加熱調理器
【課題】 鍋の性状（材質、形状等）によって鍋の温度計測に大きな誤差を与える可能性が高かった。
【解決手段】 加熱調理器は、トッププレート３に設けられ、鍋６の底面から放射される赤外線をトッププレート３の下面側に透過させる第１の測定エリア７ａと、トッププレート３に設けられ、鍋６の底面から放射される赤外線を遮断し、トッププレート３の温度に起因する赤外線を放射する第２の測定エリア７ｂと、トッププレート３の下方に配置され、第１の測定エリア７ａからの赤外線量および第２の測定エリア７ｂからの赤外線量を検出する赤外線量検出部７と、赤外線量検出部７により検出された第１および第２の測定エリア７ａ、７ｂの赤外線量に基づいて鍋６の温度を算出する演算部９と、を備える。
【解決手段】 加熱調理器は、トッププレート３に設けられ、鍋６の底面から放射される赤外線をトッププレート３の下面側に透過させる第１の測定エリア７ａと、トッププレート３に設けられ、鍋６の底面から放射される赤外線を遮断し、トッププレート３の温度に起因する赤外線を放射する第２の測定エリア７ｂと、トッププレート３の下方に配置され、第１の測定エリア７ａからの赤外線量および第２の測定エリア７ｂからの赤外線量を検出する赤外線量検出部７と、赤外線量検出部７により検出された第１および第２の測定エリア７ａ、７ｂの赤外線量に基づいて鍋６の温度を算出する演算部９と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インダクションヒーティング（以降ＩＨと称す）式やハロゲンヒータなどを熱源に有する加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の加熱調理器としては、鍋の温度検出用としてサーミスタ等の温度センサが用いられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この温度センサは、鍋が載置されるトッププレートの下面中央部に配置され、トッププレートを介した熱伝導により鍋の底面中心温度を検出し、この検出結果に基づいて、鍋を所望の温度に温度制御するものである。
【０００３】
【特許文献１】特公平６−７５４２５号公報
【０００４】
図８は、この加熱調理器の構造を示す断面図である。図８において、１０１は鍋１０２等を載置するためのトッププレートで、本体１０３と接着等で取り付けられている。本体１０３内には高周波の磁力線を発生する加熱手段であるコイル１０４と、このコイル１０４を制御する制御回路１０５とが内蔵され、トッププレート１０１の下面には感温素子１０６が圧着されている。そして、感温素子１０６からの信号が制御回路１０５に入力され、制御回路では、トッププレート１０１上の鍋１０２の温度上昇勾配と、通電してからの経過時間とに基づいて水の沸騰を判断し、コイル１０４の通電を遮断する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記のような感温センサ方式の加熱調理器では、鍋の性状（材質、形状等）によって鍋の温度計測に大きな誤差を与える可能性が高い。即ち、鍋の材質や厚さ等による熱伝導率の違いにより温度上昇勾配が異なると共に、計時手段による加熱時間も異なるため、誤差の少ない沸騰検出を実現することは難しい。また、鍋の底面形状は、フラットではなく凹んでいるもの（以下、反り鍋と称す）もあり、この場合には鍋底中央部はトッププレートに接触しないため、鍋の温度計測に大きな誤差が発生する。さらに、このような反り鍋の場合には、底面形状がフラットな鍋に比べて、温度上昇勾配に遅れが生じるため、鍋の正確な温度勾配を検出することが困難であった。
【０００６】
本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、鍋の材質や形状に影響されずに高精度な温度検出を可能とする加熱調理器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の加熱調理器は、加熱容器を上面に載置す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、前記加熱容器を加熱する通電コイルと、前記トッププレートに設けられ、前記加熱容器の底面から放射される赤外線を前記トッププレートの下面側に透過させる第１の測定エリアと、前記トッププレートに設けられ、前記加熱容器の底面から放射される赤外線を遮断し、前記トッププレートの温度に起因する赤外線を放射する第２の測定エリアと、前記トッププレートの下方に配置され、前記第１の測定エリアからの赤外線量および前記第２の測定エリアからの赤外線量を検出する赤外線量検出部と、前記赤外線量検出部により検出された前記第１および第２の測定エリアの赤外線量に基づいて前記加熱容器の温度を算出する演算部と、前記演算部により算出された加熱容器の温度に基づいて前記通電コイルを制御する制御手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る加熱調理器は、以上のように構成されているため、加熱容器の温度検出においてトッププレートで発生する赤外線量を取除くことができ、加熱容器の底面温度を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る加熱調理器に反り鍋を載置した状態を示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係る加熱調理器に底がフラットな鍋を載置した状態を示す断面図である。
【図３】アレイ赤外線センサおよび演算部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態２の加熱調理器に反り鍋を載置した状態を示すブロック図である。
【図５】（ａ）は、実施の形態３の加熱調理器に反り鍋を載置した状態を示すブロック図である。（ｂ）は、実施の形態３の加熱調理器が備える通電コイルおよびアレイ赤外線センサの配置を示す図である。
【図６】実施の形態４の加熱調理器に反り鍋を載置した状態を示すブロック図である。
【図７】実施の形態５の加熱調理器に反り鍋を載置した状態を示すブロック図である。
【図８】従来の加熱調理器の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る加熱調理器の好適な実施の形態について添付図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る加熱調理器に反り鍋を載置した状態を示す断面図である。また図２は、実施の形態１に係る加熱調理器に底がフラットな鍋を載置した状態を示す断面図である。
【００１１】
図１及び図２より、実施の形態１の加熱調理器は、箱状の筐体２内に収容され、一平面内に渦巻き状に巻回された通電コイル１と、この通電コイル１の上方に近接して配置され、筐体２の上面を構成する平面状のトッププレート３と、通電コイル１に流れる高周波の交番電流の電流量を増減させる能力制御手段４と、筐体２の上面前端に配置され、能力制御部４に対する加熱／停止の信号や被加熱物の温度設定等の信号を入力させる操作パネル５とを備えている。
【００１２】
ここで、トッププレート３には、結晶化ガラス等の透過性の耐熱絶縁材料が用いられているが、その他の透過性材料を用いてもよい。また、トッププレート３の上面には、被加熱物が収容された鍋（加熱容器）６を、通電コイル１と対向する位置に載置させることができる。鍋６は、一般には鉄等の金属材料で構成され、通電コイル１への通電に伴いコイル周辺に形成される交番磁界中に置かれた状態となる。その結果、鍋６の内部を流れる渦電流の作用により、鍋６全体が加熱源となって、鍋６に収容された被加熱物が加熱される。なお、図１では底面が凹状の反り鍋を、図２では底面がフラットな鍋を用いている。
【００１３】
また、実施の形態１の加熱調理器は、鍋６の載置位置の略中央部でトッププレート３の下方に配置され、近接する第１の測定エリア７ａ及び第２の測定エリア７ｂからの赤外線量を検出するアレイ赤外線センサ（赤外線量検出部）７と、トッププレート３下面の第２の測定エリア７ｂに塗布された赤外線放射率が１に近い黒体塗料層８と、アレイ赤外線センサ７で検出された赤外線量に基づいて、鍋６の底面温度を算出する演算部９と、筐体２の前面に配置され、演算部９で算出される温度情報や操作パネル５で設定される加熱／停止状態及び温度設定の情報などを表示する表示パネル１０とを備えている。
【００１４】
次に、図３のブロック図を用いて、アレイ赤外線センサ７および演算部９の詳細な構成を説明する。図３において、アレイ赤外線センサ７は、ライン状に配列された一対の受光素子１１ａ，１１ｂと、これらの受光素子１１ａ，１１ｂの前面に配置され、第１の測定エリア７ａからの赤外線を受光素子１１ａに集光させると共に、第２の測定エリア７ｂからの赤外線を受光素子１１ｂに集光させる集光レンズ１２とを備えている。ここで、集光レンズ１２は、トッププレート３の第１の測定エリア７ａとほぼ同一の赤外線透過波長を有する材料で構成されている。即ち、一般的プレート材として用いられる結晶化ガラスは、約０．５μｍから約２．５μｍの波長を約９０％透過する特性を有しているため、上記集光レンズ１２は、少なくとも約０．５μｍから約２．５μｍの波長を透過する材料で構成されている。
