(57)【要約】【課題】天板上に載せられた鍋の高温状態を精度良く検出すること。【解決手段】鍋１を加熱する加熱コイル３と、前記加熱コイル３の上部で鍋１を載置する天板２と、前記天板２下面に置かれ前記加熱コイル３による環状加熱部分の環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、前記赤外線検出手段６を前記加熱コイル３からの磁界を遮蔽する防磁手段９と、前記赤外線検出手段６の出力から鍋１底面温度を検出する温度検知手段１０と、前記温度検知手段１０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１１とを備え、前記赤外線検出手段６は１μｍ以下でかつ異なる波長域にピーク感度を持つ２個のＳｉフォトダイオードで構成された赤外線検出素子７、８からなり、前記温度検出手段１０でそれぞれの素子の出力比を演算する演算手段によって鍋１底の温度を検出することとなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍋を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルの上部で鍋を載置する天板と、前記天板下面に置かれ前記加熱コイルによる環状加熱部分の環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、前記赤外線検出手段を前記加熱コイルからの磁界を遮蔽する防磁手段と、前記赤外線検出手段の出力から鍋底面温度を検出する温度検知手段と、前記温度検知手段の出力に応じて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１μｍ以下でかつ異なる波長域にピーク感度を持つ２個のＳｉフォトダイオードで構成された赤外線検出素子からなり、前記温度検出手段でそれぞれの素子の出力比を演算する演算手段によって鍋底の温度を検出する構成とした誘導加熱調理器。
【請求項２】
前記赤外線検出素子に、７５０ｎｍ以下の低波長域の光エネルギーをカットするフィルタを窓部として構成した請求項１に記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】
前記窓部は鍋に対する焦点を同一範囲に絞ることが可能な略対照位置で素子の上部に凸状態を形成した構成とする請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
【請求項４】
天板内を反射あるいは透過して伝搬する鍋以外からの赤外線エネルギーを吸収する赤外線の吸収率の高い印刷を赤外線検出手段の視野範囲外の天板下面または上面に施した構成とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
【請求項５】
３００度以上の高温を検知した場合には制御手段によって加熱を停止あるいは加熱出力を抑制する構成にした請求項１〜４のいずれか１項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、天板上の被加熱物の高温状態での温度を精度良く検出することができる誘導加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の鍋などの被加熱物を加熱する誘導加熱調理器は、被加熱物の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温度を検出する方式がある。また、鍋の側面から放射された赤外線を天板上面後方の赤外線センサで検出し温度を検出するものもある。さらには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越しに検知するものもある（例えば、特許文献１参照）。また、鍋からの赤外線を異なる赤外線検出素子を用いて検知する構成にしたものもある。
【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、従来の構成の誘導加熱調理器では、鍋の温度を天板を介してサーミスタが受熱し、温度を検出しているため、セラミックからなる天板は低い熱伝達率であり、この天板の熱応答の遅れにより、実際の鍋の温度と誤差が発生する。鍋が反っている場合にはさらに差が大きくなる。また空焚きやフライパンでの炒め物調理などの予熱では３０秒程度の短時間で高温になるため、熱伝導で検知する方式では制御ができず、高温状態になってしまう。また図６に示した従来の構成の誘導加熱調理器では、天板後方の赤外線センサ４では、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。さらに、天板下面に異なる波長の赤外線センサを配置した構成のみの誘導加熱調理器では、天板を透過する波長以外の透過しない波長域に関しては天板からの赤外線の放射を検知することになり、鍋底の温度を正確に検知できない。さらに、１、５〜２μｍ付近に感度を持つ高感度な赤外線検出素子はＧｅ素子やＩｎＧａＡｓ素子などがあるがいずれも高価な半導体化合物であったり、有限な資源であり、高温域の過昇防止用の検出素子としては使用困難といった課題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱調理器は、鍋を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルの上部で鍋を載置する天板と、前記天板下面に置かれ前記加熱コイルによる環状加熱部分の環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、前記赤外線検出手段を前記加熱コイルからの磁界を遮蔽する防磁手段と、前記赤外線検出手段の出力から鍋底面温度を検出する温度検知手段と、前記温度検知手段の出力に応じて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１μｍ以下でかつ異なる波長域にピーク感度を持つ２個のＳｉフォトダイオードで構成された赤外線検出素子からなり、前記温度検出手段でそれぞれの素子の出力比を演算する演算手段によって鍋底の温度を検出する構成としているので、天板を透過してくる鍋からの赤外線のみを検出できるため、より鍋の高温状態を正確に検出でき、精度の良い調理が行えるものとしている。
