JP6682408B2

JP6682408B2 - 温度制御モジュール

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Publication number: JP6682408B2
Application number: JP2016174596A
Authority: JP
Inventors: 雅昭武藤; 藁科　禎久; 禎久藁科; 史一尾島
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2016-09-07
Filing date: 2016-09-07
Publication date: 2020-04-15
Anticipated expiration: 2036-09-07
Also published as: JP2018040670A

Description

本発明は、赤外線検出装置に関する。

赤外線検出装置は、調理容器から放射される赤外線の強度から当該調理容器の温度を測定する装置に用いられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１０９７３６号公報

赤外線検出装置では、温度の測定誤差を低減させる試みが行なわれている。本願発明者の知見によれば、調理容器の温度の測定誤差を低減させるためには、１つの赤外線検出装置内に赤外線検出素子を２つ設けて、当該赤外線検出素子の間隔を小さくする構成が有効である。この構成では、一の赤外線検出素子に赤外線を入射させる一方で、他の赤外線検出素子には赤外線を入射させないようにすることによって、他の赤外線検出素子の出力を利用して一の赤外線検出素子の出力を補正することができる。

しかし、赤外線の入射を遮断するために他の赤外線検出素子が遮蔽膜によって覆われる構成では、他の赤外線検出素子は、例えば、赤外線検出装置の入射窓からの放射エネルギーを検出し難くなる。このため、他の赤外線検出素子は、入射窓からの放射エネルギーの検出結果を用いて一の赤外線検出素子の出力を補正することができず、一の赤外線検出素子の出力を補正する精度が低下する。

本発明は、調理容器の温度を精度よく測定できる赤外線検出装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る赤外線検出装置は、調理容器からの赤外線の入射を受けて第１信号を出力する第１赤外線検出素子と、第１信号を補正するための第２信号を出力する第２赤外線検出素子と、搭載面を有し、当該搭載面上に第１赤外線検出素子及び第２赤外線検出素子を配置する支持台と、第１赤外線検出素子に対向する上壁を有し、第１赤外線検出素子、第２赤外線検出素子、及び支持台を収容する筐体と、筐体の上壁に設けられ、赤外線を第１赤外線検出素子に入射させるための入射窓と、調理容器と筐体との間に設けられ、赤外線の透過を遮断する遮光部と、を備え、第１赤外線検出素子は、入射窓の中心部において入射窓の中心軸線と交差する第１軸上に配置され、第２赤外線検出素子は、入射窓の中心部において中心軸線と交差する第２軸上に配置され、第１赤外線検出素子からの第１信号は、第２赤外線検出素子からの第２信号に対して逆相に出力され、遮光部は、第２軸上に配置される。

本発明の一態様に係る赤外線検出装置によれば、第１赤外線検出素子は、第１軸上に配置され、第２赤外線検出素子は、赤外線の透過を遮断する遮光部を配置する第２軸上に配置される。第１赤外線検出素子は、調理容器からの赤外線を受光する一方で、第２赤外線検出素子は、遮光部によって赤外線の入射を受け難い。また、第２赤外線検出素子は、遮蔽膜によって覆われないので、入射窓から放射される放射エネルギーを検出する。さらに、この入射窓自体から放射されるエネルギーは、入射窓から放射状に放出されるので、第１赤外線検出素子と第２赤外線検出素子とは、入射窓から、ほぼ同等のエネルギーを有する放射エネルギーを検出する。

この赤外線検出装置によれば、第２赤外線検出素子の検出対象が、調理容器から出射された赤外線自体を除いて、第１赤外線検出素子の検出対象に近い。このため、第１赤外線検出素子からの第１信号が、第２赤外線検出素子からの第２信号に対して逆相に出力されることにより、第１赤外線検出素子の出力から、調理容器からの赤外線量についての出力が精度よく取り出される。それゆえ、この赤外線検出装置は、調理容器の温度を精度よく測定することができる。

本発明の一態様に係る赤外線検出装置では、第１赤外線検出素子及び第２赤外線検出素子は、それぞれ、搭載面と中心軸線との交点を挟んで配置されてもよい。

この赤外線検出装置によれば、第１赤外線検出素子及び第２赤外線検出素子が、当該赤外線検出装置を小型化できるように搭載面上に配置されることができる。

本発明の一態様に係る赤外線検出装置では、第１赤外線検出素子及び第２赤外線検出素子は、それぞれ、交点を挟んで互いに対称となる位置に配置されてもよい。

この赤外線検出装置によれば、第１赤外線検出素子及び第２赤外線検出素子は、入射窓のほぼ同じ領域からの放射エネルギーを検出する。第２赤外線検出素子は、第１赤外線検出素子とほぼ同等の放射エネルギーを検出するので、第１赤外線検出素子からの第１信号を精度よく補正することができる。

本発明の一態様に係る赤外線検出装置では、調理容器と入射窓との間にフィルタを更に備え、フィルタは、入射窓への赤外線の入射を遮断してもよい。

この赤外線検出装置によれば、フィルタが設けられることによって、例えば摂氏１００℃といった低温の物体からの赤外線が精度よく分離される。より高温領域にある調理容器の温度が、精度よく検出されることができる。

