(57)【要約】【課題】天板上の鍋の温度を精度良く検出できる誘導加熱調理器を提供する。【解決手段】鍋１を載置する天板２と、天板２の下方に配され鍋１を加熱する加熱コイル３と、天板２の下方に配され鍋１の底の中央部から放射される赤外線を検知する赤外線検出手段６と、加熱コイル３で発生する磁界の赤外線検出手段６への影響を防止する防磁手段７と、赤外線検出手段６の出力に基づき鍋１の底面温度を検出する温度検出手段８と、温度検出手段８の出力に応じて加熱コイル３に供給する電力を制御する制御手段９とを備え、赤外線検出手段６は狭視野とし、かつ視野の範囲より外側に防磁手段７を設けたもので、鍋１の底中央部分の局所からの赤外線のみを検出することで、防磁手段７からの温度の影響や外乱光などの影響を受けることなく、鍋１の温度を常に安定して検出して、精度の良い加熱調理ができる誘導加熱調理器を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍋を載置する天板と、前記天板の下方に配され前記鍋を加熱する加熱コイルと、前記天板の下方に配され前記鍋の底の中央部から放射される赤外線を検知する赤外線検出手段と、前記加熱コイルで発生する磁界の前記赤外線検出手段への影響を防止する防磁手段と、前記赤外線検出手段の出力に基づき前記鍋の底面温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の出力に応じて前記加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段とを備え、前記赤外線検出手段は狭視野とし、かつ前記視野の範囲より外側に前記防磁手段を設けた誘導加熱調理器。
【請求項２】
天板と加熱コイルとの間に位置し鍋に作用する浮力を抑制する浮力低減手段を設け、前記天板の下面の、赤外線検出手段の視野範囲より大でかつ前記浮力低減板の内径より小なる範囲に、少なくとも前記赤外線検出手段の感度波長域の赤外線を吸収する赤外線吸収手段を設けた請求項１に記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】
天板の、赤外線検出手段の視野範囲より大でかつ前記視野範囲の近傍に、前記天板の温度を検知する第２の温度検出手段を備え、前記第２の温度検出手段で検出された温度に応じて、前記赤外線検出手段の出力に補正を加えるようにした請求項１又は２に記載の誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天板上に載置された鍋を加熱する誘導加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の、この種の誘導加熱調理器における被加熱物である鍋の温度を検出する方式として、鍋を載置する天板を介してサーミスタで鍋の底の温度を検出する方式や、天板下面に赤外線センサを配置し、鍋からの赤外線を天板を通して検知するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。また、図７に示すように、加熱コイル３で誘導加熱される鍋１が載置される天板２の上面後方に赤外線センサ４を配し、その赤外線センサ４で鍋１の側面から放射された赤外線を検出し温度を検出するようにしたものもある。
【特許文献１】特開平３−１８４２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の誘導加熱調理器で、鍋の温度を天板を介してサーミスタが受熱し、温度を検出するようにしたものは、セラミックからなる天板２は低い熱伝達率であるため、この天板２の熱応答の遅れにより、実際の鍋の温度と検出された温度とは大きな誤差が発生し、鍋の温度が精度良く検出できないものであった。
【０００４】
また、天板下面に赤外線センサを配置した従来の誘導加熱調理器では、鍋底の広い範囲を視野とするため、誘導加熱によるリング上の加熱部分も視野範囲となり、鍋内の温度にもっとも近い鍋中心点の温度より高い温度を検出することがある。また沸騰状態を検出する場合には、加熱部分は鍋内温度より早く安定するために、実際の沸騰状態より早く検知してしまう。さらには、視野範囲の広い素子を用いたり、鏡筒などにより集光した場合には、天板内を伝搬する外乱光や他の熱源からの赤外線が赤外線センサに入射して、安定した温度の測定ができないといった課題があった。
【０００５】
