JP4882378B2 - 誘導加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般家庭やオフィス、レストランなどで使用される誘導加熱装置に関するものである。

従来、この種の誘導加熱装置は、図１１に示すように、調理容器１が載置されるトッププレート２と、このトッププレート２の下方に配設された加熱コイル３と、前記調理容器１の底部に対向して配置した赤外線センサ４と、前記赤外線センサ４の受光エネルギから温度に換算する温度検出手段５と、前記加熱コイル３に高周波電流を流して調理容器１を誘導加熱する加熱制御手段８とを備えている。赤外線センサ４は複数個備える場合もある（例えば、特許文献１参照）。

加熱が開始されると、加熱制御手段８からの信号により加熱コイル３から高周波磁界が発生される。この高周波磁界によって調理容器１が加熱され温度が上昇する。調理容器１の温度は赤外線センサ４によって測定され、温度検出手段５によって温度に変換され、その結果に基づいて加熱制御手段８は加熱量を制御している。
特開２００３−１０９７３６号公報

しかしながら、前記従来の構成では、赤外線センサ４の検出域に調理容器１の底部が覆っている場合には正しく温度が検出できるが、赤外線センサ４の検出域から調理容器１の底部がはずれた場合には調理容器１からの赤外線のエネルギが減少するとともに、調理容器１の周囲の可視光などの外乱光を赤外線センサ４が受光するため、Ｓ／Ｎ比が悪化して温度の検出誤差が大きくなるという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、赤外線センサ４の検知部の周囲照度を検出することによって赤外線センサ４の検出域を調理容器１の底部が覆っているか否かを判別し、覆っていない場合には温度検出手段５の検出する温度に誤差が多く、調理容器１が高温となって発火等の事故が発生しないように加熱を停止または加熱電力量を抑制するように制御を行って安全性の高い誘導加熱装置を提供することを目的としている。

前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱調理器は、赤外線センサ４の検知部の周囲照度を検出する照度センサ６を設けるようにしたものである。

これによって、赤外線センサ４に調理容器１以外からのエネルギが入る可能性があるかないかを判別し、調理容器１以外からのエネルギを赤外線センサ４が受光する可能性があると判断された場合には調理容器１が赤外線センサ４の検出域からずれたところに置かれていることを検出することができるものである。

本発明の誘導加熱調理器は、赤外線センサ４の検出域に調理容器１の底部が覆っているか否かを判別することによって温度検出手段５が正しく温度を検出できる状態で調理容器１が置かれているか否かを判別することができ、正しく温度が検出できない場合には加熱を停止または加熱電力量を抑制するように制御を行って調理容器１が使用者の意図しないような高温となることを防ぎ、安全性を高めた誘導加熱装置を実現することができる。

第１の発明は、調理物を加熱する調理容器と、前記調理容器を載置するトッププレートと、前記調理容器を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、前記トッププレートを介して調理容器から放射された赤外線を検出する赤外線センサと、前記赤外線センサの受光したエネルギより前記調理容器の温度を換算する温度検出手段と、前記赤外線センサの検知部の周囲照度を検出する照度センサと、前記照度センサの受光したエネルギと、所定の判定値との比較結果に基づき前記調理容器の有無を判別する調理容器検出手段と、前記調理容器検出手段の検出結果と前記温度検出手段の温度情報により前記加熱コイルの高周波電流を制御して前記調理容器の加熱電力量を制御する加熱制御手段とを備え、前記調理容器検出手段によって調理容器が検出されなかった場合、前記加熱制御手段は調理容器の加熱を停止または加熱電力量を抑制するように制御を行う。ここで、所定の判定値は、暗状態に置かれた前記赤外線センサの検出エネルギａと、照度βの環境下に置かれた前記赤外線センサの検出エネルギｂとの差に基づき設定される。このようにすることにより、赤外線センサに外乱光が入って検出温度の誤差が大きいと判断される場合には加熱を停止または加熱電力量を抑制することによって調理容器が使用者の意図しない程に高温となることを防ぐことが可能となる。

第２の発明は、照度センサの感度波長域を可視光域のみとする請求項１に記載の誘導加熱装置とすることにより、調理容器１からの赤外線の影響を排除し、赤外線センサの検知部の周囲の照度のみを正確に測定することが可能となる。

第３の発明は、赤外線センサの感度波長域は、可視光域を含まないようにした請求項１または２に記載の誘導加熱装置とすることにより、照度センサで検出されるような可視光の外乱光の影響を排除し、調理容器１からの赤外線だけを正確に測定することが可能となる。

第４の発明は、赤外線センサと照度センサの光軸を同一方向とする請求項１〜３に記載の誘導加熱装置とすることにより、赤外線センサの検出域の照度をより正確に測定することが可能となり、調理容器の検出精度を高めることができる。

第５の発明は、報知手段を備え、調理容器検出手段が調理容器がないことを判別した場合、あるいは調理容器の有無の判別がつかない場合、前記報知手段はその旨を誘導加熱装置の使用者に報知する請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘導加熱装置とすることにより、調理容器が赤外線センサの検出域にない場合は正確な温度測定が困難なため、使用者に報知することによって調理容器を赤外線センサの検出域上に置き直すあるいは所定の加熱ができないことを使用者に知らせることができる。

第６の発明は、調理容器からの赤外線を導く導光手段をトッププレートと赤外線センサの間に設けた請求項１に記載の誘導加熱装置とすることにより、調理容器からの赤外線エネルギを外乱光の影響を受けにくくして赤外線センサに受光させることができる。

第７の発明は、照度センサを赤外線センサと同一の導光手段内に設置する請求項６に記載の誘導加熱装置とすることにより、赤外線センサの検出域の照度をより正確に測定することが可能となり、調理容器の検出精度を高めることができる。

第８の発明は、照度センサの検出した照度が所定の値よりも暗い場合は調理容器検出手段は調理容器があるものと判断する請求項１〜７のいずれか１項に記載の誘導加熱装置とすることにより、赤外線センサの検出域を調理容器の底部が覆っているものと判断できるため、赤外線センサは外乱光の影響を受けることなく調理容器からの赤外線エネルギを受光することができるので正確に温度を検出することができる。

