JP2011165369A

JP2011165369A - 赤外線検知装置並びにそれを備えた誘導加熱調理器及び検査装置

Info

Publication number: JP2011165369A
Application number: JP2010023902A
Authority: JP
Inventors: Sunao Okuda; 直奥田; Tomoya Fujinami; 知也藤濤; Naoaki Ishimaru; 直昭石丸
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2011-08-25

Abstract

【課題】温度計や変位センサなどの測定機器や誘導加熱調理器など家電製品に搭載される赤外線検知装置において、赤外線を検知する赤外線検知手段の温度変化によって赤外線検知装置の出力が変化するため、赤外線検知装置の周囲温度が変化する環境においては測定対象物から放射される赤外線を正確に検知できないという課題があった。
【解決手段】測定対象物から放射される赤外線を検知する赤外線検知手段２０１と、赤外線検知手段２０１の全部または一部を覆う筐体２０２と、筐体２０２を加熱することで赤外線検知手段２０１を加熱する加熱手段２０３と、赤外線検知手段２０１の温度を検知する温度検知手段２０４と、温度検知手段２０４が検知する赤外線検知手段２０１の温度が一定になるよう筐体２０２を加熱する温度調節手段２０５とを備えるよう構成している。
【選択図】図２

Description

本発明は、一般家庭及びオフィスなどで使用される家電製品や実験用の測定機器などに搭載される赤外線検知装置に関するもので、特に一般家庭、レストラン及びオフィスなどで使用される誘導加熱調理器と、前記赤外線検知装置の温度特性を検査する検査装置に関するものである。

近年、赤外線検知装置を応用した温度計や変位センサなどの測定機器が広く普及している。また誘導加熱調理器など家電製品にも赤外線検知装置が搭載されている。

また、誘導加熱調理器では加熱コイルが発生する磁界の影響を受けるため、防磁手段を備えた赤外線検知装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４２２８８８３号公報

しかし、赤外線を検知する赤外線検知手段の温度変化によって赤外線検知装置の出力が変化するため、赤外線検知装置の周囲温度が変化する環境においては測定対象物から放射される赤外線を正確に検知できないという課題があった。

上記従来の課題を解決するために本発明の赤外線検知装置は、測定対象物から放射される赤外線を検知する赤外線検知手段と、前記赤外線検知手段の全部または一部を覆う筐体と、前記筐体を加熱することで前記赤外線検知手段を加熱する加熱手段と、前記赤外線検知手段の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段が検知する前記赤外線検知手段が一定温度になるよう前記筐体を加熱する温度調節手段とを備えるよう構成している。

これによって、赤外線を検知する前記赤外線検知手段の温度変化によって前記赤外線検知装置の出力が変化することを防ぐことが可能となり、前記赤外線検知装置の周囲温度が変化する環境においても前記赤外線検知装置の赤外線の検知精度を向上させることができる。

本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器を概略的に示す構成説明図本発明の実施の形態１における赤外線検知装置を概略的に示す構成説明図本発明の実施の形態２における検査装置を概略的に示す構成説明図

第１の発明の赤外線検知装置は、測定対象物から放射される赤外線を検知する赤外線検知手段と、前記赤外線検知手段の全部または一部を覆う筐体と、前記筐体を加熱することで前記赤外線検知手段を加熱する加熱手段と、前記赤外線検知手段の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段が検知する前記赤外線検知手段の温度が一定になるよう前記筐体を加熱する温度調節手段とを備えるよう構成している。

第２の発明の赤外線検知装置は、特に第１の発明において、前記筐体は前記赤外線検知手段の受光面と対向部分を開口するよう構成している。

前記筐体から放射される赤外線は外乱となり、測定対象物から放射される赤外線の検知精度の悪化の原因となる。赤外線エネルギーはステファン＝ボルツマンの法則に従い温度の４乗に比例するため、前記筐体を加熱する場合、前記筐体から放射される赤外線の影響は著しく増す。本発明によれば、前記筐体から放射される赤外線の影響を無くすことが可能となる。

