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1. (WO2006043424) タッチキーおよびそれを用いた誘導加熱調理器
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明 細書

タツチキーおよびそれを用いた誘導加熱調理器

技術分野

[0001] 本発明は、タツチキーおよびタツチキーを用いた誘導加熱調理器に関する。

背景技術

[0002] 図 9は特開 2003— 224459号公報に開示されている従来のタツチキー 1001のブ ロック図である。ガラス等の表面の平らな電気絶縁物によるパネル部 1の一面上に電 極部 2が配置されている。パネル部 1の他面上には電極部 2に対向する電極部 3が配 置され、電極部 2、 3とパネル部 1でコンデンサを形成している。発振部 4は高周波電 圧を出力し、この高周波電圧を電極部 3に印加する。発振部 4は高い出力インピーダ ンスを有する。電極部 2に導電性の物体である指 9で触れたとき、電極部 3は、パネル 部 1、電極部 2、指 9を通じてバイパスされて接地され、電極部 3での高周波電圧は、 指 9でタツチしないときの電圧より低下する。整流部 5は、発信部 4の出力する高周波 電圧、すなわち電極部 3に印加された高周波電圧を整流し平滑して直流電圧に変換 して分圧部 12に出力する。その直流電圧は電極部 2にタツチしないときは、電極部 2 にタツチしたときより高い。分圧部 12は整流部 5が出力する直流電圧を分圧して、整 流部 5が出力する直流電圧より絶対値が小さく低い直流電圧を判定部 13に出力する 。判定部 13は入力された直流電圧が変化するとその変化の前後の電位の電位差を 演算する。そして判定部 13はその電圧差が所定値以上であるとき、電極部 2に指 9 でタツチしたと判定する。整流部 5の出力する直流電圧は絶対値が大きいので、その まま判定部 13に入力すると判定部 13を破壊したり誤動作を起こさせる場合がある。こ れを防ぐために、整流部 5の出力する電圧を分圧部 13により分圧して所定のレベル まで下げる。

[0003] 図 10は、発振部 4の出力する高周波電圧を示す。時刻 TOまで電極部 2には指 9が 触れていず、時刻 TO以降に電極部 2に指 9が触れ続けている。時刻 TOまで電極部 2 には指 9が触れていず、発振部 4は電圧 VosclOlを出力する。時刻 TO以降電極部 2に指 9が触れたために、発振部 4は電圧 VosclOlより振幅の小さい Voscl02を出 力する。図 11は整流部 5の出力する直流電圧を示す。電極部 2に指 9が触れていな いときの電圧 V10は、図 10に示す時刻 TO以前の電圧 VosclOlを直流電圧に変換 したものである。電極部 2に指 9が触れている時刻 TO以降の電圧 VI Iは図 10に示す 電圧 Voscl02を直流電圧に変換したものである。電圧 V10と VI Iの電圧差 AV6が 電極部 2に指 9が触れたことにより生ずる。

[0004] 判定部 13は一般にマイクロコンピュータ等の過大入力に弱い半導体部品で構成す るので判定部 13への入力電圧の規制は重要であり、図 11は判定部 13の入力電圧 の上限の電圧 Vkを示す。整流部 5の出力する電圧は上限電圧 Vkより高いので判定 部 13には入力できない。

[0005] 図 12に分圧部 12の出力する電圧を示す。分圧部 12は整流部 5の出力する電圧 V 10、 VI Iを分圧して電圧 V12, V13をそれぞれ出力する。判定部 13は電圧 V12、 V 13の電位差 AV7を検出し、電位差 AV7が所定の値以上あるとき電極部 2に指 9が 触れたと判定する。

[0006] タツチキー 1001を備えた調理器では、調理物を見ながら操作できるので、非常に 使いやすい。

[0007] タツチキー 1001では、電圧 V12、 V13の電位差 AV7は電圧 V10、 Vl lと同様に 分圧されるので電位差 AV6より小さくなる。電位差 AV6が小さいので、判定部 13で の指 9の電極部 3への接触の判定感度が下がる。

