(57)【要約】【課題】トッププレートの温度を測定するためにサーミスタ素子等を直接接触させて温度を測定していた。しかし、接触させるための複雑な固定止具が必要であると共に温度を一点で検出するために精度に問題があった。【解決手段】誘導加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と電力演算信号と電力設定信号とを差動増幅する差動増幅回路と差動増幅信号に応じてインバータ回路の出力周波数を制御する制御処理回路を備えた電磁誘導加熱調理器において、トッププレートの温度を非接触で検出する非接触温度センサと、温度センサ信号の値が第２の温度上昇限界値を超えている間はインバータ回路の出力を低減する電力制限回路と、温度センサ信号の値が第２の温度上昇限界値以上である温度上昇限界値を超えたときはインバータ回路の出力を遮断する温度保護回路とを具備し、以後再起動によって加熱を開始する電磁誘導加熱調理器である。【選択図】    図１
2004227804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振コンデンサと、前記共振コンデンサとで直列共振を形成する誘導加熱コイルと、商用交流電源を整流して直流電圧に変換する整流回路と、前記整流回路の直流電圧を入力として前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の入力電力を演算して電力演算信号を出力する電力演算回路と、予め定めた電力設定信号を出力する電力設定回路と、前記電力演算信号と前記電力設定信号とを差動増幅する差動増幅回路と、前記差動増幅回路の差動増幅信号に応じて前記インバータ回路の出力周波数を制御する制御処理回路と、前記誘導加熱コイルの上面に近接して設置するトッププレートと、前記トッププレートの上面に鍋を置いて加熱する電磁誘導加熱調理器において、前記トッププレートの下面の温度を非接触で検出して温度センサ信号を出力する非接触温度センサと、前記温度センサ信号の値が予め定めた第２の温度上昇限界値を超えている間は前記インバータ回路の出力を低減する電力制限回路と、前記温度センサ信号の値が前記第２の温度上昇限界値以上である予め定めた温度上昇限界値を超えたときに前記インバータ回路の出力を遮断する温度保護回路とを具備し、以後再起動によって加熱を開始することを特徴とする電磁誘導加熱調理器。
【請求項２】
前記電磁誘導加熱調理器の内部を冷却する送風ファンと、前記温度センサ信号の値が前記第２の温度上昇限界値未満である予め定めた正常温度上昇限界値より小さい間は前記送風ファンを通常回転数で回転させ、前記温度センサ信号の値が前記正常温度上昇限界値を超えている間は回転数を増加させるファン制御回路とを具備したことを特徴とする請求項１の電磁誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ回路を使用して誘導加熱コイルに高周波電流を供給し電磁誘導で調理鍋を加熱する電磁誘導加熱調理器に係り、特に、誘導加熱コイルの上面に設置されたトッププレートの温度を測定し調理鍋の加熱が適正に行われているか判別できる機能を有した電磁誘導加熱調理器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来技術の電磁誘導加熱調理器の全体構成図である。
【０００３】
図５において、ＩＨは電磁誘導加熱調理器、ＰＢは電磁誘導加熱調理器ＩＨで誘導加熱される鍋を示し、上記電磁誘導加熱調理器ＩＨはセラミックス等などで形成されるトッププレートＰＬと、渦巻き状に巻かれ、その中心部が円状に空白になっている誘導加熱コイルＨＬと、上記誘導加熱コイルＨＬを支えるコイルベースＣＢと、鍋ＰＢの加熱温度を検出するための温度検出部ＴＤと、上記誘導加熱コイルＨＬに高周波電流を供給するための高周波電源ＨＳとから形成されている。
【０００４】
温度検出部ＴＤは、鍋ＰＢの加熱温度をトッププレートＰＬを介して検出するために、温度検出部ＴＤには図示省略のガラス封止のサーミスタなどの温度センサ素子と、上記温度センサ素子を保持するセンサ保持具と、上記センサ保持具とコイルベースＣＢとの間に設置され、上記センサ保持具を介して温度センサ素子を上記トッププレートＰＬの下面に接するようにするためのコイルバネと、誘導加熱コイルＨＬからの磁束が温度センサ素子のジュメット線などのリード線と磁性の上記コイルバネとに鎖交しないための磁気シールドの役目をする銅リングとから構成されている。
