JP5791682B2 - 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。

従来の加熱調理器においては、天板上に載置された被加熱物（鍋）の温度を検出する方法として、天板を介して鍋から伝達される温度を検出するサーミスタ方式と、鍋から放射される赤外線放射エネルギーを、天板を介して検出する赤外線センサ方式とがある。

サーミスタ方式は、耐熱性を有し熱膨張率が低い結晶化ガラスから成る天板の下面に、サーミスタを密着させる。そして、鍋から天板へ伝熱した熱を検知することで、天板を介して鍋の温度を検出する。このため、鍋が反っている場合など、天板と鍋底との間に空隙が存在すると、温度測定の精度が著しく低下するという問題点がある。また、鍋の熱が天板を介してサーミスタに伝達されるため検出温度の追従性が悪いという問題点がある。

赤外線センサ方式は、天板の下方に赤外線センサを配置する。そして、天板上に載置された鍋から放射され、天板を透過した赤外線の放射エネルギー（赤外線量）を、赤外線センサによって検出し、その検出した赤外線量により鍋の温度を検出する。この赤外線センサ方式は、サーミスタ方式のように、鍋と赤外線センサとの間に温度の追従性の問題は生じない。しかし、赤外線は鍋のみならず、加熱された天板からも発生する。このような鍋以外からの赤外線を赤外線センサが受光すると、温度測定の精度が低下する問題点がある。

そこで、特許文献１に記載の加熱調理器では、ガラスで構成された天板と同一光学特性の窓材（ガラス材）を、赤外線センサの受光前面に載置し、天板を透過した赤外線は遮蔽せず、天板の下面から放射された赤外線を遮蔽する。これにより、天板上の鍋から放射された赤外線の検出比率を高めて温度測定の精度を向上させている。

また、特許文献２に記載の加熱調理器では、赤外線センサ上方の天板に形成した貫通穴に、サファイヤ等で構成された窓材を埋め込み、この窓材を透過した赤外線を検出することで、温度測定の精度を向上させている。

特開２０１０−２４４９９８号公報（請求項１） 特開２００４−９５３１５号公報（請求項１）

特許文献１に記載の加熱調理器は、赤外線の放射エネルギーを測定する際に、ガラスで構成された天板自身から放射される赤外線を、天板と同等の透過特性を有するガラス材（以下、ガラスフィルタ）にて取り除くものである。
しかしながら、当該ガラスフィルタを用いると、天板が放射する赤外線（例えば波長４．５μｍ以上）を遮蔽する一方で、遮蔽した赤外線が吸収される。このような吸収特性により、吸収した赤外線によってガラスフィルタ自体が温度上昇し、ガラスフィルタから赤外線が放射される。そして、ガラスフィルタから放射された赤外線が、赤外線センサに入射する。このため、温度測定の精度が低下する、という問題点があった。

この問題点を解決するためには、ガラスフィルタの温度を検出し、その温度に応じて赤外線量をオフセットする方法が考えられる。しかし、ガラスフィルタの温度を測定するには、別途、温度検知手段を設ける必要があり、設置スペースが必要となると共に、製造コストが向上する、という問題点があった。

また、特許文献２に記載の加熱調理器は、天板の貫通穴に窓材を埋め込むため、天板上にこぼれた調理物又は汁などが筐体内部に入り込まないようにシール性を確保する必要がある。また、天板に貫通穴を形成すると天板の強度が低下するため、補強を施す必要がある。このため、製造コストが向上する、という問題点があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、天板上に載置された被加熱物から放射された赤外線の検出精度を向上でき、温度測定の精度を向上することができる加熱調理器を得るものである。

本発明に係る加熱調理器は、少なくとも第１の波長帯の赤外線を透過させる透過部が形成された天板と、前記天板の下方に設けられ、前記天板に載置された被加熱物を加熱する加熱手段と、前記透過部の下方に設けられ、前記赤外線を集光する集光レンズを有し、前記被加熱物から放射された赤外線量を検出する赤外線センサと、前記透過部と前記赤外線センサとの間に設けられ、前記赤外線を透過させる光学フィルタと、前記赤外線センサの検出値から前記被加熱物の温度を検知する赤外線温度検知手段と、前記赤外線温度検知手段の検知結果に基づき前記加熱手段を制御する制御部と、を備え、前記集光レンズは、シリコン基材によって形成され、前記第１の波長帯の光の透過率が、前記第１の波長帯よりも大きい波長帯の透過率よりも高いバンドパスフィルタを有し、前記バンドパスフィルタは、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＺｎＳ、及びＧｅのうち少なくとも１つの材料が前記シリコン基材に蒸着して形成された単層の薄膜によって構成され、前記光学フィルタは、シリコン基材によって形成され、前記第１の波長帯の光の透過率が、前記第１の波長帯よりも大きい波長帯の透過率よりも高いものである。

本発明は、シリコン基材によって形成された光学フィルタを、天板の透過部と赤外線センサとの間に設けた。このため、光学フィルタによる赤外線の吸収を抑制でき、光学フィルタからの赤外線の放射を抑制できる。よって、天板上に載置された被加熱物から放射された赤外線の検出精度を向上でき、温度測定の精度を向上することができる。

