(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱体が載置されるトッププレートと、
前記トッププレートの下方に配設された加熱コイルと、
前記トッププレートの表面上に形成され、周囲温度により抵抗値が変化する同一材料からなる第１の導電層と、
前記トッププレートの表面上に形成された、前記第１の導電層の両端に電気的に接続された、互いに遠ざかる方向に延びる一対の第２の導電層とを備え、
前記第１の導電層は、前記加熱コイルの中心に対して点対称に、かつＵ字状またはジグザク状に形成された、互いに平行でかつ同一の長さを有する複数の導電層を含んでなり、
前記一対の第２の導電層の両端の抵抗値に基づいて、前記第１の導電層が対向する前記被加熱体の温度を検出することを特徴とする電磁加熱調理器。
【請求項２】
第１の導電層は、プラチナ、プラチナコバルト、またはロジウム鉄を主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の電磁加熱調理器。
【請求項３】
第２の導電層は、第１の導電層より抵抗率の低い金属を主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の電磁加熱調理器。
【請求項４】
第２の導電層は、銀、銅、またはアルミニウムを主成分とすることを特徴とする請求項３に記載の電磁加熱調理器。
【請求項５】
第１および第２の導電層上にガラス成分を含むコーティング層を有することを特徴とする請求項４に記載の電磁加熱調理器。
【請求項６】
被加熱体が載置されるトッププレートと、
前記トッププレートの下方に配設された誘導加熱コイルと、
前記トッププレートの裏面上に形成され、周囲温度により抵抗値が変化する同一材料からなる第１の導電層と、
前記トッププレートの裏面上に形成され、前記第１の導電層の両端に電気的に接続された、互いに遠ざかる方向に延びる一対の第２の導電層とを備え、
前記第１の導電層は、前記加熱コイルの中心に対して点対称に、かつＵ字状またはジグザク状に形成された、互いに平行でかつ同一の長さを有する複数の導電層を含んでなり、
前記一対の第２の導電層の両端の抵抗値に基づいて、前記第１の導電層が対向する前記被加熱体の温度を検出することを特徴とする電磁加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、電磁誘導加熱コイルを用いて鍋などの被加熱体を加熱する電磁加熱調理器およびその製造方法に関し、とりわけ鍋の温度を正確に検出することができる電磁加熱調理器およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のいわゆるＩＨクッキングヒータ等の電磁加熱調理器において、鍋の過熱防止等の安全性の観点から、鍋の温度を測定し、測定された鍋の温度に基づいて電磁誘導加熱コイル（以下、単に「加熱コイル」という。）に供給する電力を制御するよう構成されたものが市販されている。こうした電磁加熱調理器において、鍋の温度をできるだけ正確に、かつ時間の遅れ（タイムラグ）なく検出して、加熱コイルへの電力の制御にフィードバックすることが求められている。
【０００３】
たとえば特許文献１に記載の誘導加熱調理器は、トッププレートの下面に接触するように設けられたサーミスタを用いて、鍋の温度を測定するものである。
また特許文献２に記載の誘導加熱調理器は、トッププレートの下方に配置された赤外線センサを用いて、鍋の温度を測定するものである。
さらに、特許文献３によれば、トッププレート上に焼成されたクロメル・アルメル薄膜熱電対を含む薄膜測温抵抗を用いて、被加熱体の温度を検出する調理器用トッププレートが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３０７８６３号公報
【特許文献２】特開２００５−０６３８８１号公報
【特許文献３】特開２００９−１５８１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の誘導加熱調理器において、通常、トッププレートはガラス等からなり、熱伝導率が小さく（熱が伝わりにくく）、サーミスタはトッププレートを介して間接的に鍋の温度を測定するため、実際の鍋の温度上昇に追随した測定値をリアルタイムで得ることが困難である。
【０００６】
また特許文献２の誘導加熱調理器においては、鍋の実際の温度が赤外線センサで検出された放射線量のみならず鍋の放射率（コーティングまたは凹凸の有無等、鍋の表面状態による）にも依存するため、放射率が未知である鍋の温度を精度よく検出することはできなかった。
