JP5889130B2 - 誘導加熱調理器およびその制御方法 - Google Patents

Description

本願発明は、誘導加熱調理機器に関し、特に鍋などの被加熱体の表面温度を正確に推定するとともに、被加熱体を適正な温度で加熱することができる誘導加熱調理機器、およびその制御方法に関するものである。

これまでの誘導加熱調理機器において、鍋の表面温度を正確に測定し、これに基づいて加熱コイルに適正な電力を供給することにより、最適な調理方法の実現に対する市場の強い要請があった。そして従来の誘導加熱調理機器の多くは、一般に、トッププレートの下面に直接的に接触させたサーミスタや熱電対など感熱素子（接触式温度センサ）を用いてトッププレートの温度を測定し、熱平衡状態にあるときのトッププレートの温度と鍋の表面温度が一定の関係を有することに基づいて、トッププレートの温度から鍋の表面温度を検知するものであった。

これに対し、たとえば特許文献１に記載の誘導加熱調理機器のように、トッププレートの下方に配置された赤外線センサなどの光センサ（光学式温度センサ）を用いて、トッププレートを介して通過する赤外線などの放射エネルギを測定することにより、鍋の表面温度を検知するものも提案されている。

特開２００４−２２７９７６号公報（図１）

しかしながら、接触式温度センサを用いて測定されたトッププレートの温度は、耐熱ガラスなどで作製されたトッププレートの熱抵抗が大きいため、鍋の表面温度をリアルタイムで反映するものではなく、とりわけ加熱開始直後において、トッププレートの温度から検知された鍋の表面温度が実際の鍋の表面温度に遅れて上昇するため、加熱コイルへの給電を適正に制御することはできなかった。

一方、光学式温度センサは、高温物体からの放射エネルギが表面温度の４乗に比例することを利用するものであるところ、特に、通常の実用調理時に鍋の表面が達する温度（約１５０℃）以下の比較的に低い温度においては、鍋の表面からの放射エネルギは非常に小さいため、鍋の表面温度を正確に検知することができなかった。すなわち、光学式温度センサを用いて検知された鍋の表面温度は、とりわけ実用調理温度より低いとき（加熱開始直後）、温度検知精度が低く、接触式温度センサを用いた場合と同様、加熱コイルへの給電を適確に制御することはできなかった。また、光学式温度センサを用いて温度を検知することは、たとえば鍋の表面状態（汚れ、光沢の有無など）により検知精度が損なわれやすく、その他火力や、内容物、周囲環境などにより影響を受けやすく、鍋の表面温度の正確な検知をより困難なものとしていた。

本願発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、被加熱体が載置されるトッププレートと、前記トッププレートの下方に配置された、前記被加熱体を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路と、前記トッププレートの下方に配置された、該トッププレートの温度（Ｔ_ｇ）を検出する温度センサと、前記温度センサに接続された温度推定回路と、前記駆動回路を制御する制御回路とを備えた誘導加熱調理器であって、
前記温度推定回路は、
ａ）前記被加熱体の温度上昇率が所定の閾値以下となるときの前記被加熱体の規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）、および前記被加熱体が規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）に達するまでの規定加熱時間（τ）の関係を記憶し、
ｂ）前記メモリ内の前記規定加熱時間（τ）における前記規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）、前記規定加熱時間（τ）が経過したときの前記トッププレートの温度（Ｔ_ｇ）およびその時間変化率（ΔＴ_ｇ／Δｔ）に基づいて、前記被加熱体の表面温度（Ｔ_ｐ）を推定し、
前記制御回路は、前記温度推定回路で推定された推定温度（Ｔ_ｐ）を用いて前記駆動回路を制御することを特徴とするものである。

本願発明に係る誘導加熱調理器によれば、被加熱体とトッププレートとの間の間隔が不明であっても、この間隔を規定表面温度および規定加熱時間から算出することにより、被加熱体である鍋の表面温度を正確に、かつ応答性よく（リアルタイムで）検知し、加熱コイルに適正な高周波電流供給することができる。

本願発明に係る誘導加熱調理器の全体を概略的に図示する斜視図である。 図１の誘導加熱調理器のII−II線から見た拡大断面図である。 図２の破線で示す領域を拡大した拡大部分断面図である。 水を入れない鍋を加熱したときの鍋の実測温度と、本願発明によりトッププレートの実測温度に基づいて推定される鍋の推定温度との時間的推移を示すグラフである。 水を入れた鍋を加熱したときのトッププレートの実測温度と、水の実測温度と、鍋の底板の実測温度および推定温度とをプロットしたグラフである。 本願発明に係る誘導加熱調理器の回路ブロック図である。 所定の火力で鍋内の水を加熱したとき、通常の沸騰が生じる場合における水および鍋の底板の温度をプロットしたグラフである。 所定の火力で鍋内の水を加熱したとき、突沸現象が生じる場合における水および鍋の底板の温度をプロットしたグラフである。

以下、添付図面を参照して本願発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態を説明する。各実施の形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（たとえば「上方」および「下方」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本願発明を限定するものでない。また以下の添付図面において、同様の構成部品については同様の符号を用いて参照する。

実施の形態１．
図１〜図６を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態１について以下詳細に説明する。図１は、本願発明に係る誘導加熱調理器１の全体を概略的に図示する斜視図である。図１に示す誘導加熱調理器１は、概略、筐体２、その上側表面のほぼ全体を覆う耐熱性ガラスなどで形成されたトッププレート３、左右対称的に配置された誘導加熱式の一対のＩＨ加熱部４ａ，４ｂ、輻射加熱式のラジエント加熱部５、および魚などの調理に適したグリル部６を有する。なお各ＩＨ加熱部４ａ，４ｂは、トッププレート３と平行に螺旋状に捲回されてなる加熱コイル２０（図２）を有する。

なお、以下の実施形態において、グリル部６が筐体２の左側に偏って配置された、いわゆるサイドグリル構造を有する誘導加熱調理器１について例示的に説明するが、本願発明は、これに限定されず、グリル部６が筐体２のほぼ中央に配置されたセンタグリル構造を有する誘導加熱調理器、またはグリル部６を具備しない誘導加熱調理器にも同等に適用することができる。

また誘導加熱調理器１は、ユーザがＩＨ加熱部４ａ，４ｂ、ラジエント加熱部５、およびグリル部６を操作するために用いられる操作パネル７および火力調整ダイヤル８ａ，８ｂ，８ｃ、ならびにこれらの制御状態を表示するための液晶表示部９を備える。さらに誘導加熱調理器１は、筐体２の後壁に隣接してトッププレート３上に設けられた吸気孔１０および排気孔１１とを有する。

図２は、図１の誘導加熱調理器１のII−II線から見た拡大断面図であって、被加熱体Ｐ（以下、単に「鍋」という。）がトッププレート３上に載置された状態を示すものである。本願発明に係る誘導加熱調理器１は、トッププレート３の下側表面に当接するように配置されたサーミスタなどの温度センサ３０を有し、トッププレート３の温度（Ｔ_ｇ）を測定することができる。

なお詳細後述するが、誘導加熱調理器１は、各ＩＨ加熱部４の加熱コイル２０に高周波電流を供給するための駆動回路（インバータ回路）６０と、温度センサ３０で測定されたトッププレート３の温度（Ｔ_ｇ）から推定された鍋Ｐの表面温度、および火力調整ダイヤル８などによりユーザが設定した「火力」（加熱コイル２０に供給される電力（Ｗ））に基づいて、加熱コイル２０に適正な高周波電流を供給するように駆動回路６０を制御する制御回路５０を有する（図６）。

次に図３および図４を参照しながら、本願発明に係る、温度センサ３０で測定されたトッププレート３の温度（Ｔ_ｇ）から被加熱体Ｐの表面温度の推定する方法（推定原理）について説明する。図３は図２の破線２２で示す領域を拡大した部分拡大断面図である。
制御回路５０は、ユーザが操作パネル７および火力調整ダイヤル８などを用いて設定した所望の火力に従って駆動回路６０を駆動し、鍋Ｐの下方に設けられた加熱コイル２０に高周波電流が供給されると、加熱コイル２０の周囲における鍋Ｐの底板Ｂを含む交流磁場（閉磁路）が形成される。このとき鍋Ｐの底板Ｂの表面近傍に渦電流が形成され、そのジュール熱により鍋Ｐの底板Ｂが加熱される。すなわち被加熱体である鍋Ｐが直接的に誘導加熱される。

