赤外線温度測定装置
【課題】ガステーブルで鍋の異常過熱を防止するための接触式の温度測定に代えて赤外線による温度測定とする際にサーモパイルから温度測定対象までの視野を最適化する。
【解決手段】鍋等の被加熱容器を加熱する加熱調理器具に備えられ、前記被加熱容器の外面から放射される赤外線により被加熱容器の温度を測定する赤外線温度測定装置３０である。赤外線の放射強度を検出する２つのサーモパイル３１と、赤外線を集光する集光レンズ１９と、被加熱容器に対するサーモパイル３１からの視野角を絞る開口を備えた遮光板３５，３６，３７と、サーモパイル３１から出力される信号に基づいて被加熱容器の温度を算出する温度演算ユニット２０とを備える。遮光板３５，３６，３７の開口は、２つの前記サーモパイル３１それぞれの視野角を絞る２つの略円状の開口の一部どうしが互いに重なった形状に形成されている。
【解決手段】鍋等の被加熱容器を加熱する加熱調理器具に備えられ、前記被加熱容器の外面から放射される赤外線により被加熱容器の温度を測定する赤外線温度測定装置３０である。赤外線の放射強度を検出する２つのサーモパイル３１と、赤外線を集光する集光レンズ１９と、被加熱容器に対するサーモパイル３１からの視野角を絞る開口を備えた遮光板３５，３６，３７と、サーモパイル３１から出力される信号に基づいて被加熱容器の温度を算出する温度演算ユニット２０とを備える。遮光板３５，３６，３７の開口は、２つの前記サーモパイル３１それぞれの視野角を絞る２つの略円状の開口の一部どうしが互いに重なった形状に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガステーブル（ガスコンロ）といった外炎式および内炎式ガス調理器具等の鍋等の被加熱容器を加熱する加熱調理器具に備えられる赤外線温度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガステーブル等のガス調理器具では、加熱される鍋の鍋底に当接する温度測定部を有する過熱防止装置を設け、当該過熱防止装置の温度測定部に内蔵されたサーミスタで鍋底の温度を測定し、所定以上の温度となった場合、すなわち、異常過熱と判定された場合に、過熱防止装置によりガスの供給を遮断していた。
このような過熱防止装置では、サーミスタを内蔵する温度測定部を鍋底に接触させるため、温度測定部を上下動可能とするとともに、上側にバネで付勢した状態としていた。そして、温度測定部は、加熱される鍋を支持する五徳よりも突出した状態とされ、鍋を五徳に載せた際に鍋の重さにより、鍋底に接触した状態で下降するようになっている。
【０００３】
したがって、温度測定部のバネのバネ荷重に対して軽い重量の鍋を載せると、鍋を水平にできず、小さくて軽い鍋が使用できない。
また、複数のコンロを有するガステーブルにおいて、鍋を水平に移動させようとした際などに、不意に鍋を五徳より上に出た温度測定部にぶつけてしまうことがあった。これらのことから過熱防止装置によりガステーブルの利便性が損われていた。
【０００４】
また、ガステーブル等の加熱調理器具ではないが、各種オーブンやレンジ、電磁調理器等の加熱調理器具では、被加熱物の温度を測定するのに、非接触で温度測定が可能な赤外線センサが用いられている（例えば、特許文献１，２参照）。
加熱調理器具で、このような赤外線センサを用いて非接触で鍋底の温度を測定するようにすれば、上述のような鍋底に接触する温度測定部を用いた場合の問題が解消される。
【０００５】
ここで、特許文献１では、簡単な構造で、被加熱物の温度を測定可能とするとともに、光学系への異物の付着を防止するために、赤外線センサに孔のあいたキャップを被せ、当該孔を通した赤外線センサの視野内の被加熱物の温度を測定するようにしている。
また、特許文献２では、電磁調理器において、赤外線センサの熱の影響を避けるために、赤外センサを電磁調理器で加熱される鍋の鍋底から離れた位置に配置した際に、赤外線センサの視野が広くなってしまうのを防止するために、導波管や光学素子を用いることが提案されている。
【０００６】
ここで、加熱調理器具では、様々な鍋が用いられており、鍋によっては赤外線の放射率が大きく異なるものがある。例えば、ステンレスやアルミなどの鍋は放射率が０．２〜０．３程度のレベルなのに対してホーロー鍋などでは放射率が１に近いものとなる。このように、鍋によって放射率が異なるので、例えば、上述の放射率が低い前者と、放射率が高い後者とが用いられる場合に、前者の放射率に設定を合わせてしまうと、後者の放射率の鍋を用いた場合に測定された温度と実際の温度との間に比較的大きな差が生じてしまう。この場合に、使用される鍋によって、放射率の設定を変更するような操作を行う必要が生じるが、一般の使用者が鍋の種類によって鍋の放射率を判断することは難しく、このような使用者が鍋の種類によって放射率の設定を変更することは困難である。
【０００７】
前記鍋のように放射率が不明な測定対象の温度を計測する最も基礎的な方法として、２つの異なる波長で赤外線（相対的に波長が短い短波長の赤外線と、当該短波長より波長が長い長波長の赤外線）を測定する２色測定法が知られている。これは、測定対象の温度が上昇すると短波長の赤外線の放射強度が長波長の赤外線の放射強度に対して相対的に増大する特性を利用し、短波長用の赤外線センサで測定される放射強度と、長波長用の赤外線で測定される放射強度との放射強度比を用いて温度を算出するものである。しかし、この方法においては、測定対象物の短波長の赤外線の放射率と、長波長の赤外線の放射率とがほぼ等しい必要がある。
鍋によっては、短波長の赤外線の放射率と、長波長の赤外線の放射率とが大きく異なる場合があり、２色測定法は、全ての種類の鍋に適用することはできない。
【０００８】
そこで、鍋の種類による放射率の違いや２色測定法が使用できない鍋の種類などの問題を解決すべく、短波長用の赤外線センサと、長波長用の赤外線センサとの２つの赤外線センサを用いて、多くの種類の鍋に適用可能な温度測定法の開発が進められている。
すなわち、ガステーブル等の加熱調理器具における被加熱容器としての鍋の非接触での温度測定においては、２つの赤外線センサを用いた赤外線温度測定装置が使われる可能性が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１４６７０１号公報
【特許文献２】特開２００４−９５３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述のような２つの赤外線センサ（赤外線検出手段：サーモパイル）を有する２素子搭載センサデバイスが開発されているが、このような２素子搭載センサデバイスを用い、例えば、一つの集光レンズで、鍋底からの赤外線放射を集光して各赤外線センサに当てる場合に、２つの赤外線センサが一部は重なるがそれぞれ異なる比較的広い範囲をそれらの視野（最終的に測定対象物上の測定対象範囲となるが、赤外線センサから前記測定対象物上の測定対象範囲までの空間も含まれる）とするので、赤外線センサが一つの場合よりも視野が広くなってしまう。これにより、状況によっては、燃焼ガスの炎やその他の障害物が視野に含まれたりして、正確な鍋底の温度測定ができない状態となってしまう可能性がある。
【００１１】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、二つの赤外線センサを用いて温度を測定する際に２つの赤外線センサの視野範囲を適正なものとして加熱調理器具に好適に用いることができる赤外線温度測定装置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】
