(57)【要約】【課題】鍋温度を広い温度範囲で高精度かつ安定に応答性良く非接触に検出する。【解決手段】鍋を戴置するトッププレートと、その下にある加熱コイルと、加熱コイルを固定する部材に設け、鍋からの赤外線を導光する導光筒と、その導光筒を通過した赤外線を検出する赤外線検出手段と、この出力を直流増幅する第１の直流増幅手段と、第１の直流増幅手段出力を直流増幅する第２の直流増幅手段と、第１および第２の直流増幅手段出力のいずれかを用いて鍋温度を検出する誘導加熱調理器。【選択図】  図１０
2013101835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
調理容器を上面に置く結晶化ガラスからなるトッププレートと、
該トッププレートの下に設けられ、前記調理容器を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、
該加熱コイルの下に設けられ、前記調理容器などの底から放射される赤外線を検出する赤外線検出手段と、
前記加熱コイルの支持部に設けられ、前記加熱コイルから放射される赤外線を遮断し、前記調理容器の底から放射される赤外線を前記赤外線検出手段に導く導光筒と、
前記導光筒の下に配置され調理容器の底が放射する赤外線量に比例する直流電圧を出力する赤外線センサとから構成される誘導加熱調理器において、
前記赤外線センサの出力を直流増幅する第１の直流増幅器と前記第１の直流増幅器の出力を直流増幅する第２の直流増幅器で鍋温度検出手段を構成し、
前記第１および第２の直流増幅器の出力のいずれかを選択して鍋温度を検出することを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
請求項１に記載の誘導加熱調理器において、
前記第１の直流増幅器に第１のバイアス回路を設け、前記第２の直流増幅器に第２のバイアス回路を設け各直流増幅回路に独立したバイアス電圧を与えることを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項３】
請求項２に記載の誘導加熱調理器において、第１のバイアス回路の出力電圧は前記赤外線センサの温度出力特性を補償するものであることを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項４】
請求項１に記載の誘導加熱調理器において、
前記赤外線センサの出力が調理容器の底の温度Ｔ（絶対温度）のべき乗ｎに比例し、
前記第１の直流増幅器が第１の温度Ｔ１（絶対温度）で飽和する時、前記第２の直流増幅器が第２の温度Ｔ２（絶対温度）で飽和するように（Ｔ１＞Ｔ２）、第２の直流増幅器の増幅率を（Ｔ１／Ｔ２）のべき乗ｎとすることを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項５】
請求項４に記載の誘導加熱調理器において、べき乗ｎが４から９であることを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項６】
請求項１に記載の誘導加熱調理器において、
前記赤外線センサがサーモパイルであることを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項７】
請求項６に記載の誘導加熱調理器において、
前記赤外線センサ筺体内部あるいは近傍に温度検出素子を内蔵し、
前記第１のバイアス回路の出力電圧を前記温度検出素子の検出温度で制御することを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項８】
請求項１に記載の誘導加熱調理器において、
前記第１の直流増幅器は、調理容器が内部の調理油の自然発火温度より高温の時飽和する増幅率を有し、前記第２の直流増幅器は調理容器が調理温度の上限で飽和する増幅率を有することを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項９】
請求項１に記載の誘導加熱調理器において、
前記加熱コイルへ高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、
前記高周波電力供給手段の出力電力を制御する電力制御手段とを備え、
前記鍋温度検出手段の出力に基づいて前記加熱コイルへの供給電力を制御することを特徴とする誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍋温度検出手段としてサーモパイルを備えた誘導加熱調理器に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱調理器は、結晶化ガラス等で構成されるトッププレート下に同心円状の誘導加熱コイル（以下「加熱コイル」と略称）を設置し、これに高周波電流を流し、発生する磁界でトッププレート上に戴置された調理容器である鍋底にうず電流を誘起し、このジュール熱で調理容器である鍋を直接加熱するものである。
【０００３】
誘導加熱調理器の鍋温度検出手段として、現在では応答速度が良好な点で加熱された鍋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観測し温度を検出するものが多く使われている。この赤外線センサとしてはフォトダイオードなどの量子型あるいはサーモパイルなどの熱型センサが良く使われる。この赤外線センサを加熱コイル中心空隙付近の下に配置して、鍋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、その出力に応じて加熱コイルを駆動するインバータ回路出力を制御して調理温度を調整するものである。
【０００４】
しかし、調理温度（１００から２５０℃）ではその放射赤外線エネルギーは少なく、さらに、トッププレートの光学特性から、トッププレートを透過する波長は１μｍから３μｍの幅２μｍ程度しかなく鍋の全放射赤外線エネルギーの１〜２％しかトッププレートを通過できない。このため、使用する赤外線センサの感度は体温計等に用いられるそれの１桁以上高い感度が求められる。また、センサ出力信号は直流電圧であるため、高い増幅率の直流増幅回路が必要となる。さらに、出力信号は温度（絶対温度）のべき乗に比例するため低い調理温度で所定の出力電圧を得るように増幅回路を設計すると、高い調理温度あるいは異常加熱による油の発火温度（約３３０℃）では出力電圧が増幅回路の電源電圧でクリップすることになる。つまり、広い温度範囲すべてを一つの直流増幅回路でカバーすることが困難となる。
【０００５】
この課題を解決する手段として特許文献１、２、３、４に挙げるものがある。
【０００６】
特許文献１の技術は、焦電形薄膜熱検出素子（赤外線センサ）と、高温計測したときの焦電形薄膜熱検出素子の出力信号を増幅しても飽和しない信号増幅手段ａと、前記焦電形薄膜熱検出素子が常温付近の温度を計測したときに前記信号増幅手段ａの出力手段を増幅しても飽和しない信号増幅手段ｂの２段の信号増幅部で広い範囲の温度計測を可能にする技術である。
【０００７】
特許文献２の技術は、被加熱物から放射される赤外線を受光する赤外線検出手段と、前記赤外線検出手段からの出力信号を増幅する増幅手段と前記増幅手段からの信号に基づいて前記被加熱物の温度を算出する演算制御手段を持ち、前記被加熱物から放射される赤外線の強度に応じて前記増幅手段の増幅率を可変に設定し被加熱物の温度を正確に測定する技術である。
【０００８】
特許文献３の技術は、赤外線を検出する赤外線検出素子（サーモパイル）と、赤外線検出素子の出力を増幅する増幅回路と、この増幅回路の増幅率を切り替える切り替え回路と制御部を備え、食品の温度を検出する食品温度検出手段を構成し、レンジ調理では増幅回路の増幅率を２０００倍とし、オーブン調理では５００倍に切り替えて広範囲な温度検出を可能にする技術である。
【０００９】
特許文献４の技術は、赤外線を検出するサーモパイルと、サーモパイルの出力を増幅する第１の増幅器と、サーモパイルに内蔵された温度補償素子と、この温度補償素子の出力を増幅する第２の増幅器と、第１、第２増幅器の出力を加算する加算器と、加算器の出力を順次増幅する多段増幅器ユニット（あるいは第３の増幅器）を備え、選択した調理の種類に応じて、加算器の出力および増幅器ユニットの各段出力（あるいは第３の増幅器）のいずれかを選択して電子レンジ内の飲食物の温度測定を広い範囲で高精度にする技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１６０５８１号公報
【特許文献２】特開２００６−３４３１２０号公報
【特許文献３】特開２００２−３３３１４１号公報
【特許文献４】特許第２９５０７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１ではセンサ自身は焦電形薄膜熱検出素子であり、また、この出力信号を増幅する信号増幅手段の詳細には言及されていない。周知のように焦電形熱検出素子は微分出力すなわち素子への入力（赤外線入力）に変化が生じた場合に素子出力が生ずる。このため素子の入力面には一般的に機械的な光学シャッター機構を設け、素子への入力光線（赤外線）を断続させて、交流出力信号を取り出す。このためシャッター機構の寿命・信頼性、価格の点で近年では焦電形素子が使用されることは少ない。また、この出力信号を増幅する信号増幅手段は交流増幅器が用いられる。この交流増幅のため増幅回路の直列接続を簡単に行うことができる。直流増幅では入力オフセット電圧の関係で直列接続が困難であるため、赤外線センサとしてフォトダイオードなどの量子型あるいはサーモパイルなどの熱型センサのように入力赤外線量に比例する直流電圧が出力されるセンサには文献１の技術は適用できない。
【００１２】
特許文献２では、赤外線センサの受光面にスリット円盤を設け、そのモータによる円盤回転で赤外線受光を断続している。つまり、特許文献１と同様に微分出力の赤外線センサを利用する技術である。このため前述説明のように交流増幅手段を直列に接続し、各増幅手段の出力を切り替えることで増幅率を可変している。前述同様、直流増幅では入力オフセット電圧の関係で直列接続が困難であるため、赤外線センサとしてフォトダイオードなどの量子型あるいはサーモパイルなどの熱型センサのように入力赤外線量に比例する直流電圧が出力されるセンサには文献１の技術は適用できない。
【００１３】
特許文献３では、赤外線センサとしてサーモパイルを使用し、増幅回路に切り替え回路を設け増幅率の切り替えを行っている。しかし明細書ではセンサ入射面にシャッターとそれを駆動するステップモータを設け、入射赤外線を断続することでセンサ出力信号を交流とし、これを増幅率が切り替えられる交流増幅回路で増幅していることが記述される。あえてサーモパイル出力を交流信号としている。つまり、前述文献１、２と同様であり、赤外線センサとしてフォトダイオードなどの量子型あるいはサーモパイルなどの熱型センサのように入力赤外線量に比例する直流電圧が出力されるセンサには文献３の技術は適用できない。
【００１４】
