説明

誘導加熱調理器

【課題】鍋の温度を精度よく検出できる誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【解決手段】鍋30を載置するトッププレート2と、トッププレート2の下方に設けられた加熱コイル3と、トッププレート2の下方に設けられ鍋30の鍋底が放射する赤外線を受光し鍋底の温度を検出する温度センサである赤外線センサ17と、トッププレート2の下方に設けられトッププレート2を介して鍋30の鍋底の温度を検出するサーミスタで構成された温度センサ15と、加熱コイル3に電力を供給するインバータ手段100と、鍋30を加熱する設定温度を設定する操作部7と、温度センサを用いて鍋の温度が前記設定温度になるようにインバータ手段100を制御して温調する制御手段118とを備え、制御手段118は、赤外線センサ17で鍋30の温調を行い、その間に前記サーミスタで構成された温度センサ15を補正するものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トッププレート上に載置された鍋の温度をトッププレートを介して検知する温度検知手段を備えた誘導加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来この種の誘導加熱調理器においては、トッププレートの下面に密着して設けたサーミスタで構成された温度検知器(温度センサ)によってトッププレート上に載置された鍋の温度を検出する特許文献1記載の誘導加熱調理器がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−26571号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記の従来技術の誘導加熱調理器においては、トッププレートの下面に密着して設けたサーミスタで構成された温度検知器の鍋の温度を検出する経路は、鍋の鍋底、鍋底の凹みの空間部、そしてトッププレートへと熱が伝わり、熱伝導によって鍋の温度を検出するもので、検出する温度は、使用する鍋の違い、特に鍋底の状態が内側に凹状となっている場合(凹みの大小)、平らな場合、反対側(外側)に凸状となっている場合によっては誤差が発生する可能性があるため、使用できる鍋の確認を使用者の方にお願いし、例えば揚げもの調理を行うのに必要な天ぷら鍋については、付属品の扱として誘導加熱調理器の本体に同梱して販売し、付属の天ぷら鍋以外での揚げもの調理は禁止していた。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、鍋を載置するトッププレートと、該トッププレートの下方に設けられた加熱コイルと、前記トッププレートの下方に設けられ前記鍋の鍋底が放射する赤外線を受光し鍋底の温度を検出する温度センサである赤外線センサと、前記トッププレートの下方に設けられ該トッププレートを介して前記鍋の鍋底の温度を検出するサーミスタで構成された温度センサと、前記加熱コイルに電力を供給するインバータ手段と、前記鍋を加熱する設定温度を設定する操作部と、前記温度センサを用いて前記鍋の温度が前記設定温度になるように前記インバータ手段を制御して温調する制御手段とを備え、該制御手段は、前記赤外線センサで前記鍋の温調を行い、その間に前記サーミスタで構成された温度センサを補正するものである。
【0006】
また、前記制御手段は、前記補正した後の前記サーミスタで構成された温度センサを使用して前記鍋の温度を前記設定温度になるように温調するものである。
【発明の効果】
【0007】
本発明の誘導加熱調理器によれば、トッププレートの下面に密着して設けたサーミスタで構成された温度センサを用いて鍋の温度を精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】一実施例の誘導加熱調理器の外観斜視図。
【図2】一実施例の誘導加熱調理器のトッププレートを除いた上面図。
【図3】一実施例の誘導加熱調理器の左右の加熱コイルを主体としたブロック図。
【図4】反射型フォトインタラプタを説明する図。
【図5】一実施例の誘導加熱調理器の上面操作部と上面表示部を説明する図。
