(57)【要約】【課題】温度検知の被測定物である調理用容器が非灰色体に属する鍋、灰色体に属する鍋、または低放射率系の鍋であっても、例えば低温度から高温度の範囲において、調理用容器の温度を高精度で測定することを目的とする。【解決手段】第１赤外線受光素子１９から出力される赤外線強度信号の値（赤外線強度“Ａ”）、第２赤外線受光素子２１から出力される赤外線強度信号の値（赤外線強度“Ｂ”）を使用して得られる温度Ｔ１、温度Ｔ２、赤外線受光素子２８から出力される受光パルス信号の電圧値“Ｖｏｕｔ”と第２しきい値“ＳＨ２”との比較結果に基づき、五徳７上に載せられている調理用容器２が有機シリコン系塗装鍋、アルマイト鍋などの非灰色体に属する鍋、黒色塗装鍋、銀色塗装鍋などの灰色体に属する鍋、またはステンレス鍋などの低放射率系に属する鍋のいずれかであるか判定して、調理用容器２の材質に適した温度演算方法にて温度を演算し検出する。【選択図】図１
2010210259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の温度を非接触状態で検出する温度検出装置であって、
前記被測定物からその表面温度に応じて放射される赤外線領域における二つの異なる波長領域の赤外線強度を検出する放射光検出手段と、
前記被測定物に対して所定の波長領域の赤外線を照射する赤外線照射手段と、
前記赤外線照射手段から照射された前記赤外線の前記被測定物からの反射光を受光するように配置された赤外線受光手段と、
前記放射光検出手段の出力及び前記赤外線受光手段の出力に基づいて前記被測定物の温度を検出する温度検出手段と、により構成され、
前記温度検出手段は、
前記被測定物から放射される前記二つの波長領域における第１の波長領域の赤外線強度に基づいて第１温度を算出し、前記被測定物から放射される前記二つの波長領域における前記第１の波長領域よりも長い第２の波長領域の赤外線強度に基づいて第２温度を算出し、
（ａ）前記第２温度が前記第１温度よりも高い場合には前記被測定物を非灰色体とみなし、当該非灰色体の前記第２の波長領域の赤外線強度に基づいて前記被測定物の温度を算出し、
（ｂ）前記第２温度が前記第１温度と同じか又は低い場合であって前記赤外線照射手段点灯時における前記赤外線受光手段の出力値が予め設定された閾値と同じか又は小さい時には前記被測定物を灰色体とみなし、当該灰色体の前記第１の波長領域と前記第２の波長領域との赤外線強度比に基づいて前記被測定物の温度を算出し、
（ｃ）前記赤外線照射手段点灯時における前記赤外線受光手段の出力値が前記閾値よりも大きい場合は前記被測定物を低放射率体とみなし、当該低放射率体の前記第２の波長領域の赤外線強度に基づいて前記被測定物の温度を算出する、
ことを特徴とする温度検出装置。
【請求項２】
前記放射光検出手段が、前記被測定物の波長の変化に対する放射率の変化が小さい小変動範囲又は波長の変化に対する放射率の変化が大きい大変動範囲に対応させて、前記大変動範囲に設定した前記第１の波長領域についての赤外線強度と前記小変動範囲に設定した前記第２の波長領域についての赤外線強度と、の夫々を検出するように構成され、
前記温度検出手段における前記第１温度の算出は、放射率が予め判明している基準体の温度変化に対する前記第１の波長領域における赤外線強度の変化を示す相関特性と前記被測定物から放射された前記第１の波長領域についての赤外線強度とに基づいて、前記被測定物から放射された赤外線強度と同じ赤外線強度に対応する前記基準体の温度を前記第１温度とし、
前記温度検出手段における前記第２温度の算出は、前記温度検出手段が、前記基準体の温度変化に対する前記第２の波長領域の赤外線強度の変化を示す相関特性と前記被測定物から放射された前記第２の波長領域の赤外線強度とに基づいて、前記被測定物から放射された赤外線強度と同じ赤外線強度に対応する前記基準体の温度を前記第２温度とする、ことを特徴とする請求項１に記載の温度検出装置。
【請求項３】
前記第１の波長領域は、３．１乃至４．２μｍの範囲内から選択され、
前記第２の波長領域は、８．０乃至２０．０μｍの範囲内から選択される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の温度検出装置。
【請求項４】
前記被測定物が非灰色体とみなされると、当該被測定物の温度は、放射率が０．８乃至０．９５の範囲にて算出されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかの項に記載の温度検出装置。
【請求項５】
前記被測定物が低放射率体とみなされると、当該被測定物の温度は、放射率が０．３未満の範囲で算出されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかの項に記載の温度検出装置。
【請求項６】
前記赤外線照射手段の点灯時において前記赤外線受光手段の出力値が、所定値よりも小さい場合には、前記被測定物が温度測定位置に存在していない旨の警告信号を出力する請求項１乃至５の何れかの項に記載の温度検出装置。
【請求項７】
前記被測定物は、外部から電気又は磁気エネルギ若しくはガス等の燃焼エネルギが与えられて加熱される鍋、フライパン等の調理用器具若しくは当該調理用器具上の食物等の被加熱物であることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の温度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物の温度を非接触状態で検出する温度検出装置及び温度検出方法に関し、特に、ガス又は電気等のエネルギにより加熱される鍋、フライパン等の調理用器具の底面温度又は加熱調理される料理等の被加熱物の温度を非接触で検出する温度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
温度測定対象の物体（本願では、「被測定物」という）の表面温度（以下、適宜単に「温度」という）を非接触状態で測定する温度測定技術が、従来から種々知られている。ここで、被測定物はその温度に依存した赤外線領域のエネルギを放射するため、被測定物の温度を非接触状態で測定するためには、赤外線センサを使用して被測定物が放射する赤外線強度を測定するのが一般的である。
