JP5690995B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、一般家庭のキッチンや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。

図８に機器の最大電流値以下に電力制御を行なう誘導加熱調理器のブロック図を示す。まずヒータ機器であるロースターヒーター１０９を使用するときには、使用者が火力設定手段１１７にてロースターヒーターＯＮの設定を行なうと、ロースターヒーター制御手段１１０をＯＮにし、通電を開始する。次に、誘導加熱調理器Ａを使用するときには、火力設定手段１１７にて誘導加熱調理器ＡをＯＮの設定にし、さらに希望する火力を設定する。このとき、誘導加熱電力算出手段１１６にて、電源電圧検知手段１１３の検知電圧と入力電流検知手段１０７ａの検知電流を乗じた値（いわゆる消費電力）を使用者の設定した火力と比較し、これが一致するようにインバータ部１０６ａのスイッチング手段の駆動周波数にフィードバック制御を行って、誘導加熱調理器Ａの消費電力が一定となる制御を行う。また、誘導加熱調理器Ｂを使用するときも、加熱調理器Ａと同様に、制御を行う。

総電流算出手段１１５では、ロースターヒーター１０９の計算電流（＝電源電圧検知手段１１３の検知電圧／ロースターヒーター１０９の抵抗値）と、入力電流検知手段１０７ａ、１０７ｂの検知電流を加算した総電流を算出し、この総電流の総和が所定の電流値Ｉｔｏｔａｌを超えたときには、インバータ部１０６ａ、１０６ｂのスイッチング手段の駆動周波数を変更し、総電流が所定の電流値Ｉｔｏｔａｌ以下となるようにフィードバック制御を行う。なお、この制御で、総電流が所定の電流値Ｉｔｏｔａｌを超えるという条件が成立したときには、前述の各誘導加熱調理器Ａ、Ｂの消費電力を一定にする制御に優先して行われる。

以上の動作により、総電流がＩｔｏｔａｌを超えるのは一瞬であり、電源電圧が変動した場合も、常に総電流がＩｔｏｔａｌ以下になるように制御されるため、定常的に総電流がＩｔｏｔａｌを超えるということがない。このため、Ｉｔｏｔａｌはブレーカの容量や、電源コンセントの電流定格に対しぎりぎりの電流値を設定することができる。これにより、従来よりも最大消費電力を大きくすることができるため、複数の加熱ヒータを同時に使用したときの火力制限が発生する頻度が減少する。

特開２００３−１４２２４７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、例えば、所定以上の火力で加熱を続ける制御が必要となるモード、例えば、調理容器を適切な温度に予熱する予熱モードを備えた機器の場合には、他の加熱手段の加熱を開始し、かつ入力電流の総和が規制値を超えるときに、機器の最大電流量を超えることを防ぐために予熱モード中の加熱の火力をダウンしたとすると、予熱モードの機能の役割を果たせなくなるといった課題を有していた。

本発明は、前記課題を解決するもので、予熱モード中に、他の加熱手段を制御することにより、機器の最大電流を超えるような場合にも、予熱モードを優先して電力制御を行うことにより、予熱モードを継続することが可能となり、使い勝手の良い誘導加熱調理器を
提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の誘導加熱調理器は、調理容器を誘導加熱する誘導加熱手段と、前記調理容器が載置され前記誘導加熱手段の上方に設けられたトッププレートと、前記調理容器の温度を検出する温度検知手段と、前記誘導加熱手段に高周波電流を供給するインバータ部と、入力電流を検知する入力電流検知手段と、総合入力電力規制手段と、抵抗体で構成された加熱手段と、前記調理容器を調理開始するのに適した温度に加熱制御する予熱モードと、を備え、前記予熱モードに移行すると、立ち上げモードにて所定の加熱出力で加熱し、前記温度検知手段の出力の加熱開始からの変化量が所定以上となると、加熱出力を低下させて、前記調理容器を保温する保温モードに移行するとともに、前記総合入力電力規制手段は、入力電流の総和が規制値を超えると、前記誘導加熱手段または前記加熱手段のいずれかを選択してその出力を低下するあるいは加熱開始命令を無効とすることにより、入力電流の総和を前記規制値以下に抑制し、かつ、前記誘導加熱手段が前記予熱モードに移行後、前記立ち上げモード中には、前記誘導加熱手段が前記所定の加熱出力を継続することを優先する構成としたものである。

