(57)【要約】【課題】鍋の底面の温度を精度よく測定して、調理性能に優れた加熱調理器を提供する。【解決手段】トッププレート１０に載置された鍋１１を加熱する加熱手段１３と、鍋１１の底面から放射される赤外線強度を検知する赤外線センサ１４の出力から鍋１１の底面の温度を算出する温度算出手段２４と、トッププレート１０の端面から近赤外線を入射する発光手段１９と、トッププレート１０の加熱領域２０内に設けられ近赤外線を放射する放射領域２１と、トッププレート１０の発光手段１９と対向する端面に設けられ鍋１１の底面からの反射光の強度を検知する反射センサ２２の出力から、鍋１１の底面の放射率を換算する放射率換算手段２３と、温度算出手段２４の出力と設定された火力に応じて加熱手段１３を制御する制御手段２５とを備え、温度算出手段２４は、換算された放射率に基づき、赤外線センサ１４の出力から算出された温度を補正するようにした。【選択図】図１
2006260940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍋を載置するトッププレートと、前記鍋を加熱する加熱手段と、前記鍋の底面から放射される赤外線強度を検知する赤外線センサと、前記赤外線センサの出力から前記鍋の底面の温度を算出する温度算出手段と、前記トッププレートの端面から近赤外線を入射する発光手段と、前記トッププレートの加熱領域内に設けられ前記近赤外線を放射する放射領域と、前記トッププレートの前記発光手段と対向する端面に設けられ前記鍋の底面からの反射光の強度を検知する反射センサと、前記反射センサの出力から前記鍋の底面の放射率を換算する放射率換算手段と、前記温度算出手段の出力と設定された火力に応じて前記加熱手段に供給する電力量を制御する制御手段とを備え、前記温度算出手段は、換算された前記放射率に基づき、前記赤外線センサの出力から算出された温度を補正するようにした加熱調理器。
【請求項２】
鍋を載置するトッププレートと、前記鍋を加熱する加熱手段と、前記鍋の底面から放射される赤外線強度を検知する赤外線センサと、前記赤外線センサの出力から前記鍋の底面の温度を算出する温度算出手段と、前記トッププレートに当接または接着した光導入部と、前記光導入部から前記トッププレートへ入射する近赤外線を発光する発光手段と、前記トッププレートの加熱領域内に設けられ前記近赤外線を放射する放射領域と、前記発光手段と対向する位置に設けられ前記鍋の底面からの反射光を射出する光導出部と、前記光導出部から射出された前記反射光の強度を検知する反射センサと、前記反射センサの出力から前記鍋の底面の放射率を換算する放射率換算手段と、前記温度算出手段の出力と設定された火力に応じて前記加熱手段に供給する電力量を制御する制御手段とを備え、前記温度算出手段は、換算された前記放射率に基づき、前記赤外線センサの出力から算出された温度を補正するようにした加熱調理器。
【請求項３】
トッププレートの、放射領域、近赤外線が入射する部位及び、反射光が射出する部位以外の上下両面に防汚及び反射用の材料をコーティングした請求項１又は２に記載の加熱調理器。
【請求項４】
トッププレートの、放射領域、近赤外線が入射する部位及び、反射光が射出する部位以外の上下両面に防汚及び反射用の金属を蒸着または印刷した請求項１又は２に記載の加熱調理器。
【請求項５】
鍋を載置するトッププレートと、前記鍋を加熱する加熱手段と、前記鍋の底面から放射される赤外線強度を検知する赤外線センサと、前記赤外線センサの出力から前記鍋の底面の温度を算出する温度算出手段と、前記トッププレートに当接または接着した光拡散導光体と、前記拡散導光体の下面に設けた反射層と、前記光拡散導光体と前記反射層との境界面へ照射する近赤外線を発光する発光手段と、前記トッププレートの加熱領域内に設けられ前記近赤外線を放射する放射領域と、前記発光手段と対向する位置に設けられ前記鍋の底面からの反射光を射出する光導出部と、前記光導出部から射出された前記反射光の強度を検知する反射センサと、前記反射センサの出力から前記鍋の底面の放射率を換算する放射率換算手段と、前記温度算出手段の出力と設定された火力に応じて前記加熱手段に供給する電力量を制御する制御手段とを備え、前記温度算出手段は、換算された前記放射率に基づき、前記赤外線センサの出力から算出された温度を補正するようにした加熱調理器。
【請求項６】
トッププレートの、放射領域と、近赤外線が入射する部位及び反射光が射出する部位を囲む領域の境界部に、空気孔を結晶のように整然と並べたフォトニックバンドギャップを設けた請求項１〜５のいずれか１項に記載の加熱調理器。
【請求項７】
トッププレートの、放射領域と、近赤外線が入射する部位及び反射光が射出する部位を囲む領域の境界部に、屈折率を低く調整した円柱を結晶のように整然と並べたフォトニックバンドギャップを設けた請求項１〜５のいずれか１項に記載の加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱調理器に関するもので、特に、トッププレートに載置した鍋の底の温度の検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の加熱調理器として、被加熱物である鍋を載置するトッププレート裏に接触させたサーミスタなどの感温素子で鍋の底の温度を間接的に検出しているものがある。また、鍋の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て非接触かつ直接に鍋底の温度を検知するものもある。この方式における鍋の底の放射率の違いを補正する手段としては、鍋底に向けて照射する発光手段を設け、発光手段からの照射光が鍋底で反射した光を受光手段により受光して反射率を測定し、この反射率から換算した放射率を使って赤外線センサの赤外線量を補正することにより放射率の違いによる影響をなくしているものもある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、温度勾配が安定した時の感温素子の出力と赤外線センサの出力から鍋底の赤外線放射率を算出して、赤外線センサの出力を補正するようにしたものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
