(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱体が載置されるトッププレートと、
前記トッププレートの下方に配置され、被加熱体を誘導加熱する誘導加熱コイルと、
前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路と、
前記トッププレートの温度を検出する温度センサと、
前記温度センサで検出された前記トッププレートの温度の時間変化率を算出し、少なくとも前記トッププレートの温度と前記時間変化率に基づいて被加熱体の表面温度を推定する温度推定回路と、
前記温度推定回路で推定された表面温度を用いて前記駆動回路を制御し、推定された表面温度が時間変化に対し急激に変化したときに吹き零れと判定して、火力の低下あるいは加熱を停止させる制御回路とを備え、
前記制御回路は、第１の時間内の前記トッププレートの温度の平均値から予測値を算出し、さらに、前記第１の時間より短い第２の時間内の前記トッププレートの温度の平均値から予測値を算出して差を求め、その予測値の差が規定の温度差以上になったときに、表面温度が急激に変化したと判定することを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
被加熱体が載置されるトッププレートと、
前記トッププレートの下方に配置され、被加熱体を誘導加熱する誘導加熱コイルと、
前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路と、
前記トッププレートの温度を検出する温度センサと、
前記温度センサで検出された前記トッププレートの温度の時間変化率を算出し、所定時間における前記トッププレートの温度と前記時間変化率から被加熱体とトッププレートの間隔を算出し、前記温度、前記時間変化率および前記間隔に基づいて被加熱体の表面温度を推定する温度推定回路と、
前記温度推定回路で推定された表面温度を用いて前記駆動回路を制御し、推定された表面温度が時間変化に対し急激に変化したときに吹き零れと判定して、火力の低下あるいは加熱を停止させる制御回路とを備え、
前記制御回路は、第１の時間内の前記トッププレートの温度の平均値から予測値を算出し、さらに、前記第１の時間より短い第２の時間内の前記トッププレートの温度の平均値から予測値を算出して差を求め、その予測値の差が規定の温度差以上になったときに、表面温度が急激に変化したと判定することを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項３】
前記トッププレートの上面に被加熱体の載置位置を示す加熱部が表示され、
前記温度センサを前記加熱部の領域内に少なくとも二つ以上設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の誘導加熱調理器。
【請求項４】
被加熱体と前記トッププレートの間に空隙を形成したことを特徴とする請求項３記載の誘導加熱調理器。
【請求項５】
前記トッププレートの上面に被加熱体の載置位置を示す加熱部が表示され、
前記温度センサを前記加熱部の外周のトッププレートの下に設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、誘導加熱調理機器に関わり、特に鍋などの被加熱体の表面温度を正確に推定し、吹き零れを検知する誘導加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまでの誘導加熱調理機器においては、鍋の表面温度を正確に測定し、これに基づいて誘導加熱コイルに適正な電力を供給することにより、最適な調理方法の実現に対する市場の強い要請があった。そして、従来の誘導加熱調理機器の多くは、一般に、トッププレートの下面に直接的に接触させたサーミスタや熱電対など感熱素子（接触式温度センサ）を用いてトッププレートの温度を測定し、熱平衡状態にあるときのトッププレートの温度と鍋の表面温度が一定の関係を有することに基づいて、トッププレートの温度から鍋の表面温度を検知するものであった。
【０００３】
これに対し、例えば、トッププレートの下方に配置された赤外線センサなどの光センサ（光学式温度センサ）を用いて、トッププレートを介して通過する赤外線などの放射エネルギを測定することにより、鍋の表面温度を検知するものも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２２７９７６号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、接触式温度センサを用いて測定されたトッププレートの温度は、耐熱ガラスなどで作製されたトッププレートの熱抵抗および熱容量が大きいため、鍋の表面温度をリアルタイムで反映するものではなく、とりわけ加熱開始直後においては、トッププレートの温度から検知された鍋の表面温度が実際の鍋の表面温度に遅れて上昇するため誘導加熱コイルへの給電制御に誤差があった。
