(57)【要約】【課題】赤外線センサなど新たな温度検知手段を用いずに被加熱物の温度変化を高速に検知することが可能で、より調理に適した温度制御の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】制御手段１０による制御の変化量の所定値を時間が長くなるほど大となるように設定しこの所定値以上の変化があった場合には被加熱物１の温度変化が大と判断して、インバータ５の出力を抑制または停止するようにしたものである。これにより、赤外線センサなど新たな温度検知手段を用いずに被加熱物１の温度変化を高速に検知することが可能で、より調理に適した温度制御ができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波磁界を発生し、被加熱物を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータと、前記インバータの入力電流が一定となるよう前記インバータを制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、その制御の変化量の所定値を時間が長くなるほど大となるように設定しこの所定値以上の変化があった場合には前記被加熱物の温度変化が大と判断して、インバータの出力を抑制または停止するようにした誘導加熱調理器。
【請求項２】
被加熱物の材質を判別する材質判別手段を有し、被加熱物の材質に合わせて所定値を設定した請求項１に記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】
制御手段は、制御量の時間変化が所定値以上低下した場合には被加熱物に負荷が投入されたと判定して、インバータの出力を上昇または維持させるようにした請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
【請求項４】
加熱コイルの温度を検知する温度検出手段を有し、制御手段の制御量が加熱コイルの温度による変化分を補正するようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
【請求項５】
自動調理モードを有し、自動調理モードに合わせて予め設定された情報に基づいてインバータの出力を抑制または停止するようにした請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
【請求項６】
電源電圧を検知する電圧検知手段を有し、電源電圧が変動または瞬時停止した場合には制御量の時間変化による制御を行わないようにした請求項１〜５のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
【請求項７】
電源電圧を検知する電圧検知手段を有し、電源電圧が変動または瞬時停止した場合にはその間のみ制御量の時間変化を無視し復帰後は直前の変化分とを含めて判定するようにした請求項１〜５のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
【請求項８】
電源電圧を検知する電圧検知手段を有し、電源電圧が変動または瞬時停止した場合には制御量の時間変化をリセットして復帰後に計測し直すようにした請求項１〜５のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
【請求項９】
タイマー設定手段を備え、タイマー動作中の制御量の時間変化が所定値以上となるとインバータの出力を抑制または停止するようにした請求項１〜８のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
【請求項１０】
火力調整操作手段を備え、使用者が設定値を変更した場合には制御量の変化分をリセットして計測し直すようにした請求項１〜９のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般家庭やオフィス、レストランなどで使用される誘導加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鍋などの被加熱物を加熱する誘導加熱調理器において、被加熱物の温度を検出する方式としては、複数の方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、被加熱物を載置する天板を介してサーミスタで温度を検出する方式、被加熱物の側面から放射された赤外線を天板上面後方の赤外線センサで検出し温度を検出する方式、あるいは天板下面に赤外線センサを配置し、被加熱物からの赤外線を天板越しに検知する方式である。
【特許文献１】特開平３−１８４２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の構成では、いずれの方式においても安定した温度検知および制御において課題があった。すなわち、天板を介して被加熱物の温度をサーミスタで検出方式では、天板は低い熱伝達率であるセラミックからなるため、この天板の熱応答の遅れにより、実際の被加熱物の温度と誤差が発生し、被加熱物の温度が精度良く検出できないものである。また、被加熱物の側面から放射された赤外線を天板上面後方の赤外線センサで検出し温度を検出する方式では、天板上面後方の赤外線センサは、太陽光や照明などの外乱光の影響を受け、正確な温度検知ができない。さらに、天板下面に赤外線センサを配置し、被加熱物からの赤外線を天板越しに検知する方式では、特に、空焚きの場合には誘導加熱される部分と被加熱物中央部分の温度差が大きく、加熱部分の温度が先に上昇するため、高温になっても制御できない場合や、温度ムラが大きくなるものであった。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、赤外線センサなど新たな温度検知手段を用いずに被加熱物の温度変化を高速に検知することが可能で、より調理に適した温度制御の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】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱調理器は、制御手段による制御の変化量の所定値を時間が長くなるほど大となるように設定しこの所定値以上の変化があった場合には被加熱物の温度変化が大と判断して、インバータの出力を抑制または停止するようにしたものである。