第９の発明は、複数の照度センサを設け、一方の照度センサを赤外線センサと同一の導光手段内に設置し、他方を導光手段外に設置する請求項５〜６に記載の誘導加熱装置とすることにより、赤外線センサの検出域の照度と、それ以外の照度を分けて測定することによって調理容器の底部が赤外線センサの検知部を覆って赤外線センサの検知部に外乱光が入っているかどうかを正確に判別することができ、調理容器の検出精度を高めることができる。

第１０の発明は、導光手段内に設置された照度センサが所定の値よりも暗く、かつ導光手段外に設置された照度センサが所定の値よりも明るい場合に調理容器検出手段は調理容器があるものと判断する請求項１〜９のいずれか１項に記載の誘導加熱装置とすることにより、赤外線センサの検出域を調理容器の底部が覆っているものと判断できるため、赤外線センサは外乱光の影響を受けることなく調理容器からの赤外線エネルギを受光することができるので正確に温度を検出することができる。

第１１の発明は、導光手段内に設置された照度センサが所定の値よりも暗く、かつ導光手段外に設置された照度センサが所定の値よりも暗い場合に報知手段は調理容器の有無を検出できないことを報知する請求項１０に記載の誘導加熱装置とすることにより、赤外線センサの検出域を調理容器の底部が覆っているかどうかの判断がつかないため、このまま加熱を開始あるいは継続すると温度検知手段は正確な温度を検知することができず、その不正確な温度情報を元に加熱制御を行うと調理容器が使用者の意図しない高温となって危険なため、その旨を報知することによって安全性を高めることができる。

第１２の発明は、加熱制御手段が加熱を開始する前に少なくとも１回は、調理容器検出手段は、調理容器の検出を行う請求項１〜１１に記載の誘導加熱装置とすることにより、加熱を始めても正確に温度を検出できるか否かを判別してから加熱を開始するため、安全性の高い誘導加熱装置を実現することができる。

第１３の発明は、加熱制御手段が調理容器を加熱している際、調理容器検出手段が調理容器がないことを判別した場合、加熱制御手段は加熱を停止または加熱電力量を抑制させるまでに時間差を設ける請求項１〜１２のいずれか１項に記載の誘導加熱装置とすることにより、調理中に調理容器の位置が変わり、調理容器がないと判定される条件が揃った場合でもまた元の位置に戻される可能性があるため、すぐに加熱出力を変更せずに調理容器が元の位置に戻ったか否かを判別するための時間を設けて使い勝手の低下を防ぐことができる。

第１４の発明は、調理容器検出手段は、時間差内に少なくとも１回調理容器の検出を行う請求項１３に記載の誘導加熱装置とすることにより、調理容器が元の位置に戻ったか否かの判定を複数回判定し、一時的な状態で判断しないようにすることで誤動作を避けることができる。

第１５の発明は、加熱コイルを半径方向に分割した箇所を設け、そのコイルの間隙部に赤外線センサを配置する請求項１に記載の誘導加熱装置とすることにより、調理容器底部の温度分布の中でも温度の高いところを測定することができ、調理容器が油の発火する危険な温度域になることを検出する際の誤差を小さくすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱装置の概略構成図を示すものである。図１において、１は調理容器、２は調理容器１が載置されるトッププレート、３はこのトッププレート２の下方に配設された加熱コイル、４は調理容器１の底部に対向して配置した赤外線センサ、５は赤外線センサ４の受光エネルギから温度に換算する温度検出手段、６は赤外線センサの検知部周囲の照度を検出する照度センサ、７は照度センサ６の受光したエネルギから調理容器１の有無を判別する調理容器検出手段、８は加熱コイル３に高周波電流を流して調理容器１を誘導加熱する加熱制御手段である。

以上のように構成された誘導加熱装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず、図示していないが加熱制御手段８に接続された操作部などによって誘導加熱装置に加熱開始の指示が発せられると、加熱制御手段８は接続されている加熱コイル３に高周波電流を供給する。調理容器１は、加熱コイル３の上方にあるトッププレート２に載置され、加熱コイル３とは磁気結合している状態にある。高周波電流を供給された加熱コイル３からは高周波磁界が発生し、調理容器１内には電磁誘導による渦電流が流れ、そのジュール熱のために調理容器１が加熱されるものである。

赤外線センサ４は、トッププレート２を介して調理容器１から放射されてくる赤外線を受光し、その情報は温度検出手段５に送られる。温度検出手段５は、赤外線センサ４の受光したエネルギ量より調理容器１の温度を演算し、その温度情報を加熱制御手段８に送る。

加熱制御手段８は、使用者の指定した加熱電力量に制御する一方、温度検出手段５から得た温度情報によっては加熱電力量を抑制、あるいは加熱停止を行う。例えば、揚げ物調理を行うモードで加熱動作を開始した場合には、調理容器１を所定の温度で維持するように加熱電力量を制御し、あるいは通常の加熱を行っていた際に調理容器１が異常な高温になっている場合に加熱電力量を抑制、あるいは加熱停止を行い、油発火等がないように安全性を確保している。加熱制御手段８と温度検出手段５は一体のものであってもよく、ＤＳＰやマイコン等が使用されることが多いがそれに限定するものではなく、カスタムＩＣのようなものであっても構わない。

ここで調理容器１は加熱コイル３と磁気結合するものであり、通常は磁性材料製のものである。非磁性で低抵抗な金属である銅やアルミなどは通常の誘導加熱装置では加熱できないが、最近は低抵抗金属でも加熱できる方式が実用化されており、その方式の誘導加熱装置であれば低抵抗金属製の調理容器であっても構わない。また、調理容器１の径が小さい場合やトッププレート２と調理容器１の間に大きなギャップがあると加熱することができないような設計となっていることが多い。