特許文献４では、赤外線センサとしてサーモパイル（直流電圧出力）を使用し、内蔵される温度補償素子（サーミスタ等）と第２増幅器で周囲温度変化を補償する電圧を作成し加算器でサーモパイル出力と加算することで周囲温度影響分を除去する。そして加算器および増幅器ユニット（あるいは第３増幅器）では周囲温度に影響されない温度計測を可能にしている。また、加算器および増幅器ユニットの各段出力（あるいは第３増幅器の出力）のいずれかを選択して電子レンジ内の飲食物の有無、料理の種類、加熱手段の種類に拘わらず飲食物の温度測定範囲を可変し高精度（−１０℃から２００℃の広範囲で１℃単位の計測）を達成している。温度補償を行うため第２増幅器と加算器を使用するため複雑高価である。簡略に増幅器のオフセットバイアス電圧（Ｖｒｅｆ）に温度補償素子出力を重畳する技術も開示されている。しかし増幅器、加算器は図示されるようにオペレーションアンプ（以下ＯＰアンプと略称する）で構成し直接（直流）接続している。周知のようにＯＰアンプには入力オフセット電圧が内在し、これが増幅率倍された電圧が出力される。つまり、増幅器、加算器への入力信号（サーモパイル出力、温度補償素子出力）＋入力オフセット電圧が増幅率倍されて出力されるため、オフセット電圧が誤差の要因になり、多段直流増幅を困難にしている。増幅器ユニットのように段数が多く、トータル増幅率が１０００を超えるようになると、たとえば初段の入力オフセット電圧が１ｍＶとすれば、１０００倍の１Ｖが入力信号（サーモパイル出力）ゼロでも出力される。文献４では入力オフセット電圧に対する配慮はされておらず、トータル増幅率が３０倍ほどですむ電子レンジで成り立つものである。一方鍋の放射する赤外線エネルギーが１／１００に減少するトッププレートを介して温度を計測する誘導加熱調理器では同じサーモパイルを用いても増幅器の全増幅率は３０×１００＝３０００必要になり入力オフセット電圧に対する対策が必要になる。
【００１５】
サーモパイル等の赤外線入射量に比例して直流電圧を出力する赤外線センサを誘導加熱調理器での鍋底温度検出に用いる場合問題となるのは、調理温度（１００から２５０℃）での鍋からの赤外線放射が少ないのと、この赤外線放射が天板に用いられる結晶化ガラスで１／１００程度に減衰されて前記サーモパイルに入射する点である。このため、サーモパイル出力電圧を３０００倍程度の直流増幅器で増幅し、マイコン等に取り込み鍋温度を検出する必要がある。さらに、出力信号は温度（絶対温度）のべき乗に比例するため低い調理温度（〜２５０℃）で所定の出力電圧を得るように増幅回路を設計すると、高い調理温度あるいは異常加熱による油の発火温度（約３３０℃）では出力電圧が増幅回路の電源電圧でクリップすることになる。つまり、広い温度範囲すべてを一つの直流増幅回路でカバーすることが困難となる。さらに、直流増幅回路では入力オフセット電圧の問題があり、１段目の直流増幅器で生じたオフセット電圧は接続される２段目の直流増幅器で増幅率倍され、これが鍋底温度検出での誤差要因となる。
【００１６】
上記特許文献１、２、３では直流電圧を出力する赤外線センサでの赤外線センサへ直流増幅器の直列接続には言及されていない（センサの出力する交流信号を多段の交流増幅器にして広範囲の温度検出に対応することにしか言及していない）。また、特許文献４では直流増幅器での入力オフセット電圧への対応に言及されていない。
【００１７】
本発明は赤外線センサとしてサーモパイルを用いた鍋温度検出手段において、トッププレート上に置かれる鍋の鍋底温度を、サーモパイルの接続される直流増幅器を２段とし、直流増幅器の入力オフセット電圧の影響をなくし、広範囲の鍋底温度を安定して精度良く検出することを可能にし、安全性、使い勝手の向上した誘導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】
【００１８】
上記課題は、調理容器である鍋を上面に置く結晶化ガラスからなるトッププレートと、トッププレートの下に設けられ前記鍋を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、加熱コイルの下に設けられ、前記鍋底などから放射される赤外線を検出するサーモパイルからなる赤外線検出手段と、前記加熱コイルの支持部に設けられ、前記加熱コイルから放射される赤外線を遮断し、前記鍋底から放射される赤外線を前記赤外線検出手段に導く導光筒と、前記赤外線検出手段の出力信号を増幅する第１の直流増幅手段と、第１の直流増幅手段に直流接続されこの出力を直流増幅する第２の直流増幅手段と、前記第１および第２の直流増幅手段の出力信号のいずれかを選択して鍋底の温度を検出する鍋温度検出手段と、前記加熱コイルへ高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、高周波電力供給手段の出力電力を制御する電力制御手段とを備える誘導加熱調理器によって解決できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、フォトダイオードなどの量子型あるいはサーモパイルなどの熱型センサのように入力赤外線量に比例する直流電圧を出力する赤外線検出手段と直流増幅手段で構成される鍋温度検出手段を持つ誘導加熱調理器において、調理温度例えば１４０℃から２５０℃では高い増幅率の直流増幅手段（第１の直流増幅手段とそれに直流接続される第２の直流増幅手段）で高精度に温度検出が可能となる一方、２７５℃を超える温度では低い増幅率の直流増幅手段（第１の直流増幅手段のみ）で、増幅手段の飽和を避けて油の自然発火温度（約３３０℃）を含む高い温度までも検出可能とする。つまり、誘導加熱調理器で広い温度範囲の温度検出を提供することができる。そして加熱コイルへの高周波電力を制御することで安全かつ最適な調理を可能にする誘導加熱調理器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１の誘導加熱調理器の構成を示す斜視図。
【図２】実施例１の誘導加熱調理器の構成を示す断面図。
【図３】実施例１の加熱コイル周辺の詳細を示す断面図。
【図４】実施例１の加熱コイルおよび鍋温度検出装置の配置を示す平面図。
【図５】実施例１の加熱コイルの裏面を示す平面図。
【図６】実施例１の鍋温度検出装置の平面および断面図。
【図７】実施例１の反射型フォトインタラプタを示す図。
【図８】実施例１のサーモパイルの詳細を示す平面および断面図。
【図９】実施例１の誘導加熱調理器の制御ブロック図。
【図１０】実施例１のサーモパイル温度検出回路の詳細を示す図。
【図１１】実施例１のサーモパイルの温度特性を示す図。
【図１２】実施例１の反射率検出回路の詳細を示す図。
【図１３】実施例１の反射率検出回路の動作タイミングチャート。
【図１４】プランクの分布則による分光放射エネルギーを示す図。
【図１５】トッププレートなどガラスの光学特性を示す図。
【図１６】サーモパイルへの入射エネルギーの比較を示す図。
【図１７】実施例１の各部温度とサーモパイルへの入射赤外線エネルギーの関係を示す図。
【図１８】実施例１の黒体（鍋底）温度とサーモパイル温度検出回路出力の関係を示す図。
【図１９】実施例１のトッププレート温度とサーモパイル温度検出回路出力の関係を示す図。
【図２０】実施例１の反射率検出回路の鍋有無による出力説明図。
【図２１】実施例１の反射率検出回路の反射電圧と反射率の関係を示す図。
【図２２】実施例１の各種鍋の鍋底温度と鍋温度検出回路出力の関係を示す図。
【図２３】実施例１の各種鍋放射率と反射率の関係を示す図。
【図２４】実施例１の誘導加熱調理のフローチャート。
【図２５】実施例１の反射率検出のフローチャート。
【図２６】実施例１の鍋温度検出のフローチャート。
【図２７】実施例１の他の鍋温度検出のフローチャート。
【図２８】実施例１の他の鍋温度検出のフローチャート。
【図２９】実施例１の他の鍋温度検出のフローチャート。
【図３０】実施例２のサーモパイル温度検出回路の詳細を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は実施例１の誘導加熱調理器の本体１の斜視図であり、図２は図１中に一点鎖線ＡＡ′で示される部分に調理鍋６を載せたときの概略縦断面図である。以下では、誘導加熱が可能な鍋置き場所が２口、ラジエントヒータやハロゲンヒータ等のヒーター（加熱源）の放射熱で加熱可能な鍋置き場所が１口ある３口の誘導加熱調理器を例に挙げ説明を行うが、本発明の適用対象はこれに限られず例えば誘導加熱が可能な鍋置き場所を３口設けた誘導加熱調理器であっても良い。なお、調理鍋６は、誘導加熱に適した磁性体の鉄鍋であっても良いし、非磁性体のアルミ鍋、銅鍋であっても良い。
【００２３】
図１および図２に示すように、本体１の上面には、結晶化ガラス等の非磁性体によって形成されたトッププレート２が装着されている。また、トッププレート２の手前には、各口の加熱開始あるいは加熱コースを指示するスイッチ、各口の加熱状態（温度等）を表示する表示器が配置される操作表示部３が装着されている。
【００２４】
トッププレート２の上面には、その下に配置される加熱コイル７あるいはラジエントヒータの最外半径におよそ一致する半径の円表示４が加熱可能な鍋置き場所を示すために印刷されている。また、トッププレート２は普通可視光に対して透明であるため、上面にはフリットガラスに耐熱塗料を混入した耐熱耐久性の衣装印刷、下面には耐熱面塗装を施し、機器内部が見えないようにしてある。誘導加熱が可能な鍋置き場所２口の円表示４の中央から約５０mmずれた位置に後述する鍋温度検出のために印刷、塗装を行っていない赤外線透過窓５が設けられている。この赤外線透過窓５は赤外光を透過させるためであり、この部分だけ赤外光に対しては透明な可視光カット部材（耐熱フィルムまたはガラス）を下面に装着しても良い。
【００２５】
トッププレート２の上面の各口（円表示４）に、調理鍋６を置き加熱調理を行う。図２に示すように、加熱コイル７にインバータ回路８（高周波電流供給手段）からの高周波電流を供給すると、外周側の第１のコイル７ａと内周側の第２のコイル７ｂに分割された加熱コイル７が高周波磁界９（図中破線で示す）を発生し、この高周波磁界が調理鍋６と鎖交して、渦電流を発生し、そのジュール熱により調理鍋６自身が誘導加熱され発熱する。従って、調理鍋６内の調理物は、調理鍋６自身の発熱によって加熱調理される。このとき、調理鍋６の下にあるトッププレート２も、発熱した調理鍋６からの伝熱あるいは放射熱により高温になる。
【００２６】
図３に加熱コイル７周辺の断面を詳しく示す。図３に示すようにトッププレート２下面には第１のコイル７ａと第２のコイル７ｂの間にコイル間隙７ｃを備えて分割された加熱コイル７が耐熱プラスチックで構成されるコイルベース１０内に同心円状（渦巻き状）に巻かれて配置される。加熱コイル７の下側にはコイルベース１０内にコ字状のフェライト１１が凸部を上にして放射状に配置されている。このフェライト１１は加熱コイル７が発生する磁束をトッププレート２上の調理容器である調理鍋６に効率良く導くために配置される。また、磁束がコイルベース１０下部に漏洩するのを防止する。フェライト１１は透磁率が高く磁束はほとんどフェライト１１内を通過するからである。
【００２７】
