JP2006286499A - 誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数や部品体積の増加を抑制しつつ、被加熱体の載置場所を明確にし、さらに通電電力状態の表示を行うこと。
【解決手段】被加熱体の載置場所の表示と、加熱コイル２への通電電力を入力電力検知手段７で検知し、入力電力検知手段７による入力電力に応じた輝度で、表示手段４は、発光手段６を発光させることにより、被加熱体の載置場所、或いは載置場所が複数ある場合は通電中の載置場所がどれであるか、を示すと共に、使用者は、表示により加熱コイル２への通電電力状態を認知できる。
【選択図】図１

Description

本発明は一般家庭やレストラン及びオフィス、あるいは工場などで使用される誘導加熱装置に関するものである。

従来の誘導加熱装置を誘導加熱調理器を例に取り上げ説明する。多段階の発光輝度を有する多段階発光手段を用いて、入力電力に応じた発光輝度にて液晶表示素子を照射することにより、加熱時の火力を視覚的に容易に識別できるようにするものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、加熱コイルの周囲に導光体を配置して、この導光体を介して光源の光を発光させて、加熱コイルの通電の有無に応じてその光により形成される図形にて、鍋などの被加熱体の載置場所等を分かり易くしているものが開示されている（例えば、特許文献２参照）。

また、加熱電力のレベルを設定する操作部を備え、加熱コイルの全周または周囲の一部に発光器を配して、設定された加熱電力のレベルに応じて発光器の発光色または発光輝度を多段階に変化させて、加熱時の火力感、設定状態、加熱状態および加熱電力等のレベルをより容易に認識するものが開示されている（例えば、特許文献３参照）。
特開平７−９４２６７号公報 特開２００１−３２６０６４号公報 特開２００３−２３４１６７号公報

しかしながら上記従来の構成で、多段階の発光輝度を有する多段階発光手段を用いて、入力電力に応じた発光輝度にて液晶表示素子を照射する場合には、電力に応じて液晶表示素子を照射する発光輝度が変わるため、入力電力が小さい時には、液晶表示素子の視認性が悪くなり、使い勝手が悪くなる。また視認性を確保するため、入力電力が小さい時の輝度を上げると、入力電力が大きい場合との差が小さくなり、入力電力が認識しずらくなる。さらに、液晶表示素子を配置する場所が加熱コイルから離れた位置に設けられている場合には、加熱中であることも認識しずらい。また、液晶表示素子に照射する多段階発光手段を構成する発光手段である光源と導光部や駆動回路が必要となり、さらに、光源の駆動電源回路が大きくなるという課題を有していた。

また、加熱コイルの周囲に導光体を配置するものは、鍋などの被加熱体の載置場所等を分かり易く、さらに、加熱中であることは認識しやすいが、使用者がガスバーナーの炎の大きさを認識して、火力感を得るようなことはできないという課題を有していた。

また、設定された加熱電力のレベルに応じて発光器の発光色または発光輝度を多段階に変化させるものは、火力感や設定状態を認識できるが、材質、例えば、鍋の材質の違いによって、インバータを構成するスイッチング素子や共振コンデンサ等に過剰な電圧がかかることがある場合、や形状、例えば、加熱コイルの径より小さな鍋でインバータを構成するスイッチング素子や共振コンデンサ等に過剰な電圧がかかることがある場合、あるいは、加熱させたくないスプーンやナイフ等の場合、によって設定された電力で加熱できない被加熱体や異常、例えば、鍋が載置されてない場合、鍋内の調理物が少なくトッププレートの温度が異常に高い場合、あるいは、吸気口等の冷却通路がふさがれたり、冷却ファンが動作しないくてインバータを構成するスイッチング素子や共振コンデンサ等の電子部品の温度が異常に高い場合等、を検知して加熱コイルへの通電電力を抑制している場合には、加熱コイルに通電している電力と設定された電力が一致しなくなり、使用者は実際に通電している電力が分からず、使い勝手が悪くなるという課題を有していた。

本発明は、上記課題を解決するもので、被加熱体を載置場所の表示と加熱コイルへの通電状態の表示を一体に構成された表示手段で合わせて行うことで、被加熱体の載置場所あるいは載置場所が複数ある場合は、通電中の載置場所がどれであるかを示すと共に、加熱コイルへの通電電力状態を使用者が認知することができ、より使い勝手の良い誘導加熱装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の誘導加熱装置は、被加熱体を載置する一部または全部を光透過性とした絶縁板と、絶縁板の下方に設けられ、被加熱体を加熱する加熱コイルと、加熱コイルが発生する磁束の及ぶ近傍に配され、発光手段の光を絶縁板の光透過性部分を介して図形として表示する表示手段と、加熱コイルへの通電を制御する出力制御手段と、加熱コイルへの通電電力を検知する入力電力検知手段を備え、入力電力検知手段からの信号に基づいて、発光手段は、輝度を可変して表示する構成としたものである。