トッププレート２は誘導加熱装置の外観を形成する一部であり、調理容器１を載置するところである。トッププレート２は耐熱強化ガラス等で作られたもので、平面となっていることから掃除のし易さや美観といった面で優れており、誘導加熱装置の長所の一つとなっている。

赤外線センサ４は、調理容器１から放射されてくる赤外線を受光するものである。従来の誘導加熱装置では、トッププレート２の下部と接触するように取り付けられた熱電対やサーミスタなどの接触式の温度センサを使用していた。その場合、調理容器１の底部とトッププレート２が接触している部分の熱伝導と輻射熱によってトッププレート２の上部が温められ、その熱がトッププレート２の下部の方に伝導し、その温度を計測することになる。この場合はトッププレート２を介して間接的に調理容器１の底部の温度を測定することになるため、調理容器１とトッププレート２の接触面積の大きさやトッププレート２の熱容量などに左右されて調理容器１の温度変動に対する応答性が悪いという課題があった。しかし赤外線センサ４の場合には、調理容器１からの赤外線を直接赤外線センサ４で受光するため、調理容器１とトッププレート２の接触面積の大きさやトッププレート２の熱容量に左右されることなく調理容器１の温度変動に対してすぐに反応するという利点がある。

これにより、例えば調理容器１の中に調理物が入っていない状態で加熱を行った場合、調理容器１は急激に温度が上昇する。その中に油を滴下すると発火する可能性があるため、調理容器１が油の発火点以上とならないような安全装置がある。従来の誘導加熱装置では上述のように調理容器１の温度変動に対して遅れがあるため、油の発火温度に対して十分に余裕を持たせた設計として発火を防止している。しかしながら、その機能がフライパンの予熱等でも機能する場合があり、使い勝手を悪くしている場合があった。しかし、赤外線センサ４を使用した場合には熱応答の遅れに対する余裕を見る必要がないため、このような状況を回避することができる。

温度検出手段５は、赤外線センサ４の出力を温度に換算するものである。赤外線センサ４が受光したエネルギは、そのエネルギによって決まる電圧あるいは電流あるいは周波数などに変換されて出力される。温度検出手段５ではそれらの物理量から温度に変換し、加熱電力量の制御に必要な情報として利用される。温度検出手段５は赤外線センサ４の物理量を入力する機能と、物理量を温度に換算する演算機能と、換算した温度を出力する機能をもつ。換算された温度情報は加熱制御手段８に送られ、その温度に応じて様々な制御が行われる。

本方式は、赤外線センサ４の検出域は全て調理容器１の底部が覆っており、赤外線センサ４が検出するエネルギは全て調理容器１からの赤外線エネルギである場合は問題ない。しかしながら、赤外線センサ４の検出域に調理容器１の底部が覆っていない部分が存在すると、その部分より外乱光が侵入し、赤外線センサ４はその外乱光のエネルギを受光してしまう。外乱光のエネルギは、調理容器１から放射する赤外線エネルギよりも大きいため、調理容器１からの赤外線エネルギは検出不能となる。

このような状況を回避するために本発明では、赤外線センサ４の検知部周囲の照度を検出する照度センサ６の受光したエネルギから調理容器１の有無を判別する調理容器検出手段７を設ける誘導加熱装置としたものである。

照度センサ６は、赤外線センサの検知部周囲の照度を検出するためのものである。照度センサ６としては人間の視感度に合わせた特性を持つものもあるが、特にそういうものである必要はない。

調理容器検出手段７は、照度センサ６の受光したエネルギから調理容器１の有無を判別する。

調理容器の検出方法について図２を用いて説明する。

ＳＴＥＰ１では、照度センサ６の受光したエネルギを測定する。測定した値をＶ１とする。

ＳＴＥＰ２では、照度センサ６で測定したＶ１と判定値αの大小比較を行う。判定値αは、図３を用いて説明する。赤外線センサ４を暗状態に置き外乱光のエネルギを受けていないときに赤外線センサ４が検出するエネルギａに対して、赤外線センサ４をある照度βの環境に置いたときの赤外線センサ４が検出するエネルギｂとの間に差違（ｂ−ａ）が生じたことを照度センサ６とその出力を受ける調理用器検出手段７が検出できるレベルまで照度を上げ、赤外線センサ４のエネルギがｂとなったときの照度βにバラツキの要素と余裕分を足した値としてαを設定する。Ｖ１＞αとなった場合、調理容器１が置かれている周囲の照度が十分にあるため、赤外線センサ４の検出域を調理容器１の底部が覆っていなければそこから調理容器１の周囲の光が外乱光として赤外線センサ４の検出域に入り、赤外線センサ４はそれを受光して受光エネルギが高くなるような状態に赤外線センサ４が置かれていると考えることができる。

ＳＴＥＰ３は、Ｖ１＞αから調理容器１の周囲の光が外乱光として侵入して赤外線エネルギを受光している可能性があると考えられる。つまり、調理容器１の底部が赤外線センサ４の検出域を覆っていない可能性があり、調理容器１からの赤外線エネルギ以外の光を検出することによってＳ／Ｎ比が悪くなり正確に温度を検出できない可能性がある。したがって、このような状態では調理容器１は無いと判定し、調理容器１の加熱を停止または加熱電力量を抑制するように制御を行う。

または、調理容器１の底部が赤外線センサ４の検出域を覆っており、調理容器１が所定の温度以上となっているために赤外線センサ４は赤外線エネルギを受光している可能性がある。これらを互いに見分けることはできないため、調理容器１の有無を判定することができない旨を誘導加熱装置の使用者に通知するという制御であっても良い。

ＳＴＥＰ４はＶ１＜αという条件であるので、赤外線センサ４は暗状態に置かれた状態と同じである。つまり、赤外線センサ４は調理容器１からの赤外線エネルギも周囲の外乱光のエネルギも受光していない状態である。したがって、調理容器１の底部が赤外線センサ４の検出域を覆っており、調理容器１からの赤外線エネルギを受光できる状態であるため調理容器１は有りと判定し、調理容器１を加熱しても正確に赤外線センサ４の受光したエネルギから温度検出手段５が温度を算出ことができる。

