JP2005353362A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の温度検出センサを備えている場合に、それらのセンサの出力に基づいて極力高出力で加熱を行なうことができる誘導加熱調理器を提供する。
【解決手段】 加熱部において、加熱コイルの中心部とその中心より距離Ｄ２に相当する位置とに温度検出部を配置し、制御装置は、インバータの回生電流に基づき推定された鍋径がＤ２以上であると判断した場合は（ステップＳ３，「ＹＥＳ」）、ユーザの設定操作に応じた加熱電力で誘導加熱を行う（ステップＳ４）。また、推定された鍋径がＤ２未満であると判断した場合は（ステップＳ３，Ｓ５，「ＮＯ」）、前記設定操作に応じた加熱電力よりも小さい電力で誘導加熱を行う（ステップＳ６）。
【選択図】 図１

Description

本発明は、トッププレートの加熱部に載置された被加熱調理器具を、加熱コイルによって誘導加熱する誘導加熱調理器に関する。

図６及び図７は、従来のシステムキッチンに組み込まれる誘導加熱調理器の一構成例であり、加熱調理器の全体構成を示す前面図及び平面図である。これらの図において、加熱調理器本体１は、調理台２に対して上部から嵌め込まれる上ユニット１ａと、上ユニット１ａの下方部に位置し前記調理台２に対して前方から嵌め込まれる下ユニット１ｂとから構成されている。

上ユニット１ａは、加熱手段としての誘導加熱コイル３，４及びラジエントヒータ５を収容するケース６と、このケース６の上面開口部を塞ぐトッププレート７とを備えて構成されている。前記トッププレート７は外枠７ａに支持された状態で前記ケース６上に配設されている。前記外枠７ａの後部には排気口７ｂが形成されている。
前記トッププレート７の上面の前部には、誘導加熱コイル３，４に対応して誘導加熱部８，９が左右に並んで設けられている。前記トッププレート７の後部中央には、ラジエントヒータ５に対応してヒータ加熱部１０が設けられている。前記加熱部８〜１０には被加熱物である鍋Ｐが載置されるようになっている。トッププレート７の上面には、各加熱部８〜１０の領域を確定する円形状の枠部が印刷されている。

前記トッププレート７のうち各誘導加熱部８，９の前部には、誘導加熱コイル３，４の出力状態を表示するコイル用出力表示部１１，１２が設けられている。また、トッププレート７の前部の中央部には、ラジエントヒータ５の出力状態を表示するヒータ用出力表示部１３が設けられている。
一方、ケース６は誘導加熱コイル３，４、ラジエントヒータ５を収容する薄形矩形箱状の収容部６ａと、その上部左右に張り出すフランジ６ｂとから構成されている。前記収容部６ａは、調理台２に形成された矩形状の開口２ａを通して前記調理台２に嵌め込まれ、前記フランジ６ｂは前記天板２ａの上に載置される。

前記誘導加熱コイル３，４、ラジエントヒータ５は、いずれも収容部６ａ内のうち前記誘導加熱部８，９及びヒータ加熱部１０の下方部に配置された支持台１５に載置されている。前記ラジエントヒータ５は、ニクロム線に直流電流を通電することにより発熱するようになっている。誘導加熱コイル３，４は、それぞれ同心状に配置された大小２個の単位コイル１６，１７から構成されている。この場合、大径の単位コイル（以下、大コイル）１６と小径の単位コイル（以下、小コイル）１７との間は離間している。

また、トッププレート７の下面のうち前記誘導加熱コイル３，４の上方に位置する部位には、それぞれ３個の温度検出部１８〜２０が配置されている。前記温度検出部１８〜２０のうちの１個の温度検出部１８は小コイル１７の中心部に位置し、残りの２個の温度検出部１９，２０は小コイル１７の中心部を通り前後方向に延びる直線上であって大コイル１６と小コイル１７との間に位置している。