【０００３】
被測定物が鍋やフライパン等の調理用器具の場合は、検出した赤外線強度に基づいて当該調理用器具の温度を算出し、調理用容器の温度を設定温度に維持するべくガスや電気等の加熱手段を制御したり、調理用容器の過度の温度上昇を回避させるために加熱手段による加熱動作を停止させる等の処理を行うのである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、調理用容器が黒体、または灰色体、あるいは非灰色体の何れであっても、またステンレス鍋などのように、放射率が低い材料であっても、低い温度から高い温度まで、調理用容器の温度を高精度に測定することができる温度検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために本発明（請求項１）は、被測定物の温度を非接触状態で検出する温度検出装置であって、前記被測定物からその表面温度に応じて放射される赤外線領域における二つの異なる波長領域の赤外線強度を検出する放射光検出手段と、前記被測定物に対して所定の波長領域の赤外線を照射する赤外線照射手段と、前記赤外線照射手段から照射された前記赤外線の前記被測定物からの反射光を受光するように配置された赤外線受光手段と、前記放射光検出手段の出力及び前記赤外線受光手段の出力に基づいて前記被測定物の温度を検出する温度検出手段と、により構成され、前記温度検出手段は、前記被測定物から放射される前記二つの波長領域における第１の波長領域の赤外線強度に基づいて第１温度を算出し、前記被測定物から放射される前記二つの波長領域における前記第１の波長領域よりも長い第２の波長領域の赤外線強度に基づいて第２温度を算出し、（ａ）前記第２温度が前記第１温度よりも高い場合には前記被測定物を非灰色体とみなし、当該非灰色体の前記第２の波長領域の赤外線強度に基づいて前記被測定物の温度を算出し、（ｂ）前記第２温度が前記第１温度と同じか又は低い場合であって前記赤外線照射手段点灯時における前記赤外線受光手段の出力値が予め設定された閾値と同じか又は小さい時には前記被測定物を灰色体とみなし、当該灰色体の前記第１の波長領域と前記第２の波長領域との赤外線強度比に基づいて前記被測定物の温度を算出し、（ｃ）前記赤外線照射手段点灯時における前記赤外線受光手段の出力値が前記閾値よりも大きい場合は前記被測定物を低放射率体とみなし、当該低放射率体の前記第２の波長領域の赤外線強度に基づいて前記被測定物の温度を算出する、ことを特徴としている。
【０００６】
また、本発明（請求項２）は、請求項１に記載の温度検出装置において、前記放射光検出手段が、前記被測定物の波長の変化に対する放射率の変化が小さい小変動範囲又は波長の変化に対する放射率の変化が大きい大変動範囲に対応させて、前記大変動範囲に設定した前記第１の波長領域についての赤外線強度と前記小変動範囲に設定した前記第２の波長領域についての赤外線強度と、の夫々を検出するように構成され、前記温度検出手段における前記第１温度の算出は、放射率が予め判明している基準体の温度変化に対する前記第１の波長領域における赤外線強度の変化を示す相関特性と前記被測定物から放射された前記第１の波長領域についての赤外線強度とに基づいて、前記被測定物から放射された赤外線強度と同じ赤外線強度に対応する前記基準体の温度を前記第１温度とし、前記温度検出手段における前記第２温度の算出は、前記温度検出手段が、前記基準体の温度変化に対する前記第２の波長領域の赤外線強度の変化を示す相関特性と前記被測定物から放射された前記第２の波長領域の赤外線強度とに基づいて、前記被測定物から放射された赤外線強度と同じ赤外線強度に対応する前記基準体の温度を前記第２温度とする、ことを特徴としている。
【０００７】
また、本発明（請求項３）は、請求項１又は２に記載の温度検出装置において、前記第１の波長領域は、３．１乃至４．２μｍの範囲内から選択され、前記第２の波長領域は、８．０乃至２０．０μｍの範囲内から選択されることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明（請求項４）は、請求項１乃至３の何れかの項に記載の温度検出装置において、前記被測定物が非灰色体とみなされると、当該被測定物の温度は、放射率が０．８乃至０．９５の範囲にて算出されることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明（請求項５）は、請求項１乃至３の何れかの項に記載の温度検出装置において、前記被測定物が低放射率体とみなされると、当該被測定物の温度は、放射率が０．３未満の範囲で算出されることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明（請求項６）は、請求項１乃至５の何れかの項に記載の温度検出装置において、前記赤外線照射手段の点灯時において前記赤外線受光手段の出力値が、所定値よりも小さい場合には、前記被測定物が温度測定位置に存在していない旨の警告信号を出力することを特徴としている。
【００１１】
そして、本発明（請求項７）は、請求項１乃至６の何れかに記載の温度検出装置において、前記被測定物は、外部から電気又は磁気エネルギ若しくはガス等の燃焼エネルギが与えられて加熱される鍋、フライパン等の調理用器具若しくは当該調理用器具上の食物等の被加熱物であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本願の温度検出装置では、調理用容器が黒色体、または灰色体、あるいは非灰色体の何れであっても、またステンレス鍋などのように、放射率が低い材料であっても、調理用容器を構成する物質の放射率を設定することなく、低い温度から高い温度まで、調理用容器の温度を高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による温度検出装置の一形態を使用した調理設備の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す調理設備の動作例を示すフローチャートである。
