JP5470997B2

JP5470997B2 - マイクロ波加熱装置

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Publication number: JP5470997B2
Application number: JP2009098694A
Authority: JP
Inventors: 博久今井; 浩二吉野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-04-15
Filing date: 2009-04-15
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2029-04-15
Also published as: JP2010249392A

Description

本発明は、被加熱物を加熱するマイクロ波加熱装置に関するものである。

代表的なマイクロ波加熱装置である電子レンジは、代表的な被加熱物である食品を直接的に加熱できるので、鍋や釜を準備する必要がない簡便さがあり生活上の不可欠な機器に
なっている。

電子レンジでは使い勝手を向上させるために、食品の加熱進行度合いを検出して自動的に加熱を停止させるために、非接触で温度検出できる赤外線センサを搭載したものがある。その中でも、赤外線センサで１点の温度ではなく、電子レンジの加熱室内全体の温度分布を検出し、部分的な温度上昇があってもそれを検出して加熱制御するものがある。

例えば、赤外線検出素子を複数、一列に配列し、その一列に配列された赤外線センサをその配列方向と直交する方向に移動させることで、二次元温度分布を検出している（特許文献１参照）。

特開２００５−２８３１１７号公報

しかしながら、このような構成の一列に配列された複数の赤外線検出素子を移動させて温度分布を検出するには、広い範囲を移動させなければならず、そのために移動時間を要することで、温度分布検出に要する時間が長いという課題がある。

オーブンレンジなどで加熱庫内の食品を加熱する場合には、食品は急速に温度上昇しているものであり、その変化している食品温度を的確に検出して加熱制御するためにはより速く温度分布検出をする必要がある。

特に、二次元温度分布を検出して仕上がりを検出するだけでなく、加熱分布まで制御する場合には、部分的な温度上昇を検出すれば、速やかに温度の低い部分を加熱するように、加熱分布を切り替えなければならず、より速く温度分布を検出する必要がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、高速で温度分布を検出し、きめ細かく適切にマイクロ波の供給を制御できるマイクロ波加熱装置を提供することを目的とする。

本発明のマイクロ波加熱装置は、被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室にマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段と、前記加熱室内の温度分布を検出する温度分布検出手段と、前記温度分布検出手段の検出結果に基づき前記マイクロ波供給手段を制御する加熱制御手段を有し、前記温度分布検出手段は赤外線を検出する複数の赤外線検出素子を直線状に配置した直線状赤外線検出素子群を複数有し、前記複数の直線状赤外線検出素子群を視野が所定の等間隔となるよう開けて配置した構成の二次元赤外線検出素子群と、前記各赤外線検出素子からの検出信号より温度情報に換算する温度換算部と、前記直線状赤外線検出素子群の直線方向と直交する方向に前記二次元赤外線検出素子群を移動させる駆動手段と、前記駆動手段を制御する駆動制御手段を有し、前記駆動制御手段は前記複数の直線状赤外線検出素子群の視野の間隔の角度だけ前記駆動手段にて往復移動させ往復駆動の端部にて隣接する前記直線状赤外線検出素子群の視野と一致するよう重なる範囲を有して移動するよう制御し、前記温度換算部は前記往復駆動の端部における隣接する前記直線状赤外線検出素子群の視野が一致する位置の出力に基づき隣接する前記赤外線検出素子の温度換算結果が一致するよう平均化処理して前記温度換算部の温度換算を補正する補正部を有する構成である。

この構成により、温度分布検出手段は、直線状に配置した各赤外線検出素子が視野となる箇所の温度に応じた出力を発生し、温度換算部が順次各赤外線検出素子を選択してその出力から温度換算する。

そして、直線状赤外線検出素子群は複数あり、各直線状赤外線検出素子群の視野の間隔は等しく配置されていて、駆動制御手段は駆動手段によりその直線状赤外線検出素子群に直行する方向に複数の直線状赤外線検出素子群を移動させ、その移動の間隔は各直線状の赤外線検出素子群の視野間隔の角度だけを往復移動させて温度分布を検出する。