図８は、トッププレート７付近の奥行き方向縦断側面図である。前記温度検出部１８〜２０は、いずれも例えば窒化アルミニウムを主成分としたセラミック製のケース２１と前記ケース２１内に収容された温度検知素子２２とから構成されている。前記ケース２１は、トッププレート７の下面に当接する感熱面２１ａを有する上板部２１ｂと、前記上板部２１ｂの下面に一体的に設けられた矩形筒状の収容部２１ｃとから構成されている。

温度検知素子（温度検出センサ）２２は、前記収容部２１ｃの下部開口から収容部２１ｃ内に挿入され上板部２１ｂの下面に密着するように配置されている。前記収容部２１ｃ内にはエポキシ樹脂等からなる熱伝導部材２３が充填されている。これにより、温度検知素子２２は前記収容部２１ｃ内に固定されている。また、前記温度検知素子２２の口出し線２４は収容部２１ｃの下部開口からケース２１の外に引き出され、支持台１５に形成された孔部１５ａを通して当該支持台１５の下方部に引き出されている。前記口出し線２４の端部は図示しない配線基板に接続されている。

また、図６及び図７に示すように、前記収容部６ａ内の後部右側には冷却ファン装置２５が配設されている。前記冷却ファン装置２５には、誘導加熱コイル３，４の下部に配置されたダクト２６が連結されている。前記ダクト２６の上面のうち誘導加熱コイル３，４の中心よりもやや右側方に位置する部分には、前後方向に長い長方形状の開口２６ａがそれぞれ形成されている。前記開口２６ａは、各誘導加熱コイル３，４に対応して設けられた３個の温度検出部１８〜２０を結ぶ直線と略平行になるように構成されている。

一方、下ユニット１ｂは、キャビネット２７内の左部に設けられたロースタ２８、前記ロースタ２８の前面扉２８ａの右部に設けられた操作パネル２９を備えて構成されている。前記ロースタ２８は図示しないシーズヒータを熱源とする。前記操作パネル２９には、電源スイッチ３０、前記誘導加熱コイル３，４、ラジエントヒータ５、ロースタ２８のシーズヒータをオン・オフしたり出力を調整したりするための操作部３１、設定状態等を表示する表示部３２が設けられている。

図９は、誘導加熱調理器の電気的構成のうち一方（左方）の誘導加熱コイル３に関する部分を示す図である。制御装置３５はマイコンを主体として構成されたものであり、操作部３１及び温度検出部１８〜２０の温度検知素子２２の出力信号が入力されるようになっている。前記制御装置３５は、前記操作部３１及び温度検知素子２２の出力信号に基づき表示部３２を制御したり、インバータ３６を制御して誘導加熱コイル３に高周波電流を供給したりする。

また、インバータ３６に対しては、商用交流電源３７を整流回路３８により整流平滑した直流電源が供給されている。整流回路３８の交流入力側には例えば変流器などで構成される入力電流検出装置３９が配置されており、インバータ３６の出力側にはインバータ電流検出装置４０が配置されている。そして、制御装置３５は、入力電流検出装置３９及びインバータ電流検出装置４０の電流検出信号を夫々参照して、加熱制御を行うようになっている。尚、複数の温度検出部を備えてなる誘導加熱調理器は、例えば特許文献１などに開示されている。

次に上記構成の作用について説明する。トッププレート７の誘導加熱部、例えば左側の誘導加熱部８に被加熱物としての鍋Ｐが載置され、誘導加熱コイル３への通電が開始されると、制御装置３５は操作部３１の設定及び温度検知素子２２の検出値に基づきインバータ３６を介して前記誘導加熱コイル３を駆動する。また、誘導加熱コイル３への通電が開始されると冷却ファン装置２５が駆動される。

この結果、前記冷却ファン装置２５の送風作用によってダクト２６内を流通する空気が開口２６ａから流出する。開口２６ａから流出した空気は３個の温度検出部１８〜２０に対して均等に吹き当てられた後、ケース６内を流通して排気口７ｂから排出される。これにより、誘導加熱コイル３等が冷却される。このとき、制御装置３５は、いずれの温度検出部１８〜２０の温度検知素子２２の検出値に基づき誘導加熱コイル３を制御するかを決定する。