鍋Ｐの底板Ｂが加熱されて生じた熱量は、鍋Ｐに収容された水分など食材Ｆを調理加熱するとともに、底板Ｂの下方にあるトッププレート３にも伝わる。このとき、とりわけ鍋Ｐの底板Ｂ（およびトッププレート３）は、完全に平坦に形成すること（平坦度をゼロとする）ことはできず、微小な湾曲形状を有するため、トッププレート３との間には所定の間隔または隙間（δ_ａ）を有する空気層Ａが形成される。

ここで鍋Ｐの底板Ｂの下面からトッププレート３に伝導する熱量Ｑ_１（すなわち鍋Ｐの底板Ｂの下面とトッププレート３との間に形成される空気層Ａを伝導する熱量Ｑ_１）について考える。このとき熱量Ｑ_１は、一般に、鍋Ｐの底板Ｂの温度（Ｔ_ｐ）とトッププレート３の表面の温度（Ｔ_ａ）との温度差（Ｔ_ｐ−Ｔ_ａ）が大きいほど、両者が対向する面積（Ｓ）が大きいほど、また隙間（δ_ａ）が小さいほど大きい。また熱量Ｑ_１は、空気層Ａの熱伝導率（λ_ａ）にも依存する。したがって、鍋Ｐの底板Ｂの下面からトッププレート３に単位時間あたりに伝導する熱量Ｑ_１は、次式で表される。

さらにトッププレート３に伝導する熱量Ｑ_２は、トッププレート３の上面から下面に伝わる。このとき、耐熱ガラスなどで形成されたトッププレート３を顕熱蓄熱材として見ると、その蓄熱量Ｑ_２は、トッププレート３の質量（Ｍ）、比熱（ｃ_ｇ）および温度（Ｔ_ｇ）の時間変化率（ΔＴ_ｇ／Δｔ）を用いて次式で表される。

ここで、トッププレート３の熱伝導率（λ_ｇ）が無限大である（すなわちＴ_ａとＴ_ｇとが等しい。Ｔ_ａ＝Ｔ_ｇ）と仮定すると、［数１］および［数２］の左辺の熱量Ｑ_１，Ｑ_２（Ｑ_１＝Ｑ_２）が等しいので、これらを連立させて整理すると次式を得ることができる。

Ｔ_ｐ：鍋Ｐの推定温度
Ｔ_ｇ：温度センサで測定されたトッププレートの温度
δ_ａ：鍋Ｐとトッププレートとの間の間隔
ρ_ｇ：トッププレートの密度
ｃ_ｇ：トッププレートの比熱
δ_ｇ：トッププレートの厚み
λ_ａ：空気の熱伝導率
すなわち、上記係数Ｃはトッププレート３により一意的に決まる定数であるので、鍋Ｐの底板Ｂの温度Ｔ_ｐは、鍋Ｐの底板Ｂの下面とトッププレート３との間に形成される空気層Ａの間隔（δ_ａ）、および温度センサ３０が測定するトッププレート３の温度Ｔ_ｇとその時間変化率（ΔＴ_ｇ／Δｔ）を用いて表すことができる。

上述のように、トッププレート３の熱伝導率（λ_ｇ）が無限大であると仮定しても、上記［数３］に示す関係が成り立つことを検証するために以下の評価実験１を行った。
なお、この評価実験１においては、食材Ｆ等の対流による伝熱効果を排除するために、鍋Ｐの内部には食材Ｆを収容せず、いわゆる「空焚き状態」で鍋Ｐを加熱コイル２０により誘導加熱した。

［評価実験１］
図４は、加熱コイル２０に供給される電力を１０００Ｗとしたとき、
ｉ）温度センサ３０で測定したトッププレート３の実測温度（Ｔ_ｇ）、
ii）別の温度センサ（図示せず）で測定した鍋Ｐの底板Ｂの実測温度（Ｔ_ｂ）、および
iii)上記［数３］で求められた鍋Ｐの推定温度（Ｔ_ｐ）、
の時間的推移をプロットして得たグラフである。このとき空気層Ａの間隔（δ_ａ）が１．５ｍｍに規定されるように、鍋Ｐとトッププレート３との間にスペーサ（厚み１．５ｍｍ、図示せず）を配置し、加熱コイル２０に２５０秒間高周波電流を供給して鍋Ｐを加熱した後、加熱コイル２０への給電を停止した。

図４のグラフから明らかなように、加熱開始２５０秒経過した時、鍋Ｐの実測温度（Ｔ_ｂ）が２００℃以上に達しているのに対し、温度センサ３０で測定したトッププレート３の実測温度（Ｔ_ｇ）は約７０℃であり、両者において約１３０℃以上の温度差があり、応答性が非常に悪い。
一方、上記［数３］で求められた鍋Ｐの推定温度（Ｔ_ｐ）は、加熱開始直後から全般的に鍋Ｐの実測温度（Ｔ_ｂ）に追従性よく近似（推定）している。したがって、上記［数３］で規定される本願発明に係る被加熱体温度の推定方法によれば、トッププレート３の実測温度（Ｔ_ｇ）から鍋Ｐの表面温度（Ｔ_ｂ）を極めて精緻に追従性よく推定できることが図４のグラフから確認された。

このようにトッププレート３の構成材料であるガラスの実際の熱伝導率（λ_ｇ）は、約１Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるにもかかわらず、これを無限大であると仮定して上記［数３］を導出したが、上記［数３］に基づいて得られた鍋Ｐの推定温度（Ｔ_ｐ）は、鍋Ｐの実測温度（Ｔ_ｂ）を正確に近似するものであることが確認された。
換言すると、トッププレート３を構成するガラスの密度、比熱、および厚みは、設計事項であり既知である（上記係数Ｃが一意的に決まる）ので、鍋Ｐとトッププレート３との間の間隔（δ_ａ）、トッププレート３の実測温度（Ｔ_ｇ）およびその時間変化率（ΔＴ_ｇ／Δｔ）に基づいて、上記［数３］を用いて鍋Ｐの温度を追従性よく（リアルタイムで）正確に推定することができる。

ところで上記評価実験１では、鍋Ｐとトッププレート３との間に一定の厚みを有するスペーサを配置することにより、鍋Ｐとトッププレート３との間の間隔（δ_ａ）が一定となるように設定した。しかしながら、実際の誘導加熱調理器１では、トッププレート３上にスペーサが配設されないものも数多くあり、鍋Ｐの底板Ｂ（またはトッププレート３の上面）に凹凸がある場合や、鍋Ｐとトッププレート３との間に異物（食材Ｆの小断片）が介在する場合、間隔（δ_ａ）は、必ずしも一定でなく、むしろ使用毎に変動することがある。

そこで本願発明に係る誘導加熱調理器１は、以下詳細説明するように、上式［数３］を用いて、鍋Ｐの底板温度を推定する前に、鍋Ｐとトッププレート３との間の間隔（δ_ａ）を、後述する規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）および規定加熱時間（τ）と、規定加熱時間経過後の所定の時間におけるトッププレート３の温度（Ｔ_ｇ）と、その時間変化率（ΔＴ_ｇ／Δｔ）とから、鍋Ｐとトッププレート３との間の間隔（δ_ａ）を推定しようとするものである。このように間隔（δ_ａ）を推定できることを確認するために、以下の評価実験２を行った。

［評価実験２］
評価実験１とは異なり、評価実験２では鍋Ｐに０．７５リットルの水を入れ、加熱コイル２０には比較的に大きな電力（３０００Ｗ）を駆動回路６０より供給した。このとき、
ｉ）温度センサ３０で測定したトッププレート３の実測温度（Ｔ_ｇ）、
ii）別の温度センサ（図示せず）で測定した鍋Ｐの底板Ｂの実測温度（Ｔ_ｂ）、および
iii)さらに別の温度センサ（図示せず）で測定した鍋Ｐ内の水の実測温度（Ｔ_ｆ）、
の時間的推移をプロットして図５のグラフを得た。

