JP2010244999A - Induction heating cooker - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トッププレート上の鍋の温度を精度良く検出することができる誘導加熱調理器に関するものである。 The present invention relates to an induction heating cooker that can accurately detect the temperature of a pan on a top plate.
従来、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や、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がある(特許文献1)。 Conventionally, as a method for detecting the temperature of a pan in an induction heating cooker, a temperature sensor such as a thermistor that is in contact with the back of the top plate on which the pan is placed is used to indirectly detect the temperature of the pan bottom, or infrared rays emitted from the pan bottom. Is detected with an infrared sensor through the top plate to detect the temperature (Patent Document 1).
赤外線センサを用いた鍋温度検出方法では、鍋底の温度が同じでも、放射率が異なると赤外線センサが検出する温度が異なるという問題が生じるので、これを解決する技術として鍋底の放射率に基づいて赤外線センサが検出した温度を補正する技術も知られている(特許文献2)。また、赤外線センサを防磁ケース内に収納することで、赤外線センサに対する電磁気的なノイズ,外乱光,本体内部の温度の影響を低減する技術も知られている(特許文献3)。 In the pan temperature detection method using an infrared sensor, even if the pan bottom temperature is the same, if the emissivity is different, there is a problem that the temperature detected by the infrared sensor is different, so the technology to solve this is based on the emissivity of the pan bottom A technique for correcting the temperature detected by the infrared sensor is also known (Patent Document 2). In addition, a technique for reducing the influence of electromagnetic noise, disturbance light, and temperature inside the main body on the infrared sensor by housing the infrared sensor in a magnetic shielding case is also known (Patent Document 3).
特許文献1や特許文献2で使用される赤外線センサには、放射熱量を検出する熱型のサーモパイルや、量子型のフォトダイオードなどを用いている。これらの赤外線センサは、特許文献1や特許文献3で説明されるように、加熱コイルの中心や、加熱コイル内周に隣接する位置に配置される。
The infrared sensor used in
しかしながら、加熱コイルの中心や加熱コイル内周に隣接する位置における鍋底の温度は、鍋底の最高温度との温度差が大きいので、これらの位置で鍋底温度を検出し、検出した温度に基づいて火力を制御しても、鍋底の最高温度を適切に制御するのは困難であるという問題があった。 However, the temperature of the pan bottom at the position adjacent to the center of the heating coil or the inner periphery of the heating coil is greatly different from the maximum temperature of the pan bottom, so the pan bottom temperature is detected at these positions, and the thermal power is based on the detected temperature. Even if it is controlled, there is a problem that it is difficult to appropriately control the maximum temperature of the pan bottom.
本発明の第一の課題は、鍋底の最高温度近傍の温度を検出することができる誘導加熱調理器を提供することである。 The 1st subject of this invention is providing the induction heating cooking appliance which can detect the temperature of the maximum temperature vicinity of the pan bottom.
また、特許文献2は、反射検知回路に信号を出力する受光センサを、どこにどのように設置するかを述べておらず、この受光センサの出力に基づく反射率測定の精度劣化を低減することについては考慮されていなかった。例えば、この受光センサは、周囲の発熱部品からの輻射熱,伝導熱,電磁気的なノイズ,外乱光等の影響を受け、反射率測定の精度が劣化するという問題があった。 Further, Patent Document 2 does not describe where and how to install a light receiving sensor that outputs a signal to the reflection detection circuit, and reduces accuracy degradation of reflectance measurement based on the output of the light receiving sensor. Was not considered. For example, this light receiving sensor has a problem that the accuracy of reflectance measurement deteriorates due to the influence of radiant heat, conduction heat, electromagnetic noise, disturbance light, and the like from surrounding heat generating components.
さらに、特許文献2において、発光手段,赤外線センサ,受光手段の三者は独立した構成であるため、赤外線センサが測定する鍋底位置での反射率を正確に求めるためには、発光手段,受光手段を、精度良く設置する必要があった。換言すると、発光手段,受光手段の設置位置が適切でなかった場合には、赤外線センサが測定する鍋底位置ではない位置の反射率が測定されることになり、この誤った反射率を用いて赤外線センサが測定した鍋底温度を補正した場合は、測定温度の適切な補正ができないという問題もあった。 Further, in Patent Document 2, since the three members of the light emitting means, the infrared sensor, and the light receiving means are independent, the light emitting means, the light receiving means are used to accurately obtain the reflectance at the pan bottom position measured by the infrared sensor. Needed to be installed with high accuracy. In other words, when the installation positions of the light emitting means and the light receiving means are not appropriate, the reflectance at a position that is not the pan bottom position measured by the infrared sensor is measured, and infrared light is detected using this incorrect reflectance. When the pan bottom temperature measured by the sensor is corrected, there is also a problem that the measured temperature cannot be corrected appropriately.