【発明の効果】
【０００５】
以上のように本発明によれば、鍋の高温状態を天板を介して赤外線検出手段で検出する構成において、天板の透過波長域の上限値以下において感度域を持ちかつ異なるピーク感度を持つ２個の赤外線検出素子からなり、その出力比を演算することで鍋底の高温状態を安価なＳｉ素子で検出することができるため、より安全な誘導加熱調理器が実現できる。また、素子の焦点を鍋底の同一箇所に合わせているため鍋底の刻印や汚れによる状態の違いの影響を受けることなく放射率の違いに関係なく温度検出ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
第１の発明は、鍋を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルの上部で鍋を載置する天板と、前記天板下面に置かれ前記加熱コイルによる環状加熱部分の環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、前記赤外線検出手段を前記加熱コイルからの磁界を遮蔽する防磁手段と、前記赤外線検出手段の出力から鍋底面温度を検出する温度検知手段と、前記温度検知手段の出力に応じて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１μｍ以下でかつ異なる波長域にピーク感度を持つ２個のＳｉフォトダイオードで構成された赤外線検出素子からなり、前記温度検出手段でそれぞれの素子の出力比を演算する演算手段によって鍋底の温度を検出する構成としているので、天板を透過してくる鍋からの赤外線のみを検出できるため、より鍋の高温状態を正確に検出でき、より安全な調理が行えるものとしている。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、前記赤外線検出素子に７５０ｎｍ以下の低波長域の光エネルギーをカットするフィルタを窓部として構成としているので、鍋からの赤外線量のみを検出して演算でき、より安定して鍋底の高温状態を精度良く検知できるため、より安全で使いやすい誘導加熱調理器が提供できるものである。
【０００８】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記窓部は鍋に対する焦点を同一範囲に絞ることが可能な略対照位置で素子の上部に凸状態を形成したレンズ構成としているので、鍋の一部が刻印がある物や部分的に汚れている場合など２個の素子の視野が異なる範囲にあると誤差となる要因を除去できるためにより安定して鍋底の高温状態を精度良く検知できるため、より安全で使いやすい誘導加熱調理器が提供できるものである。
【０００９】
第４の発明は、第１から第３の発明において、天板内を反射あるいは透過して伝搬する鍋以外からの赤外線エネルギーを吸収する赤外線の吸収率の高い印刷を赤外線検出手段の視野範囲外の天板下面または上面に施した構成としているので、外乱などによって制御が正しく行われないことにはならずにできるためにより安定して鍋底の高温状態を精度良く検知できるため、より安全で使いやすい誘導加熱調理器が提供できるものである。
【００１０】
第５の発明は、第１から第４の発明において、３００度以上の高温を検知した場合には制御手段によって加熱を停止あるいは加熱出力を抑制する構成としているので、常に安全に高温調理が行える誘導加熱調理器を提供できるものである。
【００１１】
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。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の一例を示すブロック図を示すものである。また、図２は、本発明の実施の形態１における天板を透過する赤外線の分布および天板の透過率波長域を示すグラフを示すものである。
【００１３】
図１において、誘導加熱調理器は、被加熱物を加熱調理する鍋１と、鍋１を載せる天板２と、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、赤外線検知手段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９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１０と、温度検出手段１０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１１とで構成している。
【００１４】
以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。
【００１５】
