JP4983736B2 - 加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、加熱調理器の操作検知方法に関するものである。

従来、この種の操作方法としては、例えば、特許文献１に記載されているものがある。

図８に従来の加熱調理器の概要を示す。加熱調理器の上本体は、表面が平らな耐熱性強化ガラスからなるトッププレート１０１で構成されており、トッププレート１０１の表面上には、誘導加熱調理部１０２、１０３、ヒーター加熱調理部１０４がある。誘導加熱調理部１０２、１０３は、加熱調理器の手前側左右に配置され、ヒーター加熱調理部１０４は、中央奥側に配置される。誘導加熱調理部１０２、１０３の更に手前側には、誘導加熱調理部１０２、１０３、ヒーター加熱調理部１０４に対応して、３つの操作部１０５、１０６、１０７が左右方向に一列に並ぶように設けれている。これらの操作部のうち操作部１０５を例に取ると、操作手段たる接触部１０５ａで構成されている。

図９に静電容量式の操作スイッチ１０８の斜視図を示す。操作部１０５、１０６、１０７の各操作スイッチ１０８は、操作回路基板１０９上に銅箔で形成された平面状電極１０８ａと、この平面状電極１０８ａの周囲を取り囲むシールド用電極１０８ｂ（操作スイッチ１０８の接触範囲を確定するために設けられ、アースされている）とから構成されている。

図１０に示すように使用者がトッププレート１０１表面の接触部１０５ａを指１１０で接触すると、平面状電極１０８ａとの間に等価的にコンデンサが形成されて、そのコンデンサに電源から充電が行われる。

図１１で、操作スイッチ１０８の等価回路と操作信号の検出回路の一例を示す。

コンデンサの一方の電極である平面状電極１０８ａは、コンパレータ１１１の非反転入力端子に接続されている。また、平面状電極１０８ａは、電源とアースとの間に接続されている抵抗１１２ａ及び１１２ｂの直列回路の共通接続点にも接続されている。

これらの平面状電極１０８ａ並びに抵抗１１２ａ及び１１２ｂは、作業者が接触部１０５ａを接触した事を検出する検出部として設けられている。コンパレータ１１１の反転入力端子は、直接アースされており、コンパレータ１１１の出力端子は、抵抗１１３によってプルアップされていると共に、制御回路の入力端子１１４ａに接続されている。

そして、図１０に示すように使用者がトッププレート１０１表面の接触部１０５ａを指１１０で接触すると、図１１において破線で示されているように、平面状電極１０８ａとの間に等価的にコンデンサが形成されて、そのコンデンサに電源から抵抗１１２ａを介して充電が行われる。すると、コンパレータ１１１の非反転入力端子のレベルはハイから僅かの間ロウに変化する。その時、コンパレータ１１１の出力端子はロウレベルとなって、制御回路に操作信号が出力されるようになっている。このコンパレータ１１１は、上記検出部により検出された操作に基づいて制御回路に操作信号を与える信号処理部である。
特開平１０−２１４６７７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、図８に示すように操作部１０５、１０６、１０７には多数の操作スイッチ１０８が存在するため、図１１に示す検出回路を操作スイッチ１０８の数だけ設ける必要がある。

更に、制御回路への操作信号の入力数も多数となる。制御回路はマイクロコンピュータを主体として構成される場合が多く、マイクロコンピュータの入力数には限度があるため、操作スイッチ１０８の数が増えると、入力数の多いマイクロコンピュータが必要になる。

そのため、マルチプレクサなどのパラレルーシリアル変換回路を用いて複数の操作スイッチ１０８の操作信号を１つのシリアル信号として制御回路へ出力する方法がある。

マルチプレクサは入力チャンネルに入力される複数の電圧を一定順序でシリアル出力するため、複数の平面状電極１０８ａをマルチプレクサに入力し、マルチプレクサの出力とコンパレータ１１１の非反転入力端子をつなぐ事で、コンパレータ１１１から制御回路までの検知回路は１つで済む。

制御回路は、マルチプレクサのシリアル出力の順序を制御し、どの操作スイッチ１０８の平面状電極１０８ａの入力がシリアル出力されているかを知る事ができるので、対応する操作スイッチ１０８の操作信号を得る事ができる。

