JP6640648B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

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Description

本発明は、トッププレートに載置した調理容器の温度を赤外線センサで検知する誘導加熱調理器に関するものである。
特許文献1には、加熱開始から所定時間経過の積算電力とその時の赤外線センサの検知温度変化量から油量の判定を行う事が公開されている。
特開2011−108430号公報
しかしながら、上記の従来技術において、赤外線センサにサーモパイルを使用して、室温(約20℃)から油を使用する調理の温度140〜200℃まで広範囲の温度を検知可能とする必要が有る。その場合、クッキングヒータに使用されるトッププレートの赤外線透過率は室温の近傍では大変悪い課題がある。
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本体の上方に設け被加熱物を搭載するトッププレートと、該トッププレートの下方に設けられ前記被加熱物を加熱する加熱コイルと、該加熱コイルより下方に設けられ前記被加熱物から放射される赤外線を検知する赤外線センサと、複数の設定温度を入力可能な入力部と、前記赤外線センサの検知温度に基づいて前記被加熱物内の油の温度前記設定温度になるように加熱するため前記加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記検知温度が第1温度から第2温度になるように前記電力を制御しその後前記検出温度が前記第2温度から制御温度になるように前記電力を制御し、前記検知温度が前記第1温度から前記第2温度となるまでの通過時間から前記被加熱物内の前記油量を判定し、前記第1温度は、前記設定温度よりも高い温度であり、前記第2温度は、前記第1温度よりも高い温度であり、前記制御温度は、前記設定温度と前記判定された油量とに応じた温度である
本発明の誘導加熱調理器は、トッププレートの赤外線透過率に影響を受ける事無く油量の測定が可能となり、被加熱物に入れた油の量に影響される事無く、素早く油温を安定させて、揚げもの調理が使い易いものとすることができる。
一実施例の誘導加熱調理器の外観斜視図。 誘導加熱調理器のトッププレートを除いた上面図。 左右の加熱コイルを主体とした構成を示すブロック図。 反射型フォトインタラプタの説明図。 上面操作部と上面表示部の説明図。 インバータのブロック図。 誘導加熱調理器の動作を説明するフローチャート。 量判定時間と油量のデータテーブルの説明図。 設定温度と油量によって決まる制御温度のデータテーブルの説明図。 赤外線センサの検知温度と油の温度との関係を説明する説明図。
以下、本発明の一実施例を図1〜図10を参照して説明する。
図1は本発明の実施例を示す誘導加熱調理器の外観斜視図である。図1において、誘導加熱調理器の本体1の上面にはトッププレート2が水平に配置されている。
トッププレート2は、耐熱ガラス製の厚さ約4mmのもので構成され、鉄等の磁性体又はアルミ等の非磁性体よりなる鍋30等の調理容器を載置する。
トッププレート2下方で本体1内上部の左右及び中央後部には加熱部を設けている。左右の加熱部には、環状に形成された加熱コイル3が夫々配置されており、トッププレート2に載置された鍋30等を誘導加熱する。中央後の加熱部は加熱コイル3の例を示すが、ラジアントヒータでもよい。
トッププレート2の前面側上面には、夫々の加熱コイル3に対応した上面操作部7a,7b,7cが設けられていて、加熱コイル3の通電状態の設定や操作を行う。また、各上面操作部7a,7b,7cに対応して上面表示部8a,8b,8cが上面操作部7a,7b,7cの近傍に設けられており、夫々の加熱コイル3の通電状態等を表示する。上面操作部7a,7b,7c、上面表示部8a,8b,8cで入力部70を成し入力部70では加熱する鍋30の温度を設定する。
上面操作部7aは、本体1右側の加熱コイル3の火力等の入力を行い、上面操作部7bは本体1中央後部の加熱コイル3の火力等の入力を行い、上面操作部7cは本体1左側の加熱コイル3の火力等の入力を行う。