コイルベース１０の下には加熱コイル７を冷却するためのコイル冷却風路１５が設置される。コイル冷却風路１５は二つに分けられ、一つは第１のコイル７ａの内周側に接続され、第２のコイル７ｂおよび第１のコイル７ａ上面を冷却するコイル上面冷却風路１５ａ、他の一つは第１のコイル７ａの下面を冷却するコイル下面冷却風路１５ｂである。コイルベース１０の中心部分下に位置するコイル上面冷却風路１５ａの上面には円形上のコイル上面冷却風送出孔１５ｃが開口している。
【００２８】
コイルベース１０の中心部は円筒状の内空洞１４ａになっており、第１のコイル７ａの内周側にはフェライト１１を内蔵する放射上梁に繋がる円筒状の外空洞壁１４ｂになっている。この外空洞壁１４ｂの下部に、コイル上面冷却風路１５ａのコイル上面冷却風送出孔１５ｃが接続される。コイル上面冷却風送出孔１５ｃの周囲にはグラスウール等のシール材１６が設けられ先の外空洞壁１４ｂに接続されている。
【００２９】
コイル冷却風路１５の下にはインバータ回路８等の回路基板を内蔵する回路冷却風路１７ａ、１７ｂが２段重ねて設けられ、夫々には左右の加熱コイル７Ｌ、７Ｒのインバータ回路８等が内蔵されている。これらの冷却風路は本体１に固定される。
【００３０】
コイルベース１０はコイル下面冷却風路１５ｂまたは回路冷却風路１７ａに固定される３個のコイルベース受け１２からバネ１３で押され、トッププレート２の下面に押し付けられる。
【００３１】
コイル上面冷却風送出孔１５ｃ下のコイル上面冷却風路１５ａ中には鍋温度検出装置１８が配置される。鍋温度検出装置１８は誘導加熱された調理鍋６の底面温度をトッププレート２の赤外線透過窓５を透過する赤外線から検出する。
【００３２】
加熱調理中にはコイル上面冷却風路１５ａ、コイル下面冷却風路１５ｂ、回路冷却風路１７ａ、１７ｂには本体１に内蔵されるファン（図示せず）から外気が導入される。コイル上面冷却風路１５ａ内を流れる冷却風は鍋温度検出装置１８を冷却しながらコイル上面冷却風送出孔１５ｃから円筒状の外空洞壁１４ｂ内のコイル間隙７ｃおよび内空洞１４ａを上昇し、コイル間隙７ｃおよび内空洞１４ａ上部から、トッププレート２に遮られトッププレート２と加熱コイル７の間をコイル径方向外側に流れ、加熱コイル７の上面およびトッププレート２下面を冷却する。コイル下面冷却風路１５ｂの第１のコイル７ａの下面にあたる部分には小さな孔が複数開けられ、コイル下面冷却風路１５ｂ内を流れる冷却風は、ここから第１のコイル７ａ下面に向かって噴流してこれを冷却する。
【００３３】
図４にトッププレート２を除いた図３の上面図の詳細を示す。加熱コイル７、コイルベース１０、コイル上面冷却風路１５ａの詳細構成図である。加熱コイル７および内空洞１４ａと鍋温度検出装置１８の水平面での位置関係を示す。
【００３４】
加熱コイル７は、テフロン（登録商標）等で絶縁被膜されるリッツ線で同心円状に同一方向に巻回され、外周側の第１のコイル７ａと内周側の第２のコイル７ｂに分割される。そのコイル間隙７ｃは幅およそ１５mmの同心帯状をなし、第１のコイル７ａの巻き終わりはコイル間隙７ｃを架橋し第２のコイル７ｂの巻き始めとなり、第１のコイル７ａと架橋線７ｄと第２のコイル７ｂで加熱コイル７を構成する。コイルベース１０には第１のコイル７ａの内周側に円筒状の外空洞壁１４ｂが設けられ、その内側がコイル間隙７ｃとなっている。また、第２のコイル７ｂの内周側に内空洞１４ａが設けられる。さらに、コイル間隙７ｃの一部、放射状に配置される二つのフェライト１１間に円筒状のセンサ視野筒１９（内径約１２mm）が設けられ、このセンサ視野筒１９の下に鍋温度検出装置１８が設置される。
【００３５】
実施例の同心円状に巻かれた加熱コイル７では巻き幅中央近傍の誘導磁界が一番強く、鍋を誘導加熱した場合この巻き幅中央部分の温度が一番高くなる。加熱コイル７を二つに分割したのは、分割隙間の下に鍋温度検出装置１８を設け、この高温部分の鍋温度を検出するためである。
【００３６】
センサ視野筒１９の上部横にはトッププレート２の赤外線透過窓５の横下面に接触するようにサーミスタ２０が設置される。
【００３７】
誘導加熱された鍋底面からの赤外線はトッププレート２の赤外線透過窓５を透過し、センサ視野筒１９から後で詳細に説明する鍋温度検出装置１８に内蔵されるサーモパイル２５に入射する。
【００３８】
図５は先の図４を裏から見た図を示す。コイルベース１０には低電圧端子２１ａと高電圧端子２１ｂが設けられ、低電圧端子２１ａには第１のコイル７ａの巻き始めが接続され、高電圧端子２１ｂには第２のコイルの巻き終わりが接続される。この端子にはインバータ回路８の出力線２２ａ、２２ｂがねじで固定される。銅やアルミニウム等の非磁性体の鍋では４〜５ｋＶの高電圧が出力される高電圧出力線２２ｂは高電圧端子２１ｂに接続される。
【００３９】
図４、図５で説明したように鍋温度検出装置１８は、架橋線７ｄの近傍をさけ、かつ高電圧出力線２２ｂが接続される高電圧端子２１ｂから離れた位置にあるコイル間隙７ｃに設けられたセンサ視野筒１９の下にそのケース窓３０が位置するように設置される。
【００４０】
図６に鍋温度検出装置１８の詳細を示す。
【００４１】
図６（ａ）は、鍋温度検出装置１８の平面図を示す。鍋温度検出装置１８は、ヒートシンク５５を被せた赤外線検出センサ（サーモパイル２５）と反射型フォトインタラプタ２６を中心に構成される。サーモパイル２５と反射型フォトインタラプタ２６はサーモパイルの出力信号を増幅するサーモパイル温度検出回路７２（後で詳細を説明する）と反射率検出回路７３（後で詳細を説明する）が実装される電子回路基板２７に配置され、このサーモパイル２５と反射型フォトインタラプタ２６および電子回路基板２７は、全体をプラスチック部材の赤外線センサケース２９（一点鎖線で示す）内に密封される。この赤外線センサケース２９には赤外線を透過させるためにケース窓３０が開けられ、このケース窓３０にはトッププレート２を構成する結晶化ガラスとほぼ同じ光学特性（但し図１５に細線で示すように１μｍ以上の長波長側の光学特性はほぼ同じだが、短波長側でトッププレート２に比べて透過率小の領域が４００ｎｍほどあり、この部分の可視光がカットされるため目には赤黒く見える）を持つ結晶化ガラスを薄く正方形に切り出したものを結晶化ガラス光学フィルタ３１として嵌め込んである。
【００４２】
そして、結晶化ガラス光学フィルタ３１の下にヒートシンク５５を被せたサーモパイル２５と反射型フォトインタラプタ２６が電子回路基板２７上に実装されている。この赤外線センサケース２９は、周りをアルミニウム等の透磁率がほぼ１の金属ケース３２（二点鎖線で示す）で覆っている。当然、先のケース窓３０の所は開口されている。そして、更にアルミニウム金属ケース３２は、周りをプラスチック部材の赤外線センサ外側ケース３３で覆っている。当然先のケース窓３０の所は開口されている。つまり、サーモパイル２５は３重のケースで覆われた形になっている。
【００４３】
そして、鍋温度検出装置１８はそのケース窓３０がコイルベース１０のセンサ視野筒１９内を望むようにコイル上面冷却風路１５ａ内に設置される。
【００４４】
図６（ａ）中のＡ−Ａ′線に沿った断面図を図６（ｂ）に示す。これは、赤外線センサケース２９内に設置される電子回路基板２７に装着されるサーモパイル２５および反射型フォトインタラプタ２６と赤外線センサケース２９のケース窓３０、結晶化ガラス光学フィルタ３１との位置関係を示す断面図である。
【００４５】
図７に反射型フォトインタラプタ２６の詳細を示す。反射型フォトインタラプタ２６は赤外線発光素子としての赤外線ＬＥＤ５０と赤外線受光素子としての赤外線フォトトランジスタ５１を同一プラスチック部材に並べてモールドしたものである。赤外線ＬＥＤの発光面上にはプラスチックでレンズが構成され細いビームで９３０ｎｍ付近の赤外光を上方に照射する。赤外線フォトトランジスタ５１の受光面上には可視光阻止のプラスチックでレンズが構成され、先の照射赤外光の物体（鍋底面）での反射赤外光を狭い視野角で受光し、その受光量に比例した電流を出力する。この反射型フォトインタラプタ２６は赤外線発光素子と受光素子の対で構成されるものでトッププレート２上に置かれた調理鍋６底面の反射率を計測するものである。
【００４６】
反射フォトインタラプタ２６前面の発光、受光部を結晶化ガラス光学フィルタ３１の下面直下に配置している。これは赤外線発光が直上の結晶化ガラス光学フィルタ３１で反射され、受光されるのを防止するためである。
【００４７】
赤外線ＬＥＤ５０の赤外線発光は結晶化ガラス光学フィルタ３１を８５％以上透過するが、残り１５％は反射され（後述図１５の光学特性を参照）、すぐ横の赤外線フォトトランジスタ５１で受光される。反射型フォトインタラプタ２６のトップ（発光、受光面）と赤外線発光は結晶化ガラス光学フィルタ３１の間に数mmの隙間があると、前述の反射が受光され、本来目的であるトッププレート２上にある鍋底面での反射光の受光に影響する。このため、本実施例では、図示するように結晶化ガラス光学フィルタ３１と反射型フォトインタラプタ２６（赤外線ＬＥＤ５０および赤外線フォトトランジスタ５１）の発光・受光面との距離を５００μｍ以内程度にまで接近させ、発光赤外線の結晶化ガラス光学フィルタ３１での反射が赤外線フォトトランジスタ５１で受光されないようにしている。理想的には結晶化ガラス光学フィルタ３１下面と反射フォトインタラプタ２６の上面を接触させたほうが望ましい。
【００４８】
図８にサーモパイル２５の詳細を示す。
【００４９】
図８（ａ）はヒートシンク５５とサーモパイル２５の斜視図を示す。図８（ｂ）はヒートシンク５５を除いた図８（ａ）中Ｂ−Ｂ′で示す線でのサーモパイル２５の断面図であり、図８（ｃ）は図８（ｂ）中Ｃ−Ｃ′で示す線での断面の平面図である。なお、熱電対が見えるように、赤外線吸収膜を省略して示してある。
【００５０】
サーモパイル２５は熱電対（サーモカップル）を多数縦列接続した（パイリング）したもので、ニッケルめっき鋼板等の金属キャン２５−１と金属ステム２５−２からなる金属ケース２５−３内にこれが内蔵されている。およそ３００μｍ厚のシリコン基材２５−４表面に電気的および熱的に絶縁するためシリコン酸化膜２５−５を形成し、この上にポリシリコン、アルミを順次パターン蒸着しポリシリコン蒸着膜２５−６、アルミ蒸着膜２５−７で熱電対を多数作成し、これを縦列接続する。ポリシリコン、アルミ接合点（測温接点）のあるシリコン基材２５−４中央部には、黒体に近い酸化ルビジウム膜あるいはポリイミド膜等の赤外線吸収膜２５−９を保護皮膜として形成する。ポリシリコン蒸着膜４０およびアルミ蒸着膜４１の一端は冷接点部２５−１０であり、これはシリコン基材２５−４の周囲に配置する。シリコン基材２５−４の裏面を周囲（冷接点部）を残して２９０μｍまでエッチングし、測温接点部分のあるシリコン基材２５−４の厚みを１０μｍに形成する。これは熱電導の良好なシリコンを薄くすることで、測温接点部２５−８と冷接点部２５−１０の熱伝導を少なくし測温接点部と冷接点部を熱的に絶縁するためである。
【００５１】
