JP2010251332A - Induction cooking device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a highest heating temperature without contacting and with a high precision and good response, without being affected by the material quality and a state of the bottom of a cooking pan on the top plate. <P>SOLUTION: The induction cooking device includes a thermopile which detects an emitted infrared amount from the bottom of a cooking vessel. The thermopile is structured of a metal case consisting of a metal can and a metal stem, a small-hole window through which an infrared ray passes and fitted at the metal can, an optical filter or lens arranged at the small-hole window, a silicon base material fixed to the metal stem, a silicon oxide film fitted on the surface of the silicon base material, a lot of thermocouples manufactured on the silicon oxide film and dependently connected with, an infrared absorbing film formed at a temperature measuring contact of a center part of the silicon base material, and a cold contact part fitted around the silicon base material and thermally connected with the metal case. Further, in the induction cooking device, the thermopile is provided with a heat sink thermally connected with the metal case. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、鍋温度検出手段としてサーモパイルを備えた誘導加熱調理器に関する。   The present invention relates to an induction heating cooker provided with a thermopile as a pan temperature detecting means.

誘導加熱調理器は、結晶化ガラス等で構成されるトッププレート下に同心円状の誘導加熱コイル(以下「加熱コイル」と略称)を設置し、これに高周波電流を流し、発生する磁界でトッププレート上に載置された調理容器の鍋底にうず電流を誘起し、このジュール熱で調理容器を直接加熱するものである。   An induction heating cooker has a concentric induction heating coil (hereinafter abbreviated as “heating coil”) installed under a top plate made of crystallized glass, etc., and a high-frequency current is passed through the top heating plate. An eddy current is induced at the bottom of the cooking vessel placed on top, and the cooking vessel is directly heated by this Joule heat.

誘導加熱調理器の鍋温度検出手段としては、加熱された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)。この赤外線センサは加熱コイル中心空隙付近の下に配置されて、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検出し、その出力に応じて加熱コイルを駆動するインバータ回路出力を制御して調理温度を調整するものである。   As a pan temperature detection means of an induction heating cooker, there is one that detects the temperature by observing infrared rays emitted from a heated pan bottom with an infrared sensor through a top plate (Patent Document 1). This infrared sensor is placed near the center of the heating coil, detects the infrared radiation emitted from the bottom of the pan with the infrared sensor, and controls the output of the inverter circuit that drives the heating coil according to the output. The cooking temperature is adjusted.

しかしながら、この構成の誘導加熱調理器では、同心円状の加熱コイル内周と外周の中間すなわちコイル巻き幅の中央付近が最も磁束密度が大きいため、トッププレート上に載置される調理容器の温度分布に偏りを生ずる。すなわち加熱コイル中間上の部分が最も高温に加熱され、内周および外周上の部分はこれより低い温度になる。加熱コイル中心付近ではさらに低くなる。   However, in the induction heating cooker of this configuration, since the magnetic flux density is the highest between the inner circumference and the outer circumference of the concentric heating coil, that is, near the center of the coil winding width, the temperature distribution of the cooking vessel placed on the top plate Cause bias. That is, the part on the middle of the heating coil is heated to the highest temperature, and the parts on the inner and outer circumferences are at a lower temperature. It becomes even lower near the center of the heating coil.

図30(a)にこの加熱コイルの概略とこれで加熱した鍋の温度分布を示す。これは鍋中心と加熱コイル中心を一致させたときの鍋底の温度分布である。このため、少量の調理物しか投入されていない調理容器を加熱した場合には、コイル中間部上が急激に温度上昇するため調理物を焦がしてしまうことがあった。また、調理物が少量の油の場合には発煙する場合もあった。また、熱伝導が悪く薄手のステンレス鍋等を空焚きした場合にはこの部分が赤熱して変形する場合もあった。これら防止するために鍋温度検出手段が必要となるのであるが、特許文献1のようにコイル中心空隙付近下に設置される赤外線センサではこの高温部を検出することができない。   FIG. 30 (a) shows an outline of the heating coil and the temperature distribution of the pan heated by the heating coil. This is the temperature distribution at the bottom of the pan when the center of the pan coincides with the center of the heating coil. For this reason, when a cooking container into which only a small amount of food is put is heated, the temperature of the middle part of the coil suddenly rises, which may burn the food. In addition, when the food is a small amount of oil, smoke may be generated. In addition, when a thin stainless steel pan or the like was blown in the air due to poor heat conduction, this portion was sometimes red-hot and deformed. In order to prevent these, a pan temperature detecting means is required, but an infrared sensor installed under the vicinity of the coil center gap as in Patent Document 1 cannot detect this high temperature portion.

また、加熱コイル中心空隙付近の下は後述するようにコイルの発生する磁界の中性点(反対方向の磁界が重なり合う場所)にあたり漏れ磁束は弱い。このため設置される赤外線センサに対する影響は少なく、これを蔽うような磁気シールドではなく簡略な防磁手段例えば円筒状のアルミニウム等の金属でも良く、この防磁手段が誘導加熱されこの温度上昇が赤外線センサに与える影響を考慮する必要はなかった。   In addition, the lower part of the space near the center space of the heating coil hits a neutral point of the magnetic field generated by the coil (a place where magnetic fields in opposite directions overlap) as described later, and the leakage magnetic flux is weak. For this reason, there is little influence on the installed infrared sensor, and instead of a magnetic shield that covers this, a simple magnetic shield means such as a metal such as cylindrical aluminum may be used. There was no need to consider the impact.

前述の問題を解決する技術として、加熱コイルを半径方向巻き幅中央付近で内周側第1のコイルと外周側第2のコイルに分割し、分割したこの間隙部下に赤外線センサを配置したものがある(特許文献2)。図30(b)にこの加熱コイルの概略とこれで加熱した鍋の温度分布を示す。高温部が広がり温度分布の偏りが改善され、間隙部でも高温部とほぼ同じ温度となる。多少の温度低下はあるが、この間隙部下に赤外線センサを配置すれば高温加熱される鍋温度を正確に検出できるようになる。しかし分割された加熱コイルはその特性が変化する。同心円状の間隙部の開口面積が広くなると調理容器を載置したときのコイルインダクタンスと抵抗が変化し、加熱コイルを駆動するインバータ回路を調整する必要が生じる。特にアルミニウム,銅等の低抵抗、低透磁率材質の調理容器を加熱する場合、従来の分割しないコイルと同一の加熱特性をもたせようとするとコイル駆動電流,電圧を高める必要が生じる。つまり加熱効率が低下するため高周波磁界強度を高める必要が生じる。これはまたコイル自体の発熱が増加することも意味する。もともとこの分割間隙は巻き幅の中央にあたり磁束密度の高い所である。このため分割間隙部下に配置する赤外線センサはこの漏れ磁束の影響を受ける。分割間隙部下に配置する赤外線センサには漏れ磁束,加熱コイルあるいは鍋底高温部,トッププレートから輻射熱による温度上昇,加熱効率の低下するコイルを駆動するインバータ回路からの電磁波、高周波高電圧に対する防御を強化させなければならない。   As a technique for solving the above-described problem, a heating coil is divided into a first coil on the inner peripheral side and a second coil on the outer peripheral side near the center of the radial winding width, and an infrared sensor is disposed under the divided gap. Yes (Patent Document 2). FIG. 30B shows an outline of the heating coil and the temperature distribution of the pan heated by the heating coil. The high temperature part spreads and the uneven temperature distribution is improved, and the gap part has the same temperature as the high temperature part. Although there is a slight temperature drop, if an infrared sensor is placed under the gap, the temperature of the pan heated at a high temperature can be accurately detected. However, the characteristics of the divided heating coil change. When the opening area of the concentric gaps increases, the coil inductance and resistance when the cooking container is placed change, and it is necessary to adjust the inverter circuit that drives the heating coil. In particular, when heating a low-resistance, low-permeability material cooking vessel such as aluminum or copper, it is necessary to increase the coil drive current and voltage in order to provide the same heating characteristics as a conventional non-divided coil. That is, since the heating efficiency is lowered, it is necessary to increase the high-frequency magnetic field strength. This also means that the heating of the coil itself increases. Originally, this division gap is in the middle of the winding width and is a place where the magnetic flux density is high. For this reason, the infrared sensor arranged under the divided gap is affected by this leakage magnetic flux. Infrared sensor placed under the division gap enhances protection against leakage magnetic flux, heating coil or hot pot bottom, temperature rise due to radiant heat from the top plate, electromagnetic wave from inverter circuit driving coil with reduced heating efficiency, and high frequency high voltage I have to let it.

また加熱コイルを冷却する必要が生じ、通常外気を導入する風路がコイル下に配置される。この風路内に赤外線センサを配置する場合には、冷却風による周囲温度の急激な温度変化に対応する必要もある。   In addition, it is necessary to cool the heating coil, and an air passage for usually introducing outside air is disposed under the coil. When the infrared sensor is disposed in the air passage, it is necessary to cope with a rapid temperature change of the ambient temperature due to the cooling air.

上記問題を解決する技術として、加熱コイルの半径方向巻き幅中央付近の一部のみに開口部を設け、この開口部下に赤外線センサを配置したものがある(特許文献3)。これは隣り合って巻回される巻き線の間に開口部を設け、その開口部付近の巻回する回数を他の部位より多く(密に)することで従来の分割しない加熱コイルと同一特性を持たせながら、この開口部から加熱される鍋底の高温部温度を検出可能にするものである。しかしながらこのような加熱コイルはその構造から量産するのが困難で高価なものにならざるを得ない。また開口部のコイル巻き数の増加はこの部分からの漏れ磁束が更に強まることを意味する。赤外線センサの漏れ磁束,温度上昇,電磁波,高周波高電圧に対する防御強化の必要性は前述技術(特許文献2)と同じである。   As a technique for solving the above-mentioned problem, there is a technique in which an opening is provided only in the vicinity of the center of the heating coil in the radial direction and an infrared sensor is disposed below the opening (Patent Document 3). This has the same characteristics as a conventional non-divided heating coil by providing an opening between the windings that are wound next to each other and increasing the number of windings around the opening more (densely) than other parts. It is possible to detect the temperature of the hot portion of the pan bottom heated from the opening. However, such a heating coil is inevitably difficult to mass-produce due to its structure and must be expensive. An increase in the number of coil turns in the opening means that the leakage magnetic flux from this portion is further increased. The necessity of strengthening protection against leakage magnetic flux, temperature rise, electromagnetic waves, and high-frequency high voltage of the infrared sensor is the same as that of the above-described technique (Patent Document 2).

特開2005−26162号公報JP 2005-26162 A 特開2008−153046号公報JP 2008-153046 A 特開2007−323887号公報JP 2007-323887 A

本発明は赤外線センサとしてサーモパイルを用いた鍋温度検出手段において、温度上昇の外乱を防止する手段を施し、最も高温加熱される鍋底温度を安定して精度良く検出することを可能にし、安全性,使い勝手の向上した誘導加熱調理器を提供することを目的とする。   In the pan temperature detecting means using a thermopile as an infrared sensor, the present invention is provided with a means for preventing disturbance of temperature rise, making it possible to stably and accurately detect the pan bottom temperature heated at the highest temperature, An object of the present invention is to provide an induction heating cooker with improved usability.

上記課題は、調理容器を上面に置く結晶化ガラスからなるトッププレートと、該トッププレートの下に設けられた加熱コイルと、該加熱コイルへ高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、該高周波電力供給手段の出力電力を制御する電力制御手段と、前記調理容器の底面からの放射赤外線量を検出するサーモパイルと、を備えており、前記サーモパイルは、金属キャンと金属ステムからなる金属ケースと、前記金属キャンに設けられた、赤外線が通過する小穴の窓と、該小穴の窓に配置された光学フィルタまたはレンズと、前記金属ステムに固定されたシリコン基材と、該シリコン基材の表面に設けられたシリコン酸化膜と、該シリコン酸化膜上に多数作成され従属接続された熱電対と、前記シリコン基材の中央部の測温接点に形成された赤外線吸収膜と、前記シリコン基材の周囲に設けられ、前記金属ケースと熱的に接続された冷接点部と、で構成され、該サーモパイルには、前記金属ケースと熱的に接続されたヒートシンクが装着されている誘導加熱調理器によって解決できる。   The above-described problems include a top plate made of crystallized glass with a cooking container on the upper surface, a heating coil provided under the top plate, high-frequency power supply means for supplying high-frequency power to the heating coil, and the high-frequency power. A power control means for controlling the output power of the supply means; and a thermopile for detecting the amount of infrared radiation emitted from the bottom surface of the cooking vessel, the thermopile comprising a metal case made of a metal can and a metal stem; and Provided on the surface of the silicon substrate, a small hole window provided in the metal can through which infrared rays pass, an optical filter or lens disposed in the small hole window, a silicon base material fixed to the metal stem, and Formed on the silicon oxide film, a number of subordinately connected thermocouples formed on the silicon oxide film, and a temperature measuring contact at the center of the silicon substrate. An infrared absorption film and a cold junction portion provided around the silicon base material and thermally connected to the metal case, and the thermopile includes a heat sink thermally connected to the metal case Can be solved by an induction heating cooker equipped with.

本発明によれば、サーモパイル赤外線センサを用いて調理時の周囲温度変化の外乱に対して強く、安定して加熱鍋底の高温部温度を正確に検出する鍋温度検出手段を提供することができる。そして、正確に検出した高温部温度により適切に過熱コイルへの高周波電力を制御することで安全で最適な調理を可能にする誘導加熱調理器を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is strong with respect to the disturbance of the ambient temperature change at the time of cooking using a thermopile infrared sensor, and can provide the pan temperature detection means which detects the high temperature part temperature of a heating pan bottom accurately and stably. And the induction heating cooking appliance which enables safe and optimal cooking can be provided by controlling the high frequency electric power to an overheating coil appropriately by the high temperature part temperature detected correctly.

さらに鍋底温度を検出するサーモパイル赤外線センサの近傍に赤外線発光および受光素子を配置して温度検出と同一視野で鍋底の放射率を計測し、赤外線センサの出力を補正することで鍋底の材質,色,加工状態あるいは汚れの状態に拘らず正確に鍋底温度を検出することが可能になり、正確に検出した鍋底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。   Furthermore, infrared light emitting and receiving elements are placed near the thermopile infrared sensor that detects the pan bottom temperature, the pan bottom emissivity is measured in the same field of view as the temperature detection, and the infrared sensor output is corrected to correct the pan bottom material, color, Regardless of the processing state or dirt state, it is possible to accurately detect the pan bottom temperature, and it is possible to control heating using the accurately detected pan bottom temperature, so it is possible to cook well Become.

実施例1の誘導加熱調理器の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the induction heating cooking appliance of Example 1. FIG. 実施例1の誘導加熱調理器の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the induction heating cooking appliance of Example 1. FIG. 実施例1の加熱コイル周辺の詳細を示す断面図。Sectional drawing which shows the detail of the heating coil periphery of Example 1. FIG. 実施例1の加熱コイルおよび鍋温度検出装置の配置を示す平面図。The top view which shows arrangement | positioning of the heating coil of Example 1, and a pan temperature detection apparatus. 実施例1の加熱コイルを示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing a heating coil according to the first embodiment. 実施例1の鍋温度検出装置を示す斜視図。The perspective view which shows the pan temperature detection apparatus of Example 1. FIG. 実施例1の鍋温度検出装置の断面図。Sectional drawing of the pan temperature detection apparatus of Example 1. FIG. 実施例1のサーモパイルの詳細を示す平面および断面図。FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view showing details of the thermopile of Example 1. 実施例1の反射型フォトインタラプタを示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a reflective photointerrupter according to the first exemplary embodiment. 実施例1の誘導加熱調理器の制御ブロック図。The control block diagram of the induction heating cooking appliance of Example 1. FIG. 実施例1のサーモパイル温度検出回路の詳細を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating details of a thermopile temperature detection circuit according to the first embodiment. 実施例1の反射率検出回路の詳細を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating details of the reflectance detection circuit according to the first embodiment. 実施例1の反射率検出回路の動作タイミングチャート。6 is an operation timing chart of the reflectance detection circuit according to the first embodiment. プランクの分布則による分光放射エネルギーを示す図。The figure which shows the spectral radiant energy by Planck's distribution law. トッププレート結晶化ガラスの光学特性を示す図。The figure which shows the optical characteristic of top plate crystallized glass. 温度とサーモパイルの出力の関係を示す図。The figure which shows the relationship between temperature and the output of a thermopile. 実施例1の鍋底面温度とサーモパイル温度検出回路出力の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the pan bottom temperature of Example 1, and a thermopile temperature detection circuit output. 実施例1の反射率検出回路の鍋有無による出力説明図。Output explanatory drawing by the presence or absence of a pan of the reflectance detection circuit of Example 1. FIG. 実施例1の反射率検出回路の反射電圧と反射率の関係を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a reflection voltage and a reflectance of the reflectance detection circuit according to the first embodiment. 実施例1の各種鍋の鍋底温度と鍋温度検出回路出力の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the pot bottom temperature of the various pots of Example 1, and a pot temperature detection circuit output. 実施例1の各種鍋放射率と反射率の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the various pan emissivity of Example 1, and a reflectance. 実施例1の誘導加熱調理のフローチャート。2 is a flowchart of induction heating cooking according to the first embodiment. 実施例1の反射率検出のフローチャート。5 is a flowchart of reflectance detection according to the first embodiment. 実施例1の鍋温度検出のフローチャート。The flowchart of the pan temperature detection of Example 1. FIG. 実施例2のサーモパイルを示す断面図。Sectional drawing which shows the thermopile of Example 2. FIG. 実施例2のサーモパイルを示す斜視図。FIG. 6 is a perspective view showing a thermopile of Example 2. 実施例2のサーモパイルの基板実装を示す斜視図。The perspective view which shows the board | substrate mounting of the thermopile of Example 2. FIG. 実施例2の鍋温度検出装置の平面および断面図。The top view and sectional drawing of the pan temperature detection apparatus of Example 2. FIG. 実施例2の鍋温度検出装置の他実施例配置を示す平面図。The top view which shows other Example arrangement | positioning of the pan temperature detection apparatus of Example 2. FIG. 加熱コイル上に載置された鍋の温度分布を示す図。The figure which shows the temperature distribution of the pan placed on the heating coil.

