JPWO2008084829A1 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

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Abstract

調理容器Ｐを載置するトッププレート４と、誘導磁界を発生して調理容器Ｐを加熱するための加熱コイル６とを有する誘導加熱調理器において、トッププレート４を介して調理容器Ｐから放射された赤外線を検出する赤外線センサ１０と、赤外線センサ１０の出力から調理容器Ｐの温度を算出し算出温度に基づいて加熱コイル６に供給する電力を制御する制御手段２４と、赤外線センサ１０の上方に設けられ所定の波長以下の光を遮断するフィルタ１４と、フィルタ１４の周囲に側壁１６を設け、フィルタ１４と側壁１６により赤外線センサ１０を覆うことで太陽光Ｌなどの照射の影響を受けないようにした。

Description

本発明は、調理容器の温度を赤外線センサを用いて検出するようにした誘導加熱調理器に関するものである。
近年、火を使わない調理器として、誘導加熱調理器が広く普及している。以下、この誘導加熱調理器を図１４を参照しながら説明する。
図１４は、調理容器の温度検知手段として赤外線センサを用いた従来の誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。この誘導加熱調理器は、外郭を構成する本体５０と、結晶化セラミックなどの電気絶縁性を有する非磁性絶縁体で形成されその上に調理容器Ｐを載置するトッププレート５２と、トッププレート５２の下方に配置され調理容器Ｐを誘導加熱する誘導加熱コイル５４と、トッププレート５２の下方に配置され調理容器Ｐの底面から放射される赤外線を検知して調理容器Ｐの底面温度に応じた信号を出力する赤外線センサ５６と、を備えている。
赤外線センサ５６の出力は温度算出手段５８に入力され、温度算出手段５８は、赤外線センサ５６の出力信号に基づいて調理容器Ｐの温度を算出する。温度算出手段５８で算出された調理容器Ｐの温度は制御手段６０に入力され、制御手段６０は、温度算出手段５８から得た温度情報をもとにインバータ電源６２を制御して加熱コイル５４への高周波電流の供給を制御する。
また、高周波電流を供給された加熱コイル５４は高周波磁界を発生し、この高周波磁界が調理容器Ｐと鎖交して、調理容器Ｐ自身が誘導加熱され発熱するので、調理容器Ｐ内に収容されている調理物は、調理容器Ｐの発熱によって加熱され、調理が進行する。調理中、調理容器Ｐから放射される赤外線は、トッププレート５２を通過して赤外線センサ５６に到達するが、この赤外線センサ５６を用いた温度検出方式は、熱応答性が良く時間遅れなしに調理物の温度を制御することができるという利点がある（例えば、特許文献１参照。）。
特開平０３−１８４２９５号公報
しかしながら、特許文献１に記載された従来の構成では、窓を通して太陽光などの強い光が誘導加熱調理器に照射されると、太陽光などに含まれる赤外線が調理容器Ｐの底面とトッププレート５２の間を通過して赤外線センサ５６に到達したり、トッププレート５２を透過して本体５０内部に侵入した赤外線が内部の部品、外郭内面で反射し、様々な角度から赤外線センサ５６に到達することがある。したがって、太陽光などが照射されるような環境では、調理容器Ｐから放射される赤外線と太陽光などの赤外線の両方を検出するため、調理容器Ｐの温度を精度よく検出することが困難となり、調理容器Ｐの温度を目的の温度に制御し難いという問題があった。
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、太陽光などが照射されるような環境でも、調理容器の温度を精度良く検出して目的の温度に制御できる誘導加熱調理器を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明の第１の形態は、外郭を構成する本体と、該本体の上部に取り付けられ調理容器を載置するトッププレートと、高周波磁界を発生させて調理容器を加熱するための加熱コイルとを備えた誘導加熱調理器であって、前記トッププレートの下方に設けられ前記調理容器から放射され前記トッププレートを透過する赤外線を検出する量子型の赤外線センサと、前記トッププレートに対向する上部開口部から前記赤外線センサに対向する下部開口部まで連通する導光路が形成された導光部と、該赤外線センサの出力に基づい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、前記赤外線センサと前記下部開口部との間に配置され前記赤外線センサが検出可能な波長域の赤外線を透過し太陽光が支配的に含まれる所定波長以下の光の透過を抑制する光遮断特性を有するフィルタとをさらに備え、該フィルタの下方に可視光の透過を抑制する側壁を設け、前記赤外線センサを上面及び側面から覆うようにしたことを特徴とする。
好ましくは、フィルタは前記赤外線センサの出力が得られる感度波長領域において、波長０．９μｍ以下の光の通過率を波長略０．９μｍより長い波長の光の透過率より小さくする光遮断特性を有している。
また、トッププレートは結晶化セラミックで形成され、赤外線センサは最大感度波長が略０．９μｍ乃至略５μｍの範囲にある量子型の赤外線センサを使用し、赤外線センサの出力に基づき調理容器底面の温度を３５０℃以下の所定温度範囲内に制御することができる。
赤外線センサは最大感度波長が略０．９μｍ乃至略１μｍにあるシリコンフォトダイオードからなる赤外線センサを使用することができる。
赤外線センサが配設される印刷配線板をさらに設け、側壁及びフィルタを印刷配線板上に設けることもできる。
また、フィルタは、調理容器から放射されトッププレートを透過した赤外線を赤外線センサに集光させるレンズとその周辺に設けられレンズを保持するレンズ保持部と樹脂で一体的に成型されて構成されるのが好ましい。
また、側壁はフィルタと樹脂で一体的に成型することができる。
また、印刷配線板を赤外線センサとフィルタとともに収納する金属ケースをさらに設け、この金属ケースに、調理容器からの赤外線を通過させ赤外線センサに受光させる第１の開口部と、信号を出力するためのリード線を挿通する第２の開口部とを形成することもできる。
さらに、本体の手前側には、加熱操作を指示するための操作パネルが設けられ、金属ケースは加熱コイルの下方で加熱コイルの中心より操作パネル側に設けるのがよい。また、第２の開口部は、操作パネル側に開口するように形成するとよい。
また、上部開口部を加熱コイルの中心より本体前面に垂直方向手前側に１箇所のみ設けるとよい。
また、トッププレートの手前側の裏面に電極が設けられ加熱操作を指示するための静電タッチ式操作部と、手前側のトッププレートの手前側に位置しトッププレートの下方に設けられた発光部を有し発光部から照射された光がトッププレートを透過してトッププレート上面側から発光表示が視認できるように構成した表示部とを備えるときは、第２の開口部は、操作パネルの反対側に開口するように形成するのがよい。
本発明の第１の形態によれば、トッププレートの下方に設けられ調理容器から放射されトッププレートを透過する赤外線を検出する量子型のフォトダイオードからなる赤外線センサと、トッププレートに対向する上部開口部から赤外線センサに対向する下部開口部まで連通する導光路が形成された導光部と、該赤外線センサの出力に基づいて加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段と、赤外線センサと下部開口部との間に配置され赤外線センサが検出可能な波長域の赤外線を透過し太陽光が支配的に含まれる所定波長以下の光の透過を抑制する光遮断特性を有するフィルタとをさらに備え、赤外線センサの周囲に太陽光の透過を抑制する側壁を設け、フィルタと側壁とで赤外線センサを覆うように構成したので、太陽光などの外乱光を受けるような環境においても、調理容器の温度を精度良く検出でき、目的の温度に制御することができる。
すなわち、トッププレートに対向する上部開口部から赤外線センサに対向する下部開口部まで連通する導光路が形成された導光部を有しているので、赤外線センサの視野角を制限し外乱光の赤外線センサへの侵入を抑制し、加熱コイルの下方に赤外線センサを設けて調理容器や加熱コイル６高温が赤外線センサに与える影響を低減できる。導光部から入射した光は、太陽光が支配的に含まれる所定波長以下の光の透過を抑制する光遮断特性を有するフィルタにより、不要な波長成分が除去されるので、さらに外乱光の影響が抑制される。
また、導光部を通過する赤外線以外の赤外線が、例えば調理容器の底面とトッププレートの間を通過して赤外線センサに到達したり、トッププレートにおける調理容器が載置されていない部分から太陽光などの赤外線が透過して調理機器内部で反射し様々な角度から赤外線センサの近傍に到達しても、フィルタと側壁が調理容器以外からの赤外線を遮断又は抑制するので、外乱光の影響を更に抑制して調理容器の温度を精度よく目的の温度に制御することが可能となる。
また、フィルタは、赤外線センサの出力が得られる感度波長領域において、波長略０．９μｍ以下の光の通過率を波長略０．９μｍより長い波長の光の透過率より小さくする光遮断特性を有するので太陽光のエネルギー密度が高い帯域を遮断しかつ調理容器底面温度が３５０℃以下の温度を測定するのに必要な赤外線のエネルギーを透過して赤外線センサが測定できるようにして、調理容器の温度を精度良く検出できる。
また、赤外線センサは最大感度波長が略０．９μｍ乃至略５μｍの範囲にある量子型の赤外線センサを使用し、赤外線センサの出力に基づき調理容器底面の温度を３５０℃以下の所定温度範囲内に制御するので太陽光の支配的なエネルギーを抑制し鍋底温度が３５０℃以下の温度を測定するのに必要な赤外線のエネルギーを透過して赤外線センサが測定できるようにするとともに、赤外線センサの最大感度波長が結晶化セラミック製の透過率が大きくなる略５μｍ以下としているので、結晶化セラミック自身の温度影響を受けにくくすることができる。なお、赤外線センサの最大感度波長の設定は、結晶化セラミックの透過率が安定して大きくなる略２．５μｍ以下とすることがさらに望ましい。
また、赤外線センサは最大感度波長が略０．９μｍ乃至略１μｍにあるシリコンフォトダイオードからなる赤外線センサを使用することで、約２５０℃で出力信号が立ち上がり、立ち上がった後は調理容器の底面温度の増加に伴い増加の傾きが増加する、多次関数的で急激な立ち上がりの出力信号が得られ、例えば、加熱開始時点の出力の大きさに対する出力の増加量を測定することにより、安価なシリコンフォトダイオードを使用して安価に赤外線センサによる測定を精度良くすることができる。
さらに、フィルタと側壁とを赤外線センサが配設される印刷配線板上に設けたので、配線板の下方からの外乱光の侵入を配線板で防止できるとともに、配線板上に増幅器などを設けることで赤外線センサの出力を大きくし、ノイズの影響を受けにくくすることができる。
また、フィルタは、調理容器から放射されトッププレートを透過した赤外線を前記赤外線センサに集光させるレンズとその周辺に設けられ前記レンズを保持するレンズ保持部をフィルタと樹脂で一体成型して構成されると、光の集光機能とフィルタ機能を実現するための構成が簡素化され、印刷配線板などへの取付が容易になりコストを低減することができる。また、レンズ保持部を固定することでレンズの位置が定まるので、レンズと赤外線センサの受光面との位置関係の精度が向上し、視野の精度が向上する。
また、フィルタと側壁とを樹脂で一体成型したので、フィルタと側壁との間に隙間が生じることがなく、より一層太陽光などの外乱光の侵入を防止でき、組立が簡単になる。
また、印刷配線板を金属ケースに収納して、調理容器からの赤外線を通過させ赤外線センサに受光させる第１の開口部と、信号を出力するためのリード線を挿通する第２の開口部とを形成したので、金属ケースでも太陽光などの外乱光を遮断でき、フィルタ及び側壁と相俟ってより一層外乱光を遮断することができる。
また、調理器は壁際に設置されることが多く、壁には通常窓が設けられているので、太陽光は調理器の奥側から照射される場合が多い。したがって、加熱操作を指示するための操作パネルを本体の手前側に設け、金属ケースを加熱コイルの下方で加熱コイルの中心より操作パネル側に設けると、金属ケースは太陽光が照射する方向の反対側に配置されることになり太陽光の影響を防止することができる。さらに、制御装置は通常操作パネル側に設けられているので、制御装置と赤外線センサのリード線との接続を容易に行うことができる。
また、第２の開口部を操作パネル側に開口させたので、太陽光が調理器の奥側から照射される環境では、太陽光の照射方向が第２の開口部の反対側となり太陽光の影響を防止することができる。
また、上部開口部を加熱コイルの中心より本体前面に垂直方向手前側に１箇所のみ設けたので、ユーザが上部開口部に対向しトッププレートの赤外線が入射する領域である赤外線入射領域を、最も確認しやすい位置で、調理容器底面で覆うように調理容器をトッププレートに載置することができ、赤外線センサによる調理容器の温度検出が確実にかつ容易に行われるとともに、赤外線入射領域を１箇所のみ設けるので赤外線センサの数を減らすことができ安価である。
また、トッププレートの手前側の裏面に電極が設けられ加熱操作を指示するための静電タッチ式操作部と、手前側のトッププレートの下方に設けられた発光部を有し発光部から照射された光がトッププレートを透過してトッププレート上面側から発光表示が視認できるように構成した表示部とを備え、調理器は壁際に設置されることが多いが、調理器の手前が窓側に向けて設置される場合においては、リード線を挿通させる第２の開口部を表示部の反対側に開口させることで、太陽光の影響を極力低減することができる。
図１は本発明にかかる誘導加熱調理器の概略断面図 図２は図１の誘導加熱調理器に設けられたトッププレートの赤外線入射領域近傍の要部断面図 図３は図１の誘導加熱調理器に設けられたトッププレートの波長と透過率の関係を示すグラフ 図４は図１の誘導加熱調理器に設けられた赤外線センサの波長と光感度の関係を示すグラフ 図５は図１の誘導加熱調理器に設けられたフィルタの波長と透過率の関係を示すグラフ 図６は太陽光の波長とエネルギー密度の関係を示すグラフ 図７は黒体の波長と分光放射輝度の関係を示すグラフ 図８は誘導加熱調理器の設置状態を示す図 図９はフィルタの変形例を示す断面図 図１０はフィルタの別の変形例のフィルタユニットを示す分解斜視図 図１１は図１０のフィルタユニットの要部分解斜視図 図１２は図１０のフィルタユニットの断面図 図１３は図１の誘導加熱調理器に設けられた金属ケースの変形例を示す概略断面図 図１４は従来の誘導加熱調理器の構成を示すブロック図