本体1の後部右側には、上方に向けて開口した吸気口4が設けられており、本体1内に設けられたファン(図示せず)により、吸気口4から吸気した冷却風を本体1内に設けられた制御基板(図示せず)や加熱コイル3等に流して冷却する。尚、吸気口4は、本体1の前面、下面に設けても良い。
本体1の後部左側には、本体1内部を冷却した冷却風を排気する排気口5が設けられている。
本体1の前面左部には、魚やピザ等を焼くグリル加熱器6が設けられており、グリル加熱器6は、前面が開口した箱型をしていて、内部の調理庫内にシーズヒータ等の発熱体と内部の温度を検出するグリルサーミスタ(図示せず)が設けられ、前面部はハンドル6aが取り付けられたグリルドア6bにより塞がれている。
グリルドア6bは、その裏側に受け皿が取り付けられており、調理庫内に前面開口部から出し入れ自在に収納され、受皿の上に載置された焼網の上に魚やピザ等の食材を載せて調理する。
本体1の前面右部には、本体1へ供給する電源の主電源スイッチ9と、グリル加熱器6の加熱調理条件等を入力する前面操作部10が設けられている。
図2は誘導加熱調理器のトッププレート2を除いた上面図、図3は誘導加熱調理器の左右の加熱コイルを主体とした構成を示すブロック図である。
左右に配設された加熱コイル3は、夫々環状の内側加熱コイル3aと、その外側に環状の隙間3bを設けて配置された環状の外側加熱コイル3cとで構成されている。
加熱コイル3に隙間3bを設ける理由は、内側加熱コイル3aと外側加熱コイル3cとで発生する磁束を分散させて鍋30の温度を均一化するためである。
なお、各加熱コイル3は隙間3bを設ける構成としたが、特にこれに限定されることはない。例えば内側加熱コイル3aと外側加熱コイル3cを隙間無く巻回した隙間3bの無い加熱コイル3とする構成であってもよい。
加熱コイル3は、図3に示すようにコイルベース13上に設置されている。
また、ギャップスペーサー14が、コイルベース13の外周に適宜間隔を保持して設けられ、コイルベース13が複数のバネ(図示せず)によりトッププレート2方向に付勢されることにより、加熱コイル3がトッププレート2に対し略並行となり、かつトッププレート2に載置される鍋30と加熱コイル3とのギャップが一定に保持されるように構成している。
加熱コイル3は、表皮効果を抑制するためリッツ線を採用していて、後述するインバータ100により数十kHzの高周波で数百Vの電圧が印加され、鍋30に対して高周波磁界を印加して鍋30に渦電流を発生させ、鍋30を自己発熱させて加熱する。
左右に配設された加熱コイル3の中心部近傍には、サーミスタで構成された複数の温度センサ15(15a,15b,15c,15d)の中の内側温度センサ15aがトッププレート2の下面に密着して設けられており、加熱コイル3の上方に載せられた鍋30の温度をトッププレート2を介して検知する。
また、同様に加熱コイル3の隙間3bには、加熱コイル3の中心から等距離で、サーミスタで構成された外側温度センサ15b,15c,15dが設けられ、トッププレート2の下面に密着することにより、加熱コイル3の上方に載せられた鍋30の温度を検知する。
なお、外側温度センサ15b,15c,15dは、加熱コイル3の隙間3bに設ける構成としたが、特にこれに限定されることはない。例えば外側加熱コイル3cの外周近傍や、または、内側加熱コイル3aと外側加熱コイル3cを隙間無く巻回した隙間3bの無い加熱コイル3とした構成の外周近傍に設ける構成であってもよい。また、外側温度センサ15b,15c,15dは3個に限定されることはなく、1個又は2個であっても、または、3個以上であってもよい。
左右に配設された加熱コイル3の隙間3bの下方には、鍋30の底面から放射される赤外線をトッププレート2を通して受光し、その受光した赤外線のエネルギーから温度を検知する赤外線センサ17が設けられている。
赤外線センサ17は、熱型検出素子を使用し、鍋30から放射される赤外線を検知するセンサである。
また、赤外線センサ17には検知する赤外線の視野角を制限するレンズや導光筒等(図示せず)が設けられている。