第３の発明の赤外線検知装置は、特に第１から２のいずれかの発明において、前記筐体は金属製とするよう構成している。これによって、周囲からの電磁界を前記筐体によってシールドし、前記赤外線検知手段を守ることができる。

また、高熱伝導率の金属を用いることで、前記加熱手段によって前記赤外線検知手段及びその周囲を均一に加熱することができる。

また、前記筐体から放射される赤外線は外乱となり、測定対象物から放射される赤外線の検知精度の悪化の原因となるが、金属は低放射率であり、前記筐体から放射される赤外線の影響を低減することができる。

第４の発明の赤外線検知装置は、特に第１から３のいずれかの発明において、前記加熱手段は前記筐体のうち前記赤外線検知手段の受光面以外の面を加熱するよう構成している。

前記加熱手段により前記筐体を加熱すると、前記加熱手段を最高温度とする温度勾配が生じ、前記加熱手段及びその周辺から放射される赤外線は外乱となり、測定対象物から放射される赤外線の検知精度の悪化の原因となる。本発明によれば、前記加熱手段及びその周辺から放射される赤外線の影響を低減することができる。

第５の発明の赤外線検知装置は、特に第１から４のいずれかの発明において、前記筐体の外側に備え、前記筐体から周囲への伝熱を防ぐ断熱手段を備えるよう構成している。これによって、前記筐体内の温度を安定させることが可能となり、前記赤外線検知手段が一定温度になるよう加熱することが容易になる。

第６の発明の赤外線検知装置は、特に第１から５のいずれかの発明において、前記加熱手段を熱電素子とするよう構成している。

これによって、前記加熱手段は前記筐体を加熱するだけでなく、冷却することも可能となり、前記温度検知手段が検知する前記赤外線検知手段が一定温度に保つ性能が向上する。

第７の発明の誘導加熱調理器は、特に第１から６のいずれかの発明において、前記調理容器から放射される赤外線を前記トッププレートを介して検知することで前記調理容器の温度を検知する前記赤外線検知装置を備えるよう構成している。

これによって、赤外線を検知する前記赤外線検知手段の温度変化によって前記赤外線検知装置の出力が変化することを防ぐことが可能となり、前記赤外線検知装置の周囲温度が変化する環境においても前記調理容器の温度の検知精度を向上させることができる。

第８の発明の検査装置は、特に第１から６のいずれかの発明において、前記赤外線検知装置を用いて前記赤外線検知手段の温度特性を検査するものである。これによって、前記赤外線検知手段と測定対象物を異なる一定温度に精度良く保つことが可能となり、前記赤外線検知手段の温度特性の検査精度を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて一実施形態について詳細に説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器を概略的に示す構成説明図である。

図１において、誘導加熱調理器は、調理物１０１を収納する調理容器１０２と、外郭ケース１０３と、外郭ケース１０３の上部に備えられ調理物１０２を加熱する調理容器１０２を載置するトッププレート１０４と、調理容器１０２を加熱する誘導磁界を発生させる加熱コイル１０５と、加熱コイル１０５に高周波電流を印加する高周波インバータ１０６と、加熱コイル１０５に印加する高周波電流を制御する制御手段１０７と、トッププレート１０４の下部に備え、調理容器１０１から放射される赤外線をトッププレート１０４を介して検知することで調理容器１０２の温度を検知する赤外線検知装置１０８と、ユーザからの入力を受け付ける入力手段１０９と、ユーザへ各種情報の報知を行う報知手段１１０とを備えるよう構成している。

なお、調理容器１０２には鍋を、外郭ケース１０３には金属ケースを、トッププレート１０４にはガラス板を、制御手段１０６にはマイクロコンピュータを、入力手段１０８には静電容量式スイッチを、報知手段１０９にはＬＣＤを用いることでこの構成を容易に実現出来る。