本発明の第二の課題は、反射率測定の精度劣化を低減することで測定温度を適切に補正する誘導加熱調理器を提供することである。 The second problem of the present invention is to provide an induction heating cooker that appropriately corrects the measurement temperature by reducing the accuracy degradation of reflectance measurement.
上記課題は、鍋を載置するトッププレートと、該トッププレートの下方に設けられ、内周側コイルと外周側コイルで構成される加熱コイルと、該加熱コイルに高周波電力を供給する高周波電力供給回路と、前記内周側コイルと外周側コイルの間隙の下方に設けられた赤外線センサモジュールと、該赤外線センサモジュールの出力に基づいて前記鍋の温度を算出する温度検出回路と、前記赤外線センサモジュールの出力に基づいて前記鍋の放射率を算出する放射率算出回路と、前記温度検出回路が算出した前記鍋の温度を前記放射率算出回路が算出した前記鍋の放射率を用いて補正し、補正した温度に応じて前記高周波電力供給回路を制御する制御回路と、を具備する誘導加熱調理器によって解決される。 The above-described problems include a top plate on which a pan is placed, a heating coil that is provided below the top plate and includes an inner coil and an outer coil, and a high-frequency power supply that supplies high-frequency power to the heating coil. A circuit, an infrared sensor module provided below a gap between the inner and outer coils, a temperature detection circuit for calculating the temperature of the pan based on an output of the infrared sensor module, and the infrared sensor module An emissivity calculation circuit for calculating the emissivity of the pan based on the output of the pan, and the temperature of the pan calculated by the temperature detection circuit is corrected using the emissivity of the pan calculated by the emissivity calculation circuit, This is solved by an induction cooking device comprising a control circuit that controls the high-frequency power supply circuit in accordance with the corrected temperature.
本発明によれば、鍋底の最高温度近傍の温度を検出することができ、反射率に基づく検出温度の補正も適切に行うことができる。 According to the present invention, the temperature near the maximum temperature of the pan bottom can be detected, and the detection temperature based on the reflectance can be corrected appropriately.
以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図1は誘導加熱調理器の外観斜視図である。まず、図1において、1は誘導加熱調理器の本体である。2は耐熱性の高い結晶化ガラスよりなるトッププレートで、本体1の上面に水平に配置され、鉄等の磁性体又はアルミ等の非磁性体よりなる鍋501等の金属負荷を載置するものである。このトッププレート2は、4μm以下の波長の赤外線を透過し、それより長い波長の赤外線をカットする光学特性を有する。3a〜3cは本体1の上部に配置された3つの加熱部で、トッププレート2上に載置された鍋501を誘導加熱する加熱コイルを各々の下方に有するものである。31a〜31cは鍋底が放射した赤外線をトッププレート104の下方に透過する赤外線透過領域である。尚、ここでは加熱部を3つとしたが、加熱部は1つまたは2つであっても良い。4は吸気口で、本体1の後部において上方に向けて開口しており、本体1内部の制御部(図示せず)に冷却風を取り入れるものである。5は排気口で、本体1の後部において上方に向けて開口しており、本体1内部を冷却した排気を排出するものである。本実施例では、吸気口4を本体1後部の右側に、排気口5を左側に配置している。6は本体1の前面左部に設けられたグリル加熱部である。7a〜7cは本体1の上面側に設けられた操作部で、加熱部3a〜3cの加熱の設定,操作を行うものである。8a〜8cはトッププレート2の前面側上部に設けられ、出力制御基板(図示せず)と連動して加熱部3a〜3cの通電の状態を表示する表示部である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an external perspective view of an induction heating cooker. First, in FIG. 1, 1 is a main body of an induction heating cooking device. 2 is a top plate made of crystallized glass with high heat resistance, and is placed horizontally on the upper surface of the
