(57)【要約】【課題】  本発明は、応答性がよく、高精度で安価な誘導加熱調理器用の鍋温度測定手段を提供することを目的とする。【解決手段】  加熱領域の一部に感温物質をコーティングするとともに可視光領域において透過性を有するトッププレートと、該トッププレートの下に設けられた加熱コイルと、該加熱コイルに電力を供給する電力供給源と、前記トッププレートの下面から前記感温物質に光を照射する発光手段と、前記感温物質の発光を受光し受光強度に応じた電気信号を出力する受光手段と、前記受光手段から出力される電気信号に応じて前記トッププレート上面の温度を測定する温度測定回路と、を具備することを特徴とする誘導加熱調理器。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱領域の一部に感温物質をコーティングするとともに可視光領域において透過性を有するトッププレートと、
該トッププレートの下に設けられた加熱コイルと、
該加熱コイルに電力を供給する電力供給源と、
前記トッププレートの下面から前記感温物質に光を照射する発光手段と、
前記感温物質の発光を受光し受光強度に応じた電気信号を出力する受光手段と、
前記受光手段から出力される電気信号に応じて前記トッププレート上面の温度を測定する温度測定回路と、
を具備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記載の誘導加熱調理器において、
前記感温物質は蛍光物質であることを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項３】
請求項１記載の誘導加熱調理器において、
前記感温物質はガリウム砒素結晶であることを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項４】
加熱領域の一部に反射膜をコーティングするとともに可視光領域において透過性を有するトッププレートと、
該トッププレートの下に設けられた加熱コイルと、
該加熱コイルに電力を供給する電力供給源と、
前記トッププレートの下面から前記反射膜に光を照射する発光手段と、
前記反射膜の反射光を受光し受光強度に応じた電気信号を出力する複数の受光手段と、
前記複数の受光手段から出力される電気信号の比に応じて前記トッププレート上面の温度を測定する温度測定回路と、
を具備することを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項５】
可視光領域において透過性を有するトッププレートと、
該トッププレートの下に設けられた加熱コイルと、
該加熱コイルに電力を供給する電力供給源と、
前記トッププレートの側面から光を照射する発光手段と、
前記トッププレートからの散乱光を受光し受光強度に応じた電気信号を出力する受光手段と、
前記受光手段から出力される電気信号に応じて前記トッププレートの温度を測定する温度測定回路と、
を具備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、誘導加熱調理器に関する。
【背景技術】
【０００２】
トッププレート上面に載置された鍋等の温度をトッププレート下面に設けられたサーミスタを用いて測定する誘導加熱調理器には、トッププレートの熱伝導率が悪いためトッププレートを介して測定される鍋等の温度の応答性が悪いという問題がある。応答性の悪さを改善するため、トッププレートの下面に設けられた赤外線センサを用いて鍋等の温度を測定する誘導加熱調理器がある（特許文献１）。また、トッププレート上面を黒体材料層でコーティングし、トッププレートの下面に設けた赤外線センサを用いて鍋等の温度を測定する誘導加熱調理器もある（特許文献２）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０６３８８１号公報
【特許文献２】特開２００３−１２１２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
同じ温度の鍋であっても材料や鍋底形状が異なれば放射する赤外線量が異なるため、検出した赤外線量から温度を求める赤外線センサでは鍋等の温度を正確に測定することができないという問題がある。しかし、特許文献１には、赤外線の放射率の相違を補正するような構成は開示されておらず、様々な材料や鍋底形状の鍋の温度を正確に測定するのは困難であった。
【０００５】
また、誘導加熱調理器内の加熱コイルや電力供給源等の熱源からも赤外線が放射され、赤外線センサはこれら熱源からの赤外線の影響も受けるので、鍋等の温度を正確に測定することが困難であるという問題もある。しかし、特許文献１，特許文献２の何れにも、加熱コイル等の熱源からの赤外線の影響を排除する十分な構成は開示されておらず、鍋の温度を正確に測定するのは困難であった。
【０００６】
