JP3969986B2 - クッキングヒータ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加熱物を加熱する電気式加熱部を備えたクッキングヒータ装置に関し、特に、一般家庭用又は業務用として用いられ、電力を用いて鍋やフライパン等の被加熱物を加熱調理するためのクッキングヒータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のようなクッキングヒータ装置としては、上記電気式加熱部として、通電時に赤熱発光するハロゲンランプを用いたものや、電気抵抗線を内蔵したシーズヒータを用いたものや、電磁誘導加熱（一般的に「ＩＨ」と呼ばれる。）を行なう磁界発生コイルを用いたものなどがある。
このようなクッキングヒータ装置において、上記電気式加熱部の直上方には、耐熱強化ガラス製等の天板が設けられ、その天板の平面状の上面に上記被加熱物を搭載することができる所謂フラットトップ形状が実現され、美観及び掃除のし易さに優れている。
【０００３】
また、上記の電磁誘導加熱方式のクッキングヒータ装置は、被加熱物自体を発熱させることから、高火力且つ高効率であるので、近年需要が増加している。
このような電磁誘導加熱方式のクッキングヒータ装置は、鍋やフライパン等の被加熱物の下方に環状の磁界発生コイルを備え、このコイルの端子両端に高周波交流電流を印加することにより、この磁界発生コイルに対して磁気結合されている磁性材料製の被加熱物を電磁誘導加熱するように構成されている。
【０００４】
一方、クッキングヒータ装置において、被加熱物の自動温度設定機能があれば便利なことが多いが、そのためには、鍋の中の温度を検出する必要がある。この温度検知を、クッキングヒータ装置に組み込んだサーミスタや熱電対等の接触式の温度センサによる鍋底外表面の温度の検出で代用し、この温度センサの検出温度に基づいて、電気式加熱部の出力制御を行うことがある。
また、天ぷら火災などを防止するために、被加熱物の温度が上限界温度となったときに、電気式加熱部の出力を低下させる、又は加熱を停止する過昇温防止機能にも、被加熱物の温度検出が必要になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなクッキングヒータ装置に設けられた接触式の温度センサは、被加熱物の底面の温度を天板を介して間接的に検出しているので、被加熱物の温度変動に対する応答性が悪く、このことは、上記自動温度設定機能においては、被加熱物温度のオーバーシュートによる焦げ付きの原因となり、上記過昇温防止機能においては、加熱停止の遅れ発生の原因となる。
【０００６】
また、被加熱物の底面が平面でない場合や、底面に凹部又は凸部等が存在する場合などのように、天板における上記接触式の温度センサが接触している部位の上面が被加熱物と接触していない場合においては、接触式の温度センサにより、被加熱物の温度を正確に検出できず、検出温度が実際の被加熱物の温度よりも低くなってしまい、特に、上記焦げ付きや加熱停止の遅れが発生しやすくなる。
【０００７】
このような温度センサの応答性の悪化を抑制するために、天板に穴を設け、その穴を介して被加熱物底面と温度センサとを直接接触させることが考えられるが、その穴及び温度センサにより天板の美観及び掃除のし易さが損なわれてしまう。
【０００８】
従って、本発明は、上記の事情に鑑みて、美観及び掃除のし易さを損なうことなく、被加熱物の温度検出を良好に行なうことができる電磁誘導式のクッキングヒータ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
〔構成１〕
本発明に係るクッキングヒータ装置は、請求項１に記載したごとく、
被加熱物を加熱する電気式加熱部と、前記被加熱物から放射された赤外線の赤外線強度を検出する赤外線強度検出手段と、前記赤外線強度検出手段により検出された前記赤外線強度に基づいて、前記被加熱物の温度を検出する温度検出手段とを備えたクッキングヒータ装置であって、
前記赤外線強度検出手段が、互いに異なる波長域における夫々の赤外線強度を各別に検出するとともに、前記温度検出手段が、前記赤外線強度検出手段により検出された前記互いに異なる波長域における夫々の赤外線強度の比から、前記被加熱物の温度を検出する構成で、
前記互いに異なる波長域が、１．５μｍ以上且つ１．８μｍ以下の範囲内、及び２．１μｍ以上且つ２．４μｍ以下の範囲内、及び３．５μｍ以上且つ４．２μｍ以下の範囲内、及び９μｍ以上且つ１１．５μｍ以下の範囲内から選択される互いに異なる２つの波長域であることを特徴とする。
【００１０】
〔作用効果〕
本構成のクッキングヒータ装置によれば、上記赤外線強度検出手段と上記温度検出手段とにより、その被加熱物の底部等から放射される赤外線強度を検出して、その検出結果に基づいて被加熱物の底部等の温度を検出することができる。
そして、上記温度検出手段は、被加熱物から放射された赤外線を利用して温度検出するので、被加熱物の温度変動に対する応答性に優れており、さらに、被加熱物の底面の形状が平面でない場合や、底面に凹部又は凸部等が存在する場合などでも、その形状に依存しない赤外線強度から正確に被加熱物の温度を検出することができる。
また、上記赤外線強度検出手段は、被加熱物に対して非接触式であるので、被加熱物側へ突出する部位等がなく、外観上の美観及び掃除のし易さ等を損ねることがない。
従って、美観及び掃除のし易さを損なうことなく、被加熱物の温度検出を良好に行なうことができる電磁誘導式のクッキングヒータ装置を提供することができる。
【００１１】
また、本構成のクッキングヒータ装置によれば、上記赤外線強度検出手段により、被加熱物から放射される赤外線の、互いに異なる２つの波長域における夫々の赤外線強度を各別に検出し、上記温度検出手段により、互いに異なる波長域における夫々の赤外線強度の比の関係と、予め記憶している夫々の赤外線強度の比の関係と温度との相関関係等とから、前記被加熱物の温度を検出する。
さらに、赤外線の輻射率が予測不可能な鍋等の被加熱物を加熱するクッキングヒータにおいて、このように２つの波長域における赤外線強度から被加熱物の温度を検出することで、被加熱物の赤外線の輻射率に依存することなく、正確に被加熱物の温度を検出することができる。
また、このような夫々の赤外線強度の比の関係と、前記被加熱物の温度との相関関係は、予め実験等により計測され、上記温度検出手段を構成する制御部等に格納されるものである。
【００１２】
ここで、被加熱物を電気式加熱部で加熱するクッキングヒータ装置において、被加熱物から放射される赤外線の赤外線強度を赤外線強度検出手段により検出する場合、被加熱物と赤外線強度検出手段との間には、空気が存在する。
一般的に、その空気に気体の状態で存在するＣＯ 2 とＨ 2 Ｏは、１μｍの以上の波長域の赤外線において、ある波長域の赤外線を吸収する。このように吸収される波長域の赤外線を、温度検出手段における温度検出用の波長域とした場合には、上記吸収の影響により、精度良く温度検出を行なうことができない場合がある。
そこで、本構成のクッキングヒータ装置によれば、上記ＣＯ 2 とＨ 2 Ｏが吸収する波長領域以外の、１．５μｍ以上且つ１．８μｍ以下の範囲内、及び２．１μｍ以上且つ２．４μｍ以下の範囲内、及び３．５μｍ以上且つ４．２μｍ以下の範囲内、及び９μｍ以上且つ１１．５μｍ以下の範囲内の波長域における、互いに異なる２つの波長域の赤外線を用いて、温度検出することにより、上記吸収による精度低下を回避して、被加熱物の温度を正確に検出する。