【図３】黒体炉、各鍋材料の放射率と、波長との関係を示す放射率／波長グラフである。
【図４】黒色塗装鍋から放射される赤外線の放射スペクトルを示すグラフである。
【図５】銀色塗装鍋から放射される赤外線の放射スペクトルを示すグラフである。
【図６】アルマイト鍋から放射される赤外線の放射スペクトルを示すグラフである。
【図７】火炎から放射される光のうち、赤外線成分の放射スペクトルを示すグラフである。
【図８】黒体炉から放射される赤外線の強度と、温度との関係を示すグラフである。
【図９】黒色塗装鍋から放射される赤外線の強度と、温度との関係を示すグラフである。
【図１０】銀色塗装鍋から放射される赤外線の強度と、温度との関係を示すグラフである。
【図１１】アルマイト鍋から放射される赤外線の強度と、温度との関係を示すグラフである。
【図１２】黒色塗装鍋、銀色塗装鍋、アルマイト鍋から放射される赤外線の赤外線強度比と、温度との関係を示すグラフである。
【図１３】調理用容器を外した状態で、赤外線発光素子に印加される駆動パルス信号と、赤外線受光素子から出力される受光パルス信号の関係を示すグラフである。
【図１４】調理用容器として、黒色塗装鍋をセットした状態で、赤外線発光素子に印加される駆動パルス信号と、赤外線受光素子から出力される受光パルス信号の関係を示すグラフである。
【図１５】調理用容器として、アルマイト鍋をセットした状態で、赤外線発光素子に印加される駆動パルス信号と、赤外線受光素子から出力される受光パルス信号の関係を示すグラフである。
【図１６】調理用容器として、ステンレス鍋をセットした状態で、赤外線発光素子に印加される駆動パルス信号と、赤外線受光素子から出力される受光パルス信号の関係を示すグラフである。
【図１７】調理用容器として、銅鍋をセットした状態で、赤外線発光素子に印加される駆動パルス信号と、赤外線受光素子から出力される受光パルス信号の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明による温度検出装置の一例について、詳細に説明する。
図１は、本発明による温度検出装置の一形態を使用した調理設備の一例を示す概略構成図である。図１に示す調理設備１は、燃料ガスによって調理用容器（特許請求の範囲で使用されている被測定物に対応する部分）２を加熱するガスレンジ機構３と、非接触で、調理用容器２の温度を測定する温度検出装置４とを備えており、ガスレンジ機構３によって、調理用容器２を加熱しながら、温度検出装置４によって、非接触で、調理用容器２の温度を測定し、調理用容器２の温度が指定温度になるように、また高温になりすぎないように、ガスレンジ機構３を制御する。
【００１５】
ガスレンジ機構３は、面一状に形成される天板５と、天板５に形成された開口部６を囲むように、天板５上に載置される五徳７と、天板５に形成された開口部６の下側に、天板５から少し離間して配置される環状のガスバーナ８と、ガスバーナ８の中央部分に取り付けられる汁受皿９と、ガス管１０などを介して供給される燃料ガスを断続させる燃料供給断続弁１１と、燃料供給断続弁１１から吐出される燃料ガスの通過量を調節する燃料供給量調節弁１２と、外部から入力された信号などに基づき、燃料供給断続弁１１、燃料供給量調節弁１２などを制御する燃焼制御回路１３と、燃料供給量調節弁１２から吐出される燃料ガスを取り込み、勢い良く噴出させるガスノズル１４と、ガスノズル１４から噴出される燃料ガスによって生じる負圧を利用して、周囲から燃焼用の空気を取り込み、混合気にした後、ガスバーナ８の内周部側に形成された各炎口１６から噴出させて、燃焼させる混合管１５とを備えている。
【００１６】
そして、ガスレンジ機構３の前面などに設けられた操作パネル（図示は省略する）などが操作されて、点火指示、火力指定指示などが入力されたとき、燃焼制御回路１３によって、燃料供給断続弁１１を開状態にさせるとともに、燃料供給量調節弁１２の開度を調節させて、ガスノズル１４から燃料ガスを噴射させることにより、混合管１５からガスバーナ８に最適な量の混合気を供給させて、ガスバーナ８の各炎口１６から噴出させ、燃焼させる。
【００１７】
また、温度検出装置４は、汁受皿９の中央部に形成された開口部（図示ぜず）に配置され、五徳７上に載せられている調理用容器２から放射される赤外線のうち、第１波長領域“α１（Ｋ１）”の波長成分を透過させる第１光学フィルタ１８と、第１光学フィルタ１８の下側に配置され、第１光学フィルタ１８を透過した赤外線を受光して、赤外線強度信号を出力する第１赤外線受光素子（特許請求の範囲で使用されている放射光検出手段に対応する部分）１９と、汁受皿９の開口部に配置され、五徳７上に載せられている調理用容器２から放射される赤外線のうち、第２波長領域“α２（Ｋ２）”の波長成分を透過させる第２光学フィルタ２０と、第２光学フィルタ２０の下側に配置され、第２光学フィルタ２０を透過した赤外線を受光して、赤外線強度信号を出力する第２赤外線受光素子（特許請求の範囲で使用されている放射光検出手段に対応する部分）２１と、第１赤外線受光素子１９から出力される赤外線強度信号、第２赤外線受光素子２１から出力される赤外線強度信号を使用して、調理用容器２の温度を演算し、操作パネル、燃焼制御回路１３などに温度検知信号（調理用容器２の温度を示す信号）を供給する処理などを行う温度演算回路（特許請求の範囲で使用されている温度検出手段に対応する部分）２２と、を備えている。
【００１８】
さらに、温度検出装置４は、温度演算回路２２から発光指示信号が出力されているとき、“０．１Ｈｚ”のパルス電圧を出力する発光制御回路２３と、汁受皿９の側面上部に形成された開口部２４に配置され、発光制御回路２３からパルス電圧が出力されているとき、第１波長領域“α１（Ｋ１）”、第２波長領域“α２（Ｋ２）”と異なる波長（例えば、波長“Ｈ３”）の赤外線を生成して、五徳７上の調理用容器２下面に出射する赤外線発光素子（特許請求の範囲で使用されている赤外線照射手段に対応する部分）２５と、汁受皿９の側面上部に形成された開口部２６に配置され、五徳７上に載せられた調理用容器２下面から出射される赤外線のうち、波長“Ｈ３”の赤外線（赤外線発光素子２５から出射され、五徳７上の調理用容器２下面で反射されたパルス状の赤外線）を選択的に受光して、受光パルス信号を出力する赤外線受光素子（特許請求の範囲で使用されている赤外線受光手段に対応する部分）２８と、赤外線受光素子２８から出力される受光パルス信号を電圧弁別し、温度演算回路２２などに調理用容器検知信号を供給する反射検知回路２９とを備えている。