【図6】一実施例の誘導加熱調理器のインバータ手段のブロック図。
【図7】一実施例の誘導加熱調理器の動作を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の一実施例について、図1〜図7を参照して説明する。
【0010】
図1は、実施例1の誘導加熱調理器の外観斜視図である。図1において、誘導加熱調理器の本体1の上面にはトッププレート2が水平に配置されている。トッププレート2は、耐熱性の高い結晶化ガラス製の厚さ約4mmのもので構成され、鍋30を載置する。トッププレート2下方で本体1内上部の左右及び中央後部には、環状に形成された加熱コイル3が夫々配置されており、トッププレート2に載置された鍋30等を誘導加熱する。トッププレート2の前面側上面には、夫々の加熱コイル3に対応した鍋30の加熱条件を設定する操作部として上面操作部7a、7b、7c(操作部7)が設けられていて、加熱コイル3の通電の設定を行う。また、各上面操作部7a、7b、7cに対応して上面表示部8a、8b、8cが上面操作部7a、7b、7cの近傍に設けられており、夫々の加熱コイル3の通電状態等を表示する。上面操作部7aは、本体1右側の加熱コイル3の火力等の入力を行い、上面操作部7bは本体1中央後部の加熱コイル3の火力等の入力を行い、上面操作部7cは本体1左側の加熱コイル3の火力等の入力を行う。
【0011】
本体1の後部右側には上方に向けて開口した吸気口4が設けられており、本体1内に設けられたファン(図示せず)により、吸気口4から吸気した冷却風を本体1内に設けられた制御基板(図示せず)や加熱コイル3等に流して冷却する。本体1の後部左側には、本体1内部を冷却した冷却風を排気する排気口5が設けられている。
【0012】
本体1の前面左部には、魚やピザ等を焼くグリル加熱手段6が設けられており、グリル加熱手段6は、前面が開口した箱型をしていて、内部の調理庫内にシーズヒータ等の発熱体と内部の温度を検出するサーミスタが設けられ、前面部はハンドル6aが取り付けられたグリルドア6bにより塞がれている。グリルドア6bは、その裏側に受け皿が取り付けられており、調理庫内に前面開口部から出し入れ自在に収納され、受皿の上に載置された焼網の上に魚やピザ等の食材を載せて調理する。
【0013】
本体1の前面右部には、本体1へ供給する電源の主電源スイッチ9と、グリル加熱手段6の加熱調理条件等を入力する前面操作部10が設けられている。前面操作部10は、下方に設けられた回動軸を中心として操作パネル11の上方が前面側に倒れ、操作キー12が上方側に向かって露出する所謂カンガルーポケット形態のものである。
【0014】
図2は誘導加熱調理器のトッププレート2を除いた上面図、図3は誘導加熱調理器の左右の加熱コイル3を主体とした構成を示すブロック図である。
【0015】
図2に示すように、左右及び中央後部に配設された加熱コイル3は、夫々環状の内側加熱コイル3aと、その外側に環状の隙間3bを設けて配置された環状の外側加熱コイル3cとで構成されている。加熱コイル3に隙間3bを設ける理由は、内側加熱コイル3aと外側加熱コイル3cとで発生する磁束を分散させて鍋30の温度を均一化するためである。なお、各加熱コイル3は隙間3bを設ける構成としたが、特にこれに限定されることはない。例えば内側加熱コイル3aと外側加熱コイル3cを隙間無く巻回した隙間3bの無い加熱コイル3とする構成であってもよい。
【0016】
図3に示すように、加熱コイル3はコイルベース13上に設置されている。また、ギャップスペーサー14が、コイルベース13の外周縁部に取り付けられた支持部材16によりコイルベース13の外周から中心側に向けて適宜間隔を保持して設けられており、コイルベース13が複数のバネ(図示せず)によりトッププレート2方向に付勢されることにより、加熱コイル3がトッププレート2に対し略並行となり、かつ、トッププレート2に載置される鍋30と加熱コイル3とのギャップが一定に保持されている。加熱コイル3は、表皮効果を抑制するためリッツ線を採用していて、後述するインバータ手段100により数十kHzの高周波で数百Vの電圧が印加され、鍋30に対して高周波磁界を印加して鍋30に渦電流を発生させ、鍋30を自己発熱させて加熱する。