図２は、本発明の実施の形態１における赤外線検知装置１０８を概略的に示す構成説明図である。

図２において、赤外線検知装置１０８は、測定対象物から放射される赤外線を検知する赤外線検知手段２０１と、赤外線検知手段２０１を覆い、赤外線検知手段２０１の受光面と対向部分を開口する筐体２０２と、筐体２０２のうち赤外線検知手段２０１の受光面とは反対面を加熱することで赤外線検知手段２０１を加熱する加熱手段２０３と、赤外線検知手段２０１の温度を検知する温度検知手段２０４と、温度検知手段２０４が検知する赤外線検知手段２０１の温度が一定になるよう筐体２０２を加熱する温度調節手段２０５と、筐体２０２の外側に備え、筐体２０２から周囲への伝熱を防ぐ断熱手段２０６と、赤外線検知手段２０１の出力電流を電圧に変換する電流電圧変換手段２０７と、電流電圧変換手段２０６の出力電圧を増幅する増幅手段２０８と温度検知手段２０４、電流電圧変換手段２０７、増幅手段２０８を含む電子部品を搭載する基板２０９を備えるよう構成している。

なお、赤外線検知手段２０１には量子型赤外線センサであるフォトダイオードを、筐体２０２にはアルミケースを、加熱手段２０３には熱電素子を、温度検知手段２０４にはサーミスタを、温度調節手段２０５にはマイクロコンピュータを、断熱手段２０６には断熱
材を、電流電圧変換手段２０７と増幅手段２０８にはオペアンプを用いることでこの構成を容易に実現出来る。

次に赤外線検知装置１０８の動作について説明する。

温度調節手段２０５は加熱手段２０３に電力を印加して筐体２０２の加熱を行う。筐体２０２は加熱されると筐体２０２の内部の雰囲気の温度が上昇し、筐体２０２の内部の雰囲気が赤外線検知手段２０１の温度を上昇させる。そして温度調節手段２０５は温度検知手段２０４を用いて赤外線検知手段２０１の温度を検知し、温度情報に基づいて加熱手段２０３に印加する電力を変更するフィードバック制御を行い、赤外線検知手段２０１の温度が一定になるよう制御を行う。

この時、筐体２０２内部は断熱手段２０６により熱的に切断されているため、フィードバック制御によって赤外線検知手段２０１の温度を容易に一定にすることができる。

筐体２０２は赤外線検知手段２０１の受光面と対向部分を開口するよう構成しているので、筐体２０２から放射される赤外線は赤外線検知手段２０１の受光面には入射せず、外乱の要因にならない。

赤外線検知手段２０１の温度が一定になった後、測定対象物から放射される赤外線の検知を行う。赤外線検知手段２０１の受光面に測定対象物から放射された赤外線が入射すると、赤外線エネルギーに比例した光起電力が発生し、出力電流が流れる。この出力電流を電流電圧変換手段２０７によって電圧に変換し、更に増幅手段２０８によって増幅する。赤外線検知手段２０１の出力電流は微小であり、加熱コイル１０５の磁界の影響を受け易いため、アルミ製の筐体２０２により磁界を遮蔽する。

さらに、熱伝導率の高いアルミ製であるので、筐体２０２のうち赤外線検知手段２０１の受光面とは反対面のみの加熱で、赤外線検知手段２０１を効率良く加熱することが出来る。

なお、加熱手段２０３を熱電素子とした場合、印加する電流の極性を入れ替えることで筐体２０２を冷却することも可能である。その場合、加熱手段２０３の加熱面にヒートシンクなどを備え、加熱手段２０３の加熱面の熱を放熱する必要がある。

次に誘導加熱調理器の動作について説明する。

ユーザが入力手段１０９を用いて調理メニューを選択し、加熱開始の操作を行い、制御手段１０７が受け付けると、制御手段１０７は高周波インバータ１０６から加熱コイル１０５に高周波電流を印加して調理容器１０２の加熱を開始する。

制御手段１０７は赤外線検知装置１０８を動作させ、調理容器１０２の温度を検知し、選択された調理メニューに従って所定の制御を行う。

この時、調理容器１０２の温度は３００℃程度まで達する場合もあり、また、加熱コイル１０５も１００℃を超える場合があり、従来の誘導加熱調理器では赤外線検知手段２０１は調理陽気１０２や加熱コイル１０５からの伝熱で温度変化をしていたが、本発明の実施の形態１における誘導加熱調理器では赤外線検知手段２０１を一定温度に保つことができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における検査装置を概略的に示す構成説明図である。

