JP2006029690A - ガス調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】照明や太陽光などの外乱光の影響を低減して、安定して調理容器の温度を検出すること。
【解決手段】調理物を入れる調理容器２１を加熱するガスバーナー２３と、このガスバーナーに対する燃料ガスの供給・遮断を行うガス弁２４と、調理容器２１の温度を検出する赤外線センサ２５と、この赤外線センサ２５の温度情報によりガス弁２４の開口量を調整して燃料ガスの供給量によって加熱量を制御する加熱制御手段２６とを備え、赤外線センサ２５は、赤外線検出素子２７と、この赤外線検出素子２７からの信号を増幅する増幅手段２８とを同一のプリント基板２９上に配置し、調理容器２１の温度を検出する。これによって外乱光の影響を低減し安定して調理容器の温度を検出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般家庭やオフィス、レストランなどで使用するガス調理器に関する。

従来、この種のガス調理器は、調理容器の側面に赤外線センサを設けて、調理容器の側面温度を検出して加熱量を制御している（例えば、特許文献１参照）。また該赤外線センサは、同様な調理容器の温度検出として誘導加熱調理器へ応用されている（例えば、特許文献２参照）。

図６は、特許文献２に記載された従来の誘導加熱調理器を示すものである。図６に示すように、調理容器１が載置されるトッププレート２と、このトッププレート２の下方に配設された加熱コイル３と、調理容器１の側面に対向して配置した赤外線センサ４と、加熱をオンまたはオフ操作する操作手段５と、加熱コイル３に高周波電流を流して調理容器１を誘導加熱する制御回路６と、インバータ特性により調理容器１の材質を特定する負荷検知手段７と、赤外線センサ４の温度信号と負荷検知手段７の信号により調理容器１の放射率を補正するデータベース８とを備えている。操作部５の電源または操作のスイッチが押されて加熱が開始されると、制御手段６からの信号により加熱コイル３から高周波磁界が発生し、この高周波磁界によって調理容器１が加熱され温度が上昇する。

また、負荷検知手段７は、インバータ特性情報により調理容器１が鉄系の鍋かまたは非磁性のステンレス製鍋か、あるいは加熱できない鍋かを検知している。調理容器１の放射率は、鉄系では０．８と高く、また非磁性ステンレス製では０．１と低いため、赤外線センサ４の温度値に誤差が生じている。この誤差を無くすためにデータベース８を用いて、調理容器１の放射率を補正している点が特徴である。この文献に開示された技術では、負荷検知手段７により調理容器１の放射率を求めて、赤外線センサ４の温度を補正し、さらに調理容器１の側方に赤外線センサ４を配置して調理容器１の側面温度を検出している。
特開平８−１７８２９５号公報 特開２００３−２６４０５５号公報

しかしながら、前記従来の構成では、赤外線センサが側面に配置されており、照明や太陽光などの外乱光の影響を受けやすいため、調理容器から放射される赤外線以外の外乱光の影響を受けて温度検出に誤差を生じやすいという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、赤外線センサを調理容器の底面に配置して外乱光の入光を低減する構成として、調理容器の温度を検出している。また、赤外線センサの赤外線検出素子と、赤外線検出素子の信号を増幅する増幅手段とをプリント基板上に配置することで、電気的ノイズの影響を受けにくい構成とし、調理容器の底面温度を安定して検出できるようにしたガス調理器を提供することを目的としている。

前記従来の課題を解決するために、本発明のガス調理器は、調理物を入れる調理容器と、前記調理容器を加熱するガスバーナーと、前記ガスバーナーへ燃料ガスを供給・遮断するガス弁と、前記調理容器の温度を検出する赤外線センサと、前記赤外線センサの温度情報により前記ガス弁の開口量を調整し前記ガスバーナーの加熱量を制御する加熱制御手段とを備え、前記赤外線センサは、前記調理容器から放射される赤外線を検出する赤外線検出素子と前記赤外線検出素子の信号を増幅する増幅手段とを有し、該赤外線検出素子と増幅手段とを同一のプリント基板上に配設したものであり、これによって、調理容器の加熱中心部の底面温度を検出することが可能となる。

