(57)【要約】【課題】沸騰の検出遅れ時間が小さく、かつ調理容器の大きさの違い等により入力電流の異なる場合においても、沸騰を検出可能な誘導加熱調理器を得ること。【解決手段】調理物を載せるプレート３と、プレート３を介して調理物を加熱する加熱コイル５と、加熱コイル５を駆動するインバータ回路８と、加熱コイル５への入力電流の変化を検出する入力電流変化検出回路９と、入力電流変化検出回路９で得られた電流変化量とその変化に要した時間との比である電流変化率を求め、その電流変化率を予め定めた変化率と比較して調理物の沸騰を判定する沸騰判定手段２０とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
調理物を載せるプレートと、
前記プレートを介して前記調理物を加熱する加熱コイルと、
前記加熱コイルを駆動する加熱コイル駆動手段と、
前記加熱コイルへの入力電流の変化を検出する入力電流変化検出手段と、
前記入力電流変化検出手段で検出された入力電流変化を変化率で把握し、その変化率の変化点に基づいて調理物の沸騰を判定する沸騰判定手段と、
を備えたことを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
前記沸騰判定手段は、前記入力電流変化検出手段で得られた電流変化量とその変化に要した時間との比である電流変化率を求め、前記電流変化率が前記変化点に対応する予め定めた変化率となったときを前記調理物の沸騰と判定することを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】
前記入力電流変化検出手段が、前記入力電流を検出する変流器と、前記変流器の二次側電圧の変化を検出する複数のオペアンプを組み合わせてなる増幅回路とを備えてなることを特徴とする請求項１または２記載の誘導加熱調理器。
【請求項４】
前記沸騰判定手段による判定動作の開始点を規定する温度を測定する温度検出素子を、前記プレートに接して備えたことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の誘導加熱調理器。
【請求項５】
調理物を載せるプレートと、
前記プレートを介して前記調理物を加熱する加熱コイルと、
前記加熱コイルを駆動するスイッチング素子と、
前記加熱コイルへの入力電流の変化を検出する入力電流変化検出手段とを備え、
前記スイッチング素子の駆動パルス幅を固定して加熱を行い、
前記入力電流変化検出手段で得られた電流変化量とその変化に要した時間との比である電流変化率を求め、前記電流変化率が該電流変化率の変化点に対応する予め定めた変化率となったときを前記調理物の沸騰と判定する、ことを特徴とする誘導加熱調理器の制御方法。
【請求項６】
前記プレートの温度を検出する温度検出素子を備えておき、前記温度検出素子による検出温度が所定温度以上となったときに、沸騰判定動作を開始することを特徴とする請求項５記載の誘導加熱調理器の制御方法。
【請求項７】
前記調理物の沸騰を判定した際に、その沸騰を報知することを特徴とする請求項５または６記載の誘導加熱調理器の制御方法。
【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係り、特に調理物（加熱物）の沸騰検出技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱調理器の沸騰加熱制御に関して、従来、調理物を載置するトッププレートの下に取り付けた温度検出素子の検出温度から調理物の温度上昇を求め、その温度上昇そのものではなく、その変化点に基づいて調理物の沸騰を判定する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
また、入力電流の変化部分のみを検出する入力電流変化量検出手段と、入力電流変化量検出手段によって検出される入力電流の変化量をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段により変換されたデジタル値に対応する温度を判定する温度判定処理手段とを備え、温度判定処理手段により沸騰温度を検出する技術がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２６８９５１号公報
【特許文献２】特開平５−６２７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の誘導加熱調理器、例えば上記特許文献１の場合、トッププレートを介して検出した調理鍋の温度の変化点に基づいて沸騰を判定しているため、その鍋の実際の温度変化と検出温度変化に時間差を生じ、沸騰検出が遅れることがあった。また、鍋底に反りが有った場合には、鍋底温度と検出温度に大きな差を生じ、また、検出温度の変化点も不明確になって、沸騰を判定できなかったり、判定が大きく遅れることがあった。