これによって、被加熱体の載置場所を明確し、さらに、使用者は、加熱コイルへの通電電力状態を認知することができる。

本発明の誘導加熱装置は、被加熱体の載置場所を明確にし、さらに、加熱コイルの通電電力状態をガスバーナーの炎の大きさにより視覚的に火力感を得るのと同様の効果をもたらし、さらに、表示の信号伝達ための配線数、光源となる発光手段数、光源からの光を所望の形状の図形にするための導光部材数等を削減、また光源を駆動するための電源回路の小型化を図る等してコストを低減できる。

第１の発明は、被加熱体を載置する一部または全部を光透過性とした絶縁板と、前記絶縁板の下方に設けられ、前記被加熱体を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルが発生する磁束の及ぶ近傍に配され、発光手段の光を前記絶縁板の光透過性部分を介して図形として表示する表示手段と、前記加熱コイルへの通電を制御する出力制御手段と、前記加熱コイルへの通電電力を検知する入力電力検知手段とを備え、前記入力電力検知手段からの信号に基づいて、前記発光手段は、輝度を可変して表示する構成ものである。これによって、出力制御手段によって加熱コイルに通電することで、絶縁板に載置された被加熱体を誘導加熱すると共に、発光手段から生成される光で形成された図形を絶縁板の光透化性のある部分を介して表示して、使用者に加熱コイルが通電中であること、及び加熱コイルが発生する磁束の及ぶ近傍の加熱される部分、即ち被加熱体が載置されるべき位置を的確に認識させることができる。さらに、絶縁板の光透化性のある部分を介して表示される発光手段から生成される光で形成された図形の輝度が加熱コイルの通電電力に応じて変化するので、ガスバーナーの炎の大きさにより視覚的に火力感を得るのと同様に使用者は図形の輝度のよって火力感を得ることができる。この時、発光手段から生成される光で形成された図形の一部または全部を、被加熱体が載置されるべき位置と加熱コイルの通電電力状態とを共用して表示することで、表示の信号伝達ための配線数、光源となる発光手段数、光源からの光を所望の形状の図形にするための導光部材数等を削減、また光源を駆動するための電源回路の小型化を図ることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、加熱コイルへの通電電力を設定する電力設定手段を備え、設定された電力と入力電力検知手段による電力の差が所定の範囲内にない状態から所定の範囲に移行した時点から、所定の時間内において、発光手段の輝度を可変して表示するとすることにより、設定された電力と加熱コイルに通電している電力との差が大きい場合には、発光手段は、加熱コイルに通電している電力に応じた輝度を決定して表示し、設定された電力と加熱コイルに通電している電力が一致、または、所定の範囲内になった場合には、所定の時間内（例えば２秒間）、発光手段は輝度を大きく変化させる（例えば最大輝度で発光）ため、使用者は所望の電力が得られたことを認知でき、使い勝手がよくなる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、絶縁板の温度や出力制御手段を構成する各部の温度が所定の値以上であることを検知する異常検知手段を備え、前記出力制御手段が、前記異常検知手段の出力により通電を停止または出力電力を抑制する場合に、設定電力に応じて決定された発光手段の輝度と入力電力検知手段の電力に応じて決定された前記発光手段の輝度とに所定の値以上に差がある場合には、交互にそれぞれの前記発光手段の輝度で表示する構成とすることにより、絶縁板の温度や出力制御手段を構成する各部の温度が高く、加熱コイルへの通電電力を停止または抑制している場合における加熱コイルへの通電電力状態と設定された電力の両方を認知することができる。さらに、スプーンやナイフ等の加熱すると危険な被加熱体を検知した場合、あるいは、材質や形状によって設定された電力で加熱できない被加熱体を加熱する場合においても、加熱コイルへの通電電力状態と設定された電力の両方を認知することができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明において、発光手段は、輝度、大きさや形状、または発光色を変化させる場合に、前記発光手段の輝度、大きさや形状、または発光色を徐々に増減する構成とすることにより、異常状態を認知できると共に、通常使用中においては、発光手段の輝度が大きく変化しないので、表示が派手にならないため、わずらわしくなく、使い勝手が向上する。

