JP2010049959A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】任意の形状、大きさの調理器具を用いることができ、調理器具の温度を非接触かつ高精度で検出し、この検出温度情報に基づいて調理器具の加熱を自動的に制御するようにした、安全で使い勝手のよい誘導加熱調理器を提供する。
【解決手段】被調理物を加熱する調理器具２０が載置されるトッププレート２と、トッププレート２の下面側に設けられて調理器具２０を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイル３と、トッププレート２上に設置されてトッププレート２上に載置された調理器具２０の温度を検出する温度検出手段４と、トッププレート２の下面側に配置されて温度検出手段４からの温度情報を受信する送受信手段６，８を有し、温度情報に基づいて加熱コイル３への通電を制御する制御手段５とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘導加熱調理器に係り、より詳しくは、調理器具の温度を検出することにより、調理器具の加熱を自動的に制御するようにした誘導加熱調理器に関するものである。

従来の加熱調理器に、ＩＨコイルからの磁界の影響を受けず、トッププレートが介在しない調理器具に外部温度センサを固定し、外部温度センサの検出結果に応じた温度情報を赤外線送信し、これに基づいて調理内容を制御することにより、火力の段階的な下降制御を行うことなく、調理器具の現実温度を高精度で検出することができ、これによって調理器具を高火力で継続的に加熱することができて、調理物を短時間で目的の状態に仕上げるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、調理容器を載置するトッププレートと、調理容器を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、トッププレートを介して調理器具の温度を検出する赤外線センサと、赤外線センサの温度情報により加熱コイルの高周波電流を駆動制御する加熱制御手段とを設けて、赤外線センサの受光感度波長域がトッププレートの赤外線透過波長域と重なるようにして調理容器の温度を検出することにより、応答性よく調理容器の温度を制御するようにした誘導加熱調理器がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−１５８４０７号公報（第６−７頁、図２） 特開２００７−７１７７１号公報（第４−５頁、図１）

特許文献１の加熱調理器によれば、調理器具の温度を直接検出することができるが、外部温度センサが固定された専用の調理器具を用いなければならず、任意の調理器具を用いることができないため、きわめて不便で使い勝手が悪いという問題があった。また、外部温度センサで検出した温度を、赤外線を用いてトッププレートを透過し、トッププレートの下に設けた赤外線受光回路へ伝達するようにしているので、赤外線が透過できないトッププレートは使用できないという問題があった。

また、特許文献２の誘導加熱調理器においては、赤外線センサの受光感度波長域がトッププレートの赤外線透過波長域と重なるようにしているため、赤外線透過が困難な有色のトッププレートを用いた場合は、調理容器の温度検出が困難であるという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、任意の形状、大きさの調理器具を用いることができ、調理器具の温度を非接触かつ高精度で検出し、この検出温度情報に基づいて調理器具の加熱を自動的に制御するようにした、安全で使い勝手のよい誘導加熱調理器を提供することを目的としたものである。

本発明に係る誘導加熱調理器は、被調理物を加熱する調理器具が載置されるトッププレートと、該トッププレートの下面側に設けられて前記調理器具を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、前記トッププレート上に設置されて該トッププレート上に載置された調理器具の温度を検出する温度検出手段と、前記トッププレートの下面側に配置されて前記温度検出手段からの温度情報を受信する送受信手段を有し、前記温度情報に基づいて前記加熱コイルへの通電を制御する制御手段とを備えたものである。

本発明によれば、調理器具の温度検出手段をトッププレート上に設けたので、任意の大きさや形状の調理器具を使用することができ、また１つ又は複数の温度検出手段を調理器具の近傍に設置できるので、調理器具の温度検出精度を高めることができ、これにより調理器具の異常な温度上昇を確実に抑制できるため、安全で使い勝手のよい誘導加熱調理器を得ることができる。