また、図７に示すような従来の誘導加熱調理器では、天板後方に配した赤外線センサ４が、太陽光や照明などの外乱光の影響を受け、正確な温度検知ができないという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、鍋の底の温度を正確に検出でき、精度の良い加熱調理が行える誘導加熱調理器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】
【０００７】
本発明の誘導加熱調理器は、鍋を載置する天板と、前記天板の下方に配され前記鍋を加熱する加熱コイルと、前記天板の下方に配され前記鍋の底の中央部から放射される赤外線を検知する赤外線検出手段と、前記加熱コイルで発生する磁界の前記赤外線検出手段への影響を防止する防磁手段と、前記赤外線検出手段の出力に基づき前記鍋の底面温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の出力に応じて前記加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段とを備え、前記赤外線検出手段は狭視野とし、かつ前記視野の範囲より外側に前記防磁手段を設けたもので、鍋の底中央部分の局所からの赤外線のみを検出することで、防磁手段からの温度の影響や外乱光などの影響を受けることなく、鍋の温度を常に安定して検出して、精度の良い加熱調理ができる誘導加熱調理器を提供することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の誘導加熱調理器は、防磁手段からの温度の影響や外乱光などの影響を受けることなく、鍋の温度を正確に検出でき、安定して温度検知および制御が行える誘導加熱調理器が実現できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、鍋を載置する天板と、前記天板の下方に配され前記鍋を加熱する加熱コイルと、前記天板の下方に配され前記鍋の底の中央部から放射される赤外線を検知する赤外線検出手段と、前記加熱コイルで発生する磁界の前記赤外線検出手段への影響を防止する防磁手段と、前記赤外線検出手段の出力に基づき前記鍋の底面温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の出力に応じて前記加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段とを備え、前記赤外線検出手段は狭視野とし、かつ前記視野の範囲より外側に前記防磁手段を設けたもので、鍋の底中央部分の局所からの赤外線のみを検出することで、防磁手段からの温度の影響や外乱光などの影響を受けることなく、鍋の温度を常に安定して検出して、精度の良い加熱調理ができる誘導加熱調理器を提供することができる。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明の天板と加熱コイルとの間に位置し鍋に作用する浮力を抑制する浮力低減手段を設け、前記天板の下面の、赤外線検出手段の視野範囲より大でかつ前記浮力低減板の内径より小なる範囲に、少なくとも前記赤外線検出手段の感度波長域の赤外線を吸収する赤外線吸収手段を設けたもので、アルミ等の鍋を加熱する際の浮力を抑える浮力低減手段が高温になり、その浮力低減板から赤外線が放射されても、それが赤外線吸収手段で吸収され、赤外線検出手段に入射することがないので、アルミの鍋の加熱時にも、より鍋の底温度が常に安定して検知できるものである。
【００１１】
第３の発明は、特に、第１又は第２の発明の天板の、赤外線検出手段の視野範囲より大でかつ前記視野範囲の近傍に、前記天板の温度を検知する第２の温度検出手段を備え、前記第２の温度検出手段で検出された温度に応じて、前記赤外線検出手段の出力に補正を加えるようにしたもので、天板が高温になった場合でも、天板の温度による影響を受けることなく鍋の底の温度を安定して検知することができるものである。
【００１２】
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って本発明が限定されるものではない。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図、図２は、同誘導加熱調理器の天板を透過する赤外線の分布および赤外線検出手段の感度波長域を示すグラフである。
【００１４】