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は実施例1の誘導加熱調理器の本体1の斜視図であり、図2は図1中に一点鎖線AA′で示される部分に調理鍋6を載せたときの概略縦断面図である。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、本発明の適用対象は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。なお、調理鍋6は、誘導加熱に適した鉄鍋(磁性体)とするが、誘導加熱調理器が非磁性体のアルミ鍋,銅鍋であっても良い。   1 is a perspective view of a main body 1 of an induction heating cooker according to a first embodiment, and FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view when a cooking pan 6 is placed on a portion indicated by a one-dot chain line AA ′ in FIG. . In the following, an induction heating cooker having three units with two pan storage locations where induction heating is possible and one pan storage location capable of being heated by radiant heat from a heater (heating source) such as a radiant heater or a halogen heater will be described. However, the application target of the present invention is not limited to this, and may be, for example, an induction heating cooker provided with three pot places where induction heating is possible. The cooking pan 6 is an iron pan (magnetic body) suitable for induction heating, but the induction heating cooker may be a non-magnetic aluminum pan or copper pan.

図1および図2に示すように、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。   As shown in FIGS. 1 and 2, a top plate 2 formed of a nonmagnetic material (crystallized glass or the like) is attached to the upper surface of the main body 1. In front of the top plate 2, an operation display unit 3 in which a switch for instructing heating start or heating course of each port and a display for displaying the heating state (temperature, etc.) of each port is mounted.

トッププレート2の上面には、その下に配置される加熱コイル7あるいはラジエントヒータの最外半径におよそ一致する半径の円表示4が加熱可能な鍋置き場所を示すために印刷されている。またトッププレート2は普通可視光に対して透明であるため、上面にはフリットガラスに耐熱塗料を混入した耐熱耐久性の衣装印刷、下面には耐熱面塗装を施し、機器内部が見えないようにしてある。誘導加熱が可能な鍋置き場所2口の円表示4のほぼ中央から約50mmの位置に後述する鍋温度検出のために前述印刷,塗装がなされていない
赤外線透過窓5が設けられている。この赤外線透過窓5は赤外光を透過させるためであり、この部分だけ赤外光に対しては透明な可視光カット部材(耐熱フィルムまたはガラス)を下面に装着しても良い。
On the upper surface of the top plate 2, a circle display 4 having a radius that approximately matches the outermost radius of the heating coil 7 or the radiant heater disposed thereunder is printed to indicate a place where the pan can be heated. Since the top plate 2 is normally transparent to visible light, the upper surface is coated with heat-resistant and durable clothes with heat-resistant paint mixed in the frit glass, and the lower surface is coated with a heat-resistant surface so that the inside of the device cannot be seen. It is. An infrared transmission window 5 that has not been printed or painted is provided at a position approximately 50 mm from the center of the circle display 4 at the two pot places where induction heating is possible to detect the pot temperature described later. This infrared transmission window 5 is for transmitting infrared light, and a visible light cut member (heat-resistant film or glass) that is transparent to infrared light only on this portion may be attached to the lower surface.

トッププレート2の上面の各口(円表示4)に、調理鍋6を置き加熱調理を行う。図2に示すように、加熱コイル7にインバータ回路8(高周波電流供給手段)からの高周波電流を供給すると、外周側の第1のコイル7aと内周側の第2のコイル7bに分割された加熱コイル7が高周波磁界9(図中破線で示す)を発生し、この高周波磁界が鍋6と鎖交して、渦電流を発生し、そのジュール熱により調理鍋6自身が誘導加熱され発熱する。従って、調理鍋6内の調理物は、調理鍋6自身の発熱によって加熱調理される。このとき、調理鍋6の下にあるトッププレート2も、発熱した調理鍋6から伝わる熱により高温になる。   A cooking pan 6 is placed in each mouth (circle display 4) on the upper surface of the top plate 2 and cooking is performed. As shown in FIG. 2, when the high frequency current from the inverter circuit 8 (high frequency current supply means) is supplied to the heating coil 7, it is divided into a first coil 7a on the outer peripheral side and a second coil 7b on the inner peripheral side. The heating coil 7 generates a high-frequency magnetic field 9 (indicated by a broken line in the figure). This high-frequency magnetic field is linked to the pan 6 to generate an eddy current, and the cooking pan 6 itself is induction-heated by the Joule heat to generate heat. . Accordingly, the food in the cooking pan 6 is cooked by the heat generated by the cooking pan 6 itself. At this time, the top plate 2 under the cooking pan 6 is also heated by heat transmitted from the cooking pan 6 that has generated heat.

図3に加熱コイル7周辺の断面を詳しく示す。図3に示すようにトッププレート2下面には第1のコイル7aと第2のコイル7bの間にコイル間隙7cを備えて分割された加熱コイル7が耐熱プラスチックで構成されるコイルベース10内に同心円状(渦巻き状)に巻かれて配置される。加熱コイル7の下側にはコイルベース部材内部にコ字状のフェライト11が凸部を上にして放射状に配置されている。このフェライト11は加熱コイル7が発生する磁束をトッププレート2上の調理容器である調理鍋6に効率良く導くために配置される。また磁束がコイルベース10下部に漏洩するのを防止する。フェライト11は透磁率が高く磁束はほとんどフェライト11内を通過するからである。   FIG. 3 shows a cross section around the heating coil 7 in detail. As shown in FIG. 3, a heating coil 7 divided with a coil gap 7c between the first coil 7a and the second coil 7b on the lower surface of the top plate 2 is placed in a coil base 10 made of heat-resistant plastic. They are arranged concentrically (spirally). Below the heating coil 7, U-shaped ferrites 11 are radially arranged inside the coil base member with the convex portions up. The ferrite 11 is arranged to efficiently guide the magnetic flux generated by the heating coil 7 to the cooking pan 6 that is a cooking container on the top plate 2. Further, the magnetic flux is prevented from leaking to the lower part of the coil base 10. This is because the ferrite 11 has a high magnetic permeability and almost all the magnetic flux passes through the ferrite 11.

コイルベース10の下には加熱コイル7を冷却するためのコイル冷却風路15が設置される。コイル冷却風路15は二つに分けられ、一つは第1のコイル7aの内周側に接続され、第2のコイル7bおよび第1のコイル7a上面を冷却するコイル上面冷却風路15a、他の一つは第1のコイル7aの下面を冷却するコイル下面冷却風送出孔15bである。コイルベース10の中心部分下に位置するコイル上面冷却風路15aの上面には円形上のコイル上面冷却風送出孔15cが開口している。   A coil cooling air passage 15 for cooling the heating coil 7 is installed under the coil base 10. The coil cooling air passage 15 is divided into two, one is connected to the inner peripheral side of the first coil 7a, and the coil upper surface cooling air passage 15a for cooling the upper surfaces of the second coil 7b and the first coil 7a, The other one is a coil lower surface cooling air feed hole 15b for cooling the lower surface of the first coil 7a. On the upper surface of the coil upper surface cooling air passage 15a located under the center portion of the coil base 10, a circular coil upper surface cooling air sending hole 15c is opened.

コイルベース10の中心部は円筒状の内空洞14aになっており、第1のコイル7aの内周側にはフェライト11を内蔵する放射上梁に繋がる円筒状の外空洞壁14bになっている。この外空洞壁14bの下部に、コイル上面冷却風路15aのコイル上面冷却風送出孔15cが接続される。コイル上面冷却風送出孔15cの周囲にはグラスウール等のシール材16が設けられ先の外空洞壁14bに接続されている。   The central portion of the coil base 10 is a cylindrical inner cavity 14a, and a cylindrical outer cavity wall 14b connected to the radial beam containing the ferrite 11 is formed on the inner peripheral side of the first coil 7a. . A coil upper surface cooling air sending hole 15c of the coil upper surface cooling air passage 15a is connected to the lower portion of the outer cavity wall 14b. A sealing material 16 such as glass wool is provided around the coil upper surface cooling air sending hole 15c and connected to the outer cavity wall 14b.

冷却風路15の下にはインバータ回路8等の回路基板を内蔵する回路冷却風路17a,17bが2段重ねて設けられ、夫々には左右の加熱コイル7L,7Rのインバータ回路等が内蔵されている。これらの冷却風路は本体1に固定される。   Under the cooling air passage 15, circuit cooling air passages 17a and 17b containing a circuit board such as an inverter circuit 8 are provided in two layers, and inverter circuits for the left and right heating coils 7L and 7R are provided respectively. ing. These cooling air passages are fixed to the main body 1.

コイルベース10はコイル下面冷却風送出孔15bまたは回路冷却風路17aに固定される3個のコイルベース受け12からバネ13で押され、トッププレート2の下面に押し付けられる。   The coil base 10 is pressed by the spring 13 from the three coil base receivers 12 fixed to the coil lower surface cooling air sending hole 15b or the circuit cooling air passage 17a, and is pressed against the lower surface of the top plate 2.

コイル上面冷却風送出孔15c下のコイル上面冷却風路15a中には鍋温度検出装置18が配置される。鍋温度検出装置18は誘導加熱された調理鍋6の底面温度をトッププレート2の赤外線透過窓5を透過する赤外線から検出する。   A pan temperature detector 18 is arranged in the coil upper surface cooling air passage 15a below the coil upper surface cooling air delivery hole 15c. The pan temperature detection device 18 detects the bottom surface temperature of the cooking pan 6 heated by induction from the infrared rays transmitted through the infrared transmission window 5 of the top plate 2.

更に内空洞14aのほぼ上面中央にはトッププレート2の下面に接するセラミックケース20内にサーミスタ21が配置される。   Further, a thermistor 21 is disposed in the ceramic case 20 in contact with the lower surface of the top plate 2 at the center of the upper surface of the inner cavity 14a.

加熱調理中にはコイル上面冷却風路15a,コイル下面冷却風送出孔15b,回路冷却風路17a,17bには本体1に内蔵されるファン(図示せず)から外気が導入される。コイル上面冷却風路15a内を流れる冷却風は鍋温度検出装置18を冷却しながらコイル上面冷却風送出孔15cから円筒状の外空洞壁14b内のコイル間隙7cおよび内空洞14aを上昇し、コイル間隙7cおよび内空洞14a上部から、トッププレート2に遮られトッププレート2と加熱コイル7の間をコイル径方向外側に流れ、加熱コイル7の上面およびトッププレート2下面を冷却する。コイル下面冷却風送出孔15bの第1のコイル7aの下面にあたる部分には小さな孔が複数開けられ、コイル下面冷却風送出孔15b内を流れる冷却風は、ここから第1のコイル7a下面に向かって噴流してこれを冷却する。   During cooking, outside air is introduced into the coil upper surface cooling air passage 15a, the coil lower surface cooling air sending hole 15b, and the circuit cooling air passages 17a and 17b from a fan (not shown) built in the main body 1. The cooling air flowing in the coil upper surface cooling air passage 15a raises the coil gap 7c and the inner cavity 14a in the cylindrical outer cavity wall 14b from the coil upper surface cooling air sending hole 15c while cooling the pan temperature detecting device 18, and the coil From the upper part of the gap 7c and the inner cavity 14a, it is blocked by the top plate 2 and flows between the top plate 2 and the heating coil 7 outward in the coil radial direction, and the upper surface of the heating coil 7 and the lower surface of the top plate 2 are cooled. A plurality of small holes are formed in a portion corresponding to the lower surface of the first coil 7a of the coil lower surface cooling air sending hole 15b, and the cooling air flowing in the coil lower surface cooling air sending hole 15b is directed from here to the lower surface of the first coil 7a. To cool it.

図4にトッププレート2を除いた図3の上面図の詳細を示す。加熱コイル7,コイルベース10,コイル上面冷却風路15aの詳細構成図である。加熱コイル7および内空洞14aと鍋温度検出装置18,サーミスタ21の水平面での位置関係を示す。   FIG. 4 shows details of the top view of FIG. 3 excluding the top plate 2. It is a detailed block diagram of the heating coil 7, the coil base 10, and the coil upper surface cooling air path 15a. The positional relationship in the horizontal surface of the heating coil 7 and the inner cavity 14a, the pan temperature detection apparatus 18, and the thermistor 21 is shown.

加熱コイル7は、ポリテトラフルオロエチレンに代表されるフッ素樹脂等で絶縁被膜されるリッツ線で同心円状に同一方向に巻回され、外周側の第1のコイル7aと内周側の第2のコイル7bに分割される。そのコイル間隙7cは幅およそ15mmの同心帯状をなし、第1のコイル7aの巻き終わりはコイル間隙7cを架橋し第2のコイル7bの巻き始めとなり、第1のコイル7aと架橋線7dと第2のコイル7bで加熱コイル7を構成する。コイルベース10には第1のコイル7aの内周側に円筒状の外空洞壁14bが設けられ、その内側がコイル間隙7cとなっている。また第2のコイル7bの内周側に内空洞14aが設けられ、この内部にセラミックケース20内に内蔵されるサーミスタ21が配置される。さらにコイル間隙7cの一部、放射状に配置される二つのフェライト11間に円筒状のセンサ視野筒19(内径約12mm)が設けられ、このセンサ視野筒19の下に鍋温度検出装置18が設置される。   The heating coil 7 is concentrically wound in the same direction with a litz wire that is insulated with a fluororesin or the like typified by polytetrafluoroethylene, and has a first coil 7a on the outer peripheral side and a second coil on the inner peripheral side. Divided into coils 7b. The coil gap 7c has a concentric band shape with a width of about 15 mm. The winding end of the first coil 7a bridges the coil gap 7c and becomes the winding start of the second coil 7b. The first coil 7a, the bridging wire 7d, The heating coil 7 is composed of two coils 7b. The coil base 10 is provided with a cylindrical outer cavity wall 14b on the inner peripheral side of the first coil 7a, and the inside is a coil gap 7c. Further, an inner cavity 14a is provided on the inner peripheral side of the second coil 7b, and a thermistor 21 built in the ceramic case 20 is disposed therein. Furthermore, a cylindrical sensor field cylinder 19 (inner diameter of about 12 mm) is provided between a portion of the coil gap 7c and two radially disposed ferrites 11, and a pan temperature detecting device 18 is installed below the sensor field cylinder 19. Is done.

誘導加熱された鍋底面からの赤外線はトッププレート2の赤外線透過窓5を透過し、センサ視野筒19から後で詳細に説明する鍋温度検出装置18に内蔵されるサーモパイル25に入射する。   Infrared rays from the bottom of the pan heated by induction pass through the infrared transmission window 5 of the top plate 2 and enter the thermopile 25 built in the pan temperature detector 18 described in detail later from the sensor visual field cylinder 19.

図5は先の図4を裏から見た図を示す。コイルベース10には2個のコイルの低電圧端子21a,高電圧端子21bが設けられ、低電圧端子21aには第1のコイル7aの巻き始めが接続され、高電圧端子21bには第2のコイルの巻き終わりが接続される。この端子にはインバータ回路8の出力線22a,22bがねじで固定される。銅やアルミニウム等の非磁性体の鍋では4〜5kVの高電圧が出力される高電圧出力線22bは高電圧端子21bに接続される。   FIG. 5 shows a view of FIG. 4 from the back. The coil base 10 is provided with a low voltage terminal 21a and a high voltage terminal 21b of two coils, the start of winding of the first coil 7a is connected to the low voltage terminal 21a, and a second voltage is connected to the high voltage terminal 21b. The end of winding of the coil is connected. The output lines 22a and 22b of the inverter circuit 8 are fixed to the terminals with screws. In a non-magnetic pot such as copper or aluminum, a high voltage output line 22b that outputs a high voltage of 4 to 5 kV is connected to a high voltage terminal 21b.

図4,図5で説明したように鍋温度検出装置18は、架橋線7dの近傍をさけ、かつ高電圧出力線22bが接続される高電圧端子21bから離れた位置にあるコイル間隙7cに設けられたセンサ視野筒19の下にそのケース窓30が位置するように設置される。   As described in FIGS. 4 and 5, the pan temperature detecting device 18 is provided in the coil gap 7c at a position away from the high-voltage terminal 21b to which the high-voltage output line 22b is connected while avoiding the vicinity of the bridge line 7d. The case window 30 is placed under the sensor field cylinder 19 thus placed.

