JP7129868B2 - 加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、赤外線センサを備えた加熱調理器に関する。

従来、赤外線エネルギーが透過する材料で形成された天板の下に赤外線センサを設けた加熱調理器がある。このような加熱調理器として、より長い波長域に検出可能領域がある赤外線センサと、より短い波長域側に検出可能領域がある赤外線センサとを設けたものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の加熱調理器は、より長い波長域の赤外線を検出する赤外線センサを加熱コイルの中心に配置し、より短い波長域の赤外線を検出する赤外線センサを加熱コイルの内周近傍に配置している。

特開２００９－２１１９８４号公報

鍋などの被加熱物が載置される天板を赤外線エネルギーが透過する透過率は、赤外線エネルギーの波長によって異なる。しかし、特許文献１では、天板における赤外線エネルギーの透過特性が考慮されていない。天板の下に配置される赤外線センサは、天板の上に載置された被加熱物から放射される赤外線エネルギーのうち、天板を透過して天板の下に到達したものを感知することになる。天板における透過率の低い波長域の赤外線エネルギーを感知する赤外線センサからの出力には、天板の上に載置された被加熱物から放射される赤外線エネルギーがあまり影響を与えておらず、被加熱物の温度を精度よく検出することが困難であった。このため、天板における赤外線エネルギーの透過特性を考慮して、赤外線センサからの出力を活用する技術が望まれていた。

また、特許文献１では、より短い波長域の赤外線エネルギーに感度を有する赤外線センサを、より長い波長域の赤外線エネルギーに感度を有する赤外線センサよりも、加熱コイルの中心に対して外側に配置している。一般に、短い波長域に感度を有する赤外線センサの価格は、長い波長域に感度を有する赤外線センサよりも高価格である。特許文献１において、被加熱物が加熱コイルの中心に対してずれた位置に配置された場合でも被加熱物の温度を検出可能にしようとすると、加熱コイルの中心に対して外側にある短い波長域を感知する赤外線センサの数を増やす必要がある。しかし、当該赤外線センサは高価格であるため、当該赤外線センサの数を増やすと加熱調理器の製造価格の大きな上昇につながる。

本発明は、上述のような課題を背景としてなされたものであり、加熱調理器の製造価格の上昇を抑制しつつ、異なる波長帯に感度を有する赤外線センサの出力を活用する加熱調理器を提供するものである。

本発明に係る加熱調理器は、第１波長帯及び前記第１波長帯よりも長い第２波長帯の赤外線エネルギーが透過し、かつ前記第１波長帯の透過率の方が前記第２波長帯の透過率よりも高い特性を有する材料で構成され、被加熱物が載置される領域である加熱口が設けられた天板と、前記加熱口の下側に配置された加熱コイルと、前記加熱口の下側であって平面視において前記加熱口の外縁よりも内側に配置され、前記第１波長帯の少なくとも一部に対して感度を有する第１赤外線センサと、平面視において前記第１赤外線センサと比べて前記加熱口の外縁に近い位置に配置され、前記第２波長帯の少なくとも一部に対して感度を有する第２赤外線センサとを備え、前記第２赤外線センサの数は、前記第１赤外線センサの数よりも多いものである。

本発明によれば、天板における赤外線エネルギーの透過率の高い第１波長帯の少なくとも一部に感度を有する第１赤外線センサと、第１波長帯よりも透過率が低い第２波長帯の少なくとも一部に感度を有する第２赤外線センサとを備えている。このため、第１赤外線センサの出力を、天板の上に載置された被加熱物の温度を検出するのに用い、第２赤外線センサの出力を、天板自体の温度を検出するのに用いるようにすることで、第１赤外線センサ及び第２赤外線センサの出力を活用できる。また、相対的に長い波長帯に対して感度を有する第２赤外線センサを、加熱口の外縁に近い位置に、第１赤外線センサよりも多く設ける。このため、加熱口に対してずれた位置に被加熱物が載置された場合でも、少なくともいずれかの第２赤外線センサから、被加熱物が放射する赤外線エネルギーが反映された出力を得やすい。また、長い波長帯の少なくとも一部に対して感度を有する第２赤外線センサは、上述のように比較的低価格であるため、数を増やしても加熱調理器の製造価格の上昇が抑制される。

実施の形態１に係る加熱調理器１００の分解斜視図である。 ネオセラムの赤外線エネルギーの透過特性τを示す図である。 実施の形態１に係る加熱調理器１００の主要部の上下方向の位置関係及び機能構成を説明する図である。 実施の形態１に係る第１赤外線センサ２０及び第２赤外線センサ３０の配置を説明する図である。 実施の形態１に係る第１赤外線センサ２０の構成例を説明する図である。 実施の形態１に係る第２赤外線センサ３０の構成例を説明する図である。 バンドパスフィルターを設けた場合のサーモパイルの赤外線エネルギーの感度を説明する図である。 実施の形態２に係る第１赤外線センサ及び第２赤外線センサの配置を説明する図である。 実施の形態２に係る第１赤外線センサ及び第２赤外線センサの配置の変形例を説明する図である。 実施の形態２に係る第１赤外線センサ及び第２赤外線センサの配置の他の変形例を説明する図である。 実施の形態３に係る加熱調理器１００の主要部の上下方向の位置関係及び機能構成を説明する図である。

