JP2004127821A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】鍋底の大きさに合せて効率の良い加熱を可能とする誘導加熱調理器を提供することを意図する。
【解決手段】鍋５を載置するための載置プレート６の下方に設けられた誘導コイル２を内コイル３と外コイル４とから構成すると共に、鍋判定手段１８と、コイル通電制御手段１９とを備えたものである。鍋判定手段１８は、内コイル３と外コイル４に流れる電流の値に基づき鍋５の底の直径の大きさを判定する。コイル通電制御手段１９は鍋判定手段１８の判定結果に基づき内コイル３と外コイル４に対する通電を個別に制御する。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＨクッキングコンロ等の誘導加熱調理器に係り、詳しくは、二重コイルを有する誘導加熱調理器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＨクッキングコンロは設置される誘導コイルに通電し、誘導コイルにより発生するジュール熱を用いて鍋等を加熱するものである。誘導加熱は、発振素子を高周期で発振（ＯＮ／ＯＦＦ）させるように、すなわち、導通スイッチング素子を周期的に導通・遮断させるように、ＬＣ直列回路に高周波電流を流し、これによって生じる磁束変化によって鍋などの負荷に渦電流を発生させ、その電流と負荷との抵抗によって発生するジュール熱により負荷を加熱するものである。効率のよい誘導加熱を行うために、導通スイッチング素子のターンオフ損失に起因する損失を低減させる二重コンロ構成を持つ誘導加熱調理器が開発されている（例えば、特許文献４参照。）。しかし、鍋の外径が誘導コイルの最外径よりも小さい場合や、鍋が誘導コイルからずれて置かれた場合に、磁束変化を受け取る負荷が小さくなるため、発振素子の両端（コミッタ−エミッタ間）に高電圧がかかった際のバイポーラトランジスタの破壊については十分に考慮されていなかった。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−３３７２８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においては、図７に示すように、誘導コイル５５の最外径よりも小さな底面積の鍋５４を加熱する場合、鍋５４の底の外周よりも外側に食み出ている誘導コイル５５の部分からの磁束変化が発熱に寄与できず、鍋５４を効率よく加熱できず、またそれにより発振素子が破壊される可能性があった。
【０００５】
そこで、本発明は、鍋底の大きさに合せて効率の良い加熱を可能とすると同時に発振素子の安全性を高めた誘導加熱調理器を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の構成は、鍋を載置するための載置プレートと、前記載置プレートの下方に配置された誘導コイルと、前記誘導コイルに対して通電制御するための制御装置と、前記誘導コイルに対する通電制御指令を前記制御装置に発令するための操作部とを備えてなる誘導加熱調理器であって、
前記誘導コイルが内コイル及び外コイルとからなり、前記内コイル及び前記外コイルは個別に通電制御され、
前記内コイル及び前記外コイルを利用して鍋底の大きさを判定する鍋底判定手段と、
前記鍋底判定手段の判定結果に基づき前記内コイル及び／又は前記外コイルに対する通電を制御するコイル通電手段とをさらに備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項１の構成においては、内コイル及び外コイルを有してそれぞれが個別に通電制御され、鍋底判定手段が鍋底の大きさを判定し、その判定結果に基づいてコイル通電制御手段が内コイル又は外コイルの通電を制御するようにしたため、鍋底の大きさに応じて無駄の無い加熱を実行できると同時に発振素子の安全性を高めることができる。
【０００８】
請求項２の構成は、請求項１の構成において、内コイル及び／又は外コイルに対する通電を手動によってオン、オフさせるコイル選択部を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の構成においては、調理の状況に応じて調理者が自在に内コイル又は外コイルを通電させることができ、調理者による調理の自由度を高めることができる。
【００１０】
請求項３の構成は、請求項１又は２の構成において、内コイル及び／又は外コイルに対して鍋が位置ずれを起こして置かれた場合、位置ずれの程度に応じて内コイル及び／又は外コイルに対する通電制御を実行することを特徴とするものである。この結果、内コイル又は外コイルに対する通電を制御することにより、鍋に対して効率の良い加熱を実行できるとともに、発振素子の安全性を高めることができる。
