JP2010175178A

JP2010175178A - 高周波加熱調理器における回転アンテナ回転検出装置

Info

Publication number: JP2010175178A
Application number: JP2009019714A
Authority: JP
Inventors: Seishi Kanbara; 誠士神原; Tatsuhiko Nakamura; 達彦中村; Kenji Kimura; 賢司木村; Seiichi Hirano; 平野　　誠一
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2010-08-12
Anticipated expiration: 2029-01-30
Also published as: JP5107947B2

Abstract

【課題】検知光を回転アンテナに導入する導光孔の孔面や当該導光孔の周囲並びに近傍面の反射を緩和させることにより、回転アンテナの回転の検出精度を高めた高周波加熱調理器における回転アンテナ回転検出装置を提供する。
【解決手段】回転アンテナ回転検出装置は、導波管８の外部に設けられたフォトインタラプター３０と、導波管８内に配置され加熱室内に照射されるマイクロ波を攪乱する回転アンテナ２２と、導波管８の壁部において、フォトインタラプター３０の発光素子３１から発生された検知光３３と回転アンテナ２２から受光素子３２に至る反射光３４が通過する導光孔２５とを備え、回転アンテナ２２からの反射光の強度変化に基づいて回転アンテナ２２の回転を検出する。導光孔２５の孔内面３５及びその周囲並びに近傍面３６には検知光３３をその波長帯で吸収する皮膜３７が形成されており、受光素子３２へ雑音信号となって入射される反射率を抑制する。
【選択図】図３

Description

この発明は、高周波発生装置において発生されたマイクロ波のような高周波を加熱室に導く導波管内に配設された均一加熱手段としての回転アンテナが実際に回転しているか否かを検出する高周波加熱調理器における回転アンテナ回転検出装置に関する。

従来、高周波加熱調理器においては、マグネトロンのような高周波発生装置から発生されたマイクロ波が導波管を経て加熱室内に照射され、加熱室内に載置された加熱物（食品や飲料）がマイクロ波の照射を受けて加熱されて調理される。導波管から加熱室内に照射されるマイクロ波は、加熱室壁面が金属板で構成されているため定在波を形成することから、加熱室内の位置によって経常的なマイクロ波強度不均一が発生し、そのままでは加熱物には加熱ムラが発生し、好ましくない。

そこで、こうした加熱ムラを解消すべく、従来、ターンテーブルのような均一加熱機構が採用されている。加熱室内に回転配置したターンテーブルに加熱物を載置しておき、電子レンジを作動中、即ち、マイクロ波を照射している間は、ターンテーブルをそれに載置した加熱物と一緒に回転させて、加熱室内の位置によってマイクロ波の強度ムラがあっても加熱物に加熱ムラが生じないようにしている。

ターンテーブルの採用が困難なタイプに加熱調理器、例えば、引出し型の加熱調理器においては、均一加熱機構として、導波管から加熱室内にマイクロ波を照射するアンテナを回転させる回転アンテナを採用したものがある。回転アンテナは、金属製の羽根から構成されており、加熱室の外側に設けられたモーターの回転軸の先端に取り付けられており、導波管の内部に配設されている。回転アンテナは電波の照射に指向性を持つが、これを回転させることによって、加熱室内に照射するマイクロ波を散乱させ、加熱物が静止していても加熱物に加熱ムラが生じないようにしている。

しかしながら、回転アンテナは、加熱室の天井壁に設けられるため、加熱調理器の運転中には、加熱室内にはマイクロ波が照射されており、開閉扉を開けて正しく回転しているか否かを目視によって確認することができない。したがって、マイクロ波攪乱用の回転アンテナについては、導波管の壁部にマイクロ波が漏れ通らないような小さい孔（φ６程度）を開けて、検知光とその反射光を通し、回転アンテナに反射した反射光を検出することで、回転アンテナが回転しているか否かを判定している。即ち、回転アンテナを収納した空間の外部にフォトインタラプターを設置し、フォトインタラプターの発光素子から隔壁となるキャビティ壁面の導光孔を通じて回転アンテナに検知光を照射し、回転アンテナからの反射光を導光孔から外部に反射させてフォトインタラプターの受光素子に受光させ、回転アンテナの回転変位による光量の変動をフォトインタラプターにより検出する構造が提案されている。