このため、移動範囲は隣接する直線状赤外線検出素子群との間隔だけであり、移動範囲を最小限にして高速で温度分布を検出することが可能となる。このようにして検出した温度分布で、加熱制御手段がマイクロ波供給手段を制御するので、きめ細かくマイクロ波の供給を制御できる。

別の赤外線検出素子で同じ視野の温度を検出することにより、互いに平均化して温度換算結果が一致するよう補正できるので、素子間ばらつきを吸収することができ、温度分布検出の精度を向上させることができて、マイクロ波供給をより適切に行うことができる。

本発明によれば、各直線状赤外線検出素子群は視野の間隔が等しくなるように配置されていて、駆動制御手段は駆動手段によりその直線状赤外線検出素子群に直行する方向に複数の直線状赤外線検出素子群を移動させ、その移動の間隔は各直線状の赤外線検出素子群の視野間隔の角度だけを往復移動させる。このため、移動範囲は隣接する直線状赤外線検出素子群との間隔だけであり、移動範囲を最小限にして高速で温度分布を検出することが可能となり、きめ細かく適切にマイクロ波の供給を制御できるマイクロ波加熱装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１にかかるマイクロ波加熱装置の正面断面構成図本発明の実施の形態１にかかるマイクロ波加熱装置の側面断面構成図（図１中のＡ−Ａ‘断面図）本発明の実施の形態１にかかるマイクロ波加熱装置の温度分布検出手段の概略断面構成図本発明の実施の形態１にかかるマイクロ波加熱装置の二次元赤外線検出素子群の構成図本発明の実施の形態１にかかるマイクロ波加熱装置の二次元赤外線検出素子群による加熱室内での視野を示す説明図本発明の実施の形態１にかかるマイクロ波加熱装置の温度分布検出手段による二次元温度分布検出の説明図本発明の実施の形態１にかかるマイクロ波加熱装置の温度分布検出手段による加熱室内での二次元温度分布検出の説明図本発明の実施の形態１にかかるマイクロ波加熱装置の信号処理回路の構成図本発明の実施の形態１にかかるマイクロ波加熱装置の加熱制御手段の動作を説明するフローチャート本発明の実施の形態２にかかるマイクロ波加熱装置の温度分布検出手段による二次元温度分布検出の説明図本発明の実施の形態２にかかるマイクロ波加熱装置の信号処理回路の構成図

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１、図２は本発明に係る代表的なマイクロ波加熱装置である電子レンジ１の構成図で、図１は正面から見た断面図、図２は図１のＡ−Ａ‘断面図である。

図１に示すように、電子レンジ１は、代表的な被加熱物である食品を載置する載置台２と、その載置台２の上部に形成される食品を収納して加熱する加熱室３と、食品を加熱するためにマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段４と、加熱室２内部の温度分布を検出する温度分布検出手段５より構成し、載置台２はセラミックやガラスなどの低損失誘電材料からなるためにマイクロ波が容易に透過できる性質で構成している。

マイクロ波供給手段４は、代表的なマイクロ波発生手段であるマグネトロン６から放射されたマイクロ波を加熱室３に下方から伝送する導波管７と、加熱室３内の載置台２より下方に形成されるアンテナ空間８と、導波管７内のマイクロ波を加熱室３内に放射するため、導波管７からアンテナ空間８にわたり、加熱室３の幅方向に対して対称位置に取り付けられた二つの回転アンテナ９、１０と、回転アンテナ９、１０を回転駆動できる代表的な駆動手段としてのモータ１１、１２とを含む構成となっている。

図２に示すように、電子レンジ１にはドア１３が備えられており、設定手段１４がドア１３の下部に配置されている。設定手段１４は、使用者が、食品や調理内容に応じて様々な調理メニューを選択できるものである。この選択結果と温度分布検出手段５が検出する加熱室３の温度分布に基づき、加熱制御手段１５はマグネトロン６やモータ１１、１２を制御する。

回転アンテナ９、１０は放射指向性を有する。本実施の形態１にかかる電子レンジ１は、回転アンテナ９、１０の放射指向性の強い部位を所定の向きに制御して特定の食品を集中加熱する。

