誘導加熱調理器
【課題】トッププレート上の鍋の材質，底の状態，トッププレートなど機器構成部材の調理中での温度上昇の影響を受けることなく鍋温度を非接触で高精度かつ安定に応答性良く検出する。
【解決手段】鍋を戴置するトッププレートと、その下にある加熱コイルと、加熱コイルを固定する部材に設け、鍋からの赤外線を導光する導光筒と、その導光筒を通過した赤外線を検出する赤外線検出手段の出力から、トッププレート及び導光筒の温度からそれらが放射する赤外線量を算出し、それを前記赤外線検出手段の出力から減算して鍋温度を検出する鍋温度検出手段を持つ誘導加熱調理器。
【解決手段】鍋を戴置するトッププレートと、その下にある加熱コイルと、加熱コイルを固定する部材に設け、鍋からの赤外線を導光する導光筒と、その導光筒を通過した赤外線を検出する赤外線検出手段の出力から、トッププレート及び導光筒の温度からそれらが放射する赤外線量を算出し、それを前記赤外線検出手段の出力から減算して鍋温度を検出する鍋温度検出手段を持つ誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍋温度検出手段としてサーモパイルを備えた誘導加熱調理器に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱調理器は、結晶化ガラス等で構成されるトッププレート下に同心円状の誘導加熱コイル（以下「加熱コイル」と略称）を設置し、これに高周波電流を流し、発生する磁界でトッププレート上に戴置された調理容器である鍋底にうず電流を誘起し、このジュール熱で調理容器である鍋を直接加熱するものである。
【０００３】
誘導加熱調理器の鍋温度検出手段として、現在では応答速度が良好な点で加熱された鍋底から放射される赤外線をトッププレート越しに赤外線センサで観測し温度を検出するものが多く使われている。この赤外線センサは加熱コイル中心空隙付近の下に配置されて、鍋底から放射される赤外線をトッププレート越しに赤外線センサで検出し、その出力に応じて加熱コイルを駆動するインバータ回路出力を制御して調理温度を調整するものである。
【０００４】
しかし、調理温度（１００から３００℃）ではその放射赤外線エネルギーは少なく、さらに、トッププレートの光学特性から、トッププレートを通過する波長は１μｍから３μｍの幅２μｍ程度しかなく鍋の放射赤外線エネルギーの１〜２％しかない。このため、使用する赤外線センサの感度は体温計等に用いられるそれの２桁高い感度が求められる。
【０００５】
さらに、加熱中ではトッププレート自身も鍋底からの伝熱あるいは放射で加熱され、この放射赤外線エネルギーは鍋の放射赤外線エネルギーと同等の量になる。つまり、鍋とトッププレートとの双方からの放射赤外線エネルギーが赤外線センサに入射することになり、調理中のトッププレート自身の温度上昇が鍋温度を検出する赤外線センサの検出外乱となり検出温度に誤差が生じることになる。この課題を解決する手段として特許文献１，２，３に挙げるものがある。
【０００６】
特許文献１の技術は、トッププレートに設けられ、鍋の底面から放射される赤外線をトッププレートの下に透過させる第１の測定エリアと、トッププレートに設けられ、鍋の底面から放射される赤外線を遮断する第２の測定エリアと、トッププレート下方に設けられ、第１の測定エリアからの赤外線量及び第２の測定エリアからの赤外線量を検出するアレイ状の赤外線検出部とを備え、一つのアレイが検出する第１の測定エリアからの赤外線量から他の一つのアレイが検出する第２の測定エリアからの赤外線量を減算し（差動増幅し）、この出力で鍋温度を検出するものである。つまり、第１の測定エリアからは、鍋底からの赤外線放射とトッププレートからのそれが加算されたものであり、第２の測定エリアからはトッププレート自身が放射する赤外線のみであり、第１のものから第２のものを減算することでトッププレートの温度に影響されない鍋温度の検出技術となっている。
【０００７】
特許文献２の技術は、特許文献１と同様の考えであり赤外線検出部を安価な２組の感熱素子（サーミスタ等）で構成される第１の赤外線検知用感熱素子及び第２の赤外線補償用感熱素子とし、各第１及び第２の感熱素子に開口部からの赤外線を導く第１及び第２の導光部が形成される保持体をもつ。そして、第２の導光部が形成される保持体の入射開口部に赤外線遮光膜あるいは遮光材（断熱性弾性体を含む）を配置する。第１の赤外線検知用感熱素子出力と第２の赤外線補償用感熱素子出力を差動増幅することで鍋底の温度を正確に検出するものである。つまり、第１の導光部が形成される保持体下の第１の赤外線検知用感熱素子には、トッププレートを透過した鍋底からの赤外線とトッププレート自身の放射する赤外線が入射され、第２の導光部が形成される保持体下の第２の赤外線補償用検知用感熱素子には、遮光材がトッププレート下面に押し付けられているため概略トッププレート下面の温度になり、トッププレート自身が放射する赤外線に比例する赤外線が入射することになる。そして、第１の赤外線検知用感熱素子出力から第２の赤外線補償用感熱素子出力を減算（差動増幅）することで鍋底の温度を正確に検出する。
【０００８】
特許文献３の技術は、特許文献１，２と同様の考えであり、天板（トッププレート）下面に配置される赤外線検出手段と、この赤外線検出手段出力から鍋底温度を検出する第１の温度検出手段と、天板下面に配置され天板の温度を検出する第２の温度検出手段（サーミスタ）と、赤外線検出手段の出力を第２の温度検出手段の出力に応じて減算する減算手段と備え、この減算手段の出力で検出した鍋温度を補正して、加熱コイルへの加熱出力を制御するものである。つまり、鍋底からの赤外線放射と天板からのそれが重畳された赤外線出力から第１の温度検出手段が出力する鍋温度と天板温度が加算されたものを、第２の温度検出手段から天板自身が放射する赤外線が赤外線検出手段に出力する天板温度を減算することで天板の温度に影響されない鍋温度の検出技術になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１１１０５５号公報
【特許文献２】特開２００４−６３４５１号公報
【特許文献３】特開２００６−４０７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１の鍋温度検出手段は、少なくとも２つのアレイを持つ赤外線検出部が必要となるため、高価にならざるを得ない。また、第２の測定エリアはトッププレート下面に赤外線を遮断する高価な黒体塗料を塗布して作成している。また、この黒体の放射率はトッププレート自身の放射率とは異なる。そのため、トッププレートと同じ温度にある黒体の赤外線量はトッププレート自身の赤外線量とは異なる。したがって第１の測定エリアからの赤外線量を検出する赤外線検出手段の出力から第２の測定エリアからの赤外線を検出する赤外線検出手段の出力を減算してもトッププレートの温度に影響されない正確な鍋温度の検出はできない。
【００１１】
特許文献２の鍋温度検出手段は、赤外線検出に感熱素子（サーミスタ）を用いている。周知のようにサーミスタは温度によりその抵抗値が非線形に変化する。そして、第１の赤外線検知用感熱素子の検出温度（鍋）と第２の赤外線補償用感熱素子の検出温度（トッププレート）は大きく異なるため、素子の抵抗値は大きく非線形に異なることになる。したがって夫々の素子のこの抵抗変化出力に線形な減算を行っても、トッププレートの温度に影響されない正確な鍋温度の検出はできない。
【００１２】
特許文献３の鍋温度検出手段は、第２の温度検出手段で天板（トッププレート）温度を検出し、これから天板自身が放射する赤外線が赤外線検出手段に出力する値を推定し、これを第１の温度検出手段の出力から減算することで天板の温度に影響されない正確な鍋温度が検出すると述べられているが、具体的な推定手段（方法）については言及されていない。更に後述するが、第１の温度検出手段の出力には天板からの赤外線量の他に、赤外線検出手段に赤外線を導光する導光筒あるいは検出手段周囲の構造物からの赤外線量も含まれる。これらを排除あるいは減算しなければ正確な鍋温度の検出はできない。
【００１３】
赤外線センサで温度検出する場合の他の課題は、被測定物の放射率の影響を受けることである。鍋底の赤外線放射率は、鍋底の材質，色，加工状態（鍋底の塗装や鍋底の刻印，ヘアライン加工，リング加工，打ち込み加工等）に大きく依存する。また、同じ鍋であっても鍋底に付着した調理油等の汚れによって放射率が異なってくる。すなわち、同じ温度，同じ材質の鍋底であっても、色，加工あるいは汚れ状態が異なると放射する赤外線エネルギーが異なるため赤外線センサで受光する赤外線エネルギーも異なり、異なる温度が検出されることになる。このため、鍋底の相違により赤外線による温度検出が異なるのを補正する手段が必要になる。上記特許文献１，２，３には正確な鍋底温度検出に必要な放射率検出について言及されていない。
【００１４】
本発明は赤外線センサとしてサーモパイルを用いた鍋温度検出手段において、トッププレート上に置かれる鍋の鍋底温度を、トッププレートおよび鍋底からの赤外線を赤外線センサに導く加熱コイルに設けた導光筒の温度あるいは赤外線センサの前面に配置される部材の温度に影響されずに、安定して精度良く検出することを可能にし、安全性，使い勝手の向上した誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【００１５】
更に鍋底の材質，色，加工状態に拘らず正確に鍋底温度を検出する誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題は、調理容器である鍋を上面に置く結晶化ガラスからなるトッププレートと、トッププレートの下に設けられ前記鍋を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、加熱コイルの下に設けられ、前記鍋底などから放射される赤外線を検出するサーモパイルからなる赤外線検出手段と、前記加熱コイルの支持部に設けられ、前記加熱コイルから放射される赤外線を遮断し、前記鍋底から放射される赤外線を前記赤外線検出手段に導く導光筒と、前記トッププレートの下面に配置されこの温度を検出する第１の温度検出手段と、前記導光筒に配置されこの温度を検出する第２の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段の出力に基づき前記トッププレートから放射される赤外線量を算出する第１の赤外線量算出手段と、前記第２の温度検出手段の出力に基づき前記導光筒から放射される赤外線量を算出する第２の赤外線量算出手段と、前記赤外線検出手段の出力から、前記第１及び第２の赤外線量算出手段の出力を減算する減算手段と、前記加熱コイルへ高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、高周波電力供給手段の出力電力を制御する電力制御手段と、前記減算手段の出力より前記調理容器の底面の温度を検出する鍋温度検出手段とを備える誘導加熱調理器によって解決できる。
【００１７】
また、上記に加え、前記赤外線検出手段前面に前記トッププレートと同一光学特性を有する窓材を設け、窓材にこの温度を検出する第３の温度検出手段と、前記第３の温度検出手段の出力に基づき前記窓材から放射される赤外線量を算出する第３の赤外線量算出手段と、前記赤外線検出手段の出力から、前記第１及び第２及び第３の赤外線量算出手段の出力を減算する減算手段とを備える誘導加熱調理器によって解決できる。
【００１８】
更に上記に加え、前記赤外線検出手段の近傍に配置される赤外線発光および受光素子と、前記赤外線発光素子が鍋底面に一定量の赤外線を投光し、この反射光を前記赤外線受光素子で受光し、この反射光の量から鍋底の放射率を計測する放射率計測手段とを備え、前記減算手段の出力を放射率計測手段の出力に基づき補正する補正手段とを備える誘導加熱調理器によって解決できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、サーモパイル赤外線センサを用いて、調理時の周囲温度つまり、トッププレートおよび導光筒および赤外線センサ前面に配置する部材の温度によらず安定して加熱鍋底の温度を正確に検出する鍋温度検出手段を提供することができる。そして、正確に検出した高温部温度により適切に加熱コイルへの高周波電力を制御することで安全かつ最適な調理を可能にする誘導加熱調理器を提供できる。
【００２０】
さらに、鍋底温度を検出するサーモパイル赤外線センサの近傍に赤外線発光および受光素子を配置して温度検出と同一視野で鍋底の放射率を計測し、赤外線センサの出力を補正することで鍋底の材質，色，加工状態あるいは汚れの状態に拘らず正確に鍋底温度を検出することが可能になり、正確に検出した鍋底温度を用いて加熱の制御を行うことができるので、上手に調理をすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１の誘導加熱調理器の構成を示す斜視図。
【図２】実施例１の誘導加熱調理器の構成を示す断面図。
【図３】実施例１の加熱コイル周辺の詳細を示す断面図。
【図４】実施例１の加熱コイルおよび鍋温度検出装置の配置を示す平面図。
【図５】実施例１の加熱コイルの裏面を示す平面図。
【図６】実施例１の鍋温度検出装置の平面および断面図。
【図７】実施例１の反射型フォトインタラプタを示す図。
【図８】実施例１のサーモパイルの詳細を示す平面および断面図。
【図９】実施例１の誘導加熱調理器の制御ブロック図。
【図１０】実施例１のサーモパイル温度検出回路の詳細を示す図。
【図１１】実施例１の反射率検出回路の詳細を示す図。
【図１２】実施例１の反射率検出回路の動作タイミングチャート。
【図１３】プランクの分布則による分光放射エネルギーを示す図。
【図１４】本実施例で使用するトッププレートなどガラスの光学特性を示す図。
【図１５】実施例１の各部材とその放射赤外線エネルギーを示す模式図。
【図１６】実施例１のサーモパイルの視野特性。
【図１７】実施例１の各部温度と赤外線吸収膜への入射赤外線エネルギーの関係を示す図。
【図１８】実施例１の黒体（鍋底）温度とサーモパイル温度検出回路出力の関係を示す図。
【図１９】実施例１のトッププレート温度とサーモパイル温度検出回路出力の関係を示す図。
【図２０】実施例１のセンサ視野筒および結晶化ガラス光学フィルタ温度とサーモパイル温度検出回路出力の関係を示す図。
【図２１】実施例１の反射率検出回路の鍋有無による出力説明図。
【図２２】実施例１の反射率検出回路の反射電圧と反射率の関係を示す図。
【図２３】実施例１の各種鍋の鍋底温度と鍋温度検出回路出力の関係を示す図。
【図２４】実施例１の各種鍋放射率と反射率の関係を示す図。
【図２５】実施例１の誘導加熱調理のフローチャート。
【図２６】実施例１の反射率検出のフローチャート。
【図２７】実施例１の鍋温度検出のフローチャート。
【図２８】実施例２の加熱コイルを示す平面図。
【図２９】実施例２の鍋温度検出のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は実施例１の誘導加熱調理器の本体１の斜視図であり、図２は図１中に一点鎖線ＡＡ′で示される部分に調理鍋６を載せたときの概略縦断面図である。以下では、誘導加熱が可能な鍋置き場所が２口、ラジエントヒータやハロゲンヒータ等のヒータ（加熱源）の放射熱で加熱可能な鍋置き場所が１口ある３口の誘導加熱調理器を例に挙げ説明を行うが、本発明の適用対象はこれに限られず例えば誘導加熱が可能な鍋置き場所を３口設けた誘導加熱調理器であっても良い。なお、調理鍋６は、誘導加熱に適した磁性体の鉄鍋であっても良いし、非磁性体のアルミ鍋，銅鍋であっても良い。
【００２４】
図１および図２に示すように、本体１の上面には、結晶化ガラス等の非磁性体によって形成されたトッププレート２が装着されている。また、トッププレート２の手前には、各口の加熱開始あるいは加熱コースを指示するスイッチ，各口の加熱状態（温度等）を表示する表示器が配置される操作表示部３が装着されている。
【００２５】
トッププレート２の上面には、その下に配置される加熱コイル７あるいはラジエントヒータの最外半径におよそ一致する半径の円表示４が加熱可能な鍋置き場所を示すために印刷されている。また、トッププレート２は普通可視光に対して透明であるため、上面にはフリットガラスに耐熱塗料を混入した耐熱耐久性の衣装印刷、下面には耐熱面塗装を施し、機器内部が見えないようにしてある。誘導加熱が可能な鍋置き場所２口の円表示４の中央から約５０mmずれた位置に後述する鍋温度検出のために印刷，塗装を行っていない赤外線透過窓５が設けられている。この赤外線透過窓５は赤外光を透過させるためであり、この部分だけ赤外光に対しては透明な可視光カット部材（耐熱フィルムまたはガラス）を下面に装着しても良い。
【００２６】
トッププレート２の上面の各口（円表示４）に、調理鍋６を置き加熱調理を行う。図２に示すように、加熱コイル７にインバータ回路８（高周波電流供給手段）からの高周波電流を供給すると、外周側の第１のコイル７ａと内周側の第２のコイル７ｂに分割された加熱コイル７が高周波磁界９（図中破線で示す）を発生し、この高周波磁界が調理鍋６と鎖交して、渦電流を発生し、そのジュール熱により調理鍋６自身が誘導加熱され発熱する。従って、調理鍋６内の調理物は、調理鍋６自身の発熱によって加熱調理される。このとき、調理鍋６の下にあるトッププレート２も、発熱した調理鍋６からの伝熱あるいは放射熱により高温になる。
【００２７】
図３に加熱コイル７周辺の断面を詳しく示す。図３に示すようにトッププレート２下面には第１のコイル７ａと第２のコイル７ｂの間にコイル間隙７ｃを備えて分割された加熱コイル７が耐熱プラスチックで構成されるコイルベース１０内に同心円状（渦巻き状）に巻かれて配置される。加熱コイル７の下側にはコイルベース部材内部にコ字状のフェライト１１が凸部を上にして放射状に配置されている。このフェライト１１は加熱コイル７が発生する磁束をトッププレート２上の調理容器である調理鍋６に効率良く導くために配置される。また、磁束がコイルベース１０下部に漏洩するのを防止する。フェライト１１は透磁率が高く磁束はほとんどフェライト１１内を通過するからである。
【００２８】
コイルベース１０の下には加熱コイル７を冷却するためのコイル冷却風路１５が設置される。コイル冷却風路１５は二つに分けられ、一つは第１のコイル７ａの内周側に接続され、第２のコイル７ｂおよび第１のコイル７ａ上面を冷却するコイル上面冷却風路１５ａ、他の一つは第１のコイル７ａの下面を冷却するコイル下面冷却風路１５ｂである。コイルベース１０の中心部分下に位置するコイル上面冷却風路１５ａの上面には円形上のコイル上面冷却風送出孔１５ｃが開口している。
【００２９】
コイルベース１０の中心部は円筒状の内空洞１４ａになっており、第１のコイル７ａの内周側にはフェライト１１を内蔵する放射上梁に繋がる円筒状の外空洞壁１４ｂになっている。この外空洞壁１４ｂの下部に、コイル上面冷却風路１５ａのコイル上面冷却風送出孔１５ｃが接続される。コイル上面冷却風送出孔１５ｃの周囲にはグラスウール等のシール材１６が設けられ先の外空洞壁１４ｂに接続されている。
【００３０】
コイル冷却風路１５の下にはインバータ回路８等の回路基板を内蔵する回路冷却風路１７ａ，１７ｂが２段重ねて設けられ、夫々には左右の加熱コイル７Ｌ，７Ｒのインバータ回路等が内蔵されている。これらの冷却風路は本体１に固定される。
【００３１】
コイルベース１０はコイル下面冷却風路１５ｂまたは回路冷却風路１７ａに固定される３個のコイルベース受け１２からバネ１３で押され、トッププレート２の下面に押し付けられる。
【００３２】
コイル上面冷却風送出孔１５ｃ下のコイル上面冷却風路１５ａ中には鍋温度検出装置１８が配置される。鍋温度検出装置１８は誘導加熱された調理鍋６の底面温度をトッププレート２の赤外線透過窓５を透過する赤外線から検出する。
【００３３】
加熱調理中にはコイル上面冷却風路１５ａ，コイル下面冷却風路１５ｂ，回路冷却風路１７ａ，１７ｂには本体１に内蔵されるファン（図示せず）から外気が導入される。コイル上面冷却風路１５ａ内を流れる冷却風は鍋温度検出装置１８を冷却しながらコイル上面冷却風送出孔１５ｃから円筒状の外空洞壁１４ｂ内のコイル間隙７ｃおよび内空洞１４ａを上昇し、コイル間隙７ｃおよび内空洞１４ａ上部から、トッププレート２に遮られトッププレート２と加熱コイル７の間をコイル径方向外側に流れ、加熱コイル７の上面およびトッププレート２下面を冷却する。コイル下面冷却風路１５ｂのコイル７ａの下面にあたる部分には小さな孔が複数開けられ、コイル下面冷却風路１５ｂ内を流れる冷却風は、ここからコイル７ａ下面に向かって噴流してこれを冷却する。
【００３４】