【０００７】
さらに、特許文献３の調理器用トッププレートによれば、トッププレート上の２種類の金属間の接点に生じる電位差を検出することにより温度を検出しようとするものであるが、耐熱性、耐水性、耐腐食性、耐衝撃性、および耐摩耗性を確保するため、薄膜熱電対の上にバリア層およびオーバーコート層を積層（焼成）することが必要であり、とりわけオーバーコート層の焼成条件が過酷である（８３０℃で５分間焼成）ため、その下方に形成された薄膜熱電対が劣化または破壊されることがあり、鍋の温度を正確に測定することができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明に係る電磁加熱調理器は、被加熱体が載置されるトッププレートと、前記トッププレートの下方に配設された加熱コイルと、前記トッププレートの表面上に形成され、周囲温度により抵抗値が変化する同一材料からなる第１の導電層と、前記トッププレートの表面上に形成された、前記第１の導電層の両端に電気的に接続された、互いに遠ざかる方向に延びる一対の第２の導電層とを備え、前記第１の導電層は、前記加熱コイルの中心に対して点対称に、かつＵ字状またはジグザク状に形成された、互いに平行でかつ同一の長さを有する複数の導電層を含んでなり、前記一対の第２の導電層の両端の抵抗値に基づいて、前記第１の導電層が対向する前記被加熱体の温度を検出することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明は、鍋の温度を正確にかつ時間の遅れ（タイムラグ）なく検出することができる電磁加熱調理器を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本願発明に係る電磁加熱調理器の全体を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１による電磁加熱調理器を上から見た平面図である。
【図３】図２のIII−III線から見た断面図である。
【図４】実施の形態２による電磁加熱調理器を上から見た平面図である。
【図５】図４のセンス部の拡大図である。
【図６】実施の形態２による温度検出部および従来式の温度センサで検出した鍋の温度を時間とともにプロットしたグラフである。
【図７】実施の形態２の変形例による温度検出部のセンス部の拡大図である。
【図８】実施の形態３による電磁加熱調理器を上から見た平面図である。
【図９】図５のIX−IX線から見た拡大断面図である。
【図１０】実施の形態４に係る電磁加熱調理器１のトッププレートの裏面側から見た底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本願発明に係る電磁加熱調理器の実施の形態を説明する。各実施の形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（たとえば、「上方向」および「下方向」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本願発明を限定するものでない。
【００１２】
実施の形態１．
図１〜図３を参照しながら、本願発明に係る電磁加熱調理器の実施の形態１について以下詳細に説明する。図１は本願発明に係る電磁加熱調理器１の全体を示す概略斜視図である。図１において、誘導加熱調理器１は、概略、筐体２と、その上側表面のほぼ全体を覆うガラスなどで形成されたトッププレート３と、左右に配置された一対のＩＨ加熱部４ａ，４ｂと、ラジエント加熱部５と、グリル加熱部６とを有する。各ＩＨ加熱部４ａ，４ｂは、ここでは図示しないが（図３参照）、所定平面内に渦巻状に形成された電磁誘導式の加熱コイル（以下、単に「加熱コイル」という。）１０を有し、高周波電源（図示せず）から高周波電流が供給されると、トッププレート３上に載置された金属材料からなる被加熱体である鍋に渦電流を形成し、そのジュール熱により鍋を誘導加熱する。
【００１３】
また電磁加熱調理器１は、ユーザがＩＨ加熱部４ａ，４ｂ、ラジエント加熱部５およびグリル加熱部６の火力等を操作するために用いられる火力調整ダイヤル７ａ，７ｂ、これらの制御状態を表示するための液晶表示部８、ならびに筐体２の後方に設けられた吸気窓９ａおよび排気窓９ｂを備える。さらに実施の形態１の電磁加熱調理器１は、後に詳述するが、トッププレート３の上側面（以下、「表面」ともいう。）に設けた電気抵抗式の温度検出部２０と、その両端の抵抗値から鍋などの被加熱体の温度を検出するための、筐体２内に設けられた制御回路部（図示せず）とを有する。
【００１４】