本発明のガス調理器は、赤外線センサを調理容器の底面に配置して外乱光の入光を低減する構成としたことにより、調理容器の加熱中心部の底面温度を正確に検出することができる。また、赤外線検出素子と、該赤外線検出素子の信号を増幅する増幅手段とを同一のプリント基板上に配置することで、調理容器の温度を安定して検出することができる。

第１の発明は、調理物を入れる調理容器と、前記調理容器を加熱するガスバーナーと、前記ガスバーナーに対する燃料ガスの供給や遮断を行うガス弁と、前記調理容器の温度を検出する赤外線センサと、この赤外線センサの温度情報によりガス弁の開口量を調整して燃料ガスの供給量によって加熱量を制御する加熱制御手段とを設けている。また、赤外線センサは、赤外線検出素子とこの赤外線検出素子の信号を増幅する増幅手段とを同一のプリント基板上に配置することにより、調理容器の底面の温度を検出するようにしている。

第２の発明は、特に、第１の発明の赤外線センサを、プリント基板上に増幅手段の増幅度を調整する増幅度調整手段を設けることにより、赤外線センサの検出レベルを調整できるようにしている。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の赤外線センサを、調理容器から放射される赤外線を集光する導波管と、この導波管と一体化したプリント基板の上部を覆う外ケースとを設けることにより、導波管の熱容量を大きくして燃焼炎など周囲からの熱影響を低減するようにしている。

第４の発明は、特に、第３の発明の導波管を赤外線センサを駆動する回路ＧＮＤまたはアース接地、あるいは安定した電位に接続して、周囲からの電気的ノイズを低減する。

第５の発明は、特に、上記第１〜４のいずれか１つの発明の赤外線センサを、プリント基板の下方をシールドするシールド手段を有し、周囲からの電気的ノイズを低減する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるガス調理器の断面図を示すものである。図１において、調理物を入れる調理容器２１と、調理容器を載置するゴトク２２と、調理容器２１を加熱するガスバーナー２３と、このガスバーナー２３に対する燃料ガスの供給及び遮断を行うガス弁２４と、調理容器２１の温度を検出する赤外線センサ２５と、赤外線センサ２５の温度情報によりガス弁２４の開口量を調整して燃料ガスの供給量によって加熱量を制御する加熱制御手段２６とを備えている。また、赤外線センサ２５は、調理容器２１から放射される赤外線を検出して電気信号に変換するサーモパイルからなる赤外線検出素子２７と、この赤外線検出素子２７の信号を増幅する増幅手段２８とをプリント基板２９上に配置している。

なお、赤外線検出素子２７は、調理容器２１の温度が検出できれば良く、例えば焦電素子やゲルマニウム、フォトダイオードなどの温度検出素子が利用できる。また、赤外線センサ２５は、調理容器２１の載置部の中心部に設けているが、調理容器２１の温度が検出できればよく、本実施例の構成に限られるものではない。また、赤外線センサ２５を複数個設けて、調理容器２１の温度を検出できる構成にして、調理容器２１の温度分布を検出してより高精度に調理容器２１の温度が制御できるものである。

以上のように構成されたガス調理器について、以下その動作、作用を説明する。まず、図示していない電源を投入し、操作スイッチで調理が開始されると、加熱制御手段２６がガス弁２４を開口してガスバーナー２３へ燃焼ガスを供給する。ガスバーナー２３に燃焼ガスが供給されると、図示していない着火手段によって燃焼ガスが点火されて燃焼を開始する。この燃焼によってゴトク２２上に載置された調理容器２１の温度が上昇し、調理容器２１内の被加熱物が調理される。このとき、加熱制御手段２６は、赤外線センサ２５からの温度情報によって、被加熱物の調理の進行状態を把握でき、調理の進行状態に応じてガス弁２４の開口量を調節しガスバーナー２３に供給する燃焼ガスを調整する。こうして、調理容器２１内の被調理物は調理されるものである。

