JP4996289B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、電磁誘導加熱コイルを用いて鍋やフライパン等の被加熱物を加熱する誘導加熱調理器に関する。

近年、鍋等の被加熱物を加熱コイルにより誘導加熱する誘導加熱調理器は、安全・清潔・高効率という優れた特徴が認知され、広く普及している。この種の誘導加熱調理器は、被加熱物の温度を検出するために、被加熱物から放射される赤外線エネルギを検出する赤外線センサを備えている。赤外線センサは、赤外線を透過可能な材料で形成されたトッププレートの赤外線入射領域から入射した、被加熱物から放射される赤外線を受光し、被加熱物の温度に応じて変化する信号を出力する。特許文献１に記載の誘導加熱調理器は、２つの赤外線センサを用いて、互いに異なる２つの波長域の赤外線エネルギを検出し、これらの赤外線エネルギの関係から被加熱物の温度を検出し、その検出温度に基づいて加熱部の加熱制御を行っている。

特開２００３−１０９７３６号公報

特許文献１に記載の誘導加熱調理器は、被加熱物の温度が高い場合、過熱状態であると判断して安全性のため加熱を緊急停止する制御を行っている。ところで、調理中に鍋をコンロ上で前後に揺すり瞬間的に場所を移動させる場合がある。このとき、赤外線入射領域から被加熱物が外れると、赤外線センサが受ける被加熱物からの赤外線エネルギは減少するが、赤外線センサは可視光等の外乱光を受光してしまう。これにより、被加熱物の温度が実際より高く判断されてしまい、過熱状態防止のための保護機能が動作し、加熱が停止されるという問題があった。

本発明は、前記課題を解決するもので、赤外線入射領域から被加熱物が瞬間的に外された場合であっても誤動作を防止し、安全性と使い勝手を両立させた誘導加熱調理器を提供することを目的とする。

本発明に係る第１の誘導加熱調理器は、被加熱物を載置するトッププレートと、交流磁界を発生させて被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、被加熱物から放射された赤外線をトッププレートを介して検出する赤外線センサと、赤外線センサの出力に基づいて、被加熱物の温度を検知し、被加熱物の温度が所定温度以上であると判断した場合に、過熱状態であると判断して加熱コイルによる加熱を停止させるように制御を行う制御部とを備える。制御部は、赤外線センサの出力に基づいて、被加熱物の温度の急激な上昇を判断し、被加熱物の温度が急激に上昇していると判断した場合、被加熱物の温度が所定温度以上であっても、加熱コイルによる加熱を継続するとともに、急激な温度上昇を検出してから所定時間経過後、被加熱物の温度を再度検知し、被加熱物の温度が所定温度以上であると判断した場合は、加熱コイルによる加熱を停止するか又は加熱出力を低下させ、被加熱物の温度が所定温度未満であると判断した場合は、加熱コイルによる加熱を継続する。制御部は、赤外線センサの出力に基づいて検出された被加熱物の温度が所定温度よりも高い温度である限界温度以上であるとき、被加熱物の温度が急激に上昇していると判断する。

上記の誘導加熱調理器において、制御部は、赤外線センサの出力に基づいて検出された被加熱物の温度が所定温度よりも高い限界温度以上であるときに、被加熱物の温度が急激に上昇していると判断することに代えて、赤外線センサの出力に基づいて検出された被加熱物の温度上昇率が所定上昇率以上であるとき、被加熱物の温度が急激に上昇していると判断してもよい。

本発明の誘導加熱調理器によれば、安全性を損なわずに使い勝手を良くすることができる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

実施の形態
［誘導加熱調理器の構成］
図１は、本発明の実施の形態による誘導加熱調理器の構成図である。本実施の形態の誘導加熱調理器は、被加熱物１を載置するトッププレート２と、トッププレート２の下方に上面をトッププレート２下面に対向させて設けられ、交流磁界を発生させて被加熱物１を誘導加熱する加熱コイルとを有する。本実施の形態において、加熱コイルは内コイル３ａと外コイル３ｂとによる分割巻き構成を有する。以下、内コイル３ａと外コイル３ｂとをまとめて、加熱コイル３という。なお、加熱コイル３は分割巻き構成である必要はない。被加熱物１は、トッププレート２の上面に、加熱コイル３に対応させた位置に載置される。加熱コイル３は、トッププレート２の下方に設けられた加熱コイル支持台４に載置される。加熱コイル支持台４の下面には、加熱コイル３の裏面側への磁束を加熱コイル３近傍に集中させるフェライト５が設けられている。

