WO2010079583A1 - 誘導加熱装置 - Google Patents

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WO2010079583A1
WO2010079583A1 PCT/JP2009/007334 JP2009007334W WO2010079583A1 WO 2010079583 A1 WO2010079583 A1 WO 2010079583A1 JP 2009007334 W JP2009007334 W JP 2009007334W WO 2010079583 A1 WO2010079583 A1 WO 2010079583A1
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electrode
heating
capacitance
induction heating
electrodes
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PCT/JP2009/007334
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French (fr)
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藤濤知也
貞平匡史
石丸直昭
弘田泉生
宮内貴宏
小笠原史太佳
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パナソニック株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/12—Cooking devices
    • H05B6/1209—Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like

Definitions

  • the present invention relates to an induction heating apparatus that heats an object to be heated using induction heating.
  • This invention solves the said conventional subject, Comprising: It aims at providing the induction heating apparatus which is hard to receive to the influence of induction heating and can detect a spill.
  • the induction heating device of the present invention controls a cooking vessel by controlling a top plate on which the cooking vessel is placed, a heating coil that generates an induction magnetic field to heat the cooking vessel, and a high-frequency current supplied to the heating coil.
  • a heating control unit that controls heating power; an electrode disposed on the lower surface of the top plate; and a capacitance detection unit that detects a change in capacitance generated in the electrode due to the food to be cooked on the top plate; Have When the capacitance detection unit detects that the capacitance of the electrode has changed, the heating control unit reduces or stops the heating power of the cooking container.
  • the electrode is disposed outside the outer periphery of the heating coil.
  • the electrode may be arranged along the edge of the heating coil.
  • the length in the radial direction may be shorter than the length in the arc direction.
  • the lengths of the wirings connecting the electrodes and the capacitance detection unit may be substantially equal.
  • the threshold value may be set according to the length of the wiring.
  • a threshold value when the capacitance detection unit detects a change in capacitance may be set according to the area of each electrode.
  • the thickness of the electrode may be thinner than the skin depth determined from the operating frequency during induction heating.
  • the electrode may be formed by printing a conductive material on the top plate.
  • the wiring that connects the electrode and the capacitance detection unit may be formed by printing a conductive material on the top plate.
  • a plurality of electrodes may further include a metal portion disposed in the vicinity of the plurality of electrodes.
  • the distance between the metal part and each electrode may be substantially the same.
  • the metal part may be connected to a predetermined potential of the heating control part or the capacitance detection part.
  • the electrode may be disposed between the plurality of heating coils.
  • each electrode may be disposed between the plurality of heating coils.
  • the electrode may be disposed at substantially the center of the plurality of heating coils.
  • the electrode may be disposed between the center of the heating coil and the operation unit.
  • the plurality of electrodes may be arranged so that the distance between each electrode and the center of the heating coil is different.
  • the heating controller detects the change in capacitance of the electrode farther from the center of the heating coil after the capacitance detection unit first detects the change in capacitance of the electrode closer to the center of the heating coil. Only when it detects, you may reduce or stop the heating electric power of a cooking vessel.
  • the heating control unit detects the capacitance change of the electrode farther from the center of the heating coil within a predetermined time after the capacitance detection unit detects the change in capacitance of the electrode closer to the center of the heating coil. Only when a change is detected, the heating power of the cooking container may be reduced or stopped.
  • the heating control unit is configured such that the capacitance detection unit detects a change in capacitance with a plurality of electrodes and a case in which a change in capacitance is detected with only one electrode.
  • the control content for the heating power of the cooking container may be changed.
  • the heating control unit reduces the heating power of the cooking container when the capacitance detection unit detects a change in capacitance with a plurality of electrodes than when a change in capacitance is detected with only one electrode. The amount may be increased.
  • the electrode for detecting spillage is arranged outside the outer periphery of the heating coil, it is possible to detect spillage without being affected by induction heating.
  • the block diagram which shows the structure of the induction heating apparatus of Embodiment 1 of this invention.
  • the figure which shows an example of the shape of the electrode of Embodiment 1 of this invention The flowchart which shows the detection operation of the overflow of Embodiment 1 of this invention
  • the figure which shows the state of spilling in Embodiment 1 of this invention The figure which shows the shape of the electrode of a prior art example for comparing with the shape of the electrode of Embodiment 1 of this invention, and the detected value of an electrostatic capacitance.
  • the figure which shows the other example of the shape of the electrode of Embodiment 1 of this invention The figure which shows the example of the effective range line in Embodiment 1 of this invention
  • the layout figure which shows the example with the same length of the wiring which connects the electrode of the induction heating apparatus of Embodiment 2 of this invention, and an electrostatic capacitance detection part In the induction heating apparatus according to the second embodiment of the present invention, a layout diagram when a plurality of capacitance detection units are combined in one place.
  • the layout figure which shows the example when the length of the wiring which connects the electrode of the induction heating apparatus of Embodiment 2 of this invention and an electrostatic capacitance detection part differs The figure which shows the example of the detected value at the time of the spilling in FIG.
  • a layout diagram when a metal part is disposed in the vicinity of an electrode.
  • the figure which shows the example of the spill in the induction heating apparatus of Embodiment 2 of this invention The block diagram of the induction heating apparatus of Embodiment 3 of this invention.
  • positioning of the electrode of Embodiment 3 of this invention The figure which shows the other example of arrangement
  • positioning of the electrode of Embodiment 3 of this invention positioning of the electrode of Embodiment 3 of this invention.
  • Embodiment 1 The induction heating apparatus according to the first embodiment of the present invention makes it possible to detect the spilling by making the electrode for detecting the spilling out of the outer periphery of the heating coil so as not to be affected by the induction heating. To do.
  • FIG. 1 is a block diagram of the induction heating device according to the first embodiment of the present invention.
  • the induction heating apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a top plate 103 on which an object to be heated 102 is placed, a heating coil 104 that heats the object to be heated 102, and a high-frequency power supply unit that supplies high-frequency power to the heating coil 104.
  • 105 an electrode 106 for detecting spillage, a capacitance detection unit 107 for detecting a capacitance formed between the electrode 106 and spilling, and a detection result of the capacitance detection unit 107.
  • a spill detector 108 that detects the presence or absence of spills, and a controller 109 that controls the entire induction heating apparatus.
  • the object to be heated 102 is, for example, a pan.
  • the top plate 103 is, for example, crystallized glass.
  • the high frequency power supply unit 105 is an inverter, for example.
  • the electrode 106 is a conductor formed on the lower surface of the top plate 103 by application or adhesion.
  • the capacitance detection unit 107 is a circuit that converts the capacitance exhibited by the electrode 106 into a voltage.
  • the capacitance detection unit 107 detects the capacitance exhibited by the electrode 106 by resistance division, and the electrode 106 is configured by connecting a capacitor due to spillage to a resistor on the low potential side.
  • the voltage value to be detected decreases as the capacitance presented by increases.
  • the overflow detection unit 108 and the control unit 109 can be realized by a microcomputer.
  • the electrode 106 formed on the lower surface of the top plate 103 exhibits a capacitance using air as a dielectric even when there is nothing on the top plate 103.
  • the capacitance exhibited by the electrode 106 changes.
  • the capacitance detection unit 107 provides the capacitance detection value to the spill detection unit 108 by sequentially converting the capacitance exhibited by the electrode 106 into a voltage.
  • FIG. 2 shows the shape of the electrode 106.
  • a plurality of electrodes 106 having different diameters are provided on the lower surface of the top plate 103 in order to cope with a difference in diameter of the object to be heated 102.
  • Each electrode 106 has an arc shape and is provided outside the outer periphery of the heating coil 104.
  • the electrode 106 is formed in a shape thinner than the skin depth determined from the operating frequency when the induction heating device performs induction heating. By forming the electrode 106 thinner than the skin depth, generation of eddy current inside the electrode 106 due to the influence of a magnetic field generated when the object to be heated 102 is induction-heated can be suppressed. Thereby, generation
  • FIG. 3 is a flowchart showing the overflow detection operation in the present embodiment.
  • the control unit 109 When the user puts the object to be cooked 101 into the object to be heated 102 and instructs the induction heating apparatus of this embodiment to start heating, the control unit 109 operates the high-frequency power supply unit 105 to cause the object to be heated 102 to be high-frequency. Power is turned on (S301).
  • the spill detector 108 stores the capacitance of the electrode 106 at the start of heating (S302). Specifically, the capacitance detection unit 107 detects the capacitance of the electrode 106, and the spill detection unit 108 detects the capacitance detection value detected by the capacitance detection unit 107 at the start of heating. Is substituted for the “previous detection value”, which is a variable for use.
  • the overflow detection process is executed every time a predetermined time (for example, 0.5 seconds) elapses. Specifically, the overflow detection unit 108 determines whether a predetermined time has elapsed (S303). If the predetermined time has elapsed, the capacitance detection unit 107 detects the capacitance of the electrode 106, and the spill detection unit 108 detects the capacitance of the electrode 106 detected by the capacitance detection unit 107. Is substituted into “current detection value”, which is a variable for use (S304).
  • a predetermined time for example, 0.5 seconds
  • the overflow detection unit 108 determines whether or not the difference between the “previous detection value” and the “current detection value” of the capacitance of the electrode 106 is equal to or greater than a predetermined value (for example, 1/10 of the maximum voltage change amount) (S305). ). If the difference is within the predetermined value, it is determined that no overflow has occurred, and the process returns to step S303. If the difference is greater than or equal to a predetermined value, it is determined that a spill has occurred. In this case, the control unit 109 changes the current heating amount to the heating amount adjustment power (stopping or power for maintaining the temperature of about 500 W) (S306), and notifies the user that a spill has occurred (S307). Then, the overflow detection operation is terminated.
  • a predetermined value for example, 1/10 of the maximum voltage change amount
  • the capacitance is changed by the capacitance being proportional to the area constituting the capacitance and the dielectric constant between the conductors constituting the capacitance and inversely proportional to the distance between the conductors constituting the capacitance.
  • the capacitance change only slightly increases when the spilled object 101 is simply placed on the electrode 106.
  • the spillover 401 enters as a dielectric in the capacitance formed by the object to be heated 102 and the electrode 106 as shown in FIG. is there.
  • the electrode 106 is arranged on the heating coil 104 to make it easier to detect the spilling of a pot with a small diameter, the capacitance decreases due to the influence of the electric field generated during induction heating (on the capacitor).
  • the electrode 106 it is necessary that the electrode 106 not be disposed on the heating coil 104, as if a high-frequency electric field is applied, the high-frequency current flows and discharges electricity. Further, when the electrode 106 is arranged in the diameter direction of the circular heating coil 104 (see FIGS. 5A to 5C), the influence of the electric field on the electrode 106 is stronger as it is closer to the heating coil 104, and is weaker as it is farther away. Therefore, it is affected by the fluctuation of the electric field, the capacitance during induction heating is reduced, and the increase in capacitance cannot be observed. Therefore, the electrode 106 needs to be configured so that the electric fields generated by induction heating are equivalent. When the heating coil 104 is circular, the generated combined electric field is concentric, so that it is necessary to configure it in an arc shape so as not to be affected by the electric field generated when induction heating is performed. .
  • the electrode 106 in an arc shape, the influence of the electric field is eliminated, the area for increasing the capacitance is increased, and further, the spillage that does not know where to spill from the heated object 102 is widened. Can be covered with a range.
  • the spill 401 is the earliest when the gap between the object to be heated 102 and the electrode 106 enters. An increase in capacity can be detected (see FIGS. 4B and 4C).
  • the electrode 106 is disposed outside the outer periphery of the heating coil 104 (for example, in the vicinity of the outer edge), thereby eliminating the influence of the electric field generated when the heating coil performs induction heating. And spill detection can be performed.
  • the electrode 106 is arranged along the direction of the electric field generated when the induction heating is performed by the heating coil 104. It is possible to perform the overflow detection by eliminating the influence of the generated electric field.
  • the electrode 106 for detecting spillage a structure composed of a plurality of arc-shaped electrodes, practically effective spillover detection can be realized by eliminating the influence of induction heating.
  • the overflow detection unit 107 detects the electrostatic capacitance formed by the electrode 106 and the heated object 102 that is generated when the spilled object 101 enters between the electrode 106 and the heated object 102 and functions as a dielectric. Changes are detected. Thereby, the amount of heating is adjusted when the spill occurs. Therefore, it is possible to provide a practical overflow detection function.
  • an electrode 603 having a simple length as shown in FIG. 5 is used, and an object to be heated 601 is overlapped on the electrode 603 as shown in FIGS. 5 (a), 5 (b), and 5 (c).
  • the heating coil 602 performs induction heating in the placed state (time t1 in FIG. 5D), it is composed of an electrode and an object to be heated under the influence of an electric field generated by induction heating using high frequency power.
  • the electrostatic capacity decreases (time t2 in FIG. 5 (d)), and a phenomenon (time t3 in FIG. 5 (d)) that the change in the electrostatic capacity cannot be observed occurs even when a spill occurs.
  • the electrode 106 is formed in an arc shape and further disposed outside the outer periphery of the heating coil 104 to eliminate the influence of the electric field generated when the heating coil performs induction heating. Can do.
  • the object to be cooked 101 spills from the outer periphery of the pan, which is the object to be heated 102, the object 101 spreads along the object to be heated 102.
  • An electrode for detection is required. Therefore, the arc shape of the electrode 106 may be long enough to detect a collective amount of spillage.
  • an induction heating apparatus using induction heating has been illustrated, but the boiling detection using the electrode 106 can also be applied to gas cooking without induction heating or a heating cooker using an electric heater.
  • Modification 1 When induction heating is performed using the circular heating coil 104, the arc-shaped electrodes 106 may be connected to each other by the electrodes 501 as shown in FIG.
  • the same number of capacitance detection units 107 as the number of the plurality of electrodes 106 are required.
  • the number of capacitance detection units 107 is reduced to one by the electrode configuration of FIG. can do. Therefore, it is possible to ensure a wide detection area without increasing the number of detection circuits used in the capacitance detection unit 107.
  • the electrodes 106 having a plurality of arc-shaped structures with the electrodes 501 that are substantially perpendicular to the tangents of the arcs, the distance affected by the electric field can be shortened and the influence of the electrodes can be suppressed.
  • the electrode 106 and the electrode 501 are preferably thinner than the skin depth determined from the operating frequency when the induction heating device performs induction heating.
  • the plurality of arc-shaped electrodes 106 having different radii are connected by the electrodes 501 perpendicular to the tangent line of the arc, so that the size of the object to be heated 102 and the capacitance due to induction heating can be reduced.
  • a wide detection area can be secured without increasing the number of detection circuits used in the capacitance detection unit 107 in response to the influence of interference.
  • an intersection confirmation unit 801 for confirming the intersection between the electrode 106 and the object to be heated 102 may be further provided.
  • the intersection confirmation unit 801 can be realized by a microcomputer.
  • the heating coil 104 performs induction heating in such a state that the object to be heated 102 is placed on and overlaps the plurality of electrodes 106 (time t1 in FIG. 9B).
