JP5401564B2 - Induction heating cooker - Google Patents
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Description
本発明は、誘導加熱調理器に関し、特に赤外線センサで調理容器から放射される赤外線を検出し、その赤外線検出量に基づき調理容器の温度を求めて加熱調理の際の温度制御を行うものである。 The present invention relates to an induction heating cooker, and in particular, detects infrared rays radiated from a cooking vessel with an infrared sensor, obtains the temperature of the cooking vessel based on the detected amount of infrared rays, and controls temperature during cooking. .
誘導加熱調理器とは、調理容器を載置するトッププレートの下方に加熱コイルを配置し、加熱コイルに高周波電流を流して電磁誘導により調理容器内の被加熱物を加熱する調理器である。 The induction heating cooker is a cooker in which a heating coil is disposed below a top plate on which a cooking container is placed, and a heated object is heated in the cooking container by electromagnetic induction by passing a high-frequency current through the heating coil.
従来の技術として、例えば「被加熱体の温度を赤外線センサにより検知する電磁調理器の、トッププレートとして用いられるガラスプレートにおいて、上記ガラスプレートは上記赤外線センサに対面する部分に赤外線透過性の赤外線透過部を有しており、ガラスプレートにおける上記赤外線透過部の他の部分は不透明層により被覆されていることを特徴とする電磁調理器用ガラスプレート」が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional technique, for example, in a glass plate used as a top plate of an electromagnetic cooker that detects the temperature of an object to be heated by an infrared sensor, the glass plate is an infrared ray transmitting infrared ray transmitting portion facing the infrared sensor. And a glass plate for an electromagnetic cooker characterized in that the other part of the infrared transmitting portion of the glass plate is covered with an opaque layer (see, for example, Patent Document 1). .
上記の特許文献1の電磁調理器用ガラスプレートでは、ガラスプレートに調理容器が載置されていないとき、窓部から加熱コイル等の内部が見えてしまうという、見栄えに関する問題点があった。
The above-mentioned glass plate for an electromagnetic cooker of
本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、調理容器が放射する赤外線を受光して温度検知を行う温度検知手段の検出精度を維持することが可能な誘導加熱調理器を提供することを目的とする。 The present invention has been made against the background of the above problems, and is an induction heating cooker capable of maintaining the detection accuracy of temperature detection means for detecting temperature by receiving infrared rays emitted from a cooking container. The purpose is to provide.
本発明に係る誘導加熱調理器は、調理容器が載置されるとともに赤外線を透過させるトッププレートと、前記調理容器を誘導加熱するための加熱コイルと、前記トッププレートの下方に備えられ、前記調理容器から放射され前記トッププレートを通過した赤外線を受光する赤外線センサと、少なくとも前記赤外線センサの赤外線受光量により、前記調理容器の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段による検出温度に基づき前記加熱コイルへの供給電力を制御する制御手段と、前記赤外線センサの上部を除く前記トッププレートの裏面に備えられる遮光材とを有し、前記遮光材の赤外線屈折率を、前記トッププレートの赤外線屈折率よりも大きい範囲で、前記トッププレートの赤外線屈折率と略同一にするものである。 An induction heating cooker according to the present invention includes a top plate on which a cooking vessel is placed and transmits infrared rays, a heating coil for induction heating the cooking vessel, and a cooking plate provided below the top plate, Based on an infrared sensor that receives infrared rays emitted from the container and passed through the top plate, temperature detection means for detecting the temperature of the cooking container based on at least the amount of infrared rays received by the infrared sensor, and a temperature detected by the temperature detection means It said control means for controlling the electric power supplied to the heating coil, and a light shielding member provided on the back surface of the top plate except the top of the infrared sensor, the infrared refractive index of the light shielding material, the infrared of the top plate In the range larger than the refractive index, the infrared refractive index of the top plate is made substantially the same.