【０００６】
一方、光学式温度センサは、高温物体からの放射エネルギが表面温度が４乗に比例することを利用するものであることから、特に、通常の実用調理時に鍋の表面が達する温度（約１５０℃）以下の比較的低い温度においては、鍋の表面からの放射エネルギは非常に小さいため、鍋の表面温度を正確に検知することができなかった。即ち、光学式温度センサを用いて検知された鍋の表面温度は、とりわけ実用調理温度より低いとき（加熱開始直後）、温度検知精度が低く、接触式温度センサを用いた場合と同様、誘導加熱コイルへの給電を適確に制御することはできなかった。また、光学式温度センサを用いて温度を検知することは、例えば鍋の表面状態（汚れ、光沢の有無など）により検知精度が損なわれやすく、その他火力や、内容物、周囲環境などにより影響を受けやすく、鍋の表面温度の正確な検知をより困難なものとしていた。
【０００７】
上記の通り、接触式温度センサおよび光学式温度センサによる鍋の表面温度を正確に検知することには、限界または制限があり、従来調理中に発生した吹き零れを的確に判定することができなかった。なお、静電容量式タッチパネルに吹き零れた場合、静電容量の変化から吹き零れを判定する方式も提案されている。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、鍋の表面温度をより正確に検知し、これに基づいて吹き零れを判定することができる誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る誘導加熱調理器は、被加熱体が載置されるトッププレートと、トッププレートの下方に配置され、被加熱体を誘導加熱する誘導加熱コイルと、誘導加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路と、トッププレートの温度を検出する温度センサと、温度センサで検出されたトッププレートの温度の時間変化率を算出し、少なくともトッププレートの温度と時間変化率に基づいて被加熱体の表面温度を推定する温度推定回路と、温度推定回路で推定された表面温度を用いて駆動回路を制御し、推定された表面温度が時間変化に対し急激に変化したときに吹き零れと判定して、火力の低下あるいは加熱を停止させる制御回路とを備え、制御回路は、第１の時間内のトッププレートの温度の平均値から予測値を算出し、さらに、第１の時間より短い第２の時間内のトッププレートの温度の平均値から予測値を算出して差を求め、その予測値の差が規定の温度差以上になったときに、表面温度が急激に変化したと判定する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、温度センサで検出されたトッププレートの温度の時間変化率を算出し、少なくともトッププレートの温度と時間変化率に基づいて被加熱体の表面温度を推定し、推定された表面温度が時間変化に対し急激に変化したときに吹き零れと判定して、火力の低下あるいは加熱を停止させるようにしているので、吹き零れを的確に検知でき、より安全な誘導加熱調理器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る誘導加熱調理器１を示す斜視図である。
【図２】図１の誘導加熱調理器をＩＩ−ＩＩ線から見た拡大断面図である。
【図３】図２の破線で示す領域を拡大して示す部分断面図である。
【図４】空鍋の実測温度に対し、トッププレートの実測温度に基づいて推定される鍋の推定温度の時間的推移を示すグラフである。
【図５】水を入れた鍋の実測温度に対し、トッププレートの実測温度に基づいて推定される鍋の推定温度の時間的推移を示すグラフである。
【図６】実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路ブロック図である。
【図７】吹き零れが発生したときのトッププレートの実測温度に基づいて推定される鍋の推定温度の時間的推移を示すグラフである。
【図８】実施の形態１における制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図９】吹き零れが発生したときのトッププレートの実測温度に基づいて推定される鍋の推定温度と、時間重み付けした推定温度の時間的推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態を添付図面を参照して説明する。なお、実施の形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば「上方」、「下方」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は限定されるものでない。また、以下の添付図面において、同様の構成部品については同様の符号を用いて説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１〜図８を参照しながら、本実施の形態の誘導加熱調理器について以下詳細に説明する。