【０００５】
上述より、温度センサ素子の周囲の側面部に設置された非磁性の導体、例えば、中空の銅リングにより、誘導加熱コイルＨＬからの磁束に対して磁気シールドの作用を持たせることができ、その結果、上記鍋の加熱温度の計測値の誤差を軽減できる。しかし、トッププレートＰＬに接触させるための複雑な固定止具が必要である。
（特許文献１参照）
【０００６】
従来技術２の加熱調理装置は、調理物を入れた鍋をガス燃焼手段によって加熱することにより上記調理物を加熱調理する加熱調理装置である。この加熱調理装置には、鍋の外表面温度を検出するための温度検出手段と、鍋を加熱するガス燃焼手段の加熱制御手段を備えている。温度検出手段は、上記ガス燃焼手段上に設定されて上記鍋と非接触で上記鍋の外表面温度を検出する。そして、制御手段は、上記調理物の加熱に適した温度が設定され、上記温度検出手段で検出された上記鍋の外表面温度に対応して求められる定常偏差を、上記外表面温度から減算することにより、上記鍋内の調理物の温度を算出し、この算出温度と設定温度とを比較し、上記算出温度が設定温度以下であれば、上記ガス燃焼手段に対する燃焼ガスの供給量を増加させ、前記算出温度が設定温度を超えている場合には、上記ガス燃焼手段に対する燃焼ガスの供給量を減少させる。この結果、調理物に適した温度でその調理物を調理できる。
（特許文献２参照）
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１００４６６号公報
【特許文献２】
特開平８−１７８２９５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
トッププレートの温度を測定するためにサーミスタ素子又はサーモスタット等を用い、上記トッププレートの下面に直接接触させて温度を測定していた。しかし、上記トッププレートに接触させるための複雑な固定止具が必要となる。また、トッププレートの温度を一点で検出するために測定温度の精度に問題がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、共振コンデンサＣ２及びＣ３と、上記共振コンデンサＣ２及びＣ３とで直列共振を形成する誘導加熱コイルＨＬと、商用交流電源を整流して直流電圧に変換する整流回路ＤＲ１と、上記整流回路ＤＲ１の直流電圧を入力として上記誘導加熱コイルＨＬに高周波電流を供給するインバータ回路と、上記インバータ回路の入力電力を演算して電力演算信号Ｓａを出力する電力演算回路ＳＡと、予め定めた電力設定信号Ｐｃを出力する電力設定回路ＰＣと、上記電力演算信号Ｓａと上記電力設定信号Ｏａとを差動増幅する差動増幅回路ＣＯと、上記差動増幅回路ＣＯの差動増幅信号Ｃｏに応じて上記インバータ回路の出力周波数を制御する制御処理回路ＳＣと、上記誘導加熱コイルＨＬの上面に近接して設置するトッププレートＰＬと、上記トッププレートＰＬの上面に鍋ＰＢを置いて加熱する電磁誘導加熱調理器において、上記トッププレートＰＬの下面の温度を非接触で検出して温度センサ信号Ｎｃを出力する非接触温度センサＮＣと、上記温度センサ信号Ｎｃの値が予め定めた第２の温度上昇限界値Ｔ２を超えている間は上記インバータ回路の出力を低減する電力制限回路ＯＡと、上記温度センサ信号Ｎｃの値が上記第２の温度上昇限界値Ｔ２以上である予め定めた温度上昇限界値Ｔ３を超えたときに上記インバータ回路の出力を遮断する温度保護信号Ｔｐを出力する温度保護回路ＴＰとを具備し、以後再起動によって加熱を開始することを特徴とする電磁誘導加熱調理器である。
【００１０】
請求項２の発明は、上記電磁誘導加熱調理器ＩＨの内部を冷却する送風ファンＦＡと、上記温度センサ信号Ｎｃの値が上記第２の温度上昇限界値Ｔ２未満である予め定めた正常温度上昇限界値Ｔ１より小さい間は上記送風ファンＦＡを通常回転数で回転させ、上記温度センサ信号Ｎｃの値が上記正常温度上昇限界値Ｔ１を超えている間は回転数を増加させるファン制御回路ＦＰとを具備したことを特徴とする請求項１の電磁誘導加熱調理器である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の電磁誘導加熱調理器の電気接続図である。図３は、図１に示す電磁誘導加熱調理器の全体構成図である。