さらに、トッププレートに用いられる耐熱ガラスは赤外線領域では近赤外線しか通過しないため、近赤外線領域に受光感度がある赤外線センサを用いる必要がある。しかし、この赤外線センサは特殊であり一般的に高価である。しかし、引用文献１，引用文献２の何れもこの高価な赤外線センサを使わざるを得ないため、誘導加熱調理器全体としてのコストダウンを図るのが困難であった。
【０００７】
本発明は、熱応答性がよく高精度に鍋温度を測定できる誘導加熱調理器を安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１の加熱調理器は、加熱領域の一部に感温物質をコーティングするとともに可視光領域において透過性を有するトッププレートと、該トッププレートの下に設けられた加熱コイルと、該加熱コイルに電力を供給する電力供給源と、前記トッププレートの下面から前記感温物質に光を照射する発光手段と、前記感温物質の発光を受光し受光強度に応じた電気信号を出力する受光手段と、前記受光手段から出力される電気信号に応じて前記トッププレート上面の温度を測定する温度測定回路と、を具備する。
【０００９】
また、請求項２の加熱調理器は、請求項１記載の誘導加熱調理器において、前記感温物質は蛍光物質である。
【００１０】
また、請求項３の加熱調理器は、請求項１記載の誘導加熱調理器において、前記感温物質は、ガリウム砒素結晶である。
【００１１】
また、請求項４の加熱調理器は、加熱領域の一部に反射膜をコーティングするとともに可視光領域において透過性を有するトッププレートと、該トッププレートの下に設けられた加熱コイルと、該加熱コイルに電力を供給する電力供給源と、前記トッププレートの下面から前記反射膜に光を照射する発光手段と、前記反射膜の反射光を受光し受光強度に応じた電気信号を出力する複数の受光手段と、前記複数の受光手段から出力される電気信号の比に応じて前記トッププレート上面の温度を測定する温度測定回路と、を具備する。
【００１２】
また、請求項５の加熱調理器は、可視光領域において透過性を有するトッププレートと、該トッププレートの下に設けられた加熱コイルと、該加熱コイルに電力を供給する電力供給源と、前記トッププレートの側面から光を照射する発光手段と、前記トッププレートからの散乱光を受光し受光強度に応じた電気信号を出力する受光手段と、前記受光手段から出力される電気信号に応じて前記トッププレートの温度を測定する温度測定回路と、を具備する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、熱応答性がよく高精度に鍋温度を測定できる誘導加熱調理器を安価に提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施例について、図面を引用して説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は実施例１の誘導加熱調理器の外観斜視図、図２は実施例１の誘導加熱調理器を加熱コイル付近で切断した断面図、図３はトッププレート上面にコーティングした蛍光物質の発光強度曲線、図４は蛍光物質の減衰時定数の温度特性曲線である。
【００１６】
図１において、１０１は誘導加熱調理器の本体、１０２は電源の入り切りや加熱の設定等を行う操作部、１０３は表示部、１０４は鍋等を載置するトッププレートであり可視光を透過する耐熱ガラスからなる。１０５〜１０６は下方に鍋等を誘導加熱する加熱コイルが配設された加熱領域、１０７は下方に鍋等を加熱するラジエントヒーターが配設された加熱領域、１０８〜１１０はトッププレート１０４の上面にコーティングされた感温物質であり、本実施例では蛍光物質である。
【００１７】
図２の断面図を用いて実施例１の誘導加熱調理器が鍋温度測定に用いる構成を説明する。図２（Ａ）において、２０１は加熱コイル、２０２は加熱コイル２０１に電力を供給する電力供給源、２０３は青色や紫外線を発光する発光手段であるＬＥＤ、２０４は蛍光物質１０８が発光する可視光を受光する受光手段であるフォトダイオードである。２０５は外乱光を遮断する遮光筒、２０６は断熱材、２０７は鍋である。なお、ＬＥＤ２０３やフォトダイオード２０４は、加熱コイル２０１が発生する電磁界の影響を受けるので、加熱コイル２０１より下側に設置するのが望ましい。また、図２（Ｂ）に示すように、２０８は電力供給源２０２，ＬＥＤ２０３を制御するとともにフォトダイオード２０４の出力に基づいて温度を測定する演算回路であり、演算回路２０８内には電力供給源２０２を制御する電力供給源制御回路２０８１，ＬＥＤ２０３を制御するＬＥＤ制御回路２０８２，フォトダイオード２０４からの入力に基づく温度を測定する温度測定回路２０８３が設けられている。
【００１８】