しかし、平面状電極１０８ａとシールド用電極１０８ｂのように形状の異なる電極では、電極とトッププレート１０１表面を指１１０で接触した際に形成される等価的なコンデンサの容量が異なるため、コンパレータ１１１の反転入力端子に閾値となる電圧を加えて、コンパレータ１１１の出力がトッププレート１０１表面を指１１０で接触した際に確実にロウレベルとなるよう調整する必要があるが、マルチプレクサによりコンパレータ１１１から制御回路までを１つにまとめてしまうと、個別の調整ができないといった課題がある。

また、検知回路に増幅回路を用いて増幅を行う場合、同様に電極の面積の異なるスイッチの増幅回路をまとめると個別の増幅率の設計ができないという課題を有していた。

さらに、スイッチの機能に応じてスイッチの検知感度を調整する場合にも、機能の異なるスイッチとそれ以外のスイッチの増幅回路をまとめると機能の異なるスイッチの増幅率の変更による感度調整ができないないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、作用の同じスイッチについては、増幅回路の増幅率を同じに設定できるために、検知回路やマイクロコンピュータの入力端子を節約でき、他のスイッチとは面積や役割の異なるスイッチについては、独立して増幅率の設定ができるので、それぞれのスイッチに最適な増幅率を設定でき、検知できるスイッチの数を増やすことができる加熱調理器を提供することを目的とする。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、複数の操作スイッチの検知回路をマルチプレクサを用いてパラレルーシリアル変換回路で１つにまとめ、検知回路の削減とマイクロコンピュータの入力端子の削減を図る場合、複数の操作スイッチの中で平面状電極の面積の異なるスイッチは、マルチプレクサを介さず、独立した検知回路を用い、それ以外のスイッチはマルチプレクサを介して、検知回路を１つにまとめる。

検知回路に増幅回路を用いて増幅を行う場合も電極の面積の異なるスイッチは、独立し
た増幅回路を用い、それ以外のスイッチはマルチプレクサを介して、増幅回路を１つにまとめる。

機能の異なるスイッチの検知回路についても、独立した検知回路を用い、それ以外のスイッチはマルチプレクサを介して、検知回路や増幅回路を１つにまとめる。

これによって、電極が多数ある場合でも増幅回路を１つにでき、増幅率を別途設計する必要のある電極のみ独立した増幅回路により別途増幅率の設定が可能となる。

本発明により、加熱調理器の上面に配置された絶縁性の材料からなるトッププレートとトッププレートの表面の操作スイッチを指で触れたときに指とトップレート裏面に印刷された導電性印刷との間に発生する静電容量の変化を検知する検知回路において、操作スイッチが複数存在する場合に検知回路を減らすためにマルチプレクサを用いてパラレルーシリアル変換をするが、導電性印刷の面積が外の操作スイッチの導電性印刷と異なる操作スイッチは、マルチプレクサを介さず、独立した検知回路を持つ事で、導電性印刷の違いによりトッププレート表面を指で触れた際の静電容量の変化が外の操作スイッチと異なる場合も検知回路の検知閾値や増幅回路の増幅率を外の操作スイッチとは異なる値に設計し、調整する事ができる。

また、複数の操作スイッチの中でも機能が異なるためにスイッチの感度を他の操作スイッチとは異に設計したい場合も、機能の異なる操作スイッチのみ独立した検知回路を持つ事で、自由に感度の調整ができる。

第１の発明は、被加熱物が載置される耐熱性且つ絶縁性の材料からなるトッププレートと、前記トッププレートの下方に配置され前記被加熱物を加熱する複数の加熱手段と、前記トッププレート裏面に印刷された複数の導電性の電極と、前記トッププレート表面の前記電極と対向する場所を使用者が接触する事による静電容量の変化を検出する複数の検知手段と、前記検知手段の検出した静電容量の変化を増幅して電気信号に変換する増幅回路と、前記増幅回路で変換した電気信号に応じて加熱手段を各々制御する制御手段とを備え、前記増幅回路は、複数の前記検知手段につき１つの増幅回路を有しており増幅率は複数の前記検知手段で同じになる様構成されているが、複数の前記検知手段のうち少なくとも１つの前記電極の前記検知手段は、独立した増幅回路を有する事を特徴とする。

上記の手段によれば、電極が多数ある場合でも増幅回路を１つにでき、増幅率を別途設計する必要のある電極のみ独立した増幅回路により別途増幅率の設定が可能となる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、電極のうち他の前記電極と面積の異なるものの検知手段は、独立した増幅回路を有する事を特徴とする。