本発明においては、誘導加熱中の調理容器以外から発生する赤外線をカットすることにより、調理容器に対する温度検知の精度を維持することができる。 In this invention, the precision of the temperature detection with respect to a cooking container is maintainable by cutting the infrared rays emitted from those other than the cooking container in induction heating.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る誘導加熱調理器10を示すブロック図である。
本実施の形態1に係る誘導加熱調理器10は、被加熱物を入れて加熱調理する調理容器3を誘導加熱する加熱コイル4と、加熱コイル4に高周波電流を供給するインバータ9と、加熱コイル4の上部で調理容器3を載置するトッププレート2とを備える。
FIG. 1 is a block diagram showing an
The
また、トッププレート2の下部には、調理容器3の底面から放射される赤外線を検出する赤外線センサ5と、トッププレート2の下面に接触し、調理容器3の底面温度を検知する接触式温度センサ6と、赤外線センサ5及び接触式温度センサ6により温度を導出する温度検出手段8aと、温度検出手段8aからの出力に応じてインバータ9を制御する制御手段8とが備えられている。制御手段8は、少なくともインバータ制御手段8bを有している。
Further, an
さらに、トッププレート2の下面には、赤外線センサ5に調理容器3以外からの赤外線が入射しないように遮光材が設けられている。なお遮光材とは、少なくとも可視光の透過を抑制できる材料をいう。本実施の形態1では、遮光材として無機顔料又はガラス成分を含有する無機顔料が用いられる。
Further, a light shielding material is provided on the lower surface of the
上記の無機顔料として、例えば以下のような物質が用いられる。
(1)主成分が、45.0重量%のCr2O3、15.0重量%のCo3O4、30.0重量%のZnO、5.0重量%のAl2O3及び5.0重量%のSiO2よりなる緑顔料。
(2)クロムイェロ、弁柄、チタンホワイト、群青など。
(3)カーボンブラック。
(4)黒体塗料。
As the inorganic pigment, for example, the following substances are used.
(1) The main components are 45.0 wt% Cr 2 O 3 , 15.0 wt% Co 3 O 4 , 30.0 wt% ZnO, 5.0 wt% Al 2 O 3 and 5. A green pigment composed of 0% by weight of SiO 2 .
(2) Chrome yellow, petal, titanium white, ultramarine, etc.
(3) Carbon black.
(4) Black body paint.
トッププレート2の下面全体には前述の遮光材が備えられ、遮光材が備えられた領域を遮光領域7aとする。ただし部分的に、赤外線センサ5の上部に位置するトッププレート2の面上では、可視光は遮光するが赤外線は透過しやすくする構成としている。すなわち、赤外線センサ5の上部に位置するトッププレート2の面上では、遮光材を薄く塗布又は印刷したり、遮光材をドット状又は疎らに備える構成としている。このように、遮光材を備える量を減らした領域を、赤外線透過領域7bと呼ぶことにする。したがって遮光領域7aは、赤外線透過領域7bの部分を除く、遮光材が備えられたトッププレート2の下面全体の領域であるといえる。
The above-described light shielding material is provided on the entire lower surface of the
次に、動作について説明する。交流電源1により誘導加熱調理器10に電源を投入し、操作スイッチで所定の温度に設定すると、制御手段8の制御によりインバータ9から加熱コイル4に電力が供給される。この加熱コイル4に電力が供給されると、加熱コイル4に誘導磁界が発生し、トッププレート2上の調理容器3が誘導加熱される。この誘導加熱によって調理容器3の温度が上昇し、調理容器3内の被加熱物が調理される。
Next, the operation will be described. When the
ここで赤外線センサ5の動作について説明する。調理容器3の温度が上昇すると、その温度に応じた赤外線が調理容器3から放射される。赤外線センサ5は、例えば2.5μm以下の波長を検出することができるフォトダイオードやサーモパイル等で構成されており、トッププレート2を通過した赤外線がフォトダイオードやサーモパイルに入射される。また、赤外線センサ5に対して、調理容器3からの赤外線以外にも太陽光や照明などの外乱光が入射する可能性がある。このため前述の遮光材により、調理容器3以外から赤外線センサ5に入射する赤外線を遮断している。
Here, the operation of the
