JP2004227839A - 加熱調理器 - Google Patents
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Abstract
【課題】トッププレートに載せられた鍋の温度を精度良く測定するため、鍋の反射率を正確に測定することが課題である。
【解決手段】トッププレート１下面に配し鍋２へ参照用の赤外線を照射する発光手段３１と、鍋２で反射される光を測定する反射光測定手段３３と、この反射光測定手段３３の出力から鍋２の反射率を算出する反射率算出手段３５と、発光手段３１のパルス駆動を行うパルス駆動手段３２を備え、トッププレートを透過させる赤外線の照度を向上させ、鍋２の反射率を精度良く測定することで、鍋２の正確な温度を測定する。
【選択図】 図１
【解決手段】トッププレート１下面に配し鍋２へ参照用の赤外線を照射する発光手段３１と、鍋２で反射される光を測定する反射光測定手段３３と、この反射光測定手段３３の出力から鍋２の反射率を算出する反射率算出手段３５と、発光手段３１のパルス駆動を行うパルス駆動手段３２を備え、トッププレートを透過させる赤外線の照度を向上させ、鍋２の反射率を精度良く測定することで、鍋２の正確な温度を測定する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トッププレートに載置した鍋の反射率及び温度を精度良く検出することができる加熱調理器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鍋内の被加熱物を加熱する加熱調理器においては、被加熱物の温度とほぼ等価である鍋底面の温度を検知する方式として、鍋を載置するトッププレートを介して接触型温度センサのサーミスタで鍋底温度を間接的に検出する方式が一般的である。また、より応答性の良い検知方法として、鍋底面から放射される赤外線を検出して鍋底面の温度を直接検知する方法も知られている。この従来例を図２３で説明する。
【０００３】
本体上面にトッププレート１を設け、鍋２を載置する。この鍋２を電磁誘導加熱する加熱コイル３と、この加熱コイル３に高周波電流供給する高周波電流供給手段４と、温度を検出する赤外線センサ５と、この赤外線センサ５の出力から鍋２の底面温度を算出し、加熱コイル３に供給する電力を制御する制御手段６を設けている。２１は制御手段６へ電力を供給する直流電源、２２は商用電源、２３は全波整流手段、２４は、電源コンデンサ２５、共振コンデンサ２６、スイッチング素子２７から成るインバータである。
【０００４】
このような加熱調理器では、トッププレート１は、強度を高めるため特殊組成のガラスを再加熱してガラス中に微細結晶を析出させた結晶化ガラス（例えば、「リシア系セラミックス」Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）が用いられており（図２２に、その透過特性例のグラフを、代表的な赤外線窓材の透過特性とともに示す）、２．６μｍ以下の波長の赤外線は８０％以上透過し、３〜４μｍの波長の赤外線は３０％程度透過し、４μｍよりも長い波長の赤外線は殆ど通さない。
【０００５】
従って、４μｍ以下の波長成分でのみ、鍋２の底面温度を測定する必要があるが、一般的に調理時の鍋２の底面温度は、約３０℃〜２３０℃であり、この温度のピーク波長はステファン・ボルツマンの法則より６ミクロン〜１０ミクロンの波長である。（温度が高くなればなるほど加速度的に大きなエネルギーを赤外線として放射する。図２２のグラフ下側に、その様子を３０℃、１００℃、２００℃について示す。）絶対温度がＴ（Ｋ）である物体の表面からは赤外線を含めた電磁波が放射されているが、その単位時間当たりの総放射エネルギー量Ｅ（Ｗ／ｍ２）は、式（１）で表わされる。
【０００６】
（１）…Ｅ＝εσＴ４
ここでεは放射率、σはステファン・ボルツマン常数（５．６７×１０−８Ｗ／ｍ２Ｋ４）である。すなわち、あらゆる物質はその絶対温度の４乗に比例する強度の電磁波を放射している。式（１）より約３００°Ｋ（３０℃）の常温の物体が放射するエネルギーのピークは約１０μｍ付近（熱赤外域と呼ぶ）にある。
【０００７】
一方、上記のようにトッププレート１が透過できる波長は４ミクロン以下の波長の赤外線であり、この４ミクロン以下の波長成分だけでは、約５７０°Ｋ（３００℃）の鍋２の底面からの赤外線放射エネルギーでも３０％以下しか透過せず、赤外線センサ５に届く赤外線エネルギーは微弱であり、従って、赤外線センサ５内の検出器で電気信号に変換するだけではＳ／Ｎ比が悪く、調理時の温度を測定するには、精度が良くなく、別の工夫が必要となる。
【０００８】
その解決策として、赤外線センサ５とアンプと一体化する方法や、トッププレート１に窓材を埋め込んで上記問題を解決する方法（例えば、特許文献１参照）が提案されているが、多様な放射率を有する鍋種や多様な調理方法・調理シーンへの対応には言及されていない。
【０００９】
物体表面に於ける赤外線の吸収、放射の最もよい理想的な物体は、黒体（Ｂｌａｃｋ ｂｏｄｙ）と呼ばれ、放射率は１である。これに比べて一般の物体は、灰色体（ｇｒａｙｂｏｄｙ）と呼ばれ、放射率は１未満〜０を超える値との間の値となる。
【００１０】
この放射率を測定する主な方法には、放射率をキー入力する方法、既知の放射率の部位と比較して求める測定法、接触式温度計と併用する測定法、多色赤外線による測定法、環境温度切り換え法による測定法、ＦＴＩＲを用いた間接測定法、対象物に参照光（赤外線）を照射し、反射光から反射率を測定する方法などがある。最後の反射光から反射率を測定する方法は、（例えば、特許文献２あるいは、特許文献３参照）、赤外線ＬＥＤなどの安価な光源から所定の波長の参照光を鍋２の底面に照射し、鍋２の底面から反射される同波長の赤外線の強度から鍋２の底面の反射率を測定する方法である。この測定法では非接触で測定が可能であると共に、大がかりな装置や、鍋底への黒体塗布等の前処理も必要がなく、加熱調理器における放射率（≒１−反射率）測定用として最適である。
【００１１】
【特許文献１】
特許第２８９７３０６号公報
【特許文献２】
特開平１１−２２５８８１号公報
【特許文献３】
特開２００２−７５６２４号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
図１８に示した従来構成の誘導加熱調理器は、トッププレート１を介して赤外線センサ５により鍋２の底面の温度を直接検知しているが、鍋２の底面からの赤外線放射エネルギーの大部分はトッププレート１で吸収されてしまうため、Ｓ／Ｎ比が悪い計測になると共に、多様な反射率を持つ鍋の種類や、多様な調理シーンには対応できていない。
【００１３】
また、赤外線センサ５は一般的に周囲温度の影響を受けやすく、加熱コイル３やトッププレート１を介して伝わる鍋２からの伝導熱、スイッチング素子２７の発熱の輻射・対流熱の影響などにより周囲温度が大きく変化するような加熱調理器本体内で、精度の良い放射温度をすることは難しかった。
【００１４】
本発明の目的は、周囲温度の変化による影響を最小限すると共に、鍋２底面の反射率を正確に測定することにより、鍋２の底面の温度を高精度に測定することができる加熱調理器を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、鍋を加熱する加熱コイルと、前期加熱コイルに電力を供給する加熱手段と、前記加熱コイルの上部で鍋を載置するトッププレートと、前記トッププレート下面に配し鍋底面から放射される赤外線を検知する赤外線センサと、前記赤外線センサの受光面に装着した所定の帯域の波長の光を透過させるバンドパスフィルターと、前記赤外線センサの出力を増幅するアンプと、前記アンプの出力から鍋底面温度を算出する温度算出手段と、前記トッププレート下面に配し前記鍋へ所定の波長の参照用の赤外線を照射する発光手段と、前記発光手段をパルス駆動するパルス駆動手段と、前記鍋からの反射光を測定する反射光測定手段と、前記反射光測定手段の出力から前記鍋の反射率を算出する反射率算出手段と、前記温度算出手段と反射率算出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を備え、前記発光手段は、パルス駆動を行うことによりＩｆを大きくし、トッププレートを透過させる参照用の赤外線の照度を向上させ、正確な反射率を測定し、非接触で精度良く鍋底の温度が測定できる加熱調理器としているものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
請求項１から４に記載の発明は、鍋を加熱する加熱コイルと、前期加熱コイルに電力を供給する加熱手段と、前記加熱コイルの上部で鍋を載置するトッププレートと、前記トッププレート下面に配し鍋底面から放射される赤外線を検知する赤外線センサと、前記赤外線センサの受光面に装着した所定の帯域の波長の光を透過させるバンドパスフィルターと、前記赤外線センサの出力を増幅するアンプと、前記アンプの出力から鍋底面温度を算出する温度算出手段と、前記トッププレート下面に配し前記鍋へ参照用の赤外線を照射する発光手段と、前記発光手段をパルス駆動するパルス駆動手段と、前記鍋からの反射光を測定する反射光測定手段と、前記反射光測定手段の出力から前記鍋の反射率を算出する反射率算出手段と、前記温度算出手段と反射率算出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を備え、前記発光手段は、パルス駆動を行うことによりＩｆを大きくし、トッププレートを透過させる参照用の赤外線の照度を向上させることによって、周囲温度に影響されずに、高精度に鍋の温度測定が出来る加熱調理器としているものである。
【００１７】
請求項５〜７に記載の発明は、反射光測定手段に、二重積分型回路あるいは同期検波型回路あるいはＶｐｐ検出型回路や、微弱光パルス検出回路や、ＰＬＬ回路を用いて、より精度良く反射光を検出することが可能となるものである。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、ゼロ・バイアスを与え、暗電流をキャンセルするようにすることで、精度の良い反射光測定が可能となる。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、反射光測定手段の直流電源は、発光手段の直流電源と別電源とすることで、耐ノイズの高い反射光測定が可能となる。
【００２０】
請求項１０から１１に記載の発明は、検出出力にローパスフィルターもしくはバンドパスフィルターを入れたり、外乱光をカットする導光部を設けたりすることで、加熱手段のノイズや外乱光を低減し、よりより精度良く反射光を検出することが可能となるものである。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
（実施例１）
図１は本実施例における調理器の構成を示すブロック図である。本実施例の加熱調理器は、トッププレート１に載置し調理物を加熱調理する鍋２と、鍋２を加熱する加熱コイル３と、加熱コイル３に高周波電流を供給し、鍋２を加熱する加熱手段４と、トッププレート１下面に配し鍋２の底面から放射される赤外線を検知する赤外線センサ５と、赤外線センサ５の受光面に装着した所定帯域の波長の光を透過させるバンドパスフィルター２８と、赤外線センサ５に一体化されその出力を増幅するアンプ２９と、このアンプ２９の出力から鍋２の底面温度を算出する温度算出手段３０と、同じくトッププレート１下面に配し鍋２へ所定の波長の参照用の赤外線を照射する発光手段３１と、発光手段３１内の発光素子をパルス駆動するパルス駆動手段３２と、鍋２の底面からの参照用の赤外線の反射光を測定する反射光測定手段３３と、反射光測定手段３３の受光面に装着した所定帯域の波長の光を透過させるバンドパスフィルター３４と、反射光測定手段３３の出力から鍋２の底面の反射率を算出する反射率算出手段３５と、温度算出手段３０と反射率算出手段３５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３６を備え、トッププレート１を透して鍋２底面の赤外線反射率を算出することで、温度算出手段３０の出力を補正するようにしたものである。３７は冷却手段、３８は同温度制御手段である。
【００２３】
次に実施例１の動作を説明する。図示していない電源スイッチを投入し、操作スイッチで所定の温度を設定すると、制御手段３６が加熱手段４を制御して加熱コイル３に所定の電力を供給する。加熱コイル３に高周波電流が供給されると、加熱コイル３から誘導磁界が発せられ、トッププレート１に載置した鍋２の底部が誘導加熱される。この熱によって鍋２の温度が上昇し、鍋２内の調理物が調理される。赤外線センサ５は受光した赤外線のエネルギーに比例した電圧を出力するもので、熱応答型検出器であるボロメータ、熱電対を一点に集めたサーモパイル、焦電素子あるいは、量子型のＨｇＴｄＴｅやＩｇＡｓ等シリコン素子の検出器を用いている。
