JP3390619B2

JP3390619B2 - 高周波加熱装置の温度検出器

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Publication number: JP3390619B2
Application number: JP00595997A
Authority: JP
Inventors: 茂喜藤井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 2003-03-24
Anticipated expiration: 2017-01-17
Also published as: JPH10205767A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子レンジなどの
高周波加熱装置に関し、特に、加熱制御機能を備えた高
周波加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子レンジなどの高周波加熱装置
において、被加熱物からの赤外線の輻射熱を検出して被
加熱物の温度を測定して加熱量を制御する加熱制御機能
を備えたものがあり、この機能により、被加熱物への加
熱の不足や超過を防いで適切に加熱を行うものとなって
いる。

【０００３】被加熱物からの赤外線輻射熱を検出する検
出器には様々な種類があり、主に半導体の光電効果を利
用した量子型センサと、赤外線輻射熱の量に応じて温度
が上昇することを利用した熱効果型センサの２種類に大
別される。ここで、前者は測定精度が高く、応答性に優
れる反面、測定可能な光の波長帯域が狭く、しかも常温
で使用できないという欠点を有する。これに対して後者
は、感度や応答性の点では量子型センサに劣る反面、構
造が簡単で機械的強度も強く、広い範囲の光の波長を感
知でき、しかも常温での使用も可能であるという利点を
有する。

【０００４】代表的な熱効果型センサとして、圧電体の
焦電効果を利用した焦電タイプや、サーミスタの導電率
の変化を利用したサーミスタボロメータタイプ、或いは
小型の熱電対を多数直列に接続したサーモパイル（熱電
堆）を用いたサーモパイルタイプがある。ここで、焦電
タイプは焦電素子自体は比較的安価であるが、出力を得
るためには光線を断続するチョッパー機構が必要で、測
定システムが複雑で高価なものとなる。また、サーミス
タボロメータタイプは２個以上のサーミスタと集光部と
により構成することができ、潜在的なコストダウンの可
能性を有しているものの、実用上の技術的課題が多い。
これに対し、サーモパイルタイプは安価に構成でき、現
在、放射線温度計として広く実用化されている。

【０００５】図１０にサーモパイルの拡大図を示す。同
図に示すように、熱効果型センサに分類されるサーモパ
イルは、熱の吸収性に優れた金黒という一種の黒体から
なる受光部１２を中央に配設し、この受光部１２を囲む
ようにして直列接続された複数の熱電対を配設して構成
される。

【０００６】このような構成を有するサーモパイルで
は、被加熱物からの赤外線輻射熱を受光部１２が受けて
発熱する。そして、この受光部１２の温度変化をその周
囲に直列接続して形成した複数の熱電対１３が検出して
端子１１に電気信号として出力する。このように、受光
部１２の周囲に熱電対１３を直列に接続して形成するこ
とにより、受光部１２の温度変化を各熱電対で効率的に
検出し、これら熱電対の熱起電力の合計値を出力信号の
電圧とする。

【０００７】従来、このサーモパイルを利用して被加熱
物の温度を検出する機能を備えた高周波加熱装置とし
て、特開平７−９８１２３号公報に記載されたものがあ
る。この高周波加熱装置は、図１１に示すように、後述
の制御手段に制御されて被加熱物２２を加熱するマグネ
トロンなどの加熱手段２５と、被加熱物２２の温度を検
出する温度検出手段３３と、温度検出手段３３の検出方
向を変える駆動手段２８と、温度検出手段３３の出力か
ら被加熱物２２の温度分布を求める温度分布測定手段２
９と、温度分布測定手段２９の出力に基づいて上述の加
熱手段２５を制御する制御手段２６と、非加熱時に温度
検出手段３３に入射する輻射熱を遮断する遮断手段２７
とを備える。

【０００８】また、上述の温度検出手段３３は、被加熱
物２２からの光を集光する集光レンズ（図示なし）と、
該集光レンズに集光された光を受光して電気信号を出力
するサーモパイル（図示なし）とを備えて構成され、駆
動手段２８はこれらを一体的に駆動して検出方向を変え
る。