均一加熱機構の別種の形態として、マイクロ波の照射経路に不規則な外形を有する回転体であるスターラーを備え、加熱室内の電界を攪拌する電子レンジがある。この電子レンジにおいて、スターラーが停止すると、均一加熱ができない問題があるが、スターラーは、使用者の目に触れにくい部位に配置されるので、使用者が、回転停止に気づかず、食品の加熱ムラに不満をもちながら電子レンジの本来の動作と誤解して引き続き使用し続ける可能性があるので、好ましくない。そこで、スターラーが停止することに応じて電子レンジを停止させることが提案されている（特許文献１）。

スターラーの停止は、スターラーの回転軸を上部に延長し、その回転軸をロータとして設けられた発電機、スターラーのカバーの壁面に設けられた受光素子、加熱室内部を照らす運転中の照明を回転するスターラーが反射する光の強弱を検出する受光素子、あるいは加熱室の壁面の適当な部分に設けられ加熱室内の電界を検出する電界センサ、等の手段によって検出されている。

上記のように、回転アンテナないしはスターラーの回転を検出する手段として、種々の方式が提案されている。然しながら、光学的検出手段には、食品ガスの付着、結露、蒸気進入の影響等の信頼性に対する課題があり、また、光学経路からの電波漏洩防止等の電波遮蔽技術を要することから、簡明かつ低コストの検出手段は実用化されるに至っていない。また、導波管内のマイクロ波を検出することによって、マグネトロンの作動状態を点検する点検装置を備えた電子レンジが提案されている（特許文献２）。

上記したように、回転アンテナの回転変位により電波撹乱させる均一加熱機構にあっては、回転アンテナの回転変位の有無を検知し、加熱制御することは重要な機能である。回転アンテナの回転変位を、反射光を利用してフォトインタラプターで検知する構造においては、導光孔の形状は、電波漏洩防止及び蒸気進入防止の観点から決定されるため、大形化と短縮が極めて困難であり、むしろ、小径化と絞り部延伸を必要としている。

類似した機能を有するＣＤプレイヤー等の光学ピックアップと異なり、フォトインタラプターからの検知光は、緩やかな指向性を有する通常の照射光であり、フォトインタラプターと導光孔の相対位置には組み立て上のバラつきによる変動があるため、フォトインタラプターからの検知光の一部が、圏外である導光孔の孔内面及び前記導光孔の周囲並びに近傍面に照射されるのを防止することは極めて困難である。このような圏外への照射光の一部が圏外部で反射し、逆行して受光素子に入射して雑音信号となりノイズフロアを高めることから、アンテナの回転変位により変動する正規信号の弁別が困難となる。

以上のような均一加熱機構は、電子レンジの必須機構であるとともに、設計上の選択肢であるが、ターンテーブルは、均一加熱性能が最も優れているが、加熱室底面の清掃性、あるいは、矩形非加熱物の対角線寸法の制約の点では他の機構に及ばないと評価され、電子レンジ全般として、回転アンテナ機構の占有比が高まっている。

特開平０６−２０３９５１号公報特開２００１−５２８５１号公報

高周波加熱調理器で加熱物の均一加熱のためにマイクロ波の攪乱をする回転アンテナの回転変位を、当該回転アンテナからの反射光の強度変化により検出する回転アンテナ検出装置において、検知光を回転アンテナに導入する導光孔の孔面や周囲並びに近傍面の反射を緩和させて雑音信号となって受光素子に入射するのを抑制する点で解決すべき課題がある。

この発明の目的は、検知光を回転アンテナに導入する導光孔の孔面や周囲並びに近傍面の反射を緩和させて雑音信号となって受光素子に入射するのを抑制することで、回転アンテナの回転の検出精度を高めた高周波加熱調理器における回転アンテナ回転検出装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明による高周波加熱調理器における回転アンテナ回転検出装置は、導波管の外部に設けられたフォトインタラプターと、導波管内に配置され前記加熱室内に照射されるマイクロ波を攪乱する回転アンテナと、前記導波管の壁部において、前記フォトインタラプターの発光素子から発生された検知光と前記回転アンテナから反射されて前記フォトインタラプターの受光素子に至る反射光とが通過する導光経路上に形成された導光孔とを備え、前記回転アンテナからの反射光の強度変化に基づいて前記回転アンテナの回転を検出する高周波加熱調理器における回転アンテナ回転検出装置において、前記導光孔の孔内面及び前記導光孔の周囲並びに近傍面に前記検知光の中心となる波長を含む波長帯で入射光を吸収する皮膜が形成されていることを特徴とする。