本発明の一態様に係る赤外線検出装置では、入射窓は、ガラスを含んでもよい。

この赤外線検出装置によれば、ガラスを含む入射窓が、例えば摂氏１００℃といった低温の物体からの赤外線を精度よく分離する。より高温領域にある調理容器の温度の検出精度が向上する。

本発明の一態様に係る赤外線検出装置では、入射窓は、ガラスレンズを含んでもよい。

この赤外線検出装置によれば、ガラスレンズを含む入射窓が、例えば摂氏１００℃といった低温の物体からの赤外線を精度よく分離すると共に、調理容器からの赤外線を集光して第１赤外線検出素子に入射させることができる。

本発明によれば、調理容器の温度を精度よく測定できる赤外線検出装置が提供される。

図１は、本実施形態に係る赤外線検出装置を含む温度制御モジュールの構成を示す概略図である。図２は、図１に含まれる赤外線検出装置を示す断面図である。図３は、本実施形態に係る赤外線検出装置の筐体を示す図である。図４は、本実施形態に係る赤外線検出装置における第１赤外線検出素子及び第２赤外線検出素子の電気接続を示す概略図である。図５は、本実施形態に係る放射エネルギーと温度との関係を示す図である。図６は、本実施形態に係る赤外線検出装置の断面図である。図７は、本実施形態に係る第１赤外線検出素子及び第２赤外線検出素子の配置の例を示した図である。図８は、赤外線検出装置の第１の別形態を示す断面図である。図９は、赤外線検出装置の第２の別形態を示す断面図である。図１０は、温度制御モジュールの比較例を示す概略図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１は、本実施形態に係る赤外線検出装置を含む温度制御モジュールの構成を示す概略図である。温度制御モジュール１は、モジュールケース２を備え、このモジュールケース２は、赤外線検出装置１０を収容する。モジュールケース２の上方に磁界発生コイル３が設けられ、磁界発生コイル３の上方にトッププレート４が設けられる。トッププレート４上に調理容器５が載置される。本実施形態では、電源回路６が設けられ、この電源回路６から磁界発生コイル３に高周波電流が印加されて、磁界発生コイル３が磁力線Ｍを発生する。この磁力線Ｍによって、調理容器５は、電磁誘導加熱される。温度制御モジュール１は、加熱された調理容器５が放射する赤外線Ｌ１の強度から当該調理容器５の温度を測定する。モジュールケース２は、例えば、熱伝導率の低く、熱容量の高い樹脂を含み、トッププレート４は、結晶化ガラス（例えば、ネオセラム）を含むことができる。調理容器５は、例えば、鉄、ステンレスを含む。

モジュールケース２は、調理容器５からの赤外線Ｌ１を赤外線検出装置１０に導くための導光部７を備え、磁界発生コイル３は、例えば、環状の形状を有し、この環状の中心部に開口３ａを有する。モジュールケース２の導光部７は、磁界発生コイル３の開口３ａの位置に設けられる。モジュールケース２は、赤外線検出装置１０を載置する赤外線検出装置用支持台８を収容する。赤外線検出装置用支持台８は、例えば、ガラスエポキシを含み、この赤外線検出装置用支持台８には、例えば制御ユニット９が設けられる。制御ユニット９は、赤外線検出装置１０に接続される差動増幅器５０、及び、この差動増幅器５０に接続される信号処理回路５１を備える。赤外線検出装置１０からの出力信号が、制御ユニット９から電源回路６に伝送され、電源回路６は、伝送された出力信号に基づいて、磁界発生コイル３に供給される電力を制御する。温度制御モジュール１では、磁界発生コイル３への供給電力の制御によって、調理容器５の温度を適正値に調整する。本実施形態では、冷却風が温度制御モジュール１内に送られることによって、モジュールケース２などが冷却されてもよい。

図２は、図１に含まれる赤外線検出装置を示す断面図である。図３は、本実施形態に係る赤外線検出装置の筐体を示す図である。図３の（ａ）は、本実施形態に係る赤外線検出装置の筐体の平面図であり、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線に沿った断面図である。図２及び図３を参照しながら、赤外線検出装置１０について説明する。

赤外線検出装置１０は、第１赤外線検出素子２１、第２赤外線検出素子２２、支持台３０、及び筐体４０を備える。第１赤外線検出素子２１は、例えば、サーモパイルを含み、調理容器５からの赤外線Ｌ１の入射を受けて第１信号Ｓ１を出力する。第２赤外線検出素子２２は、例えば、第１赤外線検出素子２１に近似する構成のサーモパイルを含み、第１信号Ｓ１を補正するための第２信号Ｓ２を出力する。第２赤外線検出素子２２は、例えば、第１赤外線検出素子２１の周囲の温度変動に応じて変化する第１赤外線検出素子２１からの出力を補正するために用いられる。