一般的に誘導加熱方式の加熱調理器のトッププレートには、耐熱性を有しながら強度を高めるため特殊組成のガラスを再加熱してガラス中に微細結晶を析出させた結晶化ガラス（例えば、「リシア系セラミックス」Ｌｉ２Ｏ−ＡＬ２Ｏ３−ＳｉＯ２）が用いられているおり、０．５μｍ〜２．６μｍの波長の光は８０％以上透過し、３〜４μｍの波長の光は３０％程度透過し、４μｍよりも長い波長、及び、０．５μｍよりも短い波長の光はほとんど通さない。
【０００５】
他方、調理時の鍋２の底面温度は、約３０℃〜２３０℃であり、この温度における単位時間当たりの総放射エネルギー量（Ｗ／ｍ２）はステファン・ボルツマンの法則より、１．１μｍ〜３０μｍの波長帯域にあり、そのピークは４ミクロン〜１０ミクロンの波長にある。
【０００６】
図６は、上記特許文献１に記載された従来の加熱調理器を示すものである。図６に示すように、演算制御部１は発光制御回路４を制御して発光素子７を点灯し、トッププレート１０に載置された鍋１１の底で反射した発光素子７からの光を受光センサ９で受光し反射検知回路６で電圧量に変換し演算制御部１に入力する。この入力電圧量と演算制御部１に記憶させてある反射率と放射率の相関関係を示す演算式により、鍋１１の底の放射率を算出する。
【０００７】
次に、赤外線センサ８で鍋１１の底から放射される赤外線を受光し、放射検知回路５で電圧量に変換して演算制御部１に入力する。この入力電圧量と同じく演算制御部１に記憶させてある赤外線量と放射率εから温度に換算するための温度算出式により鍋１１の底の温度を算出する構成としている。
【特許文献１】特開平１１−２２５８８１号公報
【特許文献２】特開２００３−２４９３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
加熱調理器は、鍋底面の材質、形状、寸法、表面状態、反り等、反射光強度を決めるパラメータが多く、また、調理のたびにあるいは、調理中にも使用者により載置される位置がずれるので、鍋を誘導加熱する加熱コイルの中心の１ケ所で反射光強度を検知する従来の方式では、「反射光強度が大きい、従って、放射率の低い鍋底」を、「反射光強度が小さい、従って、放射率の高い鍋底」と見誤るケースがまれに存在した。
【０００９】
特に、図７の鍋の底面図に示すように、鍋底中心部に、使用できる加熱源（ガス、電気コンロ、電磁調理器、ラジエントヒータやハロゲンヒータを用いた赤外線加熱調理器）や、鍋の材質等に関する情報を刻印１１ｂを施してある鍋の場合は、刻印１１ｂ部は凹凸と埋め込まれた黒色の着色文字のため反射率が低く、刻印１１ｂの周辺部１１ｃはＳＵＳ鏡面で他の部分の鍋底１１ａより反射率が高いという特性を有しているために、正しい鍋底の放射率を算出できないという課題を有していた。
【００１０】
また、誘導加熱方式やラジエントヒータ式の加熱調理器では、トッププレートを介して投光及び受光を行うために、発光手段から照射される参照光（近赤外線）、及び、鍋底からの反射光の各々１５％程はトッププレートで吸収され、比較的強い反射光の成分しか検知できないため、多様な反射率に関するパラメータを持つ鍋の種類や、調理シーンの全てには対応できないといった課題があった。
【００１１】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、使用のたびに鍋の載置位置がずれたり、鍋底に刻印や、ヘアライン加工、リング加工、打ち込み加工があったり、特殊な鍋底表面状態であっても、鍋底の反射率を正確に測定でき、これにより算出された放射率により、非接触で精度良く鍋底の温度を検出し、良好な調理加熱制御を実現できる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】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明の加熱調理器は、鍋を載置するトッププレートと、前記鍋を加熱する加熱手段と、前記鍋の底面から放射される赤外線強度を検知する赤外線センサと、前記赤外線センサの出力から前記鍋の底面の温度を算出する温度算出手段と、前記トッププレートの端面から近赤外線を入射する発光手段と、前記トッププレートの加熱領域内に設けられ前記近赤外線を放射する放射領域と、前記トッププレートの前記発光手段と対向する端面に設けられ前記鍋の底面からの反射光の強度を検知する反射センサと、前記反射センサの出力から前記鍋の底面の放射率を換算する放射率換算手段と、前記温度算出手段の出力と設定された火力に応じて前記加熱手段に供給する電力量を制御する制御手段とを備え、前記温度算出手段は、換算された前記放射率に基づき、前記赤外線センサの出力から算出された温度を補正するようにしたもので、鍋の底の広い範囲に渡って反射光を検出して、鍋の底面の温度を精度良く測定することができるので、加熱調理性能に優れた加熱調理器を提供できる。
【００１３】
