JP4178966B2

JP4178966B2 - Cooker

Info

Publication number: JP4178966B2
Application number: JP2003012243A
Authority: JP
Inventors: 克徳財前; 直史中谷; 直昭石丸; 知也藤濤; 賢治竹中
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2023-01-21
Also published as: JP2004227838A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トッププレートに載置した鍋の反射率及び温度を精度良く検出することができる加熱調理器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鍋内の被加熱物を加熱する加熱調理器においては、被加熱物の温度とほぼ等価である鍋底面の温度を検出する方式として、鍋を載置するトッププレートを介して接触型温度センサのサーミスタで鍋底温度を間接的に検出する方式が一般的である。また、より応答性の良い検知方法として、鍋底面から放射される赤外線を検出して鍋底面の温度を直接検知する方法も知られている。この従来例を図１８で説明する。
【０００３】
本体上面にトッププレート１を設け、鍋２を載置する。この鍋２を電磁誘導加熱する加熱コイル３と、この加熱コイル３に高周波電流供給する高周波電流供給手段４と、温度を検出する赤外線センサ５と、この赤外線センサ５の出力から鍋２の底面温度を算出し、加熱コイル３に供給する電力を制御する制御手段６を設けている。２１は制御手段６へ電力を供給する直流電源、２２は商用電源、２３は全波整流手段、２４は、電源コンデンサ２５、共振コンデンサ２６、スイッチング素子２７から成るインバータである。このような加熱調理器では、トッププレート１は、強度を高めるため特殊組成のガラスを再加熱してガラス中に微細結晶を析出させた結晶化ガラス（例えば、「リシア系セラミックス」Ｌｉ_２Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２）が用いられており（図２に、その透過特性例のグラフ図を、代表的な赤外線窓材の透過特性とともに示す）、２．６μｍ以下の波長の赤外線は８０％以上透過し、３〜４μｍの波長の赤外線は３０％程度透過し、４μｍよりも長い波長の赤外線は殆ど通さない。
【０００４】
従って、４μｍ以下の波長成分でのみ、鍋２の底面温度を測定する必要があるが、一般的に調理時の鍋２の底面温度は、約３０℃〜２３０℃であり、この温度のピーク波長はステファン・ボルツマンの法則より６ミクロン〜１０ミクロンの波長である。（温度が高くなればなるほど加速度的に大きなエネルギを赤外線として放射する。図２のグラフ図下側に、その様子を３０℃、１００℃、２００℃について示す）。
【０００５】
絶対温度がＴ（Ｋ）である物体の表面からは赤外線を含めた電磁波が放射されているが、その単位時間当たりの総放射エネルギ量Ｅ（Ｗ／ｍ２）は、式（１）で表わされる。
【０００６】
式（１）…Ｅ＝εσＴ^４
ここでεは放射率、σはステファン・ボルツマン常数（５．６７×１０^−３Ｗ／ｍ^２・Ｋ^４）である。すなわち、あらゆる物質はその絶対温度の４乗に比例する強度の電磁波を放射している。
【０００７】
式（１）より約３００°Ｋ（３０℃）の常温の物体が放射するエネルギのピークは約１０μｍ付近（熱赤外域と呼ぶ）にある。一方、上記のようにトッププレート１が透過できる波長は４ミクロン以下の波長の赤外線であり、この４ミクロン以下の波長成分だけでは、約５７０°Ｋ（３００℃）の鍋２の底面からの赤外線放射エネルギでも３０％以下しか透過せず、赤外線センサ５に届く赤外線エネルギは微弱であり、従って、赤外線センサ５内の検出器で電気信号に変換するだけではＳ／Ｎ比が悪く、調理時の温度を測定するには、精度が良くなく、別の工夫が必要となる。その解決策として、赤外線センサ５とアンプと一体化する方法や、トッププレート１に窓材を埋め込んで上記問題を解決する方法（例えば、特許文献１参照）が提案されているが、多様な放射率を有する鍋種や多様な調理方法・調理シーンへの対応には言及されていない。物体表面に於ける赤外線の吸収、放射の最もよい理想的な物体は、黒体（Ｂｌａｃｋｂｏｄｙ）と呼ばれ、放射率は１である。
【０００８】
これに比べて一般の物体は、灰色体（ｇｒａｙｂｏｄｙ）と呼ばれ、放射率は１未満と０を超える値との間の値となる。この放射率を測定する主な方法には、放射率をキー入力する方法、既知の放射率の部位と比較して求める測定法、接触式温度計と併用する測定法、多色赤外線による測定法、環境温度切り換え法による測定法、ＦＴＩＲを用いた間接測定法、対象物に参照光（赤外線）を照射し、反射光から反射率を測定する方法などがある。
【０００９】
放射率をキー入力する方法は、鍋底の放射率を使用者が知っていないとキー入力することが出来ないし、操作が煩雑となる。既知の放射率の部位と比較して求める測定法は、あらかじめ「放射率」のわかっている「黒体スプレー」や「黒体テープ」等を鍋に塗布（あるいは貼り付けて）しておき、両方の部位を別々の赤外線センサあるいは赤外カメラ等で測定し、塗布していない部分との温度が等しくなるように「放射率」を設定する方法（例えば、特許文献２あるいは３参照）であり、実用的だが、鍋底に放射率が既知の黒色のモノを塗布する点が、汚れとして感じられ使用者に抵抗感を与える。接触式温度計と併用する測定法は、鍋底あるいはトッププレート１下に配したサーミスタ等の他の接触式温度測定手段により測定した測定値で、赤外線センサ５の出力を補正する方法であるが、鍋底に配置する方法は耐久性に乏しく、トッププレート１下に配する方法は鍋底とサーミスタとの温度差が大きく正確な補正を行うことは困難である。
【００１０】
多色赤外線による方法は、２波長の赤外線を用いて観測し、その出力比を演算する方法であり、放射率変動や外乱などの影響を受けにくい良い測定法である（例えば、特許文献４）が、原理的（複数の波長を使用し、波長間にある程度の帯域幅が必要である）に高温域（〜約８００℃）でないと測定が困難であると、共に、本発明のように使用できる波長帯域が限定される用途に用いるのは困難である。
【００１１】
環境温度切り換え法による測定法は、対象を赤外線で測定しようとする場合、対象が黒体ではないことから、赤外線センサに入射する赤外線には、対象からの放射だけでなく環境の放射を反射した成分も含まれていることを利用する。ここで、環境放射温度をＴａ［Ｋ］、対象の温度をＴｓ［Ｋ］、温度Ｔ［Ｋ］の黒体の放射エネルギをＴ（Ｔ）とすると、赤外線センサに入射する全放射エネルギＷ（Ｔｒ）は、式（２）のように表せる。
【００１２】
式（２）…Ｗ（Ｔｒ）＝εＷ（Ｔｓ）＋（１−ε）Ｗ（Ｔａ）
式（２）からも明らかなように、赤外線センサが測定しているのは対象の真の温度ではなく、実際には環境からの反射成分を誤差として含んだ温度である。ここで対象物をチャンバーや炉内に入れ、環境放射温度をステップ上に変化させた場合を考える。この際温度切り換えが十分高速であれば、対象の真の温度は変化しないが、環境からの反射成分は変化するため、赤外線センサで測定される温度は見かけ上変化することになる。この現象を利用することで、対象の放射率及び放射率による補正温度を算出できる。
【００１３】
具体的には、切り換え前後の環境放射温度をＴａ１、Ｔａ２、測定される見かけ上の温度をＴｒ１、Ｔｒ２として、それぞれ式（２）に代入することで得られる式（３）および式（４）を解くことにより、対象の放射率及び対象の真の温度を算出する。
【００１４】
式（３）…対象の放射率
ε＝１−｛Ｗ（Ｔｒ２）−Ｗ（Ｔｒ１）｝／｛Ｗ（Ｔａ２）−Ｗ（Ｔａ１）｝
式（４）…対象の真の温度
Ｗ（Ｔｓ）＝｛Ｗ（Ｔｒ１）−（１−ε）Ｗ（Ｔａ１）｝／ε
しかし、上記のように素早く環境温度を切り換える実用的な手段が加熱調理器では存在しないため、加熱調理器には適用できない。ＦＴＩＲを用いた間接測定法は、積分球をＦＴＩＲ装置に取り付け、室温でミラーを切り替えて試料に光を照射した場合、しない場合（リファレンス）の反射スペクトルを測定し、得られた分光反射率を、キルヒホッフの法則に基づいた関係式：放射率＝１−反射率に代入して、分光放射率および高温での全放射率を算出する方法であるが、装置が大がかりとなると共に、測定に時間を有するため、加熱調理器に用いることは困難である。
【００１５】
最後に反射光から反射率を測定する方法は、赤外線ＬＥＤなどの安価な光源から参照光を鍋２の底面に照射し、鍋２の底面から反射される赤外線の強度から鍋２の底面の反射率を測定する方法である（例えば、特許文献５あるいは６参照）。この測定法では非接触で測定が可能であると共に、大がかりな装置や、鍋底への黒体塗布等の前処理も必要がなく、加熱調理器における放射率（≒１−反射率）測定用として最適である。
【００１６】
【特許文献１】
特許第２８９７３０６号公報
【特許文献２】
特許第２８９５５８７号公報
【特許文献３】
特公平０６−０９１１４４号公報
【特許文献４】
特許第１６１４６７６号公報
【特許文献５】
特開平１１−２２５８８１号公報
【特許文献６】
特開２００２−７５６２４号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
図１８に示した従来構成の誘導加熱調理器は、トッププレート１を介して赤外線センサ５により鍋２の底面の温度を直接検知しているが、鍋２の底面からの赤外線放射エネルギの大部分はトッププレート１で吸収されてしまうため、Ｓ／Ｎ比が悪い計測になると共に、多様な反射率を持つ鍋の種類や、多様な調理シーンには対応できていない。
【００１８】
また、赤外線センサ５は一般的に周囲温度の影響を受けやすく、加熱コイル３やトッププレート１を介して伝わる鍋２からの伝導熱、スイッチング素子２７の発熱の輻射・対流
熱の影響などにより周囲温度が大きく変化するような加熱調理器本体内で、精度の良い放射温度を測定することは難しかった。
【００１９】
