JP2013251254A - 加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】トッププレートの上に載置される被加熱物の温度をより正確に検出することのできる加熱調理器を得る。
【解決手段】集光部にシリコンフィルターを備えた第二の赤外線センサが検知した赤外線に基づいてトッププレート２の温度を検知するトッププレート温度検知手段を備え、演算部２２は、トッププレート２の表面と被加熱物の底面との間の隙間距離を推定する隙間量判定処理を行うステップと、推定した隙間距離に応じて第一の補正係数及び第二の補正係数の少なくとも一方を導出するステップと、赤外線温度検知部２４の出力値に第一の補正係数を掛けて赤外線温度補正値を得るステップと、トッププレート温度検知部２５の出力値に第二の補正係数を掛けてトッププレート温度補正値を得るステップと、赤外線温度補正値からトッププレート温度補正値を差し引いた値を被加熱物温度とするステップとを含む被加熱物温度検知処理を実行する。
【選択図】図１５

Description

本発明は、トッププレート上に載置された被加熱物の温度を検出することが可能な加熱調理器に関する。

加熱調理器のトッププレート上に載置された被加熱物である鍋の温度を検出する方法として、接触式の温度センサであるサーミスタをトッププレートに接触させてトッププレートを介して鍋から伝達される温度を検出するサーミスタ方式と、鍋から放射される赤外線放射エネルギーをトッププレートを介して検出する赤外線センサ方式がある。

サーミスタ方式は、サーミスタをトッププレートの下面に密着させ、鍋の温度を、トッププレートを介してサーミスタで検出する。このため、鍋の温度がサーミスタに直接的に伝わらず、鍋の温度変化に対するサーミスタの温度検出の追従性が悪いという問題がある。

また、赤外線センサ方式は、加熱コイルの中央空間部や内側コイルと外側コイルとの空間部の下方に赤外線センサを配置し、トッププレート上に載置された鍋から放射される赤外線放射エネルギーを空間部を通して検出し、そのエネルギー量で鍋の温度を検出するものである。

この赤外線センサ方式は、サーミスタ方式のように鍋の温度と赤外線センサの検出値との間に追従性の問題は生じないが、鍋底の色の違いにより検出精度に影響が生じる。すなわち、鍋底の色によって赤外線の放射面からの放射率が異なるため、鍋の温度が同じであっても鍋から放射される赤外線放射エネルギーの量が異なることがある。このため、実際には鍋の温度が同じであっても、異なる温度として測定される問題がある。

また、加熱された鍋からの熱伝導によりトッププレート自身も加熱される。このため、赤外線センサは、トッププレートから放射される赤外線も検出してしまう。したがって、トッププレートが加熱されるほど、取得したい鍋の温度を正確に検出することは困難となる。

そこで、これらの課題を背景として、特許文献１に示すように、赤外線センサの受光面に所定帯域の波長の光を透過させるバンドパスフィルターを設けて、測定誤差となるトッププレート自身から放射される赤外線や外乱光をカットする構成とした加熱調理器がある。この加熱調理器では、鍋の反射率を測定して該反射率から放射率を算出し、赤外線センサがバンドパスフィルターを介して検出した鍋からの赤外線放射エネルギーを測定し、これら放射率と赤外線放射エネルギーの値から鍋の温度を算出している。

また、特許文献２に示すように、トッププレートの赤外線センサの上部にシリコンを埋め込むことで当該部分を広い波長帯域で赤外線が透過する構成とし、鍋から放射される赤外線量を赤外線センサがシリコンを介して受光するようにした加熱調理器がある。この加熱調理器では、サーミスタにより検出されたトッププレートの温度上昇速度割合から鍋の放射率を推定し、赤外線センサの出力値からシリコン放射分の赤外線量を差し引いた値に推定した放射率を掛け、鍋の温度としている。

また、特許文献３に示すように、予めトッププレートの温度とトッププレートから放射される赤外線放射エネルギーとの対応関係を求めておき、赤外線センサで検出した赤外線放射エネルギーから、接触式の温度センサにより検出されたトッププレートの温度に対応する赤外線放射エネルギーを取り除くことで、鍋から放射されている赤外線放射エネルギーを求め、この赤外線放射エネルギーを温度に変換して鍋の温度と推定する加熱調理器がある。

特許第４１２３０３６号公報（第４頁〜第６頁） 特許第４７４５０１２号公報（第５頁〜第８頁） 特開２０１１−３４７４３号公報（第７頁、第８頁）

特許文献１に示されている発明は、赤外線放射エネルギーを測定する際にトッププレート自身から放射される赤外線をバンドパスフィルターで取り除くものである。そのバンドパスフィルターは０．７６μｍ〜３μｍの透過波長域のもので、この波長域はトッププレートから放射される赤外線の透過割合が小さい範囲を示している。

しかし、バンドパスフィルターの透過波長０．７６〜３μｍは、トッププレートから放射される赤外線の透過割合が小さい反面、鍋から放射される赤外線エネルギーも高温度にならなければバンドパスフィルターを透過しない。したがって、例えば１８０℃などの温度域では赤外線センサの出力の増幅率を上げて使用する必要があり、電磁ノイズや放射率の影響により検出値が安定しないという問題がある。
また、バンドパスフィルターによって赤外線センサに受光されるトッププレートからの放射線の割合が小さくなっているとはいっても、鍋を加熱していくとトッププレートの温度も上昇し、赤外線センサはトッププレート自身が放射する赤外線放射エネルギーも受光する。したがって、鍋からの赤外線のみを抽出するためには、赤外線センサの出力からトッププレートからの赤外線放射エネルギー分を除かなくてはならない。

このため、特許文献２、特許文献３では、赤外線センサと天板サーミスタの同時時間での温度上昇割合や鍋の反射率に基づいて鍋の放射率を推定し、赤外線センサから出力される赤外線放射エネルギー量から、トッププレートから放射される赤外線放射エネルギー量を差し引いて、その差し引いた値に放射率を掛け合わせている。

しかしながら、鍋が反っていて鍋底の一部が浮いているような場合は、トッププレートと鍋底との間に空気層が存在し、鍋底から放射された赤外線はトッププレートに到達するまでに減衰する。したがって、鍋底がトッププレートから浮いている場合と浮いていない場合とでは、トッププレートの温度上昇率も異なってくることとなる。このため、特許文献２や特許文献３の構成では、赤外線センサが検出する赤外線放射エネルギー量からトッププレートの影響分を差し引くことは困難である。また、トッププレートの温度上昇割合と赤外線センサの温度上昇割合は、鍋の浮きや反りの量により異なるため、放射率を誤って設定してしまう可能性がある。このように、検出される鍋の温度の正確性について課題があった。
また、エネルギー計算は、ステファン・ボルツマンの式で示される通り出力温度に対して４乗の計算式となり、計算負荷が増大することとなる。

本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、トッププレートの上に載置される被加熱物の温度をより正確に検出することのできる加熱調理器を提供するものである。

本発明は、被加熱物が載置されるトッププレートと、前記トッププレートの下に配置された加熱手段と、前記トッププレートの下に設けられ、上方から放射される赤外線を検知する赤外線センサと、前記赤外線センサの出力値を温度換算する赤外線温度検知手段と、集光部にシリコンフィルターを備えた第二の赤外線センサが検知した赤外線に基づいて前記トッププレートの温度を検知するトッププレート温度検知手段と、前記赤外線温度検知手段と前記トッププレート温度検知手段の検知結果に基づいて、被加熱物の温度の推定値である被加熱物温度を算出する演算部とを備え、前記演算部は、前記トッププレートの表面と前記被加熱物の底面との間の隙間距離を推定する隙間量判定処理を行うステップと、推定した前記隙間距離に応じて第一補正係数及び第二補正係数の少なくとも一方を導出するステップと、前記赤外線温度検知手段の出力値に前記第一補正係数を掛けて赤外線温度補正値を得るステップと、前記トッププレート温度検知手段の出力値に前記第二補正係数を掛けてトッププレート温度補正値を得るステップと、前記赤外線温度補正値から前記トッププレート温度補正値を差し引いた値を前記被加熱物温度とするステップとを含む被加熱物温度推定処理を実行するものである。