【００１５】
このように、トッププレート３の第１の測定エリア７ａと、ほぼ同一の赤外線透過波長を有する材料で集光レンズ１２を構成することにより、第１の測定エリア７ａを透過したほとんどの赤外線が集光レンズ１２で反射することなくアレイ赤外線センサ７に到達する。その結果、第１の測定エリア７ａからの赤外線は、途中の光路で損失することなしにアレイ赤外線センサ７で検出できるようになり、アレイ赤外線センサ７の検出精度は向上する。
【００１６】
また、アレイ赤外線センサ７は、受光素子１１ａ，１１ｂからの出力信号をアドレス信号（後述する）によって選択するスキャン部１３と、このスキャン部１３で選択された出力信号を所定レベルまで増幅する増幅部１４と、受光素子１１ａ，１１ｂの冷接点に近接して配置されるサーミスタ等からなる接触型の基準温度素子１５と、基準温度素子１５からの出力信号を所定レベルまで増幅する増幅部１６と、増幅部１４で増幅された信号と増幅部１６で増幅された出力信号とを入力して比較増幅する差動増幅部１７とを備えている。
【００１７】
なお、アレイ赤外線センサ１３は、受光素子１１ａ，１１ｂ、スキャン部１３、増幅部１４，１６、基準温度素子１５および差動増幅部１７をキャンパッケージ等に内包し、このパッケージの表面に集光レンズ１２を配置した構成としてもよい。このように構成することにより、少スペースで低コストな装置を提供できる。
【００１８】
次に、演算部９を構成するマイクロコンピューター（以下、マイコンと称す）１８について説明する。マイコン１８は、所定のタイミングでスキャン部１３に受光素子１１ａ，１１ｂのアドレス信号を選択出力する信号出力部１９と、アレイ赤外線センサ１３の差動増幅部１７からの出力信号を受け取り、受光素子１１ａ，１１ｂの選択・切替を行なうマルチプレクサ２０と、マルチプレクサ２０からの電圧出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部２１とを備えている。また、マイコン１８は、Ａ／Ｄ変換部２１のデジタル信号出力を記憶する記憶部２２と、信号出力部１９と記憶部２２とからの出力信号を受け取り、その目的に応じて演算処理を行う鍋温度算出部２３と、鍋底温度算出部２３からの出力信号を受け取り、能力制御手段４への制御量を決定する能力制御決定部２４とを備えている。
【００１９】
なお、記憶部２２は、受光素子１１ａ，１１ｂの２素子に対応する記憶バッファを有している。また、鍋温度算出部２３では、受光素子１１ａに集光された第１の測定エリア７ａからの赤外線量と、受光素子１１ｂに集光された第２の測定エリア７ｂからの赤外線量との２つの出力から鍋６の底面温度を算出している。さらに、能力制御決定部２４の出力結果と操作パネル５に入力された運転条件とによって、能力制御手段４を介して通電コイル１の通電量制御が可能となる。また、鍋温度算出部２３で算出した鍋６の底面温度の出力は、表示パネル９へと送信され、現在検出温度として表示パネル９に表示される。
【００２０】
次に、実施の形態１の加熱調理器の動作について説明する。まず、被加熱物が収容された鍋６がトッププレート３に載置され、操作パネル５から目標温度設定等の調理選択が行われると、被加熱物の調理がスタートする。このスタート信号を受け、能力制御手段４とアレイ赤外線センサ７とが動作を開始する。能力制御手段４は、高周波の交番電流を温度設定に合わせた電流量で通電コイル１に通電する。通電コイル１の内部を流れる渦電流の作用によって鍋６の全体が加熱源として加熱され、鍋６内の被加熱物が加熱される。
【００２１】
鍋６内の被加熱物が加熱されると鍋６は温まり、鍋６の底面から赤外線が放射される。放射された赤外線はトッププレート３の第１の測定エリア７ａを透過して、集光レンズ１２によって受光素子１１ａ上に集光される。鍋６が温まることによって鍋６を載置したトッププレート３も温まり、トッププレート３の第１の測定エリア７ａで赤外線が発生する。そして、トッププレート３の第１の測定エリア７ａで発生した赤外線は、集光レンズ１２によって受光素子１１ａ上に集光される。
【００２２】
一方、トッププレート３の第２の測定エリア７ｂには黒体塗料層８が塗布されているので、鍋６の底面から放射された赤外線は黒体塗料層８で遮断され、トッププレート３を透過することはない。このため、第２の測定エリア７ｂからはトッププレート３で発生した赤外線のみが放射され、集光レンズ１２によって受光素子１１ｂ上に集光される。赤外線の集光によって受光素子１１ａ，１１ｂの温度が変化し、熱電対の温接点と冷接点との間に発生した温度差が電圧に変換され出力される。このとき、信号出力部１９から出力されるアドレス信号により、スキャン部１３は受光素子１１の中の一つ、例えば受光素子１１ａからの出力電圧を選択して、増幅部１４へ電圧を出力する。
【００２３】
また、受光素子１１の冷接点付近に配置された基準温度素子１５は、周囲温度を検出し増幅部１６へ電圧を出力する。これらの増幅部１４，１６で増幅された出力電圧は、差動増幅部１７で比較・増幅されるため、周囲温度が変化しても鍋６の底面とトッププレート３の第１および第２の測定エリア７ａ，７ｂの温度を電圧値として正確に検出することができる。
【００２４】
この差動増幅部１７で比較・増幅された電圧は、マイコン１８に内蔵されるＡ／Ｄ変換部２１にマルチプレクサ２０を介して入力されてデジタル信号となり、このデジタル信号が記憶部２２に記憶される。このような動作をシーケンシャルに行うことにより、全ての受光素子１１ａ，１１ｂで検出された赤外線量データを記憶部２２に記憶させることができる。なお、記憶部２２を複数設けることによって、時系列毎の受光素子１１ａ，１１ｂの赤外線量データをそれぞれ記憶させることが可能となる。
【００２５】
記憶部２２に記憶された赤外線量データと信号出力部１９からのアドレス信号データが鍋温度算出部２３に入力され、鍋温度算出部２３では、受光素子１１ａで検出された赤外線量データと、受光素子１１ｂで検出された赤外線量データとから鍋６の底面の温度を算出する。上述したように、受光素子１１ａには、鍋６の底面から放射された赤外線と、トッププレート３で発生した赤外線とが集光されるため、受光素子１１ａで検出された赤外線量データは、これらの赤外線を合計した赤外線量となる。これに対して、受光素子１１ｂには、トッププレート３で発生した赤外線のみが集光されるため、受光素子１１ｂで検出された赤外線量データは、トッププレート３で発生した赤外線のみの赤外線量である。
【００２６】
従って、受光素子１１ａで検出された赤外線量データから受光素子１１ｂで検出された赤外線量データを減算することにより、鍋６の底面から放射された赤外線量のみを抽出することができる。なお、第１の測定エリア７ａと第２の測定エリア７ｂとでは赤外線の放射率が異なるため、上述の減算では、放射率の比をパラメーターとして用い、トッププレート３の赤外線量を一致させるものとする。以上の演算によって、トッププレート３の昇温で発生する赤外線を確実にキャンセルすることができ、鍋６の底面温度を極めて正確に検出することができる。
【００２７】
鍋温度算出手段２３で算出された温度データは能力制御決定部２４に入力され、操作パネル５からの温度設定に合わせた交番電流量が生成されるために、被加熱物は目標温度で加熱調理される。また、鍋温度算出手段２３で算出された温度データは表示パネル９にも入力され、加熱中の鍋６の現在温度等がＬＣＤの画面等に表示され使用者に知らしめることができる。
【００２８】
さらに、調理終了後にトッププレート３から鍋６を取り去った時には、受光素子１１ａの出力が受光素子１１ｂの出力より小さくなるため（第１の測定エリア７ａに比べて第２の測定エリア７ｂの方が放射率が高いため）、これを検出して鍋６がない時でもトッププレート３面の高温温度表示を行い使用者に警告表示を行ったり、トッププレート３が高温時に次の調理を行う連続運転時にも、受光素子１１ａ，１１ｂの温度変化や差分によって正確な温度検出と制御、及び表示・警告等が可能となる。
【００２９】
以上のように、鍋６の底面から放射された赤外線の赤外線量に基づいて、鍋６の底面温度を算出しているので、反り鍋のように鍋６の底面とトッププレート３との間に隙間がある場合でも、正確に温度検出を行うことができる。
【００３０】
また、第１の測定エリア７ａからの赤外線量は、鍋６の底面から放射された赤外線がトッププレート３を透過した赤外線量と、トッププレート３で発生した赤外線の赤外線量とを加えた値であり、第２の測定エリア７ｂからの赤外線量は、トッププレート３で発生した赤外線の赤外線量のみである。従って、第１の測定エリア７ａからの赤外線量と、第２の測定エリア７ｂからの赤外線量との差を、鍋温度算出部２３で計算することにより、鍋６の底面温度の真値を正確に算出することができる。
【００３１】