本発明の実施の形態１における加熱調理器の概略上面図である。 本発明の実施の形態１における加熱調理器の概略断面図である。 本発明の実施の形態１における加熱調理器の天板の透過特性と各温度の分光放射輝度を示す図である。 本発明の実施の形態１における加熱調理器の要部の拡大断面図である。 本発明の実施の形態１における加熱調理器の赤外線センサの断面図である。 本発明の実施の形態１における加熱調理器のバンドパスフィルタの透過特性を示す図である。 本発明の実施の形態１における加熱調理器の光学フィルタの透過特性を示す図である。 本発明の実施の形態２における加熱調理器の概略断面図である。 本発明の実施の形態２における加熱調理器の要部の拡大断面図である。 本発明の実施の形態２における加熱調理器の要部の拡大断面図である。 本発明の実施の形態３における加熱調理器の要部の拡大断面図である。 本発明の実施の形態４における加熱調理器の要部の拡大断面図である。

以下、本発明の加熱調理器を、ＩＨクッキングヒーターに適用した実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって、本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における加熱調理器の概略上面図である。
図１に示すように、加熱調理器は、本体１と、本体１の上に設けられ、被加熱物（例えば鍋１００等）が載置される天板２とを備えている。

天板２は、耐熱性の高い結晶化ガラスにより構成されている。天板２の厚さは、例えば約４ｍｍである。この天板２は、所定の波長帯の光を透過する。天板２には、後述する加熱コイル１４の加熱範囲に対応して、鍋１００の大まかな載置位置を示す円形の鍋位置表示（加熱口６ａ〜６ｃ）が、塗料の塗布又は印刷等により形成されている。

天板２の上面には、鍋１００の横滑り防止、及び天板２表面の保護のため、塗料の塗布または印刷等により上面塗装２ａが施されている。
天板２の下面には、塗料の塗布または印刷等により下面塗装２ｂが施されている。下面塗装２ｂは、本体１内の構成部品の目隠し、及び意匠性の向上のため、可視光を透過しない塗料を塗布し、内部構造物が見えないようにするためのものである。また、下面塗装２ｂは、天板２の耐熱保護のため、高耐熱性を有するシリコン（Ｓｉ）系又はセラミックス系の塗料を用いている。

また、天板２の加熱口６ａ、６ｂには、赤外線を透過させる透過窓２０が形成されている。透過窓２０は、後述する赤外線センサ５の上方の位置に形成されている。透過窓２０は、上面塗装２ａ及び下面塗装２ｂが施されていない部分、又は、赤外線が透過できる程度の塗装または印刷を施した部分によって構成されている。これにより、透過窓２０は、鍋１００から放射される赤外線放射エネルギーの減衰を少なくしている。なお、透過窓２０に塗装を施す場合には、結晶化ガラスの透過率の高い波長帯域を透過する赤外波長透過塗料を用いることが望ましい。

天板２の前面側には、加熱口６ａ〜６ｃの夫々の加熱コイル１４に対応した上面操作部３ａ〜３ｂが設けられている。上面操作部３ａ〜３ｂは、加熱コイル１４の通電状態の設定（火力設定）等、使用者からの操作により、加熱調理に関する操作を入力する。また、上面操作部３ａ〜３ｂは、自動調理の「予熱」、「揚げもの」、「煮込み」等を設定するためのメニュー設定手段として機能し、使用するメニューを選択する操作を入力する。

天板２の前面側には、加熱口６ａ〜６ｃの夫々の加熱コイル１４に対応した上面表示部４ａ〜４ｃが設けられている。上面表示部４ａ〜４ｃは、例えば上面操作部３ａ〜３ｃの近傍に設けられている。上面表示部４ａ〜４ｃは、加熱口６ａ〜６ｃの夫々の加熱コイル１４の通電状態等、及び、上面操作部３ａ〜３ｃからの入力操作内容等を表示する。
また、上面表示部４ａ〜４ｃは、上面操作部３ａ〜３ｂから入力される火力及びメニュー設定手段で入力される調理メニュー等が表示される。上面表示部４ａ〜４ｃは、メニュー設定手段で設定された調理予熱メニューにおいて、鍋１００を予熱してその温度が適温に達した時に使用者に食材の投入タイミングを知らせることができるように「予熱中」、「保温中」等の表示を行うことができる。

また、本体１の上面後方には、本体１内部と連通し、本体１内部に冷却風を取り込むための吸気口９ａ、９ｂと、本体１内部に取り込んだ冷却風を排出するための排気口８とが設けられている。本体１内に吸引された冷却風は、本体１内の基板ケース内に設けられた制御部１７などを構成する電子回路を組み込んだ制御基板、及び加熱コイル１４に通電する高周波インバータ１８を組み込んだインバータ基板を冷却する。その後、基板ケースの上面に設けた冷却口から吹き出され、加熱コイル１４を冷却する。本体１の内部を冷却した後の冷却風は、排気口８から排出される。

本体１の前面には、魚及びピザ等を焼くグリル加熱手段（図示せず）が設けられている。このグリル加熱手段は、前面が開口した箱型をしていて、内部の調理庫内にシーズヒータ等の発熱体と内部の温度を検出するサーミスタ（いずれも図示せず）が設けられ、載置された魚又はピザ等の食材を加熱調理する。

図２は、本発明の実施の形態１における加熱調理器の概略断面図である。なお、図２においては、１つの加熱口（例えば加熱口６ａ）における構成を示している。
図２に示すように、天板２の下方には、加熱コイル１４が各々配置されている。加熱コイル１４は、天板２上に載置された被加熱物（例えば鍋１００）を誘導加熱する。
加熱コイル１４は、加熱コイル支持手段１９上に設置されている。また、加熱コイル支持手段１９と天板２との間には、加熱コイル支持手段１９の外周縁部に取り付けられた緩衝材１９ｂ（図３参照）が設けられている。加熱コイル支持手段１９は、天板２下面と加熱コイル１４とのギャップを一定に保持するようにしている。