図6に鍋温度検出装置18の詳細斜視図を示す。鍋温度検出装置18は、赤外線検出センサであるサーモパイル25と反射型フォトインタラプタ26を中心に構成される。サーモパイル25と反射型フォトインタラプタ26はサーモパイルの出力信号を増幅するサーモパイル温度検出回路72(後で詳細を説明する)と反射率検出回路73(後で詳細を説明する)が実装される電子回路基板27に配置され、このサーモパイル25にはプラスチック部材で構成されるリフレクタ28が装着されている。このサーモパイル25と反射型フォトインタラプタ26および電子回路基板27は、全体をプラスチック部材の赤外線センサケース29(一点鎖線で示す)内に密封される。この赤外線センサケース29には赤外線を透過させるためにケース窓30が開けられ、このケース窓30にはトッププレート2を構成する結晶化ガラスとほぼ同じ光学特性(但し図15破線で示すように1μm以上の長波長側の光学特性はほぼ同じだが、短波長側でトッププレートに比べて透過率小の領域が400nmほどあり、この部分の可視光がカットされるため目には赤黒く見える)を持つ結晶化ガラスを薄く正方形に切り出したものを結晶化ガラス光学フィルタ31として嵌め込んである。そして結晶化ガラス光学フィルタ31の下にリフレクタ28が装着されたサーモパイル25と反射型フォトインタラプタ26が電子回路基板27上に実装されている。この赤外線センサケース29は、周りをアルミニウム等の透磁率がほぼ1の金属ケース32(2点鎖線で示す)で覆っている。当然、先のケース窓30の所は開口されている。そして更にアルミニウム金属ケース32は、周りをプラスチック部材の外側赤外線センサケース33で覆っている。当然先のケース窓30の所は開口されている。つまりサーモパイル25は3重のケースで覆われた形になっている。   FIG. 6 shows a detailed perspective view of the pan temperature detecting device 18. The pan temperature detecting device 18 is mainly composed of a thermopile 25 which is an infrared detection sensor and a reflective photo interrupter 26. The thermopile 25 and the reflection type photo interrupter 26 are electronic circuit boards on which a thermopile temperature detection circuit 72 (details will be described later) and a reflectance detection circuit 73 (details will be described later) for amplifying the output signal of the thermopile are mounted. The thermopile 25 is provided with a reflector 28 made of a plastic member. The thermopile 25, the reflective photo interrupter 26, and the electronic circuit board 27 are hermetically sealed in an infrared sensor case 29 (indicated by a one-dot chain line) made of a plastic member. The infrared sensor case 29 has a case window 30 for transmitting infrared rays. The case window 30 has almost the same optical characteristics as the crystallized glass constituting the top plate 2 (however, 1 μm as shown by the broken line in FIG. 15). The optical characteristics on the long wavelength side are almost the same, but on the short wavelength side, there is a region with a low transmittance of about 400 nm compared to the top plate, and the visible light in this part is cut, so the eyes appear reddish. A crystallized glass cut into a thin square is fitted as a crystallized glass optical filter 31. A thermopile 25 in which a reflector 28 is mounted under a crystallized glass optical filter 31 and a reflective photo interrupter 26 are mounted on an electronic circuit board 27. The infrared sensor case 29 is covered with a metal case 32 (indicated by a two-dot chain line) having a permeability of approximately 1 such as aluminum. Naturally, the previous case window 30 is opened. Further, the aluminum metal case 32 is covered with an outer infrared sensor case 33 made of a plastic member. Of course, the previous case window 30 is opened. That is, the thermopile 25 is covered with a triple case.

そして、鍋温度検出装置18はそのケース窓30がコイルベース10のセンサ視野筒19内を望むようにコイル上面冷却風路15a内に設置される。   And the pan temperature detection apparatus 18 is installed in the coil upper surface cooling air path 15a so that the case window 30 may desire the inside of the sensor visual field cylinder 19 of the coil base 10. FIG.

図7(a)に図6中のA−A′線に沿った断面図を示す。これは、赤外線センサケース29内に設置されるサーモパイル25、これに装着されるリフレクタ28の断面とサーモパイル25が電子回路基板27を含む断面図である。サーモパイル25に装着されるリフレクタ28の内面は、サーモパイル25内の赤外線吸収膜に一つの焦点結ぶ楕円曲面28aの一部が形成され、この楕円曲面28aはアルミ蒸着膜28bで鏡面となっている。このため図中の一点鎖線に示すごとくケース窓30に配置された結晶化ガラス光学フィルタ31を透過した赤外線はこの鏡面である楕円曲面で反射され、サーモパイル25の後述する光学フィルタ48を通して赤外線吸収膜に集光する。サーモパイル25の金属ピン(接続端子)46は電子回路基板27のパターンにハンダ付けされる。   FIG. 7A shows a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. This is a cross-sectional view of the thermopile 25 installed in the infrared sensor case 29, the cross section of the reflector 28 attached thereto, and the thermopile 25 including the electronic circuit board 27. On the inner surface of the reflector 28 attached to the thermopile 25, a part of an elliptical curved surface 28a that focuses on the infrared absorbing film in the thermopile 25 is formed, and this elliptical curved surface 28a is a mirror surface with an aluminum vapor deposition film 28b. For this reason, as shown by the alternate long and short dash line in the figure, the infrared light transmitted through the crystallized glass optical filter 31 disposed in the case window 30 is reflected by the elliptical curved surface which is the mirror surface, and passes through the optical filter 48 described later of the thermopile 25 to absorb the infrared rays. Condensed to The metal pins (connection terminals) 46 of the thermopile 25 are soldered to the pattern of the electronic circuit board 27.

図7(b)に同じく図6中のB−B′線に沿った断面図を示す。これは、赤外線センサケース29内に設置される電子回路基板27に装着されるサーモパイル25および反射型フォトインタラプタ26と赤外線センサケース29のケース窓30,結晶化ガラス光学フィルタ31との位置関係を示す断面図である。   FIG. 7B similarly shows a cross-sectional view along the line BB ′ in FIG. This shows the positional relationship between the thermopile 25 and the reflective photo interrupter 26 mounted on the electronic circuit board 27 installed in the infrared sensor case 29, the case window 30 of the infrared sensor case 29, and the crystallized glass optical filter 31. It is sectional drawing.

図8にサーモパイル25の詳細を示す。図8(a)はサーモパイル25の断面図であり、図8(b)は図8(a)中C−C′で示す線での断面の平面図である。熱電対が見えるように、赤外線吸収膜を省略して示してある。   FIG. 8 shows details of the thermopile 25. 8A is a cross-sectional view of the thermopile 25, and FIG. 8B is a plan view of a cross section taken along the line CC ′ in FIG. 8A. The infrared absorption film is omitted so that the thermocouple can be seen.

サーモパイル25は熱電対(サーモカップル)を多数縦列接続した(パイリング)したもので、ニッケルめっき鋼板等の金属キャン35と金属ステム36からなる金属ケース37内にこれが内蔵されている。およそ300μm厚のシリコン基材38表面に電気的および熱的に絶縁するためシリコン酸化膜39を形成し、この上にポリシリコン,アルミを順次パターン蒸着しポリシリコン蒸着膜40,アルミ蒸着膜41で熱電対を多数作成し、これを従属接続する。ポリシリコン,アルミ接合点(測温接点)のあるシリコン基材38中央部には、黒体に近い酸化ルビジウム膜等の赤外線吸収膜43を形成する。ポリシリコンおよびアルミ蒸着膜の一端は冷接点44であり、これはシリコン基材38の周囲に配置する。シリコン基材38の裏面を周囲(冷接点部)を残して290μmまでエッチングし、測温接点部分のあるシリコン基材の厚みを10μmに形成する。これは熱電導の良好なシリコンを薄くすることで、測温接点部42と冷接点部44の熱電導を少なくし測温接点部と冷接点部を熱的に絶縁するためである。   The thermopile 25 is obtained by connecting a number of thermocouples (thermocouples) in cascade (piling). The thermopile 25 is built in a metal case 37 made of a metal can 35 such as a nickel-plated steel plate and a metal stem 36. A silicon oxide film 39 is formed on the surface of the silicon substrate 38 having a thickness of about 300 μm to electrically and thermally insulate, and polysilicon and aluminum are sequentially deposited on the surface of the silicon oxide film 39 by the polysilicon deposited film 40 and the aluminum deposited film 41. Create a number of thermocouples and connect them in cascade. An infrared absorption film 43 such as a rubidium oxide film close to a black body is formed at the center of the silicon substrate 38 having a polysilicon / aluminum junction (temperature measuring contact). One end of the polysilicon and aluminum deposition film is a cold junction 44, which is disposed around the silicon substrate 38. The back surface of the silicon substrate 38 is etched to 290 μm leaving the periphery (cold contact portion), and the thickness of the silicon substrate having the temperature measuring contact portion is formed to 10 μm. This is to reduce the thermal conductivity of the temperature measuring contact portion 42 and the cold junction portion 44 by thinning the silicon having good thermal conductivity so as to thermally insulate the temperature measuring contact portion and the cold junction portion.

このシリコン基材38を金属ケース37の金属ステム36にボンド等で固定する。同時に金属ステム36にはセラミック上に膜形成したNTCサーミスタ45を同様に配置する。これは金属ケース37内にある熱電対の雰囲気温度を検出し、熱電対の熱起電力を補正するためである。詳細は後述する。金属ステム36には絶縁シールされた4本の金属ピン46が貫通配置されており、この金属ピンに先の熱電対の出力とNTCサーミスタ45がワイヤ接続される。ステム36には、筒状の金属キャン35が不活性ガス中で被せられ溶着される。この金属キャン35の上面には小穴の窓47が開けられ、ここに内側から光学フィルタ48(ある波長域の光線を透過する部材)が装着されている。この小穴の垂直下に先の測温接点部42(赤外線吸収膜43の下にある)が位置するようにシリコン基材38が固定される。   The silicon substrate 38 is fixed to the metal stem 36 of the metal case 37 with a bond or the like. At the same time, the NTC thermistor 45 formed on the ceramic is similarly disposed on the metal stem 36. This is for detecting the ambient temperature of the thermocouple in the metal case 37 and correcting the thermoelectromotive force of the thermocouple. Details will be described later. Four metal pins 46 that are insulated and sealed pass through the metal stem 36, and the output of the previous thermocouple and the NTC thermistor 45 are wire-connected to the metal pins 36. A cylindrical metal can 35 is placed on the stem 36 in an inert gas and welded. A small-hole window 47 is opened on the upper surface of the metal can 35, and an optical filter 48 (a member that transmits light in a certain wavelength region) is attached thereto from the inside. The silicon substrate 38 is fixed so that the temperature measuring contact portion 42 (below the infrared absorption film 43) is positioned below the small hole.

サーモパイル25内の熱電対測温接点部42(赤外線吸収膜43の下にある)にはこの小穴の窓46を通過した赤外線で加熱され、この加熱温度上昇は通過した赤外線エネルギーに比例し、熱電対の冷接点部44と測温接点部42の温度差に比例した電圧が熱電対出力の金属ピン46に出力される。   The thermocouple temperature measuring contact portion 42 (below the infrared absorbing film 43) in the thermopile 25 is heated by the infrared light that has passed through the small hole window 46, and this heating temperature rise is proportional to the infrared energy that has passed, A voltage proportional to the temperature difference between the paired cold junction portion 44 and the temperature measuring contact portion 42 is output to the thermocouple output metal pin 46.

図9に反射型フォトインタラプタ26の詳細を示す。反射型フォトインタラプタ26は赤外線発光素子としての赤外線LED50と赤外線受光素子としての赤外線フォトトランジスタ51を同一プラスチック部材に並べてモールドしたものである。赤外線LEDの発光面上にはプラスチックでレンズが構成され細いビームで930nm付近の赤外光を上方に照射する。赤外線フォトトランジスタ51の受光面上には可視光阻止のプラスチックでレンズが構成され、先の照射赤外光の物体(鍋底面)での反射赤外光を狭い視野角で受光し、その受光量に比例した電流を出力する。この反射型フォトインタラプタ26は赤外線発光素子と受光素子の対で構成されるものでトッププレート2上に置かれた調理鍋6底面の反射率を計測するものである。   FIG. 9 shows details of the reflection type photo interrupter 26. The reflection type photo interrupter 26 is obtained by molding an infrared LED 50 as an infrared light emitting element and an infrared phototransistor 51 as an infrared light receiving element on the same plastic member. A lens is made of plastic on the light emitting surface of the infrared LED, and infrared light of around 930 nm is irradiated upward with a thin beam. A lens is made of visible light blocking plastic on the light receiving surface of the infrared phototransistor 51, and the reflected infrared light at the object (pan bottom) of the previous irradiated infrared light is received with a narrow viewing angle, and the amount of received light A current proportional to is output. This reflection type photo interrupter 26 is constituted by a pair of an infrared light emitting element and a light receiving element, and measures the reflectance of the bottom surface of the cooking pan 6 placed on the top plate 2.

図10に本実施例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60が誘導加熱調理器の動作を制御する。以下記号Rは図1の手前右にある誘導加熱口に関するブロックを表し、記号Lは図1の手前左にある誘導加熱口に関するブロックを表す。2つのインバータ回路8Rおよび8Lは加熱コイル7R及び7Lに高周波電流を供給する。このインバータ回路8R,8L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61R,61L及び電力制御回路62R,62L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60が周波数制御回路を制御して行う。   The control block diagram of the induction heating cooking appliance of a present Example is shown in FIG. The microcomputer 60 controls the operation of the induction heating cooker. Hereinafter, symbol R represents a block related to the induction heating port on the right side in FIG. 1, and symbol L represents a block related to the induction heating port on the left side in FIG. The two inverter circuits 8R and 8L supply high-frequency current to the heating coils 7R and 7L. The frequency control circuits 61R and 61L and the power control circuits 62R and 62L adjust the operating frequency of the inverter circuits 8R and 8L and the power supplied to the coils. The reason for changing the operating frequency is that the induction heating efficiency changes at the frequency of the high-frequency current depending on the metal type of the pan. In general, a frequency of 20 kHz is used for iron, and a frequency of 70 kHz or more is used for copper and aluminum having a lower resistivity. This frequency switching is performed by the microcomputer 60 controlling the frequency control circuit based on the judgment of the pan type discrimination means (not shown).

各インバータ回路8R,8Lには整流回路63から直流電圧が供給される。この整流回路63には電源スイッチ64を介して3端子200Vの商用電源65が接続されている。
商用電源の接地端子は本体1の金属部に接地線で接続される。ラジエントヒータ66にはラジエントヒータ回路67を介して商用電源65が接続され、ラジエントヒータ回路67がラジエントヒータ66に供給する電力を制御する。
A DC voltage is supplied from the rectifier circuit 63 to each of the inverter circuits 8R and 8L. The rectifier circuit 63 is connected to a commercial power supply 65 having three terminals 200V via a power switch 64.
The ground terminal of the commercial power supply is connected to the metal part of the main body 1 with a ground wire. A commercial power supply 65 is connected to the radiant heater 66 through a radiant heater circuit 67, and the radiant heater circuit 67 controls the power supplied to the radiant heater 66.

マイクロコンピュータ60には、操作表示部3の操作スイッチ68,表示回路69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70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60は使用者の指示に従い、周波数制御回路61R,61Lと電力制御回路62R,62L及びラジエントヒータ回路67を制御して、トッププレート2上の調理鍋6を加熱する。   The microcomputer 60 is connected with an operation switch 68 and a display circuit 69 of the operation display unit 3 to receive a user's operation instruction and display an operation state of the device. Further, a buzzer 70 is connected to notify a user of an operation button press or a warning such as an error. The microcomputer 60 controls the frequency control circuits 61R and 61L, the power control circuits 62R and 62L, and the radiant heater circuit 67 in accordance with a user instruction to heat the cooking pan 6 on the top plate 2.

サーモパイル25はサーモパイル温度検出回路72に接続され出力が増幅され、マイクロコンピュータ60のAD端子に入力される。反射型フォトインタラプタ26は反射率検出回路73に接続され、マイクロコンピュータ60のポート出力で発光素子の発光を制御され、調理鍋6で反射された赤外光は受光素子で受光され、その出力信号は増幅されマイクロコンピュータ60のAD端子に入力される。サーモパイル温度検出回路72および反射率検出回路73の動作の詳細は後述する。更にサーミスタ21はサーミスタ温度検出回路74に接続され、その出力もマイクロコンピュータ60のAD端子に入力される。   The thermopile 25 is connected to a thermopile temperature detection circuit 72 so that the output is amplified and input to the AD terminal of the microcomputer 60. The reflection type photo interrupter 26 is connected to the reflectance detection circuit 73, the light emission of the light emitting element is controlled by the port output of the microcomputer 60, the infrared light reflected by the cooking pan 6 is received by the light receiving element, and its output signal Is amplified and input to the AD terminal of the microcomputer 60. Details of the operations of the thermopile temperature detection circuit 72 and the reflectance detection circuit 73 will be described later. Further, the thermistor 21 is connected to a thermistor temperature detection circuit 74, and its output is also input to the AD terminal of the microcomputer 60.

