(57)【要約】【課題】本開示は、高温度および強磁界の環境下において、誘導加熱される被加熱物の温度を高精度に検出することができる非接触温度検出システム、非接触温度検出方法、および非接触温度検出システムを備えた誘導加熱装置を提供すること。【解決手段】非接触温度検出システムは、偏光部（１２）が加熱コイルにより誘導加熱された被加熱物（２）からの赤外線が入射されて、加熱コイル（１４）において電流が流れない無電流期間における被加熱物からの赤外線を遮断し、加熱コイルで電流が流れている期間における被加熱物からの赤外線を透過しており、光検出部（１３）が偏光部から出射された光を検出して温度信号を形成し、演算部が加熱コイルで電流が流れない無電流期間の温度信号と、加熱コイルで電流が流れている期間の温度信号とに基づいて、温度信号に含まれる誤差成分を除去して、被加熱物の温度を検知する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電流が断続的に供給され、電流が流れない無電流期間を有して、被加熱物を誘導加熱する加熱コイル、
前記加熱コイルにより誘導加熱された被加熱物からの赤外線が入射され、前記加熱コイルで電流が流れない無電流期間における被加熱物からの赤外線を遮断し、前記加熱コイルで電流が流れている期間における被加熱物からの赤外線を透過する偏光部、
前記偏光部から出射された光を検出して温度信号を出力する光検出部、および
前記光検出部からの温度信号において、前記加熱コイルで電流が流れない無電流期間の温度信号と、前記加熱コイルで電流が流れている期間の温度信号とに基づいて、前記光検出部からの温度信号に含まれる誤差成分を除去し、前記被加熱物の温度を検知する演算部、
を備える非接触温度検出システム。
【請求項２】
前記演算部は、前記加熱コイルで電流が流れない無電流期間の温度信号における最小値または温度信号におけるデータ列の平均値を、前記加熱コイルで電流が流れている期間の温度信号の最大値から減算処理して、前記光検出部からの温度信号に含まれる誤差成分を除去し、前記被加熱物の温度を検知するよう構成された、請求項１に記載の非接触温度検出システム。
【請求項３】
前記偏光部は、
前記加熱コイルにより誘導加熱された被加熱物からの赤外線が入射されて直線偏光を取り出し、取り出した直線偏光を出射する偏光子と、
前記偏光子からの直線偏光の偏光面を前記加熱コイルの磁界により回転させて出射する導光部と、
前記偏光子の透過軸とは異なる角度の透過軸を有する検光子と、
を含む、請求項１または２に記載の非接触温度検出システム。
【請求項４】
前記導光部が前記加熱コイルを貫通し、前記導光部の光の進行方向の成分と前記加熱コイルによる磁界の方向とが一致するように配設された、請求項３に記載の非接触温度検出システム。
【請求項５】
前記導光部は、ファラデー回転子を含む、請求項３または４に記載の非接触温度検出システム。
【請求項６】
前記偏光子の透過軸および前記検光子の透過軸が互いに直交するように配置された、請求項３から５のいずれか一項に記載の非接触温度検出システム。
【請求項７】
前記導光部における直線偏光の旋光角が±π／２rad以上となるよう構成され、前記演算部は、前記光検出部からの温度信号におけるデータ列の最小値または平均値と、最大値との減算処理により、前記光検出部からの温度信号に含まれる誤差成分を除去して、前記被加熱物の温度を検知するよう構成された、請求項６に記載の非接触温度検出システム。
【請求項８】
前記導光部における直線偏光の旋光角が±π／２radに満たないとき、前記導光部における直線偏光の旋光角の情報と、前記光検出部からの温度信号とに基づいて、直線偏光の旋光角が±π／２radのときに検出する信号値を推定して、当該信号値から前記誤差成分を除去し、前記被加熱物の温度を検知するよう構成された、請求項６に記載の非接触温度検出システム。
【請求項９】
前記加熱コイルに供給される高周波電流が商用周波数の電源からの電力に基づいて作成され、高周波電流において電流が流れていない無電流期間が零交差領域である、請求項１から８のいずれか一項に記載の非接触温度検出システム。
【請求項１０】
加熱コイルに電流が流れない無電流期間を有する高周波電流が断続的に供給されるステップ、
偏光部において、前記加熱コイルにより誘導加熱された被加熱物からの赤外線が入射されるステップ、
前記偏光部が、被加熱物からの赤外線の直線偏光を取り出すステップと、
前記偏光部が、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間において偏光面が回転していない直線偏光を遮断するステップ、
前記偏光部が、前記加熱コイルに電流が流れる期間において偏光面が回転した直線偏光を透過するステップ、
光検出部が、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間、および前記加熱コイルに電流が流れる期間において、入射された光を検出して温度信号を出力するステップ、および
演算部が、前記光検出部からの温度信号において、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間の温度信号と、前記加熱コイルに電流が流れて磁界が生じているときの温度信号とに基づいて、前記光検出部からの温度信号に含まれる誤差成分を除去して、前記被加熱物の温度を検知するステップ、
を含む非接触温度検出方法。
【請求項１１】
前記被加熱物の温度を検知するステップにおいて、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間の温度信号における最小値または温度信号におけるデータ列の平均値を、前記加熱コイルに電流が流れる期間の温度信号の最大値から減算処理する、請求項１０に記載の非接触温度検出方法。
【請求項１２】
前記加熱コイルの磁界により回転する直線偏光の旋光角が±π／２rad以上となるよう構成され、前記演算部は前記光検出部からの温度信号におけるデータ列の最小値または平均値と、最大値との減算処理によりに前記誤差成分を算出し、前記最大値から前記誤差成分を除去して前記被加熱物の温度を検知する、請求項１１に記載の非接触温度検出方法。
【請求項１３】
前記加熱コイルの磁界により回転する直線偏光の旋光角が±π／２radに満たないとき、直線偏光の旋光角の情報と、前記光検出部からの温度信号とに基づいて、直線偏光の旋光角が±π／２radのときに検出する信号値を推定して、当該信号値から前記誤差成分を除去し、前記被加熱物の温度を検知する、請求項１１に記載の非接触温度検出方法。
【請求項１４】
前記加熱コイルに供給される高周波電流が商用周波数の電源からの電力に基づいて作成され、高周波電流において電流が流れていない無電流期間を零交差領域とする、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の非接触温度検出方法。
【請求項１５】
高周波電流が断続的に供給され、電流が流れない無電流期間を有して、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、
前記加熱コイルにより誘導加熱された被加熱物からの赤外線が入射され、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間における被加熱物からの赤外線を遮断し、前記加熱コイルに電流が流れる期間における被加熱物からの赤外線を透過する偏光部と、
前記偏光部から出射された光を検出して温度信号を出力する光検出部と、
前記光検出部からの温度信号において、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間の温度信号と、前記加熱コイルに電流が流れる期間の温度信号とに基づいて、前記光検出部からの温度信号に含まれる誤差成分を除去し、前記被加熱物の温度を検知する演算部と、を含む非接触温度検出システムを備える誘導加熱装置。
【請求項１６】
前記演算部は、前記加熱コイルで電流が流れない無電流期間の温度信号における最小値、または温度信号におけるデータ列の平均値を、前記加熱コイルで電流が流れている期間の温度信号の最大値から減算処理して、前記光検出部からの温度信号に含まれる誤差成分を除去し、前記被加熱物の温度を検知するよう構成された、請求項１５に記載の誘導加熱装置。
【請求項１７】
前記偏光部は、
前記加熱コイルにより誘導加熱された被加熱物からの赤外線が入射されて直線偏光を取り出し、取り出した直線偏光を出射する偏光子と、
前記偏光子からの直線偏光の偏光面を前記加熱コイルの磁界により回転させて出射する導光部と、
前記偏光子の透過軸とは異なる角度に配置された透過軸を有する検光子と、
を含む、請求項１５または１６に記載の誘導加熱装置。
【請求項１８】
前記導光部が前記加熱コイルを貫通し、前記導光部の光の進行方向の成分と前記加熱コイルによる磁界の方向とが一致するように配設された、請求項１７に記載の誘導加熱装置。
【請求項１９】