支持台３０は、搭載面３０Ａを有し、当該搭載面３０Ａ上に第１赤外線検出素子２１及び第２赤外線検出素子２２を配置する。支持台３０は、例えば、コバールを含む。支持台３０は、出力端子３１を有し、この出力端子３１を介して、第１赤外線検出素子２１及び第２赤外線検出素子２２からの出力信号が、制御ユニット９に伝送される。

筐体４０は、第１赤外線検出素子２１、第２赤外線検出素子２２、及び支持台３０を収容する。筐体４０は、上壁４１を有し、この上壁４１は、第１赤外線検出素子２１に対向している。筐体４０の上壁４１には、入射窓４２が設けられ、調理容器５からの赤外線Ｌ１は、入射窓４２を透過した後に第１赤外線検出素子２１に入射する。入射窓４２は、例えば、円形の二次元形状を有し、ガラスレンズ４３を含むことができる。ガラスレンズ４３は、例えば、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、及びサファイアガラスを含み、その上面４３Ａにおいて凸形状を成し、下面４３Ｂにおいて平板形状を成している。ガラスレンズ４３は、例えば、筐体４０の上壁４１に溶接によって取り付けられ、上壁４１の内面のほぼ全体にわたって延在する。この構成により、筐体４０及びガラスレンズ４３の強度が確保される。筐体４０は、例えば、コバールを含む。

第１赤外線検出素子２１及び第２赤外線検出素子２２は、同一の支持台３０の搭載面３０Ａ上に配列されており、第１赤外線検出素子２１は、入射窓４２の中心部４２Ｃにおいて入射窓４２の中心軸線Ｃｘと交差する第１軸Ａｘ１上に配置される。一方、第２赤外線検出素子２２は、入射窓４２の中心部４２Ｃにおいて中心軸線Ｃｘと交差する第２軸Ａｘ２上に配置される。第１赤外線検出素子２１及び第２赤外線検出素子２２は、それぞれ、搭載面３０Ａと中心軸線Ｃｘとの交点Ｐ１を挟んで配置される。

赤外線検出装置１０は、遮光部１１を更に備える。遮光部１１は、調理容器５と筐体４０との間に設けられ、導光部７内において第２軸Ａｘ２上に配置される。遮光部１１は、赤外線Ｌ１の透過を遮断する。第２赤外線検出素子２２は、第２軸Ａｘ２上に配置された遮光部１１によって赤外線Ｌ１の入射を受け難い。第２赤外線検出素子２２は、遮蔽膜などによって覆われない。第２赤外線検出素子２２は、入射窓４２から放射される放射エネルギーを検出することができる。

図４は、本実施形態に係る赤外線検出装置における第１赤外線検出素子及び第２赤外線検出素子の電気接続を示す概略図である。第１赤外線検出素子２１は、調理容器５から出射された赤外線Ｌ１の入射を受け、その入射強度に応じた第１信号Ｓ１を出力する。第２赤外線検出素子２２は、第１信号Ｓ１を補正するための第２信号Ｓ２を出力する。第１赤外線検出素子２１からの第１信号Ｓ１は、第２赤外線検出素子２２からの第２信号Ｓ２に対して逆相に出力され、第１赤外線検出素子２１及び第２赤外線検出素子２２は、例えば、共に差動増幅器５０に接続される。第１赤外線検出素子２１及び第２赤外線検出素子２２は、例えば、共に一の差動回路に接続されたのち、この差動回路からの信号が増幅回路によって増幅されてもよい。

差動増幅器５０からの差信号５０Ｓ又は増幅回路からの差信号は、信号処理回路５１に入力される。信号処理回路５１は、差動増幅器５０からの差信号５０Ｓ又は増幅回路からの差信号の大きさに基づいて、調理容器５の温度を算出する。この調理容器５の温度の算出結果に基づいて、電磁誘導などによる加熱量が制御される。差動増幅器５０及び信号処理回路５１は、制御ユニット９に含まれる。

図５は、本実施形態に係る放射エネルギーと温度との関係を示す図である。この図ではホウケイ酸ガラスを通して検出対象からの赤外線Ｌ１を検出したときの第１放射エネルギーＲＥ１と、ホウケイ酸ガラスを通さないで検出対象からの赤外線Ｌ１を検出したときの第２放射エネルギーＲＥ２とが示されている。図５では、温度１００℃における第１放射エネルギーＲＥ１の信号強度と第２放射エネルギーＲＥ２の信号強度とが共に１．０に規格化されている。ホウケイ酸ガラスは、例えば、波長３μｍ以上の赤外線Ｌ１の透過を遮断することができる。

図５に示されるように、第１放射エネルギーＲＥ１の信号増加率は、第２放射エネルギーＲＥ２の信号増加率に比べて大きい。例えば、検出対象の温度が１００℃から６０℃に変化したとき、第１放射エネルギーＲＥ１の信号強度は１．０から約０．２に減少するのに対して、第２放射エネルギーＲＥ２の信号強度は１．０から約０．６に減少する。また、例えば、検出対象の温度が１００℃から１３０℃に変化したとき、第１放射エネルギーＲＥ１の信号強度は１．０から約２．８に増大するのに対して、第２放射エネルギーＲＥ２の信号強度は１．０から約１．４に増大する。