図４にトッププレート２を除いた図３の上面図の詳細を示す。加熱コイル７，コイルベース１０，コイル上面冷却風路１５ａの詳細構成図である。加熱コイル７および内空洞１４ａと鍋温度検出装置１８の水平面での位置関係を示す。
【００３５】
加熱コイル７は、テフロン（登録商標）等で絶縁被膜されるリッツ線で同心円状に同一方向に巻回され、外周側の第１のコイル７ａと内周側の第２のコイル７ｂに分割される。そのコイル間隙７ｃは幅およそ１５mmの同心帯状をなし、第１のコイル７ａの巻き終わりはコイル間隙７ｃを架橋し第２のコイル７ｂの巻き始めとなり、第１のコイル７ａと架橋線７ｄと第２のコイル７ｂで加熱コイル７を構成する。コイルベース１０には第１のコイル７ａの内周側に円筒状の外空洞壁１４ｂが設けられ、その内側がコイル間隙７ｃとなっている。また、第２のコイル７ｂの内周側に内空洞１４ａが設けられる。さらに、コイル間隙７ｃの一部、放射状に配置される二つのフェライト１１間に円筒状の視野筒１９（内径約１２mm）が設けられ、この視野筒１９の下に鍋温度検出装置１８が設置される。
【００３６】
視野筒１９の上部横にはトッププレート２の赤外線透過窓５の横下面に接触するようにサーミスタ２０ａ（第１の温度検出手段）が設置される。
【００３７】
誘導加熱された鍋底面からの赤外線はトッププレート２の赤外線透過窓５を透過し、視野筒１９から後で詳細に説明する鍋温度検出装置１８に内蔵されるサーモパイル２５に入射する。
【００３８】
図５は先の図４を裏から見た図を示す。コイルベース１０には２個の低電圧端子２１ａ，高電圧端子２１ｂが設けられ、低電圧端子２１ａには第１のコイル７ａの巻き始めが接続され、高電圧端子２１ｂには第２のコイルの巻き終わりが接続される。この端子にはインバータ回路８の出力線２２ａ，２２ｂがねじで固定される。銅やアルミニウム等の非磁性体の鍋では４〜５ｋＶの高電圧が出力される高電圧出力線２２ｂは高電圧端子２１ｂに接続される。視野筒１９の下部外壁側面にはサーミスタ２０ｂ（第２の温度検出手段）が視野筒１９の内壁温度を検出するように壁内部に埋め込まれる形に設置される。
【００３９】
図４，図５で説明したように鍋温度検出装置１８は、架橋線７ｄの近傍をさけ、かつ高電圧出力線２２ｂが接続される高電圧端子２１ｂから離れた位置にあるコイル間隙７ｃに設けられた視野筒１９の下にそのケース窓３０が位置するように設置される。
【００４０】
図６に鍋温度検出装置１８の詳細を示す。
【００４１】
図６（ａ）は、鍋温度検出装置１８の平面図を示す。鍋温度検出装置１８は、ヒートシンク５５を被せた赤外線検出センサ（サーモパイル２５）と反射型フォトインタラプタ２６を中心に構成される。サーモパイル２５と反射型フォトインタラプタ２６はサーモパイルの出力信号を増幅するサーモパイル温度検出回路７２（後で詳細を説明する）と反射率検出回路７３（後で詳細を説明する）が実装される電子回路基板２７に配置され、このサーモパイル２５と反射型フォトインタラプタ２６および電子回路基板２７は、全体をプラスチック部材の赤外線センサケース２９（一点鎖線で示す）内に密封される。この赤外線センサケース２９には赤外線を透過させるためにケース窓３０が開けられ、このケース窓３０にはトッププレート２を構成する結晶化ガラスとほぼ同じ光学特性（但し図１４破線で示すように１μｍ以上の長波長側の光学特性はほぼ同じだが、短波長側でトッププレートに比べて透過率小の領域が４００ｎｍほどあり、この部分の可視光がカットされるため目には赤黒く見える）を持つ結晶化ガラスを薄く正方形に切り出したものを結晶化ガラス光学フィルタ３１として嵌め込んである。また、結晶化ガラス光学フィルタ３１の上面にはその温度を検出するサーミスタ２０ｃ（第３の温度検出手段）が設けられている。
【００４２】
そして、結晶化ガラス光学フィルタ３１の下にヒートシンク５５を被せたサーモパイル２５と反射型フォトインタラプタ２６が電子回路基板２７上に実装されている。この赤外線センサケース２９は、周りをアルミニウム等の透磁率がほぼ１の金属ケース３２（２点鎖線で示す）で覆っている。当然、先のケース窓３０の所は開口されている。そして、更にアルミニウム製の金属ケース３２は、周りをプラスチック部材の外側赤外線センサケース３３で覆っている。当然先のケース窓３０の所は開口されている。つまり、サーモパイル２５は３重のケースで覆われた形になっている。
【００４３】
そして、鍋温度検出装置１８はそのケース窓３０がコイルベース１０の視野筒１９内を望むようにコイル上面冷却風路１５ａ内に設置される。
【００４４】
図６（ａ）中のＡ−Ａ′線に沿った断面図を図６（ｂ）に示す。これは、赤外線センサケース２９内に設置される電子回路基板２７に装着されるサーモパイル２５および反射型フォトインタラプタ２６と赤外線センサケース２９のケース窓３０，結晶化ガラス光学フィルタ３１との位置関係を示す断面図である。
【００４５】
図７に反射型フォトインタラプタ２６の詳細を示す。反射型フォトインタラプタ２６は赤外線発光素子としての赤外線ＬＥＤ５０と赤外線受光素子としての赤外線フォトトランジスタ５１を同一プラスチック部材に並べてモールドしたものである。赤外線ＬＥＤの発光面上にはプラスチックでレンズが構成され細いビームで９３０ｎｍ付近の赤外光を上方に照射する。赤外線フォトトランジスタ５１の受光面上には可視光阻止のプラスチックでレンズが構成され、先の照射赤外光の物体（鍋底面）での反射赤外光を狭い視野角で受光し、その受光量に比例した電流を出力する。この反射型フォトインタラプタ２６は赤外線発光素子と受光素子の対で構成されるものでトッププレート２上に置かれた調理鍋６底面の反射率を計測するものである。
【００４６】
反射型フォトインタラプタ２６前面の発光，受光部を結晶化ガラス光学フィルタ３１の下面直下に配置している。これは赤外線発光が直上の結晶化ガラス光学フィルタ３１で反射され、受光されるのを防止するためである。
【００４７】
赤外線ＬＥＤ５０の赤外線発光は結晶化ガラス光学フィルタ３１を８５％以上透過するが、残り１５％は反射され、すぐ横の赤外線フォトトランジスタ５１で受光される。この反射光はすぐ横の赤外線フォトトランジスタ５１で受光される。この受光レベルは反射面との距離が短いと大きく、本来目的であるトッププレート２上にある鍋底面での反射光の受光に影響する。このため、本実施例では、図示するように結晶化ガラス光学フィルタ３１と反射型フォトインタラプタ２６（赤外線ＬＥＤ５０および赤外線フォトトランジスタ５１）の発光・受光面との距離を５００μｍ以内程度にまで接近させ、赤外線ＬＥＤ５０の発光赤外線が結晶化ガラス光学フィルタ３１で反射する反射分が赤外線フォトトランジスタ５１で受光されないようにしている。理想的には結晶化ガラス光学フィルタ３１下面と反射型フォトインタラプタ２６の上面を接触させたほうが望ましい。
【００４８】
図８にサーモパイル２５の詳細を示す。図８（ａ）はヒートシンク５５とサーモパイル２５の斜視図を示す。図８（ｂ）はヒートシンク５５を除いた図８（ａ）中Ｂ−Ｂ′で示す線でのサーモパイル２５の断面図であり、図８（ｃ）は図８（ｂ）中Ｃ−Ｃ′で示す線での断面の平面図である。なお、熱電対が見えるように、赤外線吸収膜を省略して示してある。
【００４９】
サーモパイル２５は熱電対（サーモカップル）を多数縦列接続した（パイリング）したもので、ニッケルめっき鋼板等の金属キャン３５と金属ステム３６からなる金属ケース３７内にこれが内蔵されている。およそ３００μｍ厚のシリコン基材３８表面に電気的および熱的に絶縁するためシリコン酸化膜３９を形成し、この上にポリシリコン，アルミを順次パターン蒸着しポリシリコン蒸着膜４０，アルミ蒸着膜４１で熱電対を多数作成し、これを縦列接続する。ポリシリコン，アルミ接合点（測温接点）のあるシリコン基材３８中央部には、黒体に近い酸化ルビジウム膜等の赤外線吸収膜４３を形成する。ポリシリコンおよびアルミ蒸着膜の一端は冷接点部４４であり、これはシリコン基材３８の周囲に配置する。シリコン基材３８の裏面を周囲（冷接点部）を残して２９０μｍまでエッチングし、測温接点部分のあるシリコン基材の厚みを１０μｍに形成する。これは熱電導の良好なシリコンを薄くすることで、測温接点部４２と冷接点部４４の熱伝導を少なくし測温接点部と冷接点部を熱的に絶縁するためである。
【００５０】
このシリコン基材３８を金属ケース３７の金属ステム３６にボンド等で固定する。同時に金属ステム３６にはセラミック上に膜形成したＮＴＣサーミスタ４５を同様に配置する。これは金属ケース３７内にある熱電対の雰囲気温度を検出し、熱電対の熱起電力を補正するためである。詳細は後述する。金属ステム３６には絶縁シールされた４本の金属ピン４６が貫通配置されており、この金属ピンに先の熱電対の出力とＮＴＣサーミスタ４５がワイヤ接続される。金属ステム３６には、筒状の金属キャン３５が不活性ガス中で被せられ溶着される。この金属キャン３５の上面には小穴の窓４７が開けられ、ここに内側からガラス凸レンズ４８が装着されている。この小穴の垂直下に先の測温接点部４２（赤外線吸収膜４３の下にある）が位置するようにシリコン基材３８が固定される。このガラス凸レンズ４８は赤外線透過窓５の視野範囲が赤外線吸収膜４３に結像するように設計される。
【００５１】
サーモパイル２５内の熱電対の測温接点部４２（赤外線吸収膜４３の下にある）にはこの小穴の窓４７を通過しガラス凸レンズ４８で集光された赤外線で加熱され、この加熱温度上昇は通過した赤外線エネルギーに比例し、熱電対の冷接点部４４と測温接点部４２の温度差に比例した電圧が熱電対出力の金属ピン４６に出力される。
【００５２】
前述したようにサーモパイル２５は金属ケース３７が熱的には熱電対の冷接点と同じであり、この温度変動がそのままサーモパイル２５の出力変動となってしまう。そのため、ヒートシンク５５を熱バッファ（熱容量を大きくする）として装着して周囲温度変化に対する出力変動を減少させる。
【００５３】
図９に本実施例の誘導加熱調理器の制御ブロック図を示す。マイクロコンピュータ６０が誘導加熱調理器の動作を制御する。以下記号Ｒは図１の手前右にあるに誘導加熱口に関するブロックを表し、記号Ｌは図１の手前左にある誘導加熱口に関するブロックを表す。２つのインバータ回路８Ｒおよび８Ｌは加熱コイル７Ｒ及び７Ｌに高周波電流を供給する。このインバータ回路８Ｒ，８Ｌの動作周波数及びコイルへの供給電力を調整するのが周波数制御回路６１Ｒ，６１Ｌ及び電力制御回路６２Ｒ，６２Ｌである。動作周波数を変化させるのは、鍋の金属種類によって高周波電流の周波数で誘導加熱効率が変化するためである。一般に鉄では２０ｋＨｚ、これより抵抗率の低い銅，アルミでは７０ｋＨｚ以上の周波数が用いられる。この周波数切り替えは図示しない鍋種類判別手段の判断に基づいてマイクロコンピュータ６０が周波数制御回路を制御して行う。
【００５４】
各インバータ回路８Ｒ，８Ｌには整流回路６３から直流電圧が供給される。この整流回路６３には電源スイッチ６４を介して３端子２００Ｖの商用電源６５が接続されている。商用電源の接地端子は本体１の金属部に接地線で接続される。ラジエントヒータ６６にはラジエントヒータ回路６７を介して商用電源６５が接続され、ラジエントヒータ回路６７がラジエントヒータ６６に供給する電力を制御する。
【００５５】
マイクロコンピュータ６０には、操作表示部３の操作スイッチ６８，表示回路６９が接続され使用者の操作指示を受け付け、機器の動作状態表示を行う。また、ブザー７０が接続され使用者の操作ボタン押しあるいはエラー等の警告などを報知する。マイクロコンピュータ６０は使用者の指示に従い、周波数制御回路６１Ｒ，６１Ｌと電力制御回路６２Ｒ，６２Ｌ及びラジエントヒータ回路６７を制御して、トッププレート２上の調理鍋６を加熱する。
【００５６】
サーモパイル２５はサーモパイル温度検出回路７２に接続され出力が増幅され、マイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に入力される。反射型フォトインタラプタ２６は反射率検出回路７３に接続され、マイクロコンピュータ６０のポート出力で発光素子の発光を制御され、調理鍋６で反射された赤外光は受光素子で受光され、その出力信号は増幅されマイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に入力される。サーモパイル温度検出回路７２および反射率検出回路７３の動作の詳細は後述する。更にサーミスタ２０ａＲ，２０ｂＲ，２０ｃＲはその入力を選択してその温度検出値を順次マイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に出力するサーミスタ温度検出回路７４Ｒに接続され、その出力はマイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に入力される。同様にサーミスタ２０ａＬ，２０ｂＬ，２０ｃＬもサーミスタ温度検出回路７４Ｌに接続され、その出力もマイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に入力される。
【００５７】
赤外線量算出手段，減算手段，反射率補正手段はマイクロコンピュータ６０のソフトウエアで行われる。後で詳細は述べる。マイクロコンピュータ６０は各サーミスタでトッププレート２，視野筒１９，結晶化ガラス光学フィルタ３１の温度を知り、各部材の放射赤外線量に相等する電圧を得る。前記温度から電圧への変換は後述する方法で予めテーブルの形で記憶されている（赤外線量算出手段の動作）。
【００５８】
そして、マイクロコンピュータ６０はサーモパイル温度検出回路７２の出力から先の各電圧を減算し、トッププレート２，視野筒１９，結晶化ガラス光学フィルタ３１の影響を相殺する（減算手段の動作）。
【００５９】
また、マイクロコンピュータ６０は反射率検出回路７３の出力から調理鍋の赤外線反射率を知り、先の減算結果を反射率で補正して調理鍋の温度を検出する。この処理もマイクロコンピュータ６０のソフトウエアで行われる（反射率補正手段の動作）。そして、電力制御回路６２を介して、調理鍋６の加熱を制御する。この処理法の詳細は後述する。
【００６０】
図１０にサーモパイル温度検出回路７２の詳細を示す。サーモパイル２５の熱電対出力（熱起電力）（図中（＋），（−）記号間の電圧）はオペアンプ７２−１で約２０００倍に増幅され出力端子７２−２に出力される。この出力電圧はマイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に入力される。オペアンプ７２−１の増幅度は抵抗７２−３（＝Ｒ１）と抵抗７２−４（＝Ｒ２）の比（Ｒ２／Ｒ１）で決まる。また、サーモパイル内のＮＴＣサーミスタ４５は、回路電源電圧を抵抗７２−５，７２−６，７２−７で分圧された電圧源（抵抗７２−６の両端）に抵抗７２−８と直列接続された状態で接続され、この抵抗７２−８との接続点ａは熱電対出力端子（−）に接続されている。ＮＴＣサーミスタ４５は負の温度特性を持った抵抗素子であり温度上昇で抵抗値が低下する。このため、サーモパイル２５内の温度が上昇すると先の接続点ａの電圧は上昇する。熱電対出力（図中（＋），（−）記号間の電圧）は測温接点４２（赤外線エネルギーで加熱される点）と冷接点部（熱電対出力端子）４４の温度差に比例する。このため、サーモパイル２５の設置される雰囲気温度で金属ケース３７内雰囲気（ＮＴＣサーミスタが内蔵される）温度が上昇すると熱電対出力は減少する。この減少を接続点ａの電圧上昇で補償する。すなわちＮＴＣサーミスタ４５はサーモパイル（熱電対）２５の出力すなわち測定対象の放射赤外線エネルギーによる出力が周囲温度で変化するのを防ぐために使用される。つまり、サーモパイル２５の周囲温度が変化しても、測定対象の温度すなわち入射する赤外線エネルギーが変化しなければ出力変化を起こさないという冷接点温度補償を行っている。
【００６１】
図１１，図１２を用いて反射率検出回路７３の詳細を示す。図１１において、５０は発光素子である赤外線ＬＥＤであり、例えばその発光波長は９３０ｎｍである。５１は赤外線フォトトランジスタであり、例えばピーク感度波長が８００ｎｍで赤外線ＬＥＤ５０の発光波長９３０ｎｍでもピーク感度の８０％の感度をもつものである。また、可視光をカットする光学フィルタが受光面に配置されている。図１２に反射率検出回路７３の動作タイミングチャートを示す。反射型フォトインタラプタ２６の発光素子である赤外線ＬＥＤ５０はトランジスタ７３−１で駆動される。この駆動はマイクロコンピュータ６０の出力ポートから駆動信号端子７３−２に入力される信号で制御される。図１２（ａ）にこの信号を示す。デューティ５０％の矩形波信号を駆動信号端子７３−２に入力すると、赤外線ＬＥＤ５０は信号が５Ｖのとき発光し、０Ｖのときは消灯する。この発光強度は赤外線ＬＥＤ５０に流す電流に比例し、この電流は抵抗７３−３の値で決められる。本実施例では抵抗値を固定して発光強度は一定である。この赤外発光がトッププレート２及び調理鍋６の底面で反射され、受光素子である赤外線フォトトランジスタ５１で受光されると光電流により抵抗７３−４に電圧が発生する。この電圧を図１２（ｂ）に示す。反射が大きく（受光量が多く）なれば電圧は比例して大きくなる。この信号電圧はコンデンサ７３−５で直流分がカットされ、交流信号（図１２（ｃ）に示す）としてオペアンプ７３−６で構成される正転直流増幅器に入力される。ここで交流信号のプラス側成分のみが増幅される。図１２（ｄ）にこれを示す。この増幅されたデューティ５０％の信号は充放電回路７３−７で直流の平均値電圧に変換され、出力端子７３−８から出力される。この出力はマイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に入力される。
【００６２】
このように反射率検出回路７３は発光強度が一定のキャリア変調された赤外光を鍋底面に放射し、鍋で反射される赤外光を受光してその平均値電圧を反射電圧として得ることで反射率に相当する値を検出する。調理鍋６が置かれていない場合にはトッププレートのみでの反射でありこれは一定の値を示す。これからの増加分が鍋からの反射分であり、この量が鍋の反射率に相当するものである。
【００６３】
赤外発光をキャリア変調し、受光経路で直流成分をカットしているのは、自然光あるいは白熱電灯，蛍光灯などの照明機器に含まれる一定の赤外光が鍋の反射率検出に影響するのを防止するためである。（可視光は受光素子の光学フィルタでカットされる。）また、赤外線フォトトランジスタ５１の暗電流の影響も防止している。
【００６４】
以下本実施例１の動作を説明する。
【００６５】
トッププレート２上に置かれた調理鍋６は誘導加熱により発熱する。この加熱により調理鍋６底面からは赤外線が放射される。この全放射エネルギーＥは鍋温度Ｔの４乗に比例したものである。（Ｅ＝σＴ4；ステファン・ボルツマンの法則）図１３にプランクの分布則から算出される黒体温度の分光放射エネルギーを示す。この分光放射エネルギーを全波長域で積分すれば、全放射エネルギーＥが求まり、これは温度（絶対温度）の４乗に比例する。これが前述のステファン・ボルツマンの法則であり、この係数σがステファン・ボルツマン係数である。分光放射エネルギーのピーク波長はウィーンの変移則から、調理温度１００〜３００℃で５μｍ〜８μｍである。
【００６６】
誘導加熱された鍋底は、黒体温度の全放射エネルギーＥに鍋底の放射率εを乗じた全放射エネルギーを温度に応じて放出する。すなわち黒体温度の全放射エネルギーＥと鍋底温度のそれ（Ｅ′＝εσＴ4）との比が放射率εである。
【００６７】
一方、非磁性体である結晶化ガラス（トッププレート２）の光学特性を図１４に実線で示す。図１４に実線で示すように、結晶化ガラスは、０.２μｍ〜２.９μｍの波長の光を８０％以上透過し、３〜４.５μｍの波長の光を３０％程度透過し、４.５μｍよりも長い波長、及び、０.２μｍよりも短い波長の光をほとんど透過しない。この光学特性のため鍋から放射される赤外線放射エネルギー（図１３参照）の大部分（波長５μｍ以上の大部分）はトッププレート２を通過できない。通過できるのは鍋から放射される全赤外線放射エネルギーの１％程度である。
【００６８】
赤外線センサとしては周知のように、赤外線フォトダイオード，赤外線フォトトランジスタのような量子型とサーモパイル，焦電素子のような熱型とがある。量子型センサは量子効果で赤外線を検出するため狭い波長帯域で高い感度を持ち、熱型は広い波長帯域で低い感度を持つのが特徴である。量子型は半導体の種類で感度波長が決められ、シリコンのように安価に購入できるものは実用感度波長が可視光外（０.８μｍ）から１μｍ以下のため、検出温度の範囲が３００℃以上となる。一方熱型は量子型に比べ、可視光から２０μｍ以下の広い波長帯域で均一の低い感度を持つ（原理的には波長依存性を持たない）。このため、センサへの赤外線受光面の前に光学フィルタを設け、検出温度範囲波長を狭めて外乱を防ぐ。
【００６９】
