JP5870239B2

JP5870239B2 - 高周波加熱装置

Info

Publication number: JP5870239B2
Application number: JP2012052676A
Authority: JP
Inventors: 今井　博久; 博久今井
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2032-03-09
Also published as: JP2013185781A

Description

本発明は、食品を高周波で加熱する高周波加熱装置に関するものである。

代表的な高周波加熱装置である電子レンジは、マグネトロンにより発生した高周波を加熱室に導き、加熱室内に収納された食品に照射することで食品を加熱するものであり、鍋やフライパンを使うことなく、食品を食器に乗せた状態で加熱できる便利さから広く普及している。

しかし電子レンジでは使うことのできない食器があり、例えば金属製の食器や金属の装飾が施されている食器を使うと、加熱室内に高周波が照射された時に金属端面などでスパークが生じ、大きい音や火花が発生するために使用者に不安を与えることがあった。また金属の装飾が施された食器では、スパークが発生すると装飾が剥がれ落ちることもある。

従来、スパークの発生するような食器を判別するのは困難であり、取扱説明書でそのような食器を使わないように注意を促す説明を掲載するのが一般的であった。しかし食器の中には金属製の装飾が施されているのかどうかよくわからないものもあり、凝った図柄の描かれた食器ではその一部に金属の装飾が使われていても気付かずに使ってしまってスパークが発生してしまう場合がある。

このようなスパークの発生をできるだけ抑えようとする提案としては、スパークが発生したことを素早く検出して高周波の発生を停止させるというものがある。マイクロフォンにより加熱室内の音響状態を検知し、この検知した音をフィルタ回路などを通して信号解析してスパーク音の特徴が抽出されるとスパークが発生したとしてマグネトロンを停止させるというものである。

特開２００９−６８７４５号公報

しかしながら上記方法はスパークが発生してからマグネトロンを停止するものであって、わずかな時間であってもスパークは発生してしまう。例えば食器に食品を乗せて加熱を始めたら加熱が停止してしまうということになるので、使用者はその食品を別の食器に移し変えて再度加熱しなければならない煩わしさがある。

使用者にとって望ましいことは、加熱をする前にスパークを発生する食器なのかどうかを知り、スパークの発生しない食器だと分かって食品を乗せて加熱することができれば、食品を別の食器に移し変えるような煩わしさは解消できる。

本発明はそうした課題を解消するものであり、高周波が照射されるとスパークを発生するような食器であるかどうかを、高周波を照射する前に判定することを目的とする。

本発明の高周波加熱装置は、被加熱物を加熱するために高周波を発生する高周波発生手段と、静電容量の変化により金属を検知する金属検知手段と、前記金属検知手段の近傍に
金属が存在するときに報知する報知手段を有する構成である。

この構成により高周波発生手段により高周波加熱する装置であって、金属検知手段が静電容量の変化で金属の有無を検知し、金属検知手段の近傍に金属が存在するときには報知手段がそれを報知するので、高周波が照射されるとスパークを発生するような食器であるかどうかを、高周波を照射する前に判定することができる。

本発明によれば、高周波が照射されるとスパークを発生するような食器であるかどうかを、高周波を照射する前に判定することができる。

本発明の実施の形態１の高周波加熱装置の外観斜視図同高周波加熱装置の液晶タッチパネルの構成を示す断面図同高周波加熱装置の概略構成図同高周波加熱装置のタッチパネルの構成を示す模式図（ａ）同高周波加熱装置のタッチパネルと指が接触している場合の静電容量の変化量の関係を示す特性図（ｂ）同高周波加熱装置のタッチパネルと指が金属物質で繋がっている場合の静電容量の変化量の関係を示す特性図（ｃ）同高周波加熱装置のタッチパネルと指が金属含有物で繋がっている場合の静電容量の変化量の関係を示す特性図（ｄ）同高周波加熱装置のタッチパネルと指が非金属物質で繋がっている場合の静電容量の変化量の関係を示す特性図同高周波加熱装置の制御ブロック図同高周波加熱装置の液晶タッチパネルの基本のメニュー画面を示す図同高周波加熱装置の液晶タッチパネルの金属含有物判定の画面を示す図同高周波加熱装置の液晶タッチパネルの金属含有物の警告画面を示す図同高周波加熱装置の動作の流れを示すフローチャート

第１の発明は、高周波加熱装置に関するもので、被加熱物を加熱するために高周波を発生する高周波発生手段と、静電容量の変化により金属を検知する金属検知手段と、前記金属検知手段の近傍に金属が存在するときに報知する報知手段を有する構成である。

