構成しているが、 銅 でもよく、 このような熱伝導性のよい非磁性金属材料で構成すると、 さらに導波 管 1 6の自己発熱が抑えられ、 導波管 1 6の輻射熱による赤外線センサ 1 5の温 度上昇が抑えられ、 赤外線センサ 1 5による温度検知精度を向上させることがで きる。 なお、 抵抗率がアルミニウムに比較して大きな、 非磁性ステンレスは、 温 度上昇が問題にならなければ、 使用することも可能である。

以上のように、 本実施例によれば、 加熱コイル 1 3からの磁束による、 非磁性 金属材からなる導波管 1 6の自己発熱を抑制することができる。 それにより、 導 波管 1 6からの輻射熱による赤外線センサ 1 5の温度上昇が低減し、 赤外線セン サ 1 5での温度検知精度を向上することができる。

なお、 本実施例では導波管 1 6を円筒の非磁性金属材で構成したが、 発熱が抑 制できれば、磁性金属でもよい。導波管 1 6全体を非磁性金属材とすることなく、 一部を非磁性金属材とする構成のものでもよい。 また、 導波管 1 6を、 例えば、 樹脂の内面に金属メツキした構成や、 樹脂内面に金属薄膜を貼り付けるなど、 鏡 面処理をした構成でも同様の効果が得られる。

また、 導波管 1 6の水平方向の位置については、 第 2の防磁器 2 0から導波管 1 6までの距離は、 導波管 1 6の自己発熱を必要なだけ低減できる距離があれば よい。 導波管 1 6の温度上昇については、 制御器 1 8での温度制御に影響がない 範囲であれば、 同様の効果が得られるものである。

(第 2の実施例）

図 3は本発明の第 2の実施例における誘導加熱調理器の構成を示す断面図、 図 4は図 3に示す誘導加熱調理器における遮熱器の平断面図であり、 図 5は図 3に 示す誘導加熱調理器における加熱コイル、 導波管、 防磁器の関連を示す断面図で ある。

本実施例においては、 第 1の実施例と基本構成は同じであるので相違点につい て詳しく説明する。

図 3に示すように、 図 1に示す実施例に対して、 さらに、 赤外線センサ 1 5の 素子温度変動を低減するための筒状の遮熱器 2 1を具備したものである。 その遮 熱器 2 1は、 温度を均一にするため熱伝導のよいアルミニウムや銅などの非磁性 金属材料で構成され、 導波管 1 6と第 2の防磁器 2 0の間で、 かつ、 第 2の防磁 器 2 0の上面より下方に配置されている。

上記本実施例の誘導加熱調理器について、 その動作を説明する。

インバ一タ回路 1 4から加熱コイル 1 3に高周波電流が供給されると、 加熱コ ィル 1 3の上方に載置された負荷鍋 1 1が誘導加熱される。 負荷鍋 1 1の鍋底か らは鍋の温度に応じた赤外線が放射される。 負荷鍋 1 1から発した赤外線は、 ト ッププレート 1 2を透過して、 そして導波管 1 6内部の鏡面で反射され赤外線セ ンサ 1 5に入力され、 温度算出器 1 7にて鍋底の温度に換算される。

加熱コイル 1 3に電流が流れると、 加熱コイル 1 3から放射される磁束の一部 は第 2の防磁器 2 0に集束される。 遮熱器 2 1の上面が、 第 2の防磁器 2 0の上 面より A h 2 (例えば、 3 mm) 低くなるように構成されているので、 遮熱器 2 1が誘導加熱されにくい。 また、 遮熱器 2 1によりさらに内側に配置された導波 管 1 6はもつと加熱されにくく、 遮熱器 2 1や導波管 1 6からの輻射熱による赤 外線センサ 1 5の温度上昇は、 第 1の実施例のものよりもさらに低減される。 そ の結果、 温度算出器 1 7は、 安定した状態で検知する赤外線センサ 1 5からの出 力に基づき負荷鍋 1 1の鍋底の温度を算出でき、 制御器 1 8は、 より高精度な温 度制御が可能となる。

また、 図 4に示すように、 遮熱器 2 1は、 少なくとも一方向にスリット Aを設 けて、 上から見て C字型の円筒形状にするとよい。 それにより、 遮熱器 2 1には 加熱コイル 1 3からの磁束による誘導電流が流れにくくなり、 遮熱器 2 1の自己 温度上昇がより一層低減できる。 加えて、 遮熱器 2 1と導波管 1 6との間の熱が 対流により放熱しやすくなり、 遮熱器 2 1からの輻射熱による赤外線センサ 1 5 の温度上昇がさらに低減される。

