JP5036755B2

JP5036755B2 - 加熱調理器

Info

Publication number: JP5036755B2
Application number: JP2009116278A
Authority: JP
Inventors: 滋之永田; 彰森井; 広康私市; 博史山崎; 昭彦小林; 庄太神谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-05-13
Filing date: 2009-05-13
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2029-05-13
Also published as: JP2010267429A

Description

本発明は、加熱調理器に関し、特に加熱調理器に接近した位置に存在する人体の検知に関する。

従来、加熱調理器には、例えば人体の接近を検知する人体センサを備えたものがある（例えば特許文献１参照）。

特許第４１９８０７４号公報（請求項１、図２）

従来の加熱調理器（特許文献１）においては、人体を検知し高温危険を促す発想はあったが、人体検知のために新規部品として赤外線センサや超音波センサを機体手前に設置する必要があり、部品点数の増加を招くとともに、操作パネル上の表示部・操作部寸法の圧迫を招く、という課題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、新規部品として赤外線センサや超音波センサを追加することなく人体を検知することを可能にした加熱調理器を提供することを目的とする。

本発明に係る加熱調理器は、被加熱物を加熱する加熱装置と、被加熱物の温度を検知する非接触温度検知装置と、温度検知結果に基づき前記加熱装置への入力電力を制御する制御装置と、前記加熱装置の火力、設定温度等を設定する操作部とを備え、前記非接触温度検知装置は、縦方向に隣接した複数箇所を検知できる複数素子を持つ赤外線センサを備え、その温度検知視野が、被加熱物と、前記操作部に対して正対して立つ操作者の両方を検知可能に設置され、前記複数素子のうち、上部のすくなくとも一つの素子が前記操作者の検知に対応し、前記制御装置は、前記赤外線センサの温度分布及びその変化に基づいて、操作者の有無、鍋の有無及び鍋が加熱中であるかどうかを検知するものである。

本発明においては、非接触温度検知装置の温度検知視野を、被加熱物と、操作部に対して正対して立つ操作者の両方を検知可能な視野に設置することで、被加熱物の温度検知と操作者の体温により操作者の有無を検知する人体検知との双方の検知を可能としており、このため、人体検知のために新規部品として赤外線センサや超音波センサを追加することなく人体を検知することができる。したがって、従来のように部品点数の増加を招いたりり、表示部・操作部寸法が圧迫する、というような弊害が解消されている。

本発明の一実施の形態に係る加熱調理器の斜視図である。図１の誘導加熱調理器の制御ブロック図である。赤外線センサによるセンサ検知領域の側面図（その１）である。赤外線センサによるセンサ検知領域の側面図（その２）である。状態変化に対する赤外線センサの各素子の出力分布を示した図（その１）である。状態変化に対する赤外線センサの各素子の出力分布を示した図（その２）である。図２の制御手段の処理を示すフローチャート（その１）である。図２の制御手段の処理を示すフローチャート（その２）である。

図１は本発明の一実施の形態に係る誘導加熱調理器の斜視図である。
図１の誘導加熱調理器１００は、上部が開口した調理器本体１１、調理器本体１１の上部に設けられた天板枠１２、天板枠１２に取り付けられた天板１３、調理器本体１１の正面側に設けられたグリル部１４を備えている。天板枠１２の内、奥側には吸・排気部１５が設けられており、手前側には操作部１６が設けられている。操作部１６は、ユーザーに操作され、誘導加熱調理器１００の火力や温度等を設定する。吸・排気部１５の両側には赤外線センサ１７がそれぞれ取り付けられている。この赤外線センサ１７は、被加熱物の温度及び人体の有無を検知するものであるが、その温度視野角の詳細は後述する（図３及び図４参照）。また、天板１３の手前側には例えば表示用ＬＥＤから構成される表示装置１８が設けられている。表示装置１８は、操作部１６による入力情報や被加熱物の加熱状態等の運転状況を表示する。