即ち、制御装置３５は、加熱開始から５０秒が経過すると３個の温度検知素子２２の出力を読み込み、何れの温度検知素子２２の検出値が最も高いか判断する。そして、誘導加熱コイル３の中心部に位置する温度検出部１８の温度検知素子２２（「中心Ｔｈ」と称する）の検出値が最も高いときは、制御装置３５は最大火力を制限すると共に中心Ｔｈの出力に基づき温度制御を行う。また、誘導加熱コイル３の前部に位置する温度検出素子２２（「前Ｔｈ」と称する）、或いは後部に位置する温度検出素子２２（「後Ｔｈ」と称する）の検出値が最も高いときは、制御装置３５は、夫々前Ｔｈ，後Ｔｈの出力に基づき温度制御を行うようにしている。

また、制御装置３５は、インバータ３６に対する入力電流（電力）とインバータ３６の出力電流との関係に基づいて、鍋判定を行うようになっている。その制御の詳細については、例えば特許文献２などに開示されている。即ち、所定のインバータ３６に所定の入力電流を与えた場合、インバータ３６を介して加熱コイル３に出力され、回生された電流値に応じて鍋判定を行う。
即ち、鍋の材質が磁性体であれば、加熱コイル３に流れた高周波電流に応じて鍋側に渦電流が流れ、効率的に誘導加熱が行なわれるため回生電流は小さくなる。一方、鍋の材質が非磁性体であれば鍋側に渦電流は殆ど流れないため、加熱コイル３に流れた高周波電流はその殆どが回生電流となって流れる。

上記のような回生電流の大小関係は、磁性体の鍋であってもその底部半径の大小に応じて同様の関係となる。つまり、鍋径が大きければ誘導される渦電流量が増加するため回生電流は小さく、鍋径が小さければ回生電流は大きくなる。そして、従来の誘導加熱調理器ではこの回生電流の値に応じて鍋径判定を行い、回生電流値が所定の値以上である場合には鍋径が小さい（若しくは、非磁性材の鍋である）と判断し、インバータ３６の入力電流値をユーザによって設定された値よりも低下させるように制御していた。尚、「鍋径」とは鍋底の半径を言うものとする。
特開平１１−８７０４３号公報 特開２００３−１７２３６号公報

ところで、図６乃至図９に示すようなマルチセンサ構成の誘導加熱調理器においては、上述したように、制御装置３５は、３個の温度検知素子２２の出力を読み込み、検出値が最も高い温度検知素子２２に基づいて加熱制御を行っている。従って、鍋底の形状が平らで鍋径が小さい場合、その鍋底は、誘導加熱部８の中心にある温度検出部１８にしかかからず、温度検出部１９，２０にはかからない状態が想定される。

そして、上記のように鍋底の形状が平らであると言っても実際には厳密な平面ではなく、テーブルなどに載置した場合に鍋が回転することを防止するため、多くの鍋底は中央部が僅かに凹んだような形状（外底側から見て）となっている。従って、中心の温度検出部１８は、前後の温度検出部１９，２０に比べて鍋底から僅かに離間する状態になり、中央の温度検知素子２２の検出温度は、前後の温度検知素子２２の検出温度よりも低くなる傾向を示す。そのような検出状況下で誘導加熱制御を行うと、鍋が過剰に加熱されてしまう場合がある。

従って、マルチセンサ構成を前提とすれば、上述したように入力電流値を低下させる制御を開始させるのは、温度検出部１９，２０にかからない鍋径をしきい値とすることが適切である。即ち、底面部が平らである鍋の場合は、前後の温度検出部１９，２０の方が鍋底に密着し易いため、それらにより検出される温度に基づいて加熱制御する限りは問題が生じないからである。

ところが、従来のマルチセンサ構成の誘導加熱調理器では、上記の前提構成とは無関係に入力電流値を低下させていたため、実際には、より高出力で加熱を行なうことができる大きさの鍋であっても低出力で加熱している場合があった。例えば、図８に示すように、温度検出部１９，２０の外周端が、誘導加熱部８の中心からＤ１、例えば、６．５ｃｍの距離にあるものとすると、従来は、図１０に示すように、鍋径が８ｃｍ程度に相当するインバータ電流が検出された時点で電流低下制御を開始していた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の温度検出センサを備えている場合に、それらのセンサの出力に基づいて極力高出力で加熱を行なうことができる誘導加熱調理器を提供することにある。