前記偏光子の透過軸および前記検光子の透過軸が互いに直交するように配置された、請求項１７または１８に記載の誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、誘導加熱される被加熱物の温度を非接触で検出する非接触温度検出システム、非接触温度検出方法、および非接触温度検出システムを備えた誘導加熱装置に関する。特に、誘導加熱装置において、被加熱物を誘導加熱するときにも、被加熱物の温度を、室温に近い温度帯から検出することができる構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱装置において代表的な誘導加熱調理器においては、調理中の被加熱物、例えば調理鍋の温度を検出するために、調理鍋が載置されるトッププレートの下面にサーミスタを設けて、熱伝導で温度検知する方式や、トッププレートの直下に赤外線センサを設けて、調理鍋の鍋底から放射される赤外線を検出して温度検知する方式が用いられている（特許文献１参照。）。
【０００３】
誘導加熱調理器において、調理鍋の温度をサーミスタにより温度検知する構成は、熱伝導方式を用いているため温度検知にタイムラグが生じ、最適な温度管理を適時に行う温度検知方式としては好ましい構成ではなかった。一方、調理鍋の鍋底から放射される赤外線を検出して、調理鍋の温度を検知する赤外線検出方式を用いた構成においては、温度検知にタイムラグが生じることがなく、最適な温度管理を適時に行う温度検知方式としては好ましい構成である。しかしながら、従来の赤外線検出方式を用いた誘導加熱調理器は、加熱コイルの近傍に設けた赤外線センサにより、鍋底からの微弱な赤外線を検出して、調理鍋の温度を検知する構成であるため、赤外線センサが配設される環境を考慮に入れ、特別な温度検知システムを構築する必要があった（特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３０５５１０号公報
【特許文献２】特開２００８−０８４８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、誘導加熱調理器において、温度検出器としての赤外線センサは、トッププレートの直下の調理器内部に設けられており、被加熱物である調理鍋が載置されたトッププレートを介して調理鍋の鍋底から放射される微弱な赤外線を検出する構成である。誘導加熱調理器においては、加熱に伴って、調理鍋の鍋底と接しているトッププレートや、鍋底からの赤外線を赤外線センサに導く導光部分などの構成部材の温度が上昇していく。この結果、鍋底以外の領域から輻射された赤外線が赤外線センサに入射して、赤外線センサにおいて誤差電流として重畳されることになる。更に、装置内部の温度変化に応じた、赤外線センサに流れるオフセット電流（暗電流）の変動や、赤外線センサの検出回路における増幅器のオフセット電圧の変動など、各構成部材で生じた変動が温度検出精度の低下を誘引する。従って、赤外線センサによる温度検出の精度を高めるためには、これらの時間的な変動を考慮に入れた較正が必要となる。しかしながら、このような時間的に変化を考慮に入れて較正することは容易なことではなく、精度高く温度検出することは困難であった。
【０００６】
加熱調理時において、調理鍋が載置されたトッププレートの直下の領域は温度が上昇しており、赤外線センサが配設された加熱コイル近傍の領域は強磁界の環境となっている。このように、加熱調理時においては、赤外線センサは温度が高く、強磁界の環境に配置される構成であるため、赤外線センサを含む温度検知システムを正確な温度検出を行うように構成することは困難であった。従って、誘導加熱調理器における温度検出器としての赤外線センサは、磁界の影響を低減できる構成とする共に、構成部材の温度変化が、鍋底温度の検知結果に与える影響を抑制する為、当該構成部材の温度から大きく離れた高い温度を検出温度範囲とする構成としていた。即ち、従来の誘導加熱調理器においては約１５０℃以上の高温度を検出温度範囲としていた。
【０００７】
従って、誘導加熱調理器においては、被加熱物の温度をタイムラグなく高精度に検出することができると共に、例えば、１５０℃以下の低温度の加熱調理においても温度検出を高精度に行うことができる構成が求められている。低温度の加熱調理においても最適な温度管理を適時に行うことが可能な誘導加熱調理器は、ユーザの使い勝手を大幅に向上させるものであり、市場価値の高い調理器である。また、被加熱物を誘導加熱する調理器以外の誘導加熱装置においても、例えば、１５０℃以下の低温度の被加熱物を高精度にタイムラグなく検出することができる構成は、被加熱物に対する最適な温度管理を適時に行うことができるため、不必要な加熱エネルギーの消費を低減することができ、省エネルギー化をも達成できる有用な構成となる。
【０００８】
そこで、本開示は、高温度および強磁界の環境下において、低温度の温度範囲であっても誘導加熱される被加熱物の温度を高精度に検出することができる非接触温度検出システム、非接触温度検出方法、および非接触温度検出システムを備えた誘導加熱装置（誘導加熱調理器を含む）の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示に係る一態様の非接触温度検出システムは、
高周波電流が断続的に供給され、電流が流れない無電流期間を有して、被加熱物を誘導加熱する加熱コイル、
前記加熱コイルにより誘導加熱された被加熱物からの赤外線が入射され、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間における被加熱物からの赤外線を遮断し、前記加熱コイルに電流が流れる期間における被加熱物からの赤外線を透過する偏光部、
前記偏光部から出射された光を検出して温度信号を出力する光検出部、および
前記光検出部からの温度信号において、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間の温度信号と、前記加熱コイルに電流が流れる期間の温度信号とに基づいて、前記光検出部からの温度信号に含まれる誤差成分を除去し、前記被加熱物の温度を検知する演算部、を備える。
【００１０】
本開示に係る一態様の非接触温度検出方法は、
加熱コイルに電流が流れない無電流期間を有する高周波電流が断続的に供給されるステップ、
偏光部において、前記加熱コイルにより誘導加熱された被加熱物からの赤外線が入射されるステップ、
前記偏光部が、被加熱物からの赤外線の直線偏光を取り出すステップ、
前記偏光部が、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間において偏光面が回転していない直線偏光を遮断するステップ、
前記偏光部が、前記加熱コイルに電流が流れる期間において偏光面が回転した直線偏光を透過するステップ、
光検出部が、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間、および前記加熱コイルに電流が流れる期間において、入射された光を検出して温度信号を出力するステップ、および
演算部が、前記光検出部からの温度信号において、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間の温度信号と、前記加熱コイルに電流が流れて磁界が生じているときの温度信号とに基づいて、前記光検出部からの温度信号に含まれる誤差成分を除去して、前記被加熱物の温度を検知するステップ、を含む。
【００１１】
本開示に係る一態様の誘導加熱装置は、
高周波電流が断続的に供給され、電流が流れない無電流期間を有して、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、
前記加熱コイルにより誘導加熱された被加熱物からの赤外線が入射され、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間における被加熱物からの赤外線を遮断し、前記加熱コイルに電流が流れる期間における被加熱物からの赤外線を透過する偏光部と、
前記偏光部から出射された光を検出して温度信号を出力する光検出部と、
前記光検出部からの温度信号において、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間の温度信号と、前記加熱コイルに電流が流れる期間の温度信号とに基づいて、前記光検出部からの温度信号に含まれる誤差成分を除去し、前記被加熱物の温度を検知する演算部と、を含む非接触温度検出システムを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本開示によれば、高温度および強磁界の環境下において、低温度の温度範囲であっても誘導加熱される被加熱物の温度を高精度に検知することができる非接触温度検出システム、非接触温度検出方法、および非接触温度検出システムを備えた誘導加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示に係る実施の形態１の誘導加熱調理器における非接触温度検出システムに関連する構成を示すブロック図
【図２】比較例としての非接触温度検出方法の概念を説明するためのブロック図
【図３】本開示に係る非接触温度検出方法の概念を説明するためのブロック図
【図４】非接触温度検出システムにおける偏光部の各構成物を伝播する光の状態を示す模式図
【図５】実施の形態１の誘導加熱調理器において、加熱コイルに供給される高周波電流と光検出部における検出電流との関係を示す波形図
【図６】非接触温度検出方法において実行される温度検出処理を示すフローチャート
【図７】図６に示した検出データ列の確定処理のフローチャート