以下、本発明に係る加熱調理器の実施の形態を、図面を参照して説明する。本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本発明は、以下の各実施の形態に示す構成のうち、組合せ可能な構成のあらゆる組合せを含むものである。また、図面に示す加熱調理器は、本発明の加熱調理器が適用される機器の一例を示すものであり、図面に示された加熱調理器によって本発明の適用機器が限定されるものではない。また、以下の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」など）を適宜用いるが、これらは説明のためのものであって、本発明を限定するものではない。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。なお、各図面では、各構成部材の相対的な寸法関係又は形状等が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
（加熱調理器の構成）
図１は、実施の形態１に係る加熱調理器１００の分解斜視図である。図１では、加熱調理器１００によって加熱される鍋などの被加熱物２００を併せて図示するとともに、説明のため筐体２の一部を切り欠いて示している。加熱調理器１００は、被加熱物２００が載置される天板１と、天板１の下に設けられた概ね箱形の筐体２とを有する。加熱調理器１００の上部には、操作入力を受け付ける操作部４と、情報を表示する表示部５が設けられている。天板１の下には、天板１の上に載置される被加熱物２００を誘導加熱する加熱コイル６が設けられている。加熱コイル６の下には、加熱コイル６を支持するコイルベース７が設けられている。筐体２内には、制御装置９とインバータ回路１０が収容されている。

天板１には、被加熱物２００が載置される領域である加熱口３が設けられている。本実施の形態の天板１には、加熱口３の外縁が印刷によって示されている。図１では、円形の３つの加熱口３が設けられた例を示しているが、加熱口３の形状及び数は、図示の例に限定されない。加熱コイル６の形状及び配置と一致するようにして、加熱口３が設けられる。

加熱コイル６は、天板１に設けられた加熱口３の下に配置される。加熱コイル６は、たとえば銅線又はアルミ線などの導線を巻回して構成されたコイルであり、高周波電流が供給されることで高周波磁界を発生する。本実施の形態の加熱コイル６は、二重環状であるが、加熱コイル６の形状及び配置は図示のものに限定されない。

制御装置９は、インバータ回路１０を制御することで、加熱コイル６に対する通電制御を行う。制御装置９は、操作部４を介して入力された情報と、後述する第１赤外線センサ２０及び第２赤外線センサ３０の出力とに基づいて、インバータ回路１０を制御する。制御装置９は、その機能を実現する回路デバイスなどのハードウェア、又はマイコン等の演算装置及びその上で実行されるソフトウェアで構成される。

インバータ回路１０は、商用電源の交流電源を高周波電流に変換して、高周波電流を加熱コイル６へ供給する駆動回路である。加熱コイル６に高周波電流が流れると、加熱コイル６の周囲に高周波磁界が生じる。たとえば磁性体又は高抵抗非磁性体で構成される被加熱物２００が、天板１の上に載置されて高周波磁界内に配置されると、被加熱物２００に渦電流が発生する。この渦電流に伴って発生するジュール熱により、被加熱物２００及びその中に収容される食材が加熱される。

天板１は、耐熱性ガラス又はセラミック等の非金属材料で構成される。本実施の形態の天板１は、超耐熱結晶化ガラスであるネオセラムで構成されている。

図２は、ネオセラムの赤外線エネルギーの透過特性τを示す図である。図２において、横軸は赤外線エネルギーの波長を示し、縦軸は赤外線エネルギーの透過率を示している。ネオセラムは、約０．５μｍ～２．６μｍの波長帯域である第１波長帯において、赤外線エネルギーの透過率が約９０％となる特性を有している。また、約３．６μｍにおいて透過率が約６０％のピークとなり、約３．４μｍ～３．９μｍの波長帯域である第２波長帯において透過率が約５０～６０％となる特性を有している。このようにネオセラムは、第１波長帯と第２波長帯という不連続の波長帯域において、赤外線エネルギーの透過率が比較的高くなる特性を有している。

なお、本実施の形態では、天板１の材料がネオセラムである場合を例に説明するが、天板１の材料はネオセラムに限定されない。第１波長帯と第２波長帯という不連続の波長帯域において、赤外線エネルギーの透過率が比較的高くなる特性を有する材料で構成される天板１に対して、本明細書で述べる技術思想が適用される。ここで、第１波長帯は、第２波長帯よりも赤外線エネルギーの透過率が高い波長帯とする。

図２に例示したように、本実施の形態の天板１の材料であるネオセラムは、波長によって赤外線エネルギーの透過率に差異がある。このため、天板１の上に載置される被加熱物２００の温度を、天板１を介して検知した赤外線エネルギーに基づいて検出するためには、天板１の透過率が高い波長帯の赤外線エネルギーを検知するような赤外線センサを用いるのがよい。このようにすると、被加熱物２００の温度を高精度で検出することができる。ここで、透過率が高いということは、反射率及び吸収率が低いことを意味する。以下、本実施の形態の加熱調理器１００に設けられる赤外線センサについて説明する。