第５の発明は、特に第１〜４のいずれか１つの発明において、発光手段の輝度を調整する調整手段と、前記調整手段で設定した輝度を記憶する記憶手段を備える構成とすることにより、輝度を記憶する記憶手段は、不揮発性の記憶素子（例えばＥＥＰＲＯＭ）であり、設定手段により、キー操作によって、設定入力レベルに応じた輝度の値を記憶する。これによって、発光手段の輝度を調整することができるので、使用中の部屋の照明の明るさに応じて適切な輝度で、発光することができ、使用者の使い勝手に応じた調整が可能となる。さらには、絶縁板の光透過性に応じて、調整できるので、デザイン性を損なうことなく、機種間の違いによる絶縁板の光透過性の違いに応じて出荷時に調整することができる。

第６の発明は、特に第１〜５のいずれか１つの発明において、加熱コイルによって加熱される部分の表示と、入力電力検知段の出力に応じて、図形の大きさまたは形状を可変することで切り替える構成とすることにより、使用者は加熱コイルに通電して被加熱体を加熱中においては、被加熱体の載置場所を容易に確認でき、さらに、加熱コイルへの通電電力状態を認知することができる。この時、加熱コイルの通電電力に応じて、表示手段が表示する図形の形状或いは大きさを異なるものとしているので、ガスバーナーの炎の大きさが火力に応じて変化するのと同様に使用者は火力感を得ることができる。

第７の発明は、特に第１〜５のいずれか１つの発明において、加熱コイルによって加熱される部分の表示と、入力電力検知段の出力に応じて、発光手段の発光色を可変することで切り替える構成構成とすることにより、使用者は加熱コイルに通電して被加熱体を加熱中においては、被加熱体の載置場所を容易に確認でき、さらに、加熱コイルへの通電電力状態を認知することができる。この時、加熱コイルに通電電力に応じて、表示手段が表示する図形の色を異なるものとしているので、通電電力の異なる状態を識別することができる。加えて、表示する図形を同一にしているので、表示手段を構成する発光手段やその光源、図形を形成する導光部材等の部品点数を増加する必要がなく、本誘導加熱装置機器の大型化、高コスト化を抑制できる。

以下、本発明の実施の形態を誘導加熱調理器を例に取り上げ、図面に基づいて説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における誘導加熱装置の構成を示す上面、断面の略図及びブロック図である。図１に示すように加熱コイル２と加熱コイル２の上方に設けられた光透過性のある板厚約４ｍｍの結晶化ガラスで成る絶縁板１と加熱コイル２への通電を制御する出力制御手段５により加熱部を形成し、絶縁板１より下方で加熱コイル２が発生する磁束の及ぶ近傍に、発光手段６を備えた表示手段４によって、加熱コイル２の位置が使用者に分かるように絶縁板１を介して表示される。

加熱コイル２は、本実施の形態においては直径約０．３ｍｍの素線を５０本束ねたリッツ銅線を１層のドーナツ状に２５ターン巻いたもので、その外径約１８０ｍｍ、内径約５０ｍｍ、厚さ約３ｍｍという形状である。

発光手段６はその光源となる複数のＬＥＤと、このＬＥＤの発する光を所望の図形（本実施の形態では、その内径が加熱コイル２の外径より大きくした円環状）に形成するための導光樹脂から成り、加熱コイル２が発生する磁束によって誘導加熱が可能である近傍に備えられ、この複数のＬＥＤは電気的に直列回路となるように結線されている。よって、発光手段６への駆動信号伝達の配線リード線は少なくとも２本で良いことになる。

本実施の形態では、出力制御手段５は、マイクロコンピュータ（以後マイコン）により実現し、表示手段４は、マイコンのＰＷＭ（パルス幅変調）機能により、発光手段６の駆動周波数を約１００Ｈｚ、駆動時間比を２５６段階で可変することができ、発光手段６の駆動時間比を１００％とすることで、最大輝度で光を発光することができる。

また、加熱コイル２の中央部付近の絶縁板１の裏面に温度検知素子であるサーミスタ３ａを配し、温度検知手段３が絶縁板１の温度を検出する。

入力電力検知手段７は、入力電力を検知するもので、本実施の形態では、接続される商用電源の電圧と、出力制御手段５を構成するスイッチング素子（図示していない）や平滑回路（図示していない）を含むインバータ回路（図示していない）への入力電流を検知することにより入力電力を検知している。出力制御手段５は、入力電力検知手段７で検知される電力が設定手段（電力設定手段）８により設定入力された電力レベルに応じた電力になるようにフィードバック制御を行う。