左右に配設された加熱コイル3の隙間3bには、赤外線センサ17に近接して反射型フォトインタラプタ18がトッププレート2の下面から離れた位置に設けられている。
図4は反射型フォトインタラプタ18を説明する図である。図に示すように反射型フォトインタラプタ18は、赤外線発光素子としての赤外線LED18aと、赤外線受光素子としての赤外線フォトトランジスタ18bとを同一プラスチック部材に並べてモールド18cしている。
赤外線LED18aの発光面上にはプラスチックでレンズが構成され、細いビームで930nm付近の赤外光を上方に照射する。
赤外線フォトトランジスタ18bの受光面上には可視光阻止のプラスチックでレンズが構成され、先の照射赤外光の物体(鍋底面)での反射赤外光を狭い視野角で受光し、その受光量に比例した電流を出力する。
この反射型フォトインタラプタ18の出力から、反射率計測回路19でトッププレート2上に置かれた鍋30底面の反射率を計測する。
なお、赤外線LED18aの930nm付近の赤外光は、大部分がトッププレート2を通過するが、一部はトッププレート2で反射される。これはトッププレート2の透過率が波長930nmで90%であり、残りの10%の赤外光は反射されるためである。したがって、反射率計測回路19は、トッププレート2上に反射率が既知の鍋30(金属板)を載置したときの反射型フォトインタラプタ18の出力との関係を予め測定し、この関係をテーブルデータあるいは近似式の係数値を記憶しておき、反射率を算出するように構成する。
図5は入力部70の上面操作部7aと上面表示部8aを説明する図である。
上面操作部7cと上面表示部8cの内容は、上面操作部7aと上面表示部8aの内容と同じものであるため説明は省略する。
上面表示部8aは、表示部81aと表示部81bに分けられ、表示部81aは、火力設定キー72で入力される火力やメニュー設定キー71で入力される調理メニュー等が表示される。
表示部81bは、メニュー設定キー71で設定された“揚げもの”や“ステーキ”メニュー等において、鍋30を予熱して鍋30の温度が適温に達した時に使用者に食材の投入タイミングを知らせることができるように「予熱中」と、「適温」の表示を行うことができる。
火力設定キー72で設定できる火力は、“とろ火”キー72a“弱火”キー72b“中火”キー72c“強火”キー72dの4段階に分かれ、必要な火力を一回の操作で入力できるように火力に応じて個別にキーが設けられている。
設定する火力の目安は、最大で12段階の火力が設けられており、各火力と消費電力の関係は、「1」段階は100W相当、「2」段階は200W相当、「3」段階は300W、「4」段階は400W、「5」段階は500W、「6」段階は800W、「7」段階は1.1kW、「8」段階は1.4kW、「9」段階は1.6kW、「10」段階は2kW、「11」段階は2.5kW、「12」段階は3kWである。
各段階の数字は表示部81aに火力の目安として表示する数字である。また、4段階の火力表示と12段階表示の関係は、“とろ火”は「1」、“弱火”は「2」「3」「4」「5」、“中火”は「6」「7」「8」、“強火”は「9」「10」「11」「12」となる。
矢印調整キー73は、火力設定キー72で入力できない火力、例えば火力「9」を入力する場合は、まず“中火”キー72cにより火力を「7」に設定し、次に、火力調整UPキー73bを2回押すと、表示部81aに表示されていた火力を示す数字が「7」から「8」、「8」から「9」へと変更され、火力が強火「9」に成ったことを示す。ちなみに、次に矢印調整DOWNキー73aを押すと火力が「9」から「8」と下げることができる。
メニュー設定キー71は、自動調理の“炊飯”や、“揚げもの”,“湯沸し”,“炒めもの”,“ステーキ”等を設定するためのもので、メニュー設定キー71を押すことで表示部81aにメニューが表示され、メニュー設定キー71を押すたびにメニューが切り替わり表示される。これによって使用するメニューを選択する。