【図８】本開示に係る実施の形態２の誘導加熱調理器における非接触温度検出システムに関連する構成を示すブロック図
【図９】実施の形態２の誘導加熱調理器において、加熱コイルに供給される高周波電流と、光検出部における検出電流と、平滑化回路から出力される検出電流との関係を示す波形図
【図１０】実施の形態２の非接触温度検出システムにおいて実行される温度検出処理を示すフローチャート
【図１１】本開示に係る実施の形態３の誘導加熱調理器において、非接触温度検出システムの演算部の構成を示すブロック図
【図１２】実施の形態３の非接触温度検出システムにおいて実行される温度検出処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本開示の非接触温度検出システム、非接触温度検出方法、および非接触温度検出システムを備えた誘導加熱装置の具体的な実施の形態として誘導加熱調理器を用いて添付の図面を参照しながら説明する。なお、本開示の非接触温度検出システム、非接触温度検出方法、および非接触温度検出システムを備えた誘導加熱装置は、以下の実施の形態に記載した誘導加熱調理器の構成を含むものに限定されるものではなく、以下の実施の形態において説明する技術的特徴を有する技術的思想と同等の技術に基づく誘導加熱装置の構成を含むものである。また、本開示の誘導加熱装置は、以下の実施の形態に記載した非接触温度検出システムおよび非接触温度検出方法を含むものであるが、本開示の非接触温度検出システムおよび非接触温度検出方法としては、誘導加熱を用いる各種装置に適用できるものであり、以下の実施の形態に記載したものに限定されるものではなく、以下の実施の形態において説明する技術的特徴を有する技術的思想と同等の技術に基づくものを含むものである。
【００１５】
また、以下の実施の形態において示す数値、形状、構成、ステップ、およびステップの順序などは、一例を示すものであり、発明を本開示の内容に限定するものではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。なお、各実施の形態においては、同じ要素には同じ符号を付して、説明を省略する場合がある。また、図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示している。
【００１６】
先ず始めに、本開示の非接触温度検出システム、非接触温度検出方法、および誘導加熱装置における各種態様を例示する。
本開示に係る第１の態様の非接触温度検出システムは、
高周波電流が断続的に供給され、電流が流れない無電流期間を有して、被加熱物を誘導加熱する加熱コイル、
前記加熱コイルにより誘導加熱された被加熱物からの赤外線が入射され、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間における被加熱物からの赤外線を遮断し、前記加熱コイルに電流が流れる期間における被加熱物からの赤外線を透過する偏光部、
前記偏光部から出射された光を検出して温度信号を出力する光検出部、および
前記光検出部からの温度信号において、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間の温度信号と、前記加熱コイルに電流が流れる期間の温度信号とに基づいて、前記光検出部からの温度信号に含まれる誤差成分を除去し、前記被加熱物の温度を検知する演算部、を備える。
【００１７】
本開示に係る第２の態様の非接触温度検出システムは、前記の第１の態様における前記演算部が、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間の温度信号における最小値または温度信号におけるデータ列の平均値を、前記加熱コイルに電流が流れている期間の温度信号の最大値から減算処理して、前記光検出部からの温度信号に含まれる誤差成分を除去し、前記被加熱物の温度を検知するよう構成されてもよい。
【００１８】
本開示に係る第３の態様の非接触温度検出システムは、前記の第１または２の態様における前記偏光部が、
前記加熱コイルにより誘導加熱された被加熱物からの赤外線が入射されて直線偏光を取り出し、取り出した直線偏光を出射する偏光子と、
前記偏光子からの直線偏光の偏光面を前記加熱コイルの磁界により回転させて出射する導光部と、
前記偏光子の透過軸とは異なる角度の透過軸を有する検光子と、を含む構成でもよい。
【００１９】
本開示に係る第４の態様の非接触温度検出システムは、前記の第３の態様において、前記導光部が前記加熱コイルを貫通し、前記導光部の光の進行方向の成分と前記加熱コイルによる磁界の方向とが一致するように配設されてもよい。
【００２０】
本開示に係る第５の態様の非接触温度検出システムは、前記の第３または第４の態様において、前記導光部がファラデー回転子を含む構成としてもよい。
【００２１】
本開示に係る第６の態様の非接触温度検出システムは、前記の第３から第５の態様におけるいずれかの態様において、前記偏光子の透過軸および前記検光子の透過軸が互いに直交するように配置されてもよい。
【００２２】
本開示に係る第７の態様の非接触温度検出システムは、前記の第６の態様において、前記導光部における直線偏光の旋光角が±π／２rad以上となるよう構成され、前記演算部が、前記光検出部からの温度信号におけるデータ列の最小値または平均値と、最大値との減算処理により、前記光検出部からの温度信号に含まれる誤差成分を除去して、前記被加熱物の温度を検知するよう構成されてもよい。
【００２３】
本開示に係る第８の態様の非接触温度検出システムは、前記の第６の態様において、前記導光部における直線偏光の旋光角が±π／２radに満たないとき、前記導光部における直線偏光の旋光角の情報と、前記光検出部からの温度信号とに基づいて、直線偏光の旋光角が±π／２radのときに検出する信号値を推定して、当該信号値から前記誤差成分を除去し、前記被加熱物の温度を検知するよう構成されてもよい。
【００２４】
本開示に係る第９の態様の非接触温度検出システムは、前記の第１から第８の態様におけるいずれかの態様において、前記加熱コイルに供給される高周波電流が商用周波数の電源からの電力に基づいて作成され、高周波電流において電流が流れていない無電流期間が零交差領域としてもよい。
【００２５】
本開示に係る第１０の態様の非接触温度検出方法は、
加熱コイルに電流が流れない無電流期間を有する高周波電流が断続的に供給されるステップ、
偏光部において、前記加熱コイルにより誘導加熱された被加熱物からの赤外線が入射されるステップ、
前記偏光部が、被加熱物からの赤外線の直線偏光を取り出すステップ、
前記偏光部が、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間において偏光面が回転していない直線偏光を遮断するステップ、
前記偏光部が、前記加熱コイルに電流が流れる期間において偏光面が回転した直線偏光を透過するステップ、
光検出部が、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間、および前記加熱コイルに電流が流れる期間において、入射された光を検出して温度信号を出力するステップ、および
演算部が、前記光検出部からの温度信号において、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間の温度信号と、前記加熱コイルに電流が流れて磁界が生じているときの温度信号とに基づいて、前記光検出部からの温度信号に含まれる誤差成分を除去して、前記被加熱物の温度を検知するステップ、を含む。
【００２６】
本開示に係る第１１の態様の非接触温度検出方法は、前記の第１０の態様の前記被加熱物の温度を検知するステップにおいて、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間の温度信号における最小値または温度信号におけるデータ列の平均値を、前記加熱コイルに電流が流れる期間の温度信号の最大値から減算処理してもよい。
【００２７】
本開示に係る第１２の態様の非接触温度検出方法は、前記の第１１の態様において、前記加熱コイルの磁界により回転する直線偏光の旋光角が±π／２rad以上となるよう構成され、前記演算部は前記光検出部からの温度信号におけるデータ列の最小値または平均値と、最大値との減算処理により前記誤差成分を算出し、前記最大値から前記誤差成分を除去して前記被加熱物の温度を検知してもよい。
【００２８】
本開示に係る第１３の態様の非接触温度検出方法は、前記の第１１の態様において、
前記加熱コイルの磁界により回転する直線偏光の旋光角が±π／２radに満たないとき、直線偏光の旋光角の情報と、前記光検出部からの温度信号とに基づいて、直線偏光の旋光角が±π／２radのときに検出する信号値を推定して、当該信号値から前記誤差成分を除去し、前記被加熱物の温度を検知してもよい。
【００２９】
本開示に係る第１４の態様の非接触温度検出方法は、前記の第１１から第１３の態様におけるいずれかの態様において、前記加熱コイルに供給される高周波電流が商用周波数の電源からの電力に基づいて作成され、高周波電流において電流が流れていない無電流期間を零交差領域としてもよい。
【００３０】
本開示に係る第１５の態様の誘導加熱装置は、
