(57)【要約】【課題】  トッププレート下部に固着した超音波送信および受信素子を用い、トッププレート上の鍋の温度を検出する加熱調理器において、トッププレート上の鍋の温度を非接触で高精度かつ応答性良く検出する。【解決手段】  調理容器を上面に置くトッププレートと、該トッププレートの下に設けた誘導加熱コイルと、該誘導加熱コイルへの高周波供給電力を制御する供給電力制御手段と、前記トッププレートに接する超音波送信素子と、前記トッププレートに接する超音波受信素子と、該超音波受信素子の受信信号を処理する信号処理回路と、を具備する誘導加熱調理器。【選択図】図３
2009009764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
調理容器を上面に置くトッププレートと、
該トッププレートの下に設けた誘導加熱コイルと、
該誘導加熱コイルへの高周波供給電力を制御する供給電力制御手段と、
前記トッププレートに超音波振動を与える超音波送信素子と、
前記トッププレートからの超音波振動を受信する超音波受信素子と、
該超音波受信素子の受信信号を処理する信号処理回路と、
を具備することを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
調理容器を上面に置くトッププレートと、
該トッププレートの下に設けた誘導加熱コイルと、
該誘導加熱コイルへの高周波供給電力を制御する供給電力制御手段と、
前記トッププレートに超音波振動を与える超音波送信素子と、
該超音波送信素子との間に前記誘導加熱コイルを挟むように設置した、前記トッププレートからの超音波振動を受信する超音波受信素子と、
該超音波受信素子の受信信号を処理する信号処理回路と、
を具備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、
前記信号処理回路は、前記超音波送信素子への入力信号と前記超音波受信素子の受信信号の位相を比較することで前記トッププレートの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４】
請求項３に記載の誘導加熱調理器において、
前記信号処理回路は、前記超音波送信素子への入力信号または前記超音波受信素子の受信信号の位相を調整する位相調整手段を備えていることを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項５】
請求項２に記載の誘導加熱調理器において、
前記供給電力制御手段は、前記信号処理回路の出力信号に基づいて制御されることを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項６】
請求項２に記載の誘導加熱調理器において、
前記超音波送信素子への入力信号の周波数は前記誘導加熱コイルに供給される最大周波数よりも高い周波数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２に記載の誘導加熱調理器において、
前記誘導加熱コイルは複数設けられており、
前記超音波送信素子は複数設けられており、
前記超音波受信素子は１つ設けられていることを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項８】
請求項７に記載の誘導加熱調理器において、
前記超音波受信素子から特定の超音波送信素子までの距離と、
前記超音波受信素子から他の超音波送信素子までの距離と、
が略等しいことを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項９】
請求項７に記載の誘導加熱調理器において、
前記信号処理回路は前記複数設けられた超音波送信素子に順次時分割して信号を入力することを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項１０】
請求項２に記載の誘導加熱調理器において、
前記誘導加熱コイルは複数設けられており、
前記超音波送信素子は１つ設けられており、
前記超音波受信素子は複数設けられていることを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の誘導加熱調理器において、
前記超音波送信素子から特定の超音波受信素子までの距離と、
前記超音波送信素子から他の超音波受信素子までの距離と、
が略等しいことを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項１２】
請求項１０に記載の誘導加熱調理器において、
前記信号処理回路は前記複数設けられた超音波受信素子からの出力信号を順次時分割して処理することを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項１３】
調理容器を上面に置くトッププレートと、
該トッププレートの下に設けたヒータと、
該ヒータへの供給電力を制御する供給電力制御手段と、
前記トッププレートに超音波振動を与える超音波送信素子と、