赤外線検出素子２７は、サーモパイルからなる赤外線検出素子で構成し、調理容器２１の底面から放射される熱エネルギーを検出している。赤外線検出素子２７は、熱エネルギーである光量を電流または電圧に変化して調理容器２１の温度を算出している。このように、赤外線センサ２５は調理容器２１の底面を非接触に検知して、調理容器２１の温度を演算して求めているため、応答性が速く調理容器２１の温度を正確に検知することができる。このため、加熱制御手段２４のガスバーナー２３に対する燃焼ガス制御も、調理容器２１の温度変化に即応したものとなっている。

赤外線検出素子２７は、調理容器２１の底面に対向して配置され、調理容器２１から放射される赤外線を検出する。この赤外線を電気信号に変換して増幅手段２８に送る。増幅手段２８は、赤外線検出素子２７からの電気信号を増幅して、加熱制御手段２６に送る。加熱制御手段２６は、電気信号を温度に換算して、調理容器２１の温度を求めている。

なお、赤外線検出素子２７は、一般的に調理容器２１などの対象物の温度と赤外線検出素子２７との温度差が検出できるものであり、図示していないサーミスタなどの温度検出手段によって、赤外線検出素子２７の温度を補正して調理容器２１の温度が求められる。調理容器２１から放射される赤外線量は微少であり、増幅手段２８までの電気信号は非常に小さい。これらの微少な電気信号をより安定して検出するために、プリント基板上赤外線検出素子２７と、増幅手段２８とを配置している。赤外線検出素子２７と増幅手段２８とを近傍に配置して、配線を短くすることで外乱の影響を低減することができる。つまり、調理容器２１から放射される赤外線を安定に検出することができ、調理容器２１の底面温度を検知して、調理物の温度に対応した温度制御ができるものである。

また、近年のガス調理器では、天板にガラス材料を用いたトッププレートが用いられている。このトッププレートを介して調理容器２１の底面温度を検出することで、赤外線センサ２５の汚れの影響を低減することも考えられる。トッププレートは、リシア系セラミック材料で形成している。このトッププレートの赤外線の透過率は、２．５μｍ以下の波長は良く透過し、２．５μｍ〜４μｍ以下のの波長は数十％透過する。また、４μｍ以上はほとんど透過しないものである。また、赤外線センサ２５は、ＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウムヒ素）のフォトダイオードからなり、受光感度波長は略０．７μｍ〜略２．７μｍである。このようにトッププレートを介して調理容器２１の温度が検出できるもので、同様に赤外線センサ２５の異常を検知することもできる。

なお、赤外線センサ２５は、フォトダイオードを用いているが、ＰＩＮフォトダイオードやＰｂＳ（硫化鉛）やＰｂＳｅ（セレン化鉛）若しくはＧｅ（ゲルマニウム）でも同様な動作ができる。

以上のように本実施の形態においては、調理容器２１から放射される赤外線を検出する赤外線検出素子２７と、この赤外線検出素子２７の信号を増幅する増幅手段２８とを同一のプリント基板上に配置することで、微少な赤外線信号を安定して検出することができるので調理容器２１の底面温度を正確に検出することができる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２のガス調理器の断面図である。本発明の実施の形態２の実施の形態１との相違点は、赤外線センサ２５は、プリント基板２９上に増幅手段２８の増幅度を調整する増幅度調整手段３０を設けて、赤外線センサ２５の検出レベルを調整できるようにした点である。また、増幅度調整手段３０は、オペアンプなどで構成した増幅手段２８の増幅率が可変できる可変抵抗器を用いている。

以上のように構成されたガス調理器について、以下その動作、作用を説明する。増幅度調整手段３０は、図示していない可変抵抗器の抵抗値を可変することで、増幅手段２８の増幅率が可変できるものである。赤外線センサ２５は、赤外線検出素子２７の感度ばらつきと、増幅手段２８の増幅率ばらつきによって、受光感度に差が生じる。加熱制御手段２６は、赤外線センサ２５の出力電圧からあらかじめ決められた温度換算式または、温度テーブルを用いて温度を算出している。