図３は、実施の形態１に係る加熱調理器１００の主要部の上下方向の位置関係及び機能構成を説明する図である。図４は、実施の形態１に係る第１赤外線センサ２０及び第２赤外線センサ３０の配置を説明する図である。図４では、加熱口３、加熱コイル６、第１赤外線センサ２０及び第２赤外線センサ３０の平面的な位置関係を示している。なお、図３及び図４では、加熱コイル６の外縁よりも加熱口３の外縁がやや大きいものとして図示しているが、両者は同じ大きさであってもよいし、両者の大小関係が逆であってもよく、本実施の形態においては両者の厳密な大小関係は限定されない。

図３に示すように、コイルベース７の下面には、複数のフェライトコア８が設けられている。第１赤外線センサ２０及び第２赤外線センサ３０は、フェライトコア８及び加熱コイル６と、上下方向において重ならない位置に設けられている。制御装置９は、第１赤外線センサ２０からの出力に基づいて温度を検出し、また、第２赤外線センサ３０からの出力に基づいて温度を検出する。

第１赤外線センサ２０は、第１波長帯の少なくとも一部に対して感度を有する。第１赤外線センサ２０は、例えば、ＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウム砒素）を用いたフォトダイオードを赤外線検知素子として有する。ここで例示したフォトダイオードは、０．９μｍ～１．７μｍの波長帯に対して高感度であるという性能を有し、後述するサーモパイルと比べて高価格である。

第２赤外線センサ３０は、第２波長帯の少なくとも一部に対して感度を有する。第２赤外線センサ３０は、例えば、赤外線検知素子としてサーモパイルを有する。サーモパイルは、約３μｍ～１０μｍの波長帯に対して高感度であるという性能を有し、フォトダイオードと比べて低価格である。

第１赤外線センサ２０及び第２赤外線センサ３０は、平面視において加熱口３の外縁よりも内側に配置されている。第１赤外線センサ２０は、第２赤外線センサ３０と比べて加熱口３の中心に近い位置に配置される。より好ましくは、第１赤外線センサ２０は、加熱口３の中心に配置される。第２赤外線センサ３０は、第１赤外線センサ２０と比べて加熱口３の外縁に近い位置に配置される。

図５は、実施の形態１に係る第１赤外線センサ２０の構成例を説明する図である。第１赤外線センサ２０は、赤外線検知素子としてのフォトダイオード２１を有する。フォトダイオード２１は、基板２２に実装されている。フォトダイオード２１及び基板２２は、集光レンズ２４を有する筐体２３内に収容されている。筐体２３は、集光レンズ２４に対向する位置に開口が形成されたセンサケース２５に収容されている。フォトダイオード２１の受光軸は、図５では受光軸２６として示されている。また、フォトダイオード２１の視野は、図５では視野２７として示されている。受光軸２６及び視野２７が、集光レンズ２４及びセンサケース２５の開口で規定される範囲に収まるようにして、フォトダイオード２１が配置される。フォトダイオード２１は、視野２７の範囲において集光レンズ２４を透過する赤外線エネルギーを感知し、感知した赤外線エネルギーに応じた信号を制御装置９に出力する。

図６は、実施の形態１に係る第２赤外線センサ３０の構成例を説明する図である。第２赤外線センサ３０は、赤外線検知素子としてのサーモパイル３１を有する。サーモパイル３１は、基板３２に実装されている。サーモパイル３１及び基板３２は、集光レンズ３４を有する筐体３３内に収容されている。筐体３３は、集光レンズ３４に対向する位置に開口が形成されたセンサケース３５に収容されている。サーモパイル３１の受光軸は、図６では受光軸３６として示されている。また、サーモパイル３１の視野は、図６では視野３７として示されている。受光軸３６及び視野３７が、集光レンズ３４及びセンサケース３５の開口で規定される範囲に収まるようにして、サーモパイル３１が配置される。サーモパイル３１は、視野３７の範囲において集光レンズ３４を透過する赤外線エネルギーを感知し、感知した赤外線エネルギーに応じた信号を制御装置９に出力する。

（加熱調理器の動作）
被加熱物２００が天板１の上に載置された状態で、操作部４に対して加熱開始指示が入力されると、制御装置９がインバータ回路１０を制御し、インバータ回路１０が加熱コイル６に高周波電流を供給する。これによって高温化する被加熱物２００の温度は、第１赤外線センサ２０によって監視される。

第１赤外線センサ２０は、第１波長帯の少なくとも一部に対して高感度を有している。上述のように、第１波長帯の赤外線エネルギーの天板１の透過率は、約９０％である。このため、理論的には、被加熱物２００から放射される赤外線エネルギーの約９０％が、天板１を透過して第１赤外線センサ２０によって感知される。したがって、第１赤外線センサ２０は、高精度に被加熱物２００の底の温度を検出することができる。制御装置９は、被加熱物２００の加熱制御を、被加熱物２００の中心温度を監視することによって行う。このため、被加熱物２００から放射される赤外線エネルギーをより精度よく感知することのできる第１赤外線センサ２０を、加熱口３の中心あるいは中心付近に配置している。