図１において、本実施の形態における誘導加熱調理器は、食材などの被加熱物（図示せず）を加熱調理する鍋１を載せる天板２と、鍋１を誘導加熱する加熱コイル３と、加熱コイル３に高周波電流を供給し鍋１を電磁誘導で発熱させるインバータ５と、加熱時に鍋１の底面から放射される赤外線を検出する赤外線検出手段６と、加熱コイル３からの漏れ磁束が前記赤外線検出手段６へ通らないようにする防磁手段７と、赤外線検出手段６の出力により鍋１の温度を検知する温度検出手段８と、温度検出手段８の出力に応じて、インバータ５を介して加熱コイル３に供給する電力を制御する制御手段９とを備えている。
【００１５】
上記構成において、図示していない電源を投入し、操作スイッチで所定の温度を設定すると、制御手段９からの制御によりインバータ５から加熱コイル３に電力が供給される。加熱コイル３に電力が供給されると、加熱コイル３に誘導磁界が発生し、天板２上の鍋１が誘導加熱される。この誘導加熱によって鍋１の温度が上昇し、鍋１内の被加熱物が調理される。
【００１６】
ここで赤外線検出手段６の動作について説明する。鍋１の温度が上昇すると、その温度に応じた赤外線が鍋１の底面から放射される。図２に示すように、一般に物体から放射される赤外線エネルギーは、その温度で決まり、温度が高くなるほど大きくかつ短波長側にも拡大する。本実施の形態における天板２に使用されるガラスセラミックなどは２．５μｍ以下の波長域の赤外線に対しては９０％以上透過できるため、鍋１の底温度が６０℃以上になった場合には、２．５μｍ以下の波長域の赤外線放射エネルギーが、赤外線検出手段６に入射される。ここで、赤外線検出手段６は、０．７〜２．５μｍ以下の波長域の赤外線に対して高感度の検出性能があるＩｎＧａＡｓ  ＰＩＮフォトダイオードなどで構成されている。この構成によって鍋１の底の温度に合わせた検知温度が得られることになる。
【００１７】
ここで、ＩｎＧａＡｓ  ＰＩＮフォトダイオードには、赤外線量に応じた電流が流れるが、その電流は微少な量のため、加熱コイル３からの磁界の影響を受ける。そこでその影響を防止するために、防磁手段７によって赤外線検出手段６の素子（図示せず）および接続する回路（図示せず）を覆っている。
【００１８】
この防磁手段７は誘導加熱されにくいアルミニウムなどからなり、さらにアルミニウムと回路のＧＮＤ電位を接続することによって高周波磁界の影響をなくすことができる。また、加熱コイル３とアルミニウムとの間にフェライトなどで磁束を収束し、より防磁効果を高める構成にしても良い。また、赤外線検出手段６のＩｎＧａＡｓ  ＰＩＮフォトダイオードの窓は、図示するようにレンズ形状としており、視野角が２０度程度と狭視野になるように絞られて構成されている。これは鍋１の底の中央が鍋１内の被加熱物の温度にもっとも近いため、できるだけ中央部分の温度を局所的に検知するためである。
【００１９】
よって防磁手段７の加熱コイル３の内側の部分の形状は略円筒状として、かつ赤外線検出手段６の視野の範囲に入らないような内径寸法に設定している。これにより防磁手段７の温度の影響を受けることなく、鍋１の底中央部分の温度を局所的に、しかも精度よく検知することができる。これによって鍋１内の温度を精度良く検知することができ、被加熱物の温度に合わせた加熱量の制御や、温度に合わせた加熱パターンを行うことで精度の良い自動調理ができる誘導加熱調理器が提供できるようになる。
【００２０】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図、図４は、同誘導加熱調理器の赤外線吸収手段の働きを示すブロック図である。なお、上記第１の実施の形態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。
【００２１】
図３に示すように、本実施の形態における誘導加熱調理器は、被加熱物を加熱調理する鍋１を載せる天板２と、鍋１を誘導加熱する加熱コイル３と、加熱コイル３に高周波電流を供給し鍋１を電磁誘導で発熱させるインバータ５と、加熱時に鍋１の底面から放射される赤外線を検出する赤外線検出手段６と、加熱コイル３からの漏れ磁束が前記赤外線検出手段６に流れ影響を与えるのを防止する防磁手段７と、赤外線検出手段６の出力により鍋１の温度を検知する温度検出手段８と、温度検出手段８の出力に応じて、インバータ５を介して加熱コイル３に供給する電力を制御する制御手段９と、インバータ５に接続され鍋１の種類を判別する鍋種判定手段１０と、アルミ等の鍋１の加熱時に発生する浮力を低減させる浮力低減手段１１と、浮力低減手段１１からの赤外線を吸収する赤外線吸収手段１２を備えたものである。