前記トッププレートからの超音波振動を受信する超音波受信素子と、
該超音波受信素子の受信信号を処理する信号処理回路と、
を具備することを特徴とする加熱調理器。
【請求項１４】
調理容器を上面に置くトッププレートと、
該トッププレートの下に設けたヒータと、
該ヒータへの供給電力を制御する供給電力制御手段と、
前記トッププレートに超音波振動を与える超音波送信素子と、
該超音波送信素子との間に前記ヒータを挟むように設置した、前記トッププレートからの超音波振動を受信する超音波受信素子と、
該超音波受信素子の受信信号を処理する信号処理回路と、
を具備する加熱調理器。
【請求項１５】
請求項１４に記載の加熱調理器において、
前記信号処理回路は、前記超音波送信素子への入力信号と前記超音波受信素子の受信信号の位相を比較することで前記トッププレートの温度を検出することを特徴とする加熱調理器。
【請求項１６】
請求項１５に記載の加熱調理器において、
前記信号処理回路は、前記超音波送信素子への入力信号または前記超音波受信素子の受信信号の位相を調整する位相調整手段を備えていることを特徴とする加熱調理器。
【請求項１７】
請求項１４に記載の加熱調理器において、
前記供給電力制御手段は、前記信号処理回路の出力信号に基づいて制御されることを特徴とする加熱調理器。
【請求項１８】
超音波伝播の媒体となる結晶化ガラスに超音波振動を与える超音波送信素子と、
前記結晶化ガラスからの超音波振動を受信する超音波受信素子と、
前記超音波送信素子に送信信号を与えるとともに、該送信信号と前記超音波受信素子で受信した受信信号から超音波が伝播した結晶化ガラスの温度を検出する温度検出回路と、
を具備することを特徴とする温度検出装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の温度検出回路において、
前記温度検出回路は、前記送信信号と前記受信信号の位相差から結晶化ガラスの温度を検出することを特徴とする温度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱調理器および温度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱調理器の鍋温度検出方法として、鍋を載置するトッププレート裏に接触させたサーミスタ等の感温素子で鍋底の温度を間接的に検出するものがある（特許文献１）。
【０００３】
また、他の鍋温度検出方法として、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観測し温度を検出するものもある（特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２２５８８１号公報
【特許文献２】特開２００３−２４９３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の鍋温度検出方法は、感温素子をトッププレート下の１ケ所（例えば、トッププレート下に設けた誘導加熱コイルの中央）に設置しているため、鍋底の中央が反っており鍋底とトッププレートの間に空気層がある場合には鍋底の温度がトッププレートに十分に伝わらず鍋底温度を正確に検出できないという問題もあった。さらに、鍋底が小さい小型鍋では、鍋底が感温素子を設置したトッププレート位置から外れる場合があり、鍋底温度を正確に検出できないという問題もあった。このように、特許文献１の鍋温度検出方法を用いた場合には、鍋底温度を正確に検出できないため、適切かつ応答性の良い加熱制御が困難であった。
【０００６】
特許文献２の鍋温度検出方法は、トッププレート上の鍋底が放射する赤外線をトッププレート下の赤外線センサで受光し、受光した赤外線エネルギーに基づいて温度を検出する。ここで、ある温度の鍋底が放射する赤外線エネルギーは、鍋底の赤外線放射率に依存する。鍋底の赤外線放射率は、鍋底の材質，色，加工状態（鍋底の塗装や鍋底の刻印，ヘアライン加工，リング加工，打ち込み加工等）に大きく依存する。すなわち、同じ温度の鍋底であっても、材質等が異なると放射する赤外線エネルギーが異なるため、赤外線センサで受光する赤外線量も異なり、異なる温度が検出されるという問題がある。また、加熱調理時の鍋底の温度範囲（約３０℃〜２３０℃）における単位時間当たりの総放射エネルギー量（Ｗ／ｍ2）はステファン・ボルツマンの法則より、１.１μｍ〜３０μｍの波長帯域にあり、そのピークは４μｍ〜１０μｍにある。トッププレートに用いられる結晶化ガラスは、０.５μｍ〜２.６μｍの波長の光を８０％以上透過し、３〜４μｍの波長の光を３０％程度透過し、４μｍよりも長い波長、及び、０.５μｍよりも短い波長の光をほとんど透過しない。すなわち、鍋底の温度変化に伴い鍋底が放射する赤外線の波長が変化すると、結晶化ガラスの透過率変化の影響を強く受けるため、赤外線センサが受光する赤外線エネルギー、つまり、赤外線センサが検出する温度も大きく変化するという問題もある。これらの問題を解消するには、鍋底の材質等に依存する赤外線放射率のバラツキの影響を補正するとともに、赤外線の波長に依存する結晶化ガラス透過率の変化の影響を補正する必要があるが、補正により鍋底温度を正確に検出することは困難であった。