又、本発明の加熱調理器は、鍋を載置するトッププレートと、前記鍋を加熱する加熱手段と、前記鍋の底面から放射される赤外線強度を検知する赤外線センサと、前記赤外線センサの出力から前記鍋の底面の温度を算出する温度算出手段と、前記トッププレートに当接または接着した光導入部と、前記光導入部から前記トッププレートへ入射する近赤外線を発光する発光手段と、前記トッププレートの加熱領域内に設けられ前記近赤外線を放射する放射領域と、前記発光手段と対向する位置に設けられ前記鍋の底面からの反射光を射出する光導出部と、前記光導出部から射出された前記反射光の強度を検知する反射センサと、前記反射センサの出力から前記鍋の底面の放射率を換算する放射率換算手段と、前記温度算出手段の出力と設定された火力に応じて前記加熱手段に供給する電力量を制御する制御手段とを備え、前記温度算出手段は、換算された前記放射率に基づき、前記赤外線センサの出力から算出された温度を補正するようにしたもので、近赤外線がトッププレート内を全反射により伝幡し、光量を増加させることができるので、反射光強度が上げられ、鍋底面の温度を精度良く測定することができ、それにより良好な調理加熱制御ができる加熱調理器を提供することができる。
【００１４】
又、本発明の加熱調理器は、鍋を載置するトッププレートと、前記鍋を加熱する加熱手段と、前記鍋の底面から放射される赤外線強度を検知する赤外線センサと、前記赤外線センサの出力から前記鍋の底面の温度を算出する温度算出手段と、前記トッププレートに当接または接着した光拡散導光体と、前記拡散導光体の下面に設けた反射層と、前記光拡散導光体と前記反射層との境界面へ照射する近赤外線を発光する発光手段と、前記トッププレートの加熱領域内に設けられ前記近赤外線を放射する放射領域と、前記発光手段と対向する位置に設けられ前記鍋の底面からの反射光を射出する光導出部と、前記光導出部から射出された前記反射光の強度を検知する反射センサと、前記反射センサの出力から前記鍋の底面の放射率を換算する放射率換算手段と、前記温度算出手段の出力と設定された火力に応じて前記加熱手段に供給する電力量を制御する制御手段とを備え、前記温度算出手段は、換算された前記放射率に基づき、前記赤外線センサの出力から算出された温度を補正するようにしたもので、反射光の検出感度が上がり、より精度良く反射率を測定して鍋の底面の温度を精度良く測定することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の加熱調理器は、鍋の底面の放射率を精度良く推定して、非接触で応答性の良い鍋の底面の高精度の温度測定ができるので、加熱調理性能に優れたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
第１の発明は、鍋を載置するトッププレートと、前記鍋を加熱する加熱手段と、前記鍋の底面から放射される赤外線強度を検知する赤外線センサと、前記赤外線センサの出力から前記鍋の底面の温度を算出する温度算出手段と、前記トッププレートの端面から近赤外線を入射する発光手段と、前記トッププレートの加熱領域内に設けられ前記近赤外線を放射する放射領域と、前記トッププレートの前記発光手段と対向する端面に設けられ前記鍋の底面からの反射光の強度を検知する反射センサと、前記反射センサの出力から前記鍋の底面の放射率を換算する放射率換算手段と、前記温度算出手段の出力と設定された火力に応じて前記加熱手段に供給する電力量を制御する制御手段とを備え、前記温度算出手段は、換算された前記放射率に基づき、前記赤外線センサの出力から算出された温度を補正するようにしたもので、鍋の底の広い範囲に渡って反射光を検出して、鍋の底面の温度を精度良く測定することができるので、加熱調理性能に優れた加熱調理器を提供できる。
【００１７】
第２の発明は、鍋を載置するトッププレートと、前記鍋を加熱する加熱手段と、前記鍋の底面から放射される赤外線強度を検知する赤外線センサと、前記赤外線センサの出力から前記鍋の底面の温度を算出する温度算出手段と、前記トッププレートに当接または接着した光導入部と、前記光導入部から前記トッププレートへ入射する近赤外線を発光する発光手段と、前記トッププレートの加熱領域内に設けられ前記近赤外線を放射する放射領域と、前記発光手段と対向する位置に設けられ前記鍋の底面からの反射光を射出する光導出部と、前記光導出部から射出された前記反射光の強度を検知する反射センサと、前記反射センサの出力から前記鍋の底面の放射率を換算する放射率換算手段と、前記温度算出手段の出力と設定された火力に応じて前記加熱手段に供給する電力量を制御する制御手段とを備え、前記温度算出手段は、換算された前記放射率に基づき、前記赤外線センサの出力から算出された温度を補正するようにしたもので、近赤外線がトッププレート内を全反射により伝幡し、光量を増加させることができるので、反射光強度が上げられ、鍋底面の温度を精度良く測定することができ、それにより良好な調理加熱制御ができる加熱調理器を提供することができる。
【００１８】
第３の発明は、特に、第１又は第２の発明のトッププレートの、放射領域、近赤外線が入射する部位及び、反射光が射出する部位以外の上下両面に防汚及び反射用の材料をコーティングしたもので、反射光の検出感度が上がり、より精度良く反射率を測定して鍋の底面の温度を精度良く測定することができる。
【００１９】
第４の発明は、特に、第１又は第２の発明のトッププレートの、放射領域、近赤外線が入射する部位及び、反射光が射出する部位以外の上下両面に防汚及び反射用の金属を蒸着または印刷したもので、反射光の検出感度がさらに上がり、より精度良く反射率を測定して、鍋の底面の温度を精度良く測定することができる。
【００２０】
