特許 5728413 誘導加熱調理器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5728413

(24)【登録日】2015年4月10日

(45)【発行日】2015年6月3日

(54)【発明の名称】誘導加熱調理器

(51)【国際特許分類】

   H05B 6/12 20060101AFI20150514BHJP

【ＦＩ】

   H05B6/12 318

   H05B6/12 305

【請求項の数】1

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-46056(P2012-46056)

(22)【出願日】2012年3月2日

(65)【公開番号】特開2013-182794(P2013-182794A)

(43)【公開日】2013年9月12日

【審査請求日】2014年2月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】399048917

【氏名又は名称】日立アプライアンス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100310

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 学

(74)【代理人】

【識別番号】100098660

【弁理士】

【氏名又は名称】戸田 裕二

(74)【代理人】

【識別番号】100091720

【弁理士】

【氏名又は名称】岩崎 重美

(72)【発明者】

【氏名】松尾 良平

(72)【発明者】

【氏名】和田 直樹

(72)【発明者】

【氏名】長瀬 可奈

(72)【発明者】

【氏名】花坂 照彦

(72)【発明者】

【氏名】太田 義注

(72)【発明者】

【氏名】荒金 伸明

【審査官】 宮崎 賢司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２２８１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２２６５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５０５１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５７２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公平０３−００９０５６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１２−０２２９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２８４２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２５９６１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１００２２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ６／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

本体と、
該本体の上部に設け鍋を載置し、特定の一部分に非印刷部を配置した印刷を上面にだけ施し、下面には赤外線を遮るための印刷を一切施していないガラス製のトッププレートと、
該トッププレートの下方に設け前記鍋から放射される赤外線を通す導光筒と、
前記鍋を加熱する加熱コイルユニットと、
該加熱コイルユニットの下方に設け前記導光筒を通して前記鍋の鍋底から放射する赤外線を受光する赤外線センサとを備え、
前記非印刷部は、前記導光筒の上方にあるとともに、前記導光筒の上端開口より大きい面積の全周に略均一に広がった光センサ窓であり、
前記トッププレートは波長５００ｎｍ以下の可視光透過率が１０％未満であり、波長が５００〜８００ｎｍの可視光透過率が４０％未満である特性を備えたことを特徴とする誘導加熱調理器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トッププレート上の鍋の温度を精度良く検出する誘導加熱調理器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１の図３、図４に示すように、従来の誘導加熱調理器には、透明のトッププレートで本体の内部が見えないように全体を特定の意匠で塗装を施している。光センサ窓は、鍋底から放射される赤外線をトッププレートの下部へ透過させるために塗装を施さないでトッププレートの素材の状態（透明）や赤外線を投下する塗料を施したものである。その光センサ窓の下には、鍋温度検出装置と反射型フォトインタラプタを隣接して配置して、前記鍋温度検出装置のサーモパイルで鍋から放射する赤外線を受光し、前記反射型フォトインタラプタで検出した鍋の反射率から、鍋から放射される赤外線の放射率を算出し、前記鍋温度検出装置で検出した赤外線を前記放射率で補正して、鍋の正確な温度を算出する誘導加熱調理器がある。

【0003】

特許文献２においても同様に、透明ガラスプレートの下面に不透明層を設け、赤外線センサに対面する部分には赤外線透過性の赤外線透過部を有し、他の部分は不透明層により被覆されたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−２２９０８号公報

【特許文献2】特開平１０−２８４２３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記した特許文献１と特許文献２のトッププレートやガラスプレートの構造のように、赤外線を通す光センサ窓を設けるに当たり、光センサ窓を大きくすると本体内部が見える課題が発生する。また、光センサ窓を鍋温度検出装置の受光面積に対して有余無く作ると、光センサ窓と鍋から放射される赤外線を受光する鍋温度検出装置との位置ズレにより、鍋から放射される赤外線をトッププレートの塗装部で遮って鍋の温度が正確に検出できない課題が発生する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本体と、該本体の上部に設け鍋を載置し、特定の一部分に非印刷部を配置した印刷を上面にだけ施し、下面には赤外線を遮るための印刷を一切施していないガラス製のトッププレートと、
該トッププレートの下方に設け前記鍋から放射される赤外線を通す導光筒と、
前記鍋を加熱する加熱コイルユニットと、
該加熱コイルユニットの下方に設け前記導光筒を通して前記鍋の鍋底から放射する赤外線を受光する赤外線センサとを備え、
前記非印刷部は、前記導光筒の上方にあるとともに、前記導光筒の上端開口より大きい面積の全周に略均一に広がった光センサ窓であり、
前記トッププレートは波長５００ｎｍ以下の可視光透過率が１０％未満であり、波長が５００〜８００ｎｍの可視光透過率が４０％未満である特性を備えたものである。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、可視光の透過率が少ないガラス製のトッププレートを使用することで、本体内部の構造物が見えにくくなるので、光センサ窓を大きく設けることが可能になる。また、光センサ窓を大きく設けられることで、光センサ窓と赤外線センサとの位置ズレが生じても、トッププレートの印刷で遮られることを無くすことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施例の誘導加熱調理器の外観斜視図である。