【００１２】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の赤外線温度測定装置は、鍋等の被加熱容器を加熱する加熱調理器具に備えられ、前記被加熱容器の外面から放射される赤外線により被加熱容器の温度を測定する赤外線温度測定装置であって、
前記加熱調理器具の前記被加熱容器の配置位置から離れた位置に並んで配置されると共に、互いに異なる波長の赤外線の放射強度を検出する２つの赤外線検出手段と、
前記赤外線検出手段と前記被加熱容器の配置位置との間に配置されて赤外線を集光する集光光学素子と、
前記赤外線検出手段と前記集光光学素子との間に配置され、前記被加熱容器に対する前記赤外線検出手段からの視野角を絞る開口を備えた絞り部材と、
前記赤外線検出手段から出力される信号に基づいて被加熱容器の温度を算出する温度演算手段とを備え、
前記絞り部材の開口は、２つの前記赤外線検出手段それぞれの視野角を絞る２つの略円状の開口の一部どうしが互いに重なった形状に形成され、
前記集光光学素子は、前記赤外線検出手段からの距離が当該集光光学素子の焦点距離より長く、かつ、前記赤外線検出手段からの視野角が前記集光光学素子と前記被加熱容器の配置位置との間で像を結ぶ位置に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項１に記載の本発明においては、２つの前記赤外線検出手段それぞれの視野角を絞る２つの略円状の開口の一部どうしが互いに重なった形状を有する開口を備えた絞り部材（遮光板）により２つの赤外線検出手段それぞれの互いに一部が重なる視野を狭くすることができる。さらに、光学素子によって、視野が加熱調理器具の被加熱容器の配置位置と、集光光学素子との間で像を結ぶことにより、被加熱容器と集光光学素子との間で視野が狭くなり、ガスバーナの炎等が視野内に入り込まないようになる。また、前記絞り部材により視野を絞るとともに、集光光学素子の焦点距離、被加熱容器の配置位置と集光光学素子の位置と赤外線検出手段の位置とから被加熱容器の表面上の視野範囲を適切なものとすることができる。すなわち、集光光学素子と被加熱容器の配置位置との間で、集光光学素子により視野に像を結ばせることと、絞り部材により視野を狭めることで、集光光学素子と被加熱容器との間に長い距離があり、かつ、２つの赤外線検出手段が離間して配置されていても、被加熱容器上の視野（測定対象範囲）が広がるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、２つの赤外線検出手段（赤外線センサ）を用いて、被加熱容器として各種の鍋の温度測定に対応可能とした場合に、２つの赤外線検出手段の視野を狭くして、赤外線検出手段と鍋との間にある炎やその他の障害物が視野内に入ってしまうのを防止し、必要十分な精度で温度を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態の赤外線温度測定装置を備えたガステーブル内部の概略を示す図である。
【図２】前記赤外線温度測定装置のケースを開放し、その内部の断面を示す斜視図である。
【図３】前記赤外線温度測定装置を示す集光レンズを取り除いた状態の平面図である。
【図４】サーモパイルの視野を可視化した赤外線温度測定装置を示す斜視断面図である。
【図５】サーモパイルの視野を可視化した赤外線温度測定装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る赤外線温度測定装置を備える加熱調理器具を示す要部概略断面図、図２はケースを開いた状態で、かつ内部の一部を半分に切断した状態の赤外線温度測定装置を示す斜視図、図３は赤外線温度測定装置を示す平面図、図４は赤外線検出手段としてのサーモパイルの視野を可視化して図示した赤外線温度測定装置を示す斜視断面図、図５はサーモパイルの視野を可視化して図示した赤外線温度測定装置を示す斜視図である。
図１および図４に示すように、赤外線温度測定装置３０は、ガステーブル等のコンロ部分の内部で、筒状のガスバーナ２の下側に配置される。そして、被加熱容器、すなわち、鍋としてのフライパン３を五徳上に載せた場合に、ガスバーナ２の中央部の空間を通してフライパン３の鍋底３ａ部分が見通せる位置に赤外線温度測定装置３０が配置されている。
【００１７】
そして、赤外線温度測定装置３０は、図２に示すように、２つのサーモパイル（赤外線検出手段：赤外線センサ）３１，３１を備えた２素子搭載センサデバイス３２と、当該２素子搭載センサデバイス３２の上側で、二つのサーモパイル３１，３１を囲む用に配置されるとともに上側（測定対象側）に延出する光導管３３と、当該光導管３３内に複数段に配置される絞り部材としての複数の遮光板３５，３６，３７と、光導管３３の先端部内に配置され光導管３３の先端部側開口を閉塞した状態の集光光学素子としての集光レンズ１９と、２素子搭載センサデバイス３２から出力される信号に基づいて測定温度の値を算出する温度演算ユニット２０と、これら部材のうちの光導管３３を除く部材を収納するケース４１と、当該ケース４１内で、光導管３３等を支持するインナーケース２２，２２ｄとを備えるものである。
【００１８】
２素子搭載センサデバイス３２は、上述の２つの異なる波長の赤外線放射を検出する２つのサーモパイル３１，３１を備えている。そして、２素子搭載センサデバイス３２は、これらサーモパイル３１，３１で測定される鍋からの赤外線の放射強度の比としての赤外線放射強度比を用いて温度を測定する２色測定法に用いることが可能である。さらに、２素子搭載センサデバイス３２は、２色測定法に限られることなく、波長の異なる２つの赤外線放射強度を用いる温度測定法に用いることができ、波長の異なる２つの赤外線放射強度を用いるものならば、新たに開発される温度測定法にも適用可能である。
【００１９】
また、２素子搭載センサデバイス３２は、２つのサーモパイル３１，３１が配置された上面部分に有蓋円筒状のキャップ３４が取り付けられている。そして、有蓋円筒状のキャップ３４の蓋部分には、２つのサーモパイル３１，３１に対応して、２つの開口が形成されており、当該開口には、それぞれ異なる光学フィルタが開口を閉塞するように取り付けられている。これらの光学フィルタは、サーモパイル３１，３１に向けて放射される赤外線の波長を制限するものであり、これら二つのフィルタのうちの一方のフィルタは、赤外線の短波長領域をより透過し、長波長領域の透過を制限する。また、他方のフィルタは、赤外線の長波長領域をより透過し、短波長領域の透過を制限する。
【００２０】
これらのフィルタにより、二つのサーモパイル３１，３１のうちの一方のサーモパイル３１が赤外線の短波長領域の放射強度を検出し、他方のサーモパイル３１が赤外線の長波長領域の放射強度を検出するようになっている。すなわち、サーモパイル３１，３１には、赤外線の波長の選択性がなく、フィルタにより検出する波長を制限するようになっている。
【００２１】
また、赤外線の放射強度の測定にサーモパイル３１，３１以外の赤外線センサを用いるものとしてもよい。
以上のことから、２つのサーモパイル３１，３１においては、一方のサーモパイル３１が赤外線の範囲内で相対的に短波長側の赤外線を検出し、他方のサーモパイル３１が前記短波長より相対的に長い長波長側の赤外線を検出するものとなっている。
【００２２】
そして、２素子搭載センサデバイス３２は、ケース４１内部で後述のように光導管３３の基端側に固定されるとともに、温度演算ユニット２０に配線接続されており、各サーモパイル３１，３１からの赤外線の放射強度を示す出力信号がそれぞれ温度演算ユニット２０に入力されるようになっている。
温度演算ユニット２０は、２素子搭載センサデバイス３２の直下に配置される第１基板２０ａと、当該第１基板２０ａよりも下側に配置される第２基板２０ｂとから構成されている。