図１は実施の形態１に係る誘導加熱調理器１を示す斜視図である。
図１に示す誘導加熱調理器１は、筐体２、筐体２の上部のほぼ全体を覆い、表面に被加熱体の加熱位置を示す加熱部４ａ，４ｂ、５が表示されたトッププレート３、トッププレート３の前部に設けられた操作パネル７および液晶表示部９、トッププレート３の後部に設けられた吸気孔１０および排気孔１１、筐体２内に加熱庫を有するグリル部６、グリル部６に隣接して設けられた火力調整ダイヤル８ａ，８ｂ，８ｃ、筐体２内に加熱部４ａ，４ｂに対向して配置された誘導加熱コイル、筐体２内に加熱部５に対向して配置されたヒーターを備えている。トッププレート３は、耐熱性ガラスにより形成され、その裏面には内部が見えないように印刷が施されている。誘導加熱コイルは、銅線を螺旋状に巻回して形成され、ヒーターは、輻射式のラジエントヒーターが使用されている。
【００１４】
なお、以下の実施の形態においては、グリル部６が筐体２の左側に偏って配置された、いわゆるサイドグリル構造を有する誘導加熱調理器１について例示的に説明するが、これに限定されるものではなく、例えば、グリル部６が筐体２のほぼ中央に配置されたセンタグリル構造を有する誘導加熱調理器、あるいはグリル部６を具備しない誘導加熱調理器にも同等に適用することができる。また、加熱部５には、ラジエントヒーターを用いたことを述べたが、誘導加熱コイルでも良い。
【００１５】
図２は図１の誘導加熱調理器をＩＩ−ＩＩ線から見た拡大断面図であって、被加熱体Ｐ（以下、単に「鍋Ｐ」という。）がトッププレート３上に載置された状態を示すものである。
本実施の形態に係る誘導加熱調理器１は、トッププレート３の下側表面に当接するように配置されたサーミスタなどの温度センサ３０を有し、トッププレート３の温度（Ｔｇ）を測定する。
【００１６】
なお、後述するが、誘導加熱調理器１は、各加熱部４ａ、４ｂの誘導加熱コイル２０に高周波電流を供給するための駆動回路（インバータ回路）と、温度センサ３０で測定されたトッププレート３の温度（Ｔｇ）から推定された鍋Ｐの表面温度、および火力調整ダイヤル８などによりユーザが設定した「火力」（誘導加熱コイル２０の負荷発熱量）に基づいて、誘導加熱コイル２０に適正な高周波電流を供給するように駆動回路を制御する制御回路を有している。
【００１７】
次に、温度センサ３０で測定されたトッププレート３の温度（Ｔｇ）から鍋Ｐの表面温度を推定する方法（推定原理）について図３を用いて説明する。
図３は図２の破線で示す領域を拡大して示す部分断面図である。
ユーザが操作パネル７および火力調整ダイヤル８などを用いて設定した所望の火力に応じた高周波電流を鍋Ｐの下方に設けられた誘導加熱コイル２０に供給すると、誘導加熱コイル２０の周囲における鍋Ｐの底板Ｂを含む交流磁場（閉磁路）が形成される。この時、鍋Ｐの底板Ｂの表面近傍に渦電流が発生し、そのジュール熱により鍋Ｐの底板Ｂが加熱される。即ち鍋Ｐが直接的に誘導加熱される。
【００１８】
鍋Ｐの底板Ｂが加熱されて生じた熱量は、鍋Ｐに収容された水分などの食材Ｆを調理加熱するとともに、底板Ｂの下方にあるトッププレート３にも伝わる。この時、とりわけ鍋Ｐの底板Ｂ（およびトッププレート３）は、完全に平坦に形成する（平坦度をゼロとする）ことはできず、微小な湾曲形状を有するため、トッププレート３との間には所定の間隔または隙間（δａ）を有する空気層Ａが形成される。
【００１９】
ここで、鍋Ｐの底板Ｂの下面からトッププレート３に伝導する熱量Ｑ１（即ち鍋Ｐの底板Ｂの下面とトッププレート３との間に形成される空気層Ａを伝導する熱量Ｑ１）について考える。その熱量Ｑ１は、一般に、鍋Ｐの底板Ｂの温度（Ｔｐ）とトッププレート３の表面の温度（Ｔａ）との温度差（Ｔｐ−Ｔａ）が大きいほど、両者が対向する面積（Ｓ）が大きいほど、また、隙間（δａ）が小さいほど大きい。また、熱量Ｑ１は、空気層Ａの熱伝導率（λａ）にも依存する。したがって、鍋Ｐの底板Ｂの下面からトッププレート３に単位時間あたりに伝導する熱量Ｑ１は、下記に示す式（１）で表される。
Ｑ１＝λａ×（Ｔｐ−Ｔａ）×Ｓ／δａ・・・（１）
【００２０】
さらに、トッププレート３に伝導する熱量Ｑ２は、トッププレート３の上面から下面に伝わる。この時、耐熱性ガラスなどで形成されたトッププレート３を顕熱蓄熱材として見ると、その蓄熱量Ｑ２は、トッププレート３の質量（Ｍ）、比熱（ｃｇ）および温度（Ｔｇ）の時間変化率（ΔＴｇ／Δｔ）を用いて、下記の式（２）で表される。
Ｑ２＝Ｍ×ｃｇ×（ΔＴｇ／Δｔ）・・・（２）
【００２１】
ここで、トッププレート３の熱伝導率（λｇ）が無限大である（即ちＴａとＴｇとが等しい。Ｔａ＝Ｔｇ）と仮定し、また、式（１）と式（２）の左辺の熱量Ｑ１、Ｑ２（Ｑ１＝Ｑ２）が等しいので、これらを連立させて整理すると式（３）を得ることができる。
