JP2015506543A - 誘導加熱調理器上で動作される無線台所器具 - Google Patents

Abstract

本発明は、プログラム可能なマイクロコントローラ（２）と、台所器具（１）が動作される誘導加熱調理器（Ｋ）との通信を提供する、通信手段、ユーザーインターフェース、およびセンサを制御するようにマイクロコントローラ（２）をもたらす１つまたは複数の電子回路（３）と、マイクロコントローラ（２）および電子回路（３）に低レベルのＤＣ電圧を供給する電力制御回路（４）と、誘導加熱調理器（Ｋ）内の誘導コイル（Ｂ）によって発生された電力を部分的に集め、電力制御回路（４）への伝達を行う受信コイル（５）と、受信コイル（５）から送達されたＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換する整流器（６）と、整流器（６）の出口におけるＤＣ電圧をろ波する緩衝コンデンサ（７）とを備える、誘導加熱調理器（Ｋ）上で、無線で動作される台所器具（１）に関する。【選択図】図１

Description

[0001]本発明は、誘導加熱調理器上で動作される無線台所器具に関する。

[0002]無線電力伝送の原理による誘導加熱調理器上で動作される台所器具を使用することが知られている。無線台所器具は、深鍋や平鍋などの受動加熱装置、やかんやコーヒーメーカ、トースターなどの能動加熱装置、または電気モータにより動作される混合器（mixer）やミキサ（blender）などの電気機械装置である。誘導加熱調理器との通信を提供する、ユーザーインターフェース、センサ、およびＲＦＩＤなどの通信手段が、無線台所器具に配設される。無線台所器具上の電子回路およびこのような回路を制御するマイクロプロセッサに通電するために低レベルの電力が必要である。この電力は、低電力受信コイルを用いて誘導加熱調理器内の誘導コイルから取得される。マイクロコントローラおよび他の電子回路には、中断のない一定の電圧が供給されねばならない。このような構成要素を給電する電源の電圧レベルが、必要とされる電圧よりも高いまたは低い場合、マイクロコントローラおよび他の電子回路の動作は、中断され、無線台所器具は、所望の方法で誘導加熱調理器上で動作することができない。通常の加熱動作のために強磁性体容器が誘導加熱調理器上に配置され、使用者は様々な電力レベル、例えば１から９までの間に目盛り付けされたつまみを用いて容器を加熱することができる。強磁性体容器に使用されるこの電力目盛設定は、無線台所器具にも使用される。無線台所器具が、例えば、やかんである場合、抵抗性ヒータの電力調整を行うことができ、電気モータ付混合器などの器具においては、電気モータの速度が調整される。誘導加熱調理器の電力目盛設定が使用者によって変更されたとき、電源回路に供給される電圧も変化し、所望の連続的な一定の電圧を得ることができない。さらに、誘導加熱調理器が接続された主電源電圧における変動は、電力制御回路に悪影響を与える。従来技術において、電力制御回路によって供給される電圧を一定に維持するために、電池などの電力貯蔵要素が使用されるが、しかし、電池の消耗、交換、または充電のために別個の構造を必要とするなどの不都合が生じる。電池の代わりにスーパーキャパシタを使用することもできるが、費用が極めて高い。

[0003]国際公開第９９４１９５０号は、誘導加熱レンジ台上面において使用される料理用容器に関する。

[0004]国際公開第２０１００８０７３８号は、誘導電源により無線で動作されるスマート調理器具に関する。

[0005]米国特許第７３５５１５０号は、非接触電源により通電される調理機器に関する。

[0006]本発明の目的は、誘導加熱調理器上で無線で動作され、電子回路が電圧変化によって影響されることから防止される台所器具の実現にある。

[0007]最初の請求項およびそのそれぞれの請求項で詳説されている、本発明の目的を達成するために実現された台所器具は、誘導加熱調理器上で無線で動作される、調理容器、やかん、コーヒーメーカまたは混合器などの器具である。誘導加熱調理器との通信を提供する、ユーザーインターフェース、センサ、および通信構成要素が、台所器具内に配設される。このような構成要素を動作させる電子回路、スイッチ等は、マイクロコントローラによって制御される。マイクロコントローラおよび他の電子回路は、低レベルのＤＣ電圧を有する電力制御回路によって通電される。台所器具は、誘導加熱調理器の誘導コイルによって発生された電力を部分的に受け取る受信コイルであって、台所器具が動作され、電力制御回路への伝達を行う受信コイルと、受信コイルから送達されたＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換する整流器と、緩衝コンデンサと、受信コイルと整流器との間に配設された変圧器であって、電力制御回路に伝達された電圧を調節し、それにより、一定の値の中断のないＤＣ電圧をマイクロコントローラおよび他の電子回路に供給する電力制御回路をもたらす変圧器とを備える。