【００２４】
従って、鍋２の温度が上昇すると鍋２の底面からの赤外線放射強度も強くなり、赤外線センサ５が受光する赤外線エネルギー量が増え、赤外線センサ５の出力信号電圧が高くなる。
【００２５】
上述したように、トッププレート１は４μｍ以下の波長の赤外線しか透過せず、赤外線センサ５に届く赤外線エネルギーは微弱であるが、モジュールとして赤外線センサ５と一体化されたアンプ２９で５００〜５０００倍程度に増幅した後に出力することで、Ｓ／Ｎ比を確保し、実用的な温度測定を可能としている。
【００２６】
また、測定誤差となるトッププレート１自身から放射される赤外線をカットするため所定帯域（例えば、０．８〜６．５μｍ、上限波長はトッププレート１の透過波長域とする）の波長の光を透過させるのバンドパスフィルター２８を赤外線センサ５の受光面に装着している。温度算出手段３０はアンプ２９の出力信号電圧から上記のステファン・ボルツマンの式を基にした不定積分式あるいは累乗形の近似式を用いて鍋２の底面温度を算出し、制御手段３６に送る。
【００２７】
次に、トッププレート１下面に配し、パルス駆動手段３２により所定のデューティで駆動される発光手段３１が鍋２へ参照用の波長０．５〜１．５μｍの赤外線を間欠照射し、鍋２の底面からの参照用の赤外線の反射光を反射光測定手段３３が測定する。そして、反射率算出手段３５が反射光測定手段３３の出力から鍋２の底面の反射率を算出する。この算出した反射率（≒１−放射率）信号を入力して、制御手段３６が温度算出手段３０出力から求まる鍋２の検知温度を補正することで、鍋底の非接触で高精度な温度測定が可能となる。
【００２８】
図２に対象物（鍋２）の反射率と、その反射光による反射光測定手段３３の検出出力との関係をグラフで示す。対象物の反射率と検出出力は良好な比例関係にあり、発光手段３１内の発光素子の駆動電流Ｉｆが大きいほど、反射光測定手段３３内の受光素子での検出出力も大きくなる。グラフ２から分かるように、反射率が１未満から、０を超える値までを検出可能なため、全ての鍋種と調理シーンに対応することが出来る。
【００２９】
以上に述べたように、特に本実施例１によれば、パルス駆動手段３２により発光手段３１内の発光素子を間欠駆動することにより、発光素子の温度上昇による劣化の問題を解消し、ＤＣ駆動時より大きな駆動電流Ｉｆで駆動できるため、より大きな検出出力が得られ、反射率算出手段３５は正確な反射率を測定できる。
制御手段３６は、温度算出手段３０の出力する温度信号を、反射率算出手段３５の出力する反射率信号によって補正して正確で応答性の良い検出温度を演算で求め、この検出温度により加熱コイル３に供給する電力を制御する。従って、鍋２の底面温度が設定された温度となり、調理時に必要な微妙な火加減を実現できるものである。
【００３０】
なお、上記の構成でも基本的な温度測定は可能であるが、前述のように、赤外線センサ５や、受・発光素子は周囲温度の影響を受けやすいので、冷却手段３７でセンサの周囲から冷却し、温度制御手段３８が、この冷却温度を所定の値に制御して、より精度が良く、安定した温度測定が出来るようにしている。
【００３１】
なお、反射率測定の誤差となる上記参照光の波長域以外の光は、反射光測定手段３３の受光面に装着したバンドパスフィルター３４がカットする。一般的には、バンドパスフィルター３４を受光素子表面に装着した状態で、供給されている。
【００３２】
なお、参照光の波長０．５〜１．５μｍでは、トッププレート１の反射率：ρは略々０に近く、低い値を示すので、トッププレート１からの反射による散乱光や、高温物体である加熱コイル３の反影の影響は少ない。
【００３３】
また、波長０．５〜１．５μｍの赤外線はトッププレート１で殆ど減衰することがなく、８０％を越える量が透過するので、精度の良い反射率測定が行える。また、この測定した反射率は、一般に使用される鍋種に於いては、バンドパスフィルター２８を通して赤外線センサ５に受光される波長帯域の赤外線における反射率と同じである。
【００３４】
なお、発光手段３１内の発光素子と反射光測定手段３３内の受光素子の取付角度（図３に送受光部の要部断面図を示す。θ１、θ１‘が取付角度である。）は、鍋２までの距離の変化を考慮して、どのような場合でも均一に最大反射光が得られるような値に決定する。
【００３５】
なお、赤外線センサ５とアンプ２９を一体化しない方法も考えられるが、一体化して赤外線センサ５の検知出力を直ちに増幅してから、配線出力した方がＳ／Ｎ比及び耐ノイズ性の向上が図れる。
【００３６】
なお、鍋側面の反射率を測定し、赤外線センサによる温度測定値を補正する製品も実用化され、使用に供されているが、側面の測定には様々な障害物、例えば、鍋から生じる水蒸気や油、調理用に置かれた調理用材料や、ボール等の調理器具が考えられる。従って、鍋と発光・受光部間は遮断され、測定不可能となったり、測定値に誤りが生じるケースが多く存在するため、鍋底面の反射率を測定する本発明の方式の方が優れており、構成上からも別の技術であるのは、明らかである。
【００３７】
（実施例２）
本実施例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。この実施例２は、発光手段３１のパルス駆動デューティは、５０％もしくは、発光手段３１内の発光素子のＩｆが最大値となるようなデューティで駆動するようにした点が上記の実施例１とは異なるものであり、この点を中心に説明する。図４は、パルス駆動手段３２にデジタルＩＣのインバータを用いた例を示した回路図である。図４で４０は直流電源、４１〜４４はＣＭＯＳインバータ、４５はトランジスタ、４６は発光手段３１の正キャリア引き抜き用の抵抗で、発光手段３１と並列接続しても良い。４７〜４９は電流制限用の抵抗、５０はコンデンサ、５１はコンデンサ５０と共に充放電の時定数を決める抵抗である。
【００３８】
次に動作を説明すると、インバータ４３の出力がＨｉｇｈの時、コンデンサ５０に抵抗５１を通して充電を始めると、インバータ４１の入力は徐々に上がる。
そして、インバータ４１の上限スレッショルド電圧ＶＴＨを越えると、各インバータは反転し、インバータ４３の出力がＬｏｗとなり、コンデンサ５０は抵抗５１を通して放電を始める。
【００３９】
次に、インバータ４１の下限スレッショルド電圧ＶＴＬを下回ると、各インバータは再び反転する。以上の動作を繰り返して、図４の回路はデューティ５０％で発振し、発光手段３１は間欠駆動される。ここで、抵抗５１に並列に低ＶＦのショットキー・バリアあるいはゲルマニウムダイオード５２と抵抗５３の直列回路（図示せず）を並列接続すれば、トランジスタ４５のＯＮ時間は同じで、ＯＦＦ時間長くすることが出来る。すなわち、任意のデューティ比を設定することが可能となる。
【００４０】
図５は、発光手段３１内の発光素子のＩｆＤＣと周囲温度との関係、及び、デューティ比とＩｆｐｕｌｓｅとの関係を示すグラフである。図５（ａ）より発光素子のディレーティングレシオは−０．８ｍＡ／℃であるから、周囲温度上昇を７５℃までとすると図５（ｂ）より５０％デューティ（Ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ＝０．５）でＩｆｐｅａｋ５０＝４２ｍＡ、１０％デューティ（Ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ＝０．１）でＩｆｐｅａｋ１０＝１８０ｍＡ、１％デューティ（Ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ＝０．０１）でＩｆｐｅａｋ１＝９６０ｍＡの電流が流せることが分かる。ＤＣ駆動では２０ｍＡまでしか流せないことから、パルス駆動を行うことで２倍から４８倍のＩｆを流せることになり、照射光強度も上がり、精度の良い反射光測定を行うことが可能となる。実験して求めた結果では、Ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ＝０．１〜０．５が反射光の強度が安定すると共に、回路要因によりデューティ比がばらついても素子の劣化を防ぐことが出来るので、この範囲で用いると良い。従って、この回路形式ではＩｆｍａｘ．は、実用的には１８０ｍＡ／Ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ＝０．１が妥当である。
【００４１】
なお、直流電源４０の電圧は、インバータ４１〜４４に４０００シリーズのＣＭＯＳ−ＩＣを用いる場合は、１２Ｖ程度、ＨＣやＡＨＣファミリを用いる時は５．５Ｖ程度にする。
【００４２】
なお、抵抗４９は回路の構成上、インバータ４１の入力に定格を越えた電圧が加わるため、入力保護用に入れてあり、１０ｋΩから５００ｋΩ程度が適当な値である。あまり、大きくなると抵抗４９にノイズが乗り、出力の反転時にチャタリングを生じることがある。逆に抵抗４９が小さすぎると、インバータ４１の入力端子に過大電流が流れ、ＩＣを損傷したり、ＩＣの種類を換えると発振周波数が変化することになる。
【００４３】
また、発振周波数はｆｏｓｃ≒１／（２．２Ｃ４９Ｒ５０）の計算で目安が出せる。
【００４４】
（実施例３）
本実施例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。発光手段３１のパルス駆動デューティは、発光素子の素子温度を検出し、可変するようにした点が上記の実施例１から２とは異なるものであり、この点を中心に説明する。
【００４５】
図６は、パルス駆動手段３２にデジタルＩＣのインバータとＰＴＣ（正特性）サーミスタを用いた例を示した回路図である。図６で５４は発光手段３１近傍に配置したＰＴＣサーミスタ、５５、５６はこのＰＴＣサーミスタ５４の特性のリニアライズ用の抵抗、５７はショットキー・バリアあるいはゲルマニウムダイオードである。コンデンサ５０は抵抗５１とダイオード５７を介して放電され、抵抗５１と、ＰＴＣサーミスタ５４と抵抗５５の並列回路と、抵抗５６を介して充電される。ＰＴＣサーミスタ５４とリニアライズ用の抵抗５５、５６の値は、例えばＩｆｐｅａｋ＝２２０ｍＡを流すために、発光手段３１の温度が２５℃の時はＤｕｔｙ ｒａｔｉｏ＝０．１で、７５℃の時にＤｕｔｙ ｒａｔｉｏ≒０．０７となるような値に設定する。トランジスタ４５のＯＮ時間はコンデンサ５０と抵抗５１の時定数で決まるが、約１００μＳ（図５より）に設定する。ＰＴＣサーミスタは温度が上がると、抵抗値が上がるため、コンデンサ５０の充電時間が延び、トランジスタ４５のＯＦＦ時間が長くなり、デューティ比は小さくなる。
【００４６】
以上のように、発光素子の素子温度に応じてデューティ比を可変する動作により、例えば２２０ｍＡ（Ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ＝０．１〜０．０７）という大電流を周囲温度−２５℃〜＋７５℃の環境下で流すことが可能となり、照射光強度が上がり、精度の良い反射光測定を行うことが可能となる。
【００４７】
なお、本実施例では、インバータＩＣ１石（４素子入り）と、数本の抵抗と、コンデンサというシンプルな回路構成で、パルス駆動手段３２を構成したが、安価な回路構成であれば、他の手段、例えばコルピッツ発振回路とシュミット・トリガ・インバータを用いても良い。
【００４８】
（実施例４）
本実施例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。ＶｆＩｆ一定化手段により、発光手段３１内の発光素子のＶＦとＩｆとの積あるいは和あるいは差あるいは比を一定に保ち、且つ、パルス駆動手段により前記発光素子をパルス駆動するようにした点が上記の実施例１〜３とは異なるものであり、この点を中心に説明する。
【００４９】
図７は、ＶｆＩｆ一定化手段６０にＯＰアンプと掛算器を、パルス駆動手段３２にデジタルＩＣのインバータを用いた例を示した回路図である。図７で６１、６２は電流制限抵抗、６３は発光手段３１の電流Ｉｆを検出する抵抗、６４はＯＰアンプ、６５〜６８は抵抗でＯＰアンプ６４と差動増幅回路６９を形成し、発光手段３１内の発光素子のＶｆを測定するＶｆ測定手段としている。７０はＶｆ測定手段６９の出力とＩｆ検出抵抗６３の両端の電圧との積の演算を行う掛算器、７１は基準電源、７２はこの基準電源７１の基準電圧値と掛算器７０の出力を比較する比較器、７３はＭＯＳ−ＦＥＴ、７４はトランジスタである。比較器７２が基準電圧値と比較して、ＶｆとＩｆとの積が一定となるようにＭＯＳ−ＦＥＴ７３の出力を制御する。パルス駆動手段３２の出力でトランジスタ７４が所定のデューティ比（Ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ＝０．１〜０．０７）でＯＮ／ＯＦＦされ、発光手段３１はＶｆとＩｆとの積を常に一定に保った状態で間欠駆動されるので、大きな電流Ｉｆで駆動することが出来る。
【００５０】