これらの温度換算式に適合するように温度センサ２５の出力を調整して、正確な温度検出が必要である。赤外線センサ２５の出力電圧調整は、一定の赤外線が放射する黒体炉を用いて、基準となる赤外線量を入光させて増幅手段２８の出力電圧が所定値となるように増幅度調整手段３０の可変抵抗を調整する。つまり、赤外線センサ２５の検出レベルをユニット毎に調整することが可能となり、安定に調理容器２１の温度が検出できる。

以上のように本実施の形態においては、赤外線センサ２５の検出レベルを増幅度調整手段３０により、出力電圧を所定値に調整することが可能となり、赤外線センサ２５が安定して調理容器２１の底面温度が検出できる。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３のガス調理器の断面図である。本発明の実施の形態３と実施の形態１との相違点は、赤外線センサは、調理容器２１から放射される赤外線を集光する導波管３１と、この導波管３１と一体化したプリント基板２９の上部を覆う外ケース３２とを設けて、導波管３１の熱容量を大きくして周囲からの熱影響を低減するようにした点である。また、導波管３１は、内面を反射率が高くなるように鏡面仕上げして、赤外線の集光率を高めている。

なお、導波管３１の反射率を高めるために鏡面仕上げしているが、例えば、鏡面仕上げした後に金メッキや銀メッキなど金属メッキを施すことで更に反射率が向上できる。また、内面を鏡面に仕上げる工法として、ローラバリッシングなど反射率を高める仕上げ工法を用いている。さらに、鏡面仕上げした内面に反射率の計時変化を防止する有機系の樹脂材料からなる保護層を設けて、反射率の劣化を防止することでより安定した温度検出が可能となる。

以上のように構成されたガス調理器について、以下その動作、作用を説明する。調理容器２１の底面から放射された赤外線は、導波管３１の内面を反射して赤外線検出素子２７に入光する。この入光した赤外線を赤外線検出素子２７が電気信号に変換する。反射率が高いと赤外線の入光量が多くなり、増幅手段２８の増幅度を低くすることができ、電気的ノイズに対するレベルが向上する。また、導波管３１は、プリント基板２９の上部を覆う外ケースと熱的に結合するように一体化されている。導波管３１を備えることによって、赤外線検出素子はガスバーナーと離すことができる。また、外ケースと熱的に結合することで、熱容量が増し周囲からの熱影響を低減できる。

なお、導波管３１の反射面の位置によっては、赤外線検出素子の視野を制限することができる。例えば、導波管３１の先端を鏡面仕上げせずに反射率を低くする面を形成することで、視野を絞ることもできる。このように導波管３１の内面の状態を変えることで、赤外線検出素子２７の視野を制限することも可能である。

以上のように本実施の形態においては、導波管３１によって、ガスバーナー２３から赤外線センサ２５を遠ざけることができるとともに、外ケース３２と熱的に結合することによって、赤外線センサ２５の温度が上昇することが低減され、安定に調理容器２１の底面温度が検出できる。

（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４のガス調理器の断面図である。本発明の実施の形態４と実施の形態３との相違点は、導波管は、赤外線センサ２５を駆動する回路ＧＮＤに接続して、周囲からの電気的ノイズを低減するようにしている点である。なお、導波管３１を回路ＧＮＤに接続しているが、安定した電位に接続することによって、外部からの電気的ノイズは低減できるものであり、例えばアース接地や赤外線センサ２５を駆動する電圧に接続しても同様な効果が得られる。

以上のように構成されたガス調理器について、以下その動作、作用を説明する。導波管３１は、赤外線検出素子２７を囲うように形成されている。この導波管３１を回路ＧＮＤに接続することにより、赤外線検出素子２７の周囲は回路ＧＮＤ電位に保たれている。このように赤外線検出素子２７は、導波管３１によってシールド効果が得られる。このシールド効果によって、外部からの電気的ノイズが低減できる。