本発明の加熱調理器によれば、トッププレートの上面に載置されている被加熱物の底面とトッププレートとの隙間距離を検知し、隙間距離に応じた補正係数を用いて、赤外線温度検知手段の出力値及びトッププレート温度検知手段の出力値を補正するようにした。そして、赤外線温度の補正値から、トッププレートの温度の補正値を差し引くことで、被加熱物の温度を検出するようにした。このため、トッププレートから放射される赤外線放射エネルギーによる被加熱物の温度検知への影響を低減させ、より正確に被加熱物の温度を検出することができる。トッププレート温度検知手段は、集光部にシリコンフィルターを備えた第二の赤外線センサが検知した赤外線に基づいてトッププレートの温度を検知するので、トッププレートの温度検知の時間遅れを抑制することができる。

実施の形態１に係る誘導加熱調理器の上面図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の主要部の構成と機能を説明するブロック図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器に搭載可能なサーモパイルセンサの構成例を説明する図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器のトッププレートの透過特性を示すグラフである。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器のトッププレートの透過特性と各温度での分光放射輝度曲線との関係を示すグラフである。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の左側の加熱コイルに対応して設けられた操作部及び火力表示部を説明する図である。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器のトッププレートの放射特性を示すグラフである。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器のバンドパスフィルターの透過特性の一例を示すグラフである。 大気の透過特性グラフである。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の隙間距離判定処理を中心に説明するフローチャートである。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の放射率判定処理を中心に説明するフローチャートである。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の予熱温度制御を説明するフローチャートである。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の隙間距離レベル設定テーブルである。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の放射率設定テーブルである。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の隙間距離及び放射率に基づく補正係数設定テーブルである。 実施の形態１に係る誘導加熱調理器の高温スタートのための隙間距離レベル設定テーブルである。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器の、鍋とトッププレートとの間に浮きが有る場合と無い場合の対象物温度とトッププレート温度検知部の出力値との相関グラフである。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器の、鍋の放射率が異なる場合における、対象物温度と赤外線温度検知部の出力値との相関グラフである。 実施の形態２に係る誘導加熱調理器の、トッププレート温度検知部の出力値と赤外線温度検知部の出力値との相関関係の一例を示すグラフである。

以下、本発明に係る加熱調理器を、誘導加熱による加熱口を左右手前に二口と中央奥側に一口設けた、ビルトイン型（組込み型）ＩＨクッキングヒータに適用した場合を例に説明する。なお、以下に示す図面の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本願発明を限定するものではない。

実施の形態１．
［加熱調理器の構成］
図１は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の上面図である。
誘導加熱調理器１００は、本体１と、本体１の上面に配置されるトッププレート２とを有し、トッププレート２の上に載置される鍋やフライパン等の被加熱物を、本体１の内部に設けられた誘導加熱手段により加熱する。本実施の形態１では、トッププレート２の左側手前、右側手前、及び中央側奥に、それぞれ加熱口６が設けられている。なお、以降の説明では、被加熱物のことを「鍋」と称する場合がある。

本体１の上面には、加熱条件や加熱指示の入力操作を受け付ける操作部３が、各加熱口６に対応して配置されている。使用者がトッププレート２上に被加熱物である鍋やフライパンを載置し、各加熱口６に対応した操作部３に設けられた操作キーに操作入力を行うと、操作入力にしたがって誘導加熱手段により被加熱物が加熱される。加熱の進行状況や調理モードなどの設定に関する情報は、トッププレート２の上面に各加熱口６に対応して配置された液晶等を有する表示部４に表示され、加熱の火力は火力表示部５に表示される。

本体１の後方には、本体１内を冷却するための風を取り込む吸気口９ａ、９ｂ（以下、吸気口９と総称する場合がある）と、本体１内の空気を排気する排気口８が設けている。本体１内に設けられた図示しない送風手段が動作すると、外部の空気が冷却風として吸気口９から本体１内に流入し、当該冷却風が本体内部の図示しない基板、素子、誘導加熱手段である加熱コイル１４、トッププレート２の下面等を冷却する。本体１の内部を冷却した後の冷却風は、排気口８から外部へと排出される。

トッププレート２の加熱口６に対応する部分には、鍋を載置する箇所を示す例えば円形の表示が印刷等によって設けられており、使用者は鍋を載置すべき場所が分かるようになっている。

本体１内において加熱口６の下側には、加熱手段である加熱コイル１４が設けられている。なお、図１では、加熱コイル１４の大まかな配置を破線にて図示している。加熱コイル１４に高周波電流を流すことでトッププレート２上に載置された鍋に渦電流が発生し、この発生する渦電流と鍋自身の抵抗により鍋底自身が発熱するので、鍋底を直接加熱する加熱効率の良い調理を実現できる。なお、誘導加熱調理器１００の加熱口６の加熱手段として電気ヒータ等の他の加熱手段を設けてもよい。

また、トッププレート２において加熱口６の内側には、平面視略円形の透過窓部７が設けられている。透過窓部７は、赤外線が透過しやすいような処理が施された領域である。例えば、トッププレート２には内部構造を外から見えにくくするための塗装１３が施されているが（図２参照）、透過窓部７には、塗料の塗布量を減らす、あるいは塗料を塗布しない等の処理が施されている。このようにすることで、本体１内に設けられた後述する赤外線センサ１２（図２参照）に、透過窓部７を介して赤外線が受光されやすくなる。

図２は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の主要部の構成と機能を説明するブロック図である。図２では、一つの加熱口６に対応する構成のみ図示しており、また、被加熱物としての鍋２００も併せて図示している。
トッププレート２に設けられた加熱口６の下部には、加熱コイル１４が配置されている。本実施の形態１では、加熱コイル１４は、略環状の内側加熱コイル１４ａと、その外側に設けられた略環状の外側加熱コイル１４ｂとを備えた二重環形状である。内側加熱コイル１４ａと外側加熱コイル１４ｂとの間には略環状の隙間が設けられており、この隙間を、隙間１５と称する。加熱コイル１４は、加熱コイル１４を収容する加熱コイル支持部１６により、トッププレート２の下面との間に所定距離をおいて保持されている。

内側加熱コイル１４ａと外側加熱コイル１４ｂとの隙間１５内であって、加熱コイル１４の上面よりも下方には、赤外線を検出すると検出した赤外線量に応じた出力を行う赤外線センサ１２が設けられている。赤外線センサ１２からの出力は、本体１に具備された赤外線温度検知部２４に入力される。赤外線温度検知部２４は、赤外線センサ１２からの出力に基づいて、温度を算出する。より具体的には、記憶部２１には、赤外線センサ１２の出力量と、その出力量及び所定の放射率に基づいて算出された温度データとが対応付けられた温度換算表が、予め記憶されており、赤外線温度検知部２４は、赤外線センサ１２からの出力を受けるとこの温度換算表を参照して、温度を算出する。なお、温度換算表に用いる放射率εの一例として、ε＝１．０と設定する。

赤外線センサ１２は、例えばサーモパイルセンサのような赤外線領域に対して広い波長に感度を有するものを用いる。
ここで、赤外線センサ１２として用いられるサーモパイルセンサの構成例を説明する。

図３は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器に搭載可能なサーモパイルセンサの構成例を説明する図である。
図３（ａ）は、集光レンズ型のサーモパイルセンサ（赤外線センサ１２）を示している。図３（ａ）に示す赤外線センサ１２は、上面に設けられた凸形状の集光レンズ１２１と、内部に設けられたサーモパイルチップ１２２及び自己温度検出サーミスタ１２３とがパッケージ化されたものである。集光レンズ１２１を凸形状とすることで、赤外線センサ１２の視野範囲を絞り、外乱光の影響を抑制している。