マイクロコンピュータ60は反射率検出回路73の出力から調理鍋の赤外線反射率を知り、サーモパイル温度検出回路72の出力を反射率で補正して調理鍋の温度を検出する。
そして、電力制御回路62を介して、調理鍋6の加熱を制御する。
The microcomputer 60 knows the infrared reflectance of the cooking pan from the output of the reflectance detection circuit 73 and corrects the output of the thermopile temperature detection circuit 72 with the reflectance to detect the temperature of the cooking pan.
And the heating of the cooking pan 6 is controlled via the power control circuit 62.

図11にサーモパイル温度検出回路72の詳細を示す。サーモパイル25の熱電対出力(熱起電力)(図中(+),(−)記号間の電圧)はオペアンプ72−1で約2000倍に増幅され出力端子72−2に出力される。この出力電圧はマイクロコンピュータ60のAD端子に入力される。オペアンプ72−1の増幅度は抵抗72−3(=R1)と抵抗72−4(=R2)の比(R2/R1)で決まる。またサーモパイル内のNTCサーミスタ45は、回路電源電圧を抵抗72−5,72−6,72−7で分圧された電圧源(抵抗72−6の両端)に抵抗72−8と直列接続された状態で接続され、この抵抗72−8との接続点aは熱電対出力端子(−)に接続されている。NTCサーミスタ45は負の温度特性を持った抵抗素子であり温度上昇で抵抗値が低下する。このため、サーモパイル25内の温度が上昇すると先の接続点aの電圧は上昇する。熱電対出力(図中(+),(−)記号間の電圧)は測温接点42(赤外線エネルギーで加熱される点)と冷接点(熱電対出力端子)44の温度差に比例する。このためサーモパイル25の設置される雰囲気温度で金属ケース37内雰囲気(NTCサーミスタが内蔵される)温度が上昇すると熱電対出力は減少する。この減少を接続点aの電圧上昇で補償する。すなわちNTCサーミスタ45はサーモパイル(熱電対)25の出力が周囲温度で変化するのを防ぐために使用される。増幅度を決める抵抗72−4(=R2)に並列に抵抗72−9(=R3)と3個のダイオード72−10を直列接続したものが接続されている。これはオペアンプの出力電圧がダイオードの順方向電圧(約0.6V)の3個分1.8Vを越えた場合に増幅度を減少させるものである。1.8Vまでは増幅度=R2/R1であるが、これを越えると増幅度=(R2//R3)/R1となる。これは後述するようにサーモパイルの鍋温度検出範囲を拡大するものである。これが無い場合には、サーモパイル出力が鍋底温度の4乗に比例するため高温で急速に出力が増加し、鍋底温度が300℃で回路出力電圧が5Vで飽和するが、ある場合には400℃まで飽和しないようにできる。   FIG. 11 shows details of the thermopile temperature detection circuit 72. The thermocouple output (thermoelectromotive force) of the thermopile 25 (voltage between (+) and (−) symbols in the figure) is amplified about 2000 times by the operational amplifier 72-1, and is output to the output terminal 72-2. This output voltage is input to the AD terminal of the microcomputer 60. The amplification degree of the operational amplifier 72-1 is determined by the ratio (R2 / R1) of the resistor 72-3 (= R1) and the resistor 72-4 (= R2). The NTC thermistor 45 in the thermopile is connected in series with the resistor 72-8 to a voltage source (both ends of the resistor 72-6) obtained by dividing the circuit power supply voltage by the resistors 72-5, 72-6, and 72-7. The connection point a with the resistor 72-8 is connected to the thermocouple output terminal (-). The NTC thermistor 45 is a resistance element having negative temperature characteristics, and the resistance value decreases as the temperature rises. For this reason, when the temperature in the thermopile 25 rises, the voltage of the previous connection point a rises. The thermocouple output (the voltage between the symbols (+) and (−) in the figure) is proportional to the temperature difference between the temperature measuring junction 42 (a point heated by infrared energy) and the cold junction (thermocouple output terminal) 44. For this reason, when the atmosphere in the metal case 37 (in which the NTC thermistor is incorporated) rises at the ambient temperature where the thermopile 25 is installed, the thermocouple output decreases. This decrease is compensated by the voltage increase at the connection point a. That is, the NTC thermistor 45 is used to prevent the output of the thermopile (thermocouple) 25 from changing at the ambient temperature. A resistor 72-9 (= R3) and three diodes 72-10 connected in series are connected in parallel to a resistor 72-4 (= R2) that determines the degree of amplification. This reduces the amplification factor when the output voltage of the operational amplifier exceeds 1.8 V of three diode forward voltages (about 0.6 V). Up to 1.8V, the amplification factor = R2 / R1, but beyond this, the amplification factor = (R2 // R3) / R1. This expands the pan temperature detection range of the thermopile as will be described later. Without this, the thermopile output is proportional to the 4th power of the pan bottom temperature, so the output increases rapidly at high temperature, and the pan bottom temperature is 300 ° C and the circuit output voltage is saturated at 5V. Do not saturate.

図12,図13を用いて反射率検出回路73の詳細を示す。図12において、50は発光素子である赤外線LEDであり、例えばその発光波長は930nmである。51は赤外線フォトトランジスタであり、例えばピーク感度波長が800nmで赤外線LED50の発光波長930nmでもピーク感度の80%の感度をもつものである。図13に反射率検出回路73の動作タイミングチャートを示す。反射型フォトインタラプタ26の発光素子である赤外線LED50はトランジスタ73−1で駆動される。この駆動はマイクロコンピュータ60の出力ポートから駆動信号端子73−2に入力される信号で制御される。図13(a)にこの信号を示す。デューティ50%の矩形波信号を駆動信号端子73−2に入力すると、赤外線LED50は信号が5Vのとき発光し、0Vのときは消灯する。この発光強度は赤外線LED50に流す電流に比例し、この電流は抵抗73−3の値で決められる。本実施例では抵抗値を固定して発光強度は一定である。この赤外発光が調理鍋底面で反射され、受光素子である赤外線フォトトランジスタ51で受光されると光電流により抵抗73−4に電圧が発生する。この電圧を図13(b)に示す。反射が大きく(受光量が多く)なれば電圧は比例して大きくなる。この信号電圧はコンデンサ73−5で直流分がカットされ、交流信号(図13(c)に示す)としてオペアンプ73−6で構成される正転直流増幅器に入力される。ここで交流信号のプラス側成分のみが増幅される。図13(d)にこれを示す。この増幅されたデューティ50%の信号は充放電回路73−7で直流の平均値電圧に変換され、出力端子73−8から出力される。この出力はマイクロコンピュータ60のAD端子に入力される。   Details of the reflectance detection circuit 73 will be described with reference to FIGS. In FIG. 12, 50 is an infrared LED which is a light emitting element, for example, the emission wavelength is 930 nm. Reference numeral 51 denotes an infrared phototransistor, which has a sensitivity of 80% of the peak sensitivity even when the peak sensitivity wavelength is 800 nm and the emission wavelength of the infrared LED 50 is 930 nm. FIG. 13 shows an operation timing chart of the reflectance detection circuit 73. The infrared LED 50 which is a light emitting element of the reflective photo interrupter 26 is driven by a transistor 73-1. This drive is controlled by a signal input from the output port of the microcomputer 60 to the drive signal terminal 73-2. FIG. 13A shows this signal. When a rectangular wave signal with a duty of 50% is input to the drive signal terminal 73-2, the infrared LED 50 emits light when the signal is 5V, and turns off when the signal is 0V. This emission intensity is proportional to the current flowing through the infrared LED 50, and this current is determined by the value of the resistor 73-3. In this embodiment, the resistance value is fixed and the light emission intensity is constant. When the infrared light is reflected by the bottom surface of the cooking pan and received by the infrared phototransistor 51 as a light receiving element, a voltage is generated in the resistor 73-4 by the photocurrent. This voltage is shown in FIG. If the reflection is large (the amount of received light is large), the voltage increases proportionally. This signal voltage has its direct current component cut by the capacitor 73-5 and is input as an alternating current signal (shown in FIG. 13C) to a normal rotation direct current amplifier composed of an operational amplifier 73-6. Here, only the positive component of the AC signal is amplified. This is shown in FIG. The amplified 50% duty signal is converted to a DC average voltage by the charge / discharge circuit 73-7 and output from the output terminal 73-8. This output is input to the AD terminal of the microcomputer 60.

このように反射率検出回路73は発光強度が一定のキャリア変調された赤外光を鍋底面に放射し、鍋で反射される赤外光を受光してその平均値電圧を反射電圧として得ることで反射率に相当する値を検出する。赤外発光をキャリア変調し、受光経路で直流成分をカットしているのは、自然光あるいは白熱電灯,蛍光灯などの照明機器に含まれる赤外光が鍋の反射率検出に影響するのを防止するためである。また、赤外線フォトトランジスタ51の暗電流の影響も防止している。   In this way, the reflectance detection circuit 73 emits carrier-modulated infrared light having a constant emission intensity to the bottom of the pan, receives the infrared light reflected by the pan, and obtains the average voltage as the reflected voltage. The value corresponding to the reflectance is detected by. Infrared emission is carrier-modulated and the direct current component is cut off in the light-receiving path to prevent natural light or infrared light contained in lighting equipment such as incandescent lamps and fluorescent lamps from affecting the detection of pan reflectivity. It is to do. Moreover, the influence of the dark current of the infrared phototransistor 51 is also prevented.

以下本実施例の動作を説明する。   The operation of this embodiment will be described below.

トッププレート2上に置かれた調理鍋6は誘導加熱により発熱する。この加熱により鍋6底面からは赤外線が放射される。この全放射エネルギーEは鍋温度Tの4乗に比例したものである。(E=σT4;ステファン・ボルツマンの法則)図14にプランクの分布則から算出される黒体温度の分光放射エネルギーを示す。この分光放射エネルギーを全波長域で積分すれば、全放射エネルギーEが求まり、これは温度(絶対温度)の4乗に比例する。これが前述のステファン・ボルツマンの法則であり、この係数σがステファン・ボルツマン係数である。分光放射エネルギーのピーク波長はウィーンの変移則から、調理温度100〜300℃で5μm〜8μmである。 The cooking pan 6 placed on the top plate 2 generates heat by induction heating. By this heating, infrared rays are emitted from the bottom of the pan 6. This total radiant energy E is proportional to the fourth power of the pan temperature T. (E = σT 4 ; Stefan-Boltzmann law) FIG. 14 shows the spectral radiant energy of the black body temperature calculated from the Planck distribution law. If this spectral radiant energy is integrated over the entire wavelength region, the total radiant energy E is obtained, which is proportional to the fourth power of the temperature (absolute temperature). This is the aforementioned Stefan-Boltzmann law, and this coefficient σ is the Stefan-Boltzmann coefficient. The peak wavelength of the spectral radiant energy is 5 μm to 8 μm at a cooking temperature of 100 to 300 ° C. based on the Vienna transition law.

誘導加熱された鍋底は、黒体温度の全放射エネルギーEに鍋底の放射率εを乗じた全放射エネルギーを温度に応じて放出する。すなわち黒体温度の全放射エネルギーEと鍋底温度のそれ(E′=εσT4)との比が放射率εである。 The induction-heated pan bottom emits the total radiant energy obtained by multiplying the total radiant energy E of the black body temperature by the emissivity ε of the pan bottom according to the temperature. That is, the ratio of the total radiant energy E of the black body temperature to that of the pan bottom temperature (E ′ = εσT 4 ) is the emissivity ε.

一方、非磁性体である結晶化ガラス(トッププレート2)の光学特性を図15に実線で示す。図15中実線で示すように、結晶化ガラスは、0.2μm〜2.9μmの波長の光を80%以上透過し、3〜4.5μmの波長の光を30%程度透過し、4.5μmよりも長い波長、及び、0.2μmよりも短い波長の光をほとんど透過しない。この光学特性のため鍋から放射される赤外線放射エネルギー(図14参照)の大部分はトッププレートを通過できない。   On the other hand, the optical characteristics of crystallized glass (top plate 2), which is a non-magnetic material, are shown by a solid line in FIG. As shown by the solid line in FIG. 15, the crystallized glass transmits 80% or more of light having a wavelength of 0.2 μm to 2.9 μm, and transmits about 30% of light having a wavelength of 3 to 4.5 μm. It hardly transmits light having a wavelength longer than 5 μm and a wavelength shorter than 0.2 μm. Because of this optical property, most of the infrared radiation energy radiated from the pan (see FIG. 14) cannot pass through the top plate.

赤外線センサとしては周知のように、赤外線フォトダイオード,赤外線フォトトランジスタのような量子型とサーモパイル、焦電素子のような熱型とがある。量子型センサは量子効果で赤外線を検出するため狭い波長帯域で高い感度を持ち、熱型は広い波長帯域で低い感度を持つのが特徴である。量子型は半導体の種類で感度波長が決められ、シリコンのように安価に購入できるものは実用感度波長が可視光外(0.8μm)から1μm以下のため、検出温度の範囲が300℃以上となる。一方熱型は量子型に比べ、可視光から20μm以下の広い波長帯域で均一の低い感度を持つ(原理的には波長依存性を持たない。)。このため、センサへの赤外線受光面の前に光学フィルタを設け、検出温度範囲波長を狭めて外乱を防ぐ。   As is well known, infrared sensors include quantum types such as infrared photodiodes and infrared phototransistors, and thermal types such as thermopiles and pyroelectric elements. The quantum type sensor is characterized by high sensitivity in a narrow wavelength band because it detects infrared rays by the quantum effect, and the thermal type has low sensitivity in a wide wavelength band. For the quantum type, the sensitivity wavelength is determined by the type of semiconductor, and those that can be purchased at a low cost, such as silicon, have a practical sensitivity wavelength of 1 μm or less from outside visible light (0.8 μm), so the detection temperature range is 300 ° C. or more. Become. On the other hand, the thermal type has a uniform and low sensitivity in a wide wavelength band of 20 μm or less from visible light as compared with the quantum type (in principle, it has no wavelength dependence). For this reason, an optical filter is provided in front of the infrared light receiving surface to the sensor to prevent disturbance by narrowing the detection temperature range wavelength.

本実施例では、調理温度範囲が100から250℃であるため、赤外線センサとして熱型であるサーモパイルを用いる。同じ熱型の焦電素子は微分型のセンサであるため、赤外線入射を断続する必要があり、普通機械的なチョッパ機構が使われる。このため、信頼性の点で誘導加熱調理器のような家電品に用いるのは不向きである。一方サーモパイルはこのような機構を必要とせず、また近年MEMS等の技術により半導体プロセスを用い構成する熱電対を微小化し多数堆積(パイリング)して感度を向上させたものが安価に供給されている。   In this embodiment, since the cooking temperature range is 100 to 250 ° C., a thermopile thermopile is used as the infrared sensor. Since the pyroelectric element of the same thermal type is a differential type sensor, it is necessary to interrupt infrared incidence, and a normal mechanical chopper mechanism is used. For this reason, it is unsuitable to use for household appliances like an induction heating cooker from the point of reliability. On the other hand, the thermopile does not require such a mechanism, and in recent years, a thermocouple that uses a semiconductor process is miniaturized by technology such as MEMS, and a large number of layers are piled up (piled) to improve sensitivity. .

近年多くの体温計に用いられるサーモパイルの光学フィルタとしては透過波長が1〜15μmのものが使われる。これはウィーンの変移則から人体の赤外線放射エネルギーのピーク波長が約10μm(体温36℃)であり、上記光学フィルタを用いるのが最適なためである。   In recent years, a thermopile optical filter used in many thermometers has a transmission wavelength of 1 to 15 μm. This is because the peak wavelength of the infrared radiation energy of the human body is about 10 μm (body temperature 36 ° C.), and it is optimal to use the above optical filter, based on the Vienna transition rule.

この光学フィルタを有するサーモパイルを用いて、調理鍋の温度(25〜300℃)を非接触で計測するとサーモパイルの出力として図16に一点鎖線で示す出力が得られる。
これは前述のように調理鍋底面を黒体とみなして、これが放射する赤外線エネルギー(プランクの分布則に従う)がサーモパイルの感度で電圧に変換され所定の増幅をしたとして得たものである。このときサーモパイルの感度は波長1〜15μmである一定値とし、波長1〜15μmの赤外線は光学フィルタを一律に90%透過してサーモパイルに入射すると仮定している。
If the temperature (25-300 degreeC) of a cooking pot is measured non-contactingly using the thermopile which has this optical filter, the output shown with a dashed-dotted line in FIG. 16 will be obtained as an output of a thermopile.
As described above, the bottom surface of the cooking pan is regarded as a black body, and the infrared energy (according to Planck's distribution law) radiated from the cooking pan is converted into a voltage by the sensitivity of the thermopile and obtained as a result of a predetermined amplification. At this time, it is assumed that the sensitivity of the thermopile is a constant value having a wavelength of 1 to 15 μm, and infrared light having a wavelength of 1 to 15 μm is uniformly transmitted through the optical filter by 90% and enters the thermopile.