Ｔｐ＝Ｔｇ＋Ｃ×δａ×（ΔＴｇ／Δｔ）・・・（３）
Ｃ＝ρｇ×ｃｇ×δｇ／λａ
Ｔｐ：鍋Ｐの推定温度
Ｔｇ：温度センサ３０で測定されたトッププレート３の温度
δａ：鍋Ｐとトッププレート３との間の間隔
ρｇ：トッププレート３の密度
ｃｇ：トッププレート３の比熱
δｇ：トッププレート３の厚み
λａ：空気の熱伝導率
ｔ  ：加熱開始からの時間
【００２２】
即ち、上記係数Ｃは、トッププレート３により一意的に決まる定数であるので、鍋Ｐの底板Ｂの温度Ｔｐは、鍋Ｐの底板Ｂの下面とトッププレート３との間に形成される空気層Ａの間隔（δａ）、および温度センサ３０が測定するトッププレート３の温度（Ｔｇ）とその時間変化率（ΔＴｇ／Δｔ）を用いて表すことができる。
【００２３】
上述のように、トッププレート３の熱伝導率（λｇ）が無限大であると仮定しても、上記式（３）に示す関係が成り立つことを検証するために以下の評価実験を行った。
即ち、鍋Ｐを誘導加熱コイル２０により誘導加熱した際に、
i）温度センサ３０で測定したトッププレート３の実測温度（Ｔｇ）と、
ii）別の温度センサ（図示せず）で測定した鍋Ｐの実測温度と、
iii）上記式（３）で求められた鍋Ｐの推定温度とを比較した。
【００２４】
図４は空鍋の実測温度に対し、トッププレートの実測温度に基づいて推定される鍋の推定温度の時間的推移を示すグラフである。即ち、図４は上記i）〜iii）の時間的推移をプロットして得たグラフである。
この時、空気層Ａの間隔（δａ）がδａ≒０．５ｍｍに規定されるように、鍋Ｐとトッププレート３との間にスペーサ（厚みδａ≒０．５ｍｍ）を配置し、誘導加熱コイル２０に２５０秒間、高周波電流を供給して鍋Ｐを加熱した後、誘導加熱コイル２０への給電を停止した。
【００２５】
図４のグラフから明らかなように、加熱開始２５０秒経過した時、鍋Ｐの実測温度が２００℃以上に達しているのに対し、温度センサ３０で測定したトッププレート３の実測温度（Ｔｇ）は約７０℃であり、両者においては約１３０℃以上の温度差があり、応答性が非常に悪い。
一方、上記式（３）で求められた鍋Ｐの推定温度は、加熱開始直後から全般的に鍋Ｐの実測温度に追従性よく近似（推定）している。したがって、上記式（３）で規定される被加熱体温度の推定方法によれば、トッププレート３の実測温度（Ｔｇ）から鍋Ｐの表面温度を極めて精緻に追従性よく推定できることが図４のグラフから確認された。
【００２６】
このように、トッププレート３の構成材料である耐熱性ガラスの実際の熱伝導率（λｇ）は、約１Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるにもかかわらず、これを無限大であると仮定して上記式（３）を導出したが、式（３）に基づいて得られた鍋Ｐの推定温度は、鍋Ｐの実測温度を正確に近似するものであることが確認された。
換言すると、トッププレート３を構成する耐熱性ガラスの密度、比熱、および厚みは、設計事項であり既知である（上記係数Ｃが一意的に決まる）ので、鍋Ｐとトッププレート３との間の間隔（δａ）、トッププレート３の実測温度（Ｔｇ）およびその時間変化率（ΔＴｇ／Δｔ）に基づいて、上記式（３）を用いて鍋Ｐの温度を追従性よく（リアルタイムで）正確に推定することができる。
【００２７】
しかし、鍋Ｐとトッププレート３との間の間隔（δａ）を規定することは容易ではない。鍋Ｐとトッププレート３はそれぞれいくらかの反りまたは凹凸があり、鍋Ｐとトッププレート３との間の間隔（δａ）は当該近接面内でも大きく変化する。
そこで、式（３）においては、所定の時間（τ）のとき、鍋Ｐの底板Ｂの温度（Ｔｐ）を鍋Ｐの規定表面温度（Ｔｓｈ）と仮定（Ｔｐ＝Ｔｓｈ）すると、鍋Ｐの底板Ｂとトッププレート３との間の間隔（δａ）は次式にて表すことができる。
δa＝（Ｔｓｈ−Ｔｇ，ｔ＝τ）/（ΔＴｇ／Δｔ）ｔ＝τ×λａ／（ρｇ×ｃｇ×δｇ）・・・（４）
Ｔｓｈ：所定の時間における鍋Ｐの規定表面温度
τ：所定の時間
即ち、鍋Ｐとトッププレート３との間の間隔（δａ）を、温度センサ３０で測定されたトッププレート３の温度（Ｔｇ）とその時間変化率（ΔＴｇ／Δｔ）を用いて表すことができる。なお、この推定される間隔（δａ）は、温度センサ３０直上の間隔であり、近接面内位置の影響がない。
【００２８】
本実施の形態の構成において測定された結果を図５に示す。
図５は水を入れた鍋の実測温度に対し、トッププレートの実測温度に基づいて推定される鍋の推定温度の時間的推移を示すグラフである。なお、図中には、食材Ｆの温度、温度センサ３０の出力、鍋Ｐの底板Ｂの温度、および推測した底板Ｂの温度を示している。
【００２９】
