(57)【要約】【課題】  検出した被加熱物の底面の大きさに応じて最大加熱電力を制限可能となり、被加熱物の底面における加熱電力密度の過度な上昇を抑えることができる。【解決手段】  被加熱物１０５を載置するプレート３と、プレート３の下方に設けられ被加熱物１０５を加熱する加熱コイル１４３と、加熱コイル１４３に電力を供給するインバータ手段１４０と、火力を設定する操作部９と、プレート３下方に設けられ被加熱物１０５の検出を行う複数の光学センサ１０８と、被加熱物１０５を検出した光学センサ１０８の位置および数に応じて、インバータ手段１４０を制御する制御手段１００と、を備え、制御手段１００は、インバータ手段１４０の直列共振回路に流れるインバータ電流を規定して電力を制御するものである。【選択図】  図３
2020177871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を載置するプレートと、
前記プレートの下方に設けられ前記被加熱物を加熱する加熱コイルと、
前記加熱コイルに電力を供給するインバータ手段と、
火力を設定する操作部と、
前記プレート下方に設けられ前記被加熱物の検出を行う複数の光学センサと、
前記被加熱物を検出した前記光学センサの位置および数に応じて、前記インバータ手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記インバータ手段の直列共振回路に流れるインバータ電流を規定して前記電力を制御する、誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱調理器は、結晶化ガラスや非結晶化ガラスで構成されるトッププレート下に同心円状の誘導加熱コイル（以下「加熱コイル」と略称）を設置し、これに高周波電流を流し、発生する磁界でトッププレート上に載置された調理容器の鍋底にうず電流を誘起し、このジュール熱で調理容器を直接加熱するものである。
【０００３】
特許文献１には、トッププレートと加熱コイルの隙間に、加熱コイルの中心から等距離の円周上に４個の光センサを等間隔に設けた誘導加熱調理器が開示されている。外部からの光を受光した光センサの数でトッププレートに載置した鍋位置や鍋底の大きさを決定し、光を受光した光センサの数に応じて加熱電力を制御する。光センサの一つが光を検出した場合には電力をＷ１、二つ検出した場合は電力をＷ２に、三つ検出した場合は電力をＷ３となるよう鍋の加熱電力の制御を行う。このとき、電力Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３はＷ０＞Ｗ１＞Ｗ２＞Ｗ３となるように設定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０８７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
誘導加熱調理器にて、例えば鍋底の直径が２４０ｍｍの鍋と１２０ｍｍの鍋を同じ電力で加熱した場合を考える。この場合、鍋底の面積比は４：１であるから、鍋底に投入される電力密度の比率は前者を１とすれば後者は４になる。
【０００６】
しかし、特許文献１では、光センサを設けるピッチに応じて検出できる鍋底の大きさに誤差が生じてしまう。よって、光センサが光を受光している数が同じ場合でも、鍋底の大きさに応じた加熱時の電力を最適に制御できない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、被加熱物を載置するプレートと、前記プレートの下方に設けられ前記被加熱物を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに電力を供給するインバータ手段と、火力を設定する操作部と、前記プレート下方に設けられ前記被加熱物の検出を行う複数の光学センサと、前記被加熱物を検出した前記光学センサの位置および数に応じて、前記インバータ手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記インバータ手段の直列共振回路に流れるインバータ電流を規定して前記電力を制御するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、検出した被加熱物の底面の大きさに応じて最大加熱電力を制限可能となり、被加熱物の底面における加熱電力密度の過度な上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ビルトイン型誘導加熱調理器の外観例図