【０００７】
本発明は、サーミスタや赤外線センサ以外の方法により鍋の温度を検出する方法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】
【０００８】
上記課題は、調理容器を上面に置くトッププレートと、該トッププレートの下に設けた誘導加熱コイルと、該誘導加熱コイルへの高周波供給電力を制御する供給電力制御手段と、前記トッププレートに超音波振動を与える超音波送信素子と、前記トッププレートからの超音波振動を受信する超音波受信素子と、該超音波受信素子の受信信号を処理する信号処理回路と、を具備する誘導加熱調理器によって解決できる。
【０００９】
また、調理容器を上面に置くトッププレートと、該トッププレートの下に設けたヒータと、該ヒータへの供給電力を制御する供給電力制御手段と、前記トッププレートに超音波振動を与える超音波送信素子と、前記トッププレートからの超音波振動を受信する超音波受信素子と、該超音波受信素子の受信信号を処理する信号処理回路と、を具備する加熱調理器によっても解決できる。
【００１０】
さらに、超音波伝播の媒体となる結晶化ガラスに超音波振動を与える超音波送信素子と、前記結晶化ガラスからの超音波振動を受信する超音波受信素子と、前記超音波送信素子に送信信号を与えるとともに、該送信信号と前記超音波受信素子で受信した受信信号から超音波が伝播した結晶化ガラスの温度を検出する温度検出回路と、を具備する温度検出装置によっても解決できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、サーミスタや赤外線センサを使わずに鍋の温度を検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、超音波振動の伝播速度が温度に依存して変化することを利用し、トッププレートの温度を検出するものである。具体的な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は誘導加熱調理器の斜視図であり、図２は図１中に一点鎖線ＡＡ′で示される部分に鍋４を載せたときの縦断面図である。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（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、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。
【００１４】
なお、非磁性体のアルミ鍋，銅鍋の加熱をトッププレートの下に設けたアルミ板にうず電流を発生させアルミ板を発熱させ、その発熱によりトッププレート上のアルミ鍋，銅鍋を加熱する誘導加熱調理器が知られているが、本発明は、そのような構成をとらない誘導加熱調理器、すなわち、非磁性体のアルミ鍋，銅鍋の誘導加熱を可能とした誘導加熱調理器において特に有用なものである。
【００１５】
図１および図２に示すように、誘導加熱調理器本体１の上面には、非磁性体（結晶化ガラス等）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。トッププレート２の上面の各口に、鍋４を置き加熱調理を行う。図２に示すように、誘導加熱コイル５にインバータ回路６からの高周波電流を供給すると、誘導加熱コイル５が高周波磁界を発生し、この高周波磁界が鍋４と鎖交して、鍋４自身が誘導加熱され発熱する。従って、鍋４内の調理物は、鍋４自身の発熱によって加熱調理される。このとき、鍋４の下にあるトッププレートは、発熱した鍋４から伝わる熱により高温になる。
【００１６】
図３を用いて本実施例の誘導加熱調理器で使用する温度検出装置の説明をする。ここに示すように、本実施例の温度検出装置は、超音波伝播の媒体となる結晶化ガラス（トッププレート２）の下面に固着した超音波送信素子７と、誘導加熱コイル５を挟んで距離Ｌの位置に固着した超音波受信素子８と、超音波が伝播した媒体の温度を検出する温度検出回路９から構成される。なお、ここでは、超音波送信素子７，超音波受信素子８をトッププレート２の下面に接するように固着した例を示すが、超音波送信素子７から出た超音波がトッププレート２を伝播して超音波受信素子８で受信できるような位置であれば、超音波送信素子７，超音波受信素子８の一方または両方をトッププレートの上面に設けても良い。
【００１７】