  • the capacitance formed by the electrode 106 and the object to be heated 102 decreases due to the influence of the electric field generated by induction heating using high-frequency power (time t2 in FIG. 9B), and the spillage occurs. Even if this occurs, a phenomenon (time t3 in FIG.
  • intersection confirmation unit 801 indicates that the change shown in FIG. It has a function to confirm by monitoring.
  • the intersection confirmation unit 801 confirms the intersection between the electrode 106 and the object to be heated 102 and transmits it to the control unit 109, the control unit 109 uses the fact that the placement location of the object to be heated 102 cannot be changed or the overflow detection is impossible. Inform the person.
  • intersection confirmation unit 801 for confirming that the output of the capacitance detection unit 107 exhibits the influence of the electric field due to induction heating when the electrode 106 and the object to be heated 102 intersect.
  • Embodiment 2 In the induction heating apparatus according to the second embodiment of the present invention, the detection sensitivity for each electrode is made the same in order to ensure the detection of spillage.
  • FIG. 10 shows a block diagram of the induction heating device according to the second embodiment of the present invention.
  • the induction heating apparatus according to the present embodiment includes a top plate 2 on which the cooking container 1 is placed, a heating coil 3 that generates an induction magnetic field to heat the cooking container 1, and a control unit 4 that controls the entire induction heating apparatus.
  • the control unit 4 converts an electric power from a commercial power source and supplies a high-frequency current to the heating coil 3, a heating control unit 42 that controls the inverter circuit 41 to control the heating power of the cooking container 1, Have
  • the induction heating apparatus includes an electrode 5 formed on the lower surface of the top plate 2 and a capacitance detection unit that detects a change in capacitance between the electrode 5 and another conductor. 6.
  • the capacitance detection unit 6 is connected to the heating control unit 42.
  • the heating control unit 42 controls the inverter circuit 41 in accordance with the result of the capacitance detection unit 6 to control the heating power to the cooking container 1 by changing the high-frequency current supplied to the heating coil 3. .
  • the cooking container 1 is a container in which to-be-cooked items such as ingredients are placed.
  • the cooking container 1 is a pot, a frying pan, a kettle, etc., for example.
  • the cooking container 1 can be heated by induction heating.
  • the cooking vessel 1 is placed on a top plate 2 that forms part of the outline of the induction heating device. At this time, the cooking container 1 is placed at a position facing the heating coil 3.
  • the crystallized glass is often used for the top plate 2, it is not limited thereto.
  • the heating coil 3 is supplied with a high frequency current from an inverter circuit 41 that operates according to an instruction of the heating control unit 42, and generates a high frequency magnetic field by the current.
  • An eddy current is generated in the cooking vessel 1 that has received the high-frequency magnetic field, and the cooking vessel 1 is heated by the eddy current.
  • the induction heating device of the present embodiment further includes an operation unit 8 for a user of the induction heating device to instruct heating power and the like.
  • the operation unit 8 and the inverter circuit 41 are connected to the heating control unit 42.
  • the heating control unit 42 controls the inverter circuit 41 according to the content of the automatic cooking.
  • the heating control unit 42 controls the inverter circuit 41 to perform a desired operation. .
  • the electrode 5 is a conductor formed on the lower surface of the top plate 2 by application or adhesion.
  • the electrode 5 is formed by printing a conductive material on the top plate 2.
  • the electrode 5 can also be formed by arrange
  • the capacitance generated in the electrode 5 is extremely small, the capacitance value changes even with a small factor. For example, the capacitance value changes even if there is a gap between the metal plate and the top plate. Therefore, in order to stably acquire the capacitance value, it is preferable to form the electrode 5 by printing a conductive material on the back surface of the top plate 2.
  • the induction heating device can be manufactured at low cost, which brings benefits to the user.
  • a capacitor is formed by the electrode 5 and the conductor on the top plate 2.
  • air serves as a conductor.
  • the capacitance detection unit 6 detects the change in capacitance.
  • the capacitance detection unit 6 detects a change in capacitance by converting it into a change in DC voltage.
  • the electrostatic capacitance detection unit 6 detects the electrostatic capacitance of the electrode 5 by resistance division, and is configured such that a capacitor due to spillage is connected to the resistance on the low potential side. It has a configuration in which the detected voltage value decreases as the capacitance increases.
  • the structure of the electrostatic capacitance detection part 6 is not limited to this embodiment.
  • the heating control unit 42 operates the inverter circuit 41 to supply a high frequency current to the heating coil 3. Thereby, a high frequency magnetic field is generated from the heating coil 3 and heating of the cooking vessel 1 is started.
  • the heating control unit 42 controls the inverter circuit 41 so that the heating power set by the user operating the operation unit 8 is obtained. Specifically, for example, an input current of the inverter circuit 41 is detected, and the detected value is input to the heating control unit 42.
  • the heating control unit 42 compares the thermal power set by the user with the input current of the inverter circuit 41 and changes the operation state of the inverter circuit 41. By repeating such an operation, the heating control unit 42 controls to the heating power set by the user and operates to maintain the heating power.
  • the cooking object in the cooking container 1 may reach the boiling point, and the cooking object may spill out of the cooking container 1.
  • the heating is continued without reducing the heating power, the food to be cooked spills from the cooking container 1 one after another, causing various problems.
  • the operation unit 8 is hot and cannot be operated.
  • the inlet / outlet cannot be cleaned.
  • the food to be cooked spilled from the cooking container 1 onto the top plate 2 sometimes sticks to the top plate 2 due to heat.
  • the induction heating apparatus of the present embodiment reduces the heating power or stops heating when the capacitance detection unit 6 detects a change in capacitance. Therefore, it is possible to prevent the spilling from continuing and to prevent the object to be cooked from sticking to the top plate 2.
  • FIGS. 11A and 11B show the capacitance detection results of the capacitance detection unit 6 of the induction heating device according to the second embodiment of the present invention. Note that FIGS. 11A and 11B are examples of spillage, and do not necessarily indicate changes in detected values as in FIGS. 11A and 11B.
  • FIG. 11 (a) shows an example when there is no influence of an electric field. Even if induction heating is started at time Ta, the detected value maintains the value A before the start of heating. Thereafter, when the spilling occurs at time Tb and the object to be heated covers the electrode 5, the capacitance increases. Since the capacitance detection unit 6 observes a change in impedance due to an increase in the capacitance of the electrode 5 using a resistance partial pressure, the detection value of the capacitance detection unit 6 that detects the increased capacitance decreases.
  • the structure of the electrostatic capacitance detection part 6 is not limited to this embodiment. After time Tc, as the spilled heated object moves, the manner in which the heated object is applied to the electrode 5 changes. Thereby, an electrostatic capacitance changes and the detection value of the electrostatic capacitance detection part 6 also changes gradually.
  • FIG. 11B shows an example when being affected by an electric field.
  • the detection value of the capacitance detection unit 6 rises from the detection value A before the start of heating to the detection value C (C> A). This is because the detection of the capacitance detector 6 does not increase because the stray capacitance formed on the electrode 5 decreases, but energy is injected through the electrode 5 from the electric field generated by starting induction heating. As a result, it is considered that the detection value of the capacitance detection unit 6 has increased.
  • the spilled heated material acts as an antenna and is more affected by the electric field than before the spilled, and the capacitance detection unit 6
  • the detected value of R is significantly increased to a value D (D> C).
  • the detection value of the capacitance detection unit 6 is not affected by the electric field, and becomes a value of only the capacitance formed by the electrode 5.
  • the electrostatic capacity detection unit 6 has a value higher than the detection value A before the start of heating.
  • a small detection value E (E ⁇ A) is detected.
  • the detection value of the capacitance detector 6 varies faithfully with respect to the change in capacitance formed by the electrode 5.
  • the detection value of the capacity detector 6 varies.
  • ⁇ How to be affected by such an electric field depends on various factors.
  • One of them is a wiring for connecting the electrode 5 and the capacitance detection unit 6.
  • the influence of the electric field varies depending on the length of the wiring and how it is routed. For example, if the wiring is routed in a shape close to a circle, the wiring functions as a loop antenna. In addition, it is easy to function as an antenna even when the wiring is long.
  • the length of the wiring connecting the electrode 5 and the capacitance detection unit 6 is made substantially equal.
  • the influence of the electric field can be made to be the same level for the plurality of electrodes 5, and the detection conditions for the overflow can be made the same. Therefore, it is possible to prevent the user from feeling uncomfortable because the sensitivity is different for each electrode for detecting spilling, and an easy-to-use induction heating device can be provided.
  • An example of wiring is shown below.
  • FIG. 12 shows a layout when the length of the wiring connecting the electrode 5 and the capacitance detection unit 6 is the same.
  • the electrodes 5aa, 5ab, 5ac and the like are collectively referred to as electrodes 5.
  • the capacitance detection units 6aa, 6ab, 6ac and the like are collectively referred to as a capacitance detection unit 6.
  • three electrodes 5 (5aa, 5ab, 5ac) having the same area are arranged for one induction heating section (each of heating coils 3a, 3b).
  • capacitance detection units 6 (6aa, 6ab, 6ac) for detecting the capacitance of each electrode 5 are arranged in the vicinity of each electrode 5 and at an equal distance.
  • This arrangement has an advantage that the wiring length is not only the same for the three electrodes 5 but also is hardly affected by the electric field because the wiring length itself is short.
  • the capacitance detection units 6 are scattered, the layout inside the device is complicated.
  • the electrostatic capacitance detection part 6 will be comprised separately, cost will rise, and an induction heating apparatus will become expensive as a result.
  • FIG. 13 shows a layout when a plurality of capacitance detection units 6 (6aa, 6ab, 6ac) are combined in one place.
  • FIG. 13 only one induction heating unit (heating coil 3a) is shown.
  • each electrostatic capacitance detection part 6 (6aa, 6ab, 6ac) is arrange
  • the induction heating device can be manufactured at low cost, it is possible to provide benefits to the user.
  • each electrode 5 and the capacitance detection unit 6 are wired at the shortest distance, the influence of the electric field is different for each electrode, and the user feels uncomfortable. Therefore, it is necessary to adjust the detection sensitivity of the capacitance detection unit 6 for each electrode 5.
  • the influence of the electric field is the same. Therefore, each electrode 5 has the same detection sensitivity for spillage, and an induction heating device that can be used with peace of mind by the user can be realized.
  • the wiring connecting the electrode 5 and the capacitance detection unit 6 is formed by printing a conductive material on the top plate 2.
  • the wiring which connects the electrode 5 and the electrostatic capacitance detection part 6 should just be electrically connected, it can also be connected by a vinyl composite line etc.
  • the capacitance generated in the electrode 5 is extremely small, the capacitance may be affected only by the wiring length being different or by changing the routing state. In such a state, there is a possibility that the detection accuracy of the spillage varies. Therefore, it is desirable that the wiring has a stable length and routing.
  • a conductive material is printed on the back surface of the top plate 2 to electrically connect the electrode 5 and the capacitance detection unit 6.
  • the capacitance value is stabilized. Therefore, it is possible to stably detect spillage.
  • the induction heating device can be manufactured at low cost, which brings benefits to the user. Furthermore, the space inside the device can be saved.
  • the length of the wiring connecting the electrode 5 and the capacitance detection unit 6 is the same, so that the influence of the electric field received by each electrode 5 is set to the same level. Can do. That is, the detection sensitivity of each electrode is the same. Moreover, the detection condition (for example, threshold value) of spilling can be made the same. Therefore, the user does not feel uncomfortable. This improves usability. In addition, even when the size of the cooking container and the electrodes are changed, the method of receiving the influence of the electric field can be made the same, and the detection of spilling can be facilitated.
  • the length of the wiring that electrically connects the electrode 5 and the capacitance detection unit 6 is the same, but the length of the wiring may be different.
  • the threshold value when the capacitance detection unit 6 detects a change in capacitance may be set according to the wiring length.
  • FIG. 14 shows a layout diagram in which the lengths of wirings connecting the electrodes 5 and the capacitance detection units 6 (6aa, 6ab, 6ac,...) Are different. In FIG. 14, only one heating coil 3a is shown.
  • the capacitance detection units 6 (6aa, 6ab, 6ac,...) are arranged scattered for each electrode, the wiring length itself can be shortened, so that it is not easily affected by the electric field. Has the advantage.
  • the layout inside the device is complicated.
  • the electrostatic capacitance detection part 6 will be comprised separately, cost will rise, and an induction heating apparatus will become expensive as a result.
  • the electrostatic capacitance detectors 6 (6aa, 6ab, 6ac,...) are arranged together as shown in FIGS. 13 and 14, the internal layout of the device can be simplified. Thereby, manufacturing cost can be reduced and an induction heating apparatus can be provided at low cost.
  • the wiring lengths are made the same.
  • the influence of the electric field is the same level. That is, the sensitivity of each electrode 5 is the same. Therefore, the electrostatic capacitance detection part 6 can make the determination threshold value at the time of detecting the change of the value of electrostatic capacitance the same value.
  • the wiring between the electrode 5 (electrodes 5aa, 5ab, 5ac) and the capacitance detection unit 6 (6aa, 6ab, 6ac) has a shape close to the shortest distance.
  • the wiring length is different. For this reason, the influence of the electric field is different, and the sensitivity varies as it is. Therefore, when different wiring lengths are used, a threshold value when the capacitance detection unit 6 detects a change in capacitance is set according to the wiring length. Thereby, the detection sensitivity of each electrode 5 is made the same.
  • FIGS. 15 (a) to 15 (c) show examples of detection of spillage.
  • FIG. 15A shows a change in the detection value of the capacitance detection unit 6 when not affected by the electric field.
  • the detection value is the value A before the start of heating. Heating is started at time Ta.
  • the detection value decreases, and at time Tc, the detection value decreases to a value B (B ⁇ A).
  • B the detection value
  • the detection value gradually increases.
  • the detection value of the capacitance detection unit 6 is from value A to value B. Change.
  • the amount of change at this time is the value E (AB). That is, the maximum change amount of the detected value when the spilling occurs is the value E. Therefore, when there is a change equal to or less than the amount of change E from the value before spilling, it can be determined that spilling has occurred. Specifically, for example, if the threshold value is set to E / 2 and the detection value of the capacitance detection unit 6 is equal to or less than (AE / 2), it can be determined that spilling has occurred.
  • FIG. 15B shows an example in the case of being slightly affected by the electric field.
  • the detected value before the start of heating is the value A, but when heating is started at time Ta, the detected value is slightly increased by injecting energy from the electric field.
  • the detected value decreases, and decreases to the value C at time Tc.
  • the detection value gradually increases. In this case, spilling occurs and the object to be heated covers the electrode 5, so that the detection value of the capacitance detection unit 6 is reduced to a value C, and the amount of change is a value F (F ⁇ E). is there.
  • F F ⁇ E
  • the amount of change after the start of heating is used as the amount of change, but may be the amount of change from the detected value “A” before the start of heating. If there is a change less than or equal to value F (for example, greater than or equal to value F / 2), it can be determined that the overflow has occurred.
