【手続補正書】
【提出日】平成18年11月27日(2006.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】加熱装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  赤外線透過材料で構成された隔壁の一方の側に配置され、前記隔壁の他方の側に配置される発熱体からの赤外線の少なくとも２種類の波長域での各強度を計測する赤外線強度計測手段と、
その赤外線強度計測手段によって計測された各波長域での強度の比を利用して、前記発熱体の温度を演算推測する演算手段と、
前記一方の側の前記隔壁上に載置される前記発熱体としての加熱容器を誘導加熱するための電界を発生させるコイルと、
前記温度計測装置によって演算推測された温度を利用して、前記加熱容器の温度を所定の温度範囲内に収めるために、前記コイルに入力する電流を制御する制御手段とを備えた加熱装置。
【請求項２】  前記各波長域での強度とは、その波長域でのピーク値、又はその波長域での総エネルギー量を意味する請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】  前記隔壁に接触して配置され、その隔壁の温度を計測する隔壁温度計測手段を備え、
前記演算手段は、前記隔壁温度計測手段が計測した前記隔壁の温度による赤外線の強度も考慮して、前記発熱体の温度を演算推測する請求項１又は２に記載の加熱装置。
【請求項４】  前記赤外線強度計測手段が、異なる波長感応特性を有する別個の焦電型検出器で構成されている請求項１から３のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項５】  前記赤外線強度計測手段が、広域の波長感応特性を有する１個の焦電型検出器と、その焦電型検出器に入射する赤外線の少なくとも２種類の波長選択を行うためのフィルターとで構成されている請求項１から３のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項６】  前記赤外線透過材料が透明耐熱ガラスであり、前記２種類の波長域が２〜３μｍ域と３〜４μｍ域の２つの領域である請求項１から５のいずれかに記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線透過材料の対面にある発熱物の温度を計測する加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
調理用の加熱装置としては、燃焼熱を用いるもの、電気発熱体からの放射熱を用いるものの他、コイルにより電界を発生させて加熱容器（鍋やフライパンなど）を誘導加熱によって昇温させるものが実用されている。この誘導加熱を用いた場合には、加熱容器を載置するプレートが直接加熱されることなく、誘導加熱される容器を取り外した時には昇温しないこと、またプレート表面が平滑な面のまま利用可能なことなどから、安全で清潔に使用できる加熱装置として特徴付けられている。従来この装置では、加熱容器の過昇温を防止するために、耐熱ガラス等で構成されたプレートの裏面の表面温度をサーミスタ等で検出し、加熱容器からの熱伝導により上昇したプレートの温度によって過熱状態を判定し、コイルへの電気入力を抑制または停止するよう制御されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
プレート上に載置された加熱容器が、水平で平滑な底面形状を有する場合には、加熱容器の過熱昇温が比較的速やかにプレート温度上昇を招くことから、サーミスタ等の間接的な温度計測手段で安全な制御が可能であるが、加熱容器の底面が湾曲したり凹凸があった場合には、加熱容器の異常な温度上昇にも拘わらずプレート温度の上昇は低いままであったり、またはプレートの温度上昇が遅れることになり、その間コイルでの電界発生は継続されて加熱容器は加熱を継続されるため、調理への不具合や空焚き等の異常を招く場合があった。また、プレート温度が著しく高温となるため、プレート表面の塗布物（模様やマーク等）が損傷したり、煮こぼれ等の付着物が炭化したり発煙する場合もあった。
【０００４】