本発明の誘導加熱調理器は、調理器本体の上面を構成し、加熱部に被加熱調理器具が載置されるトッププレートと、
前記加熱部に載置された被加熱調理器具を誘導加熱するための加熱コイルと、
前記誘導加熱の制御に関する設定操作を行なうための操作手段と、
前記設定操作に基づいて前記誘導加熱を制御する加熱制御手段と、
前記加熱部に載置された状態にある被加熱調理器具の底部半径を推定するための半径推定手段と、
前記加熱部の下面側に配置される複数の温度検出センサとを備え、
前記複数の温度検出センサは、前記加熱コイルの中心部に１つ配置される第１センサと、前記加熱コイルの中心より所定の半径に相当する位置に配置される第２センサとで構成され、
前記加熱制御手段は、前記半径推定手段によって推定された被加熱調理器具の底部半径が、前記第２センサが配置されている位置の半径距離以上であると判断した場合は、前記設定操作に応じた加熱電力で誘導加熱を行うように制御することを特徴とする。

即ち、半径推定手段が、加熱部に載置された状態にある被加熱調理器具の底部半径を推定する。そして、加熱制御手段は、推定された底部半径が、第２センサが配置されている位置の半径距離以上であると判断した場合、設定操作に応じた加熱電力で誘導加熱を行う。従って、被加熱調理器具が、複数の温度検出センサによって検出される温度に基づき高精度の加熱制御が可能となる底部半径を有している場合は、加熱電力は低下されることなく設定操作に応じた電力が維持されるようになる。

本発明によれば、複数の温度検出センサを備えている場合は、第２センサが配置されている位置が電流低下制御のしきい値として設定されるので、加熱電力を不用意に低下させることなく、被加熱調理器具を極力高出力で加熱することができる。

以下、本発明の一実施例について図１乃至図５を参照して説明する。尚、図６乃至図９と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。本実施例の構成は基本的に従来と同様であり、制御装置（加熱制御手段，半径推定手段）３５のソフトウエアによって行われる制御内容が異なっている。
図１は、制御装置３５によって行われる電流（電力）低下制御に関する制御内容を示すフローチャートであり、図２は、図１のフローチャートに基づく制御を行った場合の鍋径と、誘導加熱を行なうためのインバータ３６の入力電力（但し、ユーザによる設定が３ｋＷである場合）との関係を示すものである。制御装置３５は、インバータ電流検出装置（半径推定手段）４０を介してインバータ３６の回生電流を検知すると（ステップＳ１）、その電流値に応じて鍋径を判断（推定）する（ステップＳ２）。

尚、誘導加熱の対象となる被加熱調理器具は鍋に限らないので、ここで言う「鍋径」とはそれらの調理器具の大きさを示す指標であり、「鍋」も被加熱調理器具の一例である。そして、制御装置３５は、推定した鍋径がＤ２以上か否かを判断する（ステップＳ３）。この距離Ｄ２は、図８に示すように、加熱コイル３（，４）の中心から温度検出部１９，２０（第２センサ）の内周端までの距離である。

ステップＳ３において「ＹＥＳ」と判断すると、制御装置３５は、インバータ３６に入力する電流を、ユーザによって設定された加熱出力に応じた値となるように制御し（ステップＳ４）、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ３において「ＮＯ」と判断すると、制御装置３５は、更に鍋径がＤ３未満か否かを判断する（ステップＳ５）。ここで、距離Ｄ３はＤ２よりも短い距離であり、例えば２．５ｃｍ程度に設定されている。

ステップＳ５において「ＮＯ」と判断すると、制御装置３５は、推定した鍋径に応じてインバータ３６に入力する電流を低下させるように制御する（ステップＳ６）。即ち、図２に示すように、Ｄ２≦（鍋径）＜Ｄ３の範囲では、入力電流を鍋径に応じて線形に低下させる。また、ステップＳ５において「ＹＥＳ」と判断すると、制御装置３５は、加熱制御を停止させる（ステップＳ７）。即ち、鍋径がＤ３未満のものを誘導加熱すると、温度が上昇し過ぎることが想定されるためである。