設定手段８は、出力制御手段５で加熱コイル２に通電する電力設定レベルを入力するもので加熱を開始または停止する入り切りキースイッチと通電する電力設定レベルをアップまたはダウンするアップキースイッチ及びダウンキースイッチにより構成される。

以上のように構成された誘導加熱調理器について、その動作を説明する。設定手段８の加熱入り切りキースイッチを押下すると、加熱設定電力レベルは、１０００Ｗに設定され出力制御手段５に入力され、出力制御手段５は、加熱コイル２への通電を開始し、入力電力検知手段７により検知された電力が１０００Ｗになるようにフィードバック制御を行う。出力制御手段５は、加熱コイル２への通電を開始してから設定された電力である１０００Ｗに達するまで、少しずつ電力アップするように出力制御手段５を構成するスイッチング素子の駆動周波数または駆動時間比を変化させる。また、出力制御手段５は加熱コイル２への通電を開始すると、表示手段４は加熱コイル２によって加熱される部分を発光手段６の発する光により明るく円環状に示し、使用者が鍋などの被加熱体（図示せず）を載置する場所を容易に識別することが可能となる。この時、表示手段４は、発光手段６の発する光の輝度を入力電力検知手段７により検知された電力に応じて、ＰＷＭにより駆動時間比を変化させる。図２に入力電力と表示手段４のＰＷＭによる駆動時間比を示す。図２に示すように、発光手段６の発光輝度は、加熱開始直後は、３２％の時間駆動比で輝度となり、入力電力検知手段７により検知された電力が１０００Ｗにある場合には、６０％の時間駆動比での輝度となり、加熱開始直後から電力が１０００Ｗに達するまで少しずつ明るくなる。また、加熱中に、加熱入り切りキースイッチを押下し、加熱コイル２の通電が停止されると、表示手段４は発光手段６の駆動を停止する。

また、図３は、加熱開始から設定電力に到達するまでの輝度を示すタイミング図である。図３に示すように、入力電力検知手段７により検知された電力が１０００Ｗに達した時点から、２秒間、表示手段４は、発光手段６の駆動時間比を１００％にしている。輝度の変化経過の一部９は、発光手段６が最大輝度で発光している状態である。このように、設定された電力に到達した時点で、輝度を大きく変化させることにより、設定された電力に達したことを使用者に認知させ、使用者の使い勝手を向上させている。

また、図４は、設定電力と入力電力が一致しない場合での輝度を示すタイミング図である。加熱コイル２への通電により、被加熱体が誘導加熱されると、その被加熱体の熱が絶縁板１を介してサーミスタ３ａに伝達され、これによって温度検知手段３が絶縁板１の温度を検知する。加熱コイル２に２０００Ｗの電力で通電している間に、（図示してない）異常検知手段により、この絶縁板１の温度が約２００度になると、出力制御手段５は、通電電力を１０００Ｗに抑制し、さらに、絶縁板１の温度が約２５０度になると、加熱コイル２への通電を停止する。この場合には、図４に示すように、表示手段４は、輝度の変化経過の一部１１で入力電力検知手段７で検知された入力電力１０００Ｗ時における輝度で発光手段６の表示を行い、輝度の変化経過の一部１０で設定手段８で設定入力された電力に対応した輝度で発光手段６の表示を行い、さらに、それぞれの輝度を変化させる場合には、輝度の変化経過の一部１２で輝度を少しずつ変化させている。このように、入力電力検知手段７による入力電力に応じた輝度での表示と、設定手段８により設定入力された電力レベルの輝度での表示を交互に行い、さらにそれぞれの輝度へ変化は少しずつ行うことにより、使用者は、なんらんかの異常により、所望の電力を得ることができないことを認知し、さらに、実際の電力を認識することができる。また、交互に違う輝度の表示を行うことから視覚的に派手なものとなることを防ぐため、輝度の変化は、段階的に徐々に増減することにしている。なお、この階段の段階は、不都合が生じない範疇で任意に定めれば良い。

また、発光手段６から生成される光で形成された図形を、被加熱体が載置されるべき位置と加熱コイル２への通電電力状態とを共用して表示することで、表示の信号伝達ための配線数（本実施の形態では最小の２本）、光源となる発光手段６に含まれるＬＥＤの数、光源となるＬＥＤからの光を所望の形状の図形にするための導光部材数等を削減、また光源を駆動するための電源回路の小型化を図ることができる。