【００１９】
次に、本発明の温度検出装置で使用される単色、２色切り替え条件、ステンレス鍋などの低放射率系の鍋検出方法について説明する。
【００２０】
本願発明者は、種々の材質の物体を選択し、波長の変化と、放射率の変化とを計測したところ、図３に示す放射率／波長グラフを得ることができた。図３は、具体的には、種々の物体を加熱して、物体の温度を２００℃としたときのそれぞれの波長に対する放射率を表したものである。金属の表面に黒色塗装した黒色塗装板、金属の表面に銀色塗装した銀色塗装板、ステンレス板などでは、放射率の変化がほぼ一定であり、各々、“約０．９”、“約０．４”、“約０．２”でほぼ一定になる。すなわち、このような黒色塗装鍋や銀色塗装鍋などは、波長の変化に対する放射率の変化が小さいという放射率特性を持つ。
【００２１】
一方、金属の表面に有機シリコン系耐熱塗料を塗布した有機シリコン系耐熱塗装調理用容器、アルミ板の表面をアルマイト処理した調理用容器（以下、アルマイト鍋という）では、波長が“８．０μｍ”より長めの波長領域にあるとき、放射率が“約０．９”でほぼ一定であるのに対して、波長が“８．０μｍ”より短かめの波長領域にあるとき、放射率が“約０．４”、“約０．２”になってしまう。すなわち、このような有機シリコン系耐熱塗装調理用容器、アルマイト鍋などでは、波長の変化に対する放射率の変化が大きいという放射率特性を持つ。
【００２２】
次に、各種の材質の調理用容器（鍋）から放射される赤外線の分光スペクトルについて説明する。まず、黒色塗装鍋、銀色塗装鍋、アルマイト鍋では、常温（約２５℃）の状態から“３００℃”前後まで加熱したとき、赤外線の分光スペクトルが図４乃至図６に示したように変化する。
【００２３】
これらの図が示すように、黒色塗装鍋、銀色塗装鍋、アルマイト鍋を加熱して、温度を上昇させたとき、例えば、常温から“３００℃”前後まで上昇させたとき、“１．５μｍ”乃至“数十μｍ”の波長領域で、赤外線を放射し、そのうち、“３．５μｍ”乃至“１５μｍ”の範囲内で、各種の赤外線センサで検出可能な放射強度になっている。
【００２４】
また、ガス燃焼式のバーナにて形成される火炎から放射される赤外線の分光スペクトルは図７に示すように、“２．４μｍ”乃至“３．１μｍ”の波長領域と、“４．２μｍ”乃至“８．０μｍ”の波長領域で、赤外線強度が高くなることから、調理用容器から放射される赤外線の強度を測定するとき、このような火炎から放射される赤外線の強度が弱い領域、例えば図４〜図６に示す第１波長領域“α１（Ｋ１）”、第２波長領域“α２（Ｋ２）”を使用して、調理用容器から放射される赤外線の強度を測定する。このようにすれば、調理用容器から放射される赤外線の強度を測定するとき、火炎による影響を小さくさせて、温度測定誤差を極力小さくさせることができるのである。
【００２５】
次に、各調理用容器から放射される赤外線のうち、第１波長領域“α１（Ｋ１）”を透過した赤外線の強度と、第２波長領域“α２（Ｋ２）”を透過した赤外線の強度との関係について説明する。
【００２６】
最初に、基準となる放射率（ほぼ“１．０”）を持つ黒体炉では、黒体炉の温度を変化させたとき、図８のラインＬ１で示すように、第１波長領域“α１（Ｋ１）”側の赤外線強度が変化するとともに、ラインＬ２で示すように、第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度が変化する。
【００２７】
また、黒色塗装鍋を“１００℃”、“２００℃”、“３００℃”に変化させたとき、図９中の各白点で示すように、黒色塗装鍋から放射される第１波長領域“α１（Ｋ１）”側の赤外線強度が変化するとともに、各黒点で示すように、黒色塗装鍋から放射される第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度が変化する。すなわち、黒体炉の放射率（ほぼ“１．０”）と、黒色塗装鍋の放射率（ほぼ“０．９”）との比率に応じて、図９に記載されているラインＬ１（図８に記載されているラインＬ１と同一のもの）を“０．９”倍だけ、下側に移動させたライン（図示は省略する）が黒色塗装鍋から放射される第１波長領域“α１（Ｋ１）”側の赤外線強度になるとともに、図９に記載されているラインＬ２（図８に記載されているラインＬ２と同一のもの）を“０．９”倍だけ、下側に移動させたライン（図示は省略する）が黒色塗装鍋から放射される第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度になる。
【００２８】
そして、図８に示すラインＬ１、ラインＬ２を使用して、黒色塗装鍋から放射される第１波長領域“α１（Ｋ１）”側の赤外線強度と、第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度とを黒体炉での温度に換算する。
【００２９】
また、銀色塗装鍋を“１００℃”、“２００℃”、“３００℃”に変化させたとき、図１０中の各白点で示すように、銀色塗装鍋から放射される第１波長領域“α１（Ｋ１）”側の赤外線強度が変化するとともに、各黒点で示すように、銀色塗装鍋から放射される第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度が変化する。つまり、黒体鍋の放射率（ほぼ“１．０”）と、銀色塗装鍋の放射率（ほぼ“０．４”）との比率に応じて、図１０に記載されているラインＬ１（図８に記載されているラインＬ１と同一のもの）を略“０．４”倍だけ、下側に移動させたライン（図示は省略する）が銀色塗装鍋から放射される第１波長領域“α１（Ｋ１）”側の赤外線強度になるとともに、図１０に記載されているラインＬ２（図８に記載されているラインＬ２と同一のもの）を略“０．４”倍だけ、下側に移動させたライン（図示は省略する）が銀色塗装鍋から放射される第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度になる。
