JP6218555B2 - 加熱調理器 - Google Patents
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Description
図1は本発明の実施形態1に係る加熱調理器の上面図である。図2は本発明の実施形態1に係る加熱調理器の構成を示すブロック図である。
本発明の実施形態1に係る加熱調理器すなわち誘導加熱調理器100は、図1のようにその本体1が、上部に開口を有する矩形状箱体に形成されている。本体1の上部開口は、前枠部31と後枠部32を有する天板ガラス2によって覆われている。図1では前枠部31と後枠部32のみとしているが、左右含めた四方を個別の枠体で囲んでもよいし、前後左右を1つの枠体として構成してもよい。天板ガラス2は、図2のように調理を行う際に上面に調理器具200を載置するものであり、結晶化ガラスによって構成され、その裏面には内部が見えないように、可視光を通さない材料を用いた塗料の塗布または印刷等が施されている。また、天板ガラス2の表面には、例えば、調理器具200を加熱する位置を示す円形の加熱部6a,6b,6cが、塗料の塗布または印刷等の方法で表示されている。なお、下方に後述の赤外線センサー12が配置される部位7a,7bには、赤外線を透過させるために塗料の塗布や印刷等が施されていない、もしくは赤外線センサーの受光に影響しないように、前記結晶化ガラスの赤外線透過帯域は透過できるような材料を用いて塗布または印刷を施すか、塗料または印刷面積を小さくするなど工夫されている。
本発明の実施形態1に係る加熱調理器は、図2のように調理器具200を加熱する誘導加熱コイル14と、誘導加熱コイル14に高周波電流を供給する高周波インバーター19とを備えている。誘導加熱コイル14は、本体1内に水平に設置されたコイルベース18の上面に設置されている。コイルベース18には、赤外線センサー12が収容されたセンサーケース23が固定されている。これによって、赤外線センサー12は、傾きなど位置ずれ、ばらつきを防ぐことができる。
また、センサーケース23は、少なくとも頂壁と側壁が非磁性材料(例えば樹脂)で構成されており、誘導加熱コイル14の駆動時に、当該センサーケース23が誘導加熱されるのを防いでいる。
透過窓15は、窓材24にて覆われている。この窓材24は、シリコンからなるフィルターとして構成されており、このフィルターに反射防止膜が施されている。つまり、反射防止膜は、シリコンを母材とするフィルターに薄膜蒸着を施したものである。また、赤外線センサー12と一体の受光部フィルターには、図3のようにバンドパスフィルター11の薄膜蒸着コーティングが施されている。
また、赤外線センサー12と一体の受光部フィルターをレンズ形状にして集光特性を持たせたり、前記受光部フィルターは平板形状で集光特性は持たないが、赤外線センサー12内部に反射鏡を備えることで集光特性を持たせるなどし、10〜30°程度の視野角を有するようにすることで、赤外線センサー12が、天板ガラス2の上に載置された調理器具200の底面からの赤外線エネルギーを精度良く検知するようにしている。
本発明の実施形態1に係る加熱調理器は、このように、予め設定された温度を検知したら、電力の供給を停止させたり、火力を下げたりすることで、調理器具200の底面を一定温度になるように制御したり、火災を未然に防ぐことができる。
なお、本発明の実施形態1に係る加熱調理器は、調理器具200の底面温度を検出するための温度検知手段として、赤外線センサー12のみで説明しているが、天板ガラス2の下面に密着するように配置された、サーミスタで構成された接触式温度センサーからなる、別の温度検知手段と併用することで、検知精度を上げる構成としてもよい。
本発明の実施形態1に係る加熱調理器は、このように、予め設定された温度を検知したら、音声出力部35より音声を出力させるように制御するので、火災を報知することができる。
本発明の実施形態1に係る加熱調理器は、このように、予め設定された温度を検知したら、表示部4に表示させるように制御するので、火災を報知することができる。
図4は光の波長に対して物体から放射されるエネルギーである分光放射輝度曲線を示すグラフである。
図4に示されているように、光の波長に対して物体から放射されるエネルギーは、温度が高いほどエネルギーは高くなり、温度が低いほどエネルギーは低くなる。
天板ガラス2に用いられる結晶化ガラスは、図5中の線Aで示されるように、0.2μm〜2.9μmの波長の光を透過し、3〜4.5μmの波長の光を透過し、4.5μmよりも長い波長、及び、0.2μmよりも短い波長の光を殆ど透過しない。
反射防止膜は、例えばMgF2やSiO2などの材質が汎用的な材料である。反射防止とは、裏を返せば、透過率を上げることである。透過率のピークをどの波長帯域に持ってくるかは、材料や膜厚により選択できる。
