(57)【要約】【課題】十分な火力が得られしかも異常な高温に加熱されるのを防止できる加熱機器を実現する。【解決手段】温度検知手段１３で検知した温度が記憶回路１４で記憶している制御温度を超えた場合にインバータ３の出力を停止あるいは小さくし温度検知手段１３で検知した温度が前記憶回路１４で記憶している制御温度以下となった場合にインバータ３の出力を大きくするように制御する温度制御手段１５を備えたものであり、インバータ３の入力電流が設定された出力ごとに一定となるようインバータ３を制御する入力制御手段１０の制御量の時間変化から被加熱物１２の温度変化を遅れなく検出し温度制御手段の動作を変更する。これにより被加熱物１２の温度を適切に制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源を高周波電流に変換するインバータと、被加熱物の温度を検知する温度検知手段と、前記インバータの出力を設定する操作部と、前記インバータの入力電流が設定された出力ごとに一定となるようインバータを制御する入力制御手段と、前記操作部で設定した出力に応じた制御温度を記憶している記憶回路と、前記温度検知手段で検知した温度が前記記憶回路で記憶している制御温度を超えた場合にインバータの出力を停止あるいは小さくし温度検知手段で検知した温度が記憶回路で記憶している制御温度以下となった場合にインバータの出力を大きくするように制御する温度制御手段とを備え、前記温度制御手段は、入力制御手段における制御量の時間変化の微分値に応じて動作を変更する構成とした加熱機器。
【請求項２】
入力制御手段は、所定の周期でインバータのスイッチング素子を駆動し、所定周期内でスイッチング素子のオン時間を変えることにより入力電流を制御する構成とした請求項１に記載の加熱機器。
【請求項３】
入力制御手段における制御量の時間変化の微分値がゼロまたはマイナスの場合は、温度検知手段で検知した温度が記憶回路で記憶している制御温度を超えてもインバータの出力を停止あるいは小さくしないように温度制御手段の動作を変更する構成とした請求項１または２に記載の加熱機器。
【請求項４】
入力制御手段における制御量の時間変化の微分値がゼロまたはマイナスの場合は、温度検知手段で検知した温度が記憶回路で記憶している制御温度を超えても所定の時間だけインバータの出力を停止あるいは小さくしないように温度制御手段の動作を変更する構成とした請求項１または２に記載の加熱機器。
【請求項５】
入力制御手段における制御量の時間変化の微分値がゼロまたはマイナスの場合は、温度検知手段で検知した温度が記憶回路で記憶している制御温度を所定の値だけ高めに変更する構成とした請求項１または２に記載の加熱機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱物の温度を適切に抑制しながら加熱調理する誘導加熱調理器などの加熱機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の加熱調理器はインバータの出力に応じた制御温度を記憶回路に記憶し、サーミスタの温度が設定出力に応じた制御温度に到達するごとに設定出力を増減するとともに、増減された出力に応じて制御温度も変更していた（例えば、特許文献１参照）。また、この種の加熱調理器の制御手段は、被加熱物と誘導加熱コイルとの磁気結合の時間変化を検知することにより被加熱物の温度変化を得て、適切な制御を行うものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載の加熱調理器を示している。図に示すように、商用電源を高周波電流に変換するインバータ１８と、インバータ１８の出力を制御する制御回路１９と、被加熱物となるフライパン２０の温度を検知する温度検知手段２１と、インバータ１８の出力を設定する操作部２２と、操作部２２で設定した出力に応じた制御温度を記憶している記憶回路２３と、インバータ１８の出力を制御する温度制御手段２４とを備え、温度制御手段２４は温度検知手段２１で検知した温度が記憶回路２３で記憶している制御温度を超えた場合に前記インバータ１８の出力を停止あるいは小さくし、温度検知手段２１で検知した温度が記憶回路２３で記憶している制御温度以下となった場合にインバータ１８の出力を大きくするように制御してフライパン２０の温度が異常な高温になるのを防止している。