【００１１】
請求項４の構成は、請求項１乃至３の構成において、内コイル又は外コイルに対して鍋が位置ずれを起こして置かれた場合、位置ずれを報知する報知手段を備えることを特徴とするものである。
【００１２】
これにより、鍋が位置ずれを起こして置かれていることを報知手段が報知するため、調理者は鍋を適正な位置に置きなおすことができ、無駄な加熱を防止することができるようになる。
【００１３】
請求項５の構成は、請求項１乃至４の構成において、内コイル又は外コイルに対する通電制御を実行することにより、とろ火加熱制御を実行するとろ火加熱制御手段を備えることを特徴とするものである。これにより、鍋に対する多様な加熱形態を実行できるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は第１実施形態であって、図１は誘導加熱調理器を模式的に示し、図２はフローチャートを示す。
【００１５】
誘導加熱調理器１の加熱源としての誘導コイル２は、内コイル３と外コイル４とから構成される。誘導コイル２は鍋５を載置するための載置プレート６の真下に設けられる。内コイル３の外径は外コイル４の内径よりも小径である。内コイル３と外コイル４とは、互いに同心円状に設けられる。誘導加熱調理器１の制御装置７は入力機器として、操作部８と、温度センサ９を備える。操作部８には、制御装置７を起動するための電源ボタン１０が設けられる。温度センサ９は、載置プレート６及び鍋５を介して被加熱物の温度を検出するものである。
【００１６】
また、制御装置７は出力機器として、第１・第２スイチング素子１１、１２と、表示手段１３を備える。第１スイチング素子１１は、内コイル３への通電をインバータ制御する第１インバータ回路１３をオン、オフさせる。第２スイッチング素子１２は、外コイル４への通電をインバータ制御する第２インバータ回路１４をオン、オフさせる。第１・第２インバータ回路１３、１４には、商用電源１７からそれぞれ整流回路１５、１６を介して直流が供給される。
【００１７】
制御装置７は、鍋底判定手段１８と、コイル通電制御手段１９とを備える。鍋底判定手段１８は、上記内コイル３に流れる電流の値を検知する内コイル用電流検知手段２０と、外コイル４に流れる電流の値を検知する外コイル用電流検知手段２１からの出力に基づき、鍋５の底の外径（直径）を判定するものである。即ち、例えば、内コイル３と鍋５との相互インダクタンスは、内コイル３と鍋５との磁気的な結合状態によって決定され、両者の結合状態が密な場合、つまり、内コイル３の上に鍋５が存在する場合の両者の相互インダクタンスは、内コイル３の上に鍋５が存在しない場合に比較して小さくなる。その結果、内コイル用電流検知手段２０の出力する電流値は、内コイル３の上に鍋５が存在する場合には、内コイル３の上に鍋５が存在しない場合に比較して大きくなる。従って、内コイル用電流検知手段２０の出力する電流値を所定値（内コイル３の上に鍋５が存在しない場合に内コイル用電流検知手段２０の出力する電流値）と比較することにより、内コイル３の上に鍋５が存在するか否かを判定できる。
【００１８】
上記と同様にして、外コイル用電流検知手段２１の出力する電流値を所定値（外コイル４の上に鍋５が存在しない場合に外コイル用電流検知手段２１の出力する電流値）と比較することにより、鍋５の底面が外コイル４の上に達する大きさであるか否かを判定できる。このように、鍋底判定手段１８は、内コイル用電流検知手段２０の出力した電流値を所定値と比較し、さらに、外コイル用電流検知手段２１の出力した電流値を所定値と比較することにより、鍋５の底面の大きさを判定することができる。
【００１９】
コイル通電制御手段１９は、上記鍋底判定手段１８の判定結果に基づき、第１スイッチング素子１１又は第２スイッチング素子１２を制御して内コイル３又は外コイル４への通電を制御するものである。即ち、鍋５の底面が内コイル３の直径よりも小さい場合には、第２スイッチング素子１２をオフ状態にし、第１スイチング素子１１をオンさせて、内コイル３への通電をインバータ制御することにより、鍋５を加熱する。また、鍋５の底面が外コイル４の直径よりも大きな場合には、内・外コイル３、４にともに通電させることにより、内・外コイル３、４の協働で鍋５を加熱する。さらに、鍋５の底面が内コイル３の直径以上で且つ外コイル４の直径未満の場合には、内コイル３と外コイル４とを所定時間を空けて交互に通電させる等することにより、内コイル３及び外コイル４の双方で鍋５を加熱する。
【００２０】