また、互いに異なる２つの波長域における夫々の赤外線強度を検出して、夫々の関係から温度を検出する場合には、各温度における夫々の波長域の差が小さすぎると温度検出精度が低くなり、夫々の波長域の強度差が大きすぎるとダイナミックレンジが小さくなるという性質がある。通常のクッキングヒータ装置において被加熱物の温度が常温付近から３００℃程度まであることから、上記のようなＣＯ 2 とＨ 2 Ｏの赤外線吸収を考慮すると、上記２つの波長域の赤外線としては、１．５μｍ以上且つ１．８μｍ以下の範囲内の波長域の赤外線、及び２．１μｍ以上且つ２．４μｍ以下の範囲内の波長域の赤外線、及び３．５μｍ以上且つ４．２μｍ以下の範囲内の波長域の赤外線、及び９μｍ以上且つ１１．５μｍ以下の範囲内の波長域の赤外線から選択される２つの赤外線を利用することで、高精度の温度検出を行なうことができる。
【００１３】
尚、上記夫々の波長域の赤外線の赤外線強度を検出するための赤外線強度検出手段としては、検知対象の赤外線の波長が０．８μｍから２．６μｍの範囲内である場合には、Ｇ ｅ（ゲルマニウム）若しくはＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウムヒ素）を、検知対象の赤外線の波長が１．５μｍから５．０μｍの範囲内である場合には、ＰｂＳ（硫化鉛）若しくはＰｂＳｅ（セレン化鉛）を、赤外線セルとして用いた赤外線センサを利用することができる。また、検知対象の赤外線の波長が９μｍから１１．５μｍの範囲内である場合には、ＨｇＣｄＴｅ（水銀カドミウムテルル）を赤外線セルとして用いた赤外線センサを利用することができる。
【００１４】
尚、上記赤外線強度検出手段により上記被加熱物から放射された赤外線のみを受光することができず、受光した赤外線に、加熱部自身又はその周囲部材から放射された他の赤外線が含まれる場合には、検出した赤外線強度から、予め求めておいた上記他の赤外線強度を差し引いて、被加熱物から放射された赤外線の赤外線強度を検出することができる。また、上記他の赤外線強度としては、被加熱物を搭載せずに電気式加熱部を働かせ、その時に赤外線強度検出手段により検出された赤外線強度を用いることができる。
【００１５】
〔構成２〕
本発明に係るクッキングヒータ装置は、請求項２に記載したごとく、上記構成１のクッキングヒータ装置の構成に加えて、前記電気式加熱部の上方に設けられ、少なくとも前記被加熱物が搭載される上面が平面状である天板を備え、
前記赤外線強度検出手段が、前記被加熱物から放射された前記赤外線を、前記天板の一部として形成された窓部を介して受光するように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
〔作用効果〕
本構成のクッキングヒータ装置によれば、美観及び掃除のし易さに優れたフラットトップ形状の天板を設ける場合においても、上記天板の一部に赤外線を透過させる上記窓部を形成することで、天板のフラットトップ形状を損なうことなく、その天板下方に設けられた赤外線強度検出手段により良好に被加熱物から放射された赤外線を受光して、被加熱物の温度検出を良好に行なうことができる。
【００１７】
〔構成３〕
本発明に係るクッキングヒータ装置は、請求項３に記載したごとく、上記構成１又は２のクッキングヒータ装置の構成に加えて、前記赤外線強度検出手段が、前記被加熱物から放射された前記赤外線を、前記電気式加熱部に形成された隙間部を介して受光するように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
〔作用効果〕
本構成のクッキングヒータ装置によれば、電気式加熱部により実質的に加熱されている部位、即ち被加熱物底部において最も高温となる部位から放射される赤外線を、上記隙間部を介して、赤外線強度検出手段により受光することができる。そして、温度検出手段により、その部位から放射される赤外線強度に基づいて、その最も高温となる部位の温度を高い応答性を備えて検出して、被加熱物の最高温度が、上限界温度又は設定温度となったことを瞬時に検出することができ、温度設定機能における応答性、及び過昇温防止機能における安全性を一層向上することができる。
【００１９】
〔構成４〕
本発明に係るクッキングヒータ装置は、請求項４に記載したごとく、上記構成１から３の何れかのクッキングヒータ装置の構成に加えて、前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記電気式加熱部の加熱出力制御を行なう出力制御手段を備えたことを特徴とする。
【００２０】
〔作用効果〕
本構成のクッキングヒータ装置によれば、上記出力制御手段により、上記赤外線強度検出手段及び上記温度検出手段で検出された被加熱物の温度を利用して、電気式加熱部の加熱出力制御を、高精度且つ高応答性で行なうことができる。
即ち、加熱出力制御により被加熱物の自動温度設定機能を実施する場合には、被加熱物温度を良好に設定温度に維持することができ、被加熱物温度のオーバーシュートによる焦げ付き等を防止でき、加熱出力制御により過昇温防止機能を実施する場合には、被加熱物の温度が上限界温度となったときに、瞬時に加熱停止等を行ない安全を確保することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明に係るクッキングヒータ装置の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、ビルトイン式のクッキングヒータ装置１００の設置状態を示す概略図であり、図２は、図１に示すクッキングヒータ装置１００の部分側断面図である。
クッキングヒータ装置１００は、システムキッチンのカウンター１０１に開口された設置部１０２に設けられ、鍋等の被加熱物Ｎを加熱する電気式加熱部として、磁性材料製の被加熱物Ｎを電磁誘導加熱するための磁界発生コイル３を備えて構成されている。
また、クッキングヒータ装置１００は、上記磁界発生コイル３の上方に、耐熱強化ガラス製の平板等で形成され、前記カウンター１０１の上面とほぼ同一平面状にある上面を有する天板１を備えており、この天板１により美観及び掃除のし易さに優れたフラットトップ形状を実現している。
【００２２】
磁界発生コイル３は、通常の電磁誘導加熱を行なうために用いられる磁界発生コイルであり、電源回路２１から端子両端に印加された高周波電流により磁力線Ｍを発生させるように構成されている。そして、この磁界発生コイル３に対して磁気結合された磁性材料製の被加熱物Ｎの底部には、この磁力線Ｍにより、渦電流が発生し、この渦電流が鍋Ｎの電気抵抗によって熱に変わることで、被加熱物Ｎの底部を加熱することができる。
【００２３】
また、本クッキングヒータ装置１００には、上記電源回路２１により磁界発生コイル３に供給される電力調整や、電力供給開始又は停止を行なう制御回路２０が設けられている。
【００２４】
さらに、クッキングヒータ装置１００には、被加熱物Ｎの底部から放射された赤外線の赤外線強度を検出する赤外線強度検出手段１０が設けられ、さらに、制御回路２０に、赤外線強度検出手段１０により検出された赤外線強度に基づいて、被加熱物Ｎの温度を検出可能な温度検出手段１５が設けられている。