  • the amount of change F in FIG. 15B is smaller than the amount of change E in FIG. This is because the case of FIG. 15B is affected by the electric field.
  • the capacitance detection unit 6 is configured to observe the impedance change due to the increase in capacitance of the electrode 5 by resistance partial pressure, if the spilling occurs and the heated object covers the electrode 5, the capacitance detection unit 6 While the detected value decreases, energy is injected and the detected value rises when affected by the electric field. At time Ta, the detected value rises only due to the influence of the electric field, whereas at time Tb, the capacitance increases and the detected value decreases due to the influence of the electric field and the occurrence of spillage. As events overlap, the amount of change decreases.
  • FIG. 15C shows a case where the influence of the electric field is further received.
  • the amount of change further decreases to a value G (G ⁇ F ⁇ E).
  • G G ⁇ F ⁇ E
  • the threshold value is set to E / 2 based on FIG. 15A, only G changes in FIG. 15C, so that if E / 2> G, the overflow cannot be detected.
  • the threshold value for detecting the occurrence of spillage must be optimized.
  • the level affected by the electric field varies depending on the wiring length. As the wiring length becomes longer, it becomes more susceptible to the influence of the electric field, so the amount of change when spilled is reduced. Therefore, by determining the threshold value from the relationship between the wiring length and the amount of change, it is possible to reliably detect the overflowing.
  • a threshold value when the capacitance detection unit 6 detects a change in capacitance may be set according to the electrode area.
  • FIG. 16 shows a layout example in the case where a metal part is arranged substantially in the vicinity of the electrode of the induction heating device.
  • FIG. 16 is a view of the top plate 2 as viewed from the back surface.
  • the metal part 9 is disposed on the back surface of the top plate 2.
  • the metal part 9 is disposed around the top plate 2 for fixing the glass and reinforcing the strength. Note that the top surface of the top plate 2 that forms the outline of the induction heating device has no irregularities and is easy to clean.
  • FIGS. 17 (a) and 17 (b) show an example in which an object to be heated is spilled.
  • FIG. 17A shows a case where an object to be heated does not come on the metal part 9
  • FIG. 17B shows a case where an object to be heated comes on the metal part 9.
  • the heated object 170 in the spilled cooking container 1 covers the electrode 5 and is also connected to the cooking container 1.
  • a capacitor is formed by the heated object 170 spilled over with the electrode 5.
  • the electrostatic capacitance detection unit 6 detects the electrostatic capacitance of the capacitor.
  • an electric field is generated by performing induction heating, the energy injected from the electric field is superimposed on the detection value of the electrostatic capacitance detection unit 6 via the electrode 5, and it is difficult to understand the change in the electrostatic capacitance that should be detected originally. Become.
  • the degree of influence of the electric field at this time is determined by various factors such as the electrode area, the wiring length, and the wiring routing.
  • the heated object 170 that has been spilled covers the metal part 9 as well.
  • a capacitor is formed by the electrode 5 and the heated object to be spilled, and a capacitor by the metal portion 9 and the heated object 170 that has been spilled is also formed. These capacitors are connected by the same heated object 170 to be heated.
  • induction heating when induction heating is performed, an electric field is generated, but energy injected from the electric field escapes to the metal part 9 side. Therefore, the detection value of the capacitance detection unit 6 connected to the electrode 5 is not affected. Therefore, the change in capacitance can be detected without being affected by the electric field, and the overflow can be accurately detected.
  • the metal part 9 is disposed in the vicinity of the electrode 5, and further, in the plurality of electrodes 5, it is preferable that each electrode 5 and the metal part 9 are disposed at the same distance. Thereby, the ratio which the to-be-heated to-be-heated object 170 spills over the metal part 9 can be made the same for every electrode, and the detection precision can be made the same.
  • the metal portion 9 has the same potential as a stable potential that does not vary, such as the ground of a circuit (for example, the heating control unit 42 or the capacitance detection unit 6). This eliminates the influence of different levels of electric field between the plurality of electrodes 5, and can more reliably detect spillage.
  • the induction heating apparatus of the present embodiment has the same electrode area and wiring length for detecting spillage, or sets a detection threshold according to the electrode area and wiring length. By doing so, the spillage is reliably detected. Therefore, it is possible to prevent the spilling from continuing while maintaining the cooking performance. Moreover, the effect that it is easy to clean is acquired. Therefore, it is useful for an induction heating device used in general households.
  • Embodiment 3 The induction heating device of the present embodiment has a plurality of electrodes, and the capacitance detection unit is surely spilled by determining that spillage has occurred based on changes in capacitance at the plurality of electrodes. Makes it possible to detect.
  • FIG. 18 shows a block diagram of the induction heating device according to the second embodiment of the present invention. 18, detailed description of the same components as those in FIG. 10 is omitted.
  • the electrode 5 is formed in a shape thinner than the skin depth determined from the operating frequency when the induction heating device performs induction heating. By making the electrode 5 thinner than the skin depth, it is possible to suppress the generation of eddy currents inside the electrode 5 due to the influence of the magnetic field generated when the cooking vessel 1 is inductively heated, and to detect the change in capacitance due to spillage. Generation of unnecessary electric fields that can be prevented can be suppressed.
  • FIG. 19 shows an arrangement configuration of the electrodes 5 according to the third embodiment of the present invention.
  • the heating coil 3 of the present embodiment is circular and is wound roughly, and a gap is provided in the middle.
  • the heating coil 3 does not need to be circular, and may be elliptical or rectangular.
  • the structure of the heating coil 3 is not limited to this embodiment.
  • the electrode 5 of this embodiment is composed of an outer electrode 5a and an inner electrode 5b.
  • the electrode 5 b is provided in the gap of the heating coil 3, and the electrode 5 a is provided outside the outer periphery of the heating coil 3.
  • the heating coil 3 is wound densely, by providing the electrode 5b in the gap of the heating coil 3, it is possible to immediately detect the spillage even in the cooking container 1 having a small diameter.
  • the electrodes 5a and 5b so as to extend along the edge of the heating coil 3, it is possible to easily detect the overflowing.
  • the electrode 5 of the present embodiment is arranged along the edge of the heating coil 3 so as to cover a wide range so that an object to be cooked is likely to be applied on the electrode regardless of where the cooking container 1 is spilled. It is configured. Therefore, it is possible to immediately detect a spill.
  • the electrode 5b is affected by noise due to induction heating, there is a possibility that the capacitance cannot be detected normally. Therefore, measures such as strengthening noise countermeasures may be necessary. Further, since the electrode 5 is easily affected by a strong electric field when the area is increased, the area of the electrode 5 cannot be increased too much. Further, the closed loop configuration is not preferable because it is easily affected by a strong electric field. Therefore, it is desirable that the electrode 5 be arranged along the edge of the heating coil 3 in order to make the electrode 5 have a configuration that can detect a large amount of spillage with as small an area as possible.
  • the heating control unit 42 controls the inverter circuit 41 so as to obtain the thermal power set by the user by operating the operation unit 8. Specifically, for example, an input current of the inverter circuit 41 is detected, and the detected value is input to the heating control unit 42.
  • the heating control unit 42 compares the thermal power set by the user with the input current of the inverter circuit 41 and changes the operation state of the inverter circuit 41.
  • the heating control unit 42 operates to maintain the thermal power by controlling the thermal power set by the user by repeating such an operation.
  • the cooking object in the cooking container 1 may reach the boiling point, and the cooking object may spill out of the cooking container 1.
  • the heating is continued without reducing the heating power, the food to be cooked spills from the cooking container 1 one after another, and various problems occur. For example, if a spill is applied to the operation unit 8, the operation unit 8 is hot and cannot be operated. Moreover, if a to-be-cooked object enters the inlet / outlet of the induction heating device, it cannot be cleaned. Furthermore, the food to be cooked spilled from the cooking container 1 onto the top plate 2 may stick to the top plate 2 when heat is applied.
  • the heating control unit 42 prevents the spilling from continuing by reducing the heating power or stopping the heating. ing. Thereby, for example, the cooking object does not stick to the top plate 2.
  • the heating control unit 42 determines the heating power. Control is performed so as to decrease or stop.
  • the electrode 5 is formed so as to surround the outer periphery along the edge of the heating coil 3, the possibility that the spilled food will cover the electrode 5 is increased.
  • the electrode 5 is formed so as to surround the entire outer periphery of the heating coil 3, the area of the heating coil 3 becomes large, and it is easily affected by a strong electric field. Therefore, the electrode 5 cannot be formed so as to surround the outer periphery. For this reason, the electrode 5 having a very large area cannot be arranged.
  • the capacitance detection unit 6 detects a change in capacitance with the plurality of electrodes and reliably detects that the spill is over, Control to stop spillage by reducing heating power.
  • the to-be-cooked food which spills over can be decreased, and it can prevent that a to-be-cooked thing adheres to the top plate 2 and becomes difficult to clean.
  • the plurality of electrodes 5a and 5b are arranged, and the capacitance detection unit 6 detects a change in capacitance with the plurality of electrodes 5a and 5b. Occasionally, it is determined that a spill has occurred, thereby preventing erroneous detection and making it possible to reliably detect the spill.
  • two electrodes are provided. However, when three or more electrodes are provided and a change in capacitance is detected by two or more of the electrodes, even if it is determined that a spill has occurred. Good.
  • the heating coil 3 is circular, and the electrode 5 is arranged along the edge of the heating coil 3. Therefore, the electrode 5 has a fan-shaped arc shape.
  • This arc shape can deal with a wide range of spillage without making the area so large by making the length in the radial direction shorter than the length in the arc direction. Therefore, it is possible to detect the spillage more quickly and reliably.
  • the plurality of electrodes 5 a and 5 b are arranged so that the distances from the center of the heating coil 3 are different. Therefore, even if it is the cooking container 1 from which the magnitude
  • the heating control unit 42 changes control contents when the capacitance detection unit 6 detects a change in capacitance with the plurality of electrodes 5a and 5b and when a change in capacitance is detected with one electrode. May be.
  • the capacitance detection unit 6 detects a change in capacitance with the plurality of electrodes 5a and 5b and when a change in capacitance is detected with one electrode. May be.
  • heating is continued without reducing the heating power until there is a change in capacitance between the plurality of electrodes, there is a possibility that the amount of food to be spilled will increase.
  • the capacitance detection unit 6 detects a change in capacitance with a plurality of electrodes 5, the amount of heating power is decreased more than when a change in capacitance is detected with one electrode 5. Also good. Thereby, when it is certain that it is spilled over, it is possible to reliably suppress spill over by reducing the heating power. In addition, when a change in capacitance is detected in one electrode, there is a possibility of spilling. Therefore, it is possible to reduce the heating power and suppress the spilling speed.
  • the number of electrodes is not limited to two and may be three or more. In this case, when a change in capacitance is detected with two or more electrodes, the amount by which the heating power is reduced may be larger than when a change in capacitance is detected with one electrode.
  • the capacitance detection unit 6 first detects the change in capacitance of the electrode 5b closer to the center of the heating coil 3, and then changes the capacitance of the electrode 5a far from the center of the heating coil 3. It may be determined that the spilling has occurred. In this case, the heating control unit 42 may reduce or stop the heating power.
  • the heating control unit 42 may reduce or stop the heating power.
  • the diameter of the cooking container 1 is small, the to-be-cooked food spills out from the edge of the cooking container 1 and spreads outward. Therefore, as shown in FIG. 19, when the plurality of electrodes 5a and 5b are arranged at different distances from the center of the heating coil 3, the cooking object covers the electrode 5b near the center of the heating coil 3 first, After that, it should cover the electrode 5a.
  • the heating control unit 42 reduces the heating power. Alternatively, control such as stopping is not performed. Thereby, erroneous detection of spilling can be prevented.
  • the capacitance may have changed due to a factor other than spillage. There is. For example, when there is an interval of 5 seconds or more, it is considered that there is no continuous spilling. Therefore, if a change in capacitance is detected in the outer electrode 5a within a predetermined time (for example, within 5 seconds) after detection of a change in capacitance in the inner electrode 5b, a spill occurs. It is more preferable to judge that.
  • the preferable time of predetermined time changes with the structure and arrangement
  • the electrodes 5 a and 5 b may be arranged so as to be shifted so that the center in the edge direction of each electrode is not aligned with the straight line from the center of the heating coil 3.
  • the electrodes 5a and 5b so that the centers of the electrodes 5 are not aligned on a straight line so as to be able to cope with the occurrence of spilling from any direction, the spilling occurs from any direction.
  • the possibility of being able to respond can be increased. Therefore, it is possible to further improve the accuracy of detection of overflowing.
  • the induction heating device may further include a storage unit 12 for storing a predetermined value of capacitance.
  • the predetermined value may be one or plural.
  • the storage unit 12 may be rewritable like a flash memory or may not be rewritable.
  • the storage unit 12 may be a part of the heating control unit 42.
  • the storage unit 12 may be a ROM area or a flash area of the heating control unit 42 such as a microcomputer or a DSP.
  • the induction heating device compares the set value stored in the storage unit 12 with the amount of change in capacitance detected by the capacitance detection unit 6, and based on the comparison result, the heating control unit 42 Change the control details.
  • the capacitance of the electrode 5 varies depending on the relative dielectric constant of the object to be cooked covering the electrode 5, the area covering the electrode 5, and the like.
  • the difference in the area covering the electrode 5 is also related to the amount of food to be cooked and can be important information for control after detection.
  • the change in capacitance is large, and when the amount covering the electrode 5 is small, the change in capacitance is small.
  • the amount of food to be cooked can be determined.
  • the heating control unit 42 compares the predetermined value stored in the storage unit 12 connected to the heating control unit 42 and determines the control content. For example, heating is stopped when the change in capacitance is larger than a predetermined value, and the heating power is decreased when the change in capacitance is smaller than a predetermined value.
  • the change in capacitance is large, it is considered that the amount of food to be spilled is large, so heating is stopped to stop the spilling quickly.
  • the change in capacitance is small, it is considered that the amount of food to be spilled is small, so that it is possible to stop the spilling even by slightly reducing the heating power.
  • the heating power is reduced more than necessary, the heating power will be weakened when boiling in a boiling state, etc., and there is a possibility that the cooking performance will deteriorate. It is desirable to keep the spillage to the minimum necessary so that it does not continue. In this way, if the amount by which the heating power is reduced is determined according to the amount of food to be spilled, it is possible to minimize the spillage without reducing the cooking performance. Thus, an induction heating device that is easy to clean and easy to use can be realized.
  • the electrode 5 may be disposed between the heating coils 3a, 3b, and 3c.
  • Induction heating devices range from those having only one heating coil to those having a plurality of heating coils.
  • the induction heating apparatus shown in FIG. 21 includes three heating ports, and induction heating is performed by the heating coils 3a, 3b, and 3c at all three heating ports.
  • a type in which the heating port farthest away from the operation unit 8 is a radial heater is also widely used. In this example, description is made assuming that all the heating ports are of the induction heating system, but other heating systems may be used.