【０００９】このような構成を有する高周波加熱装置に
よれば、駆動手段２８により温度検出手段３３の検出方
向を変えて、温度検出手段３３により被加熱物２２の各
部の表面温度を検出する。この検出結果から温度分布測
定手段２９により被加熱物２２の温度分布を求め、この
温度分布に基づいて制御部２６により加熱手段２５を制
御することにより、出来映えにバラツキの無いように自
動調理を行う。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の装置によれば、温度検出手段３３の検出精度
は、被加熱物２２の大きさの影響を受けることはない
が、温度検出手段３３の周囲温度が変化するとその特性
が変動して検出誤差が生じ、被加熱物２２の温度を正確
に検出できない場合がある。即ち、加熱手段２５を構成
するマグネトロン自身の発熱や、このマグネトロンから
発振されたマイクロ波による加熱室の壁面温度上昇等に
より、加熱中は温度検出手段３３の周囲温度が上昇を続
け、一般的な調理の場合、加熱の開始から周囲温度が安
定するまでには、数分から数十分を要する。この周囲温
度の不安定な状態ではセンサ自身の特性が安定せず、こ
のため、温度の検出誤差を生じる。

【００１１】これに対して、特開平７−１１９９８０号
公報に開示されているように、温度の変動に起因した検
出精度の低下を改善することを目的として、サーモパイ
ルの周囲温度の安定化を図った装置があ。即ち、図１２
に示すように、この装置は、断熱材３４を介して集光レ
ンズ３２とサーモパイル３１をケース３３に一体的に組
み込むことによって、検出誤差の要因となる周囲温度の
変動を緩和し、これにより検出精度の向上を図ってい
る。しかしながら、断熱材３４の熱伝導率はゼロとはな
らないので、連続して長時間にわたって調理する場合、
周囲温度が上昇して検出誤差を生じるようになる。

【００１２】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、サーモパイルの周囲温度の影響を排除し
て、極めて高精度に被加熱物の温度を検出することがで
きる高周波加熱装置の温度検出器を提供することを課題
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決達成するため、以下の構成を有する。即ち、請求項１
に記載の発明に係る高周波加熱装置の温度検出器は、被
加熱物からの赤外線を入力して該被加熱物からの輻射熱
を熱電変換する熱電変換手段と、前記熱電変換手段の周
囲温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の
検出値に基づき前記熱電変換手段の出力値を補正する補
正手段とを備え、前記補正手段は、前記熱電変換手段の
出力値を変数とする第１の多次元関数に基づき前記被加
熱物の温度を算出すると共に、前記被加熱物の温度を算
出するに際し、前記第１の多次元関数の係数を前記温度
検出手段の検出値を変数とする第２の多次元関数に基づ
き補正し、熱電変換手段の熱電変換特性の経時的変化に
基づき第２の多次元関数の係数として複数種類を用意
し、所定の加熱時間の経過を契機として、前記係数を入
れ替え、所定の加熱時間の経過は、重みづけされたマイ
クロ波加熱の累積時間と、オーブン加熱の累積時間との
合算値に基づき判断することを特徴とする高周波加熱装
置の温度検出器の構成を有する。

【００１４】また、請求項２に記載の発明に係る高周波
加熱装置の温度検出器は、熱電変換手段は、被加熱物か
らの赤外線の入射方向に開口する概略円筒状の筺体と、
該筺体の開口部より離れて前記筺体の内部に配設され、
前記開口部から入射する前記赤外線を集光する集光レン
ズと、前記集光レンズに関して前記開口部とは反対側に
位置するように前記筺体内部に配設され、前記集光レン
ズに集光された前記赤外線の輻射熱を熱電変換するサー
モパイルと、概略円筒状の形状を呈し且つ長手方向に沿
ってその内周面に複数のリブ状の凸部が形成された構造
体とを有し、前記構造体を、前記集光レンズの赤外線入
射側に位置するように前記筺体の開口部に嵌合して備え
たことを特徴とする請求項１に記載の高周波加熱装置の
温度検出器の構成を有する。

【００１５】

【００１６】さらにまた、請求項３に記載の発明に係る
高周波加熱装置の温度検出器は、第２の多次元関数の係
数の入れ替えを、温度検出手段の検出値が有為に変動し
ない時間帯に行うことを特徴とする請求項１に記載の高
周波加熱装置の温度検出器の構成を有する。

【００１７】

【００１８】

【００１９】上記構成された本発明は以下のように作用
する。即ち、請求項１に記載の発明に係る高周波加熱装
置の温度検出器によれば、熱電変換手段は、被加熱物か
らの赤外線を入力して前記被加熱物の輻射熱を熱電変換
して補正手段に出力する。この一方、温度検出手段は、
熱電変換手段の周囲温度を検出して補正手段に出力す
る。補正手段は、前記温度検出手段の検出値に基づき前
記熱電変換手段の出力値を補正する。