トランジスタのＯＦＦ時間（発光手段３１の発光時間）はコンデンサ５０と抵抗５６とインバータ４１のスレッショルド電圧及びダイオード５７のＶｆ２で定まり（ＶＴＨ→ＶＴＬ＋Ｖｆ２）で定まり、ＯＮ時間（発光手段３１の消光時間）はコンデンサ５０と抵抗５６と抵抗７５とインバータ４１のスレッショルド電圧で定まる（ＶＴＬ＋Ｖｆ２→ＶＴＨ）。
【００５１】
パルス駆動手段３２で間欠駆動することにより、大きな電流Ｉｆで駆動出来る。すなわち大きな反射光検出出力が得られると共に、ＶｆＩｆ一定化手段６０で発光手段３１のＶｆとＩｆの積を常に一定に保つことがでデューティ比が０．０７程度でも安定した反射光を得られる。さらに、発光手段３１から照射される放射束も図８のグラフに示すように、周囲温度への依存性がない、非常にフラットな特性となり、正確な反射率測定が可能となる。
【００５２】
なお、上記の回路ではスイッチング素子を駆動する電流もＩｆ検出用の抵抗６３に流れるため、バイポーラトランジスタ等に比べて駆動電力が一番低いＭＯＳ−ＦＥＴを用いた時が、ＶｆとＩｆとの積のあるいは和あるいは差あるいは比を一定化する精度が一番良くなる。
【００５３】
（実施例５）
本実施例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。この実施例５は、反射光測定手段３３は、二重積分型検出回路あるいは同期検波型回路あるいはＶｐｐ検出型回路のいずれかとした点が上記の実施例１〜４とは異なるものであり、この点を中心に説明する。
【００５４】
図９は本実施例の二重積分型検出回路の構成を示す回路図である。図９で７９は反射光測定手段３３内の受光素子であるフォト・トランジスタ、８０はＩ−Ｖ変換回路、８１はピーク検出回路である。間欠して受光される反射光によるフォト・トランジスタ７９の電流出力ｉｃを、Ｉ−Ｖ変換回路８０で大きな電圧出力に変換し、ピーク検出回路８１でそのピーク値を検出して出力している。８２はノイズバイパス用のコンデンサ、８３、８４はＩ−Ｖ変換比を決定する抵抗（本実施例では変換比＝１００としている）、８５はＯＰアンプ、８６、８７はバイアス用の分割抵抗、８８は抵抗、８９はコンデンサで、抵抗８８とコンデンサ８９でローパスフィルタ９０を構成する。９１、９２は増幅度を決定する抵抗（本実施例では増幅度＝１としている）、９３はＯＰアンプ、９４はダイオード、９５は出力保護抵抗、９６はピーク値を保持するコンデンサ、９７はリセットスイッチである。
【００５５】
次に図１０のタイミング図を用いて動作を説明する。発光手段３１をパルス駆動手段３２で間欠駆動しているため、反射光測定手段３３で受光する反射光も間欠して入光し、この入光する反射光による電流出力ｉｃをＩ−Ｖ変換回路８０で増幅すると図１１（ａ）に示すような矩形波となる。ＯＰアンプ８５のバイアス電圧は、その出力電圧ＶＣ８９が発光手段３１がＯＦＦで参照光が無い時に０以上の値となり、発光手段３１がＯＮで参照光があり、且つ、鍋のある時はマイナスの値となるように、抵抗８６と抵抗８７で設定している。
【００５６】
ここで、リセットスイッチ９７をＯＮして、ピーク値ホールド用のコンデンサ９６の電荷を充分に放電した後、リセットスイッチ９７をｔ０でＯＦＦすると、コンデンサ９６の電圧はＩ−Ｖ変換回路８０の出力が正の期間は零を保ち、負になると充電を始め（図１１のｔ１）、ピーク値に達した後は（図１１のｔ２）、その値を保持する。従って、反射率算出手段３５はリセットスイッチ９７をＯＦＦしてから、所定の時間が経過した後に、ピーク検出回路８１の出力を入力すれば、鍋の反射率に応じた安定した信号を入力することが出来る。
【００５７】
なお、コンデンサ８２とローパスフィルタ９０で高周波ノイズは除去している。また、パルス駆動周波数５ｋＨｚで、Ｉ−Ｖ変換比は１００程度で十分なＳ／Ｎ比を得られる。また、時間ｔ０は動作原理より任意のタイミングで良い。
【００５８】
次に本実施例の同期検波型回路図を図１１に示す。図１１で７９は反射光測定手段３３内の受光素子であるフォト・トランジスタ、１０１はＣ−ＭＯＳＩＣのアナログスイッチ、１０２は電流検出用抵抗、１０３はピーク検出回路、１０４はパルス遅延回路、１０５はリセットスイッチである。１０６はＯＰアンプ、１０７はダイオード、１０８は出力保護抵抗、１０９はピーク値保持用のコンデンサ、１１０は抵抗、１１１は遅延用コンデンサである。
【００５９】
次に、図１２のタイミング図に基づいて動作を説明する。アナログスイッチ１０１は図７のデジタルＩＣのインバータを用いたパルス駆動手段３２の出力ＶＯＳＣの反転信号を遅延した信号ＶＳＷＧ１０１でＯＮ／ＯＦＦする。（図１２（ｂ）、ＶＣＮＴ１０１がＨｉｇｈの時は、アナログスイッチ１０１はＯＮ、ＶＣＮＴ１０１がＬｏｗの時はアナログスイッチ１０１はＯＦＦである）時間ｔ３でリセットスイッチ１０５をＯＦＦすると、時間ｔ４で反射光に比例したフォト・トランジスタ７９の電流出力ｉｃ（図１２（ａ））が流れ始めるが、アナログスイッチ１０１がＯＮしているので、Ｖｏは零のままである。
【００６０】
パルス遅延回路１０４で遅延操作されたアナログスイッチ１０１が時間ｔ５でＯＦＦすると、反射光によるフォト・トランジスタ７９の電流ＩｃとＲ１０２との積の電圧Ｖｏ＝Ｉｃ×Ｒ１０２が、ピーク検出回路１０３のコンデンサ１０９に充電され、ｔ６以降も保持される（図１２（ｃ））。反射率算出手段３５はスイッチ１０５をＯＮしてコンデンサ１０９を放電した後、スイッチ１０５をＯＦＦし、所定時間後にパルス駆動手段３２の出力ＶＯＳＣに同期してピークホールドされた反射光に比例した電圧Ｖｏを入力することで、鍋２の底面の反射率を算出することが出来る。なお、リセットスイッチ１０５をＯＦＦするタイミングは、アナログスイッチ１０１がＯＮしている期間内が望ましい。
【００６１】
次に本実施例のＶｐｐ検出型回路図を図１３に示す。図１３で７９は反射光測定手段３３内の受光素子であるフォト・トランジスタ、１２０は光電流検出用の抵抗、１２１、１２２はコンデンサ、１２３、１２４はダイオード、１２５、１２８はＯＰアンプ、１２６、１２７と、１２９、１３０はＯＰアンプ１２５、１２８の増幅度を決定する抵抗、１３１、１３２はＯＰアンプ１２８にバイアス電圧を与える抵抗、１３３、１３４はリセット用のアナログスイッチである。
【００６２】
次に、図１４のタイミング図に基づいて動作を説明する。パルス駆動手段３２により発光手段３１が間欠駆動され、その反射光によるフォト・トランジスタ７９の電流出力Ｉｃは抵抗１２０で電圧に変換される（図１４（ａ））。ＯＰアンプ１２８のバイアス電圧は、出力電圧Ｖ１が発光手段３１がＯＦＦで参照光が無い時に０を越える値となり、発光手段３１がＯＮで参照光があり、且つ、鍋のある時はマイナスの値となるように抵抗１３１と抵抗１３２で設定している（図１４（ｂ））。
【００６３】
まず、アナログスイッチ１３３、１３４をＯＮして、コンデンサ１２１、１２２の電荷を放電した後、時間ｔ７（図１４）でアナログスイッチ１３３、１３４をＯＦＦする。
【００６４】
出力電圧Ｖ１がプラスのピークでは、ＯＰアンプ１２８の出力に接続されたダイオード１２３が理想ダイオードとして働き、コンデンサ１２１の右端子側をアース電位に保つので、コンデンサ１２１は抵抗１２０の両端の電圧の正のピーク値に正しく充電される。
【００６５】
一方、抵抗１２０の両端の電圧がそれよりも下がるとダイオード１２３はＯＦＦとなり、抵抗１２０の両端の電圧の負のピーク値では、コンデンサ１２１の右端子側に、先ほど充電された正のピーク値が加算された電圧が生じる。ＯＰアンプ１２５とダイオード１２４、抵抗１２６、１２７がピーク検出器として動作するため、コンデンサ１２２には正負のピーク値を加算した値Ｖｐｐに正しく充電される（図１４（ｃ））。反射率算出手段３５は、このＶｐｐ値を反射光測定手段３３の出力Ｖｏとして入力するので、安定した反射光信号を入力し、鍋２底面の反射率を算出することが出来る。
【００６６】
本実施例では特に、ＶＰＰ値を測定することで、参照光に近い波長の外乱光の影響や、素子温度の変化による光電流の変動を排除して、精度の良い反射率測定を行うことが出来る。
【００６７】
なお、リセット用のアナログスイッチ１３３、１３４をＯＦＦする時間ｔ７は、Ｖ１の出力電圧は、全てＶＰＰ値より低い値なので、任意の時間で良い。また、アナログスイッチのＯＮ抵抗が、ＯＰアンプ１２５、１２８の出力保護抵抗を兼ねている。
【００６８】
なお、二重積分型検出回路及び同期検波型回路でも、参照光に近い波長の外乱光の影響や、素子温度の変化による光電流の変動を出来るだけ排除するように、参照光が無い時の検出電圧をアース電位の近くになるように構成している。
【００６９】
（実施例６）
本実施例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。この実施例６は、反射光測定手段は、微弱光パルス検出回路とした点が上記の実施例１〜５とは異なるものであり、この点を中心に説明する。図１５は本実施例の構成を示す微弱光パルス検出回路図である。図１５で１３９は反射光測定手段３３内の受光素子であるフォト・ダイオード、１４０、１４１はフォト・ダイオード３３に逆バイアスを与える抵抗、１４２、１４３はコンデンサ、１４４は電荷増幅回路、１４５は波形整形回路、１４６はピーク検出回路、１４７〜１５０はＯＰアンプ、１５２〜１５７はコンデンサ、１５８〜１６４は抵抗、１６５は可変抵抗、１６６はダイオード、１６７はリセットスイッチである。
【００７０】
次に、図１６のタイミング図に基づいて動作を説明する。パルス駆動手段３２により発光手段３１が間欠駆動される。本実施例では、駆動電流の平均値、すなわち消費電流を節電するため、発光時間を１００マイクロ秒未満、例えば、５０マイクロ秒に設定ししている。前記、発光手段３１の照射する所定波長の赤外線の反射光によるフォト・ダイオード１３９の電流出力ｉｄは電荷増幅回路１４４で電圧に変換される（図１６（ａ））。コンデンサ１５３と抵抗１５９で時定数Ｔ１を、コンデンサ１５４と抵抗１６０で時定数Ｔ２を、コンデンサ１５６と抵抗１６３で時定数Ｔ３を生成する。
【００７１】
本実施例ではＴ１＝Ｔ３としているので、波形整形回路１４５の出力パルスの立ち上がり時間Ｔｏは、Ｔｏ＝Ｔ１＋Ｔ２となる。まず、リセットスイッチ１６７をＯＮして、コンデンサ１５７の電荷を放電した後、時間ｔ１０（図１６）でリセットスイッチ１６７をＯＦＦする。出力電圧Ｖ２に従って、コンデンサ１５７は充電され、ピーク値となるｔ１２以降はピーク検出器１４６によりピーク値で保持される。（図１６（ｃ））。反射率算出手段３５は、このピーク値を反射光測定手段３３の出力Ｖｏとして入力するので、安定した反射光信号を入力することが出来る。
【００７２】
本実施例では特に、継続時間が１００マイクロ秒未満の微弱な光パルスの光量を電荷増幅器で増幅し、その光量に比例した電圧を、波形整形回路により所定のパルスの振幅に変換することで安定した反射光測定が行えるもので、低消費電力な反射率測定を可能としている。
【００７３】
なお、微弱光パルス検出回路は感度が高いため、外部の電気雑音を拾いやすいため、電気的なシールドを完全に行う必要がある。また、センサ周辺の機械的な振動によるマイクロフォニック雑音を防ぐために、防振処理を施す必要もある。
【００７４】
（実施例７）
本実施例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。この実施例７は、ＰＬＬ回路で受光パルスに同期するようにした点が上記の実施例１〜６とは異なるものであり、この点を中心に説明する。
【００７５】
図１７は本実施例におけるＰＬＬ回路による反射光検出部の構成を示す回路図である。図１７で１７０は可変抵抗、１７１、１７２はシュミット・トリガ・インバータ、１７３はＤタイプ・フリップフロップ、１７４は市販のＩＣ化されたＰＬＬ回路、１７５、１７６はリトリガラブル・モノステーブル・マルチバイブレータ、１７７、１７８はアナログスイッチ、１７９は反射光電流に比例した電圧値を保持するコンデンサ、１８０はＯＰアンプ、１８１は積分回路である。
【００７６】
本実施例では、ＰＬＬ回路１７４は、位相比較器１８２と、ループフィルタ１８３と、ゲインアンプ１８４と、電圧制御発振器１８５から成り、積分回路１８１は抵抗１８６、１８７と、コンデンサ１８８と、ダイオード１８９とで構成している。抵抗１９０とコンデンサ１９１、抵抗１９２とコンデンサ１９３はそれぞれマルチバイブレータ１７５、１７６の出力パルス幅を決める外付け抵抗とコンデンサである。
【００７７】
次に、図１８のタイミングチャート図を基づいて動作を説明する。鍋２が載置されていない時は、反射光がなく抵抗１０２の両端の電圧はほぼ零であり、インバータ１７１の出力は連続してＨｉｇｈとなり、積分回路１８１のコンデンサもＶｄｄまで充電される（図１７の（ｂ））。
【００７８】