  • the food to be cooked spreads around the cooking container 1 and spreads toward other heating ports. There may be other cooking at the other heating port, and if the temperature of the upper surface of the top plate 2 is high, the spilled food will stick to the top plate 2 and it will take time to clean. There is a possibility.
  • the electrode 5 is disposed between the heating coils 3a, 3b, and 3c to prevent the spilled food from spreading to the adjacent heating port. Can do. Furthermore, if the electrodes 5 arranged between the heating coils 3a, 3b, and 3c are connected to each other as shown in FIG. 21 or configured by one electrode, only one capacitance detection unit 6 is required. Can be configured at low cost.
  • the electrode 5 arranged in the plurality of heating coils 3a, 3b, and 3c is constituted by one electrode.
  • this electrode may be constituted by a separate electrode. That is, the electrodes 5a, 5b, and 5c may be individually disposed between the heating coils 3a, 3b, and 3c.
  • the area of the electrode is increased, the electrode is affected by a strong electric field, so that the capacitance cannot be detected correctly.
  • the area of each electrode 5a, 5b, and 5c can be reduced.
  • the capacitance detection unit 6 detects changes in the capacitance of the three electrodes 5a, 5b, and 5c, respectively. Therefore, it becomes easy to guess from which heating port the cooking object is spilled.
  • one electrode 5 may be disposed at substantially the center of the plurality of heating coils 3a, 3b, 3c.
  • the electrode 5 may be disposed at a position that is the shortest distance from the outer periphery of each of the heating coils 3a, 3b, and 3c. Thereby, the to-be-cooked item spilled from each heating port can be detected.
  • the configuration shown in FIGS. 21 and 22 is desirable in order to detect the spillage quickly.
  • the electrode 5 shown in FIG. 23 is easy to implement at the lowest cost. Therefore, the configuration of the electrode 5 may be selected depending on whether priority is given to cost and ease of implementation or priority is given to the certainty of detection of spillage and the time until detection.
  • the electrodes 5a and 5b may be arranged between the operation unit 8 for the user to instruct a heating state and the centers of the heating coils 3a and 3b.
  • the operation unit 8 of the induction heating device is often disposed on the front surface of the device or the top plate 2 that is the upper surface of the device.
  • the top plate 2 When arranged on the top plate 2, there is a case where there is a frame that supports the top plate 2 between the operation unit 8 and the top plate 2, and an electrode is arranged on the lower surface of the top plate 2 to change the capacitance. It is roughly divided into the operation unit 8 used. When there is a frame, a level difference is generated, so it is rare that the cooking object spilled from the cooking container 1 covers the operation unit 8, but the capacitance is changed by arranging an electrode on the lower surface of the top plate 2.
  • the electrodes 5 a and 5 b are arranged between the center of the heating coil 3 and the operation unit 8, so that the spilled food is moved over the operation unit 8.
  • the heating control unit 42 can reduce the heating power and realize an induction heating device that can be used safely.
  • the electrode 5 may be disposed along the edge of the heating coil 3 as in the electrode 5a, or may be in a straight line as in the electrode 5b.
  • an electrode may be arranged so as to prevent the food to be cooked from entering the exhaust port or the intake port.
  • the inverter circuit 41 and the heating coils 3a, 3b, and 3c inside the device generate heat, cooling is often performed to prevent the device from being damaged.
  • a cooling method a method of sending air to the heat generating part by a cooling fan is often used. In that case, an air intake port through which the cooling fan takes in air from the outside and an air exhaust port through which warm air after cooling is discharged to the outside are required.
  • the food to be cooked infiltrates into these intake and exhaust ports.
  • it is not easy to clean the intake port and the exhaust port it is necessary to prevent the spilled food from entering.
  • the electrodes 5 a and 5 b may be disposed between the centers of the heating coils 3 a and 3 c and the air inlet 10.
  • the electrodes 5 a and 5 b may be disposed between the centers of the heating coils 3 b and 3 c and the exhaust port 11. Thereby, it can prevent that a to-be-cooked object penetrate
  • the electrodes 5a and 5b are preferably disposed between the edge of the heating coil 3 and the intake port 10 or the exhaust port 11, but are not limited thereto.
  • the induction heating device has electrodes arranged so as not to hinder the operation and cleanability of the equipment. Therefore, it is possible to reliably detect the food to be cooked and control the heating power according to the amount of the food to be cooked. Thereby, it has the effect that it prevents the spilling over while maintaining cooking performance, and is easy to clean.
  • the induction heating device of this embodiment is useful for an induction heating device used in general households.
  • the induction heating device of the present invention has an effect of reducing the influence of induction heating and can detect spillage, and is useful for induction heating devices used in general homes, restaurants, offices, and the like.

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Abstract

　誘導加熱の影響を受けにくくしてふきこぼれを検出することが可能な誘導加熱装置を提供する。誘導加熱装置は、調理容器を載置するトッププレート（１０３）と、調理容器を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイル（１０４）と、加熱コイルに供給する高周波電流を制御することにより、調理容器の加熱電力を制御する加熱制御部（１０９）と、トッププレート下面に配置された電極（１０６）と、トッププレート上に被調理物が付着することで電極に生じる静電容量の変化を検出する静電容量検出部（１０７）と、を有する。静電容量検出部が電極の静電容量に変化があったことを検知すると、加熱制御部は調理容器の加熱電力を減少又は停止させるように制御する。電極は加熱コイルの外周の外に配置される。

Description

誘導加熱装置
　本発明は、誘導加熱を利用して被加熱物を加熱する誘導加熱装置に関する。
　蓋をしていない鍋を加熱すると、沸騰により鍋の外に被調理物が飛び散る現象が発生する。そのため、従来の誘導加熱装置は、トッププレート下面に、静電容量の変化を観測するための電極を点在して配置させている。この誘導加熱装置は、調理容器からふきこぼれた食材等がトッププレート下面に配置された電極上を覆うことによって静電容量が変化することを検知して、ふきこぼれを検出し、加熱制御を行っている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８－１５９４９４号公報
　ふきこぼれが発生すると、電極とふきこぼれとによりコンデンサが形成される。電極の静電容量を抵抗分割により検出する構成の場合、上記コンデンサにより検出値が変化する。これにより、ふきこぼれが発生したことを検知できる。しかしながら、特許文献１に記載された従来の誘導加熱装置のように誘導加熱を用いている場合、検出値が誘導加熱により発生する電界の影響を受けて変化し、ふきこぼれが発生したことを正常に検知できない場合が生じるという問題があった。
　本発明は、上記従来の課題を解決するものであって、誘導加熱の影響を受けにくくしてふきこぼれを検出することが可能な誘導加熱装置を提供することを目的とする。
　本発明の誘導加熱装置は、調理容器を載置するトッププレートと、調理容器を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、加熱コイルに供給する高周波電流を制御することにより、調理容器の加熱電力を制御する加熱制御部と、トッププレート下面に配置された電極と、トッププレート上に被調理物が付着することで電極に生じる静電容量の変化を検出する静電容量検出部と、を有する。静電容量検出部が電極の静電容量に変化があったことを検知すると、加熱制御部は調理容器の加熱電力を減少又は停止させる。電極は加熱コイルの外周の外に配置される。
　加熱コイルの外周が略円形である場合、電極は加熱コイルの縁に沿うように配置されてもよい。
　電極は扇形の円弧形状を持つ場合、その半径方向長は円弧方向長より短くてもよい。
　電極が同一面積をもつ複数の電極である場合、電極と静電容量検出部とを接続する配線の長さは略同等であってもよい。
　電極が同一面積をもつ複数の電極である場合、電極と静電容量検出部とを接続する配線の長さが異なる場合に、静電容量検出部が電極の静電容量の変化を検出するときの閾値を配線の長さに応じて設定してもよい。
　電極が複数個設けられている場合、複数の電極の面積が異なる場合に、静電容量検出部が静電容量の変化を検出するときの閾値を各電極の面積に応じて設定してもよい。