このシリコン基材２５−４を金属ステム２５−２にボンド等で固定する。同時に金属ステム２５−２にはセラミック上に膜形成したＮＴＣサーミスタ２５−１１を同様に配置する。これは金属ケース２５−３内にある熱電対の雰囲気温度を検出し、熱電対の熱起電力を補正するためである。詳細は後述する。金属ステム２５−２には絶縁シールされた４本の金属ピン２５−１２が貫通配置されており、この金属ピン２５−１２に先の熱電対の出力とＮＴＣサーミスタ２５−１１がワイヤ接続される。金属ステム２５−２には、筒状の金属キャン２５−１が窒素などの不活性ガス中で被せられ溶着される。この金属キャン２５−１の上面には小穴の窓２５−１３が開けられ、ここに内側からガラス凸レンズ２５−１４が装着されている。この小穴の垂直下に先の測温接点部２５−８（赤外線吸収膜２５−９の下にある）が位置するようにシリコン基材２５−４が固定される。このガラス凸レンズ２５−１４は赤外線透過窓５の視野範囲が赤外線吸収膜２５−９に結像するように設計される。このガラス凸レンズ２５−１４は一般（電子レンジ、体温計等）にはシリコンガラス板が使用されるが本実施例では凸レンズを用いている。これはサーモパイル２５の視野特性を狭め、集光効率を高めるためである。また、この部材の光学特性は一般のシリコンガラス板の場合１５μｍショートパス特性（図１５に一点鎖線で示す）、本実施例のガラス凸レンズ２５−１４は５μｍショートパス特性（図１５に破線で示す）を与えている。これは測定対象物以外の放射する赤外線外乱を除去するためである。
【００５２】
サーモパイル２５内の熱電対測温接点部２５−８（赤外線吸収膜２５−９の下にある）にはこの小穴の窓２５−１３を通過しガラス凸レンズ２５−１４で集光された赤外線で加熱され、この加熱温度上昇は通過した赤外線エネルギーに比例し、熱電対の冷接点部２５−１０と測温接点部２５−８の温度差に比例した電圧が熱電対出力の金属ピン２５−１２に出力される。
【００５３】
前述したようにサーモパイル２５は金属ケース２５−３が熱的には熱電対の冷接点と同じであり、この温度変動がそのままサーモパイル２５の出力変動となってしまう。そのため、ヒートシンク５５を熱バッファ（熱容量を大きくする）として装着して周囲温度変化に対する出力変動を減少させる。
【００５４】
図９に本実施例の誘導加熱調理器の制御ブロック図を示す。マイクロコンピュータ６０が誘導加熱調理器の動作を制御する。以下記号Ｒは図１の手前右にあるに誘導加熱口に関するブロックを表し、記号Ｌは図１の手前左にある誘導加熱口に関するブロックを表す。２つのインバータ回路８Ｒおよび８Ｌは加熱コイル７Ｒ及び７Ｌに高周波電流を供給する。このインバータ回路８Ｒ、８Ｌの動作周波数及びコイルへの供給電力を調整するのが周波数制御回路６１Ｒ、６１Ｌ及び電力制御回路６２Ｒ、６２Ｌである。動作周波数を変化させるのは、鍋の金属種類によって高周波電流の周波数で誘導加熱効率が変化するためである。一般に鉄では２０ｋＨｚ、これより抵抗率の低い銅、アルミでは７０ｋＨｚ以上の周波数が用いられる。この周波数切り替えは図示しない鍋種類判別手段の判断に基づいてマイクロコンピュータ６０が周波数制御回路を制御して行う。
【００５５】
各インバータ回路８Ｒ、８Ｌには整流回路６３から直流電圧が供給される。この整流回路６３には電源スイッチ６４を介して３端子２００Ｖの商用電源６５が接続されている。商用電源の接地端子は本体１の金属部に接地線で接続される。ラジエントヒータ６６にはラジエントヒータ回路６７を介して商用電源６５が接続され、ラジエントヒータ回路６７がラジエントヒータ６６に供給する電力を制御する。
【００５６】
マイクロコンピュータ６０には、操作表示部３の操作スイッチ６８、表示回路６９が接続され使用者の操作指示を受け付け、機器の動作状態表示を行う。また、ブザー７０が接続され使用者の操作ボタン押しあるいはエラー等の警告などを報知する。マイクロコンピュータ６０は使用者の指示に従い、周波数制御回路６１Ｒ、６１Ｌと電力制御回路６２Ｒ、６２Ｌ及びラジエントヒータ回路６７を制御して、トッププレート２上の調理鍋６を加熱する。
【００５７】
サーモパイル２５はサーモパイル温度検出回路７２に接続され出力が増幅され、マイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に入力される。反射型フォトインタラプタ２６は反射率検出回路７３に接続され、マイクロコンピュータ６０のポート出力で発光素子の発光を制御され、調理鍋６で反射された赤外光は受光素子で受光され、その出力信号は増幅されマイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に入力される。サーモパイル温度検出回路７２および反射率検出回路７３の動作の詳細は後述する。更にサーミスタ２０Ｒはサーミスタ温度検出回路７４Ｒに接続され、その出力はマイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に入力される。同様にサーミスタ２０Ｌもサーミスタ温度検出回路７４Ｌに接続され、その出力もマイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に入力される。
【００５８】
マイクロコンピュータ６０は、加熱される鍋底の放射赤外線量と鍋底からの熱伝導で加熱されるトッププレート２の放射赤外線量の和でサーモパイル温度検出回路７２が出力する電圧を得る。
【００５９】
また、マイクロコンピュータ６０は、加熱される鍋下のトッププレート２の温度を知り、その温度での放射赤外線量に相等する電圧を得る。これは後述するように予め温度と電圧の関係をテーブルの形で記憶し、ソフトウエアで行う。
【００６０】
先のサーモパイル温度検出回路７２の出力電圧からトッププレート２温度による電圧を減算し、トッププレート２が放射する赤外線量の影響を除く（減算手段とトッププレート温度補正の動作）。
【００６１】
また、マイクロコンピュータ６０は反射率検出回路７３の出力から調理鍋６の赤外線反射率を知り、先の減算結果を反射率で補正して調理鍋６の温度を検出する。この処理もマイクロコンピュータ６０のソフトウエアで行われる（反射率補正手段の動作）。そして、減算後の値を予め作成してある温度変換テーブル（サーモパイル温度検出回路７２の出力電圧と鍋温度の関係）で鍋温度に変換する。
【００６２】
そして、マイクロコンピュータ６０はこの鍋温度をもとに、電力制御回路６２を介して、調理鍋６の加熱を制御する。この処理法の詳細は後述する。
【００６３】
図１０にサーモパイル温度検出回路７２の詳細を示す。サーモパイル２５の熱電対出力（熱起電力）（図中（＋）、（−）記号間の電圧）はＯＰアンプ７２−１で約３０００倍に増幅され出力端子７２−５に出力される。また、この電圧はＯＰアンプ７２−２で約４倍に増幅され出力端子７２−４に出力される。これら二つの出力電圧はマイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に入力される。ＯＰアンプ７２−１の増幅率（Ｒ２／Ｒ１＋１）は抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で決まる。ＯＰアンプ７２−２の増幅率（Ｒ４／Ｒ３＋１）は抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の比で決まる。したがって出力端子７２−４に出力される電圧はサーモパイル２５の起電力の３０００×４＝１２００倍の電圧となる。また、サーモパイル内のＮＴＣサーミスタ２５−１１は、回路電源電圧Ｖｃｃ（＝５Ｖ）を抵抗Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７で分圧された電圧源（抵抗Ｒ６の両端）に抵抗Ｒ８と直列接続された状態で接続される。この抵抗Ｒ８との接続点ａはＯＰアンプ７２−３で構成されるバッファアンプ（電圧フォロアー）の入力に接続され、接続点ａの電圧はそのままＯＰアンプ７２−３の出力に現れる。この電圧はＯＰアンプ７２−１のバイアス電圧Ｖｂｉａｓとして抵抗Ｒ１と熱電対出力端子（−）に接続されている。ＯＰアンプ７２−３で構成されるバッファアンプの出力インピーダンスがほぼゼロであり理想的な電圧源として接続点ａすなわちバイアス電圧ＶｂｉａｓをＯＰアンプ７２−１に与える。ＯＰアンプ７２−１はこのＶｂｉａｓを基準にサーモパイル２５の熱電対出力（図中（＋）、（−）記号間の直流電圧）を（Ｒ２／Ｒ１＋１）倍して出力する。このＶｂｉａｓはＮＴＣサーミスタ２５−１１の温度２５℃での抵抗値で０.５Ｖに設計され、このゼロ電圧からオフセットしたバイアス電圧はサーモパイル温度検出回路７２の故障検出に利用する。
【００６４】
ＯＰアンプ７２−２は抵抗Ｒ９とＲ１０で電源電圧を分圧して温度で変化しないバイアス電圧としている。このバイアス電圧は先のＶｂｉａｓにほぼ等しい値に設計する。普通直流増幅器を２段接続する場合には回路上同一バイアス点に接続、つまり、図１０の場合、２段目のバイアス点（Ｒ３の一端）はＶｂｉａｓ（ＯＰアンプ７２−３の出力、Ｒ１の一端）にするが、本実施例では抵抗Ｒ９、Ｒ１０で独立した固定電圧を作成し、これを２段目のバイアス電圧にしている。これは、後述するように、Ｖｂｉａｓが周囲温度変動への補償を行う電圧であり、１、２段目のバイアスを同一にすると、２段目出力には温度補償が２重にかかることになる。これを防止するためである。
【００６５】
図１０に示す回路図においてＲ６両端を短絡してＮＴＣサーミスタ２５−１１の温度抵抗値変化がＶｂｉａｓに影響しないようにし、ＯＰアンプ７２−１の増幅率を２７００に設定した電子回路基板を用い、図８の鍋温度検出装置１８を恒温槽に投入し温度を可変してＯＰアンプ７２−１の出力を測定した。図１１に槽内温度２５℃から６０℃での結果の一例を示す。これはサーモパイル２５の熱電対出力（図中（＋）、（−）記号間の電圧）を２７００倍して測定したことになる。ここでサーモパイル２５には恒温槽上壁面からの放射赤外線が入射されるが壁面はステンレス製（放射率０.３以下）かつ低温（６０℃以下）であり、後述のように（図１７参照）その放射赤外線エネルギーは無視できる。また、各温度点での観測は十分時間経過後に行っているため、測温接点部２５−８（赤外線エネルギーで加熱される点）と冷接点部２５−１０の温度差はなく、熱電対の起電力ゼロの状態である。つまり、この測定はサーモパイル２５の温度特性を測定したものである。なお、ＯＰアンプ７２−１の入力オフセット電圧は１μＶであり、この温度係数は０.０５ｎＶ／℃で上記観測では入力オフセット電圧は一定である。
【００６６】
図１１からサーモパイル２５の出力は負の温度特性を持つ。温度係数は５つのサーモパイルについてほぼ同一で入力換算値（図の値を１／２７００した値）で０.２２μＶ／℃である。この温度係数のため鍋の温度（放射するエネルギー）が一定でも、サーモパイル２５の周囲温度が上昇するとサーモパイル２５の出力が減少することになり鍋温度の正確な検出ができない。
【００６７】
ＮＴＣサーミスタ２５−１１は負の温度特性を持った抵抗素子であり温度上昇で抵抗値が低下する。このため、サーモパイル２５内の温度が上昇すると先の接続点ａの電圧は上昇する。この上昇係数を前述０.２２μＶ／℃に設計すれば、サーモパイル出力の減少をキャンセルできる。つまり、前述サーモパイル２５出力の減少を接続点ａの電圧すなわちＶｂｉａｓ上昇で補償する。すなわち、ＮＴＣサーミスタ２５−１１はサーモパイル２５の出力すなわち測定対象の放射赤外線エネルギーによる出力が周囲温度で変化するのを防ぐために使用される。つまり、サーモパイル２５の周囲温度が変化しても、測定対象の温度すなわち入射する赤外線エネルギーが変化しなければ出力変化を起こさないという温度補償を行っている。図１１中に破線でサーモパイルＥ−０の温度補償後の出力を示す。周囲（サーモパイル）温度が変化しても出力が一定になっていることがわかる。