【０００５】
一方、例えば上記特許文献２の場合、調理鍋の温度が入力電流の変化によって検出されるので温度検出のタイムラグが少ない。しかしながら、その入力電流変化量検出手段は特定の入力電流範囲の変化のみを感度良く検出するものであり、使用する鍋の大きさや鍋を載置する位置が変わる場合には、それらの違いにより入力電流の大きさが変わるため、入力電流変化量検出手段の出力から温度が一義的に決まらず、また、入力電流の変化を感度良く検出できないこともあった。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、沸騰の検出遅れ時間が小さく、加熱容器の大きさの違い等により入力電流の異なる場合においても、沸騰を検出可能な誘導加熱調理器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の誘導加熱調理器は、調理物を載せるプレートと、前記プレートを介して前記調理物を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルを駆動する加熱コイル駆動手段と、前記加熱コイルへの入力電流の変化を検出する入力電流変化検出手段と、前記入力電流変化検出手段で検出された入力電流変化を変化率で把握し、その変化率の変化点に基づいて調理物の沸騰を判定する沸騰判定手段とを備えたものである。
本発明の誘導加熱調理器の制御方法は、調理物を載せるプレートと、前記プレートを介して前記調理物を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルを駆動するスイッチング素子と、前記加熱コイルへの入力電流の変化を検出する入力電流変化検出手段とを備え、前記スイッチング素子の駆動パルス幅を固定して加熱を行い、前記入力電流変化検出手段で得られた電流変化量とその変化に要した時間との比である電流変化率を求め、前記電流変化率が該電流変化率の変化点に対応する予め定めた変化率となったときを前記調理物の沸騰と判定するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、加熱コイルへの入力電流の変化率を監視し、その変化率を予め定めた変化率と比較して調理物の沸騰を判定するようにしているため、調理物の実際の沸騰時点と大きな時間のずれなく調理物の沸騰を検出できる。また、同様の理由により、調理容器の大きさの違い等により入力電流の大きさが異なる場合や、鍋底に反りなどの変形が有った場合においても、実際の沸騰時点に近い状態で沸騰の検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図１〜図５を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態に係る誘導加熱調理器のブロック図である。この誘導加熱調理器は、誘導加熱調理器本体の上面を構成するプレート３、プレート３の下部に接して配置された温度測定素子としてのサーミスタ４、プレート３の下部に配置された加熱コイル５、調理時間を計時するタイマー６、サーミスタ４やタイマー６からの情報が入力される温度・時間取込部７、加熱コイル５を駆動する加熱コイル駆動手段としてのインバーター回路８、加熱コイル５への入力電流の変化を検出する入力電流変化検出手段としての入力電流変化検出回路９、この調理器の各部の動作を制御する制御手段としての制御回路１０、入力電流変化検出回路９で検出された入力電流変化を変化率で把握し、その変化率の変化点に基づいて調理物の沸騰を判定し、その結果を制御回路１０に送る沸騰判定部２０、沸騰報知手段としてのブザー２１を備えている。なお、図１では、参考のため、加熱（調理）対象物として、水２の入った鍋１をプレート３上に載置している。
【００１０】
サーミスタ４は、プレート３に圧接されていてプレート３の温度を検出する。なお、サーミスタ４に代えて、各種金属抵抗体、熱電対など他の公知の温度測定素子を採用してもよい。
加熱コイル５は、そこに高周波電流が流れることで磁力線が発生し、鍋２の底に渦電流を発生させる。
温度・時間取込部７は、サーミスタ４およびタイマー６から情報を取り込み、プレート３の温度を決定する。
インバーター回路８は商用電源を整流して加熱コイル５へ高周波電流を供給する作用を果たす。
入力電流変化検出回路９は、プレート３に載せられた鍋１の電気抵抗変化に対応して加熱コイル５への入力電流の変化を検出する部分である。
沸騰判定部２０は、入力電流変化検出回路９で得られた電流変化量とその変化に要した時間との比である電流変化率を求め、電流変化率が該変化率の変化点に対応する予め定めた変化率となったときを調理物の沸騰と判定する。この沸騰判定部２０は、その判定処理を規定したプログラム（例えば図５のＳ７〜Ｓ８に示すような処理プログラム）が書き込まれたメモリ及びそのプログラムを動作させるＣＰＵ等から構成できる。