［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の要部の構成説明図である。
図において、誘導加熱調理器１は、非磁性材からなり、被調理物が入れられて加熱される調理器具２０が載置されるトッププレート２と、トッププレート２の下面側に設けられて、調理器具２０を加熱するための誘導磁界を発生させる加熱コイル３と、トッププレート２上に設置されて調理器具２０の温度を検出する温度検出手段４と、この温度検出手段４からの温度情報に基づいて、インバータ回路（図示せず）から加熱コイル３に供給される電流を制御する制御手段５とを備えている。

６はトッププレート２の下面側において、温度検出手段と対向して配置された第１のコイル、８はトッププレート２の下面側に配置され、第１のコイル６を介して通信を行う第１の通信手段で、制御手段５に接続されており、これら第１のコイル６と第１の通信手段８とにより制御手段５の送受信手段を構成する。
また、温度検出手段４は、トッププレート２上において第１のコイル６と対向配置された第２のコイル７、第２のコイル７を介して通信を行う第２の通信手段９、及び調理器具２０の温度を検出する温度センサ１０を有し、非磁性材からなるケース１１内に収容されている。

温度検出手段４は、制御手段５とは配線による電気的な接続はなされておらず、第１のコイル６と第２のコイル７との間の電磁誘導結合によって接続され、電力の送受電及び信号の交換が行われる。
また、温度センサ１０には、調理器具２０に対して非接触で温度検出が可能な素子、例えば、フォトダイオード等からなる赤外線センサが用いられる。なお、温度センサ１０を有する温度検出手段４は、トッププレート２に固定してもよいし、トッププレート２に着脱可能に設置するようにしてもよい。

次に、上記のように構成した本実施の形態に係る誘導加熱調理器１の作用について説明する。
トッププレート２上に載置された調理器具２０に対して、使用者より加熱動作の要求（調理スイッチのＯＮ）があると、制御手段５は加熱コイル３にインバータ回路から交流電流を流し、加熱コイル３に誘導磁界を発生させる。発生した誘導磁界により調理器具２０に渦電流が流れ、この渦電流によって調理器具２０にジュール熱が発生し、調理器具２０が加熱される。

このとき、温度検出手段４に設けた赤外線センサ１０（温度センサ）は、加熱された調理器具２０から放射される熱エネルギーを検出し、電圧信号又は電流信号に変換する。赤外線センサ１０によって得られた電圧信号又は電流信号は、第２の通信手段９においてアナログ信号からディジタル信号に変換され、第２の信号手段９から第２のコイル７、第１のコイル６、第１の通信手段８を介して、温度情報を含む通信信号として制御手段５に伝送される。

制御手段５では、温度検出手段４から伝送された温度情報を含む通信信号より、調理器具２０の温度を演算により算出する。そして、このようにして得られた調理器具２０の温度に基づいて、制御手段５は加熱コイル３に流れる電流を制御し、調理の進行状況に応じた調理器具２０に対する火力調整を行う。

次に、温度検出手段４と制御手段５との間の通信動作について説明する。第１の通信手段８から第１のコイル６に交流電流を供給することにより、第１のコイル６に誘導磁界を発生させる。この誘導磁界により第２のコイル７と鎖交する磁束が変化し、電磁誘導により第２のコイル７に起電力が生じる。第２の通信手段９は、この起電力を直流電力に変換することで、第２の通信手段９を含む温度検出手段４の電源として用いる。

ここで、温度検出手段４の電力供給手段として、第１のコイル６から発生した誘導磁界による場合を示したが、加熱コイル３においても調理器具２０の加熱用に誘導磁界を発生することから、加熱コイル３から発生した誘導磁界を第２のコイル７で受けることにより、これを温度検出手段４の電源として用いてもよい。この場合は、第１の通信手段８による温度検出手段４への電力供給のための回路や、電力供給のための動作が不要になる。

また、第１の通信手段８は、制御手段５が温度検出手段４に送信する通信信号に基づいて第１のコイル６に交流電流を供給することにより、第１のコイル６より誘導磁界を発生させる。この誘導磁界により第２のコイル７と鎖交する磁束が変化し、電磁誘導により第２のコイル７に起電力が生じる。第２の通信手段９はこの起電力を検出し、通信成分を取出すことで制御手段５からの通信信号を受信する。このようにして、制御手段５から温度検出手段４への通信を行う。