加熱コイル１４は、環状の内側コイル１４ａと、その外側に環状の隙間を設けて配置された環状の外側コイル１４ｂとで構成されている。加熱コイル１４に隙間を設ける理由は、内側コイル１４ａと外側コイル１４ｂとで発生する磁束を分散させて鍋１００の温度を均一化するためである。
また、加熱コイル１４は、内側コイル１４ａと外側コイル１４ｂが環状に巻回されて構成されているため、被加熱物の加熱分布は加熱コイル１４中心から見て同心円上では同様の加熱度合いとなる。なお、加熱コイル１４は、内側コイル１４ａと外側コイル１４ｂが電気的に接続されていても、電気的に接続されていなくても良い。

加熱コイル１４は、表皮効果を抑制するためリッツ線を採用している。加熱コイル１４は、高周波インバータ１８により、数十ｋＨｚの高周波で数百Ｖの電圧が印加され、鍋１００に対して高周波磁界を印加して鍋１００に渦電流を発生させ、鍋１００自体を自己発熱させて加熱する。
なお、本実施の形態では、加熱コイル１４に高周波電流を供給して誘導加熱を行う誘導加熱調理器について説明するが、本発明はこれに限るものではない。例えば、輻射によって加熱する輻射型熱源を用いる電気ヒータ（例えばニクロム線、ハロゲンヒータ、又はラジエントヒータ等）を加熱手段として用いるようにしても良い。

制御部１７は、上面操作部３ａ〜３ｂから操作入力、後述する天板温度検知手段１１及び赤外線温度検知手段１３の検知結果に基づき、高周波インバータ１８を制御する。

天板２の下面には、サーミスタで構成された接触式温度センサ１０が設けられている。接触式温度センサ１０は、天板２の下面に密着するように設けられている。接触式温度センサ１０は、例えば、平面視において、内側コイル１４ａと外側コイル１４ｂとの環状の隙間に配置されている。接触式温度センサ１０は、天板２を介して検知し、検知結果を天板温度検知手段１１へ出力する。天板温度検知手段１１は、接触式温度センサ１０の検知結果に基づき、加熱コイル１４の上方に載せられた鍋１００の温度を検知する。

天板２の透過窓２０の下方には、鍋１００から放射された赤外線の赤外線量（放射エネルギー量）を検出する赤外線センサ５（増幅回路を含む）が設けられている。赤外線センサ５は、加熱コイル１４よりも下方に配置され、かつ、平面視において、内側コイル１４ａと外側コイル１４ｂとの環状の隙間に配置されている。
図２に示すように、赤外線センサ５の視野角は、天板２の下面の位置でφ１０からφ１５の温度検出スポットによって検出する範囲としている。これにより、加熱コイル１４、加熱コイル支持手段１９、及び透過窓２０外に施された下面塗装２ｂ等から放射された赤外線を受光し難くしている。
赤外線センサ５は、熱型検出素子を使用した方式のセンサと、該センサから出力される電圧信号を増幅する増幅回路とから構成されている。そして、赤外線センサ５は、増幅した電圧信号を赤外線温度検知手段１３に入力する。赤外線温度検知手段１３は、赤外線センサ５の検知結果に基づき、加熱コイル１４の上方に載せられた鍋１００の温度を検知する。

また、赤外線センサ５は、センサケース２１に収納されている。センサケース２１は、加熱コイル支持手段１９に固定され、赤外線センサ５を位置決めしている。
さらに、透過窓２０と赤外線センサ５との間には、所定の波長帯の赤外線を透過させる光学フィルタ２２が設けられている。詳細は後述する。

なお、加熱コイル支持手段１９は、本発明における「支持手段」に相当する。
なお、透過窓２０は、本発明における「透過部」に相当する。
なお、鍋１００は、本発明における「被加熱物」に相当する。

（天板２の透過特性）
図３は、本発明の実施の形態１における加熱調理器の天板の透過特性と各温度の分光放射輝度を示す図である。
図３において、点線は、天板２（結晶化ガラス）における赤外線の透過率を示し、実線は、黒体の各温度における分光放射輝度を示している。
図３の点線に示すように、天板２（結晶化ガラス）は、約４．５μｍを超える波長帯の赤外線の透過率が低いことがわかる。
また、図３の実線に示すように、物体の温度が上昇するほど放射される赤外線のピークとなる赤外線波長は短くなり、放射エネルギー量も増えていくことがわかる。また、加熱調理において想定される高温時（例えば２５０℃）において、分光放射輝度のピーク波長は、約４．５μｍを超える波長帯であることがわかる。

このようなことから本実施の形態１においては、光学フィルタ２２は、天板２を透過する波長帯の光の透過率が、天板２を透過する波長帯を超える波長帯の透過率よりも高い透過特性を有する。例えば、光学フィルタ２２は、３．０μｍ以上４．５μｍ以下の光の透過率が、４．５μｍを超える波長帯の透過率よりも高い透過特性を有する。これより、天板２及び加熱コイル１４等の温度上昇によって放射された赤外線を低減させる構成としている。
また、光学フィルタ２２は、Ｓｉ（シリコン）基材によって形成されている。Ｓｉ基材は、屈折率が赤外領域で３以上と高く、反射率が高いため、透過する波長帯以外の赤外線はほぼ反射する。これにより、赤外線の吸収による温度上昇を抑制することができ、光学フィルタ２２自身の温度上昇に伴う赤外線の放射を抑制できる。