さらに、第１の測定エリア７ａと第２の測定エリア７ｂとは近接して配設されているため、第１の測定エリア７ａで発生する赤外線と、第２の測定エリア７ｂで発生する赤外線との赤外線量はほぼ同一である。従って、鍋温度算出部２３では、トッププレート３の昇温分の赤外線量を容易にキャンセルすることができ、鍋６の底面温度の真値を正確に算出することができる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、アレイ赤外線センサ７を用い、１つのセンサで複数の集光エリアを構成する例を説明したが、複数の赤外線センサを近接箇所に配置して計測しても良い。またＩＨ調理器を例として説明したが、ハロゲンヒータやシーズヒータを加熱源とした加熱調理器にも適用できることは言うまでもない。さらに、黒体塗料層８はトッププレート３の上面にあってもよく、トッププレート３が２枚のプレートから構成されている場合には、これらのプレートに挟み込まれていてもよい。
【００３３】
さらに、鍋温度算出部２３では、第１の測定エリア７ａからの赤外線量が所定量未満の場合に、アレイ赤外線センサ７で検出された第１の測定エリア７ａからの赤外線量に基づいて、鍋６の温度を推論し、第１の測定エリア７ａからの赤外線量が所定量以上の場合に、アレイ赤外線センサ７で検出された第１の測定エリア７ａからの赤外線量と第２の測定エリア７ｂからの赤外線量との差分値に基づいて、鍋６の温度を推論してもよい。このように制御することにより、トッププレート３自身の赤外線量が少ない低温の間は、第１の測定エリア７ａの赤外線量だけを用いて鍋温度算出部２３で演算処理を行うので、鍋温度算出部２３の処理を単純化することができる。
【００３４】
実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る加熱調理器を説明する。図４は、実施の形態２の加熱調理器を示すブロック図である。この実施の形態２が図１に示す実施の形態１と異なるのは、鍋６の底面に中心部から所定領域に亘って設けられた鍋底黒体塗料層２６を備えている点である。その他の構成については実施の形態１と同一又は同等である。なお、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００３５】
鍋底黒体塗料層２６は、赤外線放射率がほぼ１の黒体材料を塗布または貼付して形成されている。この鍋底黒体塗料層２６は、鍋６をトッププレート３の所定位置に載置した際に、第１の測定エリア７ａに対向するように形成位置が調整されている。
【００３６】
次に、実施の形態２に係る加熱調理器の動作について説明する。なお、本実施の形態の特徴である鍋底黒体塗料層２６以外の構成は、実施の形態１と同等であるため、基本的な動作説明は省略し、鍋底黒体塗料層２６に関する説明を中心に行う。
【００３７】
実施の形態１で説明したような赤外線センサ方式では、加熱容器である鍋６の性状（材質・表面状態）による放射率の違いが計測に少なからず影響を与える。一般に被測定物体から赤外線センサに入射するエネルギーは、放射率（物体自身）＋反射率（周囲から物体に入射して反射）＋透過率（物体を透過）＝１で表される。例えば黒体の放射率ε＝１を基準とした場合、ガラスは０．９０〜０．９５、１８−８ステンレスは０．１６、アルミ光沢は０．０９５、アルミ酸化物は０．７６と大きく異なる放射率を持つ。金属製の鍋６の場合には透過率を無視することができ、例えばステンレスの鍋６を例にすると反射率が０．８４と高くなる。このため、周囲から物体に入射した外乱温度もアレイ赤外線センサ７で計測されてしまうことがあり、鍋６の底面温度をより高精度に検出しようとした場合には対応が必要となる。
【００３８】
本実施の形態では、鍋６の底面に黒体を模擬した鍋底黒体塗料層２６を形成しているので、鍋６の底面での放射率ε≒１を実現することができ、鍋６の底面での反射率はほぼ０となる（放射率＋反射率＋透過率＝１のため）。その結果、鍋６の底面からの反射光による外乱温度がアレイ赤外線センサ７で計測されることが殆ど無くなり、安定した温度が計測可能となる。
【００３９】
以上のように、本実施の形態においては、鍋６の底部外側下面に、放射率がほぼ１の材質を塗布または貼付することにより、鍋６の底面からの反射光を無くすことができるため、鍋６の材質及び表面状態に影響されることなく、鍋６の底面温度を正確に検出することができる。
【００４０】
実施の形態３．
次に、実施の形態３に係る加熱調理器を説明する。図５（ａ）は、実施の形態３の加熱調理器を示すブロック図である。また、図５（ｂ）は、実施の形態３の加熱調理器が備える通電コイルおよびアレイ赤外線センサの配置を示す図である。この実施の形態３が図１に示す実施の形態１と異なるのは、通電コイル１の代わりに２分割通電コイル２７を備えている点と、２組のアレイ赤外線センサ７，２８を備えている点とである。その他の構成については実施の形態１と同一又は同等である。なお、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４１】
図５（ａ）（ｂ）に示すように、２分割通電コイル２７は、半径方向に向かい内側の束と外側の束に分けて構成され、これらの束の間には空間部が設けられている。アレイ赤外線センサ２８は、この空間部に設けられており、トッププレート３に設けられた第１の測定エリア２８ａ及び第２の測定エリア２８ｂからの赤外線量を検出する。
【００４２】
次に、実施の形態３に係る加熱調理器の動作について説明する。なお、本実施の形態の特徴である２分割通電コイル２７および２組のアレイ赤外線センサ７，２８以外の構成は、実施の形態１と同様であるため、基本的な動作説明は省略する。２分割通電コイル２７の中心に配置されたアレイ赤外線センサ７と半径方向の空間部に配置されたアレイ赤外線センサ２８とは、トッププレート３に載置された鍋６の中心部での赤外線量と周辺部での赤外線量とを検出する。図５（ａ）に示すように、反り鍋が載置された場合、中心部は鍋６とトッププレート３に接触しない領域、半径方向部はトッププレート３と接触している領域を検出することとなり、当然のことながらトッププレート３と接触している鍋６を検知しているアレイ赤外線センサ２８の方が赤外線量が多くなる。
【００４３】
このような場合、鍋温度算出手段９は、アレイ赤外線センサ７とアレイ赤外線センサ２８との出力結果の比較を行う。具体的には、第１の測定エリア７ａからの赤外線量と第２の測定エリア７ｂからの赤外線量との差分値、および第１の測定エリア２８ａからの赤外線量と第２の測定エリア２８ｂからの赤外線量との差分値を演算部９で算出して、得られた差分値同士の比較処理を行う。この比較処理は、基本的には差分値の高い方を選択して鍋６の温度を算出するが、加熱時間が長くなるに従い鍋６の底面温度は漸近的に一定温度に近づくために、両者の差分値の平均値を計算して鍋６の温度を決定してもよい。また、載置される鍋６が小径で通電コイル２７の中心に置かれなかった場合等においても、２つのアレイ赤外線センサ７，２８のどちらかによって、鍋６の温度を検出することもできる。
【００４４】
以上のように、本実施の形態においては、２分割通電コイル２７の中心と半径方向の空間部にアレイ赤外線センサを２箇所配置することにより、鍋６の底面温度をより正確に検出することができる。また、鍋の形状、大きさ、載置場所に影響されることなく、鍋６の正確な底面温度を検出することができる。
【００４５】
実施の形態４．
次に、実施の形態４に係る加熱調理器を説明する。図６は、実施の形態４の加熱調理器を示すブロック図である。この実施の形態４が図１に示す実施の形態１と異なるのは、アレイ赤外線センサ７の代わりに単眼赤外線センサ３０および接触式温度センサ３１を備えている点である。その他の構成については実施の形態１と同一又は同等である。なお、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４６】
図６に示すように、単眼赤外線センサ３０は、鍋６の載置位置の略中央部でトッププレート３下方に配設されており、鍋６の底面３０ａから放射されてトッププレート３を透過する赤外線の赤外線量を検出する。単眼赤外線センサ３０の集光レンズは、トッププレート３の透過エリア（集光レンズに入射される赤外線がトッププレート３を透過するエリア）と同等の少なくとも約０．５μｍから約２．５μｍの波長を透過させる材料で構成されている。また、接触式温度センサ３１は、上記透過エリアの直近で、且つトッププレート３の下面に圧接されて設けられており、この接触式温度センサ３１によりトッププレート３の下面温度を直接計測することができる。
【００４７】
次に、実施の形態４に係る加熱調理器の動作について説明する。なお、本実施の形態の特徴である単眼赤外線センサ３０と接触式温度センサ３１以外の構成は、実施の形態１と同等であるため、基本的な動作説明は省略する。まず、鍋６内の被加熱物が加熱されると鍋６は温まり、鍋６の底面３０ａから赤外線が放射される。放射された赤外線はトッププレート３を透過して、単眼赤外線センサ３０に入射される。鍋６が温まることによって鍋６を載置したトッププレート３も温まり、トッププレート３で赤外線が発生する。そして、トッププレート３で発生した赤外線も、単眼赤外線センサ３０に入射される。