トッププレート２において、内コイル３ａと外コイル３ｂとの間に対向する部分６は、赤外線入射領域として、赤外線を透過可能な材料で形成される。その赤外線入射領域６の下方の内コイル３ａと外コイル３ｂとの間で加熱コイル３の上面に垂直に、上下に開口を有する筒状の導光筒７が設けられる。なお、加熱コイル３が分割巻き構成でない場合、赤外線入射領域６は加熱コイル３の中心部の開口内に設けることができる。この場合できるだけ加熱コイル３の巻線に近づけると、被加熱物１のより高温部の温度を赤外線センサ８により検知することができる。赤外線センサ８は、導光筒７の下方開口に対向するように設けられている。被加熱物１の底面から放射された、被加熱物１の温度に基づく赤外線は、トッププレート２に設けられた赤外線入射領域６から入射し、導光筒７の内部を通って、赤外線センサ８により受光される。赤外線センサ８は、受光した赤外線を検出し、検出した赤外線エネルギに基づいた検出信号を出力する。

加熱コイル３の下方に、加熱コイル３に高周波電流を供給するインバータ回路９と、操作部１０からの入力や赤外線センサ８の出力に基づいて、加熱コイル３に供給する高周波電流の大きさを制御するためにインバータ回路９を制御することやその他の誘導加熱調理器全体の制御を行う制御部１１とが設けられている。

さらに、本実施の形態の誘導加熱調理器は、制御部１１から赤外線センサ８の出力情報を入力するとともに、時間を計測する計時部１２を有する。制御部１１は、赤外線センサ８の出力に基づいて、被加熱物１の温度を検知し、被加熱物１の温度が所定値以上であると判断した場合に、加熱コイル３への電力供給を停止するが、被加熱物１の温度が急激に上昇しているならば、この被加熱物１の温度を無効として、加熱コイル３への電力供給を継続する。計時部１２は、制御部１１が被加熱物１の急激な温度上昇を検出してからの時間を計時し、計時した時間が所定時間に到達すると、制御部１１に通知する。制御部１１は、この通知を受けた後、再度被加熱物１の温度を検知し、被加熱物１の温度が所定値以上であると判断した場合には、加熱コイル３への電力供給を停止し、被加熱物１の温度が所定値未満であると判断した場合には、加熱コイル３への電力供給を継続する。

［誘導加熱調理器の動作］
以下、誘導加熱調理器の基本的な動作について説明する。ユーザにより操作部１０から加熱開始や火力設定等が入力されると、制御部１１は、この入力に基づいてインバータ回路９のスイッチング素子を制御して、加熱コイル３への高周波電流の供給量を制御する。加熱コイル３に高周波電流が供給されると、加熱コイル３から高周波磁界が発せられ、トッププレート２上に載置された被加熱物１が誘導加熱される。

図２は、被加熱物１を加熱するときの赤外線センサ８の出力と経過時間の関係を示す図である。被加熱物１が赤外線入射領域６を覆っている場合は、実線２０に示すように加熱時間にしたがって赤外線センサ８の出力は徐々に増加する。すなわち、被加熱物１の温度は徐々に上昇する。本実施の形態において、赤外線センサ８の所定出力Ｖ１は、赤外線センサ８が正常に被加熱物１の温度を検知している場合において、被加熱物１の温度が所定温度Ｔ１のときの出力レベルに相当する。赤外線センサ８の出力が所定出力Ｖ１以上のとき、すなわち赤外線センサ８の検知温度が所定温度Ｔ１以上のとき、制御部１１は被加熱物１が過熱状態であると判断して、安全性確保のため加熱を停止する。一方、調理中の鍋振り等により、被加熱物１が赤外線入射領域６から瞬間的に外れた場合は、破線２１に示すように赤外線センサ８の出力は可視光等の外乱光が赤外線入射領域６から入射して赤外線センサ８が検知することにより急激に増大し、所定出力Ｖ１を越えてしまうこともある。従来では、このような温度変化が検出された場合、安全性のため加熱が停止されていたが、本実施の形態の誘導加熱調理器は、このような場合でも、加熱を停止せず継続させる。以下、本実施の形態の誘導加熱調理器の加熱制御について説明する。