ただし、調理容器１の底部が赤外線センサ４の検出域を覆っていない場合でも、調理容器１の周囲の照度がβ以下の照度であるために赤外線センサ４は赤外線エネルギを受光していない可能性があるとも考えられる。その場合、調理容器１の底部が赤外線センサ４の検出域を覆っている場合に比べて赤外線センサ４の検出できる赤外線エネルギの量は減少しているため、正確に温度を検出できない可能性がある。これらを互いに見分けることはできないため、調理容器１の有無を判定することができない旨を誘導加熱装置の使用者に通知するという制御であっても良い。

こうすることによって、従来の赤外線センサ４だけの場合には調理容器１の底部が赤外線センサ４の検出域を覆っていない場合に正確な温度を測定することができないという課題を有していたが、本発明のように調理容器検出手段７によって調理容器１の有無を判別し、正確な温度を検出できるか否かを判定して加熱を行うため、調理容器１が過度に温度上昇し、調理容器１の変形や破損、または油の発火等の危険な状況を回避することのできる誘導加熱装置を提供することができ、使用者に便益をもたらすことができる。

温度検出手段５、調理容器検出手段７、加熱制御手段８は、それぞれＤＳＰやマイコン等が使用されることが多いがそれに限定するものではなく、カスタムＩＣのようなものであっても構わない。また、それらの機能を１つのマイコン等で兼用しても良い。

（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１と同一部分は説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施の形態２に記載した発明の内容は、照度センサの感度波長域を可視光域のみとする誘導加熱装置としたものである。

誘導加熱装置に搭載される温度検知手段に求められる温度検出範囲は、３５０〜４００℃ぐらいまでである。これは、油の発火温度が３３０〜３５０℃程度であるため、調理容器１がその温度にならないように制御することができれば油発火の危険がない、安全な誘導加熱装置を提供することができるためである。勿論、さらに高温域まで測定することができる温度検出手段であっても良い。

図４に示すように、物体から放射される赤外線エネルギは、温度が高くなるほど短波長側にもエネルギをもつようになる。誘導加熱装置で検出したい温度域は３３０〜３５０℃程度であるが、この温度域では、可視光域が概ね７００ｎｍぐらいのため、可視光域と赤外線エネルギの放射される波長域とではほぼ分離することができる。

照度センサ６には様々なものがあり、人間の視感度に合わせた特性を持つものや、可視光域以外の所、つまり７００ｎｍ以上の所にも感度を持つものもある。ここで、７００ｎｍ以上の所にも感度を持つ照度センサ６を使用したとすると、調理容器１が高温で赤外線エネルギを放射していた場合にはそのエネルギで照度センサ６が反応してしまうことになる。照度センサ６としては調理容器１の温度状態によって影響を受けないことが望ましいため、照度センサ６は感度波長域を可視光域のみに限定することによってその影響を受けることなく照度を測定することができ、調理容器検出手段７の判別の精度を高めることができる。

（実施の形態３）
次に本発明の実施の形態３について説明する。実施の形態１と同一部分は説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施の形態３に記載した発明は、赤外線センサの感度波長域は、可視光域を含まないようにした誘導加熱装置としたものである。

実施の形態２で説明したように、調理容器１からの赤外線エネルギと可視光域を分けることによって、照度センサ６と赤外線センサ４がそれぞれ精度良く検出することができるようになる。

７００〜１１００ｎｍの赤外線エネルギを受光することのできる赤外線センサ４は、多くの場合、７００ｎｍ以下の波長域にも感度を持つことが多い。そのような場合には可視光域をカットするフィルタを用いて使用すればほぼ同じ特性が得られるので、このような構成であっても良い。

赤外線センサ４が可視光域に感度を持たないことにより、調理容器１の周囲からの可視光エネルギによる影響を受けることなく調理容器１からの赤外線エネルギを受光することができるため、Ｓ／Ｎ比が向上し、温度検出手段５の算出する温度の誤差が少なくなり、安全性の高い誘導加熱装置を提供することができる。

（実施の形態４）
次に本発明の実施の形態４について説明する。実施の形態１と同一部分は説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施の形態４に記載した発明は、赤外線センサと照度センサの光軸を同一方向とする記載の誘導加熱装置としたものである。

照度センサ６は赤外線センサ４の検知部の周囲照度を測定するものであるが、照度センサ６を設置する目的としては、赤外線センサ４の検出域を調理容器１の底部が覆っていない場合に、赤外線センサ４の検知部に侵入する外乱光のレベルを測定し、その情報を元に調理容器検出手段７が調理容器の有無を検出するためである。

したがって、図５に示すように照度センサ６と赤外線センサ４の光軸がずれてしまうと外乱光のレベルを正確に測定することができず、調理容器検出手段７の判定精度が下がってしまう。

よって、照度センサ６と赤外線センサ４の光軸が同一方向となるように設置し、調理容器検出手段７の判定精度を上げることによってより安全性の高い誘導加熱装置を提供することができる。

（実施の形態５）
次に本発明の実施の形態５について説明する。実施の形態１と同一部分は説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施の形態５に記載した発明の内容は、報知手段を備え、調理容器検出手段が調理容器がないことを判別した場合、あるいは調理容器の有無の判別がつかない場合、前記報知手段はその旨を誘導加熱装置の使用者に報知する誘導加熱装置としたものである。

調理容器１がない場合には調理容器１からの赤外線エネルギを赤外線センサ４は受光することができないため、温度検出手段５は調理容器１の温度は上がっていないと判定してしまう。しかしながら調理容器１の温度は上昇しているため、鍋の変形や油の発火といった危険な状態となる可能性がある。また、調理容器１の有無の判別がつかない場合も、もし実際には調理容器１がなかった場合に同様のことが起こり得るため、加熱をしては危険である。

そのような場合、加熱をするためには調理容器１をトッププレート２に置く際の置き場所を変更して、赤外線センサ４の検出域を調理容器１の底部が覆うように設置し直してもらう以外に方法がない。したがって、使用者に調理容器１が検出できないことを報知手段９によって報知し、調理容器１の置き直しを促すものである。