【００４８】
一方、接触式温度センサ３１では、前記透過エリアに近いトッププレート３の温度を計測する。そして、単眼赤外線センサ３０と接触式温度センサ３１の出力は、演算部９に出力される。演算部９では、単眼赤外線センサ３０で検出された赤外線量データと、接触式温度センサ３１で検出された温度データとから鍋６の底面の温度を算出する。上述したように、単眼赤外線センサ３０には、鍋６の底面から放射された赤外線と、トッププレート３で発生した赤外線とが入射されるため、単眼赤外線センサ３０で検出された赤外線量データは、これらの赤外線を合計した赤外線量となる。
【００４９】
従って、接触式温度センサ３１で計測したトッププレート３の温度をリファレンスとし、単眼赤外線センサ３０の出力と接触式温度センサ３１の出力との差分を演算部９で算出することにより、トッププレート３の昇温で発生する赤外線を確実にキャンセルすることができる。その結果、鍋６の底面温度を極めて正確に検出することができる。
【００５０】
以上のように、本実施の形態においては、近接する赤外線センサ３０と接触式温度センサ３１とにより、トッププレート３を透過する赤外線量とトッププレート３の温度をそれぞれ計測し、２つの出力の差分を算出することにより、鍋６の底面温度を正確に検出することができる。また、接触式温度センサ３１は、一般的には赤外線センサ３０より簡便且つ低コストで構成できるために、簡単で安価な加熱調理器を提供することができる。
【００５１】
さらに、接触式温度センサ３１は、単眼赤外線センサ３０に入射する赤外線の透過エリアに近いトッププレート３の温度を計測しているため、透過エリアで発生する赤外線量より得られる温度と、接触式温度センサ３１で計測される温度とはほぼ同一である。従って、鍋温度算出部２３では、トッププレート３の昇温分の赤外線量を容易にキャンセルすることができ、鍋６の底面温度の真値を正確に算出することができる。
【００５２】
実施の形態５．
次に、実施の形態５に係る加熱調理器を説明する。図７は、実施の形態５の加熱調理器を示すブロック図である。この実施の形態５が図１に示す実施の形態１と異なるのは、アレイ赤外線センサ７の周囲を囲む筒状ガイド３２を備えている点である。その他の構成については実施の形態１と同一又は同等である。なお、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５３】
図７に示すように、筒状ガイド３２は、アレイ赤外線センサ７の周囲を囲み、上端面がトッププレート３に密着して取り付けられている。このように、筒状ガイド３２の上端面がトッププレート３に密着しているため、アレイ赤外線センサ７、特に集光レンズ１２に埃等の赤外線遮蔽物が付着しない構成を得ることができる。
【００５４】
また、本実施の形態ではアレイ赤外線センサ７を囲う構成としたが、実施の形態４に示したような、単眼赤外線センサ３０と接触式温度センサ３１を囲う構成としてもよく、実施の形態３に示したような複数の赤外線センサ７，２８を囲ってもよい。さらに、この筒状ガイド３２の筒の内側面が黒色の艶消し材等が塗布されることが望ましく、筒状ガイド３２を構成する部材としては黒色の強磁性体であるフェライト材が望ましい。
【００５５】
次に、実施の形態５に係る加熱調理器の動作について説明する。なお、本実施の形態の特徴である筒状ガイド３２以外の構成は、実施の形態１と同等であるため、基本的な動作説明は省略する。筒状ガイド３２は、筐体２内で発生する塵埃、特に通電コイル１等の冷却用ファンにより外気を吸引する際に発生する塵埃が、アレイ赤外線センサ７の集光レンズ１２に付着させない構成を得ることができる。また、筒の内側面を黒色とすることにより、アレイ赤外線センサ７が集光する赤外線量の外乱反射を抑制することができる。さらに、筒状ガイド３２を強磁性体であるフェライト材で構成することにより、通電コイル１の周辺に発生する磁界は筒状ガイド３２に吸収されるため、アレイ赤外線センサ７の検出信号を磁界による外乱ノイズから効果的に防止することができる。
【００５６】
以上のように、本実施の形態においては、アレイ赤外線センサ７の周囲を囲み、上端面が前記トッププレート３に密着して構成された筒状ガイド３２を設けることにより、アレイ赤外線センサ７の集光レンズ１２に塵埃等を付着させない構成を得ることができる。このため、アレイ赤外線センサ７による赤外線量の検出精度の低下を抑制することができる。
【００５７】
また、筒状ガイド３２の内側面を黒色とすることにより、アレイ赤外線センサ７に集光する赤外線量の外乱反射を効果的に抑制することができる。さらに、筒状ガイド３２を強磁性体であるフェライト材で構成して、通電コイル１の周辺に発生する磁界を筒状ガイド３２で吸収させることにより、アレイ赤外線センサ７の検出信号を磁界による外乱ノイズから効果的に防止することができる。その結果、鍋６の底面温度を高い精度で検出することができる。
【００５８】
なお、筒状ガイド３２の代わりにアレイ赤外線センサ７の周辺に配置され、通電コイル１の周辺に発生する磁界を遮断する遮蔽部材を用いてもよい。遮蔽部材の形状は、平板状、円弧板状、筒状など、磁界の遮断が可能ないずれの形状であってもよい。遮蔽部材を配置することにより、通電コイル１の周辺に発生する磁界は遮蔽部材に吸収されるため、アレイ赤外線センサ７の検出信号を磁界による外乱ノイズから効果的に防止することができる。
また、実施の形態４で示した単眼赤外線センサ３０と接触式温度センサ３１の周辺に上記遮蔽部材を配置してもよく、実施の形態３に示した複数の赤外線センサ７，２８の周辺に上記遮蔽部材を配置してもよい。これらの場合にも、通電コイル１の周辺に発生する磁界は遮蔽部材に吸収されるため、アレイ赤外線センサ７の検出信号を磁界による外乱ノイズから効果的に防止することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１…通電コイル、３…トッププレート、４…能力制御手段、６…鍋、７…アレイ赤外線センサ、７a，２８ａ…第１の測定エリア、７ｂ，２８ｂ…第２の測定エリア、８…黒体塗料層、９…演算部、１０…表示パネル、１１ａ，１１ｂ…受光素子、１２…集光レンズ、１３…スキャン部、１４…増幅部、１５…基準温度素子、１８…マイクロコンピュータ、２２…記憶部、２３…鍋温度算出部、２４…能力制御決定部、２６…鍋底黒体塗料層、２７…分割通電コイル、２８…アレイ赤外線センサ、２９…黒体塗料層、３０…単眼赤外線センサ、３１…接触式温度センサ、３２…筒状ガイド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インダクションヒーティング（以降ＩＨと称す）式やハロゲンヒータなどを熱源に有する加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の加熱調理器としては、鍋の温度検出用としてサーミスタ等の温度センサが用いられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この温度センサは、鍋が載置されるトッププレートの下面中央部に配置され、トッププレートを介した熱伝導により鍋の底面中心温度を検出し、この検出結果に基づいて、鍋を所望の温度に温度制御するものである。
【０００３】
【特許文献１】特公平６−７５４２５号公報
【０００４】
図８は、この加熱調理器の構造を示す断面図である。図８において、１０１は鍋１０２等を載置するためのトッププレートで、本体１０３と接着等で取り付けられている。本体１０３内には高周波の磁力線を発生する加熱手段であるコイル１０４と、このコイル１０４を制御する制御回路１０５とが内蔵され、トッププレート１０１の下面には感温素子１０６が圧着されている。そして、感温素子１０６からの信号が制御回路１０５に入力され、制御回路では、トッププレート１０１上の鍋１０２の温度上昇勾配と、通電してからの経過時間とに基づいて水の沸騰を判断し、コイル１０４の通電を遮断する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記のような感温センサ方式の加熱調理器では、鍋の性状（材質、形状等）によって鍋の温度計測に大きな誤差を与える可能性が高い。即ち、鍋の材質や厚さ等による熱伝導率の違いにより温度上昇勾配が異なると共に、計時手段による加熱時間も異なるため、誤差の少ない沸騰検出を実現することは難しい。また、鍋の底面形状は、フラットではなく凹んでいるもの（以下、反り鍋と称す）もあり、この場合には鍋底中央部はトッププレートに接触しないため、鍋の温度計測に大きな誤差が発生する。さらに、このような反り鍋の場合には、底面形状がフラットな鍋に比べて、温度上昇勾配に遅れが生じるため、鍋の正確な温度勾配を検出することが困難であった。
【０００６】