以上のように本実施の形態においては、導波管３１を安定した電位に接続することによって、赤外線検出素子２７を外部からの電気的ノイズを低減するシールド効果が得られ、安定に調理容器２１の温度が検出できるガス調理器を実現することができる。

（実施の形態５）
図５は、本発明の実施の形態５のガス調理器の断面図である。本発明の実施の形態５と実施の形態１との相違点は、赤外線センサは、プリント基板２９の下方をシールドするシールド手段３３を設けて、周囲からの電気的ノイズを低減するようにした点である。また、シールド手段３３は、アルミ材料からなる板材で構成している。なお、シールド手段３３は、プリント基板２９の下方にシールド効果が得られるものであれば良く、例えば鉄などの磁性材料で構成しても良い。

以上のように構成されたガス調理器について、以下その動作、作用を説明する。シールド手段３３は、プリント基板２９の下方に配置され、赤外線センサ２５を駆動する回路ＧＮＤに電気的に接続されている。そしてこの回路ＧＮＤに接続することにより、プリント基板２９の下方がシールド効果が得られる。

なお、シールド手段３３を回路ＧＮＤに接続しているが、安定した電位に接続することによって、外部からの電気的ノイズは低減できるものであり、例えばアース接地や赤外線センサ２５を駆動する電圧に接続しても同様な効果が得られる。

以上のように本実施の形態においては、シールド手段３３によって、プリント基板２９の下方をシールドすることができ、赤外線センサ２５を外部からの電気的ノイズが低減できるもので、安定して調理容器２１の温度を検出することができる。

以上のように、本発明にかかるガス調理器は、赤外線検出素子と増幅手段を同一のプリント基板上に構成することによって、微少な赤外線信号を安定して検出し、調理容器の温度を正確に検出することが可能となる。よって一般家庭やオフィス等の調理器等に限らず簡易に温度制御が必要な技術分野において適用可能である。

本発明の実施の形態１におけるガス調理器の構成を示す断面図 本発明の実施の形態２におけるガス調理器の構成を示す断面図 本発明の実施の形態３におけるガス調理器の構成を示す断面図 本発明の実施の形態４におけるガス調理器の構成を示す断面図 本発明の実施の形態５におけるガス調理器の構成を示す断面図 従来例のガス調理器の構成を示す断面図

符号の説明

２１ 調理容器
２２ ゴトク
２３ 加熱コイル
２４ ガス弁
２５ 赤外線センサ
２６ 加熱制御手段
２７ 赤外線検出素子
２８ 増幅手段
２９ プリント基板
３０ 増幅度調整手段
３１ 導波管
３２ 外ケース
３３ シールド手段

Claims (5)

1. 調理物を入れる調理容器と、前記調理容器を加熱するガスバーナーと、前記ガスバーナーへ燃料ガスを供給・遮断するガス弁と、前記調理容器の温度を検出する赤外線センサと、前記赤外線センサの温度情報により前記ガス弁の開口量を調整し前記ガスバーナーの加熱量を制御する加熱制御手段とを備え、前記赤外線センサは、前記調理容器から放射される赤外線を検出する赤外線検出素子と前記赤外線検出素子の信号を増幅する増幅手段とを有し、該赤外線検出素子と増幅手段とを同一のプリント基板上に配設して前記調理容器の底面の温度を検出するガス調理器。
2. 赤外線センサは、プリント基板上に増幅手段の増幅度を調整する増幅度調整手段を有し、前記赤外線センサの検出レベルを調整できる請求項１記載のガス調理器。
3. 赤外線センサは、調理容器から放射される赤外線を集光する導波管と、前記導波管と一体化したプリント基板の上部を覆う外ケースとを有し、前記導波管の熱容量を大きくして周囲からの熱影響を低減する請求項１または２記載のガス調理器。
4. 導波管は、赤外線センサを駆動する回路ＧＮＤ、アース接地又は安定した電位に接続し、周囲からの電気的ノイズを低減する請求項３記載のガス調理器。
5. 赤外線センサは、プリント基板の下方をシールドするシールド手段を有し、周囲からの電気的ノイズを低減する請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス調理器。

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