【0017】
左右に配設された加熱コイル3の中心部近傍には、サーミスタで構成された複数の温度センサ15のひとつ内側温度センサ15aがトッププレート2の下面に密着して設けられており、加熱コイル3の上方に載せられた鍋30の温度をトッププレート2を介して(熱伝導によって)検知する。
【0018】
また、同様に加熱コイル3の隙間3bには、加熱コイル3の中心から等距離で、かつ120度の等間隔にサーミスタで構成された外側温度センサ15b、15c、15dが設けられ、外側温度センサ15b、15c、15dはギャップスペーサー14に緩衝材(図示せず)に設けてトッププレート2の下面に密着することにより、加熱コイル3の上方に載せられた鍋30の温度を検知する。サーミスタで構成された温度センサ15は、熱伝導によって伝達された温度を検出して抵抗が変化し、後述する制御手段118によって、その抵抗変化を捉えることで事前に確認している温度と抵抗値との関係から、温度センサ15の検知温度を算出するものである。
【0019】
左右に配設された加熱コイル3の隙間3bの下方には、鍋30の底面から放射される赤外線をトッププレート2を通して受光し、その受光した赤外線のエネルギーから温度を検知する赤外線センサ17が設けられている。赤外線センサ17は、熱型検出素子を使用した方式の温度センサであり、その受光面17aは、内側加熱コイル3aの中心部近傍の位置で、加熱コイル3下方のトッププレート2の下面から約35mm離れた位置に設けられている。そして、受光した赤外線量に応じた電圧が出力され、後述する制御手段118は前記出力された電圧を増幅して事前に確認している電圧量と温度との関係から赤外線センサ17の検知温度を算出するものである。また、受光面17aには検知する赤外線の視野角を制限するレンズや導光筒等(図示せず)が設けられ、図3に示すようにトッププレート2の下面の位置で10φから15φの温度検出スポット17bによって検出するような視野角としている。
【0020】
左右に配設された加熱コイル3の隙間3bには、反射型フォトインタラプタ18がトッププレート2の下面から離れた位置に設けられている。図4は反射型フォトインタラプタ18を説明する図である。図に示すように反射型フォトインタラプタ18は、赤外線発光手段としての赤外線LED18aと、赤外線受光手段としての赤外線フォトトランジスタ18bとを同一プラスチック部材に並べてモールド18cしている。赤外線LED18aの発光面上にはプラスチックによるレンズが構成され、細いビームの赤外光を上方に照射する。赤外線フォトトランジスタ18bの受光面上には可視光阻止のプラスチックによるレンズが構成され、先の照射赤外光の物体(鍋底面)での反射赤外光を狭い視野角で受光し、その受光量に比例した電流を出力する。なお、ここでは反射型フォトインタラプタ18を赤外線センサ17から離れた位置に設けたが、反射型フォトインタラプタ18と赤外線センサ17を近接させて設けてもよく、両者を一体化したパッケージにして設置してもよい。
【0021】
この反射型フォトインタラプタ18の赤外線フォトトランジスタ18bの出力から、反射率計測手段19でトッププレート2上に置かれた鍋30底面の反射率を計測し、制御手段118に入力する。制御手段118は、この反射率を使用して赤外線センサ17の出力する値を補正して鍋30の温度を算出する。
【0022】
図5は上面操作部7aと上面表示部8aを説明する図である。なお、上面操作部7cと上面表示部8cの内容は、上面操作部7aと上面表示部8aの内容と同じものであるため説明は省略する。上面表示部8aは、表示部81aと表示部81bに分けられ、表示部81aは、火力設定手段72で入力される火力やメニュー設定手段71で入力される調理メニュー等が表示される。表示部81bは、メニュー設定手段71で設定された“揚げもの”や“ステーキ”メニュー等において、鍋30を予熱して鍋30の温度が適温に達した時に使用者に食材の投入タイミングを知らせることができるように「予熱中」と、「適温」の表示を行うことができる。火力設定手段72で設定できる火力は、“とろ火”キー72a、“弱火”キー72b、“中火”キー72c、“強火”キー72dの四段階に分かれ、必要な火力を一回の操作で入力できるように火力に応じて個別にキーが設けられている。矢印調整手段73は、火力設定手段72で入力できない火力、例えば“中火”キー72cにより中火に設定した後、さらに中火を上下に微調整する場合に使用する。