これにより、調理容器が適温になるまで加熱している予熱モードの立ち上げモード中に、他の加熱手段の加熱開始の入力があっても、加熱開始命令を無効とすることにより機器の最大電流値以下で制御しつつ予熱モードを継続して行うことが可能となり、使い勝手を向上させることが出来る。

以上のように本発明は、予熱モード中に他の加熱手段の加熱を開始した場合においても、加熱開始命令を無効とすることにより機器の最大電流値以下で制御しつつ調理容器を適切な温度に予熱する予熱モードを継続し、炒め物などを最適な温度で開始することが出来る。

本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の外観図 本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の断面からみたブロック図 本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の回路ブロック図 本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の予熱モードを示すグラフ 本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の赤外線センサの回路図 本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の赤外線センサの出力特性を示す図 本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の動作を示すフローチャート 従来の誘導加熱調理器のブロック図

第１の発明は、調理容器を誘導加熱する誘導加熱手段と、前記調理容器が載置され前記誘導加熱手段の上方に設けられたトッププレートと、前記調理容器の温度を検出する温度検知手段と、前記誘導加熱手段に高周波電流を供給するインバータ部と、入力電流を検知する入力電流検知手段と、総合入力電力規制手段と、抵抗体で構成された加熱手段と、前記調理容器を調理開始するのに適した温度に加熱制御する予熱モードと、を備え、前記予熱モードに移行すると、立ち上げモードにて所定の加熱出力で加熱し、前記温度検知手段の出力の加熱開始からの変化量が所定以上となると、加熱出力を低下させて、前記調理容器を保温する保温モードに移行するとともに、前記総合入力電力規制手段は、入力電流の総和が規制値を超えると、前記誘導加熱手段または前記加熱手段のいずれかを選択してその出力を低下するあるいは加熱開始命令を無効とすることにより、入力電流の総和を前記規制値以下に抑制し、かつ、前記誘導加熱手段が前記予熱モードに移行後、前記立ち上げモード中には、前記誘導加熱手段が前記所定の加熱出力を継続することを優先する構成としたことにより、他の加熱手段の加熱開始の入力があり機器の最大電流値を超えそうな場合において、加熱開始命令を無効とすることにより、機器の最大電流値以下で制御しつつ予熱モードの立ち上げモード中の誘導加熱手段の加熱を優先して加熱継続することにより、炒め物などを最適な温度で開始することができ、使い勝手を向上することが出来る。

第２の発明は、特に第１の発明において、前記トッププレートは赤外線が透過する材料で形成されるととともに、前記温度検知手段は、前記調理容器の底面から放射された赤外線を検出する赤外線センサにて構成することにより、温度検知を的確に行なうことが可能となり、予熱モード中の火力を出来る限り上げることができ、予熱モードの使い勝手を向上することが出来る。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、報知もしくは表示を行なう伝達手段を備え、前記予熱モードに移行後、前記立ち上げモードが終了したら、前記伝達手段にて予熱が完了したことの報知または表示を行なう構成とすることにより、予熱モードが
終了し、他の加熱手段が使用可能な状態になったことを使用者に伝えることができ、使い勝手を向上することが出来る。

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。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器を示す外観図である。

図１において、誘導加熱部１ａ、１ｂ、１ｃは加熱コイルで形成され、本体手前から見て左右と奥の合計３箇所に配置されている。トッププレート２は被加熱物（図示せず）を載置するガラスなどの電気絶縁物であり、光透過性が高いものであり、天面操作部３はトッププレート２上に配置されたものであり、カンガルー操作部４は加熱調理器の前面に配置されたものである。また、グリル部５は魚や鶏肉などを焼くものである。