また、コイル通電制御手段１９は、温度センサ９が鍋底の異常温度を検出した場合、第１・第２スイッチング素子１１、１２をオフさせることにより、内コイル３及び外コイル４に対する通電を停止する。異常温度は、鍋５の底面大きさによって異なり、所定の熱量が加えられている場合には、小さな鍋は熱容量が小さいため、大きな鍋よりも急激に温度上昇が発生する。従って、安全性の観点から、鍋５の底面が小さくなる程、異常温度が低く設定されることが好ましい。鍋底判定手段１８及びコイル通電制御手段１９は、制御装置７に格納されるマイクロコンピュータがメモリ２２に内蔵のプログラムで動作されることにより具現化される。また、表示手段１３は例えば液晶ディスプレイによって構成され、進行中の調理の状況等を表示する。
【００２１】
次に、動作について説明する。先ず、操作部８の電源ボタン１０を操作することにより、制御装置７を起動させる。コイル通電制御手段１９は、第２スイッチング素子１２をオンさせ、第１スイッチング素子１１をオフさせることにより、ステップ１０１において外コイル４に通電させる。このとき、ステップ１０２において、鍋底判定手段１８が外コイル用電流検知手段２１の出力する電流値を入力する。ステップ１０３において、鍋底判定手段１８が、外コイル用電流検知手段２１から入力された電流値を所定値と比較することにより、外コイル４の上に鍋５が存在すると判定した場合、即ち、ステップ１０４において鍋５の底面が大きい判定した場合には、ステップ１０５においてコイル通電制御手段１９が第１、第２スイッチング素子１１、１２を制御し、内コイル３及び外コイル４を第１・第２インバータ回路１３、１４によってインバータ制御することにより鍋５を加熱する。
【００２２】
一方、ステップ１０３において、鍋底判定手段１８が外コイル４の上に鍋５が存在しないと判定した場合には、コイル通電制御手段１９がステップ１０６において第２スイッチング素子１２をオフさせ、ステップ１０７において第１スイッチング素子１１をオンさせる。
【００２３】
また、ステップ１０８において、鍋底判定手段１８が内コイル用電流検知手段２０から電流値を取込んだ後、鍋底判定手段１８がステップ１０９において当該電流値を所定値と比較することにより、内コイル３の上に鍋５が存在すると判定した場合には、ステップ１１０において鍋５が小さいと判定する。そして、ステップ１１１においてコイル通電制御手段１９が第１スイッチング素子１１を制御して、第１インバータ回路１３によって内コイル３のみをインバータ制御することにより調理する。
【００２４】
また、ステップ１０９において、鍋底判定手段１８が内コイル３の上に鍋５が存在しないと判定した場合には、ステップ１１２において載置プレート６上には鍋５が載置されていなと判定し、ステップ１１３において第１・第２スイッチング素子１１、１２を制御せず、内コイル３及び外コイル４に通電しない。
【００２５】
このように、本実施形態においては、載置プレート６上に載置された鍋５の底面の大きさに応じて内コイル３又は外コイル４を制御するため、鍋５の底面の大きさに応じて内コイル３又は外コイル４を通電させて効率よく鍋５を加熱制御できる。
【００２６】
尚、以上の説明においては、鍋底判定手段１８によって鍋５の底面の大きさを判定し、その判定結果に基づき内コイル３又は外コイル４に通電させるようにしたが、鍋底判定手段１８を設けずに、操作部８にコイル選択部を設けることにより、手動によって内コイル３又は外コイル４を選択して通電させるようにしても良い。また、上記鍋底判定手段１８は、内コイル用電流検知手段２０と外コイル用電流検知手段２１との出力に基づき鍋５のインダクタンスを推定でき、延いては、鍋５の材質を推定できる。従って、鍋５の材質が所定のものでない場合には、安全性の観点から、コイル通電制御手段１９がスイッチング素子１１、１２を制御することにより、内コイル３及び外コイル４に対する通電を低く抑えることにリ、鍋５の温度の急上昇を抑えることができる。
【００２７】
図３及び図４は第２実施形態を示す。第２実施形態は、内コイル３又は外コイル４に対する鍋５の位置ずれに対応して適切に加熱制御するものである。第２実施形態においては、位置ずれ判定手段３１が設けられる。位置ずれ判定手段３１は、内コイル用電流検知手段２０及び外コイル用電流検知手段２１からの入力に基づき、内コイル３又は外コイル４に対する位置ずれを判定する。コイル通電制御手段３２は、位置ずれ判定手段３１の判定結果に基づき第１及び第２スイチング素子１１、１２を制御して内コイル３及び／又は外コイル４に対する通電を制御する。
【００２８】
位置ずれ判定手段３１及びコイル通電制御手段３２は、メモリ３３に内蔵のプログラムによって、制御装置７に格納されるマイクロコンピュータが動作されることにより具現化される。位置ずれ判定手段３１は、以下のようにして内コイル３又は外コイル４に対する位置ずれの割合を判定する。
【００２９】