【００６８】
図１２に反射率検出回路７３の詳細を示す。図１３に反射率検出回路７３の動作タイミングチャートを示す。反射型フォトインタラプタ２６の発光素子である赤外線ＬＥＤ５０はトランジスタ７３−１で駆動される。この駆動はマイクロコンピュータ６０の出力ポートから駆動信号端子７３−２に入力される信号で制御される。図１３（ａ）にこの信号を示す。デューティ５０％の矩形波信号を駆動信号端子７３−２に入力すると、赤外線ＬＥＤ５０は信号が５Ｖのとき発光し、０Ｖのときは消灯する。この発光強度は赤外線ＬＥＤ５０に流す電流に比例し、この電流は抵抗Ｒ１１の値で決められる。本実施例では抵抗値を固定して発光強度は一定である。この赤外発光がトッププレート２及び調理鍋６の底面で反射され、受光素子である赤外線フォトトランジスタ５１で受光されると光電流により抵抗Ｒ１２に電圧が発生する。この電圧を図１３（ｂ）に示す。反射が大きく（受光量が多く）なれば電圧は比例して大きくなる。この信号電圧はコンデンサＣ１で直流分がカットされ、交流信号（図１３（ｃ）に示す）としてＯＰアンプ７３−３で構成される正転直流増幅器に入力される。ここで交流信号のプラス側成分のみが増幅される。図１３（ｄ）にこれを示す。この増幅されたデューティ５０％の信号は充放電回路（Ｒ１３とＣ２で構成される）７３−４で直流の平均値電圧に変換され、出力端子７３−８から出力される。この出力はマイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に入力される。
【００６９】
このように反射率検出回路７３は発光強度が一定のキャリア変調された赤外光を鍋底面に放射し、鍋で反射される赤外光を受光してその平均値電圧を反射電圧として得ることで反射率に相当する値を検出する。調理鍋６が置かれていない場合にはトッププレート２のみでの反射でありこれは一定の値を示す。これからの増加分が鍋からの反射分であり、この量が鍋の反射率に相当するものである。
【００７０】
赤外発光をキャリア変調し、受光経路で直流成分をカットしているのは、自然光あるいは白熱電灯、蛍光灯などの照明機器に含まれる一定の赤外光が鍋の反射率検出に影響するのを防止するためである（可視光は受光素子の光学フィルタでカットされる。）。また、赤外線フォトトランジスタ５１の暗電流の影響も防止している。
【００７１】
以下本実施例１の動作を説明する。
【００７２】
トッププレート２上に置かれた調理鍋６は誘導加熱により発熱する。この加熱により調理鍋６底面からは赤外線が放射される。この全放射エネルギーＥは鍋温度Ｔの４乗に比例したものである（Ｅ＝σＴ4；ステファン・ボルツマンの法則）。図１４にプランクの分布則から算出される黒体温度の分光放射エネルギーを示す。この分光放射エネルギーを全波長域で積分すれば、全放射エネルギーＥが求まり、これは温度（絶対温度）の４乗に比例する。これが前述のステファン・ボルツマンの法則であり、この係数σがステファン・ボルツマン係数である。分光放射エネルギーのピーク波長はウィーンの変移則から、調理温度１００〜３００℃で５μｍ〜８μｍである。
【００７３】
誘導加熱された鍋底は、黒体温度の全放射エネルギーＥに鍋底の放射率εを乗じた全放射エネルギーを温度に応じて放出する。すなわち、黒体温度の全放射エネルギーＥと鍋底温度のそれ（Ｅ′＝εσＴ4）との比が放射率εである。
【００７４】
一方、非磁性体である結晶化ガラス（トッププレート２）の光学特性を図１５に太線で示す。図１５中太線で示すように、結晶化ガラスは、０.２μｍ〜２.９μｍの波長の光を８０％以上透過し、３〜４.５μｍの波長の光を３０％程度透過し、４.５μｍよりも長い波長、及び、０.２μｍよりも短い波長の光をほとんど透過しない。この光学特性のため鍋から放射される赤外線放射エネルギー（図１４参照）の大部分（波長４μｍ以上の大部分）はトッププレート２を通過できない。通過できるのは鍋から放射される全赤外線放射エネルギーの約１％程度である。
【００７５】
図１６に黒体とサーモパイル（一般的な１５μｍショートパスフィルタのサーモパイル）の間には空気のみの場合と図３に示すように黒体とサーモパイルの間にトッププレート２および結晶化ガラス光学フィルタ３１が挿入される場合のサーモパイルの熱電対面に入射する入射エネルギーと黒体温度の関係を比較して示す。これは図１４の分光放射エネルギーに図１５の光学特性（透過率）を掛け合わせ、全波長域で積分したものである。空気のみの場合は全波長域で透過率＝１として算出している。図から本実施例（誘導加熱調理器）ではトッププレート２、結晶化ガラス光学フィルタ３１が介在するため、介在しない場合（空気のみ）に比較して１００℃付近で約２桁、３００℃でも約１桁もサーモパイルに入射するエネルギーは減少している。低温側で入射エネルギー減少が大きいのは低温放射分光エネルギーのより多くがトッププレート２で除去（フィルタリング）されるためである。
【００７６】
赤外線センサとしては周知のように、赤外線フォトダイオード、赤外線フォトトランジスタのような量子型とサーモパイル、焦電素子のような熱型とがある。量子型センサは量子効果で赤外線を検出するため狭い波長帯域で高い感度を持ち、熱型は広い波長帯域で低い感度を持つのが特徴である。量子型は半導体の種類で感度波長が決められ、シリコンのように安価に購入できるものは実用感度波長が可視光外（０.８μｍ）から１μｍ以下のため、検出温度の範囲が３００℃以上となる。更に低温側に検出感度（波長２μｍ）を持たせた赤外線フォトトランジスタは化合物半導体（たとえばＩｎＧａＡｓ等）となるためシリコンに比べ１〜２桁ほど高価になる。一方熱型は量子型に比べ、可視光から２０μｍ以下の広い波長帯域で均一の低い感度を持つ（原理的には波長依存性を持たない）。このため、センサへの赤外線受光面の前に光学フィルタを設け、検出温度範囲波長を狭めて外乱を防ぐ。
【００７７】
本実施例では、検出温度範囲が１４０から３８０℃であるため、赤外線センサとして熱型であるサーモパイルを用いる。同じ熱型の焦電素子は微分型のセンサであるため、先行文献のように赤外線入射を断続する必要があり、普通機械的なチョッパ機構が使われる。このため、信頼性の点で誘導加熱調理器のような家電品に用いるのは不向きである。一方サーモパイルはこのような機構を必要とせず、また、近年ＭＥＭＳ等の技術により半導体プロセスを用い構成する熱電対を微小化し多数堆積（パイリング）して感度を向上させたものが安価に供給されている。
【００７８】
近年多くの体温計に用いられるサーモパイルの光学フィルタとしては前述（図１５一点鎖線）したように透過波長が１〜１５μｍのものが使われる。これはウィーンの変移則から人体の赤外線放射エネルギーのピーク波長が約１０μｍ（体温３６℃）であり、上記光学フィルタを用いるのが最適なためである。
【００７９】
前述したように、従来の体温計や電子レンジに用いるサーモパイルへの入射エネルギーは多く、サーモパイル自身の感度はあまり問題とならず、サーモパイル出力を増幅する増幅回路の増幅率も１００倍以下で良い。しかし誘導加熱調理器に用いられる本実施例の鍋温度検出装置１８では、サーモカップル（熱電対）を半導体プロセスで比較的容易に作成できるポリシリコン・アルミニウム金属対とし、これを５０ほど堆積したサーモパイル２５を用い、更にガラス凸レンズでの集光で一般的なものに比べ感度を１０倍程度高めている。また、その出力を２段増幅回路で３０００〜１２０００倍に増幅し前述した微小な入射赤外線エネルギーを検出できるようにしている。
【００８０】
サーモカップルで物体の温度を計測する場合には、冷接点を氷点（０℃）に固定して測温接点を物体に接触させて計測する。サーモパイルは図８で説明したように、サーモカップルが多数堆積されたものであり、入射赤外線で加熱される多数の測温接点とシリコン基材２５−４上にある多数の冷接点で構成される。そして、冷接点は金属ケース２５−３の金属ステム２５−２にボンドで固定されるため、熱的にはサーモパイルの金属ケース２５−３（金属キャン２５−１と金属ステム２５−２）が冷接点となっている。そして、この金属ケース２５−３は通常のサーモカップルのように氷点に固定することができない。
【００８１】
仮に、一つのサーモカップルの熱起電力が５μＶ／℃、パイル数５０、直流増幅器の増幅度を２０００とすると、金属ケース２５−３の温度が１℃変化すると、直流増幅器の出力では５００ｍＶの電圧変動になる。つまり、サーモパイル２５周囲の温度変動を押さえることが必要になる。
【００８２】
本実施例の鍋温度検出装置１８は、加熱調理中の鍋底高温部を検出可能にするために、分割された加熱コイル７が発生する高周波磁界の磁束密度が最も強いコイル間隙７ｃ直下に配置される。この位置は、加熱コイル７の下に放射状に配置される棒状フェライト１１の間であり、磁束はほとんどフェライト１１中を通過するため漏れ磁束の少ない場所ではある。しかし、加熱コイル７下面からの距離は２０mm程度であるため漏れ磁束は大きく、ここに位置する金属を誘導加熱しその温度を上昇させる。例えば３ｋＷの高周波電力を加熱コイル７に入力してトッププレート２上に載置される調理容器である鍋を誘導加熱する場合には、この場所にある磁性体の鋼板では約３０℃も温度上昇する。非磁性体のアルミニウムでも約５℃も温度上昇する。
【００８３】
調理中、誘導加熱される鍋底は１００〜３００℃の高温になる。そして、トッププレート２および下面の加熱コイル７も鍋底からの熱伝導、熱輻射で高温となる。
【００８４】
さらに、加熱コイル７には十数アンペアの高周波電流を流すためコイル自身もジュール発熱する。これらトッププレート２、加熱コイル７を冷却するため、コイル上面冷却風路１５ａ、コイル下面冷却風路１５ｂには外気が導入され、前述のように加熱コイル７に風を当てて冷却する。
【００８５】
また、鍋温度検出装置１８の配置される下には加熱コイル７に高周波電力を供給するインバータ回路８が冷却風路１７ａ、１７ｂ中に配置される。このインバータ回路は２０〜９０ｋＨｚ、十数アンペアの電流をスイッチングする回路から構成される。このため、大きな電磁波を輻射することになる。
【００８６】
このように、鍋温度検出装置１８、特に内蔵されるサーモパイル２５は、（１）加熱コイル７からの漏れ磁束、（２）コイル冷却のための冷却風による温度変化、（３）インバータ回路から輻射される電磁波ノイズ、に晒されることになる。これら外乱に対応して、鍋温度検出装置１８は加熱調理中の鍋底高温部を検出しなければならない。
【００８７】