本実施の形態の誘導加熱調理器は、制御部１１が赤外線センサ８の検知温度が高く且つ当該検知温度が急激に上昇していると認識した場合は、被加熱物１が赤外線入射領域６から瞬間的に外れた可能性が高いと判断して、この赤外線センサ８の検知温度を無効として、加熱を継続する。そして、急激な温度変化を検出してから所定時間経過後、赤外線センサ８の検知温度が下がっていれば、被加熱物１が赤外線入射領域６上に戻っており被加熱物１の温度は正常な状態にあると判断して、加熱を継続するが、被加熱物１の温度が依然として高ければ安全性を確保するため加熱を停止する。

図３は、本発明の実施の形態の誘導加熱調理器の制御部１１による加熱制御処理を示すフローチャートである。制御部１１は、赤外線センサ８の出力する被加熱物１の検知温度を入力し、その現時刻ｔにおける検知温度Ｔと現時刻ｔより時間Δｔ前の時刻ｔ０における検知温度Ｔ０から温度上昇率ΔＴ＝Ｔ−Ｔ０を算出する（Ｓ１）。赤外線センサ８の検知温度Ｔが所定温度Ｔ１以上か否かを判断する（Ｓ２）。被加熱物１の温度Ｔが所定温度Ｔ１未満のときは（Ｓ２でＮｏ）、再度温度Ｔと温度上昇率ΔＴを測定する（Ｓ１）、すなわち加熱コイル３による加熱を継続する。一方、被加熱物１の温度Ｔが所定温度Ｔ１以上のときは（Ｓ２でＹｅｓ）、温度上昇率ΔＴに基づき赤外線センサ８の検知温度が急激に上昇しているか否かを判断する（Ｓ３）。急激な温度上昇であるか否かは次のようにして判断する。具体的には、ステップＳ１で算出した温度上昇率ΔＴが所定上昇率以上であるとき、被加熱物１の温度が急激に上昇していると判断する。または、赤外線センサ８の検知温度Ｔが、被加熱物１の検知温度としては達し得ない限界温度以上であるときに、急激な温度上昇であると判断してもよい。限界温度は、所定温度Ｔ１よりも大きくなる。赤外線センサ８の検知温度が急激に上昇していないときは、（Ｓ３でＮｏ）、赤外線センサ８の検知温度Ｔは正しいと判断して、加熱コイル３による加熱を停止して被加熱物１の過熱を防止する（Ｓ８）。これは、例えば図２において時刻ｔ３の場合である。

一方、ステップＳ３において、制御部１１は、赤外線センサ８の温度が急激に上昇していることを検知したときは（Ｓ３でＹｅｓ）、赤外線センサ８の出力は外乱光によるものである、すなわち被加熱物１が赤外線入射領域６から瞬間的にずれたと判断して、加熱コイル３による加熱を停止せず被加熱物１の加熱状態を継続するとともに計時部１２に信号を出力する。計時部１２はその信号を受けて計時を開始する（Ｓ４）。計時部１２は、計時を開始してから所定時間経過後、例えば３秒後に、制御部１１に所定時間が経過したことを示すタイムアップ信号を出力する（Ｓ５でＹｅｓ）。制御部１１は、タイムアップ信号を受けて再度赤外線センサ８の検知温度Ｔ’を入力する（Ｓ６）。赤外線センサ８の検知温度Ｔ’が所定温度Ｔ１以上か否かを判断する（Ｓ７）。赤外線センサ８の検知温度Ｔ’が所定温度Ｔ１未満のときは（Ｓ７でＮｏ）、被加熱物１が赤外線入射領域６から瞬間的にずれたが今は戻っていると判断して、赤外線センサ８の検知温度を監視するモードに戻る。すなわち、加熱コイル３による加熱を継続する（Ｓ１、Ｓ２）。一方、被加熱物１の温度Ｔ’が依然として所定温度Ｔ１以上のときは（Ｓ７でＹｅｓ）、被加熱物１が赤外線入射領域６からずれたままである、または、他の高温の被加熱物１が載置されたと判断して、加熱コイル３による加熱を停止する（Ｓ８）。