高周波電流が断続的に供給され、電流が流れない無電流期間を有して、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、
前記加熱コイルにより誘導加熱された被加熱物からの赤外線が入射され、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間における被加熱物からの赤外線を遮断し、前記加熱コイルに電流が流れる期間における被加熱物からの赤外線を透過する偏光部と、
前記偏光部から出射された光を検出して温度信号を出力する光検出部と、
前記光検出部からの温度信号において、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間の温度信号と、前記加熱コイルに電流が流れる期間の温度信号とに基づいて、前記光検出部からの温度信号に含まれる誤差成分を除去し、前記被加熱物の温度を検知する演算部と、を含む非接触温度検出システムを備える。
【００３１】
本開示に係る第１６の態様の誘導加熱装置は、前記の第１５の態様における前記演算部が、前記加熱コイルに電流が流れない無電流期間の温度信号における最小値、または温度信号におけるデータ列の平均値を、前記加熱コイルに電流が流れる期間の温度信号の最大値から減算処理して、前記光検出部からの温度信号に含まれる誤差成分を除去し、前記被加熱物の温度を検知するよう構成してもよい。
【００３２】
本開示に係る第１７の態様の誘導加熱装置は、前記の第１５または第１６の態様における前記偏光部が、
前記加熱コイルにより誘導加熱された被加熱物からの赤外線が入射されて直線偏光を取り出し、取り出した直線偏光を出射する偏光子と、
前記偏光子からの直線偏光の偏光面を前記加熱コイルの磁界により回転させて出射する導光部と、
前記偏光子の透過軸とは異なる角度に配置された透過軸を有する検光子と、を含むものでもよい。
【００３３】
本開示に係る第１８の態様の誘導加熱装置は、前記の第１７の態様において、前記導光部が前記加熱コイルを貫通し、前記導光部の光の進行方向の成分と前記加熱コイルによる磁界の方向とが一致するように配設されてもよい。
【００３４】
本開示に係る第１９の態様の誘導加熱装置は、前記の第１７または第１８の態様において、前記偏光子の透過軸および前記検光子の透過軸が互いに直交するように配置されてもよい。
【００３５】
（実施の形態１）
以下、本開示の非接触温度検出システムを備えた誘導加熱装置に係る実施の形態１の誘導加熱調理器１について、図面を参照しながら説明する。図１は、実施の形態１の誘導加熱調理器１における非接触温度検出システムに関連する構成を示すブロック図である。なお、図示は省略するが、実施の形態１の誘導加熱調理器１は、少なくとも誘導加熱により加熱調理するために必要とされる構成物は全て備えている。
【００３６】
図１に模式的に示したように、誘導加熱調理器１は、被加熱物２（例えば、調理鍋）がトッププレート３に載置されて、トッププレート３の直下に配設された加熱コイル１４により誘導加熱される構成である。トッププレート３においては、被加熱物２が加熱コイル１４の直上の所定領域に載置されるよう、被加熱物２のための載置領域がリング状に明示されている。
【００３７】
実施の形態１の誘導加熱調理器１は、加熱調理を行っている被加熱物２の温度を非接触で検出するために、偏光部１２および光検出部１３が加熱コイル１４の近傍に設けられている。特に、実施の形態１の誘導加熱調理器１は、例えば、１５０℃以下の低温度で加熱調理を行っている被加熱物２の温度をも検出できる構成を有している。被加熱物２の直下に配設された偏光部１２は、被加熱物２からの赤外線（光）がトッププレート３を介して入射されて、加熱コイル１４の動作状況に応じて、被加熱物２からの赤外線の遮断と透過を行うシャッタ機能を有している。この偏光部１２の構成およびシャッタ機能の詳細に関しては後述する。光検出部１３は、偏光部１２からの光の遮断時および透過時において、入射された光に対する光電変換を行い、変換された温度信号を演算部７に出力している。
【００３８】
図１に示すように、実施の形態１の誘導加熱調理器１は、トッププレート３の直下に配設された加熱コイル１４に所定の高周波電流を断続的に供給するインバータ８、インバータ８を駆動するための駆動信号を出力する駆動部５、駆動部５を制御するための制御信号を出力する制御部６、および被加熱物２の温度に関する温度信号が光検出部１３から入力されて被加熱物２の温度を演算処理により検知する演算部７、を有している。また、実施の形態１の誘導加熱調理器１は、一般的な誘導加熱調理器と同様に、ユーザが設定操作などを行うための操作部（電源スイッチを含む）９、および調理メニューや設定状態や加熱状態などを表示する表示部１０などを備えている。実施の形態１の誘導加熱調理器１には、誘導加熱調理において実行されるプログラムや、誘導加熱調理に必要な各種データが格納されているメモリ部１１が設けられている。
【００３９】
実施の形態１の誘導加熱調理器１における非接触温度検出システムとしては、高周波電流が断続的に供給される加熱コイル１４、被加熱物２からの赤外線が入射される偏光部１２、偏光部１２からの光が入射されて光電変換する光検出部１３、および光検出部１３からの温度信号を演算処理する演算部７を含むものである。
【００４０】
［偏光部の構成］
実施の形態１の誘導加熱調理器１における偏光部１２は、トッププレート３を介して入射した光から直線偏光を取り出し、取り出した直線偏光を出射する偏光子１５、偏光子１５からの直線偏光の偏光面を加熱コイル１４の磁界により回転させて出射する導光部２８、および偏光子１５の透過軸とは異なる角度に配置された透過軸を有して、導光部２８において偏光面が回転した光を検出する検光子１８を含む。また、導光部２８は、偏光子１５からの直線偏光を導光する第１導光部１６ａと、磁界により偏光面が回転するファラデー効果を持つ磁気光学材料で形成されたファラデー回転子１７と、ファラデー回転子１７から偏光面が回転した光を導光する第２導光部１６ｂと、を有して構成されている。
【００４１】
なお、実施の形態１においては、導光部２８として、第１導光部１６ａと第２導光部１６ｂとによりファラデー回転子１７を挟んだ構成とし、ファラデー回転子１７が磁界の影響を受けて光の偏光面を回転させる構成で説明するが、本開示としてはこのような構成に限定されるものではない。例えば、偏光子１５からの光が導光部材で形成された導光部２８において光の偏光面が磁界の影響により回転するよう構成してもよい。即ち、導光部２８がファラデー効果を奏する材料で形成され、導光部２８における導光方向と加熱コイル１４の磁界の方向とが互いに平行な成分を有する配置となるよう構成してもよい。この構成の場合においては、導光部２８がファラデー回転子１７の機能を含むものとなる。
【００４２】
偏光部１２は、誘導加熱調理器１における被加熱物２に対する検出温度範囲の温度に対応する光の波長を透過する材料で形成されている。実施の形態１の構成においては、第１導光部１６ａと第２導光部１６ｂとにより挟まれたファラデー回転子１７が、加熱コイル１４により生じる磁界の強さに応じて、偏光面が回転するように、加熱コイル１４のコイル中心に配設されている。この配設においては、ファラデー回転子１７における光の導光方向が、加熱コイル１４による磁界の向きと少なくとも平行な成分を有している。
【００４３】
実施の形態１の構成において、ファラデー回転子１７としては、単位長さ当たりのファラデー回転係数が大きい磁気光学材料であり、例えば、ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜などが用いられる。ビスマス置換型希土類鉄ガーネット結晶膜は、１μｍから５μｍの近赤外域や中赤外域で透明であり、ファラデー回転係数は近赤外域で１０００〜２０００［deg./cm］の範囲を示す。
【００４４】
上記のように、実施の形態１における偏光部１２の偏光子１５は、トッププレート３に載置される被加熱物２の底面の直下の位置に配置されており、被加熱物２の底面からの光である赤外線（電磁波）が確実に入射される位置に配設される。また、偏光子１５からの直線偏光が入射されるファラデー回転子１７は、加熱コイル１４に対して所定位置に配設されており、実施の形態１においては、ファラデー回転子１７における直線偏光の導光方向と、加熱コイル１４により生じる磁界の向きが平行となるように配置されている。なお、本開示における構成としては、ファラデー効果を奏するファラデー回転子１７における導光方向と、加熱コイル１４による磁界の向きとを、平行となるように配置する必要はなく、少なくとも互いに平行成分が含まれる配置であり、ファラデー回転子１７において直線偏光に対するファラデー効果が生じる構成であればよい。
【００４５】
実施の形態１の構成においては、偏光部１２における偏光子１５、第１導光部１６ａ、第２導光部１６ｂ、ファラデー回転子１７、および検光子１８が、トッププレート３の載置領域の直下において、加熱コイル１４のコイルの中心を貫通するように配置されている。偏光部１２における実質的な導光方向は、鉛直方向であり、直線上に配置されている。このように配設された偏光部１２は、加熱コイル１４による磁界の影響を受けてファラデー効果により光の偏光面を回転させる構成となる。なお、加熱コイル１４に対する偏光部１２の配設位置は、コイルの完全な中心である必要はなく、磁界の影響を受けてファラデー効果により光の偏光面が回転する位置であればよい。