これらの構成により、本実施の形態1では、調理容器3からの赤外線のみが赤外線センサ5に入射し、その赤外線量に合わせた電圧に変換され増幅される。この赤外線センサ5及び接触式温度センサ6からの情報により、温度検出手段8aにおいて調理容器3の温度を正確に検知できる仕組みとなっている。これにより、インバータ制御手段8bがインバータ9を制御して調理容器3を所定の温度になるように正確に制御し、被加熱物を美味しく調理できる。
With these configurations, in the first embodiment, only the infrared rays from the
図2、図3及び図4は、本実施の形態1に係る赤外線透過領域7bについて説明する図である。図2の赤外線透過領域7bには、遮光領域7aに備えられた遮光材よりも赤外線透過率の高いもの、又は遮光材と同じ材質であるが、層を薄くして赤外線透過率を高めたものが備えられている。
2, 3 and 4 are diagrams for explaining the
トッププレート2の下面に塗装される遮光材としては、無機顔料又はガラス成分を含有する無機顔料が挙げられる。遮光材は、トッププレート2上の遮光領域7aに印刷又は接着して設けられ、赤外線透過領域7bに同じ材質の遮光材を備える場合はその使用量を少なくしている。なお図2において、赤外線透過領域7bは、赤外線センサ5の中心部に向かうにつれて、徐々に赤外線透過率が高まるように遮光材を備える構成としても良い。
Examples of the light shielding material applied to the lower surface of the
図3の赤外線透過領域7bは、赤外線センサ5の上部に位置するトッププレート2の面上に、遮光領域7aに備える遮光材よりも赤外線透過率の高いもの、又はその遮光材と同じ材質のものをドット状に印刷又は接着することで構成され、ドット状の遮光材の隙間からも赤外線や可視光を透過させるようにした。図4では、赤外線センサ5の中心部において遮光材のドットを疎らにして、中心部でさらに赤外線透過率を高めるようにした。
The
従来では、赤外線を透過しやすくした赤外線透過領域7bが無く、調理容器3が載置されていない状態では外側から加熱コイル4が見えてしまい、誘導加熱調理器10の見栄えが悪くなるという問題点があった。そこで、上記のような赤外線透過領域7bを赤外線センサ5直上のトッププレート2に設けることで、加熱コイル4が外側から見えにくくなる。さらに、調理容器3が載置された場合、赤外線透過領域7bは調理容器3からの赤外線を透過するので、温度検知の精度が低くなることを防止できる。
Conventionally, there is no
なお本実施の形態1では、遮光領域7a及び赤外線透過領域7bをトッププレート2の裏面に施しているが、トッププレート2の表面に施しても同様の効果が得られる。また、遮光材のドットの形状は、図3又は図4に示す正方形に限られるものではなく、円や三角、ひし形、六角形等、任意な形状をとることができる。
In the first embodiment, the
実施の形態2.
図5は、本発明の実施の形態2に係る遮光領域7の構成を示している。図5において、遮光領域7は遮光材をトッププレート2の下面に塗装することで形成されている。遮光材により、外光など調理容器3以外から入射する赤外線をカットする。しかしながら、調理容器3以外の赤外線は100%カットされるわけではなく、数十%しかカットされない。
FIG. 5 shows a configuration of the
ここで、調理容器3以外の赤外線を効率良くカットするために、光学の知見を用いて、2つの物質の境界面における光の反射率について考える。トッププレート2に塗装された遮光材の、赤外線反射率(エネルギー反射率)を低くすれば、トッププレート2内部で赤外線が反射を繰り返す現象(図5の点線矢印を参照)を抑制できる。
Here, in order to efficiently cut infrared rays other than the
図6は、屈折率n1の媒質 I と屈折率n2の媒質 II との境界部分を示した図である。2種類の材質が異なる物質の境界面において、赤外線反射率(エネルギー反射率)が屈折率の比 n=n2/n1 により、どのように変化するのかを考察する。
図6において、媒質 I 側から、入射光が入射角θ1で媒質 II との境界面に入射されるとする。境界面では、入射光は反射角θ1で媒質 I 側に反射されるものと、屈折角θ2で媒質 II の中を透過するものに分かれる。
FIG. 6 is a diagram showing a boundary portion between the medium I having a refractive index n 1 and the medium II having a refractive index n 2 . Consider how the infrared reflectance (energy reflectance) changes depending on the ratio of refractive indices n = n 2 / n 1 at the interface between two different materials.
