JP2003243149A - 高周波加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価でしかも小さな外形サイズで２次元熱画
像を得ることができる温度検出手段を備えた高周波加熱
装置を提供すること。 【解決手段】 温度検出手段１１は基板１６上に形成さ
れた複数のサーモバイル素子２１と、少なくとも前記素
子２１からの信号を増幅する集積回路１７とで構成さ
れ、前記素子の基板１６と集積回路１７とを金属ケース
１８内に封止して構成することにより温度検出手段１１
の駆動機構を設けることなく２次元熱画像が得られる。
従って、安価で構成でき、しかも非常にコンパクトに実
現することが出来、高周波加熱装置の外形を小さくでき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、食品などの被加熱
物を加熱する高周波加熱装置に関し、被加熱物の温度を
検知して被加熱物を効率的に加熱し、加熱分布の均一化
をはかり、また調理の自動化に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８に示すように従来の高周波加熱装置
は、（例えば、特許文献１参照）食品２を収納する加熱
室１と前記加熱室１内の食品２を調理する調理手段と、
非接触で前記加熱室１に設けた開孔３を介して食品２の
温度を検出する食品温度検出手段４と、前記食品温度検
出手段４の温度検出位置を変更する検出位置駆動手段５
と、前記開孔３を塞ぐ閉塞手段６と前記食品温度検出手
段４が非能動時に前記閉塞手段６を能動状態とする制御
手段とを備え、前記検出位置駆動手段５により前記閉塞
手段６を駆動する構成としているので、食品温度検出手
段４が食品を横切る複数箇所の温度情報を同時並列に測
定し、検出位置駆動手段５が食品２を横切るよう食品温
度検出手段４を移動させ往復走査をし、さらに回転台７
が１回転ないし半回転する毎に食品、皿、回転台などの
表面温度分布が２次元熱画像情報として得られる。食品
温度検出手段４で得られた２次元熱画像のうち加熱調理
によって著しく温度上昇する部分を食品部分とみなし、
抽出された食品の温度ムラ状態や食品平均温度などを判
定し、時々刻々と変化する食品の温度状態に応じて調理
手段の出力を調節することで出来映えにバラツキのない
自動調理ができるとともに、食品温度検出手段４が非能
動状態の時は検出位置駆動手段５が閉塞手段６を駆動し
て、食品庫の開孔３を塞ぐため食品から発生する蒸気や
飛沫から食品温度検出手段４を保護するように作用す
る。

【０００３】

【特許文献１】特開平６−１９３８８３号公報

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、食品温度検出手段４の温度検出位置を変更
する検出位置駆動手段５が必要となる。この構成では食
品２の表面温度分布が２次元熱画像として得られるが、
食品の加熱ムラを判定しようとすると、回転台３の回転
に正確に同期させて、食品温度検出手段４の検出位置を
駆動させなければならないため、高精度な機構が必要と
なり高価になるという課題がある。また、検出位置駆動
手段５が必要であり、さらに食品温度検出手段４の位置
の変更を妨げないように空間を設ける必要があり、２次
元熱画像を得るために高周波加熱装置の外形寸法が大き
くなるという課題もある。また、２次元熱画像を得るこ
とにより食品の加熱ムラがあることが判定できても、加
熱ムラを能動的に変える手段をもたないため、改善する
ことができないという課題がある。

【０００５】本発明は上記課題を解決するもので、安価
でしかも小さな外形サイズで２次元熱画像を得るととも
に、加熱ムラも改善できる高周波加熱装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、被加熱物を収納する加熱室と、加熱室に高
周波電波を供給する高周波発生装置と、基板上に形成さ
れた複数のサーモバイル素子と少なくとも前記素子から
の信号を増幅する集積回路で構成された前記被加熱物の
複数箇所の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検
出手段によって検出した温度に基づき前記高周波発生装
置を制御する制御手段とを備え、前記素子の基板と集積
回路とを金属ケース内に封止して構成することにより温
度検出手段を駆動する機構を設けることなく２次元熱画
像が得られる。従って、安価で構成でき、しかも非常に
コンパクトに実現することが出来、高周波加熱装置の外
形を小さくできる。