【００３０】
そして、図８に示すラインＬ１、ラインＬ２を使用して、銀色塗装鍋から放射される第１波長領域“α１（Ｋ１）”側の赤外線強度と、第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度とを黒体炉での温度に換算する。
【００３１】
また、アルマイト鍋を“１００℃”、“２００℃”、“３００℃”に変化させたとき、図１１中の各白点で示すように、アルマイト鍋から放射される第１波長領域“α１（Ｋ１）”側の赤外線強度が変化するとともに、各黒点で示すように、アルマイト鍋から放射される第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度が変化する。すなわち、黒体鍋の放射率（ほぼ“１．０”）と、アルマイト鍋の放射率（第１波長領域“α１（Ｋ１）”側でほぼ“０．４”、第２波長領域“α２（Ｋ２）”側でほぼ“０．９”）との比率に応じて、図１１に記載されているラインＬ１（図８に記載されているラインＬ１と同一のもの）を“０．４”倍だけ、下側に移動させたライン（図示は省略する）がアルマイト鍋から放射される第１波長領域“α１（Ｋ１）”側の赤外線強度になるとともに、図１１に記載されているラインＬ２（図８に記載されているラインＬ２と同一のもの）を“０．９”倍だけ、下側に移動させたライン（図示は省略する）がアルマイト鍋から放射される第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度になる。
【００３２】
そして、図８に示すラインＬ１、ラインＬ２を使用して、アルマイト鍋から放射される第１波長領域“α１（Ｋ１）”側の赤外線強度と、第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度とを黒体炉での温度に換算する。
【００３３】
上記の温度換算値の結果から、図９で示される黒色塗装鍋の場合、および図１０で示される銀色塗装鍋の場合には、“１００℃”、“２００℃”、“３００℃”のいずれにおいても、調理用容器から放射された第１波長領域“α１（Ｋ１）”側の赤外線強度に対応する温度Ｔ１（１００）、温度Ｔ１（２００）、温度Ｔ１（３００）の方が調理用容器から放射された第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度に対応する温度Ｔ２（１００）、温度Ｔ２（２００）、温度Ｔ２（３００）よりも大きいという関係式が成り立つ。
【００３４】
これに対し、図１１に示されるアルマイト鍋の場合には、“１００℃”、２００℃、３００℃のいずれにおいても、調理用容器から放射された第１波長領域“α１（Ｋ１）”側の赤外線強度に対応する温度Ｔ１（１００）、温度Ｔ１（２００）、温度Ｔ１（３００）は、調理用容器から放射された第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度に対応する温度Ｔ２（１００）、温度Ｔ２（２００）、温度Ｔ２（３００）よりも小さいという関係式が成り立つ。
【００３５】
このような特性を利用すれば、調理用容器から放射された第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度に対応する温度Ｔ２（１００）、温度Ｔ２（２００）、温度Ｔ２（３００）より、調理用容器から放射された第１波長領域“α１（Ｋ１）”側の赤外線強度に対応する温度Ｔ１（１００）、温度Ｔ１（２００）、温度Ｔ１（３００）が高いときには、黒色塗装鍋、銀色塗装鍋などの調理用容器であると判定し、低いときには、アルマイト鍋などの調理用容器であると判定することができる。
【００３６】
また、調理用容器から放射された第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度“Ｂ”と、調理用容器から放射された第１波長領域“α１（Ｋ１）”側の赤外線強度“Ａ”との赤外線強度比“Ｂ／Ａ”と温度の関係は図１２に示す赤外線強度比／温度グラフである。
【００３７】
この赤外線強度比／温度グラフから分かるように、黒色塗装鍋、銀色塗装鍋については、常温（２５℃）から“３００℃”前後までの温度範囲であれば、温度が変化しても、ほぼ同じラインに沿って、赤外線強度比“Ｂ／Ａ”が変化しており、両者は殆ど同じ特性になっている。つまり、赤外線強度比“Ｂ／Ａ”が同じであれば、その赤外線強度比“Ｂ／Ａ”に対する調理用容器の温度はほぼ同じになっている。
【００３８】
そこで、黒色塗装鍋および銀色塗装鍋については、赤外線強度比“Ｂ／Ａ”と、調理用容器の温度との関係を示す代表的な赤外線強度比／温度ラインを予め記憶しておき、調理用容器が加熱されているとき、調理用容器から放射された第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度“Ｂ”と、調理用容器から放射された第１波長領域“α１（Ｋ１）”側の赤外線強度“Ａ”とを計測しながら、赤外線強度比“Ｂ／Ａ”を求め、この赤外線強度比“Ｂ／Ａ”と、予め記憶している赤外線強度比／温度ラインとに基づき、調理用容器の温度を判定することができる。
【００３９】
これに対して、金属の表面に有機シリコン系塗料を塗布した有機シリコン系塗装鍋、表面をアルマイト処理したアルマイト鍋では、黒色塗装鍋、銀色塗装鍋の赤外線強度比“Ｂ／Ａ”と大きく異なることから、赤外線強度比“Ｂ／Ａ”を使用して、調理用容器の温度を精度よく検出することができない。
【００４０】
金属の表面に有機シリコン系塗料を塗布した有機シリコン系塗装鍋、表面をアルマイト処理したアルマイト鍋については、図３に示すように有機シリコン系塗装鍋では、波長が“８．０μｍ”以上の範囲で、放射率が“０．８０”から“０．９８”になっていることから、これらの平均値である“０．８９”、またはこれに近い放射率を持つ調理用容器を用いて、調理用容器が加熱されているとき、調理用容器の温度と、調理用容器から放射された第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度“Ｂ”とを計測して、計測結果を記憶させた。