発明の開示

[0008] タツチキーは物体が接触することを検知する。そのタツチキーはその物体が接触で きる電極部と、高周波電圧を電極部に印加する発振部と、その高周波電圧を整流し 平滑して直流電圧を出力する整流部と、基準電圧を発生する基準電圧発生部と、整 流部の出力する直流電圧力基準電圧を減算する減算部と、減算部の出力する電 圧の変化に基づき物体が電極部に触れたと判定する判定部とを備える。

[0009] このタツチキーは物体が電極に触れたことを高感度に検知できるとともに、判定部 の信頼性を高めることができる。

図面の簡単な説明

[0010] [図 1]図 1は本発明の実施の形態 1から実施の形態 3におけるタツチキーのブロック図 である。

圆 2]図 2は実施の形態 1から実施の形態 3におけるタツチキーの発振部の出力電圧 を示す。

[図 3]図 3は実施の形態 1から実施の形態 3におけるタツチキーの整流部の出力電圧 を示す。

圆 4]図 4は実施の形態 1から実施の形態 3におけるタツチキーの減算部の出力電圧 波形を示す。

[図 5]図 5は本発明の実施の形態 4から実施の形態 5におけるタツチキーのブロック図 である。

[図 6]図 6は実施の形態 4から実施の形態 5におけるタツチキーの整流部の出力電圧 を示す。

[図 7]図 7は実施の形態 4から実施の形態 5におけるタツチキーの微分部の出力電圧 を示す。

圆 8]図 8は本発明の実施の形態 6における誘導加熱調理器の概略図である。

[図 9]図 9は従来のタツチキーのブロック図である。

[図 10]図 10は従来のタツチキーの発振部の出力電圧を示す。

[図 11]図 11は従来のタツチキーの整流部の出力電圧を示す。

[図 12]図 12は従来のタツチキーの分圧部の出力電圧を示す。

符号の説明

1 パネル部

2 電極部

3 電極部

4 発振部

5 整流部

6 減算部

7 基準電圧発生部

8 判定部

9 指 (物体)

10 微分部

11 判定部

発明を実施するための最良の形態

[0012] (実施の形態 1)

図 1は本発明の実施の形態 1におけるタツチキー 501のブロック図である。ガラス、 セラミックス等の表面の平らな電気絶縁物によるパネル部 1の一面上に電極部 2が配 置されている。パネル部 1の他面上には電極部 2に対向する電極部 3が配置され、電 極部 2、 3とパネル部 1でコンデンサを形成している。発振部 4は高周波電圧を出力し 、この高周波電圧を電極部 3に印加する。発振部 4は高い出力インピーダンスを有す る。電極部 2に導電性の物体である指 9で触れたとき、電極部 3は、パネル部 1、電極 部 2、指 9を通じてノィパスされて接地され、電極部 3での高周波電圧は、指 9でタツ チしないときの電圧より低下する。整流部 5は、発信部 4の出力する高周波電圧、す なわち電極部 3に印加された高周波電圧を整流し平滑して直流電圧に変換して減算 部 6に出力する。整流部 5が出力する直流電圧は、電極部 2にタツチしないときは、電 極部 2にタツチしたときより高、。基準電圧発生部 7は所定の直流電圧である基準電 圧を発生する。減算部 6は整流部 5が出力する直流電圧力基準電圧を減算して、 整流部 5が出力する直流電圧より絶対値が小さく低い直流電圧を判定部 8に出力す る。判定部 8は入力された直流電圧が変化するとその変化の前後の電位の電位差を 演算する。そして判定部 8はその電圧差が所定値以上であるとき、電極部 2に指 9で タツチしたと判定する。電源 51は発振部 4と整流部 5と減算部 6と判定部 8と基準電圧 発生部 7に電源を供給する。

[0013] 図 2に発振部 4の出力する高周波電圧を示す。指 9は時刻 TOまでは電極部 2に触 れていずに、時刻 TO以降に指 9は電極部 2に触れ続けている。時刻 TOまで電極部 2 には指 9が触れていず、発振部 4は電圧 Vosclを出力する。時刻 TO以降電極部 2に 指 9が触れたために、発振部 4は電圧 Vosclより振幅の小さい Vosc2を出力する。