【０００６】
これにより、赤外線センサなど新たな温度検知手段を用いずに被加熱物の温度変化を高速に検知することが可能で、より調理に適した温度制御ができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の誘導加熱調理器は、新たな温度検知手段を用いずに被加熱物の温度変化を高速に検知することが可能で、より調理に適した温度制御ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、高周波磁界を発生し、被加熱物を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータと、前記インバータの入力電流が一定となるよう前記インバータを制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、その制御の変化量の所定値を時間が長くなるほど大となるように設定しこの所定値以上の変化があった場合には前記被加熱物の温度変化が大と判断して、インバータの出力を抑制または停止するようにした誘導加熱調理器とすることにより、赤外線センサなど新たな温度検知手段を用いずに被加熱物の温度変化を高速に検知することが可能で、より調理に適した温度制御ができる。
【０００９】
第２の発明は、特に、第１の発明において、被加熱物の材質を判別する材質判別手段を有し、被加熱物の材質に合わせて所定値を設定したことにより、被加熱物の種類に合わせた安定した温度制御ができる。
【００１０】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、制御手段は、制御量の時間変化が所定値以上低下した場合には被加熱物に負荷が投入されたと判定して、インバータの出力を上昇または維持させるようにしたことにより、負荷の投入でも温度低下を素早く検知して火力を調整することで、被加熱物の温度を一定に保つことができるものである。
【００１１】
第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、加熱コイルの温度を検知する温度検出手段を有し、制御手段の制御量が加熱コイルの温度による変化分を補正するようにしたことにより、より精度良く温度検知および温度調整ができるものである。
【００１２】
第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、自動調理モードを有し、自動調理モードに合わせて予め設定された情報に基づいてインバータの出力を抑制または停止するようにしたことにより、インバータの制御量の変化で沸騰による安定を検知することができ、より使い勝手が良くなるものである。
【００１３】
第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明において、電源電圧を検知する電圧検知手段を有し、電源電圧が変動または瞬時停止した場合には制御量の時間変化による制御を行わないようにしたことにより、不安定な電源変動の際には停止させたりすることなく、使用感を損なわない誘導加熱調理器とすることができるものである。
【００１４】
第７の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明において、電源電圧を検知する電圧検知手段を有し、電源電圧が変動または瞬時停止した場合にはその間のみ制御量の時間変化を無視し復帰後は直前の変化分とを含めて判定するようにしたことにより、電源電圧の変動時にも温度安定性を保てるようにしたものである。
【００１５】
第８の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明において、電源電圧を検知する電圧検知手段を有し、電源電圧が変動または瞬時停止した場合には制御量の時間変化をリセットして復帰後に計測し直すようにしたことにより、使用感を損なわず温度安定性を保てるようにしたものである。
【００１６】
第９の発明は、特に、第１〜第８のいずれか１つの発明において、タイマー設定手段を備え、タイマー動作中の制御量の時間変化が所定値以上となるとインバータの出力を抑制または停止するようにしたことにより、タイマー動作中の特に煮込みものなどの場合に、水分が蒸発して急な温度上昇が生じた場合にもすぐに対応できるものである。
【００１７】
第１０の発明は、特に、第１〜第９のいずれか１つの発明において、火力調整操作手段を備え、使用者が設定値を変更した場合には制御量の変化分をリセットして計測し直すようにしたことにより、火力調整時にも対応でき、被加熱物の種類に合わせた安定した温度を実現できるものである。
【００１８】
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。