また、２素子搭載センサデバイス３２の基板上に左右に並んで配置されるとともに、間に僅かに間隔をあけた２つのサーモパイル３１，３１の周囲はキャップ３４により遮光されている。
【００２３】
また、２素子搭載センサデバイス３２のキャップ３４の外周部が円環状部材２２ａにより囲まれ、２素子搭載センサデバイス３２の下端部が円板状部材２２ｂにより囲まれた状態となっている。また、円板状部材２２ｂの下側には、温度演算ユニット２０の第１基板２０ａが遮光された状態に配置されている。
【００２４】
光導管３３は、光学素子としての集光レンズ１９を内部に支持するとともに、集光レンズ１９を介して入射される以外の光の入射を阻止し、集光レンズ１９を介して入射される光が２つのサーモパイル３１，３１に至るようにするものである。
この例において、光導管３３は、ほぼ円筒状に構成されるとともに、その下端が上側のインナーケース２２ｄと一体に形成されている。
【００２５】
なお、２素子搭載センサデバイス３２の外周部の円環状部材２２ａと、２素子搭載センサデバイス３２の下端部の円板状部材２２ｂおよびそれらの下側の第１基板２０ａとが、上下に重ねられた状態で光導管３３の下端と一体となっている上側のインナーケース２２ｄにビス止めされている。したがって、２素子搭載センサデバイス３２が下端側に固定された状態で、光導管３３は、ケース４１に固定されたインナーケース２２ｄに固定されている。
【００２６】
光導管３３は、その軸方向に沿って複数段（例えば４段）の分割筒部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを重ねた状態となっている。したがって、光導管３３は、複数段に分割可能な形状となっている。
各分割筒部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄのうちの最下端となる分割筒部３３ａは上述のようにインナーケース２２ｄに一体に形成されて固定された状態とされるが、その他の分割筒部３３ｂ，３３ｃ,３３ｄは、それぞれ直下の分割筒部３３ａ，３３ｂ，３３ｃに着脱自在に固定される。分割筒部３３ｂ，３３ｃ,３３ｄは、それぞれ上部、中部、下部の三つの部分からなっている。そして、上部は、中部および下部より内径が広く、中部と同じ外径を有するものとなっている。また、下部は、上部および中部より外径が狭く、中部と同じ内径を有するものとなっている。
【００２７】
これらのことから、中部は上部と同じ外径を有し、下部と同じ内径を有するものとなっている。
これにより、上部は、外径と内径がともに広く、中部は外径が広いが内径は狭く、下部は外径と内径がともに狭い。
そして、分割筒部３３ｂ，３３ｃ，３３ｄにおいて、その内周面には、内径の広い上部と、内径の狭い中部および下部との間に段差があり、その外周面には、外径の広い上部および中部と、外径の狭い下部との間に段差がある。
【００２８】
また、最下端となる分割筒部３３ａは、その下部がインナーケース２２ｄに一体に固定されており、下部の形状が他の分割筒部３３ｂ，３３ｃ，３３ｄと異なるが、分割筒分３３ａの上部と中部の形状は、他の分割筒部３３ｂ，３３ｃ，３３ｄと同じとなっている。
そして、上下に隣接する分割筒部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ同士は、下の分割筒部３３ａ，３３ｂ，３３ｃの広い内径を有する上部に、上の分割筒部３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの狭い外径を有する下部が挿入された状態で、分割筒部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ同士が連接されて筒状の光導管３３となっている。
【００２９】
また、分割筒部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ同士の接続部分は、下側の分割筒部３３ａ，３３ｂ，３３ｃの上部外周から当該上部外周内に挿入された上側の分割筒部３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの下部外周に向かって止めねじ４３をねじ込むことで固定されている。また、上側の分割筒分３３ｂ，３３ｃ，３３ｄには、前記止めねじ４３をねじ込むように外周から内周に貫通するねじ孔が形成されている。
【００３０】
また、下の分割筒部３３ａ，３３ｂ，３３ｃの広い内径を有する上部と、狭い内径を有する中部および下部との間の内周側の段差面に遮光板３５，３６，３７がそれぞれ配置されている。そして、遮光板３５，３６，３７は、下の分割筒分３３ａ，３３ｂ，３３ｃの内周の上述の段差面と、上の分割筒部３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの下端面との間に挟持された状態となっている。
【００３１】
また、一番上の分割筒分３３ｄの上部の内周の段差上には集光レンズ１９が載った状態に配置されている。また、一番上の分割筒部３３ｄの上部の内周面には雌ねじが切られており、その雌ねじに、外周面に雄ねじが形成された止めリング２３が螺合した状態となっている。そして、止めリング２３と分割筒部３３ｄの段差面との間に集光レンズ１９の外周部が挟まれて締結された状態となっている。これにより集光レンズ１９は光導管３３に対して着脱可能となっており、集光レンズ１９を取り外すとともに、各分割部分３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを分解することで、集光レンズ１９のメンテナンスと光導管３３内のメンテナンスが可能となっている。
【００３２】
遮光板３５，３６，３７には、２つのサーモパイル３１，３１のそれぞれの視野となる２つの円形の開口の一部を重ねた状態の開口、すなわち、８の字の外形に近い形状の開口を有する。なお、基端側の遮光板３５から先端側の遮光板３７となるにつれて、各遮光板の円形の開口部分の内径が大きくなることから、基端側の遮光板３５は、８の字状であるが、それより先端側の遮光板３６，３７では、略楕円状で短径と交差する部分が少し括れた形状の開口形状となるが、これも２つの円状の開口の一部が重なった形状である。
【００３３】
そして、この光導管３３の最も基端側となるインナーケース２２ｄ下端側に上述の２素子搭載センサデバイス３２のキャップ３４の上端部が配置されている。
【００３４】
また、遮光板３５，３６，３７が２つ円の一部を重ねて並べた状態の形状の開口を形成し、それ以外の部分を遮光するためのものなので、その外周において、必ずしも円形である必要はなく、円形以外の楕円、多角形、湾曲した線と直線の組み合わせからなる形状であってもよい。また、光導管３３の内周面も円形の集光レンズ１９が設置される先端部分を除いて、上述の遮光板３５，３６，３７の外形に対応して、円形でない形状であってもよい。
【００３５】
これらの遮光板３５，３６，３７により、サーモパイル３１，３１の視野、すなわち、サーモパイル３１，３１に入射可能な赤外線の範囲が絞られることになる。すなわち、各サーモパイル３１，３１の視野が狭まることになるが、この際に、各サーモパイル３１，３１毎に視野を狭めるように、遮光板３５，３６，３７に２つの円の一部が重なった状態の開口を設けることで、互いに近接して並んで配置される各サーモパイル３１，３１の視野を効率的に絞り込むことができる。これにより、視野を狭めながら、各サーモパイル３１，３１における検出効率が低下するのを抑制することができる。
【００３６】