第２の発明は、特に、第１の発明において、前記金属検知手段は使用者が入力操作する操作手段であり、前記操作手段の操作により高周波発生手段を制御する制御手段を更に備え、前記制御手段は前記操作手段に人体の一部が接触したことを検知する接触検知部と、人体の一部から金属含有物を介して接触したことを検知する金属検知部とを備えた構成である。

この構成により使用者が操作する操作手段が金属を検知し、制御手段は操作手段の操作により高周波発生手段を制御するとともに、接触検知部が操作手段に人体の一部が接触したことを検知し、金属検知部は人体の一部から金属含有物を介して接触したことを検知するので、高周波が照射されるとスパークを発生するような食器を介して人体の一部と操作手段が接触したことより判定できる。

第３の発明は、特に、第２の発明において、前記制御手段は、前記接触検知部と前記金属検知部を切り換える切換部を備え、前記接触検知部と前記金属検知部は静電容量の変化の検知レベルが異なる構成である。

この構成により接触検知部と金属検知部で静電容量の変化の検知レベルが異なり、切換部によって接触検知部と金属検知部に切り換えるので、金属を検知するときにはそれに適した検知レベルで検知することができ、高周波が照射されるとスパークを発生するような食器であるかどうかを判定できる。

第４の発明は、特に、第３の発明において、前記金属検知部の検知レベルは前記接触検知部の検知レベルより小さい構成である。

この構成により金属検知部の検知レベルが接触検知部の検知レベルより小さいので、金属を検知するときにはそれに適した検知レベルで検知することができ、高周波が照射されるとスパークを発生するような食器であるかどうかを判定できる。

第５の発明は、特に、第２から第４の発明において、報知手段は表示器であり、操作手段は前記表示器に一体的に構成し前記表示器の表示に基づき使用者が選択操作するタッチパネルの構成である。

この構成によりタッチパネルに人体の一部から金属含有物を介して接触すれば、それを検知してタッチパネルと一体的に構成した表示器で報知することができ、高周波が照射されるとスパークを発生するような食器であるかどうかを判定できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明に係る代表的な加熱調理器である電子レンジの外観斜視図である。図１に示すように電子レンジ１は、食品を格納するための筐体２に食品を出し入れするためのドア３を設けていて、ドア３には筐体２内部を見えるようにする透明のガラス窓４と、ドア３を開閉するときに掴む取手５と、操作表示部６を備えている。

操作表示部６は、加熱開始ボタン７、取消ボタン８、戻るボタン９と液晶タッチパネル１０を備えている。加熱開始ボタン７は液晶タッチパネル１０で加熱の各種設定をした後、加熱を開始するときに押すものであり、取消ボタン８は加熱途中で加熱を停止させる場合や、液晶タッチパネル１０での操作を取り消す時に押すものであり、戻るボタン９は液晶タッチパネル１０の画面表示を直前の画面表示に戻す時に押すものである。

図２を用いて液晶タッチパネル１０の構成について説明する。図２は液晶タッチパネル１０の概念を示す断面図であり、１１は表示器であるカラー液晶表示器である。このカラー液晶表示器１１の裏面には保護板１２が粘着されている。またカラー液晶表示器１１の表面には２枚の透明なガラス板１３、１４と、それに挟む構成で操作手段であるタッチパネル１５を備えている。このようにしてカラー液晶表示器１１とタッチパネル１５を重ねるように一体化した構成としている。

図３は本発明に係る電子レンジの概略構成図である。電子レンジ１は代表的な高周波発生手段であるマグネトロン１６と、マグネトロン１６から放射される高周波を伝搬する導波管１７と、導波管１７の上部に形成された加熱室１８と、加熱室１８内に固定されて被加熱物を載置する載置台１９と、加熱室１８の底面には載置台１９より下方に形成された
アンテナ空間２０と、加熱室１８のほぼ中心の底面に設けた結合孔２１と、アンテナ空間２０内に設けて結合孔２１を中心に回転可能な回転アンテナ２２などが配置され、さらに回転アンテナ２２を駆動する駆動部としてのモータ２３とを備えている。そして液晶タッチパネル１０は加熱に関する情報を設定し、その情報に基づいてマグネトロン１６やモータ２３を制御する制御手段２４を備える構成である。