【図２】誘導加熱調理器の上面図
【図３】誘導加熱調理器の回路要部のブロック図
【図４】第１の実施例における光学センサの配置例
【図５】第２の実施例における光学センサの配置例
【図６】第１の実施例における光学センサの配置位置と小径鍋との関係を示す説明図
【図７】第１の実施例における光学センサの配置位置と小径鍋の載置ずれとの関係を示す説明図
【図８】第１の実施例における光学センサの配置位置と大径鍋との関係を示す説明図
【図９】第１の実施例における光学センサの配置位置と大径鍋の載置ずれとの関係を示す説明図
【図１０】第１の実施例における鍋底の大きさとインバータ電流に関する説明図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面等を用いて、本発明の実施例について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではない。本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能であり、下記の実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【００１１】
図１は、ビルトイン型誘導加熱調理器の外観例図である。図２は、誘導加熱調理器の上面図である。尚、本発明の誘導加熱調理器はキッチンに嵌め込むビルトイン型でなく、キッチンに載置する据置型の誘導加熱調理器でもよい。
【００１２】
加熱調理器の本体２は、システムキッチン１の上面から落とし込んで設置することで組み込まれる。設置後は加熱調理器２の後述するロースター（グリル）４と操作部パネル５がシステムキッチン１の前面部から操作できるようになっている。
【００１３】
調理を行う際の調理鍋（図示せず）は、本体２の上面に配置されたプレート３に載置される。プレート３は結晶化ガラスや非結晶化ガラス等から成る。
【００１４】
プレート３には載置部６（載置部右６ａ、載置部左６ｂ、載置部中央６ｃ）が描かれている。本体２上面のプレート３の上面手前に載置部右６ａと載置部左６ｂが描かれ、載置部６ａおよび６ｂの間の奥（中央後部）に載置部中央６ｃが描かれている。そして、プレート３を挟んで載置部６の下方に調理鍋を加熱するための加熱コイルユニット（後述）が配置されている。
【００１５】
使用者は、上面操作部９を操作することで火力を設定する。言い換えると、使用者は、載置部６の３つの載置部に対応する３つの加熱コイルに供給する加熱電力を設定する。
【００１６】
図３は、誘導加熱調理器の回路要部のブロック図である。交流電源１０１から供給される電力を整流手段１０２で直流化し、フィルタ手段１３０に接続したのちインバータ手段１４０に接続する。ここで、フィルタ手段１３０は平滑コンデンサ１３１および１３３とチョークコイル１３２で構成されているが、インバータ手段１４０に供給する直流化電源のノイズ除去ないしインバータ手段１４０の発生するノイズを除去できればよい。あるいは、力率改善手段や電圧可変手段（電圧コンバータ）として構成してもよい。
【００１７】
インバータ手段１４０は直流化電源に直列に接続するスイッチング素子１４１、１４２にそれぞれスイッチングノイズを除去するスナバコンデンサ１４５、１４６を接続し、スイッチング素子１４１、１４２の接続点から加熱コイル１４３、共振コンデンサ１４４からなる直列共振回路の片側を接続し、他方を直流化電源に接続する。または、共振コンデンサ１４４を分割し、それぞれ直流電源の正側、負側に接続してもよい。
【００１８】
本構成例では、加熱コイル１４３は１素子として扱うが、構造としては同心円状に２分割巻回したものである。したがって、加熱コイル１４３を複数素子として個別にインバータ駆動する場合は、スイッチング素子やスナバコンデンサ、共振コンデンサ等は必要に応じて個別に接続し、後述の制御手段１００が出力するＧａｔｅ信号も個別に発生させる必要がある。
【００１９】