　電極の厚みは誘導加熱時の動作周波数から決まる表皮深さよりも薄くてもよい。
　電極はトッププレートに導電性材料を印刷して形成されてもよい。
　電極と静電容量検出部とを接続する配線は、トッププレートに導電性材料を印刷して形成されてもよい。
　電極が複数個設けられている場合、複数の電極の略近傍に配置された金属部をさらに有してもよい。
　金属部と各電極との距離は略同一であってもよい。
　金属部は加熱制御部又は静電容量検出部の所定の電位と接続されてもよい。
　加熱コイルが複数個設けられている場合、電極は複数の加熱コイルの間に配置されてもよい。
　電極と加熱コイルがそれぞれ複数個設けられている場合、各電極は複数の加熱コイル間にそれぞれ配置されてもよい。
　加熱コイルが複数個設けられている場合、電極は複数の加熱コイルの略中心に配置されてもよい。
　上記誘導加熱装置に使用者が加熱状態を指示するための操作部をさらに有する場合、電極は加熱コイルの中心と操作部との間に配置されてもよい。
　電極が複数個設けられている場合、複数の電極は、各電極と加熱コイルの中心との距離が異なるように配置されてもよい。
　加熱制御部は、静電容量検出部が加熱コイルの中心に近い方の電極の静電容量の変化を先に検出してから、加熱コイルの中心から遠い方の電極の静電容量の変化を検出した場合のみ、調理容器の加熱電力を減少又は停止させてもよい。
　加熱制御部は、静電容量検出部が加熱コイルの中心に近い方の電極の静電容量の変化を検出した後、所定時間内に、加熱コイルの中心から遠い方の電極の静電容量の変化を検出した場合のみ、調理容器の加熱電力を減少又は停止させてもよい。
　電極が複数個設けられている場合、加熱制御部は、静電容量検出部が複数の電極で静電容量の変化を検出した場合のみ、調理容器の加熱電力を減少又は停止させてもよい。
　電極が複数個設けられている場合、加熱制御部は、静電容量検出部が複数の電極で静電容量の変化を検出した場合と１つの電極のみで静電容量の変化を検出した場合とで、調理容器の加熱電力に対する制御内容を変更してもよい。
　加熱制御部は、静電容量検出部が複数の電極で静電容量の変化を検出した場合は１つの電極のみで静電容量の変化を検出した場合よりも、調理容器の加熱電力を減少させる量を多くしてもよい。
　本発明によれば、ふきこぼれを検出するための電極を加熱コイルの外周の外に配置しているため、誘導加熱の影響を受けにくくして、ふきこぼれを検出することが可能となる。
本発明の実施形態１の誘導加熱装置の構成を示すブロック図 本発明の実施形態１の電極の形状の一例を示す図 本発明の実施形態１のふきこぼれの検出動作を示すフローチャート 本発明の実施形態１において、ふきこぼれの状態を示す図 本発明の実施形態１の電極の形状と比較するための従来例の電極の形状と静電容量の検出値を示す図 本発明の実施形態１の電極の形状の他の例を示す図 本発明の実施形態１における有効範囲線の例を示す図 本発明の実施形態１の誘導加熱装置の他の構成を示すブロック図 本発明の実施形態１における交差確認の動作を説明するための図 本発明の実施形態２の誘導加熱装置の構成を示すブロック図 本発明の実施形態２の誘導加熱装置の静電容量検出部の検出値を示す図 本発明の実施形態２の誘導加熱装置の電極と静電容量検出部を接続する配線の長さが同一の例を示すレイアウト図 本発明の実施形態２の誘導加熱装置において、複数の静電容量検出部を１カ所にまとめたときのレイアウト図 本発明の実施形態２の誘導加熱装置の電極と静電容量検出部を接続する配線の長さが異なる場合の例を示すレイアウト図 図１４におけるふきこぼれ時の検出値の例を示す図 本発明の実施形態２の誘導加熱装置において、電極の略近傍に金属部を配置したときのレイアウト図 本発明の実施形態２の誘導加熱装置におけるふきこぼれの例を示す図 本発明の実施形態３の誘導加熱装置のブロック図 本発明の実施形態３の電極の配置例を示す図 本発明の実施形態３の電極の他の配置例を示す図 本発明の実施形態３の電極の他の配置例を示す図 本発明の実施形態３の電極の他の配置例を示す図 本発明の実施形態３の電極の他の配置例を示す図 本発明の実施形態３の電極の他の配置例を示す図 本発明の実施形態３の電極の他の配置例を示す図 本発明の実施形態３の電極の他の配置例を示す図
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって本発明が限定されるものではない。
《実施形態１》
　本発明の実施形態１の誘導加熱装置は、ふきこぼれを検出するための電極を加熱コイルの外周の外に配置することにより、誘導加熱の影響を受けにくくして、ふきこぼれを検出することを可能にする。
１．１　誘導加熱装置の構成
　図１に、本発明の実施形態１の誘導加熱装置のブロック図を示す。本発明の実施形態１の誘導加熱装置は、被加熱物１０２を載置するトッププレート１０３と、被加熱物１０２を加熱する加熱コイル１０４と、加熱コイル１０４に高周波電力を供給する高周波電力供給部１０５と、ふきこぼれを検出するための電極１０６と、電極１０６とふきこぼれとの間に形成された静電容量を検出する静電容量検出部１０７と、静電容量検出部１０７の検出結果に基づいてふきこぼれの発生の有無を検出するふきこぼれ検出部１０８と、誘導加熱装置全体を制御する制御部１０９と、を有する。
　被加熱物１０２は、例えば、鍋である。トッププレート１０３は、例えば、結晶化ガラスである。高周波電力供給部１０５は、例えば、インバータである。電極１０６は、トッププレート１０３の下面に塗布または接着などによって形成される導電体である。静電容量検出部１０７は、電極１０６が呈する静電容量を電圧に変換する回路である。例えば、静電容量検出部１０７は、抵抗分割により、電極１０６が呈する静電容量を検出するものであって、低電位側の抵抗にふきこぼれによるコンデンサが接続される構成にすることで、電極１０６が呈する静電容量が増加すると検出する電圧値が下がる構成を有する。ふきこぼれ検出部１０８と制御部１０９はマイクロコンピュータにより実現できる。
　トッププレート１０３の下面に形成された電極１０６は、トッププレート１０３上に何もない場合でも空気を誘電体とした静電容量を呈する。電極１０６上に被加熱物１０２が載置されたり、被調理物１０１がふきこぼれて被加熱物１０２と電極１０６との間に入り込んだりすることで、電極１０６が呈する静電容量は変化する。静電容量検出部１０７は電極１０６が呈する静電容量を逐次電圧に変換することで、ふきこぼれ検出部１０８に静電容量検出値を提供する。
　図２に、電極１０６の形状を示す。本実施形態においては、被加熱物１０２の直径の違いに対応するため、直径の異なる複数の電極１０６がトッププレート１０３の下面に設けられている。各電極１０６は円弧形状を有し、加熱コイル１０４の外周の外に設けられている。電極１０６は、誘導加熱装置が誘導加熱を行う際の動作周波数から決まる表皮深さよりも薄い形状で形成される。電極１０６を表皮深さよりも薄く形成することで、被加熱物１０２を誘導加熱する際に生じる磁界の影響による電極１０６内部での渦電流の発生を抑制できる。これにより、ふきこぼれによる静電容量の変化の検出を妨げるような不要な電界の発生を抑制することができる。
１．２　誘導加熱装置の動作
　以上のように構成された本実施形態の誘導加熱装置の動作について説明する。図３に、本実施形態におけるふきこぼれ検出動作を示すフローチャートを示す。
　使用者が被調理物１０１を被加熱物１０２に入れて、本実施形態の誘導加熱装置に加熱開始を指示すると、制御部１０９は高周波電力供給部１０５を動作させて、被加熱物１０２へ高周波電力を投入する（Ｓ３０１）。ふきこぼれ検出部１０８は、加熱開始時の電極１０６の静電容量を記憶する（Ｓ３０２）。具体的には、静電容量検出部１０７が電極１０６の静電容量を検出し、ふきこぼれ検出部１０８は、静電容量検出部１０７により検出された加熱開始時の静電容量検出値をふきこぼれ検出用の変数である「前回検出値」に代入する。
　その後、所定時間（例えば０．５秒）の経過毎に、ふきこぼれ検出処理を実行する。具体的には、ふきこぼれ検出部１０８は、所定時間が経過したかどうかを判断する（Ｓ３０３）。所定時間が経過していれば、静電容量検出部１０７が電極１０６の静電容量を検出し、ふきこぼれ検出部１０８は静電容量検出部１０７により検出された電極１０６の静電容量をふきこぼれ検出用の変数である「今回検出値」に代入する（Ｓ３０４）。ふきこぼれ検出部１０８は、電極１０６の静電容量の「前回検出値」と「今回検出値」の差が所定値（例えば、電圧の最大変化量の１／１０）以上かどうかを判断する（Ｓ３０５）。差が所定値以内であればふきこぼれが発生していないと判断し、ステップＳ３０３に戻る。差が所定値以上であればふきこぼれが発生したと判断する。この場合、制御部１０９は、現在の加熱量を加熱量調整電力（停止または５００Ｗ程度の温度維持用電力）に変更し（Ｓ３０６）、使用者にふきこぼれが発生したことを報知して（Ｓ３０７）、ふきこぼれ検出動作を終了する。
　次に、ふきこぼれが発生したときの静電容量の変化について、図４を用いて、以下に詳細に説明する。静電容量が、容量を構成する面積および容量を構成する導電体間の誘電率に比例し、容量を構成する導電体間の距離に反比例することにより、静電容量の変化が起こる。
　被加熱物１０２が電極１０６に被らないような直径の小さい鍋の場合、単に電極１０６の上に被調理物１０１のふきこぼれが乗っただけでは静電容量の変化はわずかしか増加しない。実用的な静電容量の増加を観測するためには、図４（ａ）に示すように被加熱物１０２と電極１０６が構成する静電容量において、ふきこぼれ４０１が誘電体として入り込むことが必要である。一方で、直径の小さい鍋のふきこぼれを検出しやすくするために電極１０６を加熱コイル１０４上に配置すると、誘導加熱時に発生する電界の影響を受けて静電容量が減少してしまうため（コンデンサに高周波の電界をかけると高周波電流が流れて電気を放出してしまうのと同様の作用）、電極１０６は加熱コイル１０４上に配置しないことが必要である。また、電極１０６を円形の加熱コイル１０４の直径方向に配置すると（図５（ａ）～（ｃ）参照）、電極１０６上への電界の影響が加熱コイル１０４に近いほど強く、離れるほど弱くなることから、電界の変動の影響を被り、誘導加熱中の静電容量が減少し、静電容量の増加を観測できなくなる。したがって、電極１０６は誘導加熱により発生する電界が等価になるように構成する必要がある。加熱コイル１０４が円形の場合、発生する合成電界は同心円状となるため、誘導加熱を行う際に発生する電界の影響を受けないようにするためには、円弧状に構成することが必要となる。
　このように、電極１０６を円弧形状に構成することで、電界の影響を排すると共に、静電容量を増加させるための面積を増やし、更に被加熱物１０２のどこからこぼれるか分からないふきこぼれを、広い範囲でカバーすることができる。
　被加熱物１０２が電極１０６にオーバーラップする直径を持つ鍋の場合は、複数設けた電極１０６の中で、ふきこぼれ４０１が最も早く被加熱物１０２と電極１０６との間に入り込んだ所で静電容量の増加を検出することが可能となる（図４（ｂ）、図４（ｃ）参照）。
１．３　まとめ
　本実施形態においては、電極１０６を、加熱コイル１０４の外周の外（例えば、外縁近傍）に配置することで、加熱コイルが誘導加熱を行う際に発生する電界の影響を排して、ふきこぼれ検出を行うことができる。また、加熱コイル１０４の外周が概円形である場合に、電極１０６が加熱コイル１０４により誘導加熱を行う際に発生する電界の方向に沿うように配置されていることにより、誘導加熱を行う際に発生する電界の影響を排して、ふきこぼれ検出を行うことができる。
　また、ふきこぼれの検出のための電極１０６を複数の円弧状電極からなる構造とすることで、誘導加熱の影響を排除することにより、実用上、有効なふきこぼれ検出を実現できる。具体的には、複数の電極１０６を円弧形状で形成することにより、被加熱物１０２の大きさの違いと誘導加熱による静電容量への干渉の影響に対応している。また、ふきこぼれ検出部１０７が、ふきこぼれた被調理物１０１が電極１０６と被加熱物１０２の間に入り込み、誘電体として機能することで発生する、電極１０６と被加熱物１０２が形成する静電容量の変化を、検出している。これにより、ふきこぼれ発生時に加熱量を調節している。よって、実用性の高いふきこぼれ検出機能を提供できる。
　また、図５に示すような単純に長さをもった電極６０３を用い、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のように電極６０３上に被加熱物６０１がオーバーラップして載置された状態（図５（ｄ）の時間ｔ１）で加熱コイル６０２が誘導加熱を行うと、高周波電力を用いた誘導加熱により発生する電界の影響を受けて、電極と被加熱物で構成される静電容量が減少してしまい（図５（ｄ）の時間ｔ２）、ふきこぼれが発生しても静電容量の変化を観測できなくなる現象（図５（ｄ）の時間ｔ３）が発生する。しかし、本実施形態によれば、電極１０６を円弧形状で形成し、さらに加熱コイル１０４の外周の外に配置することで、加熱コイルが誘導加熱を行う際に発生する電界の影響を排除することができる。
　また、被調理物１０１が被加熱物１０２である鍋の外周からこぼれると、被加熱物１０２に沿って拡がることになるため、まとまった量のふきこぼれを検出するためには、ある程度の長さをもった検出用の電極が必要となる。よって、電極１０６の円弧形状は、まとまった量のふきこぼれを検出できる程度の長さにすればよい。
　本実施形態においては、誘導加熱を使用した誘導加熱装置を例示したが、電極１０６を用いたふきこぼれ検出は、誘導加熱を行わないガス燃焼や電気ヒータによる加熱調理器にも適用することができる。
１．４　変形例
（変形例１）
　円形の加熱コイル１０４を用いて誘導加熱を行う場合、図６に示すように、円弧形状の電極１０６を互いに電極５０１で接続してもよい。上記実施形態の構成では、複数の電極１０６の個数と同じ数の静電容量検出部１０７が必要となっていたが、図６の電極構成により、静電容量検出部１０７の数を１つにすることができる。よって、静電容量検出部１０７に用いられる検出回路を増やすことなく、広い検出面積を確保することが可能となる。なお、円弧形状構造の接続部分は誘導加熱の影響を排除できないため、電極５０１を可能な限り短くすることが好ましい。よって、複数の円弧形状構造の電極１０６の接続には、円弧の接線に概垂直な電極５０１で接続を行うことで、電界の影響を受ける距離を短くし、電極の影響を抑制することができる。また、電極１０６及び電極５０１は、誘導加熱装置が誘導加熱を行う際の動作周波数から決まる表皮深さよりも薄い形状にすることが好ましい。以上のように、半径の異なる複数の円弧形状構造の電極１０６を、円弧の接線に垂直な電極５０１により接続することで、被加熱物１０２の大きさの違いと誘導加熱による静電容量への干渉の影響に対応した上で、静電容量検出部１０７に用いられる検出回路を増やすことなく、広い検出面積を確保することが可能となる。
（変形例２）
　図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ふきこぼれ検出可能範囲を示す有効範囲線７０１をトッププレート１０３に示しても良い。これにより、図７（ｂ）のように、有効範囲線７０１を逸脱した状態で、被加熱物１０２を載置することがないように、使用者に被加熱物１０２の設置範囲を明示する。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、誘導加熱コイル１０４が複数配置されている場合、有効範囲線７０１を逸脱して被加熱物１０２が載置されると、図５を用いて説明したように被加熱物１０２が複数の電極１０６にオーバーラップして載置されるような状況となってしまう。よって、有効範囲線７０１を設けることで、このような状況を避けることができる。このように、有効範囲線７０１を明示することで、ふきこぼれの検出可能範囲を使用者に明示することができる。有効範囲線７０１は、より分かり易いようにＬＥＤなどの光で示しても良い。
（変形例３）