また、第１赤外線センサ２０は、加熱口３の中心あるいは中心付近に配置されることで、被加熱物２００が加熱口３の外縁に対してずれた位置に載置された場合でも、被加熱物２００の温度を検出しやすい。すなわち、被加熱物２００が加熱口３の外縁に対してずれた位置に載置された場合でも、被加熱物２００の底の一部は加熱口３の中心に重なっている可能性が高い。したがって、被加熱物２００から放射される赤外線が、第１赤外線センサ２０に検出されやすい。

ここで、第２赤外線センサ３０は、上述のように第２波長帯の少なくとも一部に対して高感度を有している。図２に示したように、天板１の第２波長帯の赤外線エネルギーの透過率は、最大で約６０％である。したがって、理論的には、被加熱物２００の底から放射される赤外線の最大で約６０％程度が、第２赤外線センサ３０によって感知される。被加熱物２００から放射される赤外線エネルギーの検知精度という観点では、第２赤外線センサ３０は、第１赤外線センサ２０よりも精度が低い。

第２赤外線センサ３０を構成するサーモパイルの赤外線エネルギーの透過率を向上させる技術として、バンドパスフィルターをサーモパイルに設けるという技術がある。図７は、バンドパスフィルターの赤外線エネルギーの透過率を説明する図である。図７の破線は、バンドパスフィルター単体の赤外線エネルギーの透過率を示している。図７に破線で示すように、バンドパスフィルターは、検出対象外とする波長の透過をブロックすることで、広範囲（約３μｍ～１０μｍ）の波長帯で感度を有するサーモパイルに対し、特定の波長帯における感度を向上させる。図７の例では、バンドパスフィルター単体の３．６μｍにおける赤外線エネルギーの透過率は、約９０％である。一方、３．６μｍにおける天板１での赤外線エネルギーの透過率は約６０％でる。このため、サーモパイルが被加熱物２００の底から受ける赤外線エネルギーの透過率は約５４％（＝６０％×９０％）となるが、他の波長帯における透過率減衰分がブロックされるため特定の波長帯の感度は向上する。このようにサーモパイルが感知可能な第２波長帯の赤外線エネルギーの透過率は、最大で約５４％であるため、第２赤外線センサ３０が感知する被加熱物２００の底から放射された赤外線エネルギーに基づいて、被加熱物２００の温度を精度よく検出するのは困難である。

そこで本実施の形態では、第２赤外線センサ３０を、天板１の温度の検出に用いる。天板１は、高温化する被加熱物２００と接触しているため、被加熱物２００からの熱伝導により温度が上昇する。また、天板１は、加熱コイル６からの輻射熱によっても温度が上昇する。この天板１の温度が、第２赤外線センサ３０からの出力に基づいて検出される。

第１波長帯よりも長い波長帯である第２波長帯の赤外線を検出する第２赤外線センサ３０は、第１赤外線センサ２０よりも安価である。このため、１つの加熱口３に対して複数の第２赤外線センサ３０を設けても、加熱調理器１００の製造価格の上昇が抑制される。言い換えると、加熱調理器１００の製造価格の上昇を抑制しつつ、加熱口３に対して複数の第２赤外線センサ３０を設けることができる。複数の第２赤外線センサ３０を設けることで、加熱口３の中央に対してずれた位置に被加熱物２００が載置された場合でも、被加熱物２００からの熱伝導が反映された天板１の温度が、いずれかの第２赤外線センサ３０からの出力に基づいて精度よく検出される。また、複数の第２赤外線センサ３０を、加熱口３の外縁に近い位置により多く配置することで、天板１の温度の検出精度をより向上させることができる。

制御装置９は、第２赤外線センサ３０からの出力を用いて検出した天板１の温度に基づいて、加熱コイル６による被加熱物２００の加熱制御を行う。例えば、被加熱物２００を予熱する場合、天板１の温度が常温又は常温に近い状態で予熱をスタートするコールドスタートと、天板１の温度が常温よりも高い状態で予熱をスタートするホットスタートとでは、異なる加熱制御が必要である。その理由の１つは、ホットスタートの場合には、第１赤外線センサ２０も天板１から放射される赤外線エネルギーを検出してしまうため、被加熱物２００の正確な温度検出が困難であるということにある。したがって、天板１の温度をより正確に検出することが望まれる。本実施の形態では、加熱口３の外縁に近い位置に設けられた複数の第２赤外線センサ３０を用いて天板１の温度を精度よく検出できるので、制御装置９による被加熱物２００の加熱制御の精度も向上させることができる。