【図2】一実施例の誘導加熱調理器の加熱コイルユニットの上面図である。

【図3】一実施例の誘導加熱調理器の鍋加熱制御システムの機能ブロック図である。

【図4】一実施例の誘導加熱調理器の導光筒と赤外線センサモジュールの図１のＣＣ断面図である。

【図5】図１のＢ部の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下本発明の一実施例を上記図面に基づいて詳細に説明する。

【0010】

図１は誘導加熱調理器の外観斜視図である。図１において、１は誘導加熱調理器の本体である。２は、トッププレートで、トッププレート２の周囲を保護するプレート枠２ａで覆われている。

【0011】

トッププレート２は、耐熱性の高い結晶化ガラス製からなり、このガラスの光学特性は、赤外線は高い透過率で透過し、可視光の透過率で５００nm以下のとき１０％未満、５００〜８００nmのときは４０％未満を遮断する特性を有するガラスである。そして、本体１の上面に水平に配置され、鉄等の磁性体又はアルミ等の非磁性体よりなる鍋５０１（図３）等の金属負荷を載置するものである。光源がない本体１内部は、トッププレート２を通して上方からは見えないものである。

【0012】

トッププレート２の上面にだけ意匠性のある印刷３５を施して、鍋５０１を載置する位置を示す載置部３５ａ、３５ｂ、３５ｃを示し、載置部３５ａ、３５ｃの内側には、特定の一部分が印刷していない非印刷部３５ｄ、３５ｅを配置する。印刷３５はトッププレート２の上面全体を一面に覆うベタ印刷である必要はなく、本実施例では斑点などの模様による印刷で、ドット模様の印刷でも良い。

【0013】

非印刷部３５ｄ、３５ｅはそれぞれ光センサ窓３１ａ、３１ｃにあたり、光センサ窓３１ａ、３１ｃには印刷を施さないことで、使用者に対して、本体１が鍋５０１の温度を測定する機能を備え、鍋５０１をこの光センサ窓３１ａ、３１ｃの上に載置するように示唆する働きも持っている。そして光センサ窓３１ａ、３１ｃは、鍋底が放射した赤外線をトッププレート２の下方に透過する。

【0014】

そして、トッププレート２の下面に赤外線を遮るための印刷を一切施してない。

【0015】

３ａ、３ｃは本体１の上部に配置された２つの加熱部で、トッププレート２上に載置された鍋５０１を誘導加熱する加熱コイルユニット２００（図２）を加熱部３ａと３ｃの下方に有するものである。３ｂは加熱部で、トッププレート２上に載置された鍋５０１を加熱するラジエントヒータ（図示せず）を加熱部３ｂの下方に有するものである。

【0016】

吸気口４は、本体１の前部において下方に向けて開口して本体前側の空気を吸気し、本体後部の吸気口４ｂは、キッチンキャビネット内の空気を吸気して、本体１内部の制御部（図示せず）に冷却風を取り入れるものである。排気口５は、本体１の後部において上方に向けて開口しており、本体１内部を冷却した後の排気を排出するものである。グリル加熱部６は本体１の前面左部に設けられている。

【0017】

７ａ〜７ｃは操作部で、本体１の上面側でプレート枠２ａに設けられ、加熱部３ａ〜３ｃの加熱の設定、操作を行うものである。８ａ〜８ｃは表示部で、プレート枠２ａ上で操作部７ａ〜７ｃの奥側部に設けられ、制御回路５０３と連動して加熱部３ａ〜３ｃの通電の状態を表示するものである。