【０００７】

【発明の実施の形態】請求項１の発明は、被加熱物を収
納する加熱室と、加熱室に高周波電波を供給する高周波
発生装置と、基板上に形成された複数のサーモバイル素
子と少なくとも前記素子からの信号を増幅する集積回路
で構成された前記被加熱物の複数箇所の温度を検出する
温度検出手段と、前記温度検出手段によって検出した温
度に基づき前記高周波発生装置を制御する制御手段と、
加熱室内の電磁波分布を変更する電磁波分布変更手段
と、温度検出手段によって検出した温度に基づき高周波
発生装置及び前記電磁波変更手段を制御する制御手段と
を備え、前記温度検出手段は、前記素子の基板と集積回
路とを金属ケース内に封止し、かつ前記被加熱物である
食品の全体が視野に入るようレンズの仕様、及び取付位
置が決められ、かつ前記サーモバイル素子の基板上にサ
ーモバイル素子複数が２次元に配列され、前記サーモバ
イル素子からの信号が温度に変換され、温度変化などか
ら食品温度が２次元熱画像として把握出来るようにし、
前記制御手段は、前記食品の２次元熱画像をもとに温度
の高い部分の電界を弱め温度の低い部分の電界を強める
ように前記高周波発生装置と前記電磁波変更手段を制御
するようにしたものである。

【０００８】これにより、温度検出手段の駆動機構が不
要になり高周波加熱装置を安価で、コンパクトに構成で
きる。

【０００９】また、レンズとサーモバイル素子の位置関
係が精度良く決められ、しかもレンズとサーモバイル素
子を収納する金属ケースが一体に構成されているため、
レンズとサーモバイル素子の温度差が少なく周囲温度の
変化の影響を受けにくい。

【００１０】また、加熱ムラが発生しても、温度検出手
段からの２次元熱画像に基づき電磁波分布変更手段をフ
ィードバック制御できるため、より均一な加熱を実現す
ることが出来る。

【００１１】また、請求項２の発明は請求項１の発明に
加えて、各サーモバイル素子の増幅された信号は金属ケ
ースに設けられた１本の出力端子から時系列的に出力さ
れるものである。

【００１２】これにより、サーモバイル素子の数に関わ
らず信号出力用の端子の数は１本でよいため、サーモバ
イル素子の数が多い場合でも温度検出素子の外形をコン
パクトに実現できる。

【００１３】また、請求項３の発明は請求項１または２
の発明に加えて、集積回路が複数のサーモバイル素子か
らの信号を増幅しデジタル値に変換するものである。

【００１４】これにより、温度検出手段と制御手段を接
続する信号線に高周波電波によるノイズが重畳しても影
響をうけにくく、正確に温度信号を伝えることが出来
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００１６】（実施例１）図１は本発明の実施例１の高
周波加熱装置のブロック図である。また、図２は同高周
波加熱装置の温度検出手段の拡大断面図である。図３は
同高周波加熱装置の温度検出手段のサーモバイル素子の
基板の斜視図である。図４は同高周波加熱装置の温度検
出手段の増幅器を含む集積回路基板のブロック図であ
る。図５は同高周波加熱装置の温度検出手段の動作を示
すタイミングチャートである。尚、従来例と同一部分に
は同一番号を付与して詳細な説明を省略する。

【００１７】図１において、１は被加熱物である食品２
を収納する加熱室である。加熱室１の上面にはマグネト
ロンなどで構成した、高周波発生装置８が結合されてい
る。加熱室１の側壁には食品２から発する赤外線を導く
ガイド９が設けられ、先端には赤外線を通過させる開孔
１０が設けられている。温度検出手段１１は前記開孔１
０に対向して設けられ、ほぼ食品２の全体が視野に入る
ようレンズの仕様、及び取付位置が決められている。温
度検出手段１１は温度検出制御手段１２からの制御信号
に基づいて制御される。温度検出手段１１の出力はＡ／
Ｄ変換部１３によりデジタル値に変換され判定手段１４
により食品温度が判定され２次元熱画像が得られる。制
御手段１５は判定手段１４の出力に基づいて食品２が所
定の温度になるように高周波発生装置８を制御する。

【００１８】図２に温度検出手段１１の拡大断面図を示
す。１６はサーモバイル素子の基板である。１７はサー
モバイル素子の基板１６からの信号を増幅及び制御する
集積回路である。前記サーモバイル素子の基板１６と集
積回路１７は金属ケース１８で封止されている。金属ケ
ース１８にはサーモバイル素子の基板１６に対向するす
る部分には開孔が設けられており、レンズ１９が取り付
けられている。レンズ１９はシリコン、ポリエチレンな
ど赤外線を透過する材質で構成される。金属ケース１８
の下面には集積回路に接続された端子２０が設けられて
いる。端子２０は電源供給、信号出力、制御信号入力用
などから構成されている。