次に、温度検出装置の動作を説明する。温度検出回路９は周波数Ｆの送信信号を超音波送信素子７に与える。超音波送信素子７は周波数Ｆの超音波振動をトッププレート２に与える。この振動は縦波となってトッププレート２を矢印方向に伝播する。超音波受信素子８は伝播した振動を受信し、電気信号である受信信号に変換して信号処理回路（温度検出回路９）に入力する。温度検出回路９は、送信信号と伝播遅延した受信信号との位相を比較して、周波数Ｆの振動が結晶化ガラス内を伝播するのに要した伝播遅延時間ｔを得る。超音波送信素子７と超音波受信素子８の距離は一定値Ｌであるため、距離Ｌと伝播遅延時間ｔから縦波の伝播速度を求めることができる。縦波の伝播速度は伝播媒体（トッププレート２）の温度と後述する関係があるので、縦波の伝播速度を求めることができれば、媒体（トッププレート２）の温度を一義的に求めることができる。このように、本実施例の温度検出装置は、送信信号と受信信号の位相差からトッププレート２に接する鍋４の温度を検出するものである。なお、縦波の伝播速度は最も温度が高い部分の影響を受けるため、超音波送信素子７と超音波受信素子８の間の低温部の影響を受けることはない。すなわち、鍋底が超音波送信素子７と超音波受信素子８の間のトッププレートに一部でも接していれば、そこでの温度の影響を受けた伝播速度を知ることができ、それに対応する温度を求めることができる。換言すれば、本実施例の温度検出装置は、鍋底の変形や鍋の設置位置に多少のずれがあったとしても、鍋底の温度を正確に求めることができる。
【００１８】
次に、パルス状の超音波振動を用いて伝播遅延時間ｔを検出するのではなく、送信信号と受信信号の位相比較で伝播遅延時間ｔを検出する理由を説明する。音波（縦波）が常温２０℃の結晶化ガラスを伝播する速度Ｖ０は約５４４０ｍ／ｓである。つまり、本実施例の超音波送信素子７と超音波受信素子８の距離を２５cmとすると、この距離を伝播するのに要する時間ｔは約４６μｓとなる。また、結晶化ガラスの伝播速度Ｖは温度Ｔに依存し、一般には、Ｖ＝Ｖ０＋α√Ｔ（ｍ／ｓ）と表される。温度変化に対する伝播速度の変化率α（％／℃）は、０.０１〜０.０３であるため、結晶化ガラスの温度が１０℃変化しても伝播速度は１ｍ／ｓ程度しか変化しない。換言すれば、結晶化ガラスの温度が１０℃変化しても２５cm距離の伝播時間は約１００ｎｓ程度しか変化しない。
【００１９】
１００ｎｓ程度の伝播時間変化を検出するには、数ｎｓのパルス振動を与え伝播時間の変化を観測する必要がある。数ｎｓのパルス振動を結晶化ガラスに与えるためには強力なレーザー光でスポット加熱して与える以外に方法はないが、このようなパルス振動を与えることができるレーザーは非常に高価なものとなる。さらに、数百ｎｓの時間遅延を処理する回路も高価なものが必要となる。以上から、伝播遅延時間ｔを検出するためにパルス状の超音波振動を用いると温度検出装置が非常に高価になってしまうことが分かる。
【００２０】
ここで、誘導加熱調理器のトッププレート２が常温２０℃から３００℃まで２８０℃上昇する場合を考える。常温２０℃での伝播速度を５４４０ｍ／ｓ、３００℃での伝播速度を５５９２ｍ／ｓとすると、温度上昇に伴い、結晶化ガラス２５cm距離の伝播時間は約１.２５μｓ短縮する。２８０℃の温度差に相当する約１.２５μｓを１周期（３６０°）の位相差とすると、送信信号の周波数Ｆは１／１.２５μｓ＝８００ｋＨｚとなる。これは数ｎｓというパルス振動に比べ十分低い周波数である。このような低い周波数Ｆを送信する超音波送信素子７は比較的安価なものでよいため、温度検出に位相比較を用いことで温度検出装置を比較的安価に実現することができる。
【００２１】
次に、送信信号の周波数Ｆとして最適な周波数について説明する。誘導加熱調理器の誘導加熱コイル５には２０ｋＨｚ〜９０ｋＨｚの高周波電流が供給される。送信信号の周波数は誘導加熱コイル５に供給される高周波電流の影響を避けるため、２０ｋＨｚ〜９０ｋＨｚの周波数を避ける必要がある。この高周波電流は、一般にインバータ回路の矩形波電圧（２０ｋＨｚ〜９０ｋＨｚ）を誘導加熱コイルに印加することで得るため高次高調波を多く含んだものである。このため前述理由により誘導加熱コイル５に供給される高周波電流の影響をより小さくするためには、２０ｋＨｚ〜９０ｋＨｚの周波数より一桁程度高い周波数を用いるのが好ましい。このため、本実施例では、送信信号の周波数Ｆとして誘導加熱コイル５に供給される最大周波数９０ｋＨｚよりも高い周波数１〜２ＭＨｚを用いた。
【００２２】
次に図４，図５を用いて本実施例の超音波送信素子７，超音波受信素子８の配置を説明する。
【００２３】
図４にトッププレート２裏面に配置される超音波送信素子７，超音波受信素子８の配置の一例を示す。ここに示すように、トッププレート２の手前右側（図では左側）に誘導加熱コイル５Ｒ、手前左側（図で右側）に誘導加熱コイル５Ｌが配置され、中央後ろにはラジエントヒータ１０が配置されている。超音波受信素子８は、誘導加熱コイル５Ｒ，５Ｌおよびラジエントヒータ１０で囲まれた領域に設置される。超音波送信素子７Ｒは超音波受信素子８との間に誘導加熱コイル５Ｒを挟むように設置される。超音波送信素子７Ｌは超音波受信素子８との間に誘導加熱コイル５Ｌを挟むように設置される。超音波送信素子７Ｃは超音波受信素子８との間にラジエントヒータ１０を挟むように設置される。超音波送信素子７Ｒ，７Ｌ，７Ｃの駆動を時分割で切り替えることで、一つの超音波受信素子８と一つの温度検出回路９を用いて、３口上の鍋温度の検出ができる。なお、超音波受信素子８，誘導加熱コイル５Ｒの中心，超音波送信素子７Ｒの三者は略一直線に配置されるのが望ましく、超音波受信素子８，誘導加熱コイル５Ｌの中心，超音波送信素子７Ｌの三者，超音波受信素子８，ラジエントヒータ１０の中心，超音波送信素子７Ｃの三者も略一直線に配置されるのが望ましい。