例えば、図２の破線２１の場合、すなわち、時刻ｔ１のときに検知された被加熱物１の温度Ｔが所定温度Ｔ１以上であり（Ｓ２でＹｅｓ）且つ赤外線センサ８の検知温度が急激に上昇している（Ｓ３でＹｅｓ）ので、被加熱物１が赤外線入射領域６からずれたと判断し、加熱コイル３による加熱を継続する（Ｓ４）。時刻ｔ１から所定時間経過後の時刻ｔ２のとき、再度赤外線センサ８の検知温度Ｔ’を入力すると（Ｓ６）、赤外線センサ８の検知温度Ｔ’はＴ１’（Ｖ１’に相当する）で所定温度Ｔ１未満であり（Ｓ７でＮｏ）、加熱コイル３による加熱を継続する（Ｓ１、Ｓ２）。

以上のように、本実施の形態によれば、制御部１１は、被加熱物１から放射された赤外線をトッププレート２を介して検出する赤外線センサ８の出力に基づいて、被加熱物１の温度を検知し、被加熱物１の温度が所定温度Ｔ１以上であると判断した場合に、加熱コイル３による加熱を停止させるように制御を行い、応答性良く被加熱物１の温度上昇を検知できるので、例えば、野菜炒めの場合において、高火力で高温を維持しかつ、少量油を使用した調理でも油発火温度を超えて被加熱物１が加熱されるのを防止する。また、赤外線センサ８の出力に基づいて、被加熱物１の温度の急激な上昇を判断し、被加熱物１の温度が急激に上昇していると判断した場合、被加熱物１の温度が所定温度Ｔ１以上であっても、加熱コイル３による加熱を継続するので、例えば野菜炒め調理中に鍋を振っても、加熱動作が停止しないので、使い勝手がよい。

また、制御部１１は、急激な温度上昇を検出してから所定時間経過後、被加熱物１の温度を再度検知し、被加熱物１の温度が所定温度以上であると判断した場合は、加熱コイル３による加熱を停止するので、被加熱物１の高温状態が継続されていることを確認し加熱動作を停止するので安全である。

また、制御部１１は、急激な温度上昇を検出してから所定時間経過後、被加熱物１の温度を再度検知し、被加熱物１の温度が所定温度Ｔ１未満であると判断した場合は、加熱コイル３による加熱を継続するので、被加熱物１の高温が使用者の鍋振り等の調理動作による一時的なものであることを確認して加熱動作を継続するので調理性能を向上することができ使い勝手が良い。

なお、本実施の形態においては、図３のステップＳ４において現在の加熱コイル３の加熱出力を継続することとしているが、本発明はこれに限定されない。ステップＳ４において加熱コイル３の加熱出力を現在の出力値より低下させてもよい。その後、ステップＳ７からステップＳ１に戻ったときに、加熱コイル３の加熱出力を元の加熱出力に戻すように制御してもよい。

なお、本実施の形態においては、図３のステップＳ８において現在の加熱コイル３の加熱出力を停止することとしているが、本発明はこれに限定されない。ステップＳ８において加熱停止後赤外線センサ８の検知温度が所定温度Ｔ１未満に低下したのを検知して、元の加熱状態に復帰してステップＳ１に戻っても良い。また、ステップＳ８において、加熱を停止する代わりに加熱コイル３の加熱出力を現在の出力値より低下させてもよい。その後、赤外線センサ８の検知温度が所定温度Ｔ１未満に低下したのを検知したときに、加熱コイル３の加熱出力を元の加熱出力に戻すように制御してもよい。加熱動作を自動的に復帰することで、実質的な加熱出力が高くなり使い勝手が向上する。