第５の発明は、鍋を載置するトッププレートと、前記鍋を加熱する加熱手段と、前記鍋の底面から放射される赤外線強度を検知する赤外線センサと、前記赤外線センサの出力から前記鍋の底面の温度を算出する温度算出手段と、前記トッププレートに当接または接着した光拡散導光体と、前記拡散導光体の下面に設けた反射層と、前記光拡散導光体と前記反射層との境界面へ照射する近赤外線を発光する発光手段と、前記トッププレートの加熱領域内に設けられ前記近赤外線を放射する放射領域と、前記発光手段と対向する位置に設けられ前記鍋の底面からの反射光を射出する光導出部と、前記光導出部から射出された前記反射光の強度を検知する反射センサと、前記反射センサの出力から前記鍋の底面の放射率を換算する放射率換算手段と、前記温度算出手段の出力と設定された火力に応じて前記加熱手段に供給する電力量を制御する制御手段とを備え、前記温度算出手段は、換算された前記放射率に基づき、前記赤外線センサの出力から算出された温度を補正するようにしたもので、反射光の検出感度が上がり、より精度良く反射率を測定して、鍋の底面の温度を精度良く測定することができる。
【００２１】
第６及び第７の発明は、特に、第１〜５の発明のいずれか一つの発明のトッププレートの、放射領域と、近赤外線が入射する部位及び反射光が射出する部位を囲む領域の境界部に、空気孔あるいは、屈折率を低く調整した円柱を結晶のように整然と並べたフォトニックバンドギャップを設けたもので、経路両端での光の損失が低減され、より精度良く反射率を測定して、鍋の底面の温度を精度良く測定することができる。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１（１）は、本発明の第１の実施の形態における加熱調理器の構成を示すブロック図、（２）は、同加熱調理器の平面図である。図２は、同加熱調理器の鍋底の反射率と反射センサの出力の関係を示したグラフ図である。
【００２４】
図１において、本実施の形態における加熱調理器は、調理物を加熱調理する鍋（被加熱物）１１が載置されるトッププレート１０と、加熱コイル１２と、加熱コイル１２に高周波電流を供給し、鍋１１を誘導加熱する加熱手段１３と、トッププレート１０の下面に配され鍋１１の底面から放射される赤外線の強度を検知する赤外線センサ１４と、トッププレート１０の端面から近赤外線を入射する発光手段１９と、このトッププレート１０上の図柄（図示せず）で示された加熱領域２０内において近赤外線を上方へ放射する放射領域２１と、トッププレート１０の前記発光手段１９と対向する端面に設けられ鍋１１底面からの反射光を含んだ近赤外線強度を検知する反射センサ２２と、この反射センサ２２の出力から鍋１１の底面の放射率を換算する放射率換算手段２３と、この換算された放射率、及び前記赤外線センサ１４の出力から鍋１１の底面の温度を算出する温度算出手段２４と、この温度算出手段２４の出力に応じて前記加熱コイル１２へ供給する電力量を変化させるように前記加熱手段１３を制御する制御手段２５と、タッチパネル方式の操作部２６を備えている。
【００２５】
なお、発光手段１９は、加熱調理器の周囲の背景光と区別するため高周波数（キャリア周波数３０ｋＨｚ〜６００ｋＨｚ）で変調する変調手段２７で駆動され、反射センサ２２の出力は検波手段２８で検波される。また、発光手段１９及び反射センサ２２とトッププレート１０両端面との間には光を効率よく入射出するための光カプラ２９、３０が装着され、赤外線センサ１４と加熱コイル１２との間には電磁波による干渉を低減させるためのシールド板３１が設けてある。
【００２６】
以上のように構成された加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。
【００２７】
まず、使用者が加熱領域２０上に調理物を入れた鍋１１を載置し、操作部２６内の「入／切」キー２６ａを操作して“加熱モード”にすると、発光手段１９がトッププレート１０の端面から所定の波長の近赤外線をトッププレート１０内に入射する。
【００２８】
入射した近赤外線はトッププレート１０の中を直進する。そして、この光の一部は放射領域２１より外部に放射する。このとき、放射領域２１は直方体であるトッププレート１０の一辺で、且つ、平面であり、その他の辺には光反射層３２を設けてあるため放射領域２１（発光面）からの光の放射は平行となりほとんど拡散しない。
【００２９】
このため鍋１１の底面に対して均一な照射光を得ることができる。光反射層３２は、トッププレート１０の表面を研磨するなどの機械的手段、または表面をエッチングするなどの化学的手段により、表面に極微細な凹凸等を設ける、あるいは、再結晶下の工程でイオン注入等により表面部の屈折率を低く調整することにより形成される。赤外線センサ１４の視野部に相当するトッププレート１０の下面の中央部のφ２０ｍｍの範囲には光反射層３２を設けていない。そして、鍋１１の底面からの反射光は放射領域２１より、再び、トッププレート１０に入射して、トッププレート１０を伝幡する。
【００３０】
この反射光の一部と発光手段１９から直進してきた伝幡光の一部と合成された光の強度を反射センサ２２で検出し、検波手段２８で検波して出力する。そして、放射率換算手段２３がこの検波手段２８の出力から、まず鍋１１の底面の反射率を換算表あるいは関係式を用いて換算する。キルヒホフの法則によれば、物質の表面に到達する単位入射エネルギーのうち、固有放射率εは０＜ε＜１の定数で、その物質の放射の吸収率に等しい。また、不透明な（透過率α＝０）物体に関しては、
放射率ε（λ）＋反射率Ｒ（λ）＝１  −−−−−−−−−（１）
の関係が成立する。従って、換算した反射率Ｒを１から引いて放射率を求めることができる。こうして算出された放射率を入力して、温度算出手段２４は赤外線センサ１４の出力から算出した温度値を補正演算してから出力する。