図３において、検査装置は、赤外線検知装置１０８の出力電圧を検知し、所定の範囲内かどうかを判定する電圧判定手段３０１と、発光面を設定温度に一定に保ち、赤外線の発光を行う黒体炉３０２と、黒体炉３０２の温度設定を行う黒体炉設定手段３０３と、周囲からの外乱光を遮蔽する外乱光遮蔽手段３０４と、赤外線検知装置１０８の受光面を黒体炉３０２の発光面に位置を調整する位置調整手段３０５とを備えるよう構成している。

なお、電圧判定手段３０１と黒体炉設定手段３０３にはマイクロコンピュータを、外乱光遮蔽手段３０４には金属ケースを用いることでこの構成を容易に実現出来る。

本発明の実施の形態２における赤外線検知装置１０８を概略的に示す構成説明図は図１と同様であり、詳細な説明は省く。

次に検査装置の動作について説明する。

本発明の実施の形態１と同様の動作で赤外線検知手段２０１の温度を一定にし、かつ、黒体炉設定手段３０３により黒体炉３０２の発光面の温度を所望の一定温度に安定させる。これにより、黒体炉３０２の発光面から放射された赤外線が赤外線検知手段２０１の受光面に入射し、その赤外線エネルギーに比例した光起電力が発生し、出力電流が流れる。

この出力電流を電流電圧変換手段２０７によって電圧に変換し、更に増幅手段２０８によって増幅する。増幅手段２０８の出力電圧を電圧判定手段３０１が検知し、所定の範囲内かどうかを判定する。ここで所定の範囲は出力電圧の正常値の範囲とすることで、赤外線検知手段２０１の温度特性が良品の範囲内かどうか選別することができる。

温度特性に影響があるのは温度検知手段２０４、電流電圧変換手段２０７、増幅手段２０８を含む電子部品であり、それらは基板２０９に搭載されているため、基板２０９を交換することで、容易に複数の赤外線検査装置１０８の温度特性を検査することができる。

なお、外乱光遮蔽手段３０４の内側に黒体塗料を塗布する、あるいは、黒体テープを貼付しても構わない。これによって、外乱光遮蔽手段３０４内の赤外線の反射を低減させることができ、検査の精度を向上させることができる。

本発明の赤外線検知装置によれば、赤外線検知装置の周囲温度が変化する環境においても測定対象物から放射される赤外線を正確に検知できるため、一般家庭及びオフィスなどで使用される家電製品や実験用の測定機器などに搭載される赤外線検知装置に有用である。

１０２調理容器
１０４トッププレート
１０８赤外線検知装置
２０１赤外線検知手段
２０２筐体
２０３加熱手段
２０４温度検知手段
２０５温度調節手段
２０６断熱手段

Claims

測定対象物から放射される赤外線を検知する赤外線検知手段と、前記赤外線検知手段の全部または一部を覆う筐体と、前記筐体を加熱することで前記赤外線検知手段を加熱する加熱手段と、前記赤外線検知手段の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段が検知する前記赤外線検知手段の温度が一定になるよう前記筐体を加熱する温度調節手段とを備える赤外線検知装置。
前記筐体は前記赤外線検知手段の受光面と対向部分を開口する請求項１に記載の赤外線検知装置。
前記筐体は金属製とする請求項１または２に記載の赤外線検知装置。
前記加熱手段は前記筐体のうち前記赤外線検知手段の受光面以外の面を加熱する請求項１から３のいずれか１項に記載の赤外線検知装置。
前記筐体の外側に備え、前記筐体から周囲への伝熱を防ぐ断熱手段を備える請求項１から４のいずれか１項に記載の赤外線検知装置。
前記加熱手段を熱電素子とする請求項１から５のいずれか１項に記載の赤外線検知装置。
前記調理容器から放射される赤外線を前記トッププレートを介して検知することで前記調理容器の温度を検知する請求項１から６のいずれか１項に記載の赤外線検知装置を備えた誘導加熱調理器。
請求項１から６のいずれか１項に記載の赤外線検知装置により、前記赤外線検知手段の温度特性を検査する検査装置。