【０００４】
特許文献２の誘導加熱調理器は、インバータの入力電流が一定となるよう制御する制御手段の制御量の時間変化に応じてインバータの出力を抑制あるいは停止するものである。制御量の時間変化は被加熱物の温度変化と相関があり、かつ応答性が高いため、被加熱物の温度変化を高速に検知することが可能となるというものである。また、温度検知手段の温度変化の検出結果も加味して被加熱物である鍋底が加熱中に変形しても適切に制御が可能となるようにしている。
【特許文献１】特開平９−７７５２号公報
【特許文献２】特開２００４−２４７２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に記載された従来の構成では、温度検知手段２１は被加熱物載置台２５を介してフライパン２０の温度を検出しているため、熱応答が遅く適切な制御が困難であった。図６はフライパン２０を用いて炒め物調理をしたときのフライパン２０の温度と温度検知手段２１の出力を示したもので、実線がフライパン２０の温度、破線が温度検知手段２１の温度である。予熱時間ｔｙ後に食材を投入することによりフライパン２０の温度は急激に低下しているのに対し、温度検知手段２１の出力は時間的な遅れが生じており、まだ上昇の途中にある。このため、フライパン２０の温度が食材の投入により低下しており、フライパン２０の温度が異常な高温に加熱される恐れがないにもかかわらず、温度検知手段２１の出力が時間的遅れのために記憶回路２３に記憶していた制御温度に到達してしまいインバータ１８の出力を停止あるいは小さくしてしまう。これにより、フライパン２０の温度はねらいの温度より大幅に低下してしまい、食材を加熱するのに十分な火力が得られないという課題を有していた。
【０００６】
また、特許文献２に記載された従来の構成では、インバータの入力電流が一定となるよう制御する制御手段の制御量の時間変化が所定量以上で、しかも温度検知手段の温度変化量も所定量以上の時に、インバータの出力を抑制あるいは停止するものである。このため、被加熱物の加熱を開始し高温になった後に一旦停止し、再度加熱する際には、被加熱物が既に高温になっているので、制御量の時間変化および温度検知手段の温度変化量が所定量以上の変化が得られない間に被加熱物が異常な高温に加熱されてしまうという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、設定出力のいかんに拘わらず被加熱物の最高温度を適切に抑制しながら十分な火力が得られる加熱機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】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の加熱機器は、商用電源を高周波電流に変換するインバータと、被加熱物の温度を検知する温度検知手段と、前記インバータの出力を設定する操作部と、前記インバータの入力電流が設定された出力ごとに一定となるようインバータを制御する入力制御手段と、前記操作部で設定した出力に応じた制御温度を記憶している記憶回路と、前記温度検知手段で検知した温度が前記記憶回路で記憶している制御温度を超えた場合にインバータの出力を停止あるいは小さくし温度検知手段で検知した温度が記憶回路で記憶している制御温度以下となった場合にインバータの出力を大きくするように制御する温度制御手段とを備え、前記温度制御手段は、入力制御手段における制御量の時間変化の微分値に応じて動作を変更する構成としたものである。
【０００９】