本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、鍋の材質や形状に影響されずに高精度な温度検出を可能とする加熱調理器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の加熱調理器は、加熱容器を上面に載置す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、前記加熱容器を加熱する通電コイルと、前記トッププレートに設けられ、前記加熱容器の底面から放射される赤外線を前記トッププレートの下面側に透過させる第１の測定エリアと、前記トッププレートに設けられ、前記加熱容器の底面から放射される赤外線を遮断し、前記トッププレートの温度に起因する赤外線を放射する第２の測定エリアと、前記トッププレートの下方に配置され、前記第１の測定エリアからの赤外線量および前記第２の測定エリアからの赤外線量を検出する赤外線量検出部と、前記赤外線量検出部により検出された前記第１および第２の測定エリアの赤外線量に基づいて前記加熱容器の温度を算出する演算部と、前記演算部により算出された加熱容器の温度に基づいて前記通電コイルを制御する制御手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る加熱調理器は、以上のように構成されているため、加熱容器の温度検出においてトッププレートで発生する赤外線量を取除くことができ、加熱容器の底面温度を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る加熱調理器に反り鍋を載置した状態を示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係る加熱調理器に底がフラットな鍋を載置した状態を示す断面図である。
【図３】アレイ赤外線センサおよび演算部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態２の加熱調理器に反り鍋を載置した状態を示すブロック図である。
【図５】（ａ）は、実施の形態３の加熱調理器に反り鍋を載置した状態を示すブロック図である。（ｂ）は、実施の形態３の加熱調理器が備える通電コイルおよびアレイ赤外線センサの配置を示す図である。
【図６】実施の形態４の加熱調理器に反り鍋を載置した状態を示すブロック図である。
【図７】実施の形態５の加熱調理器に反り鍋を載置した状態を示すブロック図である。
【図８】従来の加熱調理器の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る加熱調理器の好適な実施の形態について添付図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る加熱調理器に反り鍋を載置した状態を示す断面図である。また図２は、実施の形態１に係る加熱調理器に底がフラットな鍋を載置した状態を示す断面図である。
【００１１】
図１及び図２より、実施の形態１の加熱調理器は、箱状の筐体２内に収容され、一平面内に渦巻き状に巻回された通電コイル１と、この通電コイル１の上方に近接して配置され、筐体２の上面を構成する平面状のトッププレート３と、通電コイル１に流れる高周波の交番電流の電流量を増減させる能力制御手段４と、筐体２の上面前端に配置され、能力制御部４に対する加熱／停止の信号や被加熱物の温度設定等の信号を入力させる操作パネル５とを備えている。
【００１２】
ここで、トッププレート３には、結晶化ガラス等の透過性の耐熱絶縁材料が用いられているが、その他の透過性材料を用いてもよい。また、トッププレート３の上面には、被加熱物が収容された鍋（加熱容器）６を、通電コイル１と対向する位置に載置させることができる。鍋６は、一般には鉄等の金属材料で構成され、通電コイル１への通電に伴いコイル周辺に形成される交番磁界中に置かれた状態となる。その結果、鍋６の内部を流れる渦電流の作用により、鍋６全体が加熱源となって、鍋６に収容された被加熱物が加熱される。なお、図１では底面が凹状の反り鍋を、図２では底面がフラットな鍋を用いている。
【００１３】
また、実施の形態１の加熱調理器は、鍋６の載置位置の略中央部でトッププレート３の下方に配置され、近接する第１の測定エリア７ａ及び第２の測定エリア７ｂからの赤外線量を検出するアレイ赤外線センサ（赤外線量検出部）７と、トッププレート３下面の第２の測定エリア７ｂに塗布された赤外線放射率が１に近い黒体塗料層８と、アレイ赤外線センサ７で検出された赤外線量に基づいて、鍋６の底面温度を算出する演算部９と、筐体２の前面に配置され、演算部９で算出される温度情報や操作パネル５で設定される加熱／停止状態及び温度設定の情報などを表示する表示パネル１０とを備えている。
【００１４】
次に、図３のブロック図を用いて、アレイ赤外線センサ７および演算部９の詳細な構成を説明する。図３において、アレイ赤外線センサ７は、ライン状に配列された一対の受光素子１１ａ，１１ｂと、これらの受光素子１１ａ，１１ｂの前面に配置され、第１の測定エリア７ａからの赤外線を受光素子１１ａに集光させると共に、第２の測定エリア７ｂからの赤外線を受光素子１１ｂに集光させる集光レンズ１２とを備えている。ここで、集光レンズ１２は、トッププレート３の第１の測定エリア７ａとほぼ同一の赤外線透過波長を有する材料で構成されている。即ち、一般的プレート材として用いられる結晶化ガラスは、約０．５μｍから約２．５μｍの波長を約９０％透過する特性を有しているため、上記集光レンズ１２は、少なくとも約０．５μｍから約２．５μｍの波長を透過する材料で構成されている。
【００１５】
このように、トッププレート３の第１の測定エリア７ａと、ほぼ同一の赤外線透過波長を有する材料で集光レンズ１２を構成することにより、第１の測定エリア７ａを透過したほとんどの赤外線が集光レンズ１２で反射することなくアレイ赤外線センサ７に到達する。その結果、第１の測定エリア７ａからの赤外線は、途中の光路で損失することなしにアレイ赤外線センサ７で検出できるようになり、アレイ赤外線センサ７の検出精度は向上する。
【００１６】
また、アレイ赤外線センサ７は、受光素子１１ａ，１１ｂからの出力信号をアドレス信号（後述する）によって選択するスキャン部１３と、このスキャン部１３で選択された出力信号を所定レベルまで増幅する増幅部１４と、受光素子１１ａ，１１ｂの冷接点に近接して配置されるサーミスタ等からなる接触型の基準温度素子１５と、基準温度素子１５からの出力信号を所定レベルまで増幅する増幅部１６と、増幅部１４で増幅された信号と増幅部１６で増幅された出力信号とを入力して比較増幅する差動増幅部１７とを備えている。
【００１７】
なお、アレイ赤外線センサ１３は、受光素子１１ａ，１１ｂ、スキャン部１３、増幅部１４，１６、基準温度素子１５および差動増幅部１７をキャンパッケージ等に内包し、このパッケージの表面に集光レンズ１２を配置した構成としてもよい。このように構成することにより、少スペースで低コストな装置を提供できる。
【００１８】
次に、演算部９を構成するマイクロコンピューター（以下、マイコンと称す）１８について説明する。マイコン１８は、所定のタイミングでスキャン部１３に受光素子１１ａ，１１ｂのアドレス信号を選択出力する信号出力部１９と、アレイ赤外線センサ１３の差動増幅部１７からの出力信号を受け取り、受光素子１１ａ，１１ｂの選択・切替を行なうマルチプレクサ２０と、マルチプレクサ２０からの電圧出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部２１とを備えている。また、マイコン１８は、Ａ／Ｄ変換部２１のデジタル信号出力を記憶する記憶部２２と、信号出力部１９と記憶部２２とからの出力信号を受け取り、その目的に応じて演算処理を行う鍋温度算出部２３と、鍋底温度算出部２３からの出力信号を受け取り、能力制御手段４への制御量を決定する能力制御決定部２４とを備えている。
【００１９】
なお、記憶部２２は、受光素子１１ａ，１１ｂの２素子に対応する記憶バッファを有している。また、鍋温度算出部２３では、受光素子１１ａに集光された第１の測定エリア７ａからの赤外線量と、受光素子１１ｂに集光された第２の測定エリア７ｂからの赤外線量との２つの出力から鍋６の底面温度を算出している。さらに、能力制御決定部２４の出力結果と操作パネル５に入力された運転条件とによって、能力制御手段４を介して通電コイル１の通電量制御が可能となる。また、鍋温度算出部２３で算出した鍋６の底面温度の出力は、表示パネル９へと送信され、現在検出温度として表示パネル９に表示される。
【００２０】
次に、実施の形態１の加熱調理器の動作について説明する。まず、被加熱物が収容された鍋６がトッププレート３に載置され、操作パネル５から目標温度設定等の調理選択が行われると、被加熱物の調理がスタートする。このスタート信号を受け、能力制御手段４とアレイ赤外線センサ７とが動作を開始する。能力制御手段４は、高周波の交番電流を温度設定に合わせた電流量で通電コイル１に通電する。通電コイル１の内部を流れる渦電流の作用によって鍋６の全体が加熱源として加熱され、鍋６内の被加熱物が加熱される。
【００２１】