本発明は、かかる従来の欠点を解消し、隔壁の対向位置にある発熱物の温度を精度良く検出する温度計測装置を用いた加熱装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１の本発明（請求項１に対応）は、赤外線透過材料で構成された隔壁の一方の側に配置され、前記隔壁の他方の側に配置される発熱体からの赤外線の少なくとも２種類の波長域での各強度を計測する赤外線強度計測手段と、
その赤外線強度計測手段によって計測された各波長域での強度の比を利用して、前記発熱体の温度を演算推測する演算手段と、
前記一方の側の前記隔壁上に載置される前記発熱体としての加熱容器を誘導加熱するための電界を発生させるコイルと、
前記温度計測装置によって演算推測された温度を利用して、前記加熱容器の温度を所定の温度範囲内に収めるために、前記コイルに入力する電流を制御する制御手段とを備えた加熱装置である。
【０００６】
また、第２の本発明（請求項２に対応）は、前記各波長域での強度とは、その波長域でのピーク値、又はその波長域での総エネルギー量を意味する第１の本発明の加熱装置である。
【０００７】
また、第３の本発明（請求項３に対応）は、前記隔壁に接触して配置され、その隔壁の温度を計測する隔壁温度計測手段を備え、
前記演算手段は、前記隔壁温度計測手段が計測した前記隔壁の温度による赤外線の強度も考慮して、前記発熱体の温度を演算推測する第１又は第２の本発明の加熱装置である。
【０００８】
また、第４の本発明（請求項４に対応）は、前記赤外線強度計測手段が、異なる波長感応特性を有する別個の焦電型検出器で構成されている第１から第３のいずれかの本発明の加熱装置である。
【０００９】  また、第５の本発明（請求項５に対応）は、前記赤外線強度計測手段が、広域の波長感応特性を有する１個の焦電型検出器と、その焦電型検出器に入射する赤外線の少なくとも２種類の波長選択を行うためのフィルターとで構成されている第１から第３のいずれかの本発明の加熱装置である。
【００１０】
また、第６の本発明（請求項６に対応）は、前記赤外線透過材料が透明耐熱ガラスであり、前記２種類の波長域が２〜３μｍ域と３〜４μｍ域の２つの領域である第１から第５のいずれかの本発明の加熱装置である。
【００１１】
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における温度計測装置の構成図であり、図２〜４はその性能特性説明図である。
【００１４】
図１において、１は透明結晶化ガラスよりなる隔壁で、表面を温度測定対象体である発熱物２に対向させている。隔壁１の裏面近傍には、非接触状態で放射エネルギーを検出する焦電型の検出部３が２個備えられている。４は双方の検出部３に連接した演算部である。
【００１５】
ここで検出部３の検出素子特性は、一方は波長２〜３μｍに感度を有し、他方は波長３〜４μｍに感度を有するよう構成されている。
【００１６】
次に、図１に示した本実施の形態の温度計測装置の動作と作用について図２、図３および図４を参照して説明する。
【００１７】
発熱物２から発せられた放射熱は、図２の実線（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）で示すように発熱物２の表面温度に応じた波長放射分布を有しており、隔壁１に向かって放射される。一方隔壁１は、一点鎖線（Ｄ）で示すような波長透過特性を有しており、隔壁１を透過して検出部３に至る透過波長分布は、それぞれ破線（ａ）、（ｂ）および（ｃ）のように減衰されて透過する。
【００１８】
隔壁１を透過した放射エネルギー分布を、波長範囲２〜３μｍに感度を有する検出部３で検出すると図３の矢印（Ｓ）の範囲のエネルギー量を検知し、一方波長範囲３〜４μｍに感度を有する検出部３で検出すると、図３の矢印（Ｌ）の範囲のエネルギー量を検知することになる。
【００１９】
放射エネルギーの波長分布特性は、前記図２に示したように、発熱物２の表面温度に応じて放射強度が異なると同時に、分布形態も変化しており、温度の上昇とともに短波長側の放射強度が高まる傾向を示す。したがって感度領域の異なる検出部３で透過エネルギー量を検出した時、両者の比は発熱物２の温度とともに変化することになる。
【００２０】
図４には、この検出エネルギー量の比、すなわち波長２〜３μｍの領域での総エネルギー量ΣＥ（Ｓ）と波長３〜４μｍの領域での総エネルギー量ΣＥ（Ｌ）の比：ΣＥ（Ｌ）／ΣＥ（Ｓ）を発熱物２の温度に対して示しているが、低温でその比の値は大きく、高温となるに従って低下することがわかる。かくして２種類の波長感度特性を有する検出部３を用いることにより、両者の検出エネルギー量の比から発熱物２の温度を演算推定することができるものである。