図２は本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器の断面から見たブロック図である。図２において、調理容器７であり、誘導加熱部１ａであり、温度検知手段６は誘導加熱部１ａの中央に配置されたものであり、トッププレート２を介して、被加熱物からの赤外線の放射量から温度を検出する構成となっている。インバータ部１２ａは後述する。

また、図３は本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器の構成を示す回路ブロック図である。図３において、商用交流電源８であり、整流回路９は商用交流電源を整流するものでありダイオードブリッジで構成される。加熱手段１０はグリル部５を形成するものであり、その加熱手段１０のオンオフは加熱制御手段１１で行われる。その加熱制御手段１１は一般的にはリレーやトライアック等で構成され、本実施の形態ではリレーとなっている。インバータ部１２ａ、１２ｂ、１２ｃは誘導加熱部１ａ、１ｂ、１ｃを構成する加熱コイルに高周波電流を供給するものであり、図１で示した３つの誘導加熱部それぞれに対応したものが存在しており、左側の誘導加熱部１ａを構成する加熱コイルにはインバータ部１２ａ、右側の誘導加熱部１ｂにはインバータ部１２ｂ、後ろ側の誘導加熱部１ｃにはインバータ部１２ｃが高周波電流を供給する構成となっている。

そして、インバータ部１２ａ、１２ｂ、１２ｃの電力制御はスイッチング素子のオン時間で一般的に制御され、その制御はマイコン１３を含む制御回路１４にて行われる。制御回路１４の中には、各インバータ部への入力電流を検知する入力電流検知手段１５ａ、１５ｂ、１５ｃがあり、また電源電圧を検知する電圧検知手段１６があり、その電圧検知手段１６で検知した電圧と、入力電流検知手段１５ａ、１５ｂ、１５ｃで検知した電流の積から各々の出力電力を求め、火力の設定どおりになるように、電力制御手段１７ａ、１７ｂ、１７ｃにてスイッチング素子を制御する。

そして、総電力規制手段２１では、それぞれの入力電流検知手段で検知した電流と、グリル部を形成する加熱手段１０がオンしているときの電圧検知手段１６で検知した電源
電圧と加熱手段１０の抵抗値とから算出した加熱手段１０に流れる電流から求めた機器の総電流が、所定の電流値を超えないように、それぞれのインバータ部と加熱手段１０を制御する構成となっている。ここで言う所定の電流とは、例えば一般家庭では２５Ａや３０Ａの電流遮断器（ブレーカー）が備え付けられており、その電流値以下になるように制御することが求められるので、所定の電流はその電流値以下に設定されるべきである。

そして操作手段１８は、本実施の形態では４つのスイッチ等で構成されている。まずメニュー選択手段１８ａは、火力設定に基づいた加熱を行なう加熱モードや、後述する炒め物をする際の調理開始前の準備としての予熱モードや、揚げ物に適した温度になるように調理容器を温度制御する揚げ物モードなどの加熱の種類を選択する。また、出力調整手段１８ｂ、１８ｃは出力調整手段で、例えば前述した加熱モードで加熱中に火力をアップしたければ、出力調整手段１８ｃへ信号を入力することによって火力アップの命令をすることができ、一方で火力をダウンしたければ、出力調整手段１８ｂへ信号を入力することにより火力ダウンの命令をすることができる。更に加熱開始手段１８ｄは、前述したメニュー選択手段１８ａで加熱のメニューを選択している状態で、加熱開始手段１８ｄに信号を入力すると、選択されていた加熱のメニューで加熱を開始する。

また、表示手段１９は、例えば、メニュー選択手段１８ａで選択されているメニューを表示したり、揚げ物モードや予熱モードといった、そのときの加熱状態のメニューを表示したりするものである。

また、報知手段２０は、操作手段１８に信号が入力された際に、信号を受け付けたことを信号音で報知したり、間違った操作をされた場合には音声にてガイドを行なうものであり、更には、揚げ物モードや予熱モードなどで、加熱状態がある条件に達した場合に、その旨を使用者に知らせたりするものである。