同様に、第２の通信手段９は、温度検出手段４の温度センサ１０が検出した調理器具２０の温度情報を制御手段５へ送信する。第２の通信手段９は温度情報を含む通信信号に基づいて、第２のコイル７に流れる電流を制御することで、第２のコイル７に誘導磁界を発生させる。この誘導磁界により第１のコイル６に鎖交する磁束が変化し、電磁誘導により第１のコイル６に起電力が生じる。第１の通信手段８はこの起電力を検出し、通信信号成分を取り出すことにより温度検出手段４からの通信信号を受信する。このようにして、温度検出手段４から制御手段５への通信を行う。

ここで、第１のコイル６及び第２のコイル７は、加熱コイル３と同様に巻線からなるコイルであるが、用いられる電力は加熱コイル３より小さい。また、温度検出手段４は調理器具２０より小さい。そのため、加熱コイル３から発生する誘導磁界が、温度検出手段４の第２のコイル７と、第１のコイル６との間の電磁誘導結合に対して干渉することが考えられるので、加熱コイル３から発生する誘導磁界の周波数と、第１のコイル６と第２のコイル７との間の電力供給又は通信に用いる誘導磁界の周波数とを、異なる周波数とすることが望ましい。

また、通信では、誘導磁界の周波数を高くするほど通信速度を高速化することが可能であり、さらに第１のコイル６と第２のコイル７を小さく構成することが可能であることから、第１のコイル６と第２のコイル７との間で用いる誘導磁界の周波数を、加熱コイル３の誘導磁界の周波数より高くすればよい。これらのことから、第１のコイル６及び第２のコイル７の径は、加熱コイル３の径より小さくなる。

第１のコイル６と第２のコイル７の電力送電用の誘導磁界の周波数と、通信用の誘導磁界の周波数に同じ周波数を用いる場合、電力送電用の誘導磁界に通信信号を重畳する方法が考えられるが、この場合に用いられる変調方式の例として、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）方式やＰＳＫ（Phase Shift Keying）方式、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）方式、あるいはＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）などがある。図２（ａ）に通信信号波形を、図２（ｂ）にＡＳＫ方式、図２（ｃ）にＰＳＫ方式、図２（ｄ）にＦＳＫ方式を用いた場合の、第１、第２のコイル６，７の電流波形の一例を示す。

上記の説明では、第１のコイル６と第２のコイル７の誘導磁界の周波数に同じ周波数を用いた場合を示したが、異なる周波数を用いてもよい。この場合は、第１のコイル６と第２のコイル７を、電力送電用と通信用のそれぞれ独立した複数のコイルで構成してもよい。

本実施の形態によれば、調理器具２０の温度検出手段４をトッププレート２上に設けるようにしたので、温度検出手段４の配置の自由度を高めることができる。また、調理器具２０に温度検出手段を設ける必要がないので、調理器具２０の大きさや形状などを任意に選択して使用することができる。さらに、温度検出手段４を調理器具２０の近傍に設置することにより、調理器具２０の温度検出精度を高めることができ、これによって調理器具２０の空焚きによる異常な温度上昇を抑制できるので、安全で使い勝手のよい誘導加熱調理器を得ることができる。

また、加熱調理中に使用者が、被調理物を撹拌するために調理器具２０を上下左右等に揺らすと、調理器具２０がトッププレート２から離れることがあるが、このような場合においても、調理器具２０の温度検出精度の低下を防止することができる。

また、温度検出手段４と制御手段５との間の電力や信号の授受は、第１のコイル６と第２のコイル７との間の電磁誘導結合によって行うようにしたので、トッププレート２に両者を接続する配線のための穴を設ける必要がない。このため、トッププレート２上にこぼれた液体が穴から内部に浸入することがないので、トッププレート２の防汚性を向上すると共に、内部機器や配線などの劣化を防止することができ、信頼性を向上することができる。また、トッププレート２に赤外線の透過しにくい材料を用いることもできるので、トッププレート２の選択の自由度を高めることができる。