[0014] 図 3は整流部 5の出力する直流電圧を示す。電極部 2に指 9が触れていないときの 電圧 VIは、図 2に示す時刻 TO以前の電圧 Vosclを直流電圧に変換したものである 。電極部 2に指 9が触れている時刻 TO以降の電圧 V2は図 2に示す電圧 Vosc2を直 流電圧に変換したものである。 VIと V2の電圧差 Δ VIが電極部 2に指 9が触れたこと により生ずる。

[0015] 図 4は減算部 6の出力する直流電圧を示す。減算部 6は整流部 5の出力する電圧 V 1、 V2から基準電圧発生部 7からの所定の基準電圧を減算して電圧 V3、 V4をそれ ぞれ出力する。電圧 V3、 V4の電位差は電圧 VI、 V2の電位差 Δ VIと同じである。 判定部 8は電圧 V3、 V4の電位差 Δ VIを検出し、電位差 Δ VIが所定の値以上ある とき電極部 2に指 9が触れたと判定する。

[0016] また整流部 5の出力する電圧が電圧 V2から高くなつた時には、判定部 8は電圧 V4 と電圧 V4から高くなつた電圧との電位差を検出し、その電位差が所定の値以上ある とき電極部 2から指 9が離れたと判定する。

[0017] 判定部 8は一般にマイクロコンピュータ等の過大入力に弱い半導体部品で構成す るので、判定部 8への入力電圧の規制は重要である。図 3と図 4は判定部 8の入力電 圧の上限である最大許容入力電圧 Vkを示す。電圧 Vkより高い電圧 VI、 V2を判定 部 8へ入力すると判定部 8が破壊されたり、誤動作したり等不具合が生じる。この場合 、判定部 8は OVから最大許容入力電圧 Vkまでの入力電圧の許容範囲 Vrを有する。 実施の形態 1によるタツチキー 501では、減算部 6により電位差 Δ VIは変わらずにそ の絶対値レベルが下げられて電圧 V3、 V4が許容入力電圧 Vk以下に抑えられ、そ の絶対値レベルは判定部 8の入力電圧の許容範囲 Vrに入る。図 12に示す従来のタ ツチキー 1001の電位差 AV7より大きな電位差 Δ VIが判定部 8に入力されることに より、感度のよい信頼性の高いタツチキー 501が得られるとともに、判定部 8への入力 電圧の許容範囲 Vr内に減算部 6の出力電圧を抑制して、その信頼性を向上させるこ とがでさる。

[0018] (実施の形態 2)

実施の形態 2によるタツチキーは図 1に示す実施の形態 1によるタツチキーと基準電 圧発生部 7の動作が異なり、その他の構成や動作は同じなので説明を省略する。基 準電圧発生部 7の出力する基準電圧は、図 3に示す、電極部 2に指 9が触れたときの 電圧 V2以下でなければならない。基準電圧が小さすぎると、電極部 2に指 9が触れ ないときの電圧 VIが判定部 8の許容入力電圧 Vk以下にならず、判定部 8を故障さ せたり誤動作させたりする。実施の形態 2では、基準電圧発生部 7の出力する基準電 圧を電極部 2に指 9が触れたときの電圧 V2で決定する。例えば、電圧 V2から基準電 圧を減算した図 4に示す電圧 V4が OVになるように設定する。これにより、電極部 2に 指 9が触れてヽな、ときに減算部 6が出力する電圧 V3を極力低くできる。このように、 基準電圧を電圧 V2に基づき、減算部 6の出力する電圧が判定部 8の入力電圧の許 容範囲 Vrに入るように最適に決定でき、検知感度の高く信頼性の高、タツチキーが 得られる。

[0019] (実施の形態 3)

実施の形態 3によるタツチキーは図 1に示す実施の形態 1によるタツチキーと基準電 圧発生部 7の動作が異なり、その他の構成や動作は同じなので説明を省略する。

[0020] 発振部 4の出力する高周波電圧 Voscl、 Vosc2の振幅は発振部 4に電源 51から 印加される電圧によって変わる場合がある。発振部 4の図 2に示す出力電圧 Voscl、 Vosc2の振幅が小さくなると、図 3に示す電圧 VI、 V2は低くなり、電位差 Δ VIも小 さくなつて電極部 2に指 9が触れたときの検知感度を低くする。