図４は、この機器の特徴である、炒め物などを行なう際に調理容器を予熱する予熱モードを示すグラフである。

図４のグラフは、横軸を時間軸として、被加熱物である調理容器７の温度と、温度検知手段６で検知した温度と、誘導加熱部の出力電力の３つを記載している。予熱モードにて加熱を開始すると、温度を検知しながら、所定の出力電力で加熱を開始する。ここではＰ１という電力で加熱を継続している。このとき、ある所定以上の電力を入力しないと、予熱に大幅に時間がかかるか、もしくは、予熱に必要とされる温度まで調理容器７の温度が上がらないため、機器の機能としての役割を果たせなくなる。また、所定の温度に上昇したこと（予熱が完了したこと）を正確に検知するためには、一定火力で継続して加熱することにより、温度変化が大きく変動しないことが非常に重要である。もし一定火力でなく、火力が変動しながら加熱を行なうと、予熱完了を検知するのに非常に煩雑なプログラム構成とすることが必要となる。つまり、この予熱モードという機能を成り立たせるためには、加熱当初より一定火力で加熱し続けることが必要不可欠であると言っても過言ではない。

そして、その一定火力が正にＰ１という電力であり、本実施の形態では２０００Ｗとする。そして、２０００Ｗ以上にて、温度検知手段６で検知した温度とその温度の変化量を確認しながら、加熱を継続する。そして、ある温度検知手段（ここでは赤外線センサ）６の出力が所定値Ｖ１に達すると、予熱が完了したと判断し、その後は、その温度を維持するのに必要な火力で加熱を継続する。本実施の形態では図４のｔ１のタイミングが、予熱完了と判断したタイミングとなる。そして、このｔ１のタイミングで、図３の報知手段２０にて電子音にて予熱が完了したことを報知する。それ以後は、一定火力でなく、温度を維持するのに十分となる低いワットでの温調制御を行う。

図５は、本実施の形態の温度検知手段６を構成する、赤外線センサの回路図を示す。赤外線センサは、フォトダイオード６１と、オペアンプ６２と、抵抗６３、６４とを有する。抵抗６３、６４の一端はフォトダイオード６１に接続され、他端はオペアンプ６２の出力端子及び反転出力端子にそれぞれ接続されている。フォトダイオード６１は、トッププレート２を透過するおよそ３ミクロン以下の波長の赤外線が照射されると電流が流れるシリコン等で形成された受光素子である。フォトダイオード６１により発生した電流は、オペアンプ６２によって増幅され、調理容器７の温度を示す赤外線信号出力６５（電圧値Ｖに相当）として、制御回路１４の一部であるマイコン１３に出力される。赤外線センサは、調理容器７から放射される赤外線を受光するため、トッププレート２を介して温度を検出するサーミスタと比較して、熱応答性が良い。

図６に、赤外線センサの出力特性を示す。図６において、横軸は調理容器７の底面温度であり、縦軸は赤外線センサが出力する赤外線信号出力６５の電圧値を示す。赤外線信号出力６５は、外乱光の影響に基づく出力特性６５ａ〜６５ｃを有する。出力特性６５ａは、外乱光が入っていない場合、すなわち調理容器７から放射される赤外線のみを受光した場合の赤外線信号出力６５を示している。出力特性６５ｂは、赤外線センサに弱い外乱光が入射している場合の赤外線信号出力６５を示している。出力特性６５ｃは、例えば、太陽光等の強い外乱光が入っている場合の赤外線信号出力６５を示している。

本実施の形態においては、炒め物など高火力が必要なときの予熱を行うことを目的としているため、予熱時の目標温度が高い（例えば、２８０℃）。そのため、高温時の出力が得られればよい。そこで、本実施の形態の赤外線センサは、出力特性６５ａで示すように、調理容器７の底面温度が約２５０℃以上のときに赤外線信号出力６５を出力し、約２５０℃未満のときは赤外線信号出力６５を出力しない特性を有する。この場合の「赤外線信号出力６５を出力しない」とは、赤外線信号出力６５を全く出力しないだけでなく、実質的に出力しないこと、すなわちマイコン１３が赤外線信号出力６５の大きさの変化に基づいて調理容器７の底面の温度変化を実質的に読み取れない程の微弱な信号を出力することを含む。赤外線信号出力６５の出力値は、調理容器７の温度が約２５０℃以上になると、指数関数的に増加する。