この放射エネルギーの検出結果から、検出対象の温度が約１００℃付近の低温領域において、ホウケイ酸ガラスを通して赤外線Ｌ１が検出されるときは、ホウケイ酸ガラスを通さないで赤外線が検出されるときに比べて、放射エネルギーの信号強度の増加率が大きく、検出対象の温度の見積もり誤差が小さくなることが理解される。ホウケイ酸ガラスを通して赤外線Ｌ１が検出されたときには、検出される信号自体の信号強度の絶対値は減少する一方で、検出された信号は、例えば、電気信号に変換されて増幅器などで増幅されることができる。調理容器５の温度は、例えば摂氏２００℃以上といった高温領域にあり、導光部７及び／又は遮光部１１の温度は、例えば摂氏１００℃付近といった低温領域にある。ホウケイ酸ガラスを通して赤外線Ｌ１が検出されるときは、導光部７及び／遮光部１１の温度の見積もり誤差が小さくなるので、導光部７及び／又は遮光部１１からの赤外線Ｌ１が精度よく分離される。

図６は、本実施形態に係る赤外線検出装置の断面図である。図６に示されるように、赤外線検出装置１０は、フィルタ１２を更に備えることができる。入射窓４２が、例えば、赤外線Ｌ１に対して透明なシリコンといった材料を含むときに、フィルタ１２は、導光部７内において、遮光部１１と入射窓４２との間に設けられる。図６では、フィルタ１２は、入射窓４２を覆うように設置されている。フィルタ１２は、入射窓４２への赤外線Ｌ１の入射を遮断し、例えば、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、及びサファイアガラスを含む。

図７は、本実施形態に係る第１赤外線検出素子及び第２赤外線検出素子の配置の例を示した図である。第１赤外線検出素子２１は、受光面７１を有し、受光面７１は、第１端部７１ａ、中央部７１ｂ及び第２端部７１ｃを含む。受光面７１上において、第１端部７１ａ、中央部７１ｂ及び第２端部７１ｃは、この順に配列している。第２赤外線検出素子２２は、受光面７２を有し、第１赤外線検出素子２１と同様に、受光面７２は、第１端部７２ａ、中央部７２ｂ及び第２端部７２ｃを含む。各受光面７１、７２は、光（赤外線）感応領域の表面である。

第１赤外線検出素子２１及び第２赤外線検出素子２２は、それぞれ、搭載面３０Ａと中心軸線Ｃｘとの交点Ｐ１を挟んで互いに対称となる位置に配置されることができて、図７は、この対称な配置を例示している。すなわち、第１赤外線検出素子２１と第２赤外線検出素子２２とが交点Ｐ１を挟んで互いに対称に配置されているとは、後述するように、受光面７１の少なくとも一部と受光面７２の少なくとも一部とが交点Ｐ１を挟んで互いに対称に配置されていることをいう。図７の（ａ）〜（ｃ）では、第２赤外線検出素子２２は、その中央部７２ｂが第２軸Ａｘ２上に位置するように配置されている。

図７の（ａ）に示されるように、第１赤外線検出素子２１は、例えば、中央部７１ｂが第１軸Ａｘ１と交差するように配置される。また、図７の（ｂ）に示されるように、第１赤外線検出素子２１は、例えば、第２端部７１ｃが第１軸Ａｘ１と交差するように配置される。図７の（ｃ）に示されるように、第１赤外線検出素子２１は、例えば、第１端部７１ａが第１軸Ａｘ１と交差するように配置される。図７の（ａ）〜（ｃ）の配置においては、第１赤外線検出素子２１と第２赤外線検出素子２２とは、入射窓４２及び／又はフィルタ１２から、互いにほぼ同等な放射エネルギーを検出する。

図７では、第２赤外線検出素子２２の中央部７２ｂが第２軸Ａｘ２上に位置するように配置された例が示されている。第２赤外線検出素子２２の第１端部７２ａ又は第２端部７２ｃが第２軸Ａｘ２上に位置するように配置されているときも、第１赤外線検出素子２１は、その第１端部７１ａ、中央部７１ｂ及び第２端部７１ｃのいずれか一つが第１軸Ａｘ１と交差するように配置されることができる。これらの配置のときも、第１赤外線検出素子２１と第２赤外線検出素子２２とは、入射窓４２及び／又はフィルタ１２から、互いにほぼ同等な放射エネルギーを検出する。

以上説明したように、本実施形態では、第１赤外線検出素子２１及び第２赤外線検出素子２２が同一の支持台３０の搭載面３０Ａ上に配置されるので、サーモパイルを含む第１赤外線検出素子２１及び第２赤外線検出素子２２において冷接点での温度揺らぎの補正が精度よく行われる。