[0008]本発明の一実施形態において、電力制御回路における電圧変化は、整流器と緩衝コンデンサとの間に配設されたピーク電圧トラッカを用いて検知される。

[0009]本発明の別の一実施形態において、変圧器は、一次巻線と、複数の二次巻線と、マイクロコントローラによって制御され、切り換えることにより二次巻線を活性化または非活性化する継電器とを備える。マイクロコントローラは、ピーク電圧トラッカによって検知された電圧レベルが所望の電圧レベルより高い場合、継電器を用いて活性化される二次巻線の数を減少させ、ピーク電圧トラッカによって検知された電圧レベルが低い場合、活性化される二次巻線の数を増加させる。

[0010]本発明の別の一実施形態において、変圧器は、共通端部二重二次巻線（common end double secondary winding）を備える。

[0011]本発明の別の一実施形態において、マイクロコントローラは、誘導加熱調理器が低電力設定で動作される状況において台所器具における高電力を引き出す、ＬＥＤやディスプレイ、バックライトなどの構成要素を非活性化する。

[0012]本発明の台所器具において、マイクロコントローラおよび他の電子回路は、一定の中断のないＤＣ電圧が供給されるようにもたらされる。電力制御回路に外部から印加された電圧が変化する状態の下で、マイクロコントローラおよび電子回路における誤りの発生は防止され、マイクロコントローラおよび電子回路は、可変電圧状態から保護される。電力制御回路によって提供される電圧レベルを一定に維持するために、電池やスーパーキャパシタなどの要素は、必要とされない。

[0013]本発明の目的を達成するために実現された台所器具を添付の図に示す。

[0014]誘導加熱調理器上で動作される無線台所器具の概略図である。 [0015]本発明の別の一実施形態における、誘導加熱調理器上で動作される無線台所器具の概略図である。

[0016]図に示す諸要素は、以下のように付番する。
１．台所器具
２．マイクロコントローラ
３．電子回路
４．電力制御回路
５．受信コイル
６．整流器
７．緩衝コンデンサ
８．変圧器
９．ピーク電圧トラッカ
１０．スイッチング手段
１１．高電力受信コイル
[0017]台所器具（１）は、誘導コイル（Ｂ）によって発生された電力により誘導加熱調理器（Ｋ）上で無線で動作されるのに適している。誘導加熱調理器（Ｋ）内に位置する誘導コイル（Ｂ）は、従来技術においてＡＣ主電源電圧をＤＣ電圧に変換することにより誘導コイル（Ｂ）を駆動する電源ユニット（Ｕ）によって動作される。

[0018]台所器具（１）は、プログラム可能なマイクロコントローラ（２）と、台所器具（１）が動作される誘導加熱調理器（Ｋ）との通信を提供する、ＲＦＩＤなどの通信および／または制御手段（Ｅ）、ユーザーインターフェースおよびセンサを制御するようにマイクロコントローラ（２）をもたらす１つまたは複数の電子回路（３）と、マイクロコントローラ（２）および電子回路（３）に低レベルのＤＣ電圧を供給する電力制御回路（４）と、誘導加熱調理器（Ｋ）内の誘導コイル（Ｂ）によって発生された電力を部分的に集め、電力制御回路（４）への伝達を行う受信コイル（５）と、受信コイル（５）から送達されたＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換する、電力制御回路（４）内に配設された整流器（６）と、整流器（６）の出口におけるＤＣ電圧をろ波する緩衝コンデンサ（７）とを備える。

[0019]本発明の台所器具（１）は、受信コイル（５）と整流器（６）との間に配設され、その動作がマイクロコントローラ（２）によって制御され、誘導コイル（Ｂ）から伝達された電圧が変化する状況において、受信コイル（５）の出口において電圧を補償することによりマイクロコントローラ（２）および電子回路（３）に一定の値の中断のない電圧を供給するように電力制御回路（４）をもたらす変圧器（８）を備える。

[0020]本発明の台所器具において、誘導加熱調理器（Ｋ）上の電力目盛設定が変更されたとき、誘導コイル（Ｂ）から受信コイル（５）に、したがって受信コイル（５）から電力制御回路（４）に伝達された電圧レベルが変化する。具体的には、低電力目盛が選択された場合、誘導コイル（Ｂ）のデューティレシオが減少し、電力が断続的に受信コイル（５）に伝達され、伝達された電圧レベルがマイクロコントローラ（２）および電子回路（３）を動作させることができるレベルより低下する。高電力目盛が誘導加熱調理器（Ｋ）において選択された場合、誘導コイル（Ｂ）のデューティレシオが増加し、電力が受信コイル（５）に不断に供給されるが、しかし、この状況において、伝達された電圧がマイクロコントローラ（２）および電子回路（３）を損傷し得るレベルまで上昇する。受信コイル（５）から伝達された電圧が変化する状況において、変圧器（８）がマイクロコントローラ（２）によって活性化されることにより、電圧レベルが低い場合、増加され、高い場合、減少され、それにより、電力制御回路（４）は、マイクロコントローラ（２）および電子回路（３）に一定の、中断のない、およびリップルのないＤＣ電圧（例えば５Ｖ）を供給するようにもたらされる。マイクロコントローラ（２）は、可変電圧状態の下のいかなるときでもリセットすることにより、台所器具（１）において実施されるプログラムに関連したデータを消去することから防止され、電子回路（３）は、正常に動作されるようにもたらされ、変動する電圧から保護され、不調から防止される。