上記の手段によれば、電極が多数ある場合でも増幅回路を１つにでき、電極の面積が他の電極と異なるものと他の電極とでのみトッププレート表面の電極と対向する場所を使用者が触れたときの静電容量の変化が異なる場合には、面積の異なる電極のみ別途増幅率の設定が可能となる。

第３の発明は、特に第１の発明において、電極のうち他の前記電極と加熱手段の制御内容が異なるものの検知手段は、独立した増幅回路を有する事を特徴とする。

上記の手段によれば、電極が多数ある場合でも増幅回路を１つにでき、電極の制御内容
が他の電極と異なる場合に、別途増幅率の設定ができるために、他の前記電極とは異なる感度に設定できる。

第４の発明の加熱調理器は、特に、第１の発明において、電極のうちトッププレート表面の前記電極と対向する場所に電極印刷のあるものの検知手段は、独立した前記増幅回路を有する事を特徴とする。

上記の手段によれば、前記電極が多数ある場合でも増幅回路を１つにでき、前記トッププレート表面の前記電極と対向する場所に電極印刷のあるものについては、前記トッププレート表面に電極印刷のないものと比べて、使用者が指で触れたときの静電容量の変化が異なるため、同じ感度にするために別途増幅率の設定が可能となる。

第５の発明の加熱調理器は、特に、第１の発明において、電極のうち他の前記電極と離れた位置に印刷されたものの検知手段は、独立した増幅回路を有する事を特徴とする。

上記の手段によれば、電極が多数ある場合でも増幅回路を１つにでき、電極のうち他の電極と離れた位置に印刷されたものについては、他の電極と比べて、使用者が指で触れたときの静電容量の変化が異なるため、同じ感度にするために別途増幅率の設定をすることが可能となる。

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、本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）
本実施の形態を図１、図２、図３、図４、図５、図６を用いて説明する。

図１において、外郭を構成する本体１の上面には、耐熱強化ガラスからなるトッププレート２が配設されている。本体１内のトッププレート２の下面にはトッププレート２上方に載置された被加熱物３を加熱する２つの誘導加熱コイル４、５と１つのラジェントヒーター６からなる加熱手段が配設されている。

トッププレート２上面には、誘導加熱コイル４、５、ラジェントヒーター６の配設されている位置に対応して、左加熱調理部７、右加熱調理部８、後ヒーター部９が印刷されている。

左加熱調理部７、右加熱調理部８の手前には、２つの加熱調理部に対応して操作部１０、表示部１１が図２のように左右方向に一列に並ぶように設けられている。

図３にトッププレート２裏面の電極印刷を示す。トッププレート２裏面の操作部１０に対向する位置には、導電性を有するカーボン印刷からなる同形状の複数のスイッチ電極１２が施されている。また、複数のスイッチ電極１２を囲むように同じく導電性を有するカーボン印刷からなるキャンセル電極１３が施される。

誘導加熱コイル４、５と１つのラジェントヒーター６は、誘導加熱コイル５の下方に配置され、操作部１０より操作信号を受け取る加熱制御部１４により制御される。

操作部１０のスイッチ１０ａを例に取り、図４に断面図。図５に等価回路と増幅回路の構成を示す。

図４に示すように、スイッチ電極１２ａとキャンセル電極１３ａは、トッププレート２
下方の検知回路１６に接続されており、使用者が指１５で操作部１０ａを触れると、指とスイッチ電極１２ａとの間に等価的にコンデンサが形成され、形成されたコンデンサの静電容量を検知回路１６が検知する。検知回路１６は、マイクロコンピュータを主体としており、使用者が操作部１０ａを指１５で触れる前と触れた後の静電容量の差を電圧に変換し、その差が一定の値以上であれば、操作部１０ａが操作されたと判断して、加熱制御部１４に制御情報を送信する。

加熱制御部１４は、検知回路１６より得た制御情報に従って、誘導加熱コイル４、５、ラジェントヒーター６の制御を行う。

図５の等価回路と増幅回路で使用者が指１５で操作部１０ａに触れたときの動作を示す。

コンデンサの一方の電極であるスイッチ電極１２ａは、オペアンプ１７で構成する差分増幅回路に接続されている。他方は、使用者の指１５である。この差分増幅回路は、入力電圧Ｖｉ、Ｖ１と出力電圧Ｖｏに以下の関係式が成り立ち、Ｒ１、Ｒ２によって、増幅率が決まる。