符号の説明
２ 本体、 ４ トッププレート、 ４ａ 印刷膜、 ４ｂ 着色印刷膜、
４ｃ 光吸収膜、 ４ｄ 赤外線入射領域、 ４ｅ 操作部、 ４ｆ 表示部、
４ｇ 電極、 ５ 発光部、 ６ 加熱コイル、 ６ａ 内コイル、
６ｂ 外コイル、 ６ｃ 隙間、 ８ コイルベース、 ８ａ 導光部、
８ｂ 導光路、 ８ｃ 中心、 １０ 赤外線センサ、 １０ａ 受光面、
１２ 基板、 １２ａ 穴、 １４ フィルタ、 １４ａ レンズ周辺部、
１４ｂ 保持部、 １６ 側壁、 １８ レンズ、 １９ フィルタユニット、
２０ コネクタ、 ２１ 遮光ケース、 ２１ａ 上面部、 ２１ｂ 側壁、
２１ｃ 係止爪、 ２２ リード線、 ２３ レンズユニット、 ２３ａ 上面部、
２３ｂ 保持部、 ２３ｃ レンズ、 ２４ 制御手段、 ２６ 操作パネル、
２８ インバータ電源、 ３０ 金属ケース、 ３２ 下部開口部、
３３ 開口部、 ３４ 開口部、 ３６ 上部開口部、 ４０ 壁、 ４２ 窓、
Ｃ 誘導加熱調理器、 Ｌ 太陽光、 Ｐ 調理容器、 Ｓ 太陽。
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。
図１は本発明にかかる誘導加熱調理器Ｃの概略断面図であり、図１に示されるように、本発明にかかる誘導加熱調理器Ｃは、外郭を構成する本体２と、本体２の上部に取り付けられ鍋等の調理容器Ｐが載置される結晶化ガラス（結晶化セラミックともいう。）等の電気絶縁性を有しかつ赤外線を透過する材料で形成されたトッププレート４と、トッププレート４の下方に設けられ２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの高周波磁界を発生させる加熱コイル６とを備えている。
加熱コイル６は樹脂等で構成されたコイルベース８に固定されており、同心円状に２分割された内コイル６ａと外コイル６ｂで構成されている。トッププレート４の下方に赤外線センサ１０が設けられている。また、コイルベース８には、トッププレート４に対向する上部開口部３６から赤外線センサ１０にその近傍で対向する下部開口３２まで連通する導光路８ｂが形成された導光部８ａが設けられている。なお、図１において導光部８ａはコイルベース８に樹脂成形により一体に成型されているが、導光部８ａを別部品として製造してから、コイルベース８に取り付けて構成してもよい。また、導光部８ａは複数の部品で形成されてもよい。内コイル６ａと外コイル６ｂとの間には隙間６ｃが設けられており、この隙間６ｃの下方には、調理容器Ｐ底部の半径方向における中間部の温度に応じた出力が得られる赤外線センサ１０が設けられ、赤外線センサ１０は基板（印刷配線板）１２上に設置されている。
コイルベース８には、トッププレート４の近傍にトッププレート４の下面に形成された赤外線入射領域４ｄ（図２参照）に対向する赤外線入射口となる上部開口部３６が設けられ、上部開口部３６から下方の下部開口部３２まではコイルベース８と一体的に形成された導光部８ａが形成されている。導光部８ａは上部開口部３６から赤外線センサ１０の近傍まで連通する管状の光路を形成している。また、導光部８ａ、赤外線入射領域４ｄ及び赤外線入射領域４ｄに対向する上部開口部３６は加熱コイル６の中心８ｃより機器前面に垂直な線の近傍で手前側（ユーザ側）に１箇所のみ設けられており、ユーザが赤外線入射領域４ｄを最も確認しやすい位置で、調理容器Ｐ底面で覆うように調理容器Ｐをトッププレート４に載置することができ、赤外線センサ１０による調理容器Ｐの温度検出が確実にかつ容易に行われるように構成されている。また、後方からは窓から太陽光が入射する可能性があるが鍋の前方に赤外線入射領域４ｄがあるので太陽光の影響を受け難い点で有利である。また、加熱コイル６の中心８ｃから手前側に設けているので調理容器Ｐ底面部の高温（中心８ｃの位置に比べ）となる部分の温度を測定することができ応答性を高めることができる。さらに赤外線入射領域４ｄを１箇所のみ設けるので赤外線センサの数を減らすことができ安価である。
なお、赤外線入射領域４ｄ又は上部開口部３６の位置をユーザが認識できるようにトッププレート４赤外線入射領域４ｄ又は上部開口部３６に対向する窓を印刷するとよい。また、赤外線入射領域４ｄ又は上部開口部３６の位置またはその付近をトッププレート４の下部から光を照射してもよい。
トッププレート４の赤外線入射領域４ｄは、図２の断面図に示すように着色印刷膜４ｂ（例えば、銀色）の抜き形状（例えば円形、長方形など）でトッププレート４の上面側から視認できるように形成され、赤外線入射領域４ｄには、黒色または茶色の光をわずかに吸収する（例えば透過率が約８０％）印刷膜４ａが形成されている。印刷膜４ａは外乱光の影響を抑制するためのものである。着色印刷膜４ｂの表面には、さらに光の吸収率が大きな（例えば吸収率が９０％以上）光吸収膜４ｃが印刷により形成されている。なお、トッププレート４自身が黒色の光透過性を有する材料で形成されている場合には、印刷膜４ａ、着色印刷膜４ｂを省略してもよい。赤外線入射領域４ｄをユーザが視認できるようにする印刷表示をトッププレート４の表面に施しても良い。
図３は結晶化セラミック製のトッププレート４の波長と透過率の関係を示す図である。図３に示すように、５μｍ以上の波長の赤外線はほとんど透過しない。また、０．５μｍ以上で２．５μｍ以下の波長の赤外線の透過率は略９０％で安定した透過特性を示す。一般的に透過率が低いとトッププレート４の放射率が高くなり赤外線の放射量が増える。このため、透過率が低い波長領域においてトッププレート４を透過する調理容器Ｐ底面から放射された赤外線を測定すると、トッププレート４の温度が高温となった場合に、トッププレート４自身の発生する赤外線が赤外線センサ１０に入射して、調理容器Ｐの底面の温度測定の精度が低下する原因となる。したがって、赤外線センサ１０の受光感度の最大となる最大感度波長は、５μｍ以下で得られるように設定することが望ましく、２．５μｍ以下で得られるように設定することがさらに望ましい。
赤外線センサ１０は、シリコンフォトダイオードで構成され、赤外線を入射するための受光面１０ａが上面に形成されている。受光面１０ａは平面形状が、例えば、縦横が２ｍｍ〜４ｍｍの正方形のものが使用される。
また、太陽光等の可視光が赤外線センサ１０に入射するのを抑制するため、赤外線センサ１０の上方には赤外線センサ１０の受光面１０ａに対向するように略平板状のフィルタ１４が設けられるとともに、赤外線センサ１０の周囲にも可視光の透過を遮断または抑制するための側壁１６が設けられている。フィルタ１４は、赤外線センサ１０と導光部８ａの下部開口部３２との間に配置され赤外線センサ１０が検出可能な波長域の赤外線を透過し所定波長以下の可視光の透過を抑制する光遮断特性を有する。フィルタ１４は、赤外線センサ１０の周囲を囲繞する側壁１６を介して基板１２上に取り付けられ、フィルタ１４と側壁１６とで基板１２上に載置された赤外線センサ１０を覆っている。側壁１６は可視光を、完全に遮光またはフィルタ１４の材料より遮光効果を高くすることが可能な金属あるいは樹脂等で構成されている。フィルタ１４も樹脂等で構成され、フィルタ１４の赤外線センサ１０の真上に位置する部分には赤外線センサ１０の受光面１０ａに効率良く調理容器Ｐ底部からの赤外線を集光するレンズ１８がその周辺部１４ａと一体的に成型されている。
また、基板１２上には赤外線センサ１０からの出力信号を増幅する増幅器（図示せず）等も設けられ、赤外線センサ１０からの出力信号は増幅器で増幅されてコネクタ２０に接続されたリード線２２を経由して制御手段２４に接続されている。制御手段２４の前方には加熱調理器Ｃを操作する操作パネル２６が設けられている。
操作パネル２６を操作して加熱操作が指示されると、制御手段２４は赤外線センサ１０からの出力信号に基づいて加熱コイル６に高周波電力を供給するインバータ電源２８を制御し、調理容器Ｐの温度を所定の温度に調節する。制御手段２４は、赤外線センサ１０の出力信号を温度に換算しその温度に基づき調理容器Ｐの温度を制御してもよいし、赤外線センサの出力電圧（Ｖ）の変化ΔＶを測定して被加熱物の温度上昇を推定して調理容器Ｐの温度の制御を行うなど、制御手段２４は赤外線センサ１０の出力に基づいて加熱コイル６に供給する電力を制御することができる。
赤外線センサ１０を載置する基板１２は金属ケース３０に収納されており、金属ケース３０の上面における赤外線センサ１０に対向する部分には調理容器Ｐからの赤外線を通過させる開口部３３が形成されている。また、金属ケース３０の周囲の側面の一面にはリード線２２を挿通させる開口部３４が形成されており、開口部３４は加熱調理器Ｃの手前側に設けられた操作パネル２６側に開口している。
図４は赤外線センサ１０として使用されるシリコンフォトダイオードの波長と光感度の大きさの一例を示す分光感度特性を示す図である。光感度は赤外線センサ１０に１Ｗの赤外線を入射したときに得られる出力電流Ａで示す。一般的にフォトダイオードなど量子型の赤外線センサ１０の分光感度特性は所定の波長（最大感度波長）で最大感度が得られる。したがって、最大感度波長近傍の周波数で測定の赤外線の強度を精度良く測定することができる。なお、分光感度特性は図４に示されるものに限定されない。測定しようとする調理容器Ｐ底面の温度に対応して放射される赤外線の波長域において当該赤外線のエネルギーの大きさを識別できる感度を有する必要がある。
図５はフィルタ１４の相対透過率の特性を示している。相対透過率は絶対透過率の最大値を１００％として換算しており、図５に示されるように、波長０．９μｍ以下の光に対するフィルタ１４の相対透過率はほぼ０で、波長０．９６μｍでの相対透過率は５０％、１．１μｍで１００％となっている。図５で示したフィルタ１４の絶対透過率の最大値は９０％である。このように、フィルタ１４は図４に示す赤外線センサ１０の出力が得られる感度波長領域において波長略０．９μｍ以下の光の通過率を波長略０．９μｍより長い波長の光の透過率より小さくする光遮断特性を有する。
また、図６は太陽光のエネルギー密度と波長の関係を示しており、図６に示されるように、波長が０．９３μｍ、１．４μｍ、１．９μｍでエネルギー密度が極小値となる。太陽光は波長０．９μｍ以下のエネルギー密度が急激に大きくなり０．４８μｍで最大となる。したがって、フィルタ１４を設けることで太陽光エネルギーの支配的に多くなる部分を選択的に遮断することができる。
一方、図７は本発明にかかる加熱調理器Ｃが温度制御しようとする３００℃近傍の黒体の分光放射輝度と波長の関係を示すグラフである。黒体はその放射率が１で、調理容器Ｐの底部の加熱調理中の放射率は１よりかなり小さい値となる場合があり、その分光放射輝度は、図７に示される黒体の分光放射輝度を全体的に下方にシフトしたものとなる。調理容器底面の分光輝度は、温度、材質あるいは表面処理の状態により異なる。例えば１００℃において、０．２（例えば銅メッキ処理されたもの）、０．４（ステンレス製のもの）、１（黒色塗装されたもの）というように分光輝度は一様でない。したがって、３００℃近傍の温度では調理容器Ｐから放射される赤外線には、波長０．９μｍ以下の赤外線はほとんど含まれないので、フィルタ１４を設け、かつ最大感度波長を０．９μｍ以上に設定した赤外線センサ１０を使用することで、外部からの入射光の影響を受けにくくして、調理容器Ｐの底面温度を３５０℃以下の所定温度範囲内に精度良く制御することができる。
なお、前述のように、赤外線センサ１０の受光感度の最大となる最大感度波長は、５μｍ以下で得られるように設定することが望ましく、２．５μｍ以下で得られるように設定することがさらに望ましい。
また、赤外線センサ１０として最大感度波長が略０．９μｍ乃至略１μｍにあるシリコンフォトダイオードからなる赤外線センサを使用することで安価に調理容器Ｐの底面温度を３５０℃以下の所定温度範囲内に制御することができる。なお、図４と図７の特性を比較する（重ね合わせる）と分かるように、赤外線センサ１０の出力は、調理容器Ｐの温度が約２５０℃になるまで出力がほとんど得られず、約２５０℃以上では多次関数的に、すなわち温度が高くなると増加の傾きが大きくなりながら増大するので、例えば、前記のように、加熱開始時点の赤外線センサ１０の出力Ｖに対する現時点の出力増加量ΔＶを所定の値または所定の範囲内となるように制御することで、簡単な構成で定常的な外乱光の影響や調理容器Ｐの放射率の影響を緩和しながら調理容器Ｐの底面温度を略２５０℃以上３５０℃以下の所定の温度範囲内の、例えば３００℃近傍に応答性良く検知することができる。すなわち、高加熱出力で調理容器Ｐを加熱して３５０℃以下の温度範囲に調整できる。このため、例えば炒め物調理を高出力、高温度で安定して油の発火を防止しつつ調理することができる。また、調理容器を高温度に予熱する作業を高出力で行い調理容器Ｐが高温になるのを防止しつつ安定して短縮することができる。
以上のように構成された誘導加熱調理器Ｃについて、以下その動作、作用を説明する。
操作パネル２６を操作して加熱操作が指示されると、制御手段２４はインバータ電源２８を介して加熱コイル６に高周波電力を供給する。加熱コイル６に高周波電力が供給されると、加熱コイル６は誘導磁界を発生し、調理容器Ｐは誘導加熱によって温度が上昇する。調理容器Ｐの温度が上昇すると、ステファン・ボルツマンの法則に示されるように、調理容器Ｐは一般にその絶対温度の４剰に比例した赤外線エネルギーを放射する。調理容器Ｐから放射された赤外線はコイルベース８の上部開口部３６を通過し、さらに赤外線センサ１０を収納する金属ケース３０に形成された開口部３３を通過して、赤外線センサ１０を覆うように設けられたフィルタ１４を透過して赤外線センサ１０に到達する。
さらに、調理容器Ｐの温度が高くなると、赤外線エネルギーを受けた赤外線センサ１０の出力信号は高くなり、上述したように、この出力信号は増幅器により増幅されて制御手段２４に入力され、制御手段２４で調理容器Ｐの温度が算出される。制御手段２４は、算出された調理容器Ｐの温度があらかじめ設定された所定の温度になるようにインバータ電源２８から出力される高周波電力のＯＮ／ＯＦＦあるいは強弱を調節する。
図８は加熱調理器Ｃの一般的な設置状態を示しており、加熱調理器Ｃは壁４０に接して設置され、壁４０には通常窓４２が設けられている。このような設置状態では、太陽Ｓから放射された太陽光Ｌは窓４２を透過して加熱調理器Ｃの奥側に照射される。加熱調理器Ｃに照射された太陽光Ｌの一部は、調理容器Ｐの底面とトッププレート４の間を通過して赤外線センサ１０に到達したり、トッププレート４を透過し加熱調理器Ｃ内部に侵入して外郭あるいは各部品等で反射し、金属ケース３０に形成されリード線２２を挿通させる開口部３４を介して赤外線センサ１０に向かって照射されることがある。