【００１２】
図１において、整流回路ＤＲ１は、商用交流電源の出力を整流して直流電圧に変換し、平滑コンデンサＣ１は、直流に変換した電圧を平滑する。
【００１３】
入力電流検出回路ＩＤは、入力電流値を検出して入力電流検出信号Ｉｄを出力し、入力電圧検出回路ＩＶは、入力電圧値を検出して入力電圧検出信号Ｉｖを出力する。
【００１４】
スイッチング素子ＴＲ１及びスイッチング素子ＴＲ２は、ハーフブリッジ形のインバータ回路を形成するスイッチング素子で、例えば、ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴが使用されている。誘導加熱コイルＨＬは共振コンデンサＣ２及び共振コンデンサＣ３とで直列共振を形成する。トッププレートＰＬは上記誘導加熱コイルＨＬの上面に近接して設置され鍋ＰＢを置いて電磁誘導により加熱をおこなう。ファン駆動回路ＦＤは、加熱スイッチＴＳの加熱開始信号Ｔｓが入力されると通常回転数で回転するファン駆動信号Ｆｄを出力する。送風ファンＦＡは上記ファン駆動信号Ｆｄが入力すると通常の回転数でファンを回転させる。
【００１５】
スイッチング素子駆動回路ＳＤは、制御処理回路ＳＣからの制御処算信号Ｓｃの値に応じて、パルス幅の比率が一定でパルス周波数を変調するＰＦＭ制御をして、スイッチング素子ＴＲ１、スイッチング素子ＴＲ２を交互に駆動する。
【００１６】
電力演算回路ＳＡは、入力電流検出信号Ｉｄと入力電圧検出信号Ｉｖとを入力してインバータの入力電力を演算する。また、電力設定回路ＰＣは、予め定めた電力設定信号Ｐｃを設定する。
【００１７】
非接触温度センサＮＣは、図３に示す、トッププレートＰＬの下面で誘導加熱コイルＨＬの中心部の予め定めた位置に設置し、上記非接触温度センサＮＣは高精度の２つのサーミスタと赤外線吸収膜で形成され、トッププレートＰＬから放射される赤外線を赤外線吸収膜で熱に変換し、この熱を検知用サーミスタで温度を測定し、もう一つのサーミスタは温度補償用として周囲温度を測定し、この２つのサーミスタの出力を演算してトッププレートＰＬの中央部周辺の温度を正確に検出して温度センサ信号Ｎｃとして出力する。
【００１８】
温度検出判別回路ＴＡは、下記に示す温度上昇限界値Ｔ３未満の予め定めた第２の温度上昇限界値Ｔ２を設定し、温度センサ信号Ｎｃの値と上記第２の温度上昇限界値Ｔ２とを比較して温度センサ信号Ｎｃの値が上記第２の温度上昇限界値Ｔ２の値を超えている間は温度検出判別信号ｔａを出力する。
【００１９】
電力制限回路ＯＡは、抵抗器Ｒ１、抵抗器Ｒ２、抵抗器Ｒ３、第１のアナログスイッチＡＳ１、オペアンプＯＰ１及びオペアンプＯＰ２によって形成されている。上記電力制限回路ＯＡは減衰回路として動作し、温度検出判別信号ｔａが入力してアナログスイッチＡＳ１が導通すると抵抗器Ｒ３と抵抗器Ｒ１とが並列に接続されて、通常の電力設定信号の値（例えば、１／２）を減衰し、電力設定信号Ｐｃを小さくして電力制限信号Ｏａとして出力し、上記温度検出判別信号ｔａが入力されずアナログスイッチＡＳ１が遮断すると電力設定信号Ｐｃの値を小さくせずに出力する。
【００２０】
差動増幅回路ＣＯは、電力制限信号Ｏａと電力演算信号Ｓａとを差動増幅して、差動増幅信号ΔＩの値を出力する。制御処理回路ＳＣは、加熱スイッチＴＳから加熱開始信号Ｓｃが入力されると動作を開始し、差動増幅信号ΔＩの値に応じて演算を行い、上記差動増幅信号ΔＩの値が大きいときに制御処理信号Ｓｃの値を小さくし、逆に差動増幅信号ΔＩの値が小さいときは制御処理信号Ｓｃの値を大きくする。
【００２１】
スイッチング素子駆動回路ＳＤは、制御処理回路ＳＣから入力される制御処理演算信号Ｓｃの値が小さいとき、ＰＦＭ制御の周波数を高くして誘導加熱コイルＨＬと共振コンデンサＣ２及びＣ３からなる共振タンクのインピーダンス値を大きくして誘導加熱コイルＨＬに流れる電流を小さくする。逆に制御演算信号Ｓｃの値が大きいときは、ＰＦＭ制御の周波数を低くして共振タンクのインピーダンス値を小さくして誘導加熱コイルＨＬに流れる電流を大きくすることによって、誘導加熱コイルＨＬに流れる電流制御をおこなう。
【００２２】