図３（ｂ）は、内蔵ミラー集光型のサーモパイルセンサ（赤外線センサ１２）である。図３（ｂ）に示す赤外線センサ１２は、上面に設けられた平板１２４と、平板１２４の下側に設けられたリフレクター１２５と、サーモパイルチップ１２２及び自己温度検出サーミスタ１２３とがパッケージ化されたものである。リフレクター１２５は、赤外線を集光するためのものであり、平板１２４に近づくほど広い開口となるように形成された内周面に、鏡面加工が施されている。平板１２４とリフレクター１２５との組み合わせによって赤外線センサ１２の視野範囲を絞り、外乱光の影響を抑制している。

集光レンズ１２１及び平板１２４の基材としては、シリコンを用いることができる。シリコンは、赤外線領域において透過率が約５０〜６０％と波長依存性が小さく、また、赤外線領域での透過以外は吸収せず反射が大きく熱吸収が小さいため、温度上昇しにくい。また、シリコンは熱拡散率の高い材料であるため、基材自体が熱を吸収することによって集光レンズ１２１や平板１２４自体からの放射赤外線が赤外線量の検知に影響を与える、といったことも生じにくい。また、シリコンは熱拡散性が高いことから、集光レンズ１２１や平板１２４が赤外線を吸収し温度上昇したとしても、熱拡散することで、赤外線量の検知に影響を与えにくい。このように、集光レンズ１２１や平板１２４の基材としてシリコン基材を用いることで、トッププレート２の近傍に設けられるような使用環境においても、赤外線センサ１２の集光レンズ１２１や平板１２４の温度が上昇することによる赤外線量の検知への影響が生じにくい。なお、集光レンズ１２１及び平板１２４の基材は、シリコンに限定されず、同様の透過特性や熱拡散性を有する材料であればそれを採用することができる。また、赤外線センサ１２の具体的構成は図３に例示したものに限定されない。

赤外線センサ１２の集光部の視野１２６（図２参照）は、トッププレート２に設けられている透過窓部７の開口径に対して狭い範囲である。図３（ａ）に示した集光レンズ１２１であれば検出強度が８０％以上となるように凸形状の曲率を設定する。

次に、トッププレート２の透過特性と、赤外線センサ１２の集光面に設けるフィルターについて説明する。
図４は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器のトッププレートの透過特性を示すグラフである。図４のグラフは、厚さ約４ｍｍの耐熱性の高い結晶化ガラスで構成されたトッププレート２の透過率τを一例として示している。また、図５は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器のトッププレートの透過特性と各温度での分光放射輝度曲線との関係を示すグラフである。図５では、鍋の温度が１５０℃、２００℃、２５０℃である場合の分光放射輝度曲線とトッププレート２の透過率τとを示している。

赤外線センサ１２の集光面（例えば図３（ａ）に示したサーモパイルセンサであれば集光レンズ１２１）には、トッププレート２における透過率の高い波長帯域である０．６μｍ〜２．８μｍ、３．０μｍ〜４．５μｍに透過特性を有するフィルターを用いることが、トッププレート２を透過した赤外線を効率よく検出するのに望ましいことが分かっている。特に、３．０μｍ〜４．５μｍの波長帯域は、トッププレート２の透過率のピーク値で６０％程の透過率であるが、図５に示すように鍋の温度が１５０℃、２００℃、２５０℃の分光放射輝度曲線を併せて比較すると、鍋から検出できる赤外線エネルギー量の絶対値は大きいことが分かる。このため、３．０μｍ〜４．５μｍの範囲の透過率を特に高くするために、集光レンズ１２１の上面と下面の少なくとも一方には、ＳｉＯやＺｎＳ、Ｇｅ、サファイヤなどの赤外領域において透過・吸収・反射、並びに異なる屈折率を有している材料で薄膜を蒸着形成し、３．０μｍ〜４．５μｍの範囲においてピーク値で５０％以上の透過特性を有し、３．０μｍ〜４．５μｍ以外の領域では０．６μｍ〜２．８μｍの領域を除いて３．０μｍ〜４．５μｍのピーク値の半値に及ばない透過特性を有するバンドパスフィルター構造を設ける。このようにすることで、鍋の放射エネルギーがトッププレート２を透過するエネルギーの高い波長帯域において、ノイズ耐性の高い検出が可能となる。

なお、図３（ｂ）に示したシリコンの平板１２４とリフレクター１２５を設けたサーモパイルであれば、平板１２４に上述のような薄膜蒸着したバンドパスフィルターを形成することで、同様の効果が得られる。また、平板１２４を用いた場合、シリコン基材に薄膜蒸着によるバンドパスフィルターを形成した後に赤外線センサ１２の形状に合うよう切削することで、円形にカットする以外にも六角柱や八角柱といった形状とすることも可能となり、歩留まりが改善され製造コストも抑えられる利点がある。

以下、図２の説明を続ける。
赤外線センサ１２は、加熱コイル１４の近傍を流れる冷却風が直接当たらないように、周囲をセンサケース１８で覆われている。赤外線センサ１２の周囲の雰囲気温度が一様となるように、赤外線センサ１２はセンサケース１８に空間距離を保ちながら保持されている。センサケース１８は、加熱コイル支持部１６にタッピングネジなどで止められる、あるいは加熱コイル支持部１６と一部が一体で形成されるなどしており、トッププレート２と赤外線センサ１２との間の距離が一定に保たれている。

本実施の形態１では、トッププレート２を透過する鍋の赤外線を検出するため、赤外線センサ１２の上面部の透過窓部７には塗装１３がないことが望ましい。しかしながら、透過窓部７に塗装を施さないと、トッププレート２の上面から内部の加熱コイル１４や配線などが見えてしまう場合があり、意匠上望ましくない。このため、透過窓部７に塗装１３を施さない場合には、加熱コイル１４を保持する加熱コイル支持部１６やセンサケース１８に、トッププレート２の方向に向かって筒や板を設けるようにすればよく、このようにすることで加熱コイル１４や配線などを外部から見えにくくすることができる。また、透過窓部７の全面を塗装１３で覆うのではなく、透過窓部７に対して塗装１３をドット状やストライプ状に施して塗装されていない開口部の割合を管理するようにしてもよく、このようにすることで意匠性と機能性とを担保することが可能となる。

また、内側加熱コイル１４ａと外側加熱コイル１４ｂとの環状の隙間１５には、サーミスタ等の接触式の温度検知手段である接触式温度センサ１７が２つ設けられている（図２には一つの接触式温度センサ１７のみ図示している）。２つの接触式温度センサ１７は、加熱コイル１４の中心部を基準に１８０度ずらした位置にそれぞれ設けられている。接触式温度センサ１７は、トッププレート２の下面に密着するように設けられており、トッププレート２の下面の温度に応じた信号を出力する。接触式温度センサ１７の出力信号は、本体１に具備されたトッププレート温度検知部２５に入力される。トッププレート温度検知部２５は、接触式温度センサ１７からの信号に基づいて、トッププレート２の温度を検知する。本実施の形態１では、接触式温度センサ１７とトッププレート温度検知部２５とにより、本発明のトッププレート温度検知手段を構成している。なお、トッププレート２の温度をより正確に時間の遅れが少なく検出可能な手段であれば、サーミスタ等の接触式温度センサ１７に限らず任意のものをトッププレート温度検知手段として採用することができる。

なお、本実施の形態１では、接触式温度センサ１７を内側加熱コイル１４ａと外側加熱コイル１４ｂとの隙間１５に設ける構成としたが、接触式温度センサ１７の配置はこれに限定されない。例えば、接触式温度センサ１７を、外側加熱コイル１４ｂの外周近傍に配置してもよいし、加熱コイル１４の中心に配置してもよい。また、接触式温度センサ１７の数は２個に限定されることはなく、１個又は２個以上であってもよい。

接触式温度センサ１７の出力は、後述するように赤外線センサ１２により検出された赤外線量に基づいて鍋の温度を算出する際に用いられる。このため、より精度よく鍋の温度を検出するために、接触式温度センサ１７は、赤外線センサ１２の近傍に設置されるのが望ましい。
なお、トッププレート２のどのような位置に被加熱物である鍋が載置されるかは不定であり、また鍋の形状も不定であるため、より広い範囲の温度を検出し、かつ低コストで実現することを優先させて、赤外線温度検知部２４とトッププレート温度検知部２５とを離して配置しても構わない。