制御手段１００は、使用者が操作する上面操作部９にしたがい設定された電力指示レベルに合わせ、直流化された電源電圧Ｖｉｎと、供給される交流電源電流Ｉｉｎ、および直列共振回路に流れるインバータ電流ＩＬから、スイッチング素子１４１、１４２を駆動するＧａｔｅ信号を発生し、加熱コイル１４３に高周波電流を流し、加熱コイル１４３の上方のプレート３に載置されている被加熱物（鍋）１０５に渦電流を発生させて自己発熱させる。
【００２０】
また、前記Ｖｉｎ、Ｉｉｎ、ＩＬの状態によって、加熱継続が可能かどうかの判定も行い、加熱不可と判定した場合はＧａｔｅ信号を停止しインバータ手段４を停止する。
【００２１】
制御手段１００の基本制御により、前記Ｖｉｎ、Ｉｉｎ、ＩＬの状態に応じて設定された火力レベルに相当する電力を負荷に投入しようとするものである。そこで、後述する光学センサ１０８を用いて被加熱物（鍋）１０５の鍋底の大きさの情報を前記制御に入力し、設定された火力に対して、被加熱物（鍋）１０５の鍋底の大きさに略見合った加熱電力で加熱を行うものである。
【００２２】
光学的発光手段１０６、光学的受光手段１０７はプレート３の下にそれぞれペアにして複数組配置され、制御手段１００により各ペアごとに発光制御および受光検出を行い（以下光学センサ１０８と呼ぶ）、被加熱物（鍋）１０５が光学センサの上方のプレート３に載置されているかどうかを判定する。判断は、光学的発光手段１０６より光を発し、発した光が鍋底で発射して光学的受光手段１０７で光を受光することで鍋が有ると判断する。プレート３には光を透過するための未塗装部を設けている（図示なし）。
【００２３】
図４は、第１の実施例における光学センサ１０８の配置例であり、図５は、第２の実施例における光学センサ１０８の配置例である。
【００２４】
加熱コイル１４３は、内周側コイル１４３ａと外周側コイル１４３ｂで構成され、同心円状に巻回されている。光学センサ１０８は、加熱コイル１４３の中央部２００、内周側コイル１４３ａと外周側コイル１４３ｂとの間隙部３００、外周側コイル１４３ｂの外周部４００に配置する。
【００２５】
第１の実施例である図４では、中央部２００には光学センサ２０１を、間隙部３００には光学センサ３０１〜３０４を、そして外周部４００には光学センサ４０１〜４０４を配置したものである。
【００２６】
第２の実施例である図５では、中央部２００には光学センサ２０１を、間隙部３００には光学センサ３０１〜３０３を、そして外周部４００には光学センサ４０１〜４０３を配置したものである。
【００２７】
以上のように、間隙部３００および外周部４００には、光学センサをそれぞれｍヶ所配置するものとする。図４ではｍ＝４、図５ではｍ＝３としている。そして、中央部２００、間隙部３００および外周部４００に配置されている光学センサを総じて、光学センサ１０８とする。
【００２８】
図４および図５においては、中央部２００と間隙部３００に配置された光学センサ１０８とを結ぶ直線上から約π／ｍの角度を回転させた直線上であって、外周部４００の領域に、光学センサ１０８を配置する。間隙部３００に配置する光学センサ１０８の位置と外周部４００に配置する光学センサ１０８の位置とに約π／ｍの角度をつけることで、加熱コイル１４３の中心と鍋底の中心とがずれて配置されたとしても、載置された鍋（被加熱物）１０５の概略大きさを検知することができる。具体的には、前記角度は図４では約π／４、図５では約π／３である。
【００２９】
図５は、光学センサ１０８を外周部４００に３個配置し、３個のうち本体２の手前側（使用者側）に２個配置している。これは、使用者は無意識に、自分の近い方に鍋を置く傾向が有ることから、加熱コイル１４３から手前側にはみ出して載置した鍋を精度良く検出するためである。
【００３０】
加熱コイルが３分割巻回された場合は、それぞれのコイル間の間隙は２ヶ所になる。光学センサ１０８の設置数は、図４および図５と同様に中央部に一個、他の複数の間隙部と外周部にはそれぞれ一個である。そして、各間隙部の光学センサ１０８は等間隔に設け、隣り合う間隙部もしくは外周部の光学センサの配置は内側の間隙部に設けた光学センサの位置に対して約π／ｍの角度をずらすものである。
【００３１】