従って、アナログスイッチ１７８がＯＮとなり、反射光測定手段としての出力Ｖｏも零となる（図１７の（ｆ））。鍋２が載置され、反射光による検出電流ｉｃにより、抵抗１０２の両端に電圧ＶＲ１０２のＨｉｇｈパルスが生じると（図１７の（ａ）、時間ｔ１３）、インバータ１７１の出力にＬｏｗのパルスが生じると、放電時間を充電時間より長めに設定している積分回路１８１のコンデンサ１８８の電圧はアナログスイッチ１７８のスレッシュド電圧ＶＩＨ未満に保たれるため、アナログスイッチ１７８はＯＦＦする。
【００７９】
一方、インバータ１７２のパルス（図１７の（ｃ））をＤタイプ・フリップフロップ１７３で１／２分周した矩形波信号にＰＬＬ回路１７４が同期するため、ＰＬＬ回路１７４内の電圧制御発振器１８５の出力矩形波信号（図１７の（ｄ））は正確に電圧ＶＲ１０２のＨｉｇｈパルスに同期して、且つ、そのＨｉｇｈパルスを１／２分周した矩形波信号となる。この矩形波信号の立ち上がりマルチバイブレータ１７５で遅延し（図１７の時間ｔ１３〜時間ｔ１４）、マルチバイブレータ１７６でアナログスイッチ１７７をＯＮするコントロール信号パルス（図１７の（ｅ））を出力する。
【００８０】
このコントロール信号パルスで、反射光電流による電圧ＶＲ１０２をアナログスイッチ１７７でサンプリングし、コンデンサ１７９とＯＰアンプ１８０で保持する（図１７の（ｆ））。反射率算出手段３５は反射光に比例した電圧Ｖｏを入力することで、鍋２の底面の反射率を算出することが出来る。
【００８１】
特に本実施例では、ＰＬＬ回路で反射光による検出電流ｉｃにより、抵抗１０２の両端に生じる電圧ＶＲ１０２のＨｉｇｈパルスに同期した矩形波信号を生成し、この矩形波信号の立ち上がりに同期してサンプリングするため、電圧ＶＲ１０２のＨｉｇｈパルスに加熱手段によるノイズ等が重畳されても瞬間的に変形しても、正確に電圧ＶＲ１０２の反射光に比例する電圧部分を安定して入力することが可能となる。
【００８２】
なお、Ｄタイプ・フリップフロップ１７３のＣＬＲとＰＲ端子はＶｄｄに接続している。また、ダイオード１８９にはＶＦの小さいショットキー・バリア・ダイオードを用いている。また、直流電源４０はインバータ１７１、１７２、フリップフロップ１７３、ＰＬＬ１７４、マルチバイブレータ１７５、１７６、アナログスイッチ１７７、１７８に、４０００シリーズのＣＭＯＳ−ＩＣを用いているので、１２Ｖ程度に設定し、反射光電流の検出レンジを広めに取っている。
【００８３】
（実施例８）
本実施例は、調理器としての基本構成は実施例１から７と同様であり、基本構成についての説明は省略する。この実施例１０は、フォト・ダイオードの逆バイアスを零にすることで暗電流をキャンセルするようにした点が上記の実施例とは異なるものであり、この点を中心に説明する。
【００８４】
図１９は本実施例におけるゼロ・バイアス型の反射光測定手段の回路図である。図１９で１９５、１９６はＯＰアンプ、１９７〜２００は抵抗、２０１はダイオード、２０２はコンデンサ、２０３はリセットスイッチである。抵抗１９８〜２００と、ダイオード２０１と、コンデンサ２０２と、ＯＰアンプ１９６でピーク検出回路２０４を構成する。２０５はノイズ対策に反射光測定手段の検出出力にローパスフィルタもしくはバンドパスフィルタである。フォト・ダイオード１３９から負荷へ流れだす電流Ｉｄは、Ｉｄ＝ＩＬ＋Ｉｓ（１−ｅＶｄ／Ｖｒ）となり、入射光に比例した光起電流ＩＬの項と、入射光が零の時の出力電流Ｉｓ（１−ｅＶｄ／Ｖｒ）の項があり、後者を暗電流と呼んでいる。暗電流は測定の誤差となるため、小さければ小さいほど良い。暗電流はフォト・ダイオード１３９へ印加する逆電圧が大きいほど、大きくなるため、本実施例では、図１９に示すように、ＯＰアンプ１９５の仮想接地点にフォト・ダイオード１３９を電流源として接続している。従って、フォト・ダイオード１３９へのバイアスが零のため、暗電流は極めて小さくなる。
【００８５】
次に動作を図２０のタイミング図に基づいて説明する。発光手段３１をパルス駆動手段３２で間欠駆動しているため、反射光測定手段３３で受光する反射光も間欠して入光し、この入光する反射光による電流出力ｉｄをゼロ・バランス型回路で増幅すると図２０（ａ）に示すような波形となる。発光手段３１がＯＦＦで参照光が無い時は０となり、発光手段３１がＯＮで参照光があり、且つ、鍋のある時はその反射率の応じたマイナスの値となる（反射率が大きいほど、マイナスとなる度合いが大きい）。
【００８６】
ここで、リセットスイッチ２０３をＯＮして、ピーク値ホールド用のコンデンサ２０２の電荷を充分に放電した後、リセットスイッチ２０３をｔ１６でＯＦＦすると、コンデンサ２０２の電圧はゼロ・バランス型増幅回路の出力が零の期間は零を保ち、負になると充電を始め（図２０のｔ１７）、ピーク値に達した後は（図２０のｔ１８）、その値を保持する。従って、反射率算出手段３５はリセットスイッチ２０３をＯＦＦしてから、所定の時間が経過した後に、反射光測定手段の出力Ｖｏを入力すれば、鍋の反射率に応じた安定した信号を入力することが出来る。
【００８７】
なお、ＯＰアンプ１９０の入力電流は誤差になるので、入力バイアス電流の小さいＦＥＴ入力型のＯＰアンプを使用する。また、ゼロ・バイアスのため、フォト・ダイオード１３９の接合容量が大きくなり、速い動作を行えないため、発光手段の駆動パルスはデューティ比を１／２以下にし、ＯＦＦ期間を長めに取る。
【００８８】
なお、フォト・ダイオードは、発光手段３１とは光を介して接続されることにより、反射光測定手段の直流電源は、発光手段の直流電源と別電源にすれば完全に絶縁されるため、加熱手段から重畳されてくるスイッチングノイズ等を遮断し、低ノイズな反射光測定を行うことが出来る。また、反射光測定手段の直流電源は、トランスと３端子レギュレータ等を用いた低ノイズタイプの電源を使用する。
【００８９】
なお、ノイズ対策に反射光測定手段の検出出力にローパスフィルターもしくはバンドパスフィルターを入れて、加熱手段から重畳されてくる大きなノイズや、反射光測定手段３３内で発生する熱雑音や、ショット・ノイズや、フリッカノイズを低減し、より安定した反射率測定を行うた。
【００９０】
例えば、ローパスフィルタの遮断周波数は上記のノイズ及び商用電源周波数の１／Ｎ成分と同期しない、３３Ｈｚ等に設定する。従って、上記の各種ノイズはローパスフィルターもしくはバンドパスフィルターで遮断され、反射率に応じた信号のみが反射率算出手段へ入力され、より正確な反射率の測定を行い、より高精度に鍋の温度測定ができる誘導加熱調理器としているものである。
【００９１】
（実施例９）
本実施例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。この実施例１０は、外乱光をカットするため、鍋およびその照射点近傍から直接反射される赤外線のみを受光する導光部を設けた点が上記の実施例とは異なるものであり、この点を中心に説明する。図２１は本実施例における導光部周辺の要部断面図である。図２１で２０５は熱伝導性の高い材料からなる支持部材、２０６は導光部である。導光部２０６内面は鏡面仕上げを行い、赤外線を良く反射する材料を均一に塗布してある。
【００９２】
また、トッププレート１からの伝導熱を遮断するため、支持部材２０５及び導光部２０６とトッププレート１との間に空隙を設け、冷却ファン（図示せず）で左右両側もしくは下部から均一に冷却している。
【００９３】
以上の構成により、発光手段３１から照射された参照用の赤外線は、鍋２の底面にほぼ全て導かれ、鍋２の底面で反射した反射光もその大部分が受光手段３３に導かれると共に、トッププレート１の横面や、鍋２の周囲や、発光手段３１、受光手段３３の周囲から進入する外乱光を遮断することが可能となり、より高精度に鍋の温度測定ができる誘導加熱調理器としているものである。
【００９４】
なお、導光部の先端にレンズ等の集光手段を装着し、所定の角度からの反射光を集光し、光量を高めても良い。
【００９５】
【発明の効果】
以上のように本発明の発明は、鍋を加熱する加熱コイルと、前期加熱コイルに電力を供給する加熱手段と、前記加熱コイルの上部で鍋を載置するトッププレートと、前記トッププレート下面に配し鍋底面から放射される赤外線を検知する赤外線センサと、前記赤外線センサの受光面に装着した所定の帯域の波長の光を透過させるバンドパスフィルターと、前記赤外線センサの出力を増幅するアンプと、前記アンプの出力から鍋底面温度を算出する温度算出手段と、前記トッププレート下面に配し前記鍋へ参照用の赤外線を照射する発光手段と、前記発光手段をパルス駆動するパルス駆動手段と、前記鍋からの反射光を測定する反射光測定手段と、前記反射光測定手段の出力から前記鍋の反射率を算出する反射率算出手段と、前記温度算出手段と反射率算出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を備え、前記発光手段は、パルス駆動を行うことによりＩｆを大きくし、トッププレートを透過させる参照用の赤外線の照度を向上させることによって、周囲温度に影響されずに、高精度に鍋の温度測定が出来る加熱調理器が実現できるものである。
【００９６】
また、反射光測定手段に、二重積分型回路あるいは同期検波型回路あるいはＶｐｐ検出型回路や、微弱光パルス検出回路や、ＰＬＬ回路を用いて、より精度良く反射光を検出することが可能となるものである。
【００９７】
また、ゼロ・バイアスを与え、暗電流をキャンセルするようにすることで、精度の良い反射光測定が可能となる。
【００９８】
また、反射光測定手段の直流電源は、発光手段の直流電源と別電源とすることで、耐ノイズの高い反射光測定が可能となる。
【００９９】
さらに、検出出力にローパスフィルターもしくはバンドパスフィルターを入れたり、外乱光をカットする導光部を設けたりすることで、加熱手段のノイズや外乱光を低減し、よりより精度良く反射光を検出することが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における本実施例における調理器の構成を示すブロック図
【図２】対象物（鍋２）の反射率と、その反射光による反射光測定手段３３の検出出力との関係をグラフ
【図３】本発明の実施例における発光素子と受光素子の取付角度を示す要部断面図
【図４】本発明の実施例２における発光手段及びパルス駆動手段の回路図
【図５】（ａ）発光手段３１内の発光素子のＩｆＤＣと周囲温度との関係を示すグラフ
（ｂ）発光手段３１内の発光素子のデューティ比とＩｆｐｕｌｓｅとの関係を示すグラフ
【図６】本発明の実施例３における発光手段及びパルス駆動手段の回路図
【図７】本発明の実施例４における発光手段及びパルス駆動手段の回路図
【図８】（ａ）本発明の実施例における発光素子のＶＦＩｆの周囲温度による変化量を示すグラフ
（ｂ）本発明の実施例における発光素子の放射束の周囲温度に対する安定度を示すグラフ
【図９】本発明の実施例５における反射光測定手段の回路図
【図１０】本発明の実施例５におけるタイミングを示す図
【図１１】本発明の実施例５における反射光測定手段の回路図
【図１２】本発明の実施例５におけるタイミングを示す図
【図１３】本発明の実施例５における反射光測定手段の回路図
【図１４】本発明の実施例５におけるタイミングを示す図
【図１５】本発明の実施例６における反射光測定手段の回路図
【図１６】本発明の実施例６におけるタイミングを示す図
【図１７】本発明の実施例７における反射光測定手段の回路図
【図１８】本発明の実施例７におけるタイミングを示す図
【図１９】本発明の実施例８〜１０における反射光測定手段の回路図
【図２０】本発明の実施例８〜１０におけるタイミングを示す図
【図２１】本発明の実施例における発光素子と受光素子と導光部の取付角度を示す要部断面図
【図２２】トッププレート及び窓材の赤外線透過特性グラフ
【図２３】従来における誘導加熱調理器を示すブロック図
【符号の説明】
１ トッププレート
２ 鍋
３ 加熱コイル
５ 赤外線センサ
２８、３４ バンドパスフィルタ
２９ アンプ
３０ 温度算出手段
３１ 発光手段
３２ パルス駆動手段
３３ 反射光測定手段
３５ 反射率算出手段
３６ 制御手段
３７ 冷却手段
５５ ＰＴＣサーミスタ
７０ 掛算器
８１ ピーク検出回路
８０ Ｉ−Ｖ変換回路
１０６ ＯＰアンプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、トッププレートに載置した鍋の反射率及び温度を精度良く検出することができる加熱調理器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鍋内の被加熱物を加熱する加熱調理器においては、被加熱物の温度とほぼ等価である鍋底面の温度を検知する方式として、鍋を載置するトッププレートを介して接触型温度センサのサーミスタで鍋底温度を間接的に検出する方式が一般的である。また、より応答性の良い検知方法として、鍋底面から放射される赤外線を検出して鍋底面の温度を直接検知する方法も知られている。この従来例を図２３で説明する。
【０００３】