第１実施形態において説明したように、例えば、内コイル３の上に鍋５が存在する場合、内コイル３の上に鍋５が存在しない場合と比較して、内コイル３に流れる電流の値は大きく、内コイル用電流検知手段２０の出力は大きい。又、内コイル３の上に鍋５が存在する面積の割合に比例して内コイル用電流検知手段２０の出力は大きくなる。従って、図４（ａ）に示すように内コイル３全体の上に鍋５が存在する場合の内コイル用電流検知手段２０の出力値（最大値を示す）と、図４（ｅ）に示すように内コイル３の上に全く鍋５が存在しない場合の内コイル用電流検知手段２０の出力値（最小値を示す）とを予め検知してメモリ３３に記憶しておくことにより、内コイル電流検知手段２０の実際の出力値と、上記出力値（最大値を示す）及び出力値（最小値を示す）とに基づき演算して、図４（ｂ）〜（ｄ）に示すように内コイル３に対する鍋５の位置ずれの割合を検出できる。また、同様にして、外コイル４に対する鍋５の位置ずれの割合も演算できる。
【００３０】
次に、動作について説明する。図４（ａ）に示すように、鍋５が内コイル３全体の上に位置し、且つ、外コイル４全体の上に位置するとする。この場合、コイル通電制御手段３２は第１・第２スイッチング素子１１、１２を制御することにより、鍋５に対して加熱を実行する。
【００３１】
又、図４（ｂ）に示すように、鍋５が内コイル３全体の上に位置するが、外コイル４に対しては半分以上の面積の上に位置するとする。この場合、コイル通電制御手段３２は第１・第２スイッチング素子１１、１２を制御することにより、鍋５に対して加熱を実行する。
【００３２】
次に、図４（ｃ）に示すように、鍋５が内コイル３の半分以上の面積の上に位置するが、外コイル４に対しては半分未満の面積の上に位置するとする。この場合、コイル通電制御手段３２は、第１スイッチング素子１１を制御するが第２スイッチング素子１２を制御しないことにより、内コイル３のみをインバータ制御して鍋５を加熱する。この場合、内・外コイル３、４双方による加熱の場合と比較して、内コイル３の加熱力を高めれば、鍋５を効率よく加熱できる。
【００３３】
次に、図４（ｄ）に示すように、鍋５が内コイル３の半分未満の面積の上に位置し、更に、外コイル４の半分未満の面積の上に位置するとする。この場合、第１・第２スイッチング素子１１、１２を制御しないことにより、鍋５を加熱しない。
【００３４】
また、図４（ｅ）に示すように、鍋５が内コイル３の上に完全に存在せず、更に、外コイル４の半分未満の面積の上に位置するとする。この場合、第１・第２スイッチング素子１１、１２を制御しないことにより、鍋５を加熱しない。
【００３５】
このように、第２実施形態においては、内コイル３又は外コイル４に対する鍋５の位置ずれの割合に応じて内コイル３又は外コイル４への通電を制御するようにしたため、鍋５が内コイル３又は外コイル４に対して位置ずれしている場合、加熱上のロスの無い状態で、鍋５を効率よく加熱できる。また、第２実施形態においては、誘導コイル２を内コイル３と外コイル４とから構成したため、鍋５の位置ずれに対して内コイル３と外コイル４とを個別に制御することにより、鍋５に対する効率の良い加熱を実行できる。
【００３６】
尚、以上の説明においては、内コイル３又は外コイル４の半分（５０％）以上の面積の上に鍋が位置するか否かにより、内コイル３又は外コイル４に対する通電を実行するか停止するかを決定したが、内コイル３又は外コイル４に対する通電を実行するか停止するか否かの割合は５０％に限定されることなく、自由に設定され得る。尚、内コイル３又は外コイル４に対する鍋５の位置ずれが生じている場合、鍋５の位置ずれが発生している旨を報知する報知手段３４を設けても良い。
【００３７】
図５及び図６は第３実施形態を示す。第３実施形態においては、本発明をとろ火加熱調理に適用した場合を示す。本実施形態においては、とろ火加熱制御手段４１が設けられる。とろ火加熱制御手段４１は、操作部８に設けられたとろ火モード選択ボタン４２の操作によって作動され、第１・第２スイチング素子１１、１２を制御する。とろ火加熱制御手段４１は、内コイル３と外コイル４との加熱力の配分を、例えば４対６程度に設定し、更に、第１スイチング素子１１を制御することにより、内コイル３の加熱力を、例えば７段階程度に調整可能になっている。内コイル３の加熱力の選択は、操作部８に設けられた加熱選択ボタン４３の操作によって選択できる。
【００３８】
また、鍋底判定手段１８によって、鍋５の底面が外コイル４の直径以上であると判定されたの場合、とろ火加熱制御手段４１は内コイル３と外コイル４とを交互に通電させることにより、多数の加熱形態によって鍋５を加熱することができる。とろ火加熱制御手段４１は、メモリ４４に内蔵のプログラムによって、制御装置７に格納されるマイクロコンピュータが動作されることにより具現化される。
【００３９】