反射防止膜は、母材にSi(シリコン)を使用することで、汎用かつ安価な構成とすることができる。また、天板ガラス2(結晶化ガラス)の熱伝導率は小さく(1.60[W/m・K])、熱を吸収し易く、放熱し難いため、温められた結晶化ガラスが熱の放射源となり、赤外線センサー12から見ればノイズ源となるが、シリコンは熱伝導率が高い(1.49×102[W/m・K])ため、熱吸収率が小さく、天板ガラス2から放射される熱(輻射熱)の影響を受け難くすることができる。このため、下方に配置されている赤外線センサー12への天板ガラス2からの輻射影響も小さくすることができ、赤外線センサー12そのものの温度上昇を防ぐことができる。その結果、不要なノイズを防ぎ、S/N比が向上する。
これによって、図5の天板ガラス2の透過特性と各温度分光放射輝度曲線に示されているように、調理器具200の底面から放射されて、天板ガラス2を透過してくる赤外線エネルギーの高い3〜4.5μmの波長帯を高く透過させることができる。このため、検知に必要なエネルギーを効率よく検知させることができる。
これによって、図5の天板ガラス2の透過特性と各温度分光放射輝度曲線に示されているように、調理器具200の底面から放射されて、天板ガラス2を透過してくる赤外線エネルギーの高い3〜4.5μmの波長帯を他の波長帯よりも高く透過させることができ、検知するS/N比が向上する。
これによって、天板ガラス2の透過特性に対応させて、鍋底温度の赤外線エネルギーを減衰させない透過率とすることができる。
天板ガラス2からの輻射成分を取り除くためには、図5に示す天板ガラス2の透過特性で鍋底から放射する赤外線エネルギーを透過する3〜4.5μm以外の不要な帯域を透過させないようにする必要がある。そのために、3〜4.5μm付近の波長帯域のみを透過するようなバンドパスフィルター11として、薄膜蒸着コーティングを赤外線センサー12の光学フィルター部分に施す。バンドパスフィルター11は、SiO、SiO2、MgF2、ZnS、及びGeなどの材料のうち少なくとも1種類以上の材料を、光学フィルター部分に蒸着して形成された薄膜を何層にも積層して形成されるため、製造コストが高価となる。また何層にも積層するため、図7に示されているように、バンドパスフィルター11の透過特性としては、10μm以上の波長の帯域においてリーク成分(Bで囲まれる領域)が存在し易くなる。これを、3〜4.5μm以外の帯域の波長を完全に透過させないようにするには、材料、膜厚、積層の組合せを調整することで改善可能だが、製造コストはさらに高価となる。そしてリーク成分が存在する場合は、天板ガラス2の輻射の影響(ノイズ)を受け易くなり、S/N比悪化によって温度検出精度も悪化する。
図8に示されているように、反射防止膜の透過特性として、透過率のピークを3〜4.5μmの波長帯の間に持ってくることで、反射防止膜の10〜19μmの波長帯(バンドパスフィルター11のリークのある波長帯)の透過率を40%まで下げることができる。それによって、リーク成分も下げることができて、その分、天板ガラス2から放射される不要な赤外線エネルギーをカットすることができる。その結果、比較的安価に、検出したい波長の帯域は損なわれずに、検出したくない領域を減衰させることができる。
したがって、本発明の実施形態1に係る加熱調理器では、反射防止膜は、透過特性が、3〜4.5μmの波長帯の間に透過率のピークを有するものとした。
バンドパスフィルター11は、母材として天板ガラス2と同じ透過特性を有するものを用いることで、薄膜蒸着コーティングが不要となり、コストを抑えることができる。ただし、前述の通り天板ガラス2と同じ材質を用いただけでは、熱伝導率が小さく熱を吸収し易く、ノイズの要因となるが、シリコン母材の反射防止膜を別に設けることにより、天板ガラス2からの輻射の影響を受け難くすることができる。また、センサーケースに施したメッキによっても、天板ガラス2からの輻射の影響を受けにくくすることができる。
したがって、本発明の実施形態1に係る加熱調理器では、バンドパスフィルター11は、天板ガラス2と同じ透過特性を有するものとした。
したがって、本発明の実施形態1に係る加熱調理器では、バンドパスフィルター11は、透過特性が、3〜4.5μmの波長帯の間に透過率のピークを有するものとした。
窓材24は、シリコンを母材とするフィルターに反射防止膜(薄膜蒸着)41を施したものであるが、図11(a)のようにフィルターの片面に反射防止膜(薄膜蒸着)41を単層で施すことによって、薄膜蒸着の工程を簡素化でき、コスト低減が図れる。
図12に示されているように、反射防止膜が施された窓材24は、透過窓15の上に配置され、調理器具200の底面から放射される赤外線を赤外線センサー12が受光する光路上に開口部を有する樹脂カバー43で上方から透過窓15に押し付けられて固定されている。