【００２５】
また、制御回路２０は、温度検出手段１５により検出した被加熱物Ｎの底部の温度に基づいて、上記電源回路２１により磁界発生コイル３に供給される電力調整や、電力供給開始又は停止を行ない、被加熱物Ｎの自動温度設定や、過昇温時の緊急停止等を行うことができる。
【００２６】
このように被加熱物Ｎから放射された赤外線の赤外線強度から、被加熱物Ｎの温度を検出する場合において、被加熱物Ｎの輻射率が予め予測可能であるなら、その赤外線の１つの波長域における赤外線強度とその輻射率とから、被加熱物Ｎの温度を検出することができる。
しかし、通常クッキングヒータ装置１００は、使用者が所有する鍋等を被加熱物Ｎとして加熱するものであり、このような鍋の輻射率は様々である。
そこで、本実施の形態のクッキングヒータ装置１００は、このように被加熱物Ｎの輻射率が予測できない場合においても、この被加熱物Ｎの温度を検出することができ、この構成について以下に説明する。
【００２７】
即ち、赤外線強度検出手段１０は、被加熱物Ｎの底部から放射される赤外線の、互いに異なる２つの波長域における夫々の赤外線強度を各別に検出するものであり、さらに、温度検出手段１５は、赤外線強度検出手段１０により検出された２つの波長域における夫々の赤外線強度の比に基づいて、被加熱物Ｎの温度を検出するものであり、このように構成することで、被加熱物Ｎの赤外線の輻射率に依存することなく、正確に被加熱物Ｎの底部の温度を検出することができる。
【００２８】
具体的には、赤外線強度検出手段１０は、赤外線の強度を検出するための２つの検出素子部１２ａ，１２ｂを、上記磁界発生コイル３の環状中心に形成された開口の下方に並設して備え、さらに、一方の検出素子部１２ａの被加熱物Ｎから放射された赤外線が入射される部位に、上記異なる波長域の一方としての２．１μｍ以上且つ２．４μｍ以下の範囲内の波長域の赤外線のみを選択的に透過させるフィルタ１１ａを設け、他方の検出素子部１２ｂの被加熱物Ｎから放射された赤外線が入射される部位に、上記異なる波長域の他方としての３．５μｍ以上且つ４．２μｍ以下の範囲内の波長域の赤外線のみを選択的に透過させるフィルタ１１ｂを設けて構成されている。
【００２９】
上記夫々のフィルタ１１ａ，１１ｂが選択的に透過させる赤外線の波長域の範囲は、図５の赤外線波長領域における空気の赤外線透過度を示すグラフ図に示されているように、通常空気中に存在するＣＯ2とＨ2Ｏにより吸収される赤外線の波長領域を避けた波長域範囲である。このような波長域範囲の赤外線の強度を検出することで、上記被加熱物Ｎが放射した赤外線の強度を正確に検出することができ、高精度の温度検出が可能となる。
【００３０】
さらに、夫々の検出素子部１２ａ，１２ｂで検出する上記の赤外線の波長域の範囲は、常温から３００℃程度の範囲で加熱された鍋の輻射スペクトル分布において、充分な輻射強度を有する範囲となっている。
即ち、図６の鍋（鉄製、表面黒色塗装）の輻射スペクトル分布図に示すように、鉄製で表面が黒色塗装された鍋は、一般的に、２．１μｍ以上且つ２．４μｍ以下の範囲内、及び３．５μｍ以上且つ４．２μｍ以下の範囲内の波長域において、充分の輻射強度を有しており、夫々の波長域の赤外線強度は、常温から３００℃程度において、温度に依存して好ましい状態で変化する。
よって、例えば鍋の材質が予め分かっているときは、両波長域の一方の赤外線強度を検出するだけで、その鍋の温度を検出することができるが、本クッキングヒータ装置１００においては、鍋の材質が判っていないときでもその鍋の温度を検出することができる。
【００３１】
即ち、鍋から放射される赤外線において、２．１μｍ以上且つ２．４μｍ以下の範囲内、及び３．５μｍ以上且つ４．２μｍ以下の範囲内の波長域の赤外線強度の比は、図７の赤外線強度の比と温度の関係を示すグラフ図に示すように、常温から３００℃程度の温度範囲において、共にほぼ同じ状態で温度に依存して変化しており、この赤外線強度の比を検出することで、鍋の温度を検出することができるのである。
【００３２】
具体的には、赤外線強度検出手段１０において、検出素子部１２ａでは、上記２．１μｍ以上且つ２．４μｍ以下の範囲内の波長域の赤外線の赤外線強度を検出して温度検出手段１５側に出力し、検出素子部１２ｂでは、上記３．５μｍ以上且つ４．２μｍ以下の範囲内の波長域の赤外線の赤外線強度を検出して温度検出手段１５側に出力する。そして、温度検出手段１５は、夫々の検出素子部１２ａ，１２ｂで検出された夫々の赤外線強度の比を求め、予め記憶している図７に示すような赤外線強度の比と温度の関係から、被加熱物Ｎの温度を検出するのである。
【００３３】
そして、制御回路２０は、上記のように温度検出手段１５により被加熱物Ｎの温度を検出しながら、上記電源回路２１により磁界発生コイル３に供給される電力調整や電力供給開始又は停止等を行なって、電磁誘導コイル３の加熱出力制御を行なう出力制御手段１６が設けられ、この出力制御手段１６により、被加熱物Ｎの自動温度設定や、過昇温防止等を実施することができる。
【００３４】
また、上記のように選択される２つの波長域は、上記空気中のＣＯ2とＨ2Ｏにより吸収される赤外線の波長領域を避けた、１．５μｍ以上且つ１．８μｍ以下の範囲内、及び２．１μｍ以上且つ２．４μｍ以下の範囲内、及び３．５μｍ以上且つ４．２μｍ以下の範囲内、及び９μｍ以上且つ１１．５μｍ以下の範囲内において、夫々の範囲内から選択した２つの範囲内の波長域とする。
【００３５】
また、検出素子部１２ａ，１２ｂは、天板１に形成され上記赤外線を良好に透過させる窓部１３を介して、被加熱物Ｎから放射された赤外線を受光するように構成されている。そして、この窓部１３により、上記天板１が赤外線を良好に透過させることができない場合でも、天板１のフラットトップ形状を損なうことなく、その天板１下方に設けられた赤外線強度検出手段１０により良好に被加熱物Ｎから放射された赤外線を受光して、被加熱物Ｎの温度検出を良好に行なうことができる。
尚、天板１自身が上記赤外線を良好に透過させることができる場合には、この窓部を省略することができ、さらに、上記美観等の低下を許容する場合には、天板１に形成された開口を介して赤外線を受光するように構成しても構わない。
【００３６】
また、被加熱物Ｎから放射される赤外線を利用して温度を検出する場合、上記赤外線強度検出手段１０の取り付け位置及び取り付け方法も重要となる。特に、被加熱物Ｎの下方に上記赤外線強度検出手段１０の赤外線が入射される窓部１３等を設けた場合には、その窓部１３の透過率が、鍋Ｎからの煮零れ等による汚れにより低下することがある。また、互いに異なる２つの波長域における夫々の赤外線強度を検出する場合に、夫々の波長域の赤外線を、別の窓部等を介して受光すると、夫々の窓部の透過率低下の程度差によって、夫々の赤外線強度の比の関係を正確に認識することができなくなる。
【００３７】
そこで、本実施形態のクッキングヒータ装置１００は、同じ窓部１３の隣接した部位を透過した夫々の赤外線が、検出素子部１２ａ，１２ｂにより受光されるので、例えば窓部１３が汚れても、夫々の透過部位における透過率低下の程度差を小さくすることができ、その透過率低下の程度差に起因する夫々の赤外線強度の比の誤差を抑制し、被加熱物Ｎの温度を高精度で検出することができる。
【００３８】