上記［数１］と同様、鍋Ｐの底板Ｂと食材Ｆ（水）との間の熱伝達量Ｑは、一般に、熱伝達係数ｈ、過熱度ΔＴ_ｂｆ（底板Ｂと水との温度差（Ｔ_ｂ−Ｔ_ｆ）に相当）、および伝達面積Ａを用いて次式で表される。

すなわち熱伝達量Ｑは、熱伝達係数ｈおよび過熱度ΔＴ_ｂｆに依存して変動する。

図５のグラフにおいて、鍋Ｐの底板Ｂの実測温度（Ｔ_ｂ）に着目する。加熱コイル２０に給電（加熱調理開始）した直後においては、鍋Ｐの底板Ｂの温度（Ｔ_ｒ）と食材Ｆ（水）との間の温度差はあまり大きくなく、鍋Ｐの底板Ｂとこれに収容された水との間でほとんど熱交換がされていないため（自然対流が少なく、熱伝達係数ｈが小さいため）、ある一定の時間（τ_１、たとえば約２０秒）が経過するまでは、鍋Ｐの底板Ｂの実測温度（Ｔ_ｂ）は急激に上昇する。

しかし、さらに一定の時間（τ_２、たとえば約５０秒まで）加熱コイル２０への給電が続くと、鍋Ｐの底板Ｂの実測温度（Ｔ_ｂ）が上昇することに伴い、すなわち過熱度ΔＴ_ｂｆが大きくなるほど、鍋Ｐ内での食材Ｆ（水）の自然対流が促進され、鍋Ｐと水の間の熱伝達係数が大きくなり、すなわち鍋Ｐの底板Ｂから食材Ｆ（水）に熱が伝わりやすくなるので、鍋Ｐの底板Ｂの温度（Ｔ_ｂ）は、一時的に緩やかに上昇し、実質的にほぼ一定に推移する。すなわち、鍋Ｐの底板Ｂの実測温度（Ｔ_ｂ）の温度上昇率ΔＴ_ｂ／Δｔは所定の閾値以下となる。

さらに一定の時間（τ_３、たとえば約８０秒まで）加熱コイル２０に給電されるとき、鍋Ｐの底板Ｂでサブクール沸騰が生じ始め、気泡が底板Ｂ内に付着して、底板Ｂと水との間の接触面積が低減するので、伝達面積Ａが小さくなり、底板Ｂから水に伝熱しにくくなり、鍋Ｐの底板Ｂの温度（Ｔ_ｂ）の上昇率が増大する。

さらに続けて一定の時間（τ_４、たとえば約１３０秒まで）加熱コイル２０に給電すると、鍋Ｐ内の食材Ｆ（水）は、安定した飽和沸騰状態になり（沸騰が活発化し）、鍋Ｐの底板Ｂで生じるジュール熱と水の気化熱として奪われる熱とが均衡して、鍋Ｐの底板Ｂの温度（Ｔ_ｂ）は一定の温度で維持される。飽和沸騰状態にあるとき、過熱度ΔＴ_ｂｆおよび熱伝達係数ｈは、主に、鍋Ｐの底板Ｂの表面性状や、食材Ｆの物性値、加熱コイル２０への加熱電力（Ｗ）に依存し、図５において（供給電力が３０００Ｗのとき）、底板Ｂの温度（Ｔ_ｂ）は約１４０℃で維持され、過熱度ΔＴ_ｂｆは約４０℃となっている。

上記のように、時間（τ_１）から時間（τ_２）までの期間において、鍋Ｐの底板Ｂの実測温度（Ｔ_ｂ）が一時的にほぼ一定に推移し、その温度上昇率は所定の閾値以下となるが、本願発明においては、この温度を「規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）」と定義し、規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）に達するまでの時間を「規定加熱時間（τ）（τ_１＜τ＜τ_２）」と定義する。そして本願発明者は、上記一連の沸騰過程において、規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）および規定加熱時間（τ）は、主として、鍋Ｐの底板Ｂとトッププレート３との間の間隔（δ_ａ）および加熱コイル２０への供給電力（Ｗ）に依存し、誘導加熱調理器１としての構造にも若干の影響を受けることを確認した。すなわち本願発明者は、この評価実験２において、特定の誘導加熱調理器１を限定すれば、間隔（δ_ａ）が一定であると仮定すると、加熱コイル２０に供給される供給電力（Ｗ）に応じて、上記規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）および規定加熱時間（τ）を特定できることを確認した。換言すると、上記規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）および規定加熱時間（τ）を特定した後においては、特定の誘導加熱調理器１における、間隔（δ_ａ）は、後述のように、加熱コイル２０に供給される供給電力（Ｗ）依存して推定することができる。

具体的には、評価実験２で用いられた誘導加熱調理器１において、加熱コイル２０への供給電力（Ｗ）が３０００Ｗであるとき、図５から読み取れるように、規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）は約１２０℃であり、規定加熱時間（τ）はたとえば約４０秒（約２０秒〜約５０秒）である。グラフ等を用いて特に図示しないが、他の誘導加熱調理器を用いて同様の評価実験を行った場合には、その構造に起因して、規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）および規定加熱時間（τ）が上記のものとは多少異なることがある。ただし本願発明に係る誘導加熱調理器１は、加熱コイル２０への供給電力（Ｗ）に応じた規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）および規定加熱時間（τ）を出荷前実験等で予め設定しておき、温度推定回路４０内のメモリ（図示せず）に記憶しておくように構成されている。また温度推定回路４０は、規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）および規定加熱時間（τ）が所定の供給電力（Ｗ）の関数で表現できるならば、その関数式をメモリに記憶させ、供給電力（Ｗ）に応じて規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）および規定加熱時間（τ）を求めるようにしてもよい。いずれにしても本願発明に係る温度推定回路４０は、加熱コイル２０への供給電力（Ｗ）に応じて、規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）および規定加熱時間（τ）を特定することができる。

したがって本願発明に係る温度推定回路４０は、上記［数３］を変形した次式を用いて、上記のように特定された規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）と、規定加熱時間（τ）が経過した時に温度センサ３０で測定されたトッププレートの温度（Ｔ_ｇ）と、その時間変化率とにより、鍋Ｐの底板Ｂとトッププレート３との間の間隔（δ_ａ）を算出することができる。

ここで、Ｔ_{ｇ，ｔ＝τ}は、加熱コイル２０への給電開始後、規定加熱時間（τ）経過した時における温度センサ３０で測定されたトッププレートの温度（Ｔ_ｇ）であり、（ΔＴ_ｇ／Δｔ）_ｔ＝τはその時の時間変化率を示すものである。また、各係数λ_ａ，ρ_ｇ，ｃ_ｇ，δ_ｇは上記と同様で、λ_ａは空気の熱伝導率、ρ_ｇはトッププレート３の密度、ｃ_ｇはトッププレート３の比熱、δ_ｇはトッププレート３の厚みであり、既知の設計値である。

本願発明に係る温度推定回路４０は、たとえば加熱コイル２０への給電開始後、規定加熱時間（τ）の約４０秒が経過したときに、鍋Ｐの底板Ｂが規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）の約１２０℃に達するものとして、トッププレートの温度（Ｔ_ｇ）およびその時間変化率を特定して、鍋Ｐの底板Ｂとトッププレート３との間の間隔（δ_ａ）を、上記［数５］から求めるように構成されている。

なお、規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）および規定加熱時間（τ）は、加熱コイル２０に供給される電力（Ｗ）に応じた規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）および規定加熱時間（τ）を、出荷前実験等で予め設定しておき、温度推定回路４０内のメモリ（図示せず）に記憶させておいてもよいし、規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）および規定加熱時間（τ）が所定の供給電力（Ｗ）の関数で表現できるならば、その関数式をメモリに記憶させ、供給電力（Ｗ）に応じて規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）および規定加熱時間（τ）を求めるようにしてもよい。

本願発明に係る誘導加熱調理器１の温度推定回路４０は、供給電力（Ｗ）に応じた規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）および規定加熱時間（τ）を特定または記憶した上で、規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）と、規定加熱時間（τ）経過後の温度センサ３０で測定されたトッププレート３の温度（Ｔ_ｇ）と、その時間変化率（ΔＴ_ｇ／Δｔ）_ｔ＝τとを上式［数５］に代入して、鍋Ｐの壁底とトッププレート３との間の間隔（δ_ａ）を算出することができる。