温度保護回路ＴＰは、第２の温度上昇限界値Ｔ２以上である予め定めた温度上昇限界値Ｔ３を設定し、温度センサ信号Ｎｃの値と上記温度上昇限界値Ｔ３とを比較し、上記温度センサ信号Ｎｃの値が上記温度上昇限界値Ｔ３を超えているときは温度保護信号Ｔｐを出力する。制御処理回路ＳＣは温度保護信号Ｔｐが入力されると制御処理信号Ｓｃの出力を禁止するとともに上記インバータ回路の出力を遮断する。
【００２３】
図４は、本発明のトッププレートＰＬの中央部周辺の動作時の温度特性図である。図４を用いて本発明の動作を説明する。
【００２４】
電磁誘導加熱調理器ＩＨは加熱スイッチＴＳを起動させると、電力設定回路ＰＣによって設定された電力設定信号Ｐｃの値に応じて加熱を開始し、加熱が正常なときは、トッププレートＰＬの中央部周辺の温度が図４に示すように、正常温度範囲内で温度が制御される。
【００２５】
図４に示す時刻ｔ＝ｔ１において、鍋ＰＢの内部の水分等が蒸発して空炊きが発生すると急激な負荷変動が生じ、鍋ＰＢの急激な温度上昇によって接したトッププレートＰＬの温度も上昇する。更に温度が上昇して時刻ｔ＝ｔ３において、温度センサ信号Ｎｃの値が第２の温度上昇限界値Ｔ２を超えたときに温度検出判別回路ＴＡは温度検出判別信号ｔａを出力する。
【００２６】
温度検出判別信号ｔａが電力制限回路ＯＡに入力されると、上記電力制限回路ＯＡは電力設定信号を予め定めた値に小さくして電力制限信号Ｏａを出力する。差動増幅回路ＣＯは、上記電力制限信号Ｏａと乗算処理信号Ｓａとを差動増幅して、差動増幅信号ΔＩの値を出力する。このとき、差動増幅信号ΔＩの値は大きくなると共に制御処理演算信号Ｓｃの値は小さくなる。
【００２７】
スイッチング素子駆動回路ＳＤは、制御処理演算信号Ｓｃの値が小さくなると、ＰＦＭ制御の周波数を高くして共振タンクのインピーダンス値を大きくし誘導加熱コイルＨＬに流れる電流値を小さくして、図４に示す時刻ｔ＝ｔ３以後の温度上昇を抑制する。
【００２８】
上記電力設定信号を小さくしてもトッププレートＰＬの温度上昇を抑制しきれず、図４に示す時刻ｔ＝ｔ５において、温度センサ信号Ｎｃの値が温度上昇限界値Ｔ３を超えたときに、温度保護回路ＴＰは温度異常と判断して温度保護信号Ｔｐを出力し、制御処理回路ＳＣの動作を禁止してインバータ回路の出力を遮断する。
【００２９】
電磁誘導加熱調理器ＩＨを復帰させるには、トッププレートＰＬの温度が低下して温度上昇限界値Ｔ３より低くい図示省略の予め定めた保護解除温度Ｔ４以下になると温度保護信号Ｔｐが解除され、図１に示すリセット回路ＲＳを起動することにより制御処理回路ＳＣが動作可能となり、鍋ＰＢの加熱が開始される。
【００３０】
［実施例２］
図２は、実施例２の電磁誘導加熱調理器の電気接続図である。同図において、図１に示す本発明の電磁誘導加熱調理器の電気接続図と同一符号は、同一動作を行なうので説明は省略して相違する動作について説明する。
【００３１】
ファン制御回路ＦＰは、加熱開始信号Ｔｓが入力されると動作を開始し、第２の温度上昇限界値Ｔ２未満である予め定めた正常温度上昇限界値Ｔ１を設定し、温度センサ信号Ｎｃの値が上記正常温度上昇限界値Ｔ１より小さい間は送風ファンＦＡを通常で回転させ、温度センサ信号Ｎｃの値が上記正常温度上昇限界値Ｔ１を超えたときに異常温度上昇が継続していると判断してファン制御信号Ｆｐの値を増加して（例えば、通常駆動信号Ｆｄの２倍）出力し、送風ファンＦＡの回転数を増加して電磁誘導加熱調理器の内部の冷却を強化する。
【００３２】
図４は、実施例２のトッププレートＰＬの中央部周辺の動作時の温度特性図である。図４を用いて本発明の動作を説明する。
【００３３】
電磁誘導加熱調理器ＩＨは加熱スイッチＴＳを起動させると、電力設定回路ＰＣによって設定された電力設定信号Ｐｃの値に応じて加熱を開始し、加熱が正常のときは、トッププレートＰＬの中央部周辺の温度が図４に示すように、正常温度範囲内で温度が制御される。
【００３４】
図４に示す時刻ｔ＝ｔ１において、鍋ＰＢの内部の水分等が蒸発して空炊きが発生すると急激な負荷変動が生じ、上記鍋ＰＢの急激な温度上昇によって接したトッププレートＰＬの温度も上昇する。
【００３５】