前記皮膜は、暗色系の塗料を塗布することによって形成することができる。周囲部を黒色塗装又は表面粗化処理することにより反射能（Ａｌｂｅｄｏ）を低下させ、導光孔とその周囲からの反射光を抑制するので、回転検出部への入射光のノイズフロアを低下させ、反射光の強度変化の検出精度を高めることができる。その結果、回転アンテナ回転検出装置の信頼性を向上させることができる。

また、この発明による高周波加熱調理器における回転アンテナ回転検出装置は、導波管の外部に設けられたフォトインタラプターと、導波管内に配置され前記加熱室内に照射されるマイクロ波を攪乱する回転アンテナと、前記導波管の壁部において、前記フォトインタラプターの発光素子から発生された検知光と前記回転アンテナから反射されて前記フォトインタラプターの受光素子に至る反射光とを通過する導光経路上に形成された導光孔とを備え、前記回転アンテナからの反射光の強度変化に基づいて前記回転アンテナの回転を検出する高周波加熱調理器における回転アンテナ回転検出装置において、前記導光孔の孔内面及び前記導光孔の周囲並びに近傍面が前記検知光の中心となる波長を含む波長帯で入射光を乱反射する粗面に形成されていることを特徴とする。
前記粗面は、前記中心となる波長の略１／４の外径を有する複数の長円形状の凹面を化学処理又は機械プレスによって配設することによって形成することができる。

この高周波加熱調理器における回転アンテナ回転検出装置において、導波管には、一端側で前記導光孔に嵌合接続するとともに他端側で前記フォトインタラプターが装着されており内部に前記導光経路を定める導光ケースが設けられており、前記導光ケースには、前記導光経路の途上に反射鏡が設けられており、前記反射鏡には当該反射鏡を水の沸点近傍の温度に維持する発熱素子を設けることができる。

この発明である高周波加熱調理器における回転アンテナ回転検出装置は、上記のように構成されているので、従来、フォトインタラプターの受光素子に対する雑音信号となっていた周辺部からの反射光が低減され、雑音信号のレベルが低下し、回転アンテナの回転変位を検知する信頼性が高まる。また、フォトインタラプターの取付け時の角度、位置のばらつき、発光特性のばらつき等によって、照射される検知光の光束が偏倚、拡散することがあるが、雑音信号のレベルが低下するので、回転アンテナの回転変位を検知する信頼性を高めることができる。

この発明による高周波加熱調理器を引出し型電子レンジとしたときの、引出し体を引き出した状態で示す側面断面図。図１に示す引出し型電子レンジを引出し体の収納状態で示す側面断面図。この発明による高周波加熱調理器における回転アンテナ回転検出装置の概略を示した説明図。この発明による高周波加熱調理器における屈曲した導光経路を有する回転アンテナ回転検出装置の概略を示した説明図。

以下、図面を参照して、この発明による高周波加熱調理器における回転アンテナ回転検出装置の実施例を説明する。図１は、高周波加熱調理器を引出し型電子レンジとしたときの、引出し体を引き出した状態で示す側面断面図である。図２は、図１に示す引出し型電子レンジを引出し体の収納状態で示す側面断面図である。

図１及び図２に示すように、引出し型電子レンジ１は、内部にマイクロ波が照射される加熱室３が設けられている電子レンジ本体２と、加熱室３内に収納されている状態（図２に示す状態）から電子レンジ本体２の外方に向かって引出し可能（引き出した状態が図１に示されている）な引出し体４とを備えている。引出し体４は、その前端部に開閉扉５を備えており、引出し体４を電子レンジ本体２内に収納した状態で、加熱室３の開口部６を閉じることができる。

引出し体４は、側壁１５，１５と底壁１７の前端部分が開閉扉５に取り付けられている。引出し体４の上方は開放されており、引出し体４を電子レンジ本体２から引き出した状態で、調理すべき対象物を引出し体４内に出し入れすることができる。

電子レンジ本体２の後壁部１０には、マグネトロン７、及びマグネトロン７に電力を供給する高圧トランス（図１及び図２には図示せず）、高圧コンデンサーを含む電源装置等からなる電気構成品と、これら電気構成品に送風して冷却し、さらに、電気構成品を冷却した空気の一部を加熱室３内に送り込む送風器と、を備えている。
加熱室３の天井外部であって電子レンジ本体２内に形成されている天井部空間２０には、マグネトロン７が発生させたマイクロ波を後壁部１０から加熱室３に導く導波管８を含む天面給電構造２１が配設されている。マグネトロン７は後壁部１０に収容されているが、導波管８の内部には、発生したマイクロ波を攪拌する回転アンテナ２２を挿入しているので、マグネトロン７が発生させたマイクロ波は、導波管８内で導かれるとともに攪拌されて加熱室３の天井壁から加熱室３内に均一に照射される。