【００２２】
上記のように構成された誘導加熱調理器の動作、作用は以下の通りである。
【００２３】
図示していない電源を投入し、操作スイッチで所定の温度を設定すると、制御手段９からの制御によりインバータ５から加熱コイル３に電力が供給される。この加熱コイル３に電力が供給されると、加熱コイル３に誘導磁界が発生し、鍋種判定手段１０により天板２上の鍋１の種類を判定し、鍋種にあわせてインバータの動作周波数などを可変させることで、鍋１が抵抗大の鉄系鍋あるいは抵抗小のアルミや銅系の鍋でも誘導加熱が行えるものである。この誘導加熱によって鍋１の温度が上昇し、鍋１内の被加熱物が調理される。
【００２４】
又、アルミや銅系の鍋１を加熱した場合に鍋１に発生する浮力は、浮力低減手段１１により鍋１を引き寄せる方向に磁界を発生させて、低減される。
【００２５】
ここで赤外線検出手段６の動作について説明する。鍋１の温度が上昇すると、その温度にあわせた赤外線が鍋１の底面から放射される。ここで図２に示すように、一般に物体から放射される赤外線エネルギーは、その温度で決まり、温度が高くなるほど大きくかつ短波長側にも拡大する。本実施の形態における天板２に使用されるガラスセラミックなどは２．５μｍ以下の波長域の赤外線に対しては９０％以上透過できるため、鍋１の底温度が６０℃以上になった場合には、２．５μｍ以下の波長域の赤外線放射エネルギーが、赤外線検出手段６に入射される。
【００２６】
ここで、赤外線検出手段６は、０．７〜２．５μｍ以下の波長域の赤外線に対して高感度の検出性能があるＩｎＧａＡｓ  ＰＩＮフォトダイオードなどで構成されている。この構成によって鍋１の底の温度に合わせた検知温度が得られることになる。ここで、ＩｎＧａＡｓ  ＰＩＮフォトダイオードには赤外線量に応じた電流が流れるが、その電流は微少な量のため、加熱コイル３からの磁界の影響を受ける。そこでその影響をなくすために、防磁手段７によって素子（図示せず）および接続する回路（図示せず）を覆っている。この防磁手段７は誘導加熱されにくいアルミニウムなどからなり、アルミニウムと回路のＧＮＤ電位を接続することによって高周波磁界の影響をなくすことができる。
【００２７】
また、加熱コイル３とアルミニウムとの間にフェライトなどで磁束を収束し、より防磁効果を高める構成にしても良い。赤外線検出手段６のＩｎＧａＡｓ  ＰＩＮフォトダイオードの窓は、図に示すようにレンズ形状としており、視野角が２０度程度と狭視野になるように絞られて構成されている。これは鍋１の底の中央が鍋１内の被加熱物の温度にもっとも近いため、できるだけ中央部分の温度を局所的に検知するためである。よって防磁手段７の加熱コイル３の内側の形状は略円筒状として、赤外線検出手段６の視野の範囲に入らないような内径寸法に設定されている。これにより防磁手段７の温度の影響を受けることなく、鍋１の底中央部分の温度を局所的に精度よく検知することが可能となるものである。
【００２８】
しかしながら、アルミニウムなどからなる鍋１の加熱時には浮力低減手段１１の温度が高温となり、この浮力低減手段１１から赤外線が発せられる。この発せられた赤外線を吸収するために天板２下面に、赤外線検出手段６の視野範囲より大でかつ浮力低減手段１１の内径より小なる範囲に赤外線吸収手段１２を設けている。この赤外線吸収手段１２は赤外線検出手段６の感度波長域の赤外線を吸収するもので、例えばＩｎＧａＡｓ  ＰＩＮフォトダイオードでは０．７〜２．５μｍの波長のみを通さずに吸収する材料や、０．７〜２．５μｍを通さなければ良いためにそれ以外の可視光域の波長でも吸収する、例えば黒体塗料などで印刷して構成される。ここでこの赤外線吸収手段１２の動作について説明する。
【００２９】
図４は、赤外線吸収手段１２がある場合とない場合での浮力低減手段１１からの赤外線を図示したものである。浮力低減手段１１は、薄いリング状のアルミニウムなどで構成され、３００℃以上の高温となり、その赤外放射エネルギーは１００℃の鍋１からのエネルギーに比べて非常に大きいものである。この赤外線が、図４（ａ）に示すように、天板２の境界面で反射、透過、吸収をして、伝搬して一部が赤外線検出手段６に入射し、影響を与える。
【００３０】