図2は加熱部3aの下方にある加熱コイル200近傍の上面図である。加熱コイル200は、同心円状の間隙Gを挟んで同一平面上に設けられた内周側加熱コイル201と外周側加熱コイル202で構成されており、同方向の電流が両コイルに流れるように、内周側加熱コイル201の外端と外周側加熱コイル202の内端が電気的に接続されている。本実施例において、内周側加熱コイル201はコイル中心からの距離約30〜45mmに設けられているものとし、外周側加熱コイル202はコイル中心からの距離約55〜90mmに設けられているものとする。また、203は加熱コイル200を保持するコイルベース、204はコイル中心からの距離45〜55mmに設けられた赤外線センサモジュールの検出エリアで、鍋底から放射される赤外線を、後述する赤外線センサモジュール407に導くエリアである。なお、本実施例では赤外線センサモジュールの検出エリア204の大きさを直径約10mmとする。205〜208はトッププレート104の下面の温度を測定するサーミスタ(接触式温度センサ)である。
FIG. 2 is a top view of the vicinity of the
図3はコイルベース203の下面図である。図3において、301〜312は放射状に設けられたフェライトコアで、内周側加熱コイル201および外周側加熱コイル202で生じた磁界をトッププレート2上の鍋に効率的に入力するためのものである。なお、フェライトコア301と302の間のピッチは、赤外線センサモジュールの検出エリア204を設けるため、他のフェライトコアのピッチより大きくしてある。
FIG. 3 is a bottom view of the
図4は図1のA−A′面の本体断面図である。図4において、401は冷却ファン、402は冷却ファン401を駆動するモーター、403〜405は加熱コイル200に高周波電力を供給する高周波電力供給回路、406は冷却ファン401により吸引される冷却風の流れを表す矢印、407は赤外線センサモジュールである。コイルベース203はバネ(図示せず)によりトッププレート2の下面に密着されている。
4 is a cross-sectional view of the main body taken along the plane AA ′ of FIG. In FIG. 4, 401 is a cooling fan, 402 is a motor that drives the
図5は、鍋加熱制御システムを示す機能ブロック図である。図5において、501は被加熱物である鍋、502は赤外線センサモジュール407とサーミスタ205〜208の出力に基づいて鍋501の温度を算出する温度検出回路、26は赤外線センサモジュール407の出力に基づいて鍋501の放射率を算出する放射率算出回路、503は温度検出回路502が算出した温度を放射率算出回路26の出力に基づいて補正し、補正した温度に応じて高周波電力供給回路405を制御し加熱コイル200に供給する電力を制御する制御回路である。また、508は、鍋501が放射する赤外線を下方の赤外線センサモジュール407に導くとともに、加熱コイル200から放射される赤外線が赤外線センサモジュール407に入射されるのを防ぐ導波管である。
FIG. 5 is a functional block diagram showing the pan heating control system. In FIG. 5,
次に、本実施例の動作を説明する。ユーザーがトッププレート2上に鍋501を置き、操作部7aを操作して加熱を開始すると、制御回路503が高周波電力供給回路405を制御して加熱コイル200に所定の電力を供給する。加熱コイル200に高周波電流が供給されると、加熱コイル200から誘導磁界が発せられ、トッププレート上の鍋に渦電流が発生し誘導加熱される。この誘導加熱によって鍋の温度が上昇し、鍋内の調理物が調理される。
Next, the operation of this embodiment will be described. When the user places the
一般に物体は、その温度に応じて自ら赤外線を放射する。この赤外線の強さは、物体の温度が上昇すればそれに伴って増大する。そのため、赤外線センサモジュールを用いて鍋が放射する赤外線量を測定すれば、鍋の温度を瞬時に計測できる。 In general, an object itself emits infrared rays according to its temperature. The intensity of the infrared rays increases with the temperature of the object. Therefore, if the amount of infrared rays emitted from the pan is measured using the infrared sensor module, the temperature of the pan can be measured instantaneously.
ここで問題になるのは、加熱コイルを用いて誘導加熱を行うと、鍋底の温度が均一とならないため、赤外線センサモジュールを用いても鍋底の最高温度を正確に計測することができない場合がある。図6,図7を用いて、従来の誘導加熱調理器における赤外線センサによる温度計測を説明する。図6は従来の加熱コイル近傍の上面図であり、601はコイル中心から約36mm〜約88mmの距離で形成された一体化構成の加熱コイル、602はコイル中心から約15mmの位置に設けられた赤外線センサモジュールの検出エリアである。図7は、加熱コイル601を用いて、底の厚みが比較的薄いステンレス製鍋を高火力で加熱し、鍋底表面温度の最高点が約360℃(てんぷら油の発火温度)に達した時点での温度分布を、コイル中心からの距離10mmピッチで測定したものである。図7から分かるように、鍋底の最低温度は中心付近の約30℃であり、鍋底の最高温度はコイル中心からの距離50〜70mm付近の約350〜360℃である。つまり、最低温度と最高温度の温度差は約330度である。これは、一体化コイル601がドーナッツ形状をしており、誘導加熱の原理上、加熱コイル上の鍋の部分が最も渦電流が大きく、温度上昇が大きいが、加熱コイルがない中心部では、渦電流が小さいため、温度上昇が小さいためである。そして、コイル中心から約15mmの位置に設けられた従来の赤外線センサモジュールの検出エリア602では、約60℃という鍋底温度しか観測することができなかった。すなわち、最高温度と観測温度の温度差は約270℃にも達していた。