〔別実施の形態〕
次に、本発明のクッキングヒータ装置の別の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〈１〉 クッキングヒータ装置において、自動温度設定機能又は過昇温防止機能を実施するために、被加熱物Ｎの温度を検出する場合には、その被加熱物Ｎの最も高温となる部位の温度を検出することが好ましく、本発明に係るクッキングヒータ装置において、被加熱物Ｎの最も高温となる部位の温度を検出する場合の構成について、以下に図３に基づいて説明する。
尚、図３に示すクッキングヒータ装置２００において、赤外線強度検出手段１０の赤外線の受光状態以外の構成については、上記実施の形態で説明した構成と同様であるため、説明を割愛する。
【００３９】
通常、環状の磁界発生コイル３により鍋等の被加熱物Ｎの底部を電磁誘導加熱する場合、被加熱物Ｎの底部の温度は、磁界発生コイル３の環状中心部に形成された開口上方よりも、その開口よりも外側である磁界発生コイル２の環状の直上方の方が高い場合がある。
よって、被加熱物Ｎの底面における磁界発生コイル３の直上方の部位から放射された赤外線強度を検出することで、被加熱物Ｎの最も高温となる部位の温度を検出することができる。
そこで、図３に示すクッキングヒータ装置２００において、磁界発生コイル３には磁界発生コイル３の一部の導線を偏らせて形成され上下方向に貫通する隙間部３ａが形成され、さらに、その隙間部３ａ上方の天板１には窓部１３が設けられている。そして、赤外線強度検出手段１０の検出素子部１２ａ，１２ｂは、被加熱物Ｎの磁界発生コイル３の直上方の部位から放射された赤外線を、上記窓部１３及び隙間部３ａを介して受光することができ、その被加熱物Ｎの最も高温となる部位の温度を検出することができ、例えば、制御回路２０において被加熱物Ｎの最高温度が、上限界温度又は設定温度となったことを瞬時に検出することができ、温度設定機能における応答性、及び過昇温防止機能における安全性を一層向上することができる。
【００４０】
〈２〉 上記実施の形態において、赤外線強度検出手段１０に、２つの検出素子部１２ａ，１２ｂを設けた例を示したが、別に、図４に示すように、１つの検出素子１２により本発明のクッキングヒータ装置を実現することもできる。
即ち、クッキングヒータ装置３００の磁界発生コイル３に隙間部３ａを設け、その下方に設けられたブラケット２６に隙間部３ａと同程度径を有する開口部２６ａを設け、その開口部２６ａの下方に１つの検出素子部１２を設ける。
そして、そのブラケット２６の開口部２６ａの下方に、上記実施の形態と同様の２つのフィルタ１１ａ，１１ｂを並設して有するフィルタ部材２５を設け、さらに、そのフィルタ部材２５を水平方向に摺動させて、一方のフィルタ１１ａを上記開口部２６ａと検出素子部１２との間のフィルタ設置部に設置する状態と、他方のフィルタ１１ｂを上記フィルタ設置部に設置する状態とを切り換える切換手段１４をブラケット２６の下面に固設する。
【００４１】
尚、この切換手段１４は、フィルタ部材２５の鉄製等の軸芯を取り巻くソレノイドに電流を流してフィルタ部材２５を摺動させるアクチュエータとして構成されているが、別に、軸芯をピストンに接続してエア駆動させるエアアクチュエータ、軸芯をボールネジに接続してギア駆動させるアクチュエータ等として構成することもできる。
【００４２】
また、半分がフィルタ１１ａの特性で、残り半分がフィルタ１１ｂの特性であるような円盤状のフィルタ部材を構成し、上記切換手段を、モータ等の回転駆動源を用いて円盤状のフィルタ部材を回転させ、夫々のフィルタの設置を切り換えるように構成しても構わない。
【００４３】
そして、温度検出手段１５は、このように構成された赤外線強度検出手段１０を用いて被加熱物Ｎの底部の温度を検出するに、まず、切換手段１４により、フィルタ１１ａを上記フィルタ設置部の位置に設置して、検出手段１２により、上記フィルタ１１ａを透過して入射される２．１μｍ以上且つ２．４μｍ以下の範囲内の波長域の赤外線の赤外線強度を検出する。次に、フィルタ１１ｂを上記フィルタ設置部の位置に設置して、検出手段１２により、上記フィルタ１１ｂを透過して入射される３．５μｍ以上且つ４．２μｍ以下の範囲内の波長域の赤外線の赤外線強度を検出する。このように温度検出手段１５は、１つの検出素子部１２において時間差を有して検出された２つの異なる波長域における夫々の赤外線強度の比から、被加熱物Ｎの温度を検出することができ、複数の検出素子部を設けた場合における感度の経年変化のずれによる検出誤差がなく、さらに低コスト化が可能である。
【００４４】
この実施形態においても、上記のように選択される２つの波長域は、上記空気中のＣＯ2とＨ2Ｏにより吸収される赤外線の波長領域を避けた、１．５μｍ以上且つ１．８μｍ以下の範囲内、及び２．１μｍ以上且つ２．４μｍ以下の範囲内、及び３．５μｍ以上且つ４．２μｍ以下の範囲内、及び９μｍ以上且つ１１．５μｍ以下の範囲内において、夫々の範囲内から選択した２つの範囲内の波長域とする。
【００４５】
〈３〉
上記実施の形態において、磁界発生コイル３により発生する磁界により、赤外線強度検出手段１０の検出誤差が発生する場合には、赤外線強度検出手段１０を電磁シールド部材で包囲することが好ましい。
【００４６】
〈４〉 上記実施の形態においては、本発明に係るクッキングヒータ装置に設けられる電気式加熱手段として、被加熱物の電磁誘導加熱を行なう磁界発生コイル３を設けた構成を説明したが、他に、電気式加熱手段としては、通電時に赤熱発光して被加熱物を加熱するハロゲンランプや、電気抵抗線を内蔵したシーズヒータ等を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 クッキングヒータ装置の設置状態を示す概略図
【図２】 図１に示すクッキングヒータ装置の部分側断面図
【図３】 別実施形態のクッキングヒータ装置の部分側断面図
【図４】 別実施形態のクッキングヒータ装置の部分側断面図
【図５】 赤外線波長領域における空気の赤外線透過度を示すグラフ図
【図６】 鍋の輻射スペクトル分布図
【図７】 赤外線強度の比と温度の関係を示すグラフ図
【符号の説明】
１ 天板
３ 磁界発生コイル（電気式加熱手段）
１０ 赤外線強度検出手段
１１ａ，１１ｂ フィルタ
１２ 検出素子
１２ａ，１２ｂ 検出素子
１３ 窓部
１５ 温度検出手段
１６ 出力制御手段
２０ 制御回路
２１ 電源回路
１００ クッキングヒータ装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加熱物を加熱する電気式加熱部を備えたクッキングヒータ装置に関し、特に、一般家庭用又は業務用として用いられ、電力を用いて鍋やフライパン等の被加熱物を加熱調理するためのクッキングヒータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のようなクッキングヒータ装置としては、上記電気式加熱部として、通電時に赤熱発光するハロゲンランプを用いたものや、電気抵抗線を内蔵したシーズヒータを用いたものや、電磁誘導加熱（一般的に「ＩＨ」と呼ばれる。）を行なう磁界発生コイルを用いたものなどがある。
このようなクッキングヒータ装置において、上記電気式加熱部の直上方には、耐熱強化ガラス製等の天板が設けられ、その天板の平面状の上面に上記被加熱物を搭載することができる所謂フラットトップ形状が実現され、美観及び掃除のし易さに優れている。