まず、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１１からの制御によりインバータ５から加熱コイル３に電力を供給する。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、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。ここで赤外線検出手段６の動作について説明する。フライパンなど鍋の中に何も入っていない予熱時などは加熱コイル３の上部の環状加熱部分の環中央部がもっとも温度が高くなる。板厚が薄いと熱伝導が悪いためその差はさらに大きくなり、２ｋｗの入力状態では加熱開始から３０秒程度で加熱部分の最も高いところは３００℃程度になる。この温度以下で制御させるには、環状加熱部分の環中央部の温度を検知する必要がある。本実施の形態ではこのため環中央部に赤外線検出手段６を配置している。このため加熱を開始し鍋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に使用されるガラスセラミックなどは０．５〜２．５μｍ以下の波長域の電磁波に対しては９０％以上透過できる。ここで鍋底温度が２５０℃以上になった場合には、１μｍ程度の波長域の赤外線放射エネルギーが、赤外線検知手段６に入射される。ここで、第一の赤外線検出素子７は、約９５０ｎｍにピークの感度を持つＳｉフォトダイオードなどで構成されている。さらに第二の赤外線検出素子８は、約８５０ｎｍピーク感度を持つＳｉ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、それぞれの検出出力が温度検知手段１０に入力される。温度検出手段ではそれぞれの検知出力の比を求めることで、鍋底の材質および色などの違いによる放射率の違いの影響を受けることなく、鍋底の温度に合わせた検知温度が得られることになる。これはすなわちそれぞれの素子への入力エネルギーはプランクの法則で表される放射率に寄与するが、比を計算すると放射率の項がなくなるためである。これによって鍋が２５０℃など高温になった場合に精度良く検知することができ、異常な温度上昇を抑制することができる。Ｓｉフォトダイオードは長波長に感度を持つＩｎＧａＡｓなどよりコストが安価であり、過昇防止の機能に限定したセンサとして有用である。
【００１６】
以上のように、本実施の形態においては、鍋の高温状態を天板を介して赤外線検出手段で検出する構成において、天板の透過波長域の上限値以下において感度域を持ちかつ異なるピーク感度を持つ２個の赤外線検出素子からなり、その出力比を演算することで鍋底の高温状態を安価なＳｉ素子で検出することができるため、より安全な誘導加熱調理器が実現できる。また、素子の焦点を鍋底の同一箇所に合わせているため鍋底の刻印や汚れによる状態の違いの影響を受けることなく放射率の違いに関係なく温度検出ができる。
【００１７】
さらに、図３のように赤外線検出手段６の窓部に７５０ｎｍ以下の電磁波すなわち可視光の波長域を透過させないポリカーボネードなどの材質からなるバンドパスフィルタを設けることもできる。この構成によれば、Ｓｉのフォトダイオードが可視光領域まで感度を持つような特性でも、その領域はフィルタでカットできるため検出温度や精度に影響を与えることはない。
【００１８】
また、図４のようにそれぞれの素子に視野を制限するレンズを設け、鍋の視野範囲を制限する構成にすれば、チップの配置ずれにより、検知している鍋の視野がずれるといった構造上の問題も避けることができ、例えば刻印や鍋の場所による影響もなくすことができより精度良く検出できるものである。
【００１９】
また太陽光などが入射する場合は、太陽光なども赤外線波長域にもエネルギーを持っているため外乱要因として精度が低下する。そこで図５のよう赤外線検出手段の視野の範囲外に、天板の下面に赤外線の透過率が低い印刷を施すことで、天板の境界面で赤外線が反射を繰り返して赤外線検出手段に入射する前に、外乱による赤外線を吸収することが可能となる。この印刷は例えば赤外線の放射が高い黒い印刷や、セラミック材料に黒い物質を混ぜたものなど赤外線の放射が高いすなわち赤外線を透過しない物質であれば、どのような材料でも良い。また焼き付け印刷でも別材料として材料を貼り付けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、鍋底の高温状態を鍋の放射率に関係なく安価で、精度良く検出でき、精度の良い高温の調理や安全の確保が行えるので、家庭用、業務用にかかわらず適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器の一例を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における天板を透過する赤外線の分布および天板の透過率波長域を示すグラフ
【図３】本発明の実施の形態１における窓部フィルタの透過率を示すグラフ
【図４】本発明の実施の形態１における窓部レンズの一例を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態１における窓部フィルタの透過率を示すグラフ
【図６】従来の赤外線センサを用いた誘導加熱調理器のブロック図
【符号の説明】
【００２２】
１  鍋
２  天板
３  加熱コイル
５  インバータ
６  赤外線検出手段
７  第一の赤外線検出素子
８  第二の赤外線検出素子
９  防磁手段
１０  温度検出手段
１１  制御手段
１２  窓部の第一のレンズ
１３  窓部の第二のレンズ
【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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