本実施例では、調理温度範囲が１００から３００℃であるため、赤外線センサとして熱型であるサーモパイルを用いる。同じ熱型の焦電素子は微分型のセンサであるため、赤外線入射を断続する必要があり、普通機械的なチョッパ機構が使われる。このため、信頼性の点で誘導加熱調理器のような家電品に用いるのは不向きである。一方サーモパイルはこのような機構を必要とせず、また、近年ＭＥＭＳ等の技術により半導体プロセスを用い構成する熱電対を微小化し多数堆積（パイリング）して感度を向上させたものが安価に供給されている。
【００７０】
近年多くの体温計に用いられるサーモパイルの光学フィルタとしては透過波長が１〜１５μｍのものが使われる。これはウィーンの変移則から人体の赤外線放射エネルギーのピーク波長が約１０μｍ（体温３６℃）であり、上記光学フィルタを用いるのが最適なためである。
【００７１】
この光学フィルタを有するサーモパイルを用いて、トッププレート２を通して調理鍋の温度（２５〜３００℃）を非接触で計測しようとすると、前述したようにサーモパイルに到達する赤外線エネルギーは約１／１００に減衰するためとほとんど計測できない。
【００７２】
そのため、本実施例の鍋温度検出装置１８では、サーモカップル（熱電対）を半導体プロセスで比較的容易に作成できるポリシリコン・アルミニウム金属対とし、これを５０ほど堆積したサーモパイル２５を用い、その出力を増幅回路で２０００倍に増幅し微小な赤外線エネルギーを検出できるようにしている。
【００７３】
サーモカップルで物体の温度を計測する場合には、冷接点を氷点（０℃）に固定して測温接点を物体に接触させて計測する。サーモパイルは図８で説明したように、サーモカップルが多数堆積されたものであり、入射赤外線で加熱される多数の測温接点とシリコン基材３８上にある多数の冷接点で構成される。そして、冷接点は金属ケース３７の金属ステム３６にボンドで固定されるため、熱的にはサーモパイルの金属ケース３７（金属キャン３５と金属ステム３６）が冷接点となっている。そして、この金属ケース３７は通常のサーモカップルのように氷点に固定することができない。
【００７４】
仮に、一つのサーモカップルの熱起電力が５μＶ／℃、パイル数５０、直流増幅器の増幅度を２０００とすると、金属ケース３７の温度が１℃変化すると、直流増幅器の出力では５００ｍＶの電圧変動になる。つまり、サーモパイル２５周囲の温度変動を押さえることが必要になる。
【００７５】
本実施例の鍋温度検出装置１８は、加熱調理中の鍋底高温部を検出可能にするために、分割された加熱コイル７が発生する高周波磁界の磁束密度が最も強いコイル間隙７ｃ直下に配置される。この位置は、加熱コイル７の下に放射状に配置される棒状のフェライト１１の間であり、磁束はほとんどフェライト中を通過するため漏れ磁束の少ない場所ではある。しかし、加熱コイル７下面からの距離は２０mm程度であるため漏れ磁束は大きく、ここに位置する金属を誘導加熱しその温度を上昇させる。例えば３ｋＷの高周波電力を加熱コイルに入力してトッププレート２上に載置される調理容器である鍋を誘導加熱する場合には、この場所にある磁性体の鋼板では約３０℃も温度上昇する。非磁性体のアルミニウムでも約５℃も温度上昇する。
【００７６】
調理中、誘導加熱される鍋底は１００〜３００℃の高温になる。そして、トッププレート２および下面の加熱コイル７も鍋底からの熱伝導，熱輻射で高温となる。
【００７７】
さらに、加熱コイル７には十数アンペアの高周波電流を流すためコイル自身もジュール発熱する。これらトッププレート，加熱コイルを冷却するため、コイル上面冷却風路１５ａ，コイル下面冷却風路１５ｂには外気が導入され、前述のように加熱コイル７に風を当てて冷却する。
【００７８】
また、鍋温度検出装置１８の配置される下には加熱コイルに高周波電力を供給するインバータ回路８が冷却風路１７ａ，１７ｂ中に配置される。このインバータ回路は２０〜９０ｋＨｚ、十数アンペアの電流をスイッチングする回路から構成される。このため、大きな電磁波を輻射することになる。
【００７９】
このように、鍋温度検出装置１８、特に内蔵されるサーモパイル２５は、（１）加熱コイル７からの漏れ磁束、（２）コイル冷却のための冷却風による温度変化、（３）インバータ回路から輻射される電磁波ノイズ、に晒されることになる。これら外乱に対応して、鍋温度検出装置１８は加熱調理中の鍋底高温部を検出しなければならない。
【００８０】
前述したサーモパイル温度検出回路７２の動作説明のごとく、サーモパイル２５の出力が雰囲気温度で変化しないように、内蔵のＮＴＣサーミスタ４５を用いて回路的に温度補償をしている。しかし、ＮＴＣサーミスタ４５はセラミックチップの上に薄膜で形成され、これを金属ステム３６にボンド等で固定されているため、熱的には冷接点と等価である金属ステム３６すなわち金属ケース３７の温度変化に追従しにくく、時間遅れが生じる。また、温度抵抗特性の非線形性のため広い温度範囲で正確に温度補償するのが難しい。これらの点でサーモパイル２５の周囲温度変化に即応して前述回路で十分な温度補償を行うのは難しい。具体的には１℃／数１０分程度の温度変化には対応できるが、１℃／１分程度の温度変化に追従させるのは困難である。前述したように、誘導加熱調理開始と同時に加熱コイル７を冷却するため外気が導入される。前の調理である程度、鍋温度検出装置１８と周囲の雰囲気温度が上昇していた場合には、このとき鍋温度検出装置１８は急速に（１℃／１分以上で）冷却されることになる。
【００８１】
サーモパイル２５が内蔵される鍋温度検出装置１８はなるべく一定温度雰囲気におくのが望ましい。このため、本実施例では、外気が導入されるコイル上面冷却風路１５ａ内に鍋温度検出装置１８を設置し調理中には外気でサーモパイル２５とサーモパイル温度検出回路７２を冷却しこれらの温度上昇を防止している。また、コイル上面冷却風路１５ａ内の気流がサーモパイル２５の金属ケース３７およびサーモパイル温度検出回路７２の半導体，抵抗等に直接当たり熱ゆらぎを起こすのを防ぐため、防風ケースである赤外線センサケース２９でこれを覆っている。また、サーモパイル２５とサーモパイル温度検出回路７２は赤外線センサケース２９内の空気で空気断熱されることにもなる。温度変化に対して安定にサーモパイル２５の出力を直流増幅した後低い出力インピーダンスの信号電圧として、後述するマイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に出力している。
【００８２】
さらに、この赤外線センサケース２９をアルミニウム等の透磁率がほぼ１である金属ケース３２で覆い、加熱コイルが発生する交流磁場を遮蔽することでサーモパイル２５の金属ケース３７が加熱コイル７の発生する高周波交流磁界で誘導加熱され温度上昇しないようにしている。また、この金属ケース３２は、鍋温度検出装置１８の下部に配置されるインバータ回路からのパルス雑音（放射電磁波）に対しての電磁シールドにもなっている。
【００８３】
この金属ケース３２は、加熱調理中には周囲雰囲気温度および加熱コイル７からの漏れ磁束で誘導加熱され、アルミニウムの場合５〜１０℃温度上昇する。この温度上昇がおさまる前に続けて調理を行う場合、外気を急速に導入して金属ケース３２に当てると金属ケース３２が急速に冷え、結果赤外線センサケース２９内のサーモパイル２５の周囲温度が急に低下することになる。この逆の場合、例えば冬朝一番に調理を行う場合、機体内の金属ケース３２は夜十分に冷却され５℃程度にあり、使用者が２０℃に暖房された調理室で調理を開始した場合には、この暖気がコイル上面冷却風路１５ａに導入され、２０℃の暖気が５℃の金属ケース３２に当てられることになる。本実施例では、このような外気による金属ケース３２の急激な温度変化を防止するために、この金属ケース３２を更にプラスチックの外側赤外線センサケース３３で覆っている。これで金属ケース３２に直接冷却風をあてずに風による温度急変を防止している。
【００８４】
さて、トッププレート２は誘導加熱された調理鍋６から赤外線放射を吸収することおよび接触熱伝導とで加熱される。図１４で実線に示すように、トッププレート２は０.２μｍ〜２.９μｍの波長の光を８０％以上透過し、３〜４.５μｍの波長の光を３０％程度透過し、４.５μｍよりも長い波長、及び、０.２μｍよりも短い波長の光をほとんど透過しない。
【００８５】
放射エネルギーが物質表面に入射すると、その一部ρは反射され、一部αは吸収され、残りτは透過する。これらの量の間には、エネルギー保存則からρ＋α＋τ＝１が成立する。トッププレート２上に調理鍋６が置かれた状態では、調理鍋６の赤外線放射エネルギーのトッププレート２での反射はほとんどゼロとみなせるため、トッププレート２では吸収率α＋透過率τ＝１が成立していると見てよい。キルヒホフの法則より吸収率α＝放射率εであるため、トッププレート２は調理鍋６からの赤外線放射エネルギーのうち、０.２μｍ〜２.９μｍの波長では８０％以上透過し、残り２０％を吸収しこれを放射する。また、３〜４.５μｍの波長では３０％程度透過し、残り７０％を吸収しこれを放射する。４.５μｍよりも長い波長、及び、０.２μｍよりも短い波長ではほとんど透過せず、すべてを吸収してこれを放射する。熱伝導で加熱された分も同様である。波長４.５μｍ以上では熱伝導加温の赤外線エネルギーはほとんどトッププレート２表面から放射される。
【００８６】
このため、サーモパイル２５を使用して、トッププレート２上の調理鍋６の温度を検出する場合にはトッププレート２自身の加熱が放射する赤外線が問題となる。例えばサーモパイル２５に付属するガラス凸レンズ４８の透過波長が１〜１５μｍであれば、トッププレート２が放射する４.５μｍよりも長い波長の赤外線によってサーモパイル２５の出力が大きく影響を受け、トッププレート２上の調理鍋底の温度を正確に検出できないことになる。トッププレート２を透過する鍋の放射赤外線エネルギーは１μｍ〜２.９μｍの約２μｍの帯域、これに対しトッププレート２自身が放射する赤外線エネルギーは４.５μｍ〜１５μｍの約１０μｍの帯域であり、同じ温度であればサーモパイル出力のうち、調理鍋６の温度による分の５倍がトッププレート２の温度によることになる。
【００８７】
本実施例では、上記を防止するためサーモパイル２５で構成される鍋温度検出装置１８の赤外線センサケース２９に、赤外線を透過させるためのケース窓３０を開け、このケース窓３０にトッププレート２を構成する結晶化ガラスを薄く正方形に切り出したものを結晶化ガラス光学フィルタ３１として嵌め込んである。そして、サーモパイル２５に入射する赤外線の内トッププレート２が放射する分を除去する。トッププレートが放射する波長２.９μｍ以上の部分はトッププレート２と同じ透過特性を持つ結晶化ガラス光学フィルタ３１の光学特性によってサーモパイル２５への入射が阻止される。
【００８８】
結晶化ガラス光学フィルタ３１をトッププレート以外の材料で作成しても良いが、図１４で実線に示すような急峻な特性を示す光学フィルタを作成するのは非常に困難で高価なものになる。
【００８９】
また、結晶化ガラス光学フィルタ３１は、その下に配置されるサーモパイル２５や反射型フォトインタラプタ２６等がトッププレート２の赤外線透過窓５から見えなくする効果をもたせている。前述したように（図１４の破線で示すように）１μｍ以上の長波長側の光学特性はトッププレート２とほぼ同じだが、短波長側でトッププレートに比べて透過率小の領域が４００ｎｍほどあり、この部分の可視光がカットされるため目には赤黒く見え、下に配置される部品を見えなくしている。
【００９０】
更に、サーモパイル２５のガラス凸レンズ４８として波長５μｍ以上を透過させない５μｍショートパスフィルタを有するガラス（図１４に薄線で示す）を用いている。これは周囲温度で暖められる結晶化ガラス光学フィルタ３１自身および赤外線センサケース２９が放射する赤外線をも波長５μｍ以上は透過させないようにするためである。というのは先に述べたように鍋から放射される１〜２.９μｍの赤外線エネルギーはトッププレートで通過を制限されているため非常に微小であり、サーモパイル２５の出力増幅を大きくせざるを得ないため周囲温度での５μｍ以上の赤外線放射に敏感であり、徹底的に鍋底以外からの４.５μｍ以上の赤外線がサーモパイルの赤外線吸収膜４３に入射するのを防止する必要があるためである。
【００９１】
なおこのガラス凸レンズ４８をトッププレート２や結晶化ガラス光学フィルタ３１と同じ結晶化ガラスで作成してもよい。こうすれば前述した理由で結晶化ガラス光学フィルタ３１の温度による赤外線放射をよりよく遮断することができるので好適である。
【００９２】
図１５に本実施例（図３の構成）を模式的に、各部材の放射赤外線エネルギー、この赤外線エネルギーが通過する各部材（トッププレート２，結晶化ガラス光学フィルタ３１，ガラス凸レンズ４８）でフィルタリングされ、サーモパイル２５の赤外線吸収膜４３への入射エネルギーとなる観点でまとめた図を示す。
【００９３】
調理鍋６を黒体としてある温度Ｔｎでの赤外線放射エネルギーＱｎ０はトッププレート２を透過する。このとき、Ｑｎ０はトッププレート２の透過特性でフィルタリングされ、結果的に減衰して視野筒１９内に入射する。この入射赤外線エネルギーをＱｎ１とする。そして、このＱｎ１は鍋温度検出装置１８の結晶化ガラス光学フィルタ３１を透過する。このとき、Ｑｎ１は結晶化ガラス光学フィルタ３１の透過特性で再びフィルタリングされ、結果的に更に減衰してＱｎ２となる。次にサーモパイル２５のガラス凸レンズ４８を透過してサーモパイルの測温接点上の赤外線吸収膜４３に入射する。このとき再びガラス凸レンズ４８の透過特性で再びフィルタリングされ最終的にＱｎ３となり赤外線吸収膜４３に吸収され熱となる。
【００９４】
さて、トッププレート２は調理鍋６からの熱伝導および放射熱で加熱される。そのため、トッププレート２も赤外線エネルギーを放射する。この赤外線放射エネルギーはトッププレート２の温度Ｔｔと放射率から算出できる。放射率は１から図１４に実線で示す透過率を引いた値である。このエネルギーをＱｔ０とする。前述同様これは、結晶化ガラス光学フィルタ３１を透過して減衰しＱｔ１となり、次にガラス凸レンズ４８を透過して減衰しＱｔ２となり赤外線吸収膜４３に吸収され熱となる。
【００９５】
また、視野筒１９内壁も、調理鍋６の放射熱および加熱コイル７からの熱伝導で加熱される。このため、視野筒１９内壁も赤外線エネルギーを放射する。この赤外線放射エネルギーは、サーモパイル２５の視野特性および視野筒１９の寸法（内径，長さ）により一部分がサーモパイル２５に入射することになる。図１６に実施例で使用したサーモパイル２５の視野特性を示す。視野特性が非常に狭ければ、このセンサ視野筒からの赤外線放射はサーモパイル２５に入射しないが、一般には狭い視野特性を小型安価なサーモパイルで作ることは困難であり、実施例のようにサーモパイルと視野筒の距離が短い場合は視野筒からの赤外線放射がサーモパイルに入射することになる。このサーモパイルに入射する赤外線放射エネルギーＱｂ０は視野筒１９の温度Ｔｂと放射率（約０.７）およびサーモパイルの視野特性から算出できる。前述同様これは、結晶化ガラス光学フィルタ３１を透過して減衰しＱｂ１となり、次にガラス凸レンズ４８を透過して減衰しＱｂ２となり、赤外線吸収膜４３に吸収され熱となる。
【００９６】
また、結晶化ガラス光学フィルタ３１も調理鍋６からの放射熱および鍋温度検出装置１８の設置されるコイル上面冷却風路１５ａの雰囲気温度で加熱される。このため、結晶化ガラス光学フィルタ３１も赤外線エネルギーを放射する。この放射エネルギーＱｇ０は、トッププレート２と同様にその温度Ｔｇと放射率から算出できる。放射率は１から図１４に破線で示す透過率を引いた値である。前述同様これは、ガラス凸レンズ４８を透過して減衰しＱｇ１となり赤外線吸収膜４３に吸収され熱となる。
【００９７】
以上述べたように、調理中にサーモパイル２５の検出する赤外線エネルギーは、１）調理鍋からのＱｎ３の他に、２）トッププレート２からのＱｔ２、３）視野筒１９内壁からのＱｂ２、４）結晶化ガラス光学フィルタ３１からのＱｇ１が重畳されたものであり、サーモパイル２５はこの赤外線エネルギーに比例した電圧を生じる。そして、正確に鍋温度を検出するためには２），３），４）の赤外線エネルギーによる電圧を減算する必要がある。
【００９８】
図１７に本実施例における、各部の温度と各部が放射しサーモパイル２５の赤外線吸収膜４３に入射する赤外線エネルギー（図１５に示すＱｎ３，Ｑｔ２，Ｑｂ２，Ｑｇ１）（計算結果）の関係をまとめて示す。これは図１３の分光放射エネルギーと各部材の透過特性（図１４に示す）を用いて計算したものである。各部の温度は調理中に到達する温度範囲のみ図示している。
【００９９】
調理中の各部材の代表的温度、例えば３００℃の鍋（黒体）からの入射エネルギーを１とすると、２００℃のトッププレートからのそれは１／６、８０℃のセンサ視野筒からのそれは１／６０、４０℃の結晶化ガラス光学フィルタ３１からのそれは１／６０となる。鍋の放射率が例えば０.２５となれば、前述鍋からの入射エネルギー１は１／４となり、他の部材からの入射エネルギーとあまりかわらなくなる。つまり、鍋温度検出に対する外乱として無視できなくなることがわかる。
【０１００】
図１８に鍋底として黒体を図３の実施例の赤外線透過窓５に置いた場合の、黒体温度Ｔｎとサーモパイル温度検出回路７２の出力端子７２−２の出力電圧Ｖの関係を示す。黒体はトッププレートが加熱されない程度の短時間戴置した場合であり、視野筒１９，結晶化ガラス光学フィルタ３１の温度上昇もない。つまり、これは図１５のＱｎ３を電圧に変換したものである。
【０１０１】
常温から１００℃まではほぼ０.５Ｖであり、１００℃を越えると温度に比例した電圧が出力される。０.５Ｖはサーモパイル温度検出回路７２の電源電圧（５Ｖ）を抵抗７２−５，７２−６，７２−７で分圧した電圧（図１０中ａ点で示す）０.５Ｖがオペアンプ７２−１のバイアス電圧として与えてあるためである。１００℃を越えるとサーモパイル２５の出力電圧が大きくなり、オペアンプ７２−１で約２０００倍に増幅されて０.５Ｖ以上の電圧として観測される。このバイアス電圧はサーモパイル温度検出回路７２の故障検出用に与えてある。出力端子７２−２の出力電圧値からこの０.５Ｖを引いた値（０.５Ｖからの電圧上昇値）が検出した鍋底面温度に比例したものである。マイクロコンピュータ６０はサーモパイル温度検出回路７２の出力端子７２−２の出力電圧をＡＤ変換して読み込むが、この電圧から０.５Ｖを引いた値である鍋温度検出電圧Ｖｔ（＝Ｖ−０.５）をもとに後述処理を行い鍋温度を得る。図１８の関係は予めマイクロコンピュータ６０のＲＯＭにテーブルデータＴＢＬｎとして記憶しておく。
【０１０２】
図１９にトッププレート２のみを加熱したときのトッププレート温度Ｔｔとサーモパイル温度検出回路７２の出力端子７２−２の出力電圧Ｖの関係を示す。但し前述の０.５Ｖを引いた値で示してある。鍋が置かれていないトッププレート２の赤外線透過窓５近傍を熱風で加熱した時のトッププレート温度Ｔｔとサーモパイル温度検出回路７２出力端子７２−２の出力電圧の関係を示す。このとき、視野筒１９，結晶化ガラス光学フィルタ３１が加熱されないようにする。つまり、これは図１５のＱｔ２を電圧に変換したものである。図１９の関係は予めマイクロコンピュータ６０のＲＯＭにテーブルデータＴＢＬｔとして記憶しておく。
【０１０３】
図２０に実施例のトッププレート２を取り外し、視野筒１９に別途ヒータを巻きつけて独立に加熱した時のセンサ視野筒温度Ｔｂとサーモパイル温度検出回路７２出力端子７２−２の出力電圧Ｖの関係を示す。（図では前述０.５Ｖを減算した値を示している。）このとき、結晶化ガラス光学フィルタ３１が加熱されないようにする。つまり、これは図１５のＱｂ２を電圧に変換したものである。
【０１０４】
同様に鍋温度検出装置１８を取り出し、ドライヤー等で結晶化ガラス光学フィルタ３１を短時間加熱し、サーモパイル２５等が加熱されないようにあるいはサーモパイル２５の温度が変動しないときの結晶化ガラス光学フィルタ３１の温度Ｔｇとサーモパイル温度検出回路７２の出力端子７２−２の出力電圧Ｖの関係を示す。（図では前述０.５Ｖを減算した値を示している。）つまり、これは図１５のＱｇ１を電圧に変換したものである。この図２０に示す二つの関係も予めマイクロコンピュータ６０のＲＯＭにテーブルデータＴＢＬｂおよびＴＢＬｇとして記憶しておく。
【０１０５】