赤外線検出装置１０によれば、第１赤外線検出素子２１は、第１軸Ａｘ１上に配置され、第２赤外線検出素子２２は、赤外線Ｌ１の透過を遮断する遮光部１１を配置する第２軸Ａｘ２上に配置される。第１赤外線検出素子２１は、調理容器５からの赤外線Ｌ１を受光する一方で、第２赤外線検出素子２２は、遮光部１１によって赤外線Ｌ１の入射を受け難い。入射窓４２は、例えばホウケイ酸ガラスを含むので、３μｍ以上の波長帯の赤外線Ｌ１の入射を遮断する。このため、第１赤外線検出素子２１は、加熱時の調理容器５に比べて十分低温のモジュールケース２などから放射される３μｍ以上の波長帯の赤外線Ｌ１からの影響を殆ど受けないで、加熱時の調理容器５から出射される３μｍ未満の波長帯の赤外線Ｌ１を検出することができる。第２赤外線検出素子２２は、モジュールケース２などから放射される３μｍ以上の波長帯の赤外線Ｌ１からの影響を殆ど受けないで、第１赤外線検出素子２１の出力を補正するための検出を行うことができる。

また、入射窓４２が、例えばホウケイ酸ガラスを含むので、例えば摂氏１００℃付近といった低温領域にある導光部７及び／又は遮光部１１の温度の見積もり誤差が小さくなる。導光部７及び／又は遮光部１１からの赤外線が精度よく分離されるので、より高温領域にある調理容器５の温度が、精度よく検出されることができる。入射窓４２が、例えばホウケイ酸ガラスレンズを含むときには、例えば摂氏１００℃といった低温の物体からの赤外線Ｌ１を精度よく分離すると共に、調理容器５からの赤外線Ｌ１を集光して第１赤外線検出素子２１に入射させることができる。赤外線検出装置１０では、更に、フィルタ１２が遮光部１１と入射窓４２との間に設けられることによって、例えば摂氏１００℃といった低温の物体からの赤外線Ｌ１が精度よく分離される。より高温領域にある調理容器の温度が、精度よく検出されることができる。

赤外線検出装置１０によれば、第２赤外線検出素子２２の検出対象が、調理容器５から出射された赤外線Ｌ１自体を除いて、第１赤外線検出素子２１の検出対象に近い。このため、第１赤外線検出素子２１からの第１信号Ｓ１が、第２赤外線検出素子２２からの第２信号Ｓ２に対して逆相に出力されることにより、第１赤外線検出素子２１の出力から、調理容器５からの赤外線量についての出力が精度よく取り出される。それゆえ、この赤外線検出装置１０は、調理容器５の温度を精度よく測定することができる。

また、赤外線検出装置１０では、第２赤外線検出素子２２が遮蔽膜によって覆われないので、第２赤外線検出素子２２は、ガラスレンズ４３などを含む入射窓４２から放射される放射エネルギーを検出する。また、第１赤外線検出素子２１及び第２赤外線検出素子２２が、それぞれ、交点Ｐ１を挟んで互いに対称となる位置に配置されてもよいので、第１赤外線検出素子２１及び第２赤外線検出素子２２は、入射窓４２のほぼ同じ領域からの放射エネルギーを検出する。この入射窓４２自体から放射されるエネルギーは、入射窓４２から放射状に放出されるので、第１赤外線検出素子２１と第２赤外線検出素子２２とは、入射窓４２から、ほぼ同等のエネルギーを有する放射エネルギーを検出する。第１赤外線検出素子２１及び第２赤外線検出素子２２は、互いに対称に配置されたとき、フィルタ１２のほぼ同じ領域からの放射エネルギーを検出することができる。第２赤外線検出素子２２は、入射窓４２及び／又はフィルタ１２から、第１赤外線検出素子２１とほぼ同等の放射エネルギーを検出するので、第１赤外線検出素子２１からの第１信号Ｓ１を精度よく補正することができる。

この赤外線検出装置１０では、第１赤外線検出素子２１及び第２赤外線検出素子２２が、それぞれ、搭載面３０Ａと中心軸線Ｃｘとの交点Ｐ１を挟んで配置される。このため、当該赤外線検出装置１０を小型化できるように搭載面３０Ａ上に配置されることもできる。

図８は、赤外線検出装置の第１の別形態を示す断面図であり、図３の（ｂ）の断面図に対応する。図８の赤外線検出装置１０Ｐでは、筐体４０Ｐの上壁４１Ｐに設けられる入射窓４２Ｐが、図３の赤外線検出装置１０の入射窓４２に比べて小さい。また、図８の赤外線検出装置１０Ｐでは、入射窓４２Ｐにガラスレンズ４３Ｐが含まれる一方で、そのガラスレンズ４３Ｐの形状が図３の赤外線検出装置１０のガラスレンズ４３の形状と異なっている。ガラスレンズ４３Ｐは、一例として、その上面４３Ａ及び下面４３Ｂが共に凸形状を成している。