なお、規定加熱時間（τ）は、鍋Ｐの底板Ｂの実測温度（Ｔ_ｂ）と食材Ｆ（水）との間の温度差が大きく、熱交換係数ｈが大きいために、鍋Ｐの底板Ｂの温度（Ｔ_ｂ）が一時的に緩やかに上昇している期間（τ_１＜τ＜τ_２）として説明したが、これに厳格に限定されるものではなく、底板Ｂでサブクール沸騰が生じている期間（τ_３、τ_２＜τ＜τ_３）においても、水の自然対流が顕著であり（熱交換係数ｈが大きく）、鍋Ｐの底板Ｂの温度（Ｔ_ｂ）と間隔（δ_ａ）との間に相関関係が認められることから、規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）が得られる規定加熱時間（τ）をたとえば約２０秒から約８０秒まで（τ_１＜τ＜τ_３）としてもよい。ただし、食材Ｆ（水）が飽和沸騰状態にあって、鍋Ｐの底板Ｂの温度（Ｔ_ｂ）がたとえば約１４０℃で一定の温度に維持される期間（τ_４、たとえば約１３０秒以後）においては、間隔（δ_ａ）に依存しないため、この期間を規定加熱時間（τ）とすることは妥当ではない。

換言すると、規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）に達する規定加熱時間（τ）として、時間（τ_１、たとえば約２０秒）から時間（τ_３、たとえば約８０秒）までとしてもよい。なお、トッププレート３の温度は、通常１０秒程度遅延して温度センサ３０により測定されるので、規定加熱時間（τ）として約３０秒〜約９０秒としてもよい。ただし、間隔（δ_ａ）は、より早期に算出して、その後の鍋Ｐの温度（Ｔ_ｐ）の推定に用いるという観点から、加熱開始後の初期段階で推定することが好ましく、規定加熱時間（τ）として約３０秒〜約６０秒とすることが望ましい。

以上のように、鍋Ｐの底板Ｂとトッププレート３との間の間隔（δ_ａ）を算出した後においては、本願発明の温度推定回路４０は、上記［数３］を用いて、算出された間隔（δ_ａ）、規定加熱時間（τ）経過後に温度センサ３０で測定されたトッププレート３の温度（Ｔ_ｇ）およびその時間変化率（ΔＴ_ｇ／Δｔ）より鍋Ｐの温度を推定することができる。こうして推定された鍋Ｐの推定温度（Ｔ_ｐ）は、同様に図５においてプロットされており、一定の時間（τ_２、とりわけ８０秒）が経過した後において、鍋Ｐの実測温度に追従性よく近似（推定）するものとなっている。図５においては、鍋Ｐの底板Ｂの実測推温度（Ｔ_ｂ）は、水の沸点である１００℃より過熱度（約４０℃）だけ高い約１４０℃で安定して推移している。

なお、図５（評価実験２）で説明した具体例では、鍋Ｐに収容される食材Ｆ（水）は、当初室温状態にあるものとして説明したが、連続して異なる食材Ｆを調理する場合や、同一の食材Ｆを再加熱する場合には、温度センサ３０で検出されるトッププレート３の実測温度（Ｔ_ｇ）が規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）を超えることがある。このとき、加熱開始後、所定の規定加熱時間（τ）が経過したときの鍋Ｐの底板温度を規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）と設定すると、上述のようには間隔（δ_ａ）を正確に推定することができない。

そこで、加熱開始直後のトッププレート３の実測温度（Ｔ_ｇ）と、規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）とを比較して、
ａ）加熱開始直後のトッププレート３の実測温度（Ｔ_ｇ）が規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）より大きいとき（Ｔ_ｇ−Ｔ_ｓｈ＞０）、および加熱開始直後のトッププレート３の実測温度（Ｔ_ｇ）と規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）との差が所定の温度差（Ｔ_Ｘ）より小さいとき（Ｔ_ｓｈ−Ｔ_ｇ＞Ｔ_Ｘ＞０：Ｔ_Ｘは所定温度で、たとえば１０℃である。）には、間隔（δ_ａ）等を算出した後に鍋Ｐの温度（Ｔ_ｂ）を算出するという本願発明に係る温度推定処理を中止し、
ｂ）加熱開始直後のトッププレート３の実測温度（Ｔ_ｇ）が規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）より大きく、その温度差が所定温度以上であるとき（Ｔ_ｓｈ−Ｔ_ｇ＞Ｔ_Ｘ＞０）に限って、本願発明に係る温度推定処理を行うことが好ましい。これにより、間隔（δ_ａ）等を算出した後に鍋Ｐの温度（Ｔ_ｂ）を推定する際の精度（温度推定精度）を向上させることができる。

鍋Ｐの底板Ｂとトッププレート３との間の間隔（δ_ａ）は、通常、０．１ｍｍ（０ｍｍも考えられる）〜３ｍｍの範囲で変動し得、間隔（δ_ａ）の最小値に対する最大値は３０倍ともなり、間隔（δ_ａ）自体を直接的に推定する場合に生じ得る誤差は相当大きくなる。一方、供給電力（Ｗ）が３０００Ｗであるとき、たとえば規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）を１２０℃とした場合、加熱開始直後のトッププレート３の実測温度（Ｔ_ｇ）が室温の３０℃であるとき、上記［数５］の右辺の（Ｔ_ｓｈ−Ｔ_{ｇ，ｔ＝τ}）の項のばらつきは、７０℃（Ｔ_ｓｈが１２０℃で、Ｔ_{ｇ，ｔ＝５０}が５０℃のとき）から、１１０℃（Ｔ_ｓｈが１４０℃で、Ｔ_{ｇ，ｔ＝２０}が３０℃のとき）の範囲であり、ばらつきの最小値７０℃に対する最大値１１０℃は１．５７倍程度であり、間隔（δ_ａ）自体に生じ得るばらつきより実質的に低減することができ、温度推定精度を相当に改善することができる。
なお、被加熱体が油の場合、規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）は１４０℃から２００℃程度が好ましい。

なお、鍋Ｐの底板Ｂの推定温度（Ｔ_ｐ）を求めるための上記［数３］に、間隔（δ_ａ）を求めるための［数５］を代入して、本願発明に係る温度推定回路４０は、規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）、規定加熱時間（τ）経過後のトッププレート３の温度（Ｔ_{ｇ，ｔ＝τ}）およびその時間変化率（ΔＴ_ｇ／Δｔ）_ｔ＝τから次式を用いて、鍋Ｐの底板温度（Ｔ_ｐ）を直接的に算出することもできる。

なお、上式の右辺にあるトッププレート３の温度（Ｔ_ｇ）およびその時間変化率（ΔＴ_ｇ／Δｔ）は、鍋Ｐの底板Ｂの温度推定精度をいっそう向上させるために、規定加熱時間（τ）経過後の複数の時点において測定および算出した温度（Ｔ_ｇ）およびその時間変化率（ΔＴ_ｇ／Δｔ）の平均値を用いることが好ましい。

同様に、誘導加熱調理器１は、温度推定精度のさらなる改善のために、より数多くの温度センサ３０（詳細図示せず）を用いてトッププレート３の温度（Ｔ_ｇ）を測定することが好ましい。より数多くの温度センサ３０を用いることにより、局在的に温度が高い部分を検知した場合には、その測定値を鍋Ｐの温度推定に利用しないことにより、適正な温度推定を実現することができる。

図６は本願発明に係る実施の形態１による誘導加熱調理器１の回路ブロック図である。誘導加熱調理器１は、上述のように、加熱コイル２０に高周波電流を供給するための駆動回路（インバータ回路）６０と、トッププレート３の温度（Ｔ_ｇ）を測定するサーミスタなどの温度センサ３０と、規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）および規定加熱時間（τ）等から間隔（δ_ａ）を求め、トッププレート３の実測温度（Ｔ_ｇ）等から鍋Ｐの表面温度を推定する温度推定回路４０とを有する。また誘導加熱調理器１は、火力調整ダイヤル８などの設定機器７０によりユーザが設定した「火力」（供給電力（Ｗ））に基づいて、加熱コイル２０に適正な高周波電流が供給されるように駆動回路６０を制御する制御回路５０を有する。本願発明に係る制御回路５０は、上述のように精緻に追従性よく推定された鍋Ｐの温度（Ｔ_ｐ）に関する情報を温度推定回路４０から受け、より適確な高周波電流が供給されるように駆動回路６０を制御するものである。