回転アンテナ９、１０は、結合部の中心が回転駆動の中心となるようにモータ１１、１２のシャフトに嵌合された構成とし、回転の中心は加熱室３内の中心から略等距離に配置する。この構成により、例えば加熱室３の中央付近を加熱するのであれば回転アンテナ９、１０の放射指向性の強い部分を中央付近に向けることにより加熱可能とする。

また、回転アンテナ９、１０のそれぞれの放射指向性の強い部分をどちらの方向に向けるかで、加熱室３内の自在の箇所を局所的に加熱することができる。回転アンテナ９、１０を所定の向きに向けるためには、モータ１１、１２としてステッピングモータを用いたり、あるいは一定回転のモータであっても基準位置を検出して通電時間を制御したりするなどの手段がある。

次に、図３を参照して、本実施の形態１の電子レンジ１が備える温度分布検出手段５について説明する。二次元赤外線検出素子群１６における各赤外線検出素子はサーモパイルで構成され、金属製のカン１７の中に封じ込めている。

カン１７にはレンズ１８が取り付けられており、レンズ１８の焦点と二次元赤外線検出素子群１６の位置関係で各サーモパイルの視野を規定している。

二次元赤外線検出素子群１６の各サーモパイルの出力信号は金属線１９を介して、プリント基板２０に接続され、カン１７と共に固定されている。プリント基板２０には電源が供給され各種電子部品より成る信号処理回路２１が搭載されている。プリント基板２０に
はコネクタ２２が搭載されていて、コネクタ２２にはリード線２３が接続されていて、信号処理回路２１で処理された信号を出力する。

以上は、樹脂より成るケース２４の中に一体的に収納されており、ケース２４には赤外線が通過する通過孔２５とリード線２３を通すためのリード線孔２６が設けられる。

また、駆動手段であるステッピングモータ２７は、二次元赤外線検出素子群１６を内部に収納したケース２４に取り付けられ、ケース２４全体を駆動するものであり、図面の奥と手前の方向に往復駆動する。そのステッピングモータの駆動を制御するのが駆動制御手段２８である。

図４は、二次元赤外線検出素子群１６の構成を示すものである。二次元赤外線検出素子群１６はサーモパイル１６ａ、１６ｄ、１６ｇ、１６ｊより成る直線状赤外線検出素子群１６Ａと、サーモパイル１６ｂ、１６ｅ、１６ｈ、１６ｋより成る直線状赤外線検出素子群１６Ｂと、サーモパイル１６ｃ、１６ｆ、１６ｉ、１６ｌより成る直線状赤外線検出素子群１６Ｃとでそれぞれ構成されている。

直線状赤外線検出素子群１６Ａと１６Ｂの視野の間隔と直線状赤外線検出素子群１６Ｂと１６Ｃの視野の間隔は、等しくなるように配置されている。そしてその中央に配置された直線状赤外線検出素子群１６Ｂの直線軸２９に直交するように図面の左右の方向に、ステッピングモータ２７および駆動制御手段２８により視野を往復移動させる。

図５は、二次元赤外線検出素子群１６による加熱室３の視野を示したものである。１２個のサーモパイル１６ａ〜１６ｌにより、４箇所の直線状の視野が３本、間隔を開けるようにして形成されている。

図４において、ステッピングモータ２７および駆動制御手段２８により各直線状検出素子群１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃを移動させて、その隙間を埋めるようにして温度分布を取得する例を図６、図７を用いて説明する。

図６に示すように、直線軸２９を２９−１、２９−２、２９−３と移動させる。そうすると、サーモパイル１６ａ、１６ｄ、１６ｇ、１６ｊより成る直線状検出素子群１６Ａは、図６中でＡの領域の温度分布を検出することになり、またサーモパイル１６ｂ、１６ｅ、１６ｈ、１６ｋより成る直線状検出素子群１６Ｂは、Ｂの領域の温度分布を、またサーモパイル１６ｃ、１６ｆ、１６ｉ、１６ｌより成る直線状検出素子群１６Ｃは、Ｃの領域の温度分布を検出する。このため、全体としては、直線軸２の移動より十分広い領域の温度分布を検出することができる。