図２は図１の電磁加熱調理器１を上から見た平面図であり、図３は図２のIII−III線から見た断面図である。実施の形態１に係る温度検出部２０は、トッププレート３の表面上に形成されたセンス部（第１の導電層）２２と、その両端に電気的に接続された一対のリード部（第２の導電層）２４ａ，２４ｂとを有する。センス部２２は、各ＩＨ加熱部４ａ，４ｂのほぼ中央位置に直線的に延びるように配置され、各リード部２４ａ，２４ｂは、センス部２２から互いに遠ざかる方向（図２の筐体２の前面方向および後面方向）に延びている。
【００１５】
温度検出部２０の作製に際しては、トッププレート３の表面上のセンス部２２に対応するＩＨ加熱部４ａ，４ｂのほぼ中央位置に、たとえば９０重量％以上の白金とガラス成分とからなる白金ペーストをスクリーン印刷した後、同様にトッププレート３の表面上のリード部２４ａ，２４ｂに対応する位置の２箇所に（センス部２２の両端に接触するように）、たとえば９０重量％以上の銀とガラス成分とからなる銀ペーストをスクリーン印刷する。
【００１６】
次に、白金ペーストおよび銀ペーストがスクリーン印刷されたトッププレート３を約５００℃〜９００℃で焼成する。これにより、トッププレート３の表面上のセンス部２２と、その両端に接触する一対のリード部２４ａ，２４ｂを形成することができる。なお、図２に示す各リード部２４ａ，２４ｂは、トッププレート３の端面（前面または後面等）まで延び、トッププレート３の端面を介して制御回路部に電気的に接続されるものであるが（詳細図示せず）、これに限定されるものではなく、トッププレート３上にスルーホールを設け、そのスルーホールを貫通する導電部材などを介して筐体２内の制御回路部に電気的に接続されるものであってもよい。
【００１７】
次に、このように構成された温度検出部２０を有する電磁加熱調理器１の動作について説明する。水等の食材を収容した鍋Ｐをトッププレート３上のＩＨ加熱部４に載置され、ユーザによる火力調整ダイヤル７の操作により鍋Ｐの目標温度を設定して加熱を開始すると、液晶表示部８に目標温度が表示され、高周波電源からＩＨ加熱部４ａの加熱コイル１０に高周波電流が供給され、鍋Ｐの底が誘導加熱され、そして収容された食材が加熱される。
【００１８】
このとき、トッププレート３上であってＩＨ加熱部４のほぼ中央に配置されたセンス部２２は、誘導加熱される鍋Ｐの底に対向し、当接または微小な空隙を介して近接している。こうして、実施の形態１に係る温度検出部２０は、温度検出すべき鍋Ｐの底に実質的に当接した状態で直接的に鍋Ｐの底の温度を検出するので、極めて精度よく、かつ、実際の鍋Ｐの温度上昇に追随した測定値をリアルタイムで得ることができる。
【００１９】
なお、図２に示すリード部２４ａ，２４ｂは、ＩＨ加熱部４（加熱コイル１０）の上方において磁場方向（加熱コイル１０の半径方向）に実質的に沿って延びている。したがって、加熱コイル１０による誘導電流が形成されたとしても、センス部２２（ＩＨ加熱部４の中央位置）に対して対称的に配置されているため、コイルから発生する磁場の誘導起電力が生じることはなく、誤差、ノイズが低減され、正確な温度検出を実現することができる。
【００２０】
またセンス部２２および一対のリード部２４ａ，２４ｂは、その膜厚を１００μｍ以上にすると、トッププレート３上に実質的な段差が生じ、鍋Ｐなどを載置する際に鍋Ｐの衝突による損傷を受けやすくなる一方、膜厚を１０μｍ以下にすると導電性が小さくなり、温度の検出精度が低下するので、約１０μｍ〜約１００μｍの厚みを有するように形成することが好ましい。
【００２１】
さらに実施の形態１に係る温度検出部２０によれば、白金の抵抗率は２０℃で１．０４×１０−７Ωｍ、銀の抵抗率は１．５９×１０−８Ωｍであり、リード部２４の抵抗率は白金の抵抗率より実質的に大きいので、リード部２４の抵抗値を無視して、センス部２２の抵抗値により、センス部２２が配置された中央位置におけるトッププレート３（すなわち、これに対向する鍋Ｐ）の温度を正確に検出することができる。
【００２２】
上記実施の形態では、センス部２２は、白金（プラチナ）を主成分とする白金ペーストを用いて形成されたが、その他、周囲の温度により抵抗値が変化するもの（温度依存性を有するもの）であれば任意のものを採用することができ、たとえば白金コバルトまたはロジウム鉄を主成分とするものであってもよい。同様にリード部２４は、センス部２２より抵抗率の低い金属を主成分とするものであれば任意のものを利用することができ、たとえば銀、銅、またはアルミニウムを主成分とするものであってもよい。このとき温度検出部２０は、その抵抗値が１Ω〜１ｋΩで、抵抗温度係数が１０−４Ｋ−１〜１０−２Ｋ−１となるように形成されることが好ましい。
【００２３】
実施の形態２．
