JP2010175347A - 赤外線温度測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鍋等の被加熱容器を加熱する加熱調理器具に備えられ、前記被加熱容器の外面から放射される赤外線により被加熱容器の温度を測定する赤外線温度測定装置30である。赤外線の放射強度を検出する2つのサーモパイル31と、赤外線を集光する集光レンズ19と、被加熱容器に対するサーモパイル31からの視野角を絞る開口を備えた遮光板35,36,37と、サーモパイル31から出力される信号に基づいて被加熱容器の温度を算出する温度演算ユニット20とを備える。遮光板35,36,37の開口は、2つの前記サーモパイル31それぞれの視野角を絞る2つの略円状の開口の一部どうしが互いに重なった形状に形成されている。
【選択図】図2
Description
このような過熱防止装置では、サーミスタを内蔵する温度測定部を鍋底に接触させるため、温度測定部を上下動可能とするとともに、上側にバネで付勢した状態としていた。そして、温度測定部は、加熱される鍋を支持する五徳よりも突出した状態とされ、鍋を五徳に載せた際に鍋の重さにより、鍋底に接触した状態で下降するようになっている。
また、複数のコンロを有するガステーブルにおいて、鍋を水平に移動させようとした際などに、不意に鍋を五徳より上に出た温度測定部にぶつけてしまうことがあった。これらのことから過熱防止装置によりガステーブルの利便性が損われていた。
加熱調理器具で、このような赤外線センサを用いて非接触で鍋底の温度を測定するようにすれば、上述のような鍋底に接触する温度測定部を用いた場合の問題が解消される。
また、特許文献2では、電磁調理器において、赤外線センサの熱の影響を避けるために、赤外センサを電磁調理器で加熱される鍋の鍋底から離れた位置に配置した際に、赤外線センサの視野が広くなってしまうのを防止するために、導波管や光学素子を用いることが提案されている。
鍋によっては、短波長の赤外線の放射率と、長波長の赤外線の放射率とが大きく異なる場合があり、2色測定法は、全ての種類の鍋に適用することはできない。
すなわち、ガステーブル等の加熱調理器具における被加熱容器としての鍋の非接触での温度測定においては、2つの赤外線センサを用いた赤外線温度測定装置が使われる可能性が高い。
前記加熱調理器具の前記被加熱容器の配置位置から離れた位置に並んで配置されると共に、互いに異なる波長の赤外線の放射強度を検出する2つの赤外線検出手段と、
前記赤外線検出手段と前記被加熱容器の配置位置との間に配置されて赤外線を集光する集光光学素子と、
前記赤外線検出手段と前記集光光学素子との間に配置され、前記被加熱容器に対する前記赤外線検出手段からの視野角を絞る開口を備えた絞り部材と、
前記赤外線検出手段から出力される信号に基づいて被加熱容器の温度を算出する温度演算手段とを備え、
前記絞り部材の開口は、2つの前記赤外線検出手段それぞれの視野角を絞る2つの略円状の開口の一部どうしが互いに重なった形状に形成され、
前記集光光学素子は、前記赤外線検出手段からの距離が当該集光光学素子の焦点距離より長く、かつ、前記赤外線検出手段からの視野角が前記集光光学素子と前記被加熱容器の配置位置との間で像を結ぶ位置に配置されていることを特徴とする。
図1は本発明の実施の形態に係る赤外線温度測定装置を備える加熱調理器具を示す要部概略断面図、図2はケースを開いた状態で、かつ内部の一部を半分に切断した状態の赤外線温度測定装置を示す斜視図、図3は赤外線温度測定装置を示す平面図、図4は赤外線検出手段としてのサーモパイルの視野を可視化して図示した赤外線温度測定装置を示す斜視断面図、図5はサーモパイルの視野を可視化して図示した赤外線温度測定装置を示す斜視図である。
図1および図4に示すように、赤外線温度測定装置30は、ガステーブル等のコンロ部分の内部で、筒状のガスバーナ2の下側に配置される。そして、被加熱容器、すなわち、鍋としてのフライパン3を五徳上に載せた場合に、ガスバーナ2の中央部の空間を通してフライパン3の鍋底3a部分が見通せる位置に赤外線温度測定装置30が配置されている。
以上のことから、2つのサーモパイル31,31においては、一方のサーモパイル31が赤外線の範囲内で相対的に短波長側の赤外線を検出し、他方のサーモパイル31が前記短波長より相対的に長い長波長側の赤外線を検出するものとなっている。
温度演算ユニット20は、2素子搭載センサデバイス32の直下に配置される第1基板20aと、当該第1基板20aよりも下側に配置される第2基板20bとから構成されている。
また、2素子搭載センサデバイス32の基板上に左右に並んで配置されるとともに、間に僅かに間隔をあけた2つのサーモパイル31,31の周囲はキャップ34により遮光されている。
この例において、光導管33は、ほぼ円筒状に構成されるとともに、その下端が上側のインナーケース22dと一体に形成されている。