また、温度検出手段４に電気的な接続端子や結線が不要となるので、端子や配線の劣化に基づく耐久性、信頼性を向上すると共に、温度検出手段４の密閉性を高めることができ、防塵性、防水性を向上することができる。

［実施の形態２］
図３は本発明の実施の形態２に係る誘導加熱調理器を模式的に示した斜視図、図４は図３の要部の構成説明図である。なお、実施の形態１と同じ部分にはこれと同じ符号が付してある。
図３において、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（以下、単に１１と記すことがある）はトッププレート２の上面に設けた調理器具２０の載置部で、この載置部１１ａ〜１１ｃの下面側には、加熱コイル３ａ，３ｂ，３ｃ（但し、３ｃはヒータの場合もある）が設けられている。よって、以下の説明では、載置部１１ａ〜１１ｃを加熱コイル３ａ〜３ｃと記すことがある。１２はトッププレート２に設けられて、誘導加熱調理器１の操作及び動作表示を行う表示操作部である。

本実施の形態は、トッププレート２の載置部１１ａ〜１１ｃのそれぞれ又はその一部の近傍に、複数の温度検出手段４ａ，４ｂを設けたもの（図には、載置部１１ｂの近傍に２つ設けた場合が示してある）で、それぞれ第２のコイル７ａ，７ｂ、第２の通信手段９ａ，９ｂ及び温度センサ１０ａ，１０ｂが設けられている。
また、トッププレート２の下面側には、第１、第２の温度検出手段４ａ，４ｂに対向して第１のコイル６ａ，６ｂ及び第１の通信手段８ａ，８ｂが設けられている。

誘導加熱調理器１においては、トッププレート２に設けた載置部１１上に調理器具２０を載置するが、必ずしも理想的な位置に設置されるとは限らず、また、使用する調理器具２０の形状により、温度検出手段４からの距離が変動する。
そこで、本実施の形態においては、複数の温度検出手段４ａ，４ｂにより調理器具２０の温度を検出し、それぞれの温度検出手段４ａ，４ｂから得られた温度情報をもとに、調理器具２０の配置位置や形状による温度検出誤差の補正を行うようにしたものである。

本実施の形態における温度検出手段４ａ，４ｂの温度検出作用や制御手段５への信号伝送作用などは、実施の形態１の場合と同様である。
制御手段５は、複数の温度検出手段４ａ，４ｂから伝送された、温度センサ１０ａ，１０ｂによって検出された温度情報を含む通信信号の複数のディジタルデータから、調理器具２０の温度の補正量を演算し、調理器具２０の温度を導出する。そして、このようにして得られた調理器具２０の温度に基づいて、制御手段５は加熱コイル３に供給する電流を制御し、調理の進行状況に応じた調理器具２０に対する火力調整を行う。

上記の説明では、第１のコイル６ａ，６ｂにそれぞれ第１の通信手段８ａ，８ｂを設けた場合を示したが、１つの第１の通信手段８に２つの第１のコイル６ａ，６ｂを接続し、使用する第１のコイル６ａ又は６ｂに対応して切り替えて用いるようにしてもよい。
本実施の形態においても実施の形態１の場合と同様の効果を得ることができるが、さらに、複数の温度検出手段４によって検出された温度を補正して調理器具２０の温度を求めるようにしたので温度検出精度をより高めることができる。

［実施の形態３］
図５は本発明の実施の形態３に係る誘導加熱調理器を模式的に示した斜視図、図６は図５の要部の構成説明図である。なお、実施の形態２と同じ部分には同じ符号が付してある。
本実施の形態は、トッププレート２の下面側の加熱コイル３ａ〜３ｂの近傍にそれぞれ複数の第１のコイル６を設けると共に、トッププレート２の上面の第１のコイル６上に１つ又は複数の温度検出手段４を着脱可能に設置したものである。