図４〜図７を参照しながら、本願発明に係る電磁加熱調理器の実施の形態２について以下詳細に説明する。実施の形態１では温度検出部２０のセンス部２２が直線的に延びるものであったが、実施の形態２の電磁加熱調理器１は、そのセンス部２２がＵ字状またはジグザク状の平面形状を有する点を除き、実施の形態１の電磁加熱調理器１と同様の構成を有するので、重複する内容については説明を省略する。
【００２４】
図４は、実施の形態２による電磁加熱調理器１（とりわけ温度検出部２０）を示す図２と同様の平面図であり、図５はセンス部２２の拡大図である。上述のようにセンス部２２は、ジグザク状またはＵ字状あるいはコ字状の形状を交互に配置した無誘導形状を有しているため、コイルから発生する磁場の誘導起電力をキャンセルする。このため、誤差、ノイズが低減される。またこのように構成することにより、実施の形態１のセンス部２２より実質的に長くなるように形成され、好適には、リード部２４より狭い幅を有するように形成されている。実施の形態２による温度検出部２０によれば、センス部２２の全体長を長くし、または幅を狭くすることにより、リード部２４に対するセンス部２２の抵抗値を相対的に大きくして、すなわちリード部２４の抵抗値が温度検出部２０の全体の抵抗値に寄与する比率を小さくする（リード部２４の抵抗値をより無視しやすくする）。このとき、温度検出部２０の両端の抵抗値は、鍋Ｐに当接または近接するリード部２４の抵抗値により大きく依存するので、実施の形態２による温度検出部２０は、実施の形態１に比して、より正確に鍋Ｐの温度を検出することができる。
【００２５】
また実施の形態２による温度検出部２０は、実施の形態１と同様、センス部２２が鍋Ｐの底に対向し、当接または近接するので、極めて精度よく鍋Ｐの底の温度を検出し、実際の鍋Ｐの温度上昇に追随した測定値をリアルタイムで得ることができる。
【００２６】
図６は、食材として水が収容された鍋Ｐを加熱コイル１０により加熱するとき、実施の形態２による温度検出部２０で検出した鍋Ｐの温度と、前掲特許文献１のようなトッププレート３の下側面（以下、「裏面」ともいう。）に形成された従来式の温度センサで検出した鍋Ｐの温度とを時間とともにプロットしたグラフである。図６のグラフから明らかなように、鍋Ｐ（および収容された水）が加熱されて水の沸点に達するまでの期間において、従来式の温度センサによる温度は、実施の形態２による温度検出部２０の温度より遅延して検出され、水が沸点に達して熱平衡状態になった後も１００℃に達していない。
このように実施の形態２による温度検出部２０は、精度が高く、実際の鍋Ｐの温度上昇に即した応答性の極めて良好な温度検出を実現することができる。
【００２７】
なお実施の形態２の温度検出部２０は、図５に示す平面形状の他、一対のリード部２４ａ，２４ｂが図７に示すように無誘導形状のセンス部２２から加熱コイル１０の同一の半径方向に向かって延びるように形成した場合、リード部で誘導電流が発生するが、センサ部では無誘導化されているので、比較的精度よく温度検出を実現することができる。
【００２８】
さらに実施の形態２の温度検出部２０は、図４に示すように加熱コイル１０のほぼ中央位置に限定的な領域（加熱コイル１０に比して実質的に小さい領域）に形成されているが、これに限るものではなく、センス部２２がＩＨ加熱部４ａ，４ｂのほぼ全体領域をカバーするような大きさを有するものであってもよい。このときセンス部２２は加熱コイル１０の中心に対して点対称的に形成し、加熱コイル１０による誘導電流の影響を排除することが好ましい。
【００２９】
実施の形態３．
図８を参照しながら、本願発明に係る電磁加熱調理器の実施の形態３について以下詳細に説明する。実施の形態３の電磁加熱調理器１は、各ＩＨ加熱部４に対して複数の温度検出部２０を有する点を除き、実施の形態２の電磁加熱調理器１と同様の構成を有するので、重複する内容については説明を省略する。
【００３０】
図８は、実施の形態３による温度検出部２０を示す図４と同様の平面図である。上述のように、実施の形態３の電磁加熱調理器１は、複数の（図８では４つの）温度検出部２０を有する。このように複数の温度検出部２０をトッププレート３の表面上に配置することにより、鍋Ｐが中央から逸脱して載置されても（一部の温度検出部２０の上方に鍋Ｐが載置されなくても）、いずれかの温度検出部２０を用いて鍋Ｐの温度を正確に検出することができる。
【００３１】
また各ＩＨ加熱部４が互いに独立して駆動可能な複数の加熱コイル１０を有する場合には、鍋Ｐの載置位置または載置状態を検出温度から推定し、鍋Ｐの下方にある加熱コイル１０のみを選択的に駆動してもよい。このとき、鍋Ｐが載置されていない加熱コイル１０に不要な電力を供給することを回避し、省エネに寄与することができる。