【００４６】
偏光部１２における検光子１８からの光が入射される光検出部１３は、光電変換素子を有して構成されており、入射された光に応じた検出電流を温度信号として出力する。光検出部１３から出力された温度信号は、演算部７に入力される。演算部７においては、入力された温度信号に基づいて、被加熱物２の温度を検知するための演算処理が実行される。演算部７において実行される演算処理の詳細については後述する。
【００４７】
［非接触温度検出方法］
次に、本開示の非接触温度検出システムにおける非接触温度検出方法について説明する。図２および図３は、本開示の非接触温度検出方法の概念を説明するためのブロック図である。図２は、比較例を示すものであり、偏光部１２を設けずに、被加熱物２の温度を示す被加熱物２からの赤外線（電磁波）が光検出部１３’に直接入射される構成を示している。図２に示す構成においては、光検出部１３’に対して、被加熱物２からの赤外線が入射されると同時に、光検出部１３’の周囲に配設された構成物からの赤外線（電磁波）が入射される。ここで、光検出部１３’の周囲に配設された構成物からの赤外線（電磁波）は、被加熱物２の温度を検知する上では不要な赤外線（電磁波）であり、図２においては光検出部１３’に対する入力誤差信号（error１）として示している。この入力誤差信号（error１）は、光検出部１３’の周囲に配設された構成物の温度変化に応じて変動する。
【００４８】
また、図２の光検出部１３’においては、光電変換素子に流れる素子電流（暗電流）が周囲の温度変化に応じて変動する。更に、光検出部１３’においては、検出回路における直流増幅器のオフセット値などが、各構成物においても温度変化に応じて変動する。即ち、光検出部１３’から出力される温度信号Ｓ’には、被加熱物２からの赤外線（電磁波）を示す入射光成分と、光検出部１３’の周囲に配設された構成物からの赤外線（電磁波）を示す入力誤差信号（error１）と、温度に応じて変動する素子電流や暗電流などを含む出力誤差信号（error２）と、が含まれる（Ｓ’＝入射光成分＋error１＋error２）。
【００４９】
上記のように、図２に示す比較例においては、被加熱物２の温度を示す赤外線（電磁波）が光検出部１３’に入射される構成であり、光検出部１３’は入力誤差信号（error１）と出力誤差信号（error２）が入射光成分に重畳された温度信号Ｓ’を出力している。本開示の非接触温度検出システムにおいては、被加熱物２の温度を示す赤外線（電磁波）に対してシャッタ機能を有する偏光部１２が設けられている。本開示の非接触温度検出システムは、被加熱物２からの赤外線（電磁波）が偏光部１２に入射され、偏光部１２から出射された光が光検出部１３に入射される構成である。
【００５０】
図３は、本開示の非接触温度検出システムにおける非接触温度検出方法の概念を示すブロック図である。図３においては、シャッタ機能を有する偏光部１２が時刻ｔ１のときに被加熱物２からの赤外線を透過（開）して光検出部１３に入射している場合と、偏光部１２が時刻ｔ２のときに被加熱物２からの赤外線を遮断（閉）している場合とを模式的に示している。
【００５１】
時刻ｔ１において、偏光部１２が被加熱物２からの赤外線を透過（開）して光検出部１３に入射している状態は、前述の図２に示した状態と同じである。即ち、時刻ｔ１のとき、光検出部１３から出力される温度信号Ｓ（ｔ１）には、被加熱物２からの赤外線（電磁波）を示す入射光成分と、光検出部１３の周囲に配設された構成物からの赤外線（電磁波）を示す入力誤差信号（error１）と、温度に応じて変動する素子電流や暗電流などを含む出力誤差信号（error２）と、が含まれる（Ｓ＝入射光成分＋error１＋error２）。
【００５２】
時刻ｔ２においては、偏光部１２が被加熱物２からの赤外線（電磁波）を遮断しているため、光検出部１３には、光検出部１３の周囲に配設された構成物からの赤外線（電磁波）を示す入力誤差信号（error１）のみが入力される。従って、時刻ｔ２のときには、光検出部１３から出力される温度信号Ｓ（ｔ２）には、被加熱物２からの赤外線（電磁波）を示す入射光成分が含まれず、光検出部１３の周囲に配設された構成物からの赤外線（電磁波）を示す入力誤差信号（error１）と、温度に応じて変動する素子電流や暗電流などを含む出力誤差信号（error２）とが含まれる（Ｓ（ｔ２）＝error１＋error２）。
【００５３】
演算部７においては、時刻ｔ１における温度信号Ｓ（ｔ１）と時刻ｔ２における温度信号Ｓ（ｔ２）との減算処理を行うことにより、被加熱物２からの赤外線（電磁波）を示す入射光成分を抽出することができる。従って、演算部７においては、演算処理の結果に基づいて、当該被加熱物２の温度を確実に検知することができ、検知された温度情報を制御部６などに出力することが可能となる。
【００５４】
［偏光部のシャッタ機能］
以下、本開示の非接触温度検出システムにおいて、偏光部１２のシャッタ機能である光の透過（開）と遮断（閉）について説明する。図４は、偏光部１２における各構成物を伝播する光の状態を示す模式図である。
【００５５】
図４において、（ａ）は被加熱物２からトッププレート３を介して偏光子１５に入射される光を示しており、光の振動方向が（ＸＹ平面上で）任意の方向に分布していることを模式的に示している。図４の（ｂ）においてはＸＹ平面における偏光子１５の透過軸Ｔ１を一点鎖線で示している。偏光子１５から出射された光は、図４の（ｃ）に示すように、透過軸Ｔの方向に振動した直線偏光となり、導光部２８に入射される。
【００５６】
ファラデー効果を有する導光部２８（ファラデー回転子１７を含むものでもよい）においては、導光部２８が貫設している加熱コイル１４により生じる磁界の影響を受けて、導光部２８を通る光の偏光面が回転する。図４の（ｄ）においては、加熱コイル１４に磁界が生じていないときには偏光面が回転していないことと（図４の（ｄ）の上側の図）、加熱コイル１４に磁界が生じているときには偏光面が回転（π／２rad）していることと（図４の（ｄ）の下側の図）、を示している。
【００５７】
導光部２８から出射された直線偏光は検光子１８に入射される。検光子１８は、出射側の偏光子であり、入射側の偏光子１５の透過軸Ｔ１とは異なる角度、例えば透過軸Ｔ１に直交する角度の透過軸Ｔ２を有している。図４の（ｅ）においては、検光子１８の透過軸Ｔ２を一点鎖線にて示している。
【００５８】
従って、加熱コイル１４に磁界が生じていないときには、導光部２８において偏光面が回転せず、直線偏光の振動方向が検光子１８の透過軸Ｔ２に対してπ／２radの角度を有しているため、検光子１８において被加熱物２からの赤外線が遮断される。一方、加熱コイル１４に電流が流れて磁界が生じているときには、導光部２８において偏光面が回転（π／２rad）し、直線偏光の振動方向が検光子１８の透過軸Ｔ２に対して０またはπradの角度となる。このため、検光子１８において被加熱物２からの赤外線が透過する。即ち、偏光子１５の透過軸Ｔ１の角度、ファラデー効果による導光部２８における偏光面の回転角度（旋光角）、および検光子１８の透過軸Ｔ２の角度は、加熱コイル１４の磁界の強さなどを考慮して設定することにより、偏光部１２が被加熱物２からの赤外線に対するシャッタ機能（透過／遮断）を有する構成となる。
【００５９】
［加熱コイルの高周波電流と光検出部の検出電流との関係］
図５は、実施の形態１の誘導加熱調理器１において、加熱コイル１４に断続的に供給される高周波電流と、光検出部１３における検出電流との関係を示す波形図である。図５の（ａ）は、インバータ８から加熱コイル１４に断続的に供給される高周波電流の波形図である。図５の（ｂ）は、導光部２８における直線偏光の振動方向と検光子１８の透過軸Ｔ２とのなす角度の時間的変化を示している。図５の（ｃ）は、光検出部１３において検出された光を光電変換した検出電流（温度信号）を示す波形図である。
【００６０】
加熱コイル１４に供給される高周波電流波形は、インバータ８において形成され、所定の最高値と最小値との間を周期的に変化する略矩形状の波形である（図５の（ａ）参照。）。この高周波電流波形においては、加熱コイル１４に電流を供給しない無電流期間（ｔ_gap）が形成されている。即ち、無電流期間（ｔ_gap）は加熱コイル１４に電流が流れず、磁界が発生しない期間である。
【００６１】
図５の（ｂ）の波形図に示すように、加熱コイル１４の無電流期間（ｔ_gap）においては、加熱コイル１４の磁界が発生していないため、導光部２８においては偏光面が回転せず、検光子１８において光が遮断された状態となる。従って、無電流期間（ｔ_gap）において偏光部１２が被加熱物２からの赤外線を遮断しているため、光検出部１３は、図３において時刻ｔ２のときと同様に、光検出部１３の周囲に配設された部材からの電磁波（赤外線）を示す入力誤差信号（error１）と、温度に応じて変動する素子電流や暗電流などを含む出力誤差信号（error２）とを含む温度信号を出力し、この温度信号（検出電流）は最小値（Ｉ_low）を示す信号となる（図５の（ｃ）参照。）。即ち、無電流期間（ｔ_gap）において光検出部１３から出力される最小値（Ｉ_low）の検出電流である温度信号（Ｓt_gap）は、被加熱物２からの赤外線（電磁波）を示す入射光成分が含まれず、入力誤差信号（error１）と出力誤差信号（error２）のみを含む信号である（Ｓt_gap＝error１＋error２）。なお、図５の（ｃ）に示す波形図は、光検出部１３において検出される検出電流（温度信号）の例示である。