【００３１】
次に、使用者が、操作部２６のｕｐキー（右矢印）、及び、ｄｏｗｎキー（左矢印）を押して設定した所望の火力となるように、制御手段２５が加熱手段１３を制御して加熱コイル１２に所定の高周波電力を供給する。加熱コイル１２に高周波電流が供給されると、加熱コイル１２から誘導磁界が発せられ、トッププレート１０に載置された鍋１１が誘導加熱される。この熱によって鍋１１の温度が上昇し、鍋１１内の調理物が調理される。
【００３２】
赤外線センサ１４は、受光した赤外線のエネルギーに比例した電圧を出力するので、鍋１１の温度が上昇すると、鍋１１の底面からの赤外線放射強度も強くなり、赤外線センサ１４が受光する赤外線エネルギー量が増え、赤外線センサ１４の出力信号電圧も大きくなり、算出した温度値も大きくなる。
【００３３】
制御手段２５は、温度算出手段２４の出力する温度値を入力し、予め定められた所定の値（過昇防止温度、あるいは、沸騰温度等）以下なら加熱手段１３へ加熱を指示し続ける。「入／切」キー２６ａで“加熱モード”が停止された場合と、温度算出手段２４の出力する温度値が上記の所定値を越えた場合は、加熱手段１３に加熱停止を指示することで、安全に加熱調理が行われる。
【００３４】
以上のように、本実施の形態によれば、鍋１１を載置するトッププレート１０の端面から入射する発光手段１９と、このトッププレート１０の加熱領域２０内に設けた近赤外線を放射する放射領域２１と、トッププレート１０の発光手段１９と対向する端面に設け鍋１１の底面からの反射光強度を検知する反射センサ２２と、この反射センサ２２の出力から鍋１１の底面の放射率を換算する放射率換算手段２３と、この換算された放射率、及び前記赤外線センサ１４の出力から鍋１１の底面の温度を算出する温度算出手段２４を設けることにより、鍋１１の底の正確な反射率が測定可能となり、この反射率から赤外線センサ１４の視野部の放射率を精度良く推定することができる。広い放射領域２１上の鍋１１の底からの反射を測定することで、鍋１１の底の形状や表面状態の影響を無くせ、トッププレートを介しても安定した測定を行うことができる。従って、鍋１１の底の非接触で高度な温度測定が可能となり、微妙な火加減ができる加熱調理器としている。
【００３５】
また、本実施の形態によれば、放射領域２１（発光面）から鍋１１の底面に対して均一な照射光を照射することができ、鍋１１の底面の広い範囲の反射光を検出するため、反射光量の鍋１１までの距離に対する依存性も少なく、鍋１１の底表面からの拡散反射成分も正反射成分も併せて検出できる。従って、鍋１１の材質や刻印や黒色文字入れ、打ち込み等の表面状態によっては乱反射をおこしても正しい反射率を測定することができる。
【００３６】
また、本実施の形態では放射領域２１の広さをφ９０ｍｍ程度としているが、刻印の最大径（約６０ｍｍ）より大きく、鍋１１の最小外径（約１５０ｍｍ）より小さい値であれば良い。放射領域２１上に鍋１１が載置されていない状態では、入射した近赤外線の一部が放射領域２１より外部上方へ放射されるため、反射センサ２２で検知する光強度は非常に小さな値となる。一方、鍋１１が載置されている状態では、鍋１１の底が反射層の役目をするため放射領域２１より外部へ放射されることはない。従って、鍋１１の底の反射率に応じた光強度の変化（図２）を反射センサ２２で検知することができる。
【００３７】
また、本実施の形態では、放射領域２１に反射防止（ＡＲ）コーティングを施している。あるいは、結晶化熱処理の工程で、屈折率が段階的に変わるように熱処理しておくことで空気中へ近赤外線が放射しやすいようにすることもできる。
【００３８】
また、本実施の形態例では、赤外線センサ１４に、主な用途として光通信、放射温度計に使用されるＰＩＮフォトダイオード（測定波長帯域０．９〜２．６μｍ）を、発光手段１９にリモコン用（波長帯域０．６〜０．９μｍ）に市販されているフォトダイオードを、反射センサ２２に同じくリモコン用に市販されているフォトトランジスタを用いている。従って、赤外線センサ１４により、鍋１１の底の赤外線の自己放射を測定する波長帯域とは異なる波長帯において反射率を測定しているので、反射率の測定に鍋１１の底からの赤外線の自己放射が影響することはない。式（１）に示すように、もし物体の放射率が波長の関数であるならば、放射率に波長依存性を示す。しかし、図２のグラフ図に示すように、一般的に家庭で使用される鍋１１の赤外線センサ１４の測定波長帯域での反射率と、本実施の形態における反射センサ２２の検知出力との間には良好な相関関係があり、反射センサ２２の検知出力から赤外線センサ１４の測定波長帯域での放射率への換算を容易に行うことができる。
【００３９】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における加熱調理器の要部断面図を示すものである。なお、上記第１の実施の形態における加熱調理器と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
本実施の形態における加熱調理器は、図３に示すように、鍋１１を載置するトッププレート１０に当接または接着した光導入部３５と、この光導入部３５からトッププレート１０へ入射する近赤外線を発光する発光手段３６と、このトッププレート１０の加熱領域２０内に設けられこの近赤外線を放射する放射領域２１と、光反射層３２と、前記発光手段３６と対向する位置に設け鍋１１の底面からの反射光を射出する光導出部３７と、この射出光強度を検知する反射センサ３８と、この反射センサ３８の出力から鍋１１の底面の放射率を換算する放射率換算手段２３を備えている。