【００１９】
（実施の形態１）
図１〜図４は、本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器を示すものである。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態の誘導加熱調理器は、高周波磁界を発生し、天板２上の鍋などの被加熱物１を加熱する加熱コイル３と、前記加熱コイル３に高周波電流を供給するインバータ５と、商用電源６が入力される整流平滑部７と、前記インバータ５の入力電流が一定となるよう前記インバータ５を制御する制御手段１０と、インバータ５への商用電源６からの電源電流を検知するカレントトランス１４と、カレントトランス１４の検知信号を入力し、電源電流の大きさに比例した検知信号を制御手段１０に出力する電源電流検知回路１５とを有する。
【００２１】
前記インバータ５と加熱コイル３は高周波インバータを構成する。インバータ５には、第１のスイッチング素子５ｃと第２のスイッチング素子５ｄ（本実施の形態ではいずれもＩＧＢＴ）の直列接続体が設けられる。第１のダイオード５ｅが第１のスイッチング素子５ｃに、第２のダイオード５ｆが第２のスイッチング素子５ｄにそれぞれ逆並列に接続されている。前記直列接続体の両スイッチング素子５ｃ、５ｄの接続点と整流平滑部７の負極端子間には加熱コイル３と共振コンデンサ５ｇの直列接続体が接続される。
【００２２】
また、整流平滑部７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る。整流平滑部７の出力にはインバータ５が接続されている。
【００２３】
そして、前記制御手段１０は、その制御の変化量の所定値を時間が長くなるほど大となるように設定しこの所定値以上の変化があった場合には前記被加熱物１の温度変化が大と判断して、インバータ５の出力を抑制または停止するように制御するものである。
【００２４】
以上のように構成された誘導加熱調理器の動作を説明する。商用電源６は整流平滑部７により整流され、インバータ５と加熱コイル３を有する高周波インバータに電源を供給する。
【００２５】
図２は本実施の形態における各部波形を示す。波形（ア）は第２のスイッチング素子５ｄのドライブ信号を示し、ＨＩＧＨ状態でオン、ＬＯＷ状態でオフとなる。波形（イ−１）は第１のスイッチング素子５ｃおよびダイオード５ｅに流れる電流波形を示す。波形（イ−２）は第２のスイッチング素子５ｄおよびダイオード５ｆに流れる電流波形を示す。波形（ウ）は第２のスイッチング素子５ｄのコレクタ−エミッタ間に生じる電圧を示す。
【００２６】
第１のスイッチング素子５ｃがオンしている場合には、第１のスイッチング素子５ｃ（若しくは第２のダイオード５ｆ）と加熱コイル３と共振コンデンサ５ｇの閉回路に共振電流が発生する。第１のスイッチング素子５ｃがオフすると、第２のダイオード５ｆを介して電流が流れる。第１のスイッチング素子５ｃがオフして以降は、第２のスイッチング素子５ｄがオンするので、第２のダイオード５ｆに電流が流れた後、第２のスイッチング素子５ｄ（若しくは第１のダイオード５ｅ）と、加熱コイル３と、共振コンデンサ５ｇを含む閉回路に共振電流が流れる。第１のスイッチング素子５ｃと第２のスイッチング素子５ｄの駆動周波数は約２０ｋＨｚ近傍で可変され、駆動時間比率は図２に示すように約１／２近傍で可変される。
【００２７】
制御手段１０は電源電流検知回路１５から電源電流の大きさに比例した出力信号を入力されるので、第１のスイッチング素子５ｃと第２のスイッチング素子５ｄを入力電力（高周波インバータの出力値）を一定（所定の値）となるように、駆動周波数を可変して制御する。
【００２８】
図３は、駆動周波数と入力電力の相関を示し、実線は被加熱物１の温度が低い時、破線は被加熱物１の温度が高い時を示す。被加熱物１の温度によって相関が変化するのは、温度上昇に伴って被加熱物１の抵抗率が変化し（一般的に温度上昇に伴い抵抗率は上昇する）、その結果、加熱コイル３と被加熱物１の磁気結合が変化するためである。さらに詳しくは、等価直列抵抗が上昇し、かつ等価インダクタンスも上昇するので、共振周波数は下がりかつＱも低下する。図に示すように、例えば２０００Ｗの電力を安定して供給しようとした場合、被加熱物１の温度上昇に連れて駆動周波数は徐々に低下していく（図中Ａ点からＢ点）。従って、一定電力を供給した場合の駆動周波数は、図４に示す様な形となる。
【００２９】
図４（ａ）は被加熱物１の温度、（ｂ）は駆動周波数、（ｃ）は入力電力である。被加熱物１の温度上昇に伴い駆動周波数は低下し、被加熱物１の温度が一定になれば駆動周波数も一定となる。以上の関係から、駆動周波数の時間変化で被加熱物１の温度変化がわかるものである。この構成により、制御手段１０の制御量が所定時間以内に所定値以下の変化量の場合には、インバータ５によって温度が安定していることがわかる。この変化は、例えば、被加熱物１に食材が入っている場合と、空焚きの場合では熱容量の違いにより、制御量の変化にかかる時間が異なる。そこで、制御量の時間変化が所定値以上低下した場合には被加熱物１に負荷（食材）が投入されたと判定して、インバータ５の出力を上昇または維持させることにより、負荷の投入でも温度低下を素早く検知して火力を調整することで、被加熱物１の温度を一定に保つことができるものである。また、空焚きの場合には、一部が集中して熱くなるため、全体的に温度が上がるような熱容量の大きいものに比べ、最高温度が所定の温度になる時点での制御の変化量は少なくなる。このことから、時間が長い場合には、変化量の所定値を大きくする。この設定により、熱容量に関係なく、一定の温度制御ができるものである。