【００２０】即ち、補正手段は、前記熱電変換手段の出
力値を変数とする第１の多次元関数を用いて被加熱物の
温度を算出する。このとき、第１の多次元関数の係数と
して前記温度検出手段の検出値を変数とする第２の多次
元関数に基づき補正したものを用いる。従って、第１の
多次元関数の係数は熱電変換手段の周囲温度に応じて修
正され、この結果、熱電変換手段の熱電変換特性はその
周囲温度に応じて補正される。また、熱電変換手段の熱
電変換特性の経時的変化（劣化）に応じて、この変化分
を打ち消すように、第２の多次元関数の係数を複数種類
用意する。そして、所定の加熱時間の経過を契機とし
て、第１の多次元関数の係数を入れ替え、熱電変換特性
を初期状態に維持する。また、所定の加熱時間の経過
を、重みづけされたマイクロ波加熱時間と、オーブン加
熱時間との合算値に基づき判断するので、加熱方法の違
いによる劣化の進行度合いの違いを加味して係数の入れ
替え時期（契機）が判断される。

【００２１】また、請求項２に記載の発明に係る高周波
加熱装置の温度検出器によれば、集光レンズは筺体の開
口部より奥まった位置に配設されて入射する赤外線を集
光するので、人の指などが直接的に集光レンズに触れる
ことがなくなる。

【００２２】

【００２３】さらにまた、請求項３に記載の発明に係る
高周波加熱装置の温度検出器によれば、第２の多次元関
数の係数の入れ替えを、温度検出手段の検出値が有為に
変動しない時間帯に行う。従って、係数の入れ替えを行
うに際して、周囲温度の影響を排除して特性の劣化を判
断することができる。

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係る高
周波加熱装置の温度検出器について、図１〜９を参照し
て詳細に説明する。なお、各図において、同一要素、或
いは相当する要素には同一符号を付す。

【００２７】図１に示す本実施形態の温度検出器の構成
において、４１はサーモパイルセンサユニット（熱電変
換手段）、４１ａはサーモパイル、４１ｂはサーモパイ
ルセンサユニット４１に内蔵されたサーミスタ（温度検
出手段）、Ｒ１及びＲ２は電源電圧を分圧してリファレ
ンス電圧を生成する抵抗、ＶＲ１はリファレンス電圧を
微調整するための可変抵抗、Ｒ３は入力抵抗、ＯＰはＦ
ＥＴ入力（高入力インピーダンス）の正転アンプ、Ｒ４
は負帰還抵抗、Ｒ５は出力抵抗、Ｒ６はサーミスタ負荷
抵抗、Ｃ１〜Ｃ３は安定化容量、Ｃ４はスピードアップ
容量、Ｅは演算部である。サーモパイルセンサユニット
４１を除いて補正部（符号なし）（補正手段）を構成す
る。

【００２８】同図に示す温度検出器によれば、サーモパ
イルセンサユニット４１構成するサーモパイル４１ａが
被加熱物（図示なし）からの赤外線輻射熱を電気信号に
熱電変換し、正転アンプＯＰがこの電気信号を次式
（１）に従って増幅して出力Ａ_OUTを演算部Ｅに与え
る。ただし、同式において、Ｖ１はリファレンス電圧、
Ｖ２はサーモパイル４１ａの出力値である。

【００２９】Ａ_OUT＝Ｖ２＋（Ｖ２−Ｖ１）＊Ｒ４／（Ｒ３＋ＶＲ１）・・・（１）

【００３０】ここで、被加熱物の温度がサーモパイル４
１ａの周囲温度と等しい場合にサーモパイル出力電圧Ｖ
２がリファレンス電圧Ｖ１に等しくなるように可変抵抗
ＶＲ１を調整して予めキャリブレーションしておく。従
って、この場合（即ち、Ｖ１＝Ｖ２のとき）には、式
（１）より、Ａ_OUT＝Ｖ２＝Ｖ１となり、正転アンプＯ
Ｐの出力Ａ_OUTはリファレンス電圧Ｖ１と同値となる。