しかしながら、本発明にかかる加熱調理器Ｃにおいては、赤外線センサ１０はフィルタ１４およびフィルタ１４の側面に設けられた側壁１６により覆われているので、側壁１６を光の透過抑制効果の高い（光透過率がゼロのものを含む。）材料で形成することにより側方から入射する太陽光エネルギーの大部分は遮光され、赤外線センサ１０の出力への外乱光の影響が低減される。
以上のように、本発明においては、トッププレート４に対向する上部開口部３６から赤外線センサ１０に対向する下部開口部３２まで連通する導光路８ｂが形成された導光部８ａを有しているので、赤外線センサ１０の視野角を制限し外乱光の赤外線センサ１０への侵入を抑制し、加熱コイル６の下方に赤外線センサ１０を設けて調理容器Ｐや加熱コイル６の高温が赤外線センサ１０に与える影響を低減できる。また、赤外線センサ１０と下部開口部３２との間に配置され赤外線センサ１０が検出可能な波長域の赤外線を透過し太陽光が支配的に含まれる所定波長以下の光の透過を抑制する光遮断特性を有するフィルタ１４を備えるので、導光部８ａの上部開口部３６から入射し導光路８ｂを通った赤外線の外乱光の支配的な波長成分はフィルタ１４により除去され、レンズ１８の機能により集光されて赤外線センサ１０に入射するので、外乱光の影響を抑制することができる。
また、赤外線センサ１０を載置した印刷配線板１２は、金属ケース３０に収納されているので、電磁波ノイズの影響を抑制しかつ外乱光の影響も抑制する。さらに赤外線センサ１０の周囲に太陽光の透過を抑制する側壁１６を設け、フィルタ１４と側壁１６とで基板１２上の赤外線センサ１０を覆うようにしたので、金属ケース３０に電気接続などで必要な開口部を通り侵入する外乱光を効率よく抑制することができる。調理容器Ｐの底面とトッププレート４の間を通過して赤外線センサ１０の近傍に到達したり、トッププレート４における調理容器Ｐが載置されていない部分から太陽光Ｌに含まれる可視光線などが透過して加熱調理機器Ｃ内部で反射し、金属ケース３０に電気接続のためにやむを得ず形成される開口部や隙間を通り、様々な角度から赤外線センサ１０の近傍に到達したとしても、フィルタ１４とフィルタ１４の周囲に設けられた側壁１６が調理容器Ｐ以外からの赤外線を遮断し、調理容器Ｐの温度を精度良く検出でき、調理容器Ｐが目的の温度となるように制御することができる。
また、本発明では、赤外線センサ１０を基板１２上に配置し、赤外線センサ１０を覆うようにフィルタ１４を基板１２に設ける構成としているので、基板１２下面からの外乱光の侵入を基板１２で防止できるとともに、基板１２上に増幅器等を設けることで赤外線センサ１０の出力を大きくし、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
さらに、本発明では、フィルタ１４は、赤外線センサ１０に赤外線を集光するレンズ１８と、前記レンズ１８の周辺に設けられ前記レンズを保持するレンズ保持部１４ａとが同一樹脂材料により一体的に成型されて構成されているので、光の集光機能とフィルタ機能を実現するための構成が簡素化され、基板１２への取付が容易になりコストを低減することができ、また、レンズ保持部１４ａを固定することでレンズの位置が定まるのでレンズ１８と赤外線センサ１０の受光面１０ａとの位置関係の精度が向上し視野の精度が向上する。なお、側壁１６とフィルタ１４とを樹脂で一体的に成型してもよい。この場合、側壁１６の光透過率はゼロとできないので側壁１６単独での光遮蔽効果は限定される。
また、本発明では、赤外線センサ１０とフィルタ１４を備えた基板１２を金属ケース３０に収納し、この金属ケース３０には調理容器Ｐからの赤外線を通過させ赤外線センサ１０に受光させる開口部３３と信号を出力するためのリード線２２を挿通させる開口部３４を設ける構成としているので、金属ケース３０でも太陽光Ｌなどの外乱光を遮断でき、フィルタ１４とともにより一層外乱光を遮断することが可能となる。
また、本発明では、加熱調理器Ｃの手前には加熱操作を指示する操作パネル２６を設け、赤外線センサ１０を収納した金属ケース３０は加熱コイル６の下面で加熱コイル６の中心より操作パネル２６に近い位置に設け、赤外線センサ１０を収納した金属ケース３０のリード線２２を挿通させる開口部３４は、操作パネル２６側に向ける構成としている。したがって、加熱調理器Ｃが窓４２のある壁際に設置された場合、太陽光Ｌは加熱調理器Ｃの奥側から照射されるが、リード線２２を挿通させる金属ケース３０の開口部３４が太陽光Ｌが照射する方向の反対側に設けられているので、太陽光Ｌの影響を防止することができる。また、赤外線センサ１０のリード線２２と接続される制御手段２４は操作パネル２６側に設けられているので、リード線２２と制御手段２４との接続を容易に行うことができる。
図９は、赤外線センサ１０の周囲に設けられたフィルタ１４と側壁１６の変形例を示しており、赤外線センサ１０の受光面１０ａに対向するフィルタ１４ａとその周囲に筒状に設けられた保持部１４ｂとをフィルタ特性を有する樹脂等の材料で一体的に成型し、保持部１４ｂの内側に光を透過させないまたはフィルタ１４ａよりも光の透過率の小さい遮光性の高い樹脂で形成された筒状の側壁１６を嵌め込んだものである。
この構成は、レンズ１８、フィルタ１４ａ及び保持部１４ｂが一部品と構成が簡略化され安価に製造することができる。また、赤外線センサ１０の周囲に設けたフィルタ１４ａと保持部１４ｂとの間に隙間が一切生じることがなく、側方からの外乱光を遮光効果の高い側壁１６が遮光するので、安定して太陽光Ｌなどの外乱光の侵入防止効果を得ることができる。
また、図１０〜図１２に、図１のフィルタ１４と側壁１６の変形例を示している。図１０に示すように、基板１２には赤外線センサ１０が、はんだ付けにより周辺回路と電気接続され固定されている。フィルタユニット１９は、係止爪２１ｃが基板１２の穴１２ａに挿入されて係止されることにより基板１２に取り付けられ、赤外線センサ１０の受光面１０ａとレンズ２３ｃとの位置関係が決定される。図１１の要部分解斜視図と、図１２の断面図に示すように、フィルタユニット１９は、遮光ケース２１の側壁２１ｂの内側にレンズユニット２３が嵌め込まれた構成となっている。遮光ケース２１は、遮光性の高い樹脂で形成されほとんど光を透過しない樹脂により、筒状の側壁２１ｂ、側壁２１ｂの外側に側壁２１ｂと一体に設けられた係止爪２１ｃ及び上面の開口部２１ｄを形成し、基板１２と略平行な上面部２１ａが一体に成形され形成される。上面部２１ａの内周側はレンズ２３ｃ方向に向かうと下がるように傾斜が設けられ、レンズ２３ｃへの側方からの赤外線量を低減しつつ上方からの赤外線量を増加させている。レンズユニット２３はレンズ２３ｃ、レンズ２３ｃの周辺部分でありレンズ２３ｃを保持し赤外線センサ１０の受光面１０ａに略平行な上面部２３ａ、及び上面部２３ａを保持し基板１２上面とレンズ２３ｃの間の距離を一定に保つことにより赤外線センサ１０とレンズ２３ｃとの上下方向の距離を一定にする保持部２３ｂで構成されている。赤外線センサ１０の受光面１０ａとレンズ２３ｃとの平面的な位置関係は係止爪２１ｃと穴１２ａとにより決まる。遮光ケース２１の上面部２１ａの下面とレンズユニット２３の上面部２３ａの上面とが当接し、遮光ケース２１の上面の開口部２１ｄにレンズ２３ｃの球面が嵌め込まれる。
この構成は、レンズユニット２３が図５に示す透過率の特性を有するので太陽光のエネルギーの大部分を除去するとともに、透過率がゼロか極めて低い遮光特性の優れた遮光ケース２１がレンズユニット２３の外側でレンズユニット２３の側壁である保持部２３ｂと上面部２３ａを覆うので、外乱光が様々な角度で侵入してきても、レンズユニット２３の保持部２３ｂ又は上面部２３ａに入射しその内部を反射してレンズ２３ｃに入り込み赤外線センサ１０の受光面１０ａに到達する経路が遮断されるので、外乱光の影響を極めて少なくすることができるものである。なお、遮光ケース２１の上面部２１ａは、外乱光の影響が許容できる場合には省略してもよい。また、レンズユニット２３に、図５のようなフィルタ特性を持たせると、外乱光の影響を低減でき構成が簡素化されさらに好ましい。レンズユニット２３に、図５のようなフィルタ特性を持たせない場合には、別のフィルタによりレンズ２３ｃに入射する光について、太陽光の光の成分を除去することが好ましい。また、レンズユニット２３に上記フィルタ特性を持たせることによりレンズ２３ｃに調理容器Ｐ以外の外乱光が入り込み、上面部２３ａや保持部２３ｂを通って赤外線センサ１０の受光面１０ａに入射するのを簡単な構成で防止することができる。また、フィルタユニット１９は、レンズユニット２３を遮光ケース２１の内側に嵌め込むことで組み立てられるので組立作業が簡単である。また、フィルタユニット１９を、係止爪２１ｃを基板１２に挿入して係止することで、赤外線センサ１０の受光面１０ａとレンズの位置関係がずれにくく赤外線センサ１０の視野が安定する。
また、図１３は、赤外線センサ１０が載置された基板１２を収納する金属ケース３０の変形例を示しており、この変形例では、加熱操作を指示するためトッププレート４の手前側の裏面に設けられた電極４ｇを有する静電タッチ式の操作部４ｅと、トッププレート４の手前側の下方に設けられた発光部５を有する表示部４ｆとを備えている。静電タッチ式の操作部４ｅの操作に対応して制御手段２４は、発光部５の発光動作を制御し、発光部５から照射された光がトッププレート４を透過してトッププレート４上面側から発光表示が視認できるように構成される。また、リード線２２を挿通させる開口部３４は、金属ケース３０の周囲の側面のうち、静電タッチ式の操作部４ｅの反対側に位置する側面に形成されている。
この構成は、内部の光を外部に透過させるように形成された表示部４ｆの窓から外乱光が侵入するおそれがある場合に特に効果的であり、操作部４ｆに形成された光透過窓からの外乱光の侵入方向がリード線２２を挿通させる開口部３４の反対側となるので、外乱光の影響を極力低減することができる。
なお、上述した実施の形態においては、フィルタは樹脂等の材料で構成されているが、フィルタの材料は樹脂に限定されるものではなく、所定の波長を遮断し測定に必要な調理容器Ｐの測定温度に対応する赤外線を透過する特性があれば、ガラス、フィルム等の材料を使用することもできる。
上述したように、本発明にかかる加熱調理器Ｃは太陽光Ｌなどの外乱光に晒される環境においても、調理容器Ｐの温度を精度良く検出して目的の温度に制御することができるので、屋内のみならず屋外で使用する加熱調理器などの用途にも適用できる。
【０００２】
［０００６］
特許文献１：特開平０３−１８４２９５号公報
発明の開示
発明が解決しようとする課題
［０００７］
しかしながら、特許文献１に記載された従来の構成では、窓を通して太陽光などの強い光が誘導加熱調理器に照射されると、太陽光などに含まれる赤外線が調理容器Ｐの底面とトッププレート５２の間を通過して赤外線センサ５６に到達したり、トッププレート５２を透過して本体５０内部に侵入した赤外線が内部の部品、外郭内面で反射し、様々な角度から赤外線センサ５６に到達することがある。したがって、太陽光などが照射されるような環境では、調理容器Ｐから放射される赤外線と太陽光などの赤外線の両方を検出するため、調理容器Ｐの温度を精度よく検出することが困難となり、調理容器Ｐの温度を目的の温度に制御し難いという問題があった。
［０００８］
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、太陽光などが照射されるような環境でも、調理容器の温度を精度良く検出して目的の温度に制御できる誘導加熱調理器を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段
［０００９］
上記目的を達成するため、本発明の第１の形態は、外郭を構成する本体と、該本体の上部に取り付けられ調理容器を載置するトッププレートと、高周波磁界を発生させて調理容器を加熱するための加熱コイルとを備えた誘導加熱調理器であって、前記トッププレートの下方に設けられ前記調理容器から放射され前記トッププレートを透過する赤外線を検出する量子型の赤外線センサと、前記トッププレートに対向する上部開口部から前記赤外線センサに対向する下部開口部まで連通する導光路が形成された導光部と、前記赤外線センサの出力に基づい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、前記赤外線センサと前記下部開口部との間に配置
【０００３】
され前記赤外線センサが検出可能な波長域の赤外線を透過し太陽光が支配的に含まれる所定波長以下の光の透過を抑制する光遮断特性を有し前記赤外線センサの受光面に対向するフィルタと、前記赤外線センサが配設される印刷配線板とをさらに備え、前記赤外線センサの周囲に太陽光の透過を抑制する側壁を設け、前記フィルタと前記フィルタの周囲に設けられた保持部とを樹脂で一体的に成型し、前記側壁を前記保持部の内側に嵌め込み、前記フィルタと前記側壁は前記印刷配線板上に設けられて前記フィルタ、前記側壁、及び前記印刷配線板で前記赤外線センサを覆うようにしたことを特徴とする。
［００１０］
また、本発明の第２の形態は、外郭を構成する本体と、該本体の上部に取り付けられ調理容器を載置するトッププレートと、高周波磁界を発生させて調理容器を加熱するための加熱コイルとを備えた誘導加熱調理器であって、前記トッププレートの下方に設けられ前記調理容器から放射され前記トッププレートを透過する赤外線を検出する量子型の赤外線センサと、前記トッププレートに対向する上部開口部から前記赤外線センサに対向する下部開口部まで連通する導光路が形成された導光部と、前記赤外線センサの出力に基づい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、前記赤外線センサと前記下部開口部との間に配置され前記赤外線センサが検出可能な波長域の赤外線を透過し太陽光が支配的に含まれる所定波長以下の光の透過を抑制する光遮断特性を有し前記赤外線センサの受光面に対向するフィルタと、前記赤外線センサが配設される印刷配線板とをさらに備え、前記赤外線センサの周囲に太陽光の透過を抑制する側壁を設け、前記フィルタと前記フィルタの周囲に設けられた保持部とを樹脂で一体的に成型し、前記保持部を前記側壁の内側に嵌め込み、前記側壁及び前記フィルタは前記印刷配線板上に設けられて前記フィルタ、前記側壁、及び前記印刷配線板で前記赤外線センサを覆うことを特徴とする。