本発明の目的は、周囲温度の変化による影響を最小限にすることにより、鍋２の底面の温度を高精度に測定することができる加熱調理器を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、鍋を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに電力を供給する加熱手段と、前記加熱コイルの上部で鍋を載置するトッププレートと、前記トッププレート下面の下に前記下面と接触しないように配し前記鍋底面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受光面に装着した所定の帯域の波長の光を透過させるバンドパスフィルターと、前記赤外線センサの出力を増幅するアンプと、前記アンプの出力から前記鍋底面温度を算出する温度算出手段と、前記トッププレート下面の下に前記下面と接触しないように配し前記鍋へ赤外線を照射するＬＥＤである発光手段と、前記発光手段が照射した光が前記トッププレートを透過して得られる前記鍋からの反射光を測定する反射光測定手段と、前記反射光測定手段の出力から前記鍋底の赤外線反射率を算出する反射率算出手段と、前記反射率により前記アンプの出力を補正して得た前記温度算出手段の出力または補正した前記温度算出手段の出力に応じて前記加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段とを備え、前記発光手段の順方向電圧Ｖｆと順方向電流Ｉｆを検出し、前記順方向電圧Ｖｆと前記順方向電流Ｉｆの積が一定となるように前記順方向電圧Ｖｆあるいは／および順方向電流Ｉｆを制御するＶｆＩｆ一定化手段を設けた加熱調理器であって、前記ＶｆＩｆ一定化手段は、発光手段に直列接続された順方向電流Ｉｆ検知用抵抗と、前記発光手段及び前記検知用抵抗に直列接続されたＭＯＳ−ＦＥＴと、順方向電圧Ｖｆの測定値と順方向電流Ｉｆの測定値との積を基準電圧と比較して、前記順方向電圧Ｖｆと前記順方向電流Ｉｆの積が一定となるように、前記ＭＯＳ−ＦＥＴの出力を制御する比較器を備えた構成にし、非接触で精度良く鍋底の温度が測定できる加熱調理器としているものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、鍋を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに電力を供給する加熱手段と、前記加熱コイルの上部で鍋を載置するトッププレートと、前記トッププレート下面の下に前記下面と接触しないように配し前記鍋底面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受光面に装着した所定の帯域の波長の光を透過させるバンドパスフィルターと、前記赤外線センサの出力を増幅するアンプと、前記アンプの出力から前記鍋底面温度を算出する温度算出手段と、前記トッププレート下面の下に前記下面と接触しないように配し前記鍋へ赤外線を照射するＬＥＤである発光手段と、前記発光手段が照射した光が前記トッププレートを透過して得られる前記鍋からの反射光を測定する反射光測定手段と、前記反射光測定手段の出力から前記鍋底の赤外線反射率を算出する反射率算出手段と、前記反射率により前記アンプの出力を補正して得た前記温度算出手段の出力または補正した前記温度算出手段の出力に応じて前記加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段とを備え、前記発光手段の順方向電圧Ｖｆと順方向電流Ｉｆを検出し、前記順方向電圧Ｖｆと前記順方向電流Ｉｆの積が一定となるように前記順方向電圧Ｖｆあるいは／および順方向電流Ｉｆを制御するＶｆＩｆ一定化手段を設けた加熱調理器であって、前記ＶｆＩｆ一定化手段は、発光手段に直列接続された順方向電流Ｉｆ検知用抵抗と、前記発光手段及び前記検知用抵抗に直列接続されたＭＯＳ−ＦＥＴと、順方向電圧Ｖｆの測定値と順方向電流Ｉｆの測定値との積を基準電圧と比較して、前記順方向電圧Ｖｆと前記順方向電流Ｉｆの積が一定となるように、前記ＭＯＳ−ＦＥＴの出力を制御する比較器を備えたことによって、周囲温度に影響されずに、高精度に鍋の温度測定が出来る加熱調理器としているものである。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
（実施例１）
図１は本実施例における調理器の構成を示すブロック図である。本実施例の加熱調理器は、トッププレート１に載置し調理物を加熱調理する鍋２と、鍋２を加熱する加熱コイル３と、加熱コイル３に高周波電流を供給し、鍋２を加熱する加熱手段４と、トッププレート１下面に配し鍋２の底面から放射される赤外線を検知する赤外線センサ５と、赤外線センサ５の受光面に装着した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２８と、赤外線センサ５に一体化されその出力を増幅するアンプ２９と、このアンプ２９の出力から鍋２の底面温度を算出する温度算出手段３０と、同じくトッププレート１下面に配し鍋２へ参照用の赤外線を照射する発光手段３１と、鍋２の底面からの反射光を測定する反射光測定手段３２と、反射光測定手段３２の受光面に装着した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３３と、反射光測定手段３２の出力から鍋２の底面の反射率を算出する反射率算出手段３４と、発光手段３１内の発光素子のＶｆとＩｆの積を一定に保つＶｆＩｆ一定化手段３５と、温度算出手段３０と反射率算出手段３４の出力に応じて加熱コイル３に供給する電力を制御する制御手段３６を備え、トッププレート１を透して鍋２底面の赤外線反射率を算出することで、温度算出手段３０の出力を補正するようにしたものである。３７は冷却手段、３８は同温度制御手段、３９はトッププレート１中央の貫通穴に嵌め込んだ窓材である。
【００２４】
次に実施例１の動作を説明する。図示していない電源スイッチを投入し、操作スイッチで所定の温度を設定すると、制御手段３６が加熱手段４を制御して加熱コイル３に所定の電力を供給する。加熱コイル３に高周波電流が供給されると、加熱コイル３から誘導磁界が発せられ、トッププレート１上の鍋２が誘導加熱される。この熱によって鍋２の温度が上昇し、鍋２内の調理物が調理される。赤外線センサ５は受光した赤外線のエネルギに比例した電圧を出力するもので、熱応答型検出器であるボロメータ、熱電対を一点に集めたサーモパイル、焦電素子あるいは、量子型のＨｇＴｄＴｅやＩｇＡＳ等シリコン素子の検出器を用いている。従って、鍋２の温度が上昇すると鍋２の底面からの赤外線放射強度も強くなり、赤外線センサ５が受光する赤外線エネルギ量が増え、赤外線センサ５の出力信号電圧が高くなる。
【００２５】
上述したように、トッププレート１は４μｍ以下の波長の赤外線しか透過せず、赤外線センサ５に届く赤外線エネルギは微弱であるが、モジュールとして赤外線センサ５と一体化されたアンプ２９で５００〜５０００倍程度に増幅した後に出力すると共に、窓材３９をトッププレート１の貫通穴に埋め込むことで、Ｓ／Ｎ比を確保し、実用的な温度測定を可能としている。
【００２６】
また、測定誤差となるトッププレート１及び窓材３９自身から放射される赤外線をカットするため所定帯域の波長の光を透過させる（例えば、０．８〜６．５μｍ、上限波長は窓材３９もしくはトッププレート１の透過波長域とする）のバンドパスフィルター２８を赤外線センサ５の受光面に装着している。温度算出手段３０はアンプ２９の出力信号電圧から上記のステファン・ボルツマンの式を基にした不定積分式あるいは累乗形の近似式を用いて鍋２の底面温度を算出し、制御手段３６に送る。
【００２７】
次に、トッププレート１下面に配した発光手段３１が鍋２へ参照用の波長０．５〜１．５μｍの赤外線を照射し、鍋２の底面からの反射光を反射光測定手段３２が測定する。（図３に対象物（鍋２）の反射率と、その反射光による反射光測定手段の検知出力との関係をグラフ図で示す。対象物の反射率と検知出力は良好な比例関係にある。）そして、反射率算出手段３４が反射光測定手段３２の出力から鍋２の底面の反射率を算出する。この算
出した反射率（≒１−放射率）を入力して、制御手段３６が温度算出手段３０出力を補正することで、鍋底の非接触で高度な温度測定が可能となり、微妙な火加減が出来る加熱調理器としている。なお、測定誤差となる上記波長域以外の光は、反射光測定手段３２の受光面に装着したバンドパスフィルター３３がカットする。
【００２８】
また、以上の構成でも基本的な温度測定は可能であるが、前述のように、赤外線センサ５は一般的に周囲温度の影響を受けやすいので、冷却手段３７でセンサの周囲から冷却し、温度制御手段３８が、この冷却温度を制御して、より精度が良く、安定した温度測定が出来るようにしている。
【００２９】
しかし、発光手段３１内の発光素子、例えば赤外ＬＥＤは、図４のグラフ図（ａ）に示すように、周囲温度により、そのＶｆ及びＩｆが大きく影響されるため、その積に依る放射束（単位時間あたりに電搬される放射エネルギ［Ｗ］）は図４（ｂ）に示すように、周囲温度により、大きく変化してしまう。
【００３０】
従って、加熱コイル３やトッププレート１を介して伝わる鍋２からの伝導・輻射・対流熱により周囲温度が大きく変化する加熱調理器本体内では、冷却だけでは測定誤差を完全に抑制することは困難である。（ただ、参照光の波長０．５〜１．５μｍでは、トッププレート１の反射率：ρは略々０に近く、低い値を示すので、トッププレート１からの反射による散乱光の影響は少ない。また、波長０．５〜１．５μｍの赤外線はトッププレート１で殆ど減衰することがなく、８０％を越える量が透過する。）ＶｆＩｆ一定化手段３５は、このような問題を解決するため、発光手段３１内の発光素子のＶｆとＩｆの積を常に一定に保つことで、放射束を一定に保ち、正確な反射率測定を行えるようにしている。
【００３１】
また、発光手段３１内の発光素子と反射光測定手段３２内の受光素子の取り付け角度は、図５に示す、反射の法則θ_１＝θ_１‘及び屈折の法則ｎ_１ｓｉｎθ_１＝ｎ_２ｓｉｎθ_２（前述のように、θ_２による影響は慨零なので、θ_１＝θ_１‘が支配的となる）と鍋までの距離の変化ｌ（ｍｍ）を考慮して、最大反射光が得られるように決定する。
【００３２】
図６はＶｆＩｆ一定化手段３５の構成の一例を示したブロック図である。図６で４１は直流電源、４２は発光手段３１のＶｆを測定するＶｆ測定手段、４３は電流検知抵抗、４４はこの抵抗４３の両端の電圧を測定することで発光手段３１のＩｆを測定するＩｆ測定手段、４５はＶｆ測定手段の出力とＩｆ測定手段の出力と積の演算を行う演算器、４６は基準電源、４７はこの基準電源の基準電圧値と演算器４５の出力を比較する比較器、４８はアンプである。比較器４７が基準電圧値と比較して、ＶｆとＩｆの積が一定となるようにアンプ４８の出力を制御する。
【００３３】
従って、ＶｆとＩｆの積を常に一定に保つことができ、発光手段３１から照射される放射束も常に一定となり、正確な反射率測定が可能となる。図７のグラフ図にＶｆとＩｆの積を一定に保った場合の放射束の測定例を示す。放射束は原理的に発光素子の電力に比例するので、ＶｆとＩｆの積を一定に保つと非常にフラットな特性となり、周囲温度への依存性がなくなり、良好な反射光測定が可能となる。
【００３４】
以上に述べたように、特に本実施例１によれば、制御手段３６は、温度算出手段３０の出力する温度信号を、反射率算出手段３４の出力する反射率信号によって補正した正確で応答性の良い検知温度によって、加熱コイル３に供給する電力を制御して、鍋２の底面温度が設定された温度になり、調理時に必要な微妙な火加減を実現できるものである。
【００３５】
なお、窓材３９を埋め込むために空けた貫通穴による、トッププレート１の強度低下は、既出願の特許にも述べられているが、貫通穴周辺を下から支持する支持台（図示せず）
で補強改善してある。
【００３６】
また、本実施例では窓材３９を用いたが、既出願の特許にも述べられているように、窓材を用いずトッププレートの透過光だけでも鍋２の底面温度及び反射率の測定は可能である。
【００３７】