鍋温度検出装置１８に内蔵される反射型フォトインタラプタ２６を図６に示すように配置するとトッププレート２上に調理鍋がない場合、赤外線ＬＥＤ５０の放射した赤外光（波長９３０ｎｍ）は大部分が結晶化ガラス光学フィルタ３１およびトッププレート２を透過し赤外線フォトトランジスタ５１には戻ってこない。しかし、一部は結晶化ガラス光学フィルタ３１およびトッププレート２で反射される。これは結晶化ガラス光学フィルタ３１およびトッププレート２の透過率が波長９３０ｎｍで８５％および９０％であり、残り１５％および１０％の赤外光は反射されるためである。特に結晶化ガラス光学フィルタ３１で反射される分はすぐ横にある赤外線フォトトランジスタ５１に直接戻るため、本実施例では図６に示すように、反射型フォトインタラプタ２６前面を結晶化ガラス光学フィルタ３１下面に接するように配置してこの反射光が赤外線フォトトランジスタ５１に入射するのを防止している。また、赤外線ＬＥＤの放射角度のため、トッププレート下面に到達せず経路途中にある物体（視野筒１９内面）で反射される赤外光もある。
【０１０６】
このため、図２１に示すように反射率検出回路７３の出力は、トッププレート上に鍋がある場合（ａ）Ｖ１となり、鍋がない場合（ｂ）Ｖ２となる。正味の鍋での反射電圧ＶｒはＶｒ＝Ｖ２−Ｖ１となる。
【０１０７】
鍋温度検出装置１８を図３に示すように配置し、それに内蔵する反射率検出回路７３を用いて、トッププレート上に反射率が既知の金属板を配置したときの反射率検出回路７３の出力から得られる先の反射電圧Ｖｒと反射率の関係を図２２に示す。図中に近似線も示す。この関係を用いれば、反射率検出回路７３の出力電圧から反射率が得られる。そして、この関係をテーブルデータにあるいは近似式の係数値をあらかじめマイクロコンピュータ６０のＲＯＭに記憶しておく。
【０１０８】
調理鍋のような金属物質ではキルヒホフの法則により温度Ｔの物質表面から放射される赤外線エネルギー（Ｅ＝εσＴ4）の放射率εと表面の反射率ρの間にはε＋ρ＝１の関係が成立する（透過率α＝０とする）。調理鍋では放射率の違いにより同じ鍋底温度でありながら、放射される赤外線エネルギーが異なる。このため、サーモパイル出力すなわち鍋温度検出装置１８の出力が異なるという問題が生じる。そこで調理鍋底の反射率を検出して放射率を求め鍋温度検出装置１８の出力を補正してから温度に換算する必要がある。これを行うために先に説明した反射率に相当する量である反射電圧Ｖｒを求め、これから反射率を得るのが反射率検出回路７３である。この反射率を１から引いて放射率を得る。
【０１０９】
図２３にトッププレート２に置かれた数種の鍋について、鍋温度検出装置１８の出力（サーモパイル温度検出回路７２の出力Ｖ）から前述した０.５Ｖのオフセット電圧Ｖｏを引いた値Ｖｔ（鍋温度検出電圧）と鍋底面温度Ｔとの関係の一例を示す。図中に各鍋底面の放射率も示す。図２３に示すように放射率によって鍋温度検出装置１８の出力と鍋底温度の関係が異なることがわかる。図２３の（ａ）で示す鍋は放射率が０.９と黒体に近い。（ｂ）は放射率が０.５７、（ｃ）は０.４３、（ｄ）は０.２４である。（ｂ），（ｃ），（ｄ）の電圧値を放射率で除算すると、図中に破線でしめすものとなり、ほぼ１本の曲線に集約することができることが分かる。各出力Ｖｔは各鍋の全放射エネルギー（Ｅ′＝εσＴ4）に比例し、これを放射率で除算するのは、前述したように黒体の全放射エネルギー（Ｅ＝σＴ4）に換算することを意味する。そして、各鍋の放射率が分かれば、各鍋の鍋温度を黒体の放射温度に還元できることを意味している。
【０１１０】
図２４に、各鍋において放射温度計を用いて計測した放射率と図３で反射率検出回路７３を用いて得た反射率（図２２の関係の近似式を適用）の関係を示す。鍋によってキルヒホフの法則からはずれるものもあるが、放射率と反射率の間には強い相関がある。キルヒホフの法則から外れるのは反射率の検出において、鍋表面での散乱により反射赤外線の全てを受光していないためである。反射率を求める際には、赤外線ＬＥＤ５０の放射光がトッププレート２になるべく垂直に入射させ、鍋での反射光をなるべく垂直に赤外線フォトトランジスタ５１に導くのが望ましい。本実施例では鍋温度検出装置１８内のサーモパイル２５のトッププレート２上位置での視野面とこの反射率検出発光のトッププレート２上での反射面は同一面である。このため、図６に示すように鍋温度検出装置１８内にサーモパイル２５と反射型フォトインタラプタ２６を並べて配置している。
【０１１１】
以下では、本実施例の動作について、手前右側の円表示４に調理鍋６を置き、所定温度で所定時間調理鍋を加熱して調理を行う場合として説明する。図２５にこの動作のフローチャートを示す。図示していない電源を投入し、調理鍋６を置いた誘導加熱口の操作スイッチで所定の温度および調理時間を設定し（ステップＳ１）調理開始を指示すると（ステップＳ２）、マイクロコンピュータ６０はまず反射率検出回路７３を制御して載置された鍋の反射データ（反射率に相当）を取り込み反射率を検出する（ステップＳ３）。同時に加熱コイル７およびインバータ回路８等を冷却するため、図示しないファンを駆動してコイル上面冷却風路１５ａ，コイル下面冷却風路１５ｂおよび１６ａ，１６ｂに外気を導入する。
【０１１２】
反射率を検出するステップＳ３を図２６に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。マイクロコンピュータ６０は反射率検出回路７３の端子７３−２にポートから図１２（ａ）の赤外線ＬＥＤ駆動信号を出力する（ステップＳ３−１）。所定時間例えば２００ｍｓ出力した後（ステップＳ３−２）、端子７３−８に出力される電圧Ｖ２をＡＤ端子より読み込む（ステップＳ３−３）。そして、赤外線ＬＥＤ駆動信号を停止する（ステップＳ３−４）。次に予め記憶されている鍋が置かれていない時の電圧Ｖ１を先に読み込んだ電圧Ｖ２から引き反射電圧Ｖｒを算出する（ステップＳ３−５）。そして、予め記憶されている反射電圧と反射率の関係から反射率ρを得る（ステップＳ３−６）。
【０１１３】
ステップＳ３に続いて、電力制御回路６２，周波数制御回路６１，インバータ回路８を制御して加熱コイル７に電力を供給し誘導加熱を開始する（ステップＳ４）。加熱コイル７に電力が供給されると、加熱コイル７から誘導磁界が発せられ、トッププレート２上の調理鍋６が誘導加熱される。この誘導加熱によって調理鍋６の温度が上昇し、調理鍋６内の被加熱物の調理が開始される。マイクロコンピュータ６０は誘導加熱を開始すると、一定時毎に鍋温度検出装置１８の出力を読み込み、鍋温度を検出する（ステップＳ５）。
【０１１４】
ここで、鍋温度検出動作（ステップＳ５）を詳細に説明する。図２７に鍋温度検出のフローチャートを示す。マイクロコンピュータ６０は鍋温度検出装置１８（サーモパイル温度検出回路７２）の出力電圧Ｖを読み込み（ステップＳ５−１）、この値から０.５Ｖを引きこれを鍋温度検出電圧Ｖｔとする（ステップＳ５−２）。
【０１１５】
同時にサーミスタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃとサーミスタ温度算出回路７４からトッププレート２，視野筒１９，結晶化ガラス光学フィルタ３１の温度Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ１ｃを読み込む（ステップＳ５−３）。そして、予めテーブルＴＢＬｔとして記憶してあるトッププレート温度Ｔｔとサーモパイル温度検出回路７２の出力の関係から、トッププレート２の温度Ｔ１ａでの赤外線量電圧Ｖａを得る。同様にテーブルＴＢＬｂから視野筒１９の温度Ｔ１ｂでの赤外線量電圧Ｖｂ，テーブルＴＢＬｇから結晶化ガラス光学フィルタ３１の温度Ｔ１ｃでの赤外線量電圧Ｖｃを得る（ステップＳ５−４）。（赤外線量算出手段の動作）続いて先の鍋温度検出電圧Ｖｔから前記Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃを減算する（ステップＳ５−５）。（減算手段の動作）この処理により外乱としてのトッププレート２，視野筒１９，結晶化ガラス光学フィルタ３１からの赤外線量を除去する。この減算後の電圧をＶｔとする。
【０１１６】
そして、誘導加熱直前に検出した反射率から、放射率（＝１−反射率）を得て（ステップＳ５−６）、この減算後の鍋温度検出電圧Ｖｔを除算する（ステップＳ５−７）（反射率補正の動作）。除算後のＶｔに前述Ｖ０＝０.５Ｖを加算し、予めＴＢＬｎとして記憶してあるＶｎとＴｎの関係であるデータテーブルを引いて（ステップＳ５−８）、鍋温度に変換し鍋温度Ｔｎを出力する（ステップＳ５−９）。
【０１１７】
なお、放射率を算出する過程（ステップＳ５−６）と鍋温度検出電圧Ｖｔを放射率で除算する過程（ステップＳ５−７）の代わりに、予め倍率ａ＝１／放射率（ａ＝１／ε）の値（１以上の値になる）と反射率（あるいは反射電圧Ｖｒ）の関係をテーブルとして記憶し、反射率（あるいは反射電圧Ｖｒ）から前記テーブルで倍率ａを得て、Ｖｔに倍率を乗算したのち、ＶｎとＴｎの関係であるデータテーブルＴＢＬｎを引いて鍋温度を出力してもよい。こうすれば、マイクロコンピュータの処理時間を要する除算を使用しなくてすみ処理の高速化が図れる。
【０１１８】
ステップＳ５で検出した温度が所定の温度に到達したら（ステップＳ６）、電力制御回路６２を制御して加熱コイル７に供給する電流を所定量減少させる（ステップＳ７）。そして、調理時間タイマーをスタートさせる（ステップＳ８）。一定時毎の鍋温度検出（ステップＳ９）を続けながら（ステップＳ１０）、加熱コイル７に供給する電流を所定量減増減させて（ステップＳ１１，Ｓ１２）、鍋温度を一定（Ｔｃ）に保つ。そして、所定の調理時間が経過したら（ステップＳ１３）、調理終了をブザーで使用者に報知して、加熱コイル７への電力投入を停止する（ステップＳ１４）。こうして、調理鍋６の被調理物は設定された温度および時間で調理される。
【０１１９】
以上の説明では反射率検出を誘導加熱直前に１度だけ行う例を示したがこれに限ることはない。通常の鍋では誘導加熱中（温度が高温になっても）反射率は変化しない。また、赤外線発光ＬＥＤでは長時間連続発光において寿命の問題がある。本説明ではこれらの点を考慮して１調理につき誘導加熱直前の１回の反射率検出に限定した。当然、発光電流を低減して調理中に一定周期で反射率検出を行っても良い。特に薄手の鍋では高温による鍋底変形で反射率が変化することもある。さらに、色塗装を底面に施した鍋では、高温で塗装が変性し反射率が変化することもある。この場合には加熱中でも定期的に反射率検出を行うのが望ましい。この場合当然磁場の影響を避けるために、実施例のように非磁性金属体で反射型フォトインタラプタ２６および反射率検出回路７３を囲うのが望ましい。
【０１２０】
また、調理中に鍋を別の鍋に交換する場合もある。この時反射率は当然変化する。この場合には今ある鍋を退かした時点で鍋温度検出装置１８の検出する電圧が急激に低下する。そして、別温度の鍋を置いた時点で鍋温度検出装置１８の検出する電圧はこの鍋底面温度に対応する値に復帰する。この変化を捉え再度反射率を検出するのが望ましい。
【０１２１】
なお、図２０に示すように結晶化ガラス光学フィルタ３１の温度が３０℃よりも低い場合にはこれがサーモパイル２５に与える赤外線量は鍋のそれに比べ一桁少ない。このため、鍋温度検出装置１８が調理中十分に冷却できれば（鍋温度検出装置１８の周囲温度を冷却風で３０℃以下に維持できれば）前述のＴＢＬｇの省略およびステップＳ５−４，Ｓ５−５でのＶｃの算出，減算処理の省略ができることは明らかである。もちろんこの場合には、サーミスタ２０ｃも省くことができる。
【実施例２】
【０１２２】
実施例１の図５では、視野筒１９の温度を導光筒に設けたサーミスタ２０ｂで検出した。図２８にコイルベース１０の裏面を示す。この実施例２では、加熱コイル７の裏面に設けたサーミスタ２０ｄとトッププレート２下面に設けたサーミスタ２０ａで視野筒１９の温度を検出する。前述したように視野筒１９は誘導加熱された鍋からの放射熱と加熱コイル７のジュール発熱の伝熱で加熱される。このため、前記放射熱をトッププレート２の温度から推定し、伝熱を加熱コイル７の温度から推定する。そして、視野筒１９の温度をサーミスタ２０ｄとサーミスタ２０ａの荷重線形和として算出する。例えば、サーミスタ２０ａで検出する温度をＴ１ａとし、サーミスタ２０ｄで検出する温度をＴ１ｃとすればセンサ視野筒の温度Ｔ１ｂは、
Ｔ１ｂ＝ｋ１×Ｔ１ａ＋ｋ２×Ｔ１ｃ（ｋ１，ｋ２は定数） …（式１）
で表される。
【０１２３】
図２８において、図５と同一符号は同一物を示す。本実施例の制御ブロック図は図９の制御ブロックにおけるサーミスタ２０ｂをサーミスタ２０ｄに置き換えたものとなるため省略する。
【０１２４】
この場合の鍋温度検出の処理を図２９のフローチャートに示す。図２９において図２７の処理と同一符号は同一処理を示す。
【０１２５】
実施例２でのその他の動作は前述した実施例１と同様であるので説明を省略する。
【０１２６】
以上説明した誘導加熱調理器によれば、調理温度１５０から３００℃の広い温度範囲において、鍋の材質，鍋底の形状，汚れの強弱によらず調理鍋６の加熱最高温度を正確に安定して検出でき、適切に加熱コイルへの高周波電力を制御することで最適な調理が可能となる。
【符号の説明】
【０１２７】
１ 誘導加熱調理器の本体
２ トッププレート
３ 操作表示部
４ 調理鍋を置く位置を示す円表示
５ 赤外線透過窓
６ 調理鍋
７ 加熱コイル
７ａ 第１のコイル
７ｂ 第２のコイル
７ｃ コイル間隙
７ｄ 架橋線
８ インバータ回路
１０ コイルベース
１１ フェライト
１４ａ 内空洞
１４ｂ 外空洞壁
１５ コイル冷却風路
１５ａ コイル上面冷却風路
１５ｂ コイル下面冷却風路
１５ｃ コイル上面冷却風送出孔
１６ シール材
１８ 鍋温度検出装置
１９ 視野筒
２０ａ サーミスタ（第１の温度検出手段）
２０ｂ サーミスタ（第２の温度検出手段）
２０ｃ サーミスタ（第３の温度検出手段）
２１ａ 低電圧端子
２１ｂ 高電圧端子
２５ サーモパイル
２６ 反射型フォトインタラプタ
２７ 電子回路基板
２９ 赤外線センサケース
３０ ケース窓
３１ 結晶化ガラス光学フィルタ
３２ 金属ケース
３３ 外側赤外線センサケース
３５ 金属キャン
３６ 金属ステム
３８ シリコン基材
３９ シリコン酸化膜
４０ ポリシリコン蒸着膜
４１ アルミ蒸着膜
４２ 測温接点部
４３ 赤外線吸収膜
４４ 冷接点部
４５ ＮＴＣサーミスタ
４６ 金属ピン
４７ 窓
４８ ガラス凸レンズ
４９ 結晶化ガラス凸レンズ
５０ 赤外線ＬＥＤ
５１ 赤外線フォトトランジスタ
５５ ヒートシンク
６０ マイクロコンピュータ
６１ 周波数制御回路
６２ 電力制御回路
６３ 整流回路
６４ 電源スイッチ
６８ 操作スイッチ
６９ 表示回路
７０ ブザー
７２ サーモパイル温度検出回路
７２−１，７３−６ オペアンプ
７２−９ 抵抗
７３ 反射率検出回路
７３−５ コンデンサ
７３−７ 充放電回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍋温度検出手段としてサーモパイルを備えた誘導加熱調理器に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱調理器は、結晶化ガラス等で構成されるトッププレート下に同心円状の誘導加熱コイル（以下「加熱コイル」と略称）を設置し、これに高周波電流を流し、発生する磁界でトッププレート上に戴置された調理容器である鍋底にうず電流を誘起し、このジュール熱で調理容器である鍋を直接加熱するものである。
【０００３】
誘導加熱調理器の鍋温度検出手段として、現在では応答速度が良好な点で加熱された鍋底から放射される赤外線をトッププレート越しに赤外線センサで観測し温度を検出するものが多く使われている。この赤外線センサは加熱コイル中心空隙付近の下に配置されて、鍋底から放射される赤外線をトッププレート越しに赤外線センサで検出し、その出力に応じて加熱コイルを駆動するインバータ回路出力を制御して調理温度を調整するものである。
【０００４】
しかし、調理温度（１００から３００℃）ではその放射赤外線エネルギーは少なく、さらに、トッププレートの光学特性から、トッププレートを通過する波長は１μｍから３μｍの幅２μｍ程度しかなく鍋の放射赤外線エネルギーの１〜２％しかない。このため、使用する赤外線センサの感度は体温計等に用いられるそれの２桁高い感度が求められる。
【０００５】
さらに、加熱中ではトッププレート自身も鍋底からの伝熱あるいは放射で加熱され、この放射赤外線エネルギーは鍋の放射赤外線エネルギーと同等の量になる。つまり、鍋とトッププレートとの双方からの放射赤外線エネルギーが赤外線センサに入射することになり、調理中のトッププレート自身の温度上昇が鍋温度を検出する赤外線センサの検出外乱となり検出温度に誤差が生じることになる。この課題を解決する手段として特許文献１，２，３に挙げるものがある。
【０００６】
特許文献１の技術は、トッププレートに設けられ、鍋の底面から放射される赤外線をトッププレートの下に透過させる第１の測定エリアと、トッププレートに設けられ、鍋の底面から放射される赤外線を遮断する第２の測定エリアと、トッププレート下方に設けられ、第１の測定エリアからの赤外線量及び第２の測定エリアからの赤外線量を検出するアレイ状の赤外線検出部とを備え、一つのアレイが検出する第１の測定エリアからの赤外線量から他の一つのアレイが検出する第２の測定エリアからの赤外線量を減算し（差動増幅し）、この出力で鍋温度を検出するものである。つまり、第１の測定エリアからは、鍋底からの赤外線放射とトッププレートからのそれが加算されたものであり、第２の測定エリアからはトッププレート自身が放射する赤外線のみであり、第１のものから第２のものを減算することでトッププレートの温度に影響されない鍋温度の検出技術となっている。
【０００７】
特許文献２の技術は、特許文献１と同様の考えであり赤外線検出部を安価な２組の感熱素子（サーミスタ等）で構成される第１の赤外線検知用感熱素子及び第２の赤外線補償用感熱素子とし、各第１及び第２の感熱素子に開口部からの赤外線を導く第１及び第２の導光部が形成される保持体をもつ。そして、第２の導光部が形成される保持体の入射開口部に赤外線遮光膜あるいは遮光材（断熱性弾性体を含む）を配置する。第１の赤外線検知用感熱素子出力と第２の赤外線補償用感熱素子出力を差動増幅することで鍋底の温度を正確に検出するものである。つまり、第１の導光部が形成される保持体下の第１の赤外線検知用感熱素子には、トッププレートを透過した鍋底からの赤外線とトッププレート自身の放射する赤外線が入射され、第２の導光部が形成される保持体下の第２の赤外線補償用検知用感熱素子には、遮光材がトッププレート下面に押し付けられているため概略トッププレート下面の温度になり、トッププレート自身が放射する赤外線に比例する赤外線が入射することになる。そして、第１の赤外線検知用感熱素子出力から第２の赤外線補償用感熱素子出力を減算（差動増幅）することで鍋底の温度を正確に検出する。
【０００８】
特許文献３の技術は、特許文献１，２と同様の考えであり、天板（トッププレート）下面に配置される赤外線検出手段と、この赤外線検出手段出力から鍋底温度を検出する第１の温度検出手段と、天板下面に配置され天板の温度を検出する第２の温度検出手段（サーミスタ）と、赤外線検出手段の出力を第２の温度検出手段の出力に応じて減算する減算手段と備え、この減算手段の出力で検出した鍋温度を補正して、加熱コイルへの加熱出力を制御するものである。つまり、鍋底からの赤外線放射と天板からのそれが重畳された赤外線出力から第１の温度検出手段が出力する鍋温度と天板温度が加算されたものを、第２の温度検出手段から天板自身が放射する赤外線が赤外線検出手段に出力する天板温度を減算することで天板の温度に影響されない鍋温度の検出技術になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１１１０５５号公報
【特許文献２】特開２００４−６３４５１号公報
【特許文献３】特開２００６−４０７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１の鍋温度検出手段は、少なくとも２つのアレイを持つ赤外線検出部が必要となるため、高価にならざるを得ない。また、第２の測定エリアはトッププレート下面に赤外線を遮断する高価な黒体塗料を塗布して作成している。また、この黒体の放射率はトッププレート自身の放射率とは異なる。そのため、トッププレートと同じ温度にある黒体の赤外線量はトッププレート自身の赤外線量とは異なる。したがって第１の測定エリアからの赤外線量を検出する赤外線検出手段の出力から第２の測定エリアからの赤外線を検出する赤外線検出手段の出力を減算してもトッププレートの温度に影響されない正確な鍋温度の検出はできない。
【００１１】
特許文献２の鍋温度検出手段は、赤外線検出に感熱素子（サーミスタ）を用いている。周知のようにサーミスタは温度によりその抵抗値が非線形に変化する。そして、第１の赤外線検知用感熱素子の検出温度（鍋）と第２の赤外線補償用感熱素子の検出温度（トッププレート）は大きく異なるため、素子の抵抗値は大きく非線形に異なることになる。したがって夫々の素子のこの抵抗変化出力に線形な減算を行っても、トッププレートの温度に影響されない正確な鍋温度の検出はできない。