［００１１］
本発明の第１あるいは第２の形態において、前記フィルタは前記赤外線センサの出力が得られる感度波長領域において、波長略０．９μｍ以下の光の通過率を波長略０．９μｍより長い波長の光の透過率より小さくする光遮断特性を有するのが好
【０００４】
ましい。
［００１２］
さらに、本発明の第３の形態は、外郭を構成する本体と、該本体の上部に取り付けられ調理容器を載置するトッププレートと、高周波磁界を発生させて調理容器を加熱するための加熱コイルとを備えた誘導加熱調理器であって、前記トッププレートの下方に設けられ前記調理容器から放射され前記トッププレートを透過する赤外線を検出する量子型の赤外線センサと、前記トッププレートに対向する上部開口部から前記赤外線センサに対向する下部開口部まで連通する導光路が形成された導光部と、前記赤外線センサの出力に基づい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、前記赤外線センサと前記下部開口部との間に配置され前記赤外線センサが検出可能な波長域の赤外線を透過し太陽光が支配的に含まれる所定波長以下の光の透過を抑制する光遮断特性を有し前記赤外線センサの受光面に対向するフィルタとをさらに備え、前記赤外線センサの周囲に太陽光の透過を抑制する側壁を設け、前記フィルタは前記赤外線センサの出力が得られる感度波長領域において、波長略０．９μｍ以下の光の通過率を波長略０．９μｍより長い波長の光の透過率より小さくする光遮断特性を有するとともに、前記トッププレートは結晶化セラミックで形成され、前記赤外線センサは最大感度波長が略０．９μｍ乃至略５μｍの範囲にある量子型の赤外線センサを使用し、前記赤外線センサの出力に基づき前記調理容器底面の温度を３５０℃以下の所定温度範囲内に制御することを特徴とする。
［００１３］
この場合、前記赤外線センサは最大感度波長が略０．９μｍ乃至略１μｍにあるシリコンフォトダイオードからなる赤外線センサを使用するのが好ましい。
［００１４］
また、本発明の第１あるいは第２の形態において、前記フィルタは、前記調理容器から放射され前記トッププレートを透過した赤外線を前記赤外線センサに集光させるレンズとその周辺に設けられ前記レンズを保持するレンズ保持部と樹脂で一体的に成型され、前記側壁は前記印刷配線板と略平行な上面部が一体的に成型され、前記レンズは前記上面部に形成された開口部に嵌め込まれて構成されるようにして
【０００５】
もよい。
［００１５］
さらに、本発明の第４の形態は、外郭を構成する本体と、該本体の上部に取り付けられ調理容器を載置するトッププレートと、高周波磁界を発生させて調理容器を加熱するための加熱コイルとを備えた誘導加熱調理器であって、前記トッププレートの下方に設けられ前記調理容器から放射され前記トッププレートを透過する赤外線を検出する量子型の赤外線センサと、前記トッププレートに対向する上部開口部から前記赤外線センサに対向する下部開口部まで連通する導光路が形成された導光部と、前記赤外線センサの出力に基づい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、前記赤外線センサと前記下部開口部との間に配置され前記赤外線センサが検出可能な波長域の赤外線を透過し太陽光が支配的に含まれる所定波長以下の光の透過を抑制する光遮断特性を有し前記赤外線センサの受光面に対向するフィルタと、前記赤外線センサが配設される印刷配線板とをさらに備え、前記赤外線センサの周囲に太陽光の透過を抑制する側壁を設け、前記側壁は前記フィルタと樹脂で一体的に成型され、前記側壁及び前記フィルタは前記印刷配線板上に設けられて前記フィルタ、前記側壁、及び前記印刷配線板で前記赤外線センサを覆うことを特徴とする。
［００１６］
また、本発明の第１、第２あるいは第４の形態において、前記導光部が形成された前記加熱コイルを固定するためのコイルベースと、前記印刷配線板を前記赤外線センサと前記フィルタとともに収納する金属ケースと、をさらに備え、該金属ケースには、前記導光部を通過した前記調理容器からの赤外線を通過させ前記赤外線センサに受光させるため前記金属ケースの上面の前記赤外線センサに対向する部分に形成された第１の開口部と、信号を出力するためのリード線を挿通するため金属ケースの側面に形成された第２の開口部とが設けられるとともに、前記上面は前記コイルベースの下面に接しているのが好ましい。
［００１７］
この場合、前記本体の手前側に設けられ加熱操作を指示するための操作パネルを
【０００６】
さらに備え、前記金属ケースは前記加熱コイルの下方で前記加熱コイルの中心より前記操作パネル側に設けられ、前記第２の開口部は、前記操作パネル側に開口しているのがよい。
［００１８］
また、本発明の第１、第２あるいは第４の形態において、前記上部開口部を前記加熱コイルの中心より前記本体前面に垂直方向手前側に１箇所のみ設けるとともに、前記上部開口部に対向する前記トッププレートの赤外線入射領域をユーザが視認できるように抜き形状または表示を前記トッププレートに印刷により形成することもできる。
［００１９］
さらに、前記トッププレートの手前側の裏面に電極が設けられ加熱操作を指示するための静電タッチ式操作部と、前記トッププレートの手前側に位置し前記トッププレートの下方に設けられた発光部を有し前記発光部から照射された光が前記トッププレートを透過して前記トッププレート上面側から発光表示が視認できるように構成した表示部とを備え、前記第２の開口部は、前記表示部と反対側に開口している構成とすることもできる。
発明の効果
［００２０］
本発明の第１の形態によれば、トッププレートの下方に設けられ調理容器から放射されトッププレートを透過する赤外線を検出する量子型のフォトダイオードからなる赤外線センサと、トッププレートに対向する上部開口部から赤外線センサに対向する下部開口部まで連通する導光路が形成された導光部と、該赤外線センサの出力に基づいて加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段と、赤外線センサと下部開口部との間に配置され赤外線センサが検出可能な波長域の赤外線を透過し太陽光が支配的に含まれる所定波長以下の光の透過を抑制する光遮断特性を有し赤外線センサの受光面に対向するフィルタとをさらに備え、赤外線センサの周囲に太陽光の透過を抑制する側壁を設け、フィルタとフィルタの周囲に設けられた保持部とを樹脂で一体的に成型し、側壁を保持部の内側に嵌め込み、フィルタと側壁は印刷配線板上に設けられてフィルタ、側壁、及び印刷配線板で赤外線センサを覆うように構成したので、太陽光などの外乱光を受けるような環境においても、調理容器の温度を精度良く検出でき、目的の温度に制御することができる。
［００２１］
すなわち、トッププレートに対向する上部開口部から赤外線センサに対向する下部開口部まで連通する導光路が形成された導光部を有しているので、赤外線センサの視野角を制限し外乱光の赤外線センサへの侵入を抑制し、加熱コイルの下方に赤外線センサを設けて調理容器や加熱コイルの高温が赤外線センサに与える影響を低減できる。導光部から入射した光は、太陽光が支配的に含まれる所定波長以下の光の透過を抑制する光遮断特性を有するフィルタにより、不要な波長成分が除去されるので、さらに外乱光の影響が抑制される。さらに、フィルタと側壁とを赤外線センサが配設される印刷配線板上に設けたので、配線板の下方からの外乱光の侵入を配線板で防止できるとともに、配線板上に増幅器などを設けることで赤外線センサの出力を大きくし、ノイズの影響を受けにくくすることができる。
［００２２］
また、導光部を通過する赤外線以外の赤外線が、例えば調理容器の底面とトッププレートの間を通過して赤外線センサに到達したり、トッププレートにおける調理容器が載置されていない部分から太陽光などの赤外線が透過して調理機器内部で反射し様々な角度から赤外線センサの近傍に到達しても、フィルタと側壁が調理容器以外からの赤外線を遮断又は抑制するので、外乱光の影響を更に抑制して調理容器の温度を精度よく目的の温度に制御することが可能となる。また、本発明の第２の形態によれば、本発明の第１の形態において、側壁を保持部の内側に嵌め込むことに代え、保持部を側壁の内側に嵌め込むことにより上記本発明の第１の形態と同様の効果を得ることができる。
［００２３］
また、フィルタは、赤外線センサの出力が得られる感度波長領域において、波長略０．９μｍ以下の光の通過率を波長略０．９μｍより長い波長の光の透過率より小さくする光遮断特性を有するので太陽光のエネルギー密度が高い帯域を遮断しかつ調理容器底面温度が３５０℃以下の温度を測定するのに必要な赤外線のエネルギーを透過して赤外線センサが測定できるようにして、調理容器の温度を精度良く検出できる。
［００２４］
また、本発明の第３の形態によれば、外郭を構成する本体と、該本体の上部に取り付けられ調理容器を載置するトッププレートと、高周波磁界を発生させて調理容器を加熱するための加熱コイルとを備えた誘導加熱調理器であって、トッププレートの下方に設けられ調理容器から放射されトッププレートを透過する赤外線を検出する量子型の赤外線センサと、トッププレートに対向する上部開口部から赤外線センサに対向する下部開口部まで連通する導光路が形成された導光部と、赤外線センサの出力に基づいて加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段と、赤外線センサと下部開口部との間に配置され赤外線センサが検出可能な波長域の赤外線を透過し太陽光が支配的に含まれる所定波長以下の光の透過を抑制する光遮断特性を有し赤外線センサの受光面に対向するフィルタとをさらに備え、赤外線センサの周囲に太陽光の透過を抑制する側壁を設け、フィルタは前記赤外線センサの出力が得られる感度波長領域において、波長略０．９μｍ以下の光の通過率を波長略０．９μｍより長い波長の光の透過率より小さくする光遮断特性を有するとともに、トッププレートは結晶化セラミックで形成され、赤外線センサは最大感度波長が略０．９μｍ乃至略５μｍの範囲にある量子型の赤外線センサを使用し、赤外線センサの出力に基づき調理容器底面の温度を３５０℃以下の所定温度範囲内に制御するので太陽光の支配的なエネルギーを抑制し鍋底温度が３５０℃以下の温度を測定するのに必要な赤外線のエネルギーを透過して赤外線センサが測定できるようにするとともに、赤外線センサの最大感度波長が結晶化セラミック製の透過率が大きくなる略５μｍ以下としているので、結晶化セラミック自身の温度影響を受けにくくすることができる。なお、赤外線センサの最大感度波長の設定は、結晶化セラミックの透過率が安定して大きくなる略２．５μｍ以下とすることがさらに望ましい。
［００２５］
また、赤外線センサは最大感度波長が略０．９μｍ乃至略１μｍにあるシリコンフォトダイオードからなる赤外線センサを使用することで、約２５０℃で出力信号が立ち上がり、立ち上がった後は調理容器の底面温度の増加に伴い増加の傾きが増加する、多次関数的で急激な立ち上がりの出力信号が得られ、例えば、加熱開始時点の出力の大きさに対する出力の増加量を測定することにより、安価なシリコンフォトダイオードを使用して安価に赤外線センサによる測定を精度良くすることができる。
［００２６］
［００２７］
また、第１または第２の形態において、フィルタは、調理容器から放射されトッププレートを透過した赤外線を前記赤外線センサに集光させるレンズとその周辺に設けられ前記レンズを保持するレンズ保持部をフィルタと樹脂で一体成型して構成され、前記側壁は前記印刷配線板と略平行な上面部が一体的に成型され、前記レンズは前記上面部に形成された開口部に嵌め込まれると、光の集光機能とフィルタ機能を実現するための構成が簡素化され、印刷配線板などへの取付が容易になりコストを低減することができる。また、レンズ保持部を固定することでレンズの位置が定まるので、レンズと赤外線センサの受光面との位置関係の精度が向上し、視野の精度が向上する。
［００２８］
また、本発明の第４の形態によれば、外郭を構成する本体と、該本体の上部に取り付けられ調理容器を載置するトッププレートと、高周波磁界を発生させて調理容器を加熱するための加熱コイルとを備えた誘導加熱調理器であって、トッププレートの下方に設けられ調理容器から放射されトッププレートを透過する赤外線を検出する量子型の赤外線センサと、トッププレートに対向する上部開口部から赤外線センサに対向する下部開口部まで連通する導光路が形成された導光部と、赤外線センサの出力に基づいて加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段と、赤外線センサと下部開口部との間に配置され赤外線センサが検出可能な波長域の赤外線を透過し太陽光が支配的に含まれる所定波長以下の光の透過を抑制する光遮断特性を有し赤外線センサの受光面に対向するフィルタと、赤外線センサが配設される印刷配線板とをさらに備え、赤外線センサの周囲に太陽光の透過を抑制する側壁を設け、フィルタと側壁とを樹脂で一体成型し、側壁及びフィルタは印刷配線板上に設けられてフィルタ、側壁、及び印刷配線板で赤外線センサを覆うようにしたので、フィルタと側壁との間に隙間が生じることがなく、より一層太陽光などの外乱光の侵入を防止でき、組立が簡単になる。さらに、フィルタと側壁とを赤外線センサが配設される印刷配線板上に設けたので、配線板の下方からの外乱光の侵入を配線板で防止できるとともに、配線板上に増幅器などを設けることで赤外線センサの出力を大きくし、ノイズの影響を受けにくくすることができる。
［００２９］
また、第１、第２または第３の形態において、導光部が形成された加熱コイルを固定するためのコイルベースを備え、印刷配線板を金属ケースに収納して、導光部を通過した調理容器からの赤外線を通過させ赤外線センサに受光させるため金属ケースの上面の赤外線センサに対向する部分に形成された第１の開口部と、信号を出力するためのリード線を挿通するため金属ケースの側面に形成された第２の開口部とが設けられるとともに、上面はコイルベースの下面に接するので、金属ケースでも太陽光などの外乱光を遮断でき、フィルタ及び側壁と相俟ってより一層外乱光を遮断することができる。
［００３０］
また、調理器は壁際に設置されることが多く、壁には通常窓が設けられているので、太陽光は調理器の奥側から照射される場合が多い。したがって、加熱操作を指示するための操作パネルを本体の手前側に設け、金属ケースを加熱コイルの下方で加熱コイルの中心より操作パネル側に設けると、金属ケースは太陽光が照射する方向の反対側に配置されることになり太陽光の影響を防止することができる。さらに、制御装置は通常操作パネル側に設けられているので、制御装置と赤外線センサのリード線との接続を容易に行うことができる。