一実施例では、入射窓４２Ｐは円形の二次元形状を有し、その円の直径Ｄ１は、３．４ｍｍである。筐体４０Ｐの上壁４１Ｐから筐体４０Ｐの底面４０Ｂまでの距離Ｈ１は、５．４ｍｍである。入射窓４２Ｐのガラスレンズ４３Ｐは、両凸レンズであり、レンズの曲率半径は、その上面４３Ａ及び下面４３Ｂにおいて、共に４ｍｍ〜５ｍｍである。ガラスレンズ４３Ｐの厚みＴ１は、１ｍｍ〜２ｍｍである。搭載面３０Ａと中心軸線Ｃｘとの交点Ｐ１と、第２赤外線検出素子２２の中心部との距離Ｗ１は、２．３ｍｍである。

図８の赤外線検出装置１０Ｐは、入射窓４２Ｐ及びガラスレンズ４３Ｐの大きさと形状とが異なる点を除いて、図３の赤外線検出装置１０と同様の構成を有する。第１赤外線検出素子２１は、入射窓４２Ｐの中心部４２Ｃにおいて入射窓４２Ｐの中心軸線Ｃｘと交差する第１軸Ａｘ１上に配置され、調理容器５から出射された赤外線Ｌ１を受光する。一方、第２赤外線検出素子２２は、入射窓４２Ｐの中心部４２Ｃにおいて中心軸線Ｃｘと交差する第２軸Ａｘ２上に配置され、調理容器５から出射された赤外線Ｌ１の入射を受け難い。第１赤外線検出素子２１及び第２赤外線検出素子２２は、それぞれ、搭載面３０Ａと中心軸線Ｃｘとの交点Ｐ１を挟んで配置される。

図８の赤外線検出装置１０Ｐでは、図３の赤外線検出装置１０と同様に、第１赤外線検出素子２１からの第１信号Ｓ１が、第２赤外線検出素子２２からの第２信号Ｓ２に対して逆相に出力されることにより、第１赤外線検出素子２１の全体の出力から、調理容器５からの赤外線量についての出力が精度よく取り出されることが可能である。それゆえ、図８の赤外線検出装置１０Ｐは、調理容器５の温度を精度よく測定することができる。

図９は、赤外線検出装置の第２の別形態を示す断面図であり、図３の（ｂ）の断面図に対応する。図９の赤外線検出装置１０Ｑでは、筐体４０Ｑの上壁４１Ｑに設けられる入射窓４２Ｑが、図３の赤外線検出装置１０の入射窓４２に比べて小さい。また、図９の赤外線検出装置１０Ｑでは、図３の赤外線検出装置１０と異なり、入射窓４２Ｑにガラス４３Ｑが含まれる一方で、そのガラス４３Ｑはレンズ形状を有しておらず、一例として、平板形状を成している。ガラス４３Ｑは、例えばホウケイ酸ガラスを含む。

赤外線検出装置１０Ｑでは、第１赤外線検出素子２１は、入射窓４２Ｑの中心部４２Ｃにおいて入射窓４２Ｑの中心軸線Ｃｘと交差する第１軸Ａｘ１上に配置され、調理容器５から出射された赤外線Ｌ１を受光する。一方、第２赤外線検出素子２２は、入射窓４２Ｑの中心部４２Ｃにおいて中心軸線Ｃｘと交差する第２軸Ａｘ２上に配置され、調理容器５から出射された赤外線Ｌ１の入射を受け難い。第１赤外線検出素子２１及び第２赤外線検出素子２２は、それぞれ、搭載面３０Ａと中心軸線Ｃｘとの交点Ｐ１を挟んで配置される。第２赤外線検出素子２２は、遮蔽膜などによって覆われない。

図９の赤外線検出装置１０Ｑでは、第１赤外線検出素子２１は、第１軸Ａｘ１上に配置され、第２赤外線検出素子２２は、赤外線Ｌ１の透過を遮断する遮光部１１を配置する第２軸Ａｘ２上に配置される。第１赤外線検出素子２１は、調理容器５からの赤外線Ｌ１を受光する一方で、第２赤外線検出素子２２は、遮光部１１によって赤外線Ｌ１の入射を受け難い。入射窓４２Ｑは、例えばホウケイ酸ガラスを含むので、３μｍ以上の波長帯の赤外線Ｌ１の入射を遮断する。このため、第１赤外線検出素子２１は、加熱時の調理容器５に比べて十分低温のモジュールケース２などから放射される３μｍ以上の波長帯の赤外線Ｌ１からの影響を殆ど受けないで、加熱時の調理容器５から出射される３μｍ未満の波長帯の赤外線Ｌ１を検出することができる。第２赤外線検出素子２２は、モジュールケース２などから放射される３μｍ以上の波長帯の赤外線Ｌ１からの影響を殆ど受けないで、第１赤外線検出素子２１の出力を補正するための検出を行うことができる。

また、入射窓４２Ｑが、例えばホウケイ酸ガラスを含むので、例えば摂氏１００℃付近といった低温領域にある導光部７及び／又は遮光部１１の温度の見積もり誤差が小さくなる。導光部７及び／又は遮光部１１からの赤外線が精度よく分離されるので、より高温領域にある調理容器５の温度が、精度よく検出されることができる。赤外線検出装置１０Ｑでは、更に、フィルタ１２が遮光部１１と入射窓４２Ｑとの間に設けられることによって、例えば摂氏１００℃といった低温の物体からの赤外線Ｌ１が精度よく分離される。より高温領域にある調理容器の温度が、精度よく検出されることができる。