なお、赤外線センサ５とアンプ２９を一体化しない方法も考えられるが、一体化して赤外線センサ５の検知出力を直ちに増幅してから、配線出力した方がＳ／Ｎ比及び耐ノイズ性の向上が図れるのは自明の理である。
【００３８】
また、ＶｆＩｆ一定化手段３５を用いれば、冷却手段３７と、同温度制御手段３８は加熱コイル３を冷却する冷却ファンで代用できる。
【００３９】
なお、鍋側面の反射率を測定し、赤外線センサによる温度測定値を補正する製品も実用化されているが、側面の測定には様々な障害物、例えば、鍋から生じる水蒸気や、調理用材料、ボール等の調理器具があり、測定不可能となる場合が存在するため、鍋底面の反射率を測定する本発明の方式の方が優れており、構成上からも別の技術であるのは、明らかである。
【００４０】
（実施例２）
本実施例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。この実施例２は、ＶｆＩｆ一定化手段３５に、ＯＰアンプとバイポーラトランジスタあるいはＭＯＳ−ＦＥＴあるいはダーリントントランジスタのいずれかをスイッチング素子として用いた点が上記の実施例１とは異なるものであり、この点を中心に説明する。
【００４１】
図８は、ＶｆＩｆ一定化手段３５にＭＯＳ−ＦＥＴを用いた１例を示した回路図である。図８で５１、５２、５３、５４は電流制限抵抗、５５は発光手段３１の電流Ｉｆを検知する抵抗、５６はＶｆを測定するＶｆ測定手段、５７はＶｆ測定手段の出力とＩｆ検知抵抗５５の両端の電圧との積の演算を行う掛算器、５８は基準電源、５８はこの基準電源５８の基準電圧値と掛算器５７の出力を比較する比較器、６０はＭＯＳ−ＦＥＴである。比較器５９が基準電圧値と比較して、ＶｆとＩｆの積が一定となるようにＭＯＳ−ＦＥＴ６０の出力を制御する。従って、ＶｆとＩｆの積を常に一定に保つことができ、発光手段３１から照射される放射束も常に一定となり、正確な反射率測定が可能となる。
【００４２】
なお、上記の回路ではスイッチング素子を駆動する電流もＩｆ検知用の抵抗５５に流れるため、駆動電力が一番低いＭＯＳ−ＦＥＴを用いた時が、ＶｆとＩｆとの積を一定化する精度が一番良くなる。
【００４３】
また、検出抵抗５５の値には、基準電源５８の基準電圧Ｖｓ毎に、Ｖｆ×Ｉｆ＝Ｗｒを周囲温度に対してフラットな特性に出来る最適値が存在する。例えば、Ｖｓ＝２．４１９［Ｖ］では、図９のグラフ図に示すように、Ｒ_５５＝５０Ωの時がもっともフラットで最適な温度特性を得られる。
【００４４】
（参考例１）
本参考例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。図１０は、ＶｆＩｆ一定化手段３５の構成の一例を示した回路図である。図１０で６１、６２は電圧分割抵抗、６３はシャントレギュレータで、ＶｆとＩｆ検知抵抗５５の両端電圧との和が、内部の基準電圧値Ｖｓｓ×Ｒ６２／（Ｒ６１＋Ｒ６２）の値と等しくなるように動作する。６４は発振防止用のバイパスコンデンサで１００ｐＦ以上
の値である。図４（ａ）のグラフ図に示すように、ＩｆとＶｆは正負逆の温度特性を持っている。−２０℃〜＋７５℃の温度範囲で、Ｖｆは約−２．９ｍＶ／℃、Ｉｆは約＋０．４ｍＡ／℃である。
【００４５】
従って、上記回路構成に於いて、ＶｆとＩｆとの和を常に一定に保つことで、発光手段３３から照射される放射束も慨一定となり、正確な反射率測定が可能となる。
【００４６】
本参考例では特に、シャントレギュレータ１石と数本の抵抗というシンプルな回路構成で、ＶｆＩｆ一定化手段３５を構成できるので、安価な加熱調理器を実現できるものである。
【００４７】
（参考例２）
本参考例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。この参考例２は、シャントレギュレータとフォトカプラを用いた点が上記の実施例１及び参考例１とは異なるものであり、この点を中心に説明する。
【００４８】
図１１は、ＶｆＩｆ一定化手段３５の構成の一例を示した回路図である。図１１で、７０はフォトカプラで、ＶｆとＩｆ検知抵抗５５の両端の電圧との和が、シャントレギュレータ６３内部の基準電圧値Ｖｓｓ×Ｒ６２／（Ｒ６１＋Ｒ６２）の値と等しくなるようにフォトトランジスタ７０は駆動される。７１は５００ｋＨｚ対応パルス幅制御型スイッチング電源コントローラＩＣで、出力段がトーテムポール構造になっていることで、ピーク出力電流が１．２Ａ（ＭＡＸ）あり、スイッチング素子であるＭＯＳ−ＦＥＴ７２を５００ｋＨｚまでダイレクトに駆動することができる。７３はトランス、７４、７５は整流ダイオード、７６はチョークコイル、７７は電解コンデンサ、７８、７９は負荷抵抗である。スイッチング電源コントローラＩＣ７１とＭＯＳ−ＦＥＴ７２とシャントレギュレータ６３等が、いわゆるフォワード型スイッチングレギュレータとして動作し、所定の値の安定した直流電圧を出力する。従って、ＶｆとＩｆとの和を常に一定に保たれ、発光手段３１から照射される放射束も慨一定となり、正確な反射率測定が可能となる。
【００４９】
本参考例では特に、フォトカプラ７０で直流電源４１から電源を供給する回路群と、ＶｆＩｆ一定化手段３５のＶｆとＩｆとの和を比較する回路群へ供給する電源を分離した構成となるの、加熱手段４等から回り込むノイズを遮断でき、より安定した正確な反射率測定が可能となる。
【００５０】
なお、電解コンデンサ７７と負荷抵抗７８の間に、フィルタ回路を挿入した方が、より耐ノイズ性が向上する。
【００５１】
（参考例３）
本参考例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。この参考例３は、Ｉ−Ｖ変換回路で反射光を検知する点が上記の実施例１とは異なるものであり、この点を中心に説明する。図１２は本参考例の構成を示す要部のブロック図である。図１２で３２は受光手段、３４は反射光測定手段、８０はＩ−Ｖ変換回路である。受光手段３２の電流出力を、Ｉ−Ｖ変換回路８０で大きな電圧出力に変換して出力することで、Ｓ／Ｎ比を高め、精度の良い反射率測定が行える。
【００５２】
（参考例４）
本参考例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。この参考例４は、Ｉ−Ｖ変換回路に、フォトトランジスタあるいはフォトダイオードいずれかを検知素子に用いた点が上記の参考例３とは異なるものであり、この点を中心に説明する。
【００５３】
図１３は本参考例の構成を示すＩ−Ｖ変換回路部の回路図である。図１３で３２は受光手段でフォトトランジスタ、８１は電流制限抵抗、８２は増幅度すなわちＩ−Ｖ変換係数を決定する抵抗、８３はバイアス電源、８４はＯＰアンプである。ＯＰアンプ８４の出力には、抵抗８５と電解コンデンサ８６からなるローパスフィルタと、負荷抵抗８８を接続している。受光手段であるフォトトランジスタ３２から流れ出した反射光に比例する電流Ｉｒｄは、抵抗８１を経て、ほぼ全て抵抗８２に流れ、抵抗８２の両端にＩｒｄ×Ｒ８５の電位差を発生させる、ＯＰアンプ８４のマイナス端子は、バイアス電源電圧Ｖｂｂと同電位に保たれるので、バイアス電圧Ｖｂｂ−Ｉｒｄ×Ｒ_８５が出力端Ｖｏより出力される。受光手段３２の電流出力を、ＯＰアンプ８４と抵抗８２で大きな電圧出力に変換して出力することで、Ｓ／Ｎ比を高め、より精度の良い反射率測定が行える。
【００５４】
なお、フォトトランジスタ３２を、フォトダイオードに置き換えても同様に動作する。
【００５５】
また、一般的には、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３５は受光手段内３２の受光素子の受光面に装着済みで供給販売される。
【００５６】
（参考例５）
本参考例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。この参考例５は、フォトダイオードの反射光検知回路部を、ゼロ・バランス型あるいは逆バイアス型あるいは電荷増幅型のいずれかとした点が上記の参考例４とは異なるものであり、この点を中心に説明する。
【００５７】
図１４は本参考例における光検知回路部の構成を示す回路図である。図１４（ａ）はゼロ・バランス型の基本回路で、ＯＰアンプ９１の仮想接地点にフォトダイオード３２を電流源として接続する。抵抗９１はＩ−Ｖ変換及び負帰還用の抵抗で、出力Ｖｏには、Ｖｏ＝−Ｉｓｄ×Ｒ９１の電圧が発生する。フォトダイオード３２の逆電流の影響が無くなるので、入力反射光量と出力Ｖｏとの直線性が良い。
【００５８】
一方、図１４（ｂ）は逆バイアス型の基本回路で、フォトダイオード３２に、抵抗９３とコンデンサ９４及びバイアス電圧Ｖｂｂで逆バイアスをかけているのを除けば、図１４（ａ）の回路と同じ動作を行う。逆バイアス電圧Ｖｂｂをかけることにより、フォトダイオード３２の接合容量Ｃｊが小さくなるので、高速動作が行え、反射光量の変化への応答性が良くなる。
【００５９】
最後に、図１４（ｃ）は電荷増幅型の基本回路で、負帰還抵抗９１に代わりコンデンサ９５を使用し、光電流を積分する。フォトダイオード３２に流れた光電流Ｉｓｄは、帰還コンデンサ９５に蓄えられ、Ｖｏ＝−１／Ｃ∫_０ ^ｔＩ（ｔ）ｄｔ＝−Ｑ（ｔ）／ｄｔの出力電圧を期間ｔの間に発生する。スイッチ９６はこの電圧を０にリセットし、積分動作を開始する時にＯＮし、積分動作中はＯＦＦしている。
【００６０】
本参考例では特に、フォトダイオードの反射光検知回路部を、ゼロ・バランス型あるいは逆バイアス型あるいは電荷増幅型のいずれかとすることで、発射光量に応じた電圧Ｖｏが出力端より出力される。受光手段であるフォトダイオードの３２の光電流出力を、ＯＰアンプ９２と帰還素子である抵抗９１あるいはコンデンサ９５で大きな電圧出力に変換して出力することで、Ｓ／Ｎ比を高め、より精度の良い反射率測定が行えるものである。
【００６１】
（参考例６）
本参考例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。この参考例６は、オフセット及びゼロ・ドリフトを補正する回路を加えた
点が上記の参考例５とは異なるものであり、この点を中心に説明する。
【００６２】
図１５は本参考例における光検知回路部の構成を示す回路図である。図１５で９７はゼロ校正用スイッチで、数ｍＳに１回程度、ａ接点側すなわちアース電位に閉じ、オフセット電圧Ｒ９１×Ｖｏｓのみを測定する。光電流の測定時はｂ接点側に閉じていて、Ｖｏ＝Ｒ９１×（Ｖｏｓ＋Ｉｓｄ）の出力電圧を発生する。従って、ａ接点側に閉じている期間の電圧をオフセット・及びゼロドリフト校正値としてメモリー記憶させておき、測定時にＶｏより除算して影響を相殺させる。以上の動作により、理想的なＩ−Ｖ変換特性が得られ、正確な反射光測定が行える。
【００６３】
（参考例７）
本参考例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。この参考例７は、サーミスタで受・発光素子および周辺温度を測定し補正する点が上記の実施例とは異なるものであり、この点を中心に説明する。
【００６４】