図２は、図１の誘導加熱調理器の制御ブロック図である。
図１の天板１３の下方には、加熱コイル（加熱装置）２１が配置されており、この加熱コイル２１にはインバータ２２から高周波電流が供給される。天板１３の下面には、天板１３を介して被加熱物の温度を検知するサーミスタ２３が取り付けられており、この出力は、上記の赤外線センサ１７の出力とともに制御手段２４に供給される。制御手段２４は、例えばマイコンから構成されており、後述の各種の制御処理をする。この制御手段２４には、上記の操作部１６及び表示装置１８の他に、記憶装置２５、計時手段２６及び音声出力手段２７が接続されている。記憶装置２５には、例えば、赤外線センサ１７の出力を温度換算するための温度換算式等が格納されており、制御手段２４は、赤外線センサ１７の出力を温度換算式に適用して被加熱物の温度を求める。音声出力手段２７は、加熱コイル２１の運転状況や被加熱物の加熱状態を警告音や音声により報知するものであり、本発明の報知音装置に相当する。なお、加熱コイル２１は、天板１３の下方に配置されているが、その鉛直上に例えば鍋（調理器容器）３１が載置されるように構成されており、鍋３１には液体を含む被調理物３２が投入される。なお、鍋（調理器容器）３１は本発明の被加熱物に相当する。

図３及び図４は、赤外線センサ１７によるセンサ検知領域の側面図である。図３は鍋３１が無く人体が存在している状態を示しており、図４は鍋３１及び人体が存在している状態を示している。
赤外線センサ１７は、物体の赤外線量を検知するものであり、縦方向に隣接した複数箇所を検知できる複数素子からなる非接触赤外線温度検出手段（１×８方式：サーモパイル式赤外線センサ）から構成されている。
赤外線センサ１７は、天板１３上において、鍋設置位置周辺を視野に持つように配置されている。したがって、鍋が多少位置ずれして置かれた状態においても、いずれかの素子はかならず鍋底や鍋肌を検知できるようになっている。また、赤外線センサ１７の８素子のうち、上部の少なくとも一つの素子（ここでは素子１〜素子４）は水平（天板面）より上部を向けて設置することにより、操作者が近づいてきた際には、人体の体温を検知して素子１〜４の検知温度が上昇又は変動し、調理器の前に立つ人体の温度を計測することが可能となっている。鍋３１が置かれた場合には、素子５（鍋底）が最も大きな変動を示すが、人体のみが近づいた場合には素子５や素子６の出力の変動はなく、素子１〜４の出力が温度上昇あるいは温度変動を示すため、人体が近づいてきたことを精度よく検知することが可能となる。これらの各状態における赤外線センサ１７の素子の出力分布について更に詳細に説明する。

図５及び図６は、状態変化（鍋・人体の有無）に対する赤外線センサ１７の各素子の出力分布を示した図である。
鍋３１が置かれていなく、人体も存在していない状態では、図５（ａ）に示されるように素子１〜素子８の出力は何れも低い状態になっている。この状態で、人体が近づくと、図５（ｂ）に示されるように、素子１〜素子８の内、素子１〜素子４が人体の赤外線を受光してその出力が上昇する。

また、鍋３１が置かれており（但し、非加熱状態）、人体が存在する状態では、図５（ｃ）に示されるように、素子１が人体の赤外線を受光して（素子２〜素子４は鍋の存在により受光できない）その出力が大となり、それ以外の素子２〜素子８の出力は何れも低い状態になっている。このような状態で、鍋３１が加熱されると、図５（ｄ）に示されるように、鍋肌部、鍋底部及び天板部をそれぞれ視野とする素子２，３、素子４，５及び素子６〜８の出力が上昇する。

また、鍋３１が置かれて加熱されており、人体が存在しない状態では、図６（ａ）に示されるように、鍋肌部、鍋底部及び天板部をそれぞれ視野とする素子２，３、素子４，５及び素子６〜８の出力が高い状態になっている。
また、鍋３１が置かれているが加熱後であり（温度が下がっている）、人体が存在しない状態で、天板部の温度がまだ充分に低下していない状態では、図６（ｂ）に示されるように、天板部を視野とする素子６〜８の出力が高い状態になっている。

以上のように、赤外線センサ１７の各素子の出力は、鍋３１及び人体の有無、鍋が加熱状態であるかどうかを含めてその状態に応じ変化する。この赤外線センサ１７の出力の変化に基づいてそれぞれの状態を検知する方法を次に説明する。