本体上面にトッププレート１を設け、鍋２を載置する。この鍋２を電磁誘導加熱する加熱コイル３と、この加熱コイル３に高周波電流供給する高周波電流供給手段４と、温度を検出する赤外線センサ５と、この赤外線センサ５の出力から鍋２の底面温度を算出し、加熱コイル３に供給する電力を制御する制御手段６を設けている。２１は制御手段６へ電力を供給する直流電源、２２は商用電源、２３は全波整流手段、２４は、電源コンデンサ２５、共振コンデンサ２６、スイッチング素子２７から成るインバータである。
【０００４】
このような加熱調理器では、トッププレート１は、強度を高めるため特殊組成のガラスを再加熱してガラス中に微細結晶を析出させた結晶化ガラス（例えば、「リシア系セラミックス」Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）が用いられており（図２２に、その透過特性例のグラフを、代表的な赤外線窓材の透過特性とともに示す）、２．６μｍ以下の波長の赤外線は８０％以上透過し、３〜４μｍの波長の赤外線は３０％程度透過し、４μｍよりも長い波長の赤外線は殆ど通さない。
【０００５】
従って、４μｍ以下の波長成分でのみ、鍋２の底面温度を測定する必要があるが、一般的に調理時の鍋２の底面温度は、約３０℃〜２３０℃であり、この温度のピーク波長はステファン・ボルツマンの法則より６ミクロン〜１０ミクロンの波長である。（温度が高くなればなるほど加速度的に大きなエネルギーを赤外線として放射する。図２２のグラフ下側に、その様子を３０℃、１００℃、２００℃について示す。）絶対温度がＴ（Ｋ）である物体の表面からは赤外線を含めた電磁波が放射されているが、その単位時間当たりの総放射エネルギー量Ｅ（Ｗ／ｍ２）は、式（１）で表わされる。
【０００６】
（１）…Ｅ＝εσＴ４
ここでεは放射率、σはステファン・ボルツマン常数（５．６７×１０−８Ｗ／ｍ２Ｋ４）である。すなわち、あらゆる物質はその絶対温度の４乗に比例する強度の電磁波を放射している。式（１）より約３００°Ｋ（３０℃）の常温の物体が放射するエネルギーのピークは約１０μｍ付近（熱赤外域と呼ぶ）にある。
【０００７】
一方、上記のようにトッププレート１が透過できる波長は４ミクロン以下の波長の赤外線であり、この４ミクロン以下の波長成分だけでは、約５７０°Ｋ（３００℃）の鍋２の底面からの赤外線放射エネルギーでも３０％以下しか透過せず、赤外線センサ５に届く赤外線エネルギーは微弱であり、従って、赤外線センサ５内の検出器で電気信号に変換するだけではＳ／Ｎ比が悪く、調理時の温度を測定するには、精度が良くなく、別の工夫が必要となる。
【０００８】
その解決策として、赤外線センサ５とアンプと一体化する方法や、トッププレート１に窓材を埋め込んで上記問題を解決する方法（例えば、特許文献１参照）が提案されているが、多様な放射率を有する鍋種や多様な調理方法・調理シーンへの対応には言及されていない。
【０００９】
物体表面に於ける赤外線の吸収、放射の最もよい理想的な物体は、黒体（Ｂｌａｃｋ ｂｏｄｙ）と呼ばれ、放射率は１である。これに比べて一般の物体は、灰色体（ｇｒａｙｂｏｄｙ）と呼ばれ、放射率は１未満〜０を超える値との間の値となる。
【００１０】
この放射率を測定する主な方法には、放射率をキー入力する方法、既知の放射率の部位と比較して求める測定法、接触式温度計と併用する測定法、多色赤外線による測定法、環境温度切り換え法による測定法、ＦＴＩＲを用いた間接測定法、対象物に参照光（赤外線）を照射し、反射光から反射率を測定する方法などがある。最後の反射光から反射率を測定する方法は、（例えば、特許文献２あるいは、特許文献３参照）、赤外線ＬＥＤなどの安価な光源から所定の波長の参照光を鍋２の底面に照射し、鍋２の底面から反射される同波長の赤外線の強度から鍋２の底面の反射率を測定する方法である。この測定法では非接触で測定が可能であると共に、大がかりな装置や、鍋底への黒体塗布等の前処理も必要がなく、加熱調理器における放射率（≒１−反射率）測定用として最適である。
【００１１】
【特許文献１】
特許第２８９７３０６号公報
【特許文献２】
特開平１１−２２５８８１号公報
【特許文献３】
特開２００２−７５６２４号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
図１８に示した従来構成の誘導加熱調理器は、トッププレート１を介して赤外線センサ５により鍋２の底面の温度を直接検知しているが、鍋２の底面からの赤外線放射エネルギーの大部分はトッププレート１で吸収されてしまうため、Ｓ／Ｎ比が悪い計測になると共に、多様な反射率を持つ鍋の種類や、多様な調理シーンには対応できていない。
【００１３】
また、赤外線センサ５は一般的に周囲温度の影響を受けやすく、加熱コイル３やトッププレート１を介して伝わる鍋２からの伝導熱、スイッチング素子２７の発熱の輻射・対流熱の影響などにより周囲温度が大きく変化するような加熱調理器本体内で、精度の良い放射温度をすることは難しかった。
【００１４】
本発明の目的は、周囲温度の変化による影響を最小限すると共に、鍋２底面の反射率を正確に測定することにより、鍋２の底面の温度を高精度に測定することができる加熱調理器を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、鍋を加熱する加熱コイルと、前期加熱コイルに電力を供給する加熱手段と、前記加熱コイルの上部で鍋を載置するトッププレートと、前記トッププレート下面に配し鍋底面から放射される赤外線を検知する赤外線センサと、前記赤外線センサの受光面に装着した所定の帯域の波長の光を透過させるバンドパスフィルターと、前記赤外線センサの出力を増幅するアンプと、前記アンプの出力から鍋底面温度を算出する温度算出手段と、前記トッププレート下面に配し前記鍋へ所定の波長の参照用の赤外線を照射する発光手段と、前記発光手段をパルス駆動するパルス駆動手段と、前記鍋からの反射光を測定する反射光測定手段と、前記反射光測定手段の出力から前記鍋の反射率を算出する反射率算出手段と、前記温度算出手段と反射率算出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を備え、前記発光手段は、パルス駆動を行うことによりＩｆを大きくし、トッププレートを透過させる参照用の赤外線の照度を向上させ、正確な反射率を測定し、非接触で精度良く鍋底の温度が測定できる加熱調理器としているものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
請求項１から４に記載の発明は、鍋を加熱する加熱コイルと、前期加熱コイルに電力を供給する加熱手段と、前記加熱コイルの上部で鍋を載置するトッププレートと、前記トッププレート下面に配し鍋底面から放射される赤外線を検知する赤外線センサと、前記赤外線センサの受光面に装着した所定の帯域の波長の光を透過させるバンドパスフィルターと、前記赤外線センサの出力を増幅するアンプと、前記アンプの出力から鍋底面温度を算出する温度算出手段と、前記トッププレート下面に配し前記鍋へ参照用の赤外線を照射する発光手段と、前記発光手段をパルス駆動するパルス駆動手段と、前記鍋からの反射光を測定する反射光測定手段と、前記反射光測定手段の出力から前記鍋の反射率を算出する反射率算出手段と、前記温度算出手段と反射率算出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を備え、前記発光手段は、パルス駆動を行うことによりＩｆを大きくし、トッププレートを透過させる参照用の赤外線の照度を向上させることによって、周囲温度に影響されずに、高精度に鍋の温度測定が出来る加熱調理器としているものである。
【００１７】
請求項５〜７に記載の発明は、反射光測定手段に、二重積分型回路あるいは同期検波型回路あるいはＶｐｐ検出型回路や、微弱光パルス検出回路や、ＰＬＬ回路を用いて、より精度良く反射光を検出することが可能となるものである。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、ゼロ・バイアスを与え、暗電流をキャンセルするようにすることで、精度の良い反射光測定が可能となる。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、反射光測定手段の直流電源は、発光手段の直流電源と別電源とすることで、耐ノイズの高い反射光測定が可能となる。
【００２０】
請求項１０から１１に記載の発明は、検出出力にローパスフィルターもしくはバンドパスフィルターを入れたり、外乱光をカットする導光部を設けたりすることで、加熱手段のノイズや外乱光を低減し、よりより精度良く反射光を検出することが可能となるものである。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
（実施例１）
図１は本実施例における調理器の構成を示すブロック図である。本実施例の加熱調理器は、トッププレート１に載置し調理物を加熱調理する鍋２と、鍋２を加熱する加熱コイル３と、加熱コイル３に高周波電流を供給し、鍋２を加熱する加熱手段４と、トッププレート１下面に配し鍋２の底面から放射される赤外線を検知する赤外線センサ５と、赤外線センサ５の受光面に装着した所定帯域の波長の光を透過させるバンドパスフィルター２８と、赤外線センサ５に一体化されその出力を増幅するアンプ２９と、このアンプ２９の出力から鍋２の底面温度を算出する温度算出手段３０と、同じくトッププレート１下面に配し鍋２へ所定の波長の参照用の赤外線を照射する発光手段３１と、発光手段３１内の発光素子をパルス駆動するパルス駆動手段３２と、鍋２の底面からの参照用の赤外線の反射光を測定する反射光測定手段３３と、反射光測定手段３３の受光面に装着した所定帯域の波長の光を透過させるバンドパスフィルター３４と、反射光測定手段３３の出力から鍋２の底面の反射率を算出する反射率算出手段３５と、温度算出手段３０と反射率算出手段３５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３６を備え、トッププレート１を透して鍋２底面の赤外線反射率を算出することで、温度算出手段３０の出力を補正するようにしたものである。３７は冷却手段、３８は同温度制御手段である。
【００２３】
次に実施例１の動作を説明する。図示していない電源スイッチを投入し、操作スイッチで所定の温度を設定すると、制御手段３６が加熱手段４を制御して加熱コイル３に所定の電力を供給する。加熱コイル３に高周波電流が供給されると、加熱コイル３から誘導磁界が発せられ、トッププレート１に載置した鍋２の底部が誘導加熱される。この熱によって鍋２の温度が上昇し、鍋２内の調理物が調理される。赤外線センサ５は受光した赤外線のエネルギーに比例した電圧を出力するもので、熱応答型検出器であるボロメータ、熱電対を一点に集めたサーモパイル、焦電素子あるいは、量子型のＨｇＴｄＴｅやＩｇＡｓ等シリコン素子の検出器を用いている。
【００２４】
従って、鍋２の温度が上昇すると鍋２の底面からの赤外線放射強度も強くなり、赤外線センサ５が受光する赤外線エネルギー量が増え、赤外線センサ５の出力信号電圧が高くなる。
【００２５】
上述したように、トッププレート１は４μｍ以下の波長の赤外線しか透過せず、赤外線センサ５に届く赤外線エネルギーは微弱であるが、モジュールとして赤外線センサ５と一体化されたアンプ２９で５００〜５０００倍程度に増幅した後に出力することで、Ｓ／Ｎ比を確保し、実用的な温度測定を可能としている。
【００２６】
また、測定誤差となるトッププレート１自身から放射される赤外線をカットするため所定帯域（例えば、０．８〜６．５μｍ、上限波長はトッププレート１の透過波長域とする）の波長の光を透過させるのバンドパスフィルター２８を赤外線センサ５の受光面に装着している。温度算出手段３０はアンプ２９の出力信号電圧から上記のステファン・ボルツマンの式を基にした不定積分式あるいは累乗形の近似式を用いて鍋２の底面温度を算出し、制御手段３６に送る。
【００２７】
次に、トッププレート１下面に配し、パルス駆動手段３２により所定のデューティで駆動される発光手段３１が鍋２へ参照用の波長０．５〜１．５μｍの赤外線を間欠照射し、鍋２の底面からの参照用の赤外線の反射光を反射光測定手段３３が測定する。そして、反射率算出手段３５が反射光測定手段３３の出力から鍋２の底面の反射率を算出する。この算出した反射率（≒１−放射率）信号を入力して、制御手段３６が温度算出手段３０出力から求まる鍋２の検知温度を補正することで、鍋底の非接触で高精度な温度測定が可能となる。
【００２８】
図２に対象物（鍋２）の反射率と、その反射光による反射光測定手段３３の検出出力との関係をグラフで示す。対象物の反射率と検出出力は良好な比例関係にあり、発光手段３１内の発光素子の駆動電流Ｉｆが大きいほど、反射光測定手段３３内の受光素子での検出出力も大きくなる。グラフ２から分かるように、反射率が１未満から、０を超える値までを検出可能なため、全ての鍋種と調理シーンに対応することが出来る。