【００６２】
図５の（ｂ）に示したように、実施の形態１の誘導加熱調理器における非接触温度検出システムでは、加熱コイル１４に電流が流れて磁界が生じたときに導光部２８において回転する偏光面の回転角度（旋光角）は、偏光子１５の透過軸Ｔ１と検光子１８の透過軸Ｔ２とのなす角度（π／２rad）を越えるように設定されている。なお、導光部２８において回転する偏光面の回転角度（旋光角）としては、π／２rad以下であっても、後述する実施の形態１の変形例において説明するように、偏光面の回転角度がπ／２radのときの直線偏光の振幅（検出電流）を、検出された温度信号に基づいて演算処理により求めて対応することが可能である。
【００６３】
図５の（ｃ）に示す検出電流の波形のように、実施の形態１における非接触温度検出システムにおいては、導光部２８における偏光面の回転角度（旋光角）がπ／２radを越えるように設定されている。このため、導光部２８において直線偏光の振動方向と検光子の透過軸Ｔ２とのなす角度は確実に０radまたはπradに到達する。従って、検出電流値は、直線偏光の振動方向と検光子１８の透過軸Ｔ２とのなす角度が０radまたはπradのとき、検出電流は最大値（Ｉ_high）となり、０radより−側に超える角度およびπradより＋側に超える角度においては最大値（Ｉ_high）から低下した値となる。即ち、図５の（ｃ）に示す検出電流における最大値（Ｉ_high）のときの温度信号（Ｓmax）は、前述の図３において時刻ｔ１のときと同様に、被加熱物２からの赤外線（電磁波）を示す入射光成分と、入力誤差信号（error１）と、出力誤差信号（error２）とを含むものとなる（Ｓmax＝入射光成分＋error１＋error２）。
【００６４】
［非接触温度検出方法における温度検出処理］
実施の形態１の誘導加熱調理器１は、非接触温度検出システムの演算部７において、メモリ部１１に格納されている各種データを用いて温度検出処理が実行される。
【００６５】
図１のブロック図に示したように、実施の形態１における演算部７は、光検出部１３からの温度信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部１９と、Ａ／Ｄ変換部１９からの温度情報と、メモリ部１１からのデータに基づいて演算処理するマイコン（ＭＣＵ）２０とを備えている。メモリ部１１には、Ａ／Ｄ変換部１９からの温度情報を記録する第１メモリ２１と、マイコン２０において取得された最小値、および／またはデータ列における最小値の平均値が記録される第２メモリ２２と、温度情報における「最小値／平均値」と「最大値」との「差分値」に対応付けられた温度テーブルデータが予め格納された温度テーブルメモリ２３と、を備えている。
【００６６】
上記のように構成された実施の形態１の非接触温度検出システムにおいては、以下に説明する非接触温度検出方法の温度検出処理が実行される。図６は、非接触温度検出方法において実行される温度検出処理を示すフローチャートである。実施の形態１の誘導加熱調理器１において誘導加熱調理が開始されると同時に、トッププレート３の所定の位置に載置された被加熱物２に対する温度検出処理が開始される。
【００６７】
図６に示すフローチャートに示すように、温度検出処理が開始されると、駆動部５がインバータ８に出力する駆動信号において一定周期毎に無電流期間（ｔ_gap）が生じるように、制御部６は駆動部５を制御する（ステップ１０１：図５の（ａ）参照。）。駆動信号における無電流期間（ｔ_gap）に関する情報は演算部７に送出される。
【００６８】
ステップ１０２においては、駆動部５からの駆動信号がインバータ８に出力されているか否かが判別される。駆動信号がインバータ８に出力されているとき、ステップ１０３において、インバータ８に出力されている駆動信号が無電流期間（ｔ_gap）であるか否かが判別される。
【００６９】
インバータ８に出力されている駆動信号が無電流期間（ｔ_gap）であるときには、加熱コイル１４に電流が供給されておらず、インバータ８の出力が停止しているインバータ出力停止期間である（ステップ１０４）。次に、ステップ１０５においては、第２メモリ２２が初期化される。
【００７０】
ステップ１０６では、光検出部１３からの温度信号において、被加熱物２の温度を検出すべき所定期間の検出データ列を確定する処理を行う。ステップ１０６の検出データ列の確定処理の詳細については図７を参照して後述する。
【００７１】
ステップ１０７においては、確定された検出データ列における検出電流値の最小値、または平均値を取得する。即ち、このとき算出された「最小値／平均値」が、図５の（ｃ）の波形図において、無電流期間（ｔ_gap）で光検出部１３から出力された最小値（Ｉ_low）を示す検出電流に相当する。従って、このとき取得された「最小値／平均値」の温度データには、被加熱物２からの赤外線（電磁波）を示す入射光成分が含まれず、入力誤差信号（error１）と出力誤差信号（error２）のみが含まれた温度情報である。取得された「最小値／平均値」の温度データは第２メモリ２２に一旦記録され（ステップ１０８）、ステップ１０２に戻る。
【００７２】
ステップ１０３において、駆動信号が無電流期間（ｔ_gap）ではないと判別されたときには、高周波電流が加熱コイル１４に供給されており、インバータ出力期間である（ステップ１０９）。ステップ１１０においては第１メモリ２１が初期化される。
【００７３】
ステップ１１１では、光検出部１３からの温度信号において、温度検知すべき所定の期間の検出データ列を確定する処理を行う。ステップ１１１の検出データ列の確定処理の詳細については図７を参照して後述する。
【００７４】
ステップ１１２においては、確定された検出データ列における検出電流値の「最大値」を取得する。このとき取得された「最大値」の温度データには、被加熱物２からの赤外線（電磁波）を示す入射光成分と、入力誤差信号（error１）と、出力誤差信号（error２）とを含む温度情報である。
【００７５】
ステップ１１３においては、取得された「最大値」と、第２メモリ２２に記録されている「最小値／平均値」との「差分値」を算出する。このとき算出された「差分値」が被加熱物２からの赤外線（電磁波）を示す入射光成分に対応する値となる。従って、ステップ１１４においては、算出された「差分値」に基づいて、温度テーブルメモリ２３に予め格納されている温度テーブルデータにより現時点の被加熱物２の温度を正確に推定することができる。
【００７６】
上記の図６に示した温度検出処理のフローは、駆動部５からインバータ８への駆動信号の供給が停止（調理終了）されるまで継続される（ステップ１１５）。
【００７７】
図７は、図６に示したステップ１０６、１１１における検出データ列の確定処理のフローチャートである。検出データ列の確定処理は、光検出部１３から演算部７に入力された温度信号において、温度検知すべき所定の期間の検出データ列Ｄｃを確定するものである。ステップ２０１においては、光検出部１３からの温度信号を構成する検出データＤ（ｉ）が瞬時毎に入力される。検出データＤ（ｉ）は、所定の期間（ｉ＜ｎ）だけ取り込まれて記録される。即ち、ステップ２０２からステップ２０４の循環フローにおいて、検出データＤ（ｉ）がインクリメント（ｉ＝ｉ＋１）されて所定の期間だけ取り込まれて記録される。ステップ２０５において所定の期間（ｉ＜ｎ）の検出データ列Ｄｃ（ｉ,ｉ＋１,ｉ＋２,ｉ＋３,・・・,ｉ+（ｎ−１））が確定され、ステップ２０６において確定した検出データ列Ｄｃが記録される。ここで、ｉ、ｎは正の整数であり、検出データ列Ｄｃがｎ個の検出データＤ（ｉ）で構成されていることを示す。このとき記録されるメモリとしては、ステップ１０６における検出データ列Ｄｃの確定処理では第２メモリ２２に記憶され、ステップ１１２における検出データ列Ｄｃの確定処理では第１メモリ２１に記憶されてもよい。
【００７８】
［変形例］
前述のように、実施の形態１の構成においては、加熱コイル１４に電流が流れて磁界が生じたときに導光部２８において回転する偏光面の角度（旋光角）が、偏光子１５の透過軸Ｔ１と検光子１８の透過軸Ｔ２とのなす角度（π／２rad）を越えるように設定されている例で説明した。なお、導光部２８において磁界により回転する偏光面の角度（旋光角）としては、π／２rad以下であっても、偏光面の回転角度がπ／２radのときの直線偏光の振幅（検出電流）を、検出された温度信号に基づいて演算処理により求めることが可能である。このように演算処理により偏光面の回転角度をπ／２radとして、被加熱物２の温度を検出する非接触温度検出システムの例を、変形例として以下に説明する。
【００７９】
導光部２８を伝播する直線偏光の振幅を「Ａ」とし、直線偏光が導光部２８を通過したときに、その偏光面が回転する角度である旋光角を「θ」とすると、検光子１８の透過軸Ｔ２が偏光子１５の透過軸Ｔ１に対して「π／２」の角度であるとすると、旋光角「θ」と検光子１８の透過軸Ｔ２とのなす角度は、「（π／２）−θ」となる。
【００８０】
従って、このとき演算部７が算出した入射光成分（Ｂ）は、言い換えると、誤差電流（「error１」＋「error２」）を減算した後に抽出される入射光成分（Ｂ）は、下記の式（１）で表される。