鍋６内の被加熱物が加熱されると鍋６は温まり、鍋６の底面から赤外線が放射される。放射された赤外線はトッププレート３の第１の測定エリア７ａを透過して、集光レンズ１２によって受光素子１１ａ上に集光される。鍋６が温まることによって鍋６を載置したトッププレート３も温まり、トッププレート３の第１の測定エリア７ａで赤外線が発生する。そして、トッププレート３の第１の測定エリア７ａで発生した赤外線は、集光レンズ１２によって受光素子１１ａ上に集光される。
【００２２】
一方、トッププレート３の第２の測定エリア７ｂには黒体塗料層８が塗布されているので、鍋６の底面から放射された赤外線は黒体塗料層８で遮断され、トッププレート３を透過することはない。このため、第２の測定エリア７ｂからはトッププレート３で発生した赤外線のみが放射され、集光レンズ１２によって受光素子１１ｂ上に集光される。赤外線の集光によって受光素子１１ａ，１１ｂの温度が変化し、熱電対の温接点と冷接点との間に発生した温度差が電圧に変換され出力される。このとき、信号出力部１９から出力されるアドレス信号により、スキャン部１３は受光素子１１の中の一つ、例えば受光素子１１ａからの出力電圧を選択して、増幅部１４へ電圧を出力する。
【００２３】
また、受光素子１１の冷接点付近に配置された基準温度素子１５は、周囲温度を検出し増幅部１６へ電圧を出力する。これらの増幅部１４，１６で増幅された出力電圧は、差動増幅部１７で比較・増幅されるため、周囲温度が変化しても鍋６の底面とトッププレート３の第１および第２の測定エリア７ａ，７ｂの温度を電圧値として正確に検出することができる。
【００２４】
この差動増幅部１７で比較・増幅された電圧は、マイコン１８に内蔵されるＡ／Ｄ変換部２１にマルチプレクサ２０を介して入力されてデジタル信号となり、このデジタル信号が記憶部２２に記憶される。このような動作をシーケンシャルに行うことにより、全ての受光素子１１ａ，１１ｂで検出された赤外線量データを記憶部２２に記憶させることができる。なお、記憶部２２を複数設けることによって、時系列毎の受光素子１１ａ，１１ｂの赤外線量データをそれぞれ記憶させることが可能となる。
【００２５】
記憶部２２に記憶された赤外線量データと信号出力部１９からのアドレス信号データが鍋温度算出部２３に入力され、鍋温度算出部２３では、受光素子１１ａで検出された赤外線量データと、受光素子１１ｂで検出された赤外線量データとから鍋６の底面の温度を算出する。上述したように、受光素子１１ａには、鍋６の底面から放射された赤外線と、トッププレート３で発生した赤外線とが集光されるため、受光素子１１ａで検出された赤外線量データは、これらの赤外線を合計した赤外線量となる。これに対して、受光素子１１ｂには、トッププレート３で発生した赤外線のみが集光されるため、受光素子１１ｂで検出された赤外線量データは、トッププレート３で発生した赤外線のみの赤外線量である。
【００２６】
従って、受光素子１１ａで検出された赤外線量データから受光素子１１ｂで検出された赤外線量データを減算することにより、鍋６の底面から放射された赤外線量のみを抽出することができる。なお、第１の測定エリア７ａと第２の測定エリア７ｂとでは赤外線の放射率が異なるため、上述の減算では、放射率の比をパラメーターとして用い、トッププレート３の赤外線量を一致させるものとする。以上の演算によって、トッププレート３の昇温で発生する赤外線を確実にキャンセルすることができ、鍋６の底面温度を極めて正確に検出することができる。
【００２７】
鍋温度算出手段２３で算出された温度データは能力制御決定部２４に入力され、操作パネル５からの温度設定に合わせた交番電流量が生成されるために、被加熱物は目標温度で加熱調理される。また、鍋温度算出手段２３で算出された温度データは表示パネル９にも入力され、加熱中の鍋６の現在温度等がＬＣＤの画面等に表示され使用者に知らしめることができる。
【００２８】
さらに、調理終了後にトッププレート３から鍋６を取り去った時には、受光素子１１ａの出力が受光素子１１ｂの出力より小さくなるため（第１の測定エリア７ａに比べて第２の測定エリア７ｂの方が放射率が高いため）、これを検出して鍋６がない時でもトッププレート３面の高温温度表示を行い使用者に警告表示を行ったり、トッププレート３が高温時に次の調理を行う連続運転時にも、受光素子１１ａ，１１ｂの温度変化や差分によって正確な温度検出と制御、及び表示・警告等が可能となる。
【００２９】
以上のように、鍋６の底面から放射された赤外線の赤外線量に基づいて、鍋６の底面温度を算出しているので、反り鍋のように鍋６の底面とトッププレート３との間に隙間がある場合でも、正確に温度検出を行うことができる。
【００３０】
また、第１の測定エリア７ａからの赤外線量は、鍋６の底面から放射された赤外線がトッププレート３を透過した赤外線量と、トッププレート３で発生した赤外線の赤外線量とを加えた値であり、第２の測定エリア７ｂからの赤外線量は、トッププレート３で発生した赤外線の赤外線量のみである。従って、第１の測定エリア７ａからの赤外線量と、第２の測定エリア７ｂからの赤外線量との差を、鍋温度算出部２３で計算することにより、鍋６の底面温度の真値を正確に算出することができる。
【００３１】
さらに、第１の測定エリア７ａと第２の測定エリア７ｂとは近接して配設されているため、第１の測定エリア７ａで発生する赤外線と、第２の測定エリア７ｂで発生する赤外線との赤外線量はほぼ同一である。従って、鍋温度算出部２３では、トッププレート３の昇温分の赤外線量を容易にキャンセルすることができ、鍋６の底面温度の真値を正確に算出することができる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、アレイ赤外線センサ７を用い、１つのセンサで複数の集光エリアを構成する例を説明したが、複数の赤外線センサを近接箇所に配置して計測しても良い。またＩＨ調理器を例として説明したが、ハロゲンヒータやシーズヒータを加熱源とした加熱調理器にも適用できることは言うまでもない。さらに、黒体塗料層８はトッププレート３の上面にあってもよく、トッププレート３が２枚のプレートから構成されている場合には、これらのプレートに挟み込まれていてもよい。
【００３３】
さらに、鍋温度算出部２３では、第１の測定エリア７ａからの赤外線量が所定量未満の場合に、アレイ赤外線センサ７で検出された第１の測定エリア７ａからの赤外線量に基づいて、鍋６の温度を推論し、第１の測定エリア７ａからの赤外線量が所定量以上の場合に、アレイ赤外線センサ７で検出された第１の測定エリア７ａからの赤外線量と第２の測定エリア７ｂからの赤外線量との差分値に基づいて、鍋６の温度を推論してもよい。このように制御することにより、トッププレート３自身の赤外線量が少ない低温の間は、第１の測定エリア７ａの赤外線量だけを用いて鍋温度算出部２３で演算処理を行うので、鍋温度算出部２３の処理を単純化することができる。
【００３４】
実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る加熱調理器を説明する。図４は、実施の形態２の加熱調理器を示すブロック図である。この実施の形態２が図１に示す実施の形態１と異なるのは、鍋６の底面に中心部から所定領域に亘って設けられた鍋底黒体塗料層２６を備えている点である。その他の構成については実施の形態１と同一又は同等である。なお、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００３５】
鍋底黒体塗料層２６は、赤外線放射率がほぼ１の黒体材料を塗布または貼付して形成されている。この鍋底黒体塗料層２６は、鍋６をトッププレート３の所定位置に載置した際に、第１の測定エリア７ａに対向するように形成位置が調整されている。
【００３６】
次に、実施の形態２に係る加熱調理器の動作について説明する。なお、本実施の形態の特徴である鍋底黒体塗料層２６以外の構成は、実施の形態１と同等であるため、基本的な動作説明は省略し、鍋底黒体塗料層２６に関する説明を中心に行う。
【００３７】
実施の形態１で説明したような赤外線センサ方式では、加熱容器である鍋６の性状（材質・表面状態）による放射率の違いが計測に少なからず影響を与える。一般に被測定物体から赤外線センサに入射するエネルギーは、放射率（物体自身）＋反射率（周囲から物体に入射して反射）＋透過率（物体を透過）＝１で表される。例えば黒体の放射率ε＝１を基準とした場合、ガラスは０．９０〜０．９５、１８−８ステンレスは０．１６、アルミ光沢は０．０９５、アルミ酸化物は０．７６と大きく異なる放射率を持つ。金属製の鍋６の場合には透過率を無視することができ、例えばステンレスの鍋６を例にすると反射率が０．８４と高くなる。このため、周囲から物体に入射した外乱温度もアレイ赤外線センサ７で計測されてしまうことがあり、鍋６の底面温度をより高精度に検出しようとした場合には対応が必要となる。
【００３８】
本実施の形態では、鍋６の底面に黒体を模擬した鍋底黒体塗料層２６を形成しているので、鍋６の底面での放射率ε≒１を実現することができ、鍋６の底面での反射率はほぼ０となる（放射率＋反射率＋透過率＝１のため）。その結果、鍋６の底面からの反射光による外乱温度がアレイ赤外線センサ７で計測されることが殆ど無くなり、安定した温度が計測可能となる。