図４はタッチパネル１５の構成を示す模式図である。図４に示すように、タッチパネル１５はＸ方向の座標値を検出するためにＹ方向と平行に配置された複数のＸ方向センサ電極２５と、Ｙ方向の座標値を検出するためにＸ方向に平行に配置された複数のＹ方向センサ電極２６とから構成される。タッチパネル１５に人体の一部である指２７などが接触すると、接触した電極についてはアースとの間の静電容量が変化する。この静電容量が変化するＸ方向センサ電極２５とＹ方向センサ電極２６がいずれであるかにより、Ｘ座標、Ｙ座標を検出することができる。

静電容量が変化する理由は、人の体の誘電率は空気の誘電率よりはるかに大きいため、電極とアースの間が空気しかない場合と比べて、人の体でつながった場合には静電容量が小さくなるからである。ここで、指２７が直接、タッチパネル１５に接触していなくても、指２７とタッチパネル１５が金属で繋がっている場合には、接触している場合とほぼ同等に静電容量が変化する。その理由は、金属は誘電体ではなく誘電率は無限大であり金属の部分は静電容量ゼロであるため、金属を介して人の体と電極が繋がっているのは、指２７が電極に接触していることと同じ静電容量であると言える。

金属よりも誘電率は小さいが空気よりは十分大きい物質、例えば金属をある程度含んでいるような金属含有物を介して人の体と電極が繋がった場合には、指２７が電極に接したよりは静電容量の変化は少ないが、ある程度の静電容量の変化を起こすこととなる。図５に指とタッチパネルの関係と静電容量の変化を示す。

図５（ａ）はタッチパネル１５に指２７が接触している場合であり、静電容量は大きい変化となる。図５（ｂ）はタッチパネル１５と指２７が金属物質２８で繋がっている場合であり、図５（ａ）と同様に静電容量は大きい変化となる。図５（ｃ）はタッチパネル１５と指２７が金属を含む金属含有物２９で繋がっている場合であり、図５（ａ）や図５（ｂ）よりは小さいが静電容量は変化する。そして図５（ｄ）はタッチパネル１５と指２７が非金属物３０で繋がっている場合であり、非金属物３０の誘電率にもよるがほとんど静電容量は変化しない。

そして図５に示すように、タッチパネル１５に直接指２７が接触すれば静電容量の変化はＣ１以上であり、金属含有物を介してタッチパネル１５と指２７が繋がると静電容量の変化はＣ２以上Ｃ１より小さい。このことから通常はＣ１以上の静電容量の変化があるかどうかを検出することで指２７がタッチパネル１５に接触したかどうかを検出するものとして、金属含有物を検出するときには静電容量の変化がＣ２以上かどうかを検出するものとすれば金属含有物の検出が可能となる。そして例えば陶器などの表面に金属の装飾が施された食器などを持ってタッチパネルに当てると図５（ｃ）のような状態となり、静電容量はＣ２以上の変化を起こすことになって、金属の装飾が施された食器であることを検出できる。そして金属の装飾が施された食器は即ち高周波を照射したときにスパークを発生する食器であり、それを検知することができる。

次に、金属の装飾が施された食器の検出と、カラー液晶表示器１１、タッチパネル１５の制御について、図６の制御ブロック図を用いて説明する。２４は制御手段であり、タッチパネル１５からの信号に基づいてカラー液晶表示器１１を制御するとともに、加熱制御部３１により高周波発生手段であるマグネトロン１６や高周波の分布を可変するモータ２
３を制御する。

また、制御手段２４は指などの人体の一部が直接、タッチパネル１５に接触したことを検知する接触検知部３２と、指などの人体の一部から金属含有物を介してタッチパネル１５に接触していることを検知する金属検知部３３を備えていて、接触検知部３２と金属検知部３３はそれぞれタッチパネル１５における静電容量の変化を検知していて、検知基準としている静電容量の変化の大きさが違い、図５に示すように接触検知部３２はＣ１、金属検知部３３はＣ２を、それぞれの検知の基準としていて、接触検知部３２の基準Ｃ１は金属検知部３３の基準Ｃ２より大きい。

また３４は切換部であり、タッチパネル１５における静電容量の変化により指などの人体の一部が直接、タッチパネル１５に接触したことを検知するときには接触検知部３２、指などの人体の一部から金属含有物を介してタッチパネル１５に接触していることを検知するときには金属検知部３３を選択していずれかの基準で検知するように切換える。