【０００３】
また、上記の電磁誘導加熱方式のクッキングヒータ装置は、被加熱物自体を発熱させることから、高火力且つ高効率であるので、近年需要が増加している。
このような電磁誘導加熱方式のクッキングヒータ装置は、鍋やフライパン等の被加熱物の下方に環状の磁界発生コイルを備え、このコイルの端子両端に高周波交流電流を印加することにより、この磁界発生コイルに対して磁気結合されている磁性材料製の被加熱物を電磁誘導加熱するように構成されている。
【０００４】
一方、クッキングヒータ装置において、被加熱物の自動温度設定機能があれば便利なことが多いが、そのためには、鍋の中の温度を検出する必要がある。この温度検知を、クッキングヒータ装置に組み込んだサーミスタや熱電対等の接触式の温度センサによる鍋底外表面の温度の検出で代用し、この温度センサの検出温度に基づいて、電気式加熱部の出力制御を行うことがある。
また、天ぷら火災などを防止するために、被加熱物の温度が上限界温度となったときに、電気式加熱部の出力を低下させる、又は加熱を停止する過昇温防止機能にも、被加熱物の温度検出が必要になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなクッキングヒータ装置に設けられた接触式の温度センサは、被加熱物の底面の温度を天板を介して間接的に検出しているので、被加熱物の温度変動に対する応答性が悪く、このことは、上記自動温度設定機能においては、被加熱物温度のオーバーシュートによる焦げ付きの原因となり、上記過昇温防止機能においては、加熱停止の遅れ発生の原因となる。
【０００６】
また、被加熱物の底面が平面でない場合や、底面に凹部又は凸部等が存在する場合などのように、天板における上記接触式の温度センサが接触している部位の上面が被加熱物と接触していない場合においては、接触式の温度センサにより、被加熱物の温度を正確に検出できず、検出温度が実際の被加熱物の温度よりも低くなってしまい、特に、上記焦げ付きや加熱停止の遅れが発生しやすくなる。
【０００７】
このような温度センサの応答性の悪化を抑制するために、天板に穴を設け、その穴を介して被加熱物底面と温度センサとを直接接触させることが考えられるが、その穴及び温度センサにより天板の美観及び掃除のし易さが損なわれてしまう。
【０００８】
従って、本発明は、上記の事情に鑑みて、美観及び掃除のし易さを損なうことなく、被加熱物の温度検出を良好に行なうことができる電磁誘導式のクッキングヒータ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
〔構成１〕
本発明に係るクッキングヒータ装置は、請求項１に記載したごとく、
被加熱物を加熱する電気式加熱部と、前記被加熱物から放射された赤外線の赤外線強度を検出する赤外線強度検出手段と、前記赤外線強度検出手段により検出された前記赤外線強度に基づいて、前記被加熱物の温度を検出する温度検出手段とを備えたクッキングヒータ装置であって、
前記赤外線強度検出手段が、互いに異なる波長域における夫々の赤外線強度を各別に検出するとともに、前記温度検出手段が、前記赤外線強度検出手段により検出された前記互いに異なる波長域における夫々の赤外線強度の比から、前記被加熱物の温度を検出する構成で、
前記互いに異なる波長域が、１．５μｍ以上且つ１．８μｍ以下の範囲内、及び２．１μｍ以上且つ２．４μｍ以下の範囲内、及び３．５μｍ以上且つ４．２μｍ以下の範囲内、及び９μｍ以上且つ１１．５μｍ以下の範囲内から選択される互いに異なる２つの波長域であることを特徴とする。
【００１０】
〔作用効果〕
本構成のクッキングヒータ装置によれば、上記赤外線強度検出手段と上記温度検出手段とにより、その被加熱物の底部等から放射される赤外線強度を検出して、その検出結果に基づいて被加熱物の底部等の温度を検出することができる。
そして、上記温度検出手段は、被加熱物から放射された赤外線を利用して温度検出するので、被加熱物の温度変動に対する応答性に優れており、さらに、被加熱物の底面の形状が平面でない場合や、底面に凹部又は凸部等が存在する場合などでも、その形状に依存しない赤外線強度から正確に被加熱物の温度を検出することができる。
また、上記赤外線強度検出手段は、被加熱物に対して非接触式であるので、被加熱物側へ突出する部位等がなく、外観上の美観及び掃除のし易さ等を損ねることがない。
従って、美観及び掃除のし易さを損なうことなく、被加熱物の温度検出を良好に行なうことができる電磁誘導式のクッキングヒータ装置を提供することができる。
【００１１】
また、本構成のクッキングヒータ装置によれば、上記赤外線強度検出手段により、被加熱物から放射される赤外線の、互いに異なる２つの波長域における夫々の赤外線強度を各別に検出し、上記温度検出手段により、互いに異なる波長域における夫々の赤外線強度の比の関係と、予め記憶している夫々の赤外線強度の比の関係と温度との相関関係等とから、前記被加熱物の温度を検出する。
さらに、赤外線の輻射率が予測不可能な鍋等の被加熱物を加熱するクッキングヒータにおいて、このように２つの波長域における赤外線強度から被加熱物の温度を検出することで、被加熱物の赤外線の輻射率に依存することなく、正確に被加熱物の温度を検出することができる。
また、このような夫々の赤外線強度の比の関係と、前記被加熱物の温度との相関関係は、予め実験等により計測され、上記温度検出手段を構成する制御部等に格納されるものである。
【００１２】
ここで、被加熱物を電気式加熱部で加熱するクッキングヒータ装置において、被加熱物から放射される赤外線の赤外線強度を赤外線強度検出手段により検出する場合、被加熱物と赤外線強度検出手段との間には、空気が存在する。
一般的に、その空気に気体の状態で存在するＣＯ 2 とＨ 2 Ｏは、１μｍの以上の波長域の赤外線において、ある波長域の赤外線を吸収する。このように吸収される波長域の赤外線を、温度検出手段における温度検出用の波長域とした場合には、上記吸収の影響により、精度良く温度検出を行なうことができない場合がある。
そこで、本構成のクッキングヒータ装置によれば、上記ＣＯ 2 とＨ 2 Ｏが吸収する波長領域以外の、１．５μｍ以上且つ１．８μｍ以下の範囲内、及び２．１μｍ以上且つ２．４μｍ以下の範囲内、及び３．５μｍ以上且つ４．２μｍ以下の範囲内、及び９μｍ以上且つ１１．５μｍ以下の範囲内の波長域における、互いに異なる２つの波長域の赤外線を用いて、温度検出することにより、上記吸収による精度低下を回避して、被加熱物の温度を正確に検出する。
また、互いに異なる２つの波長域における夫々の赤外線強度を検出して、夫々の関係から温度を検出する場合には、各温度における夫々の波長域の差が小さすぎると温度検出精度が低くなり、夫々の波長域の強度差が大きすぎるとダイナミックレンジが小さくなるという性質がある。通常のクッキングヒータ装置において被加熱物の温度が常温付近から３００℃程度まであることから、上記のようなＣＯ 2 とＨ 2 Ｏの赤外線吸収を考慮すると、上記２つの波長域の赤外線としては、１．５μｍ以上且つ１．８μｍ以下の範囲内の波長域の赤外線、及び２．１μｍ以上且つ２．４μｍ以下の範囲内の波長域の赤外線、及び３．５μｍ以上且つ４．２μｍ以下の範囲内の波長域の赤外線、及び９μｍ以上且つ１１．５μｍ以下の範囲内の波長域の赤外線から選択される２つの赤外線を利用することで、高精度の温度検出を行なうことができる。