【００３９】
以上のように、本実施の形態においては、鍋６の底部外側下面に、放射率がほぼ１の材質を塗布または貼付することにより、鍋６の底面からの反射光を無くすことができるため、鍋６の材質及び表面状態に影響されることなく、鍋６の底面温度を正確に検出することができる。
【００４０】
実施の形態３．
次に、実施の形態３に係る加熱調理器を説明する。図５（ａ）は、実施の形態３の加熱調理器を示すブロック図である。また、図５（ｂ）は、実施の形態３の加熱調理器が備える通電コイルおよびアレイ赤外線センサの配置を示す図である。この実施の形態３が図１に示す実施の形態１と異なるのは、通電コイル１の代わりに２分割通電コイル２７を備えている点と、２組のアレイ赤外線センサ７，２８を備えている点とである。その他の構成については実施の形態１と同一又は同等である。なお、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４１】
図５（ａ）（ｂ）に示すように、２分割通電コイル２７は、半径方向に向かい内側の束と外側の束に分けて構成され、これらの束の間には空間部が設けられている。アレイ赤外線センサ２８は、この空間部に設けられており、トッププレート３に設けられた第１の測定エリア２８ａ及び第２の測定エリア２８ｂからの赤外線量を検出する。
【００４２】
次に、実施の形態３に係る加熱調理器の動作について説明する。なお、本実施の形態の特徴である２分割通電コイル２７および２組のアレイ赤外線センサ７，２８以外の構成は、実施の形態１と同様であるため、基本的な動作説明は省略する。２分割通電コイル２７の中心に配置されたアレイ赤外線センサ７と半径方向の空間部に配置されたアレイ赤外線センサ２８とは、トッププレート３に載置された鍋６の中心部での赤外線量と周辺部での赤外線量とを検出する。図５（ａ）に示すように、反り鍋が載置された場合、中心部は鍋６とトッププレート３に接触しない領域、半径方向部はトッププレート３と接触している領域を検出することとなり、当然のことながらトッププレート３と接触している鍋６を検知しているアレイ赤外線センサ２８の方が赤外線量が多くなる。
【００４３】
このような場合、鍋温度算出手段９は、アレイ赤外線センサ７とアレイ赤外線センサ２８との出力結果の比較を行う。具体的には、第１の測定エリア７ａからの赤外線量と第２の測定エリア７ｂからの赤外線量との差分値、および第１の測定エリア２８ａからの赤外線量と第２の測定エリア２８ｂからの赤外線量との差分値を演算部９で算出して、得られた差分値同士の比較処理を行う。この比較処理は、基本的には差分値の高い方を選択して鍋６の温度を算出するが、加熱時間が長くなるに従い鍋６の底面温度は漸近的に一定温度に近づくために、両者の差分値の平均値を計算して鍋６の温度を決定してもよい。また、載置される鍋６が小径で通電コイル２７の中心に置かれなかった場合等においても、２つのアレイ赤外線センサ７，２８のどちらかによって、鍋６の温度を検出することもできる。
【００４４】
以上のように、本実施の形態においては、２分割通電コイル２７の中心と半径方向の空間部にアレイ赤外線センサを２箇所配置することにより、鍋６の底面温度をより正確に検出することができる。また、鍋の形状、大きさ、載置場所に影響されることなく、鍋６の正確な底面温度を検出することができる。
【００４５】
実施の形態４．
次に、実施の形態４に係る加熱調理器を説明する。図６は、実施の形態４の加熱調理器を示すブロック図である。この実施の形態４が図１に示す実施の形態１と異なるのは、アレイ赤外線センサ７の代わりに単眼赤外線センサ３０および接触式温度センサ３１を備えている点である。その他の構成については実施の形態１と同一又は同等である。なお、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４６】
図６に示すように、単眼赤外線センサ３０は、鍋６の載置位置の略中央部でトッププレート３下方に配設されており、鍋６の底面３０ａから放射されてトッププレート３を透過する赤外線の赤外線量を検出する。単眼赤外線センサ３０の集光レンズは、トッププレート３の透過エリア（集光レンズに入射される赤外線がトッププレート３を透過するエリア）と同等の少なくとも約０．５μｍから約２．５μｍの波長を透過させる材料で構成されている。また、接触式温度センサ３１は、上記透過エリアの直近で、且つトッププレート３の下面に圧接されて設けられており、この接触式温度センサ３１によりトッププレート３の下面温度を直接計測することができる。
【００４７】
次に、実施の形態４に係る加熱調理器の動作について説明する。なお、本実施の形態の特徴である単眼赤外線センサ３０と接触式温度センサ３１以外の構成は、実施の形態１と同等であるため、基本的な動作説明は省略する。まず、鍋６内の被加熱物が加熱されると鍋６は温まり、鍋６の底面３０ａから赤外線が放射される。放射された赤外線はトッププレート３を透過して、単眼赤外線センサ３０に入射される。鍋６が温まることによって鍋６を載置したトッププレート３も温まり、トッププレート３で赤外線が発生する。そして、トッププレート３で発生した赤外線も、単眼赤外線センサ３０に入射される。
【００４８】
一方、接触式温度センサ３１では、前記透過エリアに近いトッププレート３の温度を計測する。そして、単眼赤外線センサ３０と接触式温度センサ３１の出力は、演算部９に出力される。演算部９では、単眼赤外線センサ３０で検出された赤外線量データと、接触式温度センサ３１で検出された温度データとから鍋６の底面の温度を算出する。上述したように、単眼赤外線センサ３０には、鍋６の底面から放射された赤外線と、トッププレート３で発生した赤外線とが入射されるため、単眼赤外線センサ３０で検出された赤外線量データは、これらの赤外線を合計した赤外線量となる。
【００４９】
従って、接触式温度センサ３１で計測したトッププレート３の温度をリファレンスとし、単眼赤外線センサ３０の出力と接触式温度センサ３１の出力との差分を演算部９で算出することにより、トッププレート３の昇温で発生する赤外線を確実にキャンセルすることができる。その結果、鍋６の底面温度を極めて正確に検出することができる。
【００５０】
以上のように、本実施の形態においては、近接する赤外線センサ３０と接触式温度センサ３１とにより、トッププレート３を透過する赤外線量とトッププレート３の温度をそれぞれ計測し、２つの出力の差分を算出することにより、鍋６の底面温度を正確に検出することができる。また、接触式温度センサ３１は、一般的には赤外線センサ３０より簡便且つ低コストで構成できるために、簡単で安価な加熱調理器を提供することができる。
【００５１】
さらに、接触式温度センサ３１は、単眼赤外線センサ３０に入射する赤外線の透過エリアに近いトッププレート３の温度を計測しているため、透過エリアで発生する赤外線量より得られる温度と、接触式温度センサ３１で計測される温度とはほぼ同一である。従って、鍋温度算出部２３では、トッププレート３の昇温分の赤外線量を容易にキャンセルすることができ、鍋６の底面温度の真値を正確に算出することができる。
【００５２】
実施の形態５．
次に、実施の形態５に係る加熱調理器を説明する。図７は、実施の形態５の加熱調理器を示すブロック図である。この実施の形態５が図１に示す実施の形態１と異なるのは、アレイ赤外線センサ７の周囲を囲む筒状ガイド３２を備えている点である。その他の構成については実施の形態１と同一又は同等である。なお、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５３】
図７に示すように、筒状ガイド３２は、アレイ赤外線センサ７の周囲を囲み、上端面がトッププレート３に密着して取り付けられている。このように、筒状ガイド３２の上端面がトッププレート３に密着しているため、アレイ赤外線センサ７、特に集光レンズ１２に埃等の赤外線遮蔽物が付着しない構成を得ることができる。
【００５４】
また、本実施の形態ではアレイ赤外線センサ７を囲う構成としたが、実施の形態４に示したような、単眼赤外線センサ３０と接触式温度センサ３１を囲う構成としてもよく、実施の形態３に示したような複数の赤外線センサ７，２８を囲ってもよい。さらに、この筒状ガイド３２の筒の内側面が黒色の艶消し材等が塗布されることが望ましく、筒状ガイド３２を構成する部材としては黒色の強磁性体であるフェライト材が望ましい。
【００５５】
次に、実施の形態５に係る加熱調理器の動作について説明する。なお、本実施の形態の特徴である筒状ガイド３２以外の構成は、実施の形態１と同等であるため、基本的な動作説明は省略する。筒状ガイド３２は、筐体２内で発生する塵埃、特に通電コイル１等の冷却用ファンにより外気を吸引する際に発生する塵埃が、アレイ赤外線センサ７の集光レンズ１２に付着させない構成を得ることができる。また、筒の内側面を黒色とすることにより、アレイ赤外線センサ７が集光する赤外線量の外乱反射を抑制することができる。さらに、筒状ガイド３２を強磁性体であるフェライト材で構成することにより、通電コイル１の周辺に発生する磁界は筒状ガイド３２に吸収されるため、アレイ赤外線センサ７の検出信号を磁界による外乱ノイズから効果的に防止することができる。