【００３１】また、サーモパイル４１ａの周囲温度に対
して被加熱物の温度に変化が生ずると、サーモパイル４
１ａの起電力に変化が生ずる。この結果、リファレンス
電圧Ｖ１とサーモパイル出力電圧Ｖ２と間に電位差が生
じ、このサーモパイル出力電圧Ｖ２が（１）式で表され
る値Ａ_OUT（以下、「サーモパイル検出値」と記す）に
増幅されて出力される。一方、サーミスタ４１ｂは、サ
ーモパイル４１ａの周囲温度を検出して演算部Ｅにその
検出値Ｓ_OUT（以下、「サーミスタ検出値」と記す）を
出力する。

【００３２】演算部Ｅは、サーミスタ検出値Ｓ_OUTに基
づきサーモパイル検出値Ａ_OUTを補正して、被加熱物の
温度を演算する。即ち、演算部Ｅは、以下に説明するよ
うに、サーミスタ検出値Ｓ_OUTを参照することにより、
周囲温度の変動に起因するサーモパイル４１ａの熱電変
換特性の変動分を補正して、被加熱物の温度を検出す
る。

【００３３】以下、サーモパイル４１ａの熱電変換特性
の補正の方法について、図２及び図３を参照して説明す
る。図２は、図１に示すサーモパイル４１ａの熱電変換
特性の実測値から求めた特性図であり、横軸Ｘをサーモ
パイル検出値、縦軸Ｙを被加熱物温度とし、サーモパイ
ル４１ａの周囲温度Ｔをパラメータにとって表示したも
のである。

【００３４】同図に示すように、サーモパイル４１ａの
熱電変換特性を、被加熱物の表面から輻射する赤外線を
検知して得られるサーモパイル検出値Ａ_OUT（Ｘ軸）
と、被測定物表面温度（Ｙ軸）と、サーモパイル４１ａ
自身の周囲温度を表すサーミスタ検出値Ｓ_OUTとの３種
類のファクターの関係で管理することにより、サーモパ
イル４１ａの熱電変換特性曲線を周囲温度別に実測して
求める。そして、これらの特性曲線を用いて周囲温度Ｔ
の効果が反映されるようにサーモパイルの熱電変換特性
を関数化する。

【００３５】２次関数回帰を用いてサーモパイルの熱電
変換特性を関数化する場合を例として、図４に示すフロ
ーチャートに沿って図２及び図３を参照しながら説明す
る。先ず、例えば周囲温度Ｔを０℃、２０℃、４０℃、
６０℃、８０℃として、或る被加熱物温度に対して得ら
れるサーモパイル検出値の実測値を周囲温度Ｔをパラメ
ータとして実測により求め（ステップＳ１）、図２に示
す周囲温度毎の熱電変換特性の特性曲線を得る（ステッ
プＳ２）。

【００３６】次に、同図に示す各々の特性曲線がサーモ
パイル検出値を変数（Ｘ）とする２次関数（第１の多次
元関数）で表現されるものと仮定し、２次回帰計算処理
を行なって、各特性曲線に対する関数の係数を求め（ス
テップＳ３）、次式（２ａ）〜（２ｅ）を得る。

【００３７】Ｙ＝ａ₁Ｘ²＋ｂ₁Ｘ＋ｃ₁ （Ｔ＝０℃）・・・（２ａ）Ｙ＝ａ₂Ｘ²＋ｂ₂Ｘ＋ｃ₂ （Ｔ＝２０℃）・・・（２ｂ）Ｙ＝ａ₃Ｘ²＋ｂ₃Ｘ＋ｃ₃ （Ｔ＝４０℃）・・・（２ｃ）Ｙ＝ａ₄Ｘ²＋ｂ₄Ｘ＋ｃ₄ （Ｔ＝６０℃）・・・（２ｄ）Ｙ＝ａ₅Ｘ²＋ｂ₅Ｘ＋ｃ₅ （Ｔ＝８０℃）・・・（２ｅ）

【００３８】さらに、これら２次関数式の各項の係数
は、周囲温度Ｔに依存して変化したものであることか
ら、図３に（ａ）〜（ｃ）示すように、各次数項別に各
周囲温度に対する係数をプロットすることにより、２次
の項、１次の項、定数項について、周囲温度Ｔを変数と
する特性曲線を得る（ステップＳ４）。この特性曲線に
ついて同様に２次関数回帰を行って、次式（３ａ）〜
（３ｃ）（第２の多次元関数）を得る（ステップＳ
５）。