[0021] 実施の形態 3では、基準電圧発生部 7の出力する基準電圧を発振部 4に印加する 電源電圧で決定する。電源 51から発振部 4に印加される電源電圧が低くなつたとき に発振部 4の出力する高周波電圧 Voscl、 Vosc2の振幅が小さくなる場合は、基準 電圧発生部 7は基準電圧を低く設定し、発振部 4の電源電圧が高くなつたときには基 準電圧発生部 7は基準電圧を高く設定する。基準電圧発生部 7の出力する基準電圧 を発振部 4に印加する電源電圧に基づき、減算部 6の出力する電圧が判定部 8の入 力電圧の許容範囲 Vrに入るように最適に決定する。これにより、電源電圧の変動に よる電圧 V3, V4の変動を減らすことができ、検知感度が高ぐかつ判定部 8は故障、 誤動作のな、信頼性の高、タツチキーが得られる。

[0022] (実施の形態 4)

図 5は実施の形態 4におけるタツチキー 502のブロック図である。ガラス、セラミックス 等の表面の平らな電気絶縁物によるパネル部 1の一面上に電極部 2が配置されてい る。パネル部 1の他面上には電極部 2に対向する電極部 3が配置され、電極部 2、 3と パネル部 1でコンデンサを形成している。発振部 4は高周波電圧を出力し、この高周 波電圧を電極部 3に印加する。発振部 4は高い出力インピーダンスを有する。電極部 2に導電性の物体である指 9で触れたとき、電極部 3は、パネル部 1、電極部 2、指 9を 通じてバイパスされて接地され、電極部 3での高周波電圧は、指 9でタツチしないとき の電圧より低下する。整流部 5は、発信部 4の出力する高周波電圧、すなわち電極部 3に印加された高周波電圧を整流し平滑して直流電圧に変換して微分部 10に出力 する。整流部 5が出力する直流電圧は、電極部 2にタツチしないときは、電極部 2にタ ツチしたときより高い。微分部 10は整流部 5が出力する直流電圧を微分して判定部 1 1に出力する。判定部 11は、微分部 10の出力する電圧が下降したときに電極部 2に 指 9が触れたと判定し、微分部 10の出力する電圧が上昇したときに電極部 2から指 9 が離れたと判定する。

[0023] すなわち、判定部 11は微分部 10の出力する電圧で指 9の接触を判定するので、 判定部 11に入力される電圧の絶対値を考慮する必要がなヽ。

[0024] 図 6と図 7に整流部 5と微分部 10の出力する電圧をそれぞれ示す。ここで、時刻 T1 までは指 9は電極部 2に触れて、な、。時刻 T1から時刻 T2までは指 9は電極部 2に 触れており、時刻 T2以降は指 9は電極部 2から離れている。発振部 4の出力する高 周波電圧により、整流部 5は、時刻 T1までは電圧 V5を出力し、時刻 T1から時刻 T2 までは電圧 V5より低い電圧 V6を出力し、時刻 T2以降は電圧 V5を出力する。微分 部 10は時刻 T1までは電圧 V9を出力する。時刻 T1で電極部 2に指 9で触れた時に、 整流部 5の出力する電圧が電圧 V5から電圧 V6に下がり、微分部 10は立下りのパル ス電圧 V7を出力する。ノルス電圧 V7を出力した後で微分部 10は電圧 V9を出力す る。時刻 T2で指 9を電極部 2から離した時に、整流部 5の出力電圧が電圧 V6から電 圧 V5に上昇し、微分部 10は立ち上がりのパルス電圧 V8を出力する。整流部 5の出 力する電圧を微分すると OVから立下りパルスや立ち上がりパルスが発生する。マイク 口コンピュータ等で構成された判定部 11は、一般にグランド電位 (例えば OV)より低 い電圧を入力できない。電圧 V9は微分部 10が、整流部 5の出力する電圧を微分し た値にカ卩えるバイアス電圧である。電圧 V9はパルス電圧 V8が判定部 11の入力規制 電圧 Vkを超えず、かつノルス電圧 V7が 0Vより低くならないように設定する。判定部 11は入力された電圧が下降した時に、電極部 2に指 9が触れたと判定し、入力された 電圧が上昇した時に電極部 2から指 9を離したと判定する。これにより、検知感度の高 い、かつ判定部 8が故障、誤動作することのない信頼性の高いタツチキー 502が得ら れる。