【００５６】
以上のように、本実施の形態においては、アレイ赤外線センサ７の周囲を囲み、上端面が前記トッププレート３に密着して構成された筒状ガイド３２を設けることにより、アレイ赤外線センサ７の集光レンズ１２に塵埃等を付着させない構成を得ることができる。このため、アレイ赤外線センサ７による赤外線量の検出精度の低下を抑制することができる。
【００５７】
また、筒状ガイド３２の内側面を黒色とすることにより、アレイ赤外線センサ７に集光する赤外線量の外乱反射を効果的に抑制することができる。さらに、筒状ガイド３２を強磁性体であるフェライト材で構成して、通電コイル１の周辺に発生する磁界を筒状ガイド３２で吸収させることにより、アレイ赤外線センサ７の検出信号を磁界による外乱ノイズから効果的に防止することができる。その結果、鍋６の底面温度を高い精度で検出することができる。
【００５８】
なお、筒状ガイド３２の代わりにアレイ赤外線センサ７の周辺に配置され、通電コイル１の周辺に発生する磁界を遮断する遮蔽部材を用いてもよい。遮蔽部材の形状は、平板状、円弧板状、筒状など、磁界の遮断が可能ないずれの形状であってもよい。遮蔽部材を配置することにより、通電コイル１の周辺に発生する磁界は遮蔽部材に吸収されるため、アレイ赤外線センサ７の検出信号を磁界による外乱ノイズから効果的に防止することができる。
また、実施の形態４で示した単眼赤外線センサ３０と接触式温度センサ３１の周辺に上記遮蔽部材を配置してもよく、実施の形態３に示した複数の赤外線センサ７，２８の周辺に上記遮蔽部材を配置してもよい。これらの場合にも、通電コイル１の周辺に発生する磁界は遮蔽部材に吸収されるため、アレイ赤外線センサ７の検出信号を磁界による外乱ノイズから効果的に防止することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１…通電コイル、３…トッププレート、４…能力制御手段、６…鍋、７…アレイ赤外線センサ、７a，２８ａ…第１の測定エリア、７ｂ，２８ｂ…第２の測定エリア、８…黒体塗料層、９…演算部、１０…表示パネル、１１ａ，１１ｂ…受光素子、１２…集光レンズ、１３…スキャン部、１４…増幅部、１５…基準温度素子、１８…マイクロコンピュータ、２２…記憶部、２３…鍋温度算出部、２４…能力制御決定部、２６…鍋底黒体塗料層、２７…分割通電コイル、２８…アレイ赤外線センサ、２９…黒体塗料層、３０…単眼赤外線センサ、３１…接触式温度センサ、３２…筒状ガイド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱容器を上面に載置す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、前記加熱容器を加熱する通電コイルと、
前記トッププレートに設けられ、前記加熱容器の底面から放射される赤外線を前記トッププレートの下面側に透過させる第１の測定エリアと、
前記トッププレートに設けられ、前記加熱容器の底面から放射される赤外線を遮断し、前記トッププレートの温度に起因する赤外線を放射する第２の測定エリアと、
前記トッププレートの下方に配置され、前記第１の測定エリアからの赤外線量および前記第２の測定エリアからの赤外線量を検出する赤外線量検出部と、
前記赤外線量検出部により検出された前記第１および第２の測定エリアの赤外線量に基づいて前記加熱容器の温度を算出する演算部と、を備えたことを特徴とする加熱調理器。
【請求項２】
前記演算部は、前記第１の測定エリアからの赤外線量が所定量以上の場合に、前記赤外線量検出部で検出された前記第１の測定エリアからの赤外線量と前記第２の測定エリアからの赤外線量との差分値に基づいて、前記加熱容器の温度を推論することを特徴とする請求項１記載の加熱調理器。
【請求項３】
前記トッププレートの第２の測定エリアには、赤外線の放射率がほぼ１の材料が塗布または貼付されたことを特徴とする請求項１または２記載の加熱調理器。
【請求項４】
前記演算部が前記第１の測定エリアからの赤外線量が第２の測定エリアからの赤外線量より小さくなったことを検出した場合に、前記加熱容器が前記トッププレート上から取り去られたと判断されることを特長とする請求項１から３のいずれかに記載の加熱調理器。
【請求項５】
前記演算部が前記第１の測定エリアからの赤外線量が第２の測定エリアからの赤外線量より小さくなったことを検出した場合に、前記トッププレートの表面が高温であることを警告する表示を行う表示部を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の加熱調理器。
【請求項６】
前記演算部が前記第１の測定エリアからの赤外線量が第２の測定エリアからの赤外線量より小さくなったことを検出した場合に、前記加熱容器が前記トッププレート上から取り去られたと判断し、その後は該判断に基づいて前記通電コイルの制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の加熱調理器。
【請求項１】
加熱容器を上面に載置す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、前記加熱容器を加熱する通電コイルと、
前記トッププレートに設けられ、前記加熱容器の底面から放射される赤外線を前記トッププレートの下面側に透過させる第１の測定エリアと、
前記トッププレートに設けられ、前記加熱容器の底面から放射される赤外線を遮断し、前記トッププレートの温度に起因する赤外線を放射する第２の測定エリアと、
前記トッププレートの下方に配置され、前記第１の測定エリアからの赤外線量および前記第２の測定エリアからの赤外線量を検出する赤外線量検出部と、
前記赤外線量検出部により検出された前記第１および第２の測定エリアの赤外線量に基づいて前記加熱容器の温度を算出する演算部と、を備えたことを特徴とする加熱調理器。
【請求項２】
前記演算部は、前記第１の測定エリアからの赤外線量が所定量以上の場合に、前記赤外線量検出部で検出された前記第１の測定エリアからの赤外線量と前記第２の測定エリアからの赤外線量との差分値に基づいて、前記加熱容器の温度を推論することを特徴とする請求項１記載の加熱調理器。
【請求項３】
前記トッププレートの第２の測定エリアには、赤外線の放射率がほぼ１の材料が塗布または貼付されたことを特徴とする請求項１または２記載の加熱調理器。
【請求項４】
前記演算部が前記第１の測定エリアからの赤外線量が第２の測定エリアからの赤外線量より小さくなったことを検出した場合に、前記加熱容器が前記トッププレート上から取り去られたと判断されることを特長とする請求項１から３のいずれかに記載の加熱調理器。
【請求項５】
前記演算部が前記第１の測定エリアからの赤外線量が第２の測定エリアからの赤外線量より小さくなったことを検出した場合に、前記トッププレートの表面が高温であることを警告する表示を行う表示部を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の加熱調理器。
【請求項６】
前記演算部が前記第１の測定エリアからの赤外線量が第２の測定エリアからの赤外線量より小さくなったことを検出した場合に、前記加熱容器が前記トッププレート上から取り去られたと判断し、その後は該判断に基づいて前記通電コイルの制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の加熱調理器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１０３１２５（Ｐ２０１０−１０３１２５Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６７３４（Ｐ２０１０−６７３４）
【出願日】平成２２年１月１５日（２０１０．１．１５）
【分割の表示】特願２００６−１９０５８２（Ｐ２００６−１９０５８２）の分割
【原出願日】平成１４年９月１３日（２００２．９．１３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（０００１７６８６６）三菱電機ホーム機器株式会社 (1,201)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１５日（２０１０．１．１５）
【分割の表示】特願２００６−１９０５８２（Ｐ２００６−１９０５８２）の分割
【原出願日】平成１４年９月１３日（２００２．９．１３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（０００１７６８６６）三菱電機ホーム機器株式会社 (1,201)
【Ｆターム（参考）】
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