以上のように、光学フィルタ２２によって、天板２自体から放射される赤外線の大部分を遮蔽することで、鍋１００から放射される赤外線を赤外線センサ５によって精度良く検知可能となる。
また、光学フィルタ２２の熱吸収を考慮することなく、天板２上に載置された鍋１００から放射される赤外線を赤外線センサ５によって精度良く検出することができる。
また、光学フィルタ２２は、Ｓｉ基材で形成することで、天板２自身が放射した赤外線の吸収を抑制でき、光学フィルタ２２の温度上昇を抑制できる。よって、光学フィルタ２２からの２次的な輻射影響を考慮する必要がなく、追加で温度検知手段を設けることなく精度の高い温度検知が可能となる。

また、図３に示したように、天板２（結晶化ガラス）は、可視光の波長帯（約０．３８〜０．８３μｍ）の透過率が高い透過特性を有している。つまり、天板２の透過窓２０に、上面塗装２ａ及び下面塗装２ｂを施さない場合、又は、赤外線が透過できる程度の塗装を施した場合、透過窓２０は、可視光が透過し、透明性を有することとなる。これにより、使用者が透過窓２０の真上または斜め方向から天板２を見たとき、加熱調理器の内部構造が視認され、外観を損ない意匠性が低下する場合がある。
本実施の形態１においては、透過窓２０と赤外線センサ５との間に、Ｓｉ基材によって形成された光学フィルタ２２を設けている。Ｓｉ基材は、反射率が高く、金属光沢を有し、可視光を反射するため、光学フィルタ２２を超えて内部構造が見えることを防止できる。

なお、３．０μｍ以上４．５μｍ以下の波長帯は、本発明における「第１の波長帯」に相当する。

（赤外線センサ５及び光学フィルタ２２）
次に、赤外線センサ５及び光学フィルタ２２の詳細について説明する。

図４は、本発明の実施の形態１における加熱調理器の要部の拡大断面図である。
図４に示すように、赤外線センサ５は、センサケース２１の内部に、位置決めされて載置されている。センサケース２１は、赤外線センサ５の視野に対応する位置に開口部が形成されている。センサケース２１は、加熱コイル１４を支持する加熱コイル支持手段１９に、隙間材１９ａを介して取り付けられている。これにより、センサケース２１の上面と、加熱コイル支持手段１９との間に隙間が形成される。この隙間には、吸気口９ａ、９ｂから本体１内部に流入し、加熱コイル１４を冷却する冷却風が通風する。
このように、センサケース２１の上方は、密封せず開放としている。このため、赤外線センサ５の温度上昇を抑制し、赤外線センサ５の故障を防止することができる。また、赤外線センサ５の周囲温度の上昇を抑制し、温度検出精度の低下を抑制することができる。例えばセンサケース２１を樹脂で形成した場合、樹脂は熱容量が大きく熱伝導率が低いため、この効果はより顕著である。

また、赤外線センサ５は、赤外線を集光する集光レンズ２３を有している。この集光レンズ２３には、薄膜を蒸着積層したバンドパスフィルタ２４が設けられている。このように、バンドパスフィルタ２４を設けることで、天板２を透過する波長帯を超える波長帯の透過率を下げ、天板２及び加熱コイル１４等の温度上昇によって放射された赤外線を低減させる構成としている。

光学フィルタ２２は、加熱コイル支持手段１９の内側コイル１４ａと外側コイル１４ｂとの間の隙間に配置されている。例えば、光学フィルタ２２は、加熱コイル支持手段１９の、内側コイル１４ａ及び外側コイル１４ｂの設置面とほぼ同じ高さに配置されている。これにより、内側コイル１４ａ及び外側コイル１４ｂから放射され赤外線センサ５へ入射する赤外線を、光学フィルタ２２によって遮断（低減）することができる。

図５は、本発明の実施の形態１における加熱調理器の赤外線センサの断面図である。
図５において、赤外線の視野角を制限する集光レンズ２３には、赤外線が透過する面の両面に、バンドパスフィルタ２４が設けられている。
バンドパスフィルタ２４は、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＺｎＳ、及びＧｅのうち少なくとも１種類以上の材料を、集光レンズ２３に蒸着して形成された薄膜によって構成される。なお、バンドパスフィルタ２４は、前記材料を数μｍの膜厚で一層のみで形成しても良いし、何層にも積層して形成しても良い。

バンドパスフィルタ２４は、天板２を透過する波長帯の光の透過率が、天板２を透過する波長帯を超える波長帯の透過率よりも高い透過特性を有する。例えば、バンドパスフィルタ２４は、３．０μｍ以上４．５μｍ以下の光の透過率が、４．５μｍを超える波長帯の透過率よりも高い透過特性を有する。

これより、天板２及び加熱コイル１４等の温度上昇によって放射された赤外線を低減させる構成としている。つまり、バンドパスフィルタ２４は、鍋１００からの熱伝導及び輻射により天板２が加熱され、天板２から放射される赤外線放射エネルギーの影響を抑えることで、鍋１００の底面から放射される赤外線放射エネルギーの割合を大きくして、ＳＮ特性の向上をしている。

また、集光レンズ２３は、Ｓｉ（シリコン）基材によって形成されている。Ｓｉ基材は、屈折率が赤外領域で３以上と高く、反射率が高いため、透過する波長帯以外の赤外線はほぼ反射する。これにより、赤外線の吸収による温度上昇を抑制することができ、集光レンズ２３自身の温度上昇に伴う赤外線の放射を抑制できる。