［００３１］
また、第２の開口部を操作パネル側に開口させたので、太陽光が調理器の奥側から照射される環境では、太陽光の照射方向が第２の開口部の反対側となり太陽光の影響を防止することができる。
［００３２］
また、第１、第２または第３の形態において、上部開口部を加熱コイルの中心より本体前面に垂直方向手前側に１箇所のみ設けるとともに、上部開口部に対向する前記トッププレートの赤外線入射領域をユーザが視認できるように抜き形状または表示をトッププレートに印刷により形成したので、ユーザが上部開口部に対向しトッププレートの赤外線が入射する領域である赤外線入射領域を、最も確認しやすい位置で、調理容器底面で覆うように調理容器をトッププレートに載置することができ、赤外線センサによる調理容器の温度検出が確実にかつ容易に行われるとともに、赤外線入射領域を１箇所のみ設けるので赤外線センサの数を減らすことができ安価である。
［００３３］
また、トッププレートの手前側の裏面に電極が設けられ加熱操作を指示するための静電タッチ式操作部と、手前側のトッププレートの下方に設けられた発光部を有し発光部から照射された光がトッププレートを透過してトッププレート上面側から発光表示が視認できるように構成した表示部とを備え、調理器は壁際に設置されることが多い
【０００９】
［００３８］
コイルベース８には、トッププレート４の近傍にトッププレート４の下面に形成された赤外線入射領域４ｄ（図２参照）に対向する赤外線入射口となる上部開口部３６が設けられ、上部開口部３６から下方の下部開口部３２まではコイルベース８と一体的に形成された導光部８ａが形成されている。導光部８ａは上部開口部３６から赤外線センサ１０の近傍まで連通する管状の光路を形成している。また、導光部８ａ、赤外線入射領域４ｄ及び赤外線入射領域４ｄに対向する上部開口部３６は加熱コイル６の中心８ｃより機器前面に垂直な線の近傍で手前側（ユーザ側）に１箇所のみ設けられており、ユーザが赤外線入射領域４ｄを最も確認しやすい位置で、調理容器Ｐ底面で覆うように調理容器Ｐをトッププレート４に載置することができ、赤外線センサ１０による調理容器Ｐの温度検出が確実にかつ容易に行われるように構成されている。また、後方からは窓から太陽光が入射する可能性があるが鍋の前方に赤外線入射領域４ｄがあるので太陽光の影響を受け難い点で有利である。また、加熱コイル６の中心８ｃから手前側に設けているので調理容器Ｐ底面部の高温（中心８ｃの位置に比べ）となる部分の温度を測定することができ応答性を高めることができる。さらに赤外線入射領域４ｄを１箇所のみ設けるので赤外線センサの数を減らすことができ安価である。
［００３９］
なお、赤外線入射領域４ｄ又は上部開口部３６の位置をユーザが認識できるようにトッププレート４の赤外線入射領域４ｄ又は上部開口部３６に対向する窓を印刷するとよい。また、赤外線入射領域４ｄ又は上部開口部３６の位置またはその付近をトッププレート４の下部から光を照射してもよい。
［００４０］
トッププレート４の赤外線入射領域４ｄは、図２の断面図に示すように着色印刷膜４ｂ（例えば、銀色）の抜き形状（例えば円形、長方形など）でトッププレート４の上面側から視認できるように形成され、赤外線入射領域４ｄには、黒色または茶色の光をわずかに吸収する（例えば透過率が約８０％）印刷膜４ａが形成されている。印刷膜４ａは外乱光の影響を抑制するためのものである。着色印刷膜４ｂの表面には、さらに光の吸収率が大きな（例えば吸収率が９０％以上）光吸収膜４ｃが印刷により形成されている。なお、トッププレート４自身が黒色の光透過性を有する材料で形成されている場合には、印刷膜４ａ、着色印刷膜４ｂを省略してもよい。赤外線入射領域４ｄをユーザが視認できるようにする印刷表示をトッププレート４の表面に施しても良い。
【００１３】
ば、前記のように、加熱開始時点の赤外線センサ１０の出力Ｖに対する現時点の出力増加量ΔＶを所定の値または所定の範囲内となるように制御することで、簡単な構成で定常的な外乱光の影響や調理容器Ｐの放射率の影響を緩和しながら調理容器Ｐの底面温度を略２５０℃以上３５０℃以下の所定の温度範囲内の、例えば３００℃近傍に応答性良く検知することができる。すなわち、高加熱出力で調理容器Ｐを加熱して３５０℃以下の温度範囲に調整できる。このため、例えば炒め物調理を高出力、高温度で安定して油の発火を防止しつつ調理することができる。また、調理容器を高温度に予熱する作業を高出力で行い調理容器Ｐが高温になるのを防止しつつ安定して短縮することができる。
［００５３］
以上のように構成された誘導加熱調理器Ｃについて、以下その動作、作用を説明する。
操作パネル２６を操作して加熱操作が指示されると、制御手段２４はインバータ電源２８を介して加熱コイル６に高周波電力を供給する。加熱コイル６に高周波電力が供給されると、加熱コイル６は誘導磁界を発生し、調理容器Ｐは誘導加熱によって温度が上昇する。調理容器Ｐの温度が上昇すると、ステファン・ボルツマンの法則に示されるように、調理容器Ｐは一般にその絶対温度の４乗に比例した赤外線エネルギーを放射する。調理容器Ｐから放射された赤外線はコイルベース８の上部開口部３６を通過し、さらに赤外線センサ１０を収納する金属ケース３０に形成された開口部３３を通過して、赤外線センサ１０を覆うように設けられたフィルタ１４を透過して赤外線センサ１０に到達する。
［００５４］
さらに、調理容器Ｐの温度が高くなると、赤外線エネルギーを受けた赤外線センサ１０の出力信号は高くなり、上述したように、この出力信号は増幅器により増幅されて制御手段２４に入力され、制御手段２４で調理容器Ｐの温度が算出される。制御手段２４は、算出された調理容器Ｐの温度があらかじめ設定された所定の温度になるようにインバータ電源２８から出力される高周波電力のＯＮ／ＯＦＦあるいは強弱を調節する。
［００５５］
図８は加熱調理器Ｃの一般的な設置状態を示しており、加熱調理器Ｃは壁４０に接して設置され、壁４０には通常窓４２が設けられている。このような設置状態では、太陽Ｓから放射された太陽光Ｌは窓４２を透過して加熱調理器Ｃの奥側に照射される。
本発明は、調理容器の温度を赤外線センサを用いて検出するようにした誘導加熱調理器に関するものである。
近年、火を使わない調理器として、誘導加熱調理器が広く普及している。以下、この誘導加熱調理器を図１４を参照しながら説明する。
図１４は、調理容器の温度検知手段として赤外線センサを用いた従来の誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。この誘導加熱調理器は、外郭を構成する本体５０と、結晶化セラミックなどの電気絶縁性を有する非磁性絶縁体で形成されその上に調理容器Ｐを載置するトッププレート５２と、トッププレート５２の下方に配置され調理容器Ｐを誘導加熱する誘導加熱コイル５４と、トッププレート５２の下方に配置され調理容器Ｐの底面から放射される赤外線を検知して調理容器Ｐの底面温度に応じた信号を出力する赤外線センサ５６と、を備えている。
赤外線センサ５６の出力は温度算出手段５８に入力され、温度算出手段５８は、赤外線センサ５６の出力信号に基づいて調理容器Ｐの温度を算出する。温度算出手段５８で算出された調理容器Ｐの温度は制御手段６０に入力され、制御手段６０は、温度算出手段５８から得た温度情報をもとにインバータ電源６２を制御して加熱コイル５４への高周波電流の供給を制御する。
また、高周波電流を供給された加熱コイル５４は高周波磁界を発生し、この高周波磁界が調理容器Ｐと鎖交して、調理容器Ｐ自身が誘導加熱され発熱するので、調理容器Ｐ内に収容されている調理物は、調理容器Ｐの発熱によって加熱され、調理が進行する。調理中、調理容器Ｐから放射される赤外線は、トッププレート５２を通過して赤外線センサ５６に到達するが、この赤外線センサ５６を用いた温度検出方式は、熱応答性が良く時間遅れなしに調理物の温度を制御することができるという利点がある（例えば、特許文献１参照。）。
特開平０３−１８４２９５号公報
しかしながら、特許文献１に記載された従来の構成では、窓を通して太陽光などの強い光が誘導加熱調理器に照射されると、太陽光などに含まれる赤外線が調理容器Ｐの底面とトッププレート５２の間を通過して赤外線センサ５６に到達したり、トッププレート５２を透過して本体５０内部に侵入した赤外線が内部の部品、外郭内面で反射し、様々な角度から赤外線センサ５６に到達することがある。したがって、太陽光などが照射されるような環境では、調理容器Ｐから放射される赤外線と太陽光などの赤外線の両方を検出するため、調理容器Ｐの温度を精度よく検出することが困難となり、調理容器Ｐの温度を目的の温度に制御し難いという問題があった。
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、太陽光などが照射されるような環境でも、調理容器の温度を精度良く検出して目的の温度に制御できる誘導加熱調理器を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明の第１の形態は、外郭を構成する本体と、該本体の上部に取り付けられ調理容器を載置するトッププレートと、高周波磁界を発生させて調理容器を加熱するための加熱コイルとを備えた誘導加熱調理器であって、前記トッププレートの下方に設けられ前記調理容器から放射され前記トッププレートを透過する赤外線を検出する量子型の赤外線センサと、前記トッププレートに対向する上部開口部から前記赤外線センサに対向する下部開口部まで連通する導光路が形成された導光部と、前記赤外線センサの出力に基づい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、前記赤外線センサと前記下部開口部との間に配置され前記赤外線センサが検出可能な波長域の赤外線を透過し太陽光が支配的に含まれる所定波長以下の光の透過を抑制する光遮断特性を有し前記赤外線センサの受光面に対向するフィルタと、前記赤外線センサが配設される印刷配線板とをさらに備え、前記赤外線センサの周囲に太陽光の透過を抑制する側壁を設け、前記フィルタと前記フィルタの周囲に設けられた保持部とを樹脂で一体的に成型し、前記側壁を前記保持部の内側に嵌め込み、前記フィルタと前記側壁は前記印刷配線板上に設けられて前記フィルタ、前記側壁、及び前記印刷配線板で前記赤外線センサを覆うようにしたことを特徴とする。
また、本発明の第２の形態は、外郭を構成する本体と、該本体の上部に取り付けられ調理容器を載置するトッププレートと、高周波磁界を発生させて調理容器を加熱するための加熱コイルとを備えた誘導加熱調理器であって、前記トッププレートの下方に設けられ前記調理容器から放射され前記トッププレートを透過する赤外線を検出する量子型の赤外線センサと、前記トッププレートに対向する上部開口部から前記赤外線センサに対向する下部開口部まで連通する導光路が形成された導光部と、前記赤外線センサの出力に基づい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、前記赤外線センサと前記下部開口部との間に配置され前記赤外線センサが検出可能な波長域の赤外線を透過し太陽光が支配的に含まれる所定波長以下の光の透過を抑制する光遮断特性を有し前記赤外線センサの受光面に対向するフィルタと、前記赤外線センサが配設される印刷配線板とをさらに備え、前記赤外線センサの周囲に太陽光の透過を抑制する側壁を設け、前記フィルタと前記フィルタの周囲に設けられた保持部とを樹脂で一体的に成型し、前記保持部を前記側壁の内側に嵌め込み、前記側壁及び前記フィルタは前記印刷配線板上に設けられて前記フィルタ、前記側壁、及び前記印刷配線板で前記赤外線センサを覆うことを特徴とする。
本発明の第１あるいは第２の形態において、前記フィルタは前記赤外線センサの出力が得られる感度波長領域において、波長略０．９μｍ以下の光の通過率を波長略０．９μｍより長い波長の光の透過率より小さくする光遮断特性を有するのが好ましい。
さらに、本発明の第３の形態は、外郭を構成する本体と、該本体の上部に取り付けられ調理容器を載置するトッププレートと、高周波磁界を発生させて調理容器を加熱するための加熱コイルとを備えた誘導加熱調理器であって、前記トッププレートの下方に設けられ前記調理容器から放射され前記トッププレートを透過する赤外線を検出する量子型の赤外線センサと、前記トッププレートに対向する上部開口部から前記赤外線センサに対向する下部開口部まで連通する導光路が形成された導光部と、前記赤外線センサの出力に基づい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、前記赤外線センサと前記下部開口部との間に配置され前記赤外線センサが検出可能な波長域の赤外線を透過し太陽光が支配的に含まれる所定波長以下の光の透過を抑制する光遮断特性を有し前記赤外線センサの受光面に対向するフィルタとをさらに備え、前記赤外線センサの周囲に太陽光の透過を抑制する側壁を設け、前記フィルタは前記赤外線センサの出力が得られる感度波長領域において、波長略０．９μｍ以下の光の通過率を波長略０．９μｍより長い波長の光の透過率より小さくする光遮断特性を有するとともに、前記トッププレートは結晶化セラミックで形成され、前記赤外線センサは最大感度波長が略０．９μｍ乃至略５μｍの範囲にある量子型の赤外線センサを使用し、前記赤外線センサの出力に基づき前記調理容器底面の温度を３５０℃以下の所定温度範囲内に制御することを特徴とする。
この場合、前記赤外線センサは最大感度波長が略０．９μｍ乃至略１μｍにあるシリコンフォトダイオードからなる赤外線センサを使用するのが好ましい。
また、本発明の第１あるいは第２の形態において、前記フィルタは、前記調理容器から放射され前記トッププレートを透過した赤外線を前記赤外線センサに集光させるレンズとその周辺に設けられ前記レンズを保持するレンズ保持部と樹脂で一体的に成型され、前記側壁は前記印刷配線板と略平行な上面部が一体的に成型され、前記レンズは前記上面部に形成された開口部に嵌め込まれて構成されるようにしてもよい。