【００４１】
金属の表面に有機シリコン系塗料を塗布した有機シリコン系塗装鍋、表面をアルマイト処理したアルマイト鍋の温度を判定するとき、これら有機シリコン系塗装鍋、アルマイト鍋から放射される第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度“Ｂ”を計測し、この赤外線強度“Ｂ”と、記憶しているデータとを使用して、有機シリコン系塗装鍋、アルマイト鍋の温度を判定することにした。
【００４２】
また、調理用容器がステンレス鍋である場合には、図３に示す如く全波長領域にわたり、放射率がほぼ一定であることから、上述した材質判定方法で、有機シリコン系塗装鍋、アルマイト鍋かどうか、黒色塗装鍋、銀色塗装鍋かどうかを判定したとき、調理用容器から放射された第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度に対応する温度Ｔ２（１００）、温度Ｔ２（２００）、温度Ｔ２（３００）より、調理用容器から放射された第１波長領域“α１（Ｋ１）”側の赤外線強度に対応する温度Ｔ１（１００）、温度Ｔ１（２００）、温度Ｔ１（３００）が高くなる。
【００４３】
したがって、調理用容器がステンレス鍋である場合には、黒色塗装鍋、銀色塗装鍋などと同様に、調理用容器から放射された第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度“Ｂ”と、調理用容器から放射された第１波長領域“α１（Ｋ１）”側の赤外線強度“Ａ”とを計測しながら、赤外線強度比“Ｂ／Ａ”を求め、この赤外線強度比“Ｂ／Ａ”と、予め記憶している赤外線強度比／温度ラインとに基づき、調理用容器の温度を判定することができる。
【００４４】
しかし、ステンレス鍋の場合、図３に示す如く放射率が“０．２”程度と、極めて低いことから、調理用容器の温度が“１００℃”程度であるとき、調理用容器から放射される第１波長領域“α１（Ｋ１）”側の赤外線強度“Ａ”と、第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度“Ｂ”とが共に、小さい値になってしまい、赤外線強度比“Ｂ／Ａ”を使用して、調理用容器の温度を精度よく検出することができない。
【００４５】
そこで、第１波長領域“α１（Ｋ１）”、第２波長領域“α２（Ｋ２）”に含まれない波長の赤外線を出射する赤外線発光素子と、第１波長領域“α１（Ｋ１）”、第２波長領域“α２（Ｋ２）”に含まれない波長の赤外線を受光する赤外線受光素子とを用意し、調理用容器から鉛直距離で“４．５ｃｍ”だけ離間させるとともに、調理用容器の底面中心に対し、“４５度”傾けて、赤外線発光素子を配置し、さらに調理用容器から鉛直距離で“４．５ｃｍ”だけ離間させるとともに、調理用容器の底面中心に対し、“４５度”傾けて、赤外線受光素子を配置したものを制作した。
【００４６】
そして、発光制御回路によって、赤外線発光素子をパルス発光させ、調理用容器の底面中心に出射させるとともに、赤外線受光素子によって、調理用容器の底面中心で反射された赤外線を受光させ、反射検知回路で、その大きさを判定させるという実験を行った。
【００４７】
この結果、五徳上に調理用容器が載せられていない場合には、図１３に示す如く発光制御回路から“０．１Ｈｚ”の周波数を持つ、“１５Ｖ”のパルス電圧を出力させて、赤外線発光素子からパルス状の赤外線を出射させたとき、赤外線受光素子の出力がほぼ“０ｍＶ”になることが分かった。
【００４８】
また、五徳上に調理用容器が載せられ、これが黒色塗装鍋、アルマイト鍋、ステンレス鍋、銅鍋である場合には、各々、図１４〜図１７に示す如く赤外線受光素子から“５ｍＶ”程度の電圧値を持つ受光パルス信号、“４０ｍＶ”程度の電圧値を持つ受光パルス信号、“８０ｍＶ”程度の電圧値を持つ受光パルス信号、“１３０ｍＶ”程度の電圧値を持つ受光パルス信号が出力されることが分かった。
【００４９】
これらの実験から、反射検知回路内で、“２．５ｍＶ”程度の電圧値を持つ第１しきい値“ＳＨ１”と、“５０ｍＶ”程度の電圧値“ＳＨ２”を持つ第２しきい値とを生成させ、赤外線発光素子からパルス電圧が出力されているとき、赤外線受光素子から出力される受光パルス信号の電圧値“Ｖｏｕｔ”が“Ｖｏｕｔ＜ＳＨ１”であるとき、五徳上に調理用容器が載せられていないと判定させ、“ＳＨ２＜Ｖｏｕｔ”であるとき、五徳上にステンレス鍋、銅鍋などの低い放射率を持つ調理用容器が搭載されていると判定するようにした。
【００５０】
そして、本願発明においては、“０．２”、またはこれに近い放射率を持つ調理用容器の温度と、調理用容器から放射された第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度“Ｂ”とを計測して得られたデータを記憶しておき、ステンレス鍋、銅鍋の温度を判定するとき、これらステンレス鍋、銅鍋から放射される第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度“Ｂ”を計測し、この赤外線強度“Ｂ”と、記憶しているデータとを使用して、有機シリコン系塗装鍋、アルマイト鍋の温度を演算した。
【００５１】
この結果、ステンレス鍋、銅鍋などの温度が“１００℃”前後のときから、“３００℃”前後のときまで、調理用容器から放射される第２波長領域“α２（Ｋ２）”側の赤外線強度を使用して得られた温度と、実際の温度とのずれが極めて小さくなるのを確認することができた。
【００５２】
次に本構成における温度検出装置４により調理用容器での温度処理について具体的に説明する。
【００５３】
ガスレンジ機構３の前面などに設けられた操作パネル（図示は省略する）などが操作されて、点火指示、火力指定指示などが入力されたとき、次のように動作する。
【００５４】