また、複数の遮光板３５，３６，３７を設けることにより、視野の外側から光導管３３内に入射して、光導管３３内周面で反射して、サーモパイル３１，３１に至る赤外線を遮断することができる。すなわち、視野外から入射した赤外線の少なくとも一部は、光導管３３内周面から突出した状態の遮光板３５，３６，３７のいずれかに当たり、サーモパイル３１，３１に至るのを阻止させられる。
なお、光導管３３内周面は、できるだけ赤外線を吸収して反射しないように例えば反射防止コーティング等が施されるものとしてもよい。
【００３７】
集光レンズ１９は、例えば、円形の凸レンズである。そして、この例においては、円形の凸レンズの焦点距離が光導管３３の基端側に配置された２素子搭載センサデバイス３２のサーモパイル３１，３１から光導管３３の先端部の集光レンズ１９までの距離より短くなっている。すなわち、集光レンズ１９の焦点位置は、サーモパイル３１，３１の位置よりも集光レンズ１９側となっており、サーモパイル３１，３１は、焦点距離から離れて焦点距離より遠くに配置されている。
【００３８】
これにより、サーモパイル３１，３１の視野は、集光レンズ１９の先側、すなわち、被加熱容器となるフライパン３側で像を結ぶことになる。また、この例では、サーモパイル３１，３１から集光レンズ１９までの距離と、集光レンズ１９からフライパン３までの距離と、集光レンズ１９の焦点距離との関係が、上述のように集光レンズ１９の焦点距離よりサーモパイル３１，３１が遠くに配置され、かつ、サーモパイル３１からの視野が集光レンズ１９からフライパン３の鍋底３ａに至る距離となる前に像を結ぶようになっている。
【００３９】
したがって、サーモパイル３１，３１から鍋底３ａを見た場合に鍋底３ａが点対称となるように反転して見えることになる。
ここで、赤外線温度測定装置３０の斜視図において、可視化されたサーモパイル３１，３１の視野について説明する。
【００４０】
以下において視野をサーモパイル３１，３１側から説明する。
図４および図５に示すように、サーモパイル３１，３１側から遮光板３５，３６，３７に絞られた視野が集光レンズで屈折されて光導管３３から出る。そして、視野は、結像位置へ向かって細くなる２つの円錐を一部合わせた形状となり、結像位置で最も視野が離れた状態となるとともに、結像位置では、２つのサーモパイル３１，３１がそれぞれ離れた状態で近接して並んでいる状態となる。
視野は結像位置を過ぎるとまた円錐状に拡がっていき、測定対象面である鍋底３ａの面に至る。
【００４１】
この際には、再び、２つのサーモパイル３１，３１の視野の一部同士が重なるので、鍋底３ａのほぼ同じ位置を異なる波長を検出する２つのサーモパイル３１，３１でそれぞれ計測することになる。
サーモパイル３１，３１から集光レンズまでの視野は、図４に示すように、円の一部を重ねた状態の形状の開口を有する遮光板３５，３６，３７により、各サーモパイル３１，３１側を頂点とし、集光レンズ側を底部とする概略円錐形状の２つの視野が互いに一部を重ねた状態となっている。
【００４２】
以上のことから、上述のように遮光板３５，３６，３７で、２つのサーモパイル３１，３１の視野がそれぞれ絞られるとともに、視野が鍋底３ａに至る過程で、像を結ぶことで、集光レンズ１９と鍋底３ａとの間で視野の範囲が極小となってから、再び、鍋底３ａで視野が広くなる。したがって、遮光板３５，３６，３７で絞られた視野が例えば、ガスバーナの炎を避けるようにさらに狭くなってから鍋底３ａの限られた範囲（鍋底３ａに当たる炎を避けた範囲）を含むようになる。
【００４３】
なお、鍋底３ａでのサーモパイル３１，３１の視野範囲は、遮光板３５，３６，３７の開口の範囲と、集光レンズ１９での屈折角度（焦点距離）と、サーモパイル３１，３１、集光レンズ１９および被加熱容器の鍋底３ａ（測定対象面）の配置とに基いて決められる。
【００４４】
温度演算ユニット２０は、２素子搭載センサデバイス３２から入力される２つの放射線強度から以下のようにして測定温度を算出するものである。
すなわち、２つの異なる波長（短波長と長波長）の赤外線センサ（サーモパイル３１，３１）からそれぞれ出力される赤外線の放射強度を示す２つの出力値と、既知の黒体炉における赤外線放射強度と温度との関係から２つの放射強度の出力値を当該放射強度の場合の黒体炉の温度に変換する。次いで、長波長領域用の赤外線センサで検出された放射強度から求められた黒体炉の温度と、短波長領域用の赤外線センサで検出された放射強度から求められた黒体炉の温度とを比較する。
【００４５】
そして、短波長側の黒体炉の温度の方が長波長側の黒体炉の温度より高い場合に、上述の２つの放射強度比（長波長側の放射強度／短波長側の放射強度）を求め、求められた放射強度比と、既知の放射強度比と温度との関係とから測定温度を求める。
また、長波長側の黒体炉の温度の方が短波長側の黒体炉の温度より高い場合に、長波長側のサーモパイル３１で検出された放射強度と、既知の放射強度と温度との関係とから測定温度を求める。
なお、２素子搭載センサデバイス３２を用いた温度の算出方法は、上述のものに限られるものではなく、長波長領域用赤外線センサと、短波長領域用赤外センサとでそれぞれ求められる赤外線の放射強度を用いる測定温度の算出方法ならば、どのような方法を用いてもよい。
【００４６】
また、ガステーブルには、上述の温度演算ユニット２０から出力される測定温度を示す出力値が所定の出力値以上となった場合に、赤外線温度測定装置３０が設置されたコンロのガスバーナに対応するガスの配管に設けられたバルブを閉とするようになっており、これにより鍋の異常過熱を防止するようになっている。
前記ケース４１は、ほぼ四角箱状で左右に２分割可能で、左右の分割部分を接合することでケースが成形され、分割することで開放される。また、ケース４１内にはインナーケース２２，２２ｄが固定的に配置され、当該インナーケース２２，２２ｄに、上述のように２素子搭載センサデバイス３２、遮光板３５，３６，３７および集光レンズ１９を搭載した光導管３３や、温度演算ユニット２０等が支持されている。また、ケース４１の上面には、光導管３３を露出するための円形の開口部が形成されている。
【００４７】
以上のような赤外線温度測定装置３０によれば、上述のように８の字状の開口を有する遮光板３５，３６，３７と、集光レンズ１９とにより、２つ近接して並んで配置されたサーモパイル３１，３１で検出される赤外線の範囲を示す視野を、サーモパイル３１，３１が２つとなっても、十分に絞り込んで、炎等の影響を受けることなく、鍋底３ａの温度を必要十分な精度で測定可能となる。
【符号の説明】
【００４８】
３ フライパン（被加熱容器）
１９ 集光レンズ（集光光学素子）
２０ 温度演算ユニット（温度演算手段）
２０ａ 第１基板
２０ｂ 第２基板
３０ 赤外線温度測定装置
３１ サーモパイル（赤外線検出手段）
３３ 光導管
３５ 遮光板（絞り部材）
３６ 遮光板（絞り部材）
３７ 遮光板（絞り部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガステーブル（ガスコンロ）といった外炎式および内炎式ガス調理器具等の鍋等の被加熱容器を加熱する加熱調理器具に備えられる赤外線温度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガステーブル等のガス調理器具では、加熱される鍋の鍋底に当接する温度測定部を有する過熱防止装置を設け、当該過熱防止装置の温度測定部に内蔵されたサーミスタで鍋底の温度を測定し、所定以上の温度となった場合、すなわち、異常過熱と判定された場合に、過熱防止装置によりガスの供給を遮断していた。
このような過熱防止装置では、サーミスタを内蔵する温度測定部を鍋底に接触させるため、温度測定部を上下動可能とするとともに、上側にバネで付勢した状態としていた。そして、温度測定部は、加熱される鍋を支持する五徳よりも突出した状態とされ、鍋を五徳に載せた際に鍋の重さにより、鍋底に接触した状態で下降するようになっている。