　図８に示すように、電極１０６と被加熱物１０２の交差を確認する交差確認部８０１をさらに設けても良い。交差確認部８０１はマイクロコンピュータで実現できる。図９（ａ）のように、被加熱物１０２が複数の電極１０６にオーバーラップして載置されるような状態（図９（ｂ）の時間ｔ１）で、加熱コイル１０４が誘導加熱を行うと、高周波電力を用いた誘導加熱により発生する電界の影響を受けて、電極１０６と被加熱物１０２で構成される静電容量が減少してしまい（図９（ｂ）の時間ｔ２）、ふきこぼれが発生しても、静電容量の変化を観測できなくなる現象（図９（ｂ）の時間ｔ３）が発生する。交差確認部８０１は、電極１０６と被加熱物１０２が交差した状態で誘導加熱が開始された際、図９（ｂ）に示すような変化を示すことを、静電容量検出部１０７の出力を監視することで確認する機能を持つ。交差確認部８０１が電極１０６と被加熱物１０２の交差を確認し、制御部１０９に伝達すると、制御部１０９は被加熱物１０２の載置場所の変更や、ふきこぼれ検出が不可である旨を使用者に報知する。以上のように、電極１０６と被加熱物１０２が交差することで静電容量検出部１０７の出力が誘導加熱による電界の影響を呈したことを確認するための交差確認部８０１を備えることにより、使用者がふきこぼれ検出不可範囲に被加熱物１０２を載置した際に、ふきこぼれ検出不可状態であることを確認することができる。
《実施形態２》
　本発明の実施形態２の誘導加熱装置は、ふきこぼれの検出を確実にするために、電極毎の検知感度が同じになるようにする。
２．１　誘導加熱装置の構成
　図１０に、本発明の実施形態２の誘導加熱装置のブロック図を示す。本実施形態の誘導加熱装置は、調理容器１を載置するトッププレート２と、調理容器１を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイル３と、誘導加熱装置全体を制御する制御部４と、を有する。制御部４は、商用電源からの電力を変換して加熱コイル３に高周波電流を供給するインバータ回路４１と、インバータ回路４１を制御して調理容器１の加熱電力を制御する加熱制御部４２と、を有する。
　さらに、本実施形態の誘導加熱装置は、トッププレート２の下面に構成された電極５と、電極５が他の導電体との間で構成する静電容量の変化を検出する静電容量検出部６と、を有する。静電容量検出部６は加熱制御部４２に接続される。加熱制御部４２は、静電容量検出部６の結果に応じて、インバータ回路４１を制御して、加熱コイル３に供給する高周波電流を変化させることにより、調理容器１への加熱電力を制御する。
　調理容器１は、食材などの被調理物を入れる容器である。調理容器１は、例えば、鍋、フライパン、やかんなどである。調理容器１は、誘導加熱によって加熱が可能なものである。調理容器１は、誘導加熱装置の外郭の一部を形成するトッププレート２上に載置される。このとき、調理容器１は加熱コイル３と対向する位置に載置される。トッププレート２には結晶化ガラスを使用することが多いが、それに限定するものではない。
　加熱コイル３は、加熱制御部４２の指示に従って動作するインバータ回路４１から高周波電流を供給され、その電流によって高周波磁界を発生させる。高周波磁界を受けた調理容器１に渦電流が発生し、その渦電流によって調理容器１が加熱される。
　本実施形態の誘導加熱装置は、さらに、誘導加熱装置の使用者が加熱電力などを指示するための操作部８を有する。操作部８とインバータ回路４１は、加熱制御部４２に接続される。加熱制御部４２は、例えば、操作部８によって自動調理モードを指示された場合には、その自動調理内容に応じてインバータ回路４１を制御する。また、使用者が、操作部８を介して、加熱の開始や停止又は加熱電力の調節を行った場合、加熱制御部４２はインバータ回路４１を制御して、所望の動作となるように制御する。
　電極５は、トッププレート２の下面に塗布または接着などによって形成される導電体である。本実施形態においては、電極５はトッププレート２に導電性材料を印刷して形成される。なお、導電性の材料であれば電極として機能するため、例えば、金属の板をトッププレート下面に配置することにより、電極５を形成することもできる。しかしながら、電極５に生じる静電容量は極めて小さいため、小さな要因でも静電容量の値が変化する。例えば、金属板とトッププレートの間に隙間ができただけでも静電容量の値が変化する。そのため、静電容量の値を安定して取得するためには、トッププレート２の裏面に導電性材料を印刷して電極５を形成することが好ましい。これにより、トッププレート２と電極５との距離が一定に保たれるため、静電容量の値が安定する。よって、ふきこぼれの検出を安定して行うことができる。また、機器の組立が簡略化されるために、誘導加熱装置を安価に製造することができ、使用者に便益をもたらす。
　電極５とトッププレート２上の導電体とで、コンデンサが形成される。通常は、トッププレート２上には何もない状態であるため、空気が導電体の役割を果たす。調理容器１、指、水、被調理物などの別の物がトッププレート２上にあるとき、それぞれの比誘電率が空気と異なるため、静電容量が変化する。静電容量検出部６は、この静電容量の変化を検出する。
　静電容量検出部６は、静電容量の変化を直流電圧の変化などに変換して検知する。例えば、静電容量検出部６は、抵抗分割により、電極５の静電容量を検出するものであって、低電位側の抵抗にふきこぼれによるコンデンサが接続される構成にすることで、電極５の静電容量が増加すると検出する電圧値が下がる構成を有する。なお、静電容量検出部６の構成は、本実施形態に限定するものではない。
２．２　誘導加熱装置の動作
　以上のように構成される誘導加熱装置の動作について、説明する。
　使用者が操作部８を介して加熱の開始を指示すると、加熱制御部４２はインバータ回路４１を動作させて加熱コイル３に高周波電流を供給する。これにより、加熱コイル３から高周波磁界が発生し、調理容器１の加熱が開始される。
　加熱制御部４２は、使用者が操作部８を操作することによって設定した火力になるように、インバータ回路４１を制御する。具体的には、例えば、インバータ回路４１の入力電流を検出し、その検出値を加熱制御部４２に入力する。加熱制御部４２は、使用者が設定した火力とインバータ回路４１の入力電流とを比較して、インバータ回路４１の動作状態を変更する。このような動作を繰り返すことによって、加熱制御部４２は使用者が設定した火力に制御し、その火力を維持するように動作する。
　調理容器１を加熱している際、調理容器１内の被調理物が沸点に到達するなどして、被調理物が調理容器１外にふきこぼれる場合がある。その際、加熱電力を減少させることなく加熱を継続すると、調理容器１から次々に被調理物がこぼれ、様々な不具合が生じる。例えば、ふきこぼれた被調理物が操作部８にかかると、操作部８が熱くて操作できなくなる。また、誘導加熱装置の吸排気口に被調理物が入ると、吸排気口を清掃することができなくなる。さらに、調理容器１からトッププレート２上にふきこぼれた被調理物が、熱が加わることによってトッププレート２にこびりついてしまう場合もあった。
　しかし、本実施形態の誘導加熱装置は、静電容量検出部６が静電容量の変化を検出したときに、加熱電力を減少あるいは加熱を停止させる。よって、ふきこぼれが継続することを防止し、被調理物がトッププレート２にこびりついてしまうことを防止することができる。
　しかし、誘導加熱装置を実現する際、誘導加熱時に発生する電界の影響を受けて、静電容量検出部６にエネルギーが注入され、本来検出しようとしている電極５と被調理物とで構成される静電容量を正確に検出できなくなる場合がある。これについて、以下に説明する。
　図１１（ａ）及び（ｂ）に、本発明の実施形態２における誘導加熱装置の静電容量検出部６の静電容量検出結果を示す。なお、図１１（ａ）及び（ｂ）は、ふきこぼれの一例であり、必ずしも図１１（ａ）及び（ｂ）のような検出値の変化を示すとは限らない。
　図１１（ａ）は、電界の影響を受けていないときの例を示している。時間Ｔａで誘導加熱を開始しても、検出値は加熱開始前の値Ａを維持している。その後、時間Ｔｂでふきこぼれが発生して、被加熱物が電極５上を覆うと、静電容量が増加する。静電容量検出部６は、電極５の静電容量の増加によるインピーダンスの変化を抵抗分圧で観測するため、増加した静電容量を検出する静電容量検出部６の検出値は低下する。なお、静電容量検出部６の構成は、本実施形態に限定されない。時刻Ｔｃ以降、ふきこぼれた被加熱物が移動していくにつれて、電極５上への被加熱物のかかり方が変化する。これにより、静電容量が変化して、静電容量検出部６の検出値も徐々に変化する。
　図１１（ｂ）は、電界の影響を受けているときの例を示している。静電容量検出部６の検出値は、時間Ｔａで誘導加熱が開始されると、加熱開始前の検出値Ａから検出値Ｃ（Ｃ＞Ａ）まで上昇する。これは、電極５に形成された浮遊容量が減少したことによって静電容量検出部６の検出が増加したのではなく、誘導加熱を開始したことによって発生した電界から電極５を介してエネルギーが注入され、結果として静電容量検出部６の検出値が増加したものと考えられる。時間Ｔｂでふきこぼれが発生し、ふきこぼれた被加熱物が電極５上を覆うと、ふきこぼれた被加熱物がアンテナの役割を果たして、ふきこぼれ前よりも電界の影響を大きく受け、静電容量検出部６の検出値は大幅に上昇して、値Ｄ（Ｄ＞Ｃ）となる。時間Ｔｄで誘導加熱を停止させると、静電容量検出部６の検出値は電界の影響を受けなくなり、電極５が形成している静電容量のみの値となる。このとき、加熱開始前にはなかった被加熱物が電極５上を覆うことによって静電容量が増加しているため、静電容量検出部６は、加熱開始前の検出値Ａよりも値の小さい検出値Ｅ（Ｅ＜Ａ）を検出する。
　このように、電界の影響を受けないときは、図１１（ａ）に示すように、電極５が形成する静電容量の変化に対して忠実に静電容量検出部６の検出値が変動する。しかし、電界の影響を受けるときは、図１１（ｂ）に示すように、電極５の形成する静電容量だけではなく、電界から電極５を介して注入されるエネルギーの大きさによっても静電容量検出部６の検出値が変動する。
　このような電界の影響の受け方は、様々な要因で決まる。その一つに、電極５と静電容量検出部６とを接続する配線がある。配線の長さやその引き回し方によって、電界の影響が異なる。例えば、配線が円に近い形で引き回されたとすると、その配線はループアンテナとして機能することになるからである。また、配線が長い場合にもアンテナとして機能しやすい。
　そこで、本実施形態では、電極５と静電容量検出部６とを接続する配線の長さを略同等にする。これにより、電界の影響が複数の電極５で同じレベルになるようにし、ふきこぼれの検出条件を同一にすることができる。よって、ふきこぼれを検出する電極毎に感度が異なり、使用者に違和感を与えるといったことを防止することができ、使い勝手の良い誘導加熱装置を提供することができる。以下に配線の例を示す。
２．３　配線の例
　図１２に、電極５と静電容量検出部６を接続する配線の長さを同一にしたときのレイアウトを示す。なお、図１２における、各電極５ａａ、５ａｂ、５ａｃ等をまとめて電極５と呼ぶ。同様に、各静電容量検出部６ａａ、６ａｂ、６ａｃ等をまとめて静電容量検出部６と呼ぶ。図１２において、１つの誘導加熱部（加熱コイル３ａ、３ｂのそれぞれ）に対して３つの同一面積の電極５（５ａａ、５ａｂ、５ａｃ）を配置する。また、各電極５の静電容量を検出する静電容量検出部６（６ａａ、６ａｂ、６ａｃ）をそれぞれの電極５の近傍で且つ等距離に配置する。この配置であれば、配線長が３つの電極５で同じであるばかりでなく、配線長自体が短いために電界の影響を受けにくいという利点を有する。但し、静電容量検出部６が点在するために機器内部のレイアウトが複雑となる。また、静電容量検出部６を別々に構成することになり、コストが上がり、結果として、誘導加熱装置が高価になる。
　図１３に、複数の静電容量検出部６（６ａａ、６ａｂ、６ａｃ）を１カ所にまとめた場合のレイアウトを示す。なお、図１３においては、１つの誘導加熱部（加熱コイル３ａ）のみを示している。図１３では、それぞれの静電容量検出部６（６ａａ、６ａｂ、６ａｃ）は、近傍に配置される。この配置によると、複数の静電容量検出部６を集約することができ、機器内部のレイアウトを簡素なものとすることができる。よって、機器内部の冷却が有利となり、信頼性の高い誘導加熱装置を実現することができる。また、誘導加熱装置を安価に製造することができるため、使用者にも便益を提供できる。
　図１３のレイアウトにおいて、例えば、電極５と静電容量検出部６とを最短距離で配線してしまうと、電界の影響の受け方が電極毎に異なり、使用者に違和感を与えてしまう。そのため、静電容量検出部６の検出感度を電極５毎に調整する必要が出てくる。しかし、図１３のように、配線長がどの電極５に対しても同じになるようにすることで、電界の影響の受け方は同じになる。よって、各電極５において、ふきこぼれの検出感度が同一となり、使用者が安心して利用できる誘導加熱装置を実現することができる。
　本実施形態においては、電極５と静電容量検出部６を接続する配線は、トッププレート２に導電性材料を印刷して形成される。なお、電極５と静電容量検出部６とを接続する配線は、電気的に接続されていれば良いため、ビニール被複線等で接続することもできる。しかし、電極５に生じる静電容量は極めて小さいため、配線長が異なったり、その引き回し状態が変わるだけで、静電容量に影響する場合がある。そのような状態では、ふきこぼれの検出精度にばらつきが出る可能性がある。よって、配線は長さや引き回しが安定した状態であることが望ましい。そのため、静電容量の値を安定して取得するために、トッププレート２の裏面に導電性材料を印刷して、電極５と静電容量検出部６とを電気的に接続する。これにより、静電容量の値が安定する。よって、ふきこぼれの検出を安定して行うことができる。また、機器の組立が簡略化されるために、誘導加熱装置を安価に製造することができ、使用者に便益をもたらす。さらに、機器内部の省スペース化も図れる。
２．４　まとめ
　本実施形態の誘導加熱装置は、電極５と静電容量検出部６を接続する配線の長さを同一にしているため、各電極５が受ける電界の影響を同じレベルにすることができる。すなわち、各電極のふきこぼれの検出感度が同一になる。また、ふきこぼれの検出条件（例えば、閾値）を同一にすることができる。よって、使用者に違和感を与えることもなくなる。これにより、使い勝手が良くなる。また、調理容器の大きさや電極が変わっても、電界の影響の受け方を同じにすることができ、ふきこぼれの検出を容易にすることができる。
２．５　変形例
（変形例１）
　上記実施形態においては、電極５と静電容量検出部６とを電気的に接続する配線の長さを同一にしたが、配線の長さを異なるようにしてもよい。この場合、静電容量検出部６が静電容量の変化を検出する際の閾値を配線長に応じて設定するとよい。図１４に電極５と静電容量検出部６（６ａａ、６ａｂ、６ａｃ、…）を接続する配線の長さが異なるレイアウト図を示す。図１４においては、１つの加熱コイル３ａのみを示している。
　図１２に示すように、静電容量検出部６（６ａａ、６ａｂ、６ａｃ、…）を電極毎に点在して配置すると、配線長自体を短くすることができるため、電界の影響を受けにくいという利点を有する。しかし、静電容量検出部６が点在するために機器内部のレイアウトが複雑となる。また、静電容量検出部６を別々に構成することになり、コストが上がり、結果として、誘導加熱装置が高価になる。一方、静電容量検出部６（６ａａ、６ａｂ、６ａｃ、…）を図１３及び図１４のようにまとめて配置すると、機器内部のレイアウトを簡素化できる。これにより、製造コストを削減して、誘導加熱装置を安価に提供することができる。また、図１３においては、配線の長さが同じになるようにした。この場合、電界の影響の受け方が同じレベルになる。すなわち、各電極５の感度は同じになる。よって、静電容量検出部６は、静電容量の値の変化を検出する際の判定閾値を同じ値にすることができる。
　一方、図１４の場合は、電極５（電極５ａａ、５ａｂ、５ａｃ）と静電容量検出部６（６ａａ、６ａｂ、６ａｃ）との配線を最短距離に近い形にしているため、電極５毎に配線長が異なる。そのため、電界の影響の受け方が異なり、このままでは、感度がばらついてしまう。よって、配線長を異ならせる場合は、静電容量検出部６が静電容量の変化を検出する際の閾値を配線長に応じて設定する。これにより、各電極５の検出感度を同一にする。