また、第１赤外線センサ２０及び第２赤外線センサ３０は、検出対象物の温度を非接触で検出する。ここで、接触式の温度センサを用いた場合には、天板１に当該温度センサを接触させて被加熱物２００又は天板１の温度を検出することがあるが、天板１が熱膨張により変形すると、接触式の温度センサは天板１に対して接触不具合が生じることがある。また、加熱調理器の製造時において接触式の温度センサの組み付けにばらつきが生じると、当該温度センサの検出精度の低下が懸念される。また、接触式の温度センサは、天板１の塗装の剥がれ及び傷の原因ともなり得る。しかし、本実施の形態のように非接触式の第１赤外線センサ２０及び第２赤外線センサ３０であれば、上述のような問題を回避することができるため、加熱調理器１００の製造時の不具合又はメンテナンスに係るコストを軽減することができる。

実施の形態２．
本実施の形態では、１つの加熱口３に対して独立して高周波電流が供給される複数の加熱コイルを備えた例を説明する。本実施の形態では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、当該相違点以外の構成については実施の形態１と同様の構成が用いられる。

（加熱調理器の構成）
図８は、実施の形態２に係る第１赤外線センサ及び第２赤外線センサの配置を説明する図である。本実施の形態では、１つの加熱口３に対して、同じ平面形状を有する複数の加熱コイルが設けられる。図８では、２つの加熱コイル６ａ及び加熱コイル６ｂが設けられた態様を図示している。加熱コイル６ａ及び加熱コイル６ｂは、間隔をあけて、加熱口３の中心を通る直線に対して線対称に配置されている。図８に示す加熱コイル６ａ及び加熱コイル６ｂの平面形状は、半円形である。なお、加熱コイル６ａ及び加熱コイル６ｂの平面形状は、半円形に限定されず、後述する図９で例示するような三角形、または後述する図１０で例示するような長円形であってもよい。このほか、複数の加熱コイルに対して同時に高周波電流が供給されたときに、加熱口３の全体に高周波磁界を生じさせることのできる、他の平面形状を採用してもよい。

加熱コイル６ａ及び加熱コイル６ｂには、インバータ回路１０から独立して高周波電流が供給される。詳しくは、一方の加熱コイル６ａのみへの高周波電流の供給と、他方の加熱コイル６ｂのみへの高周波電流の供給と、両方の加熱コイル６ａ及び６ｂへの高周波電流の供給と、が切り替えられる。同時に２つの加熱コイル６ａ及び６ｂに高周波電流が供給されることで、加熱口３の上に載置される被加熱物２００の温度上昇スピードを高めることができる。また、加熱コイル６ａと加熱コイル６ｂに対して交互に高周波電流を供給することで、被加熱物２００内の液体に対流を生じさせやすくなる。複数の加熱コイル６ａ及び加熱コイル６ｂに供給される高周波電流の向きは、同一方向とすることもできるし、逆方向とすることもできる。

加熱口３には、２つの第１赤外線センサ２０ａ及び２０ｂと、４つの第２赤外線センサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄが設けられている。第１赤外線センサ２０ａ及び２０ｂの基本的な構造は、実施の形態１で説明した第１赤外線センサ２０と同じであり、配置が実施の形態１と異なる。また、第２赤外線センサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの基本的な構造は、実施の形態１で説明した第２赤外線センサ３０と同じであり、配置が実施の形態１と異なる。

平面視において、第１赤外線センサ２０ａ及び２０ｂは、第２赤外線センサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄと比べて、加熱口３の中心に近い位置に配置されている。第１赤外線センサ２０ａは、加熱コイル６ａの半円形状の導線の内周側に配置されている。第１赤外線センサ２０ｂは、加熱コイル６ｂの半円形状の導線の内周側に配置されている。図８の例では、加熱口３の中心近くに２つの第１赤外線センサ２０ａ及び２０ｂを設ける例を示しているが、いずれか一方のみを設けてもよい。

第２赤外線センサ３０ａ及び３０ｂは、第１赤外線センサ２０ａ及び２０ｂと比べて、加熱口３の外縁に近い位置に配置されている。第２赤外線センサ３０ｃ及び３０ｄは、第１赤外線センサ２０ａ及び２０ｂ、並びに第２赤外線センサ３０ａ及び３０ｂと比べて、加熱口３の外縁に近い位置に配置されている。なお、図８では第２赤外線センサ３０ａ及び３０ｂが加熱口３の外縁の外側に配置された態様が示されているが、第２赤外線センサ３０及び３０ｂは加熱口３の外縁の内側に配置されていてもよい。

（加熱調理器の動作）
加熱コイル６ａにのみ高周波電流が供給されているときには、加熱コイル６ａの上に位置する被加熱物２００の底の温度が、第１赤外線センサ２０ａからの出力に基づいて検出される。そして、天板１の加熱コイル６ａと対向する領域の温度が、第２赤外線センサ３０ａ、３０ｃ及び３０ｄからの出力に基づいて検出される。加熱コイル６ｂにのみ高周波電流が供給されているときには、加熱コイル６ｂの上に位置する被加熱物２００の底の温度が、第１赤外線センサ２０ｂからの出力に基づいて検出される。そして、天板１の加熱コイル６ｂと対向する領域の温度が、第２赤外線センサ３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄからの出力に基づいて検出される。加熱コイル６ａと６ｂの両方に高周波電流が供給されているときには、被加熱物２００の底の温度が、第１赤外線センサ２０ａ及び２０ｂからの出直に基づいて検出される。そして、天板１の温度が、第２赤外線センサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄからの出力に基づいて検出される。