【０００３】
したがって、温度測定部のバネのバネ荷重に対して軽い重量の鍋を載せると、鍋を水平にできず、小さくて軽い鍋が使用できない。
また、複数のコンロを有するガステーブルにおいて、鍋を水平に移動させようとした際などに、不意に鍋を五徳より上に出た温度測定部にぶつけてしまうことがあった。これらのことから過熱防止装置によりガステーブルの利便性が損われていた。
【０００４】
また、ガステーブル等の加熱調理器具ではないが、各種オーブンやレンジ、電磁調理器等の加熱調理器具では、被加熱物の温度を測定するのに、非接触で温度測定が可能な赤外線センサが用いられている（例えば、特許文献１，２参照）。
加熱調理器具で、このような赤外線センサを用いて非接触で鍋底の温度を測定するようにすれば、上述のような鍋底に接触する温度測定部を用いた場合の問題が解消される。
【０００５】
ここで、特許文献１では、簡単な構造で、被加熱物の温度を測定可能とするとともに、光学系への異物の付着を防止するために、赤外線センサに孔のあいたキャップを被せ、当該孔を通した赤外線センサの視野内の被加熱物の温度を測定するようにしている。
また、特許文献２では、電磁調理器において、赤外線センサの熱の影響を避けるために、赤外センサを電磁調理器で加熱される鍋の鍋底から離れた位置に配置した際に、赤外線センサの視野が広くなってしまうのを防止するために、導波管や光学素子を用いることが提案されている。
【０００６】
ここで、加熱調理器具では、様々な鍋が用いられており、鍋によっては赤外線の放射率が大きく異なるものがある。例えば、ステンレスやアルミなどの鍋は放射率が０．２〜０．３程度のレベルなのに対してホーロー鍋などでは放射率が１に近いものとなる。このように、鍋によって放射率が異なるので、例えば、上述の放射率が低い前者と、放射率が高い後者とが用いられる場合に、前者の放射率に設定を合わせてしまうと、後者の放射率の鍋を用いた場合に測定された温度と実際の温度との間に比較的大きな差が生じてしまう。この場合に、使用される鍋によって、放射率の設定を変更するような操作を行う必要が生じるが、一般の使用者が鍋の種類によって鍋の放射率を判断することは難しく、このような使用者が鍋の種類によって放射率の設定を変更することは困難である。
【０００７】
前記鍋のように放射率が不明な測定対象の温度を計測する最も基礎的な方法として、２つの異なる波長で赤外線（相対的に波長が短い短波長の赤外線と、当該短波長より波長が長い長波長の赤外線）を測定する２色測定法が知られている。これは、測定対象の温度が上昇すると短波長の赤外線の放射強度が長波長の赤外線の放射強度に対して相対的に増大する特性を利用し、短波長用の赤外線センサで測定される放射強度と、長波長用の赤外線で測定される放射強度との放射強度比を用いて温度を算出するものである。しかし、この方法においては、測定対象物の短波長の赤外線の放射率と、長波長の赤外線の放射率とがほぼ等しい必要がある。
鍋によっては、短波長の赤外線の放射率と、長波長の赤外線の放射率とが大きく異なる場合があり、２色測定法は、全ての種類の鍋に適用することはできない。
【０００８】
そこで、鍋の種類による放射率の違いや２色測定法が使用できない鍋の種類などの問題を解決すべく、短波長用の赤外線センサと、長波長用の赤外線センサとの２つの赤外線センサを用いて、多くの種類の鍋に適用可能な温度測定法の開発が進められている。
すなわち、ガステーブル等の加熱調理器具における被加熱容器としての鍋の非接触での温度測定においては、２つの赤外線センサを用いた赤外線温度測定装置が使われる可能性が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１４６７０１号公報
【特許文献２】特開２００４−９５３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述のような２つの赤外線センサ（赤外線検出手段：サーモパイル）を有する２素子搭載センサデバイスが開発されているが、このような２素子搭載センサデバイスを用い、例えば、一つの集光レンズで、鍋底からの赤外線放射を集光して各赤外線センサに当てる場合に、２つの赤外線センサが一部は重なるがそれぞれ異なる比較的広い範囲をそれらの視野（最終的に測定対象物上の測定対象範囲となるが、赤外線センサから前記測定対象物上の測定対象範囲までの空間も含まれる）とするので、赤外線センサが一つの場合よりも視野が広くなってしまう。これにより、状況によっては、燃焼ガスの炎やその他の障害物が視野に含まれたりして、正確な鍋底の温度測定ができない状態となってしまう可能性がある。
【００１１】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、二つの赤外線センサを用いて温度を測定する際に２つの赤外線センサの視野範囲を適正なものとして加熱調理器具に好適に用いることができる赤外線温度測定装置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】
【００１２】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の赤外線温度測定装置は、鍋等の被加熱容器を加熱する加熱調理器具に備えられ、前記被加熱容器の外面から放射される赤外線により被加熱容器の温度を測定する赤外線温度測定装置であって、
前記加熱調理器具の前記被加熱容器の配置位置から離れた位置に並んで配置されると共に、互いに異なる波長の赤外線の放射強度を検出する２つの赤外線検出手段と、
前記赤外線検出手段と前記被加熱容器の配置位置との間に配置されて赤外線を集光する集光光学素子と、
前記赤外線検出手段と前記集光光学素子との間に配置され、前記被加熱容器に対する前記赤外線検出手段からの視野角を絞る開口を備えた絞り部材と、
前記赤外線検出手段から出力される信号に基づいて被加熱容器の温度を算出する温度演算手段とを備え、
前記絞り部材の開口は、２つの前記赤外線検出手段それぞれの視野角を絞る２つの略円状の開口の一部どうしが互いに重なった形状に形成され、
前記集光光学素子は、前記赤外線検出手段からの距離が当該集光光学素子の焦点距離より長く、かつ、前記赤外線検出手段からの視野角が前記集光光学素子と前記被加熱容器の配置位置との間で像を結ぶ位置に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項１に記載の本発明においては、２つの前記赤外線検出手段それぞれの視野角を絞る２つの略円状の開口の一部どうしが互いに重なった形状を有する開口を備えた絞り部材（遮光板）により２つの赤外線検出手段それぞれの互いに一部が重なる視野を狭くすることができる。さらに、光学素子によって、視野が加熱調理器具の被加熱容器の配置位置と、集光光学素子との間で像を結ぶことにより、被加熱容器と集光光学素子との間で視野が狭くなり、ガスバーナの炎等が視野内に入り込まないようになる。また、前記絞り部材により視野を絞るとともに、集光光学素子の焦点距離、被加熱容器の配置位置と集光光学素子の位置と赤外線検出手段の位置とから被加熱容器の表面上の視野範囲を適切なものとすることができる。すなわち、集光光学素子と被加熱容器の配置位置との間で、集光光学素子により視野に像を結ばせることと、絞り部材により視野を狭めることで、集光光学素子と被加熱容器との間に長い距離があり、かつ、２つの赤外線検出手段が離間して配置されていても、被加熱容器上の視野（測定対象範囲）が広がるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、２つの赤外線検出手段（赤外線センサ）を用いて、被加熱容器として各種の鍋の温度測定に対応可能とした場合に、２つの赤外線検出手段の視野を狭くして、赤外線検出手段と鍋との間にある炎やその他の障害物が視野内に入ってしまうのを防止し、必要十分な精度で温度を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態の赤外線温度測定装置を備えたガステーブル内部の概略を示す図である。