図７及び図８は、制御手段２４の処理を示すフローチャートであり、ここでは主として人体検知及びそれに基づいた制御について説明する。なお、人体検知の初期段階では例えばインバータ２２には加熱用電源（図示せず）が供給されていない状態（加熱用電源オフ）にあるものとする。
（Ｓ１１、Ｓ１２）
制御手段２４は、温度上昇閾値ΔＴｓｈｕｎ（但し、ｎ＝１〜８、ｎは素子番号である）を設定する（Ｓ１１）。
次に、制御手段２４は、温度下降閾値ΔＴｓｈｄｎ（但し、ｎ＝１〜８、ｎは素子番号である）を設定する（Ｓ１２）。
なお、これらの温度上昇閾値及び温度下降閾値は、例えば操作部１６からの設定により取り込んで記憶装置２５に格納しておいてそれを読み込んで設定する。

（Ｓ１３）
制御手段２４は、赤外線センサ１７の出力に基づいて温度変動値ΔＴｎを求める。温度変動値ΔＴｎは次式より求められる。
ΔＴｎ＝Ｔｎ（ｔ）−Ｔｎ（ｔ−１）ｎ＝１〜８、ｎは素子番号である。
但し、ｎ＝１〜８、ｎは素子番号、Ｔｎ（ｔ）は現在の素子ｎの温度、Ｔｎ（ｔ−１）は単位時間前の素子ｎの温度である。
なお、この温度変動値ΔＴｎを求める処理（Ｓ１３）は、図７のフローチャートの処理の流れに関係なく、以後単位時間毎に継続して行われるものとする。

（Ｓ１４〜Ｓ１６）
制御手段２４は、素子１〜素子４で複数の素子（温度上昇素子Ａ）が
ΔＴｎ＞ΔＴｓｈｕｎ
であるか否かを判定する（Ｓ１４）。この条件が成立した場合には図５（ｂ）及び（ｄ）の状態になるので、人体が近傍に来たと判定し（Ｓ１５）、表示装置１８をオンする（或いは輝度を高める）（Ｓ１６）。

（Ｓ１７〜Ｓ２０）
制御手段２４は、素子１以外の温度上昇素子Ａの全てが
ΔＴｎ＜ΔＴｓｈｄｎ
であるかどうかを判定し（Ｓ１７）、この条件が成立しない場合には、計時手段２６の計時をスタートさせて一定時間を経過するまでこの処理（Ｓ１７、Ｓ１８）を継続し、一定時間を経過するまでに上記の条件が成立しない場合には鍋３１が天板１３に置かれていないものとして、表示装置１８をオフにし（Ｓ１９）、処理（Ｓ１４）に移行する。制御手段２４は、このように、人体が近づく度に表示装置１８をオンにし、一定時間を経過しても温度上昇素子Ａ（素子１を除く）の全てが上記の条件を満たしていない場合（状態変化が無い場合）には表示装置１８をオフにしている。
また、制御手段２４は、上記の判定（Ｓ１７）が成立した場合には、図５（ｃ）のようになり、冷たい鍋（加熱されていない）が置かれたものと判定する（Ｓ２０）。

（Ｓ２１〜Ｓ２４）
制御手段２４は、冷たい鍋３１（加熱されていない）が置かれたものと判定した後は、スタンバイ状態にする（加熱用電源をオン）（Ｓ２１）。図２の例においては、加熱用電源（図示せず）オンにしインバータ２２が駆動可能な状態にする。このように鍋３１が置かれると自動的にスタンバイ状態にするので、使い勝手も良く、省エネ効果も期待できる。そして、制御手段２４は、操作部１６からの操作信号を取り込んで加熱開始が指示されいるか否かを判定し（Ｓ２２）、加熱開始が指示されている場合にはインバータ２２から加熱コイル２１に高周波電流が供給されて加熱される。そして、その加熱状態で素子２〜素子６の温度上昇が
ΔＴｎ＜ΔＴｓｈｕｎ
であるか否かを判定し（Ｓ２３）、その条件が成立している場合には図５（ｄ）のようになり、鍋３１が加熱中であると判定する（Ｓ２４）。