【００３９】ａ＝ｄ₁Ｔ²＋ｅ₁Ｔ＋ｆ₁ ・・・（３ａ）ｂ＝ｄ₂Ｔ²＋ｅ₂Ｔ＋ｆ₂ ・・・（３ｂ）ｃ＝ｄ₃Ｔ²＋ｅ₃Ｔ＋ｆ₃ ・・・（３ｃ）

【００４０】これら式（３ａ）〜（３ｃ）を用いること
により、上述の式（２ａ）〜（２ｅ）を一般化した次式
（４）を得る。即ち、式（４）は、サーモパイル検出値
Ａ_OUTを変数Ｘとする関数であって、その係数ａ，ｂ，
ｃが周囲温度Ｔの変動が反映されたものとなる。

【００４１】Ｙ＝ａＸ²＋ｂＸ＋ｃ・・・（４）

【００４２】このようにして求めた式（４）を用いて、
演算部Ｅは正転アンプＯＰの出力Ａ_OUT（サーモパイル
検出値）と、サーミスタ４１ｂの出力Ｓ_OUT（サーミス
タ検出値）とから、被加熱物の温度を演算する。即ち、
演算部Ｅは、サーミスタ検出値Ｓ_OUTを式（３ａ）〜
（３ｃ）の変数Ｔに代入して係数ａ，ｂ，ｃを求める
（ステップＳ６）。この係数を有する式（４）は、周囲
温度Ｔに応じて図２に示す複数の特性曲線の何れかとな
る。そして、この係数が設定された演算式（４）の変数
Ｘに対して、正転アンプＡＭＰの出力Ａ_OUTを代入し
て、被加熱物の温度（Ｙ）を算出する（ステップＳ
７）。

【００４３】このようにして、演算部Ｅが式（４）によ
り求めた温度（Ｙ）は、サーモパイル４１ａの出力が、
その周囲温度Ｔに応じて修正されたものとなり、これに
より、周囲温度Ｔの変動分が打ち消されて、被加熱物の
表面温度が正確に算出される。この場合、サーモパイル
４１ａの熱電変換特性は、ｄ₁〜ｄ₃、ｅ₁〜ｅ₃、ｆ_１〜
ｆ_３の計９個の係数を用いて表現されるので、極めて高
精度に補正を行うことができ、正確に温度を検出でき
る。

【００４４】次に、本発明のサーモパイルセンサユニッ
ト４１の構造について図５を参照して説明する。同図に
示すように、サーモパイルセンサユニット４１（熱電変
換手段）は、被加熱物からの赤外線輻射熱の入射方向に
開口する概略円筒状の筺体６０と、該筺体６０の開口部
から数センチ程度離して筺体６０の内部に配設されたフ
レネルレンズなどの集光レンズ６３と、この集光レンズ
６３を挟んで開口端部と反対側の筺体内部に配設された
サーモパイル６４とからなる。

【００４５】また、筺体６０は、その開口部に嵌合する
ようにして、概略円筒状の形状を呈し且つ長手方向に沿
って内周面に複数のリブ状の凸部６１ａが形成されたレ
ンズ表面接触防止器具６１（構造体）を集光レンズ６３
の赤外線入射側に位置させて備える。ここで、同図５に
示すように、リブ状の凸部６１ａはレンズ表面接触防止
器具６１の中心領域を避けて形成されており、これによ
り、集光レンズ６３の中心部への赤外線の入射を阻害せ
ずに、人の指が集光レンズ６３に直接触れることのない
よう対策される。

【００４６】次に、本実施形態の温度検出器の温度補正
方法に関連する事項について説明する。一般に、図６に
破線で示すように、サーモパイル４１ａの熱電変換特性
（実線）は経時的に劣化し、やがて誤差ΔＹ℃を生じる
ようになる。このような特性の劣化は、高周波加熱装置
の通常の使用状態で油蒸気の付着後メンテナンスを行な
わない場合、或いは行なった場合であっても、集光レン
ズ自体の経時的劣化によりその透過率が低下したときに
起こる。

【００４７】そこで、このような集光レンズ自体の経時
的劣化や油蒸気の付着等による誤差を打ち消して検出精
度を向上させるために、劣化の程度に応じて、前述の式
（３ａ）〜（３ｃ）の係数として複数種類を用意し、集
光レンズの透過率の低下または所定時間の経過を契機と
して、係数を入れ替える。