赤外線センサに弱い外乱光が入射している場合は、出力特性６５ｂで示すように、約２５０℃未満のときであっても外乱光による小さな値の信号が出力される。また、太陽光等の強い外乱光が入っている場合は、出力特性６５ｃのように、約２５０℃未満のときであっても、大きな値の信号が出力される。

このように、赤外線センサから出力される赤外線信号出力６５は外乱光による影響を受けてしまう。そこで、本実施の形態において、予熱の完了、すなわち、調理容器７が目標温度に達したかどうかは、予熱を開始したときからの赤外線信号出力６５の電圧値Ｖの出力増加量ΔＶが所定の増加量を超えたかどうかによって判断する。それによって、外乱光が入っている状態でも、赤外線センサの出力が狙いの温度域で急激に変化するので、温度の検知にバラツキが殆ど発生しない構成となる。

図７は左右及び後ろの誘導加熱部１ａ、１ｂ、１ｃが動作している状態で、加熱手段１０を動作させる命令を行なった場合の動作を示すフローチャートである。

後ろの誘導加熱部１ｃについては最大火力を７５０Ｗと小さいので、左右の誘導加熱部１ａ、１ｂにおいて、予熱モードが動作するものとする。

まず、左右及び後ろの誘導加熱部１ａ、１ｂ、１ｃ全てが動作している状態であるとす
る。ここでステップＳ１で魚などを焼くためのグリル部である加熱手段１０の加熱開始の命令があったとする。すると、先ずは、ステップＳ２にて、左誘導加熱部１ａが予熱モードで加熱中かどうかを確認する。もし、予熱モードで加熱中であったとすると、予熱モードでは最低でも２０００Ｗ以上の出力を必要とするため、加熱手段（ここでは１９００Ｗ定格とする）を動作させると、他のバーナーの火力を止めるかもしくは、予熱モードを中止して左火力のバーナーのワットを低下させる必要が出てくる。ここでは、予熱モードを優先して制御を行うため、ステップＳ４に移行して、加熱手段の加熱開始命令を無効とする。一方、ステップＳ２にて、左誘導加熱部が予熱モードでなかったとすると、ステップＳ３に移行する。

ステップＳ３ではステップＳ２と同じように、今度は右誘導加熱部１ｂが予熱モードで加熱中かどうかを確認する。そして、同様に右誘導加熱部１ｂが予熱モード中であれば、ステップＳ４へ移行し、加熱手段１０の加熱開始命令を無効とする。また、予熱モード中でなければ、ステップＳ５へ移行する。

ステップＳ５では、予熱モードで動作している誘導加熱部が無いので、加熱手段の加熱を受け付けるにあたり、機器の総電力が所定値（本実施の形態では５６００Ｗ）以下になるように、各誘導加熱部の出力可能な最大火力を決定し、それ以上の火力で加熱している場合には、その最大火力までワットを低下させる。本実施の形態では左右の誘導加熱部については、最大火力を１４００Ｗ、後ろの誘導加熱部については最大火力を７５０Ｗとしている。そして、ステップＳ６でグリル部である加熱手段の加熱開始を受け付けて、１９００Ｗで加熱を開始する。このときの総電力は１４００＋１４００＋７５０＋１９００＝５４５０Ｗとなり、所定値の５６００Ｗ以下に制御されている状態となる。

以上のように、本実施の形態では、炒め物などを上手に行なうのに非常に便利で重要な予熱を自動的に行なう予熱モードを有する機器において、他の加熱手段の加熱開始の命令があっても、予熱モードを優先して行い、使い勝手を向上させることが出来る。