（Ｓ２５〜Ｓ２７）
制御手段２４は、赤外線センサ１７の素子１の温度が
ΔＴｎ＜ΔＴｓｈｄｎ
であるか否かを判定し（Ｓ２５）、その条件が成立している場合には、その温度分布は図６（ａ）のようになり、加熱中に人体が離れたと判定する（Ｓ２６）。そして、制御手段２４は、例えば「通電加熱中注意喚起」の報知音をオンにして音声出力手段２７から音声を出力させる（Ｓ２７）。

（Ｓ２８〜Ｓ３１）
制御手段２４は、赤外線センサ１７の素子１の温度が
ΔＴｎ＜ΔＴｓｈｕｎ
であるか否かを判定し（Ｓ２８）、その条件が成立している場合には、その温度分布は図５（ｄ）のようになり、加熱中に人体が近づいてきたと判定し（Ｓ２９）、制御手段２４は、例えば「通電加熱中注意喚起」の報知音をオンにして音声出力手段２７から音声を出力させる（Ｓ３０）。そして、加熱終了（Ｓ３１）により人体検知スタートの初期段階に移行し、上記の処理（Ｓ１１）以降の処理を継続する。

以上のように本実施の形態においては、非接触温度検知装置（赤外線センサ１７）の温度検知視野を、鍋３１と、操作部１６に対して正対して立つ人体（操作者）の両方を検知可能な視野に設置することにより、鍋３１の温度検知と、人体（操作者）の体温により人体の有無を検知する人体検知との双方の検知が可能になっており、このため、単一の赤外線センサ１７で鍋３１の温度計測と人体有無の検知とが可能になっており、従来のように部品点数を増加させたり或いは操作部の寸法圧迫のような弊害が解消されている。

また、本実施の形態においては、非接触温度検知装置として複数素子を持つ赤外線センサ１７を用いるようにしており、このため、人体を高精度に検知することが可能になっている。

また、本実施の形態においては、赤外線センサ１７の複数素子のうち、少なくとも一つの素子（実施の形態では素子１〜素子４）は鍋３１の設置面よりも上向きに設置させており、このため、鍋３１が置かれた状態でも人体をカバーできるので、鍋３１が定常的に置かれたような状態でも人体検知が可能になっている。

また、本実施の形態においては、例えば一晩置きっぱなしにしている鍋などは基本的に短時間の温度変動はないが、人体は検知した段階で大きな温度変動を示すことに着目しており、すなわち、素子１の温度が単に上昇するだけでなく、微分値という形で信号の変動を感知することで人体を検知したと判定しており、このため、高精度の人体検知が可能になっている。勿論、本発明においては、上記のような赤外線センサ１７の出力の微分値だけでなく、赤外線センサ１７の出力（図５、図６参照）に基づいて人体検知を行うようにしてもよい。

また、本実施の形態においては、人体を検知した場合には、自動的に加熱準備状態（スタンバイ状態）に移行させている。誘導加熱調理器の例では、運転する際に電源ボタンを長押し→キーロック解除ボタンを押すなどして、加熱準備（加熱用電源オン）などを実施するが、操作手順として１〜２手順増えてしまうため操作者の負担となる。しかし、本実施の形態においては、人体を検知した場合には、自動的に加熱準備状態に移行させるようにしており、このため、操作点順を減らすことができ、操作性においても優れたものとなっている。また、上記の他に、人体を検知した場合には、表示装置１８をオンにするとともに操作用電源（図示せず）をオンにするようにしても良い（但し、操作用電源を別系統して設ける）。そのようにした場合には、電源がオンになったこと及び操作受付可能な状態であることを使用者に報知することができる。また、省エネ効果も期待できる。

また、本実施の形態においては、人体を検知した場合には表示装置１８をオン（例えば表示用ＬＥＤをオン）等しており、機器が通電状態であることが分かるために、使用者の安全性向上にもつながっている。

また、本実施の形態においては、操作部１６による運転状況や被加熱物の加熱状態を警告音や音声により報知する音声出力手段２７を備えており、人体検知の有無をトリガーとして警告音や音声を発生させるようにしており、例えば鍋３１が高温で危険であり人体が存在する、というケースでは、特に素子５は比較的正確に鍋温度を検知するため、素子５が検知温度以上になった場合には、高温による警告表示や音による報知（音声ガイドを含む）を実施することができる。このため、例えば図６（ａ）のようなケースでは、人体が存在しないが鍋３１が高温化していることを判別することも可能となるし、調理器の前にいない使用者に対して、音声ガイドや報知音で危険を警告することも可能である。