【0023】
メニュー設定手段71は、自動調理の“炊飯”や、“揚げもの”、“湯沸し”、“炒めもの”、“ステーキ”等を設定するためのもので、メニュー設定手段71を押すことで表示部81aにメニューが表示され、メニュー設定手段71を押すたびにメニューが切り替わり表示される。これによって使用するメニューを選択する。メニュー設定手段71で“揚げもの”を選択すると、次に油温を設定する必要があり、その場合矢印調整手段73を操作して150℃〜200℃の6段階の設定温度を設定することができる。例えばメニュー設定手段71で揚げものを設定し、次に矢印調節手段73で油温を180℃に設定したとき、表示部81aは、図5に示すように「180」の数字と「揚げもの」の文字が表示される。なお、74は調理の開始や停止するための切・スタートキーである。
【0024】
図6はインバータ手段100のブロック図である。左右の加熱コイル3による鍋30の加熱制御について図3、図6のブロック図を用いて説明する。なお、グリル加熱部6の制御、および本体1中央後部の加熱コイル3の制御については本発明とは直接関係ないので説明を省略する。
【0025】
制御手段118は、上面操作部7aのメニュー設定手段71や火力設定手段72の出力、加熱コイル3の近傍に設けられた内側温度センサ15a、外側温度センサ15b、15c、15d、赤外線センサ17、反射率計測手段19の出力を入力している。また、制御手段118は、上面操作部7aで設定した設定温度に鍋30を温調して加熱するために、設定した設定温度に対応して各温度センサ15a、15b、15c、15dと赤外線センサ17の検出温度を基にインバータ手段100を制御する制御温度を備えている。さらに、複数の温度センサ15a、15b、15c、15dや赤外線センサ17を設ける理由は、鍋30の温度を検出するのに鍋底の変形により温度検出精度が低下するのを防ぐことを目的としている。
【0026】
インバータ手段100の構成は、図6に示すように、交流電源117を整流手段102で直流電圧に変換し、スイッチング素子103、105の直列体で構成するスイッチング部に接続する。スイッチング素子103、105にはそれぞれ逆並列にダイオード104、106を接続し、スイッチング素子103、105の接続点と直流電圧の基準点間に加熱コイル3と共振コンデンサ107で構成する共振回路部を接続する。また、スイッチング素子103、105にはそれぞれスナバコンデンサ108、109を接続する。スイッチング素子103、105をそれぞれ排他的に高周波でオンオフすることによって、加熱コイル3と共振コンデンサ107で構成する共振回路部に高周波共振電流を供給し、加熱コイル3近傍に配置した負荷を加熱する。
【0027】
制御部110は、制御手段118から負荷に印加する目標となる電力レベル指示を入力し、インバータ手段100の出力電力が目標値になるようスイッチング部103、105を制御する。入力電流変換手段112は、交流電源117から入力する電流を検出する検出手段111の出力信号を適切なレベルに変換して制御部110に出力する。入力電圧検出手段113は、交流電源117の電圧を検出し適切なレベルに変換して制御部110に出力する。インバータ電流検出手段115は、共振回路部に流れる電流を検出する検出手段114の出力信号を適切なレベルに変換して制御部110に出力する。制御部110はこれらの信号を入力し、負荷に投入される電力であるインバータ電力の計算、負荷の状態、加熱の適否等を判断し、スイッチング素子103、105を排他的にオンオフ制御するための信号を出力し、レベル変換部116によってスイッチング素子103、105に対して適切な駆動レベルに変換し、スイッチング素子103、105を駆動する。また、制御部110はこれらの状態を制御手段118に出力する。
【0028】