サーモパイル２５が内蔵される鍋温度検出装置１８はなるべく一定温度雰囲気におくのが望ましい。このため、本実施例では、外気が導入されるコイル上面冷却風路１５ａ内に鍋温度検出装置１８を設置し調理中には外気でサーモパイル２５とサーモパイル温度検出回路７２を冷却しこれらの温度上昇を防止している。また、コイル上面冷却風路１５ａ内の気流がサーモパイル２５の金属ケース２５−３およびサーモパイル温度検出回路７２の半導体、抵抗等に直接当たり熱ゆらぎを起こすのを防ぐため、防風ケースである赤外線センサケース２９でこれを覆っている。また、サーモパイル２５とサーモパイル温度検出回路７２は赤外線センサケース２９内の空気で空気断熱されることにもなる。温度変化に対して安定にサーモパイル２５の出力を直流増幅した後低い出力インピーダンスの信号電圧として、後述するマイクロコンピュータ６０のＡＤ端子に出力している。
【００８８】
さらに、この赤外線センサケース２９をアルミニウム等の透磁率がほぼ１である金属ケース３２で覆い、加熱コイル７が発生する交流磁場を遮蔽することでサーモパイル２５の金属ケース２５−３が加熱コイル７の発生する高周波交流磁界で誘導加熱され温度上昇しないようにしている。また、この金属ケース３２は、鍋温度検出装置１８の下部に配置されるインバータ回路からのパルス雑音（放射電磁波）に対しての電磁シールドにもなっている。
【００８９】
この金属ケース３２は、加熱調理中には周囲雰囲気温度および加熱コイル７からの漏れ磁束で誘導加熱され、アルミニウムの場合５〜１０℃温度上昇する。この温度上昇がおさまる前に続けて調理を行う場合、外気を急速に導入して金属ケース３２に当てると金属ケース３２が急速に冷え、結果赤外線センサケース２９内のサーモパイル２５の周囲温度が急に低下することになる。この逆の場合、例えば冬朝一番に調理を行う場合、機体内の金属ケース３２は夜十分に冷却され５℃程度にあり、使用者が２０℃に暖房された調理室で調理を開始した場合には、この暖気がコイル上面冷却風路１５ａに導入され、２０℃の暖気が５℃の金属ケース３２に当てられることになる。本実施例では、このような外気による金属ケース３２の急激な温度変化を防止するために、この金属ケース３２を更にプラスチックの赤外線センサ外側ケース３３で覆っている。これで金属ケース３２に直接冷却風をあてずに風による温度急変を防止している。
【００９０】
さて、トッププレート２は誘導加熱された調理鍋６から赤外線放射を吸収することおよび接触熱伝導とで加熱される。図１５太線に示すように、トッププレート２は０.２μｍ〜２.９μｍの波長の光を８０％以上透過し、３〜４.５μｍの波長の光を３０％程度透過し、４.５μｍよりも長い波長、及び、０.２μｍよりも短い波長の光をほとんど透過しない。
【００９１】
放射エネルギーが物質表面に入射すると、その一部ρは反射され、一部αは吸収され、残りτは透過する。これらの量の間には、エネルギー保存則からρ＋α＋τ＝１が成立する。トッププレート２上に調理鍋６が置かれた状態では、調理鍋６の赤外線放射エネルギーのトッププレート２での反射はほとんどゼロとみなせるため、トッププレート２では吸収率α＋透過率τ＝１が成立していると見てよい。キルヒホフの法則より吸収率α＝放射率εであるため、トッププレート２は調理鍋６からの赤外線放射エネルギーのうち、０.２μｍ〜２.９μｍの波長では８０％以上透過し、残り２０％を吸収しこれを放射する。また、３〜４.５μｍの波長では３０％程度透過し、残り７０％を吸収しこれを放射する。４.５μｍよりも長い波長、及び、０.２μｍよりも短い波長ではほとんど透過せず、すべてを吸収してこれを放射する。熱伝導で加熱された分も同様である。波長４.５μｍ以上では熱伝導加温の赤外線エネルギーはほとんどトッププレート２表面から放射される。
【００９２】
このため、サーモパイル２５を使用して、トッププレート２上の調理鍋６の温度を検出する場合にはトッププレート２自身の加熱が放射する赤外線が問題となる。例えばサーモパイル２５に付属するガラス凸レンズ２５−１４の透過波長が１〜１５μｍであれば、トッププレート２が放射する４.５μｍよりも長い波長の赤外線によってサーモパイル２５の出力が大きく影響を受け、トッププレート２上の調理鍋６の鍋底の温度を正確に検出できないことになる。トッププレート２を透過する鍋の放射赤外線エネルギーは１μｍ〜２.９μｍの約２μｍの帯域、これに対しトッププレート２自身が放射する赤外線エネルギーは４.５μｍ〜１５μｍの約１０μｍの帯域であり、同じ温度であればサーモパイル出力のうち、調理鍋６の温度による分の５倍がトッププレート２の温度によることになる。
【００９３】
本実施例では、上記を防止するためサーモパイル２５で構成される鍋温度検出装置１８の赤外線センサケース２９に、赤外線を透過させるためのケース窓３０を開け、このケース窓３０にトッププレート２を構成する結晶化ガラスを薄く正方形に切り出したものを結晶化ガラス光学フィルタ３１として嵌め込んである。そして、サーモパイル２５に入射する赤外線の内トッププレート２が放射する分を除去する。トッププレート２が放射する波長２.９μｍ以上の部分はトッププレート２と同じ透過特性を持つ結晶化ガラス光学フィルタ３１の光学特性によってサーモパイル２５への入射が阻止される。
【００９４】
結晶化ガラス光学フィルタ３１をトッププレート２以外の材料で作成しても良いが、図１５で実線に示すような急峻で特殊な特性を示す光学フィルタを作成するのは非常に困難で高価なものになる。
【００９５】
また、結晶化ガラス光学フィルタ３１は、その下に配置されるサーモパイル２５や反射型フォトインタラプタ２６等がトッププレート２の赤外線透過窓５から見えなくする効果をもたせている。前述したように（図１５の細線で示すように）１μｍ以上の長波長側の光学特性はトッププレート２とほぼ同じだが、短波長側でトッププレート２に比べて透過率小の領域が４００ｎｍほどあり、この部分の可視光がカットされるため目には赤黒く見え、下に配置される基板上の部品を見えなくしている。
【００９６】
更に、サーモパイル２５のガラス凸レンズ２５−１４として波長５μｍ以上を透過させない５μｍショートパスフィルタを有するガラス（図１５に破線で示す）を用いている。これは周囲温度で暖められる結晶化ガラス光学フィルタ３１自身および赤外線センサケース２９が放射する赤外線をも波長５μｍ以上は透過させないようにするためである。というのは先に述べたように鍋から放射される１〜２.９μｍの赤外線エネルギーはトッププレート２で通過を制限されているため非常に微小であり、サーモパイル２５の出力増幅を大きくせざるを得ないため周囲温度での５μｍ以上の赤外線放射に敏感であり、徹底的に鍋底以外からの４.５μｍ以上の赤外線がサーモパイルの赤外線吸収膜２５−９に入射するのを防止する必要があるためである。
【００９７】
なお、このガラス凸レンズ２５−１４をトッププレート２や結晶化ガラス光学フィルタ３１と同じ結晶化ガラスで作成してもよい。こうすれば前述した理由で結晶化ガラス光学フィルタ３１の温度による赤外線放射をよりよく遮断することができるので好適である。しかし、前述光学的な対策でも十分ではなく以下述べるように、トッププレート２からの放射赤外線が鍋温度検出の誤差要因となる。
【００９８】
調理中にサーモパイル２５の検出する赤外線エネルギーは、検出対象である（１）調理鍋６からの赤外線エネルギーの他に、（２）トッププレート２からの赤外線エネルギー、（３）センサ視野筒１９内壁からの赤外線エネルギー、（４）結晶化ガラス光学フィルタ３１からの赤外線エネルギー、（５）その他部材からの赤外線エネルギーが重畳されたものであり、サーモパイル２５はこの赤外線エネルギーに比例した電圧を生じる。そして、正確に鍋温度を検出するためには特に（２）トッププレート２からの赤外線エネルギーによる電圧を減算する必要がある。
【００９９】
（３）項はサーモパイル２５の視野特性を半値角１０度に狭め、内壁の温度は冷却風で動作中６０℃以下に保たれ、かつ赤外放射ベクトルがサーモパイルの受光ベクトルと直交するのでサーモパイルに入射する赤外線エネルギーは問題とならない。（４）項は鍋温度検出装置１８を冷却風路内に配置しているため、その温度は４０℃以下に抑えられサーモパイルに入射する赤外線エネルギーとしてはあまり問題とならない。（５）項も（４）項同様である。
【０１００】
図１７に本実施例における、各部の温度と各部が放射しサーモパイル２５の赤外線吸収膜２５−９に入射する赤外線エネルギー（計算結果）の関係をまとめて示す。これは図１４の分光放射エネルギーと各部材の透過特性（図１５に示す）を用いて計算したものである。各部の温度は調理中に到達する温度範囲のみ図示している。
【０１０１】
調理中の各部材の代表的温度、例えば３００℃の鍋（黒体）からの入射エネルギーを１とすると、２００℃（３００℃長時間加熱中でもトッププレート２（ガラス）の熱伝達率が低く２００℃程度までしか上がらない。短時間では更に低い温度である。）のトッププレート２からのそれは１／６、８０℃のセンサ視野筒からのそれは１／１２０、４０℃の結晶化ガラス光学フィルタ３１からのそれは１／６０となる。鍋の放射率が例えば０.２５となれば、前述鍋からの入射エネルギー１は１／４となり、他の部材特にトッププレート２からの入射エネルギーとあまりかわらなくなる。つまり、鍋温度検出に対する外乱として無視できなくなることがわかる。
【０１０２】
図１８に部屋が常温２５℃の状態で鍋底として黒体を図３の実施例の赤外線透過窓５に置いた場合の、黒体温度Ｔとサーモパイル温度検出回路７２の出力端子７２−５および７２−４の出力電圧Ｖ１、Ｖ２の関係を示す。黒体はトッププレート２が加熱されない程度の短時間戴置した場合であり、センサ視野筒１９、結晶化ガラス光学フィルタ３１の温度上昇もない。つまり、これは前述（１）の調理鍋６からの入射赤外線エネルギーのみをサーモパイル２５で電圧に変換しサーモパイル温度検出回路７２で増幅出力したものである。
【０１０３】
出力電圧Ｖ１は常温から１００℃まではほぼ０.５Ｖであり、１００℃を超えると温度（絶対温度）のべき乗ｎに比例した電圧が出力される。３７５℃で回路電源電圧（５Ｖ）に達し飽和する。出力電圧Ｖ２は常温から６０℃まではほぼ０.５Ｖでありこれを超えるとほぼ先のＶ１の４倍の出力となり、２７５℃で回路電源電圧（５Ｖ）に達し飽和する。
【０１０４】
２段目の増幅率は、飽和する温度のべき乗ｎの比Ｒ＝(３７５＋２７３)n／(２７５＋２７３)nとなる。出力が前述ステファン・ボルツマン則に従うならばｎ＝４であるが、本実施例のように鍋の放射赤外線エネルギーがトッププレート２、結晶化ガラス光学フィルタ３１で波長制限されるとｎ＞４となる。本実施例ではｎ≒８.３で増幅率４に設計している。
【０１０５】
０.５Ｖはサーモパイル温度検出回路７２の電源電圧（５Ｖ）を抵抗Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７で分圧した電圧（図１０中ａ点＝Ｖｂｉａｓで示す）０.５ＶがＯＰアンプ７２−１のバイアス電圧として与えてあるためである。出力端子７２−５の出力電圧値からこの０.５Ｖを引いた値（０.５Ｖからの電圧上昇値）が鍋底面温度に比例したものである。マイクロコンピュータ６０はサーモパイル温度検出回路７２の出力端子７２−５、７２−４の出力電圧Ｖ１、Ｖ２をＡＤ変換して読み込むが、この電圧から０.５Ｖを引いた値である鍋温度検出電圧Ｖｔ１（＝Ｖ１−０.５）あるいはＶｔ２（＝Ｖ２−０.５）をもとに後述処理し鍋温度を得る。図１８の関係は予めマイクロコンピュータ６０のＲＯＭにテーブルデータＴＢＬｎ１、ＴＢＬｎ２として記憶しておく。これがサーモパイル２５出力すなわちサーモパイル温度検出回路７２出力電圧から鍋温度を求めるデータテーブルである。