The problem here is that when induction heating is performed using a heating coil, the temperature at the bottom of the pan does not become uniform, so even if an infrared sensor module is used, the maximum temperature at the bottom of the pan may not be accurately measured. . The temperature measurement by the infrared sensor in the conventional induction heating cooker is demonstrated using FIG. 6, FIG. FIG. 6 is a top view of the vicinity of a conventional heating coil, in which 601 is an integrated heating coil formed at a distance of about 36 mm to about 88 mm from the coil center, and 602 is provided at a position about 15 mm from the coil center. It is a detection area of an infrared sensor module. FIG. 7 shows that when the
本実施例の誘導加熱調理器では、鍋底温度が最高になるコイル中心からの距離50〜70mm位置での鍋底温度を測定するため、図2に示すように、加熱コイルを内周側加熱コイル201と外周側加熱コイル202に分割し、コイル中心から50mmの距離に赤外線センサモジュールの検出エリア204を設けた。検出エリア204をコイル中心から50mmの距離に設けたのは、鍋底温度が最高になるコイル中心からの距離50〜70mm位置に含まれる位置であると同時に、図8に示すように、使用頻度の高い鍋のうち最も直径の小さい直径120mmの小径鍋を加熱するときであっても、鍋底が完全に赤外線センサモジュールの検出エリア204の上を覆うことができ、鍋底の温度を測定できる位置だからである。
In the induction heating cooker of this embodiment, in order to measure the pan bottom temperature at a distance of 50 to 70 mm from the coil center where the pan bottom temperature becomes the highest, as shown in FIG. The outer peripheral
図10は、加熱コイル200を用いて、底の厚みが比較的薄いステンレス製鍋を高火力で加熱し、鍋底表面温度の最高点が約360℃(てんぷら油の発火温度)に達した時点での温度分布を、コイル中心からの距離10mmピッチで測定したものである。図10から分かるように、鍋底の最低温度は中心付近の約50℃であり、鍋底の最高温度はコイル中心からの距離70mm付近の約360℃である。検出エリア204が設けられた、コイル中心から約50mmの位置で観測される鍋底温度は約320℃である。すなわち、本実施例の構成を用いれば、最高温度と観測温度の温度差をわずか約40℃にでき、観測温度に基づく火力制御も好適に行うことができる。
FIG. 10 shows a case where a
なお、図2に示す内周側加熱コイル20と外周側加熱コイル202の間隔Gが広いと、検出エリア204上の鍋底温度が低下するため、間隔Gは狭いほどよいが、間隔Gを狭くしすぎると検出エリアも狭くなり、鍋底から放射される赤外線を十分補足することができない。従って、間隔Gをある程度大きく10〜20mm程度に設定するのが望ましく、本実施例では間隔Gを15mmと定めた。
Note that if the gap G between the inner
また、図3に示すように、検出エリア204の隣のフェライトコア301の隣にサーミスタ205を設置し、サーミスタ205〜207で略正三角形を形成するようにサーミスタ206,207を配置し、この略正三角形の中心にサーミスタ208を配置した。これにより、図9に示すように、直径120mmの鍋底がコイル加熱範囲である直径200mmの円の範囲で移動しても、必ず鍋底の下に複数のサーミスタがあるので、鍋底の温度検知は可能となる。なお、鍋底の下に赤外線センサモジュールの検出エリア204上が無い場合は、高火力入力は行わず、比較的ゆっくりした加熱制御を行う。
Further, as shown in FIG. 3, the
また、図11に示すように、ユーザーがフライパン等を使って調理する場合、フライパン111を傾ける場合があるが、この場合、フライパン111の手前側(操作部側)を持ち上げる動作がほとんどである。本実施例では、赤外線センサモジュールの検出エリア204がコイル中心より操作部側の反対側にあるため、トッププレートとフライパン111の距離Hが短くなるので、多少の持ち上げ時でも正確に鍋底温度を測定できる。
In addition, as shown in FIG. 11, when a user cooks using a frying pan or the like, the
次に、図13を用いて、赤外線センサモジュール407の詳細を説明する。図13(a)は、赤外線センサモジュール407近傍の断面図であり、図13(b)は、赤外線センサモジュール407を上方から見た平面図である。
Next, details of the
図13(a)に示すように、赤外線センサモジュール407は、樹脂ケース16と、樹脂ケース16の上方に設けられた開口部14と、樹脂ケース16の外殻を開口部14を除いて覆う防磁ケース13と、開口部14に設けられた窓材15と、樹脂ケース16の内部に設けられた熱型赤外線検出回路131,反射率検出回路132,プリント配線板27を備えている。
As shown in FIG. 13A, the
樹脂ケース16の開口部14は窓材15によって封鎖されているので、赤外線センサモジュール407内部の熱型赤外線検出回路131,反射率検出回路132には冷却風が直接当たることはない。すなわち、この構成により、冷却風が熱型赤外線検出回路131,反射率検出回路132に与える影響を低減している。
Since the
また、樹脂ケース16を熱伝導率の低い樹脂で構成することによって、赤外線センサモジュール407内部の温度が急激に変化するのを防止している。すなわち、この構成により、熱型赤外線検出回路131,反射率検出回路132の温度が伝熱によって急変化するのを防止している。
Further, the
さらに、高温となったトッププレート2,加熱コイル200などから発せられる昇温効果の高い波長の赤外線(4μm以上)をカットする光学特性を窓材15に持たせることによって、昇温効果の高い波長の赤外線が赤外線センサモジュール407内部に進入するのを防止している。すなわち、この構成により、熱型赤外線検出回路131,反射率検出回路132の温度が昇温効果の高い波長の赤外線によって急変化するのを防止している。なお、本実施例では、トッププレート2の赤外線透過特性と窓材15の赤外線透過特性を同一とした。