サーモパイルチップ２５は、温接点と冷接点とを有する熱電対を、直列に複数接続して構成されており、温接点と冷接点との間の温度差に応じた熱起電力を発生させる（ゼーベック効果）。この熱起電力は増幅回路（図示せず）によって増幅され、増幅された電圧信号が赤外線温度検知手段１３へ入力される。
赤外線センサ自己温度検知手段２６は、サーモパイルチップ２５周囲の温度（冷接点の温度）を計測し、計測結果を赤外線温度検知手段１３へ入力する。
赤外線温度検知手段１３は、赤外線センサ自己温度検知手段２６によって計測された温度と、サーモパイルチップ２５によって計測された熱起電力とに応じて、鍋１００の温度を検知する。

図６は、本発明の実施の形態１における加熱調理器のバンドパスフィルタの透過特性を示す図である。
図６に示すように、バンドパスフィルタ２４は、３．０μｍ以上４．５μｍ以下の光の透過率が、４．５μｍを超え１５μｍ以下の波長帯の透過率よりも高い透過特性を有する。
一方で１２μｍ以上の波長に透過率が残存している。このような所望の波長帯以外に残存した透過率を下げるには、例えば、特定の材料の膜厚を重ねることで残存した透過率を下げることが可能である。しかし、集光レンズ２３に多層膜を形成すると製造コストが高価となる。
そこで、本実施の形態１においては、光学フィルタ２２を設けることで、バンドパスフィルタ２４に残存する４．５μｍを超える波長帯の透過率を低減する構成としている。

図７は、本発明の実施の形態１における加熱調理器の光学フィルタの透過特性を示す図である。
光学フィルタ２２は、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＺｎＳ、及びＧｅのうち少なくとも１種類以上の材料を、赤外線が透過する面の片面又は両面に蒸着して形成された薄膜によって構成される。
図７に示すように、光学フィルタ２２は、３．０μｍ以上４．５μｍ以下の光の透過率が、４．５μｍを超え１５μｍ以下の波長帯の透過率よりも高い透過特性を有する。例えば、上記バンドパスフィルタ２４において、透過率が残存している１２μｍ以上１５μｍ以下の波長帯の透過率は４０％程度である。

このように、光学フィルタ２２を設けることにより、バンドパスフィルタ２４に残存している４．５μｍを超える波長帯の透過率を低減することができる。
よって、天板２の透過窓２０を透過する赤外線の割合（Ｓ）と天板２自身から放射される赤外線（Ｎ）とを比較するＳＮ比が向上し、天板２上に載置された鍋１００から放射される赤外線を赤外線センサ５によって精度良く検出することができる。
また、光学フィルタ２２を設けることにより、集光レンズ２３のバンドパスフィルタ２４を多層膜で構成する必要が無くなり、製造コストを低減することができる。

なお、光学フィルタ２２は、赤外線が透過する面の片面のみに、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＺｎＳ、又はＧｅの何れか１つの材料で形成された単層の薄膜を形成するようにしても良い。
このような構成においても、光学フィルタ２２によって、４．５μｍを超える波長帯の透過率を低減することができ、天板２上に載置された鍋１００から放射される赤外線を赤外線センサ５によって精度良く検出することができる。また、製造コストをさらに低減することができる。

以上のように本実施の形態においては、透過窓２０と赤外線センサ５との間に、赤外線を透過させる光学フィルタ２２を設けている。この光学フィルタ２２は、シリコン基材によって形成されている。
このため、光学フィルタ２２による赤外線の吸収を抑制でき、光学フィルタ２２からの赤外線の放射を抑制できる。よって、天板２上に載置された鍋１００から放射された赤外線の検出精度を向上でき、温度測定の精度を向上することができる。
また、光学フィルタ２２からの２次的な輻射影響は考慮する必要がなく、追加で温度検知手段を設けることなく、製造コストを低減しつつ精度の高い温度検知が可能となる。

実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２における加熱調理器の概略断面図である。
図９は、本発明の実施の形態２における加熱調理器の要部の拡大断面図である。
以下、本実施の形態２における加熱調理器について、上記実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態１と同様の構成には同一の符号を付する。

図８及び図９に示すように、本実施の形態２における加熱調理器は、加熱コイル支持手段１９と天板２との間に、遮光手段３０を備えている。
赤外線センサ５の視野を挟んで互いに対向配置された一対の板状部材によって構成されている。なお、遮光手段３０を構成する一対の板状部材は、湾曲した板状でも良い。なお、遮光手段３０は、赤外線センサ５の視野を囲むように配置された筒形状の部材で構成しても良い。

遮光手段３０を、一対の板状部材で構成した場合、この板状部材の間に冷却風を通風させることができ、遮光手段３０の温度上昇を抑制することができる。よって、遮光手段３０の温度上昇に伴う赤外線の放射を抑制し、赤外線センサ５の検出精度の低下を抑制できる。

なお、遮光手段３０の赤外線センサ５の光路２８側の面に、放射率の低い塗料、又は非磁性金属を設ける構造としてもよい。これにより、遮光手段３０の温度上昇に伴う赤外線の放射を抑制し、赤外線センサ５の検出精度の低下を抑制できる。

遮光手段３０は、上端が加熱コイル１４の上面より上方に形成されている。なお、天板２と遮光手段３０が緩衝部材を介して接するように設けても良い。
なお、遮光手段３０は、加熱コイル支持手段１９と一体成形しても良い。例えば、加熱コイル支持手段１９の内側コイル１４ａと外側コイル１４ｂとの間を、天板２方向に向かって折り曲げて、遮光手段３０を一体成形しても良い。