【0018】

図２は加熱部３ａ、３ｃの下方にある加熱コイルユニット２００の上面図である。加熱コイル２０９は、同心円状に同一平面上に設けられた内周側加熱コイル２０１と外周側加熱コイル２０２で構成されている。内周側加熱コイル２０１の外端と外周側加熱コイル２０２の内端が電気的に接続されており同方向の電流が両コイルに流れる。本実施例において、内周側加熱コイル２０１はコイル中心からの距離約３０〜４５mmに設けられているものとし、外周側加熱コイル２０２はコイル中心からの距離約５５〜９０mmに設けられているものとする。

【0019】

コイルベース２０３は加熱コイル２０９を保持するものである。５０８は導光筒で、鍋５０１の底から放射される赤外線を、下方に設けた後記の赤外線センサモジュール４０７（図３）に導くものである。導光筒５０８は、コイルベース２０３と一体成形で構成し、コイル中心からの距離４５〜５５mmに設けられている。また、導光筒５０８はコイルベース２０３と一体成形である必要はなく、後述する赤外線センサモジュール４０７の構成部品と一体成形でも、赤外線センサモジュール４０７の構成部品に別部品を組み立てたものでもよい。

【0020】

２０５〜２０８はサーミスタ（接触式温度センサ）でトッププレート２の下面の温度を測定する。

【0021】

図３は、鍋加熱制御システムを示す機能ブロック図である。

【0022】

図３において、５０１は被加熱物である鍋である。５０２は温度検出回路で、赤外線センサモジュール４０７とサーミスタ２０５〜２０８の出力に基づいて鍋５０１の温度を算出する。２６は放射率算出回路で、赤外線センサモジュール４０７の出力に基づいて鍋５０１の放射率を算出する。５０３は制御回路で、温度検出回路５０２が算出した温度を放射率算出回路２６の出力に基づいて補正し、補正した温度に応じて高周波電力供給回路４０５を制御し加熱コイル２０９に供給する電力を制御する。５０８は導光筒で、鍋５０１が放射する赤外線を下方の赤外線センサモジュール４０７に導くとともに、加熱コイル２０９から放射される赤外線が赤外線センサモジュール４０７に入射されるのを防ぐものである。

【0023】

次に、図４を用いて、赤外線センサモジュール４０７と導光筒５０８の詳細を説明する。図４は、赤外線センサモジュール４０７近傍の断面図である。

【0024】

図４に示すように、赤外線センサモジュール４０７は以下の構成である。樹脂ケース１６の上方には開口部１４を設けている。樹脂ケース１６の外郭は、開口部１４を除いて防磁ケース１３で覆っている。開口部１４には窓材１５が設けられている。樹脂ケース１６の内部には、熱型赤外線検出回路１３１と、反射率検出回路１３２と、プリント配線板２７を備えている。

【0025】

樹脂ケース１６を熱伝導率の低い樹脂で構成することによって、赤外線センサモジュール４０７内部の温度が急変するのを防止し、熱型赤外線検出回路１３１、反射率検出回路１３２の温度が伝熱によって急変化するのを防止している。

【0026】

窓材１５には、高温となったトッププレート２と導光筒５０８、加熱コイル２０９などから発せられる昇温効果の高い波長の赤外線（４μｍ以上）をカットする光学特性を持たせている。そのため、昇温効果の高い波長の赤外線が赤外線センサモジュール４０７内部に進入するのを防止している。すなわち、この構成により、熱型赤外線検出回路１３１、反射率検出回路１３２の温度が昇温効果の高い波長の赤外線によって急変化するのを防止している。本実施例では、トッププレート２の赤外線透過特性と窓材１５の赤外線透過特性を同一とした。

【0027】

防磁ケース１３を非磁性体のアルミ製である。赤外線センサモジュール４０７内部に侵入する電磁気的ノイズを低減し、防磁ケース１３が受ける輻射熱を放熱しやすい構成とした。

【0028】

次に、赤外線センサモジュール４０７における信号検出を説明する。鍋５０１の底面から放射される赤外線は、トッププレート２、導光筒５０８、窓材１５を介して、熱型赤外線検出回路１３１に届く。また、反射率検出回路１３２が発光する赤外線は、窓材１５、導光筒５０８、トッププレート２を介して鍋５０１に届く。反射率検出回路１３２から発せられた赤外線は鍋５０１で反射し、再びトッププレート２、導光筒５０８、窓材１５を介して反射率検出回路１３２に戻る。結局、熱型赤外線検出回路１３１にも、反射率検出回路１３２にも、トッププレート２、窓材１５の両方を経由した赤外線が届くことが分かる。