【００４１】
以上のように構成された加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。
【００４２】
まず、使用者が加熱領域２０上に調理物を入れた鍋１１を載置し、操作部２６内の「入／切」キー２６ａを操作して“加熱モード”にすると、発光手段３６が光導入部３５から所定の波長の赤外線をトッププレート１０内に入射する。入射した近赤外線はトッププレート１０の中を全反射を繰り返しながら伝幡する。そして、図３（２）に示すように、鍋１１が載置されていない状態では、この光の大部分は放射領域２１の上面より外部に放射され、反射センサ３８では検出されない。一方、図３（１）に示すように、鍋１１が載置されている状態では、入射した近赤外線は放射領域２１から鍋１１底面へ均一に照射される。
【００４３】
鍋１１の底面からの反射光は放射領域２１より、再び、トッププレート１０に入射して、全反射を繰り返しながらトッププレート１０を伝幡する（ここで、キルヒホフの法則によれば、鍋１１底面の固有放射率εは０より大きく、１より小さい定数で、放射の吸収率に等しいので、鍋１１の底面からの反射光強度は鍋１１の底面の放射率に反比例する）。この伝幡光の強度を反射センサ２２で検出し、検波手段２８で検波して出力する。
【００４４】
放射率換算手段２３がまずこの検波手段２８の出力から鍋１１の底面の反射率Ｒを換算し、１から反射率Ｒを引くことで放射率を求める。この算出された放射率を入力して、温度算出手段２４は、赤外線センサ１４の出力から算出した温度値を補正演算してから出力する。
【００４５】
以上のように、本実施の形態においては、鍋１１を載置するトッププレート１０に当接または接着した光導入部３５と、この光導入部３５からトッププレート１０へ入射する近赤外線を発光する発光手段３６と、このトッププレート１０の加熱領域２０内に設けられこの近赤外線を放射する放射領域２１と、光反射層３２と、前記発光手段３６と対向する位置に設け鍋１１の底面からの反射光を射出する光導出部３７と、この射出光強度を検知する反射センサ３８と、この反射センサ３８の出力から鍋１１の底面の放射率を換算する放射率換算手段２３を設けることにより、鍋１１の底の正確な反射率が測定可能となり、この反射率から赤外線センサ１４の視野部の放射率を精度良く推定することができる。
【００４６】
以上のように、広い放射領域２１上の鍋１１の底からの反射を測定することで、鍋１１の底の形状や表面状態の影響を無くし、トッププレート１０を介しても安定した測定を行うことができる。従って、鍋１１の底の非接触で高度な温度測定が可能となり、微妙な火加減ができる加熱調理器を提供することができる。
【００４７】
また、本実施の形態では発光手段３６をフォトダイオード、反射センサ３８をフォトトランジスタとし、いずれもリモコン用に市販されている波長帯域０．６〜０．９μｍのものを用いているので、安価に構成することができる。
【００４８】
また、本実施の形態では、光反射層３２は強化ガラスの再結晶工程でイオン注入等により表面部のみ屈折率を低く調整することにより形成しており、入射された近赤外線はトッププレート１０内を屈折率界面における全反射により伝幡するため、反射時のエネルギーロスが非常に少ない。優秀な金属表面反射でも通常１０％〜１５％程度のロスをともなうので、透過率が約８５％のトッププレート１０内を３回も反射を繰り返しながら伝幡すると光のエネルギーは半分以下になってしまうが、屈折率界面における全反射ではそのようなことは生じず、導光体としての光効率はかなり高いものとなる。
【００４９】
また、本実施の形態では、光導入部３５及び光導出部３７はトッププレート１０と同じ屈折率（約１．５４）の材質を用い、トッププレート１０に当接、または、光学接着剤により接着しているので、入射及び射出時のエネルギーロスも少なくできる。
【００５０】
また、本実施の形態ではトッププレート１０の上面の放射領域２１、下面の赤外線センサ１４の視野部と光導入部３５及び光導出部３７以外の上下面に、防汚・反射用の材質をコーディングしている。それにより、プレート表面が汚れにくくなり、調味料や食品等がこぼれた場合でもふき取りやすくなる。さらに、波長帯域０．９〜２．６μｍにおける平均透過率を８５％以上、波長帯域０．６〜０．９μｍにおける平均透過率を５％未満となるように調整することにより、トッププレート１０の下面の赤外線センサ１４の視野部にも防汚、且つ、反射用の材質をコーディングを施すこともできる。また、放射領域２１には、反射防止コーティングや、屈折率を段階的に制御しておくことで空気中へ近赤外線が放射しやすいようにすることもできる。
【００５１】
また、トッププレート１０の上面の放射領域２１、下面の赤外線センサ１４の視野部と光導入部３５及び光導出部３７以外の上下面に防汚・反射用に蒸着法により２μｍ以下の厚みの金属皮膜を形成するようにすれば、トッププレート１０の表面が汚れにくくなり、調味料や食品等がこぼれた場合でもふき取りやすくなる。さらに、膜材質を変えることにより様々な色調を発色させることができ、また、緻密構造を有しているため、化学的耐久性に優れ、２μｍ以下の非常に薄い膜であっても、正反射率が高く、可視光に対する高い遮光能力を有するため、加熱調理器の内部構造を隠蔽することができ、非常に優れた機能を有するトッププレート１０とすることができる。
【００５２】
なお、２μｍ以下の厚みのため表皮効果により体積抵抗率が高くなるため、誘導加熱を受けにくいが、所定の形状のマスクパターンで覆って蒸着することにより、うず電流を流れにくくして、さらに、誘導加熱を受けにくい構成とすることもできる。
【００５３】