【００１２】
特許文献３の鍋温度検出手段は、第２の温度検出手段で天板（トッププレート）温度を検出し、これから天板自身が放射する赤外線が赤外線検出手段に出力する値を推定し、これを第１の温度検出手段の出力から減算することで天板の温度に影響されない正確な鍋温度が検出すると述べられているが、具体的な推定手段（方法）については言及されていない。更に後述するが、第１の温度検出手段の出力には天板からの赤外線量の他に、赤外線検出手段に赤外線を導光する導光筒あるいは検出手段周囲の構造物からの赤外線量も含まれる。これらを排除あるいは減算しなければ正確な鍋温度の検出はできない。
【００１３】
赤外線センサで温度検出する場合の他の課題は、被測定物の放射率の影響を受けることである。鍋底の赤外線放射率は、鍋底の材質，色，加工状態（鍋底の塗装や鍋底の刻印，ヘアライン加工，リング加工，打ち込み加工等）に大きく依存する。また、同じ鍋であっても鍋底に付着した調理油等の汚れによって放射率が異なってくる。すなわち、同じ温度，同じ材質の鍋底であっても、色，加工あるいは汚れ状態が異なると放射する赤外線エネルギーが異なるため赤外線センサで受光する赤外線エネルギーも異なり、異なる温度が検出されることになる。このため、鍋底の相違により赤外線による温度検出が異なるのを補正する手段が必要になる。上記特許文献１，２，３には正確な鍋底温度検出に必要な放射率検出について言及されていない。
【００１４】
本発明は赤外線センサとしてサーモパイルを用いた鍋温度検出手段において、トッププレート上に置かれる鍋の鍋底温度を、トッププレートおよび鍋底からの赤外線を赤外線センサに導く加熱コイルに設けた導光筒の温度あるいは赤外線センサの前面に配置される部材の温度に影響されずに、安定して精度良く検出することを可能にし、安全性，使い勝手の向上した誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【００１５】
更に鍋底の材質，色，加工状態に拘らず正確に鍋底温度を検出する誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題は、調理容器である鍋を上面に置く結晶化ガラスからなるトッププレートと、トッププレートの下に設けられ前記鍋を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、加熱コイルの下に設けられ、前記鍋底などから放射される赤外線を検出するサーモパイルからなる赤外線検出手段と、前記加熱コイルの支持部に設けられ、前記加熱コイルから放射される赤外線を遮断し、前記鍋底から放射される赤外線を前記赤外線検出手段に導く導光筒と、前記トッププレートの下面に配置されこの温度を検出する第１の温度検出手段と、前記導光筒に配置されこの温度を検出する第２の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段の出力に基づき前記トッププレートから放射される赤外線量を算出する第１の赤外線量算出手段と、前記第２の温度検出手段の出力に基づき前記導光筒から放射される赤外線量を算出する第２の赤外線量算出手段と、前記赤外線検出手段の出力から、前記第１及び第２の赤外線量算出手段の出力を減算する減算手段と、前記加熱コイルへ高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、高周波電力供給手段の出力電力を制御する電力制御手段と、前記減算手段の出力より前記調理容器の底面の温度を検出する鍋温度検出手段とを備える誘導加熱調理器によって解決できる。
【００１７】
また、上記に加え、前記赤外線検出手段前面に前記トッププレートと同一光学特性を有する窓材を設け、窓材にこの温度を検出する第３の温度検出手段と、前記第３の温度検出手段の出力に基づき前記窓材から放射される赤外線量を算出する第３の赤外線量算出手段と、前記赤外線検出手段の出力から、前記第１及び第２及び第３の赤外線量算出手段の出力を減算する減算手段とを備える誘導加熱調理器によって解決できる。
【００１８】
更に上記に加え、前記赤外線検出手段の近傍に配置される赤外線発光および受光素子と、前記赤外線発光素子が鍋底面に一定量の赤外線を投光し、この反射光を前記赤外線受光素子で受光し、この反射光の量から鍋底の放射率を計測する放射率計測手段とを備え、前記減算手段の出力を放射率計測手段の出力に基づき補正する補正手段とを備える誘導加熱調理器によって解決できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、サーモパイル赤外線センサを用いて、調理時の周囲温度つまり、トッププレートおよび導光筒および赤外線センサ前面に配置する部材の温度によらず安定して加熱鍋底の温度を正確に検出する鍋温度検出手段を提供することができる。そして、正確に検出した高温部温度により適切に加熱コイルへの高周波電力を制御することで安全かつ最適な調理を可能にする誘導加熱調理器を提供できる。
【００２０】
さらに、鍋底温度を検出するサーモパイル赤外線センサの近傍に赤外線発光および受光素子を配置して温度検出と同一視野で鍋底の放射率を計測し、赤外線センサの出力を補正することで鍋底の材質，色，加工状態あるいは汚れの状態に拘らず正確に鍋底温度を検出することが可能になり、正確に検出した鍋底温度を用いて加熱の制御を行うことができるので、上手に調理をすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１の誘導加熱調理器の構成を示す斜視図。
【図２】実施例１の誘導加熱調理器の構成を示す断面図。
【図３】実施例１の加熱コイル周辺の詳細を示す断面図。
【図４】実施例１の加熱コイルおよび鍋温度検出装置の配置を示す平面図。
【図５】実施例１の加熱コイルの裏面を示す平面図。
【図６】実施例１の鍋温度検出装置の平面および断面図。
【図７】実施例１の反射型フォトインタラプタを示す図。
【図８】実施例１のサーモパイルの詳細を示す平面および断面図。
【図９】実施例１の誘導加熱調理器の制御ブロック図。
【図１０】実施例１のサーモパイル温度検出回路の詳細を示す図。
【図１１】実施例１の反射率検出回路の詳細を示す図。
【図１２】実施例１の反射率検出回路の動作タイミングチャート。
【図１３】プランクの分布則による分光放射エネルギーを示す図。
【図１４】本実施例で使用するトッププレートなどガラスの光学特性を示す図。
【図１５】実施例１の各部材とその放射赤外線エネルギーを示す模式図。
【図１６】実施例１のサーモパイルの視野特性。
【図１７】実施例１の各部温度と赤外線吸収膜への入射赤外線エネルギーの関係を示す図。
【図１８】実施例１の黒体（鍋底）温度とサーモパイル温度検出回路出力の関係を示す図。
【図１９】実施例１のトッププレート温度とサーモパイル温度検出回路出力の関係を示す図。
【図２０】実施例１のセンサ視野筒および結晶化ガラス光学フィルタ温度とサーモパイル温度検出回路出力の関係を示す図。
【図２１】実施例１の反射率検出回路の鍋有無による出力説明図。
【図２２】実施例１の反射率検出回路の反射電圧と反射率の関係を示す図。
【図２３】実施例１の各種鍋の鍋底温度と鍋温度検出回路出力の関係を示す図。
【図２４】実施例１の各種鍋放射率と反射率の関係を示す図。
【図２５】実施例１の誘導加熱調理のフローチャート。
【図２６】実施例１の反射率検出のフローチャート。
【図２７】実施例１の鍋温度検出のフローチャート。
【図２８】実施例２の加熱コイルを示す平面図。
【図２９】実施例２の鍋温度検出のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は実施例１の誘導加熱調理器の本体１の斜視図であり、図２は図１中に一点鎖線ＡＡ′で示される部分に調理鍋６を載せたときの概略縦断面図である。以下では、誘導加熱が可能な鍋置き場所が２口、ラジエントヒータやハロゲンヒータ等のヒータ（加熱源）の放射熱で加熱可能な鍋置き場所が１口ある３口の誘導加熱調理器を例に挙げ説明を行うが、本発明の適用対象はこれに限られず例えば誘導加熱が可能な鍋置き場所を３口設けた誘導加熱調理器であっても良い。なお、調理鍋６は、誘導加熱に適した磁性体の鉄鍋であっても良いし、非磁性体のアルミ鍋，銅鍋であっても良い。
【００２４】
図１および図２に示すように、本体１の上面には、結晶化ガラス等の非磁性体によって形成されたトッププレート２が装着されている。また、トッププレート２の手前には、各口の加熱開始あるいは加熱コースを指示するスイッチ，各口の加熱状態（温度等）を表示する表示器が配置される操作表示部３が装着されている。
【００２５】
トッププレート２の上面には、その下に配置される加熱コイル７あるいはラジエントヒータの最外半径におよそ一致する半径の円表示４が加熱可能な鍋置き場所を示すために印刷されている。また、トッププレート２は普通可視光に対して透明であるため、上面にはフリットガラスに耐熱塗料を混入した耐熱耐久性の衣装印刷、下面には耐熱面塗装を施し、機器内部が見えないようにしてある。誘導加熱が可能な鍋置き場所２口の円表示４の中央から約５０mmずれた位置に後述する鍋温度検出のために印刷，塗装を行っていない赤外線透過窓５が設けられている。この赤外線透過窓５は赤外光を透過させるためであり、この部分だけ赤外光に対しては透明な可視光カット部材（耐熱フィルムまたはガラス）を下面に装着しても良い。
【００２６】
トッププレート２の上面の各口（円表示４）に、調理鍋６を置き加熱調理を行う。図２に示すように、加熱コイル７にインバータ回路８（高周波電流供給手段）からの高周波電流を供給すると、外周側の第１のコイル７ａと内周側の第２のコイル７ｂに分割された加熱コイル７が高周波磁界９（図中破線で示す）を発生し、この高周波磁界が調理鍋６と鎖交して、渦電流を発生し、そのジュール熱により調理鍋６自身が誘導加熱され発熱する。従って、調理鍋６内の調理物は、調理鍋６自身の発熱によって加熱調理される。このとき、調理鍋６の下にあるトッププレート２も、発熱した調理鍋６からの伝熱あるいは放射熱により高温になる。
【００２７】
図３に加熱コイル７周辺の断面を詳しく示す。図３に示すようにトッププレート２下面には第１のコイル７ａと第２のコイル７ｂの間にコイル間隙７ｃを備えて分割された加熱コイル７が耐熱プラスチックで構成されるコイルベース１０内に同心円状（渦巻き状）に巻かれて配置される。加熱コイル７の下側にはコイルベース部材内部にコ字状のフェライト１１が凸部を上にして放射状に配置されている。このフェライト１１は加熱コイル７が発生する磁束をトッププレート２上の調理容器である調理鍋６に効率良く導くために配置される。また、磁束がコイルベース１０下部に漏洩するのを防止する。フェライト１１は透磁率が高く磁束はほとんどフェライト１１内を通過するからである。
【００２８】
コイルベース１０の下には加熱コイル７を冷却するためのコイル冷却風路１５が設置される。コイル冷却風路１５は二つに分けられ、一つは第１のコイル７ａの内周側に接続され、第２のコイル７ｂおよび第１のコイル７ａ上面を冷却するコイル上面冷却風路１５ａ、他の一つは第１のコイル７ａの下面を冷却するコイル下面冷却風路１５ｂである。コイルベース１０の中心部分下に位置するコイル上面冷却風路１５ａの上面には円形上のコイル上面冷却風送出孔１５ｃが開口している。
【００２９】
コイルベース１０の中心部は円筒状の内空洞１４ａになっており、第１のコイル７ａの内周側にはフェライト１１を内蔵する放射上梁に繋がる円筒状の外空洞壁１４ｂになっている。この外空洞壁１４ｂの下部に、コイル上面冷却風路１５ａのコイル上面冷却風送出孔１５ｃが接続される。コイル上面冷却風送出孔１５ｃの周囲にはグラスウール等のシール材１６が設けられ先の外空洞壁１４ｂに接続されている。
【００３０】
コイル冷却風路１５の下にはインバータ回路８等の回路基板を内蔵する回路冷却風路１７ａ，１７ｂが２段重ねて設けられ、夫々には左右の加熱コイル７Ｌ，７Ｒのインバータ回路等が内蔵されている。これらの冷却風路は本体１に固定される。
【００３１】
コイルベース１０はコイル下面冷却風路１５ｂまたは回路冷却風路１７ａに固定される３個のコイルベース受け１２からバネ１３で押され、トッププレート２の下面に押し付けられる。
【００３２】
コイル上面冷却風送出孔１５ｃ下のコイル上面冷却風路１５ａ中には鍋温度検出装置１８が配置される。鍋温度検出装置１８は誘導加熱された調理鍋６の底面温度をトッププレート２の赤外線透過窓５を透過する赤外線から検出する。
【００３３】
加熱調理中にはコイル上面冷却風路１５ａ，コイル下面冷却風路１５ｂ，回路冷却風路１７ａ，１７ｂには本体１に内蔵されるファン（図示せず）から外気が導入される。コイル上面冷却風路１５ａ内を流れる冷却風は鍋温度検出装置１８を冷却しながらコイル上面冷却風送出孔１５ｃから円筒状の外空洞壁１４ｂ内のコイル間隙７ｃおよび内空洞１４ａを上昇し、コイル間隙７ｃおよび内空洞１４ａ上部から、トッププレート２に遮られトッププレート２と加熱コイル７の間をコイル径方向外側に流れ、加熱コイル７の上面およびトッププレート２下面を冷却する。コイル下面冷却風路１５ｂのコイル７ａの下面にあたる部分には小さな孔が複数開けられ、コイル下面冷却風路１５ｂ内を流れる冷却風は、ここからコイル７ａ下面に向かって噴流してこれを冷却する。
【００３４】
図４にトッププレート２を除いた図３の上面図の詳細を示す。加熱コイル７，コイルベース１０，コイル上面冷却風路１５ａの詳細構成図である。加熱コイル７および内空洞１４ａと鍋温度検出装置１８の水平面での位置関係を示す。
【００３５】
加熱コイル７は、テフロン（登録商標）等で絶縁被膜されるリッツ線で同心円状に同一方向に巻回され、外周側の第１のコイル７ａと内周側の第２のコイル７ｂに分割される。そのコイル間隙７ｃは幅およそ１５mmの同心帯状をなし、第１のコイル７ａの巻き終わりはコイル間隙７ｃを架橋し第２のコイル７ｂの巻き始めとなり、第１のコイル７ａと架橋線７ｄと第２のコイル７ｂで加熱コイル７を構成する。コイルベース１０には第１のコイル７ａの内周側に円筒状の外空洞壁１４ｂが設けられ、その内側がコイル間隙７ｃとなっている。また、第２のコイル７ｂの内周側に内空洞１４ａが設けられる。さらに、コイル間隙７ｃの一部、放射状に配置される二つのフェライト１１間に円筒状の視野筒１９（内径約１２mm）が設けられ、この視野筒１９の下に鍋温度検出装置１８が設置される。
【００３６】
視野筒１９の上部横にはトッププレート２の赤外線透過窓５の横下面に接触するようにサーミスタ２０ａ（第１の温度検出手段）が設置される。
【００３７】
誘導加熱された鍋底面からの赤外線はトッププレート２の赤外線透過窓５を透過し、視野筒１９から後で詳細に説明する鍋温度検出装置１８に内蔵されるサーモパイル２５に入射する。
【００３８】
図５は先の図４を裏から見た図を示す。コイルベース１０には２個の低電圧端子２１ａ，高電圧端子２１ｂが設けられ、低電圧端子２１ａには第１のコイル７ａの巻き始めが接続され、高電圧端子２１ｂには第２のコイルの巻き終わりが接続される。この端子にはインバータ回路８の出力線２２ａ，２２ｂがねじで固定される。銅やアルミニウム等の非磁性体の鍋では４〜５ｋＶの高電圧が出力される高電圧出力線２２ｂは高電圧端子２１ｂに接続される。視野筒１９の下部外壁側面にはサーミスタ２０ｂ（第２の温度検出手段）が視野筒１９の内壁温度を検出するように壁内部に埋め込まれる形に設置される。
【００３９】
図４，図５で説明したように鍋温度検出装置１８は、架橋線７ｄの近傍をさけ、かつ高電圧出力線２２ｂが接続される高電圧端子２１ｂから離れた位置にあるコイル間隙７ｃに設けられた視野筒１９の下にそのケース窓３０が位置するように設置される。
【００４０】
図６に鍋温度検出装置１８の詳細を示す。
【００４１】
図６（ａ）は、鍋温度検出装置１８の平面図を示す。鍋温度検出装置１８は、ヒートシンク５５を被せた赤外線検出センサ（サーモパイル２５）と反射型フォトインタラプタ２６を中心に構成される。サーモパイル２５と反射型フォトインタラプタ２６はサーモパイルの出力信号を増幅するサーモパイル温度検出回路７２（後で詳細を説明する）と反射率検出回路７３（後で詳細を説明する）が実装される電子回路基板２７に配置され、このサーモパイル２５と反射型フォトインタラプタ２６および電子回路基板２７は、全体をプラスチック部材の赤外線センサケース２９（一点鎖線で示す）内に密封される。この赤外線センサケース２９には赤外線を透過させるためにケース窓３０が開けられ、このケース窓３０にはトッププレート２を構成する結晶化ガラスとほぼ同じ光学特性（但し図１４破線で示すように１μｍ以上の長波長側の光学特性はほぼ同じだが、短波長側でトッププレートに比べて透過率小の領域が４００ｎｍほどあり、この部分の可視光がカットされるため目には赤黒く見える）を持つ結晶化ガラスを薄く正方形に切り出したものを結晶化ガラス光学フィルタ３１として嵌め込んである。また、結晶化ガラス光学フィルタ３１の上面にはその温度を検出するサーミスタ２０ｃ（第３の温度検出手段）が設けられている。
【００４２】
そして、結晶化ガラス光学フィルタ３１の下にヒートシンク５５を被せたサーモパイル２５と反射型フォトインタラプタ２６が電子回路基板２７上に実装されている。この赤外線センサケース２９は、周りをアルミニウム等の透磁率がほぼ１の金属ケース３２（２点鎖線で示す）で覆っている。当然、先のケース窓３０の所は開口されている。そして、更にアルミニウム製の金属ケース３２は、周りをプラスチック部材の外側赤外線センサケース３３で覆っている。当然先のケース窓３０の所は開口されている。つまり、サーモパイル２５は３重のケースで覆われた形になっている。
【００４３】
そして、鍋温度検出装置１８はそのケース窓３０がコイルベース１０の視野筒１９内を望むようにコイル上面冷却風路１５ａ内に設置される。
【００４４】
図６（ａ）中のＡ−Ａ′線に沿った断面図を図６（ｂ）に示す。これは、赤外線センサケース２９内に設置される電子回路基板２７に装着されるサーモパイル２５および反射型フォトインタラプタ２６と赤外線センサケース２９のケース窓３０，結晶化ガラス光学フィルタ３１との位置関係を示す断面図である。
【００４５】
図７に反射型フォトインタラプタ２６の詳細を示す。反射型フォトインタラプタ２６は赤外線発光素子としての赤外線ＬＥＤ５０と赤外線受光素子としての赤外線フォトトランジスタ５１を同一プラスチック部材に並べてモールドしたものである。赤外線ＬＥＤの発光面上にはプラスチックでレンズが構成され細いビームで９３０ｎｍ付近の赤外光を上方に照射する。赤外線フォトトランジスタ５１の受光面上には可視光阻止のプラスチックでレンズが構成され、先の照射赤外光の物体（鍋底面）での反射赤外光を狭い視野角で受光し、その受光量に比例した電流を出力する。この反射型フォトインタラプタ２６は赤外線発光素子と受光素子の対で構成されるものでトッププレート２上に置かれた調理鍋６底面の反射率を計測するものである。
【００４６】
反射型フォトインタラプタ２６前面の発光，受光部を結晶化ガラス光学フィルタ３１の下面直下に配置している。これは赤外線発光が直上の結晶化ガラス光学フィルタ３１で反射され、受光されるのを防止するためである。
【００４７】
赤外線ＬＥＤ５０の赤外線発光は結晶化ガラス光学フィルタ３１を８５％以上透過するが、残り１５％は反射され、すぐ横の赤外線フォトトランジスタ５１で受光される。この反射光はすぐ横の赤外線フォトトランジスタ５１で受光される。この受光レベルは反射面との距離が短いと大きく、本来目的であるトッププレート２上にある鍋底面での反射光の受光に影響する。このため、本実施例では、図示するように結晶化ガラス光学フィルタ３１と反射型フォトインタラプタ２６（赤外線ＬＥＤ５０および赤外線フォトトランジスタ５１）の発光・受光面との距離を５００μｍ以内程度にまで接近させ、赤外線ＬＥＤ５０の発光赤外線が結晶化ガラス光学フィルタ３１で反射する反射分が赤外線フォトトランジスタ５１で受光されないようにしている。理想的には結晶化ガラス光学フィルタ３１下面と反射型フォトインタラプタ２６の上面を接触させたほうが望ましい。
【００４８】
図８にサーモパイル２５の詳細を示す。図８（ａ）はヒートシンク５５とサーモパイル２５の斜視図を示す。図８（ｂ）はヒートシンク５５を除いた図８（ａ）中Ｂ−Ｂ′で示す線でのサーモパイル２５の断面図であり、図８（ｃ）は図８（ｂ）中Ｃ−Ｃ′で示す線での断面の平面図である。なお、熱電対が見えるように、赤外線吸収膜を省略して示してある。
【００４９】