次に動作について説明する。ステップ２０１において、操作部８の電源ボタン１０を操作することにより、制御装置７を起動させる。そして、ステップ２０２において操作部８のとろ火モード選択ボタン４２が操作されると、ステップ２０３においてとろ火加熱制御手段４１が第１、第２スイッチング素子１１、１２を順に制御して、外コイル４と内コイル３に順に通電すると共に、その時に内コイル３と外コイル４に流れる電流の値を、内コイル用電流検知手段２０と外コイル用電流検知手段２１から入力させることにより、ステップ２０４において鍋底判定手段１８は鍋５の底面の大きさを判定することができる。
【００４０】
上記において、鍋５の底面の大きさが外コイル４の直径未満の場合には、ステップ２０５において、とろ火加熱制御手段４１は第１スイッチング素子１１のみを制御することにより、内コイル３のみに通電することができる。この場合、とろ火加熱制御手段４１は第１スイッチング素子１１を制御することにより、内コイル３の加熱力を段階的に制御することができ、加熱力を微妙に調整することができるようになり、好ましいとろ火加熱を実現できる。
【００４１】
次に、ステップ２０６において、ワット数の変更があった場合には、変更されたワット数において内コイル３で鍋５に対する加熱を実行する。一方、ステップ２０４において、鍋５の底面の大きさが外コイル４の直径以上の場合には、第１・第２スイッチング素子１１、１２を制御することにより、内コイル３と外コイル４に通電する。この場合、内コイル３と外コイル４に所定時間を開けて交互に通電させる等することにより、鍋５内に様々な形態の対流を発生させる等して複数の加熱の形態を実現できる。さらに、変更されたワット数を内コイル３と外コイル４とで配分することにより、鍋５に対する多様な加熱の形態を実現する。
【００４２】
【発明の効果】
以上より、本発明の誘導加熱調理器を用いることにより、誘導コイル２を内コイル３と外コイル４から構成し、内コイル３と外コイル４とを個別に通電制御するようにしたため、鍋５の底面の大きさ等に応じて内コイル３と外コイル４とを個別に通電制御することにより、鍋５に対する加熱を効率よく実行できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の誘導加熱調理器の模式図。
【図２】第１実施形態のフローチャート。
【図３】第２実施形態の誘導加熱調理器の模式図。
【図４】第２実施形態の誘導加熱調理器の誘導コイル上に鍋を置いた状態を示す模式図。
【図５】第３実施形態の誘導加熱調理器の模式図。
【図６】第３実施形態のフローチャート。
【図７】従来技術による誘導加熱調理器の模式図。
【符号の説明】
１　誘導加熱調理器
２　誘導コイル
３　内コイル
４　外コイル
１８　鍋底判定手段
１９　コイル通電制御手段
３１　位置ずれ判定手段
３２　コイル通電制御手段
３４　報知手段
４１　とろ火加熱制御手段

Claims (5)

1. 鍋を載置するための載置プレートと、前記載置プレートの下方に配置された誘導コイルと、前記誘導コイルに対して通電制御するための制御装置と、前記誘導コイルに対する通電制御指令を前記制御装置に発令するための操作部とを備えてなる誘導加熱調理器であって、
   前記誘導コイルが内コイル及び外コイルとからなり、前記内コイル及び前記外コイルは個別に通電制御され、
   前記内コイル及び前記外コイルを利用して鍋底の大きさを判定する鍋底判定手段と、
   前記鍋底判定手段の判定結果に基づき前記内コイル及び／又は前記外コイルに対する通電を制御するコイル通電手段とをさらに備えることを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 前記内コイル及び／又は前記外コイルに対する通電を手動によってオン、オフさせるコイル選択部を備えたことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
3. 前記内コイル及び／又は前記外コイルに対して鍋が位置ずれを起こして置かれた場合、位置ずれの程度に応じて前記内コイル及び／又は前記外コイルに対する通電制御を実行することを特徴とする請求項１又は２記載の誘導加熱調理器。
4. 前記内コイル及び／又は前記外コイルに対して鍋が位置ずれを起こして置かれた場合、位置ずれを報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。
5. 前記内コイル及び／又は前記外コイルに対する通電制御を実行することにより、とろ火加熱制御を実行するとろ火加熱制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。

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