この場合、図６に示すように、各第１のコイル６ａ，６ｂ，……にそれぞれ第１の通信手段８ａ，８ｂ，……を設けてもよく、あるいは、１つの第１の通信手段８に複数の第１のコイル６ａ，６ｂ，……を接続し、使用する第１のコイル６に対応して第１の通信手段８を切り替えて用いるようにしてもよい。

本実施の形態においては、トッププレート２に設けた載置部１１ａ〜１１ｃ上に載置する調理器具２０の形状や大きさなどに応じて、当該載置部１１ａ〜１１ｃ（加熱コイル３ａ〜３ｃ）の近傍に設けた複数の第１のコイル６の上方に、１つ又は複数の温度検出手段４を設置する。
一方、第１の通信手段８は、この第１の通信手段８に接続された１つ又は複数の第１のコイル６の、トッププレート２に対する位置情報又はこれを識別するための固体識別情報を有しており、実施の形態１の場合と同様に、温度検出手段４で検出した温度情報に、これら位置情報又は固体識別情報を付与して制御手段５へ伝送する。以下の作用は、実施の形態１，２の場合と同様である。

ここで、第１のコイル６よりも温度検出手段４の方が少ない場合も想定され、その場合は次のようにして判定を行う。
第１のコイル６上に温度検出手段４が存在するかどうかを確認するために、第１の通信手段８に接続された第１のコイル６に対して、電力及び通信のための交流電流を供給する。第１のコイル６上に温度検出手段４が存在すれば、温度検出手段４から応答通信が得られるので、当該第１のコイル６上に温度検出手段４が存在すると判断し、温度検出手段４への電力供給及び通信を継続する。

一方、第１のコイル６上に温度検出手段４が存在しない場合は、温度検出手段４から応答信号が得られないので、当該第１のコイル６上には温度検出手段４が存在しないと判定し、温度検出手段４への電力供給及び通信を停止する。なお、温度検出手段４の設置位置は変化することがあるので、このような第１のコイル６上の温度検出手段４の存在確認動作は、所定の間隔で継続して行うことが望ましい。

本実施の形態においても、実施の形態１，２の場合とほぼ同様の効果が得られるが、さらに、調理器具２０の形状や大きさ、さらには載置位置に対応してその近傍に温度検出手段４を設置することができるので、調理器具２０の温度検出精度をより高めることができる。

［実施の形態４］
図７は本発明の実施の形態４に係る誘導加熱調理器を模式的に示した斜視図、図８は図７の要部の構成説明図である。なお、実施の形態２と同じ部分には、これと同じ符号が付してある。
本実施の形態は、温度検出手段４と表示操作部１２とを一体にして温度検出機能付き表示操作部１３を構成し、これをトッププレート２上に固定し又はトッププレート２に着脱可能に設置するようにしたものである。なお、トッププレート２の下面側には、加熱コイル３ａ〜３ｃの近傍の１か所又は複数か所に、第１のコイル６及び第１の通信手段８が配置されている。

この温度検出機能付き表示操作部１３は、実施の形態１〜３の温度検出手段４と同様に、第２のコイル７、第２の通信手段９及び温度センサ１０を備えており、また、使用者の操作指示を入力するスイッチ、タッチパネル、マイクなどの入力手段と、使用者へ誘導加熱調理器１の動作状態を知らせる表示装置、音声出力手段、振動出力手段などの出力手段、さらにはこれらを制御する表示操作部制御手段等を備えている。

本実施の形態においては、温度検出機能付き表示操作部１３は、誘導加熱調理器１のトッププレート２の下面側に設けた第１のコイル６と対向してトッププレート２の上面に固定され、又は着脱可能に設置される。
そして、実施の形態１〜３の温度検出手段４と同様に、温度検出機能付き表示装置１３の駆動電力は、第１のコイル６又は加熱コイル３から発生する誘導磁束により第２のコイル７を介して供給される。