Further, by providing the
さらに、防磁ケース13を非磁性体のアルミ製にすることによって、赤外線センサモジュール407内部に侵入する電磁気的ノイズを低減し、防磁ケース13が受ける輻射熱を放熱しやすい構成とした。
Furthermore, the
このような構成を採ることにより、赤外線検出回路131,反射率検出回路132は、冷却風,周辺温度の急激な変化,昇温効果の高い波長の赤外線の影響,電気的なノイズの悪影響を小さくすることができ、調理温度150から300℃の広い温度範囲において、精度の高い信号を出力することができ、鍋501の温度を正確に測定することができる。
By adopting such a configuration, the
次に、赤外線センサモジュール407における信号検出を説明する。鍋501の底面から放射される赤外線は、放射赤外線視野範囲である経路30(トッププレート2,導波管508,窓材15)を介して、熱型赤外線検出回路131に届く。また、反射率検出回路132が発光する赤外線は、経路29の往路(窓材15,導波管508,トッププレート2)を介して鍋501に届き、鍋501で反射した赤外線は、経路29の復路(トッププレート2,導波管508,窓材15)を介して反射率検出回路132に戻る。つまり、熱型赤外線検出回路131にも、反射率検出回路132にも、トッププレート2,窓材15の両方を経由した赤外線が届くことが分かる。
Next, signal detection in the
窓材15,赤外線透過部材507の赤外線透過特性は、トッププレート2と同一なので、鍋501が放射した赤外線のうち、トッププレート2を透過した短い波長の赤外線は、窓材15,赤外線透過部材507も透過する。一方、トッププレート2でカットされた長い波長の赤外線は、窓材15,赤外線透過部材507でもカットされる。窓材15には、鍋501からの伝熱で高温になったトッププレート2の下面から放射された赤外線も届くが、この赤外線の大部分は窓材15でカットされる長い波長の赤外線であるので、トッププレート2が放射する赤外線の大部分は窓材15でカットされる。すなわち、熱型赤外線検出回路131,反射率検出回路132に届く赤外線にはトッププレート2が放射する赤外線の大部分が届かないので、トッププレート2が放射する赤外線に起因する、熱型赤外線検出回路131,反射率検出回路132が出力信号の劣化を防止できる。
Since the infrared ray transmission characteristics of the
次に、熱型赤外線検出回路131を詳細に説明する。熱型赤外線検出回路131は、トッププレート2と同一の素材をレンズ形状に加工した赤外線透過部材507と、鍋501の底面から放射される赤外線を検知するサーモパイル12と、サーモパイル12の出力を増幅するアンプ21で構成されている。サーモパイル12に届く赤外線エネルギは微弱であるが、サーモパイル12とアンプ21を一体化することで、サーモパイル12,アンプ21間での電磁気的ノイズ混入を低減できる。そして、ノイズの混入の少ない信号をアンプ21で5000〜10000倍に増幅した後に出力することで、S/N比の良い信号を熱型赤外線検出回路131から出力している。
Next, the thermal
ここで、サーモパイル12の原理について説明する。サーモパイル12は受光した赤外線のエネルギに比例した電圧を出力するもので、熱電対を一箇所に集めたものである。このため、鍋の温度が上昇すると鍋底からの赤外線放射強度も強くなり、サーモパイル12が受光する赤外線エネルギ量が増え、サーモパイル12の出力信号電圧が高くなる。一般に、物体の放射する赤外線エネルギはその物体の絶対温度の4乗に比例するというステファン・ボルツマンの法則(式1)があり、温度が高くなればなるほど加速度的に大きな赤外線エネルギを放射する。すなわち、サーモパイル12を用いて単位面積当たりの放射量Wを知ることができれば、式1に基づいて放射物体の絶対温度を算出できる。
Here, the principle of the
W=(2π5κ4/15c2h3)×T4=σT4 (式1)
W:単位面積当たりの放射量(W/cm2・μm)
κ:ボルツマン定数=1.3807×10-23(W・s/K)
c:光速度=2.9979×1010(cm/s)
h:プランク定数=6.6261×10-34(W・s2)
σ:ステファン・ボルツマン定数=5.6706×10-12(W/cm2・K4)
T:放射物体の絶対温度(K)
W = (2π 5 κ 4 / 15c 2 h 3 ) × T 4 = σT 4 (Formula 1)
W: Radiation amount per unit area (W / cm 2 · μm)
κ: Boltzmann constant = 1.3807 × 10 −23 (W · s / K)
c: speed of light = 2.999 × 10 10 (cm / s)
h: Planck's constant = 6.6261 × 10 −34 (W · s 2 )
σ: Stefan-Boltzmann constant = 5.6706 × 10 −12 (W / cm 2 · K 4 )
T: Absolute temperature of the radiating object (K)
次に、図12を用いて、諸材料の透過率と波長の関係、および、黒体温度の放射エネルギと波長の関係を示す。図12の上グラフに示すように、石英,サファイア,シリコンは、所定の波長帯域で透過率が高いのに対し、本実施例でトッププレート2に用いる結晶化ガラスは、波長が約0.5〜2.6μmの帯域で透過率が約80%を超えるとともに、波長が約0.42〜2.7μm及び約3.2〜4μmで透過率が約30%以上であり、波長が約0.42μm以下、約2.7〜3.2μm及び約4μm以上では透過率が約30%に満たない。また、図12の下グラフに示すように、100℃の黒体の熱放射エネルギは、約2μmで最大値、約7μmで最小値をとり、200℃の黒体の熱放射エネルギは、約1.5μmで最大値、約6μmで最小値をとる。100〜200℃の黒体が放射する赤外線のピーク波長約1.5〜2μmは、結晶化ガラスの透過率が約80%を超える帯域に収まるので、100〜200℃の鍋501が放射するピーク波長の赤外線の大部分は結晶化ガラス製のトッププレート2及び窓材15を透過し、赤外線センサモジュール407内のサーモパイル12へ向かうことができる。一方で、鍋501が放射する赤外線のうち昇温効果の高い4μm以上の波長の大部分はトッププレート2でカットされるので、本体1内部が昇温効果の高い赤外線により温められるのを防止することができる。