【０１０６】
図１９にトッププレート２のみを加熱したときのトッププレート温度Ｔｔとサーモパイル温度検出回路７２の出力端子７２−５、７２−４の出力電圧Ｖ１、Ｖ２の関係を示す。但し前述の０.５Ｖを引いた値で示してある。鍋が置かれていないトッププレート２のセンサ窓５近傍を熱風で加熱した時のトッププレート温度Ｔｔとサーモパイル温度検出回路７２の出力端子７２−５の出力電圧の関係を示す。このとき、センサ視野筒１９、結晶化ガラス光学フィルタ３１が加熱されないようにする。つまり、これはトッププレート２からの放射赤外線エネルギーを電圧に変換したものである。図１９の関係は予めマイクロコンピュータ６０のＲＯＭにテーブルデータＴＢＬｔ１、ＴＢＬｔ２として記憶しておく。
【０１０７】
図６に示す鍋温度検出装置１８に内蔵される反射型フォトインタラプタ２６を図３に示すように配置するとトッププレート２上に調理鍋６がない場合、赤外線ＬＥＤ５０の放射した赤外光（波長９３０ｎｍ）は大部分が結晶化ガラス光学フィルタ３１およびトッププレート２を透過し赤外線フォトトランジスタ５１には戻ってこない。しかし、一部は結晶化ガラス光学フィルタ３１およびトッププレート２で反射される。これは結晶化ガラス光学フィルタ３１およびトッププレート２の透過率が波長９３０ｎｍで８５％および９０％であり、残り１５％および１０％の赤外光は反射されるためである。特に結晶化ガラス光学フィルタ３１で反射される分はすぐ横にある赤外線フォトトランジスタ５１に直接戻るため、本実施例では図６に示すように、反射型フォトインタラプタ２６前面を結晶化ガラス光学フィルタ３１下面に接するように配置してこの反射光が赤外線フォトトランジスタ５１に入射するのを防止している。また、赤外線ＬＥＤの放射角度のため、トッププレート下面に到達せず経路途中にある物体（センサ視野筒１９内面）で反射される赤外光もある。
【０１０８】
このため、図２０に示すように反射率検出回路７３の出力は、トッププレート上に鍋がある場合（ａ）Ｖｒ１となり、鍋がない場合（ｂ）Ｖｒ２となる。正味の鍋での反射電圧ＶｒはＶｒ＝Ｖｒ２−Ｖｒ１となる。
【０１０９】
トッププレート上に反射率が既知の金属板を配置したときの反射率検出回路７３の出力から得られる先の反射電圧Ｖｒと反射率の関係を図２２に示す。図中に近似線も示す。この関係を用いれば、反射率検出回路７３の出力電圧から反射率が得られる。そして、この関係をテーブルデータにあるいは近似式の係数値をあらかじめマイクロコンピュータ６０のＲＯＭに記憶しておく。
【０１１０】
調理鍋６のような金属物質ではキルヒホフの法則により温度Ｔの物質表面から放射される赤外線エネルギー（Ｅ＝εσＴ4）の放射率εと表面の反射率ρの間にはε＋ρ＝１の関係が成立する（透過率α＝０とする）。調理鍋６では放射率の違いにより同じ鍋底温度でありながら、放射される赤外線エネルギーが異なる。このため、サーモパイル出力すなわち鍋温度検出装置１８の出力が異なるという問題が生じる。そこで調理鍋６の鍋底の反射率を検出して放射率を求め鍋温度検出装置１８の出力を補正してから温度に換算する必要がある。これを行うために先に説明した反射率に相当する量である反射電圧Ｖｒを求め、これから反射率を得るのが反射率検出回路７３である。この反射率を１から引いて放射率を得る。
【０１１１】
図２２にトッププレート２に置かれた放射率の異なる数種の鍋について、鍋温度検出装置１８の出力（サーモパイル温度検出回路７２の出力Ｖ１）から前述した０.５Ｖのオフセット電圧Ｖｂｉａｓを引いた値Ｖｔ１（鍋温度検出電圧）と鍋底面温度Ｔとの関係の一例を示す。図中に各鍋底面の放射率も示す。図２２に示すように放射率によって鍋温度検出装置１８の出力と鍋底温度の関係が異なることがわかる。図２２の（ａ）で示す鍋は放射率が０.９と黒体に近い。（ｂ）は放射率が０.５７、（ｃ）は０.４３、（ｄ）は０.２４である。（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の電圧値を放射率で除算すると、図中に破線で示すものとなり、ほぼ１本の曲線に集約することができることが分かる。各出力Ｖｔ１は各鍋の全放射エネルギー（Ｅ′＝εσＴ4）に比例し、これを放射率で除算するのは、前述したように黒体の全放射エネルギー（Ｅ＝σＴ4）に換算することを意味する。そして、各鍋の放射率が分かれば、各鍋の鍋温度を黒体の放射温度に還元できることを意味している。
【０１１２】
図２３に、各鍋において放射温度計を用いて計測した放射率と図３で反射率検出回路７３を用いて得た反射率（図２２の関係の近似式を適用）の関係を示す。鍋によってキルヒホフの法則からはずれるものもあるが、放射率と反射率の間には強い相関がある。キルヒホフの法則から外れるのは反射率の検出において、鍋表面での散乱による反射赤外線の全てを受光していないためである。反射率を求める際には、赤外線ＬＥＤ５０の放射光がトッププレート２になるべく垂直に入射させ、鍋での反射光をなるべく垂直に赤外線フォトトランジスタ５１に導くのが望ましい。本実施例では鍋温度検出装置１８内のサーモパイル２５のトッププレート２上位置での視野面とこの反射率検出発光のトッププレート２上での反射面は同一面である。このため、図６に示すように鍋温度検出装置１８内にサーモパイル２５と反射型フォトインタラプタ２６を並べて配置している。
【０１１３】
以下では、本実施例の動作について、手前右側の円表示４に調理鍋６を置き、所定温度で所定時間調理鍋６を加熱して調理（調理温度２５０℃以下）を行う場合として説明する。図２４にこの動作のフローチャートを示す。図示していない電源を投入し、調理鍋６を置いた誘導加熱口の操作スイッチで所定の温度および調理時間を設定し（ステップＳ１）調理開始を指示すると（ステップＳ２）、マイクロコンピュータ６０はまず反射率検出回路７３を制御して載置された鍋の反射データ（反射率に相当）を取り込み、反射率（放射率）を検出する（ステップＳ３）。同時に加熱コイル７およびインバータ回路８等を冷却するため、図示しないファンを駆動してコイル上面冷却風路１５ａ、コイル下面冷却風路１５ｂに外気を導入する。
【０１１４】
ここで反射率を検出するステップＳ３を図２５に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。マイクロコンピュータ６０は反射率検出回路７３の端子７３−２にポートから図１３（ａ）の赤外線ＬＥＤ駆動信号を出力する（ステップＳ３−１）。所定時間例えば２００ｍｓ出力した後（ステップＳ３−２）、端子７３−８に出力される電圧Ｖｒ２をＡＤ端子より読み込む（ステップＳ３−３）。そして、赤外線ＬＥＤ駆動信号を停止する（ステップＳ３−４）。次に、予め記憶されている鍋が置かれていない時の電圧Ｖｒ１を先に読み込んだ電圧Ｖｒ２から引き反射電圧Ｖｒを算出する（ステップＳ３−５）。そして、予め記憶されている反射電圧と反射率の関係（図２１に示す）から反射率ρから放射率ε（＝１−反射率）を得る（ステップＳ３−６）。
【０１１５】
反射率検出（ステップＳ３）に続いて、電力制御回路６２、周波数制御回路６１、インバータ回路８を制御して加熱コイル７に電力を供給し誘導加熱を開始する（ステップＳ４）。加熱コイル７に電力が供給されると、加熱コイル７から誘導磁界が発せられ、トッププレート２上の調理鍋６が誘導加熱される。この誘導加熱によって調理鍋６の温度が上昇し、調理鍋６内の被加熱物の調理が開始される。マイクロコンピュータ６０は誘導加熱を開始すると、一定時毎に鍋温度検出装置１８の出力を読み込み、鍋温度を検出する（ステップＳ５Ａ）。
【０１１６】
ここで、鍋温度検出動作（ステップＳ５Ａ）を詳細に説明する。図２６に鍋温度検出のフローチャートを示す。マイクロコンピュータ６０は鍋温度検出装置１８（サーモパイル温度検出回路７２）の出力端子７２−５の出力電圧Ｖ１（１段目増幅出力）および出力端子７２−４の出力電圧Ｖ２（２段目増幅出力）を読み込み（ステップＳ５−１）、この値からＶｂｉａｓ＝０.５Ｖを引きこれを鍋温度検出電圧Ｖｔ１、Ｖｔ２とする（ステップＳ５−２）。
【０１１７】
同時にサーミスタ２０とサーモパイル温度検出回路７２からトッププレート２の温度Ｔａを読み込む（ステップＳ５−３）。そして、前述した予めテーブルＴＢＬｔ１、ＴＢＬｔ２として記憶してあるトッププレート温度Ｔｔとサーモパイル温度検出回路７２の出力Ｖ１（出力端子７２−２）、Ｖ２（出力端子７２−４）の関係から温度Ｔａでの出力電圧Ｖａ１、Ｖａ２を得る（ステップＳ５−４、トッププレート温度補正電圧取得の動作）。
【０１１８】
続いて先の鍋温度検出電圧Ｖｔ１、Ｖｔ２から前記Ｖａ１、Ｖａ２を減算する（ステップＳ５−５）。この処理により外乱としてのトッププレート２からの赤外線量を除去する。この減算後の電圧をＶｔ１、Ｖｔ２とする（減算によるトッププレート温度補正の動作）。
【０１１９】
そして、誘導加熱直前に得ておいた放射率ε（＝１−反射率）で、この減算後の鍋温度検出電圧Ｖｔ２を除算する（ステップＳ５−６）（反射率補正の動作）。除算後のＶｔ１、Ｖｔ２に前述Ｖｂｉａｓ＝０.５Ｖを加算し（ステップＳ５−７）、予め温度変換テーブルＴＢＬｎ１、ＴＢＬｎ２として記憶してあるＶｔ１、Ｖｔ２と鍋温度Ｔ１、Ｔ２の関係であるデータテーブルを引いて（ステップＳ５−８）、鍋温度に変換し鍋温度Ｔ１、Ｔ２を得る。もしＴ２が２７０℃を超えていたら（ステップＳ５−９）、Ｔ１を鍋温度Ｔとして出力する（ステップＳ５−１０）。超えていなければ、Ｔ２を鍋温度Ｔとして出力する（ステップＳ５−１１）。
【０１２０】
鍋温度検出動作（ステップＳ５Ａ）で検出した鍋温度Ｔが所定温度に達していなかったら、更に鍋温度検出動作（ステップＳ５Ａ）を行いながら誘導加熱を続ける（ステップＳ６Ａ）。続いて鍋温度Ｔが所定温度に達したら、異常加熱のチェックを行う（ステップＳ７Ａ）。これは空焚き等で鍋温度が急上昇し、油の発火温度に達したら危険であるので鍋温度が３３０℃を超えた場合は誘導加熱を停止する（ステップＳ１２）。鍋温度Ｔが所定温度に達したら、誘導加熱の電流を低減し（ステップＳ８Ａ）、調理時間タイマーをセット（ステップ９）する。
【０１２１】
続いて一定時毎の鍋温度検出（ステップＳ５Ｂ）を行い、鍋温度をチェックしながら（ステップＳ６Ｂ）、異常加熱のチェック（ステップＳ７Ｂ）も行い、加熱コイル７に供給する電流を所定量増減させて（ステップＳ８Ｂ、Ｓ１０）、鍋温度を一定（Ｔｃ）に保つ。そして、所定の調理時間が経過したら（ステップＳ１１）、調理終了をブザーで使用者に報知して、加熱コイル７への電力投入を停止する（ステップＳ１２）。こうして、調理鍋６の被調理物は設定された温度および時間で調理される。ここでも、調理中に空焚き（水分がなくなり）となり、鍋温度が急上昇し、油の発火温度に達したら危険であるので異常加熱チェック（ステップＳ７Ｂ）を行い、熱鍋温度が３３０℃を超えた場合は誘導加熱を停止する（ステップＳ１２）。
【０１２２】