なお誘導加熱調理器１は、好適には、詳細後述するが、鍋Ｐの推定温度が異常に高温に達した場合など、基準値を越える異常な使用状態であることを検知した場合、警告機器８０からの警告信号を受け、警告をユーザに与えるための警告音を発するビーパーまたは警告表示などを表示する液晶表示部９などの警告機器８０を有する。

図６を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器１の動作について説明する。ユーザにより鍋またはフライパンなどの被加熱体Ｐがトッププレート３上に載置され、操作パネル７および火力調整ダイヤル８などの設定機器７０により火力が設定されると、これに応じて制御回路５０が駆動回路６０を制御して、加熱コイル２０に高周波電流を供給する。加熱コイル２０に高周波電流が供給されると、加熱コイル２０の周りに高周波磁界が発生し、鍋Ｐの底板Ｂに渦電流が発生して、そのジュール熱により鍋Ｐが加熱される。誘導加熱により鍋Ｐの底板Ｂに生じた熱は、鍋Ｐから食材Ｆへ伝達され、食材Ｆが加熱調理される。

一方、鍋Ｐの底板Ｂに生じた熱は、その下方に形成された空気層Ａを介して、トッププレート３伝わり、トッププレート３を昇温させる。トッププレート３の下方に設けられた温度センサ３０は、継続的にトッププレート３の温度（Ｔ_ｇ）を測定するとともに、その測定信号を温度推定回路４０に送信する。

そして温度推定回路４０は、上述のように温度センサ３０からの測定信号に基づいて、温度（Ｔ_ｇ）の時間変化率（ΔＴ_ｇ／Δｔ）を算出するとともに、鍋Ｐとトッププレート３との間の算出された間隔（δ_ａ）を用いて鍋Ｐの底板温度（Ｔ_ｐ）を推定し、その信号を制御回路５０に送信する。

制御回路５０は、設定機器７０で設定された入力信号に応じて、制御回路５０に内蔵されたメモリ（図示せず）に記憶された駆動プログラム（デフォルト値）を呼び出し、この駆動プログラムに基づいて駆動回路６０に駆動信号を送信するとともに、必要ならば警告機器８０に警告信号を供給して警告をユーザに与える。

駆動回路６０は、制御回路５０からの駆動信号により、ＩＧＢＴなどの半導体スイッチング素子を駆動して、適正な高周波電流を加熱コイル２０へ供給して、設定機器７０で設定された入力信号に応じて鍋Ｐへの火力を調整する。また警告機器８０は、制御回路５０からの警告信号に基づいてユーザに警告を与える。

以上のように、本願発明に係る制御回路５０は、上記一連の動作において、設定機器７０からの設定信号および温度センサ３０からの測定信号を反復的にモニタすることにより、ユーザが所望する調理状態を維持するように駆動回路６０を制御することができる。

従来技術によれば、図４のグラフに示すように、トッププレートの実測温度（Ｔ_ｇ）が鍋Ｐの実測温度に応答性よく推移しないので、正確な鍋Ｐの温度をリアルタイムで検知することができず、ユーザが所望する調理状態を必ずしも実現するものでなかった。たとえば鍋Ｐの実際の温度は十分高く、食材Ｆは沸騰しているにも拘わらず、鍋Ｐをさらに過剰に加熱して、吹きこぼれが生じるおそれがあった。

しかしながら本願発明によれば、トッププレートの実測温度（Ｔ_ｇ）の時間変化率（ΔＴ_ｇ／Δｔ）を新たなパラメータとして用いることにより、鍋Ｐの推定温度の応答性を高め、かつ実際の鍋Ｐの温度により近似して推定することができるので、ユーザは所望する調理状態を追随性よく把握することができる。

また評価実験２で説明したように、間隔（δ_ａ）は必ずしも一定でないところ、本願発明によれば、規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）および規定加熱時間（τ）の概念を導入することにより、トッププレート３の実測温度（Ｔ_ｇ）およびその時間変化率（ΔＴ_ｇ／Δｔ）から間隔（δ_ａ）を算出することを可能とし、任意の間隔（δ_ａ）を有し得る誘導加熱調理器１において、実際の鍋Ｐの温度（Ｔ_ｂ）を精度よく推定することができる。

なおトッププレート３は、一般には、透光性を有するガラス板が用いられるが、本願発明においてサーミスタなどの接触式の温度センサを用いる場合、非透光性のガラス板を用いてもよく、同様に鍋Ｐの温度を正確に応答性よく検知することができる。したがって、本願発明によれば、トッププレート３の表面に非透光性の皮膜（塗料）を形成して、デザイン性を向上させることができ、またトッププレート３を着色ガラス材料、樹脂材料、セラミック材料などを用いて作製し、耐熱性および耐衝撃性を改善することもできる。

特に樹脂材料およびセラミック材料は、その耐衝撃性および成形性が優れており、トッププレート３の割れ（破砕）を抑制することができ、さまざまな形状（凹形状、凸形状、角部に湾曲形状など）を有するトッププレート３を容易に作製することができ、さらにトッププレート３の周縁部（図示せず）に設けた枠部材と一体に成形し、または枠部材を省略する構造とすることができるので、部品点数を削減し、製造コストを低減することもできる。

また成形性が優れた材料を用いてトッププレート３を作製することにより、トッププレート３の表面上において、鍋Ｐの適正な載置位置を示すためのガイドや、食材Ｆが吹きこぼれた際に水分を誘導するためのガイドまたは流路などを構成する凹凸を容易に形成することができる。さらに、トッププレート３上に点字を形成することにより、視覚障害者でも利用しやすい誘導加熱調理器１を提供することができる。

ここで鍋などの被加熱体Ｐに収容される食材とは、水、だし汁、油、野菜、肉、魚などの食品をいう。また被加熱体Ｐとは、誘導加熱により発熱することができる鍋、フライパン、やかんなど、上記食材を収容するためのものをいう。

設定機器７０とは、上述の操作パネル７および火力調整ダイヤル８の他、電源のＯＮ／ＯＦＦスイッチ、調理モード、火力モードまたは鍋温度の選択スイッチなど、ユーザが誘導加熱調理器１の駆動状態を設定するための信号を制御回路５０に入力するものをいう。

たとえば調理モードの選択スイッチを用いて、制御回路５０のメモリ内に事前に記憶された数多くのメニュの中から炊飯調理モードを選択入力したとき、本願発明による温度推定回路４０により推定された鍋Ｐの温度（Ｔ_ｐ）に基づいて、同様にメモリ内に格納された炊飯調理モードの調理プログラムに応じて火力調整するようにしてもよい。また調理モードの選択スイッチで揚げ物調理モードを選択し、さらに鍋温度の選択スイッチを用いて鍋温度を「１８０」℃に設定して、油の温度が一定に維持されるように火力調整することもできる。

また誘導加熱調理器１は、設定機器７０として、電子記憶媒体（ＳＤカード、ＵＳＢ）を受容するスロットや、外部のＰＣや携帯電話等との通信を可能にする通信手段（通信ケーブル、赤外線センサ）を有するものであってもよい。

警告機器８０とは、上記液晶表示部９の他、合成音声、ビープ音、メロディなどのサウンドを利用して、あるいはライトの点灯／点滅など光を利用して、安全基準を逸脱した場合の警告や調理状況をユーザに通知するものをいう。また、ユーザが設定機器７０で設定した鍋Ｐの温度と比較できるように、液晶表示部９において実際の鍋Ｐの温度をリアルタイムで表示するようにしてもよい。さらに、液晶表示部９で調理の進捗状況を表示するようにしてもよい。