さらに、本発明の第４の形態は、外郭を構成する本体と、該本体の上部に取り付けられ調理容器を載置するトッププレートと、高周波磁界を発生させて調理容器を加熱するための加熱コイルとを備えた誘導加熱調理器であって、前記トッププレートの下方に設けられ前記調理容器から放射され前記トッププレートを透過する赤外線を検出する量子型の赤外線センサと、前記トッププレートに対向する上部開口部から前記赤外線センサに対向する下部開口部まで連通する導光路が形成された導光部と、前記赤外線センサの出力に基づい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、前記赤外線センサと前記下部開口部との間に配置され前記赤外線センサが検出可能な波長域の赤外線を透過し太陽光が支配的に含まれる所定波長以下の光の透過を抑制する光遮断特性を有し前記赤外線センサの受光面に対向するフィルタと、前記赤外線センサが配設される印刷配線板とをさらに備え、前記赤外線センサの周囲に太陽光の透過を抑制する側壁を設け、前記側壁は前記フィルタと樹脂で一体的に成型され、前記側壁及び前記フィルタは前記印刷配線板上に設けられて前記フィルタ、前記側壁、及び前記印刷配線板で前記赤外線センサを覆うことを特徴とする。
また、本発明の第１、第２あるいは第４の形態において、前記導光部が形成された前記加熱コイルを固定するためのコイルベースと、前記印刷配線板を前記赤外線センサと前記フィルタとともに収納する金属ケースと、をさらに備え、該金属ケースには、前記導光部を通過した前記調理容器からの赤外線を通過させ前記赤外線センサに受光させるため前記金属ケースの上面の前記赤外線センサに対向する部分に形成された第１の開口部と、信号を出力するためのリード線を挿通するため金属ケースの側面に形成された第２の開口部とが設けられるとともに、前記上面は前記コイルベースの下面に接しているのが好ましい。
この場合、前記本体の手前側に設けられ加熱操作を指示するための操作パネルをさらに備え、前記金属ケースは前記加熱コイルの下方で前記加熱コイルの中心より前記操作パネル側に設けられ、前記第２の開口部は、前記操作パネル側に開口しているのがよい。
また、本発明の第１、第２あるいは第４の形態において、前記上部開口部を前記加熱コイルの中心より前記本体前面に垂直方向手前側に１箇所のみ設けるとともに、前記上部開口部に対向する前記トッププレートの赤外線入射領域をユーザが視認できるように抜き形状または表示を前記トッププレートに印刷により形成することもできる。
さらに、前記トッププレートの手前側の裏面に電極が設けられ加熱操作を指示するための静電タッチ式操作部と、前記トッププレートの手前側に位置し前記トッププレートの下方に設けられた発光部を有し前記発光部から照射された光が前記トッププレートを透過して前記トッププレート上面側から発光表示が視認できるように構成した表示部とを備え、前記第２の開口部は、前記表示部と反対側に開口している構成とすることもできる。
本発明の第１の形態によれば、トッププレートの下方に設けられ調理容器から放射されトッププレートを透過する赤外線を検出する量子型のフォトダイオードからなる赤外線センサと、トッププレートに対向する上部開口部から赤外線センサに対向する下部開口部まで連通する導光路が形成された導光部と、該赤外線センサの出力に基づいて加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段と、赤外線センサと下部開口部との間に配置され赤外線センサが検出可能な波長域の赤外線を透過し太陽光が支配的に含まれる所定波長以下の光の透過を抑制する光遮断特性を有し赤外線センサの受光面に対向するフィルタとをさらに備え、赤外線センサの周囲に太陽光の透過を抑制する側壁を設け、フィルタとフィルタの周囲に設けられた保持部とを樹脂で一体的に成型し、側壁を保持部の内側に嵌め込み、フィルタと側壁は印刷配線板上に設けられてフィルタ、側壁、及び印刷配線板で赤外線センサを覆うように構成したので、太陽光などの外乱光を受けるような環境においても、調理容器の温度を精度良く検出でき、目的の温度に制御することができる。
すなわち、トッププレートに対向する上部開口部から赤外線センサに対向する下部開口部まで連通する導光路が形成された導光部を有しているので、赤外線センサの視野角を制限し外乱光の赤外線センサへの侵入を抑制し、加熱コイルの下方に赤外線センサを設けて調理容器や加熱コイルの高温が赤外線センサに与える影響を低減できる。導光部から入射した光は、太陽光が支配的に含まれる所定波長以下の光の透過を抑制する光遮断特性を有するフィルタにより、不要な波長成分が除去されるので、さらに外乱光の影響が抑制される。さらに、フィルタと側壁とを赤外線センサが配設される印刷配線板上に設けたので、配線板の下方からの外乱光の侵入を配線板で防止できるとともに、配線板上に増幅器などを設けることで赤外線センサの出力を大きくし、ノイズの影響を受けにくくすることができる。
また、導光部を通過する赤外線以外の赤外線が、例えば調理容器の底面とトッププレートの間を通過して赤外線センサに到達したり、トッププレートにおける調理容器が載置されていない部分から太陽光などの赤外線が透過して調理機器内部で反射し様々な角度から赤外線センサの近傍に到達しても、フィルタと側壁が調理容器以外からの赤外線を遮断又は抑制するので、外乱光の影響を更に抑制して調理容器の温度を精度よく目的の温度に制御することが可能となる。また、本発明の第２の形態によれば、本発明の第１の形態において、側壁を保持部の内側に嵌め込むことに代え、保持部を側壁の内側に嵌め込むことにより上記本発明の第１の形態と同様の効果を得ることができる。
また、フィルタは、赤外線センサの出力が得られる感度波長領域において、波長略０．９μｍ以下の光の通過率を波長略０．９μｍより長い波長の光の透過率より小さくする光遮断特性を有するので太陽光のエネルギー密度が高い帯域を遮断しかつ調理容器底面温度が３５０℃以下の温度を測定するのに必要な赤外線のエネルギーを透過して赤外線センサが測定できるようにして、調理容器の温度を精度良く検出できる。
また、本発明の第３の形態によれば、外郭を構成する本体と、該本体の上部に取り付けられ調理容器を載置するトッププレートと、高周波磁界を発生させて調理容器を加熱するための加熱コイルとを備えた誘導加熱調理器であって、トッププレートの下方に設けられ調理容器から放射されトッププレートを透過する赤外線を検出する量子型の赤外線センサと、トッププレートに対向する上部開口部から赤外線センサに対向する下部開口部まで連通する導光路が形成された導光部と、赤外線センサの出力に基づいて加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段と、赤外線センサと下部開口部との間に配置され赤外線センサが検出可能な波長域の赤外線を透過し太陽光が支配的に含まれる所定波長以下の光の透過を抑制する光遮断特性を有し赤外線センサの受光面に対向するフィルタとをさらに備え、赤外線センサの周囲に太陽光の透過を抑制する側壁を設け、フィルタは前記赤外線センサの出力が得られる感度波長領域において、波長略０．９μｍ以下の光の通過率を波長略０．９μｍより長い波長の光の透過率より小さくする光遮断特性を有するとともに、トッププレートは結晶化セラミックで形成され、赤外線センサは最大感度波長が略０．９μｍ乃至略５μｍの範囲にある量子型の赤外線センサを使用し、赤外線センサの出力に基づき調理容器底面の温度を３５０℃以下の所定温度範囲内に制御するので太陽光の支配的なエネルギーを抑制し鍋底温度が３５０℃以下の温度を測定するのに必要な赤外線のエネルギーを透過して赤外線センサが測定できるようにするとともに、赤外線センサの最大感度波長が結晶化セラミック製の透過率が大きくなる略５μｍ以下としているので、結晶化セラミック自身の温度影響を受けにくくすることができる。なお、赤外線センサの最大感度波長の設定は、結晶化セラミックの透過率が安定して大きくなる略２．５μｍ以下とすることがさらに望ましい。
また、赤外線センサは最大感度波長が略０．９μｍ乃至略１μｍにあるシリコンフォトダイオードからなる赤外線センサを使用することで、約２５０℃で出力信号が立ち上がり、立ち上がった後は調理容器の底面温度の増加に伴い増加の傾きが増加する、多次関数的で急激な立ち上がりの出力信号が得られ、例えば、加熱開始時点の出力の大きさに対する出力の増加量を測定することにより、安価なシリコンフォトダイオードを使用して安価に赤外線センサによる測定を精度良くすることができる。
また、第１または第２の形態において、フィルタは、調理容器から放射されトッププレートを透過した赤外線を前記赤外線センサに集光させるレンズとその周辺に設けられ前記レンズを保持するレンズ保持部をフィルタと樹脂で一体成型して構成され、前記側壁は前記印刷配線板と略平行な上面部が一体的に成型され、前記レンズは前記上面部に形成された開口部に嵌め込まれると、光の集光機能とフィルタ機能を実現するための構成が簡素化され、印刷配線板などへの取付が容易になりコストを低減することができる。また、レンズ保持部を固定することでレンズの位置が定まるので、レンズと赤外線センサの受光面との位置関係の精度が向上し、視野の精度が向上する。
また、本発明の第４の形態によれば、外郭を構成する本体と、該本体の上部に取り付けられ調理容器を載置するトッププレートと、高周波磁界を発生させて調理容器を加熱するための加熱コイルとを備えた誘導加熱調理器であって、トッププレートの下方に設けられ調理容器から放射されトッププレートを透過する赤外線を検出する量子型の赤外線センサと、トッププレートに対向する上部開口部から赤外線センサに対向する下部開口部まで連通する導光路が形成された導光部と、赤外線センサの出力に基づいて加熱コイルに供給する電力を制御する制御手段と、赤外線センサと下部開口部との間に配置され赤外線センサが検出可能な波長域の赤外線を透過し太陽光が支配的に含まれる所定波長以下の光の透過を抑制する光遮断特性を有し赤外線センサの受光面に対向するフィルタと、赤外線センサが配設される印刷配線板とをさらに備え、赤外線センサの周囲に太陽光の透過を抑制する側壁を設け、フィルタと側壁とを樹脂で一体成型し、側壁及びフィルタは印刷配線板上に設けられてフィルタ、側壁、及び印刷配線板で赤外線センサを覆うようにしたので、フィルタと側壁との間に隙間が生じることがなく、より一層太陽光などの外乱光の侵入を防止でき、組立が簡単になる。さらに、フィルタと側壁とを赤外線センサが配設される印刷配線板上に設けたので、配線板の下方からの外乱光の侵入を配線板で防止できるとともに、配線板上に増幅器などを設けることで赤外線センサの出力を大きくし、ノイズの影響を受けにくくすることができる。
また、第１、第２または第３の形態において、導光部が形成された加熱コイルを固定するためのコイルベースを備え、印刷配線板を金属ケースに収納して、導光部を通過した調理容器からの赤外線を通過させ赤外線センサに受光させるため金属ケースの上面の赤外線センサに対向する部分に形成された第１の開口部と、信号を出力するためのリード線を挿通するため金属ケースの側面に形成された第２の開口部とが設けられるとともに、上面はコイルベースの下面に接するので、金属ケースでも太陽光などの外乱光を遮断でき、フィルタ及び側壁と相俟ってより一層外乱光を遮断することができる。
また、調理器は壁際に設置されることが多く、壁には通常窓が設けられているので、太陽光は調理器の奥側から照射される場合が多い。したがって、加熱操作を指示するための操作パネルを本体の手前側に設け、金属ケースを加熱コイルの下方で加熱コイルの中心より操作パネル側に設けると、金属ケースは太陽光が照射する方向の反対側に配置されることになり太陽光の影響を防止することができる。さらに、制御装置は通常操作パネル側に設けられているので、制御装置と赤外線センサのリード線との接続を容易に行うことができる。
また、第２の開口部を操作パネル側に開口させたので、太陽光が調理器の奥側から照射される環境では、太陽光の照射方向が第２の開口部の反対側となり太陽光の影響を防止することができる。
また、第１、第２または第３の形態において、上部開口部を加熱コイルの中心より本体前面に垂直方向手前側に１箇所のみ設けるとともに、上部開口部に対向する前記トッププレートの赤外線入射領域をユーザが視認できるように抜き形状または表示をトッププレートに印刷により形成したので、ユーザが上部開口部に対向しトッププレートの赤外線が入射する領域である赤外線入射領域を、最も確認しやすい位置で、調理容器底面で覆うように調理容器をトッププレートに載置することができ、赤外線センサによる調理容器の温度検出が確実にかつ容易に行われるとともに、赤外線入射領域を１箇所のみ設けるので赤外線センサの数を減らすことができ安価である。
また、トッププレートの手前側の裏面に電極が設けられ加熱操作を指示するための静電タッチ式操作部と、手前側のトッププレートの下方に設けられた発光部を有し発光部から照射された光がトッププレートを透過してトッププレート上面側から発光表示が視認できるように構成した表示部とを備え、調理器は壁際に設置されることが多いが、調理器の手前が窓側に向けて設置される場合においては、リード線を挿通させる第２の開口部を表示部の反対側に開口させることで、太陽光の影響を極力低減することができる。
図１は本発明にかかる誘導加熱調理器の概略断面図 図２は図１の誘導加熱調理器に設けられたトッププレートの赤外線入射領域近傍の要部断面図 図３は図１の誘導加熱調理器に設けられたトッププレートの波長と透過率の関係を示すグラフ 図４は図１の誘導加熱調理器に設けられた赤外線センサの波長と光感度の関係を示すグラフ 図５は図１の誘導加熱調理器に設けられたフィルタの波長と透過率の関係を示すグラフ 図６は太陽光の波長とエネルギー密度の関係を示すグラフ 図７は黒体の波長と分光放射輝度の関係を示すグラフ 図８は誘導加熱調理器の設置状態を示す図 図９はフィルタの変形例を示す断面図 図１０はフィルタの別の変形例のフィルタユニットを示す分解斜視図 図１１は図１０のフィルタユニットの要部分解斜視図 図１２は図１０のフィルタユニットの断面図 図１３は図１の誘導加熱調理器に設けられた金属ケースの変形例を示す概略断面図 図１４は従来の誘導加熱調理器の構成を示すブロック図
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。
図１は本発明にかかる誘導加熱調理器Ｃの概略断面図であり、図１に示されるように、本発明にかかる誘導加熱調理器Ｃは、外郭を構成する本体２と、本体２の上部に取り付けられ鍋等の調理容器Ｐが載置される結晶化ガラス（結晶化セラミックともいう。）等の電気絶縁性を有しかつ赤外線を透過する材料で形成されたトッププレート４と、トッププレート４の下方に設けられ２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの高周波磁界を発生させる加熱コイル６とを備えている。