図５において、加熱開始から２０秒までは、食材Ｆと鍋Ｐの底板Ｂは、ほとんど熱交換されておらず、鍋Ｐの底板Ｂの温度が急上昇する。２０秒から８０秒では、食材Ｆ内で自然対流が生じ、自然対流により食材Ｆと鍋Ｐの底板Ｂとの熱交換が生じるが、熱交換特性（自然対流熱伝達）が悪く、鍋Ｐの底板Ｂの温度が緩やかに上昇する。８０秒から１３０秒では、鍋Ｐの底板Ｂに接する食材Ｆの温度が飽和温度（水の場合１００℃）以上になり（底板Ｂから離れた食材Ｆの温度は飽和温度以下）、底板Ｂ表面にてサブクール沸騰が生じるため、さらに緩やかな温度上昇になると共に、沸騰が活発化するに伴い逆に温度低下し始める。１３０秒以上では、安定した飽和沸騰状態となり、飽和温度より過熱度分高い温度（図５では約１４０℃）で安定する。
図５内には予測温度も示している。温度センサ３０の出力は、上に凸のなだらかな曲線として温度上昇し、加熱開始８００秒においても、定性定量的に一致していない。予測温度は、沸騰する１３０秒まで鍋Ｐの底板Ｂの温度（Ｔｐ）に対し３０秒程度遅れて上昇するが、その後、一定の温度を示し、定性定量的にも比較的良い一致を示す。
【００３０】
上記のサブクール沸騰熱伝達は、時々刻々、その熱伝達係数（熱交換特性を示す指標）が変化するが、飽和沸騰熱伝達の場合は、鍋Ｐの底板Ｂ表面性状、食材Ｆの物性値および熱流束に主に依存しており、また、自然対流熱伝達は鍋Ｐの底板Ｂと食材Ｆとの温度差および食材Ｆの物性値に主に依存する。
なお、上記熱伝達は鍋Ｐの底板Ｂと食材Ｆとの温度差に係わるもので、それに加え鍋Ｐの底板Ｂ内の熱伝導に係わる温度差が発生する。
【００３１】
したがって、自然対流または沸騰時の熱伝達係数の変化が小さく、これらの状態においては、所定の時間（τ）および鍋Ｐの規定表面温度（Ｔｓｈ）を決定することが望ましい。
一方、鍋Ｐの底板Ｂの温度の予測は早ければ早いほど良く、よって自然対流が生じる２０秒から８０秒が好ましいが、鍋Ｐの温度の影響が温度センサ３０に伝わるまで、１０秒程度の遅れが発生することから、所定の時間（τ）は３０秒から９０秒までが良い。さらに好ましくは、４０秒から６０秒以下が望ましい。なお、鍋Ｐの質量や食材Ｆの質量が大きくなると、サブクール沸騰が開始する温度はさらに遅くなる。
【００３２】
図５において、時間が５０秒のとき、鍋Ｐの底板Ｂの温度は１２５℃である。鍋Ｐの規定表面温度（Ｔｓｈ）は、食材Ｆの温度と火力によって変わるが、常温の水を火力３０００Ｗで加熱する場合、１００℃から１４０℃が良く、好ましくは１１０℃から１２０℃が望ましい。
なお、調理後、別の調理を実施する場合や再加熱など、トッププレート３、鍋Ｐおよび食材Ｆの何れか、又は全ての温度が高い場合、温度センサ３０で検出されたトッププレート３の温度（Ｔｇ）が高い場合、鍋Ｐの規定表面温度（Ｔｓｈ）と所定の時間（τ）の温度センサ３０で検出されたトッププレート３の温度（Ｔｇ）の差に下限値を設けた方が好ましい。このようにすることにより、前記温度差が小さ過ぎまたは負の値をとり、鍋Ｐのの推定温度の予測精度を悪化させることを抑制することができる。
【００３３】
なお、想定される鍋Ｐの底板Ｂとトッププレート３との間の間隔（δａ）は０．１ｍｍ（０ｍｍも考えられる）〜３ｍｍで、該下限値に対する上限値は３０倍（３０倍の変化量）大きく、一方、鍋Ｐの規定表面温度（Ｔｓｈ）に基づいた変化量は、温度センサ３０の出力を３０℃と仮定すると、３０００ＷにおけるＴｓｈ−Ｔｇ、ｔ＝τは７０Ｋから１１０Ｋとなり、下限値に対する上限値は１．５７倍程度で、仮定値（δａまたはＴｓｈ）に関するバラツキが大幅に小さく、予測精度が向上する。
【００３４】
なお、式（３）にて鍋Ｐの底板Ｂの温度（Ｔｐ）を推定する式、式（４）にて鍋Ｐとトッププレート３との間の間隔（δａ）を推定する式を示したが、両式を連立して導出される式、
Ｔｐ＝Ｔｇ＋（Ｔｓｈ−Ｔｇ，ｔ＝τ）/（ΔＴｇ／Δｔ）ｔ＝τ×（ΔＴｇ／Δｔ）・・・（５）
により、鍋Ｐの底板Ｂの温度（Ｔｐ）を推定しても良い。
また、温度センサ３０で測定されたトッププレート３の温度（Ｔｇ）とその時間変化率（ΔＴｇ／Δｔ）は、それぞれの値の精度を向上させるために、複数の過渡測定値の平均値を用いる方が好ましい。
さらに、複数の温度センサ３０を用いる方が鍋Ｐの底板Ｂの温度予測精度を向上させることができ、また、鍋Ｐの底板Ｂとトッププレート３が近接する面内の局所的に温度が高い部分を検知することができ、異常判定の精度が向上する。
【００３５】
図６は実施の形態１に係る誘導加熱調理器の回路ブロック図である。
誘導加熱調理器１は、上述のように、誘導加熱コイル２０に高周波電流を供給するための駆動回路（インバータ回路）６０と、トッププレート３の温度（Ｔｇ）を測定するサーミスタなどの温度センサ３０と、トッププレート３の実測温度（Ｔｇ）から鍋Ｐの表面温度を推定する温度推定回路４０とを有する。また、誘導加熱調理器１は、火力調整ダイヤル８などの設定機器７０によりユーザが設定した「火力」（負荷発熱量）に基づいて、誘導加熱コイル２０に適正な高周波電流が供給されるように駆動回路６０を制御する制御回路５０を有する。本実施の形態における制御回路５０は、上述のように精緻に追従性よく推定された鍋Ｐの温度（Ｔｐ）に関する情報を温度推定回路４０から受け、より適確な高周波電流が供給されるように駆動回路６０を制御するものである。