なお、本実施の形態においては、図３のステップＳ２とステップＳ７において同じ所定温度Ｔ１を用いているが、本発明はこれに限定されない。ステップＳ６の所定温度は、ステップＳ２の所定温度より低くてもよいし、高くてもよい。

本発明による誘導加熱調理器は、安全性と使い勝手を両立させることができるという効果を有し、一般家庭などで使用される誘導加熱調理器に有用である。

本発明の実施の形態による誘導加熱調理器の構成図 被加熱物を加熱するときの赤外線センサの出力と経過時間の関係を示す図 本発明の実施の形態の誘導加熱調理器の制御部による加熱制御処理を示すフローチャート

符号の説明

１ 被加熱物
２ トッププレート
３ 加熱コイル
４ 加熱コイル支持台
５ フェライト
６ 赤外線入射領域
７ 導光筒
８ 赤外線センサ
９ インバータ回路
１０ 操作部
１１ 制御部
１２ 計時部

Claims (4)

1. 被加熱物を載置するトッププレートと、
   交流磁界を発生させて被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、
   被加熱物から放射された赤外線を前記トッププレートを介して検出する赤外線センサと、
   赤外線センサの出力に基づいて、被加熱物の温度を検知し、被加熱物の温度が所定温度以上であると判断した場合に、過熱状態であると判断して前記加熱コイルによる加熱を停止させるように制御を行う制御部とを備え、
   前記制御部は、赤外線センサの出力に基づいて、被加熱物の温度の急激な上昇を判断し、被加熱物の温度が急激に上昇していると判断した場合、被加熱物の温度が前記所定温度以上であっても、前記加熱コイルによる加熱を継続するとともに、
   急激な温度上昇を検出してから所定時間経過後、被加熱物の温度を再度検知し、
   被加熱物の温度が所定温度以上であると判断した場合は、前記加熱コイルによる加熱を停止するか又は加熱出力を低下させ、被加熱物の温度が所定温度未満であると判断した場合は、前記加熱コイルによる加熱を継続するものとし、
   前記制御部は、赤外線センサの出力に基づいて検出された被加熱物の温度が前記所定温度よりも高い温度である限界温度以上であるとき、被加熱物の温度が急激に上昇していると判断する、
   ことを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 被加熱物を載置するトッププレートと、
   交流磁界を発生させて被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、
   被加熱物から放射された赤外線を前記トッププレートを介して検出する赤外線センサと、
   赤外線センサの出力に基づいて、被加熱物の温度を検知し、被加熱物の温度が所定温度以上であると判断した場合に、過熱状態であると判断して前記加熱コイルによる加熱を停止させるように制御を行う制御部とを備え、
   前記制御部は、赤外線センサの出力に基づいて、被加熱物の温度の急激な上昇を判断し、被加熱物の温度が急激に上昇していると判断した場合、被加熱物の温度が前記所定温度以上であっても、前記加熱コイルによる加熱を継続するとともに、
   急激な温度上昇を検出してから所定時間経過後、被加熱物の温度を再度検知し、
   被加熱物の温度が所定温度以上であると判断した場合は、前記加熱コイルによる加熱を停止するか又は加熱出力を低下させ、被加熱物の温度が所定温度未満であると判断した場合は、前記加熱コイルによる加熱を継続するものとし、
   前記制御部は、前記赤外線センサの出力に基づいて検出された被加熱物の温度上昇率が所定上昇率以上であるとき、被加熱物の温度が急激に上昇していると判断する、
   ことを特徴とする誘導加熱調理器。
3. 前記制御部は、被加熱物の温度が急激に上昇していると判断した場合、前記加熱コイルの加熱出力を低下させるように制御し加熱を継続することを特徴とする請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
4. 前記制御部は、急激な温度上昇を検出してから所定時間経過後、被加熱物の温度を再度検知し、被加熱物の温度が所定温度未満であると判断した場合は、前記加熱コイルの加熱出力を元の加熱出力に戻すように制御することを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱調理器。

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