【００１３】
尚、上記夫々の波長域の赤外線の赤外線強度を検出するための赤外線強度検出手段としては、検知対象の赤外線の波長が０．８μｍから２．６μｍの範囲内である場合には、Ｇ ｅ（ゲルマニウム）若しくはＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウムヒ素）を、検知対象の赤外線の波長が１．５μｍから５．０μｍの範囲内である場合には、ＰｂＳ（硫化鉛）若しくはＰｂＳｅ（セレン化鉛）を、赤外線セルとして用いた赤外線センサを利用することができる。また、検知対象の赤外線の波長が９μｍから１１．５μｍの範囲内である場合には、ＨｇＣｄＴｅ（水銀カドミウムテルル）を赤外線セルとして用いた赤外線センサを利用することができる。
【００１４】
尚、上記赤外線強度検出手段により上記被加熱物から放射された赤外線のみを受光することができず、受光した赤外線に、加熱部自身又はその周囲部材から放射された他の赤外線が含まれる場合には、検出した赤外線強度から、予め求めておいた上記他の赤外線強度を差し引いて、被加熱物から放射された赤外線の赤外線強度を検出することができる。また、上記他の赤外線強度としては、被加熱物を搭載せずに電気式加熱部を働かせ、その時に赤外線強度検出手段により検出された赤外線強度を用いることができる。
【００１５】
〔構成２〕
本発明に係るクッキングヒータ装置は、請求項２に記載したごとく、上記構成１のクッキングヒータ装置の構成に加えて、前記電気式加熱部の上方に設けられ、少なくとも前記被加熱物が搭載される上面が平面状である天板を備え、
前記赤外線強度検出手段が、前記被加熱物から放射された前記赤外線を、前記天板の一部として形成された窓部を介して受光するように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
〔作用効果〕
本構成のクッキングヒータ装置によれば、美観及び掃除のし易さに優れたフラットトップ形状の天板を設ける場合においても、上記天板の一部に赤外線を透過させる上記窓部を形成することで、天板のフラットトップ形状を損なうことなく、その天板下方に設けられた赤外線強度検出手段により良好に被加熱物から放射された赤外線を受光して、被加熱物の温度検出を良好に行なうことができる。
【００１７】
〔構成３〕
本発明に係るクッキングヒータ装置は、請求項３に記載したごとく、上記構成１又は２のクッキングヒータ装置の構成に加えて、前記赤外線強度検出手段が、前記被加熱物から放射された前記赤外線を、前記電気式加熱部に形成された隙間部を介して受光するように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
〔作用効果〕
本構成のクッキングヒータ装置によれば、電気式加熱部により実質的に加熱されている部位、即ち被加熱物底部において最も高温となる部位から放射される赤外線を、上記隙間部を介して、赤外線強度検出手段により受光することができる。そして、温度検出手段により、その部位から放射される赤外線強度に基づいて、その最も高温となる部位の温度を高い応答性を備えて検出して、被加熱物の最高温度が、上限界温度又は設定温度となったことを瞬時に検出することができ、温度設定機能における応答性、及び過昇温防止機能における安全性を一層向上することができる。
【００１９】
〔構成４〕
本発明に係るクッキングヒータ装置は、請求項４に記載したごとく、上記構成１から３の何れかのクッキングヒータ装置の構成に加えて、前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記電気式加熱部の加熱出力制御を行なう出力制御手段を備えたことを特徴とする。
【００２０】
〔作用効果〕
本構成のクッキングヒータ装置によれば、上記出力制御手段により、上記赤外線強度検出手段及び上記温度検出手段で検出された被加熱物の温度を利用して、電気式加熱部の加熱出力制御を、高精度且つ高応答性で行なうことができる。
即ち、加熱出力制御により被加熱物の自動温度設定機能を実施する場合には、被加熱物温度を良好に設定温度に維持することができ、被加熱物温度のオーバーシュートによる焦げ付き等を防止でき、加熱出力制御により過昇温防止機能を実施する場合には、被加熱物の温度が上限界温度となったときに、瞬時に加熱停止等を行ない安全を確保することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明に係るクッキングヒータ装置の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、ビルトイン式のクッキングヒータ装置１００の設置状態を示す概略図であり、図２は、図１に示すクッキングヒータ装置１００の部分側断面図である。
クッキングヒータ装置１００は、システムキッチンのカウンター１０１に開口された設置部１０２に設けられ、鍋等の被加熱物Ｎを加熱する電気式加熱部として、磁性材料製の被加熱物Ｎを電磁誘導加熱するための磁界発生コイル３を備えて構成されている。
また、クッキングヒータ装置１００は、上記磁界発生コイル３の上方に、耐熱強化ガラス製の平板等で形成され、前記カウンター１０１の上面とほぼ同一平面状にある上面を有する天板１を備えており、この天板１により美観及び掃除のし易さに優れたフラットトップ形状を実現している。
【００２２】
磁界発生コイル３は、通常の電磁誘導加熱を行なうために用いられる磁界発生コイルであり、電源回路２１から端子両端に印加された高周波電流により磁力線Ｍを発生させるように構成されている。そして、この磁界発生コイル３に対して磁気結合された磁性材料製の被加熱物Ｎの底部には、この磁力線Ｍにより、渦電流が発生し、この渦電流が鍋Ｎの電気抵抗によって熱に変わることで、被加熱物Ｎの底部を加熱することができる。
【００２３】
また、本クッキングヒータ装置１００には、上記電源回路２１により磁界発生コイル３に供給される電力調整や、電力供給開始又は停止を行なう制御回路２０が設けられている。
【００２４】
さらに、クッキングヒータ装置１００には、被加熱物Ｎの底部から放射された赤外線の赤外線強度を検出する赤外線強度検出手段１０が設けられ、さらに、制御回路２０に、赤外線強度検出手段１０により検出された赤外線強度に基づいて、被加熱物Ｎの温度を検出可能な温度検出手段１５が設けられている。
【００２５】
また、制御回路２０は、温度検出手段１５により検出した被加熱物Ｎの底部の温度に基づいて、上記電源回路２１により磁界発生コイル３に供給される電力調整や、電力供給開始又は停止を行ない、被加熱物Ｎの自動温度設定や、過昇温時の緊急停止等を行うことができる。
【００２６】
このように被加熱物Ｎから放射された赤外線の赤外線強度から、被加熱物Ｎの温度を検出する場合において、被加熱物Ｎの輻射率が予め予測可能であるなら、その赤外線の１つの波長域における赤外線強度とその輻射率とから、被加熱物Ｎの温度を検出することができる。
しかし、通常クッキングヒータ装置１００は、使用者が所有する鍋等を被加熱物Ｎとして加熱するものであり、このような鍋の輻射率は様々である。