図13に示されているように、窓材24は、透過窓15の下に配置され、開口部を有する樹脂カバー43で裏面側から透過窓15に押し付けられて固定されている。
図14に示されているように、窓材24は、透過窓15の上に配置され、開口部を有する防磁板44で上方から透過窓15に押し付けられて固定されている。
図15に示されているように、窓材24は、透過窓15の上に配置され、赤外線センサー12の視野外となる透過窓15の縁に、接着剤(または両面テープ)45にて固定されている。
図16に示されているように、窓材24は、透過窓15の下に配置され、赤外線センサー12の視野外となる透過窓15の縁に、接着剤(または両面テープ)45にて固定されている。
図17に示されているように、窓材24は、透過窓15の上に配置され、赤外線センサー12の視野外となる透過窓15の縁に設けた爪46,47に係合し、固定されている。
図18に示されているように、窓材24は、透過窓15の下に配置され、赤外線センサー12の視野外となる透過窓15の縁に設けた爪46,47に係合し、固定されている。
図19に示されているように、ここでは、センサーケース23Aの周壁をその端面が天板ガラス2方向へ当接するまで延出させて筒状の延長された遮蔽壁23aを形成し、この筒状の延長された遮蔽壁23aの途中に窓材24Aを配置したものである。
なお、図19では天板ガラス2へ当接した図として説明したが、当接しなくても筒状に形成されていて、その筒の途中に窓材24Aが配置されていても良い。
図20は本発明の実施形態2に係る加熱調理器の構成を示すブロック図である。
本発明の実施形態2に係る加熱調理器すなわちガスバーナー式加熱調理器100Aは、前述の図2の誘導加熱調理器100とは、加熱部の構成が異なっている。
図10に示されているように、可燃物が空気中で酸化燃焼するときに発生する炎からの放射線の中で、有機物の酸化燃焼に特有のスペクトルとして、酸化の際に発生する炭酸ガスより発せられる4.3μm付近にピークを有する赤外線が知られている。この4.3μm付近の赤外線を検出することにより、殆ど全ての火災を検出することができる。
したがって、本発明の実施形態2に係る加熱調理器では、反射防止膜として、透過特性におけるピークの波長が4.3μmであるものとした。
本発明の実施形態2に係る加熱調理器は、このように、予め設定された出力を検知したら、ガスの供給を停止し、加熱を停止させるので、火災を未然に防ぐことができる。
本発明の実施形態2に係る加熱調理器は、このように、予め設定された出力を検知したら、音声出力部35より音声を出力させるように制御するので、火災を報知することができる。また、加熱を停止したことを報知することもできる。
本発明の実施形態2に係る加熱調理器は、このように、予め設定された出力を検知したら、表示部4に表示させるように制御するので、火災を報知することができる。また、加熱を停止したことを報知することもできる。
なお、本発明の実施形態2に係る加熱調理器は、炎検知手段53として赤外線センサー12の出力が、予め設定された出力に達したかどうかで、ガスの供給を停止するかどうかの判断を行なうと説明しているが、調理器具200の下面に密着するように配置された、サーミスタで構成された接触式温度センサーからなる、温度検知手段と併用することで、検知精度を上げる構成としてもよい。
Claims (2)
- 調理器具を載置する天板ガラスと、
前記調理器具を加熱する加熱部と、
前記天板ガラスの下に配置されて前記調理器具の底面から放射される赤外線エネルギーを検知する赤外線センサーと、
前記調理器具の底面からの赤外線を透過させる閉塞された透過窓を有し、前記赤外線センサーが収容されたセンサーケースと、
を備え、
前記赤外線センサーが受光する赤外線の光路上には、反射防止膜とバンドパスフィルターとを備え、
前記反射防止膜及び前記バンドパスフィルターは、シリコンを母材とするフィルターに薄膜蒸着を施したものであり、
前記センサーケースと前記透過窓とは、熱的に接触し、
前記反射防止膜は、SiO 2 、又は、MgF 2 のいずれかの材料を蒸着したものであり、
前記バンドパスフィルターは、SiO、SiO 2 、MgF 2 、ZnS、及び、Geのいずれか1種類以上の材料を多層蒸着したものであり、
前記反射防止膜及び前記バンドパスフィルターは、透過特性として、3〜4.5μmの波長帯の間に透過率のピークを有し、
前記透過窓は、光軸上から見て前記バンドパスフィルターよりも面積が大きく、
前記センサーケースの前記天板ガラスに対向する面は、メッキを施されたことを特徴とする加熱調理器。 - 前記センサーケースの少なくとも一部に、非磁性材料を用いたことを特徴とする請求項1に記載の加熱調理器。
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