尚、温度検知手段６は赤外線を検出するセンサから成る構成としたが、これに限るものではなく、サーミスタなどの感温素子でも可能であるが、温度追従性が高い赤外線センサのほうが望ましいのは言うまでもない。

また、各誘導加熱部の状態については図５で示した例に限るものではなく、予熱モード中の誘導加熱部の火力が所定の出力電力以下に低下しないように、他の誘導加熱部の入力を制限したり、加熱を受け付けない構成であることが、本発明の主旨であることは言うまでもない。

また、図３にて電力制御手段を１つのマイコン１３にて制御する構成としたが、これに限るものではなく、例えば、総電流量を管理して、各誘導加熱部の最大電力や加熱の可否を決定することが出来れば、各誘導加熱部の制御については各々にマイコンを有して制御する構成であっても同様の効果が得られることは言うまでもない。

また、本実施の形態では、図５のステップＳ５にて、最大火力の設定を左右は１４００Ｗで後ろは７５０Ｗとしたが、これに限るものではなく、最大火力は、制限してもそれなりの加熱調理が出来うる電力であれば問題は無く、そのときに、総電力が一般家庭に通常備え付けられている最大電流を制限する電流遮断器（ブレーカー）などの動作に至らない範囲内であれば良いということは言うまでもない。

本発明の誘導加熱調理器は、予熱モードを有し、その機能を優先させるように機器の総
電流量を制御するものであるので、誘導加熱調理器をはじめ、ハロゲン調理器を有する多口タイプの調理器などの用途に利用可能である。

１ａ、１ｂ、１ｃ 誘導加熱部（誘導加熱手段）
２ トッププレート
３ 天面操作部
４ カンガルー操作部
５ グリル部
６ 温度検知手段
７ 調理容器
８ 商用交流電源
９ 整流回路
１０ 加熱手段
１１ 加熱制御手段
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ インバータ部
１３ マイコン
１４ 制御回路
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 入力電流検知手段
１６ 電圧検知手段
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ 電力制御手段
１８ 操作手段
１８ａ メニュー選択手段
１８ｂ、１８ｃ 出力調整手段
１８ｄ 加熱開始手段
１９ 表示手段（伝達手段）
２０ 報知手段（伝達手段）
２１ 総電力規制手段（総合入力電力規制手段）
６１ フォトダイオード
６２ オペアンプ
６３、６４ 抵抗
６５ 赤外線信号出力

Claims (3)

1. 調理容器を誘導加熱する誘導加熱手段と、前記調理容器が載置され前記誘導加熱手段の上方に設けられたトッププレートと、前記調理容器の温度を検出する温度検知手段と、前記誘導加熱手段に高周波電流を供給するインバータ部と、入力電流を検知する入力電流検知手段と、総合入力電力規制手段と、抵抗体で構成された加熱手段と、前記調理容器を調理開始するのに適した温度に加熱制御する予熱モードと、を備え、
   前記予熱モードに移行すると、立ち上げモードにて所定の加熱出力で加熱し、前記温度検知手段の出力の加熱開始からの変化量が所定以上となると、加熱出力を低下させて、前記調理容器を保温する保温モードに移行するとともに、
   前記総合入力電力規制手段は、入力電流の総和が規制値を超えると、前記誘導加熱手段または前記加熱手段のいずれかを選択してその出力を低下するあるいは加熱開始命令を無効とすることにより、入力電流の総和を前記規制値以下に抑制し、かつ、前記誘導加熱手段が前記予熱モードに移行後、前記立ち上げモード中には、前記誘導加熱手段が前記所定の加熱出力を継続することを優先する構成とした誘導加熱調理器。
2. 前記トッププレートは赤外線が透過する材料で形成されるととともに、前記温度検知手段は、前記調理容器の底面から放射された赤外線を検出する赤外線センサにて構成された請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 報知もしくは表示を行なう伝達手段を備え、前記予熱モードに移行後、前記立ち上げモードが終了したら、前記伝達手段にて予熱が完了したことの報知または表示を行なう構成とした請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。