サーモパイル２５は熱電対（サーモカップル）を多数縦列接続した（パイリング）したもので、ニッケルめっき鋼板等の金属キャン３５と金属ステム３６からなる金属ケース３７内にこれが内蔵されている。およそ３００μｍ厚のシリコン基材３８表面に電気的および熱的に絶縁するためシリコン酸化膜３９を形成し、この上にポリシリコン，アルミを順次パターン蒸着しポリシリコン蒸着膜４０，アルミ蒸着膜４１で熱電対を多数作成し、これを縦列接続する。ポリシリコン，アルミ接合点（測温接点）のあるシリコン基材３８中央部には、黒体に近い酸化ルビジウム膜等の赤外線吸収膜４３を形成する。ポリシリコンおよびアルミ蒸着膜の一端は冷接点部４４であり、これはシリコン基材３８の周囲に配置する。シリコン基材３８の裏面を周囲（冷接点部）を残して２９０μｍまでエッチングし、測温接点部分のあるシリコン基材の厚みを１０μｍに形成する。これは熱電導の良好なシリコンを薄くすることで、測温接点部４２と冷接点部４４の熱伝導を少なくし測温接点部と冷接点部を熱的に絶縁するためである。
【００５０】
このシリコン基材３８を金属ケース３７の金属ステム３６にボンド等で固定する。同時に金属ステム３６にはセラミック上に膜形成したＮＴＣサーミスタ４５を同様に配置する。これは金属ケース３７内にある熱電対の雰囲気温度を検出し、熱電対の熱起電力を補正するためである。詳細は後述する。金属ステム３６には絶縁シールされた４本の金属ピン４６が貫通配置されており、この金属ピンに先の熱電対の出力とＮＴＣサーミスタ４５がワイヤ接続される。金属ステム３６には、筒状の金属キャン３５が不活性ガス中で被せられ溶着される。この金属キャン３５の上面には小穴の窓４７が開けられ、ここに内側からガラス凸レンズ４８が装着されている。この小穴の垂直下に先の測温接点部４２（赤外線吸収膜４３の下にある）が位置するようにシリコン基材３８が固定される。このガラス凸レンズ４８は赤外線透過窓５の視野範囲が赤外線吸収膜４３に結像するように設計される。
【００５１】
サーモパイル２５内の熱電対の測温接点部４２（赤外線吸収膜４３の下にある）にはこの小穴の窓４７を通過しガラス凸レンズ４８で集光された赤外線で加熱され、この加熱温度上昇は通過した赤外線エネルギーに比例し、熱電対の冷接点部４４と測温接点部４２の温度差に比例した電圧が熱電対出力の金属ピン４６に出力される。
【００５２】
前述したようにサーモパイル２５は金属ケース３７が熱的には熱電対の冷接点と同じであり、この温度変動がそのままサーモパイル２５の出力変動となってしまう。そのため、ヒートシンク５５を熱バッファ（熱容量を大きくする）として装着して周囲温度変化に対する出力変動を減少させる。
【００５３】
図９に本実施例の誘導加熱調理器の制御ブロック図を示す。マイクロコンピュータ６０が誘導加熱調理器の動作を制御する。以下記号Ｒは図１の手前右にあるに誘導加熱口に関するブロックを表し、記号Ｌは図１の手前左にある誘導加熱口に関するブロックを表す。２つのインバータ回路８Ｒおよび８Ｌは加熱コイル７Ｒ及び７Ｌに高周波電流を供給する。このインバータ回路８Ｒ，８Ｌの動作周波数及びコイルへの供給電力を調整するのが周波数制御回路６１Ｒ，６１Ｌ及び電力制御回路６２Ｒ，６２Ｌである。動作周波数を変化させるのは、鍋の金属種類によって高周波電流の周波数で誘導加熱効率が変化するためである。一般に鉄では２０ｋＨｚ、これより抵抗率の低い銅，アルミでは７０ｋＨｚ以上の周波数が用いられる。この周波数切り替えは図示しない鍋種類判別手段の判断に基づいてマイクロコンピュータ６０が周波数制御回路を制御して行う。
【００５４】
各インバータ回路８Ｒ，８Ｌには整流回路６３から直流電圧が供給される。この整流回路６３には電源スイッチ６４を介して３端子２００Ｖの商用電源６５が接続されている。商用電源の接地端子は本体１の金属部に接地線で接続される。ラジエントヒータ６６にはラジエントヒータ回路６７を介して商用電源６５が接続され、ラジエントヒータ回路６７がラジエントヒータ６６に供給する電力を制御する。
【００５５】
マイクロコンピュータ６０には、操作表示部３の操作スイッチ６８，表示回路６９が接続され使用者の操作指示を受け付け、機器の動作状態表示を行う。また、ブザー７０が接続され使用者の操作ボタン押しあるいはエラー等の警告などを報知する。マイクロコンピュータ６０は使用者の指示に従い、周波数制御回路６１Ｒ，６１Ｌと電力制御回路６２Ｒ，６２Ｌ及びラジエントヒータ回路６７を制御して、トッププレート２上の調理鍋６を加熱する。
【００５６】
サーモパイル２５はサーモパイル温度検出回路７２に接続され出力が増幅され、マイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に入力される。反射型フォトインタラプタ２６は反射率検出回路７３に接続され、マイクロコンピュータ６０のポート出力で発光素子の発光を制御され、調理鍋６で反射された赤外光は受光素子で受光され、その出力信号は増幅されマイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に入力される。サーモパイル温度検出回路７２および反射率検出回路７３の動作の詳細は後述する。更にサーミスタ２０ａＲ，２０ｂＲ，２０ｃＲはその入力を選択してその温度検出値を順次マイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に出力するサーミスタ温度検出回路７４Ｒに接続され、その出力はマイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に入力される。同様にサーミスタ２０ａＬ，２０ｂＬ，２０ｃＬもサーミスタ温度検出回路７４Ｌに接続され、その出力もマイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に入力される。
【００５７】
赤外線量算出手段，減算手段，反射率補正手段はマイクロコンピュータ６０のソフトウエアで行われる。後で詳細は述べる。マイクロコンピュータ６０は各サーミスタでトッププレート２，視野筒１９，結晶化ガラス光学フィルタ３１の温度を知り、各部材の放射赤外線量に相等する電圧を得る。前記温度から電圧への変換は後述する方法で予めテーブルの形で記憶されている（赤外線量算出手段の動作）。
【００５８】
そして、マイクロコンピュータ６０はサーモパイル温度検出回路７２の出力から先の各電圧を減算し、トッププレート２，視野筒１９，結晶化ガラス光学フィルタ３１の影響を相殺する（減算手段の動作）。
【００５９】
また、マイクロコンピュータ６０は反射率検出回路７３の出力から調理鍋の赤外線反射率を知り、先の減算結果を反射率で補正して調理鍋の温度を検出する。この処理もマイクロコンピュータ６０のソフトウエアで行われる（反射率補正手段の動作）。そして、電力制御回路６２を介して、調理鍋６の加熱を制御する。この処理法の詳細は後述する。
【００６０】
図１０にサーモパイル温度検出回路７２の詳細を示す。サーモパイル２５の熱電対出力（熱起電力）（図中（＋），（−）記号間の電圧）はオペアンプ７２−１で約２０００倍に増幅され出力端子７２−２に出力される。この出力電圧はマイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に入力される。オペアンプ７２−１の増幅度は抵抗７２−３（＝Ｒ１）と抵抗７２−４（＝Ｒ２）の比（Ｒ２／Ｒ１）で決まる。また、サーモパイル内のＮＴＣサーミスタ４５は、回路電源電圧を抵抗７２−５，７２−６，７２−７で分圧された電圧源（抵抗７２−６の両端）に抵抗７２−８と直列接続された状態で接続され、この抵抗７２−８との接続点ａは熱電対出力端子（−）に接続されている。ＮＴＣサーミスタ４５は負の温度特性を持った抵抗素子であり温度上昇で抵抗値が低下する。このため、サーモパイル２５内の温度が上昇すると先の接続点ａの電圧は上昇する。熱電対出力（図中（＋），（−）記号間の電圧）は測温接点４２（赤外線エネルギーで加熱される点）と冷接点部（熱電対出力端子）４４の温度差に比例する。このため、サーモパイル２５の設置される雰囲気温度で金属ケース３７内雰囲気（ＮＴＣサーミスタが内蔵される）温度が上昇すると熱電対出力は減少する。この減少を接続点ａの電圧上昇で補償する。すなわちＮＴＣサーミスタ４５はサーモパイル（熱電対）２５の出力すなわち測定対象の放射赤外線エネルギーによる出力が周囲温度で変化するのを防ぐために使用される。つまり、サーモパイル２５の周囲温度が変化しても、測定対象の温度すなわち入射する赤外線エネルギーが変化しなければ出力変化を起こさないという冷接点温度補償を行っている。
【００６１】
図１１，図１２を用いて反射率検出回路７３の詳細を示す。図１１において、５０は発光素子である赤外線ＬＥＤであり、例えばその発光波長は９３０ｎｍである。５１は赤外線フォトトランジスタであり、例えばピーク感度波長が８００ｎｍで赤外線ＬＥＤ５０の発光波長９３０ｎｍでもピーク感度の８０％の感度をもつものである。また、可視光をカットする光学フィルタが受光面に配置されている。図１２に反射率検出回路７３の動作タイミングチャートを示す。反射型フォトインタラプタ２６の発光素子である赤外線ＬＥＤ５０はトランジスタ７３−１で駆動される。この駆動はマイクロコンピュータ６０の出力ポートから駆動信号端子７３−２に入力される信号で制御される。図１２（ａ）にこの信号を示す。デューティ５０％の矩形波信号を駆動信号端子７３−２に入力すると、赤外線ＬＥＤ５０は信号が５Ｖのとき発光し、０Ｖのときは消灯する。この発光強度は赤外線ＬＥＤ５０に流す電流に比例し、この電流は抵抗７３−３の値で決められる。本実施例では抵抗値を固定して発光強度は一定である。この赤外発光がトッププレート２及び調理鍋６の底面で反射され、受光素子である赤外線フォトトランジスタ５１で受光されると光電流により抵抗７３−４に電圧が発生する。この電圧を図１２（ｂ）に示す。反射が大きく（受光量が多く）なれば電圧は比例して大きくなる。この信号電圧はコンデンサ７３−５で直流分がカットされ、交流信号（図１２（ｃ）に示す）としてオペアンプ７３−６で構成される正転直流増幅器に入力される。ここで交流信号のプラス側成分のみが増幅される。図１２（ｄ）にこれを示す。この増幅されたデューティ５０％の信号は充放電回路７３−７で直流の平均値電圧に変換され、出力端子７３−８から出力される。この出力はマイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に入力される。
【００６２】
このように反射率検出回路７３は発光強度が一定のキャリア変調された赤外光を鍋底面に放射し、鍋で反射される赤外光を受光してその平均値電圧を反射電圧として得ることで反射率に相当する値を検出する。調理鍋６が置かれていない場合にはトッププレートのみでの反射でありこれは一定の値を示す。これからの増加分が鍋からの反射分であり、この量が鍋の反射率に相当するものである。
【００６３】
赤外発光をキャリア変調し、受光経路で直流成分をカットしているのは、自然光あるいは白熱電灯，蛍光灯などの照明機器に含まれる一定の赤外光が鍋の反射率検出に影響するのを防止するためである。（可視光は受光素子の光学フィルタでカットされる。）また、赤外線フォトトランジスタ５１の暗電流の影響も防止している。
【００６４】
以下本実施例１の動作を説明する。
【００６５】
トッププレート２上に置かれた調理鍋６は誘導加熱により発熱する。この加熱により調理鍋６底面からは赤外線が放射される。この全放射エネルギーＥは鍋温度Ｔの４乗に比例したものである。（Ｅ＝σＴ4；ステファン・ボルツマンの法則）図１３にプランクの分布則から算出される黒体温度の分光放射エネルギーを示す。この分光放射エネルギーを全波長域で積分すれば、全放射エネルギーＥが求まり、これは温度（絶対温度）の４乗に比例する。これが前述のステファン・ボルツマンの法則であり、この係数σがステファン・ボルツマン係数である。分光放射エネルギーのピーク波長はウィーンの変移則から、調理温度１００〜３００℃で５μｍ〜８μｍである。
【００６６】
誘導加熱された鍋底は、黒体温度の全放射エネルギーＥに鍋底の放射率εを乗じた全放射エネルギーを温度に応じて放出する。すなわち黒体温度の全放射エネルギーＥと鍋底温度のそれ（Ｅ′＝εσＴ4）との比が放射率εである。
【００６７】
一方、非磁性体である結晶化ガラス（トッププレート２）の光学特性を図１４に実線で示す。図１４に実線で示すように、結晶化ガラスは、０.２μｍ〜２.９μｍの波長の光を８０％以上透過し、３〜４.５μｍの波長の光を３０％程度透過し、４.５μｍよりも長い波長、及び、０.２μｍよりも短い波長の光をほとんど透過しない。この光学特性のため鍋から放射される赤外線放射エネルギー（図１３参照）の大部分（波長５μｍ以上の大部分）はトッププレート２を通過できない。通過できるのは鍋から放射される全赤外線放射エネルギーの１％程度である。
【００６８】
赤外線センサとしては周知のように、赤外線フォトダイオード，赤外線フォトトランジスタのような量子型とサーモパイル，焦電素子のような熱型とがある。量子型センサは量子効果で赤外線を検出するため狭い波長帯域で高い感度を持ち、熱型は広い波長帯域で低い感度を持つのが特徴である。量子型は半導体の種類で感度波長が決められ、シリコンのように安価に購入できるものは実用感度波長が可視光外（０.８μｍ）から１μｍ以下のため、検出温度の範囲が３００℃以上となる。一方熱型は量子型に比べ、可視光から２０μｍ以下の広い波長帯域で均一の低い感度を持つ（原理的には波長依存性を持たない）。このため、センサへの赤外線受光面の前に光学フィルタを設け、検出温度範囲波長を狭めて外乱を防ぐ。
【００６９】
本実施例では、調理温度範囲が１００から３００℃であるため、赤外線センサとして熱型であるサーモパイルを用いる。同じ熱型の焦電素子は微分型のセンサであるため、赤外線入射を断続する必要があり、普通機械的なチョッパ機構が使われる。このため、信頼性の点で誘導加熱調理器のような家電品に用いるのは不向きである。一方サーモパイルはこのような機構を必要とせず、また、近年ＭＥＭＳ等の技術により半導体プロセスを用い構成する熱電対を微小化し多数堆積（パイリング）して感度を向上させたものが安価に供給されている。
【００７０】
近年多くの体温計に用いられるサーモパイルの光学フィルタとしては透過波長が１〜１５μｍのものが使われる。これはウィーンの変移則から人体の赤外線放射エネルギーのピーク波長が約１０μｍ（体温３６℃）であり、上記光学フィルタを用いるのが最適なためである。
【００７１】
この光学フィルタを有するサーモパイルを用いて、トッププレート２を通して調理鍋の温度（２５〜３００℃）を非接触で計測しようとすると、前述したようにサーモパイルに到達する赤外線エネルギーは約１／１００に減衰するためとほとんど計測できない。
【００７２】
そのため、本実施例の鍋温度検出装置１８では、サーモカップル（熱電対）を半導体プロセスで比較的容易に作成できるポリシリコン・アルミニウム金属対とし、これを５０ほど堆積したサーモパイル２５を用い、その出力を増幅回路で２０００倍に増幅し微小な赤外線エネルギーを検出できるようにしている。
【００７３】
サーモカップルで物体の温度を計測する場合には、冷接点を氷点（０℃）に固定して測温接点を物体に接触させて計測する。サーモパイルは図８で説明したように、サーモカップルが多数堆積されたものであり、入射赤外線で加熱される多数の測温接点とシリコン基材３８上にある多数の冷接点で構成される。そして、冷接点は金属ケース３７の金属ステム３６にボンドで固定されるため、熱的にはサーモパイルの金属ケース３７（金属キャン３５と金属ステム３６）が冷接点となっている。そして、この金属ケース３７は通常のサーモカップルのように氷点に固定することができない。
【００７４】
仮に、一つのサーモカップルの熱起電力が５μＶ／℃、パイル数５０、直流増幅器の増幅度を２０００とすると、金属ケース３７の温度が１℃変化すると、直流増幅器の出力では５００ｍＶの電圧変動になる。つまり、サーモパイル２５周囲の温度変動を押さえることが必要になる。
【００７５】
本実施例の鍋温度検出装置１８は、加熱調理中の鍋底高温部を検出可能にするために、分割された加熱コイル７が発生する高周波磁界の磁束密度が最も強いコイル間隙７ｃ直下に配置される。この位置は、加熱コイル７の下に放射状に配置される棒状のフェライト１１の間であり、磁束はほとんどフェライト中を通過するため漏れ磁束の少ない場所ではある。しかし、加熱コイル７下面からの距離は２０mm程度であるため漏れ磁束は大きく、ここに位置する金属を誘導加熱しその温度を上昇させる。例えば３ｋＷの高周波電力を加熱コイルに入力してトッププレート２上に載置される調理容器である鍋を誘導加熱する場合には、この場所にある磁性体の鋼板では約３０℃も温度上昇する。非磁性体のアルミニウムでも約５℃も温度上昇する。
【００７６】
調理中、誘導加熱される鍋底は１００〜３００℃の高温になる。そして、トッププレート２および下面の加熱コイル７も鍋底からの熱伝導，熱輻射で高温となる。
【００７７】
さらに、加熱コイル７には十数アンペアの高周波電流を流すためコイル自身もジュール発熱する。これらトッププレート，加熱コイルを冷却するため、コイル上面冷却風路１５ａ，コイル下面冷却風路１５ｂには外気が導入され、前述のように加熱コイル７に風を当てて冷却する。
【００７８】
また、鍋温度検出装置１８の配置される下には加熱コイルに高周波電力を供給するインバータ回路８が冷却風路１７ａ，１７ｂ中に配置される。このインバータ回路は２０〜９０ｋＨｚ、十数アンペアの電流をスイッチングする回路から構成される。このため、大きな電磁波を輻射することになる。
【００７９】
このように、鍋温度検出装置１８、特に内蔵されるサーモパイル２５は、（１）加熱コイル７からの漏れ磁束、（２）コイル冷却のための冷却風による温度変化、（３）インバータ回路から輻射される電磁波ノイズ、に晒されることになる。これら外乱に対応して、鍋温度検出装置１８は加熱調理中の鍋底高温部を検出しなければならない。
【００８０】
前述したサーモパイル温度検出回路７２の動作説明のごとく、サーモパイル２５の出力が雰囲気温度で変化しないように、内蔵のＮＴＣサーミスタ４５を用いて回路的に温度補償をしている。しかし、ＮＴＣサーミスタ４５はセラミックチップの上に薄膜で形成され、これを金属ステム３６にボンド等で固定されているため、熱的には冷接点と等価である金属ステム３６すなわち金属ケース３７の温度変化に追従しにくく、時間遅れが生じる。また、温度抵抗特性の非線形性のため広い温度範囲で正確に温度補償するのが難しい。これらの点でサーモパイル２５の周囲温度変化に即応して前述回路で十分な温度補償を行うのは難しい。具体的には１℃／数１０分程度の温度変化には対応できるが、１℃／１分程度の温度変化に追従させるのは困難である。前述したように、誘導加熱調理開始と同時に加熱コイル７を冷却するため外気が導入される。前の調理である程度、鍋温度検出装置１８と周囲の雰囲気温度が上昇していた場合には、このとき鍋温度検出装置１８は急速に（１℃／１分以上で）冷却されることになる。
【００８１】
サーモパイル２５が内蔵される鍋温度検出装置１８はなるべく一定温度雰囲気におくのが望ましい。このため、本実施例では、外気が導入されるコイル上面冷却風路１５ａ内に鍋温度検出装置１８を設置し調理中には外気でサーモパイル２５とサーモパイル温度検出回路７２を冷却しこれらの温度上昇を防止している。また、コイル上面冷却風路１５ａ内の気流がサーモパイル２５の金属ケース３７およびサーモパイル温度検出回路７２の半導体，抵抗等に直接当たり熱ゆらぎを起こすのを防ぐため、防風ケースである赤外線センサケース２９でこれを覆っている。また、サーモパイル２５とサーモパイル温度検出回路７２は赤外線センサケース２９内の空気で空気断熱されることにもなる。温度変化に対して安定にサーモパイル２５の出力を直流増幅した後低い出力インピーダンスの信号電圧として、後述するマイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に出力している。
【００８２】
さらに、この赤外線センサケース２９をアルミニウム等の透磁率がほぼ１である金属ケース３２で覆い、加熱コイルが発生する交流磁場を遮蔽することでサーモパイル２５の金属ケース３７が加熱コイル７の発生する高周波交流磁界で誘導加熱され温度上昇しないようにしている。また、この金属ケース３２は、鍋温度検出装置１８の下部に配置されるインバータ回路からのパルス雑音（放射電磁波）に対しての電磁シールドにもなっている。
【００８３】