【００４８】この場合、例えば、最初の係数は図６に実
線で示す劣化前の関数を記述するものとして、例えば出
荷時に前述の式（４）にセットしておき、図６に破線で
示す関数を記述する係数をフラッシュメモリ等の不揮発
性メモリに格納しておく。そして、例えば図５に示すサ
ーモパイルセンサユニット４１を構成する集光レンズ６
３の透過率が低下して熱電変換特性が低下したとき、或
いは所定の加熱時間を経過したときに、これを契機とし
て演算部Ｅが内蔵するマイクロコンピュータなどにより
制御して式（４）の係数を入れ替える。

【００４９】これにより、経時的劣化により生じる誤差
ΔＹ℃を打ち消すことができ、経時的な検出精度の低下
を回避することができる。また、図６に示す領域外での
誤差についても、これに対する係数を適宜用意して入れ
替えれば、同様に打ち消すことができる。

【００５０】次に、上述のようにサーモパイルセンサユ
ニット４１の熱電変換特性の劣化の進行に応じて式
（４）の係数を入れ替えるに際し、その特性が劣化した
か否かを判断する必要がある。この場合、前述のよう
に、サーモパイルの熱電変換特性は周囲温度に対する依
存性を持つので、この周囲温度の影響を排除する必要が
ある。このため、特性の劣化を判断する場合、サーモパ
イル４１ａの周囲温度を例えば室温などの略一定の値に
固定して同一条件とする必要がある。

【００５１】そこで、図７の例えば期間８−Ｚに示すよ
うに、係数の入れ替えの判断を、装置が動作していない
状態であって、且つ周囲温度が有為に変動せず、安定し
た状態で行うものとする。ここで、図７は図１に示すサ
ーミスタ４１ｂの出力値の時間特性を示し、期間８−Ｂ
で高周波加熱装置を動作させた場合の特性である。

【００５２】同図に示すように、装置を一旦動作させる
と、停止後もサーモパイル４１ａの周囲温度は上昇を続
け、一定時間後に下降を開始して、やがて室温に落ち着
き安定する。その後高周波加熱装置が動作しない限り周
囲温度は落ち着いた状態を維持する。この周囲温度が室
温に落ち着いた時間帯を利用して、補正式の係数を切り
替えるか否かを判断して係数の入れ替えを行う。

【００５３】さらに具体的に説明すると、図７に例示す
る特性で周囲温度が変化する場合、例えば３０分毎にサ
ーミスタの出力を読み取ってサーモパイルの周囲温度の
変動を監視すれば、期間８−Ｚの前後でサーミスタの出
力に変動が無いことを知ることができる。つまりこの期
間８−Ｚのように安定した期間が１回、２回と連続して
続いた場合に、高周波加熱装置が動作状態になく、周囲
温度が室温に落ち着いているものと判断することがで
き、この時間帯を利用して式（４）の係数を入れ替え
る。

【００５４】また、上述の例では、周囲温度を室温に安
定させて、サーモパイルセンサユニットの熱電変換特性
の低下を判断するものとしたが、所定の温度で発熱する
発熱体を発熱させて熱電変換特性の劣化を判断するもの
とすれば、より正確に特性の劣化を判断することができ
る。

【００５５】即ち、前述のように、サーミスタの出力に
変動がない期間が連続して検出された場合、図８に示す
ように、高周波加熱装置の加熱室２１の内部に設置した
発熱体９７を所定の温度で発熱させ、この温度をサーモ
パイルセンサユニット４１で検出する。この検出結果か
ら、制御部９０がサーモパイルセンサユニット４１に内
蔵されたサーモパイルの熱電変換特性の劣化の程度を探
り、式（４）の係数を切り替えるか否かを判断して加熱
制御部２６に指令を与え、加熱部２５による加熱量を制
御する。

【００５６】さらに、具体的に説明する。図９（ａ）に
示すように、仮に特性に劣化がなければ、周囲温度Ｔが
例えば２０℃付近におけるサーモパイル検出値（Ｘ）の
値が電位Ｒとなることは、劣化前の熱電変換特性から容
易に知ることができる。また、集光レンズの透過率が低
下して熱電変換特性（感度）が低下すると、例えば図９
（ａ）に示す特性線９ｂ−１は、図９（ｂ）に拡大して
示すように、特性線９ｂ−１→特性線９ｂ−２→特性線
９ｂ−３というように次第にシフトする。