なお、本実施の形態においては、人体が近づくたびに表示装置１８がオン／オフする例について説明したが、それがわずらわしい場合や微弱ではあるがセンサの待機電力を低減したい場合には、操作部１６に人体検知機能自体をオン／オフさせる操作スイッチ１６ａ（図２参照）を設けるようにしてもよい。

また、本実施の形態においては、加熱用電源がオフされた後に、一定時間経過し且つ人体が無いと判定した場合には表示装置１８をオフするようにしているが（Ｓ１９）、それだけでなく、自動的に運転オフ又は省電力モードにするようにしてもよい。従来製品では運転後一定時間経過すると電源をオフするなどの機能は存在するが、調理作業中に電源をオフされることは調理者の作業効率を阻害する場合もある。しかし、上記の条件で運転オフ又は省電力モードにすれば、そのような弊害はなく、使い勝手が良く、より利便性を向上させることが可能となっている。また、省エネ効果も期待できる。

また、上記の実施の形態においては、加熱調理器として誘導加熱調理器の例について説明したが、ラジエントヒータによる加熱調理器等においても本発明は同様に適用される。

１１調理器本体、１２天板枠、１３天板、１４グリル部、１５吸・排気部、１６操作部、１６ａ操作スイッチ、１７赤外線センサ、１８表示装置、２１加熱コイル、２２インバータ、２３サーミスタ、２４制御手段、２５記憶装置、２６計時手段、２７音声出力手段、３１鍋、３２被調理物。

Claims

被加熱物を加熱する加熱装置と、
被加熱物の温度を検知する非接触温度検知装置と、
温度検知結果に基づき前記加熱装置への入力電力を制御する制御装置と、
前記加熱装置の火力、設定温度等を設定する操作部と
を備え、
前記非接触温度検知装置は、縦方向に隣接した複数箇所を検知できる複数素子を持つ赤外線センサを備え、その温度検知視野が、被加熱物と、前記操作部に対して正対して立つ操作者の両方を検知可能に設置され、
前記複数素子のうち、上部のすくなくとも一つの素子が前記操作者の検知に対応し、
前記制御装置は、前記赤外線センサの温度分布及びその変化に基づいて、操作者の有無、鍋の有無及び鍋が加熱中であるかどうかを検知する
ことを特徴とする加熱調理器。
前記複数素子のうち、少なくとも一つの素子は被加熱物設置面より上向きに設置されることを特徴とする請求項１に記載の加熱調理器。
前記被加熱物設置面より上向きに設置されている素子が発生する温度検知信号又はその時間微分値が、任意の閾値より大きい場合には、前記操作部の近傍に人体が存在すると判定することを特徴とする請求項２に記載の加熱調理器。
人体を検知した場合には、自動的に加熱装置を加熱準備状態に移行させることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の加熱調理器。
被加熱物の加熱状態を表示する表示装置を備え、
人体を検知した場合には、自動的に表示装置をオン又は表示輝度を高めることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の加熱調理器。
前記制御装置に付属した計時手段を備え、
前記加熱装置がオフされた後、一定時間経過し、且つ人体が存在しないと判定した場合には自動的に運転オフ又は省電力モードに移行することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の加熱調理器。
前記加熱装置の運転状況や被加熱物の加熱状態を警告音や音声により報知する報知音装置を備え、人体検知の有無をトリガーとして警告音や音声を発生させることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の加熱調理器。
前記操作部は、人体検知機能をオン／オフ選択可能とする操作スイッチを備えていることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の加熱調理器。
前記加熱装置は、高周波電流が供給される加熱コイル、及び前記被加熱物を前記加熱コイルに接触させず、かつ前記加熱コイルの鉛直上に設置された天板を備え、前記非接触温度検知装置の複数素子のうち少なくとも一つを被加熱物側面底部を視野内におき、さらに、複数素子のうち別の少なくとも一つを天板面より上向きに設置していることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の加熱調理器。