図９の赤外線検出装置１０Ｑでは、第２赤外線検出素子２２の検出対象が、調理容器５から出射された赤外線Ｌ１自体を除いて、第１赤外線検出素子２１の検出対象に近い。このため、第１赤外線検出素子２１からの第１信号Ｓ１が、第２赤外線検出素子２２からの第２信号Ｓ２に対して逆相に出力されることにより、第１赤外線検出素子２１の出力から、調理容器５からの赤外線量についての出力が精度よく取り出される。それゆえ、この赤外線検出装置１０Ｑは、調理容器５の温度を精度よく測定することができる。

また、赤外線検出装置１０Ｑでは、第２赤外線検出素子２２が遮蔽膜によって覆われないので、第２赤外線検出素子２２は、ガラス４３Ｑなどを含む入射窓４２Ｑから放射される放射エネルギーを検出する。また、第１赤外線検出素子２１及び第２赤外線検出素子２２が、それぞれ、交点Ｐ１を挟んで互いに対称となる位置に配置されてもよいので、第１赤外線検出素子２１及び第２赤外線検出素子２２は、入射窓４２Ｑのほぼ同じ領域からの放射エネルギーを検出する。この入射窓４２Ｑ自体から放射されるエネルギーは、入射窓４２Ｑから放射状に放出されるので、第１赤外線検出素子２１と第２赤外線検出素子２２とは、入射窓４２Ｑから、ほぼ同等のエネルギーを有する放射エネルギーを検出する。第１赤外線検出素子２１及び第２赤外線検出素子２２は、互いに対称に配置されたとき、フィルタ１２のほぼ同じ領域からの放射エネルギーを検出することができる。第２赤外線検出素子２２は、入射窓４２Ｑ及び／又はフィルタ１２から、第１赤外線検出素子２１とほぼ同等の放射エネルギーを検出するので、第１赤外線検出素子２１からの第１信号Ｓ１を精度よく補正することができる。

この赤外線検出装置１０Ｑでは、第１赤外線検出素子２１及び第２赤外線検出素子２２が、それぞれ、搭載面３０Ａと中心軸線Ｃｘとの交点Ｐ１を挟んで配置される。このため、当該赤外線検出装置１０Ｑを小型化できるように搭載面３０Ａ上に配置されることもできる。

図１０は、温度制御モジュールの比較例を示す概略図である。図１０の温度制御モジュール１Ｐでは、モジュールケース２が、第１赤外線検出装置６１、第２赤外線検出装置６２、及び第１赤外線検出装置６１と第２赤外線検出装置６２とを載置する赤外線検出装置用支持台８を収容する。また、第１赤外線検出装置６１及び第２赤外線検出装置６２は、共に一の赤外線検出素子を有する。すなわち、第１赤外線検出装置６１及び第２赤外線検出装置６２は、それぞれ第１赤外線検出素子２１及び第２赤外線検出素子２２を有する。

第１赤外線検出素子２１は、例えば、サーモパイルを含み、調理容器５からの赤外線Ｌ１の入射を受けて第１信号Ｓ１を出力する。第２赤外線検出素子２２は、例えば、第１赤外線検出素子２１に近似する構成のサーモパイルを含み、第１信号Ｓ１を補正するための第２信号Ｓ２を出力する。図１０の温度制御モジュール１Ｐは、赤外線検出装置用支持台８が二つの赤外線検出装置を載置する点と、一の赤外線検出装置が共に一の赤外線検出素子を有する点を除いて、図１の温度制御モジュール１と同様の構成を有する。

本比較例では、調理容器５からの赤外線Ｌ１が、第１赤外線検出装置６１に入射する一方で、第２赤外線検出装置６２は、当該第２赤外線検出装置６２に調理容器５からの赤外線Ｌ１を遮断するように遮光部８１を備える。第１赤外線検出装置６１と第２赤外線検出装置６２とが、赤外線検出装置用支持台８上で互いに離れて配置され、第１赤外線検出素子２１及び第２赤外線検出素子２２も互いに離れて配置される。このため、本比較例では、図１の温度制御モジュール１に比べて、サーモパイルを含む第１赤外線検出素子２１及び第２赤外線検出素子２２において冷接点での温度揺らぎの補正は精度よく行われ難い。