次に、光学センサ１０８の検出結果を用いて加熱電力を制限する方法について説明する。  光学センサ１０８を用いた鍋１０５の検出とは、光学センサ１０８の配置位置に応じて加熱コイル１４３の上に鍋が載置されていることを検出すること、また、外周部４００に配置されている光学センサ１０８を用いて加熱コイル１４３の上方から外れて載置された鍋を検出すること、載置される鍋１０５の大きさと載置ずれを検出することである。
【００３２】
次に、載置される鍋１０５の大きさと載置ずれの検出について説明する。図６は、第１の実施例における光学センサの配置位置と小径鍋との関係を示す説明図である。図７は、第１の実施例における光学センサの配置位置と小径鍋の載置ずれとの関係を示す説明図である。図６と図７を用いて、直径１２０ｍｍの小さな鍋１０５ａを載置した例を説明する。
【００３３】
図６では、小さな鍋１０５ａの中央が中央部２００付近にくるように小さな鍋１０５ａが載置されている。よって、中央部２００と間隙部３００との光学センサ１０８の全数が鍋１０５を検出する。しかし、小さな鍋１０５ａの半径は小さいため、外周部４００の光学センサ１０８は未検出となる。よって、制御手段１００は、加熱コイル１４３より小さな鍋１０５ａが加熱コイル１４３と鍋底の中央部が略一致して載置されていると判断できる。
【００３４】
また、図７では、中央部２００の光学センサ１０８は小さな鍋１０５を検出し、間隙部３００の光学センサ１０８の半分である二ヶ所で検出、外周部４００の光学センサ１０８の全数の半分以下の一ヶ所で検出している。よって、制御手段１００は小さな鍋１０５ａが加熱コイル１４３の中心からずれて載置されていると判断できる。
【００３５】
図８は、第１の実施例における光学センサの配置位置と大径鍋との関係を示す説明図である。図９は、第１の実施例における光学センサの配置位置と大径鍋の載置ずれとの関係を示す説明図である。図８と図９を用いて、直径２４０ｍｍの大きな鍋１０５ｂを載置した例を説明する。
【００３６】
図８では、中央部２００、間隙部３００と外周部４００の全部の光学センサ１０８が大きな鍋１０５ｂを検出している。よって、制御手段１００は、加熱コイル１４３より大きな鍋１０５ｂが載置されていると判断できる。
【００３７】
さらに、図９では、中央部２００と間隙部３００の光学センサ１０８が鍋１０５を検出し、外周部４００の光学センサ１０８の一ヶ所が未検出となっている。よって、制御手段１００は、加熱コイル１４３より大きな鍋１０５ｂの鍋底の中心と加熱コイル１４３の中心とがずれて載置されていると判断できる。加えて、ずれ量が小さいと判断することができる。
【００３８】
次に、光学センサ１０８の鍋検出に伴う加熱電力の制御について概要を説明する。加熱電力の制御は、加熱コイル１４３に載置されている鍋底の面積が異なった場合でも、単位面積当たりの加熱電力が略等しくなるように制御するものである。なお、鍋底の径が極端に小さく、加熱コイル１４３の上方に載置されている鍋底の面積が小さい場合や、加熱コイル１４３の中心から大きくずれて鍋１０５を載置した場合には、加熱を停止する制御を設けてもよい。
【００３９】
例えば、図８に示す状態では、中央部２００、間隙部３００と外周部４００に配置された光学センサ１０８が鍋を検出していることから、加熱コイル１４３の上方には大きな鍋１０５ｂが載置されていると制御手段１００は判断する。よって、設定された火力に対して加熱電力の低下はゼロとして基本制御する。
【００４０】
また、図９に示す状態では、中央部２００と間隙部３００の光学センサ１０８が鍋１０５を検出し、外周部４００の光学センサ１０８の１ヶ所が鍋１０５を未検出していることから、加熱コイル１４３より大きな鍋１０５ｂの鍋底の中心と加熱コイル１４３の中心とがずれて載置されていると判断できる。大きな鍋１０５ｂを未検出の光学センサ１０８が１ヶ所のみなので、大きな鍋１０５ｂのずれは少ないと制御手段１００は判断する。制御手段１００は、光学センサ１０８の検出結果より加熱電力は設定された火力レベルに相当する電力の略９０％を下限値として基本制御を行う。これにより、大きな鍋１０５ｂを１つの光学センサ１０８が検出出来なかった場合でも、基本制御で設定された火力レベルに相当する電力（１００％）まで加熱電力を上げることで調理時に火力不足にならないようにしている。
【００４１】