このように配置すればトッププレート上の鍋底の中心が超音波送信素子７と超音波受信素子８の間のトッププレートに接触する可能性が高くなるからである。また、超音波受信素子８と各超音波送信素子７Ｒ，７Ｌ，７Ｃの距離を略等しくすることが望ましい。距離が等しければ同程度の精度で鍋温度を検出することができるからである。なお、各超音波送信素子の駆動信号は数Ｖ程度であり、２５cm程度離れて設置される超音波受信素子が出力する信号は数ｍＶ以下の微弱なものである。そしてこの信号を温度検出回路で５Ｖ程度まで増幅して位相比較後温度検出を行う。このため、超音波受信素子を切り替えようにすると数ｍＶの信号を切り替える高精度で高価な切り替え回路が必要になる。安価な回路では、インバータ回路等のノイズを受け、温度検出精度の劣化を引き起こす。一方、超音波送信素子の駆動信号は数Ｖの信号であり、簡単な切り替え回路で駆動信号を切り替えることができ、温度検出での精度劣化を引き起こすことはない。
【００２４】
図５にトッププレート２裏面に配置される加熱部品と超音波送信素子７，超音波受信素子８の配置の他の例を示す。ここに示すように、トッププレート２の手前右側（図では左側）に誘導加熱コイル５Ｒ、手前左側（図で右側）に誘導加熱コイル５Ｌが配置され、中央後ろにはラジエントヒータ１０が配置されている。超音波送信素子７は、誘導加熱コイル５Ｒ，５Ｌおよびラジエントヒータ１０で囲まれた領域に設置される。超音波受信素子８Ｒは超音波送信素子７との間に誘導加熱コイル５Ｒを挟むように設置される。超音波受信素子８Ｌは超音波送信素子７との間に誘導加熱コイル５Ｌを挟むように設置される。超音波受信素子８Ｃは超音波送信素子７との間にラジエントヒータ１０を挟むように設置される。超音波受信素子８Ｒ，８Ｌ，８Ｃの出力を時分割で切り替えることで、一つの超音波送信素子７と一つの温度検出回路９を用いて、３口上の鍋温度の検出ができる。なお、超音波受信素子８Ｒ，誘導加熱コイル５Ｒの中心，超音波送信素子７の三者は略一直線に配置されるのが望ましく、超音波受信素子８Ｌ，誘導加熱コイル５Ｌの中心，超音波送信素子７の三者，超音波受信素子８Ｃ，ラジエントヒータ１０の中心，超音波送信素子７の三者も略一直線に配置されるのが望ましい。このように配置すればトッププレート上の鍋底の中心が超音波送信素子７と超音波受信素子８の間のトッププレートに接触する可能性が高くなるからである。また、超音波送信素子７と各超音波受信素子８Ｒ，８Ｌ，８Ｃの距離を略等しくすることが望ましい。距離が等しければ同程度の精度で鍋温度を検出することができるからである。本配置では、後述する温度検出回路９の内、送信系統すなわち水晶発振子３１，発振回路３０，送信回路３２を一組、受信系統すなわち受信回路３３，波形整形回路３４，位相比較回路３５，ＬＰＦ３６を３組個別に用意すれば、超音波受信素子を時分割に切り替えなくとも、３口上の鍋温度を個別に同時に検出することができる。
【００２５】
なお、図４の超音波送信素子あるいは図５の超音波受信素子を誘導加熱コイルの中央に配置してもよい。また、各口の鍋温度検出に送受信組の超音波素子を個別に使用してもよい。さらに、図６で説明するように、超音波送信素子７と超音波受信素子８は実質的に同じ構成であるので時分割で各々の機能を切り替えるようにしてもよい。時分割で超音波送信素子７と超音波受信素子８を切り替えて温度測定を行うことで温度測定をより正確に行うことが可能となる。
【００２６】
図６に超音波素子（超音波送信素子７，超音波受信素子８）の構造と超音波素子のトッププレート２への固定例を示す。一般的な超音波素子は、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス４０を所定の厚さの円形あるいは正方形に成型後焼結した強誘電体に高電界をかけて分極させ（図では矢印方向）、分極面に電極４１を配し電極４１からリード線４２を引き出したものである。この電極間に機械的応力（歪）を加えると応力に比例した電圧を発生する正圧電効果と、逆に電圧を印加すると電圧に応じた歪を発生する逆圧電効果を有する可逆素子である。本実施例では、この超音波素子を、正圧電効果を利用する超音波送信素子７として使い、逆圧電効果を利用する超音波受信素子８として用いる。また片方の電極を折り返して他方の電極面まで延長し、両電極からのリード線を素子の片面から引き出し、反対の電極だけの面をトッププレート２下面に固定している。
【００２７】
図７に超音波素子をトッププレート２下面に固着する一具体例を示す。超音波素子を接着材で固定してもよいが、割れやすいため適切な耐高温接着材が高価で乾燥に時間がかかる点、製造途中での破損品取り替えかできないという点で課題がある。図７の例では、トッププレート２と超音波送信素子７あるいは超音波受信素子８を構成する圧電セラミックス４０の電極４１面の密着性（空気が混入しないように）を改善するため、シリコングリース４３を電極面に塗布してから、リード線４２の接続してある他方の電極面を絶縁性のシリコンゴム４４で覆い、誘導加熱調理器本体１の下部に設置したボス４５の上に設けたバネ４６で押し上げて固定している。なお、圧電セラミックス４０の位置がずれないように、トッププレート２下面に圧電セラミックスの電極面形状に合わせた浅い凹の窪みを付け、ここに嵌め込み実施例のように下からバネで押さえるのが好ましい。