さてこのサーモパイルを図3の構成で鍋温度検出に使用した場合には、鍋底面からの赤外線はトッププレート2を透過してサーモパイル25に入射する。したがってトッププレート2の光学特性(図15実線)で透過する各波長の赤外線は制限される。前述したように約5μm以上の赤外線はほとんど透過せず、サーモパイル25に入射しない。上述と同様にこの場合の出力を計算すると図16に実線で示すものとなる。出力は1桁程度低下するのが分かる。このためサーモパイル25の出力を、従来の体温計等での使用される直流増幅器の増幅度に比べ1桁程度高い増幅度で直流増幅することが必要になる。   Now, when this thermopile is used for detecting the pan temperature in the configuration of FIG. 3, the infrared rays from the bottom of the pan pass through the top plate 2 and enter the thermopile 25. Therefore, the infrared rays of each wavelength transmitted through the optical characteristics of the top plate 2 (solid line in FIG. 15) are limited. As described above, infrared rays of about 5 μm or more hardly pass through and do not enter the thermopile 25. When the output in this case is calculated in the same manner as described above, it is shown by a solid line in FIG. It can be seen that the output drops by an order of magnitude. For this reason, it is necessary to amplify the output of the thermopile 25 with a gain that is about one digit higher than the gain of a DC amplifier used in a conventional thermometer or the like.

前述したように、サーモパイルはサーモカップル(熱電対)を多数積み重ねた(直列に接続)(パイリング)したものである。一つのサーモカップルの熱起電力をEiボルト/℃とし、これをN個接続すればサーモパイルの熱起電力VはN・Eiボルト/℃となる。
つまりパイル数Nのサーモカップル出力はN・Eiボルト/℃となる。今前述の体温計のように1000倍程度の増幅度で実用に供されるサーモパイルを誘導加熱調理器に使用するとした場合、前述のトッププレートの影響で10000倍の増幅度を必要とする。一般的に直流増幅器では、オフセット電圧の温度ドリフトにより1000倍程度の増幅度が限界と言われる。したがって、誘導加熱調理器に用いるサーモパイルでは、パイル数を数10から数100に増やしたものが用いられる。つまり一般のサーモパイルに比べパイル数を増やすことで感度を上げている。
As described above, a thermopile is a stack of thermocouples (thermocouples) stacked (connected in series) (piled). If the thermoelectromotive force of one thermocouple is Ei volts / ° C. and N are connected, the thermoelectromotive force V of the thermopile is N · Ei volts / ° C.
In other words, the thermocouple output of N piles is N · Ei volts / ° C. If a thermopile that is practically used with an amplification factor of about 1000 times as in the thermometer described above is used in an induction heating cooker, the amplification factor of 10,000 times is required due to the influence of the top plate. In general, in a DC amplifier, an amplification degree of about 1000 times is said to be a limit due to a temperature drift of an offset voltage. Therefore, in the thermopile used for the induction heating cooker, the number of piles increased from several tens to several hundreds is used. In other words, sensitivity is increased by increasing the number of piles compared to general thermopile.

サーモパイルでよく使われるサーモカップル金属対は図8で説明したように半導体プロセスで比較的容易に作成できるポリシリコン・アルミニウムであり、この熱起電力は約10μV/℃である。電磁調理器で用いるサーモパイルは、これをパイル数50程度に堆積したものが用いられる。   A thermocouple metal pair often used in a thermopile is polysilicon aluminum which can be made relatively easily by a semiconductor process as described with reference to FIG. 8, and its thermoelectromotive force is about 10 μV / ° C. As the thermopile used in the electromagnetic cooker, a stack of about 50 piles is used.

サーモカップルで物体の温度を計測する場合には、冷接点を氷点(0℃)に固定して測温接点を物体に接触させて計測する。サーモパイルは図8で説明したように、サーモカップルが多数堆積されたものであり、入射赤外線で加熱される多数の測温接点とシリコン基材38上にある多数の冷接点で構成される。そして冷接点は金属ケース37の金属ステム36にボンドで固定されるため、熱的にはサーモパイルの金属ケース37(金属キャン35と金属ステム36)が冷接点となっている。そしてこの金属ケース37は通常のサーモカップルのように氷点に固定することができない。   When measuring the temperature of an object with a thermocouple, the cold junction is fixed at the freezing point (0 ° C.) and the temperature measuring contact is brought into contact with the object. As described with reference to FIG. 8, the thermopile is formed by depositing a large number of thermocouples, and includes a large number of temperature measuring contacts heated by incident infrared rays and a large number of cold junctions on the silicon substrate 38. Since the cold junction is fixed to the metal stem 36 of the metal case 37 with a bond, the thermopile metal case 37 (metal can 35 and metal stem 36) is a cold junction. And this metal case 37 cannot be fixed to a freezing point like a normal thermocouple.

仮に、サーモカップルの熱起電力が10μV/℃、パイル数50、直流増幅器の増幅度を1000とすると、金属ケース37の温度が1℃変化すると、直流増幅器の出力では500mVの電圧変動になる。つまりサーモパイル25周囲の温度変動を押さえることが必要になる。   Assuming that the thermoelectromotive force of the thermocouple is 10 μV / ° C., the number of piles is 50, and the amplification factor of the DC amplifier is 1000, if the temperature of the metal case 37 changes by 1 ° C., the voltage fluctuation of 500 mV occurs at the output of the DC amplifier. That is, it is necessary to suppress the temperature fluctuation around the thermopile 25.

本実施例の鍋温度検出装置18は、加熱調理中の鍋底高温部を検出可能にするために、分割された加熱コイル7が発生する高周波磁界の磁束密度が最も強いコイル間隙7c直下に配置される。この位置は、加熱コイル7の下に放射状に配置される棒状フェライト11の間であり、磁束はほとんどフェライト中を通過するため漏れ磁束の少ない場所ではある。しかし加熱コイル7下面からの距離は20mm程度であるため漏れ磁束は大きく、ここに位置する金属を誘導加熱しその温度を上昇させる。例えば3kWの高周波電力を加熱コイルに入力してトッププレート2上に載置される調理容器である鍋を誘導加熱する場合には、この場所にある磁性体の鋼板では約30℃も温度上昇する。非磁性体のアルミニウムでも約5℃も温度上昇する。   The pan temperature detecting device 18 of the present embodiment is disposed immediately below the coil gap 7c where the magnetic flux density of the high-frequency magnetic field generated by the divided heating coil 7 is the strongest so that the hot portion of the pan bottom during cooking can be detected. The This position is between the rod-shaped ferrites 11 arranged radially under the heating coil 7, and since the magnetic flux almost passes through the ferrite, it is a place where there is little leakage magnetic flux. However, since the distance from the lower surface of the heating coil 7 is about 20 mm, the leakage magnetic flux is large, and the metal located here is induction-heated to raise its temperature. For example, when high frequency power of 3 kW is input to the heating coil and a pot serving as a cooking vessel placed on the top plate 2 is induction heated, the temperature of the magnetic steel plate at this location rises by about 30 ° C. . Even with non-magnetic aluminum, the temperature rises by about 5 ° C.

調理中、誘導加熱される鍋底は100〜300℃の高温になる。そしてトッププレート2および下面の加熱コイル7も鍋底からの熱伝導,熱輻射で高温となる。   During cooking, the pan bottom heated by induction becomes a high temperature of 100 to 300 ° C. The top plate 2 and the heating coil 7 on the lower surface are also heated by heat conduction and heat radiation from the pan bottom.

さらに加熱コイル7には十数アンペアの高周波電流を流すためコイル自身も発熱する。これらトッププレート,加熱コイルを冷却するため、コイル上面冷却風路15a,コイル下面冷却風送出孔15bには外気が導入され、前述のように加熱コイル7に風を当てて冷却する。   Furthermore, since a high frequency current of several tens of amperes flows through the heating coil 7, the coil itself also generates heat. In order to cool the top plate and the heating coil, outside air is introduced into the coil upper surface cooling air passage 15a and the coil lower surface cooling air sending hole 15b, and the heating coil 7 is blown and cooled as described above.

また、鍋温度検出装置18の配置される下には加熱コイルに高周波電力を供給するインバータ回路8が冷却風路17a,17b中に配置される。このインバータ回路は20〜90kHz、十数アンペアの電流をスイッチングする回路から構成される。このため大きな電磁波を輻射することになる。   In addition, an inverter circuit 8 that supplies high-frequency power to the heating coil is disposed in the cooling air passages 17a and 17b under the pan temperature detector 18. This inverter circuit is composed of a circuit that switches a current of 20 to 90 kHz and several tens of amperes. For this reason, a large electromagnetic wave is radiated.

このように、鍋温度検出装置18、特に内蔵されるサーモパイル25は、(1)加熱コイル7からの漏れ磁束、(2)コイル冷却のための冷却風による温度変化、(3)インバータ回路から輻射される電磁波ノイズ、に晒されることになる。これら外乱に対応して、鍋温度検出装置18は加熱調理中の鍋底高温部を検出しなければならない。   As described above, the pan temperature detecting device 18, particularly the thermopile 25 incorporated therein, includes (1) leakage magnetic flux from the heating coil 7, (2) temperature change due to cooling air for cooling the coil, and (3) radiation from the inverter circuit. Will be exposed to electromagnetic noise. In response to these disturbances, the pan temperature detecting device 18 must detect the hot portion of the pan bottom during cooking.

前述したサーモパイル温度検出回路72の動作説明のごとく、サーモパイル25の出力が雰囲気温度で変化しないように、内蔵のNTCサーミスタ45を用いて回路的に温度補償をしている。しかし、NTCサーミスタ45はセラミックチップの上に薄膜で形成され、これを金属ステム36にボンド等で固定されているため、熱的には冷接点と等価である金属ステム36すなわち金属ケース37の温度変化に追従しにくく、時間遅れが生じる。また、温度抵抗特性の非線形性のため広い温度範囲で正確に温度補償するのが難しい。これらの点でサーモパイル25の周囲温度変化に即応して前述回路で十分な温度補償を行うのは難しい。具体的には1℃/10分程度の温度変化には対応できるが、1℃/1分程度の温度変化に追従させるのは困難である。前述したように、誘導加熱調理開始と同時に加熱コイル7を冷却するため外気が導入される。前の調理である程度、鍋温度検出装置18と周囲の雰囲気温度が上昇していた場合には、このとき鍋温度検出装置18は急速に(1℃/1分以上で)冷却されることになる。   As described for the operation of the thermopile temperature detection circuit 72 described above, temperature compensation is performed in a circuit using the built-in NTC thermistor 45 so that the output of the thermopile 25 does not change with the ambient temperature. However, since the NTC thermistor 45 is formed as a thin film on the ceramic chip and is fixed to the metal stem 36 with a bond or the like, the temperature of the metal stem 36, that is, the metal case 37, which is thermally equivalent to the cold junction, is used. It is difficult to follow the change and a time delay occurs. In addition, it is difficult to accurately compensate the temperature over a wide temperature range due to the nonlinearity of the temperature resistance characteristic. In these respects, it is difficult to perform sufficient temperature compensation with the above-described circuit in response to a change in the ambient temperature of the thermopile 25. Specifically, it can cope with a temperature change of about 1 ° C./10 minutes, but it is difficult to follow the temperature change of about 1 ° C./1 minute. As described above, outside air is introduced to cool the heating coil 7 simultaneously with the start of induction heating cooking. If the ambient temperature of the pan temperature detecting device 18 and the surroundings has risen to some extent in the previous cooking, the pan temperature detecting device 18 is rapidly cooled (at 1 ° C./1 minute or more) at this time. .

サーモパイル25が内蔵される鍋温度検出装置18はなるべく一定温度雰囲気におくのが望ましい。このため、本実施例では、外気が導入されるコイル上面冷却風路15a内に鍋温度検出装置18を設置し調理中には外気でサーモパイル25とサーモパイル温度検出回路72を冷却しこれらの温度上昇を防止している。また、コイル上面冷却風路15a内の気流がサーモパイル25の金属ケース37およびサーモパイル温度検出回路72の半導体、抵抗等に直接当たり熱ゆらぎを起こすのを防ぐため、防風ケースである赤外線センサケース29でこれを覆っている。また、サーモパイル25とサーモパイル温度検出回路72は赤外線センサケース29内の空気で空気断熱されることにもなる。温度変化に対して安定にサーモパイル25の出力を直流増幅した後低い出力インピーダンスの信号電圧として、後述するマイクロコンピュータ60のAD端子に出力している。   It is desirable that the pan temperature detection device 18 in which the thermopile 25 is built is placed in a constant temperature atmosphere as much as possible. For this reason, in this embodiment, the pan temperature detecting device 18 is installed in the coil upper surface cooling air passage 15a into which the outside air is introduced, and during cooking, the thermopile 25 and the thermopile temperature detecting circuit 72 are cooled by the outside air, and these temperatures rise. Is preventing. Further, in order to prevent the airflow in the coil upper surface cooling air passage 15a from directly hitting the metal case 37 of the thermopile 25 and the semiconductor, resistance, etc. of the thermopile temperature detection circuit 72, the infrared sensor case 29 which is a windproof case is used. It covers this. Further, the thermopile 25 and the thermopile temperature detection circuit 72 are thermally insulated by the air in the infrared sensor case 29. The output of the thermopile 25 is dc-amplified in a stable manner with respect to the temperature change, and then output as a signal voltage with a low output impedance to the AD terminal of the microcomputer 60 described later.

さらに、この赤外線センサケース29をアルミニウム等の透磁率がほぼ1である金属ケース32で覆い、加熱コイルが発生する交流磁場を遮蔽することでサーモパイル25の金属ケース37が加熱コイル7の発生する高周波交流磁界で誘導加熱され温度上昇しないようにしている。また、この金属ケース32は、鍋温度検出装置18の下部に配置されるインバータ回路からのパルス雑音(放射電磁波)に対しての電磁シールドにもなっている。   Further, the infrared sensor case 29 is covered with a metal case 32 such as aluminum having a permeability of approximately 1, and the AC magnetic field generated by the heating coil is shielded, so that the metal case 37 of the thermopile 25 generates a high frequency generated by the heating coil 7. Induction heating with an alternating magnetic field prevents the temperature from rising. The metal case 32 also serves as an electromagnetic shield against pulse noise (radiated electromagnetic waves) from an inverter circuit disposed below the pan temperature detection device 18.

この金属ケース32は、加熱調理中には周囲雰囲気温度および加熱コイル7からの漏れ磁束で誘導加熱され、アルミニウムの場合5〜10℃温度上昇する。この温度上昇がおさまる前に続けて調理を行う場合、外気を急速に導入して金属ケース32に当てると金属ケース32が急速に冷え、結果赤外線センサケース29内のサーモパイル25の周囲温度が急に低下することになる。この逆の場合、例えば冬朝一番に調理を行う場合、機体内の金属ケース32は夜十分に冷却され5℃程度にあり、使用者が20℃に暖房された調理室で調理を開始した場合には、この暖気がコイル上面冷却風路15aに導入され、20℃の暖気が5℃の金属ケース37に当てられることになる。本実施例では、このような外気による金属ケース32の急激な温度変化を防止するために、この金属ケース32を更にプラスチックの外側赤外線センサケース33で覆っている。これで金属ケース32に直接冷却風をあてずに風による温度急変を防止している。   The metal case 32 is induction-heated by the ambient atmosphere temperature and the leakage magnetic flux from the heating coil 7 during cooking, and the temperature rises by 5 to 10 ° C. in the case of aluminum. When cooking is continued before the temperature rise subsides, when the outside air is rapidly introduced and applied to the metal case 32, the metal case 32 cools rapidly, and as a result, the ambient temperature of the thermopile 25 in the infrared sensor case 29 suddenly increases. Will be reduced. In the opposite case, for example, when cooking first in the winter morning, the metal case 32 in the aircraft is sufficiently cooled at night and is at about 5 ° C., and the user starts cooking in a cooking room heated to 20 ° C. The warm air is introduced into the coil upper surface cooling air passage 15a, and the warm air of 20 ° C. is applied to the metal case 37 of 5 ° C. In this embodiment, in order to prevent such a sudden temperature change of the metal case 32 due to the outside air, the metal case 32 is further covered with a plastic outer infrared sensor case 33. Thus, the cooling air is not directly applied to the metal case 32, thereby preventing a sudden temperature change due to the wind.

さて、トッププレート2は誘導加熱された調理鍋6から赤外線放射を吸収することおよび接触熱伝導とで加熱される。図15で実線に示すように、トッププレート2は0.2μm〜2.9μmの波長の光を80%以上透過し、3〜4.5μmの波長の光を30%程度透過し、4.5μmよりも長い波長、及び、0.2μmよりも短い波長の光をほとんど透過しない。   Now, the top plate 2 is heated by absorbing infrared radiation from the induction heated cooking pan 6 and contact heat conduction. As shown by the solid line in FIG. 15, the top plate 2 transmits 80% or more of light having a wavelength of 0.2 μm to 2.9 μm, and transmits about 30% of light having a wavelength of 3 to 4.5 μm. Longer wavelengths and light with wavelengths shorter than 0.2 μm are hardly transmitted.