以上のように構成された誘導加熱調理器において、使用者が本体1右側の加熱コイル3を使って揚げもの調理をする場合について図7のフローチャートを用いて各工程を説明する。
【0029】
初めの工程S1は、本体1の主電源スイッチ9のオンされるのを待っている待機工程である。主電源スイッチ9がオンされることで次の工程に進む。また、この工程の前後で油を入れた鍋30を本体1右側の加熱コイル3の中央に載置する。
【0030】
工程S2は、鍋30の加熱方法を設定するメニュー設定工程である。この工程で、火力設定手段72で火力を入力したり、メニュー設定手段71によって自動の調理メニューを設定する。ここでは、表示部81aを見ながら上面操作部7aのメニュー設定手段71を操作して「揚げもの」を選択する。
【0031】
「揚げもの」が設定されると次のS3工程へと進み、メニュー設定工程S2で「揚げもの」を選択しなかった場合は工程S4、「揚げもの」を選択した場合は工程S5へと進む。
【0032】
「揚げもの」を設定しない工程S4は、本発明に直接関連するものではないため、説明を省略する。
【0033】
工程S5は、矢印調整キー73を操作して油の加熱温度を設定する温度設定工程である。この工程では、鍋30を加熱して温調する温度である設定温度を設定するものである。揚げもの調理に適した油温は、揚げる食品によって異なるが概ね約150〜200℃の温度で調理する場合が多い。ここでは、海老やかぼちゃ、芋などの天ぷらを作るのに適した180℃の設定温度に設定し、表示部81aには「180」が表示(図5)されるものとする。
【0034】
次の工程S6は、調理の開始を待つ調理開始工程である。この工程では、切・スタートキー74の入力を待ち、入力されると揚げもの調理を開始するために油温を設定温度まで加熱する予熱が開始される。そして次の工程へと進む。
【0035】
揚げもの調理の予熱を開始すると、次の工程S7は使用している鍋30の反射率を測定する反射率測定工程である。反射率測定工程では反射型フォトインタラプタ18の出力から反射率計測手段19により鍋30の反射率を計測し制御手段118に入力され、鍋を赤外線センサ17で検出するときの補正に使われる。測定は、調理の初めに一度のみの測定でもよいし定期的に測定してもよい。
【0036】
次の工程S8は、鍋30を設定温度に温調する温調工程である。この工程S8で鍋30の鍋底の温度を検出して温調に使用する温度センサは、鍋30の温度を正確かつ感度よく検出できる赤外線センサ17を使用して加熱される。そして油の温度を180℃に加熱するために鍋30の温度を設定温度である180℃に加熱して温調する工程である。但し、鍋30の載置位置が悪かった場合や鍋30の底面が変形していて、温度センサ15(15a、15b、15c、15d)のどれかが赤外線センサ17の検知温度より高い温度を検出した場合は、その高い温度を検出している温度センサを使用して設定温度である180℃となる制御温度で鍋30の加熱を行う。
【0037】
但し、この時、内側温度センサ15aの検出温度が1番高い場合は、鍋30の底面中央部が外側に凸状となっている場合などの鍋の変形や、鍋30の載置位置が大幅にずれていることが考えられるので、この場合は鍋30の加熱を停止する。
【0038】
そして、検出温度が設定温度の180℃に対応した値に到達して一定時間すぎたら予熱の終了を報知する。鍋30の温度が設定温度に到達後、予熱終了の報知まで一定時間待つのは油の温度ムラを無くすためである。
【0039】
もしこの工程で、赤外線センサ17の検出温度が一定時間内に一定温度まで到達しなかった場合は、鍋30の載置位置が不適切、もしくは、トッププレート2にトッププレート2の汚れを防止するシートを敷いて鍋30を加熱していると判断して鍋30の加熱を停止する。この場合の判断時の条件は、加熱開始から60秒以内に検出温度が120℃以上に到達しなかった場合に加熱を停止するものである。
【0040】