Next, FIG. 12 is used to show the relationship between the transmittance and wavelength of various materials, and the relationship between the radiant energy of the black body temperature and the wavelength. As shown in the upper graph of FIG. 12, quartz, sapphire, and silicon have high transmittance in a predetermined wavelength band, whereas the crystallized glass used for the top plate 2 in this embodiment has a wavelength of about 0.5. The transmittance exceeds about 80% in the band of ~ 2.6 μm, the transmittance is about 30% or more at the wavelength of about 0.42 to 2.7 μm and about 3.2 to 4 μm, and the wavelength is about 0.3. The transmittance is less than about 30% at 42 μm or less, about 2.7 to 3.2 μm, and about 4 μm or more. As shown in the lower graph of FIG. 12, the heat radiation energy of a black body at 100 ° C. takes a maximum value at about 2 μm and a minimum value at about 7 μm, and the heat radiation energy of a black body at 200 ° C. is about 1 It takes a maximum value at .5 μm and a minimum value at about 6 μm. The peak wavelength of about 1.5 to 2 μm of infrared rays emitted by a black body at 100 to 200 ° C. falls within a band where the transmittance of crystallized glass exceeds about 80%, so the peak emitted by the
次に、反射率検出回路132を詳細に説明する。反射率検出回路132は、赤外線発光素子19と赤外線受光素子20で構成されている。赤外線発光素子19は、例えば、発光波長930nmの赤外線LEDである。赤外線受光素子20は、例えば、ピーク感度波長が800nmであって、波長930nmにおける感度がピーク感度の80%のフォトトランジスタである。赤外線発光素子19が発光した赤外線は、経路29を通り、鍋501で反射し、赤外線受光素子20に戻る。赤外線受光素子20では、受光した赤外線量に比例した電圧が発生し、電圧値から受光した赤外線量を知ることができる。つまり、反射率検出回路132は、赤外線発光量と赤外線受光量の比から鍋501の反射率ρを検出することができる。なお、赤外線発光素子19の発光波長として930nmを採用したのは、トッププレート2,窓材15,赤外線透過部材507を透過する波長の赤外線であるとともに、鍋501が放射する赤外線にほとんど含まれない波長の赤外線だからである。従って、赤外線受光素子20が受ける930nmの赤外線は鍋501で反射した赤外線であると判断でき、この赤外線に基づいて鍋501の反射率を正確に検出することができる。
Next, the
ここで、反射率検出回路132が求めた反射率に基づいて放射率算出回路26が放射率を算出する方法を説明する。温度Tの金属物質の表面から放射される赤外線エネルギ(E=εσT4)の放射率εと表面の反射率ρの間にはキルヒホフの法則により式2が成立する(但し、透過率α=0とする)。すなわち、鍋501の反射率ρを知ることができれば、式2を変形した式3に基づいて、鍋501の放射率εを算出できることが分かる。
Here, a method in which the
ε+ρ=1 (式2)
ε=1−ρ (式3)
ε + ρ = 1 (Formula 2)
ε = 1−ρ (Formula 3)
放射率εが異なる場合、同じ温度であっても、放射する赤外線エネルギが異なるので、熱型赤外線検出回路131内のサーモパイル12が検出した赤外線エネルギからは鍋501の温度を一義的に求めることができないという問題がある。この問題を解消するため、制御回路23は、温度検出手段131が算出した鍋底の温度を、放射率算出回路26が算出した放射率εを用いて補正することで、反射率ρが異なる鍋501を用いたときであっても、適切に鍋底温度を検出する。従って、制御回路23は、放射率εを用いて補正した鍋底温度に基づいて加熱コイル200に供給する電力を好適に制御することができる。
When the emissivity ε is different, the infrared energy to be radiated is different even at the same temperature. Therefore, the temperature of the
また、図13(b)に示すように、熱型赤外線検出回路131に含まれるサーモパイル12と反射率検出回路132に含まれる赤外線発光素子19,赤外線受光素子20を同一のプリント配線板27上に隣接させて配置した。鍋底が汚れている場合は、同じ鍋であっても場所によって赤外線の反射率,放射率が大きく異なる。本実施例では同一のプリント配線板27条に熱型赤外線検出回路131,反射率検出回路132を設けたので、サーモパイル12が温度を観測した鍋底近傍の反射率と放射率を求めることができ、制御回路23はこの放射率を用いた適切な温度補正を行うことができる。また、プリント配線板27上の素子を位置調整する必要がないので、誘導加熱調理器の組立効率を高めることもできる。
13B, the