メニュー設定キー71で“揚げもの”を選択すると、次に油温を設定する必要があり、その場合矢印調整キー73を操作して140℃〜200℃の7段階の温度を設定することができる。例えばメニュー設定キー71で揚げものを設定し、次に矢印調節キー73で油温を180℃に設定したとき、表示部81aは、図5に示すように「180」の数字と「揚げもの」の文字が表示される。
74は調理の開始や停止するための切・スタートキーである。
左右の加熱コイル3による鍋30の加熱制御について図3、図6のブロック図を用いて簡単に説明する。
なお、グリル加熱器6の制御、および本体1中央後部の加熱コイル3の制御については説明を省略する。
制御手段118は、上面操作部7aのメニュー設定キー71や火力設定キー72からの火力や矢印調整キー73からの温度の出力信号を受け取る。また、制御手段118は、加熱コイル3の近傍に設けられた内側温度センサ15aと、外側温度センサ15b,15c,15dからの出力信号を受け取る。
加熱コイル3に設けられた赤外線センサ17の出力は、鍋30の赤外線放射率の違いにより、同じ鍋30底温度でありながら赤外線センサ17の出力が異なる。そこで、鍋30の放射率の違いによる出力を補正するため、反射型フォトインタラプタ18の出力から、反射率計測回路19で鍋30底の反射率を計測し、制御手段118では赤外線センサ17の出力を得られた反射率で補正して鍋30の温度を検知する。
そして、制御手段118は、入力部70と赤外線センサ17の出力や温度センサ15の出力信号に基づいてインバータ100を制御し、加熱コイル3に流れる高周波電流を制御して加熱コイル3に供給する電力を制御し、鍋30を加熱制御する。
以上のように構成された誘導加熱調理器について、油を加熱する動作を図7から図10を用いて説明する。
油を入れた鍋30の鍋底の温度を赤外線センサ17で検知しながら加熱コイル3に供給する電力を制御して、前記油の温度を一定温度に保つ制御を行う場合、鍋30に入れた油の量に応じて赤外線センサ17の検知する鍋30の鍋底の温度と実測した油の温度に温度差が生じ、また設定温度に応じても赤外線センサ17の検知する鍋30の鍋底の温度と実測した油の温度に温度差が発生する。
そのため、鍋30に入れた油の温度上昇の度合いに応じて油の量を判定し、判定した量と設定温度に応じて鍋30の温度を制御する制御温度を補正して、設定温度に油の温度が略一致するように加熱するものである。以下、図7のフローチャートで全体の流れを説明し、各必要に応じて図8〜図9の表と図10の説明図より詳細に説明する。
初めに図8と図9の説明を行う。
図8は、鍋の温度上昇の度合いに応じた油の量の判定を行うための判定例である。
図8は、油を入れた鍋30を加熱している時の赤外線センサ17の検知温度を監視し、検知温度が特定の検知温度の区間を通過する時間と通過する時間に応じた油量を表したものである。通過時間Tを量判定時間H(H1,H2,H3,H4)として4つに区分している。区分は、例えば量判定時間H1は20秒未満、量判定時間H2は20秒以上25秒未満、量判定時間H3は25秒以上30秒未満、量判定時間H4は30秒以上60秒未満である。そして各判定時間Hに対応して油量R(RA,RB,RC,RD)が設けられている。例えば判定した油量Rは、RAは200g以上400g未満、RBは400g以上600g未満、RCは600g以上800g未満、RDは800g以上としている。
図9は、前述した量判定時間Hより求められた油量Rと使用者が設定した設定温度Sから制御温度Cを求めるものである。該制御温度Cが求まると、以後の加熱は、赤外線センサ17で鍋30の温度を検知しながら制御温度Cに基づいて加熱コイル3に供給する電力を制御する。
図9は、入力部70で入力された設定温度S(140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、200℃)と、量判定時間Hで決定した油量R(RA、RB、RC、RD)から制御温度Cが決定する。この制御温度Cを用いて、赤外線センサ17で鍋30の温度を検知して加熱コイル3に供給する電力を制御する。
次に図7のフローチャートを基に、使用者が“揚げもの”調理を本体1右側の加熱コイル3を使って調理する時の制御の流れについて、図に示す各工程(S1〜S16)について説明する。