図３は、制御装置３５が検知するインバータ電流と、誘導加熱による消費電力との関係を、鍋径をパラメータとして示す図である。即ち、ユーザが操作部３１を介して加熱出力を設定すると、制御装置３５は、その設定に応じた消費電力で誘導加熱が行なわれるようにインバータ３６への入力電流を設定する。
そして、入力設定値３ｋＷに応じた入力電流をインバータ３６に与えた結果、検出されたインバータ電流が８０Ａである場合、鍋径は略Ｄ２であると推定される。鍋径がＤ２よりも大であるＤ１の場合、同じ設定に対して検出されるインバータ電流は８０Ａよりも小さくなり、鍋径がＤ２よりも小さい場合、インバータ電流は８０Ａよりも大きくなる（図３中破線で示す）。

ここで、鍋径がＤ２以上であれば、外周側に配置されている温度検出部１９，２０により鍋底に近接した状態で温度検出が可能であり、その検出温度に基づいて誘導加熱制御を行っても問題はない。これに対して、鍋径がＤ２未満であれば、中央部の温度検出部１８（第１センサ）が鍋底と僅かなギャップを有する状態で低めに温度を検出している可能性が高く、その検出温度に基づいて誘導加熱制御を行うと鍋が過熱状態となるおそれがある。従って、そのような状態に至ることを回避するため、加熱出力（＝インバータ３６に対する入力電流）を、判定される鍋径に応じてユーザにより設定された値よりも低めに設定する。

図５は、図４に示すように、（鍋径）＜Ｄ２である小型のフライパン３７を加熱部８の中央部分に載置して加熱した場合における温度検出部１８〜２０により検出される温度（Ｂ〜Ｄ）と、フライパン３７の内底部に温度センサを直付けして検出した温度（Ａ）と、インバータ３６の入力電力（Ｅ）とが、設定入力３ｋＷで加熱を開始した場合に時間の経過に従って変化する状態を示すものである。

この場合、加熱開始時に検出されるインバータ電流が８０Ａを超えるため、鍋径に応じて入力電力を直ちに２ｋＷまで低下させるように制御が行われている。そして、温度検出部１９，２０にはフライパン３７の底がかからないので、これらによる検出温度は低く（Ｃ，Ｄ）、温度検出部１８による検出温度（Ｂ）は高い。
上記電流制御の結果、フライパン３７の加熱初期における温度上昇度合いは低くなっており（従来は、ピークが３００度を超えていた）、制御目標温度である２１０〜２２０度付近により速く収束するようになっている。

尚、図７などに示すように、加熱コイルが大コイル１６、小コイル１７のように二重構造になっている場合には、（小コイルターン数）：（大コイルターン数）が１:２のように設定されているものもあるが、一般的には鍋径が大きいものが多いフライパンなどを均一に加熱するには、小コイル１７のターン数をより増やす方が好ましい（例えば、１０：９など）。
加熱コイルのターン数をそのように設定する場合、温度検出部１９，２０の配置距離は加熱部８，９の中心からより離れた位置に配置されることになる。従って、そのような構成を前提とした場合、電流低下制御のしきい値を厳密に見極めることは、効率的な加熱調理を行なう上で極めて重要となる。

以上のように本実施例によれば、加熱部８，９において、加熱コイル１６，１７の中心部と、その中心より距離Ｄ２に相当する位置とに温度検出部１８〜２０を配置し、制御装置３５は、インバータ３６の回生電流に基づき推定された鍋径がＤ２以上であると判断した場合は、ユーザの設定操作に応じた加熱電力で誘導加熱を行うようにした。従って、鍋が複数の温度検出部１８〜２０により検出された温度に基づき高精度な加熱制御が可能となる底部半径を有している場合は、加熱電力は低下されることなく設定操作に応じた電力が維持されるで、極力高出力で鍋を加熱することができる。