温度上昇が抑制しきれずに時刻ｔ＝ｔ２において、上記温度センサ信号Ｎｃの値が上記正常温度上昇限界値Ｔ１を超えたときは、ファン制御回路ＦＰは異常温度上昇が発生したと判断してファン制御信号Ｆｐの値を増加して送風ファンＦＡの回転数を増加して、電磁誘導加熱調理器の内部の冷却を強化して鍋ＰＢ又は上記トッププレートＰＬの温度上昇を抑制する。
【００３６】
更に温度が上昇して時刻ｔ＝ｔ４において、温度センサ信号Ｎｃの値が第２の温度上昇限界値Ｔ２を超えているときは電力設定信号を所定の値に小さくしてインバータ回路の出力を低減して温度上昇を抑制する。
【００３７】
【発明の効果】
トッププレートの温度を測定するためにサーミスタ素子又はサーモスタットを用いてトッププレートに直接接触させて温度を測定していたが、本発明では非接触温度センサを使用するために、上記トッププレートに接触させるための複雑な固定止具の必要がなくなる。また、サーミスタ素子又はサーモスタットではトッププレートの温度を一点で検出するために精度の問題があったが、非接触温度センサを使用することで上記トッププレートの温度を比較的広い範囲で測定可能となるために、上記トッププレートの測定温度の精度が大きく改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電磁誘導加熱調理器の電気接続図である。
【図２】実施例２の電磁誘導加熱調理器の電気接続図である。
【図３】本発明の電磁誘導加熱調理器の全体構成図である。
【図４】本発明のトッププレート中央部周辺の動作時の温度特性図である。
【図５】従来技術の電磁誘導加熱調理器の全体構成図である。
【符号の説明】
ＡＳ            アナログスイッチ
ＣＢ            コイルベース
ＣＯ            差動増幅回路
Ｃ１            平滑コンデンサ
Ｃ２            共振コンデンサ
Ｃ３            共振コンデンサ
ＤＲ１          整流回路
ＦＡ            送風ファン
ＦＤ            ファン駆動回路
ＦＰ            ファン制御回路
ＨＬ            誘導加熱コイル
ＨＳ            高周波電源
ＩＤ            入力電流検出回路
ＩＨ            電磁誘導加熱調理器
ＩＶ            入力電圧検出回路
ＮＣ            非接触温度センサ
ＯＡ            電力制限回路
ＯＰ１          第１の増幅回路
ＯＰ２          第２の増幅回路
ＰＣ            電力設定回路
ＰＢ            鍋
ＰＬ            トッププレート
ＲＳ            リセット回路
Ｒ１            抵抗器
Ｒ２            抵抗器
Ｒ３            抵抗器
ＳＡ            電力演算回路
ＳＣ            制御処理回路
ＳＤ            スイッチング素子駆動回路
ＴＡ            温度検出判別回路
ＴＤ            温度検出部
ＴＰ            温度保護回路
ＴＳ            加熱スイッチ
ＴＲ１          スイッチング素子
ＴＲ２          スイッチング素子
Ｆｄ            ファン駆動信号
Ｆｐ            ファン制御信号
Ｉｄ            入力電流検出信号
Ｉｖ            入力電圧検出信号
Ｎｃ            温度センサ信号
Ｏａ            電力制限信号
Ｐｃ            電力設定信号
Ｓａ            電力演算信号
Ｓｃ            制御処理信号
Ｔａ            温度検出判別信号
Ｔｐ            温度保護信号
Ｔｓ            加熱開始信号
ΔＩ            差動増幅信号
Ｔ１            正常温度上昇限界値
Ｔ２            第２の温度上昇限界値
Ｔ３            温度上昇限界値
【図１】
2004227804.tif 000003
【図２】
2004227804.tif 000004
【図３】
2004227804.tif 000005
【図４】
2004227804.tif 000006
【図５】
2004227804.tif 000007