これにより、入力制御手段の制御量の時間変化は被加熱物の温度変化と相関があり、かつ応答性が高いため、被加熱物の温度が上昇傾向にあるのか下降傾向にあるのかを把握することができ、温度検知手段の応答の遅れがあっても、被加熱物の温度を適切に制御することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の加熱機器は、設定出力のいかんに拘わらず被加熱物の最高温度を適切に抑制しながら十分な火力が得られ、調理性能が良いものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明は、商用電源を高周波電流に変換するインバータと、被加熱物の温度を検知する温度検知手段と、前記インバータの出力を設定する操作部と、前記インバータの入力電流が設定された出力ごとに一定となるようインバータを制御する入力制御手段と、前記操作部で設定した出力に応じた制御温度を記憶している記憶回路と、前記温度検知手段で検知した温度が前記記憶回路で記憶している制御温度を超えた場合にインバータの出力を停止あるいは小さくし温度検知手段で検知した温度が記憶回路で記憶している制御温度以下となった場合にインバータの出力を大きくするように制御する温度制御手段とを備え、前記温度制御手段は、入力制御手段における制御量の時間変化の微分値に応じて動作を変更する構成とした加熱機器とすることにより、入力制御手段の制御量の時間変化は被加熱物の温度変化と相関があり、かつ応答性が高いため、被加熱物の温度が上昇傾向にあるのか下降傾向にあるのかを把握することができ、温度検知手段の応答の遅れがあっても、被加熱物の温度を適切に制御することができる。
【００１２】
第２の発明は、特に、第１の発明において、入力制御手段は、所定の周期でインバータのスイッチング素子を駆動し、所定周期内でスイッチング素子のオン時間を変えることにより入力電流を制御する構成としたことにより、オン時間による入力制御はデジタル化がしやすく、オン時間の時間変化の微分値算出が容易となり、マイクロコンピューターを用いて温度検知手段からの情報と組み合わせた制御が簡単な回路構成で可能になる。
【００１３】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、入力制御手段における制御量の時間変化の微分値がゼロまたはマイナスの場合は、温度検知手段で検知した温度が記憶回路で記憶している制御温度を超えてもインバータの出力を停止あるいは小さくしないように温度制御手段の動作を変更する構成としたことにより、食材の投入などで被加熱物の温度が低下傾向にあるにもかかわらず、温度検知手段の応答遅れにより記憶している制御温度を超えた場合にも出力を低下あるいは停止しない。このため被加熱物の温度の低下を少なくすることができ、この間に温度検知手段が被加熱物の温度に追随して、適切な制御が可能になる。
【００１４】
第４の発明は、特に、第１または第２の発明において、入力制御手段における制御量の時間変化の微分値がゼロまたはマイナスの場合は、温度検知手段で検知した温度が記憶回路で記憶している制御温度を超えても所定の時間だけインバータの出力を停止あるいは小さくしないように温度制御手段の動作を変更する構成としたことにより、食材の投入などで被加熱物の温度が低下傾向にあるにもかかわらず、温度検知手段の応答遅れにより記憶している制御温度を超えた場合にも所定の時間は出力を低下あるいは停止しない。このため被加熱物の温度の低下を少なくすることができ、所定の時間内に温度検知手段が被加熱物の温度に追随して、適切な制御が可能になる。
【００１５】
第５の発明は、特に、第１または第２の発明において、入力制御手段における制御量の時間変化の微分値がゼロまたはマイナスの場合は、温度検知手段で検知した温度が記憶回路で記憶している制御温度を所定の値だけ高めに変更する構成としたことにより、食材の投入などで被加熱物の温度が低下傾向にあるにもかかわらず、温度検知手段の応答遅れにより記憶している制御温度を超えた場合にも、制御温度を所定の値だけ高めに変更し出力を低下あるいは停止しない。このため被加熱物の温度の低下を少なくすることができ、この間に温度検知手段が被加熱物の温度に追随して、適切な制御が可能となる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１〜図３は、本発明の実施の形態１における加熱機器として誘導加熱調理器を示している。
【００１８】