また、トッププレート１０の放射領域２１の対向する下面に、反射ドット（図示せず）を形成することにより、入射・伝幡してきた近赤外線が反射ドットに当たり、進行方向が変わり鍋１１底面へ照射されやすく、鍋１１底面からの反射光も反射センサ３８の方向へ進む易くすることができる。反射ドットの作り方には印刷法やインジェクション（射出成形）法などいくつかあるが、ここでは印刷法について説明する。反射ドットはチタン白（ＴｉＯ２）や沈降性硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）など光学的に吸収がなく反射率の高い顔料とアクリル系バインダーを練り合わせた反射インクをスクリーン印刷法により、グラデーションパターンにしたがってトッププレート１０の裏面に塗布する。反射ドットの寸法は光導出部３７に近くなるに従って大きくして、より均一な照射光となるようにする。
【００５４】
（実施の形態３）
図４は、本発明の第３の実施の形態における加熱調理器の要部断面図を示すものである。なお、上記実施の形態における加熱調理器と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５５】
本実施の形態における加熱調理器の鍋１１の底面の温度検出手段は、図４に示すように、鍋１１を載置するトッププレートに当接または接着した光拡散導光体４０と、光拡散導光体４０の下面にもうけた反射シート４１と、この光拡散導光体４０と反射シート４１との境界面に近赤外線を発光する発光手段３６と、トッププレート１０の加熱領域２０内に設けられ近赤外線を放射する放射領域２１と、前記発光手段３６と対向する位置に設けられ鍋１１の底面からの反射光を射出する光導出部３７と、光導出部３７からの射出光の強度を検知する反射センサ３８と、この反射センサ３８の出力から鍋１１の底面の放射率を換算する放射率換算手段２３で構成されている。
【００５６】
以上のように構成された加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。
【００５７】
まず、使用者が加熱領域２０上に調理物を入れた鍋１１を載置し、操作部２６内の「入／切」キー２６ａを操作して“加熱モード”にすると、発光手段３６が光拡散導光体４０と反射シート４１の境界面へ向けて所定の波長の赤外線を照射する。図４（１）に示すように、鍋１１がトッププレート１０に載置されている状態では、前記境界面で全反射した近赤外線は、放射領域２１から鍋１１の底面へ均一に照射される。鍋１１の底面からの反射光は放射領域２１より、再び、トッププレート１０に入射して、全反射を繰り返しながらトッププレート１０内を伝幡し光導出部３７に至る。この伝幡光の強度を反射センサ２２で検出し、検波手段２８で検波して出力する。放射率換算手段２３はまずこの検波手段２８の出力から鍋１１の底面の反射率Ｒを換算し、１から反射率Ｒを引くことで放射率を求める。
【００５８】
この算出された放射率を入力して、温度算出手段２４は赤外線センサ１４の出力から算出した温度値を補正演算してから出力する。一方、鍋１１から自己放射される赤外線は、特に赤外線センサ１４の視野部内では、光拡散導光体４０及び反射シート４１に正対する方向で進む。全反射角より小さい成分の光は透過するため、鍋１１から放射された赤外線は、殆ど反射されずに赤外線センサ１４で検出することができる。また、図４（２）に示すように、鍋１１が載置されていない状態では、光拡散導光体４０と反射シート４１の境界面で全反射した近赤外線の大部分は放射領域２１上面より外部に放射され、反射センサ３８では検出されない。
【００５９】
以上のように、本実施の形態によれば、鍋１１を載置するトッププレート１０に当接または接着した光拡散導光体４０と、光拡散導光体４０の下面にもうけた反射シート４１と、この光拡散導光体４０と反射シート４１との境界面に近赤外線を発光する発光手段３６と、トッププレート１０の加熱領域２０内に設けた近赤外線の放射領域２１と、前記発光手段３６と対向する位置に設け鍋１１の底面からの反射光を射出する光導出部３７と、この射出光強度を検知する反射センサ３８と、この反射センサ３８の出力から鍋１１の底面の放射率を換算する放射率換算手段２３を設けることにより、鍋１１の底の正確な反射率が測定可能となり、この反射率から赤外線センサ１４の視野部の放射率を精度良く推定することができる。広い放射領域上の鍋１１の底からの反射を測定することで、鍋１１の底の形状や表面状態の影響を無くし、トッププレート１０を介しても安定した温度測定を行うことができる。従って、鍋１１の底の非接触で高度な温度測定が可能となり、微妙な火加減ができる加熱調理器を提供することができる。
【００６０】
また、本実施の形態においても、発光手段３６をフォトダイオード、反射センサ３８をフォトトランジスタとし、いずれもリモコン用に市販されている波長帯域０．６〜０．９μｍのものを用いているので、安価に構成することができる。
【００６１】
（実施の形態４）
図５は、本発明の第４の実施の形態における加熱調理器の要部断面図とトッププレートの部分平面図である。なお、上記実施の形態における加熱調理器と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００６２】