図１６は本参考例における構成を示すブロック図である。図１６で１００はサーミスタ、１０１は周囲温度算出手段である。制御手段１０２は温度算出手段３０出力する温度信号を、反射率測定手段３５の出力する反射率信号と、この周囲温度算出手段１０１の出力する周囲温度信号で補正することで、正確で応答性の良い検知温度が得られると共に、この検知温度で加熱コイル３に供給する電力を制御して、鍋２の底面温度が設定された温度になり、調理時に必要な微妙な火加減を実現できるものである。
【００６５】
（参考例８）
本参考例は、調理器としての基本構成は実施例１と同様であり、基本構成についての説明は省略する。この参考例８は、バイアスレベル追従回路を追加し、暗電流や外乱光や受・発光素子及び回路の温度ドリフトをキャンセルする点が上記の実施例とは異なるものであり、この点を中心に説明する。
【００６６】
図１７は本参考例におけるバイアスレベル追従回路を追加したＩ−Ｖ変換回路部の回路図である。図１７で１０３〜１０９は抵抗、１１０はＯＰアンプ、１１１は電解コンデンサである。以上の構成により、ＯＰアンプ９２のプラス端子へ加えるバイアス電圧Ｖｂｂを入力光の変化より、抵抗１０８と電解コンデンサ１１１の時定数分だけ遅らせて追従させることにより、Ｖｏの変化分で光量を検出する。
【００６７】
従って、外乱光、暗電流、漏れ電流、温度特性等の影響を相殺することが可能となり、鍋種によっては調理中に鍋が動き、高反射率部と低反射率部との比で出力が大きく変わったり、距離が変わって、算出した反射率のばらつきが大きくなるような場合でも、Ｖｏの変化分で光量を検出することで影響をキャンセルし、安定して、より高精度に鍋の温度測定ができる誘導加熱調理器としているものである。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように本発明の発明は、本発明は、鍋を加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに電力を供給する加熱手段と、前記加熱コイルの上部で鍋を載置するトッププレートと、前記トッププレート下面の下に前記下面と接触しないように配し前記鍋底面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受光面に装着した所定の帯域の波長の光を透過させるバンドパスフィルターと、前記赤外線センサの出力を増幅するアンプと、前記アンプの出力から前記鍋底面温度を算出する温度算出手段と、前記トッププレート下面の下に前記下面と接触しないように配し前記鍋へ赤外線を照射するＬＥＤである発光手段と、前記発光手段が照射した光が前記トッププレートを透過して得られる前記鍋からの反射光を測定する反射光測定手段と、前記反射光測定手段の出力から前記鍋底の赤
外線反射率を算出する反射率算出手段と、前記反射率により前記アンプの出力を補正して得た前記温度算出手段の出力または補正した前記温度算出手段の出力に応じて前記加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段とを備え、前記発光手段の順方向電圧Ｖｆと順方向電流Ｉｆを検出し、前記順方向電圧Ｖｆと前記順方向電流Ｉｆの積が一定となるように前記順方向電圧Ｖｆあるいは／および順方向電流Ｉｆを制御するＶｆＩｆ一定化手段とを備えた加熱調理器であって、前記ＶｆＩｆ一定化手段は、発光手段に直列接続された順方向電流Ｉｆ検知用抵抗と、前記発光手段及び前記検知用抵抗に直列接続されたＭＯＳ−ＦＥＴと、順方向電圧Ｖｆの測定値と順方向電流Ｉｆの測定値との積を基準電圧と比較して、前記順方向電圧Ｖｆと前記順方向電流Ｉｆの積が一定となるように、前記ＭＯＳ−ＦＥＴの出力を制御する比較器を備えたことによって非接触で高精度に鍋の温度測定ができる誘導加熱調理器が実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における本実施例における調理器の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施例２におけるトッププレート及び窓材の赤外線透過特性グラフ
【図３】本発明の実施例における鍋の反射率と、その反射光による反射光測定手段の検知出力との関係を示すグラフ
【図４】（ａ）本発明の実施例における発光素子のＶｆとＩｆの周囲温度による変化量を示すグラフ
（ｂ）本発明の実施例における発光素子の放射束の周囲温度による変化量を示すグラフ
【図５】本発明の実施例における発光素子と受光素子の取付角度を示す要部断面図
【図６】本発明の実施例におけるＶｆＩｆ測定手段の構成を示すブロック図
【図７】本発明の実施例における発光素子の放射束の周囲温度に対する安定度を示すグラフ
【図８】本発明の実施例におけるＶｆＩｆ測定手段にＭＯＳ−ＦＥＴを用いた場合の回路図
【図９】本発明の実施例における発光素子の電力の周囲温度に対する安定度を示すグラフ
【図１０】本発明の参考例におけるＶｆＩｆ測定手段にシャントレギュレータを用いた場合の回路図
【図１１】本発明の参考例におけるＶｆＩｆ測定手段にフォトカプラとシャントレギュレータを用いた場合の回路図
【図１２】本発明の参考例におけるＩ−Ｖ変換回路を用いた反射光測定手段の構成を示すブロック図
【図１３】本発明の参考例におけるＩ−Ｖ変換回路図
【図１４】（ａ）本発明の参考例における反射光検知部のゼロ・バランス型回路図
（ｂ）本発明の参考例における反射光検知部の逆バイアス型回路図
（ｃ）本発明の参考例における反射光検知部の電荷増幅型回路図
【図１５】本発明の参考例における反射光検知部のオフセット及びゼロ・ドリフトを補正回路を追加した回路図
【図１６】本発明の参考例７における本参考例における調理器の構成を示すブロック図
【図１７】本参考例におけるバイアスレベル追従回路を追加したＩ−Ｖ変換回路部の回路図
【図１８】従来における誘導加熱調理器を示すブロック図
【符号の説明】
１トッププレート
２鍋
３加熱コイル
５赤外線センサ
２８バンドパスフィルタ
２９アンプ
３０温度算出手段
３１温度算出手段
３２発光手段
３３反射光測定手段
３４反射率算出手段
３５ＶｆＩＦ一定化手段
３６制御手段
３７冷却手段
３９窓材
５７掛算器
６０ＭＯＳ−ＦＥＴ
６３シャントレギュレータ
７０フォトカプラ
８０Ｉ−Ｖ変換回路
８４ＯＰアンプ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a cooking device that can accurately detect the reflectance and temperature of a pan placed on a top plate.
[0002]
[Prior art]
  In a heating cooker that heats the object to be heated in the pan, as a method of detecting the temperature of the bottom surface of the pan that is substantially equivalent to the temperature of the object to be heated, a contact-type temperature sensor is installed via a top plate on which the pan is placed. A method of indirectly detecting the pan bottom temperature with a thermistor is common. Further, as a detection method with better response, a method of directly detecting the temperature of the pan bottom by detecting infrared rays emitted from the pan bottom is also known. This conventional example will be described with reference to FIG.
[0003]
  A top plate 1 is provided on the upper surface of the main body, and a pan 2 is placed thereon. A heating coil 3 that electromagnetically heats the pan 2, a high-frequency current supply means 4 that supplies a high-frequency current to the heating coil 3, an infrared sensor 5 that detects temperature, and a bottom surface temperature of the pan 2 from the output of the infrared sensor 5 And a control means 6 for controlling the power supplied to the heating coil 3 is provided. Reference numeral 21 denotes a DC power supply for supplying power to the control means 6, 22 a commercial power supply, 23 a full-wave rectifying means, and 24 an inverter comprising a power supply capacitor 25, a resonance capacitor 26, and a switching element 27. In such a heating cooker, the top plate 1 is a crystallized glass (for example, “lithia ceramics” Li) in which a glass having a special composition is reheated to precipitate fine crystals in the glass in order to increase the strength.₂O-Al₂O₃-SiO₂(FIG. 2 shows a graph of an example of transmission characteristics thereof together with the transmission characteristics of typical infrared window materials). Infrared rays having a wavelength of 2.6 μm or less are transmitted by 80% or more. Infrared light having a wavelength of 4 μm transmits about 30%, and infrared light having a wavelength longer than 4 μm hardly passes.