まず、ガスレンジ機構３の前面などに設けられた操作パネル（図示は省略する）などが操作されて、図２のフローチャートに示す如く点火指示などが入力され、温度演算回路２２から発光指示信号が出力されたとき、発光制御回路２３からパルス電圧が出力されて、赤外線発光素子２５から赤外線が出射されるとともに（ステップＳＴ１）、反射検知回路２９によって、赤外線受光素子２８で赤外線が受光されているかどうかがチェックされる。
【００５５】
ここで、赤外線受光素子２８で赤外線が受光されておらず、赤外線受光素子２８から出力される受光パルス信号の電圧値“Ｖｏｕｔ”と、“２．５ｍＶ”程度の電圧値を持つ第１しきい値“ＳＨ１”とが比較され、“Ｖｏｕｔ＜ＳＨ１であれば（ステップＳＴ２）、反射検知回路２９によって、五徳７上に調理用容器２が載せられていないと判定されて、操作パネルなどに設けられた警告機構から、“調理用容器を載せてください”などの音声メッセージが出される（ステップＳＴ３）。
【００５６】
また、赤外線受光素子２８で赤外線が受光され、赤外線受光素子２８から出力される受光パルス信号の電圧値“Ｖｏｕｔ”が第１しきい値“ＳＨ１”より高ければ（ステップＳＴ２）、反射検知回路２９によって、五徳７上に調理用容器２が載せられていると判定されて、調理用容器検知信号が生成される。
【００５７】
そして、反射検知回路２９から調理用容器検知信号が出力されると、温度演算回路２２によって、黒体炉用の赤外線強度／温度テーブルが参照されて、第１赤外線受光素子１９から出力される赤外線強度信号の値（赤外線強度“Ａ”）に対応する温度Ｔ１が演算されるとともに、第２赤外線受光素子２１から出力される赤外線強度信号の値（赤外線強度“Ｂ”）に対応する温度Ｔ２が演算される（ステップＳＴ４）。
【００５８】
この後、ガスレンジ機構３によって、加熱される調理用容器２の温度が上昇し、温度Ｔ１、温度Ｔ２が予め設定されている温度以上になると、温度演算回路２２によって、温度Ｔ１が温度Ｔ２より大きいかどうかがチェックされ、“Ｔ１＜Ｔ２”であれば（ステップＳＴ５）、五徳７上に載せられている調理用容器２が有機シリコン系塗装鍋、アルマイト鍋などの非灰色体に属する鍋であると判定される。
【００５９】
そして、温度演算回路２２によって、放射率“０．９”用の赤外線強度／温度テーブルが参照されて、第２赤外線受光素子２１から出力される赤外線強度信号の値（赤外線強度“Ｂ”）に対応する温度が演算され（ステップＳＴ６）、これが操作パネルなどに表示されるとともに、燃料制御回路１３に供給されて、指定された温度、またはパターン温度となるように、燃料供給量調節弁１２の開度が調節される（ステップＳＴ７）。
【００６０】
また、上述した温度Ｔ１、温度Ｔ２の比較動作で、“Ｔ１≧Ｔ２”であれば（ステップＳＴ５）、温度演算回路２２によって、五徳７上に載せられている調理用容器２が黒色塗装鍋、銀色塗装鍋などの灰色体に属する鍋、またはステンレス鍋などの低放射率系に属する鍋のいずれかであると判定され、発光制御回路２３に発光指示信号が出される。
【００６１】
これにより、発光制御回路２３からパルス電圧が出力されて、赤外線発光素子２５からパルス状の赤外線が出射されるとともに、反射検知回路２９によって、赤外線受光素子２０から出力される受光パルス信号が取り込まれる（ステップＳＴ８）。
【００６２】
この後、反射検知回路２９によって、受光パルス信号の電圧値“Ｖｏｕｔ”と、“５０ｍＶ”程度の電圧値“ＳＨ２”を持つ第２しきい値“ＳＨ２”とが比較され、“Ｖｏｕｔ≦ＳＨ２”であれば（ステップＳＴ９）、灰色体検知信号が生成されて、温度演算回路２２に供給される。
【００６３】
これにより、温度演算回路２２によって、五徳７上に載せられている調理用容器２が黒色塗装鍋、銀色塗装鍋などの灰色体に属する鍋であると判定され、第２赤外線受光素子２１から出力される赤外線強度信号の値（赤外線強度“Ｂ”）と、第１赤外線受光素子１９から出力される赤外線強度信号の値（赤外線強度“Ａ”）との比を示す赤外線強度比“Ｂ／Ａ”が演算されるとともに、黒色塗装鍋用の赤外線強度比／温度テーブルが参照されて、赤外線強度比“Ｂ／Ａ”に対応する温度が演算され（ステップＳＴ１０）、これが操作パネルなどに表示されるとともに、燃料制御回路１３に供給されて、指定された温度、またはパターン温度となるように、燃料供給量調節弁１２の開度が調節される（ステップＳＴ１１）。
【００６４】
また、上述した受光パルス信号の電圧値“Ｖｏｕｔ”チェックが行われたとき、“Ｖｏｕｔ＞ＳＨ２”であれば（ステップＳＴ９）、反射検知回路２９によって、ステンレス鍋検知信号が生成されて、温度演算回路２２に供給される。
【００６５】
これにより、温度演算回路２２によって、五徳７上に載せられている調理用容器２がステンレス鍋などの低放射率系に属する鍋であると判定され、放射率“０．２”用の赤外線強度／温度テーブルが参照されて、第２赤外線受光素子２１から出力される赤外線強度信号の値（赤外線強度“Ｂ”）に対応する温度が演算され（ステップＳＴ１２）、これが操作パネルなどに表示されるとともに、燃料制御回路１３に供給されて、指定された温度、またはパターン温度となるように、燃料供給量調節弁１２の開度が調節される（ステップＳＴ１３）。
【００６６】
このように、この形態では、黒体鍋用の赤外線強度／温度テーブル、第１赤外線受光素子１９から出力される赤外線強度信号の値（赤外線強度“Ａ”）、第２赤外線受光素子２１から出力される赤外線強度信号の値（赤外線強度“Ｂ”）を使用して得られる温度Ｔ１、温度Ｔ２、赤外線受光素子２８から出力される受光パルス信号の電圧値“Ｖｏｕｔ”と第２しきい値“ＳＨ２”との比較結果に基づき、五徳７上に載せられている調理用容器２が有機シリコン系塗装鍋、アルマイト鍋などの非灰色体に属する鍋、黒色塗装鍋、銀色塗装鍋などの灰色体に属する鍋、またはステンレス鍋などの低放射率系に属する鍋のいずれかであるか判定する。
【００６７】