また、第１赤外線検出装置６１と第２赤外線検出装置６２とが、赤外線検出装置用支持台８上で互いに離れて配置されるので、第１赤外線検出装置６１の出射窓６３のガラスレンズの温度は、第２赤外線検出装置６２の出射窓６４のガラスレンズの温度と異なる。このため、第１赤外線検出装置６１の出射窓６３のガラスレンズから検出される放射エネルギーは、第２赤外線検出装置６２の出射窓６４のガラスレンズから検出される放射エネルギーと異なる。第２赤外線検出装置６２は、ガラスレンズからの放射エネルギーについては、第１赤外線検出装置６１の検出値に近い検出値を得ることが難しく、第２赤外線検出素子２２は、第１赤外線検出素子２１からの第１信号Ｓ１を補正するための第２信号Ｓ２を精度よく出力し難い。本比較例では、第１赤外線検出装置６１の出力から、調理容器５からの赤外線量についての出力が精度よく取り出されことが困難である。すなわち、本比較例に係る第１赤外線検出装置６１は、調理容器５の温度を精度よく測定し難い。

５…調理容器、１０、１０Ｐ、１０Ｑ…赤外線検出装置、１１…遮光部、１２…フィルタ、２１…第１赤外線検出素子、２２…第２赤外線検出素子、３０…支持台、３０Ａ…搭載面、４０…筐体、４１、４１Ｐ、４１Ｑ…上壁、４２、４２Ｐ、４２Ｑ…入射窓、４２Ｃ…中心部、４３、４３Ｐ…ガラスレンズ、４３Ｑ…ガラス、Ａｘ１…第１軸、Ｃｘ…中心軸線、Ｌ１…赤外線、Ｐ１…交点、Ｓ１…第１信号、Ｓ２…第２信号。

Claims

樹脂を含むモジュールケースと、
前記モジュールケースに収容される赤外線検出装置と、
を備え、
前記モジュールケースは、調理容器からの赤外線を前記赤外線検出装置に導くための導光部を備え、
前記赤外線検出装置は、
前記導光部により導かれる前記調理容器からの前記赤外線の入射を受けて第１信号を出力する第１赤外線検出素子と、
前記第１信号を補正するための第２信号を出力する第２赤外線検出素子と、
搭載面を有し、当該搭載面上に前記第１赤外線検出素子及び前記第２赤外線検出素子を配置する支持台と、
前記第１赤外線検出素子に対向する上壁を有し、前記第１赤外線検出素子、前記第２赤外線検出素子、及び前記支持台を収容する筐体と、
前記筐体の前記上壁に設けられ、前記赤外線を前記第１赤外線検出素子に入射させるための入射窓と、
前記調理容器と前記筐体との間に設けられ、前記赤外線の透過を遮断する遮光部と、
を備え、
前記入射窓は、ホウケイ酸ガラスを含み、
前記第１赤外線検出素子は、前記入射窓の中心部において前記入射窓の中心軸線と交差する第１軸上に配置され、
前記第２赤外線検出素子は、前記入射窓の前記中心部において前記中心軸線と交差する第２軸上に配置され、
前記第１赤外線検出素子からの前記第１信号は、前記第２赤外線検出素子からの前記第２信号に対して逆相に出力され、
前記遮光部は、前記第２軸上に配置される、温度制御モジュール。
前記入射窓は、ホウケイ酸ガラスレンズを含む、請求項１に記載の温度制御モジュール。
樹脂を含むモジュールケースと、
前記モジュールケースに収容される赤外線検出装置と、
を備え、
前記モジュールケースは、調理容器からの赤外線を前記赤外線検出装置に導くための導光部を備え、
前記赤外線検出装置は、
前記導光部により導かれる前記調理容器からの前記赤外線の入射を受けて第１信号を出力する第１赤外線検出素子と、
前記第１信号を補正するための第２信号を出力する第２赤外線検出素子と、
搭載面を有し、当該搭載面上に前記第１赤外線検出素子及び前記第２赤外線検出素子を配置する支持台と、
前記第１赤外線検出素子に対向する上壁を有し、前記第１赤外線検出素子、前記第２赤外線検出素子、及び前記支持台を収容する筐体と、
前記筐体の前記上壁に設けられ、前記赤外線に対して透明であって、前記赤外線を前記第１赤外線検出素子に入射させるための入射窓と、
前記調理容器と前記入射窓との間に前記入射窓を覆うように設けられており、ホウケイ酸ガラスを含むフィルタと、
前記調理容器と前記筐体との間に設けられ、前記赤外線の透過を遮断する遮光部と、
を備え、
前記第１赤外線検出素子は、前記入射窓の中心部において前記入射窓の中心軸線と交差する第１軸上に配置され、
前記第２赤外線検出素子は、前記入射窓の前記中心部において前記中心軸線と交差する第２軸上に配置され、
前記第１赤外線検出素子からの前記第１信号は、前記第２赤外線検出素子からの前記第２信号に対して逆相に出力され、
前記遮光部は、前記第２軸上に配置される、温度制御モジュール。
前記第１赤外線検出素子及び前記第２赤外線検出素子は、それぞれ、前記搭載面と前記中心軸線との交点を挟んで配置される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の温度制御モジュール。
前記第１赤外線検出素子及び前記第２赤外線検出素子は、それぞれ、前記交点を挟んで互いに対称となる位置に配置される、請求項４に記載の温度制御モジュール。
前記入射窓は、前記上壁の内面のほぼ全体にわたって延在している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の温度制御モジュール。