接触式温度センサ１７は、設置数が少ないと、トッププレート２に載置される被加熱物の位置や形状の違いによって、取得温度にばらつきが生じうる。このため、複数設けられた接触式温度センサ１７の検出値の平均値や、複数の接触式温度センサ１７のうち最も高い温度を出力したものの検出値を、後述する鍋の温度検出に用いるようにしてもよい。このようにすることで、接触式温度センサ１７の設置数が少ない場合でも、ばらつきに強い温度検出が可能となる。

本体１に設けられている記憶部２１には、操作部３にて設定した情報や、赤外線温度検知部２４、トッププレート温度検知部２５からの出力が入力されて記憶される。

演算部２２は、例えばマイコン等で構成され、鍋の温度を算出する各種演算処理を行う。

制御部２３は、操作部３の設定内容と、赤外線センサ１２及び接触式温度センサ１７が検出した物理的情報に基づいて検出した鍋の温度情報とに基づいて、高周波インバータ２６を制御し、加熱コイル１４に流れる高周波電流を制御する。このようにすることで、被加熱物の加熱制御を行う。

図６は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の左側の加熱コイルに対応して設けられた操作部及び火力表示部を説明する図である。誘導加熱調理器１００の左側、右側、及び中央に設けられた加熱コイル１４にそれぞれ対応する操作部３及び火力表示部５は、すべて同様の構成であるので、ここでは、左側の加熱コイル１４に対応して設けられた操作部３及び火力表示部５を例に説明する。

操作部３は、被加熱物を加熱する火力を設定するための火力設定キー３１と、調理メニューを設定するためのメニューキー３２とを備える。
火力設定キー３１は、「弱火」キー、「中火」キー、「強火」キー、及び「３ｋＷ」キーで構成されており、使用者は、これらのキーを用いて４段階の火力のいずれかを設定することができるようになっている。火力に応じて個別にキーを設けることで、使用者は、必要な火力の設定を一回の操作で入力できるようになっている。

メニューキー３２は、「揚げ物」キー、「予熱」キー、「煮込み」キー、及び「タイマー」キーを備える。これらのキーが押下されると、各メニューに対して予め設定され記憶部２１に記憶された制御シーケンスにしたがって、制御部２３が加熱制御を行う。

火力表示部５は、火力設定キー３１で入力された火力や、メニューキー３２で設定されたメニューに基づいて火力を複数段階に表示するものであり、火力に応じて表示態様が切り替わる。火力表示部５の表示により、動作中であることを使用者に示すことが可能である。火力表示部５は、例えば複数のＬＥＤを有し、これらＬＥＤの点灯状態（点灯、消灯、点滅等）を切り替える、あるいは点灯色を切り替えることにより、火力を表現する。このようにすることで、使用者が直感的に分かりやすい報知を行うことができる。

なお、図６には図示しないが、液晶画面等で構成された表示部４（図１参照）には、例えば「予熱中」や「適温到達」等の火力や経過状況、設定されているメニューの内容等に関する情報が表示される。

このような構成の誘導加熱調理器１００において、例えば揚げ物調理を行う場合には、使用者は鍋内に揚げ物を行うための油を入れ、鍋をトッププレート２の加熱口６に載置する。使用者が、操作部３にて加熱開始のための操作入力を行うと、制御部２３は、操作部３からの信号と鍋の推定温度とに基づいて加熱コイル１４に流れる高周波電流を流し、これによって鍋が加熱される。

［鍋の温度の推定処理］
（構成）
次に、鍋の温度の推定に関連する構成について、さらに説明する。
赤外線センサ１２は、上述の通り、鍋底から放射される赤外線エネルギーと、トッププレート２が熱伝導により加熱されることによってトッププレート２の下面から放射される赤外線エネルギーとを検出することとなる。

本実施の形態１では、前述の通り赤外線センサ１２の視野１２６の範囲内であるトッププレート２の透過窓部７においては、塗装１３をドットやストライプ状に施して他の部分に対して塗料を減少させることでトッププレート２の上方から加熱コイル１４のコイル線が見えるなどの意匠上の不具合を防ぎ、かつ、透過窓部７内に赤外線検出値のピーク値に対して１０％以上の出力が入るよう赤外線センサ１２の視野を絞っている。
また、赤外線センサ１２の集光面（図３に例示した集光レンズ１２１、平板１２４）の上面と下面の少なくとも一方には、ＺｎＳ、ＳｉＯ、Ｇｅ等の薄膜が蒸着され、薄膜の膜厚や量により３．０μｍ〜４．５μｍの波長帯域にピーク値で５０％以上の透過率を有するバンドパスフィルターを有している。

ここで、バンドパスフィルターについて説明する。
まず、トッププレート２の放射特性は、キルヒホッフの法則［吸収率（α）＋透過率（τ）＋反射率（ρ）＝１］により示される。トッププレート２の透過率τの透過特性は図４にて示されており、また、トッププレート２は、３．０μｍ〜４．５μｍの領域では反射よりも吸収が大部分を占めている。
このため、上述のキルヒホッフの法則より、吸収率（α）＝放射率（ε）で表され、トッププレート２の放射特性は、図７のように表される。

図４に示したようにトッププレート２は、３．０μｍ〜４．５μｍにおける透過率の最も高いところで約６０％となっており、また、赤外線センサ１２は、４０％程度はトッププレート２からの放射エネルギーを検出することとなる。
ただし、３．０μｍ〜４．５μｍ以外の波長領域、特にトッププレート２の放射特性の影響の大きい波長領域（４．５μｍ〜１０μｍ）は、前述のバンドパスフィルターにて遮られて赤外線センサ１２にほとんど受光されない。

図４の３．０μｍ〜４．５μｍの範囲の透過特性を見て分かる通り、３．６μｍを中心にその前後の波長領域では透過特性が変化している。

バンドパスフィルターの透過特性は、このようなトッププレート２の放射特性及び透過特性を考慮して決定される。
図８は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器のバンドパスフィルターの透過特性の一例を示すグラフである。図８では、バンドパスフィルターの透過特性とトッププレート２の透過特性とを並べて表示している。バンドパスフィルターは、３．４μｍ〜４．２μｍの範囲に最大９０％程度の透過率を有するフィルターとなっている。なお、図８で例示するバンドパスフィルターは、２．８μｍよりも波長の短い領域にも透過特性を有しているが、トッププレート２の放射特性、透過特性を勘案するとこの波長領域はトッププレート２からの放射の影響を受ける領域ではないため、バンドパスフィルターにより当該領域を遮蔽する必要はない。

バンドパスフィルターを用いると、鍋の温度が８０℃程度になった頃より、鍋から放射されトッププレート２を透過する赤外線エネルギーは赤外線センサ１２に検出される。赤外線センサ１２の検出値は、鍋の温度が高くなるにつれて指数的に増加する。ただし、前述した通り、トッププレート２の透過率が１００％でない領域に対してバンドパスを掛けているため、赤外線センサ１２はトッププレート２からの赤外線放射エネルギーも検出しており、トッププレート２の透過特性が波長ごとに異なる透過率を有することから、鍋からの赤外線放射エネルギー量とトッププレート２からの赤外線放射エネルギー量の比率は鍋底の温度とトッププレート２との温度条件により変化するのである。

なお、バンドパスフィルターを設けないとした場合、赤外線センサ１２の集光部にシリコン基材を用いると、シリコンは８μｍよりも短い赤外線波長領域において赤外線が約５０％〜６０％透過するという透過特性を有するため、トッププレート２からの赤外線エネルギーの割合が、鍋から放射されトッププレート２を透過して検出される赤外線エネルギーの割合に比較して非常に大きくなりうる。そうすると、検出精度について課題が生じるので、本実施の形態１の構成ではバンドパスフィルターを設けるのが好ましい。