【００５７】ここで、例えば図８に示す発熱体９７が６
０℃で発熱するものであれば、同図に示すように、サー
モパイル検出値（Ｘ）の値も、電位Ｒ→電位Ｒ１→電位
Ｒ２と次第にシフトしていく。したがって、図９（ｂ）
において、例えば特性が特性線９ｂ−２となった場合に
劣化したものと定義すれば、図８に示す発熱体９７の温
度（６０℃）を検出して得られるサーモパイル検出値
（Ｘ）が、図９（ｂ）に示す電位Ｒ１に達した場合に特
性が劣化したものと判断することができる。このように
判断された場合、前述の式（４）の係数を特性線９ｂ−
２から求められるものに入れ替え、サーモパイルセンサ
ユニットの熱電変換特性の周囲温度の変動分を修正して
被加熱物の温度の検出を行う。

【００５８】さらに、特性の劣化が同図に示す特性線９
ｂ−３で表される程に進んだ場合には、サーモパイル検
出値（Ｘ）が電位Ｒ２となり、この場合、特性線９ｂ−
３から求められる係数に入れ替えて温度の検出を行う。
同様にして、劣化の度合いに応じて複数の係数を準備し
ておき、劣化の進行に応じて段階的に係数の入れ替えを
行う。

【００５９】上述の例では、サーモパイルの特性の劣化
の度合いから係数の入れ替えを行う時期を判断するもの
としたが、この係数の入れ替えを行う時期を、マイクロ
波加熱の累積時間とオーブン加熱の累積時間との合算時
間から判断するように構成してもよい。ここで、マイク
ロ波加熱の累積時間とオーブン加熱の累積時間とを合算
する場合、油の飛び散りや食品の破裂等による集光レン
ズの汚れが起こり得るマイクロ波加熱の累積時間の方に
重み付けをし、例えば、次式（５）で示すように、オー
ブン加熱の累積時間に比して１．２倍位の重み付けをマ
イクロ波加熱の累積時間に対して行う。

【００６０】（合算時間）＝（マイクロ波加熱の累積時間）×1.2 ＋（オーブン加熱の累積時間）・・・（５）

【００６１】即ち、式（５）によれば、オーブン加熱に
比較してマイクロ波加熱を使用する場合、サーモパイル
センサユニットの特性の劣化が1.2倍だけ早く進行する
ものとして合算時間が求められ、この合算時間が、劣化
を判断する上での基準となる所定の加熱時間に到達した
時点で係数の入れ替えを行う。

【００６２】ここで、この“所定の加熱時間”を、例え
ば、オーブン加熱のみによりサーモパイルの特性を実験
的に劣化させて、係数の入れ替えを必要とする程に検出
誤差が大きくなった時間として予め実験的に求めてお
く。従って、式（５）によれば、マイクロ波加熱を使用
せず、もっぱらオーブン加熱のみを使用する場合、オー
ブン加熱の累積時間が合算時間に等しくなり、これが予
め求めた“所定の加熱時間”に到達したときに、式
（４）の係数の入れ替えを行う。

【００６３】また、式（５）によれば、オーブン加熱に
加えて、劣化の進行が早いマイクロ波加熱を使用した場
合には、マイクロ波加熱の累積時間とオーブン加熱の累
積時間との単純な合計値が“所定の加熱時間”に到達す
る前に、合算時間が“所定の加熱時間”に到達するの
で、より短い時間で、劣化の進行に見合った時期に係数
の入れ替えが行われる。

【００６４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、以下のような効果を得ることができる。即
ち、請求項１に記載の発明によれば、サーモパイルセン
サユニット（熱電変換手段）の熱電変換特性を、サーミ
スタ（温度検出手段）の検出結果に基づいて補正するよ
うに構成したので、サーモパイルの周囲温度の変動によ
る影響を排除して、極めて高精度に被加熱物の温度を検
出することができる。また、サーモパイルセンサユニッ
ト（熱電変換手段）の経時劣化の進行に応じて変換特性
を記述する関数の係数を複数用意して入れ替えるように
したので、集光レンズの経年劣化に起因する誤差を打ち
消すことができ、検出精度を略初期の状態に維持するこ
とができる。また、マイクロ波加熱の累積時間とオーブ
ン加熱の累積時間とに基づき係数の入れ替え時期を判断
するように構成したので、簡単な構成で、サーモパイル
センサユニットの特性を記述する係数の入れ替え時期を
判断することができる。