【図２】前記赤外線温度測定装置のケースを開放し、その内部の断面を示す斜視図である。
【図３】前記赤外線温度測定装置を示す集光レンズを取り除いた状態の平面図である。
【図４】サーモパイルの視野を可視化した赤外線温度測定装置を示す斜視断面図である。
【図５】サーモパイルの視野を可視化した赤外線温度測定装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る赤外線温度測定装置を備える加熱調理器具を示す要部概略断面図、図２はケースを開いた状態で、かつ内部の一部を半分に切断した状態の赤外線温度測定装置を示す斜視図、図３は赤外線温度測定装置を示す平面図、図４は赤外線検出手段としてのサーモパイルの視野を可視化して図示した赤外線温度測定装置を示す斜視断面図、図５はサーモパイルの視野を可視化して図示した赤外線温度測定装置を示す斜視図である。
図１および図４に示すように、赤外線温度測定装置３０は、ガステーブル等のコンロ部分の内部で、筒状のガスバーナ２の下側に配置される。そして、被加熱容器、すなわち、鍋としてのフライパン３を五徳上に載せた場合に、ガスバーナ２の中央部の空間を通してフライパン３の鍋底３ａ部分が見通せる位置に赤外線温度測定装置３０が配置されている。
【００１７】
そして、赤外線温度測定装置３０は、図２に示すように、２つのサーモパイル（赤外線検出手段：赤外線センサ）３１，３１を備えた２素子搭載センサデバイス３２と、当該２素子搭載センサデバイス３２の上側で、二つのサーモパイル３１，３１を囲む用に配置されるとともに上側（測定対象側）に延出する光導管３３と、当該光導管３３内に複数段に配置される絞り部材としての複数の遮光板３５，３６，３７と、光導管３３の先端部内に配置され光導管３３の先端部側開口を閉塞した状態の集光光学素子としての集光レンズ１９と、２素子搭載センサデバイス３２から出力される信号に基づいて測定温度の値を算出する温度演算ユニット２０と、これら部材のうちの光導管３３を除く部材を収納するケース４１と、当該ケース４１内で、光導管３３等を支持するインナーケース２２，２２ｄとを備えるものである。
【００１８】
２素子搭載センサデバイス３２は、上述の２つの異なる波長の赤外線放射を検出する２つのサーモパイル３１，３１を備えている。そして、２素子搭載センサデバイス３２は、これらサーモパイル３１，３１で測定される鍋からの赤外線の放射強度の比としての赤外線放射強度比を用いて温度を測定する２色測定法に用いることが可能である。さらに、２素子搭載センサデバイス３２は、２色測定法に限られることなく、波長の異なる２つの赤外線放射強度を用いる温度測定法に用いることができ、波長の異なる２つの赤外線放射強度を用いるものならば、新たに開発される温度測定法にも適用可能である。
【００１９】
また、２素子搭載センサデバイス３２は、２つのサーモパイル３１，３１が配置された上面部分に有蓋円筒状のキャップ３４が取り付けられている。そして、有蓋円筒状のキャップ３４の蓋部分には、２つのサーモパイル３１，３１に対応して、２つの開口が形成されており、当該開口には、それぞれ異なる光学フィルタが開口を閉塞するように取り付けられている。これらの光学フィルタは、サーモパイル３１，３１に向けて放射される赤外線の波長を制限するものであり、これら二つのフィルタのうちの一方のフィルタは、赤外線の短波長領域をより透過し、長波長領域の透過を制限する。また、他方のフィルタは、赤外線の長波長領域をより透過し、短波長領域の透過を制限する。
【００２０】
これらのフィルタにより、二つのサーモパイル３１，３１のうちの一方のサーモパイル３１が赤外線の短波長領域の放射強度を検出し、他方のサーモパイル３１が赤外線の長波長領域の放射強度を検出するようになっている。すなわち、サーモパイル３１，３１には、赤外線の波長の選択性がなく、フィルタにより検出する波長を制限するようになっている。
【００２１】
また、赤外線の放射強度の測定にサーモパイル３１，３１以外の赤外線センサを用いるものとしてもよい。
以上のことから、２つのサーモパイル３１，３１においては、一方のサーモパイル３１が赤外線の範囲内で相対的に短波長側の赤外線を検出し、他方のサーモパイル３１が前記短波長より相対的に長い長波長側の赤外線を検出するものとなっている。
【００２２】
そして、２素子搭載センサデバイス３２は、ケース４１内部で後述のように光導管３３の基端側に固定されるとともに、温度演算ユニット２０に配線接続されており、各サーモパイル３１，３１からの赤外線の放射強度を示す出力信号がそれぞれ温度演算ユニット２０に入力されるようになっている。
温度演算ユニット２０は、２素子搭載センサデバイス３２の直下に配置される第１基板２０ａと、当該第１基板２０ａよりも下側に配置される第２基板２０ｂとから構成されている。
また、２素子搭載センサデバイス３２の基板上に左右に並んで配置されるとともに、間に僅かに間隔をあけた２つのサーモパイル３１，３１の周囲はキャップ３４により遮光されている。
【００２３】
また、２素子搭載センサデバイス３２のキャップ３４の外周部が円環状部材２２ａにより囲まれ、２素子搭載センサデバイス３２の下端部が円板状部材２２ｂにより囲まれた状態となっている。また、円板状部材２２ｂの下側には、温度演算ユニット２０の第１基板２０ａが遮光された状態に配置されている。
【００２４】
光導管３３は、光学素子としての集光レンズ１９を内部に支持するとともに、集光レンズ１９を介して入射される以外の光の入射を阻止し、集光レンズ１９を介して入射される光が２つのサーモパイル３１，３１に至るようにするものである。
この例において、光導管３３は、ほぼ円筒状に構成されるとともに、その下端が上側のインナーケース２２ｄと一体に形成されている。
【００２５】
なお、２素子搭載センサデバイス３２の外周部の円環状部材２２ａと、２素子搭載センサデバイス３２の下端部の円板状部材２２ｂおよびそれらの下側の第１基板２０ａとが、上下に重ねられた状態で光導管３３の下端と一体となっている上側のインナーケース２２ｄにビス止めされている。したがって、２素子搭載センサデバイス３２が下端側に固定された状態で、光導管３３は、ケース４１に固定されたインナーケース２２ｄに固定されている。
【００２６】
光導管３３は、その軸方向に沿って複数段（例えば４段）の分割筒部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを重ねた状態となっている。したがって、光導管３３は、複数段に分割可能な形状となっている。
各分割筒部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄのうちの最下端となる分割筒部３３ａは上述のようにインナーケース２２ｄに一体に形成されて固定された状態とされるが、その他の分割筒部３３ｂ，３３ｃ,３３ｄは、それぞれ直下の分割筒部３３ａ，３３ｂ，３３ｃに着脱自在に固定される。分割筒部３３ｂ，３３ｃ,３３ｄは、それぞれ上部、中部、下部の三つの部分からなっている。そして、上部は、中部および下部より内径が広く、中部と同じ外径を有するものとなっている。また、下部は、上部および中部より外径が狭く、中部と同じ内径を有するものとなっている。