以上の説明では鍋温度検出をサーモパイル温度検出回路７２の出力Ｖ１、Ｖ２双方を用い、各出力に対してそれぞれ鍋温度Ｔ１、Ｔ２を同時平行して得、最後にＴ１、Ｔ２を選択し、鍋温度Ｔを検出した。これでは同様処理（例えばオフセット加減算、トッププレートの影響除去、放射率補正、各テーブル引き）が２重となって処理量が倍となりマイクロコンピュータの能力が足らなくなる恐れがある。出力Ｖ２のレベルを監視しＶ２が飽和していなければ、出力Ｖ２から鍋温度Ｔを得、これが飽和したら、飽和していない出力Ｖ１から鍋温度Ｔを得るようにしても良い。この鍋温度検出の詳細フローを図２７に示す。出力電圧Ｖ２の監視を行い（ステップＳ５−１２）、Ｖ２が４.９Ｖ（飽和電圧５Ｖ直前の値、温度では２７０℃付近）以下であればＶ２を用いた温度検出（破線内処理２）を行い、以上ではＶ１を用いた温度検出（破線内処理１）を行う。しきい値４.９Ｖはこれに限ることはない。処理内容は図２６での説明と重複するので省略する。
【０１２３】
また、図２７フローでは切り替え温度を２７０℃（切替しきい値４.９Ｖ）として説明したが、この場合、鍋温度を２７０℃近傍に制御しようとすると、Ｖ１を用いた温度検出（処理１）とＶ２を用いた温度検出（処理２）を頻繁に切り替えることになる。Ｖ２を用いた温度検出ではサーモパイル温度検出回路７２の出力が大きく、鍋温度を正確に検出できるがＶ１を用いた温度検出では鍋温度検出回路の出力は４分の１となり鍋温度検出精度は劣化する。これを避けるため、図２８フローに示すように鍋温度が上昇する場合には２７０℃で処理Ｖ１に切り替え、温度が下降するときは、２７０℃よりある幅低い温度例えば２６０℃で切り替えるようにする。つまり、切り替え温度に処理を切り替えない不感帯をつくり、処理１、２にヒステリシスを持たせる。こうすれば、前述頻繁に処理を切り替える現象を防止することができる。
【０１２４】
Ｖ１電圧の変化で（ステップＳ５−１３）、温度の上昇下降を検知し（ステップＳ５−１４）、上昇の間は処理１と処理２の切り替えをしきい値４.９Ｖ（２７０℃相当）で行い（ステップＳ５−１２）、下降の場合は同様の切り替えをしきい値４.６Ｖ（２６０℃相当）で行う（ステップＳ５−１５）。他の動作は前述したので省略する。
【０１２５】
なお、放射率を算出する過程（ステップＳ５−６）と鍋温度検出電圧Ｖｔ１を放射率で除算する過程（ステップＳ５−７）の代わりに、予め倍率ａ＝１／放射率（ａ＝１／ε）の値（１以上の値になる）と反射率（あるいは反射電圧Ｖｒ）の関係をテーブルとして記憶し、反射率（あるいは反射電圧Ｖｒ）から前記テーブルで倍率ａを得て、Ｖｔ１、Ｖｔ２に倍率を乗算したのち、データテーブルＴＢＬｎ１、ＴＢＬｎ２を引いて鍋温度を出力してもよい。こうすれば、マイクロコンピュータの処理時間を要する除算を使用しなくてすみ処理の高速化が図れる。
【０１２６】
また、鍋温度変換テーブルＴＢＬｎ１、ＴＢＬｎ２はＶｂｉａｓ電圧（０.５Ｖ）がある状態であるが、トッププレート補正テーブルのようにＶｂｉａｓを除いたものとするのが望ましい。これを図１１に破線で示す。この破線のテーブルをＴＢＬｎ１′、ＴＢＬｎ２′とする。
【０１２７】
図１１に示したように出力端子７２−５でのＶｂｉａｓの値（図１１の２３℃近傍の値）はサーモパイル毎に変わる。これは、サーモパイル自身の出力値（赤外線入力がない状態）バラツキ、ＯＰアンプ７２−１の入力オフセット電圧のバラツキ、Ｖｂｉａｓを作成する回路定数（抵抗値およびＮＴＣサーミスタ２５−１１）のバラツキによる。また、出力端子７２−４でのバイアス電圧はＶｂｉａｓに設計しても同様にバラツクことになる。そこで、鍋温度変換装置毎に予め、常温２５℃で鍋が戴置されていない状態（赤外線入力がない状態）での出力端子７２−５および７２−４の出力値（Ｖｂｉａｓ値に相当）をＶｂｉａｓ１、Ｖｂｉａｓ２として記憶しておく。そして図２９フローに示すようにこの記憶したＶｂｉａｓ１、Ｖｂｉａｓ２の値をＶ１、Ｖ２から引き、Ｖｔ１、Ｖｔ２として処理に用いる（ステップＳ５−２′）。そして鍋温度変換にはデータテーブルＴＢＬｎ１′、ＴＢＬｎ２′を用いる（ステップＳ５−８′）。その他の処理は図２６と同様なため説明を省略する。
【０１２８】
以上の説明では反射率検出を誘導加熱直前に１度だけ行う例を示したがこれに限ることはない。通常の鍋では誘導加熱中（温度が高温になっても）反射率は変化しない。また、赤外線発光ＬＥＤでは長時間連続発光において寿命の問題がある。本説明ではこれらの点を考慮して１調理につき誘導加熱直前の１回の反射率検出に限定した。当然、発光電流を低減して調理中に一定周期例えば２秒毎に反射率検出を行っても良い。温度検出は直前の反射率（放射率）を用いて補正処理（ステップＳ５−５）を行う。特に薄手の鍋では高温による鍋底変形で反射率が変化することもある。さらに、色塗装を底面に施した鍋では、高温で塗装が変性し反射率が変化することもある。この場合には加熱中でも定期的に反射率検出を行うのが望ましい。この場合当然磁場の影響を避けるために、実施例のように非磁性金属体で反射型フォトインタラプタ２６および反射率検出回路７３を囲うのが望ましい。
【０１２９】
また、調理中に鍋を別の鍋に交換する場合もある。この時反射率は当然変化する。この場合には今ある鍋を退かした時点で鍋温度検出装置１８の検出する電圧が急激に低下する。そして、別温度の鍋を置いた時点で鍋温度検出装置１８の検出する電圧はこの鍋底面温度に対応する値に復帰する。この変化を捉え再度反射率を検出するのが望ましい。
【０１３０】
なお、温度補償素子として、サーモパイル２５に内蔵されるＮＴＣサーミスタ２５−１１を用いたがこれに限ることはない。ヒートシンク５５に接するあるいは基板上に設けたＮＴＣサーミスタであっても良いのは明らかである。また、ＮＴＣサーミスタに限らず、半導体素子例えばダイオードの順方向電圧の変化を用いる温度検出素子でも良い。ただ温度補償回路が複雑になる。
【実施例２】
【０１３１】
図３０にサーモパイル温度検出回路７２の他の実施例を示す。図１０と同一記号は同一物を示す。図３０では図１０でのＯＰアンプ７２−３で構成されるバッファアンプを削除、接続点ａを抵抗Ｒ１に直結している。このためＶｂｉａｓは出力インピーダンスを持つ電圧源電圧となり、理想的な定電圧源のバイアス電圧とはならず、ＯＰアンプ７２−１の入力バイアス電流の影響を受ける。実施例２でのその他の動作は前述した実施例１と同様であるので説明を省略する。
【０１３２】
以上説明した本実施例の誘導加熱調理器によれば、サーモパイル温度検出回路７２の出力を２つ（増幅率３０００倍の出力端子７２−５に出力されるＶ１と左記を更に４倍する増幅率１２０００倍の出力端子７２−４に出力されるＶ２）とし、この双方出力をマイクロコンピュータ６０でＡＤ変換して読み込み、これらをソフトウエアで処理することで、先行技術で課題となる直流増幅器（ハードウエア）での増幅率切り替えを回避している。また各直流増幅器のバイアス電圧を独立することでサーモパイルへの温度補償が後段に影響するのを防いでいる。またＯＰアンプの電源電圧（５Ｖ）が制限される中、調理温度（２５０℃まで）では高出力（Ｖ２）を用いて精度良く鍋温度検出を行い、より高い温度（２５０℃から３３０℃まで）ではＶ２が飽和して温度検出不可となっても低出力（Ｖ１）で異常高温の検出を可能にしている。
【０１３３】
この結果、調理温度の１４０℃から２５０℃はもちろん、更に安全のための異常加熱温度３３０℃までの広い温度範囲において、鍋の材質、鍋底の形状、鍋底の状態によらず調理鍋６の加熱温度を正確に安定して検出できる。特に低温（調理温度１４０℃から２５０℃）では大きな出力で正確な温度検出が可能となる。そして適切に加熱コイルへの高周波電力を制御することで最適な調理が可能となる。
【符号の説明】
【０１３４】
１  本体
２  トッププレート
３  操作表示部
４  円表示
５  赤外線透過窓
６  調理鍋
７、７Ｌ、７Ｒ  加熱コイル
７ａ  第１のコイル
７ｂ  第２のコイル
７ｃ  コイル間隙
７ｄ  架橋線
８、８Ｌ、８Ｒ  インバータ回路
１０  コイルベース
１１  フェライト
１４ａ  内空洞
１４ｂ  外空洞壁
１５  コイル冷却風路
１５ａ  コイル上面冷却風路
１５ｂ  コイル下面冷却風路
１５ｃ  コイル上面冷却風送出孔
１６  シール材
１８  鍋温度検出装置
１９  センサ視野筒
２０、２０Ｌ、２０Ｒ  サーミスタ
２１ａ  低電圧端子
２１ｂ  高電圧端子
２５  サーモパイル
２５−１  金属キャン
２５−２  金属ステム
２５−４  シリコン基材
２５−５  シリコン酸化膜
２５−６  ポリシリコン蒸着膜
２５−７  アルミ蒸着膜
２５−８  測温接点部
２５−９  赤外線吸収膜
２５−１０  冷接点部
２５−１１  ＮＴＣサーミスタ
２５−１２  金属ピン
２５−１３  窓
２５−１４  ガラス凸レンズ
２６  反射型フォトインタラプタ
２７  電子回路基板
２９  赤外線センサケース
３０  ケース窓
３１  結晶化ガラス光学フィルタ
３２  金属ケース
３３  赤外線センサ外側ケース
５０  赤外線ＬＥＤ
５１  赤外線フォトトランジスタ
５５  ヒートシンク
６０  マイクロコンピュータ
６１、６１Ｌ、６１Ｒ  周波数制御回路
６２、６２Ｌ、６２Ｒ  電力制御回路
６３  整流回路
６４  電源スイッチ
６８  操作スイッチ
６９  表示回路
７０  ブザー
７２  サーモパイル温度検出回路
７２−１、７２−２、７２−３、７３−３  ＯＰアンプ
７３  反射率検出回路
７３−１  トランジスタ
７３−４  充放電回路
【図１】
2013101835.tif 000003
【図２】
2013101835.tif 000004
【図３】
2013101835.tif 000005
【図４】
2013101835.tif 000006
【図５】
2013101835.tif 000007
【図６】
2013101835.tif 000008
【図７】
2013101835.tif 000009
【図８】
2013101835.tif 000010
【図９】
2013101835.tif 000011
【図１０】
2013101835.tif 000012
【図１１】
2013101835.tif 000013
【図１２】
2013101835.tif 000014
【図１３】
2013101835.tif 000015
【図１４】
2013101835.tif 000016
【図１５】
2013101835.tif 000017
【図１６】
2013101835.tif 000018
【図１７】
2013101835.tif 000019
【図１８】
2013101835.tif 000020
【図１９】
2013101835.tif 000021
【図２０】
2013101835.tif 000022
【図２１】
2013101835.tif 000023
【図２２】
2013101835.tif 000024
【図２３】
2013101835.tif 000025
【図２４】
2013101835.tif 000026
【図２５】
2013101835.tif 000027
【図２６】
2013101835.tif 000028
【図２７】
2013101835.tif 000029
【図２８】
2013101835.tif 000030
【図２９】
2013101835.tif 000031
【図３０】
2013101835.tif 000032