加熱コイル６は樹脂等で構成されたコイルベース８に固定されており、同心円状に２分割された内コイル６ａと外コイル６ｂで構成されている。トッププレート４の下方に赤外線センサ１０が設けられている。また、コイルベース８には、トッププレート４に対向する上部開口部３６から赤外線センサ１０にその近傍で対向する下部開口３２まで連通する導光路８ｂが形成された導光部８ａが設けられている。なお、図１において導光部８ａはコイルベース８に樹脂成形により一体に成型されているが、導光部８ａを別部品として製造してから、コイルベース８に取り付けて構成してもよい。また、導光部８ａは複数の部品で形成されてもよい。内コイル６ａと外コイル６ｂとの間には隙間６ｃが設けられており、この隙間６ｃの下方には、調理容器Ｐ底部の半径方向における中間部の温度に応じた出力が得られる赤外線センサ１０が設けられ、赤外線センサ１０は基板（印刷配線板）１２上に設置されている。
コイルベース８には、トッププレート４の近傍にトッププレート４の下面に形成された赤外線入射領域４ｄ（図２参照）に対向する赤外線入射口となる上部開口部３６が設けられ、上部開口部３６から下方の下部開口部３２まではコイルベース８と一体的に形成された導光部８ａが形成されている。導光部８ａは上部開口部３６から赤外線センサ１０の近傍まで連通する管状の光路を形成している。また、導光部８ａ、赤外線入射領域４ｄ及び赤外線入射領域４ｄに対向する上部開口部３６は加熱コイル６の中心８ｃより機器前面に垂直な線の近傍で手前側（ユーザ側）に１箇所のみ設けられており、ユーザが赤外線入射領域４ｄを最も確認しやすい位置で、調理容器Ｐ底面で覆うように調理容器Ｐをトッププレート４に載置することができ、赤外線センサ１０による調理容器Ｐの温度検出が確実にかつ容易に行われるように構成されている。また、後方からは窓から太陽光が入射する可能性があるが鍋の前方に赤外線入射領域４ｄがあるので太陽光の影響を受け難い点で有利である。また、加熱コイル６の中心８ｃから手前側に設けているので調理容器Ｐ底面部の高温（中心８ｃの位置に比べ）となる部分の温度を測定することができ応答性を高めることができる。さらに赤外線入射領域４ｄを１箇所のみ設けるので赤外線センサの数を減らすことができ安価である。
なお、赤外線入射領域４ｄ又は上部開口部３６の位置をユーザが認識できるようにトッププレート４の赤外線入射領域４ｄ又は上部開口部３６に対向する窓を印刷するとよい。また、赤外線入射領域４ｄ又は上部開口部３６の位置またはその付近をトッププレート４の下部から光を照射してもよい。
トッププレート４の赤外線入射領域４ｄは、図２の断面図に示すように着色印刷膜４ｂ（例えば、銀色）の抜き形状（例えば円形、長方形など）でトッププレート４の上面側から視認できるように形成され、赤外線入射領域４ｄには、黒色または茶色の光をわずかに吸収する（例えば透過率が約８０％）印刷膜４ａが形成されている。印刷膜４ａは外乱光の影響を抑制するためのものである。着色印刷膜４ｂの表面には、さらに光の吸収率が大きな（例えば吸収率が９０％以上）光吸収膜４ｃが印刷により形成されている。なお、トッププレート４自身が黒色の光透過性を有する材料で形成されている場合には、印刷膜４ａ、着色印刷膜４ｂを省略してもよい。赤外線入射領域４ｄをユーザが視認できるようにする印刷表示をトッププレート４の表面に施しても良い。
図３は結晶化セラミック製のトッププレート４の波長と透過率の関係を示す図である。図３に示すように、５μｍ以上の波長の赤外線はほとんど透過しない。また、０．５μｍ以上で２．５μｍ以下の波長の赤外線の透過率は略９０％で安定した透過特性を示す。一般的に透過率が低いとトッププレート４の放射率が高くなり赤外線の放射量が増える。このため、透過率が低い波長領域においてトッププレート４を透過する調理容器Ｐ底面から放射された赤外線を測定すると、トッププレート４の温度が高温となった場合に、トッププレート４自身の発生する赤外線が赤外線センサ１０に入射して、調理容器Ｐの底面の温度測定の精度が低下する原因となる。したがって、赤外線センサ１０の受光感度の最大となる最大感度波長は、５μｍ以下で得られるように設定することが望ましく、２．５μｍ以下で得られるように設定することがさらに望ましい。
赤外線センサ１０は、シリコンフォトダイオードで構成され、赤外線を入射するための受光面１０ａが上面に形成されている。受光面１０ａは平面形状が、例えば、縦横が２ｍｍ〜４ｍｍの正方形のものが使用される。
また、太陽光等の可視光が赤外線センサ１０に入射するのを抑制するため、赤外線センサ１０の上方には赤外線センサ１０の受光面１０ａに対向するように略平板状のフィルタ１４が設けられるとともに、赤外線センサ１０の周囲にも可視光の透過を遮断または抑制するための側壁１６が設けられている。フィルタ１４は、赤外線センサ１０と導光部８ａの下部開口部３２との間に配置され赤外線センサ１０が検出可能な波長域の赤外線を透過し所定波長以下の可視光の透過を抑制する光遮断特性を有する。フィルタ１４は、赤外線センサ１０の周囲を囲繞する側壁１６を介して基板１２上に取り付けられ、フィルタ１４と側壁１６とで基板１２上に載置された赤外線センサ１０を覆っている。側壁１６は可視光を、完全に遮光またはフィルタ１４の材料より遮光効果を高くすることが可能な金属あるいは樹脂等で構成されている。フィルタ１４も樹脂等で構成され、フィルタ１４の赤外線センサ１０の真上に位置する部分には赤外線センサ１０の受光面１０ａに効率良く調理容器Ｐ底部からの赤外線を集光するレンズ１８がその周辺部１４ａと一体的に成型されている。
また、基板１２上には赤外線センサ１０からの出力信号を増幅する増幅器（図示せず）等も設けられ、赤外線センサ１０からの出力信号は増幅器で増幅されてコネクタ２０に接続されたリード線２２を経由して制御手段２４に接続されている。制御手段２４の前方には加熱調理器Ｃを操作する操作パネル２６が設けられている。
操作パネル２６を操作して加熱操作が指示されると、制御手段２４は赤外線センサ１０からの出力信号に基づいて加熱コイル６に高周波電力を供給するインバータ電源２８を制御し、調理容器Ｐの温度を所定の温度に調節する。制御手段２４は、赤外線センサ１０の出力信号を温度に換算しその温度に基づき調理容器Ｐの温度を制御してもよいし、赤外線センサの出力電圧（Ｖ）の変化ΔＶを測定して被加熱物の温度上昇を推定して調理容器Ｐの温度の制御を行うなど、制御手段２４は赤外線センサ１０の出力に基づいて加熱コイル６に供給する電力を制御することができる。
赤外線センサ１０を載置する基板１２は金属ケース３０に収納されており、金属ケース３０の上面における赤外線センサ１０に対向する部分には調理容器Ｐからの赤外線を通過させる開口部３３が形成されている。また、金属ケース３０の周囲の側面の一面にはリード線２２を挿通させる開口部３４が形成されており、開口部３４は加熱調理器Ｃの手前側に設けられた操作パネル２６側に開口している。
図４は赤外線センサ１０として使用されるシリコンフォトダイオードの波長と光感度の大きさの一例を示す分光感度特性を示す図である。光感度は赤外線センサ１０に１Ｗの赤外線を入射したときに得られる出力電流Ａで示す。一般的にフォトダイオードなど量子型の赤外線センサ１０の分光感度特性は所定の波長（最大感度波長）で最大感度が得られる。したがって、最大感度波長近傍の周波数で測定の赤外線の強度を精度良く測定することができる。なお、分光感度特性は図４に示されるものに限定されない。測定しようとする調理容器Ｐ底面の温度に対応して放射される赤外線の波長域において当該赤外線のエネルギーの大きさを識別できる感度を有する必要がある。
図５はフィルタ１４の相対透過率の特性を示している。相対透過率は絶対透過率の最大値を１００％として換算しており、図５に示されるように、波長０．９μｍ以下の光に対するフィルタ１４の相対透過率はほぼ０で、波長０．９６μｍでの相対透過率は５０％、１．１μｍで１００％となっている。図５で示したフィルタ１４の絶対透過率の最大値は９０％である。このように、フィルタ１４は図４に示す赤外線センサ１０の出力が得られる感度波長領域において波長略０．９μｍ以下の光の通過率を波長略０．９μｍより長い波長の光の透過率より小さくする光遮断特性を有する。
また、図６は太陽光のエネルギー密度と波長の関係を示しており、図６に示されるように、波長が０．９３μｍ、１．４μｍ、１．９μｍでエネルギー密度が極小値となる。太陽光は波長０．９μｍ以下のエネルギー密度が急激に大きくなり０．４８μｍで最大となる。したがって、フィルタ１４を設けることで太陽光エネルギーの支配的に多くなる部分を選択的に遮断することができる。
一方、図７は本発明にかかる加熱調理器Ｃが温度制御しようとする３００℃近傍の黒体の分光放射輝度と波長の関係を示すグラフである。黒体はその放射率が１で、調理容器Ｐの底部の加熱調理中の放射率は１よりかなり小さい値となる場合があり、その分光放射輝度は、図７に示される黒体の分光放射輝度を全体的に下方にシフトしたものとなる。調理容器底面の分光輝度は、温度、材質あるいは表面処理の状態により異なる。例えば１００℃において、０．２（例えば銅メッキ処理されたもの）、０．４（ステンレス製のもの）、１（黒色塗装されたもの）というように分光輝度は一様でない。したがって、３００℃近傍の温度では調理容器Ｐから放射される赤外線には、波長０．９μｍ以下の赤外線はほとんど含まれないので、フィルタ１４を設け、かつ最大感度波長を０．９μｍ以上に設定した赤外線センサ１０を使用することで、外部からの入射光の影響を受けにくくして、調理容器Ｐの底面温度を３５０℃以下の所定温度範囲内に精度良く制御することができる。
なお、前述のように、赤外線センサ１０の受光感度の最大となる最大感度波長は、５μｍ以下で得られるように設定することが望ましく、２．５μｍ以下で得られるように設定することがさらに望ましい。
また、赤外線センサ１０として最大感度波長が略０．９μｍ乃至略１μｍにあるシリコンフォトダイオードからなる赤外線センサを使用することで安価に調理容器Ｐの底面温度を３５０℃以下の所定温度範囲内に制御することができる。なお、図４と図７の特性を比較する（重ね合わせる）と分かるように、赤外線センサ１０の出力は、調理容器Ｐの温度が約２５０℃になるまで出力がほとんど得られず、約２５０℃以上では多次関数的に、すなわち温度が高くなると増加の傾きが大きくなりながら増大するので、例えば、前記のように、加熱開始時点の赤外線センサ１０の出力Ｖに対する現時点の出力増加量ΔＶを所定の値または所定の範囲内となるように制御することで、簡単な構成で定常的な外乱光の影響や調理容器Ｐの放射率の影響を緩和しながら調理容器Ｐの底面温度を略２５０℃以上３５０℃以下の所定の温度範囲内の、例えば３００℃近傍に応答性良く検知することができる。すなわち、高加熱出力で調理容器Ｐを加熱して３５０℃以下の温度範囲に調整できる。このため、例えば炒め物調理を高出力、高温度で安定して油の発火を防止しつつ調理することができる。また、調理容器を高温度に予熱する作業を高出力で行い調理容器Ｐが高温になるのを防止しつつ安定して短縮することができる。
以上のように構成された誘導加熱調理器Ｃについて、以下その動作、作用を説明する。
操作パネル２６を操作して加熱操作が指示されると、制御手段２４はインバータ電源２８を介して加熱コイル６に高周波電力を供給する。加熱コイル６に高周波電力が供給されると、加熱コイル６は誘導磁界を発生し、調理容器Ｐは誘導加熱によって温度が上昇する。調理容器Ｐの温度が上昇すると、ステファン・ボルツマンの法則に示されるように、調理容器Ｐは一般にその絶対温度の４乗に比例した赤外線エネルギーを放射する。調理容器Ｐから放射された赤外線はコイルベース８の上部開口部３６を通過し、さらに赤外線センサ１０を収納する金属ケース３０に形成された開口部３３を通過して、赤外線センサ１０を覆うように設けられたフィルタ１４を透過して赤外線センサ１０に到達する。
さらに、調理容器Ｐの温度が高くなると、赤外線エネルギーを受けた赤外線センサ１０の出力信号は高くなり、上述したように、この出力信号は増幅器により増幅されて制御手段２４に入力され、制御手段２４で調理容器Ｐの温度が算出される。制御手段２４は、算出された調理容器Ｐの温度があらかじめ設定された所定の温度になるようにインバータ電源２８から出力される高周波電力のＯＮ／ＯＦＦあるいは強弱を調節する。
図８は加熱調理器Ｃの一般的な設置状態を示しており、加熱調理器Ｃは壁４０に接して設置され、壁４０には通常窓４２が設けられている。このような設置状態では、太陽Ｓから放射された太陽光Ｌは窓４２を透過して加熱調理器Ｃの奥側に照射される。加熱調理器Ｃに照射された太陽光Ｌの一部は、調理容器Ｐの底面とトッププレート４の間を通過して赤外線センサ１０に到達したり、トッププレート４を透過し加熱調理器Ｃ内部に侵入して外郭あるいは各部品等で反射し、金属ケース３０に形成されリード線２２を挿通させる開口部３４を介して赤外線センサ１０に向かって照射されることがある。
しかしながら、本発明にかかる加熱調理器Ｃにおいては、赤外線センサ１０はフィルタ１４およびフィルタ１４の側面に設けられた側壁１６により覆われているので、側壁１６を光の透過抑制効果の高い（光透過率がゼロのものを含む。）材料で形成することにより側方から入射する太陽光エネルギーの大部分は遮光され、赤外線センサ１０の出力への外乱光の影響が低減される。
以上のように、本発明においては、トッププレート４に対向する上部開口部３６から赤外線センサ１０に対向する下部開口部３２まで連通する導光路８ｂが形成された導光部８ａを有しているので、赤外線センサ１０の視野角を制限し外乱光の赤外線センサ１０への侵入を抑制し、加熱コイル６の下方に赤外線センサ１０を設けて調理容器Ｐや加熱コイル６の高温が赤外線センサ１０に与える影響を低減できる。また、赤外線センサ１０と下部開口部３２との間に配置され赤外線センサ１０が検出可能な波長域の赤外線を透過し太陽光が支配的に含まれる所定波長以下の光の透過を抑制する光遮断特性を有するフィルタ１４を備えるので、導光部８ａの上部開口部３６から入射し導光路８ｂを通った赤外線の外乱光の支配的な波長成分はフィルタ１４により除去され、レンズ１８の機能により集光されて赤外線センサ１０に入射するので、外乱光の影響を抑制することができる。