光学フィルタ２２は、遮光手段３０の上端に取り付けられている。また、赤外線センサ５は、加熱コイル支持手段１９より下方に配置されている。

上記実施の形態１で述べたように、天板２の透過窓２０に、上面塗装２ａ及び下面塗装２ｂを施さない場合、又は、赤外線が透過できる程度の塗装を施した場合、透過窓２０は、可視光が透過し、透明性を有することとなる。これにより、使用者が透過窓２０の真上または斜め方向から天板２を見たとき、透過窓２０の寸法及び加熱コイル支持手段１９の設置によっては、銅などで構成された加熱コイル１４等の加熱調理器の内部構造が視認され、外観を損ない意匠性が低下する場合がある。

本実施の形態２においては、加熱コイル支持手段１９と天板２との間に、遮光手段３０を備え、光学フィルタ２２を遮光手段３０に取り付けることで、透過窓２０から加熱コイル１４等の内部構造が見えることを防止できる。

また、赤外線センサ５は、集光レンズ２３によって、視野角を狭めて透過窓２０方向からの赤外線エネルギーを受光する構成としているが、数パーセントは加熱コイル１４近傍から放射される赤外線エネルギーを受光する場合もある。この場合には、通電した際に加熱コイル１４がコイル抵抗により自己発熱し、この発熱に伴う赤外線放射エネルギーが赤外線センサ５の検出値に影響する場合もある。

本実施の形態２においては、加熱コイル支持手段１９と天板２との間に、遮光手段３０を備え、光学フィルタ２２を遮光手段３０に取り付けることで、加熱コイル１４から赤外線センサ５へ向かう赤外線を遮蔽することができる。よって、天板２上に載置された鍋１００から放射された赤外線の検出精度をさらに向上でき、温度測定の精度をさらに向上することができる。

また、光学フィルタ２２を、遮光手段３０の上端に取り付けることで、４．５μｍ以上の波長帯の赤外線が遮蔽されるため、遮光手段３０の赤外線センサ５の光路２８側の面が熱を吸収し、遮光手段３０が温度上昇する影響も抑えることが可能となる。

また、上記実施の形態１と同様に、赤外線センサ５に設けられているバンドパスフィルタ２４と光学フィルタ２２とを備えることで、天板２上に載置されている鍋１００から放射される赤外線（Ｓ）と天板２自身から放射される赤外線（Ｎ）とを比較するＳＮ比が向上し、天板２上に載置された鍋１００から放射される赤外線を赤外線センサ５によって精度良く検出することができる。

（光学フィルタ２２の取り付け構成）
上述したように光学フィルタ２２はＳｉ基材からなる。光学フィルタ２２の製造方法は、シリコンウェハーの状態で薄膜を蒸着し、直径１０〜２０ｍｍ程度の四角形、六角形、又は八角形にダイシングを行う。なお、円形状でも構わないが歩留まりが悪くコストが上がってしまうため、上記形状が望ましい。このようにＳｉ基材からなる光学フィルタ２２は、多角形の平板で構成される。
一方、遮光手段３０は、光学フィルタ２２の形状に対応した切り欠きが形成されている。そして、遮光手段３０の切り欠きに光学フィルタ２２が嵌合されることで、光学フィルタ２２が固定される。
このような構成により、光学フィルタ２２を遮光手段３０上部に設置する際に位置ずれしないよう角に合わせて嵌合でき、取り付け時のばらつき発生を抑えることができる。

また、光学フィルタ２２は、遮光手段３０に、エポキシ系又はシリコン系の接着剤で接着固定されている。
高温となった天板２からの輻射熱を受けるため、高温環境下で使用可能な上記の接着材を用いることが望ましい。なお、天板２の温度は、例えば「揚げ物」又は「炒め物」調理の時などは２００℃以上となる場合がある。

なお、光学フィルタ２２と遮光手段３０との固定は接着に限られない。
例えば、図１０に示すように、遮光手段３０の上端及び遮光手段３０の視野の反対側の側面の少なくとも一部を覆う遮光手段キャップ３１によって、光学フィルタ２２を、遮光手段３０の上端と遮光手段キャップ３１との間に挟んだ状態で固定しても良い。
具体的には、遮光手段３０の赤外線センサ５の光路２８外側に突起部３２を設ける。遮光手段キャップ３１の側面には、突起部３２に対応する凹形状の嵌合部が形成され、上部には、赤外線センサ５の視野の５０％以上（半値角）を超える大きさの開口が形成されている。そして、遮光手段３０の上端に光学フィルタ２２を載置した状態で、遮光手段３０と遮光手段キャップ３１とが篏合すると光学フィルタ２２が物理的に固定される構造となる。なお、遮光手段キャップ３１の嵌合部は、突起部３２に嵌合する形状であれば良く、開口でも良い。また、遮光手段３０の突起部３２に代えて溝部を形成し、遮光手段キャップ３１に凸形状の嵌合部を形成しても良い。
なお、遮光手段キャップ３１は、本発明における「押さえ部材」に相当する。

このような構成により、接着剤を用いずに光学フィルタ２２を固定することができるので、天板２からの輻射熱による接着剤の劣化等を考慮する必要が無くなる。

実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３における加熱調理器の要部の拡大断面図である。
以下、本実施の形態３における加熱調理器について、上記実施の形態２との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態２と同様の構成には同一の符号を付する。