この金属ケース３２は、加熱調理中には周囲雰囲気温度および加熱コイル７からの漏れ磁束で誘導加熱され、アルミニウムの場合５〜１０℃温度上昇する。この温度上昇がおさまる前に続けて調理を行う場合、外気を急速に導入して金属ケース３２に当てると金属ケース３２が急速に冷え、結果赤外線センサケース２９内のサーモパイル２５の周囲温度が急に低下することになる。この逆の場合、例えば冬朝一番に調理を行う場合、機体内の金属ケース３２は夜十分に冷却され５℃程度にあり、使用者が２０℃に暖房された調理室で調理を開始した場合には、この暖気がコイル上面冷却風路１５ａに導入され、２０℃の暖気が５℃の金属ケース３２に当てられることになる。本実施例では、このような外気による金属ケース３２の急激な温度変化を防止するために、この金属ケース３２を更にプラスチックの外側赤外線センサケース３３で覆っている。これで金属ケース３２に直接冷却風をあてずに風による温度急変を防止している。
【００８４】
さて、トッププレート２は誘導加熱された調理鍋６から赤外線放射を吸収することおよび接触熱伝導とで加熱される。図１４で実線に示すように、トッププレート２は０.２μｍ〜２.９μｍの波長の光を８０％以上透過し、３〜４.５μｍの波長の光を３０％程度透過し、４.５μｍよりも長い波長、及び、０.２μｍよりも短い波長の光をほとんど透過しない。
【００８５】
放射エネルギーが物質表面に入射すると、その一部ρは反射され、一部αは吸収され、残りτは透過する。これらの量の間には、エネルギー保存則からρ＋α＋τ＝１が成立する。トッププレート２上に調理鍋６が置かれた状態では、調理鍋６の赤外線放射エネルギーのトッププレート２での反射はほとんどゼロとみなせるため、トッププレート２では吸収率α＋透過率τ＝１が成立していると見てよい。キルヒホフの法則より吸収率α＝放射率εであるため、トッププレート２は調理鍋６からの赤外線放射エネルギーのうち、０.２μｍ〜２.９μｍの波長では８０％以上透過し、残り２０％を吸収しこれを放射する。また、３〜４.５μｍの波長では３０％程度透過し、残り７０％を吸収しこれを放射する。４.５μｍよりも長い波長、及び、０.２μｍよりも短い波長ではほとんど透過せず、すべてを吸収してこれを放射する。熱伝導で加熱された分も同様である。波長４.５μｍ以上では熱伝導加温の赤外線エネルギーはほとんどトッププレート２表面から放射される。
【００８６】
このため、サーモパイル２５を使用して、トッププレート２上の調理鍋６の温度を検出する場合にはトッププレート２自身の加熱が放射する赤外線が問題となる。例えばサーモパイル２５に付属するガラス凸レンズ４８の透過波長が１〜１５μｍであれば、トッププレート２が放射する４.５μｍよりも長い波長の赤外線によってサーモパイル２５の出力が大きく影響を受け、トッププレート２上の調理鍋底の温度を正確に検出できないことになる。トッププレート２を透過する鍋の放射赤外線エネルギーは１μｍ〜２.９μｍの約２μｍの帯域、これに対しトッププレート２自身が放射する赤外線エネルギーは４.５μｍ〜１５μｍの約１０μｍの帯域であり、同じ温度であればサーモパイル出力のうち、調理鍋６の温度による分の５倍がトッププレート２の温度によることになる。
【００８７】
本実施例では、上記を防止するためサーモパイル２５で構成される鍋温度検出装置１８の赤外線センサケース２９に、赤外線を透過させるためのケース窓３０を開け、このケース窓３０にトッププレート２を構成する結晶化ガラスを薄く正方形に切り出したものを結晶化ガラス光学フィルタ３１として嵌め込んである。そして、サーモパイル２５に入射する赤外線の内トッププレート２が放射する分を除去する。トッププレートが放射する波長２.９μｍ以上の部分はトッププレート２と同じ透過特性を持つ結晶化ガラス光学フィルタ３１の光学特性によってサーモパイル２５への入射が阻止される。
【００８８】
結晶化ガラス光学フィルタ３１をトッププレート以外の材料で作成しても良いが、図１４で実線に示すような急峻な特性を示す光学フィルタを作成するのは非常に困難で高価なものになる。
【００８９】
また、結晶化ガラス光学フィルタ３１は、その下に配置されるサーモパイル２５や反射型フォトインタラプタ２６等がトッププレート２の赤外線透過窓５から見えなくする効果をもたせている。前述したように（図１４の破線で示すように）１μｍ以上の長波長側の光学特性はトッププレート２とほぼ同じだが、短波長側でトッププレートに比べて透過率小の領域が４００ｎｍほどあり、この部分の可視光がカットされるため目には赤黒く見え、下に配置される部品を見えなくしている。
【００９０】
更に、サーモパイル２５のガラス凸レンズ４８として波長５μｍ以上を透過させない５μｍショートパスフィルタを有するガラス（図１４に薄線で示す）を用いている。これは周囲温度で暖められる結晶化ガラス光学フィルタ３１自身および赤外線センサケース２９が放射する赤外線をも波長５μｍ以上は透過させないようにするためである。というのは先に述べたように鍋から放射される１〜２.９μｍの赤外線エネルギーはトッププレートで通過を制限されているため非常に微小であり、サーモパイル２５の出力増幅を大きくせざるを得ないため周囲温度での５μｍ以上の赤外線放射に敏感であり、徹底的に鍋底以外からの４.５μｍ以上の赤外線がサーモパイルの赤外線吸収膜４３に入射するのを防止する必要があるためである。
【００９１】
なおこのガラス凸レンズ４８をトッププレート２や結晶化ガラス光学フィルタ３１と同じ結晶化ガラスで作成してもよい。こうすれば前述した理由で結晶化ガラス光学フィルタ３１の温度による赤外線放射をよりよく遮断することができるので好適である。
【００９２】
図１５に本実施例（図３の構成）を模式的に、各部材の放射赤外線エネルギー、この赤外線エネルギーが通過する各部材（トッププレート２，結晶化ガラス光学フィルタ３１，ガラス凸レンズ４８）でフィルタリングされ、サーモパイル２５の赤外線吸収膜４３への入射エネルギーとなる観点でまとめた図を示す。
【００９３】
調理鍋６を黒体としてある温度Ｔｎでの赤外線放射エネルギーＱｎ０はトッププレート２を透過する。このとき、Ｑｎ０はトッププレート２の透過特性でフィルタリングされ、結果的に減衰して視野筒１９内に入射する。この入射赤外線エネルギーをＱｎ１とする。そして、このＱｎ１は鍋温度検出装置１８の結晶化ガラス光学フィルタ３１を透過する。このとき、Ｑｎ１は結晶化ガラス光学フィルタ３１の透過特性で再びフィルタリングされ、結果的に更に減衰してＱｎ２となる。次にサーモパイル２５のガラス凸レンズ４８を透過してサーモパイルの測温接点上の赤外線吸収膜４３に入射する。このとき再びガラス凸レンズ４８の透過特性で再びフィルタリングされ最終的にＱｎ３となり赤外線吸収膜４３に吸収され熱となる。
【００９４】
さて、トッププレート２は調理鍋６からの熱伝導および放射熱で加熱される。そのため、トッププレート２も赤外線エネルギーを放射する。この赤外線放射エネルギーはトッププレート２の温度Ｔｔと放射率から算出できる。放射率は１から図１４に実線で示す透過率を引いた値である。このエネルギーをＱｔ０とする。前述同様これは、結晶化ガラス光学フィルタ３１を透過して減衰しＱｔ１となり、次にガラス凸レンズ４８を透過して減衰しＱｔ２となり赤外線吸収膜４３に吸収され熱となる。
【００９５】
また、視野筒１９内壁も、調理鍋６の放射熱および加熱コイル７からの熱伝導で加熱される。このため、視野筒１９内壁も赤外線エネルギーを放射する。この赤外線放射エネルギーは、サーモパイル２５の視野特性および視野筒１９の寸法（内径，長さ）により一部分がサーモパイル２５に入射することになる。図１６に実施例で使用したサーモパイル２５の視野特性を示す。視野特性が非常に狭ければ、このセンサ視野筒からの赤外線放射はサーモパイル２５に入射しないが、一般には狭い視野特性を小型安価なサーモパイルで作ることは困難であり、実施例のようにサーモパイルと視野筒の距離が短い場合は視野筒からの赤外線放射がサーモパイルに入射することになる。このサーモパイルに入射する赤外線放射エネルギーＱｂ０は視野筒１９の温度Ｔｂと放射率（約０.７）およびサーモパイルの視野特性から算出できる。前述同様これは、結晶化ガラス光学フィルタ３１を透過して減衰しＱｂ１となり、次にガラス凸レンズ４８を透過して減衰しＱｂ２となり、赤外線吸収膜４３に吸収され熱となる。
【００９６】
また、結晶化ガラス光学フィルタ３１も調理鍋６からの放射熱および鍋温度検出装置１８の設置されるコイル上面冷却風路１５ａの雰囲気温度で加熱される。このため、結晶化ガラス光学フィルタ３１も赤外線エネルギーを放射する。この放射エネルギーＱｇ０は、トッププレート２と同様にその温度Ｔｇと放射率から算出できる。放射率は１から図１４に破線で示す透過率を引いた値である。前述同様これは、ガラス凸レンズ４８を透過して減衰しＱｇ１となり赤外線吸収膜４３に吸収され熱となる。
【００９７】
以上述べたように、調理中にサーモパイル２５の検出する赤外線エネルギーは、１）調理鍋からのＱｎ３の他に、２）トッププレート２からのＱｔ２、３）視野筒１９内壁からのＱｂ２、４）結晶化ガラス光学フィルタ３１からのＱｇ１が重畳されたものであり、サーモパイル２５はこの赤外線エネルギーに比例した電圧を生じる。そして、正確に鍋温度を検出するためには２），３），４）の赤外線エネルギーによる電圧を減算する必要がある。
【００９８】
図１７に本実施例における、各部の温度と各部が放射しサーモパイル２５の赤外線吸収膜４３に入射する赤外線エネルギー（図１５に示すＱｎ３，Ｑｔ２，Ｑｂ２，Ｑｇ１）（計算結果）の関係をまとめて示す。これは図１３の分光放射エネルギーと各部材の透過特性（図１４に示す）を用いて計算したものである。各部の温度は調理中に到達する温度範囲のみ図示している。
【００９９】
調理中の各部材の代表的温度、例えば３００℃の鍋（黒体）からの入射エネルギーを１とすると、２００℃のトッププレートからのそれは１／６、８０℃のセンサ視野筒からのそれは１／６０、４０℃の結晶化ガラス光学フィルタ３１からのそれは１／６０となる。鍋の放射率が例えば０.２５となれば、前述鍋からの入射エネルギー１は１／４となり、他の部材からの入射エネルギーとあまりかわらなくなる。つまり、鍋温度検出に対する外乱として無視できなくなることがわかる。
【０１００】
図１８に鍋底として黒体を図３の実施例の赤外線透過窓５に置いた場合の、黒体温度Ｔｎとサーモパイル温度検出回路７２の出力端子７２−２の出力電圧Ｖの関係を示す。黒体はトッププレートが加熱されない程度の短時間戴置した場合であり、視野筒１９，結晶化ガラス光学フィルタ３１の温度上昇もない。つまり、これは図１５のＱｎ３を電圧に変換したものである。
【０１０１】
常温から１００℃まではほぼ０.５Ｖであり、１００℃を越えると温度に比例した電圧が出力される。０.５Ｖはサーモパイル温度検出回路７２の電源電圧（５Ｖ）を抵抗７２−５，７２−６，７２−７で分圧した電圧（図１０中ａ点で示す）０.５Ｖがオペアンプ７２−１のバイアス電圧として与えてあるためである。１００℃を越えるとサーモパイル２５の出力電圧が大きくなり、オペアンプ７２−１で約２０００倍に増幅されて０.５Ｖ以上の電圧として観測される。このバイアス電圧はサーモパイル温度検出回路７２の故障検出用に与えてある。出力端子７２−２の出力電圧値からこの０.５Ｖを引いた値（０.５Ｖからの電圧上昇値）が検出した鍋底面温度に比例したものである。マイクロコンピュータ６０はサーモパイル温度検出回路７２の出力端子７２−２の出力電圧をＡＤ変換して読み込むが、この電圧から０.５Ｖを引いた値である鍋温度検出電圧Ｖｔ（＝Ｖ−０.５）をもとに後述処理を行い鍋温度を得る。図１８の関係は予めマイクロコンピュータ６０のＲＯＭにテーブルデータＴＢＬｎとして記憶しておく。
【０１０２】
図１９にトッププレート２のみを加熱したときのトッププレート温度Ｔｔとサーモパイル温度検出回路７２の出力端子７２−２の出力電圧Ｖの関係を示す。但し前述の０.５Ｖを引いた値で示してある。鍋が置かれていないトッププレート２の赤外線透過窓５近傍を熱風で加熱した時のトッププレート温度Ｔｔとサーモパイル温度検出回路７２出力端子７２−２の出力電圧の関係を示す。このとき、視野筒１９，結晶化ガラス光学フィルタ３１が加熱されないようにする。つまり、これは図１５のＱｔ２を電圧に変換したものである。図１９の関係は予めマイクロコンピュータ６０のＲＯＭにテーブルデータＴＢＬｔとして記憶しておく。
【０１０３】
図２０に実施例のトッププレート２を取り外し、視野筒１９に別途ヒータを巻きつけて独立に加熱した時のセンサ視野筒温度Ｔｂとサーモパイル温度検出回路７２出力端子７２−２の出力電圧Ｖの関係を示す。（図では前述０.５Ｖを減算した値を示している。）このとき、結晶化ガラス光学フィルタ３１が加熱されないようにする。つまり、これは図１５のＱｂ２を電圧に変換したものである。
【０１０４】
同様に鍋温度検出装置１８を取り出し、ドライヤー等で結晶化ガラス光学フィルタ３１を短時間加熱し、サーモパイル２５等が加熱されないようにあるいはサーモパイル２５の温度が変動しないときの結晶化ガラス光学フィルタ３１の温度Ｔｇとサーモパイル温度検出回路７２の出力端子７２−２の出力電圧Ｖの関係を示す。（図では前述０.５Ｖを減算した値を示している。）つまり、これは図１５のＱｇ１を電圧に変換したものである。この図２０に示す二つの関係も予めマイクロコンピュータ６０のＲＯＭにテーブルデータＴＢＬｂおよびＴＢＬｇとして記憶しておく。
【０１０５】
鍋温度検出装置１８に内蔵される反射型フォトインタラプタ２６を図６に示すように配置するとトッププレート２上に調理鍋がない場合、赤外線ＬＥＤ５０の放射した赤外光（波長９３０ｎｍ）は大部分が結晶化ガラス光学フィルタ３１およびトッププレート２を透過し赤外線フォトトランジスタ５１には戻ってこない。しかし、一部は結晶化ガラス光学フィルタ３１およびトッププレート２で反射される。これは結晶化ガラス光学フィルタ３１およびトッププレート２の透過率が波長９３０ｎｍで８５％および９０％であり、残り１５％および１０％の赤外光は反射されるためである。特に結晶化ガラス光学フィルタ３１で反射される分はすぐ横にある赤外線フォトトランジスタ５１に直接戻るため、本実施例では図６に示すように、反射型フォトインタラプタ２６前面を結晶化ガラス光学フィルタ３１下面に接するように配置してこの反射光が赤外線フォトトランジスタ５１に入射するのを防止している。また、赤外線ＬＥＤの放射角度のため、トッププレート下面に到達せず経路途中にある物体（視野筒１９内面）で反射される赤外光もある。
【０１０６】
このため、図２１に示すように反射率検出回路７３の出力は、トッププレート上に鍋がある場合（ａ）Ｖ１となり、鍋がない場合（ｂ）Ｖ２となる。正味の鍋での反射電圧ＶｒはＶｒ＝Ｖ２−Ｖ１となる。
【０１０７】
鍋温度検出装置１８を図３に示すように配置し、それに内蔵する反射率検出回路７３を用いて、トッププレート上に反射率が既知の金属板を配置したときの反射率検出回路７３の出力から得られる先の反射電圧Ｖｒと反射率の関係を図２２に示す。図中に近似線も示す。この関係を用いれば、反射率検出回路７３の出力電圧から反射率が得られる。そして、この関係をテーブルデータにあるいは近似式の係数値をあらかじめマイクロコンピュータ６０のＲＯＭに記憶しておく。
【０１０８】
調理鍋のような金属物質ではキルヒホフの法則により温度Ｔの物質表面から放射される赤外線エネルギー（Ｅ＝εσＴ4）の放射率εと表面の反射率ρの間にはε＋ρ＝１の関係が成立する（透過率α＝０とする）。調理鍋では放射率の違いにより同じ鍋底温度でありながら、放射される赤外線エネルギーが異なる。このため、サーモパイル出力すなわち鍋温度検出装置１８の出力が異なるという問題が生じる。そこで調理鍋底の反射率を検出して放射率を求め鍋温度検出装置１８の出力を補正してから温度に換算する必要がある。これを行うために先に説明した反射率に相当する量である反射電圧Ｖｒを求め、これから反射率を得るのが反射率検出回路７３である。この反射率を１から引いて放射率を得る。
【０１０９】
図２３にトッププレート２に置かれた数種の鍋について、鍋温度検出装置１８の出力（サーモパイル温度検出回路７２の出力Ｖ）から前述した０.５Ｖのオフセット電圧Ｖｏを引いた値Ｖｔ（鍋温度検出電圧）と鍋底面温度Ｔとの関係の一例を示す。図中に各鍋底面の放射率も示す。図２３に示すように放射率によって鍋温度検出装置１８の出力と鍋底温度の関係が異なることがわかる。図２３の（ａ）で示す鍋は放射率が０.９と黒体に近い。（ｂ）は放射率が０.５７、（ｃ）は０.４３、（ｄ）は０.２４である。（ｂ），（ｃ），（ｄ）の電圧値を放射率で除算すると、図中に破線でしめすものとなり、ほぼ１本の曲線に集約することができることが分かる。各出力Ｖｔは各鍋の全放射エネルギー（Ｅ′＝εσＴ4）に比例し、これを放射率で除算するのは、前述したように黒体の全放射エネルギー（Ｅ＝σＴ4）に換算することを意味する。そして、各鍋の放射率が分かれば、各鍋の鍋温度を黒体の放射温度に還元できることを意味している。
【０１１０】
図２４に、各鍋において放射温度計を用いて計測した放射率と図３で反射率検出回路７３を用いて得た反射率（図２２の関係の近似式を適用）の関係を示す。鍋によってキルヒホフの法則からはずれるものもあるが、放射率と反射率の間には強い相関がある。キルヒホフの法則から外れるのは反射率の検出において、鍋表面での散乱により反射赤外線の全てを受光していないためである。反射率を求める際には、赤外線ＬＥＤ５０の放射光がトッププレート２になるべく垂直に入射させ、鍋での反射光をなるべく垂直に赤外線フォトトランジスタ５１に導くのが望ましい。本実施例では鍋温度検出装置１８内のサーモパイル２５のトッププレート２上位置での視野面とこの反射率検出発光のトッププレート２上での反射面は同一面である。このため、図６に示すように鍋温度検出装置１８内にサーモパイル２５と反射型フォトインタラプタ２６を並べて配置している。
【０１１１】
以下では、本実施例の動作について、手前右側の円表示４に調理鍋６を置き、所定温度で所定時間調理鍋を加熱して調理を行う場合として説明する。図２５にこの動作のフローチャートを示す。図示していない電源を投入し、調理鍋６を置いた誘導加熱口の操作スイッチで所定の温度および調理時間を設定し（ステップＳ１）調理開始を指示すると（ステップＳ２）、マイクロコンピュータ６０はまず反射率検出回路７３を制御して載置された鍋の反射データ（反射率に相当）を取り込み反射率を検出する（ステップＳ３）。同時に加熱コイル７およびインバータ回路８等を冷却するため、図示しないファンを駆動してコイル上面冷却風路１５ａ，コイル下面冷却風路１５ｂおよび１６ａ，１６ｂに外気を導入する。
【０１１２】
反射率を検出するステップＳ３を図２６に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。マイクロコンピュータ６０は反射率検出回路７３の端子７３−２にポートから図１２（ａ）の赤外線ＬＥＤ駆動信号を出力する（ステップＳ３−１）。所定時間例えば２００ｍｓ出力した後（ステップＳ３−２）、端子７３−８に出力される電圧Ｖ２をＡＤ端子より読み込む（ステップＳ３−３）。そして、赤外線ＬＥＤ駆動信号を停止する（ステップＳ３−４）。次に予め記憶されている鍋が置かれていない時の電圧Ｖ１を先に読み込んだ電圧Ｖ２から引き反射電圧Ｖｒを算出する（ステップＳ３−５）。そして、予め記憶されている反射電圧と反射率の関係から反射率ρを得る（ステップＳ３−６）。
【０１１３】
ステップＳ３に続いて、電力制御回路６２，周波数制御回路６１，インバータ回路８を制御して加熱コイル７に電力を供給し誘導加熱を開始する（ステップＳ４）。加熱コイル７に電力が供給されると、加熱コイル７から誘導磁界が発せられ、トッププレート２上の調理鍋６が誘導加熱される。この誘導加熱によって調理鍋６の温度が上昇し、調理鍋６内の被加熱物の調理が開始される。マイクロコンピュータ６０は誘導加熱を開始すると、一定時毎に鍋温度検出装置１８の出力を読み込み、鍋温度を検出する（ステップＳ５）。
【０１１４】
ここで、鍋温度検出動作（ステップＳ５）を詳細に説明する。図２７に鍋温度検出のフローチャートを示す。マイクロコンピュータ６０は鍋温度検出装置１８（サーモパイル温度検出回路７２）の出力電圧Ｖを読み込み（ステップＳ５−１）、この値から０.５Ｖを引きこれを鍋温度検出電圧Ｖｔとする（ステップＳ５−２）。
【０１１５】
同時にサーミスタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃとサーミスタ温度算出回路７４からトッププレート２，視野筒１９，結晶化ガラス光学フィルタ３１の温度Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ１ｃを読み込む（ステップＳ５−３）。そして、予めテーブルＴＢＬｔとして記憶してあるトッププレート温度Ｔｔとサーモパイル温度検出回路７２の出力の関係から、トッププレート２の温度Ｔ１ａでの赤外線量電圧Ｖａを得る。同様にテーブルＴＢＬｂから視野筒１９の温度Ｔ１ｂでの赤外線量電圧Ｖｂ，テーブルＴＢＬｇから結晶化ガラス光学フィルタ３１の温度Ｔ１ｃでの赤外線量電圧Ｖｃを得る（ステップＳ５−４）。（赤外線量算出手段の動作）続いて先の鍋温度検出電圧Ｖｔから前記Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃを減算する（ステップＳ５−５）。（減算手段の動作）この処理により外乱としてのトッププレート２，視野筒１９，結晶化ガラス光学フィルタ３１からの赤外線量を除去する。この減算後の電圧をＶｔとする。