本実施の形態における加熱調理器の鍋１１の底面の温度検出手段は、図５に示すように、鍋１１を載置するトッププレート１０に当接または接着した光導入部３５と、この光導入部３５からトッププレート１０へ入射する近赤外線を発光する発光手段３６と、このトッププレート１０の加熱領域２０内に設けられこの近赤外線を放射する放射領域２１と、光反射層３２と、前記発光手段３６と対向する位置に設けられ鍋１１の底面からの反射光を射出する光導出部３７と、トッププレート１０の放射領域２１及び光導入・出部３５、３７を囲む領域の端面、及び、外周部に空気孔を結晶のように整然と並べたフォトニックバンドギャップ４３と、光導出部３７からの射出光の強度を検知する反射センサ３８と、この反射センサ３８の出力から鍋１１の底面の放射率を換算する放射率換算手段２３で構成している。
【００６３】
以上のように構成された加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。
【００６４】
まず、使用者が加熱領域２０上に調理物を入れた鍋１１を載置し、操作部２６内の「入／切」キー２６ａを操作して“加熱モード”にすると、発光手段３６が光導入部３５から所定の波長の赤外線をトッププレート１０内に入射する。入射した近赤外線はトッププレート１０の中を全反射を繰り返しながら伝幡する。鍋１１が載置されていない状態では、この光の大部分は放射領域２１上面より外部に放射され、反射センサ３８では検出されない。
【００６５】
一方、図５（１）に示すように、鍋１１が載置されている状態では、入射した近赤外線は放射領域２１から鍋１１の底面に均一に照射される。鍋１１の底面からの反射光は放射領域２１より、再び、トッププレート１０に入射して、全反射を繰り返しながらトッププレート１０を伝幡し光導出部３７に至る。この伝幡光の強度を反射センサ２２で検出し、検波手段２８で検波して出力する。放射率換算手段２３がまずこの検波手段２８の出力から鍋１１底面の反射率Ｒを換算し、１から反射率Ｒを引くことで放射率を求める。
【００６６】
この算出された放射率を入力して、温度算出手段２４は赤外線センサ１４の出力から算出した温度値を補正演算してから出力する。また、図５（２）に示すように、フォトニックバンドギャップ４３を外周部に設けているので、反射センサ３８の方向以外の断面方向へ進む近赤外線もフォトニックバンドギャップ４３で全反射され、反射センサ３８の方向へ戻るため、反射センサ３８での受光量が増加し、検出感度が向上する。
【００６７】
以上のように、本実施の形態によれば、鍋１１を載置するトッププレート１０に当接または接着した光導入部３５と、この光導入部３５からトッププレート１０へ入射する近赤外線を発光する発光手段３６と、このトッププレート１０の加熱領域２０内に設けたこの近赤外線の放射領域２１と、光反射層３２と、前記発光手段３６と対向する位置に設け鍋１１の底面からの反射光を射出する光導出部３７と、トッププレート１０の放射領域２１及び光導入・出部３５、３７を囲む領域の端面、及び、外周部に空気孔を結晶のように整然と並べたフォトニックバンドギャップ４３と、射出光強度を検知する反射センサ３８と、この反射センサ３８の出力から鍋１１の底面の放射率を換算する放射率換算手段２３を設けることにより、鍋１１の底の正確な反射率が測定可能となり、この反射率から赤外線センサ１４の視野部の放射率を精度良く推定することができる。
【００６８】
以上のように、広い放射領域２１上の鍋１１の底からの反射を測定することで、鍋１１の底の形状や表面状態の影響を無くし、トッププレート１０を介しても安定した測定を行うことができる。従って、鍋１１の底の非接触で高度な温度測定が可能となり、微妙な火加減ができる加熱調理器を提供することができる。
【００６９】
なお、上記実施の形態では、空気孔を結晶のように整然と並べたフォトニックバンドギャップを用いたが、強化ガラスの再結晶工程でイオン注入等により屈折率を低く調整した円柱を結晶のように整然と並べたフォトニックバンドギャップを用いてもよく、入射された近赤外線はフォトニックバンドギャップの屈折率界面における全反射により伝幡するため、反射時のエネルギーロスが非常に少なく、強度を低下させることなく、導光体としての光効率をかなり高いものとすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、本発明にかかる加熱調理器は、非接触で鍋の底の温度を精度よく検出し加熱調理性能に優れたもので、加熱調理器に限らず、放射温度計を搭載した様々な機器にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】（１）本発明の実施の形態１における加熱調理器の構成を示すブロック図（２）同加熱調理器の平面図
【図２】鍋の底の反射率と反射センサの出力の関係を示すグラフ
【図３】（１）本発明の実施の形態２における加熱調理器の鍋が載置された状態を示す要部断面図（２）同加熱調理器の鍋が載置されていない状態を示す要部断面図
【図４】（１）本発明の実施の形態３における加熱調理器の鍋が載置された状態を示す要部断面図（２）同加熱調理器の鍋が載置されていない状態を示す要部断面図
【図５】（１）本発明の実施の形態４における加熱調理器の要部断面図（２）同加熱調理器のトッププレートの部分平面図
【図６】従来の加熱調理器の構成を示すブロック図
【図７】鍋の底面図
【符号の説明】
【００７２】
１０  トッププレート
１１  鍋
１３  加熱手段
１４  赤外線センサ
１９  発光手段
２０  加熱領域
２１  放射領域
２２  反射センサ
２３  放射率換算手段
２４  温度算出手段
２５  制御手段
３５  光導入部
３７  光導出部
４０  光拡散導光板
４１  反射シート（反射層）
４３  フォトニックバンドギャップ
【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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