図１１に示すように、本実施の形態３における加熱調理器は、光学フィルタ２２が、遮光手段３０の下部に取り付けられている。
遮光手段３０は、加熱コイル支持手段１９下部の前記赤外線センサ５の光路２８側面に、光学フィルタ２２の厚さに対応した溝が形成されている。この遮光手段３０の溝に光学フィルタ２２がスライドされて挿入されることで、光学フィルタ２２が固定される。なお、光学フィルタ２２を取り付ける構成はこれに限られず、上述した接着剤による固定など任意の構成によって固定することができる。

このように、光学フィルタ２２を、遮光手段３０の下部に取り付けることで、遮光手段３０が加熱された場合に、遮光手段３０自体から放射された赤外線を、赤外線センサ５へ入射する前に光学フィルタ２２にて遮蔽（低減）することができる。よって、天板２上に載置された鍋１００から放射された赤外線の検出精度をさらに向上でき、温度測定の精度をさらに向上することができる。

実施の形態４．
図１２は、本発明の実施の形態４における加熱調理器の要部の拡大断面図である。
以下、本実施の形態４における加熱調理器について、上記実施の形態３との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態３と同様の構成には同一の符号を付する。

図１２に示すように、本実施の形態４における加熱調理器は、加熱コイル支持手段１９とセンサケース２１との間に、防磁手段４０を設けている。
防磁手段４０は、非磁性金属によって構成され、加熱コイル１４から生じた磁束を遮蔽する。光学フィルタ２２は、防磁手段４０に接触して配置され、例えば、光学フィルタ２２を遮光手段３０の下端に配置し、防磁手段４０を加熱コイル支持手段１９に固定する際に、光学フィルタ２２を共締め固定する。

上記実施の形態１で説明したように、加熱コイル支持手段１９の下面には、吸気口９ａ、９ｂから本体１内部に流入し、加熱コイル１４を冷却する冷却風が通風する。このため、防磁手段４０の少なくとも一部が冷却風によって冷却される。防磁手段４０が冷却されることで、これに接触した光学フィルタ２２も冷却される。
このため、光学フィルタ２２の温度上昇に伴う赤外線の放射を抑制することができる。よって、天板２上に載置された鍋１００から放射された赤外線の検出精度をさらに向上でき、温度測定の精度をさらに向上することができる。

例えば、熱伝導率の高い、アルミ（２３０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１）又は銅（４００Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１）などの非磁性金属で構成した防磁手段４０の温度は、熱伝導率の低い樹脂材料（一例としてＰＰＳ：０．３Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１）に比べ低い温度となる。このため、防磁手段４０を、Ｓｉ基材（１６８Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１）からなる光学フィルタ２２と接触させることで温度上昇を防ぐことができる。

上記構成に加え、樹脂で形成されたセンサケース２１の外側の、少なくとも一面に、金属メッキ加工を施すようにしても良い。
これにより、センサケース２１の金属メッキ加工された面の熱伝導性を向上させることができ、センサケース２１に接触した防磁手段４０、及びこの防磁手段４０に接触した光学フィルタ２２の温度上昇を抑制することができる。

なお、センサケース２１に金属メッキ加工を施す場合、防磁手段４０を設けずに、センサケース２１と光学フィルタ２２とを接触させて、光学フィルタ２２の温度上昇を抑制するようにしても良い。

（変形例）
上記実施の形態１〜４では、赤外線センサ５の集光レンズ２３に、薄膜を蒸着積層したバンドパスフィルタ２４を設け、光学フィルタ２２に単層の薄膜を形成する場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。
集光レンズ２３に施していたバンドパスフィルタ２４の複数層を、光学フィルタ２２に施している単層の薄膜として変更し、光学フィルタ２２に薄膜を蒸着積層したバンドパスフィルタ２４を設ける構成としても良い。これにより、集光レンズ２３に単層膜を蒸着することで、製造性を向上させることができる。

このように、光学フィルタ２２及び集光レンズ２３に形成した薄膜とバンドパスフィルタ２４とを変更しても、前述した効果と同等の効果を得ることが可能である。また、バンドパスフィルタ２４を平面板である光学フィルタ２２に施し、単層フィルタを管理値の困難な集光レンズ２３に設けることで、製造管理が容易となり、歩留まり改善と合わせてコストを抑えることが可能となる。

１ 本体、２ 天板、２ａ 上面塗装、２ｂ 下面塗装、３ａ〜３ｃ 上面操作部、４ａ〜４ｃ 上面表示部、５ 赤外線センサ、６ａ〜６ｃ 加熱口、８ 排気口、９ａ、９ｂ 吸気口、１０ 接触式温度センサ、１１ 天板温度検知手段、１３ 赤外線温度検知手段、１４ 加熱コイル、１４ａ 内側コイル、１４ｂ 外側コイル、１７ 制御部、１８ 高周波インバータ、１９ 加熱コイル支持手段、１９ａ 隙間材、１９ｂ 緩衝材、２０ 透過窓、２１ センサケース、２２ 光学フィルタ、２３ 集光レンズ、２４ バンドパスフィルタ、２５ サーモパイルチップ、２６ 赤外線センサ自己温度検知手段、２８ 光路、３０ 遮光手段、３１ 遮光手段キャップ、３２ 突起部、４０ 防磁手段、１００ 鍋。

Claims (17)