なお、誘導加熱調理器１は、好適には、鍋Ｐの推定温度が異常に高温に達した場合など、基準値を越える異常な使用状態であることを検知した場合、制御回路５０からの警告信号を受け、警告をユーザに与えるための警告音を発する「ビーパー」または警告表示などを表示する液晶表示部９などの警告機器８０を有する。
【００３６】
図６を参照しながら、本実施の形態の誘導加熱調理器１の動作について説明する。
ユーザによりフライパンなどの鍋Ｐがトッププレート３上に載置され、操作パネル７および火力調整ダイヤル８などの設定機器７０により火力が設定されると、これに応じて制御回路５０が駆動回路６０を制御して、誘導加熱コイル２０に高周波電流を供給する。誘導加熱コイル２０に高周波電流が供給されると、誘導加熱コイル２０の周りに高周波磁界が発生し、鍋Ｐの底板Ｂに渦電流が発生して、そのジュール熱により鍋Ｐが加熱される。誘導加熱により鍋Ｐの底板Ｂに生じた熱は、鍋Ｐから食材Ｆへ伝達され、食材Ｆが加熱調理される。
【００３７】
一方、鍋Ｐの底板Ｂに生じた熱は、その下方に形成された空気層Ａを介して、トッププレート３に伝わり、トッププレート３を昇温させる。トッププレート３の下方に設けられた温度センサ３０は、継続的にトッププレート３の温度（Ｔｇ）を測定するとともに、その測定信号を温度推定回路４０に入力する。温度推定回路４０は、上述のように温度センサ３０からの測定信号に基づいて、温度（Ｔｇ）の時間変化率を算出するとともに、鍋Ｐとトッププレート３との間の算出された間隔（δａ）を用いて鍋Ｐの表面温度を推定し、その信号を制御回路５０に入力する。
【００３８】
制御回路５０は、設定機器７０で設定された入力信号に応じて、制御回路５０に内蔵されたメモリ（図示せず）に記憶された駆動プログラム（デフォルト値）を呼び出し、この駆動プログラムに基づいて駆動回路６０に駆動信号を送信するとともに、必要ならば警告機器８０に警告信号を供給して警告をユーザに与える。
【００３９】
駆動回路６０は、制御回路５０からの駆動信号により、ＩＧＢＴなどの半導体スイッチング素子を駆動して、適正な高周波電流を誘導加熱コイル２０へ供給し、設定機器７０で設定された入力信号に応じて鍋Ｐへの火力を調整する。また、警告機器８０は、制御回路５０からの警告信号に基づいてユーザに警告を与える。
【００４０】
以上のように、本実施の形態における制御回路５０は、上記一連の動作において、設定機器７０からの設定信号および温度センサ３０からの測定信号を反復的にモニタすることにより、ユーザが所望する調理状態を維持するように駆動回路６０を制御することができる。
【００４１】
従来技術によれば、図４のグラフに示すように、トッププレートの実測温度（Ｔｇ）が鍋Ｐの実測温度に応答性よく推移しないので、正確な鍋Ｐの温度をリアルタイムで検知することができず、ユーザが所望する調理状態を必ずしも実現するものではなかった。例えば鍋Ｐの実際の温度は十分高く、食材Ｆは沸騰しているにも拘わらず、鍋Ｐをさらに過剰に加熱して、吹きこぼれが生じるおそれがあった。
【００４２】
しかしながら、本実施の形態においては、トッププレートの実測温度（Ｔｇ）の時間変化率（ΔＴｇ／Δｔ）を新たなパラメータとして用いることにより、鍋Ｐの推定温度の応答性を高め、かつ実際の鍋Ｐの温度により近似して推定することができるので、ユーザは所望する調理状態を追随性よく把握することができる。
【００４３】
ここで、鍋Ｐに収容される食材とは、水、だし汁、油、野菜、肉、魚などの食品をいう。また、鍋Ｐとは、誘導加熱により発熱することができる鍋、フライパン、やかんなど、上記食材を収容するためのものをいう。
【００４４】
設定機器７０とは、上述の操作パネル７および火力調整ダイヤル８の他、電源のＯＮ／ＯＦＦスイッチ、調理モード、火力モードまたは鍋温度の選択スイッチなど、ユーザが誘導加熱調理器１の駆動状態を設定するための信号を制御回路５０に入力するものをいう。
【００４５】
警告機器８０とは、上記液晶表示部９の他、合成音声、ビーパー音、メロディなどのサウンドを利用して、あるいはライトの点灯／点滅など光を利用して、安全基準を逸脱した場合の警告や調理状況をユーザに報知するものをいう。また、ユーザが設定機器７０で設定した鍋Ｐの温度と比較できるように、液晶表示部９において実際の鍋Ｐの温度をリアルタイムで表示するようにしてもよい。さらに、液晶表示部９で調理の進捗状況を表示するようにしてもよい。
【００４６】