初めに、使用する揚げもの用の鍋30に油を入れて、この鍋30を本体1右側の加熱コイル3の中央に載置する。
工程S1は、主電源スイッチ9をオンにして調理の開始を行う工程である。
工程S2は、使用者が“揚げもの”を設定するために入力部70を操作するもので、使用者は、表示部81aを見ながら上面操作部7aのメニュー設定キー71を操作して表示部81aに「揚げもの」を表示させた後、矢印調整キー73を操作して設定温度Sを入力する工程である。ここでは設定温度Sを180℃に設定した例を示し、表示部81aには「180」を表示している(例えば図5)。
工程S3は、切・スタートキー74を操作して調理を開始する工程である。加熱開始時は設定温度S(140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、200℃)に関わらず、鍋30の温度を制御する制御温度は後述する第2温度E2(例えば220℃)、加熱コイル3の火力は決められた火力制御により鍋30の加熱を開始する工程である。そして加熱の開始に伴い鍋30の温度は上昇を開始する。
工程S4、工程S5、工程S6、工程S7、工程S9は、前述した図8に示す油量Rを判定するのに必要な量判定時間Hを確定する工程で、加熱されて温度上昇している鍋30の温度が特定の温度E1に到達してから特定の温度E2に到達するまでの通過時間T(量判定時間H)を計測する工程である。
また、この間の工程には、通過時間Tが特定の時間内に収まらなかった場合は、鍋30に規定以上の油が入っていると判断して工程8へ移行する工程が含まれている。
詳細には工程S4は、加熱を継続し、温度上昇を続けている鍋30の温度を監視し、鍋30の温度が第1温度E1(例えば200℃)に到達するのを赤外線センサ17で監視している工程である。そして、検知温度が第1温度E1(例えば200℃)を検知すると工程S5へ移行する。
工程S5は、鍋30の温度が特定の第1温度E1に到達してから特定の第2温度E2に到達するまでの通過時間T(量判定時間H)の計測を開始する工程である。
工程S6は、加熱を継続し、温度上昇を続けている鍋30の温度を監視し、鍋30の温度が第2温度E2(例えば220℃)に到達するのを赤外線センサ17で監視している工程である。
工程S7は、計測している通過時間Tが待機時間Tmに収まるか、収まらないかを監視する工程である。収まらない場合は、制御は工程S8へと移行する。工程S8へ移行する処理は、鍋30の温度が第2温度E2(例えば220℃)に到達しなかった場合はフローの流れが止まらない安全タイマーも兼ねている。検知温度が第2温度E2(例えば220℃)を検知するまで制御の流れは工程S6と工程S7を循環し、第2温度E2(例えば220℃)を検知すると工程S9へ移行する。
工程S9は、鍋30の温度が第2温度E2(例えば220℃)に到達するまでに計測した通過時間Tが待機時間Tmに収まった場合、通過時間Tを確定する工程である。
前述した待機時間Tmは例えば60秒である。この時間は加熱できる最大の油量を加熱した時、第1温度E1から第2温度E2まで温度上昇するのに要する通過時間Tの最大時間を設定するものである。
また、通過時間Tを計測する区間、第1温度E1(例えば200℃)と第2温度E2(例えば220℃)は設定温度Sに関係なく同じ温度で管理している。
さらに、第2温度E2は設定できる設定温度Sより高い温度に設定されている。
工程S10は、決定した通過時間Tより、通過時間Tの含まれる量判定時間Hの区分(H1,H2,H3,H4)を決定し、各区分より油量Rを判定する。
工程S11は、工程S2で設定した設定温度Sと判定した油量Rより制御温度Cを判定する。
工程S12は、工程S3で設定された鍋30の温度の制御温度(第2温度E2)を工程S11で判定した制御温度Cに替えて、鍋30の温度を赤外線センサ17で検知しながら加熱コイル3に供給する電力を制御する工程である。
工程S13は、油の温度が安定して使用者に調理を開始して良い報知をして予熱の終了する工程である。
図10は、設定温度Sを180℃に設定し300gの油を加熱した時の赤外線センサ17の検知温度と油の温度を説明する図である。