制御回路１０は、例えば１チップマイコン等が組み込まれた回路であって、温度・時間取込部７、インバーター回路８、入力電流変化検出回路９、沸騰判定部２０、ブザー２１を含めて、上述した調理器各部の動作を制御するものである。なお、この制御回路１０を構成するマイコンに、沸騰判定部２０の機能を含めるように設定してもよい。
【００１１】
図２は図１のインバーター回路８の一例をその関連部分とともに詳細に示した構成図である。このインバーター回路８（図２の一点破線内の部分）は、商用電源１９である交流電源を全波整流する整流器１１、平滑コンデンサ１２、共振コンデン１３、スイッチング素子１４，１５、クランプダイオード１６が、図２のような態様で接続されて構成されている。インバーター回路８で駆動される加熱コイル５は、一端がスイッチング素子１４のエミッタとスイッチング素子１５のコレクトとの間に、他端がクランプダイオード１６のアノード側にそれぞれ接続されている。
【００１２】
ＩＨ加熱（電磁誘導加熱）はプレート３の下の加熱コイル５に電流が流れると磁力線が発生し、その磁力線によって鍋１の底にうず電流が発生する。そのうず電流と鍋底との電気抵抗によって鍋底自体が発熱する。一般的にＩＨ加熱を行われる際、鍋自身の温度上昇に伴いの鍋固有の電気抵抗は大きくなる。従って、スイッチング素子１４，１５のＯＮ幅を固定とすることで、鍋１の電気抵抗が大きくなるに連れ入力電流は減少する。ただし、入力電流の変化は極微小であるため増幅回路を利用して微小変化を拡大して検出する。
【００１３】
ここでは、上記入力電流の微小変化を検出するため入力電流変化検出回路９を設けている。入力電流変化検出回路９は、変流器（カレントトランス）と図３に示すようなオペアンプ９０，９１及び抵抗９２〜９５からなる増幅回路により構成されている。この増幅回路の増幅率（分解能倍率）Ａは、Ａ＝Ｒ２／Ｒ１＝Ｒ４／Ｒ３となり、各抵抗値を例えばＲ１＝Ｒ３＝１０ｋΩ、Ｒ２＝Ｒ４＝１００ｋΩとすることにより、オペアンプ９１の出力拡大倍率を１０倍とすることができる。なお、この増幅回路の出力は、オペアンプ９０から出て制御回路１０に入る入力電流対応出力ＯＵＴ１と、オペアンプ９１からから出て沸騰判定部２０に入る入力電流変化対応出力ＯＵＴ２とを備える。
【００１４】
商用電源１９からの入力電流（一次電流）は、変流器によって二次電流に変流されるので、入力電流は変流器の二次側電圧として表すことができる。変流器の二次側電圧は、図３に示すような増幅回路のオペアンプ９０に入る。図３の増幅回路において、オペアンプ９０の＋側には変流器により検出された入力電流値が入力され、オペアンプ９１の＋側にオペアンプ９０の出力値が入力される。オペアンプ９０の出力値は入力電流検出値ＯＵＴ１としてＩＨ加熱時に制御回路１０に入力され、オペアンプ９１の出力値は入力電流変化検出値ＯＵＴ２として沸騰判定部２０に入力される。
【００１５】
制御回路１０は、予め設定された制御プロセス、入力電流変化検出回路９から得た入力電流に関する情報、および沸騰判定部２０から得た調理物の沸騰情報等に基づき、インバーター回路８のスイッチング素子１４，１５を制御して、加熱コイル５へ供給する高周波電流を制御する。
【００１６】
次に、上記誘導加熱調理器を利用した調理において、調理物の沸騰判定を行うための制御方法の一例を図５に示すフローチャートを基に説明する。ここでは鍋１に入れた水２の沸騰判定を例に挙げて説明する。
まず、水２の入った鍋１をプレート３に載せ、所定の調理モード、この例では自動湯沸しモードを選択して自動湯沸しを開始し、湯沸し制御をスタートさせる（ステップＳ１）。湯沸し制御がスタートすると、加熱コイル５に電流が流れてＩＨ加熱（例えば３ＫＷ加熱）が開始される（ステップＳ２）。ＩＨ加熱が開始され、その加熱出力がほぼ安定した後（例えばＩＨ加熱開始〜２０秒後）、制御回路１０はインバーター回路８のスイッチング素子１４また１５を駆動する駆動パルス幅を固定するよう制御する（ステップＳ３）。続いて、加熱コイル５への入力電流および入力電流の微小変化を検出する処理が開始され、それらの結果が制御回路１０により監視される（ステップＳ４）。
【００１７】
入力電流変化検出回路９を利用した入力電流検出処理は次のように行われる。オペアンプ９１の＋側に入力された値が例えば３Ｖだった場合、オペアンプ９１の−側入力には例えば２．７Ｖの基準電圧が入力されるよう制御回路１０により制御する。この場合、増幅回路の倍率が１０倍であるとすると高分解能入力電流検出値ＯＵＴ２には３Ｖが出力される。高分解能入力電流検出値ＯＵＴ２の出力は、図４に示すように、水温の上昇に伴い下降し、高分解能入力電流検出値は３Ｖから下降することになる。