放射エネルギーが物質表面に入射すると、その一部ρは反射され、一部αは吸収され、残りτは透過する。これらの量の間には、エネルギー保存則からρ+α+τ=1が成立する。トッププレート2上に調理鍋6が置かれた状態では、調理鍋6の赤外線放射エネルギーのトッププレート2での反射はほとんどゼロとみなせるため、トッププレート2では吸収率α+透過率τ=1が成立していると見てよい。キルヒホフの法則より吸収率α=放射率εであるため、トッププレート2は調理鍋6からの赤外線放射エネルギーのうち、0.2μm〜2.9μmの波長では80%以上透過し、残り20%を吸収しこれを放射する。また3〜4.5μmの波長では30%程度透過し、残り70%を吸収しこれを放射する。4.5μmよりも長い波長、及び、0.2μmよりも短い波長ではほとんど透過せず、すべてを吸収してこれを放射する。熱伝導で加熱された分も同様である。波長4.5μm以上では熱伝導加温の赤外線エネルギーはほとんどトッププレート2表面から放射される。   When the radiant energy is incident on the surface of the material, a part ρ is reflected, a part α is absorbed, and the remaining τ is transmitted. Between these quantities, ρ + α + τ = 1 holds from the law of conservation of energy. In the state where the cooking pan 6 is placed on the top plate 2, the reflection of the infrared radiation energy of the cooking pan 6 on the top plate 2 can be regarded as almost zero, so that the absorption rate α + transmittance τ = 1 is established in the top plate 2. You can see it. Since Kirchhoff's law is the absorption rate α = emissivity ε, the top plate 2 transmits 80% or more of the infrared radiation energy from the cooking pan 6 at a wavelength of 0.2 μm to 2.9 μm, and the remaining 20%. Absorb and radiate it. Further, it transmits about 30% at a wavelength of 3 to 4.5 μm, and absorbs and radiates the remaining 70%. At wavelengths longer than 4.5 μm and wavelengths shorter than 0.2 μm, almost no transmission occurs, and all is absorbed and emitted. The same applies to the portion heated by heat conduction. When the wavelength is 4.5 μm or more, most of the infrared energy for heat conduction heating is radiated from the surface of the top plate 2.

このため、サーモパイル25を使用して、トッププレート2上の調理鍋6の温度を検出する場合にはトッププレート2自身の加熱が放射する赤外線が問題となる。特に図15に斜線で示す波長の赤外線が問題となる。例えばサーモパイル25に付属する光学フィルタ48の透過波長が1〜15μmであれば、トッププレート2が放射する4.5μmよりも長い波長の赤外線によってサーモパイル25の出力が大きく影響を受け、トッププレート2上の調理鍋底の温度を正確に検出できないことになる。トッププレート2を透過する鍋の放射赤外線エネルギーは1μm〜2.9μmの約2μmの帯域、これに対しトッププレート2自身が放射する赤外線エネルギーは4.5μm〜15μmの約10μmの帯域であり、同じ温度であればサーモパイル出力のうち、調理鍋6の温度による分の5倍がトッププレート2の温度によることになる。   For this reason, when detecting the temperature of the cooking pan 6 on the top plate 2 using the thermopile 25, the infrared rays emitted by the heating of the top plate 2 itself become a problem. In particular, infrared rays having a wavelength indicated by hatching in FIG. For example, if the transmission wavelength of the optical filter 48 attached to the thermopile 25 is 1 to 15 μm, the output of the thermopile 25 is greatly affected by infrared light having a wavelength longer than 4.5 μm radiated from the top plate 2. The temperature at the bottom of the cooking pan cannot be detected accurately. The radiant infrared energy of the pan passing through the top plate 2 is about 2 μm band of 1 μm to 2.9 μm, whereas the infrared energy radiated by the top plate 2 itself is about 10 μm band of 4.5 μm to 15 μm. If it is temperature, five times the thermopile output due to the temperature of the cooking pan 6 will depend on the temperature of the top plate 2.

本実施例では、上記を防止するためサーモパイル25で構成される鍋温度検出装置18の赤外線センサケース29に、赤外線を透過させるためのケース窓30を開け、このケース窓30にトッププレート2を構成する結晶化ガラスを薄く正方形に切り出したものを結晶化ガラス光学フィルタ31として嵌め込んである。そしてサーモパイル25に入射する赤外線の内トッププレート2が放射する分を除去する。トッププレートが放射する図15に斜線で示す部分の波長は結晶化ガラス光学フィルタ31の光学特性によって(図15に斜線で示す部分の波長は透過しない)サーモパイル25への入射が阻止される。   In the present embodiment, in order to prevent the above, a case window 30 for transmitting infrared rays is opened in the infrared sensor case 29 of the pan temperature detection device 18 constituted by the thermopile 25, and the top plate 2 is configured in the case window 30. The crystallized glass to be cut into a thin square is fitted as the crystallized glass optical filter 31. Then, the amount of infrared rays radiated from the top plate 2 incident on the thermopile 25 is removed. The wavelength of the portion indicated by hatching in FIG. 15 emitted from the top plate is prevented from entering the thermopile 25 due to the optical characteristics of the crystallized glass optical filter 31 (the wavelength indicated by hatching in FIG. 15 is not transmitted).

結晶化ガラス光学フィルタ31をトッププレート以外の材料で作成しても良いが、図15で実線に示すような急峻な特性を示す光学フィルタを作成するのは非常に困難で高価なものになる。   Although the crystallized glass optical filter 31 may be made of a material other than the top plate, it is very difficult and expensive to produce an optical filter having a steep characteristic as shown by a solid line in FIG.

また、結晶化ガラス光学フィルタ31は、その下に配置されるリフレクタ28のアルミニウム蒸着反射鏡面28bがトッププレート2の赤外線透過窓5から見えなくする効果をもたせている。前述したように(図15の破線で示すように)1μm以上の長波長側の光学特性はトッププレート2とほぼ同じだが、短波長側でトッププレートに比べて透過率小の領域が400nmほどあり、この部分の可視光がカットされるため目には赤黒く見え、アルミニウム鏡面を見えなくしている。   Further, the crystallized glass optical filter 31 has an effect of making the aluminum vapor deposition reflecting mirror surface 28 b of the reflector 28 disposed below it invisible from the infrared transmission window 5 of the top plate 2. As described above (as shown by the broken line in FIG. 15), the optical characteristics on the long wavelength side of 1 μm or more are almost the same as those of the top plate 2, but there is a region having a smaller transmittance on the short wavelength side than the top plate at about 400 nm. Because the visible light in this part is cut, it looks red and black to the eyes, making the aluminum mirror surface invisible.

更に、サーモパイル25の光学フィルタ48として波長5μm以上を透過させない5μmショートパスフィルタ(図15に薄線で示す)を用いている。これは周囲温度で暖められる結晶化ガラス光学フィルタ31自身および赤外線センサケース29が放射する赤外線をも波長5μm以上は透過させないようにするためである。というのは先に述べたように鍋から放射される1〜2.9μmの赤外線エネルギーはトッププレートで通過を制限されているため非常に微小であり、サーモパイル25の出力増幅を大きくせざるを得ないため周囲温度での5μm以上の赤外線放射に敏感であり、徹底的に鍋底以外からの4.5μm以上の赤外線がサーモパイルの赤外線吸収膜43に入射するのを防止する必要があるためである。   Further, a 5 μm short-pass filter (shown by a thin line in FIG. 15) that does not transmit a wavelength of 5 μm or more is used as the optical filter 48 of the thermopile 25. This is to prevent the infrared rays emitted from the crystallized glass optical filter 31 itself and the infrared sensor case 29 that are heated at the ambient temperature from being transmitted through the wavelength of 5 μm or more. As mentioned above, the infrared energy of 1 to 2.9 μm radiated from the pan is very small because the passage is restricted by the top plate, and the output amplification of the thermopile 25 must be increased. This is because it is sensitive to infrared radiation of 5 μm or more at ambient temperature, and it is necessary to thoroughly prevent the infrared radiation of 4.5 μm or more from other than the pan bottom from entering the infrared absorption film 43 of the thermopile.

結晶化ガラス光学フィルタ31自身および赤外線センサケース29が70℃であるとして、これが放射する赤外線によってサーモパイル25が出力する電圧を計算すると図16にAで示すものになる。ここでサーモパイル25の光学フィルタ48としては1〜15μmの波長を90%透過するものとした。この電圧は同図実線で示すトッププレート2上の鍋底が300℃のときのサーモパイル25が出力する電圧とほぼ同じである。つまり、光学フィルタ48の通過帯域を5μm以下に制限しないと、鍋温度検出装置18が70℃以上の雰囲気ではトッププレート2上の鍋温度を検出できない。   Assuming that the crystallized glass optical filter 31 itself and the infrared sensor case 29 are at 70 ° C., the voltage output from the thermopile 25 by the infrared rays emitted from the filter is calculated as shown by A in FIG. Here, the optical filter 48 of the thermopile 25 is assumed to transmit 90% of a wavelength of 1 to 15 μm. This voltage is substantially the same as the voltage output from the thermopile 25 when the pan bottom on the top plate 2 shown by the solid line in FIG. That is, unless the pass band of the optical filter 48 is limited to 5 μm or less, the pan temperature detection device 18 cannot detect the pan temperature on the top plate 2 in an atmosphere of 70 ° C. or higher.

以上の理由からも、本実施例では鍋温度検出装置18をコイル上面冷却風路15a内に設置している。   Also from the above reason, in this embodiment, the pan temperature detecting device 18 is installed in the coil upper surface cooling air passage 15a.

図17に黒体に近い状態の鍋底面を有するテンプラ鍋を図3の実施例で誘導加熱した場合の、鍋底面温度Tとサーモパイル温度検出回路72出力端子72−2の出力電圧Vの関係を示す。図中破線で示すのは、サーモパイル温度検出回路72で抵抗72−9,ダイオード72−10が無い場合である。この場合、前述したようにサーモパイル出力は温度の4乗に比例するため、鍋底面温度Tが200℃を越えると出力が急上昇して、回路出力は電源電圧5Vに飽和する。これを防止するのがダイオード72−10と抵抗72−9の回路である。出力が1.8Vを越える近傍からオペアンプ72−1の増幅度を低下させ、図中実線で示すように400℃まで出力が飽和しないようにすることで、検出できる温度範囲を回路で拡大している。   FIG. 17 shows the relationship between the pan bottom temperature T and the output voltage V of the thermopile temperature detection circuit 72 output terminal 72-2 when the tempura pan having the pan bottom in a state close to a black body is induction-heated in the embodiment of FIG. Show. The broken line in the figure shows the case where the thermopile temperature detection circuit 72 does not have the resistor 72-9 and the diode 72-10. In this case, since the thermopile output is proportional to the fourth power of the temperature as described above, when the pan bottom temperature T exceeds 200 ° C., the output rapidly increases and the circuit output is saturated to the power supply voltage 5V. This is prevented by the circuit of the diode 72-10 and the resistor 72-9. By reducing the amplification factor of the operational amplifier 72-1 from the vicinity where the output exceeds 1.8 V and preventing the output from being saturated up to 400 ° C. as shown by the solid line in the figure, the detectable temperature range is expanded by the circuit. Yes.

常温から100℃まではほぼ0.5Vであり、100℃を越えると温度に比例した電圧が出力される。0.5Vはサーモパイル温度検出回路72の電源電圧(5V)を抵抗72−5,72−6,72−7で分圧した電圧(図11中a点で示す)0.5Vがオペアンプ72−1のバイアス電圧として与えてあるためである。100℃を越えるとサーモパイル25の出力電圧が大きくなり、オペアンプ72−1で約2000倍に増幅されて0.5V以上の電圧として観測される。このバイアス電圧はサーモパイル温度検出回路72の故障検出用に与えてある。出力端子72−2の出力電圧値からこの0.5Vを引いた値(0.5Vからの電圧上昇値)が検出した鍋底面温度に比例したものである。マイクロコンピュータ60はサーモパイル温度検出回路72出力端子72−2の出力電圧をAD変換して読み込むが、この電圧から0.5Vを引いた値である鍋温度検出電圧Vt(=V−0.5)をもとに鍋温度を得る。図17の関係は予めマイクロコンピュータ60のROMにテーブルデータとして記憶しておく。   The voltage from room temperature to 100 ° C. is almost 0.5 V, and when the temperature exceeds 100 ° C., a voltage proportional to the temperature is output. 0.5V is a voltage obtained by dividing the power supply voltage (5V) of the thermopile temperature detection circuit 72 by resistors 72-5, 72-6, and 72-7 (indicated by a point in FIG. 11), and 0.5V is an operational amplifier 72-1. This is because it is given as a bias voltage. When the temperature exceeds 100 ° C., the output voltage of the thermopile 25 increases, and is amplified about 2000 times by the operational amplifier 72-1, and is observed as a voltage of 0.5V or more. This bias voltage is provided for detecting a failure of the thermopile temperature detection circuit 72. A value obtained by subtracting 0.5 V from the output voltage value of the output terminal 72-2 (a voltage increase value from 0.5 V) is proportional to the detected pan bottom temperature. The microcomputer 60 AD-converts and reads the output voltage of the thermopile temperature detection circuit 72 output terminal 72-2, and the pan temperature detection voltage Vt (= V−0.5), which is a value obtained by subtracting 0.5V from this voltage. Get the pot temperature based on The relationship shown in FIG. 17 is stored in advance in the ROM of the microcomputer 60 as table data.

鍋温度検出装置18に内蔵される反射型フォトインタラプタ26を図3に示すように配置するとトッププレート2上に調理鍋がない場合、赤外線LED50の放射した赤外光(波長930nm)は大部分が結晶化ガラス光学フィルタ31およびトッププレート2を透過し赤外線フォトトランジスタ51には戻ってこない。しかし一部は結晶化ガラス光学フィルタ31およびトッププレート2で反射される。これは結晶化ガラス光学フィルタ31およびトッププレート2の透過率が波長930nmで85%および90%であり、残り15%および10%の赤外光は反射されるためである。特に結晶化ガラス光学フィルタ31で反射される分はすぐ横にある赤外線フォトトランジスタ51に直接戻るため、本実施例では図3に示すように、反射型フォトインタラプタ26前面を結晶化ガラス光学フィルタ31下面に接するように配置してこの反射光が赤外線フォトトランジスタ51に入射するのを防止している。また、赤外線LEDの放射角度のため、トッププレート下面に到達せず経路途中にある物体(センサ視野筒19内面)で反射される赤外光もある。   When the reflection type photo interrupter 26 built in the pan temperature detector 18 is arranged as shown in FIG. 3, when there is no cooking pan on the top plate 2, most of infrared light (wavelength 930 nm) emitted from the infrared LED 50 is large. It passes through the crystallized glass optical filter 31 and the top plate 2 and does not return to the infrared phototransistor 51. However, a part is reflected by the crystallized glass optical filter 31 and the top plate 2. This is because the transmittance of the crystallized glass optical filter 31 and the top plate 2 is 85% and 90% at a wavelength of 930 nm, and the remaining 15% and 10% of infrared light is reflected. In particular, since the amount reflected by the crystallized glass optical filter 31 returns directly to the infrared phototransistor 51 located immediately beside it, in this embodiment, the front surface of the reflective photointerrupter 26 is placed on the crystallized glass optical filter 31 as shown in FIG. It arrange | positions so that a lower surface may be touched, and it prevents that this reflected light injects into the infrared phototransistor 51. FIG. Further, because of the radiation angle of the infrared LED, there is also infrared light that is reflected by an object (inner surface of the sensor visual field cylinder 19) that does not reach the lower surface of the top plate and is in the middle of the path.

このため図18に示すように反射率検出回路73の出力は、トッププレート上に鍋がある場合(a)V1となり、鍋がない場合(b)V2となる。正味の鍋での反射電圧VrはVr=V2−V1となる。   Therefore, as shown in FIG. 18, the output of the reflectance detection circuit 73 is (a) V1 when there is a pan on the top plate, and (b) V2 when there is no pan. The reflected voltage Vr at the net pan is Vr = V2−V1.

反射率検出回路73を図3に示すように配置して、トッププレート上に反射率が既知の金属板を配置したときの反射率検出回路73の出力から得られる先の反射電圧Vrと反射率の関係を図19に示す。図中に近似線も示す。この関係を用いれば、反射率検出回路73の出力電圧から反射率が得られる。そしてこの関係をテーブルデータにあるいは近似式の係数値をあらかじめマイクロコンピュータ60のROMに記憶しておく。   The reflectance detection circuit 73 is arranged as shown in FIG. 3, and the previous reflection voltage Vr and reflectance obtained from the output of the reflectance detection circuit 73 when a metal plate with a known reflectance is arranged on the top plate. The relationship is shown in FIG. An approximate line is also shown in the figure. If this relationship is used, the reflectance can be obtained from the output voltage of the reflectance detection circuit 73. This relationship is stored in the table data or the approximate coefficient value in the ROM of the microcomputer 60 in advance.