【００１９】図３はサーモバイル素子の基板１６の斜視
図を示す。サーモバイル素子の基板１６上にサーモバイ
ル素子２１複数が２次元に配列されている。ここでは縦
４列横４列の配列のものを図示しているが、これに限定
されるものではなく、用途に適した配列を選べばよい。

【００２０】図４は温度検出手段１１の構成を示すブロ
ック図である。各サーモバイル素子２１はセンサ選択器
２２によって選択される。センサ選択器２２で選択され
たセンサの出力は増幅器２３によって増幅される。サー
モバイル素子の基板１６の近傍にはサーモバイル素子２
１自身の温度を検知するセンサ温度検知器２４が設けら
れ、サーモバイル素子２１の温度を検知できる。センサ
温度検知器２４はサーミスタなどで構成され、抵抗分割
により電圧に変換される。なお、センサ温度検知器２４
は集積回路などを用いた温度検知器などでも実現でき
る。出力制御器２５はサーモバイル素子２１の信号を出
力するか、センサ温度検知器２４の信号を出力するかを
制御し出力端子２６に出力する。信号制御器２７はリセ
ット端子２８からの入力信号に基づきセンサ選択器２２
及び、出力制御器２５を制御する。

【００２１】次に本発明の動作について説明する。操作
部２９によりメニューの選択、加熱の開始などが入力さ
れ制御手段１５はその入力内容に基づいて高周波発生装
置８を制御する。加熱の開始が入力されると制御手段１
５は高周波発生装置８を駆動し加熱室１内に高周波電波
を供給し食品２を加熱する。それと同時に温度検出制御
手段１２に温度検知開始信号を送る。温度検出制御手段
１２は温度検出手段１１に所定の時間間隔で温度検知動
作を指示する。温度検出手段１１は食品２から放射され
る赤外線をレンズ１９によりサーモバイル素子の基板１
６上に集光する。各サーモバイル素子２１は受光した赤
外線エネルギーを電圧に変換する。温度検出手段１１の
信号制御器２７はセンサ選択器２２に、各サーモバイル
素子２１の信号が順次出力されるように制御信号を出力
する。各サーモバイル素子２１から出力された信号は増
幅器２３で増幅される。一方、温度検知器２４はサーモ
バイル素子２１の温度を検出する。信号制御器２７は出
力制御器２５を制御しサーモバイル素子２１の信号を出
力するか、センサ温度検知器２４からの信号を出力す
る。

【００２２】図５に温度検出手段１１の動作を表すタイ
ミングチャートを示す。入力端子２８にリセット信号が
入力されると、温度検知を開始し出力端子２６から、セ
ンサ温度検知器２４の信号であるＶｔが出力され、続け
て各サーモバイル素子２１の信号Ｐ１、Ｐ２・・・Ｐ１
６が出力される。出力端子２６からの出力は、Ａ／Ｄ変
換部１３でデジタル値に変換される。さらに、デジタル
値に変換された信号は判定手段１４において、（数１）
により食品の温度に変換される。

【００２３】

【数１】

【００２４】全てのサーモバイル素子２１からの信号が
温度に変換され、温度変化などから食品温度が２次元熱
画像として把握出来ることになる。この２次元熱画像の
情報は制御手段１５に入力され、所定の温度になるよう
に出力を調整する。２次元熱画像で温度の高低が検出さ
れたときは、出力を弱めるか、停止して温度の均一化を
図るなどの制御をおこなう。

【００２５】このような構成により、温度検出手段１１
の駆動機構が不要になり高周波加熱装置を安価で、コン
パクトに構成できる。、しかもレンズ１９とサーモバイ
ル素子２１を収納する金属ケース１８が一体に構成され
ているため、レンズ１９とサーモバイル素子２１の位置
関係が精度良く決められ、また、レンズ１９とサーモバ
イル素子２１の温度差が少なく周囲温度の変化の影響を
受けにくい。また、サーモバイル素子２１の数に関わら
ず信号出力用の端子の数は１本でよいため、サーモバイ
ル素子２１の数が多い場合でも温度検出素子の外形をコ
ンパクトに実現できる。