【0029】

次に、熱型赤外線検出回路１３１を詳細に説明する。熱型赤外線検出回路１３１は、鍋５０１の底面から放射される赤外線を検知する赤外線センサ１２と、赤外線センサ１２の出力を増幅するアンプ２１で構成されている。本実施例では赤外線センサ１２にサーモパイルを使用している。赤外線センサ１２に届く赤外線エネルギは微弱である。そこで、赤外線センサ１２とアンプ２１を一体化することで、赤外線センサ１２、アンプ２１間での電磁気的ノイズ混入を低減できる。そして、ノイズの混入の少ない信号をアンプ２１で５０００〜１００００倍に増幅した後に出力することで、Ｓ／Ｎ比の良い信号を熱型赤外線検出回路１３１から出力している。

【0030】

次に、反射率検出回路１３２を詳細に説明する。反射率検出回路１３２は、反射型フォトインタラプタ２２の赤外線発光素子２０と赤外線受光素子１９で構成されている。赤外線発光素子２０の内部に納められた発光部２０ｂが発光し、開口部２０ａから放たれた光は放射状に広がり鍋５０１で反射する。鍋５０１で反射された前記光は開口部１９ａの下方に配置する受光部１９ｂで受光する。赤外線発光素子２０は、例えば、発光波長９３０nmの赤外線ＬＥＤである。赤外線受光素子１９は、例えば、ピーク感度波長が８００nmであって、波長９３０nmにおける感度がピーク感度の８０％のフォトトランジスタである。赤外線発光素子２０が発光した赤外線は鍋５０１で反射し、赤外線受光素子１９に戻る。赤外線受光素子１９では、受光した赤外線量に比例した電圧が発生し、電圧値から受光した赤外線量を知ることができる。

【0031】

つまり、反射率検出回路１３２は、赤外線発光量と赤外線受光量の比から鍋５０１の反射率ρを検出することができる。なお、赤外線発光素子２０の発光波長として９３０nmを採用したのは、トッププレート２、窓材１５を透過する波長の赤外線であるとともに、鍋５０１が放射する赤外線にほとんど含まれない波長の赤外線だからである。赤外線受光素子１９が受ける９３０nmの赤外線は鍋５０１で反射した赤外線であると判断でき、この赤外線に基づいて鍋５０１の反射率を正確に検出することができる。

【0032】

ここで、反射率検出回路１３２が求めた反射率に基づいて放射率算出回路２６が放射率を算出する方法を説明する。温度Ｔの金属物質の表面から放射される赤外線エネルギ（Ｅ＝εσＴ⁴）の放射率εと表面の反射率ρの間にはキルヒホフの法則により式（ε＋ρ＝１）が成立する（但し、透過率α＝０とする）。すなわち、鍋５０１の反射率ρを知ることができれば、鍋５０１の放射率εを算出できることが分かる。制御回路５０３は、温度検出手段１３１により出力された電圧を温度検出回路５０２により鍋底の温度を算出するときに、放射率算出回路２６が算出した放射率εを用いて補正した鍋底温度に基づいて加熱コイル２０９に供給する電力を好適に制御することができる。

【0033】

次に、導光筒５０８の構造について説明する。導光筒５０８は図２に示すように上面から見て略小判型の筒である。図４は図１のＣＣ断面であるため、略小判型の導光筒５０８の長手方向の断面を示している。

【0034】

前記したように導光筒５０８はコイルベース２０３と一体成形で構成の例を示している。

【0035】

導光筒５０８は、上端５０８ｃを加熱コイル２０９より上方に突き出した位置に設け、下端５０８ａはコイルベース２０３より下方に固定している赤外線センサモジュール４０７に達し、下端５０８ａと赤外線センサモジュール４０７との間に冷却風が流入するように隙間を設けている。

【0036】

また導光筒５０８は、下端５０８ａに比べ上端５０８ｃは広く開口した開口５０８ｆの筒状の形状をしている。図では上部約１／４は上端５０８ｃに向かって傾斜部５０８ｅを設けて広がり、以下は下端５０８ａまでは略垂直の寸胴部５０８ｄとなっている。