【００２９】
以上に述べたように、特に本実施例１によれば、パルス駆動手段３２により発光手段３１内の発光素子を間欠駆動することにより、発光素子の温度上昇による劣化の問題を解消し、ＤＣ駆動時より大きな駆動電流Ｉｆで駆動できるため、より大きな検出出力が得られ、反射率算出手段３５は正確な反射率を測定できる。
制御手段３６は、温度算出手段３０の出力する温度信号を、反射率算出手段３５の出力する反射率信号によって補正して正確で応答性の良い検出温度を演算で求め、この検出温度により加熱コイル３に供給する電力を制御する。従って、鍋２の底面温度が設定された温度となり、調理時に必要な微妙な火加減を実現できるものである。
【００３０】
なお、上記の構成でも基本的な温度測定は可能であるが、前述のように、赤外線センサ５や、受・発光素子は周囲温度の影響を受けやすいので、冷却手段３７でセンサの周囲から冷却し、温度制御手段３８が、この冷却温度を所定の値に制御して、より精度が良く、安定した温度測定が出来るようにしている。
【００３１】
なお、反射率測定の誤差となる上記参照光の波長域以外の光は、反射光測定手段３３の受光面に装着したバンドパスフィルター３４がカットする。一般的には、バンドパスフィルター３４を受光素子表面に装着した状態で、供給されている。
【００３２】
なお、参照光の波長０．５〜１．５μｍでは、トッププレート１の反射率：ρは略々０に近く、低い値を示すので、トッププレート１からの反射による散乱光や、高温物体である加熱コイル３の反影の影響は少ない。
【００３３】
また、波長０．５〜１．５μｍの赤外線はトッププレート１で殆ど減衰することがなく、８０％を越える量が透過するので、精度の良い反射率測定が行える。また、この測定した反射率は、一般に使用される鍋種に於いては、バンドパスフィルター２８を通して赤外線センサ５に受光される波長帯域の赤外線における反射率と同じである。
【００３４】
なお、発光手段３１内の発光素子と反射光測定手段３３内の受光素子の取付角度（図３に送受光部の要部断面図を示す。θ１、θ１‘が取付角度である。）は、鍋２までの距離の変化を考慮して、どのような場合でも均一に最大反射光が得られるような値に決定する。
【００３５】
なお、赤外線センサ５とアンプ２９を一体化しない方法も考えられるが、一体化して赤外線センサ５の検知出力を直ちに増幅してから、配線出力した方がＳ／Ｎ比及び耐ノイズ性の向上が図れる。
【００３６】
なお、鍋側面の反射率を測定し、赤外線センサによる温度測定値を補正する製品も実用化され、使用に供されているが、側面の測定には様々な障害物、例えば、鍋から生じる水蒸気や油、調理用に置かれた調理用材料や、ボール等の調理器具が考えられる。従って、鍋と発光・受光部間は遮断され、測定不可能となったり、測定値に誤りが生じるケースが多く存在するため、鍋底面の反射率を測定する本発明の方式の方が優れており、構成上からも別の技術であるのは、明らかである。
【００３７】
（実施例２）
本実施例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。この実施例２は、発光手段３１のパルス駆動デューティは、５０％もしくは、発光手段３１内の発光素子のＩｆが最大値となるようなデューティで駆動するようにした点が上記の実施例１とは異なるものであり、この点を中心に説明する。図４は、パルス駆動手段３２にデジタルＩＣのインバータを用いた例を示した回路図である。図４で４０は直流電源、４１〜４４はＣＭＯＳインバータ、４５はトランジスタ、４６は発光手段３１の正キャリア引き抜き用の抵抗で、発光手段３１と並列接続しても良い。４７〜４９は電流制限用の抵抗、５０はコンデンサ、５１はコンデンサ５０と共に充放電の時定数を決める抵抗である。
【００３８】
次に動作を説明すると、インバータ４３の出力がＨｉｇｈの時、コンデンサ５０に抵抗５１を通して充電を始めると、インバータ４１の入力は徐々に上がる。
そして、インバータ４１の上限スレッショルド電圧ＶＴＨを越えると、各インバータは反転し、インバータ４３の出力がＬｏｗとなり、コンデンサ５０は抵抗５１を通して放電を始める。
【００３９】
次に、インバータ４１の下限スレッショルド電圧ＶＴＬを下回ると、各インバータは再び反転する。以上の動作を繰り返して、図４の回路はデューティ５０％で発振し、発光手段３１は間欠駆動される。ここで、抵抗５１に並列に低ＶＦのショットキー・バリアあるいはゲルマニウムダイオード５２と抵抗５３の直列回路（図示せず）を並列接続すれば、トランジスタ４５のＯＮ時間は同じで、ＯＦＦ時間長くすることが出来る。すなわち、任意のデューティ比を設定することが可能となる。
【００４０】
図５は、発光手段３１内の発光素子のＩｆＤＣと周囲温度との関係、及び、デューティ比とＩｆｐｕｌｓｅとの関係を示すグラフである。図５（ａ）より発光素子のディレーティングレシオは−０．８ｍＡ／℃であるから、周囲温度上昇を７５℃までとすると図５（ｂ）より５０％デューティ（Ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ＝０．５）でＩｆｐｅａｋ５０＝４２ｍＡ、１０％デューティ（Ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ＝０．１）でＩｆｐｅａｋ１０＝１８０ｍＡ、１％デューティ（Ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ＝０．０１）でＩｆｐｅａｋ１＝９６０ｍＡの電流が流せることが分かる。ＤＣ駆動では２０ｍＡまでしか流せないことから、パルス駆動を行うことで２倍から４８倍のＩｆを流せることになり、照射光強度も上がり、精度の良い反射光測定を行うことが可能となる。実験して求めた結果では、Ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ＝０．１〜０．５が反射光の強度が安定すると共に、回路要因によりデューティ比がばらついても素子の劣化を防ぐことが出来るので、この範囲で用いると良い。従って、この回路形式ではＩｆｍａｘ．は、実用的には１８０ｍＡ／Ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ＝０．１が妥当である。
【００４１】
なお、直流電源４０の電圧は、インバータ４１〜４４に４０００シリーズのＣＭＯＳ−ＩＣを用いる場合は、１２Ｖ程度、ＨＣやＡＨＣファミリを用いる時は５．５Ｖ程度にする。
【００４２】
なお、抵抗４９は回路の構成上、インバータ４１の入力に定格を越えた電圧が加わるため、入力保護用に入れてあり、１０ｋΩから５００ｋΩ程度が適当な値である。あまり、大きくなると抵抗４９にノイズが乗り、出力の反転時にチャタリングを生じることがある。逆に抵抗４９が小さすぎると、インバータ４１の入力端子に過大電流が流れ、ＩＣを損傷したり、ＩＣの種類を換えると発振周波数が変化することになる。
【００４３】
また、発振周波数はｆｏｓｃ≒１／（２．２Ｃ４９Ｒ５０）の計算で目安が出せる。
【００４４】
（実施例３）
本実施例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。発光手段３１のパルス駆動デューティは、発光素子の素子温度を検出し、可変するようにした点が上記の実施例１から２とは異なるものであり、この点を中心に説明する。
【００４５】
図６は、パルス駆動手段３２にデジタルＩＣのインバータとＰＴＣ（正特性）サーミスタを用いた例を示した回路図である。図６で５４は発光手段３１近傍に配置したＰＴＣサーミスタ、５５、５６はこのＰＴＣサーミスタ５４の特性のリニアライズ用の抵抗、５７はショットキー・バリアあるいはゲルマニウムダイオードである。コンデンサ５０は抵抗５１とダイオード５７を介して放電され、抵抗５１と、ＰＴＣサーミスタ５４と抵抗５５の並列回路と、抵抗５６を介して充電される。ＰＴＣサーミスタ５４とリニアライズ用の抵抗５５、５６の値は、例えばＩｆｐｅａｋ＝２２０ｍＡを流すために、発光手段３１の温度が２５℃の時はＤｕｔｙ ｒａｔｉｏ＝０．１で、７５℃の時にＤｕｔｙ ｒａｔｉｏ≒０．０７となるような値に設定する。トランジスタ４５のＯＮ時間はコンデンサ５０と抵抗５１の時定数で決まるが、約１００μＳ（図５より）に設定する。ＰＴＣサーミスタは温度が上がると、抵抗値が上がるため、コンデンサ５０の充電時間が延び、トランジスタ４５のＯＦＦ時間が長くなり、デューティ比は小さくなる。
【００４６】
以上のように、発光素子の素子温度に応じてデューティ比を可変する動作により、例えば２２０ｍＡ（Ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ＝０．１〜０．０７）という大電流を周囲温度−２５℃〜＋７５℃の環境下で流すことが可能となり、照射光強度が上がり、精度の良い反射光測定を行うことが可能となる。
【００４７】
なお、本実施例では、インバータＩＣ１石（４素子入り）と、数本の抵抗と、コンデンサというシンプルな回路構成で、パルス駆動手段３２を構成したが、安価な回路構成であれば、他の手段、例えばコルピッツ発振回路とシュミット・トリガ・インバータを用いても良い。
【００４８】
（実施例４）
本実施例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。ＶｆＩｆ一定化手段により、発光手段３１内の発光素子のＶＦとＩｆとの積あるいは和あるいは差あるいは比を一定に保ち、且つ、パルス駆動手段により前記発光素子をパルス駆動するようにした点が上記の実施例１〜３とは異なるものであり、この点を中心に説明する。
【００４９】
図７は、ＶｆＩｆ一定化手段６０にＯＰアンプと掛算器を、パルス駆動手段３２にデジタルＩＣのインバータを用いた例を示した回路図である。図７で６１、６２は電流制限抵抗、６３は発光手段３１の電流Ｉｆを検出する抵抗、６４はＯＰアンプ、６５〜６８は抵抗でＯＰアンプ６４と差動増幅回路６９を形成し、発光手段３１内の発光素子のＶｆを測定するＶｆ測定手段としている。７０はＶｆ測定手段６９の出力とＩｆ検出抵抗６３の両端の電圧との積の演算を行う掛算器、７１は基準電源、７２はこの基準電源７１の基準電圧値と掛算器７０の出力を比較する比較器、７３はＭＯＳ−ＦＥＴ、７４はトランジスタである。比較器７２が基準電圧値と比較して、ＶｆとＩｆとの積が一定となるようにＭＯＳ−ＦＥＴ７３の出力を制御する。パルス駆動手段３２の出力でトランジスタ７４が所定のデューティ比（Ｄｕｔｙ ｒａｔｉｏ＝０．１〜０．０７）でＯＮ／ＯＦＦされ、発光手段３１はＶｆとＩｆとの積を常に一定に保った状態で間欠駆動されるので、大きな電流Ｉｆで駆動することが出来る。
【００５０】
トランジスタのＯＦＦ時間（発光手段３１の発光時間）はコンデンサ５０と抵抗５６とインバータ４１のスレッショルド電圧及びダイオード５７のＶｆ２で定まり（ＶＴＨ→ＶＴＬ＋Ｖｆ２）で定まり、ＯＮ時間（発光手段３１の消光時間）はコンデンサ５０と抵抗５６と抵抗７５とインバータ４１のスレッショルド電圧で定まる（ＶＴＬ＋Ｖｆ２→ＶＴＨ）。
【００５１】
パルス駆動手段３２で間欠駆動することにより、大きな電流Ｉｆで駆動出来る。すなわち大きな反射光検出出力が得られると共に、ＶｆＩｆ一定化手段６０で発光手段３１のＶｆとＩｆの積を常に一定に保つことがでデューティ比が０．０７程度でも安定した反射光を得られる。さらに、発光手段３１から照射される放射束も図８のグラフに示すように、周囲温度への依存性がない、非常にフラットな特性となり、正確な反射率測定が可能となる。
【００５２】
なお、上記の回路ではスイッチング素子を駆動する電流もＩｆ検出用の抵抗６３に流れるため、バイポーラトランジスタ等に比べて駆動電力が一番低いＭＯＳ−ＦＥＴを用いた時が、ＶｆとＩｆとの積のあるいは和あるいは差あるいは比を一定化する精度が一番良くなる。
【００５３】
（実施例５）
本実施例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。この実施例５は、反射光測定手段３３は、二重積分型検出回路あるいは同期検波型回路あるいはＶｐｐ検出型回路のいずれかとした点が上記の実施例１〜４とは異なるものであり、この点を中心に説明する。
【００５４】
図９は本実施例の二重積分型検出回路の構成を示す回路図である。図９で７９は反射光測定手段３３内の受光素子であるフォト・トランジスタ、８０はＩ−Ｖ変換回路、８１はピーク検出回路である。間欠して受光される反射光によるフォト・トランジスタ７９の電流出力ｉｃを、Ｉ−Ｖ変換回路８０で大きな電圧出力に変換し、ピーク検出回路８１でそのピーク値を検出して出力している。８２はノイズバイパス用のコンデンサ、８３、８４はＩ−Ｖ変換比を決定する抵抗（本実施例では変換比＝１００としている）、８５はＯＰアンプ、８６、８７はバイアス用の分割抵抗、８８は抵抗、８９はコンデンサで、抵抗８８とコンデンサ８９でローパスフィルタ９０を構成する。９１、９２は増幅度を決定する抵抗（本実施例では増幅度＝１としている）、９３はＯＰアンプ、９４はダイオード、９５は出力保護抵抗、９６はピーク値を保持するコンデンサ、９７はリセットスイッチである。