そこで、本実施の形態のクッキングヒータ装置１００は、このように被加熱物Ｎの輻射率が予測できない場合においても、この被加熱物Ｎの温度を検出することができ、この構成について以下に説明する。
【００２７】
即ち、赤外線強度検出手段１０は、被加熱物Ｎの底部から放射される赤外線の、互いに異なる２つの波長域における夫々の赤外線強度を各別に検出するものであり、さらに、温度検出手段１５は、赤外線強度検出手段１０により検出された２つの波長域における夫々の赤外線強度の比に基づいて、被加熱物Ｎの温度を検出するものであり、このように構成することで、被加熱物Ｎの赤外線の輻射率に依存することなく、正確に被加熱物Ｎの底部の温度を検出することができる。
【００２８】
具体的には、赤外線強度検出手段１０は、赤外線の強度を検出するための２つの検出素子部１２ａ，１２ｂを、上記磁界発生コイル３の環状中心に形成された開口の下方に並設して備え、さらに、一方の検出素子部１２ａの被加熱物Ｎから放射された赤外線が入射される部位に、上記異なる波長域の一方としての２．１μｍ以上且つ２．４μｍ以下の範囲内の波長域の赤外線のみを選択的に透過させるフィルタ１１ａを設け、他方の検出素子部１２ｂの被加熱物Ｎから放射された赤外線が入射される部位に、上記異なる波長域の他方としての３．５μｍ以上且つ４．２μｍ以下の範囲内の波長域の赤外線のみを選択的に透過させるフィルタ１１ｂを設けて構成されている。
【００２９】
上記夫々のフィルタ１１ａ，１１ｂが選択的に透過させる赤外線の波長域の範囲は、図５の赤外線波長領域における空気の赤外線透過度を示すグラフ図に示されているように、通常空気中に存在するＣＯ2とＨ2Ｏにより吸収される赤外線の波長領域を避けた波長域範囲である。このような波長域範囲の赤外線の強度を検出することで、上記被加熱物Ｎが放射した赤外線の強度を正確に検出することができ、高精度の温度検出が可能となる。
【００３０】
さらに、夫々の検出素子部１２ａ，１２ｂで検出する上記の赤外線の波長域の範囲は、常温から３００℃程度の範囲で加熱された鍋の輻射スペクトル分布において、充分な輻射強度を有する範囲となっている。
即ち、図６の鍋（鉄製、表面黒色塗装）の輻射スペクトル分布図に示すように、鉄製で表面が黒色塗装された鍋は、一般的に、２．１μｍ以上且つ２．４μｍ以下の範囲内、及び３．５μｍ以上且つ４．２μｍ以下の範囲内の波長域において、充分の輻射強度を有しており、夫々の波長域の赤外線強度は、常温から３００℃程度において、温度に依存して好ましい状態で変化する。
よって、例えば鍋の材質が予め分かっているときは、両波長域の一方の赤外線強度を検出するだけで、その鍋の温度を検出することができるが、本クッキングヒータ装置１００においては、鍋の材質が判っていないときでもその鍋の温度を検出することができる。
【００３１】
即ち、鍋から放射される赤外線において、２．１μｍ以上且つ２．４μｍ以下の範囲内、及び３．５μｍ以上且つ４．２μｍ以下の範囲内の波長域の赤外線強度の比は、図７の赤外線強度の比と温度の関係を示すグラフ図に示すように、常温から３００℃程度の温度範囲において、共にほぼ同じ状態で温度に依存して変化しており、この赤外線強度の比を検出することで、鍋の温度を検出することができるのである。
【００３２】
具体的には、赤外線強度検出手段１０において、検出素子部１２ａでは、上記２．１μｍ以上且つ２．４μｍ以下の範囲内の波長域の赤外線の赤外線強度を検出して温度検出手段１５側に出力し、検出素子部１２ｂでは、上記３．５μｍ以上且つ４．２μｍ以下の範囲内の波長域の赤外線の赤外線強度を検出して温度検出手段１５側に出力する。そして、温度検出手段１５は、夫々の検出素子部１２ａ，１２ｂで検出された夫々の赤外線強度の比を求め、予め記憶している図７に示すような赤外線強度の比と温度の関係から、被加熱物Ｎの温度を検出するのである。
【００３３】
そして、制御回路２０は、上記のように温度検出手段１５により被加熱物Ｎの温度を検出しながら、上記電源回路２１により磁界発生コイル３に供給される電力調整や電力供給開始又は停止等を行なって、電磁誘導コイル３の加熱出力制御を行なう出力制御手段１６が設けられ、この出力制御手段１６により、被加熱物Ｎの自動温度設定や、過昇温防止等を実施することができる。
【００３４】
また、上記のように選択される２つの波長域は、上記空気中のＣＯ2とＨ2Ｏにより吸収される赤外線の波長領域を避けた、１．５μｍ以上且つ１．８μｍ以下の範囲内、及び２．１μｍ以上且つ２．４μｍ以下の範囲内、及び３．５μｍ以上且つ４．２μｍ以下の範囲内、及び９μｍ以上且つ１１．５μｍ以下の範囲内において、夫々の範囲内から選択した２つの範囲内の波長域とする。
【００３５】
また、検出素子部１２ａ，１２ｂは、天板１に形成され上記赤外線を良好に透過させる窓部１３を介して、被加熱物Ｎから放射された赤外線を受光するように構成されている。そして、この窓部１３により、上記天板１が赤外線を良好に透過させることができない場合でも、天板１のフラットトップ形状を損なうことなく、その天板１下方に設けられた赤外線強度検出手段１０により良好に被加熱物Ｎから放射された赤外線を受光して、被加熱物Ｎの温度検出を良好に行なうことができる。
尚、天板１自身が上記赤外線を良好に透過させることができる場合には、この窓部を省略することができ、さらに、上記美観等の低下を許容する場合には、天板１に形成された開口を介して赤外線を受光するように構成しても構わない。
【００３６】
また、被加熱物Ｎから放射される赤外線を利用して温度を検出する場合、上記赤外線強度検出手段１０の取り付け位置及び取り付け方法も重要となる。特に、被加熱物Ｎの下方に上記赤外線強度検出手段１０の赤外線が入射される窓部１３等を設けた場合には、その窓部１３の透過率が、鍋Ｎからの煮零れ等による汚れにより低下することがある。また、互いに異なる２つの波長域における夫々の赤外線強度を検出する場合に、夫々の波長域の赤外線を、別の窓部等を介して受光すると、夫々の窓部の透過率低下の程度差によって、夫々の赤外線強度の比の関係を正確に認識することができなくなる。
【００３７】
そこで、本実施形態のクッキングヒータ装置１００は、同じ窓部１３の隣接した部位を透過した夫々の赤外線が、検出素子部１２ａ，１２ｂにより受光されるので、例えば窓部１３が汚れても、夫々の透過部位における透過率低下の程度差を小さくすることができ、その透過率低下の程度差に起因する夫々の赤外線強度の比の誤差を抑制し、被加熱物Ｎの温度を高精度で検出することができる。
【００３８】
〔別実施の形態〕
次に、本発明のクッキングヒータ装置の別の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〈１〉 クッキングヒータ装置において、自動温度設定機能又は過昇温防止機能を実施するために、被加熱物Ｎの温度を検出する場合には、その被加熱物Ｎの最も高温となる部位の温度を検出することが好ましく、本発明に係るクッキングヒータ装置において、被加熱物Ｎの最も高温となる部位の温度を検出する場合の構成について、以下に図３に基づいて説明する。
尚、図３に示すクッキングヒータ装置２００において、赤外線強度検出手段１０の赤外線の受光状態以外の構成については、上記実施の形態で説明した構成と同様であるため、説明を割愛する。
【００３９】
通常、環状の磁界発生コイル３により鍋等の被加熱物Ｎの底部を電磁誘導加熱する場合、被加熱物Ｎの底部の温度は、磁界発生コイル３の環状中心部に形成された開口上方よりも、その開口よりも外側である磁界発生コイル２の環状の直上方の方が高い場合がある。