[0025] (実施の形態 5)

実施の形態 5によるタツチキーは図 5に示す実施の形態 4によるタツチキー 502と判 定部 11の動作が異なり、その他の構成や動作は同じなので説明を省略する。実施 の形態 4では、判定部 11は入力された電圧が下降した時に、電極部 2に指 9が触れ たと判定し、入力された電圧が上昇した時に電極部 2から指 9を離したと判定する。実 施の形態 5では、判定部 11は微分部 10の出力する電圧 V7と電圧 V9の電位差 Δ V 4すなわち下降値と、電圧 V8と電圧 V9の電位差 AV5すなわち上昇値を検出する。 検出した電位差 Δ V4、 Δ V5が所定値以下であれば判定部 11はそれを無視する。 すなわち、実施の形態 5では、判定部 11は入力された電圧が下降しかつ下降した変 動値 AV4が所定値以上の時に、電極部 2に指 9が触れたと判定する。また、判定部 11は、入力された電圧が上昇しかつ上昇した変動値 Δ V5が所定値より大き、時に 、電極部 2から指 9を離したと判定する。これにより、ノイズによる誤動作もなぐ検知感 度の高い、かつ判定部も故障、誤動作のない信頼性の高いタツチキーが得られる。

[0026] (実施の形態 6)

図 8は本発明の実施の形態 6における誘導加熱調理器 600の概略図である。誘導 加熱調理器 600はキャビネット 601と、誘導加熱部 602と、図 1から図 4に示す実施の 形態 1から実施の形態 3によるタツチキー 501を備える。誘導加熱部 602は 20kHz以 上の高周波磁界を発生させる加熱コイルとインバータを有する。キャビネット 601はセ ラミックで形成された天板 601 Aを備える。天板 601 Aの上面のユーザーに近い側に 電極部 2が設けられ、天板の下面に電極部 3が設けられる。天板 601Aは絶縁体より なり、図 1と図 5に示すパネル部 1として機能する。

[0027] ユーザーは加熱開始 Z停止等の指令を誘導加熱部 602に送るためにタツチキー 5 01の電極部 2に指 9で触れ、判定部 8は指 9が電極部 2に触れたと判定する。判定部 8の判定結果によりその指令は誘導加熱部 602に送られる。誘導加熱部 602はその 指令に基づき、天板 601 A上に載置された被加熱物である鍋 603を高周波磁界によ り誘導加熱する。

[0028] 誘導加熱調理器 600は被加熱物である鍋 603内の調理物を見ながらタツチキー 5 01を操作できる。特に調理中に電極部 2に触れてタツチキー 501を操作する場合、 電極部 2が汚れているあるいは指 9が汚れている、電極部 2に軽く触れる等、高い検 知感度が要求される。また、特に誘導加熱調理器は、加熱コイルやインバータの発 生する強、高周波磁界やスイッチングノイズ等がごく近くで発生するので、高ヽ耐ノ ィズ性能が要求される。タツチキー 501は上述のように検知感度が高ぐノイズの影響 を受けにくいので、調理中に調理物を見ながら操作できる使い易くかつ信頼性の高 V、誘導加熱調理器 600が得られる。

[0029] 誘導加熱調理器 600は、タツチキー 501の代わりに図 5から図 7に示す実施の形態 4から実施の形態 5によるタツチキー 502を備えてもよい。

[0030] 実施の形態 1から実施の形態 5によるタツチキー 501、 502は誘導加熱調理器のみ ならず、電子レンジ等家電機器あるいは各種の機器にも用いることができ、同様の効 果を有する。

[0031] なお、実施の形態 1から実施の形態 6によって本発明が限定されるものではない。

産業上の利用可能性

[0032] 本発明のタツチキーは感度よぐ高い信頼性、耐ノイズ性を有するので誘導加熱調 理器、電子レンジ等家電機器あるいは各種の機器に有用である。