【００５５】
次に図１０のタイミング図を用いて動作を説明する。発光手段３１をパルス駆動手段３２で間欠駆動しているため、反射光測定手段３３で受光する反射光も間欠して入光し、この入光する反射光による電流出力ｉｃをＩ−Ｖ変換回路８０で増幅すると図１１（ａ）に示すような矩形波となる。ＯＰアンプ８５のバイアス電圧は、その出力電圧ＶＣ８９が発光手段３１がＯＦＦで参照光が無い時に０以上の値となり、発光手段３１がＯＮで参照光があり、且つ、鍋のある時はマイナスの値となるように、抵抗８６と抵抗８７で設定している。
【００５６】
ここで、リセットスイッチ９７をＯＮして、ピーク値ホールド用のコンデンサ９６の電荷を充分に放電した後、リセットスイッチ９７をｔ０でＯＦＦすると、コンデンサ９６の電圧はＩ−Ｖ変換回路８０の出力が正の期間は零を保ち、負になると充電を始め（図１１のｔ１）、ピーク値に達した後は（図１１のｔ２）、その値を保持する。従って、反射率算出手段３５はリセットスイッチ９７をＯＦＦしてから、所定の時間が経過した後に、ピーク検出回路８１の出力を入力すれば、鍋の反射率に応じた安定した信号を入力することが出来る。
【００５７】
なお、コンデンサ８２とローパスフィルタ９０で高周波ノイズは除去している。また、パルス駆動周波数５ｋＨｚで、Ｉ−Ｖ変換比は１００程度で十分なＳ／Ｎ比を得られる。また、時間ｔ０は動作原理より任意のタイミングで良い。
【００５８】
次に本実施例の同期検波型回路図を図１１に示す。図１１で７９は反射光測定手段３３内の受光素子であるフォト・トランジスタ、１０１はＣ−ＭＯＳＩＣのアナログスイッチ、１０２は電流検出用抵抗、１０３はピーク検出回路、１０４はパルス遅延回路、１０５はリセットスイッチである。１０６はＯＰアンプ、１０７はダイオード、１０８は出力保護抵抗、１０９はピーク値保持用のコンデンサ、１１０は抵抗、１１１は遅延用コンデンサである。
【００５９】
次に、図１２のタイミング図に基づいて動作を説明する。アナログスイッチ１０１は図７のデジタルＩＣのインバータを用いたパルス駆動手段３２の出力ＶＯＳＣの反転信号を遅延した信号ＶＳＷＧ１０１でＯＮ／ＯＦＦする。（図１２（ｂ）、ＶＣＮＴ１０１がＨｉｇｈの時は、アナログスイッチ１０１はＯＮ、ＶＣＮＴ１０１がＬｏｗの時はアナログスイッチ１０１はＯＦＦである）時間ｔ３でリセットスイッチ１０５をＯＦＦすると、時間ｔ４で反射光に比例したフォト・トランジスタ７９の電流出力ｉｃ（図１２（ａ））が流れ始めるが、アナログスイッチ１０１がＯＮしているので、Ｖｏは零のままである。
【００６０】
パルス遅延回路１０４で遅延操作されたアナログスイッチ１０１が時間ｔ５でＯＦＦすると、反射光によるフォト・トランジスタ７９の電流ＩｃとＲ１０２との積の電圧Ｖｏ＝Ｉｃ×Ｒ１０２が、ピーク検出回路１０３のコンデンサ１０９に充電され、ｔ６以降も保持される（図１２（ｃ））。反射率算出手段３５はスイッチ１０５をＯＮしてコンデンサ１０９を放電した後、スイッチ１０５をＯＦＦし、所定時間後にパルス駆動手段３２の出力ＶＯＳＣに同期してピークホールドされた反射光に比例した電圧Ｖｏを入力することで、鍋２の底面の反射率を算出することが出来る。なお、リセットスイッチ１０５をＯＦＦするタイミングは、アナログスイッチ１０１がＯＮしている期間内が望ましい。
【００６１】
次に本実施例のＶｐｐ検出型回路図を図１３に示す。図１３で７９は反射光測定手段３３内の受光素子であるフォト・トランジスタ、１２０は光電流検出用の抵抗、１２１、１２２はコンデンサ、１２３、１２４はダイオード、１２５、１２８はＯＰアンプ、１２６、１２７と、１２９、１３０はＯＰアンプ１２５、１２８の増幅度を決定する抵抗、１３１、１３２はＯＰアンプ１２８にバイアス電圧を与える抵抗、１３３、１３４はリセット用のアナログスイッチである。
【００６２】
次に、図１４のタイミング図に基づいて動作を説明する。パルス駆動手段３２により発光手段３１が間欠駆動され、その反射光によるフォト・トランジスタ７９の電流出力Ｉｃは抵抗１２０で電圧に変換される（図１４（ａ））。ＯＰアンプ１２８のバイアス電圧は、出力電圧Ｖ１が発光手段３１がＯＦＦで参照光が無い時に０を越える値となり、発光手段３１がＯＮで参照光があり、且つ、鍋のある時はマイナスの値となるように抵抗１３１と抵抗１３２で設定している（図１４（ｂ））。
【００６３】
まず、アナログスイッチ１３３、１３４をＯＮして、コンデンサ１２１、１２２の電荷を放電した後、時間ｔ７（図１４）でアナログスイッチ１３３、１３４をＯＦＦする。
【００６４】
出力電圧Ｖ１がプラスのピークでは、ＯＰアンプ１２８の出力に接続されたダイオード１２３が理想ダイオードとして働き、コンデンサ１２１の右端子側をアース電位に保つので、コンデンサ１２１は抵抗１２０の両端の電圧の正のピーク値に正しく充電される。
【００６５】
一方、抵抗１２０の両端の電圧がそれよりも下がるとダイオード１２３はＯＦＦとなり、抵抗１２０の両端の電圧の負のピーク値では、コンデンサ１２１の右端子側に、先ほど充電された正のピーク値が加算された電圧が生じる。ＯＰアンプ１２５とダイオード１２４、抵抗１２６、１２７がピーク検出器として動作するため、コンデンサ１２２には正負のピーク値を加算した値Ｖｐｐに正しく充電される（図１４（ｃ））。反射率算出手段３５は、このＶｐｐ値を反射光測定手段３３の出力Ｖｏとして入力するので、安定した反射光信号を入力し、鍋２底面の反射率を算出することが出来る。
【００６６】
本実施例では特に、ＶＰＰ値を測定することで、参照光に近い波長の外乱光の影響や、素子温度の変化による光電流の変動を排除して、精度の良い反射率測定を行うことが出来る。
【００６７】
なお、リセット用のアナログスイッチ１３３、１３４をＯＦＦする時間ｔ７は、Ｖ１の出力電圧は、全てＶＰＰ値より低い値なので、任意の時間で良い。また、アナログスイッチのＯＮ抵抗が、ＯＰアンプ１２５、１２８の出力保護抵抗を兼ねている。
【００６８】
なお、二重積分型検出回路及び同期検波型回路でも、参照光に近い波長の外乱光の影響や、素子温度の変化による光電流の変動を出来るだけ排除するように、参照光が無い時の検出電圧をアース電位の近くになるように構成している。
【００６９】
（実施例６）
本実施例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。この実施例６は、反射光測定手段は、微弱光パルス検出回路とした点が上記の実施例１〜５とは異なるものであり、この点を中心に説明する。図１５は本実施例の構成を示す微弱光パルス検出回路図である。図１５で１３９は反射光測定手段３３内の受光素子であるフォト・ダイオード、１４０、１４１はフォト・ダイオード３３に逆バイアスを与える抵抗、１４２、１４３はコンデンサ、１４４は電荷増幅回路、１４５は波形整形回路、１４６はピーク検出回路、１４７〜１５０はＯＰアンプ、１５２〜１５７はコンデンサ、１５８〜１６４は抵抗、１６５は可変抵抗、１６６はダイオード、１６７はリセットスイッチである。
【００７０】
次に、図１６のタイミング図に基づいて動作を説明する。パルス駆動手段３２により発光手段３１が間欠駆動される。本実施例では、駆動電流の平均値、すなわち消費電流を節電するため、発光時間を１００マイクロ秒未満、例えば、５０マイクロ秒に設定ししている。前記、発光手段３１の照射する所定波長の赤外線の反射光によるフォト・ダイオード１３９の電流出力ｉｄは電荷増幅回路１４４で電圧に変換される（図１６（ａ））。コンデンサ１５３と抵抗１５９で時定数Ｔ１を、コンデンサ１５４と抵抗１６０で時定数Ｔ２を、コンデンサ１５６と抵抗１６３で時定数Ｔ３を生成する。
【００７１】
本実施例ではＴ１＝Ｔ３としているので、波形整形回路１４５の出力パルスの立ち上がり時間Ｔｏは、Ｔｏ＝Ｔ１＋Ｔ２となる。まず、リセットスイッチ１６７をＯＮして、コンデンサ１５７の電荷を放電した後、時間ｔ１０（図１６）でリセットスイッチ１６７をＯＦＦする。出力電圧Ｖ２に従って、コンデンサ１５７は充電され、ピーク値となるｔ１２以降はピーク検出器１４６によりピーク値で保持される。（図１６（ｃ））。反射率算出手段３５は、このピーク値を反射光測定手段３３の出力Ｖｏとして入力するので、安定した反射光信号を入力することが出来る。
【００７２】
本実施例では特に、継続時間が１００マイクロ秒未満の微弱な光パルスの光量を電荷増幅器で増幅し、その光量に比例した電圧を、波形整形回路により所定のパルスの振幅に変換することで安定した反射光測定が行えるもので、低消費電力な反射率測定を可能としている。
【００７３】
なお、微弱光パルス検出回路は感度が高いため、外部の電気雑音を拾いやすいため、電気的なシールドを完全に行う必要がある。また、センサ周辺の機械的な振動によるマイクロフォニック雑音を防ぐために、防振処理を施す必要もある。
【００７４】
（実施例７）
本実施例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。この実施例７は、ＰＬＬ回路で受光パルスに同期するようにした点が上記の実施例１〜６とは異なるものであり、この点を中心に説明する。
【００７５】
図１７は本実施例におけるＰＬＬ回路による反射光検出部の構成を示す回路図である。図１７で１７０は可変抵抗、１７１、１７２はシュミット・トリガ・インバータ、１７３はＤタイプ・フリップフロップ、１７４は市販のＩＣ化されたＰＬＬ回路、１７５、１７６はリトリガラブル・モノステーブル・マルチバイブレータ、１７７、１７８はアナログスイッチ、１７９は反射光電流に比例した電圧値を保持するコンデンサ、１８０はＯＰアンプ、１８１は積分回路である。
【００７６】
本実施例では、ＰＬＬ回路１７４は、位相比較器１８２と、ループフィルタ１８３と、ゲインアンプ１８４と、電圧制御発振器１８５から成り、積分回路１８１は抵抗１８６、１８７と、コンデンサ１８８と、ダイオード１８９とで構成している。抵抗１９０とコンデンサ１９１、抵抗１９２とコンデンサ１９３はそれぞれマルチバイブレータ１７５、１７６の出力パルス幅を決める外付け抵抗とコンデンサである。
【００７７】
次に、図１８のタイミングチャート図を基づいて動作を説明する。鍋２が載置されていない時は、反射光がなく抵抗１０２の両端の電圧はほぼ零であり、インバータ１７１の出力は連続してＨｉｇｈとなり、積分回路１８１のコンデンサもＶｄｄまで充電される（図１７の（ｂ））。
【００７８】
従って、アナログスイッチ１７８がＯＮとなり、反射光測定手段としての出力Ｖｏも零となる（図１７の（ｆ））。鍋２が載置され、反射光による検出電流ｉｃにより、抵抗１０２の両端に電圧ＶＲ１０２のＨｉｇｈパルスが生じると（図１７の（ａ）、時間ｔ１３）、インバータ１７１の出力にＬｏｗのパルスが生じると、放電時間を充電時間より長めに設定している積分回路１８１のコンデンサ１８８の電圧はアナログスイッチ１７８のスレッシュド電圧ＶＩＨ未満に保たれるため、アナログスイッチ１７８はＯＦＦする。
【００７９】
一方、インバータ１７２のパルス（図１７の（ｃ））をＤタイプ・フリップフロップ１７３で１／２分周した矩形波信号にＰＬＬ回路１７４が同期するため、ＰＬＬ回路１７４内の電圧制御発振器１８５の出力矩形波信号（図１７の（ｄ））は正確に電圧ＶＲ１０２のＨｉｇｈパルスに同期して、且つ、そのＨｉｇｈパルスを１／２分周した矩形波信号となる。この矩形波信号の立ち上がりマルチバイブレータ１７５で遅延し（図１７の時間ｔ１３〜時間ｔ１４）、マルチバイブレータ１７６でアナログスイッチ１７７をＯＮするコントロール信号パルス（図１７の（ｅ））を出力する。
【００８０】
このコントロール信号パルスで、反射光電流による電圧ＶＲ１０２をアナログスイッチ１７７でサンプリングし、コンデンサ１７９とＯＰアンプ１８０で保持する（図１７の（ｆ））。反射率算出手段３５は反射光に比例した電圧Ｖｏを入力することで、鍋２の底面の反射率を算出することが出来る。
【００８１】
特に本実施例では、ＰＬＬ回路で反射光による検出電流ｉｃにより、抵抗１０２の両端に生じる電圧ＶＲ１０２のＨｉｇｈパルスに同期した矩形波信号を生成し、この矩形波信号の立ち上がりに同期してサンプリングするため、電圧ＶＲ１０２のＨｉｇｈパルスに加熱手段によるノイズ等が重畳されても瞬間的に変形しても、正確に電圧ＶＲ１０２の反射光に比例する電圧部分を安定して入力することが可能となる。
【００８２】
なお、Ｄタイプ・フリップフロップ１７３のＣＬＲとＰＲ端子はＶｄｄに接続している。また、ダイオード１８９にはＶＦの小さいショットキー・バリア・ダイオードを用いている。また、直流電源４０はインバータ１７１、１７２、フリップフロップ１７３、ＰＬＬ１７４、マルチバイブレータ１７５、１７６、アナログスイッチ１７７、１７８に、４０００シリーズのＣＭＯＳ−ＩＣを用いているので、１２Ｖ程度に設定し、反射光電流の検出レンジを広めに取っている。