Ｖｏ＝Ｒ２／Ｒ１（Ｖｉ−Ｖ１）
Ｖｏは、検知回路１６のマイクロコンピュータに接続されており、検知回路１６のマイクロコンピュータは、使用者が指１５で操作部１０ａを触れる前と触れた後のＶｏの差から操作の判定を行う。

スイッチ電極部１２ａ〜１２ｆの６つの操作部で以上の検知回路を構成すると部品点数が増え、マイクロコンピュータの入力端子が足りなくなることから、図５に示すように、マルチプレクサ１８を用いて、スイッチ電極１２ａ〜１０ｆのＶｉをシリアル出力することで、オペアンプ１７とその周辺部品は１つで済み、マイクロコンピュータの入力端子も１つで済む。

この時、Ｒ１、Ｒ２も１つの回路に集約しているため、増幅率は全てのスイッチ電極１２ａ〜１２ｆで一定となる。

ただし、キャンセル電極１３ａについては、スイッチ電極１２ａ〜１２ｆとは、形状が異なるため、同じ面積の指１５でキャンセル電極１３ａ上を触れても、キャンセル電極１３ａと指１５の対向する面積がスイッチ電極１２ａ〜１２ｆとは異なり、発生する等価的なコンデンサの容量も異なるので、同じ増幅率では、スイッチの性能が確保できない。そこで、キャンセル電極１３ａのみ独立した検知回路を用い、検知回路１６のマイクロコンピュータにＶｏ２を入力する。

これにより、キャンセル電極１３ａの入力電圧Ｖｉ、Ｖ２と出力電圧Ｖｏ２の関係式は、
Ｖｏ２＝Ｒ２２／Ｒ１２（Ｖｉ−Ｖ２）
となり、キャンセル電極１３ａの増幅率は、Ｒ１２，Ｒ２２によって、スイッチ電極１２ａ〜１２ｆとは別に決める事ができる。

（実施の形態２）
本実施の形態を図１、図２、図３、図４、図５、図６用いて説明する。

第１の実施の形態と同一部分には同一符合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。

図２における操作部１０ａ〜１０ｆの操作により加熱制御部１４は、左加熱調理部７下の誘導加熱コイル４の電流制御を行い、加熱の開始、停止、火力制御などを行う。それに対して、キャンセル電極１３ａは、トッププレート２表面に操作部として印刷されておらず、操作部１０ａ〜１０ｆとは、異なる働きをする。キャンセル電極１３ａと操作部１０ａ〜１０ｆ裏面のスイッチ電極１２ａ〜１２ｆのいずれかの電極が同時に操作を検知した場合、キャンセル１３ａはスイッチ電極１２ａ〜１２ｆを覆うように周囲に印刷されている事から、使用者がトッププレート２に手をつく、布巾で操作部１０ａ〜１０ｆ周辺を拭くなど、操作部１０ａ〜１０ｆを意図して操作したわけではないと判断して、キャンセル電極１３ａと同時に操作されているスイッチ電極１２ａ〜１２ｆの操作を無効にする働きを持つ。

この時、スイッチ電極１２ａ〜１２ｆは、指１５で触れて操作するため、指１５で触れる面積相当のコンデンサが発生すると想定した増幅率で設計するが、キャンセル電極１３ａの場合、指１５より広い布巾で触れる事を想定した増幅率に設計する必要があるため、スイッチ電極１２ａ〜１２ｆと同じ増幅率で設計することはできない。

そこで、図６に示すように、スイッチ電極１２ａ〜１２ｆはマルチプレクサ１８を用いて、１つのオペアンプで検知し、キャンセル電極１３ａのみ独立した検知回路を用い、検知回路１６のマイクロコンピュータにＶｏ２を入力する。

これにより、キャンセル電極１３ａの増幅率は、スイッチ電極１２ａ〜１２ｆと異なる値に設定することができる。

（実施の形態３）
本実施の形態を図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７用いて説明する。

第１の実施の形態と同一部分には同一符合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。

図４に示す操作部１０ａ、スイッチ電極１２ａにおいて、操作部１０ａの印刷が導電性の印刷であった場合、操作部１０ａのいずれかに指１５を触れると操作部１０ａ全体が同電位となり、操作部１０ａの面積とスイッチ電極１２ａが対向してコンデンサを生成する。