[0004]
  Therefore, it is necessary to measure the bottom temperature of the pan 2 only with a wavelength component of 4 μm or less, but generally the bottom temperature of the pan 2 during cooking is about 30 ° C. to 230 ° C., and the peak wavelength of this temperature Is a wavelength of 6 to 10 microns according to Stefan-Boltzmann law. (The higher the temperature, the higher the energy is radiated as infrared rays. The lower part of the graph of FIG. 2 shows the state at 30 ° C., 100 ° C., and 200 ° C.).
[0005]
  An electromagnetic wave including infrared rays is radiated from the surface of an object whose absolute temperature is T (K), and the total amount of radiant energy E (W / m 2) per unit time is expressed by Equation (1). .
[0006]
  Formula (1) ... E = εσT⁴
  Where ε is the emissivity, σ is the Stefan-Boltzmann constant (5.67 × 10^-3W / m²・ K⁴). That is, every substance emits an electromagnetic wave having an intensity proportional to the fourth power of its absolute temperature.
[0007]
  From Equation (1), the peak of energy emitted by an object at room temperature of about 300 ° K (30 ° C.) is around about 10 μm (referred to as the thermal infrared region). On the other hand, the wavelength that can be transmitted through the top plate 1 as described above is infrared light having a wavelength of 4 microns or less, and infrared light from the bottom of the pan 2 at about 570 ° K (300 ° C.) with only the wavelength component of 4 microns or less. Even if the radiant energy is transmitted through only 30% or less, the infrared energy that reaches the infrared sensor 5 is weak. Therefore, the S / N ratio is poor only by converting it into an electrical signal with the detector in the infrared sensor 5, and during cooking. In order to measure temperature, accuracy is not good and another device is required. As a solution, a method of integrating the infrared sensor 5 and the amplifier and a method of solving the above problem by embedding a window material in the top plate 1 (for example, see Patent Document 1) have been proposed. No mention is made of the response to various kinds of cooking methods and cooking scenes. An ideal object having the best absorption and emission of infrared rays on the object surface is called a black body and has an emissivity of 1.
[0008]
  In contrast, a general object is called a gray body, and the emissivity is a value between less than 1 and greater than 0. The main methods for measuring this emissivity are the method of keying in the emissivity, the measurement method obtained by comparing with a known emissivity part, the measurement method used in combination with a contact thermometer, and the measurement method using polychromatic infrared There are a measurement method using an environmental temperature switching method, an indirect measurement method using FTIR, a method of irradiating an object with reference light (infrared rays), and measuring reflectance from reflected light.
[0009]
  In the method of keying in the emissivity, the user cannot input the key unless the user knows the emissivity of the pan bottom, and the operation becomes complicated. The measurement method to be calculated by comparing with the site of known emissivity is to apply (or paste) a “black body spray” or “black body tape” with known “emissivity” to the pan in advance. It is a method (see, for example, Patent Document 2 or 3) in which both sites are measured with separate infrared sensors or infrared cameras, and the temperature is set equal to the temperature of the uncoated part. Although it is practical, the point that a black thing with a known emissivity is applied to the bottom of the pan is felt as dirt and gives a sense of resistance to the user. The measuring method used in combination with the contact-type thermometer is a method of correcting the output of the infrared sensor 5 with a measured value measured by other contact-type temperature measuring means such as a thermistor disposed under the pan bottom or the top plate 1, The method of arranging at the bottom of the pan is poor in durability, and the method of arranging under the top plate 1 has a large temperature difference between the pan bottom and the thermistor, and it is difficult to perform accurate correction.
[0010]
  The method using multi-color infrared is a method of observing using two wavelengths of infrared rays and calculating the output ratio, and is a good measurement method that is not easily affected by emissivity fluctuation or disturbance (for example, Patent Document 4). However, it is difficult to measure unless it is in a high temperature range (up to about 800 ° C) in principle (using a plurality of wavelengths and a certain amount of bandwidth between the wavelengths). It is difficult to use in applications where the wavelength band that can be produced is limited.
[0011]
  In the measurement method using the environmental temperature switching method, when an object is to be measured with infrared rays, the object is not a black body. Therefore, the infrared rays incident on the infrared sensor reflect not only the radiation from the subject but also the environmental radiation. Utilize that ingredients are included. Here, assuming that the ambient radiation temperature is Ta [K], the target temperature is Ts [K], and the radiation energy of the black body at temperature T [K] is T (T), the total radiation energy W ( Tr) can be expressed as Equation (2).
[0012]
  Formula (2)... W (Tr) = εW (Ts) + (1−ε) W (Ta)
As is clear from equation (2), the infrared sensor measures not the true temperature of the object, but actually the temperature that includes the reflected component from the environment as an error. Consider a case where the object is placed in a chamber or furnace and the ambient radiation temperature is changed stepwise. At this time, if the temperature switching is sufficiently fast, the true temperature of the object does not change, but the reflected component from the environment changes, so the temperature measured by the infrared sensor changes apparently. By using this phenomenon, the target emissivity and the corrected temperature based on the emissivity can be calculated.
[0013]
  Specifically, equations (3) and (4) obtained by substituting into the equation (2), respectively, that the ambient radiation temperatures before and after switching are Ta1 and Ta2, and the apparent temperatures to be measured are Tr1 and Tr2. To calculate the emissivity of the object and the true temperature of the object.
[0014]
  Formula (3) ... Target emissivity
      ε = 1− {W (Tr2) −W (Tr1)} / {W (Ta2) −W (Ta1)}
  Formula (4) ... The true temperature of the object
      W (Ts) = {W (Tr1)-(1-ε) W (Ta1)} / ε
However, since there is no practical means for quickly switching the environmental temperature as described above, the cooking device cannot be applied to the cooking device. The indirect measurement method using FTIR measures the reflection spectrum when the integrating sphere is attached to the FTIR device, the mirror is switched at room temperature, and the sample is irradiated with light (reference), and the spectral reflectance obtained is measured. , A relational expression based on Kirchhoff's law: Emissivity = 1-Substituting into reflectivity to calculate spectral emissivity and total emissivity at high temperature. Therefore, it is difficult to use in a cooking device.
[0015]
  Finally, the reflectance is measured from the reflected light by irradiating the bottom surface of the pan 2 with reference light from an inexpensive light source such as an infrared LED, and reflecting the bottom surface of the pan 2 from the intensity of infrared rays reflected from the bottom surface of the pan 2. This is a method of measuring the rate (see, for example, Patent Document 5 or 6). This measurement method allows non-contact measurement and does not require a large-scale device or pretreatment such as black body coating on the bottom of the pan. For measuring emissivity (≈1-reflectance) in a cooking device. Is optimal.
[0016]
[Patent Document 1]
    Japanese Patent No. 2897306
[Patent Document 2]
    Japanese Patent No. 2895587
[Patent Document 3]
    Japanese Patent Publication No. 06-091144
[Patent Document 4]
    Japanese Patent No. 1614676
[Patent Document 5]
    Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-225881
[Patent Document 6]
    JP 2002-75624 A
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
  In the induction heating cooker having the conventional configuration shown in FIG. 18, the temperature of the bottom surface of the pan 2 is directly detected by the infrared sensor 5 through the top plate 1, but most of the infrared radiation energy from the bottom surface of the pan 2. Is absorbed by the top plate 1, which results in a measurement with a poor S / N ratio, and does not support various kinds of pans having various reflectances and various cooking scenes.
[0018]
  The infrared sensor 5 is generally susceptible to ambient temperature, and the conduction heat from the pan 2 transmitted through the heating coil 3 and the top plate 1 and the radiation and convection of the heat generated by the switching element 27.
Precise radiant temperature in the heating cooker body where the ambient temperature changes greatly due to the influence of heat, etc.MeasurementIt was difficult to do.
[0019]
  The objective of this invention is providing the heating cooker which can measure the temperature of the bottom face of the pan 2 with high precision by minimizing the influence by the change of ambient temperature.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention includes a heating coil for heating a pan, heating means for supplying power to the heating coil, a top plate for placing the pan on the heating coil, and a contact with the lower surface below the lower surface of the top plate An infrared sensor that detects infrared rays emitted from the bottom surface of the pan, a band-pass filter that is attached to the light-receiving surface of the infrared sensor and transmits light of a predetermined band wavelength, and an output of the infrared sensor. An amplifier for amplifying, temperature calculating means for calculating the temperature of the bottom of the pan from the output of the amplifier, and light emitting means for irradiating the pan with infrared light so as not to be in contact with the lower surface of the lower surface of the top plate Reflected light measuring means for measuring the reflected light from the pan obtained by transmitting the light irradiated by the light emitting means through the top plate, and the reflected light measuring hand According to the output of the temperature calculation means obtained by correcting the output of the amplifier by the reflectance, or the output of the corrected temperature calculation means. Control means for controlling the power supplied to the heating coil, detects the forward voltage Vf and the forward current If of the light emitting means, and the product of the forward voltage Vf and the forward current If becomes constant. VfIf constanting means for controlling the forward voltage Vf and / or the forward current If is provided.In the cooking device, the VfIf stabilizing means includes a forward current If detection resistor connected in series to the light emission means, a MOS-FET connected in series to the light emission means and the detection resistance, and a forward direction. The product of the measured value of the voltage Vf and the measured value of the forward current If is compared with a reference voltage, and the output of the MOS-FET so that the product of the forward voltage Vf and the forward current If is constant. Equipped with a comparator to controlIt is made into the structure, and it is set as the heating cooker which can measure the temperature of a pan bottom accurately with non-contact.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  The invention according to claim 1 is a heating coil for heating the pan, a heating means for supplying electric power to the heating coil, a top plate for placing the pan on the heating coil, and a lower surface of the top plate. An infrared sensor that detects infrared rays emitted from the bottom surface of the pan, arranged so as not to contact the lower surface, a bandpass filter that transmits light of a predetermined wavelength band that is attached to the light receiving surface of the infrared sensor, and An amplifier that amplifies the output of the infrared sensor, a temperature calculation means that calculates the pan bottom temperature from the output of the amplifier, and an infrared ray that irradiates the pan under the top plate so as not to contact the bottom surface A light emitting means that is an LED; a reflected light measuring means that measures the reflected light from the pan obtained by transmitting the light irradiated by the light emitting means through the top plate; A reflectance calculating means for calculating the infrared reflectance of the pan bottom from the output of the reflected light measuring means, and an output of the temperature calculating means obtained by correcting the output of the amplifier by the reflectance or the corrected temperature calculating means. Control means for controlling the power supplied to the heating coil in accordance with the output, detects the forward voltage Vf and the forward current If of the light emitting means, and the product of the forward voltage Vf and the forward current If VfIf constanting means for controlling the forward voltage Vf and / or the forward current If is provided so as to be constant.In the cooking device, the VfIf stabilizing means includes a forward current If detection resistor connected in series to the light emission means, a MOS-FET connected in series to the light emission means and the detection resistance, and a forward direction. The product of the measured value of the voltage Vf and the measured value of the forward current If is compared with a reference voltage, and the output of the MOS-FET so that the product of the forward voltage Vf and the forward current If is constant. Equipped with a comparator to controlThus, the cooking device can measure the temperature of the pan with high accuracy without being influenced by the ambient temperature.
