JP2013073939A - 誘導加熱装置によって調理容器を加熱するための方法及び誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誘導加熱装置によって調理容器を加熱するための方法を提供する。
【解決手段】誘導加熱装置が誘導加熱コイルを有する共振回路を含み、前記方法が以下の工程を含むことを特徴とする方法：使用者によって選択された加熱電力レベル及び／又は使用者によって選択された調理容器タイプに依存して、誘導加熱装置によって調理容器に、特定された量のエネルギーを供給すること、共振回路のパラメータ値、特に共振回路の自然周波数共鳴振動の継続期間（Ｔｐ）を続いて決定し記憶すること、但し、パラメータ値は、調理容器、特に調理容器の底部の温度に依存する、及び記憶されたパラメータ値に依存する設定値に少なくとも一つのパラメータ値を調整すること。
【選択図】図２

Description

本発明は、誘導加熱装置によって調理容器を加熱するための方法、及びその方法を実施するための誘導加熱装置に関する。

誘導加熱装置では、交番磁界が誘導加熱コイルによって発生され、前記交番磁界は、加熱される調理容器（それは強磁性材料から作られる底部を有する）に渦電流を誘導し、磁化反転による損失を起こし、その結果として調理容器が加熱される。

誘導加熱コイルは、誘導加熱コイル及び一つ以上のコンデンサーを含む共振回路の構成部品である。誘導加熱コイルは通常、フェライト芯を組み合わされた、平坦で螺旋巻きのコイルとして設計され、例えば誘導ホブのガラスセラミック表面の下に配置される。そうする際に、加熱される調理器具と関連する誘導加熱コイルは、共振回路の誘導部品及び抵抗部品を形成する。

共振回路を駆動又は励起するために、例えば５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの主電源周波数を有する低周波数主電源交流電圧がまず整流され、次いで半導体スイッチによって高い周波数の励起又は駆動信号に変換される。励起信号又は駆動電圧は通常、２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの範囲の周波数を有する方形電圧である。励起信号を発生するための回路はまた、（周波数）変換器と称される。

設定加熱電力設定値に依存して調理容器への加熱電力供給を調整するための様々な方法が開示されている。

第一の方法では、励起信号又は方形電圧の周波数は、出力もしくは供給される加熱電力、又は必要な電力変換に依存して変化される。加熱電力出力を調整するためのこの方法は、共振回路がその共振周波数で励起されるときに最大加熱電力出力が起こることを利用する。励起信号の周波数と共振回路の共振周波数の間の差が大きいほど、出力される加熱電力が低い。

しかしながら、もし誘導加熱装置が複数の共振回路を持つなら、例えばもし誘導加熱装置が異なる誘導調理領域を持つ誘導ホブを形成し、異なる加熱電力が共振回路のために設定されるなら、干渉ノイズに導きうるうなり周波数が励起信号の異なる周波数の重なりによって生じうる。

この種のうなり周波数による干渉ノイズを防ぐ加熱電力を調整するための方法は、加熱電力の実効値が励起信号のパルス幅を変化することによって調整される一定の励起周波数での励起信号のパルス幅変調である。しかしながら、この種の実効値制御では、一定の励起周波数でパルス幅を変化することによって、高いスイッチオン及びスイッチオフ電流は、半導体スイッチで生成され、その結果として広帯域及び高エネルギー干渉スペクトルが生成される。

例えば特定の時間依存加熱プロファイルを発生し、かつ／又はパンの表面の最適な加熱調理温度を自動的に設定することができるためには、このように誘導加熱される調理容器底部の温度を決定することが望ましいことが多い。

ＤＥ １０ ２００９ ０４７ １８５ Ａ１は、誘導加熱装置及び方法を開示し、そ
こでは調理容器底部の温度依存強磁性が高い分解能で測定され、調理容器底部の温度を決定するために評価される。

本発明は、誘導加熱装置によって調理容器を加熱するための方法、及びその方法を実施するための誘導加熱装置を提供する目的に基づいており、それは、特にＤＥ １０ ２００９ ０４７ １８５ Ａ１に開示された測定原理に基づいて、温度制御また温度調整された調理を実施することを可能にする。

本発明は、請求項１の特徴を有する方法、及び請求項６の特徴を有する誘導加熱装置によって、この目的を達成する。

本発明による方法は、誘導加熱装置によって特に（フライ）パンの形の調理容器を加熱するために使用され、誘導加熱装置は、誘導加熱コイルを有する共振回路を含む。この方法は、次の工程を含む：使用者によって選択された加熱電力レベル及び／又は使用者によって選択された調理容器タイプに依存して、誘導加熱装置によって調理容器に、特定された量のエネルギーを供給すること；共振回路のパラメータ値、特に共振回路の自然共振周波数又は自然共振周波数と関連した継続期間を続いて決定しかつ記憶すること、但し、パラメータ値は、調理容器の温度、特に調理容器底部の温度に依存する；記憶されたパラメータ値に依存する設定値に少なくとも一つのパラメータ値を閉ループ調整又は閉ループ制御すること。