【００２６】（実施例２）図６は本発明の実施例２の加
熱装置の温度検出手段の構成を示すブロック図である。
尚、実施例１と同一部分には同一番号を付与して詳細な
説明を省略する。

【００２７】Ａ／Ｄ変換器３０を温度検出手段１１の集
積回路１７内に構成し、サーモバイル素子２１及びセン
サ温度検知器２４の信号をデジタル値で出力する構成と
した。このような構成により、温度検出手段１１と制御
手段１５を接続する信号線に高周波電波によるノイズが
重畳しても影響をうけにくく、正確に温度信号を伝える
ことが出来る。

【００２８】（実施例３）図７は本発明の実施例３の加
熱装置の構成を示すブロック図である。尚、実施例１と
同一部分には同一番号を付与して詳細な説明を省略す
る。

【００２９】図７において、１は食品２を収納する加熱
室である。加熱室１の上面にはマグネトロンなどで構成
した、２個の高周波発生装置８ａ、８ｂが結合されてお
りモータ３０ａ、３０ｂにより駆動されるアンテナ３１
ａ、３１ｂにより加熱室１内に高周波電波が供給され
る。そしてモータ３０ａ、アンテナ３１ａ及びモータ３
０ｂ、アンテナ３１ｂはそれぞれ電磁波分布変更手段を
構成している。また各アンテナ３１ａ、３１ｂの下部の
電界が強くなるように構成されている。加熱室１の側壁
には食品２から発する赤外線を導くガイド９が設けら
れ、先端には赤外線を通過させる開孔１０が設けられて
いる。温度検出手段１１は前記開孔１０に対向して設け
られ、ほぼ食品２の全体が視野に入るようレンズの仕
様、及び取付位置が決められている。温度検出手段１１
は温度検出制御手段１２からの制御信号に基づいて制御
される。温度検出手段１１の出力はＡ／Ｄ変換部１３に
よりデジタル値に変換され判定手段１４により食品温度
が判定され２次元熱画像が得られる。制御手段１５は判
定手段１４の出力に基づいて食品２が所定の温度になる
ように高周波発生装置８ａ、８ｂを制御する。また、高
周波発生装置８ａ、８ｂのどちらか一方に通電したり、
アンテナ３１ａ、３１ｂの位置を調整することにより加
熱室１内の電磁波分布を制御する。

【００３０】次に本発明の動作について説明する。操作
部２９によりメニューの選択、加熱の開始などが入力さ
れ制御手段１５はその入力内容に基づいて高周波発生装
置８ａ、８ｂを制御する。加熱の開始が入力されると制
御手段１５は高周波発生装置８ａ、８ｂを駆動し加熱室
１内に高周波電波を供給し食品２を加熱する。同時にア
ンテナ３１ａ、３１ｂを駆動し均一な電磁波分布とす
る。それと同時に温度検出制御手段１２に温度検知開始
信号を送る。温度検出制御手段１２は温度検出手段１１
に所定の時間間隔で温度検知動作を指示する。温度検出
手段１１は食品２から放射される赤外線をレンズ１９に
よりサーモバイル素子の基板１６上に集光する。各サー
モバイル素子２１は受光した赤外線エネルギーを電圧に
変換する。

【００３１】これにより実施例１でも説明したように、
食品２の温度上昇が２次元熱画像として得られる。一般
に、カレーライスのように塩分が含まれた液体に近いカ
レーとご飯とを同時に加熱したときご飯の方がより温度
上昇がはやい。従って、均一な電磁波分布の高周波電波
を供給しても、カレーとご飯では異なった温度で仕上が
る。そこで、本発明の実施例３では、食品の２次元熱画
像をもとに、温度の高い部分、低い部分を見つけて、温
度の高い部分の電界を弱め、温度の低い部分の電界を強
めるように高周波発生装置８ａ、８ｂ、アンテナ３１
ａ、３１ｂを制御する。すなわち図７で食品の左側の温
度が低いときは高周波発生装置８ａのみを駆動しさら
に、アンテナ３１ａを食品２の温度の低い部分の上で停
止させ、温度の低い部分を集中的に加熱し食品２全体が
均一な仕上がりになるように動作する。