報知手段９としては、視覚的なもの、あるいは聴覚的なものが代表的であるが、それ以外のものであっても良い。視覚的なものとしては、発光ダイオード等のランプや、液晶などの表示装置を使用される場合が多いがそれに限定するものではない。また、聴覚的なものではブザーやメロディー、音声案内などが多いがそれに限定するものではない。

（実施の形態６）
次に本発明の実施の形態６について説明する。実施の形態１と同一部分は説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施の形態６に記載した発明の内容は、調理容器からの赤外線を導く導光手段をトッププレートと赤外線センサの間に設けた誘導加熱装置としたものである。

図１に示すように、赤外線センサを筒状の導光手段１０の中に配置し、導光手段１０は赤外線センサ４の光軸方向に伸びる構成とする。導光手段１０は加熱コイル３の間隙を通し、トッププレート２の近傍まで存在するように構成する。

このような構成とすることによって、調理容器１からの赤外線エネルギが赤外線センサ４の受光部に届かずに散乱してしまうことを防止するとともに、調理容器１の周囲からの外乱光や加熱コイルからの赤外線エネルギなどを赤外線センサ４が受光することを防止し、Ｓ／Ｎ比の悪化を防ぐことができる。そうすることによって、温度検出手段５の算出する温度の誤差が少なくなり、安全性の高い誘導加熱装置を提供することができる。

導光手段１０としては、樹脂材料であっても金属材料であっても構わないが、金属材料を使用する場合には導光手段１０が誘導加熱されないように配慮すべきである。また、樹脂材料の場合には加熱コイル３からの輻射熱に耐えうる温度特性を持つ材料を選定する必要がある。

調理容器１からの赤外線エネルギが微少な場合には導光手段１０の内部を鏡面仕上げとする事により赤外線センサ４の感度を上げることができ、内面を黒色等で塗装した場合には外乱光の影響を受けにくくすることができる。

また、導光手段１０は図１に示すように加熱コイル３の上面よりもトッププレート２に近い所まで伸びている方が良い。これは、誘導磁界を発生させるインバータや加熱コイル３を冷却するための冷却風が導光手段１０内に入りにくくなるためである。導光手段１０内に冷却風が入ると、冷却風は加熱コイル３等で温められた状態で導光手段１０内に侵入し、赤外線センサ４の温度を上げる場合があるためである。赤外線センサ４の温度が上昇してしまうと受光感度が変化するため、赤外線センサ４としては同一温度に維持される方が望ましいからである。また、外乱光の影響を少なくする意味でも導光手段１０はトッププレート２に近いところまで伸びていることが望ましい。但し、赤外線センサ４の検出域を狭める場合もあるため、その場合は両者のバランスがとれたところに設計する必要がある。

（実施の形態７）
次に本発明の実施の形態７について説明する。実施の形態１と同一部分は説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施の形態７に記載した発明の内容は、照度センサを赤外線センサと同一の導光手段内に設置する誘導加熱装置としたものである。

実施の形態６で説明したように、導光手段１０は赤外線センサ４の検知部からトッププレート２の近傍まで伸びており、外乱光が赤外線センサ４の検知部に届きにくい構成となっている。照度センサ６は赤外線センサ４の検知部の周囲照度を測定するためのものであるため、照度センサ６と赤外線センサ４は隣接させることによってより正確に照度を測定することができる。よって、照度センサ６は赤外線センサ４と同一の導光手段１０内に設置することでより正確に照度を測定することができる。

（実施の形態８）
次に本発明の実施の形態８について説明する。実施の形態１と同一部分は説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施の形態８に記載した発明は、本実施の形態１〜７に記載の照度センサの検出した照度が所定の値よりも暗い場合は調理容器検出手段は調理容器があるものと判断する誘導加熱装置としたものである。

実施の形態１で説明したように、実施の形態８のケースは図２のＳＴＥＰ４に対応する。これは、赤外線センサ４は調理容器１からの赤外線エネルギも周囲の外乱光のエネルギも受光していない状態である。したがって、調理容器１の底部が赤外線センサ４の検出域を覆っており、調理容器１からの赤外線エネルギを受光できる状態であるため調理容器１は有りと判定し、調理容器１を加熱しても正確に赤外線センサ４の受光したエネルギから温度検出手段５が温度を算出ことができる。

ただし、調理容器１の底部が赤外線センサ４の検出域を覆っていない場合でも、調理容器１の周囲の照度がβ以下の照度であるために赤外線センサ４は赤外線エネルギを受光していない可能性があるとも考えられる。その場合、調理容器１の底部が赤外線センサ４の検出域を覆っている場合に比べて赤外線センサ４の検出できる赤外線エネルギの量は減少しているため、正確に温度を検出できない可能性がある。これらを互いに見分けることはできないため、調理容器１の有無を判定することができない旨を誘導加熱装置の使用者に通知するという制御であっても良い。

（実施の形態９）
次に本発明の実施の形態９について説明する。実施の形態１と同一部分は説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施の形態９に記載した発明は、複数の照度センサを設け、一方の照度センサを赤外線センサと同一の導光手段内に設置し、他方を導光手段外に設置する誘導加熱装置としたものである。

実施の形態８で説明したように、照度センサの検出した照度が所定の値よりも暗い場合は赤外線センサ４の検知部には外乱光のエネルギが到達していないということがわかる。しかしながら、トッププレート２上に置かれた調理容器１の周辺の外乱光のエネルギが、赤外線センサ４の検出域を調理容器１の底部が覆っているために赤外線センサ４の検知部に到達していないのか、あるいは、調理容器１の周辺に外乱光のエネルギそのものがない状況であるのかは判別することができない。

これを判別するためには、複数の照度センサを用いて、図６のように、照度センサ６ａは赤外線センサ４の検知部周辺の照度を測定し、照度センサ６ｂは調理容器１の周辺の照度を測定することによってこれらの状況を判別することができる。