【００８１】
Ｂ＝|Ａ|２cos２｛（π／２）−θ｝          （１）
【００８２】
式（１）から下記の式（２）に示すように、導光部２８を伝播する直線偏光の振幅「Ａ」は、演算部７において算出される入射光成分（Ｂ）と旋光角「θ」とから推定することができる。
【００８３】
|Ａ|２＝Ｂ／cos２｛（π／２）−θ｝          （２）
【００８４】
ここで、簡易的には旋光角「θ」と磁界の強さと加熱コイル１４を流れる高周波電流の大きさは比例関係を有するものとする。従って、導光部２８において磁界により回転する偏光面の角度がπ／２rad以下であっても、そのときに演算部７が算出した入射光成分（Ｂ）に基づいて導光部２８において伝播する直線偏光の振幅「Ａ」を推定することができる。
【００８５】
以上のように、旋光角「θ」がπ／２rad以下（−π／２＜θ＜π／２）の場合においても、被加熱物２からの赤外線（電磁波）および誤差電流（「error１」＋「error２」）を含む実質的に直線偏光の振幅「Ａ」に対応する入射光成分を推定することが可能となる。結果的には、変形例の構成においても、被加熱物２の温度を非接触で高精度に検知することができる。
【００８６】
上記のように、変形例の非接触温度検出システムにおいては、導光部２８における直線偏光の旋光角が±π／２radに満たないとき、導光部２８における直線偏光の旋光角の情報と、光検出部１３からの温度信号とに基づいて、直線偏光の旋光角が±π／２radのときに検出する信号値を推定して、当該信号値から前記誤差成分（error１＋error２）を除去し、被加熱物２の温度を検知する構成である。
【００８７】
上記のように、実施の形態１の誘導加熱調理器１においては、非接触温度検出システムにより温度検出処理を行うことにより、トッププレート３の所定の領域に載置された被加熱物２の温度（底面温度）を精度高く検知することができる。特に、被加熱物２が１５０℃以下の低温度の場合であっても、非接触温度検出システムおよび非接触温度検出方法においては、光検出部１３の周囲に配設された構成物からの赤外線（電磁波）による誤差分や、光検出部１３自体における温度変化などにより生じる誤差分を較正することができ、精度の高い温度検知が可能となる。
【００８８】
以上のように、実施の形態１の誘導加熱調理器１は、非接触温度検出システムおよび被接触温度検出方法により、非接触温度検出システムが高温度および強磁界の環境下に設けられている構成であっても、誘導加熱される被加熱物２の温度を高精度に検知することができる。
【００８９】
（実施の形態２）
以下、本開示に係る実施の形態２の非接触温度検出システムを備えた誘導加熱調理器１Ａについて説明する。実施の形態２における非接触温度検出システムおよび非接触温度検出方法に関しては、実施の形態１における非接触温度検出システムおよび非接触温度検出方法との相違点を中心に説明する。なお、実施の形態２の説明において、前述の実施の形態１と同様の作用、構成、および機能を有する要素には同じ参照符号を付し、重複する記載を避けるため説明を省略する場合がある。
【００９０】
図８は、実施の形態２の誘導加熱調理器１Ａにおける非接触温度検出システムに関連する構成を示すブロック図である。実施の形態２の非接触温度検出システムにおいて前述の実施の形態１の構成と異なる点は、電源部４Ａが駆動部５に対して商用周波数の電力をインバータ８の駆動電源として供給している点である。また、実施の形態２の非接触温度検出システムには、光検出部１３において検出された検出信号に対して高周波分を除去して平滑化して温度信号を形成する平滑化回路２４が設けられている。更に、実施の形態２における演算部７Ａにおいては、メモリ部１１Ａの構成が実施の形態１の構成と異なっている。
【００９１】
図９は、実施の形態２の誘導加熱調理器１Ａにおいて、加熱コイル１４に断続的に供給される高周波電流と、光検出部１３における検出電流と、平滑化回路２４から出力される検出電流（温度信号）との関係を示す波形図である。図９の（ａ）は、インバータ８から加熱コイル１４に供給される高周波電流の波形図である。図９の（ｂ）は、導光部２８における直線偏光の振動方向と検光子１８の透過軸Ｔ２とのなす角度の時間的変化を示している。図９の（ｃ）は、光検出部１３において検出された光を光電変換した検出電流を示す波形図である。図９の（ｄ）は、光検出部１３の検出電流信号に対して高周波分を除去し、平滑化した平滑化回路２４から出力された検出電流（温度信号）を示す波形図である。
【００９２】
図９の（ａ）の高周波電流の波形図に示すように、実施の形態２の非接触温度検出システムにおいては、駆動部５にはインバータ８に対する駆動電源として商用周波数の電力が断続的に供給されるため、インバータ８におけるスイッチング動作により商用周波数で交番する高周波電流が加熱コイル１４に供給される。従って、実施の形態２における加熱コイル１４に供給される高周波電流は、図９の（ａ）に示すように、商用周波数で交番する高周波電流波形となる。このように形成された断続的な高周波電流波形においては、加熱コイル１４に電流を供給しない無電流期間（ｔ_gap）を有している。即ち、無電流期間（ｔ_gap）においては加熱コイル１４で磁界が発生せず、導光部２８において偏光面が回転しない期間である。
【００９３】
図９の（ｂ）の波形図に示すように、加熱コイル１４の無電流期間（ｔ_gap）においては、加熱コイル１４の磁界が発生していないため、導光部２８においては偏光面が回転せず、検光子１８において光が遮断された状態となる。従って、無電流期間（ｔ_gap）において、光検出部１３および平滑化回路２４は、被加熱物２からの赤外線（電磁波）を示す入射光成分を含まず、光検出部１３の周囲に配設された構成物からの赤外線（電磁波）を示す入力誤差信号（error１）と、温度に応じて変動する素子電流や暗電流などを含む出力誤差信号（error２）とを含む最小値（Ｉ_low）の検出電流を出力する（図９の（ｃ）および（ｄ）参照。）。図９の（ｃ）に示す波形図が、光検出部１３から出力された検出電流波形の例示であり、図９の（ｄ）に示す波形図が、平滑化回路２４から出力された検出電流波形の例示である。
【００９４】
図９の（ａ）に示すように、実施の形態２の誘導加熱調理器における非接触温度検出システムにおいては、加熱コイル１４に供給される高周波電流が商用周波数で交番する断続的な高周波電流波形であり、商用周波数の半周期毎に加熱コイル１４に電流を供給しない無電流期間（ｔ_gap：零交差）を有している。この無電流期間（ｔ_gap）においては加熱コイル１４が磁界を発生せず、導光部２８において偏光面が回転しない期間である。このように実施の形態２における非接触温度検出システムでは、加熱コイル１４に供給される駆動信号の高周波電流が所定の期間毎に無電流期間（ｔ_gap）を有しているため、所定の期間毎に導光部２８においては遮断と透過とを繰り返すシャッタ機能が実行される。従って、実施の形態２における非接触温度検出システムの構成では、実施の形態１の構成とは異なり、加熱コイル１４に供給される駆動信号に対して無電流期間（ｔ_gap）を特別に付加する構成を必要としない。
【００９５】
上記のように、実施の形態２の非接触温度検出システムにおいては、加熱コイル１４に供給される高周波電流が商用周波数の電源からの電力に基づいて作成されているため、断続的な高周波電流において磁界を生じていない無電流期間（t_gap）が零交差領域となっている。
【００９６】
［非接触温度検出方法における温度検出処理］
実施の形態２の非接触温度検出システムにおいては、演算部７Ａがメモリ部１１Ａに格納されている各種データを用いて温度検出処理が実行される。実施の形態２の非接触温度検出システムにおいて、メモリ部１１Ａには、Ａ／Ｄ変換部１９からの温度情報、マイコン２０において取得された「最大値」および「最小値」を記憶する第１メモリ２１と、温度情報における「最小値」と「最大値」との「差分値」に対応付けられた温度テーブルデータが予め格納された温度テーブルメモリ２３と、を備えている。
【００９７】
図１０は、実施の形態２の非接触温度検出システムにおいて実行される温度検出処理を示すフローチャートである。実施の形態２の誘導加熱調理器１Ａにおいて加熱調理が開始されると同時に、トッププレート３の所定の位置に載置された被加熱物２に対する温度検出処理が開始される。
【００９８】
図１０に示すフローチャートに示すように、誘導加熱調理が開始されると温度検出処理が開始され、制御部６は駆動部５がインバータ８に対して所望の駆動信号を出力するよう制御する。駆動信号における無電流期間（ｔ_gap）に関する情報は演算部７に送出される。
【００９９】
ステップ３０１においては、駆動部５からの駆動信号がインバータ８に出力されているか否かが判別される。駆動信号がインバータ８に出力されているとき、ステップ３０２において、第１メモリ２１が初期化される。
【０１００】
ステップ３０３では、光検出部１３からの温度信号において、被加熱物２の温度を検出すべき所定期間の検出データ列を確定する処理を行う。ステップ３０３の検出データ列の確定処理の詳細については、前述の実施の形態１において図７のフローチャートを用いて説明と同様であるので、その説明を省略する。
【０１０１】