【００２８】
図８に図４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１１が誘導加熱調理器の動作を制御する。２つのインバータ回路６Ｒおよび６Ｌは誘導加熱コイル５Ｒ及び５Ｌに高周波電流を供給する。このインバータ回路６Ｒ，６Ｌ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１３Ｒ，１３Ｌ及び電力制御回路１４Ｒ，１４Ｌ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１１が周波数制御回路を制御して行う。
【００２９】
各インバータ回路６Ｒ，６Ｌには整流回路１３から直流電圧が供給される。この整流回路１３には電源スイッチ１６を介して商用電源１５が接続されている。ラジエントヒータ１０にはラジエントヒータ回路１７を介して商用電源１５が接続され、ラジエントヒータ回路１７がラジエントヒータ１０に供給する電力を制御する。
【００３０】
マイクロコンピュータ１１には、操作表示部の操作スイッチ１８，表示回路１９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２０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１１は使用者の指示に従い、周波数制御回路１３Ｒ，１３Ｌと電力制御回路１４Ｒ，１４Ｌ及びラジエントヒータ回路１７を制御して、トッププレート２上の鍋を加熱する。この時、超音波素子を選択して切り替える超音波素子選択回路２１を制御し、超音波送信素子を切り替えながら、温度検出回路９の温度検出値を読み込み、例えば使用者の設定温度に達したら電力制御回路を制御して鍋温度を一定に保つ等の動作を行う。
【００３１】
次に、図９を用いて温度検出回路９の詳細を説明する。発振回路３０には、周波数Ｆの水晶発振子３１が接続され、発振周波数Ｆの発振（矩形波）信号を出力する。この発振信号は、送信回路３２に入力されるとともに、位相比較回路３５の基準信号ＲＥＦとして、位相比較回路３５の他方の入力端子ａに入力される。またこの発振信号は、送信回路３２で増幅され超音波送信素子７を駆動する。超音波送信素子７は、トッププレート２下面に固着されており、周波数Ｆで振動し、この振動はトッププレートを縦波（疎密波）として伝播し、距離Ｌ離れて同じくトッププレート下面に固着されている超音波受信素子８に入力される。
【００３２】
一方、超音波受信素子８からの信号は、受信回路３３で増幅され、シュミット回路等の波形整形回路３４で矩形波信号に整形される。そしてこの矩形波信号は、入力信号ＩＮとして位相比較回路３５の一方の入力端子ｂに入力される。
【００３３】
位相比較回路３５は、基準信号ＲＥＦと入力信号ＩＮの位相を比較し、この差に比例する矩形波信号を出力する。図１０に位相比較回路を簡単な排他的論理和ＥＸＯＲ回路で構成した場合の動作を模式的に示す。図中（ａ）は位相遅れが小さい場合、（ｂ）は大きい場合である。位相比較回路３５の出力は周期１／２Ｆの矩形波信号であり、このデューティ比は位相遅れに比例したものである。この信号を周波数Ｆ（例えば１ＭＨｚ）に比べ十分に低いカットオフ周波数（例えばカットオフ周波数１０Ｈｚ）を持つＬＰＦ３６に入力する。これによりＬＰＦ３６はほぼデューティ比に比例した電圧を出力する。図１１にこの位相比較回路３５の出力をＬＰＦ３６に入力した時の位相遅れと出力の関係を示す。位相角１８０°まで位相遅れに比例した電圧が出力される。なお位相比較回路はＥＸＯＲ回路に限ることはなくＪＫフリップフロップ回路等で構成しても良く、この場合ＬＰＦの出力は位相角３６０°のまで位相遅れに比例した電圧を出力することができるのは明らかである。
【００３４】
さて前述したように、トッププレート２の温度により超音波の伝播速度が変化し、一定の距離Ｌにある超音波送受信素子間の伝播時間が変化する。図１２にある結晶化ガラストッププレートの超音波（縦波）の温度と伝播速度の関係の一例を示す。なお、トッププレートの組成によってはこれと異なる関係となることは言うまでも無い。図１３に伝播距離Ｌ＝２０cmのときの伝播時間と温度の関係を示す。位相比較回路３５は超音波送信素子７の駆動信号と超音波受信素子８の受信信号との位相を比較し出力信号をＬＰＦ３６に入力する。駆動信号と受信信号の位相差（位相遅れ時間）は伝播時間に比例するのはあきらかであり、この位相差が温度により変化するのも前述の説明であきらかである。そして位相差に比例するＬＰＦ３６の出力電圧が温度に比例したものになるのもあきらかである。例えば２５０℃での伝播時間で駆動信号と受信信号の位相差（伝播時間差）が図１０（ａ）であるとすると、温度が低くなれば伝播速度が遅くなり、送信信号と受信信号の位相差（位相遅れ時間）が大きくなるため、図１０（ｂ）となる。各々の温度におけるＬＰＦ出力の関係を図１１の中に示す。