複数の照度センサを用いたときの、調理容器の検出方法について図７を用いて説明する。

ＳＴＥＰ１では、赤外線センサ４の検知部周辺の照度を測定する照度センサ６ａの受光したエネルギを測定する。測定した値をＶ１とする。

ＳＴＥＰ２では、調理容器１の周辺の照度を測定する照度センサ６ｂの受光したエネルギを測定する。測定した値をＶ２とする。

ＳＴＥＰ３では、照度センサ６ａで測定したＶ１と判定値αの大小比較を行う。判定値αは、図３を用いて説明する。赤外線センサ４を暗状態に置き外乱光のエネルギを受けていないときに赤外線センサ４が検出するエネルギａに対して、赤外線センサ４をある照度βの環境に置いたときの赤外線センサ４が検出するエネルギｂとの間に差違（ｂ−ａ）が生じたことを照度センサ６とその出力を受ける調理用器検出手段７が検出できるレベルまで照度を上げ、赤外線センサ４のエネルギがｂとなったときの照度βにバラツキの要素と余裕分を足した値としてαを設定する。Ｖ１＞αとなった場合、赤外線センサ４の検出域を調理容器１の底部が覆っていないために調理容器１の周囲の光が外乱光として赤外線センサ４の検出域に入り、赤外線センサ４はそれを受光して受光エネルギが高くなるような状態に赤外線センサ４が置かれていると考えることができる。

ＳＴＥＰ４では、照度センサ６ｂで測定したＶ２と判定値γの大小比較を行う。判定値γは、図８を用いて説明する。赤外線センサ４を暗状態としたときの赤外線センサ４の受光したエネルギｃに対して、赤外線センサ４をある照度の環境に置いたときの赤外線センサ４の受光したエネルギｄとの間に差違（ｄ−ｃ）が生じたことを検出できるレベルまで照度を上げ、赤外線センサ４のエネルギがｄとなったときの照度δにバラツキの要素と余裕分を足した値としてγを設定する。Ｖ２＞γとなった場合、調理容器１が置かれている周囲の照度が十分にあるため、赤外線センサ４の検出域を調理容器１の底部が覆っていなければそこから調理容器１の周囲の光が外乱光として赤外線センサ４の検出域に入り、赤外線センサ４はそれを受光して受光エネルギが高くなるような状態に赤外線センサ４が置かれていると考えることができる。

ＳＴＥＰ５は、Ｖ１＞α、Ｖ２＜γという条件であるので、Ｖ２＜γより周囲は十分に暗い状態であり、周囲から外乱光が入りうる状況ではないことがわかる。Ｖ１＞αから赤外線センサ４は暗状態に置かれたときよりも大きい値を検出している。このような条件となりうる状況としては、調理容器１の周辺の照度を測定する照度センサ６ｂの検出域になんらかの遮光物があり、本来は調理容器１の周辺が明るい状態であることを照度センサ６ｂが検出しなければならない状況であって、その状態で調理容器１の底部は赤外線センサ４の検出域を覆っていないために赤外線センサ４の検知部に外乱光が侵入してＶ１＞αとなっていることが考えられる。

または、Ｖ２＜γより周囲は十分に暗い状態であるが、調理容器１が可視光域の波長にまで赤外線エネルギを放射するほどの高温となっており、その調理容器１からのエネルギを照度センサ６ａが受光していることが考えられる。その場合も、通常は調理容器１がそのような高温とならないように加熱制御手段８が制御するはずであるため、異常な状態である。

あるいは、照度センサ６ｂのボンディングワイヤが外れ、照度センサ６ｂが出力を出せないような故障状態ということも考えられる。

いずれにせよ、通常ではあり得ない状況であるため、異常として加熱を停止または加熱電力量を抑制するように制御するか、報知手段によって誘導加熱装置の使用者に異常を報知するなどして異常な状態を回避する必要がある。

ＳＴＥＰ６では、Ｖ１＞α、Ｖ２＞γという条件であるので、Ｖ２＞γより周囲は十分に明るい状態であり、周囲から外乱光が入りうる状況であることがわかる。Ｖ１＞αから赤外線センサ４は暗状態に置かれたときよりも大きい値を検出しているため、調理容器１の周囲の光が外乱光として侵入して赤外線エネルギを受光していると考えられる。つまり、調理容器１の底部が赤外線センサ４の検出域を覆っていない可能性があり、調理容器１からの赤外線エネルギ以外の光によってＳ／Ｎ比が悪くなり正確に温度を検出できない可能性がある。したがって、このような状態では調理容器１は無いと判定し、調理容器１の加熱を停止または加熱電力量を抑制するように制御を行う。

ＳＴＥＰ７はＳＴＥＰ４と同様のため、説明は省略する。

ＳＴＥＰ８は、Ｖ１＜α、Ｖ２＞γという条件であるので、Ｖ２＞γより周囲は十分に明るい状態であり、周囲から外乱光が入りうる状況であることがわかる。Ｖ１＜αから赤外線センサ４は暗状態に置かれた状態と判断できる。つまり、周囲の外乱光を赤外線センサ４が受光してしまう可能性があるものの、調理容器１の底部が赤外線センサ４の検出域を覆っているために外乱光が遮断されているため、調理容器１からの赤外線エネルギを受光できる状態であるため調理容器１は有りと判定し、調理容器１を加熱しても正確に赤外線センサ４の受光したエネルギから温度検出手段５が温度を算出ことができる。このとき、調理容器１は低温であるため、赤外線エネルギは放射されていないことがわかる。

ＳＴＥＰ９は、Ｖ１＜α、Ｖ２＜γという条件であるので、Ｖ２＜γより周囲は十分に暗い状態であり、周囲から外乱光が入りうる状況ではないことがわかる。Ｖ１＜αから赤外線センサ４は暗状態に置かれた状態と同じである。つまり、赤外線センサ４は調理容器１からの赤外線エネルギも周囲の外乱光のエネルギも受光していないが、周囲からの外乱光は無いことがわかっているため、調理容器１の底部が赤外線センサ４の検出域を覆っていない可能性があり、調理容器１が有るとは断定できない状況にある。したがって、このような状態では調理容器１の有無を判定することができないため、その旨を誘導加熱装置の使用者に通知する、あるいは安全を優先して調理容器１の加熱を停止または加熱電力量を抑制するように制御を行う等の設計思想の判断が必要となる。