　図１５（ａ）～（ｃ）に、ふきこぼれの検知例を示す。図１５（ａ）は、電界の影響を受けないときの静電容量検出部６の検出値の変化を示す。加熱開始前、検出値は値Ａである。時間Ｔａで加熱が開始される。時間Ｔｂでふきこぼれが発生して、被加熱物が電極５上を覆うと、検出値が減少し、時間Ｔｃにおいて、検出値が値Ｂ（Ｂ＜Ａ）まで減少する。ふきこぼれた被加熱物が徐々に移動して電極５上の覆い方が変化すると、検出値は徐々に上昇する。図１５（ａ）においては、ふきこぼれが発生して被加熱物が電極５上を覆うことによって静電容量が変化したときに、静電容量検出部６の検出値としては値Ａから値Ｂまで変化する。このときの変化量は値Ｅ（Ａ－Ｂ）である。すなわち、ふきこぼれが発生したときの検出値の最大変化量は値Ｅである。したがって、ふきこぼれる前の値から変化量Ｅ以下の変化があったときに、ふきこぼれが発生したと判定することができる。具体的には、例えば、閾値をＥ／２に設定し、静電容量検出部６の検出値が（Ａ－Ｅ／２）以下になれば、ふきこぼれが発生したと判定できる。
　図１５（ｂ）は、電界の影響を少し受ける場合の例を示している。加熱開始前の検出値は値Ａであるが、時間Ｔａで加熱が開始されると、検出値が電界からエネルギーを注入されてわずかに上昇する。時間Ｔｂで、ふきこぼれが発生して被加熱物が電極５上を覆うと、検出値が減少し、時間Ｔｃの時に、値Ｃまで減少する。その後、ふきこぼれた被加熱物が徐々に移動して電極５上の覆い方が変化すると、検出値は徐々に上昇する。この場合、ふきこぼれが発生して被加熱物が電極５上を覆うことによって、静電容量検出部６の検出値として値Ｃまで減少しており、その変化量は値Ｆ（Ｆ＜Ｅ）である。図１５（ｂ）では、変化量として、加熱開始後からの変化の量を用いているが、加熱開始前の検出値「Ａ」からの変化量としても良い。値Ｆ以下（例えば、値Ｆ／２以上）の変化があれば、ふきこぼれが発生したと判定することができる。
　図１５（ａ）の変化量Ｅに比べて、図１５（ｂ）の変化量Ｆの方が小さい。これは、図１５（ｂ）の場合、電界の影響を受けているためである。静電容量検出部６が電極５の静電容量増加によるインピーダンス変化を抵抗分圧で観測する構成の場合、ふきこぼれが発生して被加熱物が電極５上を覆うと、静電容量検出部６の検出値は減少するのに対して、電界の影響を受けるとエネルギーを注入されて検出値が上昇する。時間Ｔａの時には、電界の影響だけを受けて検出値が上昇するのに対して、時間Ｔｂの時には、電界の影響とふきこぼれの発生によって、静電容量が増加して検出値が減少する二つの事象が重なるため、変化量としては減少する。
　図１５（ｃ）は電界の影響をさらに受ける場合を示している。変化量はさらに減少して値Ｇ（Ｇ＜Ｆ＜Ｅ）になる。この場合、図１５（ａ）に基づいて閾値をＥ／２としたときに、図１５（ｃ）ではＧしか変化しないため、Ｅ／２＞Ｇであれば、ふきこぼれが検出できないことになる。このように、電界の影響の受け方によって検出値の変化量が異なるため、ふきこぼれの発生を検出する閾値を最適化しなければならない。電界の影響の受けるレベルは配線長によって異なる。配線長が長くなると電界の影響を受けやすくなるため、ふきこぼれた際の変化量が小さくなる。よって、配線長と変化量の関係から閾値を決定することによって、確実にふきこぼれを検出することができる。
　なお、配線長が異なる場合、電界の影響の受け方が異なるが、電極の面積が異なる場合にも同様に電界の影響が異なる。よって、複数の電極５の面積が異なる場合、静電容量検出部６が静電容量の変化を検出する際の閾値を電極面積に応じて設定してもよい。電極面積と変化量の関係から閾値を決定することによって、確実にふきこぼれを検出することができる。
（変形例２）
　複数の電極５の略近傍に金属部を配置しても良い。図１６に、誘導加熱装置の電極の略近傍に金属部を配置した場合のレイアウト例を示す。図１６は、トッププレート２を裏面から見た図である。ふきこぼれが発生して被加熱物が電極５上を覆うと、電界の影響を受けて静電容量検出部６の検出値に影響を及ぼす。その際、ふきこぼれた被加熱物が金属部９を覆うと、電界の影響を軽減することができる。金属部９はトッププレート２の裏面に配置される。金属部９は、ガラスの固定及び強度の補強などのために、トッププレート２の周囲に配置される。なお、誘導加熱装置の外郭を形成するトッププレート２の上面は凹凸がなく、掃除がしやすい。
　図１７（ａ）（ｂ）に被加熱物がふきこぼれた例を示す。図１７（ａ）は金属部９上に被加熱物がこない場合、図１７（ｂ）は金属部９上に被加熱物がきた場合を示す。
　図１７（ａ）では、ふきこぼれた調理容器１内の被加熱物１７０が、電極５上を覆い、且つ、調理容器１とも繋がっている。このとき、電極５とふきこぼれた被加熱物１７０でコンデンサが形成される。静電容量検出部６は、コンデンサの静電容量を検出する。誘導加熱を行うことによって電界が発生すると、電界から注入されたエネルギーが電極５を介して静電容量検出部６の検出値に重畳され、本来検出するべき静電容量の変化がわかりにくい状態となる。このときの電界の影響の度合いは、電極の面積、配線長、配線の引き回しなどの様々な要因によって決まる。
　一方、図１７（ｂ）では、ふきこぼれた被加熱物１７０が金属部９上も覆っている。この場合、電極５とふきこぼれた被加熱物とによりコンデンサが形成されると共に、金属部９とふきこぼれた被加熱物１７０とによるコンデンサも形成される。これらのコンデンサは、同じふきこぼれた被加熱物１７０で接続された状態となる。このような状態において、誘導加熱を行うと電界が発生するが、電界から注入されたエネルギーは金属部９側に抜ける。そのため、電極５に接続された静電容量検出部６の検出値に影響を及ぼすことがない。よって、電界の影響を受けることなく静電容量の変化を検出することができ、ふきこぼれを正確に検出することができる。
　電界の影響の低減の効果は、ふきこぼれた被加熱物１７０が電極５と金属部９の両方を覆うことにより得られる。よって、金属部９は電極５の近傍に配置することが好ましく、さらには、複数の電極５において、各電極５と金属部９が同じ距離に配置されることが好ましい。これにより、ふきこぼれた被加熱物１７０が金属部９にかかる割合を電極毎に同一にすることができ、検出の精度を同一にすることができる。また、金属部９は、回路（例えば、加熱制御部４２又は静電容量検出部６等）のグランド等の変動しない安定した電位と同電位であることがより好ましい。これにより、複数の電極５間で異なるレベルの電界の影響を受けるということがなくなり、より確実にふきこぼれを検出することができる。
　以上のように、本実施形態の誘導加熱装置は、ふきこぼれを検出するための電極の面積や配線の長さを同一にするか、又は電極の面積や配線の長さに応じて検出閾値を設定することによって、確実にふきこぼれを検出している。よって、調理性能を維持したまま、ふきこぼれが継続することを防止することができる。また、清掃もしやすいという効果が得られる。よって、一般家庭などで使用される誘導加熱装置に有用である。
《実施形態３》
　本実施形態の誘導加熱装置は、複数の電極を有し、静電容量検出部は複数の電極における静電容量の変化に基づいてふきこぼれが発生したと判断することにより、確実にふきこぼれであることを検出することを可能にする。
３．１　誘導加熱装置の構成
　図１８に、本発明の実施形態２の誘導加熱装置のブロック図を示す。図１８において、図１０と同一の構成要素については詳細な説明を省略する。電極５は、誘導加熱装置が誘導加熱を行う際の動作周波数から決まる表皮深さよりも薄い形状で構成する。電極５を表皮深さよりも薄く構成することで、調理容器１を誘導加熱する際に生じる磁界の影響による電極５内部での渦電流の発生を抑制でき、ふきこぼれによる静電容量の変化の検出を妨げるような不要電界発生を抑制することができる。
　図１９に、本発明の実施形態３の電極５の配置構成を示す。図１９に示すように、本実施形態の加熱コイル３は円形であって、粗密に巻かれており、途中に空隙が設けられている。また、加熱コイル３は円形である必要はなく、楕円型や、四角形のようなものであっても良い。なお、加熱コイル３の構成は、本実施形態に限定されるものではない。
　図１９に示すように、本実施形態の電極５は、外側の電極５ａと内側の電極５ｂとにより構成される。具体的には、加熱コイル３の空隙部に電極５ｂを設け、加熱コイル３の外周の外側に電極５ａを設けている。通常、調理容器１が加熱コイル３の中心に置かれた場合、調理容器１からふきこぼれた被調理物は、加熱コイル３を中心に広がっていくことが多い。よって、加熱コイル３が粗密に巻かれている場合、電極５ｂを加熱コイル３の空隙部に設けることにより、径の小さい調理容器１でもすぐにふきこぼれを検出することができる。また、加熱コイル３の縁を沿うように電極５ａ、５ｂを広く配置することにより、ふきこぼれを検出し易くすることができる。このように、本実施形態の電極５は、加熱コイル３の縁に沿って配置され、調理容器１のどの位置からふきこぼれても被調理物が電極上にかかりやすいように広い範囲をカバーするよう構成されている。よって、ふきこぼれをすぐに検出することが可能となる。
　ただし、図１９に示す構成の場合、電極５ｂが誘導加熱によるノイズの影響を受けるため、正常に静電容量を検出することができなくなる可能性がある。従って、ノイズ対策を強化する等の対策が必要な場合がある。さらに、電極５は面積を大きくすると強電界の影響を受けやすくなるため、電極５の面積をあまり大きくできない。また、閉ループ構成にすると、強電界の影響を受けやすくなるため、好ましくない。よって、電極５をできる限り小さい面積で、広くふきこぼれを検出できる構成にするために、加熱コイル３の縁に沿って配置することが望ましい。
３．２　誘導加熱装置の動作
　以上のように構成された誘導加熱装置の動作について説明する。使用者が操作部８によって加熱の開始を指示すると、加熱制御部４２はインバータ回路４１を動作させて加熱コイル３に高周波電流を供給する。これにより、加熱コイル３から高周波磁界が発生し、調理容器１の加熱が開始される。
　加熱制御部４２は、操作部８を操作することによって使用者が設定した火力になるようにインバータ回路４１を制御する。具体的には、例えばインバータ回路４１の入力電流を検出し、その検出値を加熱制御部４２に入力する。加熱制御部４２は、使用者が設定した火力とインバータ回路４１の入力電流とを比較して、インバータ回路４１の動作状態を変更する。加熱制御部４２は、このような動作を繰り返すことによって、使用者が設定した火力に制御し、その火力を維持するようには動作する。
　調理容器１を加熱している際、調理容器１内の被調理物が沸点に到達するなどして、被調理物が調理容器１外にふきこぼれる場合がある。その際、加熱電力を減少させることなく加熱を継続すると、調理容器１から次々に被調理物がこぼれ、様々な不具合が発生する。例えば、ふきこぼれが操作部８にかかると、操作部８が熱くて操作できなくなる。また、誘導加熱装置の吸排気口に被調理物が入ると、清掃することができなくなる。さらに、調理容器１からトッププレート２上にふきこぼれた被調理物が、熱が加わることによって、トッププレート２にこびりついてしまう場合があった。
　そこで、本実施形態では、静電容量検出部６が静電容量の変化を検出した場合に、加熱制御部４２が加熱電力を減少あるいは加熱を停止することによって、ふきこぼれが継続することを防止している。これにより、例えば、被調理物がトッププレート２にこびりついてしまうことがなくなる。
　特に、本実施形態においては、静電容量検出部６は複数の電極５ａ、５ｂで静電容量の変化を検出したときに、ふきこぼれが発生していると判断し、加熱制御部４２が加熱電力を減少又は停止させるように制御を行う。
　調理容器１から被調理物がふきこぼれる場合、調理容器１のどの部分からふきこぼれが発生するかは予測することができない。従って、電極５を加熱コイル３の縁に沿って外周を囲うように形成すれば、ふきこぼれた被調理物が電極５上を覆う可能性が高まる。しかし、電極５を加熱コイル３の外周を全て囲むように形成すると、加熱コイル３の面積が大きくなり、強電界の影響を受けやすくなる。そのため、電極５を外周を囲うように形成することはできない。そのため、あまり大きな面積となるような電極５を配置することができない。一方、電極５が小さい場合、例えば炒め物調理を行っている最中に被調理物が飛び出して電極５上にたまたま落ちた場合であっても静電容量が変化し、ふきこぼれと誤検出して加熱電力を減少させてしまい、調理性能が落ちる可能性がある。このように、小さい電極では静電容量が変化した場合であってもふきこぼれであるか否かの判別が難しい。
　従って、本実施形態では、複数の電極５ａ、５ｂを配置し、静電容量検出部６が複数の電極で静電容量の変化を検出して、確実にふきこぼれであることを検出した場合に、加熱電力を減少させて、ふきこぼれを止める制御を行う。これにより、ふきこぼれる被調理物を少なくし、被調理物がトッププレート２にこびりついて、掃除がしにくくなるのを防ぐことができる。
３．３　まとめ
　以上のように、本実施形態の誘導加熱装置は、複数の電極５ａ、５ｂを配置し、静電容量検出部６が複数の電極５ａ、５ｂで静電容量の変化を検出したときに、ふきこぼれが発生したと判断することにより、誤検出を防ぎ、確実にふきこぼれであることを検出することを可能にする。なお、本実施形態では、電極を２つ設けているが、電極を３つ以上設け、そのうち２つ以上の電極で静電容量の変化を検出した場合に、ふきこぼれが発生したと判断してもよい。
　また、本実施形態においては、加熱コイル３が円形であり、電極５を加熱コイル３の縁に沿って配置している。よって、電極５は扇形の円弧形状となる。この円弧形状は、半径方向長が円弧方向長より短い形状とすることによって、面積をあまり大きくすることなく広い範囲のふきこぼれに対応できる。よって、より早く確実にふきこぼれを検出することが可能となる。
　また、調理容器１の径の大きさが変わると、ふきこぼれた被調理物が電極５上に広がるまでに時間がかかる場合がある。しかし、本実施形態においては、複数の電極５ａ、５ｂは、加熱コイル３の中心からの距離が異なるように配置されている。よって、径の大きさが異なる調理容器１であってもより、早くふきこぼれを検出することが可能となる。
３．４　変形例
（変形例１）
　加熱制御部４２は、静電容量検出部６が複数の電極５ａ、５ｂで静電容量の変化を検出した場合と１つの電極で静電容量の変化を検出した場合とで、制御内容を変更してもよい。複数の電極において静電容量の変化があった場合は、確実にふきこぼれであることを検出することができる。しかしながら、複数の電極で静電容量の変化があるまで加熱電力を減少させずに加熱を継続すると、ふきこぼれる被調理物の量が多くなってしまう可能性もある。従って、複数の電極で静電容量の変化を検出した場合には高い確率でふきこぼれが発生しており、１つの電極で静電容量の変化を検出した場合にはふきこぼれの可能性があると判断して、加熱制御部４２はそれぞれの状況に対応した制御を行うことによって、ふきこぼれの量を少なくすることが好ましい。
　例えば、静電容量検出部６が複数の電極５で静電容量の変化を検出した場合、１つの電極５で静電容量の変化を検出した場合よりも加熱電力を減少させる量を多くしてもよい。これにより、ふきこぼれていることが確実な時の方が加熱電力をより減少させることにより、ふきこぼれを確実に抑えることができる。また、１つの電極において静電容量の変化を検出した場合は、ふきこぼれの可能性があるため、加熱電力を減少させて、ふきこぼれる速度を抑えることが可能となる。なお、電極の数は２つに限定されず、３つ以上設けてもよい。この場合、２つ以上の電極で静電容量の変化を検出した場合、１つの電極で静電容量の変化を検出した場合よりも、加熱電力を減少させる量を多くしてもよい。
（変形例２）
　静電容量検出部６は、加熱コイル３の中心に近い方の電極５ｂの静電容量の変化を先に検出し、その後、加熱コイル３の中心から遠い方の電極５ａの静電容量の変化を検出した場合に、ふきこぼれが発生したと判断してもよい。この場合に、加熱制御部４２は、加熱電力を減少又は停止させてもよい。調理容器１の径が小さい場合、ふきこぼれた被調理物は調理容器１の縁からこぼれ出て、外側に広がっていく。そのため、図１９に示すように複数の電極５ａ、５ｂが加熱コイル３の中心から異なる距離に配置された場合には、加熱コイル３の中心に近い電極５ｂ上を先に被調理物が覆い、その後で電極５ａ上を覆うはずである。したがって、電極５ｂ、５ａの順番で静電容量の変化が検出されなかった場合は、ふきこぼれ以外の現象が発生している可能性があると考えられるため、加熱制御部４２は、加熱電力を減少又は停止などの制御を行わないようにする。これにより、ふきこぼれの誤検出を防ぐことができる。