また、バンドパスフィルターとしてトッププレート２と同一材料を用いることで、トッププレート２を透過した鍋からの赤外線エネルギーの検出が可能となる。しかし、上述の通り、トッププレート２の材質の特性上、赤外領域での吸収率が高いため、フィルター自身がトッププレート２や内部の加熱コイル１４が放射する赤外線により加熱されてしまい、フィルター自身から放射される赤外線が赤外線センサ１２の赤外線検知に影響してしまう結果となる。このため、フィルターに温度検知手段を設けるなどしてフィルター自身からの放射分を相殺するなどの対策が必要となり、フィルターに設ける温度検知手段等の追加によってコストが増大してしまう。このため、本実施の形態１では、上述のようなバンドパスフィルターを設けるのが好ましい。

鍋の温度とトッププレート２の温度条件とにより赤外線センサ１２が検知する赤外線エネルギー量の比率が変化してくることは上述の通りであるが、鍋底の放射率も赤外線センサ１２が検知する赤外線量の変動要因となっている。特に本実施の形態１のような誘導加熱調理器には、様々な放射率の鍋が載置されるため、放射率εは例えば０．１〜０．９まで様々な条件を想定しなくてはならない。この放射率εの推定方法の説明は後述するが、トッププレート２上に載置されている鍋の温度を精度よく推定するためには、トッププレート２の上に載置されている鍋の温度とトッププレート２の温度との温度差の推定を行うことと、トッププレート２上に載置されている鍋の底面放射率を推定することが望まれる。

そこで、本実施の形態１の鍋の温度の推定処理においては、赤外線温度検知部２４の検出温度からトッププレート２の影響分を差し引いて鍋の温度を推定するにあたり、鍋の底面とトッププレート２の表面との間の隙間距離を推定する隙間量判定処理、及び鍋の底面の放射率の推定する放射率推定処理を行う。以下、それぞれの処理の概要を順に説明する。

（隙間量判定処理）
隙間量判定処理とは、鍋の底面とトッププレート２の表面との間の隙間距離を推定する処理である。ここで、隙間距離とは、鍋の底面とトッププレート２の表面との間の隙間の高さ距離をいい、鍋の底面がトッププレート２の表面から浮いている高さをいう。鍋の底面が反っている場合や、トッププレート２と鍋との間に物が挟まっているような場合等には、鍋底面とトッププレートとの間に隙間（空気層）ができるので、その隙間の高さ距離を検出する。

隙間距離は、トッププレート２の下面に接触配置された接触式温度センサ１７の加熱初期からの出力値に基づいて判定する。熱伝導率は、例えばステンレスの鍋であれば１６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、トッププレート２は１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるのに対して、空気の熱伝導率は０．０２４Ｗ／（ｍ・Ｋ）と非常に小さい値である。このため、鍋底とトッププレート２との隙間距離が０．５ｍｍでも生じると、接触式温度センサ１７により検知されるトッププレート２の温度上昇量は小さくなる。また、図９の大気の透過特性グラフに示されているように、大気にも透過率があり、鍋底とトッププレート２との間に空隙が生じることで、鍋から放射される赤外線量に減衰が生じる。したがって、鍋底とトッププレート２との間の隙間距離が大きければ大きいほど、トッププレート２へ到達する赤外線エネルギーが減り、接触式温度センサ１７により検知される温度上昇値が小さくなる。
このため、鍋底とトッププレート２の表面との隙間距離を、接触式温度センサ１７により検知される温度上昇量によって判定することができる。

隙間距離を判定する隙間量判定処理においては、詳細な判定方法については後述するが、加熱初期に一定の火力を投入し、所定時間後の接触式温度センサ１７の温度上昇値の大きさに基づいて隙間距離を判定する。隙間距離の判定に用いる接触式温度センサ１７の出力は、複数の接触式温度センサ１７の出力値の平均値としてもよいし、複数の接触式温度センサ１７の出力値のうち最も高い温度を示す値を用いてもよいし、複数の接触式温度センサ１７の出力値のうち高温を検出する上位２つの出力値を平均した値を用いてもよい。このように複数の接触式温度センサ１７の出力値を用いることで、温度検出のばらつきを抑制することが可能となる。

また、隙間距離の判定を加熱初期に行うこととしたのは、揚げ物調理で用いられる鍋内の油の特性を考慮したものである。すなわち、揚げ物調理で油を用いる場合、油の粘性は高く、火力投入後もほぼ対流することなくほぼ一定に温度上昇する。油温が上がるにつれて粘性は小さくなり対流し始めるとともに熱が拡散していくが、所定時間、例えば５０秒程度の加熱であれば、油量の大小にかかわらず鍋底部分はほぼ一定の上がり方となる。

このように、鍋底とトッププレート２との空隙の高さである隙間距離を、加熱初期から所定時間一定火力で加熱した際の接触式温度センサ１７の温度上昇値を用いて推定することができる。

（放射率推定処理）
本実施の形態１では、鍋底の放射率は、加熱開始から所定時間経過後の赤外線温度検知部２４により検知される温度上昇値により判断される。赤外線温度検知部２４の所定時間での温度上昇値を比較すると、放射率が高い鍋底においては温度上昇値が大きくなり、放射率が低い鍋底は温度上昇値が小さくなるため、このことを利用して鍋底の放射率を判定する。

本実施の形態１では、放射率の推定処理を、加熱初期ではなく加熱開始から所定の第一時間経過後（例えば５０秒後）に開始し、その後所定の第二時間経過後（例えば３０秒後）に赤外線温度検知部２４により検出される温度上昇値に基づいて行う。所定の第一時間経過後に開始するのは、本実施の形態１にて使用している赤外線センサ１２には、３．０μｍ〜４．５μｍ帯域のバンドパスフィルターを用いているので、鍋温度が８０℃程度とならないと赤外線センサ１２の出力値が増加してこないからである。したがって、赤外線センサ１２の受光する波長を考慮して、第一時間の具体的数値を決定するとよい。

また本実施の形態１では、上述の隙間量判定処理が終了した後に、赤外線温度検知部２４により検出される温度上昇値に基づいて、鍋の放射率を推定する。隙間量判定が終了した後から赤外線温度検知部２４を用いた鍋の放射率の判定を開始することで、既知となった隙間距離を利用して、赤外線温度検知部２４により検知される情報を補正して、温度上昇値の検出精度を向上させることができる。すなわち、トッププレート２からの放射割合は、隙間距離が無い（小さい）場合には大きく、隙間距離が大きい場合には小さいということを利用し、これらの情報を、赤外線温度検知部２４の検知結果に反映させる。なお、隙間量判定処理が終了する前から赤外線温度検知部２４による測定を開始し、その測定結果に、鍋の隙間量判定の結果をフィードバックしてもよい。

なお、図９にて示した大気の透過率の影響であるが、本実施の形態１にて使用しているバンドパスフィルターの波長帯域（図４参照）では、大気による赤外線の減衰影響はほとんどなく、鍋底が浮いて鍋底と赤外線センサ１２との距離が離れたとしても、問題なくばらつきのない検出が可能となる。

［誘導加熱調理器の動作］
次に、本実施の形態１の誘導加熱調理器１００における実際の加熱制御と被加熱物の温度を検知する被加熱物温度推定処理について、揚げ物調理を例に図１０〜図１２のフローチャートを参照して説明する。図１０は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の隙間距離判定処理を中心に説明するフローチャートである。

トッププレート２の加熱口６には、油を入れられた被加熱物である鍋が載置されているものとする。
図１０において、電源がＯＮされ（Ｓ１０１）、操作部３のメニューキー３２にて揚げ物モードが選択されると（Ｓ１０２）、制御部２３は、設定温度を決定する（Ｓ１０３）。揚げ物の温度は、料理メニュー（例えば、「てんぷら」、「とんかつ」、「から揚げ」等）によって異なるため、このような料理メニューが設定された場合にはその料理メニューに対応した温度に設定する。

そして、鍋が加熱口６上に載置されていることを確認した使用者により加熱開始の指示が操作部３に入力されると、制御部２３は、高周波インバータ２６を駆動制御して加熱コイル１４に高周波電流を供給し、加熱を開始する（Ｓ１０４）。