改良例では、パラメータ値の設定値は、記憶されたパラメータ値に等しい。

改良例では、特定された量のエネルギーが調理容器に供給された後に、信号が使用者に出力される。

改良例では、特定された量のエネルギーが調理容器に供給された後でかつ共振回路のパラメータ値が決定されかつ記憶される前の特定された落ち着き時間（ｓｅｔｔｌｉｎｇ ｔｉｍｅ）の間、特定された加熱電力が調理容器に付与される。好ましくは、落ち着き時間は１秒〜１０秒、さらには５秒であるように選択され、特定された加熱電力は定格加熱電力の１０％〜５０％、さらには２５％であるように選択される。

誘導加熱装置は、誘導加熱コイルを有する共振回路、供給されたエネルギーを測定するための装置、及び上述の方法を実施するように設計された制御装置を有する。

本発明は、図面を参照して以下に記載され、それは本発明の好ましい実施形態を示す。

図１は、誘導加熱コイルを有する共振回路を有する誘導加熱装置、供給されたエネルギーを測定するための装置、及び制御装置を概略的に示す。

図２は、図１に示される誘導加熱装置によって加熱される調理容器の底部の温度、誘導加熱装置によって調理容器に供給される加熱電力、及び共振回路の自然周波数共鳴振動の継続期間の時間に対する特徴を概略的に示す。

図１は、誘導加熱コイル１及びコンデンサー２，３を有する共振回路４、及び電源装置７を有する誘導加熱装置９を概略的に示し、電源装置７は、従来の方法で例えば５０Ｈｚの主電源周波数を有する低周波数主電源交流電圧ＵＮを整流し、制御装置８によって制御され、次いで半導体スイッチ（図示せず）によって２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの範囲の周波数を有する方形電圧ＵＲに前記電圧ＵＮを変換し、そこでは方形電圧ＵＲは、調理容器５の強磁性底部に加熱電力を供給するために共振回路４又はその誘導加熱コイル１に付与される。調理容器５へのエネルギー供給量を測定するための装置１０も示される。

コンデンサー２，３は、従来のように中間回路電圧の極ＵＺＫ＋とＵＺＫ−の間で直列でループ化され、コンデンサー２，３の接続ノードは誘導加熱コイル１の端子に接続されている。

誘導加熱装置９は測定手段（さらに詳細に示されず）を有し、測定手段は、共振回路４の自然周波数共鳴振動の継続期間Ｔｐ（図２参照）の形で共振回路４のパラメータ値の連続的又は周期的な決定を可能にし、継続期間Ｔｐは調理容器底部の温度に依存し、即ち温度の増加とともに同様に増加する。なぜならば、実効インダクタンスは、調理容器底部の温度が増加すると増加し、それゆえ共振周波数が減少し、それに従って継続期間が増加するからである。継続期間Ｔｐは、例えばマイクロコントローラのタイマーによって決定されることができる。

測定手段の設計及び基本的な機能、測定方法、及び加熱電力設定に関しては、ＤＥ １０ ２００９ ０４７ １８５ Ａ１を参照されたい。前記文献は、繰り返しを避けるためにこの点に関して参考として本明細書の内容に組み込まれる。

図２は、図１に示された誘導加熱装置９によって加熱されるソースパンの底部５の温度Θの時間に対する特徴、誘導加熱装置によって調理容器５に供給される加熱電力Ｐ（定格加熱電力の０．５％）の時間に対する特徴、及び本発明による方法が実施されるときの共振回路４の自然周波数共鳴振動の継続期間Ｔｐの時間に対する特徴を示す。

制御装置８は、共振回路４の自然周波数共鳴振動の継続期間Ｔｐを連続的又は周期的に決定し、この目的のために、加熱電力供給は短かく中断され、共振回路４の自然周波数共振操作に対して切り換えがなされる。これらの段階は、低い時間分解能のため、図２に示されていない。

時間間隔Ｉでは、装置１０によって決定され、特定された量のエネルギーが誘導加熱装置９によって調理容器５に供給されるまで高周波数方形電圧ＵＲが最大加熱電力設定値（定格加熱電力の１００％に相当）で共振回路４に付与される、特定された量のエネルギーは、使用者によって選択された加熱電力レベル及び／又は使用者によって選択された調理容器タイプに依存しうる。