本願発明に係る温度センサ３０として、サーミスタ（半導体の電気抵抗が温度により変化する特性を利用して温度を推定するもの）の他、トッププレート３の温度を測定できるものであれば任意のもの（接触式温度センサおよび光学式温度センサ）を利用することができる。接触式温度センサは、たとえば熱電対（性質の異なる２種類の金属線の一端を接合した温度センサで接合部に温度を加えると両端の温度差に応じて発生する微弱な熱起電力を利用して温度を推定するもの）、測温抵抗体（物質が金属の場合、温度に比例して電気抵抗が大きくなる特性を利用して温度を推定するもの）、放射温度計（物体が放射している赤外線エネルギを赤外線センサで受け、基準温度補正、放射率補正などを行って温度を推定するもの）などであってもよい。また光学式温度センサの放射温度計を用いて，鍋Ｐの温度を測定する場合には、トッププレート３の下面に赤外光の透過を抑制する皮膜（塗装など）を形成してもよい。

実施の形態２．
図５に加え、図６および図７を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態２について以下詳細に説明する。実施の形態１において、規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）および規定加熱時間（τ）は、加熱コイル２０に供給される電力（Ｗ）に依存するので、それぞれの誘導加熱調理器について事前に設定できることを説明したが、実施の形態２においては、供給電力（Ｗ）に応じて規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）を決定する手法について以下説明する。

実施の形態１に係る誘導加熱調理器１において、加熱を開始して約１３０秒経過後については、鍋Ｐの推定温度（Ｔ_ｐ）は約１４０℃でほぼ一定に推移しており、同様に、鍋Ｐ内の食材Ｆ（水）の実測温度（Ｔ_ｆ）も沸点（約１００℃）に維持されている。これは、鍋Ｐ内の食材Ｆ（水）が飽和沸騰状態にあり、加熱コイル２０からの供給電力（熱量）と食材Ｆ（水）が放出する熱量（気化熱を含む）が釣り合っており、上式［数４］の左辺にある規定加熱量Ｑ_０（一定）に対し、右辺にある熱伝達係数ｈおよび過熱度（ΔＴ_ｂｆ）が一定であることを意味する。

一方、沸騰状態にあるときの鍋Ｐの温度（Ｔ_ｐ）は、上述のように、一般には、鍋Ｐの底板Ｂの表面性状、食材Ｆの物性値、および加熱コイル２０への供給電力（Ｗ）に主に依存する。他方、市販されている鍋Ｐは磁性材料（またはその上に琺瑯材料を皮膜したもの）を用いて形成され、これらの磁性材料や琺瑯材料の厚みもさまざまであり、さらに積層材や貼付材などにより追加的に皮膜されたものが数多く提供され、底板Ｂの表面性状は鍋Ｐの底板Ｂにより大きく異なる。ただし、ほとんどの鍋Ｐは、食材Ｆ（水）と接する底板Ｂの表面性状が熱伝達係数ｈを最適化するように設計されている。また本願発明において、鍋Ｐの温度（Ｔ_ｐ）を推定できるのは、水または油を含む食材Ｆを鍋Ｐ内で調理する場合に限定される。

説明を簡略にするために、食材Ｆが水である場合を検討すると、水の沸点は、調味料や塩分等により多少上昇することがあるが、約１００℃である。このとき、図５に評価実験２では、加熱コイル２０への供給電力（Ｗ）が３０００Ｗであり、過熱度（ΔＴ_ｂｆ）は約４０℃であった。

なお、水を沸騰させるために熱量Ｑを鍋Ｐに加えたときの過熱度（ΔＴ_ｂｆ）は、水を飽和沸騰させるために必要な熱量Ｑ_０（規定加熱量Ｑ_０）を鍋Ｐに加えたときの過熱度（ΔＴ_ｂｆ０）を用いて次式により推定できることが知られている。

ここで指数（ｎ）は０．５〜０．９であり、好適には０．６〜０．８である。すなわち、各誘導加熱調理器１において、加熱コイル２０への供給電力（Ｗ）を変化させて、過熱度（ΔＴ_ｂｆ）を事前に測定し、温度推定回路４０のメモリ内に記憶しておいてもよい。たとえば飽和沸騰させるために必要な熱量Ｑ_０（規定加熱量Ｑ_０）が３０００Ｗで、上記指数（ｎ）が０．７で、過熱度（ΔＴ_ｂｆ０）が４０℃および３０℃である誘導加熱調理器について、鍋Ｐに加えた熱量Ｑに対する過熱度（ΔＴ_ｂｆ）は、上式［数７］に基づき、下表のように算出される。

したがって、上記評価実験２において、加熱コイル２０への供給電力（Ｗ＝加熱量Ｑ）が３０００Ｗで、過熱度（ΔＴ_ｂｆ０）が４０℃であるときの規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）を１２０℃に設定した。しかし、加熱コイル２０への供給電力（Ｗ）を１０００Ｗとしたときの過熱度（ΔＴ_ｂｆ）は１８．５℃であるから、鍋Ｐの底板温度は飽和沸騰状態にあっても１１８．５℃程度にしかならず、規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）を１２０℃に設定維持して、上記のように鍋Ｐの底板温度（Ｔ_ｐ）を推定することは妥当でない。すなわち、「規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）」は、加熱コイル２０への供給電力（Ｗ＝加熱量Ｑ）に応じて異なる値に補正する必要がある。

そこで、たとえば供給電力（Ｗ_０＝加熱量Ｑ_０）を３０００Ｗとした過熱度（ΔＴ_ｂｆ０）と任意の電力（Ｗ＝加熱量Ｑ）を供給したときの過熱度（ΔＴ_ｂｆ）との比が、供給電力（Ｗ_０）を供給したときの規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）と任意の電力（Ｗ）を供給したときの規定表面温度（Ｔ_ｓｈ’）との比が一致するように、規定表面温度（Ｔ_ｓｈ’）を算出してもよい。

択一的には、温度推定回路４０において上述のような複雑な計算処理を簡素化するために、加熱コイル２０への供給電力（Ｗ＝加熱量Ｑ）に対する規定表面温度（Ｔ_ｓｈ’）を、供給電力（Ｗ）を３０００Ｗとした規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）に基づき、次式を用いて規定表面温度（Ｔ_ｓｈ’）を算出してもよい。なお、次式は経験的に得られた概算式であるが、上式［数８］で得られる結果と符合するものである。

すなわち本願発明に係る温度推定回路４０は、加熱コイルに供給される加熱電力（Ｗ）に応じて、上式［数８］および［数９］を用いて、規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）を補正することができる。

以上のように、規定表面温度（Ｔ_ｓｈ’）を供給電力（Ｗ）に依存するように設定することにより、鍋Ｐの底板Ｂの温度（Ｔ_ｐ）の推定精度を向上させることができる。すなわち本願発明に係る誘導加熱調理器１によれば、温度推定回路４０により正確に応答性よく推定された鍋Ｐの表面温度に基づいて、制御回路５０は、さまざまな異常モード（発火、油煙、突沸、吹きこぼれ、空焚き、焦げつきなど）を検知し、駆動回路６０を非常停止または火力低下（段階的低下も含む）を行うことができるので、調理時の安全性を向上させることができる。また本願発明に係る制御回路５０は、火力調整ダイヤル８などの設定機器７０によりユーザが設定した「火力」に基づいて、鍋Ｐの温度をユーザが所望する温度に調整するように駆動回路６０を制御することができる。

上記異常モードのうち、油の発火に関して、たとえば揚げ物調理に際して、鍋Ｐの温度が任意の温度以上に上昇すると、油は発火するが、特に油量が少ない場合に温度上昇しやすく、発火しやすい。したがって、このとき温度推定回路４０で求められたトッププレート３の温度（Ｔ_ｇ）またはトッププレート３の温度（Ｔ_ｇ）の時間変化率（ΔＴ_ｇ／Δｔ）が所定の閾値を越えたとき、制御回路５０は、油が発火する可能性があると判断して、駆動回路６０を非常停止させる。

また別の異常モードである焦げ付きの発生に関して、焦げ付きが発生すると、鍋Ｐの底板Ｂに食材Ｆの炭化物による皮膜が形成され、食材Ｆに熱が伝わりにくくなり、鍋Ｐの温度が徐々に上昇する。制御回路５０は、推定された鍋Ｐの温度が所定の温度より高くなったとき、または温度上昇し続けるとき、加熱コイル２０への給電を停止または抑制する。たとえば、水分を含む食材Ｆは、１００℃以上になると食材Ｆ内の水分が沸騰し、食材Ｆから流出するため、焦げ付きが発生しやすくなる。したがって、本願発明に係る誘導加熱調理器１は、鍋Ｐの底板Ｂの温度（Ｔ_ｐ）の推定した上で、加熱コイル２０への供給電力（Ｗ＝加熱量Ｑ）および過熱度（ΔＴ_ｂｆ）等から、食材Ｆの温度を１００℃以下に保つように加熱制御して、焦げ付きを抑制するように構成することが好ましい。すなわち本願発明に係る制御回路５０は、鍋Ｐの底板Ｂの推定温度（Ｔ_ｐ）、および過熱度（ΔＴ_ｂｆ）に応じて、食材Ｆの温度を１００℃以下に維持するように、加熱コイルに供給する加熱電力（Ｗ）を調整することにより、焦げ付きを防止するものである。