[0021]本発明の一実施形態において、変圧器（８）は、一次巻線（Ｐ）と、複数の二次巻線（Ｓ１、Ｓ２）と、マイクロコントローラ（２）によって制御され、減少／増加されることを必要とする電圧レベルにより二次巻線（Ｓ１、Ｓ２）を切り換えることによって１つまたは複数の二次巻線（Ｓ１、Ｓ２）を活性化または非活性化するスイッチング手段（１０）、例えば継電器とを備える。

[0022]本発明の一実施形態において、台所器具（１）は、整流器（６）と緩衝コンデンサ（７）との間に配設され、整流器（６）の出口において電圧のピーク値をトラッキングし、マイクロコントローラ（２）にフィードバックさせるピーク電圧トラッカ（９）を備える。

[0023]マイクロコントローラ（２）は、電力目盛設定の変化、誘導コイル（Ｂ）を動作させるＡＣ主電源電圧の変動の状況においておよび電子回路（３）の可変電力要件において、ピーク電圧トラッカ（９）のフィードバックによりスイッチング手段（１０）を作動させることによって減少／増加されるように所望される電圧レベルに対して１つまたは複数の二次巻線（Ｓ１、Ｓ２）の活性化または非活性化をもたらす。

[0024]マイクロコントローラ（２）は、受信コイル（５）から伝達され、ピーク電圧トラッカ（９）によって検知されフィードバックされた電圧レベルが、マイクロコントローラ（２）および電子回路（３）が活動状態に維持される電圧レベルより高い場合、スイッチング手段（１０）を用いて活性化される二次巻線（Ｓ１、Ｓ２）の数を減少させ、変圧器（８）の出口における電圧が減少するようにもたらす。

[0025]マイクロコントローラ（２）は、受信コイル（５）から伝達され、ピーク電圧トラッカ（９）によって検知されフィードバックされた電圧レベルが、マイクロコントローラ（２）および電子回路（３）が活動状態に維持される電圧レベルより低い場合、スイッチング手段（１０）を用いて活性化される二次巻線（Ｓ１、Ｓ２）の数を増加させ、変圧器（８）の出口における電圧が増加するようにもたらす。

[0026]本発明の別の一実施形態において、変圧器（８）は、共通端部（Ｃ）二重二次巻線（Ｓ１、Ｓ２）を備える。マイクロコントローラ（２）は、受信コイル（５）の出口における電圧レベルが減少するとき、スイッチング手段（１０）を用いて第１および第２の二次巻線（Ｓ１、Ｓ２）を活性化することにより電圧レベルを増加させ、受信コイル（５）の出口において電圧が増加するとき、スイッチング手段（１０）を用いて第１の二次巻線（Ｓ１）を非活性化し、第２の二次巻線（Ｓ２）を活性化することにより電圧レベルを減少させる。

[0027]誘導加熱調理器（Ｋ）が使用者によって低電力設定で動作されたとき、特にオン／オフの方法で動作する誘導コイル（Ｂ）が「オフ」である持続時間が引き延ばされ、この場合、中断のない電圧をマイクロコントローラ（２）に供給することが困難になる。誘導加熱調理器（Ｋ）が低電力設定で動作され、緩衝コンデンサ（７）に蓄積された電力が一定の電圧レベルをマイクロコントローラ（２）に供給するのに十分でない状況において、台所器具（１）に配設され、高電力を引き出す、ＬＥＤやディスプレイ、バックライトなどの構成要素は、マイクロコントローラ（２）によって非活性化され、緩衝コンデンサ（７）の負荷が減少され、マイクロコントローラ（２）は、中断のない電圧が供給されるようにもたらされる。

[0028]本発明の一実施形態において、台所器具（１）は、誘導コイル（Ｂ）によって発生された誘導エネルギーにより加熱される強磁性体の調理容器である。

[0029]本発明の別の一実施形態において、台所器具（１）は、やかんやトースターなど、抵抗性ヒータを有する能動加熱器具である。

[0030]本発明の別の一実施形態において、台所器具（１）は、混合器やミキサ、フードプロセッサなど、電気モータによって動作される電気機械器具である。

[0031]本発明の一実施形態において、台所器具（１）は、自動コーヒーメーカであり、赤外線センサによる調理制御を提供し、電力制御回路（４）は、電子回路（３）およびマイクロコントローラ（２）に電力供給し、変圧器（８）を用いて中断のない一定の電圧で赤外線センサを制御する。