こうすることによって、従来の赤外線センサ４だけの場合には外乱光が侵入した場合に正確な温度を測定することができないという課題を有していたが、本発明のように調理容器検出手段７によって調理容器１の有無を判別し、正確な温度を検出できるか否かを判定して加熱を行うため、調理容器１が過度に温度上昇し、調理容器１の変形や破損、または油の発火等の危険な状況を回避することのできる誘導加熱装置を提供することができ、使用者に便益をもたらすことができる。

（実施の形態１０）
次に本発明の実施の形態１０について説明する。実施の形態１と同一部分は説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施の形態１０に記載した発明は、導光手段内に設置された照度センサが所定の値よりも暗く、かつ導光手段外に設置された照度センサが所定の値よりも明るい場合に調理容器検出手段は調理容器があるものと判断する誘導加熱装置としたものである。

実施の形態９で説明したように、実施の形態１０のケースは図８のＳＴＥＰ８の場合である。これは調理容器１の周囲が明るく、調理容器１の底部が赤外線センサ４の検出域を覆っているために赤外線センサ４の検知部周辺が暗い状態であることを示している。この場合は調理容器１からの赤外線エネルギを赤外線センサ４は外乱光の影響を受けずに受光することができ、温度検出手段５は誤差があまり発生せずに温度を算出することができるため、調理容器１が過度の温度上昇をして危険な状態となることなく加熱することができる。

（実施の形態１１）
次に本発明の実施の形態１１について説明する。実施の形態１と同一部分は説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施の形態１１に記載した発明は、照度センサ６ａが所定の値よりも暗く、かつ照度センサ６ｂが所定の値よりも暗い場合に報知手段は調理容器の有無を検出できないことを報知する誘導加熱装置としたものである。

実施の形態９で説明したように、実施の形態１１のケースは図８のＳＴＥＰ９に対応する。これは調理容器１の周囲が暗く、かつ赤外線センサ４の検知部周辺も暗い状態であることを示している。しかしながら、調理容器１の底部が赤外線センサ４の検出域を覆っているかどうかは判別することができず、調理容器検出手段７は調理容器１の有無を判別できない。そのような状態で加熱を開始または継続すると、場合によっては調理容器１は使用者の意図しないほどに高温となり、調理容器１の変形や破損、油の発火等の危険な状態となる可能性がある。

したがって、報知手段によって使用者にその旨を伝えることによって調理容器１の置き場所を変更することを促し、安全に加熱ができる状態へと導くことができる。こうすることで、加熱ができないという状況を回避することができる。

（実施の形態１２）
次に本発明の実施の形態１２について説明する。実施の形態１と同一部分は説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施の形態１２に記載した発明は、加熱制御手段が加熱を開始する前に少なくとも１回は、調理容器検出手段は、調理容器の検出を行う誘導加熱装置としたものである。

実施の形態１で説明したように、赤外線センサ４を用いて温度を検出する場合には外乱光の影響をなくし、対象物からの赤外線エネルギを受光できる環境であることが必要である。そのような状況にない場合には赤外線センサ４の受光するエネルギのＳ／Ｎ比が悪く、温度検出手段５の算出する温度には誤差を多く含むことになる。それはつまり、調理容器１が使用者の意図しない高温となる可能性がある。

そのような状況を回避するため、加熱の開始前に少なくとも１回は調理容器検出手段７を動作させ、調理容器１の有無を判別することで安全性を確保することができる。

（実施の形態１３）
次に本発明の実施の形態１３について説明する。実施の形態１と同一部分は説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施の形態１３に記載した内容は、加熱制御手段が調理容器を加熱している際、調理容器検出手段が調理容器がないことを判別した場合、加熱制御手段は加熱を停止または加熱電力量を抑制させるまでに時間差を設ける誘導加熱装置としたものである。

加熱中に調理容器１をあおった場合、赤外線センサ４に外乱光のエネルギが到達して調理容器検出手段７が調理容器１が無いものと判定する場合がある。調理容器１が赤外線センサ４の検出域を覆っていない場合には正確な温度測定が困難なため、加熱を停止または加熱電力量を抑制するように制御を行う。

しかしながら、調理容器１をあおっている場合にはまた調理容器１の底部が赤外線センサ４の検出域を覆う状態に戻される可能性が高いため、例え調理容器検出手段７が調理容器１が無いものと判定した場合でもすぐに加熱を停止または加熱電力量を抑制すると使用者の意図しない動作となり、使い勝手が低下する。

したがって、調理容器検出手段７が調理容器１が無いものと判定してもすぐに加熱を停止または加熱電力量を抑制せず、時間差を設けて本当に調理容器１が赤外線センサ４の検出域を覆っていない状態で加熱を継続しているのかどうかを判定してから加熱を停止または加熱電力量を抑制することで使い勝手の低下を防ぐことができる。

なお、あおりを行っている際、調理容器１が加熱コイル３から大きく離れた場合には誘導加熱装置自体の安全機能が働き、加熱を停止する場合がある。この安全機能は、調理容器１と加熱コイル３を含む磁気結合の変化から調理容器１が加熱コイル３と大きく離れていることを検出し、離れている場合には調理容器１が無いものと判定して加熱を停止する機能である。

赤外線センサ４で温度検出を行う誘導加熱装置の場合には、上記の磁気結合から調理容器１の有無を検出して調理容器１が有ると判定された場合でも調理容器１の底部が赤外線センサ４の検出域を覆っていない場合には温度測定の誤差が大きくなるため、そのような状況を避けるために調理容器検出手段７を別途設けることで安全性を確保している。

（実施の形態１４）
次に本発明の実施の形態１４について説明する。実施の形態１と同一部分は説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施の形態１４に記載した発明の内容は、調理容器検出手段は、時間差内に少なくとも１回調理容器の検出を行う誘導加熱装置としたものである。