【０１１６】
そして、誘導加熱直前に検出した反射率から、放射率（＝１−反射率）を得て（ステップＳ５−６）、この減算後の鍋温度検出電圧Ｖｔを除算する（ステップＳ５−７）（反射率補正の動作）。除算後のＶｔに前述Ｖ０＝０.５Ｖを加算し、予めＴＢＬｎとして記憶してあるＶｎとＴｎの関係であるデータテーブルを引いて（ステップＳ５−８）、鍋温度に変換し鍋温度Ｔｎを出力する（ステップＳ５−９）。
【０１１７】
なお、放射率を算出する過程（ステップＳ５−６）と鍋温度検出電圧Ｖｔを放射率で除算する過程（ステップＳ５−７）の代わりに、予め倍率ａ＝１／放射率（ａ＝１／ε）の値（１以上の値になる）と反射率（あるいは反射電圧Ｖｒ）の関係をテーブルとして記憶し、反射率（あるいは反射電圧Ｖｒ）から前記テーブルで倍率ａを得て、Ｖｔに倍率を乗算したのち、ＶｎとＴｎの関係であるデータテーブルＴＢＬｎを引いて鍋温度を出力してもよい。こうすれば、マイクロコンピュータの処理時間を要する除算を使用しなくてすみ処理の高速化が図れる。
【０１１８】
ステップＳ５で検出した温度が所定の温度に到達したら（ステップＳ６）、電力制御回路６２を制御して加熱コイル７に供給する電流を所定量減少させる（ステップＳ７）。そして、調理時間タイマーをスタートさせる（ステップＳ８）。一定時毎の鍋温度検出（ステップＳ９）を続けながら（ステップＳ１０）、加熱コイル７に供給する電流を所定量減増減させて（ステップＳ１１，Ｓ１２）、鍋温度を一定（Ｔｃ）に保つ。そして、所定の調理時間が経過したら（ステップＳ１３）、調理終了をブザーで使用者に報知して、加熱コイル７への電力投入を停止する（ステップＳ１４）。こうして、調理鍋６の被調理物は設定された温度および時間で調理される。
【０１１９】
以上の説明では反射率検出を誘導加熱直前に１度だけ行う例を示したがこれに限ることはない。通常の鍋では誘導加熱中（温度が高温になっても）反射率は変化しない。また、赤外線発光ＬＥＤでは長時間連続発光において寿命の問題がある。本説明ではこれらの点を考慮して１調理につき誘導加熱直前の１回の反射率検出に限定した。当然、発光電流を低減して調理中に一定周期で反射率検出を行っても良い。特に薄手の鍋では高温による鍋底変形で反射率が変化することもある。さらに、色塗装を底面に施した鍋では、高温で塗装が変性し反射率が変化することもある。この場合には加熱中でも定期的に反射率検出を行うのが望ましい。この場合当然磁場の影響を避けるために、実施例のように非磁性金属体で反射型フォトインタラプタ２６および反射率検出回路７３を囲うのが望ましい。
【０１２０】
また、調理中に鍋を別の鍋に交換する場合もある。この時反射率は当然変化する。この場合には今ある鍋を退かした時点で鍋温度検出装置１８の検出する電圧が急激に低下する。そして、別温度の鍋を置いた時点で鍋温度検出装置１８の検出する電圧はこの鍋底面温度に対応する値に復帰する。この変化を捉え再度反射率を検出するのが望ましい。
【０１２１】
なお、図２０に示すように結晶化ガラス光学フィルタ３１の温度が３０℃よりも低い場合にはこれがサーモパイル２５に与える赤外線量は鍋のそれに比べ一桁少ない。このため、鍋温度検出装置１８が調理中十分に冷却できれば（鍋温度検出装置１８の周囲温度を冷却風で３０℃以下に維持できれば）前述のＴＢＬｇの省略およびステップＳ５−４，Ｓ５−５でのＶｃの算出，減算処理の省略ができることは明らかである。もちろんこの場合には、サーミスタ２０ｃも省くことができる。
【実施例２】
【０１２２】
実施例１の図５では、視野筒１９の温度を導光筒に設けたサーミスタ２０ｂで検出した。図２８にコイルベース１０の裏面を示す。この実施例２では、加熱コイル７の裏面に設けたサーミスタ２０ｄとトッププレート２下面に設けたサーミスタ２０ａで視野筒１９の温度を検出する。前述したように視野筒１９は誘導加熱された鍋からの放射熱と加熱コイル７のジュール発熱の伝熱で加熱される。このため、前記放射熱をトッププレート２の温度から推定し、伝熱を加熱コイル７の温度から推定する。そして、視野筒１９の温度をサーミスタ２０ｄとサーミスタ２０ａの荷重線形和として算出する。例えば、サーミスタ２０ａで検出する温度をＴ１ａとし、サーミスタ２０ｄで検出する温度をＴ１ｃとすればセンサ視野筒の温度Ｔ１ｂは、
Ｔ１ｂ＝ｋ１×Ｔ１ａ＋ｋ２×Ｔ１ｃ（ｋ１，ｋ２は定数） …（式１）
で表される。
【０１２３】
図２８において、図５と同一符号は同一物を示す。本実施例の制御ブロック図は図９の制御ブロックにおけるサーミスタ２０ｂをサーミスタ２０ｄに置き換えたものとなるため省略する。
【０１２４】
この場合の鍋温度検出の処理を図２９のフローチャートに示す。図２９において図２７の処理と同一符号は同一処理を示す。
【０１２５】
実施例２でのその他の動作は前述した実施例１と同様であるので説明を省略する。
【０１２６】
以上説明した誘導加熱調理器によれば、調理温度１５０から３００℃の広い温度範囲において、鍋の材質，鍋底の形状，汚れの強弱によらず調理鍋６の加熱最高温度を正確に安定して検出でき、適切に加熱コイルへの高周波電力を制御することで最適な調理が可能となる。
【符号の説明】
【０１２７】
１ 誘導加熱調理器の本体
２ トッププレート
３ 操作表示部
４ 調理鍋を置く位置を示す円表示
５ 赤外線透過窓
６ 調理鍋
７ 加熱コイル
７ａ 第１のコイル
７ｂ 第２のコイル
７ｃ コイル間隙
７ｄ 架橋線
８ インバータ回路
１０ コイルベース
１１ フェライト
１４ａ 内空洞
１４ｂ 外空洞壁
１５ コイル冷却風路
１５ａ コイル上面冷却風路
１５ｂ コイル下面冷却風路
１５ｃ コイル上面冷却風送出孔
１６ シール材
１８ 鍋温度検出装置
１９ 視野筒
２０ａ サーミスタ（第１の温度検出手段）
２０ｂ サーミスタ（第２の温度検出手段）
２０ｃ サーミスタ（第３の温度検出手段）
２１ａ 低電圧端子
２１ｂ 高電圧端子
２５ サーモパイル
２６ 反射型フォトインタラプタ
２７ 電子回路基板
２９ 赤外線センサケース
３０ ケース窓
３１ 結晶化ガラス光学フィルタ
３２ 金属ケース
３３ 外側赤外線センサケース
３５ 金属キャン
３６ 金属ステム
３８ シリコン基材
３９ シリコン酸化膜
４０ ポリシリコン蒸着膜
４１ アルミ蒸着膜
４２ 測温接点部
４３ 赤外線吸収膜
４４ 冷接点部
４５ ＮＴＣサーミスタ
４６ 金属ピン
４７ 窓
４８ ガラス凸レンズ
４９ 結晶化ガラス凸レンズ
５０ 赤外線ＬＥＤ
５１ 赤外線フォトトランジスタ
５５ ヒートシンク
６０ マイクロコンピュータ
６１ 周波数制御回路
６２ 電力制御回路
６３ 整流回路
６４ 電源スイッチ
６８ 操作スイッチ
６９ 表示回路
７０ ブザー
７２ サーモパイル温度検出回路
７２−１，７３−６ オペアンプ
７２−９ 抵抗
７３ 反射率検出回路
７３−５ コンデンサ
７３−７ 充放電回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
調理容器を上面に置く結晶化ガラスからなるトッププレートと、
該トッププレートの下に設けられ、前記調理容器を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、
該加熱コイルの下に設けられ、前記調理容器などから放射される赤外線を検出する赤外線検出手段と、
前記加熱コイルの支持部に設けられ、前記加熱コイルから放射される赤外線を遮断し、前記調理容器から放射される赤外線を前記赤外線検出手段に導く導光筒と、
前記トッププレートの下面に配置されこの温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記導光筒に配置されこの温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記第１の温度検出手段の出力から前記トッププレートから放射される赤外線量を算出する第１の赤外線量算出手段と、
前記第２の温度検出手段の出力から前記導光筒から放射される赤外線量を算出する第２の赤外線量算出手段と、
前記赤外線検出手段の出力から、前記第１及び第２の赤外線量算出手段の出力を減算する減算手段と、
前記加熱コイルへ高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、
該高周波電力供給手段の出力電力を制御する電力制御手段と、
前記減算手段の出力より前記調理容器の底面の温度を検出する調理容器温度検出手段と、を備えており、
該調理容器温度検出手段の出力に基づいて前記加熱コイルへの供給電力を制御することを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
請求項１に記載の誘導加熱調理器において、
前記第１の温度検出手段を前記導光筒の上開口部外側近傍の前記トッププレート下面に設けたことを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項３】
請求項１に記載の誘導加熱調理器において、
前記第２の温度検出手段を、前記導光筒の外壁、あるいは内壁温度を検出するように外壁から内壁側に挿入して内壁直近に配置したことを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項４】
調理容器を上面に置く結晶化ガラスからなるトッププレートと、
該トッププレートの下に設けられ、前記調理容器を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、
該加熱コイルの下に設けられ、前記調理容器などから放射される赤外線を検出する赤外線検出手段と、
前記加熱コイルの支持部に設けられ、前記加熱コイルから放射される赤外線を遮断し、前記調理容器から放射される赤外線を前記赤外線検出手段に導く導光筒と、
前記トッププレートの下面に配置されこの温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記加熱コイルに配置されこの温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記第１の温度検出手段の出力から前記トッププレートから放射される赤外線量を算出する第１の赤外線量算出手段と、
前記第１の温度検出手段の出力と前記第２の温度検出手段の出力から前記導光筒から放射される赤外線量を算出する第２の赤外線量算出手段と、
前記赤外線検出手段の出力から、前記第１及び第２の赤外線量算出手段の出力を減算する減算手段と、
前記加熱コイルへ高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、
該高周波電力供給手段の出力電力を制御する電力制御手段と、
前記減算手段の出力より前記調理容器の底面の温度を検出する調理容器温度検出手段と、を備えており、
該調理容器温度検出手段の出力に基づいて前記加熱コイルへの供給電力を制御することを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項５】
請求項４に記載の誘導加熱調理器において、
前記第１の温度検出手段を前記導光筒の上開口部外側近傍の前記トッププレート下面に設け、前記第２の温度検出手段を前記導光筒の外側近傍に位置する加熱コイルに設けたことを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項６】
調理容器を上面に置く結晶化ガラスからなるトッププレートと、
該トッププレートの下に設けられ、前記調理容器を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、
該加熱コイルの下に設けられ、前記調理容器などから放射される赤外線を検出し、赤外線受光前面に前記トッププレートと同一光学特性を有する窓材を持つ赤外線検出手段と、
前記加熱コイルの支持部に設けられ、前記加熱コイルから放射される赤外線を遮断し、前記調理容器から放射される赤外線を前記赤外線検出手段に導く導光筒と、
前記トッププレートの下面に配置されこの温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記導光筒に配置されこの温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記窓材に配置されこの温度を検出する第３の温度検出手段と、
前記第１の温度検出手段の出力から前記トッププレートから放射される赤外線量を算出する第１の赤外線量算出手段と、
前記第２の温度検出手段の出力から前記導光筒から放射される赤外線量を算出する第２の赤外線量算出手段と、
前記第３の温度検出手段の出力から前記窓材から放射される赤外線量を算出する第３の赤外線量算出手段と、
前記赤外線検出手段の出力から、前記第１及び第２及び第３の赤外線量算出手段の出力を減算する減算手段と、
前記加熱コイルへ高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、
該高周波電力供給手段の出力電力を制御する電力制御手段と、
前記減算手段の出力より前記調理容器の底面の温度を検出する調理容器温度検出手段と、を備えており、
前記調理容器温度検出手段の出力に基づいて前記加熱コイルへの供給電力を制御することを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項１】
調理容器を上面に置く結晶化ガラスからなるトッププレートと、
該トッププレートの下に設けられ、前記調理容器を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、
該加熱コイルの下に設けられ、前記調理容器などから放射される赤外線を検出する赤外線検出手段と、
前記加熱コイルの支持部に設けられ、前記加熱コイルから放射される赤外線を遮断し、前記調理容器から放射される赤外線を前記赤外線検出手段に導く導光筒と、
前記トッププレートの下面に配置されこの温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記導光筒に配置されこの温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記第１の温度検出手段の出力から前記トッププレートから放射される赤外線量を算出する第１の赤外線量算出手段と、
前記第２の温度検出手段の出力から前記導光筒から放射される赤外線量を算出する第２の赤外線量算出手段と、
前記赤外線検出手段の出力から、前記第１及び第２の赤外線量算出手段の出力を減算する減算手段と、
前記加熱コイルへ高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、
該高周波電力供給手段の出力電力を制御する電力制御手段と、
前記減算手段の出力より前記調理容器の底面の温度を検出する調理容器温度検出手段と、を備えており、
該調理容器温度検出手段の出力に基づいて前記加熱コイルへの供給電力を制御することを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
請求項１に記載の誘導加熱調理器において、
前記第１の温度検出手段を前記導光筒の上開口部外側近傍の前記トッププレート下面に設けたことを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項３】
請求項１に記載の誘導加熱調理器において、
前記第２の温度検出手段を、前記導光筒の外壁、あるいは内壁温度を検出するように外壁から内壁側に挿入して内壁直近に配置したことを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項４】
調理容器を上面に置く結晶化ガラスからなるトッププレートと、
該トッププレートの下に設けられ、前記調理容器を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、
該加熱コイルの下に設けられ、前記調理容器などから放射される赤外線を検出する赤外線検出手段と、
前記加熱コイルの支持部に設けられ、前記加熱コイルから放射される赤外線を遮断し、前記調理容器から放射される赤外線を前記赤外線検出手段に導く導光筒と、
前記トッププレートの下面に配置されこの温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記加熱コイルに配置されこの温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記第１の温度検出手段の出力から前記トッププレートから放射される赤外線量を算出する第１の赤外線量算出手段と、
前記第１の温度検出手段の出力と前記第２の温度検出手段の出力から前記導光筒から放射される赤外線量を算出する第２の赤外線量算出手段と、
前記赤外線検出手段の出力から、前記第１及び第２の赤外線量算出手段の出力を減算する減算手段と、
前記加熱コイルへ高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、
該高周波電力供給手段の出力電力を制御する電力制御手段と、
前記減算手段の出力より前記調理容器の底面の温度を検出する調理容器温度検出手段と、を備えており、
該調理容器温度検出手段の出力に基づいて前記加熱コイルへの供給電力を制御することを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項５】
請求項４に記載の誘導加熱調理器において、
前記第１の温度検出手段を前記導光筒の上開口部外側近傍の前記トッププレート下面に設け、前記第２の温度検出手段を前記導光筒の外側近傍に位置する加熱コイルに設けたことを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項６】
調理容器を上面に置く結晶化ガラスからなるトッププレートと、
該トッププレートの下に設けられ、前記調理容器を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、
該加熱コイルの下に設けられ、前記調理容器などから放射される赤外線を検出し、赤外線受光前面に前記トッププレートと同一光学特性を有する窓材を持つ赤外線検出手段と、
前記加熱コイルの支持部に設けられ、前記加熱コイルから放射される赤外線を遮断し、前記調理容器から放射される赤外線を前記赤外線検出手段に導く導光筒と、
前記トッププレートの下面に配置されこの温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記導光筒に配置されこの温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記窓材に配置されこの温度を検出する第３の温度検出手段と、
前記第１の温度検出手段の出力から前記トッププレートから放射される赤外線量を算出する第１の赤外線量算出手段と、
前記第２の温度検出手段の出力から前記導光筒から放射される赤外線量を算出する第２の赤外線量算出手段と、
前記第３の温度検出手段の出力から前記窓材から放射される赤外線量を算出する第３の赤外線量算出手段と、
前記赤外線検出手段の出力から、前記第１及び第２及び第３の赤外線量算出手段の出力を減算する減算手段と、
前記加熱コイルへ高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、
該高周波電力供給手段の出力電力を制御する電力制御手段と、
前記減算手段の出力より前記調理容器の底面の温度を検出する調理容器温度検出手段と、を備えており、
前記調理容器温度検出手段の出力に基づいて前記加熱コイルへの供給電力を制御することを特徴とする誘導加熱調理器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【公開番号】特開２０１１−２２８１４７（Ｐ２０１１−２２８１４７Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９７４８６（Ｐ２０１０−９７４８６）
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
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