[0022]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0023]
  Example 1
  FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the cooking device in the present embodiment. The cooking device of the present embodiment is placed on the top plate 1, a pan 2 for cooking the food, a heating coil 3 for heating the pan 2, and a high frequency current is supplied to the heating coil 3 to heat the pan 2. Heating means 4, an infrared sensor 5 arranged on the lower surface of the top plate 1 for detecting infrared rays radiated from the bottom surface of the pan 2, and a band pass for transmitting light of a predetermined band wavelength attached to the light receiving surface of the infrared sensor 5. A filter 28, an amplifier 29 integrated with the infrared sensor 5 and amplifying the output thereof, a temperature calculation means 30 for calculating the bottom surface temperature of the pan 2 from the output of the amplifier 29, and a pan 2 disposed on the lower surface of the top plate 1. Transmits a light having a wavelength in a predetermined band attached to the light receiving surface of the reflected light measuring means 32, a light emitting means 31 for irradiating the reference infrared light, a reflected light measuring means 32 for measuring the reflected light from the bottom surface of the pan 2. Make A command pass filter 33, and the reflectance calculating means 34 for calculating the reflectivity of the bottom surface of the pan 2 from the output of the reflected light measurement means 32, the product of Vf and If of the light-emitting elements within the light emitting means 31The constantVfIf constanting means 35 for maintaining the temperature, and control means 36 for controlling the power supplied to the heating coil 3 according to the outputs of the temperature calculating means 30 and the reflectance calculating means 34, and the bottom surface of the pan 2 through the top plate 1. The output of the temperature calculating means 30 is corrected by calculating the infrared reflectance. 37 is a cooling means, 38 is the same temperature control means, and 39 is a window material fitted in a through hole in the center of the top plate 1.
[0024]
  Next, the operation of the first embodiment will be described. When a power switch (not shown) is turned on and a predetermined temperature is set with the operation switch, the control unit 36 controls the heating unit 4 to supply predetermined power to the heating coil 3. When a high frequency current is supplied to the heating coil 3, an induction magnetic field is emitted from the heating coil 3, and the pan 2 on the top plate 1 is induction heated. The temperature of the pot 2 rises due to this heat, and the food in the pot 2 is cooked. The infrared sensor 5 outputs a voltage proportional to the energy of the received infrared light, and is a bolometer that is a thermal response detector, a thermopile that collects thermocouples at one point, a pyroelectric element, or silicon such as quantum type HgTdTe or IgAS. An element detector is used. Accordingly, when the temperature of the pan 2 rises, the infrared radiation intensity from the bottom surface of the pan 2 also increases, the amount of infrared energy received by the infrared sensor 5 increases, and the output signal voltage of the infrared sensor 5 increases.
[0025]
  As described above, the top plate 1 transmits only infrared light having a wavelength of 4 μm or less, and the infrared energy reaching the infrared sensor 5 is weak. However, the amplifier 29 integrated with the infrared sensor 5 as a module is 500 to 5000 times larger. The signal is output after being amplified to a certain extent, and the window material 39 is embedded in the through hole of the top plate 1 to ensure the S / N ratio and enable practical temperature measurement.
[0026]
  Further, in order to cut off infrared rays radiated from the top plate 1 and the window material 39 itself that cause measurement errors, light of a predetermined band wavelength is transmitted (for example, 0.8 to 6.5 μm, the upper limit wavelength is the window material 39 or A band-pass filter 28 of the transmission wavelength range of the top plate 1 is attached to the light receiving surface of the infrared sensor 5. The temperature calculating means 30 calculates the bottom surface temperature of the pan 2 from the output signal voltage of the amplifier 29 by using an indefinite integral expression based on the above Stefan-Boltzmann expression or a power-approximation approximate expression, and sends it to the control means 36.
[0027]
  Next, the light emitting means 31 disposed on the lower surface of the top plate 1 irradiates the pot 2 with infrared rays having a reference wavelength of 0.5 to 1.5 μm, and the reflected light measuring means 32 measures the reflected light from the bottom surface of the pot 2. To do. (The graph of FIG. 3 shows the relationship between the reflectance of the object (pan 2) and the detection output of the reflected light measurement means based on the reflected light. The reflectance of the object and the detection output are in a good proportional relationship. Then, the reflectance calculating means 34 calculates the reflectance of the bottom surface of the pan 2 from the output of the reflected light measuring means 32. This calculation
By inputting the output reflectance (≈1-emissivity) and the control means 36 correcting the output of the temperature calculation means 30, it becomes possible to measure the temperature highly without touching the bottom of the pan, and it is possible to delicately adjust the fire. It is a heating cooker. Note that light outside the wavelength range that causes measurement errors is cut by the band-pass filter 33 mounted on the light receiving surface of the reflected light measurement unit 32.
[0028]
  In addition, although basic temperature measurement is possible with the above configuration, as described above, the infrared sensor 5 is generally susceptible to the ambient temperature. The control means 38 controls the cooling temperature so that more accurate and stable temperature measurement can be performed.
[0029]
  However, as shown in the graph (a) of FIG. 4, the light emitting element in the light emitting means 31, for example, the infrared LED, is greatly affected by the ambient temperature, so that the radiant flux depends on the product. As shown in FIG. 4B, (radiant energy [W] carried per unit time) varies greatly depending on the ambient temperature.
[0030]
  Therefore, it is difficult to completely suppress measurement errors only by cooling in the main body of the heating cooker in which the ambient temperature changes greatly due to conduction / radiation / convection heat from the pot 2 transmitted through the heating coil 3 or the top plate 1. It is. (However, at the wavelength of the reference light of 0.5 to 1.5 μm, the reflectance of the top plate 1: ρ is almost 0 and shows a low value.Impact ofThere are few. Further, infrared light having a wavelength of 0.5 to 1.5 μm is hardly attenuated by the top plate 1 and transmits an amount exceeding 80%. ) In order to solve such a problem, the VfIf stabilizing means 35 is a product of Vf and If of the light emitting elements in the light emitting means 31.AlwaysBy keeping it constant, the radiant flux is kept constant so that accurate reflectance measurement can be performed.
[0031]
  Further, the mounting angle between the light emitting element in the light emitting means 31 and the light receiving element in the reflected light measuring means 32 is the law of reflection θ shown in FIG.₁= Θ₁'And the law of refraction n₁sinθ₁= N₂sinθ₂(As mentioned above, θ₂Since the effect of 慨 is zero, θ₁= Θ₁In consideration of the change l (mm) of the distance to the pan, the maximum reflected light is determined.
[0032]
  FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of the VfIf stabilizing means 35. In FIG. 6, reference numeral 41 denotes a DC power source, 42 denotes a Vf measuring means for measuring Vf of the light emitting means 31, 43 denotes a current detection resistor, and 44 measures the voltage across the resistor 43 to measure If of the light emitting means 31. If measuring means, 45 is the product of the output of the Vf measuring means and the output of the If measuring means.Operations, A reference power supply, 47 a comparator for comparing the reference voltage value of this reference power supply with the output of the calculator 45, and 48 an amplifier. The comparator 47 compares the reference voltage value with the product of Vf and If.Is constantThe output of the amplifier 48 is controlled so that
[0033]
  Therefore, the product of Vf and IfAlwaysKeep constantCanThe radiant flux emitted from the light emitting means 31 is always constant, and accurate reflectance measurement is possible. The graph of FIG. 7 shows an example of radiant flux measurement when the product of Vf and If is kept constant. Since the radiant flux is in principle proportional to the power of the light emitting element, if the product of Vf and If is kept constant, it becomes a very flat characteristic, and there is no dependence on the ambient temperature, and a good reflected light measurement becomes possible. .
[0034]
  As described above, in particular, according to the first embodiment, the control unit 36 is accurate and responsive in which the temperature signal output from the temperature calculation unit 30 is corrected by the reflectance signal output from the reflectance calculation unit 34. The electric power supplied to the heating coil 3 is controlled by the good detected temperature, and the bottom surface temperature of the pan 2 becomes the set temperature, and the subtle fire adjustment necessary for cooking can be realized.
[0035]
  In addition, although the strength reduction of the top plate 1 by the through-hole vacated in order to embed the window material 39 is described also in the patent of an application, the support stand (not shown) which supports the through-hole periphery from the bottom
Reinforcement has been improved.
[0036]
  Moreover, although the window material 39 was used in the present embodiment, as described in the patent application already filed, the measurement of the bottom surface temperature and the reflectance of the pan 2 can be performed using only the transmitted light of the top plate without using the window material. Is possible.
[0037]
  Although a method in which the infrared sensor 5 and the amplifier 29 are not integrated is conceivable, it is possible to improve the S / N ratio and noise resistance by integrating and immediately amplifying the detection output of the infrared sensor 5 and then outputting the wiring. It is a self-evident reason.
[0038]
  If the VfIf stabilizing means 35 is used, the cooling means 37 and the temperature control means 38 can be replaced with a cooling fan for cooling the heating coil 3.