【００２１】
隔壁１を透過するエネルギー量は、その材質および厚さによって変化し、また長期間の使用による傷や汚れの発生によっても変化し得るが、その透過特性が変動しても２つの領域でのエネルギー量の比は変化しないから、経時変化や隔壁の個体差に拘わらず正確な温度を演算推定することができる。
【００２２】
図１における演算部４で上記の演算を行うことにより、発熱物２の温度を検知し、必要に応じてここから制御信号を発すれば、発熱部２の温度を正確にかつ迅速に対応制御することが可能となる。
【００２３】
なお隔壁１の材質は、本実施の形態１で用いたような波長５μｍ以下の赤外線を透過する透明結晶化ガラスでも良いが、より長波長側に透過特性を有するカルコゲンガラス等を用いても同様の効果が得られ、少なくとも遠赤外線領域の放射熱線の一部を透過する特性を有するものであれば良い。
【００２４】
また検出部３は、相互に異なる検出波長特性を有するものであれば、両者間の検出エネルギー量の比から温度推算は可能であるが、隔壁１の材質として耐熱ガラス（結晶化ガラス、石英ガラスなど）を用いた場合には、図２の一点鎖線（Ｄ）で示したように、３μｍ前後と４．５μｍ以上の領域に大きな吸収帯があることから、高感度で透過熱線を検出するためにはその領域を避け、かつ十分なエネルギー量を確保するために、２〜３μｍの範囲と３〜４μｍの範囲に主たる感度を有するよう構成するのが望ましい。
【００２５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２では、基本的な構成要素と作用は実施の形態１と同様であるが、隔壁１の裏面温度を検出し、ここからの放射熱を演算除外し得る構成とした点が異なる。したがってこの相違点を中心に説明する。
【００２６】
図５は、本発明の実施の形態２における加熱装置の要部断面構成図である。同図において、耐熱ガラス製の隔壁１表面には加熱容器１１が載置され、一方隔壁１の裏面には、加熱容器１１を誘導加熱するための電界を発生させるコイル１２が備えられている。また隔壁１の裏面には、表面温度を計測するためのサーミスタ１３が密着装備され、その検出信号が演算部４に送られるよう連通されている。１４はコイル１２からの出力を制御する加熱制御部である。
【００２７】
加熱容器１１は、コイル１２によって形成された電界内に載置されていることから誘導加熱され、温度が上昇する。加熱容器１１の底部中央が本図に示すように平坦ではなく、底部全体が隔壁１と接触しない状態では、加熱容器１１の温度上昇に対して隔壁１の温度が追随変動せず、従来一般的に行われているようにサーミスタ１３によって隔壁１の温度上昇を監視していても、加熱容器１１の過昇温を迅速かつ正確に知ることは困難である。しかしここで、複数の検出部３で異なる波長域の放射エネルギー量を検出し、演算部４においてその積分値比から加熱容器１１の底部表面温度を演算推定すれば、隔壁１の温度上昇に関わりなく加熱容器１１の状態を把握することが可能となる。
【００２８】
ここで、隔壁１は放射熱の透過体であると同時に一部の放射熱を吸収しており、また加熱容器１１の底部周縁部分と接触していることから熱伝導も受けることになり、使用中に逐次温度上昇する。したがって隔壁１の裏面から検出部３に向かっても放射熱が発せられることになり、検出部３での検出エネルギー量は、単に加熱容器１１から発せられて隔壁１を透過してきた成分だけではないことになる。すなわち、検出部３によって検出した各波長域の総エネルギー量には、隔壁１から発せられた放射熱成分に相当するエネルギー量が追加されており、このため各波長領域の検出エネルギー量の比を求めた場合、正しく加熱容器１１の温度を示さないことになる。
【００２９】
これに対して、サーミスタ１３により実測した隔壁１の温度から、隔壁１の放射波長特性によって導き出される放射波長分布を算出し、これに応じて検出部３に供給される各波長域範囲の放射エネルギー量を演算することが可能である。この演算値を検出部３で実測した総エネルギー量から除外し、その演算後に残余のエネルギー量比を求めれば、隔壁１からの放射熱の影響を受けることなく、正しく加熱容器１１の温度を演算推定することが可能になる。