In FIG. 6, it is assumed that incident light is incident on the boundary surface with the medium II at an incident angle θ 1 from the medium I side. At the boundary surface, incident light is divided into one that is reflected to the medium I side at a reflection angle θ 1 and one that is transmitted through the medium II at a refraction angle θ 2 .
上記の場合、屈折の法則(スネルの法則)が以下の関係式で成り立つ。すなわち、
n=n2/n1とおいた場合、p偏光及びs偏光の反射率は、一般的な光学の知見から以下の式で表される。なお以下の式では、スネルの法則の式(1)を用いて、屈折角θ2のパラメータを消去している。
E // 入射面(p偏光)の場合:
E // For incident plane (p-polarized light):
上記の式(2)及び式(3)には、2つのパラメータn及びθ1が存在する。2つのパラメータを同時に変化させると、3次元のグラフでしかエネルギー反射率をプロットできないため、ここでは2つの媒質の屈折率の比、すなわちnの値を固定した場合における、入射角θ1とエネルギー反射率の関係を議論することにする。 In the above equations (2) and (3), there are two parameters n and θ 1 . If the two parameters are changed simultaneously, the energy reflectance can be plotted only in a three-dimensional graph. Therefore, here, the incident angle θ 1 and the energy when the ratio of the refractive indexes of the two media, that is, the value of n is fixed are fixed. Let us discuss the relationship of reflectance.
図7は、n=n2/n1の値を、n = 1.5、n = 1.3、n = 1.1 にそれぞれ設定した際の、式(2)すなわちp偏光のエネルギー反射率 Rp 、及び式(3)すなわちs偏光のエネルギー反射率 Rs の、入射角θ1依存性についてグラフにプロットしたものである。また、図8は図7におけるp偏光のエネルギー反射率 Rp を、図9は図7におけるs偏光のエネルギー反射率 Rs を別個に示したものである。 FIG. 7 shows the equation (2), that is, the energy reflectivity R p of p-polarized light and the equation ( n ) when the values of n = n 2 / n 1 are set to n = 1.5, n = 1.3, and n = 1.1, respectively. 3) That is, the energy reflectance R s of s-polarized light is plotted on the graph with respect to the incident angle θ 1 dependence. 8 separately shows the energy reflectance R p of p-polarized light in FIG. 7, and FIG. 9 separately shows the energy reflectance R s of s-polarized light in FIG.
図7において、横軸は入射角θ1であり、角度は弧度法(ラジアン)で示してある。弧度法とは、180°をπラジアンとして表記するものであるから、横軸は0°≦θ1≦90°の範囲を示すことになる。また縦軸は、入射光のエネルギー反射率 R を示している。これは、入射光が2つの物質の境界面で、どの程度反射されるかを示している。 In FIG. 7, the horizontal axis is the incident angle θ 1 , and the angle is indicated by an arc degree method (radian). In the arc degree method, 180 ° is expressed as π radians, and the horizontal axis represents a range of 0 ° ≦ θ 1 ≦ 90 °. The vertical axis indicates the energy reflectivity R of the incident light. This indicates how much incident light is reflected at the interface between the two substances.
ちなみに、エネルギー反射率 R が1の場合、全ての入射光が境界面で反射することになる。
図7において、例えば、n = 1.5 となる空気とガラスの関係の場合、入射角0°の入射光のエネルギー反射率は Rs = Rp = 0.04 となり、これは4%の入射光がガラス表面で反射されることを意味している。
Incidentally, when the
In FIG. 7, for example, in the case of the relationship between air and glass where n = 1.5, the energy reflectance of incident light at an incident angle of 0 ° is R s = R p = 0.04, which means that 4% incident light is incident on the glass surface. It means that it is reflected by.