この温度分布検出を電子レンジ１で行う例が図７である。図７に示すように、間隔を開けて配置された直線状の視野３本を、その間隔を埋めるように移動することで、わずかな移動で載置台２の上全体を温度検出でき、高速で加熱室３内の二次元温度分布検出が可能となっている。

次に、信号処理回路２１の構成について図８を用いて説明する。一般にマルチプレクサと呼ばれる切替え器３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、切替え信号発生器３１からの信号に基づき、いずれかの赤外線検出器を選択して後段の信号処理回路への接続を切替える。切替え器３０Ａは直線状赤外線検出素子群１６Ａに属する各赤外線検出素子１６ａ、１６ｄ、１６ｇ、１６ｊの切替えを、切替え器３０Ｂは直線状赤外線検出素子群１６Ｂに属する各赤外線検出素子１６ｂ、１６ｅ、１６ｈ、１６ｋの切替えを、切替え器３０Ｃは直線状赤外線検出素子群１６Ｃに属する各赤外線検出素子１６ｃ、１６ｆ、１６ｉ、１６ｊの切替え
をそれぞれ行う。

増幅回路３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃは、切替え器３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃで接続されたいずれかのサーモパイルの信号を増幅する。ＡＤ変換器３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃは、増幅された各サーモパイルのアナログ信号をデジタル値に変換する。切替え器３０Ａ〜３０Ｃ、増幅回路３２Ａ〜３２Ｃ、ＡＤ変換器３３Ａ〜３３Ｃは、いずれも直線状赤外線検出素子群１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃと対応しており、サーモパイル１６ａ、１６ｂ、１６ｃが同時に選択され、増幅されＡＤ変換され、またサーモパイル１６ｄ、１６ｅ、１６ｆが同時に、サーモパイル１６ｇ、１６ｈ、１６ｉが同時に、サーモパイル１６ｊ、１６ｋ、１６ｌが同時に選択され、増幅され、ＡＤ変換される。

温度換算部３４は、ＡＤ変換器３３Ａ〜３３Ｃでデジタル値に変換された各サーモパイルの信号を基に順次温度の値を算出する。サーモパイル１６ａ〜１６ｌはそれぞれ感度にばらつきがあるので、精度良く温度換算するために感度を予め測定し、その感度に対応した定数を感度記憶部３５に記憶している。

温度換算部３４では、この感度記憶部３５に記憶されている感度定数に従い温度換算することで、サーモパイル１６ａ〜１６ｌの視野となっている箇所の温度を精度良く算出する。

一般にサーモパイルは、視野となる対象物の温度の４乗とサーモパイル自身の温度の４乗との差に比例する電圧を出力するものである。従って、接触型の例えばサーミスタなどの温度センサ（図示せず）によりサーモパイル自身の温度Ｔ１を測定しその温度Ｔ１の４乗を算出して、そこにＡＤ変換器３３Ａ〜３３Ｃでデジタル値に変換されたサーモパイルの電圧値を定数Ｋ倍したものを加算して、その加算した値の４乗根を算出すれば視野となる対象物の温度となる。

この定数Ｋに相当するものが、サーモパイルの感度の逆数に比例するものであり、各サーモパイルには感度のばらつきがあるので、一通りの定数Ｋではなく、サーモパイル１６ａ〜１６ｌそれぞれに対応した定数Ｋａ〜Ｋｌを感度定数記憶部３５に記憶している。

通信制御部３６は、送信器３７と受信器３８を備えていて、温度換算部３４で算出された、サーモパイル１６ａ〜１６ｌの視野となっている箇所の温度を、送信器３７より加熱制御手段１５に順次シリアル送信していく。通信のタイミングを取るために受信器３８で加熱制御手段１５からの信号も受信している。