よって、被加熱物Ｎの底面における磁界発生コイル３の直上方の部位から放射された赤外線強度を検出することで、被加熱物Ｎの最も高温となる部位の温度を検出することができる。
そこで、図３に示すクッキングヒータ装置２００において、磁界発生コイル３には磁界発生コイル３の一部の導線を偏らせて形成され上下方向に貫通する隙間部３ａが形成され、さらに、その隙間部３ａ上方の天板１には窓部１３が設けられている。そして、赤外線強度検出手段１０の検出素子部１２ａ，１２ｂは、被加熱物Ｎの磁界発生コイル３の直上方の部位から放射された赤外線を、上記窓部１３及び隙間部３ａを介して受光することができ、その被加熱物Ｎの最も高温となる部位の温度を検出することができ、例えば、制御回路２０において被加熱物Ｎの最高温度が、上限界温度又は設定温度となったことを瞬時に検出することができ、温度設定機能における応答性、及び過昇温防止機能における安全性を一層向上することができる。
【００４０】
〈２〉 上記実施の形態において、赤外線強度検出手段１０に、２つの検出素子部１２ａ，１２ｂを設けた例を示したが、別に、図４に示すように、１つの検出素子１２により本発明のクッキングヒータ装置を実現することもできる。
即ち、クッキングヒータ装置３００の磁界発生コイル３に隙間部３ａを設け、その下方に設けられたブラケット２６に隙間部３ａと同程度径を有する開口部２６ａを設け、その開口部２６ａの下方に１つの検出素子部１２を設ける。
そして、そのブラケット２６の開口部２６ａの下方に、上記実施の形態と同様の２つのフィルタ１１ａ，１１ｂを並設して有するフィルタ部材２５を設け、さらに、そのフィルタ部材２５を水平方向に摺動させて、一方のフィルタ１１ａを上記開口部２６ａと検出素子部１２との間のフィルタ設置部に設置する状態と、他方のフィルタ１１ｂを上記フィルタ設置部に設置する状態とを切り換える切換手段１４をブラケット２６の下面に固設する。
【００４１】
尚、この切換手段１４は、フィルタ部材２５の鉄製等の軸芯を取り巻くソレノイドに電流を流してフィルタ部材２５を摺動させるアクチュエータとして構成されているが、別に、軸芯をピストンに接続してエア駆動させるエアアクチュエータ、軸芯をボールネジに接続してギア駆動させるアクチュエータ等として構成することもできる。
【００４２】
また、半分がフィルタ１１ａの特性で、残り半分がフィルタ１１ｂの特性であるような円盤状のフィルタ部材を構成し、上記切換手段を、モータ等の回転駆動源を用いて円盤状のフィルタ部材を回転させ、夫々のフィルタの設置を切り換えるように構成しても構わない。
【００４３】
そして、温度検出手段１５は、このように構成された赤外線強度検出手段１０を用いて被加熱物Ｎの底部の温度を検出するに、まず、切換手段１４により、フィルタ１１ａを上記フィルタ設置部の位置に設置して、検出手段１２により、上記フィルタ１１ａを透過して入射される２．１μｍ以上且つ２．４μｍ以下の範囲内の波長域の赤外線の赤外線強度を検出する。次に、フィルタ１１ｂを上記フィルタ設置部の位置に設置して、検出手段１２により、上記フィルタ１１ｂを透過して入射される３．５μｍ以上且つ４．２μｍ以下の範囲内の波長域の赤外線の赤外線強度を検出する。このように温度検出手段１５は、１つの検出素子部１２において時間差を有して検出された２つの異なる波長域における夫々の赤外線強度の比から、被加熱物Ｎの温度を検出することができ、複数の検出素子部を設けた場合における感度の経年変化のずれによる検出誤差がなく、さらに低コスト化が可能である。
【００４４】
この実施形態においても、上記のように選択される２つの波長域は、上記空気中のＣＯ2とＨ2Ｏにより吸収される赤外線の波長領域を避けた、１．５μｍ以上且つ１．８μｍ以下の範囲内、及び２．１μｍ以上且つ２．４μｍ以下の範囲内、及び３．５μｍ以上且つ４．２μｍ以下の範囲内、及び９μｍ以上且つ１１．５μｍ以下の範囲内において、夫々の範囲内から選択した２つの範囲内の波長域とする。
【００４５】
〈３〉
上記実施の形態において、磁界発生コイル３により発生する磁界により、赤外線強度検出手段１０の検出誤差が発生する場合には、赤外線強度検出手段１０を電磁シールド部材で包囲することが好ましい。
【００４６】
〈４〉 上記実施の形態においては、本発明に係るクッキングヒータ装置に設けられる電気式加熱手段として、被加熱物の電磁誘導加熱を行なう磁界発生コイル３を設けた構成を説明したが、他に、電気式加熱手段としては、通電時に赤熱発光して被加熱物を加熱するハロゲンランプや、電気抵抗線を内蔵したシーズヒータ等を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 クッキングヒータ装置の設置状態を示す概略図
【図２】 図１に示すクッキングヒータ装置の部分側断面図
【図３】 別実施形態のクッキングヒータ装置の部分側断面図
【図４】 別実施形態のクッキングヒータ装置の部分側断面図
【図５】 赤外線波長領域における空気の赤外線透過度を示すグラフ図
【図６】 鍋の輻射スペクトル分布図
【図７】 赤外線強度の比と温度の関係を示すグラフ図
【符号の説明】
１ 天板
３ 磁界発生コイル（電気式加熱手段）
１０ 赤外線強度検出手段
１１ａ，１１ｂ フィルタ
１２ 検出素子
１２ａ，１２ｂ 検出素子
１３ 窓部
１５ 温度検出手段
１６ 出力制御手段
２０ 制御回路
２１ 電源回路
１００ クッキングヒータ装置
Claims (4)
- 被加熱物を加熱する電気式加熱部と、
前記被加熱物から放射された赤外線の赤外線強度を検出する赤外線強度検出手段と、
前記赤外線強度検出手段により検出された前記赤外線強度に基づいて、前記被加熱物の温度を検出する温度検出手段とを備えたクッキングヒータ装置であって、
前記赤外線強度検出手段が、互いに異なる波長域における夫々の赤外線強度を各別に検出するとともに、
前記温度検出手段が、前記赤外線強度検出手段により検出された前記互いに異なる波長域における夫々の赤外線強度の比から、前記被加熱物の温度を検出する構成で、
前記互いに異なる波長域が、１．５μｍ以上且つ１．８μｍ以下の範囲内、及び２．１μｍ以上且つ２．４μｍ以下の範囲内、及び３．５μｍ以上且つ４．２μｍ以下の範囲内、及び９μｍ以上且つ１１．５μｍ以下の範囲内から選択される互いに異なる２つの波長域であるクッキングヒータ装置。 - 前記電気式加熱部の上方に設けられ、少なくとも前記被加熱物が搭載される上面が平面状である天板を備え、
前記赤外線強度検出手段が、前記被加熱物から放射された前記赤外線を、前記天板の一部として形成された窓部を介して受光するように構成されている請求項１に記載のクッキングヒータ装置。 - 前記赤外線強度検出手段が、前記被加熱物から放射された前記赤外線を、前記電気式加熱部に形成された隙間部を介して受光するように構成されている請求項１又は２に記載のクッキングヒータ装置
- 前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記電気式加熱部の加熱出力制御を行なう出力制御手段を備えた請求項１から３の何れか１項に記載のクッキングヒータ装置。
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