[0039]
  In addition, products that measure the reflectivity of the side of the pan and correct the temperature measurement value using an infrared sensor have been put to practical use, but there are various obstacles for measuring the side, such as water vapor from the pan and cooking ingredients. There are cooking utensils such as balls, and there are cases where it becomes impossible to measure, so the method of the present invention for measuring the reflectance of the bottom of the pan is better, and it is another technique from the viewpoint of configuration. ,it is obvious.
[0040]
  (Example 2)
  In this embodiment, the basic configuration as a cooking device is the same as that of the first embodiment, and the description of the basic configuration is omitted. The second embodiment is different from the first embodiment in that an OP amplifier and a bipolar transistor, a MOS-FET, or a Darlington transistor is used as a switching element for the VfIf stabilizing means 35. The explanation will be focused on.
[0041]
  FIG. 8 is a circuit diagram showing an example in which a MOS-FET is used as the VfIf stabilizing means 35. In FIG. 8, 51, 52, 53 and 54 are current limiting resistors, 55 is a resistor for detecting the current If of the light emitting means 31, 56 is a Vf measuring means for measuring Vf, 57 is an output of the Vf measuring means and an If detecting resistor 55. , A multiplier for calculating the product of the voltages at both ends, 58 is a reference power supply, 58 is a comparator for comparing the reference voltage value of the reference power supply 58 with the output of the multiplier 57, and 60 is a MOS-FET. The comparator 59 compares with the reference voltage value and controls the output of the MOS-FET 60 so that the product of Vf and If is constant. Therefore, always keep the product of Vf and If constant.CanThe radiant flux emitted from the light emitting means 31 is always constant, and accurate reflectance measurement is possible.
[0042]
  In the above circuit, since the current for driving the switching element also flows through the If detection resistor 55, when the MOS-FET having the lowest drive power is used, the product of Vf and If.The constantThe accuracy of conversion is the best.
[0043]
  Further, the value of the detection resistor 55 has an optimum value that can make Vf × If = Wr flat with respect to the ambient temperature for each reference voltage Vs of the reference power supply 58. For example, when Vs = 2.419 [V], as shown in the graph of FIG.₅₅= 50Ω is the flattest and optimal temperature characteristics can be obtained.
[0044]
  (referenceExample1)
  BookreferenceIn the example, the basic configuration as a cooking device is the same as that of the first embodiment, and the description of the basic configuration is omitted. FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the VfIf stabilizing means 35. In FIG. 10, 61 and 62 are voltage dividing resistors, 63 is a shunt regulator, and the sum of Vf and the voltage across the If detection resistor 55 is equal to the internal reference voltage value Vss × R62 / (R61 + R62). Operate. 64 is a bypass capacitor for preventing oscillation, 100 pF or more
Is the value of As shown in the graph of FIG. 4A, If and Vf have positive and negative temperature characteristics. In the temperature range of −20 ° C. to + 75 ° C., Vf is about −2.9 mV / ° C. and If is about +0.4 mA / ° C.
[0045]
  Therefore, in the above circuit configuration, by keeping the sum of Vf and If always constant, the radiant flux emitted from the light emitting means 33 becomes very constant, and accurate reflectance measurement is possible.
[0046]
  BookreferenceParticularly in the example, since the VfIf stabilizing means 35 can be configured with a simple circuit configuration of one shunt regulator and several resistors, an inexpensive cooking device can be realized.
[0047]
  (referenceExample2)
  BookreferenceIn the example, the basic configuration as a cooking device is the same as that of the first embodiment, and the description of the basic configuration is omitted. thisreferenceExample2The point that the shunt regulator and the photocoupler are used is the same as that in the first embodiment.referenceExample1This is different from the above, and this point will be mainly described.
[0048]
  FIG. 11 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the VfIf stabilizing means 35. In FIG. 11, reference numeral 70 denotes a photocoupler, which is a phototransistor 70 so that the sum of Vf and the voltage across the If detection resistor 55 is equal to the reference voltage value Vss × R62 / (R61 + R62) inside the shunt regulator 63. Is driven. 71 is a 500 kHz pulse width control type switching power supply controller IC, and the output stage has a totem pole structure. The peak output current is 1.2 A (MAX), and the switching element MOS-FET 72 is directly up to 500 kHz. Can be driven. 73 is a transformer, 74 and 75 are rectifier diodes, 76 is a choke coil, 77 is an electrolytic capacitor, and 78 and 79 are load resistors. The switching power supply controller IC 71, the MOS-FET 72, the shunt regulator 63, and the like operate as a so-called forward type switching regulator, and output a stable DC voltage having a predetermined value. Accordingly, the sum of Vf and If is always kept constant, the radiant flux emitted from the light emitting means 31 is also kept constant, and accurate reflectance measurement is possible.
[0049]
  BookreferenceIn the example, in particular, the circuit group that supplies power from the DC power source 41 by the photocoupler 70 and the power source that supplies the circuit group that compares the sum of Vf and If of the VfIf stabilizing means 35 are separated. Noise that wraps around from the means 4 or the like can be blocked, and more stable and accurate reflectance measurement can be performed.
[0050]
  Note that the noise resistance is further improved by inserting a filter circuit between the electrolytic capacitor 77 and the load resistor 78.
[0051]
  (referenceExample3)
  BookreferenceIn the example, the basic configuration as a cooking device is the same as that of the first embodiment, and the description of the basic configuration is omitted. thisreferenceExample3Is different from the first embodiment in that the reflected light is detected by the IV conversion circuit, and this point will be mainly described. Figure 12 shows the bookreferenceIt is a block diagram of the principal part which shows the structure of an example. In FIG. 12, 32 is a light receiving means, 34 is a reflected light measuring means, and 80 is an IV conversion circuit. By converting the current output of the light receiving means 32 into a large voltage output by the IV conversion circuit 80 and outputting it, the S / N ratio can be increased and the reflectance can be measured with high accuracy.
[0052]
  (referenceExample4)
  BookreferenceIn the example, the basic configuration as a cooking device is the same as that of the first embodiment, and the description of the basic configuration is omitted. thisreferenceExample4Is that either the phototransistor or the photodiode is used as the sensing element in the IV conversion circuit.referenceExample3This is different from the above, and this point will be mainly described.
[0053]
  Figure 13 shows a bookreferenceIt is a circuit diagram of the IV conversion circuit part which shows the structure of an example. In FIG. 13, 32 is a light receiving means, a phototransistor, 81 is a current limiting resistor, 82 is a resistor for determining an amplification degree, that is, an IV conversion coefficient, 83 is a bias power supply, and 84 is an OP amplifier. A low-pass filter including a resistor 85 and an electrolytic capacitor 86 and a load resistor 88 are connected to the output of the OP amplifier 84. The current Ird proportional to the reflected light that has flowed out of the phototransistor 32 that is the light receiving means flows almost entirely through the resistor 81 to the resistor 82 and generates a potential difference of Ird × R85 at both ends of the resistor 82. Since the terminal is kept at the same potential as the bias power supply voltage Vbb, the bias voltage Vbb−Ird × R₈₅Is output from the output terminal Vo. By converting the current output of the light receiving means 32 into a large voltage output by the OP amplifier 84 and the resistor 82 and outputting it, the S / N ratio can be increased and more accurate reflectance measurement can be performed.
[0054]
  The operation is the same even if the phototransistor 32 is replaced with a photodiode.
[0055]
  In general, the band-pass filter 35 that transmits light of a wavelength in a predetermined band is supplied and sold on the light receiving surface of the light receiving element in the light receiving means 32.
[0056]
  (referenceExample5)
  BookreferenceIn the example, the basic configuration as a cooking device is the same as that of the first embodiment, and the description of the basic configuration is omitted. thisreferenceExample5Is that the reflected light detection circuit of the photodiode is either a zero balance type, a reverse bias type, or a charge amplification type.referenceExample4This is different from the above, and this point will be mainly described.
[0057]
  Figure 14 shows a bookreferenceIt is a circuit diagram which shows the structure of the photon detection circuit part in an example. FIG. 14A shows a zero balance type basic circuit in which a photodiode 32 is connected to a virtual ground point of an OP amplifier 91 as a current source. The resistor 91 is a resistor for IV conversion and negative feedback, and a voltage of Vo = −Isd × R91 is generated at the output Vo. Since the influence of the reverse current of the photodiode 32 is eliminated, the linearity between the input reflected light amount and the output Vo is good.
[0058]
  On the other hand, FIG. 14B is a reverse bias type basic circuit, except that the photodiode 32 is reverse-biased by a resistor 93, a capacitor 94 and a bias voltage Vbb. Perform the same operation. By applying the reverse bias voltage Vbb, the junction capacitance Cj of the photodiode 32 is reduced, so that high-speed operation can be performed and the response to changes in the amount of reflected light is improved.
[0059]
  Finally, FIG. 14C shows a charge amplification type basic circuit, in which a capacitor 95 is used instead of the negative feedback resistor 91 to integrate the photocurrent. The photocurrent Isd flowing through the photodiode 32 is stored in the feedback capacitor 95, and Vo = −1 / C∫.₀ ^tAn output voltage of I (t) dt = −Q (t) / dt is generated during the period t. The switch 96 resets this voltage to 0 and is turned on when the integration operation is started, and is turned off during the integration operation.
[0060]
  BookreferenceIn the example, in particular, the reflected light detection circuit portion of the photodiode is set to one of a zero balance type, a reverse bias type, and a charge amplification type, so that a voltage Vo corresponding to the amount of emitted light is output from the output terminal. By converting the photocurrent output of the photodiode 32 as the light receiving means into a large voltage output by the OP amplifier 92 and the resistor 91 or the capacitor 95 as the feedback element and outputting it, the S / N ratio is increased and the accuracy is improved. Good reflectivity can be measured.
[0061]
  (referenceExample6)
  BookreferenceIn the example, the basic configuration as a cooking device is the same as that of the first embodiment, and the description of the basic configuration is omitted. thisreferenceExample6Added a circuit to correct for offset and zero drift
The point is abovereferenceExample5This is different from the above, and this point will be mainly described.
[0062]
  Figure 15 shows the bookreferenceIt is a circuit diagram which shows the structure of the photon detection circuit part in an example. In FIG. 15, reference numeral 97 denotes a zero calibration switch, which is closed about a contact side, that is, the ground potential about once every several mS, and measures only the offset voltage R91 × Vos. When the photocurrent is measured, it is closed to the b-contact side, and an output voltage of Vo = R91 × (Vos + Isd) is generated. Accordingly, the voltage during the period closed to the a contact side is stored in the memory as an offset and zero drift calibration value, and is divided by Vo at the time of measurement to cancel the influence. With the above operation, ideal IV conversion characteristics can be obtained, and accurate reflected light measurement can be performed.