制御部２３は、加熱を開始した際のトッププレート温度検知部２５の出力値ＴＨ＿ｔ０を、Ｔｔｈ０として記憶部２１に記憶させ、タイマーカウンタをスタートする（Ｓ１０５）。また、図１０には図示しないが、制御部２３は、高周波インバータ２６を制御して所定量、所定周波数の高周波電流を投入し、そのときに検出される電流値により鍋のインピーダンスを測定することで、トッププレート２上に載置されている鍋が使用可能な鍋であるか否かを判定する。制御部２３は、このような鍋の材質判定処理を実行した後、使用可能な鍋であれば、火力１．５ｋＷを投入する（Ｓ１０６）。なお、図示しないが、鍋の材質判定処理により使用不可能な鍋がトッププレート２に載置されていると制御部２３が判定した場合には、加熱を行わず、使用不可能な鍋であることを表示部４を用いて報知する。

制御部２３は、タイマーカウンタが所定の第一時間（本実施の形態１では５０秒）が経過するまで加熱コイル１４に１．５ｋＷを投入し、所定の第一時間（５０秒）が経過すると（Ｓ１０７；Ｙｅｓ）、そのときのトッププレート温度検知部２５の出力値ＴＨ＿ｔ５０を、Ｔｔｈ５０として記憶部２１に記憶させる（Ｓ１０８）。

演算部２２は、加熱を開始した際のトッププレート温度検知部２５の出力値であるＴｔｈ０と、５０秒後のトッププレート温度検知部２５の出力値であるＴｔｈ５０との差ΔＴｔｈを算出する（Ｓ１０９）。

次に、演算部２２は、ステップＳ１０９で算出したΔＴｔｈを、図１３に例示する隙間距離レベルテーブルと対比して鍋の浮き量を判定する隙間量判定処理を行う（Ｓ１１０）。図１３に示す隙間距離レベルテーブルは、加熱開始時と加熱開始から所定時間後の温度差ΔＴｔｈと、隙間距離（ｍｍ）と、隙間距離のレベルとを対応付けたテーブルである。隙間距離レベルテーブルは、実験等によって得た値のテーブルであり、予め記憶部２１に記憶されているものである。本実施の形態１では、鍋の浮き量（隙間距離）を、レベルＧ０〜Ｇ６までの７段階に分けている。隙間量判定処理が終了すると、制御部２３は、隙間距離レベルに応じて処理を分岐する（Ｓ１１１、Ｓ１１２、・・・Ｓ１１７）。

ここでは、ステップＳ１１０にて判定した隙間距離がレベルＧ０である場合について、図１１を参照して説明する。図１１は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の放射率判定処理を中心に説明するフローチャートである。なお、隙間距離がレベルＧ１〜Ｇ７である場合については、本実施の形態１では詳細な説明を行わないが、以下に示す隙間距離がレベルＧ０である場合と同様の処理を実行する。

図１１に示すように、制御部２３は、火力を１．０ｋＷに変更する（Ｓ２０１）。すなわち、加熱を開始（図１０のステップＳ１０６）してから所定の第一時間（実施の形態１では５０秒）が経過すると、火力を低下させる。
次に、制御部２３は、このときの赤外線温度検知部２４の出力ＩＲ＿ｔ５０を、Ｔｉｒ５０として記憶部２１に記憶させ、タイマーカウンタをスタートさせる（Ｓ２０２）。

所定の第二時間（実施の形態１では３０秒）が経過すると（Ｓ２０３；Ｙｅｓ）、制御部２３は、このときの赤外線温度検知部２４の出力ＩＲ＿ｔ８０を、Ｔｉｒ８０として記憶部２１に記憶させる（Ｓ２０４）。

演算部２２は、Ｔｉｒ８０とＴｉｒ５０との差分値である差ΔＴ＿ＩＲを算出する（Ｓ２０５）。
次に、演算部２２は、ステップＳ２０５で算出したＴｉｒ８０とＴｉｒ５０との差分値ΔＴ＿ＩＲ（すなわち、加熱開始５０秒後から８０秒後の間の上昇値）と、図１４に例示する差分値の閾値（ΔＩＲの閾値）とを対比して鍋の放射率を推定する放射率推定処理を行う（Ｓ２０６）。鍋の隙間距離に応じてトッププレート２からの赤外線の影響が異なるため、放射率を推定する際の閾値は、図１４に示すように、鍋の隙間距離レベルに応じて異なる値を用いている。例えば、隙間距離がレベルＧ０である場合には、ステップＳ２０５で算出したΔＴ＿ＩＲと、レベルＧ０に対応するΔＩＲの閾値（４０℃）とを対比することにより、鍋の放射率を推定する。なお、図１４に示すテーブルは、実験等によって得た値のテーブルであり、予め記憶部２１に記憶されているものである。

次に、演算部２２は、ステップＳ１０９で判定した隙間距離と、ステップＳ２０６で判定した鍋底の放射率とに基づいて、図１５の補正係数テーブルを参照して、補正係数α、βを決定する（Ｓ２０７）。図１５に示す補正係数テーブルは、隙間距離（ｍｍ）と放射率との組み合わせと、補正係数α（第一補正係数）と補正係数β（第二補正係数）とを組み合わせたテーブルであり、予め記憶部２１に記憶されている。

次に、演算部２２は、ステップＳ２０７で決定した補正係数α、βを用いて、トッププレート２の上に載置されている鍋の温度を、次の式（１）を用いて推定する（Ｓ２０８）。
鍋の温度推定値Ｔｎ＝α×ＩＲ−β×ＴＨ ・・・（１）
ただし、式（１）の符号は以下の通りである。
ＩＲ：赤外線温度検知部２４の出力値
ＴＨ：トッププレート温度検知部２５の出力値
α：第一補正係数
β：第二補正係数

式（１）に示すように、本実施の形態１では、赤外線温度検知部２４の出力値に補正係数α（第一補正係数）を掛け合わせてこれを赤外線温度補正値とし、また、トッププレート温度検知部２５の出力値に補正係数β（第二補正係数）を掛け合わせてこれをトッププレート温度補正値としている。そして、赤外線温度補正値からトッププレート温度補正値を差し引くことで、鍋の温度推定値Ｔｎを得ている。

従来、赤外線センサ１２が検出する鍋から放射されトッププレート２を透過する赤外線エネルギーと、トッププレート２から放射される赤外線エネルギーからトッププレート温度検知部２５により得られたトッププレート２から放射される赤外線エネルギーを差し引く場合のエネルギー計算は、ステファン・ボルツマンの式に導かれるように出力温度に対して４乗の計算と放射率の掛け合わせが必要であった。
しかしながら、マイコンなどの演算部２２による４乗の計算は負荷が大きくなるため、本実施の形態１では、実験結果から求めた上記簡略的な式（１）を採用している。

図１５に示すように、同じ放射率の場合、隙間距離が大きい場合には小さい場合よりも補正係数β（第二補正係数）が小さい値となっている。これは、鍋底とトッププレート２との空隙が大きいほど、温度が安定した際の鍋底とトッププレート２との温度差が大きく、トッププレート２から放射される赤外線の割合が小さいことを示している。したがって、隙間距離が大きいほど、トッププレート温度検知部２５の出力値に掛ける補正係数βを小さくすることで、鍋の温度推定値Ｔｎを算出するにあたってトッププレート２の影響分を差し引く量を減らしている。なお、補正係数βを小さくすることに代えて、補正係数αを大きくしても同様の効果を得ることができる。

また、図１５に示すように、同じ隙間距離レベルであるときには、放射率が低い場合には高い場合よりも補正係数α（第一補正係数）は大きい値となっている。これは、放射率が低いほど鍋底から放射される赤外線エネルギーが小さくなり、トッププレート２を透過する赤外線量が小さく、増幅補正する必要があるためである。また、同様の理由により、同じ隙間距離レベルであるときには、放射率が低い場合には高い場合よりも補正係数β（第二補正係数）は小さい値となっている。このようにすることで、鍋の温度推定値Ｔｎを算出するにあたってトッププレート２の影響分を差し引く量を減らしている。