尚、本実施の形態では加熱コイル２によって加熱される部分の表示と、入力電力検知手段７により検知された電力の表示を共用しつつ、その点灯と点滅という差異を設けて表示するようにしているが、発光手段６の発光輝度に差を設ける、或いは、発光色を変える、または、発光手段６が生成する図形の大きさや形状に差異を持たせる（例えば、加熱コイル２の通電電力に応じて電力が小さい時には、本実施の形態の図形の手前半分を点灯、電力が大きい時には奥半分も点灯させて円環状で表示）等を調整する調整手段を有し、使用者が視覚的に判別できる範疇での差の調整であれば同様の効果があることは言うまでもないことである。

なお、輝度を記憶する記憶手段を有し、不揮発性の記憶素子（例えばＥＥＰＲＯＭ）で構成し、設定手段８により、キー操作（例えば、専用のキーを設けずに電力を調整するアップキーダウンキーを利用してもよい）によって、現在の輝度をリアルタイムに表示しながら調整し、設定入力レベルに応じた所望の輝度が得られた時点で、輝度の値を記憶するようにしてもよい。これによって、発光手段の輝度を調整することができるので、使用中の部屋の照明の明るさに応じて適切な輝度で、発光することができる。

また、本実施の形態では単一の加熱部の誘導加熱装置について説明してあるが、加熱部を複数有し、異なる被加熱体を個別に加熱できる誘導加熱装置であれば、それぞれの加熱コイルの近傍にそれぞれの発光手段を設けることで、どの加熱コイルに通電されているか、およびどの加熱コイルに通電されている電力が大きいのかが明白となり、使い勝手が良くなることは言うまでもないことである。

本発明の誘導加熱装置は、被加熱体への誘導加熱可能範囲或いは被加熱体の載置位置を明確にし、さらに、加熱コイルへの通電電力状態を認知できるので、使い勝手を向上できると共に構成部品の数または体積の増加を抑制できるので、誘導加熱を用いた卓上型のＩＨ調理器や、誘導加熱部を複数と魚焼き器や電気ヒータとを組み合わせた複合型電気加熱調理器等にも応用可能である。

本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の略図及びブロック図 本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の入力電力または設定電力と発光手段の駆動時間比を示す図 本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の加熱開始から設定電力に到達するまでの輝度を示すタイミング図 本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の設定電力と入力電力が一致しない場合での輝度を示すタイミング図

符号の説明

１ 絶縁板
２ 加熱コイル
３ 温度検知手段
４ 表示手段
５ 出力制御手段
６ 発光手段
７ 入力電力検知手段
８ 設定手段（電力設定手段）

Claims (7)

1. 被加熱体を載置する一部または全部を光透過性とした絶縁板と、前記絶縁板の下方に設けられ、前記被加熱体を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルが発生する磁束の及ぶ近傍に配され、発光手段の光を前記絶縁板の光透過性部分を介して図形として表示する表示手段と、前記加熱コイルへの通電を制御する出力制御手段と、前記加熱コイルへの通電電力を検知する入力電力検知手段とを備え、前記発光手段は、前記入力電力検知手段からの信号に基づいて、輝度を可変して表示する構成の誘導加熱装置。
2. 加熱コイルへの通電電力を設定する電力設定手段を備え、設定された電力と入力電力検知手段による電力の差が所定の範囲内にない状態から所定の範囲内に移行した時点から、所定の時間内において、発光手段の輝度を可変して表示する請求項１に記載の誘導加熱装置。
3. 絶縁板の温度や出力制御手段を構成する各部の温度が所定の値以上であることを検知する異常検知手段を備え、前記出力制御手段が、前記異常検知手段の出力により通電を停止または出力電力を抑制する場合に、設定電力に応じた発光手段の輝度と入力電力検知手段が検知した電力に応じた前記発光手段の輝度とに差がある場合には、交互にそれぞれの前記発光手段の輝度により表示する構成とした請求項１または２に記載の誘導加熱装置。
4. 発光手段は、輝度、大きさや形状、または発光色を変化させる場合に、前記発光手段の出力を徐々に増減する構成とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
5. 発光手段の輝度、大きさや形状、または発光色を調整する調整手段と、前記調整手段で設定した輝度を記憶する記憶手段を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
6. 発光手段は、図形の大きさまたは形状を可変して表示する構成とした請求項１〜５のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
7. 発光手段は、発光色を可変して表示する構成とした請求項１〜５のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。