各分割筒部33a,33b,33c,33dのうちの最下端となる分割筒部33aは上述のようにインナーケース22dに一体に形成されて固定された状態とされるが、その他の分割筒部33b,33c,33dは、それぞれ直下の分割筒部33a,33b,33cに着脱自在に固定される。分割筒部33b,33c,33dは、それぞれ上部、中部、下部の三つの部分からなっている。そして、上部は、中部および下部より内径が広く、中部と同じ外径を有するものとなっている。また、下部は、上部および中部より外径が狭く、中部と同じ内径を有するものとなっている。
これにより、上部は、外径と内径がともに広く、中部は外径が広いが内径は狭く、下部は外径と内径がともに狭い。
そして、分割筒部33b,33c,33dにおいて、その内周面には、内径の広い上部と、内径の狭い中部および下部との間に段差があり、その外周面には、外径の広い上部および中部と、外径の狭い下部との間に段差がある。
そして、上下に隣接する分割筒部33a,33b,33c,33d同士は、下の分割筒部33a,33b,33cの広い内径を有する上部に、上の分割筒部33b,33c,33dの狭い外径を有する下部が挿入された状態で、分割筒部33a,33b,33c,33d同士が連接されて筒状の光導管33となっている。
なお、光導管33内周面は、できるだけ赤外線を吸収して反射しないように例えば反射防止コーティング等が施されるものとしてもよい。
ここで、赤外線温度測定装置30の斜視図において、可視化されたサーモパイル31,31の視野について説明する。
図4および図5に示すように、サーモパイル31,31側から遮光板35,36,37に絞られた視野が集光レンズで屈折されて光導管33から出る。そして、視野は、結像位置へ向かって細くなる2つの円錐を一部合わせた形状となり、結像位置で最も視野が離れた状態となるとともに、結像位置では、2つのサーモパイル31,31がそれぞれ離れた状態で近接して並んでいる状態となる。
視野は結像位置を過ぎるとまた円錐状に拡がっていき、測定対象面である鍋底3aの面に至る。
サーモパイル31,31から集光レンズまでの視野は、図4に示すように、円の一部を重ねた状態の形状の開口を有する遮光板35,36,37により、各サーモパイル31,31側を頂点とし、集光レンズ側を底部とする概略円錐形状の2つの視野が互いに一部を重ねた状態となっている。
すなわち、2つの異なる波長(短波長と長波長)の赤外線センサ(サーモパイル31,31)からそれぞれ出力される赤外線の放射強度を示す2つの出力値と、既知の黒体炉における赤外線放射強度と温度との関係から2つの放射強度の出力値を当該放射強度の場合の黒体炉の温度に変換する。次いで、長波長領域用の赤外線センサで検出された放射強度から求められた黒体炉の温度と、短波長領域用の赤外線センサで検出された放射強度から求められた黒体炉の温度とを比較する。
また、長波長側の黒体炉の温度の方が短波長側の黒体炉の温度より高い場合に、長波長側のサーモパイル31で検出された放射強度と、既知の放射強度と温度との関係とから測定温度を求める。
なお、2素子搭載センサデバイス32を用いた温度の算出方法は、上述のものに限られるものではなく、長波長領域用赤外線センサと、短波長領域用赤外センサとでそれぞれ求められる赤外線の放射強度を用いる測定温度の算出方法ならば、どのような方法を用いてもよい。
前記ケース41は、ほぼ四角箱状で左右に2分割可能で、左右の分割部分を接合することでケースが成形され、分割することで開放される。また、ケース41内にはインナーケース22,22dが固定的に配置され、当該インナーケース22,22dに、上述のように2素子搭載センサデバイス32、遮光板35,36,37および集光レンズ19を搭載した光導管33や、温度演算ユニット20等が支持されている。また、ケース41の上面には、光導管33を露出するための円形の開口部が形成されている。
19 集光レンズ(集光光学素子)
20 温度演算ユニット(温度演算手段)
20a 第1基板
20b 第2基板
30 赤外線温度測定装置
31 サーモパイル(赤外線検出手段)
33 光導管
35 遮光板(絞り部材)
36 遮光板(絞り部材)
37 遮光板(絞り部材)
Claims (1)
- 鍋等の被加熱容器を加熱する加熱調理器具に備えられ、前記被加熱容器の外面から放射される赤外線により被加熱容器の温度を測定する赤外線温度測定装置であって、
前記加熱調理器具の前記被加熱容器の配置位置から離れた位置に並んで配置されると共に、互いに異なる波長の赤外線の放射強度を検出する2つの赤外線検出手段と、
前記赤外線検出手段と前記被加熱容器の配置位置との間に配置されて赤外線を集光する集光光学素子と、
前記赤外線検出手段と前記集光光学素子との間に配置され、前記被加熱容器に対する前記赤外線検出手段からの視野角を絞る開口を備えた絞り部材と、
前記赤外線検出手段から出力される信号に基づいて被加熱容器の温度を算出する温度演算手段とを備え、
前記絞り部材の開口は、2つの前記赤外線検出手段それぞれの視野角を絞る2つの略円状の開口の一部どうしが互いに重なった形状に形成され、
前記集光光学素子は、前記赤外線検出手段からの距離が当該集光光学素子の焦点距離より長く、かつ、前記赤外線検出手段からの視野角が前記集光光学素子と前記被加熱容器の配置位置との間で像を結ぶ位置に配置されていることを特徴とする赤外線温度測定装置。
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