このようにしてリード線９でアナログ電圧によって送電するのでなく、デジタル値をシリアル通信するので、ノイズなどの影響を受けにくい精度の良い温度分布検出ができる。特に、電子レンジの場合には、マイクロ波がノイズ源となって温度分布検出手段５から加熱制御手段１５までのリード線のアナログ電圧を不安定にさせることがあり、アナログ電圧でなくデジタル信号をシリアル通信することで、ノイズの影響を受けにくくできる。

次に、この温度分布検出手段５で検出した温度分布に基づいた加熱制御手段１５の制御動作について、図９のフローチャートを用いて説明する。

加熱を開始すると、まず温度分布検出手段５により初期の温度分布、即ち各温度検出箇所の初期温度Ｔ０を検出する（Ｓ１０１）。次に温度分布検出手段５により温度分布、即ち各温度検出箇所の温度を検出する（Ｓ１０２）。そして食品ポイント判定を行う（Ｓ１０３）。

この食品ポイント判定では、Ｓ１０２で検出した温度ＴとＳ１０１で検出した初期温度Ｔ０との差を算出し、更に経過時間ｔで除算することで、単位時間当たりの温度上昇率を算出する。この算出値が予め設定した温度上昇率ΔＴａより大きければ、その温度検出箇所は食品であると判定する。

次に、Ｓ１０３で食品と判定した箇所の温度Ｔｆの中から最高温度Ｔｆｍａｘと最低温度Ｔｆｍｉｎを抽出し、その温度差（Ｔｆｍａｘ−Ｔｆｍｉｎ）を算出して、それが予め定めた所定の温度差Ｔｂより大きいかどうかを判定する（Ｓ１０４）。

そして、温度差が所定値より大きければ（Ｓ１０４−Ｙｅｓ）、局所加熱を行い（Ｓ１０５）、温度差が所定値より大きくなければ（Ｓ１０４−Ｎｏ）、全体加熱を行う（Ｓ１０６）。

ここで、食品の中での最低温度Ｔｆｍｉｎを検出した箇所にマイクロ波が集中するように、二つの回転アンテナ９、１０を停止させて局所加熱を行う。

温度分布検出手段５は、サーモパイル１６ａ〜１６ｌの１２箇所、さらにそれを移動させて多数の温度を検出しているが、その各温度検出箇所それぞれに対応する最もマイクロ波を集中させることのできる二つのアンテナ９、１０の角度を予め記憶していて、Ｔｆｍｉｎを検出した箇所に対応する角度に停止させる。

また、マイクロ波を集中させるのでなく、全体に分散させるために、二つの回転アンテナ９、１０を停止させずに回転させ続け、加熱室３内を全体的に加熱する全体加熱を行う。食品の中での最高温度と最低温度との差があまりないような場合には、最低温度箇所にマイクロ波を集中させなくてもよいので、全体加熱する。

局所加熱をするか全体加熱をするかの切替えや、また局所加熱するときにはどこの箇所を加熱するかは、温度分布検出手段５の検出温度から決定するものであり、この切替えが遅れると食品を適切に加熱することが困難になり、温度分布検出を高速で行うことで、その切替えの精度が向上する。

そして、加熱終了するかどうかを判定し（Ｓ１０７）、まだ加熱終了しないのであれば（Ｓ１０７−Ｎｏ）、Ｓ１０２に戻って温度分布検出からの処理を繰り返し、加熱終了するのであれば（Ｓ１０７−Ｙｅｓ）、マグネトロン６を停止して加熱を終了する。

加熱終了の判定方法についてはいくつかの方法があるが、最も簡単な方法としては、温度分布検出手段５で検出した食品の最高温度Ｔｆｍａｘが設定した温度を超えると、加熱終了という方法がある。

他の加熱終了の方法としては、例えば、温度分布検出手段が検出する食品の最高温度が設定温度を超えてから、一定時間追加加熱をした後に加熱終了とし、その追加加熱時間は最高温度が設定温度を超えるまでに要した時間に一定の比率を乗じて決定する方法がある。