【００３２】
実施の形態４．
図９を参照しながら、本願発明に係る電磁加熱調理器の実施の形態４について以下詳細に説明する。実施の形態４の電磁加熱調理器１は、トッププレート３において温度検出部２０を覆うように形成されたコーティング層２６を有する点を除き、実施の形態２の電磁加熱調理器１と同様の構成を有するので、重複する内容については説明を省略する。
【００３３】
図９は、図５のIX−IX線から見た拡大断面図である。図９に示すように、実施の形態４の温度検出部２０は、温度検出部２０の全体を覆うように形成されたコーティング層２６を有し、これは好適にはトッププレート３全体において均一の厚みを有し、その熱抵抗を小さくするために厚みを約１００μｍ以下となるように構成されている。またコーティング層２６は、トッププレート３と同程度に低い熱膨張率を有することが好ましい。
【００３４】
こうして形成されたコーティング層２６は、温度検出部２０を保護するものであり、温度検出部２０の耐熱性、耐水性、耐腐食性、耐衝撃性、および耐摩耗性を改善することができ、特に、温度検出部２０に対する機械的損傷および優れた耐摩耗性を発揮することが可能である。またコーティング層２６を設けることにより、金属などの導電性材料からなる鍋Ｐの表面にホーロ加工または塗装等の処理がされておらず（絶縁性表面を有さず）、導電性表面が鍋Ｐを温度検出部２０の上方に載置したとしても、あるいは鍋Ｐに収容された食材（特に水分）が煮こぼれした場合であっても、一対のリード部２４ａ，２４ｂが電気的に短絡することはなく、被加熱体Ｐの正確な温度検出の実現を維持することができる。さらにコーティング層２６の厚みを約１００μｍ以下となるように構成されているので、その熱抵抗は十分に小さく、応答速度に優れ、鍋Ｐのリアルタイムの温度検出を阻害することはない。
【００３５】
なおコーティング層２６は、ガラス成分を主成分とする絶縁材料であるガラスペーストを、白金ペーストおよび銀ペーストの全体を覆うようにトッププレート３上に一様に塗布した後、約５００℃〜９００℃で同時に焼成することにより形成される。また、ガラスペーストも白金ペーストおよび銀ペーストと同様にスクリーン印刷されることが好ましい。さらに好適には、コーティングペーストは、その焼成温度が白金ペーストおよび銀ペーストの焼成温度より低いものが選択される。これは、コーティングペーストを焼成するために必要な焼成温度が白金ペーストおよび銀ペーストの焼成温度より高い場合、白金ペーストおよび銀ペーストを必要以上に高い温度（過酷な焼成条件）に曝すことにより、温度検出部２０の特性が劣化することを防止するためである。
【００３６】
実施の形態４．
図１０を参照しながら、本願発明に係る電磁加熱調理器の実施の形態４について以下詳細に説明する。実施の形態４に係る電磁加熱調理器１は、概略、その温度検出部２０がトッププレート３の表面上（上方）ではなく、トッププレート３の裏面上（下方）に形成される点を除き、実施の形態３の電磁加熱調理器１と同様の構成を有するので、重複する内容については説明を省略する。
【００３７】
図１０は、実施の形態４に係る電磁加熱調理器１のトッププレート３の裏面側から見た底面図である。上述のように、実施の形態４に係る電磁加熱調理器１は、トッププレート３の裏面上に形成された複数の温度検出部２０を有する。実施の形態４によれば、温度検出部２０は、トッププレート３の裏面上に形成されていることから、実施の形態３より温度検出精度および応答性は劣るが、耐熱性、耐水性、耐腐食性、耐衝撃性、および耐摩耗性が改善され、信頼性の高い電磁加熱調理器を得ることができる。また実施の形態４の温度検出部２０は、そのリード部をトッププレート３の端面まで延びるように形成する必要はなく、リード部２４の抵抗値による測定誤差、加熱コイル１０の交流磁場による誘導電流による影響を極力抑えることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１：電磁加熱調理器、２：筐体、３：トッププレート、４ａ，４ｂ：ＩＨ加熱部、５：ラジエント加熱部、６：グリル加熱部、７ａ，７ｂ：火力調整ダイヤル、８：液晶表示部、９ａ：吸気窓、９ｂ排気窓、１０：加熱コイル、２０：温度検出部、２２：センス部（第１の導電層）、２４ａ，２４ｂ：リード部（第２の導電層）、２６：コーティング層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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