以上で説明した、本実施例の誘導加熱調理器によれば、鍋底の最高温度近傍の温度を検出することができ、反射率に基づく検出温度の補正も適切に行うことができる。さらに、赤外線センサへの温度変化を低減できるとともに、電磁気的なノイズも低減し、正確に鍋温度を検出すること、すなわち正確に検出した温度を用いて加熱の制御を行うことができるので、上手に調理をすることが可能となる。 According to the induction heating cooker of the present embodiment described above, the temperature near the maximum temperature of the pan bottom can be detected, and the detected temperature based on the reflectance can be corrected appropriately. Furthermore, the temperature change to the infrared sensor can be reduced, and electromagnetic noise is also reduced, so that the pan temperature can be accurately detected, that is, the heating can be controlled using the accurately detected temperature. It becomes possible to cook.
1 本体
2 トッププレート
3a〜3c 加熱部
4 吸気口
5 排気口
6 グリル加熱部
7 操作部
8 表示部
11 風路
12 サーモパイル
13 防磁ケース
14 開口部
15 窓材
16 樹脂ケース
17 サーミスタ
18 冷却風
19 赤外線発光素子
20 赤外線受光素子
21 アンプ
23 制御回路
26 放射率算出回路
27 プリント配線板
31a〜31c 赤外線透過領域
131 熱型赤外線検出回路
132 反射率検出回路
200 加熱コイル
201 内周側加熱コイル
202 外周側加熱コイル
203 コイルベース
205〜208 サーミスタ
301〜312 フェライトコア
403〜405 高周波電力供給回路
407 赤外線センサモジュール
501 鍋
502 温度検出回路
508 導波管
DESCRIPTION OF
Claims (8)
該トッププレートの下方に設けられ、内周側コイルと外周側コイルで構成される加熱コイルと、
該加熱コイルに高周波電力を供給する高周波電力供給回路と、
前記内周側コイルと外周側コイルの間隙の下方に設けられた赤外線センサモジュールと、
該赤外線センサモジュールの出力に基づいて前記鍋の温度を算出する温度検出回路と、
前記赤外線センサモジュールの出力に基づいて前記鍋の放射率を算出する放射率算出回路と、
前記温度検出回路が算出した前記鍋の温度を前記放射率算出回路が算出した前記鍋の放射率を用いて補正し、補正した温度に応じて前記高周波電力供給回路を制御する制御回路と、を具備することを特徴とする誘導加熱調理器。 A top plate on which the pan is placed;
A heating coil provided below the top plate and configured by an inner peripheral coil and an outer peripheral coil;
A high frequency power supply circuit for supplying high frequency power to the heating coil;
An infrared sensor module provided below the gap between the inner and outer coils;
A temperature detection circuit for calculating the temperature of the pan based on the output of the infrared sensor module;
An emissivity calculation circuit for calculating the emissivity of the pan based on the output of the infrared sensor module;
A control circuit that corrects the temperature of the pan calculated by the temperature detection circuit using the emissivity of the pan calculated by the emissivity calculation circuit, and controls the high-frequency power supply circuit according to the corrected temperature; An induction heating cooker comprising:
前記赤外線センサモジュールは、
前記鍋が放射する赤外線量に応じた信号を出力するサーモパイルと、該サーモパイルから出力される信号を増幅するアンプと、を一体にした熱型赤外線検出回路と、
前記鍋に向けて赤外線を照射する赤外線発光素子と、前記鍋で反射した赤外線を受光する赤外線受光素子と、を備えた反射率検出回路と、
を同一のプリント配線板上に隣接して配置したものであり、
前記温度検出回路は、前記熱型赤外線検出回路から出力に基づいて前記鍋の温度を算出し、
前記放射率算出回路は、前記反射率検出回路の出力に基づいて前記鍋の放射率を算出することを特徴とする誘導加熱調理器。 The induction heating cooker according to claim 1,
The infrared sensor module is
A thermopile detection circuit integrated with a thermopile that outputs a signal corresponding to the amount of infrared radiation emitted by the pan, and an amplifier that amplifies the signal output from the thermopile;
A reflectance detection circuit comprising: an infrared light emitting element that emits infrared light toward the pan; and an infrared light receiving element that receives infrared light reflected by the pan;
Is placed adjacent to the same printed wiring board,