次に、鍋温度測定の動作を説明する。ＬＥＤ制御回路２０８２の制御によりＬＥＤ２０３を所定時間発光させる。ＬＥＤ２０３が発光するとその光はトッププレート１０４を透過し、蛍光物質１０８に照射される。蛍光物質１０８はその光を吸収して励起し可視光を蛍光発光する。この蛍光はトッププレート１０４を透過し、フォトダイオード２０４で受光される。フォトダイオード２０４は受光強度に応じた電気信号を出力する。フォトダイオード２０４からの電気信号を受けた温度測定回路２０８３は、図３，図４を用いて説明する関係を利用して蛍光物質１０８の温度を測定する。蛍光物質１０８は加熱コイル２０１が発生する磁界により自己発熱しないため、蛍光物質１０８の温度はそれが接する鍋底やトッププレート１０４の温度に略等しく、蛍光物質１０８の温度を測定することで鍋の材質や鍋底の形状に関係なく鍋底やトッププレート１０４の温度を計測できる。
【００１９】
図３に蛍光物質１０８の蛍光発光強度の減衰曲線を示す。横軸は時間であり、ＬＥＤ２０３の発光を停止した時間をゼロにしている。縦軸はフォトダイオード２０４が出力する電気信号であり、蛍光物質１０８の蛍光発光強度と対応している。曲線３０１はトッププレート１０４の表面が低温のときの減衰曲線であり、曲線３０２は高温のときの減衰曲線である。曲線３０１および曲線３０２が示すように、トッププレート１０４の表面が低温のときは蛍光発光強度の減衰は遅く、高温のときは蛍光発光強度の減衰は早くなる。これらの減衰量の時定数を測定するために、ＬＥＤ２０３が発光を停止した時間ゼロからｔ１時間後の発光強度を測定する（低温時はＶｂ、高温時はＶａ）。そしてその発光強度がおのおの１／ｅに減衰した時刻（ｅ＝自然対数）を計測する（低温時はｔ１＋ｔｂ、高温時はｔ１＋ｔａ）。このときの時間（低温時はｔｂ、高温時はｔａ）を蛍光緩和時間と呼ぶ。なお、蛍光緩和時間は通常ミリ秒の単位であり、ＬＥＤ２０３が発する光や蛍光物質１０８が発する光はトッププレート１０４の熱伝導率の影響を受けないので、図２の構成を用いればＬＥＤ２０３の発光停止後のミリ秒単位という短時間で蛍光緩和時間を計測することができる。
【００２０】
次に、トッププレート１０４の表面温度を６０℃から３００℃まで変化させたときの蛍光緩和時間を計測した結果を図４に示す。曲線４０１に示すように、トッププレートの表面温度が高くなると蛍光緩和時間が短くなる関係がある。つまり、蛍光緩和時間が分かれば蛍光物質１０８すなわち鍋底の温度やトッププレート１０４の表面温度を一義的に求めることができる。この相関関係はフォトダイオード２０４の発光強度が変化しても、蛍光物質１０８の経時変化により蛍光発光効率が変化しても変わらないため、蛍光緩和時間を計測することにより、トッププレート１０４の表面温度を高精度に測定することができる。なお、我々の実験によると、この温度計測の測定誤差は約±５℃以下であった。
【００２１】
また、図５に示すように、加熱コイル２０１の上方に蛍光物質５０３をコーティングし、光ファイバー５０１によりＬＥＤ２０３の光を蛍光物質５０３に照射し、光ファイバー５０２により蛍光物質５０３の発光をフォトダイオード２０４に導いても良い。これにより、任意の場所の温度を計測できる。また、蛍光物質５０３を複数の箇所にコーティングするとともに各々の蛍光物質５０３とＬＥＤ２０３またはフォトダイオード２０４の間を光ファイバー５０２で結ぶことで複数点の温度計測も可能である。これにより、鍋の位置ずれや鍋底のそりに対しても、より確実に温度計測が可能である。
【００２２】
また、図６に示すように、蛍光物質１０８上に遮光性のある物質６０１をコーティングしても良い。これにより、蛍光物質１０８の剥離を防止できるとともに、外乱光の影響をより小さくできるので温度測定の精度を更に高めることができる。また、調理終了後に鍋２０７をトッププレート１０４上から取り去ってもトッププレート１０４表面の温度が計測できるので、トッププレート１０４がまだ高温であるときにはユーザにトッププレート１０４が高温であることを通知することもでき、安全性をさらに向上させることができる。
【００２３】
以上で説明した実施例１の誘導加熱調理器によれば、トッププレート上に載置された鍋等の温度を、ミリ秒単位の短時間で高精度に測定できる誘導加熱調理器を提供できる。そして、応答性良く高精度な温度測定結果を用いて火力調整ができるので、自動湯沸し，炒め物，てんぷら調理等の適温管理をより的確に行うことができる。また、鍋の空焼きや油の発火をより確実に予防できるので安全性が向上する。
【００２４】
また、耐熱ガラス製のトッププレート１０４は可視光をほぼ１００％透過するので、安価な可視光用フォトダイオードを用いることができる。さらに、十分な蛍光発光強度が得られるようにＬＥＤ２０３の波長や発光強度および発光時間を設定できるので、高価な高出力ＬＥＤや高感度フォトダイオードを用いる必要もない。さらに、トッププレート１０４の上面にコーティングする蛍光物質１０８には本体１０１からの配線等は不要であるので組立て性も良くできる。これらの理由から実施例１の誘導加熱調理器を低コストで実現することができる。
【００２５】
なお、実施例１では加熱コイルを熱源とする加熱領域１０５，１０６での鍋温度計測を説明したが、ラジエントヒーターを熱源とする加熱領域１０７でも、同様の構成で温度計測可能である。
【実施例２】
【００２６】