実施の形態１２で説明したように、調理容器１をあおった場合に調理容器検出手段７が調理容器１が無いものと判定し、加熱を停止または加熱電力量を抑制するまでに時間差を設ける。そして、実際に加熱を停止または加熱電力量を抑制する前に少なくとも１回は調理容器１の有無を判別し、調理容器１が本当にない場合にだけ加熱を停止または加熱電力量を抑制することによって使い勝手の低下を回避することができる。

（実施の形態１５）
次に本発明の実施の形態１５について説明する。実施の形態１と同一部分は説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施の形態１５に記載した発明の内容は、加熱コイルを半径方向に分割した箇所を設け、そのコイルの間隙部に赤外線センサを配置する誘導加熱装置としたものである。

調理容器１を誘導加熱した際の温度分布は、図９のように加熱コイル３の中心部分に温度のピークがあり、調理容器１の中央部は温度が低い分布となる。

調理容器１が使用者の意図せず温度が上昇した際、調理容器１の最高温度部分に油を滴下した場合でも油発火することのない安全な誘導加熱装置を提供するためには、調理容器１の最高温度部分が油の発火点以下となるように制御する必要がある。

そのためには赤外線センサ４は中央部にあるよりも加熱コイル３の中心部付近に配置する方が良い。したがって、図１０に示すように加熱コイル３を半径方向に分割した箇所を設け、その間隙部に赤外線センサ４を配置することによって調理容器１の最高温度に近い温度を測定することができ、油発火の心配のない安全で安心な誘導加熱装置を実現することができる。

以上のように、本発明にかかる誘導加熱装置では、赤外線センサで温度検知を行う場合の課題であった調理容器の有無を検知を行い、調理容器が確実にあって温度を正確に測定できるときのみ加熱を継続する誘導加熱装置とすることによって、調理容器が変形や損傷、あるいは油発火等が発生しない温度に調理容器を制御するために安全性が高まり、使い勝手の良い誘導加熱装置を実現することができる。

本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の概略構成図 本発明の実施の形態１における調理容器検出手段の判定フローチャート 本発明の実施の形態１における判定値の設計を表す図 赤外線エネルギと可視光の波長を表す図 本発明の実施の形態４における誘導加熱装置の概略構成図 本発明の実施の形態９における誘導加熱装置の概略構成図 本発明の実施の形態９における調理容器検出手段の判定フローチャート 本発明の実施の形態９における判定値の設計を表す図 誘導加熱装置で加熱した際の調理容器の温度分布を表す図 本発明の実施の形態１５における誘導加熱装置の概略構成図 従来の誘導加熱装置の概略構成図

符号の説明

１ 調理容器
２ トッププレート
３ 加熱コイル
４ 赤外線センサ
５ 温度検出手段
６ 照度センサ
７ 調理容器検出手段
８ 加熱制御手段
９ 報知手段
１０ 導光手段

Claims (14)

1. 調理物を加熱する調理容器と、前記調理容器を載置するトッププレートと、前記調理容器を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイルと、前記トッププレートを介して調理容器から放射された赤外線を検出する赤外線センサと、前記赤外線センサの受光したエネルギより前記調理容器の温度を換算する温度検出手段と、前記赤外線センサの検知部の周囲照度を検出する照度センサと、前記照度センサの受光したエネルギと、所定の判定値との比較結果に基づき前記調理容器の有無を判別する調理容器検出手段と、前記調理容器検出手段の検出結果と前記温度検出手段の温度情報により前記加熱コイルの高周波電流を制御して前記調理容器の加熱電力量を制御する加熱制御手段とを備え、前記調理容器検出手段によって調理容器が検出されなかった場合、前記加熱制御手段は調理容器の加熱を停止または加熱電力量を抑制するように制御を行い、
   所定の判定値は、暗状態に置かれた前記赤外線センサの検出エネルギａと、照度βの環境下に置かれた前記赤外線センサの検出エネルギｂとの差に基づき設定される、誘導加熱装置。
2. 照度センサの感度波長域を可視光域のみとする請求項１に記載の誘導加熱装置。
3. 赤外線センサの感度波長域は、可視光域を含まないようにした請求項１または２に記載の誘導加熱装置。
4. 赤外線センサと照度センサの光軸を同一方向とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
5. 報知手段を備え、調理容器検出手段が調理容器がないことを判別した場合、あるいは調理容器の有無の判別がつかない場合、前記報知手段はその旨を誘導加熱装置の使用者に報知する請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
6. 調理容器からの赤外線を導く導光手段をトッププレートと赤外線センサの間に設けた請求項１に記載の誘導加熱装置。
7. 照度センサは導光手段外に設置する請求項６に記載の誘導加熱装置。
8. 照度センサの検出した照度が所定の値よりも明るく、かつ赤外線センサの受光したエネルギが所定よりも低い場合は、調理容器検出手段は調理容器があるものと判断する請求項１〜７のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
9. 照度センサの検出した照度が所定の値よりも暗く、かつ赤外線センサの受光したエネルギが所定よりも高い場合は、調理容器検出手段は調理容器があるものと判断する請求項１〜７のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
10. 照度センサの検出した照度が所定の値よりも暗く、かつ赤外線センサの受光したエネルギが所定よりも低い場合は報知手段は調理容器の有無を検出できないことを報知する請求項１〜７のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
11. 加熱制御手段が加熱を開始する前に少なくとも１回は、調理容器検出手段は、調理容器の検出を行う請求項１〜１０のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
12. 加熱制御手段が調理容器を加熱している際、調理容器検出手段が調理容器がないことを判別した場合、加熱制御手段は加熱を停止または加熱電力量を抑制させるまでに時間差を設ける請求項１〜１１のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
13. 調理容器検出手段は、時間差内に少なくとも１回調理容器の検出を行う請求項１２に記載の誘導加熱装置。
14. 加熱コイルを半径方向に分割した箇所を設け、そのコイルの間隙部に赤外線センサを配置する請求項１に記載の誘導加熱装置。