調理鍋のような金属物質ではキルヒホフの法則により温度Tの物質表面から放射される赤外線エネルギー(E=εσT4)の放射率εと表面の反射率ρの間にはε+ρ=1の関係が成立する。(透過率α=0とする)調理鍋では放射率の違いにより同じ鍋底温度でありながら、放射される赤外線エネルギーが異なる。このためサーモパイル出力すなわち鍋温度検出装置18の出力が異なるという問題が生じる。そこで調理鍋底の反射率を検出して放射率を求め鍋温度検出装置18の出力を補正してから温度に換算する必要がある。これを行うために先に説明した反射率に相当する量である反射電圧Vrを求め、これから反射率を得るのが反射率検出回路73である。この反射率を1から引いて放射率を得る。 In a metal material such as a cooking pot, a relationship of ε + ρ = 1 holds between the emissivity ε of infrared energy (E = εσT 4 ) radiated from the surface of the material at temperature T and the reflectance ρ of the surface according to Kirchhoff's law. To do. In a cooking pan (transmittance α = 0), the infrared energy radiated differs due to the difference in emissivity, while the same pan bottom temperature. For this reason, the problem that a thermopile output, ie, the output of the pan temperature detection apparatus 18, differs arises. Therefore, it is necessary to detect the reflectance of the bottom of the cooking pan to obtain the emissivity, correct the output of the pan temperature detection device 18 and then convert it to a temperature. In order to do this, the reflectance detection circuit 73 obtains the reflectance from the reflected voltage Vr, which is an amount corresponding to the reflectance described above. This reflectance is subtracted from 1 to obtain the emissivity.

図20にトッププレート2に置かれた数種の鍋について、鍋温度検出装置18の出力(サーモパイル温度検出回路72の出力V)から前述した0.5Vのオフセット電圧Voを引いた値Vt(鍋温度検出電圧)と鍋底面温度Tとの関係の一例を示す。図中に各鍋底面の放射率も示す。図20に示すように放射率によって鍋温度検出装置18の出力と鍋底温度の関係が異なることがわかる。図20の(a)で示す鍋は放射率が0.9と黒体に近い。(b)は放射率が0.57、(c)は0.43、(d)は0.24である。(b),(c),(d)の電圧値を放射率で除算すると、図中に破線でしめすものとなり、ほぼ1本の曲線に集約することができることが分かる。各出力Vtは各鍋の全放射エネルギー(E′=εσT4)に比例し、これを放射率で除算するのは、前述したように黒体の全放射エネルギー(E=σT4)に換算することを意味する。そして各鍋の放射率が分かれば、各鍋の鍋温度を黒体の放射温度に還元できることを意味している。例えば図3実施例でトッププレート上に黒体を配置して、黒体温度Tと鍋温度検出装置18の出力Vから0.5を引いた値である鍋温度検出電圧Vtを求め、このTとVtの関係を記録し、これをテーブルデータにあるいは近似式の係数値としてあらかじめマイクロコンピュータ60のROMに記憶しておく。そして、鍋を誘導加熱しているとき、一定時間ごとに鍋温度検出装置18の出力VをAD変換して読み込み、鍋温度検出電圧Vt=V−0.5の演算を施した後、反射率検出回路73で反射率を前述したように得て、この反射率ρをもとにキルヒホフの法則(ρ+ε=1)から放射率εを得、鍋温度検出電圧Vtをこれで除算した後、この値でテーブルデータを牽くあるいは近似式に代入して、鍋温度検出電圧Vtから温度Tを求め、これを検出鍋温度とする。本実施例の鍋温度補正は以上に基づいて行う。 For several types of pans placed on the top plate 2 in FIG. 20, a value Vt (pot) obtained by subtracting the above-described 0.5 V offset voltage Vo from the output of the pan temperature detection device 18 (output V of the thermopile temperature detection circuit 72). An example of the relationship between (temperature detection voltage) and pan bottom temperature T is shown. The emissivity at the bottom of each pan is also shown in the figure. As shown in FIG. 20, it can be seen that the relationship between the output of the pan temperature detector 18 and the pan bottom temperature varies depending on the emissivity. The pan shown in FIG. 20A has an emissivity of 0.9, which is close to a black body. (B) has an emissivity of 0.57, (c) is 0.43, and (d) is 0.24. When the voltage values of (b), (c), and (d) are divided by the emissivity, it is shown by a broken line in the figure, and it can be seen that it can be summarized into almost one curve. Each output Vt is proportional to the total radiation energy of each pot (E '= εσT 4), which to divide by emissivity is converted into the total radiant energy of a black body as described above (E = σT 4) Means that. And if the emissivity of each pan is known, it means that the pan temperature of each pan can be reduced to the radiation temperature of a black body. For example, in FIG. 3 embodiment, a black body is arranged on the top plate, and a pan temperature detection voltage Vt that is a value obtained by subtracting 0.5 from the black body temperature T and the output V of the pan temperature detection device 18 is obtained. And Vt are recorded and stored in advance in the ROM of the microcomputer 60 as table data or as a coefficient value of an approximate expression. Then, when the pan is being induction-heated, the output V of the pan temperature detection device 18 is AD-converted and read at regular intervals, and the pan temperature detection voltage Vt = V−0.5 is calculated. The reflectance is obtained by the detection circuit 73 as described above, the emissivity ε is obtained from Kirchhoff's law (ρ + ε = 1) based on the reflectance ρ, and the pan temperature detection voltage Vt is divided by this. By checking the table data with values or substituting it into the approximate expression, the temperature T is obtained from the pan temperature detection voltage Vt, and this is used as the detection pan temperature. The pan temperature correction of this embodiment is performed based on the above.

図21に、各鍋において放射温度計を用いて計測した放射率と図3で反射率検出回路73を用いて得た反射率(図19の関係の近似式を適用)の関係を示す。鍋によってキルヒホフの法則からはずれるものもあるが、放射率と反射率の間には強い相関がある。キルヒホフの法則から外れるのは反射率の検出において、鍋表面での散乱により反射赤外線の全てを受光していないためである。反射率を求める際には、赤外線LED50の放射光がトッププレート2になるべく垂直に入射させ、鍋での反射光をなるべく垂直に赤外線フォトトランジスタ51に導くのが望ましい。本実施例では鍋温度検出装置18内のサーモパイル25のトッププレート2上位置での視野面とこの反射率検出発光のトッププレート2上での反射面は同一面である。このため、図3に示すように鍋温度検出装置18内にサーモパイル25と反射型フォトインタラプタ26を並べて配置している。   FIG. 21 shows the relationship between the emissivity measured using a radiation thermometer in each pan and the reflectance obtained by using the reflectance detection circuit 73 in FIG. 3 (applying the approximate expression of the relationship of FIG. 19). Some pans deviate from Kirchhoff's law, but there is a strong correlation between emissivity and reflectivity. The reason for deviating from Kirchhoff's law is that in the detection of reflectance, not all of the reflected infrared rays are received due to scattering on the pan surface. When obtaining the reflectance, it is desirable that the emitted light of the infrared LED 50 is incident as vertically as possible on the top plate 2 and the reflected light from the pan is guided to the infrared phototransistor 51 as vertically as possible. In the present embodiment, the visual field surface of the thermopile 25 in the pan temperature detecting device 18 at the position on the top plate 2 and the reflective surface on the top plate 2 for the reflectance detection light emission are the same surface. For this reason, as shown in FIG. 3, the thermopile 25 and the reflective photointerrupter 26 are arranged side by side in the pan temperature detection device 18.

以下では、本実施例の動作について、手前右側の円表示4に調理鍋6を置き、所定温度で所定時間調理鍋を加熱して調理を行う場合として説明する。図22にこの動作のフローチャートを示す。図示していない電源を投入し、調理鍋6を置いた誘導加熱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(ステップS1)調理開始を指示すると(ステップS2)、マイクロコンピュータ60はまず反射率検出回路73を制御して載置された鍋の反射データ(反射率に相当)を取込み反射率を検出する(ステップS3)。同時に加熱コイル7およびインバータ回路8等を冷却するため、図示しないファンを駆動してコイル上面冷却風路15a,コイル下面冷却風送出孔15bに外気を導入する。   Below, operation | movement of a present Example demonstrates the case where the cooking pan 6 is set | placed on the circle display 4 of the near right side, and cooking is performed by heating a cooking pan for a predetermined time at predetermined temperature. FIG. 22 shows a flowchart of this operation. When a power source (not shown) is turned on, a predetermined temperature and cooking time are set with the operation switch of the induction heating port on which the cooking pan 6 is placed (step S1), and the start of cooking is instructed (step S2), the microcomputer 60 first starts. Reflection data (corresponding to the reflectance) of the pan placed by controlling the reflectance detection circuit 73 is taken in and the reflectance is detected (step S3). At the same time, in order to cool the heating coil 7, the inverter circuit 8 and the like, a fan (not shown) is driven to introduce outside air into the coil upper surface cooling air passage 15a and the coil lower surface cooling air sending hole 15b.

反射率を検出するステップS3を図23に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。マイクロコンピュータ60は反射率検出回路73の端子73−2にポートから図16(a)の赤外線LED駆動信号を出力する(ステップS3−1)。所定時間例えば200ms出力した後(ステップS3−2)、端子73−8に出力される電圧V2をAD端子より読み込む(ステップS3−3)。そして赤外線LED駆動信号を停止する(ステップS3−4)。次に予め記憶されている鍋が置かれていない時の電圧V1を先に読み込んだ電圧V2から引き反射電圧Vrを算出する(ステップS3−5)。そして予め記憶されている反射電圧と反射率の関係から反射率ρを得る(ステップS3−6)。   Step S3 for detecting the reflectance will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. The microcomputer 60 outputs the infrared LED drive signal of FIG. 16A from the port to the terminal 73-2 of the reflectance detection circuit 73 (step S3-1). After outputting 200 ms for a predetermined time (step S3-2), the voltage V2 output to the terminal 73-8 is read from the AD terminal (step S3-3). Then, the infrared LED drive signal is stopped (step S3-4). Next, the pulling reflection voltage Vr is calculated from the voltage V2 obtained by reading the voltage V1 when the pan stored in advance is not placed (step S3-5). Then, the reflectance ρ is obtained from the relationship between the reflection voltage and the reflectance stored in advance (step S3-6).

ステップS3に続いて、電力制御回路62,周波数制御回路61,インバータ回路8を制御して加熱コイル7に電力を供給し誘導加熱を開始する(ステップS4)。加熱コイル7に電力が供給されると、加熱コイル7から誘導磁界が発せられ、トッププレート2上の調理鍋6が誘導加熱される。この誘導加熱によって調理鍋6の温度が上昇し、調理鍋6内の被加熱物の調理が開始される。マイクロコンピュータ60は誘導加熱を開始すると、一定時毎に鍋温度検出装置18の出力を読み込み、鍋温度を検出する(ステップS5)。   Subsequent to step S3, the power control circuit 62, the frequency control circuit 61, and the inverter circuit 8 are controlled to supply power to the heating coil 7 to start induction heating (step S4). When electric power is supplied to the heating coil 7, an induction magnetic field is emitted from the heating coil 7, and the cooking pan 6 on the top plate 2 is induction-heated. Due to this induction heating, the temperature of the cooking pan 6 rises, and cooking of the object to be heated in the cooking pan 6 is started. When the induction heating is started, the microcomputer 60 reads the output of the pan temperature detecting device 18 at regular intervals and detects the pan temperature (step S5).

ここで、鍋温度検出動作(ステップS5)を詳細に説明する。図24に鍋温度検出のフローチャートを示す。マイクロコンピュータ60は鍋温度検出装置18(鍋温度検出回路72)の出力電圧Vを読み込み(ステップS5−1)、この値から0.5Vを引きこれを鍋温度検出電圧Vtとする(ステップS5−2)。そして、誘導加熱直前に検出した反射率から、放射率(=1−反射率)を得て(ステップS5−3)、この鍋温度検出電圧Vtを除算する(ステップS5−4)。除算後のVtを用い予め記憶してあるVtとTの関係であるデータテーブルを引いて(ステップS5−5)、温度Tに変換し鍋温度Tを出力する(ステップS5−6)。   Here, the pan temperature detection operation (step S5) will be described in detail. FIG. 24 shows a flowchart of the pan temperature detection. The microcomputer 60 reads the output voltage V of the pan temperature detection device 18 (pan temperature detection circuit 72) (step S5-1), subtracts 0.5V from this value, and sets this as the pan temperature detection voltage Vt (step S5-). 2). And emissivity (= 1-reflectance) is obtained from the reflectance detected just before induction heating (step S5-3), and this pan temperature detection voltage Vt is divided (step S5-4). A data table having a relationship between Vt and T stored in advance using Vt after division is drawn (step S5-5), converted to temperature T, and pan temperature T is output (step S5-6).

なお、放射率を算出する過程(ステップS5−3)と鍋温度検出電圧Vtを放射率で除算する過程(ステップS5−4)の代わりに、予め倍率a=1/放射率(a=1/ε)の値(1以上の値になる)と反射率(あるいは反射電圧Vr)の関係をテーブルとして記憶し、反射率(あるいは反射電圧Vr)から前記テーブルで倍率aを得て、鍋温度検出電圧Vtに倍率を乗算したのち、VtとTの関係であるデータテーブルを引いて鍋温度Tを出力してもよい。こうすれば、マイクロコンピュータの処理時間を要する除算を使用しなくてすみ処理の高速化が図れる。   Instead of the process of calculating the emissivity (step S5-3) and the process of dividing the pan temperature detection voltage Vt by the emissivity (step S5-4), the magnification a = 1 / emissivity (a = 1/1 / The relationship between the value of ε) (becomes a value of 1 or more) and the reflectance (or reflection voltage Vr) is stored as a table, the magnification a is obtained from the reflectance (or reflection voltage Vr) with the table, and the pan temperature is detected. After multiplying the voltage Vt by the magnification, the pan temperature T may be output by drawing a data table that is a relationship between Vt and T. In this way, it is possible to speed up the processing without using a division requiring a processing time of the microcomputer.

ステップS5で検出した温度が所定の温度に到達したら(ステップS6)、電力制御回路62を制御して加熱コイル7に供給する電流を所定量減少させる(ステップS7)。そして調理時間タイマーをスタートさせる(ステップS8)。一定時毎の鍋温度検出(ステップS9)を続けながら(ステップS10)、加熱コイル7に供給する電流を所定量増減させて(ステップS11,S12)、鍋温度を一定(Tc)に保つ。そして所定の調理時間が経過したら(ステップS13)、調理終了をブザーで使用者に報知して、加熱コイル7への電力投入を停止する(ステップS14)。こうして、調理鍋6の被調理物は設定された温度および時間で調理される。   When the temperature detected in step S5 reaches a predetermined temperature (step S6), the power control circuit 62 is controlled to decrease the current supplied to the heating coil 7 by a predetermined amount (step S7). Then, the cooking time timer is started (step S8). While continuing to detect the pan temperature at regular intervals (step S9) (step S10), the current supplied to the heating coil 7 is increased or decreased by a predetermined amount (steps S11 and S12), and the pan temperature is kept constant (Tc). When a predetermined cooking time has elapsed (step S13), the user is notified of the end of cooking with a buzzer, and the power supply to the heating coil 7 is stopped (step S14). Thus, the food to be cooked in the cooking pan 6 is cooked at the set temperature and time.

以上の説明では反射率検出を誘導加熱直前に1度だけ行う例を示したがこれに限ることはない。通常の鍋では誘導加熱中(温度が高温になっても)反射率は変化しない。また、赤外線発光LEDでは長時間連続発光において寿命の問題がある。本説明ではこれらの点を考慮して1調理につき誘導加熱直前の1回の反射率検出に限定した。当然、発光電流を低減して調理中に一定周期で反射率検出を行っても良い。特に薄手の鍋では高温による鍋底変形で反射率が変化することもある。さらに色塗装を底面に施した鍋では、高温で塗装が変性し反射率が変化することもある。この場合には加熱中でも定期的に反射率検出を行うのが望ましい。この場合当然磁場の影響を避けるために、実施例のように非磁性金属体で反射型フォトインタラプタ26および反射率検出回路73を囲うのが望ましい。   In the above description, the example in which the reflectance detection is performed only immediately before the induction heating is shown, but the present invention is not limited to this. In ordinary pans, the reflectance does not change during induction heating (even when the temperature rises). In addition, the infrared light emitting LED has a problem of life in continuous light emission for a long time. In this description, in consideration of these points, one cooking is limited to one reflectance detection immediately before induction heating. Naturally, the reflectance may be detected at regular intervals during cooking by reducing the emission current. Especially in thin pans, the reflectivity may change due to pan deformation due to high temperature. Furthermore, in pans with color coating on the bottom, the coating may be denatured at high temperatures and the reflectivity may change. In this case, it is desirable to periodically detect the reflectance even during heating. In this case, of course, in order to avoid the influence of the magnetic field, it is desirable to surround the reflection type photointerrupter 26 and the reflectance detection circuit 73 with a nonmagnetic metal material as in the embodiment.

また、調理中に鍋を別の鍋に交換する場合もある。この時反射率は当然変化する。この場合には今ある鍋を退かした時点で鍋温度検出装置18の検出する電圧が急激に低下する。そして別温度の鍋を置いた時点で鍋温度検出装置18の検出する電圧はこの鍋底面温度に対応する値に復帰する。この変化を捉え再度反射率の検出するのが望ましい。   In some cases, the pan may be replaced with another pan during cooking. At this time, the reflectivity naturally changes. In this case, the voltage detected by the pan temperature detecting device 18 rapidly decreases when the existing pan is retracted. And when the pan of another temperature is placed, the voltage detected by the pan temperature detector 18 returns to a value corresponding to the pan bottom temperature. It is desirable to detect this change and detect the reflectance again.