また３５は表示制御部であり、カラー液晶表示器１１の表示を制御するものである。通常は接触検知部３２がタッチパネル１５のいずれかの電極での静電容量の変化が図５に示すＣ１以上であることを検知すれば、接触したと判定してそのＸ座標、Ｙ座標を出力し、制御手段２４はその座標におけるカラー液晶表示器１１の表示に対応する制御、例えばカラー液晶表示器１１の表示の変更や、加熱制御部３１によるマグネトロン１６やモータ２３の制御、または切換部３４による接触検知部３２と金属検知部３３の切換えなどを行う。

表示制御部３５は警告表示部３６を含んでいる。切換部３４により金属検知部３３で指などの人体の一部から金属含有物を介してタッチパネル１５に接触しているときに、静電容量の変化が図５に示すＣ２以上であることを検知したときには、警告表示部３６がカラー液晶表示器１１に、タッチパネル１５に接触しているものは金属含有物であるために高周波加熱では使えないことを表示して使用者に知らせる。

このように切換部３４により金属検知部３３でタッチパネル１５における静電容量の変化がＣ２以上かどうかを検知しているときには、タッチパネル１５は金属検知手段として、カラー液晶表示器１１は報知手段としての機能を果たしている。

次に液晶タッチパネル１０の表示の図を使って、制御手段２４の動作について説明する。図７は基本のメニュー画面であり、電源投入後など最初に表示される画面である。基本メニュー画面ではあたため自動ボタン３７、解凍ボタン３８、手動ボタン３９、牛乳ボタン４０、酒かんボタン４１、食器判定ボタン４２を表示している。これらのボタンの表示画面は表示制御部３５で作成していて、まず基本のメニュー画面として表示する。

ここで液晶タッチパネル１０のいずれかのボタン画像の位置に指が接触すると、それぞれ次の詳細な設定を行うための画面に切り換わる。液晶タッチパネル１０の各ボタン画像の位置で、例えばあたため自動ボタン３７に指が接触すると加熱終了の温度を設定する画面に切り換わる。また解凍ボタン３８に接触すると全解凍、半解凍の区別など仕上がり調整を設定する画面に切り換わる。手動ボタン３９に接触すると加熱パワー（ワット）と加熱時間の設定画面に切り換わる。牛乳ボタン４０、酒かんボタン４１に接触するとそれぞれ分量の設定と、強めから弱めなどの仕上がりの設定の画面に切り換わる。

図７において、食器判定ボタン４２の位置に指が接触すると、表示制御部３５はカラー液晶表示器１１の画面を金属含有物判定の画面に切換え、また切換部３４によりタッチパネル１５による検知を接触検知部３２から金属検知部３３に切換える。このときのカラー
液晶表示器１１の画面の例を図８に示す。図８に示すようにカラー液晶表示器１１の一部に状態を示す「食器を判定しています」の文、使い方を示す「食器を手に持って画面に触れてください」の文を表示して、使用者に食器を持ってタッチパネル１５に触れるように案内する。

タッチパネル１５は図２で説明したようにカラー液晶表示器１１と一体的に構成しているので、図８に示す画面のどこでも金属を含む食器を手に持って触れると、その座標における静電容量の変化が図５に示すＣ２以上になり、それを金属検知部３３で検知して警告表示部３６が警告を表示する表示画面を作成し、表示制御部３５はカラー液晶表示器１１に警告を表示する。このときのカラー液晶表示器１１の画面の例を図９に示す。図９に示すように、それまで何も表示されていなかった領域に「この食器は使わないでください」という文を表示することで、使用者に使えない食器であることを報知する。

図１０にこれらの動作の流れを示す。図１０において、電源を入れたときにはまずステップＳ１で表示制御部３５がカラー液晶表示器１１に図７に示すメニュー画面を表示する。次にステップＳ２で図４に示すｍ個のＸ方向センサ電極２５すべての静電容量変化Ｃｘ１〜Ｃｘｍを検出しその最大値をＣｘｍａｘとして抽出しステップＳ３に進む。次にステップＳ３で図４に示すｎ個のＹ方向センサ電極２６すべての静電容量変化Ｃｙ１〜Ｃｙｎを検出しその最大値をＣｙｍａｘとして抽出し、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４ではステップＳ２、Ｓ３で抽出したＣｘｍａｘとＣｙｍａｘを足し合わせる演算を行い、それが図５に示すＣ１の２倍より大きいかどうかを判定する。この処理を行うのが接触検知部３２である。ここでＣｘｍａｘとＣｙｍａｘを足し合わせた結果がＣ１の２倍より大きければステップＳ５に進む一方、大きくなければステップＳ１に戻り前記した処理を繰り返す。ここでＣｘｍａｘとＣｙｍａｘの平均がＣ１を超えたかどうかで近接したかどうかを判断するとして、ＣｘｍａｘとＣｙｍａｘの足し合わせた結果がＣ１の２倍より大きいかどうかを判定している。