1. 少なくとも第１の波長帯の赤外線を透過させる透過部が形成された天板と、
   前記天板の下方に設けられ、前記天板に載置された被加熱物を加熱する加熱手段と、
   前記透過部の下方に設けられ、前記赤外線を集光する集光レンズを有し、前記被加熱物から放射された赤外線量を検出する赤外線センサと、
   前記透過部と前記赤外線センサとの間に設けられ、前記赤外線を透過させる光学フィルタと、
   前記赤外線センサの検出値から前記被加熱物の温度を検知する赤外線温度検知手段と、
   前記赤外線温度検知手段の検知結果に基づき前記加熱手段を制御する制御部と、
   を備え、
   前記集光レンズは、シリコン基材によって形成され、
   前記第１の波長帯の光の透過率が、前記第１の波長帯よりも大きい波長帯の透過率よりも高いバンドパスフィルタを有し、
   前記バンドパスフィルタは、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＺｎＳ、及びＧｅのうち少なくとも１つの材料が前記シリコン基材に蒸着して形成された単層の薄膜によって構成され、
   前記光学フィルタは、シリコン基材によって形成され、
   前記第１の波長帯の光の透過率が、前記第１の波長帯よりも大きい波長帯の透過率よりも高い
   ことを特徴とする加熱調理器。
2. 前記天板は、結晶化ガラスによって構成され、
   前記透過部は、前記第１の波長帯として、３．０μｍ以上４．５μｍ以下の光を透過させ、
   前記バンドパスフィルタは、３．０μｍ以上４．５μｍ以下の光の透過率が、４．５μｍを超える波長帯の透過率よりも高い
   ことを特徴とする請求項１に記載の加熱調理器。
3. 前記光学フィルタは、前記赤外線が透過する面の片面又は両面に、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＺｎＳ、及びＧｅのうち少なくとも１つの材料で形成された薄膜を有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱調理器。
4. 前記光学フィルタは、前記赤外線が透過する面の片面のみに、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＺｎＳ、又はＧｅの何れか１つの材料で形成された単層の薄膜を有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱調理器。
5. 前記薄膜は、３．０μｍ以上４．５μｍ以下の波長帯の透過率が、４．５μｍを超え１５．０μｍ以下の波長帯の透過率よりも高い
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の加熱調理器。
6. 前記加熱手段を支持する支持手段と前記天板との間に、前記赤外線センサの視野を挟んで互いに対向配置された一対の遮光手段を備え、
   前記光学フィルタは、前記遮光手段に取り付けられた
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の加熱調理器。
7. 前記加熱手段を支持する支持手段と前記天板との間に、前記赤外線センサの視野を囲むように配置された筒形状の遮光手段を備え、
   前記光学フィルタは、前記遮光手段に取り付けられた
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の加熱調理器。
8. 前記赤外線センサは、前記支持手段より下方に配置され、
   前記遮光手段は、上端を前記加熱手段の上面より上方に形成し、
   前記光学フィルタは、前記遮光手段の上端に取り付けられた
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の加熱調理器。
9. 前記赤外線センサは、前記支持手段より下方に配置され、
   前記遮光手段は、上端を前記加熱手段の上面より上方に形成し、
   前記光学フィルタは、前記遮光手段の下部に取り付けられた
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の加熱調理器。
10. 前記遮光手段は、前記支持手段と一体成形された
    ことを特徴とする請求項６〜９の何れか一項に記載の加熱調理器。
11. 前記光学フィルタは、多角形の平板で構成され、
    前記遮光手段は、前記光学フィルタの形状に対応した切り欠きが形成され、該切り欠きに前記光学フィルタが嵌合された
    ことを特徴とする請求項６〜１０の何れか一項に記載の加熱調理器。
12. 前記光学フィルタは、前記遮光手段に、エポキシ系又はシリコン系の接着剤で接着固定された
    ことを特徴とする請求項６〜１１の何れか一項に記載の加熱調理器。
13. 前記赤外線センサの視野に対応する位置が開口し、前記遮光手段の上端及び前記遮光手段の前記視野の反対側の側面の少なくとも一部を覆う押さえ部材を備え、
    前記遮光手段は、前記赤外線センサの視野の反対側の側面に突起部又は溝部が形成され、
    前記押さえ部材は、前記突起部又は前記溝部に対応する嵌合部が形成され、
    前記押さえ部材の前記嵌合部と前記遮光手段の前記突起部又は前記溝部とが嵌合して、前記光学フィルタを、前記遮光手段の上端と前記押さえ部材との間に挟んだ状態で固定する
    ことを特徴とする請求項６〜１１の何れか一項に記載の加熱調理器。
14. 前記光学フィルタは、平板で構成され、
    前記遮光手段は、前記赤外線センサの視野側の側面に、前記光学フィルタの厚さに対応した溝が形成され、該溝に前記光学フィルタが挿入され、前記光学フィルタが固定された
    ことを特徴とする請求項６〜１０の何れか一項に記載の加熱調理器。
15. 前記赤外線センサを収納するセンサケースを備え、
    前記センサケースは、
    前記赤外線センサの視野に対応する位置に開口部が形成され、
    前記加熱手段を支持する支持手段に、隙間を空けて取り付けられ、
    前記隙間に冷却風が通風する
    ことを特徴とする請求項１〜１４の何れか一項に記載の加熱調理器。
16. 前記赤外線センサを収納するセンサケースと、
    非磁性金属によって構成され、前記加熱手段を支持する支持手段と前記センサケースとの間に配置された防磁手段と、
    を備え、
    前記光学フィルタは、前記防磁手段に接触して配置され、
    前記防磁手段の少なくとも一部が冷却風によって冷却される
    ことを特徴とする請求項１〜１４の何れか一項に記載の加熱調理器。
17. 前記センサケースは、樹脂で形成され、
    当該センサケースの外側の少なくとも一面は、金属メッキ加工された
    ことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の加熱調理器。

Images