【００８３】
（実施例８）
本実施例は、調理器としての基本構成は実施例１から７と同様であり、基本構成についての説明は省略する。この実施例１０は、フォト・ダイオードの逆バイアスを零にすることで暗電流をキャンセルするようにした点が上記の実施例とは異なるものであり、この点を中心に説明する。
【００８４】
図１９は本実施例におけるゼロ・バイアス型の反射光測定手段の回路図である。図１９で１９５、１９６はＯＰアンプ、１９７〜２００は抵抗、２０１はダイオード、２０２はコンデンサ、２０３はリセットスイッチである。抵抗１９８〜２００と、ダイオード２０１と、コンデンサ２０２と、ＯＰアンプ１９６でピーク検出回路２０４を構成する。２０５はノイズ対策に反射光測定手段の検出出力にローパスフィルタもしくはバンドパスフィルタである。フォト・ダイオード１３９から負荷へ流れだす電流Ｉｄは、Ｉｄ＝ＩＬ＋Ｉｓ（１−ｅＶｄ／Ｖｒ）となり、入射光に比例した光起電流ＩＬの項と、入射光が零の時の出力電流Ｉｓ（１−ｅＶｄ／Ｖｒ）の項があり、後者を暗電流と呼んでいる。暗電流は測定の誤差となるため、小さければ小さいほど良い。暗電流はフォト・ダイオード１３９へ印加する逆電圧が大きいほど、大きくなるため、本実施例では、図１９に示すように、ＯＰアンプ１９５の仮想接地点にフォト・ダイオード１３９を電流源として接続している。従って、フォト・ダイオード１３９へのバイアスが零のため、暗電流は極めて小さくなる。
【００８５】
次に動作を図２０のタイミング図に基づいて説明する。発光手段３１をパルス駆動手段３２で間欠駆動しているため、反射光測定手段３３で受光する反射光も間欠して入光し、この入光する反射光による電流出力ｉｄをゼロ・バランス型回路で増幅すると図２０（ａ）に示すような波形となる。発光手段３１がＯＦＦで参照光が無い時は０となり、発光手段３１がＯＮで参照光があり、且つ、鍋のある時はその反射率の応じたマイナスの値となる（反射率が大きいほど、マイナスとなる度合いが大きい）。
【００８６】
ここで、リセットスイッチ２０３をＯＮして、ピーク値ホールド用のコンデンサ２０２の電荷を充分に放電した後、リセットスイッチ２０３をｔ１６でＯＦＦすると、コンデンサ２０２の電圧はゼロ・バランス型増幅回路の出力が零の期間は零を保ち、負になると充電を始め（図２０のｔ１７）、ピーク値に達した後は（図２０のｔ１８）、その値を保持する。従って、反射率算出手段３５はリセットスイッチ２０３をＯＦＦしてから、所定の時間が経過した後に、反射光測定手段の出力Ｖｏを入力すれば、鍋の反射率に応じた安定した信号を入力することが出来る。
【００８７】
なお、ＯＰアンプ１９０の入力電流は誤差になるので、入力バイアス電流の小さいＦＥＴ入力型のＯＰアンプを使用する。また、ゼロ・バイアスのため、フォト・ダイオード１３９の接合容量が大きくなり、速い動作を行えないため、発光手段の駆動パルスはデューティ比を１／２以下にし、ＯＦＦ期間を長めに取る。
【００８８】
なお、フォト・ダイオードは、発光手段３１とは光を介して接続されることにより、反射光測定手段の直流電源は、発光手段の直流電源と別電源にすれば完全に絶縁されるため、加熱手段から重畳されてくるスイッチングノイズ等を遮断し、低ノイズな反射光測定を行うことが出来る。また、反射光測定手段の直流電源は、トランスと３端子レギュレータ等を用いた低ノイズタイプの電源を使用する。
【００８９】
なお、ノイズ対策に反射光測定手段の検出出力にローパスフィルターもしくはバンドパスフィルターを入れて、加熱手段から重畳されてくる大きなノイズや、反射光測定手段３３内で発生する熱雑音や、ショット・ノイズや、フリッカノイズを低減し、より安定した反射率測定を行うた。
【００９０】
例えば、ローパスフィルタの遮断周波数は上記のノイズ及び商用電源周波数の１／Ｎ成分と同期しない、３３Ｈｚ等に設定する。従って、上記の各種ノイズはローパスフィルターもしくはバンドパスフィルターで遮断され、反射率に応じた信号のみが反射率算出手段へ入力され、より正確な反射率の測定を行い、より高精度に鍋の温度測定ができる誘導加熱調理器としているものである。
【００９１】
（実施例９）
本実施例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。この実施例１０は、外乱光をカットするため、鍋およびその照射点近傍から直接反射される赤外線のみを受光する導光部を設けた点が上記の実施例とは異なるものであり、この点を中心に説明する。図２１は本実施例における導光部周辺の要部断面図である。図２１で２０５は熱伝導性の高い材料からなる支持部材、２０６は導光部である。導光部２０６内面は鏡面仕上げを行い、赤外線を良く反射する材料を均一に塗布してある。
【００９２】
また、トッププレート１からの伝導熱を遮断するため、支持部材２０５及び導光部２０６とトッププレート１との間に空隙を設け、冷却ファン（図示せず）で左右両側もしくは下部から均一に冷却している。
【００９３】
以上の構成により、発光手段３１から照射された参照用の赤外線は、鍋２の底面にほぼ全て導かれ、鍋２の底面で反射した反射光もその大部分が受光手段３３に導かれると共に、トッププレート１の横面や、鍋２の周囲や、発光手段３１、受光手段３３の周囲から進入する外乱光を遮断することが可能となり、より高精度に鍋の温度測定ができる誘導加熱調理器としているものである。
【００９４】
なお、導光部の先端にレンズ等の集光手段を装着し、所定の角度からの反射光を集光し、光量を高めても良い。
【００９５】
【発明の効果】
以上のように本発明の発明は、鍋を加熱する加熱コイルと、前期加熱コイルに電力を供給する加熱手段と、前記加熱コイルの上部で鍋を載置するトッププレートと、前記トッププレート下面に配し鍋底面から放射される赤外線を検知する赤外線センサと、前記赤外線センサの受光面に装着した所定の帯域の波長の光を透過させるバンドパスフィルターと、前記赤外線センサの出力を増幅するアンプと、前記アンプの出力から鍋底面温度を算出する温度算出手段と、前記トッププレート下面に配し前記鍋へ参照用の赤外線を照射する発光手段と、前記発光手段をパルス駆動するパルス駆動手段と、前記鍋からの反射光を測定する反射光測定手段と、前記反射光測定手段の出力から前記鍋の反射率を算出する反射率算出手段と、前記温度算出手段と反射率算出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を備え、前記発光手段は、パルス駆動を行うことによりＩｆを大きくし、トッププレートを透過させる参照用の赤外線の照度を向上させることによって、周囲温度に影響されずに、高精度に鍋の温度測定が出来る加熱調理器が実現できるものである。
【００９６】
また、反射光測定手段に、二重積分型回路あるいは同期検波型回路あるいはＶｐｐ検出型回路や、微弱光パルス検出回路や、ＰＬＬ回路を用いて、より精度良く反射光を検出することが可能となるものである。
【００９７】
また、ゼロ・バイアスを与え、暗電流をキャンセルするようにすることで、精度の良い反射光測定が可能となる。
【００９８】
また、反射光測定手段の直流電源は、発光手段の直流電源と別電源とすることで、耐ノイズの高い反射光測定が可能となる。
【００９９】
さらに、検出出力にローパスフィルターもしくはバンドパスフィルターを入れたり、外乱光をカットする導光部を設けたりすることで、加熱手段のノイズや外乱光を低減し、よりより精度良く反射光を検出することが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における本実施例における調理器の構成を示すブロック図
【図２】対象物（鍋２）の反射率と、その反射光による反射光測定手段３３の検出出力との関係をグラフ
【図３】本発明の実施例における発光素子と受光素子の取付角度を示す要部断面図
【図４】本発明の実施例２における発光手段及びパルス駆動手段の回路図
【図５】（ａ）発光手段３１内の発光素子のＩｆＤＣと周囲温度との関係を示すグラフ
（ｂ）発光手段３１内の発光素子のデューティ比とＩｆｐｕｌｓｅとの関係を示すグラフ
【図６】本発明の実施例３における発光手段及びパルス駆動手段の回路図
【図７】本発明の実施例４における発光手段及びパルス駆動手段の回路図
【図８】（ａ）本発明の実施例における発光素子のＶＦＩｆの周囲温度による変化量を示すグラフ
（ｂ）本発明の実施例における発光素子の放射束の周囲温度に対する安定度を示すグラフ
【図９】本発明の実施例５における反射光測定手段の回路図
【図１０】本発明の実施例５におけるタイミングを示す図
【図１１】本発明の実施例５における反射光測定手段の回路図
【図１２】本発明の実施例５におけるタイミングを示す図
【図１３】本発明の実施例５における反射光測定手段の回路図
【図１４】本発明の実施例５におけるタイミングを示す図
【図１５】本発明の実施例６における反射光測定手段の回路図
【図１６】本発明の実施例６におけるタイミングを示す図
【図１７】本発明の実施例７における反射光測定手段の回路図
【図１８】本発明の実施例７におけるタイミングを示す図
【図１９】本発明の実施例８〜１０における反射光測定手段の回路図
【図２０】本発明の実施例８〜１０におけるタイミングを示す図
【図２１】本発明の実施例における発光素子と受光素子と導光部の取付角度を示す要部断面図
【図２２】トッププレート及び窓材の赤外線透過特性グラフ
【図２３】従来における誘導加熱調理器を示すブロック図
【符号の説明】
１ トッププレート
２ 鍋
３ 加熱コイル
５ 赤外線センサ
２８、３４ バンドパスフィルタ
２９ アンプ
３０ 温度算出手段
３１ 発光手段
３２ パルス駆動手段
３３ 反射光測定手段
３５ 反射率算出手段
３６ 制御手段
３７ 冷却手段
５５ ＰＴＣサーミスタ
７０ 掛算器
８１ ピーク検出回路
８０ Ｉ−Ｖ変換回路
１０６ ＯＰアンプ
Claims (12)
- 鍋を加熱する加熱コイルと、前期加熱コイルに電力を供給する加熱手段と、前記加熱コイルの上部で鍋を載置するトッププレートと、前記トッププレート下面に配し鍋底面から放射される赤外線を検知する赤外線センサと、前記赤外線センサの受光面に装着した所定の帯域の波長の光を透過させるバンドパスフィルターと、前記赤外線センサの出力を増幅するアンプと、前記アンプの出力から鍋底面温度を算出する温度算出手段と、前記トッププレート下面に配し前記鍋へ所定の波長の参照用の赤外線を照射する発光手段と、前記発光手段内の発光素子を駆動するパルス駆動手段と、前記鍋からの反射光を測定する反射光測定手段と、前記反射光測定手段の出力から前記鍋の反射率を算出する反射率算出手段と、前記温度算出手段と反射率算出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、前記発光手段は、トッププレートを透過させる参照用の赤外線の照度を大きな順方向電流Ｉｆを流すことで大きくし反射率の検出精度を上げるべく、発光手段に流す電流を間欠的なパルス駆動を行う加熱調理器。
- 発光手段のパルス駆動デューティは、略５０％で駆動するようにした請求項１に記載の加熱調理器。
- 発光手段のパルス駆動デューティは、発光素子の素子温度を検出し、可変するようにした請求項１に記載の加熱調理器。
- ＶｆＩｆ一定化手段を備え、ＶｆＩｆ一定化手段は、発光手段の順方向電圧Ｖｆと順方向電流Ｉｆとの積あるいは和あるいは差あるいは比を一定に保つようにとした請求項１から３のいずれか１項に記載の加熱調理器。
- 反射光測定手段は、二重積分型検出回路あるいは同期検波型回路あるいはＶｐｐ検出型回路のいずれかとした請求項１から４のいずれか１項に記載の加熱調理器。
- 反射光測定手段は、微弱光パルス検出回路とした請求項１から４のいずれか１項に記載の加熱調理器。
- 反射光測定手段は、ＰＬＬ回路で受光パルスに同期するようにした請求項１から４のいずれか１項に記載の加熱調理器。
- 反射光測定手段内のフォト・ダイオードの逆バイアスを零にすることで暗電流をキャンセルするようにした請求項１から７のいずれか１項に記載の加熱調理器。
- 反射光測定手段の直流電源は、発光手段の直流電源と別電源とした請求項１から８のいずれか１項に記載の加熱調理器。
- ノイズ対策に検出出力にローパスフィルターもしくはバンドパスフィルターを備えた請求項１から９のいずれか１項に記載の加熱調理器。
- 外乱光をカットするため、鍋およびその近傍から直接反射される赤外線のみを受光する導光部を設けた請求項１から１０のいずれか１項に記載の加熱調理器。
- 発光手段のパルス駆動デューティは、発光素子のＩｆが最大値となるようなデューティで駆動するようにした請求項１から１１のいずれか１項に記載の加熱調理器。
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