本実施の形態における温度センサ３０として、サーミスタ（半導体の電気抵抗が温度により変化する特性を利用して温度を推定するもの）の他、トッププレート３の温度を測定できるものであれば任意のもの（接触式温度センサおよび光学式温度センサ）を利用することができる。接触式温度センサは、例えば熱電対（性質の異なる２種類の金属線の一端を接合した温度センサで接合部に温度を加えると両端の温度差に応じて発生する微弱な熱起電力を利用して温度を推定するもの）、測温抵抗体（物質が金属の場合、温度に比例して電気抵抗が大きくなる特性を利用して温度を推定するもの）、放射温度計（物体が放射している赤外線エネルギを赤外線センサで受け、基準温度補正、放射率補正などをほどこして温度を推定するもの）などであってもよい。また光学式温度センサの放射温度計を用いて、鍋Ｐの温度を測定する場合には、トッププレート３の下面に赤外光の透過を抑制する皮膜（塗装など）を形成してもよい。
【００４７】
図７は吹き零れが発生したときのトッププレートの実測温度に基づいて推定される鍋の推定温度の時間的推移を示すグラフである。このグラフには、食材Ｆとして水が入れられた鍋Ｐを誘導加熱し、加熱開始から２００秒時と３５０秒時に吹き零れが発生した場合の鍋Ｐの底板Ｂの温度、上記推定法により予測された温度、温度センサ３０の出力、および食材Ｆの温度の過渡温度変化を示している。
【００４８】
図７において、加熱開始から２０秒までは、食材Ｆと鍋Ｐの底板Ｂは、ほとんど熱交換されておらず、鍋Ｐの底板Ｂの温度が急上昇する。２０秒から１００秒では、食材Ｆ内で自然対流が生じ、自然対流により食材Ｆと鍋Ｐの底板Ｂとの熱交換が生じるが、熱交換特性（自然対流熱伝達）が悪く、鍋Ｐの底板Ｂの温度が緩やかに上昇する。１００秒から１５０秒では、鍋Ｐの底板Ｂに接する食材Ｆの温度が飽和温度（水の場合１００℃）以上になり（底板Ｂから離れた食材Ｆの温度は飽和温度以下）、底板Ｂ表面にてサブクール沸騰が生じるため、さらに緩やかな温度上昇になると共に、沸騰が活発化するに伴い逆に温度低下し始める。１５０秒以上では、安定した飽和沸騰状態となり、飽和温度より過熱度分高い温度（図７では約１３５℃）で安定する。
【００４９】
図７内には予測温度も示している。温度センサ３０の出力は、上に凸のなだらかな曲線として温度上昇し、加熱開始６００秒においても、定性定量的に一致していない。予測温度は、沸騰する１５０秒まで鍋Ｐの底板Ｂの温度（Ｔｐ）に対し３０秒程度遅れて上昇するが、その後、一定の温度を示し、定性定量的にも比較的良い一致を示す。
【００５０】
図７の過渡温度変化から分かるように、吹き零れが発生した場合、鍋Ｐの底板Ｂの温度はわずかながら変化するが、大きくは変化せず、吹き零れを判定することは難しい。一方、サーミスタ出力の２００秒時は明らかに温度上昇勾配が大きくなり、３５０秒時はわずかであるが、温度勾配が小さくなっている。これらの温度勾配を用いて推定された温度は、２００秒時に大きく上昇し、逆に３５０秒時に低下していることが分かる。
【００５１】
吹き零れが発生すると、鍋Ｐから食材（Ｆ）が流出し、鍋Ｐ周りに零れる。零れた液体（食材（Ｆ））は、鍋Ｐの底板Ｂとトッププレート３の間隔に発生する毛細管作用により、吸引され、該間隔を液体で満たす。２００秒時においては、温度センサ３０の出力から分かるように、トッププレート３の温度が食材（Ｆ）の温度（沸騰時はおおよそ１００℃）より低いため、該間隔を満たしていた空気よりも熱伝導率が高く、より高温の食材（Ｆ）が変わりに満たすことから、食材（Ｆ）とトッププレート３が熱交換し、トッププレート３の温度が急上昇する。したがって、上記した通りトッププレート３の温度が上昇する。
本実施の形態では、鍋Ｐの底板Ｂの温度推定方法として、該間隔の厚さおよび熱伝導率を考慮した推定方法であることから、吹き零れた際、上記したようにより熱伝導率の高い食材（Ｆ）に置き換わるため、推定した鍋Ｐの底板Ｂの温度が急上昇することになる。
【００５２】
一方、３５０秒時は、温度センサ３０の出力から分かるように、トッププレート３の温度が食材（Ｆ）の温度（沸騰時はおおよそ１００℃）よりやや高いため、やや低温の食材（Ｆ）が変わりに満たすことから、食材（Ｆ）とトッププレート３が熱交換し、トッププレート３の温度上昇率が低下する。したがって、上記した本温度推定方法によると推定した鍋Ｐの底板Ｂの温度が急下降することになる。
【００５３】
次に、制御回路５０による吹き零れの判定動作について図８を用いて説明する。
図８は実施の形態１における制御回路の動作を示すフローチャートである。
制御回路５０は、加熱開始よりトッププレート３下の温度センサ３０の測定温度をデータとして取得を始める（Ｓ８１）。そして、制御回路５０は、加熱開始からある時間で式（３）で係数（Ｃ）を算出し（Ｓ８２）、それ以降係数を固定値として式（３）により鍋Ｐの底板Ｂの温度（Ｔｐ）を算出する（Ｓ８３）。制御回路５０は、常時、鍋Ｐの底板Ｂの温度（Ｔｐ）が急激に変化したかどうかを判定し（Ｓ８４）、鍋Ｐの底板Ｂの温度（Ｔｐ）が急激に変化していないときには鍋Ｐの底板Ｂの温度（Ｔｐ）を算出して前述の動作を繰り返す（Ｓ８５）。また、制御回路５０は、鍋Ｐの底板Ｂの温度（Ｔｐ）が急激に変化したときには吹き零れと判定して加熱を停止する（Ｓ８６）。