図7乃至図9から読み取れる第1のポイントは、入射角が大きくなるにつれて、すなわち入射光が境界面にすれすれで入射した場合、エネルギー反射率は急激に増大するという点である。また第2のポイントは、2つの媒質の屈折率の比、すなわちnの値が大きくなるほど、それぞれの入射角におけるs偏光及びp偏光のエネルギー反射率が高くなるという点である。 The first point that can be read from FIG. 7 to FIG. 9 is that the energy reflectance increases rapidly as the incident angle increases, that is, when incident light is incident on the boundary surface. The second point is that as the ratio of the refractive indices of the two media, that is, the value of n increases, the energy reflectivity of s-polarized light and p-polarized light at each incident angle increases.
さらに第3のポイントとして、p偏光のエネルギー反射率はnの値に大きく依存しない、という点も重要である。n = 1.5、n = 1.3、n = 1.1 と変化させても、p偏光のエネルギー反射率はほとんど変化しない。それに対しs偏光の場合には、n = 1.5、n = 1.3、n = 1.1 と変化させると、エネルギー反射率の変化に顕著な差が現れてくる。 Furthermore, as a third point, it is also important that the energy reflectance of p-polarized light does not greatly depend on the value of n. Even if n = 1.5, n = 1.3, and n = 1.1, the energy reflectance of p-polarized light hardly changes. On the other hand, in the case of s-polarized light, when n = 1.5, n = 1.3, and n = 1.1, a significant difference appears in the change in energy reflectance.
ここで、s偏光及びp偏光のエネルギー反射率の違いについて考察する。図7から分かるように、入射角θ1が徐々に大きくなるにつれて、s偏光の成分がp偏光の成分よりもエネルギー反射率が大きくなるということが見出せる。これは「物質の境界面で反射された光は、s偏光の成分を多く持った光となる」ということを示している。そこで、式(3)で示したs偏光の反射率の式が、光の反射率を考える際には重要になってくる。 Here, the difference in energy reflectance between s-polarized light and p-polarized light will be considered. As can be seen from FIG. 7, as the incident angle θ 1 gradually increases, the s-polarized component has a higher energy reflectance than the p-polarized component. This indicates that “the light reflected by the boundary surface of the substance becomes light having a lot of s-polarized components”. Therefore, the s-polarized reflectance formula shown in formula (3) becomes important when considering the reflectance of light.
上記の反射率に関する考察を、本実施の形態2に適用させる。トッププレート2の下面には遮光材を塗装した遮光領域7を備えており、遮光材により外光などの調理容器3以外からの赤外線をカットする。しかしながら、100%カットできるわけではなく、数十%しか赤外線をカットできない。
The above consideration regarding the reflectance is applied to the second embodiment. A
そこで上記の考察により、トッププレート2の赤外線屈折率をn1、遮光材の赤外線屈折率をn2とおいた場合、遮光材の赤外線屈折率n2をトッププレート2の赤外線屈折率n1と略同等とする(すなわち、nの値を1に近づける)ことで、遮光材でカットされない赤外線がトッププレート2の内部で反射されるのを抑制することができる。
In view of the above, when the infrared refractive index of the
つまり、トッププレート2と遮光材の赤外線屈折率が異なると、両者の境界面で赤外線の反射が発生し、赤外線は図5の点線矢印で示すようにトッププレート2内部で減衰しながら反射を繰り返すことになる。しかし、両者の屈折率を略同一の値とする(nの値を1に近づける)ことで、赤外線反射率を抑制することができ、調理容器3以外からの赤外線が、赤外線センサ5に到達して検出される割合は大きく減少する。
That is, if the infrared refractive index of the
なお本実施の形態2では、両者の屈折率の差は10%以内が望ましい、ということを実験的に見出すことができた。トッププレート2と屈折率の差が10%以内になるものとしては、ガラス成分を含有する無機顔料が挙げられ、その無機顔料をトッププレート2の裏面に塗装する。この場合、調理容器3が発する赤外線以外の赤外線は、その大部分がそのまま遮光材を透過するので、赤外線センサ5への調理容器3以外の赤外線の影響を排除でき、調理容器3の温度を正しく検出することができる。
In the second embodiment, it was experimentally found that the difference in refractive index between the two is preferably within 10%. Examples of the difference between the refractive index of the
実施の形態3.