本実施の形態では、同じ平面形状を有する複数の加熱コイル６ａ及び６ｂを１つの加熱口３に対して設けた。そして、加熱口３の中心に近い位置に第１赤外線センサ２０ａ及び２０ｂを配置し、加熱口３の外縁に近い位置に第２赤外線センサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄを配置した。このため、複数の加熱コイル６ａと６ｂとに個別に高周波電流を供給した場合でも、同時に高周波電流を供給した場合でも、被加熱物２００の温度及び天板１の温度が高精度に検出され、また、実施の形態１と同様の技術効果が得られる。また、このように高精度に検出した被加熱物２００の温度及び天板１の温度を用いることで、被加熱物２００の加熱制御の精度も高まるため、細かな温度制御のできる加熱調理が実現される。

また、平面視における加熱コイル６ａ及び６ｂを全体でみたときの外周部の外側に、第２赤外線センサ３０ｃ及び３０ｄを設けることで、加熱コイル６ａと６ｂとに供給する高周波電流の向きを変更した場合でも、高精度に天板１の温度を検出することができる。詳しくは、加熱コイル６ａと６ｂとに流れる高周波電流の向きが、同一方向と逆方向とで切り替えられると、高周波磁界の分布に変化が生じ、被加熱物２００の底面における温度分布にも変化が生じる。そうすると、被加熱物２００と接触している天板１の温度分布にも変化が生じる。平面視における加熱コイル６ａ及び６ｂを全体でみたときの外周部の外側に第２赤外線センサ３０ｃ及び３０ｄを設けることで、加熱コイル６ａと６ｂに流れる高周波電流の向きに応じた天板１の温度を検出することができる。

図９は、実施の形態２に係る第１赤外線センサ及び第２赤外線センサの配置の変形例を説明する図である。図９では、１つの加熱口３に対して、２つの加熱コイル６ａ及び加熱コイル６ｂが設けられた態様を図示している。加熱コイル６ａ及び加熱コイル６ｂは、間隔をあけて、加熱口３の中心を通る直線に対して線対称に配置されている。図９に示す加熱コイル６ａ及び加熱コイル６ｂの平面形状は、三角形である。詳しくは、二等辺三角形の底辺が、対向するようにして、加熱コイル６ａと加熱コイル６ｂとが配置されている。例えば加熱コイル６ａ及び６ｂは、図９の紙面上側が加熱口３の奥側、紙面下側が加熱口３の手前側に位置するようにして、配置される。

加熱口３には、２つの第１赤外線センサ２０ａ及び２０ｂと、４つの第２赤外線センサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄが設けられている。平面視において、第１赤外線センサ２０ａ及び２０ｂは、第２赤外線センサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄと比べて、加熱口３の中心に近い位置に配置されている。第１赤外線センサ２０ａは、加熱コイル６ａの三角形状の導線の内周側に配置されている。第１赤外線センサ２０ｂは、加熱コイル６ｂの三角形状の導線の内周側に配置されている。図９の例では、加熱口３の中心近くに２つの第１赤外線センサ２０ａ及び２０ｂを設ける例を示しているが、いずれか一方のみを設けてもよい。

第２赤外線センサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは、加熱口３の内側であって、第１赤外線センサ２０ａ及び２０ｂと比べて、加熱口３の外縁に近い位置に配置されている。また第２赤外線センサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは、加熱口３の外縁と加熱コイル６ａ及び６ｂの外縁との間に形成される空間の四隅に、配置されている。このようにすることで、円形の加熱口３の内側に三角形の加熱コイル６ａ、６ｂを配置したときに形成されるデッドスペースを、有効活用することができる。

図１０は、実施の形態２に係る第１赤外線センサ及び第２赤外線センサの配置の他の変形例を説明する図である。図１０では、１つの加熱口３に対して、２つの加熱コイル６ａ及び加熱コイル６ｂが設けられた態様を図示している。加熱コイル６ａ及び加熱コイル６ｂは、間隔をあけて、加熱口３の中心を通る直線に対して線対称に配置されている。図１０に示す加熱コイル６ａ及び加熱コイル６ｂの平面形状は、長円形である。詳しくは、２つの直線と２つの円弧とが組み合わされた長円形の直線部分が対向するようにして、加熱コイル６ａと加熱コイル６ｂとが配置されている。例えば加熱コイル６ａ及び６ｂは、図１０の紙面上側が加熱口３の奥側、紙面下側が加熱口３の手前側に位置するようにして、配置される。