図１に示すように、商用電源１は整流平滑部２に入力され、整流平滑部２にはブリッジダイオードで構成される全波整流器とその直流出力端子間にチョークコイルと平滑コンデンサで構成されるローパスフィルタが接続されている。
【００１９】
整流平滑部２の出力には、商用電源１を高周波電流に変換するインバータ３が接続され、このインバータ３には誘導加熱コイル４が接続されている。インバータ３と誘導加熱コイル４は高周波インバータを構成する。インバータ３は、スイッチング素子５（本実施の形態ではＩＧＢＴ）と、これに逆並列に接続されているダイオード６と、誘導加熱コイル４に並列に接続した共振コンデンサ７を設けている。
【００２０】
カレントトランス８は、インバータ３の商用電源１から入力する入力電流を検知し、制御手段９に入力される。制御手段９は、インバータ３の入力電流が設定された出力ごとに一定となるようスイッチング素子５のオンオフによりインバータ３を制御する入力制御手段１０が設けられている。また、制御手段９には、操作部（後記）で設定した出力に応じた制御温度ｔｃを記憶した記憶回路１４と、入力制御手段１０が出力する制御量の時間変化と、プレート１１を介して被加熱物１２の温度を検出する温度検知手段１３の検知温度と、記憶回路１４の制御温度ｔｃを比較した結果に基いて出力の増減、停止を制御する温度制御手段１５とが設けられている。この温度制御手段１５は、温度検知手段１３で検知した温度が記憶回路１４で記憶している制御温度ｔｃを超えた場合にインバータ３の出力を停止あるいは小さくし温度検知手段１３で検知した温度が記憶回路１４で記憶している制御温度ｔｃ以下となった場合にインバータ３の出力を大きくするように制御するものであって、入力制御手段１０における制御量の時間変化の微分値に応じて動作を変更する構成としている。
【００２１】
また、制御手段９にはインバータ３の出力を設定する操作部１６が接続され、操作部１６には少なくとも出力切換スイッチ１７と、加熱の開始、停止を支持する入／切スイッチ１８が設けられている。
【００２２】
以上のように構成された加熱機器の動作を説明する。
【００２３】
商用電源１は整流平滑部２により整流され、インバータ３と誘導加熱コイル４を有する高周波インバータに電源を供給する。インバータ３は整流された電源をスイッチング素子５により２０ｋＨｚ近傍の高周波電源に変換し誘導加熱コイル４を駆動し、被加熱物１２を加熱する。
【００２４】
ここで、図２に制御手段９からスイッチング素子５に出力される駆動信号の波形を示す。駆動周波数は２０ｋＨｚ近傍で周期Ｔｃは５０μｓｅｃである。入力電流は制御手段９からＨ信号が出力されスイッチング素子５が導通する時間Ｔｏｎを制御量としこの長さを変えることで制御される。入力電流を増加させるときは制御量Ｔｏｎを長くし、入力電流を減少させるときは制御量Ｔｏｎを短くする。操作部１６の出力切換スイッチ１７で設定された出力に応じて入力電流が決定され、その電流が保持されるように制御量Ｔｏｎが制御される。温度制御手段１５は制御量Ｔｏｎの時間変化の微分値がプラスにあるときには温度検知手段１３が検知した温度が記憶回路１４で記憶している制御温度ｔｃを超えた場合にインバータ３の出力を停止あるいは小さくし、温度検知手段１３で検知した温度が記憶回路１４で記憶している制御温度ｔｃ以下となった場合にインバータ３の出力を大きくするように動作する。しかし、制御量Ｔｏｎの時間変化の微分値がゼロまたはマイナスのときは、温度検知手段１３の検知した温度が記憶回路１４で記憶している制御温度ｔｃを超えた場合であってもインバータ３の出力を停止あるいは小さくしない構成としている。
【００２５】