本実施の形態3は、実施の形態2で得られた知見、すなわちトッププレート2と遮光材の赤外線屈折率の差を10%以内とするということを、実施の形態1に適用するというものである。前述の実施の形態1において、赤外線透過領域7bに塗装される遮光材の赤外線屈折率と、トッププレート2の赤外線屈折率との差を10%以内とすることで、トッププレート2内部での赤外線反射率を抑制することができ、調理容器3からの赤外線透過量を増加させ、調理容器3以外からの赤外線が赤外線センサ5に到達して検出される割合を大きく減少させる効果が得られる。
In the third embodiment, the knowledge obtained in the second embodiment, that is, that the difference in the infrared refractive index between the
1 交流電源、2 トッププレート、3 調理容器、4 加熱コイル、5 赤外線センサ、6 接触式温度センサ、7 遮光領域、7a 遮光領域、7b 赤外線透過領域、8 制御手段、8a 温度検出手段、8b インバータ制御手段、9 インバータ、10 誘導加熱調理器、θ1 入射角、θ2 屈折角、n1 屈折率、n2 屈折率、n 屈折率n1と屈折率n2の比。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記調理容器を誘導加熱するための加熱コイルと、
前記トッププレートの下方に備えられ、前記調理容器から放射され前記トッププレートを通過した赤外線を受光する赤外線センサと、
少なくとも前記赤外線センサの赤外線受光量により、前記調理容器の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段による検出温度に基づき前記加熱コイルへの供給電力を制御する制御手段と、
前記赤外線センサの上部を除く前記トッププレートの裏面に備えられる遮光材と
を有し、
前記遮光材の赤外線屈折率を、前記トッププレートの赤外線屈折率よりも大きい範囲で、前記トッププレートの赤外線屈折率と略同一にすること
を特徴とする誘導加熱調理器。 A top plate on which the cooking container is placed and which transmits infrared rays;
A heating coil for inductively heating the cooking vessel;
An infrared sensor that is provided below the top plate and receives infrared rays emitted from the cooking container and passed through the top plate;
Temperature detection means for detecting the temperature of the cooking container at least by the amount of infrared light received by the infrared sensor;
Control means for controlling power supplied to the heating coil based on the temperature detected by the temperature detection means;
A light shielding material provided on the back surface of the top plate excluding the upper part of the infrared sensor;
An induction heating cooker characterized in that an infrared refractive index of the light shielding material is set to be substantially the same as an infrared refractive index of the top plate in a range larger than an infrared refractive index of the top plate.
前記調理容器を誘導加熱するための加熱コイルと、
前記トッププレートの下方に備えられ、前記調理容器から放射され前記トッププレートを通過した赤外線を受光する赤外線センサと、
少なくとも前記赤外線センサの赤外線受光量により、前記調理容器の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段による検出温度に基づき前記加熱コイルへの供給電力を制御する制御手段と、
前記赤外線センサの上部を除く前記トッププレートの裏面に備えられる遮光材と
を有し、
前記遮光材の赤外線屈折率は、前記トッププレートの赤外線屈折率よりも大きく、
前記遮光材の赤外線屈折率と前記トッププレートの赤外線屈折率の差を10%以内とすること
を特徴とする誘導加熱調理器。 A top plate on which the cooking container is placed and which transmits infrared rays;
A heating coil for inductively heating the cooking vessel;
An infrared sensor that is provided below the top plate and receives infrared rays emitted from the cooking container and passed through the top plate;
Temperature detection means for detecting the temperature of the cooking container at least by the amount of infrared light received by the infrared sensor;
Control means for controlling power supplied to the heating coil based on the temperature detected by the temperature detection means;
A light shielding material provided on the back surface of the top plate excluding the upper part of the infrared sensor;
The infrared refractive index of the light shielding material is larger than the infrared refractive index of the top plate,
Induction cooking device, characterized in that the difference in infrared refractive index of the top plate and the infrared refractive index of the light shielding material and 10% or less within.
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