一方、図４（ｂ）に示すように、本実施の形態の赤外線吸収手段１２がある場合には、この赤外線が天板２の境界面で吸収され、伝搬してくることがないため、赤外線検出手段６に入射せずに影響を与えない。これによって、浮力低減手段１１がある構成でも、鍋１の底の中央の温度を精度良く検知することができ、非加熱物の温度に合わせた加熱量の制御や、温度に合わせた加熱パターンを行うことで自動調理などが可能な誘導加熱調理器が提供できるようになるものである。また外乱光なども同様に天板２内を伝搬してくるものは、この赤外線吸収手段１２によって吸収され、影響をなくすことができるのは言うまでもない。
【００３１】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図、図６は、同誘導加熱調理器の温度検出手段のブロック図である。なお、上記実施の形態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。
【００３２】
本実施の形態は、図５に示すように、赤外線検出手段６の出力等により鍋１の底温度を検知する第１の温度検出手段１３に加え、天板の温度を測定する第２の温度検出手段１４を設けたもので、他の構成は、上記第１の実施の形態における誘導加熱調理器と同じである。
【００３３】
上記構成において、天板２の温度を検知する第２の温度検出手段１４は、サーミスタ等の接触式の温度検知素子である。この第２の温度検出手段１４は、天板２の裏面で、赤外線検出手段６の視野範囲より外側で、かつ視野範囲の近傍に接触して配置され、天板２の温度を検知している。この温度は鍋１の底からの赤外線が通過する中心部の温度とほぼ同じであり、また視野範囲外のため赤外線検出手段６への赤外線の入射を遮ることがない。この第２の温度検出手段１４からの出力は、図６に示すように第１の温度検出手段１３に入力される。
【００３４】
赤外線検出手段６の出力は、電流−電圧変換回路１６を通して赤外線量にあわせた電圧に変換され、さらに増幅手段１５により増幅されて、第１の温度検出手段１３に入力されている。ここで天板２は、赤外線検出手段６の感度波長域０．７〜２．５μｍに対しては９０％程度の透過特性を持っている。ただし、残りの１０％は天板２自らの温度を放射しているため、天板自身が例えば２００℃などの高温の場合には、その影響が大となる。そこで第２の温度検出手段１４からの出力により、天板２の温度による赤外線エネルギー分を第１の温度検出手段１３で補正して、減算することで、鍋１の底の温度を精度良く検知することができる。これにより、被加熱物の温度に合わせた加熱量の制御や、温度に合わせた加熱パターンを行うことで自動調理などが可能となる誘導加熱調理器が提供できるようになるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、鍋の底の中央部の温度を、他の部位および外乱光などの影響を受けることなく精度良く検出でき、精度の良い調理が行えるので、家庭用、業務用にかかわらず各種加熱調理器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図
【図２】同誘導加熱調理器の天板を透過する赤外線の分布および赤外線検出手段の感度波長域を示すグラフ
【図３】本発明の実施の形態２における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図
【図４】（ａ）同誘導加熱調理器の赤外線吸収手段がない場合を示す要部ブロック図（ｂ）同誘導加熱調理器の赤外線吸収手段がある場合を示す要部ブロック図
【図５】本発明の実施の形態３における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図
【図６】同誘導加熱調理器の温度検出手段のブロック図
【図７】従来の誘導加熱調理器の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００３７】
１  鍋
２  天板
３  加熱コイル
６  赤外線検出手段
７  防磁手段
８  温度検出手段
９  制御手段
１０  鍋種判定手段
１１  浮力低減手段
１２  赤外線吸収手段
１３  第１の温度検出手段（温度検出手段）
１４  第２の温度検出手段
【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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