【００３５】
図１４にＬＰＦ３６の出力電圧と結晶化ガラストッププレート２の温度との関係を示す。マイクロコンピュータ１１はＬＰＦ３６の出力電圧値をＡＤ端子で読み込み、予めテーブルに記憶してあるＬＰＦ出力値と温度との関係から、トッププレート２の温度すなわちこれに接する鍋４の温度を検出することができる。
【００３６】
以上では結晶化ガラスで構成されるトッププレートについての鍋温度検出について説明したが、これに限ることはない。例えば非磁性体であるセラミックで構成されたトッププレートでもよい。また、以上では誘導加熱コイルでの加熱について説明したが、ラジエントヒータやハロゲンヒータの放射熱で加熱可能な鍋置き場所での温度検出も同様に行うことが可能である。
【００３７】
以下では、本実施例の動作について、手前右側の口に鍋４を置いたとして説明する。図示していない電源を投入し、鍋４を置いた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調理開始を指示すると、マイクロコンピュータ１１は対応する電力制御回路，周波数制御回路，インバータ回路２５を制御して誘導加熱コイル５に電力を供給する。誘導加熱コイル５に電力が供給されると、誘導加熱コイル５から誘導磁界が発せられ、トッププレート２上の鍋４が誘導加熱される。この誘導加熱によって鍋４の温度が上昇し、鍋４内の被加熱物の調理が開始される。このとき、マイクロコンピュータ１１は、温度検出回路９の出力（ＬＰＦ３６）を読み込み予め記憶されている電圧温度テーブルから鍋温度情報を得、被加熱物の調理の進行状態を把握する。所定の温度に到達したら、誘導加熱コイル５に供給する電力を電力制御回路で調整し所定の温度を保持する。そして所定の調理時間が経過したら、調理終了をブザーで使用者に報知して、誘導加熱コイル５への電力投入を停止する。もし、シチューなどの保温モードが指示されていた場合には、誘導加熱コイル５への電力投入を低減し例えば６０℃の一定温度に保つ保温モードに移行する。こうして、鍋４内の被調理物は調理される。
【００３８】
本動作のように、３口のうち１口のみの加熱調理では、超音波素子選択回路２１の素子選択を１つに固定しても良い。しかし調理は一般に複数の口を同時に使用して行うことが多い。このときは、マイクロコンピュータ１１は超音波素子選択回路２１を制御して、超音波送信素子を順次切り替えて選択し各口上の鍋の温度を検出する。この切り替えは例えば１秒おきに超音波受信素子８Ｒ，８Ｌ，８Ｃと順次選択しながら行う。
【００３９】
図１に示す３口の加熱調理器で、本実施例により各口上の鍋の温度を検出する場合の課題の一つは、機器設計上の困難さから図４に示す共通に用いる超音波受信素子８と各口に対応する超音波送信素子７Ｒ，７Ｌ，７Ｃの配置距離を同じにできないことから生じる。たとえ設計上同一距離配置にしても、製造でのバラツキ、特に超音波素子のトッププレート下面への固着でのバラツキで各距離が微妙に異なることが起きる。
【００４０】
前述したように、超音波受信素子８と各超音波送信素子７Ｒ，７Ｌ，７Ｃの距離Ｌが同一であれば、ある温度での超音波振動の伝播時間は同一であり、温度検出回路９を共用して、マイクロコンピュータ１１に予め一つのＬＰＦ出力電圧と温度の関係テーブルを持たせ、超音波素子選択回路２１で超音波送信素子７Ｒ，７Ｌ，７Ｃを時分割に切り替えて各口上の鍋温度を検出できる。ところが距離が異なると、ある温度での超音波振動の伝播時間は同一でなくなり、各口温度検出での位相差（伝播遅延時間差）すなわちＬＰＦ出力電圧が異なる。そのため、マイクロコンピュータ１１に記憶される一つのＬＰＦ出力電圧と温度の関係テーブルで読み込んだＬＰＦ出力電圧から温度を検出すると検出温度が異なることになる。
【００４１】
超音波素子駆動信号の周波数を１.５ＭＨｚ とすれば振動の波長は結晶化ガラス中伝播（伝播速度５４４０ｍ／ｓ）では約３.６mmであり、距離０.１mmの違いが０.０２８ 波長に相当し、これは位相時間（１波長＝３６０°／７５０ｎｓ）で２１ｎｓである。この位相時間の違いは温度換算で、温度検出回路９の位相比較回路３５を図１１に示すものとし、これで２０℃から１５０℃の温度検出に対応させるとすれば、１３０（℃）×２１／３２５＝８.４℃に相当する。つまり０.１mmの距離のずれは約８℃の温度検出ずれを生じる。
【００４２】
この課題を解決するためには、超音波素子選択回路２１で各超音波素子を選択するに対応して、送信信号あるいは受信信号の位相を調整する手段を導入し、各口上の鍋温度検出に対応して、それぞれ位相調整を行い、前述距離ずれを補償すればよい。
【００４３】