また、温度分布検出手段５で検出する多数箇所の温度のうち、設定温度を超えた箇所の数が設定した数を超えると加熱終了、あるいはそこから一定時間の追加加熱をしたりする方法もある。いずれにしても、温度分布検出手段で検出する温度で加熱終了を判断するものであり、温度分布検出を高速で行うことで、その判断の精度が向上するものである。

（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１で説明した図１〜図５に示す基本的な構成は変わらないので説明を省略する。図４において、ステッピングモータ２７および駆動制御手段２８により各直線状検出素子群１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃを移動させて、その隙間を埋めるようにして温度分布を取得し、図１０のような二次元温度分布を検出する。

このとき、実施の形態１より移動させるステップを一つ多くしていて、Ａの領域の右端とＢの領域の左端が重なるように、またＢの領域の右端とＣの領域の左端が重なるようにしている。即ち、ＡとＢの領域の端で重なる箇所においては、サーモパイル１６ａと１６ｂ、サーモパイル１６ｄと１６ｅ、サーモパイル１６ｇと１６ｈ、サーモパイル１６ｊと１６ｋはそれぞれ同じ視野の温度を検出することになる。

また同様に、ＢとＣの領域の端で重なる箇所においては、サーモパイル１６ｂとサーモパイル１６ｃ、サーモパイル１６ｅとサーモパイル１６ｆ、サーモパイル１６ｈとサーモパイル１６ｉ、サーモパイル１６ｋとサーモパイル１６ｌは、それぞれ同じ視野の温度を検出することになる。

同時に同じ視野の温度を検出していれば、同じ温度を検出することになるはずである。これが実際にはステッピングモータで視野を移動させているので同時ではないが、十分に短時間であれば、同じ温度を検出しているものとして扱うことができる。

図１１に信号処理回路２１の構成を示す。実施の形態１と異なる点は、温度換算部３４に補正部３９を備えている点である。補正部３９がサーモパイル１６ａ〜１６ｌの感度定数Ｋａ〜Ｋｌを補正する。サーモパイル１６ａ、１６ｂ、１６ｃの感度定数Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃについてであれば、ＡとＢが重なる領域での１６ａによる検出温度と１６ｂによる検出温度が等しくなるように、そして且つＢとＣが重なる領域での１６ｂによる検出温度と１６ｃによる検出温度が等しくなるように感度定数Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃを再計算して補正するのである。

補正の方法はいろいろあるがその一例を説明する。まずサーモパイル１６ａとサーモパイル１６ｃを比較してサーモパイル自身の温度との温度差の大きい方を選んで補正する。それが仮にサーモパイル１６ａであれば、ＡとＢの領域の重なる点でのサーモパイル１６ａ、１６ｂの温度は等しくその平均値であるものとする。

そうすると、正しい温度は二つの平均値であるとして、平均値の温度の４乗とサーモパイル自身の温度の４乗との差、および、ＡＤ変換で得られたサーモパイル１６ａ、１６ｂの出力から再度感度定数Ｋａ、Ｋｂが計算される。そして感度記憶部３５に記憶されている感度定数Ｋａ、Ｋｂを書き換える。

次に、この書き換えられたＫｂを基に計算したサーモパイル１６ｂによる視野の温度と、ＢとＣの領域の重なる点でのサーモパイル１６ｃによる視野の温度は等しいものとして、感度補正されたＫｂにより計算した１６ｂの温度の４乗とサーモパイル自身の温度の４乗との差、および、ＡＤ変換で得られたサーモパイル１６ｃの出力から再度感度定数Ｋｃが計算される。そして感度記憶部３５に記憶されている感度定数Ｋｃを書き換える。

同様にして、領域の重なる箇所でのサーモパイル１６ｄ、１６ｅ、１６ｆの温度よりＫｄ、Ｋｅ、Ｋｆを書き換え、また領域の重なる箇所でのサーモパイル１６ｇ、１６ｈ、１６ｉの温度よりＫｇ、Ｋｈ、Ｋｉを書き換え、また領域の重なる箇所でのサーモパイル１６ｊ、１６ｋ、１６ｌの温度よりＫｊ、Ｋｋ、Ｋｌを書き換える。こうして書き換えた感度定数Ｋａ〜Ｋｌで次の温度分布検出を行う。