さらに別の異常モードとして、稀にではあるが、突沸現象が生じ得る。突沸現象とは、たとえば湯沸し時に、水が沸点（１００℃）を超えても沸騰せず、沸点以上に過熱され、何らかの外的衝撃が加わることにより爆発的に沸騰し、食材Ｆが鍋Ｐから一気に放出され、食材Ｆ（水）の温度が急激に下がる現象をいう。これは、高温の食材Ｆが鍋Ｐから突然に吹き上がるので、きわめて危険な現象である。

図７および図８は、１５００Ｗの供給電力（火力）で鍋Ｐ内の水を加熱したとき、通常の沸騰が生じる場合、および突沸現象が生じた場合において、水および鍋Ｐの底板Ｂの温度の時間的推移をプロットしたグラフである。通常の沸騰が生じる場合（図７）、鍋Ｐの底板Ｂの温度は、約１２０℃に達するまで上昇した後、ほぼ一定に維持され、鍋Ｐ内の水は、連続的に蒸発し、気化熱が奪われるため、その温度が沸点を超えることはない。これに対し、鍋Ｐの底板Ｂの温度は１２０℃を超え、１４０℃に達した時、鍋Ｐ内の水は沸点を超え、突沸現象が生じ、水および鍋Ｐの底板Ｂの温度は急激に低下する（図８）。

このように、突沸現象が生じる前には、図８から明らかなように、鍋Ｐの底板Ｂの温度が、通常の沸騰時に維持されるべき温度を超過するので、この温度を超えた場合であって、かつこの状態が所定の時間（たとえば１００秒）以上継続した場合には、制御回路５０は、突沸現象発生の可能性があると判断し、加熱コイル２０へ供給される電力（Ｗ）を低減または停止するように駆動回路６０を制御して、突沸発生を未然に防止することができる。

また本願発明に係る誘導加熱調理器１によれば、上記異常モードが検知された場合に、上記警告機器８０を用いて、ユーザに警告を与えることができる。ユーザが誘導加熱調理器１から離れた場合に特に有用である。

たとえば上記異常モードを検知したとき、制御回路５０はさまざまな警告機器８０を制御して、ビープ音を発し、合成音声を出力し、警告灯を点灯または点滅させ、あるいは液晶表示部９に警告表示させることができる。これにより制御回路５０は、異常モードが検知された際には、速やかにユーザに通知して注意を喚起するとともに、加熱コイル２０への給電を停止または抑制してより高い安全性を実現することができる。

さらに本願発明に係る誘導加熱調理器１によれば、制御回路５０は、火力調整ダイヤル８などで設定された鍋Ｐの温度と、上式［数３］で精緻に推定された鍋Ｐの温度を比較した上で、最適な火力で加熱するように駆動回路６０を制御することができる。また液晶表示部９上には、従来技術のように設定された鍋Ｐの温度ではなく、実際の温度をリアルタイムで表示することができるので、ユーザの希望する調理方法に適した火力調節を実現し、より容易においしい料理の完成を支援することができる。

たとえば、揚げ物調理においてじっくり火を通したい場合は、火力調整ダイヤル８などで設定された鍋Ｐの温度を１６０℃に設定し、表面をこんがりと揚げたい場合は２００℃に調節し、ミルクやお茶などを加熱する場合は一旦沸騰させた後、約７０〜９０℃になるように調節する。また煮込み料理時においては煮込み具材が６０℃に維持されるように調節し、みそ汁などを加熱する場合には沸騰させない程度の温度に調節する。このように、ユーザはそれぞれの調理方法に適した温度を設定することができ、従来のユーザの感覚に頼って火力調整する必要が無く、美味しい料理の調理を行うことができる。また従前、鍋Ｐに収容された食材Ｆの内容量により火力調整しなければならなかったが、鍋Ｐの温度を正確に推定し、これに基づいて火力調節することができるので、食材Ｆの内容量に応じた火力調整は不要であり、より簡便に調理することができる。

また、卵焼き、目玉焼き、ハンバーグ、クレープ、餃子などを調理する場合、予熱したフライパンＰに食材を入れるとき、事前にフライパンＰの温度を設定することにより、異常温度に達する空焚きを未然防止しつつ、フライパンＰを適正かつ安全な予熱温度に維持することができる。

さらに、おでんなどの煮込み料理を調理する場合、または熱燗やミルクなど低温で加熱保温した場合においても鍋Ｐの温度を正確に推定できるので、確実に所望する温度に設定することができる。

また誘導加熱調理器１は、炊飯などの特定のメニュを選択可能にしたメニュ選択機器（図示せず）を設け、選択されたメニュに対して調理時間および火力が設定された調理プログラムを制御回路５０の内臓メモリ内に記憶しておき、この調理プログラムに従って調理時間および火力を自動的に制御する（「おまかせ調理」を行う）ものであってもよい。

なお上記実施の形態１，２において、鍋Ｐの底板温度（Ｔ_ｐ）を推定する際、鍋Ｐの温度は、温度センサ３０で測定されたトッププレート３の温度（Ｔ_ｇ）に基づいて上式［数３］により算出されるが、トッププレート３の温度（Ｔ_ｇ）は、トッププレート３を冷却する冷却風の温度（Ｔ_ａｉｒ）や、加熱コイル２０の温度（Ｔ_ｃ）、温度センサ３０とトッププレート３との間の熱接触抵抗からも影響を受ける。

すなわち、別途設けた温度センサ（図示せず）を用いて冷却風の温度（Ｔ_ａｉｒ）を測定することが好ましい。トッププレート３が十分に冷却されれば、温度センサ３０で測定される温度（Ｔ_ｇ）は下がり、これに基づいて算出された底板Ｂの推定温度（Ｔ_ｐ）は、上式［数３］で算出した温度より低くなる。そこで冷却風の効果によるトッププレート３の温度（Ｔ_ｇ）の低下を考慮して、次式のようにトッププレート３の温度（Ｔ_ｇ）および冷却風の温度（Ｔ_ａｉｒ）に依存する補正項（たとえば関数Ｆ（Ｔ_ｇ，Ｔ_ａｉｒ）＞０）を上式［数３］に追加して、温度推定回路４０は底板Ｂの推定温度（Ｔ_ｐ）を推定してもよい。

同様に、別途設けた温度センサ（図示せず）を用いて加熱コイル２０の温度（Ｔ_ｃ）を測定することが好ましい。加熱コイル２０の温度（Ｔ_ｃ）が高いほど、温度センサ３０で測定される温度（Ｔ_ｇ）は上がり、これに基づいて算出された底板Ｂの推定温度（Ｔ_ｐ）は、上式［数３］で算出した温度より高くなる。そこで加熱コイル２０の温度（Ｔ_ｃ）の上昇による効果を考慮して、次式のようにトッププレート３の温度（Ｔ_ｇ）および加熱コイル２０の温度（Ｔ_ｃ）に依存する補正項（たとえば関数Ｇ（Ｔ_ｇ，Ｔ_ｃ）＞０）を上式［数３］に追加して、温度推定回路４０は底板Ｂの推定温度（Ｔ_ｐ）を推定してもよい。

１：誘導加熱調理器、２：筐体、３：トッププレート、４：ＩＨ加熱部、５：ラジエント加熱部、６：グリル部、７：操作パネル、８：火力調整ダイヤル、９：液晶表示部、
２０：加熱コイル、３０：温度センサ、４０：温度推定回路、５０：制御回路、６０：駆動回路、７０：設定機器、８０：警告機器、
Ｐ：被加熱体（鍋、フライパン）、Ｂ：被加熱体の底板、Ａ：空気層。