続いて、図25〜図29を用いて、実施例2を説明する。実施例1の構成と共通する部分については説明を省略する。   Then, Example 2 is demonstrated using FIGS. 25-29. A description of portions common to the configuration of the first embodiment will be omitted.

図8で説明したサーモパイル25は、赤外線が通過する小穴の窓47には光学フィルタ48が配置されたもので、この光学フィルタ自体には集光作用がないため、リフレクタ28を装着して集光していた。実施例2の誘導加熱調理器では、図8で説明したサーモパイル25に代え、図25に示すサーモパイル25を用いる。なお、図25で図8と同一符号は同一物を示す。図25に示すサーモパイル25は、図8で説明した光学フィルタ48に替えてトッププレート2と同一の結晶化ガラスで凸レンズ49を作成しこれを小穴の窓47に配置したものである。この結晶化ガラス凸レンズ49は赤外線透過窓5の視野範囲が赤外線吸収膜43に焦点を合わせるように設計される。このため金属キャン35は図8のものより背が高くなる。図26にこのサーモパイル25にヒートシンク55を装着した様子を示す。前述したようにサーモパイルは金属ケース37が熱的には熱電対の冷接点と同じであり、この温度変動がそのままサーモパイル出力変動となってしまう。そのため、ヒートシンク55を熱バッファ(熱容量を大きくする)として装着して周囲温度変化に対する出力変動を減少させる。図27にこのサーモパイル25を反射型フォトインタラプタ26と一緒に電子回路基板27に実装した様子を示す。   The thermopile 25 described with reference to FIG. 8 has an optical filter 48 disposed in a small hole window 47 through which infrared rays pass, and the optical filter itself has no light collecting action. Was. In the induction heating cooker of the second embodiment, a thermopile 25 shown in FIG. 25 is used instead of the thermopile 25 described in FIG. In FIG. 25, the same reference numerals as those in FIG. A thermopile 25 shown in FIG. 25 is obtained by forming a convex lens 49 of the same crystallized glass as that of the top plate 2 in place of the optical filter 48 described in FIG. The crystallized glass convex lens 49 is designed so that the visual field range of the infrared transmission window 5 is focused on the infrared absorption film 43. For this reason, the metal can 35 is taller than that of FIG. FIG. 26 shows a state where a heat sink 55 is attached to the thermopile 25. As described above, in the thermopile, the metal case 37 is thermally the same as the cold junction of the thermocouple, and this temperature fluctuation directly becomes the thermopile output fluctuation. For this reason, the heat sink 55 is mounted as a thermal buffer (increasing the heat capacity) to reduce output fluctuations due to changes in ambient temperature. FIG. 27 shows a state where the thermopile 25 is mounted on the electronic circuit board 27 together with the reflective photo interrupter 26.

実施例2の鍋温度検出装置18を図28に示す。図6,図7,図9と同一符号は同一物を示す。実施例2は、鍋温度検出装置18の赤外線センサケース29内にヒートシンク55を装着した図25に示すサーモパイル25と反射型フォトインタラプタ26を組み込んだものである。図28(a)に示すように、電子回路基板27に上向きに実装されたサーモパイル25と反射型フォトインタラプタ26は、前面(赤外線受光面)を結晶化ガラス光学フィルタ31直下に配置されて赤外線センサケース29内に密封される。赤外線センサケース29は加熱コイル7からの交流磁束およびインバータ回路8からの電磁波を遮蔽するアルミニウム金属ケース32で覆われ、更にアルミニウム金属ケース32の冷却風による急激な温度変化を防止するため内側に断熱材34を含んだ外側赤外線センサケース33で覆われている。実施例1の3重構造との違いは、外側赤外線センサケース33内側に断熱材34を内蔵した点である。これは実施例1より強固にサーモパイル25周囲の温度変化を減少させ鍋底の温度検出を安定にするためである。   FIG. 28 shows a pan temperature detecting device 18 according to the second embodiment. 6, 7, and 9 indicate the same items. In the second embodiment, the thermopile 25 and the reflection type photo interrupter 26 shown in FIG. 25 in which the heat sink 55 is mounted in the infrared sensor case 29 of the pan temperature detecting device 18 are incorporated. As shown in FIG. 28A, the thermopile 25 and the reflective photointerrupter 26 mounted upward on the electronic circuit board 27 are arranged so that the front surface (infrared light receiving surface) is directly below the crystallized glass optical filter 31 and the infrared sensor. Sealed in case 29. The infrared sensor case 29 is covered with an aluminum metal case 32 that shields AC magnetic flux from the heating coil 7 and electromagnetic waves from the inverter circuit 8, and further heat-insulated on the inside to prevent abrupt temperature change due to cooling air of the aluminum metal case 32. The outer infrared sensor case 33 including the material 34 is covered. The difference from the triple structure of the first embodiment is that a heat insulating material 34 is built inside the outer infrared sensor case 33. This is because the temperature change around the thermopile 25 is reduced more firmly than in the first embodiment and the temperature detection of the pan bottom is stabilized.

図28(b)に(a)中のB−B′線に沿った断面図を示す。これは赤外線センサケース29内に設置されるサーモパイル25、これに装着されるヒートシンク55と反射型フォトインタラプタ26が電子回路基板27に実装される様子を示す。   FIG. 28B is a sectional view taken along line BB ′ in FIG. This shows a state in which the thermopile 25 installed in the infrared sensor case 29, the heat sink 55 mounted on the thermopile 25, and the reflective photo interrupter 26 are mounted on the electronic circuit board 27.

また、反射型フォトインタラプタ26前面の発光,受光部を結晶化ガラス光学フィルタ31の下面直下に配置している。これは赤外線発光が直上の結晶化ガラス光学フィルタ31で反射され、受光されるのを防止するためである。   In addition, the light emitting and receiving portions on the front surface of the reflective photointerrupter 26 are disposed immediately below the lower surface of the crystallized glass optical filter 31. This is to prevent infrared light from being reflected and received by the crystallized glass optical filter 31 directly above.

赤外線LED50の赤外線発光は結晶化ガラス光学フィルタ31を85%以上透過するが、残り15%は反射され、すぐ横の赤外線フォトトランジスタ51で受光される。反射面との距離が短いとこのレベルは大きく、本来目的であるトッププレート2上にある鍋底面での反射光の受光に影響する。このため本実施例では、図示するように結晶化ガラス光学フィルタ31と反射型フォトインタラプタ26(赤外線LED50および赤外線フォトトランジスタ51)の発光・受光面との距離を500μm以内程度にまで接近させ、発光赤外線の反射が赤外線フォトトランジスタ51で受光されないようにしている。理想的には結晶化ガラス光学フィルタ31下面と反射型フォトインタラプタ26の上面を接触させたほうが望ましいが、組み立て公差の点で難しい。   Infrared light emitted from the infrared LED 50 passes through the crystallized glass optical filter 31 by 85% or more, but the remaining 15% is reflected and received by the adjacent infrared phototransistor 51. When the distance to the reflecting surface is short, this level is large and affects the reception of reflected light on the bottom surface of the pan on the top plate 2 which is the original purpose. For this reason, in this embodiment, as shown in the figure, the distance between the crystallized glass optical filter 31 and the light emitting / receiving surface of the reflective photointerrupter 26 (infrared LED 50 and infrared phototransistor 51) is reduced to within 500 μm to emit light. Infrared reflection is prevented from being received by the infrared phototransistor 51. Ideally, it is desirable that the lower surface of the crystallized glass optical filter 31 and the upper surface of the reflective photointerrupter 26 are in contact with each other, but this is difficult in terms of assembly tolerances.

実施例2での鍋温度検出とその補正動作は前述した実施例1と同様であるので説明を省略する。   Since the pan temperature detection and its correction operation in the second embodiment are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.

図29(b)に、鍋温度検出装置18の加熱コイル7下への他の設置実施例を示す。前述した図3,図4実施例では鍋温度検出装置18を、図29(a)に示すように加熱コイル7のコイル間隙7c直下の位置でコイル上面冷却風路15aの中に配置したが、実施例2では鍋温度検出装置18をコイル上面冷却風路15aの外に配置している。コイルベース10の外空洞壁14bの一部を、コイル間隙7c下内側に膨らませてセンサ視野筒19に沿わせ、これに合わせてコイル上面冷却風路15aの壁とコイル上面冷却風送出孔15cを変形させ、鍋温度検出装置18をコイル上面冷却風路15aの外に配置することを可能にしている。そしてコイル冷却風の流れを阻害せずに、かつコイル冷却風が鍋温度検出装置18に当たらないようにしている。こうすることで、鍋温度検出装置18の調理時の冷却風(外気)による急激な温度変化を防止すると共に加熱コイル7の効率的な冷却を可能にしている。   FIG. 29B shows another installation example of the pan temperature detecting device 18 below the heating coil 7. 3 and 4 described above, the pan temperature detector 18 is disposed in the coil upper surface cooling air passage 15a at a position immediately below the coil gap 7c of the heating coil 7 as shown in FIG. 29 (a). In the second embodiment, the pan temperature detecting device 18 is disposed outside the coil upper surface cooling air passage 15a. A part of the outer cavity wall 14b of the coil base 10 is inflated below the coil gap 7c and along the sensor visual field cylinder 19, and the wall of the coil upper surface cooling air passage 15a and the coil upper surface cooling air sending hole 15c are formed accordingly. The pan temperature detecting device 18 can be arranged outside the coil upper surface cooling air passage 15a. The coil cooling air is not obstructed and the coil cooling air is prevented from hitting the pan temperature detecting device 18. By doing so, a rapid temperature change due to cooling air (outside air) during cooking of the pan temperature detection device 18 is prevented, and the heating coil 7 can be efficiently cooled.

以上説明した誘導加熱調理器によれば調理温度150から300℃の広い温度範囲において、鍋の材質,鍋底の形状,汚れの強弱によらず調理鍋6の加熱最高温度を正確に安定して検出でき、適切に過熱コイルへの高周波電力を制御することで最適な調理が可能となる。   According to the induction heating cooker described above, the maximum heating temperature of the cooking pan 6 can be accurately and stably detected in a wide temperature range from 150 to 300 ° C., regardless of the material of the pan, the shape of the pan bottom, and the level of dirt. It is possible to optimally cook by appropriately controlling the high frequency power to the overheating coil.

また、サーミスタのように温度検出遅れがないため空焚き等の急激な鍋底最高温度上昇にも追随でき、これを検出して油発火等の恐れがあるときには誘導加熱を即停止することも可能になり、安全な誘導加熱調理器を提供できる。   In addition, unlike the thermistor, there is no temperature detection delay, so it is possible to follow a sudden rise in the maximum temperature at the bottom of the pan such as emptying, and if there is a risk of oil ignition, induction heating can be stopped immediately. Therefore, a safe induction heating cooker can be provided.

1 誘導加熱調理器の本体
2 トッププレート
3 操作部
4 調理鍋を置く位置を示す円表示
5 赤外線透過窓
6 調理鍋
7 加熱コイル
7a 第1のコイル
7b 第2のコイル
7c コイル間隙
7d 架橋線
8 インバータ回路
10 コイルベース
11 フェライト
14a 内空洞
14b 外空洞壁
15 コイル冷却風路
15a コイル上面冷却風路
15b コイル下面冷却風送出孔
15c コイル上面冷却風送出孔
16 シール材
18 鍋温度検出装置
19 センサ視野筒
21 サーミスタ
21a 低電圧端子
21b 高電圧端子
25 サーモパイル
26 反射型フォトインタラプタ
27 電子回路基板
28 リフレクタ
29 赤外線センサケース
30 ケース窓
31 結晶化ガラス光学フィルタ
32 金属ケース
33 外側赤外線センサケース
34 断熱材
35 金属キャン
36 金属ステム
38 シリコン基材
39 シリコン酸化膜
40 ポリシリコン蒸着膜
41 アルミ蒸着膜
42 測温接点部
43 赤外線吸収膜
44 冷接点部
45 NTCサーミスタ
46 金属ピン
47 窓
48 光学フィルタ
49 結晶化ガラス凸レンズ
50 赤外線LED
51 赤外線フォトトランジスタ
55 ヒートシンク
60 マイクロコンピュータ
61 周波数制御回路
62 電力制御回路
63 整流回路
64 電源スイッチ
68 操作スイッチ
69 表示回路
70 ブザー
72 サーモパイル温度検出回路
72−1,73−6 オペアンプ
72−9 抵抗
72−10 ダイオード
73 反射率検出回路
73−5 コンデンサ
73−7 充放電回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main body of induction heating cooker 2 Top plate 3 Operation part 4 Circle display which shows the position which puts a cooking pan 5 Infrared transmission window 6 Cooking pan 7 Heating coil 7a 1st coil 7b 2nd coil 7c Coil gap | interval 7d Bridge line 8 Inverter circuit 10 Coil base 11 Ferrite 14a Inner cavity 14b Outer cavity wall 15 Coil cooling air passage 15a Coil upper surface cooling air passage 15b Coil lower surface cooling air delivery hole 15c Coil upper surface cooling air delivery hole 16 Seal material 18 Pan temperature detector 19 Sensor field of view Tube 21 Thermistor 21a Low voltage terminal 21b High voltage terminal 25 Thermopile 26 Reflective photo interrupter 27 Electronic circuit board 28 Reflector 29 Infrared sensor case 30 Case window 31 Crystallized glass optical filter 32 Metal case 33 Outside infrared sensor case 34 Insulating material 35 Metal Can 36 Metal 38 silicon substrate 39 a silicon oxide film 40 a polysilicon deposited film 41 aluminum deposited film 42 measuring junction portion 43 infrared absorbing film 44 cold junction 45 NTC thermistor 46 metal pin 47 window 48 optical filter 49 crystallized glass lens 50 Infrared LED
51 Infrared Phototransistor 55 Heat Sink 60 Microcomputer 61 Frequency Control Circuit 62 Power Control Circuit 63 Rectifier Circuit 64 Power Switch 68 Operation Switch 69 Display Circuit 70 Buzzer 72 Thermopile Temperature Detection Circuits 72-1, 73-6 Operational Amplifier 72-9 Resistance 72- 10 Diode 73 Reflectance Detection Circuit 73-5 Capacitor 73-7 Charge / Discharge Circuit

Claims (3)

調理容器を上面に置く結晶化ガラスからなるトッププレートと、
該トッププレートの下に設けられた加熱コイルと、
該加熱コイルへ高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、
該高周波電力供給手段の出力電力を制御する電力制御手段と、
前記調理容器の底面からの放射赤外線量を検出するサーモパイルと、を備えており、
前記サーモパイルは、
金属キャンと金属ステムからなる金属ケースと、
前記金属キャンに設けられた、赤外線が通過する小穴の窓と、
該小穴の窓に配置された光学フィルタまたはレンズと、
前記金属ステムに固定されたシリコン基材と、
該シリコン基材の表面に設けられたシリコン酸化膜と、
該シリコン酸化膜上に多数作成され従属接続された熱電対と、
前記シリコン基材の中央部の測温接点に形成された赤外線吸収膜と、
前記シリコン基材の周囲に設けられ、前記金属ケースと熱的に接続された冷接点部と、で構成され、
該サーモパイルには、前記金属ケースと熱的に接続されたヒートシンクが装着されている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;
High-frequency power supply means for supplying high-frequency power to the heating coil;
Power control means for controlling the output power of the high-frequency power supply means;
A thermopile for detecting the amount of infrared radiation emitted from the bottom surface of the cooking container,
The thermopile is
A metal case consisting of a metal can and a metal stem;
Provided in the metal can, a small hole window through which infrared rays pass;
An optical filter or lens disposed in the small hole window;
A silicon substrate fixed to the metal stem;
A silicon oxide film provided on the surface of the silicon substrate;
Many thermocouples created and cascade-connected on the silicon oxide film;
An infrared absorption film formed at a temperature measuring contact at the center of the silicon substrate;
A cold junction portion provided around the silicon base material and thermally connected to the metal case; and
An induction heating cooker, wherein the thermopile is equipped with a heat sink thermally connected to the metal case.
請求項1に記載の誘導加熱調理器において、
前記ヒートシンクは、前記金属ケースの熱バッファとして機能し、周囲温度変化に対する前記サーモパイルの出力変動を減少させ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 induction heat cooker, wherein the heat sink functions as a heat buffer for the metal case and reduces output fluctuation of the thermopile with respect to a change in ambient temperature.
請求項1に記載の誘導加熱調理器において、
前記サーモパイルは、該サーモパイルの出力信号を増幅するサーモパイル温度検出回路、前記調理鍋の赤外線反射率を検出する反射率検出回路、および、これらを実装した電子回路基板とともに、赤外線センサケース内に収納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 1,
The thermopile is housed in an infrared sensor case together with a thermopile temperature detection circuit that amplifies the output signal of the thermopile, a reflectance detection circuit that detects the infrared reflectance of the cooking pan, and an electronic circuit board on which these are mounted. An induction heating cooker characterized by
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