また、赤外線センサ１０を載置した印刷配線板１２は、金属ケース３０に収納されているので、電磁波ノイズの影響を抑制しかつ外乱光の影響も抑制する。さらに赤外線センサ１０の周囲に太陽光の透過を抑制する側壁１６を設け、フィルタ１４と側壁１６とで基板１２上の赤外線センサ１０を覆うようにしたので、金属ケース３０に電気接続などで必要な開口部を通り侵入する外乱光を効率よく抑制することができる。調理容器Ｐの底面とトッププレート４の間を通過して赤外線センサ１０の近傍に到達したり、トッププレート４における調理容器Ｐが載置されていない部分から太陽光Ｌに含まれる可視光線などが透過して加熱調理機器Ｃ内部で反射し、金属ケース３０に電気接続のためにやむを得ず形成される開口部や隙間を通り、様々な角度から赤外線センサ１０の近傍に到達したとしても、フィルタ１４とフィルタ１４の周囲に設けられた側壁１６が調理容器Ｐ以外からの赤外線を遮断し、調理容器Ｐの温度を精度良く検出でき、調理容器Ｐが目的の温度となるように制御することができる。
また、本発明では、赤外線センサ１０を基板１２上に配置し、赤外線センサ１０を覆うようにフィルタ１４を基板１２に設ける構成としているので、基板１２下面からの外乱光の侵入を基板１２で防止できるとともに、基板１２上に増幅器等を設けることで赤外線センサ１０の出力を大きくし、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
さらに、本発明では、フィルタ１４は、赤外線センサ１０に赤外線を集光するレンズ１８と、前記レンズ１８の周辺に設けられ前記レンズを保持するレンズ保持部１４ａとが同一樹脂材料により一体的に成型されて構成されているので、光の集光機能とフィルタ機能を実現するための構成が簡素化され、基板１２への取付が容易になりコストを低減することができ、また、レンズ保持部１４ａを固定することでレンズの位置が定まるのでレンズ１８と赤外線センサ１０の受光面１０ａとの位置関係の精度が向上し視野の精度が向上する。なお、側壁１６とフィルタ１４とを樹脂で一体的に成型してもよい。この場合、側壁１６の光透過率はゼロとできないので側壁１６単独での光遮蔽効果は限定される。
また、本発明では、赤外線センサ１０とフィルタ１４を備えた基板１２を金属ケース３０に収納し、この金属ケース３０には調理容器Ｐからの赤外線を通過させ赤外線センサ１０に受光させる開口部３３と信号を出力するためのリード線２２を挿通させる開口部３４を設ける構成としているので、金属ケース３０でも太陽光Ｌなどの外乱光を遮断でき、フィルタ１４とともにより一層外乱光を遮断することが可能となる。
また、本発明では、加熱調理器Ｃの手前には加熱操作を指示する操作パネル２６を設け、赤外線センサ１０を収納した金属ケース３０は加熱コイル６の下面で加熱コイル６の中心より操作パネル２６に近い位置に設け、赤外線センサ１０を収納した金属ケース３０のリード線２２を挿通させる開口部３４は、操作パネル２６側に向ける構成としている。したがって、加熱調理器Ｃが窓４２のある壁際に設置された場合、太陽光Ｌは加熱調理器Ｃの奥側から照射されるが、リード線２２を挿通させる金属ケース３０の開口部３４が太陽光Ｌが照射する方向の反対側に設けられているので、太陽光Ｌの影響を防止することができる。また、赤外線センサ１０のリード線２２と接続される制御手段２４は操作パネル２６側に設けられているので、リード線２２と制御手段２４との接続を容易に行うことができる。
図９は、赤外線センサ１０の周囲に設けられたフィルタ１４と側壁１６の変形例を示しており、赤外線センサ１０の受光面１０ａに対向するフィルタ１４ａとその周囲に筒状に設けられた保持部１４ｂとをフィルタ特性を有する樹脂等の材料で一体的に成型し、保持部１４ｂの内側に光を透過させないまたはフィルタ１４ａよりも光の透過率の小さい遮光性の高い樹脂で形成された筒状の側壁１６を嵌め込んだものである。
この構成は、レンズ１８、フィルタ１４ａ及び保持部１４ｂが一部品と構成が簡略化され安価に製造することができる。また、赤外線センサ１０の周囲に設けたフィルタ１４ａと保持部１４ｂとの間に隙間が一切生じることがなく、側方からの外乱光を遮光効果の高い側壁１６が遮光するので、安定して太陽光Ｌなどの外乱光の侵入防止効果を得ることができる。
また、図１０〜図１２に、図１のフィルタ１４と側壁１６の変形例を示している。図１０に示すように、基板１２には赤外線センサ１０が、はんだ付けにより周辺回路と電気接続され固定されている。フィルタユニット１９は、係止爪２１ｃが基板１２の穴１２ａに挿入されて係止されることにより基板１２に取り付けられ、赤外線センサ１０の受光面１０ａとレンズ２３ｃとの位置関係が決定される。図１１の要部分解斜視図と、図１２の断面図に示すように、フィルタユニット１９は、遮光ケース２１の側壁２１ｂの内側にレンズユニット２３が嵌め込まれた構成となっている。遮光ケース２１は、遮光性の高い樹脂で形成されほとんど光を透過しない樹脂により、筒状の側壁２１ｂ、側壁２１ｂの外側に側壁２１ｂと一体に設けられた係止爪２１ｃ及び上面の開口部２１ｄを形成し、基板１２と略平行な上面部２１ａが一体に成形され形成される。上面部２１ａの内周側はレンズ２３ｃ方向に向かうと下がるように傾斜が設けられ、レンズ２３ｃへの側方からの赤外線量を低減しつつ上方からの赤外線量を増加させている。レンズユニット２３はレンズ２３ｃ、レンズ２３ｃの周辺部分でありレンズ２３ｃを保持し赤外線センサ１０の受光面１０ａに略平行な上面部２３ａ、及び上面部２３ａを保持し基板１２上面とレンズ２３ｃの間の距離を一定に保つことにより赤外線センサ１０とレンズ２３ｃとの上下方向の距離を一定にする保持部２３ｂで構成されている。赤外線センサ１０の受光面１０ａとレンズ２３ｃとの平面的な位置関係は係止爪２１ｃと穴１２ａとにより決まる。遮光ケース２１の上面部２１ａの下面とレンズユニット２３の上面部２３ａの上面とが当接し、遮光ケース２１の上面の開口部２１ｄにレンズ２３ｃの球面が嵌め込まれる。
この構成は、レンズユニット２３が図５に示す透過率の特性を有するので太陽光のエネルギーの大部分を除去するとともに、透過率がゼロか極めて低い遮光特性の優れた遮光ケース２１がレンズユニット２３の外側でレンズユニット２３の側壁である保持部２３ｂと上面部２３ａを覆うので、外乱光が様々な角度で侵入してきても、レンズユニット２３の保持部２３ｂ又は上面部２３ａに入射しその内部を反射してレンズ２３ｃに入り込み赤外線センサ１０の受光面１０ａに到達する経路が遮断されるので、外乱光の影響を極めて少なくすることができるものである。なお、遮光ケース２１の上面部２１ａは、外乱光の影響が許容できる場合には省略してもよい。また、レンズユニット２３に、図５のようなフィルタ特性を持たせると、外乱光の影響を低減でき構成が簡素化されさらに好ましい。レンズユニット２３に、図５のようなフィルタ特性を持たせない場合には、別のフィルタによりレンズ２３ｃに入射する光について、太陽光の光の成分を除去することが好ましい。また、レンズユニット２３に上記フィルタ特性を持たせることによりレンズ２３ｃに調理容器Ｐ以外の外乱光が入り込み、上面部２３ａや保持部２３ｂを通って赤外線センサ１０の受光面１０ａに入射するのを簡単な構成で防止することができる。また、フィルタユニット１９は、レンズユニット２３を遮光ケース２１の内側に嵌め込むことで組み立てられるので組立作業が簡単である。また、フィルタユニット１９を、係止爪２１ｃを基板１２に挿入して係止することで、赤外線センサ１０の受光面１０ａとレンズの位置関係がずれにくく赤外線センサ１０の視野が安定する。
また、図１３は、赤外線センサ１０が載置された基板１２を収納する金属ケース３０の変形例を示しており、この変形例では、加熱操作を指示するためトッププレート４の手前側の裏面に設けられた電極４ｇを有する静電タッチ式の操作部４ｅと、トッププレート４の手前側の下方に設けられた発光部５を有する表示部４ｆとを備えている。静電タッチ式の操作部４ｅの操作に対応して制御手段２４は、発光部５の発光動作を制御し、発光部５から照射された光がトッププレート４を透過してトッププレート４上面側から発光表示が視認できるように構成される。また、リード線２２を挿通させる開口部３４は、金属ケース３０の周囲の側面のうち、静電タッチ式の操作部４ｅの反対側に位置する側面に形成されている。
この構成は、内部の光を外部に透過させるように形成された表示部４ｆの窓から外乱光が侵入するおそれがある場合に特に効果的であり、操作部４ｆに形成された光透過窓からの外乱光の侵入方向がリード線２２を挿通させる開口部３４の反対側となるので、外乱光の影響を極力低減することができる。
なお、上述した実施の形態においては、フィルタは樹脂等の材料で構成されているが、フィルタの材料は樹脂に限定されるものではなく、所定の波長を遮断し測定に必要な調理容器Ｐの測定温度に対応する赤外線を透過する特性があれば、ガラス、フィルム等の材料を使用することもできる。
上述したように、本発明にかかる加熱調理器Ｃは太陽光Ｌなどの外乱光に晒される環境においても、調理容器Ｐの温度を精度良く検出して目的の温度に制御することができるので、屋内のみならず屋外で使用する加熱調理器などの用途にも適用できる。
２ 本体、 ４ トッププレート、 ４ａ 印刷膜、 ４ｂ 着色印刷膜、
４ｃ 光吸収膜、 ４ｄ 赤外線入射領域、 ４ｅ 操作部、 ４ｆ 表示部、
４ｇ 電極、 ５ 発光部、 ６ 加熱コイル、 ６ａ 内コイル、
６ｂ 外コイル、 ６ｃ 隙間、 ８ コイルベース、 ８ａ 導光部、
８ｂ 導光路、 ８ｃ 中心、 １０ 赤外線センサ、 １０ａ 受光面、
１２ 基板、 １２ａ 穴、 １４ フィルタ、 １４ａ レンズ周辺部、
１４ｂ 保持部、 １６ 側壁、 １８ レンズ、 １９ フィルタユニット、
２０ コネクタ、 ２１ 遮光ケース、 ２１ａ 上面部、 ２１ｂ 側壁、
２１ｃ 係止爪、 ２２ リード線、 ２３ レンズユニット、 ２３ａ 上面部、
２３ｂ 保持部、 ２３ｃ レンズ、 ２４ 制御手段、 ２６ 操作パネル、
２８ インバータ電源、 ３０ 金属ケース、 ３２ 下部開口部、
３３ 開口部、 ３４ 開口部、 ３６ 上部開口部、 ４０ 壁、 ４２ 窓、
Ｃ 誘導加熱調理器、 Ｌ 太陽光、 Ｐ 調理容器、 Ｓ 太陽。

Claims (12)

  1. 外郭を構成する本体と、該本体の上部に取り付けられ調理容器を載置するトッププレートと、高周波磁界を発生させて調理容器を加熱するための加熱コイルとを備えた誘導加熱調理器であって、
    前記トッププレートの下方に設けられ前記調理容器から放射され前記トッププレートを透過する赤外線を検出する量子型の赤外線センサと、前記トッププレートに対向する上部開口部から前記赤外線センサに対向する下部開口部まで連通する導光路が形成された導光部と、前記赤外線センサの出力に基づい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、前記赤外線センサと前記下部開口部との間に配置され前記赤外線センサが検出可能な波長域の赤外線を透過し太陽光が支配的に含まれる所定波長以下の光の透過を抑制する光遮断特性を有するフィルタとをさらに備え、前記赤外線センサの周囲に太陽光の透過を抑制する側壁を設け、前記フィルタと前記側壁とで前記赤外線センサを覆うようにしたことを特徴とする誘導加熱調理器。
  2. 前記フィルタは前記赤外線センサの出力が得られる感度波長領域において、波長略０．９μｍ以下の光の通過率を波長略０．９μｍより長い波長の光の透過率より小さくする光遮断特性を有することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
  3. 前記トッププレートは結晶化セラミックで形成され、前記赤外線センサは最大感度波長が略０．９μｍ乃至略５μｍの範囲にある量子型の赤外線センサを使用し、前記赤外線センサの出力に基づき前記調理容器底面の温度を３５０℃以下の所定温度範囲内に制御することを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱調理器。
  4. 前記赤外線センサは最大感度波長が略０．９μｍ乃至略１μｍにあるシリコンフォトダイオードからなる赤外線センサを使用したことを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱調理器。
  5. 前記赤外線センサが配設される印刷配線板をさらに備え、前記側壁及び前記フィルタは前記印刷配線板上に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱調理器。
  6. 前記フィルタは、調理容器から放射されトッププレートを透過した赤外線を前記赤外線センサに集光させるレンズとその周辺に設けられ前記レンズを保持するレンズ保持部と樹脂で一体的に成型されて構成されていることを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱調理器。
  7. 前記側壁は前記フィルタと樹脂で一体的に成型されていることを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱調理器。
  8. 前記印刷配線板を前記赤外線センサと前記フィルタとともに収納する金属ケースをさらに備え、該金属ケースには、調理容器からの赤外線を通過させ前記赤外線センサに受光させる第１の開口部と、信号を出力するためのリード線を挿通する第２の開口部とが形成されていることを特徴とする請求項５に記載の誘導加熱調理器。
  9. 前記本体の手前側に設けられ加熱操作を指示するための操作パネルをさらに備え、前記金属ケースは前記加熱コイルの下方で前記加熱コイルの中心より前記操作パネル側に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の誘導加熱調理器。
  10. 前記第２の開口部は、前記操作パネル側に開口していることを特徴とする請求項９に記載の誘導加熱調理器。
  11. 前記上部開口部を前記加熱コイルの中心より前記本体前面に垂直方向手前側に１箇所のみ設けたことを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱調理器。
  12. 前記トッププレートの手前側の裏面に電極が設けられ加熱操作を指示するための静電タッチ式操作部と、前記トッププレートの手前側に位置し前記トッププレートの下方に設けられた発光部を有し前記発光部から照射された光が前記トッププレートを透過して前記トッププレート上面側から発光表示が視認できるように構成した表示部とを備え、前記第２の開口部は、前記表示部と反対側に開口していることを特徴とする請求項８に記載の誘導加熱調理器。
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