感度は予め測定して感度定数として温度記憶部３５に記憶させておくが、実際の環境では温度、湿度、対象物の放射率などにより若干ずれた値をとることがよくある。これが複数のサーモパイルで温度分布を検出する上では、サーモパイルにより違った感度のずれ方をする。

このため、Ａの領域とＢの領域の境目やＢの領域とＣの領域の境目で不連続な分布となったりすることもあるが、こうした境目の温度は等しい温度を検出しているということで補正を入れることで、より精度の高い温度分布検出ができるようになる。

この補正方法では、同じ視野の温度を、時間差をあけて検出した２種類の温度を等しいものという前提で補正している。しかし、実際にはその間に温度上昇しているので、異なった温度であり、後から検出したほうが高温になっているものなので、その分を考慮して、例えば後から検出したほうの温度が高くそれが所定範囲内であれば、補正計算は行わない、あるいは、後から検出したほうの温度から所定温度低い温度と先に検出した温度で平均値を計算するなどしても良い。

以上の説明において、赤外線検出素子としてサーモパイルを用いたが、これは他に置き換えても良く、例えば焦電センサとチョッパを使って視野が対象物となっているときとチョッパで遮られているときの出力の差を出力としてもよい。

また、４素子で直線状赤外線検出素子群を構成したり、それを３列用いることで二次元赤外線検出素子群としたりしたが、これもその構成に拘るものでなく、直線状赤外線検出素子群を構成する赤外線検出素子数を増やせば、より細かな温度分布を検出できるものであり、列数を増やせばより高速で温度分布検出できるものである。

以上のように、本発明は、各直線状赤外線検出素子群は視野の間隔が等しくなるように配置されていて、駆動制御手段は駆動手段によりその直線状赤外線検出素子群に直行する方向に複数の直線状赤外線検出素子群を移動させ、その移動の間隔は各直線状の赤外線検出素子群の視野間隔の角度だけを往復移動させるものである。

これにより、移動範囲は隣接する直線状赤外線検出素子群との間隔だけであり、移動範囲を最小限にして高速で温度分布を検出することが可能となり、きめ細かく適切にマイクロ波の供給を制御できる。

従って、食品に代表される各種誘電体の加熱、解凍、陶芸加熱、乾燥、焼結、或いは生体化学反応等の用途にも適用することができる。

３加熱室
４マイクロ波供給手段
５温度分布検出手段
１５加熱制御手段
１６二次元赤外線検出素子群
１６ａ〜１６ｌ赤外線検出素子
１６Ａ〜１６Ｃ直線状赤外線検出素子群
２７駆動手段
２８駆動制御手段
３４温度換算部
３６通信制御部
３９補正部

Claims

被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室にマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段と、前記加熱室内の温度分布を検出する温度分布検出手段と、前記温度分布検出手段の検出結果に基づき前記マイクロ波供給手段を制御する加熱制御手段を有し、前記温度分布検出手段は赤外線を検出する複数の赤外線検出素子を直線状に配置した直線状赤外線検出素子群を複数有し、前記複数の直線状赤外線検出素子群を視野が所定の等間隔となるよう開けて配置した構成の二次元赤外線検出素子群と、前記各赤外線検出素子からの検出信号より温度情報に換算する温度換算部と、前記直線状赤外線検出素子群の直線方向と直交する方向に前記二次元赤外線検出素子群を移動させる駆動手段と、前記駆動手段を制御する駆動制御手段を有し、前記駆動制御手段は前記複数の直線状赤外線検出素子群の視野の間隔の角度だけ前記駆動手段にて往復移動させ往復駆動の端部にて隣接する前記直線状赤外線検出素子群の視野と一致するよう重なる範囲を有して移動するよう制御し、前記温度換算部は前記往復駆動の端部における隣接する前記直線状赤外線検出素子群の視野が一致する位置の出力に基づき隣接する前記赤外線検出素子の温度換算結果が一致するよう平均化処理して前記温度換算部の温度換算を補正する補正部を有するマイクロ波加熱装置。