実施例２の誘導加熱調理器は、実施例１の感温物質である蛍光物質１０８に代えガリウム砒素結晶をトッププレート１０４にコーティングしたものである。その他の構成は図１，図２，図５，図６に示したものと同様であるので詳細な説明は省略する。
【００２７】
トッププレート１０４にコーティングしたガリウム砒素結晶にＬＥＤ２０３の光を当てると、ガリウム砒素結晶は励起されＬＥＤ２０３の光と波長がずれた光を発する（波長シフト）。図９に示すように、励起したガリウム砒素結晶の温度が高いと波長シフト量が大きくなり、温度が低いと波長シフト量が小さくなる。すなわち、ガリウム砒素結晶の発する光の波長からガリウム砒素結晶の温度を一義的に求めることができる。そして、ガリウム砒素結晶の温度はガリウム砒素結晶に接する鍋等の温度とほぼ等しいため、実施例２の誘導加熱調理器では、ガリウム砒素結晶の発する光の波長から鍋等の温度を演算回路２０８で演算して求めることができる。
【実施例３】
【００２８】
実施例３の誘導加熱調理器は、図７（Ａ）に示すように、実施例１の図２で示した蛍光物質１０８に代え反射膜７０１をコーティングし、フォトダイオード２０４に代えフォトダイオード７０３〜７０５を設けたものであり、その他の構成は図１，図２に示したものと同様であるので詳細な説明は省略する。
【００２９】
トッププレート１０４にコーティングした反射膜７０１にＬＥＤ２０３の光を当てると、反射光が各フォトダイオード７０３〜７０５で検出される。反射膜７０１の温度が変化すると反射膜７０１の屈折率が変化するので、図７（Ｂ）に示すように、各フォトダイオード７０３〜７０５で検出される光量（７０６〜７０８）も変化する。すなわち、各フォトダイオード７０３〜７０５で検出される光量あるいは光量比から反射膜７０１の温度を一義的に求めることができる。そして、反射膜７０１の温度は反射膜７０１に接する鍋等の温度とほぼ等しいため、実施例３の誘導加熱調理器では、各フォトダイオード７０３〜７０５で検出される光量あるいは光量比から鍋等の温度を演算回路２０８で演算して求めることができる。
【実施例４】
【００３０】
実施例４の誘導加熱調理器は、図８（Ａ）に示すように、実施例１の図２で示した蛍光物質１０８，ＬＥＤ２０３を除くとともに、トッププレート１０４の側面にＬＥＤ８０１を配置し、フォトダイオード２０４に代えフォトダイオード８０２，８０３を設けたものである。なお、ＬＥＤ８０１はできるだけトッププレート１０４の上面付近に設ける。その他の構成は図１，図２に示したものと同様であるので詳細な説明は省略する。
【００３１】
ＬＥＤ８０１から出た光がトッププレート１０４内を通過すると、その一部が散乱光となる。散乱光には入射光と異なる波長の散乱光（ラマン散乱光）が含まれる。そして、ラマン散乱光には温度依存性の高い反ストークス光（短波長側）と、温度依存性の低いストークス光（長波長側）の両方が発生する。フォトダイオード８０２は反ストークス光（短波長側）を検出し、フォトダイオード８０３はストークス光（長波長側）を検出する。
【００３２】
図８（Ｂ）に示すように、反ストークス光（短波長側）とストークス光（長波長側）の強度比は温度により変化する。すなわち、フォトダイオード８０２，８０３で検出されるラマン散乱光の強度比からトッププレート１０４の表面温度を一義的に求めることができる。そして、トッププレート１０４の温度はトッププレート１０４に接する鍋等の温度とほぼ等しいため、実施例４の誘導加熱調理器では、各フォトダイオード８０２，８０３で検出される散乱光の強度変化から鍋等の温度を演算回路２０８で演算して求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例１の誘導加熱調理器の外観斜視図。
【図２】実施例１の誘導加熱調理器の加熱コイル付近断面図。
【図３】蛍光発光強度の減衰曲線。
【図４】蛍光緩和時間の温度特性図。
【図５】実施例１の誘導加熱調理器の加熱コイル付近断面図。
【図６】実施例１の誘導加熱調理器の加熱コイル付近断面図。
【図７】実施例３の誘導加熱調理器の加熱コイル付近断面図。
【図８】実施例４の誘導加熱調理器の加熱コイル付近断面図。
【図９】ガリウム砒素結晶の温度と発光波長の関係を示す図。
【符号の説明】
【００３４】
１０４  トッププレート
１０８  蛍光物質
２０１  加熱コイル
２０２  電力供給源
２０３  ＬＥＤ
２０４  フォトダイオード
２０５  遮光筒
２０６  断熱材
２０７  鍋
２０８  演算回路
【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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【図８】
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【図９】
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