また、図６に示す状態では、中央部２００と間隙部３００の光学センサ１０８の全数が鍋１０５を検出し、外周部４００の光学センサ１０８が鍋１０５を未検出の場合である。よって、加熱コイル１４３の径より小さな鍋１０５ａが加熱コイル１４３の中央部に載置されていると判断できる。一方、例えば間隙部３００の光学センサ１０８の全数が鍋を検出し、外周部４００の光学センサ１０８が検出できない場合は、光学センサ１０８の設置条件から、鍋底の直径は略１２０〜２００ｍｍと判断できる。そのため、制御手段１００の基本制御は、設定された火力レベルに相当する加熱電力を２５〜７０％と制限する。
【００４２】
図１０は、第１の実施例における鍋底の大きさとインバータ電流に関する説明図である。縦軸はインバータ電流、横軸は設定された火力に対する加熱電力である。
【００４３】
同じ火力を設定した場合であっても、鍋底の大きさに応じてインバータ回路に流れるインバータ電流値が異なる特性がある。そこで、光学センサ１０８からの検出結果で把握した鍋１０５の鍋底の大きさに応じて設定された火力に対して、加熱電力をインバータ電流値（ＩＬ）で略規定することが可能となる。例えば、加熱する鍋の鍋底の直径が略１２０ｍｍの場合の設定した火力レベルに相当する加熱電力は２５％、鍋底の直径が略２００ｍｍの場合の設定した火力レベルに相当する加熱電力は７０％とする必要がある。その時のインバータ電流値はＩＬ１となる。そこで、インバータ電流値をＩＬ１と規定して基本制御を行うことで、使用される鍋底の直径（略１２０〜２００ｍｍ）に合った加熱電力２５〜７０％で加熱することができる。この場合のインバータ電流ＩＬ１は、事前に確認した値として定める。
【００４４】
また、図７に示す状態では、中央部２００の光学センサ１０８は鍋１０５を検出し、間隙部３００の光学センサ１０８の全数の半分である二ヶ所で未検出、外周部４００の光学センサ１０８の全数の半分以下の１ヶ所で鍋１０５を検出している。よって、小さな鍋１０５ａが加熱コイル１４３の中心からずれて載置されていると判断できる。この場合は図６に示す状態より加熱電力をさらに低下させて、加熱電力を２０％程度に低下させる必要がある。また、この場合も前述した光学センサ１０８の設置条件から、使用されている鍋の大きさは鍋底の直径が略１２０〜２４０ｍｍが想定される。そのため制御手段１００の前記基本制御は、設定された火力レベルに相当する加熱電力を２０〜５０％と制限する必要がある。制限は前述したインバータ電流を同様に規定して前記基本制御を行うことで加熱コイル１４３の上方に載置されている鍋の鍋底の面積に相当する加熱電力で加熱される。
【００４５】
さらに、中央部２００の光学センサ１０８が鍋を検出できないときは、加熱コイル１４３に載置されている鍋が大幅にずれて載置されていることから加熱を停止してもよい。
【００４６】
誘導加熱調理器では、鍋１０５と加熱コイル１４３と共振コンデンサ１４４で構成される共振回路によって変化する電源特性（Ｖｉｎ、Ｉｉｎ、ＩＬ）により電力制限が発生する場合がある。本発明によれば、被加熱物（鍋）の大きさを概略検出することができるため、負荷底面の大きさに応じて電力密度を略制御可能としたものである。
【００４７】
以上説明したように、光学センサを複数用い、被加熱物（鍋）の大きさや載置位置を検出することによって最大加熱電力を制限したことにより、被加熱物（鍋）の底面における加熱電力密度の過度の上昇を抑えることができる。
【符号の説明】
【００４８】
３  プレート
６  載置部
９  上面操作部（操作部）
１００  制御手段
１０５  被加熱物（鍋）
１０６  光学的発光手段
１０７  光学的受光手段
１０８  光学センサ
１４０  インバータ手段
１４３  加熱コイル
２００  中央部
３００  間隙部
４００  外周部
２０１、３０１〜３０４、４０１〜４０４  光学センサ
【図１】
2020177871.tif 000003
【図２】
2020177871.tif 000004
【図３】
2020177871.tif 000005
【図４】
2020177871.tif 000006
【図５】
2020177871.tif 000007
【図６】
2020177871.tif 000008
【図７】
2020177871.tif 000009
【図８】
2020177871.tif 000010
【図９】
2020177871.tif 000011
【図１０】
2020177871.tif 000012