Claims (12)

1. 被加熱体が載置されるトッププレートと、
   前記トッププレートの下方に配置された、前記被加熱体を誘導加熱する加熱コイルと、
   前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路と、
   前記トッププレートの下方に配置された、該トッププレートの温度（Ｔ_ｇ）を検出する温度センサと、
   ａ）前記被加熱体の温度上昇率が所定の閾値以下となるときの前記被加熱体の規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）、および前記被加熱体が規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）に達するまでの規定加熱時間（τ）の関係を記憶するメモリを有し、
   ｂ）前記メモリ内の前記規定加熱時間（τ）における前記規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）、前記規定加熱時間（τ）が経過したときの前記トッププレートの温度（Ｔ_ｇ）およびその時間変化率（ΔＴ_ｇ／Δｔ）に基づいて、前記被加熱体の表面温度（Ｔ_ｐ）を推定する温度推定回路と、
   前記温度推定回路で推定された推定温度（Ｔ_ｐ）を用いて前記駆動回路を制御する制御回路とを備え、
   前記温度推定回路は、次式により被加熱体の表面温度（Ｔ _ｐ ）を推定することを特徴とする誘導加熱調理器。
   

   

   Ｔ _ｐ ：温度推定回路で推定された被加熱体推定温度
   Ｔ _ｇ ：温度センサで検出されたトッププレートの温度
   ｔ ：加熱開始からの時間
   τ ：規定加熱時間
   Ｔ _ｓｈ ：規定加熱時間における被加熱体の規定表面温度
   Ｔ _ｇ,t=τ ：規定加熱時間が経過したときのトッププレートの温度
   （ΔＴ _ｇ ／Δｔ） _t=τ ：
   規定加熱時間が経過したときのトッププレートの温度の時間変化率
   （ΔＴ _ｇ ／Δｔ）：
   規定加熱時間の経過後の所定の時間が経過したときのトッププレートの温度の時間変化率
2. 前記温度推定回路は、
   前記被加熱体と前記トッププレートとの間の間隔（δ_ａ）を、前記規定加熱時間（τ）が経過したときの前記トッププレートの温度（Ｔ_ｇ）およびその時間変化率（ΔＴ_ｇ／Δｔ）、ならびに前記規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）に基づいて算出し、
   前記間隔（δ_ａ）に基づいて、前記被加熱体の表面温度（Ｔ_ｐ）を推定する請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 温度推定回路は、次式により被加熱体の表面温度（Ｔ_ｐ）を推定することを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱調理器。
   

   

   δ_ａ：被加熱体とトッププレートとの間の間隔
   ρ_ｇ：トッププレートの密度
   ｃ_ｇ：トッププレートの比熱
   δ_ｇ：トッププレートの厚み
   λ_ａ：空気の熱伝導率
4. 規定加熱時間（τ）は、３０秒〜９０秒の間で設定されることを特徴とする請求項１または３に記載の誘導加熱調理器。
5. 規定加熱時間（τ）経過後の複数の時点において、トッププレートの温度（Ｔ_ｇ）が検出され、その時間変化率（ΔＴ_ｇ／Δｔ）が算出され、
   温度推定回路は、これらの温度（Ｔ_ｇ）および時間変化率（ΔＴ_ｇ／Δｔ）の平均値を用いて、被加熱体の表面温度（Ｔ_ｐ）を推定することを特徴とする請求項１または３に記載の誘導加熱調理器。
6. 加熱開始後のトッププレートの温度（Ｔ_ｇ）と、規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）とを比較して、
   ｉ）加熱開始後の前記トッププレートの実測温度（Ｔ_ｇ）が規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）より大きいとき（Ｔ_ｇ−Ｔ_ｓｈ＞０）、および加熱開始後の前記トッププレートの実測温度（Ｔ_ｇ）と規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）との差が所定の温度差（Ｔ_Ｘ）より小さいとき（Ｔ_ｓｈ−Ｔ_ｇ＞Ｔ_Ｘ＞０）には、間隔（δ_ａ）を推定せず、
   ii）加熱開始後の前記トッププレートの温度（Ｔ_ｇ）が規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）より大きく、その温度差が所定温度以上であるとき（Ｔ_ｓｈ−Ｔ_ｇ＞Ｔ_Ｘ＞０）には、前記間隔（δ_ａ）を推定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。
7. 温度推定回路は、加熱電力（Ｗ）に応じて規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）を補正することを特徴とする請求項１または３に記載の誘導加熱調理器。
8. 温度推定回路は、被加熱体の推定温度（Ｔ_ｐ）、およびこれと該被加熱体内に収容された食材との間の温度差に相当する過熱度（ΔＴ_ｂｆ）に応じて、食材の温度を１００℃以下に維持するように、加熱コイルに供給する加熱電力（Ｗ）を調整することを特徴とする請求項７に記載の誘導加熱調理器。
9. 制御回路は、被加熱体の推定温度（Ｔ_ｐ）が、食材の沸点に該被加熱体内に収容された該食材との温度差に相当する過熱度（ΔＴ_ｂｆ）を加えた温度を超え、その状態が所定期間以上継続したとき、突沸現象が発生すると判断して、加熱コイルへ供給される高周波電流を抑制または停止するように駆動回路を制御することを特徴とする請求項７に記載の誘導加熱調理器。
10. 被加熱体が載置されるトッププレートと、
    前記トッププレートの下方に配置された、前記被加熱体を誘導加熱する加熱コイルと、
    前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路と、
    前記トッププレートの下方に配置された、該トッププレートの温度（Ｔ_ｇ）を検出する温度センサとを備えた誘導加熱調理器の制御方法であって、この制御方法は、
    ａ）前記被加熱体の温度上昇率が所定の閾値以下となるときの前記被加熱体の規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）、および前記被加熱体が規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）に達するまでの規定加熱時間（τ）の関係を記憶するステップと、
    ｂ）記憶された前記規定加熱時間（τ）における前記規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）、前記規定加熱時間（τ）が経過したときの前記トッププレートの温度（Ｔ_ｇ）およびその時間変化率（ΔＴ_ｇ／Δｔ）に基づいて、前記被加熱体の表面温度（Ｔ_ｐ）を推定するステップと、
    推定された推定温度（Ｔ_ｐ）を用いて前記駆動回路を制御するステップとを有し、
    前記被加熱体の表面温度（Ｔ _ｐ ）を推定する前記ステップは、次式により被加熱体の表面温度（Ｔ _ｐ ）を推定することを特徴とする制御方法。
    

    

    Ｔ _ｐ ：温度推定回路で推定された被加熱体推定温度
    Ｔ _ｇ ：温度センサで検出されたトッププレートの温度
    ｔ ：加熱開始からの時間
    τ ：規定加熱時間
    Ｔ _ｓｈ ：規定加熱時間における被加熱体の規定表面温度
    Ｔ _ｇ,t=τ ：規定加熱時間が経過したときのトッププレートの温度
    （ΔＴ _ｇ ／Δｔ） _t=τ ：
    規定加熱時間が経過したときのトッププレートの温度の時間変化率
    （ΔＴ _ｇ ／Δｔ）：
    規定加熱時間の経過後の所定の時間が経過したときのトッププレートの温度の時間変化率
11. 前記被加熱体の表面温度（Ｔ_ｐ）を推定するステップは、
    前記被加熱体と前記トッププレートとの間の間隔（δ_ａ）を、前記規定加熱時間（τ）が経過したときの前記トッププレートの温度（Ｔ_ｇ）およびその時間変化率（ΔＴ_ｇ／Δｔ）、ならびに前記規定表面温度（Ｔ_ｓｈ）に基づいて算出し、
    前記間隔（δ_ａ）に基づいて、前記被加熱体の表面温度（Ｔ_ｐ）を推定する請求項１０に記載の制御方法。
12. 前記被加熱体の表面温度（Ｔ_ｐ）を推定するステップは、次式により被加熱体の表面温度（Ｔ_ｐ）を推定することを特徴とする請求項１１に記載の制御方法。
    

    

    δ_ａ：被加熱体とトッププレートとの間の間隔
    ρ_ｇ：トッププレートの密度
    ｃ_ｇ：トッププレートの比熱
    δ_ｇ：トッププレートの厚み
    λ_ａ：空気の熱伝導率

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