さらに、非灰色体に属する鍋である判定されたとき、放射率“０．９”用の赤外線強度／温度テーブル、第２赤外線受光素子２１から出力される赤外線強度信号の値（赤外線強度“Ｂ”）を使用して、調理用容器２の温度を演算し、また黒色塗装鍋、銀色塗装鍋などの灰色体に属する鍋であると判定されたとき、第２赤外線受光素子２１から出力される赤外線強度信号の値（赤外線強度“Ｂ”）と、第１赤外線受光素子１９から出力される赤外線強度信号の値（赤外線強度“Ａ”）との比を示す赤外線強度比“Ｂ／Ａ”、黒色塗装鍋用の赤外線強度比／温度テーブルを使用して、調理用容器２の温度を演算し、またステンレス鍋などの低放射率系に属する鍋であると判定されたとき、放射率“０．２”用の赤外線強度／温度テーブル、第２赤外線受光素子２１から出力される赤外線強度信号の値（赤外線強度“Ｂ”）を使用して、調理用容器２の温度を演算する。
【００６８】
これにより、この形態では、調理用容器２が有機シリコン系塗装鍋、アルマイト鍋などの非灰色体に属する鍋、黒色塗装鍋、銀色塗装鍋などの灰色体に属する鍋、またはステンレス鍋などのように、放射率が低い材料の鍋であっても、“１００℃”程度の低い温度から高い温度まで、調理用容器２の温度を高精度で測定することができる（請求項１の効果）。
【００６９】
また、この形態では、調理用容器２から放射される赤外線の中から、調理用容器２の温度変化に対する赤外線強度変化が大きい第１波長領域（波長領域“３．１μｍ”〜“４．２μｍ”）の赤外線成分と、調理用容器２の温度変化に対する赤外線強度変化が小さい第２波長領域（波長領域“８．０μｍ”〜“２０．０μｍ”）の赤外線成分とを抽出させて、第１温度Ｔ１と、第２温度Ｔ２とを演算させるようにしているので、調理用容器２が非灰色体に属するものかどうかを判定させるときに必要な第１温度と、第２温度との差を大きくさせることができ、これによって材質判定精度を高くさせ、調理用容器２の温度を演算させるときの精度を大幅に向上させることができる（請求項２、３の効果）。
【００７０】
また、この形態では、調理用容器２が非灰色体に属するものであると判定されたとき、放射率“０．９”用の赤外線強度／温度テーブルを使用させ、また調理用容器２がステンレス鍋などの低放射率系に属するものであると判定されたとき、放射率“０．２”用の赤外線強度／温度テーブルを使用させて、調理用容器２の温度を演算させるようにしているので、調理用容器２がアルマイト鍋などの非灰色体に属するものであっても、またステンレス鍋などの低放射率系に属するものであっても、調理用容器２の温度を正確に演算させることができる（請求項４、５の効果）。
【００７１】
また、この形態では、ガスレンジ機構３の前面などに設けられた操作パネルなどが操作されて、点火指示などが入力されたとき、発光制御回路２３からパルス電圧を出力させて、赤外線発光素子２５から赤外線を出射させている状態で、赤外線受光素子２８がパルス状の赤外線を受光していないとき、反射検知回路２９によって、五徳７上に調理用容器２が載せられていないと判定させるようにしているので、五徳７上などに温度測定対象となる調理用容器２が無い状態で、点火指示などが入力されたとき、これを検知して、警報などを出させ、調理人などに知らせることができるとともに、調理用容器２の温度を演算させるとき、誤演算が発生しないようにすることができる（請求項６の効果）。
【００７２】
また、この形態では、調理用容器２から放射される赤外線を受光して、調理用容器２の温度を演算させるようにしているので、温度測定対象として、外部からの熱によって加熱される鍋、フライパンなどの調理用容器、この調理用器具上の食物等の被加熱物など、赤外線を発生するものであれば、どのようなものの温度でも、非接触で、正確に測定させることができる（請求項７の効果）。
【００７３】
本発明の上述した実施の形態では、環状に形成されたガスバーナ８を持つガスレンジ機構３を使用するようにしているが、他の形式のガスバーナ、例えば円筒状のガスバーナを持つガスレンジ機構を使用するようにしても良い。
【００７４】
このようなガスレンジ機構を使用した調理設備に、上述した動作と同じ動作を行わせることにより、調理用容器２が有機シリコン系塗装鍋、アルマイト鍋などの非灰色体に属する鍋、黒色塗装鍋、銀色塗装鍋などの灰色体に属する鍋、またはステンレス鍋などのように、放射率が低い材料の鍋であっても、“１００℃”程度の低い温度から高い温度まで、調理用容器の温度を高精度で測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、被測定物の温度を非接触状態で検出する温度検出装置及び温度検出方法に関し、特に、ガス又は電気等のエネルギにより加熱される鍋、フライパン等の調理用器具の底面温度又は加熱調理される料理等の被加熱物の温度を非接触で検出する温度検出装置に関するものであり、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００７６】
１：調理設備
２：調理用容器
３：ガスレンジ機構
４：温度検出装置
５：天板
６：開口部
７：五徳
８：ガスバーナ
９：汁受皿
１０：ガス管
１１：燃料供給断続弁
１２：燃料供給量調節弁
１３：燃焼制御回路
１４：ガスノズル
１５：混合管
１６：炎口
１７：開口部
１８：第１光学フィルタ
１９：第１赤外線受光素子
２０：第２光学フィルタ
２１：第２赤外線受光素子
２２：温度演算回路
２３：発光制御回路
２５：赤外線発光素子
２６：開口部
２８：赤外線受光素子
２９：反射検知回路
【図１】
2010210259.tif 000003
【図２】
2010210259.tif 000004
【図３】
2010210259.tif 000005
【図４】
2010210259.tif 000006
【図５】
2010210259.tif 000007
【図６】
2010210259.tif 000008
【図７】
2010210259.tif 000009
【図８】
2010210259.tif 000010
【図９】
2010210259.tif 000011
【図１０】
2010210259.tif 000012
【図１１】
2010210259.tif 000013
【図１２】
2010210259.tif 000014
【図１３】
2010210259.tif 000015
【図１４】
2010210259.tif 000016
【図１５】
2010210259.tif 000017
【図１６】
2010210259.tif 000018
【図１７】
2010210259.tif 000019