The temperature detection circuit calculates the temperature of the pan based on the output from the thermal infrared detection circuit,
The said emissivity calculation circuit calculates the emissivity of the said pan based on the output of the said reflectance detection circuit, The induction heating cooking appliance characterized by the above-mentioned.
前記赤外線センサモジュールは、
前記プリント配線板を囲むとともに、上方に開口部を有する樹脂ケースと、
前記トッププレートの赤外線透過特性と同等の赤外線透過特性の窓材と、
前記樹脂ケースの外殻を覆うアルミ製の防磁ケースと、
を備えており、
前記樹脂ケースの開口部は前記窓材によって封鎖されていることを特徴とする誘導加熱調理器。 The induction heating cooker according to claim 2,
The infrared sensor module is
Surrounding the printed wiring board, and a resin case having an opening above,
A window material having infrared transmission characteristics equivalent to the infrared transmission characteristics of the top plate;
An aluminum magnetic shielding case covering the outer shell of the resin case;
With
An induction heating cooker, wherein an opening of the resin case is sealed with the window material.
前記赤外線センサモジュールは、前記加熱コイルの中心から45〜55mmの位置に設けられていることを特徴とする誘導加熱調理器。 In the induction heating cooker according to any one of claims 1 to 3,
The said infrared sensor module is provided in the position of 45-55 mm from the center of the said heating coil, The induction heating cooking appliance characterized by the above-mentioned.
前記トッププレートの下に設けた加熱コイルと、
前記加熱コイルへ高周波供給電力を供給する高周波電力供給回路と、
前記調理容器底面からの放射赤外線量を検出するサーモパイルと、
前記サーモパイルの受光前面に配置される前記トッププレートと同一光学特性の窓材と、
前記サーモパイル出力から調理容器底面温度を検出する温度検出回路と、
サーモパイル近傍に前記調理容器底面およびトッププレート下面に投光する赤外線発光手段と前記調理容器およびトッププレート下面からの反射光を受光する赤外線受光手段と、前記赤外線受光手段の出力より前記温度検出回路の出力を補正する温度補正手段とを備え、前記サーモパイルと、前記赤外線発光手段と、前記赤外線受光手段を同一プリント配線板に配置し、前記プリント配線板を樹脂ケース内に収納し、前記窓材にて封止したことを特徴とする誘導加熱調理器。 A top plate made of crystallized glass with a cooking vessel on top;
A heating coil provided under the top plate;
A high frequency power supply circuit for supplying high frequency power to the heating coil;
A thermopile for detecting the amount of infrared radiation emitted from the bottom of the cooking container;
A window material having the same optical characteristics as the top plate disposed on the light-receiving front surface of the thermopile;
A temperature detection circuit for detecting the bottom temperature of the cooking container from the thermopile output;
Infrared light emitting means for projecting the bottom surface of the cooking container and the bottom surface of the top plate in the vicinity of the thermopile, an infrared light receiving means for receiving reflected light from the bottom surface of the cooking container and the top plate, and an output of the infrared light receiving means, Temperature correction means for correcting the output, the thermopile, the infrared light emitting means, and the infrared light receiving means are arranged on the same printed wiring board, the printed wiring board is housed in a resin case, and the window material An induction heating cooker characterized by being sealed.
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