また、制御装置３５は、推定された鍋径がＤ２未満であると判断した場合は、前記設定操作に応じた加熱電力よりも小さい電力で誘導加熱を行うので、鍋が過剰に加熱されてしまうことを防止できる。そして、制御装置３５は、インバータ電流検出装置４０を介し、インバータ３６に流れる電流に基づいて鍋径を推定するので、その推定を迅速且つ高精度に行うことができる。

尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような変形が可能である。
各温度検出部は、加熱コイルの最外周よりも内側の領域の上方に位置する部分に配置されていれば良く、温度検出部の下方に誘導加熱コイルが存在していても良い。
加熱コイルは単一のコイルから構成されていても良い。

温度センサは、１つの加熱部につき、その中心と、中心から所定距離離れた位置との２個だけに配置されていても良い。
「第２センサが配置されている位置の半径距離以上」か否かを判断するしきい値は、Ｄ２に設定するものに限らず、Ｄ２≦（しきい値）≦Ｄ１の範囲で適宜設定すれば良い。
半径推定手段としては、インバータ電流を検知するものに限ることなく、例えば、温度検出部１８と、温度検出部１９又は２０とにより夫々検出される温度の差に基づいて鍋径を推定するように構成しても良い。

本発明は調理台に組み込まれる誘導加熱調理器に限らず、調理台等の上に載置されて使用される誘導加熱調理器にも適用できる。また、誘導加熱コイルのみを備える誘導加熱調理器にも適用可能である。

本発明の一実施例であり、誘導加熱調理器の制御装置によって行われる電流低下制御に関する制御内容を示すフローチャート 図１に基づく制御を行った場合の鍋径と、誘導加熱を行なうためのインバータ３６の入力電力（但し、ユーザによる設定が３ｋＷである場合）との関係を示す図 制御装置が検知するインバータ電流と、誘導加熱による消費電力との関係を鍋径をパラメータとして示す図 左方の加熱部にフライパンを載置した状態の誘導加熱調理器の平面図 鍋温度及び温度検出部の検出値の時間的変化の一例を示す図 従来の誘導加熱調理器の前面図 誘導加熱調理器の平面図 トッププレート付近の奥行き方向縦断側面図 誘導加熱調理器のうち一の誘導加熱コイルに関する部分の電気的構成を示すブロック図 図２相当図

符号の説明

図面中、３，４は加熱コイル、７はトッププレート、１８〜２０は温度検出部（第１，第２センサ）、２２は温度検知素子（温度検出センサ）、３５は制御装置（加熱制御手段，半径推定手段）、３６はインバータ、４０はインバータ電流検出装置（半径推定手段）を示す。

Claims (3)

1. 調理器本体の上面を構成し、加熱部に被加熱調理器具が載置されるトッププレートと、
   前記加熱部に載置された被加熱調理器具を誘導加熱するための加熱コイルと、
   前記誘導加熱の制御に関する設定操作を行なうための操作手段と、
   前記設定操作に基づいて前記誘導加熱を制御する加熱制御手段と、
   前記加熱部に載置された状態にある被加熱調理器具の底部半径を推定するための半径推定手段と、
   前記加熱部の下面側に配置される複数の温度検出センサとを備え、
   前記複数の温度検出センサは、前記加熱コイルの中心部に１つ配置される第１センサと、前記加熱コイルの中心より所定の半径に相当する位置に配置される第２センサとで構成され、
   前記加熱制御手段は、前記半径推定手段によって推定された被加熱調理器具の底部半径が、前記第２センサが配置されている位置の半径距離以上であると判断した場合は、前記設定操作に応じた加熱電力で誘導加熱を行うように制御することを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 加熱制御手段は、半径推定手段によって推定された被加熱調理器具の底部半径が、第２センサが配置されている位置の半径距離未満であると判断した場合は、前記設定操作に応じた加熱電力よりも小さい電力で誘導加熱を行うように制御することを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
3. 加熱コイルに高周波電流を出力するためのインバータを備え、
   半径推定手段は、前記インバータを介して流れる電流に基づいて被加熱調理器具の底部半径を推定する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。
   
   

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