また、温度検出機能付き表示操作部１３からの入力信号、又は温度検出機能付き表示操作部１３への出力信号は、実施の形態１〜３の温度検出手段４が検出した温度情報を制御手段５へ伝送する場合と同様に、第２の通信手段９、第２のコイル７、第１のコイル６、第１の通信手段８を介して、双方向の通信が行われる。また、第１のコイル６と第２のコイル７との間は、電磁誘導結合により通信情報を伝達する。

本実施の形態においても、実施の形態１〜３の場合とほぼ同様の効果を得ることができるが、さらに、温度検出手段４と表示操作部１２とを一体に纏めて温度検出機能付き表示操作部１３を構成し、これをトッププレート２に固定し又はトッププレート２に着脱自在に設置するようにしたので、誘導加熱調理器１の上面構造を簡素化し、コンパクト化することができる。

本発明に係る温度検出手段４及び温度検出手段４と制御手段５との間の電力及び信号授受等の構成は、家庭用電気機器における温度検出手段や表示操作部、空気調和機における温度検出手段やリモコン装置などに利用することができる。

本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の要部の構成説明図である。 実施の形態１の通信波形図である。 本発明の実施の形態２に係る誘導加熱調理器の模式的斜視図である。 図３の要部の構成説明図である。 本発明の実施の形態３に係る誘導加熱調理器の模式的斜視図である。 図５の要部の構成説明図である。 本発明の実施の形態４に係る誘導加熱調理器の模式的斜視図である。 図７の要部の構成説明図である。

符号の説明

１ 誘導加熱調理器、２ トッププレート、３ 加熱コイル、４ 温度検出手段、５ 制御手段、６ 第１のコイル、７ 第２のコイル、８ 第１の通信手段、９ 第２の通信手段、１０ 温度センサ（赤外線センサ）、１２ 表示操作部、１３ 温度検出機能付き表示操作部。

Claims (12)

1. 被調理物を加熱する調理器具が載置されるトッププレートと、該トッププレートの下面側に設けられて前記調理器具を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、前記トッププレート上に設置されて該トッププレート上に載置された調理器具の温度を検出する温度検出手段と、前記トッププレートの下面側に配置されて前記温度検出手段からの温度情報を受信する送受信手段を有し、前記温度情報に基づいて前記加熱コイルへの通電を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 前記制御手段の送受信手段は、第１のコイル及び該第１のコイルを介して通信を行う第１の通信手段からなり、前記温度検出手段は、前記第１のコイルと対向配置される第２のコイル、該第２のコイルを介して通信を行う第２の通信手段、及び前記調理器具の温度を検出する温度センサからなることを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
3. 前記温度検出手段は、前記トッププレートに対して着脱可能であ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。
4. 前記第１のコイルと第２のコイルとは電磁誘導結合によって結合され、電力の供給及び通信信号の送受信を行うことを特徴とする請求項２又は３記載の誘導加熱調理器。
5. 前記温度検出手段の温度センサは、赤外線センサであることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
6. 前記第１のコイル及び第２のコイルは、前記加熱コイルより小径であることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
7. 前記第１のコイルと第２のコイルとの間の通信に用いられる誘導磁界の周波数は、前記加熱コイルに用いられる誘導磁界の周波数と異なる周波数であることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
8. 前記第１のコイルと第２のコイルとの間の通信に用いられる誘導磁界の周波数は、前記加熱コイルに用いられる誘導磁界の周波数より高い周波数であることを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
9. 前記第１のコイルは、前記トッププレートの下面側の複数の位置に配置されていることを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
10. 前記温度検出手段は、前記複数の位置に配置された２つ以上の第１のコイルと対向する任意の位置に設置しうることを特徴とする請求項９記載の誘導加熱調理器。
11. 前記温度検出手段は複数設けられ、前記第１のコイルと対向する２つ以上の位置に設置されることを特徴とする請求項９又は１０記載の誘導加熱調理器。
12. 前記温度検出手段を、表示操作部と一体化して構成したことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の誘導加熱調理器。

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