【００６５】また、請求項２に記載の発明によれば、サ
ーモパイルセンサユニット（熱電変換手段）を構成する
集光レンズがその筐体の開口端部より奥まった位置に配
設され、且つレンズ表面接触防止器具（構造体）を集光
レンズの入射光側に配置したので、集光レンズの最も重
要な中心部を覆うことなく、人の指等がレンズに直接触
れないように対策することができる。

【００６６】

【００６７】

【００６８】

【００６９】さらにまた、請求項３に記載の発明によれ
ば、サーミスタ（温度検出手段）の出力に変動が無い時
間帯を利用して係数の入れ替えを行うようにしたので、
経年劣化の度合いを安定的に判断することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る高周波加熱装置の温度
検出器の回路図である。

【図２】サーモパイルの熱電変換特性図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）のそれぞれは、サーモパイルの
熱電変換特性を２次関数回帰して得られる関数の２次項
の係数、１次項の係数、定数項の温度依存性を表す特性
図である。

【図４】サーモパイルの熱電変換特性を記述する関数を
求めて、被加熱物の温度を算出するまでの手順の流れを
説明するためのフローチャートである。

【図５】サーモパイルセンサユニットの断面図である。

【図６】サーモパイルの経時劣化を示す特性図である。

【図７】サーモパイルの周囲温度の経時変化を示す説明
図である。

【図８】サーモパイルセンサユニットの特性の劣化を正
確に評価するための発熱体を備えた高周波加熱装置の概
略図である。

【図９】（ａ）及び（ｂ）は、サーモパイルセンサユニ
ットの特性劣化程度を正確に評価する方法を説明するた
めの説明図である。

【図１０】サーモパイルの外観図である。

【図１１】高周波加熱装置の概略図である。

【図１２】高周波加熱装置が備える従来のサーモパイル
センサユニットの断面図である。

【符号の説明】

２１加熱室４１サーモパイルセンサユニット４１ａサーモパイル４１ｂサーミスタ６０筺体６１レンズ表面接触防止器具６１ａリブ状の凸部６３集光レンズ（フレネルレンズ）６４サーモパイル９０制御部９７発熱体Ｃ１〜Ｃ４容量Ｅ演算部ＯＰ正転アンプＲ１〜Ｒ６抵抗ＶＲ１可変抵抗

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被加熱物からの赤外線を入力して該被加
熱物からの輻射熱を熱電変換する熱電変換手段と、前記熱電変換手段の周囲温度を検出する温度検出手段
と、前記温度検出手段の検出値に基づき前記熱電変換手段の
出力値を補正する補正手段とを備え、前記補正手段は、前記熱電変換手段の出力値を変数とす
る第１の多次元関数に基づき前記被加熱物の温度を算出
すると共に、前記被加熱物の温度を算出するに際し、前
記第１の多次元関数の係数を前記温度検出手段の検出値
を変数とする第２の多次元関数に基づき補正し、熱電変換手段の熱電変換特性の経時的変化に基づき第２
の多次元関数の係数として複数種類を用意し、所定の加
熱時間の経過を契機として、前記係数を入れ替え、所定の加熱時間の経過は、重みづけされたマイクロ波加
熱の累積時間と、オーブン加熱の累積時間との合算値に
基づき判断することを特徴とする高周波加熱装置の温度
検出器。
【請求項２】熱電変換手段は、被加熱物からの赤外線の入射方向に開口する概略円筒状
の筺体と、該筺体の開口部より離れて前記筺体の内部に配設され、
前記開口部から入射する前記赤外線を集光する集光レン
ズと、前記集光レンズに関して前記開口部とは反対側に位置す
るように前記筺体内部に配設され、前記集光レンズに集
光された前記赤外線の輻射熱を熱電変換するサーモパイ
ルと、概略円筒状の形状を呈し且つ長手方向に沿ってその内周
面に複数のリブ状の凸部が形成された構造体とを有し、前記構造体を、前記集光レンズの赤外線入射側に位置す
るように前記筺体の開口部に嵌合して備えたことを特徴
とする請求項１に記載の高周波加熱装置の温度検出器。
【請求項３】第２の多次元関数の係数の入れ替えを、
温度検出手段の検出値が有為に変動しない時間帯に行う
ことを特徴とする請求項１に記載の高周波加熱装置の温
度検出器。