導波管８の外部の天井部空間２０には、回転アンテナ２２を駆動するためにモーター２３が配設されており、モーター２３の出力軸２４は導波管８の壁部を貫通して導波管８の内部に延び、出力軸２４の先端部に回転アンテナ２２が取り付けられている。

図３は、導波管に設けられた回転アンテナの回転検出装置の概略を示した説明図であり、導波管８の一部を断面で示している。導波管８には、その一部に、マイクロ波の漏れを防止できるように小さい導光孔２５が形成されており、回転アンテナ２２の導光孔２５に対向する側と位置にはアンテナ反射面２２ａが取り付けられている。

フォトインタラプター３０は、光で物体の有無や位置を検出するセンサとして周知の要素であり、検知光を発生させる発光素子３１と、物体と干渉した検知光を受光する受光素子３２とを並べて備えている。発光素子３１としては、通常、発光ダイオードが使われる。外乱光による誤動作を避けるためには、赤外発光ダイオードが採用されることが多い。

フォトインタラプター３０には、主として遮光型（透過型）と反射型の２種類があり、遮光型は発光素子と受光素子を対向させておき，その間に物体が入って光を遮ることを検出するタイプである。反射型は物体に当たって反射して戻ってくる検知光を検出するタイプのものであり、本発明の実施例で用いられるフォトインタラプター３０は、図示のように反射型である。

フォトインタラプター３０の発光素子３１から発生された検知光３３は、導波管８の壁部に形成された導光孔２５を通って回転アンテナ２２に至り、回転アンテナ２２のアンテナ反射面２２ａで反射し、導光孔２５を通って反射光３４としてフォトインタラプター３０の受光素子３２に至る。回転アンテナ２２からの反射光の強度変化を演算することによって、回転アンテナ２２の回転を検出することができる。

図３に示すように、導光孔２５の孔内面３５及びその周囲並びに近傍面３６には、検知光３３をその波長帯で吸収する皮膜３７が形成されている。検知光３３は好ましくは赤外線であるので、皮膜３７は、赤外線を吸収できるように、暗色系の塗料を塗布することによって形成することが好ましい。皮膜３７は、雑音信号を発生していた周辺部の反射能を低減させるので、受光素子３２が受信する雑音信号のレベルが低下し、回転アンテナ２２の回転変位を検知する信頼性を高めることができる。

導光孔２５の孔内面３５及び導光孔２５の周囲並びに近傍面３６には、皮膜３７に代えて、検知光３３をその波長帯で乱反射する粗面に形成することもできる。この粗面は、検知光３３の波長帯の中心となる波長の略１／４の外径を有する複数の長円形状の凹面を化学処理又は機械プレスによって配設することで形成することができる。検知光３３をその波長帯で乱反射することにより、受光素子３２へ雑音信号として入射する反射光を抑制することができる。

図４は、屈曲した導光経路を有する回転アンテナ回転検出装置を示す図であり、図３と各要素の配置が必ずしも同じではないが、同等の要素には同じ符号を用いることで、再度の説明を省略する。導波管８には、導光孔２５に接続する導光ケース２６が嵌合部２６ａにおいて取り付けられている。

導光ケース２６内には、導光孔２５から他側の装着部２６ｂに装着されているフォトインタラプター３０に至る導光経路２７が定められている。導光ケース２６には、導光経路２７の途上に反射鏡（リフレクタ）２８が設けられており、導光経路をほぼ直角に屈折させている。反射鏡２８の背面側には、反射鏡２８を加熱する発熱素子２９が設けられている。フォトインタラプター３０の発光素子３１から発生された検知光３３は、導光経路２７を経て反射鏡２８で反射され、導光孔２５を通って回転アンテナ２２に至り、回転アンテナ２２のアンテナ反射面２２ａで反射する。反射光３４は逆の経路を辿ってフォトインタラプター３０の受光素子３２に至る。回転アンテナ２２からの反射光の強度変化を演算することによって、回転アンテナ２２の回転を検出することができる。

発熱素子２９は、反射鏡２８を水の沸点近傍の温度に加熱して、反射鏡２８への結露による導光路機能の低下を防止している。発熱素子２９には、自己温度制御機能を有する素子を用いることにより、フォトインタラプター３０の温度を制御することができる。