【００３２】このように、食品２の２次元熱画像を得
て、その情報をもとに電磁波分布を制御することによ
り、均一な温度分布の仕上がりを実現することが出来
る。

【００３３】一方、２つの食品２を同時に加熱したとき
加熱室１内の食品２を置く位置により異なる仕上がり温
度になるように温度設定すれば、食品を異なる温度で加
熱を完了させることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
温度検出手段を駆動する機構を設けることなく２次元熱
画像が得られる。従って、安価で構成でき、しかも非常
にコンパクトに実現することが出来、高周波加熱装置の
外形を小さくできる。

【００３５】また、レンズとサーモバイル素子の温度差
が少なく周囲温度の変化の影響を受けにくい高周波加熱
装置が実現できる。

【００３６】また、加熱のムラを検出でき、さらに均一
な加熱が得られるように分布を変更することが出来るた
め、加熱性能を向上させることが出来る。

【００３７】また、請求項２の発明によれば、サーモバ
イル素子の数が多い場合でも温度検出素子の外径をコン
パクトに実現できる。

【００３８】また、請求項３の発明によれば、信号線に
高周波電波によるノイズが重畳しても影響を受けにく
く、正確に温度信号を伝えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の高周波加熱装置のブロック
図

【図２】同高周波加熱装置の温度検出手段の拡大断面図

【図３】同高周波加熱装置の温度検出手段のサーモバイ
ル素子の基板の斜視図

【図４】同高周波加熱装置の温度検出手段の増幅器を含
む集積回路基板のブロック図

【図５】同高周波過熱装置の温度検出手段の動作を示す
タイミングチャート

【図６】本発明の実施例２の高周波加熱装置の温度検出
手段の構成を示すブロック図

【図７】本発明の実施例３の高周波加熱装置の構成を示
すブロック図

【図８】従来の高周波加熱装置のブロック図

【符号の説明】

１ 加熱室 ２ 食品（被加熱物） ８、８ａ、８ｂ 高周波発生装置 １１ 温度検出手段 １５ 制御手段 １６ サーモバイル素子の基板 １７ 集積回路 １８ 金属ケース １９ レンズ ２１ サーモバイル素子 ２６ 出力端子 ３０ Ａ／Ｄ変換器 ３０ａ モータ（電磁波分布変更手段） ３０ｂ モータ（電磁波分布変更手段） ３１ａ アンテナ（電磁波分布変更手段） ３１ｂ アンテナ（電磁波分布変更手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 信江 等隆 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 福本 明美 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3K086 AA01 CA04 CB04 CC02 CC20 CD11 DA02 FA06 FA08 3K090 AA01 AB02 DA01 3L086 AA01 BA08 CB16 CC13 DA05 DA19

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加熱物を収納する加熱室と、加熱室に
   高周波電波を供給する高周波発生装置と、基板上に形成
   された複数のサーモバイル素子と少なくとも前記素子か
   らの信号を増幅する集積回路で構成された前記被加熱物
   の複数箇所の温度を検出する温度検出手段と、前記温度
   検出手段によって検出した温度に基づき前記高周波発生
   装置を制御する制御手段と、加熱室内の電磁波分布を変
   更する電磁波分布変更手段と、温度検出手段によって検
   出した温度に基づき高周波発生装置及び前記電磁波変更
   手段を制御する制御手段とを備え、前記温度検出手段
   は、前記素子の基板と集積回路とを金属ケース内に封止
   し、かつ前記被加熱物である食品の全体が視野に入るよ
   うレンズの仕様、及び取付位置が決められ、かつ前記サ
   ーモバイル素子の基板上にサーモバイル素子複数が２次
   元に配列され、前記サーモバイル素子からの信号が温度
   に変換され、温度変化などから食品温度が２次元熱画像
   として把握出来るようにし、前記制御手段は、前記食品
   の２次元熱画像をもとに温度の高い部分の電界を弱め温
   度の低い部分の電界を強めるように前記高周波発生装置
   と前記電磁波変更手段を制御する高周波加熱装置。
2. 【請求項２】 各サーモバイル素子の増幅された信号は
   金属ケースに設けられた１本の出力端子から時系列的に
   出力される請求項１に記載の高周波加熱装置。
3. 【請求項３】 集積回路は複数のサーモバイル素子から
   の信号を増幅しデジタル値に変換する請求項１または２
   に記載の高周波加熱装置。