図１５に、前述位相調整手段を導入した温度検出回路９を示す。図１５において５０は位相調整回路を示す。位相調整回路５０は発振回路出力信号に位相遅れを与える。この位相遅れ量は超音波素子選択回路２１の切り替え信号に従い各超音波送信素子７Ｒ，７Ｌ，７Ｃ毎に対応して異なるようにする。つまり超音波受信素子８と各超音波送信素子７Ｒ，７Ｌ，７Ｃとの距離に応じて異なる値となるように調整する。図１６に位相調整回路５０の詳細を示す。図１６において、５１はインバータ回路、５２ａは固定抵抗、５２ｂ，５２ｃは可変抵抗、５３は抵抗選択回路、５４はコンデンサ、５５はシュミット回路である。位相調整回路５０はいわゆるＣＲ時定数による位相遅延回路であり、インバータ回路５１とシュミット回路５５に挟まれた抵抗とコンデンサの充放電回路の時定数で遅延時間が決められる。固定抵抗５２ａとコンデンサ５４の時定数による遅延時間を基準に、可変抵抗５２ｂ，５２ｃとコンデンサ５４の時定数を調整することで、基準に対して位相遅延時間を調整できる。この調整は可変抵抗の値を変えることで行う。前述の超音波素子選択回路の選択信号で同時に抵抗選択回路５３で固定抵抗５２ａ，可変抵抗５２ｂ，５２ｃを選択し位相調整を行う。具体的には、トッププレートがある温度例えば室温２０℃のとき、マイクロコンピュータ１１で超音波送信素子７Ｃを選択し、同時に抵抗選択回路５３で固定抵抗５２ａを選択する。このとき、温度検出回路９の出力（ＬＰＦ３６の出力）電圧を記憶する。次に、マイクロコンピュータ１１で超音波送信素子７Ｒを選択し、同時に抵抗選択回路５３で可変抵抗５２ｂを選択する。そして可変抵抗５２ｂの抵抗値を調整して、先の記憶した値になるようにする。次に、マイクロコンピュータ１１で超音波送信素子７Ｌを選択し、同時に抵抗選択回路５３で可変抵抗５２ｃを選択する。そして可変抵抗５２ｃの抵抗値を調整して、先の記憶した値になるようにする。これで位相調整は完了する。
【００４４】
以上の説明は、可変抵抗の値をマイクロコンピュータ１１で制御できるとして、自動的に調整する方法であったがこれに限ることはなく、ＬＰＦ３６の出力電圧を観測しながら、手動で可変抵抗値を調整してもよい。また、図５の超音波素子配置である超音波受信素子８を共用する場合には、前述同様の位相調整手段を、温度検出回路９内の波形整形回路３４と位相比較回路３５の間に挿入し、受信信号の位相を調整すればよい。このように位相調整を行うことで製造工程で生じる素子の固着位置のバラツキを補償することができる。
【００４５】
以上で説明した加熱調理器によれば、マイクロコンピュータ１１が受ける温度検出回路９からの温度情報は、鍋の置く位置や鍋底の形状の影響をあまり受けることなく、鍋４の温度変化を正確に捉えたものとなっている。つまり、検出する温度と実際の鍋温度の差を小さくすること、鍋底の温度と検出温度の追従性をよくすること、鍋底の一部に変形があっても正確に鍋温度を検出すること、小型鍋をずらして置かれたときでも正確に鍋温度を検出すること、鍋底の材質，色，加工状態に拘らず正確に鍋温度を検出すること、を実現する誘導加熱調理器を提供することの少なくとも何れか一つを達成することができる。このため、マイクロコンピュータ１１の誘導加熱コイルに対する電力制御も、鍋４の温度変化に即応したものにすることができ、結果的に巧く調理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】誘導加熱調理器の構成を示す斜視図。
【図２】誘導加熱調理器の構成を示す断面図。
【図３】温度検出装置を示す断面図。
【図４】トッププレート下面の超音波素子の配置を示す図。
【図５】トッププレート下面の超音波素子の配置を示す図。
【図６】超音波素子構造及びトッププレートへの固定を示す図。
【図７】超音波素子のトッププレートへの固定法を示す図。
【図８】誘導加熱調理器の制御ブロック図。
【図９】温度検出回路の詳細ブロック図。
【図１０】位相比較回路の動作説明図。
【図１１】位相比較回路の位相遅れとＬＰＦ回路出力の関係を示す図。
【図１２】トッププレート中の振動伝播速度と温度の関係を示す図。
【図１３】トッププレート中の振動伝播時間と温度の関係を示す図。
【図１４】ＬＰＦ出力とトッププレート温度の関係を示す図。
【図１５】温度検出回路の他の詳細ブロック図。
【図１６】位相調整回路の詳細図。
【符号の説明】
【００４７】
１  誘導加熱調理器本体
２  トッププレート
３  操作表示部
４  鍋
５  誘導加熱コイル
６，５１  インバータ回路
７  超音波送信素子
８  超音波受信素子
９  温度検出回路
１０  ラジエントヒータ
１１  マイクロコンピュータ
１３  整流回路
１３Ｒ，１３Ｌ  周波数制御回路
１４  電力制御回路
１５  商用電源
１６  電源スイッチ
１７  ラジエントヒータ回路
１８  操作スイッチ
１９  表示回路
２０  ブザー
２１  超音波素子選択回路
３０  発振回路
３１  水晶発振子
３２  送信回路
３３  受信回路
３５  位相比較回路
３６  ＬＰＦ
４０  圧電セラミックス
４１  電極
４２  リード線
４３  シリコングリース
４４  シリコンゴム
４５  ボス
４６  バネ
５０  位相調整回路
５２  抵抗
５３  抵抗選択回路
５４  コンデンサ
５５  シュミット回路
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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