以上のように、判定して隙間距離と放射率とに基づいて決定した補正係数αを赤外線温度検知部２４の出力値に掛け合わせるとともに、補正係数βをトッププレート温度検知部２５の出力値に掛け合わせる演算をすることで、鍋底の温度を推定することができる。

次に、制御部２３は、ステップＳ２０８で算出した鍋底の温度推定値Ｔｎが、設定温度（例えば１８０℃）に到達したか否かを判定する（Ｓ２０９）。そして、制御部２３は、鍋底の温度推定値Ｔｎが設定温度に到達した場合は（Ｓ２０９；Ｙｅｓ）、本体１に具備している表示部４やブザーやスピーカ等の音声報知部（図示なし）を用いて、予熱が終了したことを報知する（Ｓ２１０）。

一方、鍋底の温度推定値Ｔｎが設定温度に到達していない場合は（Ｓ２０９；Ｎｏ）、図１２に示す処理を実行する。
図１２は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の予熱温度制御を説明するフローチャートである。図１２では、鍋の温度推定値Ｔｎに基づいて鍋を設定温度に到達させる際に、設定温度よりも高い温度に上昇してしまうこと、いわゆるオーバーシュートを防ぐ制御を説明する。

鍋の温度推定値Ｔｎを参照して設定温度に達していない場合において、制御部２３は、投入火力を再度上昇させる（Ｓ３０１）。本実施の形態１では、ステップＳ２０１にて１．０ｋＷに低下させた火力を、１．５ｋＷに上昇させている。

図示しないが、演算部２２は、図１１のステップＳ２０７で決定した補正係数α、βと前述の式（１）を用いて鍋の温度推定値Ｔｎを算出する処理を、所定周期で繰り返し行っている。そして、制御部２３は、鍋の温度推定値Ｔｎが、設定温度（１８０℃）よりも５０℃低い１３０℃に到達しているか判定して（Ｓ３０２）、到達した段階で火力を１．２５ｋＷに低下させる（Ｓ３０３）。次に、制御部２３は、鍋の温度推定値Ｔｎが、設定温度（１８０℃）よりも３０℃低い１５０℃に到達しているか判定して（Ｓ３０４）、到達した段階で火力を１．０ｋＷに低下させる（Ｓ３０５）。次に、制御部２３は、鍋の温度推定値Ｔｎが、設定温度（１８０℃）よりも１０℃低い値で１７０℃に到達しているか判定して（Ｓ３０６）、到達した段階で火力を０．８ｋＷに低下させる（Ｓ３０７）。制御部２３は、鍋の温度推定値Ｔｎが設定温度に到達すると（Ｓ３０８；Ｙｅｓ）、表示部４やブザー、スピーカ等の音声報知部（図示なし）を用いて、予熱が終了したことを報知する（Ｓ３０９）。図１２で例示した具体的な数値は一例であるが、このように所定周期で温度推定値Ｔｎが設定温度に近づくにつれて火力を徐々に低下させる（Ｓ３０２〜Ｓ３０７）ことで、いわゆるオーバーシュートの発生を抑制することができる。

以上のように本実施の形態１では、トッププレート２の上に被加熱物が載置された状態において、鍋底とトッププレート２との隙間がどのくらいあるかを判定し、鍋底とトッププレート２との隙間の高さが既知となった段階でトッププレート２の影響を加味して鍋の放射率を推定するようにした。そして、鍋底とトッププレート２との間の隙間距離と鍋の放射率とに基づいて補正係数α、βを選択し、その補正係数α、βで赤外線温度検知部２４の出力値とトッププレート温度検知部２５の出力値とを補正し、補正後の赤外線温度検知部２４の温度から補正後のトッププレート温度検知部２５の温度を差し引くことで、鍋底の温度を検知する。このため、トッププレート２の上に載置されている鍋が浮いたり反ったりしている場合でも、精度よく鍋底の温度を検知することができる。このように検知された精度のよい温度情報に基づいて加熱コイル１４への高周波電力の通電を制御することができるので、無駄な加熱や加熱不足を抑制することのできる加熱調理器を得ることができる。

なお、トッププレート２の温度が既に高い状態で加熱を開始する高温スタート等の場合は、同じ加熱量でも、所定時間が経過したときに接触式温度センサ１７により検知される温度の傾き量が小さくなる。このため、高温スタートのための隙間距離レベルテーブルを別途設けてもよい。図１６は、実施の形態１に係る誘導加熱調理器の高温スタートのための隙間距離レベル設定テーブルである。図１６の隙間距離レベルテーブルは、図１３で例示した隙間距離レベルテーブルと比較して、ΔＴｔｈの値や隙間距離レベルに対応したΔＴｔｈの範囲が小さくなっている。加熱初期におけるトッププレート温度検知部２５の出力値が高温（例えばＴＨ＿ｔ０≧５０℃）の場合には、図１６の隙間距離レベルテーブルを用いて隙間距離を判定することができる。このようにすることで、精度のよい隙間距離の判定を行うことができる。

実施の形態２．
本実施の形態２で示す誘導加熱調理器は、基本的な構成は実施の形態１と同様である。本実施の形態２の誘導加熱調理器は、鍋底とトッププレート２との間の隙間距離、及び鍋底の反射率を判定する方法が実施の形態１と異なるものであり、本実施の形態２では、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

前述の実施の形態１で示した通り、鍋がトッププレート２から浮いている場合は、鍋がトッププレート２に接している場合と比較して、トッププレート２の温度が上昇しにくくトッププレート温度検知部２５の出力値は低くなる。図１７は、実施の形態２に係る誘導加熱調理器の、鍋とトッププレートとの間に浮きが有る場合と無い場合の対象物温度とトッププレート温度検知部の出力値との相関グラフである。図１７では、横軸に加熱対象物である鍋の温度を示し、縦軸にトッププレート温度検知部２５の出力値を示している。図１７に示すように、鍋底とトッププレート２とが接している場合（浮き無し）には、トッププレート温度検知部２５の検出温度は、トッププレート２を構成するガラスの影響で時間遅れがあるものの、対象物とほぼ同等の温度を検出している。しかし、鍋底がトッププレート２から離れている場合（浮き有り）には、対象物の温度とトッププレート温度検知部２５の検出温度との間には温度差が生じており、両者の温度差は対象物の温度が高くなるほど顕著になる。

また、放射率が高い鍋と低い鍋とを比較すると、放射するエネルギーが異なることは物理的現象であり、トッププレート２を構成するガラスを介して得られるエネルギー量も異なる。図１８は、実施の形態２に係る誘導加熱調理器の、鍋の放射率が異なる場合における、対象物温度と赤外線温度検知部の出力値との相関グラフである。図１８では、横軸に加熱対象物である鍋の温度を示し、縦軸に赤外線温度検知部２４の出力値を示しており、トッププレート２を構成するガラスの影響が無い状態（ガラスを取り除いた状態）にて測定している。図１８に示すように、鍋の放射率が小さい場合（放射率０．１）には、放射率が大きい場合（放射率０．９）よりも、対象物の温度と赤外線温度検知部２４の出力値との間の乖離が大きくなっている。

これらのことから、トッププレート温度検知部２５の出力値と赤外線温度検知部２４の出力値との相関を示す関係式を立てることができる。本実施の形態２では、例えば、（赤外線温度検知部２４の出力値−トッププレート温度検知部２５の出力値）という関係式をたてることとする。図１９は、実施の形態２に係る誘導加熱調理器の、トッププレート温度検知部の出力値と赤外線温度検知部の出力値との相関関係の一例を示すグラフであり、鍋の浮きの有無（浮き有り／浮き無し）、及び放射率の高低（放射率０．９／放射率０．１）の条件の組み合わせにおける、（赤外線温度検知部２４の出力値−トッププレート温度検知部２５の出力値）の加熱初期からの変化を示している。図１９は、図１７、図１８で示した浮き有り／無し、放射率高（０．９）／低（０．１）の出力値を用いて算出したものである。