図において、上方のグラフは鍋30が加熱された時の赤外線センサ17の検知温度と油の温度を示し、下方がその時の加熱コイル3の火力を示す図である。
油の入った鍋30の加熱を開始すると、量判定時間Hを判定するために第2温度E2まで鍋30を加熱する。加熱コイル3の火力は決められた火力制御により加熱され、赤外線センサ17の検知温度で第1温度E1(200℃)から第2温度E2(220℃)までの通過時間Tを測定する。加熱開始から第2温度E2(220℃)に到達して通過時間Tを得るまでの加熱は、設定温度Sに関係なく同一で実施される。
その後、通過時間Tに対応する量判定時間Hより油量Rが決定される。そして、決定した油量Rと設定温度Sより以後の鍋30の温度制御に必要な制御温度Cが決定する。
図では、通過時間Tは例えば20秒以内で、量判定時間Hの区分はH1に対応し油量RはRA(200〜400g)と制御手段118は判断する。また判定した油量RA(200〜400g)と設定された設定温度S(180℃)より制御温度C(210℃)が求められ、制御温度Cが求められた後の加熱は、この求められた制御温度Cで鍋30の温度を制御する。鍋30を加熱する火力は、設定温度Sや油量Rに応じて適宜調節するものである。
量判定時間Hを判定するために第2温度E2まで鍋30を加熱する際、第2温度E2の設定温度が可能な設定温度Sより高く設定している。
理由は、赤外線センサ17を用いて油の入った鍋30の温度制御を行った場合、赤外線センサ17の鍋30の鍋底の検知温度に対して、実測した油の平均温度は20〜30℃低くなる。また加熱開始時は、鍋30の温度上昇に比べて油の温度は遅れて上昇する。そのため、加熱初期の加熱温度を設定温度Sより高い温度(第2温度E2)に設定する事で、油の温度を早く設定温度Sまで加熱することが可能となり、使用者が早く調理を開始できる利点がある。
第2温度E2の最大温度の設定は、例えば290℃を赤外線センサ17が検知した時は空焼きと判断して鍋30の加熱を停止するので、少量の油を加熱した時に発生するオーバーシュートがこの温度(空焼き判断温度などの異常を判定する温度)に到達しない温度である。
また、第2温度E2と第1温度E1との温度差は最低20℃程度設ける事で、図8に示した油量の差の判定が可能となる。
さらに、油量判定に使用する第1温度E1と第2温度E2を調理等で使用する温度帯とすることでトッププレート2の赤外線透過率の悪い影響を受ける事はない。
以上、実施例によれば、鍋30内の油量を判定し、油量に関連づけされた段階的な制御温度Cにすることで、油量が多量または少量であっても油量に関わらず、設定温度S通りの安定した油温にすることができる。
1 本体
2 トッププレート
3 加熱コイル
17 赤外線センサ
30 鍋
70 入力部
118 制御手段
E1 第一温度
E2 第二温度
H 量判定時間
R 油量
S 設定温度
T 通過時間
C 制御温度

Claims (1)

  1. 本体の上方に設け被加熱物を搭載するトッププレートと、
    該トッププレートの下方に設けられ前記被加熱物を加熱する加熱コイルと、
    該加熱コイルより下方に設けられ前記被加熱物から放射される赤外線を検知する赤外線センサと、
    複数の設定温度を入力可能な入力部と、
    前記赤外線センサの検知温度に基づいて前記被加熱物内の油の温度前記設定温度になるように加熱するため前記加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段とを備え、
    該制御手段は、
    前記検知温度が第1温度から第2温度になるように前記電力を制御しその後前記検出温度が前記第2温度から制御温度になるように前記電力を制御し、
    前記検知温度が前記第1温度から前記第2温度となるまでの通過時間から前記被加熱物内の前記油量を判定し、
    前記第1温度は、前記設定温度よりも高い温度であり、
    前記第2温度は、前記第1温度よりも高い温度であり、
    前記制御温度は、前記設定温度と前記判定された油量とに応じた温度である、誘導加熱調理器。
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