加熱口３には、２つの第１赤外線センサ２０ａ及び２０ｂと、４つの第２赤外線センサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄが設けられている。平面視において、第１赤外線センサ２０ａ及び２０ｂは、第２赤外線センサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄと比べて、加熱口３の中心に近い位置に配置されている。第１赤外線センサ２０ａは、加熱コイル６ａの長円形状の導線の内周側に配置されている。第１赤外線センサ２０ｂは、加熱コイル６ｂの長円形状の導線の内周側に配置されている。図１０の例では、加熱口３の中心近くに２つの第１赤外線センサ２０ａ及び２０ｂを設ける例を示しているが、いずれか一方のみを設けてもよい。

第２赤外線センサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは、加熱口３の内側であって、第１赤外線センサ２０ａ及び２０ｂと比べて、加熱口３の外縁に近い位置に配置されている。また第２赤外線センサ３０ａ及び３０ｂは、加熱コイル６ａと６ｂの隣接する円弧の間に形成される空間に、配置されている。このようにすることで、円形の加熱口３の内側に三角形の加熱コイル６ａ、６ｂを配置したときに形成されるデッドスペースを、有効活用することができる。第２赤外線センサ３０ｃは、加熱コイル６ａの長円形状の導線の内周側に配置されている。第２赤外線センサ３０ｄは、加熱コイル６ｂの長円形状の導線の内周側に配置されている。このようにすることで、加熱コイル６ａ及び６ｂの長円形状の導線の内側に形成されるスペースを、有効活用することができる。

実施の形態３．
本実施の形態では、天板１の一部に塗装を設けた態様を説明する。本実施の形態では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、当該相違点以外の構成については実施の形態１と同様の構成が用いられる。また、本実施の形態に対して実施の形態２を組み合わせることもできる。

（加熱調理器の構成）
図１１は、実施の形態３に係る加熱調理器１００の主要部の上下方向の位置関係及び機能構成を説明する図である。天板１の加熱口３は、第１領域４１と第２領域４２とを有する。第１領域４１は、第１赤外線センサ２０の受光軸２６と交差する位置を含む領域である。より好ましくは、第１領域４１は、第１赤外線センサ２０の視野２７の天板１における投影面を含む領域である。第２領域４２は、第２赤外線センサ３０の受光軸３６と交差する位置を含む領域である。より好ましくは、第２領域４２は、第２赤外線センサ３０の視野３７の天板１における投影面を含む領域である。

第２領域４２には、表面と裏面のいずれか又は両方に、天板１における赤外線エネルギーの透過率を低下させる塗膜４３が設けられている。この塗膜４３は、赤外線エネルギーの透過率を低下させる塗料を天板１に塗布することにより、形成される。さらに塗膜４３は、可視光の透過率を低減させる機能を有しているとよい。このようにすることで、第２領域４２を介して使用者が天板１の下にある筐体２の内部を視認しにくくなるため、意匠性が向上する。他方、第１領域４１には、当該塗膜４３が設けられていない。第１領域４１には、何ら塗膜が設けられておらず、赤外線エネルギーを透過させる透過窓が形成された状態であり、第１領域４１においては天板１を構成する材料の赤外線透過率が維持されている。天板１のうち第１領域４１及び第２領域４２以外の領域については、可視光の透過率を低減させる塗膜が設けられているとよい。

第１赤外線センサ２０の受光軸２６と交差する位置を含む第１領域４１には、赤外線エネルギーの透過率を低下させる塗膜４３が設けられていないため、第１領域４１に入射した第１波長帯の赤外線エネルギーは、当該塗膜によって減衰することがない。このため、第１赤外線センサ２０からの出力に基づいて、被加熱物２００の底面の温度が精度よく検出される。

ここで、一般に、赤外線センサが取得する赤外線エネルギーは、反射率＋透過率＋吸収率＝１、と表現される。透過率が低下すると、反射率が増加する傾向がある。図２で例示したように、ネオセラムで構成される天板１の赤外線エネルギーの透過率は、第２赤外線センサ３０が感度を有する波長帯においては最大で６０％程度である。第２赤外線センサ３０は、被加熱物２００からの熱伝導あるいは加熱コイル６からの輻射熱により高温化した天板１から放射される赤外線エネルギーも検出する。すなわち第２赤外線センサ３０は、被加熱物２００から放射され天板１を透過した赤外線エネルギーと、天板１から放射された赤外線エネルギーの両方を感知し、これら感知した赤外線エネルギーの総量に応じた出力を行う。そして、第２赤外線センサ３０からの出力から、被加熱物２００の温度と天板１の温度とを切り分けて、両者の温度を高精度で検出することが困難であることは、実験検証で把握されている。このため、図７に示したように、バンドパスフィルターを設けたサーモパイルの視野と重なる天板１の領域に、赤外線エネルギーが透過する窓を設けていた。このようにして、検出対象外とする波長の透過をブロックし、特定の波長帯の赤外線エネルギー透過率を向上させ、被加熱物２００の温度を検出するのが一般的であった。