【００２７】
これらのことから、中部は上部と同じ外径を有し、下部と同じ内径を有するものとなっている。
これにより、上部は、外径と内径がともに広く、中部は外径が広いが内径は狭く、下部は外径と内径がともに狭い。
そして、分割筒部３３ｂ，３３ｃ，３３ｄにおいて、その内周面には、内径の広い上部と、内径の狭い中部および下部との間に段差があり、その外周面には、外径の広い上部および中部と、外径の狭い下部との間に段差がある。
【００２８】
また、最下端となる分割筒部３３ａは、その下部がインナーケース２２ｄに一体に固定されており、下部の形状が他の分割筒部３３ｂ，３３ｃ，３３ｄと異なるが、分割筒分３３ａの上部と中部の形状は、他の分割筒部３３ｂ，３３ｃ，３３ｄと同じとなっている。
そして、上下に隣接する分割筒部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ同士は、下の分割筒部３３ａ，３３ｂ，３３ｃの広い内径を有する上部に、上の分割筒部３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの狭い外径を有する下部が挿入された状態で、分割筒部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ同士が連接されて筒状の光導管３３となっている。
【００２９】
また、分割筒部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ同士の接続部分は、下側の分割筒部３３ａ，３３ｂ，３３ｃの上部外周から当該上部外周内に挿入された上側の分割筒部３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの下部外周に向かって止めねじ４３をねじ込むことで固定されている。また、上側の分割筒分３３ｂ，３３ｃ，３３ｄには、前記止めねじ４３をねじ込むように外周から内周に貫通するねじ孔が形成されている。
【００３０】
また、下の分割筒部３３ａ，３３ｂ，３３ｃの広い内径を有する上部と、狭い内径を有する中部および下部との間の内周側の段差面に遮光板３５，３６，３７がそれぞれ配置されている。そして、遮光板３５，３６，３７は、下の分割筒分３３ａ，３３ｂ，３３ｃの内周の上述の段差面と、上の分割筒部３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの下端面との間に挟持された状態となっている。
【００３１】
また、一番上の分割筒分３３ｄの上部の内周の段差上には集光レンズ１９が載った状態に配置されている。また、一番上の分割筒部３３ｄの上部の内周面には雌ねじが切られており、その雌ねじに、外周面に雄ねじが形成された止めリング２３が螺合した状態となっている。そして、止めリング２３と分割筒部３３ｄの段差面との間に集光レンズ１９の外周部が挟まれて締結された状態となっている。これにより集光レンズ１９は光導管３３に対して着脱可能となっており、集光レンズ１９を取り外すとともに、各分割部分３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを分解することで、集光レンズ１９のメンテナンスと光導管３３内のメンテナンスが可能となっている。
【００３２】
遮光板３５，３６，３７には、２つのサーモパイル３１，３１のそれぞれの視野となる２つの円形の開口の一部を重ねた状態の開口、すなわち、８の字の外形に近い形状の開口を有する。なお、基端側の遮光板３５から先端側の遮光板３７となるにつれて、各遮光板の円形の開口部分の内径が大きくなることから、基端側の遮光板３５は、８の字状であるが、それより先端側の遮光板３６，３７では、略楕円状で短径と交差する部分が少し括れた形状の開口形状となるが、これも２つの円状の開口の一部が重なった形状である。
【００３３】
そして、この光導管３３の最も基端側となるインナーケース２２ｄ下端側に上述の２素子搭載センサデバイス３２のキャップ３４の上端部が配置されている。
【００３４】
また、遮光板３５，３６，３７が２つ円の一部を重ねて並べた状態の形状の開口を形成し、それ以外の部分を遮光するためのものなので、その外周において、必ずしも円形である必要はなく、円形以外の楕円、多角形、湾曲した線と直線の組み合わせからなる形状であってもよい。また、光導管３３の内周面も円形の集光レンズ１９が設置される先端部分を除いて、上述の遮光板３５，３６，３７の外形に対応して、円形でない形状であってもよい。
【００３５】
これらの遮光板３５，３６，３７により、サーモパイル３１，３１の視野、すなわち、サーモパイル３１，３１に入射可能な赤外線の範囲が絞られることになる。すなわち、各サーモパイル３１，３１の視野が狭まることになるが、この際に、各サーモパイル３１，３１毎に視野を狭めるように、遮光板３５，３６，３７に２つの円の一部が重なった状態の開口を設けることで、互いに近接して並んで配置される各サーモパイル３１，３１の視野を効率的に絞り込むことができる。これにより、視野を狭めながら、各サーモパイル３１，３１における検出効率が低下するのを抑制することができる。
【００３６】
また、複数の遮光板３５，３６，３７を設けることにより、視野の外側から光導管３３内に入射して、光導管３３内周面で反射して、サーモパイル３１，３１に至る赤外線を遮断することができる。すなわち、視野外から入射した赤外線の少なくとも一部は、光導管３３内周面から突出した状態の遮光板３５，３６，３７のいずれかに当たり、サーモパイル３１，３１に至るのを阻止させられる。
なお、光導管３３内周面は、できるだけ赤外線を吸収して反射しないように例えば反射防止コーティング等が施されるものとしてもよい。
【００３７】
集光レンズ１９は、例えば、円形の凸レンズである。そして、この例においては、円形の凸レンズの焦点距離が光導管３３の基端側に配置された２素子搭載センサデバイス３２のサーモパイル３１，３１から光導管３３の先端部の集光レンズ１９までの距離より短くなっている。すなわち、集光レンズ１９の焦点位置は、サーモパイル３１，３１の位置よりも集光レンズ１９側となっており、サーモパイル３１，３１は、焦点距離から離れて焦点距離より遠くに配置されている。
【００３８】
これにより、サーモパイル３１，３１の視野は、集光レンズ１９の先側、すなわち、被加熱容器となるフライパン３側で像を結ぶことになる。また、この例では、サーモパイル３１，３１から集光レンズ１９までの距離と、集光レンズ１９からフライパン３までの距離と、集光レンズ１９の焦点距離との関係が、上述のように集光レンズ１９の焦点距離よりサーモパイル３１，３１が遠くに配置され、かつ、サーモパイル３１からの視野が集光レンズ１９からフライパン３の鍋底３ａに至る距離となる前に像を結ぶようになっている。
【００３９】
したがって、サーモパイル３１，３１から鍋底３ａを見た場合に鍋底３ａが点対称となるように反転して見えることになる。
ここで、赤外線温度測定装置３０の斜視図において、可視化されたサーモパイル３１，３１の視野について説明する。
【００４０】
以下において視野をサーモパイル３１，３１側から説明する。
図４および図５に示すように、サーモパイル３１，３１側から遮光板３５，３６，３７に絞られた視野が集光レンズで屈折されて光導管３３から出る。そして、視野は、結像位置へ向かって細くなる２つの円錐を一部合わせた形状となり、結像位置で最も視野が離れた状態となるとともに、結像位置では、２つのサーモパイル３１，３１がそれぞれ離れた状態で近接して並んでいる状態となる。
視野は結像位置を過ぎるとまた円錐状に拡がっていき、測定対象面である鍋底３ａの面に至る。
【００４１】