【００３０】
かくして、加熱容器１１が隔壁１と密着できない場合でも正確かつ迅速にその温度状態を認識でき、またこの認識結果に応じて加熱制御部１４を介して適切な制御を行うことができるから、加熱容器１１の異常昇温を招いたり、隔壁１を損傷したりすることは避けられ、安全で効率的な加熱装置を提供することができる。
【００３１】
なお、隔壁１の温度は、加熱容器１１の温度を上回ることはないから、ここから発せられる放射熱は短波長側の成分が少なく、検出部３での検出エネルギー量に及ぼす影響は著しく大きいものではない。したがって、サーミスタ１３による隔壁１の温度検出を利用した上記の修正演算は、加熱制御部１４での制御状態を大きく変えるものではなく、場合によってはこの温度検出および追加演算は、実質上省略することも可能である。
【００３２】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３では、基本的な構成要素および作用は実施の形態１と同様であるが、検出部３における波長選択の構成に特徴がある。この点を中心に本実施の形態を説明する。
【００３３】
図６は、本発明の実施の形態３における温度計測装置の要部略図であり、同図において、広域の波長検出感度を有する１個の検出部３と、この検出部３前面を覆って交互に進退可能とした波長選択特性を有する短波長用フィルター５および長波長用フィルター６、および前記フィルター５，６を固定支持する回転軸７を回転動作させるモータ８で構成されている。
【００３４】
この構成にすることにより、波長領域毎の放射エネルギー量を求める時、モータ８を駆動して回転する回転軸７の動きに応じて、短波長用フィルター５が検出部３の前方にある場合には短波長領域（例えば波長２〜３μｍ）の成分のみを透過して検知し、長波長用フィルター６が検出部３の前方にある場合には長波長領域（例えば３〜４μｍ）の成分のみを透過して検知するよう操作することができる。検出部３は広域の波長に対して感度を有する一般的な焦電型検出材料を用いることができ、一方フィルター５、６の透過選択性は、その基材（例えば石英ガラス薄板）の表面に構成する被膜材料によって比較的自由に設定できるから、単一の検出部３を用いながら複数の波長領域に対応できることになり、より高精度に対象物の温度を演算推定することができる。
【００３５】
上述したように、上記各実施の形態の温度計測装置は、隔壁の対向面にある発熱物の温度を迅速かつ精度良く検出することができ、また中間に存在する隔壁の汚損等による放射熱の透過特性変動にも影響されることなく安定した経時性能を確保できるものである。
【００３６】
またこの温度計測装置を備えた加熱装置は、被加熱物とこれを載置する隔壁との接触状態に関わらず、迅速かつ正確に隔壁の対向面にある被加熱物の温度計測ができ、異常昇温を確実に防止できる安全で適切な加熱制御を行い得るものである。
【００３７】
なお、上述した実施の形態では、一例として波長範囲２〜３μｍと波長範囲３〜４μｍとにおいて検出部３で検出された総エネルギー量の比を利用して、発熱物２の温度を演算推定するとしたが、例えば波長範囲２〜３μｍの放射強度のピーク値と、波長範囲３〜４μｍの放射強度のピーク値との比を利用して、発熱物２の温度を演算推定するとしてもよい。ただし、上記波長範囲は一例である。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したところから明らかなように、本発明は、隔壁の対向位置にある発熱物の温度を精度良く検出する温度計測装置を用いた加熱装置とを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施の形態１における温度計測装置の構成図
【図２】
本発明の実施の形態１における温度計測装置の性能特性説明図
【図３】
本発明の実施の形態１における温度計測装置の性能特性説明図
【図４】
本発明の実施の形態１における温度計測装置の性能特性説明図
【図５】
本発明の実施の形態２における加熱装置の要部断面構成図
【図６】
本発明の実施の形態３における温度計測装置の要部略図
【符号の説明】
１  隔壁
２  発熱物
３  検出部
４  演算部
５  短波長用フィルター
６  長波長用フィルター
７  回転軸
８  モータ
１１  加熱容器
１２  コイル
１３  サーミスタ
１４  加熱制御部