　また、電極５ａと電極５ｂとにおける静電容量の変化の検出の間隔が長い場合、例え、検出の順番はふきこぼれ時と同じであっても、ふきこぼれ以外の要因で静電容量が変化した可能性がある。例えば、５秒以上間隔があいた場合には、連続したふきこぼれが発生している状況ではないと考えられる。したがって、内側の電極５ｂでの静電容量の変化の検出後、所定時間内（例えば、５秒以内）に、外側の電極５ａで静電容量の変化が検出された場合に、ふきこぼれが発生していると判断することがより好ましい。なお、所定時間の好ましい時間は電極の構成や配置によって異なるため、連続したふきこぼれを発生させて実験的に所定時間の長さを決定することが望ましい。
（変形例３）
　電極５ａ、５ｂは、図２０に示すように、それぞれの電極の縁方向中心が加熱コイル３の中心から１直線上に揃わないようにずらして配置してもよい。調理容器１から被調理物がふきこぼれる際、どの方向からふきこぼれが発生するかは予測することができない。そのため、どの方向からふきこぼれが発生しても対応できるように、複数の電極５ａ、５ｂを電極５の中心が１直線上に揃わないようにずらして配置することで、どの方向からふきこぼれが発生しても対応できる可能性を高めることができる。よって、ふきこぼれ検出の精度をより高めることができる。
（変形例４）
　図１８に示すように、誘導加熱装置は、静電容量の所定値を記憶するための記憶部１２をさらに備えても良い。所定値は１つであっても複数であっても良い。また、記憶部１２はフラッシュメモリのように書き換え可能なものであってもよく、書き換えができないものであっても良い。また、記憶部１２は、加熱制御部４２の一部であっても良い。例えば、記憶部１２は、マイコンやＤＳＰのような加熱制御部４２のＲＯＭ領域又はフラッシュ領域であっても良い。
　この場合、誘導加熱装置は、記憶部１２に記憶された設定値と静電容量検出部６が検出した静電容量の変化量とを比較し、その比較結果に基づいて、加熱制御部４２の制御内容を変更する。電極５の静電容量は、電極５上を覆う被調理物の比誘電率や電極５を覆う面積などによって異なる。特に、電極５を覆う面積の違いについては、ふきこぼれた被調理物の量とも関係するものであり、検出後の制御にとって重要な情報となりうる。電極５上を広く被調理物が覆った場合には静電容量の変化が大きく、電極５上を覆う量が少なかった場合には静電容量の変化が小さいため、静電容量の変化量からふきこぼれた被調理物の量を判定できる。
　加熱制御部４２は、静電容量検出部６によって静電容量の変化を検出すると、加熱制御部４２と接続された記憶部１２に記憶された所定値と比較し、制御内容を決定する。例えば、静電容量の変化が所定値よりも大きい場合には加熱を停止し、静電容量の変化が所定値よりも小さい場合には加熱電力を減少させる。静電容量の変化が大きい場合、ふきこぼれた被調理物の量が多いと考えられるため、ふきこぼれを早く止めるために加熱を停止する。一方、静電容量の変化が小さい場合、ふきこぼれた被調理物の量も少ないと考えられるため、加熱電力を少し減少させるだけでもふきこぼれを止めることが可能となる。必要以上に加熱電力を減少させてしまうと、沸騰状態を維持して煮込む場合などに火力が弱くなり、調理性能が落ちるといった弊害が発生してしまう可能性もあるため、加熱電力の減少量はふきこぼれが継続しない必要最小限にとどめることが望ましい。このように、ふきこぼれた被調理物の量に応じて加熱電力を減少させる量を決定すれば、調理性能を落とすことなくふきこぼれを最小限に抑えることが可能となる。よって、清掃が容易で使い勝手の良い誘導加熱装置を実現できる。
（変形例５）
　図２１に示すように、電極５をそれぞれの加熱コイル３ａ、３ｂ、３ｃの間に配置してもよい。誘導加熱装置には、加熱コイルを１つしか持たないものから複数持つものまである。図２１に示す誘導加熱装置は３つの加熱口を備え、３つの全ての加熱口において、加熱コイル３ａ、３ｂ、３ｃにより誘導加熱を行うものである。なお、操作部８から最も離れた奥にある加熱口がラジェントヒーターであるタイプも多く普及している。この例では、加熱口が全て誘導加熱方式であるものとして説明を行うが、他の加熱方式であってもかまわない。
　ふきこぼれが発生すると、被調理物は調理容器１を中心にして広がっていき、他の加熱口の方に広がっていくことになる。他の加熱口では別の調理が行われている場合もあり、トッププレート２の上面の温度が高くなっていた場合にはふきこぼれた被調理物がトッププレート２にこびりつき、清掃に手間がかかってしまう可能性がある。このような状況になることを防止するため、電極５をそれぞれの加熱コイル３ａ、３ｂ、３ｃの間に配置することによって、ふきこぼれた被調理物が隣の加熱口にまで広がることを防止することができる。さらに、それぞれの加熱コイル３ａ、３ｂ、３ｃ間に配置された電極５を、図２１に示すように互いに接続しておく又は１つの電極により構成すると、静電容量検出部６が１つですみ、安価に構成することできる。
（変形例６）
　変形例５においては、複数の加熱コイル３ａ、３ｂ、３ｃに配置された電極５を１つの電極で構成したが、図２２に示すように、この電極を別個の電極で構成してもよい。すなわち、電極５ａ、５ｂ、５ｃをそれぞれの加熱コイル３ａ、３ｂ、３ｃの間に個別に配置してもよい。電極の面積を大きくすると、電極は強電界の影響を受けるため、正しく静電容量を検出することができなくなる。しかし、図２２に示すようにそれぞれの加熱コイル３ａ、３ｂ、３ｃ間に、別個の電極５ａ、５ｂ、５ｃを配置することによって、各電極５ａ、５ｂ、５ｃの面積を小さくすることができる。よって、強電界によるノイズの影響を受けにくくすることができ、ふきこぼれた被調理物を正しく検出することが可能となる。この場合、静電容量検出部６は、３つの電極５ａ、５ｂ、５ｃの静電容量の変化をそれぞれ検出することになる。よって、被調理物がどの加熱口からふきこぼれたかを推測しやすくなる。
（変形例７）
　図２３に示すように、１つの電極５を複数の加熱コイル３ａ、３ｂ、３ｃの略中心に配置してもよい。複数の加熱口を有する誘導加熱装置において、できる限り小さい面積の電極で、且つ、電極の数を静電容量検出部６と同一の数（例えば、１つ）にするには、図２３に示すように、電極５をそれぞれの加熱コイル３ａ、３ｂ、３ｃの外周から最短距離となる位置に配置すればよい。これにより、それぞれの加熱口からふきこぼれた被調理物を検出することができる。
　ただし、この場合、それぞれの加熱コイル３ａ、３ｂ、３ｃの中心と電極５間の距離が長くなるため、調理容器１が小さい場合にはふきこぼれた被調理物が十分に広がってからでないと検出することができない。つまり、ふきこぼれが発生してから検出するまでに長い時間を有する。そのため、ふきこぼれを早く検出するためには、図２１、図２２に示す構成の方が望ましい。一方、図２３に示す電極５であれば、最も低コストで、実現が容易となる。従って、コストや実施の容易性を優先するか、ふきこぼれの検出の確実性と検出までの時間を優先するかで、電極５の構成を選択してもよい。
（変形例８）
　図２４に示すように、電極５ａ、５ｂを、使用者が加熱状態を指示するための操作部８と、加熱コイル３ａ、３ｂの中心との間に配置してもよい。
　誘導加熱装置の操作部８は、機器の前面や、機器の上面であるトッププレート２上に配置されることが多い。トッププレート２上に配置される場合、操作部８とトッププレート２との間にトッププレート２を支持するフレームがある場合と、トッププレート２の下面に電極を配して静電容量の変化を利用した操作部８とに大別される。フレームがある場合には段差が生じるため、調理容器１からふきこぼれた被調理物が操作部８上を覆うことは希であるが、トッププレート２の下面に電極を配して静電容量の変化を利用する操作部８の場合にはトッププレート２と段差がないため、ふきこぼれた被調理物が操作部８上を覆う場合がある。そのような場合、ふきこぼれた被調理物は高温のため、加熱電力を減少させる、あるいは加熱を停止するために、操作部８を操作しようとしても、高温の被調理物があるため操作できない、あるいは火傷するといった可能性が生じる。
　そのようなことを防止するため、図２４に示すように、電極５ａ、５ｂを加熱コイル３の中心と操作部８との間に配置することによって、ふきこぼれた被調理物が操作部８上を覆うことがないように、加熱制御部４２が加熱電力を減少させ、安全に使用できる誘導加熱装置を実現することができる。なお、電極５ａ、５ｂは、加熱コイル３の縁と操作部８との間に配置されるのが望ましいが、それに限定するものではない。
　電極５としては、電極５ａのように加熱コイル３の縁に沿うように配置しても良いし、電極５ｂのように直線上であってもかまわない。
（変形例９）
　誘導加熱装置が吸気口や排気口を有する場合、その排気口や吸気口にふきこぼれた被調理物が侵入することを防ぐように、電極を配置してもよい。
　誘導加熱装置は、機器内部のインバータ回路４１や加熱コイル３ａ、３ｂ、３ｃが発熱するため、機器の破損を防止するために冷却を行っている場合が多い。冷却方法として、冷却ファンによって発熱部に空気を送り込む方法がとられることが多い。その場合、冷却ファンが空気を外部から取り込む吸気口と、冷却後の暖かい空気を外部に排出する排気口が必要となる。これらの吸気口や排気口にふきこぼれた被調理物が侵入する場合がある。しかし、吸気口や排気口の清掃は容易ではないため、ふきこぼれた被調理物が侵入することを未然に防ぐ必要がある。
　よって、図２５に示すように、電極５ａ、５ｂを加熱コイル３ａ、３ｃの中心と吸気口１０との間に配置してもよい。また、図２６に示すように、電極５ａ、５ｂを加熱コイル３ｂ、３ｃの中心と排気口１１との間に配置してもよい。これにより、ふきこぼれを検出し、加熱制御部４２によって加熱電力を減少させることによって、被調理物が吸気口１０や排気口１１に侵入することを防ぐことができる。なお、電極５ａ、５ｂは加熱コイル３の縁と吸気口１０あるいは排気口１１との間に配置されるのが望ましいが、それに限定するものではない。
　以上のように、本実施形態の誘導加熱装置は、機器の操作や清掃性に支障を来すことがないように、電極を配置している。よって、ふきこぼれた被調理物を確実に検出し、かつふきこぼれた被調理物の量に応じて加熱電力を制御することができる。これにより、調理性能を維持したまま、ふきこぼれが継続することを防止し、清掃もしやすいという効果を有する。本実施形態の誘導加熱装置は、一般家庭などで使用される誘導加熱装置に有用である。
　実施形態１～実施形態３に記載の構成及び制御は、任意に互いに組み合わせても良い。
　本発明の誘導加熱装置によれば、誘導加熱の影響を低減してふきこぼれを検出することができるという効果を有し、一般家庭、レストラン及びオフィスなどで使用される誘導加熱装置に有用である。
　　１　　　調理容器
　　２　　　トッププレート
　　３　　　加熱コイル
　　４　　　制御部
　　５　　　電極
　　６　　　静電容量検出部
　　８　　　操作部
　　９　　　金属部
　　１０　　吸気口
　　１１　　排気口
　　１２　　記憶部
　　４１　　インバータ回路
　　４２　　加熱制御部
　　１０１　被調理物
　　１０２　被加熱物
　　１０３　トッププレート
　　１０４　加熱コイル
　　１０５　高周波電力供給部
　　１０６　電極
　　１０７　静電容量検出部
　　１０８　ふきこぼれ検出部
　　１０９　制御部
　　７０１　有効範囲表示線
　　８０１　交差確認部

Claims (22)

  1. 　調理容器を載置するトッププレートと、
    　調理容器を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、
    　前記加熱コイルに供給する高周波電流を制御することにより、前記調理容器の加熱電力を制御する加熱制御部と、
    　前記トッププレート下面に配置された電極と、
    　前記トッププレート上に被調理物が付着することで前記電極に生じる静電容量の変化を検出する静電容量検出部と、
    　を有し、
    　前記静電容量検出部が前記電極の静電容量に変化があったことを検知すると、前記加熱制御部は前記調理容器の加熱電力を減少又は停止させるように制御する誘導加熱装置であって、
    　前記電極は前記加熱コイルの外周の外に配置される、誘導加熱装置。
  2. 　前記加熱コイルの外周は、略円形であり、
    　前記電極は、前記加熱コイルの縁に沿うように配置される、請求項１に記載の誘導加熱装置。
  3. 　前記電極は扇形の円弧形状を持ち、その半径方向長は円弧方向長より短い、請求項１に記載の誘導加熱装置。
  4. 　前記電極は、同一面積をもつ複数の電極であり、
    　前記電極と前記静電容量検出部とを接続する配線の長さは略同等である、請求項１に記載の誘導加熱装置。
  5. 　前記電極は、同一面積をもつ複数の電極であり、
    　前記電極と前記静電容量検出部とを接続する配線の長さが異なる場合、前記静電容量検出部が前記電極の静電容量の変化を検出するときの閾値を配線の長さに応じて設定する、請求項１に記載の誘導加熱装置。
  6. 　前記電極は複数個設けられ、
    　前記複数の電極の面積が異なる場合、前記静電容量検出部が静電容量の変化を検出するときの閾値を各電極の面積に応じて設定する、請求項１に記載の誘導加熱装置。
  7. 　前記電極の厚みは、誘導加熱時の動作周波数から決まる表皮深さよりも薄い、請求項１に記載の誘導加熱装置。
  8. 　前記電極は、前記トッププレートに導電性材料を印刷して形成される、請求項１に記載の誘導加熱装置。
  9. 　前記電極と前記静電容量検出部とを接続する配線は、前記トッププレートに導電性材料を印刷して形成される、請求項１に記載の誘導加熱装置。
  10. 　前記電極は複数個設けられ、
    　前記複数の電極の略近傍に配置された金属部をさらに有する、請求項１に記載の誘導加熱装置。
  11. 　前記金属部と各電極との距離は略同一である、請求項１０に記載の誘導加熱装置。
  12. 　前記金属部は、前記加熱制御部又は前記静電容量検出部の所定の電位と接続される、請求項１０に記載の誘導加熱装置。
  13. 　前記加熱コイルは複数個設けられ、
    　前記電極は前記複数の加熱コイルの間に配置される、請求項１に記載の誘導加熱装置。
  14. 　前記電極と前記加熱コイルはそれぞれ複数個設けられ、
    　各電極は前記複数の加熱コイル間にそれぞれ配置される、請求項１に記載の誘導加熱装置。
  15. 　前記加熱コイルは複数個設けられ、
    　前記電極は前記複数の加熱コイルの略中心に配置される、請求項１に記載の誘導加熱装置。
  16. 　使用者が加熱状態を指示するための操作部をさらに有し、
    　前記電極は、前記加熱コイルの中心と前記操作部との間に配置される、請求項１に記載の誘導加熱装置。
  17. 　前記電極は複数個設けられ、
    　前記複数の電極は、各電極と前記加熱コイルの中心との距離が異なるように配置される、請求項１に記載の誘導加熱装置。
  18. 　前記加熱制御部は、前記静電容量検出部が、前記加熱コイルの中心に近い方の前記電極の静電容量の変化を先に検出してから、前記加熱コイルの中心から遠い方の前記電極の静電容量の変化を検出した場合のみ、前記調理容器の加熱電力を減少又は停止させる、請求項１７に記載の誘導加熱装置。
  19. 　前記加熱制御部は、前記静電容量検出部が、加熱コイルの中心に近い方の前記電極の静電容量の変化を検出した後、所定時間内に、前記加熱コイルの中心から遠い方の前記電極の静電容量の変化を検出した場合のみ、前記調理容器の加熱電力を減少又は停止させる、請求項１８に記載の誘導加熱装置。
  20. 　前記電極は複数個設けられ、
    　前記加熱制御部は、前記静電容量検出部が前記複数の電極で静電容量の変化を検出した場合のみ、前記調理容器の加熱電力を減少又は停止させる、請求項１に記載の誘導加熱装置。
  21. 　前記電極は複数個設けられ、
    　前記加熱制御部は、前記静電容量検出部が複数の電極で静電容量の変化を検出した場合と１つの電極のみで静電容量の変化を検出した場合とで、前記調理容器の加熱電力に対する制御内容を変更する、請求項１に記載の誘導加熱装置。
  22. 　前記加熱制御部は、前記静電容量検出部が複数の電極で静電容量の変化を検出した場合は１つの電極のみで静電容量の変化を検出した場合よりも、前記調理容器の加熱電力を減少させる量を多くする、請求項２１に記載の誘導加熱装置。
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