実際の使用状態に基づいて説明すると、図３は被加熱物１２を用いて炒め物調理をしたときの、被加熱物１２の温度と、温度検知手段１３の出力と、制御量Ｔｏｎ時間と、制御量Ｔｏｎ時間の微分値△Ｔｏｎと、入力電流との関係を表したものである。実線が被加熱物１２の温度、破線が温度検知手段１３の温度である。被加熱物１２の温度の上昇に伴って被加熱物１２の抵抗率が変化（一般的には温度上昇に伴い抵抗率は上昇する）する。その結果、誘導加熱コイル４と被加熱物１２の磁気結合が変化し、入力電流が減少する方向になるが、入力制御手段１０が動作し制御量Ｔｏｎを増加方向に制御するため、入力電流が一定に保持される。また、食材投入により被加熱物１２の温度が低下すると、入力電流が増加する方向になり、入力制御手段１０は制御量Ｔｏｎを減少させ入力電流が一定に保持される。結果的に制御量Ｔｏｎの変化は、時間的な遅れがなく被加熱物１２の温度の変化を表していることになる。図３において予熱時間ｔｙ後に食材を投入することにより、被加熱物１２の温度は急激に低下しているのに対し、温度検知手段１３の出力は時間的な遅れが生じており、まだ上昇の途中にありｔ１時間経過時に制御温度に到達している。このとき、被加熱物１２の温度が低下傾向にあり、入力制御手段１０の制御量Ｔｏｎの微分値△Ｔｏｎは負であるため、温度制御手段１５はインバータ３の出力を低下あるいは停止しないようにしている。本実施の形態では所定の時間ｔｍの間だけインバータ３の出力を低下あるいは停止しない。これにより、不要な出力の低下あるいは停止をしないため、被加熱物１２の温度の低下を少なくすることができ十分な火力が得られるとともに、本実施の形態では所定の時間ｔｍ内に温度検知手段１３が被加熱物１２の温度に追随して、適切な制御が可能になる。
【００２６】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における加熱機器を示したものである。加熱機器の基本構成は実施の形態１と同様であり、説明を省略する。
【００２７】
図は、実施の形態１における図３と対応するものであり、被加熱物１２を用いて炒め物調理をしたときの、被加熱物１２の温度と、温度検知手段１３の出力と、制御量Ｔｏｎ時間と、制御量Ｔｏｎ時間の微分値△Ｔｏｎと、入力電流との関係を表している。すなわち、本実施の形態においては、入力制御手段１０における制御量の時間変化の微分値△Ｔｏｎがゼロまたはマイナスの場合（ｔｙからｔ２の間）は、温度検知手段１３で検知した温度が記憶回路１４で記憶している制御温度Ｔｃを所定の値αだけ高め（Ｔｃ＋α）に変更する構成としたものである。
【００２８】
これにより、不要な出力の低下あるいは停止をしないため、被加熱物１２の温度の低下を少なくすることができるとともに急激な温度上昇があった場合にも温度検知手段１３がＴｃ＋α温度に到達すれば出力を減少あるいは停止する。このため被加熱物１２が異常な高温になるのを防止することができる。
【００２９】
なお、実施の形態１、２では、制御量Ｔｏｎ時間の微分値△Ｔｏｎがゼロまたはマイナスの場合について説明しているが、微分値△Ｔｏｎがプラスであっても被加熱物１２の温度上昇スピードが遅く微分値△Ｔｏｎがゼロ近傍の場合は、実施の形態１、２と同様の制御を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上のように、本発明にかかる加熱機器は、被加熱物の最高温度を適切に抑制しながら十分な火力が得られるので、家庭用の加熱調理器ばかりでなくレストランの厨房などで使用される業務用の加熱調理器など、あるいは誘導加熱を応用した調理用以外の加熱器などの用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１における加熱機器のブロック図
【図２】同加熱機器における制御手段から出力されるインバータ駆動信号の波形を示す図
【図３】同加熱機器の被加熱物の温度、制御量の時間変化を示す図
【図４】本発明の実施の形態２における加熱機器の被加熱物の温度、制御量の時間変化を示す図
【図５】従来の加熱調理器のブロック図
【図６】同加熱調理器における被加熱物の温度の時間変化を示す図
【符号の説明】
【００３２】
１  商用電源
３  インバータ
９  制御手段
１０  入力制御手段
１２  被加熱物
１３  温度検知手段
１４  記憶回路
１５  温度制御手段
１６  操作部
【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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