【００３０】
つまり、制御手段１０は、制御の変化量の所定値を時間が長くなるほど大となるように設定してあり、この所定値以上の変化があった場合には前記被加熱物１の温度変化が大と判断して、インバータ５の出力を抑制または停止するように制御するものである。
【００３１】
これにより、赤外線センサなど新たな温度検知手段を用いずに被加熱物１の温度変化を高速に検知することが可能で、より調理に適した温度制御ができる。
【００３２】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器を示すものである。実施の形態１と同一要素については同一符号を付して説明を省略する。
【００３３】
図に示すように、本実施の形態の誘導加熱調理器は、被加熱物１の材質を判別する材質判別手段１６を有し、被加熱物１の材質に合わせて所定値を設定したことにより、被加熱物１の種類に合わせた安定した温度制御ができるものである。
【００３４】
前記材質判別手段１６は、例えば、共振コンデンサ５ｇの両端電圧値などを測定して被加熱物１の種類を判定するもので、制御量の変化量の所定値を被加熱物１の種類に合わせた値にすることで、温度に対する特性変化の少ないもの、例えば、非磁性のＳＵＳは鉄被加熱物に対して変化が少ないものであり、その特性に合わせてより安定した温度制御ができるものとなる。
【００３５】
なお、実施の形態１、２において、加熱コイル３の温度を検知する温度検出手段を備え、この温度検出手段の検知温度により、制御手段１０の制御量が加熱コイル３の温度による変化分を補正するようにすることにより、より精度良く温度検知および温度調整ができるものである。また、自動調理モードを有し、自動調理モードに合わせて予め設定された情報に基づいてインバータ５の出力を抑制または停止するようにすることにより、インバータ５の制御量の変化で沸騰による安定を検知することができ、より使い勝手が良くなるものである。
【００３６】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における誘導加熱調理器を示すものである。実施の形態１と同一要素については同一符号を付して説明を省略する。
【００３７】
図に示すように、本実施の形態の誘導加熱調理器は、商用電源６の電源電圧を検知する電圧検知手段１７を有し、電源電圧が変動または瞬時停止した場合には制御量の時間変化による制御を行わないようにしたものである。これにより、不安定な電源変動の際には停止させたりすることなく、使用感を損なわないようにしているものである。
【００３８】
なお、電源電圧が変動または瞬時停止した場合には、その間のみ制御量の時間変化を無視し復帰後は直前の変化分とを含めて判定するようにすることにより、電源電圧の変動時にも温度安定性を保てるものである。また、電源電圧が変動または瞬時停止した場合には、制御量の時間変化をリセットして復帰後に計測し直すようにすることにより、使用感を損なわず温度安定性を保てるものである。
【００３９】
さらに、タイマー設定手段を備え、設定された長時間の煮物などの場合にタイマー動作中の制御量の時間変化が所定値以上となるとインバータ５の出力を抑制あるいは停止することで、タイマー動作中の特に煮込みものなどの場合に、水分が蒸発して急な温度上昇が生じた場合にもすぐに対応できる。また、火力調整操作手段を備え、使用者が設定値を変更した場合には制御量の変化分をリセットして計測し直すようにすることにより、火力調整時にも対応でき、被加熱物の種類に合わせた安定した温度を実現できるものである。
【００４０】
上記した各実施の形態１〜３では、２石式のＳＥＰＰインバータ構成としたが、例えば１石式の電圧共振形インバータなど負荷（被加熱物）との磁気結合変化により入力電流が変化するものであればいかなる構成あるいは制御方式のインバータでもよい。さらに、周波数を用いて電力可変を行うものとしたが、これも制限されるものでなく、例えば、周波数一定で２石のスイッチング素子の導通比率を変化させるなどの方式でもよいことは言うまでもない。そして、各実施の形態１〜３で示した各構成は、必要に応じて適宜組み合わせることが可能であり、実施の形態そのものに限られるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、新たな温度検知手段を用いずに被加熱物の温度変化を高速に検知することが可能で、より調理に適した温度制御ができるので、一般家庭やオフィス、レストランなどで使用される調理器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器を示すブロック図
【図２】同誘導加熱調理器におけるインバータ各部の動作波形を示す図
【図３】同誘導加熱調理器における被加熱物の温度変化時の周波数と入力電力相関を示す図
【図４】同誘導加熱調理器における被加熱物の温度と駆動周波数および入力電力の時間変化を示す図
【図５】本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態３における誘導加熱調理器を示すブロック図
【符号の説明】
【００４３】
１  被加熱物
２  天板
３  加熱コイル
５  インバータ
６  商用電源
７  整流平滑部
１０  制御手段
１６  材質判別手段
１７  電源電圧検知手段
【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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