[0032]本発明の別の一実施形態において、台所器具（１）は、ヒータまたはモータなど高電流を引き出す構成要素（Ｍ）を動作させるために誘導コイル（Ｂ）から電力を伝達する１つまたは複数の高電力受信コイル（１１）を備える（図２）。

[0033]本発明の台所器具（１）において、受信コイル（５）から電力制御回路（４）に伝達された電圧は、変圧器（８）によって補償され、マイクロコントローラ（２）および電子回路（３）に一定の中断のない電圧が供給されるようにもたらす。使用者が誘導加熱調理器（Ｋ）の電力設定を変更する状況においておよび可変主電源電圧の状態において、マイクロコントローラ（２）および電子回路（３）における誤りの発生は防止され、マイクロコントローラ（２）および電子回路（３）は、可変電圧の状態から保護される。電池やスーパーキャパシタなど費用が高く、使用が難しい構成要素は、電力制御回路（４）によって供給される電圧レベルを一定に維持するのに必要とされない。

[0034]本発明は上記に開示された諸実施形態によって限定されるものでなく、当業者が様々な実施形態を容易に導入できることを理解されたい。これらは、本発明の特許請求の範囲によって要求される保護の範囲内にあるとみなすべきである。

Claims (11)

1. 誘導コイル（Ｂ）によって発生された電力により誘導加熱調理器（Ｋ）上で、無線で動作されるのに適した台所器具（１）において、マイクロコントローラ（２）と、前記マイクロコントローラ（２）によって制御される通信および／または制御手段（Ｅ）を提供する１つまたは複数の電子回路（３）と、前記マイクロコントローラ（２）および前記電子回路（３）に低レベルのＤＣ電圧を供給する電力制御回路（４）と、前記誘導コイル（Ｂ）によって発生された電力を部分的に集め、前記電力制御回路（４）への伝達を行う受信コイル（５）と、前記電力制御回路（４）内に配設され、前記受信コイル（５）から送達されたＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換する整流器（６）と、前記整流器（６）の出口におけるＤＣ電圧をろ波する緩衝コンデンサ（７）とを備え、前記受信コイル（５）と前記整流器（６）との間に配設され、前記受信コイル（５）の出口において電圧を補償することにより一定の電圧を前記マイクロコントローラ（２）および前記電子回路（３）に供給するように前記電力制御回路（４）をもたらす変圧器（８）を特徴とする、台所器具（１）。
2. 一次巻線（Ｐ）と、複数の二次巻線（Ｓ１、Ｓ２）と、前記マイクロコントローラ（２）によって制御され、前記二次巻線（Ｓ１、Ｓ２）を切り換えることにより１つまたは複数の二次巻線（Ｓ１、Ｓ２）を活性化または非活性化するスイッチング手段（１０）とを備えた前記変圧器（８）を特徴とする、請求項１に記載の台所器具（１）。
3. 前記整流器（６）と前記緩衝コンデンサ（７）との間に配設され、前記整流器（６）の出口において電圧のピークの値をトラッキングし、前記マイクロコントローラ（２）にフィードバックさせるピーク電圧トラッカ（９）を特徴とする、請求項１または２に記載の台所器具（１）。
4. 前記ピーク電圧トラッカ（９）から受け取ったフィードバックにより前記スイッチング手段（１０）を作動させることによって１つまたは複数の二次巻線（Ｓ１、Ｓ２）を活性化または非活性化する前記マイクロコントローラ（２）を特徴とする、請求項３に記載の台所器具（１）。
5. 共通端部二重二次巻線（Ｓ１、Ｓ２）を備えた前記変圧器（８）を特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の台所器具（１）。
6. 前記誘導加熱調理器（Ｋ）が低電力設定で動作される状況において高電力を引き出す、ＬＥＤやディスプレイ、バックライトなどの構成要素を非活性化する前記マイクロコントローラ（２）を特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の台所器具（１）。
7. 前記誘導コイル（Ｂ）によって発生された誘導エネルギーにより加熱される強磁性体の調理容器であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の台所器具（１）。
8. 抵抗性ヒータを有する能動加熱器具であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の台所器具（１）。
9. 電気モータによって動作される電気機械器具であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の台所器具（１）。
10. 調理制御が赤外線センサによって提供される、コーヒーメーカであることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の台所器具（１）。
11. 前記ヒータまたはモータなどの構成要素（Ｍ）を動作させるために前記誘導コイル（Ｂ）から電力を伝達する１つまたは複数の高電力受信コイル（１１）を特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の台所器具（１）。

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