[0063]
  (referenceExample7)
  BookreferenceIn the example, the basic configuration as a cooking device is the same as that of the first embodiment, and the description of the basic configuration is omitted. thisreferenceExample7Is different from the above embodiment in that the light receiving / emitting element and the ambient temperature are measured and corrected by the thermistor, and this point will be mainly described.
[0064]
  Figure 16 shows a bookreferenceIt is a block diagram which shows the structure in an example. In FIG. 16, 100 is a thermistor, and 101 is an ambient temperature calculation means. The control means 102 corrects the temperature signal output from the temperature calculation means 30 with the reflectance signal output from the reflectance measurement means 35 and the ambient temperature signal output from the ambient temperature calculation means 101, thereby providing an accurate and responsive response. A good detection temperature can be obtained, and the electric power supplied to the heating coil 3 is controlled at this detection temperature, so that the bottom surface temperature of the pan 2 becomes a set temperature, and the subtle fire adjustment necessary for cooking can be realized. is there.
[0065]
  (referenceExample8)
  BookreferenceIn the example, the basic configuration as a cooking device is the same as that of the first embodiment, and the description of the basic configuration is omitted. thisreferenceExample8Is different from the above-described embodiment in that a bias level tracking circuit is added to cancel dark current, disturbance light, light receiving / light emitting element and circuit temperature drift, and this point will be mainly described.
[0066]
  Figure 17 shows a bookreferenceIt is a circuit diagram of the IV conversion circuit part which added the bias level tracking circuit in an example. In FIG. 17, reference numerals 103 to 109 denote resistors, 110 denotes an OP amplifier, and 111 denotes an electrolytic capacitor. With the configuration described above, the bias voltage Vbb applied to the plus terminal of the OP amplifier 92 is followed by delaying the time constant of the resistor 108 and the electrolytic capacitor 111 from the change of the input light, thereby detecting the light amount by the change of Vo. .
[0067]
  Therefore, it is possible to cancel out the effects of ambient light, dark current, leakage current, temperature characteristics, etc., depending on the type of pan, the pan moves during cooking, and the output is the ratio of the high reflectance part to the low reflectance part. Even if there is a large change or variation in the calculated reflectance due to a change in distance, the influence is canceled by detecting the amount of light by the amount of change in Vo, and the temperature of the pan can be stabilized more accurately. This is an induction heating cooker that can be measured.
[0068]
【The invention's effect】
  As described above, the present invention includes the heating coil for heating the pan, the heating means for supplying electric power to the heating coil, the top plate for placing the pan on the heating coil, An infrared sensor for detecting infrared rays radiated from the bottom of the pan, arranged so as not to contact the lower surface under the top plate lower surface, and a band for transmitting light of a predetermined band wavelength attached to the light receiving surface of the infrared sensor A pass filter; an amplifier that amplifies the output of the infrared sensor; a temperature calculating means that calculates the pan bottom surface temperature from the output of the amplifier; and the pan placed below the top plate so as not to contact the bottom surface A light emitting means that is an LED that irradiates infrared rays, and a reflected light that measures the reflected light from the pan obtained by the light emitted from the light emitting means being transmitted through the top plate A constant section, red of the pan bottom from the output of the reflected light measuring means
Supply to the heating coil in accordance with the reflectance calculating means for calculating the external line reflectance and the output of the temperature calculating means obtained by correcting the output of the amplifier by the reflectance or the corrected output of the temperature calculating means Control means for controlling electric power, detecting the forward voltage Vf and the forward current If of the light emitting means, and the forward voltage so that a product of the forward voltage Vf and the forward current If is constant. Vf or / and VfIf constanting means for controlling forward current IfIn the cooking device, the VfIf stabilizing means includes a forward current If detection resistor connected in series to the light emission means, a MOS-FET connected in series to the light emission means and the detection resistance, and a forward direction. The product of the measured value of the voltage Vf and the measured value of the forward current If is compared with a reference voltage, and the output of the MOS-FET so that the product of the forward voltage Vf and the forward current If is constant. Equipped with a comparator to controlThus, an induction heating cooker that can measure the temperature of the pan with high accuracy in a non-contact manner can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a cooking device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an infrared transmission characteristic graph of a top plate and a window material in Example 2 of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the reflectance of the pan in the embodiment of the present invention and the detection output of the reflected light measuring means based on the reflected light.
4A is a graph showing the amount of change in Vf and If depending on the ambient temperature of a light emitting device in an example of the present invention. FIG.
  (B) The graph which shows the variation | change_quantity by the ambient temperature of the radiant flux of the light emitting element in the Example of this invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part showing the mounting angle of the light emitting element and the light receiving element in the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a VfIf measurement unit in the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the stability of the radiant flux of the light emitting device with respect to the ambient temperature in the example of the present invention.
FIG. 8 is a circuit diagram when a MOS-FET is used as the VfIf measuring means in the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing the stability of the power of the light emitting device with respect to the ambient temperature in the example of the present invention.
FIG. 10 shows the present invention.referenceCircuit diagram when a shunt regulator is used as the VfIf measuring means in the example
FIG. 11 shows the present invention.referenceCircuit diagram when photocoupler and shunt regulator are used as VfIf measurement means in the example
FIG. 12 shows the present invention.referenceThe block diagram which shows the structure of the reflected light measurement means using the IV conversion circuit in an example
FIG. 13 shows the present invention.referenceIV conversion circuit diagram in the example
FIG. 14 (a) of the present inventionreferenceZero balance type circuit diagram of reflected light detector in the example
  (B) of the present inventionreferenceReverse bias type circuit diagram of the reflected light detector in the example
  (C) of the present inventionreferenceCharge amplification type circuit diagram of reflected light detector in the example
FIG. 15 shows the present invention.referenceCircuit diagram with correction circuit for offset and zero drift of reflected light detector in the example
FIG. 16 shows the present invention.referenceExample7Book inreferenceBlock diagram showing configuration of cooker in example
FIG. 17 BookreferenceCircuit diagram of IV conversion circuit part with added bias level tracking circuit in example
FIG. 18 is a block diagram showing a conventional induction heating cooker
[Explanation of symbols]
  1 Top plate
  2 hot pot
  3 Heating coil
  5 Infrared sensor
  28 Bandpass filter
  29 amplifiers
  30 Temperature calculation means
  31 Temperature calculation means
  32 Light emitting means
  33 Reflected light measuring means
  34 Reflectance calculation means
  35 VfIF stabilization means
  36 Control means
  37 Cooling means
  39 Window material
  57 Multiplier
  60 MOS-FET
  63 Shunt regulator
  70 Photocoupler
  80 IV conversion circuit
  84 OP amplifier

Claims

A heating coil for heating the pan, heating means for supplying power to the heating coil, a top plate for placing the pan on the top of the heating coil, and a lower surface of the top plate so as not to contact the lower surface An infrared sensor that detects infrared rays emitted from the bottom surface of the pan, a bandpass filter that transmits light of a wavelength in a predetermined band attached to a light receiving surface of the infrared sensor, and an amplifier that amplifies the output of the infrared sensor; Temperature calculating means for calculating the bottom surface temperature of the pan from the output of the amplifier, light emitting means that is an LED that irradiates the pan with infrared rays so as not to contact the lower surface under the top plate, and the light emission Reflected light measuring means for measuring the reflected light from the pan obtained by transmitting the light irradiated by the means through the top plate, and the output of the reflected light measuring means. Reflectance calculating means for calculating the infrared reflectance of the pan bottom, and the heating coil according to the output of the temperature calculating means obtained by correcting the output of the amplifier by the reflectance or the corrected output of the temperature calculating means Control means for controlling the power supplied to the light emitting means, detecting the forward voltage Vf and the forward current If of the light emitting means, and the product of the forward voltage Vf and the forward current If is constant. A cooking device provided with a VfIf constanting means for controlling the forward voltage Vf and / or the forward current If, the VfIf constanting means comprising: a forward current If detection resistor connected in series with the light emitting means; , a MOS-FET connected in series to said light emitting means and the sensing resistor, is compared with a reference voltage the product of the measurement values of the forward current If of the forward voltage Vf, the forward conductive As Vf and the product of the forward current If is constant, the heating cooker includes a comparator for controlling the output of the MOS-FET.

A heating coil for heating the pan, heating means for supplying power to the heating coil, a top plate for placing the pan on the top of the heating coil, and a lower surface of the top plate so as not to contact the lower surface An infrared sensor that detects infrared rays emitted from the bottom surface of the pan, a bandpass filter that transmits light of a wavelength in a predetermined band attached to a light receiving surface of the infrared sensor, and an amplifier that amplifies the output of the infrared sensor; Temperature calculating means for calculating the bottom surface temperature of the pan from the output of the amplifier, light emitting means that is an LED that irradiates the pan with infrared rays so as not to contact the lower surface under the top plate, and the light emission Reflected light measuring means for measuring the reflected light from the pan obtained by transmitting the light irradiated by the means through the top plate, and the output of the reflected light measuring means. Reflection to calculate the infrared reflectance of the pan bottom
A rate calculating means, and a control means for controlling the power supplied to the heating coil in accordance with the output of the temperature calculating means obtained by correcting the output of the amplifier by the reflectance or the corrected output of the temperature calculating means; The forward voltage Vf and the forward current If of the light emitting means are detected, and the forward voltage Vf and / or the forward current so that the product of the forward voltage Vf and the forward current If is constant. A cooking device provided with a VfIf stabilizing means for controlling If, wherein the VfIf stabilizing means includes a forward current If detection resistor connected in series to the light emitting means, the light emitting means and the detection resistor. and switching devices connected in series, the product of the measured value and the measured value of the forward current If of the forward voltage Vf is compared with a reference voltage, the product of the forward current If and the forward voltage Vf is constant So that, with a comparator for controlling the output of the switching element, and the product of the measured value and the measured value of the forward current If of the value of the forward current If detection resistor the forward voltage Vf A cooking device characterized by being set to have a flat characteristic with respect to the ambient temperature.

The top plate is formed of crystallized glass, the band-pass filter according to claim 1-2 for cutting infrared rays radiated limit wavelength of the transmission wavelength region from the top plate itself is set to the transmission wavelength region of the top plate The heating cooker of any one of Claims.