図１９に示すように、一定の火力であれば、時間が経つにつれて、隙間距離と鍋の放射率に応じて、関係式の演算結果に乖離が生じてくる。
したがって、加熱開始から所定時間後までにおける、（赤外線温度検知部２４の出力値−トッププレート温度検知部２５の出力値）の関係式の傾きと変化量とに基づいて、載置されている鍋の隙間距離（浮き有り／無し）、及び放射率（放射率高／低）を判定することができる。なお、図１７〜図１９では、隙間距離については浮き有り／無しの２種類に区別し、放射率については放射率高／低の２種類に区別しているが、隙間距離及び放射率の区分数についてはこれらに限定されず、検知精度を考慮して任意の区分数を採用することができる。

隙間距離及び放射率を判定した後に行う鍋の温度推定処理は、実施の形態１と同様である。すなわち、演算部２２は、判定した鍋の隙間距離と放射率とに基づいて、図１５に示す隙間距離と放射率とに応じた補正係数α、βが規定されている補正係数テーブルを参照して、補正係数α、βを決定する。次に、演算部２２は、決定した補正係数α、β及び実施の形態１で示した式（１）を用いて、トッププレート２の上に載置されている鍋の温度を推定する。

なお、図１９に示す例では、浮き無し／放射率高（０．９）と、浮き無し／放射率低（０．１）の関係式の値が互いに近い温度帯があり、両者の区別が付きにくい。このような場合には、実施の形態１で示したように、トッププレート温度検知部２５の出力値により隙間距離の判定を行い、その判定結果と、図１９に示す（赤外線温度検知部２４出力−トッププレート温度検知部２５出力）の関係式との両方に基づいて、隙間距離及び放射率を判定してもよい。また、例えば、トッププレート温度検知部２５の出力値を２倍として差し引くなど、関係式において寄与の多い項を増幅させて計算することで、ばらつきに強い判定が可能となる。

このように本実施の形態２では、トッププレート２の上に被加熱物が載置された状態において、加熱開始から所定時間後までの間における、トッププレート温度検知部２５の検知温度と赤外線温度検知部２４の検知温度との関係式に応じて、鍋の隙間距離と放射率とを推定するようにした。そして、鍋の隙間距離と、放射率とに基づいて、補正係数を選択し、その補正係数で赤外線温度検知部２４の温度とトッププレート温度検知部２５の温度とを補正し、補正後の赤外線温度検知部２４の温度から補正後のトッププレート温度検知部２５の温度を差し引くことで、鍋底の温度を検知する。このため、トッププレート２に載置されている鍋が浮いたり反ったりしている場合でも、精度よく鍋底の温度を検知することができる。このように検知された精度のよい温度情報に基づいて加熱コイル１４への高周波電力の通電を制御することができるので、無駄な加熱や加熱不足を抑制することのできる加熱調理器を得ることができる。

なお、加熱開始初期からのトッププレート温度検知部２５の出力値の傾きより、鍋の浮きが無いと判断した場合は、トッププレート２の温度と鍋底の温度とはほぼ同値であるといえる。このため、鍋の浮きが無いと判断した場合には、前述のように式（１）に基づいて推定した鍋の温度を用いて加熱制御を行うのではなく、トッププレート温度検知部２５の出力値を鍋の温度としてその値を用いて加熱制御を行うように切り替えてもよい。このようにすることで、演算部２２における鍋の温度の推定処理負担を軽減することができる。また、鍋の浮きが無いと判断した場合には、赤外線温度検知部２４の出力値とトッププレート温度検知部２５の出力値のうち高い方の値を用いて加熱制御を行うように切り替えてもよい。このようにすることで、演算部２２における鍋の温度の推定処理負担を軽減することができるとともに、より鍋の過度な高温化を抑制する制御が行える。

また、上記説明では、記憶部２１に予め記憶された隙間距離レベル設定テーブル、放射率設定テーブル、及び補正係数設定テーブルに基づいて、隙間距離、放射率、及び補正係数を導出するようにした。しかし、隙間距離、放射率、及び補正係数を、記憶部２１に記憶されたテーブルから抽出するのではなく、所定の計算処理によって各値を導出しても良い。たとえば隙間距離であれば、基準となる温度差ΔＴｔｈとそれに対応する隙間距離の基準値のみを設定しておき、検出された温度差ΔＴｔｈと基準の温度差ΔＴｔｈとの差に基づいて隙間距離の基準値を増減することによって隙間距離を導出してもよい。このことは、放射率及び補正係数についても同様である。また、上記説明で例示した隙間距離や放射率、温度、時間等の具体的数値は一例であり、本発明を限定するものではない。

また、上記説明では、揚げ物調理を行う場合を例に説明したが、揚げ物以外の被加熱物の温度を設定温度に保つ加熱制御を行う調理メニューを実行する場合にも、同様の処理を実行することができる。また、調理メニューを設定せず火力のみを設定して加熱を行う場合にも、上述の隙間量判定処理、放射率判定処理、及び被加熱物温度推定処理を行うことができる。

１ 本体、２ トッププレート、３ 操作部、４ 表示部、５ 火力表示部、６ 加熱口、７ 透過窓部、８ 排気口、９ 吸気口、１２ 赤外線センサ、１３ 塗装、１４ 加熱コイル、１４ａ 内側加熱コイル、１４ｂ 外側加熱コイル、１５ 隙間、１６ 加熱コイル支持部、１７ 接触式温度センサ、１８ センサケース、２１ 記憶部、２２ 演算部、２３ 制御部、２４ 赤外線温度検知部、２５ トッププレート温度検知部、２６ 高周波インバータ、３１ 火力設定キー、３２ メニューキー、１００ 誘導加熱調理器、１２１ 集光レンズ、１２２ サーモパイルチップ、１２３ 自己温度検出サーミスタ、１２４ 平板、１２５ リフレクター、１２６ 視野、２００ 鍋。

Claims (3)

1. 被加熱物が載置されるトッププレートと、
   前記トッププレートの下に配置された加熱手段と、
   前記トッププレートの下に設けられ、上方から放射される赤外線を検知する赤外線センサと、
   前記赤外線センサの出力値を温度換算する赤外線温度検知手段と、
   集光部にシリコンフィルターを備えた第二の赤外線センサが検知した赤外線に基づいて前記トッププレートの温度を検知するトッププレート温度検知手段と、
   前記赤外線温度検知手段と前記トッププレート温度検知手段の検知結果に基づいて、被加熱物の温度の推定値である被加熱物温度を算出する演算部とを備え、
   前記演算部は、
   前記トッププレートの表面と前記被加熱物の底面との間の隙間距離を推定する隙間量判定処理を行うステップと、
   推定した前記隙間距離に応じて第一補正係数及び第二補正係数の少なくとも一方を導出するステップと、
   前記赤外線温度検知手段の出力値に前記第一補正係数を掛けて赤外線温度補正値を得るステップと、
   前記トッププレート温度検知手段の出力値に前記第二補正係数を掛けてトッププレート温度補正値を得るステップと、
   前記赤外線温度補正値から前記トッププレート温度補正値を差し引いた値を前記被加熱物温度とするステップとを含む被加熱物温度推定処理を実行する
   ことを特徴とする加熱調理器。
2. 前記演算部は、
   前記加熱手段による加熱を開始してからの前記トッププレート温度検知手段の出力値の上昇量に基づいて、前記隙間量判定処理を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の加熱調理器。
3. 前記演算部は、
   前記加熱手段による加熱を開始してからの前記トッププレート温度検知手段の検知結果及び前記赤外線温度検知手段の検知結果の関係式の変化量に基づいて、前記隙間量判定処理を行うとともに、前記被加熱物の底面の放射率を推定する放射率推定処理を実行し、
   前記第一補正係数と前記第二補正係数の少なくとも一方を、推定した前記隙間距離及び前記放射率に基づいて導出する
   ことを特徴とする請求項１記載の加熱調理器。

Images