なお、基準電圧を２．７Ｖとしたのは次の理由による。すなわち、制御に利用されるマイコンの動作電圧は０〜５Ｖの範囲であることと、高分解能入力電流検出値ＯＵＴ２は電圧がアップする場合とダウンする場合があることを考慮すれば、本来２．５Ｖとするのが好ましい。しかし、高分解能入力電流検出値ＯＵＴ２は電圧がダウンする場合が多いので、２．５Ｖに０．２Ｖを加えて２．７Ｖとしたものである。
【００１８】
ステップＳ４の後、入力電流の変化が安定して検出されるまでの時間（例えば湯沸し制御がスタートしてから３０秒）が経過したかどうかを判断する（ステップＳ５）。そして、その時間が経過していない場合はスッチング素子ＯＮ幅固定によるＩＨ加熱を継続し、経過した場合は次のステップＳ６へ進む。すなわち、プレート３の温度を測定するサーミスタ４の検出温度がある温度以上（例えば８０℃以上）に達したかどうかを判断し、その温度に達していない場合はスイッチング素子ＯＮ幅固定によるＩＨ加熱を継続し、達した場合は次のステップＳ７へ進む。なお、プレート３の温度をある温度以上とするのは、入力電流変化がノイズなどにより誤って検出されることをできるだけ避けるためである。
【００１９】
プレート３の温度がある温度以上になると、沸騰判定部２０は入力電流変化検出回路９の高分解能入力電流検出値ＯＵＴ２を基に入力電流の変化率を読み取って把握する。具体的には、高分解能入力電流検出値ＯＵＴ２から得られた電流変化量とその変化に要した時間との比から電流変化率を算出する（ステップＳ７）。そして、求めた電流変化率を、その変化率の変化点に対応する予め定めた所定値と比較し、電流変化率がその所定値以下となったかどうかを検出する（ステップＳ８）。上記変化点は、実際には入力電流の変化率が零に近づいた値であり、それに対応する所定値は、例えば高分解能入力電流検出値ＯＵＴ２が０．１Ｖ変化するのに時間が３０秒以上かかるようになった時点とする。その理由は、図４に示したように、水が沸騰し水温が変化しなくなると入力電流の低減率が急減し、入力電流変化検出回路９の高分解能入力電流検出値ＯＵＴ２もほとんど変化しなくなるためである。
沸騰判定部２０は、ステップＳ８において電流変化率が上記所定値以下となったと判断した場合には、その時点を沸騰と判定し、その判定結果を制御回路１０に送る。制御回路１０はそれを受けてブザー２１に作用し、沸騰告知音を報知させる（ステップＳ９）。これにより、利用者は調理物の沸騰時期をほぼ実際の状態に即して知ることができる。以上が誘導加熱調理器の調理物の沸騰判定の流れである。
【００２０】
上記方法によれば、入力電流変化検出回路９を利用して加熱コイル５への入力電流の電流変化率を監視し、沸騰判定部２０により、その電流変化率を予め定めた変化率の変化点（入力電流の変化率が零に近くなる変位点）と比較して調理物の沸騰を判定するようにしているため、調理物の実際の沸騰時点と大きな時間のずれなく調理物の沸騰を検出できる。また、同様の理由により、加熱容器の大きさの違い等により入力電流の大きさが異なる場合においても、沸騰の検出が可能となる。
【００２１】
なお、上記フローチャートは湯沸しモードでの例であったが、その他の調理モードにおいても、同様にして沸騰検出が行える。
また、電流変化率の変化点として予め定められる所定値は、上記の０．１Ｖ変化するのに時間が３０秒以上かかるようになった時点に限られるものではなく、電流変化率が変化しなくなったと判断できる任意の値に設定してよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る誘導加熱調理器のブロック構成図。
【図２】図１のインバーター回路の一例をその関連部分とともに詳細に示す構成図。
【図３】図１の入力電流変化検出回路を構成する増幅回路の例示図。
【図４】誘導加熱調理器を利用した際の加熱時間、水温および入力電流の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態に係る沸騰検出の制御方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００２３】
１  鍋、２  水、３  プレート、４  サーミスタ、５  加熱コイル、６  タイマー、
７  温度・時間取込部、８  インバーター回路、９  入力電流変化検出回路、１０  制御回路、１４，１５  スイッチング素子、１６  クランプダイオード、１９  商用電源、
２０  沸騰判定部、２１  ブザー、９０，９１  オペアンプ。
【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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