これに対し、操作部１０ｂ〜１０ｆの印刷は絶縁物であるため、指１５で触れた場合、指１５が操作部１０ｂ〜１０ｆに触れた面積とスイッチ電極１２ｂ〜１２ｆが対向してコンデンサを生成する。

以上より、スイッチ電極１２ａは他のスイッチ電極１２ｂ〜１２ｆとは、異なる静電容量が発生するため、図７に示すようにスイッチ電極１２ｂ〜１２ｆをマルチプレクサ１８で１つの検知回路とし、スイッチ電極１２ａのみを独立した検知回路で構成する。

スイッチ電極１２ａの入力電圧Ｖｉ、Ｖ３と出力電圧Ｖｏ３に以下の関係式が成り立ち、Ｒ１３、Ｒ２３によって、増幅率が決まる。

Ｖｏ３＝Ｒ２３／Ｒ１３（Ｖｉ−Ｖ３）
本発明は上記し且つ図面に記載した実施の形態にのみ限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。

操作部１０ａ〜１０ｌは指１５で触れた際のスイッチ電極１２ａ〜１２ｌと対向する面積に影響がない範囲で、同形状でなくてもよい。また、配置は一列でなくてもよい。加熱手段の数は３つに限ること無く、１、２つ若しくは４つ以上であっても良い。加熱手段は、誘導加熱に限らない。

本発明の加熱調理器は、多数の操作スイッチを用いた静電容量方式のタッチスイッチに有効である。例えば、ガスコンロや電子レンジなど調理メニューが多く操作スイッチの多い機器でも限られた入力端子でスイッチの性質に合わせたスイッチ検知回路の設計が可能である。

本発明の実施の形態１、２、３における誘導加熱調理器の構造図 本発明の実施の形態１、２、３における誘導加熱調理器のトッププレートの図 本発明の実施の形態１、２、３における誘導加熱調理器の電極印刷の図 本発明の実施の形態１、２、３におけるスイッチ検知の構造図 本発明の実施の形態１、２、３におけるスイッチ検知の検知回路と等価回路図 本発明の実施の形態１、２、３における複数のスイッチ検知回路図 本発明の実施の形態３における複数のスイッチ検知回路図 従来例の誘導加熱調理器のトッププレートの図 従来例の誘導加熱調理器のスイッチ斜視図 従来例の誘導加熱調理器のスイッチ検知の構造図 従来例の誘導加熱調理器の検知回路と等価回路図

符号の説明

２ トッププレート
１０ 操作部
１２ スイッチ電極
１３ キャンセル電極
１５ 指
１６ 検知回路
１７ オペアンプ
１８ マルチプレクサ

Claims (5)

1. 被加熱物が載置される耐熱性且つ絶縁性の材料からなるトッププレートと、前記トッププレートの下方に配置され前記被加熱物を加熱する複数の加熱手段と、前記トッププレート裏面に印刷された複数の導電性の電極と、前記トッププレート表面の前記電極と対向する場所を使用者が接触する事による静電容量の変化を検出する複数の検知手段と、前記検知手段の検出した静電容量の変化を増幅して電気信号に変換する増幅回路と、前記増幅回路で変換した電気信号に応じて加熱手段を各々制御する制御手段とを備え、前記増幅回路は、複数の前記検知手段につき１つの増幅回路を有しており増幅率は複数の前記検知手段で同じになる様構成されているが、複数の前記検知手段のうち少なくとも１つの前記電極の前記検知手段は、独立した増幅回路を有する加熱調理器。
2. 電極のうち他の前記電極と面積の異なるものの検知手段は、独立した増幅回路を有する請求項１に記載の加熱調理器。
3. 電極のうち他の前記電極と加熱手段の制御内容が異なるものの検知手段は、独立した増幅回路を有する請求項１に記載の加熱調理器。
4. 電極のうちトッププレート表面の前記電極と対向する場所に電極印刷のあるものの検知手段は、独立した増幅回路を有する請求項１に記載の加熱調理器。
5. 電極のうち他の前記電極と離れた位置に印刷されたものの検知手段は、独立した増幅回路を有する請求項１に記載の加熱調理器。