【0037】

次に、図５にトッププレート２の印刷３５と導光筒５０８について説明する。図５は図１のＢ部を示したもので、トッププレート２を透過して導光筒５０８の開口５０８ｆと赤外線センサモジュール４０７を示したものである。

【0038】

トッププレート２の上面には印刷３５により、載置部３５ａを示し、載置部３５ａの内側には、特定の一部分が印刷していない非印刷部３５ｄを配置する。そして非印刷部３５ｄは光センサ窓３１ａである。トッププレート２の下方に導光筒５０８が配置されているため、この非印刷部３５ｄを透過して示すと、トッププレート２の光センサ窓３１ａの内側に開口５０８ｆが配置される。つまり非印刷部３５ｄで示す光センサ窓３１ａの方が、導光筒５０８の開口５０８ｆより大きい面積に設けている。そしてこの開口５０８ｆの内部に反射型フォトインタラプタ２２と赤外線センサ１２が配置される。

【0039】

次に、本実施例の動作を説明する。

【0040】

図４でトッププレート２の上面に載置した鍋５０１の反射型フォトインタラプタ２２による発光と受光の説明をトッププレート２と光センサ窓３１ａと導光筒５０８の関係で説明する。反射型フォトインタラプタ２２を含む反射率検出回路１３２の動作については、上記にあるので省略する。

【0041】

ここで、反射型フォトインタラプタ２２から出た光は、導光筒５０８の開口５０８ｆからトッププレート２の下面から板厚分２ｓを通過してトッププレート２の上面へ通過して、光センサ窓３１ａである非印刷部３５ｄを通して鍋５０１の鍋底で反射する。

【0042】

光センサ窓３１ａである非印刷部３５ｄは、開口５０８ｆから上方の構成を説明すると、開口５０８ｆから上方にスキマ２ｄ離れたトッププレート２の下面から更に板厚分２ｓだけ上方に離れたトッププレート２の上面にだけ印刷３５が施してある。そして図５に示すように非印刷部３５ｄの光センサ窓３１ａは、開口５０８ｆより大きい面積で開口５０８ｆの全周に略均一に広がっている。

【0043】

それにより、トッププレート２に載置した鍋５０１の鍋底の一部は非印刷部３５ｄに対向している。その非印刷部３５ｄに対向した面積全体から、開口５０８ｆへ光が反射するものである。

【0044】

そして、赤外線発光素子２０から発光される光で、トッププレート２上の鍋５０１で反射して赤外線受光素子１９で受光し、鍋５０１の反射率を測定する。

【0045】

上記した本実施例によれば、本体１の内部が見えないガラス製のトッププレート２で、トッププレート２の下面に赤外線を遮る印刷をせず、意匠性の印刷３５を上面にだけ備えたトッププレート２で、導光筒５０８の開口より大きい面積に設けた非印刷部３５ｄで示す光センサ窓３１ａとするので、トッププレート２の上面で導光筒５０８の開口５０８ｆの上方に拡大した範囲で測定できるので、反射型フォトインタラプタ２２で赤外線を発光して受光する過程において、導光筒５０８の開口５０８ｆより大きい面積に設けた非印刷部２０ｄで示す光センサ窓３１ａから導光筒５０８の開口５０８ｆ全体に赤外線を受光して導光筒５０８の開口５０８ｆ全体で、反射率を測定するのに必要な赤外線を赤外線受光素子１９で受光するため、導光筒５０８の開口５０８ｆよりも大きい面積の鍋底の反射率を正確に測定することができる。

【0046】

また、光センサ窓３１ａを大きく設けられることで、光センサ窓３１ａと赤外線センサとの位置ズレが生じても、トッププレート２の印刷３５で遮られることを無くすことが可能となる。

【符号の説明】

【0047】

１ 本体
２ トッププレート
１２ 赤外線センサ
１９ 赤外線受光素子
２０ 赤外線発光素子
２２ 反射型フォトインタラプタ
３１ａ、３１ｃ 光センサ窓
３５ 印刷
３５ｄ、３５ｅ 非印刷部
２００ 加熱コイルユニット
４０７ 赤外線センサモジュール
５０１ 鍋
５０８ 導光筒
５０８ａ 下端
５０８ｃ 上端
５０８ｅ 傾斜部
５０８ｆ 開口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】