例えば、発熱素子２９の温度を水の沸点に近い８０℃〜９０℃に設定することにより、導波管８のキャビティ内に比較して導光ケース２６の内部２６ｃが正圧（陽圧）となり、加熱室３から導光ケース２６を通じてフォトインタラプター３０取り付け部への蒸気の侵入を防止することができる。また、反射鏡２８の温度は、水の沸点近傍の温度に維持されるので、反射鏡２８の表面への結露が防止され、屈曲した導光経路を有する回転アンテナの回転検出装置の信頼性を高めることができる。

前記の実施例は、引出し型電子レンジに適用したものであるが、厨房のカウンターやキッチン家具の天面上等に設置する一般的な電子レンジ等においても、同様の構成を回転アンテナの回転検知に適用することが可能である。また、前記の実施例は、調理器天面から加熱室内にマイクロ波を照射する電子レンジであるが、底面から加熱室内にマイクロ波を照射する構成においても、同様の構成を回転アンテナの回転検知に適用することが可能である。また更に、前記の実施例は、一台のマグネトロンを有する電子レンジに適用したものであるが、複数のマグネトロンを有する電子レンジにおいても、同様の構成を回転アンテナの回転検知に適用することが可能である。

１引出し型電子レンジ
２電子レンジ本体２ａ操作パネル
３加熱室４引出し体
５開閉扉５ａ取っ手
６開口部７マグネトロン
８導波管１０後壁部
１５側壁１７底壁
１８，１９スライド機構
１８ｂ，１９ｂ可動レール１８ａ，１９ａ固定レール
２０天井部空間２１天面給電構造
２２回転アンテナ２２ａアンテナ反射面
２３モーター２４出力軸
２５導光孔２６導光ケース
２６ａ嵌合部２６ｂ装着部
２６ｃ内部２７導光経路
２８反射鏡（リフレクター）２９発熱素子
３０フォトインタラプター３１発光素子
３２受光素子３３検知光
３４反射光３５孔内面
３６周囲並びに近傍面３７皮膜

Claims

導波管の外部に設けられたフォトインタラプターと、
導波管内に配置され前記加熱室内に照射されるマイクロ波を攪乱する回転アンテナと、
前記導波管の壁部において、前記フォトインタラプターの発光素子から発生された検知光と前記回転アンテナから反射されて前記フォトインタラプターの受光素子に至る反射光とが通過する導光経路上に形成された導光孔とを備え、
前記回転アンテナからの反射光の強度変化に基づいて前記回転アンテナの回転を検出する高周波加熱調理器における回転アンテナ回転検出装置において、
前記導光孔の孔内面及び前記導光孔の周囲並びに近傍面に前記検知光の中心となる波長を含む波長帯で入射光を吸収する皮膜が形成されていることを特徴とする高周波加熱調理器における回転アンテナ回転検出装置。
前記皮膜は、暗色系の塗料を塗布することによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高周波加熱調理器における回転アンテナ回転検出装置。
導波管の外部に設けられたフォトインタラプターと、
導波管内に配置され前記加熱室内に照射されるマイクロ波を攪乱する回転アンテナと、
前記導波管の壁部において、前記フォトインタラプターの発光素子から発生された検知光と前記回転アンテナから反射されて前記フォトインタラプターの受光素子に至る反射光とを通過する導光経路上に形成された導光孔とを備え、
前記回転アンテナからの反射光の強度変化に基づいて前記回転アンテナの回転を検出する高周波加熱調理器における回転アンテナ回転検出装置において、
前記導光孔の孔内面及び前記導光孔の周囲並びに近傍面が前記検知光の中心となる波長を含む波長帯で入射光を乱反射する粗面に形成されていることを特徴とする高周波加熱調理器における回転アンテナ回転検出装置。
前記粗面は、前記中心となる波長の略１／４の外径を有する複数の長円形状の凹面を化学処理又は機械プレスによって配設することによって形成されることを特徴とする請求項３に記載の高周波加熱調理器における回転アンテナ回転検出装置。
前記導波管には、一端側で前記導光孔に嵌合接続するとともに他端側で前記フォトインタラプターが装着されており内部に前記導光経路を定める導光ケースが設けられており、前記導光ケースには、前記導光経路の途上に反射鏡が設けられており、前記反射鏡には当該反射鏡を水の沸点近傍の温度に維持する発熱素子が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の高周波加熱調理器における回転アンテナ回転検出装置。