時間間隔Ｉの終了後、落ち着き間隔ＩＩが続き、その間、定格加熱電力の約２５％が５秒間、調理容器５に付与される。

時間間隔ＩＩの終わりに、瞬間継続期間Ｔｐが決定され、設定値ＰＭとして記憶される。続く時間間隔ＩＩＩでは、継続期間は、記憶された設定値ＰＭに制御される。

本発明によれば、調理容器（例えばフライパン）は、エネルギーを制御することによって好適な作用温度に加熱される。調理器具の質量によって与えられるエネルギー量、熱容量、最終温度、及び熱損失は、必要な作用温度を再現するために、例えば実験的に決定され、記憶され、繰り返し供給されることができる。

エネルギー供給量を計量するために、調理システムは、各調理領域のために供給されたエネルギーを測定するための装置１０を有する。調理システムは、好ましくは９つの段階的な量の範囲の加熱エネルギーを与え、それは、軽い及び重いフライパンの両方が１４０℃〜２１０℃の作用温度に加熱されることができるように段階分けされている。

この目的のため、例えば加熱ステップ１の加熱調理モードでは、軽いパンを約１４０℃に加熱するエネルギーの量（例えば２５Ｗｈ）が放出される、加熱ステップ９では、重いパンを約２００℃に加熱することができるエネルギーの量（例えば８０Ｗｈ）が放出される。ステップ１と９の二つの限界の間にあるエネルギーの量はステップ２〜８に割り当てられる。

使用者は通常、数個の異なるタイプのパンを使用するだけであり、従ってどのパンに対してどのステップが最も好適であるかを素早く学習することができる。

加熱エネルギーを導入した直後、又は好適な選択された落ち着き時間の後、現在の温度の値又はその代表的な大きさは、誘導的に測定され、（間接的な）温度調整のための参照値として使用される。それゆえ、測定された変数と温度の間の関係を正確に知ることは必要でない。実際には、一種の校正が、加熱が起こるたびに実施される。

もし、使用者との通信手段を有する入力装置が利用可能であるなら、様々なパンの選択が使用者に与えられ、そこでは使用者は、自分自身のものと最も類似するか又は自分自身のものと同一のパンを選択し、希望の温度を入力する。これから、システムは必要な加熱エネルギーを導くことができる。

使用者は、必要な加熱調理温度が達成されたことを音響及び／又は視覚信号によって知らされる。

調理容器５への食品の添加は、継続期間Ｔｐの変化のために素早く検出されることができ、例えば図２の時間間隔ＩＩＩの最初からわかるように加熱電力を増加することによって修正されることができる。ここで、ステーキの添加は温度Θ及び継続期間の減少に導き、それは応じて修正される。

加熱調理工程中、必要な加熱電力は減少し、温度調整器は、供給電力を応じて減少し、それゆえ調理容器５中の温度の危険な増加に対して保護する。

継続期間の形の共振回路のパラメータ値の代わりに他の／追加のパラメータ値、例えば共振回路電圧の大きさ、誘導加熱コイルを横切る電圧、共振回路電流の大きさ、及び／又は共振回路電圧と共振回路電流の間の位相シフトを使用できることが理解される。

さらに、本発明は、並列共振回路又は直列共振回路（フルブリッジ駆動）において使用できることが理解される。

Claims (6)

1. 誘導加熱装置（９）によって調理容器（５）を加熱するための方法であって、誘導加熱装置が、誘導加熱コイル（１）を有する共振回路（４）を含み、前記方法が以下の工程を含むことを特徴とする方法：
   −使用者によって選択された加熱電力レベル及び／又は使用者によって選択された調理容器タイプに依存して、誘導加熱装置によって調理容器に、特定された量のエネルギーを供給すること、
   −共振回路のパラメータ値、特に共振回路の自然周波数共鳴振動の継続期間（Ｔｐ）を続いて決定し記憶すること、但し、パラメータ値は、調理容器、特に調理容器の底部の温度に依存する、及び
   −記憶されたパラメータ値に依存する設定値に少なくとも一つのパラメータ値を調整すること。
2. パラメータ値の設定値が、記憶されたパラメータ値に等しいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 特定された量のエネルギーが調理容器に供給された後に、信号が使用者に出力されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 特定された量のエネルギーが調理容器に供給された後でかつ共振回路のパラメータ値が決定されかつ記憶される前の特定された落ち着き時間の間、特定された加熱電力が調理容器に付与されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 落ち着き時間が１秒〜１０秒であるように選択され、特定された加熱電力が定格加熱電力の１０％〜５０％であるように選択されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 以下のものを含むことを特徴とする誘導加熱装置（９）：
   −誘導加熱コイル（１）を有する共振回路（４）、
   −供給されたエネルギーを測定するための装置（１０）、及び
   −請求項１〜５のいずれかに記載の方法を実施するように設計された制御装置（８）。

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