【００５４】
したがって、鍋Ｐの底板Ｂの推定方法により予測された温度が、急激に変化した場合を吹き零れと判定し、火力制御することにより、安全に調理することができる。
なお、本実施の形態では、推定方法を明確化するために、推定方法に限定したが、これに限定されるものではなく、任意の鍋Ｐの底板Ｂの推定方法により予測された温度が、急激に変化した場合を吹き零れと判定するようにしても良い。
【００５５】
実施の形態２．
次に、本発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態２について以下詳細に説明する。
鍋Ｐの底板Ｂの温度の予測値は、加熱初期または火力変更に伴い、実際に鍋底温度が変化する。したがって、この温度変化を上記予測された温度が急激に変化した場合と判定し、吹き零れと誤判定する可能性がある。
そこで、図９に示すように、ある長い時間（第１の時間）内の温度センサ３０の出力値（トッププレート３の温度）の平均値から算出した予測値と、ある短い時間（第２の時間）内の温度センサ３０の出力値（トッププレート３の温度）の平均値から算出した予測値との差を指標とすることにより、通常調理にて生じる温度変化を除去し、吹き零れに係わる急激な温度変化の成分のみを抽出し、より正確な吹き零れ検知を行うことができる。
【００５６】
その判定方法は、鍋Ｐの底板Ｂとトッププレート３の間に吹き零れた液体が侵入することによる温度センサ３０の出力値の変化により判定するものであり、複数の温度センサ３０を設けることにより、周方向の一部に零れた場合の温度変化をより早く検知することができるので、加熱部４ａまたは４ｂの領域のトッププレート３下に、少なくとも二つ以上の吹き零れ検知を行う温度センサ３０を設ける方が望ましい。
【００５７】
また、鍋Ｐの底板Ｂとトッププレート３の間に隙間が形成される構造が望ましく、例えば、トッププレート３の加熱部４ａ、４ｂの表面に突起を設けても良く、逆に鍋Ｐの底板Ｂの表面に突起を設けても良い。さらに、調理時に、鍋Ｐの底板Ｂとトッププレート３の間にスペーサを装着して隙間を形成しても良く、このようにすることにより、吹き零れた液の侵入を容易にし、温度センサ３０の変化を素早く確実に検知することができ、より的確に吹き零れ検知を行うことができる。
【００５８】
調理時の吹き零れは、鍋Ｐより食材（Ｆ）が流出する現象で、トッププレート３の加熱部４ａ、４ｂの外周部が濡れることになる。そこで、加熱部４ａ、４ｂの外周のトッププレート３下に温度センサ３０を設けることにより、鍋とトッププレート３の間に吹き零れた液が侵入しなくても素早く確実に吹き零れを検知することができ、好ましい。
【００５９】
また、本実施の形態の誘導加熱調理器１によれば、上記異常モードが検知された場合に、上記警告機器８０を用いて、ユーザに警告を与えることができる。ユーザが誘導加熱調理器１から離れた場合に特に有用である。
【００６０】
例えば、制御回路５０は、上記異常モードを検知したときに、さまざまな警告機器８０を制御して、ビーパー音を発し、合成音声を出力し、警告灯を点灯または点滅させ、あるいは液晶表示部９に警告表示させることができる。これにより、制御回路５０は、異常モードが検知された際には、速やかにユーザに通知して注意を喚起するとともに、誘導加熱コイル２０への給電を停止または抑制してより高い安全性を実現することができる。
【００６１】
なお、鍋Ｐに食材（Ｆ）を入れて加熱調理する場合、食材（Ｆ）中の水分が蒸発し、空焚き状態になることがある。この場合も、吹き零れ同様に、推定された鍋Ｐの底板Ｂの温度が急変することから、吹き零れ同様の手法にて検知し、火力制御することにより、より安全な調理を提供することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１  誘導加熱調理器、２  筐体、３  トッププレート、４、５  加熱部、６  グリル部、７  操作パネル、８  火力調整ダイヤル、９  液晶表示部、１０  吸気孔、１１  排気孔、２０  誘導加熱コイル、３０  温度センサ、４０  温度推定回路、５０  制御回路、６０  駆動回路、７０  設定機器、８０  警告機器、９４  保護管（外乱抑制容器または防磁パイプ）、Ｐ  鍋（被加熱体）、Ｂ  被加熱体の底板、Ａ  空気層。
【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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【図８】
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【図９】
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