ステップＳ５においては、Ｃｘｍａｘ、Ｃｙｍａｘそれぞれが発生した時のＸ座標、Ｙ座標の位置に存在するボタンが何かを調べ、それぞれのボタンに対応した処理へと進む。その中でＸ座標、Ｙ座標の位置に存在するボタンが図７に示す食器判定ボタン４２であればステップＳ６に進み、表示制御手段３５は図８に示す金属含有物を判定する画面をカラー液晶表示器１１に表示し、ステップＳ７に進む。このとき切換部３４はタッチパネル１５からの入力を接触検知部３２から金属検知部３３に切換える。

ステップＳ７においては、図１に示す戻るボタン９が押されたかどうかを調べる。そして戻るボタン９が押されなければステップＳ８に進む一方、戻るボタン９が押されるとステップＳ１に戻り、前記した処理を繰り返す。ステップＳ８ではステップＳ２と同様にｍ個のＸ方向センサ電極２５すべての静電容量変化Ｃｘ１〜Ｃｘｍを検出しその最大値をＣｘｍａｘとして抽出しステップＳ９に進む。次にステップＳ９ではステップＳ３と同様にｎ個のＹ方向センサ電極２６すべての静電容量変化Ｃｙ１〜Ｃｙｎを検出しその最大値をＣｙｍａｘとして抽出し、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０ではステップＳ８、Ｓ９で抽出したＣｘｍａｘとＣｙｍａｘを足し合わせる演算を行い、それが図５に示すＣ２の２倍より大きいかどうかを判定する。この処理を行うのは金属検知部３３である。ここでＣｘｍａｘとＣｙｍａｘを足し合わせた結果がＣ２の２倍より大きければステップＳ１１に進む一方、大きくなければステップＳ６に戻り前記した処理を繰り返す。

ステップＳ１１では表示制御部３５の警告表示部３６が図９に示すように、この容器は
使用できないこと警告する画面をカラー液晶表示器１１に表示してステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では戻るボタン９が押されたかを判定し、押されたらステップＳ１に戻り前記した処理を繰り返す一方、押されなければステップＳ１１に戻り、警告画面を表示してステップＳ１２で戻るボタンが押されることを待ち続ける。

以上のように本発明の実施の形態１によれば、操作手段であるタッチパネルを使って静電容量の変化によりタッチパネルと手など人体の一部の間に金属含有物があるかどうかを検知し、金属含有物があるときには報知手段であるカラー液晶表示器に警告を表示するので、高周波を照射せずに使用者に知らせることができ、金属の食器に高周波を照射してスパークが発生することを防止できる。

以上のように、本発明は、金属検知手段が静電容量の変化で金属の有無を検知し、金属検知手段の近傍に金属が存在するときには報知手段がそれを報知するので、高周波が照射されるとスパークを発生するような物質であるかどうかを、高周波を照射する前に判定することができるので、高周波を発生させて食品を加熱する電子レンジの他、オーブン機能を備えたオーブンレンジ、他にも高周波を照射して加熱する機器全般に広く適用できる。

１１カラー液晶表示器
１５タッチパネル
１６マグネトロン
２４制御手段
３２接触検知部
３３金属検知部
３４切換部

Claims

被加熱物を加熱するために高周波を発生する高周波発生手段と、
静電容量の変化により金属を検知し、使用者が入力操作する操作手段と、
前記操作手段の近傍に金属が存在するときに報知する報知手段と、
前記操作手段の操作により高周波発生手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記操作手段に人体の一部が接触したことを検知する接触検知部と、
人体の一部から金属含有物を介して接触したことを検知する金属検知部と、
を有する、
高周波加熱装置。
前記制御手段は、前記接触検知部と前記金属検知部を切り換える切換部を備え、
前記接触検知部と前記金属検知部は静電容量の変化の検知レベルが異なる請求項１記載の高周波加熱装置。
前記金属検知部の検知レベルは前記接触検知部の検知レベルより小さい請求項２記載の高周波加熱装置。
報知手段は表示器であり、
前記操作手段は前記表示器に一体的に構成し前記表示器の表示に基づき使用者が選択操作するタッチパネルである請求項１〜３のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。