ステップ３０４においては、確定された検出データ列における検出電流値の「最小値」および「最大値」を取得する。このとき取得された検出電流値の「最小値」は、図９の（ｄ）の波形図において、無電流期間（ｔ_gap）で平滑化回路２４から出力された温度信号における最小値（Ｉ_low）を示す検出電流である。このとき取得された「最小値」の温度データには、被加熱物２からの赤外線（電磁波）を示す入射光成分が含まれず、入力誤差信号（error１）と出力誤差信号（error２）のみが含まれた温度情報である。また、確定された検出データ列から取得された「最大値」の温度データには、被加熱物２からの赤外線（電磁波）を示す入射光成分と、入力誤差信号（error１）と、出力誤差信号（error２）とが含まれる。
【０１０２】
ステップ３０５においては、取得された「最小値」および「最大値」の「差分値」を算出する。このとき算出された「差分値」が被加熱物２からの赤外線（電磁波）を示す入射光成分に対応する値となる。ステップ３０６においては、算出された「差分値」に基づいて、温度テーブルメモリ２３に予め記憶されている温度テーブルデータにより現時点の被加熱物２の温度を正確に推定する。
【０１０３】
上記の温度検出処理のフローは、駆動信号のインバータ８への供給が停止（調理終了）されるまで継続される（ステップ３０７）。
【０１０４】
上記のように、実施の形態２の誘導加熱調理器１Ａにおいては、非接触温度検出システムにより温度検出処理を行うことにより、トッププレート３の所定の領域に載置された被加熱物２の温度（底面温度）を精度高く検知することができる。特に、被加熱物２が１５０℃以下の低温度の場合であっても、非接触温度検出システムおよび非接触温度検出方法においては、光検出部１３の周囲に配設された構成物からの赤外線（電磁波）による誤差分や、光検出部１３自体における温度変化などにより生じる誤差分を較正することができ、精度の高い温度検知が可能となる。
【０１０５】
以上のように、実施の形態２の誘導加熱調理器１Ａは、非接触温度検出システムが高温度および強磁界の環境下に設けられている構成であっても、誘導加熱される被加熱物２の温度を高精度に検知することができる構成となる。
【０１０６】
（実施の形態３）
以下、本開示に係る実施の形態３の非接触温度検出システムを備えた誘導加熱調理器１Ｂについて説明する。実施の形態３における非接触温度検出システムおよび非接触温度検出方法に関しては、実施の形態１および実施の形態２における非接触温度検出システムおよび非接触温度検出方法との相違点を中心に説明する。なお、実施の形態３の説明において、前述の実施の形態１および実施の形態２と同様の作用、構成、および機能を有する要素には同じ参照符号を付し、重複する記載を避けるため説明を省略する場合がある。
【０１０７】
実施の形態３の非接触温度検出システムにおいて前述の実施の形態２の構成と異なる点は、演算部７Ｂの構成である。なお、実施の形態３における演算部７Ｂにおいては、非接触温度検出システムに関連するメモリ部１１Ｂには少なくとも温度テーブルメモリ２３を有する構成である。
【０１０８】
実施の形態３の非接触温度検出システムにおいては、実施の形態２の非接触温度検出システムにおける演算部７Ａを演算部７Ｂに変更した構成で説明するが、実施の形態１の非接触温度検出システムにおける構成に実施の形態３の演算部７Ｂを適用することも可能である。但し、実施の形態３の演算部７Ｂを実施の形態１の演算部７に適用する場合には、加熱コイル１４に供給される駆動信号に無電流期間（t_gap）を付加する構成を必要とする。
【０１０９】
図１１は、実施の形態３の誘導加熱調理器１Ｂにおいて、非接触温度検出システムの演算部７Ｂの構成を示すブロック図である。実施の形態３の非接触温度検出システムにおけるその他の構成は、図８に示した実施の形態２の非接触温度検出システムと同じである。実施の形態３の非接触温度検出システムにおける演算部７Ｂは、光検出部１３からの温度信号が分岐されて入力されるピークホールド回路２５およびボトムホールド回路２６を備えている。即ち、ピークホールド回路２５は温度信号における「最大値」を保持する回路であり、ボトムホールド回路２６は温度信号における「最小値」を保持する回路である。ピークホールド回路２５およびボトムホールド回路２６としては、入力信号に対して最も大きな値または最も小さな値を保持することができる回路構成が用いられる。
【０１１０】
図１２は、実施の形態３の非接触温度検出システムにおいて実行される温度検出処理を示すフローチャートである。実施の形態３の誘導加熱調理器１Ｂにおいて加熱調理が開始されると同時に、トッププレート３の所定の位置に載置された被加熱物２に対する温度検出処理が開始される。
【０１１１】
図１２に示すフローチャートに示すように、誘導加熱調理が開始されると温度検知開始処理が実行されると共に、制御部６は駆動部５がインバータ８に対して所望の駆動信号を出力するよう制御する。駆動信号における無電流期間（ｔ_gap）に関する情報は演算部７Ｂに送出される。
【０１１２】
ステップ４０１においては、駆動部５からの駆動信号がインバータ８に出力されているか否かを判別される。駆動信号がインバータ８に出力されているとき、ピークホールド回路２５において温度信号の「最大値」が取得され、ボトムホールド回路２６において温度信号の「最小値」が取得される（ステップ４０２）。取得された「最大値」と「最小値」は比較回路２７において比較され、比較回路２７はその「差分値」を出力する（ステップ４０３）。マイコン（ＭＣＵ）２０は、差分値に基づいて、温度テーブルメモリ２３に予め記憶されている温度テーブルデータにより現時点の被加熱物２の温度を正確に推定する（ステップ４０４）。上記の温度検出処理のフローは、駆動信号のインバータ８への供給が停止（調理終了）されるまで継続される（ステップ４０５）。
【０１１３】
上記のように、実施の形態３の誘導加熱調理器１Ｂにおいては、非接触温度検出システムにより温度検出処理を行うことにより、トッププレート３の所定の領域に載置された被加熱物２の温度（底面温度）を精度高く検知することができる。特に、被加熱物２が１５０℃以下の低温度の場合であっても、非接触温度検出システムおよび非接触温度検出方法においては、光検出部１３の周囲に配設された構成物からの赤外線（電磁波）による誤差分や、光検出部１３自体における温度変化などにより生じる誤差分を較正することができ、精度の高い温度検知が可能となる。
【０１１４】
実施の形態３の誘導加熱調理器１Ｂは、非接触温度検出システムが高温度および強磁界の環境下に設けられている構成であっても、誘導加熱される被加熱物２の温度を高精度に検知することができる構成を有する。
【０１１５】
以上のように各実施の形態において説明したように、本開示の非接触温度検出システム、非接触温度検出方法、および非接触温度検出システムを備えた誘導加熱装置（誘導加熱調理器を含む）は、高温度および強磁界の環境下において、誘導加熱される被加熱物の温度を高精度に検出することができ、特に低温調理においても適切な温度管理を適時に行うことができ、ユーザにおいては使い勝手の良い調理器具を提供することができる。
【０１１６】
本開示をある程度の詳細さをもって各実施の形態において説明したが、これらの構成は例示であり、これらの実施の形態の開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものである。本開示においては、各実施の形態における要素の置換、組合せ、および順序の変更は請求された本開示の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本開示は、誘導加熱される被加熱物の温度を高精度に検出することができ、特に低温度の被加熱物を高精度にタイムラグなく検出することができる構成は、被加熱物に対する最適な温度管理を適時に行うことができるため、不必要な加熱エネルギーの消費を低減することができ、省エネルギー化を達成できる有用な構成となる。
【符号の説明】
【０１１８】
１、１Ａ、１Ｂ  誘導加熱調理器
２  被加熱物（調理鍋）
３  トッププレート
４、４Ａ  電源部
５  駆動部
６  制御部
７、７Ａ、７Ｂ  演算部
８  インバータ
９  操作部
１０  表示部
１１、１１Ａ、１１Ｂ  メモリ部
１２  偏光部
１３  光検出部
１４  加熱コイル
１５  偏光子
１６ａ  第１導光部
１６ｂ  第２導光部
１７  ファラデー回転子
１８  検光子
１９  Ａ／Ｄ変換部
２０  マイコン
２１  第１メモリ
２２  第２メモリ
２３  温度テーブルメモリ
２４  平滑化回路
２５  ピークホールド回路
２６  ボトムホールド回路
２７  比較回路
２８  導光部
【図１】
2020129484.tif 000003
【図２】
2020129484.tif 000004
【図３】
2020129484.tif 000005
【図４】
2020129484.tif 000006
【図５】
2020129484.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
2020129484.tif 000010
【図９】
2020129484.tif 000011
【図１０】
2020129484.tif 000012
【図１１】
2020129484.tif 000013
【図１２】
2020129484.tif 000014