工程S9は、調理時に使用する内側温度センサの補正工程である。工程S8で鍋30を180℃で温調している間に、内側温度センサ15aの検出温度が一定の温度範囲の変化に留まる状態を連続して一定時間を継続した場合は、内側温度センサ15aの検出した温度が安定したと判断する。そして、制御手段118は、この安定して検出した検出温度を調理する時に使用する制御温度として、その後内側温度センサ15aの検出温度と変更した制御温度と比較してインバータ手段100を制御する。もちろん表示部81aに表示している設定温度の「180」は変更しないし油の温度にも変更は無い。
【0041】
内側温度センサ15aは、トッププレート2を介して鍋30の鍋底の温度を検出している。そのため、検出温度は鍋30の真ん中の凹みなどによって温度の検出の条件が鍋30に応じて異なる。そして、鍋30の温度を正確に検出できる赤外線センサ17で鍋30を一定の温度に保っている間に、工程S5の操作部の入力により決定された設定温度の対応した制御温度を、工程S9にて安定して検知している内側温度センサ15aの検出温度へと変更して補正することで、内側温度センサ15aを使用して鍋30を精度よく設定温度に鍋30の温度を維持できるようにしている。
【0042】
工程S10は、内側温度センサ15aを使用してインバータ手段100を制御するための制御温度が決定したかを確認する工程である。まだ確定していない場合は、工程S8と工程S9との工程を繰り返す。
【0043】
そして、内側温度センサ15aの検出温度が一定の温度範囲を連続して一定時間を検出すると次の工程S11へと進む。例えば一定の温度範囲と一定時間とは、内側温度センサ15aの検出温度については±1℃で時間は60秒間である。
【0044】
工程S11は、天ぷらを揚げる調理工程である。調理工程では鍋30の温調は内側温度センサ15aを使用して行われる。工程S9で決定した制御温度にて鍋30を温調する。
【0045】
但し、赤外線センサ17や他の温度センサ(15b、15c、15d)は内側温度センサ15aのバックアップとして常に鍋30の温度を検出し続け、鍋30の温度に異常がないかを監視している。
【0046】
次の工程S12は、調理終了の工程である。切・スタートキー74が押されることで鍋30への加熱は終了して調理も終了する。
【0047】
本実施例では、内側温度センサ15aの補正について説明したが、その他の温度センサ15b、15c、15dでも同様の方法によって補正することは可能である。
【0048】
また、温度センサ15を補正することで、鍋を使っている間に生じる少しの凹みにも影響されること無く、正確に鍋30の温度を検出し鍋30の温調ができる。
【0049】
上記した本実施例によれば、トッププレートの下面に密着して設けたサーミスタで構成された温度センサを用いて鍋の温度を精度よく検出することができる。
【符号の説明】
【0050】
2 トッププレート
3 加熱コイル
15 温度センサ
17 赤外線センサ
18a 赤外線LED
18b 赤外線フォトトランジスタ
19 反射率計測手段
71 メニュー設定手段
118 制御手段

【特許請求の範囲】
【請求項1】
鍋を載置するトッププレートと、該トッププレートの下方に設けられた加熱コイルと、前記トッププレートの下方に設けられ前記鍋の鍋底が放射する赤外線を受光し鍋底の温度を検出する温度センサである赤外線センサと、前記トッププレートの下方に設けられ該トッププレートを介して前記鍋の鍋底の温度を検出するサーミスタで構成された温度センサと、前記加熱コイルに電力を供給するインバータ手段と、前記鍋を加熱する設定温度を設定する操作部と、前記温度センサを用いて前記鍋の温度が前記設定温度になるように前記インバータ手段を制御して温調する制御手段とを備え、該制御手段は、前記赤外線センサで前記鍋の温調を行い、その間に前記サーミスタで構成された温度センサを補正することを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項2】
請求項1において、
前記制御手段は、前記補正した後の前記サーミスタで構成された温度センサを使用して前記鍋の温度を前記設定温度になるように温調することを特徴とする誘導加熱調理器。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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