本実施の形態では、第２赤外線センサ３０の受光軸３６上に設けられた第２領域４２には、赤外線エネルギーの透過率を低下させる塗膜４３が設けられている。このようにすることで、第２赤外線センサ３０が感知する赤外線エネルギーにおいては、天板１から放射される赤外線エネルギーの占める量が支配的となる。したがって、第２赤外線センサ３０からの出力に基づいて、天板１の温度をより精度よく検出することが可能になる。また、第２赤外線センサ３０は、第１赤外線センサ２０よりも加熱口３の外縁に近い位置に、第１赤外線センサ２０よりも多く設けられている。このため、加熱口３の中央に対してずれた位置に被加熱物２００が載置された場合でも、被加熱物２００からの熱伝導が反映された天板１の温度が、いずれかの第２赤外線センサ３０からの出力に基づいて精度よく検出される。また、このように高精度に検出した天板１の温度を用いることで、被加熱物２００の加熱制御の精度も高まるため、細かな温度制御のできる加熱調理が実現される。

なお、本実施の形態では、第１領域４１には塗膜４３を設けず、他の塗膜も設けないことを説明した。このような態様に代えて、第１領域４１に、赤外線エネルギーを透過させるが可視光の透過率を低下させる塗膜を設けてもよい。このようにすることで、第１領域４１においては天板１を構成する材料の赤外線透過率が維持され、かつ、第１領域４１を介して使用者が天板１の下にある筐体２の内部を視認しにくくなって意匠性が向上する。

なお、上述の実施の形態１～３では、第１赤外線センサ２０が赤外線検知素子としてフォトダイオードを有する例を説明したが、フォトダイオードに代えて、バンドパスフィルターを設けたサーモパイルを設けてもよい。この場合、第１波長帯の少なくとも一部、たとえば１．７μｍに感度を有するように、バンドパスフィルターの透過特性を設定する。このようにすることで、第１赤外線センサ２０を低価格に構成することができる。

１ 天板、２ 筐体、３ 加熱口、４ 操作部、５ 表示部、６ 加熱コイル、６ａ 加熱コイル、６ｂ 加熱コイル、７ コイルベース、８ フェライトコア、９ 制御装置、１０ インバータ回路、２０ 第１赤外線センサ、２０ａ 第１赤外線センサ、２０ｂ 第１赤外線センサ、２１ フォトダイオード、２２ 基板、２３ 筐体、２４ 集光レンズ、２５ センサケース、２６ 受光軸、２７ 視野、３０ 第２赤外線センサ、３０ａ 第２赤外線センサ、３０ｂ 第２赤外線センサ、３０ｃ 第２赤外線センサ、３０ｄ 第２赤外線センサ、３１ サーモパイル、３２ 基板、３３ 筐体、３４ 集光レンズ、３５ センサケース、３６ 受光軸、３７ 視野、４１ 第１領域、４２ 第２領域、４３ 塗膜、１００ 加熱調理器、２００ 被加熱物。

Claims (8)

1. 第１波長帯及び前記第１波長帯よりも長い第２波長帯の赤外線エネルギーが透過し、かつ前記第１波長帯の透過率の方が前記第２波長帯の透過率よりも高い特性を有する材料で構成され、被加熱物が載置される領域である加熱口が設けられた天板と、
   前記加熱口の下側に配置された加熱コイルと、
   前記加熱口の下側であって平面視において前記加熱口の外縁よりも内側に配置され、前記第１波長帯の少なくとも一部に対して感度を有する第１赤外線センサと、
   平面視において前記第１赤外線センサと比べて前記加熱口の外縁に近い位置に配置され、前記第２波長帯の少なくとも一部に対して感度を有する第２赤外線センサとを備え、
   前記第２赤外線センサの数は、前記第１赤外線センサの数よりも多い
   加熱調理器。
2. 前記加熱口の下側には、同じ平面形状を有する複数の前記加熱コイルが、間隔をあけて配置されており、
   前記複数の加熱コイルには独立して高周波電流が供給される
   請求項１記載の加熱調理器。
3. 前記複数の加熱コイルは、２つの加熱コイルであり、
   前記２つの加熱コイルは、間隔をあけて線対称に配置されている
   請求項２記載の加熱調理器。
4. 前記加熱コイルの平面形状は、半円形、三角形、または長円形である
   請求項２又は請求項３記載の加熱調理器。
5. 前記天板は、前記第１赤外線センサの受光軸と交差する位置にある第１領域と、前記第２赤外線センサの受光軸と交差する位置にある第２領域とを有し、
   前記第２領域には、赤外線エネルギーの透過率を低下させる塗膜が設けられており、前記第１領域には前記塗膜が設けられていない
   請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の加熱調理器。
6. 前記第１赤外線センサ及び前記第２赤外線センサからの出力に基づいて、前記加熱コイルに対する通電制御を行う制御装置を備え、
   前記制御装置は、前記第１赤外線センサからの出力に基づいて前記天板の上に載置される被加熱物の温度を検出し、前記第２赤外線センサからの出力に基づいて、前記天板の温度を検出する
   請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の加熱調理器。
7. 前記天板は、ネオセラムで構成されている
   請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の加熱調理器。
8. 前記第１波長帯は、１．７μｍを含み、
   前記第２波長帯は、３．６μｍを含む
   請求項１～請求項７のいずれか一項に記載の加熱調理器。

Images