また、 第 2の防磁器 2 0は上方から見て、 円弧状に形成され、 加熱コイル 1 3 内周部（図示せず）と遮熱器 2 1の間の隙間に、 2個に分割して配設されている。 さらに、 加熱コイル 1 3の内周部と導波管 1 6の間の隙間には破線で示すように 温度検知素子であるサーミス夕 2 3とそれを保持する保持部材 2 2が設けられて いる。 サーミスタ 2 3は保持部材 2 2及びばね等の付勢部材 （図示せず） により トッププレート（図示せず)に押し当てられる。 この構成により、 サーミス夕 2 3 は、 負荷鍋 1 1の鍋底について赤外線センサ 1 5の測定するボイント近くの絶対 温度をトッププレートの裏面温度を測定することにより検知することができる。 赤外線センサ 1 5は、 温度変化を測定することを得意とするが、 絶対温度を測定 することを不得意とするので、 両温度検知素子により精度良い負荷鍋 1 1の温度 制御を行うことができる。 また、 サーミス夕 2 3については、 フェライト製の第 2の防磁器 2 0とアルミニウム製の導波管 2 1が存在すれば、 加熱コイル 1 3の 磁束がサーミス夕 2 3及びその配線の構成するループに鎖交しにくくなるので、 前記ループに誘導される高周波雑音が抑制され、 その接続される温度検知回路へ の高周波雑音による悪影響が抑制される。

また、 図 5に示すように， 遮熱器 2 1の高さを図 3に示す実施例によりもさら に低くして、 遮熱器 2 1上面を導波管 1 6上面とほぼ同じに配置すると、 遮熱器 2 1からの赤外線放射が赤外線センサ 1 5に入射されることなく、 赤外線センサ 1 5の検知出力がさらに安定する。

また、 赤外線センサ 1 5の視野角が広い場合でも、 赤外線センサ 1 5が遮熱器 2 1からの赤外線放射による影響を受けることなく、 赤外線センサ 1 5による温 度検知精度を向上させることができる。

以上のように、 本発明の誘導加熱調理器は、 遮熱器 2 1や導波管 1 6が加熱コ ィル 1 3からの磁束により自己発熱することを抑制し、 導波管 1 6や遮熱器 2 1 からの輻射熱による赤外線センサ 1 5の温度上昇を抑制し、 赤外線センサ 1 5で の温度検知精度を向上することができる。 産業上の利用可能性

本発明は、 赤外線センサを用いて負荷鍋の温度を検知する機能を有する誘導加 熱調理器に利用可能である。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 負荷鍋を誘導加熱するための中央に開口を有する加熱コイルと、

前記加熱コイルに高周波電流を供給するためのインバー夕回路と、 前記開口下方に設けられ負荷鍋からの赤外線強度を検知するための赤外線セ ンサと、

前記赤外線センサの出力より前記負荷鍋の温度を算出するための温度算出器 と、

前記温度算出器からの出力に応じて前記インバ一タ回路の出力を制御するた めの制御器と、

前記加熱コイルの下方に配設され磁束を集束する第 1の防磁器と、 前記加熱コイル内周部と前記赤外線センサの間に配設され磁束を集束する第

2の防磁器と、

前記第 2の防磁器の上面より下方に配置され、 前記負荷鍋からの赤外線放射 を前記赤外線センサまで導くための導波管を含む誘導加熱調理器。

2 . 第 2の防磁器の上面が、 加熱コイルの上面と同一となるように配置された請 求項 1記載の誘導加熱調理器。

3 . 第 2の防磁器の下面が、 第 1の防磁器の上面より下方に配置された請求項 1 記載の誘導加熱調理器。

4. 第 1の防磁器と第 2の防磁器とを側断面が L字型の一体構成とした請求項 1 記載の誘導加熱調理器。

5 . さらに、 赤外線センサと第 2の防磁器の間に設けられた非磁性金属材からな る筒状の遮熱器を備え、 前記遮熱器は、 第 2の防磁器の上面より下方に配置 した請求項 1項に記載の誘導加熱調理器。

6 . 遮熱器は、 円筒の一部にスリットを設けた構成とした請求項 5記載の誘導加

7 . 遮熱器の上面が、 導波管の上面と同一なるように配置した請求項 5記載の誘 導加熱調理器。

加熱コイル内周部と非磁性体金属製の遮熱器の間に、 上から見て環状に第 2 の防磁器と負荷鍋の温度を検知する他の温度検知素子を配設してなる請求項 5記載の誘導加熱調理器。