この際には、再び、２つのサーモパイル３１，３１の視野の一部同士が重なるので、鍋底３ａのほぼ同じ位置を異なる波長を検出する２つのサーモパイル３１，３１でそれぞれ計測することになる。
サーモパイル３１，３１から集光レンズまでの視野は、図４に示すように、円の一部を重ねた状態の形状の開口を有する遮光板３５，３６，３７により、各サーモパイル３１，３１側を頂点とし、集光レンズ側を底部とする概略円錐形状の２つの視野が互いに一部を重ねた状態となっている。
【００４２】
以上のことから、上述のように遮光板３５，３６，３７で、２つのサーモパイル３１，３１の視野がそれぞれ絞られるとともに、視野が鍋底３ａに至る過程で、像を結ぶことで、集光レンズ１９と鍋底３ａとの間で視野の範囲が極小となってから、再び、鍋底３ａで視野が広くなる。したがって、遮光板３５，３６，３７で絞られた視野が例えば、ガスバーナの炎を避けるようにさらに狭くなってから鍋底３ａの限られた範囲（鍋底３ａに当たる炎を避けた範囲）を含むようになる。
【００４３】
なお、鍋底３ａでのサーモパイル３１，３１の視野範囲は、遮光板３５，３６，３７の開口の範囲と、集光レンズ１９での屈折角度（焦点距離）と、サーモパイル３１，３１、集光レンズ１９および被加熱容器の鍋底３ａ（測定対象面）の配置とに基いて決められる。
【００４４】
温度演算ユニット２０は、２素子搭載センサデバイス３２から入力される２つの放射線強度から以下のようにして測定温度を算出するものである。
すなわち、２つの異なる波長（短波長と長波長）の赤外線センサ（サーモパイル３１，３１）からそれぞれ出力される赤外線の放射強度を示す２つの出力値と、既知の黒体炉における赤外線放射強度と温度との関係から２つの放射強度の出力値を当該放射強度の場合の黒体炉の温度に変換する。次いで、長波長領域用の赤外線センサで検出された放射強度から求められた黒体炉の温度と、短波長領域用の赤外線センサで検出された放射強度から求められた黒体炉の温度とを比較する。
【００４５】
そして、短波長側の黒体炉の温度の方が長波長側の黒体炉の温度より高い場合に、上述の２つの放射強度比（長波長側の放射強度／短波長側の放射強度）を求め、求められた放射強度比と、既知の放射強度比と温度との関係とから測定温度を求める。
また、長波長側の黒体炉の温度の方が短波長側の黒体炉の温度より高い場合に、長波長側のサーモパイル３１で検出された放射強度と、既知の放射強度と温度との関係とから測定温度を求める。
なお、２素子搭載センサデバイス３２を用いた温度の算出方法は、上述のものに限られるものではなく、長波長領域用赤外線センサと、短波長領域用赤外センサとでそれぞれ求められる赤外線の放射強度を用いる測定温度の算出方法ならば、どのような方法を用いてもよい。
【００４６】
また、ガステーブルには、上述の温度演算ユニット２０から出力される測定温度を示す出力値が所定の出力値以上となった場合に、赤外線温度測定装置３０が設置されたコンロのガスバーナに対応するガスの配管に設けられたバルブを閉とするようになっており、これにより鍋の異常過熱を防止するようになっている。
前記ケース４１は、ほぼ四角箱状で左右に２分割可能で、左右の分割部分を接合することでケースが成形され、分割することで開放される。また、ケース４１内にはインナーケース２２，２２ｄが固定的に配置され、当該インナーケース２２，２２ｄに、上述のように２素子搭載センサデバイス３２、遮光板３５，３６，３７および集光レンズ１９を搭載した光導管３３や、温度演算ユニット２０等が支持されている。また、ケース４１の上面には、光導管３３を露出するための円形の開口部が形成されている。
【００４７】
以上のような赤外線温度測定装置３０によれば、上述のように８の字状の開口を有する遮光板３５，３６，３７と、集光レンズ１９とにより、２つ近接して並んで配置されたサーモパイル３１，３１で検出される赤外線の範囲を示す視野を、サーモパイル３１，３１が２つとなっても、十分に絞り込んで、炎等の影響を受けることなく、鍋底３ａの温度を必要十分な精度で測定可能となる。
【符号の説明】
【００４８】
３ フライパン（被加熱容器）
１９ 集光レンズ（集光光学素子）
２０ 温度演算ユニット（温度演算手段）
２０ａ 第１基板
２０ｂ 第２基板
３０ 赤外線温度測定装置
３１ サーモパイル（赤外線検出手段）
３３ 光導管
３５ 遮光板（絞り部材）
３６ 遮光板（絞り部材）
３７ 遮光板（絞り部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍋等の被加熱容器を加熱する加熱調理器具に備えられ、前記被加熱容器の外面から放射される赤外線により被加熱容器の温度を測定する赤外線温度測定装置であって、
前記加熱調理器具の前記被加熱容器の配置位置から離れた位置に並んで配置されると共に、互いに異なる波長の赤外線の放射強度を検出する２つの赤外線検出手段と、
前記赤外線検出手段と前記被加熱容器の配置位置との間に配置されて赤外線を集光する集光光学素子と、
前記赤外線検出手段と前記集光光学素子との間に配置され、前記被加熱容器に対する前記赤外線検出手段からの視野角を絞る開口を備えた絞り部材と、
前記赤外線検出手段から出力される信号に基づいて被加熱容器の温度を算出する温度演算手段とを備え、
前記絞り部材の開口は、２つの前記赤外線検出手段それぞれの視野角を絞る２つの略円状の開口の一部どうしが互いに重なった形状に形成され、
前記集光光学素子は、前記赤外線検出手段からの距離が当該集光光学素子の焦点距離より長く、かつ、前記赤外線検出手段からの視野角が前記集光光学素子と前記被加熱容器の配置位置との間で像を結ぶ位置に配置されていることを特徴とする赤外線温度測定装置。
【請求項１】
鍋等の被加熱容器を加熱する加熱調理器具に備えられ、前記被加熱容器の外面から放射される赤外線により被加熱容器の温度を測定する赤外線温度測定装置であって、
前記加熱調理器具の前記被加熱容器の配置位置から離れた位置に並んで配置されると共に、互いに異なる波長の赤外線の放射強度を検出する２つの赤外線検出手段と、
前記赤外線検出手段と前記被加熱容器の配置位置との間に配置されて赤外線を集光する集光光学素子と、
前記赤外線検出手段と前記集光光学素子との間に配置され、前記被加熱容器に対する前記赤外線検出手段からの視野角を絞る開口を備えた絞り部材と、
前記赤外線検出手段から出力される信号に基づいて被加熱容器の温度を算出する温度演算手段とを備え、
前記絞り部材の開口は、２つの前記赤外線検出手段それぞれの視野角を絞る２つの略円状の開口の一部どうしが互いに重なった形状に形成され、
前記集光光学素子は、前記赤外線検出手段からの距離が当該集光光学素子の焦点距離より長く、かつ、前記赤外線検出手段からの視野角が前記集光光学素子と前記被加熱容器の配置位置との間で像を結ぶ位置に配置されていることを特徴とする赤外線温度測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１７５３４７（Ｐ２０１０−１７５３４７Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７２６９（Ｐ２００９−１７２６９）
【出願日】平成２１年１月２８日（２００９．１．２８）
【出願人】（０００１７７６１２）株式